JP2016111947A - Plant growth hydroponic device - Google Patents
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Description
本発明は、植物を屋内にて人口光を用いて人工的に栽培する植物工場において、植物の成長に合わせて、植物と照明の距離を適した距離に自己制御的に変更する植物育成水耕栽培装置に関する。 The present invention relates to a plant-growing hydroponic that automatically changes the distance between the plant and the lighting to a suitable distance according to the growth of the plant in a plant factory that artificially grows the plant indoors using artificial light. It relates to cultivation equipment.
従来、植物工場に用いられる栽培棚においては、栽培プレートと照明の距離は一定であるため、植物が小さい段階では照明と植物の距離が遠くなり、照明効率が低い。このため、植物が小さい間は高さが低い栽培棚で育て、成長の過程で、照明と栽培プレートの距離が広い棚に移植する方法も取られている場合もある。また、同じ場所で栽培プレートと照明の距離を変更する方法としては、一般的に循環水を排水する方法が、栽培棚の中の水から上方に突出した配水管にオーバーフローして流れ出す構造であることを利用して、この配水管の高さを調整することで、水位調整する方法がある。これは、栽培プレートが発泡スチロールなどの軽い素材を使用しており、栽培用の水に浮くため、水の深さを変えることで栽培プレートの位置を調整するものである。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a cultivation shelf used in a plant factory, since the distance between the cultivation plate and the illumination is constant, the distance between the illumination and the plant is long and the illumination efficiency is low when the plant is small. For this reason, there is a case where a plant is grown on a cultivation shelf having a low height while the plant is small, and transplanted to a shelf having a wide distance between the lighting and the cultivation plate in the process of growth. Moreover, as a method of changing the distance between the cultivation plate and the lighting in the same place, generally, the method of draining the circulating water is a structure that overflows and flows out from the water in the cultivation shelf to the water pipe protruding upward. There is a method of adjusting the water level by adjusting the height of this water pipe. This is because the cultivation plate uses a light material such as styrofoam and floats on the cultivation water, so that the position of the cultivation plate is adjusted by changing the depth of the water. (For example, refer to Patent Document 1).
具体的には、図6に示すように、ベッド1内の水100は排水口101の水位調整パイプ102の上面からオーバーフローして中に入り排水され、その後循環供給される。水位調整パイプ102を長く、すなわち上面を高くすることにより、水位調整パイプ102の中に水がオーバーフローして入り込む位置が高くなるため水深が深くなり水位を高くすることができる。その結果、栽培パネルの位置を高くすることができる。また、低くする時は、水位調整パイプ102を短いものに交換することで水位が低くなり、栽培プレートと照明の距離は遠くなる。水100が水位調整パイプ102に流れ込む際、図6の栽培プレート2の破線で示した水位調整パイプ102の上方の栽培プレートの開口部103は、切除されている。すなわち、栽培プレート2と水位調整パイプ102は重ならないため、栽培プレート2と水位調整パイプ102が貼り付いて水100が排水口101に流れなくなることはない。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
しかしながら、前記従来の構成では、水位の調整は水位調整パイプ102を長さが異なるものに交換もしくは長くなるように調整することにより可能であるが、水位調整パイプ102を別の長さのものに交換する場合は、水位調整パイプ102を外した際に水100が排水される。また、その作業は、植物の成長状態から時期と高さを人が判断して行なう必要があるため、大規模な植物工場では膨大な時間と労力を要することになり、コストが増加し、現実的な方法ではない。
However, in the above-described conventional configuration, the water level can be adjusted by replacing the water
また、照明自体の強さを変えることにより、植物と照明の距離に合わせて照明を強くする方法があるが、その距離が大きい場合には照明を強くしなければならないので、その分のエネルギー消費が増えるため大きなコスト増加になる。その増加率については、光量は距離の二乗に比例することから数倍に達する可能性もある。 In addition, there is a method to increase the illumination according to the distance between the plant and the illumination by changing the intensity of the illumination itself, but if the distance is large, the illumination must be increased, so the energy consumption for that Will increase the cost. Regarding the increase rate, the amount of light is proportional to the square of the distance, so it may reach several times.
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、植物の成長状態に合わせて植物に適正な照明の強さとなるように、自動的に植物と照明の間の距離を調整できる植物育成水耕栽培装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problem, and automatically adjust the distance between the plant and the lighting so that the lighting intensity is appropriate for the plant according to the growth state of the plant. The object is to provide a plant-cultivating hydroponic apparatus.
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の1つの態様によれば、水を保持するベッドと、植物を保持し前記ベッドに浮上する栽培プレートと、上方から植物に光を与える照明とを有する植物育成水耕栽培装置において、前記栽培プレートは下面に突出部を有し、前記ベッドは水位が異なる少なくとも二種類の領域を有し、第一の領域は前記植物の根が漬かる水を保持する領域であり、第二の領域は前記栽培プレートの前記突出部を保持する構成であり、植物の成長による前記栽培プレートの全体の重量増加に伴い、前記第二の領域の水に前記栽培プレートの突出部が沈水することで、栽培プレートが下降し、前記照明と前記栽培プレートの距離が大きくなる構造であることを特徴とする植物育成水耕栽培装置を提供する。 According to one aspect of the present invention, in a plant-growing hydroponic device having a bed that holds water, a cultivation plate that holds a plant and floats on the bed, and illumination that gives light to the plant from above, The cultivation plate has a protruding portion on the lower surface, the bed has at least two kinds of areas having different water levels, the first area is an area for holding water to be immersed in the roots of the plant, and the second area is It is the structure which hold | maintains the said protrusion part of the said cultivation plate, and it grows by the protrusion part of the said cultivation plate being submerged in the water of a said 2nd area | region with the increase in the whole weight of the said cultivation plate by the growth of a plant. A plant-growing hydroponic apparatus characterized in that the plate descends and the distance between the illumination and the cultivation plate is increased.
以上のように、本発明の植物育成水耕栽培装置によれば、植物が生長して大きくなると共に重量が増えることに合わせて、植物を保持する栽培プレートが沈むことにより、自動的に照明と植物の間の距離を調整し、植物に適正な照明の強度にすることができる。 As described above, according to the plant-growing hydroponic cultivation apparatus of the present invention, as the plant grows and grows and the weight increases, the cultivation plate that holds the plant sinks, automatically lighting and The distance between the plants can be adjusted to achieve the appropriate lighting intensity for the plants.
これにより、照明エネルギーの消費を増大すること無く、植物の成長を促進することができる。 Thereby, the growth of a plant can be promoted without increasing the consumption of illumination energy.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における植物育成水耕栽培装置の概略断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plant growing hydroponic cultivation apparatus according to
図1において、1はベッドであり、発泡スチロールなどの材料で作られ、植物の育成に必要な水を溜めて保持するものである。2は栽培プレートであり、植物を保持している。栽培プレート2は発泡スチロールなどの密度の小さい材料であるため水に浮き、これにより水の中に植物4の根4aを漬けた状態を保持することができる。栽培プレート2は、下部に突出部2aを有しており、突出部2aの下部を水中に沈めることにより浮力を得ている。3は照明であり、植物に光を供給し、栽培棚(図示せず)に固定されている。ベッド1に保持される水は二つの領域に分かれて存在し、第一の領域は栽培部5であり、植物の根4aは栽培部5の水に漬かっている状態である。図1は栽培部5に水が保持されている状態である。栽培部5の水面に栽培ベッド2の下面は沈んでおらず、水面と栽培プレート2の下面は10mm程度開いていても構わない。水中に漬かるべき植物4の根4aが水面より上にある場合は、水を含んだスポンジ4bなどで露出部を覆えば良い。
In FIG. 1,
第二の領域は受柱部6であり、図1は受柱部6にも水が入っている状態を示しており、栽培プレート2の突出部2aの沈水部7が水中に入っている。この状態で、植物4と栽培プレート2の合計重量と、沈水部7が得る浮力が釣り合った位置で栽培プレート2は保持されている。11は隔壁であり、例えば蛇腹状の筒で構成され、上部は栽培プレート2と接している。隔壁は栽培プレート2からわずかな力がかかっただけでも縮むように柔軟な構造をしているが、円筒形の蛇腹構造であるために水圧には耐えることができる。
A 2nd area | region is the
また、隔壁11の上端(栽培プレート2と接している部分)の近傍には通水穴12が形成されている。図2に通水穴12周辺の拡大図を示す。通水穴12より上側に水面がきた場合、通水穴12より上側の栽培部5の水は通水穴12を通じて受柱部6に排水される。このため、栽培プレート2が沈下した場合でも、栽培部5の水の水面は隔壁11の上端、すなわち栽培プレート2の下面に接することがなく、栽培プレート2は栽培部5の水から浮力を得ることはない。
Further, a
図1において、受柱部6の上部には排水路8が形成されており、水面が排水路8の位置よりも高くなった場合は排水路8より上部の水が自動的に排水される。これにより栽培部5から受柱部6に入った水も排水されるため、受柱部6の水位は一定に保たれる。排水部8が無い場合でも、重量増加により栽培プレート2の沈下が起こり照明3との距離が大きくなるが、沈下に伴い受柱部6の水面も上がるため、沈下量は少なくなる。
In FIG. 1, a drainage channel 8 is formed at the upper part of the
以下、浮力を得る突出部2aの大きさについての一例を記載する。
Hereinafter, an example about the magnitude | size of the
図3は、栽培プレート2の平面図であり、植物4の位置13と水中に没することにより浮力を得る突出部2aの位置14を示している。栽培プレート2の一辺の長さは一般的な60cmとした場合、植物4の数は16、隣り合う植物4同士の間隔は15cm程度である。植物4が成長して重さ100g、高さ10cm、植物4の上端と照明3との距離を一定にする場合を考えると、植物4の合計重量増加量は1600gとなるため、栽培プレート2が10cm沈むときに水中に入る突出部2aの体積は合計1600cm3であれば良い。図3の様に突出部2aの位置14を植物の位置13の間に形成する場合、その数は9となり、突出部2aの形状が円柱であると想定すれば、突出部2a一個あたりの面積は17.8cm、すなわち直径4.75cmとなる。言うまでも無く突出部2aの形状は円柱である必要もなく、位置も外周部に集中させても構わない。また、栽培プレート2が深さ方向に移動する際に、摩擦など何らかの抵抗がある場合は、その抵抗を加味した突出部2aの大きさにすれば良い。
FIG. 3 is a plan view of the
また、植物4の成長に伴って、成長高さと重量増加の比が大きく異なる場合や、それぞれの成長段階(重量)における最適な照明との距離が変化する場合は、突出部2aの断面積を深さ方向で変える(例えば垂直断面が台形などにする)ことで、植物4に合わせて自在に設定することができる。この場合の突出部2aの断面形状の例をいくつか図4に示した。図4(a)は、成長に伴い重量増加よりも高さ成長が大きい場合などであり、図4(b)は成長の後半で高さ方向の成長は少なくなり、重量増加が大きい場合などに有効な形状である。図4(c)は例えば成長の終盤で高さ方向の伸びが著しい場合などである。
Further, when the ratio of the growth height and the weight increase greatly differs with the growth of the
上述の構成によれば、植物4が成長により大きくなり重量を増した際に、栽培プレート2が重量増加に伴って沈むので、照明3と植物4の距離を適切な距離に保つことが可能である。この作用は植物4の成長に伴う重量増加によって継続的かつ自動的に起こるため、植物4の成長に合わせて照明3と植物4の距離を自動的調整することができる。
According to the above configuration, when the
なお、実施の形態1において、隔壁11は蛇腹の形状としたが、栽培プレート2からの力で容易に縮む形状であれば他の形状でも良い。
In the first embodiment, the
また、図1では栽培プレート2の突出部2aが2個図示された断面図を示したが、実際は図3に示すように多数個設けた方が栽培プレート2が安定した状態で受柱部6に浮くことができるので、栽培プレート2の面積にあわせて最適な数を選択すればよい。
Moreover, although the cross-sectional view in which the two
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における植物育成水耕栽培装置の概略断面図であり、排水部の拡大図を表している。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the plant-growing hydroponic apparatus in
本第二の形態が第一の実施の形態と異なる点は、栽培部5の中の水が受柱部6に流出する流路とその構造である。植物4の重量増加に伴い沈下した栽培プレート2の内部には通水路15が形成されており、栽培部5の水はこの通水路15を通って受柱部6に流れ込む。ベッド1と栽培プレート2の接触面には、例えば非水溶性固着ジェルなどからなる密閉剤16があり、ベッド1と栽培プレート2の間の摩擦を最小限にしながら、栽培部5の水が受柱部6に流れ込むのを防ぐことができる。そのほかは実施の形態1と同等であるので省略する。
The second embodiment differs from the first embodiment in the flow path and the structure in which the water in the
なお、本実施の形態1および実施の形態2において、ベッド1の水が保持される領域を水位が異なる二つとしたが、三つ以上であっても効果は同様である。
In the first embodiment and the second embodiment, the areas where the water of the
本発明は、植物を屋内にて人口光を用いて人工的に栽培する植物工場において、植物の成長状態に合わせて植物に適正な照明の強さとなるように、自動的に植物と照明の間の距離を調整できる植物育成水耕栽培装置を提供し、植物工場などに有用である。 In a plant factory that artificially cultivates plants indoors using artificial light, the present invention automatically adjusts between the plant and the lighting so that the lighting intensity is appropriate for the plant according to the growth state of the plant. The plant cultivation hydroponic cultivation device that can adjust the distance is useful for plant factories and the like.
1. ベッド
2. 栽培プレート
2a.突出部
3. 照明
4. 植物
4a.植物の根
4b.スポンジ
5. 栽培部
6. 受柱部
7. 沈水部
8. 排水路
11.隔壁
12.通水穴
13.植物の位置
14.突出部の位置
15.通水路
16.密閉剤
100.水
101.排水口
102.水位調整パイプ
103.栽培プレートの開口部
1.
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