JPWO2013072990A1 - Cultivation system and cultivation method - Google Patents
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Abstract
植物工場における照明装置の稼働率を高めると共に、植物工場のイニシャルコストを抑える。
栽培システム10は、植物工場に設置される栽培システム10であって、複数の領域22、23に分割され、それぞれの領域において植物を栽培する栽培ベッド20と、複数の領域間を移動可能に栽培ベッド20に付設されている照明装置30と、を備え、照明装置30は、複数の領域22、23の何れか一つの領域を択一的に照明する。Increase the operating rate of lighting equipment in plant factories and reduce initial costs of plant factories.
The cultivation system 10 is a cultivation system 10 installed in a plant factory. The cultivation system 10 is divided into a plurality of regions 22 and 23 and is cultivated so as to be movable between a plurality of regions and a cultivation bed 20 that grows plants in each region. And an illumination device 30 attached to the bed 20, and the illumination device 30 selectively illuminates any one of the plurality of regions 22 and 23.
Description
本発明は、植物を栽培する栽培システム及びそれを用いた栽培方法に関する。 The present invention relates to a cultivation system for cultivating plants and a cultivation method using the same.
近年、天候に影響されることなく作物を市場に安定供給することを目的に、植物を建物内で栽培する植物工場が造られている。植物工場は外光の入らない暗室であることが多く、その場合、植物は室内に設けられた照明装置からの光によって栽培されている。特許文献1には、植物の種類や成長等にあわせて照明灯の最適なピッチを選択し、植物の種類や成長等に応じた照明を行える植物栽培用の照明装置が示されている。 In recent years, plant factories for cultivating plants in buildings have been built for the purpose of stably supplying crops to the market without being affected by the weather. The plant factory is often a dark room that does not receive external light. In that case, the plant is cultivated by light from a lighting device provided in the room. Patent Document 1 discloses a lighting device for plant cultivation that can select an optimal pitch of an illuminating lamp in accordance with the type and growth of a plant and can perform illumination according to the type and growth of the plant.
植物工場では、天候や日照に影響されることなく照明装置からの光により栽培するので、一日中、連続照明して植物を成長させることができる。しかしながら、連続照明により植物を成長させると、生理障害、例えば植物の細胞が壊死してしまう現象(チップバーン)が発生し、成長が阻害されてしまう場合がある。そのため、植物工場では一定時間、夜間の状態となるように消灯し、植物を休息させて生理現象の発生を抑制している。 In the plant factory, it is cultivated by the light from the lighting device without being affected by the weather and sunlight, so that the plant can be grown by continuously lighting all day long. However, when a plant is grown by continuous illumination, a physiological disorder, for example, a phenomenon in which plant cells are necrotized (chip burn) occurs, and the growth may be inhibited. Therefore, the plant factory is turned off so as to be in the nighttime state for a certain period of time, and the plant is rested to suppress the occurrence of physiological phenomena.
しかしながら、消灯中は照明装置を使用しないので、照明装置の稼働率が低くなる。また、照明装置は栽培ベッドの全ての領域を照明するよう設置されているので、植物工場を建設するためのイニシャルコスト(初期投資費用)が高くなる。 However, since the lighting device is not used while the light is turned off, the operating rate of the lighting device is lowered. Moreover, since the illuminating device is installed to illuminate the entire area of the cultivation bed, the initial cost (initial investment cost) for constructing the plant factory increases.
そこで、植物工場における照明装置の稼働率を高めると共に、植物工場のイニシャルコストを抑えることが望まれている。 Therefore, it is desired to increase the operating rate of the lighting device in the plant factory and to suppress the initial cost of the plant factory.
本発明は、植物工場に設置される栽培システムであって、複数の領域に分割され、それぞれの領域において植物を栽培する栽培ベッドと、前記複数の領域間を移動可能に前記栽培ベッドに付設されている照明装置と、を備え、前記照明装置は、前記複数の領域の何れか一つの領域を択一的に照明することを特徴とする、栽培システムを提供する。 The present invention is a cultivation system installed in a plant factory, and is divided into a plurality of areas, and is attached to the cultivation bed so as to be movable between the plurality of areas, and a cultivation bed that cultivates plants in each area. An illuminating device, wherein the illuminating device selectively illuminates any one of the plurality of regions.
また、本発明は、前記栽培ベッドが長さと幅とを有する細長い形状を有し、前記複数の領域が前記栽培ベッドの長さ方向に延びる分割線により分割され、前記照明装置が前記栽培ベッドの幅方向に移動可能である、栽培システムを提供する。 In the present invention, the cultivation bed has an elongated shape having a length and a width. The plurality of regions are divided by a dividing line extending in a length direction of the cultivation bed. A cultivation system that is movable in the width direction is provided.
また、本発明は、前記照明装置を移動させる移動機構をさらに備える、栽培システムを提供する。 Moreover, this invention provides the cultivation system further provided with the moving mechanism which moves the said illuminating device.
また、本発明は、前記移動機構が、前記照明装置に設けられるモータと、前記モータに取付けられるプーリと、一端が前記プーリに固定され、他端が前記照明装置の移動方向に延びて前記栽培ベッドに固定されている線状部材と、を備え、前記モータが回転して前記プーリが前記線状部材を巻取ることにより、前記照明装置が移動する、栽培システムを提供する。 In the present invention, the moving mechanism includes a motor provided in the lighting device, a pulley attached to the motor, one end fixed to the pulley, and the other end extending in a moving direction of the lighting device. And a linear member fixed to a bed. The cultivation system is provided in which the illumination device moves when the motor rotates and the pulley winds the linear member.
また、本発明は、前記移動機構が、前記栽培ベッドの上方に設けられるロッドレスシリンダであり、該ロッドレスシリンダはその軸方向に沿って移動する移動体を有し、前記照明装置は前記ロッドレスシリンダの前記移動体に吊り下がって移動する、栽培システムを提供する。 Moreover, this invention is a rodless cylinder with which the said moving mechanism is provided above the said cultivation bed, this rodless cylinder has a moving body which moves along the axial direction, The said illuminating device is the said rod Provided is a cultivation system that moves while suspended from the moving body of a less cylinder.
また、本発明は、前記移動機構が、前記栽培ベッドの上方に設けられるモータ及びプーリと、前記モータ及びプーリを巻回すると共に前記照明装置が吊り下がる伝動要素とを備え、前記モータが回転することにより前記照明装置が移動する、栽培システムを提供する。 Moreover, this invention is provided with the said moving mechanism provided with the motor and pulley provided above the said cultivation bed, and the transmission element which the said illuminating device hangs while winding the said motor and pulley, and the said motor rotates. The cultivation system by which the said illuminating device moves is provided.
また、本発明は、前記栽培ベッドが、該栽培ベッドを分割する分割線に沿って立ち上がるセパレータをさらに備え、前記セパレータは、前記照明装置が前記複数の領域のうちの一つの領域を照明するとき、隣接する他の領域に向けて照射される光を遮る高さを有する、栽培システムを提供する。 Moreover, this invention is further equipped with the separator which stands up along the dividing line which divides this cultivation bed, and the said separator illuminates one area | region among the said several area | regions in the said separator. A cultivation system is provided that has a height that blocks light irradiated toward other adjacent areas.
また、本発明は、さらに、二酸化炭素を発生する二酸化炭素発生装置を備え、該二酸化炭素発生装置が発生した二酸化炭素を植物に向けて供給する二酸化炭素供給口を前記照明装置に有する、栽培システムを提供する。 Furthermore, the present invention further includes a carbon dioxide generator that generates carbon dioxide, and the lighting device has a carbon dioxide supply port that supplies the carbon dioxide generated by the carbon dioxide generator toward a plant. I will provide a.
また、本発明は、さらに、二酸化炭素を発生する二酸化炭素発生装置を備え、該二酸化炭素発生装置が発生した二酸化炭素を植物に向けて供給する二酸化炭素供給口を前記セパレータに有する、栽培システムを提供する。 The present invention further includes a cultivation system comprising a carbon dioxide generator that generates carbon dioxide, the separator having a carbon dioxide supply port that supplies the carbon dioxide generated by the carbon dioxide generator toward a plant. provide.
また、本発明は、前記照明装置が常時点灯している、栽培システムを提供する。 Moreover, this invention provides the cultivation system with which the said illuminating device is always lighting.
また、本発明は、前記栽培システムを用いた栽培方法であって、前記複数の領域のうちの一つの領域を所定時間、照明した後、別の領域に前記照明装置を移動させて照明する、栽培方法を提供する。 Moreover, this invention is a cultivation method using the said cultivation system, Comprising: After illuminating one area | region among the said several area | region for a predetermined time, the said illuminating device is moved to another area | region, and is illuminated. Provide cultivation methods.
本発明の栽培システムを用いれば、暗室の植物工場において、照明装置が栽培ベッドの複数の領域の何れか一つの領域を択一的に照明するので、照明装置が配置されている領域では植物を成長させ、その他の領域では植物を休息させることができる。そして、照明装置は複数の領域間を移動可能に付設されているので、照明装置を所定の時間毎に複数の領域間を移動させることにより、照明装置を連続して点灯させることができ、照明装置の稼働率を向上させることができる。 If the cultivation system of the present invention is used, in the plant factory in the dark room, the lighting device selectively illuminates any one of the plurality of regions of the cultivation bed. Can grow and rest plants in other areas. Since the lighting device is attached so as to be movable between a plurality of regions, the lighting device can be lit continuously by moving the lighting device between the plurality of regions every predetermined time. The operating rate of the apparatus can be improved.
また、照明装置は移動可能であり、分割された栽培ベッドの一部の領域を照明可能であればよく、栽培ベッドの全ての領域を一度に照明する必要がない。そのため、照明装置の数を減らすことができ、植物工場の建設に必要なイニシャルコスト(初期投資)を削減することができる。 Moreover, the illuminating device is movable, and it is only necessary to illuminate a partial area of the divided cultivation bed, and it is not necessary to illuminate all areas of the cultivation bed at once. Therefore, the number of lighting devices can be reduced, and the initial cost (initial investment) necessary for the construction of the plant factory can be reduced.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示し、理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。また、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明とその均等物におよぶ点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, the same or similar components are denoted by common reference numerals, and the scale of these drawings is appropriately changed for easy understanding. In addition, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本実施形態の栽培システム10を設置した植物工場1の全体を示す平面図であり、図2は、図1のII部分を拡大して栽培システム10の一部を示す拡大図である。図3は、図2のIII−III線に沿った栽培システム10の断面図であり、図4は、図2のIV−IV線に沿った栽培システム10の断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing the whole plant factory 1 in which the
本実施形態の栽培システム10は、暗室である植物工場1において蛍光灯等の照明により植物21を栽培するシステムであり、二つの領域(第一領域22及び第二領域23、それぞれを第一水槽22、第二水槽23とも呼ぶ場合もある)に分割され、それぞれの領域において植物21を栽培する栽培ベッド20と、第一領域22と第二領域23との間を移動可能に栽培ベッド20に付設されて、第一領域22と第二領域23との何れか一方を択一的に照明する照明装置30と、照明装置30を自動的に移動させる移動機構40とを備えている。図示実施形態の植物工場1は屋根と壁により囲まれた空間であって、日中であっても太陽光が入ることのない暗室であり、植物21は照明装置30の光のみで栽培可能になっている。図1に示すように、栽培ベッド20は、植物の作付けや回収する際の作業性を考慮して、長さL1と幅W1と有する細長い矩形の形状を有し、植物工場1では、複数の栽培システム10が互いに平行に設置されている。
The
図示実施形態では、栽培ベッド20は、水耕栽培用の栽培水槽であり、植物21を植えた栽培パネル24を水面に浮遊させて植物21を栽培している。栽培ベッド20は複数段積み重ねて設置されていて、図では最下段の栽培ベッド20のみを示している。栽培ベッド20の側部には上段の栽培ベッドを支持する柱部29a、29bが立ち上がっている。また、栽培ベッド20の側部には壁部25が立ち上がっていて、栽培ベッド20の外部からの光を遮ることができる。壁部25の一部は開閉可能なカーテンであってもよい。栽培ベッド20は、図2及び図3に示すように、栽培ベッド20の長さ方向に延びる中心線Bによって二つの領域(第一領域22、第二領域23)に分割されていて、さらに、中心線Bに沿って立ち上がり、隣接する領域の上方にある照明装置の光を遮るセパレータ26が配置されている。
In the illustrated embodiment, the
本実施形態の栽培システム10では、照明装置30は、第一領域22及び第二領域23の何れか一方を択一的に照明可能に設置されている。図2〜図4は、第一領域22の上方に照明装置30が配置された状態を示している。
In the
図に示す状態において、照明装置30から照射される光は、後述する照明装置30の笠35、栽培ベッド20の壁部25及びセパレータ26により、第一領域22の外部に漏れないようになっている。そのため、照明装置30は第一領域22の上方に配置されたとき、第一領域22にある植物21のみを照明し成長を促す。一方、第一領域22に隣接する第二領域23では、照明装置30が第一領域22を照明している間は、植物工場1は暗室であると共に、セパレータ26や笠35により照明装置30からの光が遮られているので、第二領域23に光が入射することはなく、第二領域23の植物21は休息した状態になる。
In the state shown in the drawing, the light emitted from the
なお、本実施形態では照明装置30からの光を遮るために、壁部25及びセパレータ26を設けているが、笠35の形状により、照明装置30が隣接する領域へ強い光を照射しない場合、壁部25又はセパレータ26を設けなくてもよい。また、壁部25は容易に植物を出し入れするためカーテン式や、図6(c)に示すようにドア式により開閉可能に取付けてもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態の栽培システム10は、図に示すように照明装置30の上方にレール27を備えている。レール27は、レール27に沿って移動するランナ28を有し、照明装置30はランナ28を介してレール27に吊り下げられている。図に示すレール27は、例えば栽培システム10の上段に位置する別の栽培システムの栽培ベッドの底面(図示しない)に取付けられている。最上段にある栽培システムでは、植物工場1の屋根にレール27が取付けられてよい。本実施形態では、レール27は、栽培ベッド20の幅方向に延びるよう設けられている。そのため、レール27に吊り下げられた照明装置30は栽培ベッド20の幅方向に手動又は自動で移動可能になっている。
The
照明装置30は移動可能であるので、照明装置30は第一領域22を所定時間、照明した後、照明装置30は点灯した状態で第二領域23に移動し(図3の点線で示した状態まで移動)、引き続き第二領域23を照明する。照明装置30が第二領域23を照明している間、照明装置30からの光はセパレータ26及び笠35に遮られ第一領域22は暗所となる。そのため、第二領域23の植物21の成長が促進され、暗所となった第一領域22の植物21は休息するようになる。
Since the illuminating
照明装置30は、図3に示すように、基板32と、照明装置30の光源であり基板32の図で下方に設けられた蛍光灯34と、蛍光灯34を覆う笠35とを備えている。また、基板32は、基板32の強度を補強する補強部材33a、33b、33cを備えている(図2参照)。蛍光灯34を覆う笠35は、蛍光灯34の位置が焦点となる二次曲線に沿って形成されていて、蛍光灯34から放射される光を図で下方に向けて反射することで、効率的に光を植物21へ照射するようになっている。
As shown in FIG. 3, the illuminating
また、照明ユニット31は、基板32、二本の蛍光灯34及び笠35を組合せて構成されている。照明装置30は、複数の照明ユニット31を互いに連結して作製されていて、連結する照明ユニット31の数量を調整することで、栽培ベッド20の長さに応じた照明装置30を作製することができる。また、照明装置30の一部の照明ユニット31が故障した場合、故障した照明ユニット31のみを修理又は交換すればよく、迅速に照明装置30を修理することが可能である。
The
図では、2本の蛍光灯34を有する照明ユニット31が示されているが、照明ユニット31に設ける蛍光灯34の数は、植物21の成長に合わせて増減されてよく、植物21の成長に必要な光量を確保するために蛍光灯34を3本以上設けてよい。また、光量が少なくてよい場合は1本でもよい。照明ユニット31の光源は、蛍光灯に限定されず、LEDや、白熱電球であってもよい。しかしながら蛍光灯を用いるのが運用コストの面からもっとも好ましい。蛍光灯の寿命は平均12000時間であるものが主であるが、最近では寿命が15000時間以上のものが製造販売されるようになっており、より長時間使用可能になっている。
In the figure, a
次に、栽培システム10の照明装置30を移動させる移動機構40について説明する。上述したように、照明装置30はレール27に沿って移動するランナ28に吊り下げられていて、照明装置30は栽培ベッド20の幅方向に移動できるようになっている。照明装置30の移動は、作業者の手動により行われてもよいが、植物工場1では、図1に示すように多くの栽培システム10が設置されているので、手動で全ての照明装置30を移動させるには時間も手間もかかる。そのため、本実施形態の栽培システム10は、照明装置30を自動で移動させることができる移動機構40を備えている。
Next, the moving
移動機構40は、図1に示すように照明装置30の長さ方向においてほぼ中央に配置されている。本実施形態の移動機構40は、図2〜図4に示すように基板32に配置されたモータ41と、モータ41の回転軸41aの先端に取付けられるプーリ42と、プーリ42に巻取られる二本のワイヤ43a、43bとを備える。二本のワイヤ43a、43bの一端はプーリ42に固定されていて、他端は照明装置30の移動方向に延び、図示実施形態では上段の栽培ベッドを支持する柱部29a、29bに固定されている。二本のワイヤの他端は植物工場の壁や屋根の裏面に固定されていてもよく、栽培ベッドの側部に立ち上がる壁部に固定されてもよい。
As shown in FIG. 1, the moving
プーリ42は、ワイヤ43aを巻取る右回転巻取り型のプーリ42a(以下、右巻プーリ42aと呼ぶ)と、ワイヤ43bを巻取る左回転巻取り型のプーリ42b(以下、左巻プーリ42bと呼ぶ)とを互いに同軸に固定して構成されている。また、右巻プーリ42aと回転軸41aとの間には、右巻プーリ42aの巻戻し方向にプーリ42が回転(左回転、図5のC方向)するときに、回転軸41aに対し右巻プーリ42aを自由に回転させるラチェット44aが設けられている。また、左巻プーリ42bと回転軸41aとの間には、左巻プーリ42bの巻戻し方向(右回転、図5のD方向)にプーリ42が回転するときに回転軸41aに対し左巻プーリ42bを自由に回転させるラチェット44bが設けられている。これは、ワイヤ43a、43bに伸びが発生したり、巻取り時にワイヤが重なること等の理由により、右巻プーリ42a及び左巻プーリ42bの同一回転数での巻取り長さと巻戻し長さとが、必ずしも一致しないからである。そのため、ラチェット44a、44bにより、回転軸41aの回転方向に合わせて巻戻し側を自由に回転できるようにして、ワイヤ43a、43bの巻取り長さと巻戻し長さとの違いを吸収できる構造となっている。
The
例えば回転軸41aを左回転(図5の矢印C方向)させることで、左巻プーリ42bはワイヤ43bを巻取ると同時に、右巻プーリ42bがワイヤ43aを巻戻す。この時、巻取る側の左巻プーリ42bは回転軸41aと共に回転し、モータ41すなわち照明装置30が図のE方向に移動する。巻戻す側の右巻プーリ42aは回転軸41aに対し自由に回転し、柱部29aに引張られてワイヤ43aを巻戻す。左巻プーリ42bがワイヤ43bを巻取った距離だけ照明装置30は移動する。回転軸41aを反対方向(右回転、図5の矢印D方向)に回転させれば、右巻プーリ42aがワイヤ43aを巻取り、照明装置30がF方向に移動する。左巻プーリ42bは自由に回転し、柱部29bに引張られてワイヤ43bは巻戻される。このような構造により、回転軸41aを回転させることでモータ41自身が移動し、モータ41を操作することで、照明装置30は第一領域22と第二領域23とを交互に移動できる。
For example, by rotating the
図示しないが、モータ41は電力を供給する動力源と、モータ41の回転方向や回転時間・時刻を制御する制御装置とに接続されていて、作業者の指示により照明装置30を移動させることができると共に、所定時刻に自動的に照明装置30を移動させることが可能になっている。
Although not shown, the
なお、本実施形態では、モータ41の牽引手段として線状部材であるワイヤ43a、43bを使用した例を示しているが、線状部材はワイヤに限らずチェーンやタイミングベルトを使用してもよい。
In the present embodiment, an example is shown in which
移動機構40の別例を、図6(a)及び図6(b)に示す。図6(a)に示す移動機構40aは、レール27の代わりにロッドレスシリンダ45を設置したものであり、照明装置30は、ロッドレスシリンダ45の軸方向に沿って移動する移動体46に吊り下げられている。ロッドレスシリンダ45の移動体46を往復移動させる方式として、空気圧式、油圧式又はマグネット式等がある。移動体46が幅方向に移動することで、照明装置30が移動する。
Another example of the moving
図6(b)に示す移動機構40bは、チェーン47を用いて照明装置30を移動させるものである。移動機構40bは、柱部29aに取付けられたモータ48aと、柱部29bに取付けられたプーリ48bとを有し、モータ48aの回転がプーリ48bに伝動するよう、伝動要素であるチェーン47がモータ48aとプーリ48bとに巻回されている。照明装置30はチェーン47に吊り下がっていて、モータ48aが回転することにより、照明装置30が移動するようになっている。移動機構は図示実施形態に限定されず、例えばプーリ48bはスプロケットでもよく、伝動要素であるチェーン47はタイミングベルトであってもよい。
The moving
栽培システム10は、二酸化炭素発生装置50を備えることができる。二酸化炭素は植物の光合成に必要な要素であり、光合成を促進させるために照明と同時に植物に供給するのが望ましい。本実施形態では、図2及び図3に示すように、栽培ベッド20の側部に二酸化炭素発生装置50が配置されている。そして、図3に示すように、二酸化炭素供給口51が照明装置30の基板32から、二酸化炭素発生装置50が発生した二酸化炭素を植物21に向けて図で下方に供給できるよう設けられている。図示しないが、二酸化炭素発生装置50と二酸化炭素供給口51とは可撓性のチューブにより接続されていて、照明装置30が移動しても、二酸化炭素供給口51から二酸化炭素を供給することができる。図3に示す栽培システム10の状態では、第一領域22において、笠35、セパレータ26及び壁部25により、概ね閉じられた空間が形成されていて、二酸化炭素供給口51から供給された二酸化炭素は植物21の周囲に滞留し、光合成を促進させることができる。また、笠35、セパレータ26及び壁部25により概ね閉じられた空間が形成されているので、壁やセパレータの無い栽培システムと比較して、供給された二酸化炭素が拡散し難く、二酸化炭素を効率よく供給することができる。
The
また、図2〜図4に示す栽培システム10では、二酸化炭素供給口51が照明装置30に設けられているが、二酸化炭素供給口の位置はこれに限定されず、例えば図6(c)に示すように、栽培ベッド20のセパレータ26aに設けられてもよい。この場合、二酸化炭素供給口51aはセパレータ26aの頂部付近の側面に設けられていて、第一領域22及び第二領域23の植物21に向けて供給できるようになっている(図6(c)の矢印G1、G2参照)。
Moreover, in the
図示実施形態では、二酸化炭素供給口より二酸化炭素を供給して植物周辺の二酸化炭素濃度を高めているが、栽培室全体の二酸化炭素濃度を大気中の二酸化炭素濃度よりも高い状態に保ちつつ栽培してもよい。 In the illustrated embodiment, carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port to increase the carbon dioxide concentration around the plant, but cultivation is performed while keeping the carbon dioxide concentration in the entire cultivation room higher than the carbon dioxide concentration in the atmosphere. May be.
図では、第一領域22及び第二領域23において、略同じ状態の植物を示しているが、植物の生育状態は異なっていてもよい。例えば一方の領域では苗の状態であり、他方の領域では出荷直前の成長した状態であってもよい。また、第一領域22と第二領域23とは、成長の速度が異なる別種の植物を栽培してもよい。第一領域22と第二領域23とにおいて異なる生育状態の植物や、別種の植物を栽培する場合、照明する時間間隔を栽培する植物の成長に合わせて変更してもかまわない。
In the figure, plants in substantially the same state are shown in the
セパレータ26を植物周辺の温度を下げる冷却装置として利用してもよい。一般に水槽内の養液の温度は、気温よりもやや低めに設定されている。そのため、セパレータ26を熱伝達性の高い熱伝達板とすることで、セパレータ26が養液に接触する部分から植物周辺にあるセパレータ26の部分まで、気温より低い養液温度を熱伝達させることが可能になる。そのため、局所冷却、例えば植物周辺の気温を下げることができる。そのため、セパレータ26は好ましくは金属製であり、その表面に反射性の高い例えば白色の防錆コーティングを施してもよい。また、図6(c)に示すように、セパレータ26の内部に、二酸化炭素供給口51aと同様、冷却用の空調ダクト52を設け、セパレータ26から直接冷風を吹出すことで植物周辺を冷却してもよい。
The
本実施形態では、栽培ベッド20は、栽培ベッド20の長さ方向に延びる中心線Bによって第一領域22及び第二領域23に分割されている。しかしながら、栽培ベッド20の分割方法はこれに限らず、例えば、栽培ベッド20の長さ方向の中心において幅方向に延びる線によって分割されてよい。この場合、分割された領域間を移動する照明装置30の移動距離は図示実施形態の移動距離と比較すると長くなる。また、図示実施形態では、栽培ベッド20は二つの第一領域22と第二領域23とに分割されていたが、栽培ベッドは三つ以上の領域、すなわち第三領域、第四領域があるよう分割されてもかまわない。
In the present embodiment, the
次に、栽培システム10を用いた栽培方法について説明する。
Next, a cultivation method using the
植物工場では、照明装置により植物を栽培しているので、連続的に常時照明すれば植物の成長速度を上げることができる。すなわち、24時間連続して照明を行うと植物の一日あたりの成長量(累積光合成量)は最大となる。しかしながら、或る一定の光強度の下では、連続照明時間が所定時間を超えると、植物の光合成速度が下がり累積光合成量の増加が鈍化するようになる。また、連続照明により植物を休息させずに栽培を行うと、植物体の細胞が壊死する生理障害(チップバーン)が発生する場合がある。このチップバーンは、連続照明時間が所定時間を超えるとその発生率が飛躍的に増加する。そして、成長速度を上げるために、照明装置の光強度を高めることも試みられているが、図7に示すように或る一定の光強度となると植物の光合成速度は飽和点に達し鈍化する。そのため、植物工場では、連続的に照明する時間が抑制されている場合がある。そして消灯しているとき、植物はその成長を止め休息した状態になっている。 In plant factories, plants are cultivated with a lighting device, so that the plant growth rate can be increased by continuous illumination. That is, when the lighting is continued for 24 hours, the daily growth amount (cumulative photosynthesis amount) of the plant becomes the maximum. However, under a certain light intensity, if the continuous illumination time exceeds a predetermined time, the photosynthetic rate of the plant decreases and the increase in the accumulated photosynthesis amount slows down. In addition, when cultivation is performed without resting the plant by continuous illumination, a physiological disorder (chip burn) in which cells of the plant body are necrotized may occur. The incidence of chip burn increases dramatically when the continuous illumination time exceeds a predetermined time. In order to increase the growth rate, attempts have been made to increase the light intensity of the lighting device. However, as shown in FIG. 7, when the light intensity reaches a certain level, the plant photosynthesis rate reaches the saturation point and slows down. Therefore, in a plant factory, the time to illuminate continuously may be suppressed. And when it is off, the plant has stopped growing and has rested.
収穫するまでに必要な照明時間(累積照明時間)は作物に応じておよそ決まっていて、例えばある種のレタスを収穫するためには累積照明時間が通常560時間必要とされている。従来の植物工場では、一日当たり10時間照明したとすると、そのレタスの収穫に必要な560時間の累積照明時間を確保するには56日間必要であった。このうち、植物が休息している時間、すなわち消灯時間は、一日当たり14時間である。しかしながら、植物にとってある一定量の休息時間が一日当たり確保されていれば、生理障害の発生は抑制され、例えば一日当たり8時間の休息時間があれば充分とされている。そのため、一日当たりの休息時間を14時間から8時間に減らせば、収穫までに必要な累積照明時間を確保しつつ、収穫までの日数を短くすることができる。 The lighting time (cumulative lighting time) required before harvesting is approximately determined according to the crop. For example, in order to harvest a certain kind of lettuce, the cumulative lighting time is normally required to be 560 hours. In a conventional plant factory, assuming that lighting was performed for 10 hours per day, it took 56 days to secure a cumulative lighting time of 560 hours necessary for harvesting the lettuce. Among these, the time when the plant is resting, that is, the turn-off time is 14 hours per day. However, if a certain amount of rest time is secured per day for plants, the occurrence of physiological disorders is suppressed, and for example, a rest time of 8 hours per day is sufficient. Therefore, if the rest time per day is reduced from 14 hours to 8 hours, it is possible to shorten the number of days until harvesting while securing the cumulative lighting time required until harvesting.
本実施形態の栽培システム10を利用すれば、第一領域22と第二領域23とを照明装置30が往復するよう移動させることができる。そのため、所定の時間間隔をもって、交互にそれぞれの領域にある植物に対して照明することができ、例えば表1に示すように、8時間毎に成長と休息とを交代させて植物を栽培することができる。
If the
表1から分かるように、照明装置30を8時間毎に移動して栽培すると、累積照明時間の560時間を確保しつつ、出荷までの日数を47日間にすることができる。植物に対する連続的に照明する時間を10時間以内にしているので、生理障害の発生も抑制される。
As can be seen from Table 1, when the
従来の植物工場では、植物の休息時間は一日あたり14時間以上確保されていたが、必要以上に休息時間が確保されていたといえる。一方、本発明の栽培システムを用いれば、植物の休息時間を8時間に短縮することで、累積照明時間を確保しつつ、植物を出荷するまでの日数を減少させることができる。 In the conventional plant factory, the rest time of the plant was secured for 14 hours or more per day, but it can be said that the rest time was secured more than necessary. On the other hand, if the cultivation system of the present invention is used, the number of days until the plant is shipped can be reduced while securing the cumulative lighting time by reducing the resting time of the plant to 8 hours.
従来の植物工場では、照明装置を栽培ベッドの全ての領域に照明されるように設けていた。しかしながら、生理障害が発生する可能性があるので、照明装置を常時点灯して植物を栽培することはできず、植物を休息させるために一定時間消灯する必要があった。本発明の栽培システムを用いれば、分割された栽培ベッドの領域間を、点灯したまま照明装置を移動させることができる。そのため、各領域においては、照明されている状態と消灯されている状態とが交互に来るようになり、生理障害の発生を抑制しつつ植物を成長させることができる。一方、照明装置に注目すれば常時点灯しているので、照明装置自体の稼働率が向上する。また、栽培ベッドの全ての領域に照明装置を設ける必要がないので、従来の栽培システムより設置する照明装置の数を少なくすることができ、植物工場のイニシャルコストを下げることができる。また本発明による栽培システムでは、各領域の消灯時間すなわち植物の休息時間を短くすることで、植物の成長に必要な累積照明時間を確保しつつ出荷までの日数を減らすことができ、植物をより多く栽培することができる。そのため、結果として全体の栽培コストを減少させることができる。 In the conventional plant factory, the illuminating device was provided so that all the areas of the cultivation bed could be illuminated. However, since a physiological disorder may occur, it is not possible to cultivate a plant by always lighting the lighting device, and it is necessary to turn off the light for a certain period of time in order to rest the plant. If the cultivation system of this invention is used, an illuminating device can be moved between the area | regions of the divided cultivation bed, with it lighting. Therefore, in each region, the illuminated state and the unlit state come alternately, and plants can be grown while suppressing the occurrence of physiological disorders. On the other hand, since it is always lit if attention is paid to the lighting device, the operating rate of the lighting device itself is improved. Moreover, since it is not necessary to provide an illuminating device in all the area | regions of a cultivation bed, the number of the illuminating devices installed from the conventional cultivation system can be decreased, and the initial cost of a plant factory can be reduced. In the cultivation system according to the present invention, by shortening the extinguishing time of each region, that is, the resting time of the plant, it is possible to reduce the number of days until shipment while ensuring the cumulative lighting time necessary for the growth of the plant. Many can be cultivated. Therefore, as a result, the entire cultivation cost can be reduced.
また、従来の植物工場では、照明装置が固定されているため、植物を照明できる時間帯が限定されていた。本発明の栽培システムを用いれば、照明装置を移動させて、分割された複数の領域の何れか一つの領域を択一的に照明することができるので、一日中照明装置を使用することが可能である。言い換えれば、照明しない時間帯を自由に設定することができる。例えば、14時から16時の間は何れの領域でも照明しないよう設定することができる。そのため、地域の電力消費量がピークになる時間帯を避けて、植物を栽培することが可能である。また、季節により照明する時間帯を変更してもよい。例えば、日本において夏期や冬期の電力消費量は、春期や秋期における電力消費量が全体的に多い。そのため、夏期や冬期では電力消費量がピークになる時間帯を避けて照明し、春期や秋期においては24時間連続して照明してもよい。このように、本発明の栽培システムを用いれば、植物工場が設置された地域において、電力の消費が少ない時間帯で照明し、電力消費量が多くなる時間帯では消灯することができ、地域の電力消費量を平準化することに貢献できる。 Moreover, in the conventional plant factory, since the illuminating device was fixed, the time zone which can illuminate a plant was limited. By using the cultivation system of the present invention, it is possible to selectively illuminate any one of a plurality of divided areas by moving the illuminating device, so that the illuminating device can be used all day. is there. In other words, it is possible to freely set a time zone during which no illumination is performed. For example, it can be set not to illuminate any area between 14:00 and 16:00. Therefore, it is possible to cultivate plants while avoiding the time zone in which the power consumption of the region reaches its peak. Moreover, you may change the time slot | zone illuminated according to a season. For example, in Japan, the power consumption in summer and winter is large overall in spring and autumn. Therefore, lighting may be performed while avoiding the time period in which the power consumption reaches its peak in summer and winter, and lighting may be continued for 24 hours in spring and autumn. In this way, using the cultivation system of the present invention, in the area where the plant factory is installed, it can be illuminated in a time zone where power consumption is low, and can be turned off in a time zone where power consumption is high, Contributes to leveling power consumption.
1 植物工場
10 栽培システム
20 栽培ベッド
21 植物
22 第一領域
23 第二領域
24 栽培パネル
25 壁部
26 セパレータ
27 レール
28 ランナ
29a、29b 柱部
30 照明装置
31 照明ユニット
32 基板
33 補強部材
34 蛍光灯
35 笠
40、40a、40b 移動機構
41、48a モータ
42、48b プーリ
43a、43b ワイヤ
44a、44b ラチェット
45 ロッドレスシリンダ
46 移動体
47 チェーン
50 二酸化炭素発生装置
51 二酸化炭素供給口DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
複数の領域に分割され、それぞれの領域において植物を栽培する栽培ベッドと、
前記複数の領域間を移動可能に前記栽培ベッドに付設されている照明装置と、を備え、
前記照明装置は、前記複数の領域の何れか一つの領域を択一的に照明することを特徴とする、栽培システム。A cultivation system installed in a plant factory,
A cultivation bed that is divided into a plurality of regions and cultivates plants in each region;
A lighting device attached to the cultivation bed so as to be movable between the plurality of regions,
The said illuminating device selectively illuminates any one area | region of these several area | regions, The cultivation system characterized by the above-mentioned.
前記複数の領域は、前記栽培ベッドの長さ方向に延びる分割線により分割され、
前記照明装置は、前記栽培ベッドの幅方向に移動可能である、請求項1に記載の栽培システム。The cultivation bed has an elongated shape having a length and a width,
The plurality of regions are divided by a dividing line extending in the length direction of the cultivation bed,
The cultivation system according to claim 1, wherein the lighting device is movable in the width direction of the cultivation bed.
前記照明装置に設けられるモータと、
前記モータに取付けられるプーリと、
一端が前記プーリに固定され、他端が前記照明装置の移動方向に延びる線状部材と、を備え、
前記モータが回転して前記プーリが前記線状部材を巻取ることにより、前記照明装置が移動する、請求項3に記載の栽培システム。The moving mechanism is
A motor provided in the lighting device;
A pulley attached to the motor;
A linear member having one end fixed to the pulley and the other end extending in the moving direction of the lighting device,
The cultivation system according to claim 3, wherein the lighting device moves as the motor rotates and the pulley winds the linear member.
前記セパレータは、前記照明装置が前記複数の領域のうちの一つの領域を照明するとき、隣接する他の領域に向けて照射される光を遮る高さを有する、請求項1から6の何れか一項に記載の栽培システム。The cultivation bed further comprises a separator that rises along a dividing line that divides the cultivation bed,
The said separator has the height which interrupts | blocks the light irradiated toward other adjacent area | regions, when the said illuminating device illuminates one area | region among these several area | regions. The cultivation system according to one item.
前記複数の領域のうちの一つの領域を所定時間、照明した後、別の領域に前記照明装置を移動させて照明する、栽培方法。A cultivation method using the cultivation system according to any one of claims 1 to 10,
The cultivation method which illuminates by moving the said illuminating device to another area | region after illuminating one area | region of these several area | region for a predetermined time.
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