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特表2020-500025栽培装置、立体多段式栽培システム及び植物工場栽培システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2020-500025(P2020-500025A)
(43)【公表日】2020年1月9日
(54)【発明の名称】栽培装置、立体多段式栽培システム及び植物工場栽培システム
(51)【国際特許分類】
A01G 31/00 20180101AFI20191206BHJP
A01G 31/06 20060101ALI20191206BHJP
【ＦＩ】
A01G31/00 601B
A01G31/06
A01G31/00 612
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2019-527333(P2019-527333)
(86)(22)【出願日】2017年10月27日
(85)【翻訳文提出日】2019年5月20日
(86)【国際出願番号】CN2017107940
(87)【国際公開番号】WO2019071656
(87)【国際公開日】20190418
(31)【優先権主張番号】201710936585.1
(32)【優先日】2017年10月10日
(33)【優先権主張国】CN
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】517149405
【氏名又は名称】福建省中科生物股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100146374
【弁理士】
【氏名又は名称】有馬 百子
(72)【発明者】
【氏名】占 卓
(72)【発明者】
【氏名】陳 営
(72)【発明者】
【氏名】黎 志銀
【テーマコード（参考）】
2B314
【Ｆターム（参考）】
2B314MA33
2B314MA38
2B314MA39
2B314NA02
2B314NA33
2B314NB05
2B314NB06
2B314NB07
2B314NB11
2B314NB23
2B314ND27
2B314ND32
2B314ND37
2B314ND43
2B314PB02
2B314PB26
2B314PB31
2B314PB47
2B314PB59
2B314PB64
2B314PD36
2B314PD41
2B314PD47
2B314PD59
(57)【要約】
栽培装置（１）、該栽培装置（１）を備える立体多段式栽培システム及び該立体多段式栽培システムを備える植物工場栽培システムである。栽培装置（１）は一体で移動可能な栽培トレイ（１０）と栽培プレート（２０）、栽培トレイ（１０）の同じ側に位置する養液の注入口（１０１）と排出口（１０２）を備え、立体多段式栽培システムは、支持架台、支持架台に設置された養液供給システムとを備える。栽培装置（１）は支持架台に一体で取り外し可能に取り付けられる。【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
栽培トレイと栽培プレートを備える栽培装置であって、
前記栽培トレイは底板と側壁を備え、栽培トレイ内に養液給排領域及び栽培領域を有し、前記栽培プレートは前記栽培領域にカバーされ、
前記養液給排領域は供給領域と排出領域を含み、前記供給領域と前記排出領域は、栽培トレイの同じ側に位置し、前記同じ側の栽培トレイ側壁は給排領域の側壁であり、前記供給領域と前記排出領域は、前記給排領域の側壁に接続された仕切り部材により仕切られ、
前記養液給排領域に位置する栽培トレイの最上部に養液供給口が設けられ、前記養液排出領域に位置する栽培トレイ底板上に養液排出口が設けられ、
前記栽培トレイ内に中間仕切り板が設置され、前記中間仕切り板は前記仕切り部材と接続され、前記給排領域の側壁と垂直な方向に沿って前記栽培領域内に延伸し、且つ前記給排領域の側壁の反対側にある栽培トレイとの間に一定の間隔があけられる、ことを特徴とする栽培装置。
前記栽培トレイは底板と側壁を備え、栽培トレイ内に養液給排領域及び栽培領域を有し、前記栽培プレートは前記栽培領域にカバーされ、
前記養液給排領域は供給領域と排出領域を含み、前記供給領域と前記排出領域は、栽培トレイの同じ側に位置し、前記同じ側の栽培トレイ側壁は給排領域の側壁であり、前記供給領域と前記排出領域は、前記給排領域の側壁に接続された仕切り部材により仕切られ、
前記養液給排領域に位置する栽培トレイの最上部に養液供給口が設けられ、前記養液排出領域に位置する栽培トレイ底板上に養液排出口が設けられ、
前記栽培トレイ内に中間仕切り板が設置され、前記中間仕切り板は前記仕切り部材と接続され、前記給排領域の側壁と垂直な方向に沿って前記栽培領域内に延伸し、且つ前記給排領域の側壁の反対側にある栽培トレイとの間に一定の間隔があけられる、ことを特徴とする栽培装置。
【請求項2】
前記栽培トレイ内に側仕切り板が設置され、前記側仕切り板は前記給排領域の側壁と平行に設置され、前記養液給排領域と前記栽培領域を仕切り、
前記仕切り部材、前記給排領域の側壁と前記養液供給領域の側仕切り板は供給緩衝溝を画定し、前記養液供給領域の側仕切り板に養液流入口が設けられ、
前記養液排出領域の側仕切り板に養液流出口が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
前記仕切り部材、前記給排領域の側壁と前記養液供給領域の側仕切り板は供給緩衝溝を画定し、前記養液供給領域の側仕切り板に養液流入口が設けられ、
前記養液排出領域の側仕切り板に養液流出口が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項3】
前記栽培トレイに養液収容タンクが設置され、前記養液収容タンクは底板、２つの対向する側壁及び１つの端壁を備え、前記端壁の反対側にある養液収容タンクの一端は開放端であり、前記養液収容タンクは前記栽培トレイの養液供給口に固定され、前記開放端は前記養液供給領域に向けられる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の栽培装置。
【請求項4】
前記栽培領域の栽培トレイ底板に、前記給排領域の側壁と平行で、前記栽培領域を複数の貯液領域に仕切るための複数の液遮断用リブが設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項5】
前記養液流出口にフィルタが設置され、前記フィルタは全フィルタメッシュ面と半フィルタメッシュ面とを含み、各フィルタメッシュ面は横置きの長方形基板と、基板の開口部に設置されたフィルタメッシュを備え、２枚の基板は互いに平行で、且つ同じ高さを有し、２枚の基板は一定の間隔をあけて固定され、半フィルタメッシュ面のフィルタメッシュの高さは、全フィルタメッシュ面のフィルタメッシュの高さより低い、ことを特徴とする請求項２に記載の栽培装置。
【請求項6】
前記フィルタの両端は、それぞれ前記養液流出口の両側にある側仕切り板に係止される、ことを特徴とする請求項５に記載の栽培装置。
【請求項7】
支持架台、支持架台に取り付けられた養液供給システムを備える立体多段式栽培システムであって、
前記立体多段式栽培システムは請求項１−６のいずれか一項に記載の栽培装置を備え、前記栽培装置は前記支持架台上に一体で取り外し可能に取り付けられ、
前記養液供給システムは前記支持架台の最上部に取り付けられた養液本管、漏斗型液ガイド装置及び前記支持架台の底部に取り付けられた排出管を備え、前記漏斗型液ガイド装置は支持架台の各段に取り付けられ、前記栽培装置の養液供給口の上方に位置し、且つ前記漏斗型液ガイド装置は垂直中心線に沿って上から下に１列又は数列に配置される、ことを特徴とする立体多段式栽培システム。
前記立体多段式栽培システムは請求項１−６のいずれか一項に記載の栽培装置を備え、前記栽培装置は前記支持架台上に一体で取り外し可能に取り付けられ、
前記養液供給システムは前記支持架台の最上部に取り付けられた養液本管、漏斗型液ガイド装置及び前記支持架台の底部に取り付けられた排出管を備え、前記漏斗型液ガイド装置は支持架台の各段に取り付けられ、前記栽培装置の養液供給口の上方に位置し、且つ前記漏斗型液ガイド装置は垂直中心線に沿って上から下に１列又は数列に配置される、ことを特徴とする立体多段式栽培システム。
【請求項8】
前記立体多段式栽培システムは通風放熱システムを備え、前記通風放熱システムは前記支持架台の最上部に取り付けられた冷気本管とＣＯ２本管、それぞれ冷気本管とＣＯ２本管から下方へ延伸する冷気分岐管及びＣＯ２分岐管を備え、前記支持架台の各段にある前記冷気分岐管とＣＯ２分岐管にそれぞれ複数の送風口が設けられる、ことを特徴とする請求項７に記載の立体多段式栽培システム。
【請求項9】
前記立体多段式栽培システムは前記支持架台の各段に取り付けられたランプ光源モジュールを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の立体多段式栽培システム。
【請求項10】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の立体多段式栽培システムを備える、ことを特徴とする植物工場栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は植物の立体栽培技術分野に関し、特に、植物の多段式立体栽培に主に用いられる栽培装置、該栽培装置を備える立体多段式栽培システム、及び該立体多段式栽培システムを備える植物工場栽培システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の水耕栽培ベッド用架台は、主に栽培用架台、ＬＥＤランプ、栽培ベッド、栽培プレート及び対応する養液循環パイプなどで構成される。ＬＥＤランプと栽培ベッドは架台に固定され、栽培プレートは栽培ベッド上に敷設される。栽培の過程で、栽培プレートを植物と一緒に取り出したり入れたりして、周期的な栽培を行う。現在、ほとんどの植物工場は、年間を通した連続生産を目指して栽培を行い、毎日特定の野菜を生産しており、工場内では、毎日播種、株分け、収穫などの操作を行う必要があるが、同一の栽培区域内に、異なる品種や、同一品種でも異なる生育段階の植物が栽培されており、更に一部のベッド架台式の植物工場では、同一の栽培ベッド上に異なる生育段階の植物が栽培されていることで、栽培と収穫が互いに干渉し、特に収穫後の養液の交換や、栽培施設の清掃をそれに合わせて実施することができないため、養液のイオンのバランスが乱れ、栽培ベッドにおける藻類や細菌の繁殖などの問題が生じる。
【0003】
また、野菜をベッド架台上の栽培プレートから出し入れする時、植物の根系が栽培ベッド上の養液から離れることで、根系の損傷、葉の落下、付着した養液が出てしまうなどの問題が生じ、苗の品質に影響を及ぼし、同時に運搬の過程で、養液が栽培通路に垂れて、生産管理に手間がかかる。
【0004】
また、人工光による植物栽培の最大の特徴は、密閉された工場空間における多段式立体栽培を採用することで、土地の利用率を大幅に向上させ、効率的な生産を可能にすることである。架台の段数が多いほど、工場の利用率が高くなり、利用可能な栽培面積も広くなる。しかし、多段式立体栽培の実施においては、段数の増加に伴い、工場の設計難易度が高くなり、それには栽培装置の負荷、架台上下における作業の難しさ及び安全性、自動化のレベル、養液及び環境制御システムの精密な制御などの技術的な難題が含まれ、そのため現状の植物工場はそのほとんどが、６、７段以下であり、多段式（２０〜３０段以上）の立体栽培システムは少ない。更に、多段式植物栽培工場では、各段の栽培架台の清掃作業にも多大な労力を要し、作業員はツールを利用して各段に登り作業する必要があり、また植物栽培段の空間が限られているため、操作が非常に困難であり、高層工場においては、さらに高所作業員に安全上のリスクが生じる。
【発明の概要】
【0005】
上記の従来技術における欠点を鑑みて、本発明の目的は栽培装置、該栽培装置を備える立体多段式栽培システム、及び該立体多段式栽培システムを備える植物工場栽培システムを提供し、該栽培装置の栽培トレイと栽培プレートは一体で移動可能であり、栽培プレートと栽培ベッドを同時に移動させることができないために生じる問題を解決することである。
【0006】
上記及び他の関連する目的を達成するために、本発明の一実施形態は栽培装置を提供し、栽培トレイと栽培プレートを備え、前記栽培トレイは底板と側壁を備え、栽培トレイ内に養液給排領域及び栽培領域を有し、前記栽培プレートは前記栽培領域にカバーされる。前記養液給排領域は養液供給領域と養液排出領域を含み、前記養液供給領域と前記養液排出領域は、栽培トレイにおける同じ側に位置し、前記同じ側の栽培トレイ側壁は給排領域の側壁であり、前記養液供給領域と前記養液排出領域は、前記給排領域の側壁に接続された仕切り部材により仕切られる。前記養液給排領域に位置する栽培トレイの最上部に養液供給口が設けられ、前記養液排出領域に位置する栽培トレイ底板に養液排出口が設けられる。前記栽培トレイ内に中間仕切り板が設置され、前記中間仕切り板は前記仕切り部材と接続されて一体になり、前記給排領域の側壁と垂直な方向に沿って前記栽培領域内に延伸し、且つ前記給排領域の側壁の反対側にある栽培トレイとの間に一定の間隔があけられる。
【0007】
一実施形態では、前記栽培トレイ内に側仕切り板が設置され、前記側仕切り板と前記給排領域の側壁は平行に配置され、前記養液給排領域と前記栽培領域を仕切る。前記仕切り部材、前記給排領域の側壁及び前記養液供給領域の側仕切り板は、供給緩衝溝を画定する。前記養液供給領域の側仕切り板に養液流入口が設けられ、前記養液排出領域の側仕切り板に養液流出口が設けられる。
【0008】
一実施形態では、前記栽培トレイに養液収容タンクが設置され、前記養液収容タンクは底板、２つの対向する側壁及び１つの端壁を備え、前記端壁の反対側にある養液収容タンクの一端は開放端であり、前記養液収容タンクは前記栽培トレイの養液供給口に固定され、前記開放端は前記養液供給領域に向けられる。
【0009】
一実施形態では、前記栽培領域内の栽培トレイ底板に、前記給排領域の側壁と平行で、前記栽培領域を複数の貯液領域に仕切るための複数の液遮断用リブが設置される。
【0010】
一実施形態では、前記養液流出口にフィルタが設置され、前記フィルタは全フィルタメッシュ面と半フィルタメッシュ面とを含み、各フィルタメッシュ面はいずれも横置きの長方形基板と、基板の開口部に設置されたフィルタメッシュを備え、２枚の基板は互いに平行で、且つ同じ高さを有し、２枚の基板は一定の間隔で固定され、半フィルタメッシュ面のフィルタメッシュの高さは、全フィルタメッシュ面のフィルタメッシュの高さより低い。
【0011】
一実施形態では、前記フィルタの両端は、それぞれ前記養液流出口の両側の側仕切り板に係止される。
【0012】
一実施形態では、本発明は、立体多段式栽培システムを提供し、支持架台、支持架台に取り付けられた養液供給システム、及び前記いずれかの実施形態に係る栽培装置を備え、前記栽培装置は前記支持架台に一体で取り外し可能に取り付けられる。前記養液供給システムは前記支持架台の最上部に取り付けられた養液本管、漏斗型液ガイド装置及び前記支持架台の底部に取り付けられた排出管を備え、前記漏斗型液ガイド装置は支持架台の各段に取り付けられ、前記栽培装置の養液供給口の上方に位置し、且つ前記漏斗型液ガイド装置は垂直中心線に沿って上から下へ１列又は数列配置される。
【0013】
一実施形態では、前記立体多段式栽培システムは通風放熱システムを備え、前記通風放熱システムは前記支持架台の最上部に取り付けられた冷気本管とＣＯ２本管、冷気本管とＣＯ２本管から下方へそれぞれ延伸する冷気分岐管及びＣＯ２分岐管を備え、前記支持架台の各段にある前記冷気分岐管とＣＯ２分岐管にそれぞれ複数の送風口が設けられる。
【0014】
一実施形態では、前記立体多段式栽培システムは前記支持架台の各段に取り付けられたランプ光源モジュールを含む。
【0015】
一実施形態では、本発明は植物工場栽培システムを提供し、前記いずれかの実施形態の立体多段式栽培システムを含む。
【0016】
本発明が提供する栽培装置の栽培トレイと栽培プレートは一緒に出し入れして、一体で搬送することが可能であり、苗を保護して損傷せず、養液の漏出を防止し、生産工場の清掃管理に有利である。各栽培装置は単独で出し入れしても、支持架台上の他の植物の生長に影響せず、生産管理において、同一工場内の異なる植物、又は同一作物でも異なる生育段階の区分管理における手間を簡略化し、栽培装置がモジュール化されることにより、機械化及び自動化を容易にする。本発明が提供する立体多段式栽培システムは、養液供給、自動化操作、栽培装置や配管の洗浄、環境制御などの植物の立体栽培、特に多段式立体栽培における問題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、具体的な実施例を用いて本発明の実施形態を説明するが、当業者であれば本明細書で開示した内容から本発明の他の利点や効果を容易に理解することができる。
【0019】
なお、本明細書の添付図面に示される構造、比率、大きさなどは、いずれも明細書に開示する内容を説明し、当業者の理解と閲読に供するためのものに過ぎず、本発明において実施可能な条件を限定するために用いられるものではなく、いずれも技術上の実質的な意味を持たず、構造におけるいかなる修飾、比率関係の変更又は大きさの調整も、本発明の果たす機能や目的に影響することなく、いずれも本発明に開示する技術的内容が包含する範囲内に含まれる。また、本明細書で使用されている“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及び“一”等の用語は、説明を明確にするためのものに過ぎず、本発明において実施可能な範囲を限定するものではなく、その対応関係の変更又は調整は、技術的内容を本質的に変更しない限り、本発明の実施可能な範囲に属すると見なされるべきである。
【0020】
本発明は、高層工場空間及び他の適切な場所における立体栽培に適した立体多段式栽培システムを提供する。該立体多段式栽培システムは、養液供給システム及び一体で移動可能な栽培装置を備え、更に通風放熱システムとランプ光源モジュールを備えることができる。各立体多段式栽培システムは独立したユニットを構成しており、単独で使用してもよく、又は複数の立体多段式栽培システムを並列することで植物工場栽培システムを構成してもよい。該栽培システムにおいて、各ユニットは単独で作動し、各ユニットの栽培植物は互いに影響せず、且つ各ユニットの段数、栽培層の高さは、いずれも自由に設定可能である。以下、実施例を用いて本発明が提供する立体多段式栽培システム及び各構成部分について説明する。
【0021】
図１及び図２に示すとおり、立体多段式栽培システムの栽培装置１、養液供給システム、通風放熱システム及びランプ光源モジュール４は、いずれも支持架台に設置される。支持架台は支持アーム型、棚型などの種々の支持構造であってもよく、本実施例では支持アーム型の支持架台を例とする。支持架台は、垂直に設置されたメインホルダ５１を備え、それはＩ字型鋼製溝を用いてもよい。メインホルダ５１の上から下まで、水平に設置された複数段のサブホルダ５２が取り付けられ、それはＵ字型鋼製溝を用いてもよい。該サブホルダ５２はメインホルダ５１に固定されてもよく、又は可動式で、例えば、メインホルダ５１に複数のサブホルダ用取り付け位置が設けられ、各段のサブホルダ５２は取り付け位置で取り外し可能に固定され、必要に応じて各段の高さを調節するものであってもよい。
【0022】
養液供給システムは、養液本管２１、漏斗型液ガイド装置２２及び排出管２３を備える。養液本管２１は支持架台の最上部に設置され、養液本管２１は排出管２４を介して漏斗型液ガイド装置２２に養液を供給し、養液本管２１は排出管２４の入口と連通し、排出管２４の出口はその下方の漏斗型液ガイド装置２２と連通し、この連通は、排出管２４の出口を漏斗型液ガイド装置２２の入口と接続してもよく、又は排出管２４の出口を漏斗型液ガイド装置２２の入口の内部又は上方に配置することにより、両者を直接接続しなくてもよい。各段のサブホルダ５２の上側にいずれも１つの漏斗型液ガイド装置２２が設置され、各漏斗型液ガイド装置２２はいずれも入口と出口を備え、全ての漏斗型液ガイド装置２２はいずれもメインホルダ５１に取り付けられ、且つ垂直中心線に沿って上から下に配置されることにより、養液は、栽培装置がなくても上段の漏斗型液ガイド装置２２から下段の漏斗型液ガイド装置２２内に直接流れる。最下段のサブホルダ５２の下方に排出管２３が設置され、該排出管２３は戻り管２５の出口と連通し、戻り管２５の入口は漏斗型であり、最下段にある栽培装置の排出口の直下に位置する。養液供給システムは、更に養液のメインプール（図示せず）を備え、循環ポンプ（図示せず）と養液分配器（図示せず）を介して養液本管に養液を輸送する。養液のメインプールと循環ポンプの間、循環ポンプと養液分配器の間、養液分配器と養液本管の間及び／又は養液本管と排出管との間に、養液の流量を制御するための電磁弁（図示せず）を設置することができる。排出管２３により回収された養液は、滅菌濾過などの処理を経て養液のメインプールに戻して再利用することができる。図２の矢印は、養液が流れる方向を示す。
【0023】
通気放熱システムは、冷気本管３１及び冷気分岐管３２を含む。ＣＯ２システムは、ＣＯ２本管３３及びＣＯ２分岐管３４を含む。冷気本管３１とＣＯ２本管３３は、支持架台の最上部に設置され、冷気分岐管３２とＣＯ２分岐管３４は、それぞれ排出管２４の両側に位置し、冷気本管３１とＣＯ２本管３３はメインホルダ５１に沿ってメインホルダ５１の底端まで、最短でも最下方のサブホルダ５２の上側まで延伸させる。各段のサブホルダ５２の上側にある冷気分岐管３２とＣＯ２分岐管３４に、栽培装置１とその中に植えられた植物に冷気とＣＯ２をそれぞれ供給するための複数の送風口３５が開けられる。本実施例では、ランプ光源モジュール４はＬＥＤランプ光源モジュールであり、支持架台の各段に設置され、サブホルダ５２の下方に吊り下げられる。各ランプ光源モジュール４は電源ポートを有し、三方メインケーブルに並列接続される。ランプ光源をモジュール化することで、損傷しても直接取り外して交換することができ、メンテナンスしやすい。
【0024】
栽培装置１は植物を育成するための装置であり、図３に示すとおり、栽培トレイ１０と栽培プレート２０を備え、栽培プレート２０は栽培トレイ１０の最上部にあり、定植カップ（図示せず）を収容するための複数の植え付け穴２０１が設けられ、定植カップ内に植物を植えて、植物の根は栽培トレイ１０内に伸びる。栽培トレイ１０の最上部に養液供給口１０１が設けられ、底部に養液排出口１０２が設けられ（図５に示す）、支持架台のサブホルダ５２に配置した後、養液供給口１０１は同じ段の漏斗型液ガイド装置２２の出口に連通し、養液排出口１０２は下段の漏斗型液ガイド装置２２の入口に連通する。この連通は、取り外し又は抜き差し可能な接続でもよく、又は直接接続せずに、上下に配置されてもよい。二番目の方法を採用した場合、養液供給口１０１と養液排出口１０２は栽培トレイ１０の同じ側に配置され、栽培装置１が所定の位置に取り付けられた時、養液供給口１０１は同じ段の漏斗型液ガイド装置２２の出口下方に位置し、養液排出口１０２は下段の漏斗型液ガイド装置２２の入口上方に位置する。図４に示すとおり、この場合、栽培トレイ１０内に中間仕切り板１０３が配置され、中間仕切り板１０３と養液供給口１０１及び排出口１０２の反対側にある栽培トレイ側壁１０５との間に隙間が存在するようになり、栽培トレイ１０内に供給口１０１から排出口１０２に至るＯ型の養液流路が形成される。栽培装置１もモジュール化することで、栽培トレイ１０と栽培プレート２０及びその中に植えられた植物を一体で移動させて、支持架台に取り付けたり支持架台から取り外したりすることができる。好ましくは、抜き差しする方法でサブホルダと組み合わせ、図１４に示すとおり、昇降フォークリフトを介して栽培装置１をサブホルダ５２の上方に挿入したり取り出したりする。
【0025】
上記実施例の立体多段式栽培システムにおいて、図１に示すとおり、サブホルダ５２はメインホルダ５１の両側に対称に配置することが可能であり、それに応じて、排出管２４、漏斗型液ガイド装置２２、冷気分岐管３２、ＣＯ２分岐管３４、排出管２４、戻り管２５などもメインホルダ５１の両側に対称に配置される。
【0026】
図１５は棚型支持架台の一実施例を示す。ここで、メインホルダ５１は垂直に設置された複数の支柱及び支柱間に接続された横棒又は筋交いを備え、サブホルダ５２はメインホルダ５１上に水平に取り付けられる。該図は棚型支持架台の基本構造のみを示しているが、実際の必要に応じて、より多くの段数及び配列を組み合わせることができる。
【0027】
図３及び図４は本発明の栽培装置の一実施例を示す。栽培装置は、栽培トレイ１０と栽培プレート２０を備え、栽培トレイ１０は底板１０４と側壁１０５を備え、栽培トレイ１０は栽培領域と養液給排領域に仕切られ、栽培プレート２０は栽培領域にカバーされる。栽培トレイ１０の１つの側壁１０５と、その内側に平行に設置された側仕切り板１０６は、養液給排領域を画定し、且つ該側仕切り板１０６を介して養液給排領域と栽培領域を仕切る。養液給排領域は、側仕切り板１０６及び養液給排領域を画定する栽培トレイ側壁１０５との間に接続された仕切り部材１０７により、養液供給領域と養液排出領域に仕切られ、養液排出領域の栽培トレイ底板１０４に養液排出口１０２が設けられる。養液供給領域とは仕切り部材１０７、養液給排領域を画定する栽培トレイ側壁１０５及び側仕切り板１０６との間で画定された供給緩衝溝１０８である。栽培トレイ１０は更に中間仕切り板１０３を備え、中間仕切り板１０３は、側仕切り板１０６から、養液給排領域を画定する栽培トレイ側壁１０５に対向する別の栽培トレイ側壁１０５に向かって延伸し、且つ該別の栽培トレイ側壁１０５との間に隙間があけられる。養液排出領域の側仕切り板１０６に、養液が流れる養液流出口１０６２が設けられる。養液供給領域の側仕切り板１０６に養液流入口１０６１が設けられ、例えば、図４に示すとおり、側仕切り板１０６に開設された２つの凹部であり、好ましくは、円弧状凹部である。他の実施例では、１つ又はそれ以上の凹部であってもよい。養液が養液供給システム、具体的には漏斗型液ガイド装置２２から供給緩衝溝１０８に流れる時、供給緩衝溝１０８の周囲壁を介して、流れが穏やかになる。養液が均一に流れるように、養液流入口１０６１は２つ以上の凹部として設置され、養液が側仕切り板１０６を超えた時、これらの凹部から栽培領域に均一に流れる。養液は栽培トレイ１０の養液供給領域、即ち供給緩衝溝１０８から栽培領域の中間仕切り板１０３の片側に流れ込み、且つ中間仕切り板１０３と栽培トレイ側壁１０５との間の隙間を経て栽培領域の中間仕切り板１０３の他方の側に流れた後、養液排出領域に流入し、養液排出口から流出し、これによりＯ型流路が形成され、養液が同じ側で給排出されるようになり、更に養液供給システムと協働することにより、植物栽培用の養液の多段循環モードを実現する。
【0028】
図５−８に示すとおり、栽培装置は、更に養液収容タンク１０９を備えてもよく、該養液収容タンク１０９は底板１０９１、２つの対向する側壁１０９２及び１つの端壁１０９３を備え、養液収容タンク端壁１０９３に対向する一端は開放端１０９４である。本実施例では、栽培トレイ１０の養液給排領域にストリップ状のストッパー１１０がカバーされ、養液収容タンク１０９は該ストッパー１１０に配置され、図７と図８に示すとおり、スナップ１１２で固定され、更に養液収容タンク側壁１０９２（又はその端壁１０９３）に、ストッパーの底部の補強リブ１１１と組み合わせる位置決め口１０９５を開けて、位置決め口１０９５と補強リブ１１１を組み合わせることにより、養液収容タンク１０９が位置決めされ、取り付け後の養液収容タンク１０９の開放端１０９４は供給緩衝溝１０８の上方に位置する。本実施例が提供する養液収容タンク１０９を栽培トレイ１０に取り付けた具体的な構造は一実施例に過ぎず、他の実施例において、養液収容タンク１０９はこれ以外の適切な方法で栽培トレイ１０に取り付けられてもよく、例えば、ストッパー１１０を介さずに、栽培トレイ側壁１０５と側仕切り板１０６に係止されてもよい。図３に示すとおり、ストッパー１１０が設けられた場合、ストッパー１１０に、養液収容タンク１０９の上方にある開口、即ち養液供給口１０１が開けられ、ストッパー１１０が設けられていない場合、栽培トレイの養液供給領域の上部開口をいずれも養液供給口１０１とすることができる。栽培装置１が支持架台に取り付けられた場合、養液供給口１０１は養液供給システムの漏斗型液ガイド装置２２の出口下方に位置する。図６に示すとおり、養液が供給緩衝溝１０８へ流れやすくするために、養液収容タンク底板１０９１は端壁１０９３から開放端１０９４に向かって傾斜し、更に養液収容タンク側壁１０９２と底板１０９１の結合部を円弧形に面取りすることで、流れ込む養液の衝撃力を軽減し、且つ養液が流れる方向を制御することに役立つ。ストッパー１１０は、養液収容タンクを位置決めするだけでなく、遮光機能も有する。栽培装置１の入口に養液収容タンク１０９を増設することで、養液供給口から滴下する養液の圧力を緩和できるだけでなく、葉や地面への飛散を防止することもできる。
【0029】
養液を栽培トレイ１０内でより均一に流動させるために、本実施例では、図４に示すとおり、更に栽培領域内の栽培トレイ底板１０４に、養液が流れる方向に垂直なストリップ状の液遮断用突起１２０が設置され、これらの液遮断用突起１２０は栽培領域を複数の貯液領域に仕切る。養液は栽培領域に入った後、液遮断用突起１２０により遮断され、一番目の貯液領域内で徐々にかつ均一に分布し、一定の高さになると、液遮断用突起１２０を超えて次の貯液領域に入り、且つ該貯液領域内で均一に分布した後、更に次の貯液領域に入る。該構造を採用することにより、養液は波状に流れ、栽培領域内でより均一に流れるようになり、植物の根が栄養を十分に吸収できるようになる。好ましくは、該液遮断用突起１２０を円弧状突起に設計し、円弧状の液遮断構造を形成させる。
【0030】
図９−１３に示すとおり、栽培装置１の上記実施例では、養液の排出領域の片側に更にフィルタ１３０が設置され、この場合、養液の排出領域の側仕切り板１０６は分断された２つの部分になり、この分断された部分が前記養液流出口１０６２である。フィルタ１３０は該流出口１０６２に取り付けられ、濾過作用を果たし、さらに液面を調節することもできる。以下、図９−１２に示した実施例を用いて、フィルタの構造を説明する。該フィルタは全フィルタメッシュ面１３１と半フィルタメッシュ面１３２を備える両面構造であり、各フィルタメッシュ面はいずれも横置きの長方形基板１３１１、１３２１及び基板上の開口に取り付けられたフィルタメッシュ１３１２、１３２２を備え、例えば、一体射出成形プロセスによって、一定メッシュのナイロン布を基板１３１１、１３２１に付着させることでフィルタメッシュを構成する。半フィルタメッシュ面１３２のフィルタメッシュ１３２２は、全フィルタメッシュ面１３１のフィルタメッシュ１３１２より低く、例えば、半分以下の高さである。２枚の基板は互いに平行であり、基板間は基板に垂直で対称な２つの縦板１３３により接続される。使用時、半フィルタメッシュ面１３２のフィルタメッシュ１３２２を下部に置いた場合、浅層モード（図１０に示す）になり、半フィルタメッシュ面１３２のフィルタメッシュ１３２２を上部に置いた場合、深層モード（図１２に示す）になり、浅層モードと深層モードとを切り替えることで、植物の生育における必要に応じて異なる液面高さを制御することができる。構造を強化するために、基板の開口部に１つ又は複数の支柱１３４（図１０に示す）を増設することで、フィルタの変形を防止することができ、図１０は半フィルタメッシュ面１３２内にのみ支柱１３４が示されているが、全フィルタメッシュ面１３１にも同様にこの構造を備えることができる。養液の供給停止後、養液が自然に流出して乾燥することで、排液の作業量を削減するために、２枚の基板の最上部と底部（前述のように、該最上部と底部は相対的であり、使用時に変換可能である）にいずれもオーバーフロー口１３５が設けられ、例えば、夜間に断水した後に、栽培トレイ１０内の養液を該オーバーフロー口１３５から自然に排出することができる。
【0031】
図１１と図１３は該フィルタの固定方法を示す。２枚の基板の両端は、いずれも縦板を超えて延伸する延出部１３６を備え、両端の延出部１３６は上記養液流出口の両側の側仕切り板１０６により挟まれ、栽培トレイ内に取り付けて固定される。固定位置の安定性を高めるために、基板延出部１３６の端部内側に更に縦リブ１３７を設置することで、側仕切り板１０６でより緊密に挟むことができる。更に縦板１３３の中央外側に縦リブ１３７が設置され、取り付け時に側仕切り板１０６の端面に当接することにより、固定位置の安全性を向上させる。上記リブ１３７を使用して固定位置の安定性を高めると共に、水密性を向上させる。
【0032】
以上の実施例から分かるように、本発明が提供する立体多段式栽培システムは、植物の立体栽培、特に、多段式立体栽培における養液供給、自動化操作、栽培装置さらには配管の洗浄、環境制御などの問題を解決する。栽培や収穫の際、栽培装置、即ち栽培トレイと栽培プレート上の植物を一緒に抜き差し式などの方法で出し入れし、且つ一体で輸送することで、苗を損傷しないだけでなく、養液の漏出を防止し、生産工場の清掃管理に有利である。各栽培装置は単独で出し入れしても支持架台上の他の植物の生長に影響せず、生産管理において、同一工場内の異なる植物、又は同一作物でも異なる生育段階の区分管理における手間を簡略化する。栽培装置のモジュール化、特に抜き差し式の出し入れ方法により、機械化及び自動化を容易にする。例えば、スタッカークレーンや小型レールフォークリフトを利用して、素早く抜き差しして搬送することができる。養液供給システム内の養液は支持架台に固定された液ガイド装置により輸送され、養液は支持架台の最上部から流入し、底部から流出して回収され、中間各段の液ガイド装置を流れ、重力により上から下へ自然に流れる。液ガイド装置の流路と栽培装置は、相対的に独立しており、支持架台上に栽培装置が配置された場合、養液は上段の液ガイド装置から該段の栽培装置に流入して循環した後、下段の液ガイド装置に流れ、次の循環に入る。支持架台上に栽培装置がない場合、養液は直接各段の間の液ガイド装置を経て底部の排出管に戻って回収され、栽培装置を取り出した時にも、すぐに新しい栽培装置に交換することができ、交換時、養液は中断されずに循環し、断水や停電の必要がなく、養液が飛び散ることもない。栽培装置を取り出した後、支持架台上にはランプ光源モジュール及び養液供給システムのみが残されるため、洗浄する必要がない。栽培装置を取り出した後、作業場所に搬送し、栽培、収穫、栽培トレイの洗浄などの作業を集中的に行い、新たに植物が植えられたプレートは栽培トレイと一緒に支持架台に搬送して再び育成することで、支持架台の使用率を向上させるとともに、作業負荷及び安全上のリスクを軽減させる。
【0033】
上記実施例は単に本発明の原理及びその効果を例示的に説明するものに過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者は本発明の主旨及び範囲から逸脱しない限り、上記実施例を修飾又は変更することができる。従って、当業者が本発明で開示した主旨及び技術的思想から逸脱せずに完成させた等価修飾又は変更は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。
【符号の説明】
【0034】
１ 栽培装置１０ 栽培トレイ
１０１ 養液供給口
１０２ 養液排出口
１０３ 中間仕切り板
１０４ 栽培トレイ底板
１０５ 栽培トレイ側壁
１０６ 側仕切り板
１０６１ 養液流入口
１０６２ 養液流出口
１０７ 仕切り部材
１０８ 供給緩衝溝
１０９ 養液収容タンク
１０９１ 養液収容タンク底板
１０９２ 養液収容タンク側壁
１０９３ 養液収容タンク端壁
１０９４ 養液収容タンク開放端
１０９５ 位置決め口
１１０ ストッパー
１２０ 液遮断用突起
１３０ フィルタ
１３１ 全フィルタメッシュ面
１３１１ 基板
１３１２ フィルタメッシュ
１３２ 半フィルタメッシュ面
１３２１ 基板
１３２２ フィルタメッシュ
１３３ 縦板
１３４ 支柱
１３５ オーバーフロー口
１３６ 延出部
１３７ 縦リブ
２０ 栽培プレート
２０１ 植え付け穴
２１ 養液本管
２２ 漏斗型ガイド装置
２３ 排出管
２４ 排出管
２５ 戻り管
３１ 冷気本管
３２ 冷気分岐管
３３ ＣＯ２本管
３４ ＣＯ２分岐管
３５ 送風口
４ ランプ光源モジュール
５１ メインホルダ
５２ サブホルダ
【国際調査報告】