(57)【要約】【課題】培養液の温度変化を抑制できる水耕栽培装置を提供する。【解決手段】主配管と、前記主配管と流体的に接続するよう前記主配管から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管と、前記複数の枝管各々の内部に配設された栽培容器と、前記主配管の両端と流体的に接続され、前記主配管と前記枝管と前記栽培容器を循環する液体を貯蔵するタンクと、を備えることを特徴とする。  このような構成によれば、タンクから栽培容器に培養液を供給するための主配管が栽培容器よりも下方に配設されるため、枝管及びその内部に配設される栽培容器と共に、主配管も地中に埋めることができ、培養液の温度変化を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主配管と、
前記主配管と流体的に接続するよう前記主配管から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管と、
前記複数の枝管各々の内部に配設された栽培容器と、
前記主配管の両端と流体的に接続され、前記主配管と前記枝管と前記栽培容器を循環する液体を貯蔵するタンクと、を備える
水耕栽培装置。
【請求項２】
前記タンクは、前記枝管よりも下方に配設されている
請求項１に記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
前記栽培容器は、前記枝管に対し、脱着可能である
請求項１又は２に記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記栽培容器は、底面に植物の根を遮断するセパレータを有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項５】
前記セパレータは、多孔質シリカからなる
請求項４に記載の水耕栽培装置。
【請求項６】
前記栽培装置は、さらに淡水化装置を備え、
前記タンクに貯蔵される液体は、前記淡水化装置から供給される
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項７】
前記淡水化装置は、太陽熱利用型である
請求項６に記載の水耕栽培装置。
【請求項８】
前記淡水化装置は、逆浸透膜型である
請求項６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、水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水耕栽培法とは、土壌を使わず、植物の生長に必要な養分を溶かした水溶液（以下、「培養液」とする。）を用いて植物を育成する栽培法である。従来の土壌を用いた栽培法に比べ生産性が高く、また土壌を使わないので雑菌や病害虫の影響が少なく農薬の使用量を減らすことができる。
【０００３】
ところで、水耕栽培においては、外気温や日射等の影響によって培養液の温度が変化するため、特に砂漠等の高温地帯では植物の育成が困難であった。
【０００４】
このような問題を解決する水耕栽培装置として、特許文献１に記載されているものがある。かかる水耕栽培装置は、栽培容器が地中に埋められており、これによって培養液の温度変化を抑制している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２６６６７２４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の水耕栽培装置において地中に埋められているのは栽培容器のみであり、よってその他の培養液循環部、例えば、栽培容器に培養液を供給するための配管や、培養液を貯蔵するタンク等は依然として外気等の影響を受けるため、培養液の温度変化を十分に抑制できないという問題点があった。それゆえ、かかる水耕栽培装置は、培養液の温度を一定に保つために温度制御手段を備えなければならず、装置が大型化し高コストになるとともに、ランニングコストがかさむという問題を有していた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、例えば砂漠等の高温地帯であっても、培養液の温度変化を抑制することができる水耕栽培装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明にかかる水耕栽培装置は、
主配管と、
前記主配管と流体的に接続するよう前記主配管から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管と、
前記複数の枝管各々の内部に配設された栽培容器と、
前記主配管の両端と流体的に接続され、前記主配管と前記枝管と前記栽培容器を循環する液体を貯蔵するタンクと、を備える。
【０００９】
このような構成によれば、タンクから栽培容器に培養液を供給するための主配管が栽培容器よりも下方に配設されるため、枝管及びその内部に配設される栽培容器と共に、主配管も地中に埋めることができ、培養液の温度変化を抑制することができる。
【００１０】
また、前記タンクは、前記枝管よりも下方に配設されていてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、枝管及び主配管とともに、タンクも地中に埋めることができるため、培養液の温度変化をより効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、前記栽培容器は、前記枝管に対し、脱着可能であってもよい。
【００１３】
このような構成によれば、栽培容器のメンテナンス性が向上する。
【００１４】
また、前記栽培容器は、底面に植物の根を遮断するセパレータを有していてもよい。
【００１５】
このような構成によれば、植物の根がセパレータにより遮断され、根が枝管及び主配管に侵入することがなくなるため、装置の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記栽培装置は、さらに淡水化装置を備え、
前記タンクに貯蔵される液体は、前記淡水化装置から供給されてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、淡水化装置により海水等の原水を用いて水耕栽培を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明にかかる水耕栽培装置によれば、枝管及び栽培容器と共に、主配管も地中に埋めることができるため、培養液の水温が安定し、例えば砂漠等の温度変化が大きい地域においても水耕栽培が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態にかかる水耕栽培装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態にかかる水耕栽培装置の栽培容器、枝管、及び主配管の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる水耕栽培装置１０全体の基本構成を示す概略図である。第１の実施形態にかかる水耕栽培装置１０は、主に、主配管２０と、主配管２０と流体的に接続するよう主配管２０から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管３０と、複数の枝管３０の各々の内部に配設された栽培容器４０と、主配管２０の両端と流体的に接続され、主配管２０と枝管３０と栽培容器４０を循環する液体を貯蔵するタンク５０と、を備える。
【００２２】
主配管２０の材質は、培養液を循環させることができるものであれば特に限定されない。安価で耐久性に優れる点で塩化ビニル樹脂が好適である。
【００２３】
主配管２０は直線状のものに限られず、培養液の循環を妨げない形状であれば屈曲等していてもよい。水耕栽培装置１０の設置場所に応じて適宜変更が可能である。
【００２４】
主配管２０の断面形状は、培養液の循環を妨げない形状であれば特に限定されない。主配管２０に円筒管を用いた場合は、例えば直径１００〜１２５ｍｍの管を用いることができる。
【００２５】
枝管３０は、主配管２０から略上方に分岐する。枝管３０と主配管２０は流体的に接続されており、培養液が循環するようになっている。
【００２６】
枝管３０の材質は、培養液を循環させることができるものであれば特に限定されない。安価で耐久性に優れる点で塩化ビニル樹脂が好適である。
【００２７】
枝管３０は主配管２０と別部品として主配管２０に結合されてもよく、あるいはＴ字管のように枝管３０と主配管２０が一体形成されていてもよい。
【００２８】
枝管３０の内部には栽培容器４０を配設できるようになっており、栽培容器４０内で植物が栽培される。また、主配管２０から分岐した複数の枝管３０は互いに水平方向に略同じ高さになっている。これにより、枝管３０に配設された栽培容器４０内の培養液の水位を略同じにすることができる。
【００２９】
枝管３０は、主配管２０から等間隔に分岐していてもよい。これにより、枝管３０内に配設される栽培容器４０を等間隔に配置することができ、栽培容器４０の各々における植物の育成環境を略平等とすることができる。
【００３０】
栽培容器４０の材質は、培養液を循環させ内部で植物を栽培できるものであれば、特に限定されない。塩化ビニル配管が安価で耐久性に優れ好適である。
【００３１】
栽培容器４０の形状は、図１では上方が開放された略円筒形状であるが、形状はこれに限定されるものではなく、内部で培養液を循環させ植物を育成できるものであれば特に限定されない。直方体形状等を用いることも可能である。
【００３２】
栽培容器４０は、枝管３０に対して脱着可能であることが好ましい。植物は栽培容器４０内で栽培されるため、植物の根、汚れ等の影響により栽培容器４０は他の部分よりも早く劣化することが予想される。よって栽培容器４０を取替え可能とすることで、メンテナンス性が向上するとともに装置１０全体の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図２は、主配管２０から分岐した枝管３０、及び枝管３０内に配設される栽培容器４０の断面図である。栽培容器４０は、底面にセパレータ４１を備える。セパレータ４１は水（培養液）と空気（酸素）を通すが、栽培容器４０内で育成される植物の根はこの部分で遮断され、枝管３０及び主配管２０に侵入することはない。これにより、根の生長に起因する枝管３０及び主配管２０の劣化を防止することができる。また上述したように、栽培容器４０を枝管３０に対して脱着可能すれば、劣化の早い栽培容器４０のみを取り替えることで水耕栽培装置１０を使い続けることができ、装置１０のメンテナンス性及び耐久性を向上させることができる。
【００３４】
セパレータ４１は、水と空気を通し、根を遮断できるものであれば、特にその材質は限定されない。一般的な農業用の防根シートを用いることもできるが、本水耕栽培装置１０は数十年の連続使用に耐えうるものであるので、安価でかつ耐久性に優れるという点で多孔質シリカからなるものが好適である。
【００３５】
なお、栽培容器４０は内部に植物を支持するための図示しない植物支持材を備えてもよい。植物支持材としては、ロックウール（岩綿）や椰子殻などの保水性の培地を用いることができる。
【００３６】
本実施形態にかかる水耕栽培装置１０では、主配管２０が、栽培容器４０が設置される枝管３０よりも下方に配設されるため、栽培容器４０及び枝管３０とともに、主配管２０も地中に埋めることができる。よって、培養液が循環する大部分を地中に埋めることができるため、外気等による培養液の温度変化を効果的に抑制することができる。
【００３７】
なお、砂漠等の高温地域で本装置１０を用いる場合は、放熱器を備えてもよい。夜間に培養液を放熱器に循環させることで、放射冷却により培養液の温度を低下させることができる。
【００３８】
タンク５０は、主配管２０の両端と流体的に接続され、培養液が循環するようになっている。タンク５０に貯蔵された培養液は、主配管２０及び枝管３０を介して、栽培容器４０に供給される。
【００３９】
上述したように、本実施形態にかかる水耕栽培装置１０では、枝管３０とともに主配管２０も地中に埋めることが可能であるが、タンク５０を枝管３０の下方に配設することによって、枝管３０及び主配管２０とともにタンク５０も地中に埋めることができる。こうすることで、培養液の温度変化をより効果的に抑制することができる。
【００４０】
培養液を循環させるため、タンク５０は図示しない培養液循環用のポンプを備える。タンク５０から主配管２０に送り込まれた培養液は、枝管３０を介して栽培容器４０に供給される。
【００４１】
培養液は、栽培容器４０の下方からセパレータ４１を介して供給される。本水耕栽培装置１０は、系全体が流体的に直列接続されているため、培養液の循環性に優れ、植物の育成に好適である。
【００４２】
水耕栽培において、栽培容器４０内の培養液の水位は、植物を健全かつ効率的に育成する上で重要となる。植物の根が常時培養液に浸っていると根腐れにより枯れてしまい、また根が十分な培養液を吸収できないと枯渇により枯れてしまう。一部の水耕栽培装置においては、植物の根の先端部分のみによって培養液を吸収させ、一方で根の根元部分のみによって呼吸を行わせるものがあるが、根は呼吸と培養液の吸収とを両方とも行うようにできており、根の一部のみを利用する育成法では根の生長が遅くなる等の問題が生ずる。そこで、根に対する培養液の水位を規則的に変化させることが好ましい。
【００４３】
そこで、水耕栽培装置１０は、図示しない水位調整機構を備えてもよい。かかる水位調整機構により、栽培容器４０内の培養液の水位が調整される。
【００４４】
水位調整機構の一形態として、タンク５０から主配管２０に続く培養液流路において、最も高い点（以下、「水位レベル設定点」とする。）を設ける。かかる水位レベル設定点は、ベローズ等を備えた伸縮可能な配管を用いる等して、手動または自動により変更できる構造としておく。水頭圧の原理により水位レベル設定点が栽培容器４０内の培養液の水位となるため、水位レベル設定点を鉛直方向に上下させることによって、栽培容器４０内の培養液の水位を調整することができる。
【００４５】
また、水位調整機構の別形態として、タンク５０から主配管２０に培養液を送り込むポンプと培養液が主配管２０からタンク５０に戻ってくる流路の途中に設けられたバルブとの協働によって水位を調整してもよい。バルブを閉め、ポンプにより培養液を送出すれば、水圧の増加によって水位が上昇する。その状態から、ポンプの吐出量を低下させる、及び／または、バルブを開けることで、水圧は減少し水位も低下する。このように、ポンプとバルブとの協働によって、培養液の循環量ととともに栽培容器４０内の培養液の水位を調整することが可能となる。
【００４６】
以上説明した本実施形態にかかる水耕栽培装置１０についての効果をまとめると以下のようになる。
【００４７】
（１）本実施形態にかかる水耕栽培装置１０は、栽培容器４０、枝管３０、及び主配管２０を地中に埋めて用いる。地中は大気中に比べ温度が安定しているため、水耕栽培装置１０を循環する培養液の温度は真夏の炎天下でもあまり上昇せず、冬の寒い時期でもあまり下がらない。このため、従来の水耕栽培装置で必要とされていた培養液の温度調整手段を備える必要がないか、あるいは小型のものにすることができ、装置の小型化、簡素化、低コスト化を実現できる。
【００４８】
（２）栽培容器４０は枝管３０に対して脱着可能であり、メンテナンス性に優れる。よって、他の部品に比べ劣化の早い栽培容器４０を取り替えることが可能となる。また栽培容器４０の底面にセパレータ４１を備えるため、植物の根が枝管３０及び主配管２０に侵入することがない。これらによって、水耕栽培装置１０の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
（３）枝管３０と主配管２０が連結されているので、これらを地中に埋める際には取扱いが容易であり、作業性に優れる。
【００５０】
（４）本水耕栽培装置１０は、流体的に直列に接続されているため、培養液の循環性に優れ、植物の育生に好適である。
【００５１】
（５）本水耕栽培装置１０は、従来の水耕栽培装置にあったような培養液を垂れ流すものではなく、培養液を循環させるものであるため、原理的には植物が吸収した分のみ培養液を補給すればよく、水の使用効率が極めてよい。よって、水の確保が困難な場所（砂漠、汚染地など）においても使用し得る。
【００５２】
（６）栽培容器４０は互いに独立している。これによって、ある栽培容器４０において病気が発生しても、他の栽培容器４０に被害が拡大することを抑制することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかる水耕栽培装置６０は、第１の実施形態にかかる水耕栽培装置１０に、さらに太陽熱利用型の淡水化装置を備えるものである。
【００５４】
太陽熱利用型の淡水化装置とは、太陽の熱エネルギーによって海水等の原水を加熱・蒸発させ淡水を得るものをいう。加熱・蒸発の方式には減圧下で蒸発させるものと常圧下で蒸発させるものなど、種々のものが存在しているが、このような装置を用いることにより、砂漠地帯など、電源や水といったインフラ設備が必ずしも十分とはいえない地域においても水耕栽培用の水を確保することができ、水耕栽培が可能となる。
【００５５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態にかかる水耕栽培装置７０は、第１の実施形態にかかる水耕栽培装置１０に、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）型の淡水化装置を備えるものである。
【００５６】
逆浸透膜型の淡水化装置は、海水等の原水からナトリウムイオン等を除去して淡水を得る用途に用いられてきたが、近年の実験により、セシウムイオンやストロンチウムイオンも除去できることが確認されている。そこで、逆浸透膜型の淡水化装置を備えることにより、放射能によって汚染された水を浄化して水耕栽培に利用することができる。
【００５７】
なお、上記で説明した水耕栽培装置１０、６０、７０は地中に埋めて使用することを前提とするが、培養液の適切な温度管理がなされる環境であれば地中に埋めずに使用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 水耕栽培装置
２０ 主配管
３０ 枝管
４０ 栽培容器
４１ セパレータ
５０ タンク
６０ 水耕栽培装置
７０ 水耕栽培装置
【図１】
2016015895.tif 000003
【図２】
2016015895.tif 000004