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特許6567416水耕栽培システム、および該水耕栽培システムと発泡スチロール製ハウスとを備えた植物工場
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6567416
(24)【登録日】2019年8月9日
(45)【発行日】2019年8月28日
(54)【発明の名称】水耕栽培システム、および該水耕栽培システムと発泡スチロール製ハウスとを備えた植物工場
(51)【国際特許分類】
A01G 31/04 20060101AFI20190819BHJP
A01G 9/14 20060101ALI20190819BHJP
E04B 1/32 20060101ALN20190819BHJP
【ＦＩ】
A01G31/04 A
A01G9/14 T
!E04B1/32 101H
【請求項の数】9
【全頁数】49
(21)【出願番号】特願2015-531728(P2015-531728)
(86)(22)【出願日】2014年8月14日
(86)【国際出願番号】JP2014004191
(87)【国際公開番号】WO2015022782
(87)【国際公開日】20150219
【審査請求日】2017年5月17日
(31)【優先権主張番号】特願2013-168614(P2013-168614)
(32)【優先日】2013年8月14日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2013-168615(P2013-168615)
(32)【優先日】2013年8月14日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504054701
【氏名又は名称】有限会社ジャパン通商
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】北川 勝幸
【審査官】
竹中 靖典
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−０３４６８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−２８９８７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−０８７０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−１０６７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２７２２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−１４０４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０３−１６０９３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１３７１０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−２７５６２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６２−０５５０２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−２６２７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
中国特許出願公開第１０２２５７９３３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ０１Ｇ ３１／００−３１／０６
Ａ０１Ｇ ９／００
Ａ０１Ｇ ９／１４
Ｅ０４Ｂ １／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の方向に延びる複数の水槽と、
植物を保持し該複数の水槽の上方にまたがって配置された植物保持板と、
該複数の水槽のうち互いに隣接する水槽の間に設けられた少なくとも１つの支持機構であって、該植物保持板を該所定の方向に沿って移動させるための駆動部を備える移動機構を備え、該移動機構は、該水槽の該所定の方向の両端に配置されたプーリーと、該両端のプーリーの間に掛け渡された支持ベルトとを含む、支持機構と
を備える水耕栽培システムであって、
該複数の水槽のそれぞれは該植物の生育に必要な培養液を含むよう構成される
水耕栽培システム。
植物を保持し該複数の水槽の上方にまたがって配置された植物保持板と、
該複数の水槽のうち互いに隣接する水槽の間に設けられた少なくとも１つの支持機構であって、該植物保持板を該所定の方向に沿って移動させるための駆動部を備える移動機構を備え、該移動機構は、該水槽の該所定の方向の両端に配置されたプーリーと、該両端のプーリーの間に掛け渡された支持ベルトとを含む、支持機構と
を備える水耕栽培システムであって、
該複数の水槽のそれぞれは該植物の生育に必要な培養液を含むよう構成される
水耕栽培システム。
【請求項2】
前記植物保持板と前記培養液との間に空間が存在する請求項１に記載の水耕栽培システム。
【請求項3】
前記水槽内を前記培養液が流れるように構成された請求項１〜２のいずれか１項に記載の水耕栽培システム。
【請求項4】
前記水槽が、前記培養液の流れに乱れを生じさせるように構成された乱流発生部をさらに有する請求項３に記載の水耕栽培システム。
【請求項5】
前記水槽から前記培養液を排出するための排水部をさらに備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の水耕栽培システム。
【請求項6】
前記水槽へ前記培養液を供給するための給水部をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の水耕栽培システム。
【請求項7】
前記水槽は、水槽幅が前記所定の方向に略直交する方向に調節可能であるように構成された請求項１〜６のいずれか１項に記載の水耕栽培システム。
【請求項8】
前記植物の根を切断するための切断部をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の水耕栽培システム。
【請求項9】
請求項１〜８に記載の水耕栽培システムと、
該水耕栽培システムを収容する発泡樹脂製ハウスであって、該発泡樹脂製ハウスは、前後方向に延在する半円筒状の周壁を有する、発泡樹脂製ハウスと
を備えた植物工場。
該水耕栽培システムを収容する発泡樹脂製ハウスであって、該発泡樹脂製ハウスは、前後方向に延在する半円筒状の周壁を有する、発泡樹脂製ハウスと
を備えた植物工場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水耕栽培システムに関する。【背景技術】
【0002】
古くから植物は露地栽培により栽培されてきた。しかしながら露地栽培は、異常気象による水不足などの天候の影響を受けやすい。そのため近年では、より安定的に植物を計画栽培できる施設栽培が注目されている。例えば特許文献１には、水耕栽培システムにより植物を栽培する技術が記載されている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平９−３７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の水耕栽培システムでは、多量の培養液が必要になるため、培養液槽が比較的重くなる。そのため、これを支える筐体に求められる強度が高くなる。また、多量の培養液を循環させるために、ポンプに求められる性能も高くなる。したがって、上述した水耕栽培システムでは、高性能の筐体やポンプ等の設備機器と、多大なスペースとが必要となり、結果的に多大な設備コストが必要となる。【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、培養液の量を低減しうる水耕栽培システムを提供することにある。本発明はさらに、従来の水耕栽培システムよりも小さなスペースで効率的に水耕栽培を行うことができるシステムを提供とすることを目的とする。【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の１つの態様の水耕栽培システムは、所定の方向に延びる複数の水槽と、
植物を保持し該複数の水槽の上方にまたがって配置された植物保持板と、
を備える水耕栽培システムであって、
該複数の水槽のそれぞれは該植物の生育に必要な培養液を含むように構成された
水耕栽培システムを提供する。
【0007】
本発明のある態様の水耕栽培システムは、第１水槽と、第２水槽と、第１水槽と第２水槽との間に設けられる支持機構と、第１水槽と第２水槽とを跨るようにそれらの上方に配置され支持機構によって所定の方向に移動可能に支持される植物保持板と、を備える。【0008】
本発明の水耕栽培システムにおいては、所定の方向に延びる複数の水槽が配置され、その上に支持される１つの植物保持板において、水槽に対応した位置に植物が配置される。したがって、本発明においては、１つの植物保持板の下に複数の水槽が配置されることになり、植物保持板の下には水槽と、隣接する２つの水槽間の空間とが存在する。植物保持板は、下に水槽がある部位にのみ植物を保持する。その結果、植物保持板において植物が保持された領域の下部にのみ培養液が存在することになる。
【0009】
他方、従来の水耕栽培システムでは、１つの大きな水槽に１つ以上の植物保持板がフロートされていた。そのような従来の水耕栽培システムでは、植物を保持する部位であろうとなかろうと、植物保持板全体の下に大きな水槽が存在し、その中に培養液が満たされていた。その結果、植物保持板において植物が保持されていない領域の下部においても培養液が存在した。【0010】
したがって、本発明の水耕栽培システムは、植物保持板において植物保持領域の下方にのみ水槽および培養液が存在する構成としたことによって、植物の生育に必要な培養液の量を顕著に減らすことができた。これは、例えば水不足の地域などにおいて水耕栽培システムを利用する場合には極めて有利である。また、本発明の水耕栽培システムにおける水槽は従来の水耕栽培システムにおける水槽よりも容量が小さいので、培養液の循環が早くなり、そのため新鮮な培養液を植物に次々と提供することができる。このことによって、植物の育成が促進されかつ病気を防ぐことができる。さらに、全体の培養液の量が減るためそれを支える筐体の強度や培養液循環に関するポンプ等の性能に対して必要とされるレベルが低くなり、コスト低減につながる。【0011】
本発明はさらに、植物保持板において植物が保持されていない領域の下部の、水槽と水槽との間の空間に、植物保持板の支持機構や移動機構や配管等を配置することもできる。従来は植物保持板の下は全て水槽で占められていたことから、本発明においては植物保持板において植物が保持されていない領域の下部の空間が有効に活用されており、それによって水耕栽培システム全体のスペース低減を達成した。さらに、植物保持板の支持機構を配置することによって、植物保持板に強度が必要とされなくなり、植物保持板を安価で軽量な材料（例えば、発泡スチロール）にすることができる。このことによって、水槽および植物保持板を含む栽培システムが軽量化されるため、簡便な機構でこのシステムを上下に複数段を配置することができる。加えて、水槽と水槽との間の空間を照射源からの光が通ることにより、植物保持板に保持されている植物に対して複数の方向から効率的に光を照射することができる。その結果、栽培される植物の生育性を高めて、生産性を向上させることができる。【0012】
さらに、複数の水槽の上を植物保持板がまたぐ構成としたことによって、植物保持板と水槽内の培養液との間に空間が生じる。そのため、植物保持板に保持された植物の根が、培養液のみならず空気とも接触する。このように根へ空気が供給されることによって、植物の生育が促進される。これは、培養液を含む大きな水槽に植物保持板をフロートさせる従来の水耕栽培システムでは達成できなかった。【0013】
例えば、本発明は以下の項目を提供する。（項目１）
所定の方向に延びる複数の水槽と、
植物を保持し該複数の水槽の上方にまたがって配置された植物保持板と、
を備える水耕栽培システムであって、
該複数の水槽のそれぞれは該植物の生育に必要な培養液を含むよう構成される
水耕栽培システム。
（項目２）
上記植物保持板と上記培養液との間に空間が存在する項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目３）
上記複数の水槽のうち互いに隣接する水槽の間に設けられた少なくとも１つの支持機構をさらに備える項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目４）
上記植物保持板を上記所定の方向に沿って移動させる移動機構をさらに備える項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目５）
上記支持機構が上記移動機構を備える項目４に記載の水耕栽培システム。
（項目６）
上記水槽内を上記培養液が流れるように構成された項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目７）
上記水槽が、上記培養液の流れに乱れを生じさせるように構成された乱流発生部をさらに有する項目６に記載の水耕栽培システム。
（項目８）
上記水槽から上記培養液を排出するための排水部をさらに備える項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目９）
上記水槽へ上記培養液を供給するための給水部をさらに備える項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目１０）
上記水槽は、水槽幅が上記所定の方向に略直交する方向に調節可能であるように構成された項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目１１）
上記植物の根を切断するための切断部をさらに備える項目１に記載の水耕栽培システム。
（項目１２）
項目５に記載の水耕栽培システムと、
該水耕栽培システムを収容する発泡樹脂製ハウスと
を備えた植物工場。
（項目１３）
複数の上記水耕栽培システムが垂直方向に配置された項目１２に記載の植物工場。
（項目１４）
上記発泡樹脂製ハウスはアーチ形屋根を有する項目１２に記載の植物工場。
（項目１５）
上記発泡樹脂製ハウスは複数の分割片から構成された項目１４に記載の植物工場。
（項目１６）
上記複数の分割片を上記ハウスの外表面で束縛する束縛手段をさらに備える項目１５に記載の植物工場。
（項目１７）
上記発泡樹脂製ハウスは複数の上記分割片から構成された分割周壁を備える項目１５に記載の植物工場。
（項目１８）
上記発泡樹脂製ハウスは複数の上記分割周壁を備える項目１７に記載の植物工場。
（項目１９）
上記発泡樹脂製ハウスは隣接する２つの上記分割周壁の間に補強部材を有する項目１８に記載の植物工場。
（項目２０）
上記分割周壁の少なくとも一部はリブを備える項目１９に記載の植物工場。
（項目２１）
上記リブは上記分割周壁と一体成型されている項目２０に記載の植物工場。
（項目２２）
上記リブは隣接する２つの上記分割周壁の係合部に存在する項目２０に記載の植物工場。
（項目２３）
上記リブは上記発泡樹脂製ハウスの内部空間側に突出する項目２０に記載の植物工場。
（項目２４）
上記発泡樹脂製ハウスは複数の上記分割片から構成された分割屋根を備える項目１７に記載の植物工場。
（項目２５）
上記分割屋根は一端において庇部分を備える項目２４に記載の植物工場。
（項目２６）
上記一端は上記分割屋根の最大厚さ部分である項目２５に記載の植物工場。
（項目２７）
別の構築物をさらに備え、該構築物は上記発泡樹脂製ハウスの内部空間と連通した内部空間を含む項目１２に記載の植物工場。
（項目２８）
上記構築物がドーム型構築物である項目２７に記載の植物工場。
（項目２９）
上記発泡樹脂製ハウスが、第１のアーチ形屋根を有する第１の構造体と、第２のアーチ形屋根を有する第２の構造体とを備えたアーチ形建造物であり、該第１の構造体および該第２の構造体は、該第１の構造体と該第２の構造体とを隔てる隔壁の少なくとも一部を共有する項目１４に記載の植物工場。
（項目３０）
上記第１のアーチ形屋根は第１のアーチ形屋根分割片を含み、
上記第２のアーチ形屋根は第２のアーチ形屋根分割片を含み、
上記隔壁は隔壁脚部分割片を含み、
該第１のアーチ形屋根分割片と該第２のアーチ形屋根分割片と該隔壁脚部分割片とが隔壁上部分割片を介して接合されることによって、該第１の構造体および該第２の構造体は該隔壁の少なくとも一部を共有する項目２９に記載の植物工場。
（項目３１）
上記アーチ形建造物は第３のアーチ形屋根を有する第３の構造体をさらに備え、上記第２の構造体および該第３の構造体は、該第２の構造体と該第３の構造体とを隔てる隔壁の少なくとも一部を共有する項目２９に記載の植物工場。
（項目３２）
上記隔壁上部分割片は回動可能に上記隔壁脚部分割片と接合される項目３０に記載の植物工場。
（項目３３）
上記第１の構造体および上記第２の構造体は斜面上に構築される項目３２に記載の植物工場。
（項目３４）
上記ハウスにおける第１の分割片は、第１の開口部と該第１の開口部を囲んで外側に突出する第１の凸部とを有し、
上記構築物における第２の分割片は、第２の開口部と該第２の開口部を囲んで外側に突出する第２の凸部とを有し、
該第１の凸部と該第２の凸部とが接合されることによって、該第１の開口部と該第２の開口部とが連通されるように構成される
項目２７に記載の植物工場。
（項目３５）
上記分割片は補強部材を含む項目１５に記載の植物工場。
（項目３６）
上記補強部材は貫通孔を有する項目３５に記載の植物工場。
（項目３７）
上記補強部材は締結部材を有し、上記分割片の該補強部材の該締結部材と他の分割片の補強部材の締結部材との締結によって、該分割片と該他の分割片とが接合される項目３５に記載の植物工場。
（項目３８）
上記補強部材が、長手方向に延びるウェブと該ウェブから短手方向の一方に向けて突き出した第１のフランジと該ウェブから該第１のフランジとは反対方向に向けて突き出した第２のフランジとを備えた項目３５に記載の植物工場。
（項目３９）
上記補強部材と交わるように取り付けられたクロス部材を含む項目３８に記載の植物工場。
（項目４０）
上記発泡樹脂が、上記補強部材と上記クロス部材とを包む項目３９に記載の植物工場。
（項目４１）
上記分割片は基礎に立設されている項目１５に記載の植物工場。
（項目４２）
少なくとも１つの上記分割片の基端部は突出部を有し、
上記基礎は凹部を有し、
該突出部は該凹部に嵌合するように構成された
項目４１に記載の植物工場。
（項目４３）
シート部材と塗布層とをさらに備え、
該シート部材は、接合された２つの分割片の接合部分と、該２つの分割片の上記基礎からの立ち上がり部分と、該基礎の対応部分とを覆うように貼り付けられ、
該塗布層は、該シート部材の少なくとも一部に塗布される
項目４２に記載の植物工場。
（項目４４）
上記基礎は複数の分割基体を含む項目４２に記載の植物工場。
（項目４５）
上記基礎は、上記発泡樹脂製ハウスの基部が係合される係合部を有する項目４４に記載の植物工場。
（項目４６）
上記発泡樹脂製ハウスは連結板をさらに備え、
該連結板は、隣接する２つの分割基体の間、および分割基体と該発泡樹脂製ハウスの基部を連結するように構成された
項目４５に記載の植物工場。
（項目４７）
上記発泡樹脂製ハウスが、該ハウスの床面を形成する床体をさらに含む項目４４に記載の植物工場。
（項目４８）
上記床体が複数の分割床体を含む項目４７に記載の植物工場。
（項目４９）
上記発泡樹脂製ハウスは、
該ハウス内の床面の少なくとも一部の領域内に立設された複数の支柱と、
該支柱によって支持される上部床面と
を備える項目１２に記載の植物工場。
（項目５０）
上記上部床面は、上記発泡樹脂製ハウスと離間して構成されたことを特徴とする項目４９に記載の植物工場。
（項目５１）
上記発泡樹脂製ハウスが、外面に配置された発泡樹脂製の加工板をさらに備える項目１２に記載の植物工場。
（項目５２）
上記加工板が偽石板である項目５１に記載の植物工場。
（項目５３）
上記偽石板が、上記発泡樹脂製ハウスと接する面に凸部を有する項目５２に記載の植物工場。
（項目５４）
上記偽石板は、外周の少なくとも一部に薄肉状接合部を有する項目５２に記載の植物工場。
（項目５５）
上記発泡樹脂製ハウスの外周より大きな外周を有する穴の中に、玉石または球体を地震による揺れを吸収するように配置することによって形成された改良地盤をさらに備え、該発泡樹脂製ハウスは、該改良地盤の上にスライド可能に載置される項目１２に記載の植物工場。
（項目５６）
上記発泡樹脂は発泡スチロールである項目１２に記載の植物工場。
（項目５７）
上記発泡スチロール製ハウスは室温調節手段を備える項目５６に記載の植物工場。
【0014】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、培養液の量を低減しうるとともに従来の水耕栽培システムよりも小さなスペースで効率的に水耕栽培を行うことができる水耕栽培システムを提供できる。本発明によれば、さらに、そのような水耕栽培システムを、当該水耕栽培システムを収容するのに適した発泡スチロール製ハウスに収容することによって、どのような温度条件の環境または土地条件の環境にであっても簡便に低コストで構築することのできる植物工場を提供できる。【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１の実施の形態に係る水耕栽培システムを示す上面図である。
【図5】第２の実施の形態に係る水耕栽培システムを示す上面図である。
【図6】第３の実施の形態に係る水耕栽培システムを示す上面図である。
【図7】第４の変形例に係る水耕栽培システムを示す上面図である。
【図8】植物保持板の貫通孔にはめ込まれる前の人工培地を示す斜視図である。
【図11】植物保持板３０の変形例を示す概略図である。
【図12】多段式培養システム１０００を示す正面図である。
【図13】多段式培養システム１０００を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に本発明を、必要に応じて、添付の図面を参照して例示の実施例により説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。【0018】
以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきではない。本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行なうことができることは、当業者に明らかである。【0019】
（第１の実施の形態）図１〜４は、第１の実施の形態に係る水耕栽培システム１００を示す。図１は、水耕栽培システム１００の上面図である。図２は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線断面図である。図１では、水耕栽培システム１００の内側の構成を示すため、天板１１、人工培地４、および植物２の表示は省略する。
【0020】
水耕栽培システム１００は、水耕栽培により野菜や花等の植物２を生育する。植物２は、植物保持板３０上で生育する、水耕栽培に適した任意の植物であってよいが、農産物であることが好ましい。農産物としては、光合成をする野菜、花、果物、穀物などが想定される。一方、照射部６０を設けない場合には、農産物としては、モヤシや光合成をしないキノコなどが想定される。水耕栽培システムにおいて生育させる植物の具体的種類は、当業者が適切に決定することができる。水耕栽培システム１００は、筐体１０と、水槽２０ａ〜２０ｆ（以下、総称する場合には「水槽２０」と呼ぶ）と、複数の植物保持板３０と、支持機構４０と、一対の移動機構５０ａ、５０ｂ（以下、総称する場合には「移動機構５０」と呼ぶ）と、複数の照射部６０と、複数の根切カッター７０と、を備える。
【0021】
筐体１０は、主に水槽２０を収容する。筐体１０は、天板１１と、底板１２と、支柱１３と、を含む。天板１１および底板１２は矩形板状の部材であり、その複数の角部にそれぞれ支柱１３が取り付けられる。【0022】
底板１２には、長尺状の水槽２０が配置される。水槽２０は複数存在するため、適宜ａ、ｂ、ｃなどを付けて２０ａ、２０ｂ、２０ｃなどと表記する。水槽２０ａ〜２０ｆは、短手方向にこの順に並設される。特に、水槽２０ａ〜２０ｆは、それぞれの長手方向が略同一方向を向くよう並設される。水槽２０ａ〜２０ｆはそれぞれ、その長手方向に沿って延びる収容溝２１ａ〜２１ｆ（以下、総称する場合には「収容溝２１」と呼ぶ）を有する。なお、この収容溝２１は水槽２０の内面を意味する。水槽２０と収容溝２１は一体で形成されてもよいし、別個に形成されてもよい。例えば、後述するように、水槽２０内に培養液が流れるようにするために、水槽２０ごと傾斜させてもよいし水槽２０の内面（底面）だけを傾斜させてもよい。このように水槽２０の内面だけを傾斜させる場合に、収容溝２１を傾斜させるという。収容溝２１には培養液３が収容される。以降、水槽２０および収容溝２１の長手方向に平行な方向をＤ１方向、水槽２０および収容溝２１の短手方向に平行な方向をＤ２方向として説明する。【0023】
図３から明らかなように、本発明においては、１つの大きな水槽中の培養液上に植物保持板をフロートさせる従来の水耕栽培システムとは異なり、複数の細長い水槽２０上に植物保持板を配置するため、植物保持板３０と培養液３との間に空間が生じることになる。このため、植物２の根は、培養液３のみならず空気とも十分に接触する。これによって、植物２の根に空気が十分に供給されるため、植物２の生育が促進される。【0024】
植物保持板３０は、貫通孔３１を備える板状部材であり、この貫通孔３１に、植物２を含む人工培地（栽培床）４が挿入され、保持される。植物保持板３０は、水槽２０の上方に配置され、支持機構４０により支持される。特に、植物保持板３０は、水槽２０ａから水槽２０ｆを跨るようにそれらの上方に配置される。すなわち、１つの植物保持板３０の下方には、複数の水槽２０が存在する。従来の水耕栽培システムにおいては、１つの大きなプール状水槽の上に、１つまたは複数の植物保持板が配置される構成が採用されていた。【0025】
収容溝２１は、Ｄ２方向におけるその幅Ｗが、生育される植物２の根の大きさに応じた広さとなるよう形成される。例えば幅Ｗは、植物２の根が収容溝２１の両側面に接する広さに決定される。また、例えば幅Ｗは、植物２の根が収容溝２１の各側面との隙間が５０ｍｍ以下となるよう決定される。いずれにせよ、収容溝２１は、その幅Ｗが比較的狭くなるよう決定される。好ましい実施形態において、収容溝２１の幅Ｗが植物２の生育に合わせて調節することができるように、収容溝２１は構成される。当該分野で公知の技術によって、収容溝２１の幅Ｗを調節可能なものにすることができる。具体的には、植物２の生育初期は、根が広がっていないので収容溝２１の幅Ｗは狭くしておき、植物２の生育とともに根も生育して広がってきたら、隣接する２つの水槽の間に存在する別の機構（例えば、隣接する２つの水槽の間に存在する支持機構４０や、後述する図７の支持機構４４０）と接触しない範囲で収容溝２１の幅Ｗを広くすることができる。水槽２０の幅に応じて収容溝２１の幅が変動される構成としてもよいし、水槽２０と収容溝２１とは別個に独立して幅が変動される構成としてもよい。【0026】
水槽２０ａ〜２０ｆそれぞれの長手方向の端部２２ａ〜２２ｆ（以下、総称する場合には「端部２２」と呼ぶ）側には、給水管８０ａ〜８０ｆ（以下、総称する場合には「給水管８０」と呼ぶ）が設けられる。給水管８０は、ポンプ８１がタンク８２から汲み出した培養液３を、水槽２０に供給する。反対側の端部２３ａ〜２３ｆ（以下、総称する場合には「端部２３」と呼ぶ）側には開閉可能に構成された排水口２４ａ〜２４ｆ（以下、総称する場合には「排水口２４」と呼ぶ）が設けられる。水槽２０内に供給された培養液３は、この排水口２４から排水され、Ｄ２方向に延在する受水部８３を通ってタンク８２に戻る。なお、排水口２４の代わりに、吸引ポンプを設け、吸引ポンプで汲み上げることによって培養液３を排水してもよい。【0027】
水槽２０ａ〜２０ｆの端部２３ａ〜２３ｆ側の収容壁２５ａ〜２５ｆ（以下、総称する場合には「収容壁２５」と呼ぶ）は、取り外し可能に構成されている。これにより、植物保持板３０を根切カッター７０の方に移動させるときに、植物２の根と収容壁２５とが接触するのを避けることができる。なお、植物２の根と収容壁２５とが接触しないように収容壁２５を退避できればよく、収容壁２５は下方にスライド可能に構成されていても、左右または上下に開閉可能に構成されていてもよい。【0028】
支持機構４０は、植物保持板３０を水槽２０の上方に支持できるような任意の機構であってよい。支持機構４０は、植物保持板の端部に配置されて植物保持板を左右から支持してもよいし、隣り合う水槽２０の間に配置されて植物保持板を下から支持しても、上から吊り下げてもよい。このような支持機構としては、ローラ、ベルト、支柱、フックなどが挙げられるが、これらに限定されない。図１および２においては、本発明の具体的な実施形態として、支持機構４０が水槽２０の間に配置されたローラである場合を示した。この具体的な実施形態において、支持機構４０は、支持ローラ群４１ａｂ、４１ｃｄ、４１ｅｆを含む。これらは、水槽２０ａと水槽２０ｂとの間、水槽２０ｃと水槽２０ｄとの間、水槽２０ｅと水槽２０ｆとの間にそれぞれ配置される。支持ローラ群４１ａｂ〜４１ｅｆは、１つ以上の支持ローラ４２をそれぞれ含む。図１および図２では、支持ローラ群４１ａｂ〜４１ｅｆは、Ｄ１方向に沿ってほぼ隙間無く配置された多数の支持ローラ４２を含む。支持ローラ４２は、図示しない支持部材によって筐体１０に固定される。特に、支持ローラ４２は、その回転軸が、Ｄ１方向と略直交し、Ｄ２方向と略平行となるよう固定される。支持機構４０は、この支持ローラ４２によって、植物保持板３０を移動可能に支持する。【0029】
水槽２０の間は、上記のように支持機構のような機構を配置して全体のスペースを低減してもよいし、何も配置せずに空間のままにしておいてもよい。水槽２０の間に空間が存在することによって、水槽２０の間を光が通過することができ、植物２に複数の方向から光が照射されることになる。また、水槽２０の間を空間にしておくことによって、水槽２０のメンテナンスも容易になる。【0030】
一対の移動機構５０ａ、５０ｂは、水槽２０を挟んでＤ２方向で対向する。一対の移動機構５０ａ、５０ｂはそれぞれ、複数の駆動ローラ５１と、複数の駆動ローラ５１を回転駆動する駆動装置５２と、を含む。各駆動ローラ５１は、回転軸が鉛直方向を向き、外周面が植物保持板３０の側面に接するよう設けられる。駆動装置５２は、モータ（不図示）の回転をチェーン５２ａを介して駆動ローラ５１に伝達し、これを回転させる。このように、植物保持板３０の側面に接した駆動ローラ５１が回転することにより、植物保持板３０は移動する。なお、移動機構５０ａ、５０ｂは、Ｄ２方向における間隔Ｌを調節可能に構成されてもよい。これにより、設計変更等により植物保持板３０のＤ２方向の長さが変更された場合にも対応できる。【0031】
天板１１には、複数の照射部６０が固定される。各照射部６０は、水槽２０と鉛直方向で対向するよう配置される。つまり、各照射部６０は、水槽２０上に配置されるべき植物２と鉛直方向で対向するよう配置される。照射部６０は光を照射し、植物２はこれを受けて光合成する。なお、光合成しない植物を生育する場合は、照射部６０は光を照射しなくてもよい。【0032】
根切カッター７０は、端部２３ａ〜２３ｆそれぞれの近傍であって、端部２３に対して端部２２とは反対側に設けられる。本実施の形態では、根切カッター７０は、周方向に所定の間隔に配置された複数の刃を有する円板状のカッターである。根切カッター７０は、モータ（不図示）によって回転軸を中心に回転し、植物保持板３０とともに移動されてくる植物２の根を切り落とす。このようにして、植物保持板３０に保持されたままの植物２の根を切り落とすことができる。【0033】
以上のように構成された水耕栽培システム１００の動作を説明する。まず、生育段階について説明する。植物２が植えられた人工培地４を植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込む。植物保持板３０は、移動機構５０によって水槽２０上の所望の位置に配置される。給水管８０から培養液３を給水するとともに排水口２４から排水することにより、収容溝２１内に培養液３を循環させる。もちろん、排水口２４を閉めて培養液３を収容溝２１に溜めてもよい。また、必要に応じて照射部６０から植物２に光を照射する。こうして植物２を生育する。【0034】
次に出荷段階について説明する。まず、給水管８０からの培養液３の供給を止め、排水口２４から培養液３を排水する。続いて、水槽２０の端部２３側の収容壁２５を取り外し、この状態で、植物保持板３０を根切カッター７０の方に移動させる。根切カッター７０は、植物保持板３０ごと移動されてきた植物２の根を切り落とす。根が切り落とされた植物２は、搬送ロボット（不図示）により搬送され、出荷される。【0035】
本実施の形態に係る水耕栽培システム１００によれば、水槽２０は、収容溝２１の幅Ｗが比較的狭くなるよう形成される。このため、植物２の生育に必要な培養液３の量を減らすことができる。これは、例えば水不足の地域などにおいて水耕栽培システムを利用する場合には極めて有利である。また、水槽２０が細く小さいため、培養液３の循環が早くなる。言い換えると、新鮮な培養液３を次々水槽２０に送り込むことができる。そのため、植物２の生育を早めることができる。また、循環が早くなることで水槽２０内を清潔に保つことができる。これにより、植物２の病気を防ぐことができる。また、少量の培養液３で足りるため水槽２０が軽くなり、これを支える筐体１０に求められる強度は比較的低くなる。そのため、筐体１０の材料コストを抑えることができる。また、ポンプ８１に求められる吸引性能や耐久性能も低くなり、ポンプ８１にかかるコストを低減できる。【0036】
また、本実施の形態に係る水耕栽培システム１００によれば、植物保持板３０は、支持ローラ群４１ａｂ〜４１ｅｆにより支持される。つまり、植物保持板３０は、水槽と水槽の間に設けられた支持機構により支持される。そのため、支持機構から植物保持板３０が受ける自重の反力を、Ｄ２方向に比較的均等に分散することが可能となる。そのため、植物保持板３０に求められる強度は比較的低くなり、植物保持板３０を軽量化することができる。その結果、植物保持板３０を移動させる移動機構５０に求められる駆動性能や耐久性も低くなり、移動機構５０のコストを低減できる。【0037】
また、本実施の形態に係る水耕栽培システム１００によれば、植物保持板３０は、水槽２０ａ〜２０ｆを跨るように設けられる。これにより、例えば出荷時等に、水槽２０ａ〜２０ｆで生育した植物２を一括して出荷工程に移動させることができる。【0038】
（第２の実施の形態）第１の実施の形態に係る水耕栽培システム１００と第２の実施の形態に係る水耕栽培システムの主な違いは、水槽の構成である。
【0039】
図５は、第２の実施の形態に係る水耕栽培システム２００を示す。図５は第１の実施形態の説明についての図３に対応する。水耕栽培システム２００は、筐体１０と、水槽２０と、複数の植物保持板３０と、支持機構４０と、一対の移動機構５０ａ、５０ｂと、複数の照射部６０と、複数の根切カッター７０と、を備える。【0040】
水槽１２０は、その収容溝１２１の溝底面１２６が、水平方向に対して角度θだけ傾斜するよう構成される。特に、水槽１２０は、給水管８０が設けられる端部２２側から排水口２４が設けられる端部２３側に向かって下がり傾斜となるよう構成される。本実施の形態では、傾斜調節部１２９により水槽１２０を支持し、傾斜調節部１２９を伸縮することにより溝底面１２６の傾斜を実現する。なお、Ｄ１方向に向かうにつれて底部１２３の厚みが大きくなるよう水槽１２０が形成されることにより溝底面１２６の傾斜が実現されてもよい。上記傾斜は、水槽２０が傾斜されることによって実現されてもよいし、水槽２０内の収容溝１２１が傾斜されることによって実現されてもよい。【0041】
また、水槽１２０の溝底面１２６には、複数の突出部１８０が形成される。突出部１８０は、例えば、Ｄ１方向に沿った断面が三角形状を有する。前述したように収容溝１２１の溝底面１２６が傾斜しているため、端部２２から端部２３に向かう培養液３の流れが生じるところ、突出部１８０が存在することにより、この培養液３の流れに乱れが発生し得る。また、本発明は水槽２０の培養液３の水面に植物保持板３０をフロートさせるのではなく、植物保持板３０を支持機構４０により水槽２０の上方に支持する構成であるため、培養液３の水面と植物保持板３０との間に空間が存在する。したがって、培養液３において生じた乱れにより、この培養液３の水面と植物保持板３０との間の空間に存在する空気が培養液３に取り込まれることになる。これにより、植物２の根が培養液３だけでなく空気にも接し、それによって植物２の生育が促進される。【0042】
本実施の形態に係る水耕栽培システム２００によれば、第１の実施の形態に係る水耕栽培システム１００と同様の作用効果を奏することができる。加えて、本実施の形態に係る水耕栽培システム２００によれば、給水側から排水側に向かって下がり傾斜となるため、より容易に培養液３を循環させることができる。また、本実施の形態に係る水耕栽培システム２００によれば、大気中の空気を培養液３に取り込むことができる。【0043】
（第３の実施の形態）第３の実施の形態では、水槽が上下に積み上げられた多段式の水耕栽培システムについて説明する。図６は、第３の実施の形態に係る水耕栽培システム３００を示す側面図である。水耕栽培システム３００は、栽培ユニット３９０と、収穫包装ユニット３９２と、を備える。本発明の水耕栽培システムは、水槽２０の所定の方向に延びる樋のような形状と、植物保持板の軽量化とによって、システム全体が軽量化されているため、そのようなシステムを複数垂直方向に積み重ねて配置することによって、簡便な機構で多段式の水耕栽培システムとすることができる。
【0044】
栽培ユニット３９０は、第１栽培棚３９１ａ、第２栽培棚３９１ｂ、第３栽培棚３９１ｃ、および第４栽培棚３９１ｄ（以下、総称する場合には「栽培棚３９１」と呼ぶ）と、タンク８２およびポンプ８１と、を有する。第１栽培棚３９１ａ〜第４栽培棚３９１ｄは、この順に下から上に積み上げられている。各栽培棚３９１は、複数の水槽２０と、支持機構（不図示）と、移動機構（不図示）と、照射部６０と、を備える。これらは、第１の実施の形態または第２の実施の形態の水槽２０、支持機構４０、移動機構５０、照射部６０にそれぞれ対応する。タンク８２およびポンプ８１は、各栽培棚３９１に共通して利用される。もちろん、栽培棚３９１ごとにタンク８２およびポンプ８１が設けられてもよい。なお、図６では給水管８０の表示は省略している。【0045】
収穫包装ユニット３９２は栽培ユニット３９０と隣接して設けられる。特に収穫包装ユニット３９２は、栽培ユニット３９０内の水槽２０の端部２３側（端部２２から遠い側）、すなわち排水口（排水口）に近い側に設けられる。収穫包装ユニット３９２は、搬送装置３９３と、根切カッター７０と、包装機３９５と、を有する。これらは、この順に端部２３から離れるように並ぶ。なお、収穫包装ユニット３９２は、包装された植物を運ぶコンベアやその他の装置を有していてもよい。搬送装置３９３は、移載装置３９４と、昇降装置（不図示）とを備える。昇降装置は、移載装置３９４を鉛直方向（図のＤ３方向）に移動させる。移載装置３９４は、Ｄ１方向に植物保持板３０を移動可能に構成される。包装機３９５は植物２を包装する。【0046】
以上のように構成された水耕栽培システム３００の動作を説明する。まず、生育段階について説明する。植物２が植えられた人工培地４を植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込む。植物保持板３０は、作業者によって移載装置３９４に載せられる。昇降装置は、植物保持板３０が載った移載装置３９４をＤ３方向の所望の位置に移動させる。例えば第２栽培棚３９１ｂに植物保持板３０を渡す場合は、第２栽培棚３９１ｂの支持機構に植物保持板３０を載せられる位置に移動させる。移載装置３９４は、植物保持板３０を栽培ユニット３０１内の栽培棚３９１に渡す。植物保持板３０は、栽培棚３９１の移動機構によって水槽２０上の所望の位置に配置される。そして、第１の実施の形態の場合と同様にして植物２を生育する。【0047】
次に出荷段階について説明する。まず、給水管からの培養液の供給を止め、排水口から培養液を排水する。続いて、水槽２０の端部２３側の収容壁２５を取り外し、この状態で、植物保持板３０を搬送装置３９３の方に移動させ、移載装置３９４に載せる。昇降装置は、植物保持板３０が載った移載装置３９４を、包装機３９５に応じた位置に移動させる。移載装置３９４は、植物保持板３０を包装機３９５に移動させる。このとき、移載装置３９４と包装機３９５との間に設けられた根切カッター７０によって、植物２の根が切り落とされる。包装機３９５は、根が切り落とされた植物２を包装する。【0048】
本実施の形態に係る水耕栽培システム３００によれば、第１の実施の形態に係る水耕栽培システム１００と同様の作用効果を奏することができる。加えて、本実施の形態に係る水耕栽培システム３００によれば、植物保持板３０の出し入れが１台の搬送装置３９３により実施される。そのため、搬送装置３９３に要するコストを抑えることができる。【0049】
以上、実施の形態に係る水耕栽培システムの構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。【0050】
（第１の変形例）第１から第３の実施の形態では、支持機構４０が支持ローラ群４１ａｂ、４１ｃｄ、４１ｅｆを含む場合について説明したがこれに限られず、水槽２０ｂと水槽２０ｃとの間にローラ群４１ｂｃを設けてもよく、水槽２０ｄと水槽２０ｅとの間にローラ群４１ｄｅを設けてもよい。もちろん、支持機構４０は、支持ローラ群４１ａｂ、４１ｂｃ、４１ｃｄ、４１ｄｅ、４１ｅｆのうちの任意の２つ以上の支持ローラ群を含んでいてもよい。
【0051】
（第２の変形例）第２の実施の形態では、水槽１２０の溝底面１２６が傾斜している場合、すなわち水槽１２０ａ〜１２０ｆのすべての水槽の溝底面が傾斜している場合について説明したが、これに限られない。１つ以上の任意の水槽の溝底面が傾斜していればよい。
【0052】
（第３の変形例）第１から第３の実施の形態において、支持機構４０と移動機構５０とが一体に構成されてもよい。すなわち、支持機構４０が移動機構５０の機能を有していてもよい。
【0053】
図７は、第５の変形例に係る水耕栽培システム５００を示す上面図である。水耕栽培システム５００は、支持機構４４０を備える。また、後述するように支持機構４４０が移動機構としての機能も有するため、水耕栽培システム５００は、第１から第３の実施の形態のような移動機構５０を有しない。【0054】
支持機構４４０は、ループ状の支持ベルト４４１ａｂ、４４１ｃｄ、４４１ｅｆと、駆動プーリー４４２ａｂ、４４２ｃｄ、４４２ｅｆと、従動プーリ４４３ａｂ、４４３ｃｄ、４４３ｅｆと、モータ４４４と、シャフト４４５と、を有する。【0055】
支持ベルト４４１ａｂ〜４４１ｅｆはそれぞれ、駆動プーリー４４２ａｂ〜４４２ｅｆと、従動プーリ４４３ａｂ〜４４３ｅｆとの間に掛け渡される。植物保持板３０は、この支持ベルト４４１ａｂ〜４４１ｅｆにより支持される。モータ４４４は、シャフト４４５を介して駆動プーリー４４２ａｂ〜４４２ｅｆを回転させる。駆動プーリーが４４２ａｂ〜４４２ｅｆの回転により支持ベルト４４１ａｂ〜４４１ｅｆが周運動し、植物保持板３０がＤ１方向に移動する。なお、支持機構４４０は、ベルトの中間部にテンションをかけつつガイドするプーリーを有していてもよい。【0056】
本変形によれば、第１から第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。加えて、本変形によれば、水耕栽培システム５００は移動機構５０を有しないため、そのＤ２方向の幅を狭くすることができる。すなわち、水耕栽培システム５００に必要なスペースを小さくすることができる。【0057】
（第４の変形例）第３の実施の形態において、収穫包装ユニット３９２は移動可能に構成されてもよい。例えば、収穫包装ユニット３０２は所定のレール上に配置され、そのレールに沿って収穫包装ユニット３９２を移動させてもよい。また例えば、収穫包装ユニット３０２の各装置がタイヤを有し、タイヤにより自由に移動させてもよい。水耕栽培システムが複数の栽培ユニット３９０を備える場合、このように移動可能に構成された収穫包装ユニット３０２は、複数の栽培ユニット３９０の収穫、包装を実施することができる。これにより、必要となる収穫包装ユニット３９２の数を抑えることができ、水耕栽培システムの設備コストを抑えることができる。
【0058】
（他の変形例）隣接する２つの水槽間の空間を種々有効に活用することができる。例えば、水槽と水槽との間に、水槽からあふれた培養液を受容し、再循環に回す機構を設けてもよい。または、植物保持板同士が乗り上げるのを防止する機構を設けることもできる。さらに、水槽と水槽との間に空間があることにより、水槽のメンテナンスが容易になる。
【0059】
（人工培地）人工培地４は、栽培床ともいい、植物２を保持する植物保持部分を有し、かつ植物保持板３０の貫通孔３１に固定できる任意の部材であってよい。人工培地４は、代表的には、ヤシやココナッツの繊維を加工して固めた植物繊維の加工品や、ウレタンから形成されたスポンジであり得る。ただし、繊維質素材により形成された人工培地は、繊維に沿って剥がれるなど崩れやすく、取り扱いが難しいため、本発明においてはウレタンから形成されたスポンジが特に好ましい。図８は、植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込まれる前の人工培地４を示す斜視図である。１つの実施形態において、人工培地４は、図８に示すように、貫通孔３１にはめ込まれる前の状態では、四角柱形状を有する。人工培地４は、貫通孔３１にはめ込まれた状態では、弾性変形して貫通孔３１に応じた形状をとる。図９（ａ）〜（ｃ）は、植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込まれた状態の人工培地４の周辺を拡大して示す拡大図である。図９（ａ）は上方から見た図を示し、図９（ｂ）は下方から見た図を示し、図９（ｃ）は図９（ａ）、（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図を示す。図９（ａ）、（ｂ）では、人工培地４の構成を示すため、これに保持される植物２の表示は省略する。図９（ａ）〜（ｃ）に示す例では本発明の人工培地４は略円柱状に弾性変形している。なお、貫通孔３１にはめ込まれる前の人工培地４は、円柱状、多角柱状、その他任意の形状を有していてもよい。
【0060】
人工培地４は、上面４ａに形成される第１凹部４ｂと、側面４ｃに形成される４つの第２凹部４ｄと、を有する。第１凹部４ｂは、植物２の少なくとも一部、例えば茎の一部や根の一部を収納する。したがって、第１凹部４ｂは、収納する茎や根に応じた形状および大きさに形成されればよい。本実施の形態では、第１凹部４ｂは略円柱状に形成されている。この第１凹部４ｂにより植物２は保持される。【0061】
第２凹部４ｄは、四角柱状の人工培地４の４つの側面４ｃにそれぞれ１つずつ形成される。特に、第２凹部４ｄは、各側面４ｃの一部を切り欠くことにより形成される。人工培地４が貫通孔３１にはめ込まれた状態では側面４ｃは略円筒状を有し、４つの第１凹部４ｂはこの略円筒状の側面４ｃ上において周方向に等間隔に並ぶ。４つの第２凹部４ｄは、下面４ｅから上面４ａに向かう方向に延在する。ここでは、第１凹部４ｂよりも下方の位置まで延在する。【0062】
人工培地４が貫通孔３１にはめ込まれた状態では、第２凹部４ｄと貫通孔３１の内壁３１ａとによって非貫通孔４ｆが形成される。なお、第２凹部４ｄは下面４ｅから上面４ａまで延在してもよく、この場合は第２凹部４ｄと内壁３１ａとによって貫通孔が形成される。第２凹部４ｄの深さは、貫通孔３１にはめ込まれると人工培地４が弾性変形することを考慮して、非貫通孔４ｆが所望の大きさになるよう決定されればよい。【0063】
このような構成の人工培地４は、植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込まれると、植物保持板３０との間に非貫通孔４ｆが形成される。そのため、植物２の根は、非貫通孔４ｆまで到達しさえすれば、それ以降は伸びやすくなる。また、本発明の好ましい実施形態によれば、人工培地４はスポンジにより形成されているため、根は、人工培地４内を均一に伸びようとする。言い換えると、根は、第１凹部４ｂから側面４ｃに向かって広がるように伸びようとする。したがって、本実施の形態に係る人工培地４によれば、根は比較的広がるように伸び、かつ、伸びやすい。またこれに加え、人工培地４はスポンジにより形成されているため、例えばロックウール等の繊維質素材により形成される人工培地に比べて崩れにくい。【0064】
なお、例えば人工培地４の各側面４ｃには、２つ、３つ、またはそれ以上の第２凹部４ｄが設けられてもよい。【0065】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、人工培地の変形例を示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、植物保持板３０の貫通孔３１にはめ込まれる前の人工培地２０４を示す。図１０（ａ）は上方から見た図を示し、図１０（ｂ）は下方から見た図を示し、図１０（ｃ）は図１０（ａ）、（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図を示す。人工培地２０４は、第１、２の実施の形態の人工培地４と同様に第１凹部４ｂおよび第２凹部４ｄを有する。これに加えて人工培地２０４は、孔２０４ｇを有する。この孔２０４ｇは下面４ｅから上面４ａに向かう方向に延在する。孔２０４ｇは、下面４ｅに直交する方向に延在しても、下面４ｅに対して所定角度傾斜する方向に延在してもよい。また、孔２０４ｇは非貫通孔であっても貫通孔であってもよい。【0066】
本変形例によれば、図８および９に示した人工培地４と同様の作用効果を奏することができる。加えて、本変形例によれば、人工培地２０４は孔２０４ｇを有する分だけさらに根が伸びやすくなる。なお、本変形例では第２凹部４ｄに加えて孔４ｇを設ける場合について説明したが、第２凹部４ｄに代えて孔４ｇを設けてもよい。【0067】
（植物保持板）植物保持板３０は、貫通孔３１を備える板状の部材であり、この貫通孔３１に、植物２を含む人工培地（栽培床）４が挿入され、保持される。植物保持板３０は、水槽２０の上方に支持され、植物２を保持する貫通孔３１を備えることができる任意の材料から構成される得る。植物保持板３０は、金属、木材、発泡樹脂などを含む任意の材料から形成され得る。好ましい実施形態において、本発明の植物保持板３０は、発泡スチロールにより形成される。植物保持板３０の厚さは、その材質や保持される植物２の重さに応じて決定すればよい。
【0068】
植物保持板３０は、水槽２０の上方に配置され、支持機構４０により支持される。特に、植物保持板３０は、水槽２０ａから水槽２０ｆを跨るようにそれらの上方に配置される。植物保持板３０は、一方の主表面から他方の主表面に貫通する複数の貫通孔３１を有する。貫通孔３１は、植物保持板３０が水槽２０の上方に配置されたときに、収容溝２１の鉛直上方に位置するように形成される。特に、貫通孔３１は、収容溝２１ａ〜収容溝２１ｆの各収容溝上において、Ｄ１方向に１列に並ぶように形成される。図１に示す例では、収容溝２１ａ〜収容溝２１ｆの６つ収容溝に対応して、Ｄ１方向に貫通孔３１の列が６つ形成されている。【0069】
各貫通孔３１は、内部に植物２を含む人工培地４を受容し、保持することができる任意の形状であってよく、例えば、円柱状、四角柱状、多角柱状、その他のいかなる形状でもよい。図１においては、代表的な実施形態として円形の貫通孔３１を示した。各貫通孔３１には、植物２が植えられた人工培地４がはめ込まれる。各貫通孔３１と人工培地４との嵌合は、必ずしも全体が密着した嵌合でなくてもよく、人工培地２が適所に保持されるという目的を達成することができる形式であればどのようなものであってもよい。したがって、貫通孔３１は、人工培地４を介して植物２を保持する保持部として機能する。なお、人工培地４の代わりに、例えばネットを貫通孔３１にはめ込んで植物２を保持してもよい。植物２の葉は、植物保持板３０の上側に突出する。植物２の根は、植物保持板３０の下側に突出して収容溝２１内の培養液３と接触する。【0070】
（多段式栽培システム）限りある農地を用いて、植物などの農作物の単位面積あたりの収穫量を向上させる技術が切望されてきた。このような技術の１つとして、多段式の栽培棚が知られている。上述のとおり、本発明の水耕栽培システムは軽量であるため、多段式の栽培棚への応用に有利である。
【0071】
しかし、特開２０１２−２１７３９２号などに記載された技術を含む従来の多段式の栽培棚では、各段の上側に設けられた照明のみから光を照射していた。そのため、栽培される農作物に対する光の照射が不十分であるという問題があった。これを解決するためには、複数の方向から光を照射すればよいが、多段式の栽培棚において複数の方向から光を照射することは困難であると考えられてきた。【0072】
そこで、本発明者らは、本発明の水耕栽培システムにおける植物保持板３０の変形例植物保持板３５を開発した。植物保持板３０の変形例を図１１に示す。図１１に示す植物保持板３５は、貫通孔３１に加えて、貫通孔３１とは別に光透過領域２８を備える。なお、この変形例の植物保持板は、図１〜６に示される水耕栽培システムだけでなく、従来の水耕栽培システムにおけるフロート板として用いてもよい。すなわち、植物保持板３５は、水に浮く材料でフロート板として形成されていてもよい。このような植物保持板３５の材料として、発泡スチロールを好適に使用することができる。植物保持板３５の厚さは、材料や保持される農作物２２の重さに応じて決定すればよい。植物保持板３５の形状は任意であり、それが用いられる水耕栽培システムに応じて決定すればよい。【0073】
貫通孔３１は、植物保持板３５の一方の主表面から他方の主表面に貫通して形成され、植物２を保持する。植物保持板３５には、複数の貫通孔３１が形成されていることが好ましい。貫通孔３１による植物２の保持は、図１３を用いて後述する。【0074】
光透過領域２８も、植物保持板３５の一方の主表面から他方の主表面に光が透過するように形成され、植物２が保持された場合に、植物２が成長しても少なくとも植物保持板３５の下側から植物２に光が照射されるように、貫通孔３１に隣接して設けられている。光透過領域２８は、植物保持板３５の両方の主表面において、表面積の約３０％以上を占めることが好ましく、約５０％以上を占めることがさらに好ましい。なお、本明細書における「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。光透過領域２８が約３０％未満の場合には、植物２に照射される光の量が十分でない場合がある。一方、光透過領域２８を約５０％以上とすることによって、光の照射効率を大幅に高めることができる。水植物保持板３５全体の強度が損なわれないのであれば、光透過領域２８の表面積はたとえば約８０％を占めてもよい。光透過領域２８は、光の照射源から照射された光を少なくとも部分的に透過することができればどのような形状または材質で形成されてもよい。図１１に示した実施形態では、光透過領域２８は貫通穴である。ただし、光透過領域２８をガラスや樹脂で作られた貫通していない透明の窓として形成することもできる。【0075】
複数の光透過領域２８を、それぞれの形や位置に応じて光透過領域２８ａ、光透過領域２８ｂ、光透過領域２８ｃと呼ぶ場合がある。光透過領域２８ａは、植物保持板３５の長手方向において、隣接する保持部２６間に設けられている。光透過領域２８ｂは、植物保持板３５の短手方向において、植物保持板３５の角の近傍に存在する２つの保持部２６間に設けられている。光透過領域２８ｃは、植物保持板３５の短手方向において、植物保持板３５において角周辺以外の領域に存在する２つの保持部２６間に設けられている。【0076】
図１１に示す植物保持板３５を用いることにより、植物２に対して複数の方向から効率的に光を照射することができる。その結果、植物の生育性を高めて、生産性を向上させることができる。【0077】
ここで、図１２と図１３を用いて、植物保持板３５を用いた培養システム１０００を説明する。図１２は、実施の形態に係る植物保持板３５を用いた培養システム１０００を示す正面図である。図１３は、植物保持板３５を用いた培養システム１０００を示す側面図である。なお、図１２では、照射部６１、反射板１８，１９の図示は省略する。【0078】
培養システム１０００は、植物保持板３５と、筐体１０と、照射部６０と、を主に備える。【0079】
筐体１０は、複数の水槽２０が所定の間隔にて垂直方向に並べられて形成されている。水槽２０は、培養液３を収容する溝状の収容溝２１を有する。水耕栽培システム１００〜３００とは異なり、水耕栽培システム１０００においては、筐体１０には、対向する内壁面のそれぞれに、複数の凸部１４が設けられている。同じ高さに設けられた凸部１４に水槽２０の両端を載せることによって、複数の水槽２０のそれぞれが筐体１０に固定されている。また、垂直方向に隣接する１対の水槽４０の間には、柱状の照射部１６が設けられている。上下方向に光を照射可能とするために、本実施の形態では照射部１６に筺体が設けられていないが、筐体を設けてもよい。照射部６０に筺体を設ける場合には、その筺体を透明や半透明など、光を透過するものに形成することが好ましい。照射部６０の両端は、凸部１４の下部においてそれぞれ固定されている。これによって、水槽２０と照射部６０とが並行している。ここでは、上側３段の栽培棚のみを示すが、水耕栽培システム１０００は４段以上の任意の段数の栽培棚を含むシステムであってもよい。【0080】
再び図１２および図１３を用いて、培養システム１０００の水槽２０と植物保持板３５との関係を説明する。水槽２０の収容溝２１には、培養液３と植物保持板３５とが収容される。植物保持板３５には、植物２がカップ３２に収容された状態で保持される。カップ３２は、生育段階にかかわらず、植物２が貫通孔３１を貫通した状態にて、安定して植物２を保持する。カップ３２は、上述の人工培地４であってもよいし、カップ３２に人工培地４がはめ込まれてもよい。植物２の葉は、主に植物保持板３５の一方の主表面から上側に突出して固定される。一方、植物２の根は、植物保持板３５の他方の主表面から下側に突出して培養液３と接触する。培養液３がカップ３２の内部に侵入して植物２の根と接触できるようにするため、および光を根に照射可能とするために、カップ３２には穴が開けられている。植物２の根は、カップ３２に開けられた穴を貫通してカップ３２の外へと伸びることも可能である。植物２を保持できさえすれば、この穴は大きい方が望ましい。なお、カップ３２を植物保持板３５と一体的に形成してもよい。また、カップ３２の内部にスポンジなどの人工培地４が設けられていてもよい。【0081】
次に、植物保持板３５に保持された植物２への光の照射について説明する。ここでは、図１２および図１３に示した３段構造のうち、上段および中段の植物保持板３５、植物２、水槽２０、照射部６０に対して、それぞれ「ａ」および「ｂ」を付して説明する。【0082】
１対の水槽２０ａ，２０ｂにおいて、少なくとも上段の水槽２０ａの底面は光透過性であり、好ましくは半透明または透明であり、より好ましくは透明である。この場合、培養される植物２ａが保持された植物保持板３５ａおよび培養液３が上段の水槽２０ａに収容された場合に、上段の水槽２０ａの上側に設けられた照射部６０ａから照射された光は、主に最も近い植物２ａに照射される（図１２の破線Ｐ）。加えて、水槽２０ａと水槽２０ｂとの間に設けられた照射部６０ｂから照射された光が、植物２ｂだけではなく、光透過領域２８ｂを透過して植物２ａにも照射される（図１の破線Ｑ）。下側からの光は、主に葉の裏側に照射される。加えて、下側からの光は、植物２の根にも照射される。さらに、下段の植物保持板３５ｂに保持された植物２ｂに対して、上段に設けられた照射部６０ａから照射された光が、光透過領域２８ｃを透過して照射される（図１の破線Ｒ）。なお、様々な位置に設けられた照射部６０から光を照射可能とするために、水槽２０は底面に加えて側面も光透過性であることが好ましく、より好ましくは半透明または透明であり、最も好ましくは透明である。特に好ましい実施形態では、すべての水槽２０が透明である。水槽２０を透明に形成する場合には、ガラスやポリカーボネートなどの材料を用いることが好ましい。また、カップ３２も透明に形成することによって、植物２ａの根に対する光の照射効率を高めることが好ましい。【0083】
また、図１３に示すように、照射部６０ｂの水平方向の近傍には、反射板１８が設けられている。反射板１８は、破線Ｓ、Ｔで示すように、照射部１６から放出された光の進行方向を植物２の方向に変える。これによって、上段の水槽２０ａに収容された植物保持板３５ａに保持された植物２ａ、または下段の水槽２０ｂに収容された植物保持板３５ｂに保持された植物２ｂの少なくとも一方に光を照射する。【0084】
さらに、水槽２０の両端近傍には、照射部１７が設けられている。照射部１７は、植物２に光を側面から照射する。照射部１７には、断面を曲面とする反射板１９が設けられている。反射板１９は、水耕栽培システム１０００の外に分散される光を反射させて植物２に照射する。【0085】
以上、本実施の形態の植物保持板３５を用いて多段式の培養を行うことにより、培養される植物２に対して複数の方向から効率的に光を照射することができる。その結果、植物２の生育性を高めて、生産性を向上させることができる。【0086】
また、植物保持板３５の表面積に占める光透過領域２８の割合を所定値以上とすることによって、光の照射効率をさらに高めることができる。また、植物保持板３５を水に浮く
材料で形成することによって、植物保持板３５の加工性および搬出入の効率を向上させることができる。
【0087】
また、本実施の形態の植物保持板３５を用いて培養システム１０００を構成することによっても、培養される植物２に対して複数の方向から効率的に光を照射することができる。特に、植物２の葉の表だけではなく、裏や根にも光を照射させることができる。その結果、植物２の生育性を高めて、生産性を向上させることができる。実際に本発明者は、培養システム１０００を用いて植物２の葉の表だけではなく裏や根にも光を照射することによって、植物２の生育性が著しく高まることを確認した。加えて、反射板１８を用いて照射部６０から照射された光を反射させることによって、光の照射効率をさらに高めることができる。【0088】
なお、本実施の形態では、植物保持板３５が水に浮く材料で形成されているものとしたが、植物保持板３５は水に浮かない材料で形成されていてもよい。この場合には、たとえば透明なガラスや樹脂、メッシュなどを用いて、植物保持板３５自体を光が透過できるようにすることによっても本発明の目的を達成することができる。これにより、植物２に対する光の照射効率を高めることができる。【0089】
また、発泡スチロールなどの水に浮く材料を用いて水に浮かぶカップ３２を形成することによって、植物２を水に浮かべてもよい。この場合にも、カップ３２には光透過領域２８を設けることが好ましい。この場合、たとえば開口部の外周に光透過領域２８の設けられたフランジ部を設けることによって、カップ３２を全体として帽子の形状に形成してもよい。
【0090】
また、本実施の形態では、植物保持板３５が各段の水槽２０に１つずつ収容されている場合を示したが、植物保持板３５は複数ずつ収容されていてもよい。この場合には、光透過領域２８や貫通孔３１の配置が異なる複数の植物保持板３５を準備すること、照射部１６の配置を変えること、または反射板１８の配置や形状を変えることの少なくともいずれかによって、植物２に効率的に光が照射されるようにしてもよい。さらに、上述の水耕栽培システム１００〜３００のように、所定の方向に延びる複数の水槽２０の上に植物保持板３５が配置されるようにしてもよい。この構成においては、隣り合う２つの水槽間を光が透過することができる上に、さらに上記のような植物保持板３５、照射部６０、６１および反射板１８の構成を組み合わせることができるので、植物２には極めて多数の方向から大量の光が照射されることになる。したがって、植物２の生育が特に促進される。【0091】
以上のとおり、本発明の別の態様は、多段式培養システムである。この培養システムは、上述した植物保持板と、培養液を収容する凹部を有する複数の水槽が垂直方向に並べられた培養棚と、垂直方向に隣接する１対の水槽の間に設けられた照射部と、を備える。１対の水槽において、少なくとも上段の水槽の底面の少なくとも一部は透明であって、培養される植物を保持する植物保持板および培養液が上段の培養槽に収容された場合に、当該植物保持板に保持された植物に対して、上段の水槽および光透過領域を透過して照射部から光が照射されてもよい。本態様の植物保持板を用いて多段式の培養を行うことにより、培養される植物に対して複数の方向から効率的に光を照射することができる。その結果、植物の生育性を高めて、生産性を向上させることができる。【0092】
また、培養システムにおいて、照射部の近傍には、当該照射部から放出された光の進行方向を植物の方向に変えるための反射板がさらに設けられていてもよい。この態様によると、散乱された光を、上段の培養槽に収容された植物保持板に保持された植物または下段の水槽に収容された植物保持板に保持された植物の少なくとも一方に照射することによって、光の照射効率をさらに高めることができる。【0093】
（搬出入システム）上記のような多段式の栽培棚では、段数が増えて棚が高くなるほど、搬出入に労力を要するという問題があった。たとえば特開２０１２−２１７３９２号公報の技術では、栽培棚への植物の搬出入を人力で行なっていた。また、栽培棚の接地面積と同等以上の作業用のスペースを、栽培棚の周囲に確保する必要があった。そのため、単位面積あたりの収穫量に改善の余地があった。
【0094】
したがって、本発明は、多段式の培養システムへの植物の搬出入を容易に行う技術を提供する。【0095】
本発明のある態様の培養システムは、培養液を収容する複数の水槽が垂直方向に並設された栽培棚と、栽培棚に対して一方の端部近傍に配置され、収容溝に収容された場合に培養液に接し培養される植物が保持された植物保持板を、複数の水槽の少なくとも１つに搬入する搬入装置と、を備える。搬入装置は、各栽培棚において植物保持板が配置されるべき高さまで植物保持板を持ち上げる垂直移動機構と、収容されるべき水槽に収容された複数の植物保持板において、少なくとも１つの植物保持板を一方の端部側から略水平方向に押すことによって、複数の植物保持板を一方の端部とは反対側の他方の端部に向けて当接させてスライドさせる水平移動機構と、を備える。【0096】
この態様によると、多段式の栽培棚への植物保持板の搬入を容易に行うことができる。【0097】
また、培養システムは、他方の端部近傍に配置され、他方の端部近傍において水槽に設けられた位置決め部までスライドされた植物保持板を、水槽から搬出する搬出装置をさらに備えてもよい。この場合、搬入装置による搬入と、搬出装置による搬出とが交互に行われてもよい。この態様によると、植物保持板の搬出入を容易に行うことができる。また、この場合には、栽培棚の側面に確保する空間は少なくてよい。そのため、より多くの培養システムを並列して配置することが可能となり、単位面積あたりの植物の生産量を大幅に増大させることができる。【0098】
また、搬入装置は、垂直方向に並べられた２つ以上の栽培棚のそれぞれに１つ以上の植物保持板を一度に搬入し、搬出装置は、垂直方向に並べられた２つ以上の栽培棚のそれぞれから１つ以上の植物保持板を一度に搬出してもよい。この態様によると、多段式の培養棚への植物保持板の搬出入をより効率化することができる。【0099】
また、一度に搬出入される栽培棚の数は、垂直方向に並べられた複数の栽培棚の段数の約数であってもよい。この態様によると、無駄なく植物保持板の搬出入をすることができる。【0100】
また、培養される植物が保持された植物保持板を搬入装置に供給するための搬入用ベルトコンベアをさらに備えてもよい。この態様によると、より効率的に植物保持板を搬入することができる。【0101】
まず、本実施の形態の培養システム１０００’を、図１４〜図１６を参照して説明する。なお、図１４〜１６では、植物保持板を培養液上にフロートさせる多段式水耕栽培システムを用いて本発明の搬出入機構を説明するが、本発明の搬出入機構は、植物保持板を支持機構により水槽の上方に支持する（すなわち、植物保持板と培養液との間に空間が存在する）上記実施形態１〜３の水耕栽培システムにおいても用いることができる。図１４は、本発明の搬出入機構を備えた培養システム１０００’の概略図であり、図１４（Ａ）は培養システム１０００’の側面図であり、図１４（Ｂ）は培養システム１０００’の平面図である。図１５は、培養システム１０００’を図１４の矢印Ｘ方向から見た正面図である。なお、図１４では、図１５に示す搬入用ベルトコンベア４００の図示は省略している。また、図１４（Ｂ）では、図１４（Ａ）に示した天板３４０および天板３４０の背面に設けられた照射部６０の図示は省略している。また、図１５では、搬入装置１００’および搬入用ベルトコンベア４００のみを示す。【0102】
培養システム１０００’は、搬入装置１００’、搬出装置２００’、培養棚３００’、搬入用ベルトコンベア４００を主に備える。【0103】
培養棚３００’は、溝状の凹部３１２’を有し互いに略同一形状である複数の培養槽３１０が、所定の間隔にて垂直方向に並設されて形成されている。凹部３１２’には、位置決め部３１４が形成されている。また、凹部３１２には、水耕栽培用の培養液３が収容される。培養液３は、植物が生育可能な養分が、水に溶解された水溶液である。固定部材３２０は、複数の培養槽３１０を垂直方向に並べて固定する。図１４では、１２個の培養槽３１０が固定部材３２０により固定されている場合を示す。固定部材３２０は、固定部３２２において、床に固定されている。最下段の培養槽３１０以外の背面には、照射部６０が取り付けられている。照射部６０は、培養槽３１０が垂直方向に並べられた状態にて、１つ下の培養槽３１０に収容された植物に光を照射する。最上段の培養槽３１０に対しては、天板３４０の背面に設けられた照射部６０によって、光が照射される。【0104】
植物保持板３０は、上記のとおり、培養される植物２が保持され、凹部３１２に収容された場合に培養液３に接する。植物保持板３０には、培養される植物２を固定するための貫通孔３１（図示せず）が開けられている。培養される植物２がこの貫通穴を貫通するように配置されることによって、培養される植物２の根が植物保持板３０の下側から培養液３に接触する。これにより、培養される植物２に培養液３を供給することができる。植物保持板３０は、凹部３１２に収容され、内部に植物２を保持する貫通孔３１を備えることができる任意の材料から構成され得る。植物保持板３０は、金属、木材、発泡樹脂などを含む任意の材料から形成され得る。培養液上に植物保持板３０をフロートさせる実施形態においては、植物保持板３０は、培養された植物２が保持された状態でも培養液３上で浮かぶようにするために、比重が１未満の材料で形成されていることが好ましい。このような材料として、発泡スチロールを好適に使用することができる。培養される植物２の重さを考慮して、植物保持板３０の材料や体積を決定すればよい。【0105】
また、この植物保持板３０は、貫通孔３１だけでなく光透過領域２８を有する植物保持板３５であってもよい。【0106】
搬入装置１００’は、培養棚３００’に対して一方の端部近傍に配置され、凹部３１２に収容された場合に培養液３に接し培養される植物２が保持された植物保持板３０を、複数の培養槽３１０の少なくとも１つに搬入する。搬入装置１００は、多段式水耕栽培システムにおいて植物保持板を目的の培養槽まで垂直方向に移動させ、かつ目的の培養槽に達したときに植物保持板を水平に移動させ、培養槽の凹部に植物保持板を投入することができる任意の機構に作られている。図１４および１５に示す具体的な実施形態においては、搬入装置１００’は、移動部１１０と、垂直用モータ１２２と、垂直用ローラチェーン１３０と、水平用モータ１４０と、水平用ローラチェーン１５０と、制御部１６０とを備える。【0107】
移動部１１０は、固定部１１２に取り付けられた複数の保持部１１４を有する。保持部１１４は、図１５に示すように、２本のアームから形成されている。保持部１１４は、搬出入時に植物保持板３０を保持する。また、保持部１１４には、図１６で説明するように、押部１１６が設けられている。押部１１６は、植物保持板３０を水平方向に押してスライドさせる。【0108】
垂直用モータ１２２は、回転して垂直用ローラチェーン１３０を動かす。これにより、垂直用モータ１２２の回転運動が移動部１１０の垂直方向の移動（昇降）に変換される。水平用モータ１４０は、回転して水平用ローラチェーン１５０を動かす。これにより、水平用モータ１４０の回転運動が移動部１１０の水平方向（左右方向）の移動に変換される。【0109】
制御部１６０は、垂直用モータ１２２と水平用モータ１４０の回転を制御することにより、移動部１１０の垂直方向および水平方向の移動を制御する。また、制御部１６０は、後述する搬出装置２００’に設けられた制御部２６０と無線または有線で通信することによって、搬入装置１００’による植物保持板３０の搬入と搬出装置２００’による植物保持板３０の搬出とを連携させる。また、制御部１６０は、後述する搬入用ベルトコンベア４００から搬入装置１００’に植物保持板３０を搬入するタイミングを制御する。【0110】
搬出装置２００’は、多段式水耕栽培システムにおいて目的の培養槽に収容された植物保持板を培養槽から取り出し、収穫のために移動させることができる任意の機構であってよい。図１４および１５に示す具体的な実施形態においては、搬出装置２００’は、他方の端部近傍に配置され、他方の端部近傍において培養槽３１０に設けられた位置決め部３１４までスライドされた植物保持板３０を、培養槽３１０から搬出する。搬出装置２００’は、移動部２１０と、垂直用モータ２２０と、垂直用ローラチェーン２３０と、水平用モータ２４０と、水平用ローラチェーン２５０と、制御部２６０とを備える。【0111】
移動部２１０は、固定部２１２に取り付けられた複数の保持部２１４を有する。搬出時には、培養後の植物２が裁置された植物保持板３０が保持部２１４によって保持される。【0112】
垂直用モータ２２０は、回転して垂直用ローラチェーン２３０を動かす。これにより、垂直用モータ２２０の回転運動が移動部２１０の垂直方向の移動（昇降）に変換される。水平用モータ２４０は、回転して水平用ローラチェーン２５０を動かす。これにより、水平用モータ２４０の回転運動が移動部２１０の水平方向（左右方向）の移動に変換される。【0113】
制御部２６０は、垂直用モータ２２０と水平用モータ２４０の回転を制御することにより、移動部２１０の垂直方向および水平方向の移動を制御する。また、制御部２６０は、上述した搬入装置１００’に設けられた制御部１６０と無線または有線で通信することによって、搬出装置２００’による植物保持板３０の搬出を搬入装置１００’による植物保持板３０の搬入と連携させる。【0114】
なお、ここでは搬入装置１００’と搬出装置２００’とを別々の装置として説明したが、同一の装置を用いて両者を構成してもよい。【0115】
図１５に示すように、搬入用ベルトコンベア４００は、培養される植物２が保持された植物保持板３０を搬入装置１００’に供給する。搬入用ベルトコンベア４００は、筺体４１０と、複数の回転床４２０とを有する。複数の回転床４２０の高さは、移動部１１０が下まで降りた状態において、複数の保持部１１４のいずれかの高さとそれぞれ略同等となるように形成されている。この状態において、回転床４２０が制御部１６０によって回転させられることによって、新たな培養器２０が保持部１１４に供給される。【0116】
次に、本実施の形態の培養システム１０００’を用いて、植物保持板３０を培養槽３１０に搬出入する方法を説明する。図１６は、実施の形態に係る培養システム１０００’に植物保持板３０を交互に搬入および搬出する手順を示す側面方向の概略図である。ここでは、垂直移動機構は主に移動部２１０、垂直用モータ２２０、垂直用ローラチェーン２３０によって、水平移動機構は主に保持部２１４、水平用モータ２４０、水平用ローラチェーン２５０によって、それぞれ構成されているものとする。ただし、簡略化するために、垂直移動機構を移動部２１０、水平移動機構を保持部２１４とする場合もある。また、搬出装置２００’が搬出する植物保持板を植物保持板３０ａ、搬出装置２００’が搬出する植物保持板３０ａに隣接する植物保持板を植物保持板３０ｂ、搬入装置１００’が搬入する植物保持板を植物保持板３０ｃ、搬入装置１００’が植物保持板３０ｃの次に搬入する植物保持板を植物保持板３０ｄとして説明する。【0117】
まず、制御部２６０は、搬出装置２００’の水平移動機構である保持部２１４を、培養液３中に移動させる（図１６（Ａ））。位置決め部３１４よりも搬出装置２００’寄りの位置にて、保持部２１４が培養液３の中に降ろされる。図１６（Ｂ）は、保持部２１４が培養液中に移動した後の状態を示す図である。次に、保持部２１４が植物保持板３０ａに向けて水平移動する（図１６（Ｃ））。保持部２１４が植物保持板３０ａを持ち上げ可能な位置まで移動した後、保持部２１４は植物保持板３０ａを垂直方向に持ち上げることによって、植物保持板３０ａを培養液３から取り出す（図１６（Ｄ））。また、これに連動して、搬入装置１００’の水平移動機構である保持部２１４が植物保持板３０ｃを搬入する。次に、搬出装置２００’は取り出した植物保持板３０ａを搬出する（図１６（Ｅ））。培養槽３１０から搬出された植物保持板３０ａは、移動部２１０が最も下まで降下した場合に、培養システム１０００’から搬出される。また、搬入装置１００’の保持部２１４が植物保持板３０ｃを培養液３中に移動させる。【0118】
次に、押部１１６が植物保持板３０ｃを水平方向に押してスライドさせる（図１６（Ｆ）の矢印）。押部１１６は、最も搬入装置１００’寄りの植物保持板３０ｃを押すことによって、ある凹部３１２に収容された複数の植物保持板３０全体を略水平方向に押す。これによって、１つの培養槽３１０に収容された植物保持板３０が、まとめて反対側の端部に向けて当接させてスライドさせられる。その結果、最も搬出装置２００’寄りの植物保持板３０ｂが、位置決め部３１４に到達するまで、植物保持板３０がまとめて移動される（図１６（Ｇ））。植物保持板３０を発泡スチロールなどの比重の軽い材料で形成することによって、複数の植物保持板３０を互いに当接させてまとめて容易に移動させることができる。植物保持板３０ｂが搬入装置１００’の保持部１１４により位置決め部３１４まで移動させられた後、保持部１１４が水面下に下ろされることによって、植物保持板３０ｃが培養液３上に浮かんだ状態となる（図１６（Ｈ））。次に、搬入装置１００’の保持部１１４を搬入装置１００’に向けて水平に移動させて、植物保持板３０ｃから離す（図１６（Ｉ））。その後、制御部１６０は、移動部１１０を最も下まで下降させた上で、搬入用ベルトコンベア４００を動かして保持部１１４に培養前の植物２が保持された植物保持板３０ｄを載せる。植物保持板３０ｄは、次に培養槽３１０に供給される。【0119】
以上の図１６（Ａ）〜（Ｉ）を繰り返すことによって、培養槽３１０の植物保持板３０を入れ替えることができる。所定の培養期間が経過した後、培養前の植物２が保持された植物保持板３０と培養後の植物２が保持された植物保持板３０とを入れ替える場合には、培養槽３１０に収容された植物保持板３０の数だけ図１６（Ａ）〜（Ｉ）の操作を繰り返すことによって、植物保持板３０を入れ替えればよい。【0120】
ここでは、植物保持板３０を１つの培養槽３１０に搬出入する例を示したが、搬入装置１００’および搬出装置２００’にそれぞれ取り付けられた複数の保持部１１４および保持部２１４を用いて、一度に複数の培養槽３１０に植物保持板３０を搬出入することが好ましい。この場合、図１４，１５に示す培養システム１０００’では、まず隣接する３段の培養槽３１０の入れ替えがすべて終わった後で、次の３段の入れ替えを行う。これにより、搬出入に要する時間を大幅に短縮することができる。【0121】
また、この場合には、一度に搬出入される植物保持板３０の数、一度に使用される保持部１１４の数および保持部２１４の数は、いずれも培養棚３００において垂直方向に並べられた複数の培養槽３１０の数の約数であることが好ましい。たとえば図１４では、培養棚３００は１２段の培養槽３１０を有する。そのため、一度に２，３，４，６，１２段の培養槽３１０に対して、植物保持板３０を搬出入することが好ましい。これにより、無駄なく搬出入を行うことができる。また、保持部１１４および保持部２１４の長さをより長くすることによって、１つの培養槽３１０に対して一度に複数の植物保持板３０を搬出入してもよい。【0122】
また、培養槽３１０に植物保持板３０が満杯でない場合には、搬出装置２００’を用いずに搬入装置１００’のみを用いて培養槽３１０に植物保持板３０を搬入すればよい。また、図１６では植物保持板３０の搬出が先に、搬入が後に行われる行われる場合を示した。しかし、植物保持板３０の搬入が先に、搬出が後に行われるように培養システム１０００’が構成されてもよい。【0123】
以上、本実施の形態の培養システム１０００’によれば、多段式の培養棚３００’への植物保持板３０の搬出入を容易に行うことができる。また、この場合には、培養棚３００’の側面に確保する空間は少なくてよい。そのため、単位面積あたりより多くの培養システム１０００’を並列して配置することが可能となるため、単位面積あたりの生物の生産量を大幅に増大させることができる。【0124】
なお、培養システム１０００’において、搬入装置１００’と搬出装置２００’は両方設けられていることが好ましいが、いずれか一方のみが設けられていてもよい。この場合には、設けられていない装置の役割を人が担ってもよい。これにより、多段式の培養棚３００’への植物保持板３０の搬入または搬出を容易に行うことができる。【0125】
また、本実施の形態では、位置決め部３１４は培養槽３１０の搬出装置２００’側に形成されているが、搬入装置１００’側にも形成されていてもよい。これにより、植物保持板３０の搬入装置１００’側への移動を防止することができる。また、この場合には、培養槽３１０の搬入装置１００’側の端部から搬入装置１００’側の位置決め部までの距離が、培養槽３１０の搬出装置２００’側の端部から位置決め部３１４までの距離と等しくなるように、搬入装置１００’側の位置決め部を形成することが好ましい。これにより、培養槽３１０を向きによらず使用することができる。【0126】
また、搬入用ベルトコンベア４００と同様の構造を有する搬出用ベルトコンベアが、搬出装置２００’に対して備え付けられてもよい。この搬出用ベルトコンベアでは、搬出装置２００’に隣接して設置された場合に、植物保持板３０を搬出する方向に回転床が回転する。これにより、搬出用ベルトコンベアは、培養後の植物２が保持された植物保持板３０を、搬出装置２００’から搬出することができる。また、搬入装置１００’および搬出装置２００’の昇降時間を短縮するために、搬入用ベルトコンベア４００と搬出用ベルトコンベアをより上段の培養槽３１０にも設けたり、これらの回転床の数を増やしたりしてもよい。【0127】
たとえば、本発明の水耕栽培システムを用いて、１ヶ月で生育する植物を栽培した場合には、１ヶ月で単位面積あたり１２倍の植物を栽培することができる。本実施の形態の培養システム１０では、上述のように培養器２０の搬出入が容易である。そのため、１年では単位面積あたりおよそ１２×１２＝１４４倍の植物を栽培することができる。【0128】
（水耕栽培システム収容ハウス）本発明は、新規な水耕栽培システムだけでなく、そのような水耕培養システムとそれを収容するハウスとの組み合わせも提供する。本発明において、水耕栽培システムと、当該システムを収容するハウスとの組み合わせを「植物工場」という。本発明の水耕栽培システムを収容するハウスは、特に限定されないが、好ましくは断熱効果の高いハウスである。断熱効果が高く、かつ外部環境からの一切の影響がないため、室内で温度の季節変動がなく、目的とする植物を一年を通じて安定的に栽培し、収穫することができるからである。
【0129】
１つの実施形態において、本発明の水耕栽培システムを収容するハウスは、断熱性を有する発泡樹脂から製造されたハウスである。本明細書において「発泡樹脂」とは、合成樹脂中に気体を分散させ、発泡状に成形されたものをいう。本発明における合成樹脂は、発泡成形でき、かつ発泡成形品が水耕栽培システムを収容することができるものであればどのような合成樹脂であってもよいが、好ましくは発泡スチロールである。発泡スチロールを構成材とした水耕栽培システム収容ハウスは、従来のビニールハウスとは異なり破損に強く、地震や台風などの災害にも十分に耐え得る。しかも、仮に、地震によってハウス表面にひび割れが生じたり、台風の際に飛散物の衝突によりハウス表面に部分的な変形が生じたとしても、その修復を容易に行うことができる。通常の建築物やガラス温室と比べて、発泡スチロール製ハウスは災害時の倒壊可能性が低く、またハウス表面にガラスを用いていないため、ハウス内に割れたガラスが飛散するといった心配がない。さらに、壁面は十分な厚さがあるため、外側から何らかの衝撃が作用したとしても、その衝撃がハウス内に達することを防ぐことができる。そのため、発泡スチロールハウスは、ビニールハウスのように風で変形したり、ビニールが破れて作物に被害を与えることもない。【0130】
発泡スチロールは断熱性に優れ、かつ遮光性があるるため、ハウス内で栽培する植物（野菜や果物など）の生育環境、すなわち温度、湿度、光の照射時間等を容易に管理することができる。したがって、水耕栽培において、外部の気候条件に左右されずに一年を通して安定的な植物の栽培および収穫が可能である。また、発泡スチロールはリサイクルも容易である。【0131】
本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、必要に応じて、ハウス内の温度を調節するための室温調節手段を備える。本発明の好ましい実施形態である発泡スチロール製のハウスでは、発泡スチロールの優れた断熱性および気密性により、他の水耕栽培システム収容ハウス（例えば、従来のビニールハウス等）と比較してハウス内の室温の変動が小さい。そのため、ハウス内の大規模な室温調節が不要となり、室温調節手段に係るコストを削減することができる。【0132】
さらに、水耕栽培システム収容ハウスを、複数の分割片を組み立てることによって構築される組立式の発泡スチロールハウスとすることにより、植物工場を建築する場合に比べ、短い工期でかつ安価にハウスを完成することができる。本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、照明装置からの照明光を反射する反射材などの設備を備えてもよい。【0133】
発泡スチロールハウスを構成する分割片は、例えば発泡倍率が約１０〜約５０倍で厚さ約１０〜約５０ｃｍの発泡スチロールの成形品である。例えば、積雪が最大で８０ｃｍ程度になるような高い強度が必要とされる地域にハウスを設置する場合には、強度を確保するためにも、発泡倍率を最大で約２０倍、厚さ約２０ｃｍの発泡スチロールからなる分割片とすることができる。なお、発泡倍率を大きくすれば厚みが厚くなる。また、積雪を考慮する必要がない地域では、発泡倍率を約２０倍より大きくしたり、厚みを約２０ｃｍ以下に薄くすることもできる。反対に、積雪量が１ｍ以上の地域では、発泡倍率を約２０倍以下に小さくして強度を担保するか、厚みを厚くする。この種の発泡スチロールは遮光性に優れ、外部からの光の入射をカットできる。組立式の発泡スチロールハウスの分割片の具体的な形状や、その具体的な組み立て方は、当該分野で公知であり、当業者は適切に選択することができる。【0134】
分割片を組み立ててハウスを構築する実施形態では、束縛手段により組み立てられた分割片を固定することが好ましい。この束縛手段としては、例えば、タイバンド、ワイヤロープ、ピアノ線、ゴム、ネット、モルタルのような構造物などが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、タイバンドを組立式のハウスの周方向に巻き付け、締結して接着した分割片がばらけないようにするのが好ましい。あるいは、タイバンドの代わりに、可撓性のワイヤロープやピアノ線を使用できる。さらには、ハウスにネットを被せてばらけないようにすることもできる。したがって、これらはいずれも分割片の束縛手段として機能する。【0135】
図１７および図１８に、本発明の水耕栽培システムを収容する組立式発泡スチロールハウスの一例を示す。図１７は水耕栽培システム収容ハウス１の外観を示す斜視図であり、図１８はその分解斜視図である。なお、以下では便宜上図示のように前後左右を定義する。【0136】
図１７に示すように水耕栽培システム収容ハウス１は、前後方向に細長い半円筒状の周壁Ｗと、周壁Ｗの前後面を塞ぐ略半円板状の前後壁２０００とを有し、内部に水耕栽培システムを収容する空間を有する。図１７から明らかなように、水耕栽培システム収容ハウス１はアーチ形の屋根を有し、全体はトンネル形状を有する。【0137】
（分割片）図１８に示すように半円筒状の周壁Ｗは、複数のアーチ状分割周壁１１００を集合して組み立てられる。各分割周壁１１００は、それぞれ３つの分割片１１００ａ〜１１００ｃで構成され、分割片１１００ａ〜１１００ｃ同士は軸長手方向に接して接合されている。各分割周壁同士は各軸長手方向端面で接して接合されている。
【0138】
本発明において、「接合」とはある部材と他の部材とが接触して固定されていることをいう。本発明においては、接着剤による接着も接合であるし、係合部分同士の係合または嵌合による固定も接合である。【0139】
前後壁２０００は、単一の分割片から構成されていてもよいし、複数の分割片から形成されていてもよい。図１８においては、前後壁が単一の分割片から構成される実施形態を示した。複数の分割片を集合して前後壁２０００を組み立てることももちろん可能である。周壁および前後壁は基礎３０００に収容され、固定される。図１８の実施形態においては、基礎３０００は、水耕栽培システム収容ハウス１の幅方向に２列づつ配列され、周壁Ｗの下端を支持する。しかしながら、本発明の水耕栽培システム収容ハウスの基礎はこのような具体的な形状および構成に限定されるものではなく、当業者は適切な基礎を構築することができる。【0140】
一棟の水耕栽培収容ハウス１の大きさは、収容すべき水耕栽培システムのサイズや、栽培される植物に依存して当業者が適宜決定すればよいが、例えば幅（左右方向長さ）が５〜１０ｍ、奥行き（前後方向長さ）が２０〜５０ｍ、高さが３〜５ｍ程度である。【0141】
分割片１１００ａ〜１１００ｃ，２１００は予め工場にて製造され、現場で組み立てられる。分割片１１００ａ〜１１００ｃ、２１００の大きさは運搬性、組立性を考慮して当業者が適切に決定することができる。分割片１１００ａ〜１１００ｃ，２１００が発泡スチロール製である好ましい実施形態においては、各分割片の重量が軽いため、運搬作業、組立作業が容易である。分割片２１００には予めハウス１への出入口である開口部２２００が形成され、開口部２２００に開閉可能なドア２３００が取り付けられてもよい。【0142】
図１９は周方向に３分割された分割周壁１１００の組立状態を示す立面図であり、図２０は図１９のＩＶ部拡大図である。１つの実施形態においては、図２０に示すように分割片１１００ａの上端面に凸部１１１が形成され、これに対向する分割片１１００ｂの下端面に凹部１１２０が形成されている。凹部１１２０には凸部１１１０が嵌合することによって、分割片１１００ａと分割片１１００ｂとが接合される。さらに、その状態で分割片１１００ａと１１００ｂとが接着されて固定されてもよい。分割片１１００ｂと分割片１１００ｃも同様にして接合されている。【0143】
図２１（ａ）は分割周壁１１００の前後方向の連結状態の１つの実施形態を示す斜視図であり、図２１（ｂ）はその連結部の断面図（図２０のＶＩ−ＶＩ線断面図）である。図２１に示されるように、本発明においては、互いに隣り合う２つの分割片１１００ａの間に補強部材が介装されて、ハウス全体の補強をしてもよい。この補強部材としては、ハウスに介装されてハウスを補強することができる当該分野で公知の任意の部材であり、その具体的形状は当業者が組み立てのために適宜決定すればよい。図２１に示す実施形態においては、ハウス形状に沿って略半円環状のＨ鋼５０００が介装される。Ｈ鋼５０００の下端部は、例えば貫通ボルトにより分割片１１００ａと一体に基礎３０００に締結されていてもよい。【0144】
各分割片１１００ａの前後方向端面にはそれぞれＨ鋼５０００が嵌合するための凹部１１３０、１１４０が形成され、分割片１１００ａ同士がＨ鋼５０００を介して接合されている。分割片１１００ｂ同士、および分割片１１００ｃ同士もＨ鋼５０００を介して同様に連結されてもよい。これによりＨ鋼５０００がハウス１の補強部材として機能し、水耕栽培システム収容ハウス全体の強度を高めることができる。その結果、分割周壁１１００を数十ｍの長さまで連結してハウス１を組み立てることや、積雪の多い地域にハウス１を組み立てることが強度上可能となる。また、このようにＨ鋼５０００を介装する場合には、Ｈ鋼５０００が表面に露出することがないため、Ｈ鋼５０００の錆を予防することができる。【0145】
ハウス１の強度がそれほど必要ない場合（例えば積雪の心配がない場合）には、図２１（ｃ）に示すようにＨ鋼５０００の代わりにプレート５１００を介装し、プレート５１００を介して分割片１１００同士を連結してもよい。【0146】
本発明の水耕栽培システム収容ハウス１の組立手順の一例を説明する。まず、図１８に示すようにハウス１を組み立てる場所に基礎３０００を敷設する。次いで、ハウス１の最前部に相当する位置に補強部材（例えばＨ鋼５０００）を立設し、このＨ鋼５０００に各分割片１１００ａ〜１１００ｃの前端の凹部１１４０をそれぞれ嵌合する。その状態で、Ｈ鋼５０００の下端部および分割片１１００ａ、１１００ｃの下端部を貫通ボルトを介して基礎３０に締結する。この際、分割片１１００ａ〜１１００ｃ同士を凹部１１２０および凸部１１１０を介して周方向に連結して分割周壁１１００を形成する。次いで、この分割周壁１１００の後端の凹部１１３０にＨ鋼５０００を嵌合し、さらにハウス全体が所定の長さになるまで、Ｈ鋼５０００を介して分割周壁１１００の連結作業を繰り返す。【0147】
ハウス全体が所定の長さになると、左右の基礎３０００の間に、必要に応じて発泡マットの敷設、床コンクリートを打設し、コーティング等を施す。さらにハウス１の内表面に反射材を貼付したり、外表面に塗布材を塗布してもよい。次いで、ハウス１内に水耕栽培システム、および必要な部品や製品を搬入した後、ハウス１の前後端部の分割周壁１１００にＨ鋼５０００を介して分割片２１００を連結する。これによりハウス１の前後面を閉じ、水耕栽培に適した外部から遮蔽された密閉空間を形成する。なお、予め工場で分割片１１００ａ〜１１００ｃの表面に反射材の貼付や、塗布材の塗布を行ってもよい。【0148】
本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、必要に応じて、風除室、エアシャワー室、着替・準備室、殺菌室、倉庫、および栽培室等を備えてもよい。【0149】
好ましい実施形態においては、水耕栽培システム収容ハウス１の内表面は底部から頂部にかけて全体が曲面形状をなし、内表面の凹凸箇所が少ないため、ハウス内に埃や雑菌が溜まりにくく、極めて衛生的な室内空間を生み出すことができる。【0150】
（分割周壁および分割屋根）別の実施形態において、本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、発泡スチロールを構成材とする分割周壁１１００と分割屋根１２００とを備える構成であってもよい。図２２にハウス１が分割周壁１１００と分割屋根１２００とから構成される具体的実施形態を示す。図２２においては、分割周壁１１００は、対向する平板状の分割周壁１１００ａ、１１００ｂおよび１１００ｃを有する。分割屋根１２００は、対向する分割周壁の間にそれぞれ略円弧状に架け渡された分割屋根１２００ａ〜１２００ｃを有する。すなわち複数の分割周壁と分割屋根とを集合して水耕栽培システム収容ハウス１が形成される。なお、より多くの分割周壁と分割屋根を集合すれば、個々の発泡スチロール片を大型化することなく、大型のハウス１を形成することができる。
【0151】
図２２に示すように、分割周壁１１００の係合部および分割屋根１２００の係合部はそれぞれ、係合部の肉厚が他の部分よりも厚くなるように突出する。これにより分割周壁同士および分割屋根同士の接着面積が増加し、係合部の強度が増加する。また、この構成によって、係合部がリブ構造となり、係合部だけでなくハウス１全体の強度上昇が達成できる。図２２においては、リブＲＢは分割周壁および分割屋根の係合部において内部空間に向けて突出したリブを有する構成となっているが、係合部の強度増加およびハウス全体の強度増加が達成できればリブは外向きに設けられてもよいし、リブの具体的形状はどのようなものであってもよい。さらに、分割周壁および分割屋根の係合部以外にもリブが設けられてもよい。【0152】
１つの実施形態において、本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、図２３に示すように、分割屋根１２００に庇ＨＳを有する。図２３（ｂ）には、そのような庇ＨＳを有する分割屋根１２００と分割周壁１１００との接合面の様子を示す。なお、図２３（ａ）および（ｂ）には天窓ＴＭが設けられているが、このような天窓はあってもなくてもよい。好ましい実施形態においては、図２３（ａ）および（ｂ）に示すように、分割屋根はその厚さが変動しており、庇ＨＳ部分において最大厚さとなる。これは庇ＨＳ部分における強度を増強するためである。ただし、必ずしも分割屋根１２００の形状がそのように限定されるわけではなく、庇ＨＳ部分が設けられる端部が最大厚さとならなくてもよい。【0153】
（別の構築物との連結）本発明の水耕栽培システム収容ハウス１は、単体でも使用可能であるが、別の構築物と連結して用いることもできる。例えば、アーチ形屋根を有するハウス１を、円筒形状および半球状の別の構築物と連結して用いることもできる。図２４は、水耕栽培システム収容ハウス１を、連結部ＣＮを介して別の構造物１’と連結した実施形態を示す。ハウス１と構造物１’とを連結し、内部通路を介して室内空間を連通させれば、種々の形状のスペースを容易に形成することができる。連結部ＣＮには例えばドアを設けてもよい。別の構造物１’は、エアシャワー室、着替・準備室、殺菌室、倉庫などにしてもよい。
【0154】
図２５は、水耕栽培システム収容ハウス１とドーム状構築物１’との連結の１つの実施形態における連結部ＣＮの拡大図を示す。この具体的実施例では、ハウス１の分割片１１００ａに開口部ＯＰとそれを囲んで外側に突出する凸部が設けられ、構築物１’においても同様に分割片１１００’ａに開口部ＯＰとそれを囲んで外側に突出する凸部が設けられ、その凸部同士の端面が接合されることによって、ハウス１の内部空間と構築物１’の内部空間とが連通される。具体的には、以下のとおりである。【0155】
連結部ＣＮには上記ドア部ＰＴが設けられ、ドア部ＰＴに面するハウス１の分割周壁１１００ａは、ドア部ＰＴに向けて先細状に湾曲して成形され、ドア部ＰＴとほぼ同一開口面積の開口部ＯＰが設けられている。分割周壁１１００ａの端面は、構築物１’のドア部ＰＴを形成する分割周壁１１００’ａの端面に当接し、両者は隙間なく接合されている。また、ドア部ＰＴの上方および下方においてもハウス１と構築物１’とは隙間なく接合されている。これによりハウス１と構築物１’とが連結部ＣＮを介して連結され、連結部ＣＮ内のドア部ＰＴと開口部ＯＰにより通路ＰＡが形成される。その結果、ハウス１と構築物１’とが通路ＰＡを介して互いに連通する。このようにハウス１と構築物１’とを連結することによって、様々なタイプの構築物を有する拡張性の高いハウスを容易に形成することができる。そして、連結部ＣＮがハウス自体の強度を高めることができる。さらに、ハウス１と構築物１’との連結において連結部材が不要となり、部品の点数を削減できるとともに、互いに対向するように設けられた、開口部を囲む凸部の端面同士を接合するだけで構築物同士の連結が可能であるため、施工も容易になる。【0156】
（連結部を用いない構造体の連結）上記のように連結部ＣＮを用いることによってアーチ形ハウスを左右方向に多数併設すると、左右方向を結ぶ連結部ＣＮが多数存在することによってスペースに無駄が生じたり組立が複雑になることがある。したがって、本実施形態では、上記のような連結部ＣＮを用いずに、アーチ形屋根を有するアーチ形ハウスを複数連結するための構成を示す。
【0157】
そこで、本発明の１つの実施形態においては、水耕栽培システム収容ハウスは、第１のアーチ形屋根を有する第１の構造体と、第２のアーチ形屋根を有する第２の構造体とを備えたアーチ形建造物であり、この第１の構造体および第２の構造体は、第１の構造体と第２の構造体とを隔てる隔壁の少なくとも一部を共有する構成としてもよい。すなわち、連結部ＣＮを用いずにアーチ形屋根を有する構造体を連結する。【0158】
具体的には、第１のアーチ形屋根は第１のアーチ形屋根分割片を含み、第２のアーチ形屋根は第２のアーチ形屋根分割片を含み、隔壁は隔壁脚部分割片を含み、第１のアーチ形屋根分割片と第２のアーチ形屋根分割片と隔壁脚部分割片とを隔壁上部分割片を介して接合することによって、第１の構造体および第２の構造体は隔壁の少なくとも一部を共有することになる。【0159】
そのようなハウスが、第３のアーチ形屋根を有する第３の構造体をさらに備え、第２の構造体および第３の構造体は、第２の構造体と第３の構造体とを隔てる隔壁の少なくとも一部を共有することによって、連結部ＣＮを用いずに次々と構造体を連結することができる。【0160】
以下に具体的に説明する。図２６（ａ）は、３つのアーチ形構造体１α、１β、１γを組み合わせた水耕栽培システム収容ハウス１の外観図である。アーチ形構造体１αと１βとは隔壁８を共有し、アーチ形構造体１βと１γとが別の隔壁８’を共有する。ハウス１のサイズは、その用途に応じて当業者が適切に決定することができるが、一例として図２６（ａ）においては、外殻半径Ｒが３８５０ｍｍとなる分割片を使用し、前後方向に１０個の分割片を接合している。この場合、左右方向の幅が約１９ｍ、前後方向の幅が約２０ｍとなる。地表面から内側天井までの高さは３６５０ｍｍである。外殻半径Ｒが４８５０ｍｍとなる分割片を使用し、前後方向に１３個の分割片を接合した場合、左右方向の幅が約２６ｍ、前後方向の幅も約２６ｍとなる。地表面から内側天井までの高さは４６５０ｍｍである。このようにハウス１の内部には、左右方向と前後方向に長さのある広い空間が形成できる。図２６には示していないが、前後方向の前端と後端に壁やドアが設けられてもよい。【0161】
図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のハウス１の断面図である。図２６（ｂ）に示すように、ハウス１は、最左端と最右端に設けられる側壁分割片５、アーチ形屋根分割片６、隔壁上部分割片７、隔壁上部分割片７の下部に取り付けられる隔壁脚部分割片８から組みたて得る。例えばこのような構成によってアーチ形の屋根を左右方向に延長できるが、例えば側壁分割片とアーチ形屋根分割片は１つの分割片としてもよいし２つ以上の分割片としてもよい。また、隔壁上部分割片を設けてもよいし設けなくてもよい。アーチ形屋根を有する構造体が連なり、かつ隣接する構造体同士が隔壁を共有する構成であれば、どのような分割片から組み立てたものでもよい。【0162】
例えば３８５０ｍｍの場合と４８５０ｍｍの外殻半径Ｒが存在する場合には、これに対応して２種類の寸法の側壁分割片５、アーチ形屋根分割片６、隔壁上部分割片７、隔壁脚部分割片８を用意すればよい。外殻半径Ｒは３．５〜５．０ｍが望ましい。【0163】
図２７は、図２６の水耕栽培システム収容ハウス１を構成する各分割片の斜視図であり、（Ａ）は側壁分割片５の斜視図、（Ｂ）はアーチ形屋根分割片６の斜視図、（Ｃ）は、隔壁上部分割片７の斜視図、（Ｄ）は、隔壁脚部分割片８の斜視図である。側壁分割片５は、前接合部５ａ、上接合部５ｂ、後接合部５ｃが、他の分割片と接合される。足５ｄが、地表面もしくは基礎に接する。アーチ形屋根分割片６は、左右方向にアーチ形の屋根であり、前接合部６ａ、左接合部６ｂ、後接合部６ｃ、右接合部６ｄが、他の分割片と接合される。隔壁上部分割片７は、前接合部７ａ、左接合部７ｂ、後接合部７ｃ、右接合部７ｄ、下接合部７ｅが、他の分割片と接合される。隔壁脚部分割片８は、隔壁上部分割片６の下部を支える脚を有する。この脚に通り抜け孔９を設けてもよい。足８ｄが、地表面もしくは基礎に接する。隔壁脚部分割片８は、前接合部８ａ、上接合部８ｂ、後接合部８ｃが、他の分割片と接合される。なお、側壁分割片５は、ハウス１の左右方向の一端と他端で同じものが使用できる。図２７では、一端の側壁分割片５しか示していないが、他端の側壁分割片は、図２７（Ａ）に示す側壁分割片５の前接合部５ａと後接合部５ｃを入れ替えた形になる。【0164】
隔壁上部分割片７は隔壁脚部分割片８と一体となるように形成してもよい。その場合、隔壁上部分割片７の下接合部７ｅと隔壁脚部分割片８の上接合部８ｂとの接合工事が省略できる。また、隔壁上部分割片７は、寸法が左右方向に大きくなる場合には、例えば左ウィングまたは右ウィングを切り離し、２つの分割片から構成するようにしてもよい。【0165】
図２８は、本発明による水耕栽培システム収容ハウス１を登り斜面に設置した時の断面図である。この実施形態では、隔壁脚部分割片８は、斜面に対して垂直ではなく、水平方向に対して垂直としている。そのため、引出し円Ｃ１に示すように、斜面用の隔壁上部分割片７は、標準の水平な地表面用の隔壁上部分割片７と比較して、左ウィング７ｌｗをより下向きに曲げ、右ウィング７ｒｗをより上向きに曲げている。曲げる角度は、地表面の傾斜角度に基づいて決められる。また、左ウィング７ｌｗの高さｈ１は、右ウィング７ｒｗの高さｈ２より低い。このような隔壁上部分割片７を使用することにより、水耕栽培システム収容ハウス１を傾斜面にも設置できる。下り斜面用の隔壁上部分割片７は、登り斜面用の隔壁上部分割片７とは逆になる。傾斜角度が同じであれば、同じ隔壁上部分割片７が使用できる。【0166】
図２９は、隔壁上部分割片７が隔壁脚部分割片８に対して回動可能とした構成図である。隔壁上部分割片７の下接合部７ｅにはロール７ｆが設けられ、隔壁脚部分割片８の上接合部８ｂには半円筒状凹部８ｅが設けられる。引出し円Ｃ１に示すように、隔壁上部分割片７を脚部分割片８に対して水平にして接合することにより、水平な地表面でのハウス１の設置ができる。引出し円Ｃ２に示すように、隔壁上部分割片７を隔壁脚部分割片８に対して右上がり状態にして接合することにより、上り斜面でのハウス１の設置ができる。引出し円Ｃ３に示すように、隔壁上部分割片７を隔壁脚部分割片８に対して右下がり状態にして接合することにより、下り斜面での組立式建造物の設置ができる。【0167】
図３０は、隔壁上部分割片７の左ウィングと右ウィングが隔壁脚部分割片８に対して個別に回動可能とした構成図である。図２９の隔壁上部分割片では左ウィングと右ウィングとが一体で形成されて別個に動くことはできないが、図３０に示す構成の隔壁上部分割片では左ウィングと右ウィングとが別個に形成されているので独立して動くことができる。左ウィング７ｌｗと右ウィング７ｒｗの下接合部に、ロール７ｆおよび７ｆ’が軸方向に互い違いとなるように設けられ、脚部分割片８の上接合部にはロール７ｆおよび７ｆ’を受ける半円筒状凹部８ｅが設けられる。この実施形態によれば、左ウィング７ｌｗと右ウィング７ｒｗを個別に回動可能に接合できる。引出し円Ｃ１に示すように、左ウィング７ｌｗと右ウィング７ｒｗを隔壁脚部分割片８に対して水平にして接合することにより、水平な地表面での組立式建造物の設置ができる。引出し円Ｃ２に示すように、左ウィング７ｌｗを隔壁脚部分割片８に対して水平にして接合し、右ウィング７ｒｗを脚部分割片８に対して右下がり状態にして接合することにより、水平から右方向に下る斜面にも組立式建造物を設置できる。引出し円Ｃ３に示すように、左ウィング７ｌｗを脚部分割片８に対して水平にして接合し、右ウィング７ｒｗを脚部分割片８に対して右上がり状態にして接合することにより、水平から右方向に上がる斜面にも水耕栽培システム収容ハウスを設置できる。このように地表面が谷から山に、山から谷に変化するような地表面であっても、これに合わせて水耕栽培システム収容ハウスを設置できる。【0169】
図３１は、分割片１１００の据え付け構造の詳細を示す図である。ハウスが設置される場所に基礎ＰＤが打設されている。基礎ＰＤは、図示するように、グランド面ＧＬと同じ高さ位置で分割片を支持するハウス支持部ＯＭと、分割片押さえ部ＤＳとを有する。基礎ＰＤはまた、グランド面ＧＬから所定高さ（たとえば３６０ｍｍ）の位置に床面ＦＬを形成する。ハウスの分割片は、基端部に突出部ＤＢを有し、それがこの押さえ部ＤＳと嵌合して、ハウスの位置固定を確実にするとともに、ハウスが上方ないしは内径方向に移動しないように拘束する。突出部ＤＢおよび押さえ部ＤＳの具体的形状は、ハウスの上方または内径方向への移動を妨げるように嵌合し合うものであればどのようなものであってもよい。また、分割片の突出部ＤＢはハウスの基端部に存在するが、本発明において「基端部」とは必ずしも端部である必要はなく、ハウスの基部付近で、ハウスの上方または内径方向への移動を妨げるように押さえ部ＤＳと嵌合することができる位置をいう。突出部ＤＢおよび押さえ部ＤＳの具体的形状および位置は、当業者が適切に決定することができる。図３１に示す実施形態においては、分割片押さえ部ＤＳはリング状の凹部であり、このドーム押さえ部ＤＳには、各分割片１１００の基端部に設けられたＬ字状の基部ＤＢが係止されて、ハウスの位置固定を確実にするとともに、ハウスが上方ないしは内径方向に移動しないように拘束する。分割片の突出部ＤＢの外周部にはハウスが外径方向に拡がるのを防止する拘束用部分ＳＭがリング状に全周に設けられ得る。【0170】
（運搬式組立基礎）本発明の１つの実施形態において、基礎が運搬式組立基礎である。通常、打設された基礎は運搬することが予定されているものではない。運搬式組立基礎の１つの実施形態を図３２に示す。図３２（ａ）は移動式組立基礎の斜視図である。この実施形態において、基礎３０００は、複数の分割基体３１００から構成される。基体３１００上にはハウスの床面となる平面を形成するための床体も配置され得る。図３２に示すように、ハウスを分割片から構成するだけでなく、基礎も複数の分割基体を合わせる構成とすることによって、運搬可能な移動式組立基礎および組立式ハウスの提供を実現することができる。なお、図３２では理解のために基礎を円環状としたが、このような形状に限定されるものではなく、その上に立設されるハウスの形状に合わせて基礎の形状を決定することができる。
【0171】
図３２（ｂ）に、分割基体３１００の１つの実施形態を示す。図３２（ａ）に円環状の基礎を示したので、図３２（ｂ）の分割基体３１００も円弧状となっているが、分割基体３１００の形状は基礎３０００の形状に合わせて変化し得る。【0172】
図３２（ｂ）において、分割基体３１００の内周側には、床体を収容する段部３３００が全周にわたって形成されている。分割基体３１００の外周側には、基体外方に向かって突出する上下突出部３４００Ａ，３４００Ｂが全周にわたって形成され、上下突出部３４００Ａ，３４００Ｂの間に係合部として利用される窪み３５００が形成されている。したがって、分割基体３１００を集合してなる基礎３１００上部の内周側には段部３３００が全周にわたって形成され、上部の外周側には係止凹部３５００が全周にわたって形成される。この窪み３５００は、図３１における押さえ部ＤＳの機能を果たす。【0173】
図３２（ｂ）に示す実施形態においては、個々の分割基体３１００の長手方向の一端面には位置決めのためのカップルガイドピン３６００が植設され、他端面にはカップルガイドピン孔（不図示）があけられている。ただし、このようなガイドピンの構成を採らなくても、分割基体３１００同士の係合が可能なものであればどのような手段で隣接する分割基体を係合してもよい。隣接する分割基体同士を、カップルガイドピン３６００をカップルガイドピン孔に挿入することにより接合し、基礎３１００が組み立てられる。【0174】
好ましい実施形態において、隣接する２つの分割基体３１１０の接合部の外周面を連結プレート３６を介して連結する。なお、図３２（ｂ）に示す連結プレート３６は、分割基体同士を連結するほか、水耕栽培システム収容ハウス１の分割片１１００を例えばボルトにより基礎３０００に連結するためにも使用され得る。【0175】
なお、図３２（ｂ）に示すように、分割基体の上面にはインサート３７００が埋め込まれ、吊下・施工用に用いられてもよい。【0176】
分割基体３１００を地面の上で相互に固定して基礎３１００が形成され、その内側に床体を設けることができる。好ましい実施形態においては、基礎３１００の内側に砕石などを所定深さまで充填する。その上にポリエチレンその他の樹脂フィルムを敷く。更にその上にコンクリートを基礎３１００の高さまで充填する。コンクリートの表面を平面仕上げして床体が形成される。以上の工程により移動式組立基礎３０００が完成する。【0177】
このように構成した移動式組立基礎３０００上に、分割片１１００を組み立てることにより、水耕栽培システム収容ハウス１を設置する。すなわち、分割片基端部の突出部ＤＢを窪み３５００に嵌合しつつ、分割片１１００同士を接合してハウス１を組み立てる。好ましい実施形態において、分割片１１００の基部を連結プレート３６により基体３０００に締結固定してもよい。すなわち、分割片１１００が基礎３０００に連結プレート３６により係止される。組立ドームの外周面に、耐水性、防火性、耐候性などを目的としてコンクリートモルタル、樹脂などを被覆してもよい。【0178】
この実施形態では、分割基体３１００を連結プレート３６により基礎３００として組み立て、基礎３０００に床体を設置するようにした。したがって、連結プレート３６によるボルト締結を解くことにより基礎３０００を簡単に分解することができる。そのため、基礎およびハウスをどこへでも簡便に移設することができる。また、分割片１１００の突出部ＤＢの係止部３５００を基礎を構成する分割基体３１００の外周面に一体に形成したので、基礎３０００の構造を簡素化できる。さらに、分割基体３１００を連結する連結プレート３６に基部ＤＢを固定するようにしたので、基礎の構成を簡素化でき、施工も簡便になった。【0179】
上記実施形態において、基礎３０００の内側に形成する床体は、上記のように砕石およびコンクリートで形成するのではなく、基礎３０００の内周側の段部３３００に鋼板等の根太を架け渡し、その上に床板を敷くようにしてもよい。鋼板の根太は、運搬性を考慮した長さとし、それぞれボルト締結して分解可能とするとともに、床体も運搬性を考慮した大きさとし、それぞれ根太にボルト締結して分解可能とすることが好ましい。すなわち、床体も分割し、運搬可能にすることが好ましい。こうすれば、連結プレート３６によるボルト締結を解くことにより基礎３０００も分解できるから、基礎３０００の分解性が向上し、簡単に移設することができる。【0180】
（水耕栽培システム収容ハウスの補強）本発明の水耕栽培システム収容ハウスは、種々の方法によって補強されていることが好ましい。
【0181】
例えば、分割片に補強部材を組み込んでもよい。補強部材の材質および形状は、ハウスの形状および用途によって当業者が適切に決定することができる。図３３に、分割片に補強部材を組み込む好ましい実施形態を示す。【0182】
図３３に示すように補強部材４０００（例えば、鉄骨）を、分割片の発泡成形用金型Ｇ１およびＧ２にセットする。この場合、補強部材４０００をメス型Ｇ１にセットした後、オス型Ｇ２をセットするのが好ましい。図３３の実施形態においては、メス型Ｇ１は補強部材４０００の外周面とほぼ同形状であり、補強部材４０００はメス型Ｇ１に当接した状態でセットされ、補強部材４０００と金型Ｇ２の間には隙間ができる。【0183】
次に、メス型Ｇ１とオス型Ｇ２の間に原料であるビーズ（予備発泡したもの）を封入し、メス型Ｇ１に設けた加熱孔Ｇ１ａ（ｃ−ｃ断面図参照）を介して高圧蒸気を吹き込み、ビーズを加熱する。金型Ｇ１およびＧ２内の高圧蒸気は、オス型Ｇ２に設けた図示しない小孔を介して外部に抜ける。これにより金型Ｇ１およびＧ２内でビーズが破裂し、金型Ｇ１およびＧ２の表面形状に沿って発泡スチロールが発泡成形される。この場合、図３３のｃ−ｃ断面図に示すように発泡スチロール４３００は補強部材４０００の裏側に周り込み、補強部材４０００の周囲を覆うため、補強部材４０００に発泡スチロール４３００が密着状態でからみつき、接着性が高い。この場合、補強部材４０００を貫通して加熱孔４０ａを設け、補強部材４０００の裏側、すなわちオス型Ｇ２側に直接蒸気を吹き込むようにすることによって、初期段階で補強部材４０００の裏側で発泡し、発泡スチロールと補強部材４０００の密着性が一層高まる。したがって、本発明の好ましい実施形態においては、補強部材は蒸気を内部に通す貫通孔を備える。【0184】
その後、蒸気を止めて十分に冷やしてから金型Ｇ１およびＧ２を取り外し、成型体である分割片を取り出す。このようにして形成された分割片では補強部材４０００は分割片の外側に位置し、補強部材４０００の外周面と発泡スチロール４３００の外周面は段差なく形成されている。すなわち、補強部材４０００の一つの面がドーム子午線に沿って露出する。この成型された分割片の外表面に、紫外線カットおよび耐水性を目的とした塗料を吹き付けてもよい。【0185】
好ましい実施形態においては、補強部材４０００は、分割片と他の分割片との締結用の締結部材を有する。このような構成にすることによって、分割片と他の分割片との強固な締結が容易に達成されることとなる。例えば、上記のように分割片の成形後に、分割片の外側から補強部材４０００の部位に締結部材（例えば、ねじおよびねじ孔）を加工してもよい。【0186】
以上の工程を工場内で行い、複数の分割片を製造した後にそれらを現場まで搬送し、水耕栽培システム収容ハウス１を組み立てる。【0187】
（シートおよび塗布層による補強）図３４に、シートと下地材とによる補強の具体的実施形態を例示する。このシートと下地材による補強の実施形態では、組立において隣接する分割片１１００同士の接合部分と、分割片の基礎３０００からの立ち上がり部分と、基礎の対応部分とを覆うようにシートＭＳ、ＭＳａ、ＭＳｂを貼り付け、そのシートを含めた箇所に塗布層（例えば下地材）を塗布することにより、２つの分割片の間、および分割片と基礎との間の固定を堅固にすることができる。
【0188】
この実施形態において用いるシートは、上記のように貼付されることによって基礎と分割片との固定を安定させることができる任意のシートであってよい。このシートは好ましくはメッシュシートであり、無機繊維で形成されたメッシュシートがさらに好ましい。無機繊維とは、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などを指す。シートは、張力のある樹脂系の繊維からなるシートであってもよい。シートは網目状に編まれた形態が好ましく、例えば炭素繊維で厚さ０．３〜１ｍｍ、６メッシュ（目数が１インチ当たり６個）のものを使用することによって効果が達成できた。１２メッシュを超えると目が細かすぎて作業しにくく、６メッシュ以下は目が粗すぎる。これにより、ハウス１における分割片１１００の接合部分には、接着剤等による接合に加えて、シート（例えばメッシュシート）の強度や強靱性が作用し、分割片同士を相互に強固に接合することができる。【0189】
１つの実施形態において、メッシュシートＭＳが、隣接する分割片１１００の接合部分に対し貼り付けられる。これに加えて、図３４（ａ）に示すように、分割片１１００の外面と基礎３０００の接続部分にもメッシュシートＭＳａが貼り付けられてもよい。さらに、図３４（ｂ）に示すように、分割片１１００の内面と基礎３０００との接続部分にもメッシュシートＭＳｂが貼り付けられてもよい。すなわち、本発明の水耕栽培システム収容ハウス１の外周側と内周側とにメッシュシートＭＳａ、ＭＳｂが貼り付けられてもよい。【0190】
ハウス１の室外面側の下端部には、図３４（ａ）に示すように、基礎３０００の対応部分にメッシュシートＭＳａが貼り付けられる。メッシュシートＭＳａは、ハウス１の下端外周側を連続して覆うものであり、横並びとなって隣接した分割片１１００および基礎３０００にかけて連続的に貼り付けられる。ハウス１の室内面側に対しても同様であり、図３４（ｂ）に示すように、分割片１１００の内面の下端部と、これに対応した基礎３０００の対応部分とにかけてメッシュシートＭＳｂが連続的に貼り付けられる。なお、分割片１１００の内面における下端部には、室内側に延びた脚部ＤＳが一体的に形成されており、メッシュシートＭＳｂはこの脚部ＤＳから基礎３０００の対応部分にかけて貼り付けられる。なお、好ましい実施形態においては、ハウス１の室内面及び室外面に対しては、さらに下地材が塗布され、この塗布によってメッシュシートＭＳ、ＭＳａ及びＭＳｂが隠蔽されるため、外観の低下を防止している。【0191】
このように分割片１１００の接合部分と、分割片１１００における基礎３０００からの立ち上がり部分及びこれと対応する基礎３０００の対応部分とをメッシュシートＭＳ、ＭＳａ、ＭＳｂによって覆うことにより、ハウス１と基礎３０００との結合強度が大きくなるため、基礎３０００上に安定してハウス１を立設することができる。【0192】
なお、分割片同士の接着に用いる接着剤としては、ポリアクリル酸エステルやポリメタクリル酸エステル等のアクリル樹脂が使用され、好ましくはこのアクリル樹脂にモルタル粉が混入して分散されていてもよい。アクリル樹脂は、発泡スチロールに対しての接着力が大きく、従って発泡スチロール製の分割片同士を相互に強固に接合することができる。【0193】
分割片の接着剤として、モルタル粉混入のアクリル樹脂を用いることにより接着剤が弾性を有した強靱性を備えるため、耐震性、耐衝撃性に優れたものとすることができる。このため、地震や振動、衝撃があってもハウス１の接合部分にクラックが入ることがない。また、そのような接着剤は耐水性を有しているため、接合部分からの雨水の浸入を長期間防ぐことができる。【0194】
シートの貼着後に、下地材をハウス１の室内面及び室外面の全体に所定の厚さで塗布することが一般的である。下地材としては、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維およびモルタル粉を樹脂塗料に分散させたものを使用することができる。樹脂塗料としては、ポリメタクリル酸エステルやポリアクリル酸エステル等のアクリル樹脂、その他の樹脂を使用することができる。下地材の成分および厚さは当業者が適切に決定することができるが、一例としては、下地材の厚さは１〜３ｃｍの範囲で所定の厚さとすることができる。【0195】
下地材の塗布後には、ハウス１の室外面における下地材の面に対して外装塗料を塗布し、室内面における下地材の面に対して内装用の塗料を塗布することが一般的である。外装塗料としては、当該分野で公知の任意の塗料を用いることが可能であるが、撥水性及び紫外線遮断性の塗料が好ましい。このような特性を有する塗料としては、変性シリコーン樹脂塗料、その他の樹脂塗料を選択することができる。内装塗料としては、水耕栽培用の内部空間を形成することができるものであれば任意の塗料を用いることができるが、例えば天然物由来の粘土状塗料が好ましい。天然物由来の粘土状塗料としては、珪藻土または漆喰を選択することができる。珪藻土は耐熱性を有し、タバコ等の軽度な火が接触しても、燃えることがなく安全である。珪藻土１８は、ホルムアルデヒドを吸着して除去する作用を有しているため、下地材１３や外装塗料である変性シリコーン樹脂塗料１７から何らかの作用によってホルムアルデヒドが発生してもこれが室内に留まることを防止することができる。さらに、珪藻土は有害物質を吸着除去するため安全であると共に、脱臭作用を有し、ダニやカビの発生を防止する作用を有している。【0196】
（発泡樹脂と補強部材との接着の改善）図３５（ａ）に、分割片における発泡樹脂と補強部材との接着を改善することができる具体的構成を示す。この実施形態においては、分割片の補強部材は、長手方向に延びるウェブとそのウェブから短手方向の一方に向けて突き出した第１のフランジと、そのウェブから第１のフランジとは反対方向に向けて突き出した第２のフランジとを備える。このような補強部材を用いることにより、断面がコ字形の補強部材を用いる場合と比較して樹脂の発泡が均一となり、より安定した分割片の成形が可能になる。断面がコ字形の補強部材は、発泡樹脂原料が蒸気によって発泡し膨張する際に、コ字形の内側の回り込んだ箇所に空隙が残り、樹脂の発泡が不均一な発泡となりやすい。この実施形態における補強部材としては、プラス（＋）字状やＺ字鋼などを用いることができる。図３５には、例としてＺ字鋼を用いた分割片の具体的実施形態を示している。図３５（ａ）に示すように、補強部材４０００は、長手方向に延びるウェブ４１００と、ウェブ４１００から短手方向の一方に向けて突き出した第１のフランジ４２００と、第１のフランジ４２００とは反対方向に向けて突き出した第２のフランジ４３００とを備える。図３５（ａ）ではＺ字の補強部材を図示したが、必ずしもフランジはウェブの上端および下端から突出する必要はなく、ウェブの任意の場所から、反対方向に突き出ていればよい。補強部材４０００は、代表的には、ウェブ４１００が垂直となるように短手方向に間隔をあけて配列される。補強部材４０００のウェブ４１００に複数の孔をあけること、またはアルミニウムなど軽い素材を使用することによって、軽量化を図ってもよい。
【0197】
図３５（ｂ）は、補強部材が、それと交わるように取り付けられたクロス部材を含む実施形態を示す。クロス部材４４００は、補強部材４０００と交わるように取り付けられる。クロス部材と補強部材との取り付けは、溶接またはネジなど当該分野で周知の技術によって行うことができる。補強部材とクロス部材とは、双方が互いに支え合い、補強するように交われば具体的な角度は限定されないが、好ましくは直交される。補強部材４０００とクロス部材４４００とから構成される骨組みを型に入れ、骨組みを型の底から浮くように設置する。型に分割片１１００の原料となるビーズを投入し、高温の蒸気で発泡させ膨張させる。このような一体成型により発泡樹脂製の分割片１１００が形成される。図３５（ｂ）では、分割片１１００は破線で示した。分割片１１００は、例として、膨張率を調節することにより、一立方メートル当たりの重量が１４ｋｇ〜３０ｋｇのものにすることができる。圧縮強度は、４０ｋＮ／ｍ２〜１２０ｋＮ／ｍ２であり、大きな負荷に耐えることができる。曲げ強度は４０ｋＮ／ｍ２〜１２０ｋＮ／ｍ２であり、曲げにも強い。このようにして成形された分割片１１００は、軽量で断熱性に優れ加工もしやすい。【0198】
図３５（ｃ）は、補強部材とクロス部材とを含む分割片の平面図である。分割片１１００は、補強部材４０００とクロス部材４４００が内部に組み込まれた矩形板状である。補強部材４０００およびクロス部材４４００は、発泡樹脂の内部にあるため破線で表示した。分割片１１００の寸法は、最終的な水耕栽培システム収容ハウスの大きさや運搬性、施工性を考慮して当業者が適切に決定することができるが、例えば長手方向が約５ｍ、短手方向が約２ｍである。短手方向の前後の両端面には、それぞれ凹部と凸部が設けられてもよい。この凹部と凸部とは、長手方向に延びて設けられ、互いに係合する形状である。例えば、分割片１１００の凹部に、他の分割片の凸部を係合させることにより、分割片を短手方向に延長できる。すなわち、凹部と凸部は分割片１１００を短手方向に延長するための結合部として機能する。クロス部材４４００は、補強部材と交わってこれを補強することができる任意の形状および材質のものであってよいが、代表的には帯状の平板材である。図３５（ｃ）では、長手方向が約５ｍ、短手方向が約２ｍの分割片１１００の長手方向に、１ｍ間隔でクロス部材４３００を補強部材４０００に取り付けた状態を示した。【0199】
（二階建て水耕栽培システム収容ハウス）水耕栽培システム収容ハウス１は、ハウス１内の床面の少なくとも一部の領域内に立設された複数の支柱と、その支柱によって支持される上部床面とを備えてもよい。すなわち、二階建てであってもよい。図３６に、二階建ての水耕栽培システム収容ハウスを示す。図３６の実施形態では、１階部分の床面２０１が入口部５３の近くの床面２０１’よりも低く形成されている。床面２０１に複数の柱２０３が立設され、柱の上部に２階の上部床面２０２が形成されている。床面２０１’から床面２０２にかけては図示するように螺旋階段などが設けられてもよいし、床面２０１’から床面２０１にかけては階段が設けられてもよい。図３６においては床面２０１は床面２０１’よりも低く形成されているが、床面２０１と床面２０１’とは同一平面上であってもよいし、床面２０１の方が床面２０１’よりも高く形成されていてもよい。ただし、床面２０１を床面２０１’より低く形成することによって、上部床面２０２上の空間を広く確保することができるので好ましい。
【0200】
好ましい実施形態において、上部床面２０２およびそれを支える支柱２０３から構成される内部の構造体は、分割片を組み立てて構成されたハウス１の外部の構造体とは隔離した状態である。内部の構造体と外部の構造体とは、連結されたり、一方の構造体が他方の構造体を支持したりする構造ではない。このようにハウスの構造を簡素にすることにより、組立が容易となり、短時間で組み立てることが可能になる。【0201】
（ハウス表面の加工板）別の実施形態において、水耕栽培システム収容ハウス１は、補強および意匠性の目的から加工品を備えてもよい。この加工品は、発泡樹脂製であればどのようなものであってもよいが、好ましくはハウス１を構成する発泡樹脂と同一の発泡樹脂から形成される。ハウスと加工板の材質が同じ発泡樹脂であると、熱収縮により加工板がハウスから剥離することを防止できるからである。また、発泡樹脂製の加工板は従来の偽石板などと比較して軽量であるため、施工が容易であり、かつハウス全体の強度の観点からも好ましい。好ましい実施形態では、加工板は接着の際にハウスと接する面に凸部を有する。この凸部によって、剥離が防止される。この実施形態の加工板は、外周の少なくとも一部に薄肉状接合部を有していてもよい。このような加工板は、複数の加工板が薄肉状接合部を介して連結した状態で成形され、その後薄肉状接合部において切断することによって製造され得る。したがって、薄肉状接合部は、切断のために薄肉に形成される。なお、発泡樹脂の発泡成形において、薄肉状接合部は硬くなりやすいので、予備発泡と発泡成形の二段階の発泡を行うことにより、薄肉状接合部の発泡樹脂が硬くならないようにすることができる。
【0202】
（免震構造）別の実施形態において、本発明の水耕栽培システム収容ハウス１は、免震構造を備えるてもよい。図３７に、本発明の水耕栽培システム収容ハウスの免震構造を示す。図３７に示す免震構造によれば、均一の球体が敷き詰められた改良地盤により、球体が地震の横揺れを吸収し、ハウスの揺れを小さくすることができる。また、改良地盤が左右に動いてもハウスの底板と改良地盤との間がスライドするため、ハウスの動きがわずかである。さらに、床下、側壁および天井を全て発泡樹脂で形成し、殻のような閉構造とすることによって、適度なクッション性と強度により地震の衝撃がハウス全体に分散され、ハウス内の人員や保管物への衝撃を小さくすることができる。
【0203】
図３７は、本発明の水耕栽培システム１の断面図である。発泡樹脂（例えば、発泡スチロール）の分割片で構成されたハウス１が、球体ＳＴで構成された改良地盤ＧＲの上に載置される。この実施形態では、ハウス１は床下、側壁および天井が室内を囲む閉構造であり、改良地盤ＧＲと接触する底部には、底板ＢＰが設けられている。ハウス１を構成する分割片１１００の外部を２ｃｍ程度の厚さの強化モルタル層ＭＲで覆ってもよい。強化モルタル層ＭＲは、例えば、モルタルに炭素繊維を混ぜて衝撃性やひび割れを防止するとともに、発泡樹脂（例えば、発泡スチロール）との接着性をよくするため、ポリアクリル酸エステルやポリメタクリル酸エステル等のアクリル樹脂系の接着剤を混ぜたものとすることができる。【0204】
底板ＢＰは、改良地盤ＧＲとハウス１とがスライド可能となるように構成され、例えばコンクリート型枠用合板を使用することができる。コンクリート型枠用合板は、コンクリートの形枠に使用され、厚さは約６〜９ｍｍである。底板ＢＰの材料としては、これに限らず樹脂製としてもよい。一般的には、床下ＦＬの上部には、コンクリート層が設けられ、この上に床が設けられる。床の下側は、配線、配管の空間にもなる。【0205】
ハウス１の外周を覆う範囲の地面に深さ約５０ｃｍ程度の穴が掘られ、ここに球体ＳＴが配置されて改良地盤が形成される。代表的には、この穴に球体ＳＴが敷き詰められて改良地盤がＧＲが形成される。球体ＳＴは、地震の際の振動を効果的に吸収できる任意の形状および材質であり得る。球体ＳＴは、その上にハウスがスライド可能に載置できるように配置される。球体ＳＴは、好ましくは径が約１５〜３０ｃｍの丸石であり、より好ましくは均一な丸石である。改良地盤ＧＲを構成する球体ＳＴとしては、適度な硬さと弾力のある硬質ゴムの球体を用いることもできる。その径は、約１０〜３０ｃｍ程度が好ましい。【0206】
（他の実施形態）以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【0207】
本発明は、小さなスペースで効率的に水耕栽培を行うことができるシステムを提供するため、植物生産に利用可能である。本発明の水耕栽培システムは培養液の量が少ない点に特徴があるため、特に水が少ない砂漠地域での植物生産に有用である。さらに、そのような水耕栽培システムを断熱効果の高い発泡スチロール製ハウスと組み合わせることにより、植物栽培には適さない環境でも大量の植物を産生することができる。【符号の説明】
【0208】
１ 水耕栽培システム収容ハウス２ 植物
３ 培養液
４ 人工培地
１０ 筐体
１８ 反射板
２０ 水槽
２８ 光透過領域
３０、３５ 植物保持板
３１ 貫通孔
４０ 支持機構
５０ 移動機構
６０ 照射部
７０ 根切カッター
１００、２００、３００、１０００、１０００’ 水耕栽培システム
１００’ 搬入装置
２００’ 搬出装置
３００’ 培養棚
１１００ 分割片