JP2011234640A - 植物育成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】養液を循環させるポンプに起因する様々な問題を一挙に解決することができる植物育成装置を提供する。
【解決手段】植物Ｖを育成するための養液Ｎが流れる植物育成槽１が上下方向に複数設けられ、各植物育成槽１へと前記養液Ｎが行き渡るように流路が形成された植物育成装置１００であって、各段の前記植物育成槽１が、規定の液量を超えた前記養液Ｎを下段に隣接して設けられた植物育成槽１へと戻すオーバーフロー部４をそれぞれ具備するとともに、各段の前記植物育成槽１が、下段に隣接して設けられた植物育成槽１から前記養液Ｎを汲み上げるポンプ３をそれぞれ備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、植物を育成するための養液が流れる植物育成槽が上下方向に複数設けられ、各植物育成槽に前記養液が行き渡るように流路が形成された植物育成装置に関するものである。

植物工場等において使用される植物育成装置は、工場の単位面積当たりの栽培密度が大きくなるように、植物が育成され、育成に必要な養液が流れる植物育成槽が複数段上下方向に重ねて設けられ構成されている。このような植物育成装置は、育成に必要な養分を含む養液を上下方向に複数設けられた各植物育成槽へと随時供給することができるように養液循環流路が形成されている。

例えば、特許文献１に記載された植物育成装置１００Ａの養液循環流路は最上段の植物育成槽１Ａから順に最下段の植物育成槽１Ａへと養液が流れ、再び最上段の植物育成槽１Ａへと戻るように構成されている。より具体的には、図４に示すようにこの養液循環流路は、多量の養液が貯留され、新たな養液が補充される養液貯留タンクＴと、前記養液貯留タンクＴから最上段の植物育成槽１Ａへと養液を汲み上げる単一のポンプ３Ａと、ある植物育成槽１Ａから下段の植物育成槽１Ａへと養液を自重で落とすための連結流路２Ａと、最下段の植物育成槽１Ａから前記養液貯留タンクＴへと養液を戻すための戻し流路４Ａとを備えたものである。

しかしながら、このような単一のポンプ３Ａにより最上段の植物育成槽１Ａへと養分を汲み上げ、その後は養液の自重により各植物育成槽１Ａへと行き渡らせる構成では以下のような不具合が生じてしまう。

このような植物育成装置を用いて植物を栽培している生産者は、その時々の需要に応じて、植物育成槽を重ねる段数を増減させることにより植物の生産能力を変更したい場合がある。このため、植物育成装置における植物育成槽を積みあげる段数は設計時においては、はっきりとした段数が決まっていないため、後に更に積み上げることを許容できるような設計にしてある。より具体的には、もし植物育成槽の段数を増やすことになったとしても、前記単一のポンプによって増やした段数の高さまで養液を汲み上げることができるように非常に容量の大きいポンプが選定されている。このような容量の大きいポンプは、その分ポンプから発生する音も大きくなってしまうため、近隣等への騒音問題が発生することがある。

また、このような容量の大きいポンプは、容量の大きさに伴って価格が高くなるため、植物育成装置の導入コストが高くなってしまう。また、導入初期時において前記ポンプは、最大容量から比較すると非常に小さい容量での駆動されることが多くなるため、例えば、養液だけをポンプに導入するべきところを空気などが同時に導入されやすくなってしまい故障頻度が上がってしまうことがある。

さらに、単一のポンプについて故障が発生してしまうと、全ての段の植物育成槽に新たな養液が循環しなくなってしまうため、植物が全滅してしまう恐れがある。このような植物の全滅を防ぐためには、前記ポンプについて故障が発生しないように常にメンテナンスを繰り返しておく必要があり、維持コストが大きくなってしまうという問題も発生する。

加えて、当初予想していたよりも植物育成装置の段数を増やしたい場合等には、前記ポンプを根本的に交換するしかなく、設計変更に対して柔軟に対応する事は難しい。

特開２００９−０３９００１号公報

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、植物育成装置の導入コストを小さくでき、養液を各植物育成槽に循環させるのに使用されるポンプからの音を小さくすることができ、ポンプに故障が生じたとしても植物への被害を最小限にすることができ、設計変更の容易な植物育成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の植物育成装置は、植物を育成するための養液が流れる植物育成槽が上下方向に複数設けられ、各植物育成槽へと前記養液が行き渡るように流路が形成された植物育成装置であって、各段の前記植物育成槽が、規定の液量を超えた前記養液を下段に隣接して設けられた植物育成槽へと戻すオーバーフロー部をそれぞれ具備するとともに、各段の前記植物育成槽が、下段に隣接して設けられた植物育成槽から前記養液を汲み上げるポンプをそれぞれ備えていることを特徴とする。

このようなものであれば、各段の植物育成槽にはそれぞれ前記ポンプが設けられており、下段に隣接して設けられている植物育成槽に貯留されている前記養液を汲み上げるように構成されているので、植物の生産能力を変更したい場合には、植物育成槽を上段に増やすだけでよく、その時々の需要等に応じて柔軟に対応することができる。しかも、各植物育成槽には前記ポンプがそれぞれ設けられていることから、各ポンプは一段分の高さだけ前記養液を汲み上げればよいので、従来のように植物育成槽が増設されたとしても許容できるような容量の大きいポンプを選定する必要が無い。従って、各ポンプは必要最小限度の容量の小さいポンプを使用することが可能となり、常に養液だけが吸入されるような出力で運転させることができることから、例えば大きい容量のポンプを小さい出力で使っていた場合のような養液とともに空気が吸い込まれることにより故障がポンプの発生していたのを防ぐことができる。

また、容量の小さいポンプを選定することができることから、価格の低いポンプを使用することができ、植物育成装置の初期導入コストを小さくすることができる。さらに、植物育成槽を大幅に増設する時でも、その段数だけ新たに価格の低いポンプが増設されるだけなので、従来のようなポンプ自体を取り換えるような大きなコストが発生することも防ぐことができる。つまり、植物育成装置の初期導入コストを抑え、増設時には、ポンプの容量による制限が現れることがなく、生産能力に関する設計変更があったとしても非常に対応しやすい。

さらに、各ポンプの容量を小さいものにすることができることから、ポンプから発生する音も小さくすることができ、騒音問題の発生を防ぐことができる。

加えて、ある隣接する２段の植物育成槽に注目すると、上段の植物育成槽は下段の植物育成槽から前記ポンプにより前記養液を汲み上げ、規定量を超えた分は前記オーバーフロー部により下段の植物育成に戻すという養液の循環路が形成されている。つまり最下段の植物育成槽から順に養液の循環路が隣接する速物育成槽の間で独立に形成されることになる。従って、仮に１つのポンプが故障したとしても、その故障したポンプが形成していた循環路以外には影響が無く、全ての植物育成槽にある植物が全滅する事態を防ぐことができる。

ある植物育成槽において養液が異常に減少し、前記ポンプが空回りすることによって故障が生ずることを防ぐには、各段の前記植物育成槽が、下段に隣接して設けられた植物育成槽の前記養液の水位が低下すると、前記ポンプの動作を停止させるフローティングスイッチを更にそれぞれ備えたものであればよい。

前記植物育成槽を簡単に増設することができ、植物の生産能力を適宜変更できるようにするには、各段の前記植物育成槽が、他の植物育成槽と連結される連結部を更に備えたものであればよい。

前記植物育成装置の上述したような特性がよりよく発揮される好適な実施の態様としては、前記植物育成槽が、3段以上設けられているものが挙げられる。

このように本発明の植物育成装置によれば、各段の植物育成槽にそれぞれ前記ポンプが設けられているので、各ポンプの容量を小さくしつつ、予め１段分の高さだけ養液を汲み挙げられるような容量に固定しておくことができる。従って、前記植物育成槽を増設する場合に、ポンプの容量による制限が発生することがなく、設計変更に対して柔軟に対応することが可能になる。また、ポンプの容量を小さくできることから、低価格のポンプを使用でき、植物育成装置の導入コストを低下させることができるとともに、ポンプの故障が発生しにくいものとすることができる。さらに、各段の植物育成槽にポンプが設けられていることから各段の植物育成槽間において独立した循環流路が形成されるので、あるポンプの故障が起こったとしても、全ての植物に悪影響が出る事態を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る植物育成装置の模式的断面図。 同実施形態における植物育成装置の模式的分解組み立て図。 同実施形態における各植物育成槽間で形成される循環流路を示す模式的断面図。 従来の植物育成装置の構成を示す模式的断面図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の植物育成装置１００は、植物Ｖが育成される植物育成槽１が複数段、上下方向に重ねて構成してあるものであり、特に家庭において小規模に植物Ｖの水耕栽培を行うための家庭用の植物育成装置１００である。

図１に示すように、本実施形態の前記植物育成装置１００は、４段の植物育成槽１が設けてあり、各植物育成槽１はそれぞれの連結部４によって連結されて上下方向に重ねて設けてある。また、各植物育成槽１の底面に設けられた人工光源５からの光により植物Ｖの育成を行うように構成してある。

各部について説明する。

前記植物育成槽１は、植物Ｖを育成するために必要な栄養分が含まれた養液Ｎが流れるように構成されているものであり、概略直方体状の上面が開口した槽である。各植物育成槽１は、少なくとも下段の植物育成槽１から養液Ｎを汲み上げるポンプと、規定の水位を超えた養液Ｎを下段の植物育成槽１に戻すオーバーフロー部７と、植物Ｖを養液Ｎ上に浮かべるための植物載置部６と、をそれぞれ備えたものである。

前記ポンプは、例えば、水生生物を鑑賞するための水槽において水を循環させるために用いられるような小型の水中ポンプ３である。前記水中ポンプ３は、内部の回転部分や軸受けが液体で満たされている状態においてポンプ作用を営むことを前提として設計されているものである。また、前記水中ポンプ３は、下段に隣接して設けてある植物育成槽１から養液Ｎを汲み上げる程度の容量を備えたものであり、下段に隣接して設けてある植物育成槽１の養液Ｎ中に吸入口３１が開口してあり、自身が設けられている植物育成槽１に養液Ｎを吐出するための吐出口３２が開口してある。

前記吸入口３１が開口してある吸入配管に沿ってフローティングスイッチ（図示しない）が設けてあり、下段に隣接して設けられた植物育成槽１の前記養液Ｎの水位が低下すると、前記水中ポンプ３の動作を停止させるように構成してある。このようにして、水中ポンプ３の内部に液体が存在せず、空回りが続くことにより軸受けなどの焼き付きが生じないようにしてある。

前記オーバーフロー部７は、規定の液量を超えた前記養液Ｎを下段に隣接して設けられた植物育成槽１へと戻すように構成したものである。本実施形態では、前記植物育成槽１において既定の液量に対応する水位の高さに上向きに排水口７１が設けてあり、排水口７１から排水管を通って、余分な養液Ｎは下段の隣接する植物育成槽１へと流すことができるように構成してある。

前記植物載置部６は、概略直方体状で前記植物育成槽１の奥行き方向の側面板に掛けるための係止部を備えた籠であり、籠の内部に設けてあるスポンジ等の吸水素材に植物Ｖが植えられるようにしてある。

前記連結部４は、前記植物育成槽１の紙面において左右方向の側版に設けてあるものであり、植物育成装置１００の支柱の一部を構成するものである。各連結部４は概略直方体形状であり上限の連結部４と図示しない固定手段によって固定されるものである。従って、図２に示すように各植物育成槽１は、この連結部４同士を連結することにより植物育成槽１の段数を上方向に増やしていくことができる。

前記人工光源５は、前記植物育成槽１の外側底面に設けられるものであり、例えば、底面上に格子状に並べて設けられたＬＥＤ（図示しない）と、各ＬＥＤから射出された光を屈折されるレンズが格子状に形成されたレンズ機構５１とから構成してあるものである。

このように構成された植物育成装置１００について、養液Ｎの循環について図３を参照しながら説明する。

前記植物育成装置１００において、最下段に設けてある植物育成槽１のみは、大量の養液Ｎが貯留してある養液貯留タンクＴに、前記水中ポンプ３と前記オーバーフロー部７が接続してある。前記養液貯留タンクＴは、蒸発や植物Ｖの蒸散等により養液Ｎが減少した場合には養液Ｎの補充を行う等するために用いられるものである。

前記養液Ｎは、前記水中ポンプ３により前記養液貯留タンクＴから前記最下段の植物育成槽１へと移動し、前記最下段の植物育成槽１のオーバーフロー部７により余剰の養液Ｎは前記養液貯留タンクＴへと戻ることになる。従って、前記最下段の植物育成槽１と前記養液貯留タンクＴとの間で１つの循環流路が形成されることになる。

次に前記最下段の植物育成槽１とその上にある植物育成槽１との間における養液Ｎの移動について説明する。この場合は2段目の植物育成槽１の水中ポンプ３により最下段の植物育成槽１から養液Ｎが汲みあげられるとともに、前記オーバーフロー部７によって2段目の植物育成槽１において規定の液量よりも多い養液Ｎは前記最下段の植物育成槽１へと戻されることになる。つまり、図３に示されるように最下段の植物育成槽１と、2段目の植物育成槽１との間でも独立した養液Ｎの循環経路が形成されることになる。

従って、2段目と3段目、3段目と４段目でも同じように独立した養液Ｎの循環流路が形成されることになる。従って、各植物育成槽１間において独立した循環流路が形成されることから、仮にある水中ポンプ３が故障等により停止したとしても全ての循環流路がすぐに停止してしまうことはなく、他の可動している水中ポンプ３が形成する循環流路はそのまま可動し続けるので植物Ｖの全滅を防ぐことができる。

このように本実施形態の植物育成装置１００によれば、各植物育成槽１に隣接した下段の植物育成槽１から養液Ｎを汲み上げる水中ポンプ３がそれぞれ設けてあるので、前記植物育成槽１を上段にさらに増設することを前提としていても、設計時において、各水中ポンプ３の容量を大きめに設定しておく必要が無く、必要最小限の容量の低価格な水中ポンプ３を使用することができる。従って、従来のように初期導入時等において、実際に使用するポンプの容量に対して過大な容量のポンプを使用することがないため、騒音問題が生じたり、ポンプの故障確率が高くなってしまったりすることを防ぐことができる。

また、低容量のポンプで良いので、低価格のものを使用することができ、植物育成装置１００の初期導入時のコストを下げることができる。

さらに、各植物育成槽１に前記オーバーフロー部７と前記水中ポンプ３が設けてあるので、各植物育成槽１間に独立した循環流路を形成させて養液Ｎを流すことができるので、仮に前記水中ポンプ３の１つに故障が生じたとしても、植物育成装置１００全体が停止してしまう事態を防ぐことができる。従って、育成している植物Ｖに養液Ｎが行き渡らなくなることによって、植物Ｖが全滅してしまうような最悪の事態は防ぐことができる。

加えて、フローティングスイッチによって養液Ｎの水位が低下し吸入口３１よりも低い水位になるまえにその状態を検知し、前記水中ポンプ３が空回りするのを防ぐように構成してあるので、水中ポンプ３の故障自体も発生しにくい。

その他の実施形態について説明する。

前記実施形態では、図面の見やすさのために、前記水中ポンプの配管と、オーバーフロー部の配管が断面図において並ぶように配置してあったが、各植物育成槽を積み上げた時に干渉しないように側板に沿わしてそれぞれを並べて設けても構わない。このようにすれば、植物育成槽において植物を載置できる領域を増やすことができる。

前記オーバーフロー部の排水口は、前記植物育成槽の中央部に開口させてあったが、例えば、側板に規定の高さで開口させてあっても構わない。

前記実施形態では、養液貯留タンクと、前記植物育成装置とが接続してあったが、規模が小さい場合等においては前記養液貯留タンクを設けなくてもよい。

前記実施形態の植物育成装置は、家庭用のものであったが、植物工場において用いても構わない。前記人工光源としては、ＬＥＤ以外にも蛍光灯等の他の光源であっても構わない。前記実施形態では、最上段の植物育成槽の上部には、ＬＥＤを設けず、太陽光やその他の室内の光によって植物を育成するように構成してあったが、前記最上段の植物育成槽に天板を設け、その天板に人工光源が設けてあるものであっても構わない。

前記ポンプは水中ポンプに限られるものではなく、その他のポンプであっても構わない。また、ポンプが空回りしても故障の生じないようなものであれば、フローティングスイッチを設けなくてもよい。前記実施形態では、植物育成槽は4段積み重ねられていたが、別の段数であっても構わない。例えば、２段だけでもよいし、より多くの段数であっても構わない。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

１００・・・植物育成装置
１・・・植物育成槽
３・・・ポンプ（水中ポンプ）
４・・・連結部
７・・・オーバーフロー部

Claims (4)

1. 植物を育成するための養液が流れる植物育成槽が上下方向に複数設けられ、各植物育成槽へと前記養液が行き渡るように流路が形成された植物育成装置であって、
   各段の前記植物育成槽が、規定の液量を超えた前記養液を下段に隣接して設けられた植物育成槽へと戻すオーバーフロー部をそれぞれ具備するとともに、
   各段の前記植物育成槽が、下段に隣接して設けられた植物育成槽から前記養液を汲み上げるポンプをそれぞれ備えていることを特徴とする植物育成装置。
2. 各段の前記植物育成槽が、下段に隣接して設けられた植物育成槽の前記養液の水位が低下すると、前記ポンプの動作を停止させるフローティングスイッチを更にそれぞれ備えた請求項１記載の植物育成装置。
3. 各段の前記植物育成槽が、他の植物育成槽と連結される連結部を更に備えた請求項1又は２記載の植物育成装置。
4. 前記植物育成槽が、３段以上設けられている請求項１、２又は３記載の植物育成装置。