(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培床（１）から排出される余剰排液を主熱交換器（８）及び副熱交換器（９）を通して循環させながら加熱殺菌する殺菌ライン（１０）において、この主熱交換器（８）を経て循環させる加熱排液が殺菌条件を満す場合は副熱交換器（９）の加熱ライン（１１）を通して熱源としながら栽培床（１）側へ還元する構成とすると共に、排液タンク（１８）に流出された余剰排液をポンプ（５２）により還元ライン（１９）上で主熱交換器（８）及び副熱交換器（９）へ送出する構成とし、主熱交換器（８）と副熱交換器（９）との間に保温ライン（６２）を設け、副熱交換器（９）の出口側の還元ライン（１９）を経て殺菌タンク（４）へ送る構成とし、還元ライン（１９）とポンプ（５２）の入り口側とを循環ライン（５７）で連結し、副熱交換器（９）側から流出される排液を殺菌タンク（４）側とポンプ（５２）側とに切り替える切替弁（５８）を設けたことを特徴とする水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作物を栽培する栽培床に養液を供給しながら育成する水耕栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水耕栽培において、予め水に肥料を混合させた養液を生成しておき、この養液を養液タンクから栽培床へ供給させて作物を育成させる技術は知られている（特許第３０２７５７５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水耕栽培において、栽培床に循環させる養液は順次作物に養分を吸収されて稀薄な排液となるが、このとき、更にこの排液に養液を加えて補給することとすると、肥料分の過多の状態となって作物の肥料焼けを生ずることがある。そこで、この発明は、排液に肥料分のない原水を主体として供給することによって安全な育成、栽培を行わせるものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、栽培床（１）から排出される余剰排液を主熱交換器（８）及び副熱交換器（９）を通して循環させながら加熱殺菌する殺菌ライン（１０）において、この主熱交換器（８）を経て循環させる加熱排液が殺菌条件を満す場合は副熱交換器（９）の加熱ライン（１１）を通して熱源としながら栽培床（１）側へ還元する構成とすると共に、排液タンク（１８）に流出された余剰排液をポンプ（５２）により還元ライン（１９）上で主熱交換器（８）及び副熱交換器（９）へ送出する構成とし、主熱交換器（８）と副熱交換器（９）との間に保温ライン（６２）を設け、副熱交換器（９）の出口側の還元ライン（１９）を経て殺菌タンク（４）へ送る構成とし、還元ライン（１９）とポンプ（５２）の入り口側とを循環ライン（５７）で連結し、副熱交換器（９）側から流出される排液を殺菌タンク（４）側とポンプ（５２）側とに切り替える切替弁（５８）を設けたことを特徴とする水耕栽培装置とする。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、栽培床１へ供給された養液は、この栽培床１で養分が吸収される。この養分の吸収された余剰排液は殺菌ライン１０を経て殺菌されながら栽培床１へ養液として循環供給される。この殺菌ライン１０においては、主熱交換器８と副熱交換器９とによって排液の加熱殺菌を行うが、この副熱交換器９の加熱ライン１１では、主熱交換器８において殺菌作用が十分に行われた排液が通されて、この排液による熱源のもとに殺菌が行われるものであるから、排液の冷却調整と加熱調整とが行われて、排液殺菌を効率的に行うことができる。
【００１０】
また、切替弁５８を殺菌タンク４側へ切り替えて殺菌タンク４へ流出することができる。切替弁５８をポンプ５２側に切り替えると、排液は再度殺菌ライン１０を通って加温される。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明は、養液をロックウール等からなる栽培床に循環供給して作物を育成栽培する水耕栽培装置に利用できる。この水耕栽培装置の概略構成を図面に基づいて説明する。図１〜図３において、温室１３の床１４面上には所定形態の栽培床１が配置される。この栽培床１に養液を供給する養液供給ライン２は、パイプ等によって構成されて殺菌タンク４から各栽培床１に渡って流出案内する。栽培床１の排液口１５は、床１４面に設けられた排液回収タンク１６にのぞませて、排液を集流させることができる。この排液回収タンク１６の排液は、ポンプ２４の駆動で排液ライン１７を経て排液タンク１８へ供給される。
【００１５】
この排液タンク１８から前記殺菌タンク４に渡って還元ライン１９が設けられて、排液はポンプ２０の駆動によってフィルター２１を経て濾過すると共に、酸タンク２２から殺菌ライン５１を介して酸の供給を受けて殺菌を行わせて、殺菌タンク４へ還元供給する。２３は該酸タンク２２からの酸を排液に混合する混合室である。
【００１６】
このようにして、養液は養液供給ライン２から栽培床１へ供給されて作物を育成し、この栽培床１から余剰排液として排出される排液は、殺菌酸の供給を殺菌されながら再び養液供給ライン２へ還元される。養液を栽培床１へ循環させながら育成栽培する。
【００１７】
ここにおいて、栽培養液を栽培床１に供給すると共に、この栽培床１から排出される余剰排液を還元供給する養液供給ライン２に、原水を供給する原水ライン３を設けたことを特徴とする水耕栽培装置の構成とする。
【００１８】
これによって、養液供給ライン２において栽培床１へ供給される養液は、作物によって養分を吸収されて、余剰排液が再度循環される。この養液供給ライン２には、原水ライン３からの原水が供給されて、栽培床１からの排液に原水が供給混合されて再度栽培床１へ循環供給されて育成することとなる。このとき養液中の養分が不足状態となると別途補給される。
【００１９】
このように、栽培床１における余剰排液は、再度原水の混合のもとに循環されて養液として供給される。肥料分過多による作物の肥料焼けを防止することができ、安全な育成、栽培を行うことができる。又、養液の作成制御は、原水とは別に肥料供給によって行われるため容易化でき、余剰排液量を少くすることができる。
【００２０】
また、前記養液供給ライン２には排液を殺菌する殺菌タンク４を設け、この殺菌タンク４には原水を供給して養液を生成する排液位センサ５を設けたことを特徴とするものである。
これによって、養液供給ライン２では、栽培床１に養液を供給し、この余剰排液を殺菌タンク４で殺菌して、原水を供給混合しながら養液として再度栽培床１へ循環供給する。このとき、この殺菌タンク４内の排液量を排液位センサ５で検出しながら、原水の供給量を調節して、排液量が多いときは原水の供給量を少くし、逆に排液量が少いときは原水の供給量を多くするようにして、排液の使用を有効にしながら、原水の供給によって安全な所定域の養分濃度の養液を作成することができる。
【００２１】
ここに、原水ライン３は、原水タンク２５から養液供給ライン２に連結されて、これら連結合流部の上手に各調節弁２６，２７を設け、養液供給ライン２側を調節弁２６の開きによって流れる還元排液に対して、調節弁２７によって流れる原水ライン３からの原水を混合することができる。この合流部の下手に養液作成装置２８が設けられて、還元排液と原水とを撹拌混合して所定の養液を生成することができる。この養液作成装置２８では、該原水の他に不足養分である肥料の供給も行わせることができる。
【００２２】
これら調節弁２６，２７は、コントローラからのソレノイド出力によって制御される。両調節弁２６，２７共に０〜１００％の開度に調節可能で、原水に対する還元排液の混合量を０〜４０％程度の範囲内に制御することで排液を過不足なく使用することができる。
【００２３】
前記原水タンク２５からは還元ライン１９へ洗浄ライン２９，３０が連結されて、還元ライン１９やこのフィルター２１等を原水で洗浄できる。３１はこのポンプである。又、この洗浄ライン２９，３０を介して殺菌前の排液に原水を供給混合することもできる。３２は還元ライン１９の還元バルブ、３３は洗浄ライン３０の洗浄バルブ、３４は洗浄排水バルブ、３５は洗浄ライン２９の洗浄バルブ、３６は還元ライン１９の途中から排液タンク１８へ切替還元するリターンラインで、切替弁３７，３８、及び三方弁からなる切替弁３９等によって還元ライン１９沿って殺菌タンク４への流れと、これらの途中から排液タンク１８への還流とを切替えることができる。４０，４１は前記酸タンク２２から還元ライン１９へ渡る殺菌酸の供給量を調節する殺菌弁である。
【００２４】
前記殺菌タンク４は、還元ライン１９を経て流出される排液に、酸タンク２２からの酸を供給混合して殺菌し、この殺菌排液を貯留するものである。この殺菌タンク４内においても殺菌作用が行われる。この殺菌タンク２２には、排液の液位を検出する排液位センサ５が、上下に上限センサ５Ｈ、下限センサ５Ｌとして設けられる。この排液位センサ５の検出によって調節弁２６，２７の開度比を変えて適正な養液を生成するものである。上限センサ５Ｈと下限センサ５Ｌとの間に排液位があるときは、適正な液位として調節弁２６をコントローラ４２からの出力で開閉して調整する。上限センサ５Ｈが液位を検出すると、調節弁２６の開度を大きくして養液供給ライン２への排出量を増して、殺菌タンク４の液位を下げる。又、この液位が下り過ぎて下限センサ５Ｌが検出するとこの調節弁２６の開度を小さくして排出量を少くする。このようにして、殺菌タンク４内の排液量を一定域に維持するように制御することによって、養液作成装置２８における生成養液濃度を安定させることができ、しかも、排液を有効に活用でき、オーバフロー排出を少なくすることができる。
【００２５】
このように殺菌タンク４からの排液量が変ると、原水ライン３の調節弁２７が開閉されて、排液量に応じた原水量が調節制御されて、養液作成装置２８における養液濃度を一定に維持制御される。この養液作成装置２８乃至この出口には養液濃度センサ４３を設けて、この養液生成の制御を行う。
【００２６】
次に主として図４〜図７において、前記養液供給ライン２に原水を供給して養液の生成供給を行う栽培床１に標準栽培床６を選定して、この標準栽培床６に液位センサ７を設けたことを特徴とするものである。
これによって、栽培床１には養液供給ライン２から養液が供給されて作物が栽培され、栽培床１から排出される排液は原水の供給混合によって再度栽培床１へ循環供給される。このような排液に対する原水や肥料分の供給は、該栽培床１のうち標準的な栽培状態を経る標準栽培床６の液位センサ７の検出によって行われる。このため、標準栽培床６における養液の循環供給が円滑に行われる限り、他の栽培床１の養液供給は常時行われているため、全ての栽培床１が養液供給停止の状態となることを少くして、安全な栽培を行うことができる。もし、仮りに育成条件の相異等によって一部分の栽培床１に養液供給停止の状態を生ずるときは、この部分的な栽培床１の処理対策を行うことができる。
【００２７】
ここに、前記標準栽培床６は、温室１３内の中央部等に位置する栽培育成条件の基準となる位置の栽培床１を選定する。この標準栽培床６は、ロックウール等からなる床材を収容して作物Ａを育成する栽培トレイ４４を有し、底部には養液を集流する床溝４５を形成し、この一側端に排液タンク４６を連結部４７で連通させる。この排液タンク４６には、オーバフロー４８を形成し、液位センサ７が設けられて、この排液タンク４６内の液位センサ７によって栽培トレイ４４内の液位を検出できる。この栽培床６には養液供給ライン２から養液が供給される。この養液供給ライン２には調節弁４９が設けられて、コントローラ５０からの出力で開度調節される。
【００２８】
この調節弁４９によって養液供給ライン２から栽培床６に供給される養液量供給量が少くなる（図６）と、排液タンク４６内の液位も低くなり、養液供給量が多くなる（図７）と、排液タンク４６のオーバフロー口４８から排出される。栽培トレイ４４内の液位は、栽培床１を浸すと共に、オーバフロー口４８から排出されない程度の領域にあればよい。そこで、この液位を液位センサ７で検出しながらコントローラ５０を経て調節弁４９を出力制御し、栽培トレイ４４内の液位を適正に維持する。
【００２９】
この調節弁４９は、養液作成装置２８から各栽培床１や標準栽培床６に分岐供給される手前の行程に設けられて、この調節弁４９を経て分岐されながら、各栽培床１、６に給液される。又、この調節弁４９は、各栽培床１，６毎に各々各別に設けて、コントローラ５０からの出力で調節制御することもできる。
【００３０】
次に主として図８、図９において、栽培床１から排出される余剰排液を主、副熱交換器８，９を通して循環させながら加熱殺菌する殺菌ライン１０において、この主熱交換器８を経て循環させる加熱排液が殺菌条件を満す場合は副熱交換器９の加熱ライン１１を通して熱源としながら栽培床１側へ還元することを特徴とする水耕栽培装置の構成とする。
【００３１】
これによって、栽培床１へ供給された養液は、この栽培床１で養分が吸収される。この養分の吸収された余剰排液は殺菌ライン１０を経て殺菌されながら栽培床１へ養液として循環供給される。この殺菌ライン１０においては、主熱交換器８と副熱交換器９とによって排液の加熱殺菌を行うが、この副熱交換器９の加熱ライン１１では、主熱交換器８において殺菌作用が十分に行われた排液が通されて、この排液による熱源のもとに殺菌が行われるものであるから、排液の冷却調整と加熱調整とが行われて、排液殺菌を効率的に行うことができる。
【００３２】
ここに、前記排液タンク１８に流出された排液は、ポンプ２０，５２の駆動によって、還元ライン１９を経て殺菌タンク４へ送られる。このとき一部の排液はリターンライン３６を経て排液タンク１８に戻されると共に、この途中で殺菌ライン５１からの酸の供給を受けてＰＨ値を４．３程度まで下げて殺菌作用が行われる。該還元ライン１９に加熱殺菌を行う殺菌ライン１０を構成する。この殺菌ライン１０は、副熱交換器９、及び主熱交換器８、及び副熱交換器９内の加熱ライン１１等からなり、圧力を上げるポンプ５２により送出される排液がこれらの各部を経て殺菌タンク４へ送出される。６４は空気抜き弁である。
【００３３】
該主熱交換器８と副熱交換器９との間の保温ライン６２間には、バイパスライン６３及び、開閉調節弁５３が設けられる。この保温ライン６２とバイパスライン６３との分岐部の前後に温度センサ５４，５５を設ける。この保温ライン６２は排液が略１８０秒の時間をかけて流れる間に加熱殺菌される。５６は保温容器で、これら各加熱交換器８，９や還元ライン１９、及び殺菌ライン１０等を内装して、排液の温度を維持する構成としている。
【００３４】
該加熱ライン１１の出口側の還元ライン１９と、ポンプ５２の入り口側には、循環ライン５７が連結されて、三方弁からなる切替弁５８によって、加熱ライン１１側から流出される排液を殺菌タンク４側とポンプ５２側とに切替えられる。又、前記主熱交換器８の加熱ライン５９にはボイラー６０によって加温された温水がポンプ６１によって循環される。
【００３５】
ボイラー６０によって９０〜９５度の温水が加熱ライン５９に循環されることによって、主熱交換器８内の排液が８５度以上に加温される。この加温された排液が保温ライン６２を流れる間に、温度センサ５４，５５でそのまま８５度以上の液温を検出するときは、コントローラを介して切替弁５８を経て殺菌タンク４へ流出される。温度センサ５４による検出が８５度よりも低い液温を検出すると、切替弁５８が循環ライン５７側へ切替えられて、加熱ライン１１の排液はこの循環ライン５７を経て副熱交換器９へ戻されて、再度殺菌ライン１０を通って加温される。そして、この加熱ライン１１を通る液温によって外側の副熱交換器９内の排液を加温する。
【００３６】
このようにポンプ５２側から送られる副熱交換器９内の排液は８０度程度に加熱されて、更に主熱交換器８内を通る間に８５度以上に加温される。このように所定以上に加温された排液によって、低温の排液を副熱交換器９で加温すると共に、この加熱ライン１１で熱交換することによって高排液温を適温域に下げることできる。
【００３７】
次に、主として図１０、図１１において、栽培床１に養液を供給する養液供給ライン２に、ベンチュリー１２の作用で液肥、乃至薬液を吸入混合することを特徴とする水耕栽培装置の構成とする。これによって、栽培床１に養液を供給する養液供給ライン２には、肥料分や消毒用薬剤等が供給混合され、これらの肥料等は液肥や薬液として養液供給ライン２のベンチュリー１２によって吸入され混合されるため、養液供給装置として容量の大きいタンク等を少くすることができ、構成を小形化、簡潔化することができる。
【００３８】
ここに、前記温室１３の各栽培床１に養液を供給する養液供給ライン２で、液肥と薬液と原水とを混合して生成の養液を供給する。養液作成装置２８とする混合容器には、原水タンク２５から原水を供給する原水ライン３、液肥等を混合する循環ライン６５が設けられ、この一部から流量計６６や、ウォータハンマを防止するモータバルブ６７等を経る養液供給ライン２が取出される。
【００３９】
この循環ライン６５にはポンプ６８によって養液が循環される。６９は自動的に逆洗を行う自動フィルター、７０は予備回路としての手動フィルター、７１は循環ライン６５の圧力を一定に維持する圧力調節弁、７２は外部に排液する排液ラインである。この循環ライン６５には、薬液ライン７３を設けて、ポンプ６８から送出される養液の一部を、この薬液ライン７３を通して吸入口側へ循環させる。この薬液ライン７３には濃度計７４、ＰＨ計７５、及びベンチュリー１２としての薬液ベンチュリー１２Ａ等が設けられる。このベンチュリー１２Ａには薬液タンク２２から流量調節弁７６を介して薬液供給される薬液供給ライン７７が連結される。この薬液タンク２２の薬液（酸等）は、ベンチュリー１２Ａの吸引作用によって養液に吸入混合されて、養液の殺菌を行う。
【００４０】
循環ライン６５の液肥ライン７８には、液肥ベンチュリー１２Ｂが設けられて、液肥タンク７９の液肥を供給する液肥供給ライン８０が連結されて、電磁弁８１、モータバルブ８７等を介して供給される液肥を吸入して、養液に混入される。
【００４１】
又、ＰＨライン８２には、ＰＨベンチュリー１２Ｃが設けられて、ＰＨタンク８３のＰＨ調整液を供給するＰＨ供給ライン８４が連結されて、電磁弁８５、モータバルブ８６等を介して供給されるＰＨ調整液を吸入して養液に混合させる。
前記ベンチュリー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ等から吸入混合される各ライン７３，７８，８２の養液は、養液作成装置２８内へ循環されて混合され、再びポンプ６８によって循環ライン６５を循環されながら混合される。そしてモータバルブ６７や、調節弁４９等の開きによって各栽培床１へ供給される。
【図面の簡単な説明】
【図１】養液供給ラインのブロック図。
【図２】その詳細ライン回路図。
【図３】その一部の制御ブロック図。
【図４】一部別例を示す養液供給ラインのブロック図。
【図５】その制御ブロック図と、栽培床部の側面図。
【図６】その一部の作用を示す側面図と、正面図。
【図７】その一部の作用を示す側面図と、正面図。
【図８】一部別例を示す加熱殺菌ライン部のブロック図。
【図９】その一部の制御ブロック図。
【図１０】一部別例を示す養液作成ライン部のブロック図。
【図１１】その一部ベンチュリー部の断面図。
【符号の説明】
１    栽培床
２    養液供給ライン
３    原水ライン
４    殺菌タンク
５    排液位センサ
６    標準栽培床
７    液位センサ
８    主熱交換器
９    副熱交換器
１０    殺菌ライン
１１    加熱ライン
１２    ベンチュリー
【図１】
0004759820.tif 000002
【図２】
0004759820.tif 000003
【図３】
0004759820.tif 000004
【図４】
0004759820.tif 000005
【図５】
0004759820.tif 000006
【図６】
0004759820.tif 000007
【図７】
0004759820.tif 000008
【図８】
0004759820.tif 000009
【図９】
0004759820.tif 000010
【図１０】
0004759820.tif 000011
【図１１】
0004759820.tif 000012