(57)【要約】【課題】長手方向に沿って底部に複数設けられる給液孔からの給液量を均一にすることが可能であり、流量調節が容易な給液パイプ、及び、該給液パイプを備えた植物工場用の給液構造を提供する。また、管内の汚れ、及び、給液孔の詰まりを防止することが可能な給液パイプ、及び、該給液パイプを備えた植物工場用の給液構造を提供する。【解決手段】パイプ本体と、パイプ本体の長手方向に沿ってパイプ本体の底部に複数設けられ、パイプ本体を流れる液体をパイプ本体の外側へと供給する給液ノズルと、を有し、給液ノズルは、パイプ本体の内側に突出した突出部を有し、該突出部の上端に設けられる送給孔から液体がパイプ本体の外側へと供給されることを特徴とする給液パイプとする。【選択図】図３
2016032457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ本体と、
前記パイプ本体の長手方向に沿って前記パイプ本体の底部に複数設けられ、
前記パイプ本体を流れる液体を前記パイプ本体の外側へと供給する給液ノズルと、を有し、
前記給液ノズルは、前記パイプ本体の内側に突出した突出部を有し、該突出部の上端に設けられる送給孔から前記液体が前記パイプ本体の外側へと供給されることを特徴とする給液パイプ。
【請求項２】
前記突出部の高さが前記パイプ本体の内径の１／２以上であることを特徴とする請求項１に記載の給液パイプ。
【請求項３】
前記給液ノズルが前記パイプ本体に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の給液パイプ。
【請求項４】
前記給液ノズルが、前記パイプ本体の外側へ突出した給液口を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給液パイプ。
【請求項５】
前記給液口が、前記パイプ本体と当接するリブを有することを特徴とする請求項４に記載の給液パイプ。
【請求項６】
前記パイプ本体の端部から前記液体が５Ｌ／ｍｉｎ以上２０Ｌ／ｍｉｎ以下の流量で前記パイプ本体に流入することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の給液パイプ。
【請求項７】
前記パイプ本体の長手方向の長さが１ｍ以上１０ｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の給液パイプ。
【請求項８】
植物栽培における水又は培養液の供給に使用される、請求項１〜７のいずれかに記載の給液パイプ。
【請求項９】
複数の栽培槽が並列してなる栽培棚が上下方向に複数段配設されてなる植物工場において用いられる給液構造であって、
循環タンクと、
前記循環タンクに接続され、前記循環タンク中の水又は培養液を循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプに接続され、前記栽培棚の各段の高さまで前記水又は培養液を汲み上げる汲み上げパイプと、
前記栽培棚の各段において、前記汲み上げパイプに接続され、前記栽培槽の並列方向に延在し、前記栽培槽の上部から該栽培槽に前記水又は培養液を供給する請求項１〜７のいずれかに記載の給液パイプと、
前記栽培槽を通過した前記水又は培養液を回収し、前記循環タンクへと戻す回収パイプと、を有し、
一つの前記栽培槽には、前記給液パイプの一つの前記給液ノズルから前記水又は培養液が供給されることを特徴とする給液構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培における水や培養液の供給に使用される給液パイプ、及び、該給液パイプを備えた植物工場用の給液構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物栽培において、所定の位置に栽培される植物に対し、水や培養液等の液体を供給することを目的として、液体供給管（以下、「給液パイプ」という。）が使用されることがある。給液パイプは、土耕、水耕を問わず用いられるが、離隔した複数の地点に栽培される植物に対し同時に液体を供給することが可能であり、液体の供給量の調節が可能であることから、複数の栽培槽を用いた水耕栽培における培養液の供給に好適に用いられる。特に、近年、植物の生育環境を制御し、均質な作物の安定供給を目指す植物工場のような生産システムにおいて、給液パイプは、水や培養液の供給に好適に用いられる。
【０００３】
水耕栽培で給液パイプを用いた例としては、特許文献１には、苺の水耕栽培において、各々が水平方向に引き出し可能な複数の苺栽培容器を上下に複数段配設すると共に、循環養水を最上段の苺栽培容器の最上部から滴下又は散水流下させて複数段の苺栽培容器を順次経由し、最下段の苺栽培容器の最下部から流出させて、各苺栽培容器内に植え付けた複数の苺苗に循環養水を灌水して供給することにより苺を育成・栽培することを特徴とする苺の水耕栽培方法が記載されており、最上部からの滴下又は散水流下は、最上部に配置した循環養水供給配管１４の散水孔１４−１を介して行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、一本の循環養水供給配管１４（パイプ本体）の長手方向に沿って、該循環養水供給配管１４（給液パイプ）の底部に複数の散水孔１４−１（給液孔）が設けられている。このような場合、給液孔からの給液量は、ポンプに直結している給液本管に近い給液孔では流量が多くなり、給液本管から遠い給液孔では流量が少なくなる。そのため、それぞれの給液孔からの液体の供給量を均一に保つことが困難であり、流量調節が困難であるという問題があった。また、給液パイプの底部に給液孔を有するため、流量が少ない（供給管内の水圧が低い）箇所では、管内の水位が低くなり、管内の水位が低い箇所では、水面が接する部分に汚れが溜まり、給液孔を内側から詰まらせる原因となっていた。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、長手方向に沿って底部に複数設けられる給液孔からの給液量を均一にすることが可能であり、流量調節が容易な給液パイプ、及び、該給液パイプを備えた植物工場用の給液構造を提供することを課題とする。また、管内の汚れ、及び、給液孔の詰まりを防止することが可能な給液パイプ、及び、該給液パイプを備えた植物工場用の給液構造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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、パイプ本体の内側に突出した突出部を有し、該突出部の上端に設けられる送給孔から液体を供給できるような特定の構造を有する給液パイプでは、給液量を均一にし、流量調節が容易となることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、上記課題は以下の構成により達成される。ここではわかりやすさのため括弧書きにて図面の参照符号を付すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００９】
［１］パイプ本体（１１）と、パイプ本体の長手方向に沿ってパイプ本体の底部に複数設けられ、パイプ本体を流れる液体をパイプ本体の外側へと供給する給液ノズル（１０）と、を有し、給液ノズル（１０）は、パイプ本体（１１）の内側に突出した突出部（２）を有し、突出部（２）の上端に設けられる送給孔（３）から液体（２１）がパイプ本体（１１）の外側へと供給されることを特徴とする給液パイプ（２０）。
ここで「底部」とは、給液パイプを取り付けた姿勢におけるパイプ本体の最下部だけでなく、該最下部からパイプ本体の円周方向（時計回り方向及び反時計回り方向）に概ね４５°となる領域をも含む概念である。
【００１０】
［２］［１］に記載の給液パイプ（２０）において、突出部（２）の高さＨがパイプ本体（１１）の内径Ｄの１／２以上である。
ここで「突出部の高さ」とは、突出部を有する位置におけるパイプ本体の内壁面から突出部の上端に設けられる送給孔までの径方向の距離（突出部の長手方向の距離）を意味する。
【００１１】
［３］［１］又は［２］に記載の給液パイプ（２０）において、突出部（２）の高さＨがパイプ本体（１１）の内径Ｄの２／３以上である。
【００１２】
［４］［１］〜［３］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）おいて、突出部（２）の高さＨが８ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。
【００１３】
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、送給孔（３）の内径Ｒが２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００１４】
［６］［１］〜［５］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、給液ノズル（１０）がパイプ本体（１１）に着脱可能に取り付けられる。
【００１５】
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、給液ノズル（１０）が、パイプ本体（１１）の外側へ突出した給液口（１）を有する。
【００１６】
［８］［７］に記載の給液パイプ（２０）において、給液口（１）がパイプ本体（１１）と当接するリブ（１ａ）を有する。
【００１７】
［９］［１］〜［８］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、パイプ本体（１１）の内径Ｄが１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。
【００１８】
［１０］［１］〜［９］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、パイプ本体（１１）の流量が５Ｌ／ｍｉｎ以上１６Ｌ／ｍｉｎ以下である。
【００１９】
［１１］［１］〜［１０］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、パイプ本体（１１）の端部から液体（２１）が５Ｌ／ｍｉｎ以上２０Ｌ／ｍｉｎ以下の流量でパイプ本体に流入する。
【００２０】
［１２］［１］〜［１１］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、パイプ本体（１１）の長手方向の長さが１ｍ以上１０ｍ以下である。
【００２１】
［１３］［１］〜［１２］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、パイプ本体（１１）に５個以上７０個以下の給液ノズル（１０）が設けられている。
【００２２】
［１４］［１］〜［１３］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）において、植物栽培における水又は培養液の供給に使用される。
【００２３】
［１５］複数の栽培槽（２２）が並列してなる栽培棚が上下方向に複数段配設されてなる植物工場において用いられる給液構造（３０）であって、循環タンク（２４）と、循環タンクに接続され、循環タンク中の水又は培養液（２１）を循環させる循環ポンプ（２５）と、循環ポンプに接続され、栽培棚の各段の高さまで水又は培養液（２１）を汲み上げる汲み上げパイプ（２６）と、栽培棚の各段において、汲み上げパイプに接続され、栽培槽の並列方向に延在し、栽培槽の上部から該栽培槽に水又は培養液を供給する［１］〜［１３］のいずれかに記載の給液パイプ（２０）と、栽培槽を通過した水又は培養液（２１）を回収し、循環タンクへと戻す回収パイプ（２７）と、を有し、一つの栽培槽には、給液パイプの一つの給液ノズル（１０）から水又は培養液（２１）が供給される給液構造である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、給液パイプの管内の水位を一定に保ち、管内の水量を長手方向の各点で均一にし、かつ、安定させることが可能となる。その結果、給液パイプの長手方向に沿って底部に複数設けられる給液孔からの給液量が均一になり、流量調節が容易となる。また、流量が多い（管内の水圧が高い）状態を維持することが可能となるため、管内の汚れ、及び、給液孔の詰まりを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】給液ノズル１０を有する給液パイプ２０を用いて、水耕栽培における培養液２１の供給を行っている様子を示す図である。
【図２】図１における給液パイプ２０のＩＩａ方向の矢視図（ａ）、及び図１における給液パイプ２０のＩＩｂ方向の矢視図（ｂ）である。
【図３】図２（ｂ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線に沿った給液パイプ２０の長手方向の垂直断面図（ａ）、図２（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った給液パイプ２０の長手方向に直交する方向の垂直断面図（ｂ）、及び給液ノズル１０の斜視図（ｃ）である。
【図４】給液ノズル１０をパイプ本体１１に傾けて取り付けたときの給液パイプ２０の長手方向の垂直断面図（ａ）、及び給液ノズル１０´を有する給液パイプ２０´の長手方向の垂直断面図（ｂ）である。
【図５】図３（ａ）における一つの給液ノズル１０の拡大図（ａ）、給液パイプ２０の内径Ｄ、突出部２の高さＨ、及び送給孔３の内径Ｒの関係を示す図（ｂ）、並びに給液パイプ２０´の内径Ｄ、突出部２´の高さＨ、及び送給孔３´の内径Ｒの関係を示す図（ｃ）である。
【図６】異なる態様の給液ノズル１１０と給液パイプ１２０との関係を示す図（ａ）、給液ノズル１１０の垂直断面図（ｂ）、及び給液ノズル１１０の斜視図（ｃ）である。
【図７】異なる態様の給液ノズル２１０と給液パイプ２２０との関係を示す図（ａ）、給液ノズル２１０の垂直断面図（ｂ）、及び給液ノズル２１０の斜視図（ｃ）である。
【図８】異なる態様の給液ノズル３１０と給液パイプ３２０との関係を示す図（ａ）、及び給液パイプ３２０の垂直断面図（ｂ）である。
【図９】異なる態様の給液ノズル４１０と給液パイプ４２０との関係を示す図（ａ）、及び給液パイプ４２０の垂直断面図（ｂ）である。
【図１０】給液構造３０の構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。また、各図では説明のため、必要に応じて部材を省略、透視したり、形状を誇張したりして表している。
【００２７】
本発明の給液パイプ２０は、パイプ本体１１と、パイプ本体１１の長手方向に沿ってパイプ本体１１の底部に複数設けられ、パイプ本体１１を流れる液体２１をパイプ本体１１の外側へと供給する給液ノズル１０と、を有し、給液ノズル１０は、パイプ本体１１の内側に突出した突出部２を有し、突出部２の上端に設けられる送給孔３から液体２１がパイプ本体１１の外側へと供給されることを特徴とする。
【００２８】
本発明において、パイプ本体１１の材質、形状などは、特に限定されないが、従来、液体の輸送用に使用するための管として知られている範囲で適宜選択することができる。パイプ本体１１を流れる液体２１は、特に限定されないが、植物を栽培するために用いられる水又は培養液であることが好ましい。なお、培養液とは、水に加えて、植物を栽培するために有用な肥料などの無機物、有機物を含む溶液である。
【００２９】
１．給液パイプ
図１は本発明に係る第一の形態を説明する図であり、給液パイプ２０を用いて、水耕栽培における培養液（液体）２１の供給（給液）を行っている様子を示している。栽培槽２２には、培養液２１が満たされており、培養液２１に少なくとも根の一部が触れるように、植物２３が栽培槽２２内に配置されている。給液パイプ２０はパイプ本体１１、及び、パイプ本体１１の底部に複数設けられる給液ノズル１０を有し、給液ノズル１０を介して、パイプ本体１１を流れる培養液２１をパイプ本体１１の外側下方に位置する栽培槽２２内へと供給している。なお、図１では、給液ノズル１０のうち、後述する給液口１のみが表れている。
図２（ａ）に給液パイプ２０を図１に矢印ＩＩａで示した方向から見た図を、図２（ｂ）に給液パイプ２０を図１に矢印ＩＩｂで示した方向から見た図をそれぞれ示す。
【００３０】
図２（ｂ）に表れているように、給液ノズル１０はパイプ本体１１の内側に突出した突出部２、及び、パイプ本体１１の外側へ突出した給液口１を有し、給液ノズル１０は、パイプ本体１１の底部を貫通するようにパイプ本体１１に着脱可能に取り付けられている。給液口１は、該給液口１がパイプ本体１１と当接し、給液ノズル１０がパイプ本体１１の内側に入りすぎないようにするためのリブ１ａを有する。
図３（ａ）には、図２（ｂ）のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線に沿った給液パイプ２０の長手方向の垂直断面図を、図３（ｂ）には、図２（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った給液パイプ２０の長手方向に直交する方向の垂直断面図を示す。また、図３（ｃ）には給液ノズル１０の斜視図を示す。
【００３１】
図３（ａ）（ｂ）に表れているように、給液ノズル１０には、突出部２の上端に送給孔３が設けられており、パイプ本体１１を流れる液体は、該送給孔３の位置（突出部２の高さ）の水位になってはじめて、送給孔３から栽培槽２２へ供給される。一方、パイプ本体１１の外側に突出した給液口１の先端（下端）には、開口した給液孔４が形成されており、パイプ本体１１の内外は上記送給孔３及び給液孔４を介して連通している。従って、送給孔３から供給されたパイプ本体１１を流れる液体は、給液ノズル１０の内側に形成される流路を鉛直方向（図３（ａ）（ｂ）の紙面上下方向）に流通し、給液孔４から給液パイプ２０の外側下方へと供給される。
このような機構により、本形態の給液パイプを用いれば、長手方向のいずれの位置においても均一な水位を保った状態で、均一な量の液体を送液／給液することができる。さらに、突出部２を有することで、これが障害物となりパイプ本体内部の水圧を高めることができるため、パイプ本体１１の管内を容易に満水にすることができる。
【００３２】
本形態において、給液ノズル１０はパイプ本体１１の底部のうち最下部に配置されており、図３（ｂ）に表れているように、給液ノズル１０は、給液パイプを取り付けた姿勢における鉛直方向へ向けて取り付けられている。本発明はこれに限定されず、本形態の取り付け方向からパイプ本体の円周方向（時計回り方向及び反時計回り方向）に概ね４５°の範囲で傾けて取り付けることもできる。具体的には、例えば、図４（ａ）のように、給液ノズル１０をパイプ本体１１に取り付けることができる。なお、図４（ａ）には併せてパイプ本体１１を流れる培養液（液体）２１の様子を示す。このように取り付けた場合であっても、給液ノズル１０を鉛直方向へ向けて取り付けた場合と同様の効果を奏するものとなる。
なお、給液ノズルをパイプ本体１１に傾けて取り付ける場合、送給孔３へ均一に液体２１を流入させる観点から、例えば図４（ｂ）に示したような給液ノズル１０´を用いてもよい。給液ノズル１０´は、送給孔３´及び給液孔４´が、給液パイプ２０´を取り付けた姿勢における水平方向と平行になるように形成されている。それ以外の部分については、給液ノズル１０と同様の構成とすることができる。
【００３３】
本形態において、給液ノズル１０における送給孔３から給液孔４までの管径は一定であり、図３（ｃ）に表れているように、給液ノズル１０は、直線状の流路を形成する円筒形パイプの外壁の一部がリブ１ａとして円盤形に突出した形状を有している。なお、本形態では、給液ノズル１０における送給孔３から給液孔４までの管径が一定である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、送給孔３から給液孔４までの管径が徐々に狭まり、流路が円錐台形に形成される形態としてもよい。
また、本形態では送給孔３及び給液孔４の形状は円形であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、四角形や三角形、楕円などでもよい。
【００３４】
図３（ｃ）に表れている給液ノズル１０はパイプ本体１１に着脱可能に設けられている。給液ノズル１０の取り付けは、パイプ本体１１の底部に給液ノズル１０の突出部２に嵌合する孔を開け、該孔に給液ノズル１０の突出部２を嵌合することにより行われる。従って、本形態においては、パイプ本体１１の長手方向の所望の位置に給液ノズル１０を取り付けることが可能である。本形態では、給液ノズル１０の給液口１は、給液ノズル１０をパイプ本体１１に取り付けた姿勢においても、パイプ本体１１の外側に突出するため、給液口１を持って着脱を行うことができ、着脱時の扱いが容易である。
【００３５】
給液口１は、パイプ本体１１に当接するリブ１ａを有するため、嵌合時に給液ノズル１０がパイプ本体１１の内側へ入りすぎることを防止することができる。また、リブ１ａとパイプ本体１１の底部とが当接した状態で給液ノズル１０をパイプ本体１１に取り付けることにより、パイプ本体１１に取り付けられる複数の給液ノズル１０の突出部２の高さを揃えることが可能となる。高さを揃えることによって、給液パイプの長手方向で水位を一定に保ち、液体の送液／給液量をより正確に均一にすることができるため好ましい。
なお、突出部２の高さは、突出部２の先端をパイプ本体１１の内側に挿入後、パイプ本体１１とリブ１ａとが当接するまでの間で調整可能である。
【００３６】
以下、図５を参照しつつ、給液パイプ２０を構成する各部材のサイズについて説明する。
図５（ａ）は、図３（ａ）における一つの給液ノズル１０を拡大して表す図であり、図５（ｂ）は、図３（ｂ）と同一の視点における図であり、図５（ｃ）は、図４（ｂ）と同一の視点における図である。図５において、パイプ本体１１の内径をＤ、突出部２の高さをＨ、送給孔３の内径をＲで表す。なお、図５（ｃ）に示したように、給液パイプ２０´における突出部２´の高さＨとは、突出部２´を有する位置におけるパイプ本体１１の内壁面から突出部２´の上端に設けられる送給孔３´の中央位置までの径方向の距離（突出部の長手方向の距離）を意味するものとする。
【００３７】
本発明においては、給液ノズル１０によりパイプ本体１１に突出部２が形成される。これにより、上述の通り、パイプ本体１１を流れる培養液（液体）２１の水位が、送給孔３の位置する高さ（突出部２の高さＨ）になってはじめて、送給孔３から送液される。これにより、管内（パイプ本体１１内）の水量を長手方向の各点で均一にし、かつ、安定させることが可能となる。その結果、給液パイプ２０の長手方向に沿って底部に複数設けられる給液ノズル１０の給液孔４からの給液量が均一になり、流量調節が容易となる。また、管内を流れる液体の流量が多い（管内の水圧が高い）状態を維持することが可能となるため、管内の汚れ、及び、給液孔４の詰まりを防止することが可能となる。
かかる効果を得る観点から、突出部２の高さＨは、パイプ本体１１の内径Ｄの１／２以上であることが好ましく、２／３以上であることがより好ましい。突出部２の高さＨが１／２以上であれば、管内の水量を長手方向の各点で均一にし、かつ、安定させ、給液ノズル１０からの給液量を均一にする効果を得やすくなる。これにより、特にパイプ本体１１の内径Ｄが小さい場合であっても流量の調節が容易となるため好ましい。また、突出部２の高さＨが２／３以上であれば、上記効果に加え、管内を満水にして、流量が多い（管内の水圧が高い）状態とする効果を得やすくなる。管内が満水となる場合、汚れが付着しやすい水面が管内に形成されることがないため、管内の汚れを防止することが可能となる。
【００３８】
突出部２の高さＨの絶対値は、パイプ本体１１の内径Ｄの絶対値に対応して、上記比率を満たすように設定することが好ましい。パイプ本体１１の内径Ｄは、給液パイプ２０の用途によって適宜設定することが可能であるが、植物工場のように限られたスペースを有効利用する必要がある用途に用いる場合には、給液パイプ２０を小型化する観点から、パイプ本体１１の内径Ｄは、２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。一方、必要な液体の供給量を確保する観点から、パイプ本体１１の内径Ｄは、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１４ｍｍ以上であることがより好ましい。
また、上記効果を得るためには、突出部２の高さは８ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、突出部２の先端がパイプ本体１１の内壁に接触することを防止する観点から、突出部２の高さは１４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
送給孔３の内径Ｒ（本形態において、給液孔の内径と同一）は、給液ノズル１０から供給される液体の給液量を決定する要因となる。送給孔３の内径Ｒは、一つの給液ノズル１０に要求される給液量やパイプ本体１１を流れる液体の流量等に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、植物工場において、一つの給液ノズル１０から一つの栽培槽に必要な量の水又は培養液を供給する観点から、送給孔３の内径Ｒは、２ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、一つの給液ノズル１０から一つの栽培槽に供給される水又は培養液の量が過剰になることを防ぐ観点から、送給孔３の内径Ｒは、５ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、送給孔が円形ではない場合には、対角線の最大値を送給孔の内径Ｒとして考えることとする。
【００４０】
パイプ本体１１を流れる液体の流量は、一つの給液ノズル１０から供給される液体の給液量を決定する要因となる。本発明において、例えば、植物工場では、一つの給液ノズル１０から一つの栽培槽に必要な量の水又は培養液を供給する観点から、パイプ本体１１を流れる液体の流量は、５Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１０Ｌ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。一方、一つの給液ノズル１０から一つの栽培槽に供給される水又は培養液の量が過剰になることを防ぐ観点から、パイプ本体１１を流れる液体の流量は、１６Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１５Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。なお、パイプ本体１１を流れる液体の流量は、パイプ外へ流出する量を測定することで算出することができる。
上述の通り、本発明においては、パイプ本体１１を流れる培養液２１等の液体の水位が、突出部２の高さＨになってはじめて、送給孔３から送液されることにより、管内（パイプ本体１１内）の水量を長手方向の各点で均一にし、かつ、安定させることが可能となる。従って、上記流量は、管内の水量が長手方向の各点で均一になり、かつ安定化した後の流量を意味する。
【００４１】
上記パイプ本体１１を流れる液体の流量の下限値を実現するためには、パイプ本体１１の端部（給液本管）からパイプ本体１１に流入する液体の流量は、５Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１４Ｌ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。また、上記パイプ本体１１を流れる液体の流量の上限値を実現するためには、パイプ本体１１の端部（給液本管）からパイプ本体１１に流入する液体の流量は、２０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１８Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。なお、パイプ本体１１も流入する液体の流量は、ポンプの供出量を調整することで好ましい範囲に調整することができる。
【００４２】
パイプ本体１１の長手方向の長さは、給液パイプ２０の用途によって適宜設定することが可能であるが、１ｍ以上であることが好ましく、３ｍ以上であることがより好ましい。パイプ本体１１の長手方向の長さを、１ｍ以上とすることで、本発明の効果を顕著に奏することになる。一方、植物工場のように限られたスペースを有効利用する必要がある用途に用いる場合には、パイプ本体１１の長手方向の長さは、１０ｍ以下であることが好ましく、６ｍ以下であることがより好ましい。
【００４３】
一本のパイプ本体１１に設けられる給液ノズル１０の個数は、給液パイプ２０の用途によって適宜設定することが可能であるが、例えば、植物工場において、複数の栽培槽が並列されている所に、本発明の給液パイプを用いる場合には、一本のパイプ本体１１に設けられる給液ノズル１０の個数は、並列する栽培槽の個数に対応して決定される。このような場合、スペースの有効活用の観点から、給液ノズル１０の個数は、５個以上であることが好ましく、１９個以上であることがより好ましい。また、同様の観点から、７０個以下であることが好ましく、３８個以下であることがより好ましい。
【００４４】
次に、本発明に係る給液パイプの第二の形態について、図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）と同一の視点における図であり、図６（ｃ）は給液ノズル１１０の斜視図である。図６（ａ）〜（ｃ）に表れているように、本形態では、給液パイプ１２０はパイプ本体１１及び給液ノズル１１０を有し、給液ノズル１１０の給液口１０１が、パイプ本体１１と当接するリブ１０１ａそのものにより形成されている。このような形態によっても、第一の形態と同様に、パイプ本体１１の内側に突出した突出部１０２が形成され、突出部１０２の上端に設けられる送給孔１０３から、パイプ本体１１を流れる液体を、給液口１０１（リブ１０１ａ）に形成される給液孔１０４を介してパイプ本体１１の外側下方へと供給することが可能である。従って、第一の形態と同様の効果を奏するものとなる。なお、本形態は、第一の形態とは異なり、給液ノズル１１０をパイプ本体１１１に取り付けた姿勢において、リブ１０１ａの下端からさらに下方へ延びる円筒形の部材を有さないため、第一の形態と比較して着脱時の取り扱い性には劣るものの、給液口１をコンパクトな形状とすることができるため、スペースの有効利用の観点からは有利である。
第二の形態において、給液口１０１がリブ１０１ａそのものにより形成されている以外の部分については、上述した第一の形態と同様の構成とすることができる。
【００４５】
次に、本発明に係る給液パイプの第三の形態について、図７を参照しつつ説明する。図７（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）と同一の視点における図であり、図７（ｃ）は給液ノズル２１０の斜視図である。図７（ａ）〜（ｃ）に表れているように、本形態において、給液パイプ２２０はパイプ本体１１及び給液ノズル２１０を有し、給液ノズル２１０の給液口２０１は、パイプ本体１１と当接し、給液ノズル２１０がパイプ本体１１の内側に入りすぎないようにするためのリブを有さない。このような形態によっても、第一の形態と同様に、パイプ本体１１の内側に突出した突出部２０２が形成され、突出部２０２の上端に設けられる送給孔２０３から、パイプ本体１１を流れる液体を、給液口２０１に形成される給液孔２０４を介してパイプ本体１１の外側下方へと供給することが可能である。従って、第一の形態と同様の効果を奏するものとなる。なお、本形態においては、給液口２０１がリブを有さないため、給液ノズル２１０がパイプ本体１１の内側へ入りすぎてしまう虞があるが、給液ノズル２１０の挿入度を変更することにより、突出部２０２の高さ（給液口２０１の長さ）を自在に調整することが可能であるという利点を有する。突出部２０２の高さを所定の高さにしたい場合、例えば、図３（ｃ）にＡで示したような目印をつけておき、給液ノズル２１０の突出部２０２を該目印部分までパイプ本体１１に挿入すればよい。又は、給液パイプの長手方向に沿って目盛を印刷しておいてもよい。
第三の形態において、給液口２０１がリブを有さない以外の部分については、第一の形態と同様の構成とすることができる。
【００４６】
次に、本発明に係る給液パイプの第四の形態について、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）と同一の視点における図である。本形態は、上記第三の形態において、パイプ本体１１と給液ノズル２１０とを着脱可能とせず、初めから一体的に形成した形態である。本形態の給液パイプ３２０は、給液ノズル３１０がパイプ本体３１１から着脱可能とされていないこと以外は、第三の形態と同様の構成を有する。このような形態によっても、パイプ本体３１１の内側に突出した突出部３０２が形成され、突出部３０２の上端に設けられる送給孔３０３から、パイプ本体３１１を流れる液体を、給液口３０１に形成される給液孔３０４を介してパイプ本体３１１の外側下方へと供給することが可能である。従って、第一の形態と同様の効果を奏するものとなる。本形態において、給液ノズル３１０は着脱可能ではないため、給液ノズル３１０を設ける位置、突出部３０２の高さ等を所望により変更することはできないが、パイプ本体に対し給液ノズルを一つ一つ取り付ける手間が掛からない。そのため、あらかじめ給液ノズル３１０を設ける位置、突出部３０２の高さ等が決まっている場合に、設計通りの給液パイプ３２０を持ち込んで配設する場合には、現場での工数を減らすことが可能となる。
【００４７】
次に、本発明に係る給液パイプの第五の形態について、図９を参照しつつ説明する。図９（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）と同一の視点における図である。本形態は、上記第四の形態において、給液ノズル３１０が給液口を有さない形態に相当する。すなわち、図９（ａ）（ｂ）に表れているように、給液パイプ４２０はパイプ本体４１１及びパイプ本体４１１と一体的に形成されている給液ノズル４１０（本形態においては、突出部４０２そのもの）を有している。このような形態によっても、第一の形態と同様に、パイプ本体４１１の内側に突出した突出部４０２の上端に設けられる送給孔４０３から、パイプ本体４１１を流れる液体を、パイプ本体の底部に形成される給液孔４０４を介してパイプ本体４１１の外側下方へと供給することが可能である。従って、第一の形態と同様の効果を奏するものとなる。本形態は、第四の形態と同様に、給液ノズル４１０が着脱可能でないため、給液ノズル４１０を設ける位置、突出部４０２の高さ等を所望により変更することはできないが、パイプ本体に対し給液ノズルを一つ一つ取り付ける手間が掛からない。そのため、あらかじめ給液ノズル４１０を設ける位置、突出部４０２の高さ等が決まっている場合に、設計通りの給液パイプ４２０を持ち込んで配設する場合には、現場での工数を減らすことが可能となる。また、本形態においては、給液ノズル４１０がパイプ本体４１１の外側に突出した給液口を有さず、外形は管状であるパイプ本体４１１と略同一となるため、スペースの有効利用の観点から有利である。
【００４８】
以上、植物栽培において本発明の給液パイプを用いる場合を例に説明したが、本発明の給液パイプの用途は、植物栽培用に限定されず、パイプ本体を流れる液体を、給液ノズルを介して外側へ供給する用途であれば、他の工業的用途にも採用可能である。
本発明の給液パイプを植物栽培、特に水耕栽培に用いる場合には、管内に培養液などの微生物や藻などが発生しやすい液体を流すことから、管内の汚れ及び給液孔の詰まりを防止できる本発明の給液パイプを使用することが、特に適している。
【００４９】
２．給液構造
次に、本発明に係る給液パイプを備えた植物工場用の給液構造の一形態について説明する。図１０は、給液パイプ２０を備えた植物工場用の給液構造３０を説明する図である。図１０に表れているように、本形態において、給液構造３０は、複数の栽培槽２２が並列している栽培棚が上下方向に複数段配設されている植物工場において用いられている。なお、図１０において、同一の部材については一部符号を省略する。
【００５０】
給液構造３０は、水又は培養液２１を含む循環タンク２４と、循環タンク２４に接続され、循環タンク２４中の水又は培養液２１を循環させる循環ポンプ２５と、循環ポンプ２５に接続され、栽培棚の各段の高さまで水又は培養液２１を汲み上げる汲み上げパイプ２６と、栽培棚の各段において、汲み上げパイプ２６に接続され、栽培槽２２の並列方向に延在し、栽培槽２２の上部から該栽培槽２２に水又は培養液２１を供給する給液パイプ２０と、栽培槽２２を通過した水又は培養液２１を回収し、循環タンク２４へと戻す回収パイプ２７と、を有し、一つの栽培槽２２には、給液パイプ２０の一つの給液ノズル１０から水又は培養液２１が供給される。
以下、水又は培養液２１を流通経路に沿って、給液構造３０について説明する。なお、給液構造３０において、給液パイプ２０以外の部材については、植物工場において用いられる公知の部材を適宜採用することが可能である。
【００５１】
循環タンク２４に含まれる水又は培養液２１は、循環タンク２４に接続される循環ポンプ２５により圧力を加えられ、並列する栽培棚の中央に位置する汲み上げパイプ２６を通って栽培棚の各段の高さまで汲み上げられる。栽培棚の各段の高さまで達した水又は培養液２１は、その一部が汲み上げパイプ２６に接続される２本の給液パイプ２０、２０（パイプ本体１１、１１）の端部へと流入する。給液パイプ２０の端部に流入した水又は培養液２１は、パイプ本体１１を通って栽培槽２２の並列方向に運ばれ、一つの栽培槽２２の上部に一つずつ設けられる給液ノズル１０を通って、栽培槽２２の端部に供給される。なお、本形態では、パイプ本体２０の端部は閉鎖されているが、パイプ本体２０の端部にバルブを設け、給液ノズルから供給されずに給液パイプ２０を流通した水又は培養液２１を再度、汲み上げパイプ２６に戻るような構成としてもよい。
【００５２】
各栽培槽２２には、栽培槽２２の長手方向に沿って植物２３が配置されている。本形態において、植物２３の栽培は、ＮＦＴ（Nutrient Film Technique；薄膜水耕）やＤＦＴ（Deep Flow Technique；湛液型水耕）による循環式の水耕栽培により行われる。従って各栽培槽２２の端部から供給された水又は培養液２１は、植物２３の少なくとも根の一部が触れるように栽培槽２２内を栽培槽２２の長手方向（図１０における矢印Ｆ方向）に流通し、栽培槽２２の端部へと達する。水又は培養液２１の流通方向下流側となる栽培槽２２の端部には、水又は培養液２１を栽培槽２２外へと排出して回収するための回収孔２８が形成されている。
【００５３】
回収孔２８から栽培槽２２外へと排出された水又は培養液２１は、栽培槽２２の並列方向に沿って延在し、回収孔２８の下部に設けられる回収パイプ２７によって栽培棚の中央に集められ、その後、鉛直方向に延在する回収パイプ２７により、循環タンク２４へと戻される。
【００５４】
給液パイプ２０に使用されるパイプとして、公知の給液パイプを用いた場合には、給液本管である汲み上げパイプ２６に近い給液孔では流量が多くなり、給液本管から遠い給液孔では流量が少なくなり、それぞれの給液孔からの液体の供給量を均一に保つことが困難であった。栽培槽２２に供給される水又は培養液２１の量が少なすぎる場合には、植物２３が枯れてしまうことがあり、栽培槽２２に供給される水又は培養液２１の量が多すぎる場合には、水又は培養液２１が植物２３を保持する部材の上面に達することにより、当該部分に藻が大量発生する等の問題が生じることがあった。
本発明に係る給液構造３０によれば、給液パイプ２０を使用することにより、長手方向に沿って底部に複数設けられる給液ノズル１０からの給液量を均一にすることが可能となる。これにより、給液量の不足又は過剰による問題の発生を防ぐことが可能となる。また、栽培槽２２間で給液量を均一にすることができるため、均質な作物を生産し易くなる。
よって、本発明の給液構造は、多段の栽培棚を有する植物工場において特に好適に採用可能である。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例によりその範囲が限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１＞
（給液量均一性）
一段に栽培槽（Ｄ２８８ｍｍ×Ｗ１，２４３ｍｍ×Ｈ３２ｍｍ）が１９枚並列してなる栽培棚が上下に６段配設されてなる多段の植物工場用栽培ラック（Ｄ１，３８３ｍｍ×Ｗ６，２２５ｍｍ×Ｈ２，７８７ｍｍ）において、図１０に示した給液構造と同様の構成を有する給液構造を用いて、各栽培槽への培養液の供給を行い、各給液ノズルからの給液量の均一性を評価した。給液パイプは、パイプ本体（全長：３．１ｍ、内径：１６．６ｍｍ）と給液ノズル（突出部高さ：８．３ｍｍ（パイプ本体内径の１／２）、送給孔内径：３ｍｍ、個数：１９個）とからなるものを使用した。循環タンクの容量は２２０Ｌとし、循環ポンプは、流量１００Ｌ／ｍｉｎ、揚程１０ｍのものを使用した。
給液量均一性は、各給液孔からの吐出流量誤差が１５％以下の場合を「○」、１５％超の場合を「×」として評価した。結果を表１に示す。
【００５７】
（満水状態の確認）
上記給液量均一性の評価試験と同一の条件において、給液パイプ（パイプ本体）内が満水となっているかどうかを確認した。満水状態の確認は給液停止後、エンドキャップを外して、目視にて水面の跡を確認することにより行い、満水になっている場合を「○」、満水になっていない場合を「×」として評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
＜実施例２＞
給液ノズルの突出部の高さを１１．１ｍ（パイプ本体内径の２／３）とした以外は、実施例１と同様に、給液量均一性の評価、及び、満水状態の確認を行った。結果を表１に示す。
【００５９】
＜比較例１＞
給液ノズルを用いず、パイプ本体の下部に孔を開けて給液孔としたものを給液パイプとして用いた以外は、実施例１と同様に、給液量均一性の評価、及び、満水状態の確認を行った。結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2016032457.tif 000003
【００６１】
表１に示したように、突出部の高さがパイプ本体の内径の１／２以上である実施例１及び２においては、各供給ノズルからの給液量が均一であった。また、突出部の高さがパイプ本体内径の２／３である実施例２においては、突出部の高さ以外の条件を変更しない場合でも給液量が均一となり、給液パイプ（パイプ本体）内が満水となった。一方、パイプ本体の内側に突出部を有さない比較例１においては、各供給ノズルからの給液量が均一でなく、給液ノズル内（パイプ本体）は満水とならなかった。
【符号の説明】
【００６２】
１、１０１、２０１、３０１  給液口
１ａ、１０１ａ  リブ
２、１０２、２０２、３０２、４０２  突出部
３、１０３、２０３、３０３、４０３  送給孔
４、１０４、２０４、３０４、４０４  給液孔
１０、１１０、２１０、３１０、４１０  給液ノズル
１１、３１１、４１１  パイプ本体
２０、１２０、２２０、３２０、４２０  給液パイプ
２１  培養液（液体）
２２  栽培槽
２３  植物
２４  循環タンク
２５  循環ポンプ
２６  汲み上げパイプ
２７  回収パイプ
２８  回収孔
３０  給液構造
【図１】
2016032457.tif 000004
【図２】
2016032457.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016032457.tif 000008
【図６】
2016032457.tif 000009
【図７】
2016032457.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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