JP2013078296A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で構築することで、製造に要する工数が増大せず、コストの抑制を図ることができる植物栽培装置を提供する。
【解決手段】植物栽培装置１０は、植物の栽培床となる土壌が入れられ、略環状に配置された栽培容器Ｐの円中心に設置され、小屋形状に形成された装置フレーム２０の天井部２１に配置された回転駆動手段３０と、回転駆動手段３０の駆動軸３５の回転に伴って栽培容器Ｐの内周側を回転する支持部材４０と、支持部材４０に支持され、栽培容器Ｐに植栽された植物の育成を促進させる育成手段６０とを備えている。支持部材４０の垂下部材４２が近づいた栽培容器Ｐの植物に、発光ユニット６１からの紫外線が照射されると共に、散水ノズル６２から噴霧された水が植物に供給される。従って、略環状に配置された栽培容器Ｐの植物に、順に、かつ満遍なく、光を照射したり水を供給したりすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋内栽培される植物を照明手段や散水手段により生長させる植物栽培装置に関するものである。

植物工場やハウス栽培などの屋内栽培で育成される植物には、太陽光の代わりに光を照射する照明手段や、降雨の代わりに水を供給する散水手段が必要である。このような照明手段や散水手段が設けられた植物栽培装置が開発されている。

例えば、特許文献１では、略十二角形の断面を有する筒状の発光ユニットの下部に設けられた略円筒形状の歯車部を、モーターのピニオンで回転させて、発光ユニットからの光を植物栽培室に順次に照射して、栽培植物に所望の明期／暗期を与えることができる植物栽培装置が記載されている。また、この特許文献１には、ポンプから送られる培養液を、上蓋内の配管を介して栽培トレイの導管に流入させていることが記載されている。

特開２００１−１２８５７１号公報

特許文献１に記載の植物栽培装置によれば、植物栽培室の照明を、発光ユニットの発光面の回転によって順次に行うので、同一の栽培面積に対して必要な半導体発光素子の数を削減することができるとあるが、発光ユニットを発光ユニットの下部に設けた歯車部（内歯車）により回転させているため、全体の大きさが大きくなればなるほど、歯車部の直径も大きくなってしまう。

従って、歯車部の加工に工数やコストがかかるので、発光ユニットの光源として用いている半導体発光素子の数が削減できても、削減による効果が薄くなるおそれがある。

そこで本発明は、簡単な構成で構築することで、製造に要する工数が増大せず、コストの抑制を図ることができる植物栽培装置を提供することを目的とする。

本発明の植物栽培装置は、略環状に配置された植物の栽培床の円中心に設置された回転駆動手段と、前記回転駆動手段の駆動軸の回転に伴って回転する支持部材と、前記支持部材に支持され、前記栽培床に植栽された植物の育成を促進させる育成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の植物栽培装置では、植物の栽培床の円中心に設置された回転駆動手段が、育成手段が配置された支持部材を回転させることにより植物の育成を促進させているので、育成手段を回転させるための直径が大きな歯車を設けることなく育成手段を回転させることができる。ここで、略環状に配置された植物の栽培床とは、栽培床が円形状や円弧状、多角的状に配置されていたり、栽培床同士の間に隙間を確保した状態で円周上に配置されていたりしているものを含む。

前記支持部材は、前記回転駆動手段の駆動軸を中心として非点対称に配置され、前記駆動軸には、前記支持部材とバランスを取るための錘部材が設けられているのが望ましい。錘部材が支持部材に設けられていることで、回転駆動手段が支持部材を回転させる際に偏りなく回転させることができるので、回転駆動手段に偏心な加重が掛かってしまうことを防止することができる。

前記回転駆動手段は、前記略環状に配置された栽培床を囲う装置フレームの天井部に支持され、前記栽培床は、前記装置フレームの支柱フレームに支持され、前記支持部材は、前記栽培床の内周側を回転するのが望ましい。回転駆動手段を天井部で支持する装置フレームの支柱フレームに、栽培床を支持させ、育成手段が配置された支持部材を、栽培床の内周側で回転させることで、栽培床を支持させるための載置台を、回転駆動手段を支持する装置フレームと兼用することができるので、別に設ける必要がない。

前記駆動軸の回転範囲を検出するための位置センサが設けられ、前記回転駆動手段は、回転範囲内を回転往復するのが望ましい。栽培床が設けられていない範囲以外の範囲を回転駆動手段の回転範囲とし、その回転範囲を回転往復させれば、育成手段を無駄なく回転させることができる。

前記育成手段を、前記栽培床に栽培された植物への光を照射する照明手段、または前記栽培床に栽培された植物への水を供給する散水手段のいずれか一方、または両方とすることができる。

本発明の植物栽培装置によれば、直径が大きな歯車を設けることなく育成手段を回転させることができるので、簡単な構成で構築することで、製造に要する工数が増大せず、コストの抑制を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る植物栽培装置を示す斜視図である。 図１に示す植物栽培装置の内部構造を表す一部切欠図である。 図１に示す植物栽培装置の回転駆動手段、支持部材、育成手段を説明するための図である。 図１に示す回転駆動手段を説明するための図である。 図１に示す植物栽培装置の配線および送水チューブを示す図である。

本発明の実施の形態に係る植物栽培装置について図面に基づいて説明する。
図１から図３に示す植物栽培装置１０は、栽培床となる土壌が入れられた栽培容器Ｐに植栽された植物の一例である野菜を、屋内栽培にて生長させるためのものである。
植物栽培装置１０は、小屋形状に形成された装置フレーム２０と、装置フレーム２０の天井部２１に配置された回転駆動手段３０と、回転駆動手段３０の駆動軸３５と共に回転する支持部材４０と、バランスを取るための錘部材５０と、支持部材４０に配置されることで支持され、植物の育成を促進させる育成手段６０と、制御ユニット７０とを備えている。

装置フレーム２０は、ドーム状に形成された天井部２１と、天井部２１を支持する支柱フレーム２２とを備えている。この装置フレーム２０の外側をビニール素材により覆うことで、植物栽培装置１０の屋根と壁面が形成される。
天井部２１は、中心部２１１から半径方向に、かつ等間隔に放射状フレーム２１２が設けられていると共に、中心部２１１を円中心として放射状フレーム２１２に同心円状に環状フレーム２１３が設けられ、平面視略十二角形状に形成されている。

支柱フレーム２２は、天井部２１の放射状フレーム２１２に対応させて地面から立設され、天井部２１を支持している。この支柱フレーム２２のそれぞれの間には、高さ方向に沿ってほぼ等間隔に、栽培容器Ｐを設置するための棚部２３が入口Ｅとなる部分を除いて設けられている。また、支柱フレーム２２が支持する棚部２３の反対側には、棚部２３の端部を支持する支持脚部２４が設けられている。棚部２３に栽培容器Ｐが設置されることで、略環状に配置される。

回転駆動手段３０は、図２から図４に示すように、天井部２１から垂下させるための４本の吊り下げ部材３１と、吊り下げ部材３１に間隔をあけて固定された２枚の円形状の台部材３２１，３２２と、上側の台部材３２１に配置されたモーター３３と、回転位置を検出するための位置センサ３４と、円形状の台部材３２１，３２２の中心に配置され、モーター３３の回転により支持部材４０を回転させる駆動軸３５とを備えている。

台部材３２１には、モーター３３の回転軸と同軸に設けられた駆動ギヤ３３１と、駆動ギヤ３３１に巻き回された伝達チェーン３３２と、２枚の円形状の台部材３２１，３２２の中心に配置され、伝達チェーン３３２により回転駆動される従動ギヤ３３３とが設けられている。

位置センサ３４は、下側の台部材３２２に設けられ、入口Ｅの幅の範囲に合わせて配置された一対の発光部３４１と、従動ギヤ３３３と共に回転して、発光部３４１を検出すると、検出した旨の通知を制御ユニット７０へ通知する受光部３４２とを備えている。本実施の形態では、固定されている側を発光部３４１、回転する側を受光部３４２としているが、受光部と発光部とが入れ替わってもよい。
駆動軸３５は、２枚の円形状の台部材３２１，３２２の中心に配置され、従動ギヤ３３３と共に回転する。本実施の形態では、モーター３３の回転は駆動軸３５に対して、駆動ギヤ３３１と伝達チェーン３３２と従動ギヤ３３３により伝達しているが、モーター３３の回転が育成手段６０の回転と同じ回転数を得られるのであれば、モーターを駆動軸に直結してもよい。

支持部材４０は、図３に示すように、駆動軸３５の先端から半径方向に沿って延びる一本の水平部材４１と、水平部材４１の先端から垂下する垂下部材４２とによりＬ字が上下に反転した形状に形成されている。
錘部材５０は、駆動軸３５を中心として、支持部材４０の水平部材４１と反対方向に設けられている。

育成手段６０は、支持部材４０の垂下部材４２に設けられている。本実施の形態では、育成手段６０として、紫外線を照射する蛍光灯（ＵＶ蛍光灯）が配置された照明手段として機能する発光ユニット６１と、水を噴霧することで散水手段として機能する散水ノズル６２とが設けられている。本実施の形態では、発光ユニット６１と散水ノズル６２との組み合わせとして、栽培容器Ｐが４段積み重ねられていることで、４組設けられている。

図５に示すように、発光ユニット６１は、制御ユニット７０からの電源供給を受けるための配線Ｗが接続されている。散水ノズル６２には、水道管からの給水を受けるための送水チューブＴが電磁弁Ｖを介して接続されている。
配線Ｗは、制御ユニット７０から天井部２１へ、天井部２１の中心部２１１から回転駆動手段３０へ垂下され、中空の駆動軸３５の基端側から先端側へ挿通させた後、支持部材４０の水平部材４１から垂下部材４２を伝わせて、それぞれ発光ユニット６１へ接続されている。
送水チューブＴは、電磁弁Ｖから天井部２１へとした後は配線Ｗと同様に、天井部２１の中心部２１１から回転駆動手段３０へ垂下され、中空の駆動軸３５の基端側から先端側へ挿通させた後、支持部材４０の水平部材４１から垂下部材４２を伝わせて散水ノズル６２とへ接続されている。

制御ユニット７０は、位置センサ３４からの通知によりモーター３３の回転方向を反転させたり、発光ユニット６１の発光時間を制御したり、散水ノズル６２により噴霧の時間を制御したりする機能を備えている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る植物栽培装置１０の動作および使用状態を、図面に基づいて説明する。
制御ユニット７０は、発光ユニット６１の点灯時間となっているか否かを判定する。点灯時間であれば、制御ユニット７０は、発光ユニット６１を点灯させる。また、制御ユニット７０は、散水時間となっているか否かを判定する。散水時間であれば、制御ユニット７０は、電磁弁Ｖを開放して散水ノズル６２から水を噴霧する。そして、制御ユニット７０は、モーター３３を回転させる。

モーター３３の回転軸が回転することで、この回転が駆動ギヤ３３１、伝達チェーン３３２、従動ギヤ３３３と順に伝達され、従動ギヤ３３３の回転により駆動軸３５が回転する。駆動軸３５の回転に伴って支持部材４０が段積みされた栽培容器Ｐの内周側を回転する。

このとき、支持部材４０は、駆動軸３５を中心として非点対象となるように配置されているので、駆動軸３５には支持部材４０による一方向の加重がかかり偏りが生じている。しかし、錘部材５０が支持部材４０と反対方向に設けられているため、駆動軸３５を中心として支持部材４０と錘部材５０とでバランスが取れる。従って、駆動軸３５に偏心した加重が掛かってしまうことを防止することができる。

支持部材４０の垂下部材４２が近づいた栽培容器Ｐの植物には、発光ユニット６１からの紫外線が照射される。また、散水ノズル６２から噴霧された水が植物に供給される。従って、育成手段６０が設けられた支持部材４０が回転することで、略環状に配置された栽培容器Ｐの植物に、順に、かつ満遍なく、光を照射したり水を供給したりすることができる。

回転駆動手段３０により育成手段６０である発光ユニット６１や散水ノズル６２が回転して植物に対して順番に光を照射したり水を供給したりすることができるので、育成手段６０を多数設ける必要がない。従って、植物栽培装置の製造コストを抑制することができる。

駆動軸３５の回転と共に、受光部３４２が回転して、一方の発光部３４１を検出すると、受光部３４２から一方の発光部３４１を検出した旨の通知が制御ユニット７０へ通知される。これにより、制御ユニット７０はモーター３３に反転を指示する。モーター３３の回転が反転することで、支持部材４０が反対方向へ回転を始める。そして、再度、受光部３４２が他方の発光部３４１を検出すると、受光部３４２から他方の発光部３４１を検出した旨の通知が制御ユニット７０へ通知されることで、制御ユニット７０はモーター３３に反転を指示する。

このように、一方の発光部３４１から他方の発光部３４１までの回転範囲がモーター３３の回転往復する範囲となるため、栽培容器Ｐが設置されている範囲は光や水が供給され、入口Ｅの幅の範囲には光や水は供給されない。従って、育成手段６０を無駄なく回転させることができる。また、回転往復しない範囲として、入口Ｅの幅の範囲に一対の発光部３４１を配置しているので、栽培者が入口Ｅから進入する際に水に濡れる心配がない。

植物栽培装置１０では、環状に配置された栽培容器Ｐの円中心に、回転駆動手段が設置され、育成手段６０が配置された支持部材４０を回転させているので、育成手段６０を回転させるための直径が大きな歯車を設けることなく育成手段６０を回転させることができる。従って、植物栽培装置１０は、簡単な構成で構築することができ、製造に要する工数が増大せず、コストの抑制を図ることができる。

本実施の形態では、支柱フレーム２２に支えられている栽培容器Ｐの内周側を、支持部材４０が回転しているが、外周側を回転するように支持部材４０の水平部材の長さとしてもよい。しかし、支持部材４０が栽培容器Ｐの外周側を回転するようにした場合には、支柱フレーム２２と棚部２３との間に支持部材４０が回転するためのスペースを確保する必要があり、支柱フレーム２２の代わりに棚部２３の端部を支持させて、栽培容器Ｐを配置するための棚部を載置台とするための脚部が必要となる。従って、支持部材４０を栽培容器Ｐが設置された内周側を回転させるのが望ましい。

なお、本実施の形態では、支持部材４０が１本のみ設けられているため、支持部材４０の反対側に重量の釣り合いが取れるように錘部材５０を設けているが、支持部材４０の反対側にも同様な育成手段６０を備えた支持部材４０を設ける場合には錘部は省略することができる。
また、育成手段６０を備えた支持部材４０を３本以上設けるときは、点対称となるように設けると錘部が省略できるので望ましく、育成手段６０を備えた支持部材４０を非点対称となるような配置とする場合には、全体のバランスを考慮して錘部を設けるのが望ましい。

また、本実施の形態では、散水ノズル６２から水道水を散水しているため、制御ユニット７０は水道管からの供給を制御する電磁弁Ｖを制御しているが、養液タンクから養液を供給するような植物栽培装置では，制御ユニット７０は養液を散水ノズル６２へ供給するポンプを制御するようにしてもよい。
発光ユニット６１は、光源として紫外線を照射する蛍光灯を採用しているが、育成する植物に応じて可視光を発光する蛍光灯としてもよい。また、蛍光灯は可視光や紫外線を照射するＬＥＤとしてもよい。
更に、本実施の形態では、育成手段６０として、照明手段として機能する発光ユニット６１と、散水手段として機能する散水ノズル６２とを備えたものとしているが、支持部材４０に照明手段として発光ユニット６１のみを設け、他に散水手段を設けたり、支持部材４０に散水手段として散水ノズル６２のみを設け、他に照明手段を設けたりしてもよい。また、育成手段を、温風や冷風を送風する送風手段としたり、殺虫剤を噴霧する殺虫剤散布手段としたりすることができる。

本発明は、屋内栽培される植物を照明手段や散水手段により生長させる植物栽培装置に好適である。

１０ 植物栽培装置
２０ 装置フレーム
２１ 天井部
２１１ 中心部
２１２ 放射状フレーム
２１３ 環状フレーム
２２ 支柱フレーム
２３ 棚部
２４ 支持脚部
３０ 回転駆動手段
３１ 吊り下げ部材
３２１，３２２ 台部材
３３ モーター
３３１ 駆動ギヤ
３３２ 伝達チェーン
３３３ 従動ギヤ
３４ 位置センサ
３４１ 発光部
３４２ 受光部
３５ 駆動軸
４０ 支持部材
４１ 水平部材
４２ 垂下部材
５０ 錘部材
６０ 育成手段
６１ 発光ユニット
６２ 散水ノズル
７０ 制御ユニット
Ｅ 入口
Ｐ 栽培容器
Ｗ 配線
Ｔ 送水チューブ
Ｖ 電磁弁

Claims (5)

1. 略環状に配置された植物の栽培床の円中心に設置された回転駆動手段と、
   前記回転駆動手段の駆動軸の回転に伴って回転する支持部材と、
   前記支持部材に支持され、前記栽培床に植栽された植物の育成を促進させる育成手段とを備えたことを特徴とする植物栽培装置。
2. 前記支持部材は、前記回転駆動手段の駆動軸を中心として非点対称に配置され、
   前記駆動軸には、前記支持部材とバランスを取るための錘部材が設けられている請求項１記載の植物栽培装置。
3. 前記回転駆動手段は、前記略環状に配置された栽培床を囲う装置フレームの天井部に支持され、
   前記栽培床は、前記装置フレームの支柱フレームに支持され、
   前記支持部材は、前記栽培床の内周側を回転する請求項１または２記載の植物栽培装置。
4. 前記駆動軸の回転範囲を検出するための位置センサが設けられ、
   前記回転駆動手段は、回転範囲内を回転往復する請求項１から３のいずれかの項に記載の植物栽培装置。
5. 前記育成手段は、前記栽培床に栽培された植物への光を照射する照明手段、または前記栽培床に栽培された植物への水を供給する散水手段のいずれか一方、または両方である請求項１から４のいずれかの項に記載の植物栽培装置。

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