JP2019165644A - 植物水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで取り扱いやすい植物水耕栽培装置を提供する。【解決手段】栽培水を貯留する貯水槽２と貯水槽上に着脱可能に載置された植物栽培槽１とでなり、貯水槽と植物栽培槽との間に栽培水を循環供給する水中ポンプ３及びサイフォン装置４を備えてなる植物水耕栽培装置であって、サイフォン装置が、植物栽培槽底壁の貫通孔周壁上に立設された筒状体上に、環状蓋部を有する有蓋筒体が被装され、筒状体の内側に給水管３ａが立設され、給水管の外側面と筒状体の外壁面間、筒状体の外壁面と有蓋筒体の内壁面間に空隙部を、有蓋筒体の下端部と植物栽培槽の底壁面との間に空間部を設け、給水管の上端部が有蓋筒体を貫通して環状蓋部外に突設された植物水耕栽培装置。【選択図】図１

Description

野菜等の植物を水耕栽培する植物栽培槽へ貯水槽から供給した栽培水をサイフォン装置によって貯水槽に還流させる植物水耕栽培装置に関する。

従来の水耕栽培装置の多くは栽培槽の上部に培養水槽から揚水ポンプで汲み上げた培養水を注入し、装置内に一定水位が保てる位置に排水管や溢水管を配設して、前記水位を超えた培養水を培養水槽に還流させるように構成されている。したがって一定水位以下の栽培養水は栽培槽内に停留することになり培養水の濃度が高まり、酸素不足も生じることから栽培植物の生長を妨げる要因となっていた。
この栽培槽内への栽培水の停留をサイフォン装置を用いて解消する水耕栽培装置や栽培容器の発明が複数開示されている。
例えば、特許文献１には、その［請求項１］に
『栽培箱に収容した粒状物に育苗した苗を植え込むと共に、前記栽培箱に養液を供給して植物を栽培する栽培装置において、逆Ｕ字状で、一端を前記栽培箱の内底部近傍に開口し、他端を前記栽培箱より低所に設置した養液タンクに開口し、栽培箱中の養液が一定の液位になったときサイフォン式に栽培箱の養液を前記養液タンクに排液する排液管と、前記養液タンクの養液をポンプによって汲み上げ、前記栽培箱に給液する給液管と、を具備したことを特徴とする栽培装置。』
と記載された発明が開示され、
特許文献２には、その［請求項１］に
『植物に吸収させる養液を貯留する栽培槽と、前記栽培槽へ養液を流入させる流入手段と、前記栽培槽の養液を吸入する吸入口と該吸入口から吸入した養液を前記栽培槽の外側に排出させる排出口とを有する流出手段と、を備え、
前記栽培槽は、これの上部に前記植物を支持する支持手段を有し、
前記流出手段は、前記支持手段の下方に、前記栽培槽内で略鉛直方向の逆方向に延びる導引部と前記栽培槽内で略鉛直方向に延びる導出部と前記導引部から前記導出部を繋げる湾曲した頂部とから成る逆Ｕ字型に形成されたサイフォン部分を有し、
前記吸入口は、前記栽培槽内の底部近傍に配置され、前記排出口は、前記栽培槽の外側にかつ前記サイフォン部分の下方に配置されることを特徴とする水耕栽培装置。』
と記載の発明が開示され、
また特許文献３には、その請求項１から請求項６にかけて
『［請求項１］流体が供給される容器に設けられ、流体を排出して前記容器内の水位上昇を抑制する水位上昇抑制手段と、前記水位上昇抑制手段と一体的に設けられ、流入口が前記容器内に位置し、前記流入口から上方に延出した最上部が前記水位上昇抑制手段の排出口より下方にあり、流出口が前記流入口より下方かつ前記容器外に位置する管体と、を備える排水装置。
［請求項２］前記水位上昇抑制手段は、容器を貫通するオーバーフロー管であり、前記管体は、前記オーバーフロー管内に設けられたサイフォン管である、請求項１に記載の排水装置。
［請求項３］前記オーバーフロー管は前記容器の底部を貫通し、前記サイフォン管は前記オーバーフロー管へ挿入され、前記オーバーフロー管の前記排出口に形成された凹部に嵌合されている、請求項２に記載の排水装置。
［請求項４］前記サイフォン管は前記オーバーフロー管と一体成形されている、請求項２に記載の排水装置。
［請求項５］前記サイフォン管に接続され、前記サイフォン管の前記流出口の上下位置を可変とする排水流速調整装置を備えている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の排水装置。
［請求項６］前記容器としてのプランターと、請求項２〜５のいずれか１項に記載の排水装置と、前記オーバーフロー管又は前記サイフォン管から水や養液等の流体が排水される貯留槽と、前記貯留槽から前記プランター内へ流体を供給する供給手段と、を備える栽培装置。』
とサイフォンを用いた排水装置および栽培装置の発明が開示されている。

特開平１０−７５６７１号公報 特開２００７−２５９８１５号公報 特開２０１５−２１６８６９号公報

上記した従来のサイフォンを利用した植物水耕栽培装置においては、植物栽培槽にポンプによって栽培水を供給する給水管とサイフォンによって栽培水を貯水槽に環流する排水管とが別個に設けられており、特に植物を水耕栽培で量産する植物生産工場設備では、植物栽培槽の一端から供給される栽培水を他端に配設されたサイフォンによって貯水槽に環流する構造がとられ、前記給水管も植物栽培槽の外部に配設されている。
しかし、建物の屋上やベランダ等において植物を水耕栽培したり、室内で植物観賞を兼ねて水耕栽培したりする場合においては、人手によって容易に移動させられるものが望ましく、このような小規模な植物栽培装置を複数配設し植物の生育状態に対応して位置を変えようとすると、植物栽培槽の外部に給水管が設けられているのは不便で好ましいことではない。

本発明は上記課題を下記の手段によって解決した。
（１）野菜、香草、花卉等の植物を水耕栽培するための装置であって、
植物栽培槽が、その底壁に設けられた排水用の貫通孔の周壁上に立設されたサイフォン装置を備え、かつ、貯水槽からの給水管が、前記サイフォン装置の中央部に貫通され、その上端部をサイフォン装置の上面外に突出してなるものであることを特徴とする植物水耕栽培装置。
（２）サイフォン装置を備えた植物栽培槽が、栽培水を貯留する貯水槽上に着脱可能に載置固定されてなることを特徴とする（１）に記載の植物水耕栽培装置。

（３）サイフォン装置が、植物栽培槽の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設された筒状体と、その筒状体の上に被装された環状蓋部を有する有蓋筒体とで構成され、その中央部に貫通された給水管の外側面と筒状体の内壁面との間に第一の空隙部を、また筒状体の外壁面と有蓋筒体の内壁面の間に第二の空隙部を形成し、かつ 前記筒状体が、内筒の外壁に内壁を密着させた外筒との二重構造とされ、前記内筒の上部を外筒の上端から突出させて、該筒状体の外筒の上端部と有蓋筒体の環状蓋部内面との上下間に空間部が設けられるよう構成されてなることを特徴とする（１）又は（２）に記載の植物水耕栽培装置。
（４）前記有蓋筒体が、その環状蓋部の中心部に円筒体を垂設し、前記筒状体の内筒がその側壁の一部が上下長手方向に切除されたスリット状の切除部を有してなり、前記有蓋筒体に垂設した円筒体を前記筒状体の内筒に挿入して結合した際、前記内筒の切除部と前記有蓋筒体に垂設された円筒体とによって前記第一の空隙が確保されるよう構成されてなることを特徴とする（３）に記載の植物水耕栽培装置。
（５）前記有蓋筒体に垂設した円筒体が、その側壁の上下方向に平面に切削された切削面を有してなり、前記有蓋筒体に垂設した円筒体を前記筒状体の内筒に挿入して結合した際、前記内筒の切除部と前記有蓋筒体に垂設された円筒体の切削面とによって前記第一の空隙を拡大可能に構成されてなることを特徴とする（４）に記載の植物水耕栽装置。

（６）植物栽培槽の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設される筒状体の植物栽培槽の底壁への装着が、前記筒状体下端部に設けられた環状の有底円筒体の内壁に刻設された雌ねじと、上部にフランジを有し、外壁に雄ねじを有する短尺の円筒でなるサイフォン固定具との螺着によってなされるよう構成されてなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。

本発明の植物水耕栽培装置によって、下記の効果が発揮される。
〈１〉本発明の植物水耕栽培装置の植物栽培槽が、その底壁に設けられた排水用の貫通孔の周壁上に立設されたサイフォン装置を備え、かつ、貯水槽からの給水管が、前記サイフォン装置の中央部に貫通され、その上端部をサイフォン装置の上面外に突出してなるものであるので、
植物栽培槽への貯水槽からの給水と、植物栽培槽から貯水槽への還水が一箇所で行われ、かつ、サイフォン装置を備えた植物栽培槽が、栽培水を貯留する貯水槽上に着脱可能に載置固定されているので、コンパクトで取り扱いやすい植物水耕栽培装置が提供できる。

〈２〉サイフォン装置が、植物栽培槽の底壁の貫通孔の周壁上に立設された筒状体と、その筒状体の上に被装された環状蓋部を有する有蓋筒体とで構成され、その中央部に貫通された給水管の外側面と筒状体の内壁面との間に第一の空隙部を、また筒状体の外壁面と有蓋筒体の内壁面の間に第二の空隙部を形成し、かつ 前記筒状体が、内筒の外壁に内壁を密着させた外筒との二重構造とされ、前記内筒の上部を外筒の上端から突出させて、該が設けられるよう構成されているので、
植物栽培槽の底壁の貫通孔の周壁上に立設された筒状体上に環状蓋部を有する有蓋筒体を被装することによって、第一の空隙と筒状体外筒の上端部と環状蓋部内面との上下間の空間部及び第二の空隙とによってサイフォンが形成でき、
かつ、その中央部に給水管が貫通されているので、
植物栽培槽やの貯水槽の外側に突出するものがなく、複数配設する場合のスペースファクターがよく、また容易に移動させることもできる。

〈３〉前記有蓋筒体が、その環状蓋部の中心部に円筒体を垂設し、前記筒状体の内筒がその側壁の一部が上下長手方向に切除されたスリット状の切除部を有してなり、前記有蓋筒体に垂設した円筒体を前記筒状体の内筒に挿入して結合した際、前記内筒の切除部と前記有蓋筒体に垂設された円筒体とによって前記第一の空隙が確保されるよう構成されているので、
有蓋筒体に垂設された円筒体を、植物栽培槽内に立設された筒状体の内筒に挿入するという簡便な方法でサイフォン装置が構成でき、また分解も容易なことからサイフォン内の清掃が随時容易に実施できる。
〈４〉前記有蓋筒体に垂設した円筒体が、その側壁の上下方向に平面に切削された切削面を有しており、有蓋筒体に垂設した円筒体を前記筒状体の内筒に挿入して結合した際、前記内筒のスリット状の切除部と前記有蓋筒体に垂設された円筒体の切削面とによって前記第一の空隙の断面積を拡大可能にされているので、
植物栽培槽から貯水槽への還水量が調整でき、サイフォンの間欠駆動間隔を植物の種類や生育状態に応じて変更することができる。

〈４〉植物栽培槽の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設される筒状体の植物栽培槽の底壁への装着が、前記筒状体下端部に設けられた環状の有底円筒体の内壁に刻設された雌ねじと、上部にフランジを有し、外壁に雄ねじを有する短尺の円筒でなるサイフォン固定具との螺着によってなされるよう構成されているので、
サイフォン装置の植物栽培槽への着脱が容易にでき上記〈２〉の効果をより高めることができる。

本発明の植物水耕栽培装置の実施例の構成を示す断面図 図１に示す植物水耕栽培装置実施例のサイフォン装置構成部材の斜視図及びＡ−Ａ断面図、（ａ）は有蓋筒体、（ｂ）はサイフォン固定具、（ｃ）は植物栽培槽底壁に立設される筒状体 本発明のサイフォン装置の構成と作用の説明用断面図 本発明の植物水耕栽培装置で使用される栽培地の構成例を示す断面図

本発明を実施するための形態を実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明の植物水耕栽培装置の実施例の構成を示す断面図であり、図２は図１に示す植物水耕栽培装置実施例のサイフォン装置構成部材の斜視図及びＡ−Ａ断面図で（ａ）は有蓋筒体、（ｂ）はサイフォン固定具、（ｃ）は植物栽培槽底壁に立設される筒状体を示している。また図３は本発明のサイフォン装置の構成と作用の説明用断面図、図４は本発明の植物水耕栽培装置で使用される栽培地の構成例を示す断面図である。
図において１は植物栽培槽、２は貯水槽、３は水中ポンプ、３ａは給水管、４はサイフォン装置、５は筒状体、５ａは内筒、５ａ’は切除部、５ｂは外筒、５ｃは有底円筒体、５ｃ’は雌ねじ、６は有蓋筒体、６ａは円筒体、６ａ’は切削面、６ｂは環状蓋部、７はサイフォン固定具、７ａはフランジ、７ｂは雄ねじ、８はパッキング、１０は発泡板、１１はカップ、１２は播種床兼培地としての綿状体、１３は栽培水保持可能な繊維塊状体、１４は種子を示す。

本発明の植物水耕栽培装置は、図１に示すように
底壁に設けられた排水用の貫通孔の周壁上に立設されたサイフォン装置４を備えてなる植物栽培槽１と、栽培水を貯留する貯水槽１とが上下に着脱可能に載置固定されてなり、
かつ、貯水槽からの給水管３ａが、前記サイフォン装置４の中央部に貫通され、その上端部をサイフォン装置４の上面外に突出してなるものである。
そして植物栽培槽内１には植物栽培に必要な播種床兼培地としての綿状体１２が、後に図４で示すような保持具、保持方法によって配設されてなる。なお図１においては図４（ａ）に示した保持具、保持方法によるもので表示した。

前記サイフォン装置４は、図１、及び図２に示すように、
植物栽培槽１の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設された筒状体５と、その筒状体５の上に被装された環状蓋部６ｂを有する有蓋筒体６とで構成され、その中央部に貫通された給水管３ａの外側面と筒状体５の内壁面との間に第一の空隙部を、また筒状体５の外壁面と有蓋筒体６の内壁面の間に第二の空隙部を形成し、かつ 前記筒状体５が、内筒５ａの外壁に内壁を密着させた外筒５ｂとの二重構造とされ、前記内筒５ａの上部を外筒５ｂの上端から突出させて、該筒状体５の外筒５ｂの上端部と有蓋筒体６の環状蓋部内面との上下間に空間部が設けられるよう構成され、また有蓋筒体６の下端部と植物栽培槽の底壁面との間にも空間部が設けられている。
なた、前記有蓋筒体６が、その環状蓋部６ｂの中心部に円筒体６ａを垂設し、前記筒状体５の内筒５ａがその側壁の一部が上下長手方向に切除されたスリット状の切除部５ａ’を有してなり、前記有蓋筒体６に垂設した円筒体６ａを前記筒状体５の内筒５ａに挿入して結合した際、前記内筒５ａのスリット状の切除部５ａ’と前記有蓋筒体６に垂設された円筒体６ａとによって前記第一の空隙が確保されるよう構成されている。
また前記有蓋筒体６が、その環状蓋部６ｂの中心部に円筒体６ａを垂設し、前記筒状体５の内筒５ａがその側壁の一部に上下長手方向に切除されてなるスリット状の切除部５ａ’を有し、前記有蓋筒体６に垂設した円筒体６ａを前記筒状体５の内筒５ａに挿入して結合した際、前記内筒５ａのスリット状の切除部５ａ’と前記有蓋筒体６に垂設された円筒体６ａとによって前記第一の空隙が確保されるよう構成されている。
なお、前記環状蓋部６ｂの中心部に垂設された円筒体６ａの側壁表面が、上下方向に平面となるよう切削してなる切削面６ａ’を設けて、第一の空隙の断面積拡大を図ることも好ましい。
また、植物栽培槽の底壁に設けられた貫通孔周壁上に立設される筒状体５の植物栽培槽の底壁への装着が、本実施例では、前記筒状体５の下端部に設けられた環状の有底円筒体５ｃの内壁に刻設された雌ねじ５ｃ’と、上部にフランジ７ａを有し、外壁に雄ねじ７ｂを有する短尺の円筒でなるサイフォン固定具７との螺着によってなされ、かつ前記サイフォン固定具７のフランジ７ａと植物栽培槽の底壁との間にパッキング８を介在させて前記貫通孔からの漏水を防止する構造としているが、この構造に限られるものでなく、貫通孔からの漏水防止と、前記筒状体５の植物栽培槽１の底壁への安全で確実な装着を可能とする他の方法の使用を妨げるものではない。

本発明のサイフォン装置の作用を、図３によって説明する。
貯水槽２内の水中ポンプで揚水された栽培水は、給水管３ａの上端開口から植物栽培槽１内に供給され、植物栽培槽１内の水位が上昇すると共に、サイフォン装置４の第二空隙内の水位も上昇して、第二空隙内に存在した空気を第一空隙を介して貯水槽２内に押し出し、この第二空隙内の水位が前記筒状体５の外筒５ｂの上端以上に達すると、外筒５ｂの上端部と有蓋筒体６の環状蓋部内面との上下間に設けられた空間部と前記第一空隙を介して栽培水が貯水槽に還流するサイフォン作用が生じる。そしてこの還流水量より少ない水量での給水を継続すると、植物栽培槽１内の水位は順次低下していくが、サイフォン作用は水位が前記有蓋筒体６の下端部に達するまで継続し、それ以下になると前記第二空隙内へ充満した栽培水の水位は急激に低下し、貯水槽２からの空気がサイフォン装置４内に流入しサイフォン機能が停止しする間欠サイフォンが構成され、栽培植物の根に栽培水と空気とが交互に供給される好ましい環境が提供されることとなる。したがって、栽培植物の根張り状態によって植物栽培槽１内の水位を変えられるよう、高さの異なる有蓋筒体６を複数種用意し、栽培植物の種類やその生育状態に応じて取り替えられるようにしておくことも好ましい。

本発明の植物水耕栽培装置で使用される栽培地の構成例を図４に示した。なお、図４において左側は播種時の状態を、右側は収穫時の状態を示してある。
図４（ａ）に示す栽培地は、植物栽培槽１内全面に前記給水管の上端開口部を露呈させて配設された発泡板１０に碁盤目状に複数の穿孔が設けられ、該穿孔に播種床兼培地１２としての綿状体が収容された底部に穿孔を有する容器が挿入されてなるもので、前記発泡板１０の表面には、露呈された給水管３ａの開口から噴出する栽培水が碁盤目状に配設された複数の播種床兼栽培地１２に均等に流れ込むよう、それぞれの穿孔に向けて栽培水流路（図示せず）刻設されている。
図４（ｂ）に示す栽培地は、底面に穿孔を有するカップ１１内に、発泡板１０中心部に穿孔が設けられ該穿孔に前記播種床兼培地としての綿状体１２が収容された容器を配設してなるカップ１１を複数個、前記植物栽培槽内に配設してなるものである。
また図４（ｃ）に示す栽培地は、前記（ａ）及び（ｂ）に示した１栽培地に１株ずつ栽培するというのでなく複数株密植させうる植物に適用されるもので、内側下部に栽培水を保持可能な繊維塊状体１３を充填し、該繊維塊状体１３上に播種床兼培地１２を展開配設したたカップ１１を、前記植物栽培槽内に複数配設してなるものである。
これらの播種床兼培地１２は栽培する植物の種類、形状、栽培方法によって選択使用されてよい。

本発明のサイフォン装置は、植物水耕栽培のみならず上部に飼育槽を下部に浄水器を備えた貯汚水槽とする魚介類の飼育装置への利用や、果樹の水耕栽培、盆栽等への活用も可能である。

１：植物栽培槽
２：貯水槽
３：水中ポンプ
３ａ：給水管
４：サイフォン装置
５：筒状体
５ａ：内筒
５ａ’；スリット状の切除部
５ｂ：外筒
５ｃ：有底円筒体
５ｃ’：雌ねじ
６：有蓋筒体
６ａ：円筒体
６ａ’：切削面
６ｂ：環状蓋部
７：サイフォン固定具
７ａ：フランジ
７ｂ：雄ねじ
８：パッキング
１０：発泡板
１１：カップ
１２：播種床兼培地としての綿状体
１３：栽培水保持可能な繊維塊状体
１４：種子

Claims (6)

1. 野菜、香草、花卉等の植物を水耕栽培するための装置であって、
   植物栽培槽（１）が、その底壁に設けられた排水用の貫通孔の周壁上に立設されたサイフォン装置（４）を備え、かつ、貯水槽からの給水管（３ａ）が、前記サイフォン装置（４）の中央部に貫通され、その上端部をサイフォン装置（４）の上面外に突出してなるものであることを特徴とする植物水耕栽培装置。
2. サイフォン装置（４）を備えた植物栽培槽（１）が、栽培水を貯留する貯水槽（２）の上に着脱可能に載置固定されてなることを特徴とする請求項１に記載の植物水耕栽培装置。
3. サイフォン装置（４）が、植物栽培槽（１）の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設された筒状体（５）と、その筒状体（５）の上に被装された環状蓋部（６ｂ）を有する有蓋筒体（６）とで構成され、その中央部に貫通された給水管（３ａ）の外側面と筒状体（５）の内壁面との間に第一の空隙部を、また筒状体（５）の外壁面と有蓋筒体（６）の内壁面の間に第二の空隙部を形成し、かつ 前記筒状体（５）が、内筒（５ａ）の外壁に内壁を密着させた外筒（５ｂ）との二重構造とされ、前記内筒（５ａ）の上部を外筒（５ｂ）の上端から突出させて、該筒状体（５）の外筒（５ｂ）の上端部と有蓋筒体（６）の環状蓋部内面との上下間に空間部が設けられるよう構成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物水耕栽培装置。
4. 前記有蓋筒体（６）が、その環状蓋部（６ｂ）の中心部に円筒体（６ａ）を垂設し、前記筒状体（５）の内筒（５ａ）がその側壁の一部が上下長手方向に切除されたスリット状の切除部（５ａ’）を有してなり、前記有蓋筒体（６）に垂設した円筒体（６ａ）を前記筒状体（５）の内筒（５ａ）に挿入して結合した際、前記内筒（５ａ）のスリット状の切除部（５ａ’）と前記有蓋筒体（６）に垂設された円筒体（６ａ）とによって前記第一の空隙が確保されるよう構成されてなることを特徴とする請求項３に記載の植物水耕栽培装置。
5. 前記有蓋筒体（６）に垂設した円筒体（６ａ）が、その側壁の上下方向に平面に切削された切削面（６ａ’）を有してなり、前記有蓋筒体（６）に垂設した円筒体（６ａ）を前記筒状体（５）の内筒（５ａ）に挿入して結合した際、前記内筒（５ａ）の切除部（５ａ’）と前記有蓋筒体（６）に垂設された円筒体（６ａ）の切削面（６ａ’）とによって前記第一の空隙を拡大可能に構成されてなることを特徴とする請求項４に記載の植物水耕栽装置。
6. 植物栽培槽（１）の底壁に設けられた貫通孔の周壁上に立設される筒状体（５）の植物栽培槽（１）の底壁への装着が、前記筒状体（５）下端部に設けられた環状の有底円筒体（５ｃ）の内壁に刻設された雌ねじと、上部にフランジ（７ａ）を有し、外壁に雄ねじを有する短尺の円筒でなるサイフォン固定具（７）との螺着によってなされるよう構成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
   

Images