JP2018143113A - 植物栽培用ユニット、植物栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも効率的に植物周囲の空気調和を行うことができる植物栽培用ユニット、植物栽培システムを提供する。【解決手段】下方に位置付けられる植物２０の上方に空間を形成して載置される下方溝部１６５を下部に有し、該下方溝部１６５の上部に空調装置１２から送出される気体が流入可能な隔壁空間部１６６を有すると共に、該隔壁空間部１６６の底壁部１６２には該隔壁空間部１６６と前記植物２０上方の栽培空間部１６８とを連通する送風孔１６９を有する。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、野菜等の植物を栽培、特に屋内において水耕栽培するための植物栽培用ユニット，植物栽培システムに関する。

従来、野菜や果物、花等の植物を効率よく生産する方法として、クリーンルーム等の室内環境が管理された栽培室内に、植物が植えられた栽培ベッドを配置し、高密度な環境で植物を生産する植物工場が広く知られている。

このような植物工場としては、特許文献１に記載の完全制御型有機栽培式植物工場が知られている。この植物工場では、平面視において互いに重なるように、複数の栽培ベッドが多段配置されており、各栽培ベッドには、植物が栽培される有機培地が保持されており、各栽培ベッドの上方には、前記有機培地で栽培されている植物に照射される光の光源として、蛍光ランプと、植物の生育促進に有効な波長の光を放射する発光ダイオードとが配置されている。

特開２００８−１１８９５７号公報

上述したような従来の植物工場は、工場や栽培室等の植物が植えられている部屋を安定した環境とするために空調設備が配設されて空気調和が行われている。しかしながら、従来は屋内全体を空気調和しているため、エネルギー効率が極めて悪いという問題があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、従来よりも効率的に空気調和を行うことができる植物栽培用ユニット、植物栽培システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の実施形態は、下方に位置付けられる植物の上方に空間を形成して載置される支持部を下部に有し、該支持部の上部に空調装置から送出される気体が流入可能な隔壁空間部を有すると共に、該隔壁空間部の底壁部には該隔壁空間部と前記植物上方の空間とを連通する送風孔を有する。

また、本発明の実施形態は、複数の前記植物栽培用ユニットと、複数の前記植物栽培用ユニットのそれぞれを上下方向に互いに離間させて支持する架台と、前記空調装置から送出された気体を他の気体と混合し、前記隔壁空間部に送出するミキシングチャンバとを備える。

本発明によれば、従来よりも効率的に空気調和を行うことができる植物栽培用ユニット、植物栽培システムを実現できる。

実施形態に係る植物栽培システムを示すブロック図である。 架台に載置された植物栽培用ユニットを模式的に示す側面図である。 図２に示されるＡ−Ａ線断面図である。 実施形態に係る単位ユニットを模式的に示す平面図である。 単位ユニットを模式的に示す底面図である。 単位ユニットを図４に示されるＢ−Ｂ線断面から見た斜視図である。 図４〜図６に示される単位ユニットとは異なる単位ユニットを模式的に示す平面図である。 光照射部を有する単位ユニットを図４に示されるＢ−Ｂ線断面から見た斜視図である。 架台の最上段および最下段に載置された、図４〜図８に示される単位ユニットとは異なる単位ユニットを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、植物栽培用ユニットを水耕栽培に用いる場合を例にとり説明を行う。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず、本実施形態に係る植物栽培システムの構成について図１を参照しつつ説明する。図１に示されるように、植物栽培システム１０は、栽培室１内に配置されており、空調装置１２と、ミキシングチャンバ１４と、複数の植物栽培用ユニット１６と、を備える。なお、図１に示される矢印は空気の流動を示しており、ここでは植物栽培用ユニット１６を載置する後述する架台３０（図２および図３参照）については説明上図示していない。

空調装置１２は、植物栽培システム１０内を設定された温度にするために当該温度に応じた温度の空気をダクト１８ａを介してミキシングチャンバ１４へ供給すると共に、ダクト１８ｂを介して植物栽培用ユニット１６から空気が供給される。これにより、空気は空調装置１２→ミキシングチャンバ１４→植物栽培用ユニット１６→空調装置１２と植物栽培システム１０内を循環することができ、この閉鎖空間内で空気調和を行うことができる。

ミキシングチャンバ１４は、空調装置１２から供給された空気を図示しないダクトから取り入れた外気と適宜混合し、所定の温度にしてこれを送出する。これにより、空調装置１２から供給される空気の温度を、空調装置１２に設定された温度より低くまたは高くすることができ、空調装置１２からの空気の供給を維持することができる。したがって、後段の植物栽培用ユニット１６へ一定温度の空気を供給し続けることができる。なお、混合する気体は外気に限るものではなく、酸素ガスや窒素ガス等を用いるようにしてもよく、適宜湿度調整を行うようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る植物栽培用ユニット１６を図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。なお、図２では後述する反射板を説明上図示していない。

植物栽培用ユニット１６は、本実施形態においてはレタスや貝割れ大根、ハーブ、モヤシなど、水耕栽培に適した植物を有するものであり、図２に示されるように、１つの架台３０に対して上下方向に亘って複数段載置される。植物栽培用ユニット１６は、空気の流動方向Ｘにおける両端部または一端部が互いに連結された複数の単位ユニット１６ａ，１６ｂを備える。本実施の形態においては、一方の単位ユニット１６ｂがミキシングチャンバ１４とダクト１８ｃを介して連結され、他方の単位ユニット１６ｂがダクト１８ｂと連結されており、これらの単位ユニット１６ｂ−１６ｂ間に単位ユニット１６ａが介在するよう連結されている。

ここで、架台３０について簡単に説明する。架台３０は、植物栽培用ユニット１６を載置可能なものであればよいが、本実施形態においては、図２および図３に示されるように、上下方向および流動方向Ｘに沿って延在する四角柱状の支持体が複数組まれることで形成されている。流動方向Ｘに沿って延在する複数の支持体３２は、上下方向および横方向（植物栽培用ユニット１６の短手方向）Ｙに沿ってそれぞれ離間して設けられており、横方向Ｙに沿って並列する２つの支持体３２，３２間に支持体３４が連結されている。支持体３４は植物栽培用ユニット１６を支持するものであり、本実施形態においては２つの支持体３４，３４により単位ユニット１６ａ，１６ｂのそれぞれが支持されている。最下段以外の支持体３４の下面には、下方に光を照射可能な光照射部４０が設けられている。この光照射部４０は、植物２０の成長促進のために設けられており、蛍光灯やＬＥＤライト等を用いることができる。架台３０は、栽培室１内の空間を有効利用するために、栽培室１内に複数個配置することが好ましい。

次に、上述した単位ユニット１６ａ，１６ｂについて、図３〜図７を参照しつつ詳細に説明する。なお、図３〜図６には単位ユニット１６ａが示されており、図７には単位ユニット１６ｂが示されている。

植物栽培用ユニット１６ａは、図６に示されるように、流動方向Ｘに平行に延在する天井壁部１６１と底壁部１６２とが互いに離間し、これら壁部の横方向Ｙ両端部が上下方向に延在する一対の側壁部１６３，１６３に連結された、断面略Ｈ型を形成している。この形状により、上部には天井壁部１６１と一対の側壁部１６３，１６３の上端部とからなる上方が開口した上方溝部１６４が形成され、下方には底壁部１６２と一対の側壁部１６３，１６３の下端部とからなる下方が開口した下方溝部１６５が形成される。

天井壁部１６１と底壁部１６２との間には、図３および図６に示されるように、ミキシングチャンバ１４から送出される空気が流入可能な隔壁空間部１６６が画成されており、空気はこの隔壁空間部１６６内を流動方向Ｘに沿って流動することができる。

図３、図４、および図６に示されるように、本実施形態における上方溝部１６４は、単位ユニット１６ａ，１６ｂがそれぞれ連結されて植物栽培用ユニット１６を形成した際に、植物２０を収容すると共に栽培可能な栽培槽（栽培ベッド）を形成する。具体的には、上方溝部１６４内の下方に液肥２２が貯留され、液肥２２上に発泡スチロール等からなる栽培パネル２４が配設される。植物２０は互いに一定距離離間するよう栽培パネル２４に一様に植えられており、その根が液肥２２に浸されることにより栄養を得ている。栽培パネル２４は着脱自在であり、植物２０の種類や発育状況に応じて適宜取り換えることができる。

なお、液肥２２を適宜循環可能に外部と連通する連通孔を底壁部１６２や側壁部１６３に設けるようにしてもよい。

図４〜図６に示されるように、下方溝部１６５は、その両縁部の四隅、即ち一対の側壁部１６３，１６３それぞれの下方側両端部に切欠き部１６７が設けられている。この切欠き部１６７は、架台３０の支持体３４が嵌脱自在となっている。切欠き部１６７に支持体３４が嵌合した場合、図３および図６に示されるように下方溝部１６５は、下方に、換言すれば下方に位置付けられた植物栽培用ユニット１６の植物２０上方に、栽培空間部１６８を形成すると共に自身のユニットを支持体３２上で支持するための支持部となる。当該嵌合により、単位ユニット１６ａ、延いては植物栽培用ユニット１６が架台３０に対して少なくとも流動方向Ｘに対して相対移動不能に固定される。

栽培空間部１６８は、上方の単位ユニット１６ａの下方溝部１６５と、当該ユニットの下方の単位ユニット１６ａの上方溝部１６４と、後述する反射板５０とで画成される密閉空間である。この栽培空間部１６８では、光照射部４０からの光の照射および後述する送風孔１６９（図５、図６参照）による空気調和を実施することができ、植物２０の成長を促すことができる。

図６に示されるように、反射板５０は、下方溝部１６５の両縁部の外面、即ち一対の側壁部１６３，１６３それぞれの下方側外面に、反射面を互いに対向させて下方に延在するよう設けられている。図３に示されるように、反射板５０は、下端部が下方に位置する単位ユニット１６ａの上方溝部１６４の外面と接触または接合するように配設されており、よって栽培空間部１６８を密閉状態として画成することができる。反射板５０は、光照射部４０からの光を反射可能なものであり、これにより植物２０に対して効率的に光を当てることができ、延いてはエネルギー効率の向上が可能となる。当該密閉状態を実現するため、反射板５０の上方両端部における、下方溝部１６５の切欠き部１６７に接する部分には、当該切欠き部１６７を閉塞しないように、切欠き部１６７と同じ幅の切欠き部５２が設けられている（図４〜図６参照）。したがって、支持体３４は切欠き部１６７と切欠き部５２とを連通して植物栽培用ユニット１６を支持する。

さらに、図５および図６に示されるように、下方溝部１６５の溝底にあたる底壁部１６２には、隔壁空間部１６６と栽培空間部１６８とを連通する送風孔１６９が流動方向Ｘおよび横方向Ｙに沿って互いに離間して複数設けられている。この送風孔１６９が設けられることにより、隔壁空間部１６６内を流れる空気は送風孔１６９を通じて栽培空間部１６８内に流入することができ、栽培空間部１６８内の空気調和を行うことができる。また、送風孔１６９が植物２０の上方に設けられることにより、風が上方から植物２０に対して吹き付けられる。したがって、植物２０に対して上方から常に送風がなされるため、植物２０の蒸散作用を促進させることが可能となる。本実施形態では送風孔１６９は円形をなし、１つの植物栽培用ユニット１６ａに横６個×縦７列の４２個形成されているがこれに限定するものではなく、その形や数、大きさ等は単位ユニットの形、大きさ、設置環境、植物２０の種類等の状況に応じて適宜設定すればよい。

送風孔１６９は、育苗時における苗のピッチ変動を伴う植え替えや、植物２０の種類の変更等に対応するため、開閉可能にすることが好ましい。例えば送風孔１６９にレジスタ等の風量調節機構を設けることで、開閉および風量調節可能とすることができる。また、送風孔１６９の隔壁空間部１６６側の開口周縁部、特に下流側の開口周縁部に凸部を設け、隔壁空間部１６６内を流動する空気を送風孔１６９内に導くようにしてもよい。

単位ユニット１６ｂは、図７に示されるように、単位ユニット１６ａと比較して、流動方向Ｘの一端部に側壁部１６３’および反射板５０’が新たに設けられており、他の構成については単位ユニット１６ａと同様である。側壁部１６３’および反射板５０’には、切欠き部１６７，５２が形成されておらず、隔壁空間部１６６とダクト１８ｂまたはダクト１８ｃとを連通する孔部６０が設けられており、植物栽培用ユニット１６内外への空気の流動を可能としている。

なお、栽培空間部１６８においても空気の流動を生じさせるために、ダクト１８ｂに連結されている単位ユニット１６ｂの側壁部１６３’および反射板５０’に、栽培空間部１６８とダクト１８ｂとを連通する孔部を設けるようにしてもよい。また、この孔部を設けた場合、ダクト１８ｂに連結されている単位ユニット１６ｂの側壁部１６３’および反射板５０’に孔部６０を形成せずともよい。この場合、隔壁空間部１６６内に流入した空気が全て送風孔１６９を通過して栽培空間部１６８内に流入することになり、栽培空間部１６８内の空気の流動を活発なものとすることができる。

以上に説明した本実施形態によれば、隔壁空間部１６６および栽培空間部１６８のみの空気調和を行うことができるため、栽培室全体の空気調和を行う従来と比較して格段にエネルギー効率を向上させることが可能となる。また、植物２０に対しては、その上方から適度に送風することができるため、蒸散作用を高めることができ、成長促進を実現できる。

また、本実施形態によれば、隔壁空間部１６６が栽培空間部１６８上方を覆うように一様に設けられ、且つ一様に送風孔１６９が設けられる。したがって、栽培ベッドを形成する上方溝部１６４に対して上方から一様に送風することができ、複数の植物２０に均一に風を当てることができるため、植物２０の成長のバラツキを低減させることができる。また更に、この送風により、光照射部４０から照射される光による植物２０の温度上昇を低減させることができるばかりか、光照射部４０の発熱をも抑えることができるため、更なるエネルギー効率向上を見込める。

また、本実施形態によれば、栽培ベッドと隔壁空間部１６６とが一体的に形成されているため、別々に設置する従来と比較して屋内での施工時間の短縮を実現できる。

上述した実施形態においては、光照射部４０を支持体３４に設けると説明したがこれに限定するものではなく、図８に示されるように下方溝部１６５の下面に設けるようにしてもよい。このように下方溝部１６５の下面に光照射部４０を設けることにより、植物栽培システム１０の施工時間の短縮を実現することが可能となる。

また、植物栽培用ユニット１６は水耕栽培に限らず、培地に土を用いて土耕栽培に流用してもよい。

また、単位ユニット１６ａ，１６ｂは上方溝部１６４を有すると説明したが、これを廃して下方が開放した断面略コ字状に形成してもよい。この場合、植物栽培用ユニット１６の下方に栽培ベッドを配置することで、上述した実施形態と同様に栽培ベッドに植えられた植物に対して送風を行うことができる。また、単位ユニット１６ａ，１６ｂは、それぞれ別体に形成されていなくてもよく、これらが一体的に構成されて植物栽培用ユニット１６を形成するようにしてもよい。

また、反射板５０は、下方に位置する他の単位ユニット１６ａ（１６ｂ）の上方溝部１６４の外面、即ち側壁部１６３に接触または接合するように配設されて、栽培空間部１６８を密閉状態として画成すると説明した。同様に、植物栽培システム１０内が閉鎖空間であると説明した。しかしながら、これらに限定するものではなく、空気調和に過度な影響を与えない範囲で密閉（閉鎖）状態でなくてもよい。例えば、反射板５０が下方に位置する他の単位ユニット１６ａと離間することにより、上下方向及び／又は横方向Ｙに隙間を形成するようにしてもよい。このような場合であっても、当該隙間が僅かであれば（例えば数〜数十ｃｍ）、多少栽培空間部１６８内の空気が漏れ出たとしても当該栽培空間部１６８内の空気調和に過度な影響を与えることはない。また、当該隙間をビニールシート等のシート状物で適宜覆うようにしてもよい。

また、架台３０の最上段に載置される単位ユニットは、その上方溝部１６４が形成する栽培ベッドに、送風孔１６９による空気調和がなされない。そのため、図９に示されるように、上述した単位ユニット１６ａ，１６ｂと比べて上方溝部１６４が形成されていない単位ユニット１６ｃを最上段に載置するようにしてもよい。同様に、架台３０の最下段に載置される単位ユニットは、送風孔１６９による送風を行う必要がない。そのため、上述した単位ユニット１６ａ，１６ｂと比べて底壁部１６２を有さない、換言すれば隔壁空間部１６６、下方溝部１６５、および送風孔１６９が形成されていない単位ユニット１６ｄを最下段に載置するようにしてもよい。

本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。

１０ 植物栽培システム
１２ 空調装置
１４ ミキシングチャンバ
１６ 植物栽培用ユニット
１６ａ，１６ｂ 単位ユニット
１６２ 底壁部
１６３ 側壁部
１６４ 上方溝部（凹部、収容部）
１６５ 下方溝部（支持部）
１６６ 隔壁空間部
１６７ 切欠き部（第１の切欠き部）
１６８ 栽培空間部（空間）
１６９ 送風孔
２０ 植物
３０ 架台
３４ 支持体
４０ 光照射部
５０ 反射板
５２ 切欠き部（第２の切欠き部）

Claims (8)

1. 下方に位置付けられる植物の上方に空間を形成して載置される支持部を下部に有し、該支持部の上部に空調装置から送出される気体が流入可能な隔壁空間部を有すると共に、該隔壁空間部の底壁部には該隔壁空間部と前記植物上方の空間とを連通する送風孔を有する
   ことを特徴とする植物栽培用ユニット。
2. 前記隔壁空間部の上部には、前記植物を収容可能な収容部が設けられ、前記植物栽培用ユニットが上下方向に複数設けられることにより、前記送風孔は下方に設けられた異なる植物栽培用ユニットの収容部に収容された植物に対して前記気体を送出する
   ことを特徴とする請求項１記載の植物栽培用ユニット。
3. 前記植物栽培用ユニットは、縦断面略Ｈ型に形成されており、上部の凹部が前記収容部となることを特徴とする請求項２記載の植物栽培用ユニット。
4. 前記送風孔には、風量調節を行う調節機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の植物栽培用ユニット。
5. 前記隔壁空間部の底壁部には、前記植物栽培用ユニットが上下方向に複数設けられた場合、下方に配設された異なる植物栽培用ユニットの収容部に収容された植物に対して光を照射する光照射部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の植物栽培用ユニット。
6. 前記支持部は、下方に突出する一対の側壁部を有し、該一対の側壁部それぞれに、前記光照射部から照射される光を反射する反射板が下方に延在するよう設けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の植物栽培用ユニット。
7. 前記一対の側壁部それぞれの下端部には、前記植物栽培用ユニットを支持する架台が有する横方向に延在する支持体に嵌脱自在な第１の切欠き部が設けられ、
   前記反射板の上端部には、前記第１の切欠き部と連通し、前記支持体が挿通可能な第２の切欠き部が設けられ、
   前記第１および第２の切欠きに前記支持体が嵌合した状態において、前記反射板は、自身の植物栽培用ユニットの下方に位置する植物栽培用ユニットの上部と当接し、前記植物の上方の空間を密閉状態とする
   ことを特徴とする請求項６記載の植物栽培用ユニット。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の複数の前記植物栽培用ユニットと、
   複数の前記植物栽培用ユニットのそれぞれを上下方向に互いに離間させて支持する架台と、
   前記空調装置から送出された気体を他の気体と混合し、前記隔壁空間部に送出するミキシングチャンバと
   を備えることを特徴とする植物栽培システム。

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