JP2016140248A - 多段式栽培装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】閉鎖空間である閉鎖型構造体1の内部に複数の多段式棚2,2が配置された多段式栽培装置Sに関する。閉鎖型構造体1の内部側面壁上端部には、複数の空調装置3,3が、その冷気突出口が対向するように配置されており、複数の多段式棚2,2は、複数の空調装置3,3の対向方向に長手方向が沿うように、上下方向に延びる所定の空隙K1を有した状態で配置される。この所定の間隙K1は、対向する空調装置3,3から吐出される冷気が衝突する位置の直下に配置される。
【選択図】図2
Description
このような栽培方法では、太陽光に替えて人工光源を使用し、空調装置および自動灌水装置により、植物の栽培に適した環境を創出している。つまり、これらの装置を使用することにより、栽培空間の光量、温度、湿度、風速、灌水量などを人為的に最適状態に調節することが可能となるため、高品質で均一な植物を安定的に育成することができる。
しかし、このような装置では、太陽光に替えて、人工光源等を使用するため、この発熱による影響を受け、植物にとって最適な環境を創出することが困難であるという問題が生じていた。
このような、問題を解消するための方法として、特許文献1のような技術が知られている。
また、この箱型育苗装置には育苗空間と空気室とが備えらえており、育苗空間はその前方が開放されており、かつ、各育苗棚に載置した育苗容器の上側には植物に光を照射する人工照明装置が配置されている。そして、育苗空間と空気室との境界には多孔板が配置されており、空気室の背面側には複数基の空気ファンが設けられている。
そして、このような構成を実現することにより、人工照明装置によって育苗中の苗に十分な光を与えながら、この育苗空間において、均一にかつ効率的に除熱を行なうこと、及び、各育苗棚の空気の流れを均一にし、均一な調温・調湿を行うことを目的としている。
つまり、棚の位置や高さの違いによる微妙な調整ができないため、気流ムラが生じ、植物の生産性に影響を与えることとなる。
このため、密閉型構造物である栽培室内部の気流を整流するとともに、栽培室である閉鎖型構造体内の温湿度を均一に調整することのできる技術が求められていた。
よって、衝突した空気(冷風)は、上方には行き場がなく(直上には閉鎖型構造体の天井がある)、また、複数の空調装置の対向方向には衝突位置に向かって連続して吐出される空気(冷風)があるため、この複数の多段式棚間の空隙に流れ込む。
そして、この冷風は、多段式棚の各棚間及び下方に向かって流れ、再度、空調装置の空気吸引口に引き込まれる。
なお、「多段式棚の各棚間」は、当該箇所に栽培トレー等が配設される空間であり、所謂「栽培空間」となる場所である。
このように、一連の流れができるため、冷風を効率良く対流させるとともに、棚間等を通過して加温・加湿された空気(植物栽培のための照明装置や植物の生育熱等で加温された空気)を効率良く回収することが可能となる。
よって、閉鎖型構造体内部において、良好な気流を形成することが可能となり、植物の生育に良好な温度・湿度を、場所ムラなく維持することができる。
なお、多段式棚は何個使用されていてもよいが、空調装置の対向方向に沿うように並列されており、空隙は空調装置から吐出される空気(冷風)の衝突位置直下にのみ形成されていると好ましい。
つまり、何個並列されていてもよいが、空隙は空調装置から吐出される空気(冷風)の衝突位置直下にのみ形成されていることが好ましく、よって、他の並列箇所間には空隙を形成しないことが望ましい。
また、空気路長を同一とするため、空隙を境として、双方には同個数の多段式棚が配置されていることが望ましい。
また更に具体的な構成としては、請求項4に記載のように、前記開閉板において、少なくとも回動中心となる箇所には、形状記憶部材が配置されており、該形状記憶部材は、所定温度未満であると、上下方向と平行となって、所定の前記空隙と前記棚板間の空間と、を区画する位置をとり、所定温度以上であると変形して前記開閉板を回動させて、上下方向と所定の角度を成すように下端部分を跳ね上げ、所定の前記空隙と前記棚板間の空間とを連通させるよう構成されていると好適である。
特に具体的には、形状記憶部材を使用することにより、温度に依存した開閉を実行することが可能となる。
よって、棚間の温度が所定温度よりも高くなった場合には、開閉板を開けて、通気孔より冷気を導入して当該箇所の温度を下げ、所定の温度を超えない場合には、開閉板を閉塞しておくことができる。
このように、効率的に空隙を効果してきた冷気を、必要箇所に効果的に導入することができる。
このように構成されていると、例えば、冷気の衝突位置から遠い下方部分の棚間にのみ通気孔及び開閉板を設けることもできるし、もちろん、全ての棚間に設けてもよい。
つまり、各種条件等に応じて、必要な箇所に設けることが可能である。
つまり、空隙において、衝突位置から遠くなる下方にいくにつれ、冷気流量は小さくなるため、下方に配置される開閉板の開度を大きく設定することで、下方の棚間においても、上方の棚間と差異の無い冷却効率を実現することができる。
このよう構成されていると、反射板により、照明装置の光を効率良く利用することができるとともに、開閉板が閉塞されている場合においても、一定量の冷気を導入することができる。
そして、この冷風は、多段式棚の各棚間及び下方に向かって流れ、再度、空調装置の空気吸引口に引き込まれるという一連の流れができる。よって、冷風を効率良く対流させて、棚間等を通過して加温・加湿された空気を効率良く回収することができる。
このように、閉鎖型構造体内部において、良好な気流を形成することが可能となり、植物の生育に良好な温度・湿度を、場所ムラなく維持することができる。
また、配風板に通気孔、開閉板、孔部が形成された反射板等を設け、この開閉板の開閉により通気孔と空隙(冷風)とを連通及び非連通とすることが可能としたため、各棚間の温度・湿度コントロールがより一層効率的になる。
以上のように、本発明によれば、簡易な構成で、栽培室内部の気流を整流するとともに、栽培室内の温湿度を均一に調整することができる。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、簡易な構成で、栽培室内部の気流を整流するとともに、栽培室内の温湿度を均一に調整することができる多段式栽培装置に関するものである。
なお、各図は、本発明の主要構成である気流の状態と、気流調整のための部材の動きを主として説明するためのものであり、その他の公知の周辺部材については省略等簡略化して図示してある。
なお、奥行(方向)とは、栽培ラック21を構成する複数の側面枠体21A間に亘る方向である幅方向と直交する方向を指す。
本実施形態に係る閉鎖型構造体1は、断熱性壁面で囲繞された空間を形成する大型の筐体であり、その内部は太陽光を含む外部光から完全遮光されている。
これにより、閉鎖型構造体1内部は、外気、外湿、外光等の外部状況の影響を受けることのない空間となる。
また、閉鎖型構造体1の容積は、多段式棚2を2個並列して配置したものを2組設置できる(並列方向と垂直な方向に並列して2組設置できる)とともに、一人または複数の作業者が作業できる程度の作業空間を確保できる程度の大きさとされ、本実施形態においては、多段式棚2を合計4個配置して作業を行える大きさを有する例を示した。
なお、本実施形態においては、閉鎖型構造体1の外径として直方体形状のものを例示したが、これに限られることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、どのような形状を選択することもできる。多段式棚2の設置個数についても同様である。
本実施形態に係る栽培ラック21は、略矩形状に組まれた側面枠体21A,21Aと、長手方向水平に渡された複数の前後面段差形成バー21Bと、側面枠体21Aと同形状の中央枠体21Cと、を有して構成された筐体状枠体である。
図1に示すように、側面枠体21Aは、上下方向に延びて奥行方向に並列する2個の側面上下方向バー21aと、これら2個の側面上下方向バー上端面を架橋する側面上方バー21bと、この側面上方バー21bの下方においてこれら側面上下方向バー21a,21aを架橋する側面段差形成バー21cと、を有して構成されている。
これら複数の側面段差形成バー21cは、上下方向に等間隔にて5本配置されている。
なお、本例では、側面上下方向バー21a,21aの下端は、最下方に配置される側面段差形成バー21cよりも下方に各々突出しており、その2個の突出部を「側面脚部21d,21d」と記す。
前後面段差形成バー21Bは、本実施形態においては、12本使用されており、中央枠体21C及び側面枠体21A,21Aの奥行方向前後を架橋する。
つまり、各々の側面枠体21A,21Aにおいて、側面上下方向バー21aと側面上方バー21bの交点(2個の交点)及び中央上下方向バー21eと中央上方バー21fの交点、の3交点を架橋するように1本の前後面段差形成バー21Bが渡され、同様に、各交点を架橋するように、前後面段差形成バー21Bが渡されていく。
これにより、天面を除き、栽培ラック21には、5段の棚が設置可能となる。
また、4個の側面脚部21dの下端と、2個の中央脚部21hの下端と、が床面に接地され、これにより、栽培ラック21が床面に対して設置される。
例えば、蛍光灯等の人口光源が使用されており、図3乃至図5に示すように、光源H1が支持具H2に支持された状態で、適宜位置にて固定されており、下方に配設される栽培トレー23を上方から照射可能となっている。本実施形態においては、一段の棚に4個の照明装置22が配設された例を示した。
この栽培トレー23は、一段の棚が一つの単位となる単位育成空間の下方に、ほぼ水平に配置され、この栽培トレー23を配置することによって、空間が上下方向に区画されて、栽培トレー23を挟んで上下に、単位育成空間が各々形成される。
この栽培トレー23の配置は公知の方法で行えばよく、例えば棚板を設置したり、栽培トレー23に係止部を設けたり、金属板・金属網・金属棒等を支持位置に備えたりするとよい。
なお、栽培トレー23には、自動灌水装置から水が供給される等、公知の装置が設置されているが、これらは公知の構成が使用されていればよく、本発明とは直接的な関係はないため説明を省略する。
本実施形態においては、配風板24は、側面枠体21Aを外側から覆うように配置される。
この配風板24は、一枚の配風基礎板24Aに対し、配風ユニット24Bが複数単位上下方向に連続するように配置されることにより構成されている。
本実施形態においては、栽培ラック21の棚数分、つまり、5個の配風ユニット24Bが上下方向に連続するように配置され、各配風ユニット24Bは、栽培ラック21の棚一段分の側面を外側から被覆するように配置される。
配風基礎板24Aは、一枚の板体であり、側面枠体21Aと整合する外形状を有している。
開閉板支持部24aは、配風基礎板24Aにおいて、栽培ラック21の棚一段分の最上部に整合する位置に配設される部材であり、後述する開閉板24dを、当該開閉板支持部24aを中心として回動可能に支持するものである。これは、回動中心となって開閉板24dを支持するものであればどのようなものでもいいが、例えば棒状部材が想定される。
通気孔24bは、配風基礎板24Aにおいて、開閉板支持部24aの直下に形成される略矩形状の孔部である。
なお、開閉板24dの下端に凸部124を設けるとともに、反射板24cに凹部125を設け、開閉板24dが閉塞した場合に、凸部124が凹部125に係止されるように構成してもよい。このように構成することにより、開閉板24d閉塞時に開閉板24dが周囲の気流により振動することが防止され、振動音等の発生を回避することができる。
この開閉板24dの上端部は、開閉板支持部24aに回動可能に取付られている。なお、この開閉板24dは、その上端(開閉板支持部24aに取付けられる部分)を中心に下端部が栽培ラック21内部方向に移動するように回動する。
そして、本実施形態においては、この開閉板24dの下端部は、反射板24cの上下方向中央部付近まで垂下するように構成されている(つまり、反射板24cの上方略半分程度を覆うように構成されている)。
つまり、所定の温度以上となると、変形部241が変形し(内側へと回動変形し)、最上段において、開閉板24dと鉛直方向のなす角度θ=θ1となるように、開閉板24dの下端側が内側へと回動し、この角度θ1にて維持される(例えば、図4及び図5等参照)。
逆に、所定の温度未満となると、変形部241は、略鉛直方向に沿うようになり(角度θ≒0)、開閉板24dもまた、鉛直方向に沿うように配置される。
なお、所定温度は、生育する植物の種類、部屋の状況等に応じて設定されるとよいが、例えば、15℃〜25℃程度(好ましくは20℃程度)に設定されるとよい。
このように形成された配風ユニット24Bが、本実施形態においては、棚板の位置に整合させて5個、一枚の配風基礎板24Aに対して上下方向に連続するように配置されて、配風板24が構成されている。そして、この配風板24は、側面枠体21Aを外側から覆うように配置される。
このように構成された多段式棚2,2は、配風板24が覆設された面が、一定の空隙K1を介して対面するように並列して配置される。
つまり、多段式棚2,2間には、各々に配設された配風板24,24により形成される空隙K1が形成されており、多段式棚2,2は、この空隙K1を挟んで並列する。
図2に示すように、本実施形態においては、閉鎖型構造体1の内壁上方端部に、対向するように空調装置3,3を設置し、当該対向する空調装置3,3を2セット配置した。
そして、対向する空調装置3,3の風出力はほぼ同一かつ大容量となるように構成されている。
本実施形態においては、多段式棚2は、4個配置されている。
2個の多段式棚2,2は、空調装置3,3の対向方向に長手方向が沿うように並列しており、奥行き方向(空調装置3,3の対向方向と鉛直な方向)に、もう一組の多段式棚2,2が同様に配置されている。
なお、気流が潤滑に対流するように、閉鎖型構造体1の内壁面と、4個の多段式棚2との間には、所定の空隙が形成されている(つまり、内壁に密着させた状態で設置されてはいない)。
つまり、対向する空調装置3,3から吐出された冷気が衝突する位置の直下に多段式棚2,2間の空隙K1が配置される。
なお、奥行き方向手前側及び奥側の空調装置3,3及び多段式棚2,2の配置及び機能については、同様であるため(2セットあるというのみであるため)、以下、手前側にて説明を行う。
本実施形態においては、好適な構成として配風板24を配置した構成としたが、配風板24を設置しない構成であっても、適正な気流を形成することが可能である。
このように配置されているため、空調装置3,3から吐出された冷気P1は、中央地点Oで衝突し、上方には天井があるため、多段式棚2,2の間に形成される空隙K1を下降する。
その際、空隙K1の両側には、多段式棚2,2が配置されているため、この多段式棚2,2の各棚に冷気P1が流れ込むが、この各棚には、照明装置22及び栽培トレー23が配置されているため、冷気P1は温められながら加温湿気P2となり、圧力の低い端側(空隙K1から離隔する側の端側)へと流れる。
そして、多段式棚2,2から排出された空気齢の高い暖気P3は、直上にある空調装置3,3の吸気口から吸気される。
このようにして、適正な気流を形成し、温度及び湿度ムラのない均一した環境管理が可能となる。
配風板24,24は、空隙K1を形成する側面枠21A,21Aを被覆するように、各々配置される。
当該配風板24に配置される開閉板24dは、上記の通り、所定温度以下の場合には閉塞しているため、空気の流れは、冷気P1から暖気P3への流れが主流となる。
ただし、本例においては、反射板24cとして通気性を有するものを採用したため(パンチングボードやメッシュ素材)、空隙K1において、多少の冷気P1は棚間に流れ込む。
しかし、照明装置22による加温や栽培トレー23での植物の生育による加温等により、棚間の温度が上昇し、所定温度となると、開閉板24dが内側に向けて開き、よって、通気孔24bより冷気P1が導入される。
このため、図4に示すように、上方の開閉板24dに比して下方の開閉板24dの方が、開度が大きくなるように構成されていると更に好適である。
つまり、上部から、開閉板24dと鉛直方向のなす角度θをθ1〜θ5とすると、θ1<θ2<θ3<θ4<θ5となると好適である。
このように構成されていると、所定の温度に達した場合に、風量の小さい下方においては、開閉板24dの高開度により、効率的に冷風P1を棚間に取り込め、よって、上下間に温度差が生じることを回避できる。
また、更に、好適な適用として、配風板24を使用することにより、冷却が必要な箇所には多くの冷気P1を導入し、不要な場所には、最低限の冷気P1のみを導入するようにした。
よって、閉鎖型構造体1内の気流を更に適正なものとし、閉鎖型構造体1内環境を適正にコントロールすることができる。
1 閉鎖型構造体
2 多段式棚
21 栽培ラック
21A 側面枠体
21a 側面上下方向バー
21b 側面上方バー
21c 側面段差形成バー
21d 側面脚部
21B 前後面段差形成バー
21C 中央枠体
21e 中央上下方向バー
21f 中央上方バー
21g 中央段差形成バー
21h 中央脚部
22 照明装置
H1 光源
H2 支持具
23 栽培トレー
24 配風板
24A 配風基礎板
24B 配風ユニット
24a 開閉板支持部
24b 通気孔
24c 反射板
125 凹部
24d 開閉板
124 凸部
241 変形部
3 空調装置
K1 空隙
P1 冷気
P2 加温湿気
P3 暖気
Claims (7)
- 閉鎖空間である閉鎖型構造体の内部に複数の多段式棚が配置された多段式栽培装置であって、
前記閉鎖型構造体の内部側面壁上端部には、複数の空調装置が、冷気突出口が対向するように配置されており、
複数の前記多段式棚は、複数の前記空調装置の対向方向に長手方向が沿うように、上下方向に延びる所定の空隙を有した状態で配置されており、
所定の前記間隙は、対向する前記空調装置から吐出される冷気が衝突する位置の直下に配置されることを特徴とする多段式栽培装置。 - 前記多段式棚において、所定の前記空隙に面する位置には、前記多段式棚と前記空隙との間に介在する開閉板が備えられており、
該開閉板は、所定の前記空隙と前記棚板間の空間の少なくとも一部との間に介在しており、
前記開閉板は、所定の前記空隙と前記棚板間の空間の少なくとも一部とを分画する位置と、所定の前記空隙と前記棚板間の空間の少なくとも一部とを空気通路として連通させる位置と、に変位可能であることを特徴とする請求項1に記載の多段式栽培装置。 - 前記開閉板は、前記多段式棚の前記棚板間の空間方向へと回動可能に取付けられていることを特徴とする請求項2に記載の多段式栽培装置。
- 前記開閉板において、少なくとも回動中心となる箇所には、形状記憶部材が配置されており、
該形状記憶部材は、所定温度未満であると、上下方向と平行となって、所定の前記空隙と前記棚板間の空間と、を区画する位置をとり、
所定温度以上であると変形して前記開閉板を回動させて、上下方向と所定の角度を成すように下端部分を跳ね上げ、所定の前記空隙と前記棚板間の空間とを連通させることを特徴とする請求項3に記載の多段式栽培装置。 - 前記開閉板は、前記多段式棚を構成する前記棚板間のうち、少なくとも一個の前記棚板間に備えられていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の多段式栽培装置。
- 前記開閉板は、前記多段式棚を構成する前記棚板間のうち、複数の前記棚板間に備えられており、
下方の前記棚板間に配置される前記開閉板は、上方の前記棚板間に配置される前記開閉板に比して、所定温度以上の場合、上下方向となす角度が大きくなるように下端部分が跳ね上がることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の多段式栽培装置。 - 前記開閉板の下方には、通気手段となる孔部が形成された反射板が備えられており、
前記反射板には、前記開閉板に被覆されない部分が少なくとも一部存在することを特徴とする請求項3乃至請求項6いずれか一項に記載の多段式栽培装置。
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