(57)【要約】空間節約特徴を最大化し、改善された利便性およびリサイクル性を提供する、垂直水耕園芸システムのさまざまな実施形態が提供されている。本明細書に開示した水耕システムは、下部で結ぶことができ、随意に上部で結ぶことができ、水耕農業に適した生育培地を充填したシンプルな柔軟メッシュチューブを使用する。植物がメッシュ外被の内側にある培地中に根を張って、外被の外部に成長するように、複数の穿孔をメッシュ外被に提供することができる。チューブ状の柔軟メッシュチューブの上部に灌漑水滴下装置を提供することができ、集水器をメッシュチューブの下部に提供することができ、メッシュチューブの下部から上部の灌漑水滴下装置に栄養水溶液を再循環するためにポンプを提供することができる。一実施形態では、メッシュチューブは頭上支持部材から垂れ下がってもよい。一実施形態では、メッシュチューブの中央を通って内部骨格の役割を果たす硬質パイプの使用によって、システム全体を自立式としうる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ状構造の柔軟なメッシュ外被を備える垂直水耕園芸システムであって、前記チューブ状メッシュ外被が上部および下部でほぼ垂直に配向されており、
ａ．前記メッシュ外被が下部で結ばれており、前記外被が植物生育培地を包含し、前記メッシュが前記植物生育培地をその中に保持可能な細かいグレードであり、
ｂ．植物の茎が前記外被の外部に成長するように、複数の穿孔が前記メッシュ外被に提供され、
ｃ．前記チューブ状構造の柔軟なメッシュ外被の上部に灌漑水滴下装置が提供され、集水器が前記メッシュ外被の下部に提供され、前記メッシュ外被の下部から上部の前記灌漑水滴下装置に水を再循環するためにポンプが提供されている、垂直水耕園芸システム。
【請求項２】
前記柔軟なメッシュ外被が上部で結ばれている、請求項１に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項３】
前記柔軟なメッシュ外被が前記メッシュ外被の上方の支持部材から吊り下がる、請求項１に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項４】
前記柔軟なメッシュ外被が角部材の上にもたれかかる、請求項１に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項５】
植物生育培地を取り囲むチューブ状構造の柔軟なメッシュ外被を備え、前記メッシュ外被内に縦方向に挿入されて前記メッシュ外被をほぼ垂直方向に支持する硬質パイプを備える内部骨格を持ち、前記植物生育培地を包含するために前記メッシュ外被が下端部で結ばれており、植物の茎が前記外被の外部に成長するように前記メッシュ外被に複数の穿孔を備える、自立型の垂直水耕園芸システム。
【請求項６】
自立型の垂直水耕園芸システムであって、上部および下部を持つチューブ状構造の柔軟なメッシュ外被を備え、前記メッシュ外被が植物生育培地を取り囲み、前記メッシュ外被内に縦方向に挿入されて前記メッシュ外被をほぼ垂直方向に支持する硬質パイプを内部骨格が備え、前記植物生育培地を包含するために前記メッシュ外被が下端部で結ばれており、植物の茎が通って前記外被の外部に成長するように前記メッシュ外被に複数の穿孔を備え、
ａ．前記パイプが容器中の下端部にある基部で支持されており、貯水槽が前記容器に含まれており、
ｂ．水路が、前記パイプを通って前記基部から前記植物生育培地の上部まで延び、
ｃ．ウォーターポンプが、前記容器の前記貯水槽の水を水路に押し上げ、
ｄ．前記水路が前記メッシュ外被の上部で前記パイプを出て、前記水路の一つまたは複数の穿孔が前記植物生育培地中に水を滴下することを可能にし、
ｅ．水が前記メッシュ外被の下部から落ちて前記貯水槽を補充する、自立型の垂直水耕園芸システム。
【請求項７】
前記ポンプが羽根車型ポンプである、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項８】
前記ポンプがベンチュリ管、および水を前記貯水槽から抜き出して前記水を前記水路に押し上げる空気源を備える、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項９】
前記メッシュ外被が上部で結ばれている、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１０】
前記パイプの前記基部が前記貯水槽において浸水している、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１１】
前記水路の下端部が前記貯水槽において浸水している、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１２】
前記水路が、前記パイプの下端部または下端部近傍に設けられた開口部を通って前記硬質パイプの壁を通り抜ける、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１３】
前記硬質パイプが、前記容器内の少なくとも２つの腕木によって容器の下端部で基部に支持されている、請求項６に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１４】
前記メッシュ外被が下端部で硬質パイプを含む内部骨格に固定されており、前記メッシュ外被に前記植物生育培地が充填されている、請求項５に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１５】
請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システムに植物生育培地を充填する方法であって、前記植物生育培地を保持し、前記植物生育培地が漏れ出るのを防止可能な密閉性を作るために前記メッシュ外被の下端部を結ぶ工程と、前記メッシュ外被に前記植物生育培地を充填する工程とを含む方法。
【請求項１６】
前記メッシュ外被の前記穿孔が前記メッシュ外被に植物生育培地を充填する前に作られ、各穿孔に対して柔軟なメッシュ材料でフラップが作られて、前記メッシュ外被を下部で結んで前記植物生育培地を充填した時に、前記フラップが前記外被に外向きに押し付けられて前記穿孔が密封されて前記植物生育培地が前記穿孔を通して流れ出るのを防ぐように、前記フラップが前記メッシュ外被の内部の各穿孔の上縁に固定される、請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システム。
【請求項１７】
請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システムに植物生育培地を充填する方法であって、前記メッシュ外被に植物生育培地を充填する前に前記メッシュ外被に穿孔を提供する工程と、各穿孔に対して柔軟なメッシュ材料でフラップが作られて、前記メッシュ外被を下部で結んで前記植物生育培地を充填した時に、前記フラップが前記外被に外向きに押し付けられて前記穿孔が密封されて前記植物生育培地が前記穿孔を通して流れ出るのを防ぐように、前記フラップが前記メッシュ外被の内部の各穿孔の上縁に固定される工程とを含む方法。
【請求項１８】
請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システムで用いられるメッシュ外被であって、前記メッシュ外被に植物生育培地を充填する前に提供された前記メッシュ外被の前記穿孔が、各穿孔の周りの円周方向に支持縁を有し、前記外被に前記植物生育培地を充填した時に前記外被に外向きに押し付けられるフラップを支持するメッシュ外被。
【請求項１９】
請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システムで用いられるメッシュ外被であって、前記メッシュ外被上の前記植物が収穫された後、前記植物生育培地が前記メッシュ外被から出され、前記植物生育培地が清掃されて前記メッシュ外被に未使用のまたは清掃した植物生育培地が再充填されるメッシュ外被。
【請求項２０】
請求項１、５、または６のいずれか一項に記載の垂直水耕園芸システムで用いられるメッシュ外被であって、前記植物生育培地が、パーライト、クレイペブル、砂、砂利、グロウストーン、ガラスビーズ、およびプラスチックビーズ、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される、メッシュ外被。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は米国特許出願第６２／１７０，１１２号（２０１５年６月１日出願）の利益を主張し、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は一般に、垂直システムで植物を水耕栽培することに関する。
【背景技術】
【０００３】
植物の水耕栽培は、土壌が不在の状態で植物を栽培する方法であり、根が栄養水溶液に浸される。基本的に２つの水耕法がある。第一の方法では、根は支持されることなく栄養水溶液中に浮遊し、第二の方法では、根は栄養水溶液で湿らせた基質中に支持される。「生育培地」として知られる典型的な支持基質には、従来的な土壌ではなく、パーライト、砂、または砂利が含まれる。
【０００４】
栄養水溶液は一般的に、例えば、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硫酸マグネシウムなど、硝酸塩、リン酸塩および硫酸塩を含む。この水溶液は典型的には、鉄、銅、マンガン、亜鉛、モリブデン、およびホウ素などの金属イオンも含む。
【０００５】
無土壌栽培は、土壌の従来的栽培技術に潜在的利益を提供する。滅菌培地を使用できるので、雑草の成長はほとんどまたは全くないはずであり、土壌伝播性の害虫および病気は完全に排除されるとは言わないまでも最小化される。適正に栽培された水耕植物は、必要な成長要素のすべてがすぐに利用できるので、より健康で強健である。植物はより速く成熟し、野菜および花作物のより早い収穫をもたらす。水耕栽培は、食物および水を求めて根が広がる必要がないため、使用する空間が少ない。空間要件が小さいために、水耕栽培は、家庭園芸家にとって理想的であり、温室空間をよりうまく利用できる。
【０００６】
水耕技術は、各植物の根への正確な水および栄養素の直接的な適用も可能にする。水はこれらのシステムでは再使用され、蒸発および流出によって失われる量が少ない。従って、乾燥地域では、限定された量の水を使用して植物を栽培できる。
【０００７】
水耕栽培ハードウェアの多くの構成が記述されており、市販されている。本開示は、垂直配向型の水耕栽培方法に関する。このようなシステムは、例えば、米国特許第４４５４６８４号および第５７１５６２９号、ならびにＰＣＴ公報ＷＯ  ２０１２／０４０６２に記述されている。これらの開示のそれぞれは、垂直配向型の水耕栽培システムを記述している。垂直配向型システムは、小さな空間で使用できる大きな栽培面積という利点を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
空間節約特徴を最大化し、先行技術システムよりも改善された利便性および特徴を提供する、垂直水耕園芸システムのさまざまな実施形態が本明細書に提供されている。本発明のシステムはすべて、下部で結ぶことができ、随意に上部で結ぶことができ、水耕農業に適した生育培地を充填したシンプルな柔軟メッシュチューブを使用する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態では、チューブ状構造の柔軟なメッシュ外被を備え、チューブ状メッシュ外被が上部および下部でほぼ垂直に配向されている垂直水耕園芸システムが提供される。メッシュ外被は下部で結ぶことができる。外被は植物生育培地を含む。植物がメッシュ外被の内側にある培地中に根を張って、外被の外部に成長するように、複数の穿孔がメッシュ外被に提供される。チューブ状の柔軟メッシュチューブの上部に灌漑水滴下装置を提供することができ、集水器をメッシュチューブの下部に提供することができ、メッシュチューブの下部から上部の灌漑水滴下装置に栄養水溶液を再循環するためにポンプを提供することができる。一実施形態では、メッシュチューブは頭上支持部材から垂れ下がってもよい。
【００１０】
代替的実施形態では、本発明は、植物生育培地を包み込むチューブ状構造の柔軟なメッシュ外被を備え、メッシュ外被内に縦方向に挿入されて植物培地を包み込むメッシュ外被を内側から支持する硬質パイプの内部骨格を備える、自立状垂直水耕園芸システムでありうる。一実施形態では、メッシュ外被は下端部で結ばれる。一実施形態では、メッシュチューブに複数の穿孔が提供され、それらを通して植物の苗または茎が成長できる。従って植物は外被の外部に穿孔を通って成長する。植物根は植物生育培地中に支持される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】吊り下げ式の本発明システムの第一の実施形態を示す。
【図２】障害物の上にもたれかけられた、本発明システムの吊り下げ式実施形態を示す。
【図３】内部骨格支持部材を備える、本発明システムの一実施形態の断面破断図を示す。
【図４】内部骨格支持部材を備える、図３の本発明システムの一実施形態の外観を示す。
【図５】グループ化した複数の吊り下げ式園芸システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す一実施形態では、チューブ状構造の柔軟なメッシュ外被１００を備え、チューブ状メッシュ外被が上部および下部でほぼ垂直に配向されている垂直水耕園芸システム２０が提供される。メッシュ外被は、例えば、糸またはジップタイでありうるひも１０４で下部が結ばれている。外被は植物生育培地１２２を包含し、メッシュは植物生育培地をその中に保持するのに十分細かいグレードである。茎が外被の外部に成長するように、複数の穿孔１１０がメッシュ外被に提供される。チューブ状の柔軟なメッシュ外被の上部に灌漑水滴下装置２５０を提供することができ、集水器がメッシュ外被の下部に提供され、メッシュ外被の下部から上部の灌漑水滴下装置に栄養水溶液を再循環するためにポンプを提供することができる。
【００１３】
チューブ状メッシュ外被は、例えば、Ｆａｒｍｔｅｋ社（ｗｗｗ．ｆａｒｍｔｅｋ．ｃｏｍ）が販売している「浸食制御チューブ」などの、高張力ポリエチレンメッシュチューブ製品でありうる。これらのメッシュチューブは、一巻１００フィートの箱を含め、いくつかの直径と長さが入手可能である。
【００１４】
植物生育培地は、例えば、パーライト、クレイペブル、砂、砂利、グロウストーン、ガラスビーズ、およびプラスチックビーズでありうる。一部の実施形態では、水を吸収しない化学的に不活性な軽量材料が望ましい。実施形態では、植物生育培地の粒子が、まるで篩のようにメッシュを通過しないように、メッシュ外被のメッシュサイズおよび植物生育培地の粒径はマッチすべきである。
【００１５】
一実施形態では、チューブはひも１０２を使って上部で結ばれる。一実施形態では、支持ロープ１７０をひも１０２と一体化しうる。図１に示すように、ロープ１７０は支持部材３００に巻きつけられ（ループ１７２）、支持部材は植物を吊るすために設置された梁または棒でありうる。
【００１６】
一実施形態では、柔軟なメッシュチューブ１００は、建築的特徴（例えば、壁または建物の角）などの障害物にもたれかけられてもよい（図２）。このように、メッシュの柔軟な性質を使用して、必ずしもまっすぐに吊り下がらなくてもよい場所に本発明の水耕装置を設置することができる。
【００１７】
一実施形態では、チューブ状メッシュ外被の下に容器２００が提供される。容器およびポンプ２２０は床３１０の上に置いてもよい。容器は、一実施形態ではメッシュチューブから滴下する栄養水溶液を収集する（水滴１８０が容器に落ちるのが示されている）。水滴は容器２００の貯水槽２１０に集まる。栄養水溶液を水管２３０を通して装置上部に汲み上げるウォーターポンプ２２０につながる水サイホン２３２を使用しうる。滴下部分２５０は、植物生育培地１２０の上面１２２に水を滴下する。一実施形態では、容器２００は、食品調理または建設で一般的に使用されるタイプなど、５ガロン（２０Ｌ）のバケツとしうる。例えば、１Ｌ、２Ｌ、４Ｌまたは８Ｌなどの容量を持つ、より小さな容器も使用しうる。
【００１８】
植物が外被１００を通って成長できるようにする穿孔１１０を外被に提供しうる。図１に示すように、植物１６０がチューブの外側に成長し、植物の茎が穿孔１１０を通って、チューブ１００に包含された生育培地１２０内の根までつながっていることが示されている。
【００１９】
複数の垂直水耕園芸システム２０は、単一の支持部材３００上にまとめて、温室などの限定空間に吊り下げることができる。これは図５の概念に示されている。一実施形態では、生育ライトを使用しうる。
【００２０】
一実施形態では、本発明は、植物生育培地１２０を包み込むチューブ状構造の柔軟なメッシュ外被１００を備え、メッシュ外被内に縦方向に挿入されて植物培地を包み込むメッシュ外被を内側から支持する硬質パイプ１５０の内部骨格を備える、自立型垂直水耕園芸システム１０（図３および４）でありうる。一実施形態では、装置１０は、上部および下部がほぼ垂直の配向性を持つ。一実施形態では、メッシュ外被１００は、植物生育培地を包含するために結束手段１０４を使用して下端部で結ばれる。一実施形態では、メッシュ外被はひも１０２を使用して上部でも結ばれる。柔軟なメッシュ外被を結んだ場所に、余分のメッシュ材料１０３および１０５が図３で示されている。
【００２１】
一実施形態では、メッシュ外被１００に複数の穿孔１１０が提供され、それらを通して植物の苗または茎（１６０）が成長できる。従って植物は外被１００の外部に穿孔１１０を通って成長する。植物根１６２は植物生育培地中に支持される。
【００２２】
一実施形態では、パイプは、バケツなどの容器中の下端部にあるその基部上で支持されうる。容器は、メッシュチューブ１００の下部から滴下（水滴１８０）する水（すなわち、栄養水溶液）を集める。栄養水溶液は、容器２００に含まれる貯水槽２１０に集まる。
【００２３】
一実施形態では、水管などの水路２３０は、パイプ１５０を通って基部から植物生育培地の上部まで延びる。水路２３０は、簡単にするために実線で図３に示されている。水路２３０は、例えば、内径１／４インチの柔軟なラテックスまたはＰＶＣ管でありうる。
【００２４】
一実施形態では、ウォーターポンプ２２０は、容器中の貯水槽の水を水路２３０を通して装置の上部へと押し上げる。ポンプは栄養水溶液を再循環する。ウォーターポンプは、例えば、羽根車型のポンプでありうる。このようなポンプは魚用水槽で一般的に使用され、安価で信頼性がある。あるいは、ベンチュリ型のウォーターポンプを使用することができ、このポンプでは圧縮空気の流れが水サイホンに接続した穴の上を通過し、サイホンを通して液体を出す穴が真空になる。ベンチュリ型の装置は、（強制空気源が利用可能な場合）機械的に単純である、および管２３０の中を押し上げられる溶液に空気を入れるなど、いくつかの利点を持ちうる。ポンプは、パイプ１５０の下部にある開口部１５４を通して栄養水溶液を抜き出すことができる。
【００２５】
一実施形態では、水路２３０はメッシュ外被の上部でパイプ１５０を出て、水路の一つまたは複数の穿孔（２５０）は、栄養水溶液が植物生育培地（１２２）の上部に滴下することを可能にする。このように、栄養水溶液が植物生育培地１２０の上部に滴下されると、栄養水溶液は生育培地を通って浸透し、最終的にチューブ１００の下部から貯水槽２１０の中に滴下する（水滴１８０）。
【００２６】
硬質パイプは、ＰＶＣ、鋼または銅などの金属、ＡＢＳなどでありうる。パイプは、容器２００の内部に取り付けられた一つまたは複数の腕木１５６の使用で支持されうる。一実施形態では、硬質パイプは貯水槽２１０中に置くことができる。一実施形態では、水管２３０がパイプの内部を通過できるように、下部および上部の近くの硬質パイプの壁に穿孔があってもよい。
【００２７】
一実施形態では、本発明の特徴は、植物生育サイクルの終わりにメッシュチューブおよび生育培地を効率的にリサイクルできることである。一般的規則として、植物の成長物が収穫されると、水耕生育培地は新しくする必要がある。一態様では、水耕園芸のポイントは（滅菌されていないとしても）清潔な生育培地の使用である。別の態様では、前の作物の枯れた根は、取り除かない場合、同じ容器では第二の作物に対して有害でありうる。このように、二回目の植付けのための培地を使用する前に、古い使用済みの生育培地を清掃することが重要である。本発明の水耕生育培地は、本質的に化学的に不活性であり、植付けサイクルの後に生育培地を廃棄する理由はない。培地は清掃して再使用することができる。
【００２８】
本実施形態によると、（使用される場合）下部（および上部）のひもを取り外し、生育培地をメッシュチューブから出して清掃することができる。さらに、メッシュチューブを清掃することができる。清掃は、培地およびチューブを石鹸と水で洗い、望ましくない有機物質を除去するという簡単なものでありうる。古い根は機械的にまたは手作業で取り除くことができる。
【００２９】
一実施形態では、本発明の柔軟なメッシュ外被チューブの穿孔は、メッシュ外被に植物生育培地を充填する前に、メッシュを切って穿孔を形成することによって作られる。一実施形態では、各穿孔に対して、柔軟なメッシュ材料でフラップを作ることができ、メッシュ外被を下部で結んで植物生育培地を充填した時、フラップが外被に外向きに押し付けられて穿孔が密封され、植物生育培地が穿孔を通して流れ出るのを防ぐように、フラップはメッシュ外被の内部の各穿孔の上縁に固定される。さらなる実施形態では、穿孔の縁に構造的完全性を与えると共に充填作業中フラップに堅い固定部を与えるために、プラスチックチューブ状材料の縁を各穿孔の周囲に形成しうる。
【００３０】
このようなフラップ実施形態を使用した場合、植物が穿孔を通って成長するように、充填後に手でフラップをわきに押して植物生育培地に種または苗を植えなければならない。
【００３１】
メッシュ装置１０は、硬質パイプを支持し、柔軟なメッシュ外被をパイプの上にかぶせ、パイプの下端部でメッシュを結び、メッシュに植物生育培地を充填することによって組み立てることができる。上部は随意に結ぶことができる。一実施形態では、穿孔は、植物がチューブから成長して出るメッシュに切り込むことができる。穿孔が充填作業の前に作られる場合、充填中に培地が穿孔からこぼれ出るのを防ぐため、穿孔は本明細書に記述のフラップを備えることができる。
【００３２】
メッシュ装置２０は、メッシュチューブを下部で結び、チューブに例えば漏斗で生育培地を充填することによって、組み立てることができる。生育培地は製造業者からの未使用のものでもよく、または本明細書に記述されたように清掃されたリサイクル培地であってもよい。チューブの穿孔が充填作業の前に作られる場合、充填中に培地が穿孔からこぼれ出るのを防ぐため、穿孔は本明細書に記述のフラップを備えることができる。
【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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【国際調査報告】
2018516094.tif 000008
2018516094.tif 000009
2018516094.tif 000010