JP7062323B1 - 植物栽培システムに用いられる養液排出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 養液が収容された栽培槽で植物を栽培する植物栽培システムにおいて、栽培槽内を流れる養液を滞留させることなく排出するための養液排出装置を提供する。【解決手段】 本装置は、第１の排液部と第２の排液部とのセットを備える。第１の排液部は、植物の栽培に必要な養液の必要液位の高さに第１の排液口を有する。第２の排液部は、必要液位より低く、かつ、養液の供給が停止したときでも少なくとも植物の生存に必要な最低液位を維持できる高さに第２の排液口を有する。第２の排液部は、第２の排液口を有する排液管と、排液管を覆うさや管とを有する。さや管は、第２の排液口の上方に位置する一方の端部と、栽培槽の底面に少なくとも一部が接し、栽培槽内の養液を内部に取り入れる１つ又は複数の開口が設けられた他方の端部とを有しており、一方の端部が第１の排液口より高い位置に配置される。【選択図】 図２
Description
本発明は、植物の人工栽培に関し、より具体的には、植物の水耕栽培のための栽培槽に流れる養液を栽培槽から排出する排出装置に関する。
野菜、花卉等を含む植物は、一般に、屋外又は屋内における土耕栽培方式（開放型、半閉鎖型、又は完全閉鎖型の土耕栽培方式）によって生産される。しかし、土耕栽培方式には、収穫が季節や天候に左右されること、連作障害が発生すること、害虫などによる病気の恐れがあることなどといった課題がある。こうした土耕栽培方式に対して、近年、養液栽培を利用して植物を屋内で栽培する屋内型人工栽培方式が実用化されている。
養液栽培には種々の方式があるが、主に用いられている方式は、流動する養液を用いて植物の根に養分を供給するものであり、この方式は、大きく薄膜型養液栽培方式と湛液型養液栽培方式とに分けられる。薄膜型養液栽培方式は、植物の生長に必要な養分を水に溶解させた養液を、緩やかな傾斜を持つ平面上に薄く流下させ、その養液によって植物を栽培する方式である。薄膜型養液栽培方式は、根の伸長が妨げられるため、植物の生長に問題が生じる場合がある。
一方、湛液型養液栽培方式は、植物の生育が行われる栽培槽に、植物の根が養液に浸漬するように養液を供給する方式である。湛液型養液栽培方式は、薄膜型養液栽培方式と比べて、養液の量が多いため水深が深く、根の生長が妨げられないこと、養分濃度や液温の変化がゆるやかであるため管理が容易であることなどといった特徴がある。本発明は、後者の湛液型養液栽培方式に関するものであり、以下において養液栽培というときは、湛液型養液栽培をいう。本出願の発明者は、特許文献１において湛液型養液栽培に関する提案を行っている。
特許文献１においては、湛液型養液栽培を行うための植物栽培システムが提案されている。この植物栽培システムでは、特許文献１の図３及び図４に示されるように、植物を栽培するための養液Ｓが養液供給経路４５から栽培槽１０に供給され、一方向に流されて、排液口１６から排出される。排液口１６は、第１の排液口１６ａ及び第２の排液口１６ｂからなる。第１の排液口１６ａは、栽培槽１０の底面と同一の面に位置するように設けられた開口である。第２の排液口１６ｂは、養液Ｓの流出口が養液Ｓの水面に近い場所に位置するように設けられている。
特許文献２には、養殖・栽培装置に利用される水位調節機構が提案されている。この水位調節機構は、水位調節管とその外側にかぶせるワクとで構成され、ワクの下方に設けられた開口から水が排水されることによって、水槽下部の有機物を水流で吸い上げて排出することができるとされている。
特許文献１に提案されている排液方法には、次のような問題がある。
栽培槽１０の底面に、単なる開口である排液口１６ａが配置されていると、排液口１６ａの近くの養液Ｓが優先的に排液され、栽培槽１０内において排液口１６ａから離れた場所の養液Ｓが滞留することがある。このように養液Ｓが滞留すると、滞留した箇所の養液Ｓが腐敗するため、植物が成長せず、枯れる恐れがある。また、排液口１６ｂから排出される養液Ｓの量が少なくなるため、栽培槽１０内の養液Ｓの上層がスムーズに排出されず滞留し、植物の根が腐ることがある。
栽培槽１０の底面に、単なる開口である排液口１６ａが配置されていると、排液口１６ａの近くの養液Ｓが優先的に排液され、栽培槽１０内において排液口１６ａから離れた場所の養液Ｓが滞留することがある。このように養液Ｓが滞留すると、滞留した箇所の養液Ｓが腐敗するため、植物が成長せず、枯れる恐れがある。また、排液口１６ｂから排出される養液Ｓの量が少なくなるため、栽培槽１０内の養液Ｓの上層がスムーズに排出されず滞留し、植物の根が腐ることがある。
また、停電や故障等によって植物栽培システムへの電力供給が停止し、養液Ｓが栽培槽１０に適切に供給されなくなったときには、栽培槽１０の底面に配置された排液口１６ａから栽培槽１０内の養液Ｓがすべて排出され、養液Ｓが必要な液位を下回る。そうすると、栽培槽１０で栽培されている植物が枯れるおそれがある。停電や故障の際に自動的に養液Ｓの供給を停止したり、養液Ｓの排出を停止したりできるように、例えば電磁弁などによる養液制御システムを採用すれば、このような問題に対応可能であるが、導入コストが大きくなる。
特許文献２に提案される水位調節装置は、これを単独で植物栽培システムに用いた場合には、ワクの下部に設けられた開口からしか養液Ｓが排出されないため、栽培槽１０内の上層の養液Ｓに滞留が生じて、養液Ｓ全体の一様な排出に問題が生じるおそれがある。特許文献１の場合と同様に、栽培槽１０内の養液Ｓの上層が滞留することによって、養液Ｓが腐敗し、植物の根が腐ることがある。
本発明は、上記の課題を解決するため、養液が収容された栽培槽で植物を栽培する植物栽培システムにおいて、栽培槽内を流れる養液全体を滞留させることなく一様に排出することができる養液排出装置を提供することを目的とする。
本発明は、栽培槽内を流れる養液を排出するための養液排出装置を提供する。本装置は、第１の排液部と第２の排液部とのセットを備える。第１の排液部は、植物の栽培に必要な養液の必要液位の高さに第１の排液口を有する。第２の排液部は、必要液位より低く、かつ、養液の供給が停止したときでも少なくとも植物の生存に必要な最低液位を維持できる高さに第２の排液口を有する。第２の排液部は、第２の排液口を有する排液管と、排液管を覆うさや管とを有する。さや管は、第２の排液口の上方に位置する一方の端部と、栽培槽の底面に少なくとも一部が接し、栽培槽内の養液を内部に取り入れる１つ又は複数の開口が設けられた他方の端部とを有する。一方の端部は、第１の排液口より高い位置ある。
排液管の外面とさや管の内面との間には、１つ又は複数のスペーサが設けられることが好ましい。また、１つ又は複数のスペーサは、排液管の外面に取り付けられていることが好ましい。
さや管の１つ又は複数の開口は、それらの開口面積の合計が、第２の排液口の開口面積より小さいことが好ましい。
一実施形態では、第１の排液部及び第２の排液部は、養液の流れの下流において、養液の流れる方向を横切る方向に並置されていることが好ましい。別の実施形態では、第１の排液部及び第２の排液部は、養液の流れの下流において、養液の流れる方向と同じ方向に並置され、第２の排液部が第１の排液部の下流側に配置されていることが好ましい。
本発明にかかる養液排出装置によれば、栽培槽内の養液の部分的な滞留を生じさせることなく、全体を一様に排出させることができるとともに、停電や故障などで養液の適切な供給が不可能なときであっても植物の生存に必要な液位以下に栽培槽内の養液の液位が低下することがなく、かつ、これらの機能を低コストで実現可能である。
（植物栽培システムの概要）
図１は、本発明の一実施形態に係る養液排出装置が用いられる植物栽培システム１の概略図を示す。植物栽培システム１は、ハウス６０と、ハウス６０内に収容され、植物を栽培する１つ又は複数の栽培槽１０と、改質空気ＲＡを製造するための改質空気製造手段２０とを含む。製造される改質空気ＲＡは、酸素含有量が高くなるように空気を改質したものである。図１においては、改質空気製造手段２０は、ハウス６０の外部に設けられているが、ハウス６０の内部に設けてもよい。
図１は、本発明の一実施形態に係る養液排出装置が用いられる植物栽培システム１の概略図を示す。植物栽培システム１は、ハウス６０と、ハウス６０内に収容され、植物を栽培する１つ又は複数の栽培槽１０と、改質空気ＲＡを製造するための改質空気製造手段２０とを含む。製造される改質空気ＲＡは、酸素含有量が高くなるように空気を改質したものである。図１においては、改質空気製造手段２０は、ハウス６０の外部に設けられているが、ハウス６０の内部に設けてもよい。
栽培槽１０は、単品目又は多品目の植物が支持体（フロート）で支持されるとともに、植物を生長させるための養分が含まれる養液Ｓが内部を流れるようになっている。栽培槽１０は、例えば支持フレーム１９によって支持される。多品目の植物が栽培される場合には、植物の種類や収穫までの時間に対応可能となるように多段式に構成されることが好ましい。栽培槽１０の養液Ｓには、栽培される植物の根が浸漬する。養液Ｓには、改質空気ＲＡが供給される。ハウス６０の地下部分には、養液タンク４１などの設備が埋設される。
植物栽培システム１では、ホウレンソウ、リーフレタスなどの葉野菜、トマト、ナス、キュウリなどの果菜、白菜、キャベツ、レタスなどの結球野菜、エンドウ、ソラマメ、落花生などの豆類、いちご、メロンなどの果物、花卉などを、単品目又は多品目で、年間を通して栽培することができる。また、植物栽培システム１において多品目の植物を栽培する場合には、発芽直後から収穫までにわたって、生長段階の異なる植物を混在させながら、同時に栽培することができる。
植物栽培システム１においては、すべての栽培槽１０間で、同一の養分が全体的に均質になるように混合された養液Ｓが一定の状態で常に循環するように構成されている。養液Ｓは、植物の品目、生長段階及び栽培時期に関わらず、同一成分の養液Ｓが連続的に用いられ、蒸発及び植物による吸収によって減少した分だけ、水及び／又は養分を補充するだけでよい。
養液Ｓに含まれる成分は特に限定されるものではなく、一般的な養液栽培において使用される養液を用いることができる。養液Ｓは、成分として、例えば、アンモニア性窒素、水溶性リン酸、硝酸性窒素、水溶性カリウム、硝酸カルシウム、水溶性マグネシウム、水溶性マンガン、水溶性ホウ素、水溶性鉄、水溶性銅、水溶性モリブデン、水溶性亜鉛を含むものとすることができる。養液Ｓは、その状態すなわち、少なくとも溶存酸素濃度（ＤＯ）、電気伝導度（ＥＣ）、温度Ｔｓ、水素イオン濃度指数（ｐＨ）及び酸化還元電位（ＯＲＰ）といったパラメータの値が、概ね一定に維持されるように管理される。
図２は、本発明の一実施形態に係る養液排出装置１６が用いられた栽培槽１０及び周辺設備の一例を示す概略的な側面図である。栽培槽１０は、底面１０ａ及び側面１０ｂ、１０ｃを有し、内部において養液Ｓが一方向に所定速度で流れるように構成された槽である。養液Ｓの液面には支持基材１１が浮かべられ、支持基材１１には複数の開口部１２が設けられている。開口部１２には、培地１４が入った栽培ポット１３が配置される。支持基材１１、開口部１２、及び栽培ポット１３の種類や形状等は、栽培される植物の種類に応じて適宜選択することができ、図２に示されるものには限定されない。
栽培槽１０の長さ、幅及び深さは、それぞれの栽培槽１０で栽培される植物の種類、量及び栽培施設の規模などに応じて決められ、特に幅及び深さは、栽培される植物の根や茎がその本来の生長形状を維持することができるように決定される。栽培槽１０は、例えば、葉野菜の場合であれば、幅が約１０００ｍｍ、深さが約２００ｍｍのものが用いられ、ナスやトマトなどの果菜の場合であれば、幅及び深さが約３００ｍｍ、レタスなどの結球野菜であれば、幅及び深さが約２００ｍｍのものが用いられる。栽培槽１０の長さは、いずれの植物の場合でもハウス６０の規模によって適宜設定され、例えば、短いもので約５０ｃｍ、長いものでは約１００ｍの場合もある。
栽培槽１０には、供給経路４５から養液Ｓが供給される。供給口４５ａから供給された養液Ｓは、栽培槽１０内を、図２の矢印の方向に流れる。
栽培槽１０内部には、空気配管３４と空気供給部３６とが設けられる。改質空気ＲＡは、空気配管３４を通して空気供給部３６に供給され、空気供給部３６から養液Ｓに改質空気ＲＡが供給される。空気供給部３６は、限定されるものではないが、セラミックスを高温で焼成した中空筒状の多孔質体であることが好ましい。
栽培槽１０には、養液の排出装置１６が設けられており、栽培槽１０内を流れてきた養液Ｓは、この排出装置１６から排出される。排出装置１６は、２つの排液部１６Ａ、１６Ｂからなる。第１の排液部１６Ａは、養液Ｓの排出口が養液Ｓの液面と同じ高さに位置するように設けられている。第２の排液部１６Ｂは、養液Ｓの排出口が第１の排液部１６Ａの排出口より少し低い位置に設けられている。排出装置１６の詳細は、後述する。
栽培槽１０から排出された養液Ｓは、排出経路４６ａ、４６ｂを通り、好ましくは地中に埋設された排出側タンク４１内に入る。排出側タンク４１の養液Ｓは、循環ポンプ（図示せず）によって、配管４３を通り、好ましくは地中に埋設された供給側タンク４４に供給される。供給側タンク４４内の養液Ｓは、供給ポンプ（図示せず）によって、供給経路４５を通って、供給口４５ａから栽培槽１０に供給される。供給経路４５には、養液Ｓの供給量をより精密に制御することができるように、必要に応じて、経路を開閉するバルブ（図示せず）を設けてもよい。
（養液排出装置）
図３及び図４は、本発明に係る養液の排出装置１６を示す。図３は第１の排液部１６Ａの分解斜視図であり、図４は第２の排液部１６Ｂの分解斜視図である。
図３及び図４は、本発明に係る養液の排出装置１６を示す。図３は第１の排液部１６Ａの分解斜視図であり、図４は第２の排液部１６Ｂの分解斜視図である。
第１の排液部１６Ａは、養液Ｓのオーバーフロー機能を有する。すなわち、第１の排液部１６Ａは、供給経路４５の供給口４５ａから栽培槽１０に供給された養液Ｓが、栽培槽１０内で、植物の栽培に必要な養液Ｓの液位、すなわち「必要液位」を維持することができるようにする。
第１の排液部１６Ａは、栽培槽１０の底面１０ａに設けられた開口に嵌合する中空パイプのソケット１６Ａ１と、上方からソケット１６Ａ１に挿入されるオーバーフロー管１６Ａ２とを備える。ソケット１６Ａ１は、排出経路４６ａに連結される。
オーバーフロー管１６Ａ２は、中空パイプであり、その上端には排液口Ａ２１（第１の排液口）がある。排液口Ａ２１の高さは、養液Ｓの必要液位と同じ高さになるように設定される。排液口Ａ２１の高さ（すなわち必要液位）は、栽培する植物に応じて異なるが、例えば、栽培槽１０において栽培される植物の根と茎の境目の３ｍｍ～５ｍｍ程度下方であることが好ましい。オーバーフロー管１６Ａ２から養液Ｓが排出されるようにすることで、栽培槽１０内の養液Ｓの主に上層（植物の根の密な部分が位置する高さを流れる養液）を滞留させることなくスムーズに排出させることができる。
オーバーフロー管１６Ａ２の下端は、ソケット１６Ａ１に挿入される。ソケット１６Ａ１には、その下方から排出経路４６ａの上端が挿入される。したがって、排液口Ａ２１からオーバーフロー管１６Ａ２に入った養液Ｓは、排出経路４６ａを介して、養液タンク４１に排出される。
第２の排液部１６Ｂは、栽培槽１０内の養液Ｓの主に下層の部分を自らの方向に移動させて排出する機能を有する。また、第２の排液部１６Ｂによって、停電などで養液Ｓの供給が停止したときでも、少なくとも植物の生存に必要な養液Ｓの液位、すなわち「最低液位」を維持する機能を有する。最低液位は、栽培する植物の種類に応じて異なるが、例えば、栽培槽１０において栽培される植物の根の半分程度が養液Ｓに浸る液位であることが好ましく、それより液位が低下すると根が乾くおそれがある。
第２の排液部１６Ｂは、栽培槽１０の底面１０ａに設けられた開口に嵌合するソケット１６Ｂ１と、上方からソケット１６Ｂ１に挿入される排液管１６Ｂ２とを備える。ソケット１６Ｂ１は、排出経路４６ｂに連結される。
排液管１６Ｂ２は、中空パイプであり、その上端には排液口Ｂ２１（第２の排液口）がある。排液口Ｂ２１の高さは、必要液位より低くなるように設定される。また、排液口Ｂ２１の高さは、栽培槽１０への養液Ｓの供給が停止したときでも最低液位を維持できる高さである。排液口Ｂ２１の高さは、限定されるものではないが、必要液位及び排液口Ａ２１から２０ｍｍ～３０ｍｍ低い位置に配置されることが好ましい。排液口Ｂ２１の高さが必要液位及び排液口Ａ２１から２０ｍｍ低い位置より高くなると、後述されるさや管１６Ｂ３の切欠Ｂ３４から入った養液Ｓが排液口Ｂ２１まで上がりづらくなり、養液Ｓの排出に支障が生じる可能性がある。排液口Ｂ２１の高さが必要液位及び排液口Ａ２１から３０ｍｍ低い位置より低くなると、停電や故障の際に液位が下がりすぎて、植物の生命が維持できなくなるおそれがある。
排液管１６Ｂ２は、さや管１６Ｂ３によって覆われる。さや管１６Ｂ３は、一方の端部Ｂ３１及び他方の端部Ｂ３３がいずれも開放された中空パイプである。一方の端部Ｂ３１は、排液口Ｂ２１の上方に位置し、オーバーフロー管１６Ａ２の排液口Ａ２１より高い位置になるように設定されている。端部Ｂ３１が排液口Ａ２１より低い位置にあると、後述されるさや管１６Ｂ３の切欠Ｂ３４より高い位置にある端部Ｂ３１から排出される養液Ｓが、切欠Ｂ３４を通って排出される養液より多くなり、必要液位が維持できないだけでなく、切欠Ｂ３４を通る養液Ｓが少なくなるため栽培槽１０の下層の養液Ｓを引く力が弱くなる。
さや管１６Ｂ３の他方の端部Ｂ３３には、側面Ｂ３２の周方向に１つ又は複数の開口Ｂ３４が形成される。図４の実施形態では、開口は３つの切欠Ｂ３４として形成されている。３つの切欠Ｂ３４が他方の端部Ｂ３３に形成されているので、他方の端部Ｂ３３においては、端面の一部が栽培槽１０の底面１０ａに接し、切欠Ｂ３４がある部分は底面１０ａに接することなく開口となる。切欠Ｂ３４の形状は、図４に示されるような四角形に限定されず、多角形でも円の一部であってもよい。また、切欠Ｂ３４の数は、３つに限定されるものではなく、２つ以下でもよく、４つ以上でもよい。
栽培槽１０の養液Ｓは、ポンプで引かれることによって第２の排液部１６Ｂから排出される。具体的には、養液Ｓは、栽培槽１０の底面１０ａに隣接して配置される切欠Ｂ３４からさや管１６Ｂ３の内部に入る。さや管１６Ｂ３に入った養液Ｓは、さや管１６Ｂ３の内面と排液管１６Ｂ２の側面Ｂ２２の外面との間を上昇し、排液口Ｂ２１から排出される。養液Ｓは、排液管１６Ｂ２の内部を下方に流れ、排出経路４６ｂを介して、養液タンク４１に排出される。なお、排出経路４６ｂにはバルブ４７（図２参照）が設けられることが好ましい。バルブ４７を用いて、排液管１６Ｂ２からの養液Ｓの排液量を適切に設定することができる。
３つの切欠Ｂ３４は、それらの開口面積の合計が排液口Ｂ２１の開口面積より小さくなるように定められている。そのため、切欠Ｂ３４を通るときの養液Ｓの流速は、排液口Ｂ２１を通るときの流速より速くなる。したがって、特許文献１で用いられている排液方法と比較して、第２の排液部１６Ｂから遠い養液Ｓも引いて排液することができるため、栽培槽１０内で養液Ｓが滞留するのを防止することができる。切欠Ｂ３４の大きさは、限定されるものではないが、小さすぎると切欠Ｂ３４に異物が詰まり排液の障害になるおそれがあり、大きすぎると切欠Ｂ３４を通る養液Ｓの流速が低下し、栽培槽１０内の下層の養液Ｓが動きにくくなる。
さや管１６Ｂ３の他方の端部Ｂ３３に形成される１つ又は複数の開口は、図４に示されるような端部Ｂ３３の端面から高さ方向に向かって形成された切欠であることには限定されない。例えば、端面からさや管１６Ｂ３の高さ方向に少し離れた位置において側面Ｂ３２に形成された開口であってもよい。このときの開口の形状もまた、限定されるものではなく、例えば四角形や円形でもあってもよい。
排液管１６Ｂ２の側面Ｂ２２の外面には、１つ又は複数のスペーサＢ２３が立設されている。スペーサＢ２３は、排液管１６Ｂ２とさや管１６Ｂ３との間隔を適切に保持し、排液時におけるさや管１６Ｂ３の動きを防止するために設けられる。スペーサＢ２３が形成される位置及びその数は、限定されるものではない。図４においては、スペーサＢ２３は、側面Ｂ２２の外面の高さ方向概ね中央部に、周方向に等間隔で４つ設けられている。スペーサＢ２３は、例えば、排液管１６Ｂ２の周方向に３つ又は５つ以上設けてもよく、高さ方向に２列以上設けてもよい。
図４においては、スペーサＢ２３は、側面Ｂ２２の外面に設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、さや管１６Ｂ３の内面に設けられてもよい。また、スペーサＢ２３のサイズも、限定されるものではない。例えば、スペーサＢ２３の高さ（上下方向の長さ）は、排液管１６Ｂ２の側面Ｂ２２の高さと同じでもよく、スペーサＢ２３の幅（すなわち、側面Ｂ２２の外面からの突出長さ）は、排液管１６Ｂ２とさや管１６Ｂ３との間隔を適切に保持して排液時におけるさや管１６Ｂ３の不要な動きを防止することができるものであればよい。
第１の排液部１６Ａ及び第２の排液部１６Ｂの材料は、いずれも特に限定されるものではないが、軽量で耐蝕性、耐薬品性が高く、安価であることから、ポリ塩化ビニル樹脂であることが好ましい。
（養液排出装置の配置及びサイズの例）
図５は、排出装置１６が栽培槽１０に配置される位置の例を示す。
図５（ａ）は、葉野菜の栽培に用いられる典型的な栽培槽１０（幅が約１０００ｍｍ、深さが約２００ｍｍ）における排出装置１６の配置例を示す。排出装置１６は、養液Ｓの流れ方向の下流において、栽培槽１０の側面１０ｃの近くに配置される。この例では、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、養液Ｓの流れる方向を横切る方向に並置されている。
図５は、排出装置１６が栽培槽１０に配置される位置の例を示す。
図５（ａ）は、葉野菜の栽培に用いられる典型的な栽培槽１０（幅が約１０００ｍｍ、深さが約２００ｍｍ）における排出装置１６の配置例を示す。排出装置１６は、養液Ｓの流れ方向の下流において、栽培槽１０の側面１０ｃの近くに配置される。この例では、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、養液Ｓの流れる方向を横切る方向に並置されている。
第１の排液部１６Ａ及び第２の排液部１６Ｂは、それぞれの排液口Ａ２１、Ｂ２１の中心の位置が側面１０ｂから約１８０ｍｍ、側面１０ｃから約２５０ｍｍの位置に配置される。また、第１の排液部１６Ａを構成するオーバーフロー管１６Ａ２の内径は１００ｍｍである。第２の排液部１６Ｂを構成する排液管１６Ｂ２の内径は１００ｍｍであり、さや管１６Ｂ３の内径は２００ｍｍである。
図５（ｂ）は、ナスやトマトなどの果菜の栽培に用いられる典型的な栽培槽１０（幅及び深さが約３００ｍｍ）における排出装置１６の配置例を示す。排出装置１６は、養液Ｓの流れ方向の下流において、栽培槽１０の側面１０ｃの近くに配置される。この例では、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、養液Ｓの流れる方向と同じ方向に並置され、第２の排液部１６Ｂは、第１の排液部１６Ａの下流側に配置されている。
第１の排液部１６Ａ及び第２の排液部１６Ｂは、それぞれの間隔と、第２の排液部１６Ｂと側面１０ｃとの間隔が、いずれも約２５０ｍｍであることが好ましい。また、第１の排液部１６Ａを構成するオーバーフロー管１６Ａ２の内径は１００ｍｍである。第２の排液部１６Ｂを構成する排液管１６Ｂ２の内径は１００ｍｍであり、さや管１６Ｂ３の内径は２００ｍｍである。
図５（ｃ）は、レタスなどの結球栽培に用いられる典型的な栽培槽１０（幅及び深さが約２００ｍｍ）における排出装置１６の配置例を示す。排出装置１６は、養液Ｓの流れ方向の下流において、栽培槽１０の側面１０ｃの近くに配置される。この例では、図５（ｂ）の例と同様に、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、養液Ｓの流れる方向と同じ方向に並置され、第２の排液部１６Ｂは、第１の排液部１６Ａの下流側に配置されている。
なお、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、本来であれば、図５（ａ）に示されるように養液Ｓの流れを横切る方向に配置されることが好ましく、さらに、両者はできるだけ離して配置されることがより好ましい。図５（ｂ）及び図５（ｃ）のように幅が狭い栽培槽１０の場合は、第１の排液部１６Ａと第２の排液部１６Ｂとは、養液Ｓの流れる方向と同じ方向に並置せざるを得ないが、この場合には、養液Ｓを引く力がより強い第２の排液部１６Ｂが第１の排液部１６Ａの下流側に配置されることが好ましい。
第１の排液部１６Ａ及び第２の排液部１６Ｂは、それぞれの間隔と、第２の排液部１６Ｂと側面１０ｃとの間隔が、いずれも約１８０ｍｍであることが好ましい。また、第１の排液部１６Ａのオーバーフロー管１６Ａ２の内径は５０ｍｍである。第２の排液部１６Ｂの排液管１６Ｂ２の内径は５０ｍｍであり、さや管１６Ｂ３の内径は１００ｍｍである。
１ 植物栽培システム
１０ 栽培槽
１１ 支持体
１２ 開口部
１３ ポット
１４ 培地
１６ 排出装置
１６Ａ 第１の排出部
１６Ａ１ ソケット
１６Ａ２ オーバーフロー管
Ａ２１ 排液口（第１の排液口）
１６Ｂ 第２の排出部
１６Ｂ１ ソケット
１６Ｂ２ 排液管
Ｂ２１ 排液口（第２の排液口）
Ｂ２２ 側面
Ｂ２３ スペーサ
１６Ｂ３ さや管
Ｂ３１ 閉塞端（一方の端部）
Ｂ３２ 側面
Ｂ３３ 解放端（他方の端部）
Ｂ３４ 切欠（開口）
２０ 改質空気製造手段
３０ 改質空気供給手段
３４ 空気配管
３６ 空気供給部
４０ 養液循環手段
４１ 排出側タンク
４１ａ、４１ｂ 受液口
４１ｃ 送液口
４３ 配管
４４ 供給側タンク
４５ 供給経路
４６ａ、４６ｂ 排出経路
４７ バルブ
６０ ハウス
ＲＡ 改質空気
Ｓ 養液
１０ 栽培槽
１１ 支持体
１２ 開口部
１３ ポット
１４ 培地
１６ 排出装置
１６Ａ 第１の排出部
１６Ａ１ ソケット
１６Ａ２ オーバーフロー管
Ａ２１ 排液口（第１の排液口）
１６Ｂ 第２の排出部
１６Ｂ１ ソケット
１６Ｂ２ 排液管
Ｂ２１ 排液口（第２の排液口）
Ｂ２２ 側面
Ｂ２３ スペーサ
１６Ｂ３ さや管
Ｂ３１ 閉塞端（一方の端部）
Ｂ３２ 側面
Ｂ３３ 解放端（他方の端部）
Ｂ３４ 切欠（開口）
２０ 改質空気製造手段
３０ 改質空気供給手段
３４ 空気配管
３６ 空気供給部
４０ 養液循環手段
４１ 排出側タンク
４１ａ、４１ｂ 受液口
４１ｃ 送液口
４３ 配管
４４ 供給側タンク
４５ 供給経路
４６ａ、４６ｂ 排出経路
４７ バルブ
６０ ハウス
ＲＡ 改質空気
Ｓ 養液
Claims (6)
- 養液が収容された栽培槽で植物を栽培する植物栽培システムにおいて、栽培槽内を流れる養液を排出するための養液排出装置であって、
植物の栽培に必要な養液の必要液位の高さに第１の排液口を有する第１の排液部と、
必要液位より低く、かつ、養液の供給が停止したときでも少なくとも植物の生存に必要な最低液位を維持できる高さに第２の排液口を有する、第２の排液部と
を備え、
前記第２の排液部は、
前記第２の排液口を有する排液管と、
前記第２の排液口の上方において前記第１の排液口より高い位置にある一方の端部と、栽培槽の底面に少なくとも一部が接し、栽培槽内の養液を内部に取り入れる１つ又は複数の開口が設けられた他方の端部とを有する、前記排液管を覆うさや管と
を有する、養液排出装置。 - 前記排液管の外面と前記さや管の内面との間に、１つ又は複数のスペーサが設けられた、請求項１に記載の養液排出装置。
- 前記１つ又は複数のスペーサは、前記排液管の外面に取り付けられている、請求項２に記載の養液排出装置。
- 前記１つ又は複数の開口は、それらの開口面積の合計が、前記第２の排液口の開口面積より小さい、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の養液排出装置。
- 前記第１の排液部及び前記第２の排液部は、養液の流れの下流において、養液の流れる方向を横切る方向に並置されている、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の養液排出装置。 - 前記第１の排液部及び前記第２の排液部は、養液の流れの下流において、養液の流れる方向と同じ方向に並置され、
前記第２の排液部が前記第１の排液部の下流側に配置されている、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の養液排出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2022001446A JP7062323B1 (ja) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 植物栽培システムに用いられる養液排出装置 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102077782A (zh) | 2010-12-07 | 2011-06-01 | 福建省农业科学院农业生态研究所 | 循环养殖水溢流装置 |
| JP2011250782A (ja) | 2011-03-25 | 2011-12-15 | Shuyu Kato | 生物育成水槽 |
| CN206350415U (zh) | 2016-11-08 | 2017-07-25 | 陈俊谷 | 鱼菜共生场 |
| KR101871795B1 (ko) | 2017-03-13 | 2018-06-27 | 주식회사 퓨리 | 사이펀 발생 기능 향상 장치를 이용한 수처리 장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60162445U (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-29 | スイコ−プラント株式会社 | 養液栽培槽に於ける液肥の高さ、流量及び空気混合量の調節装置 |
| JP4098795B2 (ja) * | 2005-08-09 | 2008-06-11 | 学校法人西沢学園 | 水槽 |
| CN203692110U (zh) * | 2012-08-08 | 2014-07-09 | 罗宾·普兰特 | 水培养系统 |
| JP6429186B2 (ja) * | 2014-11-07 | 2018-11-28 | 鹿島建設株式会社 | 水耕栽培システム及び水耕栽培方法 |
-
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- 2022-01-07 JP JP2022001446A patent/JP7062323B1/ja active Active
- 2022-12-28 WO PCT/JP2022/048463 patent/WO2023132314A1/ja unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102077782A (zh) | 2010-12-07 | 2011-06-01 | 福建省农业科学院农业生态研究所 | 循环养殖水溢流装置 |
| JP2011250782A (ja) | 2011-03-25 | 2011-12-15 | Shuyu Kato | 生物育成水槽 |
| CN206350415U (zh) | 2016-11-08 | 2017-07-25 | 陈俊谷 | 鱼菜共生场 |
| KR101871795B1 (ko) | 2017-03-13 | 2018-06-27 | 주식회사 퓨리 | 사이펀 발생 기능 향상 장치를 이용한 수처리 장치 |
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