JP7082704B1 - グリーンエネルギー農作物栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットハウスや温室内の温度湿度を自動的に調節でき、かつ太陽光発電を利用して、設備への運転電力や電池への補充電力を供給し、カーテンの開閉及び農作物の灌漑を自動的に行うことができる、環境にやさしいグリーンエネルギー農作物栽培システムを提供する。【解決手段】グリーンエネルギー農作物栽培システムであって、可動式カーテン機構、太陽光発電装置、灌漑モジュールを備え、可動式カーテン機構は少なくとも一つの、サンシェード及びレインシェードを含み、太陽光発電装置は可動式カーテン機構に電気連結され、灌漑モジュールは、太陽光発電装置に連結されると共に、太陽光発電装置に連結されるポンプと、ポンプに連結され、農作物を灌漑するための液体を貯める貯液タンクと、ポンプを介して貯液タンクに連通され、且つネットハウス／温室あるいは農地内の農作物の周辺に配管される複数の灌漑パイプラインとを含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、農作物栽培システムに関し、特に、カーテンの開閉及び農作物の灌漑を自動的に行い、且つ環境にやさしいグリーンエネルギー農作物栽培システムに関するものである。

農作物の栽培は、環境及び気候からの影響を受けやすいことから、安定な収穫量及び品質を確保するために、現在では、ネットハウスや温室で農作物を栽培することが多い。ネットハウスや温室での栽培方法は、雨や害虫の被害から農作物を守ることができるが、室内に熱が溜まりやすく、農作物に熱害を与える課題もあり、この問題を解消するために、換気設備や放熱設備を装備する必要がある。しかしこの場合、設置コストの増大を招くだけでなく、大量かつ安定的な電力供給が必要となる。さらに、一部の栽培地は、山間部、遠隔地または電力インフラ整備に欠ける地域（例えば、東南アジア地域など）にあることから、電力供給の不足や不安定により、栽培関連設備の運転に支障をきたし、収穫量及び品質にも影響を及ぼす。一方、必要な電力を供給するために、ディーゼルエンジン式やガソリンエンジン式発電機を利用すると、これにより、環境への悪影響が生じるため、既存の農作物の栽培は改善の必要性があった。

中国特開第１１０９９９６８６Ａ号公報

本発明は、前記の従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、換気設備や放熱設備の追加を不要にし、山間部、遠隔地または電力インフラ整備が不十分な地域であっても、安定した電力を供給することが可能となり、関連設備の運転に支障をきたすことなく、安定な収穫量及び品質を確保でき、かつディーゼルエンジン式やガソリンエンジン式発電機を使用せずに、グリーンエネルギー農作物栽培システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、環境条件に応じてネットハウスや温室内の温度湿度を調節することができ、かつ太陽光発電を利用して、設備への運転電力や電池への補充電力を供給し、カーテンの開閉及び農作物の灌漑を自動的に行うことができ、環境にやさしい。

上記目的を達成するための本発明は、ネットハウス／温室あるいは農地上に設置されるグリーンエネルギー農作物栽培システムであって、可動式カーテン機構と、太陽光発電装置と、灌漑モジュールとを備え、前記可動式カーテン機構は、前記ネットハウス／温室にあるいは農地の上方に設置されると共に、少なくとも一つのサンシェード及び少なくとも一つのレインシェードを含み、該少なくとも一つのサンシェードが、該ネットハウス／温室あるいは農地に対して展開および折り畳み自在に、該ネットハウス／温室の頂部にあるいは農地の上方に設置され、該少なくとも一つのレインシェードが、該ネットハウス／温室あるいは農地に対して展開および折り畳み自在に、該ネットハウス／温室の頂部にあるいは農地の上方に設置され、前記太陽光発電装置は、前記ネットハウス／温室あるいは農地の一側に配置されると共に、前記可動式カーテン機構が作動する必要な電力を供給するために、該可動式カーテン機構に電気連結され、前記灌漑モジュールは、前記太陽光発電装置に連結されると共に、該太陽光発電装置に連結されるポンプと、該ポンプに連結されると共に農作物を灌漑するために用いられる液体を貯める貯液タンクと、該ポンプを介して該貯液タンクに連通され、且つ前記ネットハウス／温室あるいは農地内の農作物の周辺に配管される複数の灌漑パイプラインとを含むことを特徴とする。

上記の技術手段によれば、本発明に係るグリーンエネルギー農作物栽培システムは、少なくとも以下の優れた点と有利な効果を有する。
＜１＞電力を自給自足可能である。
本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムは使用時に、太陽光発電装置の各ソーラーパネルを介して太陽光を吸収して発電し、その後、充電器を介して、発電電力を電池に充電する。例えば、当該ネットハウス／温室あるいは農地が、東南アジア地域や、山間部、遠隔地などの電力インフラ整備が不十分な地帯にある場合、一般発電施設から供給される電力が不足や不安定の時に、電池は、可動式カーテン機構及び灌漑モジュールに必要な電力を提供することができる。詳しく述べると、太陽光発電装置から充電される直流電流を変換することなく、変換損失を生じずに、そのままで直流モータである第１駆動モータ及び第２駆動モータに供給することができ、これに対して、第１駆動モータ、第２駆動モータ、ポンプ及び操作室内の様々な設備が交流電源を使用する場合、太陽光発電装置から充電される直流電流を、直流／交流変換器を介して交流電流に変換してから、それらの交流電源設備に給電することができる。
＜２＞カーテンの開閉及び農作物の灌漑を自動的に行う。
本発明の太陽光発電装置の制御ユニットは、ソーラーパネルからの発電電流の大きさを検知して、太陽光の強度を判断し、その判断に基づき、サンシェードの開閉を自動的に調節するができる。例えば、大電流が検出される場合、太陽光の強度は強いと判断し、農作物を日焼けから守るため、サンシェードを展開させて太陽光を遮蔽し、一方で、小電流が検出する場合、太陽光の強度は弱いと判断し、農作物をより多くの日光に当たるため、サンシェードを収合させる。同じく、制御ユニットは、農作物を大雨の被害から守るために、第２駆動モータを作動して、各動作伝達機構を駆動し、レインシェードの開閉を行う。また、補助ユニットのビデオカメラ、照度計、温度／湿度計及び放射温度計を介して、現時の環境条件を検知し、その後、検知したデーターを制御ユニットに転送し、制御ユニットはその検知データーに基づき、第１駆動モータを駆動して、ガイドケーブルを介して、各第１カーテン部材を連れて動かすことができる。このような設置により、サンシェードとレインシェードの開閉、及び農作物の灌漑のタイミングや時間を制御することが可能となり、これにより、農作物の栽培に好適な育成条件を提供し、収穫量及び品質の向上を図ることができる。さらに、制御ユニットは、ソーラーパネルからの発電電流の大きさを検知することで、灌漑モジュールの作動タイミング及び作動時間を自動的に調節するができる。例えば、灌漑モジュールが、一日に農作物に水を少量ずつ複数回で灌漑するモードに設定される場合、検出されたソーラーパネルの発電電流の大きさに基づいて、灌漑モジュールの作動時間の長さ及び間隔を調整することができ、その結果、異なる日光、温度、湿度などの条件に応じて、灌漑することが可能となるので、農作物の収穫量及び品質を大幅に向上することができる。
＜３＞環境にやさしい。
本発明は、太陽光発電装置を介して必要な電力を提供し、他の発電装置を介して発電する必要がなく、環境にもたらす影響を減少し、環境保護の面で優れる。また、複数のソーラーパネルが操作室の上方に設置されることにより、操作室の日よけになり、降温効果をもたらす。

本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムの側面視局部断面模式図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムにおける太陽光発電装置の構成要素を示す模式図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムがネットハウス／温室に設置される場合を示す斜視図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムの可動式カーテン機構を展開する操作を示す模式図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムにおける第１カーテン部材の他の実施例の斜視図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムにおける動作伝達機構の他の実施例の斜視図である。 本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムにおける灌漑モジュールを示す側面視模式図である。

図１～図３に示すように、本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムの好適な実施例においては、ネットハウス／温室５０あるいは農地上に設置されると共に、可動式カーテン機構１０、太陽光発電装置２０及び灌漑モジュール３０を備える。

図１及び図３に示すように、前記可動式カーテン機構１０は、ネットハウス／温室５０あるいは農地の上に設置されると共に、少なくとも一つのサンシェード１１及び少なくとも一つのレインシェード１２を含む。
該少なくとも一つのサンシェード１１は、ネットハウス／温室50の頂部にあるいは農地の上に設置されると共に、図３及び図５に示すように、少なくとも一つの第１カーテン部材１３、それぞれが該少なくとも一つの第１カーテン部材１３の両側に配置される二つのガイドケーブル１４、及び第１駆動モータ１５を含み、該少なくとも一つの第１カーテン部材１３は、両側に配置されるガイドケーブル１４の駆動によって、展開したり、収合したりして、該二つのガイドケーブル１４は、該第１駆動モータ１５の駆動により、該少なくとも一つの第１カーテン部材１３を移動させる。
図５に示すように、前記少なくとも一つのサンシェード１１は、一列に並べられる複数の第１カーテン部材１３Ａを含んでもよく、該複数の第１カーテン部材１３Ａは、該二つのガイドケーブル１４Ａに連結されていることから、前記第１駆動モータ１５の駆動により、同じ方向に沿って、展開したり、収合したりすることができる。

図３及び図６に示すように、前記少なくとも一つのレインシェード１２は、前記少なくとも一つのサンシェード１１の上方に配置されるように、ネットハウス／温室５０の頂部あるいは農地の上に設置されると共に、複数の弧形支持部材１６、第２カーテン部材１７、複数の動作伝達機構１８／１８Ａ、及び第２駆動モータ１９を含む。
該複数の弧形支持部材１６は、ネットハウス／温室５０の頂部あるいは農地の上に、間隔を置いて設置され、該第２カーテン部材１７は、該複数の弧形支持部材１６上に装設され、該複数の動作伝達機構１８／１８Ａは、該複数の弧形支持部材１６に連結され、該第２駆動モータ１９は、該複数の動作伝達機構１８／１８Ａに連結されていることから、該複数の動作伝達機構１８／１８Ａを駆動して、該複数の弧形支持部材１６を連れて移動し、これにより、該第２カーテン部材１７を、展開したり、収合したりする。
尚、前記各動作伝達機構は、図３に示されているガイドレール及び滑車ユニット１８からなるものであってもよく、または図６に示されている歯車及びチェーンユニット１８Ａからなるものであってもよい。前記第２駆動モータ１９は、該ガイドレール及び滑車ユニット１８にあるいは該歯車及びチェーンユニット１８Ａに連結されていることにより、該各動作伝達機構１８／１８Ａを駆動することにより、前記第２カーテン部材１７を、ネットハウス／温室５０あるいは農地に対して動かすことができる。また、ネットハウス／温室５０にあるいは農地に、間隔を置いて並列に配置され、かつ同じ数量の複数のサンシェード１１及びレインシェード１２が設置されることが好ましく、また、前記第１駆動モータ１５及び第２駆動モータ１９が、直流モータ（ＤＣ ｍｏｔｏｒ）あるいは交流モータ（ＡＣ ｍｏｔｏｒ）であってもよい。前記可動式カーテン機構１０の内部構造は、本出願人が以前に提案した上記の特許出願書類に記載されているので、ここでは説明を省略する。

図１に示すように、前記太陽光発電装置２０は、ネットハウス／温室５０あるいは農地の一側に配置されるように、操作室６０内に設置されると共に、前記可動式カーテン機構１０に電気連結され、これにより、作動中の該可動式カーテン機構１０に必要な電力を供給する。
図２に示すように、該太陽光発電装置２０は、複数のソーラーパネル２１、電池２２、制御ユニット２３及び補助ユニット２４を含む。前記複数のソーラーパネル２１は、前記操作室６０の屋根に設置されることにより、より多くの太陽光を吸収することが可能となり、また、該操作室６０に当たる日光を遮蔽して、室内温度の上昇を抑制する効果を期待できる。前記電池２２は、充電器２５を有し、該充電器２５を介して、前記複数のソーラーパネル２１に電気連結され、該複数のソーラーパネル２１が発電する電力を蓄蔵する。詳しく述べると、該電池２２は、前記第１駆動モータ１５及び第２駆動モータ１９に電気連結されると共に、直流／交流変換器２２１を有する。前記制御ユニット２３は、前記操作室６０内に設置されると共に、前記複数のソーラーパネル２１及び電池２２に電気連結される。前記補助ユニット２４は、前記制御ユニット２３に連結されると共に、少なくとも一つのビデオカメラ２４１、照度計２４２、温度／湿度計２４３及び放射温度計２４４を含み、これらの各設備は、記録及び計算処理のために、検知した情報を該制御ユニット２３に転送することができる。

図１及び図７に示すように、前記灌漑モジュール３０は、前記太陽光発電装置２０に電気連結されるように、前記操作室６０内に設置されると共に、ポンプ３１、貯液タンク３２及び複数の灌漑パイプライン３３を有する。該ポンプ３１は、該太陽光発電装置２０の電池２２及び制御ユニット２３に電気連結され、該貯液タンク３２は、該ポンプ３１に流体連結され、農作物を灌漑するために用いられる液体（例えば、水や栄養液など）を貯めるために用いられ、該複数の灌漑パイプライン３３は、該ポンプ３１を介して該貯液タンク３２に流体連結され、該各灌漑パイプライン３３は、ネットハウス／温室５０あるいは農地内の農作物の周辺に配管される。

図１に示すように、本発明のグリーンエネルギー農作物栽培システムは使用時に、太陽光発電装置２０の各ソーラーパネル２１を介して太陽光を吸収して発電し、その後、図２に示すように、充電器２５を介して、発電電力を電池２２に充電する。
例えば、当該ネットハウス／温室５０あるいは農地が、東南アジア地域や、山間部、遠隔地などの電力インフラ整備が不十分な地帯にある場合、一般発電施設から供給される電力が不足や不安定の時に、電池２２は、可動式カーテン機構１０及び灌漑モジュール３０に必要な電力を提供することができる。詳しく述べると、太陽光発電装置２０から充電される直流電流を変換することなく、変換損失を生じずに、そのままで直流モータである第１駆動モータ１５及び第２駆動モータ１９に供給することができ、これに対して、第１駆動モータ１５、第２駆動モータ１９、ポンプ３１及び操作室６０内の様々な設備が交流電源を使用する場合、太陽光発電装置２０から充電される直流電流を、直流／交流変換器２２１を介して交流電流に変換してから、それらの交流電源設備に給電することができる。その結果、本発明は、他の発電装置に頼って発電する必要がないので、環境への影響を抑制し、環境保護を図る。

本発明の太陽光発電装置２０の制御ユニット２３は、ソーラーパネル２１からの発電電流の大きさを検知して、太陽光の強度を判断し、その判断に基づき、サンシェード１１の開閉を自動的に調節するができる。
例えば、大電流が検出される場合、太陽光の強度は強いと判断し、農作物を日焼けから守るため、図３に示すように、サンシェード１１を展開させて太陽光を遮蔽し、一方で、小電流が検出する場合、太陽光の強度は弱いと判断し、農作物をより多くの日光に当たるため、サンシェード１１を収合させる。同じく、制御ユニット２３は、農作物を大雨の被害から守るために、第２駆動モータ１９を作動して、各動作伝達機構１８、１８Ａを駆動し、図４に示すように、レインシェード１２の開閉を行う。また、補助ユニット２４のビデオカメラ２４１、照度計２４２、温度／湿度計２４３及び放射温度計２４４を介して、現時の環境条件を検知し、その後、検知したデーターを制御ユニット２３に転送し、制御ユニット２３はその検知データーに基づき、第１駆動モータ１５を駆動し、ガイドケーブル１４、１４Ａを介して、各第１カーテン部材１３、１３Ａを連れて動かすことができる。
このような設置により、サンシェード１１とレインシェード１２の開閉、及び農作物の灌漑のタイミングや時間を制御することが可能となり、これにより、農作物の栽培に好適な育成条件を提供し、収穫量及び品質の向上を図ることができる。

さらに、制御ユニット２３は、ソーラーパネル２１からの発電電流の大きさを検知することで、灌漑モジュール３０の作動タイミング及び作動時間を自動的に調節するができる。
例えば、図７に示すように、灌漑モジュール３０が、一日に農作物に水を少量ずつ複数回灌漑するモードに設定される場合、検出されたソーラーパネル２１の発電電流の大きさに基づいて、灌漑モジュール３０の作動時間の長さ及び間隔を調整することができる。その結果、異なる日光、温度、湿度などの条件に応じて、灌漑することが可能となるので、農作物の収穫量及び品質を大幅に向上することができる。上述した技術的特徴によれば、電力を自給自足が可能で、カーテンの開閉及び農作物の灌漑を自動的に行い、且つ環境にやさしいグリーンエネルギー農作物栽培システムを提供する目的を達成する。

１０ 可動式カーテン機構
１１ サンシェード
１２ レインシェード
１３、１３Ａ 第１カーテン部材
１４、１４Ａ ガイドケーブル
１５ 第１駆動モータ
１６ 弧形支持部材
１７ 第２カーテン部材
１８、１８Ａ 動作伝達機構
１９ 第２駆動モータ
２０ 太陽光発電装置
２１ ソーラーパネル
２２ 電池
２２１ 直流／交流変換器
２３ 制御ユニット
２４ 補助ユニット
２４１ ビデオカメラ
２４２ 照度計
２４３ 温度／湿度計
２４４ 放射温度計
２５ 充電器
３０ 灌漑モジュール
３１ ポンプ
３２ 貯液タンク
３３ 灌漑パイプライン
５０ ネットハウス／温室
６０ 操作室

Claims (10)

1. ネットハウス／温室あるいは農地上に設置されるグリーンエネルギー農作物栽培システムであって、
   可動式カーテン機構と、太陽光発電装置と、灌漑モジュールとを備え、
   前記可動式カーテン機構は、前記ネットハウス／温室にあるいは農地の上方に設置されると共に、少なくとも一つのサンシェード及び少なくとも一つのレインシェードを含み、該少なくとも一つのサンシェードが、該ネットハウス／温室あるいは農地に対して展開および折り畳み自在に、該ネットハウス／温室の頂部にあるいは農地の上方に設置され、該少なくとも一つのレインシェードが、該ネットハウス／温室あるいは農地に対して展開および折り畳み自在に、該ネットハウス／温室の頂部にあるいは農地の上方に設置され、
   前記太陽光発電装置は、前記ネットハウス／温室あるいは農地の一側に配置されると共に、前記可動式カーテン機構が作動する必要な電力を供給するために、該可動式カーテン機構に電気連結され、
   前記灌漑モジュールは、前記太陽光発電装置に連結されると共に、該太陽光発電装置に連結されるポンプと、該ポンプに連結されると共に農作物を灌漑するために用いられる液体を貯める貯液タンクと、該ポンプを介して該貯液タンクに連通され、且つ前記ネットハウス／温室あるいは農地内の農作物の周辺に配管される複数の灌漑パイプラインとを含むことを特徴とする、
   グリーンエネルギー農作物栽培システム。
2. 前記少なくとも一つのサンシェードは、少なくとも一つの第１カーテン部材と、該少なくとも一つの第１カーテン部材の両側にそれぞれ配置される二つのガイドケーブルと、第１駆動モータとを含み、該少なくとも一つの第１カーテン部材は、両側のガイドケーブルの駆動によって開閉し、該二つのガイドケーブルは、該第１駆動モータの駆動により、該少なくとも一つの第１カーテン部材を連動させることを特徴とする請求項１に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
3. 前記少なくとも一つのサンシェードは、一列に並べられる複数の第１カーテン部材を含み、該複数の第１カーテン部材は、前記二つのガイドケーブルに連結され、前記第１駆動モータの駆動により、同じ方向に開閉することができることを特徴とする請求項２に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
4. 前記少なくとも一つのレインシェードは、前記ネットハウス／温室の頂部にあるいは農地の上方に、間隔を置いて配置される複数の弧形支持部材と、該複数の弧形支持部材上に装設される第２カーテン部材と、該複数の弧形支持部材に連結される複数の動作伝達機構と、該複数の動作伝達機構に連結される第２駆動モータとを含み、前記第２駆動モータの駆動により、前記複数の動作伝達機構が駆動されて、前記複数の弧形支持部材を連動して、前記第２カーテン部材を開閉させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
5. 前記各動作伝達機構は、ガイドレールと滑車ユニットからなり、前記第２駆動モータが、該ガイドレールと滑車ユニットに連結され、該各動作伝達機構は、該第２駆動モータの駆動により、前記第２カーテン部材を、前記ネットハウス／温室あるいは農地に対して動かすことができることを特徴とする請求項４に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
6. 前記各動作伝達機構は、歯車とチェーンユニットからなり、前記第２駆動モータが、該チェーンユニットに連結され、該各動作伝達機構は、該第２駆動モータの駆動により、前記第２カーテン部材を、前記ネットハウス／温室あるいは農地に対して動かすことができることを特徴とする請求項４に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
7. 前記太陽光発電装置は、操作室内に設置されるように、前記ネットハウス／温室あるいは農地の一側に配置され、前記灌漑モジュールも該操作室内に設置されることを特徴とする請求項１に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
8. 前記太陽光発電装置は、複数のソーラーパネルと、電池と、制御ユニットと、補助ユニットとを含み、前記複数のソーラーパネルは、前記操作室の屋根に設置され、太陽光を吸収して発電するために用いられ、前記電池は、充電器を有し、該充電器を介して、前記複数のソーラーパネルと電気連結され、該複数のソーラーパネルで発電する電力を蓄蔵するために用いられ、前記制御ユニットは、前記操作室内に設置されると共に、前記複数のソーラーパネル及び前記電池に電気連結され、前記補助ユニットは、前記制御ユニットに電気連結されると共に少なくとも一つのビデオカメラと、照度計と、温度／湿度計と、放射温度計とを含み、前記ポンプは、前記太陽光発電装置の電池及び制御ユニットに電気連結されることを特徴とする請求項７に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
9. 前記電池は、前記第１駆動モータ及び第２駆動モータに電気連結されると共に、直流／交流変換器を有し、前記第１駆動モータ及び第２駆動モータが、直流モータあるいは交流モータであることを特徴とする請求項８に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。
10. 前記ネットハウス／温室にあるいは農地に、間隔を置いて並列に配置され、且つ同じ数量の複数のサンシェード及びレインシェードが設置されることを特徴とする請求項１に記載のグリーンエネルギー農作物栽培システム。

Images