(57)【要約】【課題】  薬用木本類を安定して栽培することができる水耕栽培システムを提供する。【解決手段】  水槽２の一方の辺には、複数の穴が設けられた給水路１１が設置されている。水槽２は、給水路１１が設けられている辺、すなわち、養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度（図中αで示される角度）だけ傾斜するように設置されている。この角度は、水槽２の大きさ、養液の流量、および、必要とされる養液の流速に基づいて、実験的経験的に求められるものである。養液の上流側が高くなるように水槽２を傾斜させて設置することにより、養液の流速は増し、養液が水槽２内のいずれかの場所で滞ることを防ぎ、細菌や藻の繁殖を抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型の水槽と、
前記水槽を保持するフレームと、
前記水槽に、薬用木本類の成長に必要な栄養分を含む養液を供給する給水路と、
前記薬用木本類の苗を固定させ、前記水槽上部に配置されるトレイと、
前記トレイに固定された前記薬用木本類の苗に光を照射する照明と
を備え、
前記水槽は、前記養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度だけ傾斜するように設置される
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項２】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記トレイは、前記養液の水面に接することなく設置される
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項３】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記トレイは、前記養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度だけ傾斜するように設置される
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項４】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記給水路には、前記養液を前記水槽に流すための複数の穴が設けられ、
前記穴は、水平よりも所定の角度だけ上向きとなる位置に開けられている
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項５】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記給水路は、前記養液の排出角度が、前記水槽の上流側の側面に対して０〜４５度となるように、前記養液を前記水槽に供給する
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項６】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記照明は、前記照明の背面と前記フレームとが接触しないように設置される
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項７】
請求項６に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記照明は、前記水槽に対する高さが可変である
ことを特徴とする薬用木本類の水耕栽培システム。
【請求項８】
請求項１に記載の薬用木本類の水耕栽培システムにおいて、
前記水槽は金属製である
ことを特徴とする薬用木本類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、薬用木本類の水耕栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の成長に必要な栄養分を含む養液を人工的に与えることにより植物を栽培するもののうち、一般的な培土などの固形培地を用いないものは、水耕栽培と称される。いわゆる植物工場とは、内部環境をコントロールした閉鎖的または半閉鎖的な空間で植物を計画的に生産するシステムにより構成されており、そのほとんどが水耕栽培により植物を生産している。閉鎖的な環境で植物を栽培する植物工場においては、害虫などが付きにくく、農薬を使用することなく、安定して植物を生産することが可能である。
【０００３】
また、薬用木本類の一例として、例えば、桑は、その根皮は、桑白皮という生薬として用いられるほか、葉にも豊富な栄養成分が含まれることが分かっており、熱処理や乾燥等を行った後、粉末化して、飲料（茶）として利用されている（例えば、特許文献１）。桑以外にも、薬用に用いられる木本類には、例えば、イチイ、イチョウ、キハダ、サンショウ、トチュウ、ナンテン、キササゲ、ムクゲ、バクチノキ、クスノキ、ホウショウ、クロモジ、ウメ、アンズ、カリン、ビワ、スモモ、ダイダイ、ナツミカン、ゴシュユ、モリンガ、紅豆杉、タラ、メグスリノキ、キハダなどがあげられる。生薬としての薬用木本類は、根茎が用いられることが多かったが、近年では、根茎以外の地上部の食品応用が盛んになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−００２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水耕栽培は、従来、野菜を中心に行われており、例えば、桑などの薬木本類を水耕栽培することが可能な技術は確立されていない。
【０００６】
植物工場を建設するためには高額な初期費用が必要であり、また、一般的な農業とは異なり空調や照明等に電気を使用する必要があるため、生産中のランニングコストも必要となる。そのため、水耕栽培可能な植物の中でも、植物工場において採算がとれる商品として生産されている植物は、従来、葉菜類や、一部のハーブ類が中心であった。
【０００７】
また、一般的な培土を用いて自然状態で栽培されている木本類は、年に１度の新芽などの限られた時期を除いては葉や茎は固く、食材等の利用には向かない。さらに、自然状態で栽培されている木本類は、虫害や環境汚染などで、洗浄、選別、加熱などの煩雑な処理なしには食用として利用することができない。また、木本類の根は、自然状態では長期の育成機関が必要であり、更に、洗浄、選別、加熱処理などの煩雑な処理なしには食用として利用することができない。
【０００８】
生薬としても利用可能なだけでなく、食品応用が盛んな、例えば桑などの薬用木本類を、環境を管理することが可能な水耕栽培によって、桑の生育を促進すると共に、虫害の影響を受けることなく、通年、安定して栽培することが可能となれば、可食性機能素材として今後のさらなる応用が見込まれ、植物工場において採算がとれる商品として非常に有望である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、可食性機能食材等を容易に開発することの可能な薬用木本類を安定して栽培することができる、薬用木本類の水耕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】
上記課題を解決するために、本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの第１の側面は、薄型の水槽と、水槽を保持するフレームと、水槽に、薬用木本類の成長に必要な栄養分を含む養液を供給する給水路と、薬用木本類の苗を固定させ、水槽上部に配置されるトレイと、トレイに固定された薬用木本類の苗に光を照射する照明とを備え、水槽は、養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度だけ傾斜するように設置されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、トレイが、養液の水面に接することなく設置されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、トレイが、養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度だけ傾斜するように設置されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、給水路には、養液を水槽に流すための複数の穴が設けられ、穴が、水平よりも所定の角度だけ上向きとなる位置に開けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、給水路が、養液の排出角度が、水槽の上流側の側面に対して０〜４５度となるように、養液を前記水槽に供給することを特徴とする。
【００１５】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、照明が、照明の背面とフレームとが接触しないように設置されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、照明は、水槽に対する高さが可変であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の薬用木本類の水耕栽培システムの他の側面は、水槽が金属製であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、水耕栽培によって、薬用木本類を安定して栽培することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】薬用木本類の水耕栽培システムの正面概略図である。
【図２】図１に対して９０度横から見た場合の概略図である。
【図３】水槽２について説明するための図である。
【図４】水槽２について説明するための図である。
【図５】給水路１１の断面図である。
【図６】給水路２５２について説明するための図である。
【図７】トレイ３１について説明するための図である。
【図８】トレイ３１について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態の薬用木本類の水耕栽培システムの一例として、桑の水耕栽培システムについて、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００２１】
薬用木本類には、桑以外にも、例えば、イチイ、イチョウ、キハダ、サンショウ、トチュウ、ナンテン、キササゲ、ムクゲ、バクチノキ、クスノキ、ホウショウ、クロモジ、ウメ、アンズ、ビワ、カリン、スモモ、ダイダイ、ナツミカン、ゴシュユなどがある。例えば、桑、イチイ、イチョウ、ビワなどは、その葉が、薬用や食用（飲用を含む）として用いられてきた。
【００２２】
図１は、桑の水耕栽培システムの正面概略図、図２は、図１に対して９０度横から見た場合の概略図である。
【００２３】
多段に構成されたフレーム１には、複数の水槽２−１〜２〜８と照明３−１〜３−１６が取り付けられている。フレーム１は、水槽２−１〜２〜８と照明３−１〜３−１６が取り付けられるのに十分な強度と構造を有していれば、どのような形状であっても構わない。
【００２４】
水槽２−１〜２〜８は、例えば、４ｃｍ程度の薄い水槽であり、フレーム１上に設置される。これ以降、特に区別する必要がない場合は、水槽２−１〜２〜８を総称して、水槽２と称する。野菜類よりも大型となる桑を生育するための水槽２は、アルミニウムやステンレス等の金属で製造すると好適である。水槽２に金属を用いて製造した場合、曲げや溶接で成形することにより、樹脂製の水槽を製造するときに必要な型を用いることなく、容易に底面積を広く（例えば、一辺が１．３ｍ程度）することができる。
【００２５】
また、水槽２を金属で製造した場合、樹脂製のものと比較して、腐食に強く、熱伝導性の良さから水温が上昇しにくいため、菌や藻の発生を抑制することができる。水槽に用いる金属としては、例えば、ニッケルおよびクロムを含むステンレス鋼材であるSUS304（18Cr-8Ni、18クロムステンレス）などを用いると好適である。SUS304は、耐熱鋼として最も広く普及している鋼種であり、クロムを含んでいることから、表面に保護力の強い酸化膜を生成することにより、耐食性が向上し、錆に強いほかに、溶接性、強度等に優れている。
【００２６】
さらに、水槽２を金属で製造した場合、木本類の生育に十分な広さを確保するために底面積を広くした場合にも、底面のたわみが発生しにくいので、植物、すなわち、桑の成長に必要な栄養分を含む養液の流れの停滞を抑制することができ、好適である。また、ここでは、１段に２列、４段で合計８個の水槽２が１つのフレーム１に設置されているものとして図示したが、１つのフレーム１に設置される水槽２の数は、この限りではない。
【００２７】
照明３−１〜３−１６は、それぞれの水槽２の表面をまんべんなく照射可能なように取り付けられている。これ以降、特に区別する必要がない場合は、照明３−１〜３−１６を総称して、照明３と称する。照明３としては、例えば、全光束が３０００〜５０００lm程度の蛍光灯を用いると好適である。照明３は、その背面がフレーム１に接触するのではなく、例えば、フレーム１の一部に吊り下げるなどして、フレーム１と一定以上の距離が保たれるように設置される。照明３を、水槽２を設置するフレーム１と接触させないことにより、ヒートシンク等の放熱材量を用いることなく、照明３から発生される熱を容易に放熱することができるため、水槽２内の水温の上昇を防ぐことができ、好適である。上述したように、熱伝導率のよい金属製の水槽２を用い、照明３をフレーム１と接触させないことにより、水槽２内の水温を、ほぼ、室温と変わらない温度に保つことが可能となる。
【００２８】
さらに、照明３をフレーム１に吊り下げる場合、例えば、鎖など、照明３と植物との距離を調整可能なものを利用すると、植物の成長に合わせて照明３の高さを変更することが容易となり、好適である。桑などの木本類は、従来の水耕栽培において広く栽培されてきた野菜類とは異なり、大型に成長する。また、人工の照明を用いて植物を栽培するにあたっては、照明を葉焼けしない程度にできるだけ葉に近くする（例えば、葉に対して２〜３cm程度離れた位置）ことにより、葉に十分な光と熱を与えると、植物の生育に良い影響がある。このように、鎖などを用いて、照明３と植物との距離を変更することにより、植物の成長に合わせた最適な照明が可能となり、好適である。
【００２９】
なお、ここでは、１つの水槽２に対して２つの照明３を用いるものとして図示したが、１つの水槽２に対して用いられる照明３の数はこの限りではない。
【００３０】
ポンプ４は、植物の成長に必要な栄養分を含む養液を、水路５を経由させて、最上段の水槽２に対して供給する。最上段の水槽２（図１および図２では、水槽２−１および２−２）を流れて排出された養液は、次段の水槽２（図１および図２では、水槽２−３および２−４）に流れ、最終的に最下段の水槽２（図１および図２では、水槽２−５および２−６）から排出された養液は、ポンプ４に回収され、再び、最上段の水槽２に供給される。
【００３１】
図３に、水槽２を上面から見た図、図４に水槽２の側面断面図を示す。
【００３２】
水槽２の一方の辺には、複数の穴が設けられた給水路１１が設置され、他辺には、排水口２２−１および２２−２と排水路２３が配置されている。植物の成長に必要な栄養分を含む養液は、ポンプ４からくみ上げられ、水路５を経由して、最上段の水槽２（図１および図２では、水槽２−１および２−２）の給水路１１に供給される。水槽２は、図４に示されるように、給水路１１が設けられている辺、すなわち、養液の上流側が高くなるように、水平よりも所定の角度（図中αで示される角度）だけ傾斜するように設置されている。この角度は、水槽２の大きさ、養液の流量、および、必要とされる養液の流速に基づいて、実験的経験的に求められるものである。養液の上流側が高くなるように水槽２を傾斜させて設置することにより、養液の流速は増し、養液が水槽２内いずれかの場所で滞ることを防ぎ、細菌や藻の繁殖を抑制することができる。
【００３３】
水槽２を、水平よりも所定の角度（図中αで示される角度）だけ傾斜するように、フレーム１に設置するには、例えば、フレーム１の水槽２を保持する部分にあらかじめ角度をつけるようにしてもよいし、水槽２を保持する部分の角度を変更可能な構造を有するものとしてもよい。また、例えば、フレーム１の水槽２を保持する部分は水平状態とし、所定のスペーサー（図示せず）などを、水槽２の給水路１１が設けられている辺の下部に設置することにより、水槽２を、水平よりも所定の角度（図中αで示される角度）だけ傾斜させてもよい。
【００３４】
給水路１１には、複数の穴が設けられ、供給された養液を水槽２内に供給する。給水路１１の穴の数や形状は、水槽２の大きさや、必要とされる養液の流量および流速によって、実験的経験的に求められるものである。また、給水路１１の穴は、図５に示されるように、水平よりも所定の角度（図中βで示される角度）だけ上を向いている。これにより、養液が水槽２内に排出されるときに溶存酸素量を増加させることが可能となる。
【００３５】
水槽２内を流れた養液は、排水口２２−１および２２−２を通り、排水路２３に排出され、下段の水槽２の給水路１１に供給される。以下、排水口２２−１および２２−２を特に区別する必要がない場合は、排水口２２と総称する。排水口２２の数、位置、および、形状は、水槽２の大きさや、必要とされる養液の深さおよび流量によって、実験的経験的に求められるものである。排水路２３に排出された養液は、次段の水槽２の給水路１１に供給され、最終的に、ポンプ４に回収される。
【００３６】
水槽２の上面には、ブリッジ２１が設けられており、後述するトレイ３１を、１つの水槽２の上面に複数配置することが可能である。なお、水槽２の大きさや水槽２の１つあたりのトレイ３１の配置数によっては、ブリッジ２１は省略可能である。
【００３７】
以上説明した水槽２は、水深が浅く、養液が入った状態であっても軽量であるため、水槽２を高い位置に設置することが容易であり、フレーム１を多段構成することが可能となる。また、この水槽２を流れる養液は、水深が浅く、さらに、給水路１１から水槽２への養液の供給時に溶存酸素量を増加させることができるため、根への酸素供給が容易となり、植物の良好な生育を促進することが可能となる。また、この水槽２では、養液が滞る場所がないため、菌や藻の発生を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、水槽２へ養液を供給する給水路１１に代わって、例えば、図６に示されるような給水路２５を用いるようにすることも可能である。植物の成長に必要な栄養分を含む養液は、ポンプ４からくみ上げられ、水路５を経由して、最上段の水槽２（図１および図２では、水槽２−１および２−２）の給水路２５に供給される。給水路２５は、水槽２５の上流側の側面からの角度θを０〜４５度（最適な角度θは、トレイにおける苗の配置や、植物の根の張り方などに基づいて、実験的経験的に決められる）とすると、水槽内に養液が滞る場所がなくなるため、好適である。水槽２内を流れた養液は、排水口２２を通り、排水路２３に排出され、下段の水槽２の給水路２５に供給される。
【００３９】
図７は、水槽２の上面にトレイ３１を配置した場合の上面概略図、図８は、その断面概略図である。
【００４０】
トレイ３１−１〜３１−４は、例えば、発泡スチロールやウレタン等で構成され、複数の穴を有している。本明細書においては、トレイ３１−１〜３１−４を特に区別する必要がない場合は、トレイ３１と総称する。
【００４１】
トレイ３１の穴には、それぞれ、桑の苗が嵌め込まれる。トレイ３１の大きさや、１つの水槽２に配置されるトレイ３１の数は、水槽２の大きさなどにより適宜作業しやすいように設計可能である。また、上述したように、水槽２にブリッジ２１が設けられていることにより、１つの水槽２に容易に複数のトレイ３１を配置することが可能となる。トレイ３１をブリッジ２１上に配置することにより、トレイ３１の下面が水面に接することを防ぐことができる。これにより、トレイ３１の下面にカビや藻が発生することを防ぐことができる。
【００４２】
また、水槽２の上流側に相当するトレイ３１の一片の下方に所定の高さのスペーサー４１を配置することにより、トレイ３１は、水槽２に対して所定の角度（図中γで示される角度）だけ傾斜するように設置されている。これにより、トレイ３１と養液水面の間の空間に風が入り込みやすくなり、トレイ３１の下面と水面との間の湿度が上昇しすぎることを抑制することが可能となる。
【００４３】
このような水耕栽培システムで生育される桑の葉は、虫害や紫外線の影響を受けないため、いわゆる新芽と同様に非常に柔らかである。すなわち、このような水耕栽培システムでは、通年、新芽と同様の柔らかく加工が容易な桑の葉を生産することが可能である。
【００４４】
また、このような水耕栽培システムで生育される桑の根は、いわゆるひげ根の状態となり、中央部分にコルク質が形成されることなく、非常に柔らかである。このため、このような水耕栽培システムで生育される桑の根は、加工が容易である。
【００４５】
更に、このような水耕栽培システムで生育される桑の枝も、非常に柔らかであるため、加工が容易である。
【００４６】
このようにして、これまでの技術では水耕栽培することができなかった桑などの薬用木本類を、水耕栽培により栽培することが可能となる。水耕栽培された桑の各部は、自然状態で栽培されている桑の各部と比較して、柔らかであり、加工が容易である。すなわち、このような水耕栽培システムで生育された薬用木本類は、葉、根、茎の全てを、煩雑な加工を行うことなく、食用や薬用に容易に利用することが可能である。加工が容易で栄養価の豊富な薬用木本類の各部は、従来と同様の薬用または食用の利用に加えて、例えば、菓子その他の食品や、茶その他の飲料などの幅広い分野で、煩雑な処理を行くことなく、さまざまな用途に利用可能である。
【００４７】
すなわち、このような水耕栽培システムでは、生薬としても利用可能なだけでなく、食品応用が盛んな薬用木本類を、水耕栽培によって安定して栽培することができるので、薬用木本類の葉、茎、根を、従来のような特殊加工を施すことなく可食性機能素材として容易に用いることが可能となる。
【００４８】
ここでは、桑などの薬用木本類の水耕栽培システムについて説明したが、この水耕栽培システムを他の植物の栽培に適用することが可能であることは言うまでもない。
【００４９】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…フレーム、
２…水槽、
３…照明、
４…ポンプ、
５…水路、
１１…給水路、
２１…ブリッジ、
２２…排水口、
２３…排水路、
２５…給水路、
３１…トレイ、
４１…スペーサー
【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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