WO2018020935A1 - 水耕栽培装置及び水耕栽培方法 - Google Patents

水耕栽培装置及び水耕栽培方法 Download PDF

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wind
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plant
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英里香 安部
宏 矢野
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
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    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present invention relates to a so-called hydroponic cultivation apparatus and a hydroponic cultivation method for performing cultivation by immersing plant roots in water without using soil.
  • Patent Document 1 a method of giving uniform air to the whole plant and promoting the growth of the plant is known (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 discloses a technique in which air is sent above and below a plant and indoor air is circulated using a ventilation portion.
  • the present invention has been made to solve the above problems.
  • the purpose of the hydroponic cultivation apparatus and hydroponic cultivation method is to improve the uniformity of the degree of growth of a plurality of plants regardless of the arrangement position of the plants by sending air uniformly regardless of the size of the equipment. Is to provide.
  • one aspect of the hydroponic cultivation apparatus includes a growth tank for growing a plant, a blowing unit that supplies wind, and the wind sent from the blowing unit to the plant.
  • the blowing pipe includes a first pipe and a second pipe, each extending along the same imaginary line, and the first pipe and the second pipe have respective pipe lengths.
  • a plurality of air holes are provided in the hand direction, and the wind is supplied from the air holes to the plant, and the air blowing unit is configured such that the direction of the wind in the first pipe and the direction of the wind in the second pipe The wind is supplied so that and face each other.
  • mode of the hydroponic cultivation method which concerns on this invention is the growing tank which grows a plant, the ventilation part which supplies a wind, the ventilation piping which guide
  • the air supply pipe includes a first pipe and a second pipe that extend along the same imaginary line, and the first pipe and the second pipe have a plurality of air holes in the longitudinal direction of each pipe.
  • the hydroponic cultivation method using a hydroponic cultivation apparatus in which the air blowing unit supplies the wind to the plant, and the wind direction in the first pipe and the wind in the second pipe
  • the air blowing unit includes a step of guiding the wind to the plant so that the direction of the wind faces each other.
  • air can be uniformly fed to the entire plant, and the uniformity of the degree of growth of a plurality of plants can be improved regardless of the arrangement position of the plants. Can do.
  • the hydroponic cultivation apparatus 100 performs hydroponic cultivation without using soil for growing the plant 11.
  • plants cultivated by hydroponics equipment Examples of the plant 11 cultivated using the hydroponic cultivation apparatus 100 of the present embodiment include root vegetables such as ginseng (Ginseng or ginseng). However, the plants that can be cultivated by the hydroponic cultivation apparatus 100 are not limited to this.
  • Hydroponic cultivation apparatus 100 of the present embodiment is suitable for hydroponic cultivation of perennial grass. Perennial plants of perennial plants 11 die when they are not suitable for growth (in many cases it is winter but sometimes summer), but after that time they germinate and grow again. The one that starts.
  • a hydroponic cultivation apparatus 100 of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the hydroponic cultivation apparatus 100 according to the embodiment is installed in a housing 200.
  • the housing 200 constitutes an internal space such as a container or a hut.
  • the housing 200 is provided with a door (not shown), and the grower can enter the housing 200 by opening and closing the door.
  • the space in the housing 200 constitutes the ground space B of the hydroponic cultivation apparatus 100.
  • the hydroponic cultivation apparatus 100 of the present embodiment includes a growth tank 1, a light illumination unit 2, a blower unit 3, a blower pipe 4, and a blower control unit 5.
  • the growing tank 1 is a tank provided in a plurality of cases 200, and a part of the upper part thereof is opened. As shown in FIG. 2, the growing tank 1 includes a cultivation unit 13, a ground surface unit 16, and a spray unit 18. .
  • the cultivation unit 13 has a box shape, and water or nutrient solution 12 is stored at the bottom thereof.
  • the cultivation unit 13 includes a discharge pipe 15 for discharging water or nutrient solution 12.
  • a supply pipe 14 is connected to the side wall of the cultivation unit 13, and the water or nutrient solution 12 is supplied from the supply pipe 14 so that the plant 11 is always immersed in the water or nutrient solution 12.
  • the ground surface portion 16 is a plate-like member having a through hole into which the culture medium 17 for hydroponics can be inserted. And this ground surface part 16 is attached to the cultivation part 13 so that the opening part above the cultivation part 13 may be covered.
  • the plant 11 is held in the through-hole of the ground surface part 16 via the culture medium 17 and is arranged above the water or the nutrient solution 12 in the cultivation part 13.
  • the culture medium 17 provided in the ground surface part 16 is arrange
  • the medium 17 is formed in a cylindrical shape around the plant 11.
  • the plant 11 is supported by the frictional force generated between the plant 11 and the sponge.
  • the sponge constituting the medium 17 can be elastically deformed according to the size of the growing plant 11.
  • the ground surface part 16 partitions the underground space A in which the underground part of the plant 11 grows and the ground space B in which the above-ground part of the plant 11 grows.
  • the ground surface part 16 is a plate-shaped member, if it can hold
  • the shape of 16 may be any.
  • the ground surface portion 16 is preferably made of a material such as foamed polystyrene from the viewpoint of weight reduction.
  • the housing that encloses the underground space A in which the underground part of the plant 11 grows is constituted by the cultivation part 13 and the ground surface part 16.
  • the underground space A stores water or nutrient solution 12 so that the roots of the plants 11 are immersed, and is separated from the ground space B. Therefore, the entry / exit of the atmosphere in the underground space A and the ground space B is generally suppressed.
  • the spray unit 18 is located in the underground space A and sprays mist-like water or nutrient solution 12 onto the plant 11 in the cultivation unit 13.
  • the spray unit 18 is connected to a liquid supply pipe (not shown).
  • the spray unit 18 supplies water or nutrient solution 12 to the plant 11 by spraying water or nutrient solution 12 supplied from the liquid supply pipe.
  • the spray unit 18 is controlled by a control unit (not shown).
  • Examples of the spraying method include a spraying method using high-pressure gas and an ultrasonic mist. Further, the spraying method is preferably a two-fluid type mist, but may be a one-fluid type mist method, and any form can be used as long as it can supply water or nutrient solution 12 to a plant.
  • the spray unit 18 is provided on a thin plate-shaped attachment unit 19 provided so as to extend horizontally between the inner walls of the cultivation unit 13.
  • the attachment part 19 may be provided in any height position of the cultivation part 13 as long as the spray part 18 can supply water or the nutrient solution 12 to the main root of the plant 11.
  • One or more spraying portions 18 are attached to the attachment portion 19.
  • the light illumination unit 2 is provided above the plant 11 in the ground space B and irradiates light. Since the leaves of the plant 11 protrude upward from the medium 17 for hydroponics, photosynthesis can be performed by receiving light from the light irradiation unit.
  • the light illumination unit 2 includes a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes). However, a fluorescent lamp may be used as long as it is a light source.
  • the blower unit 3 supplies wind to the ground space B through the blower pipe 4.
  • the air blower 3 may be, for example, an air conditioning fan, a blower, or the like, and may be able to introduce ambient air outside the housing 200. Air is supplied to the air supply pipe 4 by controlling the air supply unit 3 by the air supply control unit 5. In the present embodiment, the wind is air in the atmosphere containing carbon dioxide.
  • the air blowing unit 3 may further include a carbon dioxide supply unit 8.
  • a carbon dioxide supply unit 8 By providing the blower unit 3 with the carbon dioxide supply unit 8, it is possible to supply air more useful for photosynthesis of the plant 11 and promote the growth of the plant 11.
  • the blower pipe 4 includes two pipe members including a first pipe 4a and a second pipe 4b, one end of which is connected to the blower 3 and guiding air into the ground space B.
  • the blower pipe 4 is provided with a plurality of blow holes 41 at predetermined intervals.
  • the air sent from the blower 3 to the blower pipe 4 is controlled by the blower controller 5, and the sent air is supplied to the ground space B and the plant 11 through the blower hole 41.
  • the blower holes 41 are provided at predetermined intervals in the longitudinal direction of the blower pipe 4.
  • the other ends of the first pipe 4a and the second pipe 4b of the blower pipe 4 may be opened so that air flows out. Moreover, the lid
  • each of the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b may be provided in the other end of each of the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b so that air may not leak on the contrary.
  • the direction in which the hole of the ventilation hole 41 faces is illustrated so as to extend substantially perpendicular to the direction in which the plant 11 extends in the present embodiment, it is illustrated in the ground space B where the plant 11 is provided. If it can supply, it is not restricted to it.
  • the first pipe 4a and the second pipe 4b are provided so as to be substantially parallel to each other in the ground space B above the growth tank 1.
  • the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b are arrange
  • the 1st piping 4a is arrange
  • the first pipe 4a is preferably provided in the vicinity of the light illumination unit 2.
  • the second pipe 4b is preferably provided in the vicinity of the growth tank 1.
  • the blower control unit 5 is provided in the blower unit 3 or the blower pipe 4, and controls the blower parameters of the first pipe 4a and the second pipe 4b.
  • the air blow control unit 5 adjusts the value of a valve or an air flow meter provided at a predetermined interval in the first pipe 4a and the second pipe 4b, for example, to send the air blow amount to the blow pipe 4 of the blow unit 3 Is to adjust.
  • the adjustment of the air flow rate may be automatic or manual.
  • the air blow control unit 5 controls the air blow parameters of the wind supplied from the blow unit 3 to the blow pipe 4 within an appropriate range according to the growth state of the plant 11 and the ground temperature detected by the ground temperature detection unit 6.
  • the air flow parameters include air volume, wind speed, and wind pressure.
  • the air blowing unit 3 is divided into, for example, two air blowing units 3a and 3b, and is provided near the ceiling of the housing 200. Between the ventilation parts 3a and 3b, the three growth tanks 1 are arrange
  • a first pipe 4a is attached to the blower section 3a, and a second pipe 4b is attached to the blower section 3b.
  • the first piping 4a is provided so as to be arranged closer to the ceiling side of the housing 200 than the second piping 4b, and the first piping 4a is arranged in the vicinity of the light illumination unit 2.
  • the 2nd piping 4b is arrange
  • FIG. A plurality of, for example, nine air holes 41 are provided at equal intervals in the longitudinal direction of the first pipe 4a and the second pipe 4b.
  • the air blow control unit 5 is a valve provided in the first pipe 4a and the second pipe 4b, and optimum air blow parameters are set for each pipe by manually or automatically adjusting the air volume, wind speed or wind pressure. . It is preferable that the air blowing parameter can be adjusted for each growth tank 1.
  • the same number of valves are provided in the first pipe 4a and the second pipe 4b as in the growth tank 1.
  • the ground temperature detection unit 6 may be provided.
  • the ground temperature detection unit 6 detects the temperature and humidity of the atmosphere in the ground space B, and the air blowing parameters are adjusted according to the detected temperature and humidity information.
  • the ground temperature detection unit 6 is, for example, a sensor provided on the upper surface of the ground surface portion 16.
  • the installation position of the ground temperature detection unit 6 is not limited to the present embodiment, and may be the plant 11 itself as long as it is in the ground space B, or is provided in combination with the upper surface of the ground surface unit 16 and the plant 11. It may be done.
  • the carbon dioxide supply part 8 may be provided in the ventilation piping 4 (for example, 2nd piping 4b) provided in the upper vicinity of the growth tank 1.
  • FIG. Photosynthesis can be promoted by supplying carbon dioxide to the plant 11 by the carbon dioxide supply unit 8.
  • an air conditioner 7 such as an air conditioner is provided in the housing 200.
  • the air conditioner 7 keeps the humidity and temperature of the ground space B in the housing 200 constant.
  • the ground surface part 16 and the cultivation part 13 are comprised so that water or the nutrient solution 12 can be supplied to the plant 11 by the spray part 18, suppressing light being irradiated to the underground space A. As long as it has, it may have any form.
  • the form of the ventilation part 3 and the ventilation piping 4 can supply air uniformly in the ground space B, it will not be restricted to this Embodiment.
  • the number and shape of the blow holes 41 and the blow control unit 5 provided in the blow pipe 4 are the same as long as air can be supplied to the vicinity of the plant 11 and the light illumination unit 2 in the ground space B.
  • the present invention is not limited to the embodiment. It is preferable that the ventilation hole 41 and the ventilation control part 5 are provided for every growth tank 1. FIG.
  • the breeding tank 1 was set as the structure arrange
  • Method and action of hydroponic cultivation apparatus in the present embodiment With the above-described configuration, in the present embodiment, air is supplied to the plant 11 by the following method and action, and optimal air can be sent to the plant 11.
  • air is supplied from the blower 3 to the blower hole 41 through the first pipe 4a and the second pipe 4b, and is further supplied from the blower hole 41 into the ground space B.
  • the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b it can suppress that the air sent from the ventilation part 3 spread
  • the air sent into the first pipe 4a and the air sent into the second pipe 4b are opposed to each other, in other words, substantially opposite to each other. Supply air to become.
  • the air blowing parameter of the air flowing through the air blowing pipe 4 decreases as the distance from the air blowing unit 3 increases. Specifically, in the left-right direction in FIG. 1, the air flow parameter becomes smaller toward the right side with respect to the air flowing through the first pipe 4 a. Regarding the air flowing through the second pipe 4b, the air blowing parameter becomes smaller toward the left side. Therefore, in FIG. 1 and FIG. 2, the total value of the ventilation parameter of the 1st piping 4a and the ventilation parameter of the 2nd piping 4b is symmetrical. Thereby, air can be sent into the ground space B with the uniform ventilation parameter in the direction along the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b.
  • the left / right symmetry means that the total value of the two air blowing parameters described above is mirror-symmetrical with a virtual plane perpendicular to the first pipe 4 a and the second pipe 4 b parallel to each other as a symmetry plane. Means that.
  • the air sent into the ground space B can be adjusted according to the degree of plant growth.
  • the heat generated in the vicinity of the light illumination unit 2 can be agitated in the ground space B by making the blowing parameter of the first pipe 4a larger than the blowing parameter of the second pipe 4b.
  • the temperature and humidity in the ground space B can be kept constant, that is, uniform.
  • the stress given to the plant 11 by the air sent into the ground space B can be reduced by making the ventilation parameter of the 2nd piping 4b smaller than the 1st piping 4a.
  • the blower pipe 4 includes a carbon dioxide supply unit 8 for supplying carbon dioxide, thereby adjusting the carbon dioxide concentration in the air and supplying the adjusted air to the ground space B.
  • the structure of the ventilation piping 4 is not restricted to this Embodiment.
  • the left-right symmetry also means that the total value of the two air blowing parameters described above is mirror-symmetric with respect to a virtual plane perpendicular to the first pipe 4a and the second pipe 4b that are parallel to each other. .
  • the hydroponic cultivation apparatus 100 has the growth tank 1 that grows the plant 11, the air blowing unit 3 that supplies wind, and the air that guides the wind sent from the air blowing unit 3 to the plant 11. And a pipe 4.
  • the blower pipe 4 includes a first pipe 4a and a second pipe 4b that are substantially parallel to each other.
  • the first pipe 4 a and the second pipe 4 b are provided with a plurality of air holes 41 in the longitudinal direction of each pipe, and supply wind from the air holes 41 to the plant 11.
  • the air blower 3 supplies the wind in a substantially opposite direction to the direction of the wind in the first pipe 4a and the direction of the wind in the second pipe 4b.
  • blow control unit 5 that controls at least one of the blow parameters of the amount of wind sent to the first pipe 4a and the second pipe 4b, the wind speed, and the wind pressure.
  • the supply of air can be adjusted according to the temperature and humidity around the plant 11 and the growth status of the plant 11, and cultivation can be performed in an optimal air environment.
  • the first pipe 4a is provided above the second pipe 4b so as to be positioned farther from the growth tank 1 than the second pipe 4b.
  • the ventilation parameter in the 1st piping 4a is a larger value than each ventilation parameter in the 2nd piping 4b.
  • the blower pipe 4 further includes a carbon dioxide supply unit 8 for supplying carbon dioxide.
  • a carbon dioxide supply unit 8 for supplying carbon dioxide.
  • the hydroponic cultivation apparatus 100 guides the growing tank 1 for growing the plant 11, the air blowing unit 3 for supplying wind, and the wind sent from the air blowing unit 3 to the plant 11. And a blower pipe 4 to be operated.
  • the blower pipe 4 includes a first pipe 4a and a second pipe 4b that are substantially parallel to each other, and the first pipe 4a and the second pipe 4b are provided with a plurality of blow holes 41 in the longitudinal direction of each pipe.
  • the blower 3 supplies wind to the plant 11.
  • the air blowing section 3 guides the wind to the plant 11 with the direction of the wind in the first pipe 4a and the direction of the wind in the second pipe 4b being substantially reversed. including.
  • air can be caused to flow into the entire ground space B regardless of the size of the ground space B.
  • air is supplied uniformly to the entire ground space B, and the temperature, humidity, and carbon dioxide concentration can be made constant, that is, uniform over the entire ground space B.
  • the uniformity of the degree of growth of the plant 11 can be improved regardless of the arrangement position of the plant 11.
  • the plurality of air blowing holes 41 provided in the first pipe 4a and the second pipe 4b are provided side by side at equal intervals in the longitudinal direction of each pipe.
  • the several ventilation hole 41 may be provided in each of the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b irregularly, ie, the state which is not equal intervals.
  • the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b are a left-right symmetric shape in FIG. 1 and FIG.
  • the total value of the 1st piping 4a and the 2nd piping 4b of the ventilation parameter of the air sent from the ventilation part 3 is also substantially bilaterally symmetrical in FIG. 1 and FIG. In FIG.
  • left-right symmetry means that the first pipe 4 a and the second pipe 4 b are mirror-symmetric with respect to a virtual plane perpendicular to the first pipe 4 a and the second pipe 4 b that are parallel to each other.
  • the left-right symmetry means that the total value of the above-described two air blowing parameters is mirror-symmetric with respect to a virtual plane perpendicular to the first pipe 4a and the second pipe 4b that are parallel to each other.
  • the several growth tank 1 shall be arranged in the horizontal direction in a figure, if the plant 11 can receive light from the light illumination part 2 and can synthesize
  • the blower pipe 4 is provided substantially parallel to the vertical direction in which the growth tanks 1 are arranged. Thereby, even if the facility is long in the vertical direction, it is possible to supply the air uniformly into the facility.

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Abstract

水耕栽培装置（１００）は、植物（１１）を育成する育成槽（１）と、風を供給する送風部（３）と、送風部（３）から送られた風を植物（１１）へと誘導する送風配管（４）と、を有し、送風配管（４）は、それぞれが同一仮想線に沿って延びる第一配管（４ａ）および第二配管（４ｂ）とを備え、第一配管（４ａ）及び第二配管（４ｂ）は、それぞれの管長手方向に複数の送風孔（４１）が設けられ、送風孔（４１）から植物（１１）へ風を供給し、送風部（３）は、第一配管（４ａ）内の風の向きと第二配管（４ｂ）内の風の向きとが互いに対向するように風を供給する。

Description

水耕栽培装置及び水耕栽培方法
　本発明は、土を使わず、植物の根を水に浸して栽培を行う、いわゆる水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関する。
　従来から、水耕栽培において、植物全体に均一な空気を与え、植物の成長を促進する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１には、植物の上方と下方とに空気を送り込み、通風部を用いて室内の空気を循環させる技術が開示されている。
特開２０１２－００００２８号公報
　しかしながら、上記従来の植物栽培施設では、空気が送り込まれる方向は一方向のみであるので、施設の大きさによっては、空気が施設全体に送風されず、空気の循環が滞ってしまう場合がある。そのため、植物全体に均一な空気を与えることができず、施設内の植物の配置位置によっては、植物の成長の早さが異なってしまう恐れがある。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。その目的は、設備の大きさに関わらず、均一に空気を送り込むことにより、植物の配置位置によらず、複数の植物の成長の度合いの均一さを向上させる水耕栽培装置及び水耕栽培方法を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明に係る水耕栽培装置の一態様は、植物を育成する育成槽と、風を供給する送風部と、前記送風部から送られた前記風を前記植物へと誘導する送風配管と、を有し、前記送風配管は、それぞれが同一仮想線に沿って延びる第一配管および第二配管とを備え、前記第一配管及び前記第二配管は、それぞれの管長手方向に複数の送風孔が設けられ、前記送風孔から前記植物へ風を供給し、前記送風部は、前記第一配管内の前記風の向きと前記第二の配管内の前記風の向きとが互いに対向するように、前記風を供給する。
　また、本発明に係る水耕栽培方法の一態様は、植物を育成する育成槽と、風を供給する送風部と、前記送風部から送られた風を前記植物へと誘導する送風配管と、を有し、前記送風配管は、それぞれが同一仮想線に沿って延びる第一配管および第二配管とを備え、前記第一配管及び前記第二配管は、それぞれの管長手方向に複数の送風孔が設けられ、前記植物に対して前記送風部が前記風を供給する水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であり、前記第一配管内の前記風の向きと前記第二配管内の前記風の向きとが互いに対向するように、前記送風部が前記植物へ前記風を誘導する工程を含む。
　本発明の水耕栽培装置及び水耕栽培方法によれば、植物全体に均一に空気を送り込むことができ、植物の配置位置によらず、複数の植物の成長の度合いの均一さを向上させることができる。
本発明の実施の形態における水耕栽培装置１００の全体概要を示す断面図である。 同水耕栽培装置１００の要部拡大断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の水耕栽培装置１００を説明する。
　水耕栽培装置１００は、植物１１の育成のために土を使わない水耕栽培を行う。
［水耕栽培装置によって栽培される植物］
　本実施の形態の水耕栽培装置１００を用いて栽培される植物１１の例として、オタネニンジン（高麗人参または朝鮮人参）等の根菜類が挙げられる。ただし、水耕栽培装置１００によって栽培され得る植物は、これに限定されるものではない。
　本実施の形態の水耕栽培装置１００は、宿根草の水耕栽培に適している。宿根草は、多年生の植物１１のうち、生育に適さない時期（多くの場合冬であるが、夏のこともある）には地上部が枯れてしまうが、その時期をすぎると発芽して再び生育を始めるものをいう。
［本実施の形態における水耕栽培装置の構造］
　図面を参照して、本実施の形態の水耕栽培装置１００を説明する。
　図１及び図２に示されるように、実施の形態の水耕栽培装置１００は、筐体２００内に設置されている。筐体２００は、例えばコンテナや小屋のような内部空間を構成するものである。筐体２００には、扉（図示せず）が設けられ、栽培者は、その扉を開閉することにより、筐体２００に入ることができる。筐体２００内の空間が水耕栽培装置１００の地上空間Ｂを構成している。
　本実施の形態の水耕栽培装置１００は、育成槽１、光照明部２、送風部３、送風配管４及び送風制御部５を備える。
　育成槽１は、筐体２００内に複数設けられ、その上部の一部が開口した槽であり、図２に示すように、栽培部１３、地表面部１６及び噴霧部１８を有している。
　栽培部１３は、箱型の形状を有しており、その底部には、水または養液１２が貯留されている。栽培部１３は、水または養液１２を排出するための排出配管１５を備える。栽培部１３の側壁には供給配管１４が接続されており、この供給配管１４から、常時植物１１が水または養液１２に浸漬されるように、水または養液１２が供給される。地表面部１６は、水耕栽培用の培地１７が挿入され得る貫通孔を有する板状部材である。そして、この地表面部１６は、栽培部１３の上方の開口部を覆うように栽培部１３に取り付けられている。植物１１は、地表面部１６の貫通孔に培地１７を介して保持され、栽培部１３内の水または養液１２の上方に配置される。
　地表面部１６に設けられた培地１７は、植物１１の地下部を囲むように配置され、浸透した水分を保持し得るスポンジ等により構成されている。培地１７は、植物１１の周囲に円筒状に形成されている。植物１１は、植物１１とスポンジとの間に生じる摩擦力によって支持されている。培地１７を構成するスポンジは、成長していく植物１１の大きさに応じて弾性変形することができる。
　地表面部１６は、植物１１の地下部が成長する地下空間Ａと植物１１の地上部が成長する地上空間Ｂとを仕切っている。地表面部１６は、板状の部材であるが、水または養液１２の上方に植物１１を位置付けるように、水耕栽培用の培地１７を保持することができるものであれば、地表面部１６の形状はいかなるものであってもよい。地表面部１６は、軽量化の観点から、たとえば、発砲スチロール等の材料により構成されていることが好ましい。
　栽培部１３及び地表面部１６により、植物１１の地下部が成長する地下空間Ａを内包する筐体が構成される。地下空間Ａは、植物１１の根が浸るように水または養液１２を貯留し、地上空間Ｂから分離されている。そのため、地下空間Ａ内と地上空間Ｂ内との雰囲気の出入りは概ね抑制されている。
　噴霧部１８は、地下空間Ａ内に位置しており、栽培部１３内において植物１１にミスト状の水または養液１２を噴霧する。噴霧部１８は、液体供給配管（図示せず）と接続されている。噴霧部１８は、液体供給配管から供給された水または養液１２を噴射することで、植物１１に水または養液１２を供給する。噴霧部１８は、制御部（図示せず）によって制御される。噴霧方式としては、高気圧気体を使用した霧吹き方式や、超音波ミストなどが挙げられる。さらに、噴霧方式は、２流体方式のミストによるものが望ましいが、１流体方式のミスト方式でもよく、植物に水または養液１２を供給できるものであれば、その形態は問わない。
　噴霧部１８は、栽培部１３の内壁同士の間に水平に延びるように設けられた細い板状の取付部１９に設けられる。なお、取付部１９は、噴霧部１８が植物１１の主根に水または養液１２を供給できれば栽培部１３のいかなる高さ位置に設けられていてもよい。取付部１９には、一又は複数の噴霧部１８が取り付けられる。
　光照明部２は、地上空間Ｂの植物１１の上方に設けられており、光を照射する。植物１１の葉は、水耕栽培用の培地１７から上方に突出しているため、光照射部からの光を受けて、光合成を行うことができる。本実施の形態においては、光照明部２は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）
からなるが、光源であれば、蛍光灯であってもよい。
　送風部３は、送風配管４を通じて地上空間Ｂに風を供給する。送風部３は、例えば、空調ファンやブロアなどがあり、筐体２００外部の周辺の空気を導入できるものであってもよい。送風部３が送風制御部５によって制御されることで、送風配管４に風が供給される。本実施の形態において、風は二酸化炭素を含む大気中の空気であるとする。
　また、送風部３は、さらに二酸化炭素供給部８を備えていてもよい。送風部３が二酸化炭素供給部８を備えることで、より植物１１の光合成に有用な空気を供給し、植物１１の成長を促進させることができる。
　送風配管４は、第一配管４ａ及び第二配管４ｂを備え、それぞれの一端が送風部３に接続され、地上空間Ｂ内に空気を誘導する２つの筒状の部材である。送風配管４には所定の間隔で複数の送風孔４１が設けられる。送風制御部５によって送風部３から送風配管４に送り込まれる空気が制御され、送り込まれた空気は、送風孔４１を通って地上空間Ｂ内及び植物１１に供給される。送風孔４１は、送風配管４の長手方向に所定の間隔で設けられている。送風配管４の第一配管４ａ及び第二配管４ｂのそれぞれの他端は、開放されていて空気が流出してもよい。また、第一配管４ａ及び第二配管４ｂのそれぞれの他端は、逆に空気が漏れないように蓋などが設けられていてもよい。また、送風孔４１の孔の向く方向は、本実施の形態においては、植物１１が伸長する方向に対して略垂直に延びるように図示されているが、植物１１が設けられた地上空間Ｂに供給できるものであれば、それに限られない。
　第一配管４ａ及び第二配管４ｂは、育成槽１上方の地上空間Ｂ内において相互に略平行となるように設けられている。言い換えると、第一配管４ａ及び第二配管４ｂは、それぞれが同一仮想線に沿って延びるように配置されている。第一配管４ａは、育成槽１から第二配管４ｂよりも遠方に位置付けられるように第二配管４ｂよりも上方側に配置される。このとき、第一配管４ａは光照明部２の近傍に設けられることが好ましい。また、第二配管４ｂは育成槽１の近傍に設けられることが好ましい。
　送風制御部５は、送風部３又は送風配管４に設けられ、第一配管４ａと第二配管４ｂの送風パラメータを制御する。送風制御部５は、例えば、第一配管４ａ及び第二配管４ｂに所定の間隔で設けられたバルブや風量計の値を調整することにより、送風部３の送風配管４へ送り込む空気の送風量を調整するものである。送風量の調整は、自動であっても、手動であってもよい。送風制御部５は、植物１１の成長状況や地上温度検出部６によって検出された地上温度に応じて、送風部３から送風配管４に供給する風の送風パラメータを適切な範囲に制御する。送風パラメータとしては、風量、風速及び風圧などが挙げられる。
　本実施の形態において、送風部３は、例えば２つの送風部３ａ、３ｂに分けられており、筐体２００の天井付近に設けられている。送風部３ａ、３ｂの間には、３つの育成槽１が一列に配置される。送風部３ａに第一配管４ａが、送風部３ｂに第二配管４ｂがそれぞれ取り付けられ、送風配管４の長手方向は、育成槽１の並ぶ列方向と同じ方向となるように配置される。
　第一配管４ａは、第二配管４ｂよりも筐体２００の天井側に配置されるように設けられ、第一配管４ａは光照明部２近傍に配置される。第二配管４ｂは育成槽１の第一配管４ａよりも上方側に第一配管４ａに対して平行に配置される。送風孔４１は、第一配管４ａ及び第二配管４ｂの長手方向に等間隔に複数、たとえば、９個設けられる。送風制御部５は、第一配管４ａ及び第二配管４ｂに設けられたバルブであり、風量、風速または風圧を手動または自動で調整することにより、それぞれの配管に最適な送風パラメータが設定される。送風パラメータは、育成槽１ごとに調整できることが好ましい。バルブは、第一配管４ａ及び第二配管４ｂに育成槽１と同数設けられる。
　また、地上空間Ｂには、地上温度検出部６が設けられていてもよい。地上温度検出部６は、地上空間Ｂの雰囲気の温度および湿度を検出し、検出された温度および湿度の情報に応じて送風パラメータが調整される。地上温度検出部６は、例えば、地表面部１６の上面に設けられたセンサである。地上温度検出部６の設置位置は、本実施の形態に限られず、地上空間Ｂ内であれば、植物１１自体であってもよく、また地表面部１６の上面及び植物１１に組み合わされて設けられていてもよい。
　また、育成槽１の上方近傍に設けられる送風配管４（例えば、第二配管４ｂ）には、二酸化炭素供給部８が設けられていてもよい。二酸化炭素供給部８によって、植物１１に二酸化炭素を供給することで、光合成を促進させることができる。
　なお、筐体２００内にはエアーコンディショナーなどの空調機器７が設けられていることが好ましい。空調機器７によって、筐体２００内の地上空間Ｂの湿度及び温度が一定に保たれる。
　なお、地表面部１６と栽培部１３とは、光が地下空間Ａに照射されることを抑制しながら、噴霧部１８によって植物１１に水または養液１２を供給することができるように構成されていれば、いかなる形態を有していてもよい。
　なお、送風部３及び送風配管４の形態は、地上空間Ｂ内に空気を均一に供給できるものであれば、本実施の形態に限られるものではない。送風配管４に設けられた送風孔４１や送風制御部５も同様に、地上空間Ｂ内の植物１１の近傍及び光照明部２の近傍に空気を供給できるものであれば、個数や形状は本実施の形態に限定されるものではない。送風孔４１や送風制御部５は、育成槽１ごとに設けられることが好ましい。
　なお、育成槽１は、筐体２００内に複数並べて配置する構成としたが、送風配管４の列方向に沿って並べられるものであれば、並べる個数は本実施の形態の個数に限られるものではない。
［本実施の形態における水耕栽培装置の方法及び作用］
　上述の構成により、本実施の形態では、以下のような方法及び作用で植物１１に空気が供給され、植物１１に対して最適な空気を送ることができる。
　本実施の形態において、空気は、送風部３から第一配管４ａ及び第二配管４ｂを通じて送風孔４１へ供給され、さらに、送風孔４１から地上空間Ｂ内へ供給される。第一配管４ａ及び第二配管４ｂを用いることにより、送風部３から送り込まれる空気が地上空間Ｂ全体において拡散するのを抑制し、遠方の育成槽１まで空気を集中的に送り込むことができる。
　また、植物１１を育成する育成槽１の列方向に対して、第一配管４ａへ送り込む空気と第二配管４ｂ内へ送り込む空気の風向きがが互いに対向するように、言い換えると、略逆向きとなるように空気を供給する。
　送風配管４を流れる空気の送風パラメータは、送風部３から遠くなるほど小さくなる。具体的には、図１の左右方向において、第一配管４ａを流れる空気に関しては右側に向かうほど送風パラメータは小さくなる。第二配管４ｂを流れる空気に関しては左側に向かうほど送風パラメータは小さくなる。そのため、図１および図２において、第一配管４ａの送風パラメータと第二配管４ｂの送風パラメータとの合計値が左右対称である。それにより、第一配管４ａおよび第二配管４ｂに沿った方向において均一な送風パラメータで地上空間Ｂに空気を送り込むことができる。すなわち、風向きを対向方向、すなわち、略逆向きとすることにより、第一配管４ａと第二配管４ｂとの双方から地上空間Ｂ内へ送り込む空気の送風パラメータの合計値は、第一配管４ａおよび第二配管４ｂに沿った方向において、一定となる。その結果、育成槽１の配置位置による空気の供給ムラの発生を抑制することができる。なお、図１および図２において、左右対称とは、互いに平行な第一配管４ａおよび第二配管４ｂに垂直な仮想面を対称面として、前述の２つの送風パラメータの合計値が鏡面対称であることを意味する。
　また、第一配管４ａと第二配管４ｂとのそれぞれにおいて送風パラメータを調整できる構成とすることによって、地上空間Ｂへ送り込む空気を植物の成長の度合いに応じて調整することができる。
　また、第一配管４ａの送風パラメータを第二配管４ｂの送風パラメータより大きくすることで、光照明部２の近傍で発生する熱を地上空間Ｂ内において撹拌することができる。その結果、地上空間Ｂ内の温度および湿度を一定、すなわち均一に保つことができる。第二配管４ｂの送風パラメータを第一配管４ａよりも小さくすることで、地上空間Ｂへ送り込まれる空気によって植物１１に与えるストレスを低減することができる。このように、送風パラメータを育成環境に応じて調整できることにより、植物１１の成長に最適な温度および湿度に調整でき、良好な育成環境を作ることができる。
　さらに、送風配管４は二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部８を備えることにより、空気中の二酸化炭素濃度を調整してその調整された空気を地上空間Ｂへ供給できることが好ましい。
　なお、第一配管４ａ及び第二配管４ｂの送風パラメータの合計値が略左右対称となるものであれば、送風配管４の構成は本実施の形態に限られるものではない。なお、ここでも、左右対称とは、互いに平行な第一配管４ａおよび第二配管４ｂに垂直な仮想面を対称面として、前述の２つの送風パラメータの合計値が鏡面対称であることを意味する。
［効果など］
　以上より、本実施の形態における水耕栽培装置１００は、植物１１を育成する育成槽１と、風を供給する送風部３と、送風部３から送られた風を植物１１へと誘導する送風配管４と、を有している。送風配管４は、相互に略平行となる第一配管４ａと、第二配管４ｂとを備えている。第一配管４ａ及び第二配管４ｂは、それぞれの管長手方向に複数の送風孔４１が設けられ、送風孔４１から植物１１へ風を供給する。送風部３は、第一配管４ａ内の風の向きと第二配管４ｂ内の風の向きとを略逆向きに風を供給する。
　これにより、送風配管４を通じて、設備の広さに関わらず空気を育成槽１に流入させることができる。また、略逆向きの方向から空気を流入させることで、地上空間Ｂ内へ空気をムラなく均一に供給することができ、植物１１の配置位置によらず、成長の度合いの均一さを向上させることができる。
　また、第一配管４ａ及び第二配管４ｂへ送る風の風量、風速、および風圧の少なくともいずれかひとつの送風パラメータを制御する送風制御部５をさらに備えることが好ましい。
　これにより、植物１１周囲の温度および湿度や植物１１の成長状況に応じて、空気の供給を調節することができ、最適な空気環境で栽培を行うことができる。
　また、第一配管４ａは、育成槽１から第二配管４ｂよりも遠方に位置付けられるように第二配管４ｂよりも上方側に設けられている。また、第一配管４ａにおける送風パラメータは、第二配管４ｂにおけるそれぞれの送風パラメータよりも大きい値であることが好ましい。これにより、植物１１にストレスを与えずに地上空間Ｂ内に空気を供給することができるので、良好な環境で植物１１を育成することができる。
　また、送風配管４は二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部８を更に備えることが好ましい。これにより、植物１１の光合成に有用な空気を供給し、植物１１の成長を促進させることができる。
　上記をまとめると、本実施の形態における水耕栽培装置１００は、植物１１を育成する育成槽１と、風を供給する送風部３と、送風部３から送られた風を植物１１へと誘導する送風配管４と、を有している。送風配管４は、相互に略平行となる第一配管４ａと、第二配管４ｂとを備え、第一配管４ａ及び第二配管４ｂは、それぞれの管長手方向に複数の送風孔４１が設けられ、植物１１に対して送風部３が風を供給する。
　本実施の形態の水耕栽培方法は、第一配管４ａ内の風の向きと第二配管４ｂ内の風の向きとを略逆向きにして、送風部３が植物１１へ風を誘導する工程を含む。これにより、地上空間Ｂの広さに関わらず、地上空間Ｂ全体へ空気を流入させることができる。また、空気が地上空間Ｂ全体へ均一に供給され、温度、湿度及び二酸化炭素濃度を一定、すなわち地上空間Ｂ全体で均一にすることができる。また、植物１１の配置位置によらず、植物１１の成長の度合いの均一さを向上させることができる。
［変形例］
　以上、本発明に係る水耕栽培装置１００について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態において、第一配管４ａ及び第二配管４ｂに設けられる複数の送風孔４１は、それぞれの管の長手方向に等間隔に並べて設けられるものとした。しかしながら、複数の送風孔４１は、不揃いに、すなわち、等間隔ではない状態で第一配管４ａ及び第二配管４ｂのそれぞれに設けられていてもよい。このとき、第一配管４ａ及び第二配管４ｂとは、図１および図２において、左右対称の形状である。また、送風部３から送られてきた空気の送風パラメータの第一配管４ａ及び第二配管４ｂの合計値も、図１および図２において、略左右対称であることが好ましい。なお、図１および図２において、左右対称とは、互いに平行な第一配管４ａおよび第二配管４ｂに垂直な仮想面を対称面として、第一配管４ａ及び第二配管４ｂが鏡面対称であることを意味する。また、図１および図２において、左右対称とは、互いに平行な第一配管４ａおよび第二配管４ｂに垂直な仮想面を対称面として、前述の２つの送風パラメータの合計値が鏡面対称であることを意味する。
　また、上記実施の形態において、複数の育成槽１は、図中の横方向に並べられるものとしたが、植物１１が光照明部２から光を受けて光合成できるのであれば、棚などを用いて縦方向に並べて設けられていてもよい。このとき、送風配管４は、育成槽１の並べられた縦方向に略平行に設けられる。これにより、縦方向に長い施設であっても、施設内へ均一に風を供給することができる。
　その他、各実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わされることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１００　水耕栽培装置
　１　育成槽
　３、３ａ、３ｂ　送風部
　４　送風配管
　４ａ　第一配管
　４ｂ　第二配管
　５　送風制御部

Claims (6)

  1. 　植物を育成する育成槽と、
    　風を供給する送風部と、
    　前記送風部から送られた前記風を前記植物へと誘導する送風配管と、
    を有し、
    　前記送風配管は、それぞれが同一仮想線に沿って延びる第一配管および第二配管と、を備え、
    　前記第一配管及び前記第二配管は、それぞれの管長手方向に複数の送風孔が設けられ、前記送風孔から前記植物へ前記風を供給し、
    　前記送風部は、前記第一配管内の前記風の向きと前記第二配管内の前記風の向きとが互いに対向するように、前記風を供給する水耕栽培装置。
  2. 　前記第一配管及び前記第二配管へ送る前記風の風量、風速、および風圧の少なくともいずれかひとつの送風パラメータを制御する送風制御部をさらに備えた請求項１に記載の水耕栽培装置。
  3. 　前記第一配管は、前記育成槽から前記第二配管よりも遠方に配置されるように前記第二配管よりも上方側に設けられ、
    　前記第一配管における送風パラメータは、前記第二配管における送風パラメータよりも大きい値である請求項１または２に記載の水耕栽培装置。
  4. 　前記送風配管は前記風に含まれるように二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部をさらに備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水耕栽培装置。
  5. 　前記第一配管と、前記第二配管とが平行に配置され、前記第一配管内の前記風の向きと前記第二配管内の前記風の向きとが逆向きである請求項１～４のいずれかに記載の水耕栽培装置。
  6. 　植物を育成する育成槽と、
    　風を供給する送風部と、
    　前記送風部から送られた風を前記植物へと誘導する送風配管と、
    を有し、
    　前記送風配管は、それぞれが同一仮想線に沿って延びる第一配管と、第二配管とを備え、
    　前記第一配管及び前記第二配管は、それぞれの管長手方向に複数の送風孔が設けられ、前記植物に対して前記送風部が前記風を供給する水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であり、
    　前記第一配管内の前記風の向きと前記第二配管内の前記風の向きとが互いに対向するように、前記送風部が前記植物へ前記風を誘導する工程を含む水耕栽培方法。
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