JP2018023336A - Plant cultivation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、農作物等の植物を連続的に栽培する植物栽培装置に関するものである。 The present invention relates to a plant cultivation apparatus for continuously cultivating plants such as agricultural crops.
農作物を建屋内で連続的に栽培する植物栽培装置が知られている(特許文献1,2)。植物栽培装置は、作物工場と通称される栽培形態に使用されるものである。植物栽培装置は、人工照明を使用して作物に適度の日照を与えると共に、建屋内や室内を生育に適した温度や湿度に保って作物を育成する装置である。
植物栽培装置によると、日照や温度、水分、肥料濃度等が適度に制御された環境で作物を作ることができるので、露地栽培に比べて収穫に要する期間が短い。
また植物栽培装置の多くは水耕栽培によって作物を育成するものであり、露地栽培に比べて清潔である。さらに室内で作物を栽培するので害虫が付かず、無農薬で作物を栽培することができる。そのため植物栽培装置は、レタス等の皮を剥いたりせずに食する野菜を栽培するのに好適である。
Plant cultivation devices that continuously cultivate agricultural products in buildings are known (Patent Documents 1 and 2). A plant cultivation apparatus is used for the cultivation form commonly called a crop factory. The plant cultivation apparatus is an apparatus that grows a crop while giving appropriate sunshine to the crop using artificial lighting, and maintaining a temperature and humidity suitable for growth in the building and the room.
According to the plant cultivation apparatus, crops can be produced in an environment in which sunlight, temperature, moisture, fertilizer concentration, etc. are appropriately controlled, so that the period required for harvesting is shorter than in open field cultivation.
Many plant cultivation devices grow crops by hydroponics and are cleaner than outdoor cultivation. Furthermore, since crops are cultivated indoors, pests are not attached and crops can be cultivated without pesticides. Therefore, the plant cultivation apparatus is suitable for cultivating vegetables to eat without skinning lettuce or the like.
本発明者らは、先に筒状の栽培空間を有する植物栽培装置を提案した(国際出願 出願番号 PCT/JP2016/54131)。本発明者らが提案した植物栽培装置は、長細いトンネル状の栽培空間を有するものであり、その中で植物を水耕栽培する。先に提案した植物栽培装置は、筒状の栽培空間を立体的に配置することにより、地下空間や室内空間を立体的に活用することができる。
また先に提案した植物栽培装置は、栽培空間が筒状空間に限定されていて狭いので、害虫の駆除が容易である。さらに本発明者らは、環境調整を行う空間が筒状空間に限定されていて狭いので、調整対象の空間が小さく、環境調整に要するエネルギーが少なくて足るであろうと考えた。
The present inventors previously proposed a plant cultivation apparatus having a cylindrical cultivation space (International Application No. PCT / JP2016 / 54131). The plant cultivation device proposed by the present inventors has a long and thin tunnel-shaped cultivation space, and plants are hydroponically cultivated therein. The plant cultivation apparatus proposed previously can utilize an underground space and indoor space in three dimensions by arranging a cylindrical cultivation space in three dimensions.
Moreover, since the plant cultivation apparatus proposed previously has a narrow cultivation space limited to a cylindrical space, it is easy to control pests. Furthermore, the present inventors thought that the space for adjusting the environment is limited to a cylindrical space and is narrow, so that the space to be adjusted is small and less energy is required for adjusting the environment.
先に提案した植物栽培装置は、予想どおり地下空間や室内空間を立体的に活用することができた。また害虫の駆除も容易であった。
しかしながら、栽培空間の温度管理に関しては予想に反するものであった。
即ち、先に提案した植物栽培装置では、筒状空間内にLEDや蛍光灯等の照明装置を設け、この照明装置が発する光を植物に照射して光合成を行わしめる。
The plant cultivation device proposed earlier was able to utilize the underground space and indoor space in three dimensions as expected. It was also easy to control the pests.
However, the temperature management of the cultivation space was contrary to expectations.
That is, in the previously proposed plant cultivation apparatus, an illumination device such as an LED or a fluorescent lamp is provided in a cylindrical space, and the plant emits light emitted from the illumination device to perform photosynthesis.
ここでLEDや蛍光灯等の照明器具は、当初の予想以上に発熱した。また先に提案した植物栽培装置は、筒状空間の中で植物を栽培するものであり、栽培空間の容積が小さいので、照明器具が発する熱が放散されにくく、熱が栽培空間にこもった。そのため栽培空間の気温が予想以上に上昇傾向となってしまった。 Here, lighting fixtures such as LEDs and fluorescent lamps generated more heat than originally expected. Moreover, the plant cultivation apparatus proposed previously grows a plant in a cylindrical space, and since the volume of the cultivation space is small, the heat generated by the lighting fixture is not easily dissipated, and heat is trapped in the cultivation space. As a result, the temperature in the cultivation space has risen more than expected.
先に提案した植物栽培装置は空調装置を備え、空調装置の冷房機能で栽培空間を所定の温度に保持するものであるが、栽培空間内の発熱量が多く、栽培空間を冷房するための消費電力が予想以上に多いものであった。 The previously proposed plant cultivation device is equipped with an air conditioner and maintains the cultivation space at a predetermined temperature by the cooling function of the air conditioning device, but the amount of heat generated in the cultivation space is large, and consumption for cooling the cultivation space Electricity was higher than expected.
そこで本発明は、上記した問題に対処することを目的とし、栽培空間を効率よく冷却することができ、栽培空間の温度制御に要する消費電力を抑制することが可能な植物栽培装置を提供することを課題とする。 Then, this invention aims at addressing an above-described problem, and provides the plant cultivation apparatus which can cool cultivation space efficiently and can suppress the power consumption required for temperature control of cultivation space. Is an issue.
上記した課題を解決するための態様は、養液槽と、照明手段と、植物を保持する植物保持具を有し、養液槽に培養液が入れられ、植物保持具に植物を保持した状態で植物保持具が養液槽に設置され、前記照明手段で植物に光が照射される植物栽培装置において、天面と側面と底面が覆われた筒状の栽培空間があり、当該栽培空間内に前記養液槽が設置され、前記養液槽の底面と栽培空間との間には隙間があり、当該隙間内の空気を入れ換える換気手段を有することを特徴とする植物栽培装置である。 The aspect for solving the above-described problem includes a nutrient solution tank, illumination means, and a plant holder that holds the plant, a state in which the culture solution is placed in the nutrient solution tank, and the plant is retained in the plant holder In the plant cultivation apparatus in which the plant holder is installed in the nutrient solution tank and the plant is irradiated with light by the illumination means, there is a cylindrical cultivation space with the top surface, the side surface, and the bottom surface covered, and the inside of the cultivation space The plant culturing apparatus is characterized in that the nutrient solution tank is installed, there is a gap between the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space, and ventilation means for exchanging air in the gap is provided.
本態様の植物栽培装置は、培養液の温度を利用して栽培空間を冷却するものである。
培養液の水温は、一般に栽培空間の気温よりも低い。また一般に養液槽は高さの低い水槽であるが、専有する面積は広い。養液槽は、水を貯めるという機能上、底面と、4側面に囲まれているが、各面の面積を比較すると、底面の面積が圧倒的に広い。
本態様の植物栽培装置では、養液槽の底面と栽培空間との間には隙間がある。そのため養液槽の底面は、隙間内の空気と接し、隙間内の空気は培養液と熱交換して温度低下する。
本態様の植物栽培装置は、隙間内の空気を入れ換える換気手段を有している。そのため温度低下した空気が養液槽の底面と栽培空間との間から排出され、冷気が養液槽の上部側空間に流れ込む。その結果、栽培空間の空気が冷却される。
The plant cultivation apparatus of this aspect cools cultivation space using the temperature of a culture solution.
The water temperature of the culture solution is generally lower than the temperature of the cultivation space. In general, the nutrient solution tank is a low-water tank, but has a large area. The nutrient solution tank is surrounded by the bottom surface and the four side surfaces in terms of the function of storing water, but the area of the bottom surface is overwhelmingly large when comparing the area of each surface.
In the plant cultivation apparatus of this aspect, there is a gap between the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space. For this reason, the bottom surface of the nutrient solution tank is in contact with the air in the gap, and the air in the gap is subjected to heat exchange with the culture solution and the temperature is lowered.
The plant cultivation apparatus of this aspect has a ventilation means for replacing the air in the gap. Therefore, the temperature-decreased air is discharged from between the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space, and the cold air flows into the upper space of the nutrient solution tank. As a result, the air in the cultivation space is cooled.
培養液の温度を調節する温度調整手段を有することが望ましい。 It is desirable to have temperature adjusting means for adjusting the temperature of the culture solution.
上記した様に、本態様では、培養液と栽培空間内の空気との間で熱交換するので、培養液の温度が上昇傾向となる。そこでチラーその他の温度調整手段によって、培養液の温度を調節することが望ましい。ここで培養液は、液体であるから、気体たる空気を直接冷却する場合に比べて効率よく冷却することができる。 As described above, in this embodiment, since the heat exchange is performed between the culture solution and the air in the cultivation space, the temperature of the culture solution tends to increase. Therefore, it is desirable to adjust the temperature of the culture solution using a chiller or other temperature adjusting means. Here, since the culture solution is a liquid, it can be cooled more efficiently than the case of directly cooling the gas air.
養液槽は金属製であることが望ましい。 The nutrient tank is preferably made of metal.
金属は、樹脂に比べて熱伝導性が優れるので、培養液と空気との間の熱交換が容易となる。 Since metal has better thermal conductivity than resin, heat exchange between the culture solution and air is facilitated.
換気手段は、養液槽の底面と栽培空間との間に設けられた換気用空気攪拌手段であることが望ましい。 The ventilation means is preferably a ventilation air agitation means provided between the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space.
本態様によると、換気用空気攪拌手段で養液槽の底面と栽培空間に溜まる冷気を養液槽の上部側に循環させることができる。 According to this aspect, it is possible to circulate cold air accumulated in the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space to the upper side of the nutrient solution tank by the air stirring means for ventilation.
養液槽の底面又は栽培空間の底の少なくともいずれかに、導風路を形成する導風路形成部材があることが望ましい。 It is desirable that there is an air guide path forming member that forms an air guide path on at least one of the bottom surface of the nutrient solution tank or the bottom of the cultivation space.
本態様によると、養液槽の底面の隙間に空気を導入し、養液槽の底面で熱交換して当該隙間から排出することができる。本態様によると、養液槽の底面と栽培空間との間の隙間内だけで空気が旋回してしまうことを防ぐことができ、隙間の空気と養液槽の上部側の空気を入れ換えることができる。 According to this aspect, air can be introduced into the gap at the bottom of the nutrient solution tank, and heat can be exchanged at the bottom of the nutrient solution tank to be discharged from the gap. According to this aspect, air can be prevented from swirling only in the gap between the bottom surface of the nutrient solution tank and the cultivation space, and the air in the gap and the air on the upper side of the nutrient solution tank can be exchanged. it can.
養液槽の上部に、栽培空間内の空気を攪拌する栽培空間用空気攪拌手段を有することが望ましい。 It is desirable to have a cultivation space air agitation means for agitating the air in the cultivation space at the top of the nutrient solution tank.
栽培空間用空気攪拌手段は、複数の開口を有する筒状部材と、筒状部材内の空気を移動させて開口から筒状部材内に空気を導入し、他の開口から空気を排出するものであることが望ましい。 The air stirring means for cultivation space is a cylindrical member having a plurality of openings, moves air in the cylindrical member, introduces air into the cylindrical member from the openings, and discharges air from the other openings. It is desirable to be.
栽培空間用空気攪拌手段は、筒状部材内に送風機が内蔵されたものであることが望ましい。 It is desirable that the air stirring means for the cultivation space has a blower built in the cylindrical member.
栽培空間用空気攪拌手段は回転羽根を有し、回転羽根の回転軸は、筒状部材の軸線に対して交差方向又は食い違いの方向に向くものであってもよい。 The cultivation space air stirring means may have rotating blades, and the rotating shafts of the rotating blades may be oriented in the crossing direction or the direction of staggering with respect to the axis of the cylindrical member.
上記した各態様において、栽培空間内に複数の養液槽があり、養液槽を移動させる養液槽搬送手段を有し、養液槽搬送手段によって栽培空間内で養液槽を移動させることが可能であることが望ましい。 In each aspect described above, there are a plurality of nutrient solution tanks in the cultivation space, and there is a nutrient solution transport means for moving the nutrient solution tank, and the nutrient solution tank is moved in the cultivation space by the nutrient solution transport means. It is desirable that this is possible.
本発明の植物栽培装置は、栽培空間の温度制御に要する消費電力を抑制することが可能であり、空調に要するエネルギーコストの低減が可能である。 The plant cultivation apparatus of the present invention can suppress power consumption required for temperature control of the cultivation space, and can reduce the energy cost required for air conditioning.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態の植物栽培装置1は、図2の様な一連の筒状空間形成部材2を有し、この筒状空間形成部材2内の筒状空間3を栽培空間とするものであり、当該栽培空間の中で植物を栽培するものである。
また実施形態の植物栽培システム100は、図2の植物栽培装置1が複数、立体的に配置されたものである。即ち植物栽培システム100は、図1の様に植物栽培装置1が複数段且つ複数列に渡って設置されたものである。
Embodiments of the present invention will be further described below.
The plant cultivation apparatus 1 according to the embodiment of the present invention has a series of cylindrical
Moreover, the
植物栽培装置1の筒状空間形成部材2には、多数の換気用空気攪拌手段5と、多数の栽培空間用空気攪拌手段6が設けられている。
また筒状空間形成部材2の筒状空間3内には、養液槽8が1基設置されている。以下説明する。
The cylindrical
One
植物栽培装置1の筒状空間形成部材2は、図3の様に底面部材10、側面部材11及び屋根部材12を有し、底面と側面と天面が覆われて筒状を呈するものである。筒状空間形成部材2の断面形状はトンネル状である。筒状空間形成部材2によって形成される栽培空間は、筒状空間3である。
筒状空間形成部材2の屋根部材12の内面に照明基板(照明手段)15が設けられている。照明基板15は、薄い樹脂製の基板に発光素子としてLED16が多数取り付けられたものである。
The cylindrical
An illumination substrate (illuminating means) 15 is provided on the inner surface of the
筒状空間形成部材2の底面部材10には、換気用空気攪拌手段5が設けられている。換気用空気攪拌手段5は、一種のファンであり、モータ20と羽根車21(回転羽根)によって構成されている。羽根車21は、モータ20の出力軸に固定されており、モータ20が回転することによって羽根車21が回転する。
本実施形態では、換気用空気攪拌手段5のモータ20は、筒状空間形成部材2の外部に設置されており、羽根車21は筒状空間3内であって底面部材10の近傍にある。
従ってモータ20を回転することによって底面部材10の近傍で羽根車21が回転する。
本実施形態では、換気用空気攪拌手段5は、図4の様に一定の間隔をあけて複数設置されている。
The
In the present embodiment, the
Therefore, the
In the present embodiment, a plurality of ventilation air agitation means 5 are provided at regular intervals as shown in FIG.
また筒状空間形成部材2の底面部材10には、図4の様に導風路形成部材22が設置されている。導風路形成部材22は、高さの低い壁である。
Further, an air guide
筒状空間形成部材2の筒状空間3内であって、左右の側面部材11の上端近傍には、栽培空間用空気攪拌手段6が設けられている。
栽培空間用空気攪拌手段6は、図5の様に樹脂で作られた本管(筒状部材)25と、本管25の周囲に設けられた多数の風量調整手段26及び本管25に内蔵された小型送風機27によって構成されている。
In the
The cultivation space air agitating means 6 is incorporated in a main pipe (cylindrical member) 25 made of resin as shown in FIG. 5, and a large number of air volume adjusting means 26 and a
栽培空間用空気攪拌手段6の本管25には図5、図6の様に多数の吸排口28が設けられている。吸排口28は円形の開口である。本管25の両端は閉塞されている。
風量調整手段26は、本管25よりもやや太い径の樹脂管を短く切り、且つ軸方向にスリット30を形成したものである。風量調整手段26の断面形状は「C」状である。
風量調整手段26は、本管25の吸排口28に装着されている。即ち風量調整手段26は、本管25の周囲を取り巻く状態で本管25に装着されている。
風量調整手段26は、本管25に対して回転可能であり、吸排口28の開度を調節することができる。即ち図7(a)の様にスリット30を吸排口28の位置に合わせることによって吸排口28の実質的開口面積を100パーセントとすることができる。また図7(c)の様にスリット30を吸排口28の反対側に回すと、吸排口28を閉鎖することができる。図7(b)の様にスリット30の一部を吸排口28と合致させることにより、吸排口28の実質的開口面積を絞ることができる。
The
The air volume adjusting means 26 is obtained by cutting a resin pipe having a diameter slightly larger than that of the
The air volume adjusting means 26 is attached to the intake /
The air volume adjusting means 26 is rotatable with respect to the
本管25内には小型送風機27が内蔵されている。小型送風機27を駆動するモータ32は、直流モータ等の回転数を任意に変更できるものである。小型送風機27は軸流ファンである。
A
養液槽8は、溝状の水槽であり、図8の様に底板35と、長手の側面36と、短手の側面37が壁で覆われており、上面が開放されている。
養液槽8は細長く、深さは浅い。
The
The
本実施形態では、養液槽8はステンレススチールで作られている。養液槽8の素材は、限定されるものではないが、腐食しにくく、且つ熱伝導率が高いものであることが望ましい。
具体的には、ステンレススチール、アルミニウム、銅等の錆びにくく、且つ熱伝導率の高い金属が養液槽8の素材として望ましい。最も推奨される素材は、ステンレススチールであり、コストと、熱伝導率、対腐食性のバランスがよい。
養液槽8を樹脂で製作する場合には、冷熱が外に伝わりやすい様に、肉厚を薄くすることが推奨される。また炭素繊維等の熱伝導率の高い樹脂で養液槽8を製作してもよい。
In the present embodiment, the
Specifically, a metal that hardly rusts and has high thermal conductivity, such as stainless steel, aluminum, and copper, is desirable as a material for the
In the case where the
養液槽8の長手方向の一端近傍には、排水口40が設けられている。また図10の様に、養液槽8の上部であって、長手方向の他端近傍には、培養液供給口41が設けられている。
排水口40は、具体的にはオーバーフロー管42であり、排水口40は、養液槽8の底板35から一定の高さの位置にある。
即ちオーバーフロー管42は、養液槽8の底板35を上下に貫通する管であり、先端側の排水口40は養液槽8の底板35から立ち上がった位置にある。オーバーフロー管42の排水口40は、余剰の培養液を排出する機能を有し、養液槽8の液位を一定に保つ。
In the vicinity of one end in the longitudinal direction of the
The
That is, the
養液槽8は、図示しない脚部を介して筒状空間形成部材2の底面部材10に設置されており、養液槽8の底面50と、筒状空間形成部材2の底面部材10の間には隙間51がある。そして当該隙間51に換気用空気攪拌手段5が設置されている。なお養液槽8の底面50は、視点を変えれば養液槽8の裏面でもある。
養液槽8は培養液で満たされ、筒状空間3内に養液槽の液面があり、植物保持具52が複数浮かべられている。
The
The
植物保持具52は、比重の軽い素材で作られた板であり、複数の開口53が設けられている。開口53には植物の苗67が保持される。植物保持具52は、浮力が強く、単体で水に浮くばかりでなく、植物を保持した状態であっても沈まない。
植物保持具52は、開口53に植物が保持された状態で、養液槽8の培養液に浮かされる。
The
The
次に培養液の循環路について説明する。
本実施形態の植物栽培装置1では、図10の様に植物栽培装置1の下部に培養液供給装置60がある。培養液供給装置60は培養液タンク61とポンプ62を備えている。そして培養液タンク61とポンプ62の吸い込み側が配管63で接続され、さらにポンプ62の吐出側と培養液供給口41が配管65で接続されている。さらに養液槽8に設けられたオーバーフロー管42が培養液タンク61に配管接続されている。そのため、ポンプ62を起動すると、培養液タンク61内の培養液がポンプ62で加圧されて培養液供給口41に送られ、養液槽8に供給される。また培養液はオーバーフロー管42によって構成される排水口40から排水されて培養液タンク61に戻る。こうして培養液は、養液槽8と培養液タンク61の間を循環する。
Next, the culture fluid circulation path will be described.
In the plant cultivation apparatus 1 of this embodiment, there is a culture
また本実施形態では、培養液タンク61に培養液の温度を調節する温度調整手段66が設けられている。温度調整手段66は、主として培養液タンク61の培養液を冷却するものであり、具体的にはチラーである。
温度調整手段66は、図示しない冷凍機が内蔵されており、図示しない圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器68を有し、これらによって構成される循環回路に冷媒が充填されている。圧縮機を起動することによって蒸発器68の表面温度が低下する。
本実施形態では、蒸発器68が培養液タンク61内にあり、培養液の温度を低下させて培養液を所定の温度に保つ。
In the present embodiment, the
The temperature adjusting means 66 incorporates a refrigerator (not shown) and has a compressor, a condenser, an expansion means, and an evaporator 68 (not shown), and a circulation circuit constituted by these is filled with a refrigerant. By starting the compressor, the surface temperature of the
In this embodiment, the
植物栽培システム100は、前記した様に植物栽培装置1が複数段且つ複数列に渡って設置されたものである。
In the
本実施形態では、養液槽8に植物保持具52が複数浮かべられ、植物保持具52は外力によって図1の矢印の方向に進められる。即ち養液槽8の水面を覆うように植物保持具52が敷きつめられ、植物保持具52が養液槽8の水面に浮かされている。そのため人力によって、養液槽8上の植物保持具52を押すと、植物保持具52は容易に移動する。即ち植物保持具52は、筏のごとく養液槽8の水面に浮いており、上流側にある植物保持具52を押すと、植物保持具52は下流側に流れてゆく。また下流側に流れた植物保持具52は、隣接する植物保持具52を押し、当該植物保持具52も下流側に流れる。結果的に、養液槽8に浮かべられた全ての植物保持具52が下流側に流れてゆく。
In the present embodiment, a plurality of
次に、本実施形態の植物栽培装置1の基本的な機能について説明する。
本実施形態の植物栽培装置1では、養液槽8に培養液が満たされる。そのため筒状空間3内に養液槽8の液面があり、液面は筒状空間3で覆われている。そして植物保持具52の開口53に植物の苗67を保持させ、養液槽8の上部側に浮かべられる。
また照明基板(照明手段)15によって苗67の成長に要する光が供給される。
Next, the basic function of the plant cultivation apparatus 1 of this embodiment will be described.
In the plant cultivation apparatus 1 of this embodiment, the culture solution is filled in the
Further, the light required for the growth of the
筒状空間3内の養液槽8に浮かべられた植物保持具52は、一定時間ごとに下流側に移動させられる。例えば24時間ごとに、植物保持具52が人力で押され、植物保持具52が下流側に流される。
The
植物栽培装置1では、10日から30日程度の日数をかけて植物保持具52を始端から終端に送る。そして植物栽培装置1の終端で植物保持具52を取り出し、成長した植物を収穫するか、あるいは植物保持具52を再度他の植物栽培装置1に搬入して苗67をより大きく成長させる。
即ち、植物栽培装置1の始端に苗67を植えつけた植物保持具52を挿入し、照明基板(照明手段)15を点灯して苗67の葉に光を当て、苗67の根から養液槽8の培養液を吸収させて苗67を育てる。そして養液槽8に浮かぶ植物保持具52を押して下流側へ流し、筒状空間3内をゆっくりと移動させる。そして植物保持具52が一つの植物栽培装置1の終端、あるいは複数の植物栽培装置1を通過して終端に至った際には、苗67は食用に供される程度に成長しており、植物保持具52から収穫されて出荷される。
In the plant cultivation apparatus 1, the
That is, the
次に、本実施形態の植物栽培装置1の特徴的機能について説明する。
本実施形態の植物栽培装置1についても、狭い筒状空間3内で多数のLED等が点灯されるので、筒状空間3内の気温が上昇傾向となる。
本実施形態の植物栽培装置1では、筒状空間3内の気温上昇を抑制する方策として、換気用空気攪拌手段5が設けられている。また筒状空間3内の温度ばらつきを抑制する方策として、栽培空間用空気攪拌手段6が設けられている。
Next, the characteristic function of the plant cultivation apparatus 1 of this embodiment is demonstrated.
Also in the plant cultivation apparatus 1 of the present embodiment, since a large number of LEDs and the like are turned on in the narrow
In the plant cultivation apparatus 1 of the present embodiment, a ventilation air agitation means 5 is provided as a measure for suppressing an increase in temperature in the
換気用空気攪拌手段5は、前記した様に、養液槽8の底面50と、筒状空間形成部材2の底面部材10の間の隙間51にある。
ここで、本実施形態では、養液槽8内の培養液は、温度調整手段66で冷却されており、一定の温度に保たれている。少なくとも培養液の温度は、筒状空間3内の平均気温よりも低い。
加えて、養液槽8の底板35は、ステンレススチールで作られており、養液槽8の冷熱は養液槽8の底面50に伝導されやすい。
また養液槽8の底板35の面積は、極めて大きく、筒状空間3の底面部材10の30パーセント以上、好ましくは50パーセント以上に相当する。
そのため筒状空間3内であって、養液槽8の底面50と、筒状空間形成部材2の底面部材10の間においては、空気と養液槽8との接触面積が広く、両者の隙間51内の空気は、養液槽8内の培養液と熱交換され、温度が低下する。
As described above, the ventilation air agitating means 5 is located in the
Here, in the present embodiment, the culture solution in the
In addition, the
Further, the area of the
Therefore, in the
本実施形態では、養液槽8の底面50と、筒状空間形成部材2の底面部材10の間に換気用空気攪拌手段5の羽根車21がある。そのため換気用空気攪拌手段5のモータ20を起動すると、養液槽8の下で羽根車が回転し、隙間51内の空気を攪拌し、付勢して、隙間51から外部に吐き出す。
また隙間51内には外部から新たな空気が導入される。
特に本実施形態では、導風路形成部材22が設置されており、隙間51内に導風路形成部材22によって一連の導風路が形成されている。
そのため換気用空気攪拌手段5を起動することにより、隙間51内の空気が換気され、常に置換される。即ち、LED等で加熱され、昇温した空気が、換気用空気攪拌手段5及び導風路形成部材22の作用によって強制的に養液槽8の底面50と筒状空間形成部材2の間の狭い隙間51に導入され、低温の養液槽8の底面50と接して空気の温度が低下される。
そして冷却された空気は、換気用空気攪拌手段5及び導風路形成部材22の作用によって強制的に隙間51から排出され、養液槽8の上面に回り込む。即ち苗67の葉の部分に冷風が循環する。
In the present embodiment, the
Further, new air is introduced into the
In particular, in the present embodiment, the air guide
Therefore, by starting the ventilation air stirring means 5, the air in the
The cooled air is forcibly discharged from the
さらに養液槽8の上部には、両側面部に栽培空間用空気攪拌手段6があり、栽培空間用空気攪拌手段6によって筒状空間3内の空気が攪拌され、養液槽8の上部空間の温度バラツキが解消される。
即ち栽培空間用空気攪拌手段6は、筒状空間3の軸方向に配置されているが、中途部分に小型送風機27が内蔵されている。
そして本管25には多数の吸排口28が設けられている。そのため小型送風機27を起動すると、小型送風機27を中心として一方側の吸排口28から筒状空間3内の空気が本管25に導入され。他方の吸排口28から吐出される。その結果、筒状空間3内の空気が攪拌される。
本実施形態の植物栽培装置1では、換気用空気攪拌手段5によって、養液槽8の上部側の高温の空気が、強制的に養液槽8の底面50側に導入され、培養液と熱交換して冷却され、その低温空気が養液槽8の上部側に戻される。そして養液槽8の上部側では、栽培空間用空気攪拌手段6によって空気が攪拌され、苗67の周囲の温度ばらつきが解消される。そのため筒状空間3の苗67が生育する領域は、一定の温度に保たれ、苗67は順調に生育する。
Furthermore, in the upper part of the
That is, the air stirring means 6 for cultivation space is arrange | positioned in the axial direction of the
The
In the plant cultivation apparatus 1 of the present embodiment, the high-temperature air on the upper side of the
以上説明した実施形態は、プールの如く全長の長い養液槽8を備え、養液槽8の上に植物保持具52を設置し、苗67の成長に応じて養液槽8の上で植物保持具52を移動させたものである。即ち上記した植物栽培装置1は、養液槽8は定位置に固定され、植物保持具52が移動する。
しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、小型養液槽77を複数有し、各小型養液槽77に植物保持具71を設置し、小型養液槽77と共に植物保持具71を移動させるものであってもよい。
The embodiment described above includes the
However, the present invention is not limited to this configuration, and has a plurality of small
図11に示す植物栽培装置72は、小型養液槽77を移動させる形式のものである。
以下、植物栽培装置72について説明する。なお先の実施形態と同一の部材は、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図11に示す植物栽培装置72は、同じ形状、構造の育苗ユニット73を直列に接続して一連の筒状空間3を形成し、この筒状空間3の中で植物を栽培する。
育苗ユニット73は、両端が開放され周面を覆うことが可能なケース75を有している。
また育苗ユニット73内には多数の小型養液槽77が配置される。
A
Hereinafter, the
A
The
A large number of small
本実施形態では、図12、図14の様に、各育苗ユニット73に養液槽設置台78と、搬送装置(養液槽搬送手段)80と、給排水設備76が設けられている。また先の実施形態と同様に、照明基板(照明手段)15と、多数の換気用空気攪拌手段5と、多数の栽培空間用空気攪拌手段6が設けられている。
養液槽設置台78は、小型養液槽77を載せた状態で、小型養液槽77を滑り動かすことができる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 14, each
The nutrient solution
また養液槽設置台78には、図13の様に小型養液槽77を前進方向にのみ移動可能とし、逆方向への移動を阻止する逆止部材101が設けられている。
Further, as shown in FIG. 13, the nutrient solution tank mount 78 is provided with a
搬送装置80は、2列の押圧部材連結体81によって構成されている。押圧部材連結体81には複数の押圧部材82が連結されたものである。押圧部材82にも小型養液槽77を前進方向にのみ移動可能とし、逆方向への移動を阻止する逆止部材83が設けられている。
The
給排水設備76は、小型養液槽77に培養液を供給する供給側配管85と、小型養液槽77からオーバーフローした培養液を回収する培養液回収用樋86を有している。
小型養液槽77は、図16の様に平面視が四角形の水槽であり、略同一面積の植物保持具71が設置される。
The water supply /
The small
小型養液槽77は、養液槽設置台78に載置される。
そして給排水設備76の供給側配管85によって小型養液槽77に培養液が供給され、オーバーフローした培養液は、培養液回収用樋86に回収される。従って小型養液槽77内は、常に培養液で満たされる。なお培養液は、先の実施形態と同様に温度調節されている。
筒状空間3内に設置された小型養液槽77は、一定時間ごとに下流側に移動させられる。例えば24時間ごとに、搬送装置80を動作させ、小型養液槽77を排出側に隣接する育苗ユニット73に移動させる。
The small
Then, the culture solution is supplied to the small
The small
小型養液槽77は、前記した様に養液槽設置台78に載置されており、養液槽設置台78上を滑り動くことができる。
また養液槽設置台78の内側には、搬送装置80の2列の押圧部材連結体81がある。 この状態で、押圧部材連結体81を図15(a)の矢印の方向に動作させる。搬送装置80の逆止部材83は、図15(a)の様に突出し、斜め姿勢となっている。また小型養液槽77の底は、図15の様に凹凸形状である。
そのため、搬送装置80の押圧部材82を、移動させると、逆止部材83が小型養液槽77と係合し、図15(b)の様に小型養液槽77を押し動かす。
その結果、各育苗ユニット73内において、各小型養液槽77が下流側に向かって移動する。そして各育苗ユニット73の最も下流側に位置する小型養液槽77が隣接する育苗ユニット73に入る。
即ち小型養液槽77は当初の育苗ユニット73の養液槽設置台78から下流側に隣接した育苗ユニット73の養液槽設置台78に乗り移り、育苗ユニット73を跨いで移動する。
As described above, the small
Further, inside the nutrient solution
Therefore, when the pressing
As a result, within each
That is, the small
本実施形態においても、換気用空気攪拌手段5によって、小型養液槽77の上部側の高温の空気が、強制的に小型養液槽77の底面に導入されて、温度降下され、その低温空気が小型養液槽77の上部側に戻される。そして小型養液槽77の上部側では、栽培空間用空気攪拌手段6によって空気が攪拌され、温度ばらつきが解消される。そのため筒状空間3の苗67が生育する領域は、一定の温度に保たれ、苗67は順調に生育する。
Also in this embodiment, the high-temperature air on the upper side of the small
以上説明した実施形態では、換気手段として機能する換気用空気攪拌手段5は、養液槽8の底面50と、筒状空間形成部材2の底面部材10の間には隙間51に設けられ、隙間51の空気を攪拌して隙間51の空気を入れ換えるものであるが、換気手段を他の部位に設置してもよい。
例えば、図17の様に換気手段として送風機90を採用し、筒状空間3の下部に設けてもよい。図17に示す実施形態では、隙間51の外側に送風機90があり、外部から隙間51に風を送って隙間51内の空気を置換する。
In the embodiment described above, the air stirring means 5 for ventilation functioning as a ventilation means is provided in the
For example, as shown in FIG. 17, a
また栽培空間用空気攪拌手段6の変形例として、図18に示す構造が考えられる。
図18に示す栽培空間用空気攪拌手段91は、本管(筒状部材)92の側面に切り欠き状の開口93がある。また送風を起こす送風部材95は、本管92の外にあり、その一部が開口93内に入り込んでいる。即ち送風部材95は、回転羽根96を有し、回転羽根96はその一部が本管92の前記開口93内にあり、回転羽根96の他の部分は筒状部材の外にある。
回転羽根96の回転軸98は、本管(筒状部材)92の軸線に対して交差方向又は食い違いの方向に向いている。
送風部材95を回転すると、回転羽根96の一部が本管92内で回転し、本管92内に風を起こす。そして枝管97の開口28から空気が出入りする。回転羽根96の回転方向を変えることによって、送風方向が変わる。
Moreover, the structure shown in FIG. 18 can be considered as a modification of the air stirring means 6 for cultivation spaces.
The cultivation space air stirring means 91 shown in FIG. 18 has a notch-shaped
The
When the
図18に示す栽培空間用空気攪拌手段91では、回転羽根96の一部が本管92から露出しているが、図19に示す栽培空間用空気攪拌手段110の様に、本管92の一部にケーシング部111を設け、ケーシング部111内に回転羽根96を配置してもよい。
ケーシング部111は、円の一部が切り取られた形状であり、内部が空洞であって、本管92の内部と連通している。即ち本実施形態においても、本管(筒状部材)92の側面に開口がある。回転羽根96は、一部が本管92の外のケーシング部111内にあり、他の部分は本管92内に入り込んでいる。
本実施形態においても、回転羽根96の回転軸98は、本管(筒状部材)92の軸線に対して交差方向又は食い違いの方向に向いている。
In the cultivation space air agitation means 91 shown in FIG. 18, a part of the
The
Also in the present embodiment, the
上記した実施形態の植物栽培装置は、培養液の冷熱を利用して培養空間を空調するものであるが、これに加えて他の空調設備等によって培養空間の温度や湿度等を調整してもよい。
また冬季においては、培養液の温度を高めに設定し、培養液熱を利用して培養空間内を昇温してもよい。
The plant cultivation apparatus of the above-described embodiment is for air-conditioning the culture space using the cold heat of the culture solution. In addition to this, even if the temperature, humidity, etc. of the culture space are adjusted by other air-conditioning equipment, etc. Good.
In winter, the temperature of the culture solution may be set higher and the temperature of the culture space may be raised using the heat of the culture solution.
以上説明した実施形態は、養液槽8,77の底面からの冷熱放散を中心に作用効果を説明したが、養液槽8,77の側面からの冷熱放散を増大させる機能を付加してもよい。例えば養液槽8,77の側面36,37を構成する壁に風を当て、養液槽8,77の側面36,37での熱交換を促進させる。
また養液槽8,77の表面からの冷熱放散を増大させる機能を付加してもよい。例えば養液槽8,77に設置される植物保持具52,71の熱伝導性を向上させ、植物保持具52,71の表面温度を低下させ、植物保持具52,71の表面から冷熱を放散させる。
Although embodiment described above demonstrated the effect of the effect centering on the cooling-heat dissipation from the bottom face of the
Moreover, you may add the function to increase the cooling-heat dissipation from the surface of the
第一実施形態の植物栽培装置1は、植物保持具52を養液槽8内の培養液に浮かせるものであるから、植物保持具52自体を金属で作ることはできない。そこで、植物保持具52の本体を樹脂製とし、本体の周囲を金属箔等の熱伝導性に優れた素材で覆う。
その結果、培養液の冷熱が金属箔を通じて植物保持具52の表面側に伝導され、植物保持具52の表面温度が低下する。そして植物保持具52の冷熱によって培養空間が冷やされる。
Since the plant cultivation apparatus 1 according to the first embodiment floats the
As a result, the cold heat of the culture solution is conducted to the surface side of the
一方、第二実施形態の植物栽培装置72は、植物保持具71を小型養液槽77に設置するものであり、必ずしも培養液に浮かせる必要はない。そこで植物保持具71をステンレススチール等の金属製とし、培養液の冷熱を直接植物保持具71の表面に伝導し、植物保持具71の表面温度を低下させて培養空間を冷却してもよい。
On the other hand, the
上記した実施形態では、筒状空間形成部材2の筒状空間3側の底に導風路形成部材22を設けたが、養液槽8側に導風路形成部材22を設けてもよい。この場合には、養液槽8の底面50に導風路形成部材22を設けることとなる。
要するに導風路形成部材22は、養液槽8の底面50と筒状空間形成部材2の底面部材10の間の隙間51にあればよい。
In the above-described embodiment, the air guide
In short, the air guide
1,72 植物栽培装置
2 筒状空間形成部材
3 筒状空間
5 換気用空気攪拌手段
6 栽培空間用空気攪拌手段
8 養液槽
10 底面部材
11 側面部材
12 屋根部材
15 照明基板(照明手段)
22 導風路形成部材
27 小型送風機
50 底面
51 隙間
66 温度調整手段
77 小型養液槽
93 開口
52,71 植物保持具
DESCRIPTION OF
22 Air guide
Claims (10)
養液槽に培養液が入れられ、植物保持具に植物を保持した状態で植物保持具が養液槽に設置され、前記照明手段で植物に光が照射される植物栽培装置において、
天面と側面と底面が覆われた筒状の栽培空間があり、当該栽培空間内に前記養液槽が設置され、前記養液槽の底面と栽培空間との間には隙間があり、当該隙間内の空気を入れ換える換気手段を有することを特徴とする植物栽培装置。 A nutrient solution tank, a lighting means, and a plant holder for holding the plant,
In the plant cultivation apparatus in which the culture solution is put in the nutrient solution tank, the plant holder is installed in the nutrient solution tank with the plant held in the plant holder, and the plant is irradiated with light by the illumination means.
There is a cylindrical cultivation space covered with the top surface, side surface and bottom surface, the nutrient solution tank is installed in the cultivation space, and there is a gap between the bottom surface and the cultivation space of the nutrient solution tank, A plant cultivation device comprising a ventilation means for replacing air in the gap.
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