JP6383142B2

JP6383142B2 - 水耕栽培システム

Info

Publication number: JP6383142B2
Application number: JP2013198975A
Authority: JP
Inventors: 冨士谷　仁一; 仁一冨士谷; 孝慶日下
Original assignee: Fujiya
Current assignee: Fujiya
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015062386A

Description

本発明は、土を使わないで培養液で植物を育成するための水耕栽培システムに関する。

水耕栽培システムとしては、底板と底板から立ち上げられた側板とからなる容器本体と側板の上端を閉じる蓋体とを備えた支持体と、支持体内に培養液を供給するための供給口を有する供給管と、支持体の蓋体に形成された開口に嵌め込まれて、下部が培養液に浸された状態で支持体に支持される水耕栽培用のポットと、支持体内に培養液を供給するための培養液槽とを備えたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

前記支持体は、培養液案内方向下流側ほど低くなる傾斜姿勢に設置される。そして、培養液槽の培養液がポンプにより支持体側へ移送され、移送された培養液が供給管を通して支持体の培養液案内方向上流側に供給する。供給された培養液は、支持体の傾斜勾配により培養液案内方向下流側へ案内された後、培養液槽へ戻されるように構成されている。

国際公開第ＷＯ２０１０／０７３９０１号パンフレット

上記特許文献１によれば、支持体が傾斜姿勢になっているため、例えば停電になって電力供給が途絶えると、ポンプの駆動が停止し、支持体内への培養液の供給が停止する。これと同時に、支持体内に溜まっている全ての培養液が支持体の傾斜勾配により培養液案内方向下流側へ直ちに案内されて培養液槽へ戻される。その結果、停電時から停電が復旧する復旧時まで支持体内に培養液が全く無い状態となり、復旧時間が多くかかる場合には、ポット内の植物が死滅してしまう虞があり、改善の余地があった。

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、電力供給が途絶えた場合においてポット内の植物が死滅することを長時間回避することができる水耕栽培システムを提供することを課題とする。

本発明の水耕栽培システムは、前述の課題解決のために、底板と該底板から立ち上げられた一対の側板と該側板の上端を閉じる天板とを備えた支持体と、該支持体内に挿入され培養液を供給する供給口を備えた供給管と、前記支持体の天板に形成された開口に嵌め込まれて、下部が培養液に浸された状態で該支持体に支持される水平で円盤状の鍔部を備える水耕栽培用のポットとを備えた水耕栽培システムであって、前記支持体が、前記底板と前記一対の側板と前記開口が形成された天板とを有する筒状に構成された本体と、該本体の両端に形成の開口を閉じるための蓋体とを備え、前記ポットの鍔部を支持すべく前記天板の上面が水平なフラット面に構成されるとともに、前記各側板の上下方向略中央に、長手方向全域に亘って内側に凹む凹部が形成されており、前記底板の上面及び下面が水平なフラット面に構成され、前記支持体内の培養液を所定方向へ流動させるとともに溶存酸素量を増大させるよう、前記供給管の供給口を前記支持体内の培養液の液面よりも上方に位置させ、かつ、該供給口から供給される培養液を該支持体内の培養液の液面に対して交差する方向から噴射させる構成にし、前記底板の上面から培養液の上面までの高さが、３ｍｍ以上でかつ前記底板の上面から前記天板の下面までの高さの半分以下となるように、前記供給口から供給される培養液の噴射量を設定していることを特徴としている。

上記のように、３ｍｍ以上でかつ底板の上面から天板の下面までの高さの半分以下となるように、供給口から供給される培養液の噴射量を設定することによって、停電等により電力供給が途絶えて、供給口からの培養液の噴出が無くなった場合でも、３ｍｍ以上の高さの培養液が支持体内に滞留しているので、滞留している培養液が消費されるまでの長い時間にわたって植物が死滅することを回避することができる。しかも、底板の上面から培養液の上面までの高さを、底板の上面から天板の下面までの高さの半分以下にすることによって、培養液を不必要に供給することが不要になり、システムの小型化を図ることができる。また、培養液の液面に向けて培養液を供給口から噴射することによって、培養液内に空気を供給することができるので、溶存酸素量を最適に保つことができる利点もある。

また、本発明の水耕栽培システムは、前記底板の上面から２．５ｍｍ〜１０ｍｍの間に前記ポットの下端が位置するように該ポットを配置することが好ましい。

上記のように、底板の上面から２．５ｍｍ〜１０ｍｍの間にポットの下端が位置するようにポットを配置しておけば、ポットの下部から支持体内の培養液が確実に入り込み、植物の育成を効率よく行うことができる。

また、本発明の水耕栽培システムは、前記支持体が、上下方向に複数段配置され、培養液を上方へ移動させる縦管を設け、該縦管と各段の支持体に培養液を供給する前記供給管とをバルブを介して接続し、高い位置にある前記供給管ほど前記バルブの開度を大きく設定することが好ましい。

上記のように、高い位置にある供給管ほどバルブの開度を大きく設定しておけば、どの高さの支持体へも同一量の培養液を供給することができる。

本発明によれば、３ｍｍ以上でかつ底板の上面から天板の下面までの高さの半分以下となるように、供給口から供給される培養液の噴射量を設定することによって、電力供給が途絶えた場合においてポット内の植物が死滅することを長時間回避することができる水耕栽培システムを提供することができる。

本発明の水耕栽培システムの正面図である。同システムの側面図である。同システムの平面図である。同システムの要部を示し、（ａ）は培養液を支持体へ供給している状態を示す一部省略の縦断面図、（ｂ）は支持体を左側から見た一部省略の側面図である。

以下、本発明に係る水耕栽培システムの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図３の紙面内に前後左右の方向を示しており、その示した方向に基づいて以下において説明する。

水耕栽培システムは、図１〜図４（ａ），（ｂ）に示すように、水耕栽培用の複数のポット１（図４（ａ）参照）と、複数のポット１を支持する支持体２と、複数の支持体２が取り付けられるラック３と、培養液が貯留されている培養液貯留タンク４と、この培養液貯留タンク４からの培養液を全ての支持体２に供給するための培養液供給機構５と、全ての支持体２へ供給された培養液を養液貯留タンク４へ順次回収するための培養液回収機構６とを備えている。

ポット１は、図４（ａ）に示すように、水耕栽培する植物付き培養土Ｓを収容すべく、下方側ほど直径が小さく形成した円筒状のポット本体１Ａと、ポット本体１Ａの上端から外側に突出する水平で円盤状の鍔部１Ｂと、ポット本体１Ａの下端に備え、かつ、植物Ｓを受け止めるために内側に突出する水平で円盤状の受止部１Ｃと、受止部１Ｃの内周縁に形成された培養液用の開口部１Ｄとを備えている。

支持体２は、図１〜図４（ａ），（ｂ）に示すように、断面形状が略矩形状に構成され、かつ、左右方向に長尺な筒状に構成された本体７と、本体７の両端に形成の開口７Ｋ，７Ｋを閉じるための蓋体８，８とを備えている。

本体７は、上面７ａ及び下面７ｂが水平なフラット面に構成された板状の底板７Ａと、底板７Ａの幅方向両端から上方に延び、かつ、上下方向略中央部ほど幅方向外側に突出するように湾曲する前後一対の側板７Ｂ，７Ｂと、前後一対の側板７Ｂ，７Ｂの上端同士を連結して側板７Ｂ，７Ｂの上端を閉じる上面７ｃ及び下面７ｄが水平なフラット面に構成された板状の天板７Ｃとを備えている。尚、各側板７Ｂの上下方向略中央に、保形強度を高めるべく長手方向全域に亘って内側に凹む凹部７Ｇが形成されている。

天板７Ｃには、長手方向（左右方向）に所定間隔を置いてポット１が嵌め込まれるポット用の開口７Ｈが多数形成されている。この開口７Ｈにポット１を嵌め込むと、ポット１の鍔部１Ｂの下面１ｂが天板７Ｃの上面７ｃに当接することによって、ポット１の上下位置が決定する。このとき、底板７Ａの上面７ａから２．５ｍｍ〜１０ｍｍの間にポット１の下端１Ｅが位置するようにポット本体１Ａの上下寸法を設定している。その上下寸法の設定理由としては、ポット１の下端１Ｅが底板７Ａの上面７ａから２．５ｍｍよりも低い位置に位置していると、ポット１の下端１Ｅと底板７Ａの上面７ａとの間を流動する培養液に大きな流動抵抗を与えることになり、また、底板７Ａの上面７ａから１０ｍｍを越えてしまうと、培養液の供給量が不必要に増大することになる。

ラック３は、長方形の底板９と、底板９の４つの角部に立設される４本の角状の支柱１０と、前側に位置する左右一対の支柱１０，１０を上下方向に所定間隔を置いて連結する複数本（図１では７本）の第１連結部材１１と、後側に位置する左右一対の支柱１０，１０を上下方向に所定間隔を置いて連結する複数本（図では見えていないが、第１連結部材１１と同数でかつ第１連結部材１１と前後方向で対向するように設けられている）の第２連結部材１２と、左側に位置する前後一対の支柱１０，１０を上下方向に所定間隔を置いて連結する複数本（第１連結部材１１と同一高さ位置に設けられた７本）の第３連結部材１３と、右側に位置する前後一対の支柱１０，１０を上下方向に所定間隔を置いて連結する複数本（第１連結部材１１と同一高さ位置に設けられた７本）の第４連結部材１４と、上下方向上から２番目〜７番目の第３連結部材１３と第４連結部材１４とを前後方向で連結する左右一対の第５連結部材１５，１６とを備えている。

そして、各段の第５連結部材１５，１６上に、２台の支持体２，２を間隔を置いて互いに平行な状態で載置してビスを用いて固定している。

培養液貯留タンク４は、上方が開放されたボックス型に構成され、所定量の培養液を貯留できる容量に設定されている。

培養液供給機構５は、培養液貯留タンク４内の培養液を吸い込んで上下に配設された合計１２台の支持体２，２に供給できるように構成されている。具体的には、培養液を吸い込んで吐出する培養液供給用駆動部を構成するポンプ１７と、ポンプ１７から吐出される培養液を上方に案内する縦管１８と、縦管１８から各段の支持体２，２へ供給する培養液の供給量を調整するためのバルブ（図４（ｂ）参照、図１〜３では省略している）１９と、各バルブ１９に接続されて各段の支持体２，２付近まで案内する案内管２０と、案内管２０に接続され、各支持体２，２へ供給する供給管としての可撓性を有するパイプ２１とを備えている。

各段にあるパイプ２１のうちの高い位置にあるパイプ２１ほどバルブ１９の開度を大きく設定している。従って、どの高さの支持体２，２へも同一量の培養液を供給することができ、植物の育成を効率よく行なうことができる。

また、支持体２内の培養液を図４（ａ）の矢印で示す所定方向（図では左から右、支持体２の長手方向一方向）へ流動させるとともに溶存酸素量を増大させるよう、支持体２内に挿入しているパイプ２１の供給口２１Ａを支持体２内の培養液２６の液面２６Ａよりも上方に位置させ、かつ、供給口２１Ａから供給される培養液を支持体２内の培養液の液面２６Ａに対して交差する方向から噴射させる構成としている。また、底板７Ａの上面７ａから培養液２６の上面２６Ａまでの高さＨ１が、３ｍｍ以上でかつ底板７Ａの上面７ａから天板７Ｃの下面７ｄまでの高さＨ２の半分以下となるように、供給口２１Ａから供給される培養液の噴射量を設定している。従って、停電等により電力供給が途絶えて、供給口からの培養液の噴出が無くなった場合でも、３ｍｍ以上の高さの培養液が支持体内に滞留しているので、滞留している培養液が消費されるまでの長い時間にわたって植物が死滅することを回避することができる。尚、前記高さを、３ｍｍ未満例えば２ｍｍに設定すると、滞留している培養液が消費されるまでの時間が短くなるため、３ｍｍ以上としている。また、前記高さを、底板７Ａの上面７ａから天板７Ｃの下面７ｄまでの高さＨ２の半分を超える高さにすると、培養液を不必要に供給することになり、システムの大型化になり、底板７Ａの上面７ａから天板７Ｃの下面７ｄまでの高さＨ２の半分以下としている。また、培養液の液面に向けて培養液を供給口から噴射することによって、培養液内に空気を供給することができるので、溶存酸素量を最適に保つことができる利点もある。

縦管１８は、上下方向に一直線状に延びる複数本（図１では５本）の上下管１８Ａと、２段目から最下段の６段目の各支持体２，２へ培養液を分岐供給するためのＴ字状の分岐管１８Ｂとを備えている。また、最上部に位置する上下管１８Ａの上端には、Ｌ字管２２が接続され、そのＬ字管２２の吐出口に前記案内管２０が接続されている。

培養液回収機構６は、各段の支持体２，２の培養液下流側の底板７Ａに形成されている排出口から排出される培養液を後方へ案内する第１案内管２３と、各第１案内管２３から案内されてきた培養液を下方へ案内する第２案内管２４とを備えている。

各第１案内管２３は、前側に位置する支持体２の底板７Ａに接続されるＬ字管２３Ａと、Ｌ字管２３Ａの排出口に接続される直線状の第１管２３Ｂと、第１管２３Ｂの排出口から排出される培養液に合流させるべく後側に位置する支持体２の底板７Ａに接続されるＴ字状の合流管２３Ｃとを備えている。

第２案内管２４は、合流管２３Ｃの排出口に接続され該排出口からの培養液を下方へ案内するためのＴ字状の接続管２４Ａと、上下方向で隣り合う接続管２４Ａ，２４Ａ同士を接続する直線状の縦管２４Ｂとを備えている。最下段の接続管２４Ａの排出口にＬ字管２５を介して培養液貯留タンク４の上端から内部へ戻されるようになっている。

尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

前記実施形態では、支持体２を筒状の本体７と本体７の両端の開口７Ｋ，７Ｋを閉じる一対の蓋体８，８とから構成したが、上方が開口された箱型の本体と、本体の上方開口部を閉じる蓋体とから構成してもよい。

また、前記実施形態では、支持体２を１２台設置した場合を示したが、１台でもよいし、２台以上の任意の台数でもよい。

また、前記実施形態では、１本のパイプ（供給管）２１で各支持体２内へ培養液を供給するようにしたが、２本以上の任意の本数のパイプ（供給管）２１で各支持体２内へ培養液を供給する構成であってもよい。

また、前記実施形態では、ポット１の受止部１Ｃの内周縁に培養液用の開口部１Ｄを形成し、その開口部１Ｄから培養液をポット１内に供給するようにしたが、ポット１全体を多数の小さな孔を有するメッシュ状に構成して実施することもできる。

１…ポット、１Ａ…ポット本体、１Ｂ…鍔部、１Ｃ…受止部、１Ｄ…開口部、１Ｅ…下端、１ｂ…下面、２…支持体、３…ラック、４…養液貯留タンク、５…培養液供給機構、６…培養液回収機構、７…本体、７Ａ…底板、７Ｋ，７Ｈ…開口、７Ｂ…側板、７Ｃ…天板、７Ｇ…凹部、７ａ，７ｃ…上面、７ｂ，７ｄ…下面、８…蓋体、９…底板、１０…支柱、１１〜１６…連結部材、１７…ポンプ、１８…縦管、１８Ａ…上下管、１８Ｂ…分岐管、１９…バルブ、２０…案内管、２１…パイプ（供給管）、２１Ａ…供給口、２２…Ｌ字管、２３…案内管、２４… 案内管、２５…Ｌ字管、２６…培養液、２６Ａ…液面（上面）、Ｓ…培養土

Claims

底板と該底板から立ち上げられた一対の側板と該側板の上端を閉じる天板とを備えた支持体と、該支持体内に挿入され培養液を供給する供給口を備えた供給管と、前記支持体の天板に形成された開口に嵌め込まれて、下部が培養液に浸された状態で該支持体に支持される水平で円盤状の鍔部を備える水耕栽培用のポットとを備えた水耕栽培システムであって、
前記支持体が、前記底板と前記一対の側板と前記開口が形成された天板とを有する筒状に構成された本体と、該本体の両端に形成の開口を閉じるための蓋体とを備え、
前記ポットの鍔部を支持すべく前記天板の上面が水平なフラット面に構成されるとともに、前記各側板の上下方向略中央に、長手方向全域に亘って内側に凹む凹部が形成されており、
前記底板の上面及び下面が水平なフラット面に構成され、前記支持体内の培養液を所定方向へ流動させるとともに溶存酸素量を増大させるよう、前記供給管の供給口を前記支持体内の培養液の液面よりも上方に位置させ、かつ、該供給口から供給される培養液を該支持体内の培養液の液面に対して交差する方向から噴射させる構成にし、前記底板の上面から培養液の上面までの高さが、３ｍｍ以上でかつ前記底板の上面から前記天板の下面までの高さの半分以下となるように、前記供給口から供給される培養液の噴射量を設定していることを特徴とする水耕栽培システム。
前記底板の上面から２．５ｍｍ〜１０ｍｍの間に前記ポットの下端が位置するように該ポットを配置していることを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培システム。
前記支持体が、上下方向に複数段配置され、培養液を上方へ移動させる縦管を設け、該縦管と各段の支持体に培養液を供給する前記供給管とをバルブを介して接続し、高い位置にある前記供給管ほど前記バルブの開度を大きく設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の水耕栽培システム。