特許 7249530 植物栽培システム、植物栽培方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-23

(45)【発行日】2023-03-31

(54)【発明の名称】植物栽培システム、植物栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20230324BHJP

   A01G 31/06 20060101ALI20230324BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601B

A01G31/00 601A

A01G31/00 613

A01G31/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022018211

(22)【出願日】2022-02-08

【審査請求日】2022-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】110003096

【氏名又は名称】弁理士法人第一テクニカル国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 龍志

(72)【発明者】

【氏名】益田 栄治

(72)【発明者】

【氏名】三松 沙織

(72)【発明者】

【氏名】池 英昭

【審査官】星野 浩一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２９７８０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１１６４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１６８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３３６８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４３７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２６０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／００

Ａ０１Ｇ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

養液を通水して植物を栽培する、上方から見た形状が前記養液の流れる方向に沿って長尺な略長方形状の栽培槽と、
前記養液を貯留する貯留槽と、
前記栽培槽に接続され、前記養液を所定の水位で越流させて前記栽培槽から前記貯留槽に排水する第１排水路と、
前記栽培槽の底部近傍に接続され、前記養液を前記栽培槽から排水する第２排水路と、
前記第２排水路を開閉する弁と、
前記貯留槽又は前記養液の水路に設けられ、前記栽培槽から排水された前記養液に殺菌処理を行う殺菌装置と、
前記殺菌処理が行われた前記養液を前記栽培槽に給水する給水路と、
を有し、
前記給水路は、
前記栽培槽に対し、前記養液の流れる方向における上流側の端部近傍に接続されており、
前記第１排水路は、
前記栽培槽に対し、前記養液の流れる方向における下流側の端部近傍に接続されており、
前記第２排水路は、
前記栽培槽に対し、前記養液の流れる方向において前記第１排水路と同じ接続位置又は当該接続位置よりも前記下流側の位置に接続されている、
植物栽培システム。

【請求項2】

前記第２排水路は、
前記貯留槽に接続され、前記養液を前記栽培槽から前記貯留槽に排水し、
前記殺菌装置は、
前記栽培槽から前記第１排水路及び前記第２排水路を介して排水された前記養液に殺菌処理を行う、
請求項１に記載の植物栽培システム。

【請求項3】

前記貯留槽に貯留された前記養液を前記給水路を介して前記栽培槽に供給するポンプと、
前記ポンプを制御する第１制御装置と、をさらに有し、
前記第１制御装置は、
前記弁の閉塞時に前記養液を前記栽培槽に供給するように前記ポンプを制御するとともに、前記弁の開放時にも前記養液を前記栽培槽に供給するように前記ポンプを制御する、
請求項１又は２に記載の植物栽培システム。

【請求項4】

前記弁の開放時は、前記弁の閉塞時よりも前記栽培槽への前記養液の供給量が増加するように構成されている、
請求項３に記載の植物栽培システム。

【請求項5】

前記第１制御装置は、
前記弁の開放時は、前記弁の閉塞時よりも前記養液の供給量を増加させるように、前記ポンプを制御する、
請求項４に記載の植物栽培システム。

【請求項6】

前記第２排水路は、
前記ポンプによる前記給水路を介した給水能力よりも大きな排水能力を有するように構成されている、
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の植物栽培システム。

【請求項7】

前記給水路と前記第２排水路は、
前記栽培槽において対角に位置する一方側の角及び他方側の角の近傍にそれぞれ接続されている、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の植物栽培システム。

【請求項8】

植物を栽培する、上方から見た形状が養液の流れる方向に沿って長尺な略長方形状の栽培槽に前記養液を通水することと、
前記養液を前記栽培槽の前記養液の流れる方向における上流側の端部近傍に給水することと、
前記栽培槽の前記養液を前記栽培槽の前記養液の流れる方向における下流側の端部近傍において所定の水位で越流させて排水することと、
前記養液の流れる方向において前記養液を越流させて排水する位置と同じ位置又は当該位置よりも前記下流側の位置において前記栽培槽の底部近傍から前記養液を排水することと、
前記栽培槽から排水された前記養液に殺菌処理を行うことと、
前記殺菌処理が行われた前記養液を前記栽培槽に給水することと、
を有する、植物栽培方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、植物栽培システム及び植物栽培方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、給水管及び排水管により養液を順次循環させる養液槽の排水管構造が記載されている。この排水管構造では、排水管は、養液槽の底壁から上方に延出するように設けられて、その上端開口から養液をオーバーフローさせることにより排水し、かつ、底壁近傍に管の内外を貫通する小孔が形成され、その小孔からも排水する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１４５５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術では、小孔から十分な排水ができないため、養液槽の藻類の繁殖を抑制することが難しく、養液中の細菌の増殖を招く可能性があった。

【0005】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、藻類の繁殖を抑制することで養液中の細菌の増殖を抑制することが可能な植物栽培システム及び植物栽培方法を提供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、本発明の一の観点によれば、養液を通水して植物を栽培する栽培槽と、前記養液を貯留する貯留槽と、前記栽培槽に接続され、前記養液を所定の水位で越流させて前記栽培槽から前記貯留槽に排水する第１排水路と、前記栽培槽の底部近傍に接続され、前記養液を前記栽培槽から排水する第２排水路と、前記第２排水路を開閉する弁と、前記貯留槽又は前記養液の水路に設けられ、前記栽培槽から排水された前記養液に殺菌処理を行う殺菌装置と、前記殺菌処理が行われた前記養液を前記栽培槽に給水する給水路と、を有する、植物栽培システムが適用される。

【0007】

また、本発明の別の観点によれば、植物を栽培する栽培槽に養液を通水することと、前記栽培槽の前記養液を所定の水位で越流させて排水することと、前記栽培槽の底部近傍から前記養液を排水することと、前記栽培槽から排水された前記養液に殺菌処理を行うことと、前記殺菌処理が行われた前記養液を前記栽培槽に給水することと、を有する、植物栽培方法が適用される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の植物栽培システム等によれば、藻類の繁殖を抑制することで養液中の細菌の増殖を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る植物栽培システムの全体構成の一例を表す図である。

【図2】植物栽培システムにおける植物の流れの一例を表す図である。

【図3】栽培棚の構成の一例を表す斜視図である。

【図4】栽培棚における植物の流れの方向の一例を表す図である。

【図5】栽培棚の全体構成の一例を表す側面図である。

【図6】移載装置の全体構成の一例を表す斜視図である。

【図7】植物栽培システムの養液の給排水構成の一例を表す説明図である。

【図8】栽培槽の構成の一例をレール、保持具及び植物と共に表す平面図である。

【図9】栽培槽の構成の一例をレール及び保持具と共に表す平面図である。

【図10】栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図11】図１０のＸＩ－ＸＩ断面に相当する断面図である。

【図12】保持具及びレールの構成の一例を表す、図８のＸＩＩ－ＸＩＩ断面に相当する断面図である。

【図13】制御装置により実行される処理手順の一例を表すフローチャートである。

【図14】第２排水路を第１排水路よりも下流側に接続する変形例における栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図15】給水路と第２排水路を栽培槽の対角位置に接続する変形例における栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図16】第２排水路を各水槽部に接続する変形例における栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図17】図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面に相当する断面図である。

【図18】第１排水路、第２排水路、給水路を各水槽部に接続する変形例における栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図19】栽培槽の底部に傾斜部を設ける変形例における栽培槽の下流側プールの構成の一例を表す断面図である。

【図20】栽培槽に第２排水路に向かって窄む壁部を設ける変形例における栽培槽の下流側プールの構成の一例を表す平面図である。

【図21】上流側プールにも第２排水路を設ける変形例における栽培槽の構成の一例を表す平面図である。

【図22】上流側プールにも第２排水路を設ける変形例における植物栽培システムの養液の給排水構成の一例を表す説明図である。

【図23】制御装置のハードウェア構成例を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、植物栽培システムの各構成の説明の便宜上、各図中に示す上下左右前後等の方向を適宜使用する場合があるが、各構成の向きや位置を限定するものではない。

【0011】

＜１．植物栽培システムの全体構成＞
図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システムの全体構成の一例について説明する。なお、図１及び図２では、各部の詳細な構造については図示を省略し、システム全体の構成を模式的に示している。

【0012】

図１及び図２に示すように、植物栽培システム１は、栽培対象である植物３を保持具５で保持し、当該保持具５を栽培棚７において所定の期間をかけて移動させることにより植物３を生育させ、収穫するシステムである。植物３は例えば葉物野菜である。なお、例えば観葉植物等、野菜以外の植物を栽培してもよい。

【0013】

植物栽培システム１は、多数の保持具５と、栽培棚７と、搬入装置９と、移載装置１１と、収穫ロボット１３と、搬出装置１５とを有する。栽培棚７では、植物３を保持した保持具５が所定の期間をかけて移動されることにより、植物３が生育される。なお、植物栽培システム１が有する栽培棚７の数は１つに限るものではなく、複数でもよい。

【0014】

図２に示すように、搬入装置９は、例えば種子が播種されて発芽した状態の植物３を保持する保持具５を、植物栽培システム１に搬入する。搬入装置９は例えばコンベアである。搬入装置９により搬入された保持具５は、栽培棚７の後方に配置された移載装置１１により栽培棚７に移載される。なお、搬入装置９として、例えば無人搬送車（ＡＧＶ）を使用してもよいし、例えば作業者が台車等を用いて搬入してもよい。

【0015】

移載装置１１は、栽培棚７に対して、前方と後方の両側にそれぞれ配置されている。各移載装置１１は、栽培棚７の前後の両端部において、棚部から棚部へと保持具５を移載する。また、栽培棚７の後方に配置された移載装置１１は、上述したように搬入装置９により搬送された保持具５を栽培棚７に移載する。栽培棚７の前方に配置された移載装置１１は、栽培棚７において生育した植物３を保持する保持具５を、収穫ロボット１３に移載する。

【0016】

図１に示すように、収穫ロボット１３は、ハンド１７を備えており、当該ハンド１７により植物３を保持し、容器１９に収容する。容器１９は、例えば番重やコンテナ等である。

【0017】

搬出装置１５は、植物３を収容した容器１９を載置し、植物栽培システム１から搬出する。搬出装置１５は、例えば予め設定されたコースを走行して容器１９を搬送する無人搬送車（ＡＧＶ）である。なお、搬出装置１５として、例えばコンベアを使用してもよいし、例えば作業者が台車等を用いて搬出してもよい。

【0018】

＜２．栽培棚の構成＞
図２乃至図５を参照しつつ、栽培棚７の構成の一例について説明する。

【0019】

図２乃至図５に示すように、栽培棚７には、複数段（例えば８段）の棚部７ａが上下方向に多段に積層されて配置されている。図５に示すように、各棚部７ａには、養液を通水して植物３を栽培する栽培槽２１（図２乃至図４では図示省略）がそれぞれ設置されている。栽培槽２１の上部には、複数のレール２３が前後方向に沿って略水平に延設されている。図３及び図４に概略的に示すように、複数のレール２３は、各棚部７ａにおいて左右方向に並設されており、各レール２３は略平行に配置されている。

【0020】

レール２３（支持具の一例）は、複数の保持具５を長手方向（この例では前後方向）に沿って移動可能に支持する。レール２３は、保持具５が前後方向における一方側から供給されることで、他の支持された複数の保持具５が前後方向における他方側に向けて押し出されてスライド移動するように構成されている。

【0021】

栽培棚７における棚部７ａの段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では例えば８段である場合を一例として説明する。図３及び図４に示すように、説明の便宜上、栽培棚７の棚部７ａの段について適宜、最下段の１段をＡ段、最上段の１段をＢ段、上から２段目～７段目をまとめてＣ段という。Ａ段は１つの棚部７ａを有し、Ｂ段は１つの棚部７ａを有し、Ｃ段は６つの棚部７ａを有する。図４に示す例では、Ａ段の棚部７ａには比較的多数（例えば８つ）のレール２３が設置されている。Ｂ段の棚部７ａには、Ａ段よりも少ない数（例えば６つ）のレール２３が設置されている。Ｃ段の棚部７ａのそれぞれには、Ｂ段よりもさらに少ない数（例えば４つ）のレール２３が設置されている。

【0022】

図５に示すように、栽培棚７の棚部７ａの上方には、植物３に光を当てるための複数の光源２５が設置されている。各光源２５は、各棚部７ａの上方にそれぞれ設けられた支持板２７の下面に、左右方向に沿って延設されている。各光源２５は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。光源２５の種類は特に限定されるものではないが、植物３の光合成を促進するため、例えばＬＥＤや蛍光灯等が使用される。

【0023】

図２及び図４に、栽培棚７の各棚部７ａにおける植物３（保持具５）の移動方向の一例を示す。なお、図４における記号ＳＹ１は、前側から後側への植物３の移動方向を示し、記号ＳＹ２は、反対に後側から前側への植物３の移動方向を示している。図２及び図４に示すように、Ａ段では、各レール２３において植物３が後側から前側へ向けて移動される。Ｂ段では、各レール２３において植物３が前側から後側へ向けて移動される。Ｃ段では、各段とも、各レール２３において植物３が後側から前側へ向けて移動される。

【0024】

栽培棚７の前側に位置する移載装置１１は、Ａ段からＢ段への植物３（保持具５を含む）の移載（移植）と、Ｃ段から収穫ロボット１３への植物３の移載（収穫）を行う。移植時には、移載装置１１は、植物３の上下方向の移動と併せて左右方向の振り分けも行う。また、栽培棚７の後側に位置する移載装置１１は、搬入装置９からＡ段への植物３の移載と、Ｂ段からＣ段への植物３の移載（移植）を行う。移植時には、移載装置１１は、植物３の上下方向の移動と併せて左右方向の振り分けも行う。

【0025】

以上の移動経路において、Ａ段→Ｂ段→Ｃ段の順で移載されるに従って、左右方向におけるレール間隔が次第に広くなる。これにより、植物３全体の大きさが保持具５よりも小さい育苗段階ではレール間隔が最も狭いＡ段で密集して栽培し、その後にレール間隔が段階的に広くなるようにＢ段→Ｃ段の順で移動させることができる。これにより、各植物３が次第に大きく生育する段階に応じてレール間隔を広くできる。その結果、栽培棚７全体の設置面積を植物３の栽培に効率的に利用できる。

【0026】

なお、以上説明した栽培棚７の構成は一例であり、上述の内容に限定されるものではない。例えば、栽培棚７の棚部７ａの数（栽培棚７が支持する栽培槽２１の数）は８以外でもよいし、単数としてもよい。また、複数の棚部７ａは、上下方向に限らず、水平方向に並べて配置されてもよい。

【0027】

＜３．移載装置の構成＞
図６を参照しつつ、移載装置１１の構成の一例について説明する。なお、図６では一例として栽培棚７の前側に配置される移載装置１１を示しているが、後側の移載装置１１についても同様の構成である。図６において、Ｘ軸正の方向が右、Ｘ軸負の方向が左、Ｙ軸正の方向が後、Ｙ軸負の方向が前、Ｚ軸正の方向が上、Ｚ軸負の方向が下に対応する。

【0028】

図６に示すように、移載装置１１は、基台２９と、基台２９上に設置された門型の支持枠３１と、支持枠３１に設けられたアクチュエータ３３と、ハンド３５とを有する。

【0029】

支持枠３１は、基台２９上にＸ軸方向に対向するようにＺ軸方向に沿って設置された一対の支柱３１ａと、一対の支柱３１ａの上端にＸ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁３１ｂとを有する。

【0030】

アクチュエータ３３は、Ｘ軸ユニット３７、Ｚ軸ユニット３９、及びＹ軸ユニット４１を有する。Ｘ軸ユニット３７は、ビーム３７ａと、スライダ３７ｂと、Ｘ軸モータ３７ｃとを有する。ビーム３７ａは、一対の支柱３１ａ間にＸ軸方向に略水平に架設される。スライダ３７ｂは、ビーム３７ａにＸ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘ軸モータ３７ｃは、例えばビーム３７ａの左端に取り付けられ、スライダ３７ｂをＸ軸方向に駆動する。

【0031】

Ｚ軸ユニット３９は、ビーム３９ａと、スライダ３９ｂと、Ｚ軸モータ３９ｃとを有する。ビーム３９ａは、上端が梁３１ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ３７ｂに固定される。スライダ３９ｂは、ビーム３９ａにＺ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｚ軸モータ３９ｃは、例えばビーム３９ａの下端に取り付けられ、スライダ３９ｂをＺ軸方向に駆動する。

【0032】

Ｙ軸ユニット４１は、ビーム４１ａと、スライダ４１ｂと、Ｙ軸モータ４１ｃとを有する。スライダ４１ｂは、スライダ３９ｂに固定される。ビーム４１ａは、スライダ４１ｂによりＹ軸方向に移動自在に支持される。Ｙ軸モータ４１ｃは、例えばビーム４１ａの前端に取り付けられ、ビーム４１ａをＹ軸方向に駆動する。

【0033】

アクチュエータ３３では、Ｘ軸モータ３７ｃによりスライダ３７ｂがＸ軸方向に駆動すると、ビーム３９ａがＸ軸方向に移動し、これに伴ってビーム４１ａがＸ軸方向に移動する。Ｚ軸モータ３９ｃによりスライダ３９ｂがＺ軸方向に駆動すると、これに伴ってビーム４１ａがＺ軸方向に移動する。Ｙ軸モータ４１ｃによりスライダ４１ｂとビーム４１ａとがＹ軸方向に相対的に駆動すると、これに伴ってビーム４１ａがＹ軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ３３は、ビーム４１ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に移動させる。

【0034】

ハンド３５は、アクチュエータ３３のビーム４１ａの後側の先端に取り付けられており、保持具５を把持する。アクチュエータ３３は、ビーム４１ａを３軸方向に移動させることにより、ハンド３５を前後方向（レール２３の長手方向）、左右方向（レール２３の並設方向）、及び、上下方向（棚部７ａの積み重ね方向。高さ方向）の３方向に沿って移動させる。

【0035】

収穫時には、移載装置１１は、生育した植物３を保持した保持具５を、Ｃ段のレール２３から抜き出して収穫ロボット１３に受け渡す。この際、移載装置１１は、ハンド３５でレール２３の端部に位置する保持具５を両側から挟んで把持し、レール２３から抜き出す。移植時には、移載装置１１は、ハンド３５で移動元のレール２３の端部に位置する保持具５を両側から挟んで把持し、レール２３から抜き出す。そして、ハンド３５で把持した保持具５を移動先のレール２３の端部に移動させ、レール２３に挿入する。この際、ハンド３５は、保持具５を把持したままＹ軸方向（前後方向）に１ピッチ分（保持具５の前後方向の長さ分）だけ押し込む。これにより、挿入した保持具５とレール２３上に支持されている複数の保持具５を１ピッチ分スライドさせることができる。このようにして、移載装置１１は、保持具５の挿入先のレール２３上に支持されている複数の保持具５の列全体を搬送方向に移動させる。挿入した後に、ハンド３５が開いて保持具５の把持を解除する。なお、保持具５の移動先のレール２３では、一方側の端部から保持具５が挿入される前に、他方側の端部から保持具５が抜き出されており、他方側の端部に１ピッチ分の隙間が形成されている。

【0036】

＜４．植物栽培システムの養液の給排水構成＞
図７を参照しつつ、植物栽培システム１の養液の給排水構成の一例について説明する。

【0037】

図７に示すように、植物栽培システム１は、栽培槽２１と、貯留槽４３と、第１排水路４５と、第２排水路４７と、排水弁４９と、循環ポンプ５１と、殺菌装置５３と、給水路５５と、給水弁５７と、制御装置５９とを有する。

【0038】

栽培槽２１は、前述のＡ段、Ｂ段、Ｃ段を構成する８つの棚部７ａにそれぞれ設置されている。各栽培槽２１には養液６１が通水されつつ貯留され、レール２３により移動可能に支持された保持具５により保持された植物３が栽培される。

【0039】

貯留槽４３は、栽培槽２１から第１排水路４５及び第２排水路４７を介して排水された養液を貯留する。貯留槽４３は、一時的に養液を貯留することが可能な槽であり、複数の槽が接続されて構成されてもよい。

【0040】

第１排水路４５は、一方側の端部が分岐して各栽培槽２１にそれぞれ接続され、他方側の端部が合流して貯留槽４３に接続されている。第１排水路４５と栽培槽２１との接続箇所は、養液６１を越流させることで栽培槽２１内の水位を所定の高さに維持するように構成されている（後述の図１１参照）。栽培槽２１内の養液６１は、第１排水路４５を介して貯留槽４３に排水される。なお、第１排水路４５の貯留槽４３側を合流させずに、各栽培槽２１と貯留槽４３とを別々の第１排水路４５で接続してもよい。

【0041】

第２排水路４７は、一方側の端部が分岐して各栽培槽２１の底部近傍にそれぞれ接続され、他方側の端部が合流して貯留槽４３に接続されている。栽培槽２１内の養液６１は、排水弁４９の閉塞時には第２排水路４７からは排水されず、排水弁４９の開放時には第２排水路４７を介して貯留槽４３に排水される。第２排水路４７は、循環ポンプ５１による給水路５５を介した給水能力よりも大きな排水能力を有するように構成されてもよい（例えば断面積、長さ、勾配等）。なお、第２排水路４７の貯留槽４３側を合流させずに、各栽培槽２１と貯留槽４３とを別々の第２排水路４７で接続してもよい。また、第２排水路４７の貯留槽４３側は，第１排水路４５を介して（第１排水路４５と合流させて）貯留槽４３に接続するように構成してもよい。第２排水路４７と第１排水路４５を合流させることにより、配管の総延長を短くすることができる。

【0042】

排水弁４９は、分岐された複数の第２排水路４７の各々に対して設けられ、第２排水路４７をそれぞれ開閉する。なお、排水弁４９の開度により排水量が調整されてもよい。排水弁４９の開閉（開度を含む）は、制御装置５９によって制御される。

【0043】

循環ポンプ５１（ポンプの一例）は、貯留槽４３に貯留された養液６１を給水路５５を介して栽培槽２１に供給する。循環ポンプ５１の駆動は、制御装置５９によって制御される。例えばインバータ等を使用して循環ポンプ５１の回転数（養液６１の供給量）を可変に制御してもよい。また、例えば、栽培槽２１毎に複数の循環ポンプ５１が設けられてもよい。その場合、それぞれの循環ポンプ５１の回転数を可変にすることにより、各々の栽培槽２１に供給される養液６１の供給量を調整することができる。

【0044】

殺菌装置５３は、給水路５５（水路の一例）に設けられており、栽培槽２１から第１排水路４５及び第２排水路４７を介して排水された養液６１に殺菌処理を行う。殺菌装置５３は、例えばオゾン、紫外線、触媒、電解水、加熱、薬剤（例えば次亜塩素酸等）等のいずれかを単一的に作用させることで殺菌処理を行ってもよいし、あるいはこれらを複合的に作用させることで殺菌処理を行ってもよい。また殺菌装置５３は、膜（フィルタ）等によって細菌類の除菌・分離を行ってもよい。この場合、細菌類を死滅・不活化させる作用は有しないが、養液６１から除菌・分離する作用を有する。なお、殺菌装置５３が設置される箇所は、給水路５５に限るものではなく、例えば貯留槽４３に設置されて貯留された養液６１に対して殺菌処理を行ってもよい。また、貯留槽４３に殺菌処理用の循環水路を接続し、殺菌装置５３を当該循環水路に設置してもよいし、殺菌装置５３を第１排水路４５又は第２排水路４７の中途部に設置することもできる。殺菌装置５３の動作（例えば殺菌処理の開始又は停止等）は、制御装置５９によって制御される。なお、殺菌装置５３は作業者によって操作されてもよい。

【0045】

給水路５５は、一方側の端部が分岐して各栽培槽２１にそれぞれ接続され、他方側の端部が合流して、殺菌装置５３及び循環ポンプ５１を介して貯留槽４３に接続されている。殺菌装置５３により殺菌処理が行われた養液６１は、給水路５５を介して各栽培槽２１に給水される。なお、養液６１は、給水弁５７が閉塞された栽培槽２１に対しては供給されず、給水弁５７が開放された栽培槽２１に対して供給される。

【0046】

給水弁５７は、分岐された複数の給水路５５の各々に対して設けられ、給水路５５をそれぞれ開閉する。なお、給水弁５７の開度により給水量が調整されてもよい。給水弁５７の開閉（開度を含む）は、制御装置５９によって制御される。

【0047】

制御装置５９（第１制御装置、第２制御装置の一例）は、排水弁４９、循環ポンプ５１、殺菌装置５３、給水弁５７等を制御する。例えば、次のような制御を行う。制御装置５９は、通常時は給水弁５７を開放するとともに排水弁４９を閉塞し、殺菌装置５３をオンとして、循環ポンプ５１を駆動させる。これにより、栽培槽２１に供給された養液６１は栽培槽２１内を通水し、第１排水路４５を介して貯留槽４３に排水され、殺菌処理をされつつ再び栽培槽２１に供給され、循環される。

【0048】

植物栽培システム１では、衛生上の観点から、養液６１中の細菌の増殖を抑制する必要があるため、上記のように養液６１を殺菌しながら循環させる。しかしながら、栽培槽２１から第１排水路４５を介して排水される養液６１は主として上澄み部分となるため、栽培槽２１の底部近傍では養液６１が滞留し易い。このため、藻類が発生する可能性がある。特に、栽培棚７には植物３を生育させるために光源２５が配置されるため、栽培槽２１の光が当たる部分では藻類が繁殖し易い。養液６１中に藻類が繁殖した場合、藻類は殺菌処理で使用される紫外線やオゾン等に対する耐性が細菌類に比べて高いため、殺菌処理では繁殖した藻類を十分に除去できない可能性がある。さらに、藻類が細菌類の住処になると共に、藻類が殺菌作用の阻害要因（例えば、オゾンの消費量の低下や、紫外線透過率の低下等）となることで、殺菌処理の効果が低減し得る。このため、養液６１中の細菌の増殖を十分に抑制できない可能性がある。

【0049】

そこで制御装置５９は、予め設定された所定のタイミングで排水弁４９を開放し、第２排水路４７を介して養液６１の排水を行う。これにより、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を排水することが可能となり、養液６１の淀みを解消できる。その結果、藻類の繁殖を抑制できると共に、細菌類の増殖を抑制することができる。

【0050】

また制御装置５９は、排水弁４９の開放時にも養液６１を栽培槽２１に供給するように循環ポンプ５１を制御する。すなわち、循環ポンプ５１は第２排水路４７からの排水時にも停止せずに駆動を維持する。これにより、第２排水路４７からの排水時にも栽培槽２１への養液６１の供給が継続され、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を押し流すことが可能となり、養液６１の淀みを効果的に解消できる。

【0051】

また制御装置５９は、排水弁４９の開放時に、排水弁４９の閉塞時（通常時）よりも養液６１の供給量を増加させるように、循環ポンプ５１を制御（循環ポンプ５１の回転数を増大）してもよい。この場合、栽培槽２１内を流れる養液６１の流速を通常よりも増加させることができるので、養液６１の淀みを解消する効果をさらに高めることができる。

【0052】

また制御装置５９は、複数の栽培槽２１のそれぞれに対応して設置された排水弁４９を、栽培槽２１ごとに異なるタイミングで開くように制御する。これにより、栽培槽２１ごとに異なるタイミングで第２排水路４７から排水することができるので、一度に複数の栽培槽２１から排水する場合に比べて、貯留槽４３や循環ポンプ５１の容量及び殺菌装置５３の出力等を低減できる。その結果、植物栽培システムの小型化、低コスト化を図ることができる。

【0053】

また制御装置５９は、上記予め設定された所定のタイミングとして、植物栽培システム１の付帯設備が動作するタイミングで、排水弁４９を開くように制御してもよい。「付帯設備」は、例えば移載装置１１や保持具５等である。具体的には、制御装置５９は、移載装置１１の動作により保持具５（植物３）が移動するタイミングで、排水弁４９を開くように制御してもよい。「保持具５が移動するタイミング」は、例えば移植時や収穫時等に、移載装置１１が保持具５をレール２３の端部から取り出したり、移載装置１１が保持具５をレール２３の端部に挿入するタイミングである。保持具５（植物３）が移動すると養液６１に流れが生じ、栽培槽２１内の夾雑物や沈殿物が押し流されるため、上記タイミングで第２排水路４７からの排水を行うことにより、夾雑物や沈殿物を効率良く排出することが可能となる。

【0054】

また制御装置５９は、植物栽培システム１の付帯設備の動作の有無に応じて、排水弁４９を開くタイミングの間隔を変更してもよい。例えば、付帯設備の動作がない場合には一定の時間間隔（例えば１５分おき、３０分おき等）で第２排水路４７からの排水を行い、付帯設備の動作がある場合には、上述のようにその動作タイミングに合わせて排水を行ってもよい。このようにすることで、養液６１の水質を良好に維持することができ、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0055】

また、例えば栽培槽２１、第１排水路４５、又は貯留槽４３等に養液６１の水質を計測する水質計を設置しておき、制御装置５９は、上記予め設定された所定のタイミングとして、上記水質の計測値に基づくタイミングで排水弁４９を開くように制御してもよい。例えば濁度、紫外線透過率、電気伝導率、ＰＨ（水素イオン濃度）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＤＯ（溶存酸素）、ＳＳ（浮遊物質・懸濁物質）等を計測し、それらの計測値が所定のしきい値を上回った場合（または下回った場合）に排水弁４９を開放してもよい。

【0056】

＜５．栽培槽の構成＞
図８～図１１を参照しつつ、栽培槽２１の構成の一例について説明する。図８は栽培槽２１の構成の一例をレール２３、保持具５及び植物３と共に表す平面図、図９は栽培槽２１の構成の一例をレール２３及び保持具５と共に表す平面図、図１０は栽培槽２１の構成の一例を表す平面図である。また、図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ断面に相当する断面図である。なお、図８～図１０では一例として４本のレール２３（水槽部）を備えたＣ段の栽培槽２１の構成を図示しているが、Ａ段及びＢ段の栽培槽２１もレール２３（水槽部）の本数が異なる以外は同様の構成である。

【0057】

図１０に示すように、栽培槽２１は、上流側プール６５と、下流側プール６７と、複数の水槽部６９とを有する。上流側プール６５は、上方から見た形状が例えば略長方形状に形成された、上部が開放された水槽である。上流側プール６５の底部６５ａには、底部６５ａを貫通し、当該底部６５ａから上方に向けて所定の長さだけ延出する円筒状のパイプ７１が設けられている。パイプ７１は、例えば上流側プール６５の左右方向における略中心位置で、後側の端部近傍に設けられている。パイプ７１の下部には給水路５５の一方側の端部が接続されており、パイプ７１から養液６１が供給される。上記構成により、給水路５５は栽培槽２１の後方側の端部近傍（一方側の端部近傍の一例）に接続される。

【0058】

なお、給水路５５の栽培槽２１への接続形態は、上記に限定されるものではない。例えば、給水路５５は上流側プール６５の底部６５ａに形成された開口に接続されてもよいし、上流側プール６５の壁部に接続されてもよい。また、上流側プール６５の上部に給水路５５の配管を敷設し、上部から養液６１を供給してもよい。

【0059】

下流側プール６７は、上方から見た形状が例えば略長方形状に形成された、上部が開放された水槽である。図１１に示すように、下流側プール６７の底部６７ａには、底部６７ａを貫通し、当該底部６７ａから上方に向けて所定の長さだけ延出する円筒状のパイプ６３が設けられている。パイプ６３は、例えば下流側プール６７の左右方向における略中心位置よりも右寄りの位置で前側の端部近傍に設けられている。パイプ６３の下部には第１排水路４５の一方側の端部が接続されており、栽培槽２１内の養液６１は、パイプ６３の上端開口６３ａを越流することで、所定の水位が維持されつつ第１排水路４５に流出し、栽培槽２１から貯留槽４３に排水される。上記構成により、第１排水路４５は栽培槽２１の前方側の端部近傍（他方側の端部近傍の一例）に接続される。

【0060】

なお、第１排水路４５の下流側プール６７への接続形態（越流部の構造）は、上記に限定されるものではない。例えば、下流側プール６７の壁部６７ｃの一部を切り欠く等により堰部を形成し、当該堰部を越流した養液６１を第１排水路４５に流入させる構造としてもよい。

【0061】

また、下流側プール６７の底部６７ａには開口６７ｂが形成されている。開口６７ｂは、例えば下流側プール６７の左右方向における略中心位置よりも左寄りの位置で前側の端部近傍に、パイプ６３と左右方向に所定の間隔を空けて並列するように、設けられている。開口６７ｂの下部には第２排水路４７の一方側の端部が接続されており、栽培槽２１内の養液６１は、排水弁４９が開放された場合には、第２排水路４７を介して栽培槽２１から貯留槽４３に排水される。上記構成により、第２排水路４７は、栽培槽２１の中央部よりも前方側（他方側の一例）の位置に接続される。なお、第２排水路４７が栽培槽２１に接続される箇所は、底部６７ａに限るものではなく、例えば下流側プール６７の壁部６７ｃの下端等、底部近傍であればよい。

【0062】

複数の水槽部６９は、左右方向に並列に配置されており、上流側プール６５と下流側プール６７とを接続する。各水槽部６９は、植物３の移動方向（この例では前後方向）に沿って延び、各々が区画されている。各水槽部６９は、上方から見た形状が例えば長尺な長方形状に形成された、上部が開放された水槽であり、両端が上流側プール６５と下流側プール６７とに連通している。水槽部６９内には、養液６１が上流側プール６５から下流側プール６７に向けて矢印７３方向に通水される。つまり、栽培槽２１において後側は養液６１の流れ方向の上流側、前側は養液６１の流れ方向の下流側となる。水槽部６９は、レール２３と同数設置される。すなわち、Ａ段の栽培槽２１には例えば８つの水槽部６９が設けられ、Ｂ段の栽培槽２１には例えば６つの水槽部６９が設けられ、Ｃ段の栽培槽２１には例えば４つの水槽部６９が設けられている。

【0063】

図９に示すように、各水槽部６９の上部にはレール２３が設置され、複数の保持具５が前後方向に沿って移動可能に支持されている。図８及び図９に示すように、保持具５は植物３を１株ずつ保持する。なお、植物栽培システム１では、植物３の生育状況に応じて保持具５の間に１又は複数のスペーサが挿入されることで、保持具５の前後方向の間隔が調整される。図８及び図９に示す例では、スペーサとして例えば保持具５と共通の部品、すなわち植物３を保持していない空の状態の保持具５が、植物３を保持する保持具５の間に１つずつ挿入されている。上記構成により、第２排水路４７は、栽培槽２１においてレール２３が敷設される領域（植物３が保持される領域の一例）よりも前方側（他方側の一例）の位置に接続される。

【0064】

＜６．保持具、レールの構成＞
図１２を参照しつつ、保持具５及びレール２３の構成の一例について説明する。なお、図１２は図８のＸＩＩ－ＸＩＩ断面に相当する断面図である。

【0065】

図１２に示すように、保持具５は植物３を１株ごとに保持する。つまり、保持具５と植物３の株は１対１の関係である。なお、ここでいう「１株」とは、単一の種子から生育される１つの個体をいう。例えば図１２に示す植物３のように、複数（単一でもよい）の葉部３ｂが１本の茎部３ａによって支持されることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。また、例えば茎部３ａが分岐等により複数ある場合でも、その根部３ｃがつながることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。

【0066】

保持具５は、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。したがって、保持具５は前後方向（つまり移動方向）において正逆両方向で使用できる方向互換性を有する。保持具５は、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されており、保持具５を支持するレール２３に対してスライド可能に構成されている。

【0067】

保持具５は、本体部７５、保持筒部７７、穴部７９、及びガイド板部８１を有する。本体部７５のうち左右方向両側の縁部は、移載装置１１のハンド３５により把持される。保持筒部７７は、本体部７５の中心位置に形成されており、上下方向に貫通した穴部７９を有する。ガイド板部８１は、本体部７５の上面から上方に突出した一対の平板形状部であり、穴部７９の上端開口部を挟んだ左右方向の２箇所に並設されている。なお、保持具５は一体成形に限らず、複数の部品で構成されてもよい。

【0068】

図１２に示すように、レール２３は水槽部６９の上部に設けられている。レール２３と水槽部６９とは、例えば摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されている。なお、レール２３と水槽部６９は別々の部品で構成されてもよい。レール２３は、前後方向に延設された左右一対の上レール板２３ａと、上レール板２３ａの下方位置で前後方向に延設された左右一対の下レール板２３ｂとを有する。上レール板２３ａと下レール板２３ｂとの間の空間８５に、保持具５の本体部７５が収容される。一対の上レール板２３ａの間には、保持具５のガイド板部８１が収容される。

【0069】

水槽部６９は、前後方向に延設された一対の側壁部６９ａと、一対の側壁部６９ａの下端に亘るように前後方向に延設された底壁部６９ｂとを有する。水槽部６９は、全体が上方を開放した断面略Ｕ字状の長尺の水槽であり、内部に養液６１が貯留される。

【0070】

保持具５の穴部７９には培地８７が充填され、培地８７に播種された種から生育した植物３の茎部３ａを保持する。植物３は、穴部７９の下端開口部を介して根部３ｃを水槽部６９内の養液６１に浸しつつ、穴部７９の上端開口部を介して葉部３ｂをレール２３の上方に膨出させて成長する。培地８７としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、スポンジ、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。

【0071】

＜７．制御装置の処理手順＞
図１３を参照しつつ、制御装置５９により実行される処理手順（植物栽培方法）の一例について説明する。

【0072】

ステップＳ１０では、制御装置５９は、排水弁４９を閉塞すると共に、給水弁５７を開放する。この際、植物栽培システム１の全部の栽培槽２１に対応する排水弁４９及び給水弁５７を開閉させてもよいし、養液６１の通水対象となる栽培槽２１が一部である場合には、当該一部の栽培槽２１に対応する排水弁４９及び給水弁５７のみを開閉させてもよい。

【0073】

ステップＳ２０では、制御装置５９は、循環ポンプ５１を駆動し、貯留槽４３に貯留された養液６１を給水路５５を介して栽培槽２１に供給する。これにより、養液６１は栽培槽２１に貯留され、所定の水位に到達すると第１排水路４５を介して貯留槽４３に排水され、循環される。

【0074】

ステップＳ３０では、制御装置５９は、殺菌装置５３による殺菌処理を開始する。なお、殺菌装置５３が作業者によって操作される場合には、本ステップＳ３０は不要である。

【0075】

ステップＳ４０では、制御装置５９は、複数の栽培槽２１のそれぞれに対して設けられた排水弁４９のいずれかを開放する所定のタイミングとなったか否かを判定する。前述のように、所定のタイミングは、例えば植物栽培システム１の付帯設備が動作するタイミングでもよいし、一定の時間間隔（例えば１５分おき、３０分おき等）等でもよい。なお、所定のタイミングは、栽培槽２１ごとに異なるタイミングとなるように設定されている。所定のタイミングとなるまで本ステップを繰り返し（ステップＳ４０：ＮＯ）、所定のタイミングとなった場合には（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、次のステップＳ５０に移る。

【0076】

ステップＳ５０では、制御装置５９は、所定のタイミングとなった排水弁４９を所定時間だけ開放する。これにより、栽培槽２１の養液６１は第２排水路４７を介して貯留槽４３に排水される。所定時間は、例えば栽培槽２１の容積と第２排水路４７の排水能力に基づいて貯留された養液６１の全量が排水される時間等として、予め設定されている。

【0077】

ステップＳ６０では、制御装置５９は、植物栽培システム１を停止するか否かを判定する。例えば、システムのメンテナンスを行う場合等、作業者により停止操作がなされた場合には（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、本フローを終了する。一方、停止操作がなされていない場合には（ステップＳ６０：ＮＯ）、上記ステップＳ４０に戻り、ステップＳ４０～ステップＳ６０を繰り返す。

【0078】

以上説明した処理手順は一例であって、上記手順の少なくとも一部を削除又は変更してもよいし、上記以外の手順を追加してもよい。また、上記手順の少なくとも一部の順番を変更してもよいし、複数の手順が単一の手順にまとめられてもよい。

【0079】

＜８．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の植物栽培システム１は、養液６１を通水して植物３を栽培する栽培槽２１と、養液６１を貯留する貯留槽４３と、栽培槽２１に接続され、養液６１を所定の水位で越流させて栽培槽２１から貯留槽４３に排水する第１排水路４５と、栽培槽２１の底部近傍に接続され、養液６１を栽培槽２１から排水する第２排水路４７と、第２排水路４７を開閉する排水弁４９と、養液６１の給水路５５に設けられ、栽培槽２１から排水された養液６１に殺菌処理を行う殺菌装置５３と、殺菌処理が行われた養液６１を栽培槽２１に給水する給水路５５と、を有する。

【0080】

植物栽培システム１では、衛生上の観点から、養液６１中の細菌の増殖を抑制する必要があるため、養液６１を殺菌しながら循環させる。しかしながら、栽培槽２１から第１排水路４５を介して排水される養液６１は主として上澄み部分となるため、栽培槽２１の底部近傍では養液６１が滞留し易い。滞留により養液６１中に藻類が繁殖した場合、藻類は一般に殺菌処理で使用される紫外線やオゾンに対する耐性が細菌類に比べて高いため、殺菌処理では繁殖した藻類を十分に除去できない可能性がある。さらに、藻類が細菌類の住処になると共に、藻類が殺菌作用の阻害要因（例えば、オゾンの消費量の低下や、紫外線透過率の低下等）となることで、殺菌処理の効果が低減し得る。このため、養液中の細菌の増殖を十分に抑制できない可能性がある。

【0081】

本実施形態では、栽培槽２１の底部に、排水弁４９により開閉される第２排水路４７が接続される。排水弁４９を開放することにより、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を排水することができる。このようにすることで、栽培槽２１における養液６１の淀みを解消でき、殺菌処理に対する耐性が比較的高い藻類の繁殖を抑制できる。藻類の繁殖を抑制できる結果、殺菌装置５３による殺菌処理の効果が高まり、細菌類の増殖を抑制することができる。

【0082】

また本実施形態において、第２排水路４７は、貯留槽４３に接続され、養液６１を栽培槽２１から貯留槽４３に排水してもよく、その場合には、殺菌装置５３は、栽培槽２１から第１排水路４５及び第２排水路４７を介して排水された養液６１に殺菌処理を行ってもよい。

【0083】

この場合、第２排水路４７から排水する養液６１を系外に排出することなく殺菌処理して循環させることが可能となり、新たな養液６１を供給する量を節減する（養液６１の廃棄量を低減する）ことができる。したがって、養液６１に関するコストの節約や環境負荷への懸念抑制に寄与できる。

【0084】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、貯留槽４３に貯留された養液６１を給水路５５を介して栽培槽２１に供給する循環ポンプ５１と、循環ポンプ５１を制御する制御装置５９と、をさらに有してもよく、その場合には、制御装置５９は、排水弁４９の閉塞時に養液６１を栽培槽２１に供給するように循環ポンプ５１を制御するとともに、排水弁４９の開放時にも養液６１を栽培槽２１に供給するように循環ポンプ５１を制御してもよい。

【0085】

本実施形態では、排水弁４９の閉塞時には栽培槽２１から第１排水路４５のみを介して排水が行われ、貯留槽４３に貯留された養液６１が循環ポンプ５１により栽培槽２１に供給されて、養液６１が循環される。そして、排水弁４９が開放されて第２排水路４７を介して排水が行われる際にも、循環ポンプ５１の駆動が維持されて栽培槽２１への養液６１の供給が継続される。これにより、第２排水路４７からの排水時に栽培槽２１への養液６１の給水を停止する場合に比べて、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を押し流すことが可能となり、養液６１の淀みを解消する効果を高めることができる。また、給水量と排水量を調整することにより、排水弁４９を常時開放した状態とし、養液６１を第１排水路４５及び第２排水路４７の両方から常に排水しながら水位を一定に保つことも可能となる。この場合、栽培槽２１内の養液６１の全体を常に入れ替えつつ循環させることができるので、淀みの発生を防止でき、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果をさらに高めることができる。

【0086】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、排水弁４９の開放時は、排水弁４９の閉塞時よりも養液６１の供給量が増加するように構成されてもよい。例えば、制御装置５９は、排水弁４９の開放時は、排水弁４９の閉塞時よりも養液６１の供給量を増加させるように、循環ポンプ５１を制御してもよい。

【0087】

この場合、第２排水路４７を介して排水を行う際に、栽培槽２１内を流れる養液６１の流速を通常よりも増加させることができるので、養液６１の淀みを解消する効果をさらに高めることができる。

【0088】

また本実施形態において、第２排水路４７は、循環ポンプ５１による給水路５５を介した給水能力よりも大きな排水能力を有するように構成されてもよい。

【0089】

この場合、第２排水路４７を介して排水を行う際に、循環ポンプ５１を停止せずに栽培槽２１への養液６１の供給を継続した状態でも、栽培槽２１の水位を徐々に低下させて養液６１の全部を排出することができる。養液６１の供給を継続しながら栽培槽２１内を空にすることができるので、底部に溜まった夾雑物等を洗い流して栽培槽２１内を綺麗に洗浄することが可能となる。

【0090】

また本実施形態において、給水路５５は、栽培槽２１の一方側（例えば後側）の端部近傍に接続されてもよく、第１排水路４５は、栽培槽２１の他方側（例えば前側）の端部近傍に接続されてもよく、第２排水路４７は、栽培槽２１の中央部よりも他方側（例えば前側）の位置に接続されてもよい。

【0091】

栽培槽２１内の養液６１の淀みは、養液６１の流れ方向の上流側よりも下流側に生じやすい。本実施形態では、栽培槽２１に供給された養液６１は一方側（例えば後側）から他方側（例えば前側）に向けて流れ、第１排水路４５から排水される。第２排水路４７を栽培槽２１の中央部よりも他方側（例えば前側）に接続することにより、養液６１の流れ方向の下流側の位置において、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を排水することができる。これにより、養液６１の淀みを効果的に解消できる。

【0092】

また本実施形態において、第２排水路４７は、栽培槽２１において植物３が保持される領域よりも他方側（例えば前側）の位置に接続されてもよい。

【0093】

栽培槽２１の植物３が保持される領域では、例えば植物３の根や葉の一部等が養液６１に沈む等により、夾雑物が発生し易い。このため、当該領域の下流側では養液６１の流れで運ばれた夾雑物が沈殿し易い。本実施形態では、栽培槽２１の植物３が保持される領域の下流側の位置において、栽培槽２１の底部近傍の養液６１を排水することができる。これにより、沈殿物を効果的に排出することが可能となり、養液６１の水質を向上できる。

【0094】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、複数の栽培槽２１を支持する栽培棚７をさらに有してもよく、その場合には、第２排水路４７は、複数の栽培槽２１の各々に対して接続され、排水弁４９は、複数の第２排水路４７の各々に対して設けられてもよい。

【0095】

この場合、例えば栽培槽２１ごとに時間差を設けて養液６１を排水することが可能となるので、貯留槽４３の容量を低減することができる。

【0096】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、排水弁４９の開閉を制御する制御装置５９をさらに有してもよく、その場合には、制御装置５９は、排水弁４９を、通常時は閉じておき、予め設定された所定のタイミングで開くように制御してもよい。

【0097】

この場合、通常時は第２排水路４７からの排水は行わず、例えば夾雑物を排出できる確率が高いときに第２排水路４７からの排水を行うように、排水弁４９の開放タイミングを調整することができる。これにより、養液６１の水質を向上でき、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0098】

また本実施形態において、制御装置５９は、排水弁４９を、栽培槽１２ごとに異なるタイミングで開くように制御してもよい。

【0099】

例えば複数の栽培槽２１の養液６１を一度に排水して貯留槽４３に貯留する場合、必要な容量が増大し、貯留槽４３の大型化を招く。本実施形態では、栽培槽２１ごとに異なるタイミングで排水することができるので、貯留槽４３や循環ポンプ５１の容量及び殺菌装置５３の出力等を低減できる。その結果、植物栽培システム１を小型化、省コスト化できる。

【0100】

また本実施形態において、制御装置５９は、排水弁４９を、植物栽培システム１の付帯設備が動作するタイミングで開くように制御してもよい。

【0101】

植物栽培システム１において付帯設備が動作する際には、栽培槽２１において植物３が移動する。植物３が移動すると養液６１に流れが生じ、栽培槽２１内の夾雑物や沈殿物が押し流されて、第２排水路４７から排出できる可能性が高まる。本実施形態では、付帯設備が動作するタイミングで第２排水路４７からの排水を行うので、夾雑物や沈殿物を効率良く排出できる。したがって、養液６１の水質を向上でき、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0102】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、植物３を保持する複数の保持具５と、栽培槽２１の上部に設けられ、複数の保持具５を移動可能に支持するレール２３と、をさらに有してもよく、その場合には、制御装置５９は、排水弁４９を、保持具５が移動するタイミングで開くように制御してもよい。

【0103】

保持具５が移動すると、植物３の根が浸かっている養液６１に流れが生じ、栽培槽２１の水槽部６９内の夾雑物や沈殿物が下流側プール６７に押し流されて、第２排水路４７から排出できる可能性が高まる。本実施形態では、保持具５が移動するタイミングで第２排水路４７からの排水を行うので、夾雑物や沈殿物を効率良く排出できる。したがって、養液６１の水質を向上でき、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0104】

また本実施形態において、植物栽培システム１は、保持具５をレール２３の端部から取り出し、他のレール２３に移載する移載装置１１をさらに有してもよく、その場合には、制御装置５９は、排水弁４９を、移載装置１１が保持具５をレール２３から取り出すタイミングで開くように制御してもよい。

【0105】

保持具５がレール２３の端部から取り出されると、水槽部６９内の夾雑物や沈殿物が下流側プール６７に押し出されて、第２排水路４７から排出できる可能性が高まる。本実施形態では、移載装置１１が保持具５をレール２３から取り出すタイミングで第２排水路４７からの排水を行うので、夾雑物や沈殿物を効率良く排出できる。したがって、養液６１の水質を向上でき、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0106】

また本実施形態において、制御装置５９は、付帯設備の動作の有無に応じて、排水弁４９を開くタイミングの間隔を変更してもよい。

【0107】

この場合、例えば付帯設備の動作がない場合には一定の時間間隔で第２排水路４７からの排水を行い、付帯設備の動作がある場合にはその動作タイミングに合わせて排水を行うことができる。このようにすることで、養液６１の水質を良好に維持することができ、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果を高めることができる。

【0108】

＜９．変形例＞
開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

【0109】

（９－１．第２排水路を第１排水路よりも下流側に接続する場合）
例えば、第２排水路４７を第１排水路４５よりも下流側の位置において栽培槽２１に接続してもよい。

【0110】

図１４に、本変形例における栽培槽２１の構成の一例を示す。図１４に示すように、下流側プール６７の底部６７ａの例えば左右方向且つ前後方向における略中心位置にはパイプ６３が設けられており、下流側プール６７の左右方向における略中心位置で前側の端部近傍には開口６７ｂが形成されている。すなわち、開口６７ｂはパイプ６３の下流側（この例では前側。他方側の一例）に設けられている。パイプ６３の下部には第１排水路４５が接続され、開口６７ｂには第２排水路４７が接続されている。

【0111】

本変形例によれば、第１排水路４５の接続位置よりもさらに下流側の位置の底部で第２排水路４７を介して養液６１を排水するので、栽培槽２１の全体について養液６１を排水し易くすることができる。これにより、淀みの解消効果をさらに高めることができる。

【0112】

（９－２．給水路と第２排水路を栽培槽の対角位置に接続する場合）
例えば、給水路５５と第２排水路４７とを、栽培槽２１において対角に位置する一方側の角及び他方側の角の近傍にそれぞれ接続してもよい。

【0113】

図１５に、本変形例における栽培槽２１の構成の一例を示す。図１５に示すように、栽培槽２１は長方形状の上流側プール６５と長方形状の下流側プール６７とが複数の水槽部６９により接続された構成となっており、全体として概略長方形状に形成されている。上流側プール６５の例えば左後側の角部（一方側の角の一例）の近傍には、パイプ７１が設けられている。パイプ７１には給水路５５が接続されている。下流側プール６７の例えば右前側の角部（他方側の角の一例）の近傍には、開口６７ｂが形成されている。開口６７ｂには第２排水路４７が接続されている。第１排水路４５が接続されるパイプ６３の設置位置は特に限定されるものではないが、例えば下流側プール６７の略中心位置に設けられている。

【0114】

本変形例によれば、栽培槽２１における対角位置の一方側の角の近傍で養液６１を供給し、対角位置の他方側の角の近傍の底部で養液６１を排水するので、栽培槽２１の全体に対して養液６１を押し流すことができる。これにより、淀みの解消効果をさらに高めることができる。

【0115】

（９－３．第２排水路を各水槽部に接続する場合）
上記実施形態では、栽培槽２１を、上流側プール６５と下流側プール６７とが複数の水槽部６９により接続された構成とし、下流側プール６７に第１排水路４５と第２排水路４７を接続する構成としたが、栽培槽２１の構成は上記に限られない。例えば、下流側プール６７を設置せずに、複数の水槽部６９の各々に第２排水路４７を接続した構成としてもよい。

【0116】

図１６及び図１７に、本変形例における栽培槽２１Ａの構成の一例を示す。図１６は栽培槽２１Ａの全体構成の一例を表す平面図であり、図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面に相当する断面図である。なお、図１６及び図１７では一例として４本の水槽部６９を備えたＣ段の栽培槽２１Ａの構成を図示しているが、Ａ段及びＢ段の栽培槽２１Ａも水槽部６９の本数が異なる以外は同様の構成としてもよい。

【0117】

図１６に示すように、栽培槽２１Ａは、上流側プール６５と、複数の水槽部６９と、樋８９とを有する。図１６及び図１７に示すように、各水槽部６９の下流側（この例では前側）の端部には、堰部９１がそれぞれ形成されている。水槽部６９内の養液６１は、堰部９１の上端を越流することで、所定の水位が維持されつつ樋８９に流出する。樋８９は、上部が開放された半円筒状の部材であり、下端部（図示省略）が第１排水路４５に接続されている。樋８９に流出した養液６１は、第１排水路４５を介して貯留槽４３に排水される。

【0118】

各水槽部６９の下流側端部の近傍には、例えば左右方向に拡幅された堰き止め部９３が設けられている。堰き止め部９３では、堰部９１により堰き止められた養液６１が滞留する。レール２３は、水槽部６９の後方側端部から堰き止め部９３の後側までの領域に設置されており、堰き止め部９３の上方は開放されている。図１７に示すように、堰き止め部９３の底部９３ａには開口９３ｂが形成されており、開口９３ｂの下部には第２排水路４７の一方側の端部が接続されている。これにより、第２排水路４７は複数の水槽部６９の各々に対して接続される。また、排水弁４９は複数の第２排水路４７の各々に対して設けられている。各水槽部６９内の養液６１は、排水弁４９が開放することで、第２排水路４７を介して貯留槽４３に排水される。

【0119】

本変形例によれば、各水槽部６９を下流側で合流させる下流側プールを栽培槽から省略できるので、栽培槽２１Ａを小型化できる。したがって、植物栽培システム１を小型化できる。また、水槽部６９ごとに養液６１を排水することができるので、例えば栽培槽２１Ａのうち汚れのひどい水槽部６９のみを排水する等、局所的な排水が可能となる。また、例えば水槽部６９ごとに時間差を設けて養液６１を排水することにより、貯留槽４３の容量をさらに低減することができる。

【0120】

（９－４．第１排水路、第２排水路、給水路を各水槽部に接続する場合）
例えば、上流側プール６５及び下流側プール６７の両方を設置せずに、複数の水槽部６９の各々に第１排水路４５、第２排水路４７、及び給水路５５を接続した構成としてもよい。

【0121】

図１８に、本変形例における栽培槽２１Ｂの構成の一例を示す。図１８に示すように、栽培槽２１Ｂは、複数の水槽部６９を有する。各水槽部６９の上流側（この例では後側）の端部には、例えば左右方向に拡幅された給水部９９がそれぞれ設けられている。給水部９９には、給水路５５の一方側の端部が接続された円筒状のパイプ７１が設けられており、パイプ７１から養液６１が供給される。

【0122】

各水槽部６９の下流側（この例では前側）の端部には、例えば左右方向に拡幅された堰き止め部９３がそれぞれ設けられている。堰き止め部９３では養液６１が滞留する。レール２３は、給水部９９の前側から堰き止め部９３の後側までの領域に設置されており、給水部９９及び堰き止め部９３の上方は開放されている。堰き止め部９３の底部９３ａには開口９３ｂが形成されており、開口９３ｂの下部には第２排水路４７の一方側の端部が接続されている。また、堰き止め部９３には、第１排水路４５が接続されるパイプ６３が設けられている。これにより、水槽部６９内の養液６１は、パイプ６３の上端開口６３ａを越流することで、所定の水位が維持されつつ第１排水路４５に流出し、水槽部６９から貯留槽４３に排水される。排水弁４９は、各堰き止め部９３に接続された第２排水路４７の各々に対して設けられている。各水槽部６９内の養液６１は、排水弁４９が開放することで、第２排水路４７を介して貯留槽４３に排水される。

【0123】

本変形例によれば、上流側プール及び下流側プールの両方を栽培槽から省略できるので、栽培槽２１Ｂを小型化できる。したがって、植物栽培システム１を小型化できる。また、水槽部６９ごとに養液６１を供給又は排水することができるので、例えば栽培槽２１Ｂのうち必要な水槽部６９のみに養液６１を給水したり、汚れのひどい水槽部６９のみを排水する等、局所的な給排水が可能となる。

【0124】

（９－５．栽培槽の底部に傾斜部を設ける場合）
例えば、栽培槽２１の底部に傾斜部を設け、第２排水路４７を傾斜部の最も下方となる位置に接続してもよい。

【0125】

図１９に、本変形例における栽培槽２１の下流側プール６７の構成の一例を示す。なお、図１９では第１排水路４５及び第１排水路４５が接続されるパイプ６３の図示は省略している。図１９に示すように、下流側プール６７の底部６７ａは、例えば左右方向の中心側に向かって高さが低くなる傾斜部６７ｄを有している。底部６７ａの左右方向の略中央位置には、開口６７ｂが形成されている。開口６７ｂには第２排水路４７が接続されている。このような構成により、第２排水路４７は傾斜部６７ｄの最も下方となる位置に接続されている。

【0126】

本変形例によれば、養液６１が重力により自然に第２排水路４７に向けて流れるので、第２排水路４７を介して効率良く養液を排水することができる。また、栽培槽２１の底部に沈殿しやすい藻類や夾雑物等を効果的に集め、養液６１とともに排水できる。

【0127】

（９－６．栽培槽に第２排水路に向かって窄む形状の壁部を設ける場合）
例えば、栽培槽２１に、第２排水路４７の接続箇所に向かって窄む形状の壁部を設けてもよい。

【0128】

図２０に、本変形例における栽培槽２１の下流側プール６７の構成の一例を示す。図２０に示すように、下流側プール６７は、第２排水路４７の接続位置である開口６７ｂに向かって養液６１の流路が狭くなるように形成された壁部６７ｃを有する。なお、壁部６７ｃの形状は、図２０に示す略三角形状に限るものではなく、例えば台形状や円弧状等、開口６７ｂに向かって流路が狭くなる形状であればよい。

【0129】

本変形例によれば、養液６１の流れを第２排水路４７に誘導することができるので、第２排水路４７を介して効率良く養液６１を排水することができる。また、養液６１の流速を早めることで淀みの解消効果をさらに高めることができる。また、栽培槽２１の底部に沈殿しやすい藻類や夾雑物等を効果的に集め、養液６１とともに排水できる。

【0130】

（９－７．上流側プールにも排水路を設ける場合）
上記実施形態では、栽培槽２１の下流側プール６７に第１排水路４５及び第２排水路４７を接続する構成としたが、下流側プール６７に加えて上流側プール６５にも排水路を接続してもよい。

【0131】

図２１に、本変形例における栽培槽２１の構成の一例を示す。図２１に示すように、上流側プール６５の底部６５ａの例えば前側の端部近傍における左右方向の略中心位置には、開口６５ｂが形成されている。開口６５ｂの下部には、第３排水路９５（後述の図２２参照）の一方側の端部が接続されている。上記構成により、第３排水路９５は、栽培槽２１においてレール２３が敷設される領域（植物３が保持される領域の一例）よりも後方側（一方側の一例）の位置に接続される。なお、第３排水路９５が上流側プール６５に接続される箇所は、底部６５ａに限るものではなく、例えば上流側プール６５の壁部の下端等、底部近傍であればよい。栽培槽２１のその他の構成は、前述の実施形態（図１０）と同様であるため説明を省略する。

【0132】

図２２に、本変形例における植物栽培システム１の養液の給排水構成の一例を示す。図２２に示すように、第３排水路９５は、一方側の端部が分岐して各栽培槽２１の上流側の底部近傍にそれぞれ接続され、他方側の端部が合流して貯留槽４３に接続されている。栽培槽２１（特に上流側プール６５）内の養液６１は、排水弁９７の閉塞時には第３排水路９５からは排水されず、排水弁９７の開放時には第３排水路９５を介して貯留槽４３に排水される。なお、第３排水路９５の貯留槽４３側を合流させずに、各栽培槽２１と貯留槽４３とを別々の第３排水路９５で接続してもよい。排水弁９７は、分岐された複数の第３排水路９５の各々に対して設けられ、第３排水路９５をそれぞれ開閉する。なお、排水弁９７の開度により排水量が調整されてもよい。排水弁９７の開閉（開度を含む）は、制御装置５９によって制御される。

【0133】

本変形例によれば、植物３が保持される領域の下流側において養液６１を栽培槽２１の底部から排水するのに加えて、植物３が保持される領域の上流側においても養液６１を栽培槽２１の底部から排水することができる。これにより、栽培槽２１の上流側で発生した夾雑物や沈殿物等についても排出することが可能となり、藻類の繁殖や細菌類の増殖の抑制効果をさらに高めることができる。

【0134】

（９－７．その他）
以上では、第２排水路４７からの排水を貯留槽４３に貯留し、循環させる場合について説明したが、例えば第１排水路４５からの排水のみを貯留槽４３に貯留して循環させ、第２排水路４７からの排水については、植物栽培システム１の系外に排出してもよい。あるいは、第２排水路４７からの排水の行先を貯留槽４３又は系外のいずれかに切り替え可能としてもよい。このようにすることで、第１排水路４５からの排水に比べて比較的汚れた排水である第２排水路４７からの排水を系外に排出できるので、養液６１の水質をより向上できる。

【0135】

また、通常は養液６１の循環を行わずに栽培槽２１に貯留しておき、必要な場合に排水弁４９を開放して第２排水路４７を介して貯留槽４３に排水してもよい。

【0136】

また以上では、植物３を保持具５で保持し、栽培槽２１上に設置したレール２３に沿って移動させながら生育させる場合について説明したが、植物３を移動せずに設置する構成としてもよい。例えば、複数の植物３をパレット等の保持具で保持し、当該保持具を栽培槽２１の上部に所定期間設置することで生育させるシステムとしてもよい。

【0137】

＜１０．制御装置のハードウェア構成例＞
図２３を参照しつつ、制御装置５９のハードウェア構成例について説明する。なお、図２３中では、循環ポンプ５１のモータ（図示省略）に電力を供給する機能に係る構成等を省略して図示している。

【0138】

図２３に示すように、制御装置５９は、例えば、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路９０７と、入力装置９１３と、出力装置９１５と、記録装置９１７と、ドライブ９１９と、接続ポート９２１と、通信装置９２３とを有する。これらの構成は、バス９０９や入出力インターフェース９１１を介し相互に信号を伝達可能に接続されている。

【0139】

プログラムは、例えば、ＲＯＭ９０３やＲＡＭ９０５、ハードディスク等の記録装置９１７等に記録しておくことができる。

【0140】

プログラムは、例えば、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、各種のＣＤ・ＭＯディスク・ＤＶＤ等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体９２５に、一時的又は非一時的（永続的）に記録しておくこともできる。このような記録媒体９２５は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することもできる。この場合、これらの記録媒体９２５に記録されたプログラムは、ドライブ９１９により読み出されて、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。

【0141】

プログラムは、例えば、ダウンロードサイト・他のコンピュータ・他の記録装置等（図示せず）に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、ＬＡＮやインターネット等のネットワークＮＷを介し転送され、通信装置９２３がこのプログラムを受信する。そして、通信装置９２３が受信したプログラムは、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。

【0142】

プログラムは、例えば、適宜の外部接続機器９２７に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、適宜の接続ポート９２１を介し転送され、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置９１７に記録されてもよい。

【0143】

ＣＰＵ９０１が、上記記録装置９１７に記録されたプログラムに従い各種の処理を実行することにより、上記の図１３に示す制御内容等が実現される。ＣＰＵ９０１は、例えば、上記記録装置９１７からプログラムを直接読み出して実行してもよいし、ＲＡＭ９０５に一旦ロードした上で実行してもよい。ＣＰＵ９０１は、例えば、プログラムを通信装置９２３やドライブ９１９、接続ポート９２１を介し受信する場合、受信したプログラムを記録装置９１７に記録せずに直接実行してもよい。

【0144】

ＣＰＵ９０１は、必要に応じて、例えばマウス・キーボード・マイク（図示せず）等の入力装置９１３から入力する信号や情報に基づいて各種の処理を行ってもよい。

【0145】

ＣＰＵ９０１は、上記の処理を実行した結果を、例えば表示装置や音声出力装置等の出力装置９１５から出力してもよい。ＣＰＵ９０１は、必要に応じて処理結果を通信装置９２３や接続ポート９２１を介し送信してもよい。ＣＰＵ９０１は、処理結果を上記記録装置９１７や記録媒体９２５に記録させてもよい。

【0146】

以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

【0147】

以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

【0148】

例えばしきい値（図１３のフローチャート参照）や基準値等、所定の判定基準となる値あるいは区切りとなる値の記載がある場合は、それらに対しての「同一」「等しい」「異なる」等は、上記とは異なり、厳密な意味である。

【0149】

以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

【0150】

以上説明した実施形態や変形例等が解決しようとする課題や効果は、上述した内容に限定されるものではない。実施形態や変形例等によって、上述されていない課題を解決したり、上述されていない効果を奏することもでき、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。

【符号の説明】

【0151】

１ 植物栽培システム
３ 植物
５ 保持具（付帯設備の一例）
７ 栽培棚
１１ 移載装置（付帯設備の一例）
２１ 栽培槽
２１Ａ 栽培槽
２１Ｂ 栽培槽
２３ レール（支持具の一例）
４３ 貯留槽
４５ 第１排水路
４７ 第２排水路
４９ 排水弁（弁）
５１ 循環ポンプ（ポンプ）
５３ 殺菌装置
５５ 給水路
５９ 制御装置（第１制御装置、第２制御装置）
６１ 養液
６５ 上流側プール
６５ａ 底部
６７ 下流側プール
６７ａ 底部
６７ｃ 壁部
６７ｄ 傾斜部
６９ 水槽部
９５ 第３排水路
９７ 排水弁

【要約】

【課題】藻類の繁殖を抑制することで養液中の細菌の増殖を抑制する。
【解決手段】植物栽培システム１は、養液６１を通水して植物３を栽培する栽培槽２１と、養液６１を貯留する貯留槽４３と、栽培槽２１に接続され、養液６１を所定の水位で越流させて栽培槽２１から貯留槽４３に排水する第１排水路４５と、栽培槽２１の底部近傍に接続され、養液６１を栽培槽２１から排水する第２排水路４７と、第２排水路４７を開閉する排水弁４９と、養液６１の給水路５５に設けられ、栽培槽２１から排水された養液６１に殺菌処理を行う殺菌装置５３と、殺菌処理が行われた養液６１を栽培槽２１に給水する給水路５５と、を有する。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】