(57)【要約】【課題】肥料の利用効率を低下させたりすることなく、簡単に培地の温度制御を行う。【解決手段】制御システム１において、栽培容器２を、所定高さに排出口を備えた外容器と、その外容器内に支持されて培地の収容部を備えた内容器とからなり、内容器の収容部に外容器内と収容部内とを連通させるスリットを有して、内容器に供給した養液及び水を排出口位置までの水位で外容器に貯留可能としたものとして、制御装置８は、第一、第二開閉弁９，１０の開閉制御によって各栽培容器２へ養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給させて、培地の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を植えた培地を収容する栽培容器に、所定の供給手段によって養液及び水を供給する養液栽培において、前記培地の温度を制御する方法であって、
前記栽培容器として、所定高さに排出口を備えた外容器と、その外容器内に支持されて前記培地の収容部を備えた内容器とからなり、前記内容器の収容部に前記外容器内と収容部内とを連通させる連通部を有して、前記内容器に供給した養液及び水を前記排出口位置までの水位で前記外容器に貯留可能としたものを用い、
前記栽培容器に養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給することで、前記培地の温度を制御することを特徴とした養液栽培における培地温度の制御方法。
【請求項２】
栽培容器の排出口から流出した養液等を回収する排液タンクと、その排液タンクでの水位が所定量に達すると、前記排液タンクの養液等を排液する排液手段とを備えたものにあっては、前記排液手段による排液回数に応じて前記栽培容器への養液と水との供給量を変更するようにした請求項１に記載の養液栽培における培地温度の制御方法。
【請求項３】
植物を植えた培地を収容する栽培容器と、その栽培容器に養液及び水を供給する供給手段と、その供給手段を制御する制御手段と、を備えた養液栽培において前記培地の温度を制御するシステムであって、
前記栽培容器を、所定高さに排出口を備えた外容器と、その外容器内に支持されて前記培地の収容部を備えた内容器とからなり、前記内容器の収容部に前記外容器内と収容部内とを連通させる連通部を有して、前記内容器に供給した養液及び水を前記排出口位置までの水位で前記外容器に貯留可能としたものとし、
前記制御手段が、前記供給手段によって前記栽培容器へ養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給させることで、前記培地の温度を制御することを特徴とした養液栽培における培地温度の制御システム。
【請求項４】
栽培容器の排出口から流出した養液等を回収する排液タンクと、その排液タンクでの水位が所定量に達すると、前記排液タンクの養液等を排液する排液手段とを備えたものにあっては、前記排液手段による排液回数に応じて前記栽培容器への養液と水との供給量を変更するようにした請求項３に記載の養液栽培における培地温度の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラやトマト等の植物を養液栽培する際に、植物が植えられる培地の温度を制御する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の養液栽培には、植物を植えたロックウール等の培地に、供給手段となる給液パイプ等から養液や水を供給し、余剰分を排出する掛け流し式が知られている（例えば特許文献１参照）。また、供給した養液をタンクに回収し、再びポンプで給液パイプに戻して養液を再供給する循環方式もよく用いられている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０６０００号公報
【特許文献２】特開平９−１０７８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような養液栽培においては、品質や収量の向上に繋がることから冬季や夏季での培地温度の管理が重要となる。前者の掛け流し式の場合、ヒータ等による温度調節装置を用いるとコストアップに繋がるため、多量の給液やかん水を行うことで温度制御を行うことが考えられる。しかし、余剰分として排出される量が多くなって肥料の利用効率が悪くなる上、培地の多湿による根腐れのおそれもある。
一方、後者の循環方式の場合、多量の給液やかん水を利用しても肥料の利用効率は低下しないが、循環液中に病原菌が侵入すると感染が拡大してしまう問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、肥料の利用効率を低下させることなく、病原菌の感染のおそれも低減でき、より簡単に培地の温度制御が可能となる培地温度の制御方法及びシステムを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、培地温度の制御方法として、植物を植えた培地を収容する栽培容器として、所定高さに排出口を備えた外容器と、その外容器内に支持されて培地の収容部を備えた内容器とからなり、内容器の収容部に外容器内と収容部内とを連通させる連通部を有して、内容器に供給した養液及び水を排出口位置までの水位で外容器に貯留可能としたものを用い、その栽培容器に養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給することで、培地の温度を制御することを特徴としたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、栽培容器の排出口から流出した養液等を回収する排液タンクと、その排液タンクでの水位が所定量に達すると、排液タンクの養液等を排液する排液手段とを備えたものにあって、天候に合わせた適切な養液等の供給を行うために、排液手段による排液回数に応じて栽培容器への養液と水との供給量を変更するようにしたものである。
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、培地温度の制御システムとして、栽培容器を、所定高さに排出口を備えた外容器と、その外容器内に支持されて培地の収容部を備えた内容器とからなり、内容器の収容部に外容器内と収容部内とを連通させる連通部を有して、内容器に供給した養液及び水を排出口位置までの水位で外容器に貯留可能としたものとし、供給手段を制御する制御手段が、供給手段によって栽培容器へ養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給させることで、培地の温度を制御することを特徴としたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３の目的に加えて、栽培容器の排出口から流出した養液等を回収する排液タンクと、その排液タンクでの水位が所定量に達すると、前記排液タンクの養液等を排液する排液手段とを備えたものにあって、天候に合わせた適切な養液等の供給を行うために、排液手段による排液回数に応じて栽培容器への養液と水との供給量を変更するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１及び３に記載の発明によれば、養液と交互に供給される所定温度の水によって培地温度を適正に制御可能となり、植物の品質が向上し、収量の増加に繋がる。而も、栽培容器にはその構造によって一定量の養液等のみが確保されるため、肥料が効率よく利用されると共に、培地が過湿状態にならず根腐れを生じさせない。また、排液の肥料成分も少なくなるため、掛け流し式にしても環境負荷を少なくすることができる。さらに、養液を循環させなくてもよいので、病原菌の感染も好適に防止可能となる上、濾過装置や殺菌装置等の付加装置が不要となることで低コストでの実現も期待できる。
請求項２及び４に記載の発明によれば、請求項１及び３の効果に加えて、排液回数に応じて養液と水との供給量を変更することで、雨天時等で排液量が多いときは養液及び水の供給を少なくして過湿状態を防ぎ、乾燥時等で排液量が少ないときは養液及び水の供給を多くして肥料や水分の欠乏状態を防ぐといった天候に合わせた対応が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の培地温度の制御システムの一例を示す概略図で、制御システム１は、温室内に並べられた複数の栽培容器２，２・・と、各栽培容器２へ養液タンク３からの養液と上水道からの水とを供給する供給手段としての供給パイプ４と、各栽培容器２に分岐管５，５・・を介して接続され、下流側に排液タンク７を備えた排液パイプ６と、制御システム１全体の作動を制御する制御手段としての制御装置８と、を備える。供給パイプ４は、下流側で排液パイプ６に接続されて、上流側には、上水道側からの水の供給路を開閉する第一開閉弁９と、養液タンク３側からの養液の供給路を開閉する第二開閉弁１０とが設けられている。一方、排液タンク７には、溜まった養液及び水（以下「養液等」という。）を外部へ排出する排液手段としてのポンプ１１が設けられている。なお、排液タンク７は、所定数の栽培容器２の群ごとに設ければよい（例えば１０ａ当たり１カ所程度）。また、養液は、植物の育成に必要な窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の無機成分を所定濃度で水に混合させた周知のものが使用される。
【００１０】
栽培容器２は、図２に示すように、外容器１２と内容器１３とからなる二重構造で、外容器１２は、上面を開口させた深底で四角形の箱体を呈し、一方の長手側面の中央において、上下高さの中心より僅かに下方位置には、分岐管５が接続される排出口１４が形成され、底部中央には、円形状の凹部１５が形成されている。
一方、内容器１３は、外容器１２の開口に係止する外形が矩形状の上板１６と、その上板１６の中央部分から下方へ四角形の箱状に膨出して培地の収容部を形成する深底部１７とからなり、上板１６は、多数のスリット１８，１８・・が形成された網目状となっている。また、深底部１７では、底面中央に、外容器１２の凹部１５に先端が嵌合する筒状の突部１９が突設され、その突部１９の周囲に、深底部１７の内外を連通させる連通部としての上下方向のスリット２０，２０・・が、周方向へ等間隔で形成されている。また、深底部１７の長手側面にも縦方向に連通部となる一対のスリット２１，２１が左右対称で形成されている。
【００１１】
この外容器１２に内容器１３を上方から被せるように収容することで、内容器１３の上板１６が外容器１２の開口に係止して外容器１２を閉塞すると共に、深底部１７が外容器１２の内部に突出して突部１９が凹部１５に嵌合し、安定状態で支持される。内容器１３の深底部１７に、ロックウール等の培地が充填されて、バラ等の植物が所定の株数植えられる。
【００１２】
この栽培容器２によれば、内容器１３の培地に供給された養液等は、深底部１７の突部１９のスリット２０やスリット２１を通って外容器１２内に流れ、外容器１２に貯留する。液量が排出口１４の位置に達すると、排出口１４から溢れて分岐管５を介して排液パイプ６に排出されるため、外容器１２内での液量が一定に維持される。よって、スリット２０を介して外容器１２と連通する深底部１７でも同様に養液等の液量が一定に維持され、培地が過剰に養液等に浸かるおそれがなくなる。逆に、少ない量の養液等でもスリット２０を介して内容器１３側への再吸収ができることになる。
なお、供給パイプ４から各栽培容器２への養液等の供給は、ノズルによる噴出を利用したり、一端を供給パイプ４内に、他端を培地側に夫々垂らした不織布による毛管現象を利用したりして行われる。
【００１３】
そして、制御装置８は、周知のＣＰＵやメモリ、タイマー、入力部及び表示部等を備え、入力部で設定されたタイマーに従って、第一、第二開閉弁９，１０の開閉制御を交互に行う他、排液タンク７に設けられた図示しない水位検出手段（フロート及び接点を用いた周知のもの）によって得られる水位が所定値に達すると、ポンプ１１を作動させる排液制御を実行する。また、制御装置８は、排液タンク７での排液回数に応じて、後述するように、養液の供給時間（以下「給液時間」という。）及び水の供給時間（以下「かん水時間」という。）を変動させる培地温度制御（制御方法）を実行可能となっている。なお、かん水の温度及び間隔は、夏季等の高温期には培地の温度低下が図れるように、冬季等の低温期には培地の温度低下防止が図れるように設定する。この場合、夜間と昼間とで間隔を変える等してもよい。
【００１４】
以上の如く構成された制御システム１の培地温度制御を、図３，４のフローチャートに基づいて説明する。まず、図３に示す肥料の給液側では、Ｓ１の判別でタイマーで設定された設定時刻に達すると、Ｓ２で排液タンク７で行われた排液回数ｂの読み取りを行う。次にＳ３においてポンプ１１を作動させて排液タンク７から養液等を排液する。排液が終了するとＳ４で排液カウントを０にリセットする。
そして、Ｓ５で第二開閉弁１０を開弁させて供給パイプ４へ養液を流し、各栽培容器２へ養液を供給する。但しここでは、予め設定された排液回数ａとＳ２で読み取られた排液回数ｂとの比に補正係数ｃを乗じた値を、基準時間（ｚ秒）に乗じて得た時間で行われる。よって、排液回数ｂが多いときは給液時間が短く（給液量が少なく）なり、排液回数ｂが少ないときは給液時間が長く（給液量が多く）なる。演算された給液時間が経過すると、第二開閉弁１０を閉弁させて養液の供給を終了する。
【００１５】
こうして養液が培地へ供給されると、各栽培容器２においては、培地を通過した養液は内容器１３を通って外容器１２の底部に水と共に貯留し、所定の液量に達すると分岐管５及び排液パイプ６を介して排液タンク７に送られる。排液タンク７の水位が所定値に達すると、前述のようにポンプ１１が作動して排液が行われるが、この排液回数ｂがＳ６でカウントされ、設定時刻になると再びＳ１からの処理が繰り返される。
【００１６】
一方、図４に示すかん水側では、Ｓ１１の判別で設定時刻に達すると、まずＳ１２で、図３のＳ５でなされた直前の給液から待機時間（ｗ秒）経過したか否かが判別される。ここで当該時間経過していると、Ｓ１３で養液側と同様に排液回数ｂの読み取りが行われた後、Ｓ１４において排液タンク７から養液等が排液され、Ｓ１５で排液カウントが０にリセットされる。このように直前の給液から待機時間の経過を待つのは、培地に供給された肥料を短時間で流出させず有効に利用するためである。
そして、Ｓ１６で第一開閉弁９を開弁させてかん水を行う。このかん水も、予め設定された排液回数ａとＳ１３で読み取られた排液回数ｂとの比に補正係数ｃを乗じた値を、基準時間（ｙ秒）に乗じて得た時間で行われる。よって、排液回数ｂが多いときはかん水時間が短く（水量が少なく）なり、排液回数ｂが少ないときはかん水時間が長く（水量が多く）なる。演算されたかん水時間が経過すると、第一開閉弁９を閉弁させてかん水を終了する。
【００１７】
なお、かん水が行われた場合も、各栽培容器２においては、培地を通過した水は内容器１３を通って外容器１２の底部に養液と共に貯留し、所定の液量に達すると分岐管５及び排液パイプ６を介して排液タンク７に送られる。排液タンク７の水位が所定値に達するとポンプ１１が作動して排液が行われるが、この排液回数ｂがＳ１７でカウントされ、設定時刻になると再びＳ１１からの処理が繰り返される。
【００１８】
このように上記形態の制御システム１によれば、栽培容器２として、排出口１４を備えた外容器１２と、その外容器１２内に支持されて深底部１７を備えた内容器１３とからなり、深底部１７に外容器１２内と深底部１７内とを連通させるスリット２０，２１を有して、内容器１３に供給した養液及び水を排出口１４の位置までの水位で外容器１２に貯留可能としたものを用い、この栽培容器２へ養液と所定温度の水とを所定間隔で交互に供給するようにしたことで、養液と交互に供給される所定温度の水によって培地温度を適正に制御可能となり、植物の品質が向上し、収量の増加に繋がる。而も、栽培容器２にはその構造によって一定量の養液等のみが確保されるため、肥料が効率よく利用されると共に、培地が過湿状態にならず根腐れを生じさせない。また、排液の肥料成分も少なくなるため、掛け流し式にしても環境負荷を少なくすることができる。さらに、養液を循環させなくてもよいので、病原菌の感染も好適に防止可能となる上、濾過装置や殺菌装置等の付加装置が不要となることで低コストでの実現も期待できる。
【００１９】
特にここでは、直前の給液又はかん水からの排液タンク７での排液回数に応じて栽培容器２への養液及び水の供給量を変更するようにしているため、雨天時等で排液量が多いときは養液及び水の供給を少なくして過湿状態を防ぎ、乾燥時等で排液量が少ないときは養液及び水の供給を多くして肥料や水分の欠乏状態を防ぐといった天候に合わせた対応が可能となっている。
【００２０】
図５は、かん水による培地温度の変化を示すグラフで、ａが水温、ｂが培地温度、ｃがかん水を行わない場合の培地温度を夫々示す。なお、かん水は１つの栽培容器当たり２５０ml/minで実行したもので、培地温度は培地表面から１０ｃｍの深さで測定している。
このグラフで明らかな通り、かん水温度の変化（約１５℃〜２３℃）に追従する格好で培地温度も変化しており、かん水による培地温度の制御が可能であることが理解できる。
【００２１】
なお、上記形態では、養液等を排液タンクに一旦貯留し、所定水位で排液するようにしているが、排液回数に応じた給液及びかん水時間の補正を行わないのであれば、排液タンクやポンプを省略することもできる。
また、水の供給も、養液のように一旦タンクに貯留してから供給するようにして、ヒータや給湯装置等の加熱手段や冷却手段によって所定温度の温水や冷水としてから供給すれば、培地の温度制御がより効果的に実行できる。勿論水は上水道に限らず、地下水等も用いることができる。
さらに、制御手段としては、上記形態の制御装置に限らず、タイマーと、タイマーのタイムアップでＯＮするポンプ等との組み合わせで培地温度制御を実行する等、より簡略化を図っても差し支えない。
【００２２】
一方、栽培容器では、排出口や分岐管は各栽培容器に複数設けてもよいし、内容器のスリットの位置や形状等も適宜変更できる。勿論容器自体の大きさや形状も変更可能である。
また、培地としては、ロックウール以外に、フェノール発泡樹脂も使用できる。フェノール発泡樹脂は、フェノール樹脂に有機酸、ノンフロン系発泡剤を加えて製造される培地で、最大容水時の液相率が約５１％で、ロックウールの８５％に比較して小さく、また、気相率が約４４％で、逆にロックウールの１０％に比較して大きい特性を有する。従って、酸素濃度を好適に保持できて過湿になりにくく、根腐れをより効果的に防止できる。特に、培地と貯水部との間に空間がある上記形態の栽培容器と組み合わせれば、過湿防止に一層有利である。
その他、養液と水とを供給するパイプを夫々別個に設けたり、供給パイプを栽培容器に直結したり等、制御システム自体の具体的な構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】制御システムの一例を示す概略図である。
【図２】栽培容器の分解斜視図である。
【図３】肥料の給液制御のフローチャートである。
【図４】かん水制御のフローチャートである。
【図５】かん水による培地温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１・・制御システム、２・・栽培容器、３・・養液タンク、４・・供給パイプ、５・・分岐管、６・・排液パイプ、７・・排液タンク、８・・制御装置、９・・第一開閉弁、１０・・第二開閉弁、１１・・ポンプ、１２・・外容器、１３・・内容器、１４・・排出口、１６・・上板、１７・・深底部、１９・・突部。
【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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