(57)【要約】【課題】水耕栽培等により、多年草植物を数年間継続的に栽培する場合には、植物の根の拡張により液肥の循環が阻害され、植物が枯死してしまうなどの致命的な問題が生じる恐れがあった。【解決手段】栽培槽への液肥の供給を長期にわたり良好かつ継続的に行うために、栽培槽底部の導水管に給水口、排水口を直結した水管系統を構成し、この水管系統にあけた通水孔により、液肥の供給と余剰が生じた際の排水を合わせて行えるようにする。また、水管系統を通水性が良くかつ植物の根の侵入を阻止できる素材で梱包することにより、通水孔への根の侵入を防止し、液肥の循環を阻害することのない構造とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を栽培するための栽培槽の底部に給水用の導水管を配置し、その導水管が栽培槽の片端に取り付けられた給水口と、もう一方の端に取り付けられた排水口とＵ字状に連接されていて、導水管と栽培槽内部側の給水口および排水口には通水のための孔が設けられ、給水管から送られてきた液肥を栽培槽内部に供給する構造とし、植物の根の拡張に伴ってこれらの孔から管内部への根が侵入することを防止するために、通水性と根の侵入の阻止能力を備えた梱包材で栽培槽内部の水管系統が隙間なく梱包されていることを特徴とする栽培槽の給水装置。
【請求項２】
前記栽培槽内部の排水口に設けられた通水のための孔は、給水口と導水管に設けられたものよりその孔径の大きさと数の多さで通水能力に差を持たせた構成とし、給水口と導水管においては給水ポンプ作動時には常時給水が噴出し、排水口では栽培槽内部が一定の水位レベル以下の状態の時は給水、栽培槽内部が一定の水位レベル以上に達した状態の時は排水の機能を持っていることを特徴とした請求項１に記載の栽培槽の給水装置。
【請求項３】
前記栽培槽内部の水管系統が塩ビ管で構成され、これの梱包材としてナイロン防虫網を塩ビ管に密着させて巻き付け、通水性の良いウレタンシートをその外側に巻きつけることにより、長期にわたり植物の根毛の侵入を防止するとともに良好な通水性を確保することを特徴とした請求項１乃至２に記載の栽培槽の給水装置。
【請求項４】
前記水管系統の排水口の頂天付近に、いかなる排水管の長さや形状であっても円滑な排水を可能とするための吸気塔を設け、この吸気塔は栽培槽の天端を超える高さとし、その先端は気中に解放されていて空気を吸入し、同時に、排水口との接続部付近に開口部を配置して余剰液肥の排出を可能とする構造とし、かつ吸気塔全体が前記水管系統と一体として植物の根毛の侵入防止対策が施されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の栽培槽の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を水耕栽培あるいは土壌灌水栽培により栽培する際の栽培槽への給水を、長期にわたり安定的に確保するための栽培槽の給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、栽培槽への給水装置および給水方法にはいろいろなものが提案されているが、栽培槽内部における給排水系統の目詰まり対策と、植生する植物の種類や状況に応じた安定的な給水量の確保が大きな問題となっている。多年生植物を使用した緑化などのように広範に繁茂させ、かつ長期にわたり栽培を継続させることが要求される場合には、植物の根の拡張や塵埃などで給排水孔が目詰まりすることによる液肥の循環阻害が最大の難題となっており、自動の水耕栽培、土壌灌水栽培を目指した緑化システムの多くで１〜２年のうちに問題が発生しているのが実状である。
【０００３】
このような実態は、植生する植物の種類や栽培目的に適合する給水装置が提供されていないことに起因している。すなわち、例えば、屋上緑化や壁面緑化などで、常緑のつる性の植物を使用し数年にわたって健全な緑化状態を確保することを考えてみると分かるように、この間の植物のつるや葉の成長繁茂に見合って根も成長拡張しているため、栽培槽の中の軽石などの充填物の隙間は埋め尽くされ、栽培槽の中に施設されている給排水系統も隙間があれば必ず根毛が侵入してきて、やがては給水か排水あるいはその両方が遮断される事態となるのが実状である。１年以内に収穫する農作物などのように、短期間ごとに栽培槽の点検清掃ができる場合はさして問題にならないが、前述のように、長期にわたり安定的な育成が要求される緑化を行う場合には給排水阻害は致命的な問題となる。
【０００４】
一般的に、液肥循環による植物栽培システムの構成は、循環ポンプでくみ上げた液肥を給水管で栽培槽の片端に導き、植生物に液肥を吸収させた残りを軽石等の充填物の隙間に沿って栽培槽のもう一方の端に集め、排水管を介して液肥タンクに戻し、それを循環させているが、安定的な液肥の供給を行うため、給排水系統に設置するフィルター機構に工夫を凝らしている（例えば、特許文献１参照）。また、点滴や散水方式により栽培槽の上部から植物の根元に水を供給し余った水を排水管で回収して、液肥タンクに戻して再び供給水として循環しているものもある。（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１特開２００４−２９８１４０号公報では、栽培槽底部に設置した給水管用貫通孔に給水孔を設けたシース管を嵌入する構造としたり、多孔性発泡ポリスチレンなどで栽培槽底部の給水部と植物の根を隔絶するなど工夫がなされている。特許文献２特開２０１１−１３９６７３号公報では栽培装置の培養液を排出するための排水口を栽培槽の底板に設置しているが、排水口への根の侵入により排水能力が低下して、給水がオーバーフローすることのないように、侵入抑制部材を取りつけている。しかし、いずれの場合も執拗な根毛の侵入に対して根本的な問題解決は難しい。本発明による給水装置は、栽培槽内部における給水から排水までの水管系統の全てを連接して、栽培槽内部に連続した給排水ルートを形成し、さらに根の侵入が阻止でき通水性に優れた素材で水管系統を梱包しているため、栽培槽内部の水位レベルを一定に保つことができることから、これらの先行文献とは構成、機能、効果のいずれにおいても大きく異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９８１４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３９６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上に述べた従来の栽培槽では、短期間の栽培においては問題の発生も少ないが、多年生植物を数年間継続的に栽培する場合には、植物の根が栽培槽の限定された容積の中を埋め尽くし、１〜２年といった比較的短期間に軽石など充填物の隙間が殆どなくなる場合があった。この問題は植生物の成長が順調であればあるほど顕著に現われている。
【０００８】
植物の根の拡張がさらに広がった場合、給水口と排水口の間の液肥の循環が断たれ、液肥は給水口の付近でオーバーフローして、給水が十分に行き渡らず、根の一部またはそのほとんどが枯れてしまい、いったん繁茂した植物は葉を落とすことで自発的に根の状態に合わせようとするが、バランスが崩れてついには枯死してしまうなどの決定的な問題が生じる恐れがあった。
【０００９】
また、点滴や散水方式などにおいては、ともすれば水が落下している部分だけの給水となるため、植物が根を拡張し、茎が伸び、葉が繁茂してきた場合、特に真夏の太陽の直射が厳しくなる時期には、自らを冷却するための蒸散量に匹敵する水分の補給が間に合わなくなるため、１年目は順調に育成出来ていたにもかかわらず、２〜３年目の夏には葉をほとんど落としてしまったり、枯死したりする問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の栽培槽への給水装置の構造が有していた問題を解決し、液肥循環を常に良好な状態に維持するとともに、万が一何らかの液肥循環を阻害する状況が生じた場合にも、栽培槽の中の液肥循環通路の内部をファイバースコープなどで点検したり植物の健全を保ったまま容易に清掃が行える構造とし、長期にわたり植物の安定的な栽培を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、液肥循環のための水管系統、すなわち栽培槽内部の給水口と導水管と排水口を連結した構成とし、栽培植物の根が長年の成長により拡張した場合にも、あるいは栽培槽の充填物の劣化などによる粉末化や根毛先端部の新陳代謝により有機物等で汚染が生じた場合にも、液肥の循環が阻害されることのない構造としたものである。
【００１２】
本発明の第１課題解決手段は、栽培槽の内部に設置する導水管の底面付近に液肥が適宜出入りできるための小さな通水孔あるいはスリットを備えている。その導水管の一方を栽培槽の給水口に接続し、他方を栽培槽の排水口に接続することにより栽培槽の中に液肥を供給するとともに、給水口より低い位置に取り付けている排水口の構造を工夫し、液肥の水位レベルを一定に保ちつつ余剰液肥を排水管に戻すことができるような構造としている。
【００１３】
また、第２の課題解決手段は、栽培槽の底部に設置した導水管を、通水性が良くて植物の根の侵入を阻止できる素材、例えば３０メッシュ程度の網目の小さい防虫網や不織布、あるいはスポンジシートなど水は透過するが根毛の侵入は阻止することのできるシートで覆い、長年にわたり根の侵入を阻止しつつ、液肥の良好な供給を保持する構造としたものである。
【００１４】
さらに、長年の使用によって、栽培槽の底面に軽石など充填物の粉末や樹皮や根毛の新陳代謝により乖離した植栽物の残渣物あるいは余剰肥料が堆積した場合のことを考慮し、給水管から高圧水を注入することにより、導水管や栽培槽の中の洗浄が可能な構造としている。これは、給水口と導水管と排水口を連結した構成としている故に可能となるものである。
【００１５】
上記第１の課題解決手段による作用は次のとおりである。多年生植物を数年にわたり同一栽培槽で栽培する場合には、茎や葉の生育に比例して栽培槽の中の根も拡張し栽培槽内部が満杯になり、やがては液肥の循環に支障をきたす事態に至ることは明確である。このため、給水口、排水口および導水管の液肥循環系統を栽培槽の内部で連接させたうえ栽培槽内部の水管系統全体を隙間なくシートで覆うことにより、根の侵入を阻止する構造とし、いかなる場合にも栽培槽の中の液肥の循環が確保できるものとした。また、導水管の底面付近に液肥が適宜出入りできるための小さな通水孔あるいはスリットが備えられているため、導水管の給水口に近い付近では給水が噴出し、排水口付近では余剰液肥が吸い取られる仕組みとなってことから、長期にわたり安定的に液肥の供給と適正な水位レベルの確保が同時に可能となる。
【００１６】
第２の課題解決手段による作用について述べると次のとおりである。すなわち、栽培槽の底部に設置した導水管や給水口、排水口を、通水性が良くて植物の根の侵入を阻止できる素材で覆っていることにより、長年にわたり根の侵入を阻止しつつ、液肥は自在に通過できる。栽培槽の中の水位レベルは排水口の取り付け高さで決まり、栽培槽底部の小さな堆積物は通常の液肥循環の過程で、大半は液肥タンクに回収されるが、それでも堆積物が溜まったり、導水管を覆っているフィルターの目詰まりが生じるなどにより液肥の循環に支障をきたすような場合が生じることがある。このような場合にも、本発明では給水管から高圧水を注入することにより、導水管から勢いよく水を噴出して栽培槽内部の洗浄を行うことが出来る構造としているため、植物の根を傷つけることなく簡単に液肥の循環を回復させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように本発明による栽培槽の給水装置によれば、水耕栽培などで、限られたスペースにおいて長期間にわたり植物を育成する場合の根の拡張に伴う液肥の通り道の狭隘化による液肥の循環障害を根本的に解決することが可能となり、構造がシンプルで信頼性の高い屋上緑化、壁面緑化あるいはベランダ緑化が実現できる。
【００１８】
また、導水管の排水口近辺では、給水量が多めに設定されている場合には、供給された液肥の水位レベルが徐々に上昇し、一時的に排水口の設置高さよりも高いレベルになるが、所定の水位レベルまで上昇するとサイフォン効果で一気に排水される。この時、液肥と空気が混合されて排水管に戻されることから、液肥中の酸素濃度が高まり、植物の良好な成長を促す効果がある。
【００１９】
また、緑化システムの設置場所にもよるが、排水管の長さや栽培槽と液肥タンクの間の高低差などが問題で、排水管の一部に空気をため込み、排水の流れが不均質になる場合もある。この場合には、栽培槽内部の水位レベルが上がり過ぎ、栽培槽から液肥がオーバーフローするような現象も起きることから、栽培槽終端のすぐ内側か外側の排水口天端に吸気塔を設け、空気を吸入させることにより、円滑な給排水が実現できる。
【００２０】
給水は植物の繁茂状況に適合するよう省エネ効果も考慮しつつ過不足なく行うことが重要であり、水耕栽培や土壌栽培の灌水を行う場合に、連続した液肥の循環を行うことも、タイマーなどによる間欠運転を行うことも当然可能である。また、栽培槽表面や内部に湿度センサーなどを設置して、乾き度による給水の運転停止を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す緑化システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態を示す栽培槽内部の断面図である。
【図３】図２に示す栽培槽のＡ−Ａ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の栽培槽の給水装置は、植物を例えば数年の間植え替えることなく継続的に栽培するような場合に、植物の根がどんなに拡張してきても栽培槽への給水、排水に支障をきたすことのない最良の給水形態を実現したものであり、栽培槽底部に給水管と排水管を連接する導水管を備えた水管系統を構成し、給水と排水のバランスを保ちながら、どのように植物の根が拡張した場合であっても、根の細部まで過不足なく給水することを可能としたものである。
【００２３】
栽培槽への給水については、いろいろな装置や給水方法があるが、屋上緑化、壁面緑化あるいはベランダ緑化を多年生のつる性植物などで実施する場合には、植物の成長が順調に進めば進むほど、必ずといってよいほど給排水阻害や植物の成長度合いに応じた給水の最適化の問題に直面することになる。本発明の給水装置は、簡単な構造ではあるが何年間もの長期にわたり安定した給水が可能であることは実証済みであり、植物の栽培方法が水耕栽培の場合でも土壌灌水栽培でも適用できる。
【００２４】
本発明において、液肥タンクからポンプアップされた液肥は、給水管により、栽培槽の片端に設置された給水口に注入され、導水管を経由して栽培槽の隅々まで余すところなく適量の液肥を供給し、余剰液肥は栽培槽のもう一方の端に設置された排水口から排水管へと導かれ液肥タンクに戻される。この場合、給水口の設置位置は栽培槽高さの底面から半分程度の位置とし、排水口の設置位置は栽培槽高さの底面から３分の１程度の位置とする。栽培槽自体も１／１００程度の勾配を持たせて設置しているが、液肥の流れをよりスムーズにするため排水口を給水口より少し低めに設定することが望ましい。
【００２５】
導水管および、給水口と排水口の栽培槽内部側には、多数の通水孔が設置されているが、孔の数は一様ではなく、給水側より排水側を多く配置し、孔径も排水側を大きくしている。このことにより、導水管から噴き出た給水は、栽培槽内部における水位レベルを適正な位置に保つことができる。栽培槽の内部には軽石など、多孔質で通気性の良い充填材を充填することが、根のストレス解消や通気性、肥料の余剰成分の吸着などの観点から望ましい。その上、水位のレベルからさらに上部にある充填材へも毛細管現象により浸透して、栽培槽表面全体に程よい湿り具合を与えることができ、養分や酸素が供給されることから植物の成長にもよい効果を与える。
【００２６】
さらに、本発明では、栽培槽内部の排水口の断面積を給水口のそれより大きくしており、この部分の孔は数が多いだけではなく、一つひとつを大きくしている。こうすることにより、排水口付近の水の流れは一部は給水孔として作用し他の一部は排水孔として作用するため、給水量が変わっても水位レベルに大きな変動がなく、給水量の調整にあまり気を遣わなくても排水の状態を極めて良好に保つことができる
【００２７】
なお、導水管は塩ビ管やビニールホース等に適量の孔をあけたものを使用するが、この場合、後年の根の拡張による圧力で変形することのない十分な強度を有する管材を使用し、その外側を目の細かなナイロン製などの防虫ネットを数回巻き付けなどして、いかなる場合にも根が導水管や給排水口に開けた孔に侵入しないものとすることが望ましい。なお、導水管や給排水口に孔ではなく、スリットを入れるなどして給排水を行うことも可能であるし、根の侵入を阻止するための部材として、適切な厚みのウレタンなどを隙間の生じないように巻きつけることも可能である。
【００２８】
万が一、長年の使用により導水管の通水状態に異常が生じた場合に備えて、給水口、排水口は取り外し可能な構造として、ファイバーによる管内の点検や清掃が容易にできるようにしてもよい。また、導水管や排水口などの汚れが生じた場合は給水管から高圧水を注入して洗浄してもよい。さらに、排水管の途中に止水バルブを設けておき、ドレーンを開放した後止水バルブを締め、給水管に高圧水を注入すれば導水管から勢いよく水が噴出することで、栽培槽内部の洗浄も可能となる。
【００２９】
導水管は、市販の灌水ホースを用いることも当然可能ではあるが、塵埃によるホース内部からの目詰まりへの配慮、十分な給水量の調整能力、さらには耐久性が十分備わったものであることが望ましい。
【実施例】
【００３０】
本発明を図示された実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
図１は、本栽培槽の給水装置を使用してつる性植物による緑化を実施した場合の実施の一例を示すものであり、緑化システム全体の概略図である。栽培槽１にはつる性植物１６が植生されており、給水ポンプ５により汲みあげられた液肥タンク４の液肥は給水管２を通って給水口６から栽培槽底部に設置している導水管１０に通水され、栽培槽１の内部へ給水を噴出する。導水管１０を通過する余剰液肥と栽培槽１の内部の一定水位レベル以上に噴出された液肥は、排水口７を経由して排水管３で液肥タンク４に戻される。
【００３２】
このような液肥の循環を行って、植生物に液肥を安定的に、かつ過不足なく供給することができるような仕組みとしているが、制御装置１４に組み込まれたタイマーによる季節を考慮に入れた間欠運転、栽培槽１に充填している軽石１９の表面の乾き度を感知するセンサーによる給水調整など、水耕栽培でも土壌の灌水栽培のどちらにおいても最適な水量を供給できる点がこれまでにない特長の一つであり、以下その詳細について栽培槽１内部の仕組みを中心にして述べる。なお、排水管止水バルブ１５は、栽培槽１の内部の洗浄を行う際に排水管３を閉路し、ドレーンキャップ９を開けた状態で給水管２から高圧水を注入するためのものである。
【００３３】
図２および図３はそれぞれ、栽培槽１の横断面と縦断面Ａ−Ａ’を示すものであるが、図２では給水管２、給水口６、導水管１０、排水口７および排水管３は全て連接されている。給水口６を通過した液肥は、導水管１０の通水孔１７から噴出しながら排水口７に近づくにつれて水圧を弱めてくる。なお、図２では給水口６、排水口７と導水管１０との接続にエルボを使用したようになっているが、導水管１０を適切な曲がりになるように加熱加工して接続してもよいし、水管系の組み立てや分解が容易になるよう、導水管１０の何処かの部分に接続部を設けてもよい。。
【００３４】
排水口７の栽培槽内部側には給・排水孔１３があけられており、栽培槽１内部の水位レベルが低い時は給水として孔から噴出し、水位レベルが排水口７の上部より高まった場合は軽石の隙間にある空気とともに孔から吸引し、一気に排水する機能を持っている。これは、導水管１０にあけている孔１７と排水口７にあけている孔１３とは孔の数と配置および孔の大きさを違えていることと、水位レベルの違いによる水圧差により持たせている作用である。
【００３５】
なお、図は省略しているが、排水口７の頂点付近に栽培槽１の天端よりやや高いくらいの高さの吸気塔を設置することにより、排水管が長い場合や排水口と液肥タンクとの高低差が少ない場合などに生じる排水の不均質な流れを防止することができる。吸気塔は排水口７の頂部であれば栽培槽１の内外部どちら側に設置してもよいが、栽培槽内部側に設置する場合で、吸気塔付け根部分に開口部を設けて、吸気塔に余剰液肥の排出の役目も合わせ持たせる場合は、この部分から植物の根が侵入することのないよう、根毛の侵入防止対策は万全に行う。
【００３６】
栽培槽１内部の給水口６、導水管１０および排水口７には、図２および図３に示す通り、塩ビ管に３０メッシュ程度の目の細かいナイロン防虫網１１が１回以上隙間の生じないように巻かれており、さらにその外側にはウレタンが１回以上隙間の生じないように巻かれている。そしてこれらは互いに乖離しないように、接着剤、巻き紐などでしっかりと止められている。なお、これらの管材は塩ビ管に限ったものではないし、根の侵入を防ぐための防虫網やウレタンについてもこれに限定するものではなく、また、水管系統の梱包も場合によってはどちらかの一方だけにすることもできる。これらの構成材は、根の拡張による水路の押しつぶしと通水孔への根の侵入を防止できるものであればよい。
【００３７】
栽培槽１の内部における給排水管系統は、連接されていることに加え、給水能力よりも排水能力を高めに設計しているため、給水がオーバーフローすることはないが、栽培槽１が例えば４ｍ以上の長尺ものとなる場合などには、必ず１／１００程度の勾配をつけて施設し、排水をよりスムーズに行えるよう配慮している。
【００３８】
なお、導水管１０、防虫網１１、ウレタン１２の代替として灌水ホースなどを用いることも当然可能であるが、管からにじみ出るタイプのものは、液肥の循環による塵埃や老廃物など長年の使用に対して目詰まりに耐えられないものが多いので、ここでは使用していないが、必ずしも本実施例のとおりでなくてはならないというものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
多年生植物を数年間にわたり継続的に栽培する場合には、植物の根が栽培槽の限定された容積の中を埋め尽くし、１〜２年といった比較的短期間に軽石など充填物の隙間が殆どなくなって給水や排水が阻害されるようなことあるが、本発明の栽培槽の給水装置によれば、構造が簡単でしかも安価であるにもかかわらず、長期にわたり安定的な育成が可能になる。この装置を使用すれば、屋上緑化、壁面緑化あるいはベランダ緑化はもとより、日常を彩る花き類の栽培などが容易に実現できることから、省エネルギー、ヒートアイランド現象の改善、街の景観の改善、さらには人心の癒し効果など、その効果は極めて大きいといえる。
【符号の説明】
【００４０】
１…栽培槽、  ２…給水管、  ３…排水管、  ４…液肥タンク、  ５・・・給水ポンプ、  ６・・・給水口、  ７・・・排水口、  ８…ドレーン、  ９・・・ドレーンキャップ、  １０・・・導水管、  １１…防虫網、  １２・・・ウレタン、  １３・・・給・排水孔、  １４・・・制御装置、  １５・・・排水管止水バルブ、  １６・・・植栽物、  １７・・・給水孔、  １８・・・根、  １９・・・充填材（軽石）
【図１】
2014039538.tif 000003
【図２】
2014039538.tif 000004
【図３】
2014039538.tif 000005