JP7146344B2 - 植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培装置に係り、特に培地等を加温する機構を備えた植物栽培装置に関する。

植物の栽培環境温度を調節する栽培方法としてビニールハウス内の温度調節が広く行われているが、近年培地の加温を行うことも普及しつつある。

特許文献１には、ヒートパイプが培養土に接して設置された超促成栽培システムが開示されている。特許文献２には、ヒートパイプをイチゴ株のクラウン下に配設し、局所的な加温のみでクラウンだけでなく栽培槽自体の温度を加温させるという技術が開示されている。特許文献３にはバラの株元に温水配管を配設し、株元を温水で加温することが記載されている。

特開２００８－１１３６１３号公報 特開２０１２－３４６６０号公報 特開２００３－１６９５３６号公報

上記特許文献のように、ヒートパイプを株元に設置すると、株の生長にともないパイプが株元から脱落するという不具合が生じることがあった。本発明は、株元と培地の双方を加温することができ、しかも加温のための温水チューブの配設が容易であり、かつ、株が生長しても温水チューブが脱落しない植物栽培装置を提供することを目的とする。

本発明の植物栽培装置は、上面に複数のポットが配列されるベッドを有する植物栽培装置において、ポット配列体の一方の側面部から他方の側面部を通るポット加温用温水チューブと、ベッド上面に沿うベッド加温用温水チューブとを備えてなり、各温水チューブは圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以下である軟質チューブよりなることを特徴とする。

本発明の一態様では、前記ポット配列体に沿って温水チューブを保持するためのホルダが設けられており、各温水チューブは該ホルダに設けられた凹条内に配置されている。

本発明の一態様では、前記ポット配列体の前記ポット同士の間に断熱性スペーサが介在されている。

本発明の一態様では、前記温水チューブのうち前記ホルダから延出した部分が断熱材で被包されている。

本発明の一態様では、前記ホルダは発泡合成樹脂製である。また、本発明の一態様では、前記ベッドの長手方向の一端側に温水の往側ヘッダーと復側ヘッダーとが設けられており、前記温水チューブが該往側ヘッダーから復側ヘッダーまで継手なしで一連に配置されている。

本発明の植物栽培装置によると、培地と株元の両方を暖めることにより、生産効率を向上させることができる。例えば、収量を２０％以上増大させることも可能である。

本発明では、温水チューブを軟質チューブにて構成し、且つ往側ヘッダーから復側ヘッダーまで１本の温水チューブを一連に（即ち、継手なしに同一チューブを連続して）配設することにより、温水チューブ配設作業が平易になると共に、温水チューブ配設作業時間も短いものとなる。また、短い配管を接続する継手が不要であるため、部材コストが安価であると共に、継手の継目からの漏水もない。

本発明の一態様では、ポット同士の間に断熱性スペーサを介在させることにより、温水チューブからの大気中への放熱が抑制される。また、温水チューブの露出部分を断熱材で被包することによっても、温水チューブからの大気中への放熱が抑制される。

実施の形態に係る植物栽培装置の栽培ベンチの正面図である。 温水チューブホルダの断面図である。 温水チューブホルダの斜視図である。 植物栽培装置の模式的な平面図である。 （ａ）は温水チューブホルダの断面図、（ｂ）はその斜視図である。 別の実施の形態に係る温水チューブホルダの斜視図である。

以下、図１～４を参照して実施の形態について説明する。図１は植物栽培装置の栽培ベンチの正面図である。この栽培ベンチは、各種のパイプからなる支持台１を有しており、支持台１上にはベッド２が２列に配置されている。各ベッド２上には、図４に示されるように多数個のポット３が互いに所定の間隔を置いて載置されている。ポット３内の培地に植物が植えられている。ベッド２およびポット３は、例えばロックウールよりなるが、これに限定されない。

ベッド２同士の間に培養液を流すための、合成樹脂チューブよりなる培養液主管４（図１にのみ図示）がベッド２の長手方向に延設されている。培養液は、該培養液主管４から培養液チューブ５を介して各ポット３に給液される。ポット３の底部から流出する培養液（廃液）は、ベッド２を経由して受け皿に溜まり、そこから排水パイプ（図示略）を介して系外に排出される。

ポット３を加温するために温水チューブ６，７が配設され、ベッド２を加温するために温水チューブ８が配設されている。

図４の通り、複数本のホルダ１０（チューブ保持部材）が、各々の長手方向端部の端面同士を付き合わせて列状に配列されている。このようにして平行に配列されたホルダ１０の列同士間に各ポット３が配置されている。

ホルダ１０は、略々三角柱形状であり、ポット３側の面に２条の凹条１６，１７が設けられ、上側の凹条１６内に温水チューブ６が配置され、下側の凹条１７内に温水チューブ７が配置されている。ホルダ１０の底面に１条の凹条１８が設けられ、温水チューブ８が該凹条１８内に配置されている。

各凹条１６～１８の深さは各温水チューブ６～８の直径（外径）と略同一であり、温水チューブ６～８が、各凹条１６～１８の入口面と略面一状となるように構成されている。

この実施の形態では、ホルダ１０は、合成樹脂発泡成形体（例えばＥＰＳ（発泡ポリスチレン））をつなぎ合わせてなる。合成樹脂発泡成形体の長さは、射出成形や押出成形で一度に成形出来る長さであれば特に制限はないが、長さ３０～３００ｃｍ特に４０～１００ｃｍ程度である。なお、ＥＰＳは白色であるため、虫除けの効果も奏される。一方、合成樹脂発泡成形体を押出成形で成形する場合は、溶融張力の高いポリオレフィン部材を用いた発泡成形体であることが好ましく、特にポリエチレンを用いた発泡ポリエチレン（ＥＰＥ）であることが好ましい。

これをつなぎ合わせてなるホルダ１０の長さは、ビニールハウスの面積にもよるが、３～１００ｍ程度である。ホルダ１０は、図５のように、一体成形品であれば製造が簡便となり好ましいが、図２，３の通り、第１体１１と第２体１２とを組み合わせたものでもよい。図２，３では、第１体１１の凹角部１１ａに第２体１２の凸角部を係合させている。第１体１１と第２体１２とは接着又は融着されてもよく、単に当接されて組み合わされたものであってもよい。

なお、ホルダ１０の斜め上向きの斜面１１ｂに、手で掴むための凸部（図示略）を突設してもよい。

温水チューブ６，７，８は、それぞれ１本の長い軟質樹脂製チューブであり、各々の一端が温水の往側ヘッダー２１に接続され、他端が復側ヘッダー２２に接続されている。図示は省略するが、ボイラからの温水は、往側配管を介して往側ヘッダー２１に供給され、その一部が各温水チューブ６，７，８に流入する。温水の残部は、往側ヘッダー２１から中継配管を介して復側ヘッダー２２に流入し、その途中で各温水チューブ６，７，８からの戻り温水が合流し、その後、復側配管を介してボイラに戻る。この復側配管に循環用ポンプが設けられている。

往側ヘッダー２１から延出する温水チューブ６～８は、ポット３の配列体の一方の側（図４では左側）のホルダ１０の列を通り、ベッド２の末端でＵ字形に湾曲され、ポット３の配列体の他方の側（図４では右側）のホルダ１０の列を通って復側ヘッダー２２に連なる。

ホルダ１０の底面はベッド２の上面に接している。ホルダ１０の温水チューブ６，７を保持した縦側面は各ポット３に接している。なお、温水チューブ６～８の露呈部分（ホルダ１０から延出する部分）に断熱材を装着することが好ましい。

この実施の形態では、温水チューブ６，７を流れる温水によってポット３が加温される。また、温水チューブ８を流れる温水によってベッド２が加温される。このように、ポット３及びベッド２のいずれもが加温され、培地と株元の両方が加温されるので、植物の生長が良くなり、生産効率が向上する。

また、温水チューブ６～８は軟質合成樹脂よりなり、往側ヘッダー２１から復側ヘッダー２２まで連続した一本のチューブを配設しているので、温水チューブ６～８の配設作業を容易に且つ短時間で行うことができる。即ち、温水チューブ６～８の配設作業は、温水チューブ６～８を引き回して端部をヘッダー２１，２２に接続するだけでよい。この方法によると、短い配管を継手によって連結する作業が不要であり、温水チューブの配設作業が簡易であり、短時間で行うことができる。また、継手が不要であるため、部材コストが安価であると共に、継手部分での漏水や通水圧損も生じない。

また、温水チューブ６～８が軟質であるため、Ｕ字形に湾曲させる箇所に生じる復元反発力が小さい。そのため、温水チューブ６～８をＵ字形に湾曲させる作業労力が小さく、また湾曲させた後に保形部材を装着することが不要である。さらに、巻きぐせが無いので、温水チューブ６～８を凹条１６～１８に容易に嵌合保持させることができる。このように温水チューブを嵌合保持できるので、株の生長にともない温水チューブ６～８が脱落することもない。

なお、ポット３の配列体の左側のホルダ１０では温水チューブ６を上側の凹条１６に係合させると共に温水チューブ７を下側の凹条１７に係合させ、右側のホルダ１０では温水チューブ６を下側の凹条１７に係合させると共に温水チューブ７を上側の凹条１６に係合させてもよい。また、ポット３の高さが大きい場合には３本以上の温水チューブをホルダ１０の縦側面に配備してもよく、ポット３の高さが小さい場合にはホルダ１０の縦側面に温水チューブ６のみを配備してもよい。ホルダ１０の底面に複数本の温水チューブを配設してもよい。

本発明では、ポット配列体のポット３同士の間に断熱性スペーサを介在させてもよい。この一例を図６に示す。図６では、ホルダ１０，１０同士の間に、所定間隔をおいて断熱性スペーサ２１を配置し、断熱性スペーサ２１，２１同士の間のスペース２２にポット３を配置するようにしている。断熱性スペーサ２１としては、発泡合成樹脂（例えばＥＰＳ）製のものが好適である。断熱性スペーサ２１の両側面は各ホルダ１０，１０に接している。スペース２２の大きさは、ポット３が１個だけ納まるものとなっている。この断熱性スペーサ２１を設けることにより、温水チューブ６，７からの大気への直接的な放熱が抑制される。

以下に、温水チューブ６～８の軟質の定義について説明する。本発明において、温水チューブが軟質であるとは、長さＬｍｍに切り出した温水チューブを平行な平板で挟んで圧縮し、１１．７％の歪みとなった時の荷重Ｐ（Ｎ）を測定し、次式
［圧縮強度］＝［３Ｐ（Ｄ_０＋ｄ）^２］／［πＬｄ（Ｄ_０－Ｄ）^２］
（Ｄ_０：圧縮強度試験前の温水チューブの外径（ｍｍ）
ｄ：圧縮強度試験前の温水チューブの内径（ｍｍ）
Ｌ：供試温水チューブの長さ（ｍｍ））
で算出される圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以下であることを表わす。温水チューブの圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以下であることにより、Ｕ字形に湾曲させる際の作業性が良好となる。

このような軟質な温水チューブの合成樹脂としては、架橋ポリエチレンなどが例示されるが、これに限定されない。

本発明装置は、バラや苺の栽培に好適であるが、これら以外の植物の栽培にも用いることができる。

［温水チューブの湾曲作業性対比実験］
温水チューブとして下記のものを用い、曲率半径５０ｍｍに湾曲させる際の作業性を対比した。

実験例１：外層用樹脂、内層用樹脂にそれぞれ異なる架橋性樹脂材料（市販の架橋ポリエチレン樹脂材料）を用い、全層の肉厚１．５ｍｍ，外層の肉厚０．３ｍｍ，外径１３ｍｍ，内径１０ｍｍとなるようにパイプを成形した。なお、パイプの圧縮強度は８．２Ｎ／ｍ^２であった。

実験例２：外層用の樹脂、内層用の樹脂ともに同じ架橋性樹脂材料（市販の架橋ポリエチレン樹脂材料）を用いた以外は実施例１と同様にしてパイプを成形した。なお、パイプの圧縮強度は２．９Ｎ／ｍ^２であった。

対比例１：外層用樹脂、内層用樹脂にそれぞれ異なる架橋性樹脂材料（市販の架橋ポリエチレン樹脂材料）を用い、全層の肉厚１．５ｍｍ，外層の肉厚０．３ｍｍ，外径１３ｍｍ，内径１０ｍｍ，となるようにパイプを成形した。なお、パイプの圧縮強度は１２．７Ｎ／ｍ^２であった。

対比例２：三菱ケミカルインフラテック株式会社製の暖房管（全層の肉厚１．５ｍｍ，外層の肉厚０．３ｍｍ，外径１３ｍｍ，内径１０ｍｍ）を用いた。なお、パイプの圧縮強度は２３．７Ｎ／ｍ^２であった。

その結果、実験例１，２では湾曲作業性が良好であるが、対比例１，２では、湾曲部分での復元力が強く、作業性に劣ることが認められた。

［実施例１］
実験例１のパイプ３本を、図１～３に示されるようにＥＰＳ製ホルダ１０に装着し、図４のようにポット３を配置し、長さ９ｍの栽培装置を作成した。ホルダ１０の高さは５６ｍｍ、幅は５０ｍｍ、ホルダ１０，１０間の間隔は７５ｍｍである。温水の温度を往路４０．０℃に設定し、流量を５．６Ｌ／ｍｉｎとして流したときの、復路温度を測定しその温度の低下具合から放熱量を算出した。このときの復路の温水の放熱量は６３２Ｗであった。

［実施例２］
実施例１において、図６のようにポット間にＥＰＳ製スペーサ２１（ホルダ１０の長手方向の長さ７５ｍｍ）を合計６０個はめこんだ場合、放熱量は４４２Ｗとなり、ＥＰＳ製スペーサ２１をはめ込まない実施例１と比べて放熱量が約３０％低減できることがわかった。

［実施例３］
実施例２において、温水チューブの露呈部分（ホルダ１０の長手方向の両端から延出する部分）に厚み１０ｍｍの発泡ポリエチレン製の断熱材を装着した。この結果、放熱量は３２７Ｗとなり放熱量がさらに低減する（実施例１の約５０％にまで減少する）ことがわかった。

１ 支持台
２ ベッド
３ ポット
６～８ 温水チューブ
１０ ホルダ
１６～１８ 凹条

Claims (6)

1. 上面に複数のポットが配列されるベッドを有する植物栽培装置において、
   ポット配列体の一方の側面部から他方の側面部を通るポット加温用温水チューブと、
   ベッド上面に沿うベッド加温用温水チューブと
   を備えてなり、
   各温水チューブは圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以下である軟質チューブよりなり、
   前記ポット配列体に沿って延在する、温水チューブを保持するための発泡合成樹脂製のホルダが設けられており、
   各温水チューブは該ホルダに設けられた凹条内に配置されていることを特徴とする植物栽培装置。
2. 前記ポット配列体の長手方向に隣り合う前記ポット同士の間に断熱性スペーサが介在されていることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
3. 前記温水チューブのうち前記ホルダから延出した部分が断熱材で被包されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
4. 前記ベッドの長手方向の一端側に温水の往側ヘッダーと復側ヘッダーとが設けられており、前記温水チューブが該往側ヘッダーから復側ヘッダーまで継手なしで一連に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の植物栽培装置。
5. 前記ホルダは、前記ポット側の縦方向面と、底面とを有しており、
   前記凹条として、該縦方向面に第１の凹条が設けられ、該底面に第２の凹条が設けられており、
   該第１の凹条及び第２の凹条にそれぞれ前記温水チューブが配置されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の植物栽培装置。
6. 前記縦方向面に２条の前記第１の凹条が設けられ、前記底面に１条の前記第２の凹条が設けられている請求項５に記載の植物栽培装置。

Images