| 【発明の名称】 |
植物栽培用養水の供給装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】増本 輝男
【住所又は居所】佐賀県唐津市原１５３４番地 株式会社ワイビーエム内
【氏名】田中 守
【住所又は居所】佐賀県唐津市原１５３４番地 株式会社ワイビーエム内
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| 【要約】 |
【課題】栽培植物の活性化を図り品質を向上させる植物栽培用養水への酸素等の細かい気泡を多く含むように供給する。
【解決手段】本発明の植物栽培用養水の供給装置は、植物栽培施設３へ養水を供給する装置であって、井戸１等の水供給装置５から汲まれた水に液肥供給装置６から肥料又は薬剤を加え、これに空気供給装置９から空気を吸い込ませ撹拌混合装置２に供給し、積極的に噴流状態を形成し空気を泡沫状態にして細かい気泡を水に溶け込ませ養水にし、この養水を養水供給管路１０を介していちご等の植物栽培施設３へ供給するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】植物栽培施設へ養水を供給する装置であって、植物の生育に必要な液体を供給する液体供給装置と、植物の生育に必要な気体を供給する気体供給装置と、前記液体供給装置から供給される液体と前記気体供給装置から供給される気体を集合させて撹拌混合し養水を作る撹拌混合装置と、前記養水を前記撹拌混合装置から前記植物栽培施設へ導く養水供給管路とからなる植物栽培用養水の供給装置。
【請求項２】請求項１に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記撹拌混合装置を構成する噴流発生室は、３次元の箱状の空間で扁平であり、空間の概ねの水平方向の厚さＨで、幅をＷ、鉛直方向の長さをＬとし、前記液体供給装置の噴射ノズルの開口の有効直径をＤ1とすると、Ｄ1＜Ｈ、Ｗ／Ｈ＞４、且つＨ＜Ｌ、の関係にあることを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記液体供給装置と前記撹拌混合装置との間に液体貯留タンクを設けたことを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項４】請求項１又は２に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記液体は、水、液肥、薬剤の溶剤から選択される１種以上の液体であることを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項５】請求項１又は２に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記気体は、空気、酸素、オゾンから選択される１以上の気体であり、前記養水中の溶存酸素量が２００±５０％であることを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項６】請求項１又は２に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記養水供給管路の途中に養水を強制的に前記植物栽培施設へ供給するためのポンプを設けたことを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項７】請求項３に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記液体貯留タンク内に前記撹拌混合装置を没する構成にしたことを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
【請求項８】請求項４に記載の植物栽培用養水の供給装置において、前記水は、井戸水であることを特徴とする植物栽培用養水の供給装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物栽培装置の植物に培養効果の高い養水を供給し収穫量が多く品質の高い植物を得るための植物栽培用養水の供給装置に関する。更に詳しくは、特にいちごやとまと等の水耕栽培に好適な植物栽培用養水の供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、いちご栽培を例にとると、大別して栽培方法は、栽培ベッドに培養液を流して水耕栽培を行うものと、粒状ロックウールの培地に苗を植え込み、培養液を点滴で供給するもの等がある。いずれもハウス栽培で培養液を人為的に供給して育てる水耕栽培のものである。栽培の方法等については、根に対して霧状の散水を行ったり、毛管現象を利用して培養液を根にもたらす等の方法が施されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】培養液は、一般に水に肥料や薬剤を溶かし液肥として扱われる。この液肥を希釈して必要量を前述の方法で供給している。また、いちご等の水耕栽培で養水中に溶存している酸素を増加させると、いちごの甘みが増加することが知られている。このために過酸化水素水を養水に混合する方法も取られているが、過酸化水素水のコストが高く充分な量を使用することはできない。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１３０３７号公報【特許文献２】特開平１０−１７８９４４号公報【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現状の栽培に対して更に改良を施すもので、供給する水又は培養液に酸素等を多く含ませ養水として供給するものであり、下記目的を達成する。本発明の目的は、病虫害に強く長期に亘って安定的に収穫物を得られる植物栽培用養水の供給装置を提供することにある。本発明の他の目的は、酸素等の細かい気泡を多く含む養水を栽培装置に効果的に供給して高品質の収穫物を得る植物栽培用養水の供給装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。本発明の植物栽培用養水の供給装置は、植物の生育に必要な液体を供給する液体供給装置と、植物の生育に必要な気体を供給する気体供給装置と、前記液体供給装置から供給される液体と前記気体供給装置から供給される気体を集合させて撹拌混合し養水を作る撹拌混合装置と、前記養水を前記撹拌混合装置から前記植物栽培施設へ導く養水供給管路とからなっている。
【０００７】前記撹拌混合装置を構成する噴流発生室は、３次元の箱状の空間で扁平であり、空間の概ねの水平方向の厚さＨで、幅をＷ、鉛直方向の長さをＬとし、前記液体供給装置の噴射ノズルの開口の有効直径をＤ1とすると、Ｄ1＜Ｈ、Ｗ／Ｈ＞４、且つＨ＜Ｌ、の関係にあり、噴流状態によって前記養水を作る装置である。噴流状態で撹拌混合することによって酸素等の微細気泡を多く含む養水を作ることができる。
【０００８】更に、前記液体供給装置と前記撹拌混合装置との間に液体貯留タンクを設けてもよい。水等を貯留しておけば必要なときにすぐ使用でき、また水供給のポンプ等がトラブルで停止した場合でも連続して使用が可能である。更に、前記液体は、水、前記水に液肥又は薬剤の溶剤を加えた液体であってもよい。更に、前記気体は、空気、酸素、オゾンの一種以上の気体でり、前記養水中の溶存酸素量が２００±５０％であると良い。一般的にはこれ以上の溶存酸素量の場合、むしろ収穫量、糖度等が低下する。
【０００９】更に、前記養水供給管路の途中に養水を強制的に前記植物栽培施設へ供給するためのポンプを設けてもよい。養水を前記植物栽培施設へ確実に供給することができる。更に、前記液体貯留タンク内に前記撹拌混合装置を没する構成にしてもよい。供給装置の構成が簡素化される。更に、前記水は井戸水であっても良い。井戸水の場合は、酸素が少ないのでより効果的に酸素を溶解させることができる。井戸水はどの場所でも確保でき、水道等に比べ安価である利点もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本発明の全体構成を示すもので、井戸１から汲み上げた水を直接肥料等と混合させた液肥に空気を混入させ撹拌混合する撹拌混合装置２からビニールハウス等の栽培施設３に養水を供給する供給装置を示している。井戸１は地下水を供給する水の源であり、水道施設のない地域において従来から水の供給源として利用されているものである。水道はコストもかかるので井戸は手軽な水確保の手段である。
【００１１】図１の装置は、その井戸１にポンプ４を設置し、必要なときに自動的に地下水を汲み上げて供給する水供給装置５（液体供給装置）としたものである。液肥供給装置６（液体供給装置）は、水耕栽培用に肥料を液化した液肥を供給する装置である。この液肥には栽培物を病原菌や害虫に感染しないようにする薬剤も混入されている。この液肥は所定の液肥タンク７に貯留されており、通常は高濃度の液体になっているので栽培施設３に供給するときは希釈して使用される。
【００１２】この液肥を供給する場合は、液肥供給装置６に設けられたポンプ８によって行われる。空気供給装置９（気体供給装置）は空気を供給する装置でフィルター等で外部からのごみが入らないように構成されていて、水の吸い込み圧を利用して供給するようにしてしている。空気供給装置は酸素供給装置であってもよい。これらの液肥、水、空気等を集合させ撹拌混合させる装置が撹拌混合装置２である。この撹拌混合装置２から撹拌混合された養水が養水供給管路１０を経て栽培施設３に送られる。複数のビニールハウス等がある栽培施設３に対してはこの養水供給管路１０を各ビニールハウス毎に分岐して養水を送る。また、前記撹拌混合装置２に対しては、水のみを供給して空気等と共に撹拌混合させて養水とする場合もある。
【００１３】次にこの撹拌混合装置２について図２（ａ）をもとに詳述する。図２（ａ）は撹拌混合装置２に前述の装置を取り付けた本発明の構成を示す断面図である。撹拌混合装置２には上部に噴射ノズル１１が設けられている。この噴射ノズル１１の側面に水を供給するための水供給管１２と液肥を供給するための液肥供給管１３が設けられている。これら水供給管、液肥供給管を通して供給される水と、液肥は噴射ノズル１１内に内通して送り込まれる。
【００１４】またこの噴射ノズル１１の上部には空気等を供給する空気供給管１４が噴射ノズル１１の中央部を貫通して挿入されている。撹拌混合装置２の本体は、筒体１５で内部に空間を有するものであって、噴流を発生させる噴流発生室１６を構成している。上部の噴射ノズル１１から液肥と水と空気等が同時に内部に供給され撹拌され養水となる。供給される水、液肥、空気等は図示していないが、栽培施設３の条件によって圧力、流量等が制御されるようになっている。筒体１５の下方には養水供給管路１０が設けられ、内部の養水がこの養水供給管路１０を介して栽培施設３に供給される。噴射ノズル１１から供給される水等は、筒体１５内に放出されるとき吐出の勢いで撹拌混合される。
【００１５】噴射ノズル口１１ａは噴流発生室１６上面に対し直角方向に配置されているため、噴射ノズル１１から筒体１５内の噴流発生室１６に放出されるとき水流は、噴射ノズル１１から吐出されると同時に周囲に強い二次流れを生じさせ噴流となる。これは噴射ノズル１１から吐出されるとき流れの断面積が急に拡大するため、流速の大きい噴射ノズル１１の流れが流速の小さい噴流発生室１６内の流れに衝突して流れを乱すことで発生する。この乱れた流れで内部摩擦による水頭損失が生じる。噴射ノズル１１からの流れの形態は、管路の断面積がゆるやかに変化して拡がると想定した場合は、噴射ノズル１１から吐出した後管側に引き寄せられ付着して流動するいわゆるコアンダ効果が発生する。
【００１６】本発明の場合は、断面積が急激に変化するので、流れは外側に引き寄せられるものの、ノズルから出たとたんに急激に引き寄せられるため、流れは筒体角部に拡散し角部に負圧を生じていわゆる渦状のキャビテーションを起こし二次流れを引き起こす。また、噴射ノズル１１から吐出される液体は、ノズル形状の誤差、圧力等の相違、また噴流発生質の形状等の相違から実際は均等に噴出していない。実際の流れは、図の矢印Ｂのように複雑に揺動している。噴流状態を一層加速させている。このように本発明は積極的に噴流状態を作り出しているところに特徴がある。
【００１７】言い換えると、水流が噴射ノズル１１から吐出されるとＡ部が水流の勢いで負圧になり内部で流れは衝突しており、水や気泡を逆に呼び込もうとして逆流が発生する。噴流発生室１６には空気等が同時に送り込まれているので、空気等が吸い上げられ噴射ノズル１１からの水流と合わせて矢印のように噴流発生室１６の下部まで撹拌混合状態となり噴流となる。噴流発生室１６の下部には養水供給管路１０が接続しているが、噴流発生室１６の長さは限定されており、またその開口している吐出口１０ａの吐出面積は噴流発生室１６の断面に比べ小さいので、噴流発生室１６の水流の一部は噴流発生室１６の底面から逆に上昇する。
【００１８】上昇すると上方から供給される水流に押し戻され、空気は細かい気泡となり水流の中にとけ込む。この噴流は、通常にみられる白い泡状のもと異なり、極めて細かい気泡を含んだものであり、完全に液体に溶け込んでいるので、この噴流によって作られた養水は、長時間にわたって空気等を液体中に保つことができる。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す噴流発生室の側面図である。噴流発生室１６の空間は、３次元の箱状の空間で扁平であり、空間の概ねの水平方向の厚さＨで、それの概ねの幅をＷ、鉛直（垂直）方向の長さをＬとし、噴射ノズル１１の開口の有効径をＤ1とすると、概略するとＤ1＜Ｈ、Ｗ／Ｈ＞４、且つＨ＜Ｌの関係にあるものが好ましい。
【００１９】このように撹拌混合装置２は、この噴流により気泡を作り出すと同時に、水中に含まれる寄生虫や糞等の有害な有機物を分解する機能も備えている。噴流発生室１６の形状は円筒であったり、扁平状であったり、矩形状のものであったりと、異なったものでよい。また、形状そのものは、ノズル径や噴流発生室１６の長さ、幅等の条件により最適な形状のものを設定すればよい。この噴流が内部で混濁状態で流れ撹拌混合され、水と液肥は細かい粒の泡沫状態に変化して養水供給管路１０から栽培施設３へ送られる。
【００２０】この状態の養水は細かい気泡をたっぷり含んだもので、気泡を含むことは酸素を充分に含んでいることを示している。更に、この養水は、前述のように極めて細かい気泡を含んだものなので、水面から短時間で放出されることはなく、長時間液中に気泡を保持できる。このため、この養水を供給されたいちご、トマト等の栽培物は活性化され品質の高いものとなる。
【００２１】このように本発明は、特別の設備を必要とすることなく、簡素な設備で水と液肥の混合液に空気を強制的に吹き込み撹拌混合させ、この混合水を酸素の多く含む養水にして栽培施設３へ供給する供給装置としたものである。本実施例においては、水と液肥を同時に集合させ空気等と撹拌混合させ養水とすることで説明したが、水のみを空気又は酸素等と撹拌混合させてもよい。また、空気等については、必要があれば強制的に供給する手段を設けることは可能である。
【００２２】図３は、この供給装置の他の実施例を示すもので、撹拌混合装置２を水中に設置した例で、井戸１から汲み上げられた水を貯留するタンク１７へ汲む込み貯留し、外部に設けられた液肥供給装置６と空気供給装置９から液肥と空気を撹拌混合装置２へ導き、水と共に撹拌混合させる装置である。水はポンプ１８により強制的に撹拌混合装置２へ送り込まれ液肥と空気とともに撹拌混合される。
【００２３】タンク１７内の水は気泡を含む養水へと変化しポンプ２２を介して栽培施設３へ供給される。また、農業用水用としてタンクを別に設けたことは、タンク内の養水の中に含まれるアンモニア、二酸化炭素、硝酸窒素等の有害物質が浮遊しタンク上部の水面から放出されることになり、養水が浄化される。水中に没するポンプは密封宇処置が施される。仮にポンプ１８がトラブルで停止しても養水を継続して供給することが可能な構成である。
【００２４】図４は、撹拌混合装置２を地上に、例えばタンク上に設置した例で、井戸１から汲み上げられ貯留している水のタンク１９に、このタンク１９からパイプ２０及びポンプ２１を介して供給される水と液肥供給装置６から供給される液肥に空気を送り、別置された撹拌混合装置２により撹拌混合させ噴流状態にしたものを、再び水のタンク１９へ導くようにしたものである。タンク１９内の水は次第に泡沫状に変化し気泡を有する養水となる。養水はポンプ２２を介して栽培施設３に供給される。図３と同様に、タンクを別に設けた構成なので、図３の場合とほぼ同じ効果が期待される。
【００２５】最近は農業用の培養液に海水を利用する例も提案されている。これは、ゼオライト処理等により海水から農業用水を製造するものであるが、この処理された培養液は、水耕栽培における培養液として使用することができる。この培養液に肥料を入れ液肥とすることができる。この液肥は、海水の微量成分を含んでいるので、栽培する対象のものに合わせ窒素やリン等の養分を添加すれば栽培可能な液肥とすることができるものである。
【００２６】井戸がなく海水を利用せざるを得ない海岸に近い所にビニールハウスを設置することが可能である。この場合には、図３又は図４の供給装置が適用できる。井戸の代わりに海水を処理する装置を設け海水を水に置き換え、処理された水を農業用水としてタンクに送るようにすればよい。このタンク内の農業用水を撹拌混合装置により空気等を供給して前述のとおり撹拌混合し噴流状態にして気泡をこの農業用水に溶け込ませ養水とする。海水を撹拌混合することは、海水内に含まれる有機物等の汚染物質を泡沫状態によって分離除去することもでき浄化作用に効果的である。このように本発明の植物栽培用養水の供給装置は、種々な形態の植物栽培に適用することが可能である。従って、本発明の実施の形態の記載内容に限定されないことはいうまでもない。
【００２７】
【実施例】次に示す表１は、水道水と本発明の植物栽培用養水の供給装置によって処理された酸素水による比較試験を、イチゴ（アイベリー）の収穫量で比較した実験例である。水道水は、その中の溶存酸素濃度が７０〜８０％のものを使用し、酸素水は、その中の溶存酸素濃度が２００〜２３０％のものを使用した。供給水量は、通常のイチゴ栽培に最適といわれている一般的な量を散布した。収穫量は、２４株数の合計をグラム（ｇ）で表示した。収穫個数、収穫重量、糖度共に酸素水を散布したものが優れていることが確認できた。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明は、植物栽培に対して供給される養水を撹拌混合装置で空気を強制的に取り込み噴流状態にして気泡の多い養水とした。即ち酸素を多く含む養水にして栽培装置に供給するようにしたので、栽培されるいちご、トマト等の栽培植物は活性化され、品質の高い収穫物を得ることが可能となった。特に、本発明は、葉菜類に適用するとより効果的である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００２５７５９
【氏名又は名称】株式会社ワイビーエム
【住所又は居所】佐賀県東松浦郡北波多村大字岸山５８９番地１０
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| 【出願日】 |
平成１４年９月１７日（２００２．９．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３６８７
【弁理士】
【氏名又は名称】富崎 元成 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６４２３１（Ｐ２００３−１６４２３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月１０日（２００３．６．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２７０６６３（Ｐ２００２−２７０６６３） |
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