JPH0439295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的

【産業上の利用分野】

本発明は、植物の成育に必要な水分を蒸発およ
び凝縮により与え、さらに液肥の施用や農薬の散
布に用いる水をも自給する植物栽培法に関する。

【従来の技術】

砂漠や荒地のような乾燥した土地で農業を営む
には、かんがいの手段を講じなければならないこ
とはいうまでもない。しかし、かんがい用水が得
られても、その水が無視できない量の可溶性塩分
を含んでいると、蒸発の後に残つた塩分が土中に
蓄積されて有害である。従つて、このような塩害
問題の生じない植物栽培技術が求められている。 また、自然に、または種々の産業活動の結果発
生する温排水を利用して、植物の成育を促進させ
つつ栽培することが行なわれているが、この温排
水が植物にとつて有害な物質たとえば重金属を含
んでいる場合には、栽培に使用できない。そこ
で、この有害物の影響を避けて植物の栽培を行な
う技術もまた望まれている。 この目的は、供給する水を直接栽培土中に与
え、いつたん蒸発させて水蒸気として栽培土中に
移行させ、そこで凝縮させて得た淡水を与えるこ
とによつて、達成される。これを実現する技術と
して、これまでに次のようなものがある。 (a) 太陽光を通す材料でつくつた傾斜した屋根を
有する室内に海水をはり、太陽熱にさらすこと
により水蒸気を発生させ、上昇した水蒸気が屋
根内面で冷却され、凝縮した水滴が屋根の傾斜
に沿つて流下するようにし、それを捕集する。 (b) 工業プロセスの実施により得られる淡水を利
用する方法、たとえば、冷凍式エアドライヤー
の運転時に空気が熱交換器の冷却管およびフイ
ンに接触し、空気中の水蒸気が冷却され凝縮水
が得られる。 上記(a)の方法は装置の構造が簡単であるため実
施されているが、効率が悪く、(b)の方法は、高
温、多湿といつた特別な条件に恵まれないと効果
的でない。出願人らは、さきに、(a)の方法より効
率を高めた技術として、つぎのような植物栽培方
法を発明し、すでに提案した。 すなわち、下部から上部に向つて順に、水不透
過性の層、水の流通可能な層、毛管上昇遮断層お
よび砂を主体とする栽培土からなり、表面を蒸散
防止シートでおおつた植物栽培床の前記水の流通
可能な層に水を供給し、水が前記毛管上昇遮断層
を超えて栽培土に至らないよう地下水位を調節し
ながら水分を蒸発させて栽培土中に水蒸気を上昇
させ、そこで水蒸気を凝縮させて栽培土を湿潤状
態に保つことにより植物に必要な水分を与える方
法（特願昭58−52274号、特開昭59−175830号公
報）である。 さらに、この方法において、前記栽培土の層の
中に冷却手段を設けることにより、植物の成育に
必要な淡水の自給を確保し、供給量をコントロー
ルできる方法を開発し、これも提案した（特願昭
59−145666号、特公平４−3166号公報）。 この発明において、栽培土中で凝縮した水分
は、その量が多い場合、一部は毛管現象により上
昇して植物の成育に役立つが、一部は流下してし
まう。この流下する水を回収できれば、植物の成
育に必要な水を完全に得、さらには液肥の施用や
農薬の散布に使用する水をも自給することが可能
になる。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明の目的は、上記の発明を改良して、凝縮
水を捕集回収し、植物の栽培に必要な水を確保す
るともに、液肥の施用や農薬の散布に用いる水ま
でを自給することができる植物栽培法を提供する
ことにある。 発明の構成

【問題点を解決するための手段】

本発明の植物栽培法は、第１図または第２図に
示すように、下部から上部に向つて順に、水不透
過性の層、水の流通可能な層、毛管上昇遮断層お
よび栽培土たとえば砂の層からなり、栽培土の層
内に冷却手段を設け、毛管上昇遮断層の層内に水
捕集手段を設け、栽培土の表面を蒸散防止シート
でおおつた植物栽培床の前記水の流通可能な層に
温水を供給し、水が前記毛管上昇遮断層を超えて
栽培土に至らないよう地下水位を調節しながら水
分を蒸発させて水蒸気を上昇させ、前記栽培土の
層内に設けた冷却手段により水蒸気を冷却凝縮さ
せて生じる凝縮水を前記水捕集手段により捕集し
て回収し、利用することを特徴とする。 本発明の植物栽培法の別の態様は、第３図に示
すように、植物栽培床に隣接して、下部から上部
に向つて順に、水不透過性の層、水の流通可能な
層およびその上の空間からなり、空間内に冷却手
段およびその下方に水捕集手段を有する非栽培部
を設け、前記水の流通可能な層に温水を供給して
水分を蒸発させ、上昇した水蒸気を前記冷却手段
により冷却し、凝縮水を前記水捕集手段により補
修して回収し、利用することを特徴とする。

【作用】

第１図に示す態様においては、温水から蒸発し
た水蒸気を栽培土の層内に設けた冷却手段で積極
的に冷却することにより、それが栽培土中で速や
かに凝縮して水となり、栽培土を湿潤状態に保
つ。栽培土から流下する水は水捕集手段上に滴下
し、その傾斜に沿つて流れ、外部の水回収槽に回
収される。 第２図に示す態様においては、栽培土の層内に
設けた冷却手段で積極的に冷却することにより、
栽培土の直下に位置する水捕集手段の下面で水蒸
気が速やかに凝縮して水となり、この水は水捕集
手段の傾斜に沿つて流れ、外部の水回収槽に回収
される。 第３図に示す態様においては、非栽培部で温水
から蒸発した水蒸気は、冷却手段によつて強制的
に冷却されるので、効率よく凝縮して水捕集手段
に捕集され、その傾斜に沿つて流れ、外部で回収
される。 この非栽培部では、栽培部よりも熱の収支を左
右する要因が少ないので、所望の凝縮水量を、温
水の温度、冷媒の温度および流量などを調節する
ことにより、容易に得ることができる。

【実施態様】

上昇する水蒸気を凝縮させるための冷却手段
は、前記した発明について述べたところがすべて
適用される。すなわち、冷却手段としては、冷媒
を通過させる管を直管として、または必要に応じ
てコイル状に、あるいはヘアピン状に形成したも
のを用いるとよい。流通させるものに応じて、そ
れに耐える材料を使うべきことはもちろんであつ
て、たとえば、海水を流す場合は耐海水性の、ま
たは耐海水性のライニングをした金属パイプまた
はプラスチツクパイプを用いる。フインをつけて
伝熱面積を増せばいつそう効果的である。 冷却管に流す冷媒として、前記水の流通可能な
層に供給する温水の温度より低い温度の水、海
水、地下カン水などが得られれば、それを使用す
ればよい。高温低湿の空気を冷却加湿する方法の
ひとつとして用いられるパツドアンドフアン法
の、パツド循環水を利用することも有利である。
コンプレツサーを駆動する動力が得られる場合
は、フレオンガスなどの有機冷熱媒体を使用する
こともできる。 冷媒の温度は、温水側との間でとれる温度差が
大きければ大きいほどよいわけであるが、温水の
温度より５〜10℃程度低ければ足りる。 場合によつてLPG、LNGなどの気化設備が近
くにあり、その冷熱を利用できれば、それも有利
である。 その他の要素についても、すでに開示した知見
があてはまる。念のため再記すれば、栽培土は、
本発明においても水蒸気が通りやすいような粒度
分布の土壌、たとえば砂を主体とするものを用い
る。合成バーミキユライトのような人工砂、樹脂
繊維のようなものを用いてもよい。 温水源としては自然に、または産業の排出物と
して生じる温水を供給する。その代表的なものは
温海水である。植物の成育の点からは、栽培部で
の温水の温度は30〜38℃程度が適当であるが、非
栽培部の温水としては、温度35℃以上、できれば
40℃近いものを用いると効果が高い。温度が不足
であるが、一方で何らかの熱源が容易に入手でき
る場合は、それを利用して若干の加温をする。 昼間と夜間とで地温が著しく異なる気象条件下
に実施する場合は、それを有効に利用することが
奨励される。たとえば、温水源として太陽熱で加
熱された土地の上を流して温度を高めた海水など
を、また冷却用水としては、夜間に冷えた土地の
上を流して温度を低下させた海水を、いずれか一
方または両方を適当な貯槽に貯えておいて用い
る、といつた手段がとれる。 表面をおおう蒸散防止シートは、マルチシート
の名で農業に使用されているプラスチツクシート
などを指す。 また、これもすでに開示したように、水不透過
性の層と水の流通可能な層とを、地上または地中
に埋設したコンクリートまたはプラスチツクの樋
により形成し、毛管上昇遮断層をグレーテイング
およびその上に敷いた布、不繊布または水蒸気透
過性のシート等により保持された栽培土の下の空
間としてもよい。 水の流通可能な層および毛管上昇遮断層は、さ
きに開示の発明と同様に、礫の層とし、その上に
布または不繊布を敷いて栽培土を保持することが
できる。 本発明の特徴をなす、流下する凝縮水を補修す
る手段のひとつは、第１図に示すような、凝縮水
によつて栽培土を湿潤状態に保つとともに栽培土
から流下する凝縮水を捕集するのに適したもので
あつて、温水から蒸発する水蒸気の上昇は妨げる
ことなく、一方、上方から滴下する水滴を捕集す
る機能を有する材料で構成する。たとえば、多孔
板のトレイを用いる。それも孔の縁を浅く上方に
曲げて、板上の水が再び温水中に落下しないよう
にしたものがよい。あるいはまた、多孔板を波型
に形成し、谷の部分を凝縮水が流れ、山またはそ
の近くに孔を設けて水蒸気を通すように構成して
もよい。トレイは傾斜させて、水滴を傾斜に沿つ
て流下させる。 別の捕集手段としては、生成した凝縮水の大部
分を系外に捕集するに適した構造のものもある。
たとえば第２図に示したように、開口部を有しな
い板を栽培土に接してその直下に設け、この板の
下面で凝縮した水を傾斜に沿つて流下させる構造
である。 本発明の別の態様すなわち非栽培部において凝
縮水を回収する植物栽培法は、一般に温室または
それに類する設備に本発明を適用する場合に、好
ましい態様といえる。第３図に示した例では、凝
縮水の回収は非栽培部においてしか行なつていな
いが、もちろん栽培部であわせて行なつてもよ
い。 栽培部と非栽培部とで温水の温度を異にする必
要のない場合は、いうまでもないが、栽培部と非
栽培部との間の仕切りは不要である。 水の流通可能な層の上の空間は、その上部を充
填物で充填してもよく、この場合、冷却手段は充
填物の層内に位置させることができる。第３図で
は密閉した空間を示したが、必らずしも密閉の必
要はなく、上部が解設されていても、十分に目的
を達することができる。 本発明には、上記したほかにも、さまざまな態
様がある。たとえば、第３図の態様において、水
捕集トレイ９を第２図に示したような開口部のな
い板とすることができ、その場合は、冷却を効率
よく行なえるよう、冷却管７を水捕集手段９と一
体に形成したものを利用するとよい。

【実施例】

第１図に示す構成の設備において、本発明の植
物栽培法を実施した。この設備は、栽培床を150
mm径のアクリル樹脂製の栽培容器を用いてつく
り、毛管上昇遮断層として50〜100mmの空気層３
があり、その上に多孔質の板４で保持した砂を主
体とする栽培土５を置き、栽培土の層の下部に冷
却管７を設置し、空気層３の上部に水捕集手段と
しての多孔板のトレイ９を傾斜させて設け、外部
に回収槽１１を設置して、表面を蒸散防止シート
６でおおつた。 この容器の底部に海水と同じ塩分濃度に調整し
た塩水を入れ、その温度をヒーター８で35℃にコ
ントロールした。 温塩水面から30〜80mmの空間層をへだてて多孔
板をおき、厚さ100mmの栽培用の平均粒径0.2mmの
川砂の層を保持した。砂層の底部に内径４mm、外
径６mm、長さ1300mmのステンレス製の冷却管を埋
設して、14.9℃の水道水を冷却水として流した。
空間層の上部に、径５mmの孔を多数あけたステン
レス製の多孔板を傾斜させて設置した。砂層の上
部にトマトの苗１０を植えた。 栽培土５の下層の温度は20.5〜21℃であつた。
捕集された凝縮水量は、44ml／dayであつた。蒸
発した水がすべて砂中で凝縮したとすると、その
水量は、約80ml／dayとなるはずである。トマト
により消費された水量は、80−44＝36ml／dayで
あり、このトマト苗による水の消費量は、2.0
／m²／dayということになり、野菜の蒸散量と
しては妥当な値である。従つて、この本実施例で
は、トマトの苗が必要とする量の水を与えた上
で、その1.2倍にあたる量の淡水が別に回収され
たことになる。 通常、液肥を与えたり農薬を散布したりするた
めに使う雑用水量は、植物体からの蒸散量の30〜
50％程度である。苗の成長に伴つて蒸散量は増大
し、捕集できる凝縮水量はそれにつれて減少する
であろうが、この実施例でみれば、外部捕集水の
量は十分である。 発明の効果 本発明の方法によれば、さきに開示した発明の
利益をすべて享受した上に、すなわち植物の栽培
に必要な水を植物の成育に不適当な水から得、し
かもその水の量を、温水の温度、冷媒の温度およ
び流量、冷却管の伝熱面積などを調節することに
よつて容易にコントロールすることができる上
に、過剰の水を回収し、それを栽培用の雑用水と
して利用することができる。 設備の構造は簡単で、建設費は安価ですみ、運
転上のトラブルはほとんど生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な態様を示す、栽培
床の断面図である。第２図は、本発明の別の態様
を説明するための、同様な断面図である。第３図
は、本発明のさらに別の態様を説明するための、
非栽培部を隣接して有する栽培床の断面図であ
る。 １……水不透過性の層、２……水の流路層、３
……空気層（毛管上昇遮断層）、４……グレーテ
イング、不繊布、５……川砂（栽培土）、６……
蒸散防止シート（マルチ）、７……冷却管、８…
…加熱コイル、９……水捕集トレイ、１０……植
物、１１……水回収槽、１２……非栽培槽、１３
……栽培槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部から上部に向つて順に、水不透過性の
   層、水の流通可能な層、毛管上昇遮断層および栽
   培土の層からなり、栽培土の層内に冷却手段を設
   け、毛管上昇遮断層の層内に水捕集手段を設け、
   栽培土の表面を蒸散防止シートでおおつた植物栽
   培床の前記水の流通可能な層に温水を供給し、温
   水が前記毛管上昇遮断層を超えて栽培土の層に至
   らないよう地下水位を調節しながら水分を蒸発さ
   せて水蒸気を上昇させ、前記栽培土の層内に設け
   た冷却手段により水蒸気を冷却凝縮させて生じる
   凝縮水を前記水捕集手段により捕集して回収し、
   利用することを特徴とする植物栽培法。 ２ 毛管上昇遮断層が、グレーテイングおよびそ
   の上に敷いた布または不繊布または水蒸気透過性
   のシートにより保持された栽培土の下の空間であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の植物栽培法。 ３ 水捕集手段として、多孔板からなるトレイを
   傾けて設け、多孔板の孔を通して栽培土中に水蒸
   気を上昇させ、そこで冷却凝縮させて栽培土を湿
   潤状態に保つとともに、多孔板上に滴下し捕集さ
   れた水を傾斜に従つて流下させて回収する特許請
   求の範囲第１項に記載の植物栽培法。 ４ 水捕集手段として、開口部を有しない板を栽
   培土に接してその直下に傾けて設け、この板の下
   面で凝縮し捕集された水を傾斜に従つて流下させ
   て回収する特許請求の範囲第１項に記載の植物栽
   培法。 ５ 冷却手段が冷媒を流通させる管であつて、冷
   媒として前記の温水の温度より低い温度の水、海
   水、地下カン水および有機質熱媒体からえらんだ
   ものを用いる特許請求の範囲第１項に記載の植物
   栽培法。 ６ 水不透過性の層と水の流通可能な層とが、地
   上に設置するかまたは地中に埋設した、コンクリ
   ート製またはプラスチツク製の樋により形成され
   たものである特許請求の範囲第１項に記載の植物
   栽培法。 ７ 自然に、または産業の排出物として生じる温
   水を供給して実施する特許請求の範囲第１項ない
   し第６項のいずれかに記載の植物栽培法。 ８ 昼間と夜間とで地温が著しく異なる気象条件
   下に実施する特許請求の範囲第１項ないし第６項
   のいずれかに記載の植物栽培法。 ９ 太陽熱を利用して温度を高めた海水、地下カ
   ン水または必要に応じて加熱した海水、地下カン
   水を供給して実施する特許請求の範囲第１項ない
   し第６項のいずれかに記載の植物栽培法。 １０ 植物栽培床に隣接して、下部から上部に向
   つて順に、水不透過性の層、水の流通可能な層お
   よびその上の空間からなり、空間内に冷却手段お
   よびその下方に水捕集手段を設け、前記水の流通
   可能な層に温水を供給して水分を蒸発させ、上昇
   した水蒸気を前記冷却手段により冷却し、凝縮水
   を前記水捕集手段により捕集して回収し、利用す
   ることを特徴とする植物栽培法。