JP6602312B2 - 水耕栽培装置 - Google Patents

Description

背景

本発明は、水耕栽培装置に関するものであり、本装置は、１個以上の種子を入れる１つ以上の室と、前記１つ以上の室に光合成有効放射を与えるように配設された１つ以上の人工光源とを含むものである。

水耕とは、無土壌植物栽培を言う。植物は、水および栄養素の液溶体を使用して栽培する。

水耕屋内園芸装置は、家庭内環境、レストランおよび業務用調理室などのエンドユーザ環境で、例えば野菜およびハーブの栽培用に作られてきた。

容易で便利な園芸の需要に応じて、前記水耕屋内園芸装置は通常、内部に育成培地を含む着脱可能なバスケットもしくはカップまたはカートリッジを使用している。植物は前記育成培地で生長し成熟する。これらのバスケットまたはカップは、栽培装置に対して容易に着脱できる。それでもなお、当該分野では、一層便利な屋内園芸装置が求められている。

簡単な説明

第１の態様から見ると、本装置はさらに、本装置で生育させる植物の生育期に基づいて人工光の光合成有効放射(PAR)を調整する制御装置を含んでいる。

これによって簡略で便利な水耕栽培装置が達成される。

本水耕栽培装置は、独立請求項の特徴段に記載の事項を特徴としている。他のいくつかの実施例は、他の請求項に記載の事項を特徴としている。発明の実施例は、本出願の明細書および図面にも開示されている。本特許出願の発明の内容は、以下の請求項における定義とは別の仕方で定義してもよい。本発明の内容は、とくに、明瞭な、もしくは暗示的サブタスクの観点から、または得られる利点もしくはいくつかの利点群に鑑みて本発明を考察した場合、いくつかの別個の発明で形成されることもある。そこで、以下の請求項に含まれる定義のいくつかは、個別の発明思想の点からは不要なことがある。本発明の様々な実施例の特徴事項は、基本的発明思想の範囲内で、他の実施例に適用してもよい。

本開示を示すいくつかの実施例を添付図面を参照してより詳細に説明する。
屋内水耕栽培用装置の例を示す部分断面概略側面図である。 および 図１に示す屋内水耕栽培用装置の概略斜視図である。 ないし 屋内水耕栽培用装置の例を示す概略側面図である。

各図において、明瞭にするためいくつかの実施例は単純化して示されている。同様の部分は、各図とも同じ参照番号で示す。

詳細な説明

図１は屋内水耕栽培用装置の例を示す概略部分断面図であり、図２ａおよび図２ｂは同装置の概略斜視図である。

水および栄養素の液溶体での植物の無土壌水耕栽培では、人工培地を使用して、発芽させる種子、および何らかの稚苗またはそれから育った成熟植物の機械的支持を与える。そこで、発芽させて生育させる種子は、種子カートリッジに埋め込んで提供してもよく、カートリッジは一般に、種子の保持に十分な材料膜から成っている。また、その材料は、栄養素液溶体を植物の根にまで流すことができて、しかも根が常時、液溶体に浸かって根を腐らせてしまうことのないような多孔性かつ保水特性を有すべきである。これ以降、前記材料を「育成培地」と称する。

植物は、例えば葉物野菜、野菜様果実または花卉から選択してもよい。

ここで使用するように、用語「葉物野菜」とは、葉および茎が食用である植物を言う。この用語は、緑色野菜または葉物野菜を含み、例えばレタス(例えばリーフレタス、バタビアレタス、サンチュ、玉レタスおよびローマンレタス)、ホウレンソウ(例えばベイビースピナッチおよびツルナ)、チンゲンサイ、タアサイ、ミズナ、コマツナ、シソ、マンゴールド、ならびに、例えばルッコラ(例えばロケットロック)、バジル(例えばバニラバジル、シナモンバジル、レモンバジル、レッドバジル、タイバジルおよびブッシュバジル)、タイム、パセリ、ハッカ(例えばグリーンミント、セイヨウハッカおよびアップルミント)、ローズマリー、コエンドロ、マヨラナ、ハナハッカ、セージなどのハーブその他である。

ここで使用するように、用語「野菜様果実」とは、野菜のように使用されるが植物学上は果実である植物を言う。そのような植物の非制限的例には、トマト、キュウリ、パプリカおよびトウガラシが含まれる。

本方法で生育させるのに適した花卉には、スミレ(例えばヨーロッパスミレ、ニオイスミレおよびサンショクスミレ)、コウカ、ヤグルマギクおよびマリーゴールドなどの一年生花卉が含まれるが、これに限定されない。

装置１は、１個以上の種子８を入れる１つ以上の室２と、前記１つ以上の室２に光合成有効放射(PAR)を与えるように配設された１つ以上の人工光源３とを有する。

無土壌栽培では、人工培地を使用して、発芽させる種子８、および何らかの稚苗またはそれから育った成熟植物の機械的支持を与えてもよい。

そこで、本方法で発芽させ生育させる何らかの種子８を図１に示すように種子カートリッジ５に埋め込んで与えてもよい。種子カートリッジ５は一般に、種子８の保持に十分な材料膜から成るものでよい。また、その材料は、栄養素液溶体を植物の根にまで流すことができて、しかも根が常時、液溶体に浸かって根を腐らせてしまうことのないような多孔性かつ保水特性を有すべきである。

種子カートリッジ５の形状および寸法は変えてもよいが、典型的には円筒である。カートリッジは、当業者が容易に理解するように様々な異なった材料から成っていてもよい。しかし、例えば玄武岩またはパーライトを含む岩綿または鉱物綿などの鉱物綿繊維または鉱物繊維が好ましい材料である。他には、防腐性および抗菌性に優れる点でミズゴケが好ましい材料である。また、他の有機材料、例えば木部繊維、麻繊維、ココヤシ皮繊維等を使用してもよい。

所望に応じて、種子カートリッジの頂面は、不透明または不透過カバーを有していてもよい。カバーの目的の１つは、光および湿気に晒したときに、種子カートリッジの頂部に藻類およびカビが生えないようにすることである。他の目的は、種子カートリッジ内を適切な湿度に維持し、これによって種子が発芽中に乾燥しないようにすることである。これらの態様は、種子を長い発芽期間で生育させる場合は、とくに重要である。カバーは、薄葉紙などの水分散性材料から成るものでよく、これによって、生育中の植物が突き抜けて生長するのを防いでいる。

種子カートリッジ５は、家庭用水耕栽培装置などの水耕栽培装置１に挿入可能な形状である。装置１は、カートリッジ５を入れるのに適した少なくとも１つの開口２を有する。開口２は、ただの開口でよく、または空洞もしくは盲穴の開口でもよい。開口２は、植物の生育中、カートリッジ５を支持するものである。

実施例によれば、種子カートリッジ５は、開口２に着脱可能に配設可能なバスケット23に挿入してもよい。バスケット23は、種子カートリッジ５に水耕溶液を入れられるように開口構造を有している。バスケット23によって種子カートリッジ５の扱い、その装置１への着脱が容易になることがある。

種子８からの植物の生育は、明瞭ないくつかの期間に分かれる。

ここで用いるように、第１期は「発芽」と呼ばれ、種子が稚苗に育つ過程である。一般に発芽は、種子に水を与えることで始まる。その結果、加水分解酵素が活性化し、種子に蓄えられている澱粉、蛋白質または油などの備蓄養分の生育過程のエネルギーおよび代謝的に有用な化学物質への転換を開始する。また、水を摂取すると、種皮が膨張し裂けることになる。稚苗が種皮から現れる最初の部分は根であり、新芽と、最後には種子葉(すなわち子葉)がこれに続く。この時までに、種子の備蓄養分は、典型的には消尽され、生育し続けるのに必要な将来のエネルギーは、光合成によって与えられる。ここで使用するように、種子葉の出現で発芽期が終了する。発芽期の長さの典型的な非限定的例は、約７日から約10日間である。

植物生育の第２期は「稚苗期」と呼ばれ、ここで使用するように、種子葉の出現から稚苗高が概ね数センチメートル、例えば3 cmになるまでの範囲である。正確な値は、当業者が理解のように、例えば植物種に応じてばらつくことがある。いずれにせよ、すべての稚苗は栄養分が豊富であり、しばしば料理上喜ばしいことである。

植物の生涯における次の生育期は「栄養期」および「富栄養期」と呼ばれる。これら２つの生育期の区別は、生育速度に基づいている。初期栄養期すなわち遅滞期中は、植物生育速度が緩慢である。しかし、富栄養期中は、生育速度が指数関数的速度で急速に増す。これら２つの期では、次期の開始前にできるだけ多く生長するように植物の光合成が非常に活発である。次期は、生育させる植物に応じて、開花期、繁殖期または保存期のいずれかである。いずれの該当する期で植物が生長するかは、当業者に明らかである。

富栄養期、開花期および繁殖期の境目をいずれも正確に区別することは、ときどき困難なことがある。例えば、植物の別々の部分が植物種に応じて異なる生育期にあることがあり、事実、開花期の初期の週は、茎および葉が急速に伸びて生長する更なる栄養期にあることがある。

ここで使用するように、用語「繁殖期」とは、植物のエネルギーが主に果実の発生に向かう生育期を言う。したがって、本方法にこの期を含めることは、とりわけ、トマト、キュウリ、パプリカおよびトウガラシなどの野菜様果実に適用される。

ここで使用するように、用語「保存期」は、植物がこれ以上目立って伸びない安定期を言う。この期は、「維持」期または「収穫」期と称してもよい。

ここで使用するように、用語「保存期」は、植物がこれ以上目立っては伸びない安定期を言う。この期は、「維持」期または「収穫」期と称してもよい。

本水耕栽培装置１は、前記した各期のすべて、またはそれらのうちのいくつかのみに使用してもよい。換言すれば、本装置１は、発芽期のみに使用してもよく、または発芽期から稚苗期、初期栄養期、富栄養期、または開花期もしくは保存期までの各期を含んでもよい。こうして、本装置１を使用して発芽した種子、芽、稚苗または成熟した植物を得てもよい。いずれにせよ、開始材料は、植物種子８、好ましくは種子カートリッジ５で提供されるものである。

植物は、その生長および生育にエネルギーが必要である。このエネルギーは、太陽光から光合成によって得られ、これは、葉緑素、すなわち植物に見られる緑色素が光エネルギーを使って水および二酸化炭素を単糖および酸素に転換する方法である。そこでこの単糖を使ってより複合的な糖および澱粉を作り、これを植物のエネルギー備蓄すなわち構造的要素として利用する。光合成では、植物は、400〜700ナノメートル波長域の太陽光を使用することができ、これは、多少ともヒトの可視光域に相当する。スペクトルのこの部分は、光合成有効放射(PAR)として知られ、太陽光エネルギーの37%を占めるにすぎず、太陽光エネルギーの62%は赤外波長(>700 nm)に含まれ、残りである1 %が紫外波長(200〜400 nm)に含まれる。

植物では、葉緑素ａが光合成に関係する主色素であり、葉緑素ｂは補助色素として働いて光合成の際に吸収される光のスペクトルを広げている。吸収のピークは、葉緑素ａでは約400〜450 nmおよび650〜700 nmの波長、また葉緑素ｂでは450〜500 nmおよび600〜650 nmである。青スペクトル、すなわち約400〜500 nm、より具体的には約420〜約480 nmは、主に葉の栄養生長に関与している。次に、赤スペクトル、すなわち約600〜700 nm、より具体的には約640〜約690 nmは、とりわけ発芽および根の生育に重要である。さらに、赤色光は、青色光と一緒になると、開花が促進される。

一方、植物は、緑〜黄色領域では十分に吸収しないが、これを反射させる。これは、植物がヒトの目に緑に映る原因である。

上述のように、本装置１では、発光ダイオード(LED)６などの人工光源３を１個以上利用し、これは、光合成に適した電磁スペクトルを放射することによって植物の生長および生育を刺激するように構成されている。植物は緑色光を十分に吸収しないが、とくに本方法の栄養生長および維持期では、緑スペクトル、すなわち約500〜600 nm、より具体的には約510〜約540 nmを使用して、植物が反射する緑色を強化し、これによって光合成を高める。

葉緑素ｂは、黄色〜オレンジ光を、ある程度吸収する。そこで、所望ならば、本方法で使用する人工光は黄色スペクトル、すなわち約560〜約620 nmも含んでよい。人工光源３、または少なくともそのいくつかは、生育させる植物の上方で第１の距離Ｄにある照光装置11に設けてもよい。照光装置11は、支持構体12に配設され、これは、装置１の下部20に対して着脱可能でよい。支持構体12は、光が周囲に影響を与えないようにするシェードを構成してもよい。

好ましい実施例では、人工光源３は複数のLED６を有する。個別のLED６は、利用する光のスペクトル領域のそれぞれについて装置１ではいずれの所望の組合せで使用してもよい。より好ましい実施例では、それぞれの植物を赤色発光LED、青色発光LEDおよび緑色発光LEDの下で生育させ、その光放射の相対的比例レベルを栽培中の植物の生育期、および／または必要に応じて調整してもよい。これらの光のスペクトル特性は、線形または段階的に調整してもよい。

LEDの発光光の波長、したがって発光色は、LEDの通過電流を制御することで調整可能である。LEDのピーク波長は、LED技術の限界値内でシフトさせてもよい。そこで、各LEDが異なる優勢波長を有し、それらを調整して全体で各優勢波長間のスペクトル領域をカバーし、広げるようにしてもよい。

適切なスペクトル領域に加えて、人工光源３は、植物の条件に合うような適切な光輝度も出力しなければならない。LED技術では、発光光の輝度は、LEDに掛かる電圧を制御することで調整可能である。

光合成有効放射(PAR)は通常、μモル光子数m^-2s^-1(毎秒平方メートル当たりのμモル光子数)として定量化され、これは、光合成光子束密度(PPFD)の測定値である。南半球では、夏季正午の十分な陽光は、約2000 PPFDであり、冬季は約1000 PPFDである。典型的には、植物は、その生長および生育に約200〜約700 μモルm^-2s^-1のPPFDを必要とする。より具体的には、レタス、サラダ菜およびハーブなどの多くの葉物野菜は、約200〜約400 μモルm^-2s^-1のPPFDを必要とするが、トマト、トウガラシおよびパプリカなどの多くの野菜様果実は、約400〜約700 μモルm^-2s^-1のPPFDを必要とする。注目すべきは、屋内の典型的な照明状態は、約15 μモルm^-2s^-1に等しいことである。したがって、人工光源で得られる十分な光輝度は、健康で丈夫な成熟植物が旨味を有し、または大きく開花するのに重要である。しかし、現存の屋内園芸装置の多くは、十分な光輝度の条件を満たしていない。

本装置では、生育させる植物の生長段階および／または条件に応じて約100〜約400 μモルm^-2s^-1のPPFDを多くの葉物野菜に使用する。いくつかの好ましい実施例では、約40〜約140 μモルm^-2s^-1のPPFDを発芽期に、約190〜約370 μモルm^-2s^-1のPPFDを稚苗期に、約210〜約410 μモルm^-2s^-1のPPFDを初期栄養期に、約230〜約450 μモルm^-2s^-1のPPFDを富栄養期に、約240〜約460 μモルm^-2s^-1のPPFDを開花期があればそれに、および／または約30〜約140 μモルm^-2s^-1のPPFDを保存期に使用する。

植物の生長および生育を左右する更なるパラメータは「照光期間」であり、これは植物に光を当てる24時間表記の時間数を言う。必須でないが典型的には、本生育方法における照光期間は、当該植物種および生育期などの様々な変化に応じて12時間から24時間まで変えてよい。いくつかの好ましい実施例では、照光期間は、発芽期では約12時間から約16時間まで、稚苗期では約16時間から約24時間まで、初期栄養期では約16時間から約24時間まで、富栄養期では約16時間から約24時間まで、開花期(該当する場合)では約16時間から約24時間まで、および／または保存期では約12時間から約16時間までそれぞれ個々に変えてもよい。長い光照射が必要な植物の非限定的例には、トマト、トウガラシ、パプリカおよび医療大麻が含まれる。

本発明では、各生育期の間の遷移には、上述のように照光調整を必要とする。この調整は、手動または自動で様々に行なうことができる。例えば、自動調整は、マシンビジョン、3D測定、赤外測定、葉緑素測定、超音波測定、質量測定などによる稚苗または生育植物の高さの測定に基づいてもよい。いくつかの好ましい実施例では、照光調整は延伸部品10の使用に基づくが、これは本明細書で後に詳述する。

照光調整は制御装置４で制御する。制御装置４は、それ自体では公知の処理装置から成っている。コンピュータプログラムコードを処理装置で実行し、人工光源３はコンピュータプログラムコードで制御される。

コンピュータプログラムコードは、制御装置４の内部メモリからロードしてもよい。コンピュータプログラムコードは、メモリスティックなどの別個の外部記憶手段から制御装置４へ転送してもよい。また、例えば制御装置４を無線アクセス網経由でインタネットに接続することによって通信網経由で転送してもよい。制御装置４は通信網経由で遠隔制御してもよい。こうしてユーザは、例えば携帯電話またはパーソナルコンピュータで装置１を制御できる一方、生育過程および／または装置１の選択した変数についての情報を受信することができる。したがって、制御装置４は送受信器９を有してもよい。

制御装置４は、ユーザインタフェース21も有していてよく、装置１を使用するユーザは、これを介して本装置の機能を手動で制御できる。手動調整はとくに、教育目的の場合、望ましい。こうして、植物の生育に対するさまざまな照光状態の効果を学ぶことができる。ユーザインタフェース21は、例えば支持構体12もしくは下部20に本装置のユーザパネルを、および／またはユーザが装置１から離れて装置１を操作可能な遠隔操作器を有していてもよい。

植物の生育につれて、支持構体12と下部20の間に必要な空間が増す。実施例によれば、装置１は１つ以上のインテリジェント延伸部品10を有し、これは、支持構体12と下部20の間に取付け可能で第１の距離Ｄを変えるものである。こうして装置１のユーザは、植物の前記空間を容易に形成することができる。

インテリジェント延伸部品10は、様々な長さに製造可能で、インテリジェント延伸部品10を２個以上相互に繋ぐこともできる。こうして第１の距離Ｄは、植物の必要に応じて調整することができる。この効果は図３ａ〜図３ｄに示されている。

インテリジェント延伸部品10は、識別子手段18を有してもよく、制御装置４は、前記識別子手段18を識別可能な識別手段19を有してもよい。こうして制御装置４は、装置１に取り付けられたインテリジェント延伸部品10を識別することができる。この識別により制御装置４は、光合成有効放射(PAR)を最適なスペクトル領域および光輝度に調整することができる。識別子手段18の機能は、有線または無線方式に基づくものでよい。識別子手段18は、例えば単に識別手段19に接続された配線の電流または電圧を変える構成要素、RFIDタグ等を有すればよい。

好ましい実施例によれば、インテリジェント延伸部品10は緊締要素を有し、これによって、何らの工具なしに支持構体12および下部20のその対応部分に迅速に取り付けることができる。

実施例によれば、インテリジェント延伸部品10は、植物に適した電磁スペクトルを発光する少なくとも１個の延伸部品照光の装置22を有する。延伸部品照光装置22は、植物の背が高くて群葉が密生している場合、とくに有用である。この種の場合、内側の生育部分に位置する葉、果実等は、延伸部品照光装置22がなければ適切な照光の機会を失ってしまうであろう。延伸部品照光装置22のスペクトル領域および光輝度は、制御装置４によって調整してもよい。

植物の生育には、光のみならず水および栄養素も必要とする。したがって、装置１は用水系13を有し、これは、種子８または生育させる植物に水および栄養素、すなわち水耕溶液を与えるように構成されている。栄養素なしで水を与えることも可能である。

実施例によれば、ポンプ14が配設されて、種子カートリッジ５または生育させる植物へ水耕溶液槽15から定期的に給送するように構成されている。そこで、用済みの水耕溶液は、前記槽15に戻される。この、いわゆる潮の干満サイクルは、温度、生育期、および生育させる植物の特定の条件などの変数に応じて日に数回、例えば２〜４回繰り返される。いくつかの好ましい実施例では、用水は、発芽期では２日に１回、ないし１日に２回、稚苗期では１日に１〜２回、初期栄養期では１日に２〜６回、富栄養期では１日に６〜10回、開花期(該当する場合)では１日に６〜10回、および／または保存期では３〜６日に行なう。しかし、本装置の使用は何れの特定の用水スケジュールにも限定されない。

潮の干満機構にはいくつかの利点がある。例えば、植物の根が常時、水に浸かることはなく、したがって、腐朽の危険が最小である。さらに、ポンプ14が日に数回しか作動しないので、装置１は、現存の多くの家庭園芸用装置に比べて静粛である。ポンプ15の動作は、例えば制御装置４および／またはユーザインタフェース21によって線形または段階的に調整してもよい。

用水系13は、水および／または栄養素を槽15に補充する時期になると、例えば音声表示器または光表示器により警報する警報手段を有していてもよい。

実施例によれば、用済み水耕溶液は、ポンプ14によって槽15に還流する。換言すれば、ポンプ14は、水耕溶液の逆送も可能なように構成されている。このようにポンプ14は、さもなくばポンプ14の作動に支障を起こしかねない栄養素の小粒子および育成培地を除去することができる。

藻類およびカビの形成は、とくに屋内園芸では問題となる。本装置１では、この問題を様々な方法で回避することができる。

実施例によれば、装置１は、用水系13に放射するように構成されたUV光源16を有する。UV光は、槽15に形成されたどのような藻類またはカビも退治する。

他の実施例によれば、下部の外壁17、または少なくとも用水系13の壁の材料は、藻類またはカビの繁殖に不可欠な光に対して不透明な材料で製造される。こうして、藻類またはカビに起因する問題があったとしても、これを回避することができる。ある着想によれば、カバーは、少なくとも青スペクトルの波長領域、すなわち約400〜500 nm、および赤スペクトルの波長領域、すなわち約600〜700 nmに対して不透明である。

こうして前記壁は、藻類およびカビの繁茂に不可欠な光が用水系13に届くのを防ぐ構造を形成している。

図３ａ〜図３ｄは、例示的屋内水耕栽培用装置の概略側面図である。装置１において、第１の距離Ｄは、ここではインテリジェント延伸部品10によって調整される。

装置１は、図３ａでは、種子が稚苗に生長する植物生育の発芽期にあることが示されている。図３ａ〜図３ｄに示す実施例において、発芽期中は装置１にインテリジェント延伸部品10が配設されていない。その代り、人工光源３を有する支持構体12が直接、本装置の下部20に取り付けられている。したがって、第１の距離Ｄは最短である。

ある着想によれば、人工光源は、発芽期中、次のような光輝度を出力する。すなわち、
− 赤色光30 μモルm^-2s^-1、
− 青色光60 μモルm^-2s^-1、および
− 緑色光0 μモルm^-2s^-1である。

さらに、ある着想によれば、発芽期中、植物は２日に１回、補水する。

装置１は、図３ｂでは、種子が芽に生長するという植物生育の稚苗期にあることが示されている。装置１では稚苗期中、支持構体12と下部20の間にインテリジェント延伸部品10が１つ配設されている。したがって第１の距離Ｄは、発芽期の場合より長い。

ある着想によれば、人工光源は、稚苗期中、次のような光輝度を出力する。すなわち、
− 赤色光120 μモルm^-2s^-1、
− 青色光170 μモルm^-2s^-1、および
− 緑色光40 μモルm^-2s^-1である。

さらに、ある着想によれば、稚苗期中、植物は１日に２回補水する。

装置１は、図３ｃでは、装置１のユーザが想定する植物の大きさおよび長さになるような植物生育の栄養期にあることが示されている。この想定に従って、延伸部品10を必要に応じて装置１に取り付ける。装置１では、栄養期中、支持構体12と下部20の間にインテリジェント延伸部品10が２つ配設されている。したがって第１の距離Ｄは稚苗期の場合より長い。

ある着想によれば、栄養期中、人工光源は次のような光輝度を出力する。すなわち、
− 赤色光120 μモルm^-2s^-1、
− 青色光170 μモルm^-2s^-1、および
− 緑色光40 μモルm^-2s^-1である。

さらに、ある着想によれば、植物は１日に約８回、補水する。

装置１は、図３ｄでは、植物が生命を維持しているがその生長ができるだけ低くなっているという植物生育の保存期にあることが示されている。このように植物は、長期にわたって良好な状態に保持することができる。

装置１では保存期中、支持構体12と下部20の間にインテリジェント延伸部品10が２つ配設されている。したがって第１の距離Ｄは、栄養期の場合と同じである。ユーザは、ユーザインタフェース21を使って栄養期から保存期へ変更してもよい。

ある着想によれば、人工光源は、保存期中、次のような光輝度を出力する。すなわち、
− 赤色光20 μモルm^-2s^-1、
− 青色光20 μモルm^-2s^-1、および
− 緑色光20 μモルm^-2s^-1である。

さらに、ある着想によれば、植物は１日に約８回補水する。

上述の各期において、光輝度およびスペクトルならびに用水は、本明細書の初めの方で述べたように制御装置４で制御される。

また、照光および用水の両方とも、いわゆる休日モードに設定してもよい。これは、生育させる植物に十分な光および水を供給して、かなり生長することはなくても生命を維持するようにするモードである。

本装置の利点の１つは、二酸化炭素排出量が少なく、多い収穫が得られることである。このように本装置は、環境に対しても健康的である。これは、少なくとも部分的に、本装置が加熱、冷却、またはCO₂の追加を必要としないためである。全世界で最も効率的な温室は、約80〜100 kg m^-2の収穫でレタスを生産することができる。これに対して本装置は、上述の世界最高効率の温室のわずか1/10のエネルギー消費で約60 kg m^-2のレタスを生産することができる。このように本装置は、都市環境で食料の分散生産に使用することができる。

一般に、装置の形状および大きさは変えてもよい。実施例では、装置１は卓上園芸向きであり、とくに家庭用に適している。他のいくつかの実施例では、装置１は多段構成であり、とくに、大きな収穫が望まれる環境用に適している。そのような環境の非限定的な例には、レストランおよび業務用調理室が含まれる。

他のいくつかの実施例では、本装置の機能は空中栽培に依拠している。ここで使用するように、用語「空中栽培」とは高度の水耕形態を言い、密な霧状の栄養素、すなわち栄養素が空気と混合されたモイスチャクラウドをある間隔で根に噴霧するものである。これらの実施例では、生育させる植物の種子または根に空中栽培溶液、すなわち水、栄養素および空気を噴霧装置によって定期的に噴霧する。噴霧間隔は、温度、生育期、および生育させる植物の特定の条件などの様々な変数に応じて自由に調整してよい。

潮の干満機構のように、空中栽培装置からはいくつかの利点を得ることができる。例えば、根が常時、水に浸されることはなく、したがって腐朽の危険性は最小である。さらに、ポンプは日に数回だけ作動するので、現存の多くの家庭園芸装置に比べて本装置の使用は静粛である。ポンプの動作は、線形または段階的に調整してもよい。

本発明は、ひとえに上述の実施例に限定されることはなく、むしろ以下の特許請求の範囲にて定義される発明思想の範囲内で多くの変形が可能である。発明思想の範囲内で、様々な実施例および適用例の属性は、別の実施例または適用例の属性とともに利用し、またはそれと入れ替えることができる。

図面およびその関連説明は、本発明の思想の説明を企図しているにすぎない。本発明の細部は、以下の請求項に定義する発明思想の範囲内で変えてもよい。

参照符号

１ 装置
２ 室
３ 人工光源
４ 制御装置
５ 種子カートリッジ
６ LED
７ 育成培地
８ 種子
９ 送受信器
10 インテリジェント延伸部品
11 照光装置
12 支持構体
13 用水系
14 ポンプ
15 水耕溶液槽
16 UV光源
17 外壁
18 識別子手段
19 識別手段
20 下部
21 ユーザインタフェース
22 延伸部品照光装置
23 バスケット
Ｄ 第１の距離

Claims (7)

1. １個以上の種子を入れる少なくとも１つの室と、
   該１つ以上の室に光合成的に活性な放射(PAR)を与えるように構成された１つ以上の人工光源とを含む水耕栽培装置において、該水耕栽培装置はさらに、
   該装置において生育させる植物の生育期に基づいて前記人工光の光合成有効放射(PAR)のスペクトル領域および光輝度を調整する制御装置を含み、
   該水耕栽培装置はさらに、前記種子または生育させる植物に潮の干満現象によって水耕溶液を与えるように構成された用水系を含み、
   前記１つ以上の人工光源の少なくとも一部は、
   照光装置に設けられ、該照光装置は、
   １つ以上の種子を入れる前記１つ以上の室の上方の第１の距離にある支持構体で支持され、該水耕栽培装置はさらに、
   前記支持構体に配設可能で前記第１の距離を変える延伸部品を含み、該延伸部品は、
   識別子手段を含み、
   前記制御装置は、
   前記識別子手段の識別のための識別手段を含み、
   前記制御装置は、前記識別による第１の距離に基づいて前記光合成有効放射(PAR)のスペクトル領域および光輝度を調整するように構成されていることを特徴とする水耕栽培装置。
2. 請求項１に記載の水耕栽培装置において、前記室は、種子カートリッジを入れるように構成され、該種子カートリッジは、育成培地、および該育成培地に配置された少なくとも１つの種子を含むことを特徴とする水耕栽培装置。
3. 請求項１または２に記載の水耕栽培装置において、前記人工光源は複数のLEDを含むことを特徴とする水耕栽培装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の水耕栽培装置において、前記制御装置は遠隔制御される制御装置であることを特徴とする水耕栽培装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の水耕栽培装置において、該水耕栽培装置は、２つの潮期で作動するように構成されたポンプを含み、満潮期では、該ポンプは、水耕溶液の水耕溶液槽から前記室への流れを形成するように構成され、干潮期では、前記ポンプは、水耕溶液を前記室から前記ポンプを通って前記水耕溶液槽へ戻して還流させるように構成されていることを特徴とする水耕栽培装置。
6. 請求項１に記載の水耕栽培装置において、該水耕栽培装置は、前記種子または生育させる植物に潮の干満現象によって給水するように構成された用水系を含み、該用水系は、前記識別による第１の距離に基づいて制御されるように構成されていることを特徴とする水耕栽培装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の水耕栽培装置において、該水耕栽培装置は、用水系に放射するように構成されたUV光源を含むことを特徴とする水耕栽培装置。
   

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