JPH09224507A

JPH09224507A - 養液栽培システムにおける余剰養液排出装置

Info

Publication number: JPH09224507A
Application number: JP8037916A
Authority: JP
Inventors: Masaru Suematsu; 優末松
Original assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の大型化を最小限度に抑えつつ、かつ、
可動部分の移動距離を極力短くして応答性に優れた養液
栽培システムにおける余剰養液排出装置を提供すること
を解決すべき課題とする。【解決手段】人工培地（２）が敷設されたトレイ
（３）に供給される養液（Ｗ）を排出するようにした余
剰養液排出装置（２０）であって、前記トレイに形成さ
れた養液溜まりに連通させられた導液管（２１）と、こ
の導液管の途中に設けられ、前記余剰養液が一時貯留さ
れる計量筒（２２）と、この計量筒に併設され、この計
量筒を前記養液溜まりと排液路（２３）とへ交互に連通
させる流路切り換え手段（２４）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、植物を人工培地で
栽培する養液栽培システムに適用されて、前記人工培地
に供給される余剰の養液を排出する余剰養液排出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロックウール製のマットのような
人工培地に野菜等の植物を植え込むとともに、前記人工
培地に肥料を水で希釈した養液を供給し、この養液を前
記人工培地の毛細管作用によって前記植物の根に移動さ
せて吸収させることにより、この植物を育成するように
した養液栽培システムが知られている。

【０００３】この養液栽培システムでは、余剰の養液
は、前記人工培地が設置されたトレイに形成されている
養液溜まりに貯留されて、順次前記人工培地の毛細管作
用によって吸い上げられて、植物へ供給されるようにな
っている。

【０００４】そして、前記養液の供給は、予め設定され
た時間毎に、あるいは、前記養液溜まり内の養液の液位
が規定値以下になった時点で開始され、また、養液の供
給側において供給量を計測して、その供給量が所定量に
達した時点で、あるいは、前記養液溜まりの液位を計測
して、その液位が規定値に達した時点で養液の供給が停
止されるようになっている。

【０００５】ところで、このような養液栽培システムに
おいては、植物の育成過程で、植物の根に老廃物や残存
随伴イオンが付着し前記養液の吸収が悪くなること等の
理由から、通常の、植物に吸収される量以上の養液を前
記人工培地に供給して、その余剰分の養液によって前述
した老廃物や残存随伴イオン等を洗い流すことが試みら
れている。

【０００６】一方、このように余剰の養液を供給する場
合、植物における蒸散量が、その成育状況や温度条件、
あるいは、日照条件等によって変化することから、一定
量づつ供給される養液に対する蒸散量（植物による吸収
量）の割合が変化し、これに伴って、前述した洗浄に用
いられる養液量も変化してしまい、洗浄作用が不十分に
なってしまうことが想定される。

【０００７】このような不具合を解消するためには、養
液の供給の度に、最大蒸散量を加味した過剰の養液を供
給する必要があるが、単位時間当たりの養液供給量を一
定とした場合、その供給時間の長期化を招き、また、状
況によっては養液を無駄に供給してしまい、生産コスト
の高騰の原因となる。

【０００８】そこで、本願出願人は、特開平１ー１９１
６２３号公報に示されるように、前述した不具合への対
処策を提案した。

【０００９】この技術は、前記トレイの養液溜まりに定
量ポンプを併設しておき、この定量ポンプによって前記
トレイに供給される養液中から一定量の養液を排出する
ことにより、また、その作動回数を制御することによ
り、排出する余剰養液量を調整して、洗浄に供される養
液量を必要かつ最小限度の量に制御するようにしたもの
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
先の提案に係る技術においても、なお、つぎのような改
善すべき問題点が残されている。

【００１１】すなわち、前記技術においては、定量ポン
プを用いて余剰養液を排出することにより、洗浄用の余
剰養液量を制御するようにしているが、前記定量ポンプ
における排出量は、その内部に装着されているプランジ
ャのストロークによって決定されるため、プランジャを
作動させるためにエアーシリンダ等のアクチュエータを
用いた場合、このアクチュエータに、前記プランジャの
ストロークと同等以上の作動距離を与えなければなら
ず、装置の大型化を招きやすい。

【００１２】また、定量ポンプの内部に作動流体を導い
て、前記プランジャを直接作動させるようにすることも
考えられるが、この場合においても、排出する養液の量
とほぼ同量の作動流体を必要とし、また、排出動作完了
後において前記プランジャを初期位置に戻すために設け
られるリターンスプリングも同様に長尺化する。

【００１３】さらに、養液の排出量を確保しつつプラン
ジャの作動距離を小さくしようとすると、このプランジ
ャの径を大きくしなければならず、これに伴って、プラ
ンジャの質量が大きくなり、駆動力の増加を招いてしま
う。

【００１４】そして、このように可動部分の移動距離が
大きくなること、あるいは、プランジャの質量が大きく
なることにより、応答性が低下してしまうといった不具
合の発生も想定される。

【００１５】本発明は、前述した問題点に鑑みてなされ
たもので、装置の大型化を最小限度に抑えつつ、かつ、
可動部分の移動距離を極力短くして応答性に優れた養液
栽培システムにおける余剰養液排出装置を提供すること
を解決すべき課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の養液栽培システムにおける余剰養液排出装置は、前述
した課題を解決するために、植物が植え込まれる人工培
地が敷設されたトレイと、このトレイに植物育成用の養
液を供給する養液供給手段とを備えた養液栽培システム
に適用されて、前記トレイに供給される養液を排出する
ようにした余剰養液排出装置であって、前記トレイに形
成された養液溜まりに連通させられた導液管と、この導
液管の途中に設けられ、前記余剰養液が一時貯留される
計量筒と、この計量筒に併設され、この計量筒を前記養
液溜まりと排液路とへ交互に連通させる流路切り換え手
段を備えていることを特徴としている。

【００１７】本発明の請求項２に記載の養液栽培システ
ムにおける余剰養液排出装置は、請求項１における前記
流路切り換え手段が、前記養液供給手段における養液供
給圧力によって作動させられるようになされていること
を特徴としている。

【００１８】また、本発明の請求項３に記載の養液栽培
システムにおける余剰養液排出装置は、請求項１または
請求項２における前記流路切り換え手段が、前記養液供
給手段による養液供給時において、前記養液溜まりと計
量筒とを連通させ、かつ、養液供給停止時において、前
記計量筒を排液路へ連通させるようになされていること
を特徴としている。

【００１９】さらに、本発明の請求項４に記載の養液栽
培システムにおける余剰養液排出装置は、請求項１にお
ける前記計量筒には、その内部容積を変化させる容積調
整手段が設けられていることを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係
わる余剰養液排出装置が適用された養液栽培システムに
ついて、図１に基づき説明する。

【００２１】図１において符号１で示す養液栽培システ
ムは、ロックウール製マット等の人工培地２が敷設され
たトレイ３と、前記人工培地２に養液を供給する養液供
給手段４とを備えた概略構成となっている。

【００２２】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記トレイ３は、ステンレス等の金属あるいは合成
樹脂により上部が開放された箱形に形成されて、その内
部に前記人工培地２が装着されているとともに、水平面
に対して所定角度α傾斜して設置されている。

【００２３】この傾斜角度は、栽培する植物の種類や栽
培システムの種類によって任意に設定されるもので、場
合によってはα＝０に設定される。

【００２４】また、前記トレイ３の傾斜方向下方に位置
する縁部には、前記人工培地２から流出する養液Ｗを貯
留するための養液溜まりとしての樋５が設けられてお
り、この樋５内には、その内部に貯留される養液Ｗの液
位の下限を検出するためのレベルセンサ６が設置されて
いる。

【００２５】前記養液供給手段４は、水と液肥とを所定
の割合で混合して、規定濃度の養液を生成する養液タン
ク７と、この養液タンク７に連設された養液供給管８
と、この養液供給管８の下流側の端部に取り付けられる
とともに、前記トレイ３の傾斜方向上方の縁部に配置さ
れて、このトレイ３に装着されている前記人工培地２の
上端部へ向けて養液を散布する養液散布ヘッダ９と、前
記養液供給管８の途中に設けられて、前記養液Ｗを圧送
する給液ポンプ１０と、前記養液タンク７に給液管１１
を介して連設され、前記養液タンク７へ供給される液肥
が貯留された複数の液肥タンク１２と、各給液管１１の
途中に設けられて、前記液肥タンク１２から液肥を所定
量づつ前記養液タンク７へ供給する定量ポンプ１３と、
前記養液タンク７内に設置されて、その内部の養液Ｗの
液位に基づいて、給水量を制御するフロート弁１４と、
このフロート弁１４に接続された給水管１５と、この給
水管１５の途中で、前記養液タンク７よりも上流側に設
置されて、この養液タンク７への給水量を検出する流量
計１６とによって構成されている。

【００２６】また、前記レベルセンサ６、給液ポンプ１
０、各定量ポンプ１３および流量計１６は、ぞれぞれコ
ントロールユニット１７に接続されており、前記レベル
センサ６は、前記樋５内の養液水位が下限値に達した時
点で、前記コントロールユニット１７へ給液開始信号Ｑ
を出力し、また、前記流量計１６は、前記養液タンク７
への給水量に応じた給水量信号Ｌを出力し、かつ、前記
コントロールユニット１７においては、前記流量計１６
からの給水量信号Ｌに応じて前記複数の定量ポンプ１３
のそれぞれに駆動信号Ｍを出力するとともに、前記レベ
ルセンサ６からの給液開始信号Ｑに基づき、前記給液ポ
ンプ１０へ駆動信号Ｎを出力するようになっている。

【００２７】そして、前記樋５と前記養液タンク７との
間に、前記養液栽培システム１を構成する本実施形態に
係わる余剰養液排出装置２０が設けられている。

【００２８】この余剰養液排出装置２０は、図１に示す
ように、前記樋５に連通状態で接続された導液管２１
と、この導液管２１の途中に設けられ、前記樋５に貯留
されている養液が流入させられる計量筒２２と、この計
量筒２２に併設され、この計量筒２２を、前記養液溜ま
りとしての樋５と後述する排液路２３とへ交互に連通さ
せる流路切り換え手段２４とによって概略構成されてい
る。

【００２９】さらに図２に基づき詳述すれば、前記計量
筒２２は、本実施形態においては、円筒状に形成され
て、その軸線が水平状態となるように、かつ、前記樋５
よりも下方となるように設置されており、その軸線方向
の一端部には、上方へ突出する通気管２１ａが連設さ
れ、また、この通気管２１ａと反対側には下方へ延びる
連通管２１ｂが連設され、この連通管２１ｂの他端部に
前記流路切り換え手段２４が接続されている。

【００３０】この流路切り換え手段２４は、図２に示す
ように、シリンダ状の本体２５と、この本体２５内を軸
線方向に２分割して圧力室２５ａと第１の弁室２５ｂと
を画成するとともに、前記本体２５の軸線方向に摺動自
在となされたプランジャ２６と、このプランジャ２６
の、前記圧力室２５ａ側に突設させられて、前記本体２
５の内部で、前記圧力室２５ａの側部に第２の弁室２５
ｃを画成する補助プランジャ２７と、前記第１の弁室２
５ｂ内に装着されて、前記プランジャ２６を前記補助プ
ランジャ２７とともに、前記第１の弁室２５ｂの容積を
拡大する方向に付勢するリターンスプリング２８とから
構成されている。

【００３１】また、前記本体２５の軸方向の一端部で、
前記第２の弁室２５ｃが形成された側の端部には、この
第２の弁室２５ｃと前記樋５とを接続する余剰養液導入
管２１ｃへ連通させられた通液路２９が形成され、ま
た、他端部には前記排液路２３が形成されている。

【００３２】そして、前記各排液路２３および通液路２
９の、前記本体２５の内側の端部には、それぞれ弁座２
３ａ・２９ａが形成され、また、前記プランジャ２６お
よび補助プランジャ２７のそれぞれの端面で、前記弁座
２３ａ・２９ａへ対向させられる面には、前記プランジ
ャ２６および補助プランジャ２７の軸線方向への摺動動
作により、前記各弁座２３ａ・２９ａへ接離させられ
て、前記各排液路２３や通液路２９を開閉する弁体３０
・３１が一体に設けられているとともに、前記排液路２
３は、図１に示すように、戻し管３２を介して前記養液
タンク７へ連通させられ、また、前記通液路２９は、余
剰養液導入管２１ｃを介して、前記樋５の底部に下方へ
突出するようにして形成された液溜まり５ａの底面に接
続されている。

【００３３】したがって本実施形態においては、前記通
気管２１ａ、計量筒２２、連通管２１ｂ、第２の弁室２
５ｃ、および、余剰養液導入管２１ｃとによって前記導
液管２１が形成されており、前記通気管２１ａの上端部
が、前記樋５の上部開口端よりも若干上方に位置するよ
うになされている。

【００３４】一方、前記計量筒２２と流路切り換え手段
２４の第２の弁室２５ｃとを連通する連通管２１ｂと、
前記第１の弁室２５ｂとの間には、両者を連通状態に保
持する排液管３３が設けられており、また、前記本体２
５の側壁には、前記圧力室２５ａを前記養液供給管８の
前記給液ポンプ１０の下流側に連通させるための導圧管
３４が接続されている。

【００３５】また、前記プランジャ２６は、前記補助プ
ランジャ２７よりも大径に形成されており、これによっ
て、前記プランジャ２６の圧力室２５ａを画成する面
に、前記補助プランジャ２７を取り巻くようにして受圧
面２６ａが形成されている。

【００３６】ついで、このように構成された本実施形態
の作用について説明する。まず、樋５内に、図２に鎖線
で示す液位Ｆまで養液Ｗが貯留され、かつ、余剰養液導
入管２１ｃおよび流路切り換え手段２４の通液路２９内
に前記養液Ｗが充満され、また、流路切り換え手段２
４、連通管２１ｂ、排液管３３、計量筒２２、および、
通気管２１ａの内部から養液Ｗが排出される状態をシス
テムの作動開始状態として以降の説明を行う。

【００３７】これより、植物による養液Ｗの吸収・蒸散
が進行すると、前記樋５内の養液Ｗが漸次人工培地２の
毛細管作用によって吸い上げられて、樋５内の液位が漸
次低下し、この養液Ｗの液位が、図２に実線で示す液位
Ｇまで低下した時点で、この液位Ｇがレベルセンサ６に
よって検出されるとともに、このレベルセンサ６からコ
ントロールユニット１７へ給液開始信号Ｑが出力され
る。

【００３８】このように、樋５内の養液貯留量が所定量
まで減少すると、前記レベルセンサ６から出力される給
液開始信号Ｑに基づいて、前記コントロールユニット１
７から給液ポンプ１０へ駆動信号Ｎが出力されて、この
給液ポンプ１０が所定時間駆動され、この給液ポンプ１
０により、養液タンク７に貯留されている養液Ｗが、養
液供給管８および養液散布ヘッダ９を介して前記人工培
地２へ供給される。

【００３９】そして、この人工培地２に供給された養液
Ｗは、その一部が人工培地２の毛細管作用によって植物
の根へ供給されて吸収され、残余の養液Ｗがトレイ３の
底面に滴下するとともに、その傾斜により下流側の樋５
へ流入させられる。

【００４０】一方、前述したように、前記トレイ３への
養液Ｗの供給がなされると、圧送される養液Ｗの一部が
導圧管３４によって流路切り換え手段２４の圧力室２５
ａへ導かれ、この養液Ｗの圧力によってプランジャ２６
がリターンスプリング２８の弾発力に抗して移動させら
れることにより、図３に示すように、第２の弁室２５ｃ
の弁座２９ａが開放されるとともに、第１の弁室２５ｂ
の弁座２３ａが、前記プランジャ２６に取り付けられて
いる弁体３０によって閉塞される。

【００４１】これによって、第１の弁室２５ｂと戻し管
３２との連通が遮断されるとともに、前記樋５が、余剰
養液導入管２１ｃおよび通液路２９を介して第２の弁室
２５ｃへ連通させられ、また、この第２の弁室２５ｃか
ら連通管２１ｂを経て計量筒２２と通気管２１ａへ連通
させられ、さらに、前記排液管３３を経て前記第２の弁
室２５ｂへ連通させられる。

【００４２】このような流路切り換え手段２４の状態変
化により、前記樋５に貯留されている養液Ｗが余剰養液
導入管２１ｃを経て流路切り換え手段２４へ導かれ、こ
の流路切り換え手段２４の第１の弁室２５ｂおよび排液
管３３や連通管２１ｂを満たした後に、前記計量筒２２
へ送り込まれる。

【００４３】そして、前記計量筒２２を満たした養液Ｗ
は、図３に示すように、さらに通気管２１ａへ導かれる
が、この通気管２１ａ内の液位が、前記樋５内の養液Ｗ
の液位Ｈと同一高さとなった時点で、前述した養液Ｗの
移動が停止させられる。

【００４４】また、前述したように、トレイ３への養液
Ｗの供給と同時に流路切り換え手段２４が作動させられ
ることにより、養液Ｗの供給開始と同時に樋５内の養液
Ｗが計量筒２２へ送り込まれ、これによって、前記樋５
内の養液Ｗの液位が、下限の液位よりもさらに下降し、
この状態で、前述した通気管２１ａの液位と樋５内の養
液Ｗの液位とがバランスすることとなる。

【００４５】しかしながら、前記給液ポンプ１０が予め
設定されている時間継続して駆動されることにより、こ
の駆動時間に相当する量の養液Ｗが前記人工培地２へ供
給されるとともに、トレイ３の底面に滴下した養液Ｗが
前記樋５内に順次流入して貯留され、これによって、前
記樋５内の液位および前記通気管２１ａの液位が、同一
高さを維持しつつ共に上昇し、所定量の養液Ｗが供給さ
れた時点、たとえば、前記樋５の液位が動作初期の液位
Ｆに一致させられる量の養液Ｗが供給された時点で養液
Ｗの供給が停止される。

【００４６】そして、このように、人工培地２への養液
Ｗの供給が停止されると、導圧管３４内の圧力低下に伴
い、流路切り換え手段２４のプランジャ２６がリターン
スプリング２８によって第２の弁室２５ｃへ向けて移動
させられ、これによって、第２の弁室２５ｃの弁座２９
ａに、前記プランジャ２６に取り付けられている弁体３
１が当接させられることにより、前記通液路２９が遮断
されて、前記樋５と流路切り換え手段２４との連通が遮
断されるとともに、前記樋５からの流路切り換え手段２
４および計量筒２２への養液Ｗの流れ込みが停止され
る。

【００４７】また、前述したプランジャ２６の作動によ
り、このプランジャ２６の他方に設けられている弁体３
０が、第１の弁室２５ｂの弁座２３ａから離間させられ
て、前記第１の弁室２５ｂが前記排液路２３へ連通させ
られる。

【００４８】したがって、前記第１の弁室２５ｂ、排液
管３３、連通管２１ｂ、第２の弁室２５ｃ、計量筒２
２、および、通気管２１ａが、前記戻し管３２を介して
養液タンク７へ連通させられることとなり、これらの内
部に導かれた養液Ｗが、前記戻し管３２を経て前記養液
タンク７へ排出され、このような一連の作動によって、
流路切り換え手段２４や計量筒２２の容積に応じた養液
Ｗが、養液供給手段４によって供給される一定量の養液
Ｗから余剰養液として引き抜かれる。

【００４９】そして、前記計量筒２２や、この計量筒２
２に接続される流路切り換え手段２４、および、これら
を連通する連通管２１ｂや排液管３３の容量が一定であ
ることから、前記通気管２１ａの内径を可能な限り小さ
くすることにより、この通気管２１ａ内の液位変動によ
る余剰養液の排出量の変動が抑制され、これによって、
人工培地２の洗浄に用いられる養液量がほぼ一定とな
り、人工培地２に対する洗浄作用が確実に行われる。

【００５０】一方、本実施形態においては、前記余剰養
液を排出するための可動部分が、流路切り換え手段２４
のプランジャ２６および補助プランジャ２７のみであ
り、かつ、この流路切り換え手段２４の容積が養液Ｗの
流れを阻害しない程度の容積で済むことから、前記各プ
ランジャ２６・２７の質量が小さく抑えられ、さらに、
これらの各プランジャ２６・２７の作動距離が、各弁座
２３ａ・２９ａを開閉するだけの距離で済むことから、
余剰養液排出装置２０の全体としての形状がコンパクト
になり、また、可動部分の質量や作動距離が小さく抑え
られることにより、高い応答性が得られる。

【００５１】また、養液Ｗの供給が停止された時点で、
前記計量筒２２内に取り込まれた余剰養液Ｗが養液タン
ク７へ排出されることから、余剰養液Ｗの排出が速やか
に行われて、この余剰養液Ｗが余剰養液排出装置２０内
に滞留するようなことはなく、これによって、取り込ま
れた養液Ｗの変質が抑制されるとともに、この余剰養液
Ｗの洗浄作用によって除去された老廃物等が沈殿して固
着するといった不具合の発生が抑制される。

【００５２】そして、前述した人工培地２への養液Ｗの
供給に伴い、前記養液タンク７内の養液Ｗの液位が低下
すると、この液位の低下がフロート弁１４によって検出
されるとともに、その液位の低下に応じてフロート弁１
４が作動させられることにより、前記養液タンク７内に
給水管１５から水が供給されて、この養液タンク７内の
液位が所定の液位まで回復される。

【００５３】そして、このフロート弁１４による給水量
が、給水管１５に設けられている流量計１６によって検
出されるとともに、その給水量信号Ｌがコントロールユ
ニット１７へ出力され、この給水量信号Ｌに基づいて、
各液肥タンク１２に設けられている定量ポンプ１３へ駆
動信号Ｍが出力されて、これらの各定量ポンプ１３が作
動させられることにより、各液肥タンク１２に貯留され
ている液肥が、前記給水量に応じて前記養液タンク７へ
供給され、この養液タンク７内の養液Ｗが所定の濃度に
調整されるとともに、人工培地２への次回の養液供給の
ために待機させられる。

【００５４】なお、前述した実施形態においては、人工
培地２への養液Ｗの供給量を、供給時間を設定すること
によって制御するようにしたが、これに代えて、前記樋
５内に、この樋５内の養液Ｗの液位の上限位置を検出す
るレベルセンサを別個に設けておき、このレベルセンサ
からの液位の上限値に関する検出信号に基づいて、前記
養液Ｗの供給を停止させるような構成とすることも可能
である。

【００５５】また、流路切り換え手段２４の作動を、前
記養液供給管８内の養液供給圧力を利用して行うように
した構成について例示したが、別途駆動機構を設けて、
養液供給手段とは独立して駆動させるようにすることも
可能である。

【００５６】そして、このような構成と、前記レベルセ
ンサを用いた養液の供給停止構造とを組み合わせること
により、一度の養液供給動作に対して、前記余剰養液排
出装置２０を複数回作動させて、人工培地２の洗浄に供
される養液量を増加させるようにすることも可能であ
る。

【００５７】ついで、本発明の第２の実施形態につい
て、図４および図５を参照して説明する。本実施形態
は、前述した実施形態において示した計量筒２２に変更
を加えたもので、その他の部分は前記実施形態と同様で
あるため、同一符号を用いて説明を簡略化する。

【００５８】これらの図において符号４０で示す計量筒
は、円筒状の計量筒本体４１と、この計量筒本体４１の
各端部を液密に閉塞する栓体４２・４３と、前記計量筒
本体４１内に、その軸線方向に摺動自在に嵌挿され、前
記一方の栓体４２との間に貯留室４１ａを形成する可動
隔壁４４と、この可動隔壁４４を摺動させる位置調整機
構４５とを備えた概略構成となっている。

【００５９】さらに詳述すれば、前記一方の栓体４２に
は、前記計量筒本体４１の内部へ連通させられた一対の
通液孔４６・４７が、計量筒本体４１の外部へ開口する
ように形成されており、一方の通液孔４６の外部側の端
部には、前記通気管２１ａが接続され、さらに、この通
気管２１ａを覆うようにして保護管４８が設けられて、
また、前記他方の通液孔４７に、前記連通管２１ｂが接
続されるようになっている。

【００６０】前記可動隔壁４４は、円盤状に形成されて
いるとともに、その外周には、可動隔壁４４の外周面と
計量筒本体４１の内周面との間を液密状態に閉塞するＯ
リング状のシールリング４９が、一対平行に装着され、
さらに、前記一方の栓体４２と対向させられる面には、
この可動隔壁４４が前記一方の栓体４２の至近位置まで
移動させられた際に、この栓体４２に接触させられて、
前記両通液孔４６・４７間の連通を遮断するシール材５
０が径方向に沿って装着されている。

【００６１】また、前記可動隔壁４４は、図示しない回
転防止機構によって、前記計量筒本体４１に対して軸回
りの相対回動が拘束されるようになっている。

【００６２】前記位置調整機構４５は、前記計量筒本体
４１と同軸上に配設されたボールネジ５１と、このボー
ルネジ５１に螺着されるとともに、前記可動隔壁４４に
固定されたボールナット５２とによって構成されてお
り、前記ボールネジ５１の一端部は、前記一方の栓体４
２の中心部に装着されている軸受け５３によって回転自
在に支持され、また、他端部は、前記他方の栓体４３の
中心部を貫通して外部へ突出させられているとともに、
この栓体４３の内側中心部に設けられている軸受け５４
によって回転自在に支持され、前記ボールネジ５１を回
転させて前記ボールナット５２が取り付けられた可動隔
壁４４を計量筒本体４１の軸方向に摺動させることによ
り、前記可動隔壁４４と一方の栓体４２との間に形成さ
れる前記貯留室４１ａの容積を変化させるようになって
いる。

【００６３】また、前記ボールネジ５１の他端部で、前
記栓体４３から外部へ突出させられた端部には、このボ
ールネジ５１を回転させるための調整つまみ５５が取り
付けられ、さらに、この調整つまみ５５には、栓体４３
の外面に沿いかつその径方向に沿って突出させられた指
針５６が設けられている。

【００６４】そして、前記貯留室４１ａの容積は、前記
可動隔壁４４の、前記計量筒本体４１の軸方向における
位置によって決定され、かつ、この可動隔壁４４の位置
が、前記ボールネジ５１の回転位置によって決定される
ことから、このボールネジ５１の回転位置と前記貯留室
４１ａの容積とが１：１の関係にあり、この関係を利用
して、前記他方の栓体４３の外面には、図５に示すよう
に、前記ボールネジ５１の回転位置を示す前記指針５６
に対応して、貯留室４１ａの容積を示す表示がなされて
いる。

【００６５】このように構成された本実施形態おいて
は、調整つまみ５５を回転させて可動隔壁４４を移動さ
せると、この可動隔壁４４と一方の栓体４２との間隔が
変化して、計量筒４０内の容積が調整される。

【００６６】そして、図４に鎖線で示すように、前記可
動隔壁４４が一方の栓体４２へ最接近させられると、前
記可動隔壁４４の端面に、その径方向に沿って設けられ
ているシール材５０が、前記一方の栓体４２へ当接させ
られることにより、前記両通液孔４６・４７の連通が遮
断され、これによって導液管２１の一端部が閉塞された
状態となされることにより、前記流路切り換え手段２４
によって前記計量筒４０と樋５とが連通されても、この
計量筒４０内への養液Ｗの流入はない。

【００６７】したがって、本実施形態においては、余剰
養液を全く排出しない状態から、計量筒４０の最大容量
までの幅広い範囲で、前記余剰養液の排出量の調整が行
われる。

【００６８】したがって、たとえば、植物の根に付着す
る老廃物や残存随伴イオンの付着状況に応じた余剰養液
Ｗの排出量の調整が可能となり、人工培地２への養液Ｗ
の供給量が適量に調整されるとともに、養液供給手段４
の過度の作動が抑制されて、稼働効率が高められるとと
もに生産コストの低減が図られる。

【００６９】そして、本実施形態においては、計量筒４
０の容積に対応した表示が栓体４３の表面に表記されて
いることから、この表示に調整つまみ５５の指針を合わ
せるだけで、容易に余剰養液の排出量の調整が行われ
る。

【００７０】さらに、本発明の第３の実施形態につい
て、図６および図７に基づき説明する。これらの図にお
いて符号６０で示す本実施形態に係わる余剰養液排出装
置は、トレイ３に形成されている液溜まり５ａの底部に
一端部が連通された余剰養液導入管２１ｃと、この余剰
養液導入管２１ｃの他端部に接続された流路切り換え手
段６１と、この流路切り換え手段６１に接続され、前記
余剰養液導入管２１ｃおよび流路切り換え手段６１を介
して取り込まれた余剰養液Ｗが貯留される計量筒６２と
を備えた概略構成となっている。

【００７１】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記流路切り換え手段６１は、栽培システム１の養
液供給管８に導圧管３４を介して接続された圧力室６３
を形成する第１シリンダＳと、この圧力室６３に連設さ
れたピストン室６４を形成する第２シリンダＴとを備え
ている。

【００７２】前記圧力室６３には、前記導圧管３４から
導入される養液の圧力によって一方向に押圧移動させら
れる第１ピストン６５と、この第１ピストン６５を逆方
向に押圧移動させるリターンスプリング６６と、前記圧
力室６３の内壁面と前記第１ピストン６５の外周面との
間に介装されて、圧力室６３内に導入される養液Ｗから
前記リターンスプリング６６を隔離する長ストロークダ
イアフラム６７とが装着されている。

【００７３】また、前記ピストン室６４には、前記第１
ピストン６５に連結されて、この第１のピストン６５と
一体的に摺動させられる切り換えピストン６８が摺動自
在に挿入されている。

【００７４】前記ピストン室６４を形成する第２シリン
ダＴの側壁には、前記余剰養液導入管２１ｃが接続され
る通液路６９と、前記計量筒６２との連通をなす連通管
７０と、この連通管７０を介して第２シリンダＴへ流入
する前記計量筒６２内の養液を栽培システム１の養液タ
ンク７へ導くための排液路７１がそれぞれ設けられてお
り、前記連通管７０と前記排液路７１とは、第２シリン
ダＴの周方向にほぼ１８０度の位置に設けられている。

【００７５】前記切り換えピストン６８は、前記第１ピ
ストン６５へ連結された側（以下、基端部と称す）と反
対側の端部（以下、先端部と称す）外周に、この切り換
えピストン６８と第２シリンダＴとの間を液密に保持す
るための２つのＯリング７２・７３が、長さ方向に間隔
をおいて装着されているとともに、これらのＯリング７
２・７３から基端部へ向けて所定間隔をおいた位置に、
前記Ｏリング７２・７３と同様のＯリング７４が装着さ
れ、かつ、一対のＯリング７２・７３の内の基端部側へ
位置させられたＯリング７３と前記基端部側へ離間して
設けられたＯリング７４との間に、前記切り換えピスト
ン６８の全周に亙ってスプール７５が形成されている。

【００７６】そして、前記切り換えピストン６８が最前
進位置（図６および図７中の左側の端部）へ移動させら
れた状態において、切り換えピストン６８の先端部に装
着されている一対のＯリング７２・７３が、図６に示す
ように、前記排液路７１に対して、前記第２シリンダＴ
の長さ方向の両側に位置させられてこの排液路７１と第
２シリンダＴの内部との連通を遮断するように、両Ｏリ
ング７２・７３の位置設定がなされている。

【００７７】また、前記切り換えピストン６８が最前進
位置に位置させられた状態において、前記第２シリンダ
Ｔに接続されている前記連通管７０が、前記基端部側の
Ｏリング７３の至近位置で前記切り換えピストン６８の
スプール７５に連通するように、また、前記切り換えピ
ストン６８の移動位置に拘わりなく、前記通液路６９と
前記スプール７５とが連通状態に保持されるように、前
記連通管７０、通液路６９、および、基端部側に離間し
て装着されているＯリング７４の設置位置が設定されて
いる。

【００７８】さらに、前記切り換えピストン６８は、最
後退位置において、その先端が前記連通管７０よりも前
記第１シリンダＳ側へ位置させられることにより、前記
連通管７０と排液路７１とを前記第２シリンダＴの内部
を通して連通させるようになっており、このような切り
換えピストン６８の最前進位置は、図６に示すように、
前記第１ピストン６５と第１シリンダＳの内壁との当接
によって規制され、また、最後退位置は、図７に示すよ
うに、切り換えピストン６８の基端と第２シリンダＴの
内壁との当接によって規制されるようになっている。

【００７９】前記計量筒６２は、有底筒状の計量筒本体
７６と、この計量筒本体７６の開口部から挿入されて、
計量筒本体７６の底部内面との間に計量室７７を形成す
る摺動可能な排液量調整ピストン７８と、この排液量調
整ピストン７８を貫通して設けられ、前記計量室７７を
外気へ連通させる極細管からなる通気管７９とによって
構成されている。

【００８０】そして、前記計量筒本体７６は、その底部
において前記連通管７０を介して前記第２シリンダＴへ
連通させられており、前記排液量調整ピストン７８は、
前記計量筒本体７６内への挿入長さを変更することによ
り、前記計量室７７の容積を調整するようになされてい
る。

【００８１】また、前記計量室７７は、前記トレイ３の
最下端よりも下方に位置させられているとともに、前記
通気管７９の上端部は、前記トレイ３の最上端よりも高
い位置に位置させられている。

【００８２】ついで、このように構成された本実施形態
に係わる余剰養液排出装置６０の作用について説明す
る。

【００８３】まず、トレイ３へ養液Ｗの供給が開始され
ると、その養液Ｗの一部が導圧管３４を経て第１シリン
ダＳの圧力室６３へ導かれることにより、この圧力室６
３内の圧力が高められて、第１ピストン６５がリターン
スプリング６６の弾発力に抗して第２シリンダＴ側へ向
けて移動させられるとともに（この方向への移動を前進
とし、逆方向への移動を後退とする）、切り換えピスト
ン６８も同様に前進させられ、前記第１ピストン６５が
第１シリンダＳの内壁へ当接させられることによって、
両ピストン６５・６８が最前進位置へ位置させられる。

【００８４】この状態において、第２シリンダＴに形成
されている通液路６９と連通管７０とが、切り換えピス
トン６８に形成されているスプール７５を介して連通さ
せられるとともに、排液路７１が閉塞され、これによっ
て、前記トレイ３の液溜まり５ａ内の養液Ｗが、余剰養
液導入管２１ｃを介して前記計量筒６２に貯留される。

【００８５】したがって、図６に矢印で示すように、前
記トレイ３内の養液Ｗが、余剰養液導入管２１ｃ、第２
シリンダＴ、および、連通管７０を経て計量筒本体７６
の計量室７７へ導かれるが、この計量室７７が前記トレ
イ３の最下端よりも下方に位置させられていることか
ら、前記計量室７７が前記養液Ｗによって充満させられ
た後に、さらに、この養液Ｗが通気管７９へ流入する。

【００８６】そして、前記トレイ３内への養液Ｗの供給
が継続して行なわれている間は、前記計量室７７内への
養液Ｗの流入も継続して行なわれ、前記通気管７９内の
液位が、前記トレイ３内の液位と同一レベルを保持しつ
つ上昇し、前記トレイ３内への養液Ｗの供給が停止させ
られた時点で、前記計量室７７内への養液Ｗの流入が停
止しかつ通気管７９内の液位の上昇も停止する。

【００８７】つぎにトレイ３への養液Ｗの供給が停止さ
れると、前記圧力室６３内の圧力が降下することによ
り、前記第１ピストン６５および切り換えピストン６８
がリターンスプリング６６の弾発力によって最後退位置
まで移動させられ、これによって、図７に示すように、
通液路６９と連通管７０との連通が遮断され、かつ、こ
の連通管７０がピストン室６４へ連通させられるととも
に、一対のＯリング７２・７３によって閉塞されていた
排液路７１が開放されて、この排液路７１へ前記連通管
７０が前記ピストン室６４を介して連通させられる。

【００８８】したがって、前記計量室７７が、前記連通
管７０、ピストン室６４、排液路７１、および、戻し管
３２を経て養液タンク７へ連通させられ、この結果、前
記計量室７７内の養液Ｗが余剰分として前記養液タンク
７へ排出される。

【００８９】そして、この排出される養液Ｗの量は、連
通管７０の容積、計量室７７の容積、および、通気管７
９の容積の合計によって決定されるが、通気管７９の液
位の変化による容積変化分が、前記養液Ｗの排出量の変
化として現われる。

【００９０】しかしながら、前記通気管７９が極細管に
よって形成されていて、養液Ｗの排出量全体に対する通
気管７９の容積の比率が極めて小さいことから、この通
気管７９に基づく排出養液量のばらつきは問題にならな
い程度に抑さえられる。

【００９１】したがって、本実施形態においても、トレ
イ３への養液Ｗの供給の度毎に一定した余剰の養液Ｗが
排出され、人工培地２の洗浄作用が確実に確保される。

【００９２】しかも本実施形態においては、第２シリン
ダＴ内に突起物がなく、養液Ｗの流れに際して、淀み部
がないことから、計量された余剰の養液Ｗの排出量が高
精度に設定される。

【００９３】また、通気管７９を排液量調整ピストン７
８を貫通させて設けることにより、計量筒６２からの突
出部分が少なくなり、その分装置の小型化が可能とな
る。

【００９４】なお、前記各実施形態において示した各構
成部材の諸形状や寸法等は一例であって、適用する養液
栽培システムの種類、あるいは、設計要求等に基づき種
々変更可能である。

【００９５】たとえば、前記各実施形態においては、養
液Ｗの供給時に、流路切り換え手段２４が作動させられ
ることにより、計量筒２２・４０と樋５とが連通され
て、これらの計量筒２２・４０内に余剰養液が取り込ま
れ、養液Ｗの供給停止とともに流路切り換え手段２４が
停止されることにより、取り込まれた余剰養液が外部へ
排出されるような構成について示したが、これに代え
て、養液Ｗの供給停止時で流路切り換え手段２４の作動
が停止した状態において、前記計量筒２２・４０と樋５
とが連通されて、前記計量筒２２・４０内に余剰養液が
取り込まれ、養液Ｗの供給開始に伴って流量調整手段２
４が作動させられる際に、前記計量筒２２・４０に取り
込まれた余剰養液Ｗが外部へ排出されるような構成とす
ることも可能である。

【００９６】また、第２の実施形態においては、ボール
ネジ５１およびボールナット５２、あるいは、調整つま
み５５等からなる位置調整機構４５を設け、この位置調
整機構４５によって可動隔壁４４を移動させることによ
り、計量筒４０内の容積調整が行われるような構成とし
た例を示したが、この位置調整機構は一例であって適宜
変更可能であり、また、前記位置調整機構４５を省略し
て、前記可動隔壁４４を直接移動させることにより容積
調整を行うようにすることも可能である。

【００９７】このような構成とした場合には、計量筒本
体４１の内周面に、容積に対応した表示を軸方向に間隔
をおいて表記しておき、この表記に、前記可動隔壁４４
の特定位置を合致させることにより、設定される容積を
確認できるようにすることもできる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係わる養液栽培システムにおける余剰養液排出装置に
よれば、特に、植物が植え込まれる人工培地が敷設され
たトレイに供給される養液を排出するようにした余剰養
液排出装置であって、前記トレイに形成された養液溜ま
りに連通させられた導液管と、この導液管の途中に設け
られ、前記余剰養液が一時貯留される計量筒と、この計
量筒に併設され、この計量筒を前記養液溜まりと排液路
とへ交互に連通させる流路切り換え手段を備えた構成と
したから、容積が一定した計量筒へ養液を取り込むこと
により、余剰養液の排出量を一定にして、人工培地の洗
浄を確実にかつ安定して行うことができる。

【００９９】しかも、流路切り換え手段が、余剰養液を
計量筒へ取り込む流路と、取り込まれた余剰養液を計量
筒から排出する流路とを切り換える機能、すなわち、流
路の開閉機能に集約され、余剰養液量の設定に何等関与
しないことから、その可動部分の可動範囲が小さくて済
むとともに可動部材自体も小さくて済み、これによって
装置の小型・軽量化が可能となり、かつ、作動の応答性
を高めることができる。

【０１００】本発明の請求項２に係わる養液栽培システ
ムにおける余剰養液排出装置によれば、請求項１におけ
る流路切り換え手段を、養液供給手段における養液供給
圧力によって作動させるようにしたから、養液の供給動
作に確実に同期させて余剰養液の排出操作を行わせるこ
とができ、また、専用の駆動手段を別途設ける必要がな
く、設備コストの低減を図ることができる。

【０１０１】また、本発明の請求項３に係わる養液栽培
システムにおける余剰養液排出装置によれば、請求項１
または請求項２における前記流路切り換え手段を、養液
供給時において養液溜まりと計量筒とを連通させ、か
つ、養液供給停止時において計量筒を排液路へ連通させ
るようにしたから、養液の供給動作が停止した時点で、
取り込んだ余剰養液を速やかに排出することができ、こ
れによって、養液が装置内に滞留することによる養液の
経時的な変質を防止することができるとともに、取り込
まれた養液Ｗの変質が抑制されるとともに、この余剰養
液Ｗの洗浄作用によって除去された老廃物等が装置内に
おいて沈殿して固着するといった不具合の発生が抑制さ
れる。

【０１０２】さらに、本発明の請求項４に係わる養液栽
培システムにおける余剰養液排出装置によれば、請求項
１における前記計量筒に、その内部容積を変化させる容
積調整手段を設けたから、適用する養液栽培システムの
構成上の変更や環境の変化、たとえば、栽培する植物の
種類や苗の数、あるいは、人工培地の変更、さらには、
設置された場所の気候の変化等に応じて、余剰養液の排
出量を最適値に容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態が適用された養液栽培
システム全体の概略構成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態を示す拡大縦断面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施形態の作動状態を示す拡大
縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す要部の縦断面図
である。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す要部の側面図で
ある。

【図６】本発明の第３の実施形態を示す要部の縦断面図
である。

【図７】本発明の第３の実施形態を示す要部の縦断面図
である。

【符号の説明】

１養液栽培システム２人工培地３トレイ４養液供給手段５樋（養液溜まり）５ａ液溜まり２０・６０余剰養液排出装置２１導液管２２・４０・６２計量筒２３・７１排液路２４・６１流路切り換え手段３４導圧管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】植物が植え込まれる人工培地が敷設され
たトレイと、このトレイに植物育成用の養液を供給する
養液供給手段とを備えた養液栽培システムに適用され
て、前記トレイに供給される養液を排出するようにした
余剰養液排出装置であって、前記トレイに形成された養
液溜まりに連通させられた導液管と、この導液管の途中
に設けられ、前記余剰養液が一時貯留される計量筒と、
この計量筒に併設され、この計量筒を前記養液溜まりと
排液路とへ交互に連通させる流路切り換え手段を備えて
いることを特徴とする養液栽培システムにおける余剰養
液排出装置。
【請求項２】前記流路切り換え手段が、前記養液供給
手段における養液供給圧力によって作動させられるよう
になされていることを特徴とする請求項１に記載の養液
栽培システムにおける余剰養液排出装置。
【請求項３】前記流路切り換え手段が、前記養液供給
手段による養液供給時において、前記養液溜まりと計量
筒とを連通させ、かつ、養液供給停止時において、前記
計量筒を排液路へ連通させるようになされていることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の養液栽培シ
ステムにおける余剰養液排出装置。
【請求項４】前記計量筒には、その内部容積を変化さ
せる容積調整手段が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の養液栽培システムにおける余剰養液排出
装置。