JP5042328B2

JP5042328B2 - 栽培装置

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Publication number: JP5042328B2
Application number: JP2010066777A
Authority: JP
Inventors: 正至小畠; 和泉江木
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP2011193847A

Description

本発明は、栽培装置に関する。

近年、地球温暖化問題への対応、都心部におけるヒートアイランド化の抑制、大気浄化等の環境対策、又は建物の断熱や紫外線劣化防止等を目的として、ビル等の屋上や工場等の屋根に植栽を施す屋上緑化設備が提案されている。

引用文献１には、つる性植物を養液栽培する栽培槽と、この栽培槽に培養液を循環供給する培養液供給装置とを備え、つる性植物を栽培槽側面の開口部から伸長させることで屋根の表面の少なくとも一部を覆う屋根緑化装置（植物の栽培装置）が記載されている。

特開２００９−２０１４０７号公報

この屋根緑化装置では、タンクに貯留した培養液をポンプで送液している。培養液には、リンや窒素等の栄養成分が含まれているので、タンク内部は藻が発生やすい環境にある。藻の発生を抑制する目的でタンクには遮光性のものが用いられるが、そうするとタンク内における培養液の貯留量（液面レベル）を視認することが困難になる。

そこで、タンク内に連通させた透明管をタンクに沿って立設し、透明管内の培養液の液面高さによって、タンク内における培養液の貯留量を確認することが考えられる。しかし、この場合、透明管の内壁に藻が繁殖することとなり、貯留量の確認が困難になってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、培養液の貯留量を確実に確認できるようにすることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、植物を栽培するための培地が収容される栽培槽と、前記栽培槽との間で循環使用される培養液を貯留する遮光性の培養液タンクとを備えた栽培装置であって、内部が側方から視認可能であるとともに前記培養液タンクと連通され、上端が前記培養液タンクにおける前記培養液の貯留上限水位よりも高くなるように立設された視認用管状部材と、遮光性を有し、前記視認用管状部材に対して着脱可能であって、装着時には前記視認用管状部材を外側から覆う遮光用管状部材と、前記遮光用管状部材の内側に取り付けられ、前記遮光用管状部材が前記視認用管状部材に装着された状態で前記視認用管状部材の内壁面に接する清掃部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、貯留量を確認しない状態では、視認用管状部材を覆う状態で遮光用管状部材が取り付けられる。これにより、外光が遮られるため、視認用管状部材の内部における藻の発生を抑制できる。培養液の貯留量を確認する際、遮光用管状部材を視認用管状部材から取り外すが、その際に清掃部材が遮光用管状部材とともに移動する。そして、清掃部材は、視認用管状部材の内壁面と接触しながら移動し、この内壁面に付着したものを掻き取る。従って、藻等が視認用管状部材の内壁面に繁殖したとしても、遮光用管状部材の取り外し時に、清掃部材によって掻き取られるので、培養液の貯留量を確実に確認できる。

屋根緑化装置の全体構成を説明する斜視図である。栽培槽の内部を示す断面図である。培養液循環ユニットの構成を説明する図である。コイル状清掃具を説明する図である。へら状清掃具を説明する図である。ブラシ状清掃具を説明する図である。清掃具の回転動力として風車を用いた例を説明する図である。清掃具の回転動力としてスクリューを用いた例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。ここでは、屋根緑化装置を挙げて説明することとする。この屋根緑化装置は、例えば、家屋等の建物において屋根表面を緑化する目的で設置されるものであり、ヘデラ等のつる性植物を栽培する栽培装置である。

まず、屋根緑化装置の全体構成について説明する。
図１に示すように、屋根緑化装置は、栽培槽１と、培養液循環ユニット２とを備えている。

栽培槽１は、つる性植物を水耕栽培するためのものであり、屋根３の大棟部４に設置されている。この栽培槽１で栽培されるつる性植物としては、多年生のものが用いられる。耐寒性及び耐暑性に優れ、また垂下性を有するという観点からウコギ科のつる性植物が好適に用いられる。ウコギ科のつる性植物としては、ヘデラ・ヘリックス、ヘデラ・アルジェニシス、ヘデラ・コルシカ、ヘデラ・ハイバニカ等が挙げられる。

栽培槽１は、直方体状の外観形状をしており、内部に空洞を有する箱体によって構成されている。すなわち、図２に示すように、栽培槽１は、ポリ塩化ビニル等の遮光性を有する材料からなり、上面が開放された直方体状の栽培槽本体５と、栽培槽本体５の上面開口を上方から覆う蓋体６とを有する。

栽培槽本体５の側面には、供給側開口７と、排水側開口８と、側面開口９（図１を参照）とが形成されている。供給側開口７は、栽培槽本体５を構成する短辺側の側板のうち、一方の側板に形成されている。この供給側開口７には、培養液を供給する供給管１０の上端部分が挿入される。排水側開口８は、栽培槽本体５を構成する短辺側の側板のうち、供給側開口７が設けられた側板とは反対側の側板に設けられている。この排水側開口８には、培養液を回収する回収管１１の先端部分が挿入される。側面開口９は、栽培槽本体５を構成する長辺側の両側板に、長辺方向へ間隔を空けて形成されている。この側面開口９は、栽培槽１の内部に植栽されたつる性植物１２が、栽培槽１の外へと伸びる際に通る出口となる。

栽培槽本体５の内部には、つる性植物１２を培養するための培地１３が収容されている。この培地１３には、植物が植え込まれている。本実施形態では、透水性のポット１４で育苗された状態のつる性植物１２が、ポット１４ごと植え込まれている。

供給側開口７を通って栽培槽１内に導かれた供給管１０の上端部分は、培地１３の表面にて噴射管１５と接続されている。噴射管１５は、培養液の噴射孔１６が複数形成された円筒状部材であり、栽培槽１の長手方向に沿って配置されている。各噴射孔１６から噴射された培養液は、培地１３の全体にしみ渡る。

排出口を通って栽培槽１内に導かれた回収管１１の上端部分は、栽培槽１の底部近傍の培地１３内に埋設されている。この上端部分の周面には培養液を回収するための回収孔１７が複数形成されている。従って、噴射孔１６から噴射されて培地１３内を流下した培養液は、回収孔１７から回収管１１の内部に流入する。

栽培槽１の側面開口９から伸長したつる性植物１２は、網材１８で支持されて繁茂する。この網材１８は、屋根表面に沿って、屋根表面から浮いた状態で配置されている。つる性植物１２を網材１８で支持することで、日光の照射によって高温になった屋根表面につる性植物１２が直接触れてしまうことを防ぎ、つる性植物１２をより確実に生育させている。

培養液循環ユニット２は、栽培槽１との間で培養液を循環させるための部分である。図３に示すように、培養液循環ユニット２は、培養液生成部２１と、培養液タンク２２と、貯留量確認部２３とを有している。

培養液生成部２１は、水道水と濃縮液とから培養液を生成する。この培養液生成部２１は、逆止弁２４と、減圧弁２５と、濃縮液混入器２６と、濃縮液タンク２７と、フロート２８とを備えている。逆止弁２４は、上水道供給管を流れる水道水の逆流を防止する。減圧弁２５は、逆止弁２４の下流側において、供給管に流れる水道水の圧力を減圧する。濃縮液混入器２６は、減圧弁２５で減圧された後の水道水と、濃縮液タンク２７に貯留された濃縮液とを混合して培養液を生成する。この濃縮液混入器２６は、培養液タンク２２内に配置されたフロート２８が規定の高さになるように、培養液タンク２２に培養液を供給する。

培養液タンク２２は、栽培槽１との間で循環使用される培養液を貯留する部分であり、藻の発生を抑制するため遮光性の容器によって構成されている。例えば、着色されたポリ塩化ビニル等によって作製されている。この培養液タンク２２には供給管１０の下端部分及び回収管１１の下端部分が挿入されている。そして、供給管１０の下端開口１０ａは培養液タンク２２の底面付近に位置し、回収管１１の下端開口１１ａは培養液タンク２２の上部に位置している。

供給管１０の途中には給液ポンプ３１が設けられている。この給液ポンプ３１は、培養液タンク２２に貯められた培養液を栽培槽１へ向けて送る。また、供給管１０の途中であって給液ポンプ３１よりも上流側には、電磁バルブ３２が設けられている。この電磁バルブ３２は、供給管１０における培養液の流れを許容したり遮断したりする部分であり、タイムスイッチ３３によって動作が制御される。

タイムスイッチ３３は、栽培槽１に培養液を間欠的に供給するように電磁バルブ３２を制御する。例えば、夏場では、植物の光合成が盛んに行われる日の出から日没まで、一時間毎に栽培槽１に培養液を供給し、植物が光合成を行わない日没後から日の出までは、栽培槽１への培養液の供給を停止するように動作が設定される。一方、冬場では、気温が下がる夜間の時間帯のみ培養液を循環させて、培養液が凍結してしまうことを防止するように動作が設定される。

また、供給管１０における給液ポンプ３１と電磁バルブ３２の間、及び、回収管１１の途中には、それぞれフィルタ３４が設けられている。これらのフィルタ３４は、供給管１０や回収管１１を流れる培養液中に存在する異物を取り除く。

培養液タンク２２の内部にはヒータ３５が配置されている。このヒータ３５は、サーモコントローラ３６によって動作が制御される。すなわち、サーモコントローラ３６は、培養液タンク２２に貯留された培養液が規定温度未満の場合にヒータ３５を動作させ、規定温度に達するまで培養液を加温する。また、培養液タンク２２の側面下部には、排液バルブ３７が設けられている。この排液バルブ３７は、屋根緑化装置の稼働時には閉じられており、培養液タンク２２に貯留された培養液を排出する場合に開放される。

貯留量確認部２３は、培養液タンク２２に貯留された培養液の量を確認するための部分である。この貯留量確認部２３は、透明パイプ４１（視認用管状部材）と、遮光パイプ４２（遮光用管状部材）と、コイル状清掃具４３（清掃部材）とを有している。

透明パイプ４１は、その内部が培養液タンク２２の内部と連通されることで、内部空間が培養液によって満たされるパイプ材であり、内部が側方から視認可能なように透明な素材で作製されている。本実施形態の透明パイプ４１は、アクリル製の有底円筒状パイプによって構成されている。この透明パイプ４１は培養液タンク２２の側面に沿って立設され、パイプ下端は連通管４４によって培養液タンク２２と連通されている。また、透明パイプ４１の長さは、パイプ上端が培養液タンク２２における培養液の貯留上限水位Ｈよりも高い位置となる程度に定められている。培養液タンク２２と連通されていることから、透明パイプ４１における培養液の水位は、培養液タンク２２における培養液の水位と等しくなる。このため、透明パイプ４１における培養液の水位から、培養液タンク２２での培養液の貯留量を確認することができる。

遮光パイプ４２は、透明パイプ４１に装着されることで、透明パイプ４１への光の入射を抑制する。この遮光パイプ４２は、例えば、着色された合成樹脂（ポリスチレン、ポリプロピレン）で作製した円筒パイプであり、図４に示すように、その内径が透明パイプ４１の外径よりも多少大きく定められ、図３に示すように、その長さが透明パイプ４１と同程度に定められている。また、図４に示すように、遮光パイプ４２の上端は天板４２ａ（天井部）で塞がれている。この天板４２ａもまた遮光パイプ４２と同様に着色された合成樹脂で作製されている。

この遮光パイプ４２は、透明パイプ４１に対して着脱可能に構成されている。すなわち、遮光パイプ４２の下端内側に透明パイプ４１の上端を差し込んだ後、遮光パイプ４２を透明パイプ４１に沿って下方に移動させることで、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に装着される。また、装着状態の遮光パイプ４２を透明パイプ４１に沿って上方に移動させることで、遮光パイプ４２を透明パイプ４１から取り外すことができる。装着時において、遮光パイプ４２は透明パイプ４１を外側から覆う。これにより、透明パイプ４１への光の入射を抑制する。

コイル状清掃具４３は、遮光パイプ４２の内部空間（内側）に取り付けられている。そして、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に装着された状態で、コイル状清掃具４３の一部が視認用管状部材の内壁面に接するように構成されている。図４に示すように、コイル状清掃具４３は、軸部４３ａと、コイル状部４３ｂとを有している。軸部４３ａは、遮光パイプ４２の天板４２ａとコイル状部４３ｂの間に、遮光パイプ４２の長手方向に沿って設けられている（すなわち天板４２ａから垂下されている）。コイル状部４３ｂは、軸部４３ａの下端に接合され、コイル状に巻回された線材と、図示を省略しているが線材に取り付けられる清掃用のブラシとを有している。このブラシは、例えば、可撓性を有する合成樹脂製の細線を、線材に対して放射状に取り付けたものである。

コイル状清掃具４３は、遮光パイプ４２を装着する際に透明パイプ４１の内側空間に挿入される。そして、遮光パイプ４２が装着された際、コイル状部４３ｂのブラシが透明パイプ４１の内壁面に接している。

次に、屋根緑化装置の動作について説明する。
この屋根緑化装置において、培養液タンク２２に貯留された培養液は、ヒータ３５によって適温に調整されている。そして、タイムスイッチ３３で規定される時間になると、電磁バルブ３２が開放されるとともに給液ポンプ３１が作動する。これにより、培養液タンク２２に貯留された培養液が供給管１０を通じて栽培槽１に供給される。そして、栽培槽１から排出された培養液は、回収管１１を流下して培養液タンク２２に戻される。植物による消費や蒸発等により、培養液タンク２２に貯留された培養液が不足すると、培養液生成部２１が動作して不足分の培養液が培養液タンク２２へ供給される。

貯留量確認部２３の遮光パイプ４２は、通常、透明パイプ４１に装着された状態とされ、貯留量の点検時に取り外される。例えば、屋根緑化装置の管理担当者は、１週間に１回とか月に２〜３回程度の頻度で、定期的に培養液タンク２２に貯留された培養液の量を確認するが、その際に遮光パイプ４２が取り外される。

このとき、図４に模式的に示すように、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に沿って上方へ引き抜かれる。そして、コイル状清掃具４３は、遮光パイプ４２に取り付けられているので遮光パイプ４２とともに移動する。コイル状清掃具４３は、透明パイプ４１の内壁面に接触しているため、移動によってこの内壁面に付着したものを掻き取る。従って、藻等が透明パイプ４１の内壁面に繁殖したとしても、遮光パイプ４２の取り外し時に、コイル状清掃具４３によって掻き取られる。

このように、本実施形態の屋根緑化装置では、貯留量を確認しない状態では、透明パイプ４１を覆う状態で遮光パイプ４２が取り付けられているので、外光が遮られて透明パイプ４１内における藻の発生を抑制できる。そして、培養液の貯留量を確認する際、透明パイプ４１の内壁面がコイル状清掃具４３によって清掃されるので、付着物が除去されて培養液の貯留量を確実に確認できる。また、コイル状清掃具４３が可撓性のブラシを備えているので、ブラシが透明パイプ４１の内壁面に当接して撓むことで、内壁面に付着した藻等を確実に掻き取ることができる。

ところで、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、次のように構成してもよい。

図５は、コイル状清掃具４３に代えてへら状清掃具４４を設けた実施形態である。このへら状清掃具４４では、軸部４４ａが遮光パイプ４２の長手方向へ延長されている。そして、金属線を放射状に配したスポーク部４４ｂが軸部４４ａに取り付けられている。さらに、スポーク部４４ｂの先端には、可撓性を有するリング状のへら部４４ｃが取り付けられている。へら部４４ｃは、例えばシリコンゴムによって作製され、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に装着された状態で、へら部４４ｃの先端部分が透明パイプ４１の内壁面に接する大きさとされる。なお、スポーク部４４ｂとへら部４４ｃの組は、軸部４４ａの方向に複数間隔を空けて設けられている。

この実施形態では、コイル状清掃具４３が可撓性を有するへら部４４ｃを有しており、遮光パイプ４２の透明パイプ４１への着脱作業時に、へら部４４ｃの先端が透明パイプ４１の内壁面に当接して撓むことで、この内壁面に付着した藻等を確実に掻き取ることができる。

図６は、コイル状清掃具４３やへら状清掃具４４に代えて、ブラシ状清掃具４５を設けた実施形態である。このブラシ状清掃具４５は、軸部４５ａが先の各実施形態よりも太く構成されて回転軸となっている。従って、この軸部４５ａは、遮光パイプ４２の天板４２ａに対して回転可能な状態で取り付けられている。そして、軸部４５ａの上端部は、天板４２ａよりも外側に突出しており、ハンドル部４５ｂが取り付けられている。

また、軸部４５ａにおける遮光パイプ４２の内側部分には、軸部４５ａから放射状に伸びるブラシ４５ｃが取り付けられている。このブラシ４５ｃもまた可撓性を有する合成樹脂製の細線よって作製され、この細線を、軸部４５ａを中心にして放射状に取り付けたものであるそして、ブラシ４５ｃの大きさは、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に装着された状態で、ブラシ４５ｃの先端部分が透明パイプ４１の内壁面に接する程度とされる。

この実施形態では、遮光パイプ４２が透明パイプ４１に装着されている状態でハンドル部４５ｂを回転操作することにより、ブラシ４５ｃの先端部分が透明パイプ４１の内壁面に擦られ、内壁面に付着した藻等を掻き取る。また、前述の実施形態と同様に、遮光パイプ４２を透明パイプ４１から取り外す際にも、ブラシ４５ｃの先端部分が透明パイプ４１の内壁面に擦られ、内壁面に付着した藻等を掻き取る。従って、内壁面に付着した藻等をより確実に掻き取ることができる。

図７は、図６の実施形態におけるハンドル部４５ｂに代えて、風車を用いた実施形態である。この実施形態では、遮光パイプ４２の上方に垂直軸風車５１を設けている。垂直軸風車５１としては、サボニウス型風車やクロスフロー型風車といった低速回転用であって強いトルクを発生するものが好ましい。図７では、サボニウス型風車を使用している。

そして、垂直軸風車５１の回転軸に連結された外部回転軸５２を、天板４２ａよりも外側に突出した軸部４５ａの上端部に、ジョイント部５３を介して接続している。ジョイント部５３としては、外部回転軸５２の回転を軸部４５ａに伝えられればどのような形式であってもよいが、ホースのような可撓性を有する部材が好ましい。これは、遮光パイプ４２を取り外すときに上方へ移動させるが、可撓性を有するジョイント部５３であれば、遮光パイプ４２がぶつかってしまう不具合を容易に避けることができるからである。

この実施形態では、垂直軸風車５１の回転によって軸部４５ａが回転し、ブラシ状清掃具４５が透明パイプ４１の内壁面に付着した藻等を掻き取る。このため、透明パイプ４１の内壁面を清浄な状態に保つことができる。

図８は、図６の実施形態におけるハンドル部４５ｂに代えて、スクリュー５４を設けた実施形態である。この実施形態では、軸部４５ａの下端に、この軸部４５ａを回転軸とするスクリュー５４を固着している。このため、遮光パイプ４２の透明パイプ４１への装着時や透明パイプ４１からの取り外し時において、スクリュー５４が透明パイプ４１内の培養液内を上下方向に移動する。その際に、スクリュー５４が軸部４５ａとともに回転し、ブラシ状清掃具４５が透明パイプ４１の内壁面に付着した藻等を掻き取る。このため、遮光パイプ４２の着脱操作に応じて、透明パイプ４１の内壁面を清掃することができる。

なお、前述の各実施形態において、遮光パイプ４２や透明パイプ４１の素材は、例示したものに限定されず適宜に定めることができる。また、円筒状に限らず、角筒状であってもよい。

また、透明パイプ４１に関し、全体を透明に構成しなくてもよい。例えば、液面を視認可能な透明窓部を、パイプの長手方向に亘って形成する構成であってもよい。この場合、清掃部材は、透明窓部に対応するパイプ内壁面を清掃する構成であればよい。

また、各実施形態の構成同士を組み合わせることも可能である。例えば、へら状清掃具４４を回転可能な状態で天板４２ａに取り付け、軸部４４ａの下端にスクリュー５４を固着してもよい。

また、本発明は、屋根緑化用のつる性植物１２を栽培する栽培装置に限らず、イチゴ等の果物や緑黄色野菜等の水耕栽培にも適用できる。

１…栽培槽，２…培養液循環ユニット，３…屋根，４…大棟部，５…栽培槽本体，６…蓋体，７…供給側開口，８…排水側開口，９…側面開口，１０…供給管，１０ａ…供給管の下端開口，１１…回収管，１１ａ…回収管の下端開口，１２…つる性植物，１３…培地，１４…ポット，１５…噴射管，１６…噴射孔，１７…回収孔，１８…網材，２１…培養液生成部，２２…培養液タンク，２３…貯留量確認部，２４…逆止弁，２５…減圧弁，２６…濃縮液混入器，２７…濃縮液タンク，２８…フロート，３１…給液ポンプ，３２…電磁バルブ，３３…タイムスイッチ，３４…フィルタ，３５…ヒータ，３６…サーモコントローラ，３７…排液バルブ，４１…透明パイプ，４２…遮光パイプ，４２ａ…天板，４３…コイル状清掃具，４３ａ…軸部，４３ｂ…コイル状部，４４…へら状清掃具，４４ａ…軸部，４４ｂ…スポーク部，４４ｃ…へら部，４５…ブラシ状清掃具，４５ａ…軸部，４５ｂ…ハンドル部，４５ｃ…ブラシ，５１…垂直軸風車，５２…外部回転軸，５３…ジョイント部，５４…スクリュー，Ｈ…貯留上限水位

Claims

植物を栽培するための培地が収容される栽培槽と、前記栽培槽との間で循環使用される培養液を貯留する遮光性の培養液タンクとを備えた栽培装置であって、
内部が側方から視認可能であるとともに前記培養液タンクと連通され、上端が前記培養液タンクにおける前記培養液の貯留上限水位よりも高くなるように立設された視認用管状部材と、
遮光性を有し、前記視認用管状部材に対して着脱可能であって、装着時には前記視認用管状部材を外側から覆う遮光用管状部材と、
前記遮光用管状部材の内側に取り付けられ、前記遮光用管状部材が前記視認用管状部材に装着された状態で前記視認用管状部材の内壁面に接する清掃部材と、
を備えたことを特徴とする栽培装置。
前記遮光用管状部材は、
前記装着時に、前記視認用管状部材の上端を上方から覆う天井部を有し、
前記清掃部材は、
前記遮光用管状部材の天井部に上端が取り付けられ、前記遮光用管状部材の長手方向に沿って設けられる軸部と、
前記軸部に取り付けられ、前記装着時に前記視認用管状部材の内壁面に接するブラシ部とを有することを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
前記遮光用管状部材は、
前記装着時に、前記視認用管状部材の上端を上方から覆う天井部を有し、
前記清掃部材は、
前記遮光用管状部材の天井部に上端が取り付けられ、前記遮光用管状部材の長手方向に沿って設けられる軸部と、
前記軸部に取り付けられ、前記装着時に先端部分が前記視認用管状部材の内壁面に接する可撓性のへら部とを有することを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
前記清掃部材は、
前記軸部を中心に回転可能な状態で、前記天井部に取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の栽培装置。
前記清掃部材は、
前記軸部と連結され、前記軸部を回転させるためのハンドル部を、前記天井部の外側に設けたことを特徴とする請求項４に記載の栽培装置。
前記軸部は、
前記天井部の外側に上端部を突出させた状態で取り付けられ、
前記軸部の上端部を、
風車によって回転される外部回転軸との接続部としたことを特徴とする請求項４に記載の栽培装置。
前記清掃部材は、
前記軸部を回転軸とするスクリューを、前記軸部に固着したことを特徴とする請求項４に記載の栽培装置。