JP2007236235A - 植物栽培プラント - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとする。
【解決手段】 植生床を囲うプラント囲いと照射ランプとランプ囲いとを有し、ランプ囲いの内側とプラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、ランプ囲いの内側と、内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、一の管路、ランプ囲いの内側、他の管路を経由して、内側空間の空気を循環させるか、あるいは、一の管路、ランプ囲いの内側、他の管路を経由してランプ囲いの内側を換気する、送風手段を備える植物栽培プラントであり、前記植生床の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、株間の距離の０．５〜１倍の距離をおいて少なくとも株１本につきて０．５個設けられた植物栽培プラントである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、植物を栽培する植物栽培プラント内の雰囲気が植物栽培に適するように調整される植物栽培プラントに関する。

植物栽培プラントは植物栽培用の人工の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプと、を備え、液肥等により人工的に外部と遮断された雰囲気で食用、薬用、観賞用等の有用植物を最適に調整された条件のもとに育成栽培するものである。

プラント内の雰囲気の要素としては、温度、湿度、炭酸ガス濃度等が挙げられる。温度は一般に、冷暖房装置や、ボイラー等の加熱装置や、外気をプラント室内に導入するファン等を適宜用いて行われる。

一方、植物に光を照射するランプの発熱が室内温度の上昇や冷房負荷の増大の要因となる。また、寒冷期にあってはこの発熱の暖房への有効活用が望まれている。

ランプの発熱による室内温度の上昇や冷房の負荷の軽減方法としては、植物類を生産する植物工場の上部に人工照明設備を設け、同工場内下部に設置された栽培台の上に着脱自在な透明材料製仕切カバーを設け、かつ該仕切カバーの内部に連通する空調装置及びＣＯ₂ 供給装置からの管路を設けてなり、必要に応じて仕切カバー外空間の空気を換気する換気扇を設けてなる植物工場が開示されている。（例えば、特許文献１参照）。

ランプの発熱を室内温度の上昇に寄与させる方法としては、植物育成室内の天井部位に設けられたランプユニットを空気調和装置から植物育成室内に放出された循環空気により冷却し、冷却後の空気を空気循環経路に帰還させて新鮮空気の一部とすることが記載されている。（例えば、特許文献２参照）

しかし、前者の方法では、寒冷期においてランプの発熱の暖房への有効活用が図れない。また、後者の方法では、ランプの発熱が室内温度の上昇や冷房負荷の増大の要因となる。

他方、プラント内の炭酸ガス濃度の調整に関しては、プラント内の炭酸ガス濃度を上昇させ植物の成長を促進させるために、二酸化炭素濃縮空気供給装置により植物育成室に二酸化炭素濃縮空気を放出することが行われる。（例えば、特許文献３、４参照）。

しかし、プラント内に空気を放出するダクトの吹き出しは植物の上方あるいは側方から直接植物に向ける方向になされる場合が多く、局所的にこの吹き出し空気がまともに植物に当ってその個所の植物が風でたおされたまま育って外観形状が不良になることがある。また、空気が植生床から上方に向けて吹き出される場合も、場所により炭酸ガス濃度が偏り、植物の生長度合いがばらつくおそれがある。
特開平６−３０６６０号公報 特開平６−３４３３４７号公報 特開平６−２５３６８２号公報 特開２００２−２６２６６７号公報

本発明の目的は、周辺の寒暖にかかわらず、ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき常時植物の均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとすることである。

また、本発明の目的は、植物の株ごとに形状のそろった均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとすることである。

本発明の要旨とするところは、植物栽培用の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記ランプを囲うランプ囲いと、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、
さらに、この選択に応じて、
前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して、前記プラント囲いの内側空間の空気を循環させるか、
あるいは、前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して前記ランプ囲いの内側を外気で換気する、
送風手段を備える植物栽培プラントであることにある。

前記ランプは外部電極蛍光ランプまたはハイブリッド電極蛍光ランプであり得る。

前記植物栽培プラントにおいては、前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の０．５〜１倍の距離をおいて少なくとも該株１本に対して０．５個設けられ得る。

また、本発明の要旨とするところは、植物栽培用の植生床と、該植生床を囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の０．５〜１倍の距離をおいて少なくとも該株１本に対して０．５個設けられた植物栽培プラントであることにある。

さらに、本発明の要旨とするところは、炭酸ガスを含む気体の供給源と、該供給源から該気体を前記ノズルに移送する移送路と、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気を取り込んで該移送路において前記気体に合流させる取り込み経路を備え、前記炭酸ガスを含む空気が、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気と前記炭酸ガスを含む気体とが混合されてなる前記植物栽培プラントであることにある。

本発明によると、周辺の寒暖にかかわらず、ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき常時植物の均一な育成ができる植物栽培プラントが提供される。

本発明によると、植物の株ごとに形状のそろった均一な育成ができる植物栽培プラントが提供される。

図1に示すように、本発明の植物栽培プラント４は植物栽培プラント雰囲気調整装置２を備える。植物栽培プラント４は、植物栽培用の植生床６と、植生床６を外気空間７と隔てるために囲うプラント囲い８と、植生床６で植生される植物９に光を照射するランプ１０とを備える。植物栽培プラント雰囲気調整装置２はプラント囲い８の内側空間１３の雰囲気を調整するものである。植生床６は土の床であってもよいが、通常は不図示の液肥循環装置を備える水耕栽培用の水耕床である。

プラント囲い８は、植生床６の周辺を外気空間７と隔てて、栽培される植物に適した雰囲気に保つためのものである。ランプ１０は通常プラント囲い８の内部に設置される。

さらに、植物栽培プラント４はプラント囲い８の内部に、所定条件に調整された空気を供給するための空調機１２を備える。通常、空調機１２は内側空間１３から吸入口１６を通じて空気を取り込んで、調整し、排出口１８から内側空間１３に戻す。

植物栽培プラント雰囲気調整装置２においては、ランプ１０がランプ囲い２０で囲われている。ランプ囲い２０の壁の少なくとも一部は透明である。ランプ囲い２０には、ランプ囲い２０の内側と、内側空間１３及び外気空間７とを選択的に導通する一の管路２２が接続されている。また、ランプ囲い２０には、ランプ囲い２０の内側と、内側空間１３及び外気空間７とを選択的に導通する他の管路２４が接続されている。即ち、一の管路２２は二股管２６の根元で分岐し、二股管２６の一方が内側空間１３に通じ、他方が外気空間７に通じている。他の管路２４は二股管２８の根元で分岐し、二股管２８の一方が内側空間１３に通じ、他方が外気空間７に通じている。二股管２６、２８の根元には２方切り替え弁部３０、３２がそれぞれ設けられている。

外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より高いときには、一の管路２２、他の管路２４とも、外気空間７に通ずるように２方切り替え弁部３０、３２で設定する。外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より低いときには、一の管路２２、他の管路２４とも、内側空間１３に通ずるように２方切り替え弁部３０、３２で設定する。

この選択的な設定により、外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より高いときには、空気が外気空間７から取り込まれ、空気が一の管路２２、ランプ囲い２０、他の管路２４をこの順に経由して矢印Ａの方向に進行して再び外気空間７に放出されるので、ランプ１０がこの空気で冷却される。また、ランプ１０の熱で暖められた空気が内側空間１３に流入することがない。従って、ランプ１０の熱による空調機１２の冷房負荷の増大を防ぎ、空調負荷が軽減される。

また、選択的な設定により、外気空間７の温度が内側空間１３の設定温度より低いときには、空気が内側空間１３から取り込まれ、空気が一の管路２２、ランプ囲い２０、他の管路２４をこの順に経由して矢印Ｂの方向に進行して再び内側空間１３に放出されるので、ランプ１０がこの空気で冷却されるとともにランプ１０の熱で暖められた空気が内側空間１３に還流する。従って、ランプ１０の熱により空調機１２の暖房負荷を軽減することができる。

なお、一の管路２２には、空気を矢印Ａあるいは矢印Ｂの方向に送風するためのファンのような送風手段３６が備えられている。

図２に示すように、他の態様の植物栽培プラント雰囲気調整装置２ａにおいては、植生床６で列をなして配置されて植生される植物９の各株の根元近傍に、各株と所定の距離をおいて、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズル４０が設置される。ノズル４０は、炭酸ガスを通常の空気より多い比率で含む空気が植物９の葉裏に向けて各株の根元近傍から上方に吹き出される位置に設けられる。この吹き出しにより葉裏の空気が乱されて吹き出された空気と入れ替わる。また、この吹き出しは、空気が当った葉が眼でみてようやく動くのがわかる程度に葉を揺らす程の強さでなされる。

各株に吹き出された空気を満遍なく当てるために、ノズル４０は少なくとも株１本に対して０．５個設けられなければならない。また、ノズル４０と、このノズル４０と最も近い位置にある株との距離は隣り合った株間の距離の０．５〜１倍であることが好ましい。

このようなノズル４０の配置により各株に対して均等に空気が下から葉裏に当たるため、植物は横風でなびいて左右非対称の形状に育ったり、上からの風で押しつぶされて扁平な形状になったりせずに、きわめて美しい勢いある自然の形状に育成される。

ノズル４０は1列の株に対して各株の中間に配置されてもよい。１列の株に対して、各株の両側に位置するよう各株ごとに一対づつ配置されてもよい。1個の株を中心にして複数のノズル４０がとり囲むように配置されてもよい。いずれにしても、各株について複数のノズル４０から吐出された空気が同時に葉裏に向けて吹き上げられることが、植物をきわめて美しい勢いある自然の形状に育成するうえでさらに好ましい。

図３に本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の他の態様を示す。図３の植物栽培プラント雰囲気調整装置２ｃにおいては、植生すべき株９ａが細長の植生床６０に植生床６０の長手方向に延長する列をなしてほぼ等間隔に植え付けられている。複数の植生床６０が長手方向を互いに平行にして配列しており、隣設の植生床６０のあいだに炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給管６２が長手方向を植生床６０の長手方向と平行にして配置されている。炭酸ガス供給管６２には炭酸ガスを放出させるための複数のノズル管６４が炭酸ガス供給管６２の長手方向にほぼ等間隔に設けられている。ノズル管６４は、各株９ａの根元近傍から上方に向けて炭酸ガスを放出するように炭酸ガス供給管６２から立直している。

図３において、炭酸ガス供給管６２が肉厚であれば、供給管６２の管壁の上がわの、ノズル管６４の位置に管壁を上方に向けて貫通する貫通孔を形成し、ノズル管６４にかえて炭酸ガスを放出させてもよい。

さらに、図２，図３に示すような植物栽培プラント雰囲気調整装置においては、炭酸ガスが個々の植物の近傍に排出されるので、個々の植物の近傍のみを局所的に炭酸ガス濃度の高い空間とすることができる。つまり、プラント囲いの内部空間全体に高濃度の炭酸ガスを充満させる必要がない。したがって、炭酸ガスの使用量の節減ができるとともに、プラント囲いの中で作業する作業者にとって、炭酸ガス濃度が過大でない良好な環境をプラント囲い内で維持することができる。

本発明の最も好ましい態様として、図４に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置２ｂが例示される。植物栽培プラント雰囲気調整装置２ｂにおいては、図1に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置２と図２に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置２ａとが組み合わされる。植物栽培プラント雰囲気調整装置２ｂは、図1に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置２に加えて、ノズル４０と、内側空間１３の空気を取り込んでノズル４０に供給する空気導入管４４と、空気導入管４４中の空気をノズル４０に向けて送風してノズル４０から吹き出させるファン４６を備える。空気導入管４４の管路の途中には、ボンベのような炭酸ガス供給源４８から炭酸ガスを空気導入管４４内の空気に合流させる枝管５０が設けられている。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。

本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置は育成する植物の株及びその株に対応するランプを多列多段多重に立体的に配置して数百ないし数千、数万の株を育成する植物栽培プラントに対して好適に適用される。また、育成する植物の株及びランプをたかだか数個、あるいはたかだか数列数段に配した小型の植物栽培プラントに対しても好適に適用される。

本発明において用いられるランプは特に限定されず、白色灯、蛍光灯、水銀等、ナトリウム灯、ＬＥＤなどから波長特性やランニングコスト等を考慮して公知のいずれのランプをも用いることができる。なかでも、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ：External Electrode Fluorescent Lamp）や、例えば特願２００５−３１５５５５に記載の、外部電極と内部電極を備えるハイブリッド電極蛍光ランプ（ＨＥＦＬ：Hybrid Electrode
Fluorescent Lamp）がコンパクトでかつ良好な波長特性を有して好ましい。

さらに、外部電極蛍光ランプやハイブリッド電極蛍光ランプは、発熱量が他のランプに比べて少ないので、本発明の植物栽培プラントに用いることにより、本発明のに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の省エネルギ効果と相俟って極めて電力消費効率のよい植物栽培プラントを得ることができる。

その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明の植物栽培プラントの態様の一例を示す構造模式図である。 本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の態様の他の一例を示す構造模式図である。 本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の他の態様を示す斜視模式図である。 本発明の植物栽培プラントの態様のさらに他の一例を示す構造模式図である。

符号の説明

２、２ａ、２ｂ、２ｃ：植物栽培プラント雰囲気調整装置
４、４ａ：植物栽培プラント
６：植生床
７：外気空間
８：プラント囲い
９：植物
１０：ランプ
１２：空調機
１３：内側空間
２０：ランプ囲い
２２：一の管路
２４：他の管路
２６：二股管
２８：二股管
３０、３２：切り替え弁部
４０：ノズル
４８：炭酸ガス供給源

Claims (5)

1. 植物栽培用の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
   前記ランプを囲うランプ囲いと、
   該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、
   該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、
   さらに、この選択に応じて、
   前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して、前記プラント囲いの内側空間の空気を循環させるか、
   あるいは、前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して前記ランプ囲いの内側を外気で換気する、
   送風手段を備える植物栽培プラント。
2. 前記ランプが外部電極蛍光ランプまたはハイブリッド電極蛍光ランプである請求項１に記載の植物栽培プラント。
3. 前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の０．５〜１倍の距離をおいて少なくとも該株１本に対して０．５個設けられた請求項１又は２に記載の植物栽培プラント。
4. 植物栽培用の植生床と、該植生床を囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
   前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の０．５〜１倍の距離をおいて少なくとも該株１本に対して０．５個設けられた植物栽培プラント。
5. 炭酸ガスを含む気体の供給源と、該供給源から該気体を前記ノズルに移送する移送路と、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気を取り込んで該移送路において前記気体に合流させる取り込み経路を備え、前記炭酸ガスを含む空気が、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気と前記炭酸ガスを含む気体とが混合されてなる請求項３又は４に記載の植物栽培プラント。
   

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