JP7161321B2

JP7161321B2 - 植物栽培棚用の送風装置、植物栽培装置

Info

Publication number: JP7161321B2
Application number: JP2018120329A
Authority: JP
Inventors: 義治久保; 拓平多田; 貴雄大塚
Original assignee: Sankyo Tateyama Inc; Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Sankyo Tateyama Inc; Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: JP2020000030A

Description

本発明は、植物栽培棚用の送風装置と植物栽培装置に関する。

従来より、工場内に植物栽培棚を設置し、人工光源を使用して葉物野菜等の植物を栽培することが行われている。植物栽培棚の内部は、植物の蒸散によって湿気や熱がこもり、こもった湿気や熱を拡散して棚の内部を均一な温度に保つために、棚の植物に適度な風を送ってやる必要がある。
特許文献１に記載されたものは、棚の幅方向の一方側に給気ユニット２３を、他方側に排気ユニット２４を備え、給気ユニット２３の矩形状の給気孔２３ｃから棚の栽培空間に空気が吐出され、排気ユニット２４は栽培空間の空気を吸い込んで棚の外に排気する。この栽培装置では、給気孔２３ｃの近くでは風が強く、棚の幅方向の中央付近では風が弱くなり、そのために植物の生育にばらつきが生じる。

特開２０１６－１４０２４９号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、棚の全ての植物に均一に適切な風を送り、均質な生育を行うことのできる植物栽培棚用の送風装置と植物栽培装置の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による植物栽培棚用の送風装置は、給気装置と、圧力調整室と、送風管とを備え、給気装置は、二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給するものであり、圧力調整室は、植物栽培棚の側方に上下方向に設けてあり、内部の圧力が一定に保たれるものであり、植物栽培棚の各段毎に空気吹出口が設けてあり、送風管は、一端部が圧力調整室の空気吹出口に連結してあることを特徴とする。ここで、「植物栽培棚の側方」には、植物栽培棚の正面から見て右側及び左側の側方の他、植物栽培棚の前方及び後方も含まれる。また、圧力調整室は、植物栽培棚の高さに応じて、少なくとも一番下の段の棚の送風管の高さ位置から一番上の段の棚の送風管の高さ位置に亘って、上下方向に設けてあればよい。

請求項２記載の発明による植物栽培装置は、植物栽培棚と、送風装置とを備え、送風装置は、給気装置と、圧力調整室と、送風管とを有し、給気装置は、二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給するものであり、圧力調整室は、植物栽培棚の側方に上下方向に設けてあり、内部の圧力が一定に保たれるものであり、植物栽培棚の各段毎に空気吹出口が設けてあり、送風管は、一端部が圧力調整室の空気吹出口に連結してあることを特徴とする。ここで、「植物栽培棚の側方」には、植物栽培棚の正面から見て右側及び左側の側方の他、植物栽培棚の前方及び後方も含まれる。また、圧力調整室は、植物栽培棚の高さに応じて、少なくとも一番下の段の棚の送風管の高さ位置から一番上の段の棚の送風管の高さ位置に亘って、上下方向に設けてあればよい。

請求項１記載の発明による植物栽培棚用の送風装置は、植物栽培棚の側方に上下方向に圧力調整室が設けてあることで、植物栽培棚の各段毎の送風管を圧力調整室に直接連結できるため、圧力損失が発生せず、また、送風管を通じて植物に向けて空気を送ることで、圧力調整室から離れるにつれて風が減衰するようなこともないから、棚の全ての植物に均一に適切な風を送り、均質な生育を行うことができる。さらに本発明の送風装置は、給気装置が二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給することで、植物に適切な二酸化炭素濃度の空気を送ることができ、植物の光合成が活発になり生育も良くなる上、二酸化炭素濃度の調整を部屋全体で行うので、調整が簡単である。

請求項２記載の発明による植物栽培装置は、植物栽培棚と送風装置とを備え、送風装置は、植物栽培棚の側方に上下方向に圧力調整室が設けてあることで、植物栽培棚の各段毎の送風管を圧力調整室に直接連結できるため、圧力損失が発生せず、また、送風管を通じて植物に向けて空気を送ることで、圧力調整室から離れるにつれて風が減衰するようなこともないから、棚の全ての植物に均一に適切な風を送り、均質な生育を行うことができる。送風装置は、給気装置が二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給することで、植物に適切な二酸化炭素濃度の空気を送ることができ、植物の光合成が活発になり生育も良くなる上、二酸化炭素濃度の調整を部屋全体で行うので、調整が簡単である。

植物栽培装置の一実施形態を示す正面図である。同植物栽培装置の平面図である。図１のＡ－Ａ断面図である。送風管の周囲を拡大して示す縦断面図である。（ａ）は送風装置（送風管連結前）の平面図、（ｂ）は同送風装置の植物栽培棚側の側面図、（ｃ）は同送風装置の正面図である。植物栽培装置が設置された植物工場の縦断面図である。植物栽培棚の各所で風速を測定した結果を示す表である。植物栽培棚の各所で測定した風速のばらつきを示すグラフである。（ａ）は比較例としての従来の植物栽培棚の平面図、（ｂ）は同植物栽培棚の正面図である。本発明の植物栽培棚と比較例とで風速を測定した結果を示すグラフと表である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６は、野菜等を生産する植物工場を示しており、工場内の閉鎖された部屋８内に植物栽培装置１が複数設置してある。部屋８内には空調機９が備えてあり、空調機９により部屋８内の気温と湿度が一定に保たれている。具体的には、気温は２２～２６℃、湿度は６０～８０％に保たれている。
また、部屋８内には二酸化炭素濃度調整装置１０を備えており、部屋８内の二酸化炭素濃度を大気の３～５倍に調整している。具体的には、大気の二酸化炭素濃度は約４００ｐｐｍであるから、１２００～２０００ｐｐｍ（実際には、１５００ｐｐｍねらい）としている。

植物栽培装置１は、図１～３に示すように、植物栽培棚２と送風装置３とを備える。植物栽培棚２は、上下５段の棚板１１，１１，…と天板１２とが支柱１３に支持してある。植物栽培棚２は、左右方向の長さが約６ｍ、奥行き（前後方向長さ）が約１．３ｍ、高さが約２．５ｍある。各段の棚板１１の上には、図１，３に示すように、植物栽培用のトレー１４が設置してある。天板１２の下面と、上から１～４段目の棚板１１の下面には、照明１５が取付けてある。栽培する植物１６は、特に限定されるものではないが、例えばレタス等の葉物野菜があげられる。

送風装置３は、図１～３に示すように、給気装置４と、圧力調整室５と、送風管６，６，…を有している。給気装置４と圧力調整室５は、図１に示すように、植物栽培棚２の右側の側方に配置した架台１７に設置してある。
給気装置４は、市販のシロッコファンを用いたもので、架台１７の下部に設置してあり、モーターでファンを回転させることで部屋８の空気を吸い込んで圧力調整室５に送り込む。
圧力調整室５は、図１，２に示すように、直方体の箱状のものであり、植物栽培棚２の正面から見て右側の側方に、一番下の段の棚の送風管６の高さ位置から一番上の段の棚の送風管６の高さ位置に亘って上下方向に設けてある。圧力調整室５は、上面が植物栽培棚２と略同じ高さであり、奥行き寸法は植物栽培棚２より少し小さくなっている。圧力調整室５は、図５に示すように、底面に設けた孔１８に給気装置４の排気口が短いダクト１９で接続されており、当該孔１８より給気装置４から空気が直接的に送り込まれることで、内部の圧力が一定に保たれる。また圧力調整室５は、図１，２，５に示すように、植物栽培棚２側の側面に空気吹出口７，７，…が設けてある。空気吹出口７は、植物栽培棚２の各段毎に、前後方向に間隔をおいて３つずつ設けてある。

送風管６は、ポリエチレン製のチューブで形成したものであり、図１に示すように、植物栽培棚２の左右方向の全長に跨って設けてあり、右側の端部は圧力調整室５の空気吹出口７に連結され、左側の端部は閉じられている。送風管６は、図３に示すように、植物栽培棚２の各段毎に前後方向に間隔をあけて３本ずつ設けてある。送風管６は、天板１２及び棚板１１の下面に取付けた略Ｕ字形の支持具２０で支持してある。
送風管６は、長手方向に一定の間隔をおいて空気吹出口２１が設けてある。空気吹出口２１は、図４に示すように、送風管６の下面側に垂直方向から前方及び後方に所定角度傾いた位置に設けてある。このように送風管６から風２２を斜めに吹出すことで、植物の蒸散によりトレー１４上にこもる湿気や熱を拡散させ、送風管６から送られてくる新しい空気で効率よく置換できる。送風管６の直径は４８ｍｍであり、空気吹出口２１の直径は８ｍｍとしてある。
風２２の風速は、植物１６に当たる近辺において、０．３～０．７ｍ／ｓｅｃであることが好ましい。これは、自然界の平均風速に近く、植物の生育に好ましいからである。
送風管６は、全部で１５本あるが、全て同じ長さ（６ｍ）となっている。先に述べたように、圧力調整室５は給気装置４より常に空気が送り込まれることで内部の圧力が一定に保たれ、圧力調整室５の側面に設けた空気吹出口７，７，…に同じ直径・長さの送風管６，６，…を連結することで、上下位置にかかわらず全ての送風管６内の圧力が圧力調整室５内の圧力と略同じになっている。そして、送風管６の直径（４８ｍｍ）に対して空気吹出口２１の直径が８ｍｍと非常に小さいため、空気吹出口２１から空気が吹き出すことによる影響（圧力ロス）は殆ど無く、送風管６内の圧力が一定に保たれることによって、圧力調整室５からの距離が近い・遠いにかかわらず、各送風管６の全ての空気吹出口２１からバランスよく風２２が出て、風２２の強さが略均一になる。

圧力調整室５内の圧力は、送風管６の空気吹出口２１から出る風２２の風速が上記の範囲内となるように調整する。すなわち、風が弱い場合には、給気装置４の出力を上げて圧力調整室５の圧力を高め、反対に風が強すぎる場合には、給気装置４の出力を下げて圧力調整室５の圧力を下げる。

本植物栽培棚２の各所で、送風管６の空気吹出口２１から出る風２２の風速を測定した結果を図７に示す。風速の測定は、植物栽培棚２の各段の前後３本の各送風管６について、それぞれ圧力調整室５に近い右端の空気吹出口２１、中央の空気吹出口２１、圧力調整室５から最も離れた左端の空気吹出口２１の、図４に示すように、吹出口２１付近とトレー１４付近の２箇所ずつ測定した。図７の表と図８のグラフより明らかなように、高さの違いや圧力調整室からの距離等に関係なく、トレー１４付近では風速が０．５～０．６４ｍ／ｓｅｃであり、ほとんどが０．５１～０．５８ｍ／ｓｅｃに集中しており、ばらつきが小さいことが分かる。このとき、給気装置４の風量は、１６５０ｍ^３／ｈであった。

また、図９に示すような従来の植物栽培棚を用い、棚の各所で風速がどのように変化するか測定し、本発明の植物栽培棚２との比較を行った。図９に示す従来の植物栽培棚は、棚９０の段数が４段で、棚の左右寸法が５ｍ（本発明のものは６ｍ）、棚９０の各段の右端の位置に風を送るファン９１が一つずつ設けられており、各段について右端位置と中央位置（約３ｍ）と左端位置において、前後方向の中央位置で風速を測定した。本発明の植物栽培棚２についても、各段について右端位置と中央位置と左端位置において、前後方向の中央位置で風速を測定した。各段の風速を測定する際には、比較例と条件を同じにするため、当該段の前後方向に３本ある送風管６のうち前後の２本を閉じ、真ん中の送風管６だけから風が出る状態で測定した。測定結果を図１０に示す。
図１０より明らかなように、比較例の従来の植物栽培棚では、ファンの近くの右端位置では風速が約１ｍ／ｓと大きく、ファンから離れるにつれて風速が減衰し、左端位置では約０．２ｍ／ｓまで減衰した。これに対し本発明の植物栽培棚２では、６ｍの棚の横幅全長にわたり風速がほとんど減衰せず、０．５３～０．６３ｍ／ｓに風速が維持されている。

以上に述べたように、本発明の植物栽培棚用の送風装置３は、植物栽培棚２の側方に上下方向に圧力調整室５が設けてあることで、植物栽培棚２の各段毎の送風管６，６，…を圧力調整室５に直接連結できるため、圧力損失が発生せず、また、送風管６，６，…を通じて植物１６に向けて空気を送ることで、圧力調整室５から離れるにつれて風が減衰するようなこともないから、棚の全ての植物１６に均一に適切な風を送り、均質な生育を行うことができる。さらに本発明の送風装置３は、給気装置４が二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室５に供給することで、植物１６に適切な二酸化炭素濃度の空気を送ることができ、植物１６の光合成が活発になり生育も良くなる上、二酸化炭素濃度の調整を部屋８全体で行うので、調整が簡単である。
本送風装置３は、送風管６，６，…の長さを全部同じにすることで、全ての送風管６，６，…でバランス良く空気を送ることができる。
また本送風装置３は、１つの給気装置４で植物栽培棚２の全ての段に送風でき、低コストである。さらに本送風装置３は、給気装置４を圧力調整室５に直接繋げ、送風管６，６，…を圧力調整室５の空気吹出口７に連結するだけでよく、複雑なダクト等が不要であり、簡単に設置できる。

本発明の植物栽培装置１は、上述の送風装置３を備えることで、植物栽培棚２の全ての植物１６に均一に適切な風を送り、均質な生育を行うことができる。しかも、送風装置３の給気装置４が二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室５に供給することで、植物１６に適切な二酸化炭素濃度の空気を送ることができ、植物１６の光合成が活発になり生育も良くなる上、二酸化炭素濃度の調整を部屋８全体で行うので、調整が簡単である。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。植物栽培棚の大きさ、形態等は、適宜変更することができる。圧力調整室の大きさ、送風管の長さ・本数などは、植物栽培棚の大きさ等に合わせて変更される。送風管は、チューブに孔（空気吹出口）を開けたものに限らず、全長から空気を出すことのできるソックダクトを用いることもできる。

１植物栽培装置
２植物栽培棚
３送風装置
４給気装置
５圧力調整室
６送風管
７空気吹出口

Claims

給気装置と、圧力調整室と、送風管とを備え、給気装置は、二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給するものであり、圧力調整室は、植物栽培棚の側方に上下方向に設けてあり、内部の圧力が一定に保たれるものであり、植物栽培棚の各段毎に空気吹出口が設けてあり、送風管は、一端部が圧力調整室の空気吹出口に連結してあることを特徴とする植物栽培棚用の送風装置。
植物栽培棚と、送風装置とを備え、送風装置は、給気装置と、圧力調整室と、送風管とを有し、給気装置は、二酸化炭素濃度が調整された部屋空気を吸い込んで圧力調整室に供給するものであり、圧力調整室は、植物栽培棚の側方に上下方向に設けてあり、内部の圧力が一定に保たれるものであり、植物栽培棚の各段毎に空気吹出口が設けてあり、送風管は、一端部が圧力調整室の空気吹出口に連結してあることを特徴とする植物栽培装置。