JP2018078809A - 排水管及び水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で水や培養液等の液体を淀みなく流出させることができる排水管を提供する。【解決手段】 本発明に係る排水管７は、管壁７ａの一端部７ｂ及び他端部７ｃがそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、一端部７ｂの側から流入する液体を他端部７ｃから流出させるものであって、管壁７ａには、一端部７ｂから他端部７ｃの側に延在して液体が流入する開口部７ｄと、開口部７ｄよりも他端部７ｃの側に位置して液体が流入する孔部７ｅとが設けられている。【選択図】 図３

Description

本発明は、管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、一端部の側から流入する液体を他端部から流出させる排水管と、この排水管を有する水耕栽培装置に関する。

植物の水耕栽培に供する水耕栽培装置として、例えば特許文献１に記載の植物栽培装置が知られている。この植物栽培装置では、栽培棚の各段に植物栽培容器が配置され、水を主成分として栄養分を含有させた培養液が、上段の植物栽培容器から下段の植物栽培容器に順次流れ落ち、再度循環ポンプにより上段の植物栽培容器に供給されて循環する。

すなわち、各植物栽培容器は、植物が植え込まれる育成台が設置される略長方形箱状の栽培槽と、栽培槽の長手方向一端部に接続される略直方体形状の排水溝とを備え、排水溝の底部にはサイホンが設置され、その取水口は排水溝の底部位置から栽培槽の深さ中間位置までの間に配置されている。そして、上段の植物栽培容器において培養液がサイホンの高さ上限水位にまで達すると、高さ下限水位に達するまで自然落下して下段の植物栽培容器に供給され、これが最下段の植物栽培容器まで繰り返されると、培養液は循環ポンプにより汲み上げられて最上段の植物栽培容器に供給される。

特開２００４−７３００３号公報

ところで、特許文献１に記載の排水管（サイホン）では、排水溝中のある程度低い位置でゴミとともに培養液が吸い込まれるが、その吸込力はサイホンの原理によるため必ずしも強くなく、排水溝の底部付近で淀みを生じたりゴミ詰まりを起こしたりするおそれがある（特許文献１の段落００３５参照）。そして、淀みが生じると、培養液全体の流れが悪くなって植物の溶存酸素の摂取量が低下し、その生育に影響が及ぶという問題がある。

一方、特許文献１で従来技術として記載されている水位調節用の排水管（特許文献１の図７において、符号３４が付された排水管）は、管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように栽培槽の底部に設置された状態で、一端部から流入する培養液を他端部から流出させる。この排水管では、サイホンの原理は用いられていないが、高位置の培養液（管壁の一端部よりも高い位置にある、いわば上澄みの部分）だけが管壁の一端部から流入し、低位置の培養液はあまり流動しないから、やはり淀みを生じる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で水や培養液等の液体を淀みなく流出させることができる排水管と、この排水管を有する水耕栽培装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る排水管は、管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、前記一端部の側から流入する液体を前記他端部から流出させるものであって、前記管壁には、前記一端部から前記他端部の側に延在して前記液体が流入する開口部と、前記開口部よりも前記他端部の側に位置して前記液体が流入する孔部とが設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る水耕栽培装置は、液体を収容して植物の水耕栽培に用いられる箱状の栽培槽を有し、前記栽培槽の底面には、管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、前記一端部の側から流入する前記液体を前記他端部から流出させる排水管が設けられ、前記管壁には、前記一端部から前記他端部の側に延在して前記液体が流入する開口部と、前記開口部よりも前記他端部の側に位置して前記液体が流入する孔部とが設けられていることを特徴とする。

これらの排水管及び水耕栽培装置では、排水管の管壁に一端部から他端部の側に延在して液体が流入する開口部と、開口部よりも他端部の側に位置して液体が流入する孔部とが設けられているので、サイホンの原理によらず水位付近の高位置にある液体が勢いよく開口部に流入するとともに、低位置にある液体が勢いよく孔部に流入し、液体を高さ方向全体に亘り流動させて淀みなく流出させることができる。

さらに、開口部が管壁の一端部から他端部の側に延在して設けられているので、排水管が設置される栽培槽等への液体の供給量（単位時間当たりの供給量）を調整することによって、栽培槽等における水位の調整が容易となっている。したがって、特許文献１の図７に記載の水位調節用の排水管のように、水位に合わせて排水管の高さを変える必要がない。

前記排水管においては、前記開口部の開口面積を変更する可変手段が設けられていてもよい。これにより、開口面積を変更して、排水管が設置される栽培槽等における水位や、液体の流速及び排水管からの流出量を細やかに調整することが可能となる。

前記可変手段は、前記管壁の外周に設けられて前記管壁の管軸方向に移動可能な管状部材であることが望ましく、この場合、管状部材を管壁の一端部側から他端部側にずらして開口部の開口面積を拡大すると、段階的あるいは連続的に水位を低下させたり流速、流出量を増大させたりすることができ、管状部材を管壁の他端部側から一端部側にずらして開口部の開口面積を縮小すると、段階的あるいは連続的に水位を上昇させたり流速、流出量を減少させたりすることができる。このような構成は、前記管壁の外周面に雄ネジを形成し、前記管状部材の内周面に前記雄ネジと螺合する雌ネジを形成し、前記管状部材を前記管壁に対する回転により前記管軸方向に移動可能とすることによって、容易かつ高精度に実現することができる。

前記水耕栽培装置においては、前記排水管が、前記孔部が前記栽培槽の一側面に向いた状態で、前記一側面に近接して設けられていることが望ましい。一般に、栽培槽では、その全体に液体の流れを行き渡らせるために、排水管は流れの下流となる栽培槽の一側面に近接して設けられ、排水管と一側面との間では流れが滞って淀みが生じるが、孔部が一側面に向いた状態にあれば、排水管と一側面との間の液体が孔部に流入するので、その淀みの発生を抑制することができる。

また、前記水耕栽培装置においては、前記排水管が、前記開口部が前記栽培槽の一側面と反対側を向いた状態で、前記一側面に近接して設けられていることが望ましい。排水管が栽培槽の一側面に近接して設けられると、排水管には一側面の反対側から流れてくる液体が流入するので、開口部がその反対側を向いた状態にあれば、液体が流れの勢いを減殺されることなく排水管に流入するので、淀みが一層生じ難くなる。

本発明によれば、簡易な構成で水や培養液等の液体を淀みなく流出させることができ、植物の水耕栽培時には溶存酸素を十分に供給して、その生育を促進することができる。

発明を実施するための形態に係る水耕栽培装置を示す側面図である。 図１の水耕栽培装置を示す斜視図である。 図１の水耕栽培装置の排水管を示す斜視図である。 図３の排水管により培養液が排出される状態を示す説明図である。 （ａ）は管壁の外周に管状部材が設けられた排水管において、管状部材が下方にあり開口部の開口面積が最大の場合を示す説明図、（ｂ）は（ａ）よりも管状部材が上方にあり開口部の開口面積が狭くなった場合を示す説明図である。 （ａ）は図５（ａ）の位置に管状部材がある排水管により培養液が高流速で排出される状態を示す説明図、（ｂ）は図５（ｂ）の位置に管状部材がある排水管により培養液が低流速で排出される状態を示す説明図である。 管壁の外周に管状部材が設けられた排水管の他の例を示す断面図である。

本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。

図１及び２は、本形態に係る排水管を備えた水耕栽培装置の概略構成を示す。この水耕栽培装置１は、温度及び湿度が管理されたコンテナ２の内部に設けられ、培養液Ｗを収容して葉物野菜等の植物Ｐが水耕栽培される箱状の栽培槽３（図１及び２においては、その内部が見えるように図示している。）と、栽培槽３が設置される栽培棚４と、植物Ｐの生育に必要な光を発する照明装置５と、培養液Ｗを循環させるポンプ６とを有する。

栽培槽３は直方体状を呈し、底面３ａと、側面３ｂ〜３ｅと、支持台３ｆとを備える。底面３ａ及び側面３ｂ〜３ｅに囲まれた収容空間３ｇの内部には培養液Ｗが収容され、植物Ｐは、支持台３ｆに支持されて、その根が培養液Ｗに浸される。

栽培棚４は、ここでは４つの棚４ａ〜４ｄを上から順に備え、各棚に栽培槽３が設置された状態で、その上方に位置するように照明装置５が取り付けられる。

栽培槽３には、図３に示す直円管状の排水管７が、その管壁７ａの一端部７ｂ及び他端部７ｃがそれぞれ上方及び下方に位置するような状態で底面３ａを貫くように設置されている。管壁７ａには、一端部７ｂから他端部７ｃの側に延在して培養液Ｗが流入する開口部７ｄと、開口部７ｄよりも他端部７ｃの側に位置して培養液Ｗが流入する孔部７ｅとが設けられている。

詳しくは、栽培棚４の１段目の棚４ａに設置された栽培槽３では、排水管７は、開口部７ｄが側面３ｂ（図１及び２において右側の側面）を向き孔部７ｅが側面３ｄ（図１及び２において左側の側面）を向いた状態で、側面３ｄに近接して設けられ、その他端部７ｃは、栽培棚４の２段目の棚４ｂに設置された栽培槽３の側面３ｄに近接して、その収容空間３ｇに上方から臨んでいる。

栽培棚４の２段目の棚４ｂに設置された栽培槽３では、排水管７は、開口部７ｄが側面３ｄを向き孔部７ｅが側面３ｂを向いた状態で、側面３ｂに近接して設けられ、その他端部７ｃは、栽培棚４の３段目の棚４ｃに設置された栽培槽３の側面３ｂに近接して、その収容空間３ｇに上方から臨んでいる。

栽培棚４の３段目の棚４ｃに設置された栽培槽３では、排水管７は、開口部７ｄが側面３ｂを向き孔部７ｅが側面３ｄを向いた状態で、側面３ｄに近接して設けられ、その他端部７ｃは、栽培棚４の４段目の棚４ｄに設置された栽培槽３の側面３ｄに近接して、その収容空間３ｇに上方から臨んでいる。

栽培棚４の４段目の棚４ｄに設置された栽培槽３では、排水管７は、開口部７ｄが側面３ｄを向き孔部７ｅが側面３ｂを向いた状態で、側面３ｂに近接して設けられ、その他端部７ｃは、連結管８を介してポンプ６に接続されている。ポンプ６には給液管９の一端部９ａが接続され、その他端部９ｂは、栽培棚４の１段目の棚４ａに設置された栽培槽３の側面３ｂに近接して、その収容空間３ｇに上方から臨んでいる。

各栽培槽３の収容空間３ｇには、培養液Ｗが所定の水位となるように収容され、棚４ａに設置された栽培槽３では、給液管９の他端部９ｂから培養液Ｗが供給されると、培養液Ｗは図１及び２の左側に向けて（側面３ｄに向けて）流れ、排水管７の開口部７ｄ及び孔部７ｅに流入して他端部７ｃから流出し、棚４ｂに設置された栽培槽３に供給される。

棚４ｂに設置された栽培槽３では、棚４ａに設置された栽培槽３の排水管７の他端部７ｃから培養液Ｗが供給されると、培養液Ｗは図１及び２の右側に向けて（側面３ｂに向けて）流れ、排水管７の開口部７ｄ及び孔部７ｅに流入して他端部７ｃから流出し、棚４ｃに設置された栽培槽３に供給される。

棚４ｃに設置された栽培槽３では、棚４ｂに設置された栽培槽３の排水管７の他端部７ｃから培養液Ｗが供給されると、培養液Ｗは図１及び２の左側に向けて流れ、排水管７の開口部７ｄ及び孔部７ｅに流入して他端部７ｃから流出し、棚４ｄに設置された栽培槽３に供給される。

棚４ｄに設置された栽培槽３では、棚４ｃに設置された栽培槽３の排水管７の他端部７ｃから培養液Ｗが供給されると、培養液Ｗは図１及び２の右側に向けて流れ、排水管７の開口部７ｄ及び孔部７ｅに流入して他端部７ｃから流出する。そして、連結管８を通ってポンプ６に流入すると、ポンプ６の駆動により給液管９を上昇し、その他端部９ｃから棚４ａに設置された栽培槽３に供給される。

この培養液Ｗの循環の過程では、必要に応じ、フィルターにより培養液Ｗ中のゴミ等を除去してもよく、培養液Ｗの成分を適宜調整してもよい。

本形態に係る水耕栽培装置１では、排水管７の管壁７ａに一端部７ｂから他端部７ｃの側に延在して培養液Ｗが流入する開口部７ｄと、開口部７ｄよりも他端部７ｃの側に位置して培養液Ｗが流入する孔部７ｅとが設けられているので、図４に示すように、栽培槽３において水位付近の高位置にある培養液Ｗが勢いよく開口部７ｄに流入するとともに、主に低位置にある培養液Ｗが勢いよく孔部７ｅに流入し、培養液Ｗを高さ方向全体に亘り流動させて淀みなく流出させることができる。

加えて、開口部７ｄは、管壁７ａの一端部７ｂから他端部７ｃの側に延在して設けられているので、栽培槽３への培養液Ｗの供給量（単位時間当たりの供給量／循環量）を調整することによって、栽培槽３における水位の調整が容易となっている。

また、水耕栽培装置１では、開口部７ｄが栽培槽３の側面３ｂ又は３ｄ（培養液Ｗの流れの上流側）を向き、かつ、孔部７ｅが栽培槽３の側面３ｄ又は３ｂを向いた状態で、排水管７が側面３ｄ又は３ｂに近接して設けられているので、培養液Ｗは流れの勢いを減殺されることなく開口部７ｄに流入し、仮に開口部７ｄを通過して開口部７ｄに流入しなかったとしても、開口部７ｄの裏側でより低位置に設けられた孔部７ｅに流入する。このため、排水管７の周囲で三次元的にみても流れが滞ることがなく、ひいては栽培槽３の全体に亘って流れが円滑となり、淀みの発生を効果的に防止することが可能となっている。

以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。

例えば、排水管７においては、開口部７ｄの開口面積を変更する可変手段が設けられていてもよい。これにより、開口面積を変更して、栽培槽３における水位や、液体の流速及び排水管からの流出量を細やかに調整することが可能となる。具体的には、図５及び６に示すように、可変手段は、管壁７ａの外周に設けられて管壁７ａの管軸方向に移動可能な管状部材１０とすることができ、この場合、管状部材２０を管壁７ａの一端部７ｂ側から他端部７ｃ側にずらして開口部７ｄの開口面積を拡大すると（図５（ａ））、段階的あるいは連続的に水位を低下させたり流速、流出量を増大させたりすることができ（図６（ａ））、管状部材１０を管壁７ａの他端部７ｃ側から一端部７ｂ側にずらして開口部７ｄの開口面積を縮小すると（図５（ｂ））、段階的あるいは連続的に水位を上昇させたり流速、流出量を減少させたりすることができる（図６（ｂ））。

また、図７に示すように、管壁７ａの外周面に雄ネジ１１を形成し、管状部材１０の内周面に雄ネジ１１と螺合する雌ネジ１２を形成し、管状部材１０を管壁７ａに対する回転により管軸方向に移動可能とすることによって、水位や流速、流出量の調整を容易かつ高精度に実現することができる。

さらに、開口部７ｄや孔部７ｅは必ずしも側面３ｂ又は３ｄを向いている必要はなく、開口部７ｄと孔部７ｅとの相対的な位置関係も平面視１８０度の位置にある必要はなく、排出管７の他端部７ｃは栽培槽３の底面３ａから下方に突出していなくてもかまわない。

本発明は、溶存酸素の摂取が生育にとって重要な葉物野菜等の水耕栽培装置に好適に利用可能である。

１ 水耕栽培装置
３ 栽培槽
３ａ 底面
３ｂ 側面
３ｄ 側面
７ 排水管
７ａ 管壁
７ｂ 一端部
７ｃ 他端部
７ｄ 開口部
７ｅ 孔部
１０ 管状部材（可変手段）
１１ 雄ネジ
１２ 雌ネジ
Ｐ 植物
Ｗ 培養液（液体）

Claims (10)

1. 管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、前記一端部の側から流入する液体を前記他端部から流出させる排水管であって、
   前記管壁には、前記一端部から前記他端部の側に延在して前記液体が流入する開口部と、前記開口部よりも前記他端部の側に位置して前記液体が流入する孔部とが設けられていることを特徴とする排水管。
2. 前記開口部の開口面積を変更する可変手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水管。
3. 前記可変手段は、前記管壁の外周に設けられて前記管壁の管軸方向に移動可能な管状部材であることを特徴とする請求項２に記載の排水管。
4. 前記管壁の外周面に雄ネジが形成され、前記管状部材の内周面に前記雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、前記管状部材が前記管壁に対する回転により前記管軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の排水管。
5. 液体を収容して植物の水耕栽培に用いられる箱状の栽培槽を有し、
   前記栽培槽の底面には、管壁の一端部及び他端部がそれぞれ上方及び下方に位置するように設置された状態で、前記一端部の側から流入する前記液体を前記他端部から流出させる排水管が設けられ、
   前記管壁には、前記一端部から前記他端部の側に延在して前記液体が流入する開口部と、前記開口部よりも前記他端部の側に位置して前記液体が流入する孔部とが設けられていることを特徴とする水耕栽培装置。
6. 前記開口部の開口面積を変更する可変手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の水耕栽培装置。
7. 前記可変手段は、前記管壁の外周に設けられて前記管壁の管軸方向に移動可能な管状部材であることを特徴とする請求項６に記載の水耕栽培装置。
8. 前記管壁の外周面に雄ネジが形成され、前記管状部材の内周面に前記雄ネジと螺合する雌ネジが形成され、前記管状部材が前記管壁に対する回転により前記管軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項７に記載の水耕栽培装置。
9. 前記排水管が、前記孔部が前記栽培槽の一側面に向いた状態で、前記一側面に近接して設けられていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
10. 前記排水管が、前記開口部が前記栽培槽の一側面と反対側を向いた状態で、前記一側面に近接して設けられていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。

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