(57)【要約】【課題】停電時やポンプの作動不全時に栽培ベッドに養液を供給することができる養液栽培システムを提供する。【解決手段】定常時には、養液タンク３内の養液がポンプ４及び配管５，６を介して栽培ベッド２に定量的に供給される。また、養液タンク３内の養液の一部は、予備タンク１２に供給され、配管１３を介して栽培ベッド２に供給される。停電時又はポンプ４の作動不全時には、電磁弁１９が開となり、配管１４を介して予備タンク１２から養液を栽培ベッド２に供給する。また、電磁弁１７が閉となることにより、栽培ベッド２からの養液流出が停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培ベッドと、養液を貯留する養液タンクと、該養液タンクから養液を該栽培ベッドに供給する給液手段と、該栽培ベッドから養液を該養液タンクに戻す返送手段とを有する養液栽培システムにおいて、
前記栽培ベッドの底面よりも高位に配置され、養液を貯留する予備タンクをさらに備え、前記栽培ベッドに該予備タンク内の養液を水頭差で流出させる緊急時給液手段を備えたことを特徴とする養液栽培システム。
【請求項２】
前記養液タンク内の養液を前記予備タンクへ、該予備タンク内の養液水位が定水位となるように送液する送液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。
【請求項３】
前記送液手段は、前記予備タンクに設けられたボールタップを有することを特徴とする請求項２に記載の養液栽培システム。
【請求項４】
前記緊急時給液手段は、前記予備タンクの下部から前記栽培ベッドに養液を流出させる第１配管と、該第１配管に設けられた、給電停止時に開弁する電磁弁とを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の養液栽培システム。
【請求項５】
前記予備タンクの上部から養液を前記栽培ベッドに流出させる第２配管が設けられており、該第２配管に流量調節弁が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の養液栽培システム。
【請求項６】
前記緊急時給液手段は、前記予備タンクの下部から前記栽培ベッドに養液を流出させる配管と、該配管に設けられた流量調節弁とを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の養液栽培システム。
【請求項７】
さらに、前記栽培ベッドからの養液流出を停止させる流出停止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の養液栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の養液栽培に用いられる養液栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、養液などを使用する水耕栽培によって葉菜類や果菜類の栽培を行うことが試みられている。水耕栽培は、土壌に由来する病気の心配がなく、作物の栄養状態の管理がしやすいなどのメリットを有している。
【０００３】
水耕栽培装置として、栽培ベッド槽と、養液を貯留する養液タンクと、該養液タンクから養液を該栽培ベッド槽に供給するポンプを有した給液ラインと、該栽培ベッド槽から養液を該養液タンクに戻す返送ラインとを有したものがある（例えば特許文献１〜４）。
【０００４】
この水耕栽培装置にあっては、養液タンク内の養液はポンプによって栽培ベッド槽に循環供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３６３３７号公報
【特許文献２】特開平１０−１３６８０９号公報
【特許文献３】特開２０１７−６１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
養液タンク内の養液を栽培ベッドに循環供給する、循環型の養液栽培システムにおいて、停電したり、ポンプが故障したりすると、ポンプの作動不全が起こりうる。このような場合、養液タンクから栽培ベッドへの養液供給が停止又は減少する。
【０００７】
特許文献１には、停電時にも栽培ベッド内に所定量の養液が残留するように栽培ベッドの底面に堰状の堤部を設けることが記載されているが、堤部によって溜められる養液量は少ないので、堤部に溜まった養液は、短時間で植物に吸収されて消失してしまう。
【０００８】
特許文献３には、栽培ベッドの養液流出口に立ち上がるように設けた排水筒を軸長の異なるものに差し替えたり、既存の排水筒にさらに別の排水筒を継ぎ足したりすることにより、栽培ベッド内の液位を調節することが記載されているが、排水筒の差し替えや継ぎ足しは著しく手間がかかる。
【０００９】
本発明は、停電時やポンプの作動不全時に養液を栽培ベッドに供給することができる養液栽培システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の養液栽培システムは、栽培ベッドと、養液を貯留する養液タンクと、該養液タンクから養液を該栽培ベッドに供給する給液手段と、該栽培ベッドから養液を該養液タンクに戻す返送手段とを有する養液栽培システムにおいて、前記栽培ベッドの底面よりも高位に配置され、養液を貯留する予備タンクをさらに備え、前記栽培ベッドに該予備タンク内の養液を水頭差で流出させる緊急時給液手段を備える。
【００１１】
本発明の一態様では、前記養液タンク内の養液を前記予備タンクへ、該予備タンク内の養液水位が定水位となるように送液する送液手段が設けられている。
【００１２】
本発明の一態様では、前記送液手段は、前記予備タンクに設けられたボールタップを有する。
【００１３】
本発明の一態様では、前記緊急時給液手段は、前記予備タンクの下部から前記栽培ベッドに養液を流出させる第１配管と、該第１配管に設けられた、給電停止時に開弁する電磁弁とを有する。
【００１４】
本発明の一態様では、前記予備タンクの上部から養液を前記栽培ベッドに流出させる第２配管が設けられており、該第２配管に流量調節弁が設けられている。
【００１５】
本発明の一態様では、前記緊急時給液手段は、前記予備タンクの下部から前記栽培ベッドに養液を流出させる配管と、該配管に設けられた流量調節弁とを有する。
【００１６】
本発明の一態様では、停電時又は前記ポンプの作動不全時に、前記栽培ベッドからの養液流出を停止させる流出停止手段を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の養液栽培システムでは、停電時又は養液供給ポンプの作動不全時に、予備タンク内の養液が栽培ベッドに供給されるので、植物の生育不良となりづらい。
【００１８】
本発明の一態様では、さらに、栽培ベッドからの養液流出を停止させ、栽培ベッド内に養液を溜めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施の形態に係る養液栽培システムの模式的な縦断面図である。
【図２】図１の養液栽培システムの作動状態の一態様を示す一部断面図である。
【図３】実施の形態に係る養液栽培システムの模式的な縦断面図である。
【図４】養液栽培システムの模式的な平面図である。
【図５】栽培ベッドの断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は、下記実施形態に制限されるものではない。また、本発明において、「下方」「上方」「下面」「上面」など、「上」または「下」を含む各用語は、鉛直方向における上下方向を意味するものである。
【００２１】
本発明の養液栽培システムは、循環型の水耕栽培装置であることが好ましい。また、本発明において、養液タンクは、養液を貯留する容器であれば、特に素材や大きさは限定されず、いずれも使用可能である。養液タンクには、栽培ベッドから流れ出る養液の戻り液が流入する。また、養液タンクには、液肥原肥と水から養液を作成するマスタータンク（親タンクともいう）に接続されることが好ましい。養液タンクにマスタータンクからの送液手段が接続される態様においては、養液タンク内の水位が定水位となるように、ボールタップなどの送液手段を有することが好ましい。
【００２２】
本発明において、予備タンクは、養液を貯留する容器であれば、特に素材や大きさは限定されず、いずれも使用可能である。予備タンクは、栽培ベッドより高位に配置され、例えば、停電時やポンプの作動不全時などの緊急時に、栽培ベッドに養液を流出させる。予備タンクの好ましい態様については後述する。
【００２３】
本発明において、給液手段は、養液タンクに貯留された養液を栽培ベッドに供給する部材であって、素材や大きさは限定されず、いずれも使用可能である。具体的には、本発明の一態様における給液手段は、例えば、ポンプ４、配管５、６、及び弁１６である。本発明において、給液手段により供給される養液は、直接、栽培ベッドに流出されてもよく、灌水チューブなどに接続され、栽培ベッド内に散水されてもよい。給液手段は、水圧の制御を行う観点から、ポンプを有することが好ましい。給液手段として、ポンプを有する実施態様は、散水機構を有する栽培システムに好ましく用いられる。また、栽培される植物の根域の温度制御を行う観点から、給液手段により供給される養液は、散水機構による給液と、薄膜水耕機構による給液のいずれにも利用されることが特に好ましい。
【００２４】
本発明において、緊急時給液手段は、予備タンクに貯留された養液を栽培ベッドに供給する部材であって、素材や大きさは限定されず、いずれも使用可能である。具体的には、停電時またはポンプの作動不全などの緊急時に、予備タンクに貯留された養液を栽培ベッドに水頭差で流出させる部材であり、例えば、配管１４及び弁１９である。本発明において、緊急時給液手段により供給される養液は、直接、栽培ベッドに流出されてもよく、灌水チューブなどに接続され、栽培ベッド内に散水されてもよい。なお、水頭差による給液における水圧を利用する観点から、直接、栽培ベッドに流出する態様が好ましい。本発明において、緊急時給液手段により供給される養液は、特に、薄膜水耕機構により給液されることが好ましい。
【００２５】
本発明において、返送手段は、栽培ベッドから養液を養液タンクに戻す部材である。具体的には、本発明の一態様における返送手段は、例えば、流出口７、配管８、及び弁１７である。
【００２６】
本発明において、送液手段は、養液タンク内の養液を予備タンクへ送液する部材である。送液手段は、予備タンク内の養液水位が定水位となるように送液する手段とすることが好ましく、ボールタップを有することがより好ましい。具体的には、本発明の一態様における送液手段は、例えば、配管１０及びボールタップ１１である。また、本発明の一態様における送液手段は、養液タンク内の養液を予備タンクへ送液するために、さらにポンプを有することが好ましく、具体的には例えば、ポンプ４、配管５，１０、及びボールタップ１１である。
【００２７】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２８】
図１，２は本発明の養液栽培システム１の一例を示す模式的な縦断面図である。
【００２９】
これらの実施の形態においては、養液栽培システム１は、底面が流水勾配を有するように設置された栽培ベッド２と、養液を保持する養液タンク３と、該養液タンク３内の養液を栽培ベッド２の高位側へ供給するポンプ４及び配管５，６と、栽培ベッド２の低位側の流出口７から流出する養液を養液タンク３に戻す配管８等を有する。
【００３０】
ポンプ４の電源は商用電源であることが好ましい。
【００３１】
この実施の形態では、ポンプ４から送液された養液の一部は、配管５から分岐する配管１０及びボールタップ１１を介して予備タンク１２に供給され、ボールタップ１１の止水レベル（満水レベル）ＷＬまで養液が貯留される。この予備タンク１２は、その全体が栽培ベッド２よりも高位に設置されている。
【００３２】
予備タンク１２には、上部（ただし、該止水レベルＷＬよりも下位）と下部にそれぞれ養液流出用の配管１３，１４が接続されている。配管１３，１４から流出した養液は、配管１５で合流して栽培ベッド２の高位側へ供給可能とされている。
【００３３】
配管６，８，１３，１４にそれぞれ弁１６，１７，１８，１９が設けられている。弁１６，１８は手動式の流量調節弁である。弁１７は、通電時に開であり、非通電時にはソレノイドの反発力により閉となる常開型電磁弁である。弁１９は、通電時に閉であり、非通電時にはソレノイドの反発力により開となる常閉型電磁弁である。
【００３４】
図５は、栽培ベッド２の一例を示す断面斜視図である。本発明においては、栽培ベッドの上に、複数の植え穴を有する定植パネルが配置されることが好ましい。これによれば、栽培ベッドと定植パネルとで囲まれた根の生育空間の湿度を保ちやすく、植物の根（特に、湿気中根）の発達を促進することができる。本発明の一つの実施形態においては、発泡スチロール等の発泡プラスチック製の栽培ベッド２に定植パネル３１が蓋装され、定植パネル３１の穴３２を通して植物（苗根鉢３３）が配置される。
【００３５】
このように構成された養液栽培システム１においては、定常時（非停電かつポンプ正常時）には、弁１７は開、弁１９は閉となっている。ポンプ４が作動することにより、養液タンク３内の養液がポンプ４及び配管５，６を介して栽培ベッド２に定量的に供給されると共に、予備タンク１２内の止水水位ＷＬと配管１３の流入口との水頭差によって予備タンク１２内の養液が栽培ベッド２に定量的に供給される。
【００３６】
これにより、栽培ベッド２の底面上には規定液深にて養液が流れる。栽培ベッド２の底面を流れ下った養液は、流出口７から配管８を介して養液タンク３に返送される。このように養液タンク３内の養液が栽培ベッド２に循環供給され、植物が栽培される。
【００３７】
停電時になると、ポンプ４が停止するが、図２のように、弁１７が閉、弁１９が開となる。これにより、予備タンク１２内の養液が配管１４，１５を介して栽培ベッド２に供給されるので、栽培されている植物が養液不足となりづらい。なお、この配管１４，１５による予備タンク１２からの養液流出量は、予備タンク１２内の養液量が満水量であるときに、栽培ベッド２で栽培されている植物全体の蒸散量と同量程度となるようにするのが好ましい。
【００３８】
また、停電時には、弁１７が閉となる。これにより、栽培ベッド２内を流れていた養液が配管８に流出することが停止し、栽培ベッド２内に養液が溜まる。この際、予備タンク１２から配管１４を介して供給される養液の供給量が植物の蒸散量よりも多いときには、栽培ベッド２内に溜まった養液のレベルが次第に上昇し、植物の根が溜まった養液に漬かるようになる。このため、予備タンク１２内の養液の全量が栽培ベッド２に流出した後も、なおしばらくは植物が養液を吸収することが可能である。
【００３９】
なお、栽培ベッド２内に溜まる養液のレベルが上限レベルにまで達した場合に栽培ベッド２から養液をオーバーフローさせて養液タンク３に導くオーバーフロー流路（図示略）を設けてもよい。
【００４０】
停電が終了すると、ポンプ４が再起動すると共に、弁１７が開、弁１９が閉となり、通常の栽培に復帰する。
【００４１】
上記説明は停電時のものであるが、ポンプ４の修理、交換等を行う場合も同様に栽培ベッド２への養液供給を継続することができる。非停電時にポンプ４を停止する場合は、電磁弁１７，１９への給電を停止し、弁１７を閉、弁１９を開とする。
【００４２】
これにより、栽培ベッド２へのポンプ４からの養液供給は停止し、予備タンク１２から配管１４，１５を介して栽培ベッド２へ養液が供給される。
【００４３】
ポンプの修理等が終了した後、ポンプ４を再起動させると共に、電磁弁１７，１９へ給電して弁１７を開、弁１９を閉とし、通常の栽培を再開させる。
【００４４】
本発明では、配管５に流量センサーを設けておき、ポンプ４の閉塞や故障等により検出流量が規定流量を下回るようになったときには、アラームを出力すると共に、ポンプ４を停止し、電磁弁１７，１９への給電を停止するようにしてもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、予備タンク１２の上部と下部に配管１３，１４が接続されているが、図３の養液栽培システム１Ａのように、上部の配管１３を省略してもよい。この場合、配管１４には、電磁弁１９の代わりに、流量調節弁２０を設置している。その他の構成は図１の養液栽培システム１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００４６】
このように構成された養液栽培システム１Ａにおいては、定常時（非停電時かつポンプ正常時）には、弁１７は開となっている。ポンプ４が作動することにより、養液タンク３内の養液がポンプ４及び配管５，６を介して栽培ベッド２に定量的に供給されると共に、予備タンク１２内に養液の一部が送液され、予備タンク１２内に止水レベルＷＬまで養液が貯留される。この止水水位ＷＬと配管１４の流入口との水頭差によって予備タンク１２内の養液が栽培ベッド２に定量的に供給される。なお、このときの弁２０の開度は、予備タンク１２内の養液量が満水量であるときに、配管１４からの供給養液量が、栽培ベッド２で栽培されている植物全体の蒸散量と同量程度となるようにすることが好ましい。
【００４７】
これにより、栽培ベッド２の底面上には規定液深にて養液が流れる。栽培ベッド２の底面を流れ下った養液は、流出口７から配管８を介して養液タンク３に返送される。このように養液タンク３内の養液が栽培ベッド２に循環供給され、水耕栽培が行われる。
【００４８】
停電時になると、ポンプ４が停止すると共に、図２のように、弁１７が閉となる。この場合、配管１４，１５を介して予備タンク１２内の養液が栽培ベッド２に供給されるので、栽培されている植物が生育不良となりづらい。
【００４９】
また、養液栽培システム１と同様に、停電時に弁１７が閉となることにより、栽培ベッド２内を流れていた養液が配管８に流出することが停止し、栽培ベッド２内に養液が溜まる。
【００５０】
停電終了後には、ポンプ４が再起動すると共に、電磁弁１７が開となり、通常栽培に復帰する。
【００５１】
ポンプ４の故障、修理等の場合も、上記と同様に予備タンク１２から栽培ベッド２に養液が供給される。この場合も、電磁弁１７への給電を停止して弁１７を閉とする。ポンプ４の修理等が終了した後は、ポンプ４を再起動し、弁１７を開とする。
【００５２】
上記実施の形態では、配管８に電磁弁１７が設けられているが、配管８からの養液流量を停止することができる手段であればよく、電磁弁以外の構成としてもよい。例えば、配管８の少なくとも一部を軟質チューブにて構成し、停電時にバネ等の手段によって配管８を栽培ベッド２よりも高位まで持ち上げるように構成してもよい。
【００５３】
停電時やポンプ作動不全時に作業者が速やかにかけつけることができる場合は、電磁弁１７，１９の代わりに手動式の開閉弁を設置してもよい。
【００５４】
本発明では、１基の栽培ベッド２につき予備タンク１２を１個設置してもよいが、複数の栽培ベッド２を並列に設置し、各栽培ベッド２に共通の予備タンク１２から養液を供給することが好ましい。この構成の一例を図４に示す。
【００５５】
図４では、ハウス内に複数の栽培ベッド２を複数列（図示では４列）配列して栽培ベッド群としている。
【００５６】
１つの栽培ベッド群に１個の養液タンク３が付随して設置されている。タンク３内の養液は、ポンプ４、配管５，６及び弁１６を介して各栽培ベッド２に供給される。
【００５７】
タンク３に水を供給する系統は、水を供給するための原水タンク（図省略）、供給制御弁２５ａ、及び配管２５を有し、水が常時補給されるものであることが好ましく、タンク３に貯留される養液量が常に一定となるように、フロートバルブであるボールタップ３ａにて、タンク３への水の流入量が制御されるものであることがより好ましい。
【００５８】
タンク３へ液肥を供給する系統は、濃厚液肥を貯留するタンク（図省略）や、該液肥を供給するための供給制御弁２４ａ及び配管２４を有する。循環養液の総肥料濃度（ＥＣ）は、常時供給される水によって小さくなる。そのため、養液栽培システムには、例えばタンク３に、ＥＣ値を計測するセンサー部が装備されることが好ましく、一定範囲のＥＣとなるように養液の総肥料濃度を常時制御することが好ましい。タンク内の養液のＥＣが一定値以下に下回った場合には、濃厚液肥が補給される。なお、液肥を供給する系統は、２種以上の濃厚液肥を貯留する２つのタンクから液肥が補給されることが好ましい。
【００５９】
循環養液のｐＨを計測するセンサーを装備すればなお良く、一定範囲に養液ｐＨを制御することも可能であり、ｐＨが一定値以上に上昇した場合には酸などを補給することで養液ｐＨを好適に維持することができる。
【００６０】
前述の通り、非停電時には、タンク３から、ポンプ４、配管５，６及び弁１６を介して、また配管１０、予備タンク１２及び配管１３，１５を介して、各栽培ベッド２に養液が供給され、各栽培ベッド２の末端部から、吸収されなかった養液が配管８及び弁１７を介してタンク３に戻る。停電時には、予備タンク１２から養液が配管１４，１５を介して各栽培ベッド２に供給される。
【００６１】
上記実施の形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ  養液栽培システム
２  栽培ベッド
３  養液タンク
４  ポンプ
１１  ボールタップ
１２  予備タンク
１７，１９  電磁弁
１８，２０  流量調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020099299.tif 000005
【図４】
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【図５】
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