(57)【要約】      （修正有）【課題】植物工場における作業場所を減少させて作付面積を増加させ、植物の均一な成長を促すと共に、作業者の作業効率とエネルギー効率を高める水耕栽培装置を提供する。【解決手段】Ｕの字の水槽１の一方から、水溶液を投入し、他方からくみ上げることで、水路に流れを生じさせ、その水路中に栽培する植物の種を入れた略円筒状の植栽パネル３が、その流れの力を受けて回転するように構成した。水溶液の投入側から種蒔きしたパネルを投入し、くみ上げた側から、収穫することで、移動しないで、種付け、収穫作業ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内の水溶液を該水槽の一方から排水し、他方から給水することで、該水槽内に流れを作り、その流れで、植栽パネルが移動するように構成したことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項２】
略円筒形で水面下に羽を持つ植栽パネルと、Ｕ字又はＭ字状水槽と、該水槽内の水溶液を端部の一方から排水し、端部の他方から給水することで、流れを作り、その流れで、該植栽パネルが回転及び移動するように構成したことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の構成であって、該排端部の一方位置で収穫し、該端部の他方で種付けした該植栽パネルを投入するようにしたことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項４】
水面に浮く植栽パネルの鉢の底面に、水流により回転する羽を持ち、野菜の生育による重量増加で発生する力を利用して、該羽の回転動力を切り替える手段を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、植物を水耕栽培する水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、天候に影響されることなく作物を市場に安定供給することを目的に、植物を建物内で栽培する植物工場が造られている。植物工場では、土壌病害虫の防除、連作障害の回避、除草作業等の省略を目的に水耕により植物を栽培することが多い。【０００３】  植物工場における作業場所を減少させてより多くの作付面積を確保すると共に、作業者の作業効率を高めることが望まれている。【０００４】  以上の不具合を解消するために、特許文献１では、栽培パネルを浮遊移動させる回帰水路であって、一つの作業場所で栽培パネルを投入及び回収できる回帰水路を有する槽と、前記槽に敷設され、前記回帰水路を浮遊移動する栽培パネルを照明する照明装置と、を具備しており、前記回帰水路は、栽培パネルを前記作業場所から離れる第一方向へ浮遊移動させる往路と、該往路に後続し、栽培パネルを前記作業場所に接近する第二方向へ浮遊移動させる復路とを備え、該往路の始端と該復路の終端とが互いに隣接して配置されるようなシステムが提案されている。が、栽培パネルを移動させるには押圧を加える装置と、照明の明るさを場所によって変えるなど、大掛かりな設備となっている。【０００５】
【先行技術文献】
【０００６】    先行技術文献１：特許公開２０１２−１８２９９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  解決しようとする問題点は、浮遊移動させる植栽パネルを自動で移動させる手段と、均一に照明を与えるための手段が大掛かりなところを、簡単な構造でかつ省エネルギーでこれを実現する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の水耕栽培装置は、水耕栽培の水溶液に、一方向の流れを与えることで、植栽パネルを自動で移動させると共に、照射方向の偏りがないよう均一に照明して、発育のムラがないようにすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の水耕栽培装置は、植栽パネルを自動で移動させると共に、均一に照明して、発育のムラがなくなり、かつ、植栽パネル投入と、回収の作業域を纏めることが可能なので、コンパクトな作業域を確保し、同時に、移動しなくても作業ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】装置全体の模式図である。
【図２】植栽パネルの縦断面図である。
【図３】植栽パネルの底面図である。
【図４】他の実施例での植栽パネルを水槽に浮かべた状態での投入時縦断面図である。
【図５】他の実施例での生育途中の縦断面図である。
【図６】他の実施例での収穫直前の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明は、Ｕの字の水槽に水溶液の流れを作り、水槽に浮かせた植栽パネルが自転すると同時に、流れで移動するよう構成することで、何処に照明や光源があっても均一に照明して、発育のムラをなくし、水溶液の再生機の設置位置と植栽パネル投入位置と、回収の作業位置を纏めることで、コンパクトな作業域を確保し、同時に、移動しなくても作業ができる水耕栽培装置を実現した。
【実施例】
【００１２】  図１は装置全体の模式図である。まず、構成を説明する。１は上から見た水槽である。図示しない水面高さセンサーがあって、水溶液面高さを常時検知している。１２は仕切りである。水槽１は仕切り２により、Ｕの字状の溝構造をなしている。仕切り１２によりできた溝幅は後述する植栽パネルの外径よりわずか大きい溝を形成している。１３は排水管である。図示しないバルブがあって後述する再生機へ流入する使用済の水溶液の流量を調整できる。【００１３】  ２が循環する水溶液を再生する再生機である。この再生機２には、沈殿濾過・滅菌・栄養素分析・栄養素補充・給水・温度調整・撹拌・揚水の機能がある。２１は送水管である。揚水ポンプからの再生された水溶液が送水管２１を通り、水槽１に再び供給される。３が植栽パネルである。図では１１個水槽内に浮かんでいるが、水槽１の長さを長くとれば、何十個でもその中一杯に入れることが可能である。【００１４】  図２は水溶液に浮かせた植栽パネル３の縦断面図である。図３は植栽パネル３の底面図である。３１はパネルフロートで、発泡体プラスチックから成る。３２は鉢で、プラスチックから成る。側面に放射状に穴が複数あいていて、底面にも穴がある。３３は羽でプラスチックから成り、サボニウス風車の翼形状を成していて、鉢３２の底面に一体になっている。【００１５】  ３４は種床でスポンジ状の吸水体である。これらは一体となって、水溶液に浮かぶ。３５は外フロートで発泡プラスチックからなる。図ではドーナツ状であるが、外側は必ずしも円形である必要はない。内側はパネルフロート３１と接触してもなるべく抵抗なく滑るように、パネルフロート３１の外径より１ｍｍ程度大きい円形である。好ましくは滑り抵抗が少なくなるような処理をしてあるとなお良い。つまり、植栽パネル３は外フロート３５に対し、自在に回転可能に浮かぶ構造になっている。【００１６】  次に動きを説明する。水槽１内の水溶液は排水管１３から再生機２へ排出され、再生機２で沈殿濾過・滅菌・栄養素分析・栄養素補充・給水・温度調整・撹拌後、揚水ポンプで送水管２１で水槽１に戻される。これは水面が一定の高さ以下になると、水面高さセンサーで検出して、揚水ポンプが作動して、再生水溶液をくみ上げ、送水することを繰り返すことで、水槽内の水溶液は図１の矢印周りの水溶液の循環が形成される。揚水ポンプの稼働時間を調整するために、リザーブタンクを設けてもよい。循環量は排水管１３にあるバルブで調整される。【００１７】  そのため、水槽１に満たされた複数の植栽パネル３は排水管１３に向かって流れ、図１の植栽パネル収穫位置で堰き止められる。其々の植栽パネル３の外フロート３５がお互いに接触した状態で、溝に整列停止する。すると、溝の水面の流れは滞り、底面での流れが増える。そこで、羽３３が水溶液の流れで力を受け、パネルフロート３１より内側の植栽パネル３は、外フロート３５の内円の軸中心に回転する。回転速度は循環する水溶液の速度で変わる。すなわち排水管１３にあるバルブで排水量を調整することで、回転速度は調整可能である。鉢３２が回転すると、遠心力で水溶液は放射状の側面の穴から排出され、底面の穴から、新しい水溶液が流入する。【００１８】  植栽パネル収穫位置で植栽パネルを水槽から取り出すと、水溶液の循環する流れに乗って、上流にあった植栽パネル３が移動して来て、植栽パネル収穫位置で堰き止められられる。そのため、最上流の種付き植栽パネル投入位置に追加できる空間が生じるので、新しい種付き植栽パネル３を投入出来る。【００１９】  このようにして、水溶液の循環だけで、植栽パネル３の移動と鉢３２の回転を実現することができる。また、鉢３２が回転することで、日照や人工光源が何処にあっても、鉢３２全体に均一な照射が可能となり、かつ、鉢３２内の水溶液の入れ替わりも良好になる。【００２０】  他の実施例として、図４、図５、図６はさらに、植栽パネルに鉢部の上昇機構を加えた例を示す。野菜によっては生育期間中は十分な栄養と水分の補給が必要であるが、収穫前には水分を断つ方がよい野菜もある。この場合を鑑みて水溶液の循環により、自動で水切りまでを行う装置を提案する。以下の図番号で初めの実施例と同じものは、同じ機能を示す。【００２１】  １１は水槽１の内壁である。植栽パネル３が通過するのに干渉しない程度に水溶液の流路を狭めている。パネルフロート３１は初めの実施例と同様、外フロート３５の内径に干渉しない円筒形状をしている。内径は鉢３２が上下方向には移動できて、回転方向には回転しないような多角形をしている。また、水溶液の出入りが自由になるように、側面、底面には穴が設けられている。【００２２】  ３１１はパネルフロート３１のツバ部を示す。３１２はパネルフロート３１の底にあるＤ形状勘合穴で、その上には軸が通る穴が貫通している。鉢３２は上述したように、パネルフロートの多角形の穴よりわずかに小さい底のある多角形筒状である。これもまた、メ溶液の出入りが自由になるように、側面、底面には穴が設けられている。底面の中央にメネジ３２１が切ってある。このネジ部のみ耐久性のある別材質のものから出来ていてもよい。３２２は後述するネジの逃げである。【００２３】  ３３は羽であるが、パネルフロート３１とは別体であって、以下のものと一体となる。３３１は羽３３の中心軸で上部まで伸びていて、パネルフロート３１の勘合穴３１２を貫通している。３３２はＤ形状勘合凸部で、パネルフロート３１の勘合部３１２と初期は勘合状態にある。３３３はＥリングで、３３４は長ネジである。従って、この羽３３はパネルフロートの穴に対し、回転自在かつ軸方向に移動可能に軸支されている。また、長ネジ３３４は鉢３２のメネジ３２１に勘合し、流れで羽３３が回転すると、メネジ３２１が羽３３より離れる方向になるよう構成されている。図４状態では先端がネジ逃げ３２２の頭部に当接している。【００２４】  ３４は初めの例と同様の吸水体である種床であるが、ネジ逃げ３２２をよけた形状をしている。外フロート３５の外形は水槽１に干渉しないで移動することはできるが、流れによって羽３３が回転するときに水槽１の壁に当たって回転しないような長円形をしている。【００２５】４はスポンジで、ドーナツ状をしており、パネルフロート３１の底面にあって、鉢３２を弾性力で支えている。５は野菜の種子である。５１は生育途中の野菜を、５２はその根を示す。５１１は成長した野菜と、５２１はその根を示���ている。【００２６】  次に、この動きを説明する。この装置に投入当初は図４の状態であるが、数日後には種子は発芽して、成長してゆき、図５のように、野菜の嵩が増して、重くなる。この時までは、羽３３のＤ形状勘合凸部３３２はパネルフロート３１の底にあるＤ形状勘合穴３１２と勘合しているので、水溶液の流れで羽３３が回転すると一体的に、外フロート３５の中で回転する。【００２７】  野菜が成長して重量が増えてくると、スポンジ４が圧縮され厚みがうすくなり、鉢３２はＥリング３３３を介して羽３３を押し下げる。一定以上の重さになると、スポンジ４はさらに圧縮されて、上記Ｄ勘合部が外れる。すると、羽３３とパネルフロート３１は羽の回転とは一体でなくなる。【００２８】  さらに時間がたつと、野菜は成長してさらに重くなることで、パネルフロート３１全体が沈むようになる。すると、パネルフロート３１のツバ部３１１が外フロート３５に乗っかり、外フロート３５とパネルフロート３１が一体となる。その間野菜はどんどん成長して重くなり、さらに外フロート３５とパネルフロート３１がしっかり一体となる。一方、羽は水溶液の流れで、回転するが、パネルフロート３１が回らなくなるので、こんどは鉢３２の底面のメネジ３２１に対し、長ネジ３３４を回転させることになる。すると、鉢３２はパネルフロート３１に対し、回転できないので、その結果、Ｅリング３３３はパネルフロート３１の底面に当接する。【００２９】  さらに、回転することで、パネルフロート３１に対し鉢３２を押し上げる。どんどん押し上げて、長ネジ３２１の先端まで押し上げると、これ以上は羽３３が回転つ続けてもこの位置で止まる。つまり、野菜の成長が完了する重さになったところで、水溶液に浸されていた根５２１は水切りされることになる。【００３０】  図４の状態から、パネルプレート３１と羽３３が別体になる図５の状態になるための水溶液の流量や流速を増すための内壁１１のサイズや、羽３３の回転力やスポンジ４の弾発力やパネルフロート３１の浮力等は育てる野菜の種類や重さによって変わるので、生育データーを正確に採って、適正値を求める必要がある。【００３１】  また、Ｅリング３３３で当接し回転しながら、圧の加わるパネルプレートの底面は耐摩擦シートを挟むことで、植栽パネルを繰り返し使うことも可能となる。繰り返し使用する場合、ヘタリのことも考えると、スポンジ４はばね材であってもよい。【００３２】  実施例では水槽はＵ字であったが、成長に長期間かかる植物の場合、何度も折れ曲がるつづら折り状に水路を形成しても、同じ効果を得ることが出来る。休耕田に溝を形成する仕切りをつけて、水を張り、植栽パネルを浮かべて育てるようにして水を流すことでも、同じ効果が得られる。
【産業上の可能性】
【００３３】  水溶液の循環だけで、植栽パネルの移動と回転が、実現することができるので、非常に安価に水耕栽培の装置が構成できる。また、鉢が回転することで、日照や人工光源が何処にあっても、均一な照射が可能となり、かつ、鉢内の水溶液の循環も良好になる。したがって、これは店のガラス越しに設置して、鑑賞しながら植物を育てるような設備としてもよい。メンテナンスは主に再生機２の部分だけでよく、再生機と植栽パネルの回収（収穫）と植栽パネルの投入は其々ほぼ同一定位置でできるので、自動化し易い設備となる。
【符号の説明】
【００２４】１      水槽
１１    内壁
１２    仕切り
１３    排水管
２      再生機
２１    送水管
３      植栽パネル
３１    パネルフロート
３２    鉢
３３    羽
３４    吸水体
３５    外フロート
３１１  ツバ部
３１２  Ｄ形状勘合穴
３２１  メネジ
３２２  ネジの逃げ
３３１  中心軸
３３２  Ｄ形状勘合凸部
３３３  Ｅリング
３３４  長ネジ
【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】
2016093170.tif 000007
【図６】
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