| 【発明の名称】 |
植物根及び底床への給気方法と給気装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮本 久士
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| 【要約】 |
【課題】従来では底床となりうる土壌や水に強制的に酸素を与え酸化状態にすることや、酸素を無くし、還元状態を任意に作り出すことが行われていなかった。また、栄養は固形もしくは液状で散布されていた。大気中に含まれる窒素酸化物や硫化物の利用はできていなかった。
【解決手段】本発明の植物根及び底床への給気方法と給気装置では、目的に応じ大気や様々な混合気体を底床に給気することで解決した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 植物が育成し発根する底床（植物が根を張る部分のこという）に給気するための給気装置をもうけ、強制的に給気することを特徴とする植物根及び底床への給気方法。
【請求項２】 植物が育成し発根する底床（植物が根を張る部分のこという）に給気するための給気ガス発生装置はポンプや高圧ボンベ、化学反応、電気分解などにより行うことを特徴とする植物根及び底床への給気装置。
【請求項３】 給気ガスは希ガス族や水素、酸素、窒素などの分子や、二酸化炭素、メタンなどの炭素化合物、アンモニアなどの窒素化合物、硫化物などの化合物気体の１つ以上から構成されることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の植物根及び底床への給気方法と給気装置。
【請求項４】 植木鉢のような容器に底床を配置している植物育成栽培方法において１つの給気装置で２つ以上の容器に給気できることを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項３に記載の植物根及び底床への給気方法と給気装置。
【請求項５】 給気ガスが酸性を呈する場合、給気配管上にアルカリ度を含む物質、たとえば炭酸カルシウム、リン酸カルシウムや水酸化物などで構成されたフィルターを通過させ、酸度を低下させることを特徴とする請求項２に記載の植物根及び底床への給気装置。
【請求項６】 給気ガスに植物や微生物に対し有害となる物質が含まれる場合、それらを分解する触媒、たとえば銅や銀などの金属やトルマリンや酸化チタンなどの無機原料など、有害物質を吸着する濾過材、たとえば活性炭やセピオライトなどの無機原料など、有害物質をイオン交換する濾過材、たとえばゼオライトなどの無機原料やイオン交換樹脂などの有機原料の少なくとも１つ以上をフィルター原料として配合もしくは混合することを特徴とする請求項２に記載の植物根及び底床への給気装置。
【請求項７】 給気配管上にフィルターを配した場合、そのフィルターが常時保水もしくは浸水していることを特徴とする請求項５及び請求項６に記載の植物根及び底床への給気装置。
【請求項８】 フィルター内もしくは外にヒーターや光源を配し、もしくはヒーターや光源表面に触媒原料を配し、配された原料が活性することを特徴とする請求項６及び請求項７に記載の植物根及び底床への給気装置。
【０００１】
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【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】本発明は植物を育成栽培する底床改善、栄養補給と大気浄化に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の底床では土壌に栄養素の含まれる無機化合物や有機化合物を散布もしくは埋設していた。
【０００３】植木鉢などの容器では土壌に栄養の含まれるものを配置していた。
【０００４】セラミック製の土壌を使用もしくは水のみでの水耕栽培装置およびその栽培育成方法がある。
【０００５】大気汚染物質の浄化には決め手がなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来では底床に強制的に酸素を与え酸化状態にすることや、酸素を無くし、還元状態を任意に作り出すことが行われていなかった。
【０００７】また、栄養は固形もしくは液状で散布されていた。
【０００８】大気中に含まれる窒素酸化物や硫化物の利用はできていなかった。
【０００９】
【発明の目的】本発明に係る植物根及び底床への給気方法と給気装置では従来の技術の問題点に鑑みて発明されたものであり、植物の根や底床の環境を強制的に改善し、植物の生長を助長することと、大気に含まれる窒素酸化物や硫化物の削減を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の植物根及び底床への給気方法と給気装置では、目的に応じ大気や様々な混合気体を底床に給気することで解決した。
【００１１】
【作用】上記のように構成することにより、根草れを防止し、底床を改善し、植物が健全に育つ環境を作り出すことと大気汚染物質の削減に成功した。
【００１２】
【実施例】図１に示すものは草本が植えられている屋外の土壌Ｂの断面図である。Ｐは大気を地中に給入するためのポンプを含む給気ガス発生装置、８５は大気が地中に給入されるためのポリプロピレン製配管、８６は土壌Ｂに大気を給入する給気口である。
【００１３】この装置は草本Ａ郡が植え付けられる以前に土壌Ｂに配管８５を埋設したもので、通常物質循環が行われにくい嫌気的環境となる地中部に大気を注入することで好気的環境とし、物質循環を活性化させ、発根を促すとともに、大気中に含まれる有機化合物や無機化合物を土壌バクテリアにより植物が利用できる形や無害な物質に変換、もしくはそのまま利用し、植物の生長を助長させ、大気中の窒素化合物や硫化物の削減に寄与し、植物が成長する過程で大気中の二酸化炭素も削減する仕組みとなっている。
【００１４】この時、土壌Ｂの給気口８６付近では好気的環境となるが嫌気的環境も点在し、嫌気的環境下で植物に吸収されやすい形となる鉄などの栄養も供給されることとなる。そのため、地中に給入される大気の量は土壌の好気的環境、嫌気的環境の存在を考慮しながら給入量を調整する必要がある。また、植物移植時、底床を好気的にすることにより発根を促し、根腐れ、立ち枯れ等が防止できる。
【００１５】近年大気汚染が進み、大気の酸性化が問題となっているため、給入される大気の状態により土壌が酸性化する傾向がある。このような場合あらかじめ土壌へアルカリ度を有した消石灰、生石灰、石膏、サンゴ粉や片、炭酸カルシウムなどを適量埋設することで酸度の上昇を軽減することも可能である。
【００１６】地中深部へ大気を給入する場合、土壌の圧力で土壌に大気を給入することが難しい場合がある。地中１ｍ以深へ大気を給入する場合は給気口８６付近の配管の表面積を大きくする必要があり円筒管を用いる場合、管径５０ｍｍ以上好ましくは１００ｍｍ以上で無数に給気口８６が点在しているかもしくは、網目状の部材を用いるのが好ましい。
【００１７】図２は地中へ埋設された配管８５と土壌との間に空間を作り給気を容易に行うための装置である。この構造によればポリプロピレン製の硬質網目パイプ７１を給気口８６付近に連続的に設け土壌と大気の触れる表面積を拡大し、土壌に大気が十分に供給される仕組みのものである。このような構造にすることでポンプの能力が低くとも目的に応じた給気が可能となった。
【００１８】ポンプは給気を目的とするものであればいかようなものでも使用でき、配管は樹脂や金属などが使用できるが有害物質を土壌に排出するようなものは避けるべきである。また、配管は土壌中で上下左右、いかなる方向へも配置できる。給気口８６の形状は網目状や単体の穴など形状や形態は給気の目的を達成させ、目詰まりを極力起こさない構造のものであればいかようでも良い。また、給気口付近には目詰まりを防止するために管内や管外部に繊維や布状の不織布、ウレタンスポンジなどを配することもできる。
【００１９】次に図１に示す給気ガス発生装置Ｐ内にポンプを配置せず密閉できる形態でその中に水がためれる構造のものの実施例を示す。給気ガス発生装置Ｐ内の水をためれる部分に過酸化カルシウムの固形物を投入し密閉すると水と過酸化カルシウムが反応し酸素ガスを発生する。給気装置Ｐは密閉されているため発生したガスは配管８５を通り、給気口８６から土壌へ供給される仕組みとなる。このことにより電源を用いず、酸素ガスを土壌に供給することができる。
【００２０】また、還元状態を土壌中に作り出したいときは水の代わりに希酸を投入し亜鉛等の金属を触媒とし、水素ガスを発生させることもできる。
【００２１】これらは化学反応のみならず様々な液体の電気分解により気体を供給することもできる。たとえば、水をステンレスや白金、金の電極を用い酸素ガスのみや水素ガスのみ、もしくは両方を土壌に供給することも可能である。
【００２２】図３は植木鉢様の樹脂製ケース１に酸素ボンベＣを使用し底床底面にまんべんなく酸素ガスを供給する装置の簡単な図である。この図によればボンベＣから樹脂製の接続管８５ｂを経由し分岐８７から給気板８８へガスが供給され給気口８６から底床へガスが供給される仕組みとなっている。また、ボンベＣや配管より各々の容器に配管される接続管８５ｂはこの図では容器開口面より配しているが容器側面や底面を貫通させ配管することも可能である。無論、図には記載されていないが容器内には底床となりうる土砂や繊維、水などを配置し、植物を配した上で装置を作動することとなる。
【００２３】このような装置を２つ以上併用し、１つには酸素ガス、１つには窒素ガスやポンプを用い大気というように給気ガスを変え、酸化環境や還元環境を給気板８８の位置をかえることにより任意に作ることも可能である。給気板８８は図では上面に給気口８６が取り付けられているが給気板８８を容器１底面よりある程度脚などを設け浮かし、給気口８６を給気板８８の下面に配置することも可能である。また、給気板８８は板様でなくとも球形や円筒形、柱状などの形やそれ自体が多孔質であるセラミックや樹脂を使用し、給気口８６の役割を兼ねる材質を使用することができる。
【００２４】土壌中のｐＨを任意に低下させたいときなどは二酸化炭素ガスを給入することができる。この時酸素欠乏などに陥ることがあるので同時に酸素ガスを給入すれば環境は維持される。
【００２５】ボンベなどを利用した場合、栄養となるアンモニアガスなどの給気も可能である。適度なアンモニアや窒素酸化物や硫化物などは植物の生育に良い影響があることがわかった。
【００２６】今回はアンモニアガスを数ｐｐｍ程度になるよう間欠で２４時間に１回給入したが園芸植物などは給入しなかったものに比べ肉眼でも生育が良いことが確認できるほどであった。また亜硫酸ガスや硝酸ガスでも給気量を調整すれば良い結果となる。
【００２７】また、メタンガスや硫化水素ガスは通常植物には良くないとされているが数ｐｐｂのオーダーからｐｐｍのオーダーで一時的に底床に給気すると植物生育が良い方向へ影響する。このことは底床に生息する微生物などに何らかの影響を与え底床中の菌叢が変化したものと考えられる。また、この時の他の気体の給入状況や環境により相違が見られる。
【００２８】図４は図３の容器を連続的に並べ置いたときの簡単な図である。給気ガス発生装置Ｐには大気を圧縮し配管へ送り出すためのポンプＰ１と大気を加温するためのヒーターＨと大気に含まれる物質を削減もしくは反応させ違う物質に変換するためのフィルターＦとフィルターＦに液体を供給するためのタンクＦ１と液体をフィルターＦに供給するための給液装置Ｆ２より構成されている。
【００２９】この時の配管８５は加温された大気が温度低下を極力起こさないよう発泡樹脂で被覆された樹脂製パイプを配置した。
【００３０】図５はフィルターＦとその関連装置の構造を示すものである。フィルターケースＦａは内部ハニカムフィルターＦｂの固定と保護、漏気防止の目的のもので、ハニカムフィルターＦｂは今回はｐＨを上昇させる目的で、ＮＯxやＳＯxを吸着させるため活性炭を主成分とするものに銅を添着させたものを使用した。
【００３１】タンクＦ１には水Ｗを張り、ハニカムフィルターＦｂに毛細管現象の原理で給水糸Ｆ２を伝い水を供給させ、ハニカムフィルターＦｂが常時しめった状態とすることにした。
【００３２】通常、乾燥した空気だけをフィルターに通過させても水分がないと触媒反応が進まず、良い結果は得られなかったが本装置では小型の装置で十分な結果が得られた。
【００３３】図６はハニカムフィルターの代わりに粉砕されたサンゴ片Ｆｃを使用したものの図５様の実施例を示す図である。サンゴの主成分であるリン酸カルシウムで酸性物質を中和させることができた。
【００３４】また、図７に示すものはフィルターケースＦａ１に水Ｗ１を溜めその中にサンゴ片Ｆｃや活性炭Ｆｄを投入し大気をＩから給入し、その水の中を通過させＪへ排気させる仕組みとなっている。この構造では一度大気に含まれる成分の一部を水に溶解させ、過剰なものを反応させたり、吸着させる仕組みとなっている。
【００３５】フィルター原料としてはケイソウ土やトルマリン、光触媒といわれる鉱石、ゼオライトを代表とするイオン交換性鉱石、イオン交換樹脂、セピオライトを代表とする多孔質鉱石。金属や有機質原料などがあり、本発明に使用されるフィルターはこれらのようにその目的に合致した効能を発揮するものであればいかなる材質のものをいかなる形態でも使用でき、給気系のいかなるところへも取り付けることができる。
【００３６】また、加温装置Ｈを触媒などを担持させた無機原料使用フィルター内に装着することにより、より効果が高くなることがある。
【００３７】図８に示すものでは図５に示すハニカム様のフィルターＦ６１とフィルターケースＦａｈの間に防水処理を施したカーボン面状ヒーターＨ１を装着した図である。このヒーターの表面温度は約７０度に設定された正特性サーミスターでフィルター６１はトルマリンを特殊なバインダーで高温をかけずに燒結させ、トルマリンの組成を崩さない多孔質触媒フィルターである。
【００３８】このフィルターＦ６１を使用した底床の状態は土壌の場合、土壌には顕著な差は見られなかったが、腐敗臭や配管の汚れはかなり軽減され、植物の発根状態は通常のものより格段によい。
【００３９】ヒーターは面状ヒーターやニクロムヒーター、セラミックヒーターなどを使用することができる。ヒーター表面に樹脂に混入されたトルマリンや金属などの触媒を塗布しても良いがヒーター表面温度をその樹脂の耐熱温度以下にする必要がある。また、無機原料のバインダーを使用しヒーター表面で触媒入り原料を燒結させることもできる。
【００４０】但し、トルマリンのような高温によりその組成を損ない、その能力が阻害される特性のものの加熱温度には注意しなければならない。
【００４１】図９はフィルター内部に紫外線蛍光灯Ｈ５を設けその回りに酸化チタンをバインダーと混合し燒結した多孔質フィルターＦ７３を配したもので、空間Ｋには大気などのガスがＩより吸入され、その一部が反応しＪより給気口の有する配管へと給気される仕組みとなっている装置の正面断面図である。
【００４２】多孔質フィルターＦ７３を含めたフィルターの側面断面図は図１０に代表的な２種類を示すごとく紫外線が照射される表面積がより多いように起伏を有した構造となっている。
【００４３】このフィルターに一定の速度で大気を通過させた場合、底床に給気される大気の窒素化合物の一部はＮＯ3まで酸化され酸化と無害化が進行することが認められ、その他の有害化合物も酸化され無害化され、あるものは植物に吸収されやすい形となり、この底床に生育する植物は通常の給気のみの植物より発根状態が良いように見受けられ、芝生などでは底床への固着が通常よりも早く進んだ。
【００４４】また、紫外線蛍光灯や紫外線ダイオードなどを使用した場合、その表面に酸化チタンなどの触媒が含まれた樹脂等を塗布することによっても効果は得られる。
【００４５】光触媒を利用する場合、地上に露出する配管部分に光を透過させる配管や装置を設け、そこに光触媒フィルターを配置し、太陽光などの外光を利用することもできる。
【００４６】図８や図９に示す装置ではヒーターや蛍光管を完全に絶縁し、その回りに水を溜め、その水中に図７様に給気されうる気体を通過させることもできる。
【００４７】図５から図９に示すフィルターではフィルターや蛍光管の劣化に伴いそれらを取り替え可能な構造とすることも可能で、目的が変わればそれに合致した設備を配置することができる。
【００４８】図１１は３０ｃｍ四方、高さ７ｃｍの発泡ポリエチレン製容器１１の断面図で、水や空気を介する貫通孔のないものの下部に図４様の給気ガス発生装置Ｐから配管８５を経て、支管８５ａの給気口８６より繊維質を主体とした底床Ｂ１へ給気される仕組みとなっている。
【００４９】この容器上面にフェニックスターフという品種の芝Ａを作付けさせ、根Ａ１を底床へ下ろさせたものを図１１に示す。その容器を側面から見たものを図１２に示す様式で連続して５つ育成したもの■と、給気装置を設けない同等のものを５つ■を育成した。
【００５０】■においては給気は大まかに１つの容器に毎分１ｃｃ程度の大気が連続的に給入されるよう給気ガス発生装置Ｐにおいて調整し、その他の条件は散水では容器１つにたいし約毎日１Ｌ程度、芝刈りは１週間に１回電気式ハンドタイプのもので、日照時間は日の出から日の入りとし■、■同等にした。
【００５１】２カ月後■においては底床表面が腐蝕したような状態で芝が簡単に抜けるものが認められたが、■においてはそのようなものが認められなかった。■の原因として考えられることは、芝刈り後、刈った芝が底床表層に残存したものが嫌気的に分解され良からぬ影響を及ぼしたものと推測される。また、■においては給気によりそれが回避されたことになる。
【００５２】次に、底床内部の検証をしてみると、■においては底床が団粒的な構造をなしていたが、■においては水分が多くどろどろとした状態で新しい白い根が■に比べ少ないように見受けられた。
【００５３】図１３は図１１様の容器１２の底面裏部に給水配管９５と給気配管８５を装着した実施例を示す側面断面図である。この容器１２は容器底面部に底床が漏れ出さない程度の貫通孔を無数に有するものである。９６は給水口で８６は給気口で各々間欠で給水給気される仕組みとなっている。
【００５４】図１４は図１３の容器１２を連続的に配し、底面Ｇから見た簡単な図である。９８は給水装置で配管９５によりそれぞれの容器に給水できる仕組みとなっており、Ｐは給気ガス発生装置で配管８５によりそれぞれの容器に給気できるような構造となっている。また、図には記載されていないが温水等を循環させ底床を保温させることもできる。
【００５５】これらのように、容器に給気する場合は特願平１０−６９５５８に記載の植物育成容器の給水配管をそのまま代用し、給水ポンプや水道圧の代わりに給気ポンプや給気ガス発生器を装着することができる。
【００５６】また湖沼の底泥に給気配管を設け、底泥の物質循環を活性化し、その底泥に水棲植物を移植し、生育させ環境浄化に役立てることもできる。
【００５７】図１１同様の容器を６つ使用し、粘土状の珪藻土（田の底泥）を容器の７分目まで配し、水を約９分目まで注いだ。そこに水棲植物であるヒユ科、アルテルナンテラ（Alternanthera reineckii）とキツネゴマ科、ハイグロフィラ（Hygrophila polysperma）を発根していない状態で植え付け、水上へ植物体を成長させた。
【００５８】そのうちの３つには大気の給気を１時間に１Ｌ程度行い■、その他３つには給気は行わなかった■。
【００５９】２９日後植物の成育状況は■、■において背丈はさほど大差は見られなかったが■ではがっちりと育っているように見受けられた。また、底床中の発根状況は■では容器底面まで発根していなかったが、■では■に比べ発根密度が高く、容器底面にまで達するほどであった。
【００６０】これらのことから、水中底床でも、陸上と同じ様な効果が期待できることが確認された。
【００６１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、植物を健全に育成させ、観賞価値を高めることに成功し大気中の二酸化炭素や窒素化合物、硫化物などの削減に寄与し環境改善効果も提供することを可能とした。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９４１６８３６６
【氏名又は名称】有限会社アクアガ−デン・ハイテック
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）６月１日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３４１９２１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１４日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１６９２３１ |
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