JP2021058121A - Plant cultivation installation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウス型の植物栽培設備に関する。 The present invention relates to a house-type plant cultivation facility.
ハウス型の植物栽培設備において、植物の光合成の状況に応じて二酸化炭素の供給又は停止を行う構成が公知である(特許文献1)。 In a house-type plant cultivation facility, a configuration is known in which carbon dioxide is supplied or stopped depending on the state of photosynthesis of the plant (Patent Document 1).
特許文献1によると、二酸化炭素供給装置は、二酸化炭素の収容部の一例としてのガスタンクとガスバルブとを有し、ガスバルブは、制御部からの制御信号に応じて開閉され、二酸化炭素の温室への供給又は供給停止を制御する構成としているから、植物の光合成で二酸化炭素が消費されて、予め設定された範囲を下回ると、二酸化炭素の供給を行うことができ、光合成を促進できる。
According to
ところが、ガスタンクには二酸化炭素を予め収容しておく必要がある。つまり、植物は、夜間は呼吸のみを行い二酸化炭素を発生させるが、日の出とともに光合成を開始するので、ハウス型栽培設備の二酸化炭素濃度が低下し、これを補うために二酸化炭素を人工的に施用するものであるからランニングコストがかかることとなる。図7に示すように、二酸化炭素は実線で示すように夜間と日中で変化し、光合成を促進するために点線で示すように人工的に二酸化炭素を補充する必要がある。 However, it is necessary to store carbon dioxide in the gas tank in advance. In other words, plants only breathe and generate carbon dioxide at night, but start photosynthesis at sunrise, so the carbon dioxide concentration in house-type cultivation equipment decreases, and carbon dioxide is artificially applied to compensate for this. Therefore, running costs will be incurred. As shown in FIG. 7, carbon dioxide changes between night and day as shown by the solid line, and it is necessary to artificially replenish carbon dioxide as shown by the dotted line in order to promote photosynthesis.
本発明は、二酸化炭素の供給ロスの少ない植物栽培設備を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a plant cultivation facility having a small carbon dioxide supply loss.
かかる課題を解決するために、請求項1記載の発明は、植物を栽培する栽培室1と、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段Aと、栽培室1内の空気を二酸化炭素供給手段Aに送る送風ファン6と、二酸化炭素供給手段Aの二酸化炭素を栽培室1内に供給する構成とした植物栽培設備とする。
In order to solve such a problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、二酸化炭素供給手段Aは、二酸化炭素を吸収する吸収液を収容する吸収塔3と、吸収塔3から送られる吸収液を収容すると共に、加熱手段5で加熱することによって吸収液に含まれる二酸化炭素を再生する再生塔4を備え、再生された二酸化炭素を栽培室1に供給する構成とした。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、夜間に送風ファン6を駆動して吸収塔3内に二酸化炭素を供給し、日中に再生塔4から再生二酸化炭素を栽培室1に供給する構成とした。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項2又は請求項3に記載の発明において、再生塔4の吸収液を加熱する加熱手段をボイラ5とし、ボイラ5から発生する排ガスを吸収塔3へ供給する構成とした。
The invention according to claim 4 is the invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項2から請求項5に記載のいずれか一に記載の発明において、送風ファン6と吸収塔3の間に除湿器12を設け、栽培室1内湿度が所定以上になると除湿器12を駆動する。
The invention according to
請求項1及び請求項2に記載の発明によると、栽培室1内で発生する二酸化炭素を二酸化炭素供給手段Aを介して栽培室1に供給することで、二酸化炭素を発生させるコストを低減できる。
According to the first and second aspects of the invention, the cost of generating carbon dioxide can be reduced by supplying the carbon dioxide generated in the
請求項3に記載の発明によると、請求項2に記載の効果に加え、夜間は植物の呼吸から発生する二酸化炭素を吸収塔3に貯留し、日中は再生塔4で再生された二酸化炭素を栽培室1に供給することで、光合成の促進が図れる。そして植物から発生する二酸化炭素を有効に活用できる。
According to the invention of
請求項4に記載の発明によると、請求項2又は請求項3に記載の効果に加え、ボイラ5から発生する排ガスを有効利用できる。
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of
請求項5に記載の発明は、請求項2から請求項4に記載の効果に加え、多湿の際に除湿器12を駆動するから、栽培室1の窓を開放しないで済み、二酸化炭素の放出を少なくできる。
In addition to the effects according to
本発明の実施の形態について以下説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は本発明の実施の形態にかかる植物栽培設備であって、図1において、この植物栽培設備は、栽培室の一例としての温室1を有する。
FIG. 1 shows a plant cultivation facility according to an embodiment of the present invention, and in FIG. 1, this plant cultivation facility has a
温室1の内部には、栽培装置の一例としての培地2が設けられている。培地2は、植物の一例として例えばトマトが栽培されている。なお、栽培する植物はトマトに限定されず、目的や用途に応じて、任意の植物を栽培可能である。
Inside the
温室1内の植物に光合成に必要な二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段Aが設置されている。この二酸化炭素供給手段Aとして二酸化炭素吸収システムを利用する。二酸化炭素吸収システムは、吸収塔3と再生塔4を備え、二酸化炭素を含む空気を吸収塔3に送り、吸収塔3に貯留する吸収液にその二酸化炭素を吸収させる。この二酸化炭素を吸収した吸収液は再生塔4に送られるが、再生塔4に備えた加熱手段5で加熱することによって二酸化炭素を再生できる。
A carbon dioxide supply means A for supplying carbon dioxide necessary for photosynthesis to plants in
ところで、植物は夜間に呼吸のみを行い二酸化炭素を発生するが、日の出とともに光合成を開始し、日中は呼吸と光合成を実行している。光合成が開始すると温室1内の二酸化炭素濃度が低下する。従って二酸化炭素を補う必要がある。そこで、温室1壁部に送風ファン6を設け、夜間この送風ファン6を駆動して温室1内の空気を供給路7を介して吸収塔3に供給し、その中の吸収液に二酸化炭素を吸収させ、その吸収液を再生塔4に送って貯える。日中になると再生塔4に貯えたその吸収液を加熱手段5で加熱して二酸化炭素を再生し、再生二酸化炭素は連通路8を経由して温室1へ供給され、光合成に利用される。このように夜間に発生する二酸化炭素を有効利用することによって、人工的に二酸化炭素を施用する構成に対してコスト低廉に寄与できる。
By the way, plants only breathe at night to generate carbon dioxide, but they start photosynthesis at sunrise and breathe and photosynthesize during the day. When photosynthesis starts, the carbon dioxide concentration in
なお、二酸化炭素吸収システムにおいて、吸収塔3と再生塔4の間に熱交換器9を備え、吸収塔3からの吸収液を蒸気にして再生塔4内に拡散できる。また、再生塔4に貯まって加熱処理された吸収液は熱交換器9を通じて蒸気化して吸収塔3に拡散還元する。さらに、夜間送風ファン6で吸収塔3に供給され二酸化炭素が取り除かれた空気は戻し連通路10を経て温室1に戻されるようになっている。
In the carbon dioxide absorption system, a
前記加熱手段5としてボイラ5を使用している。ボイラ5は日中に運転するが、ボイラ5の排ガス通路11を前記吸収塔3に連通し、運転中に発生する二酸化炭素も吸収塔3に供給することにより光合成促進に利用でき、二酸化炭素の有効利用を図っている。
A
図2は、本発明の別の実施の形態にかかる植物栽培設備を示し、温室1の夜間多湿対策において、天窓1a,1bをモータ等で開閉可能に設け、多湿時には開いて多湿対策とする構成が一般的であるが、天窓1a,1bを開くと二酸化炭素も逃げてしまうこととなる。そこで、天窓1a,1bを閉じたままで送風ファン6からの多湿空気を供給路7の途中に設けた除湿器12で除湿し、除湿後の空気を吸収塔3に供給する構成としている。
FIG. 2 shows a plant cultivation facility according to another embodiment of the present invention. In the nighttime humidity countermeasures of the
次いで、図3に基づき、排ガス利用二酸化炭素施用システムについて説明する。温室1A内には、内部に温水が循環すべく温水パイプ15,15…を配置して培地2の近傍を加温できる構成としている。そして、温水パイプ15,15…の温水を加熱するためのボイラ16を備えている。そして、ボイラ16の排ガスを導入外気と混合して温室1A内に二酸化炭素を供給できる構成とした排ガス利用二酸化炭素施用システムが公知である(図3(A))。従来、一酸化炭素検知センサ17を設けて一酸化炭素濃度が所定以上の場合には、温室1Aへの供給路18に介在する開閉バルブ(図示せず)を閉じて供給停止するが、一酸化炭素検知センサ17が異常の場合には、一酸化炭素濃度の高いまま温室1Aに供給されてしまうこととなる。そこで、図3(B)に示すように、排ガス通路途中に二酸化炭素と不要ガスとを分離するフィルタ19を備える。このフィルタ19は例えばセルロース加工のフィルタで、加熱によって二酸化炭素を取り出すことができ、取り出された二酸化炭素を貯留部20に貯留し、温室1A内の二酸化炭素検知センサ21による二酸化炭素濃度の検出値が所定値以下になると、制御部Cは貯留部20に施用信号を出力し、温室1Aへの供給路22を介して二酸化炭素を供給制御される。このように構成すると、純粋二酸化炭素のみを光合成促進用として温室1Aに施用できる。なお、貯留部20には施用信号の有無によって開閉するバルブ手段23を有する。また、ボイラ16の温水を前記フィルタ19の加熱用に利用する構成として、装置の効率化を図っている。
Next, the exhaust gas utilization carbon dioxide application system will be described with reference to FIG. In the
次いで、図4に基づき液化炭酸ガスの噴霧供給システムについて説明する。二酸化炭素を高圧で液化させた液化炭酸ガスを水と共に霧状に噴出し光合成に利用するものである。このシステムは、液化炭酸ガスタンク25と、水タンク26と、ポンプ手段27と、配管28と、噴霧手段29等からなり、吸い上げた水を案内する配管28途中に液化炭酸ガスタンク25から供給される炭酸ガスを吸入させると、炭酸ガスは水溶性なので水に溶け、温室1B内の上部に配設した噴霧手段29から水と共に炭酸ガスを霧状に噴出する構成である。勢いよく噴出した炭酸ガスは帯電するので電磁誘導作用により植物の葉の表面に付着し易い。したがって、植物の葉の気孔から炭酸ガスを効率的に吸収できるようになり、供給した炭酸ガス(二酸化炭素)を効率よく光合成に利用できる。 Next, a spray supply system for liquefied carbon dioxide gas will be described with reference to FIG. The liquefied carbon dioxide gas obtained by liquefying carbon dioxide at high pressure is ejected together with water in the form of mist and used for photosynthesis. This system consists of a liquefied carbon dioxide gas tank 25, a water tank 26, a pump means 27, a pipe 28, a spraying means 29, etc., and carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide gas tank 25 in the middle of the pipe 28 for guiding the sucked water. When the gas is inhaled, the carbon dioxide gas is water-soluble, so it dissolves in water, and the carbon dioxide gas is ejected in the form of a mist together with water from the spraying means 29 arranged in the upper part of the greenhouse 1B. Since the carbon dioxide gas ejected vigorously is charged, it easily adheres to the surface of the leaves of the plant due to the electromagnetic induction action. Therefore, carbon dioxide gas can be efficiently absorbed from the stomata of the leaves of the plant, and the supplied carbon dioxide gas (carbon dioxide) can be efficiently used for photosynthesis.
そして、温室1B内に飽差センサ30を設け、制御部Cに検出値を送信し、制御部Cは、飽差を判定する。飽差が所定範囲、すなわち3〜6g/m3でないと光合成できない知見に基づき、制御部Cにより飽差がこの所定範囲にあるときは、液化炭酸ガスタンク25に設ける電磁バルブ31を閉じ側制御する。このように構成することで、炭酸ガスを噴出させないでロスを防止できる。なお、炭酸ガスを噴出させない場合は水のみを噴出することができ、細霧冷房効果を維持できる。
Then, a saturation sensor 30 is provided in the greenhouse 1B, a detected value is transmitted to the control unit C, and the control unit C determines the saturation. Based on the finding that photosynthesis is not possible unless the saturation is within a predetermined range, that is, 3 to 6 g /
さらに、前記電磁バルブ31を開度調整可能に構成し、温室1B内の炭酸ガス(二酸化炭素)濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ32を設け検出された炭酸ガス濃度に応じて電磁バルブ31開度を調整することによって、温室1B内を適正の炭酸ガス濃度に制御できる。 Further, the solenoid valve 31 is configured so that the opening degree can be adjusted, and a carbon dioxide concentration sensor 32 for detecting the carbon dioxide gas (carbon dioxide) concentration in the greenhouse 1B is provided to provide the electromagnetic valve 31 opening degree according to the detected carbon dioxide gas concentration. By adjusting the above, the inside of the greenhouse 1B can be controlled to an appropriate carbon dioxide gas concentration.
次いで、図5,図6に基づき、防除ロボットシステムについて説明する。防除ロボット35は、上下方向に複数の噴霧ノズル36,36…を配設したアーム37を備え、培地2の長手方向に設けるパイプレール38に沿って前進又は後進できる構成である。従来、上下方向に複数配設された噴霧ノズル36,36…から略定圧の薬剤が噴出できるように構成し、パイプレール38の一端側起点から他端に設ける感知手段39までの間を定速で往復する構成としている(図5(A))。しかしながら、培地2に沿って略等間隔で栽培される植物は、個々に成長高さや繁り具合が異なるものであるから、上記のように一定高さで一定速度をもって言わば一律に噴霧すると、成長の低い植物に対しては上部に無駄な防除が実行され、繁り具合が遅れた植物に対しては過剰の防除が実行されることとなる。そこで、防除ロボット35のアーム37にカメラ40を設け、進行方向前方側の植物を撮像しながら、植物の高さや存否を認識し、高さに応じて、噴霧ノズル36,36…のいずれに供給し又は閉鎖することができ、植物個々の高さに対応して噴霧ノズル36,36…から噴霧できる。また、撮像範囲から植物が無くなると前進走行を停止制御することができ、前記感知手段39を省略できる(図5(B))。
Next, the control robot system will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The
また、撮像カメラ40による撮像結果から植物の繁り具合を判定し、大いに繁っている状態では十分に薬剤噴霧するためロボットの走行速度を遅くし(イ)、繁りが遅れている状態では速度を標準又は速く(ロ)することで、略均一な薬剤噴霧を行うことができる(図6)。
In addition, the growth condition of the plant is determined from the image pickup result by the
1 温室(栽培室)
3 吸収塔
4 再生塔
5 ボイラ
6 送風ファン
12 除湿器
A 二酸化炭素供給手段
1 Greenhouse (cultivation room)
3 Absorption tower 4
Claims (5)
A dehumidifier (12) is provided between the blower fan (6) and the absorption tower (3), and the dehumidifier (12) is driven when the humidity in the cultivation room (1) becomes equal to or higher than a predetermined value. The plant cultivation facility according to any one of claims 2 to 4.
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