JP2023076419A - Plant cultivation device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、植物栽培装置に関する。より詳細には、本開示は、水耕栽培に用いる植物栽培装置に関する。 The present disclosure relates to plant cultivation devices. More particularly, the present disclosure relates to plant growing devices for use in hydroponics.
一般的な露地水耕栽培においては栽培する植物の日照時間を調整することができない。この場合、季節によっては長時間の日照となり、これによって野菜の生長が不足した状態で花芽をつけることとなり、野菜としての商品価値が著しく低下してしまうことがある。このため、露地水耕栽培においては日照時間の調整が行われている。 In general outdoor hydroponics, it is not possible to adjust the sunshine hours of plants to be cultivated. In this case, depending on the season, the sunshine lasts for a long time, and as a result, the flower buds are set in a state in which the growth of the vegetables is insufficient, and the commercial value of the vegetables may be significantly reduced. For this reason, sunshine hours are adjusted in open-field hydroponics.
また、露地水耕栽培の場合、温室や屋内での水耕栽培と比べて害虫がつきやすい。しかし、野菜等の口に入れる植物の安全性の観点から農薬の使用を極力避けることが求められる。 In addition, in the case of open-field hydroponics, pests are more likely to appear than greenhouse or indoor hydroponics. However, it is required to avoid the use of agricultural chemicals as much as possible from the viewpoint of the safety of plants such as vegetables that are put into the mouth.
日照時間の調整を行うことができ、且つ農薬を使用せずに害虫を駆除することができる栽培装置としては、例えば特許文献1および2に開示されている。
特許文献1には、植物を保持する保持部材を搬送する第1搬送路を有する普通栽培部と、上記保持部材を搬送する第2搬送路を有する環境調整部とを有する栽培装置が開示されている。上記栽培装置では、上部に位置する普通栽培部から下部に位置する環境調整部へ上記保持部材を移動させる際、普通栽培部にある保持部材を、まず第1搬送路に沿って水平移動させて昇降ゲージに搬入し、次いで昇降ゲージを下降させ、そして昇降ゲージから水平方向に搬出して環境調整部に搬入し、目的の位置まで第2搬送路に沿って水平方向に移動させる。保持部材を環境調整部から普通栽培部へ移動させる際は上記手順の逆を行うこととなる。また、昇降ゲージ内の回転ゲージに保持部材を搬入した状態で回転ゲージ内の保持部材を上下反転させて植物の葉茎部を下向きとし、そして昇降ゲージを底部にある貯留槽まで下降させて葉茎部を貯留槽内の液体に浸漬させることにより、葉茎部に付着した害虫を葉茎部から離脱させて水中に浮遊または沈下させて害虫を駆除する方法の開示がある。
特許文献2には、植物の葉茎部がボックス上に延びるように植え付けられた植物栽培ボックスを左右案内レール上に摺動自在となるように複数配置し、上記複数の植物栽培ボックスを連結し、両端の植物栽培ボックスにワイヤーロープを連結した栽培装置が開示されている。上記栽培装置では、直線上に延長する上部栽培区帯と下部に直線上に逆走する下部避難区帯との間を上記複数の植物栽培ボックスを移動させる。上部栽培区帯から下部避難区帯への移動は、ワイヤーロープを栽培装置の一端にあるプーリ上を移動させることで、連結した上記複数の植物栽培ボックスを順次、ワイヤーロープに沿って上下反転させて行われる。植物栽培ボックスの下部避難区帯から上部栽培区帯への移動は、ワイヤーロープを栽培装置の他端にあるプーリ上を移動させることで、連結した上記複数の植物栽培ボックスを順次、植物の葉茎部が下向きに延びた状態から上下反転させて行われる。特許文献2において害虫駆除は、植物栽培ボックスが下部避難区帯にある状態で、下向きの葉茎部に液体噴射を行う方法、または下向きの葉茎部を液体中に浸漬させる方法により行われる。
In
このように、特許文献1および2の栽培装置では、植物を、上部に位置する栽培部と下部に位置する環境調整部との間を移動させるために、植物を水平方向に移動させる必要がある。また、特許文献1および2の栽培装置では、害虫駆除のために葉茎部が下向きとなるように植物を上下反転させる必要がある。このため、特許文献1および2の栽培装置は、植物の移動を行うための部品や植物の上下反転を行うための部品を備える必要があり、栽培装置のコストが高くなるという問題がある。例えば植物が野菜である場合等においては、植物の値段はある程度定まっているため、消費者の購入コストを考慮すると、栽培装置の設備コスト低減は植物を安定供給するうえで非常に重要な課題である。
Thus, in the cultivation apparatuses of
本開示は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、植物の環境調整および害虫駆除を経済的に行うことができる植物栽培装置を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the problems described above, and an object thereof is to provide a plant cultivation apparatus capable of economically adjusting the environment of plants and exterminating pests.
本開示は、保持部材に保持された植物を栽培するための植物栽培装置であって、
上記植物を保持するための上記保持部材と、
上記植物に太陽光を照射するための太陽光照射用領域と、
上記太陽光照射用領域よりも鉛直下側に位置し、上記植物の栽培環境を調整するための環境調整用領域と、
上記太陽光照射用領域と上記環境調整用領域との間を、上記植物の葉茎部が上方にある状態を維持しながら鉛直方向の昇降により上記保持部材を移動させることができる昇降機構とを備え、
上記保持部材は水に沈み得る、植物栽培装置を提供する。
The present disclosure is a plant cultivation device for cultivating a plant held by a holding member,
the holding member for holding the plant;
a sunlight irradiation area for irradiating the plant with sunlight;
an environment adjustment area positioned vertically below the sunlight irradiation area for adjusting the cultivation environment of the plant;
an elevating mechanism capable of moving the holding member between the sunlight irradiation area and the environment adjustment area by vertical elevating while maintaining a state in which the leaf and stem portion of the plant is positioned upward; prepared,
The holding member provides a plant cultivation device that is submersible in water.
上記植物栽培装置は、上述のように、植物に太陽光を照射して栽培を行う太陽光照射用領域と、上記太陽光照射用領域の鉛直下側に位置し、上記植物の栽培環境を調整するための環境調整用領域とを備える。そして、上記植物を保持する保持部材を、上記太陽光照射用領域と上記環境調整用領域との間を移動させる際、上記植物の葉茎部が上方にある状態を維持しながら鉛直方向の昇降により上記保持部材を移動させることができる昇降機構を備える。これにより、保持部材を水平方向に移動させることや上下反転させることが不要となるため、これらのための機構・部品が不要となり、植物栽培装置の製造コストを大幅に削減することができる。 As described above, the plant cultivation apparatus includes a sunlight irradiation area for cultivating plants by irradiating them with sunlight, and is positioned vertically below the sunlight irradiation area to adjust the plant cultivation environment. and an environment adjustment area for Then, when the holding member holding the plant is moved between the sunlight irradiation area and the environment adjustment area, the leaf and stem portion of the plant is maintained in the upper position and moved up and down in the vertical direction. An elevating mechanism capable of moving the holding member is provided. As a result, it is not necessary to move the holding member in the horizontal direction or turn it upside down, so mechanisms and parts for these are not required, and the manufacturing cost of the plant cultivation apparatus can be greatly reduced.
また、上記植物栽培装置において、上記保持部材は水に沈み得る。これにより、上記保持部材を水に浸した際、上記保持部材は水に沈む。このため、植物の葉茎部が下に向くように保持部材を上下反転させなくても保持部材とともに植物を水中に浸漬することができるため、葉茎部を浸漬させて害虫駆除を容易に行うことができる。そして、保持部材を上下反転させるための機構・部品が不要となり、植物栽培装置の製造コストを大幅に削減することができる。 Moreover, in the plant cultivation apparatus, the holding member may be submerged in water. Accordingly, when the holding member is immersed in water, the holding member is submerged in water. Therefore, the plant can be immersed in water together with the holding member without turning the holding member upside down so that the leaf and stem portion of the plant faces downward. be able to. In addition, a mechanism/part for vertically inverting the holding member becomes unnecessary, and the manufacturing cost of the plant cultivation device can be significantly reduced.
本開示の植物栽培装置によれば、植物の環境調整および害虫駆除を経済的に行うことができる。このため、太陽光照射により生長した無農薬の植物を低価格で安定的に需要者に提供することが可能となる。 According to the plant cultivation device of the present disclosure, it is possible to economically adjust the environment of plants and exterminate pests. Therefore, it is possible to stably provide consumers with pesticide-free plants grown under sunlight irradiation at a low price.
本明細書に開示された各々の態様は、本明細書中に開示された他のいずれの構成とも組み合わせることができる。また、本明細書に開示された各実施形態は、一例であって各実施形態そのものに限定されず、本開示の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更を適宜行ってもよい。また、本開示に係る各発明は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 Each aspect disclosed in this specification can be combined with any other configuration disclosed in this specification. In addition, each embodiment disclosed in this specification is an example and is not limited to each embodiment itself. may be performed as appropriate. Moreover, each invention according to the present disclosure is not limited by the embodiments, but only by the scope of the claims.
本開示の植物栽培装置は、水耕栽培(特に露地水耕栽培)に用いる装置であることが好ましい。なお、本明細書において、水耕栽培とは、植物を土に植えず、根を培養液と接触させて栄養を根に吸収されて栽培する方法をいうものとする。また、本明細書において、露地栽培とは、LED等の人工光ではなく、太陽光を植物の葉茎部に照射して植物を栽培する方法をいうものとする。 The plant cultivation apparatus of the present disclosure is preferably an apparatus used for hydroponics (especially open-field hydroponics). In the present specification, hydroponics refers to a method of cultivating plants by contacting the roots with a culture solution so that nutrients are absorbed by the roots without planting the plants in soil. In this specification, open-field cultivation refers to a method of cultivating plants by irradiating the leaves and stems of the plants with sunlight instead of artificial light such as LEDs.
本開示の植物栽培装置で栽培する植物は、特に限定されないが、野菜であることが好ましく、より好ましくは葉物野菜(葉菜類)である。上記葉物野菜としては、ほうれん草、小松菜、レタス、キャベツ、ネギ、チンゲンサイなどが挙げられる。上記植物は花や、キュウリ、ナス、トマト、イチゴ、枝豆、大豆などの果実が食用である野菜(果菜類)、大根、人参、ニンニク、生姜、小芋、ラッキョウなどの根茎類、薬用植物であってもよい。 Plants cultivated by the plant cultivation apparatus of the present disclosure are not particularly limited, but are preferably vegetables, and more preferably leafy vegetables (leaf vegetables). Examples of the leafy vegetables include spinach, Japanese mustard spinach, lettuce, cabbage, green onion, and bok choy. The above plants are flowers, vegetables (fruit vegetables) whose fruits are edible such as cucumber, eggplant, tomato, strawberry, green soybean, and soybean, rhizomes such as radish, carrot, garlic, ginger, sweet potato, and shallot, and medicinal plants. There may be.
[植物栽培装置]
本開示の植物栽培装置について、以下、実施形態を示しつつ説明する。図1に、本開示の植物栽培装置の一実施形態の概略図(断面図)を示す。図1に示すように、植物栽培装置1は、植物2を保持するための保持部材3と、保持部材3を吊り下げるワイヤーロープ4と、環境調整ボックス5と、環境調整ボックス5内部への太陽光の侵入を遮断するための蓋6a,6bとを備える。
[Plant cultivation device]
A plant cultivation apparatus of the present disclosure will be described below with reference to embodiments. FIG. 1 shows a schematic diagram (cross-sectional view) of one embodiment of the plant cultivation apparatus of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the
また、植物栽培装置1は、植物2の葉茎部21に太陽光を照射するための太陽光照射用領域R1と、太陽光照射用領域R1よりも鉛直下側に位置し、植物2の栽培環境を調整するための環境調整用領域R2とを備える。環境調整用領域R2は、地中に埋められた環境調整ボックス5と、蓋6a,6bとから形成されている。
In addition, the
保持部材3は、一次元方向に延びる直方体形状を有し、直方体の両端面に引掛部31を有する。引掛部31の円柱部にはワイヤーロープ4が巻き付けられており、引掛部31はワイヤーロープ4が円柱部から外れないように円柱部よりも径が大きい円盤部を端部に有する。
The holding
保持部材3は鉛直方向に貫通する複数の穴(後述の貫通孔32a、33a等)が設けられており、各穴に植物2が保持されている。各穴からは、植物2の葉茎部21が上方に延びており、植物2の根部は下方に延びている。1つの保持部材3に保持されている植物2の個数は特に限定されず、栽培面積の広さに応じて適宜設定される。
The holding
保持部材3は水に沈み得る。これにより、保持部材3を水や水溶液等の水を主成分とする液体に浸した際、保持部材3は水溶液に沈む。このため、例えば環境調整用領域R2において下から水や培養液等の浸漬液を入れた際、植物2の葉茎部21が下に向くように保持部材3を上下反転させなくても保持部材3とともに植物2を浸漬液に浸漬することができ、葉茎部21を浸漬させて害虫駆除や葉面施肥を容易に行うことができる。そして、保持部材3を上下反転させるための機構・部品が不要となり、植物栽培装置1の製造コストを大幅に削減することができる。なお、保持部材3は浸漬液に沈むものであればよく、その具体的な手段としては、植物2を保持した状態の保持部材3の比重を高くすること、保持部材3に重りを付けることなど、植物2、保持部材3、および保持部材3に付属させる他の部材(付属部材)の合計の比重を水等の浸漬液よりも高くすることが挙げられる。この場合、植物2を保持した状態において保持部材3および付属部材全体として浸漬液よりも比重が高ければよく、保持部材3を構成する個々の部品の比重は特に限定されない。保持部材3の比重は植物2の浮力や比重に応じて適宜設定してもよい。保持部材3を構成する部材としては、引掛部31や、後述のパネル型保持部材32、ボックス型保持部材35、ボックス型保持部材35を形成する蓋部材33および底部材34などが挙げられる。また、保持部材3を構成する部材の材料としては、人工木材、炭化木材、樹脂やステンレス、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料を用いた場合、保持部材3の表面が高温とならないように、断熱塗料を塗る、断熱シートを貼る等の方法により断熱することが好ましい。
The holding
なお、葉茎部21における害虫駆除や葉面施肥は、培養液を葉茎部21に噴射するシャワー噴射をメインとし、状況に応じて培養液等の浸漬液に浸漬させる態様であってもよい。葉茎部21のシャワー噴射や浸漬液への浸漬は、太陽光照射用領域R1で行ってもよいし、後述するように環境調整用領域R2で行ってもよい。葉茎部21の液中への浸漬は葉茎部21が液体に出入りする度に葉茎部21に水圧がかかる。一方、芋虫など植物に比較的強く付着している害虫は液体の噴射のみでは植物から離脱しにくい。このため、葉茎部21への液体の噴射と葉茎部21の液中への浸漬とを組み合わせて行うことが好ましい。
In addition, pest control and foliar fertilization in the leaf-
また、保持部材3は水に沈まなくてもよい。害虫が少ない環境では、葉茎部21を水に浸漬させず、例えば上述のシャワー噴射など、葉茎部に水を噴霧する方式により害虫駆除を行うことができる。この場合の保持部材3を構成する部材の材料は、特に限定されず、例えば発泡スチロールなどであってもよい。
Moreover, the holding
保持部材3に保持された植物2の葉茎部21はネット(網状袋)で覆われていてもよい。ネットは、植物2の葉部を覆う葉部被覆部材である。ネット等の葉部被覆部材で植物2の葉茎部21を覆うことにより、葉茎部21への太陽光照射を可能としつつ、保持部材3が太陽光照射用領域R1にある際や太陽光照射用領域R1および環境調整用領域R2間を昇降移動させる際において害虫が飛来して葉茎部21に付着するのを抑制することができる。また、保持部材3を太陽光照射用領域R1および環境調整用領域R2間で昇降移動させる際、保持部材3の端部周辺に保持された植物2が環境調整用領域R2を形成する環境調整ボックス5の壁に接触するのを防止することができる。複数の植物2の葉茎部21が1つのネットで覆われていてもよく、個々の植物2の葉茎部21がそれぞれ、複数のネットで覆われていてもよい。ネットは、植物2への風通しを良くし、またネット内が高温になって蒸れるのを抑制するため、太陽光照射用領域R1では外され、環境調整用領域R2に移動する際に被せられるように設置されていてもよい。また、ネット内が高温になって蒸れるのを抑制するため、ネットは冬季など気温が低い環境で使用することが好ましい。ネットは、太陽光が直接葉茎部21に照射可能なように孔を有するものが好ましく、不織布であってもよい。また、ネットに代えて、フィルムを用いてもよい。
The leaf-
植物栽培装置1は、太陽光照射用領域R1と環境調整用領域R2との間を植物2の葉茎部21が上方にある状態を維持しながら保持部材3を移動させる昇降機構を備える。植物栽培装置1における昇降機構は、ワイヤーロープ4および図示しない動力源から構成される。
The
ワイヤーロープ4は、保持部材3を吊り下げる吊り下げ機構である。保持部材3を吊り下げ機構で吊り下げることにより、鉛直方向の保持部材3の移動が容易であり、部品の経済性にも優れる。上記吊り下げ機構において、保持部材3を吊り下げる部品は、ワイヤーロープ4以外に、チェーン、繊維製のロープなどが挙げられる。
The
例えばワイヤーロープ4の巻き出しおよび巻き取りを行うことができる動力源(図示せず)を用いて、ワイヤーロープ4を上方から巻き出して降ろすことにより引掛部31および保持部材3が鉛直下方向に下降し、ワイヤーロープ4を上方から巻き取って引き上げることにより引掛部31および保持部材3が鉛直上方向に上昇する。これにより、太陽光照射用領域R1と環境調整用領域R2との間で、保持部材3を植物2の葉茎部21が上方にある状態を維持しながら移動させることができる。なお、上記昇降機構は、ワイヤーロープ4および図示しない動力源から構成されるものに限定されず、公知乃至慣用の昇降装置を用いることができる。また、上記昇降機構は、自動で作動するものであってもよく、手動で作動させるものであってもよい。
For example, by using a power source (not shown) capable of unwinding and winding the
太陽光照射用領域R1は、植物2の葉茎部21に太陽光を照射するための領域(空間)である。太陽光照射用領域R1は、ビニルハウスのように光透過性フィルムで覆われていてもよいが、太陽光が放射する波長の光をより多種にわたって照射する観点から、例えばビニルハウスを構成するビニルフィルム等の光透過性フィルムを透過した光ではなく、太陽光が直接照射される領域であることが好ましい。また、太陽光照射用領域R1は、常に太陽光が照射される領域である必要は無く、蓋や天井、開閉式のビニルハウス等の開閉により太陽光を照射することが可能な領域であればよい。上記開閉式のビニルハウスは、温度、雨、風、湿度などのセンサー設備付きの自動巻き上げ式のものであってもよい。太陽光照射用領域R1は地上にあることが好ましい。
The sunlight irradiation region R1 is a region (space) for irradiating the
環境調整用領域R2は、植物2の栽培環境を調整するための領域(空間)である。調整される環境としては、例えば、太陽光の照射量、明るさ、温度、湿度、空調、風量などが挙げられる。環境調整用領域R2では、このような栽培環境を調整することにより、植物2に例えば夜のシミュレーションを適用することができる。
The environment adjustment area R2 is an area (space) for adjusting the cultivation environment of the
環境調整用領域R2は、地中に埋められた環境調整ボックス5と、蓋6a,6bとから形成されている。蓋6a,6bは開閉可能である。Eは地面を示す。環境調整ボックス5および環境調整用領域R2は地中にある。上記昇降機構によって環境調整用領域R2に植物2を移動させることにより、環境調整用領域R2の温度や湿度を瞬時に昼に近い環境(例えば明るい環境)から夜に近い環境(例えば高湿度の暗い環境)とすることができ、植物2の生長を早めることができる。また、台風、大雨、暴風等の災害時や、熱暑、厳寒、降雪等の天候不良時、火山降灰、黄砂、砂嵐など、太陽光照射用領域R1の環境が悪化した際には保持部材3を環境調整用領域R2に移動させることで避難させることができる。また、農村部では夜間に出没する鹿、猪、アライグマ、ハクビシン、イタチ、昼間は猿などの害獣被害が多発しており、ビニルハウスなど壊したり破ったりして侵入してくる場合があるが、保持部材3を環境調節用領域R2に移動し収納することで、害獣の侵入を防ぎ被害を防除することができる。また、保持部材3を環境調節用領域R2に移動し収納することで、夜間活動するナメクジやヨトウムシなどの昆虫の侵入も防ぐことができる。
The environment adjustment area R2 is formed of an
なお、環境調整用領域R2は、地中に埋められた態様には限定されず、例えば環境調整ボックス5を地上に設置した、地上にある態様であってもよい。例えば、断熱材料で構成された環境調整ボックス5をビル等の建物の屋上に設置して、本開示の植物栽培装置を用いて建物の屋上で植物を栽培することができる。
The environment adjustment area R2 is not limited to being buried in the ground, and may be on the ground, for example, with the
植物栽培装置1は、環境調整用領域R2への太陽光照射を遮断する太陽光遮断機構を備える。太陽光遮断機構は、蓋6aおよび蓋6bを備える。図2に示すように、図1に示す状態の保持部材3を、昇降機構により太陽光照射用領域R1から環境調整ボックス5内に下降させて環境調整用領域R2に移動させ、蓋6a,6bを閉じることで太陽光照射を遮断して環境調整用領域R2を暗室とすることができる。上記昇降機構は、太陽光照射用領域R1および環境調整用領域R2間の保持部材3の移動に際しては鉛直方向のみに可動であり、水平方向には可動しない。
The
環境調整用領域R2には、空調配管7a,7bが接続されており、空調配管7a,7bを通じて、環境調整用領域R2内の温度や湿度、風量等の空調環境を調整することができる。例えば、キュウリは湿度や水に弱いため、環境調整領域R2において乾燥空気を送付することでキュウリにとって最適な環境とすることができる。
Air-
環境調整ボックス5の内壁面には噴射口51が複数設置されている。植物2を環境調整用領域R2内にある状態において噴射口51から液体を噴射することにより、液体を葉茎部21に付着させることができる(図3)。また、植物栽培装置1は、環境調整用領域R2において植物2の葉茎部21を液体中に浸漬させる葉茎部浸漬機構を備える。図1および図2に示すように、環境調整用領域R2には、注液口8および排液口9が接続されている。すなわち、植物栽培装置1において、葉茎部浸漬機構は、環境調整ボックス5、注液口8および排液口9を備える。図2に示す状態から、注液口8を通じて水や培養液等の液体を注入して環境調整用領域R2を当該液体で満たすことができる(図4)。この際、空調配管7a,7bおよび排液口9は上記液体が入り込まないように閉じられている。
A plurality of
環境調整用領域R2を上記液体で満たすことにより、保持部材3は浮遊せずに液中に沈んだ状態となり、葉茎部21が液中に浸漬する。噴射口51から葉茎部21へ液体を噴射すること、または葉茎部21が液中に浸漬することにより、葉茎部21に付着したアブラムシ、アオムシ、ヨトウムシ、コナガ等害虫を葉茎部21から離脱させることができる。その後、上記液体は環境調整用領域R2から排液口9を介して排出される。上記液体は水であってもよく、培養液などの水溶液であってもよい。なお、植物2に液体を噴射すること、および植物2を液体に浸漬することにより、例えば、放射性物質や、酸性雨に含まれる硫黄酸化物等の有害物質が植物2に付着している場合は、植物2が洗浄されて有害物質を除去することができ、液体が培養液である場合は葉面施肥も行うことができる。また、液体が、オゾン水等の殺菌液である場合は、植物2の殺菌を行うことができ、植物2に付着したバクテリアやカビ等を除去することができる。また、保持部材3を下降させて環境調整ボックス5にあらかじめ溜められた液体中に葉茎部21を浸漬させるよりも、停止している保持部材3に対して、空の環境調整ボックス5に注液口8から液体を注入して葉茎部21を液中に浸漬させる方が、葉茎部21への負荷が弱い観点で好ましい。
By filling the environment adjustment region R2 with the liquid, the holding
保持部材3は、鉛直方向に保持部材3を貫通する通孔を複数備えていてもよい。上記通孔は植物2を保持するための貫通孔32aとは異なる孔である。この場合、保持部材3を下降させて環境調整ボックス5にあらかじめ溜められた液体中に葉茎部21を浸漬させる際、液体が上記通孔を通過することで液体から保持部材3にかかる抵抗を低くすることができる。また、保持部材3が太陽光照射用領域R1に位置する状態においては、保持部材3の下部にある環境調整ボックス5中に溜められた液体が蒸発して発生する冷気が上記通孔を通過して植物2の葉茎部21を冷却することができる。保持部材3の上面および下面における上記通孔の占める面積割合が大きいほど上述の効果が得られやすい。上記面積割合は、例えば50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上である。
The holding
上記通孔の形状、大きさ、位置などは、液体や気体が通過できればよく特に限定されない。上記通孔は、保持部材3の上面および下面において鉛直方向に一致する位置に有する必要はない。上記複数の通孔は上記保持部材に格子状に設けられていてもよい。また、上記保持部材は糸状物の織物(例えば鉄格子、樹脂メッシュ等)で構成されていてもよい。
The shape, size, position, and the like of the through holes are not particularly limited as long as liquid or gas can pass through them. The through holes do not need to be positioned vertically on the upper and lower surfaces of the holding
環境調整用領域R2の高さ(例えば環境調整ボックス5の高さ)は、特に限定されず、植物2の高さに応じて適宜設定されるが、例えば30cm~1.5m程度とすることができる。
The height of the environment adjustment area R2 (for example, the height of the environment adjustment box 5) is not particularly limited, and is appropriately set according to the height of the
なお、空調配管7a,7b、注液口8、および排液口9の位置は特に限定されない。浸漬時間は、通常1~120分間、好ましくは10~20分間である。
The positions of the
本開示の植物培養装置における保持部材としては、パネル型保持部材およびボックス型保持部材が挙げられる。図1に示す保持部材3はパネル型保持部材である。ボックス型保持部材は、蓋部材および底部材を備え、底部は複数の植物の根部間で培養液を伝達することができる培養液通路を有する。また、根部は保持部材内に収納され、保持部材外部には露出しない。一方、パネル型保持部材は、植物の根部を収納し培養液通路を有する底部材を備えず、根部が露出している。
The holding member in the plant culture device of the present disclosure includes a panel-type holding member and a box-type holding member. The holding
上記パネル型保持部材は、植物を保持するための貫通孔と、上記貫通孔の周縁に設けられた隆起部とを備えることが好ましい。上記パネル型保持部材の一実施形態を図5に示す。 It is preferable that the panel-type holding member has a through hole for holding a plant, and a protruding portion provided on the periphery of the through hole. One embodiment of the panel type holding member is shown in FIG.
図5(a)にパネル型保持部材の一実施形態であるパネル型保持部材32の上面図、図5(b)にパネル型保持部材32のI-I’断面図、図5(c)にパネル型保持部材32のII-II’断面図をそれぞれ示す。図5に示すように、パネル型保持部材32は、シート形状を有しており、パネルをシート形状の厚さ方向に貫通する貫通孔32aを有する。パネル型保持部材32の上面は、貫通孔32aの縁に周状に設けられた隆起部32bと、隆起部32bの周囲に隣接して設けられており隆起部32bよりも低い位置にある上面底部32gと、上面底部32gからパネル型保持部材32上面の周縁に向かって低くなるように傾斜する傾斜部32c~32fとを有する。上面底部32gは水平面であるが傾斜していてもよい。
FIG. 5(a) is a top view of a panel-
傾斜部32c~32fは、上面底部32gからパネル型保持部材32の周縁に向かって低くなるように傾斜している。これにより、上面底部32gや傾斜部32c~32fに流れた培養液等の液体は、パネル型保持部材32の周縁に向かって流れ、パネル型保持部材32上面から流れ落ち、例えばパネル型保持部材32上面に培養液が散布された際、パネル型保持部材32上面に培養液等の液体が溜まることがないため、藻の発生を抑制することができる。また、多量の培養液が貫通孔32a内に流れ込むと植物2の茎に衝撃を与え弱らせてしまうが、隆起部32bを有することで貫通孔32a内に多量の液体が流入しないようにすることが可能となり茎を保護することができる。
The
傾斜部32c~32fは、パネル型保持部材32の上面視長方形における四辺にそれぞれこの順に形成されており、パネル型保持部材32の周縁に向かって傾斜している。傾斜部32cと傾斜部32e、および傾斜部32dと傾斜部32fは、互いに対向する側に位置する。傾斜部の配置および形状は特に限定されず、傾斜部に供給された液体が隆起部32bよりも低い位置にあるパネル型保持部材32の周縁に向かって流れる形状であればよい。また、貫通孔32aの個数や配置は特に限定されず、適宜調整可能である。貫通孔32aの平面視形状は円であるが、その他の形状であってもよく、特に限定されない。貫通孔32aは円筒状である。貫通孔32aの内壁面にシート状の吸水部材を設置することができる。
The
上記パネル型保持部材は上記複数の通孔を有していてもよい。複数の通孔を有するパネル型保持部材の一実施形態を図6に示す。図6に示すパネル型保持部材32は、樹脂ワイヤーにより格子形状のメッシュに形成されており、結果として複数の通孔32hを有する。貫通孔32bは、通孔32hを有しないが、他の部分と同様に、樹脂ワイヤーにより格子形状のメッシュに形成されていてもよい。
The panel-type holding member may have the plurality of through holes. One embodiment of a panel-type retaining member having a plurality of through holes is shown in FIG. The panel-
上記ボックス型保持部材は、蓋部材と底部材とを備える。上記ボックス型保持部材はボックス内に培養液を供給する培養液供給口を有することが好ましい。上記培養液供給口は、上記蓋部材および上記底部材のいずれに形成されていてもよい。上記培養液供給口は、上記蓋部材に形成されている場合、上記蓋部材のシート形状の厚さ方向に貫通していてもよいし、側面に貫通していてもよい。上記培養液供給口は、上記底部材に形成されている場合、上記底部材のシート形状の厚さ方向に貫通していてもよいし、側面に貫通していてもよい。上記培養液供給口は、一つであってもよいし複数であってもよい。上記貫通孔が一列に配列している場合、上記培養液供給口は、一列に配列した複数の貫通孔の一端側に設けられていることが好ましい。上記蓋部材の下面および上記底部材の上面は、それぞれ、互いに嵌まり合うための形状(例えば凹形状および凸形状)を有することが好ましい。上記嵌まり合うための形状(嵌合形状)は、枠状に形成されていることが好ましい。なお、上記蓋部材を上記パネル型保持部材として用いてもよい。 The box-shaped holding member includes a lid member and a bottom member. The box-shaped holding member preferably has a culture solution supply port for supplying culture solution into the box. The culture medium supply port may be formed in either the lid member or the bottom member. When the culture medium supply port is formed in the lid member, it may penetrate in the thickness direction of the sheet shape of the lid member, or may penetrate through the side surface. When the culture solution supply port is formed in the bottom member, it may penetrate in the thickness direction of the sheet shape of the bottom member, or may penetrate in the side surface. The culture solution supply port may be one or plural. When the through-holes are arranged in a line, the culture solution supply port is preferably provided on one end side of the plurality of through-holes arranged in a line. Preferably, the lower surface of the lid member and the upper surface of the bottom member respectively have shapes (for example, concave and convex shapes) for fitting together. The shape for fitting (fitting shape) is preferably formed in a frame shape. The lid member may be used as the panel type holding member.
上記蓋部材は、植物を保持するための貫通孔を有する。上記蓋部材の上面は、上記貫通孔の周縁に設けられた隆起部を備えることが好ましい。また、上記蓋部材の上面は、上記隆起部周縁から上記蓋部材上面の周縁に向かって低くなるように傾斜する傾斜部を有することが好ましい。特に、上記蓋部材の上面は、液体が貯留する部分を有しないことが好ましい。 The lid member has a through hole for holding a plant. It is preferable that the upper surface of the lid member has a protuberance provided on the periphery of the through hole. Further, it is preferable that the upper surface of the lid member has an inclined portion that slopes downward from the peripheral edge of the raised portion toward the peripheral edge of the upper surface of the lid member. In particular, it is preferable that the upper surface of the lid member does not have a liquid-retaining portion.
上記底部材は、ボックス内に供給された培養液をボックス外に排液するための排液口を有する。排液口は、その出口が鉛直下方向に向くように底部材を貫通していることが好ましい。上記底部材の上面は、供給された培養液が流れるための凹部を有することが好ましい。凹部は、鉛直方向において、各貫通孔の下側に少なくとも有することが好ましい。上記排液口は上記凹部に設けられていることが好ましい。全ての凹部は培養液が流れるように繋がっていることが好ましい。また、上記排液口は、一つであってもよいし複数であってもよい。上記貫通孔が一列に配列している場合、上記排液口は、一列に配列した複数の貫通孔の一端側に設けられた上記培養液供給口に対し、他端側の貫通孔側に設けられていることが好ましい。上記底部材の下面形状は特に限定されない。なお、上記底部材の上面は上記凹部を有さず、平面であってもよい。 The bottom member has a drain port for draining the culture medium supplied into the box to the outside of the box. The drain port preferably penetrates the bottom member so that the outlet faces vertically downward. It is preferable that the upper surface of the bottom member has a concave portion through which the supplied culture solution flows. It is preferable that the recess is provided at least below each through-hole in the vertical direction. It is preferable that the drain port is provided in the recess. It is preferable that all recesses are connected so that the culture solution can flow. Moreover, the number of the drainage ports may be one or plural. When the through-holes are arranged in a row, the drainage port is provided on the through-hole side on the other end side with respect to the culture solution supply port provided on one end side of the plurality of through-holes arranged in a row. It is preferable that The shape of the lower surface of the bottom member is not particularly limited. The upper surface of the bottom member may be flat without having the recess.
上記凹部は、蓋部材と底部材とを組み合わせてボックス型保持部材とした際に、ボックス内の空洞を形成する。空洞の高さ(すなわち凹部の高さ)は植物の種類に応じて適宜設定されるが、1~2cm程度であってもよい。上記貫通孔の下側に設けられた凹部は、上記貫通孔の径(特に、上記蓋部材の下面側における上記貫通孔の径)よりも大きい径を有する形状であることが好ましい。また、上記貫通孔の下側に設けられた凹部には、吸水部材を配置してもよい。吸水部材を配置することにより、凹部を流れる培養液を吸水部材に保持することができ、根部の乾燥を抑制しつつ、根部を分散させて繁茂させ、吸水部材に接触した根部に継続的に培養液を供給することができる。 The recess forms a cavity inside the box when the lid member and the bottom member are combined to form a box-shaped holding member. The height of the cavity (that is, the height of the recess) is appropriately set according to the type of plant, but may be about 1 to 2 cm. It is preferable that the recess provided on the lower side of the through-hole has a shape having a diameter larger than the diameter of the through-hole (in particular, the diameter of the through-hole on the lower surface side of the lid member). Further, a water absorbing member may be arranged in the concave portion provided on the lower side of the through hole. By arranging the water absorbing member, the culture solution flowing through the concave portion can be held in the water absorbing member, and the drying of the roots is suppressed, and the roots are dispersed and prosperous, and the roots in contact with the water absorbing member are continuously cultured. liquid can be supplied.
ボックス型保持部材における蓋部材の一実施形態を図7に、上記ボックス型保持部材における底部材の一実施形態を図8にそれぞれ示す。図7に示す蓋部材33の下面および図8に示す底部材34の上面を嵌合させて図9に示すボックス型保持部材を形成することができる。
One embodiment of the lid member of the box-shaped holding member is shown in FIG. 7, and one embodiment of the bottom member of the box-shaped holding member is shown in FIG. The bottom surface of the
図7(a)に蓋部材33の上面図、図7(b)に蓋部材33のIII-III’断面図、図7(c)に蓋部材33のIV-IV’断面図をそれぞれ示す。図7に示すように、蓋部材33は、シート形状を有しており、蓋部材33をシート形状の厚さ方向に貫通する貫通孔33aを有する。蓋部材33の上面は、貫通孔33aの縁に周状に設けられた隆起部33bと、貫通孔33aの周縁に隣接して設置されており隆起部33bよりも低い位置にある上面底部33gと、上面底部33gから蓋部材33上面の周縁に向かって低くなるように傾斜する傾斜部33c~33fと、蓋部材33をシート形状の厚さ方向に貫通しボックス内(蓋部材33下方向)に培養液を供給する培養液供給口33hとを有する。上面底部33gは水平面であるが傾斜していてもよい。蓋部材33の下面には、底部材34の凹形状34eと嵌合するための凸形状33iが枠状に形成されている。
7(a) is a top view of the
傾斜部33c~33fは、上面底部33gから蓋部材33の周縁に向かって低くなるように傾斜している。これにより、例えばシャワー噴射による培養液の供給や浸漬液への浸漬により上面に培養液が残った場合であっても、上面底部33gや傾斜部33c~33fの培養液は蓋部材33の周縁に向かって流れ、蓋部材33上面から流れ落ち、余分な培養液がボックス内部に侵入するのを抑制することができる。また、蓋部材33上面に培養液等の液体が溜まることがないため、藻の発生を抑制することができる。また、多量の培養液が貫通孔33a内に流れ込むと植物2の茎に衝撃を与え弱らせてしまうが、隆起部33bを有することで貫通孔33a内に多量の液体が流入しないようにすることが可能となり茎を保護することができる。
The
培養液供給口33hは、蓋部材33および底部材34から構成されるボックス型保持部材の内部(蓋部材33の下側)に培養液を供給するための管である。
The culture
図7(c)に示すように、貫通孔33aは円筒状である。貫通孔33aの内壁面にシート状の吸水部材を設置することができる。
As shown in FIG. 7(c), the through
図8(a)に底部材34の上面図、図8(b)に底部材34のV-V’断面図、図8(c)に底部材34のVI-VI’断面図をそれぞれ示す。図8に示すように、底部材34は、シート形状を有しており、ボックス内に供給された培養液をボックス外に排液するための排液口34aを有する。排液口34aは鉛直下方向に向くように底部材34を貫通している。底部材34の上面には、蓋部材33の凸形状33iと嵌合するための凹形状34eが枠状に形成されている。
8(a) is a top view of the
底部材34の上面には、蓋部材33の培養液供給口33hを通じてボックス内(底部材34上面)に供給された培養液を流通させるための凹部を有する。凹部は他の底部材上面傾斜部34dよりも低い位置となるように形成されており、鉛直方向において、貫通孔33aの下側となる位置に設けられた貫通孔下部凹部34bおよび貫通孔下部凹部34b間で培養液を流通させることができる通路凹部34cを有する。これにより、全ての貫通孔下部凹部34bは通路凹部34cを介して繋がっている。排液口34aは凹部内に設けられており、一列に配列した複数の貫通孔33aの一端側に設けられた培養液供給口33hに対し、他端側の貫通孔33a側に設けられている。これにより、培養液供給口33hから供給された培養液は全ての貫通孔下部凹部34bを通過して排液口34aに送られる。上記凹部は水平面であってもよく、培養液供給口33h側から排液口34a側に向かって低くなるように傾斜していてもよい。上記凹部が水平面である場合は、例えばワイヤーフック4により吊り上げる個々の高さを調整することによりボックス型保持部材を傾けて傾斜を設けることができる。なお、貫通孔下部凹部34bは、図8に示すような円柱形状ではなく、例えば中央部に向けて傾斜した形状(逆さ円錐状など)であってもよい。
The upper surface of the
図8(b)および(c)に示すように、底部材上面傾斜部34dは、凹形状34eの壁面頂部から貫通孔下部凹部34bおよび通路凹部34cから構成される凹部の壁面頂部に向かって低くなるように傾斜している。そして、底部材上面傾斜部34dの最下縁からさらに低い位置に上記凹部の底が設けられている。図8(c)に示すように、貫通孔下部凹部34bには吸水部材34fが設置されていてもよい。吸水部材34fとしては、後述の吸水部材38またはこれと代替可能な保水材として例示されたものが使用できる。吸水部材34fがある場合、貫通孔33a下側から伸長した根部22は吸水部材34fに絡みついて繁茂する。
As shown in FIGS. 8(b) and 8(c), the bottom member upper surface inclined
図7に示す蓋部材33の凸形状33iと、図8に示す底部材34の凹形状34eとを嵌合することで、図9に示すボックス型保持部材35を形成することができる。ボックス型保持部材35では、底部材34における凹部が空洞35aとなる。
By fitting the
上記ボックス型保持部材を構成する蓋部材および/底部材は、上記複数の通孔を有していてもよい。複数の通孔を有するボックス型保持部材の一実施形態を図10に示す。図10に示すボックス型保持部材35は、蓋部材33および底部材34から構成されている。蓋部材33および底部材34は、共に、樹脂ワイヤーにより格子形状のメッシュに形成されており、結果として複数の通孔32hを有する。このため、ボックス型保持部材35は保持部材の上下を貫通する孔を有する。貫通孔32bは、通孔32hを有しないが、他の部分と同様に、樹脂ワイヤーにより格子形状のメッシュに形成されていてもよい。
A lid member and/or a bottom member constituting the box-shaped holding member may have the plurality of through holes. One embodiment of a box-shaped retaining member having multiple through holes is shown in FIG. A box-shaped holding
植物培養装置1は、植物2の根部22に培養液10を供給するための培養液供給機構を備える。図11~16を用いて、保持部材としてパネル型保持部材を用いた場合の培養液供給機構について説明する。
The
図11に示す植物培養装置1は、保持部材3として図5に示すパネル型保持部材を用いたものである。図11に示す保持部材3は、引掛部31と、パネル型保持部材32と、外枠36とを備える。引掛部31はワイヤーロープ4を引っ掛けるためのものである。外枠36は複数のパネル型保持部材32を同時に昇降させることのできるように複数のパネル型保持部材32を一括して側面を覆うように取り付けられている。パネル型保持部材32には複数の貫通孔32aが設けられており、この貫通孔32aにおいて、葉茎部21がパネル型保持部材32の上面に露出するとともに根部22がパネル型保持部材32の下面に露出するよう、貫通孔32aにて植物2が保持されている。パネル型保持部材32の下側には、吸水部材38と、吸水部材38を支持するための部材であるパイプ37とが設置されている。パイプ37は外枠36の内壁に対向面(図11において前後方向)に亘って並行に複数設置されている。吸水部材38としての吸水シートは両端が下側に垂れるようにパイプ37に巻き付けられており、パイプ37上に根部22が載置されている。パイプ37に代えて、根部22が空気に触れるよう維持しつつ吸水部材38を支持することが可能な公知乃至慣用の部材を用いてもよい。
The
図11に示す植物培養装置1は、培養液供給機構として培養液プールを採用している。図11に示す培養液供給機構では、昇降装置により保持部材3を鉛直方向下側の環境調整ボックス5内に培養液10が貯められた培養液10プールに下降させ、あるいは、昇降装置により保持部材3を鉛直方向下側の環境調整ボックス5内に下降させた後に環境調整ボックス5内に培養液を供給して培養液の液面を上昇させ、根部22の少なくとも一部および/または吸水部材38を浸漬させることで根部22に培養液を供給する。培養液10への浸漬を30~60分に1回行うことが、根部22への酸素供給が充分となる観点から好ましい。また、吸水維持量が高い吸水部材38を用いることで、浸漬させる回数を減らすことができる。図11に示す培養液供給機構によれば、噴射口40およびポンプが不要となるため、単に昇降機構を稼働させることで根部22に培養液を供給することができ、よりシンプルな栽培法となるため、製造装置のコストを軽減できる。また、図11に示す保持部材3をさらに下降させることで、図12に示すように植物2の葉茎部21を培養液10に浸漬させることができる。
The
図11に示す植物培養装置1を鉛直方向上側に移動させて培養液10プールから根部22を浮かせた状態では、吸水部材38は吸収した培養液10を一定時間保持することで、根部22の乾燥を防ぎつつ、根部22に継続的に培養液10を供給できる。吸水部材38が保持しきれない余分な培養液10はそのままパネル型保持部材32から下側へ垂れ落ちる。培養液10プールから培養液10を抜いた状態では、パネル型保持部材32の鉛直下側に位置する環境調整ボックス5は底部を有し、当該底部が排水路を兼ねることができるため、垂れ落ちた培養液10は環境調整ボックス5に落下させて回収することができる。培養液10を環境調整ボックス5内へ落下させた場合、環境調整用領域R2内は、落下した培養液10が気化することで環境調整ボックス5表面は気化熱により冷却され、夏季には温度が低温に保たれ安定する。
When the
吸水部材38またはこれと代替可能な保水材としては、特に限定されるものではないが、例えば、発泡スチロールチップや、発泡ポリウレタンチップ、スポンジチップ、糸玉、紙片、繊維マット、ステンレス網などが挙げられる。
The
図11に示す状態において、図13に示すように培養液10液面に波を発生させてもよい。これにより、培養液10が撹拌されることで培養液中に空気が混入し培養液10中の酸素濃度を高く維持することで、培養液10への根部22浸漬中も根部22に酸素を供給することができる。さらに、波の発生により飛沫が発生し、環境調整領域R2内を高湿度に維持し、環境調整領域R2内の空気流動を高めることができ、また環境調整ボックス5内を気化熱により冷却することができる。なお、図14に示すように、根部22が培養液10プールの液面よりも上で停止させ、根部22を培養液10に浸漬させない状態において波を発生させることで、上述の効果に加え、波が培養液供給機構として作用し、飛沫を発生させて培養液10の飛沫を根部22に培養液10を供給することができる。なお、波を培養液供給機構として作用させる場合は、吸水部材38が飛沫を根部22にかける邪魔をするため、吸水部材38を使用しないか、飛沫が通過できる程度の目の大きい網状の吸水部材38を用いることが好ましい。
In the state shown in FIG. 11, waves may be generated on the liquid surface of the
なお、培養液10プールの液面に波を発生させる場合において、冬場などの外気温が低い環境(例えば11~2月)では、根部22を培養液10に浸漬させた状態で波幅を小さくすることが好ましい。根部22が冷気に触れると培養液10の吸収が阻害されてしまうところ、上記の方法により、飛沫の発生および蒸発を抑制して環境調整用領域R2内の気化熱による温度低下を防止することができる。また、植物2の生長を促進することができる。根部22を培養液10に浸漬しておく方法では、培養液10の加温と循環、そして酸素の供給設備を備えることが好ましい。一方、夏場などの外気温が高い環境(例えば3~10月)では、環境調整用領域R2内の温度を下げるため、図14に示すように根部22が培養液10プールの液面よりも上となるように保持部材3を停止させて、根部22を培養液10に浸漬させずに波を発生させることが好ましい。これにより、根部22に酸素を充分に供給しつつ、飛沫により根部22に培養液10を供給することができ、さらに飛沫の気化熱により環境調整用領域R2内の気温を低くすることができる。
In the case of generating waves on the liquid surface of the pool of the
図15に示す植物培養装置1は、保持部材3として図5に示すパネル型保持部材を用いたものであり、吸水部材38の設置方法が異なること以外は図11に示す植物培養装置1と同様である。図15に示す態様では、パネル型保持部材32の下側には、シート状の吸水部材38が図5に示す貫通孔32aの内壁面に、貫通孔32aよりも下側に垂れるように設置されている。シート状の吸水部材38は筒状あるいは間隔をあけて複数のシートが垂れ下がるように設置されている。
The
図16に示す植物培養装置1は、培養液供給機構としてミスト噴射(特に、根部への直接ミスト噴射)を採用している。図16に示す植物培養装置1は、保持部材3として図5に示すパネル型保持部材32を用いたものである。図16に示す植物培養装置1では、葉茎部21が太陽光照射用領域R1に位置する状態において根部22付近に噴射口40が設置されている。根部22付近に設置された噴射口40から培養液10を噴射することで、根部22に培養液10を供給することができる。
The
また、図13,14,および16に示す植物培養装置1は、根部22に培養液10を供給する間において根部22が空気と接触することが可能な空気雰囲気領域R3を備える。例えば図16では、根部22を培養液10中に浸漬するのではなく、培養液10を散布することで根部22に少量ずつ培養液10を供給することができ、その結果根部22が空気と接触しつつ培養液10を接触することができる。水中の酸素濃度が5~6体積%であるのに対し、空気雰囲気領域R3では酸素濃度は約21体積%である。空気雰囲気領域R3を有することにより、根部22から充分に酸素が吸収でき、根腐れの防止や植物の生長により効果的である。また、培養液10を少量ずつ供給することで根部22に養分を供給することができるため、培養液に根部22を浸漬する場合に比べて経済的にも優れる。パネル型保持部材32下側から伸長した根部22は、豊富な酸素と栄養があるので充分に生長する。
Moreover, the
噴射口40から噴射された培養液10および根部22から垂れ落ちる培養液10はそのまま下側へ垂れ落ちる。パネル型保持部材32の鉛直下側に位置する環境調整ボックス5は底部を有し、当該底部が排水路を兼ねることができるため、垂れ落ちた培養液10は環境調整ボックス5に落下させて回収することができる。培養液10を環境調整ボックス5内へ落下させた場合、環境調整用領域R2内は、落下した培養液10が気化することで環境調整ボックス5表面は気化熱により冷却され、夏季には温度が低温に保たれ安定する。
The
なお、環境調整ボックス5の内壁に設けられた噴射口51が噴射口40を兼用してもよい。この場合、噴射口51は葉茎部21が太陽光照射用領域R1に位置する状態において根部22付近に設置されている。すなわち、噴射口51は培養液供給機構を担うことができる。図1および図2に示す態様では、保持部材3の昇降位置を調整することにより、環境調整ボックス5の内壁に設けられた噴射口51は、葉茎部21が太陽光照射用領域R1に位置する状態では根部22に培養液を噴射することができ、葉茎部21が環境調整用領域R2に位置する状態では葉茎部21に葉面施肥と害虫駆除の両方を目的として培養液を噴射することができる。
The
図17を用いて、保持部材としてボックス型保持部材を用いた場合の培養液供給機構について説明する。 A culture medium supply mechanism in the case of using a box-shaped holding member as the holding member will be described with reference to FIG. 17 .
図17に示す植物培養装置1は、保持部材3として図9に示すボックス型保持部材35を用いたものである。図17に示す保持部材3は、引掛部31と、ボックス型保持部材35と、外枠36とを備える。外枠36は複数のボックス型保持部材35を同時に昇降させることのできるように複数のボックス型保持部材35を一括して側面を覆うように取り付けられている。ボックス型保持部材35の蓋部材33には複数の貫通孔33aが設けられており、この貫通孔33aにおいて、葉茎部21がボックス型保持部材35の上面に露出するとともに根部22がボックス型保持部材35の内部(蓋部材33の下側)に露出するよう、貫通孔33aにて植物2が保持されている。底部材34の上面に設けられた貫通孔下部凹部34bには吸水部材38が設置されている。吸水部材38は通路凹部34cに設置されていてもよい。これにより、吸水部材38は送られた培養液10を吸収し、培養液10を一定時間保持することで、根部22の乾燥を防ぎつつ、根部22に継続的に培養液10を供給できる。また、吸水部材38が保持しきれなくなった余分な培養液10は通路凹部43cを経由して隣の貫通孔下部凹部34bに流れ、他の吸水部材38に培養液10が吸収される。全ての吸水部材38が培養液10飽和状態となった後は、少量培養液を供給することで、根部に少量ずつ培養液を供給することができ、経済性に優れる。
The
排液口34aから留出する培養液10はそのままボックス型保持部材35から下側へ垂れ落ちる。ボックス型保持部材35の鉛直下側に位置する環境調整ボックス5は底部を有し、当該底部が排水路を兼ねることができるため、垂れ落ちた培養液10は環境調整ボックス5に落下させて回収することができる。培養液10を環境調整ボックス5内へ落下させた場合、環境調整用領域R2内は、落下した培養液10が気化することで環境調整ボックス5表面は気化熱により冷却され、夏季には温度が低温に保たれ安定する。
The
また、図17に示す植物培養装置1は、根部22に培養液10を供給する間において根部22が空気と接触することが可能な空気雰囲気領域R3を備える。根部22を培養液10中に浸漬するのではなく、少量の培養液10を上記凹部に供給し続けることで根部22に少量ずつ培養液10を供給することができ、その結果根部22が空気と接触しつつ培養液10を接触することができる。空気雰囲気領域R3を有することにより、根部22から充分に酸素が吸収でき、根腐れの防止や植物の生長により効果的である。また、少量の培養液10を供給することで根部22に養分を供給することができるため、培養液に根部22を浸漬する場合に比べて経済的にも優れる。伸長した根部22は、豊富な酸素と栄養があるので充分に生長する。生長した根部22は吸水部材38に絡みついて繁茂する。
Moreover, the
図17に示すような、保持部材としてボックス型保持部材を用いた植物栽培装置は、収穫の際、ボックス型保持部材ごとベルトコンベアや搬送ロールに載置して搬送することや出荷することが可能である。 A plant cultivation apparatus using a box-shaped holding member as a holding member, such as that shown in FIG. is.
植物培養装置1は、ボックス型保持部材を水平状態および傾斜状態となるように揺動することが可能な揺動機構を備えていてもよい。揺動機構を備える植物培養装置1の一実施形態を図18に示す。図18(a)に示す水平状態では、ボックス型保持部材である保持部材3内に液体を供給した状態において、植物2の根部22は液体に接触している。そして、植物2を保持した保持部材3を水平状態から傾斜状態へと揺動させることにより、図18(b)に示す傾斜状態へと移行する。これにより保持部材3内で液体が移動するため、保持部材3内の液体に酸素が取り込まれるとともに保持部材3内の植物2の根部22が空気に晒され、根部の呼吸が促される。また、保持部材3内の液体が移動することにより、根部22の呼吸で発生した二酸化炭素が液体中から逃がされるため、液体のpHの低下を抑制することができる。さらに、液体の移動により、液体中の各成分の濃度の均一化を図ることができるとともに、植物2の根部22を刺激したり微生物を活性化させたりすることができる。これらの結果、保持部材3に保持された植物の生長を促進することができる。また、上記揺動機構を備えることにより、揺動によって空気雰囲気領域R3を作り出すことができる。保持部材3の傾斜角度θは、保持部材3の寸法や保持部材3内の液体の量にもよるが、例えば、10°~30°とすることが好ましい。
The
図18に示す植物培養装置は、左右のワイヤー4の巻き取り量に差を設けることで揺動機構を実現しているが、揺動機構はこの態様に限定されない。他の揺動機構を備える植物栽培装置としては、例えば図19~22に示す態様が挙げられる。
Although the plant culture apparatus shown in FIG. 18 implements a swinging mechanism by providing a difference in the winding amount of the left and
図19に示す植物培養装置では、揺動機構Bは、保持部材3が載置された、支持部Aの載置面A1から上方に突出する突出部材B1である。保持部材3は、通常はこの突出部材B1が支持部A内に収容されているため、載置面A1上で水平状態を維持しているが(図19(a))、突出部材B1が載置面A1から突出すると、図19における右側端部が持ち上げられて傾斜する(図19(b))。なお、突出部材B1は、保持部材3の図19における右側端部を支持することができるよう右側端部の全長に亘って奥行き方向に延びていてもよいし、保持部材3を安定して持ち上げることができれば、右側端部の一部のみを支持するよう構成されていてもよい。
In the plant culture apparatus shown in FIG. 19, the rocking mechanism B is a protruding member B1 that protrudes upward from the mounting surface A1 of the supporting portion A on which the holding
図20に示す植物培養装置では、偏心カムB2を揺動手段Bとして備えている点以外は、図19に示す植物培養装置と同様である。偏心カムB2は、通常は支持部A内に全体が収容されているが(図20(a))、回転軸を中心に反転した際には、その一部が載置面A1から突出し、保持部材3の図20における右側端部を持ち上げて保持部材3を傾斜させる(図20(b))。なお、偏心カムB2は、保持部材3の図20における右側端部を支持することができるよう右側端部の全長に亘って奥行き方向に延びていてもよいし、保持部材3を安定して持ち上げることができれば、右側端部の一部のみを支持するよう構成されていてもよい。
The plant culture apparatus shown in FIG. 20 is the same as the plant culture apparatus shown in FIG. 19 except that an eccentric cam B2 is provided as the swing means B. The entire eccentric cam B2 is normally accommodated in the support portion A (FIG. 20(a)), but when it is turned over about the rotation axis, a part of it protrudes from the mounting surface A1 and is held. The right end of the
図21に示す植物培養装置では、載置面A1の中央部に保持部材3が設置されるとともに図20の奥行き方向に延びる回転体B3を揺動手段Bとし、この回転体B3を介して保持部材3を載置面A1に載置する点以外は、図19に示す植物培養装置と同様である。図21に示す植物培養装置においては、回転体B3は例えば半円柱状に形成され、保持部材3は、その下面が、円弧面が下向きとなるように設置された半円柱状の回転体B3の平坦な上面に固定されるように構成されている。なお、回転体B3は、図21の奥行き方向において保持部材3の全長に亘って延びていることが好ましいが、保持部材3を支持することができれば特にこれに限定されない。また、回転体B3の形状も、保持部材3を水平状態および傾斜状態となるよう揺動可能に支持することができれば半円柱状に限定されない。
In the plant culture apparatus shown in FIG. 21, the holding
図18~21に示す植物培養装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、図18~21においては、保持部材3の各図における右側端部のみを上げていたが、保持部材3内の液体が移動して植物2の根部22が空気中に露出するよう保持部材3を傾斜させることができればよく、例えば、各図における左側端部を持ち上げてもよいし、各図における右側端部および左側端部を交互に上げるようにしてもよい。
Various modifications can be made to the plant culture apparatus shown in FIGS. 18 to 21 without departing from the gist of the present invention. For example, in FIGS. 18 to 21, only the right end portion of the holding
なお、植物培養装置1は、空気雰囲気領域R3を有しなくてもよく、保持部材3において、根部22が培養液10中に浸漬するような、培養液10を供給する間において根部22が空気と接触しない態様であってもよい。この場合、エアレーション等の公知の方法により根部22に酸素を供給することができる。
The
また、パネル型保持部材32やボックス型保持部材35などの保持部材3の形状は、直方体形状には限定されず、三角柱形状、六角注形状等の他の角柱形状が挙げられる。特にボックス型保持部材が、水平方向が高さ方向である三角柱形状である場合、底部が溝とすることで培養液が溝に溜まりやすく、また溝を流れやすいため、培養液10をより少量とすることができる。また、保持部材3の形状は、角柱形状に限定されず、円柱形状や、円錐形状、角錐形状等の錘形状であってもよい。
Further, the shape of the holding
図22に、植物栽培装置1の一実施形態の外観図を示す。図22に示す実施形態において、保持部材3は、一次元方向に5つの貫通孔32aが配列した図5に示すパネル型保持部材32が、側面同士が対向するように水平方向に複数(5列)並んで、複数のパネル型保持部材32を一括して側面を覆うように外枠36が取り付けられている。外枠36の平行する2つの側面外側には引掛部31が設置されており、引掛部31にワイヤーロープ4を引っ掛けて保持部材3が吊り下げられている。保持部材3は、太陽光照射用領域R1に設置されている。そして、太陽光照射用領域R1から環境調整用領域R2へ保持部材3を移動させることで、複数のパネル型保持部材32は同時に1つの環境調整ボックス5内へ鉛直方向に降下して収納される。なお、根部22が露出するように、あるいは培養液10が環境調整ボックス5内に垂れ落ちることが可能なように、外枠36の底面は設けられていないか、網状のものであることが好ましい。
In FIG. 22, the external view of one Embodiment of the
図22には、複数のパネル型保持部材32を外枠36で固定して1つの保持部材3とした例を示したが、図23に示すように、複数のボックス型保持部材35を用いてもよい。なお、この場合、根部22は露出していないため、外枠36の底面は特に限定されないが、排液口34aから排出される培養液10が環境調整ボックス5内に垂れ落ちることが可能なように、外枠36の底面は設けられていないか、網状のものであってもよい。
FIG. 22 shows an example in which a plurality of panel-shaped holding
また、図22では、複数のパネル型保持部材32から構成される保持部材3を一括して昇降可能とするような昇降機構を備える植物栽培装置について説明したが、図24に示すように、複数のパネル型保持部材32(または複数のボックス型保持部材34)等の複数の保持部材3それぞれを単独で昇降可能とするような昇降機構を備えていてもよい。この場合、環境調整ボックス5は、各保持部材3を個々に収納可能なように衝立により区分けされていてもよい。この場合、衝立には空調用の空気や浸漬用の液体が通過可能なように孔を有していてもよい。また、保持部材は、図22~24に示された態様には限定されず、例えば、水平方向に二次元に広がる1つまたは複数の保持部材としてもよいし、植物を1つのみ収容可能な保持部材を複数並べてもよい。
In addition, in FIG. 22, a description has been given of a plant cultivating apparatus provided with an elevating mechanism capable of collectively elevating the holding
本開示の植物栽培装置によれば、植物の環境調整および害虫駆除を経済的に行うことができる。このため、本開示の植物栽培装置を露地水耕栽培に用いることにより、太陽光照射により生長した無農薬の植物を低価格で安定的に需要者に提供することが可能となる。さらに、本開示の植物栽培装置は、全自動化が可能である、ビニルハウス内に設置する場合はビニルハウスの背を低くし超小型とすることが可能である、季節に関係なく栽培が可能である、大方の場所に設置可能(亜熱帯の沖縄、雪国の北海道、ビルの屋上、山中、クルーズ船上、海上や家庭菜園など)といった効果を奏する。 According to the plant cultivation device of the present disclosure, it is possible to economically adjust the environment of plants and exterminate pests. Therefore, by using the plant cultivation apparatus of the present disclosure for open-field hydroponic cultivation, it is possible to stably provide consumers with pesticide-free plants grown by sunlight irradiation at a low price. Furthermore, the plant cultivation apparatus of the present disclosure can be fully automated, can be installed in a vinyl house, and can be made ultra-compact by lowering the height of the vinyl house. Cultivation can be performed regardless of the season. It can be installed in most places (subtropical Okinawa, snow country Hokkaido, building rooftops, in the mountains, on cruise ships, on the sea, in kitchen gardens, etc.).
以下、本開示に係る発明のバリエーションを記載する。
[付記1]保持部材に保持された植物を栽培するための植物栽培装置であって、
前記植物を保持するための前記保持部材と、
前記植物に太陽光を照射するための太陽光照射用領域と、
前記太陽光照射用領域よりも鉛直下側に位置し、前記植物の栽培環境を調整するための環境調整用領域と、
前記太陽光照射用領域と前記環境調整用領域との間を、前記植物の葉茎部が上方にある状態を維持しながら鉛直方向の昇降により前記保持部材を移動させることができる昇降機構とを備え、
前記保持部材は水に沈み得る、植物栽培装置。
[付記2]前記環境調整用領域において前記植物の葉茎部を液体中に浸漬させる葉茎部浸漬機構を備える付記1に記載の植物栽培装置。
[付記3]前記環境調整用領域は地中に位置する付記1または2に記載の植物栽培装置。
[付記4]前記環境調整用領域への太陽光照射を遮断する太陽光遮断機構を備える付記1~3のいずれか1つに記載の植物栽培装置。
[付記5]前記植物の根部に培養液を供給するための培養液供給機構と、
前記根部に前記培養液を供給する間において前記根部が空気と接触することが可能な空気雰囲気領域とを備える、付記1~4のいずれか1つに記載の植物栽培装置。
[付記6]前記植物の葉部を覆う葉部被覆部材を備える付記1~5のいずれか1つに記載の植物栽培装置。
[付記7]前記保持部材を吊り下げる吊り下げ機構を備える1~6のいずれか1つに記載の植物栽培装置。
[付記8]植物を保持して栽培するための保持部材であって、
前記保持部材は、前記植物を保持するための貫通孔と、前記貫通孔とは異なる通孔を複数備える、保持部材。
[付記9]前記複数の通孔は前記保持部材に格子状に設けられている、付記8に記載の保持部材。
[付記10]前記保持部材は糸状物の織物で構成されている、付記8または9に記載の保持部材。
[付記11]前記複数の通孔を備えるパネル型保持部材またはボックス型保持部材であり、前記ボックス型保持部材は前記複数の貫孔を有する蓋部材と前記複数の貫孔を有する底部材とを備える、付記8~10のいずれか1つに記載の保持部材。
Variations of the invention according to the present disclosure are described below.
[Appendix 1] A plant cultivation device for cultivating a plant held by a holding member,
the holding member for holding the plant;
a sunlight irradiation area for irradiating the plant with sunlight;
an environment adjustment area positioned vertically below the sunlight irradiation area for adjusting the cultivation environment of the plant;
an elevating mechanism capable of vertically moving the holding member between the sunlight irradiation area and the environment adjustment area while maintaining a state in which the leaf and stem portion of the plant is positioned upward; prepared,
The plant cultivation device, wherein the holding member is submersible in water.
[Appendix 2] The plant cultivation apparatus according to
[Appendix 3] The plant cultivation device according to
[Appendix 4] The plant cultivation apparatus according to any one of
[Appendix 5] A culture solution supply mechanism for supplying a culture solution to the root of the plant;
5. The plant cultivation apparatus according to any one of
[Appendix 6] The plant cultivation apparatus according to any one of
[Appendix 7] The plant cultivation apparatus according to any one of 1 to 6, which includes a suspension mechanism for suspending the holding member.
[Appendix 8] A holding member for holding and cultivating a plant,
The holding member is provided with a plurality of through-holes for holding the plant and through-holes different from the through-holes.
[Appendix 9] The holding member according to
[Supplementary Note 10] The holding member according to
[Appendix 11] A panel-shaped holding member or a box-shaped holding member having the plurality of through holes, wherein the box-shaped holding member includes a lid member having the plurality of through holes and a bottom member having the plurality of through holes. 11. A retaining member according to any one of clauses 8-10, comprising:
1 植物栽培装置
2 植物
21 葉茎部
3 保持部材
31 引掛部
4 ワイヤーロープ
5 環境調整ボックス
51 噴射口
6a,6b 蓋
7a,7b 空調配管
8 注液口
9 排液口
E 地面
R1 太陽光照射用領域
R2 環境調整用領域
1
Claims (11)
前記植物を保持するための前記保持部材と、
前記植物に太陽光を照射するための太陽光照射用領域と、
前記太陽光照射用領域よりも鉛直下側に位置し、前記植物の栽培環境を調整するための環境調整用領域と、
前記太陽光照射用領域と前記環境調整用領域との間を、前記植物の葉茎部が上方にある状態を維持しながら鉛直方向の昇降により前記保持部材を移動させることができる昇降機構とを備え、
前記保持部材は水に沈み得る、植物栽培装置。 A plant cultivation device for cultivating a plant held by a holding member,
the holding member for holding the plant;
a sunlight irradiation area for irradiating the plant with sunlight;
an environment adjustment area positioned vertically below the sunlight irradiation area for adjusting the cultivation environment of the plant;
an elevating mechanism capable of vertically moving the holding member between the sunlight irradiation area and the environment adjustment area while maintaining a state in which the leaf and stem portion of the plant is positioned upward; prepared,
The plant cultivation device, wherein the holding member is submersible in water.
前記根部に前記培養液を供給する間において前記根部が空気と接触することが可能な空気雰囲気領域とを備える、請求項1または2に記載の植物栽培装置。 a culture solution supply mechanism for supplying a culture solution to the root of the plant;
3. The plant cultivation apparatus according to claim 1, further comprising an air atmosphere region in which said roots can come into contact with air while said culture solution is being supplied to said roots.
前記保持部材は、前記植物を保持するための貫通孔と、前記貫通孔とは異なる通孔を複数備える、保持部材。 A holding member for holding and cultivating a plant,
The holding member is provided with a plurality of through-holes for holding the plant and through-holes different from the through-holes.
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