JP6725834B2 - 噴霧式水耕栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物の水耕栽培を行うにあたり植物の根に霧状の培養液を噴霧する噴霧水耕栽培を行うための噴霧式水耕栽培装置に関する。

従来、植物を栽培するにあたり、既存の土壌を利用すること無く、植物の根に直接栄養分を含ませた養液である培養液を付与するという水耕栽培が旧知である。

なかでも近年、植物の根への効率の良い栄養分の付与を実現すべく、植物の根へ液体を付与するのではなく、特定の構造をなすノズルを通じて噴霧される霧状の培養液を根に対して噴霧することにより、従前よりも効率の良い栽培を行おうとする試みも行われている（例えば、特許文献１参照）。

斯かる特許文献１記載のものでは、培養液を散布するノズルの構造を、液体である培養液のみならず、別途空気といった気体を噴出する構成をも有するという、所謂二流体式のノズルを採用することにより、より微細な培養液の霧を創出せしめたものとなっている。

特開２０１２−１０６５１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載したようなノズルを使用するためには、ノズルに対し培養液のみならず、別途気体を効率良く供給するための格別の設備が必須となる。具体的には、当該ノズルに一定以上の気圧をもって気体を供給するための気体の管路や、当該管路に気体を送り込むためのコンプレッサといった格別の構成が必要となる。

ここで近年、斯かる植物の水耕栽培は、単に自然条件下のみでおこなわれるのみならず、温度条件も管理された且つ人工照明によって日照条件をも管理されているような、所謂植物工場とも称される栽培手法にも積極的に適用されている。それ故、植物工場を担う設備の設営、管理上、植物を栽培するための各設備は、可能な限り簡素であり汎用性が高い構造からなるものが要求されている。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には培養液の微細な霧を植物の根に安定して供給することが可能な噴霧式水耕栽培装置を提供することを目的とする。

本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の噴霧式水耕栽培装置は、植物の根を育成するために密閉された根育成空間を有してなる装置本体と、植物に付与すべき培養液を装置本体の外部から根育成空間へ導入するための培養液供給管と、この培養液供給管に接続されて培養液を噴射可能な複数のノズルからなるものでありこの複数のノズルの噴射口を相対するよう対向配置させることで霧状の培養液を生成するノズルユニットと、前記複数のノズルから噴射された培養液が直接接しない位置に前記植物の根を配すべく当該植物を位置決めする根配置部とを具備することを特徴とする。

このようなものであれば、対をなすノズルから噴射される培養液は、当該複数のノズルが対向配置されているが故、互いの噴射された液体同士が衝突し、更に微細な霧となり周囲に雲散する。これにより、植物の根にはノズルから噴射された液体が直接当たることはなく、一度相対するノズルから噴射された液体同士が衝突した霧のみが植物の根に付着することとなる。その結果、ノズルから噴射された培養液は植物の根に過度に影響を与えることなく当該根に付着し、そのまま培養液を吸収せしめることができる。斯かる培養液の植物の根への付着、吸収の過程がそのまま植物に対し過度なストレスの無い健全な生育に寄与せしめている。

培養液供給管に供給される培養液の流れをノズルから噴射されるスムーズな培養液の噴射に貢献させるためには、ノズルユニットを培養液供給管の長手方向に沿って対をなすノズルを対向配置することが好ましい。

また、ノズルユニットから噴射される培養液が植物の根に良好に吸収され得るようにするためには、根配置部を、長手方向において対をなすノズル間に植物を配さないようにすることが望ましい。

更に、培養液からなる微細な霧を根育成空間に効率良く供給するためには、ノズルユニットを、培養液供給管の上方に設けることが望ましい。

以上、説明した本発明によれば、簡素な構成であっても培養液を植物に良好に供給することができる噴霧式水耕栽培装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る噴霧式水耕栽培装置を示す外観図。 同構成説明図。 同噴霧式水耕栽培装置の底面側から見た構成説明図。 同実施形態に係る作用説明図。 同上。 同実施形態の変形例に斯かる作用説明図。 同他の変形例に斯かる構成説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態の噴霧式水耕栽培装置Ａは、図１〜図５に示すように、例えば温度条件並びに日照条件が外部に影響されずに管理され得る、所謂植物工場を構成するための栽培設備に設置されるものである。そして本実施形態では、当該噴霧式水耕栽培装置Ａにより栽培する栽培植物は、一例として果菜類を栽培するものとしている。なお当該果菜類の一例としては、イチゴを挙げることができる。

この噴霧式水耕栽培装置Ａは、栽培する植物に応じて設定された培養液を適宜殺菌浄化しつつ循環させながら植物を栽培するものである。また、本実施形態では当該噴霧式水耕栽培装置Ａを設置するための植物工場を構成するための設備や培養液を循環させるための設備といった、植物を栽培するために専ら必要とされる設備は、既存の種々の態様のものを適宜利用できるため、詳細な説明を省略する。また勿論、上述した植物工場には、完全人工光型植物工場、人工光型植物工場、閉鎖型植物工場、人工光閉鎖型植物工場等が含まれることはいうまでもない。

この噴霧式水耕栽培装置Ａは、図２〜図５に示すように、植物の根Ｒを育成するために密閉された根育成空間１０を有してなる装置本体１と、植物に付与すべき培養液を装置本体１の外部から根育成空間１０へ導入するための培養液供給管２と、この培養液供給管２に接続されて培養液を噴射可能な複数のノズル３１からなるものでありこの複数のノズル３１の噴射口３２を相対するよう対向配置させることで霧状培養液Ｆ（図４、図５）を噴射可能なノズルユニット３と、このノズルユニット３から噴射された培養液が直接接しない位置に植物の根を配すべく当該植物を位置決めする根配置部４とを具備することを特徴とする。

以下、当該噴霧式水耕栽培装置Ａの具体的な構成について説明していく。

装置本体１は、内部に根育成空間１０を形成するために遮光された概略直方体形状をなすものである。当該根育成空間１０とは、内部に霧状培養液Ｆが充満された状態で、植物Ｐの根Ｒが育成され得る容積が確保されている。噴霧式水耕栽培の場合、根Ｒに対し培養液の霧を直接根の表面、具体的には根毛と称される先端部分に晒すことが重要となる。

培養液供給管２は、装置本体１の外部に突出し装置本体１の内部へ培養液を導入するための導入部２１と、装置本体１内にたとえば直線状に培養液を案内する管本体２２と、装置本体１の外部において培養液の供給をストップさせるための止水栓２３とを有している。

根配置部４は、装置本体１の上面側を被覆するとともに、栽培する植物Ｐの地上部Ｌの位置を位置決めすることを通して、装置本体１内の根Ｒの配置を決めるためのものである。この根配置部４は、装置本体１の上面側を被覆する上面板４０と、この上面板４０に施した開口であり植物の地上部を挿通させるための根配置口４１と、根配置口４１内で植物Ｐを位置決めするために根配置口４１に充填する支持部材４２とを有している。そして本実施形態では根配置部４は、長手方向においてノズルユニット３に重複しない位置に各根配置口４１を設定している。当該根配置口４１の位置設定については後に改めて説明する。

排水部５は、装置本体１内に滞留した培養液を回収するために装置本体１の下面側に設けた部分である。当該排水部５から回収された培養液は、適宜殺菌されるとともにｐＨや電気伝導度が再調整された後、再び新たな培養液と混合されて植物へ付与され得る。すなわち本実施形態においても通常の水耕栽培と同様、この排水部５を用いて培養液のリサイクルが行われている。当該培養液のリサイクルの具体的な態様に関しては既存の種々の態様を適宜適用することができるので、本実施形態ではその詳細な説明を省略する。

ここで、本実施形態に係る噴霧式水耕栽培装置Ａは、ノズルユニット３が、対をなすノズル３１からなるものであり当該対をなすノズル３１を噴射口３２が相対するよう対向配置させてなることを特徴としている。

ノズルユニット３は、本実施形態では培養液供給管２の上方であり且つ長手方向に沿って配置された対をなすノズル３１を主体としたものであり、これら対をなすノズル３１の互いの噴射口３２を、所定距離で相対するように配置することにより、各噴射口３２から噴射される液体すなわち培養液が互いに衝突するように構成してある。これにより、各噴射口３２から噴射される培養液はさらに微細にされた上で、装置本体１の根育成空間１０中に霧状培養液Ｆの状態で充満することとなる。そして一度根育成空間１０内に霧状に噴射された霧状培養液Ｆは長時間根育成空間１０内を滞留することとなる。

以上のように本実施形態の噴霧式水耕栽培装置は、対をなすノズル３１から噴射される霧状培養液Ｆは、当該対をなすノズル３１が対向配置されているが故、互いの培養液が衝突し、微細な霧となり周囲に雲散する。これにより、植物Ｐの根Ｒにはノズル３１から噴射された液体すなわち培養液が直接当たることはなく、一度相対するノズル３１から噴射された液体同士が衝突した霧、すなわち霧状培養液Ｆのみが植物Ｐの根Ｒに付着することとなる。その結果、ノズル３１から噴射された霧状培養液Ｆは植物Ｐの根Ｒに過度に影響を与えることなく当該根Ｒに付着し、そのまま培養液を吸収せしめることができる。斯かる培養液の植物Ｐの根Ｒへの付着、吸収の過程がそのまま植物に対し過度なストレスの無い健全な生育に寄与せしめている。

そして、装置本体１に気体の導入を要する格別な設備の配置を回避しながら簡素な構成にて良好な培養液の供給を可能なものとするために本実施形態では、ノズルユニット３を構成する対をなすノズル３１を、液体のみを噴射し得る一流体式のノズル３１としている。このことは、従前より用いられてきた気体並びに液体を併せて噴射するという二流体式のものを用いることを有効に回避し、植物工場を構成するために液体のみならず気体を供給するためのコンプレッサや気体用の配管設備といった大がかりな設備を構築することを有効に回避せしめている。

また本実施形態では、ノズルユニット３を培養液供給管２の長手方向に沿って対をなすノズル３１を対向配置するように構成することで、培養液供給管２に供給される培養液の流れをノズル３１から噴射されるスムーズな培養液の噴射を実現せしめている。

また、ノズルユニット３から噴射される培養液が植物の根に良好に吸収され得るようにするために本実施形態では、根配置部４を、長手方向において対をなすノズル３１間に植物を配さないように配置している。

＜変形例＞

以下、本実施形態の変形例について説明する。また以下の変形例について、上記実施形態の構成要素に相当するものに対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。

上記実施形態ではノズルユニット３を、培養液供給管２の下側に配置した態様を開示したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。

すなわち図６に示すように、ノズルユニット３を培養液供給管２の上側に配したものとしてもよい。このようなものであれば、培養液供給管２を相対的に下側に配置することができる。これは、栽培により生育した植物Ｐの根Ｒが培養液供給管２の上側から乗り掛かり、当該培養液供給管２に不要な荷重を加えてしまうという不具合を有効に回避することができる。

また本実施形態の他の変形例として、図７に示す態様を挙げることができる。

すなわち図７に示すように、装置本体１の限られた容積を有効に利用しつつ、単位面積あたりの植物Ｐの栽植本数の増大を図るために、上面板４０に設けた根配置口４１を、所謂千鳥配置の態様としたものである。このようなものであっても、上記実施形態同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではない。例えば上記実施形態では本装置により栽培する植物の一例として、果菜類を模式的に例示したが勿論、他に市場に出回り得る葉菜類、又は一部の根菜類を対象として扱っても良い。また勿論、その場合には単位面積当たりの栽培植物の栽植本数や培養液の構成といった具体的な事項は適宜変わり得ることがいうまでもない。

また例えば上記実施形態では培養液供給管を長手方向に一本のみ縦貫させた態様を開示したが勿論、短寸方向に複数本の培養液供給管を並べた態様としてもよい。また斯かる場合、ノズルユニットを構成する複数のノズルは培養液供給管の延出方向に配置される態様に限られない。すなわち、複数並ぶ培養液供給管に亘ってそれぞれノズルが設けられ、これら対をなすノズルが短寸方向に向いて対向するという構成を適用してもよい。加えて、上記実施形態ではノズルユニットを構成する複数のノズルとして、対をなす、すなわち二つのノズルを１８０°正対させて配置した態様のみを開示したが勿論、三つのノズルであれば角度位相を１２０°ずつ異ならせて相対する向きに配置しても良く、四つ以上のノズルであってもそれぞれ向きを当角度間隔異ならせて配置するように構成しても良いことは勿論である。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

Ａ・・・噴霧式水耕栽培装置
１・・・装置本体
１０・・・根育成空間
２・・・培養液供給管
３・・・ノズルユニット
３１・・・ノズル
３２・・・噴射口
４・・・根配置部
Ｆ・・・霧状培養液
Ｐ・・・植物
Ｒ・・・根

Claims (4)

1. 植物の根を育成するために密閉された根育成空間を有してなる装置本体と、
   植物に付与すべき培養液を装置本体の外部から根育成空間へ導入するための培養液供給管と、
   この培養液供給管に接続されて培養液を噴射可能な複数のノズルからなるものでありこの複数のノズルの噴射口を相対するよう対向配置させることで霧状の培養液を生成するノズルユニットと、
   前記複数のノズルから噴射された培養液が直接接しない位置に前記植物の根を配すべく当該植物を位置決めする根配置部と
   を具備することを特徴とする噴霧式水耕栽培装置。
2. 前記ノズルユニットが前記培養液供給管の長手方向に沿って対をなすノズルを対向配置させたものである請求項１記載の噴霧式水耕栽培装置。
3. 前記根配置部が、前記長手方向において対をなすノズル間に前記植物を配さないようにしている請求項２記載の噴霧式水耕栽培装置。
4. 前記ノズルユニットが、前記培養液供給管の上方に設けられている請求項１、２又は３記載の噴霧式水耕栽培装置。

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