JP6028141B2

JP6028141B2 - 水耕栽培装置及び水耕栽培方法

Info

Publication number: JP6028141B2
Application number: JP2011261772A
Authority: JP
Inventors: 上山　浩; 浩上山
Original assignee: 株式会社伊賀水耕コンサルタント
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: JP2013111046A

Description

本発明は、葉物野菜その他の各種野菜や、果物類の栽培に使用する水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関する。

従来から、図４に示すように野菜や果物類の生産について一般的に行われてきた水耕栽培は、ハウスの中に多数列の栽培ベッド１００を設置し、自動制御機器１０１等の大がかりな装置を用いて、地下等に備えられた溶液タンク１０２から多数の栽培ベッド１００に溶液１０３を一律に循環する水耕プラント方式がとられていた。

例えば、特許文献１には、栽培ベッドと溶液タンク間で水耕溶液を循環させ、その栽培ベッドで作物を溶液栽培するようにした栽培ハウスを複数備えた水耕栽培プラントにおいて、各ハウスの溶液タンクに一定時間おきに順次切換えて配管接続される単一の溶液調整タンクを設け、配管接続された溶液タンクと溶液調整タンク間で水耕溶液を循環させ、水耕溶液の肥料濃度及び酸、アルカリ濃度を溶液調整タンク内でハウスごとに調整するようにした水耕栽培プラントが開示されている。

実開平３−１６８５３号公報

しかしながら、従来の水耕プラント方式の場合装置が非常に大規模となり、初期設備投資費用が高額になると共に、ランニングコストも高額であった。

また、上記のような水耕栽培プラントにおいて水耕栽培を行う場合、多数の栽培ベッドに効率的に溶液を供するため、各栽培ベッドを並列に配置して、溶液調整タンクから一括して各栽培ベッドに溶液を供給し、植物に養分を与えた後、各栽培ベッドから排出された溶液をタンクに戻し、適宜成分調整等を行った後、再度溶液として各栽培ベッドに供給することを繰り返し、溶液を循環させている。

このような水耕栽培プラントの場合、複数の栽培ベッドに共通の溶液が循環する。そのため、異なる生育段階にある植物ごとに生育段階に応じた溶液を供給することができなかった。また、植物ごとに溶液中の養分の配合、濃度等が異なるため、異なる種類の植物を同時に栽培することができなかった。

そして、栽培植物に病気が発生した場合には、循環溶液が共通であるため多くの栽培ベッドの植物に伝染し、被害が拡大する恐れがあった。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、初期設備投資費用、ランニングコストを低廉に抑えつつ、栽培ベッド毎に異なる生育段階にある植物や異なる種類の植物に適宜の溶液を供給することが可能であって、仮に植物に病気が発生した場合であっても、できるだけ病気が拡大しないようにすることを課題とする。

上記課題を解決すべく以下の手段を講じている。

本発明の水耕栽培装置は、上方を開放した前後に長い容器形状とし、後方より前方に溶液を流すと共に溶液上に多数の植物を貫通孔に植設するフロート板を敷設した栽培ベッドにおいて、前部に溶液を排出して落下させる排水部を形成し、さらに落下した溶液を受ける落下水受け部を設け、落下水受け部の底部の水を汲み上げて後方に送水する循環ポンプ及び循環ポンプに連結した送水用のパイプを設けると共に栽培ベッド後部内側において溶液を排出するパイプ先端の吐出口を設け、前記排水部、落下水受け部、循環ポンプ、パイプ、吐出口からなる溶液循環装置を、栽培ベッド毎に別個に設けていることを特徴とする。

このように構成することで、装置を簡素化して低廉な設備を提供でき、ランニングコストも抑えることができると共に、栽培ベッド毎に栽培植物の種類や成長段階に応じた溶液を供給でき、仮に一個の栽培ベッドの栽培植物に病気が発生した場合でも、循環溶液を介して他のベッドに病気が拡大しない。

なお、栽培ベッドの容器の長手方向の排水部側を前方、吐出口側を後方としているが、これらの方向は説明の便宜上のものである。

また、栽培ベッド内の前後にわたり、溶液の温度調節をする内部に適宜温度調節をした液体を流通させる温度調節管を設けることが好ましい。

このように構成することで、栽培ベッドを循環する溶液の温度を、廉価で適宜の温度に調節することが可能となる。

この発明の水耕栽培方法は、上方を開放した前後に長い容器形状とし、後方より前方に溶液を流すと共に溶液上に多数の植物を貫通孔に植設するフロート板を敷設した栽培ベッドにおいて、栽培ベッド前部から溶液を排出して空気と接触しながら溶液を落下水受け部に落下させ、さらに落下した溶液を循環ポンプによって汲み上げて後方に送水して栽培ベッド後部内部側に溶液を排出し、前記溶液の循環を栽培ベッド毎に別個にしている。

このような水耕栽培方法で野菜や果物等を栽培することで、低廉な設備投資で、ランニングコストを抑えつつ、栽培ベッド毎に栽培植物の種類や成長段階に応じた溶液を供給でき、仮に一個の栽培ベッドの栽培植物に病気が発生した場合でも、循環溶液を介して他のベッドに病気が拡大しないようにすることができる。

上記のように構成すれば、初期設備投資費用、ランニングコストを低廉に抑えつつ、栽培ベッド毎に異なる生育段階にある植物や異なる種類の植物に、適宜の溶液を供給することが可能であって、仮に植物に病気が発生した場合であっても、できるだけ病気が拡大しないようにすることができる。

本実施形態の水耕栽培装置の一部を省略した中央縦断面図本実施形態の水耕栽培装置の一部を破断した要部拡大斜視図本実施形態の苗ホルダーの斜視図従来の水耕プラント方式の水耕栽培装置の説明図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［水耕栽培装置］
この実施形態の水耕栽培装置は、植物１０を栽培するにあたって、土耕ではなく溶液３によって、葉物野菜（例えば、小松菜、レタス、ほうれん草、チンゲン菜、サニーレタス、水菜等）、その他の各種野菜や果物の栽培をするための水耕栽培装置である。

本実施形態の水耕栽培装置は、ビニールハウス内に複数個配置されているが、各水耕栽培装置はそれぞれ独立している。よって、以下に述べるように水耕栽培装置毎に適宜の溶液３を循環させることができる。

栽培ベッド１は、上方を開放した前後に長い略直方体の容器形状をしている。容器内は適宜の溶液３が後方の吐出口８から前方の排水部４に向かって流れ、排水部４から排出された溶液３は、落下水受け部５に空気と接触しながら落下する。そして、落下した溶液３は落下水受け部５の底部に備えられた送水用ポンプによって汲み上げられ、パイプ７を通って、栽培ベッド１の後方に設けられた吐出口８まで送られ吐出される。

本実施形態の栽培ベッド１は地面と略水平に設置されており、傾斜を設けていないが、ポンプの吐出圧力によって、栽培ベッド１後方から前方に向かって溶液３が流れ、循環するようになっている。

（栽培ベッド１）
栽培ベッド１は、上方を開放した前後に長い略直方体の容器形状をしており、複数の脚部１ａによって支持されている。

従来の水耕栽培プラントの場合、多数の栽培ベッドに効率的に溶液を供給するために、溶液供給装置に対して各栽培ベッドを並列に配置して、タンクから一括して栽培ベッドに溶液を供給し、植物に養分を与えた後、各栽培ベッドから排出された溶液をタンクに回収し、適宜成分調整を行った後、再度各栽培ベッドに送り出す自動制御システムであったため、金属製等の大掛かりな栽培ベッドが必要であり初期設備費用が高額であった。しかし、本実施形態の水耕栽培装置は栽培ベッド１毎に独立した単純な構造であるため、栽培ベッド１の枠、脚部１ａ共に木製であり、非常に安価に水耕栽培装置を提供できるようになった。

栽培ベッド１は設置面１２と略平行に設置されているが、栽培ベッド１にわずかな傾斜をつけることで水位差を設け自然流下させることもできるが、傾斜が急すぎると溶液３の循環速度を自由に調節することができないため好ましくない。

（排水部４）
排水部４は栽培ベッド１の前方側の壁に設けられており、壁の中央部の上端からＶ字状の切欠部を形成し、容器内の溶液３の液面が上昇し、切欠部を超えると超過した溶液３が排出されるようになっている。そして、排出された溶液３は排水部４の略直下に設置された落下水受け部５に空気と接触しながら落下する。

排水部４と落下水受け部５に貯留している溶液３の水面までの距離は、略６５ｃｍであり、この落差によって気泡１１を発生させ、排水部４から落下水受け部５に落下した溶液３中の溶存酸素量を高めることができる。そして、この溶存酸素量が高められた溶液３が循環する。

排水部４から落下水受け部５に貯留している溶液３の水面までの距離Ｈは５５〜１００ｃｍが好ましい。高い位置から溶液３を落下させれば気泡１１の発生量は増えるが、栽培ベッド１上での植物１０の植設作業、収穫作業等の作業効率を考慮すれば、設置面１２から栽培ベッド１の作業位置（フロート板２の上面位置）までの距離ｈは８０〜１１０ｃｍ程度が作業者に負担にならないため、前記距離Ｈは上記のような距離が好ましいが、図２に示すように、落下水受け部５を設置面１２に埋め込み、前記距離Ｈを長くすることも可能である。

従来は、空気ポンプ等の溶存酸素発生器によって気泡１１を噴出させ、溶液３中の溶存酸素量を高める方法がとられていた。しかし、上記のような構成にすることで、水の落差によって気泡１１を発生させることができる為、溶存酸素発生器を設ける必要が無くなった。

また、本実施形態の水耕栽培装置は、栽培ベッド１毎に独立した循環方式を採用しているため、水の落差によって発生する気泡１１だけで、独立した栽培ベッド１分の植物１０の栽培に必要な溶存酸素量を充足することが可能となった。

（落下水受け部５）
落下水受け部５は排水部４から排出され、落下してくる溶液３を受け止め、一定量貯留できる容器であればどのような形状等のもであっても構わない。

（循環ポンプ６）
循環ポンプ６は栽培ベッド１毎に設けており、栽培ベッド１毎に、溶液３を循環させている。本実施形態の循環ポンプ６は落下水受け部５の底部に備えている。なお、落下水受け部５に落下した溶液３を循環することが可能であれば、循環ポンプ６の設置個所はどこに設けても良い。

また、ポンプの吐出圧力を変化させることにより、栽培ベッド１の溶液３の流速を調整することが可能となる。

（温度調節手段）
栽培ベッド１内の溶液３の温度調節は、栽培ベッド１内に設けられた温度調節管９に溶液３と異なる温度の液体を適宜流入させることによって行われる。温度調節管９は、栽培ベッド１内の略中央部の底部に後方から前方にわたって設けられており、汲み上げポンプ９ｂによって汲み上げた井戸水を温度調整パイプ９に流入させることが可能となっている。

一般的に井戸水は１５℃〜１８℃前後の一定の温度である。そのため、例えば、夏場は栽培ベッド内の溶液が外気によって温められているが、汲み上げポンプ９ｂによって汲み上げた井戸水を温度調節管９に流すことで溶液の温度を下げることが可能となる。温度調節管９を一度通過した井戸水の水温は上昇してしまうので、循環させず水路等に排出可能となっている。

一方、冬場は井戸から汲み上げた井戸水をボイラー９ｃ等で７０℃程度に温めて、栽培ベッド内を循環させる。一旦、７０℃に温めた井戸水を栽培ベッド内に設けられた温度調節管９に通過させても、汲み上げたばかりの井戸水ほど温度は下がらないため、一度温めて温度調節管９に流入させた井戸水を再度ボイラー９ｃで温めて循環させるようにすればランニングコストが低減できる。

なお、汲み上げた井戸水を水路等に排出するか、循環させるかは切り替えスイッチ９ａによって適宜行う。

また、本実施形態の水耕栽培装置は、栽培ベッド１毎に独立した循環方式を採用しているが、上記温度調節手段に関しては栽培ベッド毎ではなく、場内に一つの汲み上げポンプ９ｂ、ボイラー９ｃを設け、温度調節管９を複数の栽培ベッドに並列又は直列に接続することとすれば初設備投資費用、ランニングコストをさらに低廉に抑えることが可能となる。

また、栽培ベッド１内に、温度調節管７を複数本設けることもできる。

〔水耕栽培方法〕
図３に示すように、一定の間隔で複数の凹部１３ｂを有する苗ホルダー１３に植物１０の種を蒔き発芽させる。前記苗ホルダー１３は水含性であってスポンジ状に弾性を有し、この弾性が苗の成長にかかわらず苗を保持する。例えばウレタン発砲体等である。また、前記苗ホルダー１３には所定寸法の切れ込み１３ａが設けられ、略長方体形状に切り離し可能となっている。苗が一定程度育ったら、略長方体形状に切り離す。

栽培ベッド１には、適宜の量の溶液３が注入され、栽培ベッド１毎に溶液３が循環している。栽培ベッド１の溶液３上には複数の貫通孔２ａを有するフロート板２が敷設され、該フロート板２の貫通孔２ａに、苗を苗ホルダー１３毎挿入する。苗ホルダー１３の大きさはフロート板２の貫通孔２ａに植設した際に抜け落ちない程度の大きさになっており、植物１０の根は溶液３に浸水している。フロート板２は例えば発砲プラスチック製の板体であり、溶液３上に浮かべることができる。

溶液３は後方の吐出口８から前方の排水部４に向かって流れ、排水部４から排出された溶液３は、排水部４の略直下に設けられた落下水受け部５に落下する。そして、落下した溶液３は落下水受け部５の底部に備えられた送水用ポンプによって汲み上げられ、パイプ７を通って、栽培ベッド１の後方に設けられた吐出口８まで送られ吐出することを繰り返しながら循環している。

水耕栽培によって植物１０を栽培する際に、主に、溶液３の温度、肥料の種類、濃度、ｐＨ、溶存酸素、流速、そして、ビニールハウス内の湿度等の調整が重要である。

本実施形態の水耕栽培方法による溶液３の温度調節は、栽培ベッド１の後方から前方にわたって設けられた温度調節管９に、井戸から汲み上げポンプ９ｂによって汲み上げた井戸水を流入させることによって調節する。

夏場は溶液３の温度よりも低温の井戸水を温度調節管９に流通させ、溶液３の温度を下げる。そして、温度調節管９を通過した井戸水は、水路等に排出し、絶えず、井戸水から汲み上げた井戸水を温度調節管９に流入させることができる。

冬場は、場内１週分の井戸水を汲み上げ、ボイラー９ｃで温めながら場内を循環することで、溶液３の温度を上昇することができる。

溶液３の肥料の種類、濃度、ｐＨは栽培ベッド１毎に適宜計測し調整することが可能である。また、栽培ベッド１毎に溶液３が循環しているので、従来のように長い距離溶液３を循環させた場合に距離が長くなれば長くなるほど肥料濃度、ｐＨの値がくるうことを防げる。また、栽培ベッド１毎に、異なる育成段階にある植物１０や異なる種類の植物１０を育成可能となる。さらに、仮に植物１０に病気が発生した場合であっても、栽培ベッド１毎に適宜の処置を施すことができ、できるだけ病気が拡大しないようにすることが可能となる。

溶液３中の溶存酸素量に関しては、溶液３が排出部から排出し、一定距離離れた落下水受け部５に空気に接触しながら落下することで、その落差によって気泡１１が発生し溶液３中の溶存酸素量が高くなる。栽培ベッド１毎に上記循環を繰り返すことで、溶存酸素量が高い溶液３が常時循環することとなる。

溶液３の流速は成長段階に応じて調整する必要があるが、本実施形態の水耕栽培方法では、循環ポンプ６の吐出力によって栽培ベッド１後方から前方に向かって溶液３が循環するようになっているため、循環ポンプ６の吐出力を調整することによって、溶液３の流速を適宜調整することが可能である。

以上がこの発明の好適な実施形態であるが、この発明は上述の実施形態の構成に限定されるものではなく、形状、寸法、材料等を適宜変更して実施することができる。

１栽培ベッド
２フロート板
２ａ貫通孔
３溶液
４排水部
５落下水受け部
６循環ポンプ
７パイプ
８吐出口
９温度調整管
１０植物

Claims

上方を開放した前後に長い容器形状とし、後方より前方に溶液を流すと共に溶液上に多数の植物を貫通孔に植設するフロート板を敷設した栽培ベッドにおいて、
前部における壁の上端に形成される切欠部から溶液を排出して落下させる排水部を形成し、さらに落下した溶液を受ける落下水受け部を設け、
落下水受け部の底部の水を汲み上げて後方に送水する循環ポンプ及び循環ポンプに連結したパイプを設けると共に栽培ベッド後部内側において溶液を排出するパイプ先端の吐出口を設け、
栽培ベッド内の前後にわたり井戸から汲み上げられ、溶液の温度によって温度調節される井戸水を流通させる温度調節管を設けると共に温度調節管に流通させた井戸水を排出するか、循環させるかを選択的に切り替える切り替えスイッチを設け、
異なる生育段階にある植物や異なる種類の植物に応じた溶液を調整して育成が可能となるよう、前記排水部、落下水受け部、循環ポンプ、パイプ、吐出口からなる溶液循環装置を、栽培ベッド毎に別個に設けた水耕栽培装置。
前記フロート板の上面位置は、前記栽培ベッドの設置面から８０〜１１０ｃｍに設定される請求項１に記載の水耕栽培装置。
上方を開放した前後に長い容器形状とし、後方より前方に溶液を流すと共に溶液上に多数の植物を貫通孔に植設するフロート板を敷設した栽培ベッドにおいて、栽培ベッド前部における壁の上端に形成される切欠部から溶液を排出して空気と接触しながら溶液を落下水受け部に落下させ、さらに落下した溶液を循環ポンプによって汲み上げて後方へ送水して栽培ベッド後部内部側に溶液を排出し、溶液の温度によって温度調節され、栽培ベッド内の前後にわたり井戸から汲み上げられる井戸水を温度調節管に流通させると共に、温度調節管に流通させた井戸水を排出するか、循環させるかを切り替えスイッチによって選択的に切り替え、異なる生育段階にある植物や異なる種類の植物に応じた溶液を調整して育成が可能となるよう、前記溶液の循環を栽培ベッド毎に別個にしている水耕栽培方法。