JPH03127914A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、植物栽培装置に関し、人工光、原として高圧
金属蒸気放電灯を用いた栽培効率が高い完全制御型植物
栽培装置を提供しようとするちのである。

従来の技術 完全制御型植物栽培装置（以下、栽培装置という）とは
、自然（太陽）光を遮断し、人工光だけを用いて、植物
に最適な気温・ＣＯ，ａ度・風量・光量・養液温度・養
液組成等の環境条件を調節して、植物の栽培を工場生産
的におこなうちのである。

従来の栽培装置では、人工光ｔ１．を用いた植物の育成
には高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の
高圧金属蒸気放電灯や蛍光灯が用いられている。一般的
に高圧金属蒸気放電灯は高ワツトになる程発光効率が良
くなる為、通常は７００Ｗ〜ＩＫＷの高ワツトランプを
用い、栽培パネル上面とランプとの距離を約１．５〜２
ｍとすることにより栽培パネル面の照度分布の均一性を
高め、かつランプからの植物に与える熱の悪影響を防い
でいる。また、蛍光灯を用いた場合では、高圧金属蒸気
放電灯を用いた場合と異なり光源の単位表面積当りの光
出力が大幅に少なく、かつ発光効率が低い７も、栽培パ
ネル上方はぼ全面に蛍光灯が取り付けられている。栽培
パネルと蛍光灯の距離は、蛍光灯力）らの熱が光出力と
同様分散されており、植物と近づけても熱の悪影響は受
けにくい為約３０ｃｍと近接させている。よって栽培パ
ネルと人工光源を多段に設け、栽培空間の有効利用をは
かる事が一般的に行なわれている。また、これらの栽培
装置てζよ栽培パネル上面の単位面積当りの高圧金属熱
ヌ放霜灯、蛍光灯のワット数は１５０〜２５０Ｗ　／〆
となっている。また、これらの従来の栽培装置は、−軒
の建屋方式の構造となっており、栽培室内は通路等を設
は作業者が内部で定植、収穫等の作業ｈＳｆ手なえるよ
うになっている。

発明が解決しようとする課題 人工光源として高圧金属蒸気放電灯を用０た１に来の栽
培装置においては、高ワツトのランプを用いている為、
人工光源のエネルギー利用効率Ｃよ高いが、人工光源と
栽培パネル面との距離が長くなり、この大きな空間が生
じる事により多段で栽培できず建屋の床面積あたりの植
物栽培効率が嚇い、空調費、栽培装置の建築費等が高く
つくという欠点があった。また、人工光源として蛍光灯
を用いた場合においては、栽培空間の利用効率は高いも
のの蛍光灯の発光効率が少なく植物の生長に必要な照度
が得にくい他、光束推持率等の寿命特性が悪い等の問題
を有していた。更にこれらの栽培装置は人工光源が栽培
空間と同一の空間にあり人工光源から発生ずる熱はすべ
て栽培空間に放出され、よって栽培室内を一定の温度に
調節するために大容量の空調装置にて空調する必要があ
った。この様に人工光ｉ原を利用した従来の栽培装置ζ
こおｌｖ）では、断熱気密性の高い建屋、最適室温りこ
する為の高精度、大容量空調装置、照明装置、ＣＯ％！
’−怜装置及びこれらの環境制御装置等、高（萌で太少
見（桑な設備が必要である割に植物の生産効率・エネル
ギー利用効率が悪く、その車力＜栽を音装置の普及を妨
げ、かつ植物の生産コスト上昇の大きな要因となってい
た。

課題を解決するための手段 本発明は、ボックス状の栽培装置内を商売透過性を有す
る遮蔽板によって、上部・下部に仕切り、上部天井には
複数の高圧金属蒸気放電灯を配し、下部底面に栽培パネ
ルを設けた構造の植物栽培装置においてランプｌ灯当り
の栽培パネルへの照射面積を１〜３ｍ’、かつ高圧金属
蒸気放電灯の光中心部と栽培パネル上面との距離を１ｍ
以内とし、さらに遮蔽板下方の栽培室を外気と遮断させ
たものである。

作用 本発明による装置は、人工光源として高圧金属蒸気放電
灯を用いている為、植物の生長に必要な照度を得ること
が可能な他、高効率・高出力１寺性及び優れた寿命特性
を有して０ること力）らランフ。

設置灯数を少なくすることが出来、！Ｉ！明ζこス４す
る設備費の削減を図れる。又、人工ツＣン原と栽’ｉａ
　’ネル間に商売透過性の遮蔽板を４す、力）つ遮蔽キ
反下方の栽培室を外気と遮断する事（こより、遮へＬ）
牟反上方のランプ室に外気を導入・排熱することによっ
てランプ室からの侵入熱を極力少なくすることが可能と
なり、栽培室内の空調費用を大幅に軽（成することが出
来る。更に熱による影響が少なく、また人工光源と栽培
パネル間の距離を相当短くすることが出来る為、光源に
よる植物育成効果を少しも損う事無く、大幅な省スペー
スと設備費の削減を図る事ができる。ここで遮蔽板とし
て、熱線反射膜あるいは光拡散性等の特性を加えること
によって、より人工光源と栽培パネル間の距離を短くす
ることも可能である。

実施例 以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。

第１図は本発明にかかる植物栽培装置の概略側面図、第
２図は第１図の概略断面図である。

栽培装置内ｌの天井には人工光源として高圧ナトリウム
ランプからなる高圧金属蒸気放電灯２が照明器具３を介
して取り付けられており、下面には例えば発泡スチロー
ル製の９０ｃｍ　Ｘ　６０ｃｍの栽培パネル４が１２枚
設置され、そこにはサラダ菜、しタス等の野菜５が定植
されている。その下部（こは長手方向にわずかに勾配の
ついた栽培ベット５に植物の生長に必要な養液が循環し
ている。高圧金属放電灯２と栽培パネル４との間には、
商売透過性を有する遮蔽板６が栽培パネル４にほぼ平行
して設けられている。栽培装置内の寸法ａは約１ｍ、寸
法すは約１．６ｍ、寸法Ｃは約５　、６　ｓｎで栽培装
置内の下面はぼ全面に栽培パネル４が設けられている。

高圧金属蒸気放電灯２の光中心部と栽培パネルＥとの距
離ｄは約０．７ｍで栽培パネル４上面での照度は約２０
　Ｋｌｘとなっている。植物を経済的に、かつ均一に生
長させるための光条件としては、人工光源の光成分の他
に栽培パネル面の照度の均一性が大きな要因となる。高
圧金属蒸気放電灯２を栽培パネル上面４との距離を短く
用いた際、照度の均一性を高める方法の一つとして、低
ワツトランプを多数用いて光を分散させる方法があるが
、この方法では人工光源として蛍光灯を用いる方法と同
様、設置灯数の増加による設備費の上昇と発光効率低下
による照明電力費が増え、栽培する植物の生産原価を高
める為、好ましい方法ではない。よって極力発光効率の
高い高ワツトの高圧金属蒸気放電灯を用いる必要があり
、本実施例では４５０ｗの高圧ナトリウムランプを用い
ている。高圧金属蒸気放電灯２から発生する熱、あるい
は！！セ明器具３から再赦出される熱は、約９０％の光
透過率を有するポリアクリ性の遮蔽板７よってほとんど
カットされており、距離を約０．７ｍと近接させても〃
１的には全く影響がない、遮蔽板７上方のランプ富８の
高圧金属蒸気放電灯２からの発生熱は、換気扇９にて外
部に排し、また、遮蔽板７より下方の栽培室１０には空
調８！１１によって冷風が循環され、温度・湿度・風速
・ＣＯ２濃度等の環境が（直物の生長に最適な条件にな
るように制御されている。

高圧金属蒸気放電灯２からの熱の影響がわずかであるた
め、空調に要する費用は従来方式と比較し、設備費・重
力費共大幅に削減することができる。

栽培室内の栽培パネル４の絵面狽は約９ｍ’、高圧金属
蒸気放電灯１灯当りの栽培パネル４への口ａ射面積は約
２．３ｖｒ／となっており、照明器具３により栽培パネ
ル４の上面の照度分布をほぼ均一にしている。

又、栽培室内面は７０％以上の光反射特性をもつ高光反
躬材を用いており、これによってさらに、光の有効利用
と照度分布の均一性を高めている。高圧金属蒸気放電灯
２と栽培パネル４上面との距離は、栽培空間の利用効率
の点からは極力短いことが好ましく、人工光源・栽培ベ
ットを多段式にすることを考慮すると少なくとも高圧金
属蒸気放電灯２の光中心と栽培パネル４上面間の距離は
１　ｍ以内にする必要がある。ここで高圧金属蒸気放電
灯２の１灯当りの栽培ペット上面への照射面碩はｌｙｎ
’未溝であると設置灯数が増え、かつ、当然ながら栽培
パネル上面の必要照度を得るためのワット数（ランプの
大きさ）も小さく、発光効率も低下することから経済的
でない。又、逆にｌ灯当りの照射面（責が３イを超すと
設置灯数は減るものの、光中心と栽培パネル間の距離が
１ｍ以下と短くしている為、パネル上面の照度分布のバ
ラツキが大きくなり、植物の最ａ照度からズした箇所が
出来、やはり好ましくない。

第１表に高圧金属蒸気放電灯２として高圧すトリウムラ
ンプを用い、光中心と栽培パネル４上面間の距離を１ｍ
とした場合の実験結果の一例を示す。

栽培パネル間面の設計照度は約２０　Ｋｌｘとなるよう
にした。

植物を効率良く、かつ均一に生長させる烏には栽培パネ
ル上面の照度分布のバラつきは平均回度に対して２０％
以内、好ましくは５％程度内にする必要がある。また、
栽培ベット面の単位面積当りの高圧金属蒸素放電灯のワ
ット数は従来の植物工場における１５０〜２５０ｗ　／
ｍ’に比べて同等以下のワット数にしないと照明に要す
る消費電力費に対して優位性を保つことができない。第
１表かられかるように所望の照度（本例では設計値２０
　Ｋｌｘ）がほぼ得られ、かつ！１．ａ度のバラツキが
平均照度に対し２０％以内とする７−５には高圧金属蒸
気放＊灯ｌ灯当りの栽培パネル上面への口４躬而積を３
ｔ＋＋’以下にしなければならない。又、経ｌ斉性の点
から、ランプ設置灯数を極力少なくし、かつ、定植パネ
ル上面の単位面積当りのワット数を少なくとも２５０ｗ
／ｍ’以下にする場合は高圧金属蒸ス放＊灯１灯当りの
ｊｊＱ　０．１面（０をｌｙｎ’以上とする必要がある
。

第３図に本発明にがかる栽培装置を３段に重ねた場合の
全体の斜視図を示す。植物の点検・手入れ・植込・収穫
等は、点検扉１２を１８０°開閉させて行い、栽培装置
の外側に作業台または作業脚立を使用して、その上に乗
って内部にある栽１ｇパネルを出し入れすることが出来
る様になっている。

これらの栽培装置には同一の養液タンク１３が接続され
ており、通常は栽培装置１０台に対し５００〜１．００
０リットル程度のものが使用される。また、空調機１０
ＡＳ　ＩＯＢ、ＩＯＣは冷媒の圧縮機１４に接続されて
いる。その他、ＣＯ２供給装ｒｔｔ　１５等の栽培周辺
装置の一部、全部も同様に共介して使用されている。こ
れらの栽培周辺機器は７ＨＫｋの栽培装置に使用される
ことから栽培システ１１企体に要する価格を下げる事が
出来る。さらにこれらの装置をまとめてユニット化する
事も可能であり、また栽培装置本体の増設、本体への取
り付は算も容易する事が出来る。３段の栽培装置の高さ
は全体で約３．２ｍとなるが、？、’を来の高斤金属パ
ス放氾灯を用いた栽培装置と比へ設置面積比で約３倍の
栽培効率となる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明にかかる植物栽培装置は、
空調に要する電力費を大幅に低減できる他に同一栽培装
置内で栽培室とランプ室に分れ、またその装置を立体的
（例えば３段）にすることによって−層植物栽培の空間
利用効率を高められるため、植物の栽培能力に対する、
特に建屋に関する初ｌＩＩ′１設備費を軽減できる。又
、一つの栽培装置内に一連の栽培ベット・人工光源・空
調等を設けたユニット式の栽培装置とすることにより、
空間利用効率の他に、 ■植物の種類に応じて品適な環境条件を容易に設定でき
、多品種生産が行いやすい。

■ユニット化により、装置の製造、移動、キ■み立てが
容易で設置場所の限定が少なく、農地はもちろん、ビル
屋上や都市部等の狭小空間等での仮設ができる。

■仮設型のため、従来の建築物でなく可＋１１ｕ式の装
置となり立体的に、しかも簡単に屋外に設置でき、建築
物として法的な制約を受けない。

■ユーザーの要求する栽培規模に応じて、ユニットの数
により容易に対応することができる。

等々、多くの利点を有している。

この様に本発明により、初１１Ｆ４設備費、空調に要す
る電力費等、運転費の軽減、さらに栽培規模に応じて対
応が容易になること等から完全制御型植物栽培装置を広
く普及させる上でその効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる植物栽培装置の０１す面図、第
２図は第１図に示した植物栽培装置の断面図である。第
３図は本発明にかかる植物栽培装置を３段に積み重ねた
時の全体の斜視図である。 １−一一一栽培装置　２−′−−−高圧金属蒸気放爪灯
４−−−−栽培パネル　　６−−−−遮蔽板８−−−−
ランプ室　　　　１０−ｍ−栽培室１３−−−養液タン
ク　　　１４−−一圧縮機１５−−−ＣＯ，供給装置 背 ！ 因 第 呂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボックス状の栽培装置内を商売透過性を有する遮
   蔽板によって、上部・下部に仕切り、上部天井には複数
   の高圧金属蒸気放電灯を配し、下部底面に栽培パネルを
   設けた構造の植物栽培装置においてランプ１灯当りの栽
   培パネルへの照射面積を１〜３ｍ＾２、かつ金属蒸気放
   電灯の光中心部と栽培パネル上面との距離を１ｍ以内と
   し、さらに遮蔽板下方の栽培室が外気と遮断されている
   ことを特徴とする植物栽培装置。
2. （２）請求項（１）記載の栽培装置を複数設け、この栽
   培装置に栽培周辺機器の少なくても一部が共有して接続
   されていることを特徴とする植物栽培装置。
3. （３）請求項（１）記載の栽培装置を上下に多段に積み
   重ねたことを特徴とする植物栽培装置。