JP2023077380A - 乾式水耕栽培ユニット及び乾式水耕栽培ユニットを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平地の少ない日本国内において、食料危機に備えて好適に食料を育てることを可能とする乾式水耕栽培ユニットを提供することである。【解決手段】乾式水耕栽培システム１は、所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部を有する下面側フェルト部６２と、下面側フェルト部６２上に設けられ、第１格子部と同一の格子状の線が描かれた第２格子部を有するシート部６４と、シート部６４上において、第２格子部の格子状の線の複数の交点部に点滴のように水分を漏出するための漏出部７１を設けるように敷設された潅水用チューブ部６８と、所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、下面側フェルト部６２に重ね合わせた際の第１格子部の格子状の線の複数の交点部に対応する位置に予め形成された複数の貫通孔を有する上面側フェルト部６６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、乾式水耕栽培ユニット及び乾式水耕栽培ユニットを製造する方法に関する。

現在、日本の食料自給率は、４０％弱である。そして、２０３０年頃には、世界的な食料危機が来る可能性があると言われている。もし、それが現実になれば、日本の食料事情は非常に切迫した危険な状態になる。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、養液を循環せしめる栽培槽内に、種子もしくは菌等を種付けするための割面を形成した海綿状物質を充填すると共に該表面に所定量の礫を敷設してなる栽培装置が開示されている。

また、特許文献２には、床部材と該床部材を取り囲む側壁部材が発泡体により一体的に形成された容器と、前記容器上に載置される繊維性成分を主原料に固められ、且つ植物を栽培するための凹陥部が形成された固定培地と、前記固定培地の凹陥部を除く外周面を覆う非透水性シートとを備えたことを特徴とする植物栽培構造が開示されている。

さらに、特許文献３には、複数の根部生育層からなり、それらの各層間は大部分が面接着されることなく配慮され、かつ、各層が結合されて一体化されていることを特徴とする水耕栽培用人工床が開示されている。

実開昭５８－１２１５５４号公報 特開平６－６２６８８号公報 特開昭６２－１０４５２８号公報

万一、食料危機が来てしまった場合に、外国から十分な食料の輸入が望めないため、日本国内で様々な食物を作れるようにしなければならない。しかしながら、日本国内では余剰な耕地は少ない。また、日本の国土は、山が多く平地が少ないため、これ以上耕地を増やすことは困難である。

本発明の目的は、平地の少ない日本国内において、食料危機に備えて好適に食料を育てることを可能とする乾式水耕栽培ユニット及び乾式水耕栽培ユニットの製造方法を提供することである。

本発明に係る乾式水耕栽培ユニットは、所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部を有する下面側フェルト部と、前記下面側フェルト部上に設けられ、前記第１格子部と同一の格子状の線が描かれた第２格子部を有するシート部と、前記シート部上において、前記第２格子部の格子状の線の複数の交点部に点滴のように水分を漏出するための漏出部を設けるように敷設された潅水用チューブ部と、前記所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、前記下面側フェルト部に重ね合わせた際の前記第１格子部の格子状の線の複数の交点部に対応する位置に予め形成された複数の貫通孔を有する上面側フェルト部と、を備え、前記下面側フェルト部と前記シート部と前記潅水用チューブ部と前記上面側フェルト部が重ね合わさった上段側フェルト部と、その下方に位置する下段側フェルト部とは所定の間隔をあけて配置されており、前記上段側フェルト部を載置する為の上段側金網部と、前記下段側フェルト部を載置する為の下段側金網部と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る乾式水耕栽培ユニットを製造する方法は、所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部を有する下面側フェルト部と、前記下面側フェルト部上に設けられ、前記第１格子部と同一の格子状の線が描かれた第２格子部を有するシート部と、前記シート部上において、前記第２格子部の格子状の線の複数の交点部に点滴のように水分を漏出するための漏出部を設けるように敷設された潅水用チューブ部と、 前記所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、前記下面側フェルト部に重ね合わせた際の前記第１格子部の格子状の線の複数の交点部に対応する位置に予め形成された複数の貫通孔を有する上面側フェルト部と、を備える乾式水耕栽培ユニットを製造する方法であって、前記下面側フェルト部を設置する工程と、前記潅水用チューブ部が敷設された前記シート部を準備し、前記シート部の前記第２格子部の格子状の線と前記下面側フェルト部の前記第１格子部の格子状の線とが重なるように位置決めを行って前記シート部を前記下面側フェルト部上に設置する工程と、前記下面側フェルト部の厚み方向に沿った側面と、前記上面側フェルト部の厚み方向に沿った側面とが面一になるように前記上面側フェルト部を前記下面側フェルト部上に設置する工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る乾式水耕栽培ユニットを製造する方法において、前記シート部は、水溶性の紙で構成されていることが好ましい。

また、本発明に係る乾式水耕栽培ユニットを製造する方法において、前記下面側フェルト部の前記第１格子部の格子状の線は、水溶性の紙に描かれた線であることが好ましい。

本発明によれば、平地の少ない日本国内において、食料危機に備えて好適に食料を育てることが出来る。

本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システムを示す図である。 本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システムの乾式水耕栽培装置を示す図である。 本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システムの乾式水耕栽培装置の上段側フェルト部を示す図である。 本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システムの変形例を示す図である。 本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培ユニットを示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システム１を示す図である。図２は、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システム１の乾式水耕栽培装置１０を示す図である。

図２（ａ）は、乾式水耕栽培装置１０の栽培ケース部１２を昇降リフト部４から移動ケース部１４に載せ替えている様子を示す図あり、図２（ｂ）は、乾式水耕栽培装置１０の断面図である。

図３は、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システム１の乾式水耕栽培装置１０の上段側フェルト部１６を示す図である。図３（ａ）は、上段側フェルト部１６の平面図であり、図３（ｂ）は、１枚の上段側フェルト１６ｂの拡大図であり、図３（ｃ）は、上段側フェルト１６ｂに設けれられる種床部（くぼみ４０）の拡大図である。

乾式水耕栽培システム１は、複数のフロア部２で構成される多層階フロア部と各フロア部２間を移動するための昇降リフト部４とを有する建物と、複数の乾式水耕栽培装置１０と、図示しない中央管理室とを備えている。建物は、日本の食料増産に寄与する工場であり、地域全体を対象としたものであるため、規模は大きくなる。

各フロア部２は、複数の乾式水耕栽培装置１０を所定の間隔をあけて配置可能なエリアである。各フロア部２は、一辺が１００ｍの正方形であるものとして説明するが、これに準じた大きさであればよく、長方形でも良い。

建物の高さは、５０ｍとすると、１５階前後になる。この場合、建物の底面積は、１００００ｍ^２＝１００ａ＝１ｈａになる。坪数であれば、３０００坪＝１０反＝１町歩である。

１つの乾式水耕栽培装置１０の大きさは、幅が２ｍであり、奥行きが１０ｍであり、高さが１ｍであるものとして説明するが、もちろん、適宜変更することが可能である。

ここで、上記のように、底面積は、１００×１００＝１００００ｍ^２であるため、２５個の乾式水耕栽培装置１０を所定の間隔をあけて並んだ列を図１に示されるように、４列配置することで合計１つの階に１００個の乾式水耕栽培装置１０が配置されることになり、これが限度であると考える。図１では、４つの領域１１に夫々２５個の乾式水耕栽培装置１０が配置されている。

１００個の乾式水耕栽培装置１０の配置が限度となるのは、４台の昇降リフト部４、図示しない人用エレベータ、乾式水耕栽培装置１０の移動の為の通路や作業員が作業を行う為の通路、器具、及び、機材の収納庫などに場所を取られるため、図１に示されるように、一定程度スペースを空ける必要があるからである。

したがって、床面積が１００００ｍ^２であったとしても、実際の乾式水耕栽培装置１０を用いた耕地面積は、元の５分の１の略２０００ｍ^２になってしまう。耕地面積を広げる手段として高層化が考えられる。建物の高さを５０ｍ、例えば、１５階とした場合、１５倍の面積になるので、上記と差し引きして、敷地面積の３倍の耕地面積ということになる。

ここで、建物の１階部分は作業場や収納場所であり、乾式水耕栽培装置１０を配置することができないため、上記の耕地面積を確保する場合には、実際の建物の高さは、１６階位にする必要がある。

乾式水耕栽培システム１の建物には、電気と水に関しても特徴がある。まず、電気は、当然のように太陽光と風力発電を行い、屋上には全面の太陽光パネルを設置し、同時に適所に風力発電設備も設置する。

また、南側の壁は、全て、その緯度の角度を付けた太陽光パネルで覆われている。建物の周辺にも同様に発電施設を設置する。そして、建物の地下室には巨大な蓄電池を設置し、夜間の余剰電力も活用する。

水に関しては、下水処理水や雨水も使用するが、海の近くに建物が建てられている場合は、逆浸透膜を利用して海水の淡水化を行う。潅漑液の成分には、塩分も多量に入っているため、淡水化の途中の液を用いてもよい。

また、洗浄などの時には、よりレベルの低い半淡水化水でもいいと思われる。そして、海の近くの工場は、数十メートルの高台に建て、津波の被害に合わないようにすると共に周辺住民の避難場所として提供する。

上述した建物は、敷地面積（底面積）が１００ｍ×１００ｍの大型工場であるが、敷地面積が５０ｍ×５０ｍで、高さが３０ｍくらいの中型工場であってもよい。

乾式水耕栽培装置１０は、栽培ケース部１２と、移動ケース部１４とを備えている。栽培ケース部１２は、上段側フェルト部１６と、上段側金網部１８と、下段側フェルト部２０と、下段側金網部２２と、キャスター部２６を備えている。

栽培ケース部１２は、上段側フェルト部１６と下段側フェルト部２０とが内部に装着され、天井面が開口されている。栽培ケース部１２の大きさは、幅が２ｍで奥行が１０ｍで高さが１ｍのケースである。

栽培ケース部１２は、移動ケース部１４内に出し入れ可能であり、昇降リフト部４で所望のフロア部２まで上昇させた後で、移動ケース部１４に載せて、予め決められた配置位置まで移動される。

上段側フェルト部１６は、所定の面積の矩形形状を有し、複数の種４２を配置するための種床部（くぼみ４０）が所定の間隔をあけて複数設けられている。上段側フェルト部１６は、栽培ケース部１２内において、図２（ｂ）に示されるように、下段側フェルト部２０よりも上方に配置される。

上段側フェルト部１６は、１０×２ｍ程の栽培ケース部１２に２×２ｍ程のフェルトの培地を５枚並べて置かれて形成される。上段側フェルト部１６の厚みは、２０ｃｍであり、目が粗い上段側金網部１８の上に載置されている。

上段側フェルト部１６には、作物によって異なるが２０ｃｍ～５０ｃｍの間隔で直径１０ｃｍ程のくぼみ４０（種床部）が形成されており、くぼみ４０の深さは１ｃｍ位である。くぼみ４０の中に種４２が２～４個（図３では４個）蒔かれていて、くぼみ４０の中央４６を通る潅水用チューブ部４４から漏れ出した培養液によって浸されている。やがて、種４２は、発芽して成長するが、成長するに従って１本ずつ間引いていき、最後に一番丈夫な苗を一本残すのである。

下段側フェルト部２０は、所定の面積の矩形形状を有し、上段側フェルト部１６の下方に所定の間隔をあけて配置される。下段側フェルト部２０は、１０×２ｍ程の栽培ケース部１２に２×２ｍ程のフェルトの培地を５枚並べて置かれて形成される。下段側フェルト部２０の厚みは、１０ｃｍであり、目が粗い下段側金網部２２の上に載置されている。

上段側フェルト部１６と下段側フェルト部２０との間は、約２０ｃｍ程度あけられている。また、上の培地のフェルトである上段側フェルト部１６は、作物によって目の粗さや厚さが決められていて、下の段のフェルトである下段側フェルト部２０は原則的に目が細かく水を通さない構造となっている。下段側フェルト部２０は、根と水のストッパーとしての役割を担う。

上段側フェルト部１６に撒かれた種４２は、フェルトの中に根を張り、やがて、上段側フェルト部１６を突き抜けて上段側フェルト部１６と下段側フェルト部２０の間にある空間に伸びていく。空間は、上述したように、上下方向の間隔が２０ｃｍ位である。培養液は上段側フェルト部１６から垂れて下段側フェルト部２０まで落ちていくので、根の先端に絶えず垂れて溜まっていて根の成長に支障は無い。

中には下段側フェルト部２０の目の細かいフェルトの中に根を張っていくものもある。しかし、下段側フェルト部２０のフェルトの下面までは水も根も届かず、その下にある下段側金網部２２や栽培ケース部１２の底には培養液は無く、乾いた状態である。このため、病気や菌が隣接する苗に移る可能性が低くなり、更に有機養液栽培を取り入れることにより病害がより少なくなると思われる。

潅水用チューブ部４４は、上段側フェルト部１６内に挿通され、複数のくぼみ４０（種床部）の各中央４６に点滴のように水分を漏出するための漏出部を有する。このように、潅水用チューブ部４４により、点滴のように少量ずつ作物に投与する点滴潅漑農法を取り入れている。一般的に、点滴潅漑というのは、土壌栽培の時に使用するが、それを水耕栽培用のフェルトに作物を植えて、そこに点滴潅水をするのが特徴である。

潅水用チューブ部４４は、くぼみ４０の中央４６を通るチューブであり、５０ｃｍ間隔の種床部（くぼみ４０）の場合、くぼみ４０の数は横が４列になるので４本が通っている。そして栽培ケース部１２の縦１０ｍ、横幅２ｍの長さの中では、くぼみ４０にあたる縦２０か所、横４か所に小さな穴が開いていて、そこから培養液が漏れ出ている。

漏れ出し方は、２４時間持続的に微量ずつ漏れるものと、一定時間毎に一定量が漏れるものがあり、それぞれ中央管理室の制御装置において、コンピュータや人工知能（ＡＩ）により管理されている。また培養液の成分も作物毎に異なり、更に栽培時期によっても変わるので、これも同様に自動管理されている。

移動ケース部１４は、栽培ケース部１２を収納可能である。移動ケース部１４は、送風部３２と、発光素子部３４と、栽培ケース部１２の上方に送風部３２及び発光素子部３４を装着するための天井面部３６と、天井面部３６を支持するために移動ケース部１４に立設置される支柱部３３と、移動ケース部１４の底面に設けられて転動可能なキャスター部３０を有する底面部３８とを備えている。

発光素子部３４は、上段側フェルト部１６の上方に設けられ、複数の種４２に向けて発光する。発光素子部３４は、移動ケース部１４の天井面部３６に設けられたＬＥＤランプであり、光の波長、強さ、照射時間を微妙に変えながら中央管理室の指示通りに照射されている。

送風部３２は、上段側フェルト部１６の上方に設けられ、複数の種４２に向けて風を吹き付ける。空気は、温度と湿度とさらに二酸化炭素の濃度まで管理されており、移動ケース部１４の天井面部３６に設けられた送風部３２の送風口から、強さや風向、時間を調整しながら噴き出している。また、移動ケース部１４の天井面部３６からは、図２に示されるようにビニールの膜が両側に垂れていて、その空気を逃がさないように外と隔絶されている。

昇降リフト部４は、多層階（ここでは、１５階）のフロア部２間を移動するための昇降機を含んで構成されている。図１に示される例では、４つの昇降リフト部４が設置されているものとして説明するが、もちろん、増減させてもよい。

続いて、上記構成の乾式水耕栽培システム１の作用について説明する。上述したように、２０３０年頃に発生する可能性があるとされている世界的な食料危機が来てしまった場合に、外国からは十分な食料の輸入は望めないのため、日本国内で様々な食物を作れるようにしなければならない。しかしながら、日本国内では余剰な耕地は少なく、山が多く平地の少ない国土では、これ以上耕地を増やすことは困難である。

そこで、一つの案として考えられるものに、空中に耕地を作るという方法がある。すなわち、何十階建の建物を作り、その中で農業をするのである。その場合に必要な技術として、水耕栽培がある。なお、建物の中での土壌栽培は、様々な要因から困難であるため、水耕栽培が適していると思われる。

しかしながら、水耕栽培は多量の水を必要とし、その重さは、例えば、１０×２ｍの栽培ケース部１２の場合、潅流液の深さが１ｃｍの時には水の重さは２００ｋｇ、１０ｃｍの時は２０００ｋｇ、すなわち、２トンになる。一般的に、潅流液の深さは３０ｃｍ前後であるため、６トン程の重さになると思われる。

その栽培ケース部１２を一つの階に１００個置けば６００トンの重さになり、１５階建の建物なら９０００トンになってしまい建物に多大な負荷をかけることになる。地震などの時に危険になり、建物の安全性を揺るがすことになりかねない。このような課題に対し、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システム１は、顕著な効果を発揮する。

１０×２ｍの栽培ケース部１２に置かれた上段側フェルト部１６には、２０～５０ｃｍ間隔で約１０ｃｍのくぼみ４０が８０～５００個ほどあり、その深さは１ｃｍ位である。そこには年間計画に従って、２～４個の作物の種４２を撒いていく。その作業は種４２の植え付け作業場で専門の担当者によって、栽培ケース部１２と種４２の種類に間違いがないように注意深く行われる。

上段側フェルト部１６は、専門の工場で無菌に近い状態で作られ、潅水用チューブ部４４もその中に設置された状態で工場（建物）に運ばれてくる。くぼみ４０に種４２がまかれた２×２ｍの上段側フェルト部１６が、昇降リフト部４の所まで運ばれてから栽培ケース部１２に合計５枚が置かれる。

上段側フェルト部１６の中に予め埋設された潅水用チューブ部４４がお互いに結合され、その後、中央配管と接合する為の根本の部分から色の付いた液体を注入される。そして、各接合部からの漏れやくぼみ４０の中央４６から正確に漏れ出しているかを確認した後、液体は排出され、潅水用チューブ部４４は水で洗浄される。

その後、各種床（くぼみ４０）の上に保温、保湿、遮光の為の溶ける紙が置かれ、それらは種４２が発芽した後、溶けて養分になる。これらの一連の作業が終わった後、栽培ケース部１２は、昇降リフト部４で、それぞれのフロア部２に移動され、図２（ａ）に示されるように、移動ケース部１４に載せ替えられる。

次に、フロア部２内の所定の場所に自動で、あるいは、作業員によって運ばれて設置される。所定の位置に来ると、中央配管から水と空気と電気を作業員によって栽培ケース部１２と移動ケース部１４に接続されるが、栽培ケース部１２には水、移動ケース部１４には空気と電気が接合される。

そして、中央配管との接合部にあるサテライト・ポートと名付けた中央管理室の分室のような所で、これらは精密に管理されている。そして、点滴潅水の為の培養液や二酸化炭素を多く含んだ空気を栽培ケース部１２の中に送り込まれる。

また、例えば、水は微量元素の入った容器を通り、管理室の指示通りの濃度と配合で培養液を作り出し、潅水用チューブ部４４の中に送り込まれる。１つの階の１００×１００ｍ位の広い空間に１００台ほどある乾式水耕栽培装置１０を一人の作業員が見廻り監視していて、何かの異常があれば中央管理室と連絡を取り合うことができる。

そして、数か月が経ち成熟した苗３（図２（ｂ）参照）をまた昇降リフト部４の所へ移動ケース部１４を移動させ、昇降リフト部４に載せ替えて１階に降ろす。１階では数人で作物を収穫し、その後、上段側フェルト部１６の苗床ごと古い株を栽培ケース部１２から取り除き、下段側フェルト部２０も取った後、栽培ケース部１２の洗浄と消毒を行う。

当然、上段側金網部１８及び下段側金網部２２も、上段側フェルト部１６及び下段側フェルト部２０と同様に外され、その後、上段側フェルト部１６及び下段側フェルト部２０を乗せるときに新しい消毒された上段側金網部１８及び下段側金網部２２が乗せられる。

１階の種４２の植え付け場所で、予定表に書かれた次の種４２が種床部（くぼみ４０）にまかれた後、上段側フェルト部１６の苗床は昇降リフト部４の所まで運ばれ栽培ケース部１２に乗せられる。

そして、また、それぞれの階に上がって行くのだが、これを一日に一つの階で１～２台、１５階建てなら２０台余り行う。昇降リフト部４が４基なら１基に付き５台余りの栽培ケース部１２が昇降し、処理をすることになる。

上記のように、各フロア部２に設定された乾式水耕栽培装置１０は、電気も接合され、最適に調整された発光素子部３４によって照射される。そうやって計画通りに中央管理室で管理育成され、数か月後の収穫まで作業員によって２４時間体制で管理されていく。

もし、異常事態や非常事態の発生があれば、それに合わせて適切な処置がなされる。種は通常発芽率が７０～８０％位だが、１か所につき最大４個まいた時は、不発芽率がほぼ０％になると思われ、もし不発芽種床が多い場合は、その種床部（くぼみ４０）に追加で種４２を蒔く。

また、複数発芽した時は、その中で最も成長がいいものを残し、残りは成長に合わせて順次間引かれる。更に、発芽しにくい種４２や発芽から成長時間がかかる苗は、あらかじめ別の場所で発芽させ、ある程度成長してから苗床に直接植え替える。その中には１粒が高価な種や、成育、成熟期間が長く、集約的農業に適さない作物も含まれる。

上記の建物（植物工場）では年中気候に関係なく作物が作られるので、年３～６回は収穫が出来て、また一株当たりの収穫量や単位面積当たりの株数が集約農法を行う為に増えるので更に増産になり、その上段落００２５で述べたように、耕地面積が敷地面積の３倍になるので総収穫量は少なく見積もっても１０～２０倍になる可能性がある。

言い換えれば、日本の耕地面積が、局地的ではあるが１０倍から２０倍広がったともいえる。この工場（建物）を日本国中に作れば、日本の農業生産はかなり増加すると思われる。そして、この方法の利点は、南方でも北方でも荒地でも山間部でも環境条件に影響を受けることなく作られるということである。

一般的に、水耕栽培では潅流液が使用されている。そして、潅流液を使うと重量的に運搬や構造物の耐久性で大量生産の工場は不可能である。しかしながら、乾式水耕栽培システム１によれば、潅流液を使わないので栽培ケース部１２の重量が軽くなり、それによって大量の栽培ケース部１２による多階層の植物工場を作ることができるという顕著な効果を奏する。

次に、乾式水耕栽培システム１の変形例である乾式水耕栽培システム１ａについて説明する。図４は、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培システム１ａを示す図である。

乾式水耕栽培システム１ａは、案内レール部７が設けられる複数のフロア部２で構成される多層階フロア部と各フロア部２間を移動するための昇降リフト部５とを有する建物と、複数の乾式水耕栽培装置５０と、図示しない中央管理室とを備えている。

乾式水耕栽培システム１ａと乾式水耕栽培システム１の相違点は、乾式水耕栽培装置５０及び案内レール部７であり、その他はほぼ同じであるため、以下では相違点を中心に説明する。

乾式水耕栽培装置５０は、乾式水耕栽培装置１０とほぼ同様の構成要素を有し、上段側フェルト部１６と、上段側金網部１８と、下段側フェルト部２０と、下段側金網部２２と、送風部３２と、発光素子部３４を備える栽培棚である。相違点は、乾式水耕栽培装置１０のようにフロア部２を移動することなく、所定の位置に固定されている点である。

乾式水耕栽培装置５０は、例えば、横幅が約２ｍで奥行が約５０ｍの大きさであれば、図４に示されるように、フロア部２の上側（図４の紙面上の上側）に２５個並んで配置されている。２５個の乾式水耕栽培装置５０の間は、約２ｍの間隔の通路をあけて配置されており、この通路には、案内レール部７が配置される。

また、フロア部２の下側（図４の紙面上の下側）も２５個並んで配置されている。２５個の乾式水耕栽培装置５０の間は、約２ｍの間隔の通路をあけて配置されており、この通路には、案内レール部７が配置される。

案内レール部７は、図４に示されるように、上側の乾式水耕栽培装置５０と下側の乾式水耕栽培装置５０の間を通る幹部と、当該幹部から隣接する乾式水耕栽培装置５０の間の通路を通る枝部とを備える。

続いて、乾式水耕栽培システム１ａの作用について説明する。乾式水耕栽培システム１ａも乾式水耕栽培システム１と同様の構成を有するため、同様の効果を奏する。また、乾式水耕栽培システム１ａと乾式水耕栽培システム１との相違は、乾式水耕栽培システム１では移動ケース部１４を用いて移動させていたのに対して、乾式水耕栽培システム１ａでは栽培棚（乾式水耕栽培装置５０）を動かさずに、当該フロア部２で全て処理することが出来る点である。

具体的には、成熟した苗の収穫、苗床の上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０等の交換、消毒、種まき、各配管との接合を１か所で行う。そうすると、乾式水耕栽培システム１において、移動の為に必要であった空間や時間も有効利用できて、設置する乾式水耕栽培装置５０の栽培面積が増え苗も増えるので増産できる。

その分の利益で、そのフロア部２を担当する人数も増やせる。その増えた人員で、全ての処理を同一階で行う。また、図４に示されるように、乾式水耕栽培装置５０の間には案内レール部７を敷かれているため、その上を移動する台の上に荷物や備品や作物を置くことが出来る。

案内レール部７は、昇降リフト部５のところに繋がっていて、昇降リフト部５にそれらを載せて上下し、一階に運んだり各階に運んだりする。将来的には、それらの作業を殆ど自動化して、ＡＩロボットが自動的に全てを処理するようになる。

乾式水耕栽培装置５０は、組み立て式で小さな部品を接合するので、乾式水耕栽培装置５０自体を移動させることは無く、乾式水耕栽培装置５０の間の通路は部品が通れる空間領域があればよい。上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０の大きさも２×２ｍ位なので、上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０等が通れる空間があればいいし、縦にすれば、フロア部２の高さが２ｍ以上あれば良い。

作業員は、上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０の交換のみをするグループが何組かあり、それが全館の乾式水耕栽培装置５０の上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０を交換していく。乾式水耕栽培装置５０は、１００ｍ×１００ｍの建物の場合、半分の５０ｍの長さがあり、その一列全てを同時に上段側フェルト部１６、下段側フェルト部２０を交換していく。

乾式水耕栽培装置５０は、横方向に２５列並んでいるため、一つの階には５０ｍの棚が５０列存在することになる。５０ｍの長さを取ることができず、仮に４０ｍであるとしても乾式水耕栽培システム１に比べて倍の耕地面積となる。段落００６７で総収穫量、段落００６８で耕地面積が１０～２０倍になると述べたが、更にそれが２０～４０倍になるということが出来る。また、４０ｍの長さを２０ｍや１０ｍ毎に区切ってもよい。

また、乾式水耕栽培システム１ａによれば、乾式水耕栽培装置５０を動かさないため、多段にすることも出来る。これにより、２段、３段の苗床にもなり得る。

収穫は、各階で、その階の専属の作業者が行う。成熟したものから収穫していき、１つの列で収穫時期が異なるものもあるので、全ての苗が収穫し終わった時点で、あるいは、ほぼ終了した時に苗床の交換を行う。

一つの列の洗浄と消毒をする為に、排水設備が必要になる。上段側フェルト部１６及び下段側フェルト部２０と、上段側金網部１８及び下段側金網部２２を外した後で、乾式水耕栽培装置５０を強力噴射する水で洗浄し、消毒液を吹き付けるが、それらの水は乾式水耕栽培装置５０の下方に通した排水管で中央配管に誘導する。

乾式水耕栽培システム１の移動式と異なり、１つの階のみでそれを行うので、他の階の病原菌や害虫が伝染することが無い。その階で、消毒・殺菌を完全にすれば、病虫害の発生を防げる。

洗浄の際には、強力噴射水で乾式水耕栽培装置５０を洗うが、その時、サイドのビニールの膜を下ろして、飛沫が外に飛び散らないようにする。消毒の時も同様だが、その時の空気は、空調によって全て吸込み、外に放出する。サイドのビニールは、洗浄の度に、新しいものに交換する。

また、案内レール部７は、運搬用のレールで、その上に乗っている台が荷物や作物を運ぶものとして説明したが、レールでなく、例えば、床に張ったラインでも良い。また、ゴルフ場のカートのように自動で動く、あるいは、携帯端末などで動かすようなものであってもよい。

次に、乾式水耕栽培ユニット６０について説明する。乾式水耕栽培ユニット６０は上段側フェルト部１６とほぼ同一のものである。潅水用チューブの構造のみが潅水用チューブ部４４と潅水用チューブ部６８とで異なる。図５は、乾式水耕栽培ユニット６０を示す図である。乾式水耕栽培ユニット６０は、下面側フェルト部６２と、シート部６４と、潅水用チューブ部６８と、上面側フェルト部６６とを備えている。

下面側フェルト部６２は、所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部６３を有する。下面側フェルト部６２は、２ｍ×２ｍで厚さが２０ｃｍのフェルトの天井面に、５０ｃｍ毎（５０ｃｍ間隔）に設けられた線が縦横に描かれている。

また、フェルト自体に線を描く代わりに、このような格子状の線が描かれてシート部６４と同様の材質の紙で構成されたシートをフェルトの天井面上に貼り付けていてもよい。

シート部６４は、下面側フェルト部６２上に設けられ、第１格子部６３と同一の格子状の線が描かれた第２格子部６５を有する。シート部６４は、透明性を有する水溶性の紙で構成されている。シート部６４には、２ｍ×２ｍの紙で構成されており、５０ｃｍ毎（５０ｃｍ間隔）に設けられた線が縦横に描かれている。

潅水用チューブ部６８は、シート部６４上において、第２格子部６５の格子状の線の複数の交点部６５ａに点滴のように水分を漏出するための漏出部７１を設けるように敷設される。

潅水用チューブ部６８は、５０ｃｍ毎に小さな漏出部７１が開けられている。その漏出部７１が下面側フェルト部６２の天井面に描かれた第１格子部６３の交点部６３ａに合うように、シート部６４が下面側フェルト部６２上に重ねられる。

潅水用チューブ部６８の基本構造は、潅水用チューブ部４４と同様である。そして、潅水用チューブ部６８は、図５（ａ）に示されるように、フォークの先端部のような櫛歯状の形状を有する。

上面側フェルト部６６は、所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、下面側フェルト部６２に重ね合わせた際の第１格子部６３の格子状の線の複数の交点部６３ａに対応する位置に予め形成された複数の貫通孔６９を有する。

上面側フェルト部６６は、２ｍ×２ｍで厚さが１ｃｍの薄いフェルトに、縦横５０ｃｍの間隔で直径１０ｃｍの貫通孔６９が形成されている。上面側フェルト部６６は、下面側フェルト部６２に重ねられたシート部６４に重ねて設置される。

続いて、上記構成の乾式水耕栽培ユニット６０を製造する方法及び乾式水耕栽培ユニット６０の作用効果について説明する。

最初に、下面側フェルト部６２と、上面側フェルト部６６と、潅水用チューブ部６８が敷設されたシート部６４を準備し、下面側フェルト部６２を設置する（ステップ１）。このとき、第１格子部６３が天井側に向くように配置する。

次に、潅水用チューブ部６８が敷設されたシート部６４の第２格子部６５の格子状の線の交点部６５ａと下面側フェルト部６２の第１格子部６３の格子状の線の交点部６３ａとが重なるように位置決めを行ってシート部６４を下面側フェルト部６２上に設置する（ステップ２）。下面側フェルト部６２とシート部６４とは、それぞれ２ｍ×２ｍで大きさが同じであるため、外周部が重なるように位置合わせすることで、交点部６３ａと交点部６５ａとを簡単に重ね合わせることが出来る。

次いで、下面側フェルト部６２の厚み方向に沿った側面と、上面側フェルト部６６の厚み方向に沿った側面とが面一になるように上面側フェルト部６６を下面側フェルト部６２上に設置する（ステップ３）。下面側フェルト部６２と上面側フェルト部６６とは、それぞれ２ｍ×２ｍで大きさが同じであるため、外周部が重なるように位置合わせすることで、それぞれの側面を図５（ｂ）に示されるように面一にすることが出来る。これにより、乾式水耕栽培ユニット６０の製造が終わる。

このように製造された乾式水耕栽培ユニット６０を用いて、図２に示されるような栽培ケースに装着される場合には、下段側フェルト部２０と上段側フェルト部１６とは所定の間隔（例えば、２０ｃｍ）をあけて配置されており、下段側フェルト部２０は下段側金網部に載置されており、上段側フェルト部１６は上段側金網部に載置されている。

なお下段側フェルト部２０と上段側フェルト部１６の間は暫定的に２０ｃｍとするが、作物の種類で増減する。株や根の大きな作物は間をもっと広げ、小さな作物は狭くする。この空間が空いていることにより、根の発達が、２０ｃｍの空間部分全てがフェルトで埋め尽くされているより良くなる可能性がある。灌漑水がフェルトに染み込まずに殆ど根に伝わり、根が灌漑水を独占するからである。但し、この空間を別の物質、例えばもっと目の粗いフェルトや目が粗く隙間の多いスポンジなどで埋めて、水は保水しないが根の支持基盤としては有効な物に置き換えてもよい。また根の部分は遮光して、暗くする。それにより、根は充分な栄養と水分と暗闇によって、重力の方向、すなわち、下に向かって伸びていく。また、水平方向にも自由に伸びれるので、横にも広がり大きな根となり、大量の栄養と水分を吸収して葉や実の可食部分を増産することになる。金網は、もし無かったらフェルトがたわんでしまい、それを防ぐにはフェルトを固くせねばならず、フェルトの柔らかさや疎な部分を維持出来なくなる。

ステップ３の工程を終えると、２ｍ×２ｍで厚さが２０ｃｍのフェルトの上に縦横５０ｃｍの間隔で直径が１０ｃｍで深さが１ｃｍの穴が、乾式水耕栽培ユニット６０の表面に出来たことになる。

この直径１０ｃｍで深さが１ｃｍの穴（貫通孔６９）が種床になり、その中央に潅水用チューブ部６８の漏出部７１が位置することにより、ここから漏れ出る灌漑液によって植物の成長を促す。

この乾式水耕栽培ユニット６０の製造方法の利点は、製造工程が簡単であり、予め作っておいた２×２ｍで厚さが２０ｃｍの下面側フェルト部６２と、２×２ｍで厚さが１ｃｍの上面側フェルト部６６を重ねるだけで、直径１０ｃｍで深さ１ｃｍの種床を作ることが出来る点である。

また、潅水用チューブ部６８を予めシート部６４に敷設して固定しておくことで、細かな位置調整が不要となり、簡単かつ正確に種床の中央に位置決めすることが出来る。

熟練工がいらずに経済的に安く仕上げることができ、さらに、下面側フェルト部６２、潅水用チューブ部６８が敷設されたシート部６４、上面側フェルト部６６は植物工場とは別の場所で専門的に作るようにして、その工場はできるだけ無菌状態に近い環境で製造することで、雑菌やカビの付着を防ぎ、生育過程で雑菌やカビによる害を少なくすることが出来るという利点がある。

２ｍ×２ｍの苗床は、１つの植物工場で年間数万個必要となると思われるので、それを補充するには大量生産が簡単にできて、しかも、安価で短時間で製作出来ねばならない。よって、この方法が最も安易な方法になると考えられる。

特許文献１～３の様に一つ一つの苗床に操作し、手間をかけていては、大量生産や安価には出来ない。各苗床に切れ込みを入れて、他の部材に嵌め込み、一つ一つの苗に注水管を取り付けていれば、何万という苗を扱う植物工場では恐らく営農は不可能と考える。

工数や経費を考慮しても膨大なものになり、小工場や実験的なものなら可能かもしれないが、大植物工場と言われる何万平方メートルもの工場で何十万という苗を扱う場合は現実的ではない。

短時間で、更に低コストで出来る製品でないと採算が合わず赤字経営となり継続できなくなる虞がある。本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培ユニット６０の製造方法によれば、１つの２×２ｍの苗床を作るのに３つの操作だけで作ることが出来る。

すなわち、２×２×０．２ｍの下面側フェルト部６２の上に、潅水用チューブ部６８を配置したシート部６４を置き、更に、その上に、２×２×０．０１ｍの穴の開いた上面側フェルト部６６を配置するだけで乾式水耕栽培ユニット６０が出来上がるのである。

それらの部材は、別の工場において、無菌状態で作ればよく、組み立て工場ではその３つを、やはり無菌状態で組み立てるだけである。それを無菌梱包して植物工場に移送し、植物工場では包装をはずして苗床の棚に置くだけである。

莫大な量の苗床の入れ換えが必要なので、これくらい簡単でないと人件費がかさんでしまい、やはり経営的に苦しくなると考える。

部品のコストも本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培ユニット６０の製造方法によれば、２×２×０．２ｍの下面側フェルト部６２と、潅水用チューブ部６８を配置したシート部６４と、２×２×０．０１ｍの穴の開いた上面側フェルト部６６で構成することができるため、非常に安価に生成することが出来る。また、時間的にもほとんど問題にならない程の短時間で出来る。

特許文献１～３に開示された方法では、これの何倍、何十倍のコストがかかるか分からず、時間も膨大なものになると思われる。この植物工場は野菜の単価が比較的安いので、大型にすることで徹底した低コスト化が求められるのである。

さらに、本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培ユニット６０の製造方法によれば、工場が巨大化すればする程、低コストになると考えられ、他の方法とは比べものにならないくらい差別化が図れることにより、これを代替する方法は現時点ではないと言える。本発明に係る実施形態の乾式水耕栽培ユニット６０の製造方法によれば、他に追随を許さない簡便さと低コストを実現できるという顕著な効果を奏する。

１ 乾式水耕栽培システム、１ａ 乾式水耕栽培システム、２ フロア部、３ 苗、４ 昇降リフト部、５ 昇降リフト部、７ 案内レール部、１０ 乾式水耕栽培装置、１１ 領域、１２ 栽培ケース部、１４ 移動ケース部、１６ 上段側フェルト部、１６ｂ 上段側フェルト部、１８ 上段側金網部、２０ 下段側フェルト部、２２ 下段側金網部、２６ キャスター部、３０ キャスター部、３２ 送風部、３３ 支柱部、３４ 発光素子部、３６ 天井面部、３８ 底面部、４０ 種床部、４２ 種、４４ 潅水用チューブ部、４６ 中央、５０ 乾式水耕栽培装置、６０ 乾式水耕栽培ユニット、６２ 下面側フェルト部、６３ 第１梃子部、６３ａ 交点部、６４ シート部、６５ 第２梃子部、６５ａ 交点部、６６ 上面側フェルト部、６８ 潅水用チューブ部、６９ 貫通孔、７１ 漏出部。

Claims (4)

1. 所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部を有する下面側フェルト部と、
   前記下面側フェルト部上に設けられ、前記第１格子部と同一の格子状の線が描かれた第２格子部を有するシート部と、
   前記シート部上において、前記第２格子部の格子状の線の複数の交点部に点滴のように水分を漏出するための漏出部を設けるように敷設された潅水用チューブ部と、
   前記所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、前記下面側フェルト部に重ね合わせた際の前記第１格子部の格子状の線の複数の交点部に対応する位置に予め形成された複数の貫通孔を有する上面側フェルト部と、
   を備え、
   前記下面側フェルト部と前記上面側フェルト部が合わさった上段側フェルト部と、下段側フェルト部とは、所定の間隔をあけて配置されており、前記下段側フェルト部を載置する為の下段側金網部と、前記上段側フェルト部を載置する為の上段側金網部と、をさらに備えることを特徴とする乾式水耕栽培ユニット。
2. 所定の面積の矩形形状を有し、天井面に格子状の線が描かれた第１格子部を有する下面側フェルト部と、
   前記下面側フェルト部上に設けられ、前記第１格子部と同一の格子状の線が描かれた第２格子部を有するシート部と、
   前記シート部上において、前記第２格子部の格子状の線の複数の交点部に点滴のように水分を漏出するための漏出部を設けるように敷設された潅水用チューブ部と、
   前記所定の面積と同一の面積の矩形形状を有し、前記下面側フェルト部に重ね合わせた際の前記第１格子部の格子状の線の複数の交点部に対応する位置に予め形成された複数の貫通孔を有する上面側フェルト部と、
   を備える乾式水耕栽培ユニットを製造する方法であって、
   前記下面側フェルト部を設置する工程と、
   前記潅水用チューブ部が敷設された前記シート部を準備し、前記シート部の前記第２格子部の格子状の線と前記下面側フェルト部の前記第１格子部の格子状の線とが重なるように位置決めを行って前記シート部を前記下面側フェルト部上に設置する工程と、
   前記下面側フェルト部の厚み方向に沿った側面と、前記上面側フェルト部の厚み方向に沿った側面とが面一になるように前記上面側フェルト部を前記下面側フェルト部上に設置する工程と、
   を備えることを特徴とする乾式水耕栽培ユニットを製造する方法。
3. 請求項２に記載の乾式水耕栽培ユニットを製造する方法において、
   前記シート部は、水溶性の紙で構成されていることを特徴とする乾式水耕栽培ユニットを製造する方法。
4. 請求項３に記載の乾式水耕栽培ユニットを製造する方法において、
   前記下面側フェルト部の前記第１格子部の格子状の線は、水溶性の紙に描かれた線であることを特徴とする乾式水耕栽培ユニットを製造する方法。
   
   
   

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