JP2014183747A - 多段式栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】日光を有効利用することで省エネルギー効果が得られるようにし、屋上やベランダ等の狭い場所でも栽培延べ面積を拡張して高い栽培効率で植物を安価に栽培できるように図った多段式栽培装置を提供する。
【解決手段】栽培棚１が高さ方向に多段に配置された多段式栽培装置であって、少なくとも一側面が採光面とされ、この採光面を透過した光を栽培棚１の栽培植物３に向かって反射する光反射体８が各栽培棚１の相互間に傾斜して設置され、各光反射体８の傾斜角θが２０°〜９０°の範囲に設定された構成とする。採光面を透過した光が光反射体８で反射されて栽培棚１の栽培植物３に照射されるので、日中は人工照明に頼ることなく日光を有効利用して植物を栽培でき、傾斜角θを２０°〜９０°に設定したため日本の最北端の地でも日光を光反射体８で確実に反射して植物の栽培に有効利用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は多段式栽培装置に関し、更に詳しくは、光反射体を設けて日光を有効利用できるように改良した多段式栽培装置に関する。

従来より、複数の栽培棚を高さ方向に多段に配置した多段式栽培装置はよく知られている。そのような多段式栽培装置の一つとして、６５０〜６６０ｎｍの赤色波長域に一つの発光ピークを有する電球形蛍光ランプをそれぞれの栽培棚の上方に配置したものが提案されている（特許文献１）。

特開２００８−２４５５５４号公報

前記特許文献１の多段式栽培装置は、６５０〜６６０ｎｍの赤色波長域に一つの発光ピークを有する複数の電球形蛍光ランプを各栽培棚の上方に配置することによって、光利用効率及び光合成効率をより高めた植物栽培を行うことができるように図ったものではあるが、日光の有効利用を図ったものではないため、光源コスト（蛍光ランプ代及び電気代）が高くつき、経済的な不利益を回避できないという問題があった。
植物を生育させる行為は、自らが食し或いは愛でるという効果もある。しかし、自らが社会的貢献できない人たち、例えば高齢の無職の人たち、身体に障害があり、自由に経済活動を行いにくい人などが植物を栽培することにより、生育を生甲斐や楽しみとできる。或いは地域の方と生育物を交換することにより、生育に関する情報交換をすることにより、地域との触れ合う機会を創出したり、コミュニケーションを図ることができるようになる。結果として、生育者の生甲斐を作り出したり、地域住民の相互監視ができる。本発明の多段式栽培装置は、通年栽培も可能となるので、上記行動が通年に渡って達成できるのである。

本発明は上記問題に対処すべくなされたものであって、日光を有効利用することで省エネルギー効果が得られるようにし、屋上やベランダ等の狭い場所でも栽培延べ面積を拡張して高い栽培効率で植物を安価に栽培できるように図った多段式栽培装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る多段式栽培装置は、栽培棚が高さ方向に多段に配置された多段式栽培装置であって、この装置の少なくとも一側面が採光面とされており、この採光面を透過した光を栽培棚の栽培植物に向かって反射する光反射体が各栽培棚の相互間に傾斜して設置されており、各光反射体の傾斜角θが２０°〜９０°の範囲に設定されていることを特徴とするものである。
ここに、光反射体の傾斜角θとは、光反射体の下端から上端に至る線分の水平線に対する角度をいう。

本発明の多段式栽培装置においては、光反射体が上向きの円弧状に湾曲していることが好ましく、また、光反射体の傾斜角θの調節が可能であることも好ましい。

本発明の多段式栽培装置を日光が当たる屋上やベランダ等に設置すると、直射日光に加えて、採光面を透過した光が光反射体で反射されて栽培棚の栽培植物に照射されるため、日中は人工照明に頼ることなく日光を有効利用して省エネルギーを達成しつつ植物を経済的に栽培することができ、また、採光面側に存在する遮光物によって直射日光が当たらない部分の栽培棚に対しても反射光を照射することが可能となる。特に、本発明の多段式栽培装置のように、光反射体の傾斜角θが２０°〜９０°の範囲に設定されていると、光反射体の傾斜角θが日本の最北端の地における冬至の南中高度（約２０°）以上であるため、日本の最北端の地においても日光を光反射体で確実に反射して栽培棚の植物に照射し、植物の栽培に有効利用することが可能となる。そして、本発明の多段式栽培装置のように、栽培棚が高さ方向に多段に配置されていると、装置の設置面積が小さくても栽培延べ面積が拡張されるので、多量の植物を栽培することが可能となる。

また、本発明の多段式栽培装置において、光反射体が上向きの円弧状に湾曲していると、光を栽培棚に集中的に反射させることができ、かつ、本来なら届かない箇所まで反射光が届くようになるため、栽培を促進させることが可能となる。

更に、光反射体の傾斜角θの調節が可能であると、傾斜角θを変更調節することで、季節に応じて日光を効率良く反射して栽培棚の植物に照射することが可能となる。また、冬季には南中高度が低下するので、これに対応して光反射体の傾斜角θを小さく調整すれば、栽培棚の上下間隔を狭めて栽培棚の段数を増やし、栽培延べ面積を拡張できる利点もある。

本発明の一実施形態に係る多段式栽培装置の斜視図である。 （ａ）は同多段式栽培装置の側面図、（ｂ）はその円で囲んだ部分の拡大図である。 同多段式栽培装置の栽培棚の断面図である。 栽培植物を省略し、養液の流れを示した同多段式栽培装置の正面図である。 光反射体の他の例の説明図であって、（ａ）は光反射体の幅を拡げる前の傾斜角θが大きい状態を、（ｂ）は光反射体の幅を拡げて傾斜角θを小さくした状態を示したものである。 光反射体の更に他の例の説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る多段式栽培装置の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る多段式栽培装置の斜視図、図２の（ａ）は同多段式栽培装置の側面図、図２の（ｂ）はその円で囲んだ部分の拡大図、図３は同多段式栽培装置の栽培棚の断面図、図４は栽培植物を省略し、養液の流れを示した同多段式栽培装置の正面図である。

この多段式栽培装置は、図１、図２、図４に示すように、栽培棚１が高さ方向に間隔をあけて多段（本実施形態では３段）に配置されたものであって、各栽培棚１を支える支持板１ａが左右の支柱２，２に取付固定されている。このように栽培棚１が多段に設置されていると、装置の設置面積が小さくても栽培延べ面積が拡張されるので、多量の植物を栽培できるようになる。栽培棚１の段数は３段に限定されるものではなく、２段でも４段以上でもよいことは言うまでもない。

また、支柱２の本数も２本に限定されるものではなく、例えば４本の支柱２を四隅に立設して各栽培棚１の支持板１ａの四隅を取付固定することにより、多段式栽培装置の強度と安定性を向上させるように構成してもよい。なお、この実施形態のように左右２本の支柱２を立設する場合は、これらの支柱２を例えばバルコニーの壁面等に固定することにより、多段式栽培装置が倒れないように設置することが望ましい。

この多段式栽培装置の天面と四周側面は全て開放された採光面になっており、栽培装置の上方及び四周から直射日光が栽培棚１の栽培植物３に当たるように構成されているが、少なくとも一側面（例えば前側面）が採光面とされて日光が栽培棚１に射し込むように構成されていればよい。

また、採光面は必ずしも開放されている必要がなく、例えば、透光性に優れた合成樹脂製のフィルム、シート、プレートなどや、害虫の通過を阻止できる通気性及び透光性に優れたネットなどで採光面を覆うように構成してもよい。前者のフィルム、シート、プレートなどで採光面を覆うと、保温効果によって冬季に植物３の生育を助長、促進できると共に、雨水の降りかかりを防止して植物３の病気を予防できる利点があり、また、後者のネットなどで採光面を覆うと、光合成に必要な空気の対流を妨げることなく、植物３を食害する害虫や病原菌を媒介する害虫の侵入を防止して健全な植物栽培を行える利点がある。

この実施形態における栽培棚１は、図３に示すように、養液４を入れる浅い長方形の箱体１ｂと、養液４の液面を覆う植物支持体１ｃとを備えた水耕栽培用の栽培棚であって、図１、図３に示すように、植物支持体１ｃには多数の開口１ｄが配列形成されている。そして、栽培植物３は植物支持体１ｃの各開口１ｄを通して植え付けられ、植物支持体１ｃで支えられて水耕栽培されるようになっている。植物支持体１ｃとしては、光を反射しやすい白色系のものが好ましく、栽培植物３や培地を保持できる強度を有し、養液水分を蒸散させにくい程度の多数の開口１ｄを配列形成した発泡スチロール板などが好ましく使用されるが、大きい網目（開口）を有する合成樹脂ネットなどを使用しても勿論よい。また、植物支持体１ｃが高発泡体であると、養液面に浮遊させることができ、かつ養液面の高低に追従できるので養液管理が容易となるため好ましい。

図４に示すように、上段、中段、下段の各栽培棚１と養液槽５は、養液循環管路６によって直列的に接続されている。そして、養液槽５に貯溜された養液は、養液循環管路６の途中に設置されたポンプ７によって上段の栽培棚１に供給され、上段の栽培棚１、中段の栽培棚１、下段の栽培棚１を順々に流れ、養液槽５に戻されて循環するようになっている。
なお、上段、中段、下段の各栽培棚１は、必ずしも直列的に接続する必要はなく、養液循環管路で並列的に接続することによって、各栽培棚１に養液を同時に平行して供給するように構成してもよい。

この実施形態では、水耕栽培用の栽培棚１を多段に配置しているが、水耕栽培用の栽培棚１に代えて、浅い箱体に養分を予め含有させた培養土などを充填した栽培棚を多段に配置してもよく、適宜水分を供給するだけで良いので、その場合は、上記の養液槽５、養液循環管路６、ポンプ７などが不要になる。

この多段式栽培装置の大きい特徴は、図１、図２、図４に示すように、栽培装置の少なくとも一つの採光面（この実施形態では前側面）を透過した光（日光）Ｌを栽培棚１の栽培植物３に向かって反射する光反射体８が、各栽培棚１の相互間に傾斜して設置され、各光反射体８の傾斜角θ、即ち、光反射体８の下端から上端に至る線分Ｓの水平線に対する角度θが２０°〜９０°の範囲に設定されている点にある。最上段の栽培棚１は、通常の場合、上方に遮光物が存在せず直射日光がよく当たるので、最上段の栽培棚１の上方には光反射体を設置する必要はないが、上方に庇などの遮光物が存在する場合には、最上段の栽培棚１の上方に光反射体８を設置してもよい。

上記のように、光反射体８が２０°〜９０°の傾斜角で傾斜して各栽培棚１の相互間に配置されていると、図２に示すように、直射日光に加えて、採光面を透過した日光Ｌが光反射体８で反射されて中段及び下段の栽培棚１の栽培植物３に照射されるため、日中は人工照明に頼ることなく日光を有効利用して省エネルギーを達成しつつ植物３を経済的に栽培できるようになり、また、採光面側に存在する遮光物によって直射日光が当たらない部分の栽培棚１に対しても反射光を照射することが可能となる。しかも、光反射体８の傾斜角θが、日本の最北端の地における冬至の南中高度（約２０°）以上に設定されているので、日本の最北端の地においても日光を光反射体８で確実に反射して栽培棚１の植物３に照射し、植物３の栽培に有効利用することが可能となる。また、図３に示すように、栽培植物３或いは植物支持体１ｃにより生育に利用されずに反射された光Ｌを光反射体８により再び栽培植物３に照射できるので、光の利用効率が増し、栽培植物の育成に有用である。光反射体８の更に好ましい傾斜角θは、３０°〜８０°の範囲である。

この実施形態に用いる光反射体８は、図２に示すように上向きの円弧状に湾曲した光反射板からなるものであって、少なくとも下面が光反射面とされたものである。かかる光反射体８としては、例えば、湾曲した白色系の合成樹脂板、シート、フィルム、発泡体、或いは、湾曲したアルミニウム板などの光反射性に優れた金属板、或いは、湾曲した基板の少なくとも下面にアルミニウムなどの金属箔や金属蒸着膜や金属メッキ層を形成した積層板などが使用される。なお、光反射体８は白色系のみならず、生育時に応じて青色系、赤色系も用いられる。

光反射体としては、少なくとも下面を光反射面とした平板状のものも勿論使用できるが、上記のように上向きの円弧状に湾曲した光反射板を光反射体８として使用すると、日光Ｌを栽培棚１に集中的に反射させることができ、かつ、本来なら届かない箇所まで反射光が届くようになるため、栽培を一層促進できる利点がある。また、少なくとも下面を細かい梨地状凹凸反射面に形成した光反射体や、後述する蛇腹状の光反射体も使用可能であり、これらの光反射体を使用すると、反射光が散乱して栽培棚１の植物３全体に反射散乱光を均一に照射できる利点がある。

上記の湾曲した光反射体８は、図２、図３に示すように、その下端がヒンジ部材９によって回動自在に栽培棚１の支持板１ａに取付けられ、角度調整手段１０によって傾斜角θが２０°〜９０°の範囲内で所望の角度に調整できるようになっている。この光反射体８の下端は、ヒンジ部材９によって回動自在に支柱２に取付けてもよいし、また、ヒンジ部材を使用しないで、例えば光反射体８の下端に設けた左右一対の短軸部（不図示）を支持板１ａ又は支柱２に設けた左右一対の軸受部（不図示）に軸受けさせて回動自在に取付けてもよい。

この実施形態においては、角度調整手段１０として小型の流体圧シリンダを使用し、図２、図４に示すように、シリンダ１０ａの後端を支持板１ａの後縁中央部の裏面の取付片に回動自在に取付けると共に、ロッド１０ｂの先端を光反射体８の上面中央部の取付片に回動自在に取付け、シリンダ１０ａを駆動させてロッド１０ｂの突出寸法を変更することで、光反射体８の傾斜角θを調整できるように構成している。なお、角度調整手段として流体圧シリンダに代えて線材（不図示）等を使用し、線材の長さを適宜変更、調節することで、光反射体８の傾斜角θを調整するように構成するなど、種々の簡易な角度調整具で光反射体８の傾斜角θを調整すればよいことは言うまでもない。

上記のように、角度調整手段１０によって光反射体８の傾斜角θの調整が可能であると、傾斜角θを変更、調整することで、季節に応じて日光を効率良く反射して栽培棚１の植物３に照射することが可能となる。また、冬季には南中高度が低下するので、これに対応して光反射体８の傾斜角θを小さく調整すれば、栽培棚１の上下間隔を狭めて栽培棚１の段数を増やすことにより、栽培延べ面積を拡張できる利点もある。上記の上下間隔を狭める方法としては、支柱２の上下方向にガイドレール（不図示）を取付けると共に、支持板１ａの上記ガイドレールと接する部分に摺動可能な支持具（不図示）を取付け、この摺動可能な支持具を上記ガイドレールへ取付ける方法などが挙げられる。かかる方法を採用すると、支持板１ａが摺動可能となり、栽培棚１と栽培棚１との間隔が容易に可変となる。なお、上記の方法は一例であり、栽培棚の間隔を変える事ができれば、どのような方法でも良い。

図５は光反射体の他の例の説明図であって、（ａ）は光反射体の幅を拡げる前の傾斜角θが大きい状態を、（ｂ）は光反射体の幅を拡げて傾斜角θを小さくした状態を示したものである。

この光反射体８０は、少なくとも下面を光反射面とした蛇腹状光反射体であって、この蛇腹状光反射体８０の長さ方向の両端部が、前方斜め上向きに傾斜する左右一対の湾曲した溝型ガイド部材８０ａ（図５では片方の溝型ガイド部材のみが図示されている）の溝部にスライド可能に挿入されたものである。

かかる蛇腹状光反射体８０は、図５の（ａ）に示す状態から、蛇腹状光反射体８０の上端を手で引き上げると、その長さ方向の両端部が左右一対の溝型ガイド部材８０ａに沿って摺動し、図５の（ｂ）に示すように、蛇腹状光反射体８０の幅が拡張されて傾斜角θが小さくなり、逆に、蛇腹状光反射体８０の上端を手で押し下げると、その幅が縮小されて傾斜角θが大きくなるため、手動で簡単に傾斜角θの調整ができるようになっている。

もっとも、上記のように蛇腹状光反射体８０の幅を拡縮するだけでは、蛇腹状光反射体８０の傾斜角θを大きく変更し難いので、必要に応じて左右一対の溝型ガイド部材８０ａの下端を回動自在に支持板１ａ又は支柱２に取付けると共に、前記の角度調整手段１０を設けて溝型ガイド部材８０ａの傾斜角を大きく変更できるようにし、これによって蛇腹状光反射体８０の傾斜角θを大きく変更、調整できるようにすることが望ましい。なお、蛇腹状光反射体８０の上端は、手動以外の簡易な引上げ及び押下げ手段で引き上げたり押し下げたりしても勿論よい。

図６は光反射体の更に他の例の説明図である。

この光反射体８１は、少なくとも下面を光反射面とした巻回可能なシート状光反射体であって、このシート状光反射体８１の両端部と、このシート状光反射体８１の上端（先端）に取付けられた棒体８１ｂの両端部が、前方斜め上向きに傾斜する左右一対の湾曲した溝型ガイド部材８１ａ（図６では片方の溝型ガイド部材のみが図示されている）の溝部にスライド可能に挿入されており、シート状光反射体８１の下端側（後端側）が巻き取り軸８１ｃに巻き取られたものである。

かかるシート状光反射体８０は、その先端（上端）の棒体８１ｂを手で引き上げると、シート状光反射体８０の下端側が巻き戻されながら、棒体８１ｂの両端部とシート状光反射体８１の両端部が左右一対の溝型ガイド部材８１ａに沿って斜め上方に摺動し、シート状光反射体８１が拡張されて傾斜角θが小さくなり、逆に、棒体８１ｂを手で押し下げると、シート状光反射体８１の下端側が巻き取り軸８１ｃに巻き取られてシート状光反射体８１が縮小され、傾斜角θが大きくなるため、簡単に傾斜角θの調整ができるようになっている。

このシート状光反射体８１も、上記のように拡縮するだけでは傾斜角θを大きく変更し難いので、必要に応じて左右一対の溝型ガイド部材８１ａの下端を回動自在に支持板１ａ又は支柱２に取付けると共に、前記の角度調整手段１０を設けて溝型ガイド部材８１ａの傾斜角を大きく変更できるようにし、これによってシート状光反射体８１の傾斜角θを大きく変更、調整できるようにすることが望ましい。なお、このシート状光反射体８１の棒体８１ｂも、手動以外の簡易な引上げ及び押下げ手段で引き上げたり押し下げたりしてもよい。

以上、代表的な実施形態を挙げて本発明の多段式栽培装置を説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変更態様を許容し得るものである。

１ 栽培棚
２ 支柱
３ 栽培植物
４ 養液
８，８０，８１ 光反射体
１０ 角度調整手段
θ 傾斜角
Ｓ 光反射体の下端から上端に至る線分
Ｌ 日光

Claims (3)

1. 栽培棚が高さ方向に多段に配置された多段式栽培装置であって、
   この装置の少なくとも一側面が採光面とされており、
   この採光面を透過した光を栽培棚の栽培植物に向かって反射する光反射体が各栽培棚の相互間に傾斜して設置されており、
   各光反射体の傾斜角θが２０°〜９０°の範囲に設定されている、ことを特徴とする多段式栽培装置。
2. 上記光反射体が上向きの円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の多段式栽培装置。
3. 上記光反射体の傾斜角θの調節が可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多段式栽培装置。

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