WO2016190017A1 - 人工水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　限定された土地面積および建物面積で、経済的に農作物を栽培することができる人工水耕栽培装置を提供する。 【解決手段】　植栽物を支持するための植栽物支持フレーム１００と、植栽物支持フレームに対向するように配設されたＬＥＤ光源群支持フレーム２００を備えている。植栽物支持フレーム１００は、上方支持フレーム１１０と、略垂直または傾斜を持って下方に向けて並べて配設され培養液を下方に流す複数本の柱状パイプ体１２０と、壁面の一部に開口を提供する複数個の開口体１３０と、植栽物４００を嵌め込んで安定させるための植栽充填物１４０を備えている。ＬＥＤ光源群支持フレーム２００には植栽物４００に対向するよう配設した複数個のＬＥＤ光源群２１０を備えている。ＬＥＤ光源群支持フレーム２００をスライド移動可能としたスライド機構３００を備え、植栽物４００とＬＥＤ光源群２１０との相対位置が可変となっている。

Description

人工水耕栽培装置

　本発明は、野菜、果菜類等の植栽物をＬＥＤ光源にて人工栽培する人工水耕栽培装置に関する。特に、植栽物を略垂直または傾斜させて支持したいわゆる立体栽培を可能とした人工水耕栽培装置に関する。

　近年、機械化を通じて農業を工業化しようとする試みがある。農業は国民に食糧を供給する重要な使命を帯びた重要な産業分野である。しかし、農業はいまだ従来からの人手中心の農作業に依存する部分が多いのが実情である。もっとも従来の人手中心の農作業自体は様々な機械化を通じて自動化が可能となってきた。しかし、農業の工業化において大きな制約となっているのが、天候等の自然条件に左右される点と広大な土地が必要となる点である。
　畑での栽培は、たとえビニールハウスのような囲いがあったとしても農作物の育成度は天候に左右される。例えば、長雨、冷害などの被害、また、病害虫による被害等の自然条件に応じて収穫量が安定しないことがしばしばある。

　そこで、天候等の自然条件という制約を取り払うため、農作物を屋外ではなく、建物の屋内で栽培するいわゆる「植物工場」と呼ばれる形態が登場し始めている。建物もビニールハウスのように露地畑の周囲をビニールで簡単に囲ったものではなく、工場向け建物のように完全に屋外の環境とは切り離した建物が用いられる例もある。この「植物工場」を運用する上では、水耕栽培と人工照明が大きなポイントとなってくる。つまり、根に対する水分、栄養分、酸素などの供給技術と、葉に対する日照の供給技術である。

　伝統的な植栽方法において、根に対する水分、営業分、酸素などの供給は「土壤」を介して供給していた。しかし、土壌は屋内に堆積して取り扱うのは困難が伴うため、土壌を使わずにそれら養分や酸素を含む水分のみを供給する「水耕栽培」と呼ばれる技術が好適である。水耕栽培は、通常スポンジに植栽物を植え、植栽物の根は常に栄養液内に浸かっている。この栄養液内には水分、栄養分、酸素などが含有されている。この栄養液を適宜循環させるタイプが多い。

　伝統的な植栽方法において、葉に対する日照の供給は、露地で栽培して直接的に自然光を葉に当てるか、ビニールハウスなど屋内であっても天井を透光性物質として間接的に自然光を葉に当てるかのいずれかによっていた。しかし、自然光は天候に左右されるため安定した人工照明に代替することが好適である。近年安定した照明としてＬＥＤ照明が普及している。そこで、ＬＥＤ照明を用いた栽培方法が提案されている（特許文献１：特開２０１０－１７８６８２）。

特開２０１０－１７８６８２号公報

　上記したように、天候など自然条件の制約を受けない「植物工場」と呼ばれる建物内での植栽技術が研究開発されているが、その「植物工場」における大きな問題は、農作物育成のためには必要とされる面積が大きいという問題である。
　つまり、十分な収量の農産物を得るためには広い植栽面積が必要となるが、土地の調達コストと建物の建設コストが大きな負担となってしまう。土地については都市近郊では十分な土地面積を確保することが困難であり、土地の調達コストがかなり大きなものとなってしまう。さらに建屋も大規模なものとなると建物の建設コストも大きなものとなってしまう。

　特に、イチゴの栽培について「植物工場」と呼ばれる建物内での植栽技術が求められている。
　露地栽培のイチゴには以下の問題があった。
　イチゴには、冬から春に実をつける「一季成りイチゴ品種」と、夏から秋にも実の成る品種は「四季成りイチゴ品種」がある。
　一季成り品種は低温にならないと花がつかない品種である。一季成り性品種の苗は、花芽分化後に低温と日長の休眠期を経ないと成長と開花が行われない。そのため露地栽培では春先にイチゴが収穫される。
　ここで、一季成り性品種のイチゴの露地栽培にてイチゴの収穫時期を調整するためには「休眠処理」という栽培方法が採られている。例えば、夏に苗を冷蔵庫で冷蔵したり、高原などの冷涼地で育てたりするなどの方法で低温処理（春化処理）と遮光で休眠（強制的に冬）を経験させ、一季成り性品種において収穫時期を１０月下旬から翌年５月頃まで調整が可能となっている。
　一方、一季成り性品種にて５月以降に収穫時期を迎えるのは難しいとされている。そのため実際にはその時期に販売されるイチゴの大部分は輸入に依存している。この時期にイチゴの収穫を行うためには、比較的高温で日照時間が長い条件でも花芽ができる四季成り性品種のイチゴ栽培が必要となる。しかしながら、現在、栽培されている四季成り性品種でも暑さ自体には弱いため、四季成り性品種のイチゴの栽培は、露地栽培であれば夏でも涼しい寒冷地、例えば、標高７００メートル以上の冷涼な土地が適地とされており、栽培が限定的である。
　一季成りイチゴであっても、温度、日照をコントロールしたいわゆる「植物工場」であれば、年中収穫できることが期待できる。

　上記問題点に鑑み、本発明は、限定された土地面積および建物面積で、経済的に農作物を栽培することができる装置および方法を提供することを目的とする。また、日照についても栽培植物に適した日照条件を制御できる装置および方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明の人工水耕栽培装置は、植栽物を支持するための植栽物支持フレームと、前記植栽物支持フレームに対向するように配設されたＬＥＤ光源群支持フレームを備え、ＬＥＤ光源で前記植栽物を育成する人工水耕栽培装置であって、前記植栽物支持フレームが、略垂直または傾斜を持って並べて配設され、上部付近から供給された培養液を下方に流す複数本の柱状パイプ体と、前記柱状パイプ体の壁面のうち、ＬＥＤ光源群支持フレームに対向した壁面の一部に開口を提供する複数個の開口体と、前記開口体が提供する前記開口に対して前記植栽物を嵌め込んで安定させるための植栽充填物を備え、前記ＬＥＤ光源群支持フレームが、前記植栽物支持フレームの前記開口体に嵌め込んだ前記植栽物に対向するよう配設した複数個のＬＥＤ光源群を備え、前記植栽物支持フレームと前記ＬＥＤ光源群支持フレームのいずれか一方または双方をスライド移動可能としたスライド機構を備え、前記植栽物と前記ＬＥＤ光源群との相対位置の変動を可能としたことを特徴とした人工水耕栽培装置である。

　上記本発明の人工水耕栽培装置は、建物内に略垂直または傾斜の構造物に植栽を可能とすることで必要な数の株数を植栽し、かつ、根に必要な水分や養分や酸素を供給するとともに、葉に必要な照明を供給するものであり、いわゆる垂直型の人工水耕栽培装置と呼べるものである。また、スライド機構を用いた植栽物とＬＥＤ光源との相対位置の変化によって、植栽物に対する擬似日照状態と擬似夜間状態の切り替え制御が可能となっている。

　発明者は、植物にとって、擬似日照状態は葉におけるデンプンの光合成を行う上で重要であるとともに、擬似夜間状態は葉で合成されたデンプンが果実に運搬されて貯蔵されるために重要であることに注目して研究を進める中で、効率的に“擬似日照状態”と“擬似夜間状態”の切り替え制御が重要であることを突き止めた。

　効率的な“擬似日照状態”と“擬似夜間状態”の切り替え制御を導入するため、植栽物支持フレームにおける植栽物の支持領域のスライド機構によるスライド方向への長さを２Ｌとした場合、ＬＥＤ光源群支持フレーム側のＬＥＤ光源群の支持領域のスライド方向への長さをＬとすれば好適である。つまり、植栽物の支持領域を長さ方向に２分して第１の植栽領域と第２の植栽領域と見立てれば、スライド機構によるスライド移動によって、ＬＥＤ光源群が植栽物支持フレームの第１の植栽領域に対向している間は第１の植栽領域が擬似日照状態となっており、第２の植栽領域にはＬＥＤ光源群が対向しないので擬似夜間状態となっている。スライド移動によってＬＥＤ光源群支持フレームが移動すれば、植栽物支持フレームの第２の植栽領域にＬＥＤ光源群が対向することとなり擬似日照状態へと切り替わるが、第１の植栽領域にはＬＥＤ光源群が対向しないので擬似夜間状態に切り替わる。このように両者を交互に効率良く切り替えることができる。
　上記課題で述べたイチゴの人工栽培においては日照時間の管理も重要であるところ、上記本発明の人工水耕栽培装置では日照時間の管理が簡単に行うことができる。

　ここで、適量の培養液が根に供給されることが必要である。
　第１の供給方法は、柱状パイプ体に培養液を導入する培養液供給装置を備えた構成とし、培養液供給装置が所定圧力にて培養液を柱状パイプ体に噴霧または噴射する。この構成とすれば適量の培養液が噴霧または噴射されることとなり供給量が安定して制御しやすくなる。
　第２の供給方法は、柱状パイプ体の上方に滴下孔を設けておき、その滴下孔の周囲を漏斗状にし、培養液供給装置から汲み上げた培養液を滴下孔に導き、滴下孔を介して培養液を柱状パイプ体内に滴下する構成とするものである。この構成とすれば適量の培養液が漏斗内に溜まり、単に孔を穿つだけよりも滴下量が安定して制御しやすくなる。

　次に、上記の垂直型の人工水耕栽培装置において、さらなる効率的配置とするために、植栽物支持フレームの両面側に植栽することも可能である。
　第１のタイプは、植栽物支持フレームにおいて柱状パイプ体を略垂直に設け、植栽物支持フレームを挟み込むように第１の前記ＬＥＤ光源群支持フレームと第２の前記ＬＥＤ光源群支持フレームが対向し合うよう配設した構造である。柱状パイプ体を垂直に立てれば正面も裏面も同じ条件であり、いわゆる両面を植栽領域として活用するものである。そのため開口体が両面に開口を持つものとする。つまり、開口体が第１のＬＥＤ光源群支持フレームに対向する開口と第２のＬＥＤ光源群支持フレームに対向する開口の２つの開口を備えた継手状のものを採用することができる。
　第２のタイプは、植栽物支持フレームにおいて、柱状パイプ体が、略垂直面内において傾斜して設けられ、植栽物支持フレームを挟み込むように第１のＬＥＤ光源群支持フレームと第２のＬＥＤ光源群支持フレームが対向し合って配設したものである。
　第３のタイプは、いわゆる片面を植栽領域としたものを２ついわゆる背中合わせに配置するものである。つまり、植栽物支持フレームにおいて柱状パイプ体が、略垂直面から外方へ傾斜して設けられるとともに、ＬＥＤ光源群支持フレームが柱状パイプ体の傾斜に合わせて対向するよう傾斜して設けられたいわゆる片面タイプのものであり、この片面タイプの植栽物支持フレームとＬＥＤ光源群支持フレームの組み合わせを１セットとし、背面同士を対向させつつ全体が山状となるよう２セット組み合わせて配設したものである。

　次に、上記問題を解決するため、本発明の人工水耕栽培方法は、植栽物を支持するための植栽物支持フレームと、前記植栽物支持フレームに対向するように配設されたＬＥＤ光源群支持フレームを用いて、ＬＥＤ光源で前記植栽物を育成する人工水耕栽培方法であって、略垂直または傾斜を持って並べて配設した複数本の柱状パイプ体の上部付近から培養液を下方に流し、前記柱状パイプ体の壁面のうち、ＬＥＤ光源群支持フレームに対向した壁面の一部に開口体を取り付けて開口を設け、前記開口体の中に植栽充填物を充填するとともに前記植栽物を嵌め込み、前記ＬＥＤ光源群支持フレームには、前記植栽物に対向するよう複数個のＬＥＤ光源群を配設するとともに、前記植栽物支持フレームと前記ＬＥＤ光源群支持フレームのいずれか一方または双方をスライド移動可能としたスライド機構により、前記植栽物と前記ＬＥＤ光源群との相対位置の変動を可能とし、前記植栽物に対して擬似日照状態と擬似夜間状態のインターバルを与えることを特徴とした人工水耕栽培方法である。

　上記方法によって人工水耕栽培をすれば、建物内において略垂直または傾斜の構造物に植栽を可能とすることで必要な数の株数を植栽し、いわゆる垂直型にて栽培することができる。

　本発明にかかる人工水耕栽培装置によれば、建物内において略垂直または傾斜の構造物に植栽を可能とすることで必要な数の株数を植栽し、かつ、根に必要な水分や養分や酸素を供給するとともに、葉に必要な照明を供給するものであり、いわゆる垂直型の人工水耕栽培を可能とする。また、スライド機構を用いた植栽物とＬＥＤ光源との相対位置の変化によって、植栽物に対する擬似日照状態と擬似夜間状態の切り替え制御が可能となる。

本発明の実施例１にかかる人工水耕栽培装置１の構成例を簡単に示した図である。 植栽物支持フレーム１００のうち、柱状パイプ体を中心とする部分を抜き出して内部の培養液の循環の様子を断面にて分かりやすく示した図である。 開口体１３０を取り出して簡単に説明する図である。 ＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ素子が照射する光の波長帯の例とイチゴの糖度の関係を示す図である。 スライド機構３００により、植栽物支持フレーム１００とＬＥＤ光源群支持フレーム２００を相対移動させる様子を説明する図である。 実施例２にかかる人工水耕栽培装置１ａの構成例を簡単に示した図である。 実施例２にかかる植栽物支持フレーム１００ａのうち柱状パイプ体１２０ａを中心とする部分を抜き出して内部の培養液の循環の様子を断面にて分かりやすく示した図である 開口体１３０ａを取り出して示した図である。 ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の双方を相対移動させる様子を説明する図（その１）である。 ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の双方を相対移動させる様子を説明する図（その２）である。 本発明の実施例３にかかる人工水耕栽培装置１ｂの構成例を簡単に示した図である。 実施例４にかかる人工水耕栽培装置１ｃの構成例を簡単に示した図である。 実施例４にかかる植栽物支持フレーム１００ｃのうち柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２を中心とする部分を抜き出して内部の培養液の循環の様子を断面にて分かりやすく示した図である。 ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２の双方を相対移動させる様子を説明する図（その１）である。 ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２の双方を相対移動させる様子を説明する図（その２）である。 特開２０１４－２１２７０１号公報に開示された従来技術の人工水耕栽培装置を示す図である。

　本発明の人工水耕栽培装置を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　以下、実施例１として植栽領域がいわゆる片面タイプのものを説明し、実施例２として植栽領域がいわゆる両面タイプのもので柱状パイプ体が略垂直のものを説明し、実施例３として植栽領域がいわゆる両面タイプのもので柱状パイプ体が傾斜を持って組み合わされたものを説明する。

　図１は、本発明の実施例１にかかる人工水耕栽培装置１の構成例を簡単に示した図である。図２は植栽物支持フレーム１００のうち、柱状パイプ体を中心とする部分を抜き出して内部の様子を分かりやすく示した図である。
　図１に示すように、人工水耕栽培装置１は、植栽物支持フレーム１００、上方支持フレーム１１０、柱状パイプ体１２０、開口体１３０、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０、培養液供給装置１６０、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００、ＬＥＤ光源群２１０、スライド機構３００を備えている。植栽物４００も併せて図示している。各部材について本発明を理解する上で必要な範囲で示しており、機械的な部分などは簡単に図示しているかまたは図示自体を省略している部分もある。また、その他の付属部材は図示を省略している。

　植栽物支持フレーム１００は、植栽物を植え込んで支持するフレームであり、構成部材として、上方支持フレーム１１０、柱状パイプ体１２０、開口体１３０、植栽充填物１４０を備えたものとなっている。全体的にはいわゆる垂直型に立設したものとなっており、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００に対向するように配設されている。

　上方支持フレーム１１０は、植栽物支持フレーム１００の上方に位置しており、略水平に配設されており、柱状パイプ体１２０を支持するものとなっている。

　柱状パイプ体１２０は、上方支持フレーム１１０に連通しつつ略垂直または傾斜を持って下方に向けて並べて配設されたパイプ体である。この例では略垂直に設けられており、複数本が並列に並べられたものとなっている。
　なお、この構成例では、この柱状パイプ体１２０が並列に並べられて植栽物４００が植栽されている植栽領域全体の横幅は“２Ｌ”となっている。
　柱状パイプ体１２０の内部はパイプ状になっており、培養液供給装置１６０から柱状パイプ体１２０に供給された培養液が落下する仕組みとなっている。図２に示すように、培養液供給装置１６０が汲み上げた培養液が柱状パイプ体１２０において上から下に向けてゆっくりと流れ落ちている。
　また、柱状パイプ体１２０の内部は培養液のみならず、空気も充満していることが好ましい。根が培養液のみならず空気にも接触できるため根や葉の生育がよくなる。

　図２（ｂ）および図２（ｃ）は培養液供給装置１６０から柱状パイプ体１２０への培養液の導入例を示す図である。図２（ｂ）の例は、培養液供給装置１６０から各々の柱状パイプ体１２０への供給において滴下孔１１１を設けて滴下させている例である。一定量の培養液が確実に滴下できるよう孔の周辺は漏斗状に仕上げて一定量の培養液がかならず滴下孔１１１に集まるようにしている。また、図２（ｃ）の例は、滴下孔１１１に代えて培養液供給装置１６０がスプレー噴射装置１１２を備えており、このスプレー噴射装置１１２から各々の柱状パイプ体１２０へ培養液が供給される仕組みとすることも可能である。スプレー噴射装置１１２を介することで所定圧力にて培養液を供給することができ、培養液がシャワー状になって柱状パイプ体１２０内を下方するため落下時間を長く保つことができる。

　開口体１３０は、柱状パイプ体１２０の壁面のうち、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００に対向した壁面の一部に取り付けられたもので、開口１３３を提供するものである。この例では、図２（ａ）の正面側において各々の柱状パイプ体１２０に複数個の開口体１３０が設けられている。図２（ｄ）は開口体１３０の様子が分かりやすいよう側面から断面を示しており図中右側が正面側である。

　植栽充填物１４０は、図２（ｄ）に示すように開口体１３０が提供する開口に対して植栽物４００を嵌め込んで安定させるための充填部材である。素材としては、植栽物の根を内部に貫通させつつ支持できるものであれば良く、例えばスポンジ状のもの、網状のもの、発泡体、多孔質体などでも良い。

　図３は、開口体１３０を取り出して示した図である。図３の構成例では開口体１３０が柱状パイプ体１２０の一部を兼用したものであり、いわゆる継手状の部材となっている。図３の構成例では、柱状パイプ体１２０の一部をなす主管１３１と、主管１３１から側方に枝分かれした側管１３２と、開口１３３がある。この開口１３３の内部に植栽充填物１４０が充填されている。
　植栽物４００は植栽充填物１４０に植栽するのであるが、葉の部分は開口１３３から外方へ出るようにし、根の部分は柱状パイプ体１２０に向けて伸びるように向けて植栽する。

　下方水平パイプ体１５０は、植栽物支持フレーム１００の下方に位置しており、略水平に支持されている。内部はパイプ状になっており、各々の柱状パイプ体１２０の下方に連通しており、柱状パイプ体１２０から落下してきた培養液を受け入れて培養液供給装置１６０へ循環させる。この例では、図２に示すように、受け取った培養液が図中左側から右側に向けてゆっくりと培養液供給装置１６０に流れ込んでいる。

　培養液供給装置１６０は、培養液を循環させるもので、培養液を汲み上げて柱状パイプ体１２０に流し込み、また、下方水平パイプ体１５０に集まった培養液を受け入れる装置である。なお、培養液は植栽物の根から吸収されたり一部蒸発したりして徐々に消費されてゆくため、適宜外部から供給しなければならない。外部から調整済みの培養液を供給する箇所は限定されないが、この構成例では、培養液供給装置１６０に対して注液することにより供給することができるものとなっている。

　ＬＥＤ光源群支持フレーム２００は、ＬＥＤ光源群を支持するフレームである。構成部材として、ＬＥＤ光源群２１０を備えたものとなっている。全体的にはいわゆる垂直型に立設したものとなっており、植栽物支持フレーム１００に対向するよう配設されている。

　ＬＥＤ光源群２１０は、複数個のＬＥＤを配置したものであり、植栽物支持フレーム１００に対向するよう照射面が設けられている。ＬＥＤ光源群には多数のＬＥＤ素子が配置されて照射面を形成しており、その照射面の横幅は“Ｌ”となっている。
　ＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ素子は、光合成に有効な波長帯の光を照射するものが好ましい。
　また、ＬＥＤ光源群２１０の前面にレンズを伴った構成も好ましい。照射光が外方へ拡散することなく、効率的に植栽物の葉に照射されることが好ましいのでレンズを伴う構成とすれば外方へ拡がる光を屈折させて対向面への光量を多くすることができる。

　ＬＥＤ光源を用いて照射光を調整する場合、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子、青色ＬＥＤ素子の３種類のＬＥＤ素子の照射光を混合させた合成光とすることが好適である。本発明者は植物の光合成に適している照射光として、３種類のＬＥＤ素子の照射光の波長と強度を如何に調整すれば良いかを研究した。

　植栽物の例としてイチゴを用いて研究した。
　イチゴは露地で太陽光により成長する場合も、自然光に含まれるすべての波長の光を均等に利用しているものではなく、必要となる光の波長帯が複数あるようである。イチゴという植物の中で起こる生体反応とその因果関係には複雑な部分もありすべてが解明できているわけではないが、赤色ＬＥＤ素子が照射する光の波長帯にも必要な光があり、緑色ＬＥＤ素子が照射する光の波長帯にも必要な光があり、青色ＬＥＤ素子が照射する光の波長帯にも必要な光がある。一般に、赤色ＬＥＤ素子の照射光の波長範囲は６４０－７００ｎｍ程度、緑色ＬＥＤの照射光の波長範囲は５２０－５６０ｎｍ程度、青色ＬＥＤの照射光の波長範囲は４４０－４８０ｎｍ程度である。

　以下、各ＬＥＤ素子の波長の相対的割合と、イチゴ果実の中の糖度の関係を調べた。実験に用いたものとして、赤色ＬＥＤ素子は６４０ｎｍ程度の波長、緑色ＬＥＤ素子は５３０ｎｍ程度の波長、青色ＬＥＤ素子は４６０ｎｍ程度の波長を照射するものを用いた。
　図４は、ＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ素子が照射する光の波長帯の例とイチゴの糖度の関係を示す図である。
　図４において、数値は照射光の光量に占めるその色の相対的光量である。例えば、赤色ＬＥＤ素子５０％、緑色ＬＥＤ素子３０％、青色ＬＥＤ素子２０％とあれば、照射光１００％の光量のうち包含されている赤色（６４０ｎｍ程度の波長）のものが５０％であり、緑色（５３０ｎｍ程度の波長）のものが３０％であり、青色（４６０ｎｍ程度の波長）のものが２０％であることを意味している。
　実験の結果、図４に示すように、イチゴ果実の糖度が最も高くなった光の構成は、赤色のものが５０％であり、緑色のものが２５％であり、青色のものが２５％の割合で包含されている照射光が好ましいことが分かった。
　図４を見れば、ＬＥＤ光源群２１０において、ある程度のマージンを考慮すれば、赤色ＬＥＤ素子の照射光の光量が少なくとも４０％以上あることが好ましい。また、緑色ＬＥＤ素子の照射光の光量が１０％以上確保されることが好ましい。青色ＬＥＤ素子の照射光の光量が緑色ＬＥＤ素子の光量よりも多くすることが好ましく２０％以上が良い。
　ここでは、実施例１の人工水耕栽培装置１の構成例としては、ＬＥＤ光源群２１０に含まれる各色のＬＥＤ素子として、それぞれの光量が、赤色の光量５０％、緑色の光量２５％、青色の光量２５％の割合となるよう各素子の数や配置を工夫したものとする。

　次にスライド機構３００を説明する。
　スライド機構３００は、植栽物支持フレーム１００とＬＥＤ光源群支持フレーム２００のいずれか一方または双方をスライド移動可能とした装置である。この例では、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００側が植栽物支持フレーム１００に対してスライド移動する構造となっている。

　図５は、スライド機構３００により、植栽物支持フレーム１００とＬＥＤ光源群支持フレーム２００を相対移動させる様子を説明する図である。
　図５では、スライド移動による効果が分かりやすいよう、植栽物支持フレーム１００の植栽物を支持する植栽領域をスライド方向に沿って２つの領域に分けて説明している。植栽物支持フレーム１００の植栽領域全体の長さを“２Ｌ”とし、第１の植栽領域１０１と第２の植栽領域１０２の２つの領域に２分して、それぞれの長さが“Ｌ”となっている。
　一方、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００におけるＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ光の照射面の幅が“Ｌ”となっている。

　図５（ａ）の状態は、図中、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００が左側にあり、第１の植栽領域１０１に対してＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ光照射面が対向している。一方、第２の植栽領域１０２に対してはＬＥＤ光源群２１０が対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。
　図５（ｂ）の状態は、図５（ａ）の状態からスライド機構３００の稼働によりＬＥＤ光源群支持フレーム２００が右側へスライド移動した状態であり、図中、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００が右側にあり、第２の植栽領域１０２に対してＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ光照射面が対向している。一方、第１の植栽領域１０１に対してはＬＥＤ光源群２１０が対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。
　なお、上記の動作は可逆動作であり、逆に、図５（ｂ）から図５（ａ）の状態へ戻すことも可能である。

　この図５（ａ）と図５（ｂ）に示したように、スライド機構３００を用いれば、植栽物支持フレーム１００に植栽された植栽物４００と、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００のＬＥＤ光源群２１０との相対位置を変化させることができ、植栽物４００に対するＬＥＤ照射光の照射状態と非照射状態を切り替えることができる。このＬＥＤ照射光の照射状態が“擬似日照状態”となり、ＬＥＤ照射光の非照射状態が“擬似夜間状態”となる。

　このように、植栽物支持フレーム１００の横幅と、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００の横幅を調整することにより、簡単に植栽物支持フレーム１００の一部の植栽領域に対してＬＥＤ光を照射し、他の植栽領域にはＬＥＤ光を照射しないよう制御でき、かつ、スライド機構３００を用いれば、簡単にＬＥＤ光源群支持フレーム２００の位置をスライドさせて、ＬＥＤ光を照射する植栽領域を切り替えることができる。

　次に、上記のようにＬＥＤ光源群支持フレーム２００の位置をスライドさせてＬＥＤ光を照射する植栽領域を切り替える効果について説明する。
　植栽物の例としてイチゴを用いて研究した。
　イチゴの糖分は光合成により合成したデンプンから作られているが、ただ単に強い光を２４時間絶え間なく照射しても糖度が高くなるわけではない。イチゴという植物の中で起こる生体反応とその因果関係には複雑な部分もありすべてが解明できているわけではないが、必要な波長の光の照射を葉で受けて光合成を行なってデンプンを合成する期間に加え、葉で合成したデンプンや根で吸収した養分を果実に運搬して果実内に蓄積する期間が必要であることが分かった。前者は主に昼間の日照期間で行われ、後者は主に夜間の非日照期間で行われることが分かった。つまり、人工水耕栽培装置１を用いて人工的にイチゴを植栽する場合、ＬＥＤ素子を用いた“擬似日照状態”の創出のみならず、積極的にＬＥＤ素子の照射光を当てない暗闇の“擬似夜間状態”を創出しないとイチゴ果実内に糖分や栄養分の蓄積が増加しないことが分かった。

　この“擬似日照状態”の創出と“擬似夜間状態”の創出を、ＬＥＤ素子を一斉に点灯する状態と一斉に消灯する状態を切り替える制御でも良いが、本実施例１で説明したスライド機構３００を用いたスライド移動を行えば、同じ分量の植栽物に対して必要となるＬＥＤ素子の数は半分で済むため有利である。
　以上、実施例１として、植栽領域がいわゆる片面タイプのものを説明した。

　実施例２として植栽領域がいわゆる両面タイプのもので柱状パイプ体が略垂直のものを説明する。
　図６は、実施例２にかかる人工水耕栽培装置１ａの構成例を簡単に示した図である。図７は実施例２にかかる植栽物支持フレーム１００ａのうち柱状パイプ体１２０ａを中心とする部分を抜き出して内部の培養液の循環の様子を断面にて分かりやすく示した図である。
　図６の上段は装置正面図、図６の下段は装置背面図である。なお、本装置は両面を植栽物とするため、特段、正面と背面の違いはなく、図６の正面、背面は便宜上の方向である。図７（ａ）は正面から見た図であるが、図７（ｂ）は内部の様子が分かりやすいよう一部は側面からの断面を示している。

　図６に示すように、人工水耕栽培装置１ａは、植栽物支持フレーム１００ａ、上方支持フレーム１１０、柱状パイプ体１２０、開口体１３０ａ、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０、培養液供給装置１６０、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２、ＬＥＤ光源群２１０、スライド機構３００ａを備えている。実施例１に示した人工水耕栽培装置１と比べて、ＬＥＤ光源群支持フレームとして２００ａ１と２００ａ２の２つが装備されており、また、開口体１３０ａが両面に開口１３３ａ１と１３３ａ２を持ち、その両面に植栽物４００が植栽されている。また、スライド機構３００ａもＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の双方をスライドさせることができる機構となっている。
　なお、ここでは、実施例１と同様、各部材について本発明を理解する上で必要な範囲で示しており、機械的な部分などは簡単に図示しているかまたは図示自体を省略している部分もある。また、その他の付属部材は図示を省略している。

　植栽物支持フレーム１００ａにおける各部材である上方支持フレーム１１０、柱状パイプ体１２０ａ、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０、培養液供給装置１６０は実施例１のものと同様であるのでここでの説明は省略する。

　柱状パイプ体１２０ａは、実施例１と同様、上方支持フレーム１１０に支持されつつ略垂直下方に向けて並べて配設されたパイプ体であり、培養液供給装置１６０から柱状パイプ体１２０ａに供給された培養液が落下する仕組みとなっている点は同じであるが、この例では、図６および図７に示すように、開口体１３０ａが異なっており、両面に開口１３３ａ１と開口１３３ａ２が設けられており、培養液が図中上から下に向けてゆっくりと流れ落ちる過程で、開口１３３ａ１と開口１３３ａ２のそれぞれの植栽物４００に供給されるものとなっている。

　図８は、開口体１３０ａを取り出して示した図である。図８の構成例では開口体１３０ａが柱状パイプ体１２０ａの一部を兼用したものであり、いわゆる継手状の部材となっている。図８の構成例では、柱状パイプ体１２０ａの一部をなす主管１３１ａと、主管１３１ａから両側に向けてそれぞれ枝分かれした側管１３２ａ１と側管１３２ａ２があり、開口１３３ａ１と開口１３３ａ２が設けられている。この開口１３３ａ１と開口１３３ａ２のそれぞれの内部に植栽充填物１４０が充填され、それぞれ植栽物４００が植栽されている。このように柱状パイプ体１２０の両面に植栽物が植栽されている。

　次に、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の配設について述べる。
　ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２は、植栽物支持フレーム１００ａを挟み込むように対向し合って配設されている。このように、２つのＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２が、植栽物支持フレーム１００ａを挟み込むように両側に配設されれば、植栽物支持フレーム１００ａの両面ともＬＥＤ光源群２１０から照射光を当てることができ、植栽領域の面積を倍にすることができる。
　なお、スライド機構３００ａは、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の双方をスライドさせる機構となっている。

　図９および図１０は、スライド機構３００ａにより、植栽物支持フレーム１００ａに対して、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２の双方を相対移動させる様子を説明する図である。図９は正面側の変化を示す図、図１０は背面側の変化を示す図である。
　実施例１と同様、図９および図１０においても、植栽物支持フレーム１００ａの植栽領域全体の長さは“２Ｌ”であり、それぞれの長さが“Ｌ”となるよう第１の植栽領域１０１と第２の植栽領域１０２となっている。ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２におけるＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ光の照射面の幅は“Ｌ”となっている。

　図９（ａ）および図１０（ａ）の状態は、図中、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１および２００ａ２が左側にあり、第１の植栽領域１０１ａ１に対してＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１のＬＥＤ光源群２１０が対向し、第１の植栽領域１０１ａ２に対してＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ２のＬＥＤ光源群２１０が対向した状態となっている。一方、第２の植栽領域１０２ａ１および第２の植栽領域１０２ａ２に対してはいずれのＬＥＤ光源群２１０も対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。

　図９（ｂ）および図１０（ｂ）の状態は、図９（ａ）および図１０（ａ）の状態から，スライド機構３００ａの稼働によりＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１およびＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ２がともに右側へスライド移動した状態である。第２の植栽領域１０２ａ１に対してＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ１のＬＥＤ光源群２１０が対向し、第２の植栽領域１０２ａ２に対してＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａ２のＬＥＤ光源群２１０が対向した状態となっている。一方、第１の植栽領域１０１ａ１および第１の植栽領域１０１ａ２に対してはいずれのＬＥＤ光源群２１０も対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。
　なお、上記の動作は可逆動作であり、逆に、図１０から図９の状態へ戻すことも可能である。

　この図９および図１０に示したように、スライド機構３００ａを用いれば、植栽物支持フレーム１００ａの両面に植栽された植栽物４００と、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ａのＬＥＤ光源群２１０との相対位置を変化させることができ、植栽物４００に対するＬＥＤ照射光の照射状態と非照射状態を切り替えることができる。

　実施例２にかかる人工水耕栽培装置１ａは、植栽領域がいわゆる両面タイプのものであり、植栽物支持フレーム１００ａの両面ともＬＥＤ光源群２１０から照射光を当てることができ、床面積の増加を抑えつつ植栽領域の面積を倍にすることができ、収量を増加させることができる。

　実施例３として植栽領域がいわゆる両面タイプのもので柱状パイプ体が、略垂直内において傾斜して設けられ、植栽物支持フレームを挟み込むように第１のＬＥＤ光源群支持フレームと第２のＬＥＤ光源群支持フレームが対向し合って配設された例を説明する。
　図１１は本発明の実施例３にかかる人工水耕栽培装置１ｂの構成例を簡単に示した図である。
　図１１は、実施例３にかかる人工水耕栽培装置１ｂの構成例を簡単に示した図である。
　図１１の上段は装置正面図、図１１の下段は装置背面図である。なお、本装置は両面を植栽物とするため、正面と背面の違いがない例となっている。図１１の正面、背面は便宜上の方向である。

　図１１に示すように、人工水耕栽培装置１ｂは、植栽物支持フレーム１００ｂ、上方支持フレーム１１０、柱状パイプ体１２０ｂ、開口体１３０ｂ、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０、培養液供給装置１６０、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｂ１および２００ｂ２、ＬＥＤ光源群２１０、スライド機構３００ｂを備えている。
　この実施例３は、実施例２に示した人工水耕栽培装置１ａと比べて、柱状パイプ体１２０ｂが図中、右上方向から左下方向にかけて傾斜して設けられている点が異なっている。この例では、図１１に示すように、柱状パイプ体１２０ｂが垂直面内において傾斜している例となっている。

　なお、開口１３０ｂの開口面は柱状パイプ体１２０ｂの傾きに併せて傾いていても良く、開口面は斜めに開放していても水平に開放していても良い。開口体１３０ｂの開口１３３ｂ１と１３３ｂ２の２つがあり、柱状パイプ体１２０ｂの両面に設けられ、その両面に植栽物４００が植栽されている。
　また、ＬＥＤ光源群支持フレームについては、実施例２と同様で良く、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｂ１と２００ｂ２の２つが装備されており、また、スライド機構３００ｂもＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｂ１および２００ｂ２の双方をスライドさせることができる機構となっている。
　これら以外は実施例１または実施例２と同様で良く、ここでの説明は省略する。

　柱状パイプ体１２０ｂは、植栽物支持フレーム１００ｂにおいて、上方支持フレーム１１０が通る面内において傾斜して設けられているので、実施例１または実施例２に比べて、培養液の通過時間や開口体１３０ｂの配設方向と植栽物の成長方向が異なる。
　柱状パイプ体１２０ｂが傾斜して設けられているので、培養液供給装置１６０から供給された培養液が柱状パイプ体１２０ｂの壁面に沿って斜め方向に流れ落ちて行くので通過時間が長くなり、植栽物の根に供給されやすくなる。

　また、植物の根の成長方向は、重力方向に影響を受けて成長するが、開口体１３０ｂが垂直に並んでいれば上にある植栽物の根が成長すると直下の植栽物に掛かりやすいが、本実施例３では柱状パイプ体１２０ｂが傾斜して設けられているので、上の植栽物の根が伸びても下方の植栽物とは位置がずれているので直下の植栽物に掛かりにくくなる。

　また、床設置面積を実施例１や実施例２と同じとしつつ、擬似斜面を提供できる効果もある。自然界において、露地物の植物は崖には自然繁殖しづらいが、斜面や土手であれば自然繁殖しているところ、擬似的な斜面を提供することは好ましい。もし、柱状パイプ体１２０ｂを上方支持フレーム１１０の面内から外方に向けて傾斜させることにより擬似斜面を外方に設けると、床設置面積は実施例１や実施例２に比べて大きくなってしまう。しかし、本実施例３のように、上方支持フレーム１１０の面内において柱状パイプ体１２０ｂに傾斜を持たせて擬似斜面を提供すると、床設置面積は実施例１や実施例２に比べて同じであり、コンパクトに設置できる。
　なお、上記実施例３は、柱状パイプ体１２０ｂが垂直面内において左右方向に傾斜している例となっているが、柱状パイプ体１２０ｂが傾斜面内において左右方向に傾斜している構成も可能である。

　実施例４として植栽領域がいわゆる両面タイプのもので柱状パイプ体が傾斜を持って組み合わされたものを説明する。実施例４の人工水耕栽培装置は、植栽物支持フレームにおいて柱状パイプ体が傾斜して設けられるとともに、ＬＥＤ光源群支持フレームが柱状パイプ体の傾斜に合わせて対向するよう傾斜して設けられており、これら対向し合う植栽物支持フレームが背面同士を合わせたものである。

　図１２は、実施例４にかかる人工水耕栽培装置１ｃの構成例を簡単に示した図である。図１３は実施例４にかかる植栽物支持フレーム１００ｃのうち柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２と、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２を中心とする部分を抜き出して、構成部材の配置と内部の培養液の循環の様子を示した図である。
　図１２の上段は装置正面図、図１２の下段は装置背面図である。なお、本装置は両面を植栽物とするため、特段、正面と背面の違いはなく、図１２の正面、背面は便宜上の方向である。また、図１３（ｂ）は側面の断面にて示している。

　図１２および図１３に示すように、人工水耕栽培装置１ｃは、植栽物支持フレーム１００ｃ、上方支持フレーム１１０ｃ１および１１０ｃ２、柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２、開口体１３０ｃ１および１３０ｃ２、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０ｃ１および１５０ｃ２、培養液供給装置１６０、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２、ＬＥＤ光源群２１０、スライド機構３００ｃを備えている。実施例１に示した人工水耕栽培装置１と比べて、柱状パイプ体が１２０ｃ１と１２０ｃ２の２セットあり、それぞれが傾斜して背面同士が対向し、全体が山状となるよう組み合わされている。この例では上方支持フレーム１１０が山の稜線となるよう背中合わせに組み合わされている。また、培養液を受ける下方水平パイプ体も１５０ｃ１および１５０ｃ２の２セットある。

　ＬＥＤ光源群支持フレームも２００ｃ１と２００ｃ２の２つが装備されている。また、スライド機構３００ｃもＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２の双方をスライドさせることができる機構となっている。

　なお、ここでは、実施例１と同様、各部材について本発明を理解する上で必要な範囲で示しており、機械的な部分などは簡単に図示しているかまたは図示自体を省略している部分もある。また、その他の付属部材は図示を省略している。

　植栽物支持フレーム１００ｃにおける各部材である上方支持フレーム１１０ｃ１および１１０ｃ２、開口１３０ｃ１および１３０ｃ２、植栽充填物１４０、下方水平パイプ体１５０ｃ１および１５０ｃ２、培養液供給装置１６０は実施例１のものと同様であるのでここでの説明は省略する。

　柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２は、実施例１と同様、上方支持フレーム１１０に連通しつつ傾斜しつつ下方に向けて並べて配設されたパイプ体であり、培養液供給装置１６０から供給された培養液が落下する仕組みとなっている点は同じであるが、この例では、図１２および図１３に示すように、柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２が傾斜して設けられるとともに両者が対向し合って背面同士を合わせたものである。

　培養液は柱状パイプ体１２０ｃ１および１２０ｃ２の傾斜面に沿って流れるものとなっている。培養液が図中上から下に向けてゆっくりと流れ落ちる過程で開口１３３ｃ１および１３３ｃ２の植栽物４００に供給されるものとなっている。なお、傾斜面に沿って培養液が流れるため、植栽物４００の根が傾斜面にまで至りやすいよう、植栽充填物１４０が比較的深く差し込んでおくことが好ましい。

　次に、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１及び２００ｃ２について説明する。
　ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２は、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２に対向するように傾斜を持って配設されている。このように、２つのＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２が、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２に対向するよう傾斜を持って両側に配設されれば、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２の両面ともＬＥＤ光源群２１０から照射光を当てることができ、植栽領域の面積を倍にすることができる。

　なお、スライド機構３００ｃは、実施例２と同様、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２の双方をスライドさせる機構となっている。

　図１４および図１５は、スライド機構３００ｃにより、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２に対して、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２の双方を相対移動させる様子を説明する図である。
　図１４は装置の正面側から見たスライド移動の様子を示す図である。図１５は装置の背面側から見たスライド移動の様子を示す図である。
　実施例２と同様、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２の植栽領域全体の長さは“２Ｌ”であり、それぞれの長さが“Ｌ”となるよう第１の植栽領域１０１と第２の植栽領域１０２となっている。ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２におけるＬＥＤ光源群２１０のＬＥＤ光の照射面の幅は“Ｌ”となっている。

　図１４（ａ）および図１５（ａ）の状態は、図中、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２が左側にあり、傾斜している第１の植栽領域１０１ｃ１に対して、同じ傾斜をもってＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１のＬＥＤ光源群２１０が対向するとともに、同様に、傾斜している第１の植栽領域１０１ｃ２に対して同じ傾斜をもってＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ２のＬＥＤ光源群２１０が対向した状態となっている。一方、第２の植栽領域１０２ｃ１および第２の植栽領域１０２ｃ２に対してはいずれのＬＥＤ光源群２１０も対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。

　図１４（ｂ）および図１５（ｂ）の状態は、図１４（ａ）および図１５（ａ）の状態からスライド機構３００ｃの稼働によりＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１およびＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ２がともに右側へスライド移動した状態である。ここで、本実施例３ではＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２が傾斜しているが、その傾斜を保ったまま横にスライドするものとなっている。
　スライド移動の結果、図１４（ｂ）および図１５（ｂ）に示すように、傾斜している第２の植栽領域１０２ｃ１に対して、同じ傾斜をもってＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１のＬＥＤ光源群２１０が対向するとともに、傾斜している第２の植栽領域１０２ｃ２に対して、同じ傾斜をもってＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ２のＬＥＤ光源群２１０が対向した状態となっている。一方、第１の植栽領域１０１ｃ１および第１の植栽領域１０１ｃ２に対してはいずれのＬＥＤ光源群２１０も対向しておらずＬＥＤ光が照射されない。

　この図１４および図１５に示したように、スライド機構３００ｃを用いれば、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２に植栽された植栽物４００と、ＬＥＤ光源群支持フレーム２００ｃ１および２００ｃ２のＬＥＤ光源群２１０との相対位置を変化させることができ、植栽物４００に対するＬＥＤ照射光の照射状態と非照射状態を切り替えることができる。

　実施例４にかかる人工水耕栽培装置１ｃは、植栽領域がいわゆる両面タイプのものであり、植栽物支持フレーム１００ｃ１および１００ｃ２ともＬＥＤ光源群２１０から照射光を当てることができ、床面積の増加を抑えつつ植栽領域の面積を倍にすることができ、収量を増加させることができる。

　以上、本発明の人工水耕栽培装置の構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。

　本発明の人工水耕栽培装置は、水耕栽培に適した野菜や果菜類等の植栽物をＬＥＤ光源にて人工栽培する人工水耕栽培装置に広く適用することができる。特に、床面積を小さく抑えつつ植栽領域の面積を広く確保できるいわゆる立体栽培を可能とした人工水耕栽培装置として適用できる。

　１　人工水耕栽培装置
　１００　植栽物支持フレーム
　１１０　上方支持フレーム
　１２０　柱状パイプ体
　１３０　開口体
　１４０　植栽充填物
　１５０　下方水平パイプ体
　１６０　培養液供給装置
　２００　ＬＥＤ光源群支持フレーム
　２１０　ＬＥＤ光源群
　３００　スライド機構
　４００　植栽物

Claims (12)

1. 　植栽物を支持するための植栽物支持フレームと、前記植栽物支持フレームに対向するように配設されたＬＥＤ光源群支持フレームを備え、ＬＥＤ光源で前記植栽物を育成する人工水耕栽培装置であって、
   　前記植栽物支持フレームが、
   　略垂直または傾斜を持って並べて配設され、上部付近から供給された培養液を下方に流す複数本の柱状パイプ体と、
   　前記柱状パイプ体の壁面のうち、ＬＥＤ光源群支持フレームに対向した壁面の一部に開口を提供する複数個の開口体と、
   　前記開口体が提供する前記開口に対して前記植栽物を嵌め込んで安定させるための植栽充填物を備え、
   　前記ＬＥＤ光源群支持フレームが、
   　前記植栽物支持フレームの前記開口体に嵌め込んだ前記植栽物に対向するよう配設した複数個のＬＥＤ光源群を備え、
   　前記植栽物支持フレームと前記ＬＥＤ光源群支持フレームのいずれか一方または双方をスライド移動可能としたスライド機構を備え、前記植栽物と前記ＬＥＤ光源群との相対位置の変動を可能としたことを特徴とした人工水耕栽培装置。
2. 　前記スライド機構を用いた前記植栽物と前記ＬＥＤ光源との相対位置の変化によって、前記植栽物に対する擬似日照状態と擬似夜間状態の切り替え制御を可能としたことを特徴とする請求項１に記載の人工水耕栽培装置。
3. 　前記植栽物支持フレームにおける前記植栽物の支持領域の前記スライド機構によるスライド方向への長さを２Ｌとし、前記植栽物の支持領域を長さ方向に２分して第１の植栽領域と第２の植栽領域とし、
   　前記ＬＥＤ光源群支持フレームにおける前記ＬＥＤ光源群の支持領域の前記スライド機構によるスライド方向への長さをＬとし、
   　前記スライド機構によるスライド移動によって、前記ＬＥＤ光源群支持フレームが前記植栽物支持フレームの前記第１の植栽領域に対向している間は前記第２の植栽領域が対向せず、前記ＬＥＤ光源群支持フレームが前記植栽物支持フレームの前記第２の植栽領域に対向している間は前記第１の植栽領域が対向しないよう切り替えられることを特徴とした請求項２に記載の人工水耕栽培装置。
4. 　前記柱状パイプ体の上部付近に前記培養液を導入する培養液供給装置を備え、前記培養液供給装置が所定圧力にて前記培養液を前記柱状パイプ体に噴霧または噴射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の人工栽培装置。
5. 　前記柱状パイプ体の上部付近に滴下孔を設け、前記滴下孔の周囲を漏斗状にし、汲み上げた前記培養液を前記滴下孔に導き、前記滴下孔を介して前記培養液を前記柱状パイプ体内に滴下する構造としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の人工栽培装置。
6. 　前記植栽物支持フレームにおいて、前記柱状パイプ体が略垂直に設けられ、
   　前記植栽物支持フレームを挟み込むように第１の前記ＬＥＤ光源群支持フレームと第２の前記ＬＥＤ光源群支持フレームが対向し合って配設されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の人工水耕栽培装置。
7. 　前記植栽物支持フレームにおいて、前記柱状パイプ体が、略垂直面内において傾斜して設けられ、
   　前記植栽物支持フレームを挟み込むように第１の前記ＬＥＤ光源群支持フレームと第２の前記ＬＥＤ光源群支持フレームが対向し合って配設されたものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の人工水耕栽培装置。
8. 　前記開口体が、前記第１のＬＥＤ光源群支持フレームに対向する開口と、前記第２のＬＥＤ光源群支持フレームに対向する開口の複数の開口を持つ継手状のものであることを特徴とする請求項６または７に記載の人工水耕栽培装置。
9. 　前記植栽物支持フレームにおいて、前記柱状パイプ体が、略垂直面から外方へ傾斜して設けられるとともに、前記ＬＥＤ光源群支持フレームが前記柱状パイプ体の傾斜に合わせて対向するよう傾斜して設けられており、
   　これら対向し合う前記植栽物支持フレームと前記ＬＥＤ光源群支持フレームの組み合わせを１セットとし、背面同士を対向させつつ全体が山状となるよう２セット組み合わせて配設したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の人工水耕栽培装置。
10. 　前記ＬＥＤ光源群において、赤色ＬＥＤ素子の照射光の光量が４０％以上、青色ＬＥＤ素子の照射光の光量が２０％以上、緑色ＬＥＤ素子の照射光の光量が１０％以上確保される構成となっていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の人工水耕栽培装置。
11. 　前記ＬＥＤ光源群において、赤色ＬＥＤ素子の照射光の光量が５０％、青色ＬＥＤ素子の照射光の光量が２５％、緑色ＬＥＤ素子の照射光の光量が２５％の構成となっていることを特徴とする請求項１０に記載の人工水耕栽培装置。
12. 　植栽物を支持するための植栽物支持フレームと、前記植栽物支持フレームに対向するように配設されたＬＥＤ光源群支持フレームを用いて、ＬＥＤ光源で前記植栽物を育成する人工水耕栽培方法であって、
    　略垂直または傾斜を持って並べて配設した複数本の柱状パイプ体の上部付近から培養液を下方に流し、
    　前記柱状パイプ体の壁面のうち、ＬＥＤ光源群支持フレームに対向した壁面の一部に開口体を取り付けて開口を設け、
    　前記開口体の中に植栽充填物を充填するとともに前記植栽物を嵌め込み、
    　前記ＬＥＤ光源群支持フレームには、前記植栽物に対向するよう複数個のＬＥＤ光源群を配設するとともに、
    　前記植栽物支持フレームと前記ＬＥＤ光源群支持フレームのいずれか一方または双方をスライド移動可能としたスライド機構により、前記植栽物と前記ＬＥＤ光源群との相対位置の変動を可能とし、前記植栽物に対して擬似日照状態と擬似夜間状態のインターバルを与えることを特徴とした人工水耕栽培方法。

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