(57)【要約】【課題】従来技術に係る水耕法栽培システムでは、植物を育成する水への空気等の供給についての詳細な検討がされていない。本発明の１態様に係る形態は、植物を育成する水により均一に空気を供給する装置を提供する。【解決手段】本発明の水耕栽培装置は、内部に水を貯蔵し、前記水の中で植物の根が育成される水耕栽培用タンクと、前記水と接触するように形成され、かつ、撥水処理された複数の粒子で形成されている撥水砂層とを備え、前記撥水砂層の一部が空気と接しており、又は、前記撥水砂層に空気を供給するポンプさらに備えており、前記撥水砂層の内部の空気は前記水と接触する面から前記水に供給される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水を貯蔵し、前記水の中で植物の根が育成される水耕栽培用タンクと、
前記水と接触する面を有し、かつ、撥水処理された複数の粒子で形成されている撥水砂層とを備え、
前記撥水砂層の一部が空気と接しており、又は、前記撥水砂層に空気を供給するポンプさらに備えており、
前記撥水砂層の内部の空気は前記水と接触する面から前記水に供給される、
水耕栽培装置。
【請求項２】
有用植物を人工的に栽培する水耕栽培装置であって、
根を機能させる養液が水を主成分とし、該養液への酸素供給の一部分は撥水砂中の間隙を通じてなされることを特徴とする、
水耕栽培装置。
【請求項３】
有用植物の根が、滞留した養液中に浸漬してあり、滞留した養液の底部、あるいは側壁部の一部分が撥水砂から構成されており、該撥水砂の養液と接しない別の部分は外気と接する構造となっていることにより、撥水砂中の間隙を通じて養液中への酸素供給がなされることを特徴とする、
請求項２記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
養液がフローする構造において、上流部に撥水砂と養液との接触部を設け、撥水砂中の間隙を通じて養液中への酸素供給がなされることを特徴とする、
請求項２記載の水耕栽培装置。
【請求項５】
撥水砂の外気との接触部が複数に別れてあり、外気の流れにより撥水砂中の空気フローが促進される構造を特徴とする、
請求項２から４のいずれか１つに記載の水耕栽培装置。
【請求項６】
外気との接触部の１つにファンなどの強制送気装置を設けて、撥水砂に空気を吹き込む構造であることを特徴とする、
請求項５記載の水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
植物を人工的に栽培、管理する方法で、根を機能させる媒体が水を主とする、いわゆる水耕栽培技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、特許文献１に記載の水耕法栽培システム１を示す。
【０００３】
水耕栽培システム１は、角形容器３と、角形容器５を覆い、かつ、複数の穴７を有するカバー５と、穴７に位置する栽培管９と備える。角形容器３の内部は水１１が貯蔵されている。
【０００４】
栽培管９は、開口頂部１０と根成長窓１５とを有する。栽培管９の内部には、種または苗１６などの成長することで根を有する植物が植えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５５３３２９９号明細書
【特許文献２】米国特許第５９５６８９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術に係る水耕法栽培システムでは、植物を育成する水への空気等の供給についての詳細な検討がされていない。本発明の１態様に係る形態は、植物を育成する水により均一に空気を供給する装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１態様に係る水耕栽培装置は、内部に水を貯蔵し、水の中で植物の根が育成される水耕栽培用タンクと、水と接触するように形成され、かつ、撥水処理された複数の粒子で形成されている撥水砂層とを備え、撥水砂層の一部が空気と接しており、又は、撥水砂層に空気を供給するポンプさらに備えており、撥水砂層の内部の空気は水と接触する面から水に供給される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、植物を育成する水により均一に空気を供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来水耕栽培装置を示す図。
【図２】実施形態１に係る水耕栽培装置を示す図。
【図３】実施形態２に係る水耕栽培装置を示す図。
【図４】実施形態３に係る水耕栽培装置を示す図。
【図５】従来技術に係る水耕栽培装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、発明者が想定する水耕栽培装置１００の一例である。
【００１１】
水耕栽培装置１００は、水耕栽培用タンク１０１と、水耕栽培用タンク１０１内部の水面上に植物をサポートする板１０２と、空気制御部１０３と、空気保持部１０４と、空気パイプ１０５と、空気ポンプ１０６と、青色ＬＥＤランプ１０８と、電源と青色ＬＥＤランプ１０８と電源とを接続する電気配線１０７とを備える。
【００１２】
空気ポンプ１０６からの空気は空気パイプ１０５を伝搬し、空気保持部１０４で保持される。空気制御部１０３は、空気保持部１０４から水耕栽培用タンク１０１内部の水に供給される空気の量を調整する。
【００１３】
しかし、図１に示す水耕栽培装置１００は、空気保持部１０４から供給される空気を、水耕栽培用タンク１０１内部の水に均一に供給することが難しい。例えば、空気保持部１０４から水に供給する複数の供給口を設けても、水耕栽培用タンク１０１内部の水に均一に供給することは難しい。
（実施形態１）
図２に、実施形態１の水耕栽培装置２００を示す。水耕栽培装置２００は、水耕栽培用タンク１０１と、撥水砂層２０２とを備える。
【００１４】
水耕栽培用タンク１０１の内部に水１１０が貯蔵されている。根を有する植物の根が水１１０に浸されるように配置されている。植物の例は、野菜、スマートサラダ、イチゴ、又はアユルベーダ薬品用植物である。
【００１５】
撥水砂層２０２は、水耕栽培用タンク１０１の下部に形成されている。また、撥水砂層２０２は、撥水処理をしていない粒子の層等の上部に形成されている。
【００１６】
撥水砂層２０２は、内部に水を浸入させないように水を弾くため、水耕栽培用タンク１０１の内部に水１１０は、撥水砂層２０２に侵入しない。ただし、水１１０が、撥水砂層２０２が有する水浸透圧以上の場合には、撥水砂層２０２は水を侵入させてしまう。よって、水１１０等に応じて、撥水砂層２０２の厚みを決定する。
【００１７】
撥水砂層２０２の内部を透過した撥水砂層を通過した空気２０３は、水耕栽培用タンク１０１の水１１０に侵入する。撥水砂層２０２の内部空間はおおよそ一定の圧力を有するため、撥水砂層２０２は、水耕栽培用タンク１０１の水１１０と接する面からおおよそ均一に空気２０３を供給することができる。この空気２０３又は空気２０３に含まれる酸素が、植物の根に供給される。
【００１８】
なお、撥水砂層２０２は、水耕栽培用タンク１０１の内部に水１１０と接する面と異なる面は、空気を有する空間と接している。または、撥水砂層２０２は、水耕栽培用タンク１０１の内部に水１１０と接する面と異なる面から撥水砂層２０２の内部に空気２０３を供給するポンプを有する。
【００１９】
撥水砂層２０２は、その表面が撥水処理されている粒子で構成されている。本明細書において、撥水処理とは、水を弾く性質を意味する。
【００２０】
表面が撥水処理されている粒子は、例えば、クロロシラン系材料、アルコキシシラン系材料などで表面を撥水処理されている粒子である。
【００２１】
クロロシラン系材料の例は、ペプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラハイドロデシルトリクロロシラン、又はノルマルオクタデシルジメチルクロロシランである。アルコキシシラン系材料の例は、ノルマルオクタデシルトリメトキシシラン、又はノナフルオロヘキシルトリエトキシシランである。
【００２２】
撥水処理されている粒子の材料は、例えば、土壌、及び、ガラスビーズである。土壌とは、無機物、コロイド状の無機物、粗大有機物、微生物などの分解作用などによって変質して生じる有機物などを含む。
【００２３】
本実施の形態の水耕栽培装置２００は、撥水砂層２０２は粒子で構成されている。よって、水１１０と接する撥水砂層２０２の面全体が、水空気を供給する供給口になる。そのため、複数の供給口をおおよそ均一に、かつ、隙間無く配置することに相当した形状となり、水１１０に空気をより均一に供給することができる。
【００２４】
（実施形態２）
図３に、実施形態２の水耕栽培装置３００を示す。実施形態２の水耕栽培装置３００は、水耕栽培装置２００と比較して、撥水砂層２０２に空気を供給する構成が主に異なる。
【００２５】
撥水砂層２０２は、水耕栽培装置３００の上部から見て、水耕栽培用タンク１０１よりも大きな形状を有する撥水砂層２０２を囲む仕切りを有する。
【００２６】
仕切りにより撥水砂層２０２の周囲は囲われている。撥水砂層２０２は水１１０と接していない部分のみが、空気と接している。水耕栽培装置３００は、撥水砂層２０２の空気と接している部分に対して、空気を供給するポンプを有する。
【００２７】
ポンプにより、撥水砂層２０２の空気の流れは、撥水砂層２０２の空気と接している部分から空気が撥水砂層２０２の内部に供給される。撥水砂層２０２の内部に供給された空気は、撥水砂層２０２の水１１０と接する面が水１１０に供給される。
【００２８】
その結果、撥水砂層２０２の水１１０と接する面からより均一に、かつ、大きな量の空気が水１１０に供給される。
【００２９】
（実施形態３）
本発明の撥水砂層２０２を用いて適切な厚みの一つ以上の層の溝を透過したエアー・酸素を水道に均一に混ぜた水道４０３を適切な割合で植物の根を元気に育つ水耕栽培装置４００である。水耕栽培用タンク１０１に使用する撥水処理砂を通すエアー・酸素を自然又はポンプによる自然拡散、もしくは強制送気水道にエアーを混ぜた水道を水耕栽培農業産業タンクに移動する。そして、使用済の水道４０４を又リサイクルすることによって最低限管理で植物を高効率で生産する。
【００３０】
（その他の実施形態）
最後に、本発明に至った知見を説明する。
【００３１】
近年農業産業の水耕栽培は新鮮な野菜などを製造の為多くの研究者、技術者、企業など注目されている。水耕栽培は植物を人工的に栽培及び管理できるため非常に人気のある技術であり、信頼されている。水耕栽培技術は場所及び時期にこだわらずに一年中いつでもどこでもニーズに対する対応できる技術として人気が集まってきている。新鮮な植物を育つために必要な栄養分を水中に混ぜる必要であるが、その他も元気な植物を育つ為に植物の元気な根に酸素を吸収させるために水中に酸素の正しい割合をキープする必要である。
【００３２】
そうすることによってスマート植物の元気な根も育てられる。従って新鮮な植物を作ることによっておいしい野菜など作れる。従来の水耕栽培技術では植物の根が腐らないために植物の根用水に毎日エアー（酸素）を混ぜる必要である。従って、水耕栽培技術ではエアーを水に混ぜる作業の為必ず植物の面倒を見る管理者が必ず必要である。あるいは元気な植物を育つ為にエアー又は酸素ポンプによる水中にエアー・酸素を混ぜる条件が必要である。従来水耕栽培で育つ植物の管理者のエラーで植物や野菜などに影響するため、信頼性が下がる。
【００３３】
従来の水耕栽培産業を成功させるために水中環境が非常に大切である。例えば、水中ＰＨが変化しない為にも水とエアーの正しい割合をキープする必要である。従来水耕栽培産業では水中にエアーを混ぜる作業は責任を持つ管理者が毎日２〜３回行う。又は、水にエアーを混ぜるためエアーポンプが必要となる。従って、高信頼性及び自然に水中にエアーを混ぜる方法が必要となって来る。
【００３４】
従来技術の水耕栽培産業では新鮮な野菜、スマートサラダ、アユルベーダ薬品用植物など、例えば、イチゴ、トマト、レタス、ハーブ、花などを作れるが、信頼性の高い水耕栽培農業産業の為に水にエアーをニーズに対する対応が必要の為自動的に低コストで必要なエアーを混ぜる方法が必要である。我々が既に信頼性の高い撥水処理砂の製造技術を開発している。我々が開発した撥水処理砂の粒子間隙は水の分子より小さいため水を省く特徴を持つ。すなわち、撥水砂と呼ばれる。
【００３５】
逆に、酸素やエアーの分子のサイズは撥水処理砂の粒子間隙より小さいため透過する。従って、撥水処理砂の最適なレイア厚みを用いて水耕栽培用のタンクに使用することによって水をホールドしながら、撥水処理砂を通して水中に均一的にエアーを混ぜることが可能になるため、低コストで新鮮なおいしい野菜、スマートサラダ、アユルベーダ薬品用植物など一年中何時でも何所でもニーズに対応できるため植物を低コストで育つことができる。更に、水耕栽培農業産業用研究開発の場及び機会も増えて、好きな新鮮の植物や魚なども生産することが可能になる。
【００３６】
有用植物を人工的に栽培する方法で、根を機能させる養液が水を主成分とし、該養液への酸素供給の一部分は撥水処理砂の粒子間隙を通じてなされることを特徴とする水耕栽培法、並びに水耕栽培設備を提供するために、我々撥が水砂処理砂の製造技術を開発した。ノーマル砂の表面に特別撥水剤を用いて撥水剤コーティングによる撥水特性を持つ疎水性官能基モノレイヤをすることによってコートした砂は撥水処理砂として特徴を持つことができる。
【００３７】
従来の水耕栽培技術では植物の根を元気に育つ為に毎日２−３回水道に必要なエアー・酸素を混ぜる必要であるため、エアー・酸素を混ぜる作業は担当者又はエアーポンプなどを用いて行う。従って、水耕栽培農業技術及び水耕栽培産業は担当者の能力及び管理が影響する、そして水耕栽培農業産業が実現するのに高くなる。我々が開発した撥水処理砂が水を省く特性とともにエアー・酸素を撥水処理砂の粒子間隙を透過する特性を持っている。それは撥水処理砂の粒子間隙は水の分子より小さくて、エアー・酸素の分子より大きいであるためである。
【００３８】
水耕栽培技術に撥水処理砂の水を省く特性とともにエアー・酸素を撥水処理砂の粒子間隙を透過する特性を両方の特徴が利用し、水耕栽培に必要な水道及びエアーの割合を均一に混ぜながら、本実施形態に係る発明は、撥水処理砂を用いて水耕栽培農業産業の生産コストは大幅に削減できる。
【００３９】
スマート水耕栽培法、並びに水耕栽培設備を実現させるために水耕栽培技術では必要な水道及びエアーの割合を均一に混ぜながら、元気な水耕栽培農業産業の生産コストは大幅に削減できることが重要である。従来水耕栽培技術では植物の根を元気に育つ為に毎日２−３回水道に必要なエアー・酸素を混ぜる必要であるため、エアー・酸素を混ぜる作業は担当者又はエアーポンプなどを用いて行う。従って、水耕栽培農業技術及び水耕栽培産業は担当者の能力及び管理が影響する、そして水耕栽培農業産業が実現するのに高くなる。更に、水耕栽培農業産業は管理者の知識及びエラーに影響するため信頼性が下がり、技術的にも改善する必要である。我々が撥水処理砂製造用の技術を開発した。開発した撥水処理砂が水を省く特性とともにエアー・酸素を撥水処理砂の粒子間隙を透過する特性を持っている。それは撥水処理砂の粒子間隙は水の分子より小さくて、エアー・酸素の分子より大きいであるためである。
【００４０】
撥水処理砂の最適な厚みの層を少なくても一つ以上を使う条件を利用し、砂を通して水道にエアー・酸素の適切の量を自然に、そして均一に、混ぜる事によってスマートな水耕栽培農業産業を効率よく、新鮮なおいしい野菜、スマートサラダ、アユルベーダ薬品用植物など一年中何時でも何所でもニーズに対応できるため植物を低コストで育つことができる。更に、最適条件を利用して水耕栽培農業産業用研究開発場及び機会も増える事によって、好きな新鮮の植物及び魚などの生産及び高効率の野菜も最低限の管理で実現できる。
【００４１】
撥水処理砂の最適な厚みの層を少なくても一つ以上を使う条件を利用し、砂を通して水道にエアー・酸素の適切の量を自然に、そして均一に、混ぜる事によってスマートな水耕栽培農業産業を効率よく、新鮮なおいしい野菜、スマートサラダ、アユルベーダ薬品用植物など一年中何時でも何所でもニーズに対応できるため植物を低コストで育つことができる。更に、最適条件を利用して水耕栽培農業産業用研究開発場及び機会も増える事によって、好きな新鮮の植物及び魚などの生産及び高効率の野菜も最低限の管理で実現できる。水があるところどこでも製造可能な装置を適用する。更に、撥水砂のエアー透過率などの最適条件による新ブランド野菜、イチゴ、スマートサラダ用植物等の成長レート制御も可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明による撥水砂を通して、自動的に水中に空気をより均一に混ぜることでき、水耕栽培等に利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１  水耕栽培用タンク
１００、２００、３００、４００  水耕栽培装置
２０２  撥水砂層
２０３  撥水砂層を通過した空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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