栽培装置
【課題】藻の繁殖を抑制し、効率よく培養液を殺菌できる栽培装置を提供する。
【解決手段】 植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、遮光タンクから栽培槽へ培養液を供給する供給管と、栽培槽から遮光タンクへ培地を流れた培養液を排出する回収管と、遮光タンク内に設けられ、培養液を殺菌する光触媒体と、遮光タンク内に設けられ、培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を光触媒対に向けて発光する光源とを備えた栽培装置。
【解決手段】 植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、遮光タンクから栽培槽へ培養液を供給する供給管と、栽培槽から遮光タンクへ培地を流れた培養液を排出する回収管と、遮光タンク内に設けられ、培養液を殺菌する光触媒体と、遮光タンク内に設けられ、培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を光触媒対に向けて発光する光源とを備えた栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌を用いず、植物の生育に必要な栄養を含んだ培養液によって、植物を栽培する水耕栽培が一般に知られている。水耕栽培では、例えば、培養液が収容される培養液タンクから、植物を植え込むための培地が収容される栽培槽へ、供給管を介して培養液が供給される。そして、培地を流れた培養液が、回収管を介して培養液タンクへ戻される。つまり、培地を流れた培養液を循環させて使用している。これにより、水耕栽培では、栽培槽内の一部の植物が病原菌に感染すると、この病原菌が培養液中に侵入して、栽培槽内の全植物に行き渡る等、病害が蔓延しやすい。
【０００３】
そこで、植物の水耕栽培において、培養液を介して病気が伝染することを防ぐために、培養液を殺菌して植物に供給する栽培装置が知られている。この栽培装置は、例えば、前述した供給管及び回収管によって栽培槽と培養液タンクとの間を循環する培養液の循環経路とは別途に、培養液を循環させる殺菌経路を備えている。この殺菌経路の途中には、光触媒を内側面に塗布した殺菌管が設けられ、培養液が培養液タンクからこの殺菌管を通って、また培養液タンクに戻されるように殺菌経路が形成されている。そして、この殺菌管に太陽光等の光を照射することで、光触媒の殺菌作用を得て、殺菌経路を通過する培養液を殺菌する（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光触媒によって培養液を殺菌する場合、光を照射して活性化させた光触媒に培養液を接触させる必要がある。このため、前述した栽培装置では、光触媒と接触する箇所以外において光が照射された培養液中には、光合成が促進された藻類が増殖してしまう虞がある。培養液中に藻類が増殖すると、植物へ供給するための培養液中の養分が藻類に奪われ、植物の生育が阻害される虞がある。また、増殖した藻類が培養液の循環経路等を詰まらせてしまう虞や、藻類の死がいが悪臭等の原因となる虞がある。
【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、藻類の繁殖を抑制しつつ、効率よく培養液を殺菌できる栽培装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための発明は、植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、前記植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、前記遮光タンクから前記栽培槽へ前記培養液を供給する供給管と、前記栽培槽から前記遮光タンクへ前記培地を流れた培養液を排出する回収管と、前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌する光触媒体と、前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を前記光触媒対に向けて発光する光源とを備えた栽培装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、藻類の繁殖を抑制しつつ、効率よく培養液を殺菌できる栽培装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１及び第２の実施形態にかかる栽培装置を用いた緑化システムが工場の屋根に設置された場合の外観を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２の実施形態にかかる栽培装置の栽培槽を説明するための断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる栽培装置の培養液循環ユニットを説明するための系統図である。
【図４】第２の実施形態にかかる栽培装置の培養液循環ユニットを説明するための系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１２】
<<<第１の実施形態にかかる栽培装置について>>>
===栽培装置の外観構成===
本実施形態にかかる栽培装置は、例えば緑化システムに用いられる。そこで、図１を参照しつつ、緑化システムに用いられた本実施形態にかかる栽培装置１の外観構成について説明する。緑化システムは、例えば、工場等の屋根７の表面をつる性の植物８によって緑化する目的で設置され、栽培装置１と、網材６とを備えている。
【００１３】
栽培装置１は、植物８を水耕栽培するために、栽培槽２と、培養液循環ユニット３と、供給管４と、回収管５とを備えている。この栽培装置１では、植物８を植え込むための培地９（図２を用いて後述する）が栽培槽２に収容されている。また、植物８を培養するための養分を含んだ培養液が培養液循環ユニット３の後述する遮光タンク３０１に収容されている。そして、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１内の培養液が供給管４を介して栽培槽２内の培地９に供給される。また、植物８に吸収されずに培地９を流れた培養液が回収管５を介して栽培槽２から培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ排出される。つまり、栽培装置１では、栽培槽２内の培地９を流れた培養液が回収管５、培養液循環ユニット３、供給管４を介して、再び栽培槽２内の培地９に供給されるように、栽培装置１の内部を循環している。
【００１４】
栽培槽２は、例えば屋根７の頂上部に設けられている。尚、栽培槽２の内部に定植される植物８としては、例えば耐寒性及び耐暑性に優れ、つるが垂下するという観点からウコギ科のつる性植物が好適に用いられる。ウコギ科のつる性植物としては、ヘデラ・ヘリックス、ヘデラ・アルジェニシス、ヘデラ・コルシカ、ヘデラ・ハイバニカ等が挙げられる。この植物８のつるは、栽培槽２に設けられた開口２２から栽培槽２の外部へ伸びて行き、網材６を介して屋根７を覆うように垂下していく。尚、栽培槽２の詳細については後述する。
【００１５】
供給管４は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１から栽培槽２内の培地９へ培養液を導くための管状部材である。回収管５は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、植物８に吸収されずに培地９を流れた培養液を培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ導くための管状部材である。
【００１６】
培養液循環ユニット３は、例えば地上に設けられ、培養液が収容される遮光タンク３０１や、供給管４を介して遮光タンク３０１から栽培槽２まで培養液を汲み上げるための吸水ポンプ３０７等を備えている。尚、培養液循環ユニット３の詳細については後述する。
【００１７】
網材６は、栽培槽２の開口２２から伸長する植物８のつるを支持するための部材であり、屋根７の表面に沿って配置されている。これによって、日光の照射によって高温になった屋根７の表面に植物８が直接触れてしまうことを防ぎ、植物８をより確実に生育できる。
【００１８】
===栽培槽===
栽培装置１に備えられる栽培槽２の構成について、図２を参照しつつ説明する。栽培槽２は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、上面が開放された直方体状の栽培槽本体２Ａと、栽培槽本体２Ａの上面の開口を上方から覆う槽蓋２Ｂとから構成されている。
【００１９】
栽培槽本体２Ａは、供給口２０と、排水口２１と、開口２２（図１を参照）とを有している。直方体状の栽培槽本体２Ａを構成する短辺側の側板のうち、一方側の側板（上流側板）に供給口２０が形成され、他方側の側板（下流側板）に排水口２１が形成されている。また、栽培槽本体２Ａを構成する長辺側の両側板に夫々複数の開口２２が形成されている。
【００２０】
栽培槽本体２Ａの内部には、植物８を培養するための培地９が収容されている。培地９には、例えば、圧縮成形したピートモス等の透水性素材からなるポット１０で育苗された植物８が、ポット１０ごと植え込まれている。これにより、培地９に植物８を定植する際に、植物８の根を傷めてしまうことを防止できる。また、定植した植物８を培地９に徐々に順応させることができる。よって、植物８をより確実に生育することができる。尚、培地９には、例えば、栽培槽本体２Ａの長手方向に沿って、略等間隔となるように、複数の植物８が植え込まれている。
【００２１】
供給口２０は、供給管４の外径と略等しい長さの直径を有する円形状の開口であり、栽培槽本体２Ａに収容された培地９の表面よりも上方に配置されている。この供給口２０から栽培槽本体２Ａの内部に挿通される供給管４によって、培地９に植え込まれた植物８に培養液が供給される。具体的には、供給口２０から栽培槽本体２Ａ内に挿通された供給管４は、栽培槽本体２Ａの長手方向に沿って延在し、培地９の表面に載置されている。この培地９の表面に載置された供給管４の側面には、培養液を噴射させるため噴射口４Ａが長手方向に沿って複数形成されているため、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１からから供給管４に送られた培養液が、噴射口４Ａを介して、培地９の表面に散水される。この散水された培養液が培地９の表面から栽培槽本体２Ａ内の底面に向かって浸透することで、植物８の根に培養液が供給される。
【００２２】
排水口２１は、回収管５の外径と略等しい長さの直径を有する円形状の開口であり、栽培槽本体２Ａ内の底面側に配置されている。この排水口２１には回収管５が挿通されている。この回収管５によって、培地９に供給された培養液のうち、植物８に吸収されずに栽培槽本体２Ａの底面近傍まで流下した余剰の培養液が、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ排出される。具体的には、排水口２１から栽培槽本体２Ａの内部に挿通された回収管５は、栽培槽本体２Ａ内の底面近傍を長手方向に沿って延在している。そして、栽培槽本体２Ａの内部において、回収管５は、上流側板側の端部から、排水口２１側に向かって、わずかに下り傾斜するように、培地９に埋設されている。また、回収管５の、栽培槽本体２Ａの底面側の略半周を除く側面には、複数の穿孔５Ａが形成されている。この穿孔５Ａから余剰の培養液が回収管５の内部に流入する。穿孔５Ａから回収管５の内部に流入した培養液は、前述した回収管５の傾斜によって、排水口２１側に向かって流れた後、その自重によって屋根７上の栽培槽２から地上の培養液循環ユニット３まで流れ、培養液タンク３０１に排出される。
【００２３】
開口２２は、例えば、培地９に植え込まれた植物８の間隔に合わせて、等間隔毎に設けられており、前述したように植物８のつるを栽培槽本体２Ａの外へと導く。
【００２４】
槽蓋２Ｂは、栽培槽本体２Ａに着脱可能に取り付けられ、栽培槽２を清掃するとき等に栽培槽本体２Ａから取り外される。栽培槽本体２Ａに槽蓋２Ｂを取り付けることで、栽培槽本体２Ａ内の植物８や培地９等を強風や強雨から保護できる。また、栽培槽本体２Ａ内に、藻類の発生原因となる日光や、培養液を希釈する雨水や、雑草の種子及び病原菌等が侵入することを防ぐことができる。更に、培地９に供給された培養液が大気中に蒸発してしまうことを抑制できる。よって、植物８をより確実に生育できる。
【００２５】
===培養液循環ユニット===
栽培装置１に備えられる培養液循環ユニット３の構成について、図３を参照しつつ説明する。培養液循環ユニット３は、フィルタ３００、３０８と、遮光タンク３０１と、光触媒体３０２と、光源３０３と、ヒータ３０４と、サーモコントローラ３０５と、吸引口３０６と、給水ポンプ３０７と、電磁弁３０９と、タイムスイッチ３１０と、ボールバルブ３１１、３１２、３１４と、電源３１３と、培養液生成部３０とを有している。
【００２６】
フィルタ３００は、栽培槽２から回収管５に流入した余剰の培養液中に、例えば培地９の一部等の異物が混入している場合に、培養液中からこの異物を取り除く。フィルタ３００としては、いわゆるディスクフィルタが好適に用いられる。ディスクフィルタは、例えば、ポリエチレン等の樹脂からなる円形のディスク形状の中心に円形の開口が形成されたフィルタが複数積み重ねられた中空円筒形状を呈している。このディスク形状のフィルタ夫々の表面には、外周縁から中心の開口側に向かう溝が複数設けられている。これによって、中空円筒形状の周面側からフィルタ３００に培養液を通過させることで、重ね合わされたディスク形状のフィルタ同士の間の溝に培養液中の異物が挟まれる。そして、異物が取り除かれた培養液がフィルタ３００の中空円筒形状の中空部分から排出される。フィルタ３００を通過した培養液は遮光タンク３０１に排出される。
【００２７】
遮光タンク３０１は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、回収管５からフィルタ３００を介して排出された余剰の培養液と、培養液生成部３０によって生成された培養液とが収容される。
【００２８】
培養液生成部３０は、水道水と、植物８を培養するための養分が濃縮された液肥とを混合して培養液を生成する。そして、遮光タンク３０１に貯留される培養液が所定量よりも減少した場合に、生成した培養液を遮光タンク３０１へ供給する。この培養液生成部３０は、ボールバルブ３１と、逆止弁３２と、減圧弁３３と、液肥混入器３４と、液肥タンク３５と、浮き玉３６とを備えている。
【００２９】
ボールバルブ３１は、上水道の給水管１１から液肥混入器３４に水道水を引き込むための流路３７を開閉する。つまり、ボールバルブ３１によって、液肥混入器３４に水道水が供給されることを許可又は禁止することができる。
【００３０】
逆止弁３２は、ボールバルブ３１の下流側において、流路３７に流れる水道水の逆流を防止する。減圧弁３３は、逆止弁３２の下流側において、流路３７に流れる水道水の水圧を減圧する。
【００３１】
液肥混入器３４は、減圧弁３３で減圧された水道水と、液肥タンク３５に貯留される液肥とを混合して培養液を生成する。この液肥混入器３４は、例えば、培養液に対する浮き玉３６の浮力を利用して、遮光タンク３０１内に貯留される培養液の水位が所定の水位となるように、遮光タンク３０１に培養液を供給する。
【００３２】
具体的には、植物８に吸収されること等により培養液が消費され、遮光タンク２０１内に貯留される培養液の水位が所定の水位よりも低くなると、培養液の表面に浮かぶ浮き玉３６の液肥混入器３４に対する位置も所定位置より低くなる。これにより、液肥混入器３４から遮光タンク３０１へ培養液が流れ込むようになっている。そして、液肥混入器３４から遮光タンク３０１へ培養液が供給されることで、遮光タンク３０１内の培養液の水位が上昇し所定の水位に達すると、浮き玉３６の液肥混入器３４に対する位置も所定位置まで上昇する。これによって、液肥混入器３４から遮光タンク３０１への培養液の供給が停止されるようになっている。
【００３３】
液肥タンク３５は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、液肥が収容されている。
【００３４】
光触媒体３０２は、遮光タンク３０１の培養液が貯留される内側面に設けられ、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光で活性化する酸化チタンを成分として含んでいる。この光触媒体３０２は、例えば、いわゆるゾルゲル法等によって、酸化チタンのゾル状溶液を遮光タンク３０１の内側面に塗布してから乾燥させることで、遮光タンク３０１の内側面の培養液が接触する部分をコーティングするように薄膜状に設けられている。尚、遮光タンク３０１の内側面には、光触媒体３０２を設ける前に、例えば、ゾルゲル法等によって、二酸化ケイ素等の耐食性材料からなる薄膜をコーティングしておいてもよい。これによって、遮光タンク３０１の内側面が、光触媒体３０２の光触媒作用によって酸化分解され、損傷してしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
光源３０３は、遮光タンク３０１に貯留される培養液の上部に設けられ、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。光源３０３から光触媒体３０２へ光を照射することによって、光触媒体３０２が活性化される。これによって、光触媒体３０２に接触する培養液中の病原菌等が酸化分解されるため、遮光タンク３０１内の培養液を殺菌することができる。この際、光源３０３から培養液に照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外光であるため、藻類等の光合成には寄与しない。よって、培養液中に藻類が繁殖することを抑制できる。
【００３６】
吸引口３０６は、遮光タンク３０１内の底面近傍に配置され、給水ポンプ３０７が駆動することによって、遮光タンク３０１から供給管４へ培養液を導くための流路３１６へ、培養液を取り入れる。尚、遮光タンク３０１では、貯留された培養液の上部から培養液が供給され、吸引口３０６によって、底面近傍から培養液が取り出される。これによって、遮光タンク３０１内に培養液の循環が生じるため、より効率よく培養液を光触媒体３０２に接触させることができ、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００３７】
給水ポンプ３０７は、吸引口３０６を介して流路３１６に遮光タンク３０１内の培養液を取り入れ、供給管４を介して栽培槽２へ培養液が供給されるように、培養液に圧力を与えて流路３１６の下流側に送り出す。
【００３８】
フィルタ３０８は、給水ポンプ３０７から送られた培養液に含まれる異物を培養液中から取り除く。フィルタ３０８としては、前述したディスクフィルタが好適に用いられる。
【００３９】
電磁弁３０９は、フィルタ３０８の下流側に設けられ、タイムスイッチ３１０の制御に応じて流路３１６を開閉する。これによって、栽培槽２に培養液を供給することを許可又は禁止できる。
【００４０】
タイムスイッチ３１０は、栽培槽２に培養液を間欠的に供給するべく、電磁弁３０９による流路３１６の開閉を制御する。タイムスイッチ３１０による電磁弁３０９の制御によって、例えば、夏場では、植物８の光合成が盛んに行われる日の出から日没までの間、一時間毎に栽培槽２に培養液を供給するように設定することができる。そして、植物８が光合成を行わない日没後から日の出までの間は、栽培槽２への培養液の供給を停止することができる。一方、冬場では、気温が下がる夜間の時間帯のみ、供給管４や回収管５に培養液を循環させて、培養液が凍結してしまうことを防止することができる。これによって、より確実に植物８を育成することができる。
【００４１】
ボールバルブ３１１は、電磁弁３０９の下流側に設けられ、流路３１６を開閉する。つまり、ボールバルブ３１１によって流路３１６を閉じることで、電磁弁３０９の開閉に関わらず栽培槽２に培養液が供給されることを禁止できる。
【００４２】
ボールバルブ３１２は、電磁弁３０９を通過した培養液を流路３１６から遮光タンク３０１に戻すための流路３１７を開閉する。ボールバルブ３１１によって流路３１６を閉じると共に、ボールバルブ３１２によって流路３１７を開くことで、電磁弁３０９を通過した培養液を流路３１７を介して遮光タンク３０１に戻すことができる。これによって、栽培槽２へ培養液を供給しない場合であっても、流路３１６、３１７を介して培養液循環ユニット３の内部で培養液を循環させることができる。このため、遮光タンク３０１内に培養液の循環を生じさせることができ、より効率よく光触媒体３０２に培養液を接触させて、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００４３】
ヒータ３０４は、遮光タンク３０１の内部に設けられ、サーモコントローラ３０５の制御に応じて、培養液の温度を上昇させる。サーモコントローラ３０５は、ヒータ３０４を制御することで、栽培槽２に供給される培養液が植物８の培養に適した温度となるように、遮光タンク３０１内の培養液の温度を調整する。
【００４４】
電源３１３は、光源３０３と、給水ポンプ３０７と、タイムスイッチ３１０に電力を供給する。ボールバルブ３１４は、遮光タンク３０１の底面近傍に配置され、遮光タンク３０１内の培養液を排出するための流路３１８を開閉する。遮光タンク３０１内の培養液を入れ替える場合等に、ボールバルブ３１４によって流路３１８を開くことで、遮光タンク３０１を傾けることなく、遮光タンク３０１内の培養液を排出することができる。
【００４５】
尚、培養液循環ユニット３では、水道水、液肥、培養液等に太陽光等の光が照射されないように、流路３７、３１６、３１７、３１８や、液肥混入器３４の外壁等は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料から形成されている。
【００４６】
以上より、培養液循環ユニット３では、栽培槽２内の培地９を流れて回収管５に流入した余剰の培養液がフィルタ３００を介して遮光タンク３０１に排出される。遮光タンク３０１内では、光源３０３から光が照射されることによって、光触媒体３０２が活性化されている。このため、遮光タンク３０１に回収された培養液は、光触媒体３０２の光触媒作用によって殺菌される。遮光タンク３０１内で殺菌された培養液は、給水ポンプ３０７によって、吸引口３０６から流路３１６に取り込まれ、圧力をかけられた状態でフィルタ３０８へ送られる。フィルタ３０８で異物が取り除かれた培養液は、電磁弁３０９及びボールバルブ３１１を介して供給管４へ導かれ、栽培槽２内の培地９に供給される。
【００４７】
これによって、植物８の病原菌等が培養液中に侵入していた場合であっても、遮光タンク３０１の内部において培養液が殺菌されるため、病原菌等を含んだ培養液が栽培装置１の内部を循環することを防止できる。これによって、植物８に病害が蔓延することを抑制できる。
【００４８】
また、栽培装置１では、光触媒体３０２を活性化させるべく、光源３０３から遮光タンク３０１内に照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外光である。紫外光は藻類の光合成に利用されないため、光触媒体３０２と接触していない培養液に光源３０３からの光が照射された場合であっても、培養液中に藻類が繁殖することを抑制できる。これによって、より確実に植物８を育成できる。
【００４９】
また、栽培装置１では、植物８への培養液の供給を間欠的に行うこととし、栽培装置１の内部に培養液が循環していない場合であっても、培養液が貯留される遮光タンク３０１内で培養液を殺菌するため、継続的に培養液を殺菌することができる。これによって、効率よく培養液を殺菌することができる。
【００５０】
また、栽培装置１の光源３０３は、波長４００ｎｍ以下の紫外光を発光するＬＥＤである。ＬＥＤは、発光スペクトルの幅が狭いため、藻類が光合成を行うために必要な可視光が培養液に照射されることをより確実に防止でき、培養液中に藻類が発生することをより確実に抑制できる。また、ＬＥＤは、ＵＶランプに比べて長寿命であり、エネルギーと光の変換効率が高いため、作動電圧が小さく、発熱量が少ない。これによって、培養液をより効率よく殺菌することができる。さらに、光源３０３の発熱によって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が植物８の培養に適さない温度まで上昇してしまうことを抑制できる。よって、より確実に植物８を生育することができる
<<<第２の実施形態にかかる栽培装置について>>>
本実施形態にかかる栽培装置１Ａについて、図４を参照しつつ説明する。尚、図４において、図３に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。栽培装置１Ａは、前述した栽培装置１の培養液循環ユニット３にかえて、培養液循環ユニット３Ａを備えている。培養液循環ユニット３Ａは、前述した培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１にかえて、遮光タンク３０１Ａを備えている。遮光タンク３０１Ａは、前述した遮光タンク３０１に更に収容器３１５を備えている。
【００５１】
収容器３１５は、例えば石英ガラス等の、紫外光を透過させる材料から形成され、一端のみが開口した中空の円筒形状を呈している。また、収容器３１５は、遮光タンク３０１Ａに貯留される培養液の上限の水位より高い位置に一端側の開口が配置され、他端側が遮光タンク３０１Ａの底面に向かって延在している。この収容器３１５の他端には、例えば固定脚３１５Ａが取り付けられている。固定脚３１５Ａは、棒状の部材であり、一端が収容器３１５の他端に取り付けられ、他端が遮光タンク３０１Ａ内の底面の略中央に取り付けられている。固定脚３１５Ａによって、収容器３１５は、遮光タンク３０１Ａと一体となるように固定されている。また、収容器３１５には、開口から内部に光源３０３が挿入されている。
【００５２】
つまり、収容器３１５は、他端側が遮光タンク３０１Ａ内の底面付近に配置され、一端側の開口を介して内部に培養液が入り込まない程度の位置まで、他端側から培養液中に挿入されている。このため、収容器３１５の内部に設けられる光源３０３を培養液に浸水させることなく、遮光タンク３０１の底面近傍の内側面に設けられた光触媒体３０２にも、光源３０３の発光を効率よく照射できる。これによって、遮光タンク３０１Ａ内の光触媒体３０２を略均等に活性化させることができ、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００５３】
<<<その他の実施形態について>>>
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５４】
例えば、前述した栽培装置１Ａでは、遮光タンク３０１Ａの内側面に光触媒体３０２が設けられることとした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、例えば、収容器３１５の培養液に浸設される外側面に光触媒体３０２が設けられてもよい。尚、収容器３１５の外側面に対しても、遮光タンク３０１Ａの内側面と同様に、ゾルゲル法等によって、収容器３１５の外側面をコーティングするように薄膜状に光触媒体３０２が設けられる。これによって、収容器３１５の内部に設けられた光源３０３の発光を、光触媒体３０２に効率よく照射することができ、光触媒体３０２を効率よく活性化させることができる。
【００５５】
また、前述した栽培装置１、１Ａでは、光源３０３としてＬＥＤを用いることとした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、水銀ランプ等のＵＶランプを光源３０３として用いてもよい。また、白熱電球において、フィラメントを封入するガラス球（バルブ）を、可視光を遮断すると共に紫外光を透過させるフィルタに変更したものを光源３０３として用いてもよい。
【００５６】
また、前述した栽培装置１Ａの収容器３１５内には、季節や外気温等に応じて異なる光源３０３を設けてもよい。例えば、外気温が高くなる夏場では、他の光源に比べて発熱量の少ないＬＥＤを光源３０３として収容器３１５内に設ける。これによって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が植物８を培養するのに適さない温度まで上昇してしまうことを抑制できる。一方、外気温が低くなる冬場では、前述したようにバルブを変更した白熱電球等、発熱量の大きいものを光源３０３として収容器３１５内に設ける。この光源３０３の発熱によって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が低下することを抑制でき、ヒータ３０４の負荷を低減すること、又はヒータ３０４を不要とすることができる。
【００５７】
また、栽培装置１、１Ａは、緑化システムに限らず、植物を水耕栽培する必要があるものに好適に用いられる。
【００５８】
また、前述した栽培装置１、１Ａでは、ウコギ科のつる性植物８を栽培槽２内の培地９に植え込むこととした。しかし、特にこれに限定されるものではない。例えば、ミツバ、レタス、イチゴ等の食用植物や、シクラメン、ラン等の観賞用植物等、水耕栽培が可能な植物を培地９に植え込むことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ…栽培装置,２…栽培槽,２Ａ…栽培槽本体,２Ｂ…槽蓋,３、３Ａ…培養液循環ユニット,４…供給管,４Ａ…噴射口,５…回収管,５Ａ…穿孔,６…網材,７…屋根,８…植物,９…培地,１０…ポット,１１、３７、３１６、３１７、３１８…流路,２０…供給口,２１…排水口,２２…開口,３０…培養液生成部,３１、３１１、３１２、３１４…ボールバルブ,３２…逆止弁,３３…減圧弁,３４…液肥混入器,３５…液肥タンク,３６…浮き玉,３００、３０８…フィルタ,３０１、３０１Ａ…遮光タンク,３０２…光触媒体,３０３…光源,３０４…ヒータ,３０５…サーモコントローラ,３０６…吸引口,３０７…給水ポンプ,３０９…電磁弁,３１０…タイムスイッチ,３１３…電源,３１５…収容器,３１５Ａ…固定脚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌を用いず、植物の生育に必要な栄養を含んだ培養液によって、植物を栽培する水耕栽培が一般に知られている。水耕栽培では、例えば、培養液が収容される培養液タンクから、植物を植え込むための培地が収容される栽培槽へ、供給管を介して培養液が供給される。そして、培地を流れた培養液が、回収管を介して培養液タンクへ戻される。つまり、培地を流れた培養液を循環させて使用している。これにより、水耕栽培では、栽培槽内の一部の植物が病原菌に感染すると、この病原菌が培養液中に侵入して、栽培槽内の全植物に行き渡る等、病害が蔓延しやすい。
【０００３】
そこで、植物の水耕栽培において、培養液を介して病気が伝染することを防ぐために、培養液を殺菌して植物に供給する栽培装置が知られている。この栽培装置は、例えば、前述した供給管及び回収管によって栽培槽と培養液タンクとの間を循環する培養液の循環経路とは別途に、培養液を循環させる殺菌経路を備えている。この殺菌経路の途中には、光触媒を内側面に塗布した殺菌管が設けられ、培養液が培養液タンクからこの殺菌管を通って、また培養液タンクに戻されるように殺菌経路が形成されている。そして、この殺菌管に太陽光等の光を照射することで、光触媒の殺菌作用を得て、殺菌経路を通過する培養液を殺菌する（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光触媒によって培養液を殺菌する場合、光を照射して活性化させた光触媒に培養液を接触させる必要がある。このため、前述した栽培装置では、光触媒と接触する箇所以外において光が照射された培養液中には、光合成が促進された藻類が増殖してしまう虞がある。培養液中に藻類が増殖すると、植物へ供給するための培養液中の養分が藻類に奪われ、植物の生育が阻害される虞がある。また、増殖した藻類が培養液の循環経路等を詰まらせてしまう虞や、藻類の死がいが悪臭等の原因となる虞がある。
【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、藻類の繁殖を抑制しつつ、効率よく培養液を殺菌できる栽培装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための発明は、植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、前記植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、前記遮光タンクから前記栽培槽へ前記培養液を供給する供給管と、前記栽培槽から前記遮光タンクへ前記培地を流れた培養液を排出する回収管と、前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌する光触媒体と、前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を前記光触媒対に向けて発光する光源とを備えた栽培装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、藻類の繁殖を抑制しつつ、効率よく培養液を殺菌できる栽培装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１及び第２の実施形態にかかる栽培装置を用いた緑化システムが工場の屋根に設置された場合の外観を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２の実施形態にかかる栽培装置の栽培槽を説明するための断面図である。
【図３】第１の実施形態にかかる栽培装置の培養液循環ユニットを説明するための系統図である。
【図４】第２の実施形態にかかる栽培装置の培養液循環ユニットを説明するための系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１２】
<<<第１の実施形態にかかる栽培装置について>>>
===栽培装置の外観構成===
本実施形態にかかる栽培装置は、例えば緑化システムに用いられる。そこで、図１を参照しつつ、緑化システムに用いられた本実施形態にかかる栽培装置１の外観構成について説明する。緑化システムは、例えば、工場等の屋根７の表面をつる性の植物８によって緑化する目的で設置され、栽培装置１と、網材６とを備えている。
【００１３】
栽培装置１は、植物８を水耕栽培するために、栽培槽２と、培養液循環ユニット３と、供給管４と、回収管５とを備えている。この栽培装置１では、植物８を植え込むための培地９（図２を用いて後述する）が栽培槽２に収容されている。また、植物８を培養するための養分を含んだ培養液が培養液循環ユニット３の後述する遮光タンク３０１に収容されている。そして、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１内の培養液が供給管４を介して栽培槽２内の培地９に供給される。また、植物８に吸収されずに培地９を流れた培養液が回収管５を介して栽培槽２から培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ排出される。つまり、栽培装置１では、栽培槽２内の培地９を流れた培養液が回収管５、培養液循環ユニット３、供給管４を介して、再び栽培槽２内の培地９に供給されるように、栽培装置１の内部を循環している。
【００１４】
栽培槽２は、例えば屋根７の頂上部に設けられている。尚、栽培槽２の内部に定植される植物８としては、例えば耐寒性及び耐暑性に優れ、つるが垂下するという観点からウコギ科のつる性植物が好適に用いられる。ウコギ科のつる性植物としては、ヘデラ・ヘリックス、ヘデラ・アルジェニシス、ヘデラ・コルシカ、ヘデラ・ハイバニカ等が挙げられる。この植物８のつるは、栽培槽２に設けられた開口２２から栽培槽２の外部へ伸びて行き、網材６を介して屋根７を覆うように垂下していく。尚、栽培槽２の詳細については後述する。
【００１５】
供給管４は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１から栽培槽２内の培地９へ培養液を導くための管状部材である。回収管５は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、植物８に吸収されずに培地９を流れた培養液を培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ導くための管状部材である。
【００１６】
培養液循環ユニット３は、例えば地上に設けられ、培養液が収容される遮光タンク３０１や、供給管４を介して遮光タンク３０１から栽培槽２まで培養液を汲み上げるための吸水ポンプ３０７等を備えている。尚、培養液循環ユニット３の詳細については後述する。
【００１７】
網材６は、栽培槽２の開口２２から伸長する植物８のつるを支持するための部材であり、屋根７の表面に沿って配置されている。これによって、日光の照射によって高温になった屋根７の表面に植物８が直接触れてしまうことを防ぎ、植物８をより確実に生育できる。
【００１８】
===栽培槽===
栽培装置１に備えられる栽培槽２の構成について、図２を参照しつつ説明する。栽培槽２は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、上面が開放された直方体状の栽培槽本体２Ａと、栽培槽本体２Ａの上面の開口を上方から覆う槽蓋２Ｂとから構成されている。
【００１９】
栽培槽本体２Ａは、供給口２０と、排水口２１と、開口２２（図１を参照）とを有している。直方体状の栽培槽本体２Ａを構成する短辺側の側板のうち、一方側の側板（上流側板）に供給口２０が形成され、他方側の側板（下流側板）に排水口２１が形成されている。また、栽培槽本体２Ａを構成する長辺側の両側板に夫々複数の開口２２が形成されている。
【００２０】
栽培槽本体２Ａの内部には、植物８を培養するための培地９が収容されている。培地９には、例えば、圧縮成形したピートモス等の透水性素材からなるポット１０で育苗された植物８が、ポット１０ごと植え込まれている。これにより、培地９に植物８を定植する際に、植物８の根を傷めてしまうことを防止できる。また、定植した植物８を培地９に徐々に順応させることができる。よって、植物８をより確実に生育することができる。尚、培地９には、例えば、栽培槽本体２Ａの長手方向に沿って、略等間隔となるように、複数の植物８が植え込まれている。
【００２１】
供給口２０は、供給管４の外径と略等しい長さの直径を有する円形状の開口であり、栽培槽本体２Ａに収容された培地９の表面よりも上方に配置されている。この供給口２０から栽培槽本体２Ａの内部に挿通される供給管４によって、培地９に植え込まれた植物８に培養液が供給される。具体的には、供給口２０から栽培槽本体２Ａ内に挿通された供給管４は、栽培槽本体２Ａの長手方向に沿って延在し、培地９の表面に載置されている。この培地９の表面に載置された供給管４の側面には、培養液を噴射させるため噴射口４Ａが長手方向に沿って複数形成されているため、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１からから供給管４に送られた培養液が、噴射口４Ａを介して、培地９の表面に散水される。この散水された培養液が培地９の表面から栽培槽本体２Ａ内の底面に向かって浸透することで、植物８の根に培養液が供給される。
【００２２】
排水口２１は、回収管５の外径と略等しい長さの直径を有する円形状の開口であり、栽培槽本体２Ａ内の底面側に配置されている。この排水口２１には回収管５が挿通されている。この回収管５によって、培地９に供給された培養液のうち、植物８に吸収されずに栽培槽本体２Ａの底面近傍まで流下した余剰の培養液が、培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１へ排出される。具体的には、排水口２１から栽培槽本体２Ａの内部に挿通された回収管５は、栽培槽本体２Ａ内の底面近傍を長手方向に沿って延在している。そして、栽培槽本体２Ａの内部において、回収管５は、上流側板側の端部から、排水口２１側に向かって、わずかに下り傾斜するように、培地９に埋設されている。また、回収管５の、栽培槽本体２Ａの底面側の略半周を除く側面には、複数の穿孔５Ａが形成されている。この穿孔５Ａから余剰の培養液が回収管５の内部に流入する。穿孔５Ａから回収管５の内部に流入した培養液は、前述した回収管５の傾斜によって、排水口２１側に向かって流れた後、その自重によって屋根７上の栽培槽２から地上の培養液循環ユニット３まで流れ、培養液タンク３０１に排出される。
【００２３】
開口２２は、例えば、培地９に植え込まれた植物８の間隔に合わせて、等間隔毎に設けられており、前述したように植物８のつるを栽培槽本体２Ａの外へと導く。
【００２４】
槽蓋２Ｂは、栽培槽本体２Ａに着脱可能に取り付けられ、栽培槽２を清掃するとき等に栽培槽本体２Ａから取り外される。栽培槽本体２Ａに槽蓋２Ｂを取り付けることで、栽培槽本体２Ａ内の植物８や培地９等を強風や強雨から保護できる。また、栽培槽本体２Ａ内に、藻類の発生原因となる日光や、培養液を希釈する雨水や、雑草の種子及び病原菌等が侵入することを防ぐことができる。更に、培地９に供給された培養液が大気中に蒸発してしまうことを抑制できる。よって、植物８をより確実に生育できる。
【００２５】
===培養液循環ユニット===
栽培装置１に備えられる培養液循環ユニット３の構成について、図３を参照しつつ説明する。培養液循環ユニット３は、フィルタ３００、３０８と、遮光タンク３０１と、光触媒体３０２と、光源３０３と、ヒータ３０４と、サーモコントローラ３０５と、吸引口３０６と、給水ポンプ３０７と、電磁弁３０９と、タイムスイッチ３１０と、ボールバルブ３１１、３１２、３１４と、電源３１３と、培養液生成部３０とを有している。
【００２６】
フィルタ３００は、栽培槽２から回収管５に流入した余剰の培養液中に、例えば培地９の一部等の異物が混入している場合に、培養液中からこの異物を取り除く。フィルタ３００としては、いわゆるディスクフィルタが好適に用いられる。ディスクフィルタは、例えば、ポリエチレン等の樹脂からなる円形のディスク形状の中心に円形の開口が形成されたフィルタが複数積み重ねられた中空円筒形状を呈している。このディスク形状のフィルタ夫々の表面には、外周縁から中心の開口側に向かう溝が複数設けられている。これによって、中空円筒形状の周面側からフィルタ３００に培養液を通過させることで、重ね合わされたディスク形状のフィルタ同士の間の溝に培養液中の異物が挟まれる。そして、異物が取り除かれた培養液がフィルタ３００の中空円筒形状の中空部分から排出される。フィルタ３００を通過した培養液は遮光タンク３０１に排出される。
【００２７】
遮光タンク３０１は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、回収管５からフィルタ３００を介して排出された余剰の培養液と、培養液生成部３０によって生成された培養液とが収容される。
【００２８】
培養液生成部３０は、水道水と、植物８を培養するための養分が濃縮された液肥とを混合して培養液を生成する。そして、遮光タンク３０１に貯留される培養液が所定量よりも減少した場合に、生成した培養液を遮光タンク３０１へ供給する。この培養液生成部３０は、ボールバルブ３１と、逆止弁３２と、減圧弁３３と、液肥混入器３４と、液肥タンク３５と、浮き玉３６とを備えている。
【００２９】
ボールバルブ３１は、上水道の給水管１１から液肥混入器３４に水道水を引き込むための流路３７を開閉する。つまり、ボールバルブ３１によって、液肥混入器３４に水道水が供給されることを許可又は禁止することができる。
【００３０】
逆止弁３２は、ボールバルブ３１の下流側において、流路３７に流れる水道水の逆流を防止する。減圧弁３３は、逆止弁３２の下流側において、流路３７に流れる水道水の水圧を減圧する。
【００３１】
液肥混入器３４は、減圧弁３３で減圧された水道水と、液肥タンク３５に貯留される液肥とを混合して培養液を生成する。この液肥混入器３４は、例えば、培養液に対する浮き玉３６の浮力を利用して、遮光タンク３０１内に貯留される培養液の水位が所定の水位となるように、遮光タンク３０１に培養液を供給する。
【００３２】
具体的には、植物８に吸収されること等により培養液が消費され、遮光タンク２０１内に貯留される培養液の水位が所定の水位よりも低くなると、培養液の表面に浮かぶ浮き玉３６の液肥混入器３４に対する位置も所定位置より低くなる。これにより、液肥混入器３４から遮光タンク３０１へ培養液が流れ込むようになっている。そして、液肥混入器３４から遮光タンク３０１へ培養液が供給されることで、遮光タンク３０１内の培養液の水位が上昇し所定の水位に達すると、浮き玉３６の液肥混入器３４に対する位置も所定位置まで上昇する。これによって、液肥混入器３４から遮光タンク３０１への培養液の供給が停止されるようになっている。
【００３３】
液肥タンク３５は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、液肥が収容されている。
【００３４】
光触媒体３０２は、遮光タンク３０１の培養液が貯留される内側面に設けられ、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光で活性化する酸化チタンを成分として含んでいる。この光触媒体３０２は、例えば、いわゆるゾルゲル法等によって、酸化チタンのゾル状溶液を遮光タンク３０１の内側面に塗布してから乾燥させることで、遮光タンク３０１の内側面の培養液が接触する部分をコーティングするように薄膜状に設けられている。尚、遮光タンク３０１の内側面には、光触媒体３０２を設ける前に、例えば、ゾルゲル法等によって、二酸化ケイ素等の耐食性材料からなる薄膜をコーティングしておいてもよい。これによって、遮光タンク３０１の内側面が、光触媒体３０２の光触媒作用によって酸化分解され、損傷してしまうことを防ぐことができる。
【００３５】
光源３０３は、遮光タンク３０１に貯留される培養液の上部に設けられ、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。光源３０３から光触媒体３０２へ光を照射することによって、光触媒体３０２が活性化される。これによって、光触媒体３０２に接触する培養液中の病原菌等が酸化分解されるため、遮光タンク３０１内の培養液を殺菌することができる。この際、光源３０３から培養液に照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外光であるため、藻類等の光合成には寄与しない。よって、培養液中に藻類が繁殖することを抑制できる。
【００３６】
吸引口３０６は、遮光タンク３０１内の底面近傍に配置され、給水ポンプ３０７が駆動することによって、遮光タンク３０１から供給管４へ培養液を導くための流路３１６へ、培養液を取り入れる。尚、遮光タンク３０１では、貯留された培養液の上部から培養液が供給され、吸引口３０６によって、底面近傍から培養液が取り出される。これによって、遮光タンク３０１内に培養液の循環が生じるため、より効率よく培養液を光触媒体３０２に接触させることができ、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００３７】
給水ポンプ３０７は、吸引口３０６を介して流路３１６に遮光タンク３０１内の培養液を取り入れ、供給管４を介して栽培槽２へ培養液が供給されるように、培養液に圧力を与えて流路３１６の下流側に送り出す。
【００３８】
フィルタ３０８は、給水ポンプ３０７から送られた培養液に含まれる異物を培養液中から取り除く。フィルタ３０８としては、前述したディスクフィルタが好適に用いられる。
【００３９】
電磁弁３０９は、フィルタ３０８の下流側に設けられ、タイムスイッチ３１０の制御に応じて流路３１６を開閉する。これによって、栽培槽２に培養液を供給することを許可又は禁止できる。
【００４０】
タイムスイッチ３１０は、栽培槽２に培養液を間欠的に供給するべく、電磁弁３０９による流路３１６の開閉を制御する。タイムスイッチ３１０による電磁弁３０９の制御によって、例えば、夏場では、植物８の光合成が盛んに行われる日の出から日没までの間、一時間毎に栽培槽２に培養液を供給するように設定することができる。そして、植物８が光合成を行わない日没後から日の出までの間は、栽培槽２への培養液の供給を停止することができる。一方、冬場では、気温が下がる夜間の時間帯のみ、供給管４や回収管５に培養液を循環させて、培養液が凍結してしまうことを防止することができる。これによって、より確実に植物８を育成することができる。
【００４１】
ボールバルブ３１１は、電磁弁３０９の下流側に設けられ、流路３１６を開閉する。つまり、ボールバルブ３１１によって流路３１６を閉じることで、電磁弁３０９の開閉に関わらず栽培槽２に培養液が供給されることを禁止できる。
【００４２】
ボールバルブ３１２は、電磁弁３０９を通過した培養液を流路３１６から遮光タンク３０１に戻すための流路３１７を開閉する。ボールバルブ３１１によって流路３１６を閉じると共に、ボールバルブ３１２によって流路３１７を開くことで、電磁弁３０９を通過した培養液を流路３１７を介して遮光タンク３０１に戻すことができる。これによって、栽培槽２へ培養液を供給しない場合であっても、流路３１６、３１７を介して培養液循環ユニット３の内部で培養液を循環させることができる。このため、遮光タンク３０１内に培養液の循環を生じさせることができ、より効率よく光触媒体３０２に培養液を接触させて、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００４３】
ヒータ３０４は、遮光タンク３０１の内部に設けられ、サーモコントローラ３０５の制御に応じて、培養液の温度を上昇させる。サーモコントローラ３０５は、ヒータ３０４を制御することで、栽培槽２に供給される培養液が植物８の培養に適した温度となるように、遮光タンク３０１内の培養液の温度を調整する。
【００４４】
電源３１３は、光源３０３と、給水ポンプ３０７と、タイムスイッチ３１０に電力を供給する。ボールバルブ３１４は、遮光タンク３０１の底面近傍に配置され、遮光タンク３０１内の培養液を排出するための流路３１８を開閉する。遮光タンク３０１内の培養液を入れ替える場合等に、ボールバルブ３１４によって流路３１８を開くことで、遮光タンク３０１を傾けることなく、遮光タンク３０１内の培養液を排出することができる。
【００４５】
尚、培養液循環ユニット３では、水道水、液肥、培養液等に太陽光等の光が照射されないように、流路３７、３１６、３１７、３１８や、液肥混入器３４の外壁等は、例えばポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料から形成されている。
【００４６】
以上より、培養液循環ユニット３では、栽培槽２内の培地９を流れて回収管５に流入した余剰の培養液がフィルタ３００を介して遮光タンク３０１に排出される。遮光タンク３０１内では、光源３０３から光が照射されることによって、光触媒体３０２が活性化されている。このため、遮光タンク３０１に回収された培養液は、光触媒体３０２の光触媒作用によって殺菌される。遮光タンク３０１内で殺菌された培養液は、給水ポンプ３０７によって、吸引口３０６から流路３１６に取り込まれ、圧力をかけられた状態でフィルタ３０８へ送られる。フィルタ３０８で異物が取り除かれた培養液は、電磁弁３０９及びボールバルブ３１１を介して供給管４へ導かれ、栽培槽２内の培地９に供給される。
【００４７】
これによって、植物８の病原菌等が培養液中に侵入していた場合であっても、遮光タンク３０１の内部において培養液が殺菌されるため、病原菌等を含んだ培養液が栽培装置１の内部を循環することを防止できる。これによって、植物８に病害が蔓延することを抑制できる。
【００４８】
また、栽培装置１では、光触媒体３０２を活性化させるべく、光源３０３から遮光タンク３０１内に照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外光である。紫外光は藻類の光合成に利用されないため、光触媒体３０２と接触していない培養液に光源３０３からの光が照射された場合であっても、培養液中に藻類が繁殖することを抑制できる。これによって、より確実に植物８を育成できる。
【００４９】
また、栽培装置１では、植物８への培養液の供給を間欠的に行うこととし、栽培装置１の内部に培養液が循環していない場合であっても、培養液が貯留される遮光タンク３０１内で培養液を殺菌するため、継続的に培養液を殺菌することができる。これによって、効率よく培養液を殺菌することができる。
【００５０】
また、栽培装置１の光源３０３は、波長４００ｎｍ以下の紫外光を発光するＬＥＤである。ＬＥＤは、発光スペクトルの幅が狭いため、藻類が光合成を行うために必要な可視光が培養液に照射されることをより確実に防止でき、培養液中に藻類が発生することをより確実に抑制できる。また、ＬＥＤは、ＵＶランプに比べて長寿命であり、エネルギーと光の変換効率が高いため、作動電圧が小さく、発熱量が少ない。これによって、培養液をより効率よく殺菌することができる。さらに、光源３０３の発熱によって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が植物８の培養に適さない温度まで上昇してしまうことを抑制できる。よって、より確実に植物８を生育することができる
<<<第２の実施形態にかかる栽培装置について>>>
本実施形態にかかる栽培装置１Ａについて、図４を参照しつつ説明する。尚、図４において、図３に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。栽培装置１Ａは、前述した栽培装置１の培養液循環ユニット３にかえて、培養液循環ユニット３Ａを備えている。培養液循環ユニット３Ａは、前述した培養液循環ユニット３の遮光タンク３０１にかえて、遮光タンク３０１Ａを備えている。遮光タンク３０１Ａは、前述した遮光タンク３０１に更に収容器３１５を備えている。
【００５１】
収容器３１５は、例えば石英ガラス等の、紫外光を透過させる材料から形成され、一端のみが開口した中空の円筒形状を呈している。また、収容器３１５は、遮光タンク３０１Ａに貯留される培養液の上限の水位より高い位置に一端側の開口が配置され、他端側が遮光タンク３０１Ａの底面に向かって延在している。この収容器３１５の他端には、例えば固定脚３１５Ａが取り付けられている。固定脚３１５Ａは、棒状の部材であり、一端が収容器３１５の他端に取り付けられ、他端が遮光タンク３０１Ａ内の底面の略中央に取り付けられている。固定脚３１５Ａによって、収容器３１５は、遮光タンク３０１Ａと一体となるように固定されている。また、収容器３１５には、開口から内部に光源３０３が挿入されている。
【００５２】
つまり、収容器３１５は、他端側が遮光タンク３０１Ａ内の底面付近に配置され、一端側の開口を介して内部に培養液が入り込まない程度の位置まで、他端側から培養液中に挿入されている。このため、収容器３１５の内部に設けられる光源３０３を培養液に浸水させることなく、遮光タンク３０１の底面近傍の内側面に設けられた光触媒体３０２にも、光源３０３の発光を効率よく照射できる。これによって、遮光タンク３０１Ａ内の光触媒体３０２を略均等に活性化させることができ、より効率よく培養液を殺菌することができる。
【００５３】
<<<その他の実施形態について>>>
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５４】
例えば、前述した栽培装置１Ａでは、遮光タンク３０１Ａの内側面に光触媒体３０２が設けられることとした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、例えば、収容器３１５の培養液に浸設される外側面に光触媒体３０２が設けられてもよい。尚、収容器３１５の外側面に対しても、遮光タンク３０１Ａの内側面と同様に、ゾルゲル法等によって、収容器３１５の外側面をコーティングするように薄膜状に光触媒体３０２が設けられる。これによって、収容器３１５の内部に設けられた光源３０３の発光を、光触媒体３０２に効率よく照射することができ、光触媒体３０２を効率よく活性化させることができる。
【００５５】
また、前述した栽培装置１、１Ａでは、光源３０３としてＬＥＤを用いることとした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、水銀ランプ等のＵＶランプを光源３０３として用いてもよい。また、白熱電球において、フィラメントを封入するガラス球（バルブ）を、可視光を遮断すると共に紫外光を透過させるフィルタに変更したものを光源３０３として用いてもよい。
【００５６】
また、前述した栽培装置１Ａの収容器３１５内には、季節や外気温等に応じて異なる光源３０３を設けてもよい。例えば、外気温が高くなる夏場では、他の光源に比べて発熱量の少ないＬＥＤを光源３０３として収容器３１５内に設ける。これによって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が植物８を培養するのに適さない温度まで上昇してしまうことを抑制できる。一方、外気温が低くなる冬場では、前述したようにバルブを変更した白熱電球等、発熱量の大きいものを光源３０３として収容器３１５内に設ける。この光源３０３の発熱によって、遮光タンク３０１内の培養液の温度が低下することを抑制でき、ヒータ３０４の負荷を低減すること、又はヒータ３０４を不要とすることができる。
【００５７】
また、栽培装置１、１Ａは、緑化システムに限らず、植物を水耕栽培する必要があるものに好適に用いられる。
【００５８】
また、前述した栽培装置１、１Ａでは、ウコギ科のつる性植物８を栽培槽２内の培地９に植え込むこととした。しかし、特にこれに限定されるものではない。例えば、ミツバ、レタス、イチゴ等の食用植物や、シクラメン、ラン等の観賞用植物等、水耕栽培が可能な植物を培地９に植え込むことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ…栽培装置,２…栽培槽,２Ａ…栽培槽本体,２Ｂ…槽蓋,３、３Ａ…培養液循環ユニット,４…供給管,４Ａ…噴射口,５…回収管,５Ａ…穿孔,６…網材,７…屋根,８…植物,９…培地,１０…ポット,１１、３７、３１６、３１７、３１８…流路,２０…供給口,２１…排水口,２２…開口,３０…培養液生成部,３１、３１１、３１２、３１４…ボールバルブ,３２…逆止弁,３３…減圧弁,３４…液肥混入器,３５…液肥タンク,３６…浮き玉,３００、３０８…フィルタ,３０１、３０１Ａ…遮光タンク,３０２…光触媒体,３０３…光源,３０４…ヒータ,３０５…サーモコントローラ,３０６…吸引口,３０７…給水ポンプ,３０９…電磁弁,３１０…タイムスイッチ,３１３…電源,３１５…収容器,３１５Ａ…固定脚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、
前記植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、
前記遮光タンクから前記栽培槽へ前記培養液を供給する供給管と、
前記栽培槽から前記遮光タンクへ前記培地を流れた培養液を排出する回収管と、
前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌する光触媒体と、
前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を前記光触媒体に向けて発光する光源と、
を備えたことを特徴とする栽培装置。
【請求項２】
前記光触媒体は、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に設けられ、
前記光源は、前記遮光タンクに貯留される前記培養液の上部に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項３】
前記遮光タンクは、貯留される前記培養液中に浸設される透過性の収容器を有し、
前記光触媒体は、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に設けられ、
前記光源は、前記収容器内に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項４】
前記遮光タンクは、貯留される前記培養液中に浸設される透過性の収容器を有し、
前記光触媒体は、前記収容器の外側面に設けられ、
前記光源は、前記収容器内に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項５】
前記光源は、ＬＥＤである
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の栽培装置。
【請求項６】
前記光触媒体は、酸化チタンを成分として含み、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に塗布される
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の栽培装置。
【請求項７】
前記光触媒体は、酸化チタンを成分として含み、前記収容器の外側面に塗布される
ことを特徴とする請求項４に記載の栽培装置。
【請求項１】
植物を水耕栽培するための培地が収容される栽培槽と、
前記植物を水耕栽培するための培養液が収容される遮光タンクと、
前記遮光タンクから前記栽培槽へ前記培養液を供給する供給管と、
前記栽培槽から前記遮光タンクへ前記培地を流れた培養液を排出する回収管と、
前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌する光触媒体と、
前記遮光タンク内に設けられ、前記培養液を殺菌可能な略４００ｎｍ以下の波長の光を前記光触媒体に向けて発光する光源と、
を備えたことを特徴とする栽培装置。
【請求項２】
前記光触媒体は、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に設けられ、
前記光源は、前記遮光タンクに貯留される前記培養液の上部に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項３】
前記遮光タンクは、貯留される前記培養液中に浸設される透過性の収容器を有し、
前記光触媒体は、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に設けられ、
前記光源は、前記収容器内に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項４】
前記遮光タンクは、貯留される前記培養液中に浸設される透過性の収容器を有し、
前記光触媒体は、前記収容器の外側面に設けられ、
前記光源は、前記収容器内に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項５】
前記光源は、ＬＥＤである
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の栽培装置。
【請求項６】
前記光触媒体は、酸化チタンを成分として含み、前記遮光タンクの前記培養液が貯留される内側面に塗布される
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の栽培装置。
【請求項７】
前記光触媒体は、酸化チタンを成分として含み、前記収容器の外側面に塗布される
ことを特徴とする請求項４に記載の栽培装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１７２５３９（Ｐ２０１１−１７２５３９Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０８２２（Ｐ２０１０−４０８２２）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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