JP6748895B2

JP6748895B2 - 水耕栽培装置

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Publication number: JP6748895B2
Application number: JP2019512398A
Authority: JP
Inventors: 緒方　賢史; 賢史緒方
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: CN110505803A; EP3610719A4; JPWO2018190087A1; WO2018190087A1; EP3610719A1

Description

本発明は、土壌を使用することなく、植物を栽培する水耕栽培装置に関する。

従来から、様々な水耕栽培装置の開発がなされている(特許文献１参照)。従来の水耕栽培装置には、地下部に塊茎を形成するような植物の水耕栽培に用いられるものもある。このような水耕栽培装置においては、通常、主茎から縦方向に延びる主根が養液に浸されることにより、主根を通じて塊茎へ養分を供給している。

特開２０１４−２１７２９０号公報

塊茎類の自然栽培においては、主根を通じてだけでなく、主茎から横方向に延びる地下茎に形成される新たな塊茎から延びる細根、および、地下茎から延びる細根をも通じて、地中の養分が塊茎へ供給されている。

しかしながら、従来の水耕栽培装置においては、新たな塊茎から延びる細根、および、地下茎から延びる細根を通じて塊茎へ養分を供給するものは存在しない。つまり、従来の水耕栽培においては、養分は、主根を通じてのみ、植物へ供給されている。したがって、植物の種類によっては、ある特定の栄養が、主根から吸収され主茎へ供給されても、新たな塊茎へ供給されていないものもある。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、主根だけでなく、新たな塊茎から延びる細根および地下茎から延びる細根をも通じて、新たな塊茎へ養分を供給することができる水耕栽培装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る水耕栽培装置は、種塊茎から主茎が延び、前記主茎から地下茎および主根が延び、かつ、前記地下茎に新たな塊茎が形成される植物を栽培する水耕栽培装置であって、第１の養液が存在する栽培槽と、前記植物の地上部が成長する地上空間と前記植物の地下部が成長する地下空間とを区分する仕切部と、前記地下空間を、前記地下茎および前記新たな塊茎が成長する第１の空間と、前記主根が成長する第２の空間とに区分し、前記種塊茎、前記新たな塊茎および前記地下茎が前記第１の養液に浸らず、かつ、前記主根が前記第１の養液に浸るように、前記種塊茎および前記新たな塊茎を支持する支持部と、を備え、前記支持部は、前記新たな塊茎から延びる第１の細根および前記地下茎から延びる第２の細根の少なくともいずれか一方へ前記第１の養液と同一または異なる第２の養液を直接供給する養液供給部を有する。

本発明によれば、主根だけでなく、新たな塊茎から延びる細根および主茎から発生した地下茎から延びる細根をも通じて、新たな塊茎へ養分を供給することができる。

本発明の実施の形態１の水耕栽培装置の全体構成を説明するための断面模式図である。実施の形態１の水耕栽培装置の内部空間を説明するための内部斜視図である。実施の形態２の水耕栽培装置の内部空間を説明するための内部斜視図である。実施の形態３の水耕栽培装置の養液供給部の構造を説明するための斜視図である。本発明の実施の形態４の水耕栽培装置の全体構成を説明するための断面模式図である。実施の形態４の水耕栽培装置の養液供給部の構造を説明するための斜視図である。実施の形態５の水耕栽培装置の養液供給部の構造を説明するための斜視図である。

以下、図面を参照しながら、実施の形態の水耕栽培装置を説明する。

各実施の形態において、同一の参照符号が付されている部位は、同一の機能を有するものとする。したがって、特に必要がなければ、同一参照符号が付された部位の機能の説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１および図２に示されるように、本実施の形態の水耕栽培装置２００の一例は、６面体構造のコンテナのような筐体１００を備えている。それにより、植物１は、筐体１００によって外部空間から遮断された空間内において成長する。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、土壌を使用せずに植物１を栽培する、いわゆる水耕栽培装置である。水耕栽培装置２００は、種塊茎１０から主茎２が延び、主茎２から地下茎３および主根４が延び、かつ、地下茎３に新たな塊茎６が形成される植物１を栽培するためのものである。本実施の形態においては、植物１は、根菜類の一例のジャガイモであるものとする。

水耕栽培装置２００は、筐体１００内に栽培槽２０を備えている。植物１が栽培されているときは、栽培槽２０は、その内部に第１の養液９を貯留している。第１の養液９はポンプＰによって供給管２１を経由して栽培槽２０に供給される。

第１の養液９は、栽培槽２０の底面から上方へ延びる排水管２２から外部へ排出される。したがって、栽培槽２０内の第１の養液９の高さは、栽培槽２０の底面から排水管２２の上端までの高さよりも低いかまたは同一になる。植物１の主根４の先端が第１の養液９に浸かっている。

栽培槽２０は、その上端開口の近傍に取り付けられた仕切部２３を備えている。仕切部２３は、植物１の地上部が成長する地上空間８０と植物１の地下部が成長する地下空間７０とを区分する。仕切部２３は、植物１が挿入される貫通孔２３ａを有している。貫通孔２３ａと植物１との間には、弾性部材２４が嵌め込まれている。

本実施の形態の水耕栽培装置２００は、照明機器３０、空調機４０、ポンプＰ、タンクＴ、および制御部５０を備えている。空調機４０は、温度および湿度の双方を調節することができる。照明機器３０は、植物１の地上部の葉７へ光を照射する。空調機４０は、地上空間の温度および湿度を調節する。ポンプＰは、第１の養液９を栽培槽２０とタンクＴとの間で循環させる。制御部５０は、照明機器３０、空調機４０、およびポンプＰを制御する。

図１および図２から分かるように、水耕栽培装置２００は、栽培槽２０内の仕切部２３の下方に設けられた支持部６０を備えている。本実施の形態においては、支持部６０は、種塊茎１０および新たな塊茎６を下側から支持している平板状の部材である。

図１および図２に示されるように、支持部６０は、地下空間７０を、地下茎３および新たな塊茎６が成長する第１の空間７１と、主根４が成長する第２の空間７２とに区分する。支持部６０は、種塊茎１０、地下茎３、および新たな塊茎６が第１の養液９に浸らず、かつ、主根４が第１の養液９に浸るように、種塊茎１０、地下茎３、および新たな塊茎６を支持する。

図１および２に示されるように、支持部６０は、主根４を通過させるが、種塊茎１０を通過させない少なくとも１つの孔６１ａを有する養液供給部６１を含んでいる。支持部６０は、主根４を通過させるが、種塊茎１０を通過させない少なくとも１つの孔６２ａを有する板部材６２を含んでいる。主根４は、孔６１ａおよび孔６２ａを通過して第１の養液９まで伸長することができる。したがって、支持部６０は、種塊茎１０を支持しながら、主根４を第１の養液９に浸させることができる。

本実施の形態においては、養液供給部６１は、栽培槽２０の第２の空間７２に貯留された第１の養液９を吸い上げ、新たな塊茎６から延びる第１の細根６ａおよび地下茎３から延びる第２の細根３ａへ供給する。

本実施の形態の水耕栽培装置２００によれば、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａを通じて新たな塊茎６へ第１の養液９を供給することができる。したがって、支持部６０によれば、第１の養液９の主根４への供給、第１の養液９の第１の細根６ａおよび第２の細根３ａへの供給、ならびに、種塊茎１０、地下茎３、および新たな塊茎６の支持を実現することができる。

本実施の形態においては、養液供給部６１は、第１の空間７１の底部に位置付けられており、第１の養液９を吸収して保持する保液性部材である。保液性部材は、たとえば、不織布である。ただし、養液供給部６１を構成する保液性部材は、吸水シートであってもよい。図１および図２から分かるように、養液供給部６１としての保液性部材は、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａに直接接触するように、支持部６０の上面に露出している。これによれば、第１の養液９を第１の細根６ａおよび第２の細根３ａへ確実に供給することができる。

本実施の形態においては、保液性部材は、支持部６０の端部から垂れ下がる延長部６１１を有している。本実施の形態においては、支持部６０は、延長部６１１を除く、保液性部材の水平部分と、水平に広がる板部材６２とによって構成されている。養液供給部６１は、保液性部材の水平部分と、延長部分６１１とによって構成されている。延長部６１１が第１の養液９に浸ることにより、保液性部材の水平部分を含む保液性部材の全体に第１の養液９が供給される。ただし、養液供給部６１としての保液性部材に、植物１の栽培期間全体を通して必要な第１の養液９が十分に含まれている場合には、延長部６１１が設けられていなくてもよい。また、後述の実施の形態のように、養液供給部６１は、新たな塊茎６から延びる第１の細根６ａおよび地下茎３から延びる第２の細根３ａへ第１の養液９と異なる他の養液を供給してもよい。この場合、養液供給部６１としての不織布が、他の養液を噴霧されることにより、他の養液を吸収して保持してもよい。

新たな塊茎６から延びる第１の細根６ａおよび地下茎３から延びる第２の細根３ａを通じて吸収された第１の養液９は、主に、新たな塊茎６へ供給される。一方、主根４から吸収された第１の養液９は、主に、植物１の地上部としての茎および葉７に供給される。

（実施の形態２）
図３を参照して、実施の形態２の水耕栽培装置２００を説明する。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、実施の形態１の水耕栽培装置２００とほぼ同様である。そのため、以下、本実施の形態の水耕栽培装置２００と実施の形態１の水耕栽培装置２００との相違点を主に説明する。

図３に示されるように、第２の養液９Ｘを備える他のタンクＴＸと、他のタンクＴＸ内の第２の養液９Ｘを送り出す他のポンプＰＸと、他のポンプＰＸが送り出した第２の養液９Ｘを第１の空間７１に噴霧する噴霧部Ｎとを備えている。第２の養液９Ｘは、栽培槽２０の外部から内部へ貫通する配管を通じて、他のタンクＴＸから噴霧部Ｎへ供給される。これによれば、噴霧部Ｎからの噴霧により、第２の養液９Ｘを新たな塊茎６から延びる第１の細根６ａおよび地下茎３から延びる第２の細根３ａに接触させることができる。また、噴霧された第２の養液９Ｘのほとんどは、養液供給部６１としての不織布に吸収され、保持される。したがって、養液供給部６１に保持されている第２の養液９Ｘも、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａを通じて新たな塊茎６へ供給される。

第２の養液９Ｘは、第１の養液９と同一の成分からなっていてもよいが、本実施の形態においては、第１の養液９と異なる成分を有している。そのため、第１の養液９では新たな塊茎６へ供給できない成分の栄養を第２の養液９Ｘによって新たな塊茎６へ供給することができる。新たな塊茎６のさらに良好な成長を実現することができる。

図３に示されるように、本実施の形態の支持部６０は、主根４を通過させるが、種塊茎１０を通過させない複数の孔を有する孔部材６３を含んでいる。支持部６０においては、養液供給部６１は、種塊茎１０が孔部材６３の上に載置された状態で、主根４を通過させる開口６１ｂを有している。孔部材６３は、一般に使用される格子状のネットである。そのため、主根４は、開口６１ｂおよび孔部材６３の複数の孔を通過して第１の養液９まで伸長することができる。したがって、支持部６０は、種塊茎１０を支持しながら、主根４を第１の養液９に浸させることができる。孔部材６３としては、ネットの代わりに、いわゆるグレーチング等が用いられてもよい。孔部材６３は、主根４を通過させるが、種塊茎１０を支持することができるものであれば、いかなる構造を有していてもよい。

（実施の形態３）
図４を参照して、実施の形態３の水耕栽培装置２００を説明する。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、実施の形態１の水耕栽培装置２００とほぼ同様である。そのため、以下、本実施の形態の水耕栽培装置２００と実施の形態１の水耕栽培装置２００との相違点を主に説明する。

図４に示されるように、本実施の形態の水耕栽培装置２００は、実施の形態１の水耕栽培装置２００の構成に加えて、第２の養液９Ｘを栽培槽２０の外部から養液供給部６１まで導く養液流路９０をさらに備えている。本実施の形態においても、養液供給部６１は、不織布または吸水シートで構成されているため、養液流路９０を流れる第２の養液９Ｘは、養液供給部６１へ浸透する。そのため、栽培槽２０の外部から養液供給部６１へ第２の養液９Ｘを補充することができる。

本実施の形態においても、養液供給部６１としての保液性部材は、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａに直接接触するように、養液供給部６１の上面に露出している。そのため、本実施の形態においても、第２の養液９Ｘを第１の細根６ａおよび第２の細根３ａへ確実に供給することができる。

本実施の形態においては、養液流路９０は、循環流路の一部であり、循環流路において、タンクＴＸに貯留された第２の養液９ＸがポンプＰＸによって循環されるものである。ただし、第１の養液９と第２の養液９Ｘとが同一の成分からなる場合には、図１に示されるポンプＰおよびタンクＴを使用して、第２の養液９Ｘが養液流路９０を流れるように循環流路が構成されていてもよい。また、ポンプ等の動力を用いずに第２の養液９Ｘを養液供給部６１へ供給してもよい。たとえば、養液流路９０は、栽培槽２０の外部に、作業員が容器に貯留された第２の養液９Ｘを流すことができる漏斗を有していてもよい。

なお、本実施の形態においても、実施の形態２の支持部６０および噴霧部Ｎの構成が用いられてもよい。

（実施の形態４）
図５および６を参照して、実施の形態４の水耕栽培装置２００を説明する。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、実施の形態１の水耕栽培装置２００とほぼ同様である。そのため、以下、本実施の形態の水耕栽培装置２００と実施の形態１の水耕栽培装置２００との相違点を主に説明する。

図５に示されるように、支持部６０は、新たな塊茎６を支持する複数の凸部６６と、複数の凸部６６の間に位置付けられ、第２の養液９Ｘが存在することにより養液供給部として機能する１以上の凹部６７とを含んでいる。これによれば、養液供給部としての凹部６７は、十分な量の第２の養液９Ｘを保持することができる。そのため、第２の養液９Ｘが不足するおそれが低減される。

本実施の形態においては、第１の空間７１に第２の養液９Ｘを噴霧することにより、養液供給部６１に第２の養液９Ｘを供給する噴霧部Ｎをさらに備えている。そのため、第２の養液９Ｘを第１の細根６ａおよび第２の細根３ａの少なくともいずれか一方へより容易に供給することができる。なお、本実施の形態においては、噴霧部Ｎから噴霧される第２の養液９Ｘの一部は、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａに直接接触する。

本実施の形態によれば、養液供給部としての凹部６７は、植物１の成長に必要な量の第２の養液９Ｘを保持することができる。本実施の形態においては、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａが凹部６７内の第２の養液９Ｘに浸ることにより、新たな塊茎６へ第２の養液９Ｘが供給される。

なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様に、養液流路９０は、循環流路の一部であり、循環流路において、タンクＴＸに貯留された第２の養液９ＸがポンプＰＸによって循環されるものである。ただし、第１の養液９と第２の養液９Ｘとが同一の成分からなる場合には、図１に示されるポンプＰおよびタンクＴを使用して、第２の養液９Ｘが養液流路９０を流れるように循環流路が構成されていてもよい。

複数の凸部６６および少なくとも１つの凹部６７は、板状部材に細かな切り込みが入れられることにより形成されてもよい。つまり、凸部６６および少なくとも１つの凹部６７は、養液を貯留する部分と、その貯留された養液に新たな塊茎６が浸ることを防止するように新たな塊茎６を支持できるものであれば、いかなる構造を有していてもよい。

（実施の形態５）
図７を参照して、実施の形態５の水耕栽培装置２００を説明する。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、実施の形態１の水耕栽培装置２００とほぼ同様である。そのため、以下、本実施の形態の水耕栽培装置２００と実施の形態１の水耕栽培装置２００との相違点を主に説明する。

図７に示されるように、支持部６０は、新たな塊茎６を支持する複数の凸部と、複数の凸部の間に位置付けられ、第２の養液９Ｘが存在することにより養液供給部として機能する複数の凹部とを含んでいる。ただし、本実施の形態においては、凸部および凹部は、ネット部材６８とそれを下から支える板部材６９とにより構成されている。つまり、凸部は、ネット部材６８により構成され、凹部は、ネット部材の多数の孔と板部材６９の表面とにより構成されている。

（他の実施の形態）
前述の各実施の形態においては、植物１を良好に成長させるために、主根４から第１の養液９を吸収させ、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａから第２の養液９Ｘを吸収させている。しかしながら、植物１が良好に成長するのであれば、第１の養液９および第２の養液９Ｘの少なくともいずれか一方の代わりに、水が用いられてもよい。

（上述の実施の形態の相互の組合せ）
上述した各実施の形態の構成同士は、技術的に矛盾しないのであれば、交換されても、組合せされてもよい。

以下、実施の形態の水耕栽培装置２００の特徴的構成およびそれにより得られる効果を説明する。

（１）水耕栽培装置２００は、種塊茎１０から主茎２が延び、主茎２から地下茎３および主根４が延び、かつ、地下茎３に新たな塊茎６が形成される植物１を栽培するものである。水耕栽培装置２００は、栽培槽２０、仕切部２３、および支持部６０を備えている。栽培槽２０においては、第１の養液９が存在する。仕切部２３は、植物１の地上部が成長する地上空間８０と植物１の地下部が成長する地下空間７０とを区分する。支持部６０は、地下空間７０を、地下茎３および新たな塊茎６が成長する第１の空間７１と、主根４が成長する第２の空間７２とに区分する。支持部６０は、種塊茎１０、地下茎３、および新たな塊茎６が第１の養液９に浸らず、かつ、主根４が第１の養液９に浸るように、種塊茎１０、地下茎３、および新たな塊茎６を支持する。支持部６０は、新たな塊茎６から延びる第１の細根６ａおよび地下茎３から延びる第２の細根３ａの少なくともいずれか一方へ第１の養液９と同一または異なる第２の養液９Ｘを直接供給する養液供給部６１を有する。これによれば、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａの少なくともいずれか一方を通じて新たな塊茎６へ第２の養液９Ｘを供給することができる。

（２）養液供給部６１は、第２の養液９Ｘを吸収して保持する保液性部材であってもよい。保液性部材は、第１の細根６ａおよび第２の細根３ａの少なくともいずれか一方に直接接触するように、支持部６０の上面に露出するものである。これによれば、第２の養液９Ｘを第１の細根６ａおよび第２の細根３ａの少なくともいずれか一方へ確実に供給することができる。

（３）保液性部材は、支持部６０から垂れ下がる延長部６１１を有していてもよい。この場合、延長部６１１が第１の養液９に浸ることにより、保液性部材に第１の養液９が供給されてもよい。

（４）支持部６０は、新たな塊茎６を支持する複数の凸部６６と、複数の凸部６６の間に位置付けられ、第２の養液９Ｘが存在することにより養液供給部として機能する１以上の凹部６７とを含んでいてもよい。これによれば、養液供給部としての凹部６７は、十分な量の第２の養液９Ｘを保持することができるため、第２の養液９Ｘが不足するおそれが低減される。

（５）第１の空間７１に第２の養液９Ｘを噴霧することにより、養液供給部６１に第２の養液９Ｘを供給する噴霧部Ｎをさらに備えていることが好ましい。これによれば、第２の養液９Ｘを第１の細根６ａおよび第２の細根３ａの少なくともいずれか一方へより容易に供給することができる。

（６）水耕栽培装置２００は、第２の養液９Ｘを栽培槽２０の外部から養液供給部６１まで導く養液流路９０をさらに備えていることが好ましい。これによれば、栽培槽２０の外部から第２の養液９Ｘを養液供給部６１へ供給することができる。
本出願は、２０１７年４月１３日に出願された日本出願の特願２０１７−０７９７５６号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を参照によって援用するものである。

１植物
２主茎
３地下茎
３ａ第２の細根
４主根
６新たな塊茎
６ａ第１の細根
９第１の養液
９Ｘ第２の養液
１０種塊茎
２０栽培槽
２３仕切部
６０支持部
６１養液供給部
６６凸部
６７凹部（養液供給部）
７０地下空間
７１第１の空間
７２第２の空間
８０地上空間
２００水耕栽培装置
６１１延長部
Ｎ噴霧部

Claims

種塊茎から主茎が延び、前記主茎から地下茎および主根が延び、かつ、前記地下茎に新たな塊茎が形成される植物を栽培する水耕栽培装置であって、
第１の養液が存在する栽培槽と、
前記植物の地上部が成長する地上空間と前記植物の地下部が成長する地下空間とを区分する仕切部と、
前記地下空間を、前記地下茎および前記新たな塊茎が成長する第１の空間と、前記主根が成長する第２の空間とに区分し、前記種塊茎、前記新たな塊茎および前記地下茎が前記第１の養液に浸らず、かつ、前記主根が前記第１の養液に浸るように、前記種塊茎および前記新たな塊茎を支持する支持部と、を備え、
前記支持部は、前記新たな塊茎から延びる第１の細根および前記地下茎から延びる第２の細根の少なくともいずれか一方へ前記第１の養液と同一または異なる第２の養液を直接供給する養液供給部を有する、水耕栽培装置。
前記養液供給部は、前記第２の養液を吸収して保持する保液性部材であり、
前記保液性部材は、前記第１の細根および前記第２の細根の少なくともいずれか一方に直接接触するように、前記支持部の上面に露出する、請求項１に記載の水耕栽培装置。
前記保液性部材は、前記支持部から垂れ下がる延長部を有し、
前記垂れ下がる延長部が前記第１の養液に浸ることにより、前記保液性部材に前記栽培槽に貯留されている前記第１の養液が供給される、請求項２に記載の水耕栽培装置。
前記支持部は、前記新たな塊茎を支持する複数の凸部と、前記複数の凸部の間に位置付けられ、前記第２の養液が存在することにより前記養液供給部として機能する１以上の凹部とを含む、請求項１に記載の水耕栽培装置。
前記第１の空間に前記第２の養液を噴霧することにより、前記養液供給部に前記第２の養液を供給する噴霧部をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の水耕栽培装置。
前記第２の養液を前記栽培槽の外部から前記養液供給部まで導く養液流路をさらに備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の水耕栽培装置。