JP2003259734A - 並列のトレー回転体による植物栽培装置 - Google Patents

並列のトレー回転体による植物栽培装置

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JP2003259734A
JP2003259734A JP2002114009A JP2002114009A JP2003259734A JP 2003259734 A JP2003259734 A JP 2003259734A JP 2002114009 A JP2002114009 A JP 2002114009A JP 2002114009 A JP2002114009 A JP 2002114009A JP 2003259734 A JP2003259734 A JP 2003259734A
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greenhouse
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Shuichi Shobuya
秀一 菖蒲谷
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Beltek KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然光と用水を最大限に利用し、同じ床面積
をもつ従来の温室ハウスの栽培ベンチに比べ、約3倍以
上の苗や鉢物植物を収容できると共に、高温、低温障害
が少なく、均一な灌水量や日射量及び換気の流れ等によ
り、生育の均一な苗や鉢物植物を低いランニングコスト
で効率よく栽培できる装置を得る。 【解決手段】 植物を栽培、収容するトレー回転体
(3)を並列に配設し、駆動モーター(9)と伝動部品
により噛み合っている。本装置を囲う温室ハウス(1
2)には、屋内外に配設された細霧スプレーノズルと換
気扇(13a)等による冷房装置及び鏡面体の反射装置
で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発芽した苗床及び
鉢物植物を本装置のトレーに載置し、自動的に灌水した
り、室温を調節して効率的に、しかも、均一な苗や鉢物
植物を大量に育成する栽培装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の平面的栽培方法では、固定または
移動式の平面形栽培用ベンチを温室ハウス内に設置する
方法が最も一般的であった。また立体的栽培方法では公
知のものとして、単一の回転軸にゴンドラを懸吊し、そ
のゴンドラ内に植物を載置してモーター等により回転さ
せて栽培する装置や並列に走行するチェーンコンベヤに
植物を載置するベンチを連結させて回転させる栽培装置
などがあった。その他に人工光源の下では、冷暖房装置
を備えた静置形多段の棚式栽培装置などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般的な平面的栽培方
法においては、温室ハウス内に設置された平面形の栽培
用ベンチでは作業用通路スペースを除く栽培面積は、ハ
ウス床面積よりも小さく収容量に問題があった。
【0004】また、空間的に収容量を増やした従来の単
一軸のゴンドラ式栽培装置では、ゴンドラのベンチが回
転している時、下半分側に位置するゴンドラは、上側に
あるゴンドラのベンチにより日射が遮られ、影となり積
算日照時間が不足していた。ハウス内では、ゴンドラの
回転軸が単一軸で一方向の回転のため、換気の流れに偏
りが起こり、ハウス内温度が位置により不均一になった
り、灌水でも均一な散水が難しいといった問題点があっ
た。特にゴンドラを懸吊する貫通した軸は、その下に載
置された植物の採光や灌水の影になり、生育に問題が生
じていた。チエーンコンベヤ方式でも同様の問題点の他
に、機械的な摺動部分が多く、装置も大きく複雑になり
設備費が高価であるばかりでなく、潤滑油のハウス内汚
染や摺動部分の発錆など多くの問題点があった。また、
室内に多段の棚を設置して人工光源や冷暖房設備で栽培
する方式では、栽培に要するランニングコストが高く、
設備費も高価になるという問題点があった。
【0005】本発明は、自然光と用水を最大限に生か
し、従来の同じ床面積をもつ一般的な温室ハウスの栽培
ベンチに比べ、約3倍以上の苗や鉢物植物を収容栽培で
きると共に、高温、低温障害が少なく、均一な灌水量と
日射量及び換気の流れ等により、生育の均一な苗や鉢物
植物を低いランニングコストで効率よく栽培できる装置
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段について図1〜3を参照にして説明する。前述の問題
を解決するために、本発明の栽培装置においては植物
(1)を栽培するのに収容するトレー(3a)を用い
る。水平方向並列に配置したトレー回転体(3)は中心
に回転軸(7)があり、これにはトレー及び連結ボルト
ナット(3d)やトレーバランス緩衝装置(4)が収ま
る間隔にボス付円環状支持体(3c)が連設されてい
る。この支持体には、自動調心機能を備えた軸受(6)
が円環状支持体の取り付け面外周に等間隔に取り付けら
れている。更にこの軸受の軸心の位相が、同じ位置にな
るように2個の円環状支持体は回転軸に固定されてい
る。この軸受に連結ボルトナットが貫通され、トレー吊
り下げバー(4a)が連接されている。
【0007】トレー内に収容された植物の重量の不釣り
合いや回転の振動によるトレーの揺動で、収容植物の転
倒落下やずれを防止するのにトレー連結ボルトの一端に
は重錘付カラー(4c)を貫通させ、重錘が垂下する位
置で固定する。また、トレーと軸受の中間部にはトレー
吊り下げバーに張架された板バネ(4d)で構成された
トレーバランス緩衝装置が連接されている。更にトレー
の吊り下げバー両端にガイドローラ(4b)が、軸着し
ており、トレーが揺動または変位したとき、回転軌跡上
に設けられている揺れ止めガイドレール(5)に案内摺
動する。
【0008】水平方向に配設されたトレー回転体の間隔
は、円環状支持体にすべてのトレーが支持された状態で
トレーの揺動や熱膨張による変位でも干渉しない僅かな
隙間を保って本体フレーム(10)の回転軸軸受(8)
に固定されている。駆動モーター(9)の出力軸には、
駆動用反転ギヤ(9a)とチェーンスプロケット(9
b)がはめあい固定され、並列に配設した回転軸端部に
同じく固定された従動用反転ギヤ(7a)とチェーンス
プロケット(7b)及びチェーン(9c)により相互に
噛み合わせる。
【0009】本装置で植物を最適環境で生育するのに、
本装置全体を囲う温室ハウス(12)は、トレーに収容
した植物が生長期間中伸長したときの頂点が、回転軸を
中心に描く軌跡より大きな空間を囲う骨組み(12a)
の構造で、装置正面の中心線(21)を中心に対称の形
状をしており、透明の被覆材(12b)で覆われてい
る。この屋根の上部または両側側面上部に開閉自在な換
気口を持つ換気扇(13a)を、軒下下部には防虫網が
付属する開閉自在な吸気口(14)を配設する。ハウス
屋内には屋根頂点方向に細霧スプレーノズル(17)
を、また屋外の屋根の頂点から両側軒方向に同じく細霧
スプレーノズル(18)を配設する。
【0010】またハウス内室温を検出する温度検知器
(22)を換気扇直下の空気の滞留する位置に設け、こ
の検知器にて検出された温度により予め設定された温度
設定機能を備える温度調節器(24a)の制御出力によ
り、スプレーノズルへの給水配管(16)に冷却水また
は加熱用温水(2)を自動制御弁(23)を開閉して制
御すると同時に各吸、排気口の開閉及び換気扇の運転、
停止並びに回転体駆動モーターの回転方向の正、逆切換
等々を行える電気制御盤(24)と各制御機器を連絡す
る電気配線(24b)を備える。
【0011】回転移動しているトレー回転体の下半分側
の日射量を補うためトレーの裏面(3b)を鏡面化し、
回転軸には円筒状の鏡面体(7c)を被着させる。並設
したトレー回転体の中央下部及び両側吸気口下部には凸
状の鏡面体を配設する。
【0012】トレー内の植物を均一に潅水するのに、ト
レーの植物の栽置面(15a)には底面吸水シート(1
5)を敷き、トレー吊り下げ側両側の開口部より端を下
方に垂らす。トレー開口部の縁の高さ(H)は底面吸水
シートの厚さ(t)より高くし、垂らす吸水シートの先
端はトレー両側の底面より上の位置でトレーの縁に固定
する。回転するトレーの最下部の位置において、トレー
両側の開口部内側の底面吸水シートに向けた給水ノズル
(16a)を配設する。
【0013】前述の温室ハウス内における本栽培装置で
は、トレー内の栽培植物の生長に伴い、特に日射量の多
い昼間において葉からの水分の蒸散や光合成が盛んにな
る。また同様にこの植物の生長に伴い葉が繁り、温室ハ
ウス内の壁面やトレー上、下間の隙間が小さくなる。こ
れらトレーと植物群が回転翼の役目となり、並列一対の
回転体として同期しながら相互に逆方向へ回転すること
で送風効果と相互作用による分散、撹拌効果を得る。
【0014】トレーに敷いた底面吸水シートの上に栽培
する植物の鉢や苗床を載置し、そのトレー内の吸水シー
トに向けてノズルで給水すると、トレー内の吸水シート
に水が浸透し飽和した水は、トレーの両側より垂らした
シートからトレー外へ排出される。吸水シート内の水
は、接する鉢や苗床の底に開いた穴より用土に毛細管現
象で浸透し、鉢や苗床内の植物の根に水分を均一に供給
する。またトレーの底面は自重と栽置植物、吸水シート
及び水の重量で中央部が凹状にたわむため、中央部と両
端との吸水量が不均一になりやすいので、トレー両側か
ら垂らしたシートにより、同じく毛細管現象により逆流
させ中央部への偏流を防止する。またこれと併用してハ
ウス内のスプレーノズルにより細霧を噴霧させ、前述の
トレー回転体の回転による分散、撹拌効果によりハウス
内の植物の葉や鉢の用土を均一に濡らす。
【0015】例えばハウス内が高温期の場合、ハウスの
室温を検知した検知器から送られた信号は予め設定され
た温度設定の偏差に応じて温度調節器の制御信号が吸水
用自動制御弁や給排気口シャッターを開け、換気扇を作
動させる。ハウス内部の細霧スプレーノズルが天井方向
へ冷却水を噴射すると、ハウス上部の温度の高い空気と
接触し、蒸発作用により周囲の空気から熱を奪い冷却さ
れる。また、この細霧は、前述の分散、撹拌効果によ
り、ハウス内構造物全てに接触し熱伝導と蒸発作用によ
り万遍なく冷却される。更に、ハウス屋外の細霧ノズル
は両側軒方向に屋根上面を噴霧し屋根材全てが濡れ、日
射による蓄熱を同じく熱伝導と蒸発作用により冷却する
と共に、軒下へ流下した冷却水は、吸気口へ通過する空
気と接触してウォーターカーテン効果により吸入空気の
温度を下げる。しかも、流下した水は温室ハウス周辺の
地温も下げる。こうした結果温室ハウスの構造物内外と
周辺環境が冷却される。
【0016】トレーに収容する植物の重量の不釣り合い
が生じた場合には、トレーが傾斜したり、場合によって
は転倒し、トレー内の植物は落下することになる。この
様な場合でも、吊り下げバー両端に軸着したガイドロー
ラが水平から左右に傾斜するとこのガイドローラが水平
位置を保持する回転軌跡上に配設されたローラガイドに
接触摺動案内され、転倒を防止する。それと併用して、
この吊り下げバーを連結するボルトから垂下した重錘付
カラーやトレー吊り下げバーに張架した板バネにより、
トレーの左右の揺動や振動を緩衝減衰させる作用をも
つ。
【0017】自然光の日射角度が変化する中でトレー回
転体が回転している時、ハウス内各部に配設した鏡面体
が、上下のトレーの隙間やハウス側面から透過した光線
を相互に反射して、トレー回転体の下側半分に位置する
トレー内の植物を照らす。
【0018】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例図4を
参照して説明すると、この実施例は、鉢へ移植後の苗を
店頭で育成栽培から展示販売までを行う装置を示す。移
植された苗(1a)は順化スペースで数日間馴らした
後、出入り用開閉扉(25)から底面吸水シート(1
5)が敷設された収容トレー(3a)に載置し、モータ
ーで並列一対のトレー回転体を低速で相互に反対方向へ
回転させる。回転が遅すぎると撹拌、送風効果が認めら
れない。逆に早すぎるとトレーの載置植物の遠心力によ
るずれや植物自体に環境ストレスが生じやすい。通常植
物の育成適温は20℃前後であり、温室ハウス内では、
夜間を除いた栽培適期において、平均温度はこれより高
くなる傾向である。従って、トレー回転体の回転方向も
寒冷期や夜間を除いて図中矢印方向の換気扇(13a)
に向かってトレーが上向きに回転するのが通常の回転方
向である。このとき換気扇も同時に作動し、外気を取り
入れ換気している。
【0019】植物への潅水は、給水ノズル(16a)で
定期的にタイマーによりトレー内の底面吸水シートに給
水される。吸水シートと鉢底に開いた穴が接しており、
吸水シートに含まれた水が毛細管現象により鉢内用土に
浸透し植物の根に吸収されていく。また同時にハウス内
潅水及び温度調整用スプレーノズル(17)からハウス
内天井方向へ冷却水が噴霧される。この噴霧された細霧
の粒子径は、50〜300μmの範囲が冷却、撹拌、分
散の操作に最も適した範囲である。これより小さい粒子
径は、換気扇から直に外気へ換気されやすく、またこれ
より逆に大きいと撹拌、分散が不十分で粒子同士が結合
しやすく滴下してくるので、過潅水や潅水の位置による
不均一が生じやすい。この細霧の分散、撹拌効果によ
り、鉢上面の用土や植物の葉面を均一に濡らし上面潅水
と同時に地温及び植物自体の温度上昇を防ぐことができ
る。
【0020】ハウス内の温度は、室温温度検知器(2
2)にて検知され、電気制御盤の温度調節器により各ス
プレーノズルへの給水バルブが自動的に開閉され、ハウ
ス室内にはハウス温度調節用スプレーノズルに、屋外に
はハウス屋根温度調節用スプレーノズル(18)に各々
給水され、室内の空気やハウス構造物及び屋根材等全て
に接触し熱伝導と蒸発作用により万遍なく冷却される。
屋外の屋根の軒下へ流下した冷却水は、集水堰(18
b)により回収され、設置ハウス周辺地面に排水浸透
し、周辺環境も冷却させる。
【0021】自然光を利用したこの実施例では、光線の
投影面にあるトレーは、直接光を受光できるが、この反
対側にあるトレーでは影となる。トレー回転体が回転す
ることにより日射角度が日の出から日の入りまで変化す
る中で通算の積算受光量はトレー各位置で均一となる
が、その積算受光量は、屋外定置の受光量の約50%と
なる。そこで、回転軸に円筒状の鏡面体(7c)を被着
させたり、トレー裏面の鏡面体(3b)や並設したトレ
ー回転体の中央下部及び両側吸気下部に配設した凸形状
の鏡面体(11)によりトレー間隙間やハウス側面から
透過した光線を反射させ影となるトレー内植物への日射
量を補う。
【0022】トレーの吊り下げバー両端に軸着したガイ
ドローラが水平位置を保持する回転軌跡の周囲上下左右
4箇所にローラーガイドを配設し、接触転動案内され転
倒を防止する。これと併用して前述のトレーバランス緩
衝装置によりトレーの揺れや振動を緩衝減衰させ、トレ
ーを水平に保持しながら安定的に回転させる。
【0023】この様な栽培環境の中でトレー内の植物の
茎や葉が生長するとトレー間やハウス壁面との隙間が小
さくなり、植物の水分蒸散や光合成による必要な換気量
の増大に比例して送風効果及び相互作用による分散、撹
拌効果が大きくなる。
【0024】トレー内で生長した植物は出入り用開閉扉
より植物展示用ベンチ(26)へ載置され店頭販売され
る。この様に移植した苗の順化から育成栽培、展示販売
までを1台の装置で行えるようにした実施例である。
【0025】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので以下に記載されているような効果を奏する。
【0026】栽培面積がトレー回転体を用い立体的に空
間を利用できるために、一般的な温室ハウス内の平面型
栽培用ベンチに比べ、回転体下の順化スペースを含める
と約3倍以上の植物が収容栽培できる。このため同じ収
容能力を持つ温室ハウスに比べ設置床面積が約1/3で
済み、温室ハウスは、格段に小さくなる。またこれと同
時に植物の栽培用トレーへの出し入れは、トレー回転体
両側各1箇所の出入り用開閉扉からトレーをモーターの
回転、停止を繰り返すことにより狭い範囲で集中して行
えるため作業能率が高い。
【0027】前述のように同じ栽培収容能力の場合ハウ
ス自体が小さくなり、トレー回転体及び載置植物群によ
る送風、分散、撹拌効果により、より均一な灌水、採光
及び換気の流れが期待されると共に、換気扇の容量も軽
減でき省エネルギーとなる。また、灌水の大半は、トレ
ーの底面吸水シートへの給水量で賄っているため用水の
大幅な節水となる。
【0028】通常の温室ハウスでは、遮光率15〜40
%の遮光、遮熱ネットを併用して栽培しているが、本発
明の装置では、特に用水利用の細霧冷房により高温障害
を防ぐと共に、トレーの回転による採光の明暗と積算受
光量の適正化が図られ、この遮光、遮熱ネットの設置が
不要となる。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】植物栽培装置の正面図(一部断面図)である。
【図2】トレーバランス緩衝装置詳細図である。
【図3】トレー内植物載置面断面詳細図である。
【図4】実施例として店頭展示栽培装置の正面図(一部
断面図)である。
【符号の説明】
1 栽培植物(−a移植苗) 2 用水 3 トレー回転体(−a栽培植物収容トレー、−bトレ
ー裏面の鏡面体、−c円環状トレー支持体、−d連結ボ
ルトナット) 4 トレーバランス緩衝装置(−a吊り下げバー、−b
ガイドローラー、−c重錘付カラー、−d板バネ) 5 トレー揺れ止めガイドレール 6 自動調心軸受 7 回転軸(−a従動側反転ギヤ、−b従動側チェーン
スプロケット、−c円筒状鏡面体) 8 回転軸軸受 9 駆動用モーター(−a駆動側反転ギヤ、−b駆動側
チェーンスプロケット、−cチェーン) 10 本体フレーム(−a移動用車輪) 11 下部配設凸形鏡面体(−a透過光線、−b反射光
線) 12 温室ハウス(−aハウス骨組み、−b被覆材) 13 開閉機構付換気口(−a換気扇) 14 開閉機構付吸気口(−a防虫網) 15 栽培植物底面吸収シート(−a植物載置面) 16 給水配管(−aトレー給水ノズル、−b浸透水) 17 ハウス内潅水及び温度調節用スプレーノズル(−
a細霧) 18 ハウス屋根温度調節用スプレーノズル(−a流下
水、−b集水堰) 19 屋外地面 20 ハウス内床面(−a順化スペース) 21 装置正面の中心線 22 ハウス室温温度検知器 23 給水自動制御弁 24 電気制御盤(−a温度設定調節器、−b電気配
線) 25 栽培植物出し入れ用開閉扉 26 植物展示用ベンチ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発芽した苗床や鉢物植物等を栽培するの
    に、水平方向の回転軸に円環状のトレー支持体2個1組
    を連設し、これに同位置で等間隔に吊り下られたトレー
    が連接された回転体を並列対に配設する。このトレー
    に、これらの植物を載置し、この並列対の回転体を相互
    にモーター等で同期させながら反対方向に回転させる構
    造を特徴とする植物栽培装置とこれを囲う温室ハウス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の栽培装置の温室ハウスに
    おいて、屋根の上部または、その側面に開閉自在な換気
    口をもつ換気扇を、軒下下部には、開閉自在な吸気口を
    両側に配設し、室内中央下部から屋根の頂点方向に、ま
    た屋根屋外の頂点から両側軒方向へ、それぞれ細霧スプ
    レーノズルを配設させる。温室ハウス内の温度を検知し
    て、換気及び吸気口の開閉や換気扇の作動、停止並びに
    スプレーノズルの噴霧を自動制御する細霧冷房装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の栽培装置のトレーに底面
    吸水シートを敷き、トレー両端を開口した給水口に給水
    するノズルを備え、請求項2記載の温室ハウス室内のス
    プレーノズルの噴霧ミストによる上面散布と併用するこ
    とを特徴とする植物灌水装置。
  4. 【請求項4】 トレーの裏面を鏡面化すると共に、トレ
    ー支持体の回転軸に円筒状の鏡面体を被着させ、並設し
    たトレー回転体の中央下部及び両側下部には凸形状の鏡
    面体を配設し、回転するトレーの隙間から透過した光線
    を相互に反射させる反射装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の栽培装置のトレーと円環
    状トレー支持体をつなぐ連結ボルトにおいて、一端に重
    錘付カラーを垂下させ、トレーと軸受の中間部には、ト
    レー吊り下げバーに連結された板バネで構成されたトレ
    ーバランス緩衝装置が付属する。さらに、トレー吊り下
    げバーの両端に並設されたガイドローラが回転軌跡上に
    ある揺れ止めガイドレールに案内され転動することを特
    徴とするトレーバランス安定化装置。
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