JP2014161243A - 栽培装置、栽培システム、植物の栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の栽培効率を低下させることなくソーラーパネルによる発電を実現することができる栽培装置、栽培システム、及び植物の栽培方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る栽培装置１は、植物が収容される複数の栽培容器４１１が上下方向の複数の階層に配置可能な支持部材４１と、前記支持部材４１における予め定められた第１の領域５１に照射される日光を通過させ、前記支持部材４１が設置された状態で前記第１の領域５１の北側に位置する予め定められた第２の領域５２に向けて照射される日光を遮蔽する位置に配置されたソーラーパネル４２とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、馬鈴薯及び甘藷などの植物の栽培方法及びその植物の栽培方法で用いられる栽培装置及び栽培システムに関する。

馬鈴薯及び甘藷などの植物を栽培する圃場の上方空間にソーラーパネルを配置し、植物の栽培と太陽光による発電とを並行して行うことが考えられる。このとき、圃場では、日光がソーラーパネルによって遮蔽されるため日陰が生じる。そして、圃場で生じる日陰の位置は、太陽の東西方向の移動に応じて変化する。そのため、圃場全体になるべく均等に日光が照射されるように、例えば南北方向に長尺状を成すソーラーパネルを配置することが考えられる。

特開２００１−２３１３５４号公報

しかしながら、太陽の東西方向の移動により圃場全体に均等に日光が照射される場合であっても、ソーラーパネルにより日光が遮断される時間があると、植物の栽培効率が低下する。一方、従来から複数の栽培容器を上下方向に多層配置することのできる栽培システムが知られている（例えば特許文献１参照）。このように複数の栽培容器を多層配置すれば、小さな土地面積で多数の栽培容器を用いて多量の植物を同時期に栽培することができる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、植物の栽培効率を低下させることなくソーラーパネルによる発電を実現することができる栽培装置、栽培システム、及び植物の栽培方法を提供することにある。

本発明に係る栽培装置は、植物が収容される複数の栽培容器が上下方向の複数の階層に配置可能な支持部材と、前記支持部材における予め定められた第１の領域に照射される日光を通過させ、前記支持部材が設置された状態で前記第１の領域の北側に位置する予め定められた第２の領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に配置されたソーラーパネルとを備える。例えば、前記第１の領域は、一又は複数の前記栽培容器に収容される植物の葉の形成領域を含む。

前記栽培装置では、前記栽培容器に収容される植物の葉を前記第１の領域に配置させれば、日中は前記栽培容器の植物の葉に対して常に日光を照射させることが可能となる。そのため、本発明によれば、植物の栽培効率を低下させることなくソーラーパネルによる発電を実現することができる。

ここで、前記第２の領域は、例えば、前記支持部材の北側の領域であって予め定められた通路幅の露地領域を含む。即ち、前記栽培装置を南北方向に並べて配置したときに前記露地領域を通路として利用する場合、本来その通路には日光の照射が不要である。そこで、前記露地領域に照射される日光を利用して前記ソーラーパネルで発電を行うことが考えられる。

ところで、従来の栽培システムにおいて栽培容器を上下方向の階層間で移動させる作業はその作業者の負担が大きく、栽培容器各々に照射される光量を容易に調節することができなかった。そのため、限られた土地面積で栽培容器を多層配置して多量の植物を同時期に栽培することは現実的には難しかった。但し、複数の栽培容器を多層配置すると、上層の照度環境に比べて下層の照度環境が悪くなる。特に、室内において複数の栽培容器を多層配置すると室外から下層の栽培容器に照射される光量が著しく少なくなる。

そこで、前記支持部材が、前記各階層に複数の前記栽培容器が配置可能である場合、前記各階層において複数の前記栽培容器を水平方向に移動させるための水平移動手段、及び前記栽培容器を前記階層間で移動させるための昇降手段を備えることが望ましい。これにより、前記栽培容器各々を前記水平移動手段及び前記昇降手段を用いて任意の位置に移動させることにより、前記栽培容器各々に照射される光量を容易に調節することができる。例えば、植物の成長に伴って前記栽培容器を下層から上層に徐々に移動させることにより、植物の成長過程に従って植物に照射される光量を徐々に増加させることが可能となる。具体的に、馬鈴薯（ジャガイモ）又は甘藷（サツマイモ）などの芋の栽培過程において、芋苗の葉が２０枚〜５０枚に成長するまでの時期は下層に前記栽培容器を配置し、その後、根又は茎が子芋として成長する時期には上層に前記栽培容器を移動させることができる。従って、前記栽培システムによれば、馬鈴薯又は甘藷を同時期に大量栽培することが可能となる。なお、前記栽培容器は前記水平移動手段により水平方向に移動可能であるため、上層の前記栽培容器と下層の前記栽培容器との位置関係を任意に変更して下層の前記栽培容器の照度環境を容易に調節することも可能である。

ここで、例えば、前記昇降手段は、所定の駆動手段の駆動力により前記栽培容器を上下方向に移動させるものである。これにより、作業者は前記昇降手段を用いて容易に前記栽培容器を上下移動させることができる。

また、前記水平移動手段は、所定の駆動手段の駆動力により前記栽培容器を水平方向に移動させるものである。これにより、作業者は前記水平動手段を用いて容易に前記栽培容器を水平移動させることができる。

さらに、前記水平移動手段及び前記昇降手段を制御して前記栽培容器各々を予め設定された所定期間ごとに下層から上層に順に移動させる移動制御手段を更に備えることが考えられる。これにより、前記栽培システムの運用を自動で行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。

特に、前記栽培容器の外周面が光を反射又は散乱させる光反射面であることが望ましい。これにより、上層の前記栽培容器の前記反射面で反射した光を下層の前記栽培容器に照射させることができ、前記栽培システムに照射される光量を有効に利用することができる。

また、本発明は、前記栽培装置を複数備える栽培システムの発明として捉えてもよい。特に、複数の前記支持部材が、予め定められた通路幅の間隙を設けて南北方向に並べて設置され、複数の前記ソーラーパネルが、南北方向に並べられた前記支持部材の間に形成される前記通路幅の露地領域に向けて照射される日光を遮蔽することが考えられる。

さらに、複数の前記支持部材が、予め定められた通路幅の間隙を設けて東西方向に並べて設置され、前記栽培システムが、東西方向に並べられた前記支持部材の間に形成される前記通路幅の露地領域に照射される日光を遮蔽するソーラーパネルを更に備えることが考えられる。

また、本発明は、植物が収容される複数の栽培容器を支持部材により上下方向の複数の階層に配置すると共に、前記支持部材における予め定められた第１の領域に照射される日光を通過させ、前記支持部材が設置された状態で前記第１の領域の北側に位置する予め定められた第２の領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置にソーラーパネルを配置する植物の栽培方法の発明として捉えてもよい。

また、前記植物の栽培方法では、複数の前記支持部材を予め定められた通路幅の間隙を設けて南北方向に並べて設置させると共に、前記支持部材の北側の領域であって前記通路幅の露地領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に前記ソーラーパネルを配置することが考えられる。

本発明によれば、植物の栽培効率を低下させることなくソーラーパネルによる発電を実現することができる。

第１実施形態に係る栽培システムの概略構成を示す模式図。 第１実施形態に係る栽培システムの平面図。 図２におけるＸ−Ｘ矢視図。 第１実施形態に係る栽培装置における葉の形成領域の一例を示す図。 第１実施形態に係る栽培装置における支持部材の他の例を示す模式図。 第２実施形態に係る栽培装置の概略構成を示す模式図。 第２実施形態に係る栽培装置の要部拡大図。 第２実施形態に係る栽培装置の他の構成を示すブロック図。 本発明の実施例に係る日光遮蔽率及び収量の関係を示すグラフ。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

［第１実施形態］
図１〜図３に示すように、第１実施形態に係る栽培システム１０は、複数の栽培装置１を備える。複数の前記栽培装置１は、前記栽培システム１０が設置される圃場において、予め定められた通路幅Ｒ１及び通路幅Ｒ２の間隙を設けて南北方向及び東西方向に並べて配置されている。これにより、前記圃場には、前記通路幅Ｒ１の通路６１及び前記通路幅Ｒ２の通路６２が形成される。

前記栽培装置１は、植物が収容される複数の栽培容器４１１が上下方向の複数の階層に配置可能な支持部材４１と、太陽光を受けて発電するソーラーパネル４２及び４３とを備える。例えば、前記植物は、馬鈴薯及び甘藷などの芋類である。なお、前記ソーラーパネル４２及び４３で発電された電力は不図示の二次電池などに蓄電され、或いは不図示の送電線を介して外部の電源設備に送電される。

図３に示すように、前記支持部材４１は、設置されたときに南方向に向けられる第１の面４１Ａと北方向に向けられる第２の面４１Ｂとが側面視で逆Ｖ字状に形成されている。前記支持部材４１では、複数の前記栽培容器４１１が上下方向に複数の階層で配置される。即ち、前記支持部材４１は、上下方向における複数の階層で同時に植物の栽培が可能な多層栽培システムを構成している。具体的に、前記支持部材４１は、逆Ｖ字状に形成された一対の脚部４１２、及び前記脚部４１２で支持されて上下方向の高さが異なる位置で前記栽培容器４１１各々を保持する複数の保持部４１３を備える。前記栽培容器４１１は、例えばポリオレフィン、ポリエチレン、又はポリ塩化ビニル等で作られた袋や、布又は黄麻等で織った袋などであって、植物及び土壌が収容された状態で前記保持部４１３に吊下げられている。

前記ソーラーパネル４２は、設置されたときに東西方向に長尺状を成すものであり、南北方向に前記通路幅Ｒ１を設けて間欠的に配置されている。具体的に、前記ソーラーパネル４２は、図３に示すように、前記支持部材４１における予め定められた第１の領域５１に照射される日光を通過させ、前記支持部材４１が設置された状態で前記第１の領域５１の北側に位置する予め定められた第２の領域５２に向けて照射される日光を遮蔽する位置に配置されている。即ち、日中、前記第１の領域５１は日向になり、前記第２の領域５２は日陰になる。具体的に、前記第２の領域５２は、南北方向に並べられた前記支持部材４１の間であって前記支持部材４１の北側に前記通路６１として形成された前記通路幅Ｒ１の露地領域を含む。即ち、前記ソーラーパネル４２は、前記通路６１に照射される本来不要な日光を受けて発電する。

また、図１及び図２に示すように、前記栽培システム１０では、前記通路６２の上方空間に前記ソーラーパネル４３が設けられている。前記ソーラーパネル４３は、東西方向に並べられた前記支持部材４１の間に形成される前記通路６２に対応する前記通路幅Ｒ２の露地領域に照射される日光を遮蔽する。即ち、前記ソーラーパネル４３は、前記通路６２に照射される本来不要な日光を受けて発電する。

前記第１の領域５１は、前記支持部材４１で支持される一又は複数の前記栽培容器４１１に収容される植物の葉の形成領域を含む。特に、前記植物が馬鈴薯又は甘藷などの芋類である場合、例えば図４に示すように、その葉を前記支持部材４１の南面に集めて垂らし、前記第１の領域５１の幅を狭くして前記第２の領域５２を広くすることも可能である。また、前記第２の領域５２は、前記支持部材４１で支持される前記栽培容器４１１内の土壌の収容領域を含むものであってもよい。植物を育成するためには、葉の部分に日光が照射されれば十分であり、土壌に日光が照射される必要がないためである。具体的には、前記栽培容器４１１内の植物の葉が南側、前記栽培容器４１１内の土壌が北側に位置するように前記栽培容器４１１を傾けて配置することにより、前記第１の領域５１の幅を狭くして前記第２の領域５２を広くすることが考えられる。

以上説明したように、前記栽培システム１０では、前記支持部材４１における上下方向の複数の階層に複数の前記栽培容器４１１が配置されており、日中は前記栽培容器４１１各々に収容された植物の葉に日光が照射される。そのため、前記栽培装置１及び前記栽培システム１０を用いた植物の栽培方法によれば、前記支持部材４１各々に配置された前記栽培容器４１１各々により植物を効率的に育成することができる。また、前記栽培システム１０において日光の照射が不要な前記通路６１及び前記通路６２などの領域に照射される日光を利用して前記ソーラーパネル４２及び前記ソーラーパネル４３による発電を行うことができる。

なお、本発明は、前述したように、植物が収容される複数の前記栽培容器４１１を前記支持部材４１により上下方向の複数の階層に配置すると共に、前記支持部材４１における前記第１の領域５１に照射される日光を通過させ、前記支持部材４１が設置された状態で前記第１の領域５１の北側に位置する前記第２の領域５２に向けて照射される日光を遮蔽する位置に前記ソーラーパネル４２を配置する植物の栽培方法として捉えてもよい。特に、複数の前記支持部材４１を前記通路幅Ｒ１の間隙を設けて南北方向に並べて設置させると共に、前記支持部材４１の北側の領域であって前記通路幅Ｒ１の露地領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に前記ソーラーパネル４２を配置する植物の栽培方法であることが考えられる。

ところで、図３に示した前記支持部材４１は、前記栽培容器４１１各々が前記保持部４１３に吊下げられる構成であったが、前記支持部材４１の構造はこれに限らない。例えば、図５は、前記支持部材４１の他の例である支持部材４１０を示す斜視図である。なお、この場合でも、前記栽培装置１は、前記支持部材４１０と共に前記ソーラーパネル４２を有する。そして、図５に示すように、前記支持部材４１０では、逆Ｖ字状に形成された一対の脚部４２０、及び前記脚部４２０で支持されて上下方向の高さが異なる位置で栽培容器４３０各々を保持する複数の保持部４４０を備える。前記保持部４４０は、高さが異なる位置で前記脚部４２０各々の間に連結された棒状部材であり、前記栽培容器４３０各々は、前記保持部４４０によって底面などの一部が支持される。なお、前記保持部４４０は前記栽培容器４３０を支持する板状部材を含むものであってもよい。前記栽培容器４３０の内部には、植物の苗がそれぞれ収容された小型の栽培容器が縦及び横に複数並べて配置される。このように構成された前記支持部材４１０においても、複数の前記栽培容器４３０を上下方向の複数の階層に配置することが可能である。従って、前記栽培装置１が有する前記支持部材４１を前記支持部材４１０に代えても、前述したように前記栽培容器４３０各々に収容された植物の葉に日光を照射させて植物を効率的に育成しつつ、前記ソーラーパネル４２による発電を行うことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る栽培システム２０は、前記栽培装置１に代えて、図６に示す栽培装置２を複数備える。前記栽培装置２は、給水設備１１、給水経路１２、昇降装置１３、昇降装置１４、収穫装置１５、光反射板１６、栽培容器２１、レール２２、ラック２３、及びソーラーパネル２４などを備える。前記栽培装置２では、前記レール２２及び前記ラック２３により複数の前記栽培容器２１が上下方向の複数の階層に配置されると共に、その階層ごとに複数の前記栽培容器２１が配置される。ここに、前記ラック２３が本発明に係る支持部材の一例である。

前記光反射板１６各々は、前記ラック２３に対向する位置において支持部１６Ａで所定角度傾斜した状態で支持され、入射する太陽光又は人工照明の光を前記ラック２３に向けて反射又は散乱させるものである。

前記栽培容器２１各々は、植物及び土壌が収容される容器であり、底部には前記栽培容器２１を前記レール２２に沿って水平方向に容易に移動させるための車輪（不図示）が設けられている。なお、前記栽培容器２１は、木材、プラスチック樹脂、アクリル樹脂、又は金属などの各種材料で成型されたものである。

また、前記栽培容器２１各々の全ての外周面は、光を反射する反射シートが貼付された反射面である。これにより、前記ラック２３の上層に配置された前記栽培容器２１に照射された光は、前記栽培容器２１の側面で反射して下層に配置された前記栽培容器２１に照射される。また、前記光反射板１６で反射した光は、さらに前記栽培容器２１の底面で反射して下層の前記栽培容器２１に照射される。従って、前記栽培装置２では、太陽光又は人工照明の光を無駄なく有効に利用することができる。なお、前記反射面は、光を散乱させるものであってもよい。また、前記栽培容器２１は、その外周面の少なくとも一面が前記反射面であればよい。もちろん、前記反射面は、前記反射シートが貼付されることにより形成されたものに限らず、例えば栽培容器２１の外周面自体が前記反射面であってもよい。

さらに、前記栽培容器２１各々は、前記栽培容器２１の中央部で鉛直方向を軸として回動可能に前記栽培容器２１を支持する回動支持部を有するものであってもよい。これにより、前記栽培容器２１を容易に回動させて前記栽培容器２１内における照度環境を任意に変更することができる。

前記ラック２３は、上下方向に五段の階層を形成する複数のフレーム２３Ａが水平方向における一方向に並べて連結された骨組み構造のラックである。前記ラック２３では、上下方向に五段の階層が形成されており、前記階層各々は水平方向に複数の前記栽培容器２１を配置可能な幅を有している。なお、前記ラック２３は骨組み構造であるため、上方から前記ラック２３に照射される太陽光等は、前記ラック２３の隙間を抜けて下層まで照射される。また、前記ラック２３は、複数のフレーム２３Ａを組み合わせたものに限らず、一体構成されたものであってもよい。

前記ソーラーパネル２４は、前記ラック２３における予め定められた第１の領域に照射される日光を通過させ、前記支持部材が設置された状態で前記第１の領域の北側に位置する予め定められた第２の領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に配置されている。前記第１の領域は、前記ラック２３における前記栽培容器２１各々の配置領域であって、前記栽培容器２１各々に収容される植物の葉の形成領域を含む。前記第２の領域は、前記ラック２３の北側における予め定められた通路幅の露地領域を含む。

さらに、前記栽培システム２０において、前記栽培装置２が前記通路幅の間隙を設けて南北方向に複数並べて配置されることが考えられる。即ち、前記栽培システム２０では、前記栽培装置２の前記ラック２３及び前記ソーラーパネル２４が南北方向に並べて配置されることが考えられる。このとき、日中は、前記通路幅の露地領域は前記ソーラーパネル２４により日陰となるが、前記ラック２３における前記栽培容器２１各々の配置領域は日向になるため、前記栽培容器２１各々に収容された植物の高い栽培効率が実現される。また、前記通路幅の露地領域に対応するサイズの前記ソーラーパネル２４で日光による発電を行うことができる。なお、前記ソーラーパネル２４で発電された電力は、不図示の二次電池などに蓄電され、或いは不図示の送電線を介して外部の電源設備に送電される。また、前記ソーラーパネル２４で発電された電力が、前記栽培システム２０の駆動電力として利用されることも考えられる。

前記レール２２各々は、前記ラック２３の階層ごとにおいて前記フレーム２３Ａに接合されることにより、前記ラック２３の階層ごとに水平方向の一方向に延びた軌道を形成している。そして、前記レール２２各々は、前記栽培容器２１各々の前記車輪（不図示）が載置されることにより、前記栽培容器２１各々を水平方向に移動可能に支持する。これにより、作業者は、前記ラック２３の階層各々において前記栽培容器２１各々を前記レール２２に沿って水平方向に容易に移動させることができる。

特に、前記レール２２に載置される前記栽培容器２１各々の間に所定の隙間を設けておくことにより、前記階層ごとにおける前記栽培容器２１各々の位置関係を任意に調節することができる。例えば、上方から前記ラック２３に照射される光が下層の前記栽培容器まで照射されるように、上層に配置された前記栽培容器２１各々と下層に配置された前記栽培容器２１各々との位置関係を調節することが可能である。ここに、前記栽培容器２１各々を水平方向に移動させるための前記レール２２が水平移動手段の一例である。

なお、前記栽培容器２１各々を水平方向に移動可能に支持する手段は前記レール２２に限らず、前記栽培容器２１各々を水平方向に容易に移動させることのできるものであればよく、例えばローラコンベア等であってもよい。また、前記レール２２に代えて、所定の駆動モータからの駆動力により前記栽培容器２１各々を水平方向における一方向に移動させるベルトコンベア等の水平移動手段を設けることも考えられる。これにより、作業者はベルトコンベア等の水平移動手段を用いて容易に前記栽培容器を水平移動させることができる。

前記給水設備１１は、前記給水設備１１から前記ラック２３の階層各々の上部に延設された給水経路１２を介して前記ラック２３に配置された前記栽培容器２１各々に散水するものである。図７に示すように、前記給水経路１２には、前記ラック２３の階層ごとに所定間隔で配置された複数のノズル１２Ａが設けられており、前記給水設備１１から供給される水は前記ノズル１２Ａから散水される。例えば、前記給水設備１１は、予め設定された所定期間経過ごと、又は予め設定された時刻に、前記栽培容器２１各々に自動的に散水を行うタイマー機能を有している。

前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４は、前記ラック２３における前記レール２２の敷設方向の両端部に設けられている。前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４各々は、載置台１３Ａ又は載置台１４Ａに載置された前記栽培容器２１を前記載置台１３Ａ又は前記載置台１４Ａと共に上下方向（鉛直方向）に昇降させる。また、前記載置台１３Ａ及び前記載置台１４Ａには、前記レール２２と同様のレール１３Ｂ及びレール１４Ｂが設けられている。そして、前記載置台１３Ａ及び前記載置台１４Ａ各々の前記レール１３Ｂ及び前記レール１４Ｂ各々は、前記ラック２３に設けられた前記レール２２各々に着脱可能に連結される。

これにより、前記栽培装置２において、作業者は前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４を用いて、前記栽培容器２１を前記ラック２３の階層各々に敷設された前記レール２２各々の間で容易に移動させることが可能となる。ここに、前記栽培容器２１を前記ラック２３の階層間で移動させるために用いられる前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４が昇降手段の一例である。

具体的に、前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４各々は、所定の駆動モータ（駆動手段）の駆動力により前記栽培容器２１を昇降させるものであることが考えられる。例えば、前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４各々は、ボールねじ又は台形ねじなどを用いた周知の昇降機構であり、前記昇降機構に所定の駆動モータの駆動力を与えることにより前記栽培容器２１を昇降させるものであることが考えられる。また、前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４各々は、チェーン式のリフトやフォークリフトなどの各種のリフトであってもよい。さらに、前記昇降装置１３及び前記昇降装置１４各々は、作業者によるハンドルの回転操作に応じて前記栽培容器２１を昇降させる昇降機構を有するものであってもよい。

ところで、本実施の形態では、前記栽培装置２が一つの前記ラック２３を備える構成を例に挙げて説明するが、前記栽培装置２が、前記レール２２の敷設方向（図６における左右方向）に垂直な方向（図６における奥行方向）に並設された複数の前記ラック２３を備える構成も他の実施形態として考えられる。この場合、前記昇降装置１３、前記昇降装置１４、及び前記収穫装置１５についても前記ラック２３各々に対応して複数設ける構成が考えられる。

一方、前記昇降装置１３を前記レール２２の敷設方向及びこれに垂直な方向に移動可能に構成することが考えられる。これにより、複数の前記ラック２３が設けられている場合に、前記昇降装置１３を複数の前記ラック２３で兼用することができる。具体的に、前記昇降装置１３を前記ラック２３から前記レール２２の敷設方向に離反させ、前記敷設方向に垂直な方向に移動させることにより、前記昇降装置１３を前記ラック２３各々の間で移動させることができる。このような構成によれば、複数の前記ラック２３に対応して複数の前記昇降装置１３を設ける場合に比べて前記栽培装置２の構成を簡素化することができる。この点、前記昇降装置１４及び前記収穫装置１５についても同様である。即ち、前記昇降装置１３、前記昇降装置１４、及び前記収穫装置１５のいずれか一つ又は複数が前記ラック２３各々の間で移動可能であればよい。なお、前記昇降装置１３、前記昇降装置１４、及び前記収穫装置１５を移動させるための手法としては、車輪及びレールなどを用いた周知技術を採用すればよく、手動又は自動（電動）のいずれであってもよい。

なお、一つの前記ラック２３のみを備える構成においても、前記昇降装置１３、前記昇降装置１４、及び前記収穫装置１５のいずれか一つ又は複数が前記レール２２の敷設方向及びこれに垂直な方向に移動可能な構成が考えられる。この場合でも、例えば、作業者が、前記昇降装置１３、前記昇降装置１４、又は前記収穫装置１５などを任意に移動させて、前記ラック２３への前記栽培容器２１の挿入作業、取り出し作業、入れ替え作業などを容易に行うことが可能になるという効果を奏する。

このように、前記栽培装置２では、前記栽培容器２１各々を前記レール２２及び前記昇降装置１３、１４を用いて任意の位置に移動させることにより、前記栽培容器２１各々に照射される光量を容易に調節することができる。例えば、植物の成長に伴って前記栽培容器２１を下層から上層に徐々に移動させることにより、植物の成長過程に従って植物に照射される光量を徐々に増加させることが可能となる。具体的に、馬鈴薯（ジャガイモ）又は甘藷（サツマイモ）などの芋の栽培過程において、芋苗の葉が２０枚〜５０枚に成長するまでの時期は下層に前記栽培容器２１を配置し、その後、根又は茎が子芋として成長する時期には上層に前記栽培容器２１を移動させることができる。従って、前記栽培装置２によれば、馬鈴薯又は甘藷を同時期に大量栽培することが可能となる。なお、前記栽培容器２１は前記レール２２により水平方向に移動可能であるため、上層の前記栽培容器２１と下層の前記栽培容器２１との位置関係を任意に変更して下層の前記栽培容器２１の照度環境を容易に調節することも可能である。

なお、前記収穫装置１５は、供給口１５Ａから前記栽培容器２１が供給されると、前記栽培容器２１内の植物を自動的に収穫する収穫装置である。例えば、前記栽培容器２１の底面が開閉可能な構成である場合、前記収穫装置１５は、前記栽培容器２１の底面を開くと共に前記栽培容器２１に振動を与えることにより前記栽培容器２１内の植物を落下させることが考えられる。また、前記収穫装置１５では、前記栽培容器２１から落下した土壌及び植物が篩にかけられて分離される。これにより、例えば馬鈴薯又は甘藷などの芋を栽培する場合には、前記収穫装置１５により芋（根、葉、茎、及び子芋）の収穫が自動的に行われる。なお、前記収穫装置１５は、作業者によって手動で収穫が行われる設備であってもよい。

ところで、前記栽培装置２において栽培する植物が馬鈴薯（ジャガイモ）である場合、前記栽培容器２１は、以下の構成であることが望ましい。

即ち、前記栽培容器２１は、上部が開放された直方体であって、内部には仕切られた複数の区画領域が設けられている。例えば、前記栽培容器２１には、縦４列×横５列の合計２０個の区画領域が設けられる。これにより、多量の馬鈴薯を一つの栽培容器２１を用いて栽培することができ、栽培中の管理や栽培後の収穫、栽培場所の移動などを容易に行うことができる。そして、前記栽培容器２１内の区画領域各々は、水平断面が縦８ｃｍ×横１０ｃｍで面積８０ｃｍ^２の長方形であり、深さが２０ｃｍであることが望ましい。これにより、前記栽培容器２１で栽培される馬鈴薯の根圏は、深さが２０ｃｍ、水平断面の面積が８０ｃｍ^２の前記区画領域によって制限される。これに対し、一般に馬鈴薯の根は０．３〜１ｍ^３程度に広がることが知られている。従って、前記栽培容器２１を用いて馬鈴薯を栽培すると、前記馬鈴薯の根の成長が前記区画領域で制限されて早期に飽和するため、早い段階で馬鈴薯の小芋の成長が開始することになる。これにより、馬鈴薯を短期間で栽培して年間生産量を増加させることができる。なお、前記区画領域各々のサイズは一例に過ぎない。具体的に、前記区画領域各々は、深さが１０〜３０ｃｍ、且つ水平断面の面積が６０〜１８０ｃｍ^２であればよい。

また、前記栽培装置２において栽培する植物が甘藷（サツマイモ）である場合、前記栽培容器２１における区画領域各々のサイズは、水平断面が縦８ｃｍ×横１０ｃｍで面積８０ｃｍ^２の長方形であり、深さが４５ｃｍであることが望ましい。これにより、前記栽培容器２１で栽培される甘藷の根圏は、深さが２０ｃｍ、水平断面の面積が８０ｃｍ^２の前記区画領域によって制限される。これに対し、一般に甘藷の根は０．３〜１ｍ^３程度に広がることが知られている。従って、前記栽培容器２１を用いて甘藷を栽培すると、前記甘藷の根の成長が前記区画領域で制限されて早期に飽和するため、早い段階で甘藷の小芋の成長が開始することになる。これにより、甘藷を短期間で栽培して年間生産量を増加させることができる。なお、前記区画領域各々のサイズは一例に過ぎない。具体的に、前記区画領域各々は、深さが２０〜４５ｃｍ、且つ水平断面の面積が８０〜２００ｃｍ^２であればよい。

また、前記栽培装置２は、作業者の作業を軽減するべく自動的に前記栽培容器２１各々の移動を制御するように構成されることが他の実施形態として考えられる。以下では、図８を用いて、前記栽培装置２の他の構成例について説明する。

図８に示す前記栽培装置２は、前記給水設備１１、前記昇降装置１３、１４、及び前記収穫装置１５に加えて、制御装置３１、ベルトコンベア３２、及び照度センサ３３を備えている。前記ベルトコンベア３２は、前記レール２２に代えて設けられたものであり、所定の駆動手段の駆動力により前記ラック２３の各階層において複数の前記栽培容器２１を水平方向に移動させる水平移動手段である。また、前記照度センサ３３は、前記ラック２３の階層ごと及び前記フレーム２３Ａごとにおける照度を測定する測定手段である。なお、前記照度センサ３３が前記栽培容器２１各々に設けられていることも他の実施形態として考えられる。

さらに、ここで用いられる前記昇降装置１３、１４は、前述したように所定の駆動手段の駆動力により前記栽培容器を上下方向に移動させるものである。また、前記昇降装置１３、１４各々の載置台１３Ａ、１４Ａにも、所定の駆動モータの駆動力により前記栽培容器２１を水平方向に移動させるベルトコンベアが設けられている。

前記制御装置３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを備えたコンピュータであり、前記ＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムに従った各種の処理が前記ＣＰＵによって実行されることにより、前記栽培装置２を統括的に制御する。
具体的に、前記制御装置３１は、前記照度センサ３３による測定結果に基づいて前記ベルトコンベア３２及び前記昇降装置１３、１４を制御し、前記栽培容器２１各々を水平方向及び上下方向に移動させて前記栽培容器２１各々の照度環境を自動的に調節する。

また、前記制御装置３１は、予め設定された所定期間経過ごとに前記ベルトコンベア３２及び前記昇降装置１３、１４を制御して、前記栽培容器２１各々を水平方向及び上下方向に移動させて前記ラック２３における下層から上層に向けて順に移動させる。ここに、係る処理を実行するときの前記制御装置３１が移動制御手段に相当する。

この場合、まず前記制御装置３１は、前記昇降装置１４を前記ラック２３の最下層まで移動させ、前記ラック２３の最下層の前記栽培容器２１各々を前記ベルトコンベア３２及び前記昇降装置１４の前記ベルトコンベアにより左方向に移動させる。これにより、前記ラック２３の最下段の左端部の前記栽培容器２１が前記昇降装置１４の載置台１４Ａに載置される。このとき、前記制御装置３１は、前記昇降装置１４に前記栽培容器２１が載置されたことが不図示の検知センサによって検知されると前記ベルトコンベア３２及び前記昇降装置１４の前記ベルトコンベアを停止する。

そして、前記制御装置３１は、前記昇降装置１４により前記栽培容器２１を前記ラック２３の二段目まで上昇させると共に、前記昇降装置１３を前記ラック２３の二段目に移動させる。そして、前記制御装置３１は、前記ラック２３の二段目の前記栽培容器２１各々を前記ベルトコンベア３２、前記昇降装置１３、１４各々の前記ベルトコンベアにより右方向に移動させる。これにより、前記ラック２３の二段目の右端部の前記栽培容器２１が前記昇降装置１３の載置台１３Ａに載置される。このとき、前記制御装置３１は、前記昇降装置１３に前記栽培容器２１が載置されたことが不図示の検知センサによって検知されると前記ベルトコンベア３２、前記昇降装置１３、１４各々の前記ベルトコンベアを停止する。

このような処理が繰り返されることにより、前記ラック２３の最上層の左端部の前記栽培容器２１が前記昇降装置１４に載置されると、前記制御装置３１は、前記昇降装置１４を制御して前記収穫装置１５の供給口１５Ａの位置まで移動させる。そして、前記制御装置３１は、前記昇降装置１４の前記ベルトコンベアを駆動させることにより、前記載置台１４Ａ上の前記栽培容器２１を前記供給口１５Ａから前記収穫装置１５に供給する。

このように構成された前記栽培装置２では、前記制御装置３１によって前記栽培容器２１各々の移動を予め設定された栽培周期に従って自動制御し、前記栽培容器２１で栽培された植物を定期的に収穫することができる。

例えば、馬鈴薯を栽培する際には、前記制御装置３１が、前記栽培容器２１を前記ラック２３の低層部（例えば１〜２段目）に３〜６週間、前記ラック２３の高層部（例えば３〜５段目）に５〜８週間配置させることが考えられる。また、甘藷を栽培する際には、前記制御装置３１が、前記栽培容器２１を前記ラック２３の低層部（例えば１〜２段目）に４〜８週間、前記ラック２３の高層部（例えば３〜５段目）に６〜１０週間配置させることが考えられる。

下記表１は、サツマイモを栽培する圃場においてソーラーパネルによる日光遮蔽率［％］を変化させたときのサツマイモの収量［ｋｇ／ｍ^２］の変化を示す。なお、図９には、日光遮蔽率及び収量の関係を示すグラフが示されている。

ここに、実施例１は、前記第１実施形態に係る前記栽培システム１０を用いてサツマイモを栽培した場合に得られたサツマイモの収量を示す。比較例１は、サツマイモを収容する栽培容器を支持部材で上下方向に複数の階層で配置し、その支持部材の上方にソーラーパネルを配置した場合であって、支持部材及びソーラーパネルの位置関係を定めない場合に得られたサツマイモの収量を示す。比較例２は、平面の圃場でサツマイモを栽培する露地栽培を行う場合であって、前記圃場の上方にソーラーパネルを並べて配置した場合に得られたサツマイモの収量を示す。

上記表１に示すように、実施例１では、日光遮蔽率が０％、２５％、５０％の場合でサツマイモの収量がほとんど変化していない。一方、日光遮蔽率が７５％の場合には、サツマイモの収量が減少するが、十分に効率的なサツマイモの育成が可能であることがわかる。これに対し、比較例１では、日光遮蔽率が増加するに従ってサツマイモの収量が急激に減少した。また、比較例２では、日光遮蔽量の増加によるサツマイモの収量の減少は少ないが、サツマイモを平面の圃場で露地栽培しているため、実施例１及び比較例１に比べて収量が少なかった。

以上より、前記栽培システム１０を用いた植物の栽培方法によれば、従来の栽培方法に比べて植物の収穫効率を低下させることなくソーラーパネルによる発電を実現することができることが明らかである。

１、２：栽培装置
１０、２０、３０：栽培システム
１１：給水設備
１２：給水経路
１２Ａ：ノズル
１３：昇降装置
１３Ａ：載置台
１３Ｂ：レール
１４：昇降装置
１４Ａ：載置台
１４Ｂ：レール
１５：収穫装置
１５Ａ：供給口
１６：光反射板
２１：栽培容器
２２：レール
２３：ラック
２３Ａ：フレーム
３１：制御装置
３２：ベルトコンベア
３３：照度センサ
４１：支持部材
４１１：栽培容器
４１２：脚部
４１３：保持部
４２：ソーラーパネル
４３：ソーラーパネル
５１：第１の領域（日向になる領域）
５２：第２の領域（日陰になる領域）
６１、６２：通路
４１０：支持部材
４２０：脚部
４３０：栽培容器
４４０：保持部

Claims (13)

1. 植物が収容される複数の栽培容器が上下方向の複数の階層に配置可能な支持部材と、
   前記支持部材における予め定められた第１の領域に照射される日光を通過させ、前記支持部材が設置された状態で前記第１の領域の北側に位置する予め定められた第２の領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に配置されたソーラーパネルと、
   を備える栽培装置。
2. 前記第１の領域が、一又は複数の前記栽培容器に収容される植物の葉の形成領域を含む請求項１に記載の栽培装置。
3. 前記第２の領域が、前記支持部材の北側における予め定められた通路幅の露地領域を含む請求項１又は２に記載の栽培装置。
4. 前記支持部材が、前記各階層に複数の前記栽培容器が配置可能であり、
   前記各階層において複数の前記栽培容器を水平方向に移動させるための水平移動手段、及び前記栽培容器を前記階層間で移動させるための昇降手段を備える請求項１〜３のいずれかに記載の栽培装置。
5. 前記昇降手段が、所定の駆動手段の駆動力により前記栽培容器を上下方向に移動させるものである請求項４に記載の栽培装置。
6. 前記水平移動手段が、所定の駆動手段の駆動力により前記栽培容器を水平方向に移動させるものである請求項４又は５に記載の栽培装置。
7. 前記水平移動手段及び前記昇降手段を制御して前記栽培容器各々を予め設定された所定期間ごとに下層から上層に順に移動させる移動制御手段を更に備えてなる請求項４〜６のいずれかに記載の栽培装置。
8. 前記栽培容器の外周面が光を反射又は散乱させる光反射面である請求項１〜７のいずれかに記載の栽培装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の前記栽培装置を複数備える栽培システム。
10. 複数の前記支持部材が、予め定められた通路幅の間隙を設けて南北方向に並べて設置され、
    複数の前記ソーラーパネルが、南北方向に並べられた前記支持部材の間に形成される前記通路幅の露地領域に向けて照射される日光を遮蔽する請求項９に記載の栽培システム。
11. 複数の前記支持部材が、予め定められた通路幅の間隙を設けて東西方向に並べて設置され、
    東西方向に並べられた前記支持部材の間に形成される前記通路幅の露地領域に照射される日光を遮蔽するソーラーパネルを更に備える請求項９又は１０に記載の栽培システム。
12. 植物が収容される複数の栽培容器を支持部材により上下方向の複数の階層に配置すると共に、
    前記支持部材における予め定められた第１の領域に照射される日光を通過させ、前記支持部材が設置された状態で前記第１の領域の北側に位置する予め定められた第２の領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置にソーラーパネルを配置する植物の栽培方法。
13. 複数の前記支持部材を予め定められた通路幅の間隙を設けて南北方向に並べて設置させると共に、前記支持部材の北側の領域であって前記通路幅の露地領域に向けて照射される日光を遮蔽する位置に前記ソーラーパネルを配置する請求項１２に記載の植物の栽培方法。