(57)【要約】【課題】植物の生育状態を良好に保ちながら水耕液を意図的に変化させることができる水耕栽培システムを提供する。【解決手段】  水耕栽培システムは、回収管１３ｂ，１３ｄ，１３ｅに設けられた滅菌手段としてのオゾンプール１２０と、水耕液タンク１００に貯留された水耕液の濃度を調整するコントローラ１５０とを備え、コントローラ１５０は、複数の別タンク容器１６１〜１６３にそれぞれ貯留された複数の溶液を切り替えてまたは混合して水耕液タンク１００の水耕液に添加してその濃度を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を水耕液で栽培する水耕栽培システムであって、
前記植物を播種して生育させる苗床材が底部に収納され、底面および側面に内外に連通する切り欠き部が形成された有底筒状の生育ポットと、
水平方向に前記水耕液を流す流路が形成された底面部材と、
前記底面部材と並行に設けられ、前記流路の直上に前記生育ポットの側面形状に対応した複数の貫通孔が形成された上面部材と、
前記上面部材の上方に設けられた照明装置と、
前記照明装置から前記上面部材を覆うフードと、
前記水耕液を貯留する貯留手段と、
複数の前記底面部材にそれぞれ該底面部材の一端側から前記貯留手段に貯留された前記水耕液を供給する溶液供給手段と、
前記溶液供給手段により前記底面部材に供給された前記水耕液を該底面部材の他端側から回収して前記貯留手段に供給する溶液回収手段と、
前記溶液回収手段の回収路上に設けられ、前記底面部材から回収された前記水耕液を殺菌する殺菌手段と、
前記貯留手段に貯留された前記水耕液の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記濃度測定手段により測定された前記水耕液の濃度が所望の濃度となるように別タンクに貯留された溶液を該水耕液に添加して調整する濃度調整手段と
を備え、
前記濃度調整手段は、複数の別タンク容器にそれぞれ貯留された複数の溶液を切り替えてまたは混合して前記水耕液に添加して調整することを特徴とす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、植物を水耕液で栽培する水耕栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水耕栽培システムとしては、下記特許文献１に示すように、水槽に貯留された水耕液を栽培容器の底面に流し、かかる底面上に配置された栽培ポットで葉菜の根部を水耕液に接触させて栽培するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／０７３９０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来の水耕栽培システムでは、水槽に貯留された水耕液の性状を一定に保つために、水温計、溶存酸素量、ＰＨ計の測定値に基づいて養分を添加しているところ、近年の
機能性植物の栽培においては、その栽培過程において、水耕液を意図的に変化させる必要がある。
【０００５】
例えば、低カリウムの葉物野菜の栽培においては、栽培過程の概ね後半に、水耕液のカリウム値をほぼ０にする必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来の水耕栽培システムでは、このような水耕液の変化に対応させることができない。
【０００７】
仮に、水槽の交換または栽培ポットの移動により、水耕液を意図的に変化させた場合には、栽培条件の変化により植物が十分に生育できないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、植物の生育状態を良好に保ちながら水耕液を意図的に変化させることができる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】
【０００９】
発明の水耕栽培システムは、植物を水耕液で栽培する水耕栽培システムであって、
前記植物を播種して生育させる苗床材が底部に収納され、底面および側面に内外に連通する切り欠き部が形成された有底筒状の生育ポットと、
水平方向に前記水耕液を流す流路が形成された底面部材と、
前記底面部材と並行に設けられ、前記流路の直上に前記生育ポットの側面形状に対応した複数の貫通孔が形成された上面部材と、
前記上面部材の上方に設けられた照明装置と、
前記照明装置から前記上面部材を覆うフードと、
前記水耕液を貯留する貯留手段と、
複数の前記底面部材にそれぞれ該底面部材の一端側から前記貯留手段に貯留された前記水耕液を供給する溶液供給手段と、
前記溶液供給手段により前記底面部材に供給された前記水耕液を該底面部材の他端側から回収して前記貯留手段に供給する溶液回収手段と、
前記溶液回収手段の回収路上に設けられ、前記底面部材から回収された前記水耕液を殺菌する殺菌手段と、
前記貯留手段に貯留された前記水耕液の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記濃度測定手段により測定された前記水耕液の濃度が所望の濃度となるように別タンクに貯留された溶液を該水耕液に添加して調整する濃度調整手段と
を備え、
前記濃度調整手段は、複数の別タンク容器にそれぞれ貯留された複数の溶液を切り替えてまたは混合して前記水耕液に添加して調整することを特徴とする。
【００１０】
本発明の水耕栽培システムによれば、濃度調整手段は、複数の別タンク容器にそれぞれ貯留された複数の溶液を切り替えてまたは混合して水耕液に添加して調整することができる。
【００１１】
これにより、複数の別タンク容器にそれぞれ貯留された複数の溶液を切り替えてまたは混合することで、水耕液を栽培途中で意図的に変化させることができ、複数の水耕液に対応可能となる。
【００１２】
さらに、水耕液を栽培途中で意図的に変化させた場合にも、植物の生育状態を維持するように、底面部材から回収された水耕液を殺菌する殺菌手段が設けられている。そのため、栽培条件の変化により植物が十分に生育できないという問題も生じない。
【００１３】
このように、本発明の水耕栽培システムによれば、生育状態を良好に保ちながら水耕液を意図的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の水耕栽培システムの全体構成を示す斜視図。
【図２】図１の水耕栽培システムの１階層の構成を示す分解図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態としての水耕栽培システムの構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の水耕栽培システムは、水耕液で植物を栽培する水耕栽培システムであって、底面部材１と、上面部材２と、上面部材２に挿入して用いられる複数の生育ポット３と、上面部材２の真上に設けられた照明装置４とを備え、底面部材１と上面部材２との間に暗部空間５が形成されている。
【００１７】
そして、底面部材１と、上面部材２と、上面部材２に挿入して用いられる複数の生育ポット３と、照明装置４とを１つのユニットＵとして、このユニットＵが、支持フレームＸに支持されるようにして垂直方向に階層状に展開される。図１では、下からユニットＵ１，Ｕ２,Ｕ３の３階層の場合となっているが、階層は４階層以上であってもよい。
【００１８】
底面部材１は、合成樹脂製の長方形状の平板材であって、短辺と平行に水耕液Ｗを流す複数列の流路１０が形成されている。また、底面部材１は、２つの長辺の一方が流路１０の上流となるように、一方から他方にかけて傾斜するように側面支持材Ｙにより支持される。
【００１９】
なお、側面支持材Ｙは、垂直方向の（床面と天井面との間に挟持された）支持フレームＸ１間に水平方向に渡された支持フレームＸ２に、支持されている。このとき、側面支持材Ｙは、底面部材１の流路１０の上流側から下流側にかけて傾斜するように支持フレームＸ２に傾斜支持されている。
【００２０】
複数列の流路１０は、本実施形態においては、互いに平行に等間隔に配置されているが、例えば、水耕液Ｗが供給される流路１０を上流側の１箇所として、その流路１０を途中で複数列に分岐させることにより複数列の流路１０を形成してもよい。
【００２１】
また、各流路１０は、本実施形態において、複数の凹凸溝１０ａ，１０ｂから形成されているが、凹凸溝１０ａ，１０ｂのないストレート状であってもよい。
【００２２】
さらに、各流路１０には、上面部材２に挿入される生育ポット３の位置に対応した部位に、遊水部を設けてもよい。遊水部は、凹凸溝１０ａ，１０ｂを取り除くことにより形成してもよいが、例えば、上面部材２に挿入される生育ポット３の位置に、生育ポット３の底面の形状に合わせて円形の形状に窪みを設けるようにしてもよい。この場合、窪みに凹凸溝があっても無くてもよい。
【００２３】
流路１０の上流側には、流路１０に水耕液Ｗを供給する供給管１２が配置され、流路１０の下流側には、流路１０を流れた水耕液Ｗの回収路１３が配置されている。
【００２４】
図２に示すように、供給管１２および回収路１３は、貯留手段としての水耕液タンク１００に接続されている。
【００２５】
水耕液タンク１００に貯留された水耕液Ｗは、ポンプ１１０により供給管１２を介して、流路１０の上流側に供給される。供給管１２は、流路１０に対応する位置毎に数個の貫通孔からなる供給口１２ａが設けられており、供給口１２ａから吹き出した水耕液Ｗが流路１０の上流側の一端に供給される。なお、供給管１２は、途中で分岐しており、複数のユニットＵ１，Ｕ２,Ｕ３に水耕液Ｗを供給する。
【００２６】
回収路１３は、流路１０を流れた後の水耕液Ｗが流れ込む樋状部材１３ａであって、樋状部材１３ａは一端側に傾斜しており、樋状部材１３ａに流れ込んだ水耕液Ｗは、一端側に設けられた回収管１３ｂ，１３ｄ，１３ｅを介して回収される。
【００２７】
回収管１３ｂ，１３ｄ，１３ｅには、その途中に滅菌手段としてのオゾンプール１２０およびフィルタ１３０が設けられている。また、回収管１３ｂは、図示しない切替弁等を介して途中が分岐しており、分岐した先がドレイン配管１３ｃとなっている。同様に、回収管１３ｅは、図示しない切替弁等を介して途中が分岐しており、分岐した先がドレイン配管１３ｆとなっている。
【００２８】
オゾンプール１２０では、回収管１３ｂ，１３ｄを介して回収された水耕液Ｗが一時的にプールされる。オゾンプール１２０には、オゾン発生装置１２１が併設されており、オゾンプール１２０の底部にオゾン発生装置１２１のオゾン供給口１２２が配置されている。これにより、オゾンプール１２０に一時的にプールされた水耕液Ｗの液中に、オゾン発生装置１２１で発生したオゾンがバブリングされる。
【００２９】
オゾンプール１２０に一時的にプールされ、オゾン殺菌が施された水耕液Ｗは、図示しないポンプ等を介して、水耕液タンク１００に供給される。
【００３０】
フィルタ１３０は、流路１０を流れた後の水耕液Ｗに含まれる異物を除去する複数（例えば４層）のフィルタであって、異物として、植物の根から排出された老廃物や切断した根そのもの等が除去される。
【００３１】
水耕液タンク１００には、その水耕液Ｗの性状を調整する濃度調整手段としてのコントローラ１５０が併設されている。
【００３２】
コントローラ１５０には、水耕液タンク１００内のＥＣ値およびＰＨ値を計測するＥＣセンサ１５０ａおよびＰＨセンサ１５０ｂが接続されている。そして、コントローラ１５０は、ＥＣセンサ１５０ａおよびＰＨセンサ１５０ｂに基づいて、水耕液タンク１００内に別タンク１６１〜１６３に貯留された複数の溶液を添加する。
【００３３】
具体的には、コントローラ１５０は、別タンク１６１の溶液を吸引して水耕液タンク１００に供給する溶液ポンプ１５１と、別タンク１６２の溶液を吸引して水耕液タンク１００に供給する溶液ポンプ１５２と、別タンク１６３の溶液（ＰＨ調整剤）を吸引して水耕液タンク１００に供給する溶液ポンプ１５３を備える。
【００３４】
ＥＣセンサ１５０ａは、水耕液Ｗの濃度を電気伝導度として計測するセンサであり、コントローラ１５０は、かかる計測値が予め設定された濃度となるように、（例えばフィードバック制御により）別タンク１６１と別タンク１６２とのいずれか一方または両方の溶液を、溶液ポンプ１５１と溶液ポンプ１５２のいずれか一方または両方により水耕液タンク１００に供給する。
【００３５】
同様に、コントローラ１５０は、ＰＨセンサ１５０ｂの計測値に基づいて、別タンク１６３の溶液（ＰＨ調整剤）を、溶液ポンプ１５３により水耕液タンク１００に供給する。
【００３６】
また、コントローラ１５０は、パーソナルコンピュータ１７０に接続可能となっており、ＥＣセンサ１５０ａおよびＰＨセンサ１５０ｂの計測値（瞬時値および経時変化）のほか、溶液ポンプ１５１〜１５３による溶液の調整状態（瞬時値および経時変化）がパーソナルコンピュータ１７０のディスプレイ上に表示される。
【００３７】
また、コントローラ１５０は、その本体における操作のほか、パーソナルコンピュータ１７０を介して、水耕液タンク１００内の濃度設定（溶液の変更）が可能となっている。
【００３８】
例えば、低カリウム葉物野菜の栽培においては、栽培過程の概ね後半に、水耕液のカリウム値をほぼ０にする必要があるが、その手法としては、（１）栽培過程の前半と後半とで、上面部材２および生育ポット３を一体として、別の水耕液Ｗに移動させる場合、（２）栽培過程の前半と後半とで（上面部材２および生育ポット３を移動させずに）、水耕液Ｗを変更させる場合がある。
【００３９】
まず、（１）栽培過程の前半と後半とで、上面部材２および生育ポット３を一体として、別の水耕液Ｗに移動させる場合には、底面部材１の複数の流路１０の形状を移動先と同一としておくことで、上面部材２に支持された複数の生育ポット３を一度に他の水耕液Ｗに移し替えることができる。
【００４０】
このとき、移動先の水耕栽培システムにおいては、水耕液Ｗ中のカリウム値がほぼ０の別の水耕液Ｗとなるが、移動先の水耕栽培システムもシステム構成を同一とすることで、その水耕液Ｗの濃度管理をコントローラ１５０により確実に行うことができる。
【００４１】
さらに、移動先の水耕栽培システムにおいても、植物の生育状態を維持するように、オゾンプール１２０に一時的にプールされた水耕液Ｗの液中に、オゾン発生装置１２１で発生したオゾンがバブリングされる。これにより、栽培条件の変化により植物が十分に生育できないという問題も生じない。
【００４２】
（２）栽培過程の前半と後半とで（上面部材２および生育ポット３を移動させずに）、水耕液Ｗを変更させる場合には、栽培過程の前半と後半とで、それぞれの水耕液Ｗの濃度管理をコントローラ１５０により確実に行うことができる。
【００４３】
さらに、コントローラ１５０により、栽培過程の前半と後半の水耕液Ｗの切り替えが可能となる。
【００４４】
例えば、栽培過程の前半では、別タンク１６１の溶液を栽培前半用溶液として、別タンク１６１から水耕液タンク１００への供給のみを行い、栽培過程の後半では、別タンク１６２の溶液を栽培後半用溶液として、別タンク１６２から水耕液タンク１００への供給のみを行うように切り替えを行うことにより、栽培過程の前半と後半の水耕液Ｗの切り替えができる。
【００４５】
或いは、別タンク１６２をカリウム含有溶液として、栽培過程の前半では、別タンク１６１および１６２から水耕液タンク１００への供給を行い、栽培過程の後半では、別タンク１６１から水耕液タンク１００への供給のみを行うように切り替えを行うことにより、栽培過程の前半と後半の水耕液Ｗを切り替えてもよい。
【００４６】
この場合にも、植物の生育状態を維持するように、オゾンプール１２０に一時的にプールされた水耕液Ｗの液中に、オゾン発生装置１２１で発生したオゾンがバブリングされるため、栽培条件の変化により植物が十分に生育できないという問題も生じない。
【００４７】
なお、溶液を切り替える場合には、栽培過程の前半の水耕液Ｗを洗い流すように、水を循環排水させた上で、栽培過程の後半の水耕液Ｗを供給することが望ましく、水耕液タンク１００および貯留される水耕液Ｗは、栽培過程の前半と後半で交換することが望ましい。
【００４８】
また、栽培過程（栽培過程の前半と後半とのいずれか一方または両方）において、水耕液Ｗの一部または全部をドレイン配管１３ｃまたはドレイン配管１３ｆを介して排水し、新たな水耕液Ｗを水耕液タンク１００へ別途補うようにしてもよい。これにより、水耕液Ｗの一部または全部の入れ替えが可能となり、水耕液Ｗの状態が経時的に変化にしてしまうことを抑制することができる。
【００４９】
次に、説明を後回しにした上面部材２、生育ポット３および照明装置４について説明する。
【００５０】
上面部材２は、合成樹脂製で底面部材１と等しい長方形状の平板材であって、複数の貫通孔２０が形成されている。また、上面部材２は、底面部材１と平行となるように２つの長辺の一方から他方にかけて傾斜するように側面支持材Ｙに載置支持される。正確には、側面支持材Ｙの鍔部Ｙ１上に載置支持され、左右への移動が鍔部Ｙ１と直角に立ち上がったストッパ部Ｙ２により規制される。なお、上面部材２の前後方向の移動を規制するように、鍔部Ｙ１の両端にストッパを別途設けてもよい。
【００５１】
貫通孔２０は、底面部材１の各流路１０の直上に一定間隔で、生育ポット３の側面形状に対応した形状（本実施形態では円形）に形成される。すなわち、貫通孔２０に生育ポット３が挿入された状態で生育ポット３の底部が流路１０に当接するように、貫通孔２０は、生育ポット３の側面形状に（テーパ状の側面形状の上側で支持するように）対応した形状となっている。
【００５２】
さらに、上面部材２は、貫通孔２０のすべてに生育ポット３が挿入された状態で、これらを一体として移動可能となるように、合成樹脂材の材質およびその厚み等の強度が決定される。
【００５３】
生育ポット３は、合成樹脂製の有底筒状のポットであって、植物を播種して生育させる苗床材３０が底部に収納され、底面および側面に切り欠き部３１を有する。
【００５４】
苗床材３０は、例えば、粒状の焼配合粒土（ハイドロカルチャー）や、パルプまたは脱脂綿の繊維であって、苗床材３０に、生育させる植物（例えば、レタスなどの葉物野菜など）の種子を播種して生育させる。
【００５５】
切り欠き部３１は、苗床材３０が流出せず、苗床材３０で生育した植物の根部が挿通可能な幅の切り欠きである。また、切り欠き部３１を介して、生育ポット３の底面が流路１０に当接した際に、流路１０を流れる水耕液Ｗに苗床材３０が浸され、苗床材３０が水耕液Ｗを含んだ状態に維持される。
【００５６】
照明装置４は、支持フレームＸ２に両端部が支持された蛍光管型の照明装置であって、その光源を覆うようにフード４０が設けられている。照明装置４の光源は、蛍光灯であっても発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。
【００５７】
フード４０は、上面部材２の長手方向に延びるトンネル型の形状であって両端が上面部材２の対向する両端縁（長辺の両端縁）に向って延び、上面部材２の短辺側が開放されて、光源から発生する熱を放熱可能となっている。また、フード４０の裾は、上面部材２の長辺まで達しており、底面部材１と上面部材２との間の暗部空間５に光源からの光ができる限り入り込まないようになっている。
【００５８】
以上が、本実施形態の水耕栽培システムの構成であり、かかる水耕栽培システムによれば、生育状態を良好に保ちながら水耕液Ｗを意図的に変化させることができる。
【００５９】
なお、本実施形態の水耕栽培システムおいて、別タンク１６１〜１６３に貯留された溶液は３種類であるが、これに限定されるものではなく、より多くの別タンクにそれぞれ異なる溶液を貯留して、これらを切り替えまたは混合して、水耕液タンク１００に供給するようにしてもよい。
【００６０】
また、この場合において、別タンクの１つを水タンクにして、水耕液Ｗを切り替える際に水をシステム全体（供給管１２、流路１０および回収路１３）に水を循環させるようにしてもよい。
【００６１】
さらに、本実施形態において、底面部材１および上面部材２は、流路１０が傾斜するように側面支持材Ｙに支持される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、底面部材１および上面部材２が水平に支持されてもよい。この場合には、供給管１２の供給口１２ａから吐出される流速を調整することにより、水耕液Ｗを流路１０に流すことができる。
【００６２】
また、本実施形態において、フード４０は、照明装置４から上面部材２の長辺の両端縁に向ってトンネル型に延びる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、フード４０は、上面部材２の端縁から暗部空間５への照明装置４の光の差し込みを防止するものであれば、照明装置４から上面部材２の端縁の全部または一部に向って錐形に延びるものであってもよい。
【００６３】
この場合において、照明装置４から上面部材２の端縁の全部（４辺）に向って錐形に延びるフード４０を設けた場合には、照明装置４で発生する熱を開放するように、フード４０の上側（照明装置４の近く、または、上面部材２側の裾近くを除く領域）に通気孔を設けることが好ましい。
【００６４】
さらに、本実施形態では、上面部材２が側面支持材Ｙのみにより支持される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上面部材２の平面的な広がりに応じて、底面部材１と上面部材２との間に支柱を部分的に設けてもよい。特に、上面部材２の平面的な広がりにより、上面部材２の中央部に弛みを生じる場合には、中央部を支えるように、底面部材１の流路間１０−１０に支柱を設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１…底面部材、２…上面部材、３…生育ポット、４…照明装置、５…暗部空間、１０…流路、１２…供給管（溶液供給手段）、１３…回収路、１３ａ…樋状部材（溶液回収手段）、１３ｂ，１３ｄ，１３ｅ…回収管（溶液回収手段）、１３ｃ，１３ｆ…ドレイン配管、２０…貫通孔、３０…苗床材、３１…切り欠き部、４０…フード、１００…水耕液タンク（貯留手段）、１１０…ポンプ（溶液供給手段）、１２０…オゾンプール（殺菌手段）、１２１…オゾン発生装置（殺菌手段）、１３０…フィルタ、１５０…コントローラ（濃度調整手段）、１５０ａ…ＥＣセンサ（濃度測定手段）、１５０ｂ…ＰＨセンサ（濃度測定手段）、１５１〜１５３…溶液ポンプ、１６１〜１６３…別タンク、１７０…パーソナルコンピュータ、Ｗ…水耕液。
【図１】
2015136344.tif 000003
【図２】
2015136344.tif 000004