(57)【要約】      （修正有）【課題】導入コストが比較的低価であり，メインテナンスも容易な水耕栽培システムの提供。【解決手段】栽培容器１と，栽培容器内に液肥を充填した際に液肥表面に浮遊する植物種を植えるための微細孔３を備える栽培用プレート２と，栽培用プレート２の直下に備えられる多孔質粒子４とからなる水耕栽培ユニットを，一つ又は複数静置するための棚と，棚を一つ又は複数備えるラックとからなる水耕栽培システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水耕栽培を行うための水耕栽培ユニットであって，
栽培容器と，
栽培容器内に液肥を充填した際に，液肥表面に浮遊するとともに，植物種を植えるための微細孔を備える栽培用プレートと，
前記栽培用プレートの直下に備えられる多孔質粒子と，
からなることを特徴とする水耕栽培ユニット。
【請求項２】
前記多孔質粒子の比重が，1g/cm3未満である請求項１に記載の水耕栽培ユニット。
【請求項３】
前記多孔質粒子が，多孔質鉱物からなる請求項１又は２に記載の水耕栽培ユニット。
【請求項４】
多孔質鉱物が，パーライト，黒曜石，真珠岩のいずれか複数から選択される請求項３に記載の水耕栽培ユニット。
【請求項５】
栽培容器内に充填した液肥中に，酵素，微生物のいずれか又は複数を含む請求項１から４のいずれかに記載の水耕栽培ユニット。
【請求項６】
前記微生物が，光合成細菌，枯草菌，放線菌のいずれか又は複数からなる請求項５に記載の水耕栽培ユニット。
【請求項７】
さらに，多孔質粒子を取り出すための網状かごを備える請求項１から６のいずれかに記載の水耕栽培ユニット。
【請求項８】
前記網状かごが，
上部が開放しており，底部が網状となっている箱状部材と，
箱状部材の少なくとも両側一対に備えられる取っ手と，
からなる請求項７に記載の水耕栽培ユニット。
【請求項９】
栽培容器が，発泡材からなる請求項１から８のいずれかに記載の水耕栽培ユニット。
【請求項１０】
栽培用プレートが，発泡材からなる請求項１から８のいずれかに記載の水耕栽培ユニット。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の水耕栽培ユニットを一つ又は複数静置するための棚と，
前記棚を一つ又は複数備えるラックと，
からなることを特徴とする水耕栽培システム。
【請求項１２】
前記棚に，光源を備える請求項１１に記載の水耕栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，水耕栽培ユニットおよび水耕栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，植物工場が注目を集めている。植物工場とは，工場内において，農産物の生産を完了しうるシステムを備えた施設である。
【０００３】
植物工場は，畑とは異なり，太陽の光を必要とすることが無いため，天候に左右されず，一年中，生産が可能である。また，植物工場は，工場内が区切られた空間であるため，農産物が虫や鳥獣にさらされることが無く，農薬を用いずに生産が可能である。加えて，植物工場は自動化されているため，人手を少なく，生産が可能である。
このように植物工場は，様々な利点を有することから，注目を集めており，これに関連する技術も開発されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０８６７６７号公報
【特許文献２】特開２０１７−１７５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には，水耕栽培システム及び水耕栽培方法に関する技術が開示されている。
特許文献２には，水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関する技術が開示されている。
これら先行技術に代表されるように，現在，植物工場に用いられているのは水耕栽培がほとんどであり，また，ポンプを用いて水を循環させる技術が，基本的な要素技術として採用されている。
かかる水耕栽培システムは，水を循環させることにより，水分供給を自動化しうる点において有用である。
しかしながら，水を循環させるためには，比較的大掛かりな装置が必要となってくるため，導入コストが大きなものとなってしまう。加えて，使用しているうちに，ポンプなどに水垢が蓄積してしまいがちであり，これを取り除くためのメインテナンスや修理などが必要となってしまう。結果として，導入後のランニングコストが比較的高価とならざるを得ない。
【０００６】
上記事情を背景として本発明では，導入コストが比較的低価であり，メインテナンスも容易な水耕栽培システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは，鋭意研究の結果，複雑な機械を用いることなく，植物の栽培が可能な機構に想到し，植物栽培のための水耕栽培ユニットに関する発明を完成させた。さらに発明者らは，かかる水耕栽培ユニットを組み合わせてシステム化することにより，施設内において植物工場としての利用が可能な水耕栽培システムに想到し，発明を完成させた。
【０００８】
本発明は，以下の構成からなる。
本発明の第一の構成は，水耕栽培を行うための水耕栽培ユニットであって，栽培容器と，栽培容器内に液肥を充填した際に，液肥表面に浮遊するとともに，植物種を植えるための微細孔を備える栽培用プレートと，前記栽培用プレートの直下に備えられる多孔質粒子と，からなることを特徴とする水耕栽培ユニットである。
【０００９】
本発明の第二の構成は，前記多孔質粒子の比重が，1g/cm3未満である第一の構成に記載の水耕栽培ユニットである。
本発明の第三の構成は，前記多孔質粒子が，多孔質鉱物からなる第一又は第二の構成に記載の水耕栽培ユニットである。
本発明の第四の構成は，多孔質鉱物が，パーライト，黒曜石，真珠岩のいずれか複数から選択される第三の構成に記載の水耕栽培ユニットである。
【００１０】
本発明の第五の構成は，栽培容器内に充填した液肥中に，酵素，微生物のいずれか又は複数を含む第一から第四の構成いずれかに記載の水耕栽培ユニットである。
本発明の第六の構成は，前記微生物が，光合成細菌，枯草菌，放線菌のいずれか又は複数からなる第五の構成に記載の水耕栽培ユニットである。
【００１１】
本発明の第七の構成は，さらに，多孔質粒子を取り出すための網状かごを備える第一から第六の構成いずれかに記載の水耕栽培ユニットである。
本発明の第八の構成は，前記網状かごが，上部が開放した箱状部材と，箱状部材の少なくとも両側一対に備えられる取っ手とからなる第七の構成に記載の水耕栽培ユニットである。
【００１２】
本発明の第九の構成は，栽培容器が，発泡材からなる第一から第七の構成いずれかに記載の水耕栽培ユニットである。
本発明の第十の構成は，栽培用プレートが，発泡材からなる第一から第八の構成いずれかに記載の水耕栽培ユニットである。
【００１３】
本発明の第十一の構成は，第一から第十の構成いずれかに記載の水耕栽培ユニットを一つ又は複数静置するための棚と，前記棚を一つ又は複数備えるラックとからなることを特徴とする水耕栽培システムである。
本発明の第十二の構成は，前記棚に，光源を備える第十一の構成に記載の水耕栽培システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により，導入コストが比較的低価であり，メインテナンスも容易な水耕栽培システムの提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】水耕栽培ユニットの例を示した図
【図２】水耕栽培ユニットの例を示した図
【図３】網状かごの例を示した図
【図４】水耕栽培システムの例を示した図
【図５】水耕栽培システムの例を示した図
【図６】水耕栽培ユニットの試作例を示した図
【図７】水耕栽培システムの試作例を示した図
【図８】水耕栽培システムの試作例を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の水耕栽培ユニット等について説明を行う。
【００１７】
＜＜Ｉ．発明の概要＞＞
［水耕栽培ユニット］
本発明の水耕栽培ユニットは，水耕栽培を行うための水耕栽培ユニットであって，栽培容器と，栽培容器内に液肥を充填した際に，液肥表面に浮遊するとともに，植物種を植えるための微細孔を備える栽培用プレートと，前記栽培用プレートの直下に備えられる多孔質粒子とからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の水耕栽培ユニットは，当該構成により，下記のような構成ないし原理を備えるものである。
(1)  液肥が充填された栽培容器において，表面付近に多孔質粒子が浮遊して積層（以下，「多孔質粒子層」ともいう）され，この多孔質粒子層の上に，栽培用プレートが静置されている。
(2)  栽培用プレートには，微細孔が設けられており，ここに植物種子を植え付ける。
(3)  多孔質粒子層と微細孔における毛細管現象を通じて液肥が吸い上げられ，植物種子に水分と栄養成分が到達する。
(4)  植物種子から植物へと成長をつげるにつれ，毛根が微細孔から多孔質粒子層へと伸長し，はりめぐらされていき，植物の生長が加速する。
【００１９】
本発明において栽培容器は，液肥を充填させるとともに，栽培用プレートおよび多孔質粒子等の他の部材を内部に包含する役割を有する。栽培容器は，かかる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の形状ないし素材のものを用いることができる。栽培容器として，典型的には，上面が開放された箱状部材を用いればよい。
栽培容器は，発泡材（発泡スチロール）のものを用いることが好ましい。これにより，栽培容器のコストを低減させることが可能となり，汎用性の高いものとすることができる。加えて，栽培容器そのものを軽くすることで，後述する水耕栽培システムでの水耕栽培ユニットごとの取り換えも容易となり，本発明の水耕栽培ユニットならびに水耕栽培システムの性能を向上させる効果を有する。
【００２０】
本発明において，栽培用プレートは，後述する多孔質粒子層上に静置されるとともに，植物種を植えるための微細孔を備える役割を果たす。栽培用プレートは，かかる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の形状ないし構成とすることができる。
栽培用プレートは，典型的には，一定の厚みをもった六面体状の部材であって，これに微細孔を備えた構成とすればよい。
本発明において栽培用プレートが，発泡材からなることが好ましい。これにより，栽培用プレートのコストを低減させることが可能となる。加えて，栽培用プレートそのものの重量が軽くなることで，後述する多孔質粒子層上に静置しても，多孔質粒子層が不要に沈むことが無いという効果を有する。さらには，後述する水耕栽培システムでの水耕栽培ユニットごとの取り換えも容易となり，本発明の水耕栽培ユニットならびに水耕栽培システムの性能を向上させる効果を有する。
【００２１】
本発明において微細孔は，植物種子を設置するとともに，毛細管現象により，多孔質粒子層を通じて，植物種子に水分（液肥）供給する役割を果たす。微細孔は，かかる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の形状とすることができる。
微細孔は，典型的には，栽培用プレートに，鉛直に設けられた円柱状の細孔とすればよい。微細孔の径については，用いる栽培用プレートの素材や液肥等の性質を考慮し適宜設定することができるが，典型的には0.1から5.0mm，好ましくは0.1から4.0mm，より好ましくは0.1から3.0mm，特に好ましくは0.1から2.0mm，最も好ましくは0.1から1.0mmとすればよい。
【００２２】
本発明において多孔質粒子は，液肥表面近傍に積層させるとともに，毛細管現象により植物種子ないし植物根に液肥を供給する役割を果たす。多孔質粒子は，かかる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々のものを用いることができる。
すなわち，多孔質粒子は，かかる役割を果たすために，粒子表面に微細孔を有するものである。加えて，多孔質粒子の粒子径としては，典型的には，0.8から10.0mm，好ましくは0.8から9.0mm，より好ましくは0.8から8.5mm，特に好ましくは0.8から8.0mm，最も好ましくは1.0から8.0mmとすることができ，これら粒子径のものを単独もしくは組み合わせて用いることができる。さらに，多孔質粒子の形状については，球状に限定されるものではなく，楕円球状や多角形状など，これらを単独もしくは組み合わせて用いることができる。
【００２３】
本発明において多孔質粒子の比重が，1g/cm3未満であることが好ましい。これにより，多孔質粒子が液肥中を浮遊することが可能となり，液肥表面における多孔質粒子の積層が容易となるという効果を有する。加えて，液肥量の変化に応じて，多孔質粒子層が液肥の表面を推移することなり，液肥（水分）と空気のいずれをも含みうる多孔質粒子層を形成することにより，植物に水分と酸素のいずれをも安定的かつ継続的に供給できるという効果を有する。
本発明において多孔質粒子として，多孔質鉱物を用いることが好ましい。これにより，多孔質粒子の耐腐食性能を向上させるとともに，多孔質鉱物が溶解することにより有用成分の供給も可能となり，植物成長の加速が期待できる。
このような多孔質鉱物として，典型的には，土壌改良材として用いられる多孔質鉱物が挙げられ，このような多孔質鉱物として，例えば，パーライト，黒曜石，真珠岩などが挙げられる。
【００２４】
本発明において液肥は，栄養成分を含む水溶液として定義され，植物に栄養成分を供給する役割を果たす。液肥は，かかる役割を果たす限り特に限定する必要はなく，種々の栄養成分を含んだ液肥を用いることができる。このような栄養素として，例えば，窒素，カリウム，リンなどが挙げられる。
本発明において，液肥中に，酵素，微生物のいずれか又は複数を含むことが好ましい。これにより，液肥の腐敗を防止することが可能となり，本発明の水耕栽培ユニットの性能ないしメインテナンス性を向上させる効果を有する。
酵素としては，液肥の腐敗を防止しうる限り特に限定する必要はなく，種々の酵素を用いることができる。酵素として典型的には，大石酵素（有限会社新エネルギー興業製）を用いることができる。
微生物としては，液肥の腐敗を防止しうる限り特に限定する必要はなく，種々の微生物を用いることができる。微生物として典型的には，グラビトンシリーズ（「グラビトンスイーパー」，「グラビトン大地の力  光」，合資会社農業研究会製）を用いることができる。かかる製品は，光合成細菌，枯草菌，放線菌を複合してなるものである。
【００２５】
本発明の水耕栽培ユニットにおいて，網状かごを備えることが好ましい。これにより，多孔質粒子層および栽培プレートをまとめて取り出すことが可能となり，植物の取り出しやメインテナンスなどの際の取扱性を向上させる効果を有する。
網状かごは，多孔質粒子がまとめて取り出せるとともに，液肥が通過できるような構成としうる限り特に限定する必要はなく，種々の形状ないし構成とすることができる。
典型的には，上部が開放された箱のような部材であって，底部が網状となっている部材が挙げられる。
網状かごにおいて，少なくともその両側一対に取っ手を備えることが好ましい。これにより，水耕栽培ユニットからの内容物（栽培用プレート，多孔質粒子層）の取り出しが容易となり，取扱性を向上させる効果を有する。
【００２６】
［水耕栽培システム］
本発明の水耕栽培システムは，水耕栽培ユニットを，一つ又は複数個，静置するための棚と，この棚を，一つ又は複数個，備えるラックとからなることを特徴とする。
すなわち，このラックそのものが一セットとなって，水耕栽培ユニットを静置するための部材としての機能を果たすものである。さらに，このラックを，施設内に複数個，設置するとともに，この施設内の温湿度を管理することにより，施設そのものが植物工場としての役割を果たすものである。
本発明において棚に，光源を備えることが好ましい。これにより，水耕栽培ユニットに対して，個別に光を供給することが可能となり，植物栽培の安定性や再現性を向上させる効果を有する。
【００２７】
＜＜II．実施の態様＞＞
本発明の水耕栽培ユニット等について，図面を例にとり説明を行う。
【００２８】
図１は，水耕栽培ユニットの例を示した図である。
図１において，上部が開放され箱状の部材である栽培容器１の内部に，液肥が充填されている。また，液肥表面においては，多孔質粒子４が浮遊しており，これらが層を形成している。加えて，多孔質粒子層の上部には，栽培用プレート２が静置されており，これの微細孔３に植物種子が設置される。図中においては，植物が成長している様子を示している。
【００２９】
図２は水耕栽培ユニットの例，図３は網状かごの例を示した図である。
図２は，図１と類似の構成であるが，網状かご５を備えた構成となっている。網状かご５は，上部が開放された箱状部材５１と，その両側に取っ手５２，５２’を備えている。また，箱状部材５１の底部は，網状となっており（不図示），多孔質粒子が通過しないが，水は通過できるような構成となっている。
かかる構成により，水耕栽培ユニットにおいて，網状かご５を持ち上げることにより，液肥を切りつつ，栽培用プレート２’と多孔質粒子４を含む多孔質粒子層を一度に持ち上げることが可能となる。かかる操作により，液肥の状態の確認や，植物の取り出しなどを容易に行うことが可能となる。
【００３０】
図４は，水耕栽培システムの例を示した図である。
図４においては，ラック６に，５つの棚７が備えられ，それぞれの棚に３つの水耕栽培ユニットが静置されている。
【００３１】
図５は，水耕栽培システムの例を示した図である。
図５は，図４と類似の構成であるが，それぞれの棚に光源８を備えた構成となっている。
【００３２】
図６は，水耕栽培ユニットの試作例を示した図であり，水耕栽培ユニットの原理を説明するための例として示したものである。
液肥中に，多孔質粒子層が形成されていることが分かる。また，液肥は，多孔質粒子層の真ん中よりやや上まで及んでいることが分かる。これにより，多孔質粒子層は，液肥に浸かっている部分と，浸かっていない部分（空気を含む部分）が形成され，これにより，液肥が毛細管現象により吸い上げられつつ，空気と接触することにより，酸素を含んだ形で植物（植物種子）に達することが可能となる。
また，多孔質粒子層上には，栽培用プレート（キューブ形状のもの）が静置されており，植物として成長している様子が確認される。
【００３３】
図７は，本発明の水耕栽培システムの例を示した図である。
ラックの各棚に，水耕栽培ユニットが静置され，植物として十分な成長を果たしている様子が確認できる。
【００３４】
図８は，本発明の水耕栽培システムの例を示した図である。
図８に示す通り，棚に蛍光灯が複数設置され，植物に対する光源として作用していることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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