JPS589651B2 - 培養液ｐｈ値調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水耕栽培に用いる培養液のｐＨ値を自動的に調
節する装置に関するものであり、電解効率が高く、かつ
ｐＨ値の調節速度の早い装置を提供するものである。

従来のイオン交換膜を用いた電解による培養液ｐＨ値調
節装置は、電解液として、培養液を構成するイオンと共
通なイオンからなる塩を水に溶解した中性付近の溶液を
用い、栽培作物の培養液のｐＨ値をも精度よくかつ緩や
かに調節でき、また電磁弁等の機械部分も少なく保守も
容易であるなど長所も多かった。

しかしながら、栽培作物によっては、培養液のｐＨ値が
大きく変化する場合があり、調節するための電解が行な
われれば、電解液のｐＨ値も培養液のｐＨ値と同方向に
大きく変化してしまい、電解効率が低下し、電解時間が
長くなる欠点があった。

例えば、メロンでは培養液のｐＨ値は栽培中期から大き
く低下し戻すような電解が開始されるので、電解液中の
電解用電極は正極となり電解液のＨ＋イオン濃度が上昇
する。

そして陽イオン変換膜を使用している場合は、電解液中
の中性塩の陽イオンである例えばＫ＋イオンが培養液中
へ泳動するよりもＨ＋イオンが泳動する割合が増えて培
養液中に発生したＯＨ−イオンと中和するので、培養液
のｐＨ値は上昇しにくくなる。

また陰イオン交換膜を使用している場合も、電解液中の
Ｈ＋イオンが膜中を通過する割合が増えてしまい、上記
と同様に培養液のｐＨ値は上昇しにくくなる。

そこで、電解効率を上げるために、イオン交換膜面積を
大きくすることや、電流密度を上げることが考えられる
が、前者では装置が大きくなり、後者ではイオン交換膜
の寿命に影響することなどいずれも実用的でない。

また、電解液のｐＨ値を予想される培養液のｐＨ値の変
化の方向とは逆側に調整しておくことも考えられるが、
トマトなど栽培初期にはｐＨ値が低下し、栽培中期から
は上昇するというようなｐＨ値が上下に複雑に変化する
ものには対応できないことになる。

本発明は上記従来例に見られる問題点、欠点、および実
用の困難性を完全に克服できる装置であり、電解液組成
とイオン交換膜の極性が異なる２つの電解液部のどちら
か一方の電解液中の電極と培養液中の電極間で電解が行
なわれることを特徴とする。

以下、図面に従って本発明の一実施例を説明すると、第
１図は、本発明による培養液ｐＨ値調節装置を実際に設
置したときの断面図であり、培養液槽１内の培養液２は
ポンプ３によって汲み上げられ、栽培槽４を経て培養液
槽１に戻る。

ｐＨ制御機５は、培養液２のｐＨ値を測定用電極６によ
り検知して、ｐＨ値が所望の範囲外であれば、培養液槽
１中に設置された電解用電極７，８間または９，１０間
に電解信号を送る。

ここで、直方体の中空容器１１の一部は、陽イオン交換
膜１２、同じく容器１３の一部は陰イオン交換膜１４か
らなり、それぞれの膜を介して電解用電極７と８、およ
び９と１０が対向している，容器１１内の電解液１５に
は、例えばＭｇＯのように、水に溶解した場合、液自身
のｐＨ値が低下する方向に動こうとすればＯ｝ｒイオン
を遊離し、それを抑えるとともに、ｐＨ値がある値以上
になればＯ『イオンを固定して強アルカリ性を呈するこ
とのない、すなわち、イオン交換膜１２の劣化に対して
も影響の少ない電解質が含まれれば良く、ＭｇＯの他に
Ｍｇ（ＯＨ）２ ，ＣａＯ ，Ｃａ（ＯＨ）２などの電
解質が含まれていても良い。

次に容器１２内の電解液１６には、水に溶解した場合、
液自身のｐＨ値が移動を続けある値以上になれば、０｝
ｒイオンを固定しｐＨ値がその値以上になることを抑え
るとともにイオン交換膜１２の劣化に対しても影響の少
ないように強酸性を呈することのない電解質が含まれれ
ば良く、例えばＭｇＳ０４，Ｃａ（ＮＯ３）２などの電
解質が弱酸性を呈する電解質ＫＨＳＯ４などと組み合わ
されて含まれていれば良い。

そして、培養液２のｐＨ値が低い場合には、培養液２中
の電解用電極７が負極、電解液１５中の電解用電極８が
正極になるような電気分解が陽イオン交換膜１２を介し
て開始される。

逆に培養液２のｐＨ値が高い場合には、電解用電極７，
８に電解信号は送られず、電解液１６中の電解用電極９
が負極、培養液２中の電解用電極１０が正極になるよう
な電気分解が陰イオン交換膜１４を介して開始される。

以上のような電気分解が行なわれ、電解液１５のｐＨ値
は低下する方向に、また電解液１６のｐＨ値は上昇する
方向に動こうとするが、各電解液はそれぞれのｐＨ値の
変化の方向に対して緩衝能を持ち、各電解液自身のｐＨ
値の変化を抑えるので、各電解液のｐＨ値の変化は極め
て遅く、栽培が終了するまで、大きく変化してしまうこ
とはない。

そのため電解効率は良いことになり、電解時間も短くて
済むのである。

実験によれば、メロンの場合電解液部がーケ所でかつ緩
衝能を持たない電解液のものと比較して、栽培期間中に
ｐＨ補正に要した電気量は約３０係減少することができ
た。

次に、第２図は、本発明による他の実施例であり、培養
液槽１７外で電解を行なって培養液のｐＨ値を調節する
ときの断面図である。

培養液１８はポンプ１９によって汲み上げられ、電解容
器２０の培養液室２１を経て、培養液槽１７に戻る。

電解液室２２および２３は、上記実施例の各電解液と同
様な性質を持つ電解液２４および２５を有し、また、極
性の異なるイオン交換膜２６．２７を有する。

また、２Ｂ，２９．３０は電解用電極であり、２９は培
養液のｐＨ値が低い場合は負極に、高い場合は正極にな
り電解が行なわれることによって、培養液のｐＨ値を効
率よく調節できる。

上記のように本発明による培養液ｐＨ値調節装置は、電
解液自身のｐＨ値の変化に対して緩衝能を有する組成の
電解液を入れた２つの電解液部と極性の異なるイオン交
換膜によって、培養液のｐＨ値が上下どの方向に変化す
る作物でもまた同一方向に大きく変化するものでも、よ
り早い制御が精度よく確実に行なわれるとともに、栽培
株数が多い場合の培養液の条件すなわち液量やｐＨ値の
変化の度合いに充分対応できる実用的価値の極めて高い
装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の培養液ｐＨ値調節装置を実
際に設置したときの構成図、第２図は本発明の他の実施
例の培養液ｐＨ値調節装置の構成図である。 １……培養液槽、２……培養液、３……ポンプ、４……
栽培槽、５……ｐＨ制御機、６……測定用電極、７，８
，９．１０……電解用電極、１１……中空容器、１２…
…陽イオン交換膜、１３……容器、１４……陰イオン交
換膜、１５，１６……電解液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 培養液を連続的にまたは間歇的に循環して作物を育
   成する水耕栽培の培養液ｐＨ値調節装置において、上記
   培養液と陽イオン交換膜を介して接している電解液部と
   、上記培養液と陰イオン交換膜を介して接している電解
   液部とを分離して設けるとともに、上記２つの電解液部
   に各々１枚の電極を上記培養液中に少くとも１枚の電極
   を配し、上記電解液中の電極と上記培養液中の電極間で
   、上記イオン交換膜を介して電解を行うことにより、上
   記培養液のｐＨ値を所望の範囲に調節することを特徴と
   する培養液ｐＨ値調節装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の培養液ｐＨ値調節装置
   において、上記電解液部中の電解質としで、陽イオン交
   換膜を有する電解液部には、ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）２
   ，ＣａＯ ，Ｃａ（ＯＨ）２の如き電解液が酸性寄りに
   なることに抗する性質を有する電解質が含まれ、陰イオ
   ン交換膜を有する電解液部にはＭｇＳＯ４，Ｃａ（ＮＯ
   ３）２の如き電解液がアルカリ性寄りになることに抗す
   る性質を有する電解質が含まれたことを特徴とする培養
   液ｐＨ値調節装置。