(57)【要約】【課題】装置全体を小型化するとともに、伝染性の病害が発生した場合でも、その蔓延を防止することができる水耕栽培装置を提供する。【解決手段】水耕栽培装置１は、垂直方向１３およびこれに直交する水平方向１４を有し、植物を栽培するための栽培部本体１１と、栽培部本体１１を載置するための本体枠１２とを含む。本体枠１２は、垂直方向１３へ延びる複数の支柱２１と、支柱２１の間に水平方向１４へ延びる複数の棚２２とによって形成される。下段２２Ａおよび中段２２Ｂの上面には、栽培部本体１１がそれぞれ載置される。棚２２の上段２２Ｃには、培養液の貯留タンク１５が載置される。栽培部本体１１は、栽培容器３と、パネル４と、植物を保持するためのポット５と、パネル４の垂直方向１３の位置決めが可能な位置決め手段７と、栽培容器３内の溶液を循環させる循環手段８と、溶液を貯留タンク１５から栽培容器３内へと供給する供給手段９とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向およびこれに直交する垂直方向を有し、前記垂直方向へ延びる複数の支柱と、前記支柱の間に前記水平方向へ延びるとともに前記垂直方向へ複数取り付けられた棚とを含む本体枠と、前記棚に載置されるとともにその内部に栽培用の溶液を貯留可能な栽培容器を含む栽培部本体とを有する水耕栽培装置であって、
前記本体枠には、前記溶液の貯留タンクが、前記栽培部本体の前記垂直方向上部に配置され、
前記栽培部本体は、前記栽培容器内の前記溶液上部に位置するとともに貫通孔が形成されたパネルと、前記貫通孔に挿入可能であって植物を保持するためのポットと、前記パネルの前記垂直方向への位置決めが可能な位置決め手段と、前記栽培容器内の前記溶液を循環させる循環手段と、前記貯留タンクからチューブを介して前記溶液が前記栽培容器内へと滴下される供給手段と、を有し、
前記供給手段は、前記栽培容器内の前記溶液の表面に浮遊するフロートと、前記チューブの先端に取り付けられ前記フロートの位置に応じて開閉可能な開閉弁とを備えることを特徴とする前記水耕栽培装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は、前記垂直方向へ延びるとともに前記パネルに固定された外筒と、前記外筒の内側を前記垂直方向および前記垂直方向を軸にした回転方向に移動可能な内筒と、前記内筒から前記水平方向へ突出するピンとを有し、
前記外筒は、前記垂直方向へ延びるとともに前記ピンが進入可能なスリットが形成され、前記スリットに前記ピンが進入した下位置状態と、前記外筒の先端部が前記ピンの前記垂直方向上方で保持された上位置状態とに調節可能とされる請求項１記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
前記ポットは、前記パネルの前記貫通孔よりも径の大きいリブ部と、前記貫通孔よりも径の小さい凹部と、前記凹部に形成され植物の根が通過可能な多数の間隙とを有し、前記リブ部が前記パネルの上部に保持される請求項１または２記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記ポットの前記凹部には、植物を保持する多孔性樹脂で形成された保持部材を備える請求項３記載の水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水耕栽培用の溶液が供給された栽培容器内で植物を栽培する水耕栽培装置に関し、より詳細には、栽培容器を装置の垂直方向へ複数配置することができる水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体的に組み立てられた本体枠に、栽培容器を垂直方向へ複数並べて使用する水耕栽培装置は知られている。例えば、特許文献１によれば、複数の支柱と、支柱の間に形成した複数の棚とによって本体枠が構成され、棚には植物栽培用の溶液が供給された栽培容器が載置される。各栽培容器には、送液ポンプによって溶液タンクから溶液が供給され、その溶液は栽培容器と溶液タンクとの間で循環される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の水耕栽培装置においては、溶液を循環させるための比較的大型の送液ポンプが必要であり、装置全体が大型になってしまう。
また、各栽培容器の溶液が一つの溶液タンクへと流入し、再び各栽培容器へと送液されるから、いずれかの容器に伝染性の病害が発生した場合には、栽培装置全体へその病害が蔓延するおそれがある。
【０００５】
この発明は、装置全体を小型化するとともに、伝染性の病害が発生した場合でも、その蔓延を防止することができる水耕栽培装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、水平方向１４およびこれに直交する垂直方向１３を有し、前記垂直方向１３へ延びる複数の支柱２１と、前記支柱２１の間に前記水平方向１４へ延びるとともに前記垂直方向１３へ複数取り付けられた棚２２とを含む本体枠１２と、前記棚２２に載置されるとともにその内部に栽培用の溶液を貯留可能な栽培容器３を含む栽培部本体１１とを有する水耕栽培装置１に関する。
前記本体枠１２には、前記溶液の貯留タンク１５が、前記栽培部本体１１の前記垂直方向１３上部に配置される。
前記栽培部本体１１は、前記栽培容器３内の前記溶液上部に位置するとともに貫通孔４１が形成されたパネル４と、前記貫通孔４１に挿入可能であって植物を保持するためのポット５と、前記パネル４の前記垂直方向１３への位置決めが可能な位置決め手段７と、前記栽培容器３内の前記溶液を循環させる循環手段８と、前記貯留タンク１５からチューブ１８を介して前記溶液が前記栽培容器３内へと滴下される供給手段９とを有する。
前記供給手段９は、前記栽培容器内の前記溶液の表面に浮遊するフロート９３と、前記チューブ１８の先端に取り付けられ前記フロート９３の位置に応じて開閉可能な弁９５とを備える。
【０００７】
この発明は、次の好ましい実施の形態を含む。
【０００８】
前記位置決め手段７は、前記垂直方向１３へ延びるとともに前記パネル４に固定された外筒７１と、前記外筒７１の内側を前記垂直方向１３および前記垂直方向１３を軸にした回転方向１９に移動可能な内筒７２と、前記内筒７２から前記水平方向１４へ突出するピン７３とを有し、前記外筒７１は、前記垂直方向１３へ延びるとともに前記ピン７３が進入可能なスリット７４が形成され、前記スリット７４に前記ピン７３が進入した下位置状態と、前記外筒７１の先端部７１ａが前記ピン７３の前記垂直方向１３上方で保持された上位置状態とに調節可能とされる形態。
【０００９】
前記ポット５は、前記パネル４の前記貫通孔４１よりも径の大きいリブ部５１と、前記貫通孔４１よりも径の小さい凹部５２と、前記凹部５２に形成され植物の根が通過可能な多数の間隙５３とを有し、前記リブ部５１が前記パネル４の上部に保持される形態。
【００１０】
前記ポット５の前記凹部５２には、植物を保持する多孔性樹脂で形成された保持部材６を備える形態。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る水耕栽培装置の実施形態によれば、貯留タンクから栽培容器に供給手段を介して溶液を供給することができ、大型の送液ポンプを必要としないので、装置全体の小型化を図るのに有効である。また、溶液を貯留タンクとの間で循環させないので、病害が蔓延するのを予防するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施形態に係る水耕栽培装置の概要図であって、一部を破断した図。
【図２】栽培容器の斜視図。
【図３】（ａ）保持部材の斜視図。（ｂ）保持部材の底面から見た図。
【図４】保持部材の使用時における斜視図。
【図５】（ａ）供給手段の弁が閉じられたときの説明図。（ｂ）供給手段の弁が開いた時の説明図。
【図６】（ａ）位置決め手段の上位置を示す説明図。（ｂ）位置決め手段の下位置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照すると、水耕栽培装置１は、水平方向１４およびこれに直交する垂直方向１３を有し、植物を栽培するための栽培部本体１１と、栽培部本体１１を載置するための本体枠１２とを含む。本体枠１２は、垂直方向１３へ延びる複数の支柱２１と、支柱２１の間に水平方向１４へ延びる複数の棚２２とによって形成される。この実施形態において、支柱２１は、棚２２の四隅に位置して４本設けられ（図示せず）、棚２２は下段２２Ａ，中段２２Ｂ，上段２２Ｃを含む。本体枠１２には、支柱２１の下端部に車輪２３がそれぞれ取り付けられ、水耕栽培装置１を移動可能としている。
【００１４】
下段２２Ａおよび中段２２Ｂの上面には、栽培部本体１１がそれぞれ載置される。中段２２Ｂの下面および上段２２Ｃの下面には、植物が光合成をおこなうための人工光源１６が配置される。人工光源１６は、下段２２Ａに載置された栽培部本体１１および中段２２Ｂに載置された栽培部本体１１をそれぞれ照射する。人工光源１６としては、発行ダイオード（ＬＥＤ）、白熱電球等、この発明の技術分野で用いられる通常の技術を用いることができる。人工光源１６によって照射することができるので、屋内であっても栽培部本体１１で栽培する植物は光合成をおこなうことができる。光合成に自然光を用いる場合には人工光源１６を省略することができる。また、棚２２の上段２２Ｃには、培養液の貯留タンク１５が載置される。
【００１５】
加えて図２を参照すれば、栽培部本体１１は、栽培用の溶液を貯留可能な栽培容器３と、栽培容器３の開口部３１の少なくとも一部を覆うように位置するパネル４と、植物を保持するためのポット５と、パネル４の垂直方向１３の位置決めが可能な位置決め手段７と、栽培容器３内の溶液を循環させる循環手段８と、溶液を貯留タンク１５から栽培容器３内へと供給する供給手段９とを含む。栽培容器３内にはパネル４との間に栽培用の溶液１７が貯留される。
【００１６】
循環手段８としては、一般的な循環ポンプを用いることができる。循環ポンプは、栽培容器３内における溶液１７が滞留することのないように循環させるためのものであるので、その容量は小さいものでよく、栽培容器３内に収納可能な大きさであって、別途容器外に大型のポンプを用いる必要がない。また、循環ポンプとしては、溶液の循環に伴い、空気を送ることができるタイプのものを用いることが好ましい。
【００１７】
パネル４は、栽培容器３の開口部３１の内側において垂直方向１３に移動可能な寸法を有し、パネル４には複数の貫通孔４１が形成される。貫通孔４１は、円形であるが（図示せず）、これに限定されるものではなく多角形であってもよい。貫通孔４１には、それぞれ植物を入れるポット５が挿入される。ポット５は、貫通孔４１よりも大きい径のリブ部５１と、貫通孔４１よりも小さい径の凹部５２とを有し、リブ部５１の下端がパネル４に接触して、凹部５２が貫通孔４１から垂れ下がるようにしてパネル４に保持される。少なくとも凹部５２の一部には多数の間隙５３が設けられ、間隙５３を介して植物の根がポット５を通過することができる（図６参照）。
【００１８】
ポット５の凹部５２には、植物を保持するための保持部材６を備える。保持部材６は根の培養液の吸収および呼吸を考慮して、スポンジ等の多孔性樹脂を用いることができる。図３（ａ）を参照すれば、保持部材６は、上面６Ａと底面６Ｂと側面６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆを有するほぼ立方体で、上面６Ａにおける中心Ｐ１と、底面６Ｂにおける中心Ｐ２とを結ぶ仮想中心線６１と、上面６Ａおよび底面６Ｂ間を２等分する仮想面６２とを有する。保持部材６には、上面６Ａから底面６Ｂへと貫通し仮想中心線６１および側面６Ｃ間に形成された第１スリット６３と、上面６Ａにおいて第１スリット６３の延長線上に延びる第２スリット６４と、中心Ｐ１を通り第２スリット６４に直交する第３スリット６５とが形成される。第２および第３スリット６４，６５の上面６Ａに沿って延びる長さ寸法は、それぞれ側面６Ｄ，６Ｅ，６Ｆには到達しない寸法であって、深さ寸法は、仮想面６２には到達しない寸法である。
【００１９】
加えて図３（ｂ）を参照すれば、保持部材６は、底面６Ｂにおいて、中心Ｐ２を通り側面６Ｃ，６Ｅに平行な第４スリット６６と、側面６Ｄ，６Ｆに平行であって中心Ｐ２で第１スリット６３に繋がる第５スリット６７とを有する。第４および第５スリット６６，６７は、底面６Ｂに沿って延びる長さ寸法が側面６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆに到達する寸法、すなわち第４および第５スリット６６，６７の端部がそれぞれ側面に到達する寸法であって、深さ寸法は、仮想面６２には到達しない寸法である。したがって、図４に示したように、使用時において、底面６Ｂ近傍では、４つの角がそれぞれ外側に広がるように変形可能となる。このような保持部材６において、第１スリット６３から植物の茎を挿入して仮想中心線６１に沿ってその茎が保持されるようにするとともに、上面６Ａ側から葉が延び、底面６Ｂ側から根が延びるようにセットすることができる。保持部材６は多孔質であるので、保持部材６を介して植物は、培養液中の水分、養分、酸素を吸収することができる。また、栽培によって根が成長した場合には、植物は、底面６Ｂ近傍において保持部材６を四方に広げるように変形させながらさらに伸長することができる。したがって、保持部材６が植物の成長を妨げることがない。また、前述のとおり、ポット５にも植物の根が通過可能な間隙５３が設けられているから、根は、保持部材６およびポット５を通過して伸長可能である。
【００２０】
栽培部本体１１には、栽培容器３内の溶液の水面が一定位置よりも低下したときに、貯留タンク１５から溶液が供給される供給手段９が設けられる。図５（ａ）および（ｂ）を参照すれば、供給手段９は、貯留タンク１５に接続されたチューブ１８に接続される管部材９１と、管部材９１に対して旋回可能に取り付けられた開閉部材９２と、開閉部材９２に接続されるフロート９３とを含む。管部材９１はその内部に中空部９４が形成される。中空部９４の先端には弁９５が取り付けられる。図５（ａ）に示したように、栽培容器３内に貯留した溶液１７が十分に供給され、水面１７Ａによってフロート９３が上方に位置する場合には、開閉部材９２を介して弁９５が閉じられ中空部９４からの溶液の供給が止められる。植物による溶液１７の吸収または蒸発によってその量が少なくなった場合には、図５（ｂ）に示したように、溶液１７の水面１７Ａの位置が下がる。水面１７Ａが下がってフロート９３が下方に位置する場合には、開閉部材９２を介して弁９５が開き中空部９４から溶液が滴下され、栽培容器３へ溶液が供給される。したがって、栽培部本体１１を複数設けた場合であっても、それぞれの供給手段９と貯留タンク１５とをチューブ１８を用いて接続するだけで、各栽培容器３に溶液を供給することができる。また、溶液の供給に際し、大型のポンプを必要とせず、簡易な仕組みを用いることができるので、装置全体の小型化を実現することができるとともに、コストを低減することも可能である。さらに、貯留タンク１５の溶液は、栽培容器３に供給されるだけであって、その溶液が再び貯留タンク１５に戻されることはないので、たとえいずれかの栽培容器３内に病害が発生したとしても、溶液を介して他の栽培容器３に蔓延することがない。
【００２１】
再び図１および図２を参照すれば、供給手段９の管部材９１は、栽培容器３の一部を覆うカバー部３２に固定される。カバー部３２の内側には、供給手段９の管部材９１の一部、開閉部材９２、フロート９３、弁９５、および循環手段８の一部が収容される。
【００２２】
栽培容器３には、パネル４の垂直方向１３における位置調整を行う位置決め手段７が、パネル４のほぼ四隅に設けられる。図６（ａ）および（ｂ）を参照すれば、位置決め手段７は、垂直方向１３へ延びるとともにパネル４に固定された外筒７１と、外筒７１の内側を垂直方向１３および垂直方向を軸にした回転方向１９に移動可能な内筒７２と、内筒７２から水平方向１４へ突出するピン７３とを含む。外筒７１には、垂直方向１３へ延びるとともにピン７３が進入可能なスリット７４が形成される。図６（ａ）に示すように、外筒７１を持ち上げながら内筒７２のピン７３をスリット７４とは一致しないように回転方向１９に回転させると、外筒７１の下端部７１Ａがピン７３の上部で保持され、外筒７１は上位置状態を保持することができる。したがって、外筒７１に固定されたパネル４も上位置状態を保つことができる。このような上位置状態においては、内筒７２の上部には、外筒７１の抜け止め７５が設けられる。
【００２３】
図６（ｂ）に示すように、内筒７２を回転方向１９に回転させてピン７３をスリット７４に一致させると、外筒７１の自重およびこれに固定されたパネル４の自重により、外筒７１のスリット７４に沿ってピン７３が摺動し、外筒７１が垂直方向１３の下方へと移動する。すなわち、外筒７１は下位置状態となる。外筒７１はパネル４に固定されているから、この移動に伴いパネル４も下方に移動し、下位置状態を保つ。このように、位置決め手段７を用いて、パネル４を垂直方向１３の下位置または上位置に保持することができる。
【００２４】
植物は、例えば育苗時期においては水分を多量に必要とする。パネル４を下位置に保持し、ポット５が常時溶液１７に浸水した状態にすることによって、植物の根のほとんどを溶液に浸させて十分な水分吸収をさせることができ、この時期に適した良好な生育を促すことができる。また、育苗時期後の生育時期においては、根による呼吸が盛んになる。パネル４を上位置に保持し、ポット５の少なくとも一部を空気中に露出させた状態にすることによって、植物の根の一部を空気中に位置させることができる。すなわち、ポット５に保持された植物の根は間隙５３を介して伸長するから、間隙５３近傍に位置する根元近傍は空気中に露出し、その先端近傍が溶液１７に浸水する。したがって、根の先端近傍においては溶液１７から水分等の吸収が可能であり、根元近傍においては、空気中の酸素を効率的に吸収することができ、この時期に適した良好な生育を促すことができる。この実施形態においては、パネル４の位置を変更することによって、植物の生育時に適した水分および空気の供給を実現することができる。また、複数設けた栽培容器３のいずれかにおいてパネル４を下位置にして育苗を行い、他のいずれかにおいてパネル４を上位置にして育苗後の生育を行うこともできる。さらに、各栽培容器３で栽培する植物の種類を変えて、それら植物に最適な溶液の水位にすることもできる。いずれにおいてもパネル４の位置決めを容易に行うことができる。
【００２５】
（実施例）
この発明の好適な実施例の一つについて説明する。
植物として、サニーレタス、ターツァイ、バジルなどのいわゆる葉物野菜を用いた。
パネル４は、２６０ｍｍ×３５０ｍｍのステンレス製であり、直径３４ｍｍの貫通孔４１を３行×５列で計１５個設けた。
栽培容器３は、少なくとも開口部３１においてパネル４が挿入可能な大きさを有するものであって、深さ方向における寸法が約７０ｍｍであった。栽培容器３内には、溶液１７が約４０ｍｍの深さになるように貯留された。ポット５の垂直方向における寸法は約３１ｍｍ、凹部５２の外径は約３１ｍｍ、間隙５３は３ｍｍ×３ｍｍであった。上記のような栽培容器３において、パネル４が位置決め手段７によって下位置にセットされた場合には、ポット５が半分以上浸水するように設定した。
循環手段８では、吐出量３リットル／分の循環ポンプを用いた。
【００２６】
上記のような装置において、下段２２Ａに載置した栽培容器３はパネル４を下位置にセットし、１５個すべてのポット５において植物の育苗を行った。育苗の後、下段２２Ａおよび中段２２Ｂに載置した栽培容器３のパネル４をいずれも上位置にセットし、育苗後の野菜の７株を中段２２Ｂに移動させ、残りの８株をそのまま下段２２Ａの栽培容器３にて生育させた。生育期の植物は、育苗期の植物よりも大きくなり生育により広いスペースを必要とすることから、一部を移動させることによって、より好適な環境で栽培することができた。
【００２７】
この実施例では、葉物野菜を栽培したが、これに限られることなくさまざまな植物の栽培を行うことができる。また、植物の種類および生育時期に応じて、栽培容器３内の溶液１７の量を増減させたり、株数を増減させたりすることができる。
本体枠１２における棚２２の数も適宜変更可能である。また、この実施形態では一つの貯留タンク１５から複数の栽培容器３に溶液が供給されることとしているが、各栽培容器３に対応する貯留タンク１５をそれぞれ用いることもできる。いずれにしても、溶液を栽培容器３に供給するための大型のポンプを用いる必要がないので、装置全体の大型化を回避することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    水耕栽培装置
３    栽培容器
４    パネル
５    ポット
６    保持部材
７    位置決め手段
８    循環手段
９    供給手段
１１    栽培部本体
１２    枠本体
１３    垂直方向
１４    水平方向
１５    貯留タンク
１８    チューブ
１９    回転方向
２１    支柱
２２    棚
３１    開口部
３２    カバー部
４１    貫通孔
５１    リブ部
５２    凹部
５３    間隙
７１    外筒
７２    内筒
７３    ピン
７４    スリット
９３    フロート
９５    弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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