JP2017012115A - ユニット式水耕栽培ラックシステム - Google Patents

Abstract

【課題】野菜、果実、草花水耕栽培用として、装置、システムの仕様、構成における選択肢の提供、変更、拡張への柔軟性の確保、栽培関連作業、準備、整備作業の負担軽減に配慮し、装置、システム外部での展示、観賞を可能とするための、水耕栽培植物の移植、外部への持出しといった課題への対応にも考慮した、ユニット式水耕栽培ラックシステムの提供を目的とする。【解決手段】栽培養液貯留装置、及び育成の光源となる照明装置を、ユニット化し、養液タンク、養液循環ポンプ、エアー発生装置を、チューブで、接続、連結するといったシステム化を採用、自由度の高いシステムの構成、変更、拡張を可能とするとともに、播種植付方法、植物育成空間の調整、補助支柱、補助ネットの活用等、対象植物の特性により、各種選択肢の採用を可能とし、養液の供給、循環、交換、作業の軽減、育成中の観賞用植物のシステム外部への持出しにも対応可能な構造を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭、店舗、学校、オフィス等での使用を対象とした、野菜、果実、草花水耕栽培システムであり、主要構成品をユニット化するとともに、ラック式の構成とすることにより、システム構成の自由度を高め、規模の拡張、構成、仕様の変更を、容易にし、水耕栽培にかかわる播種植込、給水等の事前準備、排水、洗浄等の事後処理の作業性の向上、栽培植物の特性により必要となる、播種植込方法、育成スペースの確保等の、栽培条件、植物育成補助器材活用への対応、さらに、個々の栽培植物の簡便な移動、展示方式の採用による、当該水耕栽培システム外での、草花の展示鑑賞を、可能とする等、柔軟な運用を可能としたユニット式水耕栽培ラックシステムを、提供するものである。

昨今の、食の安全性、健康への志向、あるいは、環境問題、エコロジー意識の高まり、農業技術の進歩、経済面での需要の変化、市場拡大に伴い、安定供給、安全性確保、高品質、高生産性を、標榜した、いわゆる野菜工場の展開が、大手企業の間で広がっており、かかる野菜工場の基礎となる野菜水耕栽培が普遍的になりつつある。

又、いわゆる野菜工場レベルの業務用大型水耕栽培装置、システムとは、別の範疇として、一般家庭における家庭園芸の一環、事務所、レストラン等でのインテリアデザイン面での装飾用、あるいは老人ホーム等での、日常生活におけるリラックス、癒しツールとしての活用等を目的として、小規模水耕栽培が注目され始めている。

現在、かかる小規模水耕栽培用として提案されている水耕栽培装置、システムは、一般的に、対象とする植物の、生育時の大きさに見合ったサイズの容器を使用した、植物栽培用ケース、照明用の光源、及び、場合によっては、空気の取入口、排出口、を有する、仕様、構成が定型化された固定的な小型栽培装置であり、養液の供給循環、あるいは、エアー供給に、配慮した装置（たとえば、特許文献１参照）、苗床に、浮遊状態のフロート式を採用した装置（たとえば、特許文献２参照）、あるいは、植物の育成状況を判別し、照射する光を調整する機能、育成経過時間の計測、植物の高さの検出等、育成中の植物の観察、モニター機構を特徴とした装置（たとえば、特許文献３参照）等が、提案されている。

特許公開２０１１−１２５３０７公報 （段落０００５−０００８） 特許公開２０１２−１４７７４９公報 （段落０００６〜００１４） 特許公開２０１５−０６５８５６公報 （段落０００５〜００１８）

現在、公開されている家庭用小型水耕栽培装置、システムにかかわる発明は、養液の循環方法、照明の工夫、装置の管理手段等の、いわば、水耕栽培装置自体の機能、構造、方式に関するものであり、装置導入に際して、選択可能な仕様は限定されており、対象栽培植物の性質に基づく装置、システムの仕様、構成の選択、レイアウトの自由度、装置、システムの変更、拡張への柔軟な対応は、なされていないのが現状である。

又、水耕栽培装置、システム使用に際しての、播種植込、養液の循環交換等の栽培関連作業、あるいは、外部からの給水、育成用培地等の準備作業、排水、洗浄等、収穫後の整備作業等の、負担軽減への配慮が、十分に成されているとは言い難い状態である。

又、既存の家庭用小型水耕栽培装置、システムの場合、その対象を葉物野菜に絞り、育成スペースも固定されたものが多く、多様な植物の栽培を考えた場合、栽培条件の調整、変更を、適宜実行可能とするとともに、育成空間についても、対象となる植物の性質に応じて、変更を可能とし、育成用補助支柱、ネットを必要とする丈の高い植物、蔓状の植物等の栽培にも考慮を払った装置、システムの提案が必要である。

更に、一般の土耕栽培の場合、鉢、プランター等に、草花を移し、居間、食堂、個室の卓上、机上等、当初の栽培場所以外で、展示鑑賞用、あるいはインテリアの一部として活用する事が可能であり、又、展示鑑賞用として、小型のポット、箱等に植付けた草花も販売されているが、現行の水耕栽培装置、システムの場合、あくまで、個々の栽培植物を生育させ、食用に供するために収穫する事に、目的が限定されている場合が多く、当該装置、システムから、植物を取出し、他の場所での展示鑑賞に供することが、考慮されているとは、言い難い。

本発明は、小規模水耕栽培装置、システムにおける（１）装置、システムの仕様、構成における選択肢の提供、変更、拡張への柔軟性の確保、（２）播種植込、外部よりの給水、養液供給、交換、排水、装置の洗浄等、水耕栽培、前準備、後処理等、各段階での負担軽減、作業性への配慮、（３）多様な播種植込方法、丈の高い植物、蔓状の植物等の育成空間の確保、育成補助機材適用の仕組みの付与等、栽培植物の性質、特性にあった栽培条件の提供、（４）水耕栽培装置、システム外部での展示鑑賞を可能とするための、水耕栽培植物の移植、外部への持出、展示後の当該装置、システムへの再設置といった対応、に考慮した、ユニット式水耕栽培ラックシステム提供を、目的とするものである。

上記目的を達成するために、植物育成用栽培ユニットと、照明ユニットを装備した栽培ラックを有し、栽培ラックの下部に、養液タンクと、栽培ユニットに養液を供給循環する養液循環ポンプと、栽培ユニットにエアーを供給するエアー発生装置を設置し、養液タンクと、養液循環ポンプと、栽培ユニットを、養液循環チューブで、連結接続し、エアー発生装置と、栽培ユニットを、エアー供給チューブで、連結接続し、照明ユニットに植物育成補助支柱孔を有し、栽培ラックに、栽培ユニット、又は、照明ユニットを、設置、保持するための複数の棚受用桟を、所定の間隔で装備し、棚受用桟に、支柱ネット保持棒用の穴、ないし、窪みを有し、栽培ユニットの上部に、播種植込キットと、養液導入管を装着し、栽培ユニットの下部に、水位調整管、及び、養液排出管を、装着し、播種植込キットに、所定のサイズ、パターンの播種植込用孔を開けた播種植込板、又は、所定の目開きの播種植込網を、一枚使用した、ユニット式水耕栽培ラックシステムである。

養液面から栽培植物までの間隔調整用の、ストッパーを有する、着脱式播種植込ポッドを、播種植込板の孔に、挿入可能とした、ユニット式水耕栽培ラックシステムである。

播種植込キットに、播種植込トレーを一個、ないし、複数使用した、ユニット式水耕栽培ラックシステムである。

播種植込キットに、播種植込板、又は、播種植込網を複数使用した、ユニット式水耕栽培ラックシステムである。

本発明によって次に列挙の効果が得られる。 照明ユニットと、栽培ユニット一対からなる栽培ラックシステムから、複数の照明ユニット、及び栽培ユニットから構成された栽培ラックを、並列に組み合わせた大型栽培ラックシステムまで、複数種類の植物に適した栽培条件の、水耕栽培システムの構築が、養液タンクと最上部の栽培ユニット間、最上部の栽培ユニットと、下部に位置する他の栽培ユニット間、および、最下部の栽培ユニットと養液タンク間の、養液循環チューブの連結接続、及び、エアー供給チューブの各栽培ユニットへの配管により可能であり、当該水耕栽培ラックシステムの、設置場所の壁面形状等にあわせた、Ｌ字型、凹字型等の形状でのレイアウトの提案、ユーザーの慣熟時点でのシステムの仕様変更、追加拡張にも、柔軟に対応可能な水耕栽培ステムの実現が可能となる。

又、給水ポンプを稼働させ、養液分岐弁を操作する事により、当該システムに設置の、全ての栽培ユニットに対し、養液供給、循環が可能であり、更に、栽培ユニット筐体に付帯の養液排出管に装備された養液排出弁の操作により、養液の交換、装置洗浄後の排液の排出作業も、容易に実施可能である。 更に、複数の播種植込板、又は、播種植込網に、所定の植物育成用培地材料を、挟み込む形での水耕栽培用培地の準備、播種植込箱、あるいは、播種植込ポッド、播種植込カップの活用による播種植込、といった対応により、水耕栽培の初期段階での作業も容易に実行可能となる。

本発明では、栽培ユニットと、対応する照明ユニットとの間隔を、植物の育成状況に応じて、変更可能であり、あわせて、栽培ユニットと、照明ユニットとの空間に、栽培する植物によっては必要となる、育成補助支柱、あるいは、ネットの装着が可能であり、より多くの種類の野菜、果実、草花の水耕栽培に有効である。

栽培ユニット用に、各種孔サイズ、パターンの播種植込孔を加工した播種植込板、あるいは、所定の目開きの播種植込網、播種植込箱の、選択、採用、更に、着脱が容易な播種植込ポッドの採用により、より多品種の植物への適用、栽培方法への対応が可能になるとともに、着脱可能な播種植込ポッド、播種植込箱の活用により、水耕栽培システム外での水耕栽培草花の展示鑑賞も、可能となる。

又、栽培ユニットに組み込んだ播種植込箱、播種植込板、ないし、播種植込播種植込網の装着位置、配置の変更を可能とすることにより、播種植込時期の違いにより育成状況が異なる植物を、順に並べ、播種植込、育成、収穫のサイクル管理を実施し、たとえば、定期的に、きれめなく、特定の野菜の収穫を行う事も可能となる。

本発明に係るユニット式水耕栽培ラックシステムの外観の一例を示す正面図である。 本発明に係るユニット式水耕栽培ラックシステムの「栽培ユニット」の一例を示す断面図である。 本発明に係るユニット式水耕栽培ラックシステムの「照明ユニット」の一例を示す断面図である。 本発明に係るユニット式水耕栽培ラックシステムの、播種植込ポッドの一例を示す断面図である。

次に本発明の実施例を図１から図４に、基づいて説明する。 但し、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に図示したユニット式水耕栽培ラックシステム１は、２列の栽培ラック１６ａ、１６ｂに、照明ユニット２ａと栽培ユニット３ａ、照明ユニット２ｂと栽培ユニット３ｂ、照明ユニット２ｃと栽培ユニット３ｃからなる栽培セット３セットを組み込んだ、２列３栽培セット型ユニット式水耕栽培ラックシステムである。 栽培ラック１６ａ、１６ｂの下部には、養液タンク６、養液循環ポンプ４、エアー発生装置５が、装備されており、その上部には、所定の間隔で装備された、照明ユニット、栽培ユニット設置、保持に使用される、棚受用桟１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを有しており、棚受用桟には、植物育成補助支柱１２ａ、１２ｂ、及び育成補助ネット１４を保持するための、支柱ネット保持棒１３をセットする窪み、ないし穴が、加工されている。 なお、棚受用桟は、装置の大きさにより、設置数が増減され、所定の位置に装備されている。 又、栽培ラック１６ａ、１６ｂには、養液タンク６と、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ間で、栽培養液を供給、循環、あるいは、排水するための、養液導入管９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、水位調整管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、養液排出管１７ａ、１７ｂ，１７ｃ、養液分岐弁８、養液循環チューブ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆが、装備されており、又、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃへの、エアー供給用の、エアー供給チューブ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが、取り付けられている。

図２に図示した栽培ユニット３（図１では、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃとして図示）は、所定の水位の養液を貯留し、播種植込板保持桟２１ａ、２１ｂにより保持される播種植込板１９を、上部に装備し、栽培ユニット固定板２０に、保持、設置され、栽培ユニット筐体１８と、養液導入管９ｅ、９ｆ（図１では養液導入管９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄとして表示）、水位調整管１０（図１では水位調整管１０ａ、１０ｂ、１０ｃとして表示）、底面に組み込まれた養液排出管１７（図１では養液排出管１７ａ、１７ｂ，１７ｃとして表示）、から構成され、播種植込ポッド２２ａ、２２ｂ、及び、同様の播種植込ポッドが、所定の間隔で加工された孔に、装着されている。 なお、養液排出管１７には、排水切替弁２３が組み込まれている。

図３に図示した照明ユニット２（図１では、照明ユニット２ａ、２ｂ、２ｃとして図示）は、植物照射用光源となるＬＥＤ２４と、同光源を装着した、照明ユニット固定板２６から構成され、同照明ユニット固定板２６は、植物育成補助支柱の通貫用、補助支柱孔２５ａ、２５ｂ、及び、同様に所定の間隔で加工された補助支柱孔を有している。

図４は、植物の育成に使用される播種植込ポッド２２（図２では、播種植込ポッド２２ａ、２２ｂとして表示）と、使い捨て可能な播種植込カップ２８である。 播種植込ポッド２２は、図２で、図示した栽培ユニット３（図１では、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃとして図示）の、播種植込板１９に挿入し使用され、図４に示した、養液水面との距離調整のためのポッドストッパー２７を有し、播種植込を容易にするために使用される、使い捨て可能な播種植込カップ２８にも、対応可能なサイズで製作されている。 播種植込ポッド２２、播種植込カップ２８、あるいは、播種植込カップ２８を装着した播種植込ポッド２２は、当該ユニット型水耕栽培ラックシステムから取り出し、システム外部での展示、観賞に供する場合にも、使用されることとなる。

次に養液、エアーのフロー、及び、使用方法について説明する。 図１に図示された養液タンク６から、養液循環ポンプ４により加圧された、養育及び洗浄用の水、あるいは、肥料を含む養液は、養液タンク６から、養液循環チューブ７ａ、養液分岐弁８、養液導入管９ａ経由、栽培ユニット３ａに導入される。 栽培ユニット３ａに養液が満たされ、その水位が、水位調整管１０ａの最上部に達した時点で、オーバーフローした養液は、水位調整管１０ａ、養液循環チューブ７ｄを通過し、下方に流れ、養液導入管９ｄ経由、栽培ユニット３ｂに流入する。 当該栽培ユニット３ｂに養液が満たされ、水位調整管１０ｂの上部より、オーバーフローした養液は、養液循環チューブ７ｆを経由して、循環利用のため養液タンク６へ還流し、循環利用される。

図１の、栽培ユニット３ａ、３ｂに養液が満たされた時点で、養液分岐弁８を操作し、養液の流れを養液循環チューブ７ｅ側に切替え、養液循環チューブ７ｅ、養液導入管９ｃ経由、栽培ユニット３ｃに養液を供給する。 オーバーフローした養液は、水位調整管１０ｃ経由、養液循環チューブ７ｆを通り、循環利用のため養液タンク６へ還流し、循環利用される。

植物育成効果を高めるためのエアーは、図１に図示のエアー発生装置５から、エアー供給チューブ１５ａ、１５ｃ経由、栽培ユニット３ａに、供給され、同様に、エアー供給チューブ１５ａ、１５ｂ経由、栽培ユニット３ｂに、エアー供給チューブ１５ｄ経由、栽培ユニット３ｃに、供給される。

図１に図示した、栽培ラック１６ｂで使用される照明ユニット２ｃは、棚受用桟１１ｃ、１１ｄにより保持されているが、棚受用桟１１ａ、１１ｂ他、所定の間隔で設置された、別の棚受用桟に移設する事により、植物の育成状態により、栽培ユニット３ｃからの高さを調整可能であり、栽培中の植物に最適な照明が実現可能となる。 なお、栽培ラック１６ａの照明ユニット２ａ、２ｂについても、同様に、対象となる植物よりの高さの調整が可能である。 又、育成補助支柱１２ａ、１２ｂは、図３の照明ユニット２に図示の通り、補助支柱孔２５ａ、２５ｂ他、同様に加工された補助支柱孔に貫通させることより、使用可能となる。 図１に図示した、育成補助ネット１４は、上記の棚受用桟１１ａ、１１ｂに装着された支柱ネット保持棒１３に、取付け、固定が可能である。

植物育成の養液に、肥料を増量あるいは稀釈する場合は、図１に示した、養液タンク６に所定の肥料、あるいは水を追加し、養液循環ポンプ４を稼働させ、養液分岐弁８を調整し、養液タンク６、養液循環チューブ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ間の、養液の供給、循環プロセスを再開させる事により、対応可能であり、養液の水質保全のため、養液を、ろ過する場合は、養液タンク６に、ろ過装置を装着し、前記の養液供給、循環プロセスを稼働させる事により、処理が可能となる。

養液の交換が必要となった場合は、図１に図示の養液循環ポンプ４を停止し、図２に図示された排出切替弁２３を操作し、栽培ユニット３の養液排出を、開始する。 養液は、栽培ユニット筐体１８より、養液排出管１７経由、排出される。 かかる処理を、図１の栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃで実施することにより、養液は、養液循環チューブ７ｆを経由して、養液タンク６へ流入する。 すべての栽培ユニットの養液排水が完了し、廃棄すべき養液が養液タンク６に移された時点で、養液タンク６の廃液を、廃棄し、当該養液タンクに、あらたな養液を準備し、図２に図示の排出切替弁２３を閉じ、図１に図示の養液循環ポンプ４を稼動させ、養液タンク６から、栽培ユニット３ａ、３ｂ、３ｃに、新しい植物育成用水、あるいは液体肥料を含む養液の、供給を開始する。

上記の発明は、野菜、果実等の安全、新鮮な素材の確保という実質的な効果とともに、植物の栽培、育成、あるいは、当該システム内外での、草花の展示、観賞を通しての、癒しの効果、又、児童に対する教育的効果も、期待できるシステムであり、壁面等の形状に合わせ、Ｌ字型、凹型等の配置にも、対応も出来、インテリア用度品、あるいは、パーティションとしての活用も可能である。

又、ユーザーの水耕栽培に対する慣熟度に応じ、段階的にシステムを変更、拡張し、各種仕様のシステムを展開する事が可能であり、自由度の高い、小型・家庭用水耕栽培システムとして、一般家庭のみならず、学校、老人ホーム、店舗、オフィス等での活用が可能である。

１ ユニット式水耕栽培ラックシステム（２列３栽培セット型）
２ 照明ユニット
２ａ 照明ユニット
２ｂ 照明ユニット
２ｃ 照明ユニット
３ 栽培ユニット
３ａ 栽培ユニット
３ｂ 栽培ユニット
３ｃ 栽培ユニット
４ 養液循環ポンプ
５ エアー発生装置
６ 養液タンク
７ａ 養液循環チューブ
７ｂ 養液循環チューブ
７ｃ 養液循環チューブ
７ｄ 養液循環チューブ
７ｅ 養液循環チューブ
７ｆ 養液循環チューブ
８ 養液分岐弁
９ａ 養液導入管
９ｂ 養液導入管
９ｃ 養液導入管
９ｄ 養液導入管
９ｅ 養液導入管
９ｆ 養液導入管
１０ 水位調整管
１０ａ 水位調整管
１０ｂ 水位調整管
１０ｃ 水位調整管
１１ａ 棚受用桟
１１ｂ 棚受用桟
１１ｃ 棚受用桟
１１ｄ 棚受用桟
１２ａ 育成補助支柱
１２ｂ 育成補助支柱
１３ 支柱ネット保持棒
１４ 育成補助ネット
１５ａ エアー供給チューブ
１５ｂ エアー供給チューブ
１５ｃ エアー供給チューブ
１５ｄ エアー供給チューブ
１６ａ 栽培ラック
１６ｂ 栽培ラック
１７ 養液排出管
１７ａ 養液排出管
１７ｂ 養液排出管
１７ｃ 養液排出管
１８ 栽培ユニット筐体
１９ 播種植込板
２０ 栽培ユニット固定板
２１ａ 播種植込板保持桟
２１ｂ 播種植込板保持桟
２２ 播種植込ポッド
２２ａ 播種植込ポッド
２２ｂ 播種植込ポッド
２３ 排出切替弁
２４ 照明用ＬＥＤ
２５ａ 補助支柱孔
２５ｂ 補助支柱孔
２６ 照明ユニット固定板
２７ ポッドストッパー
２８ 播種植込カップ

Claims (4)

1. 植物育成用栽培ユニットと、照明ユニットを装備した栽培ラックを有し、
   前記の栽培ラックの下部に、養液タンクと、前記の栽培ユニットに養液を供給循環する養液循環ポンプと、前記の栽培ユニットにエアーを供給するエアー発生装置を設置し、
   前記の養液タンクと、前記の養液循環ポンプと、前記の栽培ユニットを、養液循環チューブで、連結接続し、
   前記のエアー発生装置と、前記の栽培ユニットを、エアー供給チューブで、連結接続し、
   前記の照明ユニットに植物育成補助支柱孔を有し、
   前記の栽培ラックに、前記の栽培ユニット、又は、前記の照明ユニットを、設置、保持するための複数の棚受用桟を、所定の間隔で装備し、
   前記の棚受用桟に、支柱ネット保持棒用の穴、ないし、窪みを有し、
   前記の栽培ユニットの上部に、播種植込キットと、養液導入管を装着し、
   前記の栽培ユニットの下部に、水位調整管、及び、養液排出管を、装着し、
   前記の播種植込キットに、所定のサイズ、パターンの播種植込用孔を開けた播種植込板、又は、所定の目開きの播種植込網を、一枚使用した、
   ユニット式水耕栽培ラックシステム。
2. 養液面から栽培植物までの間隔調整用の、ストッパーを有する、着脱式播種植込ポッドを、播種植込板の孔に、挿入可能とした、
   請求項１に記載のユニット式水耕栽培ラックシステム。
3. 播種植込キットに、播種植込トレーを一個、ないし、複数使用した、
   請求項１に記載のユニット式水耕栽培ラックシステム。
4. 播種植込キットに、播種植込板、又は、播種植込網を複数使用した
   請求項１に記載のユニット式水耕栽培ラックシステム。

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