JP6830233B2 - 植物栽培用装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物工場などの屋内で植物を効率的に栽培することのできる植物栽培用装置に関するものであり、より具体的には、外部環境の影響を受けることなく植物を栽培することのできる植物栽培用装置に関するものである。

植物を植物工場などの屋内で栽培する植物栽培装置が提案されている。植物栽培装置は、空調手段及び照明手段を具え、栽培パレットに植えられた植物に適度な空調と照明を提供することで、外部環境の影響を排除し、好適な栽培条件で植物を栽培するようにしている。

たとえば、特許文献１では、多段に形成された栽培空間に夫々栽培パレットを配置し、空調手段と各栽培空間をダクトで連結すると共に、各空間の天井面に照明を設置している。

特開２０１４−１４２８５号公報

栽培空間と空調手段とをダクトにより接続した場合、栽培空間の段数を変更するにはダクトを繋ぎ直す必要があり、栽培空間の段数が増加すると配管が複雑になる。また、ダクトの長さや屈曲度合いによって栽培空間毎に供給される気流に差が生じるから、植物に合わせた均質な気流環境を提供することが困難である。

さらに、出願人は、植物の生長に合わせて、気流を当てる位置を調整することで、その生長を促進できることを見出し、本発明に至った。

本発明の目的は、各栽培空間に均質な気流環境を整え、植物の生長に合わせて気流を当てる位置の調整ができる植物栽培装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る植物栽培装置は、
配風手段と、
前記配風手段に連繋されたチャンバーボックスと、
前記チャンバーボックスに併設され、内部に植物の栽培パレットが配置される１段又は複数段の栽培空間と、
を具えた植物栽培装置であって、
前記チャンバーボックスと前記栽培空間は、１又は複数の開口部が形成されたパネルによって仕切られている。

前記開口部は、前記パネルの幅方向に長く開設されたスリットとすることができる。

前記パネルは、前記栽培空間に対して高さ方向に位置調整可能とすることが望ましい。

前記チャンバーボックスには、ソックダクトが配設されており、前記配風手段からの気流はソックダクトを通じて導入することが望ましい。

前記栽培空間の天井面には、前記パネルと略平行に風向調整板が突設することができる。

本発明の植物栽培装置によれば、配風手段から気流が導入されるチャンバーボックスと、栽培空間の間を開口部の形成されたパネルによって連繋しているから、各栽培空間にダクトを配設する必要はなく、構成を簡素化できる。また、スリットなどの開口部によって直接チャンバーボックスと栽培空間を連通させているから、ダクトの長さや屈曲度合いによって調整の難しかった均質な気流環境を提供できる。

栽培空間に対してパネルを高さ調整することで開口部の高さを可変とすることができるから、植物の生長に合わせて気流を当てることができ、その生長を促進することができ、効率的な植物栽培を実現できる。

また、チャンバーボックスへの気流の導入を、ソックダクトを通じて行なうことで、チャンバーボックスから開口部を通じて栽培空間に供給される気流の均質化を達成できる。

さらに、栽培空間の天井面に風向調整板を配置することで、開口部から離れた位置の植物に対しても好適な気流を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る植物栽培装置の断面図である。 図２は、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。 図３は、植物栽培装置の平面図（但し配風手段は図示せず）である。 図４は、栽培空間の拡大断面図である。 図５は、実施例に用いた植物栽培装置の模式図である。 図６は、栽培空間内の温度分布結果を示す図であって、（ａ）は高さ１５０ｍｍ、（ｂ）は高さ５０ｍｍの結果を示している。

以下、図面を参照しながら本発明の植物栽培装置１０について説明する。

本発明の植物栽培装置１０で栽培される植物５０は、レタス、せり、糸三つ葉、モロヘイヤ、レッドキャベツ、セルリー、ホウレンソウ、春菊、大葉などを例示できるが、これらに限定されるものではない。

図１乃至図３に示すように、本発明の植物栽培装置１０は、電動ファンなどの配風手段４０から気流が供給されるチャンバーボックス２０と、チャンバーボックス２０と連通する栽培空間３０を具える。植物栽培装置１０は、植物工場などの屋内に設置することができる。

図示の実施形態では、植物栽培装置１０は、中央にチャンバーボックス２０が配置され、その両側に栽培空間３０を夫々２段ずつ併設して構成しているが、栽培空間３０の配置は一方のみでもよく、また、その段数も２段に限定されるものではない。さらに、栽培空間３０は幅方向（横方向）に複数設けることもできる。この場合、隣り合う栽培空間３０どうしの間には仕切りは不要であり、両端の栽培空間３０の端側のみを塞ぐ構成とすればよい。但し、各栽培空間３０で異なる種類の植物５０や生長状態の異なる植物５０を栽培する場合には、各栽培空間３０どうしの間に仕切りを設けることが望ましい。

チャンバーボックス２０は、配風手段４０とダクト４２を介して接続されている。チャンバーボックス２０は、比較的広い空間であって、配風手段４０からの気流を安定させる役割をなす。

チャンバーボックス２０は、配風手段４０からの気流をさらに安定させるために、図１乃至図３に示すように、不織布やメッシュなどから形成される筒状のソックダクト４２が内装され、配風手段４０から供給される気流をソックダクト４２から緩やかにチャンバーボックス２０内に流出させることが望ましい。図示の実施形態では、配風手段４０からのダクト４２をチャンバーボックス２０の上面に接続し、縦方向にソックダクト４２を配置しているが、ダクト４２をチャンバーボックス２０の横面に接続し、横方向にソックダクト４２を配置することもできる。

チャンバーボックス２０は、栽培空間３０と対向する側面が開口２４している。図示では、栽培空間３０との対向面のすべてを開口２４としているが、少なくとも後述するパネル３４の開口部３５と対向する面を開口させておけばよい。

チャンバーボックス２０の両側には、栽培空間３０が２段ずつ配置されている。栽培空間３０は、図１乃至図３及び栽培空間３０を拡大して示す図４のように、内部に植物５０を栽培する栽培パレット３２が収容可能となっている。栽培パレット３２は、育成される植物５０やその苗などが植えられる。栽培パレット３２は、土壌栽培、水耕栽培とすることができる。また、栽培パレット３２には、水や肥料などを供給するホースなどを接続することができる。

栽培空間３０は、チャンバーボックス２０の開口２４と対向する面が開口しており、栽培空間３０は、チャンバーボックス２０との間にパネル３４が装着されて仕切られている。パネル３４は、１又は複数の開口部３５が開設され、チャンバーボックス２０からの気流を栽培空間３０に導入可能となっている。図示の開口部３５は、パネル３４に開設された幅方向に長いスリットとしているが、開口部３５はスリットに限定されるものではなく、たとえば、丸孔、角孔などの貫通孔であってもよい。この場合、貫通孔の配置は、列状、格子状、千鳥状などにすることができる。開口部３５には、気流の向きを調整するブレード（図示せず）等を装着することもできる。

パネル３４は、望ましくは、栽培空間３０に対して高さ方向に位置調整可能とする（図４の矢印Ｂ参照）。たとえば、栽培空間３０の側縁に対向するコ字状の溝を形成しておき、これら溝にパネル３４を装着することでパネル３４を高さ方向に位置調整することができる。パネル３４を高さ方向に位置調整可能とすることで、開口部３５の高さ位置を調整することができ、栽培される植物５０の種類や生長度合い等によって導入される気流の高さを最適に調整することができる。

なお、パネル３４は、栽培空間３０に着脱可能な構成とし、開口部３５の幅や長さ、数の異なるパネルを準備して、栽培される植物５０の種類や生長度合い等によってパネル３４を交換できる構成としてもよい。

栽培空間３０は、図１に示すように、上記パネル３４の逆側の面（外側面）も開口した構成とすることができる。そして、この開口にはカバー３６が装着される。カバー３６は、栽培空間３０からの気流の排出経路を確保するために外側面を密封するのではなく、隙間を存するよう構成することが望ましい。たとえば、図示の実施形態では、カバー３６は外側面の上方のみを塞ぎ、下方に気流の排出経路を確保している。

カバー３６は、着脱可能又はヒンジ等によって栽培空間３０に回動可能に装着することで、栽培パレット３２の出し入れをスムーズに行なうことができる。

栽培空間３０の天井面には、照明手段３７が設置されている。照明手段３７は、たとえばＬＥＤや蛍光灯を採用できる。図示の実施形態では、照明手段３７は、次に説明する風向調整板３９を挟んで２列設置している。

栽培空間３０の天井面には、開口部３５から導入された気流の風向きを調整する風向調整板３９を設置することができる。風向調整板３９は、パネル３４と略平行に天井面から突設する構成を例示できる。これにより、開口部３５から導入された気流は、一部が風向調整板３９に当たって風向きを下方に変えることができ、栽培空間３０内の気流を安定させることができる。風向調整板３９を栽培空間３０の天井面に取り付けたのは、栽培空間３０内において、気流が植物５０に当たって流動し難い下側の空間に比べて、天井面近傍の空間は遮蔽物がないため、気流が誘引され易く、気流の誘引によって植物５０に当たる気流が減少してしまうことを防止するためである。

上記構成の植物栽培装置１０において、栽培パレット３２に植物５０を植えて栽培空間３０に載置する。そして、照明手段３７を点灯させ、配風手段４０を作動させる。配風手段４０の出力は、栽培される植物５０の種類や生長度合い、開口部３５の幅、数等に基づいて決定すればよい。

配風手段４０の作動により、ダクト４２を通じてソックダクト２２に空気が送られる。ソックダクト２２は不織布或いはメッシュから構成されるため、チャンバーボックス２０内に均質に空気を導入する。また、チャンバーボックス２０は、比較的広い空間であるため、導入された空気は乱流や流速の大きい流れになることを防止できる。

チャンバーボックス２０は、導入された空気によって高圧になるが、各栽培空間３０のパネル３４には開口部３５が形成されているから、図４に示すようにチャンバーボックス２０から開口部３５を通じて気流６０が栽培空間３０に流入する。この気流６０は、上記したとおりチャンバーボックス２０内で乱流等が生じていないから、均質で安定した流れとなる。また、従来のように各栽培空間３０にダクトを経由して直接気流を流入させるものではないから、ダクトの長さや屈曲度合いによって栽培空間毎に供給される気流に差が生じることもない。さらに、開口部３５は、植物５０に合わせて高さに調整されているから、気流６０は植物５０の好適な位置に当たる。

開口部３５は、植物５０の高さに応じて水平方向にほぼ均一な気流６０を導入できるように、図示のとおりスリットとすることが好適である。開口部３５を貫通孔から構成した場合、水平方向に着目すると貫通孔から気流が栽培空間３０で略扇状に広がることになるが、貫通孔どうしの間隔によっては、パネル３４の近傍で気流が通らない部分が生じることがあり、また、隣り合う貫通孔から導入された気流が重なって気流にむらが生じる虞がある。

そして、植物５０に当たって一部乱流となった気流６０や天面側を流れる気流６０は、風向調整板３９に当たってその流れが制御され、下流側の植物５０に当たり、栽培空間３０の外側面に取り付けられたカバー３６の下方の隙間から放出される。チャンバーボックス２０は、大気圧である外部よりも高圧であるから、栽培空間３０にカバー３６の下方の隙間から気流が逆流することはない。

上記のように、本発明の植物栽培装置１０によれば、植物５０に好適な均質且つ安定した気流６０を当てることで、植物５０の生長を促進させることができる。

植物５０が生長することで、気流６０を当てる高さを変える場合には、パネル３４の高さ位置を調整（図４の矢印Ｂ参照）、又は、開口部３５の高さや幅の異なるパネル３４を交換すればよい。

また、栽培空間３０自体を交換する場合や栽培空間３０の段数を変更する場合であっても、ダクトの繋ぎ直し等が不要であり簡便である。

なお、配風手段４０からチャンバーボックス２０に導入される空気又はチャンバーボックス２０内の空気は、植物５０に応じて適宜温度や湿度を調整することが好適である。

以下の条件で図５に示すような植物栽培装置１０を作成し、植物５０としてレタスの栽培を行なった。そして、栽培空間３０内の温度分布を計測した。なお、実験のため、栽培空間３０は一方に一段のみの構成としている。

配風手段４０：１８℃の空気を２１０ｍ^３／ｈで供給
ソックダクト２２：ポリエステル繊維製、直径２００ｍｍの断面半円筒形、長さ９００ｍｍ
チャンバーボックス２０：幅１４００ｍｍ、奥行４００ｍｍ、高さ９００ｍｍ（容量０．５ｍ^３）
栽培空間３０：幅１４００ｍｍ、奥行７００ｍｍ、高さ５５０ｍｍ
開口部３５：栽培パレット３２の上面から５０ｍｍと１５０ｍｍの高さに幅５０ｍｍ、長さ１２００ｍｍのスリットを形成
風向調整板３９：栽培空間３０の天井面中央から２００ｍｍ突設
照明手段３７：３２Ｗ蛍光灯各２灯を風向調整板３９の両側に配置
植物５０：高さ１５０ｍｍ、直径１５０ｍｍのレタス２４株を幅方向６列、奥行方向４列

上記構成の植物栽培装置１０に対し、栽培空間３０を幅方向に二分した一方の領域（７００ｍｍ×７００ｍｍ）について、植物パレット３２の上面から１５０ｍｍと５０ｍｍの高さ位置における温度分布を測定した。結果を図６に示す。

図６を参照すると、栽培空間３０内の温度は、（ａ）高さ１５０ｍｍ、（ｂ）高さ５０ｍｍの何れにおいても、すべての領域で１８℃〜２１℃までの温度範囲に調整できていることがわかる。すなわち、本発明の植物栽培装置１０により、栽培空間３０に均質な安定した気流を発生させ、植物５０の生長に最適な高さにおいて栽培に最適な環境を提供できる。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１０ 植物栽培装置
２０ チャンバーボックス
２２ ソックダクト
３０ 栽培空間
３２ 栽培パレット
３４ パネル
３５ 開口部（スリット）
３９ 風向調整板
４０ 配風手段
５０ 植物

Claims (4)

1. 配風手段と、
   前記配風手段に連繋されたチャンバーボックスと、
   前記チャンバーボックスに併設され、内部に植物の栽培パレットが配置される１段又は複数段の栽培空間と、
   を具えた植物栽培装置であって、
   前記チャンバーボックスと前記栽培空間は、１又は複数の開口部が形成されたパネルによって仕切られており、
   前記パネルは、前記栽培空間に対して高さ方向に位置調整可能である、
   ことを特徴とする植物栽培装置。
2. 前記開口部は、前記パネルの幅方向に長く開設されたスリットである、
   請求項１に記載の植物栽培装置。
3. 前記チャンバーボックスには、ソックダクトが配設されており、前記配風手段からの気流はソックダクトを通じて導入される、
   請求項１又は請求項２に記載の植物栽培装置。
4. 前記栽培空間の天井面には、前記パネルと略平行に風向調整板が突設されている、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載の植物栽培装置。

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