JP6302218B2

JP6302218B2 - 植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法

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Publication number: JP6302218B2
Application number: JP2013233673A
Authority: JP
Inventors: 由行岡木
Original assignee: 由行岡木
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: JP2015092850A

Description

本発明は、植物の生長のための植物栽培用施設と太陽光による発電ができる太陽光発電施設とを兼ねる施設の構成、及びその施設の使用方法に関する。

太陽光を利用した発電は、今最も注目を集めている発電方法の一つである。その発電に用いるソーラーパネルが電気を生み出すには当然のごとく日照が必要である。
一方、ぶどうの栽培など植物の栽培にも日照が必要である。例えば、ぶどう栽培の場合、ぶどうの葉によって光合成が行われてぶどうの木は成長するが、ぶどうの房に日光を当てることもぶどうの色付きのために必要である。しかしながら、雨や雹などはぶどうの房に害をもたらす。最近では皮ごと食べられる種無しぶどうが人気である。降雨は、種無しぶどうにするためのジベレリン処理を無駄にしてしまう。さらに、薬剤の雨による溶脱がぶどうの皮にサビをもたらし、見た目も悪くしてしまう。

上記のような露地栽培における害を防ぐため、例えば、ぶどう栽培の場合、ぶどう棚の上にビニール等の透明材料の屋根をトンネル状に設けることが提案されている。例えば、所定の間隔をおいて植えた栽培列中の各ぶどう樹の主枝を略一定の高さで地面と平行の方向にのびるように生長させ、該主枝からその長手方向に沿って生じる側枝の各々の長さを、該側枝に生じた結果母枝の芽の数が２個または１個になるよう毎年剪定して短く保ち、結果母枝から生じた新梢（結果枝）を下向きに垂らした状態で果実を実らせるぶどうの栽培方法において、地面と平行にのびた主枝の上方を透明材料の屋根でトンネル状に覆うことを特徴とするぶどうの栽培方法、および該方法の使用に適するぶどう栽培用棚（特許文献１第１頁、要約参照）が提案されている。

また、露地栽培の場合、雨や雹だけでなく、過度な日照がぶどうなどの植物の栽培に害をもたらすことがある。例えば、夏場の強過ぎる日光や高温は、ぶどうの成長（光合成）を抑制し、日焼けや縮果病を発生させてしまう。さらに、夏季の降雨後の晴天で、水分を十分に吸ったぶどうの実が、太陽光によって急激に熱せられることで膨張して割れること（裂果）がある。このような害を防ぐためには。ぶどうの房に日除けが必要であった。このように過度の日照は、ぶどうに限定されず、植物の全般について害を与えるもので、その調整をできることが望ましい。

特開２００５−１６０３０９号公報（第１頁、要約）

植物栽培用施設に関して解決しようとする問題点は、日除けや雨除けを行う施設は、ぶどうなどの植物の生育期にのみ必要なものであるにもかかわらず、設置する費用が高額になってしまい、普及していないことにある。一方、太陽光発電施設に関して解決しようとする問題点は、適切な設置場所の確保ができないことにある。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、植物栽培について日除けが合理的にできる共に太陽光による発電が合理的にできることで、圃場及びその施設の有効活用ができる植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の一形態によれば、植物が直線的に配されて設けられる植物栽培列に沿って、太陽光による発電ができると共に前記植物栽培列の植物について日除けが調整可能に行えるように、複数のソーラーパネルが直線状に並べられて構成されるソーラーパネル列が、角度調整のため一体的に傾動可能に配置されている。

また、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の一形態によれば、前記ソーラーパネル列を支持するソーラーパネル用の支持部材が、前記植物の生長を助けるために支持する植物生長用の支持部材を兼用することを特徴とすることができる。

また、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の一形態によれば、複数の前記植物栽培列が所要の間隔をおいて平行に配され、該植物栽培列の各々に沿って前記ソーラーパネル列が配置されていることを特徴とすることができる。

また、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の使用方法の一形態によれば、植物が直線的に配されて設けられる植物栽培列に沿って、太陽光による発電ができると共に前記植物栽培列の植物について日除けが調整可能に行えるように、複数のソーラーパネルが直線状に並べられて構成されるソーラーパネル列が、角度調整のため一体的に傾動可能に配置されている植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設を用い、日射量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて日射量を調整すべきときに、前記ソーラーパネル列が前記植物栽培列を覆って日除けをするように制御される。

また、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の使用方法の一形態によれば、雨量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて雨による給水量を調整すべきときに、前記ソーラーパネル列が前記植物栽培列を覆って雨除けをするように制御されることを特徴とすることができる。

本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法によれば、植物栽培について日除けが合理的にできる共に太陽光による発電が合理的にできることで、圃場及びその施設の有効活用ができるという特別有利な効果を奏する。

ぶどうの短梢栽培用施設の形態例を示す斜視図である。本発明に係る植物（ぶどう）栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の形態例を示す斜視図である。本発明に係る植物（ぶどう）栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の形態例を示す側面図である。本発明に係る植物（ぶどう）栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の他の形態例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法の形態例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明では、植物が直線的に配されて設けられる植物栽培列（例えば、ぶどうの主枝１１（図１参照））に沿って、太陽光による発電ができると共に植物栽培列１１（主枝１１）の植物について日除けが調整可能に行えるように、複数のソーラーパネル２１が直線状であって直列に並べられて構成されるソーラーパネル列（例えば、帯状発電パネル列２０（図２及び図４参照））が、角度調整のため一体的に傾動可能に配置されている。

これによれば、ソーラーパネル列２０（帯状発電パネル列２０）が傾動され、ソーラーパネル２１の太陽に対する角度の調整がなされる。これにより、太陽光（日射）を適量に遮って、植物に適量の光が照射されるように調整できる。太陽光の方向とソーラーパネル２１の受光面とが直角になることで、ソーラーパネル２１による受光量を最大にでき、発電量を最大化できる。また、太陽光の方向とソーラーパネル２１の受光面とが平行になることで、植物に注ぐ日射が最大化する。農作物のように冬場に日射を必要としないときには、発電量を最大化できるように、ソーラーパネル２１の角度を調整すればよい。また、ソーラーパネル列２０が一体的に傾動できる構成であるため、構造を簡素化にでき、設置コストを低減できる。例えば、図４に示す形態例のように、ソーラーパネル列２０が、一つの中心回動軸を中心に傾動するように設けることができる。

また、本発明では、ソーラーパネル列２０を支持するソーラーパネル用の支持部材が、植物の生長を助けるために支持する植物生長用の支持部材（例えば、ぶどう棚１の支持部材３）を兼用することができる。施設の構造を簡素化にでき、設置コストを低減できる。
ここで、植物栽培とは、農作物の栽培を主としており、さらに詳細には、果樹、野菜、お茶、花卉など、日照を必要とするものである。りんご、さくらんぼ、梨などの果樹の栽培では、枝同士を接ぎ木して直線的に栽培するジョイント栽培、枝を直線的に仕立てる棚栽培などによって、枝を水平方向へ伸びるように直線的に配置して作業効率を高める栽培法があり、本発明を適用し易い。また、お茶の栽培は、直線的な畝状になされ、玉露の茶葉栽培は勿論であるが過度な日射を好まず、防霜ファンが利用されるため配電線が整っているなど、本発明を適用し易い。

また、本発明では、複数の植物栽培列１１が所要の間隔をおいて平行に配され、その植物栽培列１１の各々に沿ってソーラーパネル列２０を配置することができる。これによれば、限られた用地を、植物栽培と共に太陽光発電によって、効率良く利用することができる。

以上の構成にかかる植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設を用いる場合は、日射量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて日射量を調整すべきときに、ソーラーパネル列２０が植物栽培列１１を覆って日除けをするように制御すればよい。なお、植物の特性とは、たとえば、種なしぶどうの場合、日除けを行うことで、過度の日射によってぶどうの皮が厚くなること防止できるなど、ぶどうの品質を高めることができる。また、植物は過度な日照を受けたときに生長を止めて自らの細胞を守ること、各々の植物には各々の生長に適した光の波長があること、時間帯によって光合成を休むなどの特性があり、日射量を適宜に調整することによれば、植物の生長を最適化することができる。

以上の構成にかかる植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設を用いる場合は、雨量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて雨による給水量を調整すべきときに、ソーラーパネル列２０が植物栽培列１１を覆って雨除けをするように制御すればよい。これによれば、植物の生長を最適化することができる。

次に、本発明に係る植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法の形態例を、ぶどうの短梢栽培用施設を一例として、添付図面（図１乃至図４）に基づいて詳細に説明する。
この植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設及びその使用方法は、ぶどう棚１と帯状発電パネル列２０を備えるものである。なお、図１は、短梢栽培が行われるぶどう棚１のみの例を示す。

ぶどう棚１は、主幹１０から延長や分岐された主枝１１を、直線状であって地面５０に対して一定の高さで平行に伸びるように生長させ、長手方向に間隔をおいた主枝１１の複数の部位から両脇へそれぞれ側枝１２を短く伸ばし、側枝１２に生じた新梢にぶどうの房１３が着果するように栽培するぶどうの短梢栽培に用いるため、ぶどうの枝を固定して支持するように設けられている。主枝１１は、一本のぶどうの木から２列に育成されるように、主枝１１が主幹１０から延長や分岐されてＵ字状やＨ字状の樹形に伸ばされて生長されることが多い。図１は、主枝１１がＨ字状の形状に伸ばされている例である。なお、主枝１１が主幹１０からＴ字状に分岐されて１列に伸ばす方法もある。

ぶどうの木は、従来、頭上に主枝１１を広げて成長させる棚栽培によることが多かった。一方、本発明に関する短梢栽培によれば、ぶどうの木の主枝１１を真っ直ぐに例えば東西に伸ばして生長させている。このため、整枝・せん定が簡単である。また、ぶどうの房１３はそれぞれの側枝１２において一つ着果させるため、新梢管理、着果調節等が容易である。なお、この主枝１１の両側に位置する２つのぶどうの房１３間の距離は、４０ｃｍ程度に保たれている。ところで、主枝１１を伸ばす方向は特に限定されないが、東西に伸ばすことで、ソーラーパネル２１を適切に配置できる。但し、厳密に東西である必要はなく、設置場所の条件に適宜に対応させて配置すればよい。

ぶどう棚１は、東西に伸ばした主枝１１に沿って主枝１１を保持固定する横長の棒状体２とその棒状体２を支える地面５０から立設された支持部材３と、側枝１２を保持固定する、棒状体２に直交する枠状部材４とによって構成することができる。このぶどう棚１を構成する材料には特に限定されない。針金や金属製のパイプ或いはロープを用いることもできる。さらに、その材料は木材でもよく、耐久性の高いカラマツ材を支持部材３に用いてもよい。

帯状発電パネル列２０は、ぶどうの房１３について雨除けや日除けができるように上方から覆うと共に、太陽光による発電ができるように、主枝１１の上側にその主枝１１に沿って長手方向へ延びる直列の帯状に設置された複数のソーラーパネル２１から構成される。
本形態例のソーラーパネル２１は、図２に示すように矩形状であって、幅が８０〜９０ｃｍ、長さが１６０〜１８０ｃｍ程度の一般的に市販されているものである。この一般的な形状のソーラーパネル２１の幅は、短梢栽培における主枝１１の外側に着果するぶどうの房１３間の距離より十分に長い。したがって、このソーラーパネル２１は、ぶどうの雨除けや日除けに適切である。そして、ソーラーパネル２１は、東西に延びたぶどうの主枝１１に沿って長手方向へ並べることができるので発電に最適となる。なお、ソーラーパネル２１の大きさは、特に長さは限定されないが、一般的なサイズのものを使用することで、コストを低減できる。ソーラーパネル２１は、完全に日照を遮るものの他、ある程度の量の光を通過させることのできる例えばフィルム状の太陽電池を用いたものでもよい。なお、ソーラーパネル２１によって構成される帯状発電パネル列２０（ソーラーパネル列２０）は、直線的に設けられる植物栽培列１１の幅に応じて、図２や図４のようにソーラーパネル２１を長手方向（縦方向）に並べることに限定されるものではなく、横方向に密に並べてもよいのは勿論である。

ソーラーパネル２１は、図２に示すように、支持枠体５によって支持され太陽の軌跡に向けて南向きに傾斜させた状態で保持される。この場合、図３および図４に示すように、ぶどう棚１が、ソーラーパネル２１を設置するための支持枠体を兼ねるように設けることもできる。これによりぶどう棚１とソーラーパネル２１の支持枠体の材料の節約やスペースの節約となり、またソーラーパネル２１を堅牢に保持することができる。

ソーラーパネル２１の支持枠体５若しくは支持枠体５を兼用するぶどう棚１には、ソーラーパネル２１の傾斜角度を調整することができる角度調節機構部７を備えることができる。
これによれば、降雨や降雹の場合にはソーラーパネル２１を水平に保ち、出来るだけぶどうの房１３に雨などがあたらないようにすることができる。また、日差しＳが強い夏場には日差しＳを最も効果的に遮る角度にソーラーパネル２１を傾斜させることができる。一方、冬場には、太陽の軌跡に対応してソーラーパネル２１の傾斜角度を大きくして日差しＳがソーラーパネルに広く当たるようにして発電効果を上げることができる。これにより、ぶどうの圃場の広さを活用した太陽光発電が可能となる。なお、地面５０に反射シートを置くことで、太陽光を適度に遮りつつ、光をぶどうの房１３に当てることも可能である。

角度調整機構部７は、その角度を、モータを内蔵して自在に調整することができる。角度調整は、リモートコントロールにしたり、コンピュータによって最適な角度に自動的に調整したりすることも可能である。ソーラーパネル２１は、ぶどうの房１３の位置より５０ｃｍ程度上に位置させることができる。このため手動で調整する場合でも角度調整は困難な作業とはならない。
さらに、角度調整機構部７によるソーラーパネル２１の角度を自動的に調整する場合は、降雨センサー、温湿度センサー、日照センサーや紫外線センサーなどの気象状況を感知するセンサーを設置し、そのセンサーによって検出された情報に基づいて制御情報を出力する制御装置を介して角度調整を行うようにしてもよい。この角度調整の制御には、前述のセンサーによる情報や、インターネットなどの外部から取得できる気象情報を入力し、降雨や気温の変化などの気象現象を予測する機能を有するコンピュータソフトなどを用い、ソーラーパネル２１の角度を調整するようにしてもよい。

角度調整機構部７は、一定の角度毎に間欠的にソーラーパネル２１を固定することもできる。これによれば、ソーラーパネル２１を強固に固定して強風や降雪に耐えるようにすることも可能となる。間欠的な固定手段の例としては、ソーラーパネル２１に連結材を連結し、支持枠体５に複数設けた溝や孔とボルトで固定することがある。

複数列の主枝１１が所要の間隔をおいて平行に育成され、複数列の主枝１１に対応して帯状発電パネル列２０も所要の間隔をおいて複数列に設置させることができる。これにより通常のソーラーパネル２１の設置方法と同様に、主枝１１に対応するソーラーパネル２１が他の主枝１１に対応するソーラーパネル２１に対して影を作らないように設置できる。このため発電効果を上げることができる。主枝１１をＨ字状又はＵ字状に伸ばす場合にも、同様である。なお、具体的なサイズとしては、例えば、平行に栽培される主枝１１の間隔を２４０ｍｍとし、支持枠体５の巾を例えば８０〜９０ｍｍとすることができる。これによれば、農薬散布用自動車を走行できるなど、作業性を向上できる。

また、ソーラーパネルの高さ位置を変位できるように、昇降装置を設けてもよい。その昇降装置としては、ソーラーパネルを個々に昇降させる機構としてもよいし、複数のソーラーパネルを同時に昇降させる機構としてもよい。複数のソーラーパネルを保持した保持部材について昇降させる機構の場合は、全体がバランス良く昇降できるように、複数の駆動機構を配する形態とすればよい。また、駆動機構の少なくとも電動モータなどの駆動源が、ソーラーパネルの昇降と角度調整の両方に用いられる構造としてもよい。なお、ソーラーパネルの昇降位置については、例えば、下限の高さ位置である２．５ｍから、上限の高さ位置である４ｍ程度まで昇降するように設けることができる。このようにソーラーパネルの高さ位置を調整できることで、ソーラーパネルが、低い位置では雨除けや部分的な日除けとしての機能を好適に発揮でき、高い位置では日光の入射角や散乱作用によってぶどうの葉に日光を最適な条件で当てることができる。これによれば、ぶどうを適正に栽培することが可能になると共に、ソーラーパネルによる発電を効率良く行うことが可能になる。

なお、昇降装置を構成する駆動機構としては、ラックとピニオンによる直動機構、シリンダ装置を駆動力とする直動機構、ワイヤーやチェーンの巻上げ装置を駆動源とする吊り上げ機構、四節リンクなどのリンク機構、チェーンとスプロケットやタイミングベルトを用いた運動機構など、既知の技術を適宜選択的に利用すればよい。また、駆動源となる電動モータの減速機構としては、歯車機構、特に減速比を大きくして電動モータの小型化を図るには、ウォームギヤとウォームホイールによるものや、遊星歯車を用いたものなど、既知の技術を適宜選択的に利用すればよい。

また、以上の発明の構成に付加する形態例を次に説明する。
例えば、ソーラーパネル２１の裏側にＬＥＤなどの発光体を装着し、ソーラーパネル２１で発電された電力を直接又は蓄電池を介して用い、夜間照明や植物の生長にとって適切な周波数範囲の光として植物に照射することができる。これによれば、植物の生長を促進すると共に農作物などの植物の品質を高めることができる。
ソーラーパネル２１によって発電された電力の蓄電装置としては、例えば、シート状蓄電池をソーラーパネル２１の裏に設置することで構成することができる。
また、角度調整機構部７にあっては、ソーラーパネル２１自体を保護できるように、強風が吹いた場合には水平となり、雪が降り積もる場合にはその雪を滑り落とさせるためになるべく起立した状態となるように、自動的に作動できる制御構成にするとよい。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１ぶどう棚
２棒状体
３支持部材
４枠状部材
５支持枠体
７角度調整機構部
１０主幹
１１主枝（植物栽培列）
１２側枝
１３ぶどうの房
２０帯状発電パネル列（ソーラーパネル列）
２１ソーラーパネル
５０地面
Ｓ日差し

Claims

植物が直線的に配されて設けられる植物栽培列に沿って、太陽光による発電ができると共に前記植物栽培列の植物について日除けが調整可能に行えるように、複数のソーラーパネルが直線状に並べられて構成されるソーラーパネル列が、角度調整のため一体的に傾動可能に配置され、
前記ソーラーパネル列を支持するソーラーパネル用の支持部材が、前記植物の生長を助けるために支持する植物生長用の支持部材を兼用することを特徴とする請求項１記載の植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設。
複数の前記植物栽培列が所要の間隔をおいて平行に配され、該植物栽培列の各々に沿って前記ソーラーパネル列が配置されていることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設。
植物が直線的に配されて設けられる植物栽培列に沿って、太陽光による発電ができると共に前記植物栽培列の植物について日除けが調整可能に行えるように、複数のソーラーパネルが直線状に並べられて構成されるソーラーパネル列が、角度調整のため一体的に傾動可能に配置され、前記ソーラーパネル列を支持するソーラーパネル用の支持部材が、前記植物の生長を助けるために支持する植物生長用の支持部材を兼用する植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設を用い、日射量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて日射量を調整すべきときに、前記ソーラーパネル列が前記植物栽培列を覆って日除けをするように制御されることを特徴とする植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の使用方法。
雨量が過剰であるときや、植物の特性に合わせて雨による給水量を調整すべきときに、前記ソーラーパネル列が前記植物栽培列を覆って雨除けをするように制御されることを特徴とする請求項３記載の植物栽培用施設を兼ねる太陽光発電施設の使用方法。