JPH1189427A

JPH1189427A - 栽培方法及び栽培装置

Info

Publication number: JPH1189427A
Application number: JP9254504A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kuwabara; 繁男桑原
Original assignee: ASUPA GREEN KK
Current assignee: ASUPA GREEN KK
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】植物の成育状況に応じて光源の高さを移動さ
せる栽培方法では、多大な労力を要すると共に栽培装置
のコストが増大する。【解決手段】養液４を溜める水槽１１と、水槽１１内
に溜めた養液４に対して植物５を支持した状態で浮遊す
るもので、養液４に対する浮遊状態を保ったまま水槽１
１内において移動可能なフロート１２と、段階的に高さ
を変えて水槽１１の上方に設けられた光源体１３とを備
えた栽培装置１を用いる。そして、植物５の成育状況に
対応させて、この植物５を支持したフロート１２を養液
４に浮遊させたまま移動させる。この際、植物５と光源
体１３との間隔ｄが所定範囲に保たれるように、フロー
ト１２の移動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水耕栽培用の栽培
装置及び栽培方法に関し、特には植物栽培工場における
水耕栽培に好適に用いられる栽培装置及び栽培方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、植物栽培工場に設けられる水耕
栽培用の栽培装置の一例を示す断面図であり、図６は図
５のＡ−Ａ断面図である。この図に示す栽培装置７は、
短手方向に配列された雨樋型の水槽７１と、水槽７１の
開口を塞ぐように載置される固定マット７２と、上記水
槽７１の上部に設けられた光源７３とを備えている。各
水槽７１は配管７４で接続されている。また、上記光源
７３は、水槽７１の長手方向に亘って配置されており、
この光源７３の上方には光源７３から照射される光の損
失を防止するための反射板７５が設けられている。この
反射板７５としては、図示したような平板の縁部を下方
に折り曲げた形状のものの他にも、図７（Ａ）に示すよ
うな各光源７３上をそれぞれ個別に覆う形状のものや、
図７（Ｂ）に示すような平板状のものがある。また、図
５及び図６に示したように、水槽７１内には、エアコン
プレッサ（図示省略）に接続されたエアパイプ７６が設
けられている。

【０００３】上記構成の栽培装置で植物を栽培する場合
には、先ず、植物５の成育に必要な栄養分を含有する養
液４を水槽７１内に溜める。次に、植物５の根を水槽７
１中の養液４に浸すように固定マット７２に植物５を固
定する。そして、固定された各植物５に光源７３からの
光を照射する。

【０００４】ところで、光源７３から照射される光のエ
ネルギー効率を考慮すると、栽培する植物５と光源７３
との間隔ｄは短い方が良い。一方、光源７３を熱源とす
る植物５の熱障害を防止するには、植物５と当該光源７
３との間隔ｄをある程度確保する必要がある。これらの
ことから、上記植物５の栽培においては、光源７３と植
物５との間隔ｄを所定範囲に保持することが、生産性を
向上させるための重要な要素になっている。

【０００５】そこで、植物５と光源７３との間隔ｄを所
定範囲に保つために、植物５の成長に伴って水槽７１と
光源７３との間隔を調整する必要があり、次の２方法が
実施されている。（ａ）水槽７１に対する光源７３の高さが可動式の栽
培装置を用意し、植物５の成長に伴って光源７３の高さ
を上昇させる。（ｂ）光源７３の高さが異なる複数の栽培装置を用意
し、植物５の成長に伴って異なる高さの光源７３下にお
いて植物５を保持した固定マットを移動させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記栽培装置
及び栽培方法には、以下のような課題がある。すなわち
植物と光源との間隔を所定範囲に保つために、上記
（ａ）の方法を行う場合には、光源の高さを調節する機
構や調節のための労力または動力を必要とする。また、
（ｂ）の方法を行う場合にも、水槽上に載置した固定マ
ットを移動させるための労力または動力を必要とする。
このため、設備コストや運転コストが増大するという問
題がある。

【０００７】しかも、上記栽培装置では、水槽の開口部
上に固定マットを載置する構成であることから、水槽か
らの養液の溢れ出しを防止するために水槽の深さに対し
て養液の水位を低くする必要がある。この結果、植物の
根が養液に確実に届くように、水位の管理を厳密に行う
必要がある。

【０００８】また、一般的な植物栽培工場では、土地利
用率の向上を図るために上記栽培装置を上下方向に多段
に配置する多段式が採用されている。このような多段式
では、栽培装置１段当たりの必要高さを低くしてより多
段化を図ることが、生産性を向上させる上で必須とな
る。ところが、上記構成の栽培装置では、水槽の底面か
ら植物の先端までの高さとして、植物の成育に必要とさ
れる養液の水深、水漏れ防止のための余裕、固定マット
の厚み及び植物の高さが必要となるため、さらなる多段
化を進めるには限界がある。

【０００９】また、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７
（Ｃ）には、各形状の反射板７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃを
用いた場合の各受光面ｓの照度分布を示した。これらの
図から明らかなように、上記各形状の反射板７５Ａ，７
５Ｂ，７５Ｃでは、両端に位置する光源の周辺において
照度が極端に低下し、受光面ｓにおける照度に均一性が
得られないことが分かる。これは、反射板７５Ａで特に
顕著に現れる。このため、植物の成育状態を均一にする
ことができない。

【００１０】さらに、図８には、図７で示した各反射板
７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃを用いた場合のａ点（中央に配
置された光源の直下）における照度を比較する図を示し
た。この図に示すように、照度の均一性が最も低い反射
板７５Ａ（Ａ）を用いた場合と比較して、照度の均一性
が比較的良好である反射板７５Ｂ（Ｂ），７５Ｃ（Ｃ）
を用いた場合の照度が低いことが分かる。これは、植物
栽培の省エネルギー化を達成する妨げになる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の栽培方法は、フロートで支持することによっ
て養液に浮遊させた植物に光を照射する栽培方法であ
り、植物の成育状況に対応させて、この植物を支持した
フロートを養液に浮遊させたまま移動させる。この際、
植物との間隔が所定範囲に保たれるように高さが調整さ
れた光源体からの光を当該植物に照射する。

【００１２】上記栽培方法では、養液に対する浮遊状態
を保ったままで植物の移動が行われるため、浮力を利用
した小さい労力で植物が移送される。しかも、植物と光
源体との間隔が所定範囲に保たれるように当該植物に光
が照射されることから、植物の成育に適するように植物
と光源体との間隔が保たれる。

【００１３】また、本発明の栽培装置は、水槽とフロー
トと光源体とで構成されている。上記水槽は、植物を成
育させる養液を溜めるものである。上記フロートは、水
槽内に溜めた養液に対して植物を支持した状態で浮遊す
るものであり、この養液に浮遊したまま水槽内で移動可
能なものである。そして、上記光源体は、段階的に異な
る高さで上記水槽の上方に複数設けられている。

【００１４】上記構成の栽培装置では、植物を支持させ
たフロートを水槽内の養液に浮遊させた状態で移動させ
ることで、当該フロート上に支持させた植物は、段階的
に異なる高さで設けられた光源体下で移送される。この
ため、植物の成育状況に対応させてフロートを移動させ
ることで、植物と光源体との間隔が所定範囲に保たれ
る。

【００１５】また、栽培装置において、上記各光源体は
並列配置された複数の光源からなるものである。そし
て、各光源体の上方には、当該各光源体に向かう反射面
を有する反射板が設けられている。この反射面は、前記
並列された光源を覆う反射板が設けられている。この反
射板は、波形に形成され、かつ当該波形の凸条間に前記
各光源を配置する状態で設けられている。さらに、この
反射面の両端に配置される凸条の下端は、上記光源の下
端よりも低い位置に設けられる。

【００１６】上記反射板が設けられた栽培装置では、そ
の波形の反射面の凸条間に光源が配置されることから、
並列配置された各光源からの光が各光源のそれぞれの周
囲で乱反射し、両端に位置する光源の周辺においても照
度が極端に低下することはない。このため、光源体下に
おける照度分布の均一性が得られる。この場合、反射面
の両端に配置される凸条の下端を、上記光源の下端より
も低い位置に設けることで、上記両端に位置する光源の
周辺における照度がより確実に確保される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の栽培方法及び栽培
装置の実施の形態を説明する。図１は本発明の栽培方法
及び栽培装置の実施の形態を説明するための図であり、
上下２段に配置した栽培装置の一部をきり欠いた図であ
る。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。これらの
図に基づいて、先ず栽培装置の構成を説明する。

【００１８】栽培装置１は、水槽１１と、この内の養液
４に浮遊させたフロート１２と、水槽１１の上方に設け
られた光源体１３とを備えている。

【００１９】上記水槽１１は、植物５を栽培するための
養分を含有する養液４を溜めるためのものである。この
水槽１１の深さＨ₁は、栽培する植物５の成育に必要と
される養液４の水深Ｈ₂に、水漏れ防止の余裕を加えた
値に設定されることとする。上記水漏れ防止の余裕は、
水槽１１の長さ（長手方向）Ｌに応じた値を採用する。

【００２０】また、水槽１１の長さＬは、〔栽培される
植物５の収穫時の幅〕×〔植物５の成育段階数〕×〔水
槽１１の長さＬ方向に配列される各成育段階の植物５の
数〕に若干の余裕を持たせた値とする。また、水槽１１
の幅（短手方向）Ｗは、〔栽培される植物５の収穫時の
幅〕×〔水槽１１の幅Ｗ方向に配列される植物５の数〕
に若干の余裕を持たせた値とする。

【００２１】尚、図面では、一例として〔植物５の成育
段階数〕＝４以上、〔水槽１１の長さＬ方向に配列され
る各成育段階の植物５の数〕＝５、〔水槽１１の幅Ｗ方
向に配列される植物５の数〕＝３の場合を例示した。し
かし、これらの各数値は、上記に限定される値ではな
く、この栽培装置１が設置される実際の植物栽培工場に
おいて栽培される植物の種類や、上記植物栽培向上にお
ける生産性の向上を考慮した適切な値に設定される。

【００２２】また、上記フロート１２は、水槽１１内に
おける養液４に浮遊しその液面４ａを覆う第１マット１
２ａと、第１マット１２ａに設けられた孔内に嵌合させ
て設けられた第２マット１２ｂとで構成されている。第
１マット１２ａは、少なくとも植物の成育段階毎に分離
可能なものである。また、第２マット１２ｂは、植物５
の根元部分を直接支持するものであり、各成育段階に配
置される植物数だけ設けることが可能である。そして、
植物５の根元部分を支持した状態のこの第２マット１２
ｂを第１マット１２ａに嵌合させることによって、植物
５の根を養液４内に侵漬させた状態に保つ。

【００２３】さらに、上記光源体１３は、複数の光源１
３ａを並列配置してなるものである。この光源１３ａと
しては、例えば発熱量が小さくて植物５に対して熱障害
を与え難く、水槽１１上の全体をより均一に照射でき、
かつ消費電力も少なく長寿命である、蛍光灯のような線
光源の人工光源を用いることとし、好ましくは植物５の
光合成に必要なスペクトル光を照射可能なものとする。
また、この光源１３ａには、植物５の成長条件に適した
照度が効率的に得られるように、調光可能な電子安定器
（図示省略）を設けても良い。また、上記光源１３ａと
しては、メタルハライドランプを用いても良い。

【００２４】そして、この光源１３ａは、水槽１１の長
さＬ方向における上記植物５の各成育段階に亘って、例
えば３本づつ並列配置され、この並列配置された光源１
３ａによって、光源体１３が構成される。このように構
成された各光源体１３は、水槽１１に対して段階的に高
さが異なるようにして、各成育段階毎に設けられてい
る。各成育段階における光源体１３の設置高さは、この
植物５の全成育段階において植物５と光源体１３との間
隔ｄが所定範囲になるように、かつ、全成育段階の植物
５が所定期間で次の成育段階に移送された場合において
上記間隔ｄが所定範囲になるように設定される。

【００２５】尚、光源体１３と植物５との間隔ｄの範囲
は、光源体１３から照射される光のエネルギー効率の向
上と光源体１３を熱源とする植物５への熱障害の防止を
考慮した値に設定される。

【００２６】さらに、光源体１３の上方には、栽培する
植物５に面光源に近い状態で光源体１３からの光を照射
させるための反射板１４を設ける。この反射板１４は、
光源体１３側に向かう反射面１４ａを有するものであ
り、各成育段階毎に個別に設けられる。反射面１４ａ
は、波形に成形されており、その波形において下方に突
出した凸条間に各光源１３ａを配置する状態で設けられ
ている。

【００２７】図３は、光源体１３及び反射板１４部分の
構成を詳しく説明する図である。ここで示す波形の反射
面１４ａを有する反射板１４において、上記凸条とは、
反射面１４ａにおける波の高さの略１／２よりも下方に
突出している部分であり、両端において突出している部
分も含むものとする。そして、光源１３ａ間に配置され
る凸条の下端１４ｂは、光源１３ａ間の中央でかつ光源
１３ａの下端と一致するように配置されている。ただ
し、反射面１４ａの両端に配置される凸条の下端１４ｃ
は、光源１３ａの下端よりも低い位置に設けられる。ま
た、反射面１４ａと光源１３ａとは、できるだけ近づけ
て設けられることとする。尚、上記構成の反射板１４
は、金型成形によって得られるものの他に、図示したよ
うに光源１３ａを保持する枠１３ｂに糸等を張り、それ
に沿って反射シートを装着させることで当該反射シート
を波形に成形したものを用いても良い。

【００２８】上記構成の栽培装置１は、上下方向の多段
に亘って配置される。図１においては、上段及び下段の
２段に栽培装置１を配置した場合を例示した。そして、
このように多段式に配置された各栽培装置１には、各水
槽１１を長手方向の端部において交互に接続するための
循環パイプ１６と、最下段の栽培装置１の水槽１１内の
養液４を最上段の栽培装置１の水槽１１内にくみ上げる
ポンプ（図示省略）を設ける。これによって、各水槽１
１内に養液４の流れを形成させた状態で当該養液４を常
時循環させる構成にする。また、循環パイプ１６の供給
端にはシャワー機構を設ける。

【００２９】上記栽培装置１では、フロート１２を水槽
１１内に溜めた養液４に浮遊させたまま移動させること
で、当該フロート１２に支持させた植物５が、浮力を利
用した小さい労力で、上記水槽１１内において移送され
る。この水槽１１上には、段階的に高さの異なる複数の
光源体１３が設けられていることから、植物５の成育状
況に対応させて、水槽１１内においてフロート１２を順
次移送させることで、各成育段階において植物５と光源
体１３との間隔ｄを所定範囲に保つことが可能になる。

【００３０】また、供給端にシャワー機構を備えた循環
パイプ１６によって各栽培装置１の水槽１１を接続した
ことで、水槽１１内の養液４中において、植物の成育に
必要な溶存酸素量が確保される。実験では、飽和溶存酸
素量に対して約７０％〜８０％の溶存酸素を確保できる
ことが確認された。また、この効果と共に、植物の成育
に必要な養液４上方の湿度が確保される。

【００３１】さらに、植物５を支持したフロート１２を
水槽１１内の養液４に浮遊させ、かつ１つの水槽１１の
幅Ｗ方向に複数列に植物５を配列する構成にしたこと
で、並列配置された雨樋状の各水槽１１の開口部上に固
定マットを載置する構成と比較して、水槽１１内におけ
る養液４の液面４ａが広げられる。これによっても、植
物の成育に必要な養液４上方の湿度が確保される。実験
では、室内温度２０℃において、約８０％ＲＨの湿度を
確保できることが確認された。以上から、酸素供給用の
コンプレッサやエアパイプ、あるいは加湿器等を別途設
けることなく、植物の成育に必要な環境を確保すること
が可能になる。

【００３２】しかも、植物５を支持したフロート１２を
水槽１１内の養液４に浮遊させる構成にしたことで、水
槽１１からの養液４の溢れ出しを防止するために水槽１
１の深さに対して養液４の水位を低くしても、水位の管
理を厳密に行うことなく植物５の根を確実に養液４に浸
すことが可能になる。さらに、水槽１１の開口部上に固
定マットを載置する構成と比較して、水槽１１の底面か
ら植物５の先端までの高さを３０％程度低くすることが
可能になる。したがって、栽培装置１をさらに多段化さ
せて、土地利用率のさらなる向上を図ることが可能にな
る。

【００３３】また、光源体１３上に波形の反射面１４ａ
を有する反射板１４を設けたことで、受光面の照度分布
がより均一になる。図４は、上記反射板１４を光源体１
３上に配置した場合の受光面ｓの照度分布を示す図であ
る。この図と、すでに発明が解決しようとする課題の項
で示した図７とから明らかなように、上記実施形態で示
した反射板１４を用いた場合には、従来形状の反射板７
５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃを用いた場合と比較して、各光源
１３ａのそれぞれの周辺に双峰特性が示され、両端に位
置する光源１３ａの周辺においても照度が極端に低下す
ることはなく、受光面ｓにおける照度に均一性が得られ
ることが分かる。これは、実施形態のような反射板１４
を用いた場合には、各光源１３ａからの光が広がり、植
物の受光面積が大きくなってトータルの受光量が増加す
ることを意味する。そして、反射面１４ａの両端に配置
される凸条の下端１４ｃが、光源１３ａの下端よりも低
い位置に設けられているため、両端に位置する光源１３
ａの周辺における照度の低下をさらに抑え、この部分に
おける照度をより確実に確保することが可能になる。

【００３４】また、図８に示した各反射板を用いた場合
のａ点（中央に配置された光源の直下）における照度を
比較する図で明らかなように、実施形態で示した波形の
反射板１４（波形）を用いた場合には、従来形状の反射
板を用いた場合と比較して、照度が３０％程度増加する
ことが分かる。

【００３５】以上のように、波形の反射面１４ａを有す
る反射板１４を用いたことによって、光源１３ａからの
光の広がりが得られると共に照度を上昇させることがで
きる。したがって、従来の栽培装置よりも植物の光合成
量を増加させることが可能で、かつ植物の成長にともな
う広がりや全体の成長を促進させることが可能になり、
良質な生産物（植物）を栽培することができるようにな
る。また、照度が増加した分だけ、省エネルギー化を達
成できる。

【００３６】また、上記栽培装置１では、水槽１１の幅
Ｗ方向に光源１３ａを並列配置した。しかし、光源１３
ａは、水槽１１の長さＬ方向に並列配置しても良い。こ
の場合であっても、各成育段階毎に複数の光源１３ａか
らなる光源体１３の高さを段階的に変えて配置する。そ
して、各成育段階の光源体１３上に、上記反射板１４を
設けることで、良質な生産物（植物）を栽培することが
できるようになると共に、省エネルギー化を達成できる
ようになる。

【００３７】次に、上記構成の栽培装置１を用いた栽培
方法を図１に基づいて説明する。先ず、各栽培装置１の
水槽１１内に所定量の養液４を溜める。次いで、初期の
成育段階の植物５を、養液４に浮遊させたフロート１２
に支持させる。この場合、養液４に浮遊させた第１マッ
ト１２ａにおいて最も低く位置する光源体１３下の第１
マット１２ａ部分に、根元部分で植物５を支持した第２
マット１２ｂをはめ込む。これによって、初期の成育段
階の植物５の根を養液４内に侵漬させた状態に保つ。

【００３８】そして、上記状態でフロート１２に支持さ
れた植物５に、光源体１３からの光を照射すると共に、
循環パイプ１６によって各水槽１１内の養液４を循環さ
せる。次に、植物５が成育して、植物５と光源体１３と
の間隔が所定範囲を超える前に、最も進んだ成育段階に
あるフロート１２部分を養液４の液面４ａから引き上げ
る。この場合、引き上げたフロート１２部分に植物５が
支持されている場合には、この植物５を収穫する。

【００３９】その後、養液４上に残ったフロート１２部
分を次の成育段階に向けて移動させる。この際、養液４
上において残りのフロート１２部分を長手方向に軽く押
すことによって、養液４に浮遊させた状態を保ちなが
ら、水槽１１の長手方向に向かって残りのフロート１２
部分を移動させる。これによって、各成育段階の植物５
を、次の成育段階に移送する。

【００４０】その後、初期の成育段階の光源体１３下
に、初期の成育段階の植物５を支持させた新たなフロー
ト１２部分を付け足して浮遊させる。

【００４１】上記栽培方法によれば、段階的に高さを変
化させて設けられた光源体１３下において、植物５を支
持したフロート１２を浮遊させたままで移動させるた
め、浮力を利用して植物５を移送することができる。し
たがって、小さい労力で、植物５と光源体１３との間隔
ｄを所定範囲に保つように植物５を移送することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の栽培方法に
よれば、植物と光源体との間隔が植物の成育に適する所
定範囲に保たれるように植物を移送する場合、浮力を利
用した小さい労力によって植物を移送することができ
る。したがって、植物を移送させる際の作業性の向上を
図り、かつ植物の移送に要する労力及び設備を削減して
栽培コストの削減を図ることが可能になる。

【００４３】また、本発明の栽培装置によれば、段階的
に異なる高さで水槽上に設けられた光源体と、水槽内で
浮遊したまま移動可能なフロートとを設けたことで、植
物と光源体との間隔が植物の成育に適する所定範囲に保
たれるように、浮力を利用した小さい労力によってフロ
ートに支持させた植物を移送することができる。したが
って、上記栽培方法を行うことが可能になる。

【００４４】しかも、波形の反射面の凸条間に光源を配
置する状態で反射板を設けたことで、光源下における照
度分布の均一性と照度の向上とを図ることができる。し
たがって、植物の成育分布の均一化を図ることがか可能
になると共に、省エネルギー化を促進することが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の栽培方法及び栽培装置の実施の形態を
説明するための図であり、上下２段に配置した栽培装置
の一部をきり欠いた図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】波形の反射板及び光源体の構成を説明するため
の図である。

【図４】波形形状の反射板を光源体上に配置した場合の
受光面の照度分布を示す図である。

【図５】従来の栽培装置を説明する図である。

【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図７】従来技術で説明した各形状の反射板を用いた場
合の各受光面の照度分布を示す図である。

【図８】各反射板を用いた場合の照度を比較する図であ
る。

【符号の説明】

１…栽培装置、４…養液、５…植物、１１…水槽、１２
…フロート、１３…光源体、１３ａ…光源、１４…反射
板、１４ａ…反射面、１４ｃ…下端（反射面の両端に配
置される凸条の下端）、ｄ…間隔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フロートで支持させた植物を養液に浮遊
させ、当該植物に対して光を照射する栽培方法におい
て、前記植物の成育状況に対応させて、当該植物を支持した
フロートを前記養液に浮遊させたまま移動させ、前記植物との間隔が所定範囲に保たれるように高さが調
整された光源体から当該植物に光を照射することを特徴
とする栽培方法。
【請求項２】養液を溜める水槽と、植物を支持した状態で前記水槽内に溜めた養液に浮遊す
るもので、前記養液に浮遊したまま当該水槽内において
移動可能なフロートと、段階的に異なる高さで前記水槽の上方に設けられた複数
の光源体とを備えたことを特徴とする栽培装置。
【請求項３】請求項２記載の栽培装置において、前記各光源体は、並列配置された複数の光源からなり、前記各光源体の上方には、当該各光源体側に向かう反射
面を有する反射板が設けられ、前記反射面は、波形に形成され、かつ当該波形の凸条間
に前記各光源を配置する状態で設けられたこと、を特徴とする栽培装置。
【請求項４】請求項３記載の栽培装置において、前記反射面の両端に配置される凸条の下端は、前記光源
の下端よりも低い位置に設けられることを特徴とする栽
培装置。