JP4845984B2

JP4845984B2 - 栽培装置

Info

Publication number: JP4845984B2
Application number: JP2009059277A
Authority: JP
Inventors: 重治橋本
Original assignee: SASSOH KOGYO CO.,LTD
Current assignee: SASSOH KOGYO CO.,LTD
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: CN101836567A; KR20100103402A; TW201036535A; TWI495427B; JP2010207176A; KR101723457B1

Description

本発明は、ハウス栽培などで用いられ野菜や果物などの植物を生育させる栽培装置に係り、特に、植物の根を生育させる培地を加温若しくは冷却する熱交換体を備えた栽培装置に関する。

従来、この種の栽培装置としては、例えば、特開２００３−７１号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。
この栽培装置は、ハウスなどに設置されて用いられるもので、図７に示すように、底壁１０１及び側壁１０２を有し内側に植物の根を生育させる培地１０３が入れられる栽培槽１００を備えるとともに培地１０３内に埋設され培地１０３の加温若しくは冷却する管状のヒートパイプからなる熱交換体１０４を備えている。栽培槽１００は発泡プラスチックなどの断熱材で一体形成されており、栽培槽１００の内側面に非透水性シート１０５が付設され、この非透水性シート１０５の上に培地１０３を収納し、培地１０３の上側に水あるいは液肥を散布する散水管１０６を敷設している。

そして、冬季など比較的外気温が低いときには、熱交換体１０４に温水等を供給して培地１０３を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、熱交換体１０４に冷水等を供給して培地１０３を冷却し、培地１０３の温度を常時適正に保って、植物の育成環境を良好に保持して、冬季，夏季の季節にかかわらず、野菜などの植物を安定して栽培できるようにしている。

特開２００３−７１号公報

ところで、上記従来の栽培装置にあっては、熱交換体１０４を培地１０３内に直接埋設しているので、熱交換体１０４は管状であることから熱の発生が培地１０３の中央に集中して分散性が悪く、培地１０３内に熱が均一に伝達されないという問題があった。また、熱交換体１０４は培地１０３に直接接触しているので、製造や組み立ては容易であるが、腐食し易いなど耐用性が悪くなっているという問題もあった。

本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、熱交換体からの熱をできるだけ均一に培地に伝達できるようにして熱伝達効率を向上させるとともに、培地による腐食などの影響をできるだけ抑止し、しかも、製造や組み立てを容易にできるようにした栽培装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の栽培装置は、底壁及び側壁を有し内側に植物の根を生育させる培地が入れられる栽培槽を備えるとともに培地を加温若しくは冷却する管状の熱交換体を備えた栽培装置において、上記培地が載置される金属製の載置板を備えて構成し、上記熱交換体を上記載置板に熱を伝達可能になるように該載置板の裏側に接触させて配置した構成としている。

これにより、冬季など比較的外気温が低いときには、熱交換体に温水等を供給して培地を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、熱交換体に冷水等を供給して培地を冷却し、培地の温度を常時適正に保つようにする。この場合、熱交換体は金属製の載置板に接触しており、培地は載置板に載置されているので、熱交換体の熱は載置板に伝達され、この載置板を通して培地の下側から培地に伝達される。そのため、載置板は面状になって放熱面積も大きくなっており、しかも、培地下面に介在しているので、熱交換体からの熱が均一に培地に伝達されていき、熱伝達効率が向上させられる。この結果、植物の育成環境を良好に保持して、冬季，夏季の季節にかかわらず、野菜などの植物を安定して栽培できるようになる。
また、熱交換体は載置板の裏面側に配置されるので、培地から隔離されており、そのため、培地による腐食などの影響が抑止され、耐用性が向上させられる。また、載置板を設けその裏面に熱交換体を配置する簡易な構造なので、製造や組み立ても容易にすることができる。

この場合、上記熱交換体を、熱交換媒体を充填した断面円形の外管及び該外管内に設けられ該熱交換媒体を気化もしくは液化させる熱伝達管を備えて構成し、該熱交換体の外管を上記載置板に接触させ、該熱交換体の外管が接触する上記載置板の接触部を、該外管の外周に沿った円弧面に形成したことが有効である。熱交換体が単に載置板と接触する場合に比較して接触面積が拡大するので、それだけ、熱伝達効率を向上させることができる。

より具体的には、本発明の栽培装置は、底壁及び側壁を有し内側に植物の根を生育させる培地が入れられる栽培槽を備えるとともに培地を加温若しくは冷却する管状の熱交換体を備えた栽培装置において、上記培地が載置される金属製の載置板を備えて構成し、上記熱交換体を上記載置板に熱を伝達可能になるように該載置板の裏側に接触させて配置し、上記底壁に上記載置板を支持するとともに上記熱交換体を埋没させて保持する凹所を有した保持部を設け、上記載置板の表面を含み上記栽培槽の内側面に培地を受ける非透水性シートを付設し、上記栽培槽の開口を塞いで上記培地との間に空間を形成するとともに植物を貫通させて保持する複数の貫通孔を有した蓋を設け、上記培地の上側に該培地に水を散布する多数の孔を有した散水管を設けた構成としている。

これにより、植物は培地に根付くとともに蓋の貫通孔を通して外部に育成していく。水は散水管から培地に供給される。そして、冬季など比較的外気温が低いときには、熱交換体に温水等を供給して培地を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、熱交換体に冷水等を供給して培地を冷却し、培地の温度を常時適正に保つようにする。この場合、熱交換体は金属製の載置板に接触しており、培地は載置板に載置されているので、熱交換体の熱は載置板に伝達され、この載置板を通して培地の下側から培地に伝達される。そのため、載置板は面状になって放熱面積も大きくなっており、しかも、培地下面に介在しているので、熱交換体からの熱が均一に培地に伝達されていき、熱伝達効率が向上させられる。また、蓋があるので、保温性に優れる。この結果、植物の育成環境を良好に保持して、冬季，夏季の季節にかかわらず、野菜などの植物を安定して栽培できるようになる。
また、熱交換体は載置板の裏面側に配置され、載置板は非透水性シートにより被覆されているので、培地から防水されて隔離されており、そのため、培地による腐食などの影響が確実に抑止され、耐用性が大幅に向上させられる。また、熱交換体を底壁に設けた保持部の凹所に埋没させて載置板を設けるので、この点でも、熱交換体の隔離性がよく、また、載置板の支持も安定するとともに、構造も簡易なので、製造や組み立ても容易にすることができる。

この場合も、上記熱交換体を、熱交換媒体を充填した断面円形の外管及び該外管内に設けられ該熱交換媒体を気化もしくは液化させる熱伝達管を備えて構成し、該熱交換体の外管を上記載置板に接触させ、該熱交換体の外管が接触する上記載置板の接触部を、該外管の外周に沿った円弧面に形成したことが有効である。熱交換体が単に載置板と接触する場合に比較して接触面積が拡大するので、それだけ、熱伝達効率を向上させることができる。

そして、必要に応じ、上記保持部を底壁に一体に設けた構成としている。底壁と一体形成できるので、それだけ、製造や組み立てが容易に行われる。
そしてまた、必要に応じ、上記保持部を底壁の一般部から分離可能な板状に形成し、上記載置板，熱交換体及び保持部からなる熱交換パネルを構成し、上記底壁に該熱交換パネルが嵌合するパネル嵌合凹部を形成した構成としている。熱交換パネルを予め作成しておき、これを栽培槽のパネル嵌合凹部に嵌め込むだけで組み立てができるので、組み立てが極めて容易に行われる。

また、必要に応じ、上記培地を板状に形成し、上記底壁に該板状の培地が嵌合する培地嵌合凹部を形成した構成としている。培地を板状に集約しておき、これを栽培槽の培地嵌合凹部に嵌め込むだけで組み立てができるので、組み立てが極めて容易に行われる。

更に、上記側壁に、上記散水管を支持する支持段部を設けた構成としている。散水管を側壁の支持段部に支持するので、組付けが容易であり、また、支持が安定するとともに、培地全体に散水することができるようになる。

更にまた、上記蓋の上面に、上記熱交換体とは別の外部熱交換体が載置可能な載置凹部を形成した構成としている。これにより、外部熱交換体を蓋の載置凹部に載置して設置し、例えば、冬季など比較的外気温が低いときには、外部熱交換体に温水等を供給して植物の周囲を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、外部熱交換体に冷水等を供給して植物の周囲を冷却することができる。そのため、植物の培地のみならず、植物の外気温度も適正に保持できるようになり、それだけ、植物の栽培環境をより良いものにすることができる。また、外部熱交換体は、蓋の載置凹部から取り外しておくことができる。外部熱交換体を載置凹部に載置しあるいはこれから取り外すだけでよいので、着脱が極めて容易に行われ、汎用性に富む。

本発明の栽培装置によれば、冬季など比較的外気温が低いときには、熱交換体に温水等を供給して培地を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、熱交換体に冷水等を供給して培地を冷却し、培地の温度を常時適正に保つようにすることができる。この場合、熱交換体は金属製の載置板に接触しており、培地は載置板に載置されているので、熱交換体の熱は載置板に伝達され、この載置板を通して培地の下側から培地に伝達され、そのため、載置板は面状になって放熱面積も大きくなっており、しかも、培地下面に介在しているので、熱交換体からの熱が均一に培地に伝達されていき、熱伝達効率を向上させることができる。この結果、植物の育成環境を良好に保持して、冬季，夏季の季節にかかわらず、野菜などの植物を安定して栽培できるようになる。
また、熱交換体は載置板の裏面側に配置されるので、培地から隔離されており、そのため、培地による腐食などの影響が抑止され、それだけ、耐用性を向上させることができる。また、載置板を設けその裏面に熱交換体を配置する簡易な構造なので、製造や組み立ても容易にすることができる。

本発明の第一の実施の形態に係る栽培装置を示す断面図である。本発明の第一の実施の形態に係る栽培装置を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る栽培装置の熱交換体の構造を示す図である。本発明の実施の形態に係る栽培装置の設置例を示す図である。本発明の第二の実施の形態に係る栽培装置を示す断面図である。本発明の第二の実施の形態に係る栽培装置を示す分解斜視図である。従来の栽培装置の一例を示す図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る栽培装置について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る栽培装置は、ハウス栽培（図４）などで用いられ、例えば、トマト，パプリカ，ゴーヤ，キュウリ，ナス，イチゴ等の所謂果菜類を初め各種野菜や果物などの植物を生育させるものである。

図１及び図２には、本発明の第一の実施の形態に係る栽培装置Ｓが示されている。この第一の実施の形態に係る栽培装置Ｓは、内側に植物の根を生育させる培地２が入れられる栽培槽１を備えているとともに培地２を加温若しくは冷却する管状の熱交換体１０を備えている。
詳しくは、栽培槽１は、発泡スチロールなどの断熱材で一体成形されており、底壁３及び側壁４を有して上に開口５を形成してなり、細長状に形成されている。

熱交換体１０は、図３に示すように、熱交換媒体Ｗを充填した断面円形の外管１１と、外管１１内に熱交換媒体Ｗを気化もしくは液化させる熱伝達管１２とを備えている。外管１１に充填する熱交換媒体Ｗは、気化または液化を容易に行なうものであれば良く、水を利用することができる。ここでは、外管１１内部を常圧より減圧した状態にすることにより水の沸点を下げ、低温で気化させることができる。熱伝達管１２は、熱交換媒体Ｗに熱を供給することができる。この場合、熱源は、所望の温度を熱交換媒体Ｗに供給できる流体であればよく温水または蒸気を利用できる。これにより、熱交換体１０は、放熱作用を奏する。また、熱伝達管１２は、熱交換媒体Ｗから熱を吸収することができる。この場合、熱源は、所望の温度を熱交換媒体Ｗに供給できる流体であればよく冷水を利用できる。これにより、熱交換体１０は、吸熱作用を奏する。

また、本栽培装置Ｓは、培地２が載置されるアルミニウム等の金属製の載置板２０を備えて構成され、熱交換体１０は、この載置板２０に熱を伝達可能になるように、載置板２０の裏側に接触させて配置されている。載置板２０は、平板状の板本体２１と、板本体２１の中央に長手方向に沿って溶接等で連設され熱交換体１０の外管１１に接触する接触部２２を形成する伝熱体２３とを備えて構成されている。熱交換体１０の外管１１が接触する載置板２０の接触部２２は円弧面に形成されている。即ち、伝熱体２３は外管１１の外周に沿う円弧面を有した半円弧状部と板本体２１に接合する平板部とで形成されている。
そして、栽培槽１の底壁３には、載置板２０を支持するとともに、その中央に長手方向に沿って熱交換体１０を埋没させて保持する凹所２４を有した保持部２５が一体形成されている。載置板２０の伝熱体２３の接触部２２も凹所２４に埋没される。保持部２５を底壁３と一体形成したので、それだけ、製造や組み立てが容易に行われる。

また、培地２は、例えば、多孔性のウレタンや綿などで板状に形成されている。そして、底壁３には、板状の培地２が嵌合する培地嵌合凹部２６が形成されている。この培地嵌合凹部２６の底面２６ａは、上記の保持部２５で形成されており、この底面２６ａには載置板２０が嵌合して設置される。培地２を板状に集約しておき、これを栽培槽１の培地嵌合凹部２６に嵌め込むだけで組み立てができるので、組み立てが極めて容易に行われる。
更に、載置板２０の表面を含み栽培槽１の内側面には培地２を受ける非透水性シート２７が付設される。栽培槽１の側壁４上部には、非透水性シート２７の側縁部が挿入される溝２８が形成されており、この溝２８に押え部材２９を嵌入して、非透水性シート２７を止着している。

更にまた、栽培槽１の開口５を塞ぐ蓋３０が設けられている。蓋３０は、栽培槽１と同じ発泡スチロール等の断熱材で成形されており、培地２との間に空間３１を形成するとともに植物を貫通させて保持する複数の貫通孔３２を有している。
更に、蓋３０の上面であって長手方向に沿う両側には、熱交換体１０とは別の外部熱交換体３３が載置可能な載置凹部３４が形成されている。

また、培地２の上側に培地２に水を散布する多数の孔を有した一対の散水管３５が設けられている。栽培槽１の側壁４には、散水管３５を支持する支持段部３６が形成されている。散水管３５はこの支持段部３６に設置される。散水管３５を側壁４の支持段部３６に支持するので、組付けが容易であり、また、支持が安定するとともに、培地２全体に散水することができるようになる。

従って、本実施の形態に係る栽培装置Ｓを用いて植物を栽培するときは、例えば、以下のようにして行う。図４には、本実施の形態に係る栽培装置Ｓを用いて植物を栽培するハウスＨが示されている。ハウスＨは、栽培空間を形成する骨組４０に、透光性の樹脂シート４１を被覆して構築されており、天井側及び側面部に沿って開閉可能に設けられ閉時に光を遮断可能なカーテン４２を備えている。本実施の形態に係る栽培装置Ｓは、ハウスＨ内の地面に複数列、適宜の間隔を隔てて設置される。また、カーテン４１の内側であって天井側には、外部熱交換体３３を吊下しておくためのワイヤー４３が張設されている。

このハウスＨにおいて、植物を栽培するときは、予め、植生塊４４に根を生えさせた植物の苗を蓋３０の貫通孔３２から挿入して、植物を栽培槽１の培地２に設置する。そして、散水管３５から水あるいは液肥を散布するとともに、適時に熱交換体１０を作動させる。これにより、植物は培地２に根付くとともに蓋３０の貫通孔３２を通して外部に育成していく。
この栽培においては、例えば、冬季など比較的外気温が低いときには、熱交換体１０に温水等を供給して培地２を加温し、夏期など比較的外気温が高いときには、熱交換体１０に冷水等を供給して培地２を冷却し、培地２の温度を常時適正に保つようにする。

この場合、熱交換体１０は金属製の載置板２０に伝熱体２３の接触部２２において接触しており、培地２は載置板２０に載置されているので、熱交換体１０の熱は載置板２０に伝達され、この載置板２０を通して培地２の下側から培地２に伝達される。そのため、載置板２０は面状になって放熱面積も大きくなっており、しかも、培地２の下面に介在しているので、熱交換体１０からの熱が均一に培地２に伝達されていき、熱伝達効率が向上させられる。特に、熱交換体１０の外管１１が接触する載置板２０の接触部２２が外管１１の外周に沿った円弧面に形成されているので、熱交換体１０が単に載置板２０と接触する場合に比較して接触面積が拡大するので、それだけ、熱伝達効率を向上させることができる。この結果、植物の育成環境を良好に保持して、冬季，夏季の季節にかかわらず、野菜などの植物を安定して栽培できるようになる。

この際、冬季など比較的外気温が低いときには、外部熱交換体３３に温水等を供給して植物の周囲を加温するようにする。また、夏期など比較的外気温が高いときには、外部熱交換体３３に冷水等を供給して植物周囲を冷却することができる。あるいはまた、外部熱交換体３３を蓋３０の載置凹部３４から取り外し、ハウスＨ内のワイヤー４３に吊下し、この状態で外部熱交換体３３に冷水等を供給してハウスＨ内全体を冷房することができる。そのため、植物の培地２のみならず、植物の外気温度も適正に保持できるようになり、それだけ、植物の栽培環境をより良いものにすることができる。

また、熱交換体１０は載置板２０の裏面側に配置され、載置板２０は非透水性シート２７により被覆されているので、培地２から防水されて隔離されており、そのため、培地２による腐食などの影響が確実に抑止され、耐用性が大幅に向上させられる。また、熱交換体１０を底壁３に設けた保持部２５の凹所２４に埋没させて載置板２０を設けるので、この点でも、熱交換体１０の隔離性がよく、また、載置板２０の支持も安定するとともに、構造も簡易なので、製造や組み立ても容易にすることができる。

図５及び図６には、本発明の第二の実施の形態に係る栽培装置Ｓが示されている。この第二の実施の形態に係る栽培装置Ｓは、第一の実施の形態に係る栽培装置Ｓと略同様に構成されるが、第一の実施の形態に係る栽培装置Ｓと異なって、熱交換体１０を埋没させて保持する保持部２５が底壁３の一般部から分離可能な板状に形成されている。そして、この栽培装置Ｓにおいては、載置板２０，熱交換体１０及び保持部２５からなる熱交換パネルＰを構成し、底壁３に該熱交換パネルＰが嵌合するパネル嵌合凹部４５を形成した構成としている。熱交換パネルＰを予め作成しておき、これを栽培槽１のパネル嵌合凹部４５に嵌め込むだけで組み立てができるので、組み立てが極めて容易に行われる。他の作用，効果は上記と同様である。

尚、上記の実施の形態において、培地２を板状にしたが必ずしもこれに限定されるものではなく、砂利や土などでもよく適宜変更して差支えない。また、上記実施の形態において、栽培装置ＳをハウスＨ内の地面に設置したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、地面より高い位置に支持枠で支持して、所謂高設栽培を行うようにしても良く、適宜変更して差支えない。

Ｓ栽培装置
１栽培槽
２培地
３底壁
４側壁
５開口
１０熱交換体
Ｗ熱交換媒体
１１外管
１２熱伝達管
２０載置板
２１板本体
２２接触部
２３伝熱体
２４凹所
２５保持部
２６培地嵌合凹部
２７非透水性シート
３０蓋
３１空間
３２貫通孔
３３外部熱交換体
３４載置凹部
３５散水管
３６支持段部
Ｈハウス
４０骨組
４１樹脂シート
４２カーテン
４３ワイヤー
４４植生塊
Ｐ熱交換パネル
４５パネル嵌合凹部

Claims

底壁及び側壁を有し内側に植物の根を生育させる培地が入れられる栽培槽を備えるとともに培地を加温若しくは冷却する管状の熱交換体を備えた栽培装置において、
上記培地が載置される金属製の載置板を備えて構成し、上記熱交換体を上記載置板に熱を伝達可能になるように該載置板の裏側に接触させて配置し、上記底壁に上記載置板を支持するとともに上記熱交換体を埋没させて保持する凹所を有した保持部を設け、
上記載置板の表面を含み上記栽培槽の内側面に培地を受ける非透水性シートを付設し、上記栽培槽の開口を塞いで上記培地との間に空間を形成するとともに植物を貫通させて保持する複数の貫通孔を有した蓋を設け、
上記培地の上側に該培地に水を散布する多数の孔を有した散水管を設け、
上記熱交換体を、熱交換媒体を充填した断面円形の外管及び該外管内に設けられ該熱交換媒体を気化もしくは液化させる熱伝達管を備えて構成し、該熱交換体の外管を上記載置板に接触させ、該熱交換体の外管が接触する上記載置板の接触部を、該外管の外周に沿った円弧面に形成したことを特徴とする栽培装置。
上記保持部を底壁に一体に設けたことを特徴とする請求項１記載の栽培装置。
上記保持部を底壁の一般部から分離可能な板状に形成し、上記載置板，熱交換体及び保持部からなる熱交換パネルを構成し、上記底壁に該熱交換パネルが嵌合するパネル嵌合凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載の栽培装置。
上記培地を板状に形成し、上記底壁に該板状の培地が嵌合する培地嵌合凹部を形成したことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の栽培装置。
上記側壁に、上記散水管を支持する支持段部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の栽培装置。
上記蓋の上面に、上記熱交換体とは別の外部熱交換体が載置可能な載置凹部を形成したことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の栽培装置。