JP7272941B2 - 植物水耕栽培用筒状体、水耕栽培ユニット及び水耕栽培システム - Google Patents

Description

本発明は、植物を栽培するための水耕栽培技術に関し、より詳細には、内部を通過する水等の液体の流量や速度の偏りを抑制するための植物水耕栽培用筒状体と、それを含む水耕栽培ユニット及び水耕栽培システムに関する。

従来、植物を重力方向すなわち垂直方向に並置して栽培育成を行う、垂直水耕と呼ばれる手法が知られている。この植物栽培手法によれば、ロッドや板材などを介して植物が垂直方向や斜め方向に並んだ状態で栽培されるため、比較的面積が小さい建屋を利用して植物栽培を行うことが可能である。

国際公開２０１８／１８１８４８号公報 特許第６４１２１３６号公報

上記した垂直水耕方式においては、例えば、特許文献１に示されるように、垂直方向に立設されたパイプ状の栽培筒の左右交互に、植物を植え付けるための開口を有する植付部材が複数取り付けられている。栽培筒中には養分が含まれた水等の液体が流れており、植付部材に植え付けられた植物は、収穫時までの数か月間、植付部材の開口に植えられた状態で成長する。

ここで、上記した複数の植付部材において、葉物野菜等の場合には、植え付けられた各々の植物の成長速度が同等であることが、一度に収穫できて収穫の手間を抑えるという観点からは好ましい。
また果菜など熟した順に収穫を行う野菜であっても、水分や養分の植物への供給不足は回避されるべきであり、できるだけ成長のサイクルを早めて短い期間で収穫できた方が、栽培効率の点からは好ましい。

しかしながら従来の植物栽培の現場においては、垂直方向に立設されたパイプ状の栽培筒の傾きや、生育する個々の植物の大きさや成長速度の違い等、様々な要因により、パイプ状の栽培筒の中に流れる液体の流量や速度の偏りが発生する事実が散見された。
そして、これらの流量や速度の偏りに起因して、個々の植物の成長速度のバラツキが生じたり、意図せずに植物の成長速度が遅くなるという問題が発生していた。

上記した問題を解消するためには、例えば栽培筒の内壁において水を導くための通路を形成し、栽培筒の内部を流通する液体が単純に垂直落下することを避けるようにする手段を想定することができる。
例えば特許文献２には、植物栽培用のコンテナにおいて、内部に流体を導くための導路手段が開示されている。しかしながらこのような技術においては、形状が複雑なため、製造コストが高いことや、洗浄の手間がかかる等の問題があった。

本発明は、かような課題を解決することを一例に鑑みてなされたものであり、パイプ状の栽培筒の中に流れる液体の流量や速度の偏りを抑制し、植物の栽培歩留まりを向上させるための植物水耕栽培用筒状体、水耕栽培ユニット及び水耕栽培システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、（１）植物栽培に必要な液体が流通する流路を内部に有すると共に、前記流路に連通し、前記液体が流入又は流出するための開口が側壁に形成された主流筒部と、前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を周方向へ向けて前記内壁に沿って旋回する流れとなるようにガイドする第１導水部と、を含み、さらに前記第１導水部は、前記主流筒部の内壁から延びる第１ガイド面を有し、且つ、前記第１ガイド面は、前記主流筒部の中心線に対して角度αで前記内壁と交差し、前記主流筒部の前記開口には、前記液体の供給を受けるための水受け部材を着脱可能とするための液体流入筒部をさらに有し、前記液体流入筒部は、その内壁に、前記主流筒部の長手方向へ向けて落下する方向と、前記第１導水部につながって主流筒部の内壁に沿って旋回する方向と、に分岐するように前記液体を分流させる分岐部を有することを特徴とする。
また本発明の一実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、（２）植物栽培に必要な液体が流通する流路を内部に有すると共に、前記流路に連通し、前記液体が流入又は流出するための開口が側壁に形成された主流筒部と、前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を前記主流筒部の長手方向へ向けて落下する方向と前記主流筒部の内壁に沿って旋回する方向とに分岐するようにガイドする分岐部と、を含み、前記主流筒部の前記開口には、前記液体の供給を受けるための水受け部材を着脱可能とするための液体流入筒部が設けられ、前記分岐部は前記流体流入筒部の内壁上に形成されてなる ことを特徴とする。

また、本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（１）において、（３）前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を、前記第１導水部とは逆の周方向へ向けてガイドする第２導水部をさらに含み、前記第２導水部が、前記主流筒部の内壁から延びる第２ガイド面を有し、且つ、前記第２ガイド面は、前記主流筒部の中心線に対して角度βで前記内壁と交差することが好ましい。

また、本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（３）において、（４）前記角度α及び角度βが３０°～９０°であることが好ましい。

本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（３）又は（４）において、（５）前記第１ガイド面の端から立設する第１鉛直凸部、及び、前記第２ガイド面の端から立設する第２鉛直凸部をさらに有することが好ましい。

本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（３）において、（６）前記角度α及び角度βが９０°～１５０°であり、前記第１ガイド面の端から立設する第１ 鉛直凸部、及び、前記第２ガイド面の端から立設する第２鉛直凸部をさらに有することが好ましい。

本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（２）において、（７）前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を周方向へ向けてガイドする第１導水部を含み、前記第１導水部は、前記主流筒部の内壁から延びる第１ガイド面を有し、前記分岐部と前記第１導水部とが離間部を介して連続して設けられ、前記分岐部により分流された液体の少なくとも一部が、前記第１ガイド面により前記主流筒部の周方向へ向けてガイドされるものであることが好ましい。

本実施形態にかかる植物水耕栽培用筒状体は、上記（１）において、（８）前記液体流入筒部の内壁に設けられた分岐部は、前記液体流入筒部の内壁において、前記開口側から前記水受け部材側に向かって周方向の幅が漸次細くなるテーパ部を有していることが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる水耕栽培ユニットは、（９）上記（１）～（８）のいずれかに記載の植物水耕栽培用筒状体と、前記開口に着脱可能であると共に、植物を植え付けるための植付開口を有する植付部材と、を含むことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明の一実施形態にかかる水耕栽培システムは、（１０）上記（９）にかかる水耕栽培ユニットと、前記水耕栽培ユニットを支持する吊り下げ支持機構と、前記水耕栽培ユニットの前記植付部材に植えられた植物に対して必要な液体を供給する液体供給系と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、植物水耕栽培用筒状体の内部において、流路に流通する前記液体を周方向へ向けてガイドする第１導水部を設け、且つ、前記第１導水部は、所定の角度で内壁と交差する第１ガイド面を含む。その結果、栽培筒の中の流体の流量や速度の部分的な偏りを抑制し、植物の成長のバラツキを抑えたり意図せずに植物の成長速度が遅くなるという問題を抑え、栽培歩留まりを向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す部分断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す部分断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る水耕栽培ユニット２００を示す模式図である。 本実施形態における水受け部材ＷＰを示す模式図である。 本実施形態におけるガイド筒９０を示す模式図である。 本実施形態における開口３０と植付部材８０との間の封止機構を示す断面模式図である。 本実施形態における水耕栽培システム３００を示す模式図である。

以下、図面を適宜用いて本発明を好適に実施するための実施形態について説明する。なお、各図中において、重力方向をＺ方向、植物水耕栽培用筒状体において水受け部材から流体が流路に流入する方向をＸ方向、Ｚ方向とＸ方向とに直交する方向をＹと便宜的に定義した。しかしながらこれら方向付けは、説明の便宜上であって、本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。

また、以下で詳細に説明する以外の構成については、例えば特願２０１６－１２０８４６号や、上記特許文献１に記載された水耕栽培システムを適宜参照してもよい。

［植物水耕栽培用筒状体１００］
図１は、本実施形態に係る植物水耕栽培用筒状体１００の断面を模式的に示した図である。同図に示すように、植物水耕栽培用筒状体１００は主流筒部１０を含む。また、主流筒部１０には、植物栽培に必要な液体（養分と水分とを含む液体）が流通する流路ＦＰが内部Ｚ方向に延びるように形成されている。
ここで、上記した液体は、水であっても良いし、水に肥料分や栄養分を混合させた液体であってもよい。

主流筒部１０の側壁の一部には、前記流路ＦＰに連通する開口３０が形成され、前記液体が流入又は流出可能となっている。また、開口３０には、後述する液体流入筒部２０や、植物を植付けるための植付部材８０を着脱することも可能となっている。
なお、本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００は、図においては連結可能な分割体を例にして説明しているが、これに限られるものではなく、一体成形としてもよい。
また、本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００や主流筒部１０、後述する栽培筒７０等の部材の形状は、円筒形状に限られるものではなく、液体が流通する流路が形成可能である限りにおいて、断面が多角形状等であってもよい。

本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００は、流通する液体の漏れを抑制する観点や、コスト低減の観点等からは、射出成形法等により成形することが好ましい。これらの部材の材質に特に制限はないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、あるいはポリ塩化ビニルなどが適用可能である。また、部分的に異なる材質を含んでいてもよく、例えば不織布等の保水性を有する材質により部材を形成してもよい。
また、各部材は、特に着色すべき色に制限はなく無着色であってもよいが、着色されていることが好ましく、反射率向上の観点から白色やパール調などを使用することがより好ましい。
さらに、耐候性向上のために紫外線吸収剤や紫外線錯乱剤を樹脂に添加したり、防汚性向上のために抗菌剤などの添加剤を樹脂に添加してもよい。

図１に示されるように、本実施形態において主流筒部１０の内壁には、流通する液体の少なくとも一部をガイドするための第１導水部５０が形成されていることが好ましい。この第１導水部５０は、主流筒部１０の内壁に沿って周方向のスパイラル状に液体が流れ落ちるようにする凸部である。

すなわち上記第１導水部５０は、図１に示すように、前記主流筒部の内壁から筒の中心に向かって延びる第１ガイド面５２を有する。そして、この第１ガイド面５２上を水が流れることにより、周方向をスパイラル状に液体が流れ落ちるようにすることが好ましい。
この前記第１ガイド面５２は、図１に示すように、前記主流筒部の中心線に対して角度αで前記内壁と交差することが好ましい。

角度αとしては、この第１ガイド面５２上を水が流れる程度の角度であれば特に制限はない。例えば、図１（ａ）に示すように角度αが仰角であってもよい。この場合、角度αとして具体的には３０°～９０°程度が挙げられる。
一方で図１（ｂ）に示すように、角度αが伏角であってもよく、その場合角度αは具体的には９０°～１５０°程度を挙げることができる。

本実施形態において図１（ｂ）に示されるように、第１導水部５０は、第１ガイド面５２の端から立設する第１鉛直凸部５３をさらに含んでいてもよい。この場合、主流筒部１０の内壁、第１ガイド面５２、及び第１鉛直凸部５３により形成される第１流通溝５４により、液体を主流筒部１０の内壁により確実に添わせてガイドすることができるため、流路ＦＰを流れる液体の流量や速度の部分的な偏りを抑制する観点からはより好ましい。
また、第１流通溝５４は液体の流量や速度に応じて幅や深さを変更することができ、流通溝の幅や深さを変更することによって、液体をより確実にガイドすることができる。

なお、図１においては、第１導水部５０の角度αが仰角の場合には、第１ガイド面５２の端には第１鉛直凸部５３が形成されず（図１（ａ））、第１導水部５０の角度αが伏角の場合には、第１ガイド面５２の端に第１鉛直凸部５３が形成されているが（図１（ｂ））、本実施形態はこれらに限られるものではない。

すなわち、第１導水部５０の角度αが仰角で、且つ第１ガイド面５２の端に第１鉛直凸部５３が形成されていてもよい。
また、第１鉛直凸部５３が立設される角度としては、厳密に鉛直である必要はなく、上記した第１流通溝５４が形成可能な程度に手すり状の立ち上がりがあれば問題ない。

また、第１ガイド面５２と第１鉛直凸部５３とを連続して滑らかに形成し、断面がＵ字の如き形状としてもよい。

さらには、図１（ｃ）～（ｅ）に示されるように、第１導水部５０の断面がＣ字状やＯ字状であってもよく、流路を通る液体のはねや溢れを制御できるように、上記以外の形状であってもよい。この場合、導水部に液体を流入する箇所を図１（ａ）（ｂ）に示されるような構造とし、途中から図１（ｃ）～（ｅ）のような断面構造とすることができる。また、第１導水部５０は主流筒部１０と一体成形される必要はなく、主流筒部１０に固着されたものであってもよい。また、材質についても、第１導水部５０と主流筒部１０の材質を同一にする必要はなく、異なる素材で形成されていてもよい。

また図２に示すように、主流筒部１０の内壁には、上記した第１導水部５０に加えてさらに、流体を重力方向（－Ｚ方向）へガイドするための第１垂直リブ５１を形成してもよい。
なお、図２には、第１垂直リブ５１は第１導水部５０と組み合わせて形成されているが、本実施形態においてはこの態様に限られるものではない。すなわち、第１導水部５０を形成せず第１垂直リブ５１をガイド筒リブ９１と同様に植付部材開口の上又は下に形成することによっても、液体の流れを制御することが可能である。

実施形態においては、図２に示すように、上記した第１導水部５０に加えてさらに第２導水部６０が形成されていてもよい。図２に示すように第２導水部６０は、主流筒部１０の内壁において、流路ＦＰを流通する液体の少なくとも一部を、第１導水部５０とは逆の周方向へ向けてガイドするものであることが好ましい。

すなわち図２に示すように、上方から見た場合に、第１導水部５０は液体を周方向時計回りにガイドし、第２導水部６０は液体を反周方向時計回りにガイドするものであることが好ましい。なお、液体をガイドする角度（円周角）としては特に制限されるものではないが、例えば４５°～３１５°程度であることが、主流筒部１０の中の液体の流量や速度の部分的な偏りを抑制するという観点からは好ましい。

第２導水部６０の構成としては、第１導水部５０と同様に、主流筒部１０の内壁から延びる第２ガイド面６２を有するものであることが好ましい。そしこの第２ガイド面６２は、前記主流筒部１０の中心線ＣＬに対して角度βで前記内壁と交差することが好ましい。

角度βは、角度αと同様に３０～９０°程度の仰角であっても、９０°～１５０°程度の伏角であってもよい。また、第２ガイド面６２の端に第２鉛直凸部６３が形成され、それにより第２溝流通溝６４を形成させてもよい。

さらに図３に示すように、主流筒部１０に第１導水部５０及び第２導水部６０が共に形成される場合には、角度αと角度βは、同じ角度であってもよいし、異なる角度であってもよい。また、第１導水部５０及び第２導水部６０が設けられる高さ（Ｚ方向における位置）に関しても、図３に示すように異なっていてもよいし、同じ位置に設けられていてもよい。
また第１導水部５０と同様に、第２導水部６０の形状も断面がＣ字状やＯ字状であってもよく、流路を通る液体のはねや溢れを制御できるように、上記以外の形状であってもよい。この場合、導水部に液体を流入する箇所を図１（ａ）（ｂ）に示されるような構造とし、途中から図１（ｃ）～（ｅ）のような断面構造とすることができる。また、第２導水部６０は主流筒部１０と一体成形される必要はなく、主流筒部１０に固着されたものであってもよい。また、材質についても、第２導水部６０と主流筒部１０の材質を同一にする必要はなく、異なる素材で形成されていてもよい。

また、上記した第２導水部６０に加えてさらに、図２に示すように、流体を重力方向（－Ｚ方向）へガイドするための第２垂直リブ６１を形成してもよい。
なお、図２には、第２垂直リブ６１は第２導水部６０と組み合わせて形成されているが、本実施形態においてはこの態様に限られるものではない。すなわち、第２導水部６０を形成せず第２垂直リブ６１をガイド筒リブ９１と同様に植付部材開口の上又は下に形成することによっても、液体の流れを制御することが可能である。

次に、上記した本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００において、開口３０に液体流入筒部２０を形成した例を、図４を用いて説明する。
本実施形態においては、図４に示すように、開口３０に液体の供給のための液体流入筒部２０が形成されてもよい。
すなわち、開口３０には液体流入筒部２０の第１端部２０１が接続する。なお、主流筒部１０と液体流入筒部２０とは、別々に形成した後に接着剤等の公知の方法で接続してもよいし、射出成型等により一体として成形してもよい。

液体流入筒部２０には、例えばホース等を介して直接水道やポンプから液体が流入してもよいし、液体流入筒部２０にさらに着脱可能な水受け部材ＷＰを取り付け、公知の液体供給装置より液体を供給してもよい。

液体流入筒部２０の第２端部２０２からは、液体が第１端部２０１方向（図１ではＸ方向）に向かって流通し、開口３０から主流筒部１０に流入した後に、流路ＦＰを重力方向（－Ｚ方向）に流通する。

なお、図４においては主流筒部１０と液体流入筒部２０との交差角度θは概ね９０°として記載されているが、これに限定されるものではない。すなわち前記したように、液体流入筒部２０から主流筒部１０に向かって液体が流入できるように交差していれば、例えば９０度未満とするなど交差角度θに関しては特に制限はない。

そして、本実施形態において、上述した液体流入筒部２０には、その内壁において液体を分流させる分岐部４０を有することが好ましい。

分岐部４０が形成される位置としては、目的とする効果が得られる限りにおいて、液体流入筒部２０の内壁の少なくとも一部に形成されていればよい。すなわち本実施形態においては、分岐部４０は、液体流入筒部２０から主流筒部１０に流入する液体の流量や速度を調整し得る位置に形成されることが好ましい。

図５は、図４におけるＡ－Ａ’断面を斜め上方向から示した図である。例えば、図５に示されるように、分岐部４０は、液体流入筒部２０の内壁において下流側（図５では＋Ｘ方向側）に形成されることが好ましい。

また、図６（ａ）に示される分岐部４０の高さｈについても特に制限はないが、液体流入筒部２０内の液体の通過を妨げることなく、同時に、液体の流量や速度を調整するという目的を達成するために、高さｈが２ｍｍ以上であることが好ましい。

分岐部４０の形状としても特に制限されるものではないが、本実施形態においては液体の流量や速度を調整するという課題に鑑みると、液体流入筒部２０の下流側から上流側（開口３０側から水受け部材ＷＰ側）に向かって周方向の幅が漸次細くなるテーパ部を有している形状であることが好ましい。
分岐部４０の形状は言い換えれば、Ｚ方向から見た場合に、第２端部２０２から第１端部２０１に向けて、分岐部４０のＹ方向における幅が、漸次拡大するような形状であることが好ましい。

すなわち、例えば、分岐部４０が上方視した場合に三角形状であることが好ましい。この場合、例えば、図７（ａ）に示されるように、Ｚ方向から見た場合において液体流入筒部２０の中心線Ｃを中心とした略二等辺三角形であってもよいが、図７（ｂ）に示されるような略直角三角形であってもよい。図７（ｂ）に示されるような略直角三角形の場合、分岐部４０により分流させた液体を、後述する第１導水部５０によりスムーズに導くことができるため好ましい。さらに、分岐部４０が略直角三角形の場合、中心線Ｃが略直角三角形の中点を通るように配置してもよいが、液体の流量を調整する観点から分岐部４０の中点を中心線Ｃからずらして配置することがより好ましい。

その他、図示はしないが、分岐部４０の形状として、少なくとも一部の幅が開口３０側から水受け部材ＷＰ側に向かって周方向の幅が漸次細くなるテーパ部を有している限りにおいて、しずく型、ひし形、台形、平行四辺形、等の公知の形状を適用することが可能である。

また、図７（ａ）～図７（ｂ）においては、分岐部４０が液体流入筒部２０の内壁において１つ形成された例をとって説明したが、分岐部４０の数は１つに限られるものではなく、複数形成されていてもよいことは言うまでもない。
例えば図４（ｃ）～（ｅ）に示すように、前記液体流入筒部の内壁において、周方向に沿って適宜間隙を隔てて、分岐部が２つ以上設置されていてもよい。その場合、設置された分岐部の数に応じて、上述した導水部の数を増減してもよい。

本実施形態において、上述したような分岐部４０を形成することにより、液体流入筒部２０から主流筒部１０に流入する液体を分割したり、流通する液体の流速を低減させたりすることが可能となる。そして、主流筒部１０の周壁を流通する液体の量の部分的な偏りを抑制し、植物栽培において複数の植付部に植え付けられた植物の成長のバラツキを抑えたり意図せずに植物の成長速度が遅くなるという問題を抑えることが可能となる。

すなわち図５に示すように、本実施形態において第１導水部５０は、分岐部４０の後端（第１端部２０１に近い側）を始点として、スパイラル状になるよう前記主流筒部１０の内壁に形成されてなることが好ましい。言い換えれば、本実施形態において第１導水部５０は、主流筒部１０の内壁において、前記分岐部４０の下方に形成されることが好ましい。

また、分岐部４０と第１導水部５０とは上下に連続して形成されるものであってもよいが、図６（ａ）に示すような離間部Ｇを形成することがより好ましい。すなわち、分岐部４０の後端と前記第１導水部５０の始点とが前記軸方向（Ｚ方向）に関して互いに離間部Ｇを介して連続して配置されることがより好ましい。この場合、分岐部４０により分割された流体のうち一部を、流れを阻害せずにガイドし、スムーズに主流筒部１０内に導くことが可能となる。

すなわち上述したように、本実施形態において、液体流入筒部２０から主流筒部１０に流入する液体は、分岐部４０によりその流れを分割され、また速度を低減させられる。
その場合、分岐部４０により分割された液体の流れの一部は、開口３０から主流筒部１０に流入した後には、主流筒部１０の内壁に沿って垂直方向に流れ落ちることが推定される。

なお上記した分岐部４０は、上記においては液体流入筒部２０の内壁に形成されるものとして説明してきたが、これに限られるものではなく、主流筒部１０の内壁に形成されていてもよい。その場合、例えば図６（ｂ）に示すように主流筒部１０の内壁における、Ｙ方向及び／又は－Ｙ方向に形成することができる。
さらにこのように主流筒部１０の内壁に分岐部４０を形成する場合、主流筒部１０の径の太さにもよるが、上述した第１導水部５０、第１垂直リブ５１、第２導水部６０、第２垂直リブ６１は形成しなくともよい。すなわち、主流筒部１０の径の太さが比較的太い（例えば、３０ｍｍ～５００ｍｍ）場合には、導水部を形成せずに分岐部４０を形成することにより、液体の流れを制御することが可能である。
特に、液体が液体流入筒部２０を介さずに、主流筒部１０の上部から流入する場合には、第１導水部５０等を形成せずに分岐部４０を形成する態様であってもよい。

一方で、本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００において、開口３０に植物を植え付けるための植付部材８０を取り付けて使用する場合には、図８に示すように、複数の開口３０を複数方向（図８では、左側と右側の２方向（Ｚ方向から見た場合に、０°と１８０°の２方向））に配置した上で、複数の植付部材８０を取り付け得る。

そのため、本実施形態の植物水耕栽培用筒状体１００においては、主流筒部１０の内壁において、液体の流れを上記複数方向に偏りなく分配することが好ましい。特に、少なくとも植付部材８０が設置される方向には、主流筒部１０の内壁において可能な限り均等に液体を流通させることが、栽培植物の成長のバラツキを抑制したり意図せずに植物の成長速度が遅くなるという問題を抑える観点からは好ましい。

そのため、本実施形態においては、液体流入筒部２０から主流筒部１０に流入する液体は、分岐部４０によりその流れを分割された後で、主流筒部１０の流路ＦＰ内において以下のような「第１の流れ」と「第２の流れ」を形成することが可能となる。

まず「第１の流れ」としては、第１導水部５０を経由しないで主流筒部１０の流路ＦＰを－Ｚ方向に向かって流れ落ちる流れである。（図５におけるＦ１）
次に「第２の流れ」としては、前記第１導水部５０を経由して主流筒部１０の内壁のうち開口３０の対面方向（開口３０が形成される側とは１８０°反対側の内壁面）まで回り込む流れである。（図５におけるＦ２）

このように複数の流れにより流路ＦＰを液体が流れることにより、栽培筒の複数方向に植付部材８０が形成されていても、栽培植物の成長のバラツキを抑えることができるため好ましい。

また、上記では、「第１の流れ」と「第２の流れ」との２種類を形成する例を示したが、これに限られるものではなく、流路ＦＰにおいて３種類以上の流れを形成させるようにしてもよい。
例えば植付部材８０が設置される方向を、上述した２方向以上（０°、６０°、１２０°の３方向や、０°、９０°、１８０°、２７０°の４方向）とした場合や、主流筒部１０の太さを太くした場合であっても、流路ＦＰにおいて３種類以上の流れを形成させることにより、液体を導きやすくすることが可能となるため好ましい。

例えば、図５に示すように第２導水部６０により「第３の流れ（Ｆ３）」の形成を可能としてもよいし、図示はしないが、第３導水部や、第４導水部を設けてさらなる流れを形成可能としてもよい。

本実施形態における植物水耕栽培用筒状体１００の開口３０に対して、植物を植え付けるための植付部材８０を取り付けて使用する例を、図８を用いて説明する。
すなわち、開口３０には、図８（ａ）に示すように、上記した植付部材８０がＺ方向に沿ってＸ方向と－Ｘ方向に千鳥配置となるように取り付けられてもよいし、図８（ｂ）に示すように、Ｚ方向の同じ位置に複数の植付部材８０が取り付けられていてもよい。
なお、図８（ｂ）では、Ｚ方向の同じ位置に複数の植付部材８０が取り付けられていると共に、第１導水部５０及び第２導水部６０が共に設けられている例を示しているが、これに限られるものではなく、第２導水部６０が形成されなくともよい。

［水耕栽培ユニット２００］
次に、図９を用いて、本実施形態における水耕栽培ユニット２００の詳細な構造について説明する。

まず図９に示されるとおり、本実施形態における水耕栽培ユニット２００は、上記した本実施形態における植物水耕栽培用筒状体１００、前記植物水耕栽培用筒状体１００の液体流入筒部２０と着脱可能に接続されて液体供給系ＬＳから液体の供給を受ける水受け部材ＷＰ、相互に着脱可能な複数の筒状分割体から構成され、前記主流筒部１０の後端部Ｅと連結可能な一端を有するとともにその側面に少なくとも１つの連結開口を有する栽培筒７０、植物ＰＬが配置される一端開口と前記栽培筒の連結開口に着脱可能な他端開口を具備する植付部材８０、栽培筒７０の下端に着脱可能に接続されるガイド筒９０、等を含んで構成されている。

これらの各部材の材質に特に制限はないが、前記植物水耕栽培用筒状体１００と同様に、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、あるいはポリ塩化ビニルなどが適用可能である。また部材によっては、部分的に異なる材質を含んでいてもよく、例えば不織布等の保水性を有する材質により、上述した導水部やリブ等を形成してもよい。
そして各部材の成形方法も特に制限はないが、例えば公知の射出成形によって所望の形状へ成形されることがコスト低減の観点では望ましい。

また、各部材は、特に着色すべき色に制限はなく無着色であってもよいが、着色されていることが好ましく、例えば、反射率向上の観点から白色やパール調などを使用することができる。一方で、特に主流筒部１０、液体流入筒部２０、ガイド筒９０、等、植物の根の接触が比較的少ない部材においては、黒色等の暗色で着色することも可能である。このように着色することにより光を吸収させて、アオコの発生やアオコによる液体の汚れを抑制することが可能となる。
さらに、耐候性向上のために紫外線吸収剤や紫外線錯乱剤を樹脂に添加したり、防汚性向上のために抗菌剤などの添加剤を樹脂に添加してもよい。

なお図９では植付部材８０は、水耕栽培ユニット２００の長手方向（Ｚ方向）に向かって植物水耕栽培用筒状体１００における横側面（Ｘ方向側）の対向する位置に互い違いとなるように配置されているが、このような配置に限定されるものではない。すなわち、植付部材８０が植物水耕栽培用筒状体１００におけるＸ方向側と－Ｘ方向側との両方に配置されていてもよいし（図８参照）、図示はしないがＸ方向側のみ等の特定の方向に配置されていてもよい。なお、導水部や垂直リブなどの配置は、植付部材の配置に応じて適宜変更することができる。

本実施形態の水耕栽培ユニット２００が実際に植物栽培に供される場合には、栽培歩留まりを向上させるために、前記植物水耕栽培用筒状体１００内の主流筒部１０を流れ落ちる液体が、複数の植付部材８０の全てに流入することが好ましい。またそれにより、植付部材８０に植付けられた植物の成長のバラツキが低減されることが好ましい。

そのため、上述した水受け部材ＷＰ、ガイド筒９０等においても、液体の流れをガイドするためのリブや導水部が形成されることが好ましい。
以下、個々に説明する。

まず、本実施形態における水受け部材ＷＰを図１０に示す。本実施形態においては、水受け部材ＷＰの水受け開口Ｏより、植物の育成に必要な液体が供給される。供給された液体は、水受け部材ＷＰの水受け開口Ｏから水受け筒部Ｐを通じて、植物水耕栽培用筒状体１００の液体流入筒部２０に流入する。ここで、水受け筒部Ｐの内壁には上述のような理由により、液体の流れをガイドするための整流リブＲが形成されていることが好ましい。
この整流リブＲはＸ方向に沿うように延在して水受け筒部Ｐの全長において形成されていてもよいし、水受け筒部Ｐの一部に形成されていてもよい。

また図１０（ｂ）においては、整流リブＲの例として断面が三角形状の突起を示したが、この形状に限られるものではなく、水受け筒部Ｐ内の液体の植物水耕栽培用筒状体１００の液体流入筒部２０への流入をガイドし得る形状であれば特に制限はない。例えば図１０（ｂ）に示すような凸状の突起でなくてもよく、凹状の通路であってもよい。
このような整流リブＲを形成することにより、上述した植物水耕栽培用筒状体１００の分岐部４０に液体を導くことができるため好ましい。

次に、図１１を用いてガイド筒９０について説明する。
図１１（ａ）に示すように、本実施形態のガイド筒９０は内壁において、液体の流れをガイドするためのガイド筒リブ９１が形成されることが好ましい。このような構成とすることにより、例えば主流筒部１０からガイド筒９０を通じて外へ排出された液体が、図１３に示すような液体受けベッドＢに着液した際の、液体などの外への飛散を抑制することができる。

さらに図１１（ｂ）に示すように、本実施形態におけるガイド筒９０は飛び跳ね防止板９２を挟んで上下に太４部９０ａと細径部９０ｂとから構成され、太径部９０ａと細径部９０ｂの内壁に各々、ガイド筒リブ９１ａ、９１ｂが形成されることが好ましい。このような構成とすることにより、上述した液体などの外への飛散をより効果的に抑制することが可能となる。

次に、図１２を用いて開口３０と、植付部材８０との間の封止機構について説明する。上述したように、主流筒部１０と植付部材８０との間の液体の流出・流入は頻繁に行われるものであるが、植付部材８０に植付けられた植物の成長に伴って、植付部材８０には重力方向に常に重力がかかる状態となる。

一方で、水分や栄養分の含まれる液体が主流筒部１０と植付部材８０との間から漏れた場合には、漏れた液体が植物にかかることで植物の病気の原因となったり、衛生面での悪影響が考えられる。また、液体のロスによるコストの問題や、漏れた液体の清掃に関する手間やコストが発生してしまう。そのため、主流筒部１０と植付部材８０との間からの液体漏れは、可能な限り回避する必要があり、そのため、主流筒部１０の開口３０と植付部材８０との間の封止機構については、重力がかかった状態でも液体漏れを生じさせないように改善が望まれていた。

本実施形態においては、図１２に示すように、開口３０の先端に嵌合突起部ＰＴが形成されることが好ましい。このような構成とすることにより、植付部材８０を開口３０に嵌合した際に密着性を向上させることが可能となり、植物の成長に伴って植付部材８０に重力方向に重力がかかった場合においても、開口３０及び植付部材８０との間からの液体漏れを抑制することが可能となる。
なお図１２に示すとおり、本実施形態の嵌合突起部ＰＴは開口３０の先端において周方向で連続した環状となっているが、この形態に限られず例えば周方向で断続的に嵌合突起部ＰＴが形成されていてもよい。

また、上記においては嵌合突起部ＰＴを図１２の開口３０の先端を用いて説明しているが、この様態に限られるものではない。すなわち嵌合突起部ＰＴは、本実施形態の植物水耕栽培用筒状体が分割できる場合には、いずれの接続部においても適用することができる。
例えば、図示はしないが、水受け部材ＷＰと液体流入筒部２０の接続部や、主流筒部１０と主流筒部１０の接続部などに適用されていてもよい。

さらに上記構成において、開口３０及び植付部材８０を、硬度の異なる材料とすることがさらに好ましい。例えば植付部材８０を、相対的に硬度の低いポリエチレン（ＰＥ）とし、開口３０を相対的に硬度の高いポリプロピレン（ＰＰ）とすることにより、嵌合部分において、嵌合突起部ＰＴを植付部材８０に食い込ませることが可能となるため、さらに両者の密着性を向上させることが可能となり好ましい。

なお、開口３０及び植付部材８０の間における他の嵌合方法としては公知の方法を採用することが可能であり、例えば摩擦式、フック式、ねじ式、スナップフィット等の方法を挙げることができる。そして、例えばねじ式を採用した場合には、植付部材８０を開口３０に対して１回転未満回転させて嵌合させる方法等を適用することにより、作業効率を向上させることができ好適である。

［水耕栽培システム３００］
次に、図１３を用いて本実施形態における水耕栽培システム３００の構造について説明する。
本実施形態における水耕栽培システム３００は、図１３に示すように、上記した水耕栽培ユニット２００と、この水耕栽培ユニット２００を支持する吊り下げ支持機構ＨＳを含む。さらに水耕栽培システム３００は、フレームＦＲ、液体供給系ＬＳ、及び液体受けベッドＢを含んで構成されている。また本実施形態における水耕栽培システム３００は、植物の育成に必要な光を照射する光源ＬＴをさらに備えていてもよい。

そしてフレームＦＲは、吊り下げ支持機構ＨＳを天面で公知の方法により支持するとともに、その内部に形成された収容空間で水耕栽培ユニット２００、液体供給系ＬＳおよび液体受けベッドＢなどを収容する機能を有している。

水耕栽培ユニット２００における植付部材８０には、栽培対象の上記した植物ＰＬの苗が植付けられる。水耕栽培ユニット２００に植えられた植物ＰＬの育成に必要な水分や養分などの液体は、液体供給系ＬＳにより、公知のポンプやバルブを介して供給される。水受け部材ＷＰに供給された液体は、水耕栽培ユニット２００を流通し、その後に液体受けベッドＢへと流れ出る。

本実施形態の水耕栽培システム３００では、液体が液体受けベッドＢを用いて液体供給系ＬＳを介して循環する構成であってもよい。また、液体を循環させずにかけ流しする形態であってもよい。

上記で説明した実施形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。

本発明の植物水耕栽培用筒状体、水耕栽培ユニットおよび水耕栽培システムは、種々の植物の栽培に好適である。例えばレタス、グリーンリーフ、サラダ菜、水菜、ほうれん草、ハーブ類などの葉物野菜、トマト、ナス、ピーマン等の果菜類、あるいはイチゴ、メロン、スイカなどの果物類の栽培において特に好適である。しかしながら上記植物の栽培に限定されず、幅広い植物の栽培分野で広く適用が可能である。

１００ 植物水耕栽培用筒状体
１０ 主流筒部
２０ 液体流入筒部
３０ 開口
４０ 分岐部
５０ 第１導水部
５２ 第１ガイド面
５３ 第１鉛直凸部
６０ 第２導水部
６２ 第２ガイド面
６３ 第２鉛直凸部
８０ 植付部材
９０ ガイド筒
ＷＰ 水受け部材
２００ 水耕栽培ユニット
３００ 水耕栽培システム

Claims (10)

1. 植物栽培に必要な液体が流通する流路を内部に有すると共に、前記流路に連通し、前記液体が流入又は流出するための開口が側壁に形成された主流筒部と、
   前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を周方向へ向けて前記内壁に沿って旋回する流れとなるようにガイドする第１導水部と、を含み、
   さらに前記第１導水部は、前記主流筒部の内壁から延びる第１ガイド面を有し、且つ、前記第１ガイド面は、前記主流筒部の中心線に対して角度αで前記内壁と交差し、
   前記主流筒部の前記開口には、前記液体の供給を受けるための水受け部材を着脱可能とするための液体流入筒部をさらに有し、
   前記液体流入筒部は、その内壁に、前記主流筒部の長手方向へ向けて落下する方向と、前記第１導水部につながって主流筒部の内壁に沿って旋回する方向と、に分岐するように前記液体を分流させる分岐部を有する、
   ことを特徴とする、植物水耕栽培用筒状体。
2. 植物栽培に必要な液体が流通する流路を内部に有すると共に、前記流路に連通し、前記液体が流入又は流出するための開口が側壁に形成された主流筒部と、
   前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を前記主流筒部の長手方向へ向けて落下する方向と前記主流筒部の内壁に沿って旋回する方向とに分岐するようにガイドする分岐部と、を含み、
   前記主流筒部の前記開口には、前記液体の供給を受けるための水受け部材を着脱可能とするための液体流入筒部が設けられ、
   前記分岐部は前記流体流入筒部の内壁上に形成されてなる、
   ことを特徴とする、植物水耕栽培用筒状体。
3. 前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を、前記第１導水部とは逆の周方向へ向けてガイドする第２導水部をさらに含み、
   前記第２導水部が、前記主流筒部の内壁から延びる第２ガイド面を有し、且つ、前記第２ガイド面は、前記主流筒部の中心線に対して角度βで前記内壁と交差する、
   請求項１に記載の植物水耕栽培用筒状体。
4. 前記角度α及び角度βが３０°～９０°である、請求項３に記載の植物水耕栽培用筒状体。
5. 前記第１ガイド面の端から立設する第１鉛直凸部、及び、前記第２ガイド面の端から立設する第２鉛直凸部をさらに有する、請求項３又は４に記載の植物水耕栽培用筒状体。
6. 前記角度α及び角度βが９０°～１５０°であり、
   前記第１ガイド面の端から立設する第１鉛直凸部、及び、前記第２ガイド面の端から立設する第２鉛直凸部をさらに有する、
   請求項３に記載の植物水耕栽培用筒状体。
7. 前記主流筒部の内壁において、前記流路を流通する前記液体の少なくとも一部を周方向へ向けてガイドする第１導水部を含み、
   前記第１導水部は、前記主流筒部の内壁から延びる第１ガイド面を有し、
   前記分岐部と前記第１導水部とが離間部を介して連続して設けられ、前記分岐部により分流された液体の少なくとも一部が、前記第１ガイド面により前記主流筒部の周方向へ向けてガイドされるものである、請求項２に記載の植物水耕栽培用筒状体。
8. 前記液体流入筒部の内壁に設けられた分岐部は、前記液体流入筒部の内壁において、前記開口側から前記水受け部材側に向かって周方向の幅が漸次細くなるテーパ部を有している、請求項１に記載の植物水耕栽培用筒状体。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の植物水耕栽培用筒状体と、
   前記開口に着脱可能であると共に、植物を植え付けるための植付開口を有する植付部材と、
   を含むことを特徴とする、水耕栽培ユニット。
10. 請求項９に記載の水耕栽培ユニットと、
    前記水耕栽培ユニットを支持する吊り下げ支持機構と、
    前記水耕栽培ユニットの前記植付部材に植えられた植物に対して必要な液体を供給する液体供給系と、
    を含むことを特徴とする水耕栽培システム。

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