JP2015035974A - 多段式植物栽培設備 - Google Patents

Abstract

【課題】一段当たりの高さが低い多段式植物栽培設備を提供する。
【解決手段】多段式植物栽培設備１００は、複数の段を備える多段式植物栽培設備であって、複数の段に対応して設けられる複数対の梁３と、各対の梁３の間に架設され、各々が収容空間４ａを有する複数の桟４と、複数の段に対応して設けられ、各々が対応する段の桟４上に設置される複数の栽培ベッド５と、複数の桟４に対応して設けられ、各々が対応する桟４の収容空間４ａに収容され、栽培ベッド５内の植物に光を照射する複数の照明装置７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、多段式植物栽培設備に関し、より詳しくは、複数の段を有する多段式植物栽培設備に関する。

従来、複数の段を有する多段式植物栽培設備の構成が知られている。多段式植物栽培設備によれば、段数を多くすることによって、設置面積あたりの収穫量を増やすことができる。

特開２０１３−５０００４２号公報（特許文献１）には、外部環境と遮断される栽培室に設けられ、養液が循環移動するベッドと、上記ベッドを支持するための棚式フロアが複層備えられる複数の棚式構造物と、各フロアの上部空間に設けられる照明器具とを含む植物工場システムが開示されている。

特開２００６−２６２７５０号公報（特許文献２）には、温度、湿度および炭酸ガス濃度を所定値に調整する空調手段を有する植物栽培用室内において、室内の広さに合わせて縦横に配列した多数の支柱の左右両側にそれぞれ多段に設けた複数の栽培棚と、縦列方向に位置した各支柱の間を仕切板で仕切って形成したチャンバーと、前記栽培棚にそれぞれ格納され、上面が開口して内部に培養液を供給する貯留槽を有した栽培ベッドと、前記栽培ベッドの上面に移動可能に被せて、植物の根が下方に突出した各植物を支持する複数の孔を有し、且つ、両端に切欠部を有した生育パネルと、前記栽培ベッドの下面に設けて各植物に人工光を照射して光合成をさせる照明灯と、各栽培ベッドの貯留槽に所定濃度の培養液をそれぞれ供給する送液手段とを備えてなることを特徴とする立体水耕栽培装置が開示されている。

特開２００３−３３３９２９号公報（特許文献３）には、上下方向に複数の棚を有し、各棚に置いた植物苗に潅水や光照射等を行いながら前記植物苗を育成および貯蔵する植物育成貯蔵用装置において、前記棚の前記植物苗を照射する光照射用照明装置の照射開口が側方を向いていることを特徴とする植物育成貯蔵用装置が開示されている。

特開２０１３−５０００４２号公報 特開２００６−２６２７５０号公報 特開２００３−３３３９２９号公報

しかしながら、多段式植物栽培設備の段数を多くすれば、設備の高さが高くなる。設備の高さが高くなると、これを収容するために、より大きな建物が必要になり、設備費用が増加する。また、法令等によって、一定以上の高さの建物の建築が制限されている場合がある。したがって、多段式植物栽培設備の一段当たりの高さは、低い方が好ましい。

本発明の目的は、一段当たりの高さが低い多段式植物栽培設備を提供することである。

本発明の一実施形態による多段式植物栽培設備は、複数の段を有する多段式植物栽培設備であって、複数の段に対応して設けられる複数対の梁と、各対の梁の間に架設され、各々が収容空間を有する複数の桟と、複数の段に対応して設けられ、各々が対応する段の桟上に設置される複数の栽培ベッドと、複数の桟に対応して設けられ、各々が対応する桟の収容空間に収容され、栽培ベッド内の植物に光を照射する複数の照明装置とを備える。

好ましくは、桟は、略Ｃ字状の横断面を有し、その底面に長手方向に延びる開口を有し、照明装置は開口から露出する。

上記の構成によれば、各段に対応して設けられた複数対の梁の間に桟が架設され、その上に栽培ベッドが設置される。桟は、各々が収容空間を有しており、照明装置は桟の収容空間に収容される。すなわち、上記の構成によれば、照明装置は、栽培ベッドを支持する桟の内部に収容される。そのため、照明装置の高さ分のスペースを省略し、多段式植物栽培設備の一段当たりの高さを低くすることができる。

本発明によれば、一段当たりの高さが低い多段式植物栽培設備を提供できる。

本発明の第１の実施形態による多段式植物栽培設備の概略構成を示す斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態による多段式植物栽培設備の構成から、梁、桟、およびＬＥＤモジュールの一部を抜き出して示す分解斜視図である。 ＬＥＤモジュールを底面側から見た平面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図であって、固定用治具のフック部が桟のフック部に嵌合した状態を示す図である。 比較例による多段式植物栽培設備の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例による多段式植物栽培設備の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例による多段式植物栽培設備の構成から、桟のまわりの構成を抜き出して示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態による多段式植物栽培設備の構成から、梁、桟、およびＬＥＤモジュールの一部を抜き出して示す分解斜視図である。 ＬＥＤモジュールを桟に収納した状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による多段式植物栽培設備の構成から、梁、桟、およびＬＥＤモジュールの一部を抜き出して示す分解斜視図である。 ＬＥＤモジュールを桟に収納した状態を示す断面図である。

［実施の形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による多段式植物栽培設備１００の概略構成を示す斜視図である。多段式植物栽培設備１００は、植物Ｖを栽培するための設備であって、複数の支柱２と、複数の梁３と、複数の桟４と、複数の栽培ベッド５とを備えている。

支柱２の各々は、鉛直方向に延びるように形成されている。多段式植物栽培設備１００は、少なくとも４本以上の支柱２を備えていることが好ましい。

梁３は、多段式植物栽培設備１００の各段に一対ずつ配置されている。梁３の各々は、支柱２に支持され、長手方向が概略水平になるように配置されている。各段において、一対の梁３は、互いに概略平行に所定の距離を隔てて配置されている。

桟４は、多段式植物栽培設備１００の各段において、一対の梁３の間に架設されている。各段において、桟４は、互いに概略平行に、所定の間隔で架設されている。

栽培ベッド５は、多段式植物栽培設備１００の各段に少なくとも１つ設置されている。栽培ベッド５の各々は、対応する段の桟４の上に設置されている。

図１に示す例では、支柱２、梁３、および桟４は、互いに垂直に配置されている。しかし、支柱２、梁３、および桟４は、互いに垂直でなくても良い。また、支柱２は、鉛直方向から傾いていても良い。

以下では、図１において、梁３と平行な方向をｘ方向、支柱２と平行な方向をｙ方向、桟４と平行な方向をｚ方向と呼ぶ。

図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図（ｘｙ断面図）である。図２に示すように、桟４の各々は、略Ｃ字状の断面形状を有しており、これによって内部に収容空間４ａが形成されている。収容空間４ａの各々には、照明装置であるＬＥＤモジュール７が収容されている。ＬＥＤモジュール７は、植物Ｖに光を照射する。桟４およびＬＥＤモジュール７の詳しい構成については後述する。

図２では、全ての桟４にＬＥＤモジュール７が収容されている。しかし、ＬＥＤモジュール７は、各段において、間欠的に設けられていても良い。例えば、ＬＥＤモジュール７は、各段において、２つの桟４に対し１つの割合で設けられていても良い。

引き続き図２を参照して、栽培ベッド５の構成の一例を説明する。栽培ベッド５は、上部が開口した箱型の形状であり、内部に養液５１、フロート板５２、培地５３、および植物Ｖを収容している。フロート板５２には、複数の開口が所定の間隔で形成されている。この開口の各々には培地５３が挿入されており、培地５３によって植物Ｖが支持されている。培地５３は、保水性の高い素材によって形成されていることが好ましく、例えばウレタン培地、またはロックウール培地等を用いることができる。

栽培ベッド５は、例えば樹脂の成形品である。栽培ベッド５の素材は、好ましくは発泡樹脂である。栽培ベッド５の素材を発泡樹脂とすることによって、栽培ベッド５をより軽量にできる。また、栽培ベッド５の熱伝導率がより低くなることによって、栽培ベッド５に結露が発生するのを防止できる。

栽培ベッド５の底面は、光の反射率が高いことが好ましい。照明装置の光が栽培ベッド５の底面によって拡散反射され、光の利用効率を高めることができるからである。栽培ベッド５の底面の反射率は、好ましくは６０％以上である。栽培ベッド５の底面の反射率は、より好ましくは７０％以上であり、さらに好ましくは８０％以上である。

栽培ベッド５の底面の反射率を高める方法としては、例えば、栽培ベッド５を白色の素材によって形成するのが最も簡便で好適である。ただし、栽培ベッド５の底面を塗装したり、栽培ベッド５の底面に反射率の高い素材で形成されたシートを貼り付けたりするのでも良い。

フロート板５２の上面も、光の反射率が高いことが好ましい。栽培ベッドの場合と同様に、照明装置の光を拡散反射して光の利用率を高めることができるからである。

なお、多段式植物栽培設備１００の最上部の桟４の上には、栽培ベッド５に代えて、反射シート１０を設置しても良い。底面の反射率が高い栽培ベッド５の場合と同様に、反射シート１０によって照明装置からの光が拡散反射され、光の利用効率が高まる。反射シート１０としては、例えば白色の樹脂のシートを用いることができる。

次に、図３を参照して、桟４の詳しい構成を説明する。図３は、多段式植物栽培設備１００の構成から、梁３、桟４、およびＬＥＤモジュール７の一部を抜き出して示す分解斜視図である。

桟４は、略Ｃ字状の横断面を有し、底面に長手方向に延びる開口を有している。より具体的には、桟４は、ｘｚ面に概略平行な平面部４１と、平面部４１のｘ方向両側の端辺に連続し、ｙｚ面に概略平行な一対の側面部４２とを含んでいる。平面部４１と、一対の側面部４２とによって囲まれた部分が、収容空間４ａを形成している。

なお、本実施形態による桟４は、側面部４２の各々の端辺に連続し、収容空間４ａと反対方向に延びた一対の鍔部４４をさらに含んでいる。

桟４は、例えば金属の板を曲げ加工して製造することができる。桟４は、樹脂の成形品であっても良い。

桟４の側面部４２のｚ方向の端部には、フック部４５が形成されている。図３に示すように、フック部４５を、梁３に形成された開口３ａに嵌合させることによって、梁３と桟４とが結合される。

収容空間４ａには、ＬＥＤモジュール７が収容される。収容空間４ａは、ＬＥＤモジュール７を隙間なく収容できることが好ましい。すなわち、収容空間４ａの断面形状は、ＬＥＤモジュール７の断面形状と概略相似形状であって、ＬＥＤモジュール７の断面よりも所定の公差だけ大きい形状であることが好ましい。ただし、ＬＥＤモジュール７の底面は、桟４の底面よりも下側に突出していても良い。

図４は、ＬＥＤモジュール７を底面側（ｙ方向マイナス側）から見た平面図である。ＬＥＤモジュール７は、複数のＬＥＤ７１を備えている。複数のＬＥＤ７１は、ＬＥＤモジュール７の底面のｘ方向中央部に、ｚ方向に沿って直線状に配置されている。ＬＥＤモジュール７は、異なる波長の光を放つ２種類以上のＬＥＤを含んでいても良い。

ＬＥＤモジュール７は、ＬＥＤ７１が桟４の開口から露出するように配置される。すなわち、ＬＥＤモジュール７は、ＬＥＤ７１が配置された面が、桟４の平面部４１と反対側（ｙ方向マイナス側）になるように配置される。これによって、ＬＥＤモジュール７から、栽培ベッド５内の植物Ｖに、光が照射される。

次に、図３および図５を参照して、ＬＥＤモジュール７を桟４に取り付けるための構成の一例を説明する。図３に示すように、ＬＥＤモジュール７には、固定用治具８が取り付けられている。固定用治具８は、ＬＥＤモジュール７の断面形状と概略相似形状の開口を有する環状の部品であって、例えばネジ等によってＬＥＤモジュール７に固定されている。

固定用治具８の一つの面には、フック部８１が形成されている。桟４には、固定用治具８のフック８１が嵌合するフック部４６が形成されている。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図（ｙｚ断面図）であって、固定用治具８のフック部８１が桟４のフック部４６に嵌合した状態を示す図である。図３および図５に示すように、固定用治具８のフック部８１はｘｚ面に概略平行で、z方向の一方の端辺において固定用治具８の本体部分に連結している。一方、桟４のフック部４６は、ｘｚ平面に概略平行で、ｘ方向の両方の端辺において桟４の平面部４１に連結している。固定用治具８のフック部８１を、桟４のフック部４６と平面部４１との間に挿入することによって、固定用治具８が桟４に取り付けられる。これによって、ＬＥＤモジュール７が桟４に取り付けられる。

この構成によれば、桟４を梁３から取り外すことなく、ＬＥＤモジュール７を桟４に取り付け、または桟４から取り外すことができる。また、ＬＥＤモジュール７の桟４への取り付け、または桟４からの取り外しをワンタッチで行うことができる。

［多段式植物栽培設備１００の効果］
次に、本実施形態による多段式植物栽培設備１００の効果を説明する。図６は、本実施形態による多段式植物栽培設備１００の効果を説明するための、仮想的な比較例による多段式植物栽培設備９００の概略構成を示す断面図である。

多段式植物栽培設備９００は、多段式植物栽培設備１００の桟４に代えて、桟９１を備えている。桟９１は、桟４と同様に、栽培ベッド５を支持している。一方、多段式植物栽培設備９００では、照明装置（ＬＥＤモジュール７）は、桟４から鎖９２によって吊るされたパネル９３に取り付けられている。多段式植物栽培設備９００は、鎖９２の長さを変えることによって、植物ＶとＬＥＤモジュール７との距離を調整できるように構成されている。

図２と図６とを比較して、本実施形態による多段式植物栽培設備１００によれば、多段式植物栽培設備９００よりも、一段当たりの高さＨを低く（小さく）することができる。より具体的には、鎖９２の長さ、パネル９３の厚さ、およびＬＥＤモジュール７の高さの分だけ、一段当たりの高さＨを低くすることができる。なお、多段式植物栽培設備９００において鎖の長さを０とした場合であっても、パネル９３の厚さ、およびＬＥＤモジュール７の高さの分だけ、一段当たりの高さＨを低くすることができる。

このように、本実施形態による多段式植物栽培設備１００の構成によれば、照明装置と植物との距離を従来通りに保ちつつ、設備の厚みのみを薄くして、一段当たりの高さを低くすることができる。そのため、所定体積の空間内において、照明装置と植物との距離を従来通りに保ちつつ、より段数を増やすことができ、これによってより多くの植物を栽培することができる。

また、本実施形態によれば、桟４の横断面を略Ｃ字型にしたことによって、桟４の機械的強度を保ちつつ内部に収容空間４ａを形成することができる。

また、栽培ベッド５の底面の反射率を高くすることで、光の利用効率を高めることができる。この構成によって、最上段以外には別途反射シートを設ける必要がない。反射シートを省くことによって、栽培室内に循環させる気流の流れが良くなる。このことも、一段当たりの高さを低くできる要因となる。

また、本実施形態によれば、上述のように、ＬＥＤモジュール７の取り付けまたは取り外しをワンタッチで行うことができる。

［第１の実施形態の変形例］
図７は、本発明の第１の実施形態の変形例による多段式植物栽培設備１０１の概略構成を示す断面図である。多段式植物栽培設備１０１は、多段式植物栽培設備１００の構成に加えて、反射シート１２をさらに備えている。

反射シート１２は、多段式植物栽培設備１０１の各段において、ｘ方向において互いに隣接する桟４の鍔部４４同士の間に取り付けられている。反射シート１２は、ＬＥＤモジュール７からの光を拡散反射して、光の利用効率を高める。反射シート１２は、例えば白色の樹脂のシートである。反射シート１２をより具体的に例示すれば、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンテレフタレート等のシートである。

図８を参照して、反射シート１２を桟４に取り付けるための構成の一例を説明する。図８は、多段式植物栽培設備１０１の構成から、桟４のまわりの構成を抜き出して示す分解斜視図である。図８に示すように、本変形例では、桟４の鍔部４４の所定の箇所に貫通口４４ａが形成されている。反射シート１２にも同様に、貫通口１２ａが形成されている。貫通口４４ａと貫通口１２ａとを重ね合わせ、図示しないリベットを打ち込むことによって、桟４と反射シート１２とを固定することができる。

多段式栽培設備１０１は、押さえ板１３をさらに備えていても良い。押さえ板１３に剛性を持たせることで、反射シート１２を薄くした場合でも、反射シート１２のばたつきを抑えることができる。押さえ板１３は、図８に示すように、反射シート１２の端辺付近にだけ配置されていても良い。押さえ板１３を備える場合、押さえ板１３に形成された貫通口１３ａと、貫通口４４ａおよび貫通口１２ａとを重ね合わせ、図示しないリベットを打ち込む。これによって、桟４、反射シート１２、および押さえ板１３を固定することができる。

本変形例によれば、反射シート１２によって、ＬＥＤモジュール７からの光の利用効率を高めることができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態による多段式植物栽培設備は、多段式植物栽培設備１００と比較して、桟の構造が異なっている。図９は、本発明の第２の実施形態による多段式植物栽培設備２００の構成から、梁３、桟４Ａ、およびＬＥＤモジュール７の一部を抜き出して示す分解斜視図である。多段式植物栽培設備２００は、多段式植物栽培設備１００の桟４に代えて、桟４Ａを備えている。桟４と桟４Ａとは、ＬＥＤモジュール７を取り付けるための構成が異なっている。

多段式植物栽培設備２００は、固定用治具８（図３）に代えて、固定用治具１４を備えている。固定用治具１４は、図９に示すように、ＬＥＤモジュール７の外形の一部に沿うように折り曲げられたワイヤー状の部品である。また、桟４Ａには、桟４のフック部４６（図３）に代えて、側面部４２ａに形成された貫通口４２ａを含んでいる。

図１０は、ＬＥＤモジュール７を桟４Ａに収納した状態を示す断面図（ｘｙ断面図）である。図１０に示すように、多段式植物栽培設備２００では、固定用治具１４の両端が桟４Ａの貫通口４２ａに挿入され、桟４Ａと固定用治具１４との間にＬＥＤモジュール７が挿入される。これによって、ＬＥＤモジュール７は、桟４Ａから固定用治具１４を介して支持される。

本実施形態によっても、桟４Ａを梁３から取り外すことなく、ＬＥＤモジュール７を桟４Ａに取り付け、または桟４Ａから取り外すことができる。

さらに本実施形態によれば、固定用治具１４の長さを変えることによって、ＬＥＤモジュール７の高さ方向の位置（ｙ方向の位置）を変えることができる。これによって、ＬＥＤモジュール７と植物Ｖとの間の距離を調整することができる。

なお、第１の実施形態の変形例による多段式植物栽培設備１０１と同様に、多段式植物栽培設備２００も、反射シート１２をさらに備えていても良い。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態による多段式植物栽培設備は、多段式植物栽培設備１００と比較して、桟の構造が異なっている。図１１は、本発明の第３の実施形態による多段式植物栽培設備３００の構成から、梁３、桟４Ｂ、およびＬＥＤモジュール７の一部を抜き出して示す分解斜視図である。多段式植物栽培設備３００は、多段式植物栽培設備１００の桟４に代えて、桟４Ｂを備えている。桟４と桟４Ｂとは、ＬＥＤモジュール７を取り付けるための構成が異なっている。

桟４Ｂは、桟４と同様に、略Ｃ字状の横断面を有し、底面に長手方向に延びる開口を有している。より具体的には、桟４Ｂは、ｘｚ面に概略平行な平面部４１と、平面部４１のｘ方向両側の端辺に連続し、ｙｚ面に概略平行な一対の側面部４２とを含んでいる。

梁４Ｂは、梁４の鍔部４４（図３）に代えて、側面部４２の各々の端辺に連続し、収容空間４ａ側に延びた一対の底面部４７を含んでいる。一対の底面部４７の端辺は、ＬＥＤモジュール７からの光を遮らないように、互いに所定の距離だけ離間している。

梁４Ｂも梁４と同様に、例えば金属の板を曲げ加工して製造することができる。桟４Ｂは、樹脂の成形品であっても良い。

図１２は、ＬＥＤモジュール７を桟４Ｂに収納した状態を示す断面図（ｘｙ断面図）である。図１２に示すように、ＬＥＤモジュール７は底面部４７に下方から支持されている。

本実施形態によっても、ＬＥＤモジュール７を桟４Ｂに取り付けることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明は、複数の段を有する多段式植物栽培設備として産業上の利用が可能である。

１００，１０１，２００，３００，９００ 多段式植物栽培設備
２ 支柱
３ 梁
４，４Ａ，４Ｂ，９１ 桟
４ａ 収容空間
５ 栽培ベッド
７ ＬＥＤモジュール
Ｖ 植物

Claims (2)

1. 複数の段を有する多段式植物栽培設備であって、
   前記複数の段に対応して設けられる複数対の梁と、
   前記各対の梁の間に架設され、各々が収容空間を有する複数の桟と、
   前記複数の段に対応して設けられ、各々が対応する段の桟上に設置される複数の栽培ベッドと、
   前記複数の桟に対応して設けられ、各々が対応する桟の収容空間に収容され、前記栽培ベッド内の植物に光を照射する複数の照明装置と、
   を備える多段式植物栽培設備。
2. 請求項１に記載の多段式植物栽培設備であって、
   前記桟は、略Ｃ字状の横断面を有し、その底面に長手方向に延びる開口を有し、
   前記照明装置は前記開口部から露出する、多段式植物栽培設備。

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