JP2022133648A - 植物工場 - Google Patents

Abstract

【課題】栽培棚間での温度差が小さく均一な送風環境を実現する。【解決手段】空調機３０からの空気は、３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃによって、栽培ユニット２０の長手方向の一端部側から他端部側に流れ、他端部側で下方へと向きを変える。そして、５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５に吸い込まれて各栽培棚２１内に入った空気は、５つのファン４０ｅ１～４０ｅ５によって、栽培ユニット２０の長手方向に関する一端部側に向けて送られる。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の栽培棚が多段式に設けられた植物工場に関する。

特許文献１には、空間内に栽培ラックを支持した多段式棚が複数配列され、空調機によって空間内の空調を行う植物工場が開示されている。この植物工場では、空調機が閉鎖空間の天井面に設置されている。

特開２０１９－０６２７６９号公報

特許文献１のように天井面に設置された空調機から空気を上から下へと流す方式では、場所による温度や送風環境のばらつきが大きい。特に複数の栽培棚が上下に数多く多段に設けられていると、冷気が下にたまりやすいため上下の栽培棚間の温度差が大きくなりがちであり、各栽培棚が水平面内の一方向に細長い場合には、栽培棚間で均一な送風環境を実現することが難しい。

本発明の目的は、栽培棚間の温度差が小さく均一な送風環境を実現することが可能な植物工場を提供することである。

本発明の植物工場は、植物の栽培室と、平面視において一方向に細長い複数の栽培棚が前記栽培室内に多段式に設けられた栽培棚ユニットと、前記栽培室内に配置された空調機と、前記栽培室内に配置された複数のファンからなるファン群とを含む。前記空調機が、前記栽培棚ユニットの前記一方向に関する一端部側に配置されている。そして、前記複数のファンは、前記空調機から排出された空気が、前記栽培棚ユニットの外部を、前記栽培棚ユニットの前記一方向に関する前記一端部側から他端部側へと流れてから、前記栽培棚内のそれぞれを前記一方向に沿って前記他端部側から前記一端部側へと向かって流れるように配置されている。

空調機から排出された空気が各栽培棚内を通って空調機まで戻るように空気を循環させることができる。したがって、例えば栽培棚が一方向に長く、段数が多い場合においても、栽培棚間での温度差が小さくなり、均一な送風環境を実現できる。そのため、野菜の生育環境を改善することができる。

本発明の一実施形態に係る植物工場の模式的な斜視図である。 図１に示す植物工場の模式的な平面図である。 図２のIII-III線での模式的な断面図である。 図２のIV-IV線での模式的な断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る植物工場について、図１～図４を参照しつつ説明する。図１に示す植物工場１は、植物の栽培室１０を有している。栽培室１０は太陽光が届かない閉鎖された空間であり、植物工場１は、蛍光灯やＬＥＤなどの人工光で野菜を作る完全人工光型の植物工場である。

本実施形態において、栽培室１０には、左右方向に４行で前後方向に２列の合計８つの栽培棚ユニット２０が設置されている。各栽培棚ユニット２０には、平面視において図中左右方向に細長い複数の栽培棚２１が多段式に設けられている。８つの栽培棚ユニット２０は、同じ行に属する左右方向に隣接する２つがそれぞれ対となっている。対となる２つの栽培棚ユニット２０は、互いの左右方向の端部同士が左右方向に向き合うように、一直線上に配列されている。また、同じ列に属する４つの栽培棚ユニット２０は、前後方向に隣接する栽培棚ユニット２０との間隔がほぼ等間隔となるように、且つ、左右方向の位置が同じとなるように配列されている。なお、本実施形態では、８つの栽培棚ユニット２０が４行２列に設置されているが、栽培室１０内の栽培棚ユニット２０の数は１つ又は２以上の任意の数とすることができる。

本実施形態では、図４に示すように、栽培棚ユニット２０には、栽培棚２１が上下５段に設けられている。栽培棚２１の棚数は１０以上としてもよい。各栽培棚２１は、水平方向（左右方向及び前後方向）に延びる複数の棚板２２（板では無く、メッシュ構造や格子構造のプレートでもよい）で区画された空間で構成されている。各栽培棚２１には、植物を生育させるための栽培ケース２５が配置されている。栽培ケース２５は、各栽培棚２１を規定する下方側の棚板２２の上面に載置されている。栽培ケース２５の前後方向の幅は、栽培棚２１よりもやや小さい。栽培ケース２５内には、栽培対象とされる植物が植え込まれる。なお、栽培ケース２５は、栽培ベッドなどと呼ばれてもよい。また、栽培室１０には、給水及び排水設備が設けられているが、本明細書では詳細な説明を省略する。

各栽培棚２１内の上方空間には、照光ユニット２６が配置されている。照光ユニット２６は、各栽培棚２１を規定する上方側の棚板２２の下面に支持されている。照光ユニット２６は、左右方向に栽培ユニット２０とほぼ同じ長さを有している。照光ユニット２６は、栽培ケース２５内の植物に光を照射するＬＥＤや蛍光灯などの光源と、植物に対する光の照射効率を向上させる反射板（共に図示せず）とを有している。なお、各栽培棚２１の左右方向中央付近には、後述するファン（例えば最上棚に４０ｅ１、最下棚に４０ｅ５）が配置されている。ファン４０ｅ１～４０ｅ５は、図４の紙面奥から手前に向かう方向（右から左へ）に送風する。

栽培室１０内には、８台の空調機（室内機）３０が配置されている。空調機３０は、栽培室１０内の温度を、野菜栽培に適した１８～２５℃程度の温度とするために、空調された空気を吹き出す。空調機３０は、いわゆる床置き型であり、前面下部から空気を吸い込み、空調された冷風（又は温風）を上端部から吹き出す。空調機３０は、図示しない室外機と配管で接続されている。本実施形態において、８台の空調機３０のうちの４台は、栽培室１０の左側壁１０ａに近接して前後方向に配列されており、残りの４台は、栽培室１０の右側壁１０ｂに近接して前後方向に配列されている。空調機３０の前後方向の位置は、栽培ユニット２０と一致している。なお、本発明において、空調機３０の数が栽培ユニット２０の数と一致している必要は無く、空調機３０の前後方向の位置が栽培ユニット２０と一致している必要も無い。

栽培室１０内には、８つのファン群４０が配置されている。１つの栽培ユニット２０が１つのファン群４０に対応している。

ファン群４０には、栽培室１０の天井壁１０ｃ付近において左右方向に一列に配列された３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃが含まれている。これら３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、ファン群４０の第１部分ファン群を形成している。また、これら３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃの前後方向の位置は、対応する栽培ユニット２０と同じである。

ファン４０ａの送風方向は、栽培ユニット２０の左右方向中央付近の上方に位置するファン４０ｂに向かう方向である。ファン４０ａは、空調機３０から上方に吹き出された空気を、天井付近において、栽培ユニット２０の長手方向に関する一端部側（本実施形態では空調機３０に近い端部側）から他端部側へと流れるように方向転換させる。したがって、ファン４０ａからの風はファン４０ｂに向かう。

ファン４０ｂの送風方向は、ファン４０ｃに向かう方向である。ファン４０ｃは、対となる２つの栽培ユニット２０の中間位置の上方に位置している。ファン４０ｂは、ファン４０ａから届けられた空気を、方向を変えること無く、ファン４０ｃに向けて送る。

ファン４０ｃの送風方向は、対となる２つの栽培ユニット２０の中間位置において、下へと向かう方向である。ファン４０ｃは、ファン４０ｂから届けられた空気を、下向きに流れるように方向転換させる。このように、第１部分ファン群に属する３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、直列に配置されている。また、ファン４０ｃは、対となる２つの栽培ユニット２０に共用されている。

ファン群４０には、栽培ユニット２０の他端部側であって当該栽培ユニット２０の外部に配置された５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５と、栽培ユニット２０の左右方向中央付近に配置された５つのファン４０ｅ１～４０ｅ５とが含まれている。５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５は、栽培ユニット２０の各栽培棚２１に対応した高さに、栽培ユニット２０の他端部に近接して上下に配列されている。５つのファン４０ｅ１～４０ｅ５は、栽培ユニット２０の各栽培棚２１内において上下に配列されている。これら１０個のファン４０ｄ１～４０ｄ５、４０ｅ１～４０ｅ５は、ファン群４０の第２部分ファン群を形成している。

ファン４０ｃから下方へと送られた空気は、５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５にそれぞれ吸い込まれて、各栽培棚２１内を、栽培ユニット２０の長手方向に関する他端部側から一端部側へと流れる。５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５の送風方向は、それぞれ５つのファン４０ｅ１～４０ｅ５に向かう方向である。

５つのファン４０ｅ１～４０ｅ５は、５つのファン４０ｄ１～４０ｄ５から届けられた空気を、方向を変えること無く、栽培ユニット２０の長手方向に関する一端部側に向けて送る。そして、栽培ユニット２０の各栽培棚２１の一端部から排出された空気は、空調機３０の吸込口から吸い込まれる。

このようにして、本実施形態では、空調機３０から上方に吹き出された空気が、栽培ユニット２０の外部を栽培ユニット２０の長手方向に沿って一端部側から他端部側へと流れてから、栽培棚２１内のそれぞれを栽培ユニット２０の長手方向に沿って他端部側から一端部側へと向かって流れるように、ファン群４０に属する複数のファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ１～４０ｄ５、４０ｅ１～４０ｅ５が配置されている。そのため、空調機３０から排出された空気が各栽培棚２１内を通って空調機３０まで戻るように空気を循環させることができる。したがって、近年の大規模化した植物工場のように栽培棚２１が一方向に長く、段数が多い場合においても、上下の栽培棚２１の温度差が小さく、しかも栽培棚２１間での均一な送風環境を実現できる。そのため、野菜の生育環境を改善することができる。

また、本実施形態では、隣接する２つのファンの間にダクトが配置されていない、完全ダクトレス方式を採用している。ダクトは、腐食したりカビや細菌が内部に発生するなどの懸念があり、衛生環境を維持する必要がある植物工場においては、あまり好ましいとはいえない。本実施形態では、ダクトを用いず、隣接する２つのファンによって順次空気を送っていくので、衛生的で低コストであり、ダクトを交換する手間を省くこともできるという利点がある。

さらに、本実施形態では、１つのファン群４０は、上流にあるファンからの送風方向に別のファンが配置されるように構成されている。このようにすることで送風効率を向上させることができる。

加えて、本実施形態では、第１部分ファン群に属する３つのファン４０ａ、４０ｂ、４０ｃが直列に配置されており、さらに、第１部分ファン群の最下流にあるファン４０ｃよりも下流において、５つの栽培棚２１のそれぞれに対応して第２部分ファン群に属するファンが配置されることで、栽培棚２１内のそれぞれを栽培ユニット２０の長手方向に沿って他端部側から一端部側へと向かう空気の流れを生成している。そのため、各栽培棚２１内に効率的に空気を送ることができる。

しかも、本実施形態では、空調機３０から排出された空気が、上方へ向かってから栽培室１０の天井付近を栽培ユニット２０の長手方向に沿って一端部側から他端部側へと流れ、さらに、他端部側において下方へと方向を変えてから、複数の栽培棚２１内のそれぞれの他端部から各栽培棚２１内へと入って栽培ユニット２０の長手方向に沿って一端部側へと流れる。これによって、栽培棚２１間での温度差が小さくなると共に、より均一な送風環境を実現できる。

また、本実施形態において、ファン４０ａ、４０ｃ、４０ｄ１～４０ｄ５は、空気の流れる方向が変化する個所に配置されている。したがって、風向を効率的に変更することができる。

ファン群４０内の各ファンの風速は、適宜変更することができる。例えば、強めの風をあてることで、野菜の蒸散を促進して栽培期間の短縮を図ることができる。また、図示しない炭酸ガスの供給装置から栽培室１０内に炭酸ガスを導入し、ファンの風に乗せて野菜に炭酸ガスを供給することで、野菜の生育促進効果を得ることができる。

次に、上述した実施形態の変形例について説明する。
・空調機から排出された空気は、栽培棚ユニットの外部を流れるようにすれば、天井付近ではなく、左右方向に平行な側壁付近を流れてもよい。
・空調機とファンは前後方向に異なる位置にあってもよい。
・１台の空調機が２以上の栽培棚ユニットに対応していてもよい。
・上述した実施形態は完全ダクトレス方式であるが、一部にダクトを使用してもよい。
・ファン群内のファン数は、栽培棚ユニットの長さや段数に応じて適宜変更してよい。

１ 植物工場
１０ 栽培室
２０ 栽培棚ユニット
２１ 栽培棚
２２ 棚板
２５ 栽培ケース
２６ 照光ユニット
３０ 空調機（室内機）
４０ ファン群
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ ファン
４０ｄ１～４０ｄ５ ファン
４０ｅ１～４０ｅ５ ファン

Claims (8)

1. 植物の栽培室と、
   平面視において一方向に細長い複数の栽培棚が前記栽培室内に多段式に設けられた栽培棚ユニットと、
   前記栽培室内に配置された空調機と、
   前記栽培室内に配置された複数のファンからなるファン群とを備えており、
   前記空調機が、前記栽培棚ユニットの前記一方向に関する一端部側に配置されており、
   前記複数のファンは、前記空調機から排出された空気が、前記栽培棚ユニットの外部を、前記栽培棚ユニットの前記一方向に関する前記一端部側から他端部側へと流れてから、前記栽培棚内のそれぞれを前記一方向に沿って前記他端部側から前記一端部側へと向かって流れるように配置されていることを特徴とする植物工場。
2. 隣接する２つの前記ファンの間にダクトが配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の植物工場。
3. 前記複数のファンは、第１ファンと、前記第１ファンからの送風方向に配置された第２ファンとを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物工場。
4. 前記ファン群は、前記第１ファン及び前記第２ファンを含む２以上のファンからなる第１部分ファン群を有しており、前記第１部分ファン群内のファンは、一のファンからの送風方向に当該一のファンの下流に隣接するファンが位置するように直列に配置されており、
   前記ファン群において前記第１部分ファン群に属さず第２部分ファン群に属する複数のファンが、前記第１部分ファン群の最下流にあるファンよりも下流において、前記複数の栽培棚のそれぞれに少なくとも１つが対応し、前記一方向に沿って前記他端部側から前記一端部側へと空気を流すことを特徴とする請求項３に記載の植物工場。
5. 前記空調機から排出された空気が、上方へ向かってから前記栽培室の天井付近を前記一方向に沿って前記一端部側から他端部側へと流れ、さらに、前記複数の栽培棚の前記一方向に関する前記他端部側において下方へと方向を変えてから、前記複数の栽培棚内のそれぞれの前記他端部から各栽培棚内へと入って前記一方向に沿って前記一端部側へと流れることを特徴とする請求項４に記載の植物工場。
6. 空気の流れる方向が変化する個所に前記ファンが配置されていることを特徴とする請求項５に記載の植物工場。
7. 前記栽培室内には、前記栽培棚ユニット、前記ファン群及び前記空調機がそれぞれ複数配置されており、
   １つの前記栽培棚ユニットには、１つの前記ファン群が対応しており、
   複数の前記栽培棚ユニットは、対となる２つの前記栽培棚ユニットが互いの前記他端部同士が前記一方向に向き合うように配列されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の植物工場。
8. 前記対となる２つの前記栽培棚ユニットに対応した２つの前記ファン群は、前記他端部付近に配置された前記ファンを共用していることを特徴とする請求項７に記載の植物工場。

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