JP6324840B2 - Multi-stage hydroponics equipment - Google Patents
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Description
本発明は、上下方向に多段配置された各段の水耕栽培設備本体部に備えられた水耕栽培用パネル内の植物を養液と人工の照明光を用いて栽培する多段化水耕栽培装置に関する。 The present invention is a multi-stage hydroponics that cultivates plants in hydroponics panels provided in the hydroponic equipment main body of each stage arranged in multiple stages in the vertical direction using nutrient solution and artificial illumination light. Relates to the device.
近年、栽培用の植物を、土壌を用いずに養液を用いるとともに、人工の照明光を照射して栽培する水耕栽培が普及している。
一般に、水耕栽培装置では、養液を供給する養液槽を備えた水耕栽培設備本体部に、植物の苗を保持した水耕栽培パネルを設けるとともに、水耕栽培パネル内の植物に人工の照明光を照射する照明装置を備えている。
In recent years, hydroponic cultivation in which plants for cultivation are cultivated by using a nutrient solution without using soil and irradiating with artificial illumination light has become widespread.
Generally, in the hydroponic cultivation apparatus, a hydroponic cultivation panel that holds plant seedlings is provided in a hydroponic cultivation main body having a nutrient solution tank that supplies a nutrient solution, and artificially attached to the plants in the hydroponic cultivation panel. The illumination apparatus which irradiates the illumination light of is provided.
水耕栽培には、土壌を用いる必要が無く、屋内の狭い空間で高密度な生産が可能で、また、天候の影響を受けること無く温度や湿度等を調整でき、さらには、雑菌や害虫等による汚染を除去しやすい等の利点がある反面、土壌栽培に比べて設備面や栽培面でのコストがかかるという欠点がある。 Hydroponics does not require the use of soil, enables high-density production in a narrow indoor space, and can adjust temperature, humidity, etc. without being affected by the weather. On the other hand, there is an advantage that it is easy to remove the contamination due to the above, but there is a disadvantage that it costs more in facilities and cultivation than soil cultivation.
この水耕栽培に伴う経済的欠点を補うには、例えば、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率を高める、栽培対象植物の成長速度を速める、栽培対象植物の栽培に用いる電気の使用量を極力減らす等の、栽培過程におけるコストパフォーマンスを高める工夫が必要となる。 In order to compensate for the economic disadvantages associated with hydroponics, for example, it is used to grow the plant to be cultivated, to increase the harvesting efficiency of the plant to be cultivated per unit area of the hydroponics facility, to increase the growth rate of the plant to be cultivated It is necessary to improve the cost performance in the cultivation process, such as reducing the amount of electricity used as much as possible.
しかるに、従来、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率を高め、電気の使用量を低減することを目的とした水耕栽培装置が、例えば、次の特許文献1に提案されている。
特許文献1に記載の水耕栽培装置は、水耕栽培設備本体部を上下方向に栽培パネルを2段以上に重ねた構造とするとともに、最下段以外の各段の水耕栽培設備本体部の下部に照明装置を設置し、最上段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光の照射による水耕栽培、最上段以外の各段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光と照明装置の人工光の照射による水耕栽培を行う構成となっている。
このように水耕栽培設備本体部を多段化するとともに、最上段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光の照射による水耕栽培を行うようにした特許文献1に記載の水耕栽培装置には、一段構成の水耕栽培に比べて水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫量が多くなり、また、全ての段に照明装置を用いた多段式の水耕栽培装置に比べて、電気使用量を低減できるという利点がある。
However, conventionally, for example, the following
The hydroponic cultivation apparatus described in
In this way, hydroponic cultivation equipment main body is multi-staged, and hydroponic cultivation described in
また、従来、水耕栽培装置において、栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整するための移動機構として、複数の支柱と、複数の滑車と、複数の錘と、照明装置と複数の錘とを接続するワイヤを備え、照明装置を上下に移動可能にした構成が、例えば、次の特許文献2に提案されている。
特許文献2に記載の水耕栽培装置によれば、照明装置を簡単な機構にて昇降させることができるという利点がある。
Conventionally, in a hydroponic cultivation apparatus, as a moving mechanism for adjusting the distance between the cultivation target plant and the lighting device in accordance with the growth of the cultivation target plant, a plurality of support columns, a plurality of pulleys, and a plurality of weights are used. And the structure which provided the wire which connects an illuminating device and a some weight, and enabled the illuminating device to move up and down is proposed by the following
According to the hydroponic cultivation apparatus described in
なお、上記特許文献1にも、各段の栽培パネルが複数のエリアに分割されていて、各段の水耕栽培設備本体部の下部に設置された照明装置が、栽培ステージのエリア毎に高さを調節できることが記載されている。
In addition, in the above-mentioned
また、水耕栽培ではなく土壌栽培においては、従来、例えば、ハウス内の栽培対象植物の丈に合わせて照明装置を上昇させ、照明装置と栽培対象植物との間の距離を一定に保つ照明昇降機構において、計測装置が栽培対象植物の丈を計測し、制御部が計測装置により計測された栽培対象植物の丈情報に基づき照明昇降機構を制御することが、次の特許文献3に記載されている。
特許文献3に記載の計測装置は、地面に立てた第1のパイプに一定ピッチで配置した投光素子と、地面に立てた第2のパイプに一定ピッチ且つ投光素子に対向させて配置した受光素子とで構成されている。
In soil cultivation instead of hydroponics, conventionally, for example, the lighting device is raised in accordance with the height of the plant to be cultivated in the house, and the lighting elevation is maintained to keep the distance between the lighting device and the plant to be cultivated constant. In the mechanism, the following
The measuring device described in
しかしながら、特許文献1に記載の水耕栽培装置のような最下段以外の各段の水耕栽培設備本体部の下部に照明装置を設置し、栽培ステージのエリア毎に高さを調節できるようにした構成では、各段の水耕栽培設備本体部に設置された照明装置毎に、しかも、栽培ステージのエリア毎に照明装置の高さを調節する必要が生じ、照明装置の高さ調節のための作業が煩雑化してしまう。
また、特許文献1に記載の水耕栽培装置には、照明装置の高さ調節を電動で行うことについての開示はないが、仮に、特許文献1に記載の水耕栽培装置における照明装置の高さ調節を電動で行うようにしたとしても、栽培ステージのエリア毎に、照明装置の高さを調節するための駆動手段を、各段の水耕栽培設備本体部に設置された照明装置毎に、さらには、栽培ステージのエリア毎に、別々に駆動させる必要があるため、電気の使用量が増大してしまう。
さらに、特許文献1に記載の水耕栽培装置では、栽培ステージのエリア毎に照明装置の高さを調節することができたとしても、照明装置の高さ調整を最適な時期に行うように、栽培対象植物の成長を人為的に監視しなければならず、作業者の負担が増大してしまう。
However, a lighting device is installed at the lower part of the hydroponic cultivation main body of each stage other than the lowest stage such as the hydroponic cultivation apparatus described in
Moreover, although there is no indication about electrically adjusting the height of the lighting device in the hydroponic cultivation device described in
Furthermore, in the hydroponic cultivation device described in
また、特許文献2には、栽培対象植物と照明装置との距離を調整するための移動機構として、照明装置を上下に移動可能する機械的な構成が開示されているが、一段構成の水耕栽培装置におけるものであり、多段化水耕栽培装置における照明装置の駆動機構についての着想はない。
また、特許文献2においても、照明装置の高さ調節を電動で行うことについての開示はない。
さらに、特許文献2に記載の水耕栽培装置では、照明装置の高さを調節することができたとしても、照明装置の高さ調整を最適な時期に行うように、植物の成長を人為的に監視しなければならず、作業者の負担が増大してしまう。
Moreover, although the mechanical structure which can move an illuminating device up and down is disclosed by
In
Furthermore, in the hydroponic cultivation apparatus described in
また、特許文献3には、照明装置と栽培対象植物との間の距離を一定に保つ照明昇降機構において、計測装置が栽培対象植物の丈を計測し、制御部が計測装置により計測された栽培対象植物の丈情報に基づき照明昇降機構を制御することが記載されているが、特許文献3に記載の計測装置のように、地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けて、地面からの栽培対象植物の丈を計測する構成では、計測するための部材点数が膨大化し構成が煩雑化してしまう。
しかも、特許文献3に記載の照明昇降機構は、ハウス内の一方の柱の上部に設けたフレーム上に配置された、モータと連結されるウォーム減速機の出力軸に連結し、その先端を軸受で回転可能に支持された、十分に長いドライブ軸に、2個の巻きドラム又はスプロケットを設け、それらにワイヤ又はチェーンを巻いた下端に照明が吊るされた照明支持バーを渡した構成であって、構造が複雑且つ大型化しているため、使用する電力が膨大化してしまう。
さらに、特許文献3に記載の照明昇降機構は、土壌栽培装置におけるものであって、そもそも多段化水耕栽培装置における照明昇降機構についての着想はない。
Moreover, in
And the illumination raising / lowering mechanism of
Furthermore, the illumination raising / lowering mechanism described in
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能な多段化水耕栽培装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and adjusts the distance between the plant to be cultivated and the lighting device in accordance with the growth of the plant to be cultivated without manpower while suppressing the amount of electricity used as much as possible. Multi-stage hydroponics that can increase the growth rate of the plant to be cultivated and can significantly improve the working efficiency for cultivation as well as the harvesting efficiency of the plant to be cultivated per unit area of the hydroponics facility An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するため、本発明による多段化水耕栽培装置は、上下方向に複数段重ねて配置された水耕栽培設備本体部に水耕栽培パネルを備える多段化水耕栽培装置であって、各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培パネル内の植物を照明するLED照明器具と、各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培設備本体部とは別体に前記LED照明器具を保持するLED照明保持板と、全ての段の前記LED照明保持板を連結する連結手段と、全ての段の前記LED照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、各段のそれぞれにおいて、前記LED照明保持板に設けられていて、前記水耕栽培パネル内の植物先端の該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、少なくとも一つの段において、前記位置検出センサが、前記水耕栽培パネル内の植物先端の前記LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、前記電動シリンダを駆動し、全ての段の前記LED照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたことを検出したときに、前記電動シリンダの駆動を停止させるLED照明高さ位置制御部と、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a multi-stage hydroponic cultivation apparatus according to the present invention is a multi-stage hydroponic cultivation apparatus provided with a hydroponic cultivation panel in a hydroponic cultivation main body arranged in a plurality of stages in the vertical direction. In each stage, the LED lighting apparatus that illuminates the plant in the hydroponics panel, and in each stage, the LED lighting that holds the LED lighting apparatus separately from the hydroponics equipment main body A holding plate, connecting means for connecting the LED lighting holding plates of all stages, an electric cylinder capable of moving the connecting means connecting the LED lighting holding plates of all stages in the vertical direction, and each of the stages In the above, a position detection sensor that is provided on the LED illumination holding plate and detects whether the relative distance between the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel and the LED illumination holding plate has reached a predetermined range When In at least one stage, when the position detection sensor detects that the relative distance between the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponics panel has reached a predetermined range, the electric cylinder The LED illumination holding plates of all the stages are simultaneously moved upward, and the relative distance between the position detection sensor and the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel is within a predetermined range. And an LED illumination height position control unit that stops driving of the electric cylinder when it is detected that the electric cylinder is off.
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記連結手段は、全ての段の前記LED照明保持板と接合する枠体からなり、前記電動シリンダは、前記枠体と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されているのが好ましい。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of this invention, the said connection means consists of a frame body joined to the said LED illumination holding plate of all the stages, and the said electric cylinder is integrally formed with or connected to the said frame body. It is preferable to have a rod and a motor unit that drives the rod in the vertical direction.
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記連結手段は、全ての段の前記LED照明保持板の四隅に夫々接続する4本のチェーンと、最上段の前記LED照明保持板の上方で、前記4本のチェーンを保持することによって、全ての段の前記LED照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成され、前記電動シリンダは、前記チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されているのが好ましい。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of this invention, the said connection means is four chains connected to the four corners of the said LED illumination holding board of all the stages, and the upper direction of the said LED illumination holding board, respectively. The chain holding member is configured to be able to lift the LED lighting holding plates of all stages by holding the four chains, and the electric cylinder is integrated with the chain holding member. It is preferable to have a rod to be formed or connected and a motor unit that drives the rod in the vertical direction.
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記LED照明器具を構成するLEDが、赤色LEDと青色LEDのみからなるのが好ましい。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of this invention, it is preferable that LED which comprises the said LED lighting fixture consists only of red LED and blue LED.
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記LED照明保持板は、LEDテープ又はLEDパネルを貼り付け可能な樹脂板と、両端で前記樹脂板を挟み、且つ、前記連結手段に接続するアルミ材とからなるのが好ましい。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the LED lighting holding plate is sandwiched between a resin plate to which an LED tape or an LED panel can be attached, and the resin plate is sandwiched between both ends, and connected to the connecting means. It is preferable to consist of an aluminum material.
本発明の多段化水耕栽培装置によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能な多段化水耕栽培装置が得られる。 According to the multi-stage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, cultivation is performed by adjusting the distance between the plant to be cultivated and the lighting device in accordance with the growth of the plant to be cultivated without manpower while suppressing the amount of electricity used as much as possible. A multi-stage hydroponic cultivation device that can accelerate the growth rate of the target plant and can significantly improve the working efficiency for cultivation as well as the harvesting efficiency of the plant to be cultivated per unit area of the hydroponic cultivation facility is obtained. It is done.
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の多段化水耕栽培装置は、上下方向に複数段重ねて配置された水耕栽培設備本体部に水耕栽培パネルを備える多段化水耕栽培装置であって、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培パネル内の植物を照明するLED照明器具と、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培設備本体部とは別体にLED照明器具を保持するLED照明保持板と、全ての段のLED照明保持板を連結する連結手段と、全ての段の前記LED照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、各段のそれぞれにおいて、LED照明保持板に設けられていて、水耕栽培パネル内の植物先端のLED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、少なくとも一つの段において、位置検出センサが、水耕栽培パネル内の植物先端のLED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、電動シリンダを駆動し、全ての段のLED照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたこと検出したときに、電動シリンダの駆動を停止させるLED照明高さ位置制御部と、を備える。
Prior to the description of the embodiments, the effects of the present invention will be described.
The multi-stage hydroponic cultivation apparatus of the present invention is a multi-stage hydroponic cultivation apparatus comprising a hydroponic cultivation panel in a hydroponic cultivation equipment main body arranged in a plurality of stages in the vertical direction, and in each stage, LED lighting fixtures that illuminate plants in hydroponics panels, LED lighting holding plates that hold LED lighting fixtures separately from the hydroponic cultivation equipment main body in each stage, and LED lighting for all stages The connecting means for connecting the holding plate, the electric cylinder for moving the connecting means for connecting the LED lighting holding plates of all the stages in the vertical direction, and the LED lighting holding plate in each of the stages. A position detection sensor that detects whether or not the relative distance between the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel has reached a predetermined range, and at least one stage, the position detection sensor Cultivation When it is detected that the relative distance between the LED lighting holding plate at the tip of the plant in the panel has reached a predetermined range, the electric cylinder is driven and the LED lighting holding plates at all stages are moved upward simultaneously. When the position detection sensor detects that the relative distance of the tip of the plant in the hydroponics panel from the LED illumination holding plate is out of the predetermined range, the LED illumination height that stops driving the electric cylinder A position control unit.
本発明の多段化水耕栽培装置のように、全ての段のLED照明保持板を連結する連結手段と、全ての段のLED照明保持板を連結した連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダを備え、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のLED照明保持板を同時に上下方向に移動可能に構成すれば、各段の照明器具と栽培対象植物との相対的な距離を調整するための電動シリンダの駆動回数を極力減らすことができ、各段のLED照明保持板をそれぞれ別々に移動させるために電動シリンダを駆動させる場合に比べて、電気の使用量を格段に低減することができる。 As in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the connecting means for connecting the LED lighting holding plates of all the stages and the electric cylinder capable of moving the connecting means connecting the LED lighting holding plates of all the stages in the vertical direction In order to adjust the relative distance between the lighting equipment of each stage and the plant to be cultivated, if the LED lighting holding plate of all the stages is configured to be simultaneously movable in the vertical direction via the drive of the electric cylinder The number of times of driving the electric cylinder can be reduced as much as possible, and the amount of electricity used can be significantly reduced as compared with the case where the electric cylinder is driven to move each stage of the LED illumination holding plate separately. .
また、本発明の多段化水耕栽培装置のように、水耕栽培パネル内の植物先端のLED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサを、各段のそれぞれにおいてLED照明保持板に設けた構成とすれば、特許文献3に記載の計測装置のような地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けた構成とは異なり、計測するためのセンサの数が、各段において夫々一つずつで足り、部品点数を極力抑えることができる。
Moreover, like the multistage hydroponic cultivation apparatus of this invention, the position detection sensor which detects whether the relative distance with the LED illumination holding plate of the plant tip in a hydroponic cultivation panel reached | attained within the predetermined range. Is a configuration in which the LED illumination holding plate is provided in each stage, the configuration in which a plurality of light projecting elements and light receiving elements are provided on a pipe standing on the ground like the measuring device described in
しかも、本発明の多段化水耕栽培装置のように、LED照明高さ位置制御部を、少なくとも一つの段において、位置検出センサが、水耕栽培パネル内の植物先端のLED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、電動シリンダを駆動し、全ての段のLED照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたこと検出したときに、電動シリンダの駆動を停止させる構成とすれば、人手をかけることなく、全ての段について栽培対象植物の生育に適した照射位置にLED照明器具を自動調整できる。 Moreover, as in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the LED illumination height position control unit, at least in one stage, the position detection sensor is connected to the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel. When it is detected that the relative distance has reached the predetermined range, the electric cylinder is driven, the LED illumination holding plates of all the stages are moved upward at the same time, and the position detection sensor is connected to the hydroponics panel. When it is detected that the relative distance between the LED illumination holding plate at the tip of the plant and the LED illumination holding plate is out of the predetermined range, the driving of the electric cylinder is stopped. The LED lighting apparatus can be automatically adjusted to an irradiation position suitable for the growth of the plant to be cultivated.
また、本発明の多段化水耕栽培装置のように、LED照明器具で水耕栽培パネル内の植物を照明するようにすれば、照明を栽培対象植物に近づけても熱によって傷めることないので効率的に照射でき、しかも、消費電力を低減できる。 In addition, if the plants in the hydroponics panel are illuminated with LED lighting fixtures as in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the lighting will not be damaged by heat even if it is close to the plant to be cultivated. Irradiation and power consumption can be reduced.
このため、本発明の多段化水耕栽培装置によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能となる。 For this reason, according to the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the distance between the cultivation target plant and the lighting device is adjusted in accordance with the growth of the cultivation target plant without manpower while suppressing the amount of electricity used as much as possible. As a result, the growth rate of the plant to be cultivated can be increased, and the working efficiency for cultivation can be remarkably improved together with the harvesting efficiency of the plant to be cultivated per unit area of the hydroponic cultivation facility.
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、連結手段を、全ての段のLED照明保持板と接合する枠体で構成し、電動シリンダを、枠体と一体形成又は接続するロッドと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成すれば、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のLED照明保持板を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化できる。 Further, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the connecting means is constituted by a frame body joined to the LED lighting holding plates of all the stages, and the electric cylinder is integrally formed with or connected to the frame body, and the rod If the motor unit is configured to be driven in the vertical direction, it is possible to realize a configuration in which the LED illumination holding plates of all the stages can be simultaneously moved in the vertical direction through driving of the electric cylinder.
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、連結手段を、全ての段のLED照明保持板の四隅に夫々接続する4本のチェーンと、最上段のLED照明保持板の上方で、4本のチェーンを保持することによって、全ての段のLED照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成し、電動シリンダを、チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成すれば、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のLED照明保持板を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化でき、しかも、電動シリンダによる吊上げ対象となる部材の重量を軽量化でき、その分、消費電力を低減できる。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, four connecting chains are connected to the four corners of the LED lighting holding plates of all the stages, and four above the uppermost LED lighting holding plates. A rod that has a chain holding member configured to be able to lift up the LED lighting holding plates of all stages by holding the chain, and the electric cylinder is integrally formed with or connected to the chain holding member, and a rod If it is configured to have a motor unit that drives the LED in the vertical direction, it is possible to realize a configuration in which the LED illumination holding plates of all stages can be simultaneously moved in the vertical direction through the driving of the electric cylinder. The weight of the member to be lifted by can be reduced, and power consumption can be reduced accordingly.
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、LED照明器具を構成するLEDを、赤色LEDと青色LEDのみで構成すれば、栽培対象植物の光合成に効果的な赤色波長と葉の成長促進に効果的な青色波長のみで照射することができ、その結果、より効率的に栽培対象植物を成長させることができる。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of this invention, if LED which comprises LED lighting fixture is comprised only with red LED and blue LED, it is effective in the red wavelength and leaf growth promotion which are effective for photosynthesis of a plant for cultivation. Irradiation can be performed only with an effective blue wavelength, and as a result, the plant to be cultivated can be grown more efficiently.
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、LED照明保持板を、LEDテープ又はLEDパネルを貼り付け可能な樹脂板と、両端で樹脂板を挟み、且つ、連結手段に接続するアルミ材とで構成すれば、LED照明保持板を軽量化できるため、LED照明保持板の枚数を増やし、或いは、1段あたりのLED照明保持板の面積を大きくして、より多くの段数を有する水耕栽培設備本体部の水耕栽培パネルや、より広面積の水耕栽培パネルを備えた多段化水耕栽培装置に適用でき、栽培対象植物のより一層効率的な栽培が可能となる。 Moreover, in the multistage hydroponic cultivation apparatus of the present invention, the LED illumination holding plate is a resin plate to which the LED tape or the LED panel can be attached, and an aluminum material that sandwiches the resin plate at both ends and is connected to the coupling means. Since the LED illumination holding plate can be reduced in weight, the number of LED illumination holding plates can be increased or the area of the LED illumination holding plate per stage can be increased to increase the number of stages. It can be applied to a hydroponics panel of equipment main body or a multi-stage hydroponics apparatus equipped with a hydroponic panel of a larger area, and more efficient cultivation of a plant to be cultivated becomes possible.
図1は本発明の一実施例にかかる多段化水耕栽培装置の全体構成を概略的に示す説明図である。図2は図1の多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。図3は図1の多段化水耕栽培装置におけるLED照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は上方からみた図、(b)は下方からみた図である。図4は図1の多段化水耕栽培装置におけるLED照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は部分拡大断面図、(b)は下側からみた部分拡大図である。図5は本実施例の一変形例にかかる多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。
本実施例の多段化水耕栽培装置1は、水耕栽培設備本体部2と、水耕栽培パネル3と、LED照明器具4と、照明保持板5と、連結手段12と、電動シリンダ6と、位置検出センサ7と、LED照明高さ位置制御部8を備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of a multistage hydroponic cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a main configuration of the multistage hydroponic cultivation apparatus of FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory view showing an LED lighting apparatus, an illumination holding plate, and a position detection sensor in the multistage hydroponic cultivation apparatus of FIG. 1, wherein (a) is a view from above, and (b) is a view from below. FIG. 4 is an explanatory view showing an LED lighting apparatus, an illumination holding plate and a position detection sensor in the multistage hydroponic cultivation apparatus of FIG. 1, (a) is a partially enlarged sectional view, and (b) is a partially enlarged view seen from below. It is. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a main configuration of a multistage hydroponic cultivation apparatus according to a modification of the present embodiment.
The multistage
水耕栽培設備本体部2は、例えば、上下方向に複数段のラック部を有する金属製のラック部材2aに上下方向に複数段重ねて配置されていて、各段のそれぞれにおいて水耕栽培パネル3を備えることができ、且つ、水耕栽培パネル3に植え付けられた植物20に養液を供給可能な養液槽2bを備えている。
各段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bには、排水口2b1及び給水口2b2が設けられている。各段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの排水口2b1及び最上段を除く各段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの給水口2b2には、管2b3が接続されている。そして、最下段を除く各段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの養液を、管2b3を介して下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bに送り込むことができるようになっている。図1の例では、管2b3は、ラック部材2aの構成部材であって立設されているパイプの一部に穴をあけてパイプの中を通して配管されている。なお、管2b3は、ラック部材2aにおけるパイプの中を通さずに夫々の排水口2b1及び給水口2b2を接続するように配管されていてもよい。
また、最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの排水口2b1には、吸い込み管9aを介して汲み上げポンプ9が接続可能に構成されている。汲み上げポンプ9は、最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの養液を汲み上げ、給水口2b2に接続された吐出管9bより最上段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bに供給するように設けられている。
The hydroponic cultivation equipment
A drainage port 2b1 and a water supply port 2b2 are provided in the
In addition, a
なお、図1の例では、最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bの排水口2b1と汲み上げポンプ9の吸い込み管9aとの間に貯水タンク10を設け、最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bと貯水タンク10とを管2b3で接続するとともに、オゾン供給手段11を介して貯水タンク10にオゾン泡を供給するように構成されており、貯水タンク10から汲み上げポンプ9を経て給水口2b2に接続された吐出管9bより最上段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bに供給される養液中に含まれるオゾンが各段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2b及び水耕栽培パネル3を殺菌するようになっている。
In the example of FIG. 1, a
水耕栽培パネル3は、各段のそれぞれの水耕栽培設備本体部2の養液槽2b内に備えられていて、下面が養液槽2b内の養液に接触可能に配置されている。詳しくは、水耕栽培パネル3は、例えば、上面に水耕栽培用の植物20を栽培する位置を定めるための穴又は溝等(図示省略)が設けられた発泡性の板材に、さらにその穴又は溝等に植物20を安定した状態に保持するためのスポンジ等の保持部材(図示省略)が挿入されて構成されている。そして、水耕栽培用の植物20は、水耕栽培パネル3の穴又は溝に挿入された保持部材に保持された状態で、毛根が水耕栽培パネル3の下面から養液槽2bの養液を吸い上げることができるように配置されている。
なお、水耕栽培パネル3は、上述した構成に限定されるものではなく、水耕栽培用の植物20を保持して栽培できるものであれば、どのような構成でもよい。
The
The
LED照明器具4は、図2に示すように、各段のそれぞれにおいて、LED保持板5に保持され、各段のそれぞれにおける、水耕栽培パネル3内の植物20を照明する。
また、LED照明器具4は、図3及び図4に示すように、複数のLED4a1を備えた防水タイプのLEDテープ4aと、LED電源供給用アダプタ(図示省略)とで構成される。また、LED照明器具4を構成するLED4a1には、赤色LEDと青色LEDのみが用いられている。なお、LED4a1を構成する赤色LEDと青色LEDとの割合は、例えば、3又は4:1とすると、より好ましい。また、LED照明器具4は、LEDテープ4aを備えた構成としたが、本実施例の多段化水耕栽培装置に適用可能なLED照明器具4としては、その他に、例えば、赤色LEDと青色LEDとを、例えば、3又は4:1の割合で配置したLEDパネルを備えて構成してもよい。
LED保持板5は、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培設備本体部2とは別体に設けられていて、LED照明器具4を保持する。詳しくは、LED照明保持板5は、例えば、LEDテープ(又はLEDパネル)4aを貼り付け可能な樹脂板5aと、両端で樹脂板5aを挟み、且つ、連結手段12に接続するアルミ材5bとで構成される。
As shown in FIG. 2, the
Moreover, the
The
連結手段12は、全ての段のLED照明保持板5と接合する枠体12aで構成されている。
The connecting means 12 includes a
電動シリンダ6は、全ての段のLED照明保持板5を連結した連結手段12を上下方向に移動可能に構成されている。図1〜図3に示す例では、電動シリンダ6は、全ての段のLED照明保持板5のアルミ材5bと接合する枠体12aが一体形成されたロッド部6aと、ロッド部6aを上下方向に駆動させるモータ部6bを有して構成されている。
The
なお、連結手段12及び電動シリンダ6は、全ての段のLED照明保持板5を保持し且つ同時に上下方向に移動可能な構成であれば、図1〜図3に示す例の構成に限定されるものではなく、どのような構成であってもよい。
例えば、ロッド部6aが、枠体12aに接続していてもよい。
In addition, if the connection means 12 and the
For example, the
また、例えば、図5に変形例として示すように、連結手段12を、全ての段のLED照明保持板5の四隅に夫々接続する4本のチェーン12a’と、最上段のLED照明保持板5の上方で、4本のチェーン12a’を保持することによって、全ての段のLED照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材12b’を有して構成し、電動シリンダ6を、チェーン保持部材12a‘と一体形成又は接続するロッド6aと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部6bを有して構成してもよい。
なお、図5中、12b1’はチェーン保持部材12b’の本体部、12b2’はチェーン保持部材12b’の他の構成部材であって、本体部12b’による4本のチェーン12a’の吊り下げ状態を安定化するための枠体である。図5の例では、最上段のLED照明保持板5の四隅に夫々接続する4本のチェーン12a’は、枠体12b’の四隅に夫々接続し、枠体12b’の四隅から4本のチェーン12a’が本体部12b’の先端に取り付けられている。
また、図5では、便宜上、一側面図であるため、チェーン12a’は2本のみ見えているが、紙面の奥側にもLED照明保持板5の二隅に夫々接続する2本のチェーン12a’が備えられている。
Further, for example, as shown in FIG. 5 as a modified example, four
In FIG. 5, 12b1 ′ is a main body of the chain holding member 12b ′, 12b2 ′ is another component of the chain holding member 12b ′, and the four
In FIG. 5, for convenience, only one
位置検出センサ7は、各段のそれぞれにおいて、LED照明保持板5に設けられていて、図4(a)に示すように、水耕栽培パネル3内の植物20先端のLED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0内(L≦L0)に到達したか否かを検出するように構成されている。詳しくは、位置検出センサ7は、例えば、LED照明保持板5の下面からの位置が所定範囲L0となるように設けられた、一組の発光・受光素子7a,7bで構成される。なお、位置検出センサ7を構成する発光・受光素子7a,7bは、各段において一組に限定する必要はなく、複数の植物20に対応させて複数組設けても勿論よい。
The
LED照明高さ位置制御部8は、位置検出センサ7と電動モータ6と接続され、少なくとも一つの段において、位置検出センサ7が、水耕栽培パネル3内の植物20先端のLED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0内(L≦L0)に到達したことを検出したときに、電動シリンダ6を駆動し、全ての段のLED照明保持板5を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ7が、当該水耕栽培パネル3内の植物20先端の当該LED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0から外れた(L0<L)ことを検出したときに、電動シリンダ6の駆動を停止させる制御ソフトウェアが組み込まれた演算装置で構成されている。
The LED illumination height position control unit 8 is connected to the
このように構成された本実施例の多段化水耕栽培装置1を用いた栽培過程では、最下段の水耕設備本体部2の養液槽2bの排水口2b1から管2b3、貯水タンク10を経てオゾン供給手段11を介して殺菌された養液が、吸い込み管9aを介して汲み上げポンプ9により定期的に汲み上げられ、吐出管9bより給水口2b2を経て、最上段の水耕設備本体部2の養液槽2bに供給される。供給された最上段の水耕設備本体部2の養液槽2bの養液は、排水口2b1、管2b3、給水口2b2を経て最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bまで一段ずつ順次流れ込んで行く。そして、養液が最下段の水耕栽培設備本体部2の養液槽2bまで流れ込み、所定時間が経過したとき、養液槽2bから貯水タンク10を経てオゾン供給手段11を介して殺菌された養液が、再び汲み上げポンプ9により汲み上げられて、最上段の水耕設備本体部2の養液槽2bに供給される。これらの動作が繰り返される。
In the cultivation process using the multistage
その間、LED照明器具4は、各段の水耕栽培パネル3内の植物20に対し、LED光を照射し、光合成を促進させる。その間、LED照明高さ位置制御部8は、各段の位置検出センサ7が、水耕栽培パネル3内の植物20先端のLED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0内(L≦L0)に到達したことを検出していないか否かを監視する。そして、LED照明高さ位置制御部8は、少なくとも一つの段において、位置検出センサ7が、水耕栽培パネル3内の植物20の先端のLED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0内(L≦L0)に到達したことを検出したときに、電動シリンダ6を駆動し、全ての段のLED照明保持板5を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ7が、当該水耕栽培パネル3内の植物20の先端の当該LED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0から外れた(L0<L)ことを検出したときに、電動シリンダ6の駆動を停止させる。
Meanwhile, the
このような制御動作を水耕栽培パネル3内の植物が収穫可能な大きさに成長するまで繰り返す。
Such a control operation is repeated until the plant in the
本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、全ての段のLED照明保持板5を連結する連結手段12と、全ての段のLED照明保持板5を連結した連結手段12を上下方向に移動可能な電動シリンダ6を備え、電動シリンダ6の駆動を介して、全ての段のLED照明保持板5を同時に上下方向に移動可能に構成したので、各段のLED照明器具4と栽培対象植物20との相対的な距離を調整するための電動シリンダ6の駆動回数を極力減らすことができ、各段のLED照明保持板5をそれぞれ別々に移動させるために電動シリンダ6を駆動させる場合に比べて、電気の使用量を格段に低減することができる。
According to the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、水耕栽培パネル3内の植物20の先端の当該LED照明保持板5との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサ7を、各段のそれぞれにおいてLED照明保持板5に設けた構成としたので、特許文献3に記載の計測装置のような地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けた構成とは異なり、計測するためのセンサの数が、各段において夫々一つずつで足り、部品点数を極力抑えることができる。
Moreover, according to the multistage
しかも、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、LED照明高さ位置制御部8を、少なくとも一つの段において、位置検出センサ7が、水耕栽培パネル3内の植物20の先端のLED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲L0内(L≦L0)に到達したことを検出したときに、電動シリンダ6を駆動し、全ての段のLED照明保持板5を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ7が、当該水耕栽培パネル3内の植物20の先端の当該LED照明保持板5との相対的な距離Lが所定範囲から外れた(L0<L)こと検出したときに、電動シリンダ6の駆動を停止させる構成としたので、人手をかけることなく、全ての段について栽培対象植物の生育に適した照射位置にLED照明器具4を自動調整できる。
Moreover, according to the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、LED照明器具4で水耕栽培パネル3内の植物20を照明するようにしたので、照明を栽培対象植物20に近づけても熱によって傷めることないので効率的に照射でき、しかも、消費電力を低減できる。
Moreover, according to the
このため、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物20の成長に合わせて、栽培対象植物20とLED照明器具4との距離を調整して栽培対象植物20の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物20の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能となる。
For this reason, according to the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、連結手段12を、全ての段のLED照明保持板5と接合する枠体12aで構成し、電動シリンダ6を、枠体12aと一体形成(又は接続)するロッド6aと、ロッド6aを上下方向に駆動させるモータ部6bを有して構成したので、電動シリンダ6の駆動を介して、全ての段のLED照明保持板5を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化できる。
Moreover, according to the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1において、連結手段12を、全ての段のLED照明保持板5の四隅に夫々接続する4本のチェーン12a’と、最上段のLED照明保持板5の上方で、4本のチェーン12a’を保持することによって、全ての段のLED照明保持板5を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材12b’を有して構成し、電動シリンダ6を、チェーン保持部材12b’と一体形成又は接続するロッド6aと、ロッド6aを上下方向に駆動させるモータ部6bを有して構成すれば、電動シリンダ6aの駆動を介して、全ての段のLED照明保持板5を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化でき、しかも、電動シリンダ6aによる吊上げ対象となる部材の重量を軽量化でき、その分、消費電力を低減できる。
Moreover, in the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、LED照明器具4を構成するLED4a1を、赤色LEDと青色LEDのみで構成したので、栽培対象植物20の光合成に効果的な赤色波長と葉の成長促進に効果的な青色波長のみで照射することができ、その結果、より効率的に栽培対象植物20を成長させることができる。
Moreover, according to the multistage
また、本実施例の多段化水耕栽培装置1によれば、LED照明保持板5を、LEDテープ(又はLEDパネル)4aを貼り付け可能な樹脂板5aと、両端で樹脂板を挟み、且つ、連結手段12に接続するアルミ材5bとで構成したので、LED照明保持板5を軽量化できる。このため、LED照明保持板5の枚数を増やし、或いは、1段あたりのLED照明保持板5の面積を大きくして、より多くの段数を有する水耕栽培設備本体部2の水耕栽培パネル3や、より広面積の水耕栽培パネル3を備えた多段化水耕栽培装置1に適用でき、栽培対象植物20のより一層効率的な栽培が可能となる。
Moreover, according to the multistage
本発明の多段化水耕栽培装置は、上下方向に多段配置された各段の水耕栽培設備本体部に備えられた水耕栽培用パネル内の植物を養液と人工の照明光を用いて栽培する多段化水耕栽培装置に有用である。 The multi-stage hydroponic cultivation apparatus of the present invention uses the nutrient solution and artificial illumination light for the plants in the hydroponic cultivation panel provided in the hydroponic cultivation main body of each stage arranged in multiple stages in the vertical direction. It is useful for multi-stage hydroponic cultivation equipment.
1 多段化水耕栽培装置
2 水耕栽培設備本体部
2a ラック部材
2b 養液槽
2b1 排水口
2b2 給水口
2b3 管
3 水耕栽培パネル
4 LED照明器具
4a LEDテープ(又はLEDパネル)
4a1 LED
5 LED照明保持板
5a 樹脂板
5b アルミ材
6 電動シリンダ
6a ロッド部
6b モータ部
7 位置検出センサ
8 LED照明高さ位置制御部
9 汲み上げポンプ
9a 吸い込み管
9b 吐出管
10 貯水タンク
11 オゾン供給手段
12 連結手段
12a 枠体
12a’ チェーン
12b’ チェーン保持部材
12b1’ 本体部
12b2’ 枠体
20 栽培対象植物
DESCRIPTION OF
4a1 LED
5 LED
Claims (5)
各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培パネル内の植物を照明するLED照明器具と、
各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培設備本体部とは別体に前記LED照明器具を保持するLED照明保持板と、
全ての段の前記LED照明保持板を連結する連結手段と、
全ての段の前記LED照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、
各段のそれぞれにおいて、前記LED照明保持板に設けられていて、前記水耕栽培パネル内の植物先端の該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、
少なくとも一つの段において、前記位置検出センサが、前記水耕栽培パネル内の植物先端の前記LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、前記電動シリンダを駆動し、全ての段の前記LED照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該LED照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたことを検出したときに、前記電動シリンダの駆動を停止させるLED照明高さ位置制御部と、
を備えたことを特徴とする多段化水耕栽培装置。 It is a multi-stage hydroponic cultivation apparatus equipped with a hydroponic cultivation panel in a hydroponic cultivation main body arranged in a plurality of stages in the vertical direction,
In each of the stages, an LED lighting device that illuminates the plant in the hydroponics panel,
In each of the stages, an LED illumination holding plate that holds the LED lighting apparatus separately from the hydroponic cultivation main body, and
Connecting means for connecting the LED lighting holding plates of all stages;
An electric cylinder capable of moving the connecting means connecting the LED illumination holding plates of all stages in the vertical direction;
In each stage, it is provided on the LED illumination holding plate and detects whether or not the relative distance between the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel has reached a predetermined range. A position detection sensor that
In at least one stage, when the position detection sensor detects that the relative distance between the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponics panel has reached a predetermined range, the electric cylinder The LED illumination holding plates of all the stages are simultaneously moved upward, and the relative distance between the position detection sensor and the LED illumination holding plate at the tip of the plant in the hydroponic cultivation panel is within a predetermined range. An LED illumination height position control unit that stops driving of the electric cylinder when it is detected that the electric cylinder is off.
A multi-stage hydroponic cultivation apparatus comprising:
前記電動シリンダは、前記枠体と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されていることを特徴とする請求項1に記載の多段化水耕栽培装置。 The connecting means comprises a frame body joined to the LED lighting holding plates of all stages,
2. The multistage hydroponic according to claim 1, wherein the electric cylinder includes a rod that is integrally formed with or connected to the frame body, and a motor unit that drives the rod in a vertical direction. Cultivation equipment.
最上段の前記LED照明保持板の上方で、前記4本のチェーンを保持することによって、全ての段の前記LED照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成され、
前記電動シリンダは、前記チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されていることを特徴とする請求項1に記載の多段化水耕栽培装置。 The connecting means includes four chains respectively connected to the four corners of the LED lighting holding plates of all stages;
Above the uppermost LED lighting holding plate, by holding the four chains, it is configured to have a chain holding member configured to be able to lift the LED lighting holding plates of all stages,
2. The multistage water according to claim 1, wherein the electric cylinder includes a rod that is integrally formed with or connected to the chain holding member, and a motor unit that drives the rod in a vertical direction. Tillage cultivation equipment.
The LED lighting holding plate is made of a resin plate to which an LED tape or an LED panel can be attached, and an aluminum material that sandwiches the resin plate at both ends and is connected to the connecting means. The multistage hydroponics apparatus in any one of -4.
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