JP6845432B2 - フロート体 - Google Patents

Description

本発明は、野菜等の植物の水耕栽培に好適に用いられるフロート体に関する。

近年、土壌を用いることなく、循環させた培養液を用いて植物を栽培する水耕栽培に関する種々の技術が開発されている。例えば、特許文献１には、水耕栽培に用いられるパネルが開示されている。

水耕栽培では、例えば、植物工場のような閉鎖的な環境下にあっても、数週間程度でパネル及び水槽の表面や培養液中に藻が発生し繁殖する。このため、定期的に培養液を入れ替えると共に、パネル及び水槽の表面を洗浄する必要があり、それに要するコストが嵩んでいる。

特開２０１２−１６５６８０号公報

上記特許文献１に示されるパネルにあっては、複数の発泡樹脂ビーズの間隙に、銀ゼオライト等の抗菌性の無機物を混合した樹脂が充填されており、銀イオンが培養液に溶出することにより、パネル表面での藻の抑制効果が期待されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示されているパネルにあっても、長期間にわたる使用等によってパネルの側面及び底面に藻が発生することがあるため、さらなる改良が望まれている。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水耕栽培において、藻の発生を抑制し、洗浄の手間を省くことができるフロート体を提供することを主たる目的としている。

本発明は、水耕栽培に用いられるフロート体であって、第１色彩で形成された第１フロート体と、前記第１フロート体の下方に配され、前記第１色彩よりも光の透過率が小さい第２色彩で形成された第２フロート体とを備え、水中に沈められる底面及び前記底面に交差する側面の全体が、前記第２フロート体によって構成されている。

本発明に係る前記フロート体において、前記第２フロート体は、底壁と、該底壁の上面から隆起して、前記第１フロート体の外端面に外接し嵌合する側壁とを有することが望ましい。

本発明に係る前記フロート体において、前記第１フロート体は、前記第２フロート体に対して着脱可能であることが望ましい。

本発明に係る前記フロート体において、前記第１フロート体は、該第１フロート体を上下方向に貫通する第１貫通穴を有し、前記第２フロート体は、前記底壁の上面から隆起して、前記第１貫通穴に内接し嵌合する凸部を有することが望ましい。

本発明に係る前記フロート体において、前記第２フロート体は、前記凸部に該第２フロート体を上下方向に貫通する第２貫通穴を有することが望ましい。

本発明に係る前記フロート体において、前記第２貫通穴には、植物を支持するための支持体が、着脱可能に装着されることが望ましい。

本発明に係る前記フロート体において、前記第２フロート体は、発泡樹脂と、カーボンブラックとを含む材料によって形成されていることが望ましい。

本発明のフロート体は、第１色彩で形成された第１フロート体と、第１色彩よりも光の透過率が小さい第２色彩で形成された第２フロート体とを備える。上方からフロート体に入射した光の一部は、第１フロート体によって反射され、植物の葉に入射することにより、植物の光合成が促進される。一方、第１フロート体で反射されることなく第１フロート体を透過した光は、第１フロート体の下方に配されている第２色彩の第２フロート体によって大幅に減衰し、水中への光の供給が抑制される。特に、水中に沈められる底面及び側面の全体が、第２フロート体によって構成されているので、底面及び側面での藻の発生及び繁殖が抑制される。

本発明のフロート体の一実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図１のフロート体の本体部の構成を示す分解斜視図である。 図２の本体部の断面図である。 図１のフロート体の一部を拡大して示す断面図である。 図１のフロート体の遮光作用を検証するための実験例を示す断面図である。 植物工場での水耕栽培試験において、栽培開始から３週間経過後のレタスの生育状態を示している。 図６の水耕栽培に用いられた水槽の状態を示している 図１のフロート体の変形例の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のフロート体の概略構成を示している。フロート体１は、例えば、太陽光等の自然光又はＬＥＤ（発光ダイオード）等の人工光を光源として用いた植物工場での水耕栽培に好適に用いられる。

フロート体１は、植物を支持した状態で、水槽等の水中に浮かべて使用される。フロート体１は、水中で浮力を発生させる本体部２と、植物を起立姿勢で支持した状態で本体部２に装着される支持体３等によって構成されている。

本実施形態のフロート体１は、平面視で概略矩形の板状に形成されている。このようなフロート体１は、光の照射面積が大きく、多くの植物を栽培できる。フロート体１の形状は板状に限らず、例えば、ブロック状等種々の形状に形成されていてもよい。

フロート体１は、天面１１と、底面１２（後述する図３参照）と、側面１３とを有する。側面１３は、天面１１及び底面１２と略垂直に交差している。

図２は、本体部２の構成を示している。本体部２は、第１フロート体４と、第２フロート体５とを備えている。

第１フロート体４及び第２フロート体５は、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン又は発泡ポリプロピレン等の発泡樹脂によって形成されている。このような発泡樹脂は、軽量であり、水中で十分な浮力を発生する。また、食品衛生法が定める基準に基づき厚生労働省によって認可された発泡樹脂は、野菜等の栽培にも適する。フロート体１が発生する浮力は、第１フロート体４及び第２フロート体５を構成する発泡樹脂の発泡倍率によって調整される。上記発泡倍率は、植物Ｐを支持した状態のフロート体１が水中に浮かべられたときの水面が、側面１３に位置するように調整される（後述する図４参照）。

第１フロート体４は、第１色彩で形成されており、第２フロート体５は、第２色彩で形成されている。第２色彩は、第１色彩よりも光の透過率が小さい。

本実施形態では、第１フロート体４は、白色の発泡樹脂によって形成されている。一般に、白色等の光の透過率が大きい発泡樹脂は、光の反射率が高い。一方、第２フロート体５は、黒色又は灰色の発泡樹脂によって形成されている。

図３は、本体部２の側断面を示している。図２及び図３に示されるように、第２フロート体５は、第１フロート体４の下方に配されている。すなわち、光の反射率が高い第１色彩で形成されている第１フロート体４は、本体部２の上方に配される。これにより、上方からフロート体に入射した光の一部は、第１色彩の第１フロート体４の表面及び内部で反射され、植物Ｐの葉に入射することにより、植物Ｐの光合成が促進される。

一方、第１フロート体４で反射されることなく第１フロート体４を透過した光は、第１フロート体４の下方に配されている第２色彩の第２フロート体５によって大幅に減衰し、水中への光の供給が抑制される。特に、水中に沈められる底面１２及び側面１３の全体が、第２フロート体５によって構成されているので、底面１２及び側面１３での藻の発生及び繁殖が抑制される。また、第２フロート体５が光を減衰させることにより、フロート体１が浮かべられる水槽内での藻の発生及び繁殖が抑制される。

第２フロート体５は、水平方向にのびる底壁５１と、底壁５１の上面から隆起する側壁５２とを有する。側壁５２は、第１フロート体４の外端面４ｂに外接している。第１フロート体４の外端面４ｂと第２フロート体５の側壁５２とは、密着状態で嵌合しているのが望ましい。このような構造により、第１フロート体４と第２フロート体５とが、植物Ｐの生育に影響を及ぼす可能性がある接着剤等を用いることなく、摩擦力によって固着され、容易に一体化される。従って、接着剤等の塗布工程を省くことによりフロート体１の組立が容易となると共に、植物Ｐを安全に栽培できるようになる。

また、第１フロート体４と第２フロート体５とが接着剤等によって完全に固着されてないので、第１フロート体４は、第２フロート体５に対して着脱可能である。これにより、例えば、長期間にわたるフロート体１の使用によって、第１フロート体４又は第２フロート体５のいずれか一方が損傷したとき、容易に交換可能である。

第１フロート体４には、複数の第１貫通穴４１がマトリクス状に設けられている。第１貫通穴４１は、第１フロート体４を上下方向すなわち第１フロート体４の厚さ方向に貫通する。

第２フロート体５の底壁５１には、複数の凸部５３がマトリクス状に設けられている。各凸部５３は、各第１貫通穴４１に対応する位置に配されている。

図４は、植物Ｐを支持した状態で水中に浮かべられたフロート体１を示している。同図では、凸部５３及び側壁５２を含むフロート体１の断面の一部が拡大して示されている。凸部５３は、底壁５１の上面５１ａから隆起して、第１貫通穴４１に内接する。第１フロート体４の第１貫通穴４１と第２フロート体５の凸部５３とは、密着状態で嵌合しているのが望ましい。このような構造により、上記と同様に、第１フロート体４と第２フロート体５とが、接着剤等を用いることなく、摩擦力によって固着され、容易に一体化される。また、第１フロート体４と第２フロート体５との密着強度を高めることができる。

外端面４ｂと側壁５２との嵌合及び第１貫通穴４１と凸部５３との嵌合によって、第１フロート体４にそり等の変形が生ずることが抑制され、フロート体１の形状が安定する。

第２フロート体５の凸部５３には、第２貫通穴５４が設けられている。第２貫通穴５４は、第２フロート体５を上下方向に貫通する。

図１に示されるように、上記支持体３は、第２貫通穴５４に装着される。第２貫通穴５４は、第２フロート体５の凸部５３に設けられているので、第２貫通穴５４の周辺すなわち、凸部５３は、第２色彩の発泡樹脂によって形成されている。従って、凸部５３は、その上面及び側面から入射する光を減衰させ、支持体３の側面からの光の入射を抑制する。これにより、支持体３に藻が発生し繁殖することが抑制される。

第２フロート体５は、例えば、発泡樹脂の表面及び内部に、カーボンブラック、グラファイト又は炭を主成分とする微粒子材料を分散して混入することにより、第２色彩に形成されている。微粒子材料は、発泡樹脂の原粒ビーズの表面又は内部に混合される。混合される微粒子材料の分量によって、第２色彩の濃淡すなわち光の透過率が調整される。

第１フロート体４の厚さＴ１は、１０mm以上が望ましい。厚さＴ１が１０mm未満の場合、第１フロート体４を透過する光が多くなり、第１フロート体４で反射される植物Ｐに入射する光が限定されるおそれがある。

第２フロート体５の底壁５１の厚さＴ２は、１０mm以上が望ましい。厚さＴ２が１０mm未満の場合、底壁５１を透過する光が多くなり、フロート体１の底面１２での藻の抑制作用が限定されるおそれがある。

同様に、第２フロート体５の側壁５２の厚さＴ３は、１０mm以上が望ましい。厚さＴ３が１０mm未満の場合、側壁５２を透過する光が多くなり、フロート体１の底面１２及び側面１３での藻の抑制作用が限定されるおそれがある。

さらに、第２フロート体５の凸部５３の厚さＴ４は、１０mm以上が望ましい。厚さＴ４が１０mm未満の場合、凸部５３を透過する光が多くなり、フロート体１の支持体３での藻の抑制作用が限定されるおそれがある。

図５は、本実施形態のフロート体１の遮光作用を検証するための実験例を示している。本実験では、フロート体１のサンプルとして、長さ５５０mm、幅２２０mm、厚さ30mmの試験片１００が用いられた。各試験片１００は、第１試験片１０４と、第２試験片１０５とが積層されてなる。

第１試験片１０４には、白色の発泡ポリスチレン樹脂が適用され、第２試験片１０５には、黒色の発泡ポリスチレン樹脂が適用されている。各発泡ポリスチレン樹脂の発泡倍率は４０倍である。第２試験片１０５の発泡ポリスチレン樹脂は、原粒ビーズの表面に、４重量％のカーボンブラックを混合し、発泡させることにより、製造した。第１試験片１０４の厚さ及び第２試験片１０５の厚さが変更された複数（７種）の試験片１００が製造され、光源２０１からの光が照射され、その透過光が照度計２０２によって測定された。

光源２０１には、繊維等の色評価に用いられるＣＩＥ標準光源「Ｄ６５」が適用され、試験片１００は、光源２０１から下面までの距離が２０cmの位置に配された。なお、光源２０１として、フィリップス社製の植物育成用の光源である「グリーンパワー ＤＲ／ＶＶ／ＦＲ １２０ ２００Ｖ」を用いても同等の結果が得られることが本願発明者によって確認されている。

試験片１００を透過した光を測定する照度計２０２には、共立電気計器株式会社製の「ＭＯＤＥＬ ５２０２」が用いられた。照度計２０２は、光源２０１とは反対側で、試験片１００の下面からの距離が２０cmの位置に配された。

表１は、各試験片１００を透過し、照度計２０２によって測定された透過率を示している。表１において「透過率」は、光源２０１と照度計２０２との間に、各試験片１００を配置しない場合の光量を１００％として、各試験片１００を配置したときの光量を算出している。

表１から明らかなように、第２試験片１０５の厚さが１０mm以上のとき、透過率が著しく減少する。この実験から、本願発明者は、第２フロート体５の底壁５１の厚さＴ２、第２フロート体５の側壁５２の厚さＴ３、及び、第２フロート体５の凸部５３の厚さＴ４は、いずれも１０mm以上が望ましいことを導き出した。

本実施形態では、フロート体１の天面１１は、第１フロート体４の上面４ａ、側壁５２の上端面５２ａ、凸部５３の上端面５３ａを含んでいる。第１フロート体４の上面４ａ、側壁５２の上端面５２ａ、凸部５３の上端面５３ａは、同一平面上に配されている。これにより、表面に突起物のないフロート体１が容易に構成される。

＜植物工場での水耕栽培試験＞
図６及び７は、本実施形態のフロート体１を用いてレタスを水耕栽培した試験を示している。図６は、栽培開始から３週間経過後のレタスの生育状態を示している。また、図７は、その水耕栽培に用いられた水槽の状態を示している。図６及び７において、（ａ）は、本実施形態のフロート体１を用いた実施例であり、（ｂ）は、通常の発泡ポリスチレン樹脂からなるフロート体を用いた比較例である。

図６に示されるように、実施例のフロート体１では、比較例のフロート体と同等の生育状態が確認された。一方、図７に示されるように、実施例のフロート体１では、比較例のフロート体に比べて、藻の抑制及び繁殖の抑制効果が顕著であることが確認された。

以上、本発明のフロート体１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、フロート体１は、少なくとも、第１色彩で形成された第１フロート体４と、第１フロート体４の下方に配され、第１色彩よりも光の透過率が小さい第２色彩で形成された第２フロート体５とを備え、水中に沈められる底面１２及び底面１２に交差する側面１３の全体が、第２フロート体５によって構成されていればよい。

例えば、第１フロート体４には、各種の機能を備えた機能的樹脂を適用されうる。各種の機能としては、例えば、「抗菌機能」及び「ｐＨ調整機能」等が挙げられる。

「抗菌機能」を備えた樹脂は、第１フロート体４への菌の付着を抑制する。「抗菌機能」を備えた樹脂は、ポリスチレン樹脂の原粒ビーズの表面に、銀、金又は白金等の金属イオンを混合することにより実現される。また、上記金属イオンを含有する塗料を第１フロート体４の表面に塗布することによっても、実現される。

「ｐＨ調整機能」を備えた樹脂は、第１フロート体４上等に飛散した弱酸性の養液を中性へと調整し、栽培する植物の葉への影響を抑制する。「ｐＨ調整機能」を備えた樹脂は、ポリメタアクリル酸系重合体を混合したポリスチレン樹脂によって原粒ビーズを形成することにより実現される。また、上記ポリメタアクリル酸系重合体を含有する塗料を第１フロート体４の表面に塗布することによっても実現される。

図８は、フロート体１の変形例であるフロート体１Ａを示している。フロート体１Ａは、図１に示される第１フロート体４に替えて第３フロート体６が配される点でフロート体１とは相違する。フロート体１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述したフロート体１の構成が採用されうる。

第３フロート体６は、上フロート体６１と下フロート体６２とを含んでいる。上フロート体６１は、第１色彩で形成されており、下フロート体６２は、第１色彩よりも光の透過率が小さい第３色彩で形成されている。従って、フロート体１Ａでは、上フロート体６１が請求項１の第１フロート体に相当し、下フロート体６２及び第２フロート体５が請求項１の第２フロート体に相当する。従って、下フロート体６２の厚さと第２フロート体５の底壁５１の厚さの和は、１０mm以上が望ましい。

フロート体１Ａでは、下フロート体６２は、第２フロート体５と同等の第２色彩で形成されている。下フロート体６２は、第２フロート体５と光の透過率が異なる第３色彩で形成されていてもよい。

図８に示される第３フロート体６は、二層のフロート体が積層されて構成されているが、三層以上のフロート体が積層されて構成されていてもよい。同様に、フロート体１又はフロート体１Ａにおいて、第２フロート体５に替えて、複数のフロート体が積層されて構成されているフロート体が適用されていてもよい。

１ ：フロート体
３ ：支持体
４ ：第１フロート体
５ ：第２フロート体
１２ ：底面
１３ ：側面
４１ ：第１貫通穴
５１ ：底壁
５２ ：側壁
５３ ：凸部
５４ ：第２貫通穴

Claims (7)

1. 水耕栽培に用いられるフロート体であって、
   第１色彩で形成された第１フロート体と、前記第１フロート体の下方に配され、前記第１色彩よりも光の透過率が小さい第２色彩で形成された第２フロート体とを備え、
   水中に沈められる底面及び前記底面に交差する側面の全体が、前記第２フロート体によって構成されている、
   フロート体。
2. 前記第２フロート体は、底壁と、該底壁の上面から隆起して、前記第１フロート体の外端面に外接し嵌合する側壁とを有する請求項１記載のフロート体。
3. 前記第１フロート体は、前記第２フロート体に対して着脱可能である請求項２記載のフロート体。
4. 前記第１フロート体は、該第１フロート体を上下方向に貫通する第１貫通穴を有し、
   前記第２フロート体は、前記底壁の上面から隆起して、前記第１貫通穴に内接し嵌合する凸部を有する請求項２又は３に記載のフロート体。
5. 前記第２フロート体は、前記凸部に該第２フロート体を上下方向に貫通する第２貫通穴を有する請求項４記載のフロート体。
6. 前記第２貫通穴には、植物を支持するための支持体が、着脱可能に装着される請求項５記載のフロート体。
7. 前記第２フロート体は、発泡樹脂と、カーボンブラックとを含む材料によって形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載のフロート体。