JPH09327246A - 植物栽培における酸化チタン系光触媒による培養液殺菌方法とその装置。 - Google Patents
植物栽培における酸化チタン系光触媒による培養液殺菌方法とその装置。Info
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- JPH09327246A JPH09327246A JP8185244A JP18524496A JPH09327246A JP H09327246 A JPH09327246 A JP H09327246A JP 8185244 A JP8185244 A JP 8185244A JP 18524496 A JP18524496 A JP 18524496A JP H09327246 A JPH09327246 A JP H09327246A
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Classifications
-
- Y02P60/216—
Landscapes
- Hydroponics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、植物栽培用の培養液中に、酸化チタ
ン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含む光線の照射
を行うことで、従来の培養液殺菌方法より、低コストで
効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方法を提供するも
のである。また、この殺菌方法を有効に実施するための
装置を提供するものである。 【解決手段】本発明による殺菌方法と殺菌装置は、植物
栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に反応器を
設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収容して、
培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタン系の光
触媒と接触するようにする。さらに、培養液と酸化チタ
ン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、培養液中
で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行うものであ
る。
ン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含む光線の照射
を行うことで、従来の培養液殺菌方法より、低コストで
効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方法を提供するも
のである。また、この殺菌方法を有効に実施するための
装置を提供するものである。 【解決手段】本発明による殺菌方法と殺菌装置は、植物
栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に反応器を
設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収容して、
培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタン系の光
触媒と接触するようにする。さらに、培養液と酸化チタ
ン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、培養液中
で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行うものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物栽培における
培養液中に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫
外線を含む光線を照射することにより光触媒反応を発現
させ、培養液中に繁殖して、植物の生育を阻害する種々
の病害微生物を防除することを目的とする植物栽培技術
に関するものである。
培養液中に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫
外線を含む光線を照射することにより光触媒反応を発現
させ、培養液中に繁殖して、植物の生育を阻害する種々
の病害微生物を防除することを目的とする植物栽培技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】植物の栽培に使用する培養液は、培養液
中に植物の生育を阻害する病害微生物の繁殖を見ないも
のを使用することが望ましいが、培養液の調整に供する
原水にすでに病害微生物が繁殖していたり、調整した培
養液を長期間不十分な管理状態で放置したり、あるいは
一度植物に供給して排出された培養液を繰り返し栽培に
使用すると、培養液中に種々の病害微生物が繁殖し、植
物の生育を阻害することが知られている。
中に植物の生育を阻害する病害微生物の繁殖を見ないも
のを使用することが望ましいが、培養液の調整に供する
原水にすでに病害微生物が繁殖していたり、調整した培
養液を長期間不十分な管理状態で放置したり、あるいは
一度植物に供給して排出された培養液を繰り返し栽培に
使用すると、培養液中に種々の病害微生物が繁殖し、植
物の生育を阻害することが知られている。
【０００３】培地を使用せず、培養液のみで植物を栽培
する水耕栽培や、通常の土壌以外の砂、礫、ロックウー
ル等の天然あるいは人工調整された培地を使用する養液
栽培においては、栽培ランニングコストの低減や環境汚
染の防止のため、一度植物に供給して排出された培養液
を、繰り返し植物に供給して循環使用することが望まし
いが、前記の理由で、このような培養液の循環使用を繰
り返すと、培養液中に病害微生物の繁殖を見ることが多
い。
する水耕栽培や、通常の土壌以外の砂、礫、ロックウー
ル等の天然あるいは人工調整された培地を使用する養液
栽培においては、栽培ランニングコストの低減や環境汚
染の防止のため、一度植物に供給して排出された培養液
を、繰り返し植物に供給して循環使用することが望まし
いが、前記の理由で、このような培養液の循環使用を繰
り返すと、培養液中に病害微生物の繁殖を見ることが多
い。
【０００４】病害微生物が植物の健全な生育能力を超え
て培養液中に繁殖すると、同一の培養液を供給して栽培
している植物全体に病害の発現を見ることになり、甚大
な被害をもたらすことが問題となっている。特に水耕栽
培においては、培養液と植物の根の間に介在する培地が
なく、培養液の変化の影響を直接植物の根が受けること
になるため、いったん培養液中に病害微生物の発現を見
ると、短期間で植物全体に病害が広がり、壊滅的な被害
をもたらすことが知られている。
て培養液中に繁殖すると、同一の培養液を供給して栽培
している植物全体に病害の発現を見ることになり、甚大
な被害をもたらすことが問題となっている。特に水耕栽
培においては、培養液と植物の根の間に介在する培地が
なく、培養液の変化の影響を直接植物の根が受けること
になるため、いったん培養液中に病害微生物の発現を見
ると、短期間で植物全体に病害が広がり、壊滅的な被害
をもたらすことが知られている。
【０００５】このため、植物に供給する培養液中の病害
微生物を防除する手段として、薬剤の投与、オゾン接
触、紫外線照射、加熱等の殺菌方法が導入されている。
薬剤の投与は、培養液中に塩素剤や抗細菌剤を添加して
培養液を殺菌する方法である。オゾン接触は、オゾンの
強酸化作用を利用した殺菌方法で、培養液中にオゾンを
曝気することで殺菌を行うものである。紫外線照射は、
紫外線の分解エネルギーを利用し、紫外線ランプを培養
液に照射することで殺菌を行うものである。加熱殺菌
は、培養液をヒーター等により、６０℃、望ましくは８
０℃以上に加熱して殺菌する方法である。
微生物を防除する手段として、薬剤の投与、オゾン接
触、紫外線照射、加熱等の殺菌方法が導入されている。
薬剤の投与は、培養液中に塩素剤や抗細菌剤を添加して
培養液を殺菌する方法である。オゾン接触は、オゾンの
強酸化作用を利用した殺菌方法で、培養液中にオゾンを
曝気することで殺菌を行うものである。紫外線照射は、
紫外線の分解エネルギーを利用し、紫外線ランプを培養
液に照射することで殺菌を行うものである。加熱殺菌
は、培養液をヒーター等により、６０℃、望ましくは８
０℃以上に加熱して殺菌する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記の通り、植物栽
培、特に水耕栽培、養液栽培において植物に供給する培
養液は、培養液中に植物の生育を阻害する病害微生物の
繁殖をみないことが不可欠であるが、栽培ランニングコ
ストの低減を図るため、一度植物に供給した培養液は繰
り返し循環使用することが望ましかった。このため、従
来、薬剤投与、オゾン接触、紫外線照射、加熱等の培養
液殺菌方法が行われてきた。しかし、薬剤を投与する場
合、塩素剤では植物の根を損傷する恐れがあり、また、
抗細菌剤では作物の安全性に問題があるため、使用が困
難である。また、オゾン及び紫外線による殺菌方法で
は、殺菌能力に限界があり、多量のオゾンや紫外線を用
いないとフザリウム属等の強力な病害微生物の防除に充
分な効果をあげられないことが知られている。また、加
熱による殺菌においては多量の培養液を６０℃〜８０℃
以上にも加熱しなければならないため、多大の加熱エネ
ルギーが必要となり、栽培ランニングコストを著しく上
昇させることが問題となっている。
培、特に水耕栽培、養液栽培において植物に供給する培
養液は、培養液中に植物の生育を阻害する病害微生物の
繁殖をみないことが不可欠であるが、栽培ランニングコ
ストの低減を図るため、一度植物に供給した培養液は繰
り返し循環使用することが望ましかった。このため、従
来、薬剤投与、オゾン接触、紫外線照射、加熱等の培養
液殺菌方法が行われてきた。しかし、薬剤を投与する場
合、塩素剤では植物の根を損傷する恐れがあり、また、
抗細菌剤では作物の安全性に問題があるため、使用が困
難である。また、オゾン及び紫外線による殺菌方法で
は、殺菌能力に限界があり、多量のオゾンや紫外線を用
いないとフザリウム属等の強力な病害微生物の防除に充
分な効果をあげられないことが知られている。また、加
熱による殺菌においては多量の培養液を６０℃〜８０℃
以上にも加熱しなければならないため、多大の加熱エネ
ルギーが必要となり、栽培ランニングコストを著しく上
昇させることが問題となっている。
【０００７】一方、酸化チタン系の光触媒は、紫外線を
含む光線の照射を受けることにより、強い酸化力を発現
し、種々の有機物を分解することが知られている。この
光触媒作用を利用して、種々の有害物質を含有する工業
的・非工業的に排出される廃ガスや廃水の処理、用水の
浄化等への応用がすでに研究、一部において実用化され
ている。
含む光線の照射を受けることにより、強い酸化力を発現
し、種々の有機物を分解することが知られている。この
光触媒作用を利用して、種々の有害物質を含有する工業
的・非工業的に排出される廃ガスや廃水の処理、用水の
浄化等への応用がすでに研究、一部において実用化され
ている。
【０００８】そこで本発明では、植物栽培用の培養液中
に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含
む光線の照射を行うことで、従来の培養液殺菌方法よ
り、低コストで効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方
法を提供するものである。また、この殺菌方法を有効に
実施するための方法と装置を提供するものである。
に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含
む光線の照射を行うことで、従来の培養液殺菌方法よ
り、低コストで効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方
法を提供するものである。また、この殺菌方法を有効に
実施するための方法と装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明による殺菌方法
は、植物栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に
反応器を設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収
容して、培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタ
ン系の光触媒と接触するようにする。さらに、培養液と
酸化チタン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、
培養液中で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行う
ものである。
は、植物栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に
反応器を設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収
容して、培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタ
ン系の光触媒と接触するようにする。さらに、培養液と
酸化チタン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、
培養液中で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行う
ものである。
【００１０】また、この発明による培養液殺菌装置は、
植物を栽培する栽培床、光触媒反応を発現させて培養液
の殺菌を行う反応器、培養液を栽培床と反応器の間で循
環させるポンプ、ポンプから吐出された培養液を栽培床
に供給する灌液管、さらに栽培床とポンプの間に介在さ
せる培養液貯槽によって構成される。
植物を栽培する栽培床、光触媒反応を発現させて培養液
の殺菌を行う反応器、培養液を栽培床と反応器の間で循
環させるポンプ、ポンプから吐出された培養液を栽培床
に供給する灌液管、さらに栽培床とポンプの間に介在さ
せる培養液貯槽によって構成される。
【００１１】この際、栽培床とポンプの間に介在させる
培養液貯槽は、省略して培養液殺菌装置とすることもで
きる。
培養液貯槽は、省略して培養液殺菌装置とすることもで
きる。
【００１２】前記の培養液殺菌装置における反応器は、
紫外線に対して不活性で、紫外線を遮蔽する材質の密閉
容器内部に、粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系
の光触媒を収容し、容器中央部に石英ガラス管によって
保護された紫外線を含む光源を固定し、容器の底部に培
養液入口、上部に培養液出口を設けたものであり、ポン
プにて培養液を容器底部入口より容器内に流入させ、容
器内に収容した酸化チタン系の光触媒と接触させ、同時
に容器内中央部に設置した紫外線を含む光源から紫外線
を照射して、培養液中で光触媒反応を生じさせた後、培
養液を容器上部の出口より排出させて植物栽培床へと移
送するものである。
紫外線に対して不活性で、紫外線を遮蔽する材質の密閉
容器内部に、粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系
の光触媒を収容し、容器中央部に石英ガラス管によって
保護された紫外線を含む光源を固定し、容器の底部に培
養液入口、上部に培養液出口を設けたものであり、ポン
プにて培養液を容器底部入口より容器内に流入させ、容
器内に収容した酸化チタン系の光触媒と接触させ、同時
に容器内中央部に設置した紫外線を含む光源から紫外線
を照射して、培養液中で光触媒反応を生じさせた後、培
養液を容器上部の出口より排出させて植物栽培床へと移
送するものである。
【００１３】また、前記記載の反応器において、密閉容
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点のみを変更することもできる。
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点のみを変更することもできる。
【００１４】さらに、前記記載の反応器において、酸化
チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性で流体の通過
性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これ
を密閉容器中央部に固定した紫外線を含む光源を囲むよ
うに円筒形状に加工して密閉容器内に固定設置する点の
みを変更することもできる。
チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性で流体の通過
性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これ
を密閉容器中央部に固定した紫外線を含む光源を囲むよ
うに円筒形状に加工して密閉容器内に固定設置する点の
みを変更することもできる。
【００１５】さらに前記記載の反応器において、密閉容
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点と、酸化チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性
で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担
持させ、これを密閉容器内に固定設置する点のみを変更
することもできる。
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点と、酸化チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性
で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担
持させ、これを密閉容器内に固定設置する点のみを変更
することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による培養液殺菌装置の実
施形態として、水耕栽培について実施形態１、培地を使
用する養液栽培について実施形態２を挙げ、それぞれ図
１及び図２で示す。実施形態１、２とも、植物を栽培す
る栽培床１３、その内部において光触媒反応を発現させ
て培養液の殺菌を行う反応器６、培養液を栽培床と反応
器の間で循環させるポンプ５、ポンプ５から吐出された
培養液を栽培床に供給する灌液管７、さらに栽培床とポ
ンプの間に介在させる培養液貯槽８によって構成され
る。この場合、この培養液貯槽８は、栽培床内の培養液
保持部２の容量が栽培に充分な培養液量を確保できるも
のであれば、省略することができる。
施形態として、水耕栽培について実施形態１、培地を使
用する養液栽培について実施形態２を挙げ、それぞれ図
１及び図２で示す。実施形態１、２とも、植物を栽培す
る栽培床１３、その内部において光触媒反応を発現させ
て培養液の殺菌を行う反応器６、培養液を栽培床と反応
器の間で循環させるポンプ５、ポンプ５から吐出された
培養液を栽培床に供給する灌液管７、さらに栽培床とポ
ンプの間に介在させる培養液貯槽８によって構成され
る。この場合、この培養液貯槽８は、栽培床内の培養液
保持部２の容量が栽培に充分な培養液量を確保できるも
のであれば、省略することができる。
【００１７】栽培床１３は、実施形態１としては、図１
で示すように、内部に培養液を保持する培養液保持部２
と底部に培養液排出口４を有する上面が開放の容器１
と、容器内に植えられた植物３、及びその植物を支持す
るために容器内に設置された植物支持体９で構成され
る。実施形態２としては、図２で示すように、前記と同
様の容器１と、その培養液保持部の上方に植物３、培地
１０、及び培地１０を保持する不織布１１及び培地支持
体１２を有する構成である。支持体１２は網状あるいは
多孔板状である。
で示すように、内部に培養液を保持する培養液保持部２
と底部に培養液排出口４を有する上面が開放の容器１
と、容器内に植えられた植物３、及びその植物を支持す
るために容器内に設置された植物支持体９で構成され
る。実施形態２としては、図２で示すように、前記と同
様の容器１と、その培養液保持部の上方に植物３、培地
１０、及び培地１０を保持する不織布１１及び培地支持
体１２を有する構成である。支持体１２は網状あるいは
多孔板状である。
【００１８】前記の装置における反応器６の構成の実施
例は、流動触媒内部照射式（図３参照）、流動触媒外部
照射式（図４参照）、固定触媒内部照射式（図５参
照）、固定触媒外部照射式（図６参照）である。
例は、流動触媒内部照射式（図３参照）、流動触媒外部
照射式（図４参照）、固定触媒内部照射式（図５参
照）、固定触媒外部照射式（図６参照）である。
【００１９】
【実施例１】反応器６の実施例１として、図３により、
流動触媒内部照射式について説明する。密閉容器１４の
内部に粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系の粒状
光触媒２０を収容し、さらに密閉容器１４の中央部に石
英ガラス管２１によって保護された紫外線を含む光源１
９を固定する。密閉容器１４の底部に培養液入口１５、
密閉容器の上部に培養液出口１６を設ける。図１及び図
２のポンプ５にて培養液を培養液入口１５より密閉容器
内に流入させ、密閉容器内に収容した酸化チタン系の光
触媒２０と接触させる。同時に密閉容器内中央部に設置
した紫外線を含む光源１９から紫外線を照射して、培養
液中で光触媒反応を生じさせた後、培養液を密閉容器上
部の培養液出口１６より排出させて、図１及び図２の栽
培床１３へと移送する。植物の根域を通過した培養液は
ポンプ５にて吸引し、再度密閉容器内に流入させ、光触
媒反応による殺菌を繰り返す。
流動触媒内部照射式について説明する。密閉容器１４の
内部に粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系の粒状
光触媒２０を収容し、さらに密閉容器１４の中央部に石
英ガラス管２１によって保護された紫外線を含む光源１
９を固定する。密閉容器１４の底部に培養液入口１５、
密閉容器の上部に培養液出口１６を設ける。図１及び図
２のポンプ５にて培養液を培養液入口１５より密閉容器
内に流入させ、密閉容器内に収容した酸化チタン系の光
触媒２０と接触させる。同時に密閉容器内中央部に設置
した紫外線を含む光源１９から紫外線を照射して、培養
液中で光触媒反応を生じさせた後、培養液を密閉容器上
部の培養液出口１６より排出させて、図１及び図２の栽
培床１３へと移送する。植物の根域を通過した培養液は
ポンプ５にて吸引し、再度密閉容器内に流入させ、光触
媒反応による殺菌を繰り返す。
【００２０】この実施例においては、酸化チタン系光触
媒を担持させる粒状担体は、紫外線の照射に対して不活
性な材質で、その粒径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ、望まし
くは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、みかけ比重が０．９５〜１．
１５の流動性の良好なものを使用する。密閉容器に収容
する担体に担持して培養液に接触させる酸化チタンの量
は、殺菌する培養液の総重量の少なくとも０．０００１
重量％以上とする。また、密閉容器内に収容する酸化チ
タン系光触媒を担持させた粒状担体の体積は、密閉容器
内容量の１／２０〜２／３とし、酸化チタン系光触媒が
密閉容器内で充分浮遊するようにする。
媒を担持させる粒状担体は、紫外線の照射に対して不活
性な材質で、その粒径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ、望まし
くは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、みかけ比重が０．９５〜１．
１５の流動性の良好なものを使用する。密閉容器に収容
する担体に担持して培養液に接触させる酸化チタンの量
は、殺菌する培養液の総重量の少なくとも０．０００１
重量％以上とする。また、密閉容器内に収容する酸化チ
タン系光触媒を担持させた粒状担体の体積は、密閉容器
内容量の１／２０〜２／３とし、酸化チタン系光触媒が
密閉容器内で充分浮遊するようにする。
【００２１】密閉容器は、紫外線の照射に対して不活性
で、紫外線を遮蔽する材質のもの、例えばステンレス製
等を使用する。
で、紫外線を遮蔽する材質のもの、例えばステンレス製
等を使用する。
【００２２】また、設置する紫外線を含む光源について
は、３６０ｎｍ以下、望ましくは３００ｎｍ以下に波長
のピークを持つものを使用すると、良好な殺菌効果が期
待できる。
は、３６０ｎｍ以下、望ましくは３００ｎｍ以下に波長
のピークを持つものを使用すると、良好な殺菌効果が期
待できる。
【００２３】また、密閉容器の培養液入口及び出口に
は、使用する酸化チタン系光触媒を担持させた担体が密
閉容器外部に流出しないメッシュの網１７及び１８を装
着する。
は、使用する酸化チタン系光触媒を担持させた担体が密
閉容器外部に流出しないメッシュの網１７及び１８を装
着する。
【００２４】
【実施例２】さらに反応器６の実施例２として、図４に
より、流動触媒外部照射式について説明する。この流動
触媒外部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉
容器１４を紫外線に対して 不活性で紫外線透過性を有
する材質、例えば石英ガラス製等とする点と、紫外線を
含む光源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容器１
４を囲むようにして複数設置して密閉容器１４に照射す
るか、密閉容器１４を太陽光線２２に暴露して、紫外線
を含む光線を密閉容器外部から照射すること、の２点の
みを変更したものである。
より、流動触媒外部照射式について説明する。この流動
触媒外部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉
容器１４を紫外線に対して 不活性で紫外線透過性を有
する材質、例えば石英ガラス製等とする点と、紫外線を
含む光源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容器１
４を囲むようにして複数設置して密閉容器１４に照射す
るか、密閉容器１４を太陽光線２２に暴露して、紫外線
を含む光線を密閉容器外部から照射すること、の２点の
みを変更したものである。
【００２５】
【実施例３】さらに反応器６の実施例３として、図５に
より、固定触媒内部照射式について説明する。この固定
触媒内部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、酸化
チタン系の光触媒を、紫外線の照射に対して不活性で流
体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持さ
せ、これを密閉容器中央部に設置した紫外線を含む光源
１９を囲むように円筒形状に加工して網型光触媒２３と
して固定設置する点のみを変更したものである。
より、固定触媒内部照射式について説明する。この固定
触媒内部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、酸化
チタン系の光触媒を、紫外線の照射に対して不活性で流
体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持さ
せ、これを密閉容器中央部に設置した紫外線を含む光源
１９を囲むように円筒形状に加工して網型光触媒２３と
して固定設置する点のみを変更したものである。
【００２６】
【実施例４】さらに反応器６の実施例４として、図６に
より、固定触媒外部照射式について説明する。この固定
触媒外部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉
容器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材
質にする点と、酸化チタン系の光触媒を、紫外線の照射
に対して不活性で流体の通過性の良い網状あるいは多孔
板状の担体に担持させ、これを密閉容器内に円筒形状に
加工して網型光触媒２３として固定設置する点と、紫外
線を含む光源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容
器１４を囲むようにして複数設置するか、密閉容器１４
を太陽光線に暴露して紫外線を含む光線を密閉容器外部
から照射する点のみを変更したものである。
より、固定触媒外部照射式について説明する。この固定
触媒外部照射式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉
容器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材
質にする点と、酸化チタン系の光触媒を、紫外線の照射
に対して不活性で流体の通過性の良い網状あるいは多孔
板状の担体に担持させ、これを密閉容器内に円筒形状に
加工して網型光触媒２３として固定設置する点と、紫外
線を含む光源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容
器１４を囲むようにして複数設置するか、密閉容器１４
を太陽光線に暴露して紫外線を含む光線を密閉容器外部
から照射する点のみを変更したものである。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１は、培養液中に植物に甚大な被害をも
たらす代表的病害菌であるＦｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐ
ｏｒｕｍを培養液中に接種し、無殺菌、紫外線のみの殺
菌、紫外線＋酸化チタン系光触媒による殺菌、の３試験
区を設け、Ｆｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ接種後
４８時間経過時の挙動を観察したものである。
たらす代表的病害菌であるＦｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐ
ｏｒｕｍを培養液中に接種し、無殺菌、紫外線のみの殺
菌、紫外線＋酸化チタン系光触媒による殺菌、の３試験
区を設け、Ｆｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ接種後
４８時間経過時の挙動を観察したものである。
【００２９】この３試験区のうち、紫外線＋酸化チタン
系光触媒の試験区は、前記の実施例１の反応器を用いて
設定し、紫外線のみの殺菌の試験区では、実施例１の反
応器において、酸化チタン系光触媒を除き、無殺菌の試
験区では、実施例１の反応器において、紫外線を含む光
源及び酸化チタン系光触媒を除いたものを用いた。な
お、紫外線のみの試験区と紫外線＋酸化チタン系光触媒
の試験区で使用した紫外線を含む光源は同一の光線量の
ものであった。
系光触媒の試験区は、前記の実施例１の反応器を用いて
設定し、紫外線のみの殺菌の試験区では、実施例１の反
応器において、酸化チタン系光触媒を除き、無殺菌の試
験区では、実施例１の反応器において、紫外線を含む光
源及び酸化チタン系光触媒を除いたものを用いた。な
お、紫外線のみの試験区と紫外線＋酸化チタン系光触媒
の試験区で使用した紫外線を含む光源は同一の光線量の
ものであった。
【００３０】表１では、Ｘ軸にＦｓａｒｉｕｍ ｏｘｙ
ｓｐｏｒｕｍ接種後４８時間までの時間経過を、Ｙ軸に
各試験区に接種したＦｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕ
ｍ個数を１００％とした時の培養液中の残存菌個数を％
で示したものである。
ｓｐｏｒｕｍ接種後４８時間までの時間経過を、Ｙ軸に
各試験区に接種したＦｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕ
ｍ個数を１００％とした時の培養液中の残存菌個数を％
で示したものである。
【００３１】表１における実施の結果で明かなように、
無殺菌区においては４８時間後にＦｓａｒｉｕｍ ｏｘ
ｙｓｐｏｒｕｍの個数は１４０％に増加しているのに対
し、紫外線のみ照射の区では、２０％に減少している。
しかし、紫外線に加えて酸化チタン系光触媒を添加した
区においては、２％という劇的な減少を見ており、同一
の紫外線量であっても、酸化チタン系光触媒を添加する
ことによって、培養液の殺菌能力を大幅に向上せしめる
効果が観察された。
無殺菌区においては４８時間後にＦｓａｒｉｕｍ ｏｘ
ｙｓｐｏｒｕｍの個数は１４０％に増加しているのに対
し、紫外線のみ照射の区では、２０％に減少している。
しかし、紫外線に加えて酸化チタン系光触媒を添加した
区においては、２％という劇的な減少を見ており、同一
の紫外線量であっても、酸化チタン系光触媒を添加する
ことによって、培養液の殺菌能力を大幅に向上せしめる
効果が観察された。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、植物栽
培用の培養液を殺菌するにあたって、培養液中に微量の
酸化チタン系光触媒を添加し、紫外線を含む光線を照射
することで、光触媒反応による極めて有効な殺菌を行う
ことができた。酸化チタン自体は人体や植物体に無害で
あるため、塩素剤や抗細菌剤などの薬剤による殺菌の際
に懸念される作業者や作物の安全性に関しても問題がな
い。また、殺菌する培養液量に対し、微量の添加であっ
ても大きな殺菌作用を発現するため、紫外線単独照射や
オゾン接触、加熱による殺菌に比べて、効率が高く、低
コストの殺菌を実現することができた。これにより、植
物栽培において培養液を繰り返し循環使用しても、培養
液中に病害微生物の繁殖をみることなく、植物の安定生
長を図ることが可能になった。
培用の培養液を殺菌するにあたって、培養液中に微量の
酸化チタン系光触媒を添加し、紫外線を含む光線を照射
することで、光触媒反応による極めて有効な殺菌を行う
ことができた。酸化チタン自体は人体や植物体に無害で
あるため、塩素剤や抗細菌剤などの薬剤による殺菌の際
に懸念される作業者や作物の安全性に関しても問題がな
い。また、殺菌する培養液量に対し、微量の添加であっ
ても大きな殺菌作用を発現するため、紫外線単独照射や
オゾン接触、加熱による殺菌に比べて、効率が高く、低
コストの殺菌を実現することができた。これにより、植
物栽培において培養液を繰り返し循環使用しても、培養
液中に病害微生物の繁殖をみることなく、植物の安定生
長を図ることが可能になった。
【００３３】
【図１】本発明による培養液殺菌装置実施形態１の概略
図
図
【図２】本発明による培養液殺菌装置実施形態２の概略
図
図
【図３】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例１の縦断断面図
実施例１の縦断断面図
【図４】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例２の縦断断面図
実施例２の縦断断面図
【図５】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例３の縦断断面図
実施例３の縦断断面図
【図６】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例４の縦断断面図
実施例４の縦断断面図
１ 容器 ２ 培養液保持部 ３ 植物 ４ 培養液排出口 ５ ポンプ ６ 反応器 ７ 灌液管 ８ 培養液貯槽 ９ 植物支持体 １０ 培地 １１ 不織布 １２ 培地支持体 １３ 栽培床 １４ 密閉容器 １５ 培養液入口 １６ 培養液出口 １７ 網 １８ 網 １９ 紫外線を含む光源 ２０ 粒状光触媒 ２１ 石英ガラス ２２ 太陽光線 ２３ 網型光触媒
【表２】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】植物栽培における酸化チタン系光触媒に
よる培養液殺菌方法とその装置。
よる培養液殺菌方法とその装置。
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物栽培における
培養液中に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫
外線を含む光線を照射することにより光触媒反応を発現
させ、培養液中に繁殖して、植物の生育を阻害する種々
の病害微生物を防除することを目的とする植物栽培技術
に関するものである。
培養液中に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫
外線を含む光線を照射することにより光触媒反応を発現
させ、培養液中に繁殖して、植物の生育を阻害する種々
の病害微生物を防除することを目的とする植物栽培技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】植物の栽培に使用する培養液は、培養液
中に植物の生育を阻害する病害微生物の繁殖を見ないも
のを使用することが望ましいが、培養液の調整に供する
原水にすでに病害微生物が繁殖していたり、調整した培
養液を長期間不十分な管理状態で放置したり、あるいは
一度植物に供給して排出された培養液を繰り返し栽培に
使用すると、培養液中に種々の病害微生物が繁殖し、植
物の生育を阻害することが知られている。
中に植物の生育を阻害する病害微生物の繁殖を見ないも
のを使用することが望ましいが、培養液の調整に供する
原水にすでに病害微生物が繁殖していたり、調整した培
養液を長期間不十分な管理状態で放置したり、あるいは
一度植物に供給して排出された培養液を繰り返し栽培に
使用すると、培養液中に種々の病害微生物が繁殖し、植
物の生育を阻害することが知られている。
【０００３】培地を使用せず、培養液のみで植物を栽培
する水耕栽培や、通常の土壌以外の砂、礫、ロックウー
ル等の天然あるいは人工調整された培地を使用する養液
栽培においては、栽培ランニングコストの低減や環境汚
染の防止のため、一度植物に供給して排出された培養液
を、繰り返し植物に供給して循環使用することが望まし
いが、前記の理由で、このような培養液の循環使用を繰
り返すと、培養液中に病害微生物の繁殖を見ることが多
い。
する水耕栽培や、通常の土壌以外の砂、礫、ロックウー
ル等の天然あるいは人工調整された培地を使用する養液
栽培においては、栽培ランニングコストの低減や環境汚
染の防止のため、一度植物に供給して排出された培養液
を、繰り返し植物に供給して循環使用することが望まし
いが、前記の理由で、このような培養液の循環使用を繰
り返すと、培養液中に病害微生物の繁殖を見ることが多
い。
【０００４】病害微生物が植物の健全な生育能力を超え
て培養液中に繁殖すると、同一の培養液を供給して栽培
している植物全体に病害の発現を見ることになり、甚大
な被害をもたらすことが問題となっている。特に水耕栽
培においては、培養液と植物の根の間に介在する培地が
なく、培養液の変化の影響を直接植物の根が受けること
になるため、いったん培養液中に病害微生物の発現を見
ると、短期間で植物全体に病害が広がり、壊滅的な被害
をもたらすことが知られている。
て培養液中に繁殖すると、同一の培養液を供給して栽培
している植物全体に病害の発現を見ることになり、甚大
な被害をもたらすことが問題となっている。特に水耕栽
培においては、培養液と植物の根の間に介在する培地が
なく、培養液の変化の影響を直接植物の根が受けること
になるため、いったん培養液中に病害微生物の発現を見
ると、短期間で植物全体に病害が広がり、壊滅的な被害
をもたらすことが知られている。
【０００５】このため、植物に供給する培養液中の病害
微生物を防除する手段として、薬剤の投与、オゾン接
触、紫外線照射、加熱等の殺菌方法が導入されている。
薬剤の投与は、培養液中に塩素剤や抗細菌剤を添加して
培養液を殺菌する方法である。オゾン接触は、オゾンの
強酸化作用を利用した殺菌方法で、培養液中にオゾンを
曝気することで殺菌を行うものである。紫外線照射は、
紫外線の分解エネルギーを利用し、紫外線ランプを培養
液に照射することで殺菌を行うものである。加熱殺菌
は、培養液をヒーター等により、６０℃、望ましくは８
０℃以上に加熱して殺菌する方法である。
微生物を防除する手段として、薬剤の投与、オゾン接
触、紫外線照射、加熱等の殺菌方法が導入されている。
薬剤の投与は、培養液中に塩素剤や抗細菌剤を添加して
培養液を殺菌する方法である。オゾン接触は、オゾンの
強酸化作用を利用した殺菌方法で、培養液中にオゾンを
曝気することで殺菌を行うものである。紫外線照射は、
紫外線の分解エネルギーを利用し、紫外線ランプを培養
液に照射することで殺菌を行うものである。加熱殺菌
は、培養液をヒーター等により、６０℃、望ましくは８
０℃以上に加熱して殺菌する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記の通り、植物栽
培、特に水耕栽培、養液栽培において植物に供給する培
養液は、培養液中に植物の生育を阻害する病害微生物の
繁殖をみないことが不可欠であるが、栽培ランニングコ
ストの低減を図るため、一度植物に供給した培養液は繰
り返し循環使用することが望ましかった。このため、従
来、薬剤投与、オゾン接触、紫外線照射、加熱等の培養
液殺菌方法が行われてきた。しかし、薬剤を投与する場
合、塩素剤では植物の根を損傷する恐れがあり、また、
抗細菌剤では作物の安全性に問題があるため、使用が困
難である。また、オゾン及び紫外線による殺菌方法で
は、殺菌能力に限界があり、多量のオゾンや紫外線を用
いないとフザリウム属等の強力な病害微生物の防除に充
分な効果をあげられないことが知られている。また、加
熱による殺菌においては多量の培養液を６０℃〜８０℃
以上にも加熱しなければならないため、多大の加熱エネ
ルギーが必要となり、栽培ランニングコストを著しく上
昇させることが問題となっている。
培、特に水耕栽培、養液栽培において植物に供給する培
養液は、培養液中に植物の生育を阻害する病害微生物の
繁殖をみないことが不可欠であるが、栽培ランニングコ
ストの低減を図るため、一度植物に供給した培養液は繰
り返し循環使用することが望ましかった。このため、従
来、薬剤投与、オゾン接触、紫外線照射、加熱等の培養
液殺菌方法が行われてきた。しかし、薬剤を投与する場
合、塩素剤では植物の根を損傷する恐れがあり、また、
抗細菌剤では作物の安全性に問題があるため、使用が困
難である。また、オゾン及び紫外線による殺菌方法で
は、殺菌能力に限界があり、多量のオゾンや紫外線を用
いないとフザリウム属等の強力な病害微生物の防除に充
分な効果をあげられないことが知られている。また、加
熱による殺菌においては多量の培養液を６０℃〜８０℃
以上にも加熱しなければならないため、多大の加熱エネ
ルギーが必要となり、栽培ランニングコストを著しく上
昇させることが問題となっている。
【０００７】一方、酸化チタン系の光触媒は、紫外線を
含む光線の照射を受けることにより、強い酸化・還元力
を発現し、種々の有機物を分解することが知られてい
る。この光触媒作用を利用して、種々の有害物質を含有
する工業的・非工業的に排出される廃ガスや廃水の処
理、用水の浄化等への応用がすでに研究、一部において
実用化されている。
含む光線の照射を受けることにより、強い酸化・還元力
を発現し、種々の有機物を分解することが知られてい
る。この光触媒作用を利用して、種々の有害物質を含有
する工業的・非工業的に排出される廃ガスや廃水の処
理、用水の浄化等への応用がすでに研究、一部において
実用化されている。
【０００８】そこで本発明では、植物栽培用の培養液中
に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含
む光線の照射を行うことで、従来の培養液殺菌方法よ
り、低コストで効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方
法を提供するものである。また、この殺菌方法を有効に
実施するための装置を提供するものである。
に、酸化チタン系の光触媒を配置し、これに紫外線を含
む光線の照射を行うことで、従来の培養液殺菌方法よ
り、低コストで効率が高く、人体や作物に安全な殺菌方
法を提供するものである。また、この殺菌方法を有効に
実施するための装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明による殺菌方法
は、植物栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に
反応器を設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収
容して、培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタ
ン系の光触媒と接触するようにする。さらに、培養液と
酸化チタン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、
培養液中で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行う
ものである。
は、植物栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に
反応器を設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収
容して、培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタ
ン系の光触媒と接触するようにする。さらに、培養液と
酸化チタン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、
培養液中で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行う
ものである。
【００１０】また、この発明による培養液殺菌装置は、
植物を栽培する栽培床、光触媒反応を発現させて培養液
の殺菌を行う反応器、培養液を栽培床と反応器の間で循
環させるポンプ、ポンプから吐出された培養液を栽培床
に供給する灌液管、さらに栽培床とポンプの間に介在さ
せる培養液貯槽によって構成される。
植物を栽培する栽培床、光触媒反応を発現させて培養液
の殺菌を行う反応器、培養液を栽培床と反応器の間で循
環させるポンプ、ポンプから吐出された培養液を栽培床
に供給する灌液管、さらに栽培床とポンプの間に介在さ
せる培養液貯槽によって構成される。
【００１１】この際、栽培床とポンプの間に介在させる
培養液貯槽は、省略して培養液殺菌装置とすることもで
きる。
培養液貯槽は、省略して培養液殺菌装置とすることもで
きる。
【００１２】前記の培養液殺菌装置における反応器は、
紫外線に対して不活性で、紫外線を遮蔽する材質の密閉
容器内部に、粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系
の光触媒を収容し、容器中央部に石英ガラス管によって
保護された紫外線を含む光源を固定し、容器の底部に培
養液入口、上部に培養液出口を設けたものであり、ポン
プにて培養液を容器底部入口より容器内に流入させ、容
器内に収容した酸化チタン系の光触媒と接触させ、同時
に容器内中央部に設置した紫外線を含む光源から紫外線
を照射して、培養液中で光触媒反応を生じさせた後、培
養液を容器上部の出口より排出させて植物栽培床へと移
送するものである。
紫外線に対して不活性で、紫外線を遮蔽する材質の密閉
容器内部に、粒状物質の表面に担持させた酸化チタン系
の光触媒を収容し、容器中央部に石英ガラス管によって
保護された紫外線を含む光源を固定し、容器の底部に培
養液入口、上部に培養液出口を設けたものであり、ポン
プにて培養液を容器底部入口より容器内に流入させ、容
器内に収容した酸化チタン系の光触媒と接触させ、同時
に容器内中央部に設置した紫外線を含む光源から紫外線
を照射して、培養液中で光触媒反応を生じさせた後、培
養液を容器上部の出口より排出させて植物栽培床へと移
送するものである。
【００１３】また、前記記載の反応器において、密閉容
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点のみを変更することもできる。
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点のみを変更することもできる。
【００１４】さらに、前記記載の反応器において、酸化
チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性で流体の通過
性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これ
を密閉容器中央部に固定した紫外線を含む光源を囲むよ
うに円筒形状に加工して密閉容器内に固定設置する点の
みを変更することもできる。
チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性で流体の通過
性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これ
を密閉容器中央部に固定した紫外線を含む光源を囲むよ
うに円筒形状に加工して密閉容器内に固定設置する点の
みを変更することもできる。
【００１５】さらに前記記載の反応器において、密閉容
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点と、酸化チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性
で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担
持させ、これを密閉容器内に固定設置する点のみを変更
することもできる。
器を紫外線に対して不活性で紫外線透過性を有する材質
にする点と、紫外線を含む光線を密閉容器外部に単数、
あるいは密閉容器を囲むようにして複数設置して密閉容
器に照射するか、あるいは太陽光線に密閉容器を暴露す
る点と、酸化チタン系光触媒を、紫外線に対して不活性
で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体に担
持させ、これを密閉容器内に固定設置する点のみを変更
することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による培養液殺菌装置の実
施形態として、水耕栽培について実施形態１、培地を使
用する養液栽培について実施形態２を挙げ、それぞれ図
１及び図２で示す。実施形態１、２とも、植物を栽培す
る栽培床１３、その内部において光触媒反応を発現させ
て培養液の殺菌を行う反応器６、培養液を栽培床と反応
器の間で循環させるポンプ５、ポンプ５から吐出された
培養液を栽培床に供給する灌液管７、さらに栽培床とポ
ンプの間に介在させる培養液貯槽８によって構成され
る。この場合、この培養液貯槽８は、栽培床内の培養液
保持部２の容量が栽培に充分な培養液量を確保できるも
のであれば、省略することができる。
施形態として、水耕栽培について実施形態１、培地を使
用する養液栽培について実施形態２を挙げ、それぞれ図
１及び図２で示す。実施形態１、２とも、植物を栽培す
る栽培床１３、その内部において光触媒反応を発現させ
て培養液の殺菌を行う反応器６、培養液を栽培床と反応
器の間で循環させるポンプ５、ポンプ５から吐出された
培養液を栽培床に供給する灌液管７、さらに栽培床とポ
ンプの間に介在させる培養液貯槽８によって構成され
る。この場合、この培養液貯槽８は、栽培床内の培養液
保持部２の容量が栽培に充分な培養液量を確保できるも
のであれば、省略することができる。
【００１７】栽培床１３は、実施形態１としては、図１
で示すように、内部に培養液を保持する培養液保持部２
と底部に培養液排出口４を有する上面が開放の容器１
と、容器内に植えられた植物３、及びその植物を支持す
るために容器内に設置された植物支持体９で構成され
る。実施形態２としては、図２で示すように、前記と同
様の容器１と、その培養液保持部の上方に植物３、培地
１０、及び培地１０を保持する不織布１１及び培地支持
体１２を有する構成である。支持体１２は網状あるいは
多孔板状である。
で示すように、内部に培養液を保持する培養液保持部２
と底部に培養液排出口４を有する上面が開放の容器１
と、容器内に植えられた植物３、及びその植物を支持す
るために容器内に設置された植物支持体９で構成され
る。実施形態２としては、図２で示すように、前記と同
様の容器１と、その培養液保持部の上方に植物３、培地
１０、及び培地１０を保持する不織布１１及び培地支持
体１２を有する構成である。支持体１２は網状あるいは
多孔板状である。
【００１８】前記の装置における反応器６の構成の実施
例は、流動触媒内部照射式（図３参照）、流動触媒外部
照射式（図４参照）、固定触媒内部照射式（図５参
照）、固定触媒外部照射式（図６参照）である。
例は、流動触媒内部照射式（図３参照）、流動触媒外部
照射式（図４参照）、固定触媒内部照射式（図５参
照）、固定触媒外部照射式（図６参照）である。
【００１９】
【実施例】 実施例１ 反応器６の実施例１として、図３により、流動触媒内部
照射式について説明する。密閉容器１４の内部に粒状物
質の表面に担持させた酸化チタン系の粒状光触媒２０を
収容し、さらに密閉容器１４の中央部に石英ガラス管２
１によって保護された紫外線を含む光源１９を固定す
る。密閉容器１４の底部に培養液入口１５、密閉容器の
上部に培養液出口１６を設ける。図１及び図２のポンプ
５にて培養液を培養液入口１５より密閉容器内に流入さ
せ、密閉容器内に収容した酸化チタン系の光触媒２０と
接触させる。同時に密閉容器内中央部に設置した紫外線
を含む光源１９から紫外線を照射して、培養液中で光触
媒反応を生じさせた後、培養液を密閉容器上部の培養液
出口１６より排出させて、図１及び図２の栽培床１３へ
と移送する。植物の根域を通過した培養液はポンプ５に
て吸引し、再度密閉容器内に流入させ、光触媒反応によ
る殺菌を繰り返す。
照射式について説明する。密閉容器１４の内部に粒状物
質の表面に担持させた酸化チタン系の粒状光触媒２０を
収容し、さらに密閉容器１４の中央部に石英ガラス管２
１によって保護された紫外線を含む光源１９を固定す
る。密閉容器１４の底部に培養液入口１５、密閉容器の
上部に培養液出口１６を設ける。図１及び図２のポンプ
５にて培養液を培養液入口１５より密閉容器内に流入さ
せ、密閉容器内に収容した酸化チタン系の光触媒２０と
接触させる。同時に密閉容器内中央部に設置した紫外線
を含む光源１９から紫外線を照射して、培養液中で光触
媒反応を生じさせた後、培養液を密閉容器上部の培養液
出口１６より排出させて、図１及び図２の栽培床１３へ
と移送する。植物の根域を通過した培養液はポンプ５に
て吸引し、再度密閉容器内に流入させ、光触媒反応によ
る殺菌を繰り返す。
【００２０】この実施例においては、酸化チタン系光触
媒を担持させる粒状担体は、紫外線の照射に対して不活
性な材質で、その粒径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ、望まし
くは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、みかけ比重が０．９５〜１．
１５の流動性の良好なものを使用する。密閉容器に収容
する担体に担持して培養液に接触させる酸化チタンの量
は、殺菌する培養液の総重量の少なくとも０．０００１
重量％以上とする。また、密閉容器内に収容する酸化チ
タン系光触媒を担持させた粒状担体の体積は、密閉容器
内容量の１／２０〜２／３とし、酸化チタン系光触媒が
密閉容器内で充分浮遊するようにする。
媒を担持させる粒状担体は、紫外線の照射に対して不活
性な材質で、その粒径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ、望まし
くは、２ｍｍ〜１０ｍｍ、みかけ比重が０．９５〜１．
１５の流動性の良好なものを使用する。密閉容器に収容
する担体に担持して培養液に接触させる酸化チタンの量
は、殺菌する培養液の総重量の少なくとも０．０００１
重量％以上とする。また、密閉容器内に収容する酸化チ
タン系光触媒を担持させた粒状担体の体積は、密閉容器
内容量の１／２０〜２／３とし、酸化チタン系光触媒が
密閉容器内で充分浮遊するようにする。
【００２１】密閉容器は、紫外線の照射に対して不活性
で、紫外線を遮蔽する材質のもの、例えばステンレス製
等を使用する。
で、紫外線を遮蔽する材質のもの、例えばステンレス製
等を使用する。
【００２２】また、設置する紫外線を含む光源について
は、４００ｎｍ以下、特に３００ｎｍ以下に波長のピー
クを持つものが望ましい。
は、４００ｎｍ以下、特に３００ｎｍ以下に波長のピー
クを持つものが望ましい。
【００２３】また、密閉容器の培養液入口及び出口に
は、使用する酸化チタン系光触媒を担持させた担体が密
閉容器外部に流出しないメッシュの網１７及び１８を装
着する。
は、使用する酸化チタン系光触媒を担持させた担体が密
閉容器外部に流出しないメッシュの網１７及び１８を装
着する。
【００２４】実施例２ さらに反応器６の実施例２として、図４により、流動触
媒式について説明する。この流動触媒外部照射式は、前
記の実施例１の構成のうち、密閉容器１４を紫外線に対
して 不活性で紫外線透過性を有する材質、例えば石英
ガラス製等とする点と、紫外線を含む光源１９を密閉容
器外部に単数あるいは密閉容器１４を囲むようにして複
数設置して密閉容器１４に照射するか、密閉容器１４を
太陽光線２２に暴露して、紫外線を含む光線を密閉容器
外部から照射すること、の２点のみを変更したものであ
る。
媒式について説明する。この流動触媒外部照射式は、前
記の実施例１の構成のうち、密閉容器１４を紫外線に対
して 不活性で紫外線透過性を有する材質、例えば石英
ガラス製等とする点と、紫外線を含む光源１９を密閉容
器外部に単数あるいは密閉容器１４を囲むようにして複
数設置して密閉容器１４に照射するか、密閉容器１４を
太陽光線２２に暴露して、紫外線を含む光線を密閉容器
外部から照射すること、の２点のみを変更したものであ
る。
【００２５】実施例３ さらに反応器６の実施例３として、図５により、固定触
媒内部照射式について説明する。この固定触媒内部照射
式は、前記の実施例１の構成のうち、酸化チタン系の光
触媒を、紫外線の照射に対して不活性で流体の通過性の
良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これを密
閉容器中央部に設置した紫外線を含む光源１９を囲むよ
うに円筒形状に加工して網型光触媒２３として固定設置
する点のみを変更したものである。
媒内部照射式について説明する。この固定触媒内部照射
式は、前記の実施例１の構成のうち、酸化チタン系の光
触媒を、紫外線の照射に対して不活性で流体の通過性の
良い網状あるいは多孔板状の担体に担持させ、これを密
閉容器中央部に設置した紫外線を含む光源１９を囲むよ
うに円筒形状に加工して網型光触媒２３として固定設置
する点のみを変更したものである。
【００２６】実施例４ さらに反応器６の実施例４として、図６により、固定触
媒外部照射式について説明する。この固定触媒外部照射
式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉容器を紫外線
に対して不活性で紫外線透過性を有する材質にする点
と、酸化チタン系の光触媒を、紫外線の照射に対して不
活性で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体
に担持させ、これを密閉容器内に円筒形状に加工して網
型光触媒２３として固定設置する点と、紫外線を含む光
源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容器１４を囲
むようにして複数設置するか、密閉容器１４を太陽光線
に暴露して紫外線を含む光線を密閉容器外部から照射す
る点を変更したものである。
媒外部照射式について説明する。この固定触媒外部照射
式は、前記の実施例１の構成のうち、密閉容器を紫外線
に対して不活性で紫外線透過性を有する材質にする点
と、酸化チタン系の光触媒を、紫外線の照射に対して不
活性で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体
に担持させ、これを密閉容器内に円筒形状に加工して網
型光触媒２３として固定設置する点と、紫外線を含む光
源１９を密閉容器外部に単数あるいは密閉容器１４を囲
むようにして複数設置するか、密閉容器１４を太陽光線
に暴露して紫外線を含む光線を密閉容器外部から照射す
る点を変更したものである。
【００２７】前記記載の実施形態１を用いて、メロンの
栽培試験を行った。
栽培試験を行った。
【００２８】反応器６は、実施例１の形態を用い、反応
器内には２５３ｎｍの波長にピークをもつ１１Ｗの殺菌
灯１本を設置し、酸化チタン量が０．０１ｇの粒状の光
触媒を入れた。容器１には１８ｌの培養液を入れ、メロ
ン苗を定植した。生育期間中、メロンに吸収される分の
培養液は順次補給して、容器内の培養液量は常に１８ｌ
を保持するようにした。培養液の組成は、水１ｍ３当た
り、硝酸カリウム８００ｇ、硝酸カルシウム９５０ｇ、
硫酸マグネシウム５００ｇ、第一リン酸アンモニウム１
５５ｇ、キレート鉄２０ｇ、他微量要素を添加したもの
（園芸試験場処方）とした。また、ポンプによって容器
１に保持された培養液を１時間ごとに１５分間、容器１
と反応器６の間を循環させた。
器内には２５３ｎｍの波長にピークをもつ１１Ｗの殺菌
灯１本を設置し、酸化チタン量が０．０１ｇの粒状の光
触媒を入れた。容器１には１８ｌの培養液を入れ、メロ
ン苗を定植した。生育期間中、メロンに吸収される分の
培養液は順次補給して、容器内の培養液量は常に１８ｌ
を保持するようにした。培養液の組成は、水１ｍ３当た
り、硝酸カリウム８００ｇ、硝酸カルシウム９５０ｇ、
硫酸マグネシウム５００ｇ、第一リン酸アンモニウム１
５５ｇ、キレート鉄２０ｇ、他微量要素を添加したもの
（園芸試験場処方）とした。また、ポンプによって容器
１に保持された培養液を１時間ごとに１５分間、容器１
と反応器６の間を循環させた。
【００２９】この栽培形態において、メロン苗が充分活
着するのを確認した上で、容器１内の培養液に８×１０
５個のフザリウム菌を添加した試験区を設定し、メロン
の生育状態を観察することとした。
着するのを確認した上で、容器１内の培養液に８×１０
５個のフザリウム菌を添加した試験区を設定し、メロン
の生育状態を観察することとした。
【００３０】反応器６の中の酸化チタン系光触媒のみを
除いて栽培を行う以外は前記の試験区と同様にして生育
を観察するものとして、対照区１を設定した。
除いて栽培を行う以外は前記の試験区と同様にして生育
を観察するものとして、対照区１を設定した。
【００３１】反応器６を設置しないで栽培を行う以外
は、試験区と同様にして生育を観察するものとして、対
照区２を設定した。
は、試験区と同様にして生育を観察するものとして、対
照区２を設定した。
【００３２】フザリウム菌添加後、２週間で対照区２の
４株すべてにフザリウム病の発現をみた。さらに、３週
間で対照区１の４株のうち１本、４週間で残り３株すべ
てにフザリウム病の発現をみた。試験区の株について
は、生育期間中、病気の発現は見られず、４株すべてが
健全に生育し、メロン果実の収穫に至った。フザリウム
菌添加後、４週間の時点で試験区、対照区１・２のそれ
ぞれの培養液について、培養液中のフザリウム菌の残存
菌個数を希釈平板法にて測定したところ、対照区２の残
存菌数を１００％とした場合、試験区においては２％、
対照区１においては６０％となっており、酸化チタン系
光触媒と紫外線を含む光線による殺菌効果が著しく高い
ことが明かとなった。
４株すべてにフザリウム病の発現をみた。さらに、３週
間で対照区１の４株のうち１本、４週間で残り３株すべ
てにフザリウム病の発現をみた。試験区の株について
は、生育期間中、病気の発現は見られず、４株すべてが
健全に生育し、メロン果実の収穫に至った。フザリウム
菌添加後、４週間の時点で試験区、対照区１・２のそれ
ぞれの培養液について、培養液中のフザリウム菌の残存
菌個数を希釈平板法にて測定したところ、対照区２の残
存菌数を１００％とした場合、試験区においては２％、
対照区１においては６０％となっており、酸化チタン系
光触媒と紫外線を含む光線による殺菌効果が著しく高い
ことが明かとなった。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、植物栽
培用の培養液を殺菌するにあたって、培養液中に微量の
酸化チタン系光触媒を添加し、紫外線を含む光線を照射
することで、光触媒反応による極めて有効な殺菌を行う
ことができた。酸化チタン自体は人体や植物体に無害で
あるため、塩素剤や抗細菌剤などの薬剤による殺菌の際
に懸念される作業者や作物の安全性に関しても問題がな
い。また、殺菌する培養液量に対し、微量の添加であっ
ても大きな殺菌作用を発現するため、紫外線単独照射や
オゾン接触、加熱による殺菌に比べて、効率が高く、低
コストの殺菌を実現することができた。これにより、植
物栽培において培養液を繰り返し循環使用しても、培養
液中に病害微生物の繁殖をみることなく、植物の安定生
長を図ることが可能になった。
培用の培養液を殺菌するにあたって、培養液中に微量の
酸化チタン系光触媒を添加し、紫外線を含む光線を照射
することで、光触媒反応による極めて有効な殺菌を行う
ことができた。酸化チタン自体は人体や植物体に無害で
あるため、塩素剤や抗細菌剤などの薬剤による殺菌の際
に懸念される作業者や作物の安全性に関しても問題がな
い。また、殺菌する培養液量に対し、微量の添加であっ
ても大きな殺菌作用を発現するため、紫外線単独照射や
オゾン接触、加熱による殺菌に比べて、効率が高く、低
コストの殺菌を実現することができた。これにより、植
物栽培において培養液を繰り返し循環使用しても、培養
液中に病害微生物の繁殖をみることなく、植物の安定生
長を図ることが可能になった。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による培養液殺菌装置実施形態１の概略
図
図
【図２】本発明による培養液殺菌装置実施形態２の概略
図
図
【図３】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例１の縦断断面図
実施例１の縦断断面図
【図４】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例２の縦断断面図
実施例２の縦断断面図
【図５】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例３の縦断断面図
実施例３の縦断断面図
【図６】本発明による培養液殺菌装置における反応器の
実施例４の縦断断面図
実施例４の縦断断面図
【符号の説明】 １ 容器 ２ 培養液保持部 ３ 植物 ４ 培養液排出口 ５ ポンプ ６ 反応器 ７ 灌液管 ８ 培養液貯槽 ９ 植物支持体 １０ 培地 １１ 不織布 １２ 培地支持体 １３ 栽培床 １４ 密閉容器 １５ 培養液入口 １６ 培養液出口 １７ 網 １８ 網 １９ 紫外線を含む光源 ２０ 粒状光触媒 ２１ 石英ガラス ２２ 太陽光線 ２３ 網型光触媒
Claims (6)
- 【請求項１】植物を栽培する栽培床、光触媒反応を発現
させて培養液の殺菌を行う反応器、培養液を栽培床と反
応器の間で循環させるポンプ、ポンプから吐出された培
養液を栽培床に供給する灌液管、さらに栽培床とポンプ
の間に介在させる培養液貯槽によって構成される培養液
殺菌装置。 - 【請求項２】栽培床とポンプの間に介在させる培養液貯
槽を省略した請求項１に記載の培養液殺菌装置。 - 【請求項３】紫外線に対して不活性で、紫外線を遮蔽す
る材質の密閉容器内部に、粒状物質の表面に担持させた
酸化チタン系の光触媒を収容し、容器中央部に石英ガラ
ス管によって保護された紫外線を含む光源を固定し、容
器の底部に培養液入口、容器の上部に培養液出口を設
け、ポンプにて培養液を容器底部入口より容器内に流入
させ、容器内に収容した酸化チタン系の光触媒と接触さ
せ、同時に容器内中央部に設置した紫外線を含む光源か
ら紫外線を照射して、培養液中で光触媒反応を生じさせ
た後、培養液を容器上部の出口より排出させて植物栽培
床へと移送する、請求項１及び２に記載の培養液殺菌装
置における反応器。 - 【請求項４】密閉容器を、紫外線に対して不活性で紫外
線透過性を有する材質にする点と、紫外線を含む光線を
密閉容器外部に単数、あるいは密閉容器を囲むようにし
て複数設置して密閉容器に照射するか、あるいは太陽光
線に密閉容器を暴露する点のみを変更した請求項３に記
載の反応器。 - 【請求項５】酸化チタン系光触媒を、紫外線に対して不
活性で流体の通過性の良い網状あるいは多孔板状の担体
に担持させ、これを密閉容器中央部に固定した紫外線を
含む光源を囲むように円筒形状に加工して密閉容器内に
固定設置する点のみを変更した請求項３に記載の反応
器。 - 【請求項６】密閉容器を、紫外線に対して不活性で紫外
線透過性を有する材質にする点と、紫外線を含む光線を
密閉容器外部に単数、あるいは密閉容器を囲むようにし
て複数設置して密閉容器に照射するか、あるいは太陽光
線に密閉容器を暴露する点と、酸化チタン系光触媒を、
紫外線に対して不活性で流体の通過性の良い網状あるい
は多孔板状の担体に担持させ、これを密閉容器内に固定
設置する点のみを変更した請求項３に記載の反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8185244A JPH09327246A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 植物栽培における酸化チタン系光触媒による培養液殺菌方法とその装置。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8185244A JPH09327246A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 植物栽培における酸化チタン系光触媒による培養液殺菌方法とその装置。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09327246A true JPH09327246A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=16167418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8185244A Pending JPH09327246A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 植物栽培における酸化チタン系光触媒による培養液殺菌方法とその装置。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09327246A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003057364A1 (fr) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Japan Science And Technology Corporation | Procede et dispositif de traitement de liquide utilisable a des fins agricoles |
| JP2007089425A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Fujitsu Ltd | 植物栽培用液の浄化装置及び植物栽培用液の浄化方法 |
| JP2009247303A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-10-29 | Toyo Valve Co Ltd | 養液栽培システム |
| JP2010161965A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Technological Institute Of Organic Function | 栽培ボックスの改良 |
| JP2011167080A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Akazawa Sogo Kenkyusho:Kk | 水耕栽培装置 |
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