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【発明の名称】 水耕栽培装置とその育成方法
【発明者】 【氏名】宮本 久士
【住所又は居所】大阪府大阪狭山市東茱▲みの▼木１丁目６１３番地の９ 有限会社アクアガーデン・ハイテック内
【要約】 【課題】水耕栽培装置とその育成方法では一般の家庭でも安易に無農薬植物や有機栽培植物を手軽に作れることと、その設置空間をできるだけ減少させる装置を提供する。

【解決手段】平面長方形の栽培容器（Ａ）の側壁上半をラッパ状に広げ、光を受けやすくし、気化熱を利用した冷気で植物気中部環境を保つ。そして、嫌気的、好気的箇所を設定し、微生物による水質安定を保つと共に有害微生物の発生を微生物の拮抗作用により抑制し、植物体自身の免疫力も増加させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を浸水させ病害虫を駆除もしくは葉面浸透させる水耕栽培装置において、その植物を固定したまま水没させる培養槽の容器を変形させ、植物を浸水させる水または溶液をできるだけ少ない量で使用することすなわち製品の大きさをできるだけ小さい形状にする事を特徴とする水耕栽培装置と育成方法。
【請求項２】
請求項１の装置において植物の根部に一定方向、一定流量の水流を流すことを特徴とする水耕栽培装置と育成方法。
【請求項３】
植物を浸水させ病害虫を駆除もしくは葉面浸透させる水耕栽培装置において、容器縁を変形させ直射日光が充分に植物に照射されることを特徴とする水耕栽培装置とその育成方法。
【請求項４】
請求項１に記載の容器に気化熱を利用して大気を冷却した風を注ぎ込むことを特徴とした水耕栽培装置と育成方法。
【請求項５】
植物を浸水させる水耕栽培装置において、その使用する溶液に葉面病原菌に対する感受性のある微生物郡やビタミン郡を投与し、植物を健全に育成することと、その体質を改善することを特徴とする水耕栽培装置と育成方法。
【請求項６】
水耕培養液層部に好気的濾過層及び嫌気的濾過層を儲け、栄養供給を天然有機質で行うことを特徴とし、その有機物は粘土鉱物と混合し成形された乾燥品を使用する事を特徴とする水耕栽培装置と育成方法。
【請求項７】
植物を浸水させ病害虫を駆除もしくは葉面浸透させる水耕栽培装置に植物を固定する方法としてウレタン等の樹脂やゴム等の天然素材を用い植物を固定し、浸水時にも植物体がはずれないようにすると共に、人為的に植物が簡単にはずせることを特徴とする水耕栽培装置と育成方法。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において水没させるための配管（ｄ１）に電磁弁ではなく図６様の装置を用い液体や気体を注入し、電磁弁用の働きをする構造を持つ水耕栽培装置と育成方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は食用植物、観賞用植物等の水耕栽培の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水耕栽培装置では植物体をつけ込むものでもたいていは植物を移動させつけ込む。
これは古くから、ヨーロッパで切り花や、観葉植物、水生植物の輸出のため、虫の付着を阻止する手段があった。
【０００３】
これらの装置を含め、植物体を固定した装置でも植物を固定した層は正方体、もしくは長方体のいわゆる変哲もない水槽と同じようなもので、浸水させる容器または空間と同量の溶液が別のタンクに必要としていた。
【０００４】
現在では、水耕栽培には化学肥料が使用され、水耕栽培で無農薬有機栽培は実現されていない。
【０００５】
植物体を浸水させる水耕栽培において、その浮力のため固定方法は何かで挟み込むなどの方法があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の浸水型水耕栽培装置では機械的な可動部が多く故障の原因や作業員の安全性の問題がある。
また、植物固定型の場合は溶液をためる層が大きくなるため空間的な問題がある。また、そのため容器内植物体根の水流や方向を一定に保つことはできなかった。
【０００７】
植物植栽容器を水がたまるよう囲う問題で直射日光、植物が蒸れるなどの問題がある。
【０００８】
無農薬、有機栽培の水耕栽培装置はない。
【０００９】
植物体を浸水させる水耕栽培において、その浮力のため固定方法は何かで挟み込むなど、固定は充分なものの植物の脱着性に時間と手間を要していた。
【００１０】
【発明の目的】
本発明に係る水耕栽培装置とその育成方法では一般の家庭でも安易に無農薬植物や有機栽培植物を手軽に作れることと、その設置空間をできるだけ減少させる装置を提供することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、容器を変形し、水量を減らし空間を確保すること、光の問題を解決する共に、気化熱を利用した冷気で植物気中部環境を保つ。
また、機械稼働部を少なくし、故障、事故の問題を回避し、一般の家庭でも簡易に使用できる。
そして、嫌気的、好気的箇所を設定し、微生物による水質安定を保つと共に有害微生物の発生を微生物の拮抗作用により抑制し、植物体自身の免疫力も増加させることができる。
前記述の事を考慮に入れた装置や方法を提供することで本発明に係るその目的を達成する。
【００１２】
【作用】
上記のように構成することにより外観上も良好な装置を提供し、使用性を向上させ、健全なるバランスのとれた野菜や観葉植物を一般家庭でも作付けする事が可能となり、健康で生きた栄養価の高い食物を提供することが可能となった。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明に係る水耕栽培装置とその育成方法について記載する。
図１は本発明の１実施例を示す図である。
植栽層（Ａ）は下部溶液層（Ｂ）の上に設置される形となる。
ここで、植物（Ｐｒ）は植栽層（Ａ）に固定されており、水が行き来できるパンチングボード用の固定板（Ｖ）に配された固定スポンジ（ｓ）により固定されている様子を簡単に示したものである。
【００１４】
この固定スポンジ（ｓ）は図２に示すごとく、固定板（ｃ）にはめ込まれた状態になっている。
この固定スポンジ（ｓ）は中心に小さな穴（ｓｂ）を持ち、植物が脱着しやすいように切れ目（ｓｂ）が配されている。この固定スポンジは厚みが１０ｍｍから５０ｍｍ程度が良く、３０ｍｍ程度が最良である。この材質は耐水性のウレタンが最も良いがその目的を達成できるものであればいかようなものでも使用できる。また、硬度や厚みは植栽する植物の浮力や大きさにより選択することができる。
【００１５】
図３は上面から見た固定板（Ｖ）に固定スポンジ（ｓ）が配されたものである。固定スポンジ（ｓ）は吸水性が高く目の粗いものが最適である。
【００１６】
図２の場合は固定スポンジ断面に切れ目（ｓｚ）を入れ、固定板（Ｖ）に配置し、植物が水没したときに容易に植物体やウレタンがはずれない構造となっている。しかし、ウレタン等収縮する材料を使用することで人為的に植物をウレタン共々脱着できることとなる。また、切れ目（ｓａ）を配することにより、植物体を固定スポンジ（ｓ）に容易に挿入できるような構造となっている。
小さな植物や根の張りの少ない植物はその切れ目（ｓａ）を利用し、固定スポンジ（ｓ）をはずさなくともそのまま脱着することが可能である。
【００１７】
図４は図２の固定板（Ｖ）と固定スポンジ（ｓ）の変形形態である。
この図によると固定板（Ｖ１）を２枚使用し固定スポンジ（ｓ１）を挟み込み固定する仕組みとなっている。この図によれば、植物を挿入する穴（ｓ１ａ）と切れ目（ｓ１ｂ）は任意の箇所に大きさを決め配置することができる。このことは植物体の大きさや成長速度によりその箇所を決めることができ、至って空間を利用する上では有利となる。図５は挟み込んだときの実施例を示す見取り図である。
【００１８】
さて、図１に説明を戻すと植栽層（Ａ）に配置された植物（ｐｒ）は上記記載のように固定されている。
通常育成状態は溶液層（Ｂ）に溶液上限値（ｗ２）まで満たされた培養液（ｗ）が循環ポンプ（ｐ）により濾過層（Ｆ）に儲けられた濾過材（ｆ１）で濾過され、配管（ｄ）を経由し、汲み上げられ根部溶液循環層（Ａｗ）に満たされる。その満たされた溶液（ｗａ）は水位（ｗ１）を上限とし配管（ｄ１）を経由し、電磁弁（Ｎ）を介し配管（ｄ２）より溶液層（Ｂ）に戻る。
水位（ｗ２）は排水パイプ（ｄ４）により屋外などに設置されたとき雨水により水位が上昇した場合排水される仕組みとなっている。
【００１９】
植物層（Ａ）に培養液（ｗ）が満たされるのは定期的に電磁弁（Ｎ）が開閉を行うようタイマー等で制御すれば閉の状態になっているときに根部溶液循環層（Ａｗ）の培養液（ｗａ）が配管（ｄ１）を経由し流れ出さないため水位（ｗ１）は経時的に上昇し、一定時間が経過すると植物層（Ａ）が配管（ｄ３）を経て溶液水位（ｗ３）を上限とし再び溶液層（Ｂ）に循環する仕組みとなっている。
【００２０】
このとき、溶液層（Ｂ）の水位は循環ポンプ（Ｐ）が稼働する水位である必要がある。
この状態で植物が水に浸透され葉面に付着した害虫や異物を除去すると共に溶液に含まれる成分が植物気孔より吸収されたり、植物表面に付着することにより植物の栄養補給や体質改善が行われる。また、植物に付着した害虫や異物のほとんどは水に浮くため配管（ｄ３）を介し、下部溶液層（Ｂ）に落下するため再度、植物（Ｐｒ）の存在する植栽層（Ａ）に戻ることはない。
その後一定時間電磁弁（Ｎ）が閉鎖され任意に設定された時間が経過すると開の状態になる。その状態で再び経時時間と共に水位（ｗ１）を上限とする通常運転に戻る。
【００２１】
電磁弁（Ｎ）は現在溶液に浸せきするような構造で描かれているが水上に設置、あるいは外部に設置することも可能であり、その機能が満たされるならいかなる場所にも設置できる。
また、この電磁弁の制御は２４時間タイマーなどにより任意の時間、回数を設定し、任意にその植物の浸透時間制御することができる。
【００２２】
図６は排水を制御する配管（ｄ１）と電磁弁（Ｎ）に変わる装置の１実施例である。
この図によると通常は図１に示す要領で水位（ｗ１）を保つ。
ここで給水ポンプ（ｐｚ）が作動すると止水ベン（ｘ）を押し上げ、パッキン（ｇ）にまで上昇する。このパッキンの材質や構造はその目的を達成するものであればいかようなものでも使用できる。このとき循環水（ｗ１）は下部溶液層に戻ることなく水位（ｗ１）を経時変化と共に水位（ｗ３）まで押し上げ植栽層（Ａ）を満たすことになる。
この構造は給水ポンプ（ｐｚ）がその水圧により空間（ｗｘ）の圧力を高め止水ベン（ｘ）を浮き上がらせる構造となっている。この給水ポンプ（ｐｚ）が停止すると止水ベン（ｘ）はベン座止め（ｙ）まで戻ることとなり、水位（ｗ３）を経時時間と共に通常水位（ｗ１）に戻す仕組みとなっている。また、この給水ポンプの代わりに大気を使用して給気ポンプを配置することもできる。
【００２３】
この止水ベン（ｘ）の精度は完全なものではなくとも水位（ｗ３）まで任意の時間で上昇させるものであれば、少々の漏水や空気漏れを起こしても問題はない。発明者らはこの装置を色々な材質で制作した。ポリプロピレンなど浮力があるものでも図に示す止水ベン（ｘ）に水の流れに対する角度を持たせることにより、空間（ｗｘ）に圧力が発生していなければ通常に図に示す位置にとどまる。ただし、スチレン樹脂のような比重の至って小さなものは使用できない。
このことはある程度の漏水を潤滑油代わりに使えばこの止水ベン（ｘ）は樹脂やゴム、金属などを使用することができる。
【００２４】
図７は止水ベン（ｘ）の図６のＱ方向から見た止水ベン（ｘａ、ｘｂ）の図である。このようにパイプの形状に合わせ、任意の形で制作することができることを示す。
【００２５】
図８は図１の植栽層（Ａ）の変形型の立体断面図である。
この図は正面から見て左側のみ変形角度を持つ。この変形角度は太陽光が直接内部植物に多く照射される構造を取っている。図８でいえば開いた左側を南向きにすると効率よく太陽光を受けることができる。この角度は水平方向に対して水平である程良い。しかし、容器の大きさや、溶液水量の問題から４５度程度が好ましい。また、空間に余裕がある場合や、日のあたりの悪い場所ではその角度を水平に近づけることと、必要に応じ４面のうち、数カ所に角度を持たすことができる。
従って、図１に示す植栽層（Ａ）もその要領で制作されている。
【００２６】
また、根部溶液循環層（Ａｗ、Ａｗ１）は根が充分に生育できる最低の空間を持つことにより変形製造し、内部に蓄積される培養液の量を減らすことで、製品重量と、体積を軽減できる。このことは植物浸透時、植栽層（Ａ）に満たされる溶液量が軽減されるため、必然的に下部溶液層（Ｂ）に満たされる培養液の総量が軽減することとなり、その体積も軽減でき、製品の大きさを小さくすることが可能となる。図１によれば通常運転時、根部溶液循環層（Ａｗ）は下部溶液層（Ｂ）の培養液（ｗ）に浸せき下状態である。
また、図８に示すごとく給水に用いる配管（ｄ）と排水に用いる配管（ｄ１）を相反する箇所に設置することで根部溶液循環層（Ａｗ、Ａｗ１）には規則正しい、決まった方向を持った水量と水流を得ることができる。このことは、根部における物質交換を活発に起こす原因ともなる。
また、根部溶液循環層の溶液は下部溶液層に蓄えられた大量の培養液を循環させているため溶液濃度や水温の急変を避けることが可能となる。
【００２７】
次に培養液について述べる。通常は調整された化学肥料等により培養液を作成しその濃度を一定にする。本発明ではこの方法でも充分に植物を育成収穫することができる。
しかしこの方法では無農薬有機栽培とは言えない。
本発明では生物学的に有機物を分解させ、天然の栄養塩類を発生させる仕組みをも可能とする。
この詳細については濾過層（Ｆ）に多孔質の天然珪酸化合物や人工的に天然鉱物を焼成して制作された濾過材を配置することにより準好機的濾過を行うことを目的としている。
【００２８】
この濾過材は表面積を確保し、微生物の担体となりうるものであればいかような材料でも使用できる。また、嫌気性的濾過部（ｆ２）を儲け水流を弱め重金属等の微量元素を供給する箇所をも儲けることができる。無論、培養液自身が低酸素状態となることは植物の育成上良くはない。そのため植物根部である根部溶液循環層（Ａｗ、Ａｗ１）の培養液（ｗａ）に酸素を供給するため給水側パイプ付近に酸素溶解装置（Ｅａ）を取り付け給気装置（Ｅ）で給気パイプ（Ｅｐ）を経由して大気を給気する。このとき溶存酸素量をできるだけ飽和量に近づけることができる程度の給気が必要である。
【００２９】
しかし、ここで問題がある。培養液が中性付近のｐＨを示し完全に酸化状態にあったとき、その溶液の重金属をはじめとする微量元素は沈殿し、ビタミン郡も分解してしまう。
このことは植物には良い環境とは言えない。従って、嫌気的濾過層（ｆ２）は必要なことである。
【００３０】
投入される有機物は植物を発酵したものを通常は投入するが、本発明では、天然有機物を微粉砕し、粘土鉱物たとえば珪藻土などと混合し、たとえばボール上、ステック上に成形し、乾燥したものを嫌気的濾過部（ｆ２）等へ配置することで、その目的を達することができる。無論、その投入するものはそれが完全分解されたとき、発生する栄養塩類やビタミンの量を算出しながら行う必要がある。このことにより、使用される有機物が保存状態で乾燥されていることと、鉱物と共に成形されているため、においの問題や、投与したときに浮くなどの問題は解消できることになる。
【００３１】
また、その分解を手助けする微生物郡の投与も必要である。この微生物郡については、人体腸内に存在する細菌郡や、乳酸菌（特願平８−１３１４１９）などがあげられる。
これらの微生物郡には菌類に対する感受性の高いものや、通性嫌気性細菌等特異なものを投入することによりその環境を維持することが可能となる。
また、乳酸菌郡や有用微生物が定着した場合は、大腸菌群などの有害菌に対し拮抗作用を呈し、その繁殖を制御することも知られる。これらの微生物の副産生成物が本発明では葉面にも付着する。
これらのビタミンや抗菌物質などの副産物が植物体の病原菌に対し優位に立ち、また体質をも改善しすばらしい栄養価のある野菜を飼育することができる。
【００３２】
図１で示す培養液（ｗ）の液温を一定に保つ必要がある。加温はヒーター（Ｈ）で温度調整装置に連結させ一定に保つことができる。冷却は気化熱を利用した冷却装置（Ｃ）（特願２００２−２６９３３２）などのものを利用する。これを温度調制器で制御する。また、発生した冷却気体は気体給気配管（Ｃａ）を利用し、植栽層（Ａ）上へ給気（Ｃｘ）される構造となっている。
この冷却装置（Ｃ）は給水ポンプ（ｐ３）により冷却装置（Ｃ）に配管（Ｃ１）を経由し供給され、冷却された冷却水は配管（Ｃ２）を経由し溶液層（Ｂ）へ戻る仕組みとなっている。
冷気は、植物の夏場の蒸れや風通しを良くすることに非常に効果的である。
また、特願２００２−２６９３３２に記載のものは熱交換素子によりその効率を上昇させているがそれを除去したとしても湿球温度程度までは液温も低下し、大気より冷却された空気が植栽層（Ａ）に供給されることとなる。
また溶存酸素や、濾過の面でも有利となる。
【００３３】
図９は図１や図８の植栽層（Ａ、Ａ１）と根部溶液循環層（Ａｗ、Ａｗ１）を大型化した断面立体図である。このように商業的な大型装置も可能であることを示す。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る水耕栽培装置とその育成方法では使用上安全で、設置空間を最大限縮小し、機械的箇所を軽減し故障の少ない簡易な水耕栽培装置を提供し、水質学や微生物学に基づいた育成方法を樹立し、万民に安全な栄養価の高い野菜を提供することを成し遂げることに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る固定板と固定スポンジの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る固定板と固定スポンジの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る固定板と固定スポンジの一実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る固定板と固定スポンジの一実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る排水制御装置一実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係る止水ベンの一実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る植栽層と根部循環溶液層の立体断面図を示す一実施例である。
【図９】本発明に係る植栽層と根部循環溶液層の立体断面図を示す一実施例である。
【符号の説明】
Ａ 植栽層
Ａ２ 植栽層
Ａｗ２ 根部溶液循環層
Ｂ 溶液層
Ｃ 冷却装置
Ｃｘ 冷気
ｄ 配管
Ｅ 給気ポンプ
Ｅａ 酸素溶解装置
Ｆ 濾過層
ｆ１ 好気的濾過部
ｆ２ 嫌気的濾過部
Ｐ 循環ポンプ
Ｖ 固定板
ｓ 固定スポンジ
ｘ 止水ベン
【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
【住所又は居所】大阪府大阪狭山市東茱▲みの▼木１丁目６１３番地の９
【出願日】 平成１５年２月１０日（２００３．２．１０）
【代理人】
【公開番号】 特開２００４−２３６６３０（Ｐ２００４−２３６６３０Ａ）
【公開日】 平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願番号】 特願２００３−３１７９９（Ｐ２００３−３１７９９）