(57)【要約】【課題】安価かつ安定した藻の抑制効果を発揮できる藻抑制体を提供する。【解決手段】藻抑制体１は、水中での藻の発生を抑制するための複合体である。藻抑制体１は、水中Ｗに投入される本体部２と、本体部２の表面２ａの少なくとも一部に配された炭素を主成分とする微粒子材料３とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中での藻の発生を抑制するための複合体であって、
水中に投入される本体部と、前記本体部の表面の少なくとも一部に配された炭素を主成分とする微粒子材料とを含むことを特徴とする藻抑制体。
【請求項２】
前記微粒子材料は、グラファイト、カーボンブラック又は炭を含む請求項１記載の藻抑制体。
【請求項３】
前記微粒子材料は、前記本体部の内部にも配されている請求項１又は２に記載の藻抑制体。
【請求項４】
前記本体部が発泡樹脂である請求項１乃至３のいずれかに記載の藻抑制体。
【請求項５】
前記本体部は、植物を支持する水耕栽培用のパネルとして形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の藻抑制体。
【請求項６】
前記本体部は、水耕栽培用の水槽として形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の藻抑制体。
【請求項７】
前記本体部は、槽内の水を濾過する濾過装置の少なくとも一部を構成する請求項１乃至４のいずれかに記載の藻抑制体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜等の植物の水耕栽培に好適に用いられる藻抑制体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土壌を用いることなく、循環させた培養液を用いて植物を栽培する水耕栽培に関する種々の技術が開発されている。例えば、特許文献１には、水耕栽培に用いられるパネル（定植体）が開示されている。
【０００３】
水耕栽培では、例えば、植物工場のような閉鎖的な環境下にあっても、数週間程度でパネル及び水槽の表面や培養液中に藻が発生し繁殖する。このため、定期的に培養液を入れ替えると共に、パネル及び水槽の表面を洗浄する必要があり、それに要するコストが嵩んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６９９００１号公報
【０００５】
上記特許文献１に示される定植体にあっては、複数の発泡樹脂ビーズの間隙に、銀ゼオライト等の抗菌性の無機物を混合した樹脂が充填されており、銀イオンが培養液に溶出することにより、パネル表面での藻の抑制効果が期待されている。
【０００６】
しかしながら、近年、銀の価格が上昇しており、水耕栽培のコストアップを招来している。また、培養液には、銀よりもイオン化傾向の大きいカリウム、マグネシウム、カルシウム等の金属イオンが含まれているところ、培養液中のカリウム等の金属イオン濃度によって銀イオンの溶出量が変動するため、培養液の管理如何によっては十分な抗菌効果を発揮できない場合があり、さらなる改良が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、安価かつ安定した藻の抑制効果を発揮できる藻抑制体を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水中での藻の発生を抑制するための複合体であって、水中に投入される本体部と、前記本体部の表面の少なくとも一部に配された炭素を主成分とする微粒子材料とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記微粒子材料は、グラファイト、カーボンブラック又は炭を含むことが望ましい。
【００１０】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記微粒子材料は、前記本体部の内部にも配されていることが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記本体部が発泡樹脂であることが望ましい。
【００１２】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記本体部は、植物を支持する水耕栽培用のパネルとして形成されていることが望ましい。
【００１３】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記本体部は、水耕栽培用の水槽として形成されていることが望ましい。
【００１４】
本発明に係る前記藻抑制体において、前記本体部は、槽内の水を濾過する濾過装置の少なくとも一部を構成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の藻抑制体は、水中に投入される本体部と、その表面に配された微粒子材料とを含む複合体である。微粒子材料は、炭素を主成分とし、本体部の表面の少なくとも一部に配される。炭素を主成分とする微粒子材料は、安価であり、かつ、発明者らの実験により、優れた藻抑制作用を発揮することが確認されている。従って、微粒子材料が表面に配された本体部が、培養液等の水中に投入されることにより、藻の発生及び繁殖が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の藻抑制体の一実施形態の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の本体部の内部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の藻抑制体の別の実施形態である水耕栽培の用のパネルと水槽の概略構成を示す斜視図である。
【図４】実施例１、２及び比較例１の発泡ポリスチレンのブロック体を用いた藻の培養実験における培養開始直後のビーカーの写真である。
【図５】図４のビーカーの培養開始から２週間経過後の写真である。
【図６】実施例３、４及び比較例２の寒天のブロック体を用いた藻の培養実験における培養開始直後のビーカーの写真である。
【図７】図６のビーカーの培養開始から９日経過後の写真である。
【図８】植物工場での水耕栽培試験の開始直後の様子を示す写真である。
【図９】図８の試験で、栽培開始から２７日経過後の様子を示す写真である。
【図１０】栽培開始から２７日経過後での実施例５の水槽内の培養液を示す写真である。
【図１１】栽培開始から２７日経過後での比較例３の水槽内の培養液を示す写真である。
【図１２】ビニルハウスでの水耕栽培試験の２４日経過後の様子を示す写真である。
【図１３】栽培開始から３８日経過後での実施例６の水槽内の培養液を示す写真である。
【図１４】栽培開始から３８日経過後での実施例７の水槽内の培養液を示す写真である。
【図１５】栽培開始から３８日経過後での比較例４の水槽内の培養液を示す写真である。
【図１６】栽培開始から２４日経過後での実施例６での、菊菜、小松菜、水菜の生育状態を示す写真である。
【図１７】栽培開始から２４日経過後での実施例７での、菊菜、小松菜、水菜の生育状態を示す写真である。
【図１８】栽培開始から２４日経過後での比較例４での、菊菜、小松菜、水菜の生育状態を示す写真である。
【図１９】試験管を用いた藻培養試験で、培養開始から１０日経過後の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の藻抑制体の概略構成を示している。藻抑制体１は、水中Ｗでの藻の発生を抑制するための、本体部２と、微粒子材料３とを含む複合体である。
【００１８】
本体部２は、水中Ｗに投入される。本体部２を構成する材料は特に限定されないが、例えば、軽量な発泡樹脂によって本体部２が構成される場合、藻抑制体１を水面に浮かべることができ、水耕栽培用の定植体に用いて好適である。
【００１９】
微粒子材料３は、炭素を主成分とし、本体部２の表面２ａに均一に分散して配されている。微粒子材料３は、表面２ａの全体に配されるのが望ましいが、水中に浸される表面２ａの少なくとも一部に配されていてもよい。
【００２０】
微粒子材料３が主成分としている炭素とは、例えば、グラファイト、カーボンブラック又は炭である。すなわち、微粒子材料３は、炭素単体からなる分子又は炭素を主成分とする無機化合物を含んでいる。このような微粒子材料３は、銀ゼオライトに比べて安価である。
【００２１】
発明者らは、種々の実験を通して藻の生育について鋭意研究を重ね、ついに、炭素が藻を抑制する作用を有していることを見出し、本発明を完成させた。本発明の藻抑制体１によれば、微粒子材料３が表面２ａに配された本体部２が、培養液等の水中Ｗに投入されることにより、藻の発生及び繁殖が抑制される。また、炭素は培養液中に溶出することがなく植物に吸収されないため、藻以外の栽培植物の生育に影響を及ぼすことが少なく、安全である。
【００２２】
図１では、藻抑制体１の表面２ａの一部が破断され、本体部２の内部２ｂの断面が示されている。微粒子材料３は、本体部２の内部２ｂにも均一に分散して配されているのが望ましい。このような藻抑制体１は、本体部２を構成する材料（例えば、樹脂材料）に、グラファイト、カーボンブラック又は炭を混合することにより、容易に製造することができる。例えば、原粒ビーズの表面又は内部にグラファイト、カーボンブラック又は炭を混合し、発泡させることにより、発泡樹脂によって構成される本体部２の表面２ａ及び内部２ｂに、微粒子材料３が均一に分散して配された藻抑制体１を容易に製造することができる。
【００２３】
図２には、本体部２の内部２ｂの断面が、拡大して示されている。図２（ａ）は、原粒ビーズの表面を微粒子材料３に被覆し、発泡させることにより形成された藻抑制体１を示し、図２（ｂ）は、樹脂に微粒子材料３が混練りされてなる原粒ビーズを発泡させることにより形成された藻抑制体１を示している。なお、藻抑制体１の本体部２は、取り扱いの容易さを考慮すると、軽量な発泡樹脂によって形成される構成が望ましいが、微粒子材料３を均一に分散して保持できれば、発泡樹脂よって形成される構成に限られない。
【００２４】
図２（ａ）に示される藻抑制体１では、本体部２は、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン又は発泡ポリプロピレン等の発泡樹脂からなるビーズ２ｃによって構成されている。ビーズ２ｃは、独立した気泡構造のセル２ｄを有している（図２では、一部のセル２ｄが記載されている）。ビーズ２ｃの表面に沿う特定の領域には、微粒子材料３が均一に分散して配されている。セル２ｄによって本体部２の表面積が増加し、表面２ａに露出する微粒子材料３が増加する。これにより、本体部２の表面２ａに配された微粒子材料３が、藻の抑制作用をより一層効果的に発揮する。
【００２５】
図２（ｂ）に示される藻抑制体１でも、本体部２は、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン又は発泡ポリプロピレン等の発泡樹脂からなるビーズ２ｃによって構成されている。ビーズ２ｃは、独立したセル２ｄを有している。ビーズ２ｃの表面及び内部には、微粒子材料３が均一に分散して配されている。セル２ｄによって本体部２の表面積が増加し、表面２ａに露出する微粒子材料３が増加する。これにより、本体部２の表面２ａに配された微粒子材料３が、藻の抑制作用をより一層効果的に発揮する。
【００２６】
図２（ａ）に示される藻抑制体１では、表面２ａに露出せず水との接触が得られない内部２ｂの大部分には、微粒子材料３が配されない。従って、藻の抑制に大きく寄与しない微粒子材料３の使用量が削減され、藻抑制体１のコストダウンを図ることが可能となる。
【００２７】
なお、長期間にわたる使用により、本体部２の一部が各ビーズ２ｃの境界で分離し、欠落する場合であっても、新たに表面２ａに露出したビーズ２ｃの表面に配された微粒子材料３が、藻の抑制作用を発揮する。従って、藻抑制体１による藻の抑制効果は、上記一部が欠落する前と同等に維持される。
【００２８】
図２（ｂ）に示される藻抑制体１では、予備発泡時に微粒子材料３がビーズ２ｃの表面から脱落することが抑制される。また、本体部２の一部が各ビーズ２ｃの内部で分離し、欠落する場合であっても、新たに表面２ａに露出したビーズ２ｃの内部に配された微粒子材料３が、藻の抑制作用を発揮する。従って、藻抑制体１による藻の抑制効果は、上記一部が欠落する前と同等に維持される。
【００２９】
図３は、本発明の藻抑制体１の別の実施形態である水耕栽培用のパネル１０及び水槽２０を示している。本実施形態において、藻抑制体１の本体部２は、水耕栽培用のパネル１０として形成されている。また、藻抑制体１の本体部２は、水耕栽培用の水槽２０として形成されている。パネル１０及び水槽２０は、同時に用いられてもよく、別々に用いられてもよい。
【００３０】
水耕栽培用のパネル１０及び水槽２０にあっても、微粒子材料３が表面２ａに配された本体部２が、培養液等の水中Ｗに投入されることにより、藻の発生及び繁殖が抑制される。
【００３１】
図３に示される藻抑制体１にあっては、パネル１０及び水槽２０の表面及び内部の全体に微粒子材料３が配されているのが望ましいが、少なくとも水中に浸される表面２ａの少なくとも一部に微粒子材料３が配されていればよい。
【００３２】
藻抑制体１は、図１に示されるブロック状の形態、図２に示される板状、箱状の形態の他、粒状の形態であってもよい。粒状に形成された藻抑制体１は、例えば、水耕栽培用の水槽内の水を濾過する濾過装置の流路内に充填されることにより、上記と同様に、藻の発生及び繁殖が抑制される。
【００３３】
図１乃至３に示される藻抑制体１において、微粒子材料３は、黒色であるのが望ましい。このような微粒子材料３は、藻抑制体１に入射する光を遮蔽し、水槽内での藻の光合成を阻害する。従って、藻の発生及び繁殖がより一層抑制される。藻抑制体１における微粒子材料３の添加量は、藻抑制体１全体の０．５重量％以上が望ましい。微粒子材料３の上記添加量が、０．５重量％未満の場合、藻抑制体１の遮光性が低下するおそれがある。また、藻抑制体１の強度を考慮すると、微粒子材料３の添加量は、藻抑制体１全体の２０重量％以下が望ましい。微粒子材料３の上記添加量が２０重量％を超える場合、藻抑制体１の強度が低下するおそれがある。
【００３４】
以上、本発明の藻抑制体１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、藻抑制体１は、水中での藻の発生を抑制するための複合体であって、少なくとも、水中に投入される本体部２と、本体部２の表面２ａの少なくとも一部に配された炭素を主成分とする微粒子材料３とを含むように構成されていればよい。
【００３５】
従って、例えば、本体部２の表面２ａに、炭素を主成分とする微粒子材料３が塗布されている構成であってもよい。
【実施例】
【００３６】
＜実験室での藻培養試験＞
実施例１、２として、図１の基本構造をなす発泡ポリスチレンからなる藻抑制体のブロック体が試作され、比較例１として、通常の白色発泡ポリスチレンからなるブロック体が試作され、無菌状態に管理された実験室内の同一の条件で、藻が培養された。藻抑制体の微粒子材料には、グラファイト及びカーボンブラックが用いられた（それぞれ実施例１及び２とする）。実施例１でのグラファイトの添加量は、ブロック体全体の２〜１．５重量％であり、実施例２でのカーボンブラックの添加量は、ブロック体全体の４重量％である。各ブロック体のサイズは、３cm×３cm×１cmで、発泡倍率は同一である。各ブロック体は、６０゜Ｃの湯に２時間浸漬された後、５０ｍｌのビーカーの内底面に接着され、一晩乾燥された。各ビーカーには、ＮＩＥＳ−２２３５ Ｃ培地が３０ml投入され、懸濁液が３滴（約０．０５ml）加えられ、アルミニウム箔の蓋で封じられた。なお、懸濁液には、国立環境研究所微生物系統保存施設より購入した緑藻クラミドモナスを、１００mlの三角フラスコを用いて５０mlの培地で振とう培養したものが使用された。
【００３７】
実施例１、２及び比較例１の各ビーカーは、２５゜Ｃ一定の室内温度の実験室に持ち込まれ、２５μmol photons/m2/sec （蛍光灯１本分）の光が１４時間／日、継続して照射されて藻が培養された。
【００３８】
図４は、培養開始直後の各ビーカーの写真であり、図５は、培養開始から２週間経過後の各ビーカーの写真である。図４において、左端が比較例１、中央が実施例２、右端が実施例１であり、図５において、左端が実施例１、中央が実施例２、右端が比較例１である。図５の比較例１で、ブロック体の上方に漂って写っている影が藻である。なお、いずれのビーカーにも、側方から藻の繁殖に十分な光が入射するため、実施例１、２の遮光作用による藻の抑制効果は、限定的であると考えられる。従って、本試験における藻の発生量の差は、光量の差以外の原因、例えば、炭素による藻の抑制効果によって生じたと考えられる。
【００３９】
図４、５から明らかなように、本願発明の実施例１及び２の藻抑制体は、比較例１に対して、藻の発生・繁殖を抑制する効果に優れていることが確認された。
【００４０】
図６、７は、本体部が寒天にて試作された藻抑制体を用いて、上記と同様の培養実験を行なった写真である。実施例３として１０重量％のカーボンブラック（05-1530シグマアルドリッチ）を加えた１０％重量アガロースゲル（010-15815wako）のブロック体が、実施例４として１０％重量の炭（C2889シグマアルドリッチ（予め乳鉢ですりつぶして使用））を加えた１０％重量アガロースゲルのブロック体がそれぞれ作成された。比較例２として、無添加の１０％重量アガロースゲルのブロック体が作成された。各ブロック体のサイズは、３cm×３cm×０．５cmである。各ビーカーには、実施例３、４及び比較例２の各ブロック体が投入され、ＮＩＥＳ−２２３５ Ｃ培地が５０ml投入され、懸濁液が５滴（約０．１０ml）加えられ、アルミニウム箔の蓋で封じられた。実施例３、４及び比較例２の各ビーカーは、上記実験室に持ち込まれ、藻が培養された。
【００４１】
図６は、培養開始直後の各ビーカーの写真であり、図７は、培養開始から９日経過後の各ビーカーの写真である。図６、７において、左端が実施例４、中央が実施例３、右端が比較例２である。図７の比較例２で、ビーカー内の液全体に漂って写っている影が藻である。なお、いずれのビーカーにも、側方から藻の繁殖に十分な光が入射するため、実施例３、４の遮光作用による藻の抑制効果は、上記と同様に限定的であると考えられる。
【００４２】
図６、７から明らかなように、本願発明の実施例３及び４の藻抑制体は、比較例２に対して、藻の発生・繁殖を抑制する効果に優れていることが確認された。
【００４３】
＜植物工場での水耕栽培試験＞
図８及び９は、藻抑制体に水耕栽培用のパネルを用いた水耕栽培試験を示している。図８は栽培開始直後、図９は栽培開始から２７日経過後の状態を示している。実施例５として、図３の基本構造をなす発泡ポリスチレンからなる水耕栽培用のパネルが試作され、比較例３として、通常の白色発泡ポリスチレンからなる水耕栽培用のパネルが準備された。実施例５では、パネルの表面及び内部にカーボンブラックが配されている。カーボンブラックの添加量は、パネル全体の４重量％である。各パネルには、サニーレタスの苗木が定植され、室温２３゜Ｃで管理された植物工場の建屋内で、栽培された。培養液には、ＣＡＴアグリオＣ処方が用いられた。照明には、ＬＥＤ（発光ダイオード）が適用され、一定の照度に調整されている。
【００４４】
図１０は、栽培開始から２７日経過後での実施例５の水槽内の培養液を、図１１は、栽培開始から２７日経過後での比較例３の水槽内の培養液をそれぞれ示している。図１１の比較例３で、水中に漂って写っている濃い影が藻である。
【００４５】
図１０及び１１から明らかなように、本願発明の実施例５の藻抑制体は、比較例３に対して、藻の発生・繁殖を抑制する効果に優れていることが確認された。
【００４６】
＜ビニルハウスでの水耕栽培試験＞
図１２は、藻抑制体に水耕栽培用のパネルを用いた水耕栽培試験を示している。実施例６、７として、図３の基本構造をなす発泡ポリスチレンからなる水耕栽培用のパネルが試作され、比較例４として、通常の白色発泡ポリスチレンからなる水耕栽培用のパネルが準備された。実施例６では、パネルの表面及び内部にカーボンブラックが配され、実施例７では、パネルの表面及び内部にグラファイトが配されている。実施例６のカーボンブラックの添加量はパネル全体の４重量％であり、実施例７のグラファイトの添加量はパネル全体の２〜１．５重量％である。
【００４７】
各パネルには、菊菜、小松菜及び水菜の苗木が定植され、チラーにて水温２５゜Ｃ〜２９゜Ｃに管理された地方独立行政法人大阪府立環境農林水産総合研究所のビニルハウス内の太陽光の下で栽培された。培養液には、大塚ハウスＡ処方（大塚ハウス１号と大塚ハウス２号とを混合した）に、大塚ハウス５号を培養液１Ｌあたり４０ｇ加えて作成し、ＥＣ（電気伝導度）が１．５〜２．０mS/cmとなるように調整したものが用いられた。
【００４８】
図１３、１４は、栽培開始から３８日経過後での実施例６、７の水槽内の培養液を、図１５は、栽培開始から３８日経過後での比較例４の水槽内の培養液をそれぞれ示している。図１５の比較例４で、水中に漂って写っている薄い影が藻である。なお、図１３及び１４において、パネルの近傍に写っている濃い影は、生育した植物の根である。
【００４９】
図１３、１４及び１５から明らかなように、本願発明の実施例６、７の藻抑制体は、比較例４に対して、藻の発生・繁殖を抑制する効果に優れていることが確認された。
【００５０】
図１６乃至１８は、栽培開始から２４日経過後での実施例６、７及び比較例４での、菊菜、小松菜及び水菜の生育状態を示している。それぞれの図において、手前から奥に向って、菊菜、小松菜、水菜の順に定植されている。同図から明らかなように、実施例６、７と比較例４との間で、菊菜、小松菜及び水菜の生育状態に有意差は認められなかった。
【００５１】
＜試験管を用いた藻培養試験＞
図１９は、試験管を用いた藻培養試験を示している。この試験では、実施例８として、図１の基本構造をなす発泡ポリスチレンからなる藻抑制体のブロック体が試作され、比較例５として、通常の白色発泡ポリスチレンからなるブロック体が試作され、試験管内で、藻が培養された。実施例８の藻抑制体の微粒子材料には、カーボンブラックが用いられ、その添加量は、ブロック体全体の４重量％である。各ブロック体のサイズは、１cm×１cm×２cmで、発泡倍率は同一である。各試験管には、培養液として園試処方１／２単位（ＥＣは約１．２mS/cm）が１０ml投入され、上記研究所のビニルハウス内の水耕栽培用の水槽で増殖させた藻を回収することにより得られた懸濁液が１滴加えられた。
【００５２】
実施例８及び比較例５の各試験管は、上記研究所のビニルハウス内に持ち込まれ、太陽光の下１０日にわたって藻が培養された。図１９は、培養開始から１０日経過後の各試験管が撮影されている。
【００５３】
図１９の比較例５で、水面及びブロック体の上面に漂って写っている薄い影が藻である。いずれの試験管にも、その上方及び側方から藻の繁殖に十分な光が入射するため、実施例８の遮光作用による藻の抑制効果は、限定的であると考えられる。従って、本試験における藻の発生量の差は、上記実験室での藻培養試験と同様に、光量の差以外の原因、例えば、炭素による藻の抑制効果によって生じたと考えられる。
【００５４】
図１９から明らかなように、本願発明の実施例８の藻抑制体は、比較例５に対して、藻の発生・繁殖を抑制する効果に優れていることが確認された。
【符号の説明】
【００５５】
１    藻抑制体
２    本体部
２ａ  表面
２ｂ  内部
３    微粒子材料
１０    パネル
２０    水槽
Ｗ    水中
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018061454.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018061454.tif 000017
【図１６】
2018061454.tif 000018
【図１７】
2018061454.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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