植物栽培システム
【課題】
空気中の病原菌と植物に侵入した病原菌や害虫を効果的に駆除し、かつ、植物の育成を促進するシステムであって、簡素化した植物栽培システムを提供する。
【解決手段】
植物栽培室において、オゾンガスの放出とオゾン水の噴霧を併用することにより空気中や植物に侵入した病害虫の駆除を効果的に行う。また、オゾン水から生成することにより従来にない高濃度な酸素水を生成し、その高濃度酸素水を灌水することにより顕著な植物の育成を促進する。さらに、オゾンガスからオゾン水、及び高濃度の酸素水を生成するシステムを組むことによりシステムの簡素化を実現する。
空気中の病原菌と植物に侵入した病原菌や害虫を効果的に駆除し、かつ、植物の育成を促進するシステムであって、簡素化した植物栽培システムを提供する。
【解決手段】
植物栽培室において、オゾンガスの放出とオゾン水の噴霧を併用することにより空気中や植物に侵入した病害虫の駆除を効果的に行う。また、オゾン水から生成することにより従来にない高濃度な酸素水を生成し、その高濃度酸素水を灌水することにより顕著な植物の育成を促進する。さらに、オゾンガスからオゾン水、及び高濃度の酸素水を生成するシステムを組むことによりシステムの簡素化を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、施設園芸の発展に伴い、野菜、果実、花卉、菌茸等の栽培はビニールハウス栽培や施設栽培が大きな割合を占めるようになってきた。しかし、野菜、果実、花卉、菌茸等は病気や害虫の被害に弱く、多くの農薬を使用して栽培を行っている。
【０００３】
農薬を多量に用いるために、農薬散布による農業従事者の健康障害や、多量の農薬に汚染された野菜、果実等を食することによる様々な被害が報告されている。また、農薬は高価であり、植物を栽培する農家にとって大きな経済的負担となっている。そのため、無農薬で植物を栽培する方法が求められている。
【０００４】
さらに、ビニールハウスや施設栽培では、１年の内に何度も花や野菜や果実等を収穫して市場へと出荷するが、短期間の内に植物の育成を促進させるための効果的な方法が求められている。
【０００５】
無農薬で植物を栽培する方法としては、園芸施設内にオゾンガスを注入し、病原菌を駆除する方法が提案されている（特許文献１）。また、オゾン水等を土壌に灌水することにより土壌生息性有害生物の防除をする方法が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、植物の育成を促進する分野においては、オゾンガスを用いて植物の育成を促進する方法（特許文献３）、水にオゾンガスや酸素を溶解させて酸素水を生成し、酸素水を植物に供給することにより植物の育成を促進する方法（特許文献４）、水に酸素または空気を溶解させて酸素水を生成する方法（特許文献５）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１９８０８号公報
【特許文献２】特開平９−３０９１２号公報
【特許文献３】特開２００１−３２０９６２号公報
【特許文献４】特開２００１−２１１７７０号公報
【特許文献５】特開２００６−３０４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法では、園芸施設内の温度や湿度を病原菌の発生にあわせて調整を行うための方法が煩雑である。また、高い濃度のオゾンガスは植物に対して有害であるために低濃度のオゾンガスを用いることとしているが、園芸施設内の隅々まで低濃度のオゾンガスを行き渡らせることは非常に困難であり、場所によりオゾン濃度が非常に低くなる箇所が発生する。そうすると効果的に病原菌を殺菌することができず、植物の病気を引き起こすという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の方法では、空気中の病原菌に対しては殺菌効果がほとんどないために、空気中の病原菌による病気の発生を防止できないという問題がある。
【００１０】
特許文献３に記載の方法では、特許文献１に記載があるように、オゾンガスが直接植物に降りかかると、葉面に小班点、黄色斑点等の薬害が生じるという不具合がある。また、低濃度のオゾンガスを園芸施設内にくまなく行き渡らせることは相当厳密なオゾン濃度管理が要求されるため、コントロールが困難であるという問題がある。
【００１１】
特許文献４に記載の方法では、装置全体として構造が複雑であり、かつ、加圧ミキシングタンクから排出される酸素水濃度は１０ｐｐｍ程度と低く、植物の育成を促進するには不十分であるという問題がある。また、オゾンガスを水中に溶解させたオゾン水は植物が効率よく吸収すると記載されているが、オゾン水をそのまま植物に灌水するとオゾンガスが発生して植物の葉や根に悪影響を与えるという問題がある。
【００１２】
特許文献５に記載の方法では、溶存酸素濃度は１０ｐｐｍ〜１６ｐｐｍと低く、十分に植物の育成を行えないという問題がある。
【００１３】
本発明は、空気中の病原菌と植物に侵入した病原菌や害虫を効果的に駆除し、かつ、植物の育成を促進することを目的とする。また、簡素化した植物栽培システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明に係る植物栽培システムは、
植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、
前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムにおいて、
前記オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置と、
前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水を、前記栽培室内の前記植物に噴霧するオゾン水噴霧装置と、
前記オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置と、
前記酸素水生成装置により生成された酸素水を、前記栽培室内の前記植物の栽培床に灌水する酸素水灌水装置とを有し、
前記オゾン水生成装置は、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水を生成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾンガスのオゾン濃度が０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾン水噴霧装置の噴霧ノズルが前記植物から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、前記植物栽培システムにおいては、前記酸素水中の酸素濃度が２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、オゾンガスと、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水の噴霧とを併用することにより効果的に病気や害虫による被害を防止し、かつ、酸素水を灌水することにより植物の育成を促進することができる。
【００２０】
また、オゾンガスからオゾン水及び酸素水を生成することにより、植物栽培システムを簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明における植物栽培システムの実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２２】
図１はこの発明が適用される植物栽培システム１の全体図を示している。図１に示すように、本実施形態の植物栽培システム１は、植物５６を栽培するための閉空間を形成する栽培室１０と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置１２と、オゾンガスを栽培室１０内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置１４と、オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置１６と、オゾン水を栽培室１０内の植物５６に噴霧するオゾン水噴霧装置１８と、オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置２０と、酸素水を栽培室１０内の植物５６の栽培床５８に灌水する酸素水灌水装置２２とを備えている。
【００２３】
また、オゾンガス発生装置１２はオゾンガス放出装置１４とオゾン水生成装置１６とに接続しており、オゾン水生成装置１６はオゾン水噴霧装置１８と酸素水生成装置２０に接続しており、酸素水生成装置２０は酸素水灌水装置２２に接続している。
【００２４】
図２は植物栽培システム１の栽培室１０の外観図を示している。植物栽培システム１において、植物５６を栽培するための閉空間を形成する栽培室１０には、例えばビニールハウスやガラス温室や屋内園芸施設などがあげられる。なお、図１において、オゾンガス発生装置１２、オゾン水生成装置１６及び酸素水生成装置２０は、栽培室１０内に設置されているが、栽培室１０外に設置されていてもよい。
【００２５】
図３はオゾンガス発生装置１２の構成を示している。図３に示すように、オゾンガス発生装置１２は、コンプレッサー２４と、コンプレッサー２４から圧縮された空気が送られる除湿機２６と、除湿機２６で除湿された空気が送られる吸着塔２８と、吸着塔２８で処理された空気が送られるオゾナイザー３０とを備えている。
【００２６】
図４はオゾンガス放出装置１４を示している。図４に示すように、オゾンガス放出装置１４は、植物５６の上方に配置される配管３４と、配管３４の所定箇所に所定の間隔で取り付けられ、オゾンガスを放出する複数のオゾンガス放出ノズル３６と、オゾンガス発生装置１２と配管３４の間に設けられ、オゾンガスを配管３４へ導入または停止をするためのバルブ３２と、栽培室１０内の所定の位置に設けられたオゾンガス濃度検出器３８とを備えている。なお、図４において、配管３４は円形となっているが、オゾンガスを放出するために様々な形態を取ることができる。
【００２７】
図５はオゾン水生成装置１６を示している。図５に示すように、オゾン水生成装置１６は、オゾンガス発生装置１２とポンプ４８とに接続されたエジェクタ４０と、エジェクタ４０内で混合された気液混合体が送られるミキシング装置４２と、ミキシング装置４２で生成したオゾン水が送られるオゾン水貯留槽４４と、オゾン水貯留槽４４に設けられオゾン水中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度検出器４６と、オゾン水貯留槽４４からオゾン水をエジェクタ４０に還流するためのポンプ４８と、オゾン水貯留槽４４に水を送水するための送水管４９とを備えている。ここで、オゾン濃度検出器４６はオゾン水貯留槽４４に取り付けられていても良く、あるいはオゾン水貯留槽４４とエジュクタ４０との間の循環ライン上に取り付けられていても良い。
【００２８】
図６はオゾン水噴霧装置１８を示す。図６に示すように、オゾン水噴霧装置１８は、植物の近辺に配置された配管５２と、配管５２の所定箇所に所定の間隔で取り付けられたオゾン水を噴霧する複数のオゾン水噴霧ノズル５４と、オゾン水貯留槽４４と配管５２との間に設けられ、オゾン水貯留槽４４からオゾン水を配管５４へと送水するポンプ５０とを備えている。ここで、オゾン水噴霧ノズル５４は、植物５６の上方、側面、下方など様々な場所に配置することができ、かつ植物５６から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設置されている。
【００２９】
図７は酸素水生成装置２０を示している。図７に示すように、酸素水生成装置２０は、オゾン水貯留槽４４から送られたオゾン水中のオゾンを分解して酸素水として貯留する酸素水貯留槽６０と、オゾン水貯留槽４４からオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送水するポンプ６２と、酸素水貯留槽６０に取り付けられた酸素濃度検出器６４と、酸素水貯留槽６０から酸素水をオゾン貯留槽４４へ還流するポンプ６６とを備える。また、酸素水貯留槽６０内には図示しない水位センサーが設けられている。さらに、酸素水貯留槽６０内には、オゾン水の分解を促進するための撹拌装置を備えていてもよい。
【００３０】
図８に示すように、酸素水灌水装置２２は、酸素水貯留槽６０から酸素水を送水するポンプ７０と、酸素水を栽培床５８まで送るためにポンプ７０に接続された配管７２と、配管７２に接続され、栽培床５８上の植物５６の根本近くに設けられた点滴チューブ７４とを備えている。なお、点滴チューブ７４は、栽培床５８中に埋設してもよい。
【００３１】
前記したように構成される植物栽培システムの動作について以下に説明する。
【００３２】
まず、図３に示すオゾンガス発生装置１２において、オゾンガスを発生させる。具体的には、オゾンガス発生装置１２の電源を入れてコンプレッサー２４を駆動させると、コンプレッサー２４は空気を取り込み圧縮した空気を除湿機２６に供給する。除湿機２６は、供給された空気の空気中の水分を取り除き乾燥空気として吸着塔２８へと送る。吸着塔２８は供給された乾燥空気中の窒素を吸着し、酸素濃度を９０％以上にしてオゾナイザー３０へと供給する。そして、オゾナイザー３０で高電圧をかけてオゾンガスを発生させる。
【００３３】
次に、図４に示すオゾンガス放出装置１４において、オゾンガス発生装置１２で発生したオゾンガスはバルブ３２を経由して配管３４を通り、オゾンガス放出ノズル３６から栽培室１０内へと放出される。オゾンガスの放出は、オゾンガス放出装置１４にある図示しないタイマーにより、所定の時間にバルブ３２を開放し、オゾンガスを配管３４へと導くことにより行われる。バルブ３２を開放するとオゾンガスはオゾンガス発生器１２から配管３４を通り、配管３４に取り付けられたオゾンガス放出ノズル３６の先端の穴から栽培室１０内に放出される。この時に、オゾンガス濃度検出器３８を栽培室１０に数カ所設置し、オゾンガス濃度が所定の濃度に達するとバルブ３２を閉じる。
【００３４】
ここで、オゾンガスは高い濃度では毒性を持つため、直接植物５６に降りかかるとその部分の葉面に小班点や黄色斑点等の薬害が生じるために好ましくない。そのため、オゾンガス放出装置１４に設けられたオゾンガス放出ノズル３６は、直接オゾンガスが植物５６に降りかかることを防止するために植物５６より０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設置されることが好ましい。また、オゾンガス放出ノズル３６は水平方向にガスを放出するための穴を開けることにより、オゾンガスが直接植物５６に降りかからないようにオゾンガスを水平方向へと放出することができる。
【００３５】
さらにオゾンガス放出装置１４において、栽培室１０内で放出されるオゾンガス濃度は、０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下の濃度に調整する。０．０１ｐｐｍ未満の濃度では効果的に植物病原菌の殺菌を行うことができず、病気により植物５６が被害を受けてしまう。また、オゾンガスには害虫の忌避効果があり、栽培室１０の内部への害虫の侵入を防止するが、０．０１ｐｐｍ未満の濃度では害虫の忌避効果が十分に得られない。一方、オゾンガスの濃度が０．１ｐｐｍを越える濃度では植物５６への薬害が現れやすくなり、作業者にも悪影響をもたらすために好ましくない。
【００３６】
次に、図５に示すオゾン水生成装置１６において、オゾン水貯留槽４４に送水管４９から水を送り、オゾン水貯留槽４４を所定量貯水する。ここで、オゾン水貯留槽４４に送水管４９から送られる水は、水道水、井水、再生水、雨水など様々な水を用いることができる。その後、オゾンガス発生装置１２からエジェクタ４０の一方の入口にオゾンガスを送る。同時に、ポンプ４８を駆動してエジェクタ４０の他方向の入口からオゾン水貯留槽４４に貯留した水を送り、エジェクタ４０内でオゾンガスと水とを混合する。混合されたオゾンガスと水は、エジェクタ４０の出口からミキシング装置４２内に送られ、さらにオゾンガスが水中に溶解してより濃度の高いオゾン水が生成し、オゾン水貯留槽４４へと送られる。
【００３７】
オゾン水生成装置１６において、オゾン濃度検出器４６が取り付けられており、オゾン水のオゾン濃度はオゾン濃度検出器４６により測定される。オゾン水中のオゾン濃度が所定の濃度になるまで、オゾン水貯留槽４４内に蓄えられたオゾン水はポンプ４８を経由してエジェクタ４０へと送水され、さらにオゾンガスと混合され、その後ミキシング装置４２を経由して再度オゾン水貯留槽４４に貯留される。オゾン水生成装置１６ではこの循環を繰り返すことにより、１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下のオゾン水を生成する。
【００３８】
オゾン水生成装置１６により生成されるオゾン水中のオゾン濃度は１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下が好ましい。オゾン濃度が１ｐｐｍ未満では植物５６に対する病害の防止効果や害虫の忌避効果が低くなる。また、オゾン濃度が７ｐｐｍを超える値ではオゾン水を植物５６に噴霧する際に高濃度のオゾンガスが発生し、植物に薬害を与えるために好ましくない。
【００３９】
次に、図６に示すオゾン水噴霧装置１８において、オゾン水噴霧は図示しないタイマーにより、所定の時間にポンプ５０を駆動することにより行われる。オゾン水はオゾン水貯留槽４４からポンプ５０を経由して配管５２へと導入され、配管５２に取り付けられたオゾン水噴霧ノズル５４の先端から植物５６に噴霧される。噴霧時間は植物５６にオゾン水が十分に行き渡るように数分から数十分の間で調整される。
【００４０】
オゾン水が噴霧される際にオゾンガスが発生するが、高濃度のオゾンガスは植物５６に対して有害であるために、オゾン水噴霧ノズル５４は植物５６から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設けられる。オゾン水噴霧ノズル５４が植物５６から０．５ｍ未満に設置されると、オゾン水噴霧時に発生するオゾンガスにより植物５６に薬害が生じやすくなる。また、オゾン水噴霧ノズル５４が植物５６から５ｍを超えて設置されると、噴霧されたオゾン水が植物５６にかかりづらくなり、オゾン水噴霧の効果が減少するため好ましくない。
【００４１】
オゾン水噴霧装置１８において、オゾン水噴霧ノズル５４はオゾン水を霧状に噴霧できればどのような形状でもかまわないが、気化熱による冷却効果や植物５６にまんべんなくオゾン水を吹きかけるために、好ましくは水滴の大きさが２００ミクロンより細かい細霧を噴霧できる形状のものが好ましい。
【００４２】
前記したように、オゾンガス濃度が高濃度であると、植物に薬害が発生し、また人体にも悪影響があるために好ましくない。そのため、栽培室１０内にある植物５６付近のオゾン濃度は０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。この場合、オゾンガス発生装置１２で発生するオゾンガス濃度は１ｐｐｍ未満が好ましい。１ｐｐｍより高い濃度のオゾンガスを栽培室１０内で放出すると、植物５６付近のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下まで減衰せず、オゾンガスによるによる薬害が発生しやすくなる。なお、１ｐｐｍ以上のオゾンガスを栽培室１０内に放出する場合には、オゾンガス放出ノズル３６を植物５６から十分に距離を取り、栽培室１０内の空気の循環を十分に行う必要がある。一方、オゾン水生成装置１６により生成されるオゾン水のオゾン濃度は１ｐｐｍ以上であることが必要である。オゾン水中のオゾンはオゾンガスより毒性は低く、１ｐｐｍ以上の濃度のオゾン水が植物に降りかかっても薬害は発生せず、病原菌や害虫を駆除することができる。すなわち、オゾンガスとオゾンガスよりも高濃度のオゾン水を併用することにより、植物５６に薬害を発生させることなく、効果的に病気や害中の被害を防止することができる。
【００４３】
次に、図７に示す酸素水生成装置２０において、図示しない酸素水貯留槽６０内に設けられた水位センサーにより、酸素水貯留槽６０内の酸素水水位が所定のレベルになると、図示しない制御装置により、ポンプ６２を駆動させてオゾン水貯留槽４４から酸素水貯留槽６０へとオゾン水が送水される。その後、酸素水貯留槽６０に貯留されたオゾン水を室温で数十分から数時間放置することにより、オゾンを自然に分解して酸素水とすることができる。
【００４４】
酸素水貯留槽６０では、オゾン水中のオゾンの分解を促進するために攪拌装置を内部に取り付けることができる。攪拌機はどのような形状ものでも良いが、酸素水貯留槽６０内のオゾン水を均一に攪拌できるものが好ましい。また、攪拌により過度に衝撃を与えると水中に溶存している酸素が脱気するので、緩やかに攪拌を行うことが好ましい。酸素水貯留槽６０内において、室温で数分ほど攪拌を行うとオゾンが分解して水中の酸素濃度が安定するので、その後攪拌を停止する。
【００４５】
また酸素水生成装置２０において、酸素水貯留槽６０に備え付けられた酸素濃度検出器６４により酸素水貯留槽６０中の酸素水の酸素濃度が定期的に測定される。所定の酸素濃度以下になった場合には図示しない制御装置によりポンプ６６を駆動し、酸素水貯留槽６０内の酸素水をオゾン水貯留槽４４へと還流する。同時に図示しない制御装置は、ポンプ６２を駆動して、オゾン水貯留槽４４内のオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送水する。
【００４６】
一方、植物５６への酸素水の灌水量が多く、酸素水貯留槽６０に長期間、酸素水を貯留しないために酸素濃度の低下がみられない場合には、酸素水貯留槽６０からオゾン水貯留槽４４へと還流させる配管やポンプ６６を備えていなくてもよい。
【００４７】
植物５６の育成を効果的に促進するためには、酸素水中の酸素濃度は２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることが好ましい。酸素濃度が２０ｐｐｍ未満では植物５６の栽培を促進する効果が低下する。また、６０ｐｐｍを超える値では酸素濃度を上げるために時間とコストがかかりすぎるために好ましくない。
【００４８】
次に、図８に示す酸素水灌水装置２２において、酸素水の灌水は、図示しないタイマーにより、ポンプ７０を駆動することにより行われる。酸素水は、酸素貯留槽６０からポンプ７０を経由して配管７２へと導入され、さらに点滴チューブ７４へと導かれる。点滴チューブ７４には、所定の位置に小径の穴が開けられており、小径の穴から酸素水が所定の量だけ植物５６に灌水される。灌水量は植物５６に十分に水分が行き渡る量に調整する。この時、液体肥料と酸素水を混合した後に灌水しても良い。
【００４９】
また、酸素水灌水装置２２において、点滴チューブ７２が栽培床に直接導入されているものを用いて灌水したり、点滴チューブ７２の代わりに散水管で酸素水を植物５６に灌水することもできる。
【実施例】
【００５０】
以下にオゾンガス、オゾン水及び酸素水の効果を観察した実施例を示す。栽培室１０として、既存のビニールハウスを２棟用意した。一方にはオゾンガス発生装置１２、オゾンガス放出装置１４、オゾン水生成装置１６、オゾン水噴霧装置１８、酸素水生成装置２０、酸素水灌水装置２２等からなる本実施形態の植物栽培システム１を準備し、もう一方は植物栽培システム１を用いない通常のビニールハウスの環境のまま実験を行った。
【００５１】
植物栽培システム１を導入したビニールハウス内に、２００Ｌのオゾン水貯留槽４４を、また５００Ｌの酸素水貯留槽６０を用意した。まず、オゾン水貯留糟４４に水道水を２００Ｌ送水した。その後、オゾンガス発生装置１２を稼働させて１０g/時間のオゾンガスを発生させ、エジェクタ４０に４Ｌ/分の流量のオゾンガスを送った。そして、ポンプ４８を駆動させてオゾン水貯留糟４４中の水をエジェクタ４０へ５０Ｌ/分の流量で送水し、エジェクタ４０内でオゾンガスと水とを混ぜ合わせ、ミキシング装置４２を経由してオゾン水貯留槽４４へと貯留した。
【００５２】
オゾン水生成装置１６において、約２０分間オゾン水貯留槽４４からエジェクタ４０へと約５０Ｌ/分の流量でオゾン水を循環させ、オゾン水中のオゾン濃度を２ｐｐｍから５ｐｐｍの間に調整した。
【００５３】
オゾン水貯留槽４４内のオゾン水中のオゾン濃度が２ｐｐｍから５ｐｐｍの間の所定の濃度に達した後にオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送り、酸素水貯留槽６０に所定量のオゾン水を貯留した。そして、酸素水貯留槽６０内では、攪拌を行うことによりオゾン水中に溶存しているオゾンを分解し、酸素水を生成した。この時の酸素水中の酸素濃度は約４０ｐｐｍであった。
【００５４】
植物５６としては、病気や害虫に弱いバラを用いて実験を行った。バラの品種はジャンヌダルクを用いた。実験としてプランターを７つ用意し、バラを各プランターに４株づつ植え、株元から１５ｃｍ程度の高さで枝を切りそろえた。その後、表１に示す試験内容に従ってバラに対する病気や害虫の影響や育成の状態を観察した。
【００５５】
実験の要因としては、オゾンガスの放出の有無、オゾン水噴霧の有無、酸素水の灌水の有無である。この場合に、オゾンガス放出を行わないプランターは植物栽培システム１を用いない通常のビニールハウス内に置き、オゾンガス放出の影響をみるプランターは植物栽培システム１のあるビニールハウス内に置いた。オゾンガス濃度は植物５６付近で０．０１ｐｐｍ以上０．０５ｐｐｍ以下であった。
【００５６】
オゾンガスの放出とオゾン水の噴霧は１時間に１回の割合で同時に行った。また、酸素水の灌水は６時から１６時までは１時間に１回の割合で行い、夜間は午前０時に１回の灌水を行った。
【００５７】
実験は４週間行い、バラの病害虫の影響と育成状況を観察した。観察内容は、病気の有無、害虫の有無、新芽の数・伸び、バラの茎の長さ・太さ及び長さのばらつき、花の大きさ、葉の色・ツヤ、株の大きさである。表１に試験内容を、表２に病害虫の影響の結果を、表３にバラの育成結果をそれぞれ示す。
【００５８】
試験結果より以下のことが判明した。
表２，表３の結果より、全体的なバラの発育はオゾンガスを放出したビニールハウス内の方が良好であった。これは病気や害虫の被害を効果的に防止できたためである。特に表２の結果より明らかなように、オゾンガスを放出したビニールハウス内のバラは、オゾン水噴霧を行わない場合には葉に小さな変色の発生は若干みられたものの「うどん粉病」は発生せず、オゾンガスのみでも病気を抑制する効果が認められた。また、害虫による被害は発生せず、害虫に対する忌避効果があることが証明された。
【００５９】
オゾン水の噴霧はオゾンガスと併用することで病気や害虫の被害が全く発生せず、効果的に病害虫を防止する効果が認められた。高濃度のオゾンガスは植物や人間に対して毒性があるが、オゾン水中のオゾンは安定しているために毒性が低く、１ｐｐｍ以上の濃度のオゾン水を植物に噴霧しても薬害は発生せず、植物に侵入した病原菌や害虫を駆除する効果がある。そのため、オゾンガス濃度を植物５６付近で０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下に調整し、1ｐｐｍ以上のオゾン水噴霧とを併用することにより、効果的に栽培室１０内に侵入した病原菌や害虫を駆除することが確かめられた。
【００６０】
一方、オゾン水を噴霧したバラの葉は色・ツヤが非常に良好であった。これは、葉の表面を殺菌するため葉が活性化したためである。さらに、オゾン水噴霧は昼間の温度上昇時期にはバラを冷却する効果も認められ、バラの育成にも貢献することが確かめられた。
【００６１】
単純に水を噴霧しても冷却効果は認められるが、水中には雑多な菌が繁殖しているために、水を噴霧して湿度を上げると菌の繁殖を促しバラが病気にかかりやすくなる。しかし、オゾン水中には菌がほとんど存在しないためにオゾン水を噴霧して湿度を上げてもバラの病気を引き起こすことがないことが確かめられた。
【００６２】
さらに表３の結果より、酸素水の灌水はバラの芽の発生を通常より２倍以上増加させ、茎や株も著しく成長させた。通常よりも茎は太く、長く、株は大きく成長した結果、花の大きさも通常よりも大きくなった。さらに、茎の長さのばらつきも小さくなり、酸素水を灌水したプランターのバラはすべて同じように成長した。一方、酸素水を灌水しないバラは、茎や株の大きさは普通レベルであり、花も小さめであった。
【００６３】
以上の結果より、本発明における植物栽培システム１は効果的に植物５６の病気や害虫による被害を防止し、かつ植物５６の育成を効果的に促進することが確かめられた。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの栽培室の外観図である。
【図３】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾンガス発生装置の構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾンガス放出装置の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾン水生成装置の構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾン水噴霧装置の構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用する酸素水生成装置の構成図である。
【図８】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用する酸素水灌水装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 植物栽培システム
１０ 栽培室
１２ オゾンガス発生装置
１４ オゾンガス放出装置
１６ オゾン水生成装置
１８ オゾン水噴霧装置
２０ 酸素水生成装置
２２ 酸素水灌水装置
２４ コンプレッサー
２６ 除湿機
２８ 吸着塔
３０ オゾナイザー
３２ バルブ
３４ 配管
３６ オゾンガス放出ノズル
３８ オゾンガス濃度検出器
４０ エジェクタ
４２ ミキシング装置
４４ オゾン水貯留槽
４６ オゾン濃度検出器
４８ ポンプ
４９ 送水管
５０ ポンプ
５２ 配管
５４ オゾン水噴霧ノズル
５６ 植物
５８ 栽培床
６０ 酸素水貯留槽
６２ ポンプ
６４ 酸素濃度検出器
６６ ポンプ
７０ ポンプ
７２ 配管
７４ 点滴チューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、施設園芸の発展に伴い、野菜、果実、花卉、菌茸等の栽培はビニールハウス栽培や施設栽培が大きな割合を占めるようになってきた。しかし、野菜、果実、花卉、菌茸等は病気や害虫の被害に弱く、多くの農薬を使用して栽培を行っている。
【０００３】
農薬を多量に用いるために、農薬散布による農業従事者の健康障害や、多量の農薬に汚染された野菜、果実等を食することによる様々な被害が報告されている。また、農薬は高価であり、植物を栽培する農家にとって大きな経済的負担となっている。そのため、無農薬で植物を栽培する方法が求められている。
【０００４】
さらに、ビニールハウスや施設栽培では、１年の内に何度も花や野菜や果実等を収穫して市場へと出荷するが、短期間の内に植物の育成を促進させるための効果的な方法が求められている。
【０００５】
無農薬で植物を栽培する方法としては、園芸施設内にオゾンガスを注入し、病原菌を駆除する方法が提案されている（特許文献１）。また、オゾン水等を土壌に灌水することにより土壌生息性有害生物の防除をする方法が提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、植物の育成を促進する分野においては、オゾンガスを用いて植物の育成を促進する方法（特許文献３）、水にオゾンガスや酸素を溶解させて酸素水を生成し、酸素水を植物に供給することにより植物の育成を促進する方法（特許文献４）、水に酸素または空気を溶解させて酸素水を生成する方法（特許文献５）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１９８０８号公報
【特許文献２】特開平９−３０９１２号公報
【特許文献３】特開２００１−３２０９６２号公報
【特許文献４】特開２００１−２１１７７０号公報
【特許文献５】特開２００６−３０４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法では、園芸施設内の温度や湿度を病原菌の発生にあわせて調整を行うための方法が煩雑である。また、高い濃度のオゾンガスは植物に対して有害であるために低濃度のオゾンガスを用いることとしているが、園芸施設内の隅々まで低濃度のオゾンガスを行き渡らせることは非常に困難であり、場所によりオゾン濃度が非常に低くなる箇所が発生する。そうすると効果的に病原菌を殺菌することができず、植物の病気を引き起こすという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の方法では、空気中の病原菌に対しては殺菌効果がほとんどないために、空気中の病原菌による病気の発生を防止できないという問題がある。
【００１０】
特許文献３に記載の方法では、特許文献１に記載があるように、オゾンガスが直接植物に降りかかると、葉面に小班点、黄色斑点等の薬害が生じるという不具合がある。また、低濃度のオゾンガスを園芸施設内にくまなく行き渡らせることは相当厳密なオゾン濃度管理が要求されるため、コントロールが困難であるという問題がある。
【００１１】
特許文献４に記載の方法では、装置全体として構造が複雑であり、かつ、加圧ミキシングタンクから排出される酸素水濃度は１０ｐｐｍ程度と低く、植物の育成を促進するには不十分であるという問題がある。また、オゾンガスを水中に溶解させたオゾン水は植物が効率よく吸収すると記載されているが、オゾン水をそのまま植物に灌水するとオゾンガスが発生して植物の葉や根に悪影響を与えるという問題がある。
【００１２】
特許文献５に記載の方法では、溶存酸素濃度は１０ｐｐｍ〜１６ｐｐｍと低く、十分に植物の育成を行えないという問題がある。
【００１３】
本発明は、空気中の病原菌と植物に侵入した病原菌や害虫を効果的に駆除し、かつ、植物の育成を促進することを目的とする。また、簡素化した植物栽培システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明に係る植物栽培システムは、
植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、
前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムにおいて、
前記オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置と、
前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水を、前記栽培室内の前記植物に噴霧するオゾン水噴霧装置と、
前記オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置と、
前記酸素水生成装置により生成された酸素水を、前記栽培室内の前記植物の栽培床に灌水する酸素水灌水装置とを有し、
前記オゾン水生成装置は、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水を生成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾンガスのオゾン濃度が０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水中のオゾン濃度が１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、前記植物栽培システムにおいては、前記オゾン水噴霧装置の噴霧ノズルが前記植物から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
さらにまた、前記植物栽培システムにおいては、前記酸素水中の酸素濃度が２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、オゾンガスと、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水の噴霧とを併用することにより効果的に病気や害虫による被害を防止し、かつ、酸素水を灌水することにより植物の育成を促進することができる。
【００２０】
また、オゾンガスからオゾン水及び酸素水を生成することにより、植物栽培システムを簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明における植物栽培システムの実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２２】
図１はこの発明が適用される植物栽培システム１の全体図を示している。図１に示すように、本実施形態の植物栽培システム１は、植物５６を栽培するための閉空間を形成する栽培室１０と、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置１２と、オゾンガスを栽培室１０内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置１４と、オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置１６と、オゾン水を栽培室１０内の植物５６に噴霧するオゾン水噴霧装置１８と、オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置２０と、酸素水を栽培室１０内の植物５６の栽培床５８に灌水する酸素水灌水装置２２とを備えている。
【００２３】
また、オゾンガス発生装置１２はオゾンガス放出装置１４とオゾン水生成装置１６とに接続しており、オゾン水生成装置１６はオゾン水噴霧装置１８と酸素水生成装置２０に接続しており、酸素水生成装置２０は酸素水灌水装置２２に接続している。
【００２４】
図２は植物栽培システム１の栽培室１０の外観図を示している。植物栽培システム１において、植物５６を栽培するための閉空間を形成する栽培室１０には、例えばビニールハウスやガラス温室や屋内園芸施設などがあげられる。なお、図１において、オゾンガス発生装置１２、オゾン水生成装置１６及び酸素水生成装置２０は、栽培室１０内に設置されているが、栽培室１０外に設置されていてもよい。
【００２５】
図３はオゾンガス発生装置１２の構成を示している。図３に示すように、オゾンガス発生装置１２は、コンプレッサー２４と、コンプレッサー２４から圧縮された空気が送られる除湿機２６と、除湿機２６で除湿された空気が送られる吸着塔２８と、吸着塔２８で処理された空気が送られるオゾナイザー３０とを備えている。
【００２６】
図４はオゾンガス放出装置１４を示している。図４に示すように、オゾンガス放出装置１４は、植物５６の上方に配置される配管３４と、配管３４の所定箇所に所定の間隔で取り付けられ、オゾンガスを放出する複数のオゾンガス放出ノズル３６と、オゾンガス発生装置１２と配管３４の間に設けられ、オゾンガスを配管３４へ導入または停止をするためのバルブ３２と、栽培室１０内の所定の位置に設けられたオゾンガス濃度検出器３８とを備えている。なお、図４において、配管３４は円形となっているが、オゾンガスを放出するために様々な形態を取ることができる。
【００２７】
図５はオゾン水生成装置１６を示している。図５に示すように、オゾン水生成装置１６は、オゾンガス発生装置１２とポンプ４８とに接続されたエジェクタ４０と、エジェクタ４０内で混合された気液混合体が送られるミキシング装置４２と、ミキシング装置４２で生成したオゾン水が送られるオゾン水貯留槽４４と、オゾン水貯留槽４４に設けられオゾン水中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度検出器４６と、オゾン水貯留槽４４からオゾン水をエジェクタ４０に還流するためのポンプ４８と、オゾン水貯留槽４４に水を送水するための送水管４９とを備えている。ここで、オゾン濃度検出器４６はオゾン水貯留槽４４に取り付けられていても良く、あるいはオゾン水貯留槽４４とエジュクタ４０との間の循環ライン上に取り付けられていても良い。
【００２８】
図６はオゾン水噴霧装置１８を示す。図６に示すように、オゾン水噴霧装置１８は、植物の近辺に配置された配管５２と、配管５２の所定箇所に所定の間隔で取り付けられたオゾン水を噴霧する複数のオゾン水噴霧ノズル５４と、オゾン水貯留槽４４と配管５２との間に設けられ、オゾン水貯留槽４４からオゾン水を配管５４へと送水するポンプ５０とを備えている。ここで、オゾン水噴霧ノズル５４は、植物５６の上方、側面、下方など様々な場所に配置することができ、かつ植物５６から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設置されている。
【００２９】
図７は酸素水生成装置２０を示している。図７に示すように、酸素水生成装置２０は、オゾン水貯留槽４４から送られたオゾン水中のオゾンを分解して酸素水として貯留する酸素水貯留槽６０と、オゾン水貯留槽４４からオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送水するポンプ６２と、酸素水貯留槽６０に取り付けられた酸素濃度検出器６４と、酸素水貯留槽６０から酸素水をオゾン貯留槽４４へ還流するポンプ６６とを備える。また、酸素水貯留槽６０内には図示しない水位センサーが設けられている。さらに、酸素水貯留槽６０内には、オゾン水の分解を促進するための撹拌装置を備えていてもよい。
【００３０】
図８に示すように、酸素水灌水装置２２は、酸素水貯留槽６０から酸素水を送水するポンプ７０と、酸素水を栽培床５８まで送るためにポンプ７０に接続された配管７２と、配管７２に接続され、栽培床５８上の植物５６の根本近くに設けられた点滴チューブ７４とを備えている。なお、点滴チューブ７４は、栽培床５８中に埋設してもよい。
【００３１】
前記したように構成される植物栽培システムの動作について以下に説明する。
【００３２】
まず、図３に示すオゾンガス発生装置１２において、オゾンガスを発生させる。具体的には、オゾンガス発生装置１２の電源を入れてコンプレッサー２４を駆動させると、コンプレッサー２４は空気を取り込み圧縮した空気を除湿機２６に供給する。除湿機２６は、供給された空気の空気中の水分を取り除き乾燥空気として吸着塔２８へと送る。吸着塔２８は供給された乾燥空気中の窒素を吸着し、酸素濃度を９０％以上にしてオゾナイザー３０へと供給する。そして、オゾナイザー３０で高電圧をかけてオゾンガスを発生させる。
【００３３】
次に、図４に示すオゾンガス放出装置１４において、オゾンガス発生装置１２で発生したオゾンガスはバルブ３２を経由して配管３４を通り、オゾンガス放出ノズル３６から栽培室１０内へと放出される。オゾンガスの放出は、オゾンガス放出装置１４にある図示しないタイマーにより、所定の時間にバルブ３２を開放し、オゾンガスを配管３４へと導くことにより行われる。バルブ３２を開放するとオゾンガスはオゾンガス発生器１２から配管３４を通り、配管３４に取り付けられたオゾンガス放出ノズル３６の先端の穴から栽培室１０内に放出される。この時に、オゾンガス濃度検出器３８を栽培室１０に数カ所設置し、オゾンガス濃度が所定の濃度に達するとバルブ３２を閉じる。
【００３４】
ここで、オゾンガスは高い濃度では毒性を持つため、直接植物５６に降りかかるとその部分の葉面に小班点や黄色斑点等の薬害が生じるために好ましくない。そのため、オゾンガス放出装置１４に設けられたオゾンガス放出ノズル３６は、直接オゾンガスが植物５６に降りかかることを防止するために植物５６より０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設置されることが好ましい。また、オゾンガス放出ノズル３６は水平方向にガスを放出するための穴を開けることにより、オゾンガスが直接植物５６に降りかからないようにオゾンガスを水平方向へと放出することができる。
【００３５】
さらにオゾンガス放出装置１４において、栽培室１０内で放出されるオゾンガス濃度は、０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下の濃度に調整する。０．０１ｐｐｍ未満の濃度では効果的に植物病原菌の殺菌を行うことができず、病気により植物５６が被害を受けてしまう。また、オゾンガスには害虫の忌避効果があり、栽培室１０の内部への害虫の侵入を防止するが、０．０１ｐｐｍ未満の濃度では害虫の忌避効果が十分に得られない。一方、オゾンガスの濃度が０．１ｐｐｍを越える濃度では植物５６への薬害が現れやすくなり、作業者にも悪影響をもたらすために好ましくない。
【００３６】
次に、図５に示すオゾン水生成装置１６において、オゾン水貯留槽４４に送水管４９から水を送り、オゾン水貯留槽４４を所定量貯水する。ここで、オゾン水貯留槽４４に送水管４９から送られる水は、水道水、井水、再生水、雨水など様々な水を用いることができる。その後、オゾンガス発生装置１２からエジェクタ４０の一方の入口にオゾンガスを送る。同時に、ポンプ４８を駆動してエジェクタ４０の他方向の入口からオゾン水貯留槽４４に貯留した水を送り、エジェクタ４０内でオゾンガスと水とを混合する。混合されたオゾンガスと水は、エジェクタ４０の出口からミキシング装置４２内に送られ、さらにオゾンガスが水中に溶解してより濃度の高いオゾン水が生成し、オゾン水貯留槽４４へと送られる。
【００３７】
オゾン水生成装置１６において、オゾン濃度検出器４６が取り付けられており、オゾン水のオゾン濃度はオゾン濃度検出器４６により測定される。オゾン水中のオゾン濃度が所定の濃度になるまで、オゾン水貯留槽４４内に蓄えられたオゾン水はポンプ４８を経由してエジェクタ４０へと送水され、さらにオゾンガスと混合され、その後ミキシング装置４２を経由して再度オゾン水貯留槽４４に貯留される。オゾン水生成装置１６ではこの循環を繰り返すことにより、１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下のオゾン水を生成する。
【００３８】
オゾン水生成装置１６により生成されるオゾン水中のオゾン濃度は１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下が好ましい。オゾン濃度が１ｐｐｍ未満では植物５６に対する病害の防止効果や害虫の忌避効果が低くなる。また、オゾン濃度が７ｐｐｍを超える値ではオゾン水を植物５６に噴霧する際に高濃度のオゾンガスが発生し、植物に薬害を与えるために好ましくない。
【００３９】
次に、図６に示すオゾン水噴霧装置１８において、オゾン水噴霧は図示しないタイマーにより、所定の時間にポンプ５０を駆動することにより行われる。オゾン水はオゾン水貯留槽４４からポンプ５０を経由して配管５２へと導入され、配管５２に取り付けられたオゾン水噴霧ノズル５４の先端から植物５６に噴霧される。噴霧時間は植物５６にオゾン水が十分に行き渡るように数分から数十分の間で調整される。
【００４０】
オゾン水が噴霧される際にオゾンガスが発生するが、高濃度のオゾンガスは植物５６に対して有害であるために、オゾン水噴霧ノズル５４は植物５６から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲に設けられる。オゾン水噴霧ノズル５４が植物５６から０．５ｍ未満に設置されると、オゾン水噴霧時に発生するオゾンガスにより植物５６に薬害が生じやすくなる。また、オゾン水噴霧ノズル５４が植物５６から５ｍを超えて設置されると、噴霧されたオゾン水が植物５６にかかりづらくなり、オゾン水噴霧の効果が減少するため好ましくない。
【００４１】
オゾン水噴霧装置１８において、オゾン水噴霧ノズル５４はオゾン水を霧状に噴霧できればどのような形状でもかまわないが、気化熱による冷却効果や植物５６にまんべんなくオゾン水を吹きかけるために、好ましくは水滴の大きさが２００ミクロンより細かい細霧を噴霧できる形状のものが好ましい。
【００４２】
前記したように、オゾンガス濃度が高濃度であると、植物に薬害が発生し、また人体にも悪影響があるために好ましくない。そのため、栽培室１０内にある植物５６付近のオゾン濃度は０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。この場合、オゾンガス発生装置１２で発生するオゾンガス濃度は１ｐｐｍ未満が好ましい。１ｐｐｍより高い濃度のオゾンガスを栽培室１０内で放出すると、植物５６付近のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下まで減衰せず、オゾンガスによるによる薬害が発生しやすくなる。なお、１ｐｐｍ以上のオゾンガスを栽培室１０内に放出する場合には、オゾンガス放出ノズル３６を植物５６から十分に距離を取り、栽培室１０内の空気の循環を十分に行う必要がある。一方、オゾン水生成装置１６により生成されるオゾン水のオゾン濃度は１ｐｐｍ以上であることが必要である。オゾン水中のオゾンはオゾンガスより毒性は低く、１ｐｐｍ以上の濃度のオゾン水が植物に降りかかっても薬害は発生せず、病原菌や害虫を駆除することができる。すなわち、オゾンガスとオゾンガスよりも高濃度のオゾン水を併用することにより、植物５６に薬害を発生させることなく、効果的に病気や害中の被害を防止することができる。
【００４３】
次に、図７に示す酸素水生成装置２０において、図示しない酸素水貯留槽６０内に設けられた水位センサーにより、酸素水貯留槽６０内の酸素水水位が所定のレベルになると、図示しない制御装置により、ポンプ６２を駆動させてオゾン水貯留槽４４から酸素水貯留槽６０へとオゾン水が送水される。その後、酸素水貯留槽６０に貯留されたオゾン水を室温で数十分から数時間放置することにより、オゾンを自然に分解して酸素水とすることができる。
【００４４】
酸素水貯留槽６０では、オゾン水中のオゾンの分解を促進するために攪拌装置を内部に取り付けることができる。攪拌機はどのような形状ものでも良いが、酸素水貯留槽６０内のオゾン水を均一に攪拌できるものが好ましい。また、攪拌により過度に衝撃を与えると水中に溶存している酸素が脱気するので、緩やかに攪拌を行うことが好ましい。酸素水貯留槽６０内において、室温で数分ほど攪拌を行うとオゾンが分解して水中の酸素濃度が安定するので、その後攪拌を停止する。
【００４５】
また酸素水生成装置２０において、酸素水貯留槽６０に備え付けられた酸素濃度検出器６４により酸素水貯留槽６０中の酸素水の酸素濃度が定期的に測定される。所定の酸素濃度以下になった場合には図示しない制御装置によりポンプ６６を駆動し、酸素水貯留槽６０内の酸素水をオゾン水貯留槽４４へと還流する。同時に図示しない制御装置は、ポンプ６２を駆動して、オゾン水貯留槽４４内のオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送水する。
【００４６】
一方、植物５６への酸素水の灌水量が多く、酸素水貯留槽６０に長期間、酸素水を貯留しないために酸素濃度の低下がみられない場合には、酸素水貯留槽６０からオゾン水貯留槽４４へと還流させる配管やポンプ６６を備えていなくてもよい。
【００４７】
植物５６の育成を効果的に促進するためには、酸素水中の酸素濃度は２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることが好ましい。酸素濃度が２０ｐｐｍ未満では植物５６の栽培を促進する効果が低下する。また、６０ｐｐｍを超える値では酸素濃度を上げるために時間とコストがかかりすぎるために好ましくない。
【００４８】
次に、図８に示す酸素水灌水装置２２において、酸素水の灌水は、図示しないタイマーにより、ポンプ７０を駆動することにより行われる。酸素水は、酸素貯留槽６０からポンプ７０を経由して配管７２へと導入され、さらに点滴チューブ７４へと導かれる。点滴チューブ７４には、所定の位置に小径の穴が開けられており、小径の穴から酸素水が所定の量だけ植物５６に灌水される。灌水量は植物５６に十分に水分が行き渡る量に調整する。この時、液体肥料と酸素水を混合した後に灌水しても良い。
【００４９】
また、酸素水灌水装置２２において、点滴チューブ７２が栽培床に直接導入されているものを用いて灌水したり、点滴チューブ７２の代わりに散水管で酸素水を植物５６に灌水することもできる。
【実施例】
【００５０】
以下にオゾンガス、オゾン水及び酸素水の効果を観察した実施例を示す。栽培室１０として、既存のビニールハウスを２棟用意した。一方にはオゾンガス発生装置１２、オゾンガス放出装置１４、オゾン水生成装置１６、オゾン水噴霧装置１８、酸素水生成装置２０、酸素水灌水装置２２等からなる本実施形態の植物栽培システム１を準備し、もう一方は植物栽培システム１を用いない通常のビニールハウスの環境のまま実験を行った。
【００５１】
植物栽培システム１を導入したビニールハウス内に、２００Ｌのオゾン水貯留槽４４を、また５００Ｌの酸素水貯留槽６０を用意した。まず、オゾン水貯留糟４４に水道水を２００Ｌ送水した。その後、オゾンガス発生装置１２を稼働させて１０g/時間のオゾンガスを発生させ、エジェクタ４０に４Ｌ/分の流量のオゾンガスを送った。そして、ポンプ４８を駆動させてオゾン水貯留糟４４中の水をエジェクタ４０へ５０Ｌ/分の流量で送水し、エジェクタ４０内でオゾンガスと水とを混ぜ合わせ、ミキシング装置４２を経由してオゾン水貯留槽４４へと貯留した。
【００５２】
オゾン水生成装置１６において、約２０分間オゾン水貯留槽４４からエジェクタ４０へと約５０Ｌ/分の流量でオゾン水を循環させ、オゾン水中のオゾン濃度を２ｐｐｍから５ｐｐｍの間に調整した。
【００５３】
オゾン水貯留槽４４内のオゾン水中のオゾン濃度が２ｐｐｍから５ｐｐｍの間の所定の濃度に達した後にオゾン水を酸素水貯留槽６０へと送り、酸素水貯留槽６０に所定量のオゾン水を貯留した。そして、酸素水貯留槽６０内では、攪拌を行うことによりオゾン水中に溶存しているオゾンを分解し、酸素水を生成した。この時の酸素水中の酸素濃度は約４０ｐｐｍであった。
【００５４】
植物５６としては、病気や害虫に弱いバラを用いて実験を行った。バラの品種はジャンヌダルクを用いた。実験としてプランターを７つ用意し、バラを各プランターに４株づつ植え、株元から１５ｃｍ程度の高さで枝を切りそろえた。その後、表１に示す試験内容に従ってバラに対する病気や害虫の影響や育成の状態を観察した。
【００５５】
実験の要因としては、オゾンガスの放出の有無、オゾン水噴霧の有無、酸素水の灌水の有無である。この場合に、オゾンガス放出を行わないプランターは植物栽培システム１を用いない通常のビニールハウス内に置き、オゾンガス放出の影響をみるプランターは植物栽培システム１のあるビニールハウス内に置いた。オゾンガス濃度は植物５６付近で０．０１ｐｐｍ以上０．０５ｐｐｍ以下であった。
【００５６】
オゾンガスの放出とオゾン水の噴霧は１時間に１回の割合で同時に行った。また、酸素水の灌水は６時から１６時までは１時間に１回の割合で行い、夜間は午前０時に１回の灌水を行った。
【００５７】
実験は４週間行い、バラの病害虫の影響と育成状況を観察した。観察内容は、病気の有無、害虫の有無、新芽の数・伸び、バラの茎の長さ・太さ及び長さのばらつき、花の大きさ、葉の色・ツヤ、株の大きさである。表１に試験内容を、表２に病害虫の影響の結果を、表３にバラの育成結果をそれぞれ示す。
【００５８】
試験結果より以下のことが判明した。
表２，表３の結果より、全体的なバラの発育はオゾンガスを放出したビニールハウス内の方が良好であった。これは病気や害虫の被害を効果的に防止できたためである。特に表２の結果より明らかなように、オゾンガスを放出したビニールハウス内のバラは、オゾン水噴霧を行わない場合には葉に小さな変色の発生は若干みられたものの「うどん粉病」は発生せず、オゾンガスのみでも病気を抑制する効果が認められた。また、害虫による被害は発生せず、害虫に対する忌避効果があることが証明された。
【００５９】
オゾン水の噴霧はオゾンガスと併用することで病気や害虫の被害が全く発生せず、効果的に病害虫を防止する効果が認められた。高濃度のオゾンガスは植物や人間に対して毒性があるが、オゾン水中のオゾンは安定しているために毒性が低く、１ｐｐｍ以上の濃度のオゾン水を植物に噴霧しても薬害は発生せず、植物に侵入した病原菌や害虫を駆除する効果がある。そのため、オゾンガス濃度を植物５６付近で０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下に調整し、1ｐｐｍ以上のオゾン水噴霧とを併用することにより、効果的に栽培室１０内に侵入した病原菌や害虫を駆除することが確かめられた。
【００６０】
一方、オゾン水を噴霧したバラの葉は色・ツヤが非常に良好であった。これは、葉の表面を殺菌するため葉が活性化したためである。さらに、オゾン水噴霧は昼間の温度上昇時期にはバラを冷却する効果も認められ、バラの育成にも貢献することが確かめられた。
【００６１】
単純に水を噴霧しても冷却効果は認められるが、水中には雑多な菌が繁殖しているために、水を噴霧して湿度を上げると菌の繁殖を促しバラが病気にかかりやすくなる。しかし、オゾン水中には菌がほとんど存在しないためにオゾン水を噴霧して湿度を上げてもバラの病気を引き起こすことがないことが確かめられた。
【００６２】
さらに表３の結果より、酸素水の灌水はバラの芽の発生を通常より２倍以上増加させ、茎や株も著しく成長させた。通常よりも茎は太く、長く、株は大きく成長した結果、花の大きさも通常よりも大きくなった。さらに、茎の長さのばらつきも小さくなり、酸素水を灌水したプランターのバラはすべて同じように成長した。一方、酸素水を灌水しないバラは、茎や株の大きさは普通レベルであり、花も小さめであった。
【００６３】
以上の結果より、本発明における植物栽培システム１は効果的に植物５６の病気や害虫による被害を防止し、かつ植物５６の育成を効果的に促進することが確かめられた。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの栽培室の外観図である。
【図３】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾンガス発生装置の構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾンガス放出装置の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾン水生成装置の構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用するオゾン水噴霧装置の構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用する酸素水生成装置の構成図である。
【図８】本発明の実施形態に係る植物栽培システムに使用する酸素水灌水装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 植物栽培システム
１０ 栽培室
１２ オゾンガス発生装置
１４ オゾンガス放出装置
１６ オゾン水生成装置
１８ オゾン水噴霧装置
２０ 酸素水生成装置
２２ 酸素水灌水装置
２４ コンプレッサー
２６ 除湿機
２８ 吸着塔
３０ オゾナイザー
３２ バルブ
３４ 配管
３６ オゾンガス放出ノズル
３８ オゾンガス濃度検出器
４０ エジェクタ
４２ ミキシング装置
４４ オゾン水貯留槽
４６ オゾン濃度検出器
４８ ポンプ
４９ 送水管
５０ ポンプ
５２ 配管
５４ オゾン水噴霧ノズル
５６ 植物
５８ 栽培床
６０ 酸素水貯留槽
６２ ポンプ
６４ 酸素濃度検出器
６６ ポンプ
７０ ポンプ
７２ 配管
７４ 点滴チューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、
前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムにおいて、
前記オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置と、
前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水を、前記栽培室内の前記植物に噴霧するオゾン水噴霧装置と、
前記オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置と、
前記酸素水生成装置により生成された酸素水を、前記栽培室内の前記植物の栽培床に灌水する酸素水灌水装置とを有し、
前記オゾン水生成装置は、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水を生成することを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
請求項１に記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾンガスのオゾン濃度が０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾン水のオゾン濃度が１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾン水噴霧装置の噴霧ノズルが前記植物から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲内に設けられていることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の植物栽培システムにおいて、前記酸素水中の酸素濃度が２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項１】
植物を栽培するための閉空間を形成する栽培室と、
オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、
前記オゾンガス発生装置により発生したオゾンガスを前記栽培室内の閉空間に放出するオゾンガス放出装置とを備える植物栽培システムにおいて、
前記オゾンガスを水に溶解させオゾン水を生成するオゾン水生成装置と、
前記オゾン水生成装置により生成されたオゾン水を、前記栽培室内の前記植物に噴霧するオゾン水噴霧装置と、
前記オゾン水中のオゾンを分解して酸素水を生成する酸素水生成装置と、
前記酸素水生成装置により生成された酸素水を、前記栽培室内の前記植物の栽培床に灌水する酸素水灌水装置とを有し、
前記オゾン水生成装置は、オゾン濃度が、前記オゾンガスよりも高いオゾン水を生成することを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
請求項１に記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾンガスのオゾン濃度が０．０１ｐｐｍ以上０．１ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾン水のオゾン濃度が１ｐｐｍ以上７ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の植物栽培システムにおいて、前記オゾン水噴霧装置の噴霧ノズルが前記植物から０．５ｍ以上５ｍ以内の範囲内に設けられていることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の植物栽培システムにおいて、前記酸素水中の酸素濃度が２０ｐｐｍ以上６０ｐｐｍ以下であることを特徴とする植物栽培システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５５１７１（Ｐ２０１２−５５１７１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８４８６（Ｐ２０１０−１９８４８６）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（５１０２３９８４２）株式会社システムオースリー (1)
【出願人】（５１０２３９８５３）株式会社華ぷらす (1)
【出願人】（３９１０４５９３４）株式会社リガルジョイント (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（５１０２３９８４２）株式会社システムオースリー (1)
【出願人】（５１０２３９８５３）株式会社華ぷらす (1)
【出願人】（３９１０４５９３４）株式会社リガルジョイント (14)
【Ｆターム（参考）】
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