JP5985349B2 - 桶状部材および植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の栽培トレイが載置され、栽培トレイから伸びる植物の根を浸漬させる養液が内側面に沿って流される植栽用の樋状部材およびその桶状部材を備える植物栽培装置に関する。

水耕栽培の一種として、薄膜水耕(NFT)が知られている。ＮＦＴは、約１％の緩やかな勾配を有する平面上に養液を少量ずつ薄く流す栽培方法である。流れ落ちた養液は、タンクに貯留された後、再びポンプでくみ上げて再利用される。このため、少ない資材費で栽培することが可能となっている。

例えば、雨樋を複数本並列に並べ、その上に植物が植栽された栽培トレイを載せ、タンクからポンプによって養液をくみ上げ、傾斜させた各雨樋の上流側へ少しずつ供給し、各雨樋内に養液の浅い流れを作り、栽培トレイの下方へ伸びる植物の根に養分を供給する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、この装置では、雨樋の最下部から排水部を介して排出し、タンクへ戻している。

特開２００６−１９７８４３号公報

養液が流れる複数本の雨樋上には、植物を植栽するための穴を有する栽培パネルが載置され、上部がこの栽培パネルによって覆われるので、養液が流れる各雨樋内へは光が入らない。このため、藻の発生が抑制される。ちなみに、藻が発生すると、微生物が巣くい、不衛生な環境が形成される。また、藻や微生物は、養液の循環によって植物の根に運ばれ、根に付着すると、病気等を引き起こしてしまう。

一般に、１枚の栽培パネルには同じ植物が植栽されるので、この栽培パネルの全ての植物は、同時に収穫される。このため、上記の藻が発生したとしても、収穫時に、養液の循環を停止し、複数本の雨樋内を洗浄して除去することが可能である。しかしながら、１枚の栽培パネルのみを複数本の雨樋上に載置するのでは、植物の生産効率が低い。

そこで、複数本の雨樋の長さを長くし、成長が異なる複数の栽培パネルを載置し、収穫時期を異ならせることにより、生産効率を向上させることができる。しかしながら、収穫時に栽培トレイを持ち上げた際、雨樋内に光が当たってしまい、これが繰り返されることにより、藻が発生してしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、植物を植栽するための１以上の穴を有する複数の栽培トレイが互いに隣接して載置され、長手方向に傾斜して設置されることにより植物に与える養液が内側面に沿って流される樋状部材であって、桶状部材は、複数の栽培トレイが載置される長手方向中央部の載置領域と該栽培トレイが載置されない長手方向両端部の上端領域および下端領域とを有し、載置領域の最下部に養液を排出するための排出口を有し、下端領域の内側面に、排出口から上方へ延びる傾斜板が設けられた、桶状部材が提供される。

本発明によれば、複数の栽培パネルを載置しても、藻の発生を確実に防止することができる。また、収穫時期が異なる植物を育成することができるので、植物の生産効率を向上させることができる。

本発明の桶状部材として使用可能な雨樋を例示した図。 雨樋の断面形状を例示した図。 樋状部材上に載置される栽培トレイを例示した図。 平行に並べられた複数の樋状部材上に複数の栽培トレイを載置したところを示した図。 複数の栽培トレイを載置し、樋状部材の内側面に沿って養液を流しているところを示した図。 新たな栽培トレイを追加し、収穫時期の植物が植栽された栽培トレイを収穫場所へ移送するために押し出しているところを示した図。 樋状部材の下端領域の１つの構成を例示した図。 複数の樋状部材を備える植物栽培装置の概略構成図。

本発明の桶状部材は、植物を植栽するための１以上の穴を有する複数の栽培トレイが互いに隣接して載置され、その長手方向に傾斜して設置されることにより植物に与える養液が内側面に沿って流される植栽用の桶状部材である。桶状部材は、一例として、図１に示すような断面が丸形の、市販の住宅用建材として使用される雨樋１を用いることができる。

雨樋１としては、図２（ａ）に示すような、一方に長くされた円筒をその長手方向に半分に切断して形成された断面が丸形のもののほか、図２（ｂ）に示す断面が角形のものであってもよい。図２（ｂ）に示す雨樋は、対向する２枚の側板２、３と、それら側板２、３に連続する底板４とを含むものである。ここでは、２枚の側板２、３が、略平行とされているが、平行ではなく、下方へ向かうにつれて接近したものであってもよい。

そのほか、図２（ｃ）に示すように、底板４が、段差を有するものであってもよい。すなわち、この底板４は、各側板２、３に連続する２つの第１の底面５、６と、それら２の第１の底面５、６の間にあり、それら第１の底面５、６より下方にある第２の底面７を有するものである。

本発明では、養液を少量ずつ薄く均一の厚さで流すことが望ましいことから、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すような底面が平坦なものが好ましい。また、養液を流す量を少なくしつつ所定の厚さで流すために、図２（ｃ）に示すような底面に段差を有するものがより好ましい。なお、図２（ｃ）に示す雨樋を採用する場合、この第２の底面７上にのみ養液が流される。

雨樋は、硬質塩化ビニル等のプラスチック樹脂、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属、これらの複合材料から製造することができる。なお、雨樋を使用する場合、両端から内側面に沿って流れる養液が落ちないように、図１に示すような止まり８と呼ばれる閉鎖部材が接着剤等を使用して取り付けられる。

図３を参照して、栽培トレイについて説明する。栽培トレイ１０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等のプラスチック樹脂や、セラミック等からなる矩形の板状物に、一定間隔で所定径の穴１１を形成したものを用いることができる。例えば、図３（ａ）に示すように、千鳥状に形成した複数の穴１１を備える矩形の板状物とすることができる。

植物は、立方体、直方体あるいは円柱状のポリウレタン製のスポンジ上に種をまき、水を与えて発芽したものを、この穴１１に嵌め込むことにより栽培トレイ１０の穴１１に植栽される。図３（ｂ）は、植物１２を栽培トレイ１０の各穴１１に植栽したところを示した図である。植物は、栽培トレイ１０の上側に葉１３が茂り、穴１１にはスポンジ１４が密着していて、下側に根１５が拡がっている。

植物としては、サラダ菜、サニーレタス、リーフレタス、チンゲン菜、小松菜、スイートバジル、ニチニチソウ、トマト、イチゴ、ねぎ等を挙げることができるが、これに限られるものではない。

図４（ａ）に示すように、雨樋等の桶状部材２０は、複数が平行に並ぶように設置される。また、図４（ｂ）に示すように、図３に示した栽培トレイ１０が、複数の樋状部材２０上に跨るように、各樋状部材２０上に載置される。図４には、植物が図示されていないが、実際には図３（ｂ）に示すような植物１２が植栽された栽培トレイ１０が、各植物１２の根１５が各樋状部材２０内に収容されるように載置される。

栽培トレイ１０は、図５に示すように、樋状部材２０の長手方向へ互いに隣接して複数載置される。各桶状部材２０は、その長手方向に約１％の勾配で傾斜するように設置される。ここでは、約１％としているが、所望する流速になるように設定するために、約０．５％や約２％等、適宜設定することができる。ちなみに、１％の勾配とは、水平方向１００ｍに対して垂直方向に１ｍ上昇したときの勾配である。このように勾配が設けられるため、養液３０は、複数の栽培トレイ１０により上部が閉鎖された樋状部材２０内を、その内側面２１に沿って、一端の高い側から他端の低い側へ向けて流れる。

栽培トレイ１０の下方へは、植物１２の根１５が伸びており、養液３０は、この根１５の先端が浸漬する程度に薄く流される。養液３０から水分や養分を吸収するのは、この根の先端部分だからである。養液３０には、水のほか、植物の成長に必要とされる窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム等が含まれる。

樋状部材２０の上方には、植物１２の成長に必要とされる光を供給するための、図示しない照明が取り付けられる。光は、植物１２の葉１３を照らし、植物１２を成長させるために必要とされるが、養液３０に当たると、藻を発生させ、不衛生な環境を形成してしまう。しかしながら、養液３０が流れる樋状部材２０内は、上部に複数の栽培トレイ１０が互いに隣接して載置され、光を遮断するので、このような藻の発生を防止することができる。

複数の栽培トレイ１０を樋状部材２０上に載置する場合、樋状部材２０の一端から他端に向けて、植物１２が順に成長した複数の栽培トレイ１０を載置し、一端に新たな栽培トレイを追加するとともに、他端から最も成長した植物が植栽された栽培トレイを収穫場所へ移送することができる。これにより、連続した収穫を実現することができる。

この新たな栽培トレイを追加し、収穫場所へ栽培トレイを移送することを実現するには、樋状部材２０の長手方向の両端の各々に、少なくとも１枚の栽培トレイ１０を載置することができるスペース（領域）が必要となる。これは、栽培トレイ１０を追加し、移送する際に、樋状部材２０内を流れる養液３０に光が当たらないようにしつつ、これらを実現するためである。

図６を参照して説明すると、栽培トレイ１０を追加も、移送もしない場合、図６（ａ）に示すようなものとなる。樋状部材２０は、その長手方向の中央部に、複数の栽培トレイ１０が載置される載置領域２２を有し、その両端に栽培トレイ１０が載置されない非載置領域を有している。樋状部材２０は、傾斜して設置され、養液３０が一端の上流側から他端の下流側へ向けて流される。このため、非載置領域は、その上流側の上端領域２３と、その下流側の下端領域２４とから構成される。

植物は、栽培トレイ１０によって成長の段階が異なり、上流側から下流側へと成長している。このため、最も下流側の栽培トレイ１０ｂの植物が収穫時期を迎えると、図６（ｂ）に示すように、新たな栽培トレイ１０ａが上端領域２３に載置される。そして、その新たな栽培トレイ１０ａを下流側へ向けて押し込む。すると、この新たな栽培トレイ１０ａを含む全栽培トレイ１０が樋状部材２０上をスライドし、図６（ｃ）に示すように、収穫時期を迎えた最も下流側の栽培トレイ１０ｂが下端領域２４上へ押し出される。この下端領域２４上へ押し出された栽培トレイ１０ｂは、リフト等の搬送用機械を使用して収穫場所へ移送される。

このように上端領域２３および下端領域２４を設けることで、樋状部材２０内に光が入らないようにしつつ、連続した収穫を実現することができる。養液３０は、光が当てられると、樋状部材２０内に藻を発生させるため、光が当たらないようにしなければならない。そこで、樋状部材２０の載置領域２２の最上部に、養液３０を供給するためのノズルを設け、図７に示すように、その載置領域２２の最下部に、余剰の養液３０を排出するための排出口２５を設けることができる。

しかしながら、単なる穴である排出口２５は、流れてくる養液３０のすべてを排出することはできず、排出口２５上を通過し、その下流側の下端領域２４へ流れていってしまう場合がある。この下端領域２４には、養液３０を排出するための排出口はなく、養液３０が貯留されることになり、この貯留により藻が発生してしまう。そこで、下端領域２４の内側面に、排出口２５から上方へ延びる傾斜板２６を設けることができる。これにより、排出口２５上を養液３０が通過してしまう量を低減し、かつ通過したとしても、その排出口２５へ向けて逆流するので、養液３０の貯留をなくし、藻の発生を防止することができる。

なお、上端領域２３および下端領域２４は、その上部が栽培トレイ１０によって覆われていないが、照明が照射されるものではないので、弱い周囲の光が当たるのみである。傾斜板２６上の養液３０には、この弱い周囲の光が当たるが、即座に排出口２５から排出されるので、藻の発生を防止することができる。傾斜板２６は、排水口３３より上方に向けて傾斜していれば、いかなる傾斜角度であってもよい。

また、傾斜板２６の養液３０が接する表面には、光触媒がコーティングされていてもよい。光触媒としては、二酸化チタン等を挙げることができる。光触媒は、光が当たることにより養液３０中の水からＯＨラジカルを生成し、そのＯＨラジカルの強い酸化力により発生した藻を分解する。

上述した実施形態では、樋状部材２０は、載置領域２２と、上端領域２３および下端領域２４とを有するが、これら上端領域２３および下端領域２４は、載置領域２２に着脱可能に構成され、取り外して洗浄等を行うことも可能である。このため、載置領域２２の部分と、上端領域２３および下端領域２４の部分とは、継ぎ手等を使用して連結することができる。

本発明の樋状部材２０について説明してきたが、次に、この樋状部材２０が用いられる植物栽培装置について説明する。図８は、植物栽培装置の概略構成図である。この植物栽培装置４０は、室内に設置される。

植物栽培装置４０は、複数の樋状部材２０と、これら複数の樋状部材２０を傾斜するように支持し、固定するための複数段から構成される栽培棚４１と、複数の樋状部材２０上に載置される複数の栽培トレイ１０と、栽培トレイ１０に植栽された植物に光を照射する照明手段としての照明４２とを含んで構成される。また、植物栽培装置４０は、各樋状部材２０に養液を供給するための養液供給手段としての循環ポンプ４３と、養液を貯留する貯留槽としてのタンク４４と、該養液中の溶存酸素濃度を所定の値に上げるために、酸素や空気等を養液中に吹き込む、ガス供給手段としてのエアーポンプ４５とをさらに含んで構成される。

図８では、栽培棚４１は、５段で構成され、各段に複数の樋状部材２０が平行に並ぶように設置されている。その平行に並ぶ複数の樋状部材２０上に跨るように、複数の栽培トレイ１０が互いに隣接して載置されている。そして、各樋状部材２０は、新たな栽培トレイを載せるための上端領域と、その新たな栽培トレイが栽培棚４１内に押し込まれることにより、栽培棚４１から排出される栽培トレイを載せるための下端領域とを有している。これらの領域は、栽培棚４１から突出している。

照明４２は、例えば、蛍光ランプや発光ダイオード(LED)ランプを用いることができる。なお、ＬＥＤランプは、特定の色の光を照射することができ、消費電力が少なく、長寿命である点で好ましい。循環ポンプ４３は、液体を輸送することができるものであればいかなる形式のポンプであってもよく、例えばダイヤフラムポンプやプランジャーポンプを採用することができる。

タンク４４は、各樋状部材２０内に供給するために必要とされる量の養液を貯留できる容量とされ、その形状はいかなる形状であってもよい。また、タンク４４は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ＦＲＰ等のプラスチック樹脂、炭素鋼やステンレス等の金属等から製造された容器を用いることができる。

植物栽培装置４０は、そのほか、室内の空気を循環するための空気循環手段としてのファン、室内の温度を調整するための温度調整手段としての空気調和機、室内の湿度を調整するために湿度調整手段としての加湿機や除湿機、空気中を浮遊する菌やゴミ等の浮遊物を除去するための浮遊物除去手段としてのフィルタ等を備えることができる。ファンは、照明４２が発する熱を、循環する空気により冷却し、室内を一定の温度に保持することを可能にする。また、室内の熱を外部に放出するために換気手段を設けることができる。この換気手段は、上記浮遊物除去手段とともに用いることができる。

これらはいずれも、植物の育成に最適な環境を作るために使用されるものであり、必要に応じて使用することができ、また、これ以外の装置も、必要に応じて設置することができるものである。

これまで本発明の樋状部材およびその樋状部材を備える植物栽培装置を上述した実施形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１…雨樋、２、３…側板、４…底板、５、６…第１の底面、７…第２の底面、８…止まり、１０、１０ａ、１０ｂ…栽培トレイ、１１…穴、１２…植物、１３…葉、１４…スポンジ、１５…根、２０…樋状部材、２１…内側面、２２…載置領域、２３…上端領域、２４…下端領域、２５…排出口、２６…傾斜板、３０…養液、４０…植物栽培装置、４１…栽培棚、４２…照明、４３…循環ポンプ、４４…タンク、４５…エアーポンプ

Claims (7)

1. 植物を植栽するための１以上の穴を有する複数の栽培トレイが互いに隣接して載置され、長手方向に傾斜して設置されることにより前記植物に与える養液が内側面に沿って流される樋状部材であって、
   前記複数の栽培トレイが載置される長手方向中央部の載置領域と、該栽培トレイが載置されない長手方向両端部の上端領域および下端領域とを有し、前記載置領域の最下部に前記養液を排出するための排出口を有し、前記下端領域の内側面に、前記排出口から上方へ延びる傾斜板が設けられた、樋状部材。
2. 前記樋状部材は、対向する２枚の側板と、前記２枚の側板に連続する底板とを含み、前記底板は、段差が形成されて、各前記側板の内側面に連続する２つの第１の底面と、前記２つの第１の底面間にあって、該２つの第１の底面より下方にある第２の底面とを有し、前記養液が前記第２の底面上にのみ流される、請求項１に記載の樋状部材。
3. 前記傾斜板の表面には、光触媒がコーティングされる、請求項１または２に記載の樋状部材。
4. 前記載置領域と前記上端領域および前記下端領域とが着脱可能とされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樋状部材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の樋状部材と、前記樋状部材上に載置される複数の栽培トレイと、前記樋状部材に養液を供給する養液供給手段とを含む、植物栽培装置。
6. 前記植物栽培装置は、室内に設置され、前記複数の栽培トレイに植栽された植物に光を照射するための照明手段と、前記養液中の溶存酸素濃度を所定の値に上げるためのガス供給手段とをさらに含む、請求項５に記載の植物栽培装置。
7. 前記室内の空気を循環するための空気循環手段と、前記室内の温度を調整するための温度調整手段と、前記室内の湿度を調整するための湿度調整手段と、前記室内に浮遊する浮遊物を除去するための浮遊物除去手段とをさらに含む、請求項６に記載の植物栽培装置。