(57)【要約】【課題】土耕栽培を採用する植物工場においても、季節にとらわれず周年にわたって、一定品質の野菜を効率的に生産するための周年栽培システムを提供することを目的とする。【解決手段】溶媒を循環させることにより温度制御を行う温度制御ベッドと、溶媒を温度制御ベッドに循環させる溶媒循環手段と、温度制御ベッドの溶媒表面に載置された緩衝材と、緩衝材の上方に載置された土耕栽培用コンテナと、土耕栽培用コンテナを固定するための係止部と、を備えた、周年栽培システムであって、溶媒循環手段が温度制御ベッドにおける溶媒の流量を調整することにより、土耕栽培用コンテナの底面と緩衝材との間に空間を形成することが可能な、周年栽培システムにより解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒を循環させることにより温度制御を行う温度制御ベッドと、
溶媒を温度制御ベッドに循環させる溶媒循環手段と、
温度制御ベッドの溶媒表面に載置された緩衝材と、
緩衝材の上方に載置された土耕栽培用コンテナと、
土耕栽培用コンテナを固定するための係止部と、
を備えた、周年栽培システムであって、
溶媒循環手段が温度制御ベッドにおける溶媒の流量を調整することにより、土耕栽培用コンテナの底面と緩衝材との間に空間を形成することが可能な、周年栽培システム。
【請求項２】
前記溶媒が、水又は油である、請求項１に記載の周年栽培システム。
【請求項３】
さらに、前記緩衝材と、前記土耕栽培用コンテナとの間に形成された空間に向けて送風するための送風ファンを備えた、請求項１又は２に記載の周年栽培システム。
【請求項４】
前記緩衝材が、押出ポリスチレン（ＥＰＳ）フォーム、発泡ポリスチレン（ＸＰＳ）フォーム、ウレタンフォームからなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の周年栽培システム。
【請求項５】
前記溶媒が、地下水である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周年栽培システム。
【請求項６】
さらに、前記温度制御ベッドの内側に、前記溶媒の流路を変化させるための仕切り板が形成されてなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の周年栽培システム。
【請求項７】
さらに、前記温度制御ベッドの内側に、断熱層が形成されてなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の周年栽培システム。
【請求項８】
さらに、前記土耕栽培用コンテナに光を供給する光照射手段を備えた、請求項１〜７のいずれか１項に記載の周年栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土耕栽培用コンテナを用いた栽培システムにおいて、季節にとらわれず周年にわたって、一定品質の野菜を効率的に生産するための周年栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水耕栽培システムは、設備投資を回収するために、播種から収穫まで、比較的短期間で収穫できるレタスなどの葉物野菜を中心に栽培されており、そのためのシステムが種々提案されている。
【０００３】
しかしながら、葉物野菜は単価低く、低カリウムレタスなど機能性を付与した野菜であっても、一般の葉物野菜の価格と比較されて割高感を拭えず、設備投資コストを回収できない野菜工場が多いのが実情である。
【０００４】
そのため、葉物野菜に代わる付加価値の高い野菜を栽培することができる、土耕栽培をベースとした植物工場への転換が求められていた。
【０００５】
土耕栽培システムとしては、例えば、特許第６３１４３４７号公報に、太陽光パネルを支持する複数のフレーム部の棟間を屋根部材で連結し、さらにその外周面をカバー部２４で一体的に囲った栽培ハウスで農作物の土耕栽培を行う太陽光パネル付土耕栽培システムが開示されている（特許文献１）。
【０００６】
また、特許第５８７３９５０号には、土耕栽培ユニットと、水又は培養液を貯留するタンクを有し、土耕栽培ユニットにおける光照射及び給水を制御する制御ユニット７０と、を備え、土耕栽培ユニットが、根菜の生育速度及び収穫時期を制御する根菜生育ユニット、植物の生育速度を制御する生育床ユニット、及び植物の発芽速度を制御する育苗床ユニットの少なくとも１つを含む植物栽培装置が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第６３１４３４７号公報
【特許文献２】特許第５８７３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の土耕栽培システムは、水耕栽培システムにおける養液と比較して温度制御が困難であり、コストもかかる点が問題であった。特に、土壌微生物の至適温度の範囲外では土壌微生物の活動が弱まるか活動を停止してしまうため、土耕栽培のメリットを享受することができなかった。また、極度の低温条件では、土壌が凍結する恐れがあるし、極度の高温条件では作物が高温障害や病気を誘発する恐れがある。仮にヒートポンプ等により施設内の気温を調整して土耕栽培を実施しても、作物の生長が悪かったり、周年を通して品質を保持することが困難であった。そのため土耕栽培を行う植物工場は、周年栽培を確立することが実質的に困難乃至不可能であった。
【０００９】
そこで本発明は、土耕栽培を採用する植物工場においても、季節にとらわれず周年にわたって、一定品質の野菜を効率的に生産するための周年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】
【００１０】
本発明者が上記目的を達成するために種々検討した結果、気温（空気の温度）をコントロールするのではなく、地温をコントロールできれば、多少の気温の変動があったとしても野菜や花卉等の作物が生長し、一定品質の野菜や花卉等を効率よく生産できるとの知見を得た。
【００１１】
本発明はかかる知見に基づきなされたものであり、溶媒を循環させることにより温度制御を行う温度制御ベッドと、溶媒を温度制御ベッドに循環させる溶媒循環手段と、温度制御ベッドの溶媒表面に載置された緩衝材と、緩衝材の上方に載置された土耕栽培用コンテナと、土耕栽培用コンテナを固定するための係止部と、を備えた、周年栽培システムであって、溶媒循環手段が温度制御ベッドにおける溶媒の流量を調整することにより、土耕栽培用コンテナの底面と緩衝材との間に空間を形成することが可能な、周年栽培システムを提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、土耕栽培用コンテナの底面からコンテナの土壌中の温度を制御することで、季節にとらわれず周年にわたって、一定品質の野菜を効率的に生産することが可能となる。また、溶媒の温度が緩衝材を介して緩やかにコンテナの土壌に伝わるため、作物の根を痛めることがない一方、温度が高すぎる場合は土耕栽培用コンテナの底面と緩衝材との間に空間を形成することで、速やかに放熱することができるため、作物の適切な温度管理が迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る周年栽培システム１の概略図である。
【図２】本実施形態に係る周年栽培システム１の概略図である。
【図３】温度制御ベッド１０の内側に、溶媒Ｓの流路を変化させるための仕切り板１１が形成された状態を示す図である。
【図４】本実施形態に使用する土耕栽培用コンテナ１６を示す図である。
【図５】土耕栽培用コンテナ１６の底面と緩衝材１４との間に空間を形成する例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施形態について説明する。図１、図２は、本実施形態に係る周年栽培システム１の概略図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本実施形態の周年栽培システム１は、温度制御ベッド１０と、溶媒循環手段１２と、緩衝材１４と、土耕栽培用コンテナ１６と、係止部１８と、を備えている。
【００１６】
温度制御ベッド１０は、溶媒Ｓを循環させることにより温度制御を行うものである。温度制御ベッド１０の両端又は任意の場所に、溶媒Ｓが流入する流入口１０ａと、溶媒Ｓが排出される排出口１０ｂが設けられており、溶媒Ｓが流入口１０ａから流入し、温度制御ベッド１０の浴槽内を流れた後、排出口１０ｂから溶媒Ｓが排出される。また、必須ではないが、作業を容易にするための支脚１０ｃを備えてもよい。
【００１７】
温度制御ベッド１０への溶媒Ｓの流入／排出は、溶媒循環手段１２により行われる。溶媒循環手段１２は、排出口１０ｂから排出された溶媒Ｓを加熱手段１２ａ等により温度調整した後、ポンプＰ等により流入口１０ａに溶媒Ｓを移送する。また、溶媒Ｓの流速は、ポンプＰやバルブ１２ｃにより制御することができる。なお、ポンプＰやバルブ１２ｃの設置場所や数については特に限定はなく、任意の場所に設置することができる。また、溶媒循環手段１２は廃液口１２ｄを備え、溶媒Ｓの入れ替えや溶媒Ｓの量を調整することに使用される。
【００１８】
従来の加温パイプによる栽培床の加熱では、加温パイプ付近の温度が他の箇所よりも高くなってしまい、その箇所だけ作物の生長が早くなる結果、作物を均一に栽培することが困難であった。これに対し、溶媒循環手段１２が溶媒Ｓを温度制御ベッド１０に循環させることで、温度制御ベッド１０の温度が均一に保持され、部分的に作物の生長が早くなる問題を防止することができる。
【００１９】
本実施形態において、溶媒Ｓは、水又は油であることが好ましい。水や油は温度制御が容易であり、コストも安い。特に、溶媒Ｓを地下水とすることで、冬季の気温が低いときに暖かく、夏季の暑いときに冷たい地下水の特性を最大限に活用することができる。溶媒Ｓを地下水とする場合は、地下水をポンプＰでくみ上げ、取水口１２ｅから溶媒循環手段１２の流路に地下水を導入したのち、廃液口１２ｄから流路外に排出する構成とすることもできる。さらに、溶媒循環手段１２の移送パイプ１２ｂを地中に埋設することで、冬季は溶媒Ｓの熱の放散を抑制することができ、夏季は溶媒Ｓの熱の放散を促進することもできる。
【００２０】
本実施形態においては、さらに、温度制御ベッド１０の浴槽の内側に、溶媒Ｓの流路を変化させるための仕切り板１１が形成されてなることが好ましい。このような仕切り版１１を形成した例を図３に示す。仕切り板１１の設置例はこれに限定されないが、温度制御ベッド１０の浴槽中を溶媒Ｓが全体に満遍なく循環するように仕切り板１１を設けることで、より確実にコンテナ１６の土壌温度を均一化することができる。
【００２１】
本実施形態においては、さらに、温度制御ベッド１０の内側に、断熱層（図示せず）を形成することが好ましい。断熱層を形成することにより、温度制御ベッド１０から熱の放散を抑制することができる。なお、断熱層の種類は特に限定はなく、熱の放散を抑制できる手段であればよいが、例えば、断熱材を温度制御ベッド１０の内側にコーティングする方法や、断熱材を温度制御ベッド１０の内側に敷設する方法でもよい。
【００２２】
本実施形態において、緩衝材１４は、温度制御ベッド１０の溶媒表面に、固定することなく載置される。緩衝材１４を溶媒表面に、固定することなく設置することで、溶媒Ｓの熱を緩やかに土耕栽培用コンテナ１６の底面から土壌に伝達し、土壌温度を適温に保持する。
【００２３】
本実施形態において、緩衝材１４は、押出ポリスチレン（ＥＰＳ）フォーム、発泡ポリスチレン（ＸＰＳ）フォーム、ウレタンフォームからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。一般的に、これらの緩衝材は断熱材として利用されることが多いが、本実施形態においては、溶媒Ｓの熱が急激にコンテナに伝達されると、土壌微生物がダメージを受ける恐れや根を痛める恐れがあるため、溶媒Ｓの熱を緩やかに土耕栽培用コンテナ１６に伝達されるようにし、土壌環境の急激な変化を極力なくすように工夫されている。また、緩衝材１４は溶媒Ｓの表面に、固定することなく直接設置するため、一定の浮力を有していることが必要である。その点でも、押出ポリスチレン（ＥＰＳ）フォーム、発泡ポリスチレン（ＸＰＳ）フォーム、ウレタンフォームは、本実施形態における緩衝材として適している。
【００２４】
本実施形態において、土耕栽培用コンテナ１６は緩衝材１４の上方に載置される。土耕栽培用コンテナ１６は、その大きさや形状は特に限定はないが、土壌を投入して作物２０を一定期間栽培することができる程度の耐久性と、潅水した後の余分な水が流れ出るように、底部に適度な大きさの穴（水切り穴）が形成されていることが好ましい。
【００２５】
図４に、本実施形態に利用できる土耕栽培用コンテナ１６の一例を示す。（ａ）は土耕栽培用コンテナ１６のオモテ面、（ｂ）は土耕栽培用コンテナ１６のウラ面（底面）である。図４に示す土耕栽培用コンテナ１６は、外寸５７３×３８９×１０５ｍｍ、内寸５３６×３４９×９２ｍｍであり、例えば、ラディッシュ、ミニキャロット等、比較的根が短い作物の栽培に適している。深さのある土耕栽培用コンテナ１６を用いれば、ニンジン、ダイコン、ゴボウ等、比較的根を深く張る作物を栽培することができる。なお、図４に示す土耕栽培用コンテナ１６は、底部に比較的高さの低い支脚が形成されているが、この支脚がなく、底面がフラットなコンテナを使用してもよい。底面がフラットなコンテナを使用すれば、緩衝材１４からの熱をより効率よくコンテナ１６の土壌に伝えることができる。
【００２６】
図５は、土耕栽培用コンテナ１６の底面と緩衝材１４との間に空間を形成する例を説明するための図である。
【００２７】
土耕栽培用コンテナ１６は、係止部１８により、緩衝材１４の上方に位置決めされているが、図５（ａ）に示す状態では、溶媒Ｓの量が多く、十分な深さ（ｄ１）を有しているため、土耕栽培用コンテナ１６の底面と緩衝材１４との間に空間（ｈ１）はほとんど形成されていない。そのため、溶媒Ｓの熱が、緩衝材１４を介して、土耕栽培用コンテナ１６に伝達されやすい状態になっている。
【００２８】
一方、図５（ｂ）に示すように、溶媒循環手段１２が溶媒Ｓの量を調整して、溶媒Ｓの流入量よりも排出量の方が多くなると、溶媒Ｓが浅くなり（ｄ２）、位置決めされている土耕栽培用コンテナ１６との空間が多く形成される（ｈ２）。
【００２９】
そこに、緩衝材１４と、土耕栽培用コンテナ１６との間に形成された空間に向けて送風するための送風ファン２２を設置し、形成された空間に向けて送風すれば、空間内に籠っていた熱が解放され、土壌の温度を速やかに下げることができる。これは特に、気温が急上昇等することで土壌温度が適温よりも高くなってしまった場合の対処法として有効である。
【００３０】
図示しないが、本実施形態では、さらに、土耕栽培用コンテナに光を供給する光照射手段を備えることが好ましい。
【符号の説明】
【００３１】
１…周年栽培システム
１０…温度制御ベッド
１０ａ…流入口
１０ｂ…排出口
１０ｃ…支脚
１１…仕切り板
１２…溶媒循環手段
１２ａ…加熱手段
１２ｂ…移送パイプ
１２ｃ…バルブ
１２ｄ…廃液口
１２ｅ…取水口
１４…緩衝材
１６…土耕栽培用コンテナ
２０…作物
２２…送風ファン
【図１】
2020005527.tif 000003
【図２】
2020005527.tif 000004
【図３】
2020005527.tif 000005
【図４】
2020005527.tif 000006
【図５】
2020005527.tif 000007