植物栽培装置、育苗装置および植物栽培方法
【課題】植物栽培装置において、供給する養液や水の使用量を低減すると共に簡単な設備を簡単として設備コストを低減する。
【解決手段】栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に配列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる前記霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする。
【解決手段】栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に配列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる前記霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培装置、育苗装置および植物栽培方法に関し、特に、植物工場や家庭菜園で好適に用いられるものであり、土を使わないと共に養液や水の供給量をできるだけ少量とし、砂漠や水の少ない乾燥地域での植物栽培にも好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
植物栽培装置は従来より多数提案されており、そのうちで、霧栽培方法は、栽培植物の根部に養液を含む霧を噴霧している。この霧栽培方法は、養液の吸収率を高め、育生を速めることができると共に、自動化、省力化ができる等の利点がある。
前記霧植物栽培方法として、特開２００８−１０４３７７号公報、特開平３−２２４４２０号公報、特開昭６２−７４２２８号公報等が提案されている。
また、霧栽培方法とは別に、養液に栽培植物の根部を常時浸漬する水耕栽培方法も提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４３７７号公報
【特許文献２】特開平３−２２４４２０号公報
【特許文献３】特開昭６２−７４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１〜３の霧栽培では、養液を含む霧を発生させる噴霧発生装置と植物を植え付けている栽培装置とは分離し、噴霧発生装置から配管を通して栽培装置へ霧を供給している。このように配管を介して霧を栽培装置へ供給すると、栽培装置内部の加湿効率が低い問題があり、そのため、大量の養液や水を供給する必要がある。かつ、栽培装置内には前記配管と連結したノズルを栽培植物の配置間隔とあわせて複数個配置する必要があり、設備コストがかかる問題がある。
また、水耕栽培も大量の養液や水を供給する必要があり、そのため、貯液設備、流液設備、配管設備や制御設備が必要となり、設備コストがかかる問題がある。さらに、水耕栽培では水中に常時根部が浸かっているため、根腐りが発生しやすい問題もある。
【０００５】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、噴霧発生装置で発生させる養液を含む霧を効率良く栽培植物に供給して、水や養液の使用量を抑制できるようにし、かつ、簡単な設備として設備コストの低減を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、第１の発明として、
栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、
前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に並列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、
前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする植物栽培装置を提供している。
【０００７】
前記のように、本発明では、栽培植物の根部を垂れ下げて配列する中空部内にノズルを配置し、該ノズルから根部に向けて養液を霧状として直接に噴射することを特徴としている。該構成とすると、ノズルからの噴射される霧の風速で根部を揺らすことができ、根部の全面を霧に接触させて根部から養分の吸収を効率的に行わせることができ、植物の生長を促進させることができる。
かつ、中空部内に養液を含む霧を充満させることで、養液を無駄なく植物に吸収させることができるため、肥料および水の供給量を低減でき、コストの低減を図ることができる。かつ、養液や水の貯留設備、配管設備を簡素化でき、設備コストも低減できる。
なお、養液を霧状として噴射すると共に、適時水だけを霧状として噴射してもよい。
【０００８】
前記栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で、前記栽培ボックスの上面開口を閉鎖して、前記中空部を形成することが好ましい。
【０００９】
前記のように、栽培植物の少なくとも根部にノズルから噴射される養液を含む霧を接触させて吸収させる必要があるが、根部に限定されず、養液や水をノズルから噴射して地上部の茎や葉部にも接触させて吸収させることができる構成としてもよい。
【００１０】
即ち、前記栽培ボックス内に、栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で区画される上下中空部を設け、
前記上下中空部にそれぞれ前記ノズルを配置し、下部中空部内に設置したノズルから噴射される養液を含む霧を栽培植物の根部に供給する一方、上部中空部内に設置したノズルから噴射される養液および水を栽培植物の地上部の茎および葉部に供給する構成としてもよい。
【００１１】
前記ノズルを前記栽培植物の根部を配列する中空部を囲む一側壁の内面に沿って取り付け、該一側壁から対向する他側壁に向けて並列される前記栽培植物の根部に向けて、前記霧を０．５ｍ／ｓ以上で噴射し、該霧で前記中空部内の湿度を９５％以上とし、かつ、
前記ノズルは、養液を含む液体と空気とからなる２流体を混合して平均粒径１０μｍ未満の水滴として噴射するノズル、または養液を含む液体のみからなる１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴として噴射するノズルとしていることが好ましい。
【００１２】
前記ノズルから噴射する霧は、肥料を所要倍率で水で希釈した養液からなる水滴を含むものである。該養液を含む霧は前記中空部内が湿度９５％以上に保持されるように間欠的にノズルから噴射することが好ましい。
【００１３】
前記のように、ノズルは養液からなる液体と空気とからなる２流体を混合して、平均粒径１０μｍ未満の水滴を含むドライフォグとして噴射する２流体ノズル、または養液からなる液体のみからなる１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴を含むセミドライフォグとして噴射する１流体ノズルを用いている。
前記ドライフォグとは空中に浮遊し物体に付着しない濡れない霧である。前記セミドライフォグとは物体に付着するがすぐに蒸発する霧である。
このように、ドラフォグまたはセミドライフォグとすることで、前記中空部中に養液の水滴を浮遊させ、下部に水滴として落下させにくくすることで、前記中空部中にノズルから噴射する霧を浮遊させて充満させやすくすることができる。
前記ドライフォグを２流体ノズルから噴射しているのは、液体を空気と混合させることで液滴を微粒化できることによる。一方、１流体ノズルから液体のみを噴射しても、液滴を１０μｍ以上３０μｍ以下のセミドライフォグとすることは可能であり、エアを不要とすることで、圧力エア源に要するコストを不要して、コスト削減を図ることができる。
【００１４】
前記栽培ボックスの１つの中空部を囲む一方の側壁に、前記ノズルを１つ取り付けていることが好ましい。
前記のように、従来提案されている装置では、間隔をあけて配置される栽培植物と対応させて複数のノズルを配置している場合が多い。これに対して、本発明では１つの中空部に１つのノズルを取り付け、該ノズルからの噴霧を中空部の一方側から他方側へと流している。これにより、中空部の一方側から他方側へと並設した複数の栽培植物に養液を含む霧を供給することができる。このように、ノズルを１つとすることで配管を簡素化でき、設備コストを低減できる。かつ、メンテナンスも簡単とすることができる。
【００１５】
前記栽培ボックスを上下複数段で設置し、各栽培ボックスの上壁を水平配置し、この上壁に前記支持材で閉鎖する開口を設けていることが好ましい。
上下複数段で設置する栽培ボックスは成長する栽培植物の高さに応じた間隔をあけ、かつ、各栽培ボックスの上部に照明装置等を配置している。
【００１６】
前記のように、栽培植物の根部を配置する中空部を囲む上壁に開口を設け、前記栽培植物を揺動自在に支持する支持材で前記開口を閉鎖している。
上部に前記根部が配列される中空部内には、その下部に、前記ノズルの設置側の一方側から他方側に向けて上向きに傾斜する傾斜板を配置すると共に、該傾斜板の傾斜方向の両端と前記栽培ボックスの両側壁内面との間に循環流発生用の隙間をあけ、
前記ノズルから噴射する霧が前記傾斜板の上面に沿って流れた後に前記循環流発生用の隙間を通って前記傾斜板の下面側に流れ込み、該傾斜板を挟んで前記中空部内を循環する構成としていることが好ましい。
【００１７】
栽培ボックスの長さが、例えば６ｍ以上と長い場合には、ノズルから噴射する霧を栽培植物に均等に供給しにくいため、前記した傾斜板を配置し、かつ、傾斜板に沿って霧を循環させることにより、中空部内に並設する栽培植物の全体に養液を含む霧を均等に供給すると共に、該霧を循環流とすることで流れを持続できるようにしている。
傾斜板をノズル設置側の一端から他端に向けて上向き傾斜させているのは、ノズル設置側では噴射される霧の流速が早いため、霧の流通容積を大として流速を低下させる一方、ノズル設置側から離れると霧の速度は低下するため流通容積を小として流速の低下を抑制している。このように、上面に配置する支持材で支持されている栽培植物に対して供給する霧の速度を略一定とすることで、各栽培植物に対する養液の供給量を均等化できる。
なお、栽培ボックスの長さが１〜３ｍ程度と短い場合には、ノズルから噴射する霧を全栽培植物に直接に吹き付けることができるため、前記傾斜板は必ずしも設置する必要はない。
【００１８】
前記ノズル設置側と反対側の前記循環流発生用の隙間を通して前記傾斜板の下面側に前記霧を誘導するファンを設置していることが好ましい。
前記ファンを設置すると、傾斜板を挟んで還流する霧の循環流れを強制的に発生させることができる。これにより、養液を含む霧の流れで栽培植物の垂れ下がっている根部を揺らせることができ、栽培植物の生長を促進できる。
【００１９】
前記栽培ボックスの開口を閉鎖する支持材は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板を備え、該支持板に間隔をあけて複数の植付穴を穿設し、各植付穴の少なくとも底面を吸水穴となる連続空孔を有する弾性発泡シートで塞ぎ、該弾性発泡シートを前記植物栽培の根部で突き破って前記中空部に根部を垂れ下げていることが好ましい。
【００２０】
前記支持板として発泡スチロール板を用いると、軽量化できると共に断熱性を持たせることができ、中空部内の過熱化を防止でき、根腐れを防止できる。
前記弾性発泡シートとしてスポンジシートが好適に用いられる。該スポンジシートは空孔が微小で密であることが好ましい。かつ、該スポンジシートは厚さ１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の薄肉とし、出来るだけ薄くしていることが好ましい。このように薄肉化すると、養液が浸透し易い。かつ、栽培植物の成長する根部でスポンジシートを容易に突き破らせて、養液を含む霧を充満させる中空部内に栽培植物の根部を自動的に垂れ下がらせることができる。
【００２１】
前記発泡スチロール板の上面に遮熱シートを積層して前記支持材を積層板としていることが好ましい。該遮熱シートとしてアルミ箔、該アルミ箔と微小凸部を多数突設した樹脂シートとの積層シート等が好適に用いられる。
【００２２】
前記支持材の上方には照明手段を設置して栽培植物の地上部を照明するが、該照明手段から発生する照明光で支持材が過熱されると、中空部内も過熱化され、中空部内で栽培植物の根腐れが発生する恐れがある。よって、照明光を反射する前記アルミ箔またはアルミ箔の積層材を配置し、中空部内の過熱を防止することが好ましい。
【００２３】
同様な理由から、前記栽培ボックスの中空部を囲む側壁および底壁に断熱材および遮光材を積層していることが好ましい。
断熱材としては発泡スチロール等、遮光材としては黒色ビニルシート等が好適に用いられ、栽培ボックスの前記側壁及び底壁の外面に貼り付けている。
【００２４】
前記支持材に設けた植付穴に着脱自在に内嵌するポットを設け、該ポットの上端に前記植付穴の周縁に載置するフランジを設け、スポンジシートからなる前記弾性発泡シートを前記ポットの内周面から底面開口に沿って取り付け、各ポット内に前記栽培植物を揺動自在に支持することが好ましい。
【００２５】
なお、前記弾性発泡シートの周縁を植付穴の上面側周縁に固定して、該弾性発泡シートを植付穴の内周面に沿って配置し、該植付穴の底面開口を塞ぐように位置させることができれば、前記ポットを不要としてもよい。
前記植付穴の形状は限定されないが、下向きに縮小するテーパ穴とすると、前記ポットを用いずにスポンジシートを内嵌保持しやすくなる。
【００２６】
前記栽培ボックスの開口に配置する前記支持材は複数枚とし、これら複数の支持材を前記栽培ボックスの開口に着脱自在に取り付けて並列配置することが好ましい。
【００２７】
また、第２の発明として、前記栽培植物をフロート支持する支持材を養液を貯溜する育苗容器に浮せ、前記支持材に設けた植付穴の底面開口を閉鎖するスポンジシートを前記植付穴より養液側へと突出させて該スポンジシートの底部に養液を浸透させ、前記スポンジシートの底部上を栽培植物の種または苗の載置面としている育苗装置を提供している。
【００２８】
前記第１の発明は、植物に根が出て、該根がスポンジシートを突き破って支持材から垂れ下がった状態から育生する植物栽培装置である。
これに対して、第２の発明の育苗装置は、種またはスポンジシートを根が突き破れない状態の苗を支持材で保持して、養液を溜めた容器内に浮かせて育生する装置である。
該育苗容器では、支持材に設けた植付穴内に配置したスポンジシートの上面で種または苗を保持し、スポンジシートの下面から浸透してくる養液を種または苗に供給して生育している。前記支持材は発泡スチロール板で形成しているため、養液を貯留した浅底の容器内に浮かせることができ、簡単に支持材を設置できると共に取り出すことができる。また、養液に支持材を浮かせ、種と養液の液面を同じ高さとすることで、種の成長を一定にすることができ、栽培管理を容易とすることができる。
【００２９】
さらに、第３の発明として、前記第２の発明の育苗装置で育成した栽培植物の根部が前記スポンジシートを突き破ると、育成した植物を前記支持材に保持した状態で前記育苗容器から取り出し、第１の発明の植物栽培装置の栽培ボックスの開口に移し変えて取り付ける植物栽培方法を提供している。
【００３０】
前記植物栽培方法によれば、育苗装置の容器内で、種から根部が出て、該根部がスポンジシートを突き破った状態まで育てた後、支持材を取り出して栽培装置の栽培ボックスに移し変えるだけでよい。このように、支持材やポットから栽培植物を取り出して移動させるのではなく、支持材で支持した状態で移動させるため、栽培植物へのダメージを無くして短時間で移植することができる。
【００３１】
本発明の栽培装置および栽培方法で栽培できる植物としては、サラダナ、リーフレタス、ベビーリーフ、ミズナ、大葉、ケーキキャベツなどの葉菜、トマト、イチゴ、メロン、マンゴーなどの果菜、ジャガイモ、ラデイッシュなどの根菜が挙げられる。さらに、花類を栽培することもできる。
【発明の効果】
【００３２】
前記第１の発明の植物栽培装置では、栽培植物の根部を栽培ボックスの中空部に垂れ下げ、該中空部内に設置したノズルから養液を含む霧を根部に向けて直接に噴霧しているため、根部を揺らせながら養分を吸収させることができ、栽培植物の生長を促進できる。
また、養液を含む霧を根部に向けて直接に噴霧しているため、効率よく養分を根部に吸収させることができ、その結果、肥料や水の使用量を減少できる。かつ、中空部内にノズルを配置しているため、ノズル設置の設備を簡素化でき、設備コストを低減することもできる。
【００３３】
前記第２の発明の育苗装置では、栽培植物を種（または苗）の段階から根が張り出す状態まで確実に生長させることができる。
【００３４】
かつ、第３の発明の栽培方法では、育苗装置で生長させた栽培植物を栽培装置へ移植する際に、支持材ごと栽培植物を移動できるため、栽培植物にダメージを与えず、短時間に効率よく移植することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１実施形態の栽培装置のユニットを示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は栽培装置と制御装置とを示す斜視図、（Ｂ）は栽培装置と制御装置との関係を示す説明図である。
【図３】前記栽培装置の栽培ボックスの概略断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】栽培ボックスに栽培植物を保持した支持材の蓋をかぶせる状態を示す斜視図である。
【図６】前記支持材の拡大断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は前記栽培ボックス内に設置する２流体ノズルを示す図面である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は前記栽培ボックス内に設置する１流体ノズルを示す図面である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示し、育苗容器に支持材を浸けた状態の断面図である。
【図１０】第３実施形態を示す概略図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は第３実施形態の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の栽培装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に第１実施形態を示す。
第１実施形態の植物栽培装置は、図１（Ａ）（Ｂ）および図２に示すように、複数の栽培ボックス１を搭載フレーム１０に載置して上下複数段に配置している。これを１つのユニットＵとすると、複数のユニットを植物工場内に設置している。
なお、栽培ボックス１は植物工場の建屋内に設置する以外に、ビニルハウス等の温室内に設置してもよいし、家庭で栽培する場合は庭やベランダに設置してもよい。
【００３７】
前記各栽培ボックス１は横長なボックスからなり、本実施形態では長さＬが６ｍ、幅Ｗが１ｍであり、上下２段に栽培ボックス１を搭載フレーム１０に搭載した状態で１ユニットＵの高さＨを２ｍとしている。なお、該栽培ボックス１の長さ、幅、高さは制限されない。該栽培ボックス１は樹脂または繊維強化樹脂の成形品としている。但し、樹脂成形品に限定されず、中空部を略密閉できる強度材から形成すれば、材質は限定されない。
【００３８】
各栽培ボックス１には長さ方向Ｌに一定間隔をあけると共に、幅方向Ｗにも一定間隔をあけて多数個の栽培植物Ｐを栽培できる大きさとしている。本実施形態では栽培植物Ｐは野菜からなる作物としいる。
【００３９】
図３〜５に示すように、栽培ボックス１は底壁１ａ、長さ方向に対向する左右側壁１ｂ、１ｃ、および前後側壁１ｄ、１ｅを備えた直方体形状とし、上面は開口１ｈとしている。該開口１ｈを閉鎖する蓋材として複数の支持材２（２Ａ〜２Ｅ）を備えている。図４に示すように、各支持材２は幅方向Ｗの両端に突設した係止部２ａを備え、該係止部２ａを栽培ボックス１の前後側壁１ｄ、１ｅの上端面に係止して着脱自在に取り付けている。
【００４０】
前記各支持材２で開口１ｈを閉鎖することにより栽培ボックス１の内部に略密閉された中空部３を形成している。該中空部３内に前記支持材２でフロート支持された栽培植物Ｐの根Ｐｒを上面から垂れ下げている。即ち、中空部３を根部収容空間としている。
【００４１】
前記支持材２は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板２０と、該支持板２０の上面に固着する遮熱シート２１とからなる積層板としている。該遮熱シートとしてはアルミ箔または微小凸部を多数突設した樹脂シートの表面にアルミ箔をラミネートした積層シートを用いている。
前記支持板２０と遮熱シート２１との積層板からなる各支持材２には、長さ方向Ｌと幅方向Ｗに間隔をあけて、複数個の植付穴２２を設けている。これら植付穴２２は、図６に示すように、下向きに縮径するテーパ穴としているが、穴の形状は限定されない。
【００４２】
各植付穴２２には、上端にフランジ２３ａを突設した台円錐筒形状のポット２３を上方から挿入して内嵌し、フランジ２３ａを植付穴２２の周縁上面に載置してポット２３を支持材２に着脱自在に取り付けている。該ポット２３の内周面に沿ってスポンジシート２４からなる弾性発泡シートを取り付け、該スポンジシート２４でポット２３および植付穴２２の底面開口を閉鎖している。
【００４３】
前記スポンジシート２４は微小な空孔が密に連続して形成されたものとし、その肉厚は１ｍｍ〜５ｍｍの薄肉とし、本実施形態では約２ｍｍとしている。
前記各ポット２３のスポンジシート２４で囲まれた空間に、各１本の栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕの境界が挿入されている。植付穴２２およびポット２３の底面開口を閉鎖するスポンジシート２４の閉鎖部２４ａを栽培植物Ｐの根部Ｐｒが突き破って垂れ下がっている。このように、栽培植物Ｐを支持材２でフロート支持している。
【００４４】
前記栽培植物Ｐをフロート支持した支持材２で栽培ボックス１の上面開口１ｈを閉鎖すると、中空部３内には上面から栽培植物Ｐの根部Ｐｒが長さ方向および幅方向に一定間隔をあけて垂れ下がった状態で並列している。かつ、中空部３内に垂れ下がった各栽培植物Ｐの根部Ｐｒは中空部３内に垂れ下がっているだけであるため、揺動しやすくなっている。
【００４５】
前記栽培ボックス１の中空部３を囲む図中左側壁１ｂの内面の幅方向Ｗの略中央位置に、１本のノズル５を取り付けている。該ノズル５は肥料を水により所要倍率で希釈した養液を平均粒径１０μｍ未満のドライフォグとして噴射する２流体ノズルとしている。
該ノズル５には図２に示すように栽培ボックス１の外部に配置した制御装置に接続した配管７を通して養液を供給すると共に、コンプレッサー４５（またはブロアから）圧力空気を供給し、中空部３内に配置したノズル５から対向する右側壁１ｃに向けてドライフォグを噴霧している。これにより栽培ボックス１の左右両側壁１ｂと１ｃとの間に配列した栽培植物Ｐの根部Ｐｒにドライフォグを直接に吹き付け、根部Ｐｒを揺らせると共に養液の液滴を根部Ｐｒに接触させて養液を吸収させている。なお、ノズル５からドライフォグとして噴射する霧は養液の水滴を含む霧に限定されず、必要に応じて、水だけをドライフォグとして供給する場合もある。
【００４６】
また、栽培ボックス１の中空部３内の下部に、図３、４に示すように、ノズル５の設置側の側壁１ｂ側から側壁１ｃ側に向けて上向きに傾斜する傾斜板８を配置している。該傾斜板８の傾斜角度θは５度以下で、２度〜３度の範囲としていることが好ましい。
ノズル５は傾斜板８より上方位置に配置している。傾斜板８の長さは栽培ボックス１の長さＬより若干短くし、傾斜板８の長さ方向の両端と栽培ボックス１の側壁１ｂ、１ｃの内面との間にそれぞれ循環流発生用の隙間９Ａ、９Ｂを設けている。これにより、ノズル５から噴射するドライフォグの霧Ｍが傾斜板８の上面に沿って流れた後に循環流発生用の隙間９Ａを通って傾斜板８の下面側へと流れ、循環流発生用の隙間９Ｂから傾斜板８の上面側へと流れ、傾斜板８を挟んで循環できるようにしている。
【００４７】
図４に示すように、傾斜板８の幅は栽培ボックス１の幅Ｗと同等とし、傾斜板８の上面側を流れる霧Ｍが幅方向から傾斜板８の下面側へと流れ込まないようにしている。
また、ノズル５の設置側と反対側の循環流発生用の隙間９Ａを通して傾斜板８の下面側に霧Ｍを確実に誘導できるようにファン１１を設置している。このファン１１により傾斜板８の上面側を流れる霧Ｍを吸引して傾斜板８の下面側で吐出させて前記循環流れを強制的に発生させている。
【００４８】
さらに、ノズル５にもファン１２を付設して、ノズル５から噴射する霧Ｍが傾斜板８の上面に沿って流れると共に側壁１ｃへ届くように噴射距離を増大させ、かつ、霧Ｍに０．５ｍ／ｓｅｃの風速を与えている。なお、栽培ボックス１の長さが比較的短い場合には、ノズル５に付設するファン１２を無くすことができる。
【００４９】
前記のように、中空部３内に傾斜板８を配置すると共に、ファン１１、１２を配置することで、中空部３内に養液を含む霧Ｍに循環流れを発生させ、霧Ｍが中空部３内で滞留させないようにしている。このように、霧Ｍの循環流れで中空部３内に垂れ下がらせた栽培植物Ｐの根部Ｐｒを揺らすことで、栽培植物の成長を促進できる。
【００５０】
さらに、中空部３を囲む栽培ボックス１の底壁１ａ、側壁１ｂ〜１ｅの外面に黒色ビニルシートからなる遮光材１５と、発泡スチロールからなる断熱材１６を積層している。これにより、中空部３内の過熱を防止すると共に遮光し、栽培植物Ｐの根部Ｐｒにとって最適環境に保持している。
【００５１】
前記中空部３に設置するノズル５として前記のように２流体ノズルを用いてドライフォッグからなる霧Ｍを噴霧させている。この種の２流体ノズルとしては本出願人が提供しているドライフォグ発生用の２流体ノズルが好適に用いられる。本実施形態では、特開２００８−３０６５８５号公報に記載の図７（Ａ）（Ｂ）に示すノズル５を用いている。
【００５２】
前記ノズル５は、本体５２の中心線（Ｓ１）上の噴射側先端に第一噴口５３を設け、該第一噴口５３を挟むと共に第一噴口５３より噴射側（Ｘ）に突出する位置に第二噴口５４と第三噴口５５とを設けている。該第二噴口５４と第三噴口５５とは中心線（Ｓ１）を支軸として対称としている。
【００５３】
本体５２には液体を流通させる液体流路５７と、圧搾空気を流通させる空気流路５８とを設け、液体流路５７と空気流路５８のそれぞれ一端は、本体５２の流体供給側の端面５２ａに液体供給口５７ａ、空気供給口５８ａとして開口している。
前記液体流路５７と空気流路５８とは第二噴口５４と第三噴口５５に連通して気液混合液を噴射させ、第一噴口５３には空気流路５８のみを連通させてエアを噴射させ、これら３つの噴口から噴射する流体を噴射側（Ｘ）の１つの衝突点（Ｐ０）で衝突させている。
【００５４】
前記のように、第一噴口５３は本体５２の中心線（Ｓ１）上に位置する噴射側端面５２ｂの中心に設けた突出部５２ｃの先端に設けている。本体５２の外周部を噴射側に向けて拡径させ、左右両側の中央部に更に噴射側へ拡径しながら突出させた分岐部５２ｄ、５２ｅを設けている。各分岐部５２ｄ、５２ｅの先端側は逆方向の縮径方向へ屈折させた屈折部５２ｆ、５２ｇを設けている。一方の屈折部５２ｆの先端に第二噴口５４を設け、他方の屈折部５２ｇの先端に第三噴口５５を設けている。
【００５５】
前記液体流路５７は液体供給口５７ａと連通させた流入路５７ｂを２方向に分岐させ、前記分岐部５２ｄから屈折部５２ｆを通り第二噴口５４に達する分岐通路５７ｃと、前記分岐部５２ｅから屈折部５２ｇを通り第三噴口５５に達する分岐通路５７ｄを設けている。
前記空気流路５８は空気供給口５８ａと連通させた流入路５８ｂを３方向に分岐させ、第一噴口５３に連通する分岐通路５８ｃ、第二噴口５４に連通する分岐通路５８ｄ、第三噴口５５に連通する分岐通路５８ｅを設けている。
前記第二噴口５４と第三噴口５５とからは、それぞれ、液体流路５７と空気流路５８とから供給される水と空気を液体を中心として空気を外周側から外部混合して気液混合液として噴射している。
【００５６】
第二噴口５４の中心線（Ｓ２）と第三噴口５５の中心線（Ｓ３）は、ノズル中心線（Ｓ１）の噴射側（Ｘ）の延長線に向けて傾斜し、前記衝突点Ｐ０で交差させ、該衝突点Ｐ０で第一噴口５３からの噴射する空気と、第二噴口５４および第三噴口５５から噴射する気液混合液の３つの流体を衝突させている。
また、第一噴口５３の先端点から衝突点（Ｐ０）までの距離Ｌ１は、第二、第三噴口５４、５５の先端点から衝突点（Ｐ０）までの距離Ｌ２は前記距離Ｌ１より短い（Ｌ２＜Ｌ１）としている。
【００５７】
前記構成としたノズル５では、第一噴口５３から噴射する空気と、第二、第三噴口５４、５５から噴射する気液混合液が、第一噴口５３の先端から距離Ｌ１をあけた１つの衝突点（Ｐ０）で衝突して外部混合する。
この３方からの流体の衝突で衝突点（Ｐ０）に超音波が発生し、該超音波により混合した流体を超音波振動で霧中の粒子をより１０μｍ未満に微粒化でき、ドライフォグからなる霧を発生させることができる。
【００５８】
前記した植物栽培装置の栽培ボックス１を植物工場内に設置し、かつ、植物工場内には、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、栽培ボックス１に隣接して制御装置を設置している。この制御装置で図１に示すユニットＵを複数台制御している。
【００５９】
また、各栽培ボックス１の上方に蛍光灯またはＬＥＤからなる照明装置４０およびＣＯ２供給ヘッダ４１を設置し、さらに、側方に送風ファン、温度・風・Ｃ０２の検出センサーユニット４３を設置している。栽培ボックス１の中空部３内の温度および湿度を測定するセンサー４４も設置している。
さらに、栽培ボックス１の外部に設置した制御ボックス８０にコンプレッサー４５、エアータンク４６、液肥タンク４７、ポンプ４８、Ｃ０２ボンベ４９を接続している。
コンプレッサー４５からの圧力空気、液肥タンク４７からの養液を制御ボックス８０で調整して配合し、配管７を通してノズル５へ送給し、所要時間毎に養液を含む霧Ｍを噴霧している。
【００６０】
前記植物栽培装置を用いた栽培方法について、以下に説明する。
栽培ボックス１の上面の開口１ｈを図５に示すように、支持材２で閉鎖し、中空部３を略密閉している。支持材２には、その各植付穴２２内に栽培植物Ｐを収容したポット２３を挿入して取りつけている。よって、支持材２で開口１ｈを閉鎖した状態で中空部３内には上方に配置する支持材２から長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて栽培植物Ｐの根部Ｐｒが垂れ下がった状態となる。
【００６１】
前記中空部３内にはノズル５から定期的に養液を含む霧Ｍを噴霧し、中空部３内を湿度９５％以上となるように霧Ｍを充満させている。
また、ノズル５から噴射する霧Ｍの噴射圧およびファン１１、１２から供給する風により、養液を含む霧Ｍを風速０．５ｍ／ｓｅｃ以上としている。この風速を有する霧Ｍを中空部３内で傾斜板８の上面側を、ノズル５の設置側の側壁１ｂから対向する側壁１ｃ側へと流通させ、ついで、ファン１１により吸引して、傾斜板８の下面側で側壁１ｃ側から側壁１ｂ側へと流通させている。このように、中空部３内で霧Ｍを滞留させずに循環流れとして、栽培植物Ｐの根部Ｐｒを揺らせながら霧Ｍを接触させて、養液を根部Ｐｒに吸収させている。また、養液をノズル５から噴射すると共に、水だけを定期的に噴射してもよい。
【００６２】
このように、養液や水をドライフォグにして栽培植物Ｐの根部Ｐｒにとって最適な状態で、かつ、最適な量を供給でき、栽培植物に最適な環境を与えることができる。よって、収穫量を増大させることができる。
また、栽培植物Ｐの生長に必要な養液をドライフォグにして中空部３内に直接噴射することで、養液や水の使用量を最小とすることができる。また、ドライフォグとして中空部３内の全体に略均等に充満させるために、ノズル５は１つでよく複数個数を設置する必要はない。かつ、ドライフォグは中空部３の空中に浮遊させることができるため、中空部３内に垂れ下げる全ての根部Ｐｒに均等に養液や水を供給することができ、栽培植物Ｐを均等は生長させることができる。
さらに、中空部３の空間に養液や水の粒子が浮遊し、中空部３の底部に落下して液層として溜まらないため、根腐れ等の発生を抑制、防止できる。
【００６３】
前記第１実施形態では、栽培ボックス１内に設置するノズル５として、ドライフォグを発生させる２流体ノズルを用いているが、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように１流体ノズル５−１を用いてもよい。該１流体ノズル５−１では、肥料を所要倍率で希釈した液肥からなる液体のみを噴霧し、１０μｍ以上３０μｍ以下のセミドライフォグを発生させている。ノズル５ー１から噴霧する霧をセミドライフォグとしても、水滴が落下せず、中空部３の空中に浮遊させることができるため、第１実施形態と同様の作用効果を有する。
【００６４】
前記図８に示す１流体ノズル５−１は本出願人の先願である特開２００８−１０４９２９号公報に開示したノズルである。
該ノズル５−１は筒状の本体６２、該本体６２の噴射側壁６２ｂの内面に固定したノズルチップ６３からなる。本体６２は円筒状の周壁６２ａの一端を噴射側壁６２ｂで閉鎖し、その中央に噴口６２ｃを設ける一方、周壁６２ａの他端は開口６２ｄとし、開口６２ｄは供給用配管と連通し、本体６２の中空部６２ｅに流入している。
【００６５】
前記ノズルチップ６３は大略円盤形状とし、本体６２の成型時にモールドして、本体６２の噴射側壁６２ｂの内面に固定している。ノズルチップ６３は本体６２の噴射側壁６２ｂの中心の噴口６２ｃと連通する噴射穴６３ａを中央部に備え、噴射穴６３ａから噴口６２ｃを通して旋回流として養液および水を噴霧する構成としている。前記噴射穴６３ａは、流入側から縮径するテーパ状穴部６３ａ−１と、該テーパ状穴部６３ａ−１に連続して噴口６２ｃに連通する小径穴部６３ａ−２とからなる。図８（Ｂ）に示すように、ノズルチップ６３の内面には９０度間隔をあけて円弧状に湾曲させた旋回溝６３ｂを設け、これら旋回溝６３ｂの内周端をテーパ状穴部６３ａ−１の周縁と連通させ、旋回溝６３ｂを通して液体を旋回させながら流入する構成としている。
【００６６】
前記１流体ノズル５−１では、配管から本体６２に流入する水は、噴射側において、ノズルチップ６３の旋回溝６３ｂを通り、旋回流となって噴射穴６３ａのテーパ状穴部６３ａ−１に流入する。該テーパ状穴部６３ａ−１内で、該穴部の内周面に旋回しながら衝突するため水滴が微細化され、該テーパ状穴部６３ａ−１より噴射側の小径穴部６３ａ−２に流入し、さらに、連通した本体６２の噴口６２ｃから、１０〜３０μｍの微細な水滴となって、セミドライフォグとして噴射される。
【００６７】
図９（Ａ）（Ｂ）に第２実施形態の育苗装置を示す。
第２実施形態の育苗装置で用いる育苗容器３０は１枚の前記支持材２を浮遊させる上面開口の浅底の容器である。なお、育苗容器３０を大きくして複数枚の支持材２を浮遊させてもよい。該育苗容器３０内には養液Ｑを貯溜し、発泡スチロールからなる軽量な支持板からなる支持材２を液面に浮かせている。
【００６８】
前記支持材２に設けた植付穴２２およびポット２３の底面開口を閉鎖するスポンジシート２４の閉鎖部２４ａを養液Ｑ側へと突出させ、スポンジシート２４の閉鎖部２４ａに養液Ｑを常時浸透させている。図９（Ａ）に示すように、スポンジシート２４の閉鎖部２４ａ上に栽培植物Ｐの種Ｐｓを撒いている。
【００６９】
このように、育苗容器３０内でスポンジシート２４で保持した種Ｐｓを常時養液Ｑに接触させていることにより、種Ｐｓの発芽を促進し、図９（Ｂ）に示すように、苗Ｐｙに生長させることができる。なお、苗Ｐｙの状態でスポンジシート２４で保持してポット２３に収容してもよい。
【００７０】
このように、育苗容器３０内の種Ｐｓを苗Ｐｙに生長させ、さらに、前記図６に示すように、苗Ｐｙの根部Ｐｒがスポンジシート２４を突き破る状態まで生長すると、支持材２を育苗容器３０から引き上げて取り出している。支持材２で栽培植物Ｐを保持した状態で、前記図５に示すように、第１実施形態の栽培装置の栽培ボックス１へと移動させ、上面の開口１ｈに閉鎖するようにかぶせる。
【００７１】
前記のように育苗容器３０で種（または苗）の段階から生長させた後、支持材２ごと移動させるために栽培植物Ｐにダメージを与えない利点がある。かつ、支持材２を移動させるだけであるため、育苗容器３０から栽培ボックス１への移植を短時間で効率よく行うことができる。
【００７２】
図１０に第３実施形態を示す。
第３実施形態は、栽培植物Ｐの根部Ｐｒに養液を含む霧を噴射しているだけでなく、栽培植物Ｐの地上部である茎や葉部に向けてノズルから養液および水を直接噴射している。なお、栽培植物の茎や葉部に対しても、根部と同様にドライフォグまたはセミドライフォグにして養液を供給してもよい。
【００７３】
具体的には栽培ボックス１内に、栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕとの境界をフロート支持する前記支持材２で区画して下側の中空部３と上側の中空部７０を設けている。
前記上下の中空部３、７０にそれぞれ各１つのノズル５ー１、７１を配置している。下側の中空部３は前記第１実施形態と同様としているが、傾斜板は配置していない。上側の中空部７０に配置するノルズ７１は１流体ノズルとしている。
下側の中空部３および上側の中空部７０内の湿度、温度を検出するセンサ７２Ａ、７２Ｂを設置し、該センサ７２Ａ、７２Ｂからの検出信号を制御ボックス８０に送信し、ノズル５−１、７１からの養液および水の噴射を制御している。
【００７４】
なお、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に第３実施形態の変形例を示す。
いずれの変形例も、栽培ボックス１内に、栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕとの境界ラインを階段状または傾斜状に変形させ、栽培スペースを有効利用できるようにしている。他の構成は第３実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【符号の説明】
【００７５】
１ 栽培ボックス
２ 支持材
５、５−１ ノズル
８ 傾斜板
１０ 搭載フレーム
１１、１２ ファン
２０ 支持板
２２ 植付穴
２３ ポット
２４ スポンジシート
３０ 育苗容器
８０ 制御ボックス
Ｐ 栽培植物
Ｐｒ 根部
Ｐｓ 種
Ｐｙ 苗
Ｐｕ 地上部
Ｍ 養液を含む霧
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培装置、育苗装置および植物栽培方法に関し、特に、植物工場や家庭菜園で好適に用いられるものであり、土を使わないと共に養液や水の供給量をできるだけ少量とし、砂漠や水の少ない乾燥地域での植物栽培にも好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
植物栽培装置は従来より多数提案されており、そのうちで、霧栽培方法は、栽培植物の根部に養液を含む霧を噴霧している。この霧栽培方法は、養液の吸収率を高め、育生を速めることができると共に、自動化、省力化ができる等の利点がある。
前記霧植物栽培方法として、特開２００８−１０４３７７号公報、特開平３−２２４４２０号公報、特開昭６２−７４２２８号公報等が提案されている。
また、霧栽培方法とは別に、養液に栽培植物の根部を常時浸漬する水耕栽培方法も提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４３７７号公報
【特許文献２】特開平３−２２４４２０号公報
【特許文献３】特開昭６２−７４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１〜３の霧栽培では、養液を含む霧を発生させる噴霧発生装置と植物を植え付けている栽培装置とは分離し、噴霧発生装置から配管を通して栽培装置へ霧を供給している。このように配管を介して霧を栽培装置へ供給すると、栽培装置内部の加湿効率が低い問題があり、そのため、大量の養液や水を供給する必要がある。かつ、栽培装置内には前記配管と連結したノズルを栽培植物の配置間隔とあわせて複数個配置する必要があり、設備コストがかかる問題がある。
また、水耕栽培も大量の養液や水を供給する必要があり、そのため、貯液設備、流液設備、配管設備や制御設備が必要となり、設備コストがかかる問題がある。さらに、水耕栽培では水中に常時根部が浸かっているため、根腐りが発生しやすい問題もある。
【０００５】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、噴霧発生装置で発生させる養液を含む霧を効率良く栽培植物に供給して、水や養液の使用量を抑制できるようにし、かつ、簡単な設備として設備コストの低減を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、第１の発明として、
栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、
前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に並列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、
前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする植物栽培装置を提供している。
【０００７】
前記のように、本発明では、栽培植物の根部を垂れ下げて配列する中空部内にノズルを配置し、該ノズルから根部に向けて養液を霧状として直接に噴射することを特徴としている。該構成とすると、ノズルからの噴射される霧の風速で根部を揺らすことができ、根部の全面を霧に接触させて根部から養分の吸収を効率的に行わせることができ、植物の生長を促進させることができる。
かつ、中空部内に養液を含む霧を充満させることで、養液を無駄なく植物に吸収させることができるため、肥料および水の供給量を低減でき、コストの低減を図ることができる。かつ、養液や水の貯留設備、配管設備を簡素化でき、設備コストも低減できる。
なお、養液を霧状として噴射すると共に、適時水だけを霧状として噴射してもよい。
【０００８】
前記栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で、前記栽培ボックスの上面開口を閉鎖して、前記中空部を形成することが好ましい。
【０００９】
前記のように、栽培植物の少なくとも根部にノズルから噴射される養液を含む霧を接触させて吸収させる必要があるが、根部に限定されず、養液や水をノズルから噴射して地上部の茎や葉部にも接触させて吸収させることができる構成としてもよい。
【００１０】
即ち、前記栽培ボックス内に、栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で区画される上下中空部を設け、
前記上下中空部にそれぞれ前記ノズルを配置し、下部中空部内に設置したノズルから噴射される養液を含む霧を栽培植物の根部に供給する一方、上部中空部内に設置したノズルから噴射される養液および水を栽培植物の地上部の茎および葉部に供給する構成としてもよい。
【００１１】
前記ノズルを前記栽培植物の根部を配列する中空部を囲む一側壁の内面に沿って取り付け、該一側壁から対向する他側壁に向けて並列される前記栽培植物の根部に向けて、前記霧を０．５ｍ／ｓ以上で噴射し、該霧で前記中空部内の湿度を９５％以上とし、かつ、
前記ノズルは、養液を含む液体と空気とからなる２流体を混合して平均粒径１０μｍ未満の水滴として噴射するノズル、または養液を含む液体のみからなる１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴として噴射するノズルとしていることが好ましい。
【００１２】
前記ノズルから噴射する霧は、肥料を所要倍率で水で希釈した養液からなる水滴を含むものである。該養液を含む霧は前記中空部内が湿度９５％以上に保持されるように間欠的にノズルから噴射することが好ましい。
【００１３】
前記のように、ノズルは養液からなる液体と空気とからなる２流体を混合して、平均粒径１０μｍ未満の水滴を含むドライフォグとして噴射する２流体ノズル、または養液からなる液体のみからなる１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴を含むセミドライフォグとして噴射する１流体ノズルを用いている。
前記ドライフォグとは空中に浮遊し物体に付着しない濡れない霧である。前記セミドライフォグとは物体に付着するがすぐに蒸発する霧である。
このように、ドラフォグまたはセミドライフォグとすることで、前記中空部中に養液の水滴を浮遊させ、下部に水滴として落下させにくくすることで、前記中空部中にノズルから噴射する霧を浮遊させて充満させやすくすることができる。
前記ドライフォグを２流体ノズルから噴射しているのは、液体を空気と混合させることで液滴を微粒化できることによる。一方、１流体ノズルから液体のみを噴射しても、液滴を１０μｍ以上３０μｍ以下のセミドライフォグとすることは可能であり、エアを不要とすることで、圧力エア源に要するコストを不要して、コスト削減を図ることができる。
【００１４】
前記栽培ボックスの１つの中空部を囲む一方の側壁に、前記ノズルを１つ取り付けていることが好ましい。
前記のように、従来提案されている装置では、間隔をあけて配置される栽培植物と対応させて複数のノズルを配置している場合が多い。これに対して、本発明では１つの中空部に１つのノズルを取り付け、該ノズルからの噴霧を中空部の一方側から他方側へと流している。これにより、中空部の一方側から他方側へと並設した複数の栽培植物に養液を含む霧を供給することができる。このように、ノズルを１つとすることで配管を簡素化でき、設備コストを低減できる。かつ、メンテナンスも簡単とすることができる。
【００１５】
前記栽培ボックスを上下複数段で設置し、各栽培ボックスの上壁を水平配置し、この上壁に前記支持材で閉鎖する開口を設けていることが好ましい。
上下複数段で設置する栽培ボックスは成長する栽培植物の高さに応じた間隔をあけ、かつ、各栽培ボックスの上部に照明装置等を配置している。
【００１６】
前記のように、栽培植物の根部を配置する中空部を囲む上壁に開口を設け、前記栽培植物を揺動自在に支持する支持材で前記開口を閉鎖している。
上部に前記根部が配列される中空部内には、その下部に、前記ノズルの設置側の一方側から他方側に向けて上向きに傾斜する傾斜板を配置すると共に、該傾斜板の傾斜方向の両端と前記栽培ボックスの両側壁内面との間に循環流発生用の隙間をあけ、
前記ノズルから噴射する霧が前記傾斜板の上面に沿って流れた後に前記循環流発生用の隙間を通って前記傾斜板の下面側に流れ込み、該傾斜板を挟んで前記中空部内を循環する構成としていることが好ましい。
【００１７】
栽培ボックスの長さが、例えば６ｍ以上と長い場合には、ノズルから噴射する霧を栽培植物に均等に供給しにくいため、前記した傾斜板を配置し、かつ、傾斜板に沿って霧を循環させることにより、中空部内に並設する栽培植物の全体に養液を含む霧を均等に供給すると共に、該霧を循環流とすることで流れを持続できるようにしている。
傾斜板をノズル設置側の一端から他端に向けて上向き傾斜させているのは、ノズル設置側では噴射される霧の流速が早いため、霧の流通容積を大として流速を低下させる一方、ノズル設置側から離れると霧の速度は低下するため流通容積を小として流速の低下を抑制している。このように、上面に配置する支持材で支持されている栽培植物に対して供給する霧の速度を略一定とすることで、各栽培植物に対する養液の供給量を均等化できる。
なお、栽培ボックスの長さが１〜３ｍ程度と短い場合には、ノズルから噴射する霧を全栽培植物に直接に吹き付けることができるため、前記傾斜板は必ずしも設置する必要はない。
【００１８】
前記ノズル設置側と反対側の前記循環流発生用の隙間を通して前記傾斜板の下面側に前記霧を誘導するファンを設置していることが好ましい。
前記ファンを設置すると、傾斜板を挟んで還流する霧の循環流れを強制的に発生させることができる。これにより、養液を含む霧の流れで栽培植物の垂れ下がっている根部を揺らせることができ、栽培植物の生長を促進できる。
【００１９】
前記栽培ボックスの開口を閉鎖する支持材は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板を備え、該支持板に間隔をあけて複数の植付穴を穿設し、各植付穴の少なくとも底面を吸水穴となる連続空孔を有する弾性発泡シートで塞ぎ、該弾性発泡シートを前記植物栽培の根部で突き破って前記中空部に根部を垂れ下げていることが好ましい。
【００２０】
前記支持板として発泡スチロール板を用いると、軽量化できると共に断熱性を持たせることができ、中空部内の過熱化を防止でき、根腐れを防止できる。
前記弾性発泡シートとしてスポンジシートが好適に用いられる。該スポンジシートは空孔が微小で密であることが好ましい。かつ、該スポンジシートは厚さ１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の薄肉とし、出来るだけ薄くしていることが好ましい。このように薄肉化すると、養液が浸透し易い。かつ、栽培植物の成長する根部でスポンジシートを容易に突き破らせて、養液を含む霧を充満させる中空部内に栽培植物の根部を自動的に垂れ下がらせることができる。
【００２１】
前記発泡スチロール板の上面に遮熱シートを積層して前記支持材を積層板としていることが好ましい。該遮熱シートとしてアルミ箔、該アルミ箔と微小凸部を多数突設した樹脂シートとの積層シート等が好適に用いられる。
【００２２】
前記支持材の上方には照明手段を設置して栽培植物の地上部を照明するが、該照明手段から発生する照明光で支持材が過熱されると、中空部内も過熱化され、中空部内で栽培植物の根腐れが発生する恐れがある。よって、照明光を反射する前記アルミ箔またはアルミ箔の積層材を配置し、中空部内の過熱を防止することが好ましい。
【００２３】
同様な理由から、前記栽培ボックスの中空部を囲む側壁および底壁に断熱材および遮光材を積層していることが好ましい。
断熱材としては発泡スチロール等、遮光材としては黒色ビニルシート等が好適に用いられ、栽培ボックスの前記側壁及び底壁の外面に貼り付けている。
【００２４】
前記支持材に設けた植付穴に着脱自在に内嵌するポットを設け、該ポットの上端に前記植付穴の周縁に載置するフランジを設け、スポンジシートからなる前記弾性発泡シートを前記ポットの内周面から底面開口に沿って取り付け、各ポット内に前記栽培植物を揺動自在に支持することが好ましい。
【００２５】
なお、前記弾性発泡シートの周縁を植付穴の上面側周縁に固定して、該弾性発泡シートを植付穴の内周面に沿って配置し、該植付穴の底面開口を塞ぐように位置させることができれば、前記ポットを不要としてもよい。
前記植付穴の形状は限定されないが、下向きに縮小するテーパ穴とすると、前記ポットを用いずにスポンジシートを内嵌保持しやすくなる。
【００２６】
前記栽培ボックスの開口に配置する前記支持材は複数枚とし、これら複数の支持材を前記栽培ボックスの開口に着脱自在に取り付けて並列配置することが好ましい。
【００２７】
また、第２の発明として、前記栽培植物をフロート支持する支持材を養液を貯溜する育苗容器に浮せ、前記支持材に設けた植付穴の底面開口を閉鎖するスポンジシートを前記植付穴より養液側へと突出させて該スポンジシートの底部に養液を浸透させ、前記スポンジシートの底部上を栽培植物の種または苗の載置面としている育苗装置を提供している。
【００２８】
前記第１の発明は、植物に根が出て、該根がスポンジシートを突き破って支持材から垂れ下がった状態から育生する植物栽培装置である。
これに対して、第２の発明の育苗装置は、種またはスポンジシートを根が突き破れない状態の苗を支持材で保持して、養液を溜めた容器内に浮かせて育生する装置である。
該育苗容器では、支持材に設けた植付穴内に配置したスポンジシートの上面で種または苗を保持し、スポンジシートの下面から浸透してくる養液を種または苗に供給して生育している。前記支持材は発泡スチロール板で形成しているため、養液を貯留した浅底の容器内に浮かせることができ、簡単に支持材を設置できると共に取り出すことができる。また、養液に支持材を浮かせ、種と養液の液面を同じ高さとすることで、種の成長を一定にすることができ、栽培管理を容易とすることができる。
【００２９】
さらに、第３の発明として、前記第２の発明の育苗装置で育成した栽培植物の根部が前記スポンジシートを突き破ると、育成した植物を前記支持材に保持した状態で前記育苗容器から取り出し、第１の発明の植物栽培装置の栽培ボックスの開口に移し変えて取り付ける植物栽培方法を提供している。
【００３０】
前記植物栽培方法によれば、育苗装置の容器内で、種から根部が出て、該根部がスポンジシートを突き破った状態まで育てた後、支持材を取り出して栽培装置の栽培ボックスに移し変えるだけでよい。このように、支持材やポットから栽培植物を取り出して移動させるのではなく、支持材で支持した状態で移動させるため、栽培植物へのダメージを無くして短時間で移植することができる。
【００３１】
本発明の栽培装置および栽培方法で栽培できる植物としては、サラダナ、リーフレタス、ベビーリーフ、ミズナ、大葉、ケーキキャベツなどの葉菜、トマト、イチゴ、メロン、マンゴーなどの果菜、ジャガイモ、ラデイッシュなどの根菜が挙げられる。さらに、花類を栽培することもできる。
【発明の効果】
【００３２】
前記第１の発明の植物栽培装置では、栽培植物の根部を栽培ボックスの中空部に垂れ下げ、該中空部内に設置したノズルから養液を含む霧を根部に向けて直接に噴霧しているため、根部を揺らせながら養分を吸収させることができ、栽培植物の生長を促進できる。
また、養液を含む霧を根部に向けて直接に噴霧しているため、効率よく養分を根部に吸収させることができ、その結果、肥料や水の使用量を減少できる。かつ、中空部内にノズルを配置しているため、ノズル設置の設備を簡素化でき、設備コストを低減することもできる。
【００３３】
前記第２の発明の育苗装置では、栽培植物を種（または苗）の段階から根が張り出す状態まで確実に生長させることができる。
【００３４】
かつ、第３の発明の栽培方法では、育苗装置で生長させた栽培植物を栽培装置へ移植する際に、支持材ごと栽培植物を移動できるため、栽培植物にダメージを与えず、短時間に効率よく移植することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は本発明の第１実施形態の栽培装置のユニットを示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は栽培装置と制御装置とを示す斜視図、（Ｂ）は栽培装置と制御装置との関係を示す説明図である。
【図３】前記栽培装置の栽培ボックスの概略断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】栽培ボックスに栽培植物を保持した支持材の蓋をかぶせる状態を示す斜視図である。
【図６】前記支持材の拡大断面図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は前記栽培ボックス内に設置する２流体ノズルを示す図面である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は前記栽培ボックス内に設置する１流体ノズルを示す図面である。
【図９】（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示し、育苗容器に支持材を浸けた状態の断面図である。
【図１０】第３実施形態を示す概略図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は第３実施形態の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の栽培装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に第１実施形態を示す。
第１実施形態の植物栽培装置は、図１（Ａ）（Ｂ）および図２に示すように、複数の栽培ボックス１を搭載フレーム１０に載置して上下複数段に配置している。これを１つのユニットＵとすると、複数のユニットを植物工場内に設置している。
なお、栽培ボックス１は植物工場の建屋内に設置する以外に、ビニルハウス等の温室内に設置してもよいし、家庭で栽培する場合は庭やベランダに設置してもよい。
【００３７】
前記各栽培ボックス１は横長なボックスからなり、本実施形態では長さＬが６ｍ、幅Ｗが１ｍであり、上下２段に栽培ボックス１を搭載フレーム１０に搭載した状態で１ユニットＵの高さＨを２ｍとしている。なお、該栽培ボックス１の長さ、幅、高さは制限されない。該栽培ボックス１は樹脂または繊維強化樹脂の成形品としている。但し、樹脂成形品に限定されず、中空部を略密閉できる強度材から形成すれば、材質は限定されない。
【００３８】
各栽培ボックス１には長さ方向Ｌに一定間隔をあけると共に、幅方向Ｗにも一定間隔をあけて多数個の栽培植物Ｐを栽培できる大きさとしている。本実施形態では栽培植物Ｐは野菜からなる作物としいる。
【００３９】
図３〜５に示すように、栽培ボックス１は底壁１ａ、長さ方向に対向する左右側壁１ｂ、１ｃ、および前後側壁１ｄ、１ｅを備えた直方体形状とし、上面は開口１ｈとしている。該開口１ｈを閉鎖する蓋材として複数の支持材２（２Ａ〜２Ｅ）を備えている。図４に示すように、各支持材２は幅方向Ｗの両端に突設した係止部２ａを備え、該係止部２ａを栽培ボックス１の前後側壁１ｄ、１ｅの上端面に係止して着脱自在に取り付けている。
【００４０】
前記各支持材２で開口１ｈを閉鎖することにより栽培ボックス１の内部に略密閉された中空部３を形成している。該中空部３内に前記支持材２でフロート支持された栽培植物Ｐの根Ｐｒを上面から垂れ下げている。即ち、中空部３を根部収容空間としている。
【００４１】
前記支持材２は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板２０と、該支持板２０の上面に固着する遮熱シート２１とからなる積層板としている。該遮熱シートとしてはアルミ箔または微小凸部を多数突設した樹脂シートの表面にアルミ箔をラミネートした積層シートを用いている。
前記支持板２０と遮熱シート２１との積層板からなる各支持材２には、長さ方向Ｌと幅方向Ｗに間隔をあけて、複数個の植付穴２２を設けている。これら植付穴２２は、図６に示すように、下向きに縮径するテーパ穴としているが、穴の形状は限定されない。
【００４２】
各植付穴２２には、上端にフランジ２３ａを突設した台円錐筒形状のポット２３を上方から挿入して内嵌し、フランジ２３ａを植付穴２２の周縁上面に載置してポット２３を支持材２に着脱自在に取り付けている。該ポット２３の内周面に沿ってスポンジシート２４からなる弾性発泡シートを取り付け、該スポンジシート２４でポット２３および植付穴２２の底面開口を閉鎖している。
【００４３】
前記スポンジシート２４は微小な空孔が密に連続して形成されたものとし、その肉厚は１ｍｍ〜５ｍｍの薄肉とし、本実施形態では約２ｍｍとしている。
前記各ポット２３のスポンジシート２４で囲まれた空間に、各１本の栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕの境界が挿入されている。植付穴２２およびポット２３の底面開口を閉鎖するスポンジシート２４の閉鎖部２４ａを栽培植物Ｐの根部Ｐｒが突き破って垂れ下がっている。このように、栽培植物Ｐを支持材２でフロート支持している。
【００４４】
前記栽培植物Ｐをフロート支持した支持材２で栽培ボックス１の上面開口１ｈを閉鎖すると、中空部３内には上面から栽培植物Ｐの根部Ｐｒが長さ方向および幅方向に一定間隔をあけて垂れ下がった状態で並列している。かつ、中空部３内に垂れ下がった各栽培植物Ｐの根部Ｐｒは中空部３内に垂れ下がっているだけであるため、揺動しやすくなっている。
【００４５】
前記栽培ボックス１の中空部３を囲む図中左側壁１ｂの内面の幅方向Ｗの略中央位置に、１本のノズル５を取り付けている。該ノズル５は肥料を水により所要倍率で希釈した養液を平均粒径１０μｍ未満のドライフォグとして噴射する２流体ノズルとしている。
該ノズル５には図２に示すように栽培ボックス１の外部に配置した制御装置に接続した配管７を通して養液を供給すると共に、コンプレッサー４５（またはブロアから）圧力空気を供給し、中空部３内に配置したノズル５から対向する右側壁１ｃに向けてドライフォグを噴霧している。これにより栽培ボックス１の左右両側壁１ｂと１ｃとの間に配列した栽培植物Ｐの根部Ｐｒにドライフォグを直接に吹き付け、根部Ｐｒを揺らせると共に養液の液滴を根部Ｐｒに接触させて養液を吸収させている。なお、ノズル５からドライフォグとして噴射する霧は養液の水滴を含む霧に限定されず、必要に応じて、水だけをドライフォグとして供給する場合もある。
【００４６】
また、栽培ボックス１の中空部３内の下部に、図３、４に示すように、ノズル５の設置側の側壁１ｂ側から側壁１ｃ側に向けて上向きに傾斜する傾斜板８を配置している。該傾斜板８の傾斜角度θは５度以下で、２度〜３度の範囲としていることが好ましい。
ノズル５は傾斜板８より上方位置に配置している。傾斜板８の長さは栽培ボックス１の長さＬより若干短くし、傾斜板８の長さ方向の両端と栽培ボックス１の側壁１ｂ、１ｃの内面との間にそれぞれ循環流発生用の隙間９Ａ、９Ｂを設けている。これにより、ノズル５から噴射するドライフォグの霧Ｍが傾斜板８の上面に沿って流れた後に循環流発生用の隙間９Ａを通って傾斜板８の下面側へと流れ、循環流発生用の隙間９Ｂから傾斜板８の上面側へと流れ、傾斜板８を挟んで循環できるようにしている。
【００４７】
図４に示すように、傾斜板８の幅は栽培ボックス１の幅Ｗと同等とし、傾斜板８の上面側を流れる霧Ｍが幅方向から傾斜板８の下面側へと流れ込まないようにしている。
また、ノズル５の設置側と反対側の循環流発生用の隙間９Ａを通して傾斜板８の下面側に霧Ｍを確実に誘導できるようにファン１１を設置している。このファン１１により傾斜板８の上面側を流れる霧Ｍを吸引して傾斜板８の下面側で吐出させて前記循環流れを強制的に発生させている。
【００４８】
さらに、ノズル５にもファン１２を付設して、ノズル５から噴射する霧Ｍが傾斜板８の上面に沿って流れると共に側壁１ｃへ届くように噴射距離を増大させ、かつ、霧Ｍに０．５ｍ／ｓｅｃの風速を与えている。なお、栽培ボックス１の長さが比較的短い場合には、ノズル５に付設するファン１２を無くすことができる。
【００４９】
前記のように、中空部３内に傾斜板８を配置すると共に、ファン１１、１２を配置することで、中空部３内に養液を含む霧Ｍに循環流れを発生させ、霧Ｍが中空部３内で滞留させないようにしている。このように、霧Ｍの循環流れで中空部３内に垂れ下がらせた栽培植物Ｐの根部Ｐｒを揺らすことで、栽培植物の成長を促進できる。
【００５０】
さらに、中空部３を囲む栽培ボックス１の底壁１ａ、側壁１ｂ〜１ｅの外面に黒色ビニルシートからなる遮光材１５と、発泡スチロールからなる断熱材１６を積層している。これにより、中空部３内の過熱を防止すると共に遮光し、栽培植物Ｐの根部Ｐｒにとって最適環境に保持している。
【００５１】
前記中空部３に設置するノズル５として前記のように２流体ノズルを用いてドライフォッグからなる霧Ｍを噴霧させている。この種の２流体ノズルとしては本出願人が提供しているドライフォグ発生用の２流体ノズルが好適に用いられる。本実施形態では、特開２００８−３０６５８５号公報に記載の図７（Ａ）（Ｂ）に示すノズル５を用いている。
【００５２】
前記ノズル５は、本体５２の中心線（Ｓ１）上の噴射側先端に第一噴口５３を設け、該第一噴口５３を挟むと共に第一噴口５３より噴射側（Ｘ）に突出する位置に第二噴口５４と第三噴口５５とを設けている。該第二噴口５４と第三噴口５５とは中心線（Ｓ１）を支軸として対称としている。
【００５３】
本体５２には液体を流通させる液体流路５７と、圧搾空気を流通させる空気流路５８とを設け、液体流路５７と空気流路５８のそれぞれ一端は、本体５２の流体供給側の端面５２ａに液体供給口５７ａ、空気供給口５８ａとして開口している。
前記液体流路５７と空気流路５８とは第二噴口５４と第三噴口５５に連通して気液混合液を噴射させ、第一噴口５３には空気流路５８のみを連通させてエアを噴射させ、これら３つの噴口から噴射する流体を噴射側（Ｘ）の１つの衝突点（Ｐ０）で衝突させている。
【００５４】
前記のように、第一噴口５３は本体５２の中心線（Ｓ１）上に位置する噴射側端面５２ｂの中心に設けた突出部５２ｃの先端に設けている。本体５２の外周部を噴射側に向けて拡径させ、左右両側の中央部に更に噴射側へ拡径しながら突出させた分岐部５２ｄ、５２ｅを設けている。各分岐部５２ｄ、５２ｅの先端側は逆方向の縮径方向へ屈折させた屈折部５２ｆ、５２ｇを設けている。一方の屈折部５２ｆの先端に第二噴口５４を設け、他方の屈折部５２ｇの先端に第三噴口５５を設けている。
【００５５】
前記液体流路５７は液体供給口５７ａと連通させた流入路５７ｂを２方向に分岐させ、前記分岐部５２ｄから屈折部５２ｆを通り第二噴口５４に達する分岐通路５７ｃと、前記分岐部５２ｅから屈折部５２ｇを通り第三噴口５５に達する分岐通路５７ｄを設けている。
前記空気流路５８は空気供給口５８ａと連通させた流入路５８ｂを３方向に分岐させ、第一噴口５３に連通する分岐通路５８ｃ、第二噴口５４に連通する分岐通路５８ｄ、第三噴口５５に連通する分岐通路５８ｅを設けている。
前記第二噴口５４と第三噴口５５とからは、それぞれ、液体流路５７と空気流路５８とから供給される水と空気を液体を中心として空気を外周側から外部混合して気液混合液として噴射している。
【００５６】
第二噴口５４の中心線（Ｓ２）と第三噴口５５の中心線（Ｓ３）は、ノズル中心線（Ｓ１）の噴射側（Ｘ）の延長線に向けて傾斜し、前記衝突点Ｐ０で交差させ、該衝突点Ｐ０で第一噴口５３からの噴射する空気と、第二噴口５４および第三噴口５５から噴射する気液混合液の３つの流体を衝突させている。
また、第一噴口５３の先端点から衝突点（Ｐ０）までの距離Ｌ１は、第二、第三噴口５４、５５の先端点から衝突点（Ｐ０）までの距離Ｌ２は前記距離Ｌ１より短い（Ｌ２＜Ｌ１）としている。
【００５７】
前記構成としたノズル５では、第一噴口５３から噴射する空気と、第二、第三噴口５４、５５から噴射する気液混合液が、第一噴口５３の先端から距離Ｌ１をあけた１つの衝突点（Ｐ０）で衝突して外部混合する。
この３方からの流体の衝突で衝突点（Ｐ０）に超音波が発生し、該超音波により混合した流体を超音波振動で霧中の粒子をより１０μｍ未満に微粒化でき、ドライフォグからなる霧を発生させることができる。
【００５８】
前記した植物栽培装置の栽培ボックス１を植物工場内に設置し、かつ、植物工場内には、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、栽培ボックス１に隣接して制御装置を設置している。この制御装置で図１に示すユニットＵを複数台制御している。
【００５９】
また、各栽培ボックス１の上方に蛍光灯またはＬＥＤからなる照明装置４０およびＣＯ２供給ヘッダ４１を設置し、さらに、側方に送風ファン、温度・風・Ｃ０２の検出センサーユニット４３を設置している。栽培ボックス１の中空部３内の温度および湿度を測定するセンサー４４も設置している。
さらに、栽培ボックス１の外部に設置した制御ボックス８０にコンプレッサー４５、エアータンク４６、液肥タンク４７、ポンプ４８、Ｃ０２ボンベ４９を接続している。
コンプレッサー４５からの圧力空気、液肥タンク４７からの養液を制御ボックス８０で調整して配合し、配管７を通してノズル５へ送給し、所要時間毎に養液を含む霧Ｍを噴霧している。
【００６０】
前記植物栽培装置を用いた栽培方法について、以下に説明する。
栽培ボックス１の上面の開口１ｈを図５に示すように、支持材２で閉鎖し、中空部３を略密閉している。支持材２には、その各植付穴２２内に栽培植物Ｐを収容したポット２３を挿入して取りつけている。よって、支持材２で開口１ｈを閉鎖した状態で中空部３内には上方に配置する支持材２から長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて栽培植物Ｐの根部Ｐｒが垂れ下がった状態となる。
【００６１】
前記中空部３内にはノズル５から定期的に養液を含む霧Ｍを噴霧し、中空部３内を湿度９５％以上となるように霧Ｍを充満させている。
また、ノズル５から噴射する霧Ｍの噴射圧およびファン１１、１２から供給する風により、養液を含む霧Ｍを風速０．５ｍ／ｓｅｃ以上としている。この風速を有する霧Ｍを中空部３内で傾斜板８の上面側を、ノズル５の設置側の側壁１ｂから対向する側壁１ｃ側へと流通させ、ついで、ファン１１により吸引して、傾斜板８の下面側で側壁１ｃ側から側壁１ｂ側へと流通させている。このように、中空部３内で霧Ｍを滞留させずに循環流れとして、栽培植物Ｐの根部Ｐｒを揺らせながら霧Ｍを接触させて、養液を根部Ｐｒに吸収させている。また、養液をノズル５から噴射すると共に、水だけを定期的に噴射してもよい。
【００６２】
このように、養液や水をドライフォグにして栽培植物Ｐの根部Ｐｒにとって最適な状態で、かつ、最適な量を供給でき、栽培植物に最適な環境を与えることができる。よって、収穫量を増大させることができる。
また、栽培植物Ｐの生長に必要な養液をドライフォグにして中空部３内に直接噴射することで、養液や水の使用量を最小とすることができる。また、ドライフォグとして中空部３内の全体に略均等に充満させるために、ノズル５は１つでよく複数個数を設置する必要はない。かつ、ドライフォグは中空部３の空中に浮遊させることができるため、中空部３内に垂れ下げる全ての根部Ｐｒに均等に養液や水を供給することができ、栽培植物Ｐを均等は生長させることができる。
さらに、中空部３の空間に養液や水の粒子が浮遊し、中空部３の底部に落下して液層として溜まらないため、根腐れ等の発生を抑制、防止できる。
【００６３】
前記第１実施形態では、栽培ボックス１内に設置するノズル５として、ドライフォグを発生させる２流体ノズルを用いているが、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように１流体ノズル５−１を用いてもよい。該１流体ノズル５−１では、肥料を所要倍率で希釈した液肥からなる液体のみを噴霧し、１０μｍ以上３０μｍ以下のセミドライフォグを発生させている。ノズル５ー１から噴霧する霧をセミドライフォグとしても、水滴が落下せず、中空部３の空中に浮遊させることができるため、第１実施形態と同様の作用効果を有する。
【００６４】
前記図８に示す１流体ノズル５−１は本出願人の先願である特開２００８−１０４９２９号公報に開示したノズルである。
該ノズル５−１は筒状の本体６２、該本体６２の噴射側壁６２ｂの内面に固定したノズルチップ６３からなる。本体６２は円筒状の周壁６２ａの一端を噴射側壁６２ｂで閉鎖し、その中央に噴口６２ｃを設ける一方、周壁６２ａの他端は開口６２ｄとし、開口６２ｄは供給用配管と連通し、本体６２の中空部６２ｅに流入している。
【００６５】
前記ノズルチップ６３は大略円盤形状とし、本体６２の成型時にモールドして、本体６２の噴射側壁６２ｂの内面に固定している。ノズルチップ６３は本体６２の噴射側壁６２ｂの中心の噴口６２ｃと連通する噴射穴６３ａを中央部に備え、噴射穴６３ａから噴口６２ｃを通して旋回流として養液および水を噴霧する構成としている。前記噴射穴６３ａは、流入側から縮径するテーパ状穴部６３ａ−１と、該テーパ状穴部６３ａ−１に連続して噴口６２ｃに連通する小径穴部６３ａ−２とからなる。図８（Ｂ）に示すように、ノズルチップ６３の内面には９０度間隔をあけて円弧状に湾曲させた旋回溝６３ｂを設け、これら旋回溝６３ｂの内周端をテーパ状穴部６３ａ−１の周縁と連通させ、旋回溝６３ｂを通して液体を旋回させながら流入する構成としている。
【００６６】
前記１流体ノズル５−１では、配管から本体６２に流入する水は、噴射側において、ノズルチップ６３の旋回溝６３ｂを通り、旋回流となって噴射穴６３ａのテーパ状穴部６３ａ−１に流入する。該テーパ状穴部６３ａ−１内で、該穴部の内周面に旋回しながら衝突するため水滴が微細化され、該テーパ状穴部６３ａ−１より噴射側の小径穴部６３ａ−２に流入し、さらに、連通した本体６２の噴口６２ｃから、１０〜３０μｍの微細な水滴となって、セミドライフォグとして噴射される。
【００６７】
図９（Ａ）（Ｂ）に第２実施形態の育苗装置を示す。
第２実施形態の育苗装置で用いる育苗容器３０は１枚の前記支持材２を浮遊させる上面開口の浅底の容器である。なお、育苗容器３０を大きくして複数枚の支持材２を浮遊させてもよい。該育苗容器３０内には養液Ｑを貯溜し、発泡スチロールからなる軽量な支持板からなる支持材２を液面に浮かせている。
【００６８】
前記支持材２に設けた植付穴２２およびポット２３の底面開口を閉鎖するスポンジシート２４の閉鎖部２４ａを養液Ｑ側へと突出させ、スポンジシート２４の閉鎖部２４ａに養液Ｑを常時浸透させている。図９（Ａ）に示すように、スポンジシート２４の閉鎖部２４ａ上に栽培植物Ｐの種Ｐｓを撒いている。
【００６９】
このように、育苗容器３０内でスポンジシート２４で保持した種Ｐｓを常時養液Ｑに接触させていることにより、種Ｐｓの発芽を促進し、図９（Ｂ）に示すように、苗Ｐｙに生長させることができる。なお、苗Ｐｙの状態でスポンジシート２４で保持してポット２３に収容してもよい。
【００７０】
このように、育苗容器３０内の種Ｐｓを苗Ｐｙに生長させ、さらに、前記図６に示すように、苗Ｐｙの根部Ｐｒがスポンジシート２４を突き破る状態まで生長すると、支持材２を育苗容器３０から引き上げて取り出している。支持材２で栽培植物Ｐを保持した状態で、前記図５に示すように、第１実施形態の栽培装置の栽培ボックス１へと移動させ、上面の開口１ｈに閉鎖するようにかぶせる。
【００７１】
前記のように育苗容器３０で種（または苗）の段階から生長させた後、支持材２ごと移動させるために栽培植物Ｐにダメージを与えない利点がある。かつ、支持材２を移動させるだけであるため、育苗容器３０から栽培ボックス１への移植を短時間で効率よく行うことができる。
【００７２】
図１０に第３実施形態を示す。
第３実施形態は、栽培植物Ｐの根部Ｐｒに養液を含む霧を噴射しているだけでなく、栽培植物Ｐの地上部である茎や葉部に向けてノズルから養液および水を直接噴射している。なお、栽培植物の茎や葉部に対しても、根部と同様にドライフォグまたはセミドライフォグにして養液を供給してもよい。
【００７３】
具体的には栽培ボックス１内に、栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕとの境界をフロート支持する前記支持材２で区画して下側の中空部３と上側の中空部７０を設けている。
前記上下の中空部３、７０にそれぞれ各１つのノズル５ー１、７１を配置している。下側の中空部３は前記第１実施形態と同様としているが、傾斜板は配置していない。上側の中空部７０に配置するノルズ７１は１流体ノズルとしている。
下側の中空部３および上側の中空部７０内の湿度、温度を検出するセンサ７２Ａ、７２Ｂを設置し、該センサ７２Ａ、７２Ｂからの検出信号を制御ボックス８０に送信し、ノズル５−１、７１からの養液および水の噴射を制御している。
【００７４】
なお、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に第３実施形態の変形例を示す。
いずれの変形例も、栽培ボックス１内に、栽培植物Ｐの根部Ｐｒと地上部Ｐｕとの境界ラインを階段状または傾斜状に変形させ、栽培スペースを有効利用できるようにしている。他の構成は第３実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【符号の説明】
【００７５】
１ 栽培ボックス
２ 支持材
５、５−１ ノズル
８ 傾斜板
１０ 搭載フレーム
１１、１２ ファン
２０ 支持板
２２ 植付穴
２３ ポット
２４ スポンジシート
３０ 育苗容器
８０ 制御ボックス
Ｐ 栽培植物
Ｐｒ 根部
Ｐｓ 種
Ｐｙ 苗
Ｐｕ 地上部
Ｍ 養液を含む霧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、
前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に配列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、
前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる前記霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で、前記栽培ボックスの上面開口を閉鎖して、前記中空部を形成している請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記栽培ボックス内に、栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で区画される上下中空部を設け、
前記上下中空部にそれぞれ前記ノズルを配置し、下中空部内に設置したノズルから噴射される養液を含む霧を栽培植物の根部に供給する一方、上中空部内に設置したノズルから噴射される養液および水を栽培植物の地上部の茎および葉部に供給する構成としている請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記ノズルを前記栽培植物の根部を配列する前記中空部を囲む一側壁の内面に取り付け、該一側壁から対向する他側壁に向けて並列される前記栽培植物の根部に向けて、前記霧を０．５ｍ／ｓ以上で噴射され、かつ、該噴射される霧で前記中空部内の湿度を９５％以上とし、さらに、
前記ノズルは、養液または水からなる液体と空気とからなる２流体の混合液を平均粒径１０μｍ未満の水滴として噴射するノズル、または養液または水からなる液体のみの１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴として噴射するノズルとしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記栽培ボックスの１つの中空部に、前記ノズルを１つ取り付けている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記栽培植物の根部を垂れ下げる前記中空部内の下部に、前記ノズルの設置側の一方側から他方側に向けて上向きに傾斜する傾斜板を配置すると共に、該傾斜板の傾斜方向の両端と前記栽培ボックスの両側壁内面との間に循環流発生用の隙間をあけ、
前記ノズルから噴射する霧が前記傾斜板の上面に沿って流れた後に前記循環流発生用の隙間を通って前記傾斜板の下面側に流れ込み、該傾斜板を挟んで前記中空部内を循環する構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記ノズル設置側と反対側の前記循環流発生用の隙間を通して前記傾斜板の下面側に前記霧を誘導するファンを設置している請求項６に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記栽培ボックスの開口を閉鎖する支持材は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板を備え、該支持板に間隔をあけて複数の植付穴を穿設し、各植付穴の少なくとも底面を吸水穴となる連続空孔を有する弾性発泡シートで塞ぎ、該弾性発泡シートを前記植物栽培の根部で突き破って前記中空部に根部を垂れ下げている請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記発泡スチロール板の上面に遮熱シートを積層して前記支持材を積層板としている請求項８に記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記栽培植物の根部を配置している前記中空部を囲む側壁および底壁に断熱材および遮光材を積層している請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
前記支持材に設けた植付穴に着脱自在に内嵌するポットを設け、該ポットの上端に前記植付穴の周縁に載置するフランジを設け、スポンジシートからなる前記弾性発泡シートを前記ポットの内周面から底面開口に沿って取り付け、各ポット内に前記栽培植物を揺動自在に支持している請求項８または請求項９に記載の植物栽培装置。
【請求項１２】
前記栽培ボックスの開口に配置する前記支持材は複数枚とし、これら複数の支持材を前記栽培ボックスの開口に着脱自在に取り付けて並列配置している請求項２乃至請求項１１のいずれか１項の記載の植物栽培装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の支持材を養液を貯溜する育苗容器に浮せ、前記支持材に設けた植付穴の底面開口を閉鎖するスポンジシートを前記植付穴より養液側へと突出させて該スポンジシートの底部に養液を浸透させ、前記スポンジシートの底部上を栽培植物の種または苗を載置面としている育苗装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の育苗容器で育成した栽培植物の根元が前記スポンジシートを突き破ると、育成した植物を前記支持材に保持した状態で前記育苗容器から取り出し、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の植物栽培装置の栽培ボックスの開口に移し変えて取り付ける植物栽培方法。
【請求項１】
栽培植物の少なくとも根部が垂れ下がる中空部を有する栽培ボックスと、
前記栽培ボックスの中空部内に設置され、該中空部に配列される前記栽培植物に向けて養液を霧状として直接に噴射するノズルを備え、
前記ノズルから噴射される養液を含む霧を、前記中空部の全体に充満させると共に、該中空部内を流れる前記霧で前記栽培植物の根に揺れを与える構成としていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で、前記栽培ボックスの上面開口を閉鎖して、前記中空部を形成している請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記栽培ボックス内に、栽培植物の根部と地上部との境界をフロート支持する支持材で区画される上下中空部を設け、
前記上下中空部にそれぞれ前記ノズルを配置し、下中空部内に設置したノズルから噴射される養液を含む霧を栽培植物の根部に供給する一方、上中空部内に設置したノズルから噴射される養液および水を栽培植物の地上部の茎および葉部に供給する構成としている請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記ノズルを前記栽培植物の根部を配列する前記中空部を囲む一側壁の内面に取り付け、該一側壁から対向する他側壁に向けて並列される前記栽培植物の根部に向けて、前記霧を０．５ｍ／ｓ以上で噴射され、かつ、該噴射される霧で前記中空部内の湿度を９５％以上とし、さらに、
前記ノズルは、養液または水からなる液体と空気とからなる２流体の混合液を平均粒径１０μｍ未満の水滴として噴射するノズル、または養液または水からなる液体のみの１流体を平均粒径１０μｍ以上３０μｍ以下の水滴として噴射するノズルとしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記栽培ボックスの１つの中空部に、前記ノズルを１つ取り付けている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記栽培植物の根部を垂れ下げる前記中空部内の下部に、前記ノズルの設置側の一方側から他方側に向けて上向きに傾斜する傾斜板を配置すると共に、該傾斜板の傾斜方向の両端と前記栽培ボックスの両側壁内面との間に循環流発生用の隙間をあけ、
前記ノズルから噴射する霧が前記傾斜板の上面に沿って流れた後に前記循環流発生用の隙間を通って前記傾斜板の下面側に流れ込み、該傾斜板を挟んで前記中空部内を循環する構成としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記ノズル設置側と反対側の前記循環流発生用の隙間を通して前記傾斜板の下面側に前記霧を誘導するファンを設置している請求項６に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記栽培ボックスの開口を閉鎖する支持材は、形状保持力を有する発泡スチロール板からなる支持板を備え、該支持板に間隔をあけて複数の植付穴を穿設し、各植付穴の少なくとも底面を吸水穴となる連続空孔を有する弾性発泡シートで塞ぎ、該弾性発泡シートを前記植物栽培の根部で突き破って前記中空部に根部を垂れ下げている請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記発泡スチロール板の上面に遮熱シートを積層して前記支持材を積層板としている請求項８に記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記栽培植物の根部を配置している前記中空部を囲む側壁および底壁に断熱材および遮光材を積層している請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
前記支持材に設けた植付穴に着脱自在に内嵌するポットを設け、該ポットの上端に前記植付穴の周縁に載置するフランジを設け、スポンジシートからなる前記弾性発泡シートを前記ポットの内周面から底面開口に沿って取り付け、各ポット内に前記栽培植物を揺動自在に支持している請求項８または請求項９に記載の植物栽培装置。
【請求項１２】
前記栽培ボックスの開口に配置する前記支持材は複数枚とし、これら複数の支持材を前記栽培ボックスの開口に着脱自在に取り付けて並列配置している請求項２乃至請求項１１のいずれか１項の記載の植物栽培装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の支持材を養液を貯溜する育苗容器に浮せ、前記支持材に設けた植付穴の底面開口を閉鎖するスポンジシートを前記植付穴より養液側へと突出させて該スポンジシートの底部に養液を浸透させ、前記スポンジシートの底部上を栽培植物の種または苗を載置面としている育苗装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の育苗容器で育成した栽培植物の根元が前記スポンジシートを突き破ると、育成した植物を前記支持材に保持した状態で前記育苗容器から取り出し、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の植物栽培装置の栽培ボックスの開口に移し変えて取り付ける植物栽培方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１０６５１（Ｐ２０１２−１０６５１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０５５６（Ｐ２０１０−１５０５５６）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（３９０００２１１８）株式会社いけうち (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（３９０００２１１８）株式会社いけうち (26)
【Ｆターム（参考）】
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