(57)【要約】【課題】  植物の成長を促進させ、アオコ等の藻の発生を抑制し、かつ製造コストの安価である水耕栽培用定植板を提供する。【解決手段】  本発明の水耕栽培用定植板１は、植物が植栽された培地５０を支持するための支持体１０と、支持体１０上に積層された反射部材２０とを有する。支持体１０は、ポリプロピレン樹脂を原料とする黒色のプラスチックダンボールから構成され、支持体１０には、上板部１２と下板部１４との間に隔壁１６により複数の空洞１８が形成されている。支持体１０および反射部材２０には、培地５０を収容するための複数の孔３０が形成されている。光源８０からの光Ｌは、反射部材２０により拡散、反射され、植物の葉６０の裏面を照射し、裏面側の光合成を促進させる。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物が植栽された培地を支持するための支持体と、
前記支持体上に積層された光反射拡散部材とを有し、
前記支持体は、ポリプロピレン樹脂を原料とする光吸収性の色の部材から構成されており、前記支持体は、内部に中空構造を含み、
前記支持体および前記光反射拡散部材には、前記光反射拡散部材および前記支持体を貫通する複数の孔が形成され、複数の孔内にそれぞれ前記培地が保持される、水耕栽培用定植板。
【請求項２】
前記光吸収性の色は、黒色である、請求項１に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項３】
前記中空構造は、平坦な上板部、当該上板部と対向する平坦な下板部とを含み、上板部と下板部との間には複数の空洞が形成されている、請求項１または２に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項４】
前記中空構造は、前記上板部と前記下板部との間に平行に延在する複数の隔壁を含み、複数の隔壁によって前記上板部と前記下板部との間に複数の空洞が隣接して形成される、請求項３に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項５】
前記支持体は、長手方向と短手方向を含む矩形状を有し、前記複数の空洞は、前記長手方向に平行に延在する、請求項３に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項６】
前記光反射拡散部材の前記支持体と接触する反対の面には、複数の凹凸構造が形成されている、請求項１に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項７】
前記複数の凹凸構造は、複数の湾曲した面を含む、請求項６に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項８】
前記支持体は、プラスチックダンボールである、請求項１に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項９】
前記光反射拡散部材は、前記培地の植栽された植物の下方から光を照射する、請求項１、６または７に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項１０】
前記培地は、黒色のウレタンスポンジから構成される、請求項１に記載の水耕栽培用定植板。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか１つに記載の水耕栽培用定植板と、
前記植物のための培養液を保持する容器と、
を有する水耕栽培用装置。
【請求項１２】
水耕栽培用装置はさらに、前記水耕栽培用定植板の上方に取り付けられ、前記水耕栽培用定植板の植物に向けて光を照射する光照射手段を含む、請求項１１に記載の水耕栽培用装置。
【請求項１３】
植物が植栽された培地を支持するための支持体と、前記支持体上に積層された光反射拡散部材とを有する水耕栽培用定植板の製造方法であって、
黒色のポリプロピレン樹脂を原料に用いて前記支持体を押し出し成型するステップであって、当該成型するステップは、平坦な上板部、当該上板部と対向する平坦な下板部、上板部と下板部との間に複数の空洞を含む支持体を成型するものであり、
成型された支持体の上板部上に前記光反射拡散部材を接着するステップと、
前記光反射拡散部材を前記支持体に接着した状態で、前記光反射拡散部材から前記支持体の下板部まで貫通する複数の孔を形成するステップと、
を有する水耕栽培用定植板の製造方法。
【請求項１４】
製造方法はさらに、平坦な上面と平坦な底面との間に複数のマイクロセルが形成された発泡シートを用意するステップと、
前記発泡シートを水平方向に切断するステップとを有し、
前記接着するステップは、前記発泡シートの切断面と反対側の面を前記上板部の面上に接着する、請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を水耕栽培する装置に関し、特に、植物への効率的な光の供給および藻類の発生の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌を用いずに、培養液から養分を得て植物を栽培する水耕栽培が普及しつつある。水耕栽培では、植物の栽培に土壌を必要としないため、屋外はもとより、屋内での栽培にも適している。屋内での栽培では、太陽光に限らず、人工的な光を用いた栽培を行うことができる。
【０００３】
水耕栽培では、培養液に光が入射することにより藻類が発生してしまうという問題がある一方で、植物の上方から照射された光を植物の下方から反射させることで植物の成長を促進させる技術も存在する。特許文献１は、スリットが形成された水耕栽培用プレートを用いて、光の入射を極力制限し、藻の発生を抑える技術を開示している。特許文献２は、植物の下方から効率よく光を照射することができる植物栽培装置を開示している。特許文献３は、植物への給水や光源の発熱を考慮した植物栽培用照明装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３３６２１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９６５４号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１７２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水耕栽培では、特許文献１等に開示されるように、植物が植栽された培地を保持するための水耕栽培用プレートまたは定植板（以下、総称して定植板という）を用いる。通常、定植板は、ビーズ発泡成型することにより形成されるが、定植板の強度等を考慮すると、定植板の厚さを一定以上にしなければならない。しかし、定植板を厚くすると、植物の根が培養液に到達するまでに時間がかかってしまい、植物の成長に時間が長くなってしまうという課題がある。さらに、定植板が厚くなると重量が重たくなり、かつコストが高くなってしまうという課題もある。
【０００６】
さらに、定植板をビーズ発泡成型により形成した場合、その表面に凹凸の粗さが生じるため、その表面上に反射シートを積層させた場合に、定植板と反射シートとの接着性が低下する。接着性の低下は、反射シートの剥離や、定植板と反射シートの界面への藻等の不純物に進入を引き起こすため、好ましくない。また、定植板の表面を精度の高い平坦な面に仕上げることは技術的に不可能であり、現実的ではない。
【０００７】
また、水耕栽培に用いられる培養液には豊富な栄養が含まれており、そこに光が照射されると藻が発生する。特に、ビーズ発泡成型により形成される定植板は、一般に白色であり、ビーズ発泡の表面や培地用の孔の内壁で反射された光が培養液に入射し、藻が発生し易くなる。アオコ等の藻は、その繁殖速度が速く、藻は、定植板の裏面、培地用の孔の内壁、容器等に直ぐに広がってしまう。このような藻は、衛生上、あるいは外観上から好ましくないので、除去する必要があるが、濃くついてしまったアオコ等は洗っても取れない場合が多く、定植板に形成された孔内からのアオコの除去も容易な作用ではない。さらに藻の発生、増殖により、植物の成長に必要な栄養が吸収されたり、あるいは遮光されたりすると、植物の成長が遅くなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、植物の成長を促進させ、アオコ等の藻の発生を抑制し、かつ製造コストを安価にする、水耕栽培用定植板、水耕栽培用定植板の製造方法、および水耕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】
【０００９】
本発明に係る水耕栽培用定植板は、植物が植栽された培地を支持するための支持体と、前記支持体上に積層された光反射拡散部材とを有し、前記支持体は、ポリプロピレン樹脂を原料とする光吸収性の色の部材から構成されており、前記支持体は、内部に中空構造を含み、前記支持体および前記光反射拡散部材には、前記光反射拡散部材および前記支持体を貫通する複数の孔が形成され、複数の孔内にそれぞれ前記培地が保持される。
【００１０】
好ましくは前記光吸収性の色は、黒色である。好ましくは前記中空構造は、平坦な上板部、当該上板部と対向する平坦な下板部とを含み、上板部と下板部との間には複数の空洞が形成されている。好ましくは前記中空構造は、前記上板部と前記下板部との間に平行に延在する複数の隔壁を含み、複数の隔壁によって前記上板部と前記下板部との間に複数の空洞が隣接して形成される。好ましくは前記支持体は、長手方向と短手方向を含む矩形状を有し、前記複数の空洞は、前記長手方向に平行に延在する。好ましくは前記光反射拡散部材の前記支持体と接触する反対の面には、複数の凹凸構造が形成されている。好ましくは前記複数の凹凸構造は、複数の湾曲した面を含む。好ましくは前記支持体は、プラスチックダンボールである。好ましくは前記光反射拡散部材は、前記培地の植栽された植物の下方から光を照射する。好ましくは前記培地は、黒色のウレタンスポンジから構成される。
【００１１】
本発明に係る水耕栽培用定植板の製造方法は、植物が植栽された培地を支持するための支持体と、前記支持体上に積層された光反射拡散部材とを有するものであって、黒色のポリプロピレン樹脂を原料に用いて前記支持体を押し出し成型するステップであって、当該成型するステップは、平坦な上板部、当該上板部と対向する平坦な下板部、上板部と下板部との間に複数の空洞を含む支持体を成型するものであり、成型された支持体の上板部上に前記光反射拡散部材を接着するステップと、前記光反射拡散部材を前記支持体に接着した状態で、前記光反射拡散部材から前記支持体の下板部まで貫通する複数の孔を形成するステップと、を有する。好ましくは製造方法はさらに、平坦な上面と平坦な底面との間に複数のマイクロセルが形成された発泡シートを用意するステップと、前記発泡シートを水平方向に切断するステップとを有し、前記接着するステップは、前記発泡シートの切断面と反対側の面を前記上板部の面上に接着する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定植板の支持体をポリプロピレン樹脂を原料とする黒色の部材から構成するようにしたので、ビーズ発泡成型と異なり、厚さを薄くしても一定の強度を得ることができるため、定植板を薄くすることが可能になる。その結果、培地に植栽された植物の根が培養液に到達するまでの時間を短くし、植物の生育時間を短くすることができる。また、定植板を黒色とすることで、そこに光が吸収され易くなり、言い換えれば、培養液への光の照射量が軽減されるため、藻の発生を抑制することができる。
【００１３】
さらに、支持体をポリプロピレン樹脂を原料とする黒色の部材（好ましくは、プラスチックダンボール）から構成すると、ビーズ発泡成型と異なり、その表面の粗さ精度が高くなるため、その上に積層される光反射拡散部材との接着性が良好になる。また、光反射拡散部材を設けることで、植物の葉の裏面側から照射することができ、それにより植物の光合成が増強され、植物の生育速度を速くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る水耕栽培用定植板の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係る支持体の構成を詳細に示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、ポリオレフィン発泡シートの概略断面図、図３（Ｂ）は、発泡シートを水平方向に切断した状態を示す図である。
【図４】分断された発泡シートと支持体との接合例を示す図である。
【図５】本実施例による孔の製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例による定植板の製造フローを示す図である。
【図７】定植板の孔内に取り付けられる培地を説明する図である。
【図８】水耕栽培用定植板に培地を取り付ける様子を示す図である。
【図９】本発明の実施例に係る水耕栽培装置に培地を植えて光を照射した様子を示す図である。
【図１０】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１１】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１２】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１３】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１４】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１５】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１６】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１７】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１８】培地の厚みによる実験結果を示す写真である。
【図１９Ａ】反射シートなしの実験結果を示す写真である。
【図１９Ｂ】反射シートありの実験結果を示す写真である。
【図２０Ａ】反射シートなしの実験結果を示す写真である。
【図２０Ｂ】反射シートありの実験結果を示す写真である。
【図２１Ａ】反射シートなしの実験結果を示す写真である。
【図２１Ｂ】反射シートありの実験結果を示す写真である。
【図２２Ａ】反射シートなしの実験結果を示す写真である。
【図２２Ｂ】反射シートありの実験結果を示す写真である。
【図２３】反射シートなしの実験結果を示す写真である。
【図２４】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図２５】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図２６】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図２７】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図２８】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図２９】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図３０】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図３１】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図３２】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【図３３】黒色ウレタン培地についての実験結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る水耕栽培用定植板は、ウレタンスポンジ等の培地を孔内に保持し、かつ植物の成長に必要な栄養素を含む培養液を保持する容器内に取り付けられる。定植板の表面には、上方から照射された光を反射、拡散する反射部材が取り付けられる。植物は、根から培養液の栄養を吸収し、かつ照射された光により光合成を行うことで成長する。定植板の表面の反射部材は、直物の葉の裏面側にも光を照射させることで、植物の成長を促進させる。なお、図面は、発明の特徴を分かり易く説明するために強調もしくは簡潔化され、さらに図面に示された各部のスケールは、実際の製品のスケールとは相違することに留意すべきである。
【実施例】
【００１６】
本発明の実施例に係る水耕栽培用定植板の斜視図を図１に示す。定植板の形状は任意であるが、ここには、一例として矩形状の水耕栽培用定植板１が示されている。定植板１は、板状の支持体１０と、支持体１０上に積層される反射部材２０とを含んで構成される。また、定植板１には、支持体１０および反射部材２０を貫通する複数の孔３０が２次元アレイ状に形成され、１つの孔３０は、植物が植栽された培地が収容される。
【００１７】
図２に支持体１０の概略構成を示す。支持体１０は、ポリプロピレン樹脂（以下、ＰＰ樹脂と呼ぶ）を原材料に押し出し成型された部材であり、全体が光吸収性の高い黒色を有する。支持体１０は、内部に中空構造を含み、矩形状の上板部１２、上板部１２と対向する矩形状の下板部１４、上板部１２と下板部１４との間に形成された複数の隔壁１６を有する。上板部１２および下板部１４は、ＸＹ平面においてほぼ平坦な表面を形成し、複数の隔壁１６は、Ｘ方向に一定の間隔で配置され、Ｙ方向に高さＤで延在する。これにより、上板部１２と下板部１４との間には、複数の隔壁１６によって仕切られた複数の矩形状の空洞１８が形成される。図２（Ｂ）は、１つの空洞の拡大図であり、同図に示すように、１つの空洞１８は、上部板１２、下部板１４、および２つの隔壁１６によって包囲された空間である。なお、図２に示す例では、空洞１８がＹ方向に延在するが、空洞１８がＸ方向に延在するものであってもよい。
【００１８】
このように内部に矩形状の空洞１８が形成された薄板状の支持体１０は、所謂、プラスチックダンボールと称される。ＰＰ樹脂によりプラスチックダンボールを成型するための型は、ビーズ発泡を成型するための型に比べて製造コストが安い利点がある。さらに、ＰＰ樹脂により成型されたプラスチックダンボールの表面は、ビーズ発泡成型の表面よりも粗さ精度が高く、すなわち、プラスチックダンボールの表面の凹凸がビーズ発泡成型の表面の凹凸よりも小さい利点がある。さらにＰＰ樹脂により成型されたプラスチックダンボールは、内部に空洞１８を有するため全体の重量が軽くすることができ、さらに上板部１２と下板部１４との間に板状の複数の隔壁１６が形成されるため、Ｚ方向の撓み強度を大きくすることができる。このため、ＰＰ樹脂による支持体１０の厚さＤを、ビーズ発泡成型による支持体の厚さよりも非常に薄くすることができる利点がある。また、支持体１０が長手方向と短手方向とを有するとき、矩形状の空洞１８が延在する方向は長手方向と平行であることが好ましい。空洞１８が延在する方向に隔壁１６が延在するため、長手方向の強度をより高くすることができる。さらに矩形状の支持体１０のコーナー部分は、Ｒ面取りされるように成型することができる。好ましくは、Ｒ状の面取りは、支持体を取り付ける容器のコーナー部分のＲ面取と等しいか近似する。
【００１９】
反射部材２０は、植物の照射に用いられる太陽光、白色光、その他、特定の波長の光を反射する。反射部材２０の材質、形状等は、特に限定されないが、好ましくは光を反射するシート状の反射板である。但し、光を反射する物質を塗布した反射層であっても良い。さらに、反射部材２０は、入射した光をランダムな方向に反射する拡散性を備えることが望ましく、１つの好ましい例では、反射部材２０の表面には、複数の湾曲した凹凸が形成される。湾曲した凹凸面は、入射した光を種々の方向に反射する拡散機能を備えている。本実施例では、こうした複数の湾曲した凹凸を有する反射面を形成するため、内部に複数のマイクロセルが形成された発泡シートを反射部材２０に利用する。
【００２０】
次に、発泡シートから反射部材２０を製造する方法について説明する。図３は、ポリオレフィン発泡シートの概略断面図である。ポリオレフィン発泡シート１００は、図３（Ａ）に示すように、薄いシート状の平坦な上面１１０と、平坦な上面１１０と対向する薄いシート状の平坦な底面１２０と、上面１１０と底面１２０との間にランダムな位置に形成された複数の発泡体（気泡）であるマイクロセル１３０とを有する。
【００２１】
ポリオレフィン発泡シート１００は、上面１１０と底面１２０との間の切断位置Ｃで水平方向に切断され、これにより、図３（Ｂ）に示すように、第１の部分１００Ａと第２の部分１００Ｂの２つに分断される。ポリオレフィン発泡シート１００の分断面は、複数のマイクロセルが分断された面であり、つまり、複数の湾曲した凹凸が形成される。この分断面は、拡散機能を備えた反射面となる。
【００２２】
図４は、切断された発泡シート１００と支持体１０との接合方法を示している。発泡シート１００を分断して得られた第１の部分１００Ａ（または第２の部分１００Ｂ）の表面１１０を、支持体１０の上板部１２の表面に接着剤等により接着する。このとき、第１の部分１００Ａの表面１１０および支持体１０の上板部１２の表面は、それぞれ凹凸の少ない平坦度の高い面であるため、両部材間の間に高い接着性を得ることができる。
【００２３】
なお、本実施例による反射部材２０は、必ずしも上記発泡シートから構成するものに限らない。従来より使用されている拡散、反射機能を備えた反射シートや、表面にスキンが形成された反射シート等を用いることも可能である。
【００２４】
次に、定植板への孔の製造方法について説明する。反射部材２０が接着された支持体１０を、打ち抜き装置等のテーブルに固定し、反射部材２０の上方から、打ち抜き部材でパンチング加工することで、定植板１に複数の孔３０が形成される。孔３０は、１つずつ形成されてもよいし、複数同時に形成されてもよい。また、打ち抜き部材は、孔３０の形状に合わせたものが用いられ、例えば、円形状の孔３０を形成するのであれば、打ち抜き部材は円筒状のものが選択される。孔３０は、反射部材２０および支持体１０を厚さ方向に貫通する穴であり、孔３０の水平方向のサイズは、挿入される培地のサイズに応じて適宜選択される。例えば、培地が弾力性のあるスポンジから構成されるとき、孔３０のサイズは、培地のサイズよりも幾分小さい関係にある。
【００２５】
また、１つの好ましい例では、孔３０は、支持体１０の空洞１８の位置に整合するように形成されるようにしてもよい。孔３０の外径が空洞１８のＸ方向の幅よりも小さいとき、Ｘ方向の孔３０が、Ｘ方向の空洞１８と同じピッチで形成されようにしてもよい。この様子を図５に示す。打ち抜き部材１５０によりパンチングされる位置は、空洞１８が存在する位置に合わせられる。この場合、打ち抜き部材１５０は、隔壁１６に干渉することなく、上板部１２から下板部１４まで貫通し、孔３０を形成する。これにより、隔壁１６が完全に残存するため、支持体１０の強度の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、孔３０の外径は、空洞１８のＸ方向の幅よりも大きいものであってもよい。例えば、１つの孔３０の外径は、複数の空洞１８に跨るように形成されてもよい。この場合にみ、隔壁１６が残存するように孔３０が位置決めされることが望ましい。
【００２７】
図６は、本実施例の定植板の製造フローである。先ず、図３に示すように、ポリオレフィン発泡シート１００を用意し、この発泡シートを水平方向に切断することで、反射・拡散機能を有する反射部材２０を製造する（Ｓ１００）。次に、図４に示すように、切断した発泡シートの切断面が反射面となるように、発泡シートを支持体１０の表面に接着剤等により貼り付ける（Ｓ１１０）。次に、反射部材２０から支持体１０まで貫通するように複数の孔３０が形成される（Ｓ１２０）。
【００２８】
次に、定植板１に取り付けられる培地について説明する。培地は、種を播種するための物体であり、好ましくは黒色のウレタンスポンジから構成される。培地の形状は、任意であるが、例えば、定植板１に形成される孔３０の形状に応じて選択される。また、１つの大きな培地用部材を切断して複数の培地を形成する場合には、無駄をなくすため矩形状にすることが望ましい。例えば、孔３０が円筒状であるとき、培地５０Ａは、例えば、図７（Ａ）に示すように円柱状に形成され、孔３０が矩形状であるとき、培地５０Ｂは、図７（Ｂ）に示すように直方体状に形成することができる。また、本実施例のように支持体１０をプラスチックダンボールから構成するとき、支持体１０の厚さＤを薄くすることができるため（孔３０の深さも小さく）、そこに収容される培地５０（培地５０Ａ、５０Ｂを総称して培地５０という）の厚さを薄くすることができる。例えば、培地５０の厚さは、支持体１０の厚さＤと同等である。
【００２９】
また、培地５０が適切な力で孔３０内に保持されるようにするため、培地５０の半径方向または水平方向のサイズを孔３０よりも幾分大きくすることが望ましい。培地５０を構成するウレタンスポンジは、弾力性を有し、培地５０が孔３０内に圧入され、かつその位置に保持されることを可能にする。
【００３０】
培地５０に播種された種は、図７（Ｃ）に示すように、発芽し、培地５０の上方から茎や葉が延び、下方から根が延びる。定植板１への培地５０の取付け時期は、例えば、種を培地に播種した段階でもよいし、あるいは、ある程度の大きさまで成長させた植物を培地５０に植栽した状態（図７（Ｃ）に示す状態）でもよい。
【００３１】
次に、本実施例の水耕栽培用定植板１を用いた水耕栽培装置について説明する。本実施例の水耕栽培装置は、図８に示すように、水耕栽培用定植板１と、培養液を溜めた容器７０とを含む。培養液には、植物の成長に必要な栄養素（例えば、リンや窒素など）が含まれている。図８（Ａ）は、ある程度まで成長させた植物が植栽された培地５０を定植板１の孔３０内に取り付ける例を示している。培地５０を取り付けた定植板１は、図示しない固定具等を用いて容器７０内に取り付けられる。培地５０の上方の葉は、光の照射により光合成等を行い、培地５０の下方に延びた根は、培養液から養分を吸い上げる。
【００３２】
図９は、本実施例の水耕栽培装置の１つの好ましい態様を示す図である。植物の成長には、根からの栄養吸収のほか、光の照射が必要となる。図９に示す光源８０は、例えば、屋外であれば太陽光であり、屋内であれば、人工光である。人工光は、例えば、蛍光灯やＬＥＤなどであり、必要に応じて植物の成長に寄与する特定の波長の光を選択するようにしてもよい。
【００３３】
光源８０からの照射された光Ｌは、植物の葉６０の表面を照射し、葉の表面側の葉緑素により光合成が行われる。さらに植物によって遮光されなかった光Ｌは、反射部材２０によって上方に拡散、反射される。拡散、反射された光は、葉６０の裏面を照射し、裏面側の葉緑素により光合成が行われる。これにより、反射部材２０を設けない場合と比較して、本実施例による反射部材２０を設けた場合の植物の成長速度を速めることができる。また、植物の栽培期間が短縮されるため、光の照射に伴う電気料金の低減を図ることができる。
【００３４】
また、本実施例の支持体１０の厚さＤを、従来のビーズ発泡成型の定植板よりも薄く形成することが可能になるため、培地５０の厚さを薄くすることができる。培地５０を薄くすることで、培地５０から延びる根６２が培養液に到達する時間を短縮することができ、これによっても植物の成長速度を速めることができる。
【００３５】
さらに反射部材２０は、高反射率であることが望ましいが、それでも反射部材２０を透過する一部の光、あるいは定植板１の孔３０を透過する光などが容器７０内の培養液に入射されると、アオコ等の藻が発生し易くなる。この点に関して、本実施例の支持体１０は、黒色から構成されるため、反射部材２０を透過する光は、支持体１０に吸収される。また、培地５０は、黒色のウレタンスポンジから構成されるため、孔３０を透過する光の大部分が培地によって吸収される。従って、培養液への光の入射を、従来の定植板と比較して大幅に削減することができ、これによりアオコ等の藻の発生を抑制することができる。
【００３６】
さらに、支持体１０と、ポリオレフィン発泡シートを切断した反射部材２０との接着強度が高いため、光源からの光照射による発熱等の影響により反射部材２０が支持体１０から剥離するのが抑制される。さらに反射部材２０は、内部に気泡またはマイクロセルを包含するため断熱効果が高く、光源から光照射により培養液の温度が上昇するのを抑制することができる。
【００３７】
さらに本実施例による定植板は、ＰＰ樹脂を高温にあたため、中空構造シート状に押し出した製品である。この定植板の特徴としては、中空の穴（空洞１８）の大きさをプランクトンの増殖に適した大きさにしたことである。また従来の定植板は、水の流れを止めてしまい、アオコの発生を促進させてしまうリスクがあるが、本実施例の定植板は、空洞１８を備えた中空構造シートのため水の流れをせき止めず、アオコの増殖を抑制する環境になっている。もう一つの特徴としては、環境にやさしいリサイクル容易な素材を使用していることである。
【００３８】
次に、本実施例の定植板を用いた植物の栽培の実験結果について説明する。
培地の厚みによる実験
１．水耕栽培で用いられる従来のビーズ発泡成型の培地は、厚みが約30mmであるが、以下の実験は、培地の厚さを変化させたときの植物の生育を観察した。
２．実験の方法
（１）使用するもの：
株式会社丸鈴製のウレタン培地Ｅ-16-O（白）（厚み：約30mm、20mm、15mm）を使用（図１０を参照）。
７種の植物（エゴマ・バジル・ベビーリーフ・チマサンチュ・水菜・クレソン・カモミール）を使用。
（２）実験方法
厚みが約30mm・20mm・15mmのウレタン培地に各々に7種の植物の種を播種し、植物の成長を観察する。観察の観点としては、以下の２点である。
（ａ）発芽の状況
（ｂ）発芽後の成長の状況
３．実験結果
・2016年6月6日（図１１を参照）
図１１の上段が30mm、中段が20mm、下段が15mmの培地であり、それぞれの培地に、左からエゴマ、バジル、ベビーリーフ、チマサンチュ、水菜、クレソン、カモミールを播種
・6月9日  播種から3日目
それぞれ1種ずつ発芽した。（30: ベビーリーフ、20: 水菜、15: 水菜）
・6月14日  播種から8日目（図１２を参照）
20mm、15mmの培地は、発芽率が良く、今の段階では成長が早い。30mmベビーリーフが大きく育ってきているが、それ以外の発芽が見られない。
・6月20日  播種から14日目（図１３を参照）
ほとんどが発芽し、早いものは植え替えられるほどの大きさに育っている。30mmは、バジル、チマサンチュ、クレソン、カモミールが発芽した。
・6月23日  播種から17日目（図１４を参照）
6月20日と比べ、3日間で大きく成長し、どれも植え替えられるほどの大きさになった。
４．実験結果
播種から17日目でほとんどの種子が発芽し、成長した。それぞれの種が、厚みによって発芽・成長の状況の変化があるのか1種ずつ比較した。これを表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
数値は、発芽した数である。発芽率において、30mmは、7種中5種が発芽した。また20mmは、カモミール以外の種が発芽し、6種。15mmは、ベビーリーフが発芽せず6種という結果になった。ひとつの培地に1種3粒ずつ播種をした。播種した数に対して全体的な発芽率は、20mmが一番高い結果になった。
生育状況では、同種の中で30、20、15mmそれぞれの厚みによってどう異なってくるのか、記号を使い示した。１番成長が早く、元気なものを◎、2番目に成長が早く、元気なものを○、あまり元気がない、成長スピードがふつう・遅いものには、記号なし。その結果、30mmの◎は、ベビーリーフとカモミールの2つ、○はなかった。20mmでは、◎が2つ、○が3つだった。15mmは、◎が5つと少し多めで、○が2つだった。
図１５（エゴマ）、図１６（バジル）、図１７（チマサンチェ）、図１８（クレソン）は、厚みによって成長の速度、発芽の有無を1種ずつ写真で記録したものである。エゴマは、30ｍｍウレタンでは発芽せず、20ｍｍウレタンでは2つ発芽しているが、15ｍｍのウレタンでは、一番成長が早いことが分かる（図１５）。一方クレソンでは、20ｍｍウレタンでは、2つ発芽し、尚且つ一番成長している（図１８）。生育状況としては、発芽が早かった15ｍｍのウレタンが生育も早いことが分かった。
５．考察
従来の厚み（30mm）がなくても育苗に影響はなく、薄い方が水に浸りやすいため発芽が早く、育苗までの成長がはやいと考えられる。また、必要となる水の量が減るため、水のコストダウンにもつながるとも考えられる。なお、15mmでの育苗では、根の露出が大きいため、絡まりやすいリスクが伴う。このようなリスクを回避させたいのであれば、育苗容器・量や種類によるが、20mmでの育苗でもよい。
【００４１】
反射シートの効果について実験
１．完全密閉型植物工場における、費用の中で大きな割合を占めているのが、電気代である。土耕や自然光を利用した水耕栽培では、日光によって植物に必要な光を与えているが、完全密閉型だとその役割を人工光で養わなければならない。そのため、多大な電気料金がかかってしまう。こうしたことから、使用している光を少しでも有効活用し、コストダウン、省エネルギー化を図ることが望ましい。
２．実験方法
（１）反射シートを使用しない通常の水耕栽培と、反射シートを使用して同じように水耕栽培をしたときの、成長のスピード、葉の色、大きさ等の比較
（２）3種類の反射シートの比較
（３）使用するもの
・反射シートを張っていない白色のプラダン定植板
・反射シート3種（A、B、C）
・定植容器4つ
・6種の苗(エゴマ、バジル、ベビーリーフ、チマサンチュ、水菜、カモミール)
（４）実験期間
・2016年6月17日の植え替えから収穫まで
・太陽光を利用した、太陽光利用型水耕栽培
３．実験結果
・2016年6月17日  植え替え
反射シートなしでも充分明るく、見た目では、反射シートと大差がない。
・6月24日  植え替え7日目
大きな差はまだ出ていない（図１９Ａは反射シートなし、図１９Ｂは反射シートあり、以後、図面Ａは反射シートなし、図面Ｂは反射シートありを表す）。
・6月29日  植え替え12日目
反射シートなしと、反射シートを使用しているものとの間で、両者に成長の差が出てきた(図２０Ａ、図２０Ｂ)。個々の種によって成長スピード等は違うものの、全体的に差が見え始めた。
・7月5日  植え替え18日目
反射シートなしと比べて、反射シートで育てている方は、葉の量や色がより良い（図２１Ａ、図２１Ｂ）。
・7月11日  植え替え24日目
反射シートの種類によって、育ち方の違いまでは分からなかったが、成長スピードは大体同じぐらいであった。一方、反射シートなしの植物の成長は、反射シートに比べると遅めであった。また、梅雨の時期に差し掛かり、晴れが少なく葉の色に顕著に差が出ていた
（図２２Ａ、図２２Ｂ）。
・7月25日  植え替え38日目
反射シートなしは、約14日間後に他3つと同じくらいの大きさに育ったが、天気の影響を大きく受け、下の方の葉の色が薄くなっている（図２３）。
４．実験結果
（１）反射シートの使用／不使用の差
白い定植板では、反射シートを張っても見た目は変わらないが、植物が育つにつれて反射シートの効果が出た。また、梅雨の時期により天気が優れない日が続いたが、反射シートで育てた野菜（特に葉の部分）の色は、天候にあまり左右されず濃い緑色のものが多かった。
一方、反射シートなしで育てた野菜は、下の葉に充分に光が当たらず色の濃さにばらつきが生じていた。また、収穫までの日数に大きな差が出た。反射シートに植え替えたものは、1か月未満で収穫したのに対し、反射シートなしで育てた野菜は、約14日間遅れての収穫になった。
（２）3種の反射シートの比較
全体的な成長の大きな差は見られなかった。持続性といった面では、3種類とも問題はないように考える。反射率に大きく関わる、汚れについても、軽い水洗いをして取れる範囲であれば、問題はなかった。
５．考察
反射シートと大差ない白い定植板であっても、反射する光に限度があり、このような結果になったと考えられる。
3種の反射シートに共通していることは、光の拡散性・散乱性である。入射した光をより広く反射させることで、多くの葉に光が届くと考えられる。そういった光の反射の違いによって、植物の成長に大きく関わっていると考えられる。
また、この実験では太陽光利用型の水耕栽培により、天候に大きく左右されたが、日光が少ないくもりや雨の日が続いても、反射シートを使用することで光の量をカバーできることが分かった。そのため、与える光の量を調節することが出来る密閉型の水耕栽培・植物工場では、より効果を発揮できるのではないかと考えられる。
3種の反射シートの比較については、この実験では効果に大きな差は出なかった。しかし、3種とも硬さ、厚み、形状に特色があるため使用する場所や用途によって選択できると考える。
【００４２】
黒色ウレタン培地の実験
１．土を使わずクリーンな栽培として注目を浴びている水耕栽培において、ひとつの問題としてあげられるのは、アオコの発生である。アオコの発生の仕組は、水中における栄養の濃度が上昇し、そこに光が当たることで発生をする。水耕栽培には、欠かせない2つの要素が、アオコが発生する条件と重なってしまう。発生したアオコは、水中だけでなく容器や培地、根に付き、初期段階では洗い流すことが出来るが、放っておくと頑固な汚れになってしまう。また、一度色濃くついてしまったアオコは洗っても取れない場合が多い。ウレタン培地の場合、白色が緑色に変色してしまうと、クリーンな植物工場や水耕栽培の清潔感が損なわれる。そこで、色の変色があまりない黒色を検討した。
２．実験の方法
（１）苗を黒色のウレタン培地に植え替え、藻の発生の観察（太陽光利用型の水耕栽培）
（２）黒色ウレタン培地30角と、通常使用されている白色ウレタン培地30角を使用し、植物の成長とともにアオコの発生を観察し、比較する
（３）使用するもの
・株式会社丸鈴製のウレタン培地E-22,O  黒色  30角
・比較例として、通常使用しているウレタン培地  白色  30角
３．実験結果
（１−１）苗を黒色のウレタン培地に植え替え、藻の発生の観察
・2016年6月15日  黒色ウレタンに水菜の苗を植え替え、中の養液の変化の観察のため、ペットボトルを用いた定植容器に植え替えた。
・6月16日  植え替え1日目（図２４）。
外に出し、観察を始めた。養液はまだ透き通っていて、アオコは生えていない。
・6月20日  植え替え5日目。
養液の色がほんのり緑色に変化した。アオコが生え始めた。
・6月22日  植え替え7日目（図２５）。
養液の緑色が少しずつ濃くなっている。黒色ウレタン培地は変化なし。
・6月27日  植え替え12日目。
0養液の色に大きな変化なし。雨が続き、晴れの日が少ないため、水菜の成長が遅い。
・7月6日  植え替え21日目（図２６）。
養液の緑色が少し濃くなった。晴れ間が戻り、アオコが増えている。
・7月8日  植え替え23日目（図２７）。
黒色ウレタン培地に変化があった。ウレタン培地の上（葉が伸びている方）の表面の色が、深緑色に変化している。その他、側面などの色の変化は見られなかった。
・7月12日  植え替え27日目（図２８）。
養液の緑色が濃くなっている。
（１−２）結果
植え替え5日目から徐々に養液に変化があり、27日目になると緑色が濃くなった。黒色ウレタン培地は、植え替え23日目に変色が確認できた。しかし、軽く見ただけでは変色を確認しづらく、白色ウレタン培地に比べると見た目の清潔感を保つことが出来ていると考えられる。
（２−１）黒色ウレタンスポンジ30角と、通常使用されている白色ウレタンスポンジ30角を使用し、植物の成長とともにアオコの発生の観察、比較
・2016年6月21日  黒色ウレタン培地と白色ウレタン培地にそれぞれエゴマの種を播種した（図２９）。
・6月27日  播種して6日目。
黒色ウレタン培地、白色ウレタン培地ともに発芽した。
・6月30日 播種して9日目（図３０）。
双葉が出て、黒色ウレタン培地、白色ウレタン培地の両方のエゴマが同時に成長している。アオコは出ていない。
・7月5日 播種してから14日目（図３１）。
双葉が成長しだし、養液を与え始めると、数日でアオコが発生した。白色ウレタン培地は緑がかってきた。ウレタン培地の内部から変色している。
・7月8日  播種してから17日目。
日に日に、白色ウレタン培地が緑色に変色している。
・7月12日  播種してから21日目（図３２）。
すっかり、白色ウレタン培地の色が変わってしまった。黒色ウレタン培地は、特に変色していない。
・7月14日  播種してから23日目（図３３）。
かなり成長してきた。黒色ウレタン培地、白色ウレタン培地での成長率は、ほぼ同じで、アオコについては、白色ウレタン培地が変色してしまったが、黒色ウレタン培地は変化していない。
（２−２）結果
白色・黒色ウレタン培地ともに発芽し、成長した。色による成長の違いは見られなかったが、成長過程で必要な養液を与えると、数日で白色ウレタンにアオコがつき始め、日に日に緑色に変色した。一方、黒色ウレタンは23日間では変色しなかった。
４．考察
上記２つの実験結果として、黒色ウレタン培地は、白色ウレタン培地よりもアオコによる変色がしづらいことが分かった。変色しづらい理由として、変色時に色の識別がしづらいことがあげられる。また黒色が光を吸収し、白色ウレタン培地と比べ、ウレタン培地の内部まで光が達さないためと考えられる。培地の色を変えることで、アオコの対策になるものと考えられる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：水耕栽培用定植板                          ２：水耕栽培装置
１０：支持体                                  １２：上板部
１４：下板部                                  １６：隔壁
１８：空洞                                    ２０：反射部材
３０：孔                                      ５０：培地
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018061465.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
2018061465.tif 000020
【図１８】
2018061465.tif 000021
【図１９Ａ】
2018061465.tif 000022
【図１９Ｂ】
2018061465.tif 000023
【図２０Ａ】
2018061465.tif 000024
【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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