JP2018183164A - 個別環境システム - Google Patents

Abstract

【課題】植物に異物が付着してしまうことを抑制しつつも、光合成に適正な飽差を維持しながら、栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまうことを抑制すること。【解決手段】植物栽培装置１０は、空調装置と加湿器とで温度と湿度とが調整された室内空間の空気を送り出す送風機１４と、栽培棚１３の各段にそれぞれ設けられるとともに空気を噴き出す噴出口１８ｈを有するノズル本体１８と、送風機１４から送り出された空気を各ノズル本体１８に分配する配管１９と、を備えている。ノズル本体１８は、噴出口１８ｈから噴き出される室内空間の空気に含まれる異物を捕捉する濾材２０を有している。各ノズル本体１８の噴出口１８ｈから栽培棚１３の各段に配置された照明装置１７及び植物１５に向けて室内空間の空気が噴き出す。空気が濾材２０を通過する際に、空気に含まれる塵等の異物が濾材２０により捕捉される。【選択図】 図４

Description

本発明は、個別環境システムに関する。

野菜や果実、花木等の植物を室外で栽培すると、天候の変化によっては、植物の成長に悪影響を及ぼすことがあるため、最近では、天候の変化の影響を受けない室内空間で植物を栽培する植物工場が実用化されている。植物工場の室内空間には、多段式の栽培棚が設置されている。栽培棚には、植物を収容する栽培容器が各段にそれぞれ配置されている。よって、複数の栽培容器は、上下方向に所定の間隔をおいて配置されている。

このような植物栽培装置は、植物に対して光を照射する照明装置を備えている。そして、照明装置を点灯させて植物に光を照射させたり、照明装置を消灯したりすることにより、植物が光合成を行う昼の時間と、光合成を行わない夜の時間とを人工的に作り出している。しかしながら、照明装置を点灯させている場合においては、照明装置から発せられる熱によって、室内空間の温度が上昇する。暖気は室内空間の上方へ移動し易く、冷気は室内空間の下方へ移動し易いため、室内空間においては、上方ほど温度が高くなり易い。このため、栽培棚の上段の棚ほど温度が高くなり易く、栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまう。栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまうと、栽培棚の上段に配置されている栽培容器内の植物の成長と、栽培棚の下段に配置されている栽培容器内の植物の成長とにばらつきが生じてしまう。

そこで、栽培棚の各段に配置された栽培容器内の植物に向けてそれぞれ個別に空気を送る複数のダクト分枝部（配管）を有する送風ダクト（送風機）を備えたものが、例えば特許文献１に開示されている。これによれば、送風ダクトから各ダクト分枝部を介して栽培棚の各段に配置された栽培容器の植物に向けてそれぞれ個別に空気が送られることにより、栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまうことが抑制される。

特開２０１４−１４２８５号公報

しかしながら、特許文献１の植物栽培装置においては、送風ダクトからダクト分枝部を介して栽培容器の植物に向けて送られる空気内に塵等の異物が含まれていることがある。異物が含まれた空気が植物に向けて送られると、植物に異物が付着してしまう。また、植物の光合成に適正な飽差を維持することも植物の成長に必要である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、植物に異物が付着してしまうことを抑制しつつも、光合成に適正な飽差を維持しながら、栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまうことを抑制することができる個別環境システムを提供することにある。

上記課題を解決する個別環境システムは、室内空間に設置される多段式の栽培棚と、植物を収容するとともに前記栽培棚の各段にそれぞれ配置されることにより上下方向に所定の間隔をおいて配置される複数の栽培容器と、前記植物に対して光を照射する照明装置と、を備える個別環境システムであって、前記室内空間の温度を調整する空調装置と、前記室内空間の湿度を調整する加湿器と、前記室内空間の空気を送り出す送風機と、前記栽培棚の各段にそれぞれ設けられるとともに前記空気を噴き出す噴出口を有するノズル本体と、前記送風機から送り出された空気を各ノズル本体に分配する配管と、を備え、前記ノズル本体は、前記噴出口から噴き出される前記空気に含まれる異物を捕捉する濾材を有し、前記ノズル本体は、前記ノズル本体の周方向に所定の間隔をおいて前記噴出口を複数有し、噴出口のうち、前記照明装置に向けて吹き出すものと、前記植物に向けて吹き出すものとを有している。

上記個別環境システムにおいて、前記送風機は、前記室内空間の下方に設置されていることが好ましい。
上記個別環境システムにおいて、前記栽培棚における前記上下方向に対して直交する第１の方向の長さは、前記上下方向に対して直交し、且つ前記第１の方向に対しても直交する第２の方向の長さよりも長くなっており、前記栽培棚の各段には、前記栽培容器が前記第１の方向に複数並設されており、前記栽培棚における前記第２の方向に位置する両側方は開放されており、前記ノズル本体は、前記第２の方向の一端部に配置されており、前記噴出口は、前記第２の方向の他端に向いていることが好ましい。

上記個別環境システムにおいて、前記照明装置は、前記植物の上方であって、且つ前記植物に対して前記上下方向に重なる位置に配置されており、前記ノズル本体は、前記植物に対して斜め上方であり、且つ前記照明装置よりも側方に配置されていることが好ましい。

上記個別環境システムにおいて、前記送風機は、二酸化炭素が混合された空気を前記ノズル本体に送り出すことが好ましい。

この発明によれば、植物に異物が付着してしまうことを抑制しつつも、光合成に適正な飽差を維持しながら、栽培棚の上段と下段とで温度差が生じてしまうことを抑制することができる。

実施形態における個別環境システムの全体構成を示す模式図。 植物栽培装置を一部拡大して示す模式図。 ノズル本体の縦断面図。 ノズル本体、照明装置及び植物の位置関係を示す模式図。

以下、個別環境システムを具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、個別環境システム１は、植物栽培装置１０を備えている。植物栽培装置１０は、植物工場１１の室内空間１２に設置される多段式の栽培棚１３を複数備えている。なお、図１では、説明の都合上、紙面手前の栽培棚１３に関して詳細に説明し、その他の栽培棚１３については二点鎖線で示してそれらの栽培棚１３に関する詳細な説明を省略する。なお、本実施形態において、各栽培棚１３に関する構成は全て同じ構成である。

栽培棚１３における上下方向に対して直交する第１の方向を栽培棚１３の左右方向とし、栽培棚１３における上下方向に対して直交し、且つ左右方向に対しても直交する第２の方向を栽培棚１３の奥行方向とすると、栽培棚１３の左右方向の長さは、栽培棚１３の奥行方向の長さよりも長くなっている。栽培棚１３における左右方向の両側方、及び栽培棚１３における奥行方向の両側方は開放している。

植物工場１１は、二酸化炭素ガスボンベ１１ａを備えている。二酸化炭素ガスボンベ１１ａは、図示しない圧力調整器、制御弁が配置された導入配管１１ｂを介して室内空間１２内に連通している。そして、二酸化炭素ガスボンベ１１ａから導入配管１１ｂを介して室内空間１２内へ二酸化炭素ガスの導入が行われている。よって、室内空間１２内の空気には、二酸化炭素が混合されている。また、室内空間１２内には、室内空間１２の温度を調整する空調装置１２ａと、室内空間１２の湿度を調整する加湿器１２ｂとが設けられている。室内空間１２内は、空調装置１２ａによって温度が調整され、加湿器１２ｂによって湿度が調整されている。

栽培棚１３の最も下段には、二酸化炭素が混合された室内空間１２の空気を送り出す送風機１４が複数配置されている。よって、送風機１４は、室内空間１２の下方に設置されている。複数の送風機１４は、栽培棚１３の最も下段において、栽培棚１３の左右方向に複数並設されている。

植物栽培装置１０は、植物１５（例えば野菜や果実、花木等）を収容する栽培容器１６（栽培パレット）を複数備えている。複数の栽培容器１６は、栽培棚１３の各段にそれぞれ配置されることにより上下方向に所定の間隔をおいて配置されている。また、栽培棚１３の各段には、栽培容器１６が栽培棚１３の左右方向に複数並設されており、栽培棚１３の奥行方向には、栽培容器１６は複数並設されていない。よって、栽培棚１３の左右方向の長さは、栽培容器１６が複数配置可能な長さになっており、栽培棚１３の奥行方向の長さは、栽培容器１６が一つだけ配置可能な長さになっている。

図１及び図２に示すように、植物栽培装置１０は、植物１５に対して光を照射する照明装置１７を備えている。照明装置１７は、栽培棚１３の各段において、植物１５の上方であって、且つ植物１５に対して上下方向に重なる位置に配置されている。なお、図１では、説明の都合上、栽培棚１３の最も上段の照明装置１７のみ図示しており、栽培棚１３における最も上段以外の各段に配置されている照明装置１７の図示を省略している。

照明装置１７は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光灯等からなる。本実施形態では、照明装置１７は、柱状の蛍光灯をその長手方向が栽培棚１３の奥行方向に沿った方向に配置され、複数の蛍光灯を栽培棚１３の左右方向に並設した構成になっている。照明装置１７からは、植物１５の光合成に必要な所定波長の光が植物１５に向けて照射される。照明装置１７は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、照明装置１７は、制御装置によって点灯と消灯とに切り換えられる。そして、照明装置１７を点灯させて植物１５に光を照射させたり、照明装置１７を消灯したりすることにより、植物１５が光合成を行う昼の時間と、光合成を行わない夜の時間とを人工的に作り出している。

植物栽培装置１０は、栽培棚１３の各段にそれぞれ設けられるノズル本体１８を備えている。ノズル本体１８は、栽培棚１３の各段において、その長手方向が栽培棚１３の左右方向に沿った方向に配置され、且つ栽培棚１３の左右方向において、各栽培容器１６に対応して複数並設されている。よって、複数のノズル本体１８は、栽培棚１３の各段にそれぞれ配置されることにより上下方向に所定の間隔をおいて配置されている。本実施形態では、一つの栽培容器１６に対してノズル本体１８が一つ配置されている。

さらに、植物栽培装置１０は、送風機１４から送り出された室内空間１２の空気を各ノズル本体１８に分配する配管１９を備えている。配管１９は、各送風機１４に対してそれぞれ一つずつ設けられている。各配管１９は、上下方向に延びる一対の供給配管１９ａを備えている。各配管１９の一対の供給配管１９ａの一方は、上下方向に所定の間隔をおいて配置されている複数のノズル本体１８の長手方向の一方の端部に接続されるとともに、一対の供給配管１９ａの他方は、上下方向に所定の間隔をおいて配置されている複数のノズル本体１８の長手方向の他方の端部に接続されている。そして、各ノズル本体１８内には、送風機１４から送り出された空気が配管１９の一対の供給配管１９ａを介して、長手方向の両端部から供給される。

図３に示すように、ノズル本体１８は、円筒状である樹脂製の開口形成部材１８ａを備えている。開口形成部材１８ａは、空気を植物１５に向けて噴き出す噴出口１８ｈを有している。本実施形態では、開口形成部材１８ａには、開口形成部材１８ａの周方向に４５度の間隔をおいた位置に噴出口１８ｈがそれぞれ形成されている。よって、ノズル本体１８は、ノズル本体１８の周方向に所定の間隔をおいて、噴出口１８ｈを複数有している。各噴出口１８ｈは、円孔状であるとともに、開口形成部材１８ａの長手方向において、所定の間隔をおいて複数並設されている。

ノズル本体１８は、噴出口１８ｈから噴き出される室内空間１２の空気に含まれる異物を捕捉する円筒状の濾材２０を有している。濾材２０は、材料として、例えば、熱可塑性樹脂であるポリプロピレンからなる帯状の不織布を用いて形成されている。濾材２０の目の大きさは、空気に含まれる埃、塵、カビの胞子等の異物が通過できない大きさであるとともに、空気が通過できる大きさになっている。

開口形成部材１８ａは濾材２０の内側に設けられている。開口形成部材１８ａは、材料として、例えば、樹脂からなる帯状のシートを用いて形成されている。ノズル本体１８は、濾材２０となる不織布及び開口形成部材１８ａとなるシートを重ね合わせた状態で円筒状に巻いて加熱し、硬化させることで形成されている。よって、開口形成部材１８ａと濾材２０とは互いに密着している。

図４に示すように、ノズル本体１８は、栽培棚１３の奥行方向の一端部に配置されている。ノズル本体１８は、植物１５に対して斜め上方であり、且つ照明装置１７よりも側方に配置されている。各噴出口１８ｈは、栽培棚１３の奥行方向の他端に向いている。具体的には、開口形成部材１８ａの周方向に４５度の間隔をおいた位置にそれぞれ形成された二つの噴出口１８ｈのうちの一方は、栽培棚１３の奥行方向に沿う方向に向いている。また、開口形成部材１８ａの周方向に４５度の間隔をおいた位置にそれぞれ形成された二つの噴出口１８ｈのうちの他方は、栽培棚１３の奥行方向に対して斜め下方に向いている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
送風機１４から配管１９を介して栽培棚１３の各段にそれぞれ設けられた各ノズル本体１８の噴出口１８ｈから栽培棚１３の各段に配置された栽培容器１６の植物１５に向けて、空調装置１２ａ及び加湿器１２ｂにより温度及び湿度が調整された室内空間１２の空気が噴き出す。このとき、空気が濾材２０を通過する際に、空気に含まれる埃、塵、カビの胞子等の異物が濾材２０により捕捉され、除去される。また、植物１５に供給する空気の温度が空調装置１２ａで調整され、空気の湿度が加湿器１２ｂで調整されているため、植物１５の光合成に適した飽差を維持されている。よって、植物１５に異物が付着してしまうことが抑制されつつ、光合成に適正な飽差を維持しながら、栽培棚１３の上段と下段とで温度差が生じてしまうことが抑制される。その結果、栽培棚１３の上段に配置されている栽培容器１６内の植物１５の成長と、栽培棚１３の下段に配置されている栽培容器１６内の植物１５の成長とにばらつきが生じてしまうことが抑制される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）植物栽培装置１０は、室内空間１２の空気を送り出す送風機１４と、栽培棚１３の各段にそれぞれ設けられるとともに空気を植物１５に向けて噴き出す噴出口１８ｈを有するノズル本体１８と、送風機１４から送り出された空気を各ノズル本体１８に分配する配管１９と、を備えている。ノズル本体１８は、噴出口１８ｈから噴き出される室内空間１２の空気に含まれる異物を捕捉する濾材２０を有している。これによれば、送風機１４から配管１９を介して栽培棚１３の各段にそれぞれ設けられた各ノズル本体１８の噴出口１８ｈから栽培棚１３の各段に配置された栽培容器１６の植物１５に向けて室内空間１２の空気が噴き出す。このとき、空気が濾材２０を通過する際に、空気に含まれる埃、塵、カビの胞子等の異物が濾材２０により捕捉され、除去される。また、植物１５に供給する空気の温度が空調装置１２ａで調整され、空気の湿度が加湿器１２ｂで調整されているため、植物１５の光合成に適した飽差を維持されている。したがって、植物１５に異物が付着してしまうことを抑制しつつも、光合成に適正な飽差を維持しながら、栽培棚１３の上段と下段とで温度差が生じてしまうことを抑制することができる。

（２）送風機１４は、室内空間１２の下方に設置されている。室内空間１２では、上方ほど温度が高くなり易く、下方ほど温度が低い。よって、温度の低い空気を送風機１４から配管１９を介して各ノズル本体１８に送り出すことができ、温度の低い空気を噴出口１８ｈから植物１５に向けて噴き出すことができる。その結果、照明装置１７から発せられる熱によって植物１５の周辺の空気の温度が高くなってしまうことを抑制し易くすることができる。

（３）例えば、各ノズル本体１８が、栽培棚１３の左右方向の一端部に配置されており、各噴出口１８ｈが、栽培棚１３の左右方向の他端に向いている場合、噴出口１８ｈから空気が噴き出されても、栽培棚１３の左右方向の他端側に配置されている栽培容器１６の植物１５まで空気が行き届き難い。よって、栽培棚１３の左右方向の他端側に配置されている栽培容器１６の植物１５の周辺の空気が、噴出口１８ｈから噴き出された新鮮な空気と入れ替わり難い。そこで、本実施形態では、各ノズル本体１８が、栽培棚１３の奥行方向の一端部に配置されており、各噴出口１８ｈは、栽培棚１３の奥行方向の他端に向いている。これによれば、噴出口１８ｈから空気が噴き出すと、栽培棚１３内の植物１５の周辺の空気が、噴出口１８ｈから噴き出された空気によって、栽培棚１３における奥行方向の他端側に位置する側方へ押し出され、栽培棚１３内の植物１５の周辺の空気が、噴出口１８ｈから噴き出された新鮮な空気に入れ替わり易くなる。よって、植物１５の成長が効率良く行われる。

（４）ノズル本体１８は、植物１５に対して斜め上方であり、且つ照明装置１７よりも側方に配置されている。よって、例えば、ノズル本体１８が、照明装置１７を介して植物１５に対して上下方向に重なる位置に配置されている場合に比べて、ノズル本体１８の噴出口１８ｈから噴き出された空気の全てが、照明装置１７から発せられる熱によって温められ難くなる。したがって、温度の低い空気を噴出口１８ｈから植物１５に向けて噴き出すことができる。

（５）ノズル本体１８は、ノズル本体１８の周方向に所定の間隔をおいて、噴出口１８ｈを複数有している。これによれば、植物１５全体に向けて空気を噴き出し易くすることができ、植物１５に向けて効率良く空気を供給することができる。また、複数の噴出口１８ｈのうち、室内空間１２の空気を照明装置１７に向けて噴き出すものと、植物１５に向けて噴き出すものとに分けることで、温度の低い空気を植物１５に供給することができる。

（６）送風機１４は、二酸化炭素が混合された空気をノズル本体１８に送り出す。これによれば、植物１５に二酸化炭素を効率良く供給することができるため、植物１５の成長が効率良く行われる。

（７）ノズル本体１８は、栽培棚１３の各段において、その長手方向が栽培棚１３の左右方向に沿った方向に配置され、且つ栽培棚１３の左右方向において、各栽培容器１６に対応して複数並設されている。具体的には、一つの栽培容器１６に対してノズル本体１８が一つ配置されている。これによれば、栽培棚１３の各段において、各ノズル本体１８の噴出口１８ｈから各栽培容器１６の植物１５に対応して空気が噴き出すため、栽培棚１３の各段において、栽培棚１３の左右方向で温度差が生じてしまうことを抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 実施形態において、送風機１４の配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、室内空間１２の上方に配置されていてもよい。

・ 実施形態において、各ノズル本体１８が、栽培棚１３の左右方向の一端部に配置されており、各噴出口１８ｈが、栽培棚１３の左右方向の他端に向いていてもよい。
・ 実施形態において、ノズル本体１８の配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、ノズル本体１８が、植物１５に対して下方に配置されていてもよい。これによれば、植物１５の葉の裏側に空気を供給し易くなり、葉の蒸散作用により葉の裏側の気孔から放出される水蒸気を適度に除去することができる。その結果、葉の蒸散作用を活性化させることができる。

・ 実施形態において、噴出口１８ｈは、ノズル本体１８の長手方向に延びるスリットであってもよい。
・ 実施形態において、開口形成部材１８ａに、開口形成部材１８ａの周方向に、例えば３０度の間隔をおいた位置に噴出口１８ｈがそれぞれ形成されていてもよい。要は、ノズル本体１８は、ノズル本体１８の周方向に所定の間隔をおいて、噴出口１８ｈを複数有していればよい。

・ 実施形態において、配管１９が、ノズル本体１８の長手方向の一方の端部のみに接続されている構成であってもよい。この場合、送風機１４から送り出された空気は、ノズル本体１８の長手方向の一方の端部のみからノズル本体１８内に供給される。

・ 実施形態において、栽培棚１３の各段において、複数の栽培容器１６に対向配置されるように、栽培棚１３の左右方向に延びるノズル本体１８が一つ配置されていてもよい。

・ 実施形態において、送風機１４は、二酸化炭素が混合されていない空気をノズル本体１８に送り出すものであってもよい。つまり、二酸化炭素が、ノズル本体１８とは別の供給経路を介して植物１５に供給されてもよい。

・ 実施形態において、送風機１４の回転数を可変制御してもよい。これによれば、ノズル本体１８の噴出口１８ｈから噴き出される空気の流れを可変制御することができ、植物１５の種類や成長過程に応じた適切な空気の流れに調節することができる。

・ 実施形態において、濾材２０の材料として、ポリプロピレン以外の樹脂を用いてもよい。
・ 実施形態において、濾材２０に抗菌機能を付加してもよい。

・ 実施形態において、濾材２０は円筒状でなくてもよい。例えば、噴出口１８ｈを塞ぐように噴出口１８ｈのみに濾材２０が配設されていてもよい。
・ 実施形態において、栽培棚１３の奥行方向に、栽培容器１６が複数並設されていてもよい。

・ 実施形態において、栽培棚１３における左右方向の両側方が、例えば、照明装置１７からの光を植物１５に向けて反射させる反射板等によって閉塞されていてもよい。
・ 実施形態において、栽培棚１３における奥行方向の両側方が、例えば、照明装置１７からの光を植物１５に向けて反射させる反射板等によって閉塞されていてもよい。

１…個別環境システム、１２…室内空間、１２ａ…空調装置、１２ｂ…加湿器、１３…栽培棚、１４…送風機、１５…植物、１６…栽培容器、１７…照明装置、１８…ノズル本体、１８ｈ…噴出口、１９…配管、２０…濾材。

Claims (5)

1. 室内空間に設置される多段式の栽培棚と、
   植物を収容するとともに前記栽培棚の各段にそれぞれ配置されることにより上下方向に所定の間隔をおいて配置される複数の栽培容器と、
   前記植物に対して光を照射する照明装置と、を備える個別環境システムであって、
   前記室内空間の温度を調整する空調装置と、
   前記室内空間の湿度を調整する加湿器と、
   前記室内空間の空気を送り出す送風機と、
   前記栽培棚の各段にそれぞれ設けられるとともに前記空気を噴き出す噴出口を有するノズル本体と、
   前記送風機から送り出された空気を各ノズル本体に分配する配管と、を備え、
   前記ノズル本体は、前記噴出口から噴き出される前記空気に含まれる異物を捕捉する濾材を有し、
   前記ノズル本体は、前記ノズル本体の周方向に所定の間隔をおいて前記噴出口を複数有し、噴出口のうち、前記照明装置に向けて吹き出すものと、前記植物に向けて吹き出すものとを有していることを特徴とする個別環境システム。
2. 前記送風機は、前記室内空間の下方に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の個別環境システム。
3. 前記栽培棚における前記上下方向に対して直交する第１の方向の長さは、前記上下方向に対して直交し、且つ前記第１の方向に対しても直交する第２の方向の長さよりも長くなっており、
   前記栽培棚の各段には、前記栽培容器が前記第１の方向に複数並設されており、
   前記栽培棚における前記第２の方向に位置する両側方は開放されており、
   前記ノズル本体は、前記第２の方向の一端部に配置されており、
   前記噴出口は、前記第２の方向の他端に向いていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の個別環境システム。
4. 前記照明装置は、前記植物の上方であって、且つ前記植物に対して前記上下方向に重なる位置に配置されており、
   前記ノズル本体は、前記植物に対して斜め上方であり、且つ前記照明装置よりも側方に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の個別環境システム。
5. 前記送風機は、二酸化炭素が混合された空気を前記ノズル本体に送り出すことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の個別環境システム。