JP2019136029A - 植物栽培装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また植物栽培装置の多くは水耕栽培によって作物を生育するものであり、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。
そして、送風路形成部材は、筒状空間の長手方向に延びる部材となっており、同長手方向で離れた位置に複数の送風口が形成されている。そして、それぞれの送風口から、筒状空間を横切る方向に風を送り出すものとなっている。
かかる知見に基づいて提供される本発明の一つの様相は、1又は複数の栽培設備を有し、前記栽培設備は、内部に上方及び側方が覆われた筒状空間である栽培空間が形成されており、前記栽培空間で植物を生育するものであり、前記栽培空間には、少なくとも一つの空気攪拌手段が設けられており、前記空気攪拌手段は、送風方向が前記栽培空間の長手方向に沿う方向となる送風動作が可能であることを特徴とする植物栽培装置である。
すなわち、植物は、生育が進むと葉の数が増えたり、葉がより広範囲に広がったりする。このことから、搬出口側の空間では、植物間の空隙部分が少なくなると共に、空気が滞留し易くなる。この様相では、この搬出口側の空間で空気を十分に攪拌可能であるので、好ましい。
なお、ここでいう「程度」とは、1〜10パーセントの誤差を含むものとする。
具体的には、植物栽培装置1は、複数(2つ)の棚部材2を備えており、この棚部材2が水平方向で間隔を空けて配されている。そして、それぞれの棚部材2は、各段に一つずつ複数(4つ)の栽培設備3を縦並びに取り付け可能なものである。つまり、植物栽培装置1は、栽培設備3を複数段且つ複数列に立体配置して形成されるものであり、本実施形態では、栽培設備3を4段2列に積み上げて形成している。
つまり、この棚部材2は、それぞれの棚板部材2bに栽培設備3を載置し、固定することが可能なものである。
したがって、栽培空間7は、底部材10の上側に形成される空間であり、短手方向における両側方を側壁部材11に覆われ、上方を屋根部材12に覆われた空間となっている。
この栽培設備3は、植物が植えられた栽培トレイ13を栽培空間7に搬入し、栽培トレイ13を栽培空間7の内部で移動させつつ植物の生育を実施するものである(詳しくは後述する)。
なお、屋根部材12の内面に設けられた発光素子の分布は、一様ではなく、天面の頂部側部分(頂部及びその周辺)における配置密度は、裾側部分(短手方向における端部及びその周辺)における配置密度に比べて低い。つまり、下方側部分が上方側部分に比べてLEDが密集した構造(単位面積当たりのLEDの個数が多い構造)となっている。このことにより、栽培設備3の短手方向における中央側に照射される光の光量と、同端部側に照射される光量に差がでない(大きな差がでない)構造としている。
また、栽培設備3の内部には、栽培トレイ13に培養液を供給し、栽培トレイ13から排出される培養液を外部の所定位置まで流出させる養液制御手段(図示しない)が設けられている。
なお、第三空気攪拌手段27(後述する羽根車27a)は、作図の都合上、一部のみ符号を付し、他への符号を省略する。
詳細に説明すると、このフレーム部材が互いに平行となるように延びる2つの側壁部分を有しており、この側壁部分に複数のコロ部材が回転可能に保持されている。
このとき、それぞれのコロ部材は、軸部材を介して側壁部分に取り付けられており、その回転軸の軸方向(軸部材の長手方向)は、栽培設備3の短手方向と同方向となっている。
つまり、ローラコンベヤ30では、複数のコロ部材がフレーム部材の長手方向で並列配置され、それぞれのコロ部材のローラが別途回転可能となっている。
上板部材50は、本体部分43の上方に位置する略長方形平板状の部分であり、背板部材51は、本体部分43の片側側方に位置する立板状部分である。
上板部材50の短手方向一端側の部分と背板部材51の上端部分とは、連続しており、これらの間に位置する部分は、湾曲しつつ延びている。すなわち、上板部材50と背板部材51の間で角部分を形成する部分は、本体部分43の短手方向で端部側へ向かうにつれて、下方側へ向かうように湾曲している。
本実施形態では、複数(2つ)の羽板部材44が上下方向で間隔を空けて並列するように配置されており、それぞれの羽板部材44が、傾斜した姿勢で取り付けられる平板状部分となっている。すなわち、それぞれの上面と下面が傾斜面となっており、本体部分43の短手方向で外側に向かうにつれて下り勾配となるように、傾斜している。
なお、作図の都合上、一部のみの羽根部材36bにのみ符号を付し、他への符号を省略する。
すなわち、羽根車36は、仕切部36cによって複数(本実施形態では4つ)の領域に区画されており、それぞれの領域において、羽根部材36bが周方向に並列配置されている。
本実施形態では、モータを内蔵するケーシング部材が外郭部材35と一体的に形成されている。
これらのことから、第一空気攪拌手段25を稼働すると、図4(b)で示されるように、羽根車配置空間54の側方に位置する開放部分が、実質的な送風口(以下、送風口部57とも称す)となる。
以下、具体的に説明するが、第一空気攪拌手段25の送風口部57側を第一空気攪拌手段25の前側、背板部材51側を第一空気攪拌手段25の後側として説明する。
また、第一空気攪拌手段25の下方側から上方側に向かう気流や、第一空気攪拌手段25の下方側において比較的前側(図4(b)の右側)となる位置から、後方上側へ向かう気流が形成される。
つまり、第一空気攪拌手段25の稼働時に吸気される空気が上記の様に流れる。
すなわち、羽根車36から前側へ流れる空気の流れや、羽根車36から上方に流れた後に上板部材50に沿って前側へ流れる空気の流れが形成される。
また、羽根車36から前側へ流れ、羽板部材44によって下方側に流れの向きを変更された後、再度前側へ流れる空気の流れが形成される。
すなわち、固定片部65aは、2つの平板状部分と、この2つの平板状部分の間で上方へ突出するビーム係合部69が形成されている。このビーム係合部69は、2つの立板状部分とその上端部分を連結する平板状部分が一体となっている。
側方添板部65bは、固定片部65aの一方の平板状部分を下方側へ折り曲げて形成される部分である。
このとき、ビーム部材12bの一部を側壁部材52の上面の上側であり、ビーム係合部69によって3方を囲まれる位置に配することで、第一空気攪拌手段25を栽培設備3の内部に固定した状態とする。
この風量調整手段71は、筒状部材70の一部であり、吸排口75が形成された部分を周方向に取り巻くように外嵌されている。そして、筒状部材70の周方向に回転自在となっている。
また、図9(b)で示されるように、吸排口75の一部が風量調整手段71で覆われた状態とすることで、吸排口75の実質的な開口面積を絞ることが可能となる。さらに、図9(c)で示されるように、吸排口75の全域を風量調整手段71が外側から覆う状態とすることで、吸排口75を閉塞できる。
具体的には、栽培設備3の短手方向で離れた位置に一つずつ、合計2つの第二空気攪拌手段26が互いに平行に延びた状態(図2参照)となるように、それぞれ取り付けられている。そして、それぞれの第二空気攪拌手段26は、栽培設備3の長手方向に沿って延びた状態となっている。
したがって、第二空気攪拌手段26は、栽培設備3の短手方向(栽培設備3を横切る方向)が送風方向となるように、一部の吸排口75から外部へ向かって空気を排出する送風動作を行う。つまり、栽培空間7の上方で栽培空間7の短手方向に流れる気流を形成する。
本実施形態では、第三空気攪拌手段27のモータは、栽培空間7の外部に設置されており、羽根車27aは栽培空間7の内部であって底部材10の近傍に位置している。
従ってモータを回転することによって底部材10の近傍で羽根車27aが回転する。
本実施形態では、羽根車27aは、2つのローラコンベヤ30の間に形成される空間にそれぞれ配されており、複数の羽根車27aが栽培空間7の長手方向で一定の間隔を空けて並列配置されている。
この第三空気攪拌手段27は、上下方向に沿って流れる気流を形成するものであり、詳細には、下方側から上方側へ流れる気流を形成する送風装置である。
つまり、栽培トレイ13は、搬送装置20(2つのローラコンベヤ30)の上に載置されて栽培空間7の内部に収納されており(図11参照)、トレイ搬出口86側へ押されることにより、トレイ搬出口86側へ移動する。
なお、栽培トレイ13は、作図の都合上、一部のみ符号を付し、他への符号を省略する。
このとき、複数の栽培トレイ13は、栽培設備3の長手方向で並列配置された状態となり、トレイ搬入口85側に配された栽培トレイ13に保持される植物が、トレイ搬出口86側に配された栽培トレイ13に保持される植物よりも生育が進んでいないものとなる。
つまり、トレイ搬出口86側に配された栽培トレイ13に保持される植物は、より背丈が高い植物や、より葉が多い植物、より葉が広範囲に広がった植物となる。
したがって、栽培空間7もまた、トレイ搬出口86に隣接する搬出側部分が、トレイ搬入口85に隣接する搬入側部分よりも上下方向に広い。そして、その間に位置する部分に、搬入側部分よりも上下方向に広く、搬出側部分よりも上下方向に狭い部分が位置している。つまり、栽培空間7の天井部分もトレイ搬出口86側がトレイ搬入口85側に比べて高位置となる。
すなわち、本実施形態の栽培設備3は、上記した屋根部材12に取り付けられる照明基板から照射される光の光量を調整可能となっている。具体的には、光量を多くして光を照射する状態(明期)と、光を照射しない(又は光量を少なくして光を照射する)状態(暗期)の切り替えが可能となっている。すなわち、人工的な昼夜サイクルを形成可能となっている。
すなわち、第一空気攪拌手段25の短手方向の中心位置が、トレイ搬入口85からL2程度離れた位置となるように、第一空気攪拌手段25が固定されている。
このことにより、トレイ搬入口85側に位置する比較的生育の進んでいない植物の周辺や、その上方の空間からトレイ搬出口86側へ向かう気流が生成される。
すなわち、送風口部57とトレイ搬出口86の上側部分とが栽培設備3の長手方向で離間対向していることから、送風口部57からが栽培設備3の長手方向に沿って流れる気流が形成される。すなわち、植物の上方を流れる気流であり、一部が屋根部材12の内面に沿って流れる気流が形成される。
例えば、第一空気攪拌手段25は、幅方向(長手方向)が栽培設備3の長手方向及び上下方向と交差する方向となるように取り付けてもよい。すなわち、栽培設備3の長手方向に沿って流れる気流が形成できればよい。
第一空気攪拌手段25は、送風口部57の下端部分が最も生育した植物の上端よりも下方側に位置するように、第一空気攪拌手段25をより低位置に取り付けてもよい。すなわち、第一空気攪拌手段25に近接する位置にある植物には、送風口部57から送風される風が直接当たらず、一部の植物の上方側にのみ風が直接当たるように形成してもよい。
例えば、図12で示される栽培設備103のように、第一空気攪拌手段125(空気攪拌手段)を栽培空間7の長手方向に沿う方向にスライド移動可能な構造としてもよい。
駆動機構107は、対となる2つの支持レール部108を備えている。そして、この2つの支持レール部108が、第一空気攪拌手段125の長手方向で異なる2個所をそれぞれ支持している。
この際、一方の支持レール部108のプーリと、他方の支持レール部108のプーリとをシャフト部材等で連結し、一方が回転することで他方も回転する構造としてもよい。
駆動源は、第一空気攪拌手段125を移動させる動力を供給可能であればよく、モータに限らず、公知のモータ内蔵ローラ等であってもよい。また、この駆動源は、栽培空間7の内部に設けてもよく、外部に設けてもよい。
具体的には、この第一空気攪拌手段125は、上記の第一空気攪拌手段25に対し、姿勢変更手段150が取り付けられて形成されている。
姿勢変更手段150は、動力を生成するモータ部150aと、第一空気攪拌手段25の一部に対して固定され、モータ部150aが稼働することで回転する連結部150bを有する。そして、連結部150bが回転することで、第一空気攪拌手段25の全体が回動する構造となっている。
しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、羽根車36を回転させて送風動作を行うための駆動源と、送風口部57の向きを変更するための駆動源を共通の駆動源としてもよい。すなわち、第一空気攪拌手段は、一つの駆動源により送風動作と、送風口部57の向きを変更する動作(以下、首振り動作とも称する)を実行可能としてもよい。
すなわち、首振り動作と配置位置変更動作は、いずれか一方のみを実行可能としてもよく、上記したように双方を実行可能としてもよい。
すなわち、モータの回転速度を変更することで、羽根車36の回転速度を変更し、第一空気攪拌手段25から送風される風の風速を変更してもよい。さらには、温度センサや湿度センサ等の各種センサを設け、このセンサによって取得した値に応じて、モータの回転速度が自動で適宜な速度に変更される構造としてもよい。
すなわち、暗期においては、図13(a)で示されるように、トレイ搬出口86側へ向かう方向であって、栽培空間7の長手方向に沿う方向が送風方向となる送風動作を実施する(図11参照)。これに対し、明期においては、図13(b)で示されるように、斜め下方が送風方向となる送風動作を実施する。すなわち、トレイ搬出口86側へ向かうにつれて下方側へ向かう方向が送風方向となる送風動作を実施する。
本実施形態では、複数の風向変更部材244である第一フード部材250と、第二フード部材251を第一空気攪拌手段25に対して選択的に取り付け可能となっている。
本実施形態では、調整板支持部材244aは、立板状の部材であり、厚さ方向が第一空気攪拌手段25の長手方向と同方向となるように、それぞれ取り付けられている。具体的には、側壁部材52の外側面に固定されており、第一空気攪拌手段25の短手方向を視線方向とした平面視において、送風口部57と重ならない位置に配されている。
つまり、調整板支持部材244aは、第一空気攪拌手段25から離れる方向であり、送風口部57から送風される風の送風方向成分を含む方向に延びている。
具体的には、第一フード部材250では、2つの調整板支持部材244aの突出側端部分の下方側部分の間で風向調整板244bが延びている。この風向調整板244bは、送風口部57からの送風方向で、第一空気攪拌手段25から離れるにつれて上方に向かうように傾斜している。
対して、第二フード部材251では、2つの調整板支持部材244aの突出側端部分の上方側部分の間で風向調整板244bが延びている。この風向調整板244bは、送風口部57からの送風方向で、第一空気攪拌手段25から離れるにつれて下方に向かうように傾斜している。
なお、第一フード部材250は、送風方向を上方側へ向かう方向へ変更するものであり、第二フード部材251は、送風方向を下方側へ向かう方向へ変更するものである。
また、風向変更部材244は、上記した2つに限らず、3つ以上形成してもよい。この際、風向調整板244bの傾斜角度をそれぞれ異なる傾斜角度とすることで、送風方向の微調整が可能なものとしてもよい。
つまり、植物栽培装置1では、空気攪拌手段が複数の風向変更部材244を有し、外郭部材35に複数の風向変更部材244から選択される一の風向変更部材244を取り付け可能であってもよい。また、風向変更部材244は、外郭部材35に一体に固定されることで送風動作における風向を吹き出し方向とは異なる方向に変更する部材とし、複数の風向変更部材244のそれぞれは、変更後の風向がそれぞれ異なる方向となる部材としてもよい。その上で、生育する植物に品種に応じて、外郭部材35にいずれか一つの風向変更部材244を選択的に取り付ける、又は、風向変更部材244を取り付けない状態としてもよい。
すなわち、風向変更部材244は、第一空気攪拌手段25の羽根車36を回転させるための駆動源、又は、別途設けた駆動源から供給される動力により、送風口部57に対する風向調整板244bの位置を変更する動作を実施可能なものとしてもよい。すなわち、第一空気攪拌手段25の長手方向に延びる回転軸を中心とした回転を可能なものとしてもよい。
なお、ここでいう「締結要素」とは、ネジ、ボルト等の上位概念であり、複数部材を貫通して(又は少なくとも一部材を貫通すると共に他の一部材内に挿通して)一体に固定する棒状の固定手段とする。
なお、ソーラーパネル350は、作図の都合上、一部のみ符号を付し、他への符号を省略する。
すなわち、第一空気攪拌手段25を公知の除湿機(除湿手段)を備えたものとし、第一空気攪拌手段25が吸気する空気の水分を除去するものとしてもよい。このとき、除湿機は、第一空気攪拌手段25と一体に形成してもよく、別途形成して第一空気攪拌手段25に取り付けてもよい。また、第一空気攪拌手段25の吸気側に設ける構造に限らず、第一空気攪拌手段25の送風口側に設け、第一空気攪拌手段25から流れる空気の水分を除去するものとしてもよい。
なお、除湿機は、冷凍サイクルを使用した公知の除湿装置であってもよく、シリカゲル等の吸湿材を使用するものであってもよい。また、ペルチェ素子を使用するものであってもよい。
すなわち、第一空気攪拌手段25は、上記した実施形態のように一つのみ取り付けてもよく、複数取り付けてもよい。そして、この取り付け位置は適宜変更してよい。言い換えると、植物栽培装置1では、空気攪拌手段は、栽培空間7の長手方向で異なる複数個所に取り付け可能であり、生育する植物に品種に応じて選択される一又は複数の位置に、空気攪拌手段を取り付けることができる。
本実施形態では、この構造物400自体に空調設備が設けられていないものとなっている。
例えば、図16で示されるように、上方及び四方のそれぞれが断熱壁410によって形成された立体構造物411の内側に、上記した実施形態に係る植物栽培装置1の全体(複数の棚部材2及び栽培設備3であり、以下栽培装置本体1とも称す)が配される植物栽培装置401を形成してもよい。
つまり、栽培装置本体1は、5面それぞれを断熱壁410によって形成された断熱立体構造物の内部であり、断熱壁410よって囲まれた空間に配されている。なお、長手方向における両端側にそれぞれ位置する断熱壁(図示しない)は、栽培トレイ13(図2等参照)の搬入、搬出の際に一時的に取り外し可能となっている。
室内空調手段413は、公知のヒートポンプ式エアコンディショナーであり、室内機415と、室外機(図示しない)を備えた構造となっている。
具体的には、間隔を空けて並列配置される2つの棚部材2の間に形成される空間である棚間空間426の上側に、空気吐出口418が開いている。このことにより、立体構造物411の内部空間であり、栽培装置本体1が配される空間の温度を所定の範囲に維持できる。なお、この温度設定は、厳格なものではなく、通常の建屋内の温度範囲に収まれば足る。
この場合、外郭構成部材に取り付けられた複数の断熱パネルが行列状に配されることで、立体構造物411の壁部分(天井壁部分と側壁部分)である断熱壁410が形成される。
すなわち、並列配置される複数の棚部材2の上側に断熱パネルを複数取り付けて断熱壁410aを形成してもよい。
また、並列配置される棚部材2のうち、最も栽培装置本体1の短手方向における片側端部側に位置する棚部材2の外側側方(より片側端部側に位置する側方)に断熱パネルを複数取り付けて断熱壁410bを形成してもよい。同様に、他方端部側に位置する棚部材2においても、外側側方(より他方端部側に位置する側方)に断熱パネルを複数取り付けて断熱壁410cを形成してもよい。
この場合、上記と同様に、棚部材2(2つの縦桟部材2aの間)に断熱パネルを嵌め込んで取り付けてもよい。
3、103 栽培設備
7 栽培空間
25、125 第一空気攪拌手段(空気攪拌手段)
35 外郭部材
36 羽根車
85 トレイ搬入口(搬入口)
86 トレイ搬出口(搬出口)
107 駆動機構(駆動手段)
150 姿勢変更手段
244 風向変更部材
Claims (9)
- 1又は複数の栽培設備を有し、
前記栽培設備は、内部に上方及び側方が覆われた筒状空間である栽培空間が形成されており、前記栽培空間で植物を生育するものであり、
前記栽培空間には、少なくとも一つの空気攪拌手段が設けられており、
前記空気攪拌手段は、送風方向が前記栽培空間の長手方向に沿う方向となる送風動作が可能であることを特徴とする植物栽培装置。 - 前記栽培空間は、長手方向における一端側に生育前の植物を搬入する搬入口を有し、他端側に生育後の植物を搬出する搬出口を有しており、
前記空気攪拌手段は、前記栽培空間の長手方向に沿う方向であり、且つ、前記搬入口から前記搬出口へ向かう方向に送風可能であることを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。 - 前記空気攪拌手段は、前記搬入口から前記栽培設備の全長の4分の1程度の距離だけ離れた位置に取り付けられることを特徴とする請求項2に記載の植物栽培装置。
- 前記空気攪拌手段を移動させる駆動手段を有し、
前記空気攪拌手段は、前記栽培設備の長手方向に沿う方向に移動可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の植物栽培装置。 - 前記空気攪拌手段の少なくとも一部の姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、
前記姿勢変更手段は、前記栽培設備の長手方向と交わる方向に延びる回転軸を中心として、前記空気攪拌手段の少なくとも一部を回転させる動作が可能であり、
前記空気攪拌手段は、前記姿勢変更手段により送風方向の変更が可能であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の植物栽培装置。 - 前記空気攪拌手段は、羽根車が回転して送風動作を実施するものであり、
前記羽根車の回転速度を変更することで、送風動作における風速を変更することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の植物栽培装置。 - 前記栽培空間に、植物に人工光を照射する照明手段が設けられており、
前記栽培設備は、前記照明手段によって光が植物に照射される明期と、前記明期に比べて少ない光量の光が植物に照射される、又は、前記照明手段が光を植物に照射しない暗期の切り替えが可能であり、
前記空気攪拌手段は、前記明期には植物へ向かう方向に送風し、前記暗期には植物の上方へ向かう方向に送風することを特徴とする請求項5に記載の植物栽培装置。 - 前記空気攪拌手段は、外郭部材と、外郭部材に収納される羽根車と、前記外郭部材に取り付け可能な付属の風向変更部材を有し、前記外郭部材に前記風向変更部材を取り付けた状態とすることで、送風動作における送風方向を吹き出し方向とは異なる方向に変更可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の植物栽培装置。
- 前記空気攪拌手段が前記栽培空間の空気を除湿する除湿手段を有していることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の植物栽培装置。
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