(57)【要約】【課題】栽培する植物に提供する液体の種類に応じて植物による液体の吸収および液体から蒸発した気体の吸収をより均一に行われるようにすることができる植物水耕栽培装置を得ること。【解決手段】植物水耕栽培装置１００において、液体を溜めるための貯留容器１０１と、第１液体を前記貯留容器１０１に、第１水位で提供する第１液体供給機構Ｍ１と、第２液体を前記貯留容器１０１に、第２水位で提供する第２液体供給機構Ｍ２と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を溜めるための貯留容器と、
第１液体を前記貯留容器に、第１水位で提供する第１液体供給機構と、
第２液体を前記貯留容器に、第２水位で提供する第２液体供給機構と、
を備える、植物水耕栽培装置。
【請求項２】
前記貯留容器は、その内部に植物を収容する収容容器が配置されるように構成されており、前記第１水位は、前記収容容器内に前記第１液体が浸入する水位であり、前記第２水位は、前記収容容器内に前記第２液体が浸入しない水位である、請求項１に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項３】
前記第１液体供給機構は、前記貯留容器の底面から前記第１液体を供給するように構成されている、請求項１または２に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項４】
前記第２液体供給機構は、前記第１液体の供給位置よりも高い位置から第２気液を供給するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項５】
前記第１液体は、第１気体を液体中に混合した第１気液であり、前記第２液体は、第２気体を液体中に混合した第２気液である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項６】
前記第１気体が、酸素またはオゾンである、請求項５に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項７】
前記第２気体が、二酸化炭素である、請求項５または６に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項８】
前記第１気体および／または第２気体がマイクロバブルの状態である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項９】
前記第１気体および／または第２気体がナノバブルの状態である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１０】
前記第１液体供給機構と前記第２液体供給機構とを排他的に駆動するように制御する液体供給機構制御部を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１１】
前記第１液体供給機構が、酸素またはオゾンから第１気体を選択する第１気液制御部を備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１２】
植物の状態を検出するためのセンサーを備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１３】
前記貯留容器が、前記第１水位に対応する第１開口部と、前記第２水位に対応する第２開口部とを備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１４】
前記第１開口部は、前記第２開口部よりも高い位置に設けられる、請求項１３に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１５】
植物を収容する収容容器と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置とを備える、植物水耕栽培システム。
【請求項１６】
植物の栽培方法であって、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置、または請求項１５に記載の植物水耕栽培システムを用いて、植物を栽培する工程
を包含する、栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法に関し、特に、液体を溜める貯留容器に提供する液体の水位を液体の種類に応じて調整することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物栽培においては、栽培植物の収穫量を増大させるために、光合成量が増大するように二酸化炭素ガスを栽培植物に供給することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、炭酸水を作成群落上部からスプレー状に噴霧し、噴霧されたスプレー状の炭酸水をファンで送付して効率よく植物の葉に付着させるようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９９９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、簡便かつより効率的な植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究開発の結果、植物に水分を供給するための液体の貯留容器に対して、異なる液体を異なる水位で簡便に提供することによって、簡便かつ効果的な植物水耕栽培を行うことができることを見出して、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明は、以下の項目を提供する。
【０００８】
（項目１）
液体を溜めるための貯留容器と、
第１液体を前記貯留容器に、第１水位で提供する第１液体供給機構と、
第２液体を前記貯留容器に、第２水位で提供する第２液体供給機構と、
を備える、植物水耕栽培装置。
【０００９】
（項目２）
前記貯留容器は、その内部に植物を収容する収容容器が配置されるように構成されており、前記第１水位は、前記収容容器内に前記第１液体が浸入する水位であり、前記第２水位は、前記収容容器内に前記第２液体が浸入しない水位である、項目１に記載の植物水耕栽培装置。
【００１０】
（項目３）
前記第１液体供給機構は、前記貯留容器の底面から前記第１液体を供給するように構成されている、項目１または２に記載の植物水耕栽培装置。
【００１１】
（項目４）
前記第２液体供給機構は、前記第１液体の供給位置よりも高い位置から第２気液を供給するように構成されている、項目１〜３のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１２】
（項目５）
前記第１液体は、第１気体を液体中に混合した第１気液であり、前記第２液体は、第２気体を液体中に混合した第２気液である、項目１〜４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１３】
（項目６）
前記第１気体が、酸素またはオゾンである、項目５に記載の植物水耕栽培装置。
【００１４】
（項目７）
前記第２気体が、二酸化炭素である、項目５または６に記載の植物水耕栽培装置。
【００１５】
（項目８）
前記第１気体および／または第２気体がマイクロバブルの状態である、項目５〜７のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１６】
（項目９）
前記第１気体および／または第２気体がナノバブルの状態である、項目５〜７のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１７】
（項目１０）
前記第１液体供給機構と前記第２液体供給機構とを排他的に駆動するように制御する液体供給機構制御部を備える、項目１〜９のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１８】
（項目１１）
前記第１液体供給機構が、酸素またはオゾンから第１気体を選択する第１気液制御部を備える、項目１〜１０のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００１９】
（項目１２）
植物の状態を検出するためのセンサーを備える、項目１〜１１のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００２０】
（項目１３）
前記貯留容器が、前記第１水位に対応する第１開口部と、前記第２水位に対応する第２開口部とを備える、項目１〜１２のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【００２１】
（項目１４）
前記第１開口部は、前記第２開口部よりも高い位置に設けられる、項目１３に記載の植物水耕栽培装置。
【００２２】
（項目１５）
植物を収容する収容容器と、
項目１〜１４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置とを備える、植物水耕栽培システム。
【００２３】
（項目１６）
植物の栽培方法であって、
項目１〜１４のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置、または項目１５に記載の植物水耕栽培システムを用いて、植物を栽培する工程
を包含する、栽培方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡便かつより効率的な植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による植物水耕栽培システム１０００の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す植物水耕栽培システム１０００の外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１を透視して貯留容器１０１内に配置されている収容容器１００ａを示す斜視図である。
【図４】図４は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の平面図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ、図２に示す植物水耕栽培システム１０００をＡ２方向およびＢ２方向から見た構造を示す。
【図５】図５は、図４に示す収容容器１００ａを説明するための図であり、図５（ａ）は、収容容器１００ａを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａをＢ５方向から見た構造を示し、図５（ｃ）および図５（ｄ）はそれぞれ、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す収容容器１００ａを透視して収容容器１００ａの内部での栽培ユニット１２０の配置を示す。
【図６】図６は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａにおける収容トレイ１１０を説明するための図であり、図６（ａ）は、収容トレイ１１０を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す収容トレイ１１０をＢ６方向から見た構造を示し、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面の構造を示す。
【図７】図７は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａにおける栽培ユニット１２０を説明するための図であり、図７（ａ）は、栽培ユニット１２０を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す栽培ユニット１２０をＢ７方向から見た構造を示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＣ７−Ｃ７線断面の構造を示し、図７（ｄ）は、図７（ａ）に示す栽培ユニット１２０をＤ７方向から見た構造を示す。
【図８】図８は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の使用方法を説明するための図であり、収容容器１００ａを組み立てる様子を示す。
【図９】図９は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の使用方法を説明するための図であり、収容容器１００ａを植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１に配列する様子を示す。
【図１０】図１０は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００のスタンバイ状態（液体を供給する前の状態）を説明するための図であり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面の構造を示す。
【図１１】図１１は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の稼働状態（水Ｗが貯留容器１０１に供給されている状態）を説明するための図であり、図１１（ａ）および図１１（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【図１２】図１２は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１に供給された水Ｗが収容トレイ１１０の内側に流れ込む様子を示す図であり、図１２（ａ）および図１２（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【図１３】図１３は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１から収容トレイ１１０への水の流れが停止した状態を説明するための図であり、図１３（ａ）および図１３（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【図１４】図１４は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の稼働状態（炭酸水が容器本体１０１に供給されている状態）を説明するための図であり、図１４（ａ）および図１４（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明を、必要に応じて、添付の図面を参照して例示の実施例により説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。
【００２７】
（定義）
本明細書において、「マイクロバブル」とは、概ね気泡径が直径約１〜５０μｍ以下の気泡をいう。
【００２８】
本明細書において、「ナノバブル」とは、概ね気泡径が直径約１μｍ未満の気泡をいう。
【００２９】
（貯留容器）
本発明の貯留容器は、内部に植物収容容器を収納し、栽培される植物に供給される液体を貯留できる任意の容器であり得る。貯留容器は、代表的には上面が開口した容器であり、容器の形状および大きさは任意の形状および大きさであり得る。例えば、本発明の貯留容器の形状は直方体形状であってもよいし、円柱体形状であってもよい。１つの好ましい実施形態として、栽培する設置場所の形状および大きさに併せた形状とする。また本発明の貯留容器は、任意の材質のものであり得る。例えば、ステンレス鋼板などの金属であってもよいし、アクリルなどの樹脂で構成された樹脂製であってもよい。例えば、耐腐食性や加工容易性などの観点でステンレス鋼板を用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００３０】
本発明の貯留容器は、貯留された液体を排出するための任意の排出機構を備え得る。この排出機構は、貯留容器の底部に備えられた開口部であってもよいし、能動的に液体を排出するポンプのような装置であってもよい。
【００３１】
（液体供給機構）
本発明の装置は、第１水位で第１液体を、そして第２水位で第２液体を供給する任意の機構を含む。
【００３２】
代表的な実施形態において、本発明の装置は、第１水位で第１液体を供給する第１液体供給機構と、第２水位で第２液体を供給する第２液体供給機構とを含む。
【００３３】
第１液体は、第１気体を混合させた第１気液であり得る。この第１気体は、植物の根から浸透させるのに適した気体であれば任意の気体であり得る。例えば、植物の呼吸に必要な酸素であってもよいし、植物の肥料の要素となる窒素であってもよいし、植物の殺菌効果を奏するに適したオゾンであってもよいし、酸素および窒素を含む空気であってもよい。液体は、代表的には水である。
【００３４】
１つの実施形態において、第１液体供給機構は、酸素が混合された水（「酸素水」という。）と、オゾンが混合された水（「オゾン水」という。）との双方を貯留容器に供給し得る。酸素は植物の生育に好ましく、オゾンは植物の殺菌に好ましい。このように酸素とオゾンとは目的・用途が異なるため、第１液体供給機構は、酸素水とオゾン水とを別個に供給するが、本発明はこれに限定されない。第１液体供給機構によって供給される第１液体の、酸素水とオゾン水との切り替えは、手動で行ってもよいし、任意のセンサーやタイマーによって自動で行ってもよい。第１液体機構における当該センサーは、代表的には、植物の疾患や根における病原体の存在を検出するものであり得る。
【００３５】
１つの実施形態において、第１液体供給機構は、酸素濃度計測器によって計測された酸素濃度に応じて、供給する酸素水の酸素濃度を調整し得る。この酸素濃度計測器は、当該分野で公知の装置であり得る。酸素濃度計測器を有することにより、得られた計測結果に基づいて、液体供給機構によって供給される酸素水の所望の酸素濃度への調整が可能となるため、本発明の装置が酸素濃度計測器を有することが好ましい。
【００３６】
１つの実施形態において、第１液体供給機構は、オゾン濃度計測器によって計測されたオゾン濃度に応じて、供給するオゾン水のオゾン濃度を調整し得る。このオゾン濃度計測器は、当該分野で公知の装置であり得る。代表的な実施形態において、オゾン濃度計測器は、生成されたオゾン水に含まれるオゾンを真空引きにより気化させて濃度を計測する装置である。オゾン濃度計測器を有することにより、得られた計測結果に基づいて、液体供給機構によって供給されるオゾン水の所望のオゾン濃度への調整が可能となるため、本発明の装置がオゾン濃度計測器を有することが好ましい。
【００３７】
好ましい実施形態において、第１気液において、第１気体はマイクロバブルの状態で第１液体に混合されており、より好ましくは、第１気体はナノバブルの状態で第１液体に混合されている。第１液体に混合された第１気体の粒径をより小さくすることによって、第１気体（典型的には、酸素）の植物の根からの吸収が促進され、そして／または第１気体（典型的には、オゾン）による病原体の殺菌作用が増強され得る。また、酸素水またはオゾン水に含まれるマイクロバブルまたはナノバブルは、貯留容器内で圧壊する瞬間に活性酸素を発生させ、それによる殺菌効果も見込める。
【００３８】
第１気体がマイクロバブルまたはナノバブルの状態で第１液体に混合される実施形態においては、植物の根に第１気体が接触するまでバブルの状態を維持することが好ましいため、貯留容器の底部から第１液体を供給することが好ましい。底部から供給することにより、貯留容器内に供給される際に第１液体が貯留容器上に着水した際の衝撃で溶解した気泡が破損したり、空中を飛行時に空気を巻き込み大きな泡が発生することで微細気泡（マイクロバブルおよびナノバブル）が水面に浮上して消滅してしまうことを抑制することが可能となる。また、第１液体を貯留容器に向けて供給する供給口は、大きな開口（例えば、直径約１０ｍｍ〜約２５ｍｍ）とし、供給口を通過する際の水圧（例えば、約０．０１ＭＰａ〜約０．１ＭＰａ）を低くすること、もしくは密閉容器を介して水圧を減圧することがさらに好ましい。このようにすることにより、小さい開口（例えば、直径約１ｍｍ程度）で高い水圧（例えば、約０．３ＭＰａ以上）で第１液体を供給する場合の、供給口を通過する際の微細気泡（マイクロバブルおよびナノバブル）の破損を抑制することが可能となるからである。
【００３９】
加えて、第１液体には、第１気体の他に、植物の根から吸収されて植物の生育を促進する任意の養分が含まれてもよい。
【００４０】
第２液体は、第２気体を混合させた第２気液であり得る。この第２気体は、植物の光合成に必要な二酸化炭素であり得る。液体は、代表的には水である。代表的な実施形態において、本発明の第２液体供給機構は、二酸化炭素が混合された水（「炭酸水」という。）を供給し得る。
【００４１】
好ましい実施形態において、第１気液と同様に第２気液においても、第２気体はマイクロバブルの状態で第２液体に混合されており、より好ましくは、第２気体はナノバブルの状態で第２液体に混合されている。第２気液が炭酸水である場合、より小さな粒径のバブルとして供給されるほど、空気に触れてもすぐには放出されず、炭酸水から二酸化炭素が徐々に発生することになる。そのため、栽培する植物の周囲に緩やかに、かつ長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素が供給され得る。従来は、二酸化炭素を直接植物に向けて与えたり、炭酸水を植物に向けてスプレー状（ミスト状）で噴射する植物栽培装置が知られているが、このような従来の植物栽培装置と比較して、栽培する植物の周囲に緩やかに、長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素が供給される点は本発明の１つの利点であり得る。
【００４２】
第１気液（例えば、酸素水および／またはオゾン水）とは異なり、第２気液（例えば、炭酸水）は貯留容器への供給と同時に第２気体が植物の周囲に向けて放出され始めるのが好ましいため、貯留容器への供給時にバブルに衝撃を与えてもよい。二酸化炭素がマイクロバブルまたはナノバブルとして存在する実施形態において、炭酸水を滴下、吐出または放出することによって、貯留容器への供給時にバブルに衝撃が与えられ、二酸化炭素が水から放出されるため、好ましい。したがって、１つの具体的な実施形態において、第２気液供給機構による第２気液の供給口は、第１気液供給機構による第１気液の供給口よりも高い位置に存在する。
【００４３】
好ましい実施形態においては、第２気液供給機構は、浮遊しない液滴によって貯留容器に供給し得る。大気中に浮遊するスプレー状またはミスト状の場合は第２気液が外気に触れることですぐに液体に含まれる二酸化炭素が液体から放出されてしまうが、浮遊しない液滴とすることで二酸化炭素の早すぎる放出が抑制される。そのため、液滴が外気に触れても、そこに含まれた二酸化炭素がすぐに放出されることなく、ゆっくりと放出される。本発明は、このように炭酸水から二酸化炭素をゆるやかに放出させることによって、長時間にわたり安定して二酸化炭素を植物に供給することを企図する。さらに第２気液供給機構は、炭酸水の温度を上昇させる加熱手段を備えていてもよい。加熱手段により炭酸水の温度を上昇させることにより、炭酸水から二酸化炭素の気化を促進することが可能となる。加熱手段は第２液体を加温できる任意の手段であり得る。例えば、一つの実施形態において、第２液体を送出するポンプが発する熱を利用して第２液体の温度を徐々に上昇させる加熱手段がある。
【００４４】
第２液体供給機構による第２液体である炭酸水の供給開始・停止の切り替えは、手動で行ってもよいし、任意のセンサーやタイマーによって自動で行ってもよい。第２液体機構における当該センサーは、代表的には、植物水耕栽培装置内の日射を測定する照度センサや二酸化炭素濃度を測定するＣＯ２センサーなどであり得る。代表的な実施形態においては、例えば、タイマーにより予め設定した時間（例えば、朝６時から午後３時までの時間）、炭酸水の供給を行うように制御してもよい。第２液体供給機構によって供給される炭酸水における二酸化炭素の濃度は特に限定されないが、二酸化炭素濃度が高くなるとｐＨが低くなる。例えば、炭酸水濃度は約１０００ｐｐｍでｐＨ約４．５である。
【００４５】
本発明の液体供給機構は、第１液体と第２液体とをそれぞれ異なる水位（第１液体を第１水位で、第２液体を第２水位で）で供給し得る。第１液体が酸素水および／またはオゾン水であり、第２液体が炭酸水である本発明の好ましい実施形態においては、第１液体は植物の根に接触することが好ましく、第２液体は植物の根に接触しないことが好ましい。炭酸水は植物の根が酸素などを吸収するのを妨げ、根腐れなど傷つけてしまうリスクがあり得るからである。したがって、好ましい実施形態において、第１水位は、第１液体が植物を収容する収容容器内に侵入するような水位であり、第２水位は、第２液体が植物を収容する収容容器内には侵入しないような水位であり得る。
【００４６】
第１水位と第２水位との調整は、当該水位をそれぞれ超えないような位置に開口部を備えることによって達成されてもよいし、液体供給機構による第１液体または第２液体の供給量を調整することによって達成されてもよい。好ましい実施形態においては、第１水位に対応する位置に第１液体の排出のための開口部を設け、第２水位に対応する位置に第２液体の排出のための開口部を設けてもよい。代表的には、第１水位は第２水位よりも高い位置にあるが、好ましくはこれに限定されない。
【００４７】
第１液体供給機構と第２液体供給機構とは、排他的に駆動するようにしてもよい。これにより異なる液体である第１液体と第２液体とが混ざり合うのを回避することが可能となる。２つの液体供給機構の排他的な駆動は公知の制御機構によって達成され得る。
【００４８】
（植物収容容器）
本発明の植物を収容する容器は、水耕栽培に用いることができる任意の容器であり、少なくとも植物の根を内部に収容することができればどのようなものであってもよい。本発明の植物収容容器は、代表的には上面が開口した容器である。容器の形状および大きさは任意の形状および大きさであり得る。例えば、本発明の収容容器の形状は直方体状の形状であってもよいし、円柱体状の形状であってもよい。１つの好ましい実施形態において、収容容器の形状および大きさは、収容する植物の形状および大きさや収容容器を収納する貯留容器の形状および大きさに併せた形状および大きさとする。
【００４９】
また、収容容器は、一重の容器であってもよいし、第１液体を貯留する外容器と、外容器の中に収納され、植物の根を支持する内容器とを含む多重容器であってもよい。植物の根に対する通気性を確保して根腐れを防止するためや植物に対する第１液体の水位を調整可能とする観点などから、外容器と内容器とを含む多重容器とすることが好ましい。多重容器とした場合、内容器の底部には外容器に貯留される第１液体を植物の根に供給するための液体導入孔を有している。また、内容器は外容器に対して固定されていてもよいし、着脱可能であってもよい。植物の根切り作業などを容易に行うなどの観点で、内容器を外容器に対して着脱可能とすることが好ましい。外容器１つに内容器１つを収納するようにしてもよいし、外容器１つに複数の内容器を収納するようにしてもよい。
【００５０】
本発明の収容容器は、植物に対する第１液体の水位調整手段を備えることが好ましい。この水位調整手段は、代表的には、外容器に対する内容器の相対的な高さを調整することによって、内容器に収容される植物と、外容器に貯留される第１液体との位置関係を調整するものであり得る。水位調整手段としては、植物の高さを規定する突起もしくは外容器および内容器とは別体のスペーサが挙げられるが、これらに限定されない。水位調整手段は、外容器の上面に設けられてもよいし、かつ／または内容器の下面に設けられてもよい。このような水位調整手段を設けることにより、植物の高さを第１液体の水位に対して適切な位置に配設することが可能となる。さらに、外容器には、外容器内に貯留された第１液体を排出するための排出穴を設けてもよい。本発明の収容容器は、任意の材質のものであり得る。例えば、ステンレス鋼板などの金属であってもよいし、アクリルなどの樹脂で構成された樹脂製であってもよい。例えば、耐腐食性や軽量などの観点で樹脂を用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００５１】
（液体排出・循環機構）
本発明の装置は、第１液体供給機構によって貯留容器（収容容器を含む）に供給された第１液体および第２液体供給機構によって貯留容器に供給された第２液体を排出する任意の機構を含む。第１液体の排出と第２液体の排出とは、同一の機構によって行ってもよいし別個の機構によって行ってもよい。第１液体および第２液体の排出のための機構は、底部の開口部や液体吸出し用ポンプなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５２】
好ましい実施形態においては、排出した第１液体および第２をそれぞれ第１液体供給機構および第２液体供給機構に循環させて、排出した液体を再利用し得る。このためには、第１液体の排出と第２液体の排出とは、それぞれ別個の機構によって行うことが好ましくあり得る。
【００５３】
第１液体排出機構から排出された第１液体および第２液体排出機構から排出された第２液体は、再利用可能とするために、それぞれ第１液体供給機構および第２液体供給機構に戻すようにしてもよいし、植物水耕栽培システムの外部に排出するようにしてもよい。
【００５４】
上記のとおり、本発明はさらに、第１水位に対応する位置に第１液体の排出のための開口部を設け、第２水位に対応する位置に第２液体の排出のための開口部を設けてもよい。これらの開口部を設けることによって、第１水位を超えて供給された第１液体および第２水位を超えて供給された第２液体を排出することができ、意図した水位の調整が達成される。
【００５５】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による植物水耕栽培システム１０００の構成を説明するためのブロック図である。発明者は、図１に示す植物水耕栽培システム１０００を、「マルチステージ式ファインバブル栽培システム」と命名している。
【００５７】
実施形態１の植物水耕栽培システム１０００は、植物を収容する収容容器１００ａと、収容容器１００ａに収容された植物を水耕栽培する植物水耕栽培装置１００とを有する。
【００５８】
植物水耕栽培装置１００は、酸素水Ｗ、オゾン水Ｏｗ、炭酸水Ｓｗなどの液体を溜めるための貯留容器１０１と、貯留容器１０１に第１水位で第１液体を提供する第１液体供給機構Ｍ１と、貯留容器１０１に第２水位で第２液体を提供する第２液体供給機構Ｍ２とを備えている。
【００５９】
第１液体供給機構Ｍ１は、第１気体を発生させる第１気体発生部１３と、第１気体発生部１３で発生する第１気体を外部から供給される水（液体）に混合させて第１液体を生成する第１液体生成部１２と、第１液体を溜める第１液体タンク１１と、第１液体タンク１１に溜まった第１液体を貯留容器１０１に送水する送水部１０とを有する。
【００６０】
本実施形態においては、第１気体は酸素またはオゾンであり、第１液体は酸素水またはオゾン水の酸素含有水の場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。ここで、第１液体タンク（酸素含有水タンク）１１には貯留容器１０１から回収された第１液体および第１液体生成部（酸素含有水生成部）１２から供給された酸素水Ｗまたはオゾン水Ｏｗが溜められ、第１液体タンク１１と第１液体生成部１２との間で酸素水Ｗまたはオゾン水Ｏｗが循環するようになっている。
【００６１】
第２液体供給機構Ｍ２は、第２液体を貯留容器１０１に供給する第２液体供給部２０を有する。さらに、第２液体供給機構Ｍ２は、貯留容器１０１から回収される第２液体を溜める第２液体タンク２１を有していてもよい。本実施形態においては、第２気体として二酸化炭素であり、第２液体を炭酸水とした場合について説明するが、これに限定されない。ここで、貯留容器１０１から回収され、第２液体タンク２１（炭酸水タンク）に溜まった炭酸水を第２液体供給部（炭酸水供給部）２０に戻して循環利用できるようにしてもよい。循環させることで、炭酸ガスが溶解した炭酸水を有効に利用することができる。
【００６２】
さらに、植物水耕栽培装置１００は、第１液体供給機構Ｍ１および第２液体供給機構Ｍ２を動作させるための操作部３０を有し、操作部３０から第１気体発生部１３、第１液体生成部１２、送水部１０、第２液体供給部２０には、これらを動作させるための操作信号Ｃ１３、Ｃ１２、Ｃ１０、Ｃ２０が出力されるようになっている。
【００６３】
さらに、貯留容器１０１は、貯留容器１０１内に収容容器１００ａを配置可能に構成されており、収容容器１００ａは、貯留容器１０１内に配置された収容容器１００ａに収容された植物に、貯留容器１０１に提供される液体が液体のままで、あるいは気体となって供給されるように構成されている。
【００６４】
なお、貯留容器１０１には、各種液体の水位を検出する水位検出センサーが設けられていてもよく、その場合、水位検出センサーの出力信号に基づいて送水部１０による酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗである酸素含有水の貯留容器１０１への供給および第２液体供給部２０による炭酸水Ｓｗの貯留容器１０１への供給が制御されるように植物水耕栽培装置１００を構成することが好ましい。
【００６５】
以下、植物水耕栽培システム１０００の具体的な構成について説明する。
【００６６】
図２〜図４はそれぞれ、図１に示す植物水耕栽培システム１０００の具体的構成を説明するための図であり、図２は、植物水耕栽培システム１０００の外観を示す斜視図、図３は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１を透視して貯留容器１０１の内部に配置されている収容容器１００ａを示す斜視図、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ、図２に示す植物水耕栽培システム１０００をＡ２方向およびＢ２方向から見た構造を示す平面図である。
【００６７】
この貯留容器１０１は、容器脚部１０１ａにより床面より一定高さに支持されている。貯留容器１０１には、長手方向に延びる対向する側壁に沿って炭酸水供給管１０３が取り付けられており、この炭酸水供給管１０３の一端は、連結ホースＨ１を介して炭酸水供給部２０に連結されている。炭酸水供給部２０には、炭酸ガスを水と混合して炭酸水Ｓｗを生成する炭酸混合機が用いられている。炭酸混合機には、微細気泡発生装置が設けられていてもよい。微細気泡発生装置は、微細気泡（マイクロバブルおよび／またはナノバブル）を発生する任意の装置であり得る。炭酸水に含む気体が微細気泡状態とすることにより、栽培する植物の周囲に緩やかに、長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素を供給することが可能となる。さらに、貯留容器１０１のうちの炭酸混合機が配置されている側の端部の下側には炭酸水タンク２１が配置されており、貯留容器１０１には、貯留容器１０１内から炭酸水Ｓｗを炭酸水タンク２１に排出するための第１の第２液体排出部である第１の炭酸水排出管１０５ａおよび第２の第２液体排出部である第２の炭酸水排出管１０５ｂが連結されている。第１の炭酸水排出管１０５ａおよび第２の炭酸水排出管１０５ｂにより第２液体排出機構を構成する。
【００６８】
ここで、第１の炭酸水排出管１０５ａの貯留容器１０１に連結された開口端は、貯留容器１０１の底面と一致しており、第２の炭酸水排出管１０５ｂの貯留容器１０１に連結された開口端は、貯留容器１０１の底面より所定寸法だけ高い位置まで突出している。第１の炭酸水排出管１０５ａおよび第２の炭酸水排出管１０５ｂにはそれぞれ第１の開閉バルブ１０５ａ１および第２の開閉バルブ１０５ｂ１が取り付けられている。従って、第１の開閉バルブ１０５ａ１を開けることにより、第１の炭酸水排出管１０５ａは、貯留容器１０１から炭酸水Ｓｗを抜き取るためのドレイン配管として機能し、第１の開閉バルブ１０５ａ１を閉じて第２の開閉バルブ１０５ｂ１を開けることにより、第２の炭酸水排出管１０５ｂは、貯留容器１０１内での炭酸水Ｓｗの水位を一定高さ（第２の炭酸水排出管１０５ｂの一端が貯留容器１０１の底面より突出する高さ）に制限するオーバーフロー配管として機能する。なお、第１の開閉バルブ１０５ａ１および第２の開閉バルブ１０５ｂは電磁弁など電動式開閉バルブでもよいし、手動式の開閉バルブでもよい。
【００６９】
さらに、第１の炭酸水排出管１０５ａおよび第２の炭酸水排出管１０５ｂの炭酸水タンク２１側の端部に、葉やゴミなどの異物を除去する炭素水排出フィルタ１０５ｃを取り付けてもよい。
【００７０】
さらに、貯留容器１０１の底面部の下側には、送水部１０に接続された送水管１０２が取り付けられている。ここで、送水管１０２は、貯留容器１０１の長手方向に沿って延びる送水幹管１０２ａと、送水幹管１０２ａと貯留容器１０１の底面部に形成された液体流入穴１０１ｂ（図９（ａ）参照）とを連結する送水枝管１０２ｃと、送水部１０である送水ポンプに送水幹管１０２ａを連結するための送水連結管１０２ｂと、送水幹管１０２ａに接続された送水連結管１０２ｂとを有する。この送水連結管１０２ｂの一端は送水幹管１０２ａに連結され、送水連結管１０２ｂの他端は、送水ポンプの吐出管１０ａに連結ホースＨ２を介して連結されている。送水連結管１０２ｂには開閉バルブ１０２ｂ１が設けられており、送水ポンプの吐出管１０ａにも開閉バルブ１０ａ１が設けられている。
【００７１】
貯留容器１０１のうちの炭酸混合機が配置されている側の端部とは反対側の端部の下側には、酸素含有水タンク１１が配置されており、貯留容器１０１には、貯留容器１０１内から酸素水Ｗまたはオゾン水Ｏｗを酸素含有水タンク１１に排出するための第１の第１液体排出部である第１の酸素含有水排出管１０４ａおよび第２の第１液体排出部である第２の酸素含有水排出管１０４ｂが連結されている。第１の酸素含有水排出管１０４ａおよび第２の酸素含有水排出管１０４ｂにより、第１液体排出機構を構成している。
【００７２】
ここで、第１の酸素含有水排出管１０４ａの貯留容器１０１に連結された開口端は、貯留容器１０１の底面と一致しており、第２の酸素含有水排出管１０４ｂの貯留容器１０１に連結された開口端は、貯留容器１０１の底面より所定寸法だけ高い位置まで突出している。第１の酸素含有水排出管１０４ａおよび第２の酸素含有水排出管１０４ｂにはそれぞれ第１の開閉バルブ１０４ａ１および第２の開閉バルブ１０４ｂ１が取り付けられている。
【００７３】
従って、第１の開閉バルブ１０４ａ１を開けることにより、第１のオゾン水排出管１０４ａは、貯留容器１０１から酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗを抜き取るためのドレイン配管として機能し、第１の開閉バルブ１０４ａ１を閉じて第２の開閉バルブ１０４ｂ１を開けることにより、第２の酸素含有水排出管１０４ｂは、貯留容器１０１内での酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗの水位を一定高さ（第２の酸素含有水排出管１０４ｂの一端が貯留容器１０１の底面より突出する高さ）に制限するオーバーフロー配管として機能する。なお、第１の開閉バルブ１０４ａ１および第２の開閉バルブ１０４ｂ１は電磁弁など電動式開閉バルブでもよいし、手動式の開閉バルブでもよい。
【００７４】
さらに、第１の酸素含有水排出管１０４ａおよび第２の酸素含有水排出管１０４ｂの酸素含有水タンク１１側の端部に、葉やゴミなどの異物を除去する酸素含有水排出フィルタ１０４ｃを取り付けてもよい。
【００７５】
酸素含有水タンク１１には、酸素含有水吸入管１１ａおよび酸素含有水吐出管１１ｂが取り付けられており、酸素含有水吐出管１１ｂは、送水ポンプ１０の吸水管１０ｂに連結ホースＨ３により連結されている。酸素含有水タンク１１の酸素含有水吸入管１１ａは、酸素含有水生成部１２の酸素含有水吐出管１２ｂに連結ホースＨ４により連結されている。酸素含有水吸入管１１ａおよび酸素含有水吐出管１１ｂにはそれぞれ、開閉バルブ１１ａ１および開閉バルブ１１ｂ１が設けられている。また、酸素含有水タンク１１内には、微細気泡発生装置１１ｃが設けられていてもよい。微細気泡発生装置１１ｃは、微細気泡（マイクロバブルおよび／またはナノバブル）を発生する任意の装置であり得る。微細気泡発生装置１１ｃで生成された微細気泡（マイクロバブルおよび／またはナノバブル）を含む酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗは、酸素含有水生成部１２の酸素含有水回収管１２ａに連結ホースＨ５により連結されている。この酸素含有水生成部１２には酸素発生部１３から酸素ガスＯｇおよびオゾンガスが供給されるようになっている。
【００７６】
ここで、第２の酸素含有水排出管１０４ｂの貯留容器１０１に連結された開口端の位置、つまり、貯留容器１０１の底面からの高さは、第２の炭酸水排出管１０５ｂの貯留容器１０１に連結された開口端の位置、つまり、貯留容器１０１の底面からの高さより高い。
【００７７】
これにより、貯留容器１０１に供給される酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗの水位は、貯留容器１０１に供給される炭酸水Ｓｗの水位よりも高くなり得る。
【００７８】
〔収容容器１００ａ〕
図５は、図４に示す収容容器１００ａを説明するための図であり、図５（ａ）は、収容容器１００ａを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａをＢ５方向から見た構造を示し、図５（ｃ）および図５（ｄ）はそれぞれ、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す収容容器１００ａを透視して収容容器１００ａの内部でのカップ状体１２２の配置を示す。
【００７９】
収容容器１００ａは、複数のカップ状体１２２を有する栽培ユニット１２０（内容器）と、栽培ユニット１２０を載せる収容トレイ１１０（外容器）とを有する。栽培ユニット１２０が収容トレイ１１０に収容されるように栽培ユニット１２０を収容トレイ１１０上に載せることにより、収容された植物に液体を供給するための収容容器１００ａが形成される。
【００８０】
〔収容トレイ１１０〕
図６は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａにおける収容トレイ１１０を説明するための図であり、図６（ａ）は、収容トレイ１１０を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す収容トレイ１１０をＢ６方向から見た構造を示し、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面の構造を示す。
【００８１】
収容トレイ１１０は、側壁部１１２と、側壁部１１２の下端に形成された底面部１１１と、側壁部１１２の上端縁に形成されたフランジ部１１３とを有し、収容トレイ１１０の上面は、栽培ユニット１２０を収容トレイ１１０の内部に出し入れするための開口となっている。収容トレイ１１０は、その内部に一定深さまで第１液体が溜まるように構成されている。
【００８２】
この収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さは、第２の炭酸水排出管１０５ｂの一端が貯留容器１０１の底面から突出する高さより高く、かつ、第２の酸素含有水排出管１０４ｂの一端が貯留容器１０１の底面から突出する高さより低い。これにより、貯留容器１０１に炭酸水Ｓｗを供給する場合に、第２の炭酸水排出管１０５ｂをオーバーフロー配管として機能させたとき、炭酸水Ｓｗが収容トレイ１１０の側壁部１１２を超えて収容トレイ１１０内に入り込むのを回避しつつ、収容トレイ１１０の周りでは炭酸水Ｓｗの水位を一定の水位に保つことができる。
【００８３】
また、貯留容器１０１に酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗを供給する場合に、第２の酸素含有水排出管１０４ｂをオーバーフロー配管として機能させたとき、貯留容器１０１に供給された酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗが収容トレイ１１０の側壁部１１２を超えて収容トレイ１１０内に侵入するようにすることができる。
【００８４】
なお、収容トレイ１１０が酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗにより完全に水没した状態でも、第２の酸素含有水排出管１０４ｂはオーバーフロー配管として機能するので、酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗが貯留容器１０１からあふれ出ることはない。
【００８５】
〔栽培ユニット１２０〕
図７は、図５（ａ）に示す収容容器１００ａにおける栽培ユニット１２０を説明するための図であり、図７（ａ）は、栽培ユニット１２０を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す栽培ユニット１２０をＢ７方向から見た構造を示し、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＣ７−Ｃ７線断面の構造を示し、図７（ｄ）は、図７（ａ）に示す栽培ユニット１２０をＤ７方向から見た構造を示す。
【００８６】
栽培ユニット１２０を構成する板状体１２１には縦横に並ぶように複数の開口１２１ａが形成されており、板状体１２１の下側には、複数の開口１２１ａに対応する位置にカップ状体１２２が取り付けられており、カップ状体１２２の内部が植物栽培部１２３となっている。図７に示す実施形態において、栽培ユニットの大きさは、複数のカップ状体を収納可能な大きさである場合を示しているが、これに限定されない。例えば、栽培ユニットの大きさの大きさを、一つのカップ状体を収納可能な程度の大きさとしてもよい。カップ状体１２２の底面部にはカップ状体１２２の内部に第１液体（例えば、酸素水Ｗあるいはオゾン水Ｏｗ）を導入するための液体導入穴１２２ａが形成されている。
【００８７】
栽培ユニット１２０は、収容トレイ１１０上に栽培ユニット１２０を載置した状態では、収容トレイ１１０に溜まった第１液体がカップ状体１２２の液体導入穴１２２ａから植物栽培部１２３に導入されるように構成されている。
【００８８】
〔植物水耕栽培システム１０００の使用方法〕
図８および図９は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の使用方法を説明するための図であり、図８は、収容容器１００ａを組み立てる作業を示し、図９は、収容容器１００ａを植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１に配列する作業を示す。
【００８９】
まず、栽培ユニット１２０の植物栽培部１２３に、例えば、イチゴやトマトなどの栽培する植物の根、茎、あるいは苗などを収容する。
【００９０】
次に、図８に示すように、収容トレイ１１０の内部に栽培ユニット１２０の複数のカップ状体１２２が収容されるように収容トレイ１１０上に栽培ユニット１２０を載せることにより、収容容器１００ａを組み立てる。
【００９１】
その後、図９に示すように、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１の底面上に収容容器１００ａを一定の間隔を空けて配置する。
【００９２】
これにより、植物水耕栽培システム１０００により植物の生育が可能な状態（スタンバイ状態）となる。
【００９３】
〔植物水耕栽培システム１０００の動作〕
図１０は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００のスタンバイ状態（液体を供給する前の状態）を示す図であり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【００９４】
植物水耕栽培システム１０００のスタンバイ状態では、図１０に示すように、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１には液体は供給されていない。
【００９５】
第１液体供給機構Ｍ１から第１液体として酸素水を貯留容器１０１に供給する場合、このスタンバイ状態で、第１の炭酸水排出管１０５ａの開閉バルブ１０５ａ１および第２の炭酸水排出管１０５ｂの開閉バルブ１０５ｂ１を閉じ、第１の酸素含有水排出管１０４ａの開閉バルブ１０４ａ１を閉じ、第２の酸素含有水排出管１０４ｂの開閉バルブ１０４ｂ１を開ける。
【００９６】
その後、第１液体供給機構Ｍ１から第１液体として酸素水が貯留容器１０１に供給されるように操作者が操作部３０を操作すると、酸素含有水生成部１２が動作することで、水に酸素が混合された酸素水Ｗが酸素含有水タンク１１に供給されて酸素含有水タンク１１に酸素水が溜まる。
【００９７】
酸素含有水タンク１１に溜まった酸素水が送水部１０により送水管１０２に送り出されると、酸素水Ｗが送水管１０２を通って貯留容器１０１の底面部に形成された液体流入穴１０１ｂ（図９参照）から貯留容器１０１の内部に供給される。これにより貯留容器１０１内には液体流入穴１０１ｂから酸素水Ｗが流れ込み、貯留容器１０１内に溜まった酸素水の水位が徐々に上昇することとなる。
【００９８】
図１１は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の稼働状態（酸素水Ｗが貯留容器１０１に供給されている状態）を説明するための図であり、図１１（ａ）および図１１（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【００９９】
図１１に示すように、貯留容器１０１の底面部の液体流入穴１０１ｂから貯留容器１０１に供給された酸素水Ｗの水位が、収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さに達するまでは、酸素水Ｗは収容トレイ１１０の内側には入り込まない。その後、貯留容器１０１に供給された酸素水Ｗの水位が上がって収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さを越えると、貯留容器１０１内に供給された酸素水Ｗが収容トレイ１１０の側壁部１１２を超えて収容トレイ１１０の内部に流れ込む。
【０１００】
図１２は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１に供給された酸素水Ｗが収容トレイ１１０の内側に流れ込む様子を示す図であり、図１２（ａ）および図１２（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【０１０１】
図１２（ａ）に示すように、貯留容器１０１に供給された酸素水Ｗの水位が収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さを越えると、収容トレイ１１０の内部に流れ込んで収容トレイ１１０の内部に酸素水Ｗが溜まる。
【０１０２】
収容トレイ１１０の内部に酸素水Ｗが溜まると、収容トレイ１１０内に配置されている栽培ユニット１２０のカップ状体１２２の液体導入穴１２２ａから植物栽培部１２３に酸素水Ｗが浸入することとなる。これによりカップ状体１２２に収容されている植物に酸素水Ｗが供給される。
【０１０３】
植物の呼吸に必要な量の酸素を含んだ酸素水Ｗが収容トレイ１１０内に溜まった時点で、操作者の操作あるいは水位検出センサーの検出出力により送水部１０が停止すると、貯留容器１０１から収容トレイ１１０内への酸素水Ｗの流入も止まる。
【０１０４】
図１３は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１から収容トレイ１１０への酸素水Ｗの流れが停止した状態を説明するための図であり、図１３（ａ）および図１３（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面を示す。
【０１０５】
図１３に示すように、送水部１０の停止により貯留容器１０１に溜まった酸素水Ｗの水位が収容トレイ１１０の側壁の高さを下回ると、貯留容器１０１から収容トレイ１１０への酸素水Ｗの流入が停止する。その後、貯留容器１０１に溜まった酸素水Ｗは、第１の酸素含有水排出管１０４を通して酸素含有水タンク１１に排出される。
【０１０６】
これにより、植物水耕栽培システム１０００は、図１０に示すように、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１への第２液体の供給が可能なスタンバイ状態となる。
【０１０７】
この状態で、炭酸水Ｓｗを貯留容器１０１に供給する場合、第１の酸素含有水排出管１０４ａおよび第２の酸素含有水排出管１０４ｂの開閉バルブ１０４ａ１および１０４ｂ１を閉じ、第１の炭酸水排出管１０５ａの開閉バルブ１０５ａ１を閉じ、第２の炭酸水排出管１０５ｂの開閉バルブ１０５ｂ１を開けておく。これにより、貯留容器１０１に溜まる炭酸水Ｓｗの水位が、第２の炭酸水排出管１０５ｂの一端が貯留容器１０１の底面より突出する高さに相当する水位に設定されることとなる。
【０１０８】
その後、第２液体供給機構Ｍ２から第２液体として炭酸水Ｓｗが貯留容器１０１に供給されるように操作者が操作部３０を操作すると、炭酸水供給部２０としての炭素混合機が起動して炭酸水Ｓｗを炭酸水供給管１０３に送り出す。これにより炭酸水Ｓｗが炭酸水供給管１０３に形成された供給穴（図示せず）から滴下して貯留容器１０１内に溜まる。
【０１０９】
図１４は、図２に示す植物水耕栽培システム１０００の稼働状態（炭酸水が容器本体１０１に供給されている状態）を説明するための図であり、図１４（ａ）および図１４（ｂ）はそれぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面及びＹ−Ｙ線断面の構造を示す。
【０１１０】
炭酸水Ｓｗの貯留容器１０１への供給では、貯留容器１０１につながる第１の酸素含有水排出管１０４ａ、第２の酸素含有水排出管１０４ｂ、第１の炭酸水排出管１０５ａおよび第２の炭酸水排出管１０５ｂのうちの第２の炭酸水排出管１０５ｂの開閉バルブ１０５ｂ１のみが開いているので、第２の炭酸水排出管１０５ｂの一端が貯留容器１０１の底面部から突出する高さで炭酸水Ｓｗの水位が決まる。この場合、炭酸水Ｓｗの水位は、収容トレイ１１０の側壁の高さを越えない水位となっている。
【０１１１】
従って、炭酸水Ｓｗは図１４に示すように収容トレイ１１０を越えて栽培ユニット１２０に供給されることはなく、収容トレイ１１０の周りで蒸発した二酸化炭素が栽培ユニット１２０の植物栽培部１２３に収容されている植物の葉から吸収される。このため、栽培ユニット１２０の周辺では、長時間にわたって二酸化炭素濃度を一定に保つことができ、植物の光合成を効率よく行われることとなる。
【０１１２】
植物の光合成の時間帯が過ぎると、炭酸水供給管１０３による炭酸水Ｓｗの供給が停止し、第１の炭酸水排出管１０５ａの開閉バルブ１０５ａ１を開けることにより、貯留容器１０１に溜まっている炭酸水Ｓｗを炭酸水タンク２１に排出する。炭酸水Ｓｗは貯留容器などの装置の殺菌する効果を奏する。必要に応じて、貯留容器などの装置の殺菌を行う場合に、炭酸水Ｓｗを供給してもよい。殺菌するために炭酸水を供給する場合、二酸化炭素濃度が高いほど殺菌効果を得ることができるため、二酸化炭素濃度を高くしてもよい。
【０１１３】
その後、植物の生育状態に応じて殺菌などの処理を行う場合は、第１液体供給機構Ｍ１により収容トレイ１１０の内部にオゾン水Ｏｗを供給する。
【０１１４】
この場合、操作者は、第２の酸素含有水排出管１０４ｂの開閉バルブ１０４ｂ１を開け、第１の酸素含有水排出管１０４ａの開閉バルブ１０４ａ１、第１の炭酸水排出管１０５ａの開閉バルブ１０５ａ１、および第２の炭酸水排出管１０５ｂの開閉バルブ１０５ｂ１を閉じておく。これにより、貯留容器１０１に溜まるオゾン水Ｏｗの水位が第２の酸素含有水排出管１０４ｂの一端が貯留容器１０１の底面から突出する寸法により設定されることとなる。
【０１１５】
その後、操作者は、第１液体供給機構Ｍ１が収容トレイ１１０の内部にオゾン水Ｏｗを供給するように送水部１０を操作すると、酸素発生部１３が起動した状態で酸素含有水生成部１２が動作することで、オゾン水Ｏｗが酸素含有水タンク１１に供給されて酸素含有水タンク１１にオゾン水Ｏｗが溜まる。
【０１１６】
酸素含有水タンク１１に溜まったオゾン水Ｏｗが送水部１０により送水管１０２に送り出されると、オゾン水Ｏｗが送水管１０２を通って貯留容器１０１の底面部に形成された液体流入穴１０１ｂ（図９参照）から貯留容器１０１の内部に供給される。
【０１１７】
この場合、酸素水Ｗの供給で説明したように、図１１に示すように、貯留容器１０１の底面部の液体流入穴１０１ｂから貯留容器１０１に供給されたオゾン水Ｏｗの水位が、収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さに達するまでは、収容トレイ１１０の内側には入り込まない。その後、貯留容器１０１に供給されたオゾン水Ｏｗの水位が上がって収容トレイ１１０の側壁部１１２の高さを越えると、貯留容器１０１内に供給されたオゾン水Ｏｗが収容トレイ１１０の側壁部１１２を超えて収容トレイ１１０の内部に流れ込み、収容トレイ１１０の内部に流れ込んで収容トレイ１１０の内部にオゾン水Ｏｗが溜まる。
【０１１８】
収容トレイ１１０の内部にオゾン水Ｏｗが溜まると、収容トレイ１１０内に配置されている栽培ユニット１２０のカップ状体１２２の液体導入穴１２２ａから植物栽培部１２３にオゾン水Ｏｗが浸入することとなる。これによりカップ状体１２２に収容されている植物にオゾン水Ｏｗが供給され、殺菌が行われる。オゾン水Ｏｗは植物の殺菌以外に、貯留容器などの装置の殺菌効果も奏する。植物の殺菌に代えて、必要に応じて、貯留容器などの装置の殺菌を行う場合に、オゾン水Ｏｗを供給してもよい。
【０１１９】
植物の殺菌に必要な量のオゾンを含むオゾン水Ｏｗが収容トレイ１１０内に溜まった時点で、操作者の操作あるいは水位検出センサーの検出出力により送水部１０が停止すると、貯留容器１０１から収容トレイ１１０内への水の流入も止まる。
【０１２０】
図１３に示すように、送水部１０の停止により貯留容器１０１に溜まったオゾン水の水位が収容トレイ１１０の側壁の高さを下回ると、貯留容器１０１から収容トレイ１１０へのオゾン水の流入が停止する。その後、操作者が、第１の酸素含有水排出栓１０４ａの開閉バルブ１０４ａ１を開けることにより、貯留容器１０１に溜まったオゾン水は、第１の酸素含有水排出管１０４ａを通して酸素含有水タンク１１に排出される。
【０１２１】
これにより、植物水耕栽培システム１０００は、植物水耕栽培装置１００の貯留容器１０１への液体の供給が可能なスタンバイ状態となる。
【０１２２】
なお、実施形態では、第１の酸素含有水排出管１０４ａ、第２の酸素含有水排出管１０４ｂ、第１の炭酸水排出管１０５ａ、および第２の炭酸水排出管１０５ｂの開閉バルブの開閉や、送水部１０および炭酸水供給部２０の起動および停止を操作者が行う場合について説明したが、これらの操作は、タイマーや植物の状態を検知する各種センサーの出力に基づいて自動で行うようにしてもよい。
【０１２３】
例えば、植物の状態（例えば、病気や成長不良）を検出するセンサーを設け、操作部に搭載された制御装置により、その検出出力に基づいて殺菌のためのオゾン水Ｏｗを植物に供給したり、養分となる溶液を供給したりするようにしてもよい。
【０１２４】
また、貯留容器１０１への第１液体もしくは第２液体の供給を自動制御で行う場合は、第１液体供給機構Ｍ１と第２液体供給機構Ｍ２とを排他的に駆動するようにしてもよい。これにより異なる液体である第１液体と第２液体とが混ざり合うのを回避することが可能となる。
【０１２５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法の分野において、栽培する植物に提供する液体の種類に応じて植物による液体の吸収および液体から蒸発した気体の吸収をより均一に行われるようにすることができる植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法を実現することができるものとして有用である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  送水部
１０ａ  吸水管
１０ａ１  吸水管栓
１０ｂ  水吐出管
１０ｂ１  水吐出管栓
１１  酸素含有水タンク（第１液体タンク）
１１ａ  酸素含有水吸入管
１１ａ１  酸素含有水吸入管栓
１１ｂ  酸素含有水吐出管
１１ｂ１  酸素含有水吐出管栓
１１ｃ  微細気泡発生装置
１２  酸素含有水生成部（第１液体生成部）
１２ａ  酸素含有水回収管
１２ｂ  酸素含有水吐出管
１３  酸素発生部（第１気体生成部）
２０  炭酸水供給部（第２液体供給部）
２１  炭酸水タンク（第２液体タンク）
３０  操作部
１００  植物水耕栽培装置
１０１  貯留容器
１０１ａ  容器脚部
１０１ｂ  液体流入穴
１０２  送水管
１０２ａ  送水幹管
１０２ｂ  送水連結管
１０２ｂ１  送水連結管弁
１０２ｃ  送水枝管
１０３  炭酸水供給管
１０４ａ  第１の酸素含有水排出管
１０４ｂ  第２の酸素含有水排出管
１０４ｃ  酸素含有水排出フィルタ
１０５ａ  第１の炭酸水排出管
１０５ａ１、１０５ｂ１  開閉バルブ
１０５ｂ  第２の炭酸水排出管
１０５ｃ  炭酸水排出フィルタ
１００ａ  収容容器
１１０  収容トレイ（外容器）
１１１  トレイ底面部
１１２  トレイ側壁部
１１３  トレイフランジ部
１２０  栽培ユニット（内容器）
１２１  板状体
１２２  カップ状体
１２２ａ  液体導入穴
１２３  植物栽培部
１０００  植物水耕栽培システム
Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２０  制御信号
Ｈ１〜Ｈ５  連結ホース
Ｗ  酸素水
Ｏｗ  オゾン水
Ｓｗ  炭酸水
【図１】
2018174730.tif 000003
【図２】
2018174730.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018174730.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2018174730.tif 000011
【図１０】
2018174730.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2018174730.tif 000014
【図１３】
2018174730.tif 000015
【図１４】
2018174730.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月25日(2017.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を溜めるための貯留容器と、
第１液体を前記貯留容器に、第１水位で提供する第１液体供給機構と、
前記第１液体と異なる第２液体を前記貯留容器に、前記第１水位と異なる第２水位で提供する第２液体供給機構と、
を備え、
前記貯留容器は、その内部に植物を収容する収容容器が配置されるように構成されており、前記第１水位は、前記収容容器内に前記第１液体が浸入する水位であり、前記第２水位は、前記収容容器内に前記第２液体が浸入しない水位である、植物水耕栽培装置。
【請求項２】
前記第１液体供給機構は、前記貯留容器の底面から前記第１液体を供給するように構成されている、請求項１に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項３】
前記第２液体供給機構は、前記第１液体の供給位置よりも高い位置から第２気液を供給するように構成されている、請求項１または２に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項４】
前記第１液体は、第１気体を液体中に混合した第１気液であり、前記第２液体は、第２気体を液体中に混合した第２気液である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項５】
前記第１気体が、酸素またはオゾンである、請求項４に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項６】
前記第２気体が、二酸化炭素である、請求項４または５に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項７】
前記第１気体および／または第２気体がマイクロバブルの状態である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項８】
前記第１気体および／または第２気体がナノバブルの状態である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項９】
前記第１液体供給機構と前記第２液体供給機構とを排他的に駆動するように制御する液体供給機構制御部を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１０】
前記第１液体供給機構が、酸素またはオゾンから第１気体を選択する第１気液制御部を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１１】
植物の状態を検出するためのセンサーを備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１２】
前記貯留容器が、前記第１水位に対応する第１開口部と、前記第２水位に対応する第２開口部とを備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１３】
前記第１開口部は、前記第２開口部よりも高い位置に設けられる、請求項１２に記載の植物水耕栽培装置。
【請求項１４】
植物を収容する収容容器と、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置とを備える、植物水耕栽培システム。
【請求項１５】
植物の栽培方法であって、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の植物水耕栽培装置、または請求項１４に記載の植物水耕栽培システムを用いて、植物を栽培する工程
を包含する、栽培方法。