植物栽培装置
【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。
【解決手段】栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備えている。
【解決手段】栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培装置に関し、特に、植物工場で好適に用いられるものであり、植物栽培に最適の生育条件と経済条件を付与し、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、特開２００８−１０４３７７号公報等で提案されている霧栽培方法は、栽培植物に養液を含む霧を噴霧している。この種の霧栽培方法は、養液の吸収率を高め、生育を早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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の霧栽培では、加湿器を用いて養液を含む霧を発生させている。この加湿器から発生する微細な霧の量が余りにも少量であるため、趣味の園芸の域にとどまり、実営業には不適である。
【０００５】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、栽培植物にとって適切な養液を供給できるようにして、植物栽培装置を用いて営農を可能とす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、本発明は、栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、
前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備え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】
前記栽培ボックス内が近飽和状態となるとは、栽培ボックスの内部全体、即ち、栽培ボックスの霧発生手段側のみだけでなく反対側を含めた栽培ボックス内部の全体が養液の霧で均等な白濁状態となることを指す。
【０００８】
本発明は主として営農用を対象としているため、栽培ボックスとして例えば長さ６ｍ、巾１ｍ、高さ０．４ｍの大型栽培ボックスが好適に用いられる。この大型の栽培ボックスの中空内に平均粒子径が１０μｍ以下の超微細な霧（所謂、ドライフォグ）を均等に充満させて近飽和状態とし、かつ、該近飽和状態を保持できるように、栽培ボックスの容積に応じて供給する噴霧量を設定している。この栽培ボックスの容積と、噴霧量と、湿度との相関関係を予め測定し、その測定データに基づいて噴霧量を設定している。
【０００９】
即ち、本発明の植物栽培装置では、予め測定した栽培ボックスの容積と噴霧量との相対関係の測定データから、所要の容積とした栽培ボックスが近飽和状態となる噴霧量を求めて、栽培ボックス内に求めた噴霧量の霧を供給している。
かつ、栽培ボックスが大型ボックスであると、ボックス内部で霧を均等に充満させるには噴霧する霧に所要の流速を付与する必要がある。よって、栽培ボックスが大型であると、ファンを設置して霧に所要の流速を付与して測定している。なお、栽培ボックスが比較的小型で供給する霧の流速で栽培ボックス内に霧を均等に充満されることができれば、ファンは必須ではない。
【００１０】
栽培ボックス内に供給して充填する養液は前記のように、平均粒子径が１０μｍ以下の超微細な霧、所謂ドライフォグとしている。該霧の平均粒子径は詳細にはレーザー回折法を用い、ノズルの噴口から３０ｃｍの位置で測定している。
このように超微細な霧としているのは、大型の栽培ボックス内を養液の霧で近飽和状態にできることによる。即ち、粒子径の大きな霧粒は容易に落下し、また、粒子同士の付着凝塊作用もあって粒子径が肥大化して落下が促進され、霧粒の空中浮遊が困難となる。したがって、粒子径が小さければ小さい程、近飽和空間にできる栽培ボックスを大きくでき、より経済的な営農が可能となる。
【００１１】
前記霧供給手段は、霧噴霧用のノズルと、該ノズルから噴霧される霧に所要の風速および風向を付与して前記栽培ボックス内に均等に霧を充満させるファンを含み、前記ノズルは養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルからなり、該ノズルからの噴霧は間欠的または連続的に自動または手動のオン・オフの切り替え操作で行う構成としていることが好ましい。
【００１２】
前記超微細な霧を栽培ボックス内に供給して、該栽培ボックスの中空に充満させる霧供給手段として、養液を噴射するノズル、養液を遠心分離で微細化する遠心分離式噴霧機、養液をろ布を通して微細噴霧する濾布式噴霧機等があげられるが、ノズルが最も噴霧量の制御を行いやすく、設備的に簡単かつ安価に設置できるため、前記のようにノズルを採用している。かつ、霧の平均粒子径を小さくできるとともに噴霧量を多くできることから圧力空気を用いた養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルを採用している。該二流体ノズルにおいて、超微細な霧を発生させることができる二流体ノズルは３リットル／時間とし、３リットル／時間が経済的な最大噴霧量である。
また、ノズルからの噴霧は噴霧開始のオンと噴霧停止のオフとの簡単な開閉切替操作で行うことで、構成を簡単にして誤作動が発生しにくいものとしている。
【００１３】
前記栽培ボックスの容積、噴霧量、噴霧速度、湿度の具体的な相関関係は、栽培ボックス内における霧の流速を０．５ｍ／秒以上とした条件下で、容積２．４ｍ３に対して栽培ボックスの湿度が９７％以上１００％以下となるように、霧噴霧量を０．７〜３．０リットル／時間の範囲で設定することが好ましい。
【００１４】
栽培ボックスの容積を２．４ｍ３を基準としているのは、前記長さ６ｍ、巾１ｍ、高さ０．４ｍの大型栽培ボックスの容積を基準としていることによる。
平均粒子径が３０μｍ以下の比較的微細な霧を噴霧できるノズルとして使用されている従来のノズルは、０．５リットル〜１リットル／時間であるが、本発明で使用する二流体ノズルは３リットル／時間で超微細な霧が噴霧できるものを用いている。
なお、当然のことながら前記２．４ｍ３に限定されず、言い換えれば、２．４ｍ３より小さい場合には、容積１ｍ３当たり０．３〜１．２５リットル／時間の範囲とすることが好ましい。
栽培ボックス内の湿度が９７％以上１００％以下が前記近飽和状態の範囲となるが、植物の種類や成長状態に応じて湿度１００％を越えることが瞬間的および短期的に発生する場合もあり、この場合も前記近飽和状態に含む。なお、過飽和になると液滴が栽培ボックスの下方に滴下し、栽培植物に養液を過剰に与える問題はない。
【００１５】
前記栽培ボックス内に設置する前記ノズルとファンの個数を増加して、該栽培ボックスの湿度を９７％以上１００％以下の範囲に維持しながら、該栽培ボックスの容積を増加してもよい。
【００１６】
さらに、前記栽培植物の成長に応じて栽培ボックス内の設定湿度を９７％から１００％へと高湿度に変化させ、該設定湿度になるように前記霧噴霧量を前記設定範囲で変化させることが好ましい。
【００１７】
また、前記栽培植物の成長に応じた養液供給量の増量を前記９７％から１００％の範囲で行うことが好ましいが、成長時に糖度を高めるために養液供給量を減量すべき栽培植物に対しては、成長時に９７％以下に引き下げることが好ましい。
【００１８】
前記栽培ボックスの上面開口を、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閉鎖して前記中空部を形成し、該栽培ボックスの長手方向の一端側の内面に前記ノズルを設置して他端側に向けて噴射させ、該噴射により栽培植物の根部に揺動を与え、かつ、前記一端側から他端側にかけて上向きに傾斜させた傾斜板をボックスの内面と隙間をあけて配置し、少なくとも前記他端側のボックスの内面にファンを設置し、前記ノズルからの噴霧が傾斜板の上面に沿って他端へと流通した後に他端で下向きに向きをかえて前記傾斜板の下面に沿って循環させる構成としていることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記栽培ボックスの底部に滞留した養液の残留を養液槽に回収し、新しい養液と混合して再噴霧養液としていることが好ましい。
【００２０】
本発明の植物栽培装置では、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、ラディッシュなどの根菜、豆、粟、麦、稲等の穀物等の栽培が可能であり、花卉類を栽培することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の植物栽培装置では、栽培ボックスの容積と、該栽培ボックス内に供給する霧の噴霧量および流速と、該栽培ボックス内の湿度の相関関係を予め測定しておき、この既測定値のデータを基準にして栽培ボックスの湿度が近飽和状態になるように噴霧量を設定し、設定した噴霧量で連続的または間欠的に噴霧している。
かつ、栽培植物の根部を垂れ下げる栽培ボックスの中空部内に、平均粒子径が１０μｍ以下のドライフォグを供給して充満しているため、大型の栽培ボックス内を近飽和状態に常時保持することができる。よって、密植や連作が可能なため、栽培植物を大量かつ迅速に生育でき、営農用の栽培装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態の植物栽培装置の栽培ボックスを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。
【図２】植物栽培装置の全体の斜視図である。
【図３】栽培ボックスと霧供給装置の関係を示す図面である。
【図４】前記栽培ボックス内に設置するノズルの正面図である。
【図５】前記栽培ボックスの表面に配置して栽培植物を支持する支持材を示す平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は測定条件１〜５を変えて測定した結果を示す表である。
【図７】前記測定試験の結果を示すグラフである。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）はノズルとファンとの配置例を示す概略図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は栽培植物を支持する支持材に設けた植付穴のパターンを示す図面である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は栽培ボックスの形状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】
【００２３】
以下、本発明の植物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。
植物栽培装置は図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、上面開口の直方体状の栽培ボックス１を備えている。各栽培ボックス１の大きさは多数の栽培植物Ｐを長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて栽培できる大きさとしている。本実施形態の栽培ボックス１は、長さＬが６ｍ、幅Ｗが１ｍ、高さＨが０．４ｍである。
【００２４】
複数の栽培ボックス１は図２に示すように、搭載用フレーム１０に上下複数段に搭載して１つのユニットＵとし、植物工場内、ビニールハウス、あるいは屋外に複数ユニットを設置している。なお、家庭で庭やベランダに設置してもよい。
【００２５】
栽培ボックス１の上面開口１ｈを支持材２で閉鎖し、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。支持材２は発泡スチロールからなる基板２０と、該基板２０の上面に固着する遮熱板２１からなる。図５に示すように、前記支持材２に植付穴２２を所要間隔をあけて千鳥配置状に設け、該植付穴２２に栽培植物Ｐを植え付けたスポンジ材４を押し込んで支持材２で支持し、中空部３内に支持材２でフロート支持された栽培植物Ｐの根部Ｐｒを垂れ下げている。本実施形態では１台の栽培ボックス１の支持材２に植付穴２２を１６８個設け、１６８株植えるようにしている。
支持材２に予め設ける植付穴２２は後述する図９に示すように、植物の種類、同一種類でも成長時の大きさに応じて、長さ方向Ｌと幅方向Ｗの配列を変えて、植付穴２２の間隔を相違させている。
【００２６】
前記栽培ボックス１の中空部３を囲む図１中で左側壁１ｂの内面の幅方向Ｗの略中央位置に、１本の噴霧用のノズル５を取り付けている。該ノズル５は図４に示す二流体ノズルとし、肥料を水により所要倍率で希釈した養液を空気と混合して平均粒径１０μｍ以下のドライフォグの霧Ｍを噴霧している。
【００２７】
該ノズル５は圧力空気供給管７ｂとサクションチューブからなる養液供給管７ａを接続している。圧力空気供給管７ｂから導入する圧力空気により養液供給管７ａから養液を吸引し、ノズル本体５ａの内部で混合し、ノズル本体５ａの先端に設けた噴口５ｂから噴射している。該噴口５ｂと対向位置の外部に噴口からの噴霧が衝突して超音波振動を発生させる外部衝突部材５ｃを有する構成とし、超音波振動で粒子をより微細化している。該二流体ノズル５は最大３リットル／時間で平均粒子径１０μｍ以下の超微細な霧の噴霧が行えるノズルである。
【００２８】
栽培ボックス１の側壁１ｂに取り付ける前記ノズル５から対向する側壁１ｃに向けてドライフォグを噴霧し、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。
【００２９】
また、栽培ボックス１の中空部３内の下部に、図１に示すように、ノズル５の設置側の側壁１ｂ側のノズル５の下部から側壁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。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。
【００３０】
さらに、前記側壁１ｃ側で且つ前記傾斜板８の下部にファン１１を設置し、傾斜板８の上方を流れる霧Ｍを下方側へ還流させ、霧Ｍが傾斜板８を囲んで栽培ボックス内を循環するようにしている。かつ、この栽培ボックス１内を循環する霧Ｍに所要の流速、本実施形態では０．５ｍ／ｓ以上の流速を付与している。
【００３１】
前記ノズル５からの噴霧の開始および停止は、栽培ボックス１の外部に配置した制御装置で自動的に行い、前記圧力空気供給管７ｂへの圧力空気の供給と停止を図３に示すように、電磁開閉弁４３を開閉して行っている。
詳細には、コンプレッサー４２にエアータンク４６を介在させて接続した配管４５と前記圧力空気供給管７ｂとを電磁開閉弁４３を介して接続し、該電磁開閉弁４３を制御装置８１からの信号で間欠的に開閉している。
養液供給側では、液肥タンク４７にポンプ４８を介在させて接続した配管４９を供給液タンク５０の内に配置したフロート弁５１と接続している。供給液タンク５０内のフロート弁５１は供給液タンク５０内に貯溜する養液に浮上させ、設定量以下となるとポンプ４８を駆動して配管４９から養液を供給液タンク５０に供給するようにしている。
【００３２】
さらに、栽培ボックス１に設けた排液口５４から栽培ボックス１内で結露した養液を排出し、該排出した養液を供給液タンク５０で受け止めて回収している。該供給液タンク５０に前記養液供給管７ａとなるサクションチューブを垂下し、その下端にストレーナ５２を取り付け、ノズル５内を流れる圧力空気で養液をストレーナ５２を通して吸い上げている。
【００３３】
前記のように、電磁開閉弁４３をオン・オフ制御し、または、コンプレッサー４２をオン・オフにして、ノズル５からの噴霧を開始および所要時間後に停止して、栽培ボックス１内の湿度を９７％以上１００％以下の範囲で設定した湿度となるように保持している。
【００３４】
前記ノズル５からの噴霧量は、栽培ボックスの容積、噴霧量、噴霧速度および栽培ボックス内の湿度の相関関係を予め測定しておき、該測定したデータに基づいて、栽培ボックス１内の湿度を９７％以上１００％以下となるに必要なノズル５からの１日の噴霧量を求めている。この求めた噴霧量に応じて、前記制御装置８１から電磁開閉弁４３に開閉信号を送付して、間欠噴霧または連続噴霧を行っている。
【００３５】
前記栽培ボックスの容積、湿度、噴霧量および噴霧速度の相関関係の測定試験では、栽培ボックス１として、長さＬを９ｍとし、幅Ｗを１ｍ、高さＨを０．４ｍの試験用栽培ボックスを用いた。該栽培ボックス１内の長さ方向の一端内面にノズル５を設置し、他端側にファン１１を設置し、ノズル５からの噴霧の流速を０．５ｍ／ｓ以上とした。ノズル５は、平均粒子径１０μｍ以下の霧を２．４リットル／時間とし噴霧できる能力を有するものである。
【００３６】
測定条件は、図６の表（Ａ）〜（Ｅ）に示す条件１〜５に変えて行った。各条件１〜５はファンの設置台数を変えるとともに、噴霧時間を連続噴霧と間欠噴霧に変えている。連続噴霧では噴霧量は２．４リットル／時間であり、間欠噴霧では１．２リットル／時間である。設置する噴霧ノズル５は１個としている。
【００３７】
前記測定実験による栽培ボックス１内の湿度変化を図７に示す。噴霧を連続噴霧して、噴霧量を２．４リットル／時間とした条件１、２、４とした場合、ノズル位置から５．４ｍ位置での湿度を９９％および９８％にできるとともに、９ｍの位置での湿度を９７％以上にできた。ノズル５から間欠噴霧して噴霧量を１．２リットル／時間とした条件３、５でも５．４ｍの位置で湿度９８％以上にでき、９ｍの位置で９７％にできた。
かつ、ファンの設置台数を増加するとボックス内の湿度を高めることができることがわかった。
よって、栽培ボックス１の長さを６ｍとし、ノズルからの噴霧量を１．２〜２．４リットル／時間とすると、栽培ボックス１内の湿度を確実に９７％以上とすることができることが確認できた。
【００３８】
なお、ノズル５からの噴霧量を０．７リットル／時間とした実験を行った場合も、長さ６ｍの栽培ボックス内の湿度を９７％以上とすることができた。また、ノズル５からの噴霧量が３リットル／時間を越えると、長さ６ｍの栽培ボックスでは、該栽培ボックス内の湿度が常時過飽和となり、栽培植物に根腐れが発生しやすくなり、かつ、栽培ボックス１の底部に落下する水滴が増加し、過剰な噴霧となることが確認できた。
【００３９】
本実施形態では、前記図６と図７との実験データに基づいて、容積２．４ｍ３の栽培ボックス内に０．７〜３リットル／時間、好ましくは、１．２〜２．４リットル／時間の範囲で噴霧を行っている。
具体的には、２．４リットル／時間の能力を有するノズル５を用い、本栽培ボックス１内での植付開始から所要期間まで、噴霧時間：停止時間を１：１とした間欠噴霧を行い、１．２リットル／時間で噴霧を行っている。
また、栽培植物が予め定めた所要の成長に達した後から収穫時点までは連続噴霧とし、２．４リットル／時間で噴霧を行っている。なお、成長時に養液供給量を減少した方が甘みが高まる栽培植物では前記間欠噴霧を続行している。
【００４０】
前記構成とした植物栽培装置では、栽培ボックス１の上面開口を支持材２で閉鎖して、中空部３を略密閉し、該中空部３の上方に配置する支持材２に長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて設けた植付穴２２に栽培植物Ｐを植え付けたスポンジを嵌合し、該栽培植物Ｐの根部Ｐｒを中空部３内に上方から垂れ下がった状態としている。
２．４ｍ３の容積の中空部３内に、ノズル５から１．２〜２．４リットル／時間で養液を供給することで中空部３内を湿度９７％以上１００％以下に保持している。
詳細には、ノズル５から噴射する霧Ｍの噴射圧およびファン１１から供給する風により０．５ｍ／ｓ以上の速度で霧Ｍを、傾斜板８の上面側に沿ってノズル５の設置側の側壁１ｂから対向する側壁１ｃ側へと流し、ついで、ファン１１で吸引されて、傾斜板８の下面側で側壁１ｃ側から側壁１ｂ側へと流している。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。
【００４１】
特に、ノズル５から噴霧の平均粒子径を１０μｍ以下の超微細な霧であるドライフォグとしているため、水滴として凝集して落下するのを防止でき、大型の栽培ボックス１内を湿度９７％以上１００％以下の近飽和状態に保持することができる。このように微細化した養液の霧とすることで、栽培植物が養液を吸着しやすくし、同時に空中の酸素、窒素の触取も容易に行えるようにしている。かつ、近飽和状態を維持することができるため、栽培植物が常時養液を吸着することで、栽培植物の成長を促進させて経済的な営農を可能にしている。
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、密植栽培や連作を忌避する植物の栽培も可能にでき、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。
【００４２】
本発明は前記実施形態に限定されず、栽培ボックス１の容積を増大する場合、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノズル５の設置個数、ファン１１の設置個数を増加させ、栽培ボックス１内の湿度が９７％以上に保持できるようにしている。
栽培ボックス１の長さが図８（Ｃ）（Ｄ）のように長くなると、長さ方向の中間位置の両側壁または上面に下流側に向けて噴霧するノズル５を配置している。
【００４３】
また、栽培ボックス１の上面開口を塞ぐように被せる支持材２に設ける植付穴２２は植物の種類や成長時の大きさに応じて、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、配置を変えたり間隔を変えることが好ましい。図９（Ａ）では１４４個の植付穴を設け、（Ｂ）は１２０個、（Ｃ）は９６個、（Ｄ）は７２個、（Ｅ）は４８個としている。成長時に大型化する植物は植付穴２２の個数を減少して間隔を広げている。
【００４４】
また、栽培植物Ｐを植え付ける栽培ボックス１の上面の形状を図１０（Ａ）に示すように三角形状としたり、図１０（Ｂ）に示すように、両側に階段を設けた形状としてもよい。このように、高低差を設けると栽培植物に均等な光量（屋外栽培やビニルハウス内では太陽光、植物工場内では照明光）を付与することができる。
【００４５】
さらに、栽培ボックス１内に設置するノズルとして、本出願人が特開２００８−３０６５８５号公報で提供している平均粒子径が１０μｍ以下のドライフォグ発生用の２流体ノズルを用いてもよい。さらに、本出願人の先願である特開２００８−１０４９２９号公報に開示した１流体ノズルを用いてもよい。該１流体ノズルでは、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ている。
【００４６】
さらにまた、ノズルからの噴霧開始および噴霧停止は、作業者が定期的にノズルを開閉操作してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 栽培ボックス
２ 支持材
５ ノズル
８ 傾斜板
２２ 植付穴
８１ 制御装置
Ｐ 栽培植物
Ｐｒ 根部
Ｍ 養液を含む霧
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培装置に関し、特に、植物工場で好適に用いられるものであり、植物栽培に最適の生育条件と経済条件を付与し、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、特開２００８−１０４３７７号公報等で提案されている霧栽培方法は、栽培植物に養液を含む霧を噴霧している。この種の霧栽培方法は、養液の吸収率を高め、生育を早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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の霧栽培では、加湿器を用いて養液を含む霧を発生させている。この加湿器から発生する微細な霧の量が余りにも少量であるため、趣味の園芸の域にとどまり、実営業には不適である。
【０００５】
本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、栽培植物にとって適切な養液を供給できるようにして、植物栽培装置を用いて営農を可能とす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、本発明は、栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、
前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備え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】
前記栽培ボックス内が近飽和状態となるとは、栽培ボックスの内部全体、即ち、栽培ボックスの霧発生手段側のみだけでなく反対側を含めた栽培ボックス内部の全体が養液の霧で均等な白濁状態となることを指す。
【０００８】
本発明は主として営農用を対象としているため、栽培ボックスとして例えば長さ６ｍ、巾１ｍ、高さ０．４ｍの大型栽培ボックスが好適に用いられる。この大型の栽培ボックスの中空内に平均粒子径が１０μｍ以下の超微細な霧（所謂、ドライフォグ）を均等に充満させて近飽和状態とし、かつ、該近飽和状態を保持できるように、栽培ボックスの容積に応じて供給する噴霧量を設定している。この栽培ボックスの容積と、噴霧量と、湿度との相関関係を予め測定し、その測定データに基づいて噴霧量を設定している。
【０００９】
即ち、本発明の植物栽培装置では、予め測定した栽培ボックスの容積と噴霧量との相対関係の測定データから、所要の容積とした栽培ボックスが近飽和状態となる噴霧量を求めて、栽培ボックス内に求めた噴霧量の霧を供給している。
かつ、栽培ボックスが大型ボックスであると、ボックス内部で霧を均等に充満させるには噴霧する霧に所要の流速を付与する必要がある。よって、栽培ボックスが大型であると、ファンを設置して霧に所要の流速を付与して測定している。なお、栽培ボックスが比較的小型で供給する霧の流速で栽培ボックス内に霧を均等に充満されることができれば、ファンは必須ではない。
【００１０】
栽培ボックス内に供給して充填する養液は前記のように、平均粒子径が１０μｍ以下の超微細な霧、所謂ドライフォグとしている。該霧の平均粒子径は詳細にはレーザー回折法を用い、ノズルの噴口から３０ｃｍの位置で測定している。
このように超微細な霧としているのは、大型の栽培ボックス内を養液の霧で近飽和状態にできることによる。即ち、粒子径の大きな霧粒は容易に落下し、また、粒子同士の付着凝塊作用もあって粒子径が肥大化して落下が促進され、霧粒の空中浮遊が困難となる。したがって、粒子径が小さければ小さい程、近飽和空間にできる栽培ボックスを大きくでき、より経済的な営農が可能となる。
【００１１】
前記霧供給手段は、霧噴霧用のノズルと、該ノズルから噴霧される霧に所要の風速および風向を付与して前記栽培ボックス内に均等に霧を充満させるファンを含み、前記ノズルは養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルからなり、該ノズルからの噴霧は間欠的または連続的に自動または手動のオン・オフの切り替え操作で行う構成としていることが好ましい。
【００１２】
前記超微細な霧を栽培ボックス内に供給して、該栽培ボックスの中空に充満させる霧供給手段として、養液を噴射するノズル、養液を遠心分離で微細化する遠心分離式噴霧機、養液をろ布を通して微細噴霧する濾布式噴霧機等があげられるが、ノズルが最も噴霧量の制御を行いやすく、設備的に簡単かつ安価に設置できるため、前記のようにノズルを採用している。かつ、霧の平均粒子径を小さくできるとともに噴霧量を多くできることから圧力空気を用いた養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルを採用している。該二流体ノズルにおいて、超微細な霧を発生させることができる二流体ノズルは３リットル／時間とし、３リットル／時間が経済的な最大噴霧量である。
また、ノズルからの噴霧は噴霧開始のオンと噴霧停止のオフとの簡単な開閉切替操作で行うことで、構成を簡単にして誤作動が発生しにくいものとしている。
【００１３】
前記栽培ボックスの容積、噴霧量、噴霧速度、湿度の具体的な相関関係は、栽培ボックス内における霧の流速を０．５ｍ／秒以上とした条件下で、容積２．４ｍ３に対して栽培ボックスの湿度が９７％以上１００％以下となるように、霧噴霧量を０．７〜３．０リットル／時間の範囲で設定することが好ましい。
【００１４】
栽培ボックスの容積を２．４ｍ３を基準としているのは、前記長さ６ｍ、巾１ｍ、高さ０．４ｍの大型栽培ボックスの容積を基準としていることによる。
平均粒子径が３０μｍ以下の比較的微細な霧を噴霧できるノズルとして使用されている従来のノズルは、０．５リットル〜１リットル／時間であるが、本発明で使用する二流体ノズルは３リットル／時間で超微細な霧が噴霧できるものを用いている。
なお、当然のことながら前記２．４ｍ３に限定されず、言い換えれば、２．４ｍ３より小さい場合には、容積１ｍ３当たり０．３〜１．２５リットル／時間の範囲とすることが好ましい。
栽培ボックス内の湿度が９７％以上１００％以下が前記近飽和状態の範囲となるが、植物の種類や成長状態に応じて湿度１００％を越えることが瞬間的および短期的に発生する場合もあり、この場合も前記近飽和状態に含む。なお、過飽和になると液滴が栽培ボックスの下方に滴下し、栽培植物に養液を過剰に与える問題はない。
【００１５】
前記栽培ボックス内に設置する前記ノズルとファンの個数を増加して、該栽培ボックスの湿度を９７％以上１００％以下の範囲に維持しながら、該栽培ボックスの容積を増加してもよい。
【００１６】
さらに、前記栽培植物の成長に応じて栽培ボックス内の設定湿度を９７％から１００％へと高湿度に変化させ、該設定湿度になるように前記霧噴霧量を前記設定範囲で変化させることが好ましい。
【００１７】
また、前記栽培植物の成長に応じた養液供給量の増量を前記９７％から１００％の範囲で行うことが好ましいが、成長時に糖度を高めるために養液供給量を減量すべき栽培植物に対しては、成長時に９７％以下に引き下げることが好ましい。
【００１８】
前記栽培ボックスの上面開口を、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閉鎖して前記中空部を形成し、該栽培ボックスの長手方向の一端側の内面に前記ノズルを設置して他端側に向けて噴射させ、該噴射により栽培植物の根部に揺動を与え、かつ、前記一端側から他端側にかけて上向きに傾斜させた傾斜板をボックスの内面と隙間をあけて配置し、少なくとも前記他端側のボックスの内面にファンを設置し、前記ノズルからの噴霧が傾斜板の上面に沿って他端へと流通した後に他端で下向きに向きをかえて前記傾斜板の下面に沿って循環させる構成としていることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記栽培ボックスの底部に滞留した養液の残留を養液槽に回収し、新しい養液と混合して再噴霧養液としていることが好ましい。
【００２０】
本発明の植物栽培装置では、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、ラディッシュなどの根菜、豆、粟、麦、稲等の穀物等の栽培が可能であり、花卉類を栽培することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の植物栽培装置では、栽培ボックスの容積と、該栽培ボックス内に供給する霧の噴霧量および流速と、該栽培ボックス内の湿度の相関関係を予め測定しておき、この既測定値のデータを基準にして栽培ボックスの湿度が近飽和状態になるように噴霧量を設定し、設定した噴霧量で連続的または間欠的に噴霧している。
かつ、栽培植物の根部を垂れ下げる栽培ボックスの中空部内に、平均粒子径が１０μｍ以下のドライフォグを供給して充満しているため、大型の栽培ボックス内を近飽和状態に常時保持することができる。よって、密植や連作が可能なため、栽培植物を大量かつ迅速に生育でき、営農用の栽培装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態の植物栽培装置の栽培ボックスを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。
【図２】植物栽培装置の全体の斜視図である。
【図３】栽培ボックスと霧供給装置の関係を示す図面である。
【図４】前記栽培ボックス内に設置するノズルの正面図である。
【図５】前記栽培ボックスの表面に配置して栽培植物を支持する支持材を示す平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は測定条件１〜５を変えて測定した結果を示す表である。
【図７】前記測定試験の結果を示すグラフである。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）はノズルとファンとの配置例を示す概略図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は栽培植物を支持する支持材に設けた植付穴のパターンを示す図面である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は栽培ボックスの形状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】
【００２３】
以下、本発明の植物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。
植物栽培装置は図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、上面開口の直方体状の栽培ボックス１を備えている。各栽培ボックス１の大きさは多数の栽培植物Ｐを長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて栽培できる大きさとしている。本実施形態の栽培ボックス１は、長さＬが６ｍ、幅Ｗが１ｍ、高さＨが０．４ｍである。
【００２４】
複数の栽培ボックス１は図２に示すように、搭載用フレーム１０に上下複数段に搭載して１つのユニットＵとし、植物工場内、ビニールハウス、あるいは屋外に複数ユニットを設置している。なお、家庭で庭やベランダに設置してもよい。
【００２５】
栽培ボックス１の上面開口１ｈを支持材２で閉鎖し、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。支持材２は発泡スチロールからなる基板２０と、該基板２０の上面に固着する遮熱板２１からなる。図５に示すように、前記支持材２に植付穴２２を所要間隔をあけて千鳥配置状に設け、該植付穴２２に栽培植物Ｐを植え付けたスポンジ材４を押し込んで支持材２で支持し、中空部３内に支持材２でフロート支持された栽培植物Ｐの根部Ｐｒを垂れ下げている。本実施形態では１台の栽培ボックス１の支持材２に植付穴２２を１６８個設け、１６８株植えるようにしている。
支持材２に予め設ける植付穴２２は後述する図９に示すように、植物の種類、同一種類でも成長時の大きさに応じて、長さ方向Ｌと幅方向Ｗの配列を変えて、植付穴２２の間隔を相違させている。
【００２６】
前記栽培ボックス１の中空部３を囲む図１中で左側壁１ｂの内面の幅方向Ｗの略中央位置に、１本の噴霧用のノズル５を取り付けている。該ノズル５は図４に示す二流体ノズルとし、肥料を水により所要倍率で希釈した養液を空気と混合して平均粒径１０μｍ以下のドライフォグの霧Ｍを噴霧している。
【００２７】
該ノズル５は圧力空気供給管７ｂとサクションチューブからなる養液供給管７ａを接続している。圧力空気供給管７ｂから導入する圧力空気により養液供給管７ａから養液を吸引し、ノズル本体５ａの内部で混合し、ノズル本体５ａの先端に設けた噴口５ｂから噴射している。該噴口５ｂと対向位置の外部に噴口からの噴霧が衝突して超音波振動を発生させる外部衝突部材５ｃを有する構成とし、超音波振動で粒子をより微細化している。該二流体ノズル５は最大３リットル／時間で平均粒子径１０μｍ以下の超微細な霧の噴霧が行えるノズルである。
【００２８】
栽培ボックス１の側壁１ｂに取り付ける前記ノズル５から対向する側壁１ｃに向けてドライフォグを噴霧し、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。
【００２９】
また、栽培ボックス１の中空部３内の下部に、図１に示すように、ノズル５の設置側の側壁１ｂ側のノズル５の下部から側壁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。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。
【００３０】
さらに、前記側壁１ｃ側で且つ前記傾斜板８の下部にファン１１を設置し、傾斜板８の上方を流れる霧Ｍを下方側へ還流させ、霧Ｍが傾斜板８を囲んで栽培ボックス内を循環するようにしている。かつ、この栽培ボックス１内を循環する霧Ｍに所要の流速、本実施形態では０．５ｍ／ｓ以上の流速を付与している。
【００３１】
前記ノズル５からの噴霧の開始および停止は、栽培ボックス１の外部に配置した制御装置で自動的に行い、前記圧力空気供給管７ｂへの圧力空気の供給と停止を図３に示すように、電磁開閉弁４３を開閉して行っている。
詳細には、コンプレッサー４２にエアータンク４６を介在させて接続した配管４５と前記圧力空気供給管７ｂとを電磁開閉弁４３を介して接続し、該電磁開閉弁４３を制御装置８１からの信号で間欠的に開閉している。
養液供給側では、液肥タンク４７にポンプ４８を介在させて接続した配管４９を供給液タンク５０の内に配置したフロート弁５１と接続している。供給液タンク５０内のフロート弁５１は供給液タンク５０内に貯溜する養液に浮上させ、設定量以下となるとポンプ４８を駆動して配管４９から養液を供給液タンク５０に供給するようにしている。
【００３２】
さらに、栽培ボックス１に設けた排液口５４から栽培ボックス１内で結露した養液を排出し、該排出した養液を供給液タンク５０で受け止めて回収している。該供給液タンク５０に前記養液供給管７ａとなるサクションチューブを垂下し、その下端にストレーナ５２を取り付け、ノズル５内を流れる圧力空気で養液をストレーナ５２を通して吸い上げている。
【００３３】
前記のように、電磁開閉弁４３をオン・オフ制御し、または、コンプレッサー４２をオン・オフにして、ノズル５からの噴霧を開始および所要時間後に停止して、栽培ボックス１内の湿度を９７％以上１００％以下の範囲で設定した湿度となるように保持している。
【００３４】
前記ノズル５からの噴霧量は、栽培ボックスの容積、噴霧量、噴霧速度および栽培ボックス内の湿度の相関関係を予め測定しておき、該測定したデータに基づいて、栽培ボックス１内の湿度を９７％以上１００％以下となるに必要なノズル５からの１日の噴霧量を求めている。この求めた噴霧量に応じて、前記制御装置８１から電磁開閉弁４３に開閉信号を送付して、間欠噴霧または連続噴霧を行っている。
【００３５】
前記栽培ボックスの容積、湿度、噴霧量および噴霧速度の相関関係の測定試験では、栽培ボックス１として、長さＬを９ｍとし、幅Ｗを１ｍ、高さＨを０．４ｍの試験用栽培ボックスを用いた。該栽培ボックス１内の長さ方向の一端内面にノズル５を設置し、他端側にファン１１を設置し、ノズル５からの噴霧の流速を０．５ｍ／ｓ以上とした。ノズル５は、平均粒子径１０μｍ以下の霧を２．４リットル／時間とし噴霧できる能力を有するものである。
【００３６】
測定条件は、図６の表（Ａ）〜（Ｅ）に示す条件１〜５に変えて行った。各条件１〜５はファンの設置台数を変えるとともに、噴霧時間を連続噴霧と間欠噴霧に変えている。連続噴霧では噴霧量は２．４リットル／時間であり、間欠噴霧では１．２リットル／時間である。設置する噴霧ノズル５は１個としている。
【００３７】
前記測定実験による栽培ボックス１内の湿度変化を図７に示す。噴霧を連続噴霧して、噴霧量を２．４リットル／時間とした条件１、２、４とした場合、ノズル位置から５．４ｍ位置での湿度を９９％および９８％にできるとともに、９ｍの位置での湿度を９７％以上にできた。ノズル５から間欠噴霧して噴霧量を１．２リットル／時間とした条件３、５でも５．４ｍの位置で湿度９８％以上にでき、９ｍの位置で９７％にできた。
かつ、ファンの設置台数を増加するとボックス内の湿度を高めることができることがわかった。
よって、栽培ボックス１の長さを６ｍとし、ノズルからの噴霧量を１．２〜２．４リットル／時間とすると、栽培ボックス１内の湿度を確実に９７％以上とすることができることが確認できた。
【００３８】
なお、ノズル５からの噴霧量を０．７リットル／時間とした実験を行った場合も、長さ６ｍの栽培ボックス内の湿度を９７％以上とすることができた。また、ノズル５からの噴霧量が３リットル／時間を越えると、長さ６ｍの栽培ボックスでは、該栽培ボックス内の湿度が常時過飽和となり、栽培植物に根腐れが発生しやすくなり、かつ、栽培ボックス１の底部に落下する水滴が増加し、過剰な噴霧となることが確認できた。
【００３９】
本実施形態では、前記図６と図７との実験データに基づいて、容積２．４ｍ３の栽培ボックス内に０．７〜３リットル／時間、好ましくは、１．２〜２．４リットル／時間の範囲で噴霧を行っている。
具体的には、２．４リットル／時間の能力を有するノズル５を用い、本栽培ボックス１内での植付開始から所要期間まで、噴霧時間：停止時間を１：１とした間欠噴霧を行い、１．２リットル／時間で噴霧を行っている。
また、栽培植物が予め定めた所要の成長に達した後から収穫時点までは連続噴霧とし、２．４リットル／時間で噴霧を行っている。なお、成長時に養液供給量を減少した方が甘みが高まる栽培植物では前記間欠噴霧を続行している。
【００４０】
前記構成とした植物栽培装置では、栽培ボックス１の上面開口を支持材２で閉鎖して、中空部３を略密閉し、該中空部３の上方に配置する支持材２に長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗに一定間隔をあけて設けた植付穴２２に栽培植物Ｐを植え付けたスポンジを嵌合し、該栽培植物Ｐの根部Ｐｒを中空部３内に上方から垂れ下がった状態としている。
２．４ｍ３の容積の中空部３内に、ノズル５から１．２〜２．４リットル／時間で養液を供給することで中空部３内を湿度９７％以上１００％以下に保持している。
詳細には、ノズル５から噴射する霧Ｍの噴射圧およびファン１１から供給する風により０．５ｍ／ｓ以上の速度で霧Ｍを、傾斜板８の上面側に沿ってノズル５の設置側の側壁１ｂから対向する側壁１ｃ側へと流し、ついで、ファン１１で吸引されて、傾斜板８の下面側で側壁１ｃ側から側壁１ｂ側へと流している。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。
【００４１】
特に、ノズル５から噴霧の平均粒子径を１０μｍ以下の超微細な霧であるドライフォグとしているため、水滴として凝集して落下するのを防止でき、大型の栽培ボックス１内を湿度９７％以上１００％以下の近飽和状態に保持することができる。このように微細化した養液の霧とすることで、栽培植物が養液を吸着しやすくし、同時に空中の酸素、窒素の触取も容易に行えるようにしている。かつ、近飽和状態を維持することができるため、栽培植物が常時養液を吸着することで、栽培植物の成長を促進させて経済的な営農を可能にしている。
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、密植栽培や連作を忌避する植物の栽培も可能にでき、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。
【００４２】
本発明は前記実施形態に限定されず、栽培ボックス１の容積を増大する場合、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ノズル５の設置個数、ファン１１の設置個数を増加させ、栽培ボックス１内の湿度が９７％以上に保持できるようにしている。
栽培ボックス１の長さが図８（Ｃ）（Ｄ）のように長くなると、長さ方向の中間位置の両側壁または上面に下流側に向けて噴霧するノズル５を配置している。
【００４３】
また、栽培ボックス１の上面開口を塞ぐように被せる支持材２に設ける植付穴２２は植物の種類や成長時の大きさに応じて、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、配置を変えたり間隔を変えることが好ましい。図９（Ａ）では１４４個の植付穴を設け、（Ｂ）は１２０個、（Ｃ）は９６個、（Ｄ）は７２個、（Ｅ）は４８個としている。成長時に大型化する植物は植付穴２２の個数を減少して間隔を広げている。
【００４４】
また、栽培植物Ｐを植え付ける栽培ボックス１の上面の形状を図１０（Ａ）に示すように三角形状としたり、図１０（Ｂ）に示すように、両側に階段を設けた形状としてもよい。このように、高低差を設けると栽培植物に均等な光量（屋外栽培やビニルハウス内では太陽光、植物工場内では照明光）を付与することができる。
【００４５】
さらに、栽培ボックス１内に設置するノズルとして、本出願人が特開２００８−３０６５８５号公報で提供している平均粒子径が１０μｍ以下のドライフォグ発生用の２流体ノズルを用いてもよい。さらに、本出願人の先願である特開２００８−１０４９２９号公報に開示した１流体ノズルを用いてもよい。該１流体ノズルでは、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ている。
【００４６】
さらにまた、ノズルからの噴霧開始および噴霧停止は、作業者が定期的にノズルを開閉操作してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 栽培ボックス
２ 支持材
５ ノズル
８ 傾斜板
２２ 植付穴
８１ 制御装置
Ｐ 栽培植物
Ｐｒ 根部
Ｍ 養液を含む霧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、
前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備えていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記霧供給手段は、霧噴霧用のノズルと、該ノズルから噴霧される霧に所要の風速および風向を付与して前記栽培ボックス内に均等に霧を充満させるファンを含み、前記ノズルは養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルからなり、該ノズルからの噴霧は間欠的または連続的に自動または手動のオン・オフ切り替えで行う構成としている請求項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おける霧の流速を０．５ｍ／秒以上とした条件下で、容積２．４ｍ３に対して前記栽培ボックスの湿度が９７％以上１００％以下となるように、霧噴霧量を０．７〜３．０リットル／時間の範囲で設定している請求項１または請求項２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記栽培ボックス内に設置する前記ノズルとファンの個数を増加して、該栽培ボックスの湿度を９７％以上１００％以下の範囲に維持しながら、該栽培ボックスの容積を増加している請求項１または請求項２に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記栽培植物の成長に応じて栽培ボックス内の設定湿度を９７％から１００％へと高湿度に変化させ、該設定湿度になるように前記霧噴霧量を前記設定範囲で変化させている請求項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】
前記栽培ボックスの上面開口を、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閉鎖して前記中空部を形成し、該栽培ボックスの長手方向の一端側の内面に前記ノズルを設置して他端側に向けて噴射させ、該噴射により栽培植物の根部に揺動を与え、かつ、前記一端側から他端側にかけて上向きに傾斜させた傾斜板を栽培ボックスの内面と隙間をあけて配置し、少なくとも前記他端側の内面にファンを設置し、前記ノズルからの噴霧が傾斜板の上面に沿って他端へと流通した後に他端で下向きに向きをかえて前記傾斜板の下面に沿って循環させ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１】
栽培植物の根部が下垂する中空の栽培ボックス内に、養液をレーザー法での測定値で平均粒子径１０μｍ以下の霧として噴霧すると共に該栽培ボックス内に略均等に充満させる霧供給手段を備え、
前記霧の噴霧量および流速と、前記栽培ボックスの容積と、前記栽培ボックス内の湿度との相関関係を予め測定したデータに基づいて、前記栽培ボックスの容積に応じて該栽培ボックス内の湿度を近飽和状態となるように霧噴霧量を設定し供給する制御装置を備えていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記霧供給手段は、霧噴霧用のノズルと、該ノズルから噴霧される霧に所要の風速および風向を付与して前記栽培ボックス内に均等に霧を充満させるファンを含み、前記ノズルは養液と空気とを混合噴霧する二流体ノズルからなり、該ノズルからの噴霧は間欠的または連続的に自動または手動のオン・オフ切り替えで行う構成としている請求項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おける霧の流速を０．５ｍ／秒以上とした条件下で、容積２．４ｍ３に対して前記栽培ボックスの湿度が９７％以上１００％以下となるように、霧噴霧量を０．７〜３．０リットル／時間の範囲で設定している請求項１または請求項２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記栽培ボックス内に設置する前記ノズルとファンの個数を増加して、該栽培ボックスの湿度を９７％以上１００％以下の範囲に維持しながら、該栽培ボックスの容積を増加している請求項１または請求項２に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記栽培植物の成長に応じて栽培ボックス内の設定湿度を９７％から１００％へと高湿度に変化させ、該設定湿度になるように前記霧噴霧量を前記設定範囲で変化させている請求項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】
前記栽培ボックスの上面開口を、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閉鎖して前記中空部を形成し、該栽培ボックスの長手方向の一端側の内面に前記ノズルを設置して他端側に向けて噴射させ、該噴射により栽培植物の根部に揺動を与え、かつ、前記一端側から他端側にかけて上向きに傾斜させた傾斜板を栽培ボックスの内面と隙間をあけて配置し、少なくとも前記他端側の内面にファンを設置し、前記ノズルからの噴霧が傾斜板の上面に沿って他端へと流通した後に他端で下向きに向きをかえて前記傾斜板の下面に沿って循環させ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２３１２７（Ｐ２０１２−２２３１２７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３５１７（Ｐ２０１１−９３５１７）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【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１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（３９０００２１１８）株式会社いけうち (26)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]