JP6613525B2 - 植物栽培装置 - Google Patents
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Description
栽培植物は成長と共に養分要求量も増加する。ドライフォグとして栽培ボックス内の空気中に養液を浮遊させた場合、成長する根部に養液を吸収させることはできるが、空気中の浮遊量を多くすると、液滴として落下して回収される量も増加し、植物の根部に吸収される養液量が不足する。健全な生育状態を維持し、さらに、植物をより早期に成長させて収穫量を増加させるためには、植物の根部に必要量の養液が確実に吸収されるように改善する必要がある。
前記ノズルにポンプから所要圧力で養液を供給し、該ノズルの噴霧圧力を1MPa〜7MPaとし、該ノズルからの噴霧の粒子径は20μm未満の小粒子と20μm以上100μm以下の大粒子が混在すると共に平均粒子径を10μm〜30μmとし、
前記栽培植物の成長する根部の長さに対応させて前記ポンプの吐出圧を前記ノズルの噴霧圧力が前記1MPa〜7MPaの範囲内で漸次高圧とし、前記ノズルの噴霧角度を大きく且つ噴霧量を増加できるものとしていることを特徴とする植物栽培装置としている。
また、第2の発明として、栽培植物の根部が下垂する細長い中空の栽培ボックスを備え、長さ方向の両側壁内面に沿ってそれぞれ養液供給管を取り付け、該両側壁の養液供給管にノズルを千鳥配置に所要間隔をあけて取り付け、前記ノズルは養液からなる一流体ノズルとし、該ノズルからの噴霧の粒子径は20μm未満の小粒子と20μm以上100μm以下の大粒子が混在すると共に平均粒子径を10μm〜30μmとし、かつ、該栽培ボックス内には前記ノズルから噴霧される霧を循環させるファンを配置しておらず、
かつ、前記ノズルにポンプから所要圧力で養液を供給し、該ノズルの噴霧圧力を1MPa〜7MPaとし、前記栽培植物の成長する根部の長さに対応させて前記ポンプの吐出圧を前記ノズルの噴霧圧力が前記1MPa〜7MPaの範囲内で漸次高圧とし、前記ノズルの噴霧角度を大きく且つ噴霧量を増加できるものとしている植物栽培装置を提供している。
このように、大粒子の液滴と小粒子の液滴の両方で効率よく栽培植物の根部に養分を吸収させることができるため、栽培植物の成長を促進できる。
かつ、噴霧全体の平均粒径を10〜30μmの微霧からなるセミドライフォグとしているため、栽培ボックスの底部に水滴となって落下しにくく、栽培植物の根部への養液吸収率を高めると共に養液の無駄を無くすことができる。
本発明では、前記旋回流を噴霧する一流体ノズルの特性を利用して、前記のように、大粒子の液滴を栽培植物の根部の根幹に吹き付けて養液を根部に確実に吸収させ、小粒子の液滴を栽培ボックス内の空気中に浮遊させて、ノズルから直接に養液が吹き付けられない根部に養液を吸収させている。
前記噴射壁の内面にノズルチップを固定し、該ノズルチップの一端面に前記噴口と連通する噴射穴を設けると共に、該ノズルチップの他端側に前記噴射穴に向けて円弧状に湾曲させた旋回溝を設け、該旋回溝を通して旋回させながら前記噴口より養液を噴射させる構成としているノズルを用いることが好ましい。
前記のように、前記ノズルの噴霧圧力は、1MPa〜7MPaとし、好ましくは2MPa〜4MPaとしている。
本発明で用いる一流体ノズルは、噴霧圧力を1〜2MPaと小さくすると、噴霧角度が50〜70°と小さくなり、噴霧圧力を3MPaを越えて7MPaへ増大するにしたがって噴霧角度が70°〜120°と増大し、噴霧量が約3倍に増大するものを用いることが好ましい。
其の際、両側壁の養液供給管に千鳥配置するノズルは、それぞれ各栽培植物の根部と対向する位置に配置することが好ましい。例えば、栽培植物が小さく千鳥配置で2列とする場合、同一側のノズルは栽培植物と同一ピッチで配置する一方、栽培植物が大きく一列の場合は両側のノズルをそれぞれ栽培植物の2倍のピッチをあけて配置し、いずれか一方のノズルを栽培植物の対向面に配置することが好ましい。
本発明は主として営農用を対象としているため、栽培ボックスは、例えば、長さ6m、巾1m、高さ0.4mを1ユニットとして3連結した大型栽培ボックス、あるいは長さ18m〜20m、幅を1m、高さ0.4mの大型栽培ボックスとしている。この大型栽培ボックス内に栽培植物を長さ方向に50〜100cmの間隔をあけて配置している。よって、栽培植物を一列に配置すると、両側養液供給管には、それぞれ100〜200cmのピッチをあけてノズルを取り付けている。
かつ、栽培植物の根部と対向位置または隣接する栽培植物の根部の間に向けてノズルから噴霧することで、前記大粒子の液滴を根部に直接に吸収させて、養液の無駄を無くし、より経済的な営農ができる。
あるいは両側壁に配置する前記養液供給管を連続させて1本の養液供給管とし、該養液供給管に1台の前記養液供給用のポンプを接続して、両側の前記ノズルから同時に連続して噴霧させ又は時間差をあけて同時に噴霧させる構成としている。
該構成とすると、両側に配置したノズルに1台のポンプで養液を供給でき、運転コストを抑えることができる。
特に、前者の構成として両側に配置するノズルから交互に噴霧すると、ポンプの容量を小さくでき、運転コストをより抑えることができる。
前記構成とすると、設備コストおよび運転コストを低減しながら、栽培植物の収穫量を増加できる。
養液供給管に付着する粘性を有する養液を間欠的に供給する水等の洗浄水で洗浄することにより、養液中の固着成分によってノズル噴口や他の接続部分の固形物蓄積を防御することができ、その結果、ノズルからの噴射を正常に維持することができる。
図1乃至図5に第1実施形態を示す。
植物栽培装置は図1に示すように、上面開口の直方体状の栽培ボックス1を備えている。各栽培ボックス1の大きさは多数の栽培植物Pを長さLおよび幅Wに一定間隔をあけて栽培できる大きさとしている。本実施形態の栽培ボックス1は長さLが6m、幅Wが450mmまたは1m(本実施形態では幅1m)、高さHが0.4mを3連結して1つのサブユニットとし、長尺な大型ボックスとしている。該長尺なボックス内の幅方向の中央部に栽培植物Pを長さ方向に一定間隔(70mm)をあけて一列に植えている。
このように、栽培ボックス1内には長さ方向の両側に多数のノズル3を配置しているため、前記特許文献1で提示した栽培ボックス内に配置していた噴霧循環用のファンは設けていない。
前記配管とすることで、開閉弁4A、4Bを所定時間間隔をあけて交互に開弁してノズル3Aと3Bから所定時間間隔をあけて交互に養液を噴霧している。例えば、ノズル3Aから10秒間噴射した後、50秒あけてノズル3Bから10秒間噴射し、これを繰り返している。
さらに、1つのサブユニットSUでは長さ方向に栽培ボックス1を3連続して設置している。よって、各栽培ボックス1の幅方向壁1cに養液供給管2の貫通穴を設け、養液供給管2の長さ方向の先端を継手(図示せず)を介して連続させて前記貫通穴に通している。即ち、長さ方向に連続して配置する3つの栽培ボックス1の各養液供給管2を3つのユニットの先端まで連続させている。
前記一流体ノズルからなるノズル3は、ノズル噴口62cから旋回流として養液を噴霧すると共に噴霧圧力の増減により噴霧角度範囲が拡縮すると共に噴霧量が増減するものとしている。かつ、該ノズル3からの噴霧の粒子径は20μm未満の小粒子、好ましくは10μm以下の超微粒子と、20μm以上100μm以下、好ましくは30〜50μmの大粒子が混在すると共に、平均粒子径が10μm〜30μmの所謂セミドライフォグを発生できるものとしている。
該ノズル3では噴口62cから旋回流として養液を噴霧しているため、噴霧圧力が増加すると、旋回流として噴射される噴霧が分布する角度、即ち、噴霧角度は次第に増加する。
具体的には前記ノズル3では、噴霧圧力が1MPa→7MPaに増加すると、噴霧角度θが50°→120°と拡大する。かつ、噴霧圧力が1MPa→7MPaに増加すると、噴霧量が1→3倍に増加する。
また、栽培ボックス1に設けた排液口から栽培ボックス1内で結露した養液を排出し、該排出した養液を回収タンク(図示せず)で回収して、養液タンクに戻し、再利用している。
さらに、栽培植物の成長に対応してノズル3の噴霧圧力を増加して噴霧角度を広げるため、常時、根部Prの全長で養液を直接に吸収できる。かつ、栽培植物の成長に対応してノズル3の噴霧圧力を増加して噴霧量を増加する。その結果、栽培植物の成長を促進して、収穫量を増加できる。
第1変形例では、栽培ボックス1の両側に配置する養液供給管を連続させて1本の養液供給管2とし、該養液供給管2に1台の養液供給用のポンプ6を接続している。両側に千鳥配置したノズル3から同時にそれぞれ栽培植物の根部に向けて噴霧している。
第2変形例では、栽培ボックス1に栽培植物Pを千鳥配置で2列植え込み、両側のノズル3A、3Bと前後同一側の栽培植物Pとを対向させて配置している。
尚、両側のノズル3Aと3Bを図7と逆配置として、栽培植物Pの間に対して離れた位置にノズル3A、3Bを配置してもよい。
さらに、ノズルを栽培植物Pと対向配置せず、隣接する栽培植物の間に配置し、隣接する栽培植物の根部に側方から養液を吸収させるようにしてもよい。
第2実施形態では、栽培ボックス1の幅は450mmとし、この幅を狭くした栽培ボックス1内には、長さ方向の一方の側壁1aに沿って養液供給管2を配管して、ノズル3を取り付けているが、他方の側壁1b側には、該養液供給管2を配管しておらず、ノズルを設置していない。よって、栽培植物には一方側からのみノズル3により養液が噴霧されるようにしている。また、一つの栽培ボックス1−Bは18m〜20mと長尺とし、該長尺な栽培ボックス1ーBを平行に2個配列して1つのユニットUを構成している。この2個の栽培ボックス1ーB内に設ける養液供給管2に接続した配管5M、5Nにそれぞれ開閉弁4M、4Nを介設している。
2 養液供給管
3 ノズル
4 開閉弁
6 ポンプ
P 栽培植物
Pr 根部
Claims (3)
- 栽培植物の根部が下垂する細長い中空の栽培ボックスを備え、長さ方向の側壁内面に沿って養液供給管を取り付け、該養液供給管に所要間隔をあけて養液からなる一流体を噴霧するノズルを取り付け、
前記ノズルにポンプから所要圧力で養液を供給し、該ノズルの噴霧圧力を1MPa〜7MPaとし、該ノズルからの噴霧の粒子径は20μm未満の小粒子と20μm以上100μm以下の大粒子が混在すると共に平均粒子径を10μm〜30μmとし、
前記栽培植物の成長する根部の長さに対応させて前記ポンプの吐出圧を前記ノズルの噴霧圧力が前記1MPa〜7MPaの範囲内で漸次高圧とし、前記ノズルの噴霧角度を大きく且つ噴霧量を増加できるものとしていることを特徴とする植物栽培装置。 - 栽培植物の根部が下垂する細長い中空の栽培ボックスを備え、長さ方向の両側壁内面に沿ってそれぞれ養液供給管を取り付け、該両側壁の養液供給管にノズルを千鳥配置に所要間隔をあけて取り付け、前記ノズルは養液からなる一流体ノズルとし、該ノズルからの噴霧の粒子径は20μm未満の小粒子と20μm以上100μm以下の大粒子が混在すると共に平均粒子径を10μm〜30μmとし、かつ、該栽培ボックス内には前記ノズルから噴霧される霧を循環させるファンを配置しておらず、
かつ、前記ノズルにポンプから所要圧力で養液を供給し、該ノズルの噴霧圧力を1MPa〜7MPaとし、前記栽培植物の成長する根部の長さに対応させて前記ポンプの吐出圧を前記ノズルの噴霧圧力が前記1MPa〜7MPaの範囲内で漸次高圧とし、前記ノズルの噴霧角度を大きく且つ噴霧量を増加できるものとしている植物栽培装置。 - 前記ノズルの噴霧圧力を増減して、噴霧角度を50°〜120°の範囲で変化させている請求項1または請求項2に記載の植物栽培装置。
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