(57)【要約】【課題】栽培槽の大きさを変えずに植物の収量を向上させることができる植物栽培装置を提供する。【解決手段】栽培槽２と、１以上の植物それぞれを保持する植物保持部３と、栽培槽２の上方に位置し、１以上の植物保持部３を支持する支持体４と、１以上の植物保持部３それぞれに対応する位置で、かつ、１以上の植物保持部３それぞれの下方に、下方に向かって広がる形状を有し、植物の根の広がり方向を変更させる根方向変更部材５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培槽と、
植物を保持する植物保持部と、
前記栽培槽の上方に位置し、１以上の前記植物保持部を支持する支持体と、
前記１以上の前記植物保持部それぞれに対応する位置で、かつ、前記１以上の前記植物保持部それぞれの下方に、下方に向かって広がる形状を有し、前記植物の根の広がり方向を変更させる根方向変更部材とを備える、
植物栽培装置。
【請求項２】
前記根方向変更部材における上面視したときの大きさは、前記植物保持部における上面視したときの大きさより大きい、
請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
１以上の前記根方向変更部材はそれぞれ、隣接する前記根方向変更部材と互いに重ならないように、前記栽培槽に配される、
請求項１または２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記根方向変更部材は、植物の根の侵入を防止可能な部材で設けられている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記根方向変更部材の形状は、円錐状である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記根方向変更部材の形状は、鉛筆状である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記根方向変更部材のすべては、
前記１以上の植物のうち少なくとも１つの植物の根の長さが、前記植物保持部と前記根方向変更部材の頂点との間の長さに到達したときに設置される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記栽培槽は、前記１以上の植物それぞれを栽培するために区画された栽培区画を有し、
前記栽培区画のそれぞれの培地は、液肥、または、土以外の固形培地である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、植物工場で用いる多段式の植物栽培装置が開示されている。ここで、植物工場とは、植物の生長に必要な環境条件を施設内で高度に人工制御して、年間を通じて計画的かつ安定的に植物を栽培するシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−４１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されるような多段式の植物栽培装置では、植物の収量を向上させるためには、栽培プール（水槽）の深さを深くする必要がある。なぜなら、植物の収量を向上させるためには、根と養分との接触機会を増やす必要があり、栽培プールの水深を深くし、植物の根が下方向へ広がる領域を確保する必要があるためである。
【０００５】
植物工場で用いる多段式の植物栽培装置において、栽培プールの水深を深くする場合、栽培プールを含む栽培槽が大きくなるので、植物工場内が一定の高さであることから、段数を減らす必要があり、植物工場全体としての収量が減少する可能性がある。
【０００６】
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、栽培槽の大きさを変えずに植物の収量を向上させることができる植物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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一形態に係る植物栽培装置は、栽培槽と、植物を保持する植物保持部と、前記栽培槽の上方に位置し、１以上の前記植物保持部を支持する支持体と、前記１以上の前記植物保持部それぞれに対応する位置で、かつ、前記１以上の前記植物保持部それぞれの下方に、下方に向かって広がる形状を有し、前記植物の根の広がり方向を変更させる根方向変更部材とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の植物栽培装置によれば、栽培槽の大きさを変えずに植物の収量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態における植物栽培装置の外観の一例を示す外観斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す植物栽培装置を植物保持部の中心で切ったときの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示す植物栽培装置を上面からみたときの外観上面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１に示す植物栽培装置を、支持体を外して上面からみたときの上面図である。
【図３】図３は、実施の形態における植物保持部と根方向変更部材との位置関係を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態における根方向変更部材による植物の根の生育方向の様子を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態における根方向変更部材を側面方向からみたときの形状の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態における根方向変更部材を側面方向からみたときの形状の一例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施の形態における根方向変更部材を側面方向からみたときの形状の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態における植物栽培装置の効果を説明するための図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態の変形例１における植物栽培装置の外観の一例を示す外観斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す植物栽培装置を植物保持部の中心で切ったときの長手方向断面図である。
【図８】図８は、本実施の形態の変形例２における栽培槽の外観の一例を示す外観斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す栽培槽の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の一形態に係る実現形態を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。本開示の実現形態は、現行の独立請求項に限定されるものではなく、他の独立請求項によっても表現され得る。
【００１１】
（実施の形態）
以下では、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。
【００１２】
［植物栽培装置１］
図１は、本実施の形態における植物栽培装置１の外観の一例を示す外観斜視図である。図２Ａは、図１に示す植物栽培装置１を植物保持部３の中心で切ったときの断面図である。図２Ｂは、図１に示す植物栽培装置１を上面からみたときの外観上面図である。図２Ｃは、図１に示す植物栽培装置１を、支持体４を外して上面からみたときの上面図である。
【００１３】
植物栽培装置１は、図１に示すように、栽培槽２と、植物保持部３と、支持体４と、根方向変更部材５とを備える。以下、それぞれの構成要素の詳細について説明する。
【００１４】
［栽培槽２］
栽培槽２は、栽培対象の１以上の植物を栽培するために用いる箱形状の容器である。栽培槽２は、例えば樹脂製で形成される。なお、栽培槽２の材質は、樹脂製に限らず、下部に液肥若しくは水を溜めること、または固形培地が堆積することができれば金属製であってもよい。図１に示す例では、栽培槽２には、水６が溜められている。水６の水面の高さは図１に示す高さに限らず任意でよい。固形培地は、例えば、ロックウール、ウレタン、スポンジ、バーミキュライト、珪藻土、ゼオライトなどである。
【００１５】
また、栽培槽２の上部には、図１に示すように支持体４が載置される。また、栽培槽２の内部には、植物保持部３に対応する位置に、根方向変更部材５が載置される。
【００１６】
なお、図１に示す例では、栽培槽２は、培地が水であり、かつ、水流のない溜池型の水槽であるとして示されているが、これに限らない。栽培槽２は、水流のある水槽であってもよい。
【００１７】
［植物保持部３］
植物保持部３は、植物を保持する。本実施の形態では、植物保持部３は、図１に示す下方向に成長する根を有する植物を保持する。植物保持部３は、図２Ａまたは図２Ｂに示すように、支持体４の開口部４１に挿入される。図２Ｂに示す例では、植物保持部３は、一辺の長さがＲ１である正方形の面をもつ直方体であり、一辺の長さＲ１は、例えば２５ｍｍである。
【００１８】
植物保持部３は、例えばスポンジである。植物保持部３は、スポンジに限らず、空気と水とを供給し、かつ、植物を保持し、弾性を有するものであれば、スポンジ以外のものでもよい。植物保持部３には植物の種が設置すなわち植物が播種されてもよい。これにより、植物保持部３は、種だけでなく、根が下方向に成長する植物を保持することができる。
【００１９】
なお、植物は、例えばホウレンソウまたはキャベツなどの葉物である。植物は、葉物に限らず、根菜類でもよく、根が下方向に成長するものであればよい。また、図２Ｂ等に示す例では、植物保持部３は一辺の長さがＲ１である正方形の面をもつ直方体であるが、これに限らない。支持体４の開口部４１の形状が円形であれば、円形の面をもつ円柱であるなど、開口４１の形状に応じた形状の面をもつ構造物であればよい。
【００２０】
［支持体４］
支持体４は、栽培槽２の上方に位置し、１以上の植物保持部３を支持する。本実施の形態では、支持体４は、図１に示すように、栽培槽２の平板状の上蓋であり、栽培槽２に載置される。また、支持体４は、開口部４１を有し、開口部４１に挿入された植物保持部３を支持する。なお、図１、図２Ａ及び図２Ｂ等に示される例では、支持体４は、１つの開口部を有するが、これに限らず、複数の開口部を有していてもよい。
【００２１】
支持体４は、例えば樹脂製の平板であるが、これに限らない。栽培槽２の上に載置され、かつ、植物保持部３を支持できれば、複数の棒状体からなっていてもよい。
【００２２】
また、図１、図２Ａ、図２Ｂ等に示す例では、上面視したときの開口部４１の形状は、正方形であるが、これに限らない。上面視したときの開口部４１の形状は、長方形であってもよいし、円形であってもよい。
【００２３】
［根方向変更部材５］
根方向変更部材５は、１以上の植物保持部３それぞれに対応する位置で、かつ、１以上の植物保持部３それぞれの下方に、下方に向かって広がる形状を有し、植物の根の広がり方向を変更させる構造物である。
【００２４】
本実施の形態では、根方向変更部材５の形状は、図１、図２Ａ、図２Ｃ等に示すように、円錐状である。また、根方向変更部材５は、図２Ｃ等に示すように、上面視したときの大きさが、植物保持部３における上面視したときの大きさより大きい。根方向変更部材５は、底面の幅の長さＲ２が例えば２５ｍｍ以上であり、高さＨ２が、栽培槽２の底から植物保持部３の底面までの長さの１／２以上であればよい。図２Ａに示す例では、根方向変更部材５は、高さＨ２が４０ｍｍ程度、底面の幅の長さＲ２として直径１００ｍｍ程度である。
【００２５】
また、根方向変更部材５は、植物の根の侵入を防止可能な部材で設けられている。この部材は、例えばタイベック（登録商標）、ハウスシートなどである。
【００２６】
図３は、本実施の形態における植物保持部３と根方向変更部材５との位置関係を説明するための図である。図３の（ａ）には、側面方向からみたときの植物保持部３と根方向変更部材５との位置関係を示すために、根方向変更部材５の頂点で切ったときの植物保持部３と根方向変更部材５との断面図が模式的に示されている。また、図３の（ｂ）には、上方向からみたときの植物保持部３と根方向変更部材５との位置関係を示すために、植物保持部３と根方向変更部材５との上面図が模式的に示されている。
【００２７】
根方向変更部材５は、図３に示すように、植物保持部３の中心の直下に、頂部が位置している。また、根方向変更部材５の頂部と植物保持部３との間には、間隔（図２Ａで間隔Ｄ）がある。
【００２８】
図４は、本実施の形態における根方向変更部材５による植物３０の根の生育方向の様子を示す図である。図１等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００２９】
図４に示すように、植物栽培装置１は、根方向変更部材５を備えることで、植物３０の根を下方向ではなく、水平方向に広がるように成長させることができる、すなわち、植物栽培装置１は、根方向変更部材５を備えることで、植物３０の根の広がり方向を変更させることができる。
【００３０】
なお、根方向変更部材５の形状は円錐状に限らない。以下、図を用いて根方向変更部材５の形状の例について説明する。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｃは、本実施の形態における根方向変更部材５を側面方向からみたときの形状の一例を示す図である。図５Ａに示すように、根方向変更部材５の形状は、円錐状であってもよい。また、図５Ｂに示すように、根方向変更部材５は、鉛筆状の根方向変更部材５Ｂであってもよい。すなわち、根方向変更部材５の形状は、鉛筆状であってもよい。また、図５Ｃに示すように、根方向変更部材５は、図５Ａ及び図５Ｂと同様の傾斜面を有し、本体部が棒状体である傘状の根方向変更部材５Ｃであってもよい。
【００３２】
このように、根方向変更部材５は、頂部から下方に向かって広がる形状の傾斜を有する構造物であれば、円錐状に限らず、鉛筆状でもよいし傘状でもよい。
【００３３】
［効果等］
以上のように、本実施の形態によれば、栽培槽２の大きさを変えずに植物の収量を向上させることができる植物栽培装置１を実現できる。以下、図６を用いて、本実施の形態における植物栽培装置１を用いて植物を生育したときの効果について説明する。
【００３４】
図６は、本実施の形態における植物栽培装置１の効果を説明するための図である。図６には、比較例１，２も共に示されている。
【００３５】
比較例１には、根方向変更部材５が無く、かつ、本実施の形態における栽培槽２と同じ深さである深さ４０ｍｍの栽培槽を有する植物栽培装置を用いて植物を生育したときの収量比１．０が示されている。つまり、比較例１は、従来の植物栽培装置を用いた場合に該当し、基準となる収量を表している。また、比較例２には、根方向変更部材５が無く、かつ、本実施の形態における栽培槽２よりも深い、深さ７０ｍｍの栽培槽を有する植物栽培装置を用いて植物を生育したときの収量比１．１が示されている。
【００３６】
一方、本開示には、根方向変更部材５が有り、かつ、深さ４０ｍｍの栽培槽２を有する本実施の形態における植物栽培装置１を用いて植物を生育したときの収量比１．１が示されている。
【００３７】
図６からわかるように、本実施の形態の植物栽培装置１によれば、比較例１における従来の植物栽培装置よりも植物の収量を向上させることができ、栽培槽の深さを変えた比較例２における植物栽培装置と同等の植物の収量を得ることができる。
【００３８】
より具体的には、本実施の形態の植物栽培装置１は、栽培槽２と、植物を保持する植物保持部３と、栽培槽２の上方に位置し、１以上の植物保持部３を支持する支持体４と、１以上の植物保持部３それぞれに対応する位置で、かつ、１以上の植物保持部３それぞれの下方に、下方に向かって広がる形状を有し、植物の根の広がり方向を変更させる根方向変更部材５とを備える。
【００３９】
この構成によれば、下方に伸びる根を、根方向変更部材５で平面的に広げるように生育させることができるので、根と養分との接触機会を増やせて生育状態が向上し、収量向上に繋がる。したがって、この構成によれば、栽培槽の大きさを変えずに植物の収量を向上させることができる。
【００４０】
なお、植物保持部３に、植物が播種される場合には、本実施の形態における植物栽培装置１は、根方向変更部材５を、最初すなわち植物保持部３に播種した時点から備えなくてもよい。植物保持部３で生育し、植物保持部３と根方向変更部材５の頂点との間の長さに到達したときに設置すれば足りる。すなわち、根方向変更部材５は、植物の根の長さが、植物保持部３と根方向変更部材５の頂点との間の長さに到達したときに設置されてもよい。このようなタイミングで設置しても、最初から設置したのと同様に、植物の根の生育方向を平面的に広げることができるからである。
【００４１】
換言すると、根方向変更部材５は、播種（種まき）から約２１日程度では、植物の根が短く、下方向に広がっていないため、植物栽培装置１に設置しなくてもよい。そして、植物の根が長くなり、植物保持部３と根方向変更部材５の頂点との間の長さに到達する頃と考えられる約２１日頃には、根方向変更部材５を設置すればよい。
【００４２】
（変形例１）
上記の実施の形態では、一例として、１つの植物栽培装置１に１つの植物を生育させる場合について説明したが、これに限らない。１つの植物栽培装置において複数の植物を生育させてもよい。以下、この場合を変形例１として、上記の実施の形態と異なるところを中心に説明する。
【００４３】
図７Ａは、本実施の形態の変形例１における植物栽培装置１Ａの外観の一例を示す外観斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示す植物栽培装置１Ａを植物保持部の中心で切ったときの長手方向断面図である。図１等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００４４】
図７Ａ及び図７Ｂに示す植物栽培装置１Ａは、図１に示す植物栽培装置１に対して、栽培槽２Ａと、支持体４Ａとが異なる。
【００４５】
栽培槽２Ａは、図１に示す栽培槽２に対して、深さ方向以外のサイズが異なる。このため、栽培槽２Ａの内部には、複数の植物保持部３それぞれに対応する位置に、根方向変更部材５が載置される。図７Ｂ等に示される例では、栽培槽２Ａの内部には、６つの根方向変更部材５が互いに重ならないように載置されている。
【００４６】
支持体４Ａは、図１に示す支持体４に対して、深さ方向以外のサイズが異なり、複数の開口部４１を有する。このため、支持体４Ａは、複数の植物保持部３を支持する。図７Ａ等に示される例では、支持体４Ａは、６つの開口部４１を有しており、６つの植物保持部３を支持する。
【００４７】
このように、変形例１における複数の根方向変更部材５はそれぞれ、隣接する根方向変更部材５と互いに重ならないように、栽培槽２Ａに配される。
【００４８】
なお、複数の根方向変更部材５のすべては、複数の植物のうち少なくとも１つの植物の根の長さが、植物保持部３と根方向変更部材５の頂点との間の長さに到達したときに設置されてもよい。
【００４９】
（変形例２）
変形例１では、栽培槽２Ａに、水など１種類の培地を入れて、複数の植物を生育させる場合について説明したが、これに限らない。１つの栽培槽２Ｂに、水及び固形培地など、複数の培地を混在させた状態で複数の植物を生育させてもよい。以下、この場合を変形例２として、上記の変形例１と異なるところを中心に説明する。
【００５０】
図８は、本実施の形態の変形例２における栽培槽２Ｂの外観の一例を示す外観斜視図である。図９は、図８に示す栽培槽２Ｂの上面図である。図１及び図７Ａ等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８及び図９に示す栽培槽２Ｂは、図７Ａ及び図７Ｂに示す変形例１における栽培槽２Ａに対して、複数の栽培区画２１が設けられている点で構成が異なる。
【００５２】
より具体的には、栽培槽２Ｂは、複数の植物それぞれを栽培するために区画された栽培区画２１を有する。複数の栽培区画２１のそれぞれの培地は、液肥、または、土以外の固形培地である。また、複数の栽培区画２１は、支持体４Ａの複数の開口部４１に対応する位置に設けられ、栽培区画２１それぞれには、根方向変更部材５が載置される。
【００５３】
なお、栽培槽２Ｂのその他については、栽培槽２、２Ａと同様のため説明を省略する。
【００５４】
このように、変形例２では、栽培区画２１ごとに異なる培地を入れることができるので、１つの栽培槽２Ｂにおいて、複数の培地を混在させた状態で複数の植物を生育させることができる。
【００５５】
（他の実施態様の可能性）
以上、本開示の一態様に係る植物栽培装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、あるいは異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本開示は、植物栽培装置に利用でき、特に、植物工場において栽培槽の大きさを変えずに、葉物などの植物の収量を向上させる植物栽培装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ  植物栽培装置
２、２Ａ  栽培槽
３  植物保持部
４、４Ａ  支持体
５、５Ｂ、５Ｃ  根方向変更部材
６  水
２１  栽培区画
３０  植物
【図１】
2020174619.tif 000003
【図２Ａ】
2020174619.tif 000004
【図２Ｂ】
2020174619.tif 000005
【図２Ｃ】
2020174619.tif 000006
【図３】
2020174619.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
2020174619.tif 000009
【図５Ｂ】
2020174619.tif 000010
【図５Ｃ】
2020174619.tif 000011
【図６】
2020174619.tif 000012
【図７Ａ】
2020174619.tif 000013
【図７Ｂ】
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【図８】
2020174619.tif 000015
【図９】
2020174619.tif 000016