JP7806779B2 - Hydroponic cultivation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水耕栽培装置に関する。 The present invention relates to a hydroponic cultivation device.
様々な課題を抱える農業において、液体肥料を用いた水耕栽培が注目されている。しかし、根菜類の水耕栽培に関しては、まだほとんど実用化されておらず、本格的な事業化には至っていない。 In the agricultural industry, which faces various challenges, hydroponic cultivation using liquid fertilizer is attracting attention. However, hydroponic cultivation of root vegetables has yet to be put to practical use and has yet to be fully commercialized.
特許文献1には、根菜類に適用可能な水耕栽培装置が記載されている。この装置は、養液貯留用容器と、養液貯留用容器の養液の液面に対し一定の間隔をもって向き合うように固定される蓋部材とを備える。
蓋部材に支持される植物の主根の先端部だけが、養液貯留用容器内の養液に浸されることで、根菜類の苗の根を伸ばし、その後に根を太らせることができるため、水耕栽培でありながら、長くて太い根を持つ根菜類を栽培できる。
Patent Document 1 describes a hydroponic cultivation device applicable to root vegetables. This device includes a nutrient solution storage container and a lid member that is fixed to face the nutrient solution level in the nutrient solution storage container at a fixed distance.
Only the tip of the main root of the plant supported by the lid member is immersed in the nutrient solution in the nutrient solution storage container, which allows the roots of the root vegetable seedlings to grow and then thicken, so that root vegetables with long and thick roots can be grown even in hydroponics.
特許文献1に記載の水耕栽培装置は出願人によるものであり、根菜類に適用できる点で大変優れている。
発明者らは、この水耕栽培装置について、根菜類をより効率よく生産するために必要な改善点を見出し、本発明を完成させた。
The hydroponic cultivation device described in Patent Document 1 was developed by the applicant and is extremely advantageous in that it can be applied to root vegetables.
The inventors have found improvements that are necessary for more efficient production of root vegetables in this hydroponic cultivation device, and have completed the present invention.
本発明は、根菜類に良好に適用でき、生産性の高い水耕栽培装置を提供することを目的とする。 The objective of the present invention is to provide a highly productive hydroponic cultivation device that can be effectively used for root vegetables.
本発明の第一の態様は、苗の根を伸ばすための根伸長部を備える水耕栽培装置である。
根伸長部は、内部に養液が配置されて一方向に並べて配置された複数の養液槽と、養液槽の上に配置される苗床を上面で支持する支持部とを有する。
複数の養液槽は、一方向の一方において最も高い位置に配置され、他方に向かって順次低くなるように配置され、養液槽の各々に配置された養液の水面が、一方向の一方から他方に向かって徐々に低くなる階段状となっている。
養液槽の各々に配置された養液の水面と支持部の上面との距離は、一方向の一方から他方に向かって徐々に増加しており、苗床を養液槽に対して相対移動させることにより、苗の根が浸かる養液層を変更可能に構成されている。
A first aspect of the present invention is a hydroponic cultivation device provided with a root extension unit for extending the roots of seedlings.
The root extension section has a plurality of nutrient solution tanks arranged in one direction with nutrient solution placed inside, and a support section whose upper surface supports a seedbed placed on the nutrient solution tanks.
The plurality of nutrient solution tanks are arranged at the highest position in one direction and are arranged so as to be successively lower toward the other, and the water level of the nutrient solution placed in each of the nutrient solution tanks is gradually lowered from one side toward the other in one direction in a stepped manner.
The distance between the surface of the nutrient solution placed in each nutrient solution tank and the upper surface of the support part gradually increases from one side to the other in one direction , and the nutrient solution layer in which the seedling roots are immersed can be changed by moving the seedbed relative to the nutrient solution tank .
本発明に係る水耕栽培装置は、根菜類に良好に適用でき、生産性が高い。 The hydroponic cultivation device of the present invention is well suited to root vegetables and is highly productive.
以下、本発明の第一実施形態について、図1から図8を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る水耕栽培装置1のブロック図である。
水耕栽培装置1は、苗の根を十分な長さまで伸ばすための第一ユニット(根伸長部)100と、伸びた根を太らせるための第二ユニット200とを備えている。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a hydroponic cultivation device 1 according to this embodiment.
The hydroponic cultivation device 1 includes a first unit (root extension section) 100 for extending the roots of the seedlings to a sufficient length, and a second unit 200 for thickening the extended roots.
図2は、第一ユニット100を示す斜視図である。第一ユニット100は、フレーム(支持部)110と、フレーム110に設置されたおよび複数の養液槽を備えている。フレーム110の上部には、複数の苗床10が設置され、図示しない照明から成長を促進する照明光が照射される。照明の具体的な構成に特に制限はなく、白色光源や、赤色LEDと青色LEDを組み合わせたものなどを適宜選択して使用できる。 Figure 2 is a perspective view showing the first unit 100. The first unit 100 comprises a frame (supporting part) 110 and multiple nutrient solution tanks installed on the frame 110. Multiple seedbeds 10 are installed on top of the frame 110, and illumination light to promote growth is emitted from a light source (not shown). There are no particular restrictions on the specific configuration of the illumination, and a white light source or a combination of red and blue LEDs can be selected and used as appropriate.
図3は、第一ユニットの構成を示す模式図である。フレーム110は、一方向(本実施形態においては、長手方向)において複数のセクションに分割されており、各セクションにフレームの幅方向にわたって延びる養液槽111、112、113、114、115が配置されている。各々の養液槽には、育成対象の根菜類の成長に必要な成分と水とを含む養液が配置されており、上方が開放されている。養液は、例えば液体肥料を水で希釈して得ることができる。
本実施形態におけるセクションの数は5であるが、これは必須ではなく、所望の数とできる。
3 is a schematic diagram showing the configuration of the first unit. The frame 110 is divided into multiple sections in one direction (the longitudinal direction in this embodiment), and nutrient solution tanks 111, 112, 113, 114, and 115 are arranged in each section, extending across the width of the frame. Each nutrient solution tank contains nutrient solution containing water and ingredients necessary for the growth of the root vegetables to be cultivated, and is open at the top. The nutrient solution can be obtained, for example, by diluting liquid fertilizer with water.
In this embodiment, the number of sections is five, but this is not essential and can be any desired number.
本実施形態では、5つの養液槽は、概ね同一寸法であり、概ね同量の養液が配置されているが、養液槽の設置される高さがそれぞれ異なっている。より具体的には、5つのセクションが並ぶ方向の一方の端に位置する養液槽111が最も高い位置に設置され、他方の端に位置する養液槽115に向かって設置位置が徐々に低くなり、養液槽115が最も低い位置に設置されている。これにより、各養液槽に配置された養液の水面は、養液槽111において最も高く、養液槽115に向かって順次階段状に低くなっている。
各養液槽は、それぞれ異なる養液タンク121、122、123、124、125と接続されており、ポンプPにより養液が循環されている。各養液タンクには、定期的に新しい養液が供給され、これにより養液槽111、112、113、114、115内の養液は、水面の位置をほとんど変えずに常時更新され、作物の成長に必要な成分が常に所定量維持されている。
In this embodiment, the five nutrient solution tanks are roughly the same size and contain roughly the same amount of nutrient solution, but are installed at different heights. More specifically, the nutrient solution tank 111 located at one end of the direction in which the five sections are arranged is installed at the highest position, and the installation positions gradually decrease toward the nutrient solution tank 115 located at the other end, with the nutrient solution tank 115 being installed at the lowest position. As a result, the water level of the nutrient solution stored in each nutrient solution tank is highest in the nutrient solution tank 111 and gradually decreases toward the nutrient solution tank 115 in a stepped manner.
Each nutrient solution tank is connected to a different nutrient solution tank 121, 122, 123, 124, 125, and the nutrient solution is circulated by a pump P. New nutrient solution is periodically supplied to each nutrient solution tank, so that the nutrient solution in the nutrient solution tanks 111, 112, 113, 114, 115 is constantly renewed with almost no change in the water surface position, and a predetermined amount of the components necessary for crop growth is always maintained.
苗床10は、一つのセクション内に配置できる平面視寸法を有する。本実施形態において、苗床10の平面視形状は、長辺がフレーム110の幅と概ね同一の長さであり、短辺がフレーム110の長手方向における各セクションの寸法と概ね同一の長さの長方形である。 The seedbed 10 has planar dimensions that allow it to be placed within one section. In this embodiment, the planar shape of the seedbed 10 is a rectangle whose long sides are approximately the same length as the width of the frame 110 and whose short sides are approximately the same length as the dimensions of each section in the longitudinal direction of the frame 110.
水耕栽培装置1を用いた根菜類栽培のうち、第一ユニット100までの工程について説明する。
まず、苗床10に設置できる程度まで根菜類の苗を初期育成する。育成の仕方に特に制限はないが、例えば所定の大きさに切ったスポンジに種をまき、水に浮かべて発芽させ、第一ユニットに設置可能な長さ(例えば50mm以上)まで根を伸ばさせる。このとき、浮かべる水に含まれる養分が豊富であると、根が枝分かれしやすくなる。このため、養分を含まない水を用いると、根が1本の状態で伸びやすく、好ましい。
The process of cultivating root vegetables using the hydroponic cultivation device 1 up to the first unit 100 will be described.
First, root vegetable seedlings are initially grown until they can be placed in the seedbed 10. There are no particular restrictions on the method of cultivation, but for example, seeds are sown on sponges cut to a specified size, floated on water to germinate, and the roots are allowed to grow to a length that allows them to be placed in the first unit (for example, 50 mm or more). At this time, if the floating water contains a lot of nutrients, the roots tend to branch out. For this reason, using water that does not contain nutrients is preferable, as it allows the roots to grow easily as a single root.
苗の根が所望の長さになったら、苗を苗床10に設置し、養液の水面が最も高い位置にある養液槽111の上方に位置するフレーム110に苗床10を設置する。
苗床10に設置された苗と養液槽111との距離は、苗の根の先端から数センチメートル程度だけが養液に浸かる程度に設定される。
この状態で、養液槽111が設置された第一セクションS1において、苗の育成が行われる。苗は根の先端部のみが養液に浸かっているため、根は枝分かれせずにその長さだけを増大させていく。
When the roots of the seedlings reach a desired length, the seedlings are placed in a seedbed 10, and the seedbed 10 is placed on a frame 110 positioned above a nutrient solution tank 111 where the water level of the nutrient solution is at the highest position.
The distance between the seedlings placed in the seedbed 10 and the nutrient solution tank 111 is set so that only a few centimeters from the tip of the seedling's roots are immersed in the nutrient solution.
In this state, seedlings are grown in the first section S1, which is equipped with the nutrient solution tank 111. Since only the tips of the roots of the seedlings are immersed in the nutrient solution, the roots do not branch out but only grow in length.
苗の根が所定の長さになったら、苗床10を養液槽111に隣接する養液槽112の上部に移動させる。移動させる際は、そのままフレーム上をスライドさせてもよいし、養液槽111の壁面と根との干渉を避けるために苗床10を上方に引き上げてもよい。並行して、空いた第一セクションS1に新たな苗床10を設置してもよい。
この状態で、養液槽112が設置された第二セクションS2において、引き続き苗の育成が行われる。養液槽112の水面は、養液槽111の水面より低い位置にあるため、第二セクションS2においても、苗は根の先端部のみが養液に浸かった状態となる。したがって、根は枝分かれせずにその長さだけを増大させていく。
When the seedling roots reach a predetermined length, the seedbed 10 is moved to the top of the nutrient solution tank 112 adjacent to the nutrient solution tank 111. When moving, the seedbed 10 may be slid directly on the frame, or the seedbed 10 may be pulled up to avoid interference between the roots and the wall of the nutrient solution tank 111. At the same time, a new seedbed 10 may be installed in the vacant first section S1.
In this state, the seedlings continue to grow in the second section S2 where the nutrient solution tank 112 is installed. Because the water level in the nutrient solution tank 112 is lower than the water level in the nutrient solution tank 111, even in the second section S2, only the tips of the seedlings' roots remain immersed in the nutrient solution. Therefore, the roots do not branch out, but only grow in length.
このように、所定期間育成するごとに苗床10を養液の水面がより低い隣接セクションに移動させることで、概ね1本のみの根が第二ユニット200に設置できる長さまで伸びた苗を簡便に育成することができる。空いたセクションに順次新しい苗床10を設置することで、第二ユニット200に設置する苗を連続的に効率よく育成することが可能となる。 In this way, by moving the seedling bed 10 to an adjacent section where the nutrient solution level is lower after each specified period of cultivation, seedlings with only one root that has grown long enough to be placed in the second unit 200 can be easily cultivated. By sequentially placing new seedling beds 10 in the vacant sections, it is possible to continuously and efficiently cultivate seedlings to be placed in the second unit 200.
第一ユニット100においては、セクションごとに、養液中の養分の組成や濃度が異なっていてもよい。また、複数のセクションで同一組成の養液を用いる場合は、一つの養液タンクが2以上の養液槽と接続されてもよい。すなわち、養液槽と養液タンクとは、必ずしも1対1で備えられなくてもよい。 In the first unit 100, the composition and concentration of nutrients in the nutrient solution may differ for each section. Furthermore, if nutrient solution of the same composition is used in multiple sections, one nutrient solution tank may be connected to two or more nutrient solution tanks. In other words, the nutrient solution tanks do not necessarily have to be provided in a one-to-one relationship.
本実施形態では、最も養液の水面位置が低い第5セクションS5で所定期間苗が育成されると、苗は第二ユニット200に設置できる状態となり、第一ユニット100における育成が終了する。
続いて、第二ユニット200について説明する。
In this embodiment, once the seedlings have been grown for a predetermined period in the fifth section S5, which has the lowest nutrient solution water surface position, the seedlings are ready to be placed in the second unit 200, and the growth in the first unit 100 is completed.
Next, the second unit 200 will be described.
図4は、第二ユニット200を示す斜視図である。図5は、第二ユニット200の構成を示す模式図である。
図4および図5に示すように、第二ユニット200は、一方向に延びる養液槽210と、養液槽210の上方に配置された支持レール220とを備える。
Fig. 4 is a perspective view showing the second unit 200. Fig. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the second unit 200.
As shown in FIGS. 4 and 5 , the second unit 200 includes a nutrient solution tank 210 extending in one direction and a support rail 220 disposed above the nutrient solution tank 210 .
養液槽210は、ハーフパイプ状の部材であり、内部に養液を貯留できる。この条件を満たすものであれば、一般建築用の雨樋などを使用することもできる。貯留される養液は、手動で供給されてもよいが、第一ユニット100と同様に養液タンクと配管で接続し、ポンプやフィルター等を用いた自動循環管理を行うこともできる。 The nutrient solution tank 210 is a half-pipe-shaped component capable of storing nutrient solution inside. A rain gutter for general construction can also be used as long as it meets these conditions. The stored nutrient solution can be supplied manually, but it can also be connected to a nutrient solution tank by piping, as with the first unit 100, and automatically circulated using a pump, filter, etc.
本実施形態に係る支持レール220は、養液槽210と略平行に延びる一対のレールである。支持レール220の上側には、複数のコロ221が配置されている。 The support rails 220 in this embodiment are a pair of rails that extend approximately parallel to the nutrient solution tank 210. A number of rollers 221 are arranged on the upper side of the support rails 220.
図4および図5に示すように、支持レール220上には、苗床20が配置される。苗床20は、一対のプレート21と、プレート21上に配置されるストッパ25とを有する。
プレート21は、金属等で形成され、支持レール220に掛け渡した状態で十分に育った対象作物が支持されても概ね平坦な状態を維持できる程度の剛性を有する。本実施形態のプレート21は、図6に示すように、同形同大の第一プレート21aおよび第二プレート21bで構成され、周縁に形成された凹部22を突き合せるように接近させると、互いの凹部22によりプレート21の厚さ方向に貫通する穴が所望の数だけ形成される。
4 and 5, the seedling bed 20 is placed on the support rail 220. The seedling bed 20 has a pair of plates 21 and a stopper 25 placed on the plates 21.
The plate 21 is made of metal or the like and has enough rigidity to maintain a generally flat state even when fully grown target crops are supported while hung across the support rails 220. As shown in Fig. 6, the plate 21 of this embodiment is made up of a first plate 21a and a second plate 21b of the same shape and size, and when the recesses 22 formed on the periphery are brought close together so that they butt against each other, the recesses 22 form a desired number of holes penetrating the plate 21 in the thickness direction.
本実施形態に係るストッパ25は、図7の(a)に示すような、一方の面に凹凸を有するスポンジ26を2枚用いて構成されている。スポンジ26は、平面視正方形であり、図7の(b)に示すように、周縁の一辺から平面視中心に達する第一切込み27aと、平面視中心から周縁に達しない長さで延びる複数の第二切込み27bとを有する。
2枚のスポンジ26を、凹凸面が対向し、各々の第一切込み27aの延びる方向が異なり、かつ平面視中心が略一致するように重ねると、ストッパ25が完成する。
The stopper 25 according to this embodiment is configured using two sponges 26 each having an uneven surface, as shown in Fig. 7(a). The sponge 26 is square in plan view, and has a first notch 27a extending from one side of the periphery to the center in plan view, and multiple second notches 27b extending from the center in plan view but not reaching the periphery.
The stopper 25 is completed when the two sponges 26 are stacked so that the uneven surfaces face each other, the first recesses 27a extend in different directions, and the centers of the sponges are substantially aligned in a plan view.
水耕栽培装置1を用いた根菜類栽培のうち、第二ユニット200に係る工程について説明する。
第一ユニット100で育成されて根が十分な長さになった苗は、苗床10から取り外されて苗床20に設置される。
設置する際は、根と茎の境界部を1枚のスポンジ26の第一切込み27aに通して苗をスポンジの平面視中心付近に位置させる。さらに、2枚のスポンジがストッパ25を構成するように、根と茎の境界部をもう1枚のスポンジ26の第一切込み27aに通して調整すると、苗にストッパ25が取り付けられる。
プレート21に形成された穴に苗の根を通しつつ、ストッパ25をプレート21上に配置すると、苗が苗床20に設置される。
The process of cultivating root vegetables using the hydroponic cultivation device 1, which is related to the second unit 200, will be described.
Once the seedlings have grown in the first unit 100 and have grown sufficiently long roots, they are removed from the seedbed 10 and placed in the seedbed 20.
When installing, the boundary between the root and stem is passed through the first recess 27a of one sponge 26, and the seedling is positioned near the center of the sponge in a plan view. Then, the boundary between the root and stem is passed through the first recess 27a of another sponge 26 and adjusted so that the two sponges form stopper 25, and stopper 25 is attached to the seedling.
The seedlings are placed in the seedbed 20 by placing the stopper 25 on the plate 21 while passing the roots of the seedlings through the holes formed in the plate 21.
作業者が苗床20を支持レール220に掛け渡すように配置すると、苗の根の先端部(例えば先端から数センチメートル程度)のみが養液槽210内の養液に浸される。さらに苗床20を設置する場合は、これから設置するプレート21で既に設置された苗床20を押すと、苗床20がコロ221上を滑って移動するため、作業者は大きな移動を伴わずに複数の苗床20を簡便に支持レール220上に設置することができる。
なお、苗を苗床に設置するタイミングは適宜設定できる。すなわち、上述したように、苗床20を支持レール220に配置する前でもよいし、プレート21のみを支持レール220に配置した後に苗が設置されてもよい。
When an operator places seedbeds 20 across the support rails 220, only the tips of the seedlings' roots (for example, several centimeters from the tip) are immersed in the nutrient solution in the nutrient solution tank 210. Furthermore, when installing seedbeds 20, the operator can push the already installed seedbed 20 with the plate 21 to be installed, causing the seedbed 20 to slide and move on the rollers 221, allowing the operator to easily install multiple seedbeds 20 on the support rails 220 without making large movements.
The timing for placing the seedlings in the seedbed can be set as appropriate. That is, as described above, the seedlings may be placed before the seedbed 20 is placed on the support rail 220, or after only the plate 21 is placed on the support rail 220.
苗床20を設置した後は、図示しない照明等から育成のための光が照射されて、所定の期間(例えば大根の場合40~50日程度)苗が育成される。育成対象の根菜が大根等である場合は、支持レール220と養液槽210との間の空間を暗幕等で覆って遮光することで、根が緑色になることを抑制できる。育成中は、新たな苗床20が追加される等の場合を除き、苗床20を移動する必要はない。
第二ユニット200における生育中、苗は、あまり根の長さを増大させずにその太さを増大させていく。根が十分な太さになったら、作業者は、苗床20から成長した作物を取り外して収穫する。成長した根の直径がプレート21に形成された穴の内径よりも大きくなっている場合であっても、第一プレート21aと第二プレート21bとを離間させることにより、簡便に取り外すことができる。
After the seedbed 20 is set up, light for growth is irradiated from a light or the like (not shown) and the seedlings are grown for a predetermined period of time (for example, about 40 to 50 days in the case of radishes). When the root vegetable to be grown is a radish or the like, the roots can be prevented from turning green by blocking out light by covering the space between the support rail 220 and the nutrient solution tank 210 with a blackout curtain or the like. During growth, there is no need to move the seedbed 20 except when a new seedbed 20 is added, for example.
During growth in the second unit 200, the seedlings increase in thickness without significantly increasing the length of their roots. When the roots reach a sufficient thickness, the worker removes the grown crop from the seedbed 20 and harvests it. Even if the diameter of the grown roots becomes larger than the inner diameter of the holes formed in the plate 21, the roots can be easily removed by separating the first plate 21a and the second plate 21b.
以上説明したように、第二ユニット200においては、多数の苗の根を太らせる工程を、苗の設置から収穫まで簡便に行うことができる。
また、養液槽210が一方向に延びるハーフパイプ状であるため、比較的少ない量の養液で多数の苗を育成できる。
As described above, in the second unit 200, the process of thickening the roots of a large number of seedlings can be easily carried out from setting the seedlings to harvesting.
Furthermore, since the nutrient solution tank 210 is in the form of a half pipe extending in one direction, a large number of seedlings can be grown with a relatively small amount of nutrient solution.
適用される苗床20のストッパ25は、2枚のスポンジ26を用いて構成されているため、苗を容易に第一切込み27aに通すことができ、苗がストッパ25に通された後は、2つの第一切込み27aの延びる方向が異なることにより、苗が抜けることを好適に防止できる。
さらに、第二切り込み27bが設けられているため、これが広がることで根の成長を妨げることを抑制できる。また、2枚のスポンジ26は、凹凸を対向させて重ねられるため、ストッパを構成する2枚のスポンジが面方向にズレを生じることも好適に抑制される。
The stopper 25 of the applied seedbed 20 is constructed using two sponges 26, so that the seedlings can be easily passed through the first insert 27a, and after the seedlings have been passed through the stopper 25, the two first inserts 27a extend in different directions, which effectively prevents the seedlings from falling out.
Furthermore, the provision of the second notch 27b prevents the second notch 27b from widening and interfering with the growth of roots. In addition, the two sponges 26 are stacked with their concave and convex portions facing each other, which effectively prevents the two sponges constituting the stopper from misaligning in the planar direction.
第二ユニット200および苗床20に関しては、以下のような変更も可能である。これらの変更は単独で行われても、2以上組み合わされてもよい。
・養液槽210が複数のセクションに分割されて、セクションごとに異なる養分組成や養分量の養液が配置されてもよい。
・サーキュレータを設置して、支持レール220と養液槽210との間の空間の空気を常時撹拌してもよい。このようにすると、育成中の根の表面にカビの胞子が定着することを防止できる。
・苗床のストッパが、スポンジ以外の材料(例えばゴムやエラストマー製のシート等)で形成されてもよい。
・苗床のプレートにおいて、第一プレート21aと第二プレート21bとを離間できない状態に保持するロックが設けられてもよい。このようにすると苗を設置した苗床を支持レール上に設置しやすくなったり、根の成長に伴って第一プレート21aと第二プレート21bとが離間することを防止したりできる等の利点がある。
The following modifications may also be made to the second unit 200 and the seedbed 20. These modifications may be made alone or in combination of two or more.
The nutrient solution tank 210 may be divided into multiple sections, and nutrient solutions with different nutrient compositions and amounts may be placed in each section.
A circulator may be installed to constantly mix the air in the space between the support rail 220 and the nutrient solution tank 210. This will prevent mold spores from settling on the surface of the growing roots.
The seedbed stopper may be formed from a material other than sponge (for example, a sheet made of rubber or elastomer).
The seedbed plates may be provided with a lock that keeps the first plate 21 a and the second plate 21 b in a state where they cannot be separated. This has the advantage of making it easier to place the seedbed with seedlings on the support rails and preventing the first plate 21 a and the second plate 21 b from separating as the roots grow.
以上のように、本実施形態に係る水耕栽培装置1は、第一ユニット100および第二ユニット200が奏する様々な効果により、大量の根菜類を効率よく栽培および収穫することを可能にする。水耕栽培装置1は、現在実用化の途上にある根菜類の水耕栽培を十分採算がとれる形で実用化することに大きく寄与できる。
第一ユニット100の奏する効果と第二ユニット200が奏する効果とは、すべてが密接に関連しているわけではないため、第一ユニット100および第二ユニット200の一方のみを備えた水耕栽培装置も、根菜類の水耕栽培の実用化に十分寄与することが期待できる。
As described above, the hydroponic cultivation apparatus 1 according to this embodiment makes it possible to efficiently cultivate and harvest large quantities of root vegetables by utilizing the various effects of the first unit 100 and the second unit 200. The hydroponic cultivation apparatus 1 can greatly contribute to the practical application of hydroponic cultivation of root vegetables, which is currently in the process of being put into practical use, in a manner that is sufficiently profitable.
Since the effects of the first unit 100 and the effects of the second unit 200 are not all closely related, a hydroponic cultivation device equipped with only one of the first unit 100 and the second unit 200 can also be expected to contribute significantly to the practical application of hydroponic cultivation of root vegetables.
通常、根菜類の栽培において根は土中に埋まっているため、生育状況を監視することは困難であるが、水耕栽培装置1を用いた栽培においては、生育する根の周囲に土が存在しないため、生育状況を随時監視することができ、適切なタイミングで収穫することができる。 Normally, when cultivating root vegetables, the roots are buried in the soil, making it difficult to monitor their growth status. However, when cultivating using the hydroponic cultivation device 1, there is no soil around the growing roots, so the growth status can be monitored at any time and the crops can be harvested at the appropriate time.
他の方法として、図8に示すように、苗床20の下面にロードセル230を取り付けて支持レール220との間に位置させると、ロードセル230の出力値から苗床20等の重量を差し引くことで、作物の重量をより正確に監視することができる。さらに、第二ユニット200に設置したカメラで作物の根や葉を所定周期で撮影し、画像に基づいて算出した根の寸法とロードセル230で取得した重量との関係を予備的に求めておくことにより、取得した根や葉の画像だけを用いて作物の生育状況を一定の精度で把握することが可能になる。これを組み合わせることで、水耕栽培装置1を用いた作物生産への人員の関与を低減し、さらに効率よく生産することが可能になる。 As another method, as shown in Figure 8, if a load cell 230 is attached to the underside of the seedbed 20 and positioned between it and the support rail 220, the weight of the crops can be monitored more accurately by subtracting the weight of the seedbed 20, etc. from the output value of the load cell 230. Furthermore, by periodically photographing the roots and leaves of the crops with a camera installed in the second unit 200 and preliminarily determining the relationship between the root dimensions calculated based on the images and the weight obtained by the load cell 230, it becomes possible to grasp the growth status of the crops with a certain degree of accuracy using only the images of the roots and leaves. By combining these methods, it is possible to reduce personnel involvement in crop production using the hydroponic cultivation device 1 and enable more efficient production.
本実施形態に係る水耕栽培装置1は、根菜類の効率よい生産だけでなく、葉物野菜や根菜類等の成長メカニズムの解明にも寄与できるという利点を有する。
例えば、作物に照射する光の強度や波長プロファイルと成長態様(成長量、成長速度等)との関係、養液に含有させる成分と成長態様との関係、温度や湿度と成長態様との関係などの、露地栽培では取得が極めて困難な多種多様な情報も、水耕栽培装置1により簡便に取得することができる。これらに基づいて得られた知見を利用して、水耕栽培装置における各種設定を最適化し、さらに生産効率を向上させたり、出荷のタイミングを調節したりすることも期待できる。
この利点は、上述したロードセル等の重量を検出する手段や、カメラ等の作物の画像を取得する手段を備えることにより、より顕著となる。発明者らがロードセルおよびカメラを用いて行った検討では、光の照射されていない時間帯において、大根の成長の度合いがより大きいことが明らかになっており、これは今までに知られていない知見である。この知見に基づいて、光を照射する時間帯と照射しない時間帯との配分や配置を、およそ24時間周期の自然状態にとらわれずに最適化することで、露地栽培では実現不可能なレベルまで生産効率を上げられる可能性もある。
The hydroponic cultivation device 1 according to this embodiment has the advantage that it can not only efficiently produce root vegetables, but also contribute to elucidating the growth mechanisms of leafy vegetables, root vegetables, and the like.
For example, the hydroponic cultivation device 1 can easily obtain a wide variety of information that is extremely difficult to obtain through outdoor cultivation, such as the relationship between the intensity or wavelength profile of light irradiated on crops and growth patterns (growth amount, growth rate, etc.), the relationship between components contained in the nutrient solution and growth patterns, and the relationship between temperature, humidity, and growth patterns. Knowledge obtained based on this information can be used to optimize various settings in the hydroponic cultivation device, which can be expected to further improve production efficiency and adjust shipping timing.
This advantage becomes even more pronounced when the system is equipped with a weight detection device, such as the load cell, and a crop image acquisition device, such as a camera. Studies conducted by the inventors using a load cell and a camera have revealed that radishes grow more rapidly during periods when light is not irradiated, a previously unknown finding. Based on this finding, optimizing the allocation and placement of light-irradiated and non-irradiated periods without being bound by the natural state of approximately a 24-hour cycle may potentially increase production efficiency to a level not achievable with open-field cultivation.
本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。 One embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and modifications and combinations of configurations that do not deviate from the gist of the present invention are also included.
例えば、第一ユニットにおいては、複数の養液槽の養液の水面が階段状になっていれば必ずしも養液槽自体が階段状に配置されなくてもよい。ただし、養液槽が階段状に配置されることで、養液槽の底面も階段状に配置されることになり、ユニット全体としての養液の使用量を低減することができる上、苗床を次のユニットに移動させる際の根と養液槽との干渉量も低減できるなど、多くの利点があるため、養液槽を階段状に配置することで養液の水面を階段状とすることが好ましい。
第一ユニットにおいては、苗床10が最初に設置されるセクションで苗床と養液水面との距離が最も短く、隣接するセクションに移るにつれて徐々に距離が増加していれば上述の効果を奏する。したがって、実施形態で示した態様の他、以下のような構成であってもよい。
・養液水面の高さがすべての養液槽で同一であるが、苗床が支持されるフレーム110の上面が、階段状に順次高くなっている
・フレーム110の上面が、階段状に順次高くなり、養液水面の高さが階段状に低くなっている
・養液水面の高さおよびフレーム110の上面がいずれも順次高くなっているが、フレーム110の上面の高さの増加量が養液水面の高さの増加量を上回っている
・養液水面の高さおよびフレーム110の上面がいずれも順次低くなっているが、養液水面の高さの減少量がフレーム110の上面の高さの減少量を上回っている
For example, in the first unit, the nutrient solution tanks themselves do not necessarily have to be arranged in a stepped manner as long as the water levels of the nutrient solution in the multiple nutrient solution tanks are stepped. However, arranging the nutrient solution tanks in a stepped manner has many advantages, such as the bottom surfaces of the nutrient solution tanks also being arranged in a stepped manner, which reduces the amount of nutrient solution used by the entire unit and also reduces the amount of interference between the roots and the nutrient solution tank when the seedbed is moved to the next unit. Therefore, it is preferable to arrange the nutrient solution tanks in a stepped manner so that the water level of the nutrient solution is stepped.
In the first unit, the above-mentioned effect can be achieved if the distance between the seedbed and the nutrient solution surface is shortest in the section where the seedbed 10 is first installed, and the distance gradually increases as the section moves to the adjacent section. Therefore, in addition to the aspects shown in the embodiment, the following configurations are also possible.
The height of the nutrient solution surface is the same in all nutrient solution tanks, but the upper surface of the frame 110 supporting the seedbed becomes higher in a stepped manner. The upper surface of the frame 110 becomes higher in a stepped manner, and the height of the nutrient solution surface becomes lower in a stepped manner. The height of the nutrient solution surface and the upper surface of the frame 110 both become higher in a stepped manner, but the increase in the height of the upper surface of the frame 110 exceeds the increase in the height of the nutrient solution surface. The height of the nutrient solution surface and the upper surface of the frame 110 both become lower in a stepped manner, but the decrease in the height of the nutrient solution surface exceeds the decrease in the height of the upper surface of the frame 110.
また、本発明に係る水耕栽培装置においては、図9に示すように、第二ユニット200が垂直方向に複数積み重ねて配置されてもよい。これにより、単位床面積あたりの作物の収量を増加させることができ、露地栽培では不可能な水準まで向上させることも可能である。第一ユニット100を垂直方向に複数積み重ねることももちろん可能であり、これにより第二ユニット200に供給する苗をより効率よく生産することができる。 Furthermore, in the hydroponic cultivation device of the present invention, multiple second units 200 may be stacked vertically, as shown in Figure 9. This allows for increased crop yield per unit floor area, even reaching a level not possible with open-field cultivation. Of course, multiple first units 100 can also be stacked vertically, allowing for more efficient production of seedlings to be supplied to the second units 200.
水耕栽培装置1の適用は、上述した大根には限られず、カブ、ゴボウ、西洋ニンジン、朝鮮人参等の他の根菜にも適用可能である。 The application of the hydroponic cultivation device 1 is not limited to the radish mentioned above, but can also be applied to other root vegetables such as turnip, burdock, carrot, and ginseng.
1 水耕栽培装置
10 苗床
20 苗床
100 第一ユニット(根伸長部)
110 フレーム(支持部)
111、112、113、114、115 養液槽
200 第二ユニット
210 養液槽
220 支持レール
1 Hydroponic cultivation device 10 Seedbed 20 Seedbed 100 First unit (root elongation section)
110 Frame (support part)
111, 112, 113, 114, 115 Nutrient solution tank 200 Second unit 210 Nutrient solution tank 220 Support rail
Claims (1)
前記根伸長部は、
内部に養液が配置されて一方向に並べて配置された複数の養液槽と、
前記養液槽の上に配置される苗床を上面で支持する支持部と、を有し、
前記複数の養液槽は、前記一方向の一方において最も高い位置に配置され、他方に向かって順次低くなるように配置され、
前記養液槽の各々に配置された前記養液の水面が、前記一方向の一方から他方に向かって徐々に低くなる階段状となっており、
前記養液槽の各々に配置された前記養液の水面と前記上面との距離が、前記一方向の一方から他方に向かって徐々に増加しており、
前記苗床を前記養液槽に対して相対移動させることにより、苗の根が浸かる養液層を変更可能に構成されている、
水耕栽培装置。 A hydroponic cultivation device having a root extension unit for extending the roots of seedlings,
The root extension portion is
a plurality of nutrient solution tanks arranged in one direction with nutrient solution therein;
a support portion that supports a seedbed placed on the nutrient solution tank from above ,
The plurality of nutrient solution tanks are arranged so that they are located at the highest position in one direction and are sequentially lowered toward the other direction,
The water level of the nutrient solution disposed in each of the nutrient solution tanks is stepped so as to gradually decrease from one side to the other side in the one direction,
the distance between the water surface of the nutrient solution disposed in each of the nutrient solution tanks and the upper surface gradually increases from one side to the other side in the one direction,
The seedbed is configured to be able to change the nutrient solution layer in which the roots of the seedlings are immersed by moving the seedbed relative to the nutrient solution tank.
Hydroponic cultivation equipment.
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