(57)【要約】  簡単かつ安価に設置できメンテナンスも容易にできる植物栽培装置を提供する。栽培植物の根を下垂させる中空の根圏部を有する栽培ボックスを上側パネルと下側パネルを着脱自在に組み合わせて構成すると共に、該下側パネルの廃液口を設けた底壁の下部に長さ方向全長に亙って樋形状のガターを着脱自在に取り付けており、前記上側パネルは長さ方向に間隔をあけてノズル装着穴を備え、各ノズル装着穴に養液噴霧用のノズルを差し込んで前記根圏部に吊り下げると共に、該上側パネルは栽培植物の植付穴を備え、該植付穴に栽培植物の根を差し込んで前記根圏部に吊り下げて前記ノズルから養液を噴霧する構成としている。
2019069826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物の根を下垂させる中空の根圏部を有する栽培ボックスを備え、前記根圏部に養液を霧状にして噴霧する植物栽培装置において、
前記栽培ボックスを上側パネルと下側パネルを着脱自在に組み合わせて設けると共に、該下側パネルの廃液口を設けた底壁の下部に長さ方向全長に亙って樋形状のガターを着脱自在に取り付けており、
前記上側パネルは長さ方向に間隔をあけてノズル装着穴を備え、各ノズル装着穴に養液噴霧用のノズルを差し込んで前記根圏部に吊り下げると共に、該上側パネルは栽培植物の植付穴を備え、該植付穴に栽培植物の根部を差し込んで前記根圏部に吊り下げて前記ノズルから養液を噴霧する構成としていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁は上向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁と、前記上側パネルの幅方向両側の側壁は下向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁とし、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、該上側パネルの両側の傾斜側壁の間の頂面に前記ノズル装着穴を設けると共に、前記傾斜側壁に千鳥配置で前記植付穴を設けている請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記下側パネルおよび上側パネルの幅方向両側の側壁は垂直壁とすると共に、前記上側パネルの頂面および下側パネルの底面は水平し、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、幅狭の前記上側パネルの頂面に１つの前記ノズル装着穴を設け、又は幅広の前記上側パネルの頂面に複数の前記ノズル装着穴を間隔をあけて設け、
かつ、該ノズル装着穴を挟む位置に前記植付穴を設けている請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁の上端に外側に向けて突設した受板部を設け、該受板部に嵌合部を設ける一方、
前記上側パネルの幅方向両側の側壁の下端に外側に向けて突設した載置部を設け、該載置部に被嵌合部を設け、
前記上側パネルの前記載置部を前記下側パネルの前記受板部に載せて前記被嵌合部と前記嵌合部を嵌合し、あるいは前記上側パネルと下側パネルの両側の側壁の間に介在させて前記根圏部の容積を拡大する中間パネルを設け、該中間パネルの上端と下端に外側に突設した連結板部を前記載置部と受板部にそれぞれ当接させて連結している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記上側パネルのノズル装着穴に差し込んで前記根圏部に吊り下げる養液供給管の下端に長さ方向の両側に分岐する管を設け、該管の前後両端に前方向きに噴射する前記ノズルと後方向きに噴射する前記ノズルを設ける一方、
前記長さ方向に並設させる複数本の栽培植物の間に前記ノズルを配置し、前記養液供給管を主養液供給本管に長さ方向に間隔をあけて取り付け、該主養液供給本管を前記上側パネルの上面に搭載して配管している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記養液噴霧用のノズルとして、旋回流を噴霧する空円錐形ノズルまたは直進棒流をピンに衝突させて噴霧するピンジェット形ノズルを用いる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
停電時に作動する発電機、または充電用太陽光発電パネルから給電されるバッテリーを備えている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記根圏部にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置を備えている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記ノズルへの養液供給手段に付設している電気部品の停電および異常発生、養液を貯留する施肥タンク内の水位異常発生、前記根圏部に設置するＣＯ２センサーの断線発生、日射センサーの断線発生のいずれかを検出した時にアラームを発信する異常通知装置を備えている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記廃液口を通して回収した廃液を除菌するＵＶ、オゾン、あるいは光触媒を用いた浄化装置と、浄化した廃液を濾過する自動洗浄フィルター装置と、該自動洗浄フィルター装置から施肥タンクにリターンさせる配管を備えている請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
施肥タンク内に貯留する養液の過熱防止用チラー装置を備えている請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１２】
根圏部のＣＯ２濃度と養液の噴霧サイクルの少なくとも一方を、植物の成長段階と日射量に応じて自動制御するコントローラを備えている請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１３】
噴霧する養液のＥＣ濃度とｐＨの制御手段を備えている請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培装置に関し、詳しくは、ビニルハウス等の温室内で栽培植物の根にノズルから養液を噴霧して霧栽培を行う植物栽培装置において、植物の根を位置させる閉鎖空間（以下、根圏部と称す）に噴霧する養液を効率的に根に吸収させることが出来、余剰養液を低減すると共に余剰養液が生じても迅速に排出でき、かつ、栽培植物を高密度に栽培可能として収穫量の増加並びに栽培植物の品質を上げることにより経済的な営農に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、土壌を用いることなく作物等の栽培を行う養液栽培が注目されている。長所としては、土壌病害や連作障害を回避でき、耕起、畝立、土寄せ、施肥、除草等の土耕に必要な作業が省略でき、給液や施肥管理が自動化でき、大規模化が容易になり、かつ、肥料や水の利用効率が向上する等が挙げられる。養液栽培の中でも、栽培植物の根圏部に養液を噴霧して霧状に充填させる「空中栽培」は、養液の吸収率が高く、生育を速めることが出来る。特に、植物の根に吸収させる噴霧養液を自在にコントロールして栽培植物の品質を高めることができ、かつ、自動化、省力化がしやすい利点がある。【０００３】
前記噴霧による植物栽培装置として本出願人は特許第５７９２８８８号公報（特許文献１）、特開２０１２−１０６５１号公報（特許文献２）、Ｗ０２０１５／１７４４９３号公報（特許文献３）等を含め多数の提供をしている。【０００４】
特許文献１および特許文献２の植物栽培装置では、図１７（Ａ）に示すように、横長な栽培ボックス１００内に長さ方向Ｌに沿ってボックス上面に栽培植物Ｐを間隔をあけて植栽し、これら栽培植物Ｐの根部Ｐｒを栽培ボックス１００内に垂下させている。栽培ボックス１００内には長さ方向Ｌに沿って上下を仕切る傾斜仕切板１０６を設置し、短辺側の一側壁１０１の内面中央に１つのノズル１１０を取り付ける一方、対向する他側壁１０２の近傍の下部に噴霧循環用のファン１１５を取り付けている。前記ノズル１１０とファン１１５とにより、栽培ボックス１００内でノズル１１０からの養液の噴霧を傾斜仕切板１０６の上方で他側壁１０２へと流し、他側壁１０２に沿って下方へ流した後に、傾斜仕切板１０６の下方で一側壁１０１へ循環させている。特許文献２では図１７（Ｂ）に示すように、栽培ボックス１００の上面１００ａを階段状とし、各段に栽培植物Ｐを植栽し、栽培ボックス１００の内部に設置するノズル１１０から根部Ｐｒに向けて養液を噴霧する一方、栽培植物Ｐの地上部の茎や葉に向けてノズル１１１から水や養液を噴霧している。【０００５】
特許文献３では、図１８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、栽培ボックス１００の内部に、長さ方向Ｌの側壁内面に間隔をあけてノズル１１０を配置し、これらノズルからボックス内部の根部Ｐｒに向けて養液を噴霧している。即ち、特許文献１、２では、長さ方向Ｌの一端に取り付ける１つのノズルから長さ方向に養液を噴霧しているのに対して、特許文献３では長さ方向に間隔をあけて配置する複数のノズル１１０から直交する幅方向Ｗに養液を噴霧している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７９２８８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０６５１号公報
【特許文献３】Ｗ０２０１５／１７４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１〜３の従来の植物栽培装置では、栽培ボックスの中空部を囲む側壁の内面にノズルを設置しているため、設置作業およびメンテナンスはボックスの蓋を開いた状態で行う必要があり、作業手数がかかる問題がある。
また、前記特許文献１、２では、長さ方向の一端に設置した１個のノズルからの噴霧を他端に設置したファンで循環させるため、噴霧の飛距離を伸ばす必要がある。そのため、該ノズルとして二流体ノズルを用いることになる。しかしながら、二流体ノズルを用いると、圧力空気を供給するエアコンプレッサを必要とし、設備コストおよびランニングコストがかかる問題がある。一方、特許文献３では、各栽培植物の根に向かって養液を噴霧するため噴霧の飛距離を伸ばす必要は無く、一流体ノズルを用いることができ、設備コストおよびランニングコストの低減を図ることができる。【０００８】
しかしながら、特許文献３の栽培装置とすると、１または２個の栽培植物の根に向けて直接噴霧しているためノズルの個数が多くなり、噴霧量も多くなる。そのため、作物に吸収されなかった余剰養液が多く発生し、栽培ボックス内に余剰養液が溜まりやすくなる。この余剰養液に栽培植物の根が浸ると養分の過剰摂取が起こり施肥管理が困難となる。かつ、溜まった余剰養液に病原菌が発生し、植物の根に感染すると根腐れや維管束の障害を起こしやすくなり、一旦病害が発生すると、均一な環境であるため短時間のうちに急速に拡大し栽培植物が全滅する恐れがある。【０００９】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、少ない噴霧量で中空の根圏部を高湿度環境として効率よく養液を根が吸収できるようにして、余剰養液を少なくすると共に余剰養液の排出が迅速に行え、かつ、ノズルの設置を含めた植物栽培装置の全体の組み立て及びメンテナンスが容易に行える植物栽培装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、栽培植物の根を下垂させる中空の根圏部を有する栽培ボックスを備え、前記根圏部に養液を霧状にして噴霧する植物栽培装置において、
前記栽培ボックスを上側パネルと下側パネルを着脱自在に組み合わせて設けると共に、該下側パネルの廃液口を設けた底壁の下部に長さ方向全長に亙って樋形状のガターを着脱自在に取り付けており、
前記上側パネルは長さ方向に間隔をあけてノズル装着穴を備え、各ノズル装着穴に養液噴霧用のノズルを差し込んで前記根圏部に吊り下げると共に、該上側パネルは栽培植物の植付穴を備え、該植付穴に栽培植物の根部を差し込んで前記根圏部に吊り下げて前記ノズルから養液を噴霧する構成としていることを特徴とする植物栽培装置を提供している。【００１１】
前記上側パネルはノズル装着穴と植付穴を設けて定植パネル兼ノズル取付パネルとして機能させる一方、前記下側パネルは伸びてくる根を収納する中空の根圏部として機能させると共にガターに余剰養液を導いている。前記上側パネルを下側パネルと分離していることにより、下側パネルに上側パネルを取り付けてから、上側パネルにノズル及び栽培植物を取り付けることができる。特に、上側パネルに設けるノズル装着穴を通してノズルを根圏部に吊り下げることができるため、メンテナンス時には上側パネルを下側パネルから分離することなく、ノズル装着穴からノズルを引き出してメンテナンスができ、ノズルの取り付け及びメンテナンスを簡単に行うことができる。【００１２】
本発明の植物栽培装置で用いる栽培ボックスは、前記上側パネルと、下側パネルとガターの３部材を必須として組み立てて構成している。長さ方向に延存する前記上側パネルと下側パネルとを組み立てた時に長さ方向の両端を閉鎖して中空の根圏部を構成するため、両端閉鎖パネルを取り付け、あるいは前記上側パネルまたは下側パネルに長さ方向の両端に閉鎖パネル部分を設けておいてもよい。
搬送時には複数の下側パネルを積み重ね、複数の上側パネルも積み重ねて輸送でき、梱包容量が小さくなり、輸送性に優れる。かつ、栽培ボックスは下側パネルに上側パネルを被せて搭載するだけで簡単に組み立てられ、栽培ボックスを小型化できる。【００１３】
前記ノズルからの養液噴霧量は前記根圏部が高湿度となる噴霧量としていることが好ましい。
前記のように、栽培ボックスを小型化し根圏部の容積を小さく出来るため、少ない噴量で小さい中空の根圏部内を効率よく霧を充満させて、高湿度の養液環境にでき、効率良く栽培植物の根に養液を吸収させることができる。このように、供給する養液量を低減でき、その結果、余剰養液を減少することができる。【００１４】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁は上向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁と、前記上側パネルの幅方向両側の側壁は下向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁とし、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、該上側パネルの両側の傾斜側壁の間の頂面に前記ノズル装着穴を設けると共に、前記傾斜側壁に千鳥配置で前記植付穴を設ける構成とすることが好ましい。【００１５】
あるいは、前記下側パネルおよび上側パネルの幅方向両側の側壁は垂直壁とすると共に、前記上側パネルの頂面および下側パネルの底面は水平し、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、幅狭の前記上側パネルの頂面に１つの前記ノズル装着穴を設け、又は幅広の前記上側パネルの頂面に複数の前記ノズル装着穴を間隔をあけて設け、
かつ、該ノズル装着穴を挟む位置に前記植付穴を設けてもよい。【００１６】
栽培ボックス内部でノズルから噴霧する養液は下側パネルの下方へスムーズに落下して底部に溜まり、この溜まった余剰養液は底壁の廃液用開口からガターへと流れ込み、余剰養液を迅速に排出できる。前記廃液用開口は廃液穴でも廃液溝でもよい。よって、栽培ボックスの下側パネルの内部に余剰養液が廃液となって溜まることはなく、栽培植物の成長する根が栽培ボックス内で溜まった廃液に浸ることはなく、根腐れや植物の病害の発生を防止できる。なお、前記ガターの底壁は長さ方向の一端に向けて下方傾斜させても良い。【００１７】
略山形状とした前記上側パネルの左右の傾斜側壁の間の頂面は細長い平板形状で連続させ、該頂面に長さ方向に間隔をあけて設ける前記ノズル装着穴の大きさは、前記ノズルを挿入できる大きさとすると共に該ノズルを下端に吊り下げる養液供給管に前記ノズル装着穴より大きい蓋板を取り付け、該蓋板が前記ノズル装着穴の周縁に係止するものとしている。該構成とすることで、ノズルをワンタッチで栽培ボックスに取り付けおよび取り外しすることができる。【００１８】
前記のように、上側パネルの傾斜側壁には長さ方向に間隔をあけると共に上下方向で千鳥配置で上下複数段の植付穴を設け、各植付穴に栽培植物の根を装着した定植ポットを差し込んで着脱自在に取り付けることが好ましい。該定植ポットは上面開口の筒材で、多孔の底壁と周壁を備えると共に周壁の上端縁に沿って植付穴の周縁に保持される突出片を設けた形状としていることが好ましい。
なお、上側パネルは略山形状でなく、栽培室の壁面に沿って設置する栽培ボックスでは、一側壁を傾斜側壁とし、他側壁は植付穴が無い垂直壁とした直角三角形状としてもよい。その場合、該上側パネルと組み合わせる下側パネルも同様な直角三角形状となる。【００１９】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁の上端に外側に向けて突設した受板部を設け、該受板部に嵌合部を設ける一方、
前記上側パネルの幅方向両側の側壁の下端に外側に向けて突設した載置部を設け、該載置部に被嵌合部を設け、
前記上側パネルの前記載置部を前記下側パネルの前記受板部に載せて前記被嵌合部と前記嵌合部を嵌合し、あるいは前記上側パネルと下側パネルの両側の側壁の間に介在させて前記根圏部の容積を拡大する中間パネルを設け、該中間パネルの上端と下端に外側に突設した連結板部を前記載置部と受板部にそれぞれ当接させて連結している。  
前記中間パネルの上下端の連結板部には、上側パネルの載置部に設けた被嵌合部と嵌合する嵌合部、下側パネルの受板部に設けた嵌合部と嵌合する被嵌合部を設けている。
前記嵌合部は嵌合凸部、被嵌合部は嵌合凹部とし、凹凸嵌合することが好ましい。【００２０】
栽培する植物に応じて、前記根圏部の容積を拡大する必要がある時は、前記のように上側パネルと下側パネルの側壁の高さを大として栽培ボックスを深底としてもよいし、上側パネルと下側パネルを幅広としてもよい。
さらに、上側パネルと下側パネルの間に前記中間パネルを介在させてもよい。このように中間パネルを用いると上側パネルと下側パネルは変えることなく、中間パネルを介在させて取り付け、かつ、該中間パネルの高さを変えることで、栽培する植物の根の成長量に応じた根圏部の容積として、栽培植物に対応することができる。【００２１】
前記栽培ボックスを保持する架台は、前記下側パネルの受板部を支承する部分を取り付けた左右両側の支柱パイプと、該左右の支柱パイプを連結する下端連結パイプと前記ガターの下面を支持する上部連結パイプとからなる架台とすることが好ましい。
前記上側パネルに植え付ける栽培植物が葉物野菜等で低背であれば、前記栽培ボックスを上下複数段で前記左右両側の支柱パイプで支持して取り付けると、高密度で栽培することができる。トマト等の背の高い作物の場合は栽培ボックスを一段としている。【００２２】
前記上側パネルのノズル装着穴に差し込んで前記根圏部に吊り下げる養液供給管の下端に長さ方向の両側に分岐する管を設け、該管の前後両端に前方向きに噴霧する前記ノズルと後方向きに噴霧する前記ノズルを設ける一方、
前記長さ方向に並設させる複数本の栽培植物の間に前記ノズルを配置し、これらノズルを主養液供給本管に間隔をあけて取り付け、該主養液供給本管を上側パネルの上面に搭載して配管し、前記各ノズルを前記ノズル装着穴に差し込むだけで取り付けられるものとしている。【００２３】
即ち、前記上側パネルのノズル装着穴に差し込んで前記中空の根圏部に吊り下げる前記ノズルは、前記養液供給管の下端に設ける逆Ｔ形状の継ぎ手管の前後長さ方向両側の先端にそれぞれ取り付けた前向きのノズルと後向きのノズルとの前後一対のノズルとし、前記長さ方向に並設させる複数本の栽培植物の間に前記前向きノズルと後向きノズルを配置し、これら前後ノズルから前後方向に噴霧する養液を前後方向の栽培植物の根圏部に供給し、前記養液供給管を上側パネルの上方に配管している主養液供給本管に接続できるようにしていることが好ましい。
このように、前後一対のノズルを前後長さ方向の先端に取り付けた養液供給管を前記ノズル装着穴に差し込むだけで、上側パネルと下側パネルで囲まれた根圏部にノズルを取り付けられ、組立作業性を高めることができる。
具体的には、長さ方向に並設させる栽培植物の３〜１０本に１本の割合で前後一対のノズルを取り付けた１本の養液供給管を配置している。尚、ノズルは前後一対に限定されず、片側だけとしてもよい。【００２４】
詳しくは、前記養液供給管は水平方向の上端管の長さ方向中央から下向きに延長する垂直管を備え、上端管を主養液供給本管の間に介在させて連結し、
該垂直管の上端に前記蓋板を取り付けると共に、下端に前記逆Ｔ形状の継ぎ手管を連結し、
該継ぎ手管の下部の前後長さ方向に延在する分岐管の先端に前記前向きノズルと後向きノズルとを挿入して回転するだけのワンタッチ操作で連結できるようにしている。
前記前向きノズルと後向きノズルは、それぞれノズルの上流側にストレーナを一体的に取り付けた構造とし、主養液供給本管から養液供給管、継ぎ手管の分岐管を通してストレーナに流入する養液の異物をストレーナで除去した後、ノズルに流入させて噴霧している。  前記養液供給管を栽培ボックスの根圏部に長さ方向に間隔をあけて配置し、各養液供給管の下端で前向きノズルから前向きに養液を噴霧し、後向きノズルから後向きに養液を噴霧して、根圏部の全体に略均等に養液の霧を充満させている。【００２５】
前記のように、本発明では栽培ボックス内に栽培植物の根圏部に向けて養液を噴霧するノズルを間隔をあけて複数配置しているため、前記特許文献１の１本のノズルからの噴霧をボックス内に循環させる場合と比較して各ノズルからの噴霧飛距離を伸ばす必要はなく、よって、圧力空気を混合せずに養液のみを噴霧する一流体ノズルを用いることができる。このように、圧力空気を用いる二流体ノズルを用いないと、エアコンプレッサーを不要に出来ると共に、栽培ボックス内で噴霧を循環させるファンも不要にでき、ランニングコストおよび設備コストを低下できる。【００２６】
具体的には、養液からなる一流体を噴霧する一流体ノズルからの噴霧の平均粒子径は１０μｍ〜１００、好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、更に好ましくは１０〜３０μｍの微霧からなるセミドライフォグとしている。セミドライフォグをノズルから噴霧すると、栽培ボックス内で水滴となって落下しにくく、栽培植物の根部への養液吸収率を高めることができると共に養液の無駄を無くすことができる。前記霧の粒子径はレーザ法で測定している。【００２７】
前記養液噴霧用の一流体ノズルとして、旋回流を噴霧する空円錐形ノズルまたは直進棒流をピンに衝突させて噴霧するピンジェット形ノズルを用いることが好ましい。
前記空円錐形ノズルは、例えば、ノズル本体とクローザーを備え、前記ノズル本体は中央に噴射穴が貫通した噴射側壁と外周壁を備え、該ノズル本体の噴射側壁と外周壁の内周面に囲まれた空間に前記クローザーが収容され、前記ノズル本体の噴射穴の大径流入口を前記噴射側壁の流入側内面の中央部分または前記クローザーの噴射側端面の中央部分に位置し、該大径流入口を囲む外周段部に設けられる円弧状の旋回溝の内周端が前記大径流入口に開口すると共に、前記旋回溝の外周端を前記クローザーの外周に設けられる液通路に開口させて前記旋回溝を流れる旋回流が前記噴射穴より噴霧されるものとし、かつ、前記旋回溝の内周端にオリフィスを備え、該オリフィスの最小部分の寸法は前記噴射穴の最小径部分の寸法と同等とされるノズルを用いることが好ましい。【００２８】
前記ピンジェット形ノズルは、ノズル本体の噴射側閉鎖壁の中心に直進棒流を噴射する直線穴からなる噴射穴を備えていると共に、該ノズル本体の噴射側閉鎖壁の外面から前記噴射穴と対向する位置に直進棒流が衝突する衝突用ピンを突設している。
該ピンジェット形ノズルでは噴射穴から噴射する直進棒流を前記衝突ピンに衝突させて、噴霧の微細化を図っている。
前記衝突ピンはノズル本体の噴射側閉鎖壁から突出するＪ字状あるいはＵ字状の衝突枠を突設し、該衝突枠に設ける前記衝突用ピンはアルミナ等のセラミックで形成し、衝突する直進棒流による摩損を低減していることが好ましい。【００２９】
前記ノズルに養液供給管を介して、ポンプで所要圧とした養液を供給し、該ノズルの噴霧圧力を０．５ＭＰａ〜２ＭＰａとしていることが好ましい。栽培植物の成長する根部の長さに対応させて前記ポンプの吐出圧を変えて前記ノズルの噴霧圧力を０．５ＭＰａ〜２ＭＰａの範囲内で漸次高圧として噴霧量を増加することが好ましい。【００３０】
本発明は主として営農用を対象としているため、栽培ボックスは、例えば、長さ１ｍ、幅０．５ｍ、高さ０．３ｍを１ユニットとし、栽培施設に応じて複数ユニットを連結した大型栽培ボックスとしている。この大型栽培ボックス内に栽培植物を長さ方向に５０〜１００ｃｍの間隔をあけて配置することが好ましい。【００３１】
本発明の植物栽培装置は、停電時に作動する発電機または充電用太陽光発電パネルから給電されるバッテリーを備えていることが好ましい。【００３２】
さらに、前記栽培ボックスの根圏部にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置を備えていることが好ましい。具体的には、栽培ボックスの外側にＣＯ２ボンベを配置し、該ＣＯ２ボンベから栽培ボックスに供給管を通して根圏部内にＣＯ２を供給して、栽培植物の生育を促進させても良い。【００３３】
前記ノズルへの養液供給手段に付設している電気部品、例えば、配管に付設している圧力計、流量計、電磁開閉弁、ポンプの駆動機等の停電および異常発生、養液を貯留する施肥タンク、廃液のリターンタンク等の各種タンク内の水位異常発生、前記根圏部に設置するＣＯ２センサーの断線発生、日射センサーの断線発生のいずれかを検出した時にアラームを発信する異常通知装置を備えていることが好ましい。異常通知装置は作業員の携帯用通信機にアラーム発信する機能を備えていることが好ましい。【００３４】
前記廃液口を通して回収した廃液を除菌するＵＶ、オゾン、あるいは光触媒を用いた浄化装置と、浄化した廃液を濾過する自動洗浄フィルター装置と、該自動洗浄フィルター装置から施肥タンクにリターンさせる配管を備えていることが好ましい。【００３５】
更に、施肥タンク内に貯留する養液の過熱を防止するため、過熱防止用のチラー装置を備えていることが好ましい。具体的には、チラー装置と施肥タンクとを配管を介して連通し、チラー装置で冷却した養液を施肥タンクに還流させる構成としている。【００３６】
さらに、前記栽培ボックス内の根圏部のＣＯ２濃度と養液の噴霧サイクルの少なくとも一方を、植物の成長段階と日射量に応じて自動制御するコントローラを備えていることが好ましい。【００３７】
かつ、植物の成長段階と日射量に応じて、噴霧する養液のＥＣ濃度とｐＨの制御手段も備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の植物栽培装置では、栽培植物の根を垂れ下げる栽培ボックスを着脱自在に組み合わせる上側パネルと下側パネルで形成し、該下側パネルに廃液を流すガターを着脱自在に組みつけることで、栽培ボックスを簡単かつ安価に組み立てることができ、初期費用を低減できる。さらに、栽培ボックスの内部に配置するノズルは、上側パネルの外方からノズル装着穴に差し込んで簡単に取り付けることができる。【００３９】
かつ、栽培ボックスは上側パネルの上端のノズル装着穴を通してノズルを中空の根圏部内に吊り下げ、両側の傾斜側壁に植付穴を設けているため、高密度に栽培植物を配置でき、栽培ボックスの小型化を図って、根に養液を吸収させるために噴霧するノズルの個数を減らすことができる。
さらに、栽培ボックスの中空の根圏部内で下方に落下する余剰養液（廃液）の液滴は下側パネルの底部に集まり、側壁に付着する液滴も側壁から底部へ自重落下させ、下側パネルの底壁に設けた廃液用開口から下方のガターに流下させているため、根圏部の底部に廃液を溜めず、成長した栽培植物の根が廃液に浸って根腐れするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（Ａ）は本発明の第一実施形態の植物栽培装置の栽培施設を示す概略斜視図、（Ｂ）は栽培施設内に設置する栽培ボックスを示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は栽培ボックスを架台で保持した状態を示す側面図、（Ｂ）は栽培ボックスの拡大側面図、（Ｃ）は栽培ボックスの長さ方向の断面図である。
【図３】栽培ボックスの上側パネルを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は断面図である。
【図４】栽培ボックスの下側パネルを示し、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は断面図である。
【図５】ガターの斜視図である。
【図６】栽培植物用のポットを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は平面図である。
【図７】（Ａ）は栽培ボックス内にノズルを吊り下げている状態を示す概略図、（Ｂ）は（Ａ）の拡大断面図である。
【図８】（Ａ）はノズルと養液供給管の継ぎ手管との連結部分を示す図面、（Ｂ）は継ぎ手管の側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の底面図である。
【図９】（Ａ）はストレーナと一体型のノズルの断面図、（Ｂ）はノズルの要部断面図である。
【図１０】栽培施設の設備を示す図面である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は下側パネルを変えた栽培ボックスの第二実施形態の側面図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は上側パネルと下側パネルの幅と深さを変えた栽培ボックスの第三実施形態の概略図である。
【図１３】中間パネルを用いた栽培パネルの第四実施形態の断面図である。
【図１４】栽培ボックスを上下多段で設置した第五実施形態の側面図である。
【図１５】第六実施形態のピンジェット形のノズルを示し、（Ａ）はストレーナ付きピンジェット型ノズルの断面図、（Ｂ）はストレーナの側面図、（Ｃ）はストレーナの部分断面図、（Ｄ）はノズル本体の噴射穴から直進棒流が衝突ピンに衝突する状態を示す説明図である。
【図１６】第七実施形態の他のピンジェット形のノズルの断面図である。
【図１７】（Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は他の従来例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の植物栽培装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図１０に第一実施形態を示す。
植物栽培装置は図１（Ａ）に示すように、太陽光を取り入れるビニルハウスまたはガラス張りの温室等からなる栽培施設５０の内部に図１（Ｂ）に示す栽培ボックス１を作業員通路をあけて多数列で並設している。なお、本実施形態では栽培施設の１つのハウス内に８列で栽培ボックス１を並設している。かつ、本実施形態では栽培植物Ｐが成長時には高背となるトマト等であるため、各列に栽培ボックス１は一段としている。なお、低背のレタス等の葉物野菜では図１３に示すように、各列に栽培ボックス１を上下２段としている。更に３段以上としてもよい。また、太陽光を取り入れる温室等に代えて建造物の内部を栽培施設とする植物工場内に栽培ボックスを設置してもよい。
【００４２】
栽培ボックス１は上側パネル２と下側パネル３を着脱自在に組み合わせて、栽培植物Ｐの根Ｐｒを下垂させる長尺な密閉空間となる中空の根圏部４を設け、下側パネル３の下部にガター５を着脱自在に組みつけて形成している。前記長さ方向に延存する前記上側パネルと下側パネルとを組み立てた時に長さ方向の両端を形成される開口を両端閉鎖パネル（図示せず）で閉鎖して中空の根圏部４を設けている。
上側パネル２、下側パネル３およびガター５は樹脂または発泡スチロールからなる。樹脂または発泡スチロールとすると軽量かつ安価となる。所要の強度、耐久性、耐候性、軽量性があれば素材は限定されない。該栽培ボックス１は栽培植物Ｐを一定間隔をあけて栽培できる大きさとしており、本実施形態では栽培ボックス１の高さＨは略３０センチ、幅Ｗは５０センチとし、該栽培ボックス１を長さ方向に複数連結して、栽培施設５０に応じた長さとしている。なお、栽培植物により高さＨ、幅Ｗを変えてもよい。
【００４３】
図２、３に示すように上側パネル２は略山形状で、下向きに広がる両側の傾斜側壁２ａに上下二段の千鳥配置で植付穴６を設けている。両側の傾斜側壁２ａに挟まれる頂面２ｂに長さ方向に間隔をあけてノズル１０を差し込むノズル装着穴７を設け、上側パネル２を定植パネル兼ノズル取付パネルとして機能させている。
【００４４】
傾斜側壁２ａの下端には外向きに載置部２ｃを突設し、該載置部２ｃの下面に下向きの嵌合凹部２ｄを設けている。頂面２ｂに設けるノズル装着穴７は長さ方向を長辺とする長方形の穴で、養液供給管１４の下端に前後一対のノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）を取り付けた状態でスムーズに貫通できる大きさとしている。該ノズル装着穴７は長さ方向に並ぶ複数の植付穴６毎に１つ設けている。本実施形態では３つの植付穴６（千鳥配置する上下の植付穴６では６個）に１つのノズル装着穴７を設けている。
さらに、ノズル装着穴７に近接した位置の傾斜側壁２ａに、内部観察穴２ｈを設け、該内部観察穴２ｈを開閉する蓋２ｋを設けている。
【００４５】
図２、４に示すように、上側パネル２と略対称形状で、上側パネル２の頂面２ｂと対向する底壁３ｂに長さ方向に間隔をあけて廃液口８を設けている。底壁３ｂを挟む傾斜側壁３ａの上端に載置部２ｃを搭載する受板部３ｃを外向きに突設し、該受板部３ｃの上面に上側パネル２の嵌合凹部２ｄに嵌合する嵌合凸部３ｄを設けると共に、下面にパイプ受け凹部３ｅを設けている。さらに、底壁３ｂの外面全長にガター５を取り付ける嵌合突起３ｆを設けている。
【００４６】
さらに、図１（Ｂ）に示すように、下側パネル３の傾斜側壁３ａにＣＯ２導入穴３ｈを設け、栽培ボックス２の外部に設置するＣＯ２ボンベ８０から中空の根圏部４内にＣＯ２を供給出来るようにしている。さらに、該ＣＯ２ボンベ８０からのＣＯ２の供給時及び供給量は、根圏部４内に設置するＣＯ２センサー７２とハウス内に設置する日射センサー７１の検出値、さらに植物の成長段階に応じて自動制御している。
【００４７】
ガター５は図５に示すように、底壁５ａと両側壁５ｂとからなる樋形状で、両側壁５ｂの上端に前記嵌合突起３ｆと嵌合する嵌合凹部５ｆを設け、ガターの一端にドレン管１２の上端と連結する排出口５ｈを設けている。
なお、図２（Ｃ）に示すように、ガター５の底壁５ａは長さ方向の一端から他端にかけて廃液が流れ落ちるスロープを設け、傾斜底壁としてもよい。あるいは、３部材で形成している栽培ボックス１そのものを傾斜させてもよい。
【００４８】
下側パネル３の受板部３ｃに上側パネル２の載置部２ｃを重ね、嵌合凸部３ｄを嵌合凹部２ｄに嵌合して、断面六角形状の中空の根圏部４を有する横長なボックスを組み立て、下側パネル３にガター５を組みつけ、３部材で栽培ボックス１を形成している。該栽培ボックス１は市販の農用パイプおよび受け金具からなる架台で保持している。詳しくは、図１（Ｂ）に示すように、下側パネル３の受板部３ｃのパイプ受け凹部３ｅに嵌合する長さ方向のパイプ１１Ａを左右両側の支柱パイプ１１Ｂに取り付けた受金具１１Ｃで支持している。左右の支柱パイプ１１Ｂを地面Ｇに突き刺して立設し、下端連結パイプ１１Ｄとガター５の下面を支持する上部連結パイプ１１Ｅで連結している。
【００４９】
上側パネル２の植付穴６には図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すポット１６を用いて、栽培植物Ｐの根Ｐｒを栽培ボックス１の中空の根圏部４に吊り下げている。
ポット１６は樹脂成形品からなり、植付穴６に挿入する上面開口の円筒で、傾斜側壁２ａに設けた植付穴６に挿入係止できるように、上端は傾斜させると共に傾斜周縁に係止する係止片１６ａを突設している。かつ、外周壁および底壁に多数の開口１６ｈを設け、栽培植物Ｐの根Ｐｒが開口１６ｈを通して根圏部４の内部に伸びられるようにしている。
【００５０】
上側パネル２のノズル装着穴７に差し込んで装着するノズル１０として養液のみを噴霧する一流体ノズルを用いている。図７および図８に示すように、養液供給管１４の上端管１４ｕの貫通穴１４ｈに主養液供給本管１３を挿入して取り付けている。
【００５１】
詳しくは、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、養液供給管１４は水平方向の上端管１４ｕの長さ方向中央から下向きに延長する垂直管１４ａを備え、上端管１４ｕの貫通穴１４ｈの両端に主養液供給本管１３の切断部を内嵌して連結している。
垂直管１４ａの上部外周に、長方形状のノズル装着穴７を閉鎖する大きさとした蓋材７０を固着している。垂直管１４ａ内の上下の貫通穴１４ｃは上端管１４ｕの貫通穴１４ｈに連通し、主養液供給本管１３から養液供給管１４の上端管１4ｕの貫通穴１４ｈに流入した養液が垂直管１４ａの貫通穴１４ｃを下端まで流下する形状としている。
【００５２】
該垂直管１４ａの下端に逆Ｔ形状管からなる継ぎ手管６０を連結し、該継ぎ手管６０の下部の前後長さ方向に延在する分岐管６０ａと６０ｂの各先端に前向きノズル１０Ａと後向きノズル１０Ｂをそれぞれ挿入して回転するだけのワンタッチ操作で連結している。
分岐管６０ａと６０ｂの周壁に図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように９０度間隔をあけて差込穴６０ｋを設け、これら差込穴６０ｋは回転方向の一端に係止部６０ｉを備え、後述するノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）の９０度間隔をあけて設けた係止片２９を差込穴６０ｋに挿入した後、回転させると、係止片２９が係止部６０ｉと係止して連結できる形状としている。
該継ぎ手管６０の逆Ｔ字状の貫通穴６０ｈは養液供給管１４の垂直管１４ａの貫通穴１４ｃの下端と連通し、貫通穴１４ｃから流入する養液を前後一対のノズル１０Ａ、１０Ｂに分岐して流入させている。
【００５３】
前後一対のノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）を継ぎ手管６０を介して下端に取り付けた養液供給管１４の垂直管１４ａは、上側パネル２の頂面２ｂのノズル装着穴７にスムーズに通すことができ、蓋材７０が頂面２ｂに接触するとノズル装着穴７を閉じると共に、中空の根圏部４に前後一対のノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）を吊り下げるものとしている。
ノズル装着穴７を長さ方向に間隔をあけて設け、養液供給管１４を栽培ボックスの根圏部４に長さ方向に間隔をあけて配置し、各養液供給管１４の下端の前向きノズル１０Ａから前向きに養液を噴霧し、後向きノズル１０Ｂから後向きに養液を噴霧することで、根圏部４の全体に略均等に養液の霧を充満させて高湿度環境としている。
【００５４】
前向きノズル１０Ａと後向きノズル１０Ｂは、それぞれ上流側にストレーナ１７を一体的に取り付けた構造とし、主養液供給本管１３から養液供給管１４、継ぎ手管６０の分岐管を通してストレーナ１７に流入する養液の異物をストレーナで除去して、ノズル１０に流入させて噴霧している。ストレーナ１７の構成は後述する。
ストレーナーは養液供給管の途中もしくは養液供給管と継ぎ手管の間に取り付けてもよい。
【００５５】
ノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）は一流体ノズルとし、肥料を水により所要倍率で希釈した養液のみを噴射している。即ち、図１６で示す従来例で提示したエアコンプレッサーを必要とする二流体ノズルを用いていない。
一流体ノズルからなるノズル１０は、ノズルの噴射穴の先端から旋回流として養液を噴霧する空円錐噴霧ノズルとしている。該ノズル１０からの噴霧の平均粒子径は本実施形態では１０〜３０μｍとしている。
【００５６】
前記ノズル１０は図９に示すように、ノズル本体２３とクローザー３０の２部材からなり、該２部材はいずれも樹脂成形品からなる。ノズル本体２３は噴射側壁２３ａと該噴射側壁の外周に連続する外周壁２３ｂを備え、噴射側壁２３ａと対向する他端は開口としている。ノズル本体２３の噴射側壁２３ａと外周壁２３ｂの内周面に囲まれた空間２３ｃにクローザー３０を内嵌固定して収容し、噴射側壁２３ａの中央に噴射穴２５を貫通して設けている。噴射穴２５は、噴射側に噴射口２５ａに連続する小径部を備え、該小径部に流入端側を広げたテーパ状穴２５ｔを連続させ、該テーパ状穴を大径直線通路２５ｕと連続させている。
【００５７】
ノズル本体２３の空間２３ｃに面する噴射側壁２３ａの流入側内面は、図９（Ｂ）に示すように、中央に開口する大径流入口２５ｅを囲む円形状の段部を設け、該段部に１８０度間隔をあけて一対の円弧状の旋回溝２６を設けている。これら旋回溝２６の内周端を大径流入口２５ｅに１８０度間隔をあけて開口して連通している。
【００５８】
旋回溝２６は円弧状に湾曲すると共に、内周端に向けて次第に幅狭とし、内周端側に最小幅としたオリフィス２７を設けている。オリフィス２７の開口の幅寸法は噴射穴２５の最小径部分の噴射口２５ａの幅と同一としている。かつ、これにより噴射口より小さい異物であれば旋回溝２６のオリフィス２７で詰まることはなく、噴射口２５ａからの養液の噴霧と共に外部に排出されるようにしている。さらに、旋回溝２６は断面Ｕ形状とし、底部はアール形状とし、異物が引っ掛かるエッジを設けておらず、メンテナンス時に容易に異物を除去できるようにしている。
【００５９】
クローザー３０は略円柱形状とすると共に流入側の先端中央に液流入口３０ｃを設けている。該クローザー３０はノズル本体２３の空間２３ｃに内嵌固定し、クローザー３０の平坦面からなる噴射側端面３０ａをノズル本体２３の段部２３ｄに押接すると共に、該クローザー３０の外周面をノズル本体２３の外周壁２３ｂの内周面に押接している。
【００６０】
クローザー３０の噴射側端面３０ａがノズル本体２３の大径流入口２５ｅを囲む段部２３ｄに押接されることで、旋回溝２６、２６を閉断面の旋回通路としている。
クローザー３０の外周面３０ｇに９０度間隔をあけて４つの円弧状の窪みを設け、ノズル本体の外周壁２３ｂとの間に液通路３３を設けている。該液通路３３はノズル本体２３の液流入部に連通させている。
クローザー３０の液流入口３０ｃを囲む外周壁には、液流入口３０ｃの窪みと連通する径方向の液通路を設けている。これにより、クローザー３０の液流入口３０ｃに流入する液が液通路３３を通してノズル本体２３の液流入部に流入し、旋回溝２６を通して噴射穴２５に旋回流として流入し、先端の噴射口２５ａから外部に噴射されるようにしている。
【００６１】
前記ノズル本体２３にクローザー３０を内嵌固定して組み立てるノズル１０は、前記のように、養液供給管１４の下端に連結した継ぎ手管６０の分岐管６０ａ、６０ｂの先端にそれぞれノズル本体２３の流入側を、前記のように、挿入した後に回転させてワンタッチで取り付けている。
ノズル本体２３の流入側に一体的に内嵌固定するストレーナ１７は三次元状に連続する空孔を備えた樹脂材からなり、空孔率は４０〜８０％としている。ノズル１０の噴射口２５ａおよび旋回溝２６のオリフィス２７の寸法は、ストレーナ１７の空孔の平均径より大きくして、ノズルのオリフィス２７および噴射口２５ａで詰まる異物をストレーナ１７で予め捕捉できるようにしている。
【００６２】
主養液供給本管１３から供給される養液Ｑは養液供給管１４、継ぎ手管６０の分岐管６０ａ、６０ｂを通してノズル１０と一体のストレーナ１７に導入され、該ストレーナ１７で養液Ｑに混入する異物が捕捉される。ストレーナ１７を通った養液はノズル１０内のクローザー３０に流入し、液通路３３を通して旋回溝２６に流入する。
旋回溝２６を流通する過程で、オリフィス２７に向けて流路断面積を漸次減少しているため液体圧が高められ、噴射穴２５へ旋回しながら流れ込み、ノズル本体２３の噴射口２５ａより旋回しながら噴射され、外部へ飛散する。旋回溝２６のオリフィス２７および噴射穴２５の最小径部分で噴射圧が高められることより、外部に噴射される噴霧の飛距離は長くなる。かつ、旋回溝２６で旋回された状態で噴射穴２５を旋回しながら流通するため、液滴同士が衝突して微粒化される。このように、微粒化機能が優れているため、噴霧圧力を０．５ＭＰａ〜２ＭＰａの低圧としても、平均粒子径が１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ以下、更に好ましくは１０〜３０μｍのセミドライフォグを噴霧できる。
【００６３】
主養液供給本管１３から供給する養液Ｑに異物が混入していると、まず、ストレーナ１７の通過時に、ストレーナ１７の空孔でオリフィス２７および噴射穴２５で詰まる異物を予め捕捉している。そのため、オリフィス２７および噴射穴２５の最小径部分で詰まる異物はノズル１０に流入しない。また、ストレーナ１７を通過した噴射穴２５の最小径部分より小さい異物は旋回溝２６のオリフィス２７で詰まることなく噴射穴２５からそのまま外部へ排出される。その結果、噴射穴２５およびオリフィス２７での異物による目詰まり発生を防止できる機能も優れている。
【００６４】
本発明の栽培ボックス１を備えた栽培施設５０では、図１０に示すように、各栽培ボックス１の上側パネル２の頂面２ｂに配管する主養液供給本管１３を複数本（本実施形態では４本）をまとめて供給管４０に連続し、該供給管４０をまとめて供給本管４１を介して噴霧する養液を貯留する施肥タンク４２に接続している。施肥タンク４２に水位センサー５８、撹拌器５９、ＥＣ・ＰＨセンサー６９を設置している。前記各供給管４０に制御盤４３で制御される電動式の開閉弁４４を介設すると共に、供給本管４１に制御盤４３で制御されるポンプ４５を介設している。施肥タンク４２は給水管５２と接続すると共に、濃縮液肥タンク４６および酸アルカリタンク４７と配管を介して接続して液肥混合ユニット６５を設けている。かつ、施肥タンク４２は循環式のチラー装置４８と循環管４９を介して接続し、施肥タンク４２内に貯留している液肥の過熱を防止している。
【００６５】
さらに、ガター５に接続するドレン管１２を排水管５４を介してリターンタンク５５に接続し、該リターンタンク５５内に集めた廃液を浄化装置５６に循環管５７を介して接続し、ポンプ６７によりリターンタンク５５に戻している。浄化装置５６では廃液をＵＶ、オゾン、光触媒等を用いて除菌し、養液として再生している。かつ、リターンタンク５５に貯留した浄化済みの廃液を再利用するため、タンク内に汲み上げポンプ６６を設置し、汲み上げた廃液を配管６１を通して自動洗浄フィルター６２に通して濾過した後、施肥タンク４２に戻している。このように、浄化濾過して清浄化した廃液を施肥タンク４２に供給して養液を無駄なく再利用している。
【００６６】
前記制御盤４３は電動式の開閉弁４４、施肥タンク４２に設置した水位センサー５８、撹拌器５９、ＥＣ・ＰＨセンサー６９と電気接続すると共に、各種配管に設置している電磁開閉弁、圧力センサー、流量センサー、リターンタンク５５内の汲み上げポンプ６６と接続し、駆動信号を出力すると共に、前記各種センサーからの検出値を受信している。
【００６７】
さらに、栽培施設５０のハウス内には図１（Ａ）に示す日射センサー７１を設け、該日射センサー７１および栽培ボックス１内の根圏部に設置したＣＯ２センサー７２の検出値を入力するコントローラ７０を設けている。該コントローラ７０には前記制御盤４３から前記各種センサーの検出値も入力されている。前記施肥タンク４２内のＥＣ・ＰＨセンサー６９で検出したＥＣ値およびＰＨ値、日射センサー７１で検出した日射量、さらに栽培植物の成長段階に対応させて、コントローラ７０から前記液肥混合ユニット６５の濃縮液肥タンク４６、酸アルカリタンク４７から施肥タンク４２へ供給する濃縮液、酸、アルカリ成分の供給量を制御する指令を送信している。かつ、前記電気部品の停電および異常発生、タンク内の水位異常発生、前記根圏部に設置するＣＯ２センサー７２の断線発生、日射センサー７１の断線発生を検出した時、コントローラ７０から携帯用通信機器７５に異常を知らせるアラームを送信できるようにしている。
さらに、停電時に作動する発電機または充電用太陽光発電パネルから給電されるバッテリーを備えている。
【００６８】
さらに、コントローラ７０で栽培ボックス１内の根圏部のＣＯ２濃度と、施肥タンク４２からの養液の噴霧サイクルを、植物の成長段階と日射センサー７１の検出値に応じてコントローラ７０で自動制御している。前記植物の成長段階は、例えば、初期、中期、終期と３段階に分けている。
【００６９】
本発明の植物栽培装置では、各栽培ボックス１に、養液供給管１４、分岐管を備えた継ぎ手管６０を介してノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）から養液を栽培植物Ｐの根圏部４に向けて噴霧し、高湿度の養液環境としている。噴霧は平均粒子径を１０〜５０μｍ（本実施形態では１０〜３０μｍ）としているため、水滴として凝集して落下するのを抑制でき、栽培ボックス１内で空気中に浮遊させ、栽培植物Ｐの根部Ｐｒは養液を吸着しやすいため、養液の吸収効率を高めることができる。かつ、前記ノズルからの養液噴霧量は栽培ボックス１の根圏部が高湿度となる噴霧量としている。
【００７０】
また、栽培ボックス１内に前後一対のノズル１０（１０Ａと１０Ｂ）を間隔をあけて複数配置しているため、各ノズル１０からの噴霧飛距離を伸ばす必要はなく、よって、ノズル１０として圧力空気を混合せずに養液のみを噴霧する一流体ノズルを用いることができる。かつ、栽培ボックス１内で噴霧を循環させるファンを設置する必要はなく、エアコンプレッサーおよびファンを不要にでき、ランニングコストおよび設備コストを低下できる。
【００７１】
特に、本栽培ボックス１では、上側パネル２の上端の頂面２ｂからノズル１０を中空の根圏部４内に吊り下げ、両側の傾斜側壁２ａ、２ａにそれぞれ上下２段に植付穴６を設けて、栽培植物Ｐの根Ｐｒをポット１６に入れて中空の根圏部４内に吊り下げている。よって、栽培ボックス１を小型化しながら、栽培植物Ｐを高密度に定植でき、これら栽培植物の根圏部に養液を噴霧するノズル１０の個数を減らすことができる。
【００７２】
さらに、中空の根圏部４内で下方に落下する余剰養液（廃液）の液滴は下側パネル３の底部に落下し、側壁に付着する液滴も底部へ落下させることが出来る。かつ、下側パネル３の底壁３ｂに廃液口８を設け、下方のガター５へ流下させているため、下側パネル３の底部に廃液は溜まらず、成長した栽培植物の根Ｐｒが廃液に浸って根腐れするのを防止できる。さらに、ガター５からドレン管１２へと連続させているため、自動的にリターンタンク５５に廃液を溜めることができる。かつ、該リターンタンク５５内の廃液を浄化装置５６へと送給して浄化すると共に、自動洗浄フィルターを通して濾過した後に施肥タンク４２に戻して再利用できる。
【００７３】
また、上側パネル２へのノズル１０の取リ付けは、主養液供給本管１３を頂面２ｂに配管し、ノズル装着穴７にノズル１０を位置させて挿入するだけで簡単に取り付けることができ、ノズル１０を取り付けた養液供給管１４に固着した蓋材７０でノズル装着穴７を塞ぐことができる。逆にノズル１０のメンテナンス時は養液供給管１４を上方へ引き上げるだけでノズル１０を取り出すことができる。このように、ノズル１０の取り付け及びメンテナンスが容易となる利点を有する。
かつ、ノズル取付部分に近接して内部観察穴２ｈを設けているため、蓋２ｋを外して簡単に中空の根圏部４内を観察することができる。
【００７４】
さらに、栽培ボックス１内にＣＯ２ボンベ８０からＣＯ２を供給しているため、栽培植物の成長を促進できる。かつ、制御盤４３、コントローラ７０を備え、施肥のＥＣ、ＰＨを栽培植物の成長段階に対応して適正に自動調合できる。さらに、電気系統の異常を作業者に知らせることができ、作業能率を高めると共に、作業負担を軽減できる。
【００７５】
さらにまた、栽培ボックス１は上側パネル２、下側パネル３、ガター５を栽培施設５０内で簡単に組み立てることができる。これら上側パネル２、下側パネル３は複数枚を重ねて栽培施設まで搬送でき、搬送性に優れ、初期コストの低減を図ることができる。
また、噴霧する養液は施肥タンク４２をチラー装置４８を用いて過熱防止を図っているため、噴霧により栽培ボックス１内の温度が上昇し、根Ｐｒが死滅するのを防止できる。
【００７６】
図１１（Ａ）（Ｂ）に栽培ボックスの形態を変えた第二実施形態を示す。
図示のように、下側パネル３の両側の傾斜側壁３ａを傾斜角度を急激にした上側部３ａ１と、傾斜角度をゆるくした底側の下側部３ａ２の段状としてもよい。変形例（Ａ）（Ｂ）の形状とすると、上側パネル２と下側パネル３で囲まれる中空の根圏部４の下部容積を増大でき、栽培植物Ｐの根Ｐｒが成長しても、根同士が絡み合うのを抑制でき、ノズル１０からの噴霧の飛距離を確保できる。
【００７７】
図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に栽培ボックスの形態を変えた第三実施形態を示す。
第三実施形態の栽培ボックス１は上側パネル２の両側の側壁２ａー３及び下側パネル３の両側の側壁３ａ−３は垂直とし、上側パネル２の頂面２ｂー３および下側パネル３の底壁３ｂ−３は水平としている。
【００７８】
図１２（Ａ）の第三実施形態Ａは幅広で浅底とし、中空の根圏部４の容積を幅方向に広げている。上側パネル２の頂面２ｂー３の幅方向の中央にノズル装着穴を設け、ノズル１０を差し込んで根圏部４に吊り下げている。該ノズル１０を差し込むノズル装着穴を挟む位置に植付穴（図示せず）を設け、これら植付穴に前記第一実施形態と同様に栽培植物の根部を充填するポットを装着している。
この第三実施形態Ａは、栽培植物の根が横広がりの場合に好適に用いられる。
【００７９】
図１２（Ｂ）の第三実施形態Ｂは幅狭で深底とし、中空の根圏部４の容積を深さ方向に広げ、栽培植物の根が縦長の場合に好適に用いられるものとしている。
図１２（Ｃ）の第三実施形態Ｃは第三実施形態Ａと同じ幅広で浅底とし、中空の根圏部４の容積を幅方向に広げている。該第三実施形態Ｃでは上側パネル２の頂面２ｂー３の幅方向に間隔をあけてノズル装着穴を２個設け、それぞれノズル１０を差し込んで根圏部４に吊り下げている。前記各ノズル１０を差し込むノズル装着穴を挟む位置に植付穴（図示せず）を設け、これら植付穴に前記第一実施形態と同様に栽培植物の根部を充填するポットを装着している。該第三実施形態Ｃの栽培ボックス内には栽培植物を幅方向で２列に並べて栽培することができる。なお、栽培ボックスの幅をさらに広げて、３列、４列でノズルを吊り下げ、栽培植物を対向させて３列、４列で栽培することも可能である。
【００８０】
図１３に栽培ボックスの形態を変えた第四実施形態を示す。
前記第一〜第三実施形態では上側パネル２と下側パネル３とで中空の根圏部４を形成しているが、第四実施形態では、上側パネル２と下側パネル３の両側の傾斜側壁２ａ、３ａの間に長方形状の平板からなる中間パネル８５を介在させて根圏部４の容積を拡大している。詳しくは、中間パネル８５の上端面８５ａは上側パネル２の傾斜側壁２ａの下端から外向きに突設した載置部２ｃと当接させ、該載置部２ｃの下面に設けた嵌合凹部２ｄを嵌合する嵌合凸部８ｄを上端面８５ａの中央から突設している。
同様に、中間パネル８５の下端面８５ｂは下側パネル３の傾斜側壁３ａの上端から外向きに突設した受板部３ｃと当接させ、該受板部３ｃの上面に設けた嵌合凸部３ｄを嵌合する嵌合凹部８ｅを下端面８５ｂの中央から突設している。
【００８１】
上側パネル２と下側パネル３とは中間パネル８５を介在させずに直接に連結する場合と同一のパネルを用いることができ、左右同形の中間パネル８５を用いるだけで、栽培する植物の根の成長が大きな場合に、根圏部４の容積を拡大して対応することができる。
このように、上側パネルと下側パネルは変えることなく、中間パネル８５を取り付け、かつ、該中間パネルの高さを変えることで、栽培する植物の根の成長量に応じた根圏部の容積を変えて、栽培植物に対応することができる。
【００８２】
図１４は栽培施設のハウス内における栽培ボックス１の配置形態を変えた第五実施形態を示す。前記第一実施形態では栽培ボックス１は一段であったが、第五実施形態では、栽培ボックス１を上下２段で支柱パイプ１１Ｂに取り付けている。
前記第一実施形態では背の高いトマト等を栽培植物Ｐとするため、栽培ボックス１は一段としているが、レタス、イチゴ等の低背植物では、該第五実施形態で示すように、下段の栽培ボックス１−Ｄの上部に上段の栽培ボックス１−Ｕを所要の高さ空間を空けて取り付けてもよい。該構成とすると、生産性を高めることができる。
【００８３】
さらに、栽培植物の根をポットに植え込まずに、上側パネルの傾斜側壁の内面に支持シートを貼り付け、植付穴を閉鎖する部位では根を差し込むスリットを設けておき、スリットに根を差し込んで支持してもよい。また、植付穴は千鳥配置の上下２段に限定されず、１段でも良いし、３段以上でもよい。かつ、上側パネルの形状は山型に限定されず、水平な上面を設け、該上面の中央にノズル装着穴を設けると共に、両側に植付穴を設けてもよい。さらに、上面を片流れの三角形として、栽培施設の外側壁に沿って配置してもよい。
【００８４】
図１５に、噴霧用ノズルとして一流体ノズルのピンジェット型ノズルを用いる第六実施形態を示す。
栽培ボックス１の根圏部４に吊り下げる養液供給管１４の下端の継ぎ手管６０の前後両端に、第一実施形態の旋回型の空円錐ノズル１０に代えて、ストレーナ付きのピンジェット型のノズル１０−Ｐを用いている。該ピンジェット型のノズル１０−Ｐはノズル本体の噴射側閉鎖壁の中心に直進棒流を噴射する直線穴からなる噴射穴を備えていると共に、該ノズル本体の噴射側閉鎖壁の外面から前記噴射穴と対向する位置に直進棒流が衝突する衝突用ピンを突設し、噴射穴から噴射する直進棒流を前記衝突ピンに衝突させて、噴霧の微細化を図るものである。
【００８５】
詳細には、ピンジェット型のノズル１０−Ｐは第一実施形態と同様に樹脂製の多孔質材からなるストレーナ１７を組みつけている。
【００８６】
ノズル１０−Ｐはメタルインジェクションで成形した筒状のノズル本体９２の一端閉鎖壁からなる噴射側壁９２ａの外面よりＪ字状の衝突枠９３を突設している。該衝突枠９３は噴射側壁９２ａの先端外面から突出する縦枠部９３ａと、該縦枠部９３ａの先端から中心軸線を横断して突出する横枠部９３ｂを備え、該横断枠９３ｂの先端側の中心軸線にピン穴９３ｃを設けている。該ピン穴９３ｃにセラミック製の衝突ピン９４を挿入し、ノズル本体の噴射側壁９２ａに向けて突出させ、背面をピン穴９３ｃ内に接着剤９８で固着している。衝突ピン９４の突出部分は先端に向けて細くなる円錐とし、小径の衝突面９４ａを設けている。
【００８７】
ノズル本体９２の一端の噴射側壁９２ａの中心軸線に直線穴からなる噴射穴９５を備えると共に、該噴射側壁９２ａの平坦状内面と外周壁に囲まれた断面円形で内径が一定な直進流路９６を備えている。前記噴射穴９５は直進流路９６に連通し、該直進流路９６から噴射穴９５を通して養液を直進棒流として噴射している。前記衝突ピン９４の衝突面９４ａの直径を対向する噴射穴９５の直径に対して１００％〜１１５％の範囲としている。
該ノズル１０−Ｐでは、噴霧圧を０．５〜２．０ＭＰａ、噴霧流量を１〜５Ｌ／ｈｒ、噴霧する養液の平均粒子径を１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは１０μｍ〜３０μｍとしている。
【００８８】
ノズル本体９２は第一実施形態のノズルと同様に継ぎ手管の分岐管にワンタッチ操作で連結できるように、外周壁に９０度間隔をあけて係止片９９を突設し、前記図８に示すように、分岐管に９０度間隔で設けている差込穴６０ｋに回転するだけで連結できるようにしている。
【００８９】
ノズル本体９２の後端は開口とし、ストレーナ１７の前部１７ａを内嵌している。ストレーナ１７は図１５（Ｃ）に示すように三次元状に連続する空孔１７ｃを備えた樹脂材からなり、空孔率は４０〜８０％としている。該ストレーナ１７は前部１７ａと後部１７ｂとが連続し、前部１７ａの前端から後部の中間部まで中心穴からなる液通路１７ｈを設けている。該液通路１７ｈは直進流路９６に開口し、該直進流路９６から噴射穴９５へと流通させる構成としている。かつ、ストレーナ１７の後部の外周面は図１４（Ｂ）に示すように４つの円弧部１７ｃを突出して花弁形状とし、表面積を増大させてストレーナ１７の吸液量を多くしている。
【００９０】
前記実施形態のストレーナ１７を付設したノズル１０−Ｐは、栽培ボックス１の根圏部４に吊り下げた養液供給管の下端の継ぎ手管の前後両端に、前後方向から養液を栽培植物の根に向けて噴霧するように取り付けている。ストレーナ１７を通してノズル本体９２の直進流路９６を通って噴射穴９５に流入し、細穴とした噴射穴９５より図１５（Ｄ）に示すように直進棒流Ｑｓとなって噴射され、対向位置の衝突ピン９４の先端の衝突面９４ａに衝突する。其の際、噴射穴９５の直径を微小としているため、該噴射穴９５を通る養液の圧力が増強し、噴射圧を高めて直進棒流Ｑｓが噴射され、衝突面に衝突し、全液滴が微小化されて、外方へ飛散する。このように、衝突ピンに高圧とした直進棒流を衝突させることで、平均粒子径１０〜５０μｍ以下で噴霧することが出来る。
かつ、旋回流を噴霧する空円錐形ノズルにある旋回溝が無く、直線の噴射穴なので目詰まりしにくい点で優れている。また、衝突ピンをセラミック製としているので、高圧とした直進棒流の衝突による摩耗を防止することができる。
【００９１】
図１６は第七実施形態を示し、他の実施形態のピンジェット型一流体ノズル１０−ＰＰを用いている。
該ピンジェット型一流体ノズル１０−ＰＰは、直線穴からなる噴射穴８６ｈと衝突ピン８６ｐをセラミックで一体成形した噴射側のチップ部材８６をフッ素系樹脂からなるノズル本体８７にインサートモールドして形成している。
【００９２】
噴射側のチップ部材８６は図示のように、ノズル本体８７の噴射側開口に装着する噴射側壁８６ａの両側からＵ字形の衝突枠８６ｂを突設し、衝突枠８６ｂの両側縦枠部８６ｂ１の先端を連結する横枠部８６ｂ２の中心軸線に衝突ピン８６ｐを突設している。噴射側壁８６ａの中央に噴射穴８６ｈを設け、該噴射穴８６ｈと衝突ピン８６ｐとを第五実施形態のノズル１０−Ｐと同様な関係に設定している。
【００９３】
前記チップ部材８６で噴射側開口を閉鎖されたノズル本体８７は筒状の外周壁８７ａと噴射側壁８６ａで囲まれた直線流路８７ｂを備え、該直線流路８７ｂを噴射穴８６ｈと連通している。ノズル本体８７の外周壁８７ａの外周に図１４に示すノズルと同様に継ぎ手管の分岐管にワンタッチ操作で連結できるように、外周壁に９０度間隔をあけて係止片８７ｋを突設し、分岐管に９０度間隔で設けている差込穴に回転するだけで連結できるようにしている。ノズル本体８７に前記実施形態と同様にストレーナ１７を連結している。
【００９４】
当該第七実施形態のノズルは前記第六実施形態のノズルと同様に用いられ、細穴とした噴射穴８６ｈより直進棒流が噴射され、対向位置の衝突ピン８６ｐの先端の衝突面に衝突し、全液滴が微小化されて外方へ飛散する。このように、衝突ピンに高圧とした直進棒流を衝突させることで、平均粒子径１０〜５０μｍ以下で噴霧することが出来る。
【００９５】
本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１  栽培ボックス
２  上側パネル
２ａ  傾斜側壁
２ｂ  頂面
３  下側パネル
３ａ  傾斜側壁
３ｂ  底壁
４  中空の根圏部  
５  ガター
６  植付穴
７  ノズル装着穴
８  廃液口
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０−Ｐ、１０−ＰＰ）  ノズル  
１３  主養液供給本管
１４  養液供給管
１６  ポット
８０  ＣＯ２ボンベ
８５  中間パネル
Ｐ  栽培植物
Ｐｒ  根
【図１】
2019069826.tif 000003
【図２】
2019069826.tif 000004
【図３】
2019069826.tif 000005
【図４】
2019069826.tif 000006
【図５】
2019069826.tif 000007
【図６】
2019069826.tif 000008
【図７】
2019069826.tif 000009
【図８】
2019069826.tif 000010
【図９】
2019069826.tif 000011
【図１０】
2019069826.tif 000012
【図１１】
2019069826.tif 000013
【図１２】
2019069826.tif 000014
【図１３】
2019069826.tif 000015
【図１４】
2019069826.tif 000016
【図１５】
2019069826.tif 000017
【図１６】
2019069826.tif 000018
【図１７】
2019069826.tif 000019
【図１８】
2019069826.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月13日(2019.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物の根を下垂させる中空の根圏部を有する栽培ボックスを備え、該栽培ボックス内で長さ方向に間隔をあけて下垂する前記根に向けてノズルより養液を霧状にして噴霧して該根に霧状養液を吸収させる霧栽培用の構造としており、
前記栽培ボックスを上側パネルと下側パネルを着脱自在に組み合わせて設け、該下側パネルの廃液口を設けた底壁の下部に長さ方向全長に亙って樋形状のガターを着脱自在に取り付けており、
前記上側パネルは幅方向両側に下向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁と該両側の傾斜側壁の間に平板状の頂面を備え、
前記頂面に長さ方向に間隔をあけてノズル装着穴を備え、各ノズル装着穴に養液供給管を差し込んで前記根圏部に吊り下げ、該養液供給管の下端に長さ方向の前後に向けて養液を噴霧する前記ノズルを取り付け、
前記ノズル装着穴から離れた傾斜側壁に栽培植物の植付穴を長さ方向に間隔をあけて備え、該各植付穴に栽培植物の根を差し込んで前記根圏部に吊り下げ、前後長さ方向に並ぶ前記根の間に位置する前記ノズルから養液を前記根に向けて噴霧する構成としていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁は上向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁とし、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、該上側パネルの両側の前記傾斜側壁に千鳥配置で前記植付穴を設けている請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記上側パネルに内部観察穴を設けると共に該内部観察穴を開閉する蓋を備えている請求項１または請求項２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記下側パネルの幅方向両側の側壁の上端に外側に向けて突設した受板部を設け、該受板部に嵌合部を設ける一方、
前記上側パネルの幅方向両側の側壁の下端に外側に向けて突設した載置部を設け、該載置部に被嵌合部を設け、
前記上側パネルの前記載置部を前記下側パネルの前記受板部に載せて前記被嵌合部と前記嵌合部を嵌合し、あるいは前記上側パネルと下側パネルの両側の側壁の間に介在させて前記根圏部の容積を拡大する中間パネルを設け、該中間パネルの上端と下端に外側に突設した連結板部を前記載置部と受板部にそれぞれ当接させて連結している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記上側パネルのノズル装着穴に差し込んで前記根圏部に吊り下げる前記養液供給管の下端に前後長さ方向の両側に分岐する管を設け、該管の前後両端に前方向きに噴射する前記ノズルと後方向きに噴射する前記ノズルを設ける一方、
前記長さ方向に並設させる複数本の栽培植物の間に前記ノズルを配置し、前記養液供給管を主養液供給本管に前後長さ方向に間隔をあけて取り付け、該主養液供給本管を前記上側パネルの上面に搭載して配管している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記養液噴霧用のノズルとして、旋回流を噴霧する空円錐形ノズルまたは直進棒流をピンに衝突させて噴霧するピンジェット形ノズルを用いる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
停電時に作動する発電機、または充電用太陽光発電パネルから給電されるバッテリーを備えている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記根圏部にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置を備えている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記ノズルへの養液供給手段に付設している電気部品の停電および異常発生、養液を貯留する施肥タンク内の水位異常発生、前記根圏部に設置するＣＯ２センサーの断線発生、日射センサーの断線発生のいずれかを検出した時にアラームを発信する異常通知装置を備えている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記廃液口を通して回収した廃液を除菌するＵＶ、オゾン、あるいは光触媒を用いた浄化装置と、浄化した廃液を濾過する自動洗浄フィルター装置と、該自動洗浄フィルター装置から施肥タンクにリターンさせる配管を備えている請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
施肥タンク内に貯留する養液の過熱防止用チラー装置を備えている請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１２】
根圏部のＣＯ２濃度と養液の噴霧サイクルの少なくとも一方を、植物の成長段階と日射量に応じて自動制御するコントローラを備えている請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１３】
噴霧する養液のＥＣ濃度とｐＨの制御手段を備えている請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
はボックスの蓋を開いた状態で行う必要があり、作業手数がかかる問題がある。
また、前記特許文献１、２では、長さ方向の一端に設置した１個のノズルからの噴霧を他端に設置したファンで循環させるため、噴霧の飛距離を伸ばす必要がある。そのため、該ノズルとして二流体ノズルを用いることになる。しかしながら、二流体ノズルを用いると、圧力空気を供給するエアコンプレッサを必要とし、設備コストおよびランニングコストがかかる問題がある。一方、特許文献３では、各栽培植物の根に向かって養液を噴霧するため噴霧の飛距離を伸ばす必要は無く、一流体ノズルを用いることができ、設備コストおよびランニングコストの低減を図ることができる。
［０００８］
しかしながら、特許文献３の栽培装置とすると、１または２個の栽培植物の根に向けて直接噴霧しているためノズルの個数が多くなり、噴霧量も多くなる。そのため、作物に吸収されなかった余剰養液が多く発生し、栽培ボックス内に余剰養液が溜まりやすくなる。この余剰養液に栽培植物の根が浸ると養分の過剰摂取が起こり施肥管理が困難となる。かつ、溜まった余剰養液に病原菌が発生し、植物の根に感染すると根腐れや維管束の障害を起こしやすくなり、一旦病害が発生すると、均一な環境であるため短時間のうちに急速に拡大し栽培植物が全滅する恐れがある。
［０００９］
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、少ない噴霧量で中空の根圏部を高湿度環境として効率よく養液を根が吸収できるようにして、余剰養液を少なくすると共に余剰養液の排出が迅速に行え、かつ、ノズルの設置を含めた植物栽培装置の全体の組み立て及びメンテナンスが容易に行える植物栽培装置を提供することを課題としている。
課題を解決するための手段
［００１０］
前記課題を解決するため、本発明は、栽培植物の根を下垂させる中空の根圏部を有する栽培ボックスを備え、該栽培ボックス内で長さ方向に間隔をあけて下垂する前記根に向けてノズルより養液を霧状にして噴霧して該根に霧状養液を吸収させる霧栽培用の構造としており、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
前記栽培ボックスを上側パネルと下側パネルを着脱自在に組み合わせて設け、該下側パネルの廃液口を設けた底壁の下部に長さ方向全長に亙って樋形状のガターを着脱自在に取り付けており、
前記上側パネルは幅方向両側に下向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁と該両側の傾斜側壁の間に平板状の頂面を備え、
前記頂面に長さ方向に間隔をあけてノズル装着穴を備え、各ノズル装着穴に養液供給管を差し込んで前記根圏部に吊り下げ、該養液供給管の下端に長さ方向の前後に向けて養液を噴霧する前記ノズルを取り付け、
前記ノズル装着穴から離れた傾斜側壁に栽培植物の植付穴を長さ方向に間隔をあけて備え、該各植付穴に栽培植物の根を差し込んで前記根圏部に吊り下げ、前後長さ方向に並ぶ前記根の間に位置する前記ノズルから養液を前記根に向けて噴霧する構成としていることを特徴とする植物栽培装置を提供している。
［００１１］
前記上側パネルはノズル装着穴と植付穴を設けて定植パネル兼ノズル取付パネルとして機能させる一方、前記下側パネルは伸びてくる根を収納する中空の根圏部として機能させると共にガターに余剰養液を導いている。前記上側パネルを下側パネルと分離していることにより、下側パネルに上側パネルを取り付けてから、上側パネルにノズル及び栽培植物を取り付けることができる。特に、上側パネルに設けるノズル装着穴を通してノズルを根圏部に吊り下げることができるため、メンテナンス時には上側パネルを下側パネルから分離することなく、ノズル装着穴からノズルを引き出してメンテナンスができ、ノズルの取り付け及びメンテナンスを簡単に行うことができる。
［００１２］
本発明の植物栽培装置で用いる栽培ボックスは、前記上側パネルと、下側パネルとガターの３部材を必須として組み立てて構成している。長さ方向に延存する前記上側パネルと下側パネルとを組み立てた時に長さ方向の両端を閉鎖して中空の根圏部を構成するため、両端閉鎖パネルを取り付け、あるいは前記上側パネルまたは下側パネルに長さ方向の両端に閉鎖パネル部分を設けておいてもよい。
搬送時には複数の下側パネルを積み重ね、複数の上側パネルも積み重ねて輸送でき、梱包容量が小さくなり、輸送性に優れる。かつ、栽培ボックスは下側パネルに上側パネルを被せて搭載するだけで簡単に組み立てられ、栽培ボックスを小型化できる。
［００１３］
前記ノズルからの養液噴霧量は前記根圏部が高湿度となる噴霧量としていることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記のように、栽培ボックスを小型化し根圏部の容積を小さく出来るため、少ない噴量で小さい中空の根圏部内を効率よく霧を充満させて、高湿度の養液環境にでき、効率良く栽培植物の根に養液を吸収させることができる。このように、供給する養液量を低減でき、その結果、余剰養液を減少することができる。
［００１４］
前記下側パネルの幅方向両側の側壁は上向き広がり方向に傾斜させた傾斜側壁とし、
かつ、前記下側パネルおよび前記上側パネルの幅および高さを変えて、前記栽培ボックスを幅広、幅狭、浅底、深底のいずれかの形状とし、
さらに、該上側パネルの両側の前記傾斜側壁に千鳥配置で前記植付穴を設ける構成とすることが好ましい。
［００１５］
前記上側パネルに内部観察穴を設けると共に該内部観察穴を開閉する蓋を備えていることが好ましい。
［００１６］
栽培ボックス内部でノズルから噴霧する養液は下側パネルの下方へスムーズに落下して底部に溜まり、この溜まった余剰養液は底壁の廃液用開口からガターへと流れ込み、余剰養液を迅速に排出できる。前記廃液用開口は廃液穴でも廃液溝でもよい。よって、栽培ボックスの下側パネルの内部に余剰養液が廃液となって溜まることはなく、栽培植物の成長する根が栽培ボックス内で溜まった廃液に浸ることはなく、根腐れや植物の病害の発生を防止できる。なお、前記ガターの底壁は長さ方向の一端に向けて下方傾斜させても良
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［図１２］（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は上側パネルと下側パネルの幅と深さを変えた栽培ボックスの参考例の概略図である。
［図１３］中間パネルを用いた栽培パネルの第四実施形態の断面図である。
［図１４］栽培ボックスを上下多段で設置した第五実施形態の側面図である。
［図１５］第六実施形態のピンジェット形のノズルを示し、（Ａ）はストレーナ付きピンジェット型ノズルの断面図、（Ｂ）はストレーナの側面図、（Ｃ）はストレーナの部分断面図、（Ｄ）はノズル本体の噴射穴から直進棒流が衝突ピンに衝突する状態を示す説明図である。
［図１６］第七実施形態の他のピンジェット形のノズルの断面図である。
［図１７］（Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。
［図１８］（Ａ）〜（Ｃ）は他の従来例を示す図面である。
発明を実施するための形態
［００４１］
以下、本発明の植物栽培装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図１０に第一実施形態を示す。
植物栽培装置は図１（Ａ）に示すように、太陽光を取り入れるビニルハウスまたはガラス張りの温室等からなる栽培施設５０の内部に図１（Ｂ）に示す栽培ボックス１を作業員通路をあけて多数列で並設している。なお、本実施形態では栽培施設の１つのハウス内に８列で栽培ボックス１を並設している。かつ、本実施形態では栽培植物Ｐが成長時には高背となるトマト等であるため、各列に栽培ボックス１は一段としている。なお、低背のレタス等の葉物野菜では図１３に示すように、各列に栽培ボックス１を上下２段としている。更に３段以上としてもよい。また、太陽光を取り入れる温室等に代えて建造物の内部を栽培施設とする植物工場内に栽培ボックスを設置してもよい。
［００４２］
栽培ボックス１は上側パネル２と下側パネル３を着脱自在に組み合わせて、栽培植物Ｐの根Ｐｒを下垂させる長尺な密閉空間となる中空の根圏部４を設け、下側パネル３の下部にガター５を着脱自在に組みつけて形成している。前記長さ方向に延存する前記上側パネルと下側パネルとを組み立てた時に
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
長段階は、例えば、初期、中期、終期と３段階に分けている。
［００６９］
本発明の植物栽培装置では、各栽培ボックス１に、養液供給管１４、分岐管を備えた継ぎ手管６０を介してノズル１０（１０Ａ、１０Ｂ）から養液を栽培植物Ｐの根圏部４に向けて噴霧し、高湿度の養液環境としている。噴霧は平均粒子径を１０〜５０μｍ（本実施形態では１０〜３０μｍ）としているため、水滴として凝集して落下するのを抑制でき、栽培ボックス１内で空気中に浮遊させ、栽培植物Ｐの根部Ｐｒは養液を吸着しやすいため、養液の吸収効率を高めることができる。かつ、前記ノズルからの養液噴霧量は栽培ボックス１の根圏部が高湿度となる噴霧量としている。
［００７０］
また、図２（Ｃ）に示すように、栽培ボックス１内に前後方向に間隔をあけて配置する根の間に前後一対のノズル１０（１０Ａと１０Ｂ）を間隔をあけて複数配置し、前後方向にノズル１０Ａ、１０Ｂから根に向けて噴霧するため、各ノズル１０からの噴霧飛距離を伸ばす必要はなく、よって、ノズル１０として圧力空気を混合せずに養液のみを噴霧する一流体ノズルを用いることができる。かつ、栽培ボックス１内で噴霧を循環させるファンを設置する必要はなく、エアコンプレッサーおよびファンを不要にでき、ランニングコストおよび設備コストを低下できる。
［００７１］
特に、本栽培ボックス１では、上側パネル２の上端の頂面２ｂからノズル１０を中空の根圏部４内に吊り下げ、両側の傾斜側壁２ａ、２ａにそれぞれ上下２段に植付穴６を設けて、栽培植物Ｐの根Ｐｒをポット１６に入れて中空の根圏部４内に吊り下げている。よって、栽培ボックス１を小型化しながら、栽培植物Ｐを高密度に定植でき、これら栽培植物の根圏部に養液を噴霧するノズル１０の個数を減らすことができる。
［００７２］
さらに、中空の根圏部４内で下方に落下する余剰養液（廃液）の液滴は下側パネル３の底部に落下し、側壁に付着する液滴も底部へ落下させることが出来る。かつ、下側パネル３の底壁３ｂに廃液口８を設け、下方のガター５へ流下させているため、下側パネル３の底部に廃液は溜まらず、成長した栽培植物の根Ｐｒが廃液に浸って根腐れするのを防止できる。さらに、ガター５からドレン管１２へと連続させているため、自動的にリターンタンク５５に廃液を溜めることができる。かつ、該リターンタンク５５内の廃液を浄化
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
長しても、根同士が絡み合うのを抑制でき、ノズル１０からの噴霧の飛距離を確保できる。
［００７７］
図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に栽培ボックスの形態を変えた参考例を示す。
参考例の栽培ボックス１は上側パネル２の両側の側壁２ａ−３及び下側パネル３の両側の側壁３ａ−３は垂直とし、上側パネル２の頂面２ｂ−３および下側パネル３の底壁３ｂ−３は水平としている。
［００７８］
図１２（Ａ）の参考例Ａは幅広で浅底とし、中空の根圏部４の容積を幅方向に広げている。上側パネル２の頂面２ｂ−３の幅方向の中央にノズル装着穴を設け、ノズル１０を差し込んで根圏部４に吊り下げている。該ノズル１０を差し込むノズル装着穴を挟む位置に植付穴（図示せず）を設けている。
［００７９］
図１２（Ｂ）の参考例Ｂは幅狭で深底とし、中空の根圏部４の容積を深さ方向に広げている。
図１２（Ｃ）の参考例Ｃは参考例Ａと同じ幅広で浅底とし、中空の根圏部４の容積を幅方向に広げている。該参考例Ｃでは上側パネル２の頂面２ｂ−３の幅方向に間隔をあけてノズル装着穴を２個設け、それぞれノズル１０を差し込んで根圏部４に吊り下げている。前記各ノズル１０を差し込むノズル装着穴を挟む位置に植付穴（図示せず）を設けている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
［００８０］
図１３に栽培ボックスの形態を変えた第四実施形態を示す。
前記第一、第二実施形態では上側パネル２と下側パネル３とで中空の根圏部４を形成しているが、第四実施形態では、上側パネル２と下側パネル３の両側の傾斜側壁２ａ、３ａの間に長方形状の平板からなる中間パネル８５を介在させて根圏部４の容積を拡大している。詳しくは、中間パネル８５の上端面８５ａは上側パネル２の傾斜側壁２ａの下端から外向きに突設した載置部２ｃと当接させ、該載置部２ｃの下面に設けた嵌合凹部２ｄを嵌合する嵌合凸部８ｄを上端面８５ａの中央から突設している。
同様に、中間パネル８５の下端面８５ｂは下側パネル３の傾斜側壁３ａの上端から外向きに突設した受板部３ｃと当接させ、該受板部３ｃの上面に設けた嵌合凸部３ｄを嵌合する嵌合凹部８ｅを下端面８５ｂの中央から突設している。
［００８１］
上側パネル２と下側パネル３とは中間パネル８５を介在させずに直接に連結する場合と同一のパネルを用いることができ、左右同形の中間パネル８５を用いるだけで、栽培する植物の根の成長が大きな場合に、根圏部４の容積を拡大して対応することができる。
このように、上側パネルと下側パネルは変えることなく、中間パネル８５を取り付け、かつ、該中間パネルの高さを変えることで、栽培する植物の根の成長量に応じた根圏部の容積を変えて、栽培植物に対応することができる。
［００８２］
図１４は栽培施設のハウス内における栽培ボックス１の配置形態を変えた第五実施形態を示す。前記第一実施形態では栽培ボックス１は一段であったが、第五実施形態では、栽培ボックス１を上下２段で支柱パイプ１１Ｂに取り付けている。
前記第一実施形態では背の高いトマト等を栽培植物Ｐとするため、栽培ボックス１は一段としているが、レタス、イチゴ等の低背植物では、該第五実施形態で示すように、下段の栽培ボックス１−Ｄの上部に上段の栽培ボックス１−Ｕを所要の高さ空間を空けて取り付けてもよい。該構成とすると、生
【国際調査報告】
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