JP6911222B2 - 植物栽培装置及び植物栽培システム - Google Patents
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Description
植物栽培装置によると、日照や温度、水分、肥料濃度等が適度に制御された環境で作物を作ることができるので、露地栽培に比べて収穫に要する期間が短い。
また植物栽培装置の多くは水耕栽培によって作物を育成するものであり、露地栽培に比べて清潔である。さらに室内で作物を栽培するので害虫が付かず、無農薬で作物を栽培することができる。そのため植物栽培装置は、レタス等の皮を剥いたりせずに食する野菜を栽培するのに好適である。
栽培トレイがコンベア装置の末端に至ったときには、苗が収穫可能な大きさに成長している。
そのため環境を維持するために多くの熱や冷熱が必要であり、エネルギーコストが高いという不満がある。
また前記した様に従来技術の植物栽培装置は、建屋全体や部屋全体の環境が対象となる植物の生育に適した温度や湿度に保たれるので、育成条件の異なる植物を混栽することは困難である。
例えば、高温多湿を好む作物と、冷涼な環境を好む作物を同じ建屋や部屋で同時に栽培することは困難である。
また、関連する態様は、溝状の養液槽と、照明手段と、植物を保持する複数の植物保持具を有し、養液槽に培養液が満たされ、複数の植物保持具に植物を保持した状態で当該複数の植物保持具が養液槽に設置され、前記照明手段で植物に光が照射され、養液槽の一端側から他端側に向かって植物保持具が移動される植物栽培装置において、天面と側面が覆われた筒状空間内に前記養液槽の液面があり、筒状空間内に照明手段が設置されていることを特徴とする植物栽培装置である。
上記した課題を解決するための具体的態様は、溝状の養液槽と、照明手段と、植物を保持する複数の植物保持具を有し、養液槽に培養液が満たされ、複数の植物保持具に植物を保持した状態で当該複数の植物保持具が養液槽に設置され、前記照明手段で植物に光が照射され、養液槽の一端側から他端側に向かって植物保持具が移動される植物栽培装置において、天面と側面が覆われた筒状空間内に前記養液槽の液面があり、筒状空間内に照明手段が設置されており、前記筒状空間の高さが植物栽培装置の長手方向の位置で相違することを特徴とする植物栽培装置である。
本発明の植物栽培装置は、害虫が侵入した場合の駆除についても容易である。即ち本発明によると、駆除対象となる空間が小さい上、害虫の成虫や幼虫、卵等がひそみ難いので、害虫が侵入した場合の駆除も容易である。
照明手段は、筒状空間の天井部に設けられる場合が多いから、筒状空間の屋根部分を水冷することが望ましい。
そこで本態様では、送風路形成部材内に複数の送風機が間隔を開けて直列的に内蔵する構成を採用している。
本発明の実施形態の植物栽培装置1は、図2の様に一連の筒状空間2を有し、この筒状空間2の中で植物を栽培するものである。また本発明の実施形態の植物栽培システム100は、図2の植物栽培装置1が複数、立体的に配置されたものである。即ち植物栽培システム100は、図1の様に植物栽培装置1が複数段且つ複数列に渡って設置されたものである。
本実施形態では支持枠20があり、当該支持枠20に植物栽培装置1が複数固定されて植物栽培システム100が構成されている。
養液槽3は培養液で満たされ、筒状空間2内に養液槽の液面があり、植物保持具30が複数浮かべられている。さらに植物栽培装置1は、送風路形成部材65を備えている。
養液槽3は細長く、深さは浅い。養液槽3の内面は、防水処理が施されていて内部に水(培養液)を溜めることができる。
排水口8は、具体的にはオーバーフロー管7であり、開口部(排水口8)は、養液槽3の底13から一定の高さの位置にある。
即ちオーバーフロー管7は、養液槽3の底13を上下に貫通する管であり、先端側の排水口8は養液槽3の底13から立ち上がった位置にある。オーバーフロー管7の排水口8は、余剰の培養液を排出する機能を有し、養液槽の液位を一定に保つ。
本実施形態では、屋根部材6は支持枠20の上桟23に支持されている。
支持枠20は、図6の様に柱21が2列に渡って設けられたものであり、各列の柱21に上桟23と下桟25が渡されている。上桟23及び下桟25は、いずれも植物栽培装置1の全長にわたる長さを有している。
本実施形態では、屋根部材6は支持枠20の上桟23に支持されており、上桟23の高さを変更することにより、屋根部材6の高さを任意に変更することができる。即ち本実施形態では、屋根部材6の養液槽3に対する高さを変更することができる。
本実施形態では、上桟23と下桟25にそれぞれ溝状の係合金具26,27が設けられている。上桟23の係合金具26は溝状であって下に開き、下桟25の係合金具27は溝状であって下に開いている。
そして係合金具26,27に側面部材7a,7bの上下の辺が係合している。
側面部材7a,7bは容易に撓むものであり、側面部材7a,7bを撓ませて係合金具26,27に着脱することができる。
側面部材7a,7bの内面は、光の反射性が高い。本実施形態では、側面部材7a,7bの内面にアルミシート等の反射性シートが設けられている。側面部材7a,7bは断熱性を有している。具体的には、側面部材7a,7bは、断面形状がダンボール状の樹脂板にアルミシートが貼りつけられたものであり、光の反射性が高く、且つ断熱性能も高い。反射性シートに代わって、反射性の塗料が塗布されていてもよい。
また屋根部材6の内面には後記する様に反射板242が取り付けられている。
そのため筒状空間2の内面は、太陽光を基準として40パーセント以上の反射率を有している。また筒状空間2の内面は、60パーセント以上の反射率を有することが望ましく、さらに80パーセント以上の反射率を有することが推奨される。
屋根部材6はステンレススチール等の錆びにくく、且つ熱伝導性に優れた素材で作られている。
図3の様に屋根部材6の外周面は、保湿部材240で覆われている。保湿部材240は、不織布等の布やマット等であり、屋根部材6の外周面に水の層を薄く形成されるものである。
従ってLED243が生じる熱は、直接的に屋根部材6を構成する金属板に伝熱され、外部に放熱される。
本実施形態では、LED243は、微小時間間隔で点滅する様に制御されている。即ち肉眼では、連続して発光している様に感じる程度の間隔で点滅する。
なお本実施形態では、反射板242の外側(植物保持具30側)にさらに透明樹脂246が設けられている。透明樹脂246は、反射板242の孔245の部分についても覆い、LED243側に水が侵入することを防いでいる。
具体的には、天面の頂点近傍においてはLED243の配置密度が天面の裾領域に比べて低い。
即ち本実施形態では、照明装置は円弧状に湾曲したケース5内にある。ここで図3(c)のA領域の様に、天面の頂点近傍にあるLED243は、真下に向いて光を照射する。そのため天面の頂点近傍にあるLED243は、植物保持具30の中央領域を照らすこととなる。
これに対して図3(c)のB領域の様に、裾の部分に設けられたLED243は斜め方向に光を照射する。そのため裾の部分に設けられたLED243は、植物保持具30の端から中央領域にかける領域を照らすこととなる。
そのため屋根部材6の内面に発光素子を均一に分布させると、植物保持具30の中央領域の光量が辺部に比べて多くなる。そこで本実施形態では、天面の頂点近傍のLED243の単位面積当たりの個数を少なくしている。
風量調整手段81は、本管80よりもやや太い径の樹脂管を短く切り、且つ軸方向にスリット82を形成したものである。風量調整手段81の断面形状は「C」状である。
風量調整手段81は、本管80の送風口84に装着されている。即ち風量調整手段81は、本管80の周囲を取り巻く状態で本管80に装着されている。
風量調整手段81は、本管80に対して回転可能であり、送風口84の開度を調節することができる。即ち図9(a)の様にスリット82を送風口84の位置に合わせることによって送風口84の実質的開口面積を100パーセントとすることができる。また図9(c)の様にスリット82を送風口84の反対側に回すと、送風口84を閉鎖することができる。図9(b)の様にスリット82の一部を送風口84と合致させることにより、送風口84の実質的開口面積を絞ることができる。
本実施形態の植物栽培装置1では、図4の様に植物栽培装置1の下部に培養液供給装置206がある。培養液供給装置206は培養液タンク207とポンプ208を備えている。そして培養液タンク207とポンプ208の吸い込み側が配管接続され、さらにポンプ208の吐出側と培養液供給口35が配管接続されている。さらに養液槽3に設けられたオーバーフロー管7が培養液タンク207に配管接続されている。そのため、ポンプ208を起動すると、培養液タンク207内の培養液がポンプ208で加圧されて培養液供給口35に送られ、養液槽3に供給される。また培養液はオーバーフロー管7によって構成される排水口8から排水されて培養液タンク207に戻る。こうして培養液は、養液槽3と培養液タンク207の間を循環する。
植物保持具30は、開口31に植物が保持された状態で、養液槽3の培養液に浮かされる。
本実施形態では、屋根部材6の高さは全体として勾配が付けられており、図12の様に、右側の高さが低く、左側に行くほど屋根部材6の高さが高くなってゆく。即ち、植物保持具30の流れ方向を基準として、上流側は屋根部材6の高さが低く、下流側は屋根部材6の高さが高い。
本実施形態の植物栽培装置1では、養液槽3に培養液が満たされる。そのため筒状空間2内に養液槽の液面があり、液面は筒状空間2で覆われている。そして植物保持具30の開口31に植物の苗を保持させ、養液槽3の上流側に浮かべられる。
また照明基板(照明手段)241によって苗の成長に要する光が供給される。本実施形態では、筒状空間2の内面で光が反射するから、筒状空間2の内壁に当たった光も反射して苗に当たる。
さらに図示しない空調設備等によって、筒状空間2内の温度、湿度及び二酸化炭素濃度が調節される。
なお外気の侵入を防いで筒状空間2内の環境を維持する目的と、筒状空間2内に埃等が侵入することを防ぐ目的から、筒状空間2は大気に比べてやや正圧に保っておくことが望ましい。
その一方、苗が成長して丈が高くなる位置では屋根部材6の高さが高く、苗にまんべんなく光を照射することができる。
即ち、植物栽培装置1の始端に苗を植えつけた植物保持具30を挿入し、照明基板(照明手段)241を点灯して苗の葉に光を当て、苗の根から養液槽3の培養液を吸収させて苗を育てる。そして養液槽3に浮かぶ植物保持具30を押して下流側へ流し、筒状空間2内をゆっくりと移動させる。そして植物保持具30が一つの植物栽培装置1の終端、あるいは複数の植物栽培装置1を通過して終端に至った際には、苗は食用に供される程度に成長しており、植物保持具30から収穫されて出荷される。
即ち本実施形態の植物栽培システム100は、図示しない空調装置を有し、空調装置の排気側はダクト等によって植物栽培装置1の筒状空間2の送風路形成部材65の本管80に接続されている。
送風路形成部材65は、筒状空間2を軸方向に貫通して配されるが、中途部分に小型送風機85が設けられている。より具体的には、植物栽培装置1に一定間隔ごとに小型送風機85が設けられている。
そして本管80には多数の送風口84が設けられている。
そのため空調装置の吐出側の圧力が不足していても、中途の小型送風機85で増圧され、各送風口84から筒状空間2を内に風を送りだすことができる。
なお本実施形態では、手動によって送風口84の開度を調節するが、モータ弁等を使用して送風口84の開度を遠隔操作する方法も推奨される。
また送風口84に動力で駆動するルーバーを設け、定期的に送風方向を変更することも推奨される。
送風量の制御は、モータに供給される電流、モータの回転数、送風方向といった情報に基づいて行うことができる。
また送風路形成部材65を複数設け、その内の一本または複数本を吸引用に使用してもよい。例えば二酸化炭素濃度が高いエリアがあれば吸引用の送風路形成部材で当該領域の空気を吸引して置換してもよい。
例えば一つの小型送風機85の送風が弱く、その先の小型送風機85の吸引力が強い場合には、二つの小型送風機85の間に設けられた送風口84は負圧傾向となり、筒状空間2内の空気を吸引する。
そのため故意に送風口84を負圧傾向として筒状空間2内の空気を吸引し、風を起こしたり二酸化炭素等を拡散させてもよい。
送風路形成部材65の断面形状は任意である。
送風口84近傍のエリアを離れると、空気の流れが緩慢となり、筒状空間2全体に拡散されて筒状空間2の圧力が上昇する。
また植物栽培装置1内に害虫が侵入した場合は、一条の植物栽培装置1の運転を停止させて害虫駆除を行うことができ、被害が広がらない。
また本実施形態の植物栽培装置1では、清浄に保つべき空間が、筒状空間2に限定されるから、従来の植物工場の様な厳格な害虫侵入防止措置を講じたり、大がかりな清浄装置を設置する必要はない。
そのため廃工場や倉庫に本実施形態の植物栽培装置1や植物栽培システム100を設置して作物を生産することもできる。
また本実施形態の植物栽培システム100は、植物を育成させる空間が筒状空間2に限定されているから、異なる植物を一つの植物栽培システム100で育成することもできる。
図13、図14に示す植物栽培装置50では、照明手段として、棒状の発光装置52が採用されている。発光装置52は、棒状の基板にLED等の発光素子53が多数設けられたものである。
2 筒状空間
3 養液槽
7 オーバーフロー管
8 排水口
30 植物保持具
35 培養液供給口
50 植物栽培装置
53 発光素子
65 送風路形成部材
100 植物栽培システム
241 照明基板(照明手段)
206 培養液供給装置
207 培養液タンク
208 ポンプ
243 LED(発光素子)
Claims (8)
- 溝状の養液槽と、照明手段と、植物を保持する複数の植物保持具を有し、
養液槽に培養液が満たされ、複数の植物保持具に植物を保持した状態で当該複数の植物保持具が養液槽に設置され、前記照明手段で植物に光が照射され、養液槽の一端側から他端側に向かって植物保持具が移動される植物栽培装置において、
天面と側面が覆われた筒状空間内に前記養液槽の液面があり、
前記筒状空間の天面は円弧状に湾曲しており、
前記天面に照明手段が設置されており、
前記照明手段は、複数の発光素子を有し、
天面の中央領域における前記発光素子の配置密度は、天面の裾領域における前記発光素子の配置密度と比べて低く、
前記筒状空間の高さが植物栽培装置の長手方向の位置で相違することを特徴とする植物栽培装置。 - 筒状空間内の空気を動かす送風手段を有し、前記送風手段は、エリアごとに送風量を異ならせる送風量調整手段を有することを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
- 前記送風手段は、筒状空間内に挿通された送風路形成部材を有し、送風路形成部材は複数の送風口を有し、当該送風口から筒状空間内に送風されることを特徴とする請求項2に記載の植物栽培装置。
- 送風口を開閉あるいは開度調整する風量調整手段を有することを特徴とする請求項3に記載の植物栽培装置。
- 養液槽は排水口を有し、当該排水口は養液槽の底から一定の高さを有する位置に開口し、養液槽の液位を一定に保つことが可能であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の植物栽培装置。
- 養液槽に培養液を供給する培養液供給口と、培養液タンクと、ポンプを有し、養液槽は排水口を有し、前記排水口と、培養液タンクと、ポンプと、培養液供給口が配管接続されていて、培養液が循環することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の植物栽培装置。
- 植物保持具は、植物を保持する状態で培養液に浮くものであり、外力を受けて養液槽を流れるものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の植物栽培装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の植物栽培装置が複数段及び/又は複数列に渡って設置されていることを特徴とする植物栽培システム。
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