(57)【要約】【課題】高水位状態と低水位状態を電気的な制御によらずに行えるようにし、また、植物の成長に合せて養液の水位を最適にする。【解決手段】水位調整器６は、第１流出口６１ａおよび当該第１流出口６１ａよりも低い位置に設けられた第２流出口６１ｂを有するオーバーフロー管６１と、上記第２流出口６１ｂを閉じる閉状態と開く開状態を形成するように設けられた弁部材６２と、未膨張状態では上記弁部材６２の閉状態を形成し、水吸収による膨張状態では上記弁部材６２を移動させて開状態にする水膨張部材６３と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流出口および当該第１流出口よりも低い位置に設けられた第２流出口を有するオーバーフロー管と、上記第２流出口を閉じる閉状態と開く開状態を形成するように設けられた弁部材と、未膨張状態では上記弁部材の閉状態を形成し、水吸収による膨張状態では上記弁部材を移動させて開状態にする水膨張部材と、を備えたことを特徴とする水位調整器。
【請求項２】
請求項１に記載の水位調整器において、上記第２流出口は上記オーバーフロー管の周壁部に形成されており、上記弁部材および上記水膨張部材は上記オーバーフロー管の外周部に設けられていることを特徴とする水位調整器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水位調整器が設けられた栽培トレイと、上記栽培トレイに設けられた植物配置板と、上記栽培トレイへ養液を供給する養液供給システムと、を備えたことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項４】
請求項３に記載の植物栽培装置において、上記第１流出口により決定される養液の水位は、上記植物配置板の下面または下面よりも下であって栽培開始時の植物の根の先端部よりも上の位置にあることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の植物栽培装置において、植物の栽培開始から所定期間の経過後に、上記養液で膨張した上記水膨張部材で上記開状態が形成されることにより上記第２流出口の位置にまで水位が下がり、上記所定期間の経過後の植物の根の先端部が上記養液に浸る一方で根の元部側は上記養液の上方に位置して空気に触れることを特徴とする植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水位を調整する水位調整器およびこの水位調整器を用いた植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物栽培装置として、栽培トレイに張った水の上に植物配置板を浮かべ、水位の変動とともに上記植物配置板も上下する装置、或いは、上記植物配置板が上記栽培トレイに固定されており、上記植物配置板と水面との間に隙間が設けられる装置などが知られている。
【０００３】
また、特許文献１には、ポンプの運転をタイマーによりオン／オフ制御することにより、ポンプの運転のオンをタイマーが定める高水位形成時間だけ継続することによって栽培槽の内部の水位を高水位レベルに設定し、栽培ベッド上に支持した植物の根をその高水位レベルに設定される栽培養液の水中に位置可能にするとともに、ポンプの運転のオフをタイマーが定める低水位形成時間だけ継続することによって栽培槽の内部の水位を低水位レベルに設定し、栽培ベッド上に支持した植物の根をその低水位レベルに設定される栽培養液の上部の空中に位置可能にするように、栽培槽の内部の栽培養液を間欠供給及び水位調整する植物栽培装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１０１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記栽培トレイに張った養液の上に直接に植物配置板を浮かべる構造では、上記植物配置板の下面に養液が付着して藻が発生しがちとなる。また、上記植物配置板の下面から出ている植物の根の全体が養液に浸るため、根腐れの問題が生じる。
【０００６】
また、上記植物配置板が上記栽培トレイに固定される構造では、上記植物配置板の下面から植物の根が十分に伸びていないときに上記植物配置板と水面との間に大きな隙間が生じると、植物が水を吸い上げられずに枯れるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載された植物栽培装置では、高水位状態と低水位状態を形成するために、養液を汲み上げるポンプをタイマー制御する必要があり、植物栽培システムが複雑化する。
【０００８】
この発明は、高水位状態と低水位状態を電気的な制御によらずに行えるようにすること、また、植物の成長に合せて養液の水位を最適にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の水位調整器は、上記の課題を解決するために、第１流出口および当該第１流出口よりも低い位置に設けられた第２流出口を有するオーバーフロー管と、上記第２流出口を閉じる閉状態と開く開状態を形成するように設けられた弁部材と、未膨張状態では上記弁部材の閉状態を形成し、水吸収による膨張状態では上記弁部材を移動させて開状態にする水膨張部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成であれば、上記水膨張部材における水吸収による膨張によって上記弁部材を移動させて上記開状態を形成するので、高水位状態と低水位状態を電気的な制御によらずに行えることになる。
【００１１】
上記第２流出口は上記オーバーフロー管の周壁部に形成されており、上記弁部材および上記水膨張部材は上記オーバーフロー管の外周部に設けられていてもよい。
【００１２】
また、この発明の植物栽培装置は、上記水位調整器が設けられた栽培トレイと、上記栽培トレイに設けられた植物配置板と、上記栽培トレイへ養液を供給する養液供給システムと、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成であれば、上記栽培トレイ内に供給された養液の高水位状態と低水位状態を電気的な制御によらずに行えることになる。
【００１４】
上記第１流出口により決定される養液の水位は、上記植物配置板の下面または下面よりも下であって栽培開始時の植物の根の先端部よりも上の位置にあるようにしてもよい。上記養液の水位を上記植物配置板の下面よりも下にすると、藻の発生や根腐れを防止することができる。また、上記養液の水位が上記植物配置板の下面であるとしても、この状態が長期間続くようなことがなければ、藻の発生や根腐れは防止される。また、上記養液の水位は栽培開始時の植物の根の先端部よりも上の位置にあるので、上記植物配置板の下面から植物の根が十分に伸びていない期間中に植物が水を吸い上げられずに枯れるという問題を解消できる。
【００１５】
植物の栽培開始から所定期間の経過後に、上記養液で膨張した上記水膨張部材で上記開状態が形成されることにより上記第２流出口の位置にまで水位が下がり、上記所定期間の経過後の植物の根の先端部が上記養液に浸る一方で根の元部側は上記養液の上方に位置して空気に触れるようにしてもよく、これによれば、成長した植物の根に酸素を十分に供給することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明であれば、高水位状態と低水位状態を電気的な制御によらずに行うことができ、また、植物の成長に合せて養液の水位を最適にすることできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る植物栽培装置を示した説明図である。
【図２】図１の植物栽培装置で用いられている水位調整器を示した斜視図である。
【図３】図２の水位調整器における高水位状態を示す図であって、同図（Ａ）は水位調整器の斜視説明図、同図（Ｂ）は水位調整器の平面図、同図（Ｃ）は水位調整器の側面図である。
【図４】図２の水位調整器における低水位状態を示す図であって、同図（Ａ）は水位調整器の斜視説明図、同図（Ｂ）は同平面図、同図（Ｃ）は同側面図である。
【図５】同図（Ａ）および同図（Ｂ）は、図１の植物栽培装置における水位調整の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の一実施形態に係る植物栽培装置１の概略構成を示した説明図である。上記植物栽培装置１は空調設備等が配備された栽培ルーム１０内に配置される。また、上記植物栽培装置１においては、栽培トレイ２が上下方向に４段に配置された構成部分を２組備えているが、このような配置態様に限定されるものではない。各栽培トレイ２には、例えばスチロール板からなる植物配置板（栽培ベッド、水耕ベッドなどとも言う）２１が固定状態に配置されており、栽培トレイ２に供給される養液の水位で位置が上下することのないようにしてある。上記植物配置板２１には複数の苗収容部が形成されており、各苗収容部に植物苗がセットされる。
【００１９】
上記植物栽培装置１における養液タンク３内には硝酸態窒素等の養分が溶け込んだ養液が貯留されている。上記養液は養液循環システム５のポンプ５１により汲み上げられて循環主パイプ５２に供給されるようになっている。上記循環主パイプ５２の上端部は、最上段に位置する栽培トレイ２よりも上方に位置している。また、上記循環主パイプ５２の先端部には、循環パイプ５３が設けられている。各循環パイプ５３はその養液供給口を下方に向けて配置されている。
【００２０】
また、各栽培トレイ２には、その下段側に位置する栽培トレイ２に養液を供給する循環パイプ５４が設けられている。各循環パイプ５４の下端は下方に向けて配置されており、各循環パイプ５４の上端部は上段側の栽培トレイ２の底部に接続されている。そして、上記循環パイプ５４の上端部には、水位調整器６が上記栽培トレイ２の底部よりも上側に突き出て設けられている。
【００２１】
また、最下段に位置する栽培トレイ２には養液戻しパイプ５５が接続されている。この養液戻しパイプ５５の下端部は上記養液タンク３に向けられて位置している。そして、上記養液戻しパイプ５５の上端部にも上記水位調整器６が上記栽培トレイ２の底部よりも上側に突き出て設けられている。
【００２２】
各栽培トレイ２の上方位置には、照明装置４が設けられている。この照明装置４としては例えば蛍光灯や発光ダイオードが用いられる。
【００２３】
上記水位調整器６は、図２に示しているように、オーバーフロー管６１と、弁部材６２と、水膨張部材６３とを備える。
【００２４】
上記オーバーフロー管６１は、例えば、上記循環パイプ５４または上記養液戻しパイプ５５と同一径の円筒形状を有する塩化ビニール製のパイプからなる。上記オーバーフロー管６１は、上記循環パイプ５４または上記養液戻しパイプ５５の上端部に接着される構造でも良いし、上記循環パイプ５４または上記養液戻しパイプ５５の上端部自体がオーバーフロー管６１となる構造でもよい。
【００２５】
上記オーバーフロー管６１の上端開口は養液をオーバーフローさせる第１流出口６１ａを成す。上記第１流出口６１ａにより決定される養液の水位は、上記植物配置板２１の下面よりも下であって栽培開始時の植物の根の先端部よりも上の位置にあるようにしている。
【００２６】
また、上記オーバーフロー管６１の周壁面には、上記第１流出口６１ａよりも低い位置に第２流出口６１ｂが形成されている。上記第２流出口６１ｂの下端位置は、所望する低水位の高さとされる。また、上記第２流出口６１ｂの開口面積は、単位時間あたりの養液流出量が上記ポンプ５１により各栽培トレイ２に供給される単位時間あたりの養液供給量よりも多くなるように設定される。
【００２７】
上記弁部材６２は、上記オーバーフロー管６１の外周部に上下方向に摺動自在に外嵌された円筒部材から成り、下側に位置しているときに上記第２流出口６１ｂを閉じる閉状態を形成し、上方向に移動したときに上記第２流出口６１ｂを開く開状態を形成する。また、上記弁部材６２は、上記第２流出口６１ｂが未全開であって養液流出量よりも上記養液供給量が多い段階において上記弁部材６２の上端が上記オーバーフロー管６１の上端を越えないような高さに設定されている。すなわち、上方向に移動した上記弁部材６２の上端面によって養液の水位が変化しないようにしている。
【００２８】
上記水膨張部材６３は、上記オーバーフロー管６１の外周部に配置されており、上面は上記弁部材６２の下面に接し、下面は上記栽培トレイ２の底面に接するようになっている。そして、この水膨張部材６３は、未膨張状態では上記弁部材６２の上記閉状態を形成し、水吸収による膨張状態では上記弁部材６２を上方向に移動させて上記開状態にする。上記水膨張部材６３は、例えば、水膨張シール材として用いられる水膨張ゴムや吸水性ポリマー等を利用して作製することができる。このような水膨張シール材等には膨張と収縮を何度も繰り返すことができるものがある。また、このような水膨張シール材等は所望の膨張率や膨張期間を設定できるようになっている。
【００２９】
また、上記水膨張部材６３は、未膨張時において上記弁部材６２の下面を上記第２流出口６１ｂの下端の下方に位置させる高さを有するとともに、膨張後において上記弁部材６２の下面を上記第２流出口６１ｂの上端よりも上に位置させる膨張率を有している。また、上記水膨張部材６３は、Ｃ字状に形成されて切欠き部６３ａを有しており、上記切欠き部６３ａの上方に上記第２流出口６１ｂが位置するように配置される。
【００３０】
そして、上記水膨張部材６３は、上記膨張によって上記第２流出口６１ｂを開状態とするのに所定期間（例えば、４〜７日）を必要とするようになっている。すなわち、上記養液の水位を下げるのに上記所定期間が必要になるようにしてあり、この所定期間は栽培する植物の根の成長速度に応じて設定されることになる。
【００３１】
上記水位調整器６によれば、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、養液が上記第１流出口６１ａから上記オーバーフロー管６１内に流出する高水位状態を形成することができる。一方、図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、上記水膨張部材６３が膨張して上記第２流出口６１ｂが開くと、上記養液が上記第２流出口６１ｂから流出し、上記養液の水位が上記第２流出口の位置まで下がる低水位状態が形成される。
【００３２】
そして、上記植物栽培装置１の高水位状態においては、図５（Ａ）に示すように、上記養液の水位は上記植物配置板２１の下面よりも下にあるので、藻の発生や根腐れを防止することができる。また、上記養液の水位は栽培開始時の植物の根に達する位置にあるので、上記植物配置板２１の下面から植物の根が十分に伸びていない期間中に植物が水を吸い上げられずに枯れるという問題を解消できる。
【００３３】
一方、栽培開始から上記所定期間の経過後に低水位状態が形成され、この低水位状態では、図５（Ｂ）に示すように、上記養液の水位が上記第２流出口６１ｂの位置まで下がり、成長した植物の根の先端側が上記養液に浸る一方で上記根の元側は上記養液の上方で空気に触れることになる。これにより、成長した植物の根に酸素を十分に供給することができる。
【００３４】
すなわち、上記植物栽培装置１によれば、上記第１流出口６１ａに基づく高水位状態を、栽培植物が小さくて根が十分に伸びていない段階で形成することができる。そして、栽培開始から所定期間の経過後に上記養液で膨張した上記水膨張部材６３で上記開状態が形成されることにより上記養液の水位が上記第２流出口の位置に下がる低水位状態が形成される。そして、このような養液の水位調整が電気的制御によらずに行えるので、栽培システムの低コスト化が図れる。
【００３５】
なお、上記の実施形態では、上記植物栽培装置１の高水位状態においては、上記養液の水位が上記植物配置板２１の下面よりも下であるとしたが、これに限らない。上記養液の水位が上記植物配置板２１の下面とされて当該下面に養液が付着する状態になるとしても、この養液付着状態が長期間続くようなことがなければ、藻の発生や根腐れは防止される。上記実施形態では、上記養液付着状態は上記所定期間（例えば、４〜７日）続くことになる。また、上記植物配置板２１を固定したが、これに限らない。上記植物配置板２１は、栽培トレイ２に供給される養液の水位によって一定範囲で浮上する（位置が上下する）ようになっていてもよい。上記一定範囲は上記第２流出口６１ｂの位置よりも上方とされる。この場合、上記一定範囲で上記植物配置板２１が浮上している間、上記養液の水位が上記植物配置板２１の下面となる状態が続くことになる。
【００３６】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１      植物栽培装置
２      栽培トレイ
２１    植物配置板
３      養液タンク
４      照明装置
５      養液循環システム（養液供給システム）
５１    ポンプ
５２    循環主パイプ
５４    循環パイプ
６      水位調整器
６１    オーバーフロー管
６１ａ  第１流出口
６１ｂ  第２流出口
６２    弁部材
６３    水膨張部材
６３ａ  切欠き部
【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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