JPH11299377A - 個別給水・非循環型養液栽培装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一度に多種類の植物を栽培することができる
とともに、養液を常時循環することなく、植物の成長に
必要とされる量の養液のみを供給することができ、環境
汚染の恐れがなく、また侵入した植物病原菌による汚染
が植物全体に広がることがない個別給水型養液栽培装置
及びこれを用いた養液栽培方法を提供すること。 【解決手段】 養液移送ポンプによって緩衝槽に導入
し、該導入された養液を緩衝槽に連接された複数の養液
供給管から流量を制御しながら該養液供給管の端部に設
けられた多数の小型栽培槽に、植物が必要とする量の養
液のみを供給し、ステージの異なる植物を個別かつ同時
に栽培する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、養液栽培装置、特
に一度に多種類の植物を栽培することができるととも
に、養液を常時循環することなく、植物の成長に必要と
される量の養液のみを供給することができ、環境汚染の
恐れがなく、また侵入した植物病原菌による汚染が植物
全体に広がることのない個別給水・非循環型養液栽培装
置及びこれを用いた個別給水・非循環方式の養液栽培方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】養液栽培は水耕と固形培地耕に大別さ
れ、また、養液の管理方式には、潅排循環、底流循環、
点滴潅排（かけ流し又は循環）、湛液等があるが、１つ
の栽培槽に多数の作物が栽培できるように、従来これら
のいずれにおいても養液は栽培される作物が要求する以
上の大過剰の養液を供給・管理するシステムが採用され
ていた。

【０００３】また、このような１つの栽培槽内で大量の
同一植物を栽培することを目的とした大型の一槽式の養
液栽培装置は既に実用化されているが、この養液栽培装
置では、栽培槽内に一旦植物病原菌が浸入すると、槽内
の植物に植物病原菌が次々と感染し、直ちに槽全体に蔓
延して槽内の全ての植物が汚染され、大きな損害が発生
するという問題があった。

【０００４】また、この養液栽培装置では、養液は常時
循環され、栽培が進むにしたがって、植物の根の一部や
分泌物等により汚染されることから、新たな養液と交換
する必要があった。また、養液を交換する代わりに、フ
ィルター等の濾過装置により汚染物質を取り除く方法も
知られているが、この方法によると、養液中に含まれる
微量生育成分も同時に除去されるなど養液の組成が変化
したり、養液のｐＨが変化するなどの問題があった。さ
らに、交換により生じる古くなった養液は環境中へ放出
されることになるが、窒素やリン酸、カリウム等が未だ
少なからず含まれているために河川の汚染の原因ともな
っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、一度
に多種類の植物を栽培することができるとともに、養液
を常時循環することなく、植物の成長に必要とされる量
の養液のみを供給することができ、環境汚染の恐れがな
く、また侵入した植物病原菌による汚染が植物全体に広
がることがない個別給水・非循環型養液栽培装置及びこ
れを用いた個別給水・非循環方式の養液栽培方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究し、従来の大型一槽式養液栽培装置
では上記問題を解決することが基本的に困難であるとの
結論を得て、これに代わるものとして、侵入した植物病
原菌による汚染が植物全体に広がることがない多槽式
で、かつ古くなった培養液を環境中へ放出することがな
い非循環方式の養液栽培装置について検討し、養液供給
ポンプからの養液を、複数の養液供給管を通じて直接複
数の栽培槽の植物に供給することなく、すなわち、養液
供給ポンプと複数の栽培槽との間に緩衝槽を配設し、緩
衝槽に設けられた複数の養液供給管から分液供給して複
数の栽培槽の植物に個別給水する方式を採用することに
より、一度に多数の槽に養液を一定量ずつ供給しうるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち本発明は、養液移送手段と、移送
手段の下流に設けられている緩衝槽と、流量制御手段を
有する複数の養液供給管と、養液供給管の端部に設置さ
れた栽培槽とを備えた個別給水・非循環型養液栽培装置
や、該養液栽培装置における養液供給管が流量制御手段
の下流において枝分かれしている上記個別給水・非循環
型養液栽培装置や、該養液栽培装置における流量制御手
段が開閉電磁弁と流量調節バルブからなる上記個別給水
・非循環型養液栽培装置や、該養液栽培装置における流
量制御手段が流量調節電磁弁からなる上記個別給水・非
循環型養液栽培装置や、該養液栽培装置における複数の
養液供給管がそれぞれ個別に流量を制御しうる流量制御
手段を有する個別給水・非循環型養液栽培装置に関す
る。

【０００８】また本発明は、養液を養液移送手段によっ
て緩衝槽に導入し、該導入された養液を緩衝槽に連結さ
れた複数の養液供給管から流量を制御しながら該養液供
給管の端部に設けられた栽培槽に、植物が必要とする量
の養液のみを供給する個別給水・非循環方式の養液栽培
方法や、該養液栽培方法において複数の養液供給管から
異系列の植物に養液を供給する上記個別給水・非循環方
式の養液栽培方法や、該養液栽培方法において栽培槽に
おける栽培単位が、１栽培槽当たり１個体である上記個
別給水・非循環方式の養液栽培方法に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、養液移送手段と
しては、例えば養液調製タンク等からの養液を緩衝槽へ
移送しうるためのものであればどのようなものでもよい
が、具体的には養液移送管に設けられた流量調節バルブ
と養液移送ポンプを例示することができる。流量調節バ
ルブの開閉は手動で行ってもよく、また自動化すること
もできる。養液移送ポンプによる養液の移送は自動化す
ることができ、あらかじめ養液調製タンク等で調製され
た養液は、タイマー等により通常間歇的に移送され、流
量調節バルブや養液移送管を介して移送された養液は緩
衝槽に貯留される。また、養液の調製を管状の希釈混合
ミキサー、例えばスタティクミキサー（ノリタケCo.
製）を用いて各種原料タンクから養液を必要時に調製し
ながら移送してもよい。

【００１０】本発明における緩衝槽は、上記養液移送ポ
ンプ等の養液移送手段の下流、すなわち養液移送手段と
多数の栽培槽との間に設けられ、養液移送手段から送ら
れてきた養液を加圧下に貯留しうるものであればどのよ
うなものでもよい。この緩衝槽には、その上流側に前記
養液移送管が、その下流側に個別に流量を制御しうる異
系列の複数の養液供給管が、それぞれ連結されており、
また緩衝槽内の液圧があらかじめ定められた一定値以上
になった場合に養液の一部を緩衝槽外へ流出させるため
の流量調整バルブを有する返送管又は流出管が連結され
ている。この返送管の他の端部は養液調製タンクに連結
させておくこともできる。さらに、緩衝槽には圧力調整
弁や圧力センサ等が配設されている。そして、緩衝槽に
は、その内圧が一定に保たれるタイプのものと、変動す
るタイプのものとがある。

【００１１】これら緩衝槽に連結された異系列の複数の
養液供給管の他端は栽培槽まで延びており、これら養液
供給管の緩衝槽寄りには緩衝槽から各系列の栽培槽への
養液の供給量を調節するための流量制御手段が設けら
れ、またこれら養液供給管の栽培槽寄りは、同一系列の
多くの栽培槽に同時に一定量の養液を供給することがで
きるように枝分かれさせておくことが望ましい。ここ
で、「異系列」とは、養液を供給する時間及び／又はそ
の供給量が異なる系列のことをいい、「同一系列」と
は、養液を供給する時間及びその量が等しい系列のこと
をいう。

【００１２】かかる流量制御手段としては、養液移送ポ
ンプにより流入する養液によって緩衝槽内が一定値以上
の液圧となった場合に、流入した養液の一部を緩衝槽に
連結された流出管に設けられた流量調整バルブを介して
排出することにより緩衝槽の圧力が一定に保たれている
場合に用いられる、異系列の複数の供給管に対して個々
に設けられた、流路の開閉機能を有する開閉電磁弁とあ
らかじめ設定された流量に調節して使用される流量調節
バルブを例示することができる。このタイプの流量制御
手段によると、ある系列についてあらかじめ設定された
時間になるとタイマーにより開閉電磁弁が自動的に一定
の設定時間「開」にセットされ、加圧された緩衝槽内の
養液が養液供給管を経由して栽培槽の方へ排出され、同
一系列の複数の栽培槽にあらかじめ設定された流量の養
液が等しく供給され、一定の設定時間が経過すると開閉
電磁弁が「閉」にセットされ、養液の供給が自動的に停
止するようになっている。

【００１３】また他の態様の流量制御手段としては、緩
衝槽内の圧力を圧力センサが検知し、その信号に基づい
てあらかじめ設定された流量に制御しうる、異系列の複
数の供給系列に対して個々に設けられた流量調節電磁弁
を例示することができる。このタイプの流量制御手段に
よると、ある系列についてあらかじめ設定された時間に
なると圧力センサからの信号に基づいて流量調節電磁弁
が自動的に流量を調節しながら一定の設定時間作動し、
加圧された緩衝槽内の養液が養液供給管を経由して栽培
槽の方へ排出され、同一系列の複数の栽培槽にあらかじ
め設定された流量の養液が等しく供給され、一定の設定
時間が経過すると流量調節電磁弁が自動的に作動し流路
が閉鎖され、養液の供給が停止するようになっている。

【００１４】さらに他の態様の流量制御手段としては、
ある一定の時間がくると作動するタイマーにより、養液
移送ポンプの駆動と同時に作動する、異系列の複数の供
給管に対して個々に設けられた、流路の開閉機能を有す
る開閉電磁弁と、あらかじめ設定された流量に調節して
使用される流量調節バルブを例示することができる。こ
のタイプの流量制御手段によると、ある系列についてあ
らかじめ設定された時間になると、タイマーにより養液
移送ポンプの駆動と同時に開閉電磁弁が自動的に「開」
にセットされ、一定の設定時間の間、養液が養液供給管
を経由して栽培槽の方へ排出され、同一系列の複数の栽
培槽にあらかじめ設定された流量の養液が等しく供給さ
れ、一定の設定時間が経過するとタイマーにより液移送
ポンプの駆動が停止されるとともに開閉電磁弁が「閉」
にセットされ、養液の供給が自動的に停止するようにな
っている。この場合、養液供給管中の液圧（流速）は、
養液が供給される異系列の供給管の数など、使用の態様
によって異なることになるが、ある特定の態様において
は一定となり、この方式によっても実際の使用上問題な
く、あらかじめ設定された流量の養液を各栽培槽に供給
することができる。

【００１５】なお、本発明のように、緩衝槽を設けるこ
となく、養液移送ポンプから直接養液供給管を通じて養
液を栽培槽に供給する場合は、枝分かれさせた末端まで
の養液供給管の長さの違いや枝分かれした養液供給管の
本数などの違いにより、供給する圧力が供給管毎に異な
る結果、あらかじめ設定された養液量を供給することが
できないが、緩衝槽を設け移送されてきた養液を一旦貯
留させることにより、流量が調節されあらかじめ設定さ
れた養液量を各養液供給管へ介して供給することで均一
な養液量を供給することが可能となった。

【００１６】また本発明において、流量制御手段を有す
る異系列の複数の養液供給管を設けたことにより、養液
供給管毎に異なった時間に、かつ異なった量の養液を供
給することが可能となり、植物の大きさ、種類に合わせ
て供給量を調節することができ、複数の枝分かれした同
一系列の供給管に均一に養液を供給することが可能とな
って、一度に多数の同一系列の栽培槽に一定必要量の養
液を供給することができる。そして、本発明によると、
植物が吸収した養液量のみを供給することができるの
で、従来の循環方式のように常時ポンプで培養液を流動
させるための大量の養液を必要としない。

【００１７】本発明においては、例えば、養液移送ポン
プが作動する回数と時間をタイマーで管理することによ
り、１日に必要な養液量のみが末端の栽培槽に供給する
ことができ、さらに異系列の複数の養液供給管に対して
個々に開閉電磁弁と流量調節バルブ、又は流量調節電磁
弁により流量をコントロールすることにより、系列別に
異なる態様の養液供給が可能となった。また、流量制御
手段の初期設定や再設定に際しては、植物栽培の経験に
基づいて、特定系列の養液供給が設定どおり適切に行わ
れるかを確認する必要があるが、一度設定を経験する
と、その後は各種植物に対しては従来の栽培知識を加味
することにより容易に設定することができるようにな
る。

【００１８】本発明における栽培槽としては、養液の廃
液を出さない構造を有する固形培地耕用又は水耕用の栽
培槽を用いることができるが、水耕の場合だと作物の支
持体等が別途必要になることから、固形培地（砂、ロッ
クウール、くんたん、土壌）や薄型水耕ベンチが望まし
く、固形培地の場合、養液の供給方式は、潅注式又は底
面湛水式が好ましい。

【００１９】本発明の栽培装置は、養液供給管の枝分か
れした各末端にそれぞれ１つの栽培槽が設置される個別
給水型であり、複数、通常は多数設置された個々の栽培
槽の栽培単位は必要最小限、例えば１栽培槽当たり１個
体とすることが好ましく、前記従来法のような大型ベン
チを用いることは好ましくない。このように、栽培槽の
栽培単位を必要最小限にすることにより、侵入した植物
病原菌による汚染が植物全体に広がることがない。さら
に、固形培地耕の場合、従来法では大型ベンチに養液供
給を潅注方式で行っているため、ベッド中での養液の濃
度やみず道によるバラツキが発生しこれを補うために過
剰の養液を循環する必要があったが、本発明の栽培装置
においては、上記のように、個々の栽培槽に対するあら
かじめ設定された適切な量の養液を供給することができ
るので養液を循環させる必要がない非循環型とすること
ができ、栽培槽の小型化が可能となって、栽培槽の栽培
単位が小さくなった結果、栽培槽内の養液のバラツキを
無くすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定され
るものではない。図１に本発明の個別給水・非循環型養
液栽培装置を示す。この個別給水・非循環型養液栽培装
置１は、養液調製タンク２と、養液調製補助タンク３
と、流量調節バルブ４と、養液移送ポンプ５と、養液移
送管６と、槽内の圧力が一定になるように設定しうる緩
衝槽７と、緩衝槽７に設けられた圧力調整弁８と、緩衝
槽７に連結された異系列の複数の養液供給管９と、養液
供給管９の緩衝槽７寄りに設けられた開閉機能を有する
開閉電磁弁１０と、流量調節バルブ１１と、養液供給管
８の栽培槽寄りに設けられた枝分かれした供給管１２
と、多数の栽培槽１３と、緩衝槽７と養液調製補助タン
ク３とを連結し、圧力調節バルブ１４を有する返送管１
５とから構成されている。また、図１中、ＳＰは小さい
植物体を、ＬＰは大きい植物体を示す。

【００２１】次に、個別給水・非循環型養液栽培装置１
を用いた栽培方法について説明する。流量調節バルブ４
を開いた状態としておき、あらかじめ決められた時間が
くると、タイマー（図示せず）により養液移送ポンプ５
が駆動し、養液調製タンク２中の養液が養液移送ポンプ
５によって養液移送管６から緩衝槽７に導入される。緩
衝槽７内の養液は圧力調整弁８や、圧力調節バルブ１４
を介しての養液の緩衝槽７からの排出・返送によって一
定の水圧に維持される。水圧が一定に維持された後、異
系列の複数の養液供給管９に対して個々に設けられた開
閉電磁弁１０と流量調節バルブ１１のうち、特定系列の
開閉電磁弁１０がタイマーにより一定の設定時間「開」
にセットされ、一定圧力に加圧された緩衝槽７内の一定
流量の養液が養液供給管９のあらかじめ設定された流量
に調節してある流量調節バルブ１１、枝分かれした供給
管１２を経由して栽培槽１３の方へ排出され、同一系列
の複数の栽培槽１３にあらかじめ設定された流量の養液
が等しく供給されることになる。一定の設定時間が経過
すると、養液移送ポンプ５の駆動が停止し、開閉電磁弁
１０が「閉」にセットされ、養液の供給が停止する。

【００２２】また、個別給水・非循環型養液栽培装置１
を用いた他の態様の栽培方法について説明する。流量調
節バルブ４を開いた状態としておき、あらかじめ設定さ
れた時間になると、タイマー（図示せず）により養液移
送ポンプ５の駆動と同時に開閉電磁弁１０が自動的に
「開」にセットされ、一定の設定時間の間、養液が養液
供給管９のあらかじめ設定された流量に調節してある流
量調節バルブ１１、枝分かれした供給管１２を経由して
栽培槽１３の方へ排出され、同一系列の複数の栽培槽１
３にあらかじめ設定された流量の養液が等しく供給さ
れ、一定の設定時間が経過するとタイマーにより液移送
ポンプ５の駆動が停止されるとともに開閉電磁弁１０が
「閉」にセットされ、養液の供給が自動的に停止する。

【００２３】図２に他の態様の本発明の個別給水・非循
環型養液栽培装置１６を示す。この個別給水・非循環型
養液栽培装置１６は、希釈水タンク１７と、液肥タンク
１８と、流量調節バルブ１９と、希釈混合ミキサー２０
と、養液移送ポンプ２１と、養液移送管２２と、槽内が
加圧下にある緩衝槽２３と、緩衝槽２３に設けられた圧
力センサ２４と、緩衝槽２３に連結された異系列の複数
の養液供給管２５と、養液供給管２５の緩衝槽２３寄り
に設けられた流量調節電磁弁２６と、養液供給管２５の
栽培槽寄りに設けられた枝分かれした供給管２７と、多
数の栽培槽２８と、圧力調節バルブ２９を有する流出管
３０とから構成されている。また、図１同様、ＳＰは小
さい植物体を、ＬＰは大きい植物体を示す。

【００２４】次に、個別給水・非循環型養液栽培装置１
６を用いた栽培方法について説明する。流量調節バルブ
１９を開いた状態としておき、タイマー（図示せず）で
管理されている養液移送ポンプ２１の作動時がくると、
希釈水タンク１７からの希釈水と液肥タンク１８からの
液肥とが、希釈混合ミキサー２０中で設定された濃度の
養液となるように混合希釈されながら移送され、この均
一に混合された養液が養液移送ポンプ２１によって養液
移送管２２から緩衝槽２３に導入される。緩衝槽２３に
設けられた圧力センサ２４により緩衝槽２３内の圧力が
自動的に検知され、その信号がコントローラ（図示せ
ず）等に送られ、異系列の複数の養液供給管２５に対し
て個々に設けられた流量調節電磁弁２６がコントローラ
からの指令により作動し、特定系列の流量調節電磁弁２
６が一定の設定時間あらかじめ設定された流量になるよ
うに自動的に流量調節がなされ、緩衝槽２３から一定流
量の養液が養液供給管２５、枝分かれした供給管２７を
経由して栽培槽２８の方へ排出され、同一系列の複数の
栽培槽２８にあらかじめ設定された流量の養液が等しく
供給されることになる。一定の設定時間が経過すると流
量調節電磁弁２６が自動的に作動し流路が閉鎖され、養
液の供給が停止する。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると、栽培槽における病気の
蔓延が防止することができ、また、養液の廃液がでない
ので環境に優しいばかりか、養液の使用量が減少しラン
ニングコストの削減や循環に対応する装置の省略による
設備コストの削減を図ることができ、さらに、同時に生
育ステージの異なった作物や種類の異なる作物を栽培す
ることが可能となるなど、作物の生育段階に応じて養液
の細やかな調製ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の個別給水・非循環型養液栽培装置の概
略説明図である。

【図２】本発明の他の態様の個別給水・非循環型養液栽
培装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１、１６ 個別給水・非循環型養液栽培装置 ２ 養液調製タンク ３ 養液調製補助タンク ４、１９ 流量調節バルブ ５、２１ 養液移送ポンプ ６、２２ 養液移送管 ７、２３ 緩衝槽 ８ 圧力調整弁 ９、２５ 養液供給管 １０ 開閉電磁弁 １１ 流量調節バルブ １２、２７ 枝分かれした供給管 １３、２８ 栽培槽 １４、２９ 圧力調節バルブ １５ 返送管 １７ 希釈水タンク １８ 液肥タンク ２０ 希釈混合ミキサー ２４ 圧力センサ ２６ 流量調節電磁弁 ３０ 流出管 ＳＰ 小さな植物体 ＬＰ 大きな植物体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 養液移送手段と、移送手段の下流に設け
   られている緩衝槽と、流量制御手段を有する複数の養液
   供給管と、養液供給管の端部に設置された栽培槽とを備
   えたことを特徴とする個別給水・非循環型養液栽培装
   置。
2. 【請求項２】 養液供給管が、流量制御手段の下流にお
   いて枝分かれしていることを特徴とする請求項１記載の
   個別給水・非循環型養液栽培装置。
3. 【請求項３】 複数の養液供給管が、それぞれ個別に流
   量を制御しうる流量制御手段を有することを特徴とする
   請求項１又は２記載の個別給水・非循環型養液栽培装
   置。
4. 【請求項４】 流量制御手段が、開閉電磁弁と流量調節
   バルブからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か記載の個別給水・非循環型養液栽培装置。
5. 【請求項５】 流量制御手段が、流量調節電磁弁からな
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の個別
   給水・非循環型養液栽培装置。
6. 【請求項６】 養液を養液移送手段によって緩衝槽に導
   入し、該導入された養液を緩衝槽に連結された複数の養
   液供給管から流量を制御しながら該養液供給管の端部に
   設けられた栽培槽に、植物が必要とする量の養液のみを
   供給することを特徴とする個別給水・非循環方式の養液
   栽培方法。
7. 【請求項７】 複数の養液供給管から、異系列の植物に
   養液を供給することを特徴とする請求項６記載の個別給
   水・非循環方式の養液栽培方法。
8. 【請求項８】 栽培槽における栽培単位が、１栽培槽当
   たり１個体であることを特徴とする請求項６又は７記載
   の個別給水・非循環方式の養液栽培方法。