JP6244554B2 - 植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物を屋内にて人工的に栽培する植物工場において、植物の近傍に空調制御された空気の供給を行うことで植物の育成ムラ無く植物を栽培し、且つ植物の成長を促進する植物栽培装置に関する。

従来、育成環境（温度、湿度、二酸化炭素濃度、光、養分や水分など）を制御する植物工場等において、植物の近傍の空調制御を行い、育成ムラ無く植物を栽培する植物栽培装置として、特許文献１のようなものがある。これは、植物が栽培される栽培床と、複数の送風用孔（空気吹出し口）が厚さ方向に形成され、栽培床上に隙間を空けて重ねられる栽培パネルと、栽培床と栽培パネルとの間に形成された隙間に気体を送り込む空調機構を備えたものがある。このような構造により、植物全体に温湿度が均一な気流を与えることができる。

特開２０１２―００００２８号公報

しかしながら上述した従来の構造では、植物の下側から送風するため、成長する植物に対し、送風する空気吹出し口の位置を厚さ方向（植物の高さ方向）に変更することが出来ない。植物へ供給する温湿度が制御された気流が一番必要な場所は植物の成長点、すなわち若い葉がある植物の上部であるが、その場所は植物の成長によって変化する。従来の構造では、植物が成長し、葉が茂った場合には、下方からの気流が下部の葉で遮られて、若い葉である上方の葉には温湿度が均一な気流を与えることができない。

従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、植物の成長に合わせて通風位置を変更可能で、且つ植物に温湿度を適切に制御した最適な気流を、最適な風量で供給することが可能な給気配管を備えた植物栽培装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の一つの態様によれば、室内で植物の栽培を行なう植物栽培装置であって、根側と葉側の境界付近を保持するように植物を載置する栽培パネルと、前記栽培パネルの植物の葉側に開口された開口部と、前記開口部から空気がでるように空気を送る送風機と、前記送風機と前記開口部の間に設置された圧力調整器と、前記圧力調整器と前記開口部の間に設置された流量計とを有し、前記開口部に設置され、高さ方向の異なる位置に複数の外管空気吹出し口を有する外管と、前記外管の内部に内接するように設置され、外管の内部を移動可能な内管を有し、前記内管は、前記外管との相対位置によって、前記外管空気吹出し口と位置が合致する内管空気吹出し口を有し、前記外管空気吹き出し口と、前記内管空気吹出し口は、異なる前記相対位置で異なる空気吹出し口が合致することにより、前記送風機の圧力を調整することにより異なる高さから空気を供給する機能を有することを特徴とする植物栽培装置を提供する。

本発明における前記態様にかかる、植物の近傍を均一に空調する植物栽培装置によれば、送風する空気の圧力調整で植物に給気する位置を変更することが可能となり、かつ流量を大きく変更させることなく、栽培対象の植物に最適な風量の送風を行うことができる。このようにすれば、植物の成長に合わせて植物の成長点への給気が可能となり栽培植物の生育をより向上させることができる。

実施の形態１における植物栽培装置の斜視図 実施の形態１における植物栽培装置の送風システムを説明するための模式図 実施の形態１における送風されていない状態の給気配管の断面図 実施の形態１における給気配管の下部給気口から送風されている状態の給気配管断面図 実施の形態１における給気配管の上部給気口から送風されている状態の給気配管断面図 実施の形態２における栽培パネル内に栽培対象植物が複数ある場合の植物栽培装置の平面模式図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本発明を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
以下、図１〜３を用いて、実施の形態１を説明する。

実施の形態１ではリーフレタスを栽培対象とした実施の形態について説明する。

図１は、実施の形態１における植物栽培装置の斜視図である。図２は、実施の形態１における植物栽培装置の送風システムを説明するための模式図である。図３Ａは、実施の形態１における送風されていない状態の給気配管の断面図である。図３Ｂは、実施の形態１における給気配管の下部給気口から送風されている状態の給気配管断面図である。図３Ｃは、実施の形態１における給気配管の上部給気口から送風されている状態の給気配管断面図である。

［１−１．植物栽培装置の構成］
図１は、植物栽培装置１００の斜視図である。植物栽培装置１００は栽培ベッド１１０と栽培パネル１２０と給気配管１３０によって構成される。栽培対象１４０は栽培パネル１２０に定植され、栽培ベッド１１０に配置される。栽培ベッド１１０と栽培パネル１２０の間には、水耕栽培の場合は溶液Ｗが満たされている。栽培対象１４０の近傍に送風するため、栽培パネル１２０には隙間Ｄが配置されている。栽培パネル１２０には送風用孔１５０が配置され、送風用孔１５０に給気配管１３０が配置されている。送風用孔１５０の位置は、栽培対象１４０の中央から一番遠い位置にすることで、植物の成長阻害する影響を最小とすることができる。説明を容易にするために図１では右手前の給気配管１３０の１つを省略して記載している。給気配管１３０は側面に２つの給気口１６０が配置されており、栽培対象１４０が定植される方向に対して配置されている。このように構成すれば、栽培パネルの厚さ方向に対して給気位置を変更することができる。

なお本実施の形態は栽培パネル１２０に形成された隙間Ｄに気体を送り込み栽培対象１４０の近傍を空調する機構に対して説明したが、配管敷設して栽培対象１４０の近傍に気体を送り込む空調機構に対する形態についても同様の構成にすることで効果を得ることができる。

図２は、植物栽培装置１００の送風システムを説明するための模式図である。送風ファン２００と圧力調整弁２１０と圧力計２２０と流量計２３０が植物栽培装置１００に順に接続されることで構成される。送風ファン２００からの送風が、圧力調整弁２１０により最適な流量に調整され、栽培パネル１２０の隙間Ｄに導入され送風用孔１５０、給気配管１３０を通って給気口１６０から栽培対象１４０に給気される。このように構成することで、栽培対象１４０に対して最適な流量の風を送風できる。

図３Ａ〜図３Ｃを用いて給気配管１３０の詳細構成について説明する。

図３Ａは、送風されていない状態の給気配管１３０の断面図である。給気配管１３０は栽培パネル１２０に接続され、栽培パネル１２０の隙間Ｄに送風ファン２００によって送風される気体が送風用孔１５０を通って給気配管１３０に導入される。送風用孔１５０に接続された給気配管１３０の内部には内管３００を設けている。内管３００は給気配管１３０内で栽培パネル１２０の厚さ方向に上下できるようしている。内管３００の外径と給気配管１３０の内径のクリアランスは、給気配管１３０と内管３００との間に空気が入らず、且つ内管３００の上下を摩擦によって阻害しないように０．１ｍｍ程度にすることが望ましい。内管３００の側面には給気配管１３０の側面に設置された給気口１６０と同方向に内管給気口３１０が給気口１６０と同数設置されている。内管３００の外径は送風用孔１５０の穴径より１ｍｍ程度大きくしている。こうすることで内管３００が栽培パネル１２０に落ち込むことを防ぐことが可能となる。

図３Ｂは、給気配管１３０の下部給気口１６０Ａから送風されている状態の給気配管断面図である。圧力調整弁２１０（図示なし）を調整して、給気配管１３０内の内管３００が給気配管１３０の上底に接触するように圧力を調整して給気を行う。送風によって内管３００が給気配管１３０の上底に接触した状態で、下部内管給気口３１０Ａと下部給気口１６０Ａの厚さ方向位置が一致するように設計している。

図３Ｃは、給気配管１３０の上部給気口１６０Ｂから送風されている状態の給気配管断面図である。送風停止状態から徐々に圧力調整弁２１０を調整して送風量を増やすことで、内管３００が給気配管１３０内部で厚さ方向上方に動き、上部内管給気口３１０Ｂと上部給気口１６０Ｂが厚さ方向で重なった位置で内管３００の重力と空気による上向きの力が釣り合い、給気口１６０より栽培対象１４０へ給気することができる。

このように構成すれば、圧力調整弁２１０の調整により、給気配管１３０の上部、下部の吹き分けが可能となる。また流量計の値を調整することで給気口１６０より吹き出す風量を調整することができる。また送風停止状態でも、隙間Ｄへ内管が落ち込むことを防ぐことができ、送風の稼働停止によって繰り返し内管３００が上下することができる。

また、ネットワークカメラや、赤外線センサー等を用いて、植物の成長状況に合わせて植物栽培装置の送風システムの圧力調整弁を調整し、流量を自動的に制御することにより効率的に調整を行なうことができる。

［１−２．効果等］
以上のように、本実施の形態により、以下のような効果を有する。

すなわち、少量の圧力調整だけで給気する位置を変更することが可能となり、流量を大きく変更させることなく、栽培対象に最適な風量の送風を行うことができる。このようにすれば、植物の成長に合わせて給気が可能となり栽培植物の生育をより向上させることができる。またチップバーン等の空気の循環不良が原因と考えられる植物の成長不良も改善する。また植物の成長段階それぞれに最適な送風を行うことができるため、特に葉物野菜については各々の葉の成長が揃うことで品質も向上する。

（実施の形態２）
以下、図４を用いて、実施の形態２を説明する。

実施の形態２ではリーフレタスを栽培対象とし、栽培パネルに複数の栽培対象がある場合の実施の形態について説明する。なお植物栽培装置の基本的な構成、効果は実施の形態１と同様であるため説明は省略する。

図４は、栽培パネル１２０内に栽培対象１４０が複数ある場合の植物栽培装置１００の平面模式図である。給気配管１３０の側面に配置された給気口１６０（図示しない）は、栽培対象１４０が定植される４方向に対してそれぞれ上部、下部に１つずつ、合計８つ配置されている。このように構成することで、栽培パネル１２０内に栽培対象１４０が複数ある場合には、送風用孔１５０と給気配管１３０は栽培対象１４０複数個に対して共用することが可能となり、給気配管１３０の数を削減し、低コスト化を実現することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本発明において開示する技術の例示として、実施の形態１、実施の形態２を説明した。しかしながら、本発明における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１、実施の形態２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

なお、本発明の実施の形態１、実施の形態２の説明には栽培対象をリーフレタスとしたが、その他の野菜についても、栽培対象とする植物の大きさに合わせて送風用孔位置や給気配管の高さ、給気口の位置を変更することで同様の効果を実現できる。

また給気口１６０及び内管給気口３１０の数は３つ以上でも、実施の形態１と同様の考え方に基づいて給気口１６０、内管給気口３１０の配置を行うことで同様の効果を実現できる。

なお、本発明は水耕栽培、土耕栽培どちらの場合にあっても同様に効果を実現できる。

なお、本実施の形態１、実施の形態２では栽培対象１４０に対して給気配管１３０は４つ配置されているが栽培対象１４０に対して１つ以上あればよい。

本発明は、植物を屋内にて人工的に栽培する植物工場において、植物の近傍の空調制御を行うことで植物全体に均一な気流を与え、育成ムラ無く植物を栽培し、且つ植物の成長を促進し、植物工場などに有用である。

１００ 植物栽培装置
１１０ 栽培ベッド
１２０ 栽培パネル
１３０ 給気配管
１４０ 栽培対象
１５０ 送風用孔
１６０ 給気口
１６０Ａ 下部給気口
１６０Ｂ 上部給気口
２００ 送風ファン
２１０ 圧力調整弁
２２０ 圧力計
２３０ 流量計
３００ 内管
３１０ 内管給気口
３１０Ａ 下部内管給気口
３１０Ｂ 上部内管給気口
Ｄ 隙間
Ｗ 溶液

Claims (1)

1. 室内で植物の栽培を行なう植物栽培装置であって、
   根側と葉側の境界付近を保持するように植物を載置する栽培パネルと、
   前記栽培パネルの植物の葉側に開口された開口部と、
   前記開口部から空気がでるように空気を送る送風機と、
   前記送風機と前記開口部の間に設置された圧力調整器と、
   前記圧力調整器と前記開口部の間に設置された流量計とを有し、
   前記開口部に設置され、高さ方向の異なる位置に複数の外管空気吹出し口を有する外管と、
   前記外管の内部に内接するように設置され、外管の内部を移動可能な内管を有し、
   前記内管は、前記外管との相対位置によって、前記外管空気吹出し口と位置が合致する内管空気吹出し口を有し、前記外管空気吹き出し口と、前記内管空気吹出し口は、異なる前記相対位置で異なる空気吹出し口が合致することにより、
   前記送風機の圧力を調整することにより異なる高さから空気を供給する機能を有することを特徴とする植物栽培装置。

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