JPWO2016024353A1

JPWO2016024353A1 - 水耕栽培装置及び水耕栽培方法

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Publication number: JPWO2016024353A1
Application number: JP2016542484A
Authority: JP
Inventors: 孝司松原; 佐々木　康; 康佐々木
Original assignee: ORCA VISION, INC.
Current assignee: ORCA VISION, INC.
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: CN106455501A; TWI603669B; WO2016024353A1; CN106455501B; TW201605331A; JP6243043B2

Abstract

本発明は、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を除去することが可能な水耕栽培装置及び水耕栽培方法を提供する。本発明による水耕栽培装置は、栽培槽と、栽培槽に貯留された液体を排出する排出機構とを備え、排出機構は、栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第１排液部と、第１排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径した第２排液部と、第２排液部の周壁部に形成され、栽培槽に貯留された液体を第２排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、入液孔の下方で第２排液部の周壁部の内面から該第２排液部の周方向に沿って突出し、入液孔を介して第２排液部の内側に流入した液体に旋回流を生じさせる突出部と、椀状に形成され、第１排液部及び第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、栽培槽に貯留された液体を入液孔を介して第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を備える。

Description

本発明は、水耕栽培装置及び水耕栽培方法に係り、特に、装置自体の構造により、栽培槽に貯留された液体を外部に排出することが可能な水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関するものである。

従来から、土壌を利用せずに、植物の育成に必要な栄養分が含有された培養液のみで植物を栽培する装置（水耕栽培装置）が知られている。

一般に、このような水耕栽培装置では、植物を育成するための栽培槽に培養液を定期的に流入させるとともに、当該培養液の流入に伴って、栽培槽に貯留されていた培養液を水位調節用の溢水管（オーバーフロー管）から排出させるようにしている（特許文献１参照）。

ところで、栽培槽には、外部から塵や埃（以下、「ゴミ類」と称す）が進入しやすく、当該進入したゴミは、水面上で浮遊するほか、培養液中に混ざって栽培槽の底部に蓄積されることが多い。特に、栽培槽の底部に蓄積したゴミは、植物が根から培養液を吸収する際の妨げとなり、根腐れなどの不具合を生じさせる原因となっている。

また、栽培槽で植物を育成していくと、培養液中に微細藻類や雑菌（以下、「雑菌類」と称す）が発生しやすく、当該雑菌類が、ゴミ類とともに栽培槽の底部に蓄積してしまう場合が少なくない。しかも、このような雑菌類は、植物が病気になる要因の一つでもあるため、速やかに除去するのが好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載の水耕栽培装置では、培養液の水面上に浮遊したゴミ類については、溢水管から排出させることにより、比較的簡単に除去することが可能であるが、栽培槽の底部に蓄積したゴミ類や雑菌類（以下、「ゴミ類等」と称す）については、その除去が困難であるといった問題があった。

そこで、栽培槽の底部に向けて開口する取水口を備えた略Ｊ字状の排水管（サイフォン管）を、栽培槽に設ける技術が提案されている（特許文献２参照）。

このような技術によれば、栽培槽に所定量の培養液を流入することによって、サイフォン現象を発生させることができるため、栽培槽の底部に蓄積しているゴミ類等を、排出管を介して栽培槽の外部に排出させることが可能である。

特開２００６−２６２７５０号特開２００４−０７３００３号

しかしながら、特許文献２に記載の水耕栽培装置では、サイフォン現象が発生した際、主に、取水口の下方に存在する培養液に対して、当該取水口へ向かう、いわば、直線的な流れを生じさせるものである。しかも、特許文献２に記載の水耕栽培装置では、サイフォン現象を発生させる部材としての排出管が、極めて単純な形状であるパイプ状に形成されているにすぎないため、サイフォン現象が発生した際、さほど大きな吸引力を生じさせるものでもない。

このため、特許文献２に記載の水耕栽培装置では、取水口の真下に存在するゴミ類等については有効に除去することが可能であるが、取水口の真下から離れた部分に存在するゴミ類等については十分に除去することができないといった問題があった。

本発明は、上記不都合を解消するためになされたものであり、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することが可能な水耕栽培装置及び水耕栽培方法を提供することを目的としている。

本発明の目的を達成するための水耕栽培装置によれば、液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽から排出する排出機構と、を備え、前記排出機構は、前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第１排液部と、前記第１排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第２排液部と、前記第２排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第２排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、前記入液孔の下方で前記第２排液部の周壁部の内面から該第２排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、椀状に形成され、前記第１排液部及び前記第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を備える。

また、本発明の目的を達成するための水耕栽培方法によれば、液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、該栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽の外側に排出する排出機構とを備えた水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、前記排出機構は、前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第１排液部と、前記第１排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第２排液部と、前記第２排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第２排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、前記入液孔の下方で前記第２排液部の周壁部の内面から該第２排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、椀状に形成され、前記第１排液部及び前記第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を有し、前記栽培槽においてサイフォン現象が発生するまで前記液体を前記栽培槽に流入する工程を含む。

上記構成では、栽培槽に設けられた排出機構は、パイプ状の第１排液部と、液体を流入させることが可能な入液孔を有し、第１排液部に連結される漏斗状の第２排液部と、第１排液部及び第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、栽培槽に貯留された液体を第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体とを備えている。

このため、本発明では、栽培槽に流入した液体の水位が第２排液部の入液孔を塞ぐ高さに達し、且つ、第１排液部及び第２排液部が液体で満たされた状態になると、サイフォン現象が発生し、栽培槽に貯留された液体が第２排液部及び第１排液部を介して排出される。なお、このような液体の排出は、水位が蓋体の下端部（開口端部）よりも低くなって、液体に空気が混入されるまで継続的に行われる。

また、上記構成では、第２排液部は、上方に向かって拡径する（下方に向かって先細る）漏斗状に形成され、その内面には、液体に旋回流を生じさせる突出部が形成されている。このため、入液孔を介して第２排液部に流入した液体は、まず、突出部によって渦巻状の流れに強制的に変換されたうえ、流れ方向に向けて先細る形状（いわゆるベンチュリー管形状）に形成された第２排液部を介して、第１排液部に流入するようになっている。すなわち、上記構成では、突出部を有する第２排液部によって、培養液の流速を格段に増加させることが可能であるため、その結果として、必然的に、サイフォン現象による吸引力も向上させることができるようになっている。

また、上記構成では、突出部によって第２排液部の内側に渦巻状の流れが生じると、その流れは、第１排液部及び第２排液部と蓋体との間、および、蓋体の周囲といった順で伝っていくこととなる。すなわち、上記構成では、蓋体の周囲に生じた渦巻状の流れによって、栽培槽の底部に蓄積されたゴミ類等を良好に拡散させることが可能である。

このように、本発明では、栽培槽の底部に蓄積されたゴミ類等を、良好に拡散させた状態で、強い吸引力で排出機構に引き込むことが可能なため、これらゴミ類等の除去を効果的に行うことができる。

以上のように、本発明に係る水耕栽培装置及び水耕栽培方法によれば、比較的簡単な構成で、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することができる。

本発明による水耕栽培装置の一例を示す概略図である。水耕栽培装置における排出機構の一部構造を示す概略図である。排出機構の構造を示す概略図である。排出機構による液体の流れを説明するための概略図である。排出機構の一部構造の他の実施形態を示す概略図である。水耕栽培装置の他の実施形態の構造を示す概略図である。水耕栽培装置のさらに他の実施形態の構造を示す概略図である。

本発明の課題を解決するための手段、発明の効果をより深く理解するために、以下、本発明の実施形態において、図面を参照しながら本発明の技術特徴をより詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態、図面に示された構成に限定されない。

以下、図面を参照ながら、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明による水耕栽培装置について説明する。
図１は、本発明の一つの実施形態による水耕栽培装置１０の構造を示す概略図である。図１に示すように、水耕栽培装置１０は、培養液タンク１１と、栽培槽１２と、供液管１３と、排出機構１４と、排出管１５とを備えている。なお、上記水耕栽培装置１０と、栽培槽１２と、排出機構１４とは、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「水耕栽培装置」と、「栽培槽」と、「排出機構」とに該当する。

培養液タンク１１は、植物の育成に必要な栄養分が含有された培養液を貯留するためのものである。培養液タンク１１に貯留された培養液は、通常、ポンプ（図示せず）などの装置により、供給管１３を介して栽培槽１２に供給される。後述するが、栽培槽１２に貯留された培養液は、排出管１５を介して培養液タンク１１に供給されるようになっている。このように、本実施形態では、培養液は、水耕栽培装置１０内において循環するようになっている。なお、本実施形態では、栽培槽１２に貯留される液体として培養液を用いるが、他の液体、例えば、（植物の育成に必要な栄養分が含有されていない）水を用いてもよい。また、本実施形態では、培養液タンク１１、供給管１３及び排出管１５を介して、培養液を栽培槽１２に供給するように構成したものを例示するが、培養液タンク１１等を用いずに、例えば、手汲みによって培養液を栽培槽１２に供給することも可能である。

栽培槽１２は、培養液タンク１１から供給された培養液によりレタス等の植物を育成させるためのものであって、本実施形態では、上面が開放した略長方形の箱状の容器である。栽培槽１２の所定位置には、供液管１３の一端１３ａが接続されて、培養液タンク１１から供給される培養液は、供液管１３を介して栽培槽１２内に移送される。ここで、供液管１３の一端１３ａは、栽培槽１２の側面に貫通孔を開設して、その貫通孔から栽培槽１２に挿入するように配置してもよく、栽培槽１２の開放された上面から栽培槽１２内に進入させて配置してもよい。なお、供液管１３の他端１３ｂは、培養液タンク１１に接続される。また、栽培槽１２の所定位置には、排出機構１４が内設され、栽培槽１２の他端の底面１２１には、後述する排出機構１４の第２排液部１４２が貫通することが可能な貫通孔１２２が開設されている。

排出機構１４は、栽培槽１２に貯留された培養液を排出するためのものであり、栽培槽１２に内設されている。この排出機構１４は、いわゆるベル型サイフォンの動作原理に基づいて、サイフォン現象が発生するように構成される。
図２には、排出機構１４の一部構成の正面図及び上面図が示されている。図２に示すように、排出機構１４は、第１排液部１４１と、第２排液部１４２と、入液孔１４３と、突出部１４４と、蓋体１４５（図３参照）とにより構成されている。なお、上記第１排液部１４１と、第２排液部１４２と、入液孔１４３と、突出部１４４と、蓋体１４５とが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第１排液部」と、「第２排液部」と、「入液孔」と、「突出部」と、「蓋体」とに該当する。

第１排液部１４１は、鉛直なパイプ部材であって、栽培槽１２の貫通孔１２２（図１参照）を介して、栽培槽１２の底面１２１から外部に露出する。

第２排液部１４２は、第１排液部１４１の上端部に連結される。第２排液部１４２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１排液部１４１の上端部から上方に向かって漏斗状（円錐筒部１４２ａ）に拡径して形成されてもよく、また、図２（ｃ）に示すように、第１排液部１４１の上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成された中空円錐台状の円錐筒部１４２ａに、円柱筒部１４２ｂがさらに形成されてもよい。また、第２排液部１４２の上端部１４２１（または１４２１ａ）は、板材等により閉塞され、非開放面となっている。なお、第２排液部１４２に蓋体１４５が取り付けた状態で、上端部１４２１（または１４２１ａ）が蓋体１４５によって閉塞される場合（図３（ｂ）参照）、上端部１４２１（または１４２１ａ）を板材等によって閉塞しなくてもよい。このように構成すれば、蓋体１４５を取り外すことによって、上方から第２排液部１４（第１排液部１４１）の内側（内面）を清掃することが可能となる。

入液孔１４３は、第２排液部１４２の周壁部１４２２に形成され、図２（ａ）に示すように、円錐筒部１４２ａの周壁部１４２２に形成されてもよく、図２（ｃ）に示すように、円柱筒部１４２ｂに形成されてもよい。栽培槽１２内の水位が入液孔１４３を塞ぐ水位（サイフォン現象が発生される水位）まで上昇し、且つ、第１排液部１４１及び第２排液部１４２が培養液で満たされた状態になると、栽培槽１２に貯留された培養液は、入液孔１４３を介して第２排液部１４２の内側に流入される。即ち、サイフォン現象が発生される。なお、上記周壁部１４２２が特許請求の範囲に記載の「周壁部」に該当する。

また、排出機構１４において、サイフォン現象を順調に発生させるためには、入液量と出液量を等しくするのが重要である。そこで、入液孔１４３の数及び直径を調整して、排出機構１４への入液量と、排出機構１４からの出液量を等しくする。つまり、入液孔１４３の直径の合計が、第１排液部１４１の直径と同じくなるように設計する。
なお、入液孔１４３の形状に対しては特に限定がない。

図３及び図４に示すように、突出部１４４は、板状に形成され、入液孔１４３の下方で、第２排液部１４２の周壁部１４２２の内面から該第２排液部１４２の周方向に沿って突設されている。突出部１４４は、入液孔１４３を介して第２排液部１４２の内側に流入した培養液に旋回流を生じさせる。突出部１４４の数については特に限定がなく、本実施形態では、二つ設けている。なお、突出部１４４は、第２排液部１４２の周壁部１４２２の内面から該第２排液部１４２の周方向に沿って突出する突出面１４４ａが設けられていれば、必ずしも、板状に形成する必要はなく、例えば、図５に示すように、上方視において断面略Ｌ字状に形成することも可能である。

蓋体１４５は、図３に示すように、椀状に形成され、第１排液部１４１第２排液部１４２のそれぞれを上方から覆うために用いられる。蓋体１４５は、第１排液部１４１及び第２排液部１４２のそれぞれを上方から覆った状態で、栽培槽１２に貯留された培養液を、入液孔１４３を介して第２排液部１４２の内側に流入させることができる。即ち、蓋体１４５の底部と栽培槽１２の底面１２１との間には、培養液が流入される隙間Ｈ（図１参照）が形成されている。

図３では、蓋体１４５を、第１排液部１４１及び第２排液部１４２の覆った状態を示している。蓋体１４５は、図３（ａ）に示すように、第２排液部１４２の上端部１４２１と間隔を空けて覆ってもよく、図３（ｂ）に示すように、第２排液部１４２の上端部１４２１に接触して覆ってもよい。蓋体１４５を第２排液部１４２の上端部１４２１に接触して覆った場合、第２排液部１４２の上端部１４２１を開放面に形成してもよい。つまり、栽培槽１２に貯留された培養液が、第２排液部１４２の上端部１４２１ではなく、入液孔１４３を介して第２排液部１４２の内側に流入されるように設計すればよい。

図１に示すように、排出管１５は、その一端１５ａと他端１５ｂとが、それぞれ、第１排液部１４１の下端部と培養液タンク１１とに接続されて、栽培槽１２の培養液（この場合、ゴミ類や雑菌類が含まれている液体）を培養液タンク１１に回収するために用いられる。もちろん、栽培槽１２から排出される培養液に対しゴミ類や雑菌類の除去処理を行う必要がある場合には、栽培槽１２から排出した培養液を、培養液タンク１１に直接回収しなくてもよい。例えば、回収タンク（図示せず）のような容器を用意して、排出管１５の両端を、第１排液部１４１の下端部と回収タンクとにそれぞれ接続すればよい。

以下、本発明による水耕栽培装置を使って植物を栽培する水耕栽培方法について説明する。特に、本発明のポイントとなる、培養液タンクと栽培槽との間で行う培養液の循環について説明する。植物の苗の植え込み方法、ＬＥＤ等による人工照射光源装置、栽培槽から回収した培養液に対するゴミ類や雑菌類の除去処理などについては、従来技術と同じであるため、本明細書では説明を省略する。

まず、ポンプ（図示せず）を駆動して、培養液タンク１１から供液管１３を介して栽培槽１２に培養液を供給する。これにより、栽培槽１２の内部には、培養液が貯留されていく。
そして、栽培槽１２の内部に流入された培養液は、栽培槽１２の内部に配置されている排出機構１４にも流入される。図１〜図４に示すように、蓋体１４５の下端部（開口端部）と栽培槽１２の底面１２との間にある隙間Ｈから培養液が流入される。

そして、栽培槽１２の内部に貯留された培養液が、排出機構１４の入液孔１４３を塞ぐ高さに達し、且つ第１排液部１４１及び第２排液部１４２が培養液で満たされた状態になると、排出機構１４のサイフォン現象が発生するとともに、ポンプの駆動が停止されて、培養液タンク１１からの培養液の供給が停止される。

この場合、サイフォン現象により、栽培槽１２内の培養液は、排出機構１４の入液孔１４３から吸い込まれ、排出管１５を介して、培養液タンク１１（または、回収タンク）に排出される。

ここで、排出機構１４の内部における培養液の流れについて、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、培養液は、入液孔１４３から第２排液部１４２の内側に流入すると、まず、上方に向かって拡径する（下方に向かって先細る）漏斗状に形成された第２排液部１４２の内面に沿って、第１排液部１４１（第２排液部１４２の軸方向中心部）に向けて流下する。その後、流下する培養液が突出部１４４の突出面１４４ａ上を流れると、当該培養液は、液体に旋回流を生じさせるように形成された突出部１４４（突出面１４４ａ）によって、渦巻状の流れＦ１に強制的に変換され、漏斗状の第２排液部１４２の内面に沿って、高速且つ渦巻状のまま、第１排液部１４１に進入することとなる。この場合、第２排液部１４２と第１排液部１４１との間では、ベンチュリー効果が発生する。

このため、第２排液部１４２の内側で生じる渦巻状の流れＦ１は、第１排液部１４１及び第２排液部１４２と、蓋体１４５との間、及び、蓋体１４５の周囲といった順で伝っていくこととなる。従って、蓋体１４５の周囲にも渦巻状の流れＦ２が生じ、それによって、栽培槽１２の底部に著積されたゴミ類などは、良好に拡散されて、排出機構１４の強い吸引力により、入液孔１４３から引き込まれることが可能となる（図４（ａ）参照）。

しかも、第１排液部１４１内を流れる培養液及び第１排液部１４１から排出される培養液の流れ方向の中心部では圧力が比較的高められた状態となる。つまり、排出機構１４の内部には、液体に旋回流を生じさせるように形成された突出部１４４、及び、第２排液部１４２と第１排液部１４１との間で生じるベンチュリー効果により、ボルテックス効果が発生される。このため、栽培槽１２から排出された雑菌や微細藻類などの雑菌類は、比較的高い圧力を有する高速且つ渦巻状の流れによって分解等され得る。

そして、培養液が排出機構１４により排出され、栽培槽１２の内部の水位が蓋体１４５の下端部（開口端部）よりも低くなって、隙間Ｈから空気が流入される水位になると、サイフォン現象が停止され、排出機構１４による栽培槽１２の内部の培養液の排出が終了される。このようにして、植物に対し成長に必要な培養液を供給するとともに、栽培槽１２の内部に著積されたゴミ類などを効果的に除去することができる。

なお、栽培槽１２の内部に残る培養液の最終の水位は、蓋体１４５の下端部の程度まで下がるので、栽培槽１２には大体隙間Ｈの高さの水量が貯留される。このため、蓋体１４５の下端部と栽培槽１２の底面１２との間の隙間Ｈを調整することにより、栽培槽１２に貯留される培養液の量（水位）を決めることができるため、栽培する植物の根の環境を最適に維持することが可能である。

以下、図６を参照しながら、本発明による水耕栽培装置の他の実施形態を説明する。図６は、本発明の他の実施形態による水耕栽培装置２０の構造を示す概略図である。図に示すように、水耕栽培装置２０は、水耕栽培装置１０の構造に対し、栽培槽を一段増加したものである。すなわち、栽培槽１２の下方には、培養液を貯留することが可能な栽培槽１２ａがさらに設置されている。なお、上記栽培槽１２ａは、特許請求の範囲に記載の「第２栽培槽」に該当する。

詳しくは、水耕栽培装置２０において、上段の栽培槽１２の内部に配置された排出機構１４の第１排液部１４１は、その下端部が、下段の栽培槽１２ａの内側まで延びて位置するように設けられている。また、下段の栽培槽１２ａの内部では、上端からの排出機構１４の第１排液部１４１の下端部が延びて進入した端部の反対側に、他の排出機構１４ａが配置されている。また、排出機構１４ａの第１排液部１４１ａは、排出機構１４の第１排液部１４１のように、排出管１５を介して培養液タンク１１（または、回収タンク）に接続されている。なお、水耕栽培装置２０の他の構成は、水耕栽培装置１０の対応する構成と同じであるため、説明は省略する。

水耕栽培装置２０の構成によれば、排出機構１４の第２排出部１４２に流入した培養液（この場合、ゴミ類や雑菌類が含まれている液体）は、前の実施形態でも説明したように、高速且つ渦巻状の流れのまま、パイプ状の第１排液部１４１に進入することとなる。このため、当該第１排液部１４１内を流れる培養液及び第１排液部１４１から排出される培養液の流れ方向の中心部では圧力が比較的高められた状態となる。

従って、栽培槽１２から排出された雑菌や微細藻類などの雑菌類は、比較的高い圧力を有する高速且つ渦巻状の流れによって分解等され得るため、栽培槽１２ａに流入する培養液を比較的クリーンな状態とすることが可能である。このため、栽培槽１２ａにおいて、雑菌や微細藻類などの雑菌類の発生を抑制することが可能となる。

また、水耕栽培装置２０の構成によれば、第１排液部１４１から排出される培養液は、高速且つ渦巻状の流れであるため、栽培槽１２ａに付着した汚れ物質（例えば、枯れた根の残りカスである残渣や分泌物）を勢いよく洗浄することが可能である。

水耕栽培装置２０を使って水耕栽培を行う場合には、水耕栽培装置１０を使う場合と同じく、培養液タンク１１から栽培槽１２に培養液を供給して、培養液が一定の水位まで貯留されたら、排出機構１４のサイフォン現象により、栽培槽１２の内部の培養液を栽培槽１２ａに排出する。そして、栽培槽１２ａの内部の培養液がまた一定の水位まで貯留されたら、排出機構１４ａのサイフォン現象により、栽培槽１２ａの内部の培養液を培養液タンク１１（または、回収タンク）に排出する。

以下、図７を参照しながら、本発明による水耕栽培装置のまた他の実施形態を説明する。図７は、本発明のまた他の実施形態による水耕栽培装置３０の構造を示す概略図である。図に示すように、水耕栽培装置３０は、水耕栽培装置２０の構造に対し、栽培槽１２ａの底部に、第１排液部１４１の軸方向の延長線上の位置で下方に凹む凹部１２３を形成したものである。なお、上記凹部１２３は、特許請求の範囲に記載の「凹部」に該当する。

水耕栽培装置３０の構成よれば、第１排液部１４１から排出される培養液は、栽培槽１２ａに形成された凹部１２３に溜まった培養液を、滝壺に流下する滝のごとく、強く叩きつけることが可能となる。このため、凹部１２３では、第１排液部１４１から排出される培養液が底部まで潜って逆流が生成され、栽培槽１２ａに貯留された培養液の溶存酸素量（ＤＯ）を増加させることができる。従って、水耕栽培装置３０の湿度を維持するほか、栽培槽１２ａに貯留された培養液を、植物の育成に適した水質とすることが可能である。

図６、図７に示すように、本発明による水耕栽培装置は、複数段の栽培槽を備えた場合でも適用される。また、栽培槽が複数段設置された場合でも、最上段のみに培養液を供給して、本発明の排出機構の動作により、全段の栽培槽に培養液を供給することができる。このため、本発明の水耕栽培装置に培養液を供給するときの装置全体の重量が、従来全段にそれぞれ培養液を供給する必要がある装置の場合と比べ、大幅に減少されて、装置の安全性を確保することができる。

なお、水耕栽培において、栽培槽に流入される培養液が高速に流れると、水圧が高くなるため、根の浸透圧が高くなり、根の培養液の吸収力が高くなる。このために、従来では吸水ポンプなどで高速流動を図ったが、本発明によれば、培養液が排出機構により高速に吸い込まれて排出されるため、別途の吸水ポンプなどの補助装置が要らず、エネルギーを節約することができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明によれば、比較的簡単な構成で、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することが可能なため、水耕栽培に適した植物を育成することが可能な様々な水耕栽培装置に利用することができる

１０、２０、３０水耕栽培装置
１１培養液タンク
１２、１２ａ栽培槽
１２１底面
１２２貫通孔
１２３凹部
１３供液管
１４排出機構
１４１、１４１ａ第１排液部
１４２第２排液部
１４２ａ円錐筒部
１４２ｂ円柱筒部
１４２１、１４２１ａ上端部
１４２２周壁部
１４３入液孔
１４４突出部
１４４ａ突出面
１４５蓋体
１５排出管
Ｈ隙間
Ｆ１、Ｆ２流れ

Claims

液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、
前記栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽から排出する排出機構と、を備え、
前記排出機構は、
前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第１排液部と、
前記第１排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第２排液部と、
前記第２排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第２排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、
前記入液孔の下方で前記第２排液部の周壁部の内面から該第２排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、
椀状に形成され、前記第１排液部及び前記第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、
を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
前記栽培槽の下方に配置され、前記液体を貯留することが可能な第２栽培槽をさらに備え、
前記第１排液部の下端部は、前記第２栽培槽の内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培装置。
前記第２栽培槽の底部には、前記第１排液部の軸方向の延長線上の位置で下方に凹む凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の水耕栽培装置。
液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、該栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽の外側に排出する排出機構とを備えた水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、
前記排出機構は、
前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第１排液部と、
前記第１排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第２排液部と、
前記第２排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第２排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、
前記入液孔の下方で前記第２排液部の周壁部の内面から該第２排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、
椀状に形成され、前記第１排液部及び前記第２排液部のそれぞれを上方から覆った状態で前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第２排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を有し、
前記栽培槽においてサイフォン現象が発生するまで前記液体を前記栽培槽に流入する工程を含むことを特徴とする水耕栽培方法。