(57)【要約】      （修正有）【課題】長い外部配管や剛性の高い支持フレームが不可欠であるという設計上の制限を無くすことができる上に、栽培ベッドの栽培面積を無理なく拡張することができる水耕栽培装置を提供する。【解決手段】植物の根に培養液を触れさせるための栽培ベッドと、この栽培ベッドの中間部真下に配された培養液タンクと、この培養液タンクに貯留された培養液を前記栽培ベッド上に供給する給液機構と、前記培養液タンクの上方に位置させた排液口から前記栽培ベッド上の余剰培養液を順次前記培養液タンクに落下させる排液機構とを具備してなり、前記培養液タンクに前記栽培ベッドの中間部を支持させている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
植物の根に培養液を触れさせるための栽培ベッドと、この栽培ベッドの中間部真下に配された培養液タンクと、この培養液タンクに貯留された培養液を前記栽培ベッド上に供給する給液機構と、前記培養液タンクの上方に位置させた排液口から前記栽培ベッド上の余剰培養液を順次前記培養液タンクに落下させる排液機構とを具備してなり、前記培養液タンクに前記栽培ベッドの中間部を直接的又は間接的に支持させていることを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】
前記栽培ベッドが、略水平に延在する長尺形状のものであり、この栽培ベッドの少なくとも長手方向の四半位置付近の二か所を前記培養液タンクに支持させている請求項１記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
前記給液機構が、栽培ベッドの中間部に培養液を供給するための給液口を備えたものであり、前記栽培ベッドが、前記給液口から供給される培養液をその栽培ベッドの端部を経由させて前記排液機構に導くための流路形成部材を備えたものである請求項１又は２記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記栽培ベッドが、略一定幅をなす長尺な流液領域を有したものであり、前記流路形成部材が、前記流液領域の長手方向両端部以外の部位を幅方向に２分割する直線壁状のものである請求項２又は３記載の水耕栽培装置であって、前記流路形成部材を挟んだ両側に前記排液機構の排液口と、前記給液機構の給液口とを配している水耕栽培装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、培養液を循環させて植物を栽培する型式の水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水耕栽培装置として、植物の根に培養液を触れさせるための樋状をなす栽培ベッドと、この栽培ベッド上に流通させるための培養液を貯留する培養液タンクと、この培養液タンク内の培養液を前記栽培ベッドの一端側に供給する給液機構と、前記栽培ベッドの他端側に到達した余剰培養液を順次前記培養液タンクに戻す排液機構とを具備してなるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところが、このような構成のものでは、前記培養液タンクをいずれの場所に設置しても、給液機構と排液機構との協働により、培養液を少なくとも該栽培ベッドの一端から他端に至る距離、すなわち、該栽培ベッドの長手方向寸法に相当する距離だけ栽培ベッド外において移送することが不可欠となる。そのため、長い外部配管が必要になり、構造が複雑化する上に液漏れ対策にも厳重な注意を払うことが要求される。
【０００４】
また、このような装置では、栽培ベッドの各部において培養液の水深を一定に保つことが栽培の均質化を図る上で重要である。そのため、従来のものは、栽培ベッドを、培養液の重さにより大きく撓むことがないように、金属パイプ等の剛性部材を組み合わせた支持フレームにより保持するようにしているのが一般的である。
【０００５】
一方、家庭等で使用される簡易な水耕栽培装置としては、栽培ベッド全体を培養液タンク上に載置したものも存在する。しかして、このようなものであれば、長い配管や栽培ベッドを支持するための格別な支持フレームが不要になる。しかしながら、かかる構造のものは、栽培ベッドが必然的に培養液タンクよりも平面視において小さなものとなるため、栽培面積が限られるという不具合があり、栽培ベッドを大きくすると培養液タンクが不必要に大型化するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３―１８９２９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案は、以上説明したような課題を一挙に解消しようとするものであり、長い外部配管や支持フレームが不可欠であるという設計上の制限を無くすことができる上に、栽培ベッドの栽培面積を無理なく拡大することができる水耕栽培装置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】
【０００８】
本考案は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本考案に係る水耕栽培装置は、植物の根に培養液を触れさせるための栽培ベッドと、この栽培ベッドの中間部真下に配された培養液タンクと、この培養液タンクに貯留された培養液を前記栽培ベッド上に供給する給液機構と、前記培養液タンクの上方に位置させた排液口から前記栽培ベッド上の余剰培養液を順次前記培養液タンクに落下させる排液機構とを具備してなり、前記培養液タンクに前記栽培ベッドの中間部を直接又は間接的に支持させていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成のものであれば、栽培ベッドの中間部を培養液タンクに支持させているので、培養液の重みにより栽培ベッドが下方に撓むのを防止又は抑制しつつ該栽培ベッドを保持することができる。そのため、栽培ベッドを撓まないようにして一定姿勢に保持しておくための支持フレーム的な部材が必須のものではなくなる。仮に前記栽培ベッドを支持フレーム的な部材を介して培養液タンクに間接的に支持させる場合であってもその支持フレーム的な部材に高い強度が要求されることがなくなる。しかも、排液口を培養液タンクの上方に配しているので、栽培ベッド上の余剰培養液は、外部配管により案内することなく培養液タンク内に落下させることができる。なお、給液機構の給液口は栽培ベッドの中間部に配しても端部に配してもよいが、給液口を栽培ベッドの端部に配した場合でも、外部配管は、栽培ベッドの中間部に位置する培養液タンクから栽培ベッドの端部に至る長さ寸法のもので十分である。そして、給液口を栽培ベッドの中間部に配した場合には、端部に配した場合よりも配管を短くすることができるのは勿論である。したがって、栽培ベッドの全長に相当するような長い外部配管が不要になる。
【００１０】
また、このような構成によれば、栽培ベッドを、中間部以外の部分がオーバーハングした状態で培養液タンクにより支持することが可能になるので、栽培ベッドの面積を培養液タンクの大型化を招くことなく拡大することができる。
【００１１】
前記栽培ベッドが、略水平に延在する長尺形状のものである場合には、この栽培ベッドの少なくとも長手方向の四半位置付近の二か所を前記培養液タンクに支持させておくのがバランス的に望ましい。ここで、図６に示すように、培養液の等分布荷重ｑを受ける同寸法Ｌの栽培ベッドを二点で支持する例として、栽培ベッドの長手方向の両端付近を支持する場合、及び栽培ベッドの長手方向の四半位置付近を支持する場合を比較検討する。なお、ここでは説明の簡略化のため培養液の流れを無視して、等分布荷重ｑが寸法Ｌ全体に作用すると仮定する。まず、図６（ａ）に示すように、栽培ベッドの両端付近を支持する場合には、二点で支持された間の寸法がＬの栽培ベッドにかかる荷重はＬｑであり、ヤング係数をＥ、断面２次モーメントをＩとして撓みの微分方程式により、曲げモーメントが栽培ベッドの中央部分で最大となり、最大撓みδ＝５ｑＬ４／３８４ＥＩ、最大撓み角θ＝ｑＬ３／２４ＥＩとなる。一方、図６（ｂ）に示すように、栽培ベッドの長手方向の四半位置付近を支持する場合には、二点で支持された間の寸法がＬ／２の栽培ベッドにかかる荷重は（Ｌ／２）ｑであり、上述したのと同様に、最大撓みδ’＝５ｑ（Ｌ／２）４／３８４ＥＩ、最大撓み角θ’＝ｑ（Ｌ／２）３／２４ＥＩと表すことができる。また、この場合における、支持された外側の両端の寸法がＬ／４の栽培ベッドにかかる荷重は（Ｌ／４）ｑであり、最大撓みδ”＝７ｑＬ４／６１４４ＥＩ、最大撓み角θ”＝ｑＬ３／１９２ＥＩと表すことができる。以上よりこれらを比較すると、撓みδ’及びδ”はそれぞれδの１６分の１及び約１１分の１、また、撓み角θ’及びθ”はともにθの８分の１となる。すなわち、比較的重量のある培養液は栽培ベッドに撓みを与えやすいにもかかわらず、栽培ベッドの長手方向の四半位置付近の二か所を前記培養液タンクに支持させておけば、栽培ベッドの両端付近の二か所を支持させておく場合よりも、撓みを抑制することができる。また、撓みを抑制することにより栽培ベッドの変形を抑制でき、培養液が外部に流出することを防ぐこともできる。
【００１２】
前記給液機構の給液口を栽培ベッドの中間部に配する場合には、前記栽培ベッドに、前記給液口から供給される培養液をその栽培ベッドの端部を経由させて前記排液機構に導くための流路形成部材を具備させておくことが、培養液を栽培ベッドの全域に満遍なく流通させる上で好ましい。
【００１３】
前記栽培ベッドが、略一定幅をなす長尺な流液領域を有したものである場合の好適な態様としては、前記流路形成部材を、前記流液領域の長手方向両端部以外の部位を幅方向に２分割する直線壁状のものにしておき、前記流路形成部材を挟んだ両側に前記排液路の排液口と、前記給液機構の給液口とを配した態様を挙げることができる。
【考案の効果】
【００１４】
本考案は、以上のような構成であるから、長い外部配管や剛性の高い支持フレームが不可欠であるという設計上の制限を無くすことができる上に、栽培ベッドの栽培面積を無理なく拡張することができる水耕栽培装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る水耕栽培装置を示す全体斜視図。
【図２】同水耕栽培装置を示す分解斜視図。
【図３】同水耕栽培装置を示す平面図。
【図４】図３におけるＡ―Ａ線断面図。
【図５】同水耕栽培装置の栽培ベッドを示す平面図。
【図６】栽培ベッドの撓みの原理について示す説明図。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
以下、本考案の一実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。
【００１７】
この水耕栽培装置１は、図１乃至図４に示すように、植物の根に培養液を触れさせるための栽培ベッド２と、この栽培ベッド２の中間部真下に配された培養液タンク５と、この培養液タンク５に貯留された培養液を前記栽培ベッド３上に供給する給液機構６と、前記培養液タンク５の上方に位置させた排液口７１、７２から前記栽培ベッド２上の余剰培養液を順次前記培養液タンク５に落下させる排液機構７とを具備してなる。
【００１８】
前記栽培ベッド２は、図１乃至図５に示すように、主に発泡スチロールにより形成されており、略水平に延在する長尺形状のものである。具体的には、前記栽培ベッド２は、底板２１及び４つの側板２２から成る箱状を成しており、植物ｐの根に培養液を触れさせるために培養液を一定量貯留しておくことができるようにしているとともに、一定幅をなす長尺な流液領域２３を有する。また、前記栽培ベッド２は、前記給液機構６から供給される培養液をその前記栽培ベッド２の端部２６を経由させて前記排液機構７に導くための流路形成部材２４を備えている。具体的には、前記流路形成部材２４は、前記底板２１上に設けられた前記流液領域２３の長手方向両端部２６以外の部位を幅方向に２分割する直線壁状のものであり、前記栽培ベッド２と同様に発泡スチロールにより形成されている。さらに、前記流路形成部材２４を挟んだ両側に前記排液機構７の排液口７１、７２と、前記給液機構６の給液口６１とを配している。
【００１９】
前記栽培ベッド２の上方には複数の培地ｍを一定間隔に保持するための培地用パネル３が設けられているとともに、栽培ベッド２の下方には前記栽培ベッド２を保護するためのベッド受け台４が設けられている。
【００２０】
前記培地用パネル３は、図１乃至図４に示すように、前記栽培ベッド２内に嵌め込んで使用するものであり、例えば、前記栽培ベッド２の側板２２内側に設けられたリブ２２１及び前記流路形成部材２４に添設することにより、前記栽培ベッド２の底板２１から浮かせた状態で保持し得るようにしてある。この前記培地用パネル３は、主に発砲スチロールにより形成されており、前記栽培ベッド２の側板２２間に収容される寸法の長尺形状のものである。この培地用パネル３は、前記培地ｍを保持するために所定のピッチで設けられた複数の開口部３１を有している。この前記開口部３１に、例えば連続気泡発泡体製の培地ｍを装着している。また、前記栽培ベッド２の中間部に培養液を供給するための前記給液口６１として、前記培地用パネル３の中間部には孔が設けられている。
【００２１】
前記ベッド受け台４は、図１乃至図４に示すように、例えばプラスチック段ボール等の合成樹脂製であり、前述した培地用パネル３に使用される素材よりも破損しにくい素材により形成されており、前記栽培ベッド２の側板２２で囲まれる空間よりも大きい寸法を有する長尺形状のものである。このベッド受け台４は、底板４１及び４つの側板４２から成る箱状を成しており、前記栽培ベッド２を保護している。また、前記底板４１には、前記栽培ベッド２の排液口７１から排出された培養液を、前記ベッド受け台４の下方に位置させた前記培養液タンク５に落下させる排液口７２を具備している。すなわち、前記栽培ベッド２は、このベッド受け台４を介して前記培養液タンク５に間接的に支持されることとなる。
【００２２】
前記培養液タンク５は、図１乃至図４に示すように、例えば合成樹脂製のもので、底板５１及び４つの側板５２から成る箱状を成しており、前記栽培ベッド２の排液口７１から排出された培養液を貯留しておくことができるようにしている。そして、前記側板５２のうち長手方向の２つの側板５２１により、前記栽培ベッド２の中間部、具体的には長手方向の四半位置２５付近の二か所を支持している。
【００２３】
前記給液機構６は、図１乃至図４に示すように、前記培地用パネル３に設けられた給液口６１と、前記培養液タンク５内に設けられた液体ポンプ６２と、この液体ポンプ６２により吸引された培養液を前記給液口６１まで運ぶ給液管６３とから成る。前記給液口６１は、前記栽培ベッド２の中間部に培養液を供給するために前記培地用パネル３に設けられた孔であり、前記栽培ベッド２の底板２１に設けられた排液口７１と前記流路形成部材２４を挟んで反対側に設けられている。前記液体ポンプ６２は、例えば、遠心式で水中据付型の自吸式ポンプであり、前記培養液タンク５に貯留された培養液を前記栽培ベッド２上に供給する通常のものであるため説明を省略する。
【００２４】
前記排液機構７は、図２、図４及び図５に示すように前記栽培ベッド２に設けられた排液口７１及び前記ベッド受け台４に設けられた排液口７２と、これら排液口７１、７２に設けられた排液管７３と、前記排液口７１、７２及び前記排液管７３の間に生ずる隙間を詰めて培養液の漏れを抑制するためのパッキング７４とから成る。前記排液口７１、７２は、前記栽培ベッド２の底板２１に設けられた円形の孔、及びこれと同寸法で前記ベッド受け台４の底板４１に設けられた孔からなる。すなわち、前記培養液タンク５の上方に位置させた前記栽培ベッド２及び前記ベッド受け台４に設けられた前記排液口７１、７２から前記栽培ベッド２上の余剰培養液を順次前記培養液タンク５に落下させるようにしている。前記排液管７３は、例えば合成樹脂製のパイプであり、前記排液口７１、７２の孔よりも小さい寸法に設定してある。また、この排液管７３は、前記排液口７１、７２に対して上下方向に昇降可能に設けられている。したがって、前記栽培ベッド２上の培養液の水深を調整することができるとともに、前記栽培ベッド２の各部において培養液の水深を一定に保つことができる。具体的には、栽培において比較的培養液を多く必要とする発芽時期には、前記排液管７３の上端を前記栽培ベッド２の底板２１から長めに突出させることにより、前記栽培ベッド２上の培養液の水深を比較的深くすることができる。一方、発芽後、生育が進んだ状態では、前記排液管７３の上端を前記栽培ベッド２の底板２１から短めに突出させることにより、栽培ベッド２上の培養液の水深を比較的浅くして根の一部を空気に触れさせるようなこともできる。前記パッキング７４は、具体的には、ゴム製のものであり、前記栽培ベッド２上の培養液が前記排液管７３を通ることなく前記培養液タンク５に落下することを防止するために設けられている。
【００２５】
以上の構成において、このような水耕栽培装置１で前記液体ポンプ６２を稼動させたときには、培養液は以下のように環流する。すなわち、前記培養液タンク５内に貯留された培養液は、前記液体ポンプ６２により吸い上げられ、前記給液管６３内を通って前記培地用パネル３に設けられた前記給液口６１から前記栽培ベッド２に向かって流出される。この前記給液口６１から流れ込んだ培養液は、前記栽培ベッド２の端部２６を経由して前記排液口７１、７２へと流れ込む。すなわち、この栽培ベッド２においては、培養液が前記流路形成部材２４を介して反対側まで流れるため、図５に矢印で示すような流れが発生することとなる。また、前記排液口７１、７２から排出された培養液は、前記培養液タンク５へと流れ込んで貯留され、前記液体ポンプ６２により再び吸い上げられることにより環流する。なお、このような培養液の環流により培養液の容量や濃度に変化が起こる。そのため、前記培養液タンク５には、培養液の残量を確認したり、培養液の補給を行ったりするための窓５３が設けられており、前記栽培ベッド２には、図示しない濃度測定器が設けられている。
【００２６】
以上のような構成とすることにより、本実施例に係る水耕栽培装置は、植物ｐの根に培養液を触れさせるための前記栽培ベッド２と、この栽培ベッド２の中間部真下に配された前記培養液タンク５と、この前記培養液タンク５に貯留された培養液を前記栽培ベッド２上に供給する前記給液機構６と、前記培養液タンク５の上方に位置させた排液口７１、７２から前記栽培ベッド２上の余剰培養液を順次前記培養液タンク５に落下させる排液機構７とを具備してなり、前記培養液タンク５に前記栽培ベッド２の中間部を支持させているので、培養液の重みにより前記栽培ベッド２が下方に撓むのを防止又は抑制しつつ該栽培ベッド２を保持することができる。特に、前記栽培ベッド２の長手方向四半位置２５のみならず、中間部全域を前記培養液タンク５により支持しているので、より撓みを防止又は抑制することができる。しかも、前記排液口７１、７２を前記培養液タンク５の上方に配しているので、前記栽培ベッド２上の余剰培養液は、前記排液機構７により外部配管により案内することなく前記排液管７３を利用して最短経路で前記培養液タンク５内に落下させることができる。また、前記栽培ベッド２を、中間部以外の部分がオーバーハングした状態で前記培養液タンク５により支持され得るので、栽培ベッドの面積を前記培養液タンク５の大型化を招くことなく拡大することができる。
【００２７】
また、前記栽培ベッド２が、前記流液領域２３の長手方向両端部２６以外の部位を幅方向に２分割する直線壁状の前記流路形成部材２４を有しており、前記流路形成部材２４を挟んだ両側に前記排液機構７の排液口７１、７２と、前記給液機構６の給液口６１とを配しているので、前記給液口６１から流入された培養液を前記栽培ベッド２の全域に満遍なく流通させることができる。
【００２８】
さらに、前記ベッド受け台４が、前記栽培ベッド２を保護しているため、前記栽培ベッド２の破損の可能性を有効に低減することができる。また、前記ベッド受け台４を箱状のにものにしているので、万が一前記栽培ベッド２から培養液があふれ出ても、その培養液を前記ベッド受け台４により受け止めて、前記培養液タンク５に戻すことができる。
【００２９】
また、前記栽培ベッド２と前記培地用パネル３を分離可能にしているため、前記排液口７１、７２に植物の根等が詰まることを抑制することができるとともに、植物に合わせて種々の培地用パネルに変更させることができる。
【００３０】
さらに、前記排液機構７が、上下方向に位置変更可能に設けられた前記排液管７３を有しているので、この前記排液管７３の位置を調節することにより前記栽培ベッド２内の水深を調整することができる。
【００３１】
なお、本考案は、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。
【００３２】
例えば、栽培ベッドの中間部のみを直接または間接的に支持させているもののみならず、水耕栽培装置全体の安定性をより高めるために、さらに、栽培ベッドの両端部を別部材等により補助的に支持するものであってもよい。
【００３３】
また、栽培ベッドの中間部以外の部分がオーバーハングした状態で、この水耕栽培装置全体を、別体で囲うように受けるものであれば、水漏れをより効果的に防止することができる。
【００３４】
さらに、培地用パネルは、本実施形態のものに限られず、ロックウールあるいはハイドロコーンを充填したポット等の培地を装着しうるものであってもよい。また、前記開口部のピッチは本実施形態に限られるものでない。例えば、開口部のピッチが異なる種々の培地用パネルを栽培する植物に合わせて種々変更することにより、前記栽培ベッドと組み合わせて使用することができる。
【００３５】
また、栽培ベッドの底板及び側板は、一体成形したものに限られず、別部材で構成してもよい。さらに、栽培ベッドの底板又は側板には、前記ベッド受け台と連通する孔を設けてもよい。このようなものであれば、栽培ベッドに設けられた排液口がなんらかの原因で詰まったりした場合に、栽培ベッド上の培養液を好適にベッド受け台へと逃がすことができ、そのベッド受け台の排液口から培養液タンクに培養液を戻すことができる。このような作用を特に円滑に行わせるには、栽培ベッドを発泡スチロール等の軽量な素材で形成し培養液中に浮かぶようにするか、もしくは、栽培ベッドの底壁外面にあふれ出た培養液を排液口へ案内するための溝を設けておくのがよい。
【００３６】
また、前記流路形成部材は、前記実施形態のものに限られず、給液口から導入された培養液を流液領域の略全体に行き渡らせた後に排液口に案内し得るようなものであればどのようなものであってもよい。さらに、前記流路形成部材及びリブは栽培ベッドの底板や側板と一体に成形されるものに限られず、別部材によって構成されるものであってもよい。
【００３７】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１…水耕栽培装置
２…栽培ベッド
２３…流液領域
２４…流路形成部材
２５…四半位置
２６…端部
５…培養液タンク
６…給液機構
６１…給液口
７…排液機構
７１、７２…排液口
【図１】
0003151697.tif 000003
【図２】
0003151697.tif 000004
【図３】
0003151697.tif 000005
【図４】
0003151697.tif 000006
【図５】
0003151697.tif 000007
【図６】
0003151697.tif 000008