JP2015008126A

JP2015008126A - 植物栽培装置

Info

Publication number: JP2015008126A
Application number: JP2014099338A
Authority: JP
Inventors: 茂利成願; Shigetoshi Jogan; 弘至緒方; Hiroshi Ogata
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: JP6279971B2; CN203951912U

Abstract

【課題】照明装置の枠へのＬＥＤ灯具の着脱作業が比較的簡単になるとともに、部品点数を少なくすることが可能な植物栽培装置を提供する。【解決手段】植物栽培装置は、栽培槽を載せる載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置され、かつ額縁状の枠15と、枠15に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具16を有する照明装置５を備えている。照明装置５の枠15の左右両枠部材18が灯具受け部21を有し、灯具受け部21に、その上端から下方にのびる複数の切り欠き23を、灯具受け部21の長さ方向に間隔をおいて形成する。ＬＥＤ灯具16の両端部を灯具受け部21の切り欠き23内に嵌め入れ、枠15に着脱自在に固定された押さえ部材25によって、全ＬＥＤ灯具16の両端を上方から押さえる。【選択図】図８

Description

この発明は、たとえばＬＥＤ照明装置を光源として使用し、かつ植物工場、野菜工場、育苗装置などで用いられる植物栽培装置に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下、左右を上下、左右といい、図２の左側を前、これと反対側を後というものとする。

ＬＥＤ照明装置を用いた植物栽培装置として、本出願人は、先に、複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックと、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置された照明装置とを備え、栽培ラックが、前後方向に間隔をおいて配置された２つの支柱からなる支柱対を、左右方向に間隔をおいて３対以上備えており、左右方向に隣り合う支柱対に、照明装置の左右両側縁部を支持する支持部が上下方向に間隔をおいて複数設けられ、当該支持部を利用して、植物の成育状況に応じて、載置部に対する照明装置の高さ位置を変更しうるように、照明装置が栽培ラックに取り付けられ、照明装置が、額縁状の枠と、枠に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具とを備えており、ＬＥＤ灯具の両端部が、枠に固定された取付金具を介して枠に着脱自在に吊り下げ状に固定されている植物栽培装置を提案した（特許文献１参照）。

特許文献１記載の植物栽培装置によれば、植物の種類や植物の成育状況に応じて載置棚に対するＬＥＤ照明装置の高さ位置を変更することによって、植物に照射する光強度を調節することが可能になる。

しかしながら、特許文献１記載の植物栽培装置においては、ＬＥＤ灯具の両端部が、枠に固定された取付金具を介して枠に着脱自在に吊り下げ状に固定されているので、照明装置の枠へのＬＥＤ灯具の着脱作業が比較的面倒である。また、複数、すなわちＬＥＤ灯具の２倍の数の取付金具を別々に枠に固定する必要があり、部品点数が多くなる。

特開２０１３−１７３９７号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、照明装置の枠へのＬＥＤ灯具の着脱作業が比較的簡単になるとともに、部品点数を少なくすることが可能な植物栽培装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックと、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置された照明装置とを備え、照明装置が、載置部に対する照明装置の高さ位置を変更しうるように栽培ラックに取り付けられ、照明装置が、額縁状の枠と、枠に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具とを備えている植物栽培装置であって、
照明装置の枠における互いに対向する１対の枠部材が灯具受け部を有し、当該灯具受け部に、その上端から下方にのびる複数の切り欠きが、灯具受け部の長さ方向に間隔をおいて形成され、ＬＥＤ灯具の両端部が前記１対の枠部材の灯具受け部の切り欠き内に嵌め入れられ、枠に着脱自在に固定された押さえ部材によって、全ＬＥＤ灯具の両端が上方から押さえられている植物栽培装置。

2)全ＬＥＤ灯具の両端が、弾性部材を介して押さえ部材により上方から押さえられている上記1)記載の植物栽培装置。

3)前記１対の枠部材の灯具受け部が垂直状である上記1)または2)記載の植物栽培装置。

4)ＬＥＤ灯具の両端部に、灯具本体よりも大きな外径を有する合成樹脂製口金が設けられ、当該口金が灯具受け部よりも枠外側部分に位置している上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

5)前記１対の枠部材の灯具受け部よりも枠外側の部分において、ＬＥＤ灯具のいずれか一端部に設けられた通電用ピンに、給電用配線に取り付けられたコネクタが接続されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

6)照明装置が、ＬＥＤ灯具の上方に位置するように枠に着脱自在に取り付けられ、かつ反射面が下方を向いた板状の反射部材を備えている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

7)枠の左右両枠部材に垂直状の灯具受け部が設けられており、照明装置のＬＥＤ灯具の両端を上方から押さえる押さえ部材が、長手方向を前後方向に向けて配置され、押さえ部材に、前後方向にのびるとともに枠内方に向かって開口し、かつ反射部材の左右両側縁部が嵌め入れられる反射部材嵌入溝が形成され、両反射部材嵌入溝の前後両端のうちいずれか同一の端部が開口しており、反射部材の左右両側縁部が、反射部材嵌入溝の前後いずれか一端の開口を通して嵌め入れられるようになっている上記6)記載の植物栽培装置。

8)栽培ラックに、複数の載置部が上下方向に間隔をおいて設けられており、栽培ラックにおける各載置部よりも上方の部分に、照明装置の左右長側縁部を支持する複数の支持部が上下方向に間隔をおいて設けられている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

上記1)〜8)の植物栽培装置によれば、照明装置の枠における互いに対向する１対の枠部材が灯具受け部を有し、当該灯具受け部に、その上端から下方にのびる複数の切り欠きが、灯具受け部の長さ方向に間隔をおいて形成され、ＬＥＤ灯具の両端部が前記１対の枠部材の灯具受け部の切り欠き内に嵌め入れられ、枠に着脱自在に固定された押さえ部材によって、全ＬＥＤ灯具の両端が上方から押さえられているので、押さえ部材を枠から取り外すことだけで、ＬＥＤ灯具を枠に対して着脱することが可能になる。したがって、照明装置の枠へのＬＥＤ灯具の着脱作業が、特許文献１記載の植物栽培装置に比べて簡単になる。しかも、枠の他には、１対の押さえ部材が必要になるだけであるから、特許文献１記載の植物栽培装置に比べて部品点数が少なくなる。

上記2)の植物栽培装置によれば、弾性部材によって、ＬＥＤ灯具の軸線周りの回転、およびがたつきを防止することができる。

上記3)の植物栽培装置によれば、灯具受け部に、ＬＥＤ灯具の両端部を嵌め入れる切り欠きを比較的簡単に形成することができる。

上記4)の植物栽培装置によれば、ＬＥＤ灯具を照明装置の枠に取り付ける際の位置ずれを防止することができる。

上記5)の植物栽培装置によれば、給電用配線に取り付けられたコネクタのＬＥＤ灯具の通電用ピンへの接続および取り外し作業を比較的簡単に行うことができる。

上記6)の植物栽培装置によれば、照明装置のＬＥＤ灯具から発せられた光を、直接植物に照射するだけではなく、反射部材の反射面により反射して植物に照射することができる。したがって、載置部に載せられた栽培槽に植えられた植物の生育に必要な光量子束密度を確保するために必要最少数のＬＥＤ灯具を使用した上で、載置部に載せられた栽培槽に植えられた全植物に発せられる光量子束密度を均一化することが可能になり、設備コストおよび消費電力コストを低減することができる。しかも、ＬＥＤ灯具に対する反射部材の位置が一定となるから、照明装置の載置部に対する照明装置の高さ位置を変更した場合にも、植物の育成状況に応じて、必要な光量子密度を確保することができる。

上記7)の植物栽培装置によれば、反射部材を取り付けるための部材を別個に必要としないので、部品点数が少なくなる。

この発明の植物栽培装置を示す正面図である。図１の植物栽培装置の栽培槽を省略した右側面図である。図１の栽培槽を省略したＡ−Ａ線断面図である。図１の要部拡大図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。図１のＣ−Ｃ線拡大断面図である。図６の要部拡大図である。図７のＤ−Ｄ線断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による植物栽培装置を植物の土耕栽培に適用したものである。

図１および図２はこの発明の植物栽培装置の全体構成を示し、図３〜図８はその要部の構成を示す。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１〜図３において、植物栽培装置(1)は、土に植物が植えられた栽培槽(2)を載せる複数の載置部(4)が上下方向に間隔をおいて設けられた栽培ラック(3)と、各載置部(4)の上方に間隔をおいて栽培ラック(3)に配置された照明装置(5)とを備えており、照明装置(5)が、載置部(4)に対する照明装置(5)の高さ位置を変更しうるように栽培ラック(3)に取り付けられている。植物は、栽培槽(2)内に入れられた土に植えられている。

栽培ラック(3)は、前後方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム押出形材製の２本の垂直状の支柱(7)からなる支柱対(6)を、左右方向に間隔をおいて少なくとも２対、ここでは４対備えている。すなわち、栽培ラック(3)の左右両端部に、それぞれ３本の支柱(7)が前後方向に間隔をおいて設けられており、前端の支柱(7)と前後方向中間の支柱(7)によって前側支柱対(6)が形成され、後端の支柱(7)と前後方向中間の支柱(7)によって後側支柱対(6)が形成され、その結果左右方向に間隔をおいて設けられた２つの支柱対(6)からなる組が、前後に並んで２組設けられている。前後方向中間の支柱(7)は、前後の支柱対(6)に共有されている。

栽培ラック(3)の左右方向に間隔をおいて隣り合う２つの支柱対(6)の前後両支柱(7)どうしの間に、それぞれ左右方向にのびる複数のアルミニウム押出形材製第１横桟(8)が上下方向に間隔をおいて配置されるとともに、第１横桟(8)の両端が支柱(7)に固定されている。また、各支柱対(6)を形成する前後両支柱(7)どうしの間に、前後方向にのびる複数のアルミニウム押出形材製第２横桟(9)が上下方向に間隔をおいて配置されるとともに、第２横桟(9)の前後両端部が支柱(7)に固定されている。第１横桟(8)と第２横桟(9)とは同一高さに位置している。

上端の両横桟(8)(9)を除いた同一高さ位置にある第１横桟(8)および第２横桟(9)のうちの少なくともいずれか一方を利用して載置部(4)が形成されている。たとえば、前後方向に隣り合う第１横桟(8)間に前後方向にのびる複数のアルミニウム押出形材製受け部材(11)が左右方向に間隔をおいて配置されている。栽培槽(2)は、前後両載置部(4)上に左右方向に間隔をおいて複数載せられている。

下端の第１横桟(8)を除いた他の第１横桟(8)に、照明装置(5)を吊持する複数のアルミニウム押出形材製吊持部材(12)が左右方向に間隔をおいて固定されている。上下方向に隣り合う第１横桟(8)の吊持部材(12)は、左右方向の同一位置に固定されている。

図４および図５に示すように、吊持部材(12)は垂直角筒状であり、上下方向の長さは、上下方向に隣り合う載置部(4)間の間隔よりも短くなっている。第１横桟(8)の前後両側には、上部が第１横桟(8)に固定されるとともに下部が第１横桟(8)よりも下方に突出したアルミニウム製プレート(13)が配置されており、両プレート(12)の下部間に吊持部材(12)の上端寄りの部分が配置されて両プレート(13)にねじ止めされている。左右方向に間隔をおいて隣り合う前後２組の支柱対(6)の前後両支柱(7)の左右方向内側面、およびすべての吊持部材(12)の左右両側面に、それぞれ照明装置(5)の左右両側縁部を支持する支持部としてのアルミニウム押出形材製受けレール(14)が上下方向に間隔をおいて複数設けられている。各受けレール(14)は、垂直部(14a)、および垂直部(14a)の上端近傍に一体に設けられかつ垂直部(14a)から照明装置(5)側に突出した水平部(14b)よりなる。各支柱対(6)の前後両支柱(7)に設けられた各受けレール(14)は、長手方向を前後方向に向けた状態で栽培ラック(3)の左右両端に位置する前後２組の支柱対(6)の３本の支柱(7)に跨って配置されて、垂直部(14a)が支柱(7)に固定されている。吊持部材(12)の左右両側面に設けられた各受けレール(14)は、長手方向を前後方向に向けた状態で前後方向に間隔をおいて設けられた３つの吊持部材(12)に跨って配置されて、吊持部材(12)に固定されている。

図４〜図８に示すように、照明装置(5)は、額縁状の水平枠(15)と、長手方向を左右方向に向けた状態で水平枠(15)に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具(16)と、ＬＥＤ灯具(16)の上方に位置するように水平枠(15)に着脱自在に取り付けられかつ反射面が下方を向いた板状の反射部材(17)とを備えており、左右方向に間隔をおいて並んだ支柱対(6)間に配置されている。

水平枠(15)は、長手方向を前後方向に向けたアルミニウム押出形材製左右両枠部材(18)と、長手方向を左右方向に向けた状態で左右両枠部材(18)の前後両端部間に配置され、かつ左右両端部が左右両枠部材(18)に固定されたアルミニウム押出形材製前後両枠部材(19)とよりなる。

左右両枠部材(18)は、垂直状の灯具受け部(21)と、灯具受け部(21)の下端に一体に設けられて水平枠(15)外側に張り出し、かつ受けレール(14)の水平部(14b)に受けられる被受け部(22)とからなる。灯具受け部(21)には、上端から下方にのびる複数の切り欠き(23)が前後方向に間隔をおいて形成されている。灯具受け部(21)は、受けレール(14)の水平部(14b)の照明装置(5)内側への突出端よりも水平枠(15)内側に位置している。被受け部(22)は、灯具受け部(21)の下端に連なった第１水平部(22a)と、第１水平部(22a)の水平枠(15)外側への突出端に段部を介して連なり、かつ第１水平部(22a)よりも下方に位置する第２水平部(22b)とよりなり、第２水平部(22b)が、受けレール(14)の水平部(14b)上に、前後方向に摺動自在に載せられている。

前後両枠部材(19)は、水平部(19a)および水平部(19a)の水平枠(15)外側縁部に一体に設けられて下方にのびた垂直部(19b)からなる横断面略Ｌ字状である。水平部(19a)の下面および垂直部(19b)の水平枠(15)内側を向いた面にタッピングビスねじをねじ嵌めるビスねじ嵌め溝(24)が形成さており、左右両枠部材(18)の灯具受け部(21)を左右方向外側から貫通したタッピングビス（図示略）をビスねじ嵌め溝(24)にねじ嵌めることによって、前後両枠部材(19)が左右両枠部材(18)に固定されている。

直管状ＬＥＤ灯具(16)は、赤色ＬＥＤチップが実装された複数の赤色ＬＥＤパッケージ(図示略)、青色ＬＥＤチップが実装された複数の青色ＬＥＤパッケージ（図示略）および各ＬＥＤパッケージ用の２つのスイッチング電源(図示略)を内蔵した灯具本体(20a)と、灯具本体(20a)の左右両端部に固定されかつ灯具本体(20a)よりも大きな外径を有する合成樹脂製口金(20b)を備えている。そして、ＬＥＤ灯具(16)の左右両端部が、水平枠(15)の左右両枠部材(18)の灯具受け部(21)の切り欠き(23)内に、口金(20b)が灯具受け部(21)よりも水平枠(15)外側に位置するように嵌め入れられ、水平枠(15)に着脱自在に取り付けられたアルミニウム押出形材製押さえ部材(25)によって固定されている。押さえ部材(25)は長手方向を前後方向に向けた水平帯板状であり、前後両端部が、水平枠(15)の前後両枠部材(19)における水平部(19a)の左右両端部にねじ(26)によって固定されている。押さえ部材(25)の下面には、左右方向の中間部から下方に突出した下方突出部、および下方突出部の下端に連なって水平枠(15)内側に延び、かつ突出端が押さえ部材(25)の水平枠(15)内側端とほぼ同一位置にある内方突出部とよりなる溝形成部材(27)が一体に設けられており、これにより押さえ部材(25)に、水平枠(15)内方に開口した反射部材嵌入溝(28)が形成されている。また、押さえ部材(25)の下面における溝形成部材(27)よりも水平枠(15)外側部分に、前後方向にのびる弾性部材(29)が固定されている。そして、ＬＥＤ灯具(16)の左右両端部が、弾性部材(29)を介して押さえ部材(25)により上方から押さえられることによって、ＬＥＤ灯具(16)が固定されている。水平枠(15)の左右両枠部材(18)の灯具受け部(18)よりも水平枠(15)外側の部分において、ＬＥＤ灯具(16)の少なくともいずれか一端部の口金(20b)に通電用ピン(16a)が設けられ、当該通電用ピン(16a)に、給電用配線(31)に取り付けられたコネクタ(32)が接続されている。左右方向に隣り合う照明装置(5)においては、ＬＥＤ灯具(16)の近接した端部に通電用ピン(16a)が設けられるとともに、当該通電用ピン(16a)にコネクタ(32)が接続されている。

反射部材(17)は、左右両側縁部が押さえ部材(25)の反射部材嵌入溝(28)内に嵌め入れられるとともに、押さえ部材(25)および反射部材(17)を貫通したねじ(33)を、溝形成部材(27)に設けられたねじ穴（図示略）にねじ嵌めることによって、押さえ部材(25)に着脱自在に固定されている。したがって、反射部材(17)は、ＬＥＤ灯具(16)とは別個に水平枠(15)に対して着脱自在となっている。また、反射部材(17)には、ＬＥＤ灯具(16)の電源（図示略）から発せられる熱を逃がすための貫通穴(35)が形成されている。

照明装置(5)の水平枠(15)の左右両枠部材(18)の被受け部(22)は、栽培槽(2)に植えられた植物の種類や植物の成育状況に応じて、各載置部(4)の上方に設けられたいずれかの高さ位置の受けレール(14)の水平部(14b)に載せられる。そして、載置部(4)に載せられた栽培槽(2)の植物に対する照明装置(5)の高さ位置が変更されることによって、植物の種類や植物の成育状況に応じて、植物に照射する光強度を調節することが可能になる。

ＬＥＤ灯具(16)を交換する必要が生じた場合には、コネクタ(32)を通電用ピン(16a)から取り外した後、ねじ(26)を外して押さえ部材(25)を取り外すことによって行う。また、反射部材(17)のメンテナンスや、交換の必要が生じた場合には、ねじ(33)を外した後、反射部材(17)を押さえ部材(25)に対して前方または後方に移動させることによって、水平枠(15)から取り外し、メンテナンスの後、または新たな反射部材(17)の左右両側縁部を、前方または後方から左右両押さえ部材(25)の反射部材嵌入溝(28)内に嵌め入れ、ついで押さえ部材(25)および反射部材(17)を貫通したねじ(33)を、溝形成部材(27)に設けられたねじ穴（図示略）にねじ嵌めることによって行う。

上記実施形態においては、植物栽培装置は、植物が栽培槽(2)内に入れられた土に植えられている植物の土耕栽培に適用されているが、これに限定されるものではなく、水耕栽培される植物の栽培にも適用されることもある。この場合、各載置部(4)上に、左右方向に長い１つの栽培槽が載せられ、栽培槽の上側がカバーにより覆われ、植物は、根がカバーの下側に広がるとともに茎がカバーに形成された貫通穴を通してカバーの上方に伸びるように、栽培槽に植えられる。そして、栽培槽に水分や栄養分を含む養液が供給され、この養液が循環利用される。

この発明による植物栽培装置は、照明装置を人工光源とする植物工場、野菜工場、育苗装置などにおいて好適に用いられる。

(1)：植物栽培装置
(2)：栽培槽
(3)：栽培ラック
(4)：載置部
(5)：照明装置
(7)：支柱
(14)：受けレール（支持部）
(15)：水平枠
(16)：ＬＥＤ灯具
(16a)：通電用ピン
(17)：反射部材
(18)：左右両枠部材
(20b)：口金
(21)：灯具受け部
(23)：切り欠き
(25)：押さえ部材
(28)：反射部材嵌入溝
(29)：弾性部材
(31)：給電用配線
(32)：コネクタ

Claims

複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックと、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置された照明装置とを備え、照明装置が、載置部に対する照明装置の高さ位置を変更しうるように栽培ラックに取り付けられ、照明装置が、額縁状の枠と、枠に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具とを備えている植物栽培装置であって、
照明装置の枠における互いに対向する１対の枠部材が灯具受け部を有し、当該灯具受け部に、その上端から下方にのびる複数の切り欠きが、灯具受け部の長さ方向に間隔をおいて形成され、ＬＥＤ灯具の両端部が前記１対の枠部材の灯具受け部の切り欠き内に嵌め入れられ、枠に着脱自在に固定された押さえ部材によって、全ＬＥＤ灯具の両端が上方から押さえられている植物栽培装置。
全ＬＥＤ灯具の両端が、弾性部材を介して押さえ部材により上方から押さえられている請求項１記載の植物栽培装置。
前記１対の枠部材の灯具受け部が垂直状である請求項１または２記載の植物栽培装置。
ＬＥＤ灯具の両端部に、灯具本体よりも大きな外径を有する合成樹脂製口金が設けられ、当該口金が灯具受け部よりも枠外側部分に位置している請求項１〜３のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
前記１対の枠部材の灯具受け部よりも枠外側の部分において、ＬＥＤ灯具のいずれか一端部に設けられた通電用ピンに、給電用配線に取り付けられたコネクタが接続されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
照明装置が、ＬＥＤ灯具の上方に位置するように枠に着脱自在に取り付けられ、かつ反射面が下方を向いた板状の反射部材を備えている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
枠の左右両枠部材に垂直状の灯具受け部が設けられており、照明装置のＬＥＤ灯具の両端を上方から押さえる押さえ部材が、長手方向を前後方向に向けて配置され、押さえ部材に、前後方向にのびるとともに枠内方に向かって開口し、かつ反射部材の左右両側縁部が嵌め入れられる反射部材嵌入溝が形成され、両反射部材嵌入溝の前後両端のうちいずれか同一の端部が開口しており、反射部材の左右両側縁部が、反射部材嵌入溝の前後いずれか一端の開口を通して嵌め入れられるようになっている請求項６記載の植物栽培装置。
栽培ラックに、複数の載置部が上下方向に間隔をおいて設けられており、栽培ラックにおける各載置部よりも上方の部分に、照明装置の左右長側縁部を支持する複数の支持部が上下方向に間隔をおいて設けられている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。