JP2002262683A

JP2002262683A - 水耕栽培装置

Info

Publication number: JP2002262683A
Application number: JP2001061910A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Ono; 雄三大野; Hidenori Sato; 秀憲佐藤
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP4759820B2

Abstract

(57)【要約】【課題】栽培養液を循環させながら原水を供給混合し
て、養液の供給を安全に行わせる。【解決手段】栽培養液を栽培床１に供給すると共に、
この栽培床１から排出される余剰排液を還元供給する養
液供給ライン２に、原水を供給する原水ライン３を設け
たことを特徴とする水耕栽培装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作物を栽培する
栽培床に養液を供給しながら育成する水耕栽培装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】水耕栽培において、予め水に肥料を混合
させた養液を生成しておき、この養液を養液タンクから
栽培床へ供給させて作物を育成させる技術は知られてい
る（特許第３０２７５７５号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】水耕栽培において、栽
培床に循環させる養液は順次作物に養分を吸収されて稀
薄な排液となるが、このとき、更にこの排液に養液を加
えて補給することとすると、肥料分の過多の状態となっ
て作物の肥料焼けを生ずることがある。そこで、この発
明は、排液に肥料分のない原水を主体として供給するこ
とによって安全な育成、栽培を行わせるものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、栽培養液を栽培床１に供給すると共に、この栽培床
１から排出される余剰排液を還元供給する養液供給ライ
ン２に、原水を供給する原水ライン３を設けたことを特
徴とする水耕栽培装置の構成とする。

【０００５】請求項２に記載の発明は、前記養液供給ラ
イン２には排液を殺菌する殺菌タンク４を設け、この殺
菌タンク４には原水を供給して養液を生成する排液位セ
ンサ５を設けたことを特徴とするものである。請求項３
に記載の発明は、前記養液供給ライン２に原水を供給し
て養液の生成供給を行う栽培床１に標準栽培床６を選定
して、この標準栽培床６に液位センサ７を設けたことを
特徴とするものである。

【０００６】請求項４に記載の発明は、栽培床１から排
出される余剰排液を主、副熱交換器８，９を通して循環
させながら加熱殺菌する殺菌ライン１０において、この
主熱交換器８を経て循環させる加熱排液が殺菌条件を満
す場合は副熱交換器９の加熱ライン１１を通して熱源と
しながら栽培床１側へ還元することを特徴とする水耕栽
培装置の構成とする。

【０００７】請求項５に記載の発明は、栽培床１に養液
を供給する養液供給ライン２に、ベンチュリー１２の作
用で液肥、乃至薬液を吸入混合することを特徴とする水
耕栽培装置の構成とする。

【０００８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、養液供給ライ
ン２において栽培床１へ供給される養液は、作物によっ
て養分を吸収されて、余剰排液が再度循環される。この
養液供給ライン２には、原水ライン３からの原水が供給
されて、栽培床１からの排液に原水が供給混合されて再
度栽培床１へ循環供給されて育成することとなる。この
とき養液中の養分が不足状態となると別途肥料が補給さ
れる。

【０００９】このように、栽培床１における余剰排液
は、再度原水の混合のもとに循環されて養液として供給
される。このため肥料分過多による作物の肥料焼けを防
止することができ、安全な育成、栽培を行うことができ
る。又、養液の作成制御は、原水とは別に肥料供給によ
って行われるため容易化でき、余剰排液量を少くするこ
とができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、養液供給ライン
２では、栽培床１に養液を供給し、この余剰排液を殺菌
タンク４で殺菌して、原水を供給混合しながら養液とし
て再度栽培床１へ循環供給する。このとき、この殺菌タ
ンク４内の排液量を排液位センサ５で検出しながら、原
水の供給量を調節して、排液量が多いときは原水の供給
量を少くし、逆に排液量が少いときは原水の供給量を多
くするようにして、排液の使用を有効にしながら、原水
の供給によって安全な所定域の養分濃度の養液を作成す
ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、栽培床１には養
液供給ライン２から養液が供給されて作物が栽培され、
栽培床１から排出される排液は原水の供給混合によって
再度栽培床１へ循環供給される。このような排液に対す
る原水や肥料分の供給は、該栽培床１のうち標準的な栽
培状態を経る標準栽培床６の液位センサ７の検出によっ
て行われる。このため、標準栽培床６における養液の循
環供給が円滑に行われる限り、他の栽培床１の養液供給
は常時行われているため、全ての栽培床１が養液供給停
止の状態となることを少くして、安全な栽培を行うこと
ができる。もし、仮りに育成条件の相異等によって一部
分の栽培床１に養液供給停止の状態を生ずるときは、こ
の部分的な栽培床１の処理対策を行うことができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、栽培床１へ供給
された養液は、この栽培床１で養分が吸収される。この
養分の吸収された余剰排液は殺菌ライン１０を経て殺菌
されながら栽培床１へ養液として循環供給される。この
殺菌ライン１０においては、主熱交換器８と副熱交換器
９とによって排液の加熱殺菌を行うが、この副熱交換器
９の加熱ライン１１では、主熱交換器８において殺菌作
用が十分に行われた排液が通されて、この排液による熱
源のもとに殺菌が行われるものであるから、排液の冷却
調整と加熱調整とが行われて、排液殺菌を効率的に行う
ことができる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、栽培床１に養液
を供給する養液供給ライン２には、肥料分や消毒用薬剤
等が供給混合され、これらの肥料等は液肥や薬液として
養液供給ライン２のベンチュリー１２によって吸入され
混合されるため、養液供給装置として容量の大きいタン
ク等を少くすることができ、構成を小形化、簡潔化する
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明は、養液をロックウール
等からなる栽培床に循環供給して作物を育成栽培する水
耕栽培装置に利用できる。この水耕栽培装置の概略構成
を図面に基づいて説明する。図１〜図３において、温室
１３の床１４面上には所定形態の栽培床１が配置され
る。この栽培床１に養液を供給する養液供給ライン２
は、パイプ等によって構成されて殺菌タンク４から各栽
培床１に渡って流出案内する。栽培床１の排液口１５
は、床１４面に設けられた排液回収タンク１６にのぞま
せて、排液を集流させることができる。この排液回収タ
ンク１６の排液は、ポンプ２４の駆動で排液ライン１７
を経て排液タンク１８へ供給される。

【００１５】この排液タンク１８から前記殺菌タンク４
に渡って還元ライン１９が設けられて、排液はポンプ２
０の駆動によってフィルター２１を経て濾過すると共
に、酸タンク２２から殺菌ライン５１を介して酸の供給
を受けて殺菌を行わせて、殺菌タンク４へ還元供給す
る。２３は該酸タンク２２からの酸を排液に混合する混
合室である。

【００１６】このようにして、養液は養液供給ライン２
から栽培床１へ供給されて作物を育成し、この栽培床１
から余剰排液として排出される排液は、殺菌酸の供給を
殺菌されながら再び養液供給ライン２へ還元される。養
液を栽培床１へ循環させながら育成栽培する。

【００１７】ここにおいて、請求項１に記載の発明は、
栽培養液を栽培床１に供給すると共に、この栽培床１か
ら排出される余剰排液を還元供給する養液供給ライン２
に、原水を供給する原水ライン３を設けたことを特徴と
する水耕栽培装置の構成とする。

【００１８】これによって、養液供給ライン２において
栽培床１へ供給される養液は、作物によって養分を吸収
されて、余剰排液が再度循環される。この養液供給ライ
ン２には、原水ライン３からの原水が供給されて、栽培
床１からの排液に原水が供給混合されて再度栽培床１へ
循環供給されて育成することとなる。このとき養液中の
養分が不足状態となると別途補給される。

【００１９】このように、栽培床１における余剰排液
は、再度原水の混合のもとに循環されて養液として供給
される。肥料分過多による作物の肥料焼けを防止するこ
とができ、安全な育成、栽培を行うことができる。又、
養液の作成制御は、原水とは別に肥料供給によって行わ
れるため容易化でき、余剰排液量を少くすることができ
る。

【００２０】請求項２に記載の発明は、前記養液供給ラ
イン２には排液を殺菌する殺菌タンク４を設け、この殺
菌タンク４には原水を供給して養液を生成する排液位セ
ンサ５を設けたことを特徴とするものである。これによ
って、養液供給ライン２では、栽培床１に養液を供給
し、この余剰排液を殺菌タンク４で殺菌して、原水を供
給混合しながら養液として再度栽培床１へ循環供給す
る。このとき、この殺菌タンク４内の排液量を排液位セ
ンサ５で検出しながら、原水の供給量を調節して、排液
量が多いときは原水の供給量を少くし、逆に排液量が少
いときは原水の供給量を多くするようにして、排液の使
用を有効にしながら、原水の供給によって安全な所定域
の養分濃度の養液を作成することができる。

【００２１】ここに、原水ライン３は、原水タンク２５
から養液供給ライン２に連結されて、これら連結合流部
の上手に各調節弁２６，２７を設け、養液供給ライン２
側を調節弁２６の開きによって流れる還元排液に対し
て、調節弁２７によって流れる原水ライン３からの原水
を混合することができる。この合流部の下手に養液作成
装置２８が設けられて、還元排液と原水とを撹拌混合し
て所定の養液を生成することができる。この養液作成装
置２８では、該原水の他に不足養分である肥料の供給も
お行わせることができる。

【００２２】これら調節弁２６，２７は、コントローラ
からのソレノイド出力によって制御される。両調節弁２
６，２７共に０〜１００％の開度に調節可能で、原水に
対する還元排液の混合量を０〜４０％程度の範囲内に制
御することで排液を過不足なく使用することができる。

【００２３】前記原水タンク２５からは還元ライン１９
へ洗浄ライン２９，３０が連結されて、還元ライン１９
やこのフィルター２１等を原水で洗浄できる。３１はこ
のポンプである。又、この洗浄ライン２９，３０を介し
て殺菌前の排液に原水を供給混合することもできる。３
２は還元ライン１９の還元バルブ、３３は洗浄ライン３
０の洗浄バルブ、３４は洗浄排水バルブ、３５は洗浄ラ
イン２９の洗浄バルブ、３６は還元ライン１９の途中か
ら排液タンク１８へ切替還元するリターンラインで、切
替弁３７，３８、及び三方弁からなる切替弁３９等によ
って還元ライン１９沿って殺菌タンク４への流れと、こ
れらの途中から排液タンク１８への還流とを切替えるこ
とができる。４０，４１は前記酸タンク２２から還元ラ
イン１９へ渡る殺菌酸の供給量を調節する殺菌弁であ
る。

【００２４】前記殺菌タンク４は、還元ライン１９を経
て流出される排液に、酸タンク２２からの酸を供給混合
して殺菌し、この殺菌排液を貯留するものである。この
殺菌タンク４内においても殺菌作用が行われる。この殺
菌タンク２２には、排液の液位を検出する排液位センサ
５が、上下に上限センサ５Ｈ、下限センサ５Ｌとして設
けられる。この排液位センサ５の検出によって調節弁２
６，２７の開度比を変えて適正な養液を生成するもので
ある。上限センサ５Ｈと下限センサ５Ｌとの間に排液位
があるときは、適正な液位として調節弁２６をコントロ
ーラ４２からの出力で開閉して調整する。上限センサ５
Ｈが液位を検出すると、調節弁２６の開度を大きくして
養液供給ライン２への排出量を増して、殺菌タンク４の
液位を下げる。又、この液位が下り過ぎて下限センサ５
Ｌが検出するとこの調節弁２６の開度を小さくして排出
量を少くする。このようにして、殺菌タンク４内の排液
量を一定域に維持するように制御することによって、養
液作成装置２８における生成養液濃度を安定させること
ができ、しかも、排液を有効に活用でき、オーバフロー
排出を少なくすることができる。

【００２５】このように殺菌タンク４からの排液量が変
ると、原水ライン３の調節弁２７が開閉されて、排液量
に応じた原水量が調節制御されて、養液作成装置２８に
おける養液濃度を一定に維持制御される。この養液作成
装置２８乃至この出口には養液濃度センサ４３を設け
て、この養液生成の制御を行う。

【００２６】次に主として図４〜図７において、請求項
３に記載の発明は、前記養液供給ライン２に原水を供給
して養液の生成供給を行う栽培床１に標準栽培床６を選
定して、この標準栽培床６に液位センサ７を設けたこと
を特徴とするものである。これによって、栽培床１には
養液供給ライン２から養液が供給されて作物が栽培さ
れ、栽培床１から排出される排液は原水の供給混合によ
って再度栽培床１へ循環供給される。このような排液に
対する原水や肥料分の供給は、該栽培床１のうち標準的
な栽培状態を経る標準栽培床６の液位センサ７の検出に
よって行われる。このため、標準栽培床６における養液
の循環供給が円滑に行われる限り、他の栽培床１の養液
供給は常時行われているため、全ての栽培床１が養液供
給停止の状態となることを少くして、安全な栽培を行う
ことができる。もし、仮りに育成条件の相異等によって
一部分の栽培床１に養液供給停止の状態を生ずるとき
は、この部分的な栽培床１の処理対策を行うことができ
る。

【００２７】ここに、前記標準栽培床６は、温室１３内
の中央部等に位置する栽培育成条件の基準となる位置の
栽培床１を選定する。この標準栽培床６は、ロックウー
ル等からなる床材を収容して作物Ａを育成する栽培トレ
イ４４を有し、底部には養液を集流する床溝４５を形成
し、この一側端に排液タンク４６を連結部４７で連通さ
せる。この排液タンク４６には、オーバフロー４８を形
成し、液位センサ７が設けられて、この排液タンク４６
内の液位センサ７によって栽培トレイ４４内の液位を検
出できる。この栽培床６には養液供給ライン２から養液
が供給される。この養液供給ライン２には調節弁４９が
設けられて、コントローラ５０からの出力で開度調節さ
れる。

【００２８】この調節弁４９によって養液供給ライン２
から栽培床６に供給される養液量供給量が少くなる（図
６）と、排液タンク４６内の液位も低くなり、養液供給
量が多くなる（図７）と、排液タンク４６のオーバフロ
ー口４８から排出される。栽培トレイ４４内の液位は、
栽培床１を浸すと共に、オーバフロー口４８から排出さ
れない程度の領域にあればよい。そこで、この液位を液
位センサ７で検出しながらコントローラ５０を経て調節
弁４９を出力制御し、栽培トレイ４４内の液位を適正に
維持する。

【００２９】この調節弁４９は、養液作成装置２８から
各栽培床１や標準栽培床６に分岐供給される手前の行程
に設けられて、この調節弁４９を経て分岐されながら、
各栽培床１、６に給液される。又、この調節弁４９は、
各栽培床１，６毎に各々各別に設けて、コントローラ５
０からの出力で調節制御することもできる。

【００３０】次に主として図８、図９において、請求項
４に記載の発明は、栽培床１から排出される余剰排液を
主、副熱交換器８，９を通して循環させながら加熱殺菌
する殺菌ライン１０において、この主熱交換器８を経て
循環させる加熱排液が殺菌条件を満す場合は副熱交換器
９の加熱ライン１１を通して熱源としながら栽培床１側
へ還元することを特徴とする水耕栽培装置の構成とす
る。

【００３１】これによって、栽培床１へ供給された養液
は、この栽培床１で養分が吸収される。この養分の吸収
された余剰排液は殺菌ライン１０を経て殺菌されながら
栽培床１へ養液として循環供給される。この殺菌ライン
１０においては、主熱交換器８と副熱交換器９とによっ
て排液の加熱殺菌を行うが、この副熱交換器９の加熱ラ
イン１１では、主熱交換器８において殺菌作用が十分に
行われた排液が通されて、この排液による熱源のもとに
殺菌が行われるものであるから、排液の冷却調整と加熱
調整とが行われて、排液殺菌を効率的に行うことができ
る。

【００３２】ここに、前記排液タンク１８に流出された
排液は、ポンプ２０，５２の駆動によって、還元ライン
１９を経て殺菌タンク４へ送られる。このとき一部の排
液はリターンライン３６を経て排液タンク１８に戻され
ると共に、この途中で殺菌ライン５１からの酸の供給を
受けてＰＨ値を４．３程度まで下げて殺菌作用が行われ
る。該還元ライン１９に加熱殺菌を行う殺菌ライン１０
を構成する。この殺菌ライン１０は、副熱交換器９、及
び主熱交換器８、及び副熱交換器９内の加熱ライン１１
等からなり、圧力を上げるポンプ５２により送出される
排液がこれらの各部を経て殺菌タンク４へ送出される。
６４は空気抜き弁である。

【００３３】該主熱交換器８と副熱交換器９との間の保
温ライン６２間には、バイパスライン６３及び、開閉調
節弁５３が設けられる。この保温ライン６２とバイパス
ライン６３との分岐部の前後に温度センサ５４，５５を
設ける。この保温ライン６２は排液が略１８０秒の時間
をかけて流れる間に加熱殺菌される。５６は保温容器
で、これら各加熱交換器８，９や還元ライン１９、及び
殺菌ライン１０等を内装して、排液の温度を維持する構
成としている。

【００３４】該加熱ライン１１の出口側の還元ライン１
９と、ポンプ５２の入り口側には、循環ライン５７が連
結されて、三方弁からなる切替弁５８によって、加熱ラ
イン１１側から流出される排液を殺菌タンク４側とポン
プ５２側とに切替えられる。又、前記主熱交換器８の加
熱ライン５９にはボイラー６０によって加温された温水
がポンプ６１によって循環される。

【００３５】ボイラー６０によって９０〜９５度の温水
が加熱ライン５９に循環されることによって、主熱交換
器８内の排液が８５度以上に加温される。この加温され
た排液が保温ライン６２を流れる間に、温度センサ５
４，５５でそのまま８５度以上の液温を検出するとき
は、コントローラを介して切替弁５８を経て殺菌タンク
４へ流出される。温度センサ５４による検出が８５度よ
りも低い液温を検出すると、切替弁５８が循環ライン５
７側へ切替えられて、加熱ライン１１の排液はこの循環
ライン５７を経て副熱交換器９へ戻されて、再度殺菌ラ
イン１０を通って加温される。そして、この加熱ライン
１１を通る液温によって外側の副熱交換器９内の排液を
加温する。

【００３６】このようにポンプ５２側から送られる副熱
交換器９内の排液は８０度程度に加熱されて、更に主熱
交換器８内を通る間に８５度以上に加温される。このよ
うに所定以上に加温された排液によって、低温の排液を
副熱交換器９で加温すると共に、この加熱ライン１１で
熱交換することによって高排液温を適温域に下げること
できる。

【００３７】次に、主として図１０、図１１において、
請求項５に記載の発明は、栽培床１に養液を供給する養
液供給ライン２に、ベンチュリー１２の作用で液肥、乃
至薬液を吸入混合することを特徴とする水耕栽培装置の
構成とする。これによって、栽培床１に養液を供給する
養液供給ライン２には、肥料分や消毒用薬剤等が供給混
合され、これらの肥料等は液肥や薬液として養液供給ラ
イン２のベンチュリー１２によって吸入され混合される
ため、養液供給装置として容量の大きいタンク等を少く
することができ、構成を小形化、簡潔化することができ
る。

【００３８】ここに、前記温室１３の各栽培床１に養液
を供給する養液供給ライン２で、液肥と薬液と原水とを
混合して生成の養液を供給する。養液作成装置２８とす
る混合容器には、原水タンク２５から原水を供給する原
水ライン３、液肥等を混合する循環ライン６５が設けら
れ、この一部から流量計６６や、ウォータハンマを防止
するモータバルブ６７等を経る養液供給ライン２が取出
される。

【００３９】この循環ライン６５にはポンプ６８によっ
て養液が循環される。６９は自動的に逆洗を行う自動フ
ィルター、７０は予備回路としての手動フィルター、７
１は循環ライン６５の圧力を一定に維持する圧力調節
弁、７２は外部に排液する排液ラインである。この循環
ライン６５には、薬液ライン７３を設けて、ポンプ６８
から送出される養液の一部を、この薬液ライン７３を通
して吸入口側へ循環させる。この薬液ライン７３には濃
度計７４、ＰＨ計７５、及びベンチュリー１２としての
薬液ベンチュリー１２Ａ等が設けられる。このベンチュ
リー１２Ａには薬液タンク２２から流量調節弁７６を介
して薬液供給される薬液供給ライン７７が連結される。
この薬液タンク２２の薬液（酸等）は、ベンチュリー１
２Ａの吸引作用によって養液に吸入混合されて、養液の
殺菌を行う。

【００４０】循環ライン６５の液肥ライン７８には、液
肥ベンチュリー１２Ｂが設けられて、液肥タンク７９の
液肥を供給する液肥供給ライン８０が連結されて、電磁
弁８１、モータバルブ８７等を介して供給される液肥を
吸入して、養液に混入される。

【００４１】又、ＰＨライン８２には、ＰＨベンチュリ
ー１２Ｃが設けられて、ＰＨタンク８３のＰＨ調整液を
供給するＰＨ供給ライン８４が連結されて、電磁弁８
５、モータバルブ８６等を介して供給されるＰＨ調整液
を吸入して養液に混合させる。前記ベンチュリー１２
Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ等から吸入混合される各ライン７
３，７８，８２の養液は、養液作成装置２８内へ循環さ
れて混合され、再びポンプ６８によって循環ライン６５
を循環されながら混合される。そしてモータバルブ６７
や、調節弁４９等の開きによって各栽培床１へ供給され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】養液供給ラインのブロック図。

【図２】その詳細ライン回路図。

【図３】その一部の制御ブロック図。

【図４】一部別実施例を示す養液供給ラインのブロック
図。

【図５】その制御ブロック図と、栽培床部の側面図。

【図６】その一部の作用を示す側面図と、正面図。

【図７】その一部の作用を示す側面図と、正面図。

【図８】一部別実施例を示す加熱殺菌ライン部のブロッ
ク図。

【図９】その一部の制御ブロック図。

【図１０】一部別実施例を示す養液作成ライン部のブロ
ック図。

【図１１】その一部ベンチュリー部の断面図。

【符号の説明】

１栽培床２養液供給ライン３原水ライン４殺菌タンク５排液位センサ６標準栽培床７液位センサ８主熱交換器９副熱交換器１０殺菌ライン１１加熱ライン１２ベンチュリー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】栽培養液を栽培床１に供給すると共に、
この栽培床１から排出される余剰排液を還元供給する養
液供給ライン２に、原水を供給する原水ライン３を設け
たことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】前記養液供給ライン２には排液を殺菌す
る殺菌タンク４を設け、この殺菌タンク４には原水を供
給して養液を生成する排液位センサ５を設けたことを特
徴とする請求項１に記載の水耕栽培装置。
【請求項３】前記養液供給ライン２に原水を供給して
養液の生成供給を行う栽培床１に標準栽培床６を選定し
て、この標準栽培床６に液位センサ７を設けたことを特
徴とする請求項１、又は２に記載の水耕栽培装置。
【請求項４】栽培床１から排出される余剰排液を主、
副熱交換器８，９を通して循環させながら加熱殺菌する
殺菌ライン１０において、この主熱交換器８を経て循環
させる加熱排液が殺菌条件を満す場合は副熱交換器９の
加熱ライン１１を通して熱源としながら栽培床１側へ還
元することを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項５】栽培床１に養液を供給する養液供給ライ
ン２に、ベンチュリー１２の作用で液肥、乃至薬液を吸
入混合することを特徴とする水耕栽培装置。