(57)【要約】【課題】淡水魚陸上養殖の排水が河川や湖沼へ直接流入するのを防止しつつ効率的な利用を図る。【解決手段】栽培架台１０には４段に栽培ベッド１２が配置されている。各栽培ベッド１２の上方には、人工光源であるＬＥＤ１４が配置されている。最下段の栽培ベッド１２の下方には、タンク２１が配置されている。タンク２１内の養液は、栽培ベッド１１２に養液を供給する循環経路の一部となっている。タンク２１内では、淡水魚の養殖が行われる。【選択図】図２
2008131909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光が遮断され且つ人工光源が用いられていると共に温度を含めた環境制御が行われる閉鎖環境下において、植物の養液栽培が行われ、
前記養液栽培に用いられる養液が、前記養液栽培が行われる栽培ベッドと前記養液のタンクとを含む循環経路を循環させられ、
前記循環経路内において淡水魚類の陸上養殖が行われることを特徴とする完全制御型植物工場。
【請求項２】
淡水魚類の陸上養殖が行われるのが前記タンク内であることを特徴とする請求項１に記載の完全制御型植物工場。
【請求項３】
前記栽培ベッドの下方に、前記タンクが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の完全制御型植物工場。
【請求項４】
前記養液の主成分が有機由来成分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の完全制御型植物工場。
【請求項５】
前記養液の温度を測定するための温度測定手段と、
前記温度測定手段による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、前記養液の温度を調整するための温度制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の完全制御型植物工場。
【請求項６】
前記養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を測定するｐＨ・ＥＣ測定手段と、
前記ｐＨ・ＥＣ測定手段による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、前記養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を制御するｐＨ・ＥＣ制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の完全制御型植物工場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を完全に遮断した人工環境下で植物栽培を行ういわゆる完全制御型植物工場に関する。
【背景技術】
【０００２】
レタス類などの軟弱野菜中心として、土壌を使用しない栽培方法である養液栽培が普及してきている。特許文献１に記載されているように、太陽光を遮断して人工光源を使用すると共に温度などの環境が制御された閉鎖空間である完全制御型植物工場も注目されている。完全制御型植物工場では、周年計画生産ができる。一方、家畜に代わる動物性たんぱく源として水産物の需要が世界的に増加している。そのため、ウナギやサケ・マス類といった淡水性魚類の陸上養殖が実用化されつつある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７８９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
完全制御型植物工場での栽培方式としては、Ｎ，Ｐ，Ｋなどが適宜混合されてなる、植物の生育に適した化学肥料を水に溶かした養液をタンクに投入し、養液をタンクと栽培ベッドとの間でポンプを用いて循環させ、植物の根部から養液を供給させるのが一般的である。この栽培方式では、養液内の栄養素が植物へと吸収されていくことのために、養液内の栄養素が徐々に減少していく。したがって、養液のｐＨ（水素イオン濃度）やＥＣ（電気伝導度）を自動的にコントロールする追肥作業や、定期的な養液の交換作業が一般的に行われている。なお、養液の供給回路系統は、複数の栽培部で共通になっている。したがって、万が一病害などが発生すると、循環する養液を介してすべての栽培部に病害が広がるリスクも大きい。
【０００５】
日本において淡水魚の陸上養殖は、河川などからの分岐水を屋内外の大型水槽に入れ、一定量を排水する、いわゆる掛け流し方式が主流である。排水内には、魚類のエサとして与えられた残飯や魚類の排泄物が多く含まれている。陸上養殖の排水は、Ｎ，Ｐなどを多く含んでいる。そのため、こういった排水が河川や湖沼へ直接流入すると河川などの富栄養化の原因となり、環境保全・水質保全面から好ましくない。
【０００６】
一方、完全制御型植物工場は大規模な施設となるため、効率的な利用が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、淡水魚陸上養殖の排水が河川や湖沼へ直接流入するのを防止しつつ効率的な利用が可能な完全制御型植物工場を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明の完全制御型植物工場は、太陽光が遮断され且つ人工光源が用いられていると共に温度を含めた環境制御が行われる閉鎖環境下において、植物の養液栽培が行われる完全制御型植物工場である。そして、前記養液栽培に用いられる養液が、前記養液栽培が行われる栽培ベッドと前記養液のタンクとを含む循環経路を循環させられる。さらに、前記循環経路内において淡水魚類の陸上養殖が行われる。すなわち、この完全制御型植物工場は、植物の栽培と淡水魚の養殖とを組み合わせた複合生産システムである。
【０００９】
本発明によると、植物の栽培と淡水魚の養殖とが組み合わせられることによって、施設の効率的な利用を図ることができる。また、養液が循環経路を循環させられるので、排水が河川や湖沼へ直接流入するのを防止することができ、水環境の保全に役立つ。さらに、淡水魚の残飯や排泄物が植物の栄養源として吸収されることで、化学肥料を抑えた養液栽培が可能になる。さらに追肥としての液肥に有機液肥を使用することで、従来の養液栽培では困難な無化学肥料での栽培が可能にもなるため、より安全・安心な農産物を栽培し、消費者に年間安定して供給することが可能となる。
【００１０】
このように本発明は、食の安全や安心という観点及び環境保護という観点から、理想に近い農産物生産を行えるものである。しかも、陸上淡水養殖と養液栽培を同じ施設で行うことができることから、両方の生産が期待できることはもちろん、設備コストを抑えることが可能であるという経済的な利益が期待される。
【００１１】
淡水魚類の陸上養殖が行われるのが前記タンク内であることが好ましい。これにより、飼育水槽を別途用意する必要がなくなる。タンクはポリプロピレンやＦＲＰなどの安全な材質からなることが好ましく、断熱されているものが望ましい。養殖する魚類によっては、養液を冷却・加温する装置が付属されることが望ましい。なお、飼育水槽がタンクとは別に設けられていてもよい。
【００１２】
前記栽培ベッドの下方に、前記タンクが配置されていることが好ましい。これにより、施設の効率的な利用をより一層図ることができる。
【００１３】
前記養液の主成分は有機由来成分であることが好ましい。これにより、より安全・安心な農産物を栽培することができる。
【００１４】
前記養液の温度を測定するための温度測定手段と、前記温度測定手段による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、前記養液の温度を調整するための温度制御手段を備えていることが好ましい。これにより、植物の生長及び淡水魚類の成育を促進することができる。
【００１５】
前記養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を測定するｐＨ・ＥＣ測定手段と、
前記ｐＨ・ＥＣ測定手段による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、前記養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を制御するｐＨ・ＥＣ制御手段とを備えていることが好ましい。これにより、植物の生長及び淡水魚類の成育を促進することができる。
【００１６】
本発明においては、栽培ベッドを２段以上の複数段に立体的に配置することが望ましい。完全制御型植物工場の人工光源としては、植物への近接照射を可能とし、空間を立体的により有効に利用するため、蛍光ランプや、ＬＥＤ、冷陰極ランプなどを使用することが望ましい。
【００１７】
養液をポンプで循環するたん液またはかん液式の栽培方式が望ましく、隣り合う栽培ベッドがそれぞれ独立した回路であることが望ましい。
【００１８】
養液の循環方式は、タンクからポンプで上部にある栽培ベッドに供給し、それを再度タンクに自然落下で戻す方式であってよい。そして、この循環経路には、ゴミなどを除去するための繊維質のフィルタを設けることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る完全制御型植物工場の斜視図である。図１に描かれた完全制御型植物工場１は、建造物内の１フロアに設けられたものであって、栽培室２と、機械室３と、完全制御型植物工場１の出入り口１ａが設けられた出荷・作業室４と、管理室５と、倉庫６とから構成されている。完全制御型植物工場１は、断熱構造を持つ、太陽光を完全に遮断した建物内にある。完全制御型植物工場１は、炭酸ガスの供給装置などを備えている。
【００２１】
栽培室２には、スチール製又はアルミ製の栽培架台１０が６列に配列されている。栽培室２の床から天井までの距離は約２．５ｍである。栽培架台１０は高さ１．５ｍ、幅０．７ｍ〜１．３ｍ、長さ２０〜３０ｍである。栽培室２内の温度及び湿度は、空調機２ａによって年間を通して植物の生育に最適な一定温度（１５〜２５℃程度）に調整されている。機械室３内には、制御盤、灌水装置、発芽・育苗装置、保冷庫などが設置されている。
【００２２】
栽培架台１０には、その斜視図である図２に示すように、平面視において互いに重なるように栽培ベッド１２が４段に配置されている。栽培ベッド１２の重畳数は、２〜８段程度であってもよい。栽培ベッド１２は、上方開放箱型の発泡スチロール製であって、たん液またはがん液の循環方式に対応したものである。栽培ベッド１２は、発泡スチロール製であるので断熱効果が高い。
【００２３】
図３に、栽培架台１０を図２に示す矢印Ａ方向から見た模式的な側面図を示す。図３は、各栽培ベッド１２に水を供給するための機構を説明するための図面である。図３に示すように、栽培架台１０に支持された４つの栽培ベッド１２のうち最下段のものの下方には、上方開放箱型のタンク２１が配置されている。
【００２４】
本実施の形態において、タンク２１は飼育水槽として用いられる。タンク２１は幅１．２ｍであり、深さ５０ｃｍまでと浅いため、栽培ベッド１２の長さに応じて、長手方向に任意の長さまで延ばすことで、養殖容積を確保することが望ましい。
【００２５】
タンク２１には、機械室３内の灌水装置から適宜水が補給される。タンク２１から排出された水は、ポンプ２２によって、繊維質材料からなるフィルタ２５を介して、給水管２３に送液される。給水管２３内の水は、各栽培ベッド１２の右端に供給される。栽培ベッド１２の右端に供給された水は、栽培ベッド１２内を左方に向かって流れる。そして、栽培ベッド１２の左端から排出された水は、排水管２４から排出されて、タンク２１に戻される。用水としては、化学肥料を使用していない、有機１００％の液肥を希釈したものを、タンク２１に投入し使用する。つまり、養液の主成分が有機由来成分である。
【００２６】
図３に描かれた例では、タンク２１、ポンプ２２、給水管２３及び排水管２４からなる循環経路がすべての栽培架台１０に共通であるが、栽培架台１０が長い場合は、上記のような循環経路を、１個〜２個の栽培ベッド１２ごとに設けてもよい。これにより、万が一の病害などの蔓延を抑制することができる。
【００２７】
図２に戻って、各栽培ベッド１２の上方には、栽培ベッド１２にて栽培されている植物に照射される光の人工光源として、多数のＬＥＤ１４が配置されている。ＬＥＤ１４は、長さ約１２０ｃｍの範囲内に１０ｃｍ〜２０ｃｍ間隔で等間隔に一直線上に配置されることによって、ＬＥＤ列を形成している。このＬＥＤ列の代わりに、光源として、蛍光ランプ（ＦＬ）や冷陰極ランプを配置してもよい。
【００２８】
光源と植物体との距離は、１０〜２０ｃｍ程度である。このような距離とすることによって、植物体にできるだけ均一に光が照射され、かつ光源からの発熱の影響を少なくすることができる。このときの光強度は１５０〜２００μｍｏ１／ｍ２／ｓ程度となるようにする。
【００２９】
図２に示すように、タンク２１には、タンク２１内の水温を測定するための温度計３０が取り付けられている。さらに、タンク２１には、温度計３０による測定結果に基づいて、タンク２１内の水温を１５〜２５℃の範囲で調整できる水温調節装置３１が取り付けられている。水温調節装置３１は、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、タンク２１内の水温を適切な温度に制御する。
【００３０】
また、図２に示すように、タンク２１には、タンク２１内の養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を測定するｐＨ・ＥＣ測定装置３２と、ｐＨ・ＥＣ測定装置３２による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、養液の水素イオン濃度を６〜８の範囲内で、電気伝導度を０．６〜１．５ｍＳの範囲内で制御するｐＨ・ＥＣ制御装置３３とが取り付けられている。これにより、養液の水素イオン濃度及び電気伝導度が常に栽培と養殖に最適な数値範囲に保たれる。
【００３１】
タンク２１内の養液は、栽培開始時は化学肥料または有機液肥を使用したものからスタートし、魚の成長に従って、ＥＣ濃度を保てる程度にその使用量をコントロールし減らしていきながら栽培を行う。給餌は、養殖する魚類の摂餌量に応じて、一定量を自動給餌装置３４で与える。本実施の形態のような完全制御型の場合、水温コントロールが容易であって用水の水温が周囲環境（１８〜２５℃）に近い状態に保たれるため、熱帯性の鑑賞魚を養殖するのにも適している。
【００３２】
以上説明した本実施の形態の完全制御型植物工場１では、植物の栽培と淡水魚の養殖とが組み合わせられることによって、施設の効率的な利用を図ることができる。また、養液が循環経路を循環させられるので、排水が河川や湖沼へ直接流入するのを防止することができ、水環境の保全に役立つ。さらに、淡水魚の残飯や排泄物が植物の栄養源として吸収されることで、化学肥料を抑えた養液栽培が可能になる。さらに追肥としての液肥に有機液肥を使用することで、従来の養液栽培では困難な無化学肥料での栽培が可能にもなり、より安全・安心な農産物を栽培し、消費者に年間安定して供給することが可能となる。
【００３３】
また、淡水魚類の陸上養殖が行われるのがタンク２１内であるので、別途飼育水槽を用意する必要がなくなる。そして、栽培ベッド１２の下方にタンク２１が配置されているので、施設の効率的な利用をより一層図ることができる。
【００３４】
また、タンク２１内の養液の主成分が有機由来成分であるので、より安全・安心な農産物を栽培することができる。
【００３５】
さらに、水温調節装置３１が、温度計３０による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、タンク２１内における養液の温度を調整するので、植物の生長及び淡水魚類の成育を促進することができる。
【００３６】
加えて、タンク２１内の養液の水素イオン濃度及び電気伝導度を測定するｐＨ・ＥＣ測定装置３２と、測定装置３２による測定結果に基づき、栽培される植物の生長及び養殖される淡水魚類の成育にしたがって、養液の水素イオン濃度を所定範囲内で、電気伝導度を所定範囲内で制御するｐＨ・ＥＣ制御装置３３とがタンク２１に取り付けられているので、植物の生長及び淡水魚類の成育を促進することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る完全制御型植物工場について説明する。本実施の形態は、有機肥料を用いたトマトなどの果菜類の栽培と淡水魚養殖とを組合せたものである。
【００３８】
図４は、本実施の形態に係る完全制御型植物工場１００の概略斜視図である。図４に示す完全制御型植物工場１００は、太陽光を遮断した建屋１０１内に上方開放箱型の栽培ベッド１１２を配置したものである。図示を省略するが、太陽光を遮断した建屋１０１内には、多数の栽培ベッド１１２が配置されているとする。
【００３９】
本実施の形態では、栽培ベッド１１２は、温室内で果菜類などを生産するため、一段に配置されている。栽培ベッド１１２は、第１の実施の形態と同様のたん液・かん液式のものが使用されている。
【００４０】
栽培ベッド１１２の下部には、飼育水槽としてのタンク１２１が配置されている。栽培ベッド１１２、栽培ベッド１１２からの排水が通過する排水管１２４、タンク１２１、ポンプ１２２、フィルタ１２５、栽培ベッド１１２に水を供給する給水管１２３という循環経路が形成されている。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に栽培ラインごとに養液の循環経路が独立している。そのため、万一の病害の蔓延を防ぐことができる。
【００４１】
なお、図４には図示されていないが、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、タンク１２１には、温度計、水温調節装置、ｐＨ・ＥＣ測定装置、ｐＨ・ＥＣ制御装置、自動給餌装置が取り付けられているものとする。
【００４２】
太陽光を遮断した建屋１０１の天井からは、人工光源として、高圧ナトリウムランプ又はメタルハライドランプなどの高光量を得られるランプが吊り下げられている。これにより、栽培ベッド１１２の上方から、栽培ベッド１１２で栽培されている植物に光を照射することができる。
【００４３】
用水としては、化学肥料を使用していない、有機１００％の液肥を希釈したものを、タンクに投入し使用する。つまり、養液の主成分が有機由来成分である。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る完全制御型植物工場の斜視図である。
【図２】図１に描かれた完全制御型植物工場に含まれる栽培架台の斜視図である。
【図３】図２に描かれた栽培架台を、図２に示す矢印Ａ方向から見た模式的な側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る完全制御型植物工場の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  完全制御型植物工場
２  栽培室
３  機械室
４  出荷・作業室
５  管理室
６  倉庫
１０  栽培架台
１２  栽培ベッド
１４  ＬＥＤ（発光ダイオード）
２１  タンク
２２  ポンプ
２３  給水管
２４  排水管
３０  温度計
３１  水温調節装置
３２  ｐＨ・ＥＣ測定装置
３３  ｐＨ・ＥＣ制御装置
３４  自動給餌装置
【図１】
2008131909.tif 000003
【図２】
2008131909.tif 000004
【図３】
2008131909.tif 000005
【図４】
2008131909.tif 000006