JP2020130135A - 植物栽培装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】植物栽培装置において、植物苗を栽培する栽培部に向かう気流が妨げられることを抑制しながら栽培部に照射される光のむらを抑制する。【解決手段】植物栽培装置1は、植物苗を栽培する栽培棚2と、栽培棚2に光を照射する光照射装置6と、栽培棚2に向かう気流を生成する送風装置8と、光照射装置6により照射される光を栽培棚2に向けて反射し、且つ送風装置8により生成された気流が通過可能な通気反射壁40を有し、栽培棚2を囲む筐体3とを備える。【選択図】図7

Description

本発明は、植物栽培装置に関する。
従来技術として、植物を育成する育成室を形成する箱体の天井板に、植物に光を照射する蛍光体を有する植物育成装置が存在する(特許文献1)。この植物育成装置では、育成室の内面に蛍光体からの光を反射する反射膜を設けることで、植物に照射される光の強さを調整している。
特開平7−50941号公報
ところで、筐体内で植物苗を栽培する植物栽培装置では、例えば植物苗を栽培する栽培部に存在する水蒸気、酸素、二酸化炭素等を拡散させる等の目的で、栽培部に向けて気流を生成する場合がある。そして、植物栽培装置において、植物苗に光を照射する光照射部からの光を反射する反射膜を筐体に設けた場合、筐体内に気流を生成すると、この反射膜によって気流の移動が妨げられる場合がある。
本発明は、植物栽培装置において、植物苗を栽培する栽培部に向かう気流が妨げられることを抑制しながら栽培部に照射される光のむらを抑制することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明の植物栽培装置は、植物苗を栽培する栽培部と、前記栽培部に光を照射する光照射部と、前記栽培部に向かう気流を生成する気流生成部と、前記光照射部により照射される光を前記栽培部に向けて反射し、且つ前記気流生成部により生成された気流が通過可能な通気反射部を有し、当該栽培部を囲む筐体とを備える。
ここで、前記通気反射部は、それぞれが前記光照射部により照射される光を反射し、間隙を介して平行に並ぶ複数の板部材を有することを特徴とすることができる。
また、前記通気反射部は、複数の前記板部材の角度が変更可能であることを特徴とすることができる。
さらに、前記栽培部における植物苗の栽培面よりも下方から当該栽培部に対して植物苗の生育に必要な液体を供給する給水部をさらに備え、前記気流生成部は、前記栽培面よりも上方と当該栽培面よりも下方とに気流を生成し、前記通気反射部は、前記栽培面よりも上方に生成された気流と、当該栽培面よりも下方に生成された気流とが通過可能であることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記通気反射部は、前記栽培部の上方からのれん状に吊り下げられた薄膜部材を有することを特徴とすることができる。
また、前記通気反射部の前記薄膜部材は、前記気流生成部により生成された気流により形状が変化することで気流が通過する間隙を形成することを特徴とすることができる。
さらに、前記気流生成部は、前記栽培部に空気または乾燥空気を供給することで気流を生成し、前記通気反射部は、前記栽培部に対して前記気流生成部により生成される気流の進行方向の下流側に位置し、当該気流生成部により供給された空気または乾燥空気を前記筐体の外部へ排出することを特徴とすることができる。
本発明によれば、植物栽培装置において、植物苗を栽培する栽培部に向かう気流が妨げられることを抑制しながら栽培部に照射される光のむらを抑制することができる。
本実施の形態が適用される植物栽培装置の全体構成を示した図であって、植物栽培装置の正面図である。 (a)、(b)は、図1に示した植物栽培装置をII方向から見た平面図である。 図1に示した植物栽培装置のIII−III部での断面図である。 (a)、(b)は、本実施の形態が適用される通気反射壁の構成の一例を示した図である。 (a)、(b)は、植物栽培装置において光照射装置により光の照射を行っている状態を示した図である。 植物栽培装置において給水装置による養液の供給を行っている状態を示した図である。 植物栽培装置において送風装置の生育側ファンおよび給水側ファンによる送風を行っている状態を示した図である。 実施の形態2が適用される通気反射壁の構成を説明するための図である。 実施の形態2が適用される植物栽培装置において送風装置による送風を行っている状態を示した図である。
[実施の形態1]
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態が適用される植物栽培装置1の全体構成を示した図であって、植物栽培装置1の正面図である。図1においては、後述する筐体3の通気反射壁40を省略している。また、図2(a)、(b)は、図1に示した植物栽培装置1をII方向から見た平面図である。図2(b)においては、後述する筐体3の上壁31を省略している。さらに、図3は、図1に示した植物栽培装置1のIII−III部での断面図である。
なお、以下の説明では、図1において、紙面の上および下を、それぞれ植物栽培装置1の上および下と呼ぶ場合がある。また、図1において、紙面の左および右を、それぞれ植物栽培装置1の左および右と呼ぶ場合がある。さらに、図1において、紙面の奥側および手前側を、それぞれ植物栽培装置1の後および前と呼ぶ場合がある。
本実施の形態の植物栽培装置1は、例えば、植物苗を育成するための育苗装置として用いられる。植物栽培装置1は、植物を栽培する栽培部の一例としての栽培棚2が上下方向に複数段(この例では3段)形成された所謂多段式の植物栽培装置である。詳細については後述するが、植物栽培装置1は、複数のセル21が格子状に形成された栽培トレイ20がそれぞれの栽培棚2に設置され、この栽培トレイ20において植物苗を栽培する。この例では、図1に示すように、それぞれの栽培棚2に、3個の栽培トレイ20が左右に並べて設置される。
植物栽培装置1は、全体として直方体状の外形状を有している。そして、植物栽培装置1は、複数段の栽培棚2をまとめて囲む筐体3を備えている。
筐体3は、栽培棚2の上方に位置する上壁31と、栽培棚2の左右に位置する左壁32および右壁33と、栽培棚2の後側に位置する後壁34とを有している。また、筐体3は、複数段の栽培棚2を挟んで後壁34に対向する通気反射部の一例としての通気反射壁40を有している。通気反射壁40は、後述する光照射装置6により照射される光を反射する。さらに、通気反射壁40は、植物栽培装置1の内側と外側との間を気体が通過できるようになっている。また、詳細については省略するが、通気反射壁40は、上壁31、左壁32および右壁33に対して開閉可能になっており、通気反射壁40を開けることでそれぞれの栽培棚2に対する作業等ができるようになっている。なお、通気反射壁40の構成については、後段にて詳細に説明する。
筐体3を構成する上壁31、左壁32、右壁33および後壁34は、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂製シート、アルミニウム板、表面に樹脂がコーティングされた鋼板、表面に金属が蒸着された合成樹脂板等により構成される。
筐体3を構成する上壁31、左壁32、右壁33および後壁34は、少なくとも栽培棚2に対向する面が、後述する光照射装置6により照射される光を反射する材料により構成されることが好ましい。
筐体3の後壁34には、後述する送風装置8により発生する気流を栽培棚2へ供給するための生育側通気口34aおよび給水側通気口34bが形成されている。それぞれの生育側通気口34aは、栽培棚2の後述する生育領域S1に対向する位置に設けられている。また、それぞれの給水側通気口34bは、栽培棚2の後述する給水領域S2に対向する位置に設けられている。
この例では、生育側通気口34aおよび給水側通気口34bは、それぞれ、栽培棚2に設置される栽培トレイ20の位置に対応して、左右に3個ずつ、上下に3列、合計9個設けられている。
植物栽培装置1は、筐体3の上壁31、左壁32、右壁33、後壁34および通気反射壁40により囲まれる空間を複数段の栽培棚2に仕切り、それぞれの栽培棚2の底面を構成する底板4を備えている。この例では、植物栽培装置1は、間隙を介して上下に並ぶ3個の底板4を備えている。そして、植物栽培装置1は、底板4により、上下方向に3段の栽培棚2に区切られている。
それぞれの底板4には、後述する給水装置7により供給された養液を植物栽培装置1の外へ排出するための排水口4aが形成されている。また、底板4は、排水口4aからの養液の排出を促すために、排水口4aが形成されていない側(図3における左側、植物栽培装置1の後方)から、後述する給水領域S2に対向する面が、排水口4aが形成されている側(図3における右側、植物栽培装置1の前方)に向かって、下方に傾斜していることが好ましい。
さらに、植物栽培装置1は、それぞれの栽培棚2に、栽培トレイ20が載置される載置部5を備えている。植物栽培装置1は、それぞれの栽培棚2内の空間が、載置部5によって、載置部5より上方に位置し栽培トレイ20の植物が生育する生育領域S1と、載置部5より下方に位置し給水装置7による栽培トレイ20への養液の供給が行われる給水領域S2とに区切られている。
それぞれの載置部5は、栽培トレイ20を支持し、且つ生育領域S1と給水領域S2との間で液体および気体が通過可能な部材により構成される。それぞれの載置部5は、例えば、栽培トレイ20が落下しないような間隔で格子状に配置された棒状の部材により構成される。また、それぞれの載置部5は、例えば、金網やパンチングメタル等の複数の穴を有する部材により構成されてもよい。なお、載置部5は、給水装置7により供給される養液による酸化や溶解等の劣化が生じない材料により構成されることが好ましい。
さらにまた、植物栽培装置1は、それぞれの載置部5に載置される栽培トレイ20に対して光を照射する光照射部の一例としての光照射装置6を備えている。光照射装置6は、上壁31および底板4のうちそれぞれの栽培棚2における生育領域S1に対向する面に設けられている。
光照射装置6は、栽培トレイ20に対して植物苗の生育に必要な光を照射する。光照射装置6は、LED(Light Emitting Diode)を用いて光を照射することが好ましい。
光照射装置6は、それぞれが左右方向に延びる直管状の形状を有し、前後方向に間隙を介して並ぶ複数(この例では、それぞれの栽培棚2に対して4個)のLEDランプ61により構成される。それぞれのLEDランプ61としては、青色の光を出射する青色LED、赤色の光を出射する赤色LED、白色の光を出射する白色LEDを用いることができる。これらの中でも、色の光を出射する青色LEDおよび赤色の光を出射する赤色LEDを用いることが、植物苗の生育を良好にする観点で好ましい。本実施の形態のLEDランプ61は、青色の光を出射する複数の青色LED素子と、赤色の光を出射する複数の赤色LED素子とが、回路基板上にアレイ状に配置されている。
青色LED素子としては、例えば波長400nm〜515nmの光を出射する素子を用いることができる。また、赤色LED素子としては、例えば波長570nm〜730nmの光を出射する素子を用いることができる。
また、LEDランプ61の青色LED素子により照射される青色光の光量は、例えば、植物の栽培面上における光合成有効光量子束密度で、40μmol/(m2・s)〜400μmol/(m2・s)の範囲とすることができる。また、LEDランプ61の赤色LED素子により照射される赤色光の光量は、例えば、植物の栽培面上における光合成有効光量子束密度で、40μmol/(m2・s)〜500μmol/(m2・s)の範囲とすることができる。光合成有効光量子束密度が上記範囲より低い場合には、植物苗等の生育が悪くなる場合がある。また、光合成有効光量子束密度が上記範囲より高い場合には、植物苗等の生育には影響しない一方で、エネルギー消費量が増大する傾向がある。なお、本実施の形態の説明において、植物の栽培面とは、栽培トレイ20のセル21に充填した培養土の上面(図3において符号20aで示す。)を意味し、光量は、栽培面にセンサを載せて測定する。
詳細については後述するが、本実施の形態では、光照射装置6は、青色光を連続的に照射する期間(A)を有し、且つ、この青色光を連続的に照射する期間(A)の一部が、青色光と赤色光との双方を連続的に照射する期間(A−1)となるように、LEDランプ61の青色LED素子および赤色LED素子による照射を行うことが好ましい。これにより、植物栽培装置1にて栽培する植物の徒長が抑制される。なお、以下の説明において、光照射装置6により光の照射を行っている期間を明期、光の照射を行っていない期間を暗期と表記する場合がある。
光照射装置6としては、上述したLEDランプ61の他、例えば蛍光灯やLD(Laser Diode)ランプ等を用いてもよい。なお、蛍光灯は、LEDと比較して消費電力が大きく、発熱量が大きいため、栽培トレイ20の培養土や植物苗が乾燥しやすい傾向がある。したがって、光照射装置6としては、LEDランプ61を用いることが好ましい。
また、植物栽培装置1は、それぞれの載置部5に載置される栽培トレイ20に対して養液を供給する給水部の一例としての給水装置7を備えている。給水装置7は、底板4のうちそれぞれの栽培棚2における給水領域S2に対向する面に取り付けられている。この例では、給水装置7は、それぞれが左右方向に延び、上方向に養液を放出するための孔71aが左右方向に複数形成された複数(この例では、それぞれの栽培棚2に対して3個)の管部材71により構成されている。
給水装置7は、養液を管部材71から放出する。本実施の形態の給水装置7では、管部材71に形成された孔71aから、上方向に向けて養液がシャワー状に放出される。これにより、栽培トレイ20に充填される培養土に、所望の量の養液が供給されることになる。
なお、給水装置7による養液の供給については、後段にてより詳細に説明する。
さらに、植物栽培装置1は、それぞれの栽培棚2に気流を送るための気流生成部の一例としての送風装置8を備えている。送風装置8は、それぞれの生育側通気口34aに取り付けられ、回転することでそれぞれの栽培棚2の生育領域S1に気流を送る複数の生育側ファン81を備えている。また、送風装置8は、それぞれの給水側通気口34bに取り付けられ、回転することでそれぞれの栽培棚2の給水領域S2に空気を送る複数の給水側ファン82を備えている。
送風装置8は、生育側ファン81および給水側ファン82を回転させ、空気をそれぞれの栽培棚2の生育領域S1および給水領域S2に送る。
送風装置8は、光照射装置6による光の照射のタイミング(明期、暗期)、給水装置7による養液の供給のタイミング等に対応させて、予め定めた時間に、一定の期間、生育側ファン81を回転させて生育領域S1に空気を送る。これにより、生育領域S1に気流が生じ、生育領域S1内の空気が拡散される。この結果、植物の蒸散により生じる水蒸気、植物の光合成により発生する酸素、および植物の暗期での呼吸により発生する二酸化炭素の、生育領域S1での気体濃度の偏りを低減することができる。また、生育領域S1に気流が生じることで、葉に付着した水滴が乾燥し、水滴によるカビ由来の病気が抑制される。生育側ファン81は、例えば、明期の前半(光照射装置6による光照射を開始した後、明期の約半分の期間が経過するまで)には、生育領域S1に強い気流が生じるように送風を行うことが好ましい。その一方で、生育側ファン81は、明期の後半から暗期にかけては、明期の前半と比べて生育領域S1に弱い気流が生じるように送風を行うことが好ましい。
また、送風装置8は、光照射装置6による光の照射のタイミング(明期、暗期)、給水装置7による養液の供給のタイミング等に対応させて、予め定めた時間に、一定の期間、給水側ファン82を回転させて給水領域S2に空気を送る。これにより、給水領域S2に気流が生じ、底板4、載置部5または栽培トレイ20の表面、栽培トレイ20に充填される培土等が乾燥する。
給水側ファン82は、例えば明期の前半には、給水領域S2に弱い気流が生じるように送風を行うことが好ましい。植物は、暗期には根から養液を吸収せずに呼吸を行い、暗期から明期に切り替わると、勢いよく養液を吸収して光合成を行うようになる。このため、例えば給水領域S2に強い気流が生じて培土が乾燥してしまうと、植物の光合成に必要な養液が不十分となるおそれがある。これに対し、明期の前半に給水側ファン82によって給水領域S2に弱い気流を生じさせることで、培土の乾燥によって植物の光合成が阻害されることを抑制しながら、底板4、載置部5または栽培トレイ20の表面を乾燥させることができる。
また、給水側ファン82は、例えば明期の後半には、明期の前半と比べて給水領域S2に強い気流が生じるように送風を行うことが好ましい。上述したように、植物は、暗期に根を介して呼吸を行う。この場合、培土に養液が多く存在すると、植物が根を介して呼吸を行うことが困難になり、枯れてしまうおそれがある。これに対し、明期の後半に給水側ファン82によって給水領域S2に強い気流を生じさせることで、暗期が始まる前に培土をしっかりと乾燥させることができる。これにより、暗期に、植物の呼吸が阻害されることが抑制される。
さらに、給水側ファン82は、暗期には、明期の後半と比べて給水領域S2に弱い気流が生じるように送風を行うことが好ましい。これにより、植物の呼吸により発生し培土に滞留した二酸化炭素が拡散される。
なお、送風装置8による送風については、後段にてより詳細に説明する。
さらにまた、植物栽培装置1は、光照射装置6による光の照射、給水装置7による養液の供給、および送風装置8による送風等の植物栽培装置1の各部の機能を制御する不図示の制御装置を備えている。
また、図示は省略するが、植物栽培装置1は、植物栽培装置1の内部や外部に、栽培棚2内の温度、湿度、二酸化炭素濃度等を調整するための設備を備えていてもよい。
続いて、栽培トレイ20の構成について説明する。図2(a)、(b)、図3等に示すように、栽培トレイ20は、上方に向けて開口する凹形状を有し、格子状に配置される複数のセル21を有している。この例では、それぞれの栽培トレイ20には、左右方向に5個ずつ、前後方向に6個ずつ、合計30個のセル21が形成されている。また、それぞれのセル21の底面(下側の面)には、給水装置7による供給された養液等を培養土に染み込ませるための底穴21aが形成されている。栽培トレイ20におけるセル21の個数は、栽培する植物の種類や植物の生育状況等によって異なるが、通常、数十個から数百個程度である。
なお、栽培トレイ20は、薄いポリプロピレン樹脂等の変形しやすい材料により構成されるため、持ち運び等の操作性の向上を目的として、通常アンダートレイに載せて使用される。図示は省略するが、本実施の形態では、このアンダートレイを含めて栽培トレイ20と表記する場合がある。また、栽培トレイ20にアンダートレイを用いる場合、このアンダートレイには、液体および気体が通過可能なように、孔等が設けられていることが必要である。
続いて、本実施の形態の通気反射壁40の構成についてより詳細に説明する。図4(a)、(b)は、本実施の形態が適用される通気反射壁40の構成の一例を示した図である。図4(a)は、通気反射壁40を植物栽培装置1の内側(栽培棚2側)から見た図であり、図4(b)は、図4(a)におけるIVB−IVB部での断面図である。
本実施の形態の通気反射壁40は、全体として所謂ブラインド状の形状を有している。
具体的に説明すると、通気反射壁40は、図4(a)に示すように、上下方向に間隙を介して配置される複数の板部材41と、複数の板部材41の四方(上下左右)を囲むように設けられる枠部材42と、枠部材42の内部において複数の板部材41を支持する支持部材43とを備えている。本実施の形態の通気反射壁40では、板部材41同士の間隙を気体が通過できるようになっている。
図4(a)、(b)に示すように、それぞれの板部材41は、植物栽培装置1の左右方向に沿って延びている。また、それぞれの板部材41は、上方向に凸となるようにわずかに湾曲した薄板状の形状を有している。この例では、それぞれの板部材41は、互いに等しい形状を有している。
また、それぞれの板部材41は、水平方向に対して植物栽培装置1の内側(栽培棚2側)に傾斜している。具体的には、それぞれの板部材41は、図4(b)に示すように、植物栽培装置1の内側(栽培棚2側)から植物栽培装置1の外側に向かうに従い上方へ傾斜するように設けられている。
また、複数の板部材41は、図4(a)、(b)に示すように、植物栽培装置1の内側(栽培棚2側)から前側に向かって水平に通気反射壁40を見た場合、隣接する板部材41の上端と下端とが重なっている。言い換えると、植物栽培装置1の内側から前側に向かって水平に通気反射壁40を見た場合、複数の板部材41は、通気反射壁40の略全面に連続して並んでおり、板部材41同士の間隙は視認されないようになっている。
それぞれの板部材41は、少なくとも栽培棚2に対向する面(この例では、斜め上方を向く面)が、光照射装置6により照射される光を反射する材料により構成されている。
板部材41を構成する材料としては特に限定されないが、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂からなる薄板材、アルミニウム板、表面に樹脂がコーティングされた鋼板、表面に金属が蒸着された合成樹脂板等が挙げられる。
支持部材43は、複数の板部材41を上下方向に貫通して設けられる梯子状のコード(所謂ラダーコード)から構成される。そして、支持部材43は、複数の板部材41を、枠部材42の内部に吊り下げるようにして支持している。また、支持部材43は、複数の板部材41を、間隙を介して平行に支持している。
詳細については後述するが、本実施の形態の通気反射壁40は、光照射装置6から照射される光を、それぞれの板部材41によって栽培棚2側に向けて反射する。また、本実施の形態の通気反射壁40は、送風装置8により生成された気流を、それぞれの板部材41同士の間隙を介して通過させる。
続いて、本実施の形態の植物栽培装置1を用いて植物を栽培する方法について説明する。ここでは、植物栽培装置1を用いて、ナス科のミニトマトの苗を栽培する方法を例に挙げて説明する。
植物栽培装置1を用いてミニトマトの苗を栽培する場合、まず、栽培トレイ20の各セル21の中に、培養土を充填する。なお、培養土には、植物の生育に必要な肥料等が含まれていてもよい。そして、各セル21に充填した培養土の上面に窪みを形成し、この窪みにミニトマトの種を1粒ずつ播いた後、種の上に培養土を被せる。なお、本実施の形態の説明において、以上の工程を、播種と表記する場合がある。
次いで、播種を行った栽培トレイ20を、予め定めた温度および湿度(例えば28℃、RH80%)に調整された不図示の催芽器に収容する。その後、栽培トレイ20の各セル21に播種した種からわずかに芽が出たら、栽培トレイ20を植物栽培装置1に移す。付言すると、栽培トレイ20を、植物栽培装置1の栽培棚2に設けられた載置部5上に載置する。
ミニトマトの種の場合、およそ72時間(3日間)で、種からわずかに芽が出る。「種からわずかに芽が出る」とは、ミニトマトの場合、例えば、培養土の間から芽(子葉を支える茎)が視認できる一方で、この子葉を支える茎が完全には立っていない状態を意味する。
そして、植物栽培装置1では、予め定めた条件で、光照射装置6による光の照射、給水装置7による養液の供給、および送風装置8による送風を行う。
光照射装置6は、予め定めたタイミングで、栽培トレイ20に対して、青色LED素子による青色光および赤色LED素子による赤色光の照射を行う。
光照射装置6は、上述したように、例えば青色光を連続的に照射する期間(A)を有し、且つ、この青色光を連続的に照射する期間(A)の一部が、青色光と赤色光との双方を連続的に照射する期間(A−1)となるように、LEDランプ61の青色LED素子および赤色LED素子による照射を行うことが好ましい。
より具体的には、光照射装置6は、青色光を連続的に照射する期間(A)を行う時間の30%以上80%未満が、青色光と赤色光との双方を連続的に照射する期間(A−1)となるように、LEDランプ61の青色LED素子および赤色LED素子による照射を行うことが好ましい。
なお、本実施の形態の説明において「連続的に照射する」とは、青色光または赤色光等の光を通常は連続照射する場合の他、短い時間であれば光を照射しない時間を有している場合も含む。ここで、短い時間とは、通常は30分以下、好ましくは5分以下、より好ましくは1分以下を意味する。
また、光照射装置6は、光を照射しない期間(B)(暗期)を有するように、LEDランプ61による照射を行ってもよい。植物栽培装置1にて栽培する植物の種類によっては、常に光を照射しながら栽培を行うと、連続光障害を発生する場合がある。このような植物の場合には、光を照射しない期間(B)を設けることが好ましい。例えば、植物栽培装置1においてミニトマトの苗を栽培する場合には、光を照射しない期間(B)を設けることが好ましい。
図5(a)、(b)は、植物栽培装置1において光照射装置6により光の照射を行っている状態を示した図である。図5(a)は、図1における植物栽培装置1のIII−III部での断面図に対応し、図5(b)は、図5(a)におけるVB部の拡大図である。
上述したように、それぞれの板部材41は、水平方向に対して傾斜して設けられており、一方の面が栽培棚2に対向するように構成されている。また、通気反射壁40の板部材41は、少なくとも栽培棚2に対向する側の面が、光照射装置6から出射される光を反射する材料により構成されている。
これにより、図5(a)、(b)に示すように、光照射装置6から出射され、通気反射壁40に到達した光は、それぞれの板部材41にて反射されて、生育領域S1へ照射される。この結果、例えば通気反射壁40が光を反射しない場合や、植物栽培装置1が通気反射壁40を有しない場合と比べ、栽培棚2(生育領域S1)にて生育する植物苗に照射される光量が増加する。
ここで、例えば通気反射壁40が光を反射しない場合や、植物栽培装置1が通気反射壁40を有しない場合、生育領域S1の端部では、光照射装置6から照射された光が壁面に吸収されたり植物栽培装置1の外部へ放出されたりするため、植物苗に照射される光量が生育領域S1の中央部と比べて少なくなる場合がある。
これに対し、本実施の形態のように、光照射装置6から照射された光を通気反射壁40にて反射させる構成とすることで、生育領域S1の端部と中央部とで、光照射装置6から照射される光量に差が生じることが抑制される。これにより、生育領域S1で生育する植物苗の成長むらが生じにくくなる。
特に、本実施の形態の通気反射壁40は、上述したように、植物栽培装置1の内側(栽培棚2側)から水平に見た場合に、複数の板部材41が通気反射壁40の略全面に連続して並び、板部材41同士の間隙が視認されないようになっている。これにより、本実施の形態の植物栽培装置1では、光照射装置6から出射され、通気反射壁40に到達した光を、通気反射壁40の略全面で反射させることができる。これにより、栽培棚2(生育領域S1)にて生育する植物苗に照射される光量をより増加させることができる。
なお、光照射装置6からの光を反射し、且つ送風装置8により生成された気流が通過可能な通気反射壁としては、例えば気流が通過する複数の孔が形成されたパンチングメタル等を用いることが挙げられる。しかしながら、通気反射壁としてパンチングメタルを用いた場合、孔の部分では光を反射しないため、本実施の形態の通気反射壁40を用いる場合と比べて、植物苗に照射される光量が少なくなる場合がある。
給水装置7は、予め定めた条件で、栽培トレイ20に対して養液を供給する。図6は、植物栽培装置1において給水装置7による養液の供給を行っている状態を示した図である。給水装置7は、予め定めた条件で、養液をそれぞれの管部材71に供給する。これにより、図6に示すように、それぞれの管部材71に形成された孔71aから、養液が上方に向けてシャワー状に放出される。
上述したように、管部材71の上方には、載置部5が設けられており、この載置部5は、間隔を介して格子状に配置された棒状の部材等の液体が通過可能な部材により構成されている。これにより、それぞれの管部材71からシャワー状に放出された養液は、載置部5を通過して、載置部5に乗せられた栽培トレイ20の底に到達する。そして、栽培トレイ20の各セル21に形成された底穴21aを介して、各セル21に充填された培養土に養液が染み込むことで、それぞれのセル21に養液が供給される。
また、管部材71の孔71aから放出された後、各セル21の培養土に染み込まなかった養液の一部は、重力によって下方の底板4へ落下し、排水口4aを介して植物栽培装置1の外部へ排出される。
給水装置7により供給される養液としては、例えば、水と植物の成長に必要な肥料等とを混合したものを用いることができる。また、給水装置7によって培養土に水のみを供給し、肥料については、不図示の点滴装置等を用いて、各セル21に充填された培養土の上側から供給するものとしてもよい。
ここで、給水装置7が養液を供給する際の条件としては、給水装置7により養液を供給する時間(時刻)や頻度、それぞれの管部材71から放出する養液の量、それぞれの管部材71から養液を放出する時間の長さ等の条件が挙げられる。
給水装置7により養液を供給する時間(時刻)や頻度は、栽培する植物の種類や植物の生育状況等に基づいて決定される。植物栽培装置1においてミニトマトの苗を栽培する場合、給水装置7は、例えば、育苗初期は1日置きに1回、育苗後期には1日当たり1回、光照射開始の前後に養液を供給する。
また、給水装置7がそれぞれの管部材71から放出する養液の量、およびそれぞれの管部材71から養液を放出する時間の長さは、管部材71および孔71aの径、管部材71から栽培トレイ20までの距離等に基づき、各セル21の培養土に染み込む養液の量が所望の量となるように決定される。例えば、給水装置7がそれぞれの管部材71から放出する養液の量、およびそれぞれの管部材71から養液を放出する時間の長さは、各セル21の培養土に染み込む養液の量が、各セル21にて生育する植物苗等が次の養液の供給までの期間に吸収する養液の量とほぼ等しくなるように決定される。
ところで、従来の植物栽培装置1では、灌水トレイ上に栽培トレイ20を載置し、この灌水トレイに養液を溜めてプール状態とすることで、各セル21の培養土に養液を供給する場合がある。このように灌水トレイに養液をプール状態にして各セル21に養液を供給する場合、各セル21の培養土に染み込む養液の量が過剰となりやすい。具体的には、各セル21の培養土に染み込む養液の量が、各セル21で生育される植物苗が光合成に要する養液の量と比べて過剰となりやすい。そして、例えば植物苗が光合成を行わずに呼吸を行う夜間等に、各セル21の培養土において根の周囲に養液が多く残存した状態となる。この場合、各セル21内の根が呼吸をしにくくなり、植物苗の成長が阻害される場合がある。
これに対し、本実施の形態の給水装置7では、上述したように、各管部材71の孔71aから養液を上方に向けてシャワー状に放出し栽培トレイ20に供給している。そして、各管部材71の孔71aから放出された養液は、液滴の状態で各セル21の底面に到達する。これにより、本実施の形態では、栽培トレイ20が載置される灌水トレイに養液をプール状態とする場合と比べて、養液が各セル21の培養土にゆっくりと染み込む。この結果、各セル21の培養土に染み込む養液の量が過剰となることが抑制される。
また、給水装置7では、それぞれの管部材71から放出する養液の量等の各種条件を変更することで、各セル21の培養土に染み込む養液の量を、例えば各セル21で生育される植物苗が光合成に要する養液の量と近くなるように調整することができる。
これにより、本実施の形態の植物栽培装置1では、例えば植物苗が光合成を行わずに呼吸を行う夜間等に、各セル21の培養土において根の周囲に養液が残存しにくくなる。そして、各セル21内の根の呼吸が阻害されることが抑制され、植物苗の成長を促進することができる。
なお、給水装置7は、各管部材71から放出され各セル21の培養土に染み込まずに排水口4aを介して排出された養液を再利用し、再び管部材71から放出する構成としてもよい。この場合、養液に要するコストを低減することができる。
一方、養液を再利用しない場合、給水装置7では、各管部材71により養液をシャワー状に放出することで、養液をプール状態にして各セル21に養液を供給する場合と異なり、いずれかのセル21に付着した養液が他のセル21に付着しにくい。このため、例えば複数のセル21のうちいずれかのセル21で生育する植物苗に病害やカビ等が発生した場合であっても、他のセル21で生育する植物苗に伝染しにくい。これにより、本実施の形態の植物栽培装置1によれば、より良好な植物苗を得ることができる。
送風装置8は、予め定めた条件で生育側ファン81を回転させることで、生育側通気口34aを介して、それぞれの栽培棚2の生育領域S1に空気を供給する。これにより、生育領域S1に後側から前側に移動する気流が生じ、生育領域S1内の空気が拡散される。この結果、植物の蒸散により生じる水蒸気、植物の光合成により発生する酸素、および植物の暗期での呼吸により発生する二酸化炭素の、生育領域S1での気体濃度の偏りを低減することができる。また、生育領域S1に気流が生じることで、葉に付着した水滴が乾燥し、水滴によるカビ由来の病気が抑制される。
また、送風装置8は、予め定めた条件で給水側ファン82を回転させ、空気をそれぞれの給水領域S2に供給する。例えば、送風装置8は、上述した給水装置7による養液の供給が終了した後、給水側ファン82の回転を開始することで、給水側通気口34bを介して、それぞれの栽培棚2の給水領域S2に空気を供給する。これにより、給水領域S2に後側から前側に移動する気流が生じる。この結果、給水装置7により放出された後、排水口4aから排出されずに、底板4、載置部5または栽培トレイ20の表面に残存した養液が、給水領域S2に生成された気流によって乾燥しやすくなる。
給水装置7による養液の供給が終了した後、底板4、載置部5または栽培トレイ20の表面に養液が残存した状態が維持されると、この残存した養液に向かって、各セル21にて生育する植物苗の根が伸びる場合がある。そして、各セル21の底穴21aから栽培トレイ20の外側まで植物苗の根が到達する場合がある。この場合、例えば植物栽培装置1による植物苗の栽培が終了した後、栽培トレイ20の各セル21から植物苗を取り外す際等に、根が切れやすくなる。
また、本実施の形態の植物栽培装置1では、光照射装置6のLEDランプ61により光を照射しているため、例えば消費電量が大きく発熱量が多い蛍光灯等を用いる場合と比べて、残存した養液が乾燥しにくい傾向がある。
これに対し、本実施の形態では、給水装置7による養液の供給が終了した後に、送風装置8により給水領域S2に空気を送る構成とすることで、底板4、載置部5または栽培トレイ20の表面に残存した養液が乾燥しやすくなる。これにより、栽培トレイ20の各セル21から根が伸びることが抑制され、各セル21の外側で根が切れたり絡んだりすることが抑制される。この結果、本圃に定植した場合の活着が良好な植物苗を得ることができる。
また、送風装置8は、光照射装置6による光の照射のタイミング(明期、暗期)、給水装置7による養液の供給のタイミング等に対応させて、予め定めた時間に、一定の期間、給水側ファン82を回転させて給水領域S2に空気を送る。例えば、送風装置8は、明期の後半に、給水領域S2に強い気流が生じるように、それぞれの栽培棚2の給水領域S2に空気を供給する。これにより、暗期が始まる前に培土をしっかりと乾燥させることができ、暗期に植物の呼吸が阻害されることが抑制される。
図7は、植物栽培装置1において送風装置8の生育側ファン81および給水側ファン82による送風を行っている状態を示した図である。
上述したように、植物栽培装置1の前側に配置される通気反射壁40は、複数の板部材41の間隙を介して気体が通過できるように構成されている。これにより、図7に示すように、送風装置8の生育側ファン81によって生育領域S1に供給された空気は、生育領域S1を後側から前側に向けて流れ、通気反射壁40を通過して植物栽培装置1の外部へ排出される。この結果、上述したように、生育領域S1を後側から前側に移動する気流が生成する。
同様に、送風装置8の給水側ファン82によって給水領域S2に供給された空気は、給水領域S2を後側から前側に向けて流れ、通気反射壁40を通過して植物栽培装置1の外部へ排出される。この結果、給水領域S2を後側から前側に移動する気流が生成する。
このように、本実施の形態では、通気反射壁40を気体が通過可能な構成とすることで、送風装置8の生育側ファン81および給水側ファン82により栽培棚2(生育領域S1、給水領域S2)に供給された空気が、植物栽培装置1の後側から前側に向けて流れ、通気反射壁40を通過して植物栽培装置1の外部へ排出される。付言すると、送風装置8により生成された気流が通気反射壁40によって妨げられることが抑制される。
ここで、通気反射壁40は、複数の板部材41が通気反射壁40の略全面に設けられており、板部材41同士の間隙が通気反射壁40の略全面に設けられている。これにより、本実施の形態の植物栽培装置1では、送風装置8により生成された気流の排出を通気反射壁40の略全面で行うことができる。このため、例えば、植物栽培装置1の前側に設けられる壁面の一部に気流の排出を行う排気口等を設ける場合と比べて、生育領域S1または給水領域S2での通気性を向上させることができる。また、生育領域S1または給水領域S2を移動する気流のむらを抑制することができる。
なお、本実施の形態の植物栽培装置1では、送風装置8の生育側ファン81および給水側ファン82を回転させ送風を行うことで、生育領域S1および給水領域S2に気流を生成しているが、例えば生育側ファン81および給水側ファン82を回転させ吸気を行うことで、生育領域S1および給水領域S2に気流を生成してもよい。
また、本実施の形態の植物栽培装置1では、送風装置8の生育側ファン81および給水側ファン82により空気を生育領域S1および給水領域S2に送っているが、例えば不図示の除湿装置により除湿した乾燥空気を生育領域S1および給水領域S2に送ってもよい。この場合、生育領域S1および給水領域S2に空気を送る場合と比べて、生育領域S1および給水領域S2の乾燥をより促すことができる。
また、本実施の形態の植物栽培装置1では、栽培トレイ20を、生育領域S1と給水領域S2との間で液体および気体が通過可能な載置部5上に載せているが、これに限定されるものではない。すなわち、植物栽培装置1は、給水装置7によりシャワー状に放出される養液を栽培トレイ20の各セル21に供給することが可能なように、給水装置7の上方に栽培トレイ20が配置されていればよい。例えば、植物栽培装置1は、載置部5を設けずに、筐体3(左壁32、右壁33、後壁34)の内面にリブを設け、このリブに栽培トレイ20の外縁等を引っかけて、給水装置7の上方に栽培トレイ20を支持してもよい。
本実施の形態の植物栽培装置1による栽培で得られた植物苗は、植物の種類にもよるが、ロックウール、ヤシガラ、ウレタン樹脂、土壌等の支持体に鉢上げして、二次育苗した後、圃場に定植して栽培を行うことができる。
上述したように、本実施の形態の植物栽培装置1によれば、活着が良い植物苗を得ることができるため、この植物苗を圃場に定植した後の生育も良好となる。そして、例えばミニトマト等の収穫を伴う植物である場合、その収量を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、植物栽培装置1において栽培する植物としてナス科のミニトマトを例に挙げて説明したが、植物の種類は特に限定されるものではなく、例えば以下の植物の苗が挙げられる。
植物としては、葉菜類、果菜類、根菜類、果樹類、穀類、コケ類、シダ類、観葉植物、薬草類等が挙げられる。植物栽培装置1は、これらの植物の中でも、果菜類の苗を栽培するのに適しており、中でもナス科の植物の苗を栽培するのにより適している。
続いて、実施の形態1の通気反射壁40の変形例について説明する。
上述した例では、通気反射壁40の複数の板部材41の傾きが一定である場合について説明したが、通気反射壁40は、支持部材43によって、複数の板部材41の傾きを調整できるようにしてもよい。付言すると、通気反射壁40は、光照射装置6による光照射の態様や、送風装置8による送風の態様等に応じて、複数の板部材41の傾きを変更してもよい。
通気反射壁40では、複数の板部材41の傾きを変更することで、光照射装置6から出射された光の反射効率や、送風装置8により生成された気流の通過のしやすさ等を制御することができる。すなわち、通気反射壁40では、複数の板部材41の傾きを鉛直方向に近くするほど、光照射装置6から出射された光が生育領域S1で生育される植物に向けて反射されやすくなる。また、通気反射壁40では、複数の板部材41の傾きを水平方向に近くするほど、隣接する板部材41同士の間隙を大きくすることができ、送風装置8により生成された気流が通気反射壁40を通過しやすくなる。
例えば、光照射装置6が光を照射しない期間(B)(暗期)を有するようにLEDランプ61による照射を行う場合、光照射装置6が光を照射する期間には、複数の板部材41の傾きを鉛直方向に近くする。これにより、光照射装置6から出射された光をそれぞれの板部材41で反射しやすくし、生育領域S1への光の照射量を多くする。その一方で、光照射装置6が光を照射しない期間(B)には、複数の板部材41の傾きを水平方向に近くする。これにより、板部材41同士の間隙を広くし、送風装置8により生成された気流が通気反射壁40を通過しやすくする。
なお、通気反射壁40の複数の板部材41の傾きの変更は、制御装置により自動で行ってもよいし、ユーザが手動で行ってもよい。
また、上述した例では、通気反射壁40は、複数の板部材41の傾きや形状が互いに等しい場合について説明したが、これらを異ならせてもよい。例えば、通気反射壁40のうち、生育領域S1に対向する部分と、給水領域S2に対向する部分とで、板部材41の傾きを異ならせてもよい。すなわち、給水領域S2に対向する部分では、光照射装置6から出射される光を反射させる必要はないため、複数の板部材41の傾きを水平方向に近くし、送風装置8により生成された気流を通過しやすくする。その一方で、生育領域S1に対向する部分では、給水領域S2に対向する部分と比べて複数の板部材41の傾きを鉛直方向に近くすることで、光照射装置6から出射された光をそれぞれの板部材41で反射しやすくする。
さらにまた、上述した例では、通気反射壁40は、左右に延びる複数の板部材41が上下方向に平行に並んでいる場合について説明したが、これに限られるものではない。図示は省略するが、通気反射壁40は、例えば上下に延びる複数の板部材41が左右方向に平行に並んでいてもよい。この場合であっても、上述した例と同様に、それぞれの板部材41により光照射装置6から出射された光を反射できるとともに、板部材41同士の間隙を介して送風装置8により生成された気流を通過させることができる。
さらに、通気反射壁40は、左右に延びる複数の板部材41が上下方向に平行に並んでいる部分と、上下に延びる複数の板部材41が左右方向に平行に並んでいる部分との双方を有していてもよい。例えば、通気反射壁40は、生育領域S1に対向する部分が、左右に延びる複数の板部材41が上下方向に平行に並んでおり、給水領域S2に対向する部分が、上下方向に延びる複数の板部材41が左右方向に並んでいてもよい。
[実施の形態2]
続いて、本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1と同様の構成については同様の符号を用い、ここでは詳細な説明は省略する。図8は、実施の形態2が適用される通気反射壁50の構成を説明するための図である。
実施の形態2の通気反射壁50は、通気反射部の他の一例であって、全体として所謂のれん状の形状を有している。具体的には、図8に示すように、通気反射壁50は、植物栽培装置1の前面に沿って設けられ、栽培棚2に対向する薄膜部材51と、薄膜部材51の上部に設けられ薄膜部材51を支持する支持部材52とを有している。付言すると、実施の形態2の通気反射壁50では、支持部材52によって薄膜部材51が上方からのれん状に吊り下げられている。
図8に示す通気反射壁50では、薄膜部材51および支持部材52は、それぞれの栽培棚2に設けられる生育領域S1および給水領域S2対応して、上下方向に6個ずつ並んで配置されている。
それぞれの薄膜部材51は、図8に示すように、下端部から上方に向かって延びる複数のスリット511を有している。そして、それぞれの薄膜部材51には、スリット511によって、左右方向に並ぶ複数の反射部512が形成されている。
また、それぞれの薄膜部材51は、支持部材52によって上方からのれん状に吊り下げられている。さらに、それぞれの薄膜部材51は、送風装置8により生成された気流によって自身が変形するように、可撓性を有する材料により構成される。付言すると、薄膜部材51は、送風装置8により生成された気流によって、それぞれの反射部512が独立して変形するようになっている。なお、実施の形態2において、薄膜部材51(反射部512)が変形するとは、薄膜部材51(反射部512)自身の形状が変化することを意味しており、例えば薄膜部材51(反射部512)が支持部材52に支持されている角度等が変化することは含まない。
さらにまた、それぞれの薄膜部材51は、少なくとも栽培棚2に対向する面が、光照射装置6により照射される光を反射する材料により構成される。
薄膜部材51を構成する材料としては特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂等の合成樹脂の表面に金属が蒸着された合成樹脂シート等により構成される。
また、薄膜部材51の厚さは、薄膜部材51を構成する材料によっても異なるが、送風装置8からの気流によって変形可能な厚さに設定される。
図9は、実施の形態2が適用される植物栽培装置1において送風装置8による送風を行っている状態を示した図であって、図8におけるIX−IX部での断面図である。
実施の形態1と同様に、送風装置8の生育側ファン81および給水側ファン82によって生成された気流は、生育領域S1および給水領域S2をそれぞれ後側から前側に向けて流れる。そして、生育側ファン81および給水側ファン82によって生成された気流は、通気反射壁50に到達すると、それぞれの薄膜部材51のスリット511を通って、植物栽培装置1の外側へ排出される。
さらに、生育側ファン81および給水側ファン82によって生成された気流が通気反射壁50に到達すると、この気流に押されて薄膜部材51の反射部512が変形する。具体的には、図9に示すように、反射部512のうち下側の部分が上方へまくれ上がるように変形する。これにより、反射部512の下部に間隙ができ、気流は、この間隙を介して植物栽培装置1の外側へ排出される。
また、図示は省略するが、実施の形態2の植物栽培装置1においても実施の形態1と同様に、光照射装置6により光を照射すると、通気反射壁50に到達した光が薄膜部材51(反射部512)で反射されて、生育領域S1へ照射される。これにより、栽培棚2(生育領域S1)にて生育する植物苗に照射される光量が増加する。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、通気反射壁は、光照射装置6からの光を栽培棚2側(生育領域S1側)に反射し、且つ送風装置8により生成された気流が通過可能な構造であれば、上述した構成に限られない。また、上述した実施の形態は、本発明の趣旨に反しない限りにおいては、様々な変形や組み合わせを行っても構わない。
1…植物栽培装置、2…栽培棚、3…筐体、4…底板、5…載置部、6…光照射装置、7…給水装置、8…送風装置、20…栽培トレイ、21…セル、40…通気反射壁、41…板部材、42…枠部材、43…支持部材、50…通気反射壁、51…薄膜部材、52…支持部材、61…LEDランプ、71…管部材、81…生育側ファン、82…給水側ファン

Claims (7)

  1. 植物苗を栽培する栽培部と、
    前記栽培部に光を照射する光照射部と、
    前記栽培部に向かう気流を生成する気流生成部と、
    前記光照射部により照射される光を前記栽培部に向けて反射し、且つ前記気流生成部により生成された気流が通過可能な通気反射部を有し、当該栽培部を囲む筐体と
    を備える植物栽培装置。
  2. 前記通気反射部は、それぞれが前記光照射部により照射される光を反射し、間隙を介して平行に並ぶ複数の板部材を有することを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
  3. 前記通気反射部は、複数の前記板部材の角度が変更可能であることを特徴とする請求項2に記載の植物栽培装置。
  4. 前記栽培部における植物苗の栽培面よりも下方から当該栽培部に対して植物苗の生育に必要な液体を供給する給水部をさらに備え、
    前記気流生成部は、前記栽培面よりも上方と当該栽培面よりも下方とに気流を生成し、
    前記通気反射部は、前記栽培面よりも上方に生成された気流と、当該栽培面よりも下方に生成された気流とが通過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。
  5. 前記通気反射部は、前記栽培部の上方からのれん状に吊り下げられた薄膜部材を有することを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
  6. 前記通気反射部の前記薄膜部材は、前記気流生成部により生成された気流により形状が変化することで気流が通過する間隙を形成することを特徴とする請求項5に記載の植物栽培装置。
  7. 前記気流生成部は、前記栽培部に空気または乾燥空気を供給することで気流を生成し、
    前記通気反射部は、前記栽培部に対して前記気流生成部により生成される気流の進行方向の下流側に位置し、当該気流生成部により供給された空気または乾燥空気を前記筐体の外部へ排出することを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
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