特許 7113494 液肥抜き装置および栽培システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-28

(45)【発行日】2022-08-05

(54)【発明の名称】液肥抜き装置および栽培システム

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20220729BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018074923

(22)【出願日】2018-04-09

(65)【公開番号】P2019180288

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】592199065

【氏名又は名称】株式会社産機

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】平 野 彰 秀

(72)【発明者】

【氏名】荻 村 好 孝

【審査官】吉田 英一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２１６８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８２９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３００２５２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】登録実用新案第３０６８７５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０９７７５３３０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物の育成に用いられる液肥を貯留するための水耕栽培用トレーに設けられた排液口に嵌め込み可能な液肥抜き装置であって、
下端が前記トレーの排液口に嵌め込み可能な第１配管部であって、該第１配管部の下端を前記排液口に嵌め込んだ状態において前記トレー内の液肥を前記第１配管部内へ流入させるスリットと、前記スリットよりも下方に設けられ前記スリットとは別に前記トレー内の液肥を前記第１配管部内へ流入させる流入部と、を含む第１配管部と、
前記第１配管部内に挿入され、該第１配管部に対して前記スリットの延伸方向に移動可能な第２配管部であって、前記スリットから流入する前記液肥が上端の高さを越えたときに該液肥を前記トレーの下へ流すドレン部と、前記第１配管部の内壁と前記ドレン部の外壁との間の間隙を前記延伸方向に第１間隙と第２間隙とに分ける少なくとも２つの仕切り板と、前記流入部から前記第１間隙を通って該第１間隙で吸い上げられた前記液肥を、前記流入部よりも低い位置にある前記流出部から前記トレーの下へ流すサイフォン部と、を含む第２配管部とを備える、液肥抜き装置。

【請求項2】

前記トレー内の液肥が前記ドレン部の上端の高さを越えるまでに、前記液肥は、前記サイフォン部内に満たされる、請求項１に記載の液肥抜き装置。

【請求項3】

前記液肥が前記ドレン部を介して前記トレーの排液口から下へ流れるまでに、前記液肥は前記サイフォン部内に満たされる、請求項１に記載の液肥抜き装置。

【請求項4】

前記第２配管部は、前記ドレン部を塞ぐことなく前記第１および第２間隙の上端を塞ぎ、かつ、前記第１配管部の内壁に接しあるいは該内壁からわずかに離間する蓋部をさらに含み、
前記第２配管部が前記第１配管部に対して前記延伸方向に移動するとき、前記蓋部および前記少なくとも２つの仕切り板が前記第１配管部の内壁面を摺動する、請求項１に記載の液肥抜き装置。

【請求項5】

前記第１配管部は、前記スリットよりも下方に設けられ前記スリットから流入した前記液肥をせき止めるガイドをさらに含み、
前記蓋部は、前記ガイドに当接することによって前記第２配管部を前記第１配管部に対して停止させる、請求項４に記載の液肥抜き装置。

【請求項6】

前記第１間隙は、前記流入部および前記サイフォン部に連通しており、
前記第２間隙は、前記スリットに面し前記ガイドを受容している、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液肥抜き装置。

【請求項7】

植物の育成に用いられる液肥を貯留するための水耕栽培用トレーと、該水耕栽培用トレーに設けられた排液口に嵌め込み可能な液肥抜き装置とを備えた栽培システムであって、
前記トレーは、
該トレーを水平にしたときに一部に凹部が設けられている底部と、
前記底部の周囲に設けられた側部とを備え、
前記凹部に排液口が設けられており、
前記液肥抜き装置は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の構成を有する、栽培システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明による実施形態は、液肥抜き装置および栽培システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、多段式の水耕栽培棚を用いた閉鎖型植物工場システムが開発されている。閉鎖型植物工場システムは、室内において、植物の育成に必要な環境を人工的に制御し、外部の自然環境に左右されること無く安定的に植物を栽培可能とするシステムである。このようなシステムにおいて、植物を土耕栽培とほぼ同等に育成するためには、光、気温、水温、ＣＯ_２濃度、液肥濃度等の環境制御が非常に重要である。

【0003】

通常、植物の根であっても、酸素が必要である。土耕栽培では、植物の根は土壌に埋もれているものの、土壌中の酸素に触れることができる。しかし、水耕栽培においては、土壌に代えて液肥を用いるため、植物の根が液肥に常時浸かっていると、その根が空気に触れることができず、酸欠で根腐れを起こしてしまう。また、根が空気に触れる機会が少ないと、根が細くなり充分に栄養を吸収することができず、その結果、植物自体が充分に大きく成長することができない。そこで、根を常時液肥中に浸すことなく、充分に空気に触れる機会を確保する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水耕栽培において、植物の根を空気に触れさせるためには、人手で植物を水耕トレーから持ち上げることが考えられる。しかし、この場合、作業者の手間がかかり、あるいは、人件費がかかる。

【0005】

代替的に、水耕トレー内の液肥を自動で間欠的に溜めたり、抜いたりするために、水耕トレーのそれぞれに電気ポンプを配置し、電気ポンプを用いて水耕トレー内の液肥を抜く作業を行うことが考えられる。しかし、この場合、多数の電気ポンプを駆動させるために多数の電源が必要となり、さらに、電気ポンプを定期的に自動で駆動させるために制御部（ＣＰＵ等）やタイマが電気ポンプごとに必要となる。これでは、設備が大きくなり、かつ、コストも増大する。

【0006】

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、水耕栽培において、比較的低コストかつシンプルな構成で、水耕トレー内の液肥を自動で抜くことができる液肥抜き装置および栽培システム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】

【0007】

本実施形態による液肥抜き装置は、植物の育成に用いられる液肥を貯留するための水耕栽培用トレーに設けられた排液口に嵌め込み可能な液肥抜き装置である。液肥抜き装置は、トレーの排液口に嵌め込んだ状態において、トレー内の液肥が上端の高さを越えたときに液肥をトレーの下へ流すドレン部と、液肥を取り込む流入部と流入部よりも低い位置にあり該流入部からの液肥をトレーの下へ流す流出部を有し、ドレン部の上端とほぼ同じかそれよりも低い位置にあるサイフォン部とを備えている。

【0008】

ドレン部の下端がトレーの排液口に嵌め込み可能であり、ドレン部は、該ドレン部の下端を排液口に嵌め込んだ状態においてトレー内の液肥がドレン部の上端の高さを越えたときに液肥をトレーの下へ流し、サイフォン部は、ドレン部内に設けられ流出部を有する第１部分と、ドレン部の上端側で折り返す第２部分と、ドレン部の外側に沿って下端へ向かって延伸し流入部を有する第３部分とを有し、第１～第３部分は、ドレン部の上端とほぼ同じかそれよりも低い位置にあり、ドレン部の下端を排液口に嵌め込んだ状態において、流入部および流出部は、ともに下へ向かって開口する。

【0009】

ドレン部の上端には、ドレン部の下端へ向かって設けられた切り欠き部が設けられており、サイフォン部の第２部分は、切り欠き部に受容されていてもよい。

【0010】

サイフォン部の第３部分は、第３部分の長さを可変にするために蛇腹になっていてもよい。

【0011】

流入部は、トレーの底に接触したときに、流入部とトレーの底との間に隙間ができるように凹部を有していてもよい。

【0012】

ドレン部は、ドレン部の外周に設けられ、ドレン部の外周と排液口との間を液密に密着させるパッキンを有していてもよい。

【0013】

ドレン部の下端の開口の外径は、トレーの排液口の径よりも小さく、ドレン部の上端の開口の外径は、トレーの排液口の径よりも大きくてもよい。

【0014】

サイフォン部の径は、ドレン部の内径よりも小さく、サイフォン部の外面とドレン部の内面との間には間隙があってもよい。

【0015】

トレー内の液肥がドレン部の上端の高さを越えるまでに、液肥は、サイフォン管内に満たされてもよい。

【0016】

液肥がドレン部を介してトレーの排液口から下へ流れるまでに、液肥はサイフォン管内に満たされてもよい。

【0017】

サイフォン部の第３部分の長さによって、トレー内に残留する液肥の量を制御してもよい。

【0018】

液肥抜き装置は、下端がトレーの排液口に嵌め込み可能な第１配管部であって、該第１配管部の下端を排液口に嵌め込んだ状態においてトレー内の液肥を第１配管部内へ流入させるスリットと、スリットよりも下方に設けられスリットとは別にトレー内の液肥を第１配管部内へ流入させる流入部と、を含む第１配管部と、第１配管部内に挿入され該第１配管部に対してスリットの延伸方向に移動可能な第２配管部であって、スリットから流入する液肥が上端の高さを越えたときに該液肥をトレーの下へ流すドレン部と、第１配管部の内壁とドレン部の外壁との間の間隙を延伸方向に第１間隙と第２間隙とに分ける少なくとも２つの仕切り板と、流入部から第１間隙を通って該第１間隙で吸い上げられた液肥を流出部からトレーの下へ流すサイフォン部と、を含む第２配管部とを備えてもよい。

【0019】

第２配管部は、ドレン部を塞ぐことなく第１および第２間隙の上端を塞ぎ、かつ、第１配管部の内壁に接しあるいは該内壁からわずかに離間する蓋部をさらに含み、第２配管部が第１配管部に対して延伸方向に移動するとき、蓋部および少なくとも２つの仕切り板が第１配管部の内壁面を摺動してもよい。

【0020】

第１配管部は、スリットよりも下方に設けられスリットから流入した液肥をせき止めるガイドをさらに含み、蓋部は、ガイドに当接することによって第２配管部を第１配管部に対して停止させてもよい。

【0021】

第１間隙は、流入部およびサイフォン部に連通しており、第２間隙は、スリットに面しガイドを受容していてもよい。

【0022】

植物の育成に用いられる液肥を貯留するための水耕栽培用トレーと、該水耕栽培用トレーに設けられた排液口に嵌め込み可能な液肥抜き装置とを備えた栽培システムであって、トレーは、該トレーを水平にしたときに一部に凹部が設けられている底部と、底部の周囲に設けられた側部とを備え、凹部に排液口が設けられており、液肥抜き装置は、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の構成を有する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】閉鎖型植物工場システムに用いられる栽培ユニットの構成例を示す側面図および正面図。

【図2】水耕栽培用トレーの構成例を示す平面図および側断面図。

【図3】本実施形態による液肥抜き装置の構成例を示す斜視図。

【図4】本実施形態による液肥抜き装置の構成例を示す透視側面図。

【図5】本実施形態による液肥抜き装置を用いた栽培ユニットの動作例を示すフロー図。

【図6】第２実施形態による液肥抜き装置の構成例を示す斜視図。

【図7】液肥抜き装置の下端開口側および上端開口側から見た斜視図。

【図8】第１配管部の構成例を示す斜視図。

【図9】第２配管部の構成例を示す斜視図。

【図10】第２実施形態による液肥抜き装置の縦断面図。

【図11】第２実施形態による液肥抜き装置を用いた栽培ユニットの動作例を示すフロー図。

【図12】第１実施形態の変形例１による液肥抜き装置の構成例を示す断面図。

【図13】第１実施形態の変形例２による液肥抜き装置の構成例を示す断面図。

【図14】第２実施形態の変形例３による液肥抜き装置の構成例を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0025】

（第１実施形態）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、閉鎖型植物工場システムに用いられる栽培ユニット１００の構成例を示す側面図および正面図である。閉鎖型植物工場システムは、室内に配置され、植物の育成に必要な環境を人工的に制御し安定的に植物を栽培するシステムである。閉鎖型植物工場システムは、１つまたは複数の栽培ユニット１００を含む。

【0026】

栽培ユニット１００は、土台１１０と、支柱１２０と、水耕栽培用トレー１３０と、照明１４０と、液肥タンク１５０と、ポンプ・制御装置１６０とを備えている。

【0027】

土台１１０は、植物工場内に固定されている。支柱１２０は、土台１１０に固定されており、その内部において液肥を搬送できるように中空となっている。

【0028】

複数の水耕栽培用トレー（以下、単に、トレーともいう）１３０は、支柱１２０に取り付けられた支持部材によって略水平に支持されている。複数のトレー１３０は、それぞれ栽培ユニット１００において複数の段に配置され、液肥を貯留するために用いられる。トレー１３０は、液肥を貯留し、その上に配置された植物の根を液肥に浸すことができるように構成されている。よって、栽培ユニット１００は、トレー１３０を複数の棚のように配置した多段式水耕栽培棚である。液肥は植物を水耕栽培するために必要な養分を水に溶かした液体である。

【0029】

照明１４０は、各トレー１３０の上方に設けられている。照明１４０は、トレー１３０内で栽培されている植物に光を照射するために設けられている。

【0030】

液肥タンク１５０は、液肥を格納する。ポンプ・制御装置１６０は、液肥タンク１５０内の液肥を、支柱１２０を介してトレー１３０へ供給するために設けられている。

【0031】

このような構成を有する栽培ユニット１００を１つまたは複数設置することによって、閉鎖型植物工場システムが構成される。

【0032】

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、水耕栽培用トレー１３０の構成例を示す平面図および側断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面を示す。

【0033】

トレー１３０は、略方形の底部１３１と、底部１３１の周囲の四方において底部１３１と滑らかに繋がっている側部１３２とを備えている。側部１３２は、底部１３１の周囲に対して略垂直方向に設けられ、その内側に液肥を貯留することができるようになっている。また、トレー１３０は、植物を整列配置させる植物保持板（図示せず）を収容し、植物を所定の高さに配置可能に構成されている。

【0034】

底部１３１の一端には凹部１３３が設けられている。トレー１３０を水平に設置したときに、凹部１３３は、他の底部１３１よりも幾分低くなっている。凹部１３３には、排液口１３５が設けられている。排液口１３５には、図３を参照して説明する液肥抜き装置１が嵌め込まれ、図２（Ｂ）の矢印で示すように、トレー１３０内の液肥を下方へ流すことができるようになっている。

【0035】

トレー１３０の下に流れた液肥は、その下段にあるトレーあるいは液肥タンク１５０に供給される。即ち、液肥は、図１の液肥タンク１５０から栽培ユニット１００の最上段のトレー１３０に供給された後、最上段のトレー１３０から下段のトレー１３０へ流れ、最終的に液肥タンク１５０へ戻る。液肥タンク１５０の液肥は、定期的に交換すればよい。

【0036】

図３は、本実施形態による液肥抜き装置１の構成例を示す斜視図である。図４は、本実施形態による液肥抜き装置１の構成例を示す透視側面図である。

【0037】

本実施形態による液肥抜き装置１は、トレー１３０に設けられた排液口１３５に嵌め込んで用いられる。液肥抜き装置１は、排液口１３５からトレー１３０の下に、植物を育成するための液肥を流しつつ、トレー１３０内に貯留されている液肥の量を調節する。

【0038】

液肥抜き装置１は、ドレン管１０と、サイフォン管２０とを備えている。ドレン管１０およびサイフォン管２０には、例えば、樹脂等の材料が用いられる。ドレン管１０の下端Ｅｂは、トレー１３０の排液口１３５に嵌め込み可能であり、中空の筒状に構成されている。ドレン管１０の下端Ｅｂをトレー１３０の排液口１３５に嵌め込んだ状態において、トレー１３０内の液肥がドレン管１０の上端Ｅｔの高さを越えたときに、液肥は、ドレン管１０中を通過してトレー１３０の下へ流れる。従って、液肥の貯留量は、ドレン管１０の上端Ｅｔの高さで制限され、それ以上に増大しない。これにより、トレー１３０内の液肥の量の上限が設定される。

【0039】

例えば、液肥抜き装置１をトレー１３０の排液口１３５に嵌め込んだときに、液肥抜き装置１がレベルＬ１３０の位置まで差し込まれ、トレー１３０は液肥抜き装置１のレベルＬ１３０の位置にあるものとする。この場合、液肥は、ドレン管１０の上端Ｅｔを越えたときに、ドレン管１０を介してトレー１３０の下へ流れる。従って、トレー１３０は、最大で凹部１３３の底面から高さｈ１の位置まで液肥を貯留することができる。勿論、ドレン管１０の上端Ｅｔは、トレー１３０の側部１３２よりも低い。

【0040】

液肥抜き装置１を排液口１３５に嵌め込むために、ドレン管１０の下端Ｅｂの開口の外径は、トレー１３０の排液口１３５の径よりも小さい。尚且つ、ドレン管１０の上端Ｅｔの開口の外径は、トレー１３０の排液口１３５の径よりも大きい。これにより、ドレン管１０の下端Ｅｂは、排液口１３５にスムーズに挿入され、かつ、ドレン管１０の上端Ｅｔは、排液口１３５から脱落しない。

【0041】

ドレン管１０の外周には、ドレン管１０の外周と排液口１３５との間を液密に密着させるパッキン１１が設けられていてもよい。パッキン１１は、例えば、ゴム、樹脂等でよい。

【0042】

サイフォン管２０も、ドレン管１０と同様に、筒状の部材である。しかし、サイフォン管２０は、ドレン管１０のように直線状ではなく、逆Ｕ形状に屈曲した形状を有する。従って、サイフォン管２０を３つの部分２１～２３に分けて説明する。

【0043】

サイフォン管２０は、第１部分２１と、第２部分２２と、第３部分２３とを有する。第１部分２１は、略直線状の管であり、ドレン管１０内に設けられている。第１部分２１は、ドレン管１０の上端Ｅｔの近傍から下端Ｅｂへ向かってドレン管１０内を貫通しており、下端Ｅｂから突出している。第１部分２１の開口部（流出部）ＯＰ１は、ドレン管１０の下端Ｅｂをトレー１３０の排液口１３５に嵌め込んだ状態において、下方へ向かって開口している。

【0044】

第２部分２２は、ドレン管１０の上端Ｅｔ側で折り返すように逆Ｕ形状に屈曲している。第２部分２２は、第１部分２１と第３部分２３との間を連通するように接続されている。ドレン管１０の上端Ｅｔには、下端Ｅｂへ向かって設けられた切り欠き部１２が設けられており、第２部分２２は、この切り欠き部１２に受容されている。これにより、サイフォン管２０の第２部分２２は、ドレン管１０の上端Ｅｔとほぼ同じかそれよりも低い位置に配置される。

【0045】

第３部分２３は、略直線状の管であり、ドレン管１０の外側に沿って下端Ｅｂへ向かって延伸している。第３部分２３の開口（流入部）ＯＰ２は、ドレン管１０の下端Ｅｂをトレー１３０の排液口１３５に嵌め込んだ状態において、ほぼ鉛直下方へ向かって開口している。

【0046】

第３部分の開口部ＯＰ２は、第１部分２１の開口部ＯＰ１よりも高い位置にあり、液肥抜き装置１をトレー１３０の排液口１３５に嵌め込んだ状態で、トレー１３０の凹部１３３の底面に接触する。あるいは、第３部分の開口部ＯＰ２は、トレー１３０の凹部１３３の底面の直上に位置する。

【0047】

第１～第３部分２１～２３は、ドレン管１０の上端Ｅｔとほぼ同じかそれよりも低い位置に設けられている。従って、液肥がドレン管１０の上端Ｅｔを越えたときに、あるいは、越えるまでに、サイフォン管２０内には、空気がほぼ無くなり、液肥はサイフォン管２０内に満たされる。即ち、液肥がドレン管１０を介してトレー１３０の排液口１３５から下方へ流れるまでに、液肥はサイフォン管２０内に満たされる。これにより、サイフォン管２０は、サイフォンの原理（サイフォン機能）が働き、トレー１３０内の液肥を開口部ＯＰ２から吸い上げ、開口部ＯＰ１からトレー１３０の下へ流す。このとき、電気ポンプや人手は不要であり、液肥がドレン管１０の上端Ｅｔを越えれば、サイフォン管２０において、サイフォンの原理（サイフォン機能）が自然に働く。

【0048】

サイフォン管２０がサイフォンとして機能するために、第１部分２１の開口部ＯＰ１が、第３部分２３の開口部ＯＰ２よりも低い位置にあることが好ましい。また、第１～第３部分２１～２３は、気密に連続して繋がっており、気体がサイフォン管２０の途中から侵入しないことが好ましい。即ち、サイフォン管２０は、開口部ＯＰ１から開口部ＯＰ２まで気密状態で連続して繋がっている。さらに、トレー１３０の底部１３１まで液肥を除くためには、第３部分２３の開口部ＯＰ２が底部１３１よりも下に位置することが好ましい。開口部ＯＰ２が底部１３１よりも下に位置することによって、底部１３１が露出されるまで、サイフォン管２０は、液肥をトレー１３０から排出することができる。これにより、植物の根の全体が空気に触れることができる。

【0049】

第３部分２３は、伸縮自在な蛇腹になっており、その長さを変更することができる。従って、液肥抜き装置１を排液口１３５に挿入したときに、第３部分２３がトレー１３０の底部１３１に接触しても、蛇腹が伸縮することによって、液肥抜き装置１またはトレー１３０が傷ついたり、欠けたりすることを抑制できる。また、第３部分２３の開口部ＯＰ２が弾性的にトレー１３０の底部１３１に接触するので、開口部ＯＰ２は、トレー１３０の底部１３１にほぼ常時接触している。これにより、液肥抜き装置１がトレー１３０の排液口１３５から多少ずれたとしても、トレー１３０内の液肥を底部１３１まで排液することができる。さらに、第３部分２３の開口部ＯＰ２の高さを変更することによって、トレー１３０内の液肥の量（液面の高さ）を調節することができる。即ち、第３部分２３の長さによって、トレー１３０内に残留させる液肥の量を制御することができる。

【0050】

第３部分２３の開口部ＯＰ２には、凹部２４が設けられている。凹部２４が設けられていることによって、トレー１３０の底部１３１に接触したときに、第３部分２３の開口部ＯＰ２とトレー１３０の底部１３１との間に隙間ができる。この隙間によって、サイフォン管２０は、所定量の液肥をスムーズに流すことができる。

【0051】

サイフォン管２０の第１部分２１の内径φ２０は、ドレン管１０の内径φ１０よりも小さく、サイフォン管２０の第１部分２１の外面とドレン管１０の内面との間には間隙がある。これにより、ドレン管１０内にサイフォン管２０が設けられているものの、ドレン管１０の上端Ｅｔを越えた液肥は、サイフォン管２０とドレン管１０との間の間隙を通ってトレー１３０の下へ流れることができる。サイフォン管２０が詰まったとしても、ドレン管１０から液肥が流れるので、液肥がトレー１３０から溢れることを抑制できる。

【0052】

このように、本実施形態による液肥抜き装置１は、非常にシンプルな構成を有し、かつ、電源が不要である。また、トレー１３０内の液肥を自動で抜くことができるので、手間がかからない。さらに、ポンプ・制御装置１６０は、栽培ユニット１００に１つ設ければ足りる。従って、栽培ユニット１００を小型化かつ省電力化することができる。つまり、本実施形態によれが、栽培ユニット１００や閉鎖型植物工場システムを、低コストかつシンプルな構成で実現することができる。

【0053】

（動作について）
本実施形態による液肥抜き装置１をトレー１３０に適用することによって、以下のような水耕栽培が可能になる。

【0054】

図５は、本実施形態による液肥抜き装置１を用いた栽培ユニット１００の動作例を示すフロー図である。

【0055】

まず、ポンプ・制御装置１６０が液肥を最上段のトレー１３０に供給する（Ｓ１０）。トレー１３０には、液肥抜き装置１が排液口１３５に取り付けられている。従って、液肥がドレン管１０の上端Ｅｔを越えると、ドレン管１０を介して液肥がトレー１３０の下へ流れる。それとともに、サイフォン管２０においてサイフォン機能が働き、液肥がサイフォン管２０を介してトレー１３０の下へ流れる（Ｓ２０）。ポンプ・制御装置１６０は、液肥がドレン管１０の上端Ｅｔまで供給された時点で停止する（Ｓ３０）。

【0056】

液肥がドレン管１０の上端Ｅｔを下回ると、ドレン管１０からの液肥の流れは停止する。一方、サイフォン管２０におけるサイフォン機能は、液肥の液面が第３部分の開口部ＯＰ２を下回るまで継続する（Ｓ４０）。従って、液肥がドレン管１０の上端Ｅｔを下回っても、サイフォン管２０は、液肥をトレー１３０の下へ流し続ける。

【0057】

液肥の液面が第３部分の開口部ＯＰ２を下回ると、サイフォン管２０におけるサイフォン機能は停止し、液肥の流れは止まる（Ｓ５０）。このとき、液肥は、トレー１３０の底部１３１まで排液されているので、植物の根は露出され、充分に空気に触れることができる。

【0058】

ポンプ・制御装置１６０は、液肥の供給を停止してから所定時間経過後に再度、液肥の供給を開始する（Ｓ６０）。液肥の供給を停止してから次の液肥の供給を開始するまでの時間は、液肥抜き装置１がトレー１３０の液肥を排液する時間と、植物の根を露出する時間との和に設定すればよい。

【0059】

液肥抜き装置１がトレー１３０の液肥を排液する時間は、サイフォン管２０から流れる液肥の流量によって決まる。サイフォン管２０から流れる液肥の流量は、サイフォン管２０の内径φ２０あるいは凹部２４の大きさ（深さおよび幅）によって決まる。サイフォン管２０から流れる液肥の流量を調節することによって、植物の根がトレー１３０内において液肥に浸漬している時間を調節することができる。

【0060】

排液口１３５から下へ流れた液肥は、下段のトレー１３０に供給される。液肥抜き装置１は、下段のトレー１３０にも取り付けられており、同様に機能する。

【0061】

最下段のトレー１３０は、液肥を液肥タンク１５０に戻す。液肥タンク１５０の液肥は、再利用される（Ｓ７０のＮＯ）。一方、液肥タンク１５０の液肥は、繰り返し利用すると養分が減少し、あるいは、劣化する。従って、液肥タンク１５０の液肥は、定期的に交換される（Ｓ７０のＹＥＳ）。

【0062】

このように、栽培ユニット１００は、植物の根を液肥に浸漬することと、空気へ接触させることとを繰り返すことができる。換言すると、植物の根は、液肥に浸漬しつつ、間欠的に空気に触れることができる。これにより、水耕栽培であっても、土耕栽培と同様に、植物の根を充分に成長させ、植物を充分に大きく成長させることができる。

【0063】

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態による液肥抜き装置２の構成例を示す斜視図である。液肥抜き装置２は、第１実施形態による液肥抜き装置１と同様に、トレー１３０に設けられた排液口１３５に嵌め込んで用いられる。液肥抜き装置２は、排液口１３５からトレー１３０の下に、植物を育成するための液肥を流しつつ、トレー１３０内に貯留されている液肥の量を調節する。

【0064】

液肥抜き装置２は、第１配管部２０１と、第２配管部２０２とを備えている。第１配管部２０１は、その下端がトレー１３０の排液口１３５に嵌め込み可能な円筒形状を有する。第１配管部２０１は、上端開口部ＯＰ１０および下端開口部ＯＰ２０を有するほぼ中空の円筒形である。これにより、第１配管部２０１内には、第２配管部２０２が挿入可能となっている。また、第１配管部２０１は、その側部にスリットＳＴを有する。スリットＳＴは、第１配管部２０１の上端開口部ＯＰ１０から下端開口部ＯＰ２０へ向かうＤ１方向（縦方向）へ延伸しており、細長い方形あるいは楕円形を有する。尚、Ｄ１方向は、液肥抜き装置２を排液口１３５に嵌め込んだときに、液肥の流れる方向（略鉛直方向）である。

【0065】

第２配管部２０２は、上端開口部ＯＰ１０から第１配管部２０１内へ挿入可能であり、あるいは、上端開口部ＯＰ１０から抜去することができる。また、第２配管部２０２は、第１配管部２０１に対して相対的にＤ１方向に移動可能となっている。

【0066】

図７（Ａ）は、液肥抜き装置２の下端開口部ＯＰ２０側から見た斜視図である。図７（Ｂ）は、液肥抜き装置２の上端開口部ＯＰ１０側から見た斜視図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、第２配管部２０２が第１配管部２０１に対して、Ｄ１方向の下方へ幾分移動した状態を示している。

【0067】

第１配管部２０１は、スリットＳＴと、ガイドＧＤ２と、開口部ＯＰ３０とを備えている。スリットＳＴは、上述の通り、第１配管部２０１の側部に設けられており、Ｄ１方向に細長の形状を有する。第１配管部２０１の下端を排液口１３５に嵌め込んだ状態において、スリットＳＴは、液肥を第１配管部２０１の外部から内部へ流入させることができる。

【0068】

ガイドＧＤ２は、スリットＳＴよりも下方に設けられ、第１配管部２０１の内面から第２配管部２０２の側面へ向かってＤ１方向に対して略垂直方向へ突出している。ガイドＧＤ２は、第２配管部２０２の第２間隙Ｇ２にほぼ隙間無く嵌まっており、かつ、その第２間隙Ｇ２に沿って摺動可能なように設けられている。これにより、第２配管部２０２が第１配管部２０１に対してＤ１方向に移動しても、ガイドＧＤ２は、スリットＳＴから流入した液肥がそのままトレー１３０の下へ流れ落ちないようにせき止めることができる。即ち、スリットＳＴから第１配管部２０１へ流入した液肥は、第２配管部２０２の第２間隙Ｇ２を伝ってトレー１３０の下へ落ちないようになっている。

【0069】

流入部としての開口部ＯＰ３０は、スリットＳＴよりも下方の第１配管部２０１の側部に設けられ、スリットＳＴとは別にトレー１３０内の液肥を第１配管部２０１内へ流入させる。開口部ＯＰ３０は、後述するサイフォン部と連通しており、サイフォン機能でトレー１３０内の液肥を吸い上げる。第２実施形態のサイフォン部の構成については後で説明する。

【0070】

一方、第２配管部２０２は、第１配管部２０１内に挿入され、第１配管部２０１に対してＤ１方向に相対的に移動可能となっている。第２配管部２０２は、ドレン管２１０と、仕切り板２２０と、サイフォン管２３０とを備えている。

【0071】

ドレン管２１０は、第２配管部２０２の中心部に設けられた中空の管である。スリットＳＴから流入する液肥がドレン管２１０の上端Ｅｔの高さを越えたとき、ドレン管２１０は、図７（Ｂ）の矢印Ａ１で示すように、液肥を下方へ流す。ドレン管２１０は、図７（Ａ）に示すように、第２配管部２０２の下端Ｅｂへ貫通しているので、ドレン管２１０に流入した液肥は、トレー１３０の下へ流れる。このように、液肥の貯留量は、ドレン管２１０の上端Ｅｔの高さで制限され、それ以上に増大しない。これにより、トレー１３０内の液肥の量の上限が設定される。

【0072】

仕切り板２２０は、ドレン管２１０の周囲に設けられ、ドレン管２１０の側壁から放射状に突出するフィン形状を有する。また、仕切り板２２０は、Ｄ１方向にドレン管２１０の上端Ｅｔから下端Ｅｂまでドレン管２１０のほぼ全長に亘って延伸している。仕切り板２２０は、第１配管部２０１の内壁とドレン管２１０の外壁との間の間隙を第１間隙Ｇ１と第２間隙Ｇ２とに分ける。従って、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２の数は、仕切り板２２０の数によって変わる。仕切り板２２０の数が２つである場合、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２は、１つずつとなり、計２つとなる。仕切り板２２０の数が４つである場合、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２は、２つずつとなり、計４つとなる。仕切り板２２０の数が６つである場合、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２は、３つずつとなり、計６つとなる。第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２の総数は、仕切り板２２０の数と等しくなる。仕切り板２２０の数は、特に限定しないが、少なくとも２つ以上である。

【0073】

第１間隙Ｇ１は、開口部ＯＰ３０およびサイフォン管２３０に連通している間隙（溝）である。第１間隙Ｇ１には、サイフォン管２３０が設けられている。第２間隙Ｇ２は、スリットＳＴおよびガイドＧＤ２に対応しており、スリットＳＴに面しかつガイドＧＤ２を受容する間隙（溝）である。サイフォン管２３０は、サイフォン機能を用いて、開口部ＯＰ３０から第１間隙Ｇ１を通って第１間隙Ｇ１で吸い上げられた液肥をトレー１３０の下へ流す。サイフォン管２３０は、ドレン管２１０とは連通しておらず、ドレン管２１０とは別に液肥を流す。サイフォン管２３０のより詳細な構成は、図９（Ａ）および図９（Ｂ）を参照して後で説明する。

【0074】

第２実施形態において、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２は、ドレン管２１０の周囲に３つずつ設けられており、円周方向に交互に設けられている。従って、第１間隙Ｇ１の両側には、第２間隙Ｇ２が設けられており、第２間隙Ｇ２の両側には、第１間隙Ｇ１が設けられている。

【0075】

図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、第１配管部２０１の構成例を示す斜視図である。図８（Ａ）および図８（Ｃ）は、上端開口部ＯＰ１０側から見た斜視図である。図８（Ｂ）は、下端開口部ＯＰ２０側から見た斜視図である。

【0076】

第１配管部２０１は、上端開口部ＯＰ１０および下端開口部ＯＰ２０を有するほぼ中空の円筒である。第１配管部２０１をトレー１３０の排液口１３５に嵌め込むと、開口部ＯＰ３は、トレー１３０の底面よりも上に配置されるように設けられている。開口部ＯＰ３は、サイフォン機能を用いて、できるだけトレー１３０の底面近傍まで液肥を排出するために、トレー１３０の底面の直上に配置されることが好ましい。第２実施形態では、３つの開口部ＯＰ３が、第１配管部２０１の周囲のほぼ同一の高さ位置において、第１配管部２０１の円周方向に略均等配置されている。

【0077】

スリットＳＴは、開口部ＯＰ３よりも上方に設けられており、第２配管部２０２の上端Ｅｔの移動範囲に亘ってＤ１方向に細長く形成されている。第２実施形態では、３つのスリットＳＴが、第１配管部２０１の周囲のほぼ同一の高さ位置において、第１配管部２０１の円周方向に略均等配置されている。ただし、開口部ＯＰ３は、第２配管部２０２の第１間隙Ｇ１に対応しており、スリットＳＴは、第２配管部２０２の第２間隙Ｇ２に対応して設けられている。従って、スリットＳＴおよび開口部ＯＰ３は、第１配管部２０１の円周方向に互い違いにずれて配置されている。

【0078】

図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すように、３つのガイドＧＤ２は、各スリットＳＴの直下において、第１配管部２０１の内壁からその中心へ向かって突出している。ガイドＧＤ２は、第２配管部２０２の第２間隙Ｇ２に嵌まり、第２配管部２０２が第１配管部２０１に対してＤ１方向へ移動することを可能にしている。また、ガイドＧＤ２は、第２配管部２０２が第１配管部２０１の内部で回転することを抑制している。さらに、ガイドＧＤ２は、スリットＳＴから流入する液肥がそのままトレー１３０の下へ流出することを抑制する機能も兼ね備えている。

【0079】

図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すように、ガイドＧＤ２とは別に、３つのガイドＧＤ１が、各開口部ＯＰ３の直下において、第１配管部２０１の内壁からその中心へ向かって突出している。ガイドＧＤ１は、第２配管部２０２の第１間隙Ｇ１に嵌まり、第２配管部２０２がＤ１方向へ移動することを可能にしている。また、ガイドＧＤ１は、第２配管部２０２が第１配管部２０１の内部で回転することを抑制している。さらに、ガイドＧＤ１は、開口部ＯＰ３から流入する液肥がそのままトレー１３０の下へ流出することを抑制する機能も兼ね備えている。尚、第１間隙Ｇ１にはサイフォン管２３０が設けられるため、ガイドＧＤ１は、第１配管部２０１の内壁からその中心方向（Ｄ１に対して垂直方向）への幅（高さ）において、ガイドＧＤ２よりも小さい。

【0080】

ガイドＧＤ１、ＧＤ２は、第２配管部２０２の第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２のそれぞれに対応して配置されている。従って、ガイドＧＤ１、ＧＤ２は、第１配管部２０１の円周方向に互い違いにずれて配置されている。第１配管部２０１を上方または下方から見たときに、ガイドＧＤ１とガイドＧＤ２は、仕切り板２２０がＤ１方向に通過可能なように離間している。

【0081】

図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、第２配管部２０２の構成例を示す斜視図である。図９（Ａ）は、上端Ｅｔ側から見た斜視図である。図９（Ｂ）は、下端Ｅｂ側から見た斜視図である。

【0082】

第２配管部２０２は、中心に上端Ｅｔから下端Ｅｂまで延伸するドレン管２１０を有し、かつ、ドレン管２１０の周囲にフィン形状を有する仕切り板２２０を有する。仕切り板２２０は、ドレン管２１０の側壁に対して略垂直方向に放射状に突出しており、かつ、上端Ｅｔから下端Ｅｂに亘ってＤ１方向に設けられている。また、第２実施形態においては、６つの仕切り板２２０が、ドレン管２１０の円周方向に略均等配置されている。

【0083】

図９（Ｂ）に示す第２配管部２０２の底面を参照すると、仕切り板２２０がドレン管２１０の周囲に略均等配置されていることが分かる。仕切り板２２０は、ドレン管２１０の周囲に第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２を形成する。また、仕切り板２２０は、側壁２３５とともにサイフォン管２３０を構成する。側壁２３５は、第１間隙Ｇ１において隣接する仕切り板２２０間に円周方向に設けられ、第１間隙Ｇ１とサイフォン管２３０との間に設けられている。

【0084】

第２配管部２０２が第１配管部２０１の上端の開口部ＯＰ１から挿入されると、仕切り板２２０は、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すガイドＧＤ１とＧＤ２との間に差し込まれる。このとき、ガイドＧＤ１は、第１間隙Ｇ１に沿って進入し、ガイドＧＤ２は、第２間隙Ｇ２に沿ってＤ１方向に進入する。図８（Ｃ）に示すように、ガイドＧＤ１は、第１配管部２０１の内壁からその中心方向への幅（高さ）において、ガイドＧＤ２よりも小さい。また、図９（Ｂ）に示すように、第１間隙Ｇ１は、第２間隙Ｇ２よりもサイフォン管２３０の分だけ（側壁２３５の位置まで）浅くなっている。これにより、ガイドＧＤ１、ＧＤ２は、それぞれ第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２に正しく進入し、第２配管部２０２を第１配管部２０１に対して正しい位置で案内することができる。第２配管部２０２を第１配管部２０１に挿入したときに、仕切り板２２０の外端部は、第１配管部２０１の内壁に接するか若干離間するように構成されている。

【0085】

図９（Ａ）に示すように、第２配管部２０２の上端Ｅｔには、蓋部２４０が設けられている。蓋部２４０は、ドレン管２１０を塞ぐことなく第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２の上端を塞ぎ、かつ、第１配管部２０１の内壁に接するか若干離間するように構成されている。これにより、第２配管部２０２が第１配管部２０１に対してＤ１方向に移動するとき、蓋部２４０および仕切り板２２０の外縁が第１配管部２０１の内壁面を摺動する。また、このとき、ガイドＧＤ１、ＧＤ２は、それぞれ第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２に挿入され、第２配管部２０２の内壁面に接するか若干離間する。よって、ガイドＧＤ１、ＧＤ２の外縁は、第２配管部２０２の内壁面を摺動する。

【0086】

さらに、図９（Ａ）に示すように、サイフォン管２３０の上端は、蓋部２４０の直下において第１間隙Ｇ１に連通している。即ち、サイフォン管２３０と第１間隙Ｇ１は、側壁２３５によって分離されているが、上端Ｅｔ近傍において開口部ＯＰ４０を介して繋がっている。これにより、矢印Ａで示すように、サイフォン機能によって第１間隙Ｇ１で吸い上げられた液肥は、開口部ＯＰ３０からサイフォン管２３０へ入り、サイフォン管２３０を伝ってトレー１３０の下へ流れることができる。

【0087】

第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０がサイフォン機能を奏するためには、サイフォン管２３０の上端の開口部ＯＰ４０は、ドレン管２１０の上端Ｅｔよりも低い位置にある必要がある。これにより、液肥がドレン管２１０の上端Ｅｔまで溜まったときに第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０は液肥で満たされ得る。また、サイフォン管２３０の下端Ｅｂの開口（流出部）は、開口部ＯＰ３よりも低い位置にある。これにより、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０が液肥で満たされると、サイフォン機能が働く。即ち、開口部ＯＰ３から流入した液肥は、第１間隙Ｇ１から開口部ＯＰ４０まで吸い上げられ、図９（Ａ）の矢印Ａに示すように開口部ＯＰ４０からドレン管２１０へ入り、ドレン管２１０を伝って下端Ｅｂの開口からトレー１３０の下へ流れ出る。尚、第１間隙Ｇ１は、第２配管部２０２の内壁と協働して配管を構成し、サイフォン機能を発揮する。

【0088】

ここで、第２配管部２０２に対する第１配管部２０１のＤ１方向の高さ位置は、トレー１３０内に貯留する液肥の上限を決定する。例えば、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、第２実施形態による液肥抜き装置２の縦断面図である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、第１配管部２０１を第２配管部２０２に挿入した状態を示している。図１０（Ａ）は、第２配管部２０２の蓋部２４０が第１配管部２０１の上端の開口部ＯＰ１の近傍に位置している状態を示す。即ち、図１０（Ａ）は、図１の１０－１０線に沿った断面に相当する。図１０（Ｂ）は、第２配管部２０２の蓋部２４０を第１配管部２０１の下端の開口部ＯＰ２へ向かって押し込んだ状態を示す。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）の左側には、第１間隙Ｇ１、開口部ＯＰ３およびサイフォン管２３０が示されている。それらの右側には、第２間隙Ｇ２およびスリットＳＴが示されている。尚、トレー１３０や液肥の図示は省略している。

【0089】

図１０（Ａ）に示すように、第２配管部２０２の蓋部２４０が第１配管部２０１の上端の開口部ＯＰ１の近傍に位置している場合、蓋部２４０の位置がスリットＳＴの上端よりも高い位置にある。この場合、トレー１３０内に溜める液肥の上限は、Ｌｉｍ１となる。液肥の液面が上限値Ｌｉｍ１を超えると、矢印Ａ１０に示すように、液肥は、ドレン管２１０を介してトレー１３０の下へ排出される。

【0090】

また、液肥の液面が上限値Ｌｉｍ１に近付くと、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０内に液肥が満たされる。これにより、サイフォン機能が働き、矢印Ａ１１に示すように、液肥は開口部ＯＰ３０から第１間隙Ｇ１内に吸い上げられ、サイフォン管２３０を伝ってトレー１３０の下へ排出される。サイフォン機能は、一旦作用し始めると、空気が開口部ＯＰ３０から入るまで継続される。

【0091】

尚、ガイドＧＤ１と第１配管部２０１は、接触しているかあるいは僅かに離間している。蓋部２４０と第２配管部２０２も、接触しているかあるいは僅かに離間している。しかし、多少隙間があったとしても、液肥がガイドＧＤ１と第１配管部２０１との間および蓋部２４０と第２配管部２０２との間に毛細管現象によって入り込む。このため、サイフォン機能が作用している期間、空気は、第１間隙Ｇ１あるいはサイフォン管２３０へ入り込まない。従って、サイフォン機能は、空気が開口部ＯＰ３０から入るまで継続される。

【0092】

図１０（Ｂ）に示すように、第２配管部２０２が第１配管部２０１の下端の開口部ＯＰ２へ押し込まれると、蓋部２４０の位置がスリットＳＴの下端に近付く。この場合、トレー１３０内に溜める液肥の上限は、蓋部２４０の位置応じて決定され、Ｌｉｍ２となる。液肥の液面が上限値Ｌｉｍ２を超えると、矢印Ａ１２に示すように、液肥は、スリットＳＴおよびドレン管２１０を介してトレー１３０の下へ排出される。

【0093】

また、液肥の液面が上限値Ｌｉｍ２に近付くと、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０内に液肥が満たされる。これにより、サイフォン機能が働き、矢印Ａ１３に示すように、液肥は開口部ＯＰ３０から第１間隙Ｇ１内に吸い上げられ、サイフォン管２３０を伝ってトレー１３０の下へ排出される。この場合も、サイフォン機能は、一旦作用し始めると、空気が開口部ＯＰ３０から入るまで継続される。

【0094】

このように、第２実施形態による液肥抜き装置２は、第２配管部２０２に対する第１配管部２０１の蓋部２４０の位置を設定することによって、トレー１３０内の液肥の上限値を設定することができる。また、液肥抜き装置２は、第２配管部２０２に対する第１配管部２０１の蓋部２４０がいずれの位置にあっても、サイフォン機能を作用させることができる。

【0095】

第２配管部２０２を第１配管部２０１の下端の開口部ＯＰ２へさらに押し込むと、蓋部２４０は、ガイドＧＤ１、ＧＤ２に当接する。これにより、第２配管部２０２は、第１配管部２０１に対して停止し、それ以上、第１配管部２０１の下端の開口部ＯＰ２側へ押し込むことはできなくなる。その結果、第２配管部２０２が第１配管部２０１の下端開口部ＯＰ２から脱落することを防止できる。

【0096】

第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０は、ドレン管２１０の上端よりも低い位置に設けられている。従って、液肥がドレン管２１０の上端を越えたときに、あるいは、越える直前に、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０内には、空気がほぼ無くなり、液肥は第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０内に満たされる。即ち、液肥が上限値Ｌｉｍ１またはＬｉｍ２を越えたときに、あるいは、越える直前に、液肥は第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０内に満たされる。これにより、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０は、サイフォン機能により、トレー１３０内の液肥を開口部ＯＰ３０から吸い上げ、サイフォン管２３０からトレー１３０の下へ流す。このとき、電気ポンプや人手は不要であり、液肥が第１間隙Ｇ１およびドレン管２１０の上端を越えれば、サイフォン機能が自然に働く。

【0097】

第１間隙Ｇ１およびドレン管２１０がサイフォンとして機能するために、ドレン管２１０の下端が、開口部ＯＰ３０よりも低い位置にあることが好ましい。また、第１間隙Ｇ１およびドレン管２１０は、気密に連続して繋がっており、気体が第１間隙Ｇ１およびドレン管２１０の途中から侵入しないことが好ましい。即ち、開口部ＯＰ３０およびサイフォン管２３０は、開口部ＯＰ３０からサイフォン管２３０の下端まで気密状態で連続して繋がっている。さらに、図２のトレー１３０の底部１３１まで液肥を除くためには、開口部ＯＰ３０が凹部１３３よりも上にあり、かつ、底部１３１よりも下に位置することが好ましい。開口部ＯＰ３０が底部１３１よりも下に位置することによって、底部１３１が露出されるまで、第１間隙Ｇ１およびドレン管２１０は、液肥をトレー１３０から排出することができる。これにより、植物の根の全体が空気に触れることができる。

【0098】

第２実施形態によれば、第１配管部２０１の上端の開口部ＯＰ１または蓋部２４０（ドレン管２１０の上端）を越えた液肥は、ドレン管２１０を通ってトレー１３０の下へ流れることができる。よって、第１間隙Ｇ１またはサイフォン管２３０が詰まったとしても、ドレン管２１０から液肥が流れるので、液肥がトレー１３０から溢れることを抑制できる。
図１１は、第２実施形態による液肥抜き装置２を用いた栽培ユニット１００の動作例を示すフロー図である。

【0099】

まず、ポンプ・制御装置１６０が液肥を最上段のトレー１３０に供給する（Ｓ１１）。トレー１３０には、液肥抜き装置２が排液口１３５に取り付けられている。従って、液肥が上限値Ｌｉｍ１またはＬｉｍ２を越えると、ドレン管２１０を介して液肥がトレー１３０の下へ流れる。それとともに、第１間隙Ｇ１およびサイフォン管２３０においてサイフォン機能が働き、液肥がサイフォン管２３０を介してトレー１３０の下へ流れる（Ｓ２１）。ポンプ・制御装置１６０は、液肥が上限値Ｌｉｍ１またはＬｉｍ２まで供給された時点で液肥の供給を停止する（Ｓ３１）。

【0100】

液肥が上限値Ｌｉｍ１またはＬｉｍ２を下回ると、ドレン管２１０からの液肥の流れは停止する。一方、サイフォン管２３０におけるサイフォン機能は、液肥の液面が開口部ＯＰ３０を下回るまで継続する（Ｓ４１）。従って、液肥が上限値Ｌｉｍ１またはＬｉｍ２を下回っても、サイフォン管２３０は、液肥をトレー１３０の下へ流し続ける。

【0101】

液肥の液面が開口部ＯＰ３０を下回ると、サイフォン管２３０におけるサイフォン機能は停止し、液肥の流れは止まる（Ｓ５１）。このとき、液肥は、トレー１３０の底部１３１まで排液されているので、植物の根は露出され、充分に空気に触れることができる。

【0102】

ポンプ・制御装置１６０は、液肥の供給を停止してから所定時間経過後に再度、液肥の供給を開始する（Ｓ６１）。液肥の供給を停止してから次の液肥の供給を開始するまでの時間は、液肥抜き装置２がトレー１３０の液肥を排液する時間と、植物の根を露出する時間との和に設定すればよい。

【0103】

液肥抜き装置１がトレー１３０の液肥を排液する時間は、サイフォン管２３０から流れる液肥の流量によって決まる。サイフォン管２３０から流れる液肥の流量は、第１間隙Ｇ１またはサイフォン管２３０の内径によって決まる。第１間隙Ｇ１またはサイフォン管２３０から流れる液肥の流量を調節することによって、植物の根がトレー１３０内において液肥に浸漬している時間を調節することができる。

【0104】

排液口１３５から下へ流れた液肥は、下段のトレー１３０に供給される。液肥抜き装置２は、下段のトレー１３０にも取り付けられており、同様に機能する。

【0105】

最下段のトレー１３０は、液肥を液肥タンク１５０に戻す。液肥タンク１５０の液肥は、再利用される（Ｓ７１のＮＯ）。一方、液肥タンク１５０の液肥は、繰り返し利用すると養分が減少し、あるいは、劣化する。従って、液肥タンク１５０の液肥は、定期的に交換される（Ｓ７１のＹＥＳ）。

【0106】

このように、栽培ユニット１００は、植物の根を液肥に浸漬することと、空気へ接触させることとを繰り返すことができる。換言すると、植物の根は、液肥に浸漬しつつ、間欠的に空気に触れることができる。これにより、水耕栽培であっても、土耕栽培と同様に、植物の根を充分に成長させ、植物を充分に大きく成長させることができる。

【0107】

このように、第２実施形態による液肥抜き装置２は、非常にシンプルな構成を有し、かつ、電源が不要である。また、トレー１３０内の液肥を自動で抜くことができるので、手間がかからない。従って、第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0108】

尚、ドレン管２１０は、複数に分割してもよい。また、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２の数も、上述の通り特に限定しない。ガイドＧＤ１、ＧＤ２は、第１および第２間隙Ｇ１、Ｇ２に対応させて構成すればよい。

【0109】

（変形例１）
図１２は、第１実施形態の変形例１による液肥抜き装置１の構成例を示す断面図である。変形例１では、サイフォン管２０がドレン管１０内において片側に偏在している点で第１実施形態と異なる。変形例１のように、サイフォン管２０は、ドレン管１０の中心に位置せず、片側に偏在していてもよい。変形例１のその他の構成は、第１実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、変形例１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0110】

（変形例２）
図１３は、第１実施形態の変形例２による液肥抜き装置１の構成例を示す断面図である。変形例２では、サイフォン管２０のうち、第２部分２２および第３部分２３が複数に分割されている。複数の第２および第３部分２２、２３は、ドレン管１０内において共通の第１部分２１に接続されている。第１部分２１は、第１実施形態のそれと比べて太く形成されている。また、第１部分２１の断面積（液肥の流れ方向に対して垂直断面の面積）は、第２および第３部分２２、２３の断面積の和と等しいかそれより若干小さいことが好ましい。これにより、変形例２によるサイフォン管２０は、比較的多くの液肥を短時間で排出することができる。変形例２のその他の構成は、第１実施形態の対応する構成と同様でよい。従って、変形例１は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0111】

また、図示しないが、ドレン管１０内において第１部分２１も複数の第２および第３部分２２、２３に対応させて複数に分割してもよい。このように、サイフォン管２０全体を複数に分割しても、変形例２または第１実施形態の効果は失われない。尚、ドレン管１０内に複数の第１部分２１を設けた場合であっても、上端Ｅｔを超えた液肥を排出するために、ドレン管１０内に隙間があることが必要である。

【0112】

（変形例３）
図１４は、第２実施形態の変形例３による液肥抜き装置２の構成例を示す断面図である。変形例３では、液肥抜き装置２の第１配管部２０１の下部の外壁面に螺旋状のネジ溝（またはネジ山）ＳＣＲが設けられている。図示しないが、トレー１３０の排液口１３５には、ネジ機構ＳＣＲに対応するネジ山（またはネジ溝）が設けられている。液肥抜き装置２のネジ溝（またはネジ山）ＳＣＲを、排液口１３５のネジ山（またはネジ溝）に螺合させることによって、液肥抜き装置２が排液口１３５にネジ止めされる。このようにして、液肥抜き装置２をトレー１３０に嵌め込んで固定してもよい。

【0113】

尚、ネジ溝（またはネジ山）ＳＣＲは、液肥抜き装置２の第１配管部２０１の開口部ＯＰ３０の直下の高さまで設けられていればよい。これにより、液肥抜き装置２が止まるまでトレー１３０に螺合させたときに、開口部ＯＰ３０がトレー１３０の底部３１の直上に配置される。

【0114】

変形例３は、第１実施形態の液肥抜き装置１に適用してもよい。この場合、図示しないが、ネジ溝（またはネジ山）ＳＣＲは、液肥抜き装置１のドレン管１０の外周において、下端Ｅｂからサイフォン管の開口部ＯＰ２の高さまで設けられていればよい。これにより、液肥抜き装置１が止まるまでトレー１３０に螺合させたときに、開口部ＯＰ２がトレー１３０の底部３１に当たるか、その直前に配置される。

【0115】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0116】

１００ 栽培ユニット、１１０ 土台、１２０ 支柱、１３０ 水耕栽培用トレー、１４０ 照明、１５０ 液肥タンク、１６０ ポンプ・制御装置、１ 液肥抜き装置、１０ ドレン管、２０ サイフォン管、２１ 第１部分、２２ 第２部分、２３ 第３部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】