JP7043693B2

JP7043693B2 - 水耕栽培装置及びその方法

Info

Publication number: JP7043693B2
Application number: JP2019563006A
Authority: JP
Inventors: 祐介落合; 一之周藤
Original assignee: YASAIKOBO CO. LTD.
Current assignee: YASAIKOBO CO. LTD.
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-15
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2038-12-15
Also published as: JPWO2019131233A1; WO2019131233A1

Description

本発明は、野菜などを水溶液（培養液）を利用して栽培する水耕栽培装置及びその方法の改良に関するものである。

従来の水耕栽培装置ないし方法としては、例えば、下記特許文献１記載の「水耕栽培装置及び水耕栽培方法」がある。これは、主根と側根とを有する植物体を育成する際に適用されるもので、主根に対しては霧状に液体を噴霧することにより潅水を行い、側根に対しては液体に浸すことにより潅水を行うようにするとともに、主根潅水部による噴霧間隔又は噴霧時間の少なくとも一方を調整して主根に対する液体の噴霧量を必要量に制限することで、適切量の液体を植物体に供給するようにしたものである。

特開2014-150740号公報

ところで、上述した背景技術では、水溶液が湛えられている室内に特に双翅目類のうち水中に卵を産卵する虫が入り込むと、湛液中に産卵し、これが孵化して増殖するといった恐れがあり、衛生管理上、好ましいとは言えない。

本発明は、以上のような点に着目したもので、虫の発生を良好に低減することができる水耕栽培装置及びその方法を提供することを、その目的とする。

本発明の水耕栽培装置は、栽培ベッドに植え付けられた植物に潅水を行って栽培する水耕栽培装置であって、前記栽培ベッドのうち、前記植物の根側に噴霧槽を設けるとともに、この噴霧槽の底側に、植物で吸収されずに残った霧の水溶液を排水する排水口が設けられており、
前記噴霧槽の排水口から排水された水溶液から固形成分を取り除く前段フィルタと、噴霧する水溶液が貯蔵された水溶液タンクと、水溶液タンク内の水溶液を前記噴霧槽に送るポンプと、水溶液中に含まれる虫の卵を除去する後段フィルタと、前記噴霧槽内において、前記植物の根に対して前記水溶液を噴霧する噴霧手段とを備えており、前記前段フィルタを通過した水溶液を前記水溶液タンクに収容するとともに、該水溶液タンクの水溶液を、前記ポンプにより前記後段フィルタを通過させて、前記噴霧手段で噴霧槽に噴霧することで、水溶液を循環させる循環手段が構成されており、前記後段フィルタを、前記循環手段の循環経路のうち、最も噴霧手段に近い位置に配置するとともに、前記噴霧手段による水溶液の噴霧のみを行って、前記植物を栽培することを特徴とする。

主要な形態の一つによれば、前記水溶液タンクに、水ないし肥料を供給する補充装置を設けたことを特徴とする。他の形態によれば、前記噴霧手段が、前記噴霧槽の底面側に沿って敷設された給水パイプに設けられており、前記後段フィルタを通過した水溶液が噴霧される複数の噴霧ノズルを備えていることを特徴とする。

更に他の形態によれば、前記噴霧ノズルを、前記植物の植付面積０．０８ｍ^２～１．０ｍ^２当たり１個の割合で設置したことを特徴とする。もしくは、前記噴霧ノズルにおける異物通過径を、０．１５ｍｍ～０．９ｍｍとしたことを特徴とする。

更に他の形態によれば、前記後段フィルタのメッシュサイズを、２００μｍ～５５μｍとしたことを特徴とする。

本発明の水耕栽培方法は、前記いずれかに記載の水耕栽培装置を利用して植物に潅水を行って栽培する水耕栽培方法であって、前記噴霧手段で前記水溶液を前記植物の根に噴霧する噴霧工程と、前記循環手段で噴霧した水溶液を回収して再び噴霧する循環工程と、前記循環手段の循環経路うち、最も噴霧手段に近い位置で、前記水溶液中の卵を除去する卵除去工程とを含み、前記噴霧工程による水溶液の噴霧のみを行って、前記植物を栽培することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、植物の根に対する溶液の噴霧のみを行い、更には、虫の卵を除去するようにしたので、虫の発生を良好に低減することができ、更には菌の付着も低減することができる。

本発明の一実施例における水耕栽培装置の全体を示す図である。(A)は平面から内部を見た図であり、(B)は側面から内部を見た図である。前記実施例の主要部を示す図である。噴霧ノズル２２６の異物通過径の大小を比較して示す図である。噴霧ノズル２２６の他の配置形態を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

図１には本実施例にかかる水耕栽培装置の全体の様子が示されており、その主要部が図２に示されている。これらの図において、水耕栽培装置１００は、栽培ベッド２００と、循環ユニット３００を中心に構成されている。

栽培ベッド２００は、細長い枠体２０２の上部に、植付パネル２１０が多数配置されており、前記枠体２０２の下側に噴霧槽２２０を形成した構造となっている。植付パネル２１０は、例えば発泡スチロールなどによって形成されており、複数の植付穴２１２が形成されている。植付け対象の植物２１４は、ウレタンスポンジなどの柔軟性・通気性のある素材で作られた保持材２１６で茎部分が保持されて、前記植付穴２１２に植え付けられる。

一方、噴霧槽２２０は、例えば塩化ビニールのシートによって構成されており、室内には、その底面側の長手方向に沿って両側に給水パイプ２２２，２２４がそれぞれ敷設されており、それらには適宜の間隔で噴霧ノズル２２６が設けられている。図示の例では、噴霧ノズル２２６は、噴霧槽２２０の長手方向に対して交互に給水パイプ２２２，２２４に設けられている。更に、噴霧槽２２０の中央付近には、排水口２２８が設けられている。

噴霧ノズル２２６から噴霧された水溶液の霧は、上方に向かって放出され、植付パネル２１０に植え付けられている植物２１４の根に対して噴霧される。植物２１４で吸収されずに残った水溶液の霧は、噴霧槽２２０内で沈降し、あるいは壁面に付着して落下し、排水口２２８から排水されて回収される。このように、本実施例では、噴霧によって植物２１４に対する潅水が行われるようになっており、積極的に水溶液に浸す湛液による潅水は行われない。

次に、循環ユニット３００は、噴霧槽２２０から回収した水溶液を再び噴霧槽２２０に循環させるためのもので、図２に詳細を示すように、前段フィルタ３１０，水溶液タンク３２０，補充装置３３０，ポンプ３４０，後段フィルタ３５０を中心に構成されている。これらのうち、前段フィルタ３１０は、配管３０２によって、上述した噴霧槽２２０の排水口２２８に接続されている。前段フィルタ３１０の出口側には水溶液タンク３２０が設けられており、噴霧する水溶液が貯蔵されている。この水溶液タンク３２０には、補充装置３３０が設けられており、タンク内の水溶液が一定量以下となったときは、水や肥料が適宜供給されるようになっている。水溶液タンク３２０内の水溶液は、ポンプ３４０によって後段フィルタ３５０に送り出されるようになっており、後段フィルタ３５０の出口側は、配管３０４によって、上述した噴霧槽２２０の給水パイプ２２２，２２４に接続されている。上述した前段フィルタ３１０としては、例えば液体から固形成分を取り除くために用いる網状の器具であるストレーナが使用され、後段フィルタ３５０としては、例えばディスクタイプのものが使用される。

上述した噴霧槽２２０の排水口２２８から排出された水溶液は、配管３０２から前段フィルタ３１０に導入され、ここでゴミや根の断片などが除去されて水溶液タンク３２０に戻る。そして、再び、ポンプ３４０で送り出され、後段フィルタ３５０で噴霧ノズル２２６が詰まらないようにフィルタ処理が行われて、配管３０４から噴霧槽２２０に供される。

ところで、後段フィルタ３５０については、従来は噴霧ノズル２２６が詰まらないようにするためのものであることから、メッシュサイズはノズル径以下となっている。これに対し、本実施例では、後段フィルタ３５０の目を更に細かくして、虫の卵が通過できないようにしている。具体的には、メッシュサイズ（目の径の大きさ）が４００μｍ以下であれば、卵を除去できるが、あまり細かくすると、植物２１４の成長に必要な水溶液量を確保するためにポンプ３４０の送圧を高くする必要も生ずるので、２００μｍ～５５μｍ程度が好ましい。このようにすることで、異物による噴霧ノズル２２６の詰まりを防止するのみならず、水溶液中に含まれている虫の卵も除去するようになっている。

次に、上述した噴霧ノズル２２６としては、ノズル本体内にクローザーが有るもの，又は無いものなど、公知の各種のものを適用してよい。ノズル自体の構造が同じであれば、霧の粒径と異物の通過径は、ほぼ比例関係にあるが、構造が異なる場合は、霧の発生方法も異なるため、霧の粒径が大きくても異物通過径は小さい（あるいはその逆）ということがあり得る。図３には、同じ構造のノズル２２６における先端の断面を示しており、異物通過径は、同図(A)が最も狭く、同図(B)は中ぐらいで、同図(C)が最も大きくなっている。栽培する植物２１４には、適切に成長するためにどの程度の水分量を与えるとよいかといった目安が存在する。例えば、レンコンに水を少ししか与えなければ枯れてしまうし、逆にサボテンに水を与えすぎると根腐れ等を起こして生育しなくなる。前記噴霧ノズル２２６の異物通過径は、ノズルの構造が同じであれば、その大小が霧の粒径に影響し、植物２１４に与えられる水分量に直結する。従って、異物通過径を、栽培する植物２１４に対応して適切な大きさに設定することが望ましい。

例えば、図３(B)に示す状態を適切な異物通過径であるとする。これに対し、同図(A)に示すように、同じノズル構造で異物通過径を小さくすると、噴霧される霧の粒径も小さくなる。一方、同図(C)に示すように、同じノズル構造で異物通過径を逆に大きくすると、霧の粒径も大きくなるとともに、大量の水を流さなくてはいけなくなることから、ポンプやその他の付帯設備の製造コストが高くなってしまう。これらの点を考慮して実験を行ったところ、異物通過径は、０．１５ｍｍ～０．９ｍｍ程度が好適であり、本実施例では、０．５ｍｍのものを使用している。

次に、噴霧槽２２０内における噴霧ノズル２２６の設置数であるが、栽培する植物２１４によって適宜設定してよいが、本実施例では、植付パネル２１０における植物２１４の植付面積０．３ｍ^２～０．６ｍ^２とに対して噴霧ノズル２２６を１個程度の割合で設置している。また、噴霧ノズル２２６の設置間隔は、本実施例では、６００ｍｍ～７００ｍｍとしている。

次に、本実施例の全体の動作を説明する。噴霧ノズル２２６から噴霧された水溶液の霧は、上方に向かって放出され、植付パネル２１０に植え付けられている植物２１４の根に対して噴霧される。植物２１４で吸収されずに残った霧は、噴霧槽２２０内で沈降し、あるいは壁面に付着して落下し、排水口２２８から排水される。このとき、植物２１４の葉側と噴霧槽２２０とが植付パネル２１０によって隔離されていることから、噴霧槽２２０内への虫５００の侵入が低減されるようになる。なお、植付パネル２１０と植物２１４との隙間は、保持材２１６で保持されているので、この部分からの噴霧槽２２０への虫５００の侵入は、ほとんどない。

また、前記隔離により、噴霧槽２２０内で噴霧された水溶液の植物２１４の葉に対する付着も低減される。菌は水溶液に繁殖することから、水溶液の付着が低減されることで、植物２１４の菌の数も低減されるようになる。更に、前記隔離により、噴霧槽２２０内への外光の侵入も阻止されるようになる。このため、噴霧槽２２０内における藻などの発生も低減されるようになり、これによっても、菌の繁殖が抑制されるようになる。

しかし、ごくまれに、噴霧槽２２０内に虫５００が侵入し、水溶液中に産卵する可能性があり、排出して回収される水溶液中に卵が含まれることとなる。この卵５０４は、水溶液とともに、循環ユニット３００の前段フィルタ３１０を通過し、水溶液タンク３２０に収容される。なお、水溶液タンク３２０は絶えず水溶液を貯蔵しており、タンク内の点検作業中に虫５００が入り込んで卵５０４を産む可能性が少ないながらもある。

水溶液タンク３２０内の水溶液は、ポンプ３４０によって、後段フィルタ３５０に送り出される。後段フィルタ３５０は、上述したように、卵５０４を除去することができるようにメッシュ値が設定されている。このため、虫５００の卵５０４は、後段フィルタ３５０を通過することができず、卵５０４が含まれていない水溶液が配管３０４から給水パイプ２２２，２２４に供給される。このため、噴霧ノズル２２６からは、卵５０４が含まれていない水溶液が噴霧されるようになる。このとき、虫５００の卵５０４のみならず、他の有機物なども除去される。菌の繁殖の要因となる有機物が除去されることでも、噴霧槽２２０内における菌の繁殖が抑制されるようになる。

以上のように、本実施例によれば、以下のような効果が得られる。
ａ，噴霧による潅水のみが行われ、積極的に湛液による潅水は行われないため、湛液に虫による卵の産卵がないことから、虫の発生が低減されるようになる。
ｂ，噴霧槽２２０や水溶液タンク３２０に虫が侵入して産卵したとしても、後段フィルタ３５０によって水溶液中から除去されるため、噴霧槽２２０内での虫の孵化が防止される。
ｃ，植物２１４と噴霧槽２２０を植付パネル２１０によって隔離していることから、菌が繁殖する水溶液の植物２１４への付着が低減される。また、噴霧槽２２０内への外光の侵入が阻止され、あるいは、噴霧槽２２０内における藻などの発生も低減されるようになり、噴霧槽２２０内における菌の繁殖が抑制されるようになる。このため、植物２１４に付着する菌の数も低減されるようになり、全体として低細菌化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、水耕栽培装置１００を細長い形状としたが、必要に応じて各種の形状としてよい。給水パイプ２２２，２２４や噴霧ノズル２２６，排水口２２８についても同様であり、配管形状や設置数は、必要に応じて適宜設定してよい。
(2)前記実施例では、前段・後段の２つのフィルタを設けたが、フィルタの数は、必要に応じて増減してよく、目の粗いフィルタと細かいフィルタを組み合わせて多段式とするといった公知の手法を適用してよい。

(3)噴霧する水溶液としては、植物２１４によるが、例えば、レタスの場合、チッソ，カリウム，カルシウムを水に混合したものを使用する。具体的には、カネコ種苗株式会社製のファームエース１号，２号，３号などを使用する。水のみということもあり得る。
(4)前記実施例では、噴霧槽２２０や水溶液タンク３２０への虫５００の侵入による水溶液への産卵を典型的な例として示したが、他の経路から虫５００が侵入する恐れもある。しかし、水溶液の流路のうち、噴霧ノズル２２６に近い位置に後段フィルタ３５０を設けることで、他の経路から侵入した虫５００が産卵した卵についても除去することができる。
(5)本発明では、水溶液の噴霧のみを行っており、植物２１４の根を水溶液に意図的ないし積極的に浸すことは行わないが、噴霧した水溶液が噴霧槽２２０内に多少溜まって、これに植物２１４の根が浸かることがある。このような場合も本発明における「水溶液の噴霧のみを行う」には含まれるものであり、意図的・積極的な湛液による潅水は行わない趣旨である。

(6)前記実施例では、植付パネル２１０における植物２１４の植付面積０．１８ｍ^２～０．４２ｍ^２毎に噴霧ノズル２２６を１個程度の割合で設置したが、栽培する植物２１４に応じて、適宜増減してよい。しかし、噴霧ノズル２２６の設置数を必要以上に増やしてもコストがかさむことになり、逆に設置数を減らすと十分な噴霧を行うことができない。このような観点からすると、植付面積０．０８ｍ^２～１．０ｍ^２当たり１個程度の割合が好適と考えられるが、上記実施例では、植付面積０．１８ｍ^２～０．４２ｍ^２にノズル１個としている。

(7)前記実施例では、図１(A)に示したように、噴霧槽２２０の長手方向の両側に交互に噴霧ノズル２２６を配置したが、図４(A)に示すように、一方の側にのみ噴霧ノズル２２６を配置してもよい。また、必ずしも等間隔で配置する必要はなく、同図(B)に示すように、２つずつ寄せて配置し、噴霧方向を適宜設定するようにしてもよい。
(8)前記実施例では、噴霧槽２２０の両側に給水パイプ２２２，２２４を配置したが、噴霧槽２２０の中央に給水パイプを設置してもよいし、Ｓ字状，クランク状など、各種の配置としてよい。噴霧槽２２０についても同様である。

本発明によれば、植物の根に対する溶液の噴霧のみを行い、更には、虫の卵を除去するようにしたので、虫の発生を良好に低減することができ、更には菌の付着も低減することができ、野菜などの水耕栽培に好適である。

１００：水耕栽培装置
２００：栽培ベッド
２０２：枠体
２１０：植付パネル
２１２：植付穴
２１４：植物
２１６：保持材
２２０：噴霧槽
２２２，２２４：給水パイプ
２２６：噴霧ノズル
２２８：排水口
３００：循環ユニット
３０２：配管
３０４：配管
３１０：前段フィルタ
３２０：水溶液タンク
３３０：補充装置
３４０：ポンプ
３５０：後段フィルタ
５００：虫
５０４：卵

Claims

栽培ベッドに植え付けられた植物に潅水を行って栽培する水耕栽培装置であって、
前記栽培ベッドのうち、前記植物の根側に噴霧槽を設けるとともに、この噴霧槽の底側に、植物で吸収されずに残った霧の水溶液を排水する排水口が設けられており、
前記排水口から排水された水溶液から固形成分を取り除く前段フィルタと、
噴霧する水溶液が貯蔵された水溶液タンクと、
水溶液タンク内の水溶液を前記噴霧槽に送るポンプと、
水溶液中に含まれる虫の卵を除去する後段フィルタと、
前記噴霧槽内において、前記植物の根に対して前記水溶液を噴霧する噴霧手段と、
を備えており、
前記前段フィルタを通過した水溶液を前記水溶液タンクに収容するとともに、該水溶液タンクの水溶液を、前記ポンプにより前記後段フィルタを通過させて、前記噴霧手段で噴霧槽に噴霧することで、水溶液を循環させる循環手段が構成されており、
前記後段フィルタを、前記循環手段の循環経路のうち、最も噴霧手段に近い位置に配置するとともに、前記噴霧手段による水溶液の噴霧のみを行って、前記植物を栽培することを特徴とする水耕栽培装置。
前記水溶液タンクに、水ないし肥料を供給する補充装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。
前記噴霧手段が、
前記噴霧槽の底面側に沿って敷設された給水パイプに設けられており、前記後段フィルタを通過した水溶液が噴霧される複数の噴霧ノズルを備えていることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。
前記噴霧ノズルを、前記植物の植付面積０．０８ｍ^２～１．０ｍ^２当たり１個の割合で設置したことを特徴とする請求項３記載の水耕栽培装置。
前記噴霧ノズルにおける異物通過径を、０．１５ｍｍ～０．９ｍｍとしたことを特徴とする請求項３又は４記載の水耕栽培装置。
前記後段フィルタのメッシュサイズを、２００μｍ～５５μｍとしたことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の水耕栽培装置。
請求項１～６のいずれか一項に記載の水耕栽培装置を利用して植物に潅水を行って栽培する水耕栽培方法であって、
前記噴霧手段で前記水溶液を前記植物の根に噴霧する噴霧工程と、
前記循環手段で噴霧した水溶液を回収して再び噴霧する循環工程と、
前記循環手段の循環経路うち、最も噴霧手段に近い位置で、前記水溶液中の卵を除去する卵除去工程と、
を含み、
前記噴霧工程による水溶液の噴霧のみを行って、前記植物を栽培することを特徴とする水耕栽培方法。