水耕栽培系统的制作方法

本发明涉及能够导入自然光而以低成本且高栽培密度来高效地培育植物的水耕栽培系统。

背景技术：

近年来，为了稳定供给粮食，寄希望于不受气候影响而在室内设施中利用水耕栽培培育叶菜类蔬菜等植物的植物工厂，关于植物工厂提出了各种各样的技术。

例如，在专利文献1中提出了如下的水耕系统：将开设有多个孔且各个孔中保持苗的栽培板垂直地构成为多层，能够使各板从上向下滑动移动并仅能够卸下最下层的板，依次卸下处于收获状态的板。这种专利文献1的水耕系统能够在与外部隔绝的封闭空间内在被完全控制的环境下培育植物，因此不存在病原菌、害虫的侵入，也不需要喷洒农药，因此具有能够实现由无农药带来的安全且稳定的生产等优点。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第wo00/44220号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，在如专利文献1的水耕系统那样在封闭空间内培育植物时，为了照射植物的培育所需的光，不得不设置荧光灯、发光二极管等人造光源，因此不仅电力费用高昂，并且需要使光源发出的热量不对植物造成影响。

于是，为了代替人造光源，通过导入自然光而向成为栽培对象的植物照射光，从而抑制电力费用等成本，并且避免由人造光源产生的对植物的不期待影响，本发明人进行了深入研究，结果完成了本发明。

即，本发明的目的在于提供能够导入自然光而以低成本且高栽培密度来高效地培育栽培对象的水耕栽培系统。

用于解决课题的方案

本发明所涉及的水耕栽培系统具备：水耕栽培单元，其沿纵向配置有供栽培对象的苗移植的栽培板；以及采光装置，其从外部导入自然光而向移植于所述栽培板的苗照射，所述采光装置具有一对反射板，该一对反射板以与所述水耕栽培单元所具备的所述栽培板的栽培面平行的方式立起设置，从采光口导入的自然光在于所述反射板的反射面上反复反射并传播的过程中，从贯穿设置于所述反射板的出射孔向移植于所述栽培板的苗照射光。

发明效果

根据本发明，能够导入自然光而以低成本且高栽培密度来高效地培育栽培对象。

附图说明

图1是纵剖视地示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统的概要的说明图。

图2是立体地示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统的栽培块的概要的说明图。

图3是立体地示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统的栽培板的一例的液肥供给面侧的说明图。

图4是立体地示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统的栽培板的另一例的液肥供给面侧的说明图。

图5是立体地示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统的概要的说明图。

图6是示出本发明的第一实施方式所涉及的水耕栽培系统中的栽培板的替换操作的形态的说明图。

图7是纵剖视地示出本发明的第二实施方式所涉及的水耕栽培系统的概要的说明图。

图8是纵剖视地示出本发明的第二实施方式所涉及的水耕栽培系统的概要的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的水耕栽培系统的优选实施方式进行说明。

[第一实施方式]

首先，对本发明所涉及的水耕栽培系统的第一实施方式进行说明。

本实施方式所涉及的水耕栽培系统1特别适于栽培圆生菜、皱叶生菜、直立生菜、水菜、菠菜、香草类等叶菜类蔬菜，具备：水耕栽培单元2，其沿纵向配置有栽培板21，该栽培板21供在苗床中从种子培育而成的上述植物(栽培对象)的苗p移植；以及采光装置3，其从外部导入自然光从而向移植于栽培板21的苗p照射光。

作为栽培板21，能够使用例如由聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯等合成树脂构成的板(包括泡沫板)、由植物纤维、树脂纤维、无机纤维等纤维材料构成的纤维板、木材等，只要轻型且具有能够耐受发育后的栽培对象p的重量的强度，则没有特别限定。

在栽培板21贯穿设置有保持所移植的苗p的多个种植孔22。这些种植孔22以考虑了栽培对象p的收获期的大小的适当的间隔排列，并且以相对于板面具有恒定的角度的方式贯穿设置。为了在如后述那样向栽培板21的液肥供给面24供给液肥时，不使液肥绕至栽培板21的栽培面23侧而导致液肥与栽培对象p的根部以外的部分接触，该角度θ优选为20～50°(参照图3)。

虽未特别图示，但在向栽培板21移植苗p时，例如只要使苗p在被切成小片的海绵状的苗床中发育，将整个这种苗床保持于种植孔22等即可。

另外，栽培板21的一个板面形成为栽培面23，另一个板面形成为液肥供给面24。在向栽培板21移植苗p时，以使苗p的根部沿着液肥供给面24成长的方式移植。由此，从在液肥供给面24的上方配设的液肥供给管25供给的液肥(将固态或者液状的肥料溶于水中而成的液体肥料)经过液肥供给面24而到达所移植的苗p的根部。

虽然未特别图示，但在液肥供给管25中贯穿设置有多个小孔，以使得在液肥供给管25的内部流动的液肥朝向栽培板21的液肥供给面24流下。而且，通过与小孔的配置、开口面积一起适当调整液肥的流量、流速，能够向各个栽培板21的液肥供给面24均匀地供给液肥。

在此，在上述的专利文献1的水耕系统中，将液肥呈雾状地喷出。在本实施方式中，也可以向苗p的根部呈雾状地喷出液肥，但在这样的情况下，必需注意维护以防止堵塞。因此，在本实施方式中，优选如上述那样向苗p的根部供给液肥。这样一来，能够通过更加简单且维护容易的设备供给液肥。

另外，若将栽培板21沿横向配置，则为了向苗p供给液肥而必需准备预先贮存液肥的栽培床，需要用于支承作为重物的栽培床的构造。相对于此，通过将栽培板21沿纵向配置且如上述那样向苗p的根部供给液肥，从而不需要这样的构造。由此，不仅能够削减设备成本，还能够抑制设备的重量增加。

可以在栽培板21的液肥供给面24设置凹凸形状、或形成供液肥滞留在根部的附近的液肥存积处，以使得液肥高效地到达所移植的苗p的根部，但液肥供给面24的具体方式没有特别限定。

例如，也可以如图3所示，沿着种植孔22的排列形成凸条22a，并且通过背面板24a覆盖液肥供给面24。这样一来，供给至液肥供给面24的液肥滞留于凸条22a并且从凸条22a与背面板24a之间的间隙流下，能够使液肥高效地到达所移植的苗p的根部。

另外，也可以在液肥供给面24形成如图4所示的组合倾斜面而成的凹凸形状，使得经过这些倾斜面而流下的液肥高效地到达所移植的苗p的根部。

另外，在本实施方式中，只要将这种栽培板21沿纵向配置，则栽培板21的具体的排列等没有特别限定。在图示的例子中，沿纵向配置的多个栽培板21以能够横向滑动的方式支承于导轨26并沿横向排列，该导轨26设置在上下组合成多层的框架的各个层中(参照图2)。也可以在支承栽培板21的各个层中敷设的导轨26上，排列设置辅助栽培板21的横向滑动的滚子27。

在图示的例子中，向栽培板21的液肥供给面24供给液肥的液肥供给管25配设于各个层，支承栽培板21的导轨26能够形成为承接经过栽培板21的液肥供给面24而流下的液肥的桶状。并且，还能够对被形成为桶状的导轨26承接的液肥进行适当调制，使其向液肥供给管25循环而进行再利用。

这样，本实施方式的水耕栽培单元2包含栽培块20，构成为上下形成为层状的栽培块20的集合体，该栽培块20通过将多个栽培板21以能够横向滑动的方式支承于各个层的导轨26而成。而且，如图2所示，在各个栽培块20中，随着栽培对象p的成长而使栽培板21横向滑动(在图2所示的例中，从图中左侧朝向右侧横向滑动)，将栽培对象p处于收获期的栽培板21卸下，并且将移植有新的苗p的栽培板21支承于导轨26，通过反复进行上述作业，能够定期地收获栽培对象p。

在此，在专利文献1的水耕栽培系统中，使垂直地构成为多层的板沿纵向滑动，从而进行板的替换作业。因此，在卸下最下层的板时，需要利用限位器将位于其上层的板固定的作业，在卸下最下层的板后，也需要在注意不使板落下的同时使全部的板沿纵向滑动，需要繁琐的作业。相对于此，根据本实施方式，以将栽培板21支承为能够横向滑动的方式构成栽培块20，因此栽培板21的替换作业变得容易。

需要说明的是，图6是示出栽培板21的替换作业的形态的说明图。

另外，在本实施方式中，对于水耕栽培单元2而言，以栽培板21的栽培面23对置的方式，将两个水耕栽培单元2成对地设置。而且，在成对的两个水耕栽培单元2之间设置有采光装置3，该采光装置3从外部导入自然光从而向移植于这些水耕栽培单元2所具备的栽培板21上的苗p照射光。

具备这种结构作为基本结构的本实施方式的水耕栽培系统1能够将以栽培板21的栽培面23对置的方式设置的两个水耕栽培单元2、以及设置在两个水耕栽培单元2之间的采光装置3作为构成单位，以使水耕栽培单元2所具备的栽培板21的液肥供给面24侧对接的方式排列设置多个该构成单位。

采光装置3具有一对反射板31a，该一对反射板31a与各个水耕栽培单元2所具备的栽培板21的栽培面23平行地立起设置，该一对反射板31a的各个对置面形成为反射率被提高了的反射面。由此，从位于上方的采光口30导入的自然光在对置的反射板31a之间反复反射并向下方传播。

需要说明的是，在图示的例子中，反射板31a固定于支柱35和梁36，该支柱35在框架中立起设置，该梁36与该支柱35交叉而组装成格子状。

作为这种反射板31a，能够使用例如在其成为反射面的面上形成有由银、银合金、铝、多层膜等构成的层而提高了反射率的钢板、铝板、铝合金板等金属板。在使用该金属板形成反射板31a时，反射板31a可以由一块该金属板形成，也可以通过组合多个该金属板而形成。

另外，在各个反射板31a中，与栽培板21的位置相应地以规定的开口率贯穿设置有多个出射孔32(参照图5)。由此，从采光口30导入的自然光在于反射板31a的反射面上反复反射并传播的过程中，从贯穿设置于反射板31a的出射孔32向移植于栽培板21上的苗p呈光斑状地照射光。

需要说明的是，图5是立体地示出本实施方式所涉及的水耕栽培系统的概要的说明图，仅示出除框架等以外的主要构成构件。

采光装置3的高度设为与水耕栽培单元2的高度相等或水耕栽培单元2的高度以上，以能够将从采光口30导入的自然光向移植于上下排列的栽培板21的苗p照射，也可以以与沿横向排列的一个或者两个以上的栽培板21分别对应的方式将反射板31a分割。

另外，采光装置3在其底部侧具有底部反射板31b，该底部反射板31b将在采光装置3内传播而到达底部侧的光朝向反射板31a反射。底部反射板31b优选使用与反射板31a所使用金属板同样的金属板，且形成为具有规定的角度的山形，以使到达底部侧的光朝向对置的各个反射板31a均匀地反射。

另外，采光装置3优选在其侧部侧具有用于防止光从侧部泄漏的侧部反射板31c。侧部反射板31c也能够使用与反射板31a同样的金属板形成。

另外，优选在采光装置3与水耕栽培单元2之间的空间(栽培空间)的侧部设置包围该空间的侧部围绕构件，以使得从采光装置3照射的光无浪费地向移植于栽培板21的苗p照射。在设置侧部围绕构件时，可以如图5所示，与侧部反射板31c并排设置该空间侧的面形成为反射面的反射侧板31d，也可以使采光装置3的侧部反射板31c向水耕栽培单元2侧延长。在后者的情况下，构成水耕栽培系统1的构件数量不会增加，因此在构件管理、制造成本方面有利。

这样一来，能够抑制光从栽培空间泄漏，并且高效地进行二氧化碳向采光装置3与水耕栽培单元2之间形成的栽培空间的供给、该栽培空间的空气调节。

并且，为了使从采光装置3照射的光无浪费地向移植于栽培板21的苗p照射，优选反射板31a的栽培板21侧的面也形成为反射面，更优选该反射面形成为漫反射面。

在这种本实施方式所涉及的水耕栽培系统1中，通过将供栽培对象的苗p移植的栽培板21沿纵向配置，能够较大地得到栽培面积，从而能够增加收获量。并且，通过具有以与栽培板21的栽培面23平行的方式立起设置的一对反射板31a的采光装置3，从采光口导入的自然光在于反射板31a的反射面上反复反射并传播的过程中，从贯穿设置于该反射板31a的出射孔32向移植于栽培板21的苗p照射光，从而能够以低成本且高栽培密度来高效地培育栽培对象p。

另外，采光装置3构成为具有以与栽培板21的栽培面23平行的方式立起设置的一对反射板31a的纵型的采光装置，能够将采光口设置在建筑物的顶面，因此相对于太阳的位置的设置的自由度高。

需要说明的是，在将反射板横置而构成采光装置的情况下，若将采光口设置于建筑物的顶面，则需要用于引导光的附加的导光机构，系统的构造变得复杂。另外，若将采光口设置于建筑物的壁面，则无需这样的导光机构，但根据太阳的位置而产生无法采光的时间。

这样，根据本实施方式，通过将栽培板21沿纵向配置，并且利用具有以与该栽培板21的栽培面23平行的方式立起设置的一对反射板31a的采光装置3构建系统，能够通过简单的系统结构，以低成本且高栽培密度来高效地培育栽培对象p。

[第二实施方式]

接下来，对本发明所涉及的水耕栽培系统的第二实施方式进行说明。

在本实施方式中，如图7以及图8所示，以与水耕栽培单元2所具备的栽培板21的栽培面23平行的方式立起设置的一对反射板31a分别能够从接近水耕栽培单元2的位置向远离水耕栽培单元2的位置移动。

在此，图7所示的例子示出反射板31a处于接近水耕栽培单元2的位置的状态，图8所示的例子示出一个反射板31a处于远离水耕栽培单元2的位置的状态。

在这些图所示的例子中，反射板31a固定于支柱35和梁36，能够从接近水耕栽培单元2的位置向远离水耕栽培单元2的位置移动，该支柱35立起设置于在轨道33上移动的台车34，该梁36与该支柱35交叉而组装成格子状。

另外，为了防止反射板31a的翻倒，在反射板31a的上端侧固定有朝向水耕栽培单元2侧垂直地伸出的支承构件37，将该支承构件37以能够滑动的方式支承于固定在框架侧的引导构件38。

通过使反射板31a远离水耕栽培单元2，能够确保对水耕栽培单元2进行维护时的作业空间。并且，也可以与栽培对象p的成长相应地，以尽量不减少向栽培对象p照射光的照射量的方式使反射板31a逐渐远离栽培对象p，以使得成长后的栽培对象p不与反射板31a接触。另外，若水耕栽培单元2与反射板31a的间隔狭窄，则空气在其之间滞留，可能会出现栽培对象p的发育所需的二氧化碳不足、温度不均等的不良情况。为了抑制这种不良情况，根据需要，通过使反射板31a远离水耕栽培单元2而确保规定的空间，从而能够使通气性良好而促进空气的循环。

这样，在将一对反射板31a形成为分别能够从接近水耕栽培单元2的位置向远离水耕栽培单元2的位置移动的情况下，底部反射板31b优选通过将与反射板31a所使用的金属板同样的金属板以能够在顶部折弯的方式具有规定的角度地组合成山形而形成。而且，在使一对反射板31a中的至少一方远离栽培单元2时，优选底部反射板31b的顶部在折弯的同时上升，从而不妨碍反射板31a的移动(参照图8)。

另外，在采光装置3的侧部侧设置有侧部反射板31c的情况下，优选在使一个反射板31a远离水耕栽培单元2从而在反射板31a与水耕栽培单元2之间确保作业空间时，能够使一方或者两方的侧部反射板31c以滑动门状、或者平开门状开闭，以使得作业者能够进入该作业空间。

本实施方式与上述的第一实施方式的不同之处在于以上方面，除此以外具备同样的结构，因此省略对于其他结构的详细的说明。

以上，对于本发明示出优选实施方式而进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，在本发明的范围内当然能够实施各种各样的变更。

例如，根据本发明，通过导入自然光而向栽培对象p照射光，能够以低成本且高栽培密度来高效地培育栽培对象p，但在不明显破坏这种本发明的效果的范围内，也可以辅助性地同时使用荧光灯、发光二极管、有机el等人造光源。

另外，为了提高采光量，也可以在导入自然光而向栽培对象p照射光的采光装置3中设置太阳光跟踪装置、聚光透镜等。

将该说明书所记载的文献以及成为本申请的巴黎优先权的基础的日本申请的说明书的内容全部援引于此。

产业上的可利用性

本发明能够适当用作在植物工厂中以高栽培密度来高效地培育栽培对象的水耕栽培系统。

附图标记说明

1水耕栽培系统

2水耕栽培单元

20栽培块

21栽培板

22种植孔

23栽培面

26导轨

3采光装置

30采光口

31a反射板

31b底部反射板

31c侧部反射板

31d反射侧板

32出射孔

p栽培对象

p苗