(57)【要約】【課題】長期間の水耕栽培時に苗から栽培容器中に伸びて来る根が、植替え等の作業や水位変動型水耕栽培装置の給排水動作に影響することがないよう対策する。【解決手段】培地容器３と培地５の間に、培地容器３に固定せずに網目状マット１８を設ける。排水時に低水位検出センサ９が水位検出してから所定時間後に排水を停止する。高水位センサ１７、低水位センサ９及び排水用水中ポンプ１１を培地容器３から隔てて設置し、培地容器３との間に遮蔽板１９を設ける。【選択図】図１
2015112061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面に排水孔が開けられた培地容器に粒状の培地を入れて耐水性容器内に置き、この培地に貯水槽から間歇的に給排水して耐水性容器内の水位を上下させて植物苗を生育する水耕栽培法を用いた水耕栽培装置であって、
水の透過が速い培地を用い植物苗の根本から離れた位置で培地に給水することにより、植物苗の根本付近が水分過剰とならないよう制御するとともに、前記給水時の耐水性容器内最高水位を所定位置に制御する機能を有し、
前記培地容器底と前記培地との間には、吸水性のない素材より成り培地粒径より細かい網目を有するマットが前記培地容器に対して固定されずに設置されており、このマット上に培地が置かれることにより、下方への透水性を確保しつつ、前記培地を前記マット上に保持し、
前記培地容器底面の少なくとも一部に、前記培地の粒径より大きな孔径の排水孔を複数設けられている
ことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】
給水後に前記耐水性容器内の水位が所定の低水位に達するまで前記耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に、低水位検出センサが水位検出してから所定時間後に排水を停止することにより、低水位検出センサが水面上に露出した状態で排水停止する
ことを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
給水時の最高水位を検出するための高水位センサ、給水後に耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に所定の低水位を検出するための低水位センサ及び耐水性容器内の水を排水する水中ポンプが、耐水性容器内に培地容器から隔てて設置され、前記培地容器との間に遮蔽板が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記培地容器底面の排水孔径が１センチメートル以上、排水孔と排水孔の間隔が１センチメートル以上ある
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の水耕栽培装置。
【請求項５】
前記培地容器底と前記培地との間に設置されるマットが、３次元的な網目構造を有する厚みを持った素材よりなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性の培地を用いて植物苗を生育する水耕栽培装置に関し、特に、従来は想定されていなかった培地容器底面から外に伸びる根が原因で生じる諸課題に対応した水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水耕栽培としては、基本的に根を水中に生育させる狭義の水耕栽培の他にも、スプレー状に水分を供給する水気耕栽培、そして、一般にハイドロカルチャーと呼ばれる、保水性の培地を使った水耕栽培等が知られている。
【０００３】
ただし、これまでこうした水耕栽培の対象は、野菜や観葉植物が殆どで、果樹等の樹木を想定した水耕栽培は殆ど知られていなかった。
【０００４】
一方、近年においては、果樹栽培の効率化、栽培コストの削減等を目的として、果樹栽培を想定した水耕栽培装置や栽培システムについての発明が開示されるようになってきている。
【０００５】
特許文献１には、従来の水耕栽培技術を改良し、間歇的に給排水動作する水位変動型の水耕栽培装置の発明が開示されている。この技術によれば、果樹等の樹木も水耕栽培可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０２００９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したような樹木の水耕栽培技術においては、従来の野菜や花卉の水耕栽培と異なり年単位の長期栽培となることが想定され、それに伴い、従来は全く想定されていなかった課題も生まれている。
【０００８】
その一つが、栽培容器（特許文献１では耐水性容器）に蓄えられた水中に伸びた根が引き起こす問題である。すなわち、苗の生育に伴い培地容器下面から耐水性容器底部に溜まった水に向けて多数の根が伸びてゆき、最終的には、培地容器下側の開口領域、すなわち、排水孔の全面からビッシリと根が伸びた状態となる。樹木の根は先端部を除き木質で固いうえ、年単位の長期栽培で大量の根が栽培容器内に伸びるため、それが給排水動作などに影響するのである。
【０００９】
また、培地容器の外に伸びた根が絡み合ってしまい、苗を培地容器から取り出すことは困難となる。通常であれば、わざわざ苗を培地容器から取り出す必要性は全くないが、別種の苗に植え替えたり、古くなった培地を新品に交換したり、という場合には、苗を培地容器から取り出す作業が発生する。その際に、上記のような状態になっていると、培地容器の外に伸びた根の多くを切り払う必要があり、苗に負荷をかけることになっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、長期間の水耕栽培時に樹木苗から栽培容器に蓄えられた水中に伸びる根が、間歇的な給排水動作に影響することがないよう、装置の構造及び動作の面で対策し、樹木栽培に適した間歇給排水動作の水位変動型水耕栽培装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、栽培容器中に伸びて来る根が給排水動作に影響することがないよう、装置の構造及び動作の面で対策された水耕栽培装置を提供するものである。
【００１２】
請求項１記載の水耕装置は、底面に排水孔が開けられた培地容器に粒状の培地を入れて耐水性容器内に置き、この培地に貯水槽から間歇的に給排水して耐水性容器内の水位を上下させて植物苗を生育する水耕栽培法を用いた水耕栽培装置であって、水の透過が速い培地を用い植物苗の根本から離れた位置で培地に給水することにより、植物苗の根本付近が水分過剰とならないよう制御するとともに、給水時の耐水性容器内最高水位を所定位置に制御する機能を有し、培地容器底と培地との間には、吸水性のない素材より成り培地粒径より細かい網目を有するマットが培地容器に対して固定されずに設置されており、このマット上に培地が置かれることにより、下方への透水性を確保しつつ、培地をマット上に保持し、培地容器底面の少なくとも一部に、培地の粒径より大きな孔径の排水孔を複数設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
すなわち、培地容器底面に設けられた排水孔から粒状の培地がこぼれ落ちないよう、培地粒径より細かい網目を有するマットを、培地底面上に培地容器に固定せずに設置したものである。培地容器底面上に設置されたマットで培地を支えるので培地容器底面の排水孔を培地粒径よりはるかに大きな径にできること、このマットが培地容器に固定されていないこと、の二点が植替え等の作業時に非常に重要となる。
【００１４】
請求項２記載の水耕装置は、請求項１記載の水耕栽培装置において、給水後に耐水性容器内の水位が所定の低水位に達するまで耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に、低水位検出センサが水位検出してから所定時間後に排水を停止することにより、低水位検出センサが水面上に露出した状態で排水停止することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２に記載の水耕装置は、給水動作により耐水性容器内が高水位になった後、耐水性容器内水位が所定水位（低水位）に達するまで耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に、低水位検出センサを所定水位より幾分上の位置に設置しておき、低水位検出センサが水位検出してからさらに所定時間排水を継続して所定水位に到達させた後に排水停止させることにより、給排水動作時以外は低水位検出センサを水面上に露出した状態で保持するものである。
【００１６】
請求項３記載の水耕装置は、請求項１記載の水耕栽培装置において、給水時の最高水位を検出するための高水位センサ、給水後に耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に所定の低水位を検出するための低水位センサ及び耐水性容器内の水を排水する水中ポンプが、耐水性容器内に培地容器から隔てて設置され、培地容器との間に遮蔽板が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の水耕装置は、耐水性容器内の、高水位センサ、低水位センサ及び耐水性容器内の水を排水する水中ポンプの設置位置と培地容器の間に、培地容器からセンサ及び水中ポンプに向かって根がまっすぐ伸びて行くことを防ぐ遮蔽板を設けるものである。
【００１８】
請求項４記載の水耕装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の水耕栽培装置において、培地容器底面の排水孔径が１センチメートル以上、排水孔と排水孔の間隔が１センチメートル以上あることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に記載の水耕装置は、培地容器底面の排水孔径が１センチメートル以上と十分大きく、しかも排水孔同士が１センチメートル以上の十分広い間隔を持って開けられていることを求めるものである。
【００２０】
請求項５記載の水耕装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の水耕栽培装置において、培地容器底と培地との間に設置されるマットが、３次元的な網目構造を有する厚みを持った素材よりなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５に記載の水耕装置は、培地容器底と培地の間に設置されるマットを、単なる網目板ではなく、３次元的な網目構造を有する厚みを持った素材とすることにより、培地と培地容器底面の間にスペースを設けるものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の水耕栽培装置においては、培地を保持している網目構造を有するマットが、培地容器に固定されずに設置されており、たとえ根がこのマットに絡みついても、マットごと培地容器から取外しが可能である。また、培地容器底面には培地粒径を気にせず大きな排水孔を設けることができるので、この排水孔から培地容器外に伸びた根が多少絡み合っていても、その絡み合った状態のまま引き抜くことが可能であり、従来のように培地容器の外に伸びた根の多くを切り払うことなく苗を培地容器から取り出すことが可能となる。
【００２３】
ここで、培地容器底部に設置されるマットが吸水性を有すると、せっかく水の透過の速い培地を使いながら、底面でマットが水分を保持してしまうために培地全体の水切れを悪くしてしまうため、マットは吸水性のない素材よりなることが望ましい。
【００２４】
培地容器から水中へ伸びた根の成長が著しい場合には、耐水性容器底部の水中全体が殆ど根で埋め尽くされた状態となってしまう。最も敏感にこうした根の影響を受けるのが、低水位検出センサである。
【００２５】
請求項１に記載の水耕栽培装置においては、フロートスイッチや抵抗検知式センサ等の水に接触して動作する水位センサが安価で使いやすいが、こうした低水位検出センサは低水位位置、すなわち給排水動作していない状態での水面近傍に設置することになるので、根が伸びてきて接触したり絡んだりして給排水時に誤動作を引き起こす可能性がある。
【００２６】
そこで、請求項２に記載の水耕栽培装置においては、低水位検出センサが水位検出してからも排水を継続し所定時間後に排水を停止させるようプログラムすることにより、排水停止から次の給排水動作までの間、低水位検出センサが水面上に露出した状態で維持されるようにし、その間にセンサのところまで根が伸びて来ることのないようにするものである。
【００２７】
請求項３に記載の水耕栽培装置は、請求項２と同様、培地容器から水中へ伸びてくる根によって給排水動作に支障が出ないように方策したものである。
【００２８】
請求項３に記載の水耕栽培装置においては、耐水性容器内にある給排水動作に関わる機器、すなわち、高水位センサ、低水位センサ及び排水用の水中ポンプをまとめて、できるだけ培地容器から隔てて設置するとともに、培地容器との間を遮蔽板で仕切ることにより、根が上記の機器のところに伸びて来ないようにするものである。
【００２９】
樹木の根は野菜等の草本の根に比べ固く、まっすぐに伸びてくる傾向があるため、遮蔽板は培地容器から直線的に上記機器に到達する経路を遮断するだけで十分な効果を得ることができる。すなわち、耐水性容器内を完全に仕切るのではなく、側面や下面に隙間があって良い。また、そうした隙間が十分確保されていないと耐水性容器内を給排水する際にも不都合である。
【００３０】
なお、根が絡み合った状態のままで苗を引き抜くことができるためには、培地容器底面の排水孔が大きいだけでは十分でない。隣り合う排水孔から培地容器外に伸びた根が互いに絡み合ってしまわないよう、隣り合う排水孔の間にも十分なスペースが必要である。
【００３１】
そこで、請求項４に記載の水耕栽培装置においては、排水孔径が１センチメートル以上、排水孔と排水孔の間隔が１センチメートル以上となっており、殆ど根を傷めることなく、苗を培地容器に固定されていないマットごと培地容器から取り出すことが可能である。
【００３２】
なお、本発明では排水用に水中ポンプの使用を前提としているが、動作上は（水中設置できない）外部ポンプを使用することも可能である。ただし、間歇的な給排水動作が前提となる本発明においては、ポンプ停止中に耐水性容器とポンプを繋ぐチューブもしくはハイプ内から水が抜けたり、ポンプ内に気泡が発生してトラブルの原因ともなることから、そうした心配のない水中ポンプの使用を前提とした装置となっている。
【００３３】
請求項２に記載の装置では、排水停止から次の給排水動作までの間、低水位検出センサが水面上に露出した状態で維持されるため、その間にセンサのところまで根が伸びて来ることがなく誤動作対策には有効だが、弊害の生まれる危険もある。
【００３４】
樹木苗の根は成長に伴い、培地容器から耐水性容器底部の水中へ伸びていく。その際、培地容器から出た根がそのまま水中に伸びていくことができるよう、培地容器底面が水に接していることが望ましい。培地容器底と耐水性容器内の水面との間に空間があると、耐水性容器から出た根は水面に到達するまでの間は空間に晒されることになってしまう。それを嫌って、培地容器底面が水に接している場合に比べ、出て来る根の本数がかなり少なくなり、また、空間に晒されている間に根の先端部に損傷を受けてしまう根も少なくないのが現状である。
【００３５】
一方、低水位位置を培地容器底部より上にしてしまうと、培地容器底部に常時水に遣った培地が存在するようになり、培地に拘束された水が溜まり水状態になって根に悪影響をおよぼしたり、排水時の培地からの水切れが悪くなったりする等の問題が生まれるため望ましくない。
【００３６】
こうした事情から、培地容器底部と水面が接するか、さもなくば、その隙間ができるだけ小さくなるよう排水停止後の水位を設定しなければならない。そのため、低水位検出センサの水位検出位置が非常に重要となるが、請求項２の排水方法では、排水停止時の水位設定が難しく、またポンプの排水能力の変動にも依存することになるため、その精度も落ちることが避けられない。
【００３７】
なお、排水停止時の水位（低水位）と排水停止後の水位が一致しないことも多いため、ここで補足しておく。排水停止後も遅れて培地容器から水が流れ落ちて来るため、排水停止後に幾分水位が上がることが多い。また、その後は水の蒸発があるため時間の経過とともに少しずつ水位は下がっていく。このように、排水停止時の水位（低水位）は明確に決まるが、排水停止後の水位はある程度の範囲で変動することが避けられない性質を持っている。
【００３８】
そうした弊害を緩和する方法として、請求項５に記載の３次元的な網目構造を有する厚みを持った素材よりなるマットを培地と培地容器底の間に設置することが有効である。このマットの中は、培地中には及ばないまでも何もない空間よりはるかに根に優しく、殆ど根がストレスを受けることなく水中へと伸びていくことが可能である。よって、排水停止後の水位をこのマットの厚さの中に入る範囲に制御すれば十分となる。
【００３９】
単なる網目板のマットではなく、３次元的な網目構造を有する厚みを持った素材よりなるマットを使うことにより、さらに別の効果を得ることができる。根が、培地中からいきなり水中に伸びていくのではなく、培地と水中の中間的な環境である３次元的な網目構造のマットを介して水中に伸びるため、網目板マットを使用した場合に比べ水中への根の伸長を促進する効果を有するのである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る水耕栽培装置の構成を説明する側面図である。
【図２】本発明に係る別の水耕栽培装置の構成を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
〔水耕栽培装置の第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る水位変動型水耕栽培装置の構成を説明する側面図である。
【００４３】
本発明に係る水耕栽培装置は、図１に示すように、底面に水が通過する孔４が設けられた培地容器３内に保水性の粒状の培地５を収容させて保持させ、培地５内に植物苗８の根元を埋設し、培地容器３を耐水性容器１内に収容させ、培地容器３の底面と耐水性容器１の底面との間に空間を形成した状態に保持させ、液肥が溶け込んだ水を培地５に対して間歇的に供給する水耕栽培方法を実施する水耕栽培装置である。
【００４４】
この水耕栽培装置は、保水性の培地５を収容し保持するとともに底面に水が通過する孔が設けられた培地容器３と、底面と培地容器の底面との間に空間を形成した状態で培地容器３を収容し保持する耐水性容器１とを備えている。耐水性容器１内に、架台２を置き、その上に、培地５を入れた培地容器３が置かれる。架台２は耐水性容器１と培地容器３の間に空間を設けるためのものである。培地容器３中央に植物苗８が入っている。培地５としては、市販の素焼きセラミック球（商品名：「ＬＥＣＡ」）を使用している。
【００４５】
培地容器３の底面全体には、培地５の粒径よりはるかに大きな排水孔４が設けられている。培地容器３の底部の上には、培地５がこぼれ落ちないサイズの孔が設けられたマット１８が置かれ、培地５を保持している。
【００４６】
マット１８の有無は、日常の作業には全く影響しない。ただし、植物苗８を培地容器から取り出す必要が生まれた時に効果を発揮する。具体的には、別種の植物苗に植え替える時、数年に渡る長期栽培により培地が傷んで交換が必要になった時などである。
【００４７】
従来だと、培地容器の底面が植物苗の根と固く絡まりあってしまい、培地容器の底面で植物苗の根をきれいに切り払うしか培地容器から切り離す方法がなく、作業自体も大変な上、植物苗も弱らせてしまい問題であった。本発明によれば、植物苗８はマット１８と一体となって、それほど力を入れずともスッポリと培地容器３から引き抜くことができる。植え替え等の場合は、植物苗８とマット１８を一体としてそのまま移植可能である。不幸にして栽培中に枯れてしまった植物苗８を始末する場合にも、植物苗８とマット１８を一体に引き抜き、培地を払い落とした後に一体のまま処分すれば良く、非常に容易な作業である。
【００４８】
そして、この水耕栽培装置は、液肥が溶け込んだ水を蓄える外部タンク１３と、外部タンク１３内の液肥が溶け込んだ水を培地内に直接供給する水分供給配管６と、培地容器３の外側の耐水性容器１内の水を耐水性容器１外に排出する排水手段となる水分回収配管２０とを備えている。水分回収配管２０は、耐水性容器１内の水を外部タンク１３に回収する配管である。この水耕栽培装置においては、外部タンク１３から培地への送水及び培地５から培地容器３の外側に流れた過剰水分の外部タンク１３への回収を間歇的に繰り返し、耐水性容器１内の水位を周期的に上下させる。培地５には、培地容器３の外側から培地容器３内に戻る水により、水分及び養分が供給される。
【００４９】
この水耕栽培装置においては、水分供給配管６を介して、培地５に対して、液肥が溶け込んだ水を供給して、水分及び養分を培地５に直接供給する。水分供給配管６の先端部は、リング状に構成され、培地容器３内の培地５中に埋没されて配置されており、植物苗８の周囲に位置している。水分供給配管６の先端部には、ほぼ等間隔で孔７が開けられており、給水時には、この孔７から培地５に直接給水される。この水分供給配管６からは、培地５中において、植物苗８の根元から離れた位置に水分が供給される。
【００５０】
外部タンク１３からは、水中ポンプ１０、１１により、耐水性容器１との間で液肥が溶け込んだ水を移動させる。すなわち、水中ポンプ１０により、外部タンク１３内の水を、水分供給配管６を介して、水分供給配管６の先端部から培地５に給水する。また、水中ポンプ１１により、水分回収配管２０を介して、耐水性容器１内の水を外部タンク１３に回収する。高水位時には、耐水性容器１内の水面１５が培地容器３の底部よりも上昇し、培地容器３内の底部側の培地５に給水される。培地５において、この培地５の保水能力を越えて供給された過剰水分は、孔４から耐水性容器１に流れ落ちる。
【００５１】
水位調整機構となる制御ボックス１２内のタイマにより、水中ポンプ１０、１１を周期的に動作させる。低水位液面センサ９により検出される低水位時の水面１４を所定時間保持した後に、高水位液面センサ１７で検出される高水位時の水面１５まで水位を移動させて所定時間保持する。再度、低水位へと移動し、と動作を繰り返していく。低水位液面センサ９は、培地容器３の底部よりも下方に配置されている。高水位液面センサ１７は、培地容器３の底部よりも上方に配置されている。
【００５２】
すなわち、この水耕栽培装置においては、培地５に直接給水がなされ、過剰水分が流れ落ちて、耐水性容器１内に溜まる。そして、さらに給水を続けると、耐水性容器１内の水量が増え、培地容器３の底部に達する。すると、耐水性容器１内に溜まった水が、培地容器３内に戻り、培地５への給水がなされる。このようにして、水分供給配管６から送られる水、及び、培地容器３の外側から培地容器３内に戻る水により、培地５に水分及び養分が供給される。
【００５３】
排水時は、水中ポンプ１１により貯水タンク１３に水を戻し、低水位液面センサ９が水位検出した後、さらに低水位時の水面１４に到達するまで所定時間排水して停止する。低水位液面センサ９が水位検出した後に排水を継続する時間（所定時間）は、耐水性容器１の大きさや水中ポンプ１１の排水能力、低水位液面センサ９と水面の間隔に依存するが、通常は１０〜３０秒程度に設定する。あまり長い時間に設定すると、低水位位置の精度が悪くなるため好ましくない。
【００５４】
ここで、排水動作を停止する水位としては、培地容器３の底面が水面を離れた瞬間を目安にすると良い。もっとも、低水位液面センサ９の水位検出タイミングから排水停止までには所定時間のズレがあるため、低水位位置の調整にはある程度の試行錯誤が必須である。排水動作の停止後に遅れて培地容器から水が滴り落ちて来るので、低水位時の水面は排水停止直後より幾分上がるのが通常である。制御ボックス１２内のタイマにより次の給排水動作が開始するまで、水位は水分蒸発等による僅かな変動を除き低水位時の状態に置かれ、その間は培地からの水分でまかなうことになる。基本的に装置はこの低水位時の状態に置かれ、定期的に短時間の給排水動作が繰り返されているのである。ちなみに、図１は低水位時の図である。
【００５５】
低水位液面センサ９、水中ポンプ１１と培地容器３の間には、遮蔽板１９が設置されている。栽培が長期間になると、樹木苗の根が培地容器３の下面一杯に伸び広がり、水中を広がって低水位液面センサ９、水中ポンプ１１の方に押し寄せて来るような状態になるため、そうした根を押し留める役割を果たす。低水位時に広がって来る根を押さえることが目的のため、遮蔽板１９は低水位時の水面までの高さがあれば十分である。中央を耐水性容器１の幅より少し短く、両側を板が倒れない程度の長さに「コ」の字型に折り曲げた細長いプラスチック板を耐水性容器の底に沈めておけば十分遮蔽板として機能する。
【００５６】
耐水性容器１の上面が広く開いていると水分の蒸散が激しいため、耐水性容器１の上面を塞ぐ蓋１６を設けている。
【００５７】
この水耕栽培装置においては、培地５内の植物苗８の根元周辺が、培地容器３の底部近傍の培地５よりも乾燥した状態に維持される。また、植物苗８の根元を中心に、外周から内周に向かう水平方向に培地の水分含有量が減っていく分布が形成される。培地５において、この培地５の保水能力を越えて供給された過剰水分は、下方に流れ落ち、水平方向及び上方への浸透拡散がない。
【００５８】
過剰水分を培地容器３の底面から下方に排出させ、培地５内における水分の拡散を抑制し、培地５内の水分含有量の分布を維持することは、培地５における給水位置の調整及び培地５における水分の透過速度の調整によって行う。
【００５９】
また、培地５における給水位置の調整及び培地５における水分の透過速度の調整によって、培地５内の植物苗８の根元周辺を、培地容器３の底部近傍の培地５よりも乾燥した状態に維持するとともに、植物苗８の根元を中心に、外周から内周に向かう水平方向に培地の水分含有量が減っていく分布を形成する。
【００６０】
本実施形態では、前述したように、培地５として市販の素焼きセラミック球（商品名：「ＬＥＣＡ」）を使用している。これは、本発明に必要な「水の透過が速い」という特性を有し、培地容器底の孔４からの水抜けを良くするため、孔径をできるだけ大きくしかも全面に設けることが望ましく、この孔からこぼれ落ちない大粒の培地である、という二つの要素を満たしていることによる。
【００６１】
素焼きセラミック球を培地５として使用する場合には、特に、粒径が１ｃｍ、もしくは、それ以上ある大粒径のものが本発明には好適である。大粒径であるということは、培地に吸収されなかった過剰水分の透過性を高めるだけでなく、粒間の接触面積を減らし粒間の水分拡散を抑制する効果もあるため、本発明には特に有効である。ただし、水の透過性が高いということは逆に、給水時に培地が十分に水分を吸収しないうちに水が下に流れ落ちてしまう危険を伴っている。そこで本発明では、培地が水に浸り水分を十分吸収することができる底面からの給水を主とし、さらに、水分供給配管６からの流水による給水を補助的な給水手段としている。
【００６２】
培地容器３の底面からの給水については、図１における高水位液面センサ１７の設置位置からも分かるように、植物苗８の根元から距離をおき、根の先端部が届く程度の深い位置までに止めなければならない。この位置は、植物種や苗の大きさにも依存するが、通常よく市販されている５号鉢（ポット径：約１５センチメートル）に植えられた苗を本装置に移植する場合、培地表面から１０〜１２センチメートルあたりが高水位位置の目安である。
【００６３】
もっとも、通常の培地を使用した水耕栽培では、培地への水分の浸透が速いため、たとえ給水をこの位置で止めたとしても、水分は容易に植物苗の根元にまで及び、苗に負荷を与えてしまう。本発明では、高水位位置より上の領域（根元の周囲の、本来、根が伸びて行く領域）の培地に対して給水できていないという課題が残る。そこで補助的な給水手段として、根元の周囲に水分供給配管６を設置して、底面からの給水の及ばない領域に直接給水する。
【００６４】
なお、水分供給配管６を培地中に埋没させず、培地５の上面からシャワー状に給水することも可能だが、培地５の表面からの給水では、水分の大気側への蒸散が多く、給水量を増やす必要があり、溶存塩分が培地表面近傍に濃縮されやすいという弊害があるため、培地に直接給水する際は、水分供給配管を埋没させておくことが望ましい。
【００６５】
また、水分供給配管６よりも上方は、必ずしも培地５である必要はないので、水分供給配管６を培地５上に露出させておくことに特段の利点は認められない。水分供給配管６の設置位置としては、鉢植えからの移植の場だと、ちょうど鉢の内側あたりが目安となる。ほぐして土壌を落とした根を培地５上に広げ、その上に直接、もしくは薄く培地５を載せた上に水分供給配管６を置き、さらにその上の全面に培地５を載せていくのである。水分供給配管６を深く設置すると、水分供給配管６よりも上方の根が利用できない領域が増えてしまうので、水分供給配管６上には、薄く培地５が載っている程度でよい。
【００６６】
この水耕栽培装置においては、植物苗８の根元に過剰に水分が供給されることがないので、従来の水耕栽培ではできなかった栽培法が可能となる。すなわち、土壌栽培された植物苗を水耕栽培に移行する際に、根元近くの土壌は落とさずに周囲の根だけほぐして土壌を落とした状態で水耕栽培に移行できる。
【００６７】
前述の５号鉢の苗の場合だと、通常は根元から７〜８センチメートルあたりまで根をほぐして土壌を落として移植するので、根元に残った土壌と高水位位置の間は３〜５センチメートル程度は空いており、この空間は培地と根で占められている。水平方向にも、落とさずに残した根元の土壌との間に少なくとも２センチメートル程度の空間を設けて水分供給配管を設置するのがよい。給水位置から離れた根元部分の土壌に対しては、周囲の培地からのしみ出しによる僅かな水分供給しかないので、実質的に「水耕環境」にはなっておらず、土壌のままでも不具合は発生しない。
【００６８】
これは植物苗にとって移植による負荷（土壌を落とす負荷、土耕から水耕へ変わる負荷）が大きく低減されることを意味する。実際、本実施形態の水耕栽培装置に樹木苗を移植した場合、移植直後でも苗に弱った兆候は認められず、非常にスムーズに樹木を水耕栽培に移行可能である。
【００６９】
本実施形態で使用した素焼きセラミック球培地は、素材的にも、また大粒径であることから空隙が多いという点でも、保水力が不足する傾向にある。そこで、保水力の不足を給水頻度を増やして補うものである。過去の実績では、冬季は６〜８時間周期、夏季は２〜３時間周期の給水で水分不足にならずに生育できている。
【００７０】
〔水耕栽培装置の第２の実施の形態〕
図２は、本発明に係る別の水位変動型水耕栽培装置の構成を説明する側面図である。
【００７１】
基本構成は第１の実施の形態と同じだが、マット３８が板状ではなく、厚みを持っている点が異なっている。
【００７２】
マット３８には、ポリエチレンやポリスチレン等の吸水性のないプラスチック製の発泡素材や芝状マット等の３次元構造素材を使用する。当然ながら培地が下にこぼれ落ちない程度の網目を有し、培地を支えつつ水が容易に抜けていく素材でなければならない。特に発泡素材を使用する際は、容易に水が抜ける発泡状態（発泡が繋がる等で水が通るトンネルが形成されている）であることを確認しておく必要がある。
【００７３】
培土容器と培土の間に培土容器に固定されていないマットを導入したことによる効果は先の実施例と変わらないが、排水時の水位設定にマージンを持たせることができる点が、厚みのあるマットを使った場合の利点である。
【００７４】
従来であれば、水位センサ２９の設置位置を調整することにより、容易に低水位位置を精度良く設定可能であったため、水位設定に対するマージンが殆ど無くても大きな問題は生じなかった。しかし、本発明の請求項２に従い、耐水性容器内の水を貯水槽に排水する際に、低水位検出センサが水位検出した後も所定時間排水を続ける場合には、低水位位置を精度良く決めることが難しいばかりでなく、再現性にも不安が出て来る。すなわち、ポンプの排水能力の変動や経時変化、培地容器外に伸びている根の量などの要因により、同じ時間だけ水中ポンプを動作させたとしても水位が同じになるとは限らないのである。そのため、目安となる「培地容器底部と水面が接するか、さもなくば、その隙間ができるだけ小さく」という低水位位置を長期間安定して実現することは至難の業であった。
【００７５】
それに対し本実施例によれば、低水位位置をマットの厚みの範囲内に収めることができれば十分目的を果たすことができる。３次元的な網目構造のマット内部であれば、培地中には及ばないまでも、温度、湿度は安定で、網目構造が根を守り支えてくれるので、根は殆どストレスを受けることなく水中へと伸びて行くことができるのである。ただし、吸水性のないマットをむやみに厚くすることはできない。マット内を伸びる途中で水分が途切れ、根の先端が傷んでしまうのである。そうした弊害を避けるため、マットの厚さは２センチメートル程度までとするのが良い。水位設定に対するマージンとしても、２センチメートル程度あれば十分である。
【００７６】
なお、長期間の栽培においては、水分の蒸発等で貯水タンク３３の水が少しずつ減っていくので、時々補給する必要がある。通常は装置使用者が水を補給することを想定しているが、本実施例では、それを自動化する機能を付加している。すなわち、貯水タンク３３にノーマルクローズの電磁バルブ４０の取り付けられた給水パイプ４１と水位センサ４２を設置し、貯水水位が水位センサ４２の位置まで下がったら、電磁バルブ４０を決められた時間だけ開放し給水するのである。給水水量の制御のため高水位センサを導入して、高水位位置まで給水して停止する方法もあるが、センサが作動しなかった場合に水が流れっ放しとなる危険があるため、センサに頼らない停止法を用いる方が良いのである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、保水性の培地を用いて植物苗を生育する水耕栽培装置及び水耕栽培方法に適用される。
【符号の説明】
【００７８】
１  耐水性容器
２  架台
３  培地容器
４  排水孔
５  培地
６  給水配管
７  給水配管の孔
８  樹木苗
９  低水位液面センサ
１０  水中ポンプ
１１  水中ポンプ
１２  制御ボックス
１３  貯水タンク
１４  低水位時の水面
１５  高水位時の水面
１６  蓋
１７  高水位液面センサ
１８  マット
１９  仕切板
２０  水分回収配管
２１  耐水性容器
２２  架台
２３  培地容器
２４  排水孔
２５  培地
２６  給水配管
２７  給水配管の孔
２８  樹木苗
２９  水位センサ（低水位検出）
３０  水中ポンプ
３１  水中ポンプ
３２  制御ボックス
３３  貯水タンク
３４  低水位時の水面
３５  高水位時の水面
３６  蓋
３７  水位センサ（高水位検出）
３８  マット
３９  仕切板
４０  ノーマルクローズの電磁バルブ
４１  給水パイプ
４２  水位センサ
【図１】
2015112061.tif 000003
【図２】
2015112061.tif 000004