(57)【要約】      （修正有）【課題】植物の生育状態等を観賞できると共に、コストの低減および小型化を図り、更に、養液の溢れ出しなどが生じない水耕栽培装置を提供する。【解決手段】ショーケース２内の栽培室２ｃには、水耕栽培用の養液２７をそれぞれ貯留する複数の栽培トレイ３が、上下方向に複数段に設置され、各栽培トレイ３は、養液２７を他の栽培トレイ３との間で流通させることなく、個別に貯留するものであり、各栽培トレイ３の養液２７に、エアポンプ１０からの空気を、エアホース１２を介してエア噴出ホース１６に供給し、養液２７内で噴出させて気泡を発生させる水耕栽培装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を水耕栽培する水耕栽培装置であって、
内部の栽培室を外部から目視可能なショーケースを備え、
前記栽培室には、水耕栽培用の養液をそれぞれ貯留する複数の栽培トレイが、上下方向に複数段に設置され、
前記各栽培トレイは、前記養液を他の栽培トレイとの間で流通させることなく、個別に貯留するものであり、
前記各栽培トレイの養液に、空気を供給して気泡を発生させる空気供給手段を設ける、
ことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】
前記空気供給手段は、
空気を圧送するエアポンプと、
前記エアポンプからの前記空気を前記栽培トレイに供給する供給管路と、
前記供給管路からの空気を前記栽培トレイの前記養液内に噴出させて気泡を発生させる噴出部とを備える、
請求項１に記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
前記供給管路が、弾力性を有する配管であり、
前記噴出部が、弾力性を有する配管に形成した噴出孔である、
請求項２に記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記栽培トレイは、貯留されている前記養液の液位を確認するための液位確認窓を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水耕栽培装置。
【請求項５】
前記栽培室と仕切られて、該栽培室の空気が流通する空調通路と、
前記空調通路に設置されて空気を加熱する加熱器と、
前記空調通路に設置されて空気を冷却する冷却器と、
前記栽培室からの空気を吸込んで前記空調通路を通して前記栽培室に吹き出す送風手段と、
前記栽培室内の温度が設定温度になるように、前記加熱器及び冷却器を制御する制御部とを備える、
請求項１ないし４のいずれかに記載の水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を水耕栽培する水耕栽培装置に関し、更に詳しくは、植物の生育状態などを外部から観賞できる水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の健康志向の高まりから無農薬野菜の栽培ができる水耕栽培に関心が集まっている。
【０００３】
この種の水耕栽培装置では、栽培室内に、植物を水耕栽培するための複数の栽培トレイが上下方向に多段に設置されている。各栽培トレイには、水耕栽培用の養液が貯留されており、各栽培トレイの上方には、植物に光を照射する光源が設置されている。
【０００４】
各栽培トレイは、養液を循環させるための循環パイプで上下に順次連結されており、下方に設置された養液タンクからの養液を、循環ポンプによって汲み上げて最上段の栽培トレイに供給し、最上段の栽培トレイから順次下段の栽培トレイに供給し、最下段の栽培トレイへ供給した後、養液タンクに戻す、という循環を繰り返しており、養液は各栽培トレイを循環して供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、店舗やオフィス等において、水耕栽培を行ってその生育の様子を観賞できるようにした水耕栽培装置の要求が高まっているが、かかる水耕栽培装置では、設置スペースに限りがあるため、小型化が要求される。
【０００７】
しかしながら、養液を循環させる循環方式の水耕栽培装置では、循環ポンプ及び養液タンクを設置するスペースを確保せざるを得ず、そのことが装置の小型化の妨げになっている。なお、循環ポンプの設置スペースを省略するために、循環ポンプとして、養液タンク内に投げ入れる簡易タイプのポンプを用いた装置もあるが、投げ入れ式の簡易タイプのポンプは故障しやすく、寿命が短いという別の課題がある。
【０００８】
また、養液は、植物吸収や蒸発等により目減りするので、目減りした分、補給する必要があるが、養液を循環させているときには、循環流路を流れる全体の養液量を把握するのが難しく、熟練した作業者でないと、養液タンクへの養液の補給量が多目になりがちである。このため、栽培トレイの清掃、植物の収穫や新たな植え付けを行う場合などに、装置を停止させて循環ポンプを止めて作業を行っていると、循環流路の養液が、重力によって下方へ流れて養液タンクに戻り、養液タンクから養液が溢れ出して周囲を汚してしまううえ、溢れ出した養液は、装置の故障の原因にもなる。
【０００９】
更に、複数の各栽培トレイには、養液タンクからの養液が循環するので、栽培トレイ毎に、異なる成分や濃度の養液とすることができず、このため、栽培トレイ毎に、種類や生育段階などの異なる植物を栽培することができない。
【００１０】
また、各栽培トレイが配置されている栽培室は、室温調整されているが、養液タンクは、通常、前記栽培室と断熱壁によって隔離された機械室に設置されるために、養液タンクの養液の液温は、外気温の影響を受けて変動する。このような温度変動のある養液の循環は、栽培室の室温調整に悪影響を及ぼし、室温調整が不安定になる場合がある。
【００１１】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、植物の生育状況などを観賞できると共に、小型化及び低コスト化を図り、更に、養液が溢れ出すといったことのない作業性が良好な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】
【００１２】
（１）本発明は、植物を水耕栽培する水耕栽培装置であって、内部の栽培室を外部から目視可能なショーケースを備え、前記栽培室には、水耕栽培用の養液をそれぞれ貯留する複数の栽培トレイが、上下方向に複数段に設置され、前記各栽培トレイは、前記養液を他の栽培トレイとの間で流通させることなく、個別に貯留するものであり、前記各栽培トレイの養液に、空気を供給して気泡を発生させる空気供給手段を設ける。
【００１３】
ショーケースは、内部の栽培室を目視可能であればよく、該ショーケースを構成する面の少なくとも一部を、内部が目視できるように透明ガラスやアクリル樹脂などの透明材料から構成するのが好ましく、例えば、扉や窓などを透明材料で構成してもよい。
【００１４】
本発明によると、ショーケース内の栽培室を外部から目視できるので、植物の生育状況等を観賞でき、しかも、栽培トレイは、他の栽培トレイとの間で養液を流通させることなく、個別に貯留する、いわゆる、養液を循環させない非循環方式としているので、養液を循環させるための循環ポンプや養液タンク等が不要となり、その分、部品点数が減ってコストダウンと小型化を図ることができる。また、各栽培トレイの養液には、空気を供給して気泡を発生させるので、養液中の溶存酸素量を高めることができる。
【００１５】
また、養液を循環させる循環方式の従来例では、多段に設置された栽培トレイの最上段まで養液を汲み上げて循環させるために比較的大きな電力で駆動する循環ポンプが必要であったが、本発明では、電力消費の多い循環ポンプが不要になる分、ランニングコストの削減が図れる。また、省スペースを図るために養液タンクに投げ入れるタイプの循環ポンプは防水性能の経年劣化により故障を起こし易いが、本発明はそのような循環ポンプも不要となるので、装置を長期間安定に動作させることができる。
【００１６】
また、養液タンクの養液を各栽培トレイに循環させる循環方式ではないので、栽培トレイの清掃、植物の収穫や新たな植え付けを行う際に、装置を停止させても、養液タンクから養液が溢れ出すことはない。
【００１７】
更に、各栽培トレイは、個別に養液を貯留しているので、養液の成分や濃度をトレイ毎に個別に調整することが可能となるので、栽培トレイ毎に種類や生育段階などの異なる植物を栽培することができる。
【００１８】
（２）本発明の好ましい実施態様では、前記空気供給手段は、空気を圧送するエアポンプと、前記エアポンプからの前記空気を前記栽培トレイに供給する供給管路と、前記供給管路からの空気を前記栽培トレイの前記養液内に噴出させて気泡を発生させる噴出部とを備える。
【００１９】
この実施態様によると、エアポンプからの圧縮された空気を、供給管路を介して噴出部から養液内に噴出して気泡を生じさせるので、養液内の溶存酸素の量を高めることができる。
【００２０】
また、エアポンプは一般に、養液を循環させる循環ポンプ（ウォーターポンプ）に比して電力消費が少ないので、従来に比してランニングコストを低減することができる。
【００２１】
（３）本発明の他の実施態様では、前記供給管路が、弾力性を有する配管であり、前記噴出部が、弾力性を有する配管に形成した噴出孔である。
【００２２】
この実施態様によると、供給管路を、弾力性を有する配管、例えば、ゴム製や樹脂製のホースなどで構成することができると共に、噴出部を前記ホース等に形成した噴出孔で構成することができ、コストの低減に有効であると共に、取扱いや設置作業が容易である。
【００２３】
（４）本発明の更に他の実施態様では、前記栽培トレイは、貯留されている前記養液の液位を確認するための液位確認窓を有する。
【００２４】
この実施態様によると、各栽培トレイの養液減少量や養液継ぎ足し時における継ぎ足し量を把握するのが容易となる。また、栽培トレイにおいて、直接水に肥料を溶かし込んで養液を調製する場合もあるが、かかる場合にその調製作業が容易となる。
【００２５】
（５）本発明の他の実施態様では、前記栽培室と仕切られて、該栽培室の空気が流通する空調通路と、前記空調通路に設置されて空気を加熱する加熱器と、前記空調通路に設置されて空気を冷却する冷却器と、前記栽培室からの空気を吸込んで前記空調通路を通して前記栽培室に吹き出す送風手段と、前記栽培室内の温度が設定温度になるように、前記加熱器及び冷却器を制御する制御部とを備える。
【００２６】
養液タンクの養液を、各栽培トレイに循環させる循環方式の従来例では、通常、養液タンクが栽培室外に設置されるので、外気温の影響を受けて養液の温度が変動するが、この実施態様によると、各栽培トレイに貯留されている養液は、室温が調整された栽培室内にあるので、液温が安定する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、植物の生育状態等を観賞できると共に、養液を循環させるための循環ポンプ及び養液タンクが不要となるので、コストダウンと装置の小型化を図ることができる。更に養液の循環を行わないので、装置を停止させた際に、養液が養液タンクから溢れる等の不具合が生じることもない。各栽培トレイの養液には、空気を供給して気泡を発生させるので、養液中の溶存酸素の量を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の水耕栽培装置の正面図である。
【図２】図１の縦断側面図である。
【図３】栽培室内の空気の流れおよび栽培トレイの養液への空気の流れを示す縦断側面図である。
【図４】栽培トレイに組込まれるエア噴出ホースおよび定植プレート等の分解斜視図である。
【図５】栽培トレイの養液中におけるエア噴出ホースからのエアの噴出状態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）定植プレートが装着された栽培トレイの斜視図であり、（ｂ）は植物を定植した状態の要部の拡大断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置１の正面図であり、図２は、その縦断側面図である。
【００３０】
水耕栽培装置１は、箱状のショーケース２を備えており、このショーケース２の正面には、内部の栽培室２ａを外部から目視できるように、無色透明のガラスからなる開閉扉２ｃが左右（図１の左右）方向にスライド可能に設けられている。
【００３１】
栽培室２ａ内には、上下方向に複数段、この例では４段の栽培棚１１が、左右両側に２本ずつ設置された支柱２５間に架設されている。各栽培棚１１には、養液２７を貯留すると共に、植物２６を栽培する栽培トレイ３が載置されている。
【００３２】
栽培トレイ３は、上面が開口された浅い矩形の容器であって、養液２７を貯留すると共に、前記開口に植物２６を定植する定植プレート１７が装着される。
【００３３】
各栽培トレイ３は、他の栽培トレイ３との間で養液２７を流通させることなく、個別に養液２７を貯留する。各栽培トレイ３の上方の栽培棚１１の下面には、植物２６に光を照射する複数本、この例では４本の、例えば蛍光灯からなる光源７が設置されている。光源７は、蛍光灯に限らず、ＬＥＤ、高圧ナトリウムランプ等、あるいは、それらの組合せであってもよい。ＬＥＤの場合には、波長の異なるＬＥＤを組合せて、植物の種類や生育状況に応じて、波長を選択できるようにしてもよい。
【００３４】
栽培室２ａの上部の天井から背面にかけて栽培室２ａと仕切られた空調通路２９が形成されおり、上部の天井には、栽培室２ａと空調通路２９との間で空気を循環させる送風手段としての循環ファン４が設けられている。この空調通路２９には、循環ファン４からの空気を冷却する蒸発器６と、空気を加熱するヒータ５とが設置されている。
【００３５】
図３は、栽培室２ａ及び空調通路２９の空気の流れを示すと共に、後述のエアポンプ１０から栽培トレイ３への空気の流れを示す図であり、白抜きの矢符Ａは、栽培室２ａ及び空調通路２９の空気の流れを、黒の矢符Ｂは、エアポンプ１０から栽培トレイ３への空気の流れをそれぞれ示す。
【００３６】
この図３において、栽培室２ａ及び空調通路２９の空気の流れは、白抜きの矢符Ａで示されるように、栽培室２ａ内の空気が、上部の循環ファン４によって吸込まれて蒸発器６によって冷却され、更に、ヒータ５によって加熱されて温度調整された後、背面の空調通路２９を通って吹出し口から各栽培棚１１の間に吹き出され、各栽培トレイ３と栽培棚１１との間を通って再び上方の循環ファン４に吸込まれるという循環を繰返し、これによって、栽培室２ａ内の温度が設定温度に調整される。
【００３７】
蒸発器６は、冷凍機の一部であって、冷凍機の他の構成要素であるコンプレッサ２２及び放熱を行う凝縮器２３等は、図２に示すように、栽培室２ａの下方の機械室２ｂに設置されている。この機械室２ｂには、エアポンプ１０及び図示しない電装ボックス等が設置されている。電装ボックスには、各部に電源を供給する電源部、各種の設定を行なう操作部、各部を制御する制御部、及び、漏電を検出して電源の供給を停止する漏電ブレーカ等が収納されている。機械室２ｂの正面には、図１に示すように、外装カバー８が取付けられると共に、吸気口を有する外装パネル９が取付けられている。
【００３８】
この実施形態の水耕栽培装置１では、各栽培トレイ３は、他の栽培トレイ３との間で養液２７を流通させることなく、養液２７を個別に貯留する、いわゆる、非循環方式である。このため、各栽培トレイ３内の養液２７に酸素を供給するために次のように構成している。
【００３９】
すなわち、この実施形態では、各栽培トレイ３の養液２７に、空気を圧送して養液２７内に噴出して気泡を発生させる、いわゆる、バブリングを行うようにしている。このため、空気を圧送するエアポンプ１０と、このエアポンプ１０から空気を、上方の各栽培トレイ３に供給する供給管路を構成するエアホース１２と、このエアホース１２に接続されて養液２７内にエアを噴出して気泡を発生させるエア噴出ホース１６とを備えている。
【００４０】
エアポンプ１０は、図２及び図３に示されるように、機械室２ｂに設置されており、エアホース１２の一端側がエアポンプ１０に接続され、エアホース１２の他端側は、複数に分岐されてエア噴出ホース１６に接続される。エア噴出ホース１６には、後述のようにエア噴出孔が形成されており、栽培トレイ３の養液２７内に配置される。この実施形態では、エアポンプ１０は、水耕栽培装置１の駆動に連動して連続的に駆動されるが、他の実施形態として、間欠的に駆動するようにしてもよい。
【００４１】
エアポンプ１０で圧縮加圧された空気は、図３の黒の矢符Ｂで示されるように、エアホース１２を介して各栽培トレイ３に供給され、更に、栽培トレイ３の養液２７内に敷設されたエア噴出ホース１６の噴出孔から噴出されて気泡が発生する。
【００４２】
各栽培トレイ３は、図４に示すように、上面が開口された浅い矩形の容器であり、正面側の壁面には、養液２７の液位を確認するための透明の液位確認窓２１が設けられている。この液位確認窓２１は、矩形であって、その一辺に沿うように目盛が付されている。栽培トレイ３内の養液２７の液位は、透明な液位確認窓２１を通じて開閉扉２ｃの外側から確認することができる。また、栽培トレイ３の底面の角部には、養液を排出するための排出口３０が形成されると共に、排出パイプ３１が接続されている。
【００４３】
エアポンプ１０から空気を供給するエアホース１２の分岐した両端には、エア噴出ホース１６の両端がそれぞれ接続され、分岐したエアホース１２とエア噴出ホース１６とは、環状に連続している。エア噴出ホース１６には、多数のエア噴出孔１６ａが形成されており、このエア噴出ホース１６が、栽培トレイ３の底部に蛇行状態で敷設される。このエア噴出ホース１６にエアポンプ１０からの空気が圧送されることによって、図５に示されるように、蛇行状態のエア噴出ホース１６の噴出孔１６ａから空気が噴出されて養液２７内で気泡３２が発生する。
【００４４】
この実施形態では、エアポンプ１０とエアホース１２とエア噴出ホース１６とによって、各栽培トレイ３の養液２７に空気を供給して噴出させる空気供給手段が構成される。
【００４５】
栽培トレイ３には、エア噴出ホース１６が敷設され、養液２７が貯留され、上面開口には、図４に示されるように、２枚の定植プレート１７が装着される。定植プレート１７は、多数の円形の開口１７ｃを有する定植部１７ａと、該定植部１７ａの前後方向の両端から下方に屈曲された屈曲部１７ｂとを有している。屈曲部１７ｂは、定植部１７ａを栽培トレイ３の底面から離間して平行に装着できるように屈曲しており、この状態で定植プレート１７は、図６（ａ）に示すように、栽培トレイ３内に装着される。
【００４６】
定植部１７ａの開口１７ｃに、育苗キャップ１８が挿入保持される。育苗キャップ１８は、図４及び図６（ｂ）に示すように、上端及び下端が開口された段付き筒形状であり、キャップ上端には、定植部１７ａの開口縁と係合する鍔１８ａが設けられている。育苗キャップ１８は、鍔１８ａを開口縁に係合させて定植部１７ａの開口１７ｃに装着可能となっている。育苗キャップ１８には、植物２６の根部を保持する吸水体２０が収納されている。吸水体２０は、養液２７が浸透可能なスポンジ体もしくは多孔質体から構成されており、育成キャップ１８の内部空間と同等の形状を有している。吸水体２０は育成キャップ１８の中途部に設けられた段部１８ｂに当接して育成キャップ１８内に保持されている。
【００４７】
栽培トレイ３には、養液２７が貯留されている。養液２７は、図６（ｂ）に示すように、定植部１７ａの下方に位置する育苗キャップ１８内の吸水体２０が浸される程度の液量で栽培トレイ３に貯留されている。
【００４８】
以上の構成を有する水耕栽培装置１によると、透明ガラスからなる開閉扉２ｃを通してショーケース２内の栽培室２ａの植物２６の生育状況など観賞することができ、しかも、養液を循環させる循環方式の従来例のような循環ポンプや養液タンクが不要となるので、コストを削減できると共に、小型化を図ることができる。これによって、例えば、設置スペースが制限される店舗やオフィス等における利用の促進を図ることができる。
【００４９】
また、この実施形態では、比較的小型のエアポンプ１０は必要となるものの、循環方式の従来例のような多段に設置された栽培トレイの最上段まで養液を汲み上げて循環させる比較的大きな電力で駆動する循環ポンプが不要となるので、ランニングコストを低減することができる。
【００５０】
更に、循環方式の従来例では、熟練した作業者でないと、循環流路を流れる全体の養液量を把握するのが難しく、養液タンクへの養液の補給量が多目になって、
栽培トレイの清掃、植物の収穫や新たな植え付けを行う場合などに、装置を停止させて循環ポンプを止めると、循環流路を流れる養液が養液タンクに戻って養液タンクから養液が溢れ出してしまうといった事態が生じたけれども、本発明では、栽培トレイの養液を循環させないので、養液タンクが不要であり、養液タンクから養液が溢れ出るといった事態が生じることがない。
【００５１】
また、各栽培トレイの清掃や入れ替えなどを行う場合には、循環方式の従来例では、上下の各栽培トレイが循環パイプで連結されているので、装置を停止させて養液の循環を止める必要があったけれども、本発明では、栽培トレイ毎に養液を貯留しているので、各栽培トレイの清掃や入れ替えなどを行う場合には、装置を停止させる必要がない。
【００５２】
したがって、本発明の水耕栽培装置を、店舗やオフィス等に設置した場合に、熟練した作業者でなくても容易に作業を行なうことが可能となる。
【００５３】
また、各栽培トレイ３は、個別に養液を貯留しているので、養液の成分や濃度を栽培トレイ３毎に個別に調製することが可能となるので、栽培トレイ３毎に種類や生育段階などが異なる植物を栽培することができ、この場合には、各栽培トレイ３の光源７を、栽培する植物の種類や生育段階に応じて調整するのが好ましい。
【００５４】
更に、この実施形態では、エアポンプ１０によって圧縮された空気は、エアホース１２を介して上方へ圧送され、栽培トレイ３毎に分岐されて養液２７内のエア噴出ホース１６に至り、その噴出孔１６ａから空気を噴出させて気泡を発生させるので、養液２７の溶存酸素の量を高めることができる。また、養液２７内で空気を噴出させて気泡を発生させることによって、養液２７を攪拌できるので、養液２７の温度が不均一となるのを回避することができる。また、エア噴出ホース１６が蛇行設置されるため、栽培トレイ３内にむらなく気泡を発生させることができる。
【００５５】
また、植物２６の養分を多量に含む養液２７に光源７からの光が照射されると、養液２７中に藻類が発生しやすい。そのため栽培トレイ３同士を循環パイプ等で接続させて養液２７を循環させる循環方式の従来例では、循環パイプが藻類によって目詰まりするといった不具合が生じるが、養液２７を循環させない本発明は、かかる不具合もない。
【００５６】
また、養液２７は栽培トレイ３に貯留されて室温調整された栽培室２ａ内に設置されているので、養液２７の液温は安定し、循環方式の従来例のように、外気温の影響を受けて変動することがない。
【００５７】
上述の実施形態では、エア噴出孔１６ａが形成されたエア噴出ホース１６からエアを噴出させたけれども、エア噴出ホースに限らず、例えば、連通小気孔が無数に空いた、いわゆる、エアストーンなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１      水耕栽培装置
２      ショーケース
２ａ    栽培室
２ｂ    機械室
２ｃ    開閉扉
３      栽培トレイ
４      循環ファン
５      ヒータ
６      蒸発器
７      光源
１０    エアポンプ
１１    栽培棚
１２    エアホース
１６    エア噴出ホース
１６ａ  エア噴出孔
１７    定植プレート
１８    育苗キャップ
２６    植物
２７    養液
【図１】
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【図２】
2013034402.tif 000004
【図３】
2013034402.tif 000005
【図４】
2013034402.tif 000006
【図５】
2013034402.tif 000007
【図６】
2013034402.tif 000008