JP2012080856A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】養液の使用量を可及的に少なくしながらも、その養液を万遍なく栽培棚全体に行き渡らせることができるとともに、養液量の調整の応答性を良くする。
【解決手段】上面に栽培容器が載置される栽培棚２と、この栽培棚２の上面に養液を供給する養液供給機構４とを具備し、前記栽培棚２の上面略全体に微細凹凸構造２１が形成されており、前記養液供給機構４により供給された養液が、微細凹凸構造２１を伝って栽培棚２の上面略全体に行き渡るように構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、水耕栽培型の植物栽培装置に関するものである。

水耕栽培型の植物栽培装置としては、特許文献１に示すように、薄膜水耕（Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｆｉｌｍ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＮＦＴ））型のものがある。このＮＦＴ型の植物栽培装置は、水深数センチメートルの養液層を作りそこに植物の根を浸すことで植物を栽培するものである。

しかしながら、ＮＦＴ型の植物栽培装置は、たん液型の植物栽培装置に比べて養液の使用量を抑えることができるものの、養液の濃度ムラが発生し易いという問題がある。養液濃度ムラの原因としては、栽培棚上で不均等な養液分布によるもの、養液の作成時の濃度ムラ及び養液の循環開始初期と末期の濃度差が考えられる。前者の問題に対しては、大量の養液をかけ流すことで栽培棚全面に養液を行き渡らせることで改善することができる。また後者の問題に対しては、養液濃度を自動調節する機器（例えば濃度センサや混合器等）によって、常時養液濃度を一定に保つことで改善することができる。そうすると、設備コストが増大するし、メンテナンスも複雑となってしまうという問題がある。

また、特許文献２には、上記ＮＦＴ型の植物栽培装置を改良したものとして、従来的な養液の流れる縦方向の一次傾斜に加えて、少なくとも横方向の二次傾斜を加えた栽培棚を有するものが考えられている。そして、この栽培棚上には、保水性の優れたキャピラリーマットが敷設されている。

しかしながら、養液の供給を停止した場合でも、キャピラリーマットには養液が相当量保水されており、植物の根には依然として養液が供給され続けることになる。そうすると、養液の供給制御の時間応答性が悪く、植物の育成制御を高精度で行うことが難しいという問題がある。

特開２０００−５０７５４号公報 特開２００７−８９４８９号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、養液の使用量を可及的に少なくしながらも、その養液を万遍なく栽培棚全体に行き渡らせることができるとともに、養液量の調整の応答性を良くすることをその主たる目的とするものである。

すなわち本発明に係る植物栽培装置は、培地を収容してこの培地に植物が植えられた栽培容器が上面に載置される栽培棚と、前記栽培棚の上面に養液を供給する養液供給機構とを具備し、前記養液供給機構により供給された養液が前記栽培棚の上面略全体に行き渡るように、前記栽培棚の上面略全体に微細凹凸構造が形成されていることを特徴とする。

このようなものであれば、栽培棚上面に微細凹凸構造を形成しているので、当該凹凸構造を伝って養液が流れることにより、養液を栽培棚の略全体に行き渡らせることができる。これにより、養液の使用量を多くすることなく、養液を栽培棚全体に行き渡らせることができる。養液の使用量を可及的に少なくできることから、栽培棚の搭載重量を小さくすることができる。また、養液を微細凹凸構造に伝わるようにして供給しているので、養液量の応答性を良くすることができる。さらに、栽培容器内に培地を収容しており、当該培地による緩衝作用を用いて養液の濃度ムラを低減することができる。その上、栽培容器を栽培棚に載置する方式であるため、栽培容器の形状の違い等に左右されることなく、種々の栽培容器を用いることができる。

微細凹凸構造を簡単な構成により実現するためには、前記微細凹凸構造が、前記栽培棚の上面に網状体を敷設することにより形成されていることが望ましい。ここで、栽培棚が水浸透性を有する材料からなる場合には、栽培棚の上面と網状体との間に水不透過性シートを敷設することにより養液の流出を防止することができる。

微細凹凸構造を低コストに実現するとともに、網状体の取り扱いを容易にするためには、前記網状体が、樹脂製の縦糸及び横糸を平織りして形成された網であることが望ましい。このような網を用いることによって、栽培棚のサイズ、形状等に合わせて加工が簡単であり、また軽量であるため、栽培棚を軽量化することができる。

前記栽培容器が、底面に給水口が形成されている有底筒状の収容部を有する容器であることが望ましい。例えば、軽量培地等の培地が収容される育苗用ポット又はセルトレイであることが望ましい。

軽量培地としては例えばピートモスを主体とした軽量培地を用いることが考えられる。なお、ロックウールや砂、礫などは緩衝作用が無く、養液の濃度ムラがダイレクトに植物に影響を及ぼしてしまう。

本発明の効果を一層顕著にするためには、前記養液供給機構が、前記栽培棚に養液を間欠的に供給するものであることが望ましい。本発明では微細凹凸構造を設けているので、養液供給機構による養液の供給後直ちに当該養液を栽培棚上面略全体に行き渡らせることができ、養液供給機構による養液の停止後直ちに養液を栽培棚上面から除去することができる。

このように構成した本発明によれば、養液の使用量を可及的に少なくしながらも、その養液を万遍なく栽培棚全体に行き渡らせることができるとともに、養液量の調整の応答性を良くすることができる。

本発明の一実施形態に係る植物栽培装置の構成を模式的に示す斜視図。 同実施形態の栽培棚の平面図。 同実施形態の植物栽培装置のＡ−Ａ線拡大断面図。 同実施形態の微細凹凸構造の模式的に示す部分拡大図。 変形実施形態に係る植物栽培装置の断面図。 変形実施形態に係る植物栽培装置の断面図。 微細凹凸構造の変形例を示す図。

以下に本発明に係る植物栽培装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る植物栽培装置１００は、水耕栽培型のものであり、栽培時の作業姿勢（起立した姿勢）の負担を軽減するとともに、車いす等に座った作業者であっても容易に栽培を可能にする高設ベンチ型の植物栽培装置であり、播種から育苗までの育苗設備と苗を定植して収穫するまでの栽培設備とを一体化したものである。

具体的にこのものは、図１〜図３に示すように、上面に栽培容器Ｐが載置される栽培棚２と、養液を貯留する養液タンク３と、この養液タンク３内の養液を栽培棚２の上面に供給する養液供給機構４と、栽培棚２の上面に供給された養液を養液タンク３に回収する養液回収機構５とを備えている。

栽培棚２は、特に図２に示すように、上面にセルトレイや育苗用ポット（例えばポリポット）等の栽培容器Ｐが載置される概略矩形平板状をなすものである。この栽培棚２は、脚部材６により接地面（地面）から所定高さ（例えば５０ｃｍ〜８０ｃｍ程度）に水平に支持されている。本実施形態の栽培棚２は、その短手方向（図２の左右方向）に２列設けられている。なお、符号２Ｈは、栽培棚２の上面に供給された養液が、後述する排水溝５以外に流出しないようにする防止壁である。

養液タンク３は、栽培棚２の長手方向一端側の地面に設置されている。この養液タンク３に貯留された養液は、養液供給機構４により栽培棚２の上面に供給される。また、養液タンク３には、栽培棚２に供給された養液が養液回収機構５により回収されて再度貯留される。

養液供給機構４は、養液タンク３に設けられた給水ポンプ４１と、当該給水ポンプ４１により送出される養液を栽培棚２に供給するための供給管４２とを備えている。この供給管４２は例えば塩化ビニール製のチューブからなり、その側壁に養液を外部に放出するための放出孔が複数形成されている。また、供給管４２は給水ポンプ４１近傍で２分岐しており、一方の供給管４２ａは、一方の栽培棚２の外側辺（図２の左側辺）に長手方向に沿って配置されている。他方の供給管４２ｂは、他方の栽培棚２の外側辺（図２の右側辺）に長手方向に沿って配置されている。このような養液供給機構４において、給水ポンプ４１の回転数等を制御することによって、栽培棚２に供給される養液の量を制御するようにしている。なお、給水ポンプ４１を制御する制御部については図示しない。また、供給管４２は分岐しないものを用いても良いし、既存の灌水チューブを用いても良い。

養液回収機構５は、栽培棚２に供給された養液のうち、植物に吸収されなかった養液を回収するものである。本実施形態の養液回収機構５は、隣接する栽培棚２の間に長手方向に沿って配置された排水溝である。この排水溝５の下流側開口は、養液タンク３に連通しており、排水溝５を流れる養液が養液タンク３内に流れるようにしている。これにより、この植物栽培装置１００においては養液が循環することで廃液が出ないように構成している。

しかして本実施形態の栽培棚２の上面略全体に微細凹凸構造２１が形成されており（図４参照）、養液供給機構４により供給された養液が、毛細管現象や表面張力によりその微細凹凸構造２１を伝って栽培棚２の上面略全体に行き渡るように構成している。

本実施形態の微細凹凸構造２１は、供給管５２から出た養液を、栽培棚２の上面略全体に行き渡らせると共に排水溝５に導くものであり、栽培棚２の上面に網状体２０１を敷設することにより形成されている。具体的にこの網状体２０１は、耐候性に優れた例えばポリエチレン等の樹脂製の縦糸及び横糸を平織りして形成された網である。この網２０１は、栽培棚２の平面形状と略同一の概略矩形形状をなすものである。このように網２０１を栽培棚２の上面に敷設することにより、養液供給機構４により供給された養液は、網２０１の縦糸及び横糸を伝って進行する。また、網２０１を使うことにより、養液の水深を例えば５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下とすることができる。

この網２０１の上に栽培容器Ｐが載置される。本実施形態では栽培棚２上に種々の栽培容器Ｐを直接載置できるように構成しており作業性が良い。このとき、網２０１を伝って流れる養液は、栽培容器Ｐの底面に形成された給水口から毛細管現象により、栽培容器Ｐ内の軽量培地内に吸い上げられて植物に吸収される。なお、栽培容器Ｐ内の軽量培地は、緩衝作用のある、例えばピートモスを主体とした軽量培地であり、この軽量培地の緩衝作用によって、養液の濃度ムラが低減される。

また、養液供給機構４を制御して養液を間欠的に供給する場合において、養液の供給を停止している時間帯には、停止した直後に栽培容器Ｐ内の不要な養液は底部の孔を介して栽培棚上面に流れ出るとともに、栽培棚上の養液は網２０１を伝って直ちに排水溝５に流れて、養液タンク３に再度貯留される。これにより、植物の根に適度な空気を供給することが可能となり、根の酸欠を防いで、根ぐされを防止することができる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る植物栽培装置１００によれば、栽培棚２上面に網２０１を敷設しており、当該網２０１を伝って養液が流れることにより、養液を栽培棚２の略全体に行き渡らせることができる。これにより、養液の水深を５ｍｍ以下とできるので、養液の使用量を多くすることなく、養液を栽培棚２全体に行き渡らせることができる。養液の使用量を可及的に少なくできることから、栽培棚２の搭載重量を小さくすることができる。また、少量の養液を網２０１に伝わるようにして供給しているので、養液量の応答性を良くすることができる。さらに、栽培容器Ｐ内に軽量培地を収容しており、当該軽量培地による緩衝作用を用いて養液の濃度ムラを低減することができる。その上、栽培容器Ｐを栽培棚２に載置する方式であるため、栽培容器Ｐの形状の違い等に左右されることなく、既存の栽培容器などの種々の栽培容器Ｐを用いることができる。

特に樹脂製の縦糸及び横糸を平織りして形成された網２０１を用いているので、栽培棚２のサイズ、形状等に合わせて加工が簡単であり、また軽量であるため、栽培棚２を軽量化することができる。また、栽培棚２上に流す養液の液量を可及的に少なくすることができ、栽培棚２の搭載重量を小さくすることができる。これにより、高設ベンチを構成し易くしている。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。

例えば、前記実施形態の栽培棚２は水平となるように設置されているが、図５に示すように栽培棚２を山型となるように傾斜させて設置しても良い。このとき、排水溝５は、それぞれの栽培棚の外側縁部に設ける。

また、図６に示すように、栽培棚２を谷型となるように傾斜させて配置しても良い。このとき、排水溝５は、栽培棚２の谷部分に共通のものを配置することが考えられる。

さらに、網状体としては、テフロンシートに矩形状又はダイヤ形の網目模様を切り込むことによりネット状にしたテフロンネットを用いても良い。その他、網状体としては、平織り網の他、絡み織り網、ラッセル織り網又はトリカルネット等であっても良い。

さらに、前記実施形態の微細凹凸構造は、網状体を用いて形成しているが、栽培棚の上面を機械的又は化学的に加工することによって微細凹凸構造を形成するようにしても良い。例えば図７に示すように、タイル形状となるように微細凹凸形状を形成することが考えられる。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・植物栽培装置
Ｐ ・・・栽培容器
２ ・・・栽培棚
３ ・・・養液タンク
４ ・・・養液供給機構
５ ・・・養液回収機構（排水溝）
２１ ・・・微細凹凸構造
２０１・・・網状体（網）

Claims (6)

1. 培地を収容してこの培地に植物が植えられた栽培容器が上面に載置される栽培棚と、
   前記栽培棚の上面に養液を供給する養液供給機構とを具備し、
   前記養液供給機構により供給された養液が前記栽培棚の上面略全体に行き渡るように、前記栽培棚の上面略全体に微細凹凸構造が形成されている植物栽培装置。
2. 前記微細凹凸構造が、前記栽培棚の上面に網状体を敷設することにより形成されている請求項１記載の植物栽培装置。
3. 前記網状体が、樹脂製の縦糸及び横糸を平織りして形成された網である請求項２記載の植物栽培装置。
4. 前記栽培容器が、底面に給水口が形成されている有底筒状の収容部を有する容器である請求項１、２又は３記載の植物栽培装置。
5. 前記栽培容器が、軽量培地を用いた育苗用ポット又はセルトレイである請求項１、２、３又は４記載の植物栽培装置。
6. 前記養液供給機構が、前記栽培棚に養液を間欠的に供給するものである請求項１、２、３、４又は５記載の植物栽培装置。

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