JP3156190U - 植物栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の植物の個々の育成状況に応じて理想的な栽培環境を設定可能であって、土地の形状に合わせて多数の植物を栽培可能となる植物栽培システムを提供する。【解決手段】屋内で植物を栽培する植物栽培システムであって、仕切られた空間である複数の栽培セルと、植物の栽培を管理する１つの管理手段とを備え、各栽培セルは、複数の移動可能な水耕栽培用の栽培ラックと、遮光手段と、断熱手段と、各種栽培環境を調整する調整部と、栽培環境を制御させる制御手段と、栽培セル同士を連結する連結手段と、植物を観測して観測データを管理部に送信する観測手段とを備え、栽培ラックは、移動するための移動手段を備え、前記管理手段は、観測データを取得する受信手段と、観測データを記憶するライブラリと、現在及び過去の観測データとを比較して、前記植物の収穫日を予測する計算手段とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、屋内で植物を栽培する植物栽培システムに関する。

植物を栽培するためには、植物の種類や育成状況に合わせて栽培環境を適切に整えることが不可欠であり、そのための手段として様々な栽培施設が提案されている。

例えば、外部環境の影響を遮断して人工的に栽培環境を作り、その中で植物を栽培する完全制御型の植物栽培が行われている。また、植物の育成状況を把握するために画像データを解析することも行われている（特許文献１参照）。

図６は、特許文献１における植物栽培システム１０１の構成を示すブロック図である。植物栽培システム１０１は、栽培室１０３と管理室１０５とを備える。栽培室１０３において、遮光部１４７及び断熱部１４９が外部環境による栽培室１０３内の栽培環境への影響を遮断する。栽培する植物１１１に光を照射する光源１２５、栽培室１０３内の栽培環境を調整する調整部１５１、調整部１５１を制御する各種制御手段を備える制御部１５３が、栽培室１０３内の栽培環境を人工的に設定する。また、観測部１６１が植物１１１の育成状況を観測し、管理室１０５に送信する。管理室１０５が備える管理部１７７において、受信部１７９は、観測部１６１から受信した観測データをライブラリ１８１及び計算部１８３に転送する。ライブラリ１８１は、観測データをデータベースとして保管する。計算部１８３は、観測データを解析し、データ処理する。

また、栽培する土地面積の有効利用のために、複数段の栽培棚を有する立体的な栽培施設を用いることも行われている（特許文献２参照）。

図７は、特許文献２における植物栽培システム２０１の構成を示すブロック図である。植物栽培システム２０１は、固定式の栽培ラック２０７と管理室２０５とを備える。栽培ラック２０７は、複数段の栽培棚２０９と、調整部２５１と、制御部２５３と、観測部２６１とを備える。栽培ラック２０７は、立体的に栽培棚２０９を有しており、限られた土地面積を有効に利用することができる。

特開２００３−４７３４０号公報 特開２０００−２０９９７０号公報

しかしながら、栽培室で栽培する複数の植物の各育成状況に応じて栽培環境を変化させていくことが必要な場合がある。特許文献１記載の発明においては、１つの栽培室１０１内で複数の植物１１１を栽培する場合も１つの栽培環境を設定することを前提としており、１つの栽培室１０１内で複数の栽培環境を設定することができなかった。

特許文献２記載の発明においては、栽培棚２０９内の容器２３７を別の栽培棚２０９に移動させることにより、植物２１１の生長に応じて大きな栽培棚２０９へと移したり、日光の当たりやすい栽培棚２０９へと移したりすることはできる。しかし、栽培ラック２０７は、温度や湿度といった栽培環境についてはやはり画一的となり、個々の植物のために理想的な栽培環境を設定することはできなかった。

すなわち、従来の植物栽培システムによっては、複数の植物の個々の育成状況に応じて理想的な栽培環境を設定することができなかった。

さらに、特許文献１及び２には、栽培施設のサイズを変更することについて記載も示唆もなく、これらの栽培施設を設置するためには、所定の広さの土地を用意することが必要であった。すなわち、様々な土地の形状に合わせた栽培施設を設置することができなかった。

ゆえに、本考案は、複数の植物の個々の育成状況に応じて理想的な栽培環境を設定可能であって、土地の形状に合わせて多数の植物を栽培可能となる植物栽培システムを提供することを目的とする。

請求項１に係る考案は、屋内で植物を栽培する植物栽培システムであって、前記植物を栽培するための仕切られた空間である複数の栽培セルと、前記植物の栽培を管理する１つの管理手段とを備え、前記各栽培セルは、光源により前記植物に光を照射して栽培するためのラックである、複数の移動可能な栽培ラックと、前記仕切られた空間への太陽光の入射を遮断する遮光手段と、前記仕切られた空間と外部空間との熱伝導を遮断する断熱手段と、当該栽培セル内の温度及び湿度並びに前記栽培ラックが有する培地の温度を調整する調整部と、前記植物の栽培環境を制御させる制御手段と、当該栽培セルの仕切られた空間と当該栽培セル以外の他の栽培セルの仕切られた空間とを連結するための連結手段と、前記植物を観測して観測データを取得し、取得した前記観測データを前記管理部に送信する観測手段とを備え、前記栽培ラックは、移動するための移動手段を備え、前記制御手段は、前記光源により前記植物に照射する光を制御する光制御手段と、前記調整部により前記栽培セル内の温度と前記栽培ラックが有する前記培地の温度を制御する温度制御手段と、前記調整部により前記栽培セル内の湿度を制御する湿度制御手段と、前記植物に与えられる水量を制御する水量制御手段と、前記培地に含まれる空気量を制御する空気量制御手段と、前記培地に含まれる肥料量を制御する肥料量制御手段とを備え、前記管理手段は、前記複数の栽培セルのそれぞれの前記観測手段から前記観測データを取得する受信手段と、前記受信手段が取得した前記観測データを記憶するライブラリと、前記受信手段が取得した前記観測データと前記ライブラリが記憶している前記植物と同種の植物の過去の観測データとを比較して、前記植物の収穫日を予測する計算手段とを備える。

なお、植物栽培システムで植物を育てる方式は、水耕栽培でもよいし、水耕栽培において気体を強制的に植物に与えるいわゆる水気耕栽培でもよいし、土耕栽培であってもよい。また、培地として、泥炭から作ったピートモスを用いてもよいし、人造の鉱物繊維の１つであるロックウールを用いてもよい。

また、栽培セルを設置する土地の拡大などの変更に伴い栽培セルを移動させることを容易として土地の有効利用をさらに促進するために、栽培セルを組立・解体可能としてもよい。

本願の請求項に係る考案によれば、土地面積に合わせて栽培環境の最小単位である栽培セルのサイズを変更することが可能となる。例えば、栽培ラックの数を少なくして栽培セルを小さく設けることによって狭い土地でも完全制御型の栽培環境下で植物を栽培することが可能となる。逆に、栽培ラックの数を多くし、広い土地に合わせて栽培セルを設けることも可能となる。すなわち、土地のサイズや形状に合わせて完全制御型の栽培施設を設けることが可能となる。

また、本願の請求項に係る考案によれば、個々の植物の育成状況に応じて栽培環境を設定することが可能となる。すなわち、大きな栽培セルを用意する代わりに栽培セルを複数設けて、各栽培セル毎に異なる栽培環境を設定し、個々の植物の育成状況に応じて栽培ラックを異なる栽培セルに移動させることが可能となる。これにより、栽培する多様な植物の多様な育成状況に合わせて柔軟に栽培環境を変更することが可能となる。

本考案に係る植物栽培システムの全体斜視図である。 本考案に係る植物栽培システムの側面図及び断面図である。 本考案に係る植物栽培システムにおける栽培ラックを示す模式図である。 本考案に係る植物栽培システムの構成を示すブロック図である。 本考案に係る植物栽培システムにおいて、植物の育成状況を観測して収穫時期を判断するフローを示す図である。 従来の植物栽培システムの構成を示すブロック図である。（特許文献１） 従来の植物栽培システムの構成を示すブロック図である。（特許文献２）

以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。

まず、図１及び図２を用いて本考案に係る植物栽培システムの全体像について概説する。図１は、本考案に係る植物栽培システムの全体斜視図である。図２（ａ）は、本考案に係る植物栽培システムの側面図である。図２（ｂ）は、本考案に係る植物栽培システムの断面図である。

なお、以下では、水耕栽培を例として挙げるが、栽培方式は水耕栽培に限定されるものではなく、土耕栽培でもよいし、ピートモス、ロックウールなどその他の培地を用いた栽培方式であってもよい。

本考案に係る植物栽培システム１は、植物を栽培するための仕切られた空間である複数の栽培セル３と、植物の栽培を管理する管理室５とを備える。植物栽培システム１は、通常は屋内に設置される。太陽光や太陽熱といった外部からの栽培環境への影響を軽減するためである。

栽培セル３は、外部からの入射光及び熱伝導を遮断する壁４で仕切られている。栽培セル３内には、移動可能な水耕栽培用の栽培ラック７が複数設置されている。栽培ラック７は、栽培棚９を複数の段にわたって備えている。栽培棚９ごとに光源２５が設置されており、この栽培棚９にて植物１１が水耕栽培される。栽培棚９へは給水口３１から水が供給される。栽培セル３内の室温や湿度といった栽培環境を調整するために、エアコン１５、換気扇１７、ビーム状の気流を生じさせるサーキュレータ２９、湿度器３３が設けられている。エアコン１５からによる送風のみでは栽培セル３内に温度勾配ができやすい。しかし、サーキュレータ２９が気流を生じさせて栽培セル３内で対流を起こすことで１つの栽培セル内の室温や湿度を一定に保つことが容易となる。

また、栽培セル３内での作業時のために照明１９が設けられている。栽培セル３内の栽培環境を調整する各種調整手段を制御するためにコントロールパネル３５が備えられており、栽培セル３内の栽培環境を完全に制御することが可能である。

栽培ラック７はキャスター１３及び取っ手２７を有しており、栽培者は栽培ラック７を簡単に移動させることが可能である。さらに、図１に示していないが、壁４に設けられた扉２３を介して栽培セル３は、別の栽培セル３とも通じている。この扉２３のサイズは、栽培ラック７が通り抜けられるだけの大きさである。

管理室５には、栽培セル３内の植物１１の育成状況を管理するためのパソコン２１が設置されている。管理室５は、扉２３を介して栽培セル３と通じている。

続いて、図３を用いて栽培ラック７について、さらに説明する。図３は、本考案に係る植物栽培システムにおける栽培ラックを示す模式図である。

栽培ラック７は、複数段の栽培棚９を備え、各栽培棚９において植物１１が容器３７にて水耕栽培されている。栽培棚毎に光源２５が設置されており、ＡＣアダプタ３９から電源を供給されている。これらの光源２５から照射される光の光量や発光パターンは、ＬＥＤコントローラ４１が制御する。栽培ラック７には、ガラス扉４３が接続具４５を介して接続されており、栽培ラック７内を観察可能としつつ、栽培ラック７の移動時における容器３７の落下を防いでいる。

ここで、図４を参照して、本考案に係る栽培システムの構成を説明する。図４は、本考案に係る植物栽培システムの構成を示すブロック図である。

植物栽培システム１は、複数の栽培セル３と、管理室５とを備える。栽培セル３は、複数の栽培ラック７と、遮光手段である遮光部４７と、断熱手段である断熱部４９と、栽培セル３内の栽培環境を調整する調整手段である調整部５１と、栽培環境の調整を制御する制御手段である制御部５３と、複数の栽培セル３を連結する連結手段である連結部５５とを備える。

栽培セル３は、組立及び分解が可能である。ここで、組立及び分解の方式としては、プレハブ工法を用いて個々のセルの大きさを変更することとしてもよいし、所定の大きさの栽培セル３同士を結合・解離させる方式としてもよい。そのため、栽培ラック７の数に合わせてサイズを変更することが可能である。また、必要に応じて栽培セル３を移動することも容易である。

栽培ラック７は、栽培棚９を複数の段として有し、光制御手段である光制御部５７と、移動手段である移動部５９とを備える。栽培棚９は、植物１１と、植物１１を入れる容器３７と、植物１１に光を照射する光源２５と、植物１１の育成状況を観測して管理室５に観測データを送信する観測手段である観測部６１とを備える。光制御部５７は、光源２５が照射する光の発光パターンを制御するパターン制御手段であるパターン選択部６３と、光源２５が照射する光の光量を制御する光量制御手段である光量制御部６５とを備える。

制御部５３は、栽培セル３内の室温及び容器３７内の水温を制御する温度制御手段である温度制御部６７と、栽培セル３内の湿度を制御する湿度制御手段である湿度制御部６９と、容器３７内の水量を制御する水量制御手段である水量制御部７１と、容器３７内の水中の空気量を制御する空気量制御手段である空気量制御部７３と、容器３７内の水中の肥料量を制御する肥料量制御手段である肥料量制御部７５とを備える。

ここで、空気量制御部７３が、肥料として用いる液肥と共に空気を強制的に混入させることにより、植物の成長を促進する。液肥に空気を強制的に混入させるために、例えば液肥を容器３７に流入させるパイプに空気に曝されている部分に直径1mm程度の空気が通り抜けられる微小孔を設けられており、パイプ内の微小孔よりも容器３７に近い箇所に空気と液肥を強制的に混ぜるプロペラが備えられている。

管理室５は、栽培セル３における植物の栽培を管理する管理手段である管理部７７を備える。管理部７７は、複数の栽培セルのそれぞれの観測部から観測データを取得する受信手段である受信部７９と、受信部７９が取得した観測データを記憶するライブラリ８１と、観測された植物の収穫日を予測する計算手段である計算部８３とを備える。

遮光部４７と断熱部４９と調整部５１と光源２５と制御部５３と光制御部５７とにより、栽培棚９にて水耕栽培される植物１１の栽培環境は完全に人工的に制御される。しかも、複数の栽培セル３において異なる栽培環境として、栽培ラック７を動かして連結部を通って異なる栽培セルへと移動させることにより、植物１１を適宜異なる栽培環境の下で栽培することが容易である。

植物１１を異なる栽培環境に移すタイミングを適切に判断するためには、植物１１の育成状況を的確に把握することが必要である。そこで以下では、本考案に係る植物栽培システム１において、植物の育成状況を観測して収穫日を予測するフローについて説明する。図５は、本考案に係る植物栽培システム１において、植物１１の育成状況を観測して収穫時期を予測するフローを示す図である。

ステップＳＴ１において、観測部６１が植物１１の現在の観測データ（以下、「現在データ」という）を取得する。ステップＳＴ２において、観測部６１が現在データを管理部７７の受信部７９へと送信する。現在データを受信した受信部７９は、現在データをライブラリ８１と計算部８３へと転送する。続いてステップＳＴ３において、計算部８３は、観測対象の植物１１と同種の植物の過去の観測データ（以下、「過去データ」という）をライブラリ８１から呼び出す。過去データには植物１１と同種の植物に関する過去の播種から収穫までの観測データが含まれている。ステップＳＴ４において、計算部８３は、現在データと、過去データとを比較する。この比較により、現在データにおける植物１１の形状や色や大きさといった形態が過去データにおいて播種から何日目の形態とがほぼ一致しているかが特定される。比較結果から過去データにおける何日目の形態に相当するかが特定されれば、ステップ５において、現在データにおける植物１１の収穫日を過去データにおける収穫日から逆算することにより予測してフローを終了する。

なお、上記実施例において、植物栽培システム１は、屋内に設置されるとしたが、遮光部４７及び断熱部４９が栽培セル３への入射光及び熱伝導を遮断する限り、屋外に設置してもよい。

また、栽培セル３は、単独で用いるとしてもよい。本考案に係る栽培セル３は、単独で用いることができることを前提とし、容易に栽培システム１の拡張及び縮小可能である。

さらに、栽培セル３は、屋内に設置されて入射光の植物１１への影響が無視できる程度に小さい場合、壁４をガラスで構成して外部から栽培の様子を観察可能であるとしてもよい。例えば、駅構内に植物栽培システム１を設置する場合を想定する。壁４の１つの面をガラスで構成して通行人から植物が栽培される様子が観察可能とすることにより、自然に恵まれた駅としてイメージ向上を図ることも可能である。このような場合、栽培セル３の外部の気温が栽培セル３内の栽培環境に与える影響を軽減するために、ガラスを断熱ガラスとすることが望ましい。また、ガラス付近はどうしても栽培セル３内の室温が変化しやすいことが想定されるため、サーキュレータ２９を用いて栽培セル３内の対流を促進することが栽培セル３内の温度・湿度を制御するために好ましい。

さらに、栽培セル３と別の栽培セル３とは、連結手段である連結部５５としての扉２３を介して通じているとした。しかし、栽培セルごとに異なる栽培環境を設定する必要がなく、単純に栽培セル３を拡張する目的で足りる場合、連結部５５として壁４の一部又は全部が取り外し可能であるとしてもよい。

さらに、光制御部５７を各栽培ラック７に設置するとしたが、栽培セル３に１つ設置するとしてもよいし、各栽培棚９に設置するとしてもよい。同様に、調整部５１又は制御部５３又は観測部６１についても、栽培セル３に１つ設置するとしてもよいし、各栽培ラック７に設置するとしてもよいし、各栽培棚９に設置するとしてもよい。
上記実施例において、管理室５を栽培セル３と隣接して設けるとしたが、観測部６１からの観測データが管理部７７の受信部７９で受信できればよく、栽培セル３と隔離して設けてもよい。

１ 植物栽培システム、３ 栽培セル、７ 栽培ラック、９ 栽培棚、１３ キャスター、２３ 扉、４７ 遮光部、４９ 断熱部、５１ 調整部、５３ 制御部、５５ 連結部、５７ 光制御部、５９ 移動部、６７ 温度制御部、６９ 湿度制御部、0７１ 水量制御部、７３ 空気量制御部、７５ 肥料量制御部、７７ 管理部、７９ 受信部、８１ ライブラリ、８３ 計算部

Claims (1)

1. 屋内で植物を栽培する植物栽培システムであって、
   前記植物を栽培するための仕切られた空間である複数の栽培セルと、前記植物の栽培を管理する１つの管理手段とを備え、
   前記各栽培セルは、
   光源により前記植物に光を照射して栽培するためのラックである、複数の移動可能な栽培ラックと、
   前記仕切られた空間への太陽光の入射を遮断する遮光手段と、
   前記仕切られた空間と外部空間との熱伝導を遮断する断熱手段と、
   当該栽培セル内の温度及び湿度並びに前記栽培ラックが有する培地の温度を調整する調整部と、
   前記植物の栽培環境を制御させる制御手段と、
   当該栽培セルの仕切られた空間と当該栽培セル以外の他の栽培セルの仕切られた空間とを連結するための連結手段と、
   前記植物を観測して観測データを取得し、取得した前記観測データを前記管理部に送信する観測手段とを備え、
   前記栽培ラックは、移動するための移動手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記光源により前記植物に照射する光を制御する光制御手段と、
   前記調整部により前記栽培セル内の温度と前記栽培ラックが有する前記培地の温度を制御する温度制御手段と、
   前記調整部により前記栽培セル内の湿度を制御する湿度制御手段と、
   前記植物に与えられる水量を制御する水量制御手段と、
   前記培地に含まれる空気量を制御する空気量制御手段と、
   前記培地に含まれる肥料量を制御する肥料量制御手段とを備え、
   前記管理手段は、
   前記複数の栽培セルのそれぞれの前記観測手段から前記観測データを取得する受信手段と、
   前記受信手段が取得した前記観測データを記憶するライブラリと、
   前記受信手段が取得した前記観測データと前記ライブラリが記憶している前記植物と同種の植物の過去の観測データとを比較して、前記植物の収穫日を予測する計算手段とを備える、
   植物栽培システム。