(57)【要約】【課題】植物の育成を効果的に促進させることのできる水耕栽培装置、植物工場、及び、水耕栽培方法を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から引き出される前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする水耕栽培装置を採用する。特に、前記調整手段が、前記植物の根の全長の１０％以上３０％以下の範囲が空気にさらされるように前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整することで、根腐れを防止して植物の育成を促進させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を収容する苗床パレットと、
前記苗床パレットの下面から引き出される前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、
前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記植物の根の全長の１０％以上３０％以下の範囲が空気にさらされるように前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する請求項１に記載の水耕栽培装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記植物の根の生長段階に応じて前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する請求項１又は２に記載の水耕栽培装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記培養液の水面の高さを調整する手段である請求項１から請求項３の何れか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記栽培容器内を前記培養液の水面の高さの異なる複数の領域に仕切ることによって前記培養液の水面の高さを調整する仕切りである請求項４に記載の水耕栽培装置。
【請求項６】
前記仕切りは、前記栽培容器の長手方向の一端側から他端側に向かって前記水溶液の高さが順に低くなるよう前記栽培容器内を複数の領域に仕切り、
前記栽培容器の長手方向の一端側には苗段階の植物を収容する前記苗床パレットが配置され、前記栽培容器の長手方向の他端側には前記苗段階から育成が進んだ収穫段階の植物を収容する前記苗床パレットが配置される請求項５に記載の水耕栽培装置。
【請求項７】
前記調整手段は、前記培養液の水面に対する前記苗床パレットの高さを調整する手段である請求項１から請求項３の何れか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項８】
前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間に空気を送る送風手段を備えている請求項１から請求項７の何れか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の水耕栽培装置を備えていることを特徴とする植物工場。
【請求項１０】
雰囲気湿度を７０％以上に保つ湿度調整装置を備えている請求項９に記載の植物工場。
【請求項１１】
植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から出る前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器とを備える水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、
前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整工程を含んでいることを特徴とする水耕栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、水耕栽培装置及び水耕栽培装置を備える植物工場、並びに、水耕栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、植物を水耕栽培により育成するに際しては、当該植物を苗床パレットに収容し、培養液を入れた栽培容器内で育成を行う水耕栽培装置が用いられている。例えば、図７に示すように、苗床パレット１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ）を栽培容器１０１内に入れた培養液１０６に浮遊させ、植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の根Ｐａ（Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３）を培養液１０６に浸漬させて栽培を行う水耕栽培装置１００が用いられている。ちなみに、図７に示す水耕栽培装置１００は、一つの栽培容器１０１で植物Ｐを苗段階Ｐ１から収穫段階Ｐ３に至るまでの栽培を行うものであり、栽培容器１０１の上方に植物Ｐの光合成を促進させるための光源１０７を設けたものである。
【０００３】
図７に示すように、従来の水耕栽培装置１００では、栽培容器１０１内に培養液１０６は、一定の水位で入れられていた。
【０００４】
ここで、一般に、植物は、根が空気に十分にさらされないと所謂湿気中根（水蒸気で飽和状態の空気中に露出して発達した根）の発育が抑制されて当該根の表面積を拡大させられず、酸素吸収機能を高めることができないため、植物自体の育成を十分に促進させることができない。しかし、従来の水耕栽培装置１００は、苗床パレット１０２と培養液１０６の水面とが接しているため、植物の育成が十分に促進されない。
【０００５】
例えば、図７に示す水耕栽培装置１００では、例えばエアポンプからの圧縮された空気を培養液１０６内に噴出させて、培養液１０６内の溶存酸素量を高めることで、植物Ｐの根Ｐａに酸素を供給している。この場合、設備コストやランニングコストの増大を招くこととなる。また、水耕栽培装置として、このような構成を採用したとしても、根Ｐａが空気に直接さらされていないため、やはり植物Ｐへ酸素を十分に供給することができない。そのため、従来より、植物の根への酸素供給を十分に行う試みがなされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、植物を保持する植物ポットの外周よりも大きな内周を有する挿入孔が設けられた浮遊マットと、当該植物ポットを固定するための嵌着孔が設けられ且つ当該浮遊マット上に載置された反射板とで構成された水耕栽培用フロートが開示されている（特許文献１の請求項１参照のこと。）。ここで、特許文献１に開示の水耕栽培用フロートは、植物ポットが多孔質材料からなるものであり、当該植物ポットと挿入孔との間に隙間が形成されると共に、当該植物ポットが培養液に浸らないように固定して酸素供給用の空隙を設けることで、植物の育成を促進させるものである（特許文献１の段落００１４等参照のこと。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０００９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の水耕栽培用フロートでは、植物ポットの下面と培養液との間に少しの空間が形成されるものの、空間の周囲が浮遊マットで囲まれているため当該空間中の空気が入れ替わらず、植物の根に新鮮な空気を供給することができない。そのため、特許文献１の水耕栽培用フロートを用いたとしても、従来の水耕栽培装置と同様に、植物の育成阻害をもたらし、安定して植物の育成を促進させることができないという問題がある。
【０００９】
本件発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、植物の育成を効果的に促進させることのできる水耕栽培装置、植物工場、及び、水耕栽培方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件発明に係る水耕栽培装置は、植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から引き出される前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本件発明に係る植物工場は、前記水耕栽培装置を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本件発明に係る水耕栽培方法は、植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から出る前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、を備える水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整工程を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明に係る水耕栽培装置及び水耕栽培装置を備える植物工場、並びに、水耕栽培方法は、栽培する植物の育成を効果的に促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本件発明を適用した第１の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。
【図２】本件発明に係る水耕栽培装置に備わる調整手段の一例を示す斜視図である。
【図３】本件発明に係る水耕栽培装置に備わる調整手段の別の例を示す斜視図である。
【図４】本件発明を適用した第２の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。
【図５】本件発明を適用した第３の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。
【図６】本件発明を適用した第４の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。
【図７】従来の一実施形態に係る水耕栽培装置の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本件発明に係る水耕栽培装置及び水耕栽培装置を備える植物工場、並びに、水耕栽培方法の一実施形態について説明する。
【００１６】
〔植物工場〕
本件発明に係る植物工場は、後述する水耕栽培装置を設置して植物を栽培することで、季節や場所に大きく影響されることなく植物を連続生産することができる。よって、悪天候や耕地不足に悩まされることもなくなり、栽培工程を定量化することにより栽培コストを大幅に削減することもできる。また、植物工場内に水耕栽培装置を設置することにより、光や温度を含めた環境条件を人為的にコントロールして、無農薬で植物を栽培することが可能となり、栄養価が高く美味しい植物を提供することが可能となる。本件発明に係る植物工場は、例えば、雰囲気湿度を７０％以上に保つエアコンや加湿器等の湿度調整装置を備えることで、根に接触する空気の湿度が高められ、栽培する植物の育成を効果的に促進させることが可能となる。
【００１７】
また、本件発明に係る植物工場は、人工照明を用い、且つ温度を含めた環境条件を人工的に制御する完全制御型植物工場とすることができる。完全制御型植物工場内に水耕栽培装置を設置することで、外部と切り離された閉鎖的空間において植物の栽培を完全に制御して行うことができ、植物の大量生産が可能となる。
【００１８】
更に、本件発明に係る植物工場は、太陽光を植物に照射する採光部を備えた太陽光利用型植物工場とすることもできる。太陽光型植物工場内に水耕栽培装置を設置することで、果実を食用とする野菜（果菜類）の栽培に有利となる。また、植物の栽培に太陽光エネルギーを利用することで、植物の栽培コストの低減化を図ることが可能となる。
【００１９】
〔水耕栽培装置〕
本件発明に係る水耕栽培装置は、植物を収容する苗床パレットと、苗床パレットの下面から引き出される当該植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、当該培養液の水面と当該苗床パレットの下面との間隔を調整する調整手段とを備えたものである。よって、本件発明に係る水耕栽培装置は、植物の育成に土壌を用いず、培養液を用いて植物の根に栄養成分を供給して植物を栽培することができる。また、本件発明に係る水耕栽培装置では、栽培する植物の種類は特に限定されず、葉物野菜や果実等の栽培を行うために用いることができる。例えば、キク科、アブラナ科、アカザ科、ウリ科等の植物も栽培することができる。
【００２０】
そして、本件発明における苗床パレットは、苗段階以降の植物を収容するものであり、収容する植物の数は任意に設定することができ、また、その材質に関しても使用環境に合わせて適宜選択することができる。また、本件発明における培養液は、通常の養液栽培に使用されるものを適宜用いることができ、水、又は、水に窒素、リン、カリウム、カルシウム及びマグネシウム等の栄養成分を加えたものを用いることができる。更に、当該培養液には、必要に応じて害虫忌避剤を含ませることもできる。また、本件発明の調整手段は、上述した培養液の水面と苗床パレットの下面との間隔を調整するものであればよく、特に限定されるものではない。
【００２１】
また、本件発明に係る水耕栽培装置は、調整手段によって、植物の根の全長の１０％以上３０％以下の範囲が空気に接触してさらされるように培養液の水面と苗床パレットの下面との間隔を調整することが好ましい。調整手段によって、植物の根の全長の１０％以上３０％以下の範囲が空気に接触してさらされるように培養液の水面と苗床パレットの下面との間隔を調整することにより、植物の生長に応じた厚みの空気層を根が存在する領域に設けることができる。よって、当該根に対して十分な酸素供給が可能となり、当該根を確実に培養液に浸すことができるため根腐れを防止して当該植物の育成を促進させることができる。
【００２２】
ここで、植物の根の空気に接触してさらされる範囲が当該根の全長の１０％未満である場合には、根に必要十分な量の酸素を供給することが困難となり、植物の育成を満足に促進させることができない。また、植物の根の空気に接触してさらされる範囲が当該根の全長の３０％を超える場合には、根の乾燥を引き起こし、植物の育成を十分に促進させることができなくなる場合がある。
【００２３】
本件発明に係る水耕栽培装置は、栽培容器に上述した苗床パレットを配置し、当該苗床パレットを植物の生長に応じて一方向に移動させ、苗段階から収穫段階までの一連の育成ラインで栽培を行うものとすることができる。このときに、当該栽培容器は、一列又は複数列に渡って複数の苗床パレットを並べて配置可能なものにより構成されることが植物の生産効率を向上させる上で好ましい。また、当該苗床パレットは、その形状を矩形状とし、その大きさに関しては同じものを用いることが水耕栽培装置の省スペース化を図る上で好ましい。
【００２４】
また、本件発明に係る水耕栽培装置は、一つの栽培容器で植物を苗段階から収穫段階までの栽培を一連の育成ラインで行うものとしても好適に用いることができるため、作業者が苗段階の植物を栽培容器の一端側に配置された苗床パレットに収容し、当該栽培容器の他端側に配置された苗床パレットより収穫段階の植物を回収することが可能である。そのため、本件発明に係る水耕栽培装置によれば、極力人の手を介在させずに植物の栽培を行うことができるため、植物工場等のクリーンな環境での栽培が条件とされている場所であっても好適に用いることができる。
【００２５】
ここで、本件発明に係る水耕栽培装置では、苗床パレットを移動させるに際し、当該苗床パレットを苗段階のエリアから収穫段階のエリアまで案内する一対の苗床パレット搬送用レールを配設したり、当該苗床パレットを培養液に浮遊させ、手動又は駆動手段を用いることができる。ちなみに、当該苗床パレットを培養液に浮遊させる場合には、発泡性の材料を用いて作製されたものを好適に用いることができる。また、このときに用いる苗床パレットは、収容する植物の配置等を、栽培する植物の種類や収容する植物の数に合わせて適宜設定することができる。
【００２６】
以下、図面を適宜参照しつつ、本件発明を適用した第１から第４の実施形態について詳述する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本件発明を適用した第１の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。図１に示す水耕栽培装置１は、一つの栽培容器２で植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を苗段階Ｐ１から収穫段階Ｐ３に至るまで栽培を行うものであり、栽培容器２の上方に植物Ｐの光合成を促進させるための光源１０を設けたものである。この光源１０は、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との間隔が略一定の距離に保たれるように配置されることが好ましい。
【００２８】
また、図１に示す水耕栽培装置１では、常に根Ｐａの先を培養液９に浸漬し且つ根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液９の水面と苗床パレット５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の下面との間隔を調整する調整手段（仕切り板３，４）を備えている（以降、単に「培養液９の水位を調整する」とも記載する）。この仕切り板３は、培養液９の水位を調整するための切り欠き３ａや培養液放出用貫通孔４ａが形成されたものである。このように、図１に示す水耕栽培装置１では、調整手段として仕切り板３，４を用い、根Ｐａの生長段階（換言すれば、植物Ｐの育成段階）に応じて根Ｐａの各生長段階のエリア毎に培養液９の水位を調整する。具体的には、本実施形態に係る調整手段は、根Ｐａの全長の１０％以上３０％以下の範囲内で根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液９の水位を調整する。
【００２９】
図１に示す水耕栽培装置１は、苗床パレット５ａ，５ｂ，５ｃを略水平方向に移動させるが、植物Ｐの生長に伴い長くなる根Ｐａに対し、根Ｐａが一定の割合で培養液９に浸漬するように、栽培容器２内の培養液９の水位を根Ｐａの生長段階に応じて順次低くなるよう調整することで、苗床パレット５の下面側には、植物Ｐの各生長段階に適した厚さの空気層を形成することができる。その結果、図１に示す水耕栽培装置１によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３に植物Ｐの生長段階に応じて必要となる酸素量を常時供給することが可能となる。更に、図１に示す水耕栽培装置１によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３の根先部分が培養液９に浸るため、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の育成を効果的に促進させることができる。
【００３０】
ちなみに、図１に示す水耕栽培装置１においては、仕切り板３，４の上端が苗床パレット５の下端と略同じ高さにあるため、仕切り板３，４が苗床パレット５を支持することが可能となり、苗床パレット５を苗段階のエリアから収穫段階のエリアまで手動で移動させることができる。
【００３１】
図２は、本件発明に係る水耕栽培装置に備わる調整手段の一例を示す斜視図である。図２に示す調整手段は仕切り板３であり、その上部に切り欠き３ａが形成されたものである。このような形状の仕切り板３を栽培容器２の内部に固定した仕切り板嵌入部材１２（１２ａ，１２ｂ）に嵌め入れることで、培養液９の水位を調整して苗床パレット５の下面側に空気層を設けることができる（図１参考のこと。）。
【００３２】
図３は本件発明に係る水耕栽培装置に備わる調整手段の別の例を示す斜視図である。図３に示す調整手段は、仕切り板４であり、培養液放出用貫通孔４ａと、当該培養液放出用貫通孔４ａの上方に空気層形成用貫通孔４ｂとが形成されたものである。このような形状の仕切り板４を栽培容器２の内部に固定した仕切り板嵌入部材１３（１３ａ，１３ｂ）に嵌め入れることで、培養液９の水位を調整して苗床パレット５の下面側に空気層を設けることもできる（図１参考のこと。）。
【００３３】
また、図１に示す水耕栽培装置１には、上述した空気層に強制的に空気を送る送風手段１１が備えられているが、このような構成を採用することで、苗床パレット５の下端と培養液９との間に設けた空気層に空気が送り込まれて、植物の根Ｐａへの酸素の供給を阻害することなく植物Ｐの育成を促進させることができる。また、当該空気層に空気が送り込まれることによって、苗床パレット５と植物Ｐとの隙間から吹き上げられる風が、植物Ｐの葉の表皮に停滞する薄い二酸化炭素層（葉面境界層）を破壊し、光合成を促進させることが可能になる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、本件発明を適用した第２の実施形態について説明する。図４は、本件発明を適用した第２の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。図４に示す水耕栽培装置２０は、第１の実施形態に係る水耕栽培装置１と同様に、一つの栽培容器２１で植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を苗段階Ｐ１から収穫段階Ｐ３に至るまで栽培を行うものであり、栽培容器２１の上方に植物Ｐの光合成を促進させるための光源２９を設けたものである。この光源２９は、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との間隔が略一定の距離に保たれるように配置されることが好ましい。
【００３５】
また、図４に示す水耕栽培装置２０では、常に根Ｐａの先を培養液２８に浸漬し且つ根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液２８の水面と苗床パレット２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の下面との間隔を調整する調整手段（仕切り板２３，２４）を備えている（以降、単に「培養液２８の水位を調整する」とも記載する）。この仕切り板２３，２４は、培養液２８の水位を調整するために高さが異なるものである。このように、図４に示す水耕栽培装置２０では、調整手段として仕切り板２３，２４を用い、根Ｐａの生長段階（換言すれば、植物Ｐの育成段階）に応じて根Ｐａの各生長段階のエリア毎に培養液２８の水位を調整する。具体的には、本実施形態に係る調整手段は、根Ｐａの全長の１０％以上３０％以下の範囲内で根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液２８の水位を調整する。
【００３６】
図４に示す水耕栽培装置２０は、苗床パレット２２ａ，２２ｂ，２２ｃを水平方向に移動させるが、植物Ｐの生長に伴い長くなる根Ｐａに対し、根Ｐａが一定の割合で培養液２８に浸漬するように、栽培容器２１内の培養液２８の水位を根Ｐａの生長段階に応じて順次低くなるよう調整することで、苗床パレット２２の下面側には、植物Ｐの各生長段階に適した厚さの空気層を形成することができる。その結果、図４に示す水耕栽培装置２０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３に植物Ｐの生長段階に応じて必要となる酸素量を常時供給することが可能となる。更に、図４に示す水耕栽培装置２０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３の根先部分が培養液２８に浸るため、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の育成を効果的に促進させることができる。
【００３７】
ちなみに、図４に示す水耕栽培装置２０においては、苗床パレット２２ａ，２２ｂ，２２ｃを苗段階のエリアから収穫段階のエリアまで案内する一対の苗床パレット搬送用レール（不図示）を水平に配設し、モータ等の駆動手段（不図示）を用いる等して移動させることができる。
【００３８】
また、図４に示す水耕栽培装置２０には、上述した空気層に強制的に空気を送る送風手段３０が備えられているが、このような構成を採用することで、苗床パレット２２の下端と培養液２８との間に設けた空気層に空気が送り込まれて、植物の根Ｐａへの酸素の供給を阻害することなく植物Ｐの育成を促進させることができる。また、当該空気層に空気が送り込まれることによって、苗床パレット２２と植物Ｐとの隙間から吹き上げられる風が、植物Ｐの葉の表皮に停滞する薄い二酸化炭素層（葉面境界層）を破壊し、光合成を促進させることが可能になる。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
次に、本件発明を適用した第３の実施形態について説明する。図５は、本件発明を適用した第３の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。図５に示す水耕栽培装置４０は、第１の実施形態に係る水耕栽培装置１と同様に、一つの栽培容器４１で植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を苗段階Ｐ１から収穫段階Ｐ３に至るまで栽培を行うものであり、栽培容器４１の上方に植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の光合成を促進させるための光源４７を設けたものである。この光源４７は、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との間隔が略一定の距離に保たれるように配置されることが好ましい。
【００４０】
また、図５に示す水耕栽培装置４０では、常に根Ｐａの先を培養液４６に浸漬し且つ根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液４６の水面と苗床パレット４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）の下面との間隔を調整する調整手段（仕切り壁４１ａ，４１ｄ）を備えている（以降、単に「培養液４６の水位を調整する」とも記載する）。この仕切り壁４１ａ，４１ｄは、培養液４６の水位を調整するために高さが異なるものである。このように、図５に示す水耕栽培装置４０では、調整手段として仕切り壁４１ａ，４１ｄを用い、根Ｐａの生長段階（換言すれば、植物Ｐの育成段階）に応じて根Ｐａの各生長段階のエリア毎に培養液４６の水位を調整する。具体的には、本実施形態に係る調整手段は、根Ｐａの全長の１０％以上３０％以下の範囲内で根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液４６の水位を調整する。
【００４１】
図５に示す水耕栽培装置４０は、苗床パレット４２ａ，４２ｂ，４２ｃを水平方向に移動させるが、植物Ｐの生長に伴い長くなる根Ｐａに対し、根Ｐａが一定の割合で培養液４６に浸漬するように、栽培容器４１内の培養液４６の水位を根Ｐａの生長段階に応じて順次低くなるよう調整することで、苗床パレット４２の下面側には、植物Ｐの各生長段階に適した厚さの空気層を形成することができる。その結果、図５に示す水耕栽培装置４０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３に植物Ｐの生長段階に応じて必要となる酸素量を常時供給することが可能となる。更に、図５に示す水耕栽培装置４０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３の根先部分が培養液４６に浸るため、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の育成を効果的に促進させることができる。
【００４２】
ちなみに、図５に示す水耕栽培装置４０においても、第２の実施形態に係る水耕栽培装置２０と同様に、苗床パレット２２ａ，２２ｂ，２２ｃを苗段階のエリアから収穫段階のエリアまで案内する一対の苗床パレット搬送用レール（不図示）を水平に配設し、モータ等の駆動手段（不図示）を用いる等して移動させることができる。
【００４３】
また、図５に示す水耕栽培装置４０には、上述した空気層に強制的に空気を送る送風手段４８が備えられているが、このような構成を採用することで、苗床パレット４２の下端と培養液４６との間に設けた空気層に空気が送り込まれて、植物の根Ｐａへの酸素の供給を阻害することなく植物Ｐの育成を促進させることができる。また、当該空気層に空気が送り込まれることによって、苗床パレット４２と植物Ｐとの隙間から吹き上げられる風が、植物Ｐの葉の表皮に停滞する薄い二酸化炭素層（葉面境界層）を破壊し、光合成を促進させることが可能になる。
【００４４】
＜第４の実施形態＞
次に、本件発明を適用した第４の実施形態について説明する。図６は、本件発明を適用した第４の実施形態としての水耕栽培装置の構成を示した図である。この図６に示す水耕栽培装置５０は、一つの栽培容器５１で植物Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）を苗段階Ｐ１から収穫段階Ｐ３に至るまで栽培を行うものであり、栽培容器５１の上方に植物Ｐの光合成を促進させるための光源５７（５７ａ，５７ｂ，５７ｃ）を設けたものである。この光源５７は、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３との間隔が略一定の距離に保たれるように配置されることが好ましい。
【００４５】
また、図６に示す水耕栽培装置５０では、常に根Ｐａの先を培養液５６に浸漬し且つ根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、培養液５６の水面と苗床パレット５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）の下面との間隔を調整する調整手段（不図示）を備えている（以降、単に「苗床パレット５２の高さを調整する」とも記載する）。なお、本実施形態に係る調整手段は特に限定していないが、例えば、栽培容器５１の長手方向の側壁であって、下面からの高さが長手方向の一端側から他端側に向かって段階的に高くなるように形成された側壁を用いることができる。このような調整手段を採用することで、苗床パレット５２を根Ｐａの成長段階に応じて、栽培容器５１の長手方向の一端側から他端側に向けて当該側壁の上を移動させることによって、苗床パレット５２の下面と培養液５６の水面との間隔を容易に調整することができる。
【００４６】
このように、図６に示す水耕栽培装置５０では、調整手段として例えば栽培容器５１の長手方向の側壁を用い、根Ｐａの生長段階（換言すれば、植物Ｐの育成段階）に応じて苗床パレット５２の高さを調整する。具体的には、本実施形態に係る調整手段は、根Ｐａの全長の１０％以上３０％以下の範囲内で根Ｐａの根本付近が空気にさらされるように、苗床パレット５２の高さを調整する。
【００４７】
図６に示す水耕栽培装置５０は、栽培容器５１に培養液５６が一定の水位で入れられているが、植物Ｐの生長に伴い長くなる根Ｐａに対し、根Ｐａが一定の割合で培養液５６に浸漬するように、苗床パレット５２を根Ｐａの生長段階に応じて培養液５６と離間するよう順次上方に移動させることで、苗床パレット５２の下面側には、植物Ｐの各生長段階に適した厚さの空気層を形成することができる。その結果、図６に示す水耕栽培装置５０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３に植物Ｐの生長段階に応じて必要となる酸素量を常時供給することが可能となる。更に、図６に示す水耕栽培装置５０によれば、全ての根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３の根先部分が培養液５６に浸るため、植物Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の育成を効果的に促進させることができる。
【００４８】
ちなみに、図６に示す水耕栽培装置５０においては、苗床パレット５２ａ，５２ｂ，５２ｃを苗段階のエリアから収穫段階のエリアまで案内する一対の苗床パレット搬送用レール（不図示）を傾けて栽培容器５１の長手方向の側壁に配設し、モータ等の駆動手段（不図示）を用いる等することにより、各苗床パレット５２を根Ｐａの成長段階に応じて移動させることもできる。
【００４９】
また、図６に示す水耕栽培装置５０には、上記空気層に強制的に空気を送る送風手段５８が備えられているが、このような構成を採用することで、苗床パレット５２の下端と培養液５６との間に設けた空気層に空気が送り込まれて、植物の根Ｐａへの酸素の供給を阻害することなく植物Ｐの育成を促進させることができる。また、当該空気層に空気が送り込まれることによって、苗床パレット５２と植物Ｐとの隙間から吹き上げられる風が、植物Ｐの葉の表皮に停滞する薄い二酸化炭素層（葉面境界層）を破壊し、光合成を促進させることが可能になる。
【００５０】
以上に、本件発明を適用した第１から第４の実施形態について説明したが、これら第１から第４の実施形態としての水耕栽培装置で用いる光源１０、２９、４７、５７について簡単に述べておく。本件発明に係る水耕栽培装置では、光源としてＬＥＤや蛍光灯等の従来公知の物を適宜用いることができ、特に限定されないが、長寿命で発光効率が高いＬＥＤを用いることが好ましい。光源の光を栽培する植物に対して照射することにより、植物の光合成を活発にすることができるが、特に植物の育成を促進させるにあたっては、赤色光と青色光とを照射することが好ましい。
【００５１】
また、第１から第４の実施形態に係る水耕栽培装置１、２０、４０、５０には、栽培容器２、２１、４１、５１に収容される培養液９、２８、４６、５６は、苗段階の植物Ｐ１を収容する苗床パレット５ａ、２２ａ、４２ａ、５２ａが配置される側から供給され、収穫段階の植物Ｐ３を収容する苗床パレット５ｃ、２２ｃ、４２ｃ、５２ｃが配置される側より導出されるように、栽培容器２、２１、４１、５１と浄化装置８、２７、４５、５５と循環ポンプ７、２６、４４、５４とが環状に接続して培養液循環回路６、２５、４３、５３が形成されている。水耕栽培装置１、２０、４０、５０は、栽培容器２、２１、４１、５１における、苗段階の植物Ｐ１を収容する苗床パレット５ａ、２２ａ、４２ａ、５２ａが配置される側に培養液９、２８、４６、５６の供給口を設け、収穫段階の植物Ｐ３を収容する苗床パレット５ｃ、２２ｃ、４２ｃ、５２ｃが配置される側に培養液９、２８、４６、５６の導出口を設けることで、培養液９、２８、４６、５６を苗段階の植物Ｐ１が配置される側から植物Ｐ２の配置領域を介して収穫段階の植物Ｐ３が配置される側に向けて循環させ、根Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３の全体に万遍なく栄養成分を供給させることができる。
【００５２】
ちなみに、第１から第３の実施形態としての水耕栽培装置１、２０、４０では、培養液９、２８、４６を、苗段階の植物Ｐ１を収容する苗床パレット５ａ、２２ａ、４２ａが配置される側から供給しなければ、栽培容器２、２１、４１に仕切り３、４、２３、２４、４１を設けたとしても苗床パレット５、２２、４２の下面側に形成される空気層が薄くなり、植物に酸素を十分に供給することができない。
【００５３】
更に、第１から第４の実施形態としての水耕栽培装置１、２０、４０、５０は、栽培容器２、２１、４１、５１内に培養液９、２８、４６、５６を循環させることで、栽培容器２、２１、４１、５１内に植物の根等の老廃物が沈殿するのを抑制して、植物Ｐの育成に悪影響が生じないようにすることができる。そして、水耕栽培装置１、２０、４０、５０は、浄化装置８、２７、４５、５５を備えることで、培養液９、２８、４６、５６により押し流された植物の根等の老廃物が、浄化装置８、２７、４５、５５内に備わるフィルター等により除去することが可能となる。なお、第１から第４の実施形態としての水耕栽培装置１、２０、４０、５０では培養液９、２８、４６、５６を培養液循環回路６、２５、４３、５３を通して循環させる構成としているが、本件発明に係る水耕栽培装置は、培養液９、２８、４６、５６を循環させずに排出する構成を採用することも可能である。
【００５４】
〔水耕栽培方法〕
上述した本件発明に係る植物栽培装置は、これを用いて植物を栽培する植物栽培方法に適用することができる。ここで、上述した植物栽培装置を用いて植物を栽培する方法について簡単に説明する。
【００５５】
本件発明に係る水耕栽培方法は、植物を収容する苗床パレットと、当該苗床パレットの下面から引き出される植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器とを備える水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法である。そして、本件発明に係る水耕栽培方法は、培養液の水面と苗床パレットの下面との間隔を調整する調整工程を含むことで、栽培する植物の根に対して十分な酸素及び栄養成分を供給することが可能となる。ここで、本件発明の調整工程における、培養液の水面と苗床パレットの下面との間隔を調整する方法は特に限定されないが、上述した本件発明の調整手段を適宜用いることができる。
【００５６】
上述したように、本件発明に係る水耕栽培装置は、植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から引き出される前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整手段と、を備えていることを特徴とする。
【００５７】
以上のことをまとめると、前記調整手段は、前記植物の根の全長の１０％以上３０％以下の範囲が空気にさらされるように前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整することが好ましいことが分かる。
【００５８】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記調整手段は、前記植物の根の生長段階に応じて前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整することが好ましいことが分かる。
【００５９】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記調整手段は、前記培養液の水面の高さを調整する手段であることが好ましいことが分かる。
【００６０】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記調整手段は、前記栽培容器内を前記培養液の水面の高さの異なる複数の領域に仕切ることによって前記培養液の水面の高さを調整する仕切りであることが好ましいことが分かる。
【００６１】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記仕切りは、前記栽培容器の長手方向の一端側から他端側に向かって前記水溶液の高さが順に低くなるよう前記栽培容器内を複数の領域に仕切り、前記栽培容器の長手方向の一端側には苗段階の植物を収容する苗床パレットが配置され、前記栽培容器の長手方向の他端側には前記苗段階から育成が進んだ収穫段階の植物を収容する苗床パレットが配置されることが好ましいことが分かる。
【００６２】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記調整手段は、前記培養液の水面に対する前記苗床パレットの高さを調整する手段であることが好ましいことが分かる。
【００６３】
また、本件発明に係る水耕栽培装置において、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間に空気を送る送風手段を備えていることが好ましいことが分かる。
【００６４】
また、本件発明に係る植物工場は、前記水耕栽培装置を備えていることを特徴とする場合、雰囲気湿度を７０％以上に保つ湿度調整装置を備えていることが好ましいことが分かる。
【００６５】
更に、上述したように、本件発明に係る水耕栽培方法は、植物を収容する苗床パレットと、前記苗床パレットの下面から出る前記植物の根を浸漬する培養液を入れた栽培容器と、を備える水耕栽培装置の水耕栽培方法であって、前記培養液の水面と前記苗床パレットの下面との間隔を調整する調整工程を含んでいることを特徴とするといえる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本件発明に係る水耕栽培装置は、栽培容器に入れられる培養液の水位を調整する水位調整手段を有することで、低コスト化を実現しながらも、栽培する植物の根に対して十分な酸素及び栄養成分を供給することができる。従って、本件発明に係る水耕栽培装置によれば、栄養価に富んだ植物を安定的に効率良く栽培することができるため、多大な利益をもたらすことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、２０、４０、５０    水耕栽培装置
２、２１、４１、５１    栽培容器
３、４、２３、２４    仕切り板（調整手段、仕切り）
５、２２、４２、５２    苗床パレット
６、２５、４３、５３    培養液循環回路
７、２６、４４、５４    循環ポンプ
８、２７、４５、５５    浄化装置
９、２８、４６、５６    培養液
１０、２９、４７、５７    光源
１１、３０、４８、５８    送風手段
４１    仕切り壁（調整手段、仕切り）
Ｐ    植物
Ｐａ  根
【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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【図６】
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【図７】
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