(57)【要約】【課題】空調装置から排出されたドレン水を有効利用することが可能な水耕栽培システムを提供する。【解決手段】植物の水耕栽培を行うためのシステムであって、栽培室と、栽培室内の気温を調整するための空調装置と、空調装置から排出されるドレン水が貯留される貯水槽と、貯水槽内のドレン水を用いて生成された養液が貯留される養液タンクと、栽培室内に設置されるとともに養液タンクから養液が供給される、植物の栽培を行うための栽培ベッドと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の水耕栽培を行うためのシステムであって、
栽培室と、
前記栽培室内の気温を調整するための空調装置と、
前記空調装置から排出されるドレン水が貯留される貯水槽と、
前記貯水槽内の前記ドレン水を用いて生成された養液が貯留される養液タンクと、
前記栽培室内に設置されるとともに前記養液タンクから前記養液が供給される、前記植物の栽培を行うための栽培ベッドと、
を備える、水耕栽培システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水耕栽培システムであって、さらに、
前記ドレン水が前記貯水槽に貯留される前に、前記ドレン水を濾過する第１の濾過装置、
を備える、水耕栽培システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水耕栽培システムであって、
前記貯水槽は、
前記空調装置から前記ドレン水が導入される原水槽と、
前記原水槽から前記ドレン水が導入される受水槽と、
前記原水槽から前記受水槽に導入される前記ドレン水を濾過する第２の濾過装置と、
を有し、
前記養液タンクに貯留される前記養液は、前記受水槽における濾過後のドレン水を用いて生成される、水耕栽培システム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の水耕栽培システムであって、
前記貯水槽は、
前記空調装置から前記ドレン水が導入される原水槽と、
前記原水槽から前記ドレン水が導入される受水槽と、
前記原水槽から前記受水槽に導入される前記ドレン水を殺菌する殺菌装置と、
を有し、
前記養液タンクに貯留される前記養液は、前記受水槽における殺菌後のドレン水を用いて生成される、水耕栽培システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の水耕栽培システムであって、
前記栽培室は、外部と連通する開口が形成されており、
前記栽培室の外部は、少なくとも前記開口に隣接する部分の気圧が、前記栽培室内の気圧よりも高くなるように設定されている、水耕栽培システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の水耕栽培システムであって、さらに、
前記貯水槽内の前記ドレン水を用いて水耕栽培用の器具を洗浄するための洗浄部、
を備える、水耕栽培システム。
【請求項７】
請求項６に記載の水耕栽培システムであって、
前記貯水槽は、前記器具の洗浄後に前記洗浄部から排出される洗浄排水が導入される、水耕栽培システム。
【請求項８】
請求項７に記載の水耕栽培システムであって、さらに、
前記洗浄排水が前記貯水槽に導入される前に、前記洗浄排水を濾過する第３の濾過装置、
を備える、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、水耕栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、植物工場において栽培された葉物野菜等の植物が流通している。植物工場での栽培は、天候に左右されることなく安定して植物を生長させることができる等のメリットがあり、植物工場での栽培に関する様々な技術が提案されている。例えば、非特許文献１には、閉鎖型苗生産システムにおいて水使用量を低減するための研究が記載されている。このシステムでは、栽培用トレイに設けられた各孔に養土が充填されて植物が植え付けられ、このトレイが、空調器及び加湿器が設置された閉鎖空間内に配置される。閉鎖空間内では、トレイ上の植物に対して灌水が行われ、加湿器によって加湿が行われる。その一方で、閉鎖空間内では空調器によって除湿も行われ、空調器からは除湿によって生じたドレン水が排出される。上記システムでは、このドレン水を灌水及び加湿に利用することによって、水使用量を低減するとともに水利用効率を向上させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】大山克己、他２名、「閉鎖型苗生産システムのエネルギおよび物質収支（第２報）−水収支−」、植物工場学会誌、日本植物工場学会、２０００年１２月１日、第１２巻、第４号、ｐ．２１７−２２４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、植物工場において養液を用いて水耕栽培を行う場合、植物の蒸散及び養液の蒸発によって、植物工場内の湿度は非常に高くなる。このため、植物工場内に設置されている空調装置からは大量のドレン水が排出されるが、このドレン水は、通常は廃棄され、再利用されていなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、空調装置から排出されたドレン水を有効利用することが可能な水耕栽培システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、植物の水耕栽培を行うためのシステムであって、栽培室と、栽培室内の気温を調整するための空調装置と、空調装置から排出されるドレン水が貯留される貯水槽と、貯水槽内のドレン水を用いて生成された養液が貯留される養液タンクと、栽培室内に設置されるとともに養液タンクから養液が供給される、植物の栽培を行うための栽培ベッドと、を備える。
【０００７】
上記水耕栽培システムにおいては、空調装置から排出されたドレン水から養液が生成され、この養液が栽培ベッドに供給されて植物の栽培に用いられる。このため、上記水耕栽培システムによれば、空調装置から排出されたドレン水を有効に利用することができる。
【０００８】
上記水耕栽培システムは、ドレン水が貯水槽に貯留される前に、ドレン水を濾過する第１の濾過装置、をさらに備えることができる。この構成によれば、空調装置から排出されたドレン水からカビやゴミ等の不純物を除去することができる。
【０００９】
また、上記水耕栽培システムにおいて、貯水槽は、空調装置からドレン水が導入される原水槽と、原水槽からドレン水が導入される受水槽と、原水槽から受水槽に導入されるドレン水を濾過する第２の濾過装置と、を有していてもよい。この場合、養液タンクに貯留される養液は、受水槽内の濾過後のドレン水を用いて生成される。このような構成によれば、養液を生成する前に、養液の原料水となるドレン水から不純物を除去することができる。
【００１０】
あるいは、上記水耕栽培システムにおいて、貯水槽は、空調装置からドレン水が導入される原水槽と、原水槽からドレン水が導入される受水槽と、原水槽から受水槽に導入されるドレン水を殺菌する殺菌装置と、を有することもできる。この場合、養液タンクに貯留される養液は、受水槽内の殺菌後のドレン水を用いて生成される。このような構成によれば、養液を生成する前に、養液の原料水となるドレン水を殺菌することができる。
【００１１】
また、上記水耕栽培システムにおいて、栽培室は、外部と連通する開口が形成されており、栽培室の外部は、少なくとも開口に隣接する部分の気圧が、栽培室内の気圧よりも高くなるように設定されていてもよい。この構成によれば、栽培室内の空気が開口から流出し、栽培室内の湿度が低下するのを防止することができる。この結果、栽培室の壁部に開口が形成されている場合であっても、空調装置から排出されるドレン水が減少するのを防止することができる。
【００１２】
また、上記水耕栽培システムは、貯水槽内のドレン水を用いて水耕栽培用の器具を洗浄するための洗浄部、をさらに備えることもできる。この構成によれば、貯水槽内のドレン水を、養液の生成だけでなく水耕栽培用の器具の洗浄にも用いることができる。
【００１３】
上記水耕栽培システムが洗浄部を備える場合、貯水槽は、器具の洗浄後に洗浄部から排出される洗浄排水が導入されるよう構成されていてもよい。この構成によれば、洗浄部から排出された洗浄排水を養液の生成及び器具の洗浄に再利用することができる。
【００１４】
この場合、上記水耕栽培システムは、洗浄排水が貯水槽に導入される前に、洗浄排水を濾過する第３の濾過装置、を備えることが好ましい。この構成によれば、洗浄排水が貯水槽に導入される前に、洗浄排水から不純物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水耕栽培システムの概略図である。
【図２】各実施形態に係る水耕栽培システムで使用される、フロート板の平面図である。
【図３】図２に示すフロート板のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る水耕栽培システムの概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る水耕栽培システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜３を参照しつつ説明する。なお、同一の構成又はこれに相当する部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
第１実施形態に係る水耕栽培システム１００は、図１に示すように、栽培室１と、空調装置２と、貯水槽３と、養液タンク４と、栽培ベッド５と、を備えている。
【００１８】
栽培室１は、図１に示すように、植物の水耕栽培を行うための閉鎖的な空間であり、栽培ベッド５が設置されている。図１においては１つの栽培ベッド５が示されているが、栽培室１内には栽培ベッド５を複数設置することもできる。栽培室１内に複数の栽培ベッド５が存在する場合、栽培ベッド５は、横に並べられてもよいし、多段式の棚に載置されることによって縦に並べられてもよい。
【００１９】
空調装置２は、栽培室１内の気温の調整を行うものであり、少なくとも冷房機能を有している。空調装置２は、通常、栽培室１内に設置される室内機２１と、栽培室１外に設置される室外機（図示省略）と、を有している。空調装置２によって栽培室１内を冷房した場合、室内機２１に取り込まれた栽培室１内の空気が冷却及び凝縮され、室内機２１からドレン水が発生する。このドレン水は、ドレン配管６を通過し、濾過装置７１によってカビやゴミ等の不純物が除去された後、後述の原水槽３１に貯留される。
【００２０】
貯水槽３は、原水槽３１と、受水槽３２と、濾過殺菌装置３３と、を備えている。原水槽３１は、空調装置２から濾過装置７１を介して送られたドレン水と、地下から汲み上げた地下水と、を貯留する。原水槽３１内のドレン水及び地下水は、濾過殺菌装置３３を介して受水槽３２に送られる。濾過殺菌装置３３は、受水槽３２に送られるドレン水及び地下水の濾過及び殺菌を行い、このドレン水及び地下水を植物の栽培に使用しても問題がない程度に浄化する。受水槽３２は、浄化されたドレン水及び地下水を貯留する。
【００２１】
養液タンク４は、清浄な水に所定の肥料を混合することによって生成された養液を貯留している。また、養液タンク４は、受水槽３２に貯留されていた浄化後のドレン水及び地下水に所定の肥料を混合することによって生成された養液も貯留する。養液タンク４内の養液は、ポンプ等（図示省略）によって、栽培室１内の栽培ベッド５に供給される。
【００２２】
栽培ベッド５は、養液タンク４から供給された養液を貯留する。栽培ベッド５内の養液には、図２及び図３に示すように、植物Ｖを支持した１以上のフロート板Ｆが浮かべられる。フロート板Ｆには複数の挿着孔ｈが形成されており、この挿着孔ｈには、植物Ｖを支持するための培地Ｍが挿着される。培地Ｍとしては、保水性を有するものを使用することができ、例えば、ウレタン培地やロックウール培地等を使用することができる。また、培地Ｍの形状は特には限定されない。
【００２３】
次に、上述のように構成された水耕栽培システム１００を用いて、植物の水耕栽培を行う方法について説明する。
【００２４】
まず、必要な数のフロート板Ｆを準備し、各フロート板Ｆの各挿着孔ｈに培地Ｍを装着する。そして、各培地Ｍに、水耕栽培を行う植物Ｖの種を配置する。次に、養液タンク４から栽培ベッド５に養液を供給し、栽培ベッド５の養液にフロート板Ｆを浮かべる。なお、挿着孔ｈに装着される培地Ｍは、生育初期の植物Ｖが既に植え付けられているものであってもよく、この場合は、培地Ｍに種を配置する必要はない。また、フロート板Ｆを栽培ベッド５の養液に浮かべた後に、フロート板Ｆの各挿着孔ｈに培地Ｍを挿着することもできる。
【００２５】
また、栽培室１内の温度が植物Ｖの生育に適した温度となるよう、空調装置２によって栽培室１内の冷房を行う。空調装置２は、常に稼働していることが好ましいが、必要に応じて停止させることもできる。
【００２６】
このようにして栽培室１内の栽培環境を整えると、栽培室１内において、植物Ｖが葉や茎等から蒸散を行い、また、栽培ベッド５の養液が蒸発する。これにより、栽培室１内の湿度が上昇し、空調装置２の室内機２１は、水分含有量が非常に多い空気を取り込んで凝縮することとなるため、室内機２１からは大量のドレン水が排出される。
【００２７】
室内機２１から排出されたドレン水は、ドレン配管６及び濾過装置７１を介して、原水槽３１に送られて貯留される。一方、原水槽３１には、地下から汲み上げた地下水も貯留されている。原水槽３１に一旦貯留されたドレン水は、原水槽３１内の地下水とともに受水槽３２側に送られ、濾過殺菌装置３３によって浄化された後で受水槽３２に貯留される。
【００２８】
次に、受水槽３２に貯留された浄化後のドレン水及び地下水から養液が生成され、この養液が養液タンク４に貯留される。このとき、受水槽３２から汲み出したドレン水及び地下水を、養液タンク４の外部で所定の肥料と混合することによって養液を生成した後、この養液を養液タンク４に導入することもできるし、ドレン水及び地下水を受水槽３２から養液タンク４に送った後、養液タンク４に所定の肥料を投入することによって養液タンク４内で養液を調整することもできる。
【００２９】
養液タンク４に貯留された養液は、所定のタイミングで又は連続的に、栽培室１内の栽培ベッド５に供給される。このようにして、空調装置２から排出されたドレン水が養液となり、植物Ｖの栽培に利用される。
【００３０】
以上のように、第１実施形態に係る水耕栽培システム１００では、空調装置２から排出されたドレン水から養液が生成され、この養液が栽培ベッド５に供給されて植物Ｖの栽培に用いられる。このため、上記水耕栽培システム１００によれば、空調装置２からのドレン水を有効に利用することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について図４を参照しつつ説明する。
【００３２】
図４に示すように、第２実施形態に係る水耕栽培システム２００において、栽培室１ａの壁部には、外部と連通する出入口１１が形成されている。出入口１１は、作業者が出入りするために用いられ、開閉可能な扉１２が取り付けられている。
【００３３】
栽培室１ａの隣には、出入口１１によって栽培室１ａと連通する隣室８が設けられている。隣室８内の気圧は、栽培室１ａ内の気圧よりも高く設定され、栽培室１ａ内の気圧に対して陽圧となっている。
【００３４】
このように、第２実施形態に係る水耕栽培システム２００においては、栽培室１ａ内の気圧よりも隣室８内の気圧が高いため、扉１２が開けられた際、水分を多く含んだ栽培室１ａの空気が出入口１１から流出しにくく、栽培室１ａ内の湿度はほとんど低下しない。この結果、作業者が栽培室１ａに出入りする場合も空調装置２からのドレン水の排出量が減少せず、栽培に利用されるドレン水の量が減少するのを防止することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について図５を参照しつつ説明する。
【００３６】
第３実施形態に係る水耕栽培システム３００は、図５に示すように、水耕栽培用の器具を洗浄するための洗浄部９を備えている。また、水耕栽培システム３００は、洗浄排水からゴミ等の不純物を除去するための濾過装置７３を備えている。なお、水耕栽培用の器具としては、特に限定されるものではないが、例えば、上述のフロート板Ｆ及びこれを収容するカゴ等を挙げることができる。
【００３７】
受水槽３２に貯留されている浄化後のドレン水及び地下水は、第１及び第２実施形態と同様に養液の生成にも用いられるが、洗浄部９における水耕栽培用の器具の洗浄にも用いられる。器具の洗浄後に洗浄部９から排出された洗浄排水は、濾過装置７３によって不純物が除去された後、原水槽３１に送られる。なお、洗浄部９では、洗剤を使用せずに器具の洗浄を行うことが好ましい。
【００３８】
このように、第３実施形態に係る水耕栽培システム３００によれば、空調装置２から排出されたドレン水を、養液の生成だけでなく、水耕栽培用の器具の洗浄にも用いることができる。また、洗浄部９から排出された洗浄排水は原水槽３１に送られるため、洗浄排水を養液の生成及び器具の洗浄に再利用することができる。
【００３９】
なお、水耕栽培システム３００においては、濾過装置７３を省略することもできるし、複数の濾過装置７３を設けることもできる。
【００４０】
また、水耕栽培システム３００は、第２実施形態と同様に、栽培室１に代えて栽培室１ａを備え、栽培室１ａの隣に隣室８が設けられていてもよい。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００４２】
上記各実施形態において、貯水槽３は、ドレン水の濾過及び殺菌を行う濾過殺菌装置３３を有していたがこれに限定されず、ドレン水の濾過のみを行う濾過装置及びドレン水の殺菌のみを行う殺菌装置のいずれか一方のみを備えていてもよい。また、貯水槽３は、このような濾過装置及び殺菌装置のいずれも有さなくてもよい。
【００４３】
上記各実施形態においては、貯水槽３は、原水槽３１、及び原水槽３１とは別の受水槽３２を有していたが、原水槽３１及び受水槽３２が一体的に形成されていてもよい。貯水槽３において、原水槽３１及び受水槽３２は一体的に形成されている場合は、濾過殺菌装置３３は不要である。ただし、この場合は、空調装置２から排出されたドレン水は、貯水槽３に導入される前に殺菌装置（図示省略）によって殺菌されることが好ましい。
【００４４】
また、貯水槽３のドレン水及び地下水は、必要に応じて、養液の生成以外の用途に使用することができる。例えば、貯水槽３のドレン水及び地下水は、手洗い用水又はトイレ用水等として使用することができる。上記各実施形態のように貯水槽３が原水槽３１及び受水槽３２を有する場合、手洗い用水又はトイレ用水等として、原水槽３１及び受水槽３２内のドレン水及び地下水のどちらを使用してもよいが、受水槽３２内の浄化されたドレン水及び地下水を使用することが好ましい。
【００４５】
また、上記各実施形態においては、原水槽３１には、空調装置２からのドレン水だけでなく、地下から汲み上げた地下水も貯留されるよう構成されていたが、少なくともドレン水が貯留されればよい。さらに、原水槽３１には、ドレン水及び地下水に加えて、又は地下水に代えて、例えば、雨水、水道水、又は河川や海から取水した水等、地下水以外の水を貯留することもできる。
【００４６】
また、上記各実施形態においては、濾過装置７１が設けられていたが、濾過装置７１を省略することもできるし、複数の濾過装置７１を設けることもできる。
【００４７】
また、上記各実施形態においては、貯水槽３及び養液タンク４は、栽培室１，１ａの外部に配置されていたが、貯水槽３及び養液タンク４の少なくとも一方を栽培室１，１ａ内に配置することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１００，２００，３００  水耕栽培システム
１，１ａ  栽培室
１１  出入口
２  空調装置
３  貯水槽
３１  原水槽
３２  受水槽
３３  濾過殺菌装置
４  養液タンク
５  栽培ベッド
７１  濾過装置
７３  濾過装置
９  洗浄部
【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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