(57)【要約】【課題】収穫量を増大することができる植物栽培装置及び植物栽培方法を提供することを課題とする。【解決手段】太陽光を取り入れ可能な建造物３００と、前記建造物内３００に配置され、植物を水耕栽培する上部水耕栽培手段１と、前記上部水耕栽培手段１の下に配された一段または多段の下部水耕栽培手段５０を備えている。下部水耕栽培手段５０は筒状空間６０を有し、筒状空間６０内を照らす照明装置８２を有し、筒状空間６０内で植物を育成する。【選択図】図１
2019024452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を取り入れ可能な建造物と、前記建造物内に配置され、植物を水耕栽培する上部水耕栽培手段と、前記上部水耕栽培手段の下に配された一段または多段の下部水耕栽培手段を有し、
下部水耕栽培手段は筒状空間を有し、当該筒状空間内を照らす照明装置を有し、筒状空間内で植物を育成することを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
太陽光を取り入れ可能な建造物の中に設置される植物栽培装置であって、
植物を水耕栽培するものであって培養液の液面の高さが１６０ｃｍ以下に設置された上部水耕栽培手段と、前記上部水耕栽培手段の下に配された一段または多段の下部水耕栽培手段を有し、
下部水耕栽培手段は筒状空間を有し、当該筒状空間内を照らす照明装置を有し、筒状空間内で植物を育成することを特徴とする植物栽培装置。
【請求項３】
下部水耕栽培手段は複数の筒状部材が連結されて前記筒状空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
下部水耕栽培手段は植物の苗又は種が植えられた複数の養液槽と、養液槽を上流側から下流側に向かって順次移動させる搬送手段を有し、養液槽上で植物を成長させつつ搬送手段で養液槽を下流側に移動させるものであり、
複数の育苗ユニットを有し、前記育苗ユニットは両端が開放され周面を覆うことが可能なケースを有し、
複数の育苗ユニットのケースが連結されて前記筒状空間が形成され、
前記養液槽は、前記ケースで形成される一連の筒状空間に置かれ、前記養液槽は搬送手段によってケースを跨いで下流側に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の植物栽培装置。
【請求項５】
筒状空間内の環境を調節する空調手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の植物栽培装置。
【請求項６】
上部水耕栽培手段は１又は複数の上部養液槽を有し、当該上部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、
下部水耕栽培手段は１又は複数の下部養液槽を有し、当該下部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、
上部養液槽内の培養液を下部養液槽に供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の植物栽培装置。
【請求項７】
上部水耕栽培手段は１又は複数の上部養液槽と、植物保持具を有し、当該植物保持具に植物を装着し上部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、
下部水耕栽培手段は１又は複数の下部養液槽と、植物保持具を有し、当該植物保持具に植物を装着し下部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、
上部養液槽に使用する植物保持具は下部養液槽でも使用可能であり、下部養液槽に使用する植物保持具は上部養液槽でも使用可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の植物栽培装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の植物栽培装置を使用して植物を栽培することを特徴とする植物栽培方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の植物栽培装置を使用し、下部水耕栽培手段で幼苗を育成し、下部水耕栽培手段で成長させた苗を上部水耕栽培手段で育成することを特徴とする植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作物等の植物を栽培する植物栽培装置及び植物栽培方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農作物を栽培する方法として露地栽培とハウス栽培がある。ハウス栽培はビニールハウスや温室等の建造物内で農作物を栽培する方法である。
また農作物を建屋内で連続的に栽培する植物栽培装置が知られている。植物栽培装置は、作物工場や植物工場と通称される栽培形態に使用されるものである。即ち植物栽培装置は、人工照明を使用して植物に適度の日照を与えると共に、建屋内や室内を生育に適した温度や湿度に保って植物を育成する装置である。
植物栽培装置によると、日照や温度、水分、肥料濃度等が適度に制御された環境で農作物等を作ることができるので、露地栽培に比べて収穫に要する期間が短い。
また植物栽培装置の多くは水耕栽培によって植物を育成するものであり、露地栽培に比べて清潔である。さらに室内で植物を栽培するので害虫が付かず、無農薬で食用植物を栽培することができる。そのため植物栽培装置は、レタス等の皮を剥いたりせずに食する野菜を栽培するのに好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−６０５２９号公報
【特許文献２】特開２００１−７８５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したハウス栽培は、土を培地とする方法が一般的である。ここで本発明者らは、ハウス栽培によって水耕栽培を行うことを考えた。即ちビニールハウス等の建造物内で水耕栽培を行うことを考えた。
水耕栽培の方法としては、例えば培養液で満たされた培養槽に苗を固定した植物保持具を置き、苗の根を培養槽に浸して苗を成長させる。
例えばビニールハウス内で水耕栽培を行う場合は、培養槽をビニールハウス内に設置し、装着された植物保持具上の苗に太陽光を当てて成長させる。
ここで培養槽は、作業者が作業しやすい様に、所定の高さに設置した。例えば架台の上に培養槽を設けたり、培養槽に脚部を設けて培養槽を地面から離し、作業しやすい様に一定の高さを確保した。
【０００５】
本発明者らは、さらに収穫量を上げる方策について検討した。
本発明は、この検討の末に発明されたものであり、収穫量を増大することができる植物栽培装置及び植物栽培方法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】
上記した課題を解決するための態様は、太陽光を取り入れ可能な建造物と、前記建造物内に配置され、植物を水耕栽培する上部水耕栽培手段と、前記上部水耕栽培手段の下に配された一段または多段の下部水耕栽培手段を有し、下部水耕栽培手段は筒状空間を有し、当該筒状空間内を照らす照明装置を有し、筒状空間内で植物を育成することを特徴とする植物栽培装置である。
【０００７】
同様の課題を解決するためのもう一つの態様は、太陽光を取り入れ可能な建造物の中に設置される植物栽培装置であって、植物を水耕栽培するものであって培養液の液面の高さが１６０ｃｍ以下に設置された上部水耕栽培手段と、前記上部水耕栽培手段の下に配された一段または多段の下部水耕栽培手段を有し、下部水耕栽培手段は筒状空間を有し、当該筒状空間内を照らす照明装置を有し、筒状空間内で植物を育成することを特徴とするである。
【０００８】
上記した２態様の植物栽培装置では、上下に水耕栽培手段が設けられている。水耕栽培手段が設けられた建造物は、例えばビニールハウスであり、太陽光を取り入れることができる。本発明の植物栽培装置では、上部水耕栽培手段には太陽光が照射されるので、通常の水耕栽培と同様に農作物等を収穫することができる。
これに対して下部水耕栽培手段は、上部水耕栽培手段の陰となって太陽光の照射が十分ではないが、下部水耕栽培手段は、筒状空間を有し、筒状空間内を照らす照明装置が設けられている。そのため筒状空間で農作物等を成長させ、収穫することができる。
【０００９】
下部水耕栽培手段は複数の筒状部材が連結されて前記筒状空間が形成されていることが望ましい。
【００１０】
本態様の植物栽培装置は、複数の筒状部材が連結されて前記筒状空間が構成されている。そのため施工工事が簡単である。
【００１１】
上記した各態様において、下部水耕栽培手段は植物の苗又は種が植えられた複数の養液槽と、養液槽を上流側から下流側に向かって順次移動させる搬送手段を有し、養液槽上で植物を成長させつつ搬送手段で養液槽を下流側に移動させるものであり、複数の育苗ユニットを有し、前記育苗ユニットは両端が開放され周面を覆うことが可能なケースを有し、複数の育苗ユニットのケースが連結されて前記筒状空間が形成され、前記養液槽は、前記ケースで形成される一連の筒状空間に置かれ、前記養液槽は搬送手段によってケースを跨いで下流側に移動するものであることが望ましい。
【００１２】
本態様の植物栽培装置は、複数の育苗ユニットによって構成され、育苗ユニットをつなぎ合わせることによって栽培空間となる筒状空間が形成される。また養液槽は搬送手段によってケースを跨いで下流側に移動する。
ここで各育苗ユニットは、製造工場で製作することができる。
本態様では、各育苗ユニットは、製造工場で製作することを想定している。そして製造工場で製作された育苗ユニットを施工現場に搬入して連結し、植物栽培装置を完成させる。
本態様によると、施工現場における作業が大幅に低減される。そのため本態様の植物栽培装置は、設置工事が簡単である。
また育苗ユニットを取り外して修理を行えば、修理工事が大がかりなものとならない。
さらに連結する育苗ユニットの数を変えることによって装置の全長や育成期間の変更を行うことができる。
さらに環境調整は、一連の筒状空間内だけで足るので、調整対象の空間が小さく、環境調整に要するエネルギーが少なくて足る。
本態様の植物栽培装置は、害虫が侵入した場合の駆除についても容易である。即ち本態様によると、駆除対象となる空間が小さい上、害虫の成虫や幼虫、卵等がひそみ難いので、害虫が侵入した場合の駆除も容易である。
【００１３】
上記した各態様において、筒状空間内の環境を調節する空調手段を有することが望ましい。
【００１４】
上記した各態様において、上部水耕栽培手段は１又は複数の上部養液槽を有し、当該上部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、下部水耕栽培手段は１又は複数の下部養液槽を有し、当該下部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、上部養液槽内の培養液を下部養液槽に供給することが望ましい。
【００１５】
本態様によると、下部養液槽に対する培養液供給が容易である。
【００１６】
上記した各態様において、上部水耕栽培手段は１又は複数の上部養液槽と、植物保持具を有し、当該植物保持具に植物を装着し上部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、下部水耕栽培手段は１又は複数の下部養液槽と、植物保持具を有し、当該植物保持具に植物を装着し下部養液槽内の培養液に植物の根を浸して育成するものであり、上部養液槽に使用する植物保持具は下部養液槽でも使用可能であり、下部養液槽に使用する植物保持具は上部養液槽でも使用可能であることが望ましい。
【００１７】
本態様によると、部品を共用することができる。また上部水耕栽培手段と下部水耕栽培手段の間である程度成長した苗が設けられた植物保持具を載せ変えることもできる。
【００１８】
上記した植物栽培装置を使用して植物を栽培することが推奨される。
【００１９】
また上記した植物栽培装置を使用し、下部水耕栽培手段で幼苗を育成し、下部水耕栽培手段で成長させた苗を上部水耕栽培手段で育成することが推奨される。
【００２０】
幼苗は、環境変化に弱い。これに対して下部水耕栽培手段は筒状空間内で苗を育てるものであるから、環境変化が少なく、幼苗の生育に適している。
ある程度大きくなった苗は丈夫であるから、植物栽培装置の上部水耕栽培手段を使用し、太陽光によって成長させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の植物栽培装置及び植物栽培方法によると、収穫量の増大が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態の植物栽培装置（全体装置）の断面図である。
【図２】本発明の実施形態の植物栽培装置（内部栽培装置）の断面斜視図である。
【図３】植物栽培装置（内部栽培装置）の上部水耕栽培手段を支持枠に載せた状態における斜視図である。
【図４】図３の上部水耕栽培手段の分解斜視図である。
【図５】図３の上部水耕栽培手段の斜視図である。
【図６】（ａ）は図２の下部水耕栽培手段の斜視図であり、（ｂ）は下部水耕栽培手段をユニットごとに分離した状態を示す斜視図である。
【図７】下部水耕栽培手段を構成する育苗ユニットの内部構造を示す正面断面図である。
【図８】図７の育苗ユニットの内部構造を端部側から観察した斜視図である。
【図９】図７の育苗ユニットを上部側から透かして観察し内部構造を示す斜視図である。
【図１０】下部水耕栽培手段で採用される栽培トレイの分解斜視図である。
【図１１】（ａ）乃至（ｄ）は、図７の育苗ユニットに内蔵されている搬送手段によって栽培トレイを移動させる際の動作を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の植物栽培装置（全体装置）の断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態で採用する植物栽培装置（内部栽培装置）を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本発明の一つの実施形態は、図１の様な建造物３００と内部の栽培装置が組み合わされた植物栽培装置である。本発明のもう一つの実施形態は、図１、図２に示す様な建造物３００の中に設置される植物栽培装置である。
両者を区別するため、建造物３００を構成要件とし、建造物３００と内部の栽培装置が組み合わされた植物栽培装置を全体装置２００と称し、建造物３００の中に設置される植物栽培装置を内部栽培装置１００と称することとする。
【００２４】
本実施形態の全体装置（植物栽培装置）２００は、図１の様に建造物３００の中に内部栽培装置（植物栽培装置）１００が設置されたものである。
建造物３００は、具体的には例えばビニールハウスであり、太陽光を透過し、内部に太陽光を取り入れることができる。
【００２５】
本実施形態では、建造物３００内に同一構造の内部栽培装置（植物栽培装置）１００が２台、並列的に設置されている。
また内部栽培装置１００は、図２の様に構造の異なる水耕栽培手段１，５０が上下に設置されたものである。
即ち内部栽培装置１００は、植物を水耕栽培する上部水耕栽培手段１と、前記した上部水耕栽培手段１の真下に配された下部水耕栽培手段５０を有している。
【００２６】
上部水耕栽培手段１には上部に覆いがなく、外部から入光される太陽光が直接的に植物に当たり、光合成が行われる。
下部水耕栽培手段５０は、上部水耕栽培手段１の下にあるので太陽光は当らないが、図７の様に照明装置８２を備えており、照明装置８２が発する光によって植物を育成する。
下部水耕栽培手段５０は、筒状空間６０を有し、筒状空間６０を空調し、この中で水耕栽培を行うものである。下部水耕栽培手段５０では、筒状空間６０内に照明装置８２があり、照明の光によって植物を成長させる。
以下、説明する。
【００２７】
本実施形態の内部栽培装置１００は、支持枠２０を有し、当該支持枠２０に上部水耕栽培手段１を構成する上部養液槽３が設置されている。また支持枠２０の中途の高さに下部水耕栽培手段５０が支持されている。
【００２８】
上部水耕栽培手段１は、図１、図２、図３の様に支持枠２０の上面で支持されている。上部水耕栽培手段１自体は、図２、図３、図４の様に溝状の上部養液槽３と、植物保持具３０によって構成されている。
上部養液槽３は培養液で満たされ、筒状空間６０内に養液槽の液面があり、図５の様に植物保持具３０が複数浮かべられている。
上部養液槽３の高さは、図１の様に作業者が直接的に植物に触れることができる高さであり、上部養液槽３の最低高（裏板）Ｈが１５０ｃｍ以下であり、培養液の液面の高さは、１６０ｃｍ以下であることが望ましい。
また上部養液槽３の最低高（裏板）Ｈは、１４０ｃｍ以下であり、培養液の液面の高さは、１５０ｃｍ以下であることがさらに望ましい。
【００２９】
上部養液槽３は前記した様に溝状の水槽であり、底１３と、長手の側面１０ａ，１０ｂと、短手の側面１１ａ，１１ｂが壁で覆われており、上面が開放されている。
上部養液槽３は細長く、深さは浅い。上部養液槽３の内面は、防水処理が施されていて内部に水（培養液）を溜めることができる。
【００３０】
上部養液槽３の長手方向の一端近傍には、排水口８が設けられている。また上部養液槽３の長手方向の他端近傍には、培養液供給口３５が設けられている。
排水口８はオーバーフロー管７であり、開口部（排水口８）は、上部養液槽３の底１３から一定の高さの位置にある。
オーバーフロー管７は、上部養液槽３の底１３を上下に貫通する管であり、先端側の排水口８は上部養液槽３の底１３から立ち上がった位置にある。オーバーフロー管７の排水口８は、余剰の培養液を排出する機能を有し、上部養液槽３の液位を一定に保つ。
【００３１】
植物保持具３０は、比重の軽い素材で作られた板であり、複数の開口３１が設けられている。開口３１には植物の苗が保持される。植物保持具３０は、浮力が強く、単体で水に浮くばかりでなく、植物を保持した状態であっても沈まない。
植物保持具３０は、開口３１に植物が保持された状態で、上部養液槽３の培養液に浮かされる。
【００３２】
本実施形態では、上部養液槽３に植物保持具３０が複数浮かべられ、植物保持具３０は外力によって図５の矢印の方向に進められる。即ち上部養液槽３の水面を覆うように植物保持具３０が敷きつめられ、植物保持具３０が上部養液槽３の水面に浮かされている。そのため人力によって、上部養液槽３上の植物保持具３０を押すと、植物保持具３０は容易に移動する。即ち植物保持具３０は、筏のごとく上部養液槽３の水面に浮いており、上流側にある植物保持具３０を押すと、植物保持具３０は下流側に流れてゆく。また下流側に流れた植物保持具３０は、隣接する植物保持具３０を押し、当該植物保持具３０も下流側に流れる。結果的に、上部養液槽３に浮かべられた全ての植物保持具３０が下流側に流れてゆく。
【００３３】
本実施形態の上部水耕栽培手段１では、前記した様に上部養液槽３に培養液が満たされる。そして植物保持具３０の開口３１に植物の苗を保持させ、上部養液槽３の上流側に浮かべられる。その結果、上部養液槽３内の培養液に植物の根が浸り、水分や養分が植物保持具３０上の植物に吸収される。
上部水耕栽培手段１には、上部に覆いがなく、建造物３００に射し込んだ太陽光が直接的に植物保持具３０に保持された植物にあたり、植物は成長する。
【００３４】
そして上部水耕栽培手段１の終端で植物保持具３０を取り出し、成長した植物を収穫するか、あるいは植物保持具３０を再度他の上部水耕栽培手段１に搬入して苗をより大きく成長させる。
即ち、上部水耕栽培手段１の始端に苗を植えつけた植物保持具３０を挿入し、太陽光を苗の葉に当て、苗の根から上部養液槽３の培養液を吸収させて苗を育てる。そして上部養液槽３に浮かぶ植物保持具３０を押して下流側へ流し、ゆっくりと移動させる。植物保持具３０が一つの上部水耕栽培手段１の終端、あるいは複数の上部水耕栽培手段１を通過して終端に至った際には、苗は食用に供される程度に成長しており、植物保持具３０から収穫されて出荷される。
【００３５】
次に下部水耕栽培手段５０について説明する。
下部水耕栽培手段５０は、図１、図２の様に上部水耕栽培手段１の真下に位置にあり、上部水耕栽培手段１に沿って配置されている。
即ち下部水耕栽培手段５０は、前記した支持枠２０の中段の位置にある。
下部水耕栽培手段５０は、図２、図６の様に複数の育苗ユニット５２が直列に接続されて構成されたものである。なお図２、図６では、作図の関係上、個々の育苗ユニット５２の全長が実際よりも短く図示されている。実際の育苗ユニット５２はより全長が長い。
【００３６】
育苗ユニット５２は、両端が開放され周面を覆うことが可能なケース５３を有している。
ケース５３は、図７の様に円弧形状の屋根部６と、底面部１２と、これらを繋ぐ縦壁状の側面部５７，５８を有した筒状部材である。
ケース５３は、３ｍ前後の長さを有している。ケース５３の幅は、１ｍ程度である。ケース５３の両端は開放されている。長手方向の一方の開口を導入開口５６と称し、他方を排出側開口５１と称する。
ケース５３の屋根部６はステンレススチール等の錆びにくく、且つ熱伝導性に優れた素材で作られている。
屋根部６の峰の部分には管３６を設け、管３６から放水して屋根部６を冷却することもできる。
【００３７】
ケース５３内には、図７、図８の様にトレイ設置台６１と、直線移動部材６２と、照明装置８２と、給排水設備６３、及び換気用空気攪拌手段７６が設けられている。
さらに育苗ユニット５２は、ケース５３内に送風路形成部材６５が内蔵されている。
また本実施形態では、屋根部６の内面に図示しない反射板が取り付けられている。
【００３８】
本実施形態では、トレイ設置台６１と、直線移動部材６２によって栽培トレイ３８の下部養液槽４０を上流側から下流側に向かって順次移動させる搬送手段７０が構成されている。
トレイ設置台６１は、栽培トレイ３８を載せた状態で、栽培トレイ３８を滑り動かすことができるものである。
本実施形態ではトレイ設置台６１の載置部１４に多数のコロ６６が設けられている。載置部１４には、固定側係合突出部６７が設けられている。固定側係合突出部６７は、全体がバネ鋼で作られている。固定側係合突出部６７は、一端がトレイ設置台６１の載置部１４に固定され他端側が載置部１４から外側に突出する。固定側係合突出部６７は他端側がトレイ設置台６１の載置部１４から突出した状態で傾斜姿勢となっている。固定側係合突出部６７は、垂直方向に外力を受けると、載置部１４内に沈み、外力が無くなると、再び他端側が載置部１４から外側に突出する。
【００３９】
直線移動部材６２は、角棒状の長尺体である。直線移動部材６２は２列に配されている。直線移動部材６２は、長さの長い押圧部材であるとも言える。
直線移動部材６２には移動側係合突出部６８が設けられている。移動側係合突出部６８は、前記した固定側係合突出部６７と同等の構造及び機能を有するものである。
【００４０】
給排水設備６３は、栽培トレイ３８に培養液を供給する供給側配管４７と、栽培トレイからオーバーフローした培養液を回収する回収側配管３２によって構成されている。
供給側配管４７は、一本の主管３３と、主管３３から分岐された複数の枝管３７によって構成されている。
回収側配管３２は、培養液回収用樋４６を有している。
【００４１】
筒状空間６０の底面部１２には、換気用空気攪拌手段７６が設けられている。換気用空気攪拌手段７６は、一種のファンであり、モータ７７と羽根車７８（回転羽根）によって構成されている。羽根車７８は、モータ７７の出力軸に固定されており、モータ７７が回転することによって羽根車７８が回転する。
本実施形態では、換気用空気攪拌手段７６のモータ７７は、筒状空間６０の外部に設置されており、羽根車７８は筒状空間６０内であって底面部１２の近傍にある。
従ってモータ７７を回転することによって底面部１２の近傍で羽根車７８が回転する。
本実施形態では、換気用空気攪拌手段７６は、図８の様に一定の間隔をあけて複数設置されている。
【００４２】
また筒状空間６０の底面部１２には、図８の様に導風路形成部材８３が設置されている。導風路形成部材８３は、高さの低い壁である。
【００４３】
本実施形態で採用する育苗ユニット５２では、ケース５３内に送風路形成部材６５が内蔵されている。送風路形成部材６５は、樹脂で作られた本管８０と、本管８０の周囲に設けられた多数の開口及び本管８０に内蔵された小型送風機（図示せず）によって構成されている。
育苗ユニット５２は直線的に接続されるが、その際に隣接する本管８０も接続される。従って下部水耕栽培手段５０の筒状空間６０内に、送風路形成部材６５の本管８０が連通する。
本管８０は、図示しない空調機に接続されており、温度や湿度が調節された空気が開口８４から筒状空間６０内に供給され、筒状空間６０内が植物の成長に適した環境に維持される。
【００４４】
次に栽培トレイ３８について説明する。栽培トレイ３８は、ステンレススチール等の金属あるいは樹脂で作られたものであり、図１０の様に平面視が四角形の下部養液槽４０と、前記した植物保持具３０によって構成されている。
下部養液槽４０は小型であって水が漏らない構造であって上面が開放されたトレーである。本実施形態では、下部養液槽４０にはオーバーフロー管部９１ａ，９１ｂが設けられている。
【００４５】
次に、育苗ユニット５２を構成する各部材の位置関係及び栽培トレイ３８の位置関係について説明する。
図７に示すようにトレイ設置台６１及び直線移動部材６２は、ケース５３内の底の位置に配置されている。また前記した様に、２列の直線移動部材６２はトレイ設置台６１の内側部分にある。
【００４６】
給排水設備６３の供給側配管４７の主管３３は、側面部５８の上端近傍にある。
また給排水設備６３の枝管３７は、トレイ設置台６１の上に開口している。
また給排水設備６３の主管３３は、図７、図８の様に、連結管７１によって上部水耕栽培手段１の上部養液槽３の排水口８に接続されている。従って上部水耕栽培手段１の上部養液槽３から溢れ出た培養液が、連結管７１を経由して自然落下し、供給側配管４７に供給される。
給排水設備６３の培養液回収用樋４６は、側面部５８の近傍であって高さ方向には低い位置に取り付けられている。
【００４７】
下部水耕栽培手段５０は、複数の育苗ユニット５２を直列に接続して構成されたものである。複数の育苗ユニット５２は同じ形状、構造であり、一方の育苗ユニット５２のケース５３の排出側開口５１に、育苗ユニット５２のケース５３の導入開口５６が接続されている。
【００４８】
また隣接するケース５３内の直線移動部材６２同士が接続される。その結果、ケース５３内の直線移動部材６２が接続され、複数のケース５３内の直線移動部材６２が図１１の様に一連に繋がる。
そして外部に設置された図示しないモータを起動することによって直線移動部材６２をケース５３の長手方向（両端開口を結ぶ方向）に走行させることができる。
本実施形態では、図示しないモータによってケース５３内の直線移動部材６２が直線移動する。
【００４９】
また一つのケース５３内のトレイ設置台６１の長手方向端部と、隣接するケース５３内のトレイ設置台６１の長手方向端部は近接した位置にあり、複数のケース５３内のトレイ設置台６１の載置部１４が一連のトレイ走行面を構成する。
【００５０】
複数の育苗ユニット５２のケース５３が連結された結果、その内部に一連の筒状空間６０が形成される。下部水耕栽培手段５０の両端には何らかの扉や蓋が設置される。そのため筒状空間６０はほぼ閉塞空間となるが、筒状空間の密閉度はさほど高くはない。
【００５１】
栽培トレイ３８は、トレイ設置台６１に載置されるが、前記した給排水設備６３の枝管３７は、栽培トレイ３８の上に開口する。そのため枝管３７から培養液を排出すると、排出された培養液は全て栽培トレイ３８の中に入る。
【００５２】
次に下部水耕栽培手段５０の機能について説明する。
下部水耕栽培手段５０では、一連の筒状空間６０の一端側（上流側端部）から栽培トレイ３８を挿入する。なお栽培トレイ３８には予めレタス等の食用植物の苗が植えつけられている。本実施形態では、一つの育苗ユニット５２のトレイ設置台６１に４台の栽培トレイ３８が設置される。
【００５３】
栽培トレイ３８は、図９の様にケース５３内のトレイ設置台６１に載置される。
そして給排水設備６３の供給側配管４７によって栽培トレイ３８に培養液が供給され、オーバーフローした培養液は、培養液回収用樋４６に回収される。従って栽培トレイ３８内は、常に培養液で満たされる。
また照明装置８２によって苗の成長に要する光が供給される。本実施形態では、ケース５３の内面には、反射性の塗料が塗布されているから、ケース５３の内壁に当たった光も反射して苗に当たる。
さらに図示しない空調設備等によって、筒状空間６０内の温度、湿度及び二酸化炭素濃度が調節される。
【００５４】
筒状空間６０内に設置された栽培トレイ３８は、搬送手段７０によって一定時間ごとに下流側に移動させられる。例えば２４時間ごとに、搬送手段７０の直線移動部材６２を動作させ、栽培トレイ３８を排出側開口５１側に隣接する育苗ユニット５２に移動させる。
【００５５】
次に栽培トレイ３８を移動させる際の動作について図１１を参照しつつ説明する。
栽培トレイ３８は、前記した様にトレイ設置台６１に載置されており、トレイ設置台６１の載置部１４上を滑り動くことができる。
またトレイ設置台６１の載置部１４の内側には、搬送手段７０の２列の直線移動部材６２があり、栽培トレイ３８の辺部は、直線移動部材６２の上に被さっている。
この状態で、直線移動部材６２を図１１（ａ）の矢印の方向に動作させる。
【００５６】
ここで直線移動部材６２の移動側係合突出部６８は、図１１（ａ）の様に突出し、斜め姿勢となっている。また栽培トレイ３８の底は、図１０の様に凹凸形状である。
そのため、直線移動部材６２の移動側係合突出部６８を、導入開口５６側から排出側開口５１側に移動させると、移動側係合突出部６８の突端部が凹溝部４３の縦壁部分（係合部４５）と係合し、図１１（ｂ）の様に栽培トレイ３８を、導入開口５６側から排出側開口５１側に押し動かす。
その結果、各育苗ユニット５２内において、各栽培トレイ３８が下流側に向かって移動する。そして各育苗ユニット５２の最も下流側に位置する栽培トレイ３８が隣接する育苗ユニット５２に入る。
即ち栽培トレイ３８は当初の育苗ユニット５２のトレイ設置台６１から下流側に隣接した育苗ユニット５２のトレイ設置台６１に乗り移り、育苗ユニット５２を跨いで移動する。即ち本実施形態では、各ケース５３内の直線移動部材６２が結合され、全ての直線移動部材６２を動作させることによって栽培トレイ３８が育苗ユニット５２を跨いで下流側に移動する。
本実施形態では、各育苗ユニット５２内の栽培トレイ３８を搬送手段７０の直線移動部材６２によって順次先の育苗ユニット５２に送り出す。育苗ユニット５２には上流側から新たな栽培トレイ３８が搬入される。
【００５７】
その後、図１１（ｃ）の様に、直線移動部材６２を逆方向に移動し、移動側係合突出部６８を排出側開口５１側から導入開口５６側に移動させる。
その際に、直線移動部材６２の移動側係合突出部６８が、栽培トレイ３８の底と衝突するが、移動側係合突出部６８は、傾斜姿勢であって傾斜の下側から栽培トレイ３８と当接する。移動側係合突出部６８の傾斜面が栽培トレイ３８と当接するから、傾斜の垂直方向分力によって移動側係合突出部６８が下方向に押し下げられる。ここで、移動側係合突出部６８は、本体部分から外側に突出する様に付勢されているが、垂直方向に外力を受けると、直線移動部材６２の本体部に沈む。
そのため図１１（ｃ）（ｄ）の様に移動側係合突出部６８は、栽培トレイ３８の凸部の下を通過し、新たな栽培トレイ３８と移動側係合突出部６８は、図１１（ａ）の関係に戻る。
【００５８】
下部水耕栽培手段５０では、１０日から３０日程度の日数をかけて栽培トレイ３８を始端から終端に送る。そして終端で栽培トレイ３８を取り出し、成長した植物を収穫するか、あるいは栽培トレイ３８を再度上部水耕栽培手段１や他の下部水耕栽培手段５０に搬入して苗をより大きく成長させる。
即ち、下部水耕栽培手段５０の始端に位置する育苗ユニット５２に苗を植えつけた栽培トレイ３８を挿入し、照明装置８２を点灯して苗の葉に光を当て、苗の根から栽培トレイ３８の培養液を吸収させて苗を育てる。そして搬送手段７０を駆動し、栽培トレイ３８を筒状空間６０内でゆっくりと移動させる。そして栽培トレイ３８が一つの下部水耕栽培手段５０の終端、あるいは複数の下部水耕栽培手段５０を通過して終端に至った際には、苗は食用に供される程度に成長しており、栽培トレイ３８から収穫されて出荷される。
【００５９】
本実施形態の全体装置（植物栽培装置）２００によると、主に上部水耕栽培手段１で太陽光を有効に利用して植物を栽培することができるので、省エネルギーである。
また本実施形態の全体装置（植物栽培装置）２００及び内部栽培装置（植物栽培装置）１００は、太陽光線が当たり難い場所に下部水耕栽培手段５０が設置され、空間を有効利用して植物を栽培することができるので、収穫量が多い。
【００６０】
本実施形態の内部栽培装置（植物栽培装置）１００は、前記した様に上部水耕栽培手段１と、下部水耕栽培手段５０が縦に積み重ねられた構造をしている。
本実施形態の内部栽培装置１００では、養液を循環させる循環ラインが、上部水耕栽培手段１と下部水耕栽培手段５０を含み、一つの循環ラインを構成している。
以下、この点について説明する。
本実施形態の内部栽培装置１００では、図２の様に内部栽培装置１００の近傍に養液タンク７３が設置されている。養液タンク７３内には図示しない温度調節手段が内蔵されており、培養液の温度は、一定の範囲に調節されている。養液タンク７３は、ポンプ７５を介して上部水耕栽培手段１の上部養液槽３の培養液供給口３５に接続されている。また上部養液槽３の排水口８と、下部水耕栽培手段５０の主管３３が連結管７１で接続されている。さらに培養液回収用樋４６は図示しない回収路を介して養液タンク７３と繋がっている。
【００６１】
そのため養液タンク７３内の養液は、ポンプ７５によって上部水耕栽培手段１の上部養液槽３の培養液供給口３５に供給され、培養液供給口３５から上部水耕栽培手段１の上部養液槽３に供給される。上部養液槽３から溢れ出た培養液は、連結管７１内を自然落下して下部水耕栽培手段５０の主管３３に流れ込み、栽培トレイ３８の下部養液槽４０に供給される。さらに下部養液槽４０から溢れ出た培養液は、培養液回収用樋４６を経由して養液タンク７３に戻る。
【００６２】
本実施形態で採用するの下部水耕栽培手段５０は、前記した様に筒状空間６０の底面部１２に、換気用空気攪拌手段７６が設けられている。以下、換気用空気攪拌手段７６の機能について説明する。
下部水耕栽培手段５０は、狭い筒状空間６０内で多数のＬＥＤ等が点灯されるので、筒状空間６０内の気温が上昇傾向となる。
本実施形態の下部水耕栽培手段５０では、筒状空間６０内の気温上昇を抑制する方策として、換気用空気攪拌手段７６が設けられている。また筒状空間６０内の温度ばらつきを抑制する方策として、送風路形成部材６５が設けられている。
【００６３】
換気用空気攪拌手段７６は、栽培トレイ３８の底面８７と、筒状空間６０の底面部１２の間の隙間８６にある。
ここで、本実施形態では、栽培トレイ３８内の培養液は、培養液タンク７３内の温度調整手段で冷却されており、一定の温度に保たれている。少なくとも培養液の温度は、筒状空間６０内の平均気温よりも低い。
【００６４】
栽培トレイ３８がステンレススチール製であれば、栽培トレイ３８の冷熱は栽培トレイ３８の底面８７に伝導されやすい。
なお、栽培トレイ３８が樹脂製であった場合でも、栽培トレイ３８の底面８７の面積は、極めて大きい。
そのため筒状空間６０内であって、栽培トレイ３８の底面８７と、筒状空間形成部材２の底面部１２の間においては、空気と栽培トレイ３８との接触面積が広く、両者の隙間８６内の空気は、栽培トレイ３８内の培養液と熱交換され、温度が低下する。
【００６５】
本実施形態では、栽培トレイ３８の底面８７と、筒状空間６０の底面部１２の間に換気用空気攪拌手段７６の羽根車７８がある。そのため換気用空気攪拌手段７６のモータ７７を起動すると、栽培トレイ３８の下で羽根車７８が回転し、隙間８６内の空気を攪拌し、付勢して、隙間８６から外部に吐き出す。
また隙間８６内には外部から新たな空気が導入される。
特に本実施形態では、導風路形成部材８３が設置されており、隙間８６内に導風路形成部材８３によって一連の導風路が形成されている。
【００６６】
そのため換気用空気攪拌手段７６を起動することにより、隙間８６内の空気が換気され、常に置換される。即ち、ＬＥＤ等で加熱され、昇温した空気が、換気用空気攪拌手段７６及び導風路形成部材８３の作用によって強制的に栽培トレイ３８の底面８７と筒状空間６０の間の狭い隙間８６に導入され、低温の栽培トレイ３８の底面８７と接して空気の温度が低下される。
そして冷却された空気は、換気用空気攪拌手段７６及び導風路形成部材８３の作用によって強制的に隙間８６から排出され、栽培トレイ３８の上面に回り込む。即ち苗の葉の部分に冷風が循環する。
【００６７】
さらに栽培トレイ３８の上部には、送風路形成部材６５があり、送風路形成部材６５から吹き出される空気によって筒状空間６０内の空気が攪拌され、栽培トレイ３８の上部空間の温度バラツキが解消される。
即ち送風路形成部材６５は、筒状空間６０の軸方向に配置されているが、中途部分に図示しない小型送風機が内蔵されている。
そして本管８０には多数の開口８４が設けられている。そのため小型送風機を起動すると、小型送風機を中心として一方側の開口８４から筒状空間６０内の空気が本管８０に導入され。他方の開口８４から吐出される。その結果、筒状空間６０内の空気が攪拌される。
【００６８】
本実施形態の下部水耕栽培手段５０では、換気用空気攪拌手段７６によって、栽培トレイ３８の上部側の高温の空気が、強制的に栽培トレイ３８の底面８７側に導入され、培養液と熱交換して冷却され、その低温空気が栽培トレイ３８の上部側に戻される。そして栽培トレイ３８の上部側では、送風路形成部材６５によって空気が攪拌され、苗の周囲の温度ばらつきが解消される。そのため筒状空間６０の苗が生育する領域は、一定の温度に保たれ、苗は順調に生育する。
【００６９】
本実施形態の内部栽培装置１００では、同じ形状の植物保持具３０を上部水耕栽培手段１と、下部水耕栽培手段５０の双方で採用している。そのため部品の互換性が高い。
また植物保持具３０を上部水耕栽培手段１でも下部水耕栽培手段５０でも使用することができるから、一方の水耕栽培手段１，５０である程度苗を成長させ、植物保持具３０を他方の水耕栽培手段１，５０に載せ変えて、さらに苗を育成してもよい。
【００７０】
例えばレタス等の食用植物の幼苗を下部水耕栽培手段５０で育成する。幼苗は、環境変化に弱いが、下部水耕栽培手段５０内は、空調されているから、環境の変化が少なく、幼苗は、順調に成長する。
そしてある程度苗が成長すれば、苗を取り付けたままの状態で下部水耕栽培手段５０から植物保持具３０を外し、上部水耕栽培手段１の上部養液槽３に移す。上部水耕栽培手段１では、太陽光によって苗を食用に適する大きさに成長させる。
【００７１】
もちろん幼苗を上部水耕栽培手段１で育成し、ある程度育ったところで下部水耕栽培手段５０に移してもよい。
【００７２】
上部水耕栽培手段１で使用する植物保持具と下部水耕栽培手段５０で使用する植物保持具は、形状や材質が異なっていてもよい。特に上部水耕栽培手段１で使用する植物保持具は、養液に浮くものであることが望ましいが、下部水耕栽培手段５０で使用する植物保持具は、必ずしも浮く必要はない。
【００７３】
以上説明した実施形態では、上部水耕栽培手段１の下に、下部水耕栽培手段５０を一基のみ設置したが、図１２の様に下部水耕栽培手段５０を複数段設けてもよい。
【００７４】
また以上説明した実施形態では、上部水耕栽培手段１は、一台の大きな溝状の上部養液槽３を有し、上部養液槽３の上に植物保持具３０を浮かべて流し進める構造であり、下部水耕栽培手段５０は、複数に分割された下部養液槽４０を有し、各下部養液槽４０に植物保持具３０を設置して下部養液槽４０ごと移動させるものである。
しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、図１３に示す内部栽培装置１１０の様に、下部水耕栽培手段１１１にも溝状の上部養液槽３を有し、上部養液槽３の上に植物保持具３０を浮かべて流し進める構造を採用してもよい。
また上部水耕栽培手段が複数に分割された下部養液槽４０を有するものであってもよい。
さらに植物保持具３０を移動することなく、植物を育成するものであってもよい。
【００７５】
筒状空間６０の断面形状は限定されるものではなく、長方形であっても円形であってもよい。
【００７６】
上記した実施形態では、上部養液槽３から溢れ出た培養液を、連結管７１内を自然落下させて下部水耕栽培手段５０に供給した。この構成によると、ポンプ等の数を減らすことができ、推奨される。しかしながら本発明はこの構成に限定するものではなく、上部養液槽３の培養液をポンプでくみ出して下部水耕栽培手段５０に供給してもよい。また養液タンク７３からポンプを使って直接下部水耕栽培手段５０に培養液を供給してもよい。養液タンク７３から上部水耕栽培手段１に至る配管を分岐して下部水耕栽培手段５０に培養液を供給してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  上部水耕栽培手段
３  上部養液槽
８  排水口
３０  植物保持具
３８  栽培トレイ
４０  下部養液槽
５０，１１１  下部水耕栽培手段
５２  育苗ユニット
５３  ケース
６０  筒状空間
７０  搬送手段
７１  連結管
８２  照明装置
１００，１１０  内部栽培装置（植物栽培装置）
２００  全体装置（植物栽培装置）
３００  建造物
【図１】
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【図２】
2019024452.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019024452.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019024452.tif 000008
【図７】
2019024452.tif 000009
【図８】
2019024452.tif 000010
【図９】
2019024452.tif 000011
【図１０】
2019024452.tif 000012
【図１１】
2019024452.tif 000013
【図１２】
2019024452.tif 000014
【図１３】
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