(57)【要約】【課題】気密性を確保して、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現した気耕栽培装置を実現することを目的とするものである。【解決手段】植物を支持する支持手段６と、植物の根部を囲む略気密空間を構成する容器７と、養分となる培養液８を前記容器７内に噴霧する噴霧手段９と、前記容器７に空気を供給する空気供給手段１０を有するもので、噴霧手段９による培養液８の噴霧と容器７の気密性によって湿度を維持しながら、空気供給手段１０で強制的に空気を送り込むことによって必要な酸素を供給し、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現することができるものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を支持する支持手段と、植物の根部を囲む略気密空間を構成する容器と、養分となる培養液を前記容器内に噴霧する噴霧手段と、前記容器に空気を供給する空気供給手段とを有し、土壌を使わずに空中に根を露出させて植物を栽培する気耕栽培装置。
【請求項２】
容器内に表面を開放した液溜めを設け、空気供給手段の空気吐出口を前記液溜め内に設けて、空気を液溜め内の培養液の中を通過させて、前記容器内に空気を供給する請求項１に記載の気耕栽培装置。
【請求項３】
噴霧手段は、空気供給手段の空気吐出口を吸い上げ式エアースプレイのノズルに接続し培養液を吸い上げて空気とともに噴霧する請求項２に記載の気耕栽培装置。
【請求項４】
噴霧手段は、超音波加湿手段によって空中に浮遊する粒径の培養液を供給する請求項１に記載の気耕栽培装置。
【請求項５】
空気供給手段は、気体分離膜によって酸素濃度の高い酸素富化空気を供給する請求項１に記載の気耕栽培装置。
【請求項６】
支持手段は、気密性と可撓性と弾力性を有する請求項１に記載の気耕栽培装置。
【請求項７】
空気供給手段は空気を送るエアーポンプを有し、エアーポンプの送風能力を制御することによって空気流量を制御して、空気流量を少なくして空気のみを送る送風モードと空気流量を多くして培養液を吸い上げて空気とともに噴霧する噴霧モードを備えた制御手段を有する請求項３に記載の気耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌を使わずに空中に根を露出して植物を栽培する気耕栽培装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気耕栽培装置は植物収納構造体内に培養液を噴霧するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、前記特許文献１に記載された従来の気耕栽培装置の部分断面の斜視図である。図７において、従来の装置はモジュール構造になっており、栽培される植物を収納するための複数の側部パネル１と、この側部パネル１が各インターロック連結２により接合される複数の平坦ベース３とを備え、側部パネル１が凸状キャップ４によって上部凸状ラインに沿って連結されてほぼ逆Ｖ字状に形づけられた構造を形成して、図示されていないポンプユニットと噴霧装置５が収納構造内へ培養液を霧化して送るために設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特表２０００−５１７１９５号公報（図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、植物を空気中で育てるには、適度な水分と養分と酸素の供給が必要であり、また、根に対して乾燥しないように、比較的乾燥に強いエアープランツと呼ばれる植物においても相対湿度６０％以上が望ましく、通常の植物の場合には１００％近い環境で常時湿度を維持する必要があるが、前記従来の構成では、培養液を噴霧する手段しかなく、培養液の噴霧で湿度を上げることは可能であるが、養分を与えすぎずに湿度を維持するには気密性が必要である。気密性を高めると酸素が不足し、酸素を供給するために通気性をよくすると適度の湿度に維持しにくいという二律背反した課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現した気耕栽培装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の気耕栽培装置は、植物の根部を囲む略気密空間を構成する容器と、養分となる培養液を前記容器内に噴霧する噴霧手段と、前記容器に空気を供給する空気供給手段を有するものである。これによって、容器の気密性によって湿度を維持しながら、強制的に空気を送り込むことによって必要な酸素を供給できるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、植物を支持する支持手段と、植物の根部を囲む略気密空間を構成する容器と、養分となる培養液を前記容器内に噴霧する噴霧手段と、前記容器に空気を供給する空気供給手段とを有し、土壌を使わずに空中に根を露出して植物を栽培する気耕栽培装置とするもので、培養液の噴霧と容器の気密性によって湿度を維持しながら、強制的に空気を送り込むことによって必要な酸素を供給し、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、容器内に表面を開放した液溜めを設け、空気供給手段の空気吐出口を前記液溜め内に設けて、空気を前記液溜め内の培養液の中を通過させて、前記容器内に空気を供給するもので、培養液の中を通過させて湿気を空気に与え、外部からの低湿空気の導入による容器内の湿度の低下を少なくすることができ、湿度の維持が容易になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項２に記載の噴霧手段は、空気供給手段の空気吐出口を吸い上げ式エアースプレイのノズルに接続し培養液を吸い上げて空気とともに噴霧するもので、噴霧手段として別途必要とされる培養液を押し出すポンプ等が空気供給手段のポンプ等と共用化されて、安価に湿度の維持と酸素の供給ができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１に記載の噴霧手段は、超音波加湿手段によって空中に浮遊する粒径の培養液を供給するもので、微粒の養分は長く空気中に滞在して植物の根に付着が容易で、養分を与えやすい。また、微粒の水分は空気との接触が多く蒸発しやすく、空気の湿度上昇を容易にすることができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項１に記載の空気供給手段は、気体分離膜によって酸素濃度の高い酸素富化空気を供給するもので、通常空気よりも根からの吸収をよくすることができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１に記載の支持手段は、気密性と可撓性と弾力性を有する材料を使用したもので、植物の茎や球根をその形状に沿って保持することができため、気密性を損なうことが少なく、湿度維持が容易になる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、空気供給手段は空気を送るエアーポンプを有し、エアーポンプの送風能力を制御することによって空気流量を制御して、空気流量を少なくして空気のみを送る送風モードと空気流量を多くして培養液を吸い上げて空気とともに噴霧する噴霧モードを備えた制御手段を有するもので、空気供給手段と噴霧手段を１つのエアーポンプで実現するとともに、酸素濃度維持のための送風モードと湿度維持や養分補給のための噴霧モードを容器内の湿度や酸素濃度の状態に応じて切り換えることが可能となり、容器内の湿度と酸素濃度を個別に維持調整することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における気耕栽培装置の側断面図である。図１において、６は植物を支持する支持手段、７は植物の根部２０を囲む略気密空間を構成する容器、９は養分となる培養液８を前記容器７内に噴霧する噴霧手段、１０は前記容器７に空気を供給する空気供給手段である。支持手段６は植物の茎部２１や球根部２２を挟持して植物の根部２０を容器７内に設けている。噴霧手段９は、吸水ポンプ１１と液溜め１４内の培養液８中に開口した吸水パイプ１２と容器７内に開口して培養液８を霧化する噴霧ノズル１３を有している。空気供給手段１０は、エアーポンプ１５と外気に開口した吸気パイプ１６と容器７に開口したエアーノズル１７を有している。１８は培養液を入れた給水タンクである。１９は液戻しパイプで、液戻しパイプ１９の一端は容器７の略底面部に開口し、他端は液溜め１４に開口している。
【００１７】
以上のように構成された気耕栽培装置について、以下、その動作、作用を説明する。
【００１８】
養分が必要な場合や湿度が低下すると吸水ポンプ１１を作動し、液溜め１４内の培養液を吸い上げ、噴霧ノズル１３から容器７内に噴霧する。噴霧された培養液８は植物の根部２０に付着して吸収され、水分の一部は蒸発して容器７内の空気を加湿する。残った培養液８は容器７の底面部に集まり、液戻しパイプ１９から液溜め１４に戻る。液溜め１４の水位が下がれば液が給水タンク１８から供給される。
【００１９】
容器７内の酸素濃度が低下すれば、エアーポンプ１５を作動する。吸気パイプ１６から外気が吸い込まれてエアーノズル１７から容器７内に吐出される。
【００２０】
上記構成によれば、噴霧手段９による培養液８の噴霧と容器７の気密性によって湿度を維持しながら、空気供給手段１０で強制的に空気を送り込むことによって必要な酸素を供給し、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現することができる。
【００２１】
なお、噴霧手段９が噴霧する液は培養液だけでなく水の場合もあり、培養液と水を都度切り換えて噴霧することも可能であり、１種類に限定するものではない。
【００２２】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２における気耕栽培装置の側断面図である。なお、前記実施例１と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２において、容器７内に表面を開放した液溜め２３を設け、空気供給手段１０の空気吐出口２４を液溜め２３内に設けている。
【００２４】
上記構成によれば、空気を液溜め２３内の培養液８の中を通過させて、前記容器７内に空気を供給するもので、培養液８の中を通過させて湿気を空気に与え、外部からの低湿空気の導入による容器７内の湿度の低下を少なくすることができ、湿度の維持が容易になる。
【００２５】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３における気耕栽培装置の側断面図である。なお、前記実施例１、２と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
図３において、噴霧手段２５は、空気供給手段のエアーポンプ２６の空気吐出口２７を吸い上げ式エアースプレイノズル２８に接続し培養液８を吸い上げて空気とともに噴霧するものである。空気供給手段のエアーポンプ２６を作動させれば、吸気パイプ１６から外気を吸い込み、空気吐出口２７からエアースプレイノズル２８へと空気が勢いよく通過する。このため、吸水パイプ１２内の気圧が低くなり、培養液８は吸い上げられてパイプ上端からノズル先端へ細かい霧になって噴霧される。
【００２７】
上記構成によれば、噴霧手段２５として別途必要とされる培養液８を押し出すポンプ等が空気供給手段２６のポンプ等と共用化されて、空気と培養液の噴霧が同時にできて、安価に湿度の維持と酸素の供給ができるものである。
【００２８】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４における気耕栽培装置の側断面図である。なお、前記実施例１〜３と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
図４において、噴霧手段３４は、超音波振動素子２９を有する超音波加湿手段である。超音波振動素子２９を作動させると振動によって表面の培養液８を霧化する。
【００３０】
本構成によって、空中に浮遊する様な粒径の培養液を供給するもので、微粒の養分は長く空気中に滞在して植物の根部２０に付着が容易で、養分を与えやすい。また、微粒の水分は空気との接触が多く蒸発しやすく、容器７内の空気の湿度上昇を容易にすることができるものである。
【００３１】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５における気耕栽培装置の側断面図である。なお、前記実施例１〜４と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
図５において、空気供給手段３０は、気体分離膜３１によって酸素濃度の高い酸素富化空気を供給するもので、気体分離膜３１の一面が、送風機３３によって矢印Ａの外気が通過する大気圧であるのに対して、反対面は真空ポンプ３２によって減圧された空間に面しており、この圧力差によって酸素が優先的に気体分離膜３１を透過して、矢印Ｂの酸素富化の空気としてエアーノズル１７から容器７内に吐出される。一方の外気は矢印Ｃの窒素富化空気となって送風機３３から放出される。
【００３３】
本構成によって、容器７内は通常空気よりも酸素濃度の維持が容易で、植物の根からの酸素吸収もよくすることができる。
【００３４】
また、気体分離膜によっては、窒素に比べて酸素を優先的に透過させるだけでなく、水蒸気も優先的に透過させるものがあり、外気よりも酸素富化で湿度の高い空気を供給することができるため、容器７内の酸素濃度だけでなく湿度の維持にも効果的である。さらに、気体分離膜３１を通すことによって外気中のカビの胞子や雑菌が分離され、しかも容器７内の圧力が正圧になるため周囲からも容器７内にカビや雑菌が入りにくく、通常の空気供給手段よりも容器７内をクリーンに維持できる。
【００３５】
（実施例６）
本発明の実施例６における気耕栽培装置の支持手段６は、図１に示すように、植物の茎部２１や球根部２２を挟持して植物の根部２０を容器７内に設けるもので、独立発泡ウレタン樹脂のような気密性と可撓性と弾力性を有するスポンジ状材料を使用したもので、植物の茎や球根をその形状に沿って保持することができるため、気密性を損なうことが少なく、湿度維持が容易になる効果がある。
【００３６】
（実施例７）
図６は本発明の実施例７の制御手段による制御を示すフローチャートである。なお、前記実施例１〜６と同じ構成のものは同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
実施例３の図３における空気供給手段のエアーポンプ２６に対して、制御手段は、エアーポンプ２６の送風能力を制御することによって空気流量を制御して、空気流量を少なくして空気のみを送る送風モードと空気流量を多くして培養液を吸い上げて空気とともに噴霧する噴霧モードを備えた制御手段を行う。
【００３８】
図６において、ステップＳＴ１で養分を与えるかを判断し、Ｙｅｓで必要があれば培養液を噴霧するため、ステップＳＴ２に進み噴霧モードにする。ステップＳＴ３で空気供給手段のエアーポンプを制御して空気風量を所定値以上にする。空気が勢いよく通過するため、培養液８は吸い上げられてノズル先端から噴霧される。ステップＳＴ１でＮｏと判断した場合は、ステップＳＴ４で容器７内の湿度を確認する。湿度が所定値以下の場合は加湿が必要なため、Ｎｏと判断して、ステップＳＴ２の噴霧モードとする。湿度が所定値以上の場合は、ステップＳＴ４でＹｅｓと判断して、ステップＳＴ５で酸素濃度を確認する。酸素濃度が所定値以下ならば空気の供給が必要なため、Ｎｏと判断してステップＳＴ６の送風モードとする。送風モードでは、ステップＳＴ７で空気供給手段のエアーポンプを制御して空気風量を所定値以下にする。空気流量が少ないため、培養液８は吸い上げられず、ノズルからは空気のみが吐出される。
【００３９】
空気供給手段と噴霧手段を１つのエアーポンプで実現するとともに、酸素濃度維持のための送風モードと湿度維持や養分補給のための噴霧モードを容器内の湿度や酸素濃度の状態に応じて切り換えることが可能となり、容器内の湿度と酸素濃度を個別に維持調整することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１〜７に記載の発明によれば、必要な養分を与えつつ植物の根に適した湿度と酸素のある環境空間を実現した気耕栽培装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における気耕栽培装置の側断面図
【図２】本発明の実施例２における気耕栽培装置の側断面図
【図３】本発明の実施例３における気耕栽培装置の側断面図
【図４】本発明の実施例４における気耕栽培装置の側断面図
【図５】本発明の実施例５における気耕栽培装置の側断面図
【図６】本発明の実施例７における制御手段のフローチャート
【図７】従来の気耕栽培装置の斜視図
【符号の説明】
６  支持手段
７  容器
９、２５、３４  噴霧手段
１０、２６、３０  空気供給手段
１１  吸水ポンプ
１３  噴霧ノズル
１４、２３  液溜め
１５  エアーポンプ
１６  吸気パイプ
１７  エアーノズル
２４、２７  空気吐出口
２８  エアースプレイノズル
２９  超音波振動素子
３１  気体分離膜
３２  真空ポンプ
３３  送風機
【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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