JP6737602B2

JP6737602B2 - 栽培システム、栽培方法及び植物製造方法

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Publication number: JP6737602B2
Application number: JP2016027621A
Authority: JP
Inventors: 稲葉　仁; 仁稲葉; 池田　昌弘; 昌弘池田; 剛竹葉
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2017143779A

Description

本発明は、栽培システム及び栽培方法に関する。

近年、野菜等の各種植物を人工的な環境で栽培する植物工場の建設が盛んに行われている。植物工場には、太陽光を利用したものや人工光を利用したものがあり、年間を通して安定した計画生産が行われている。これらの植物工場では、各種の栽培システムが採用されている（例えば、特許文献１−３を参照）。

特開２００２−１９１２４４号公報特開２００９−１６５３７４号公報特開２０１２−２４０１２号公報

植物工場で採用されている栽培システムの一例として、土壌を使用しない養液栽培のシステムがある。養液栽培のシステムは、生産管理の容易化と生産物の品質の均一化が可能である。養液栽培のシステムとしては、水使用量の削減や、肥料による環境汚染防止の目的から、養液を循環使用する形態が主流である。

ところで、栽培物に病原菌が発生あるいは侵入すると、病原菌が植物工場内に一気に広まる虞がある。そこで、養液を循環使用する形態のシステムに対しては、例えば、菌を除去できるフィルタを養液の循環経路に設置し、除菌された養液を栽培物へ供給することが考えられる。しかし、例えば、養液が接する栽培物の根表面や養液の水面に菌がバイオフィルム状に発生すると、当該バイオフィルム状の菌を養液の循環流でフィルタへ流して除去することができない。

そこで、循環養液にオゾン等の殺菌成分を注入することが考えられるが、養液に殺菌成分が混ざると、養液の成分が変質して栽培物の生育に悪影響を及ぼす虞がある。例えば、養液に含まれるマンガンや鉄、カルシウムは、オゾンにより酸化されやすく、酸化されると植物に吸収されない組成に変化する。よって、殺菌成分によって失われた成分のみを補給するか、あるいは所定の割合で養液の入れ替えを行う必要に迫られるが、前者の場合には専用の計測器や成分毎の薬剤等を用意する必要があるので設備コストが増大し、また、後者の場合には入れ替えに掛かる養液のコストが増大する虞がある。

そこで、本願は、養液の成分を変質させることなく、栽培床の病原菌を除去可能な栽培システム及び栽培方法を開示する。

上記課題を解決するため、本発明では、循環経路を殺菌する際に循環経路の養液を一時的に貯留する貯留槽を設けておき、貯留槽の養液を循環経路へ返送する際は、菌を除去可能なフィルタ経由で貯留槽から栽培床へ養液を返送することにした。

詳細には、本発明は、栽培システムであって、植物が栽培される栽培床と、栽培床を経由する養液の循環経路と、循環経路の養液を一時的に貯留可能な容量を有する貯留槽と、
循環経路の養液が貯留槽に貯留されている場合に、循環経路へ殺菌成分の薬液を流入出させる薬液給排出手段と、貯留槽から循環経路へ返送される養液から菌を除去可能な、貯留槽から栽培床へ至る経路の途中にあるフィルタと、を備える。

このような栽培システムであれば、循環経路を循環していた養液を貯留槽で回収した後に、循環経路に薬液を循環させることができるので、養液の成分を薬液で変質させることなく循環経路の殺菌が可能である。また、回収された養液に菌が残留する場合であっても、循環経路の殺菌処理後に循環経路へ返送される養液は、貯留槽から栽培床へ至る経路の途中にあるフィルタを通るため、少なくとも殺菌処理された栽培床に養液の菌が流入して栽培床を汚染することは無い。したがって、養液を回収して再利用しつつ、栽培床の殺菌が可能である。

なお、上記のフィルタは、循環経路上にあるものであってもよい。上記栽培システムがこのように構成されていれば、循環経路を循環する養液から菌を除去可能である。

また、薬液給排出手段は、循環経路に備わる水槽を通じて循環経路へ殺菌成分の薬液を流入出させるものであってもよい。上記栽培システムがこのように構成されていれば、水を貯留できない構造の栽培床を適用することができる。

また、循環経路には、循環ポンプが備わっており、栽培システムは、循環経路のうち栽培床から循環ポンプへ至る経路を通じて貯留槽の養液を循環経路へ返送させる養液返送手段を備えるものであってもよい。上記栽培システムがこのように構成されていれば、貯留槽に貯留された養液が、栽培床から循環ポンプへ至る経路に流入するので、循環ポンプで養液を循環させることで、栽培床が菌で汚染されないように養液を循環経路へ戻すことができる。

また、養液返送手段は、貯留槽から循環経路に備わる水槽へ至る返送経路であってもよい。上記栽培システムがこのように構成されていれば、貯留槽に貯留された養液を水槽に一旦蓄えることができるので、養液の返送が容易である。

また、本発明は、方法の側面から捉えることもできる。すなわち、本発明は、例えば、植物が栽培される栽培床を含む循環経路の養液を貯留する工程と、養液が貯留された状態で、循環経路へ殺菌成分の薬液を流入出させる工程と、養液が貯留された箇所から栽培床へ至る経路の途中にある、養液から菌を除去可能なフィルタを通じて、循環経路へ養液を返送する工程と、を備える、栽培方法であってもよい。

上記栽培システム及び栽培方法は、養液の成分を変質させることなく、栽培床の病原菌を除去することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る栽培システムの構成図である。図２は、通常運転時の栽培システムの状態図である。図３は、養液を回収する際の栽培システムの状態図である。図４は、養液の回収が完了した後の栽培システムの状態図である。図５は、オゾン水を給水している時の栽培システムの状態図である。図６は、オゾン水の給水が完了した後の栽培システムの状態図である。図７は、オゾン水による殺菌処理時の栽培システムの状態図である。図８は、オゾン水による殺菌処理が完了した後の栽培システムの状態図である。図９は、オゾン水の排出が完了した後の栽培システム１の状態図である。図１０は、オゾン水を置換する際の栽培システムの状態図である。図１１は、栽培床の構造のバリエーションを示した図である。図１２は、変形例に係る栽培システムの構成図である。図１３は、殺菌処理後に成長した野菜の根の状態を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

＜システム構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る栽培システムの構成図である。栽培システム１は、図１に示すように、植物が栽培される栽培床２、栽培床２に流す水が貯えられる第１水槽３、第１水槽３の水を栽培床２へ送る第１ポンプ４を備える。また、栽培システム１は、第１ポンプ４から栽培床２へ至る経路の途中にプレフィルタ５および高性能フィルタ６を備える。また、栽培システム１は、栽培床２から第１水槽３へ至る配管と、第１水槽３から第１ポンプ４へ至る配管と、第１ポンプ４からプレフィルタ５へ至る配管と、プレフィルタ５から高性能フィルタ６へ至る配管と、高性能フィルタ６から栽培床２へ至る配管とを有する循環経路であり、栽培床２から順に第１水槽３、第１ポンプ４、プレフィルタ５、高性能フィルタ６、栽培床２へ至る循環経路７を形成する。なお、第１水槽３は、栽培床２よりも低い位置に設置されている。よって、栽培床２の排水口から流れ出た養液は、栽培床２から第１水槽３へ至る配管を通じて第１水槽３へ流れ落ちる。また、高性能フィルタ６は、養液中の菌を除去可能な性能を有するフィルタである。

また、栽培システム１は、上記した機器の他、循環経路７の養液を一時的に貯留可能な容量を有する第２水槽８（本願でいう「貯留槽」の一例である）を備える。第２水槽８は、循環経路７を構成する各機器よりも低い位置に設置されており、各機器から配管を通じて流れ落ちる水が流入するようになっている。すなわち、第２水槽８は、第１水槽３よりも低い位置に設置されており、第１水槽３の下部に設置された水槽ドレン弁９を開くと、第１水槽３の下部から第２水槽８へ至るドレン配管を通じて第１水槽３内の水が第２水槽８へ流れ落ちるようになっている。また、第２水槽８は、プレフィルタ５よりも低い位置に設置されており、プレフィルタ５の下部に設置されたフィルタドレン弁１０を開くと、プレフィルタ５の下部から第２水槽８へ至るドレン配管を通じてプレフィルタ５内の水が第２水槽８へ流れ落ちるようになっている。

なお、高性能フィルタ６は、高性能フィルタ６の上流側の配管を構成する下部に接続された循環経路７用の配管を通じてプレフィルタ５と繋がっている。よって、フィルタドレン弁１０が開かれてプレフィルタ５内の養液が第２水槽８へ流れ落ち始めると、高性能フィルタ６内や周辺配管内（例えば、高性能フィルタ６から栽培床２へ至る配管内、プレフィルタ５から高性能フィルタ６へ至る配管内等）の養液がプレフィルタ５へ流れ落ちる。また、栽培床２の養液は、栽培床２の下部に設置された栽培床ドレン弁１１を開くと、栽培床２の下部から第１水槽３へ至るドレン配管を通じて第１水槽３へ流れ落ちるようになっている。よって、栽培床２の養液は、第１水槽３経由で第２水槽８へ流れ落とすことが可能である。このような操作が行われれば、栽培床２や循環経路７内の養液が第２水槽８へ移送され、栽培床２や循環経路７には滴の類を除けば養液は存在しないことになる。

また、栽培システム１には、第２水槽８の水を第１水槽３へ汲み上げる第２ポンプ１２（本願でいう「養液返送手段」の一例である）が第２水槽８の下部から第１水槽３の上部へ至る経路（本願でいう「返送経路」の一例である）の途中に備わっている。よって、例えば、循環経路７内にある養液が第２水槽８へ流下しても、水槽ドレン弁９とフィルタド
レン弁１０を閉じた状態で第２ポンプ１２を起動すれば、第２水槽８の養液を第１水槽３へ返送することが可能である。また、第２水槽８の養液が第１水槽３へ返送された後または返送中に、フィルタドレン弁１０および栽培床ドレン弁１１を閉じた状態で第１ポンプ４を起動すれば、循環経路７を養液で再び満たすことが可能である。

また、栽培システム１には、第１水槽３の水を系外へ排出する排水経路が備わっており、当該排水経路には水槽排水弁１３が設けられている。当該排水経路は、排水を浄化する処理設備へ通じている。

また、栽培システム１には、第１水槽３に通ずる給水経路が設けられており、第１水槽３内には当該給水経路の終端を開閉するボールタップ弁１４が設けられている。第１水槽３に通ずる給水経路は、普通の水が流れる経路とオゾン水（本願でいう「薬液」の一例である）が流れる経路とに通じており、普通の水が流れる経路に設けられている第１給水弁１５とオゾン水が流れる経路に設けられている第２給水弁１６の何れかを開くことで、適宜の水を第１水槽３内へ給水することができる。第１給水弁１５を流れる水としては、上水、井水、蒸気の凝縮水、その他各種の水が挙げられる。第２給水弁１６と水槽排水弁１３は、本願でいう「薬液給排出手段」の一例を構成する。オゾン水は、例えば、電解法により水中でオゾンが生成溶解されたものであってもよいし、オゾンガス発生器で発生したオゾンガスを水にバブリングさせて溶解させたものであってもよい。ただし、気中へのオゾンの漏洩量を少なくしたい場合は、電解法かマイクロバブルによるオゾンガスの溶解法によって生成されたオゾン水が望ましい。

また、栽培システム１には、第１水槽３に通ずる養分の補給経路が設けられており、第１水槽３内の養液の電気伝導率を計測するセンサ１７の出力に応じて適宜の量の養分が補給されるようになっている。養液に含まれる養分は栽培床２の植物に消費される。しかし、養液の電気伝導率は、養液に含まれる養分の含有量に応じて変化する。よって、センサ１７の出力に応じて適宜の量の養分が第１水槽３に自動的に補給されれば、栽培システム１は、栽培床２にある植物の育成に適した量の養分を含有する養液を循環し続けることができる。養液に含まれる養分の含有量は、電気伝導率の他、例えば、水素イオン指数（ｐＨ）で把握できる場合もある。

＜通常運転＞
以下、上記栽培システム１の運転方法について説明する。図２は、通常運転時の栽培システム１の状態図である。栽培システム１は、通常運転時、栽培床ドレン弁１１と水槽排水弁１３と水槽ドレン弁９とフィルタドレン弁１０と第２給水弁１６が閉じられており、第１給水弁１５が開かれている。そして、第１ポンプ４が作動しており、循環経路７内を養液が循環している。第２ポンプ１２は停止している。

栽培システム１は、通常運転時、循環経路７を循環する養液をプレフィルタ５および高性能フィルタ６で浄化する。よって、仮に病原菌が養液中にあっても高性能フィルタ６に捕獲され、栽培床２には清浄な養液が供給される。また、栽培システム１は、通常運転時、センサ１７の出力に応じて養分の補給を行う。よって、養液に含まれる養分が栽培床２の植物に消費されても、循環経路７を循環する養液に含まれる養分の含有量が所定量以上に保たれる。また、栽培システム１は、通常運転時、第１水槽３の水位が低下するとボールタップ弁１４が開いて普通の水が給水される。よって、循環経路７を循環する養液の水分が栽培床２の水面や植物の葉から気散して系内から失われても、循環経路７を循環する養液の量が所定量以上に保たれる。栽培システム１がこのようにして通常運転を継続することにより、栽培床２にある植物が成長する。

＜殺菌運転＞
次に、循環経路７（特に栽培床２）を殺菌する際の手順について説明する。循環経路７を殺菌する場合、まず、循環経路７の養液を第２水槽８へ回収した後、循環経路７にオゾン水を循環させる。そして、循環経路７からオゾン水を排水した後、第２水槽８の養液を循環経路７へ戻す。以下、当該手順の詳細について説明する。

図３は、養液を回収する際の栽培システム１の状態図である。例えば、通常運転状態にある栽培システム１の系統構成を変更して循環経路７の養液を第２水槽８へ回収される場合、作業者は、まず、第１ポンプ４を停止する。そして、第１給水弁１５を閉じた後に、水槽ドレン弁９とフィルタドレン弁１０を開く。次いで、栽培床ドレン弁１１を開く。水槽ドレン弁９とフィルタドレン弁１０と栽培床ドレン弁１１が開かれることにより、循環経路７にあった養液は第２水槽８へ回収される。

図４は、養液の回収が完了した後の栽培システム１の状態図である。循環経路７にあった養液が第２水槽８へ回収された後、作業者は、水槽ドレン弁９とフィルタドレン弁１０と栽培床ドレン弁１１を閉じる。水槽ドレン弁９とフィルタドレン弁１０と栽培床ドレン弁１１が閉じられることにより、第２水槽８の養液は、循環経路７から隔離された状態になる。

図５は、オゾン水を給水している時の栽培システム１の状態図である。養液を循環経路７から隔離した後、作業者は、第２給水弁１６を開く。第１水槽３内には水が無いのでボールタップ弁１４が開いている。よって、第２給水弁１６が開かれると、オゾン水が第１水槽３内に流入する。

図６は、オゾン水の給水が完了した後の栽培システム１の状態図である。第１水槽３に適当な量のオゾン水が給水された後、作業者は、第２給水弁１６を閉じる。第２給水弁１６が閉じられることにより、第１水槽３の水位が低下してもオゾン水の給水が行われない状態になる。なお、作業者は、第２給水弁１６を閉じなくてもよい。第２給水弁１６が開いたままの状態でも、オゾン水の給水はボールタップ弁１４の動作により自動的に止まる。

図７は、オゾン水による殺菌処理時の栽培システム１の状態図である。作業者は、第２給水弁１６を閉じた後に第１ポンプ４を起動する。第１ポンプ４が起動されると、第１水槽３にあるオゾン水が循環経路７を循環する。これにより、養液が第２水槽８へ回収された後も循環経路７に残留していた病原菌が殺菌される。すなわち、循環経路７内にある栽培床２の植物の根や茎、栽培床２を構成するケーシングの底面や内壁面、植物の支持材（例えば、マットやロックウール、スポンジポット等）等に残留していた病原菌が殺菌される。オゾン水の循環時間は、栽培床２や配管の大きさ等の諸条件にもよるが、時間が短すぎると十分な殺菌が行われないし、時間が長すぎると殺菌中に栄養分を含まないオゾン水に根が浸漬される植物が養分を吸収できず、成長が緩慢になる。よって、オゾン水の循環時間は、殺菌後に許容できる病原菌の残留量と植物の成長速度を勘案した適宜の長さとすることが望ましい。

図８は、オゾン水による殺菌処理が完了した後の栽培システム１の状態図である。オゾン水による殺菌処理が完了した後、作業者は、第１ポンプ４を停止すると共に、水槽排水弁１３と栽培床ドレン弁１１を開く。水槽排水弁１３と栽培床ドレン弁１１が開かれると、循環経路７内のオゾン水が循環経路７から系外へ排出される。

図９は、オゾン水の排出が完了した後の栽培システム１の状態図である。循環経路７からオゾン水が排出された後、作業者、水槽排水弁１３と栽培床ドレン弁１１を閉じ、第２ポンプ１２を起動する。そして、第２水槽８の養液が第１水槽３へ移送されたら第２ポン
プ１２を停止する。第２ポンプ１２を停止した後に第１ポンプ４を起動すれば、栽培システム１は、図３に示した通常運転状態に戻る。

上記の栽培システム１であれば、循環経路７を循環していた養液を第２水槽８へ回収した後に、循環経路７にオゾン水を循環させることができるので、養液の成分をオゾン水で変質させることなく循環経路７の殺菌が可能である。また、第２水槽８へ回収された養液に病原菌が残留する場合であっても、循環経路７の殺菌処理後は、第２水槽８から第１水槽３へ返送された養液が高性能フィルタ６を通ってから栽培床２へ流れるため、少なくとも殺菌処理された栽培床２に養液の残留病原菌が流入して栽培床２を直ちに汚染することは無い。よって、循環経路７の養液に病原菌が含まれていても、上述した手順の殺菌処理を適宜のタイミングで行うことにより、当該養液を回収して再利用しつつ、栽培床２を殺菌することができる。

なお、有機物がオゾンに触れると酸化するため、循環経路７を循環するオゾン水のオゾン濃度は、循環経路７に残存する有機物の量に応じて大きく変化する。よって、循環経路７に残留する有機物の量によっては、循環経路７を循環するオゾン水のオゾン濃度が著しく低下する場合もあるが、そのような場合には、次のようにしてオゾン濃度を回復させることができる。

図１０は、オゾン水を置換する際の栽培システム１の状態図である。オゾン水による殺菌処理中、循環経路７を循環してオゾン水のオゾン濃度が低下した場合は、作業者は、例えば、第２給水弁１６と水槽排水弁１３を開く。第２給水弁１６と水槽排水弁１３が開かれると、循環経路７のオゾン水が入れ替わる。第１水槽３に新たなオゾン水が入ると、循環経路７を循環するオゾン水のオゾン濃度が上昇する。作業者は、循環経路７を循環するオゾン水のオゾン濃度が回復したら第２給水弁１６と水槽排水弁１３を閉じる。第２給水弁１６と水槽排水弁１３を閉じられると、循環経路７のオゾン水の入れ替えが止まり、オゾン濃度の回復操作が完了する。なお、オゾン濃度の回復操作は、循環経路７に設置されたオゾン濃度計のセンサ出力に応じて弁を開閉する制御装置により、自動的に行われるようにしてもよい。

バッチ式による上記一連の殺菌運転は、病原菌が混入する確率や栽培床２で育成する植物の種類、栽培システム１を構成する機器の大きさ等にもよるが、例えば、月に１〜２度程度行われることが好ましい。また、殺菌運転の時間は、例えば、２時間程度行われることが好ましい。

＜変形例＞
ところで、上記の栽培システム１では、高性能フィルタ６の水がプレフィルタ５経由で第２水槽８へ流れ落ちるように系統構成されているが、高性能フィルタ６の下部には、第２水槽８へ直接通じるドレン配管が設けられていてもよい。

また、上記の栽培システム１では、高性能フィルタ６とプレフィルタ５の水が第１水槽３を経由しないで第２水槽８へ流れるようになっていたが、フィルタドレン弁１０の下流は第１水槽３へ通じていてもよい。フィルタドレン弁１０の下流が第２水槽８ではなく第１水槽３へ通じていれば、例えば、高性能フィルタ６とプレフィルタ５に残留する養液を第１水槽３経由で第２水槽８へ流すこともできるし、高性能フィルタ６とプレフィルタ５に残留するオゾン水を第１水槽３経由で水槽排水弁１３の下流へ流すこともできる。この場合、第１水槽３は、高性能フィルタ６やプレフィルタ５よりも低い位置に設置される。

また、上記の栽培システム１では、第１水槽３に通ずる１つの給水経路に普通の水とオゾン水とが流れるように系統構成されていたが、普通の水が流れる給水経路とオゾン水が
流れる給水経路は互いに独立しており、各給水経路が第１水槽３に直接繋がっていてもよい。また、第１水槽３内には給水経路の終端を開閉するボールタップ弁１４が設けられていたが、ボールタップ弁１４に代えて、第１水槽３の水位に応じて開閉制御される電磁式あるいは空気圧式の弁が設けられていてもよい。

また、上記の栽培システム１では、栽培床２の水位を検知するセンサや電磁弁が無くても栽培床２の養液が規定の水位に保たれるよう、栽培床２内の適宜の高さに開口が設置された配管を通じて栽培床２の養液が流出し、第１水槽３へ流れ落ちるように系統構成されていたが、例えば、栽培床ドレン弁１１を栽培床２の水位に応じて開閉制御し、栽培床２の水位が規定のレベルに保たれるようにしてもよい。

また、上記の栽培システム１では、１つの循環経路７が備わっていたが、栽培システム１には循環経路７が複数備わっていてもよい。栽培システム１に複数の循環経路７が備わる場合であっても、２以上の循環経路７を同時に殺菌処理する必要性は乏しいため、第２水槽８を１つだけ設置しておき、養液を回収する第２水槽８を各循環経路７で共用してもよい。

また、上記の栽培システム１では、第２水槽８としてタンク状のものが用いられていたが、例えば、栽培室内に引き回した配管類を第２水槽８として用いてもよい。このような配管類としては、例えば、多数の屈曲部を設けた管等が挙げられる。管で構成したものを第２水槽８とし、これを機械室等で循環経路７に管接続すれば、省スペースかつ施工容易かつ内部に比較的多量の液体を貯留できる。

また、上記の栽培システム１では、殺菌処理に用いられたオゾン水を系外へ排出しているが、水槽排水弁１３の下流にオゾン水を回収する水槽を用意しておき、殺菌処理時にオゾン水を再利用可能なようにしてもよい。オゾン水が再利用されれば、オゾン水の製造にかかるコストの低減や、オゾン水の排出処理にかかるコストを抑制することができる。再利用するオゾン水には異物が蓄積され得るが、これらの異物は、オゾン水を回収する経路にフィルタを設けることで除去し、或いは、循環経路７におけるオゾン水の循環時にプレフィルタ５や高性能フィルタ６で除去することができる。

また、上記の栽培システム１では、栽培床２や第１水槽３等に溜まる循環経路７の養液やオゾン水を自重で流下させて回収する方式が採用されているが、例えば、水槽ドレン弁９やフィルタドレン弁１０、栽培床ドレン弁１１等が備わる排水系の配管に設けたポンプで養液やオゾン水を回収するものであってもよい。排水系の配管に設けたポンプで養液やオゾン水の回収が行われれば、プレフィルタ５、高性能フィルタ６等の機器類の設置位置の高低を自由に決定することができる。

なお、上記の説明では、栽培床２の構造について詳述しなかったが、上記の栽培システム１は、次のような構造の栽培床を適用可能である。図１１は、栽培床２の構造のバリエーションを示した図である。上記栽培システム１に適用可能な栽培床２の構造としては、例えば、水槽内に溜まる養液に植物の根が浮遊するように構成される灌液水耕のタイプ（図１１（Ａ））、水槽内の底面に薄膜状に溜まる養液に植物の根が浸るように構成されるＮＦＴ（Nutrient Film Technique）のタイプ（図１１（Ｂ））、排水用の溝を形成する
発泡スチロール製の板の上にマット状のロックウールマットが敷かれ、その上に植物が根を広げたロックウールポットを載せて灌水チューブで養液を供給するロックウール耕のタイプ（図１１（Ｃ））、その他各種の栽培床が適用可能である。

また、上記の栽培システム１には第１水槽３が備わっていたが、栽培床２が図１１（Ａ）に示されるような灌液水耕のタイプの場合、第１水槽３は省略されていてもよい。第１
水槽３が省略される場合、第１水槽３に通じていた給水経路は栽培床２に通じ、第１水槽３内にあったボールタップ弁１４は栽培床２内に設けられていることが好ましい。また、第１水槽３が省略される場合、第２水槽８の水が少なくとも高性能フィルタ６経由で栽培床２へ第２ポンプ１２で送られるように系統構成されていることが好ましい。

また、上記実施形態の栽培システム１は、栽培床２の養液が規定の水位に保たれる位置に開口が設置された配管を通じてオゾン水が栽培床２から流出するようになっていたため、上記殺菌処理では、通常運転時における養液の水位より上の部分の殺菌が行われない。そこで、例えば、植物の根の上部に設けられたスポンジポッドといった、通常運転時における養液の水位よりも上の部分についても殺菌したい場合、栽培システム１は、以下のように変形してもよい。

図１２は、変形例に係る栽培システムの構成図である。本変形例に係る栽培システム１Ａは、図１２に示すように、栽培床２の養液が規定の水位に保たれる位置に開口が設置された配管に栽培床出口弁１８が備わっている。また、栽培床出口弁１８へ通ずる配管の開口よりもやや高い適宜の位置、すなわちスポンジポッド等植物の根より上方（通常運転時の液位よりも上側）の高さに開口が設置された配管が第１水槽３へ通じている。その他の構成については上記実施形態の栽培システム１と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

本変形例に係る栽培システム１Ａでは、殺菌処理時に栽培床ドレン弁１１と栽培床出口弁１８が閉じられていると、栽培床２のオゾン水の水位が通常運転時よりも高くなる。よって、本変形例に係る栽培システム１Ａであれば、通常運転時における養液の水位より上の部分の殺菌を行うことが可能になる。

＜実験結果＞
ところで、上記実施形態に係る栽培システム１の性能を確認するために実験を行ったので、その結果を以下に示す。

本実験では、レタス系の数種の野菜を栽培床２で栽培することにしており、野菜の株数は７２株、循環経路７を循環させる養液の総量は約８０リットルとした。また、殺菌処理時に循環経路７を循環させるオゾン水のオゾン濃度は約０．３ｐｐｍ、オゾン水の水量は約８０リットル、オゾン水の循環時間は２時間とした。なお、比較検証を行うために比較例として栽培した野菜は、上記実施形態で行われている殺菌処理と高性能フィルタ６を省いた点以外、全て同じ条件で栽培した。

本実験では、栽培床２内の接水面における菌の濃度が、殺菌処理前に１×１０^８ＣＦＵ／ｃｍ^２であったが、殺菌処理後に９×１０ＣＦＵ／ｃｍ^２へ低下した。また、本実験では、殺菌処理時、栽培床２の野菜がオゾン水に２時間浸漬されることになるが、殺菌処理後の成長に悪影響は見られず、逆に根の張り方が明らかに旺盛になって収穫量が比較例よりも大幅に多かった。

図１３は、殺菌処理後に成長した野菜の根の状態を示した図である。実施例の野菜と比較例の野菜を見比べると判るように、殺菌処理後、実施例の野菜は、比較例の野菜よりも根の繁殖が旺盛なことが判る。

また、下記の表は、レタス系野菜の一種であるグリーンパタピアとコスレタスの収穫量の比較結果を表している。下記の表を見ると判るように、グリーンパタピアについては実施例の方が比較例より１７．８％も収穫量が多く、また、コスレタスについては実施例の方が比較例より２５．９％も収穫量が多かった。また、実施例の野菜と比較例の野菜を複
数人で試食したところ、試食人の約８０％が比較例の野菜よりも実施例の野菜の方が味が良いと回答した。

本実験により、上記実施形態の栽培システム１は、養液の成分を変質させないで病原菌を除去できるに留まらず、栽培物の収穫量も驚異的に増大させることができることが判る。なお、栽培物の成長が旺盛になると、栽培システム１が通常運転中に養液へ補充すべき養分の補充量が少々増えることになるが、栽培システム１を運用する際の主たるコストは人件費と光熱費であるから、収穫量の増大による売上の増大は利益率の向上に大きく寄与することになる。

ところで、本実験では、殺菌処理に用いるオゾン水のオゾン濃度を約０．３ｐｐｍにしているが、上記実施形態の栽培システム１に用いるオゾン水のオゾン濃度は、０．０５〜０．５ｐｐｍの範囲内であれば、栽培床２等に残留する病原菌を殺菌できる。また、本実験では、殺菌処理時のオゾン水の循環時間を約２時間にしていたが、オゾン水の循環時間は、オゾン水のオゾン濃度や栽培物の成長速度、栽培システム１を構成する機器類の大きさ等に応じて、例えば５分から６時間程度の範囲内に設定されることが好ましい。また、本実験や上記実施形態ではオゾン水を製造するための原水の性質等について言及しなかったが、オゾンの分解速度は水質や温度、ｐＨ値に大きく依存するため、例えば、普通の水からオゾン水を製造する場合、オゾン水の原水のｐＨ値は８．５以下が望ましく、より好ましくは７．５以下である。

１，１Ａ・・栽培システム；２・・栽培床；３・・第１水槽；４・・第１ポンプ；５・・プレフィルタ；６・・高性能フィルタ；７・・循環経路；８・・第２水槽（「貯留槽」に相当）；９・・水槽ドレン弁；１０・・フィルタドレン弁；１１・・栽培床ドレン弁；１２・・第２ポンプ；１３・・水槽排水弁；１４・・ボールタップ弁；１５・・第１給水弁；１６・・第２給水弁；１７・・センサ；１８・・栽培床出口弁

Claims

植物が栽培される栽培床と、
前記栽培床を経由する養液の循環経路と、
前記循環経路に設けられる循環ポンプと、
前記循環経路および前記栽培床の養液全量を貯留可能な容量を有する貯留槽と、
前記循環経路および前記栽培床の養液が前記貯留槽に貯留されている場合に、前記循環経路へ殺菌成分の薬液を流入出させる薬液給排出手段と、
前記循環経路内の薬液を前記循環ポンプにより循環させる循環手段と、
前記貯留槽から前記循環経路へ返送される養液から菌を除去可能な、前記貯留槽から前記栽培床へ至る経路の途中にあるフィルタと、を備える、
栽培システム。
前記養液から菌を除去可能なフィルタを介して前記循環経路から前記貯留槽へ養液を送る、
請求項１の栽培システム。
前記薬液給排出手段は、前記循環経路に備わる水槽を通じて前記循環経路へ殺菌成分の薬液を流入出させる、
請求項１または２に記載の栽培システム。
前記栽培システムは、前記循環経路のうち前記栽培床から前記循環ポンプへ至る経路を通じて前記貯留槽の養液を前記循環経路へ返送させる養液返送手段を備える、
請求項１から３の何れか一項に記載の栽培システム。
前記薬液は、ｐＨ値が８．５以下の水から製造された０．０５〜０．５ｐｐｍのオゾン水である、
請求項１から４の何れか一項に記載の栽培システム。
植物が栽培される栽培床を含む循環経路の養液全量を貯留槽で貯留する工程と、
前記養液全量が前記貯留槽で貯留された状態で、前記循環経路へ殺菌成分の薬液を流入させて前記薬液を前記循環経路で循環ポンプにより循環させた後に前記循環経路から前記
薬液を流出させる工程と、
養液が貯留された箇所から前記栽培床へ至る経路の途中にある、養液から菌を除去可能なフィルタを通じて、前記循環経路へ養液を返送する工程と、を備える、
栽培方法。
栽培床を用いて植物を栽培する植物製造方法であって、
植物が栽培される前記栽培床を含む循環経路の養液全量を貯留槽で貯留する工程と、
前記養液全量が前記貯留槽で貯留された状態で、前記循環経路へ殺菌成分の薬液を流入させて前記薬液を前記循環経路で循環ポンプにより循環させた後に前記循環経路から前記薬液を流出させる工程と、
養液が貯留された箇所から前記栽培床へ至る経路の途中にある、養液から菌を除去可能なフィルタを通じて、前記循環経路へ養液を返送する工程と、を備える、
植物製造方法。