(57)【要約】【課題】植物の養液栽培において、中でも水耕栽培においては、根が必要とする酸素の多くを培養液から吸収しているため、培養液への酸素の供給は欠かせないものとなっている。培養液の溶存酸素濃度が低下すると、根が酸素欠乏となり、養水分吸収の低下、植物ホルモンの合成異常などにより、根腐れや形態の異常を発生したりする。植物の養液栽培に用いられる培養液の、溶存酸素濃度を富化する方法と装置を提供する。【解決手段】加圧式エア供給装置を用いて発生させた３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡は、浮力が小さく液中に長く留まり、培養液に容易に融合、或いは混合されて溶存酸素濃度が富化される。また、培養液に混合された微細な泡は根部に付着し易く、植物に適量の酸素等の養分を補給することになる。【選択図】      図１
2004337077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧式エア供給装置を用いて発生させた３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を液中に融合、或いは混合させたことを特徴とする、植物の養液栽培に用いられる培養液の溶存酸素濃度を富化する方法。
【請求項２】
加圧式エア供給装置を用いて発生させた３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を円筒形の導水管内に噴出させ液中に融合、或いは混合させるとともに、その養液をポンプ等を用いて強制的に放出することにより液槽内に水流を発生させたことを特徴とする、植物の養液栽培に用いられる培養液の溶存酸素濃度を富化する方法。
【請求項３】
加圧式エア供給器を装着、或いは内蔵された容器であって底部に設けられた泡噴出口より微細な泡を発生させ、容器内の水、及び培養液の溶存酸素濃度を富化させたことを特徴とする、植物の育成用給水容器。
【請求項４】
容器の底部に設けられた泡噴出口より微細な泡を発生させ、容器内の水の溶存酸素濃度を富化させたことを特徴とする、花生け。
【請求項５】
微細な泡を針の先端より涌出させたことを特徴とする剣山。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、植物の養液栽培に利用されるものであり、培養液、或いは水等の液中に泡を混入することにより、液中の溶存酸素濃度を富化させて植物の育成を促進する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第３１５６０５８号公報
【非特許文献１】編者  社団法人日本施設園芸協会  「養液栽培の新マニュアル」  株式会社誠文堂新光社  ２００２年７月３０日
【非特許文献２】編者  武川満夫  「水耕栽培の教科書」  財団法人富民協会平成２年３月３０日
【０００３】
一般に、養液栽培は、土壌を使わずに作物を栽培する方法で「無土壌栽培法」と呼ばれているように養分を溶かした水に根を浸して養分を吸収させる方法が用いられている。植物の養液栽培において、給液管理によって酸素を供給する方法としては、ＮＦＴ（薄膜水耕法）で培養液の供給を一時的に停止し、根が直接空気に触れるようにして酸素を供給する間断給液（間欠給液）、湛液式水耕で培養液の水位を下げることによって直接空気に触れるようにして酸素を供給する液面低下、培養液を流動させることによって、培養液内の酸素の拡散を促して根への酸素の供給を促進する液流動、貯蔵タンク内の培養液へのバブリングや、培養液の供給経路の間に空気混入器を取り付けるなど、培養液への強制的な酸素の富化が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、植物の養液栽培において、中でも水耕栽培においては、根が必要とする酸素の多くを培養液から吸収しているため、培養液への酸素の供給は欠かせないものとなっている。培養液の溶存酸素濃度が低下すると、根が酸素欠乏となり、養水分吸収の低下、植物ホルモンの合成異常などにより、根腐れや形態の異常を発生したりする。培養液中の溶存酸素濃度の富化を図る方法の１つとしてポンプを用いてエアレーションが行われている。しかし、発生する泡は大きく、大きさに比例して浮力も大きくなり、水分中の酸素が放出され消失してしまい、十分な培養液中の溶存酸素濃度の富化が図られない欠点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、泡の形状を微細にすることにより、培養液或いは水等の液中に酸素や窒素などの養分を融合或いは混合させることで、液中の溶存酸素濃度を富化させて植物の育成を促進する。
【０００６】
【解決手段】
加圧式エア供給装置を用いて発生させた３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡は浮力が小さく、液内に永く留まり、培養液に容易に融合、或いは混合されて溶存酸素濃度が富化される。更に根部に付着し易い微細な泡は容易に分離することなく植物に適量の酸素を補給することになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。もちろんこの発明は以下の実施の形態によって限定されるものではない。
根が養分と水分を吸収するという機能を果たすためには、酸素を吸収して呼吸をしなければならない。しかし養液栽培、中でも水耕栽培においては、根が必要とする酸素の多くを、培養液から取得しているため、培養液への酸素の供給は欠かせなく、また培養液の溶存酸素濃度が低下すると、根が酸素欠乏となり、養水分吸収の低下、植物ホルモンの合成異常などにより、根腐れや形態の異常を発生したりする。特に湛液式水耕では、培養液はｐＨ（水素イオン指数）、ＥＣ（電気伝導度）だけでなく溶存酸素濃度の管理が不可欠なものとなっている。
【０００８】
本発明の、植物の養液栽培に用いられる培養液の溶存酸素濃度を富化する方法は、図１に示すように、一般に行われる水耕栽培に於いて使用される培養液槽２の底部に加圧式エア供給装置４の泡噴出口６を設けて、養液に融合、或いは混合し易い３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を噴出させ培養液８の溶存酸素濃度を富化させるものである。
【０００９】
〈培養液〉
養液栽培に用いられる培養液とは、作物の生育に必要なＮ（窒素）、Ｐ（リン）、Ｋ（カリウム）等の肥料を、水に溶かした液状肥料である。
【００１０】
〈加圧式エア供給装置〉
液中に、３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を発生させる加圧式エア供給装置は、図１に示されるようにエアコンプレッサ（空気圧縮供給機）１０と、圧縮空気貯蔵タンク１２、泡噴出口６とから構成されている。エアコンプレッサで圧縮された空気はレギュレタ（減圧弁）１４を介して減圧され圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵される。
【００１１】
〈泡噴出口〉
圧縮空気貯蔵タンクに貯蔵された圧縮空気は、図２に示されるような泡噴出口６に気体透過材として装着された、高分子樹脂フィルム１６に発生させたクレーズを構成する微細なボイド（空孔）を拡張して強制的に透過される。一方、圧縮空気はボイドの微細な空孔に透過量を制限されながら徐々に微細な泡となって培養液に融合、或いは混合され溶存酸素濃度が富化される。
【００１２】
〈泡の成分〉
本発明に用いられる泡の成分は、一例として空気を圧縮して強制的に透過材を透過させ、微細な泡を発生させていることから、空気中に存在する窒素、酸素等の成分が主であるが、精製された二酸化炭素、酸素等を単独或いは、複合して用いることにより、さらに養分の効果的な補給がなされる。
【００１３】
〈高分子樹脂フィルムの素材〉
前記、高分子樹脂フィルムの素材として使用される高分子樹脂としては、フィルム或いはシートの成形が可能な熱可塑性樹脂であれば特別に制限されるものではない。その様な熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、ニトリル樹脂等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂の中でも、フィルムやシートへの成形性や経済性の観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン系樹脂、ハロゲン含有熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、複合して組成物として用いても、或いは、別の高分子樹脂をブレンドしたりしても良く、更には二種以上の樹脂を多層化して用いても良い。また、クレーズの形成の容易さから、該熱可塑性樹脂のガラス転移温度が−４５℃以上、好ましくは−３０℃以上、特に好ましくは−１５℃以上の樹脂を使用することが望ましい。組成物として使用するときや多層化して使用するときは、主な構成成分である熱可塑性樹脂のガラス転移温度が上記範囲内にあることが好ましい。これより低いガラス転移温度を示す熱可塑性樹脂の場合は、柔軟過ぎるためにクレーズの効率的な形成が難しい。
【００１４】
〈クレーズ〉
高分子樹脂フィルムにクレージング処理を施すことにより発生されたクレーズは、基本的に、特許第３１５６０５８号公報に開示されているものと同様なものであり、高分子樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍのものである。このクレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは４０％以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。該クレーズを分子配向の方向と略平行の方向に形成するのは、分子鎖の配向の方向と直角の方向に引っ張ることによってクレーズが形成され、分子鎖の配向の方向と直角の方向にクレーズを形成することが難しいからである。ここで言うクレーズとは、高分子樹脂フィルムの表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。このクレーズは分子束〈フィブリル〉とボイドから構成されており、この部分で各種気体の通気性が生じることになる。
【００１５】
〈クレーズの気体透過性能〉
クレーズの気体透過性能は、用いる樹脂の種類により異なるが、例えばポリ弗化ビニリデンのホモ重合体を用いると、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に０．３〜１００，０００×１０−４ｃｍ３／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍの範囲内のものに、透湿度で一般に１０〜１００，０００×１０４ｇ／ｍ２・２４ｈｒの範囲内のものに、引張強度で一般に５〜５０ＭＰａ、好ましくは６〜５０ＭＰａ、特に好ましくは７．５〜５０ＭＰａの範囲内のものにすることができる。
【００１６】
〈水流発生器〉
培養液の滞留による溶存酸素濃度の低下を防ぐ方法としては、加圧式エア供給装置を用いて発生させた１００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を円筒形の導水管内に噴出させ液中に融合、或いは混合させるとともに、その養液をポンプ等を用いて強制的に放出することにより液槽内に水流を発生させる。図３は、この発明の１実施例を示した概略図であり、導水管内に噴出された微細な泡は、ポンプ等により起こされた水流に誘引されて液槽内に放出されるが、導水管２４の内側に突出した間隙材２６の形状により螺旋状で放出させることができる。
【００１７】
本発明の、植物の育成用給水容器は、容器の底部に設けられた泡噴出口より微細な泡を発生させ、容器内の水や培養液等に、空気中に存在する窒素、酸素等の成分を融合或いは、混合させることで液中の溶存酸素濃度を富化させ、植物、及び土壌に施水するものである。
【００１８】
加圧式エア供給器を用いて発生させた３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡は、空気中に存在する窒素、酸素等の成分を含有して水や培養液等の液中に融合されており土壌に施水した場合においては水や培養液と共に土中に浸透して、土壌の溶存酸素濃度が富化され、根に豊富な養分が補給される。
【００１９】
容器に装着、或いは内蔵される加圧式エア供給器は、１例として手動ポンプと圧縮空気貯蔵部と泡噴出口から構成され、ポンプで圧縮された空気は、圧縮空気貯蔵部に蓄えられて泡噴出口に気体透過材として装着された高分子樹脂フィルムに生成されたクレーズを構成するボイドを拡張して３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡の形状で液中へ融合或いは混合される。
【００２０】
容器の形状は、一般に市販されているジョウロやバケツ状であってもよく、大きさについても使用用途により特に限定されるものではないが、容器の底部に泡噴出口を有するものである。
【００２１】
〈花生け〉
本発明の花生けは、容器の底部に加圧式エア供給器の噴出部を設けて微細な泡を噴出し容器内の水の溶存酸素濃度を富化させ活花の育成と活性を図るものである。花器の形状にあっては活ける草花の種類、大きさ、色合い、環境等が考慮されるため特に限定されるものではない。
【００２２】
〈剣山〉
本発明の、活花に用いられる剣山は、針の先端より微細な泡を涌出させて花器内の水の溶存酸素濃度を富化させ、活花の育成と活性を図るものである。剣山の針には注射針のような気体や液体の通過する貫通孔が設けられており、微細な泡が針の先端より涌出される。花の茎を針に突き刺した場合には、直接、空気中に存在する窒素、酸素等の成分が効果的に補給される。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、加圧式エア供給装置を用いて３００μｍ程度以下の泡であり、好ましくは１００μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下の微細な泡を発生させ、培養液の溶存酸素濃度を富化させるものである。この微細な泡は養液に容易に融合、或いは混合され。また浮力が小さいことからも液内に永く留まり溶存酸素濃度が富化される、さらに、混合された微細な泡は根部に付着し易く、植物に適量の酸素を補給することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水耕栽培の１実施例を示す概略図
【図２】泡噴出口の概略図
【図３】水流発生装置の導水管の概略図
【符号の説明】
２    培養液槽
４    加圧式エア供給装置
６    泡噴出口
８    培養液
１０    エアコンプレッサ（空気圧縮供給機）
１２    圧縮空気貯蔵タンク
１４    レギュレタ（減圧弁）
１６    高分子樹脂フィルム
１８    クレーズ
２４    導水管
２６    間隙材
【図１】
2004337077.tif 000003
【図２】
2004337077.tif 000004
【図３】
2004337077.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月7日(2003.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧式エア供給装置を用いて発生させた300μm程度以下の泡であり、好ましくは100μm以下、特に好ましくは50μm以下の微細な泡を液中に融合、或いは混合させたことを特徴とする、植物の養液栽培に用いられる培養液の溶存酸素濃度を富化する方法。
【請求項２】
加圧式エア供給装置を用いて発生させた300μm程度以下の泡であり、好ましくは100μm以下、特に好ましくは50μm以下の微細な泡を円筒形の導水管内に噴出させ液中に融合、或いは混合させるとともに、その養液をポンプ等を用いて強制的に放出することにより液槽内に水流を発生させたことを特徴とする、植物の養液栽培に用いられる培養液の溶存酸素濃度を富化する方法。
【請求項３】
加圧式エア供給器を装着、或いは内蔵された容器であって底部に設けられた泡噴出口より微細な泡を発生させ、容器内の水、及び培養液の溶存酸素濃度を富化させたことを特徴とする、植物の育成用給水容器。
【請求項４】
容器の底部に設けられた泡噴出口より微細な泡を発生させ、容器内の水の溶存酸素濃度を富化させたことを特徴とする、花生け。
【請求項５】
微細な泡を針の先端より涌出させたことを特徴とする剣山。
【請求項６】
気体透過材として高分子樹脂フィルムにクレーズを生成してなる通気性フィルムが装着された泡噴出口、エアコンプレッサ（空気圧縮供給機）、圧縮空気貯蔵タンクにより構成される加圧式エア供給装置と、溶液を移送して施水及び施肥することを目的とする送水管、送水ポンプとからなり、酸素等の気体養分を加圧式エア供給装置を用いて50μm以下の微細な気泡の状態で発生させ、液中に融合、或いは混合して送水管内を移送することにより、送水管の下部に適宜設けられた細孔より滴下或いは流水落下させ、土壌に酸素等の気体養分を供給することを特徴とする植物の土壌栽培方法。