JP6784383B2 - 栽培容器保持トレイ及び栽培システム - Google Patents

Description

本発明は、栽培容器保持トレイ及び栽培システムに関するものである。

植物の根の部分（以下、根域と称する）の温度を調整することにより、植物の地上部の生育や開花を制御可能であることが知られている。根域温度の調整装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。このような特許文献１に開示された根域温度の調整装置は、土壌を詰めた鉢（栽培容器）を恒温水槽内に浸漬させることにより、根域の温度調整を行っている。

実開昭６２−１０５５１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、鉢を単独で恒温水槽に浸漬する方法を採用しているため、同時に多数の鉢を収容したり運搬したりすることができない。また、特許文献１に開示された鉢を恒温水槽に浸漬し、恒温水槽から鉢に灌水を行う構成となっている。この場合、灌水と根域の温度調整とを別個に制御することができない。さらに、一般的な植物栽培施設では、頭上から鉢に対して灌水する構成を採用していることから、特許文献１に開示された装置は、既存の植物栽培施設で導入し難い。

このような特許文献１に開示された装置の問題点を解決する方法としては、断熱材により形成されると共に多数の鉢を保持可能なトレイを配置し、このトレイの下方に温調床部を設置する構成が考えられる。このような構成によれば、トレイが複数の鉢を保持可能とされているため、トレイにより多数の鉢を収容でき、かつ、トレイを移動させることにより多数の鉢を同時に移動させることができる。また、トレイが断熱材により形成されていることから鉢が外気温の影響を受けにくく、根域の温度を正確に調整しやすい。さらに、温調床部により根域の温度調整を行うため、鉢への灌水作業は温度調整とは別に頭上から行うことが可能となる。

ただし、このような温調床部を用いる構成では、温調床部と鉢との間の熱移動を鉢の底部のみから行うことになる。このため、熱の伝達効率が悪く、根域の温度調整に多くのエネルギが必要となる。近年の環境意識の高まりから、エネルギ消費量を可能な限り抑えることが望ましく、温調床部を採用する栽培システムにおいて、熱伝達率を向上させる必要がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、温調床部を用いて根域温度の調整を行うに当たり、栽培容器への熱伝達率を向上させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、栽培容器保持トレイであって、栽培容器の底部を露出状態で保持可能である保持部を有する断熱パネルと、上記断熱パネルの底面から上記保持部の上記栽培容器の側面と当接する当接面に至って形成される熱伝導部とを有するという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記熱伝導部が、上記断熱パネルの底面から上記保持部の当接面に至る全域にて上記断熱パネルの表面に沿って形成されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記保持部が、上記断熱パネルの上面から上記底面に貫通すると共に、上記断熱パネルの上面から上記底面に向けて縮径することにより上記当接面がテーパ面とされた貫通孔であるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記断熱パネルが、上記保持部を複数有するという構成を採用する。

第５の発明は、栽培システムであって、上記第１〜第４いずれかの栽培容器保持トレイと、上記栽培容器保持トレイの下方に配置されると共に温度調整可能な温調床部とを有するという構成を採用する。

本発明の栽培容器保持トレイは、栽培容器の底部を露出状態で保持する断熱パネルの底面から栽培容器の側面と当接する当接面に至る熱伝導部を備えている。このため、熱伝導部によって、断熱パネルの底面と栽培容器の側面との間において伝達される単位時間当たりの熱量を増加させることができる。したがって、本発明の栽培容器保持トレイを温調床部の上方に配置した場合には、熱伝導部により温調床部と栽培容器との間において伝達される単位時間当たりの熱量を増加させることができる。よって、本発明によれば、温調床部を用いて根域温度の調整を行うに当たり、栽培容器への熱伝達率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態における栽培容器保持トレイの斜視図である。 本発明の一実施形態における栽培容器保持トレイの縦断面図である。 本発明の一実施形態における栽培容器保持トレイを備える栽培システムの概略構成を示す模式図である。 冬場において、室内と根域との設定温度の条件を変更した場合における、経過時間と実際の根域温度との関係を示すグラフである。 夏場において、根域の設定温度の条件を変更した場合における、経過時間と実際の根域温度との関係を示すグラフである。 夏場の根域の設定温度の条件を変更した場合における、プリムラの開花率を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る栽培容器保持トレイ及び栽培システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の栽培容器保持トレイ１の斜視図である。また、図２は、本実施形態の栽培容器保持トレイ１の縦断面図である。なお、図２は、図１に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。本実施形態の栽培容器保持トレイ１は、複数の鉢Ｘ（栽培容器）を保持するものであり、図１及び図２に示すように、断熱パネル２と、金属箔３（熱伝導部）とを備えている。

断熱パネル２は、断熱材から形成されるブロック状の部材である。この断熱パネル２の厚さ寸法ｈは、保持する鉢Ｘの高さ寸法に応じて設定されている。本実施形態においては、断熱パネルの厚さ寸法ｈは、鉢Ｘの高さ寸法と一致するように設定されている。また、断熱パネル２の幅寸法ｗ及び奥行寸法ｄは、断熱パネル２の幅方向及び奥行方向に配列される鉢Ｘの数に応じて設定されている。本実施形態においては、断熱パネル２の幅方向に３つの鉢Ｘが配列されるため、断熱パネル２の幅寸法ｗは、鉢Ｘが３つ配列可能な寸法に設定されている。また、本実施形態においては、断熱パネル２の奥行方向に５つの鉢Ｘが配列されるため、断熱パネル２の奥行寸法ｄは、鉢Ｘが５つ配列可能な寸法に設定されている。

この断熱パネル２は、各々が鉢Ｘを収容かつ保持可能な貫通孔２ａ（保持部）を複数有している。各々の貫通孔２ａは、断熱パネル２を上下に貫通しており、下端開口が上端開口よりも小径とされている。このような貫通孔２ａの内壁面は、上端開口から下端開口に向けて窄まるテーパ面とされている。つまり、本実施形態において貫通孔２ａは、下方に向けて窄まる略円錐形状とされている。

貫通孔２ａの内壁面の鉛直軸に対する傾斜角度は、鉢Ｘの周面の鉛直軸に対する傾斜角度と略一致されている。また、貫通孔２ａの上端開口の径は、鉢Ｘの上端縁の外径と略一致されている。また、貫通孔２ａの下端開口の径は、鉢Ｘの下端縁の外径と略一致されている。このような貫通孔２ａは、断熱パネル２の幅方向と奥行方向とに等間隔で配列されている。本実施形態においては、幅方向に３つ、奥行方向に５つの貫通孔が配置されている。すなわち、本実施形態においては、断熱パネル２は、合計で１５個の貫通孔２ａを有している。

各々の貫通孔２ａに鉢Ｘが収容されると、鉢Ｘの底部Ｘ１が貫通孔２ａの下端開口により露出された状態となる。また、貫通孔２ａの内壁面（テーパ面）は、鉢Ｘの周面Ｘ２（側面）に当接される。すなわち、本実施形態においては、貫通孔２ａの内壁面が鉢Ｘの周面Ｘ２との当接面２ｂとされている。

このような断熱パネル２は、ポリスチレンフォーム（すなわち発泡スチロール）によって形成されている。なお、断熱パネル２の形成材料は、断熱パネル２に限られるものではなく、耐水性が高く、複数の鉢Ｘを保持可能な強度を有する発泡プラスチックを好適に用いることができる。例えば、硬質ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等を断熱パネル２の形成材料として用いることも可能である。

このように、本実施形態の栽培容器保持トレイ１は、断熱パネル２の上面２ｃから底面２ｄに貫通すると共に、断熱パネル２の上面２ｃから底面２ｄに向けて縮径することにより当接面２ｂがテーパ面とされた貫通孔２ａを複数有している。このような貫通孔２ａに鉢Ｘを収容することにより、本実施形態の栽培容器保持トレイ１は、鉢Ｘを保持する。

金属箔３は、図２に示すように、断熱パネル２の底面２ｄから当接面２ｂに至って断熱パネル２の表面に沿って貼付された金属製の箔である。この金属箔３は、断熱パネル２よりも熱伝導率が高く、断熱パネル２の当接面２ｂと底面２ｄとの間での熱量の伝導速度を増加させる。このため、栽培容器保持トレイ１の下方に温調床部１３を設置した場合には、金属箔３を通じて、温調床部１３と鉢Ｘとの間の熱伝達率を向上させることができる。例えば、鉢Ｘの温度が温調床部１３の温度よりも低い場合には、温調床部１３から熱量が金属箔３を通じて鉢Ｘの周面Ｘ２に伝達される。一方、鉢Ｘの温度が温調床部１３よりも高い場合には、鉢Ｘから熱量が金属箔３を通じて温調床部１３に伝達される。

このような金属箔３は、アルミニウム箔により形成されている。なお、金属箔３は、アルミ箔に限られるものではない。例えば、スズ箔や銅箔を金属箔３として用いることも可能である。また、金属箔３の厚さ寸法は特に限定されるものではないが、断熱パネル２の貫通孔２ａによる鉢Ｘの保持に影響（ガタツキ等）を与えない程度の寸法であることが好ましい。例えば、金属箔３の厚さ寸法は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

以上のような本実施形態の栽培容器保持トレイ１によれば、鉢Ｘの底部Ｘ１を露出状態で保持する断熱パネル２の底面２ｄから鉢Ｘの周面Ｘ２と当接する当接面２ｂに至る金属箔３を備えている。このため、金属箔３によって、断熱パネル２の底面２ｄと鉢Ｘの周面Ｘ２との間において伝達される単位時間当たりの熱量を増加させることができる。したがって、本実施形態の栽培容器保持トレイ１を温調床部１３の上方に配置した場合には、金属箔３により温調床部１３と鉢Ｘとの間において伝達される単位時間当たりの熱量を増加させることができる。よって、本実施形態の栽培容器保持トレイ１によれば、温調床部１３を用いて根域温度の調整を行うに当たり、鉢Ｘへの熱伝達率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の栽培容器保持トレイ１においては、金属箔３は、断熱パネル２の底面２ｄから貫通孔２ａの当接面２ｂに至る全域にて断熱パネル２の表面に沿って形成されている。このため、本実施形態の栽培容器保持トレイ１によれば、断熱パネル２の表面に金属箔３を貼付するのみで製造することができる。

また、本実施形態の栽培容器保持トレイ１においては、鉢Ｘを保持する保持部として、断熱パネル２の上面２ｃから底面２ｄに貫通すると共に、断熱パネル２の上面２ｃから底面２ｄに向けて縮径することにより当接面２ｂがテーパ面とされた貫通孔２ａを有している。このような構成の本実施形態の栽培容器保持トレイ１によれば、貫通孔２ａに鉢Ｘを収容することにより、テーパ面である当接面２ｂが鉢Ｘの周面Ｘ２に当接され、鉢Ｘを保持することができる。したがって、本実施形態の栽培容器保持トレイ１によれば、簡易な構造で鉢Ｘを保持することが可能となる。

また、本実施形態の栽培容器保持トレイ１においては、断熱パネル２が複数の貫通孔２ａを有している。このため、１つの栽培容器保持トレイ１によって複数の鉢Ｘを保持することができる。したがって、栽培容器保持トレイ１を移動させることによって、容易に複数の鉢Ｘを移動させることができる。

続いて、本実施形態の栽培容器保持トレイ１を備える栽培システム１０について、図３を参照して説明する。

図３は、栽培システム１０の概略構成を示す模式図である。この図に示すように、栽培システム１０は、ベンチ１１と、断熱支持板１２と、温調床部１３と、温調水生成装置１４と、複数の栽培容器保持トレイ１とを有している。

ベンチ１１は、断熱支持板１２、温調床部１３及び栽培容器保持トレイ１を直接あるいは間接的に支持する基台である。このベンチ１１は、断熱支持板１２が載置される平面視が矩形状の底部１１ａと、底部１１ａの縁部に立設される側壁１１ｂとを有している。側壁１１ｂは、矩形状の底部１１ａの四辺の全てに形成されており、図３に示すように、温調床部１３や栽培容器保持トレイ１の下部を側方から囲う高さを有している。

このベンチ１１は、栽培容器保持トレイ１の断熱パネル２と同様に、断熱材により形成されている。例えば、ベンチ１１は、ポリスチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等の発泡プラスチックにより形成することができる。このようなベンチ１１は、側壁１１ｂにより囲まれた空間が外気温の影響を受けることを防止する。

断熱支持板１２は、ベンチ１１の底部１１ａ上に載置されており、温調床部１３を下方から支持する。この断熱支持板１２は、温調床部１３の高さ位置を調整している。このため、温調床部１３の高さ位置を調整する必要がない場合には、省略することも可能である。このような断熱支持板１２は、ベンチ１１と同様に、ポリスチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等の発泡プラスチックにより形成することができる。

温調床部１３は、断熱支持板１２上に載置されており、栽培容器保持トレイ１を下方から支持する。つまり、栽培システム１０においては、栽培容器保持トレイ１の下方に温調床部１３が配置されている。この温調床部１３は、温調水生成装置１４から供給される温調水Ｙの温度を変更することによって温度調整可能とされており、栽培容器保持トレイ１で保持された鉢Ｘ（すなわち根域）の温度調整を行う。このような温調床部１３は、不図示の水管を有している。この水管に供給された温調水Ｙと栽培容器保持トレイ１に支持された鉢Ｘとが非接触にて熱交換されることによって、鉢Ｘの温度が調整される。例えば、冬場においては、温調床部１３に温水が温調水Ｙとして供給されることによって、鉢Ｘが加温される。また、夏場においては、温調床部１３に冷水が温調水Ｙとして供給されることによって、鉢Ｘが冷却される。

温調水生成装置１４は、温調床部１３と接続されており、温調床部１３から回収した温調水Ｙの温度を調整し、再び温調床部１３に供給する。例えば、冬場であれば、温調水生成装置１４は、鉢Ｘを加温することによって冷却された温調水Ｙを温調床部１３から回収して加熱した後、再び温調床部１３に供給する。また、夏場であれば、温調水生成装置１４は、鉢Ｘを冷却することによって加熱された温調水Ｙを温調床部１３から回収して冷却した後、再び温調床部１３に供給する。

栽培容器保持トレイ１は、温調床部１３上に載置されている。例えば、栽培容器保持トレイ１は、温調床部１３上に縦横に隣接配置されて合計１５個敷き詰められる。これらの栽培容器保持トレイ１は、図３に示すように少なくとも、植物の根の領域（根域）がベンチ１１の側壁１１ｂで囲まれた空間に収容されるように、下側半分が側壁１１ｂの上端よりも下方となるように配置されている。なお、図３に示す栽培システム１０においては、栽培容器保持トレイ１が温調床部１３に直接的に載置されているが、栽培容器保持トレイ１と温調床部１３との間に隙間を設けるようにしても良い。

なお、図３においては示されていないが、栽培システム１０は、栽培容器保持トレイ１の上方に、鉢Ｘに対して灌水を行う給水設備を設けるようにしても良い。このような給水設備を設けることによって、多数の鉢Ｘに対する灌水作業を容易に行うことが可能となる。

このような栽培システム１０では、栽培容器保持トレイ１の断熱パネル２により、鉢Ｘが外部の温度の影響を受けない。一方で、鉢Ｘの下部は、温調床部１３と直接あるいは金属箔３を通じて熱交換することにより、温調床部１３の設定温度に応じた温度となる。したがって、栽培システム１０によれば、鉢Ｘで育てられる植物の根域を栽培に適した温度に調節することが可能となる。

さらに、栽培システム１０では、鉢Ｘを恒温水槽に浸漬することなく、植物の根域の温度調整を行うことができる。このため、鉢Ｘに対する灌水を根域の温度調整と別に行うことができる。したがって、栽培システム１０によれば、植物の育成に適した灌水作業を根域の温度調整に影響を受けることなく行うことが可能となる。

また、栽培システム１０によれば、温度調整を行うのは根域のみであることから、植物を栽培する室内の全体を温度調整する場合と比較して、温度調整に必要となる消費エネルギを極めて低減させることが可能となる。

続いて、図４〜図６を参照して、本実施形態の栽培容器保持トレイ１を用いた栽培システム１０によって、植物を実際に育てた場合の実施例について説明する。なお、本実施例では、プリムラを育成した。

図４は、冬場において、室内と根域との設定温度の条件を変更した場合における、経過時間と実際の根域温度との関係を示すグラフである。図４において、グラフＡは、室内温度を無加温とし、栽培システム１０により根域温度を２５℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＢは、室内温度を１２℃に設定して、栽培システム１０により根域温度を２４℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＣは、栽培容器保持トレイ１及び栽培システム１０を使用せずに、室内温度を１５℃に設定した場合の結果を示している。なお、図４において、横軸が経過時間を示しており、横軸の一目盛りは１日に相当する。

グラフＣから明らかなように、栽培システム１０を用いずに、根域温度の調整を行わない場合には、室内温度の調整を行っていても、根域温度が１日の間に大きく変動する。一方で、グラフＡとグラフＢとから明らかなように、栽培システム１０を用いることによって、１日の間において根域温度が変動することを防止することができる。さらに、グラフＡとグラフＢとの比較から分かるように、栽培システム１０を用いることで、室内温度の調整を行わなくても根域温度の変動を防止できることが分かる。このように、栽培システム１０を用いることにより、室内温度の温度調整を行わずに根域温度を一定に保つことが可能であることが確認できた。

図５は、夏場において、根域の設定温度の条件を変更した場合における、経過時間と実際の根域温度との関係を示すグラフである。図５において、グラフＤは、栽培システム１０によって根域温度を２０℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＥは、栽培システム１０によって根域温度を２３℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＦは、栽培システム１０によって根域温度を２６℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＧは、栽培容器保持トレイ１及び栽培システム１０を使用しない場合の結果を示している。なお、図４において、横軸が経過時間を示しており、横軸の一目盛りは１日に相当する。

グラフＧから明らかなように、栽培システム１０を用いずに、根域温度の調整を行わない場合には、根域温度が１日の間に大きく変動する。一方で、グラフＤ〜Ｆから明らかなように、栽培システム１０を用いた場合には、根域温度を設定温度の付近で安定させることができる。このように、栽培システム１０を用いることにより、夏場であっても、根域温度を一定の温度に保つことが可能となる。

図６は、夏場の根域の設定温度の条件を変更した場合における、プリムラの開花率を示すグラフである。図６において、グラフＨは、栽培システム１０によって夏場の根域温度を２０℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＩは、栽培システム１０によって夏場の根域温度を２３℃に設定した場合の結果を示している。また、グラフＪは、夏場に栽培容器保持トレイ１及び栽培システム１０を使用しなかった場合の結果を示している。なお、図６において、横軸が経過時間を示しており、横軸の一目盛りは１週間に相当する。

グラフＨ〜Ｊから明らかなように、夏場に栽培システム１０によって根域温度の温度を一定に保持した場合には、栽培システム１０を用いない場合と比較して開花率が非常に高くなることが確認された。さらに、グラフＨとグラフＩとから明らかなように、夏場における根域温度を低く保つことにより、開花率がより高くなることが分かった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の熱伝導部として金属箔３を用いる構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、金属箔３よりも厚さ寸法が大きな金属板や金属ブロックを熱伝導部として備える構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、本発明の熱伝導部である金属箔３が断熱パネル２の表面に貼付された構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、熱伝導部が断熱パネル２の内部を貫通して断熱パネル２の底面２ｄから当接面２ｂに至るように形成された構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、温調床部１３が温調水Ｙにより温度調整を行う構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、温調ガスにより温調床部１３が温度調整を行う構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、本発明の保持部が貫通孔２ａからなる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、断熱パネル２がアーム部等を設け、当該アーム部を本発明の保持部として用いることも可能である。

１……栽培容器保持トレイ、２……断熱パネル、２ａ……貫通孔（保持部）、２ｂ……当接面、２ｃ……上面、２ｄ……底面、３……金属箔（熱伝導部）、１０……栽培システム、１３……温調床部、Ｘ……鉢（栽培容器）、Ｘ１……底部、Ｘ２……周面（側面）、Ｙ……温調水

Claims (5)

1. 栽培容器の底部を露出状態で保持可能である保持部を有する断熱パネルと、
   前記断熱パネルの底面から前記保持部の前記栽培容器の側面と当接する当接面に至って形成される熱伝導部と
   を有し、
   前記保持部は、
   前記断熱パネルの上面から前記底面に貫通する貫通孔であり、
   円筒形状の内壁面を前記当接面として有する
   ことを特徴とする栽培容器保持トレイ。
2. 前記熱伝導部は、前記断熱パネルの底面から前記保持部の当接面に至る全域にて前記断熱パネルの表面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の栽培容器保持トレイ。
3. 前記保持部は、前記断熱パネルの上面から前記底面に向けて縮径することにより前記当接面がテーパ面とされた貫通孔であることを特徴とする請求項１または２記載の栽培容器保持トレイ。
4. 前記断熱パネルは、前記保持部を複数有することを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の栽培容器保持トレイ。
5. 請求項１〜４いずれか一項に記載の栽培容器保持トレイと、
   前記栽培容器保持トレイの下方に配置されると共に温度調整可能な温調床部と
   を有することを特徴とする栽培システム。

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