JPH0763275B2 - Plant cultivation equipment in isolated living space - Google Patents

Plant cultivation equipment in isolated living space

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JPH0763275B2
JPH0763275B2 JP1207481A JP20748189A JPH0763275B2 JP H0763275 B2 JPH0763275 B2 JP H0763275B2 JP 1207481 A JP1207481 A JP 1207481A JP 20748189 A JP20748189 A JP 20748189A JP H0763275 B2 JPH0763275 B2 JP H0763275B2
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cultivation
light source
plants
plant
living space
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一郎 相賀
政明 森田
公俊 洞口
芳勝 田守
正明 松島
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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、詳しくは原子力潜水艦内
生活空間、炭酸ガスおよび酸素等のガスや水および養分
が制御されて供給されるバイオテクノロジーを用いた植
物栽培空間、宇宙ステーション内生活空間、人工衛生内
生活空間、月面上生活空間等のように、地上における通
常の生活空間から長期にわたって隔離された孤立空間に
おける植物栽装数値に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plant cultivation device, and more specifically, biotechnology in which a living space in a nuclear submarine, gas such as carbon dioxide and oxygen, water and nutrients are controlled and supplied. Related to the numerical value of plant planting in an isolated space that is isolated from the normal living space on the ground for a long time, such as a space for plant cultivation using, space for living in space station, space for artificial hygiene, space for living on the moon, etc. Is.

(従来の技術) 原子力潜水艦内生活空間等における孤立生活空間におい
て、長期にわたって地上の大気から隔離されて生命を維
持するためには、水、食糧、酸素を自給できるようにし
なければならない。このような孤立生活空間において、
植物を栽培し食糧を得るシステムは、酸素−炭酸ガス交
換、排泄物−水分・養分交換の観点から有利であるた
め、世界各国で研究されている。
(Prior Art) In an isolated living space such as a living space in a nuclear submarine, in order to maintain life by being isolated from the atmosphere on the ground for a long period of time, water, food and oxygen must be self-sufficient. In such an isolated living space,
The system for cultivating plants and obtaining food is advantageous in terms of oxygen-carbon dioxide exchange and excrement-water / nutrition exchange, and is therefore being studied in various countries around the world.

他方、特開昭60−94035号公報に1例が示されるよう
に、人工光源を用いて植物を栽培する装置が研究されて
いる。上記公報記載の従来例は人工光源を軸心とする円
筒面に栽培床を配したものである。
On the other hand, an apparatus for cultivating a plant using an artificial light source has been studied, as an example is shown in JP-A-60-94035. In the conventional example described in the above publication, a cultivation bed is arranged on a cylindrical surface having an artificial light source as an axis.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は原子力潜水艦内生活空間、バイオテクノロジー
を用いた叙上の植物栽培空間、或いは宇宙ステーション
や月面上生活空間等の無重力又は小重力の状態にある孤
立生活空間に適する植物栽培装置を提供することを主目
的として開発されたものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention is an isolated space in a nuclear submarine, a space for cultivating plants using biotechnology, or a space station or a living space on the moon, in a state of zero gravity or small gravity. It was developed mainly for the purpose of providing a plant cultivation device suitable for a living space.

このような空間においては、次のような条件を充足する
植物栽培システムが要請される。
In such a space, a plant cultivation system satisfying the following conditions is required.

植物の順調な生育が確保されること。特に無重力又
は小重力の状態にあるにもかかわらず、植物の光趨性に
よって一定方向に植物が生長すること。
To ensure the smooth growth of plants. In particular, plants grow in a certain direction due to the light characteristics of plants, even in the state of zero gravity or small gravity.

エネルギー源である人工光源用電力及び栽培床を配
置するための空間は共に非常に貴重であるので、人工光
源の光の有効利用、CO2施肥技術の導入及び高密度栽培
が可能であること。
Since the power for the artificial light source that is the energy source and the space for arranging the cultivation floor are both extremely valuable, it is possible to effectively use the light of the artificial light source, introduce CO 2 fertilization technology, and perform high-density cultivation.

ところで、地上用の通常の植物栽培装置として開発され
た上記特開昭60−94035号公報記載の装置を、上記のよ
うな孤立生活空間において用いたとしても、上記、
の条件を充足することはできない。すなわち、この従来
例においては、炭酸ガスおよび酸素等のガスや水および
養分の植物栽培床への供給方法および供給手段と、植物
の生長方向を決定する反重力趨性及び光趨性については
何ら配慮されていず、また植物を一定方向に生長させし
かもCO2施肥技術を用いて短期間に収穫可能とするよう
な技術手段も全く開示されていないからである。なお、
栽培床を支持する円筒体を常時回転させ、その際に生ず
る遠心力を植物に感知させて、遠心力と反対の方向に植
物を生長させる研究、すなわち人工的に重力を作り、反
重力趨性によって一定方向に植物を生長させる研究が上
記従来例の他特開昭62−29915号公報記載のものにおい
ても行われているが、この種従来のものにあっては装置
が複雑になり、このために要するエネルギーも大となる
ため実用化は困難である。
By the way, the device described in JP-A-60-94035 developed as a normal plant cultivation device for the ground, even when used in an isolated living space as described above,
The condition of cannot be satisfied. That is, in this conventional example, there is nothing about the method and supply means for supplying gas such as carbon dioxide and oxygen, water and nutrients to the plant cultivation bed, and the anti-gravity tendency and light tendency determining the growth direction of the plant. This is because no consideration is given and no technical means for growing plants in a certain direction and enabling harvesting in a short period by using CO 2 fertilization technology is disclosed at all. In addition,
A study that rotates the cylindrical body that supports the cultivation floor at all times and allows the plant to sense the centrifugal force generated at that time, and grows the plant in the direction opposite to the centrifugal force, that is, artificially creates gravity and anti-gravity tendency Although researches for growing plants in a certain direction by the above-mentioned conventional example are also conducted in the one described in JP-A-62-29915, the apparatus of this kind of conventional one is complicated, Therefore, it requires a large amount of energy, which makes practical application difficult.

又上記従来の装置は、その人工光源が例えば第5図に示
すように配置されている。具体的には4本の棒状ランプ
aが小円筒面上に配列されているが、これら棒状ランプ
aから照射される光の内、外周側すなわち栽培床b側に
向けて照射されるものは有効利用される一方、内周側に
むけて照射されるものは有効に利用されないという問題
がある。このように上記従来の装置は人工光源の有効利
用上不利であるという欠点を有しているが、その上円筒
面上に栽培床を配設しているため、植物栽培装置を孤立
生活空間の所定箇所にコンパクトに設置することが困難
であるという問題も有している。
Further, in the above-mentioned conventional device, the artificial light source is arranged, for example, as shown in FIG. Specifically, four rod-shaped lamps a are arranged on a small cylindrical surface, but among the light emitted from these rod-shaped lamps a, the one irradiated toward the outer peripheral side, that is, the cultivation floor b side is effective. On the other hand, there is a problem that what is irradiated toward the inner peripheral side is not effectively used while being used. As described above, the above-mentioned conventional device has a disadvantage that it is disadvantageous in effective use of the artificial light source, but since the cultivation floor is arranged on the cylindrical surface, the plant cultivation device can be used as an isolated living space. There is also a problem that it is difficult to install compactly in a predetermined place.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するため、植物と少なくとも人
間を含む動物とが外界から隔絶されて存在する孤立生活
空間における植物栽培装置において、人工光源と、この
人工光源に対面しかつ保水性を有する栽培床と、栽培床
で栽培される植物と動物との間で酸素と炭酸ガスとを循
環させるガス循環装置と、前記植物に水および養分を供
給する手段とを備え、前記人工光源は、栽培床で栽培さ
れる植物に照射する光の光合成有効光量子束密度(PPF
D)が、無重力状態におかれた植物の場合にもその生長
方向を人工光源に向かう方向に一定させる以上の値のも
のであることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a plant cultivation device in an isolated living space in which plants and at least animals including humans are isolated from the outside world, an artificial light source, and an artificial light source. A cultivation bed facing a light source and having water retention property, a gas circulation device for circulating oxygen and carbon dioxide between plants and animals cultivated on the cultivation bed, and means for supplying water and nutrients to the plant. And the artificial light source is a photosynthetic effective photon flux density (PPF) for irradiating a plant cultivated on a cultivation bed.
D) is also characterized by having a value more than that which makes the growth direction constant in the direction toward the artificial light source even in the case of a plant placed in a weightless state.

そして特に人工光源の有効利用と高密度栽培の観点か
ら、前記人工光源を一平面上に配すると共に、人工光源
の両側に位置する2つの平面上の夫々に栽培床を配する
と好適である。又この場合、平行に配された複数の棒状
ランプで前記人工光源を構成するとよい。
From the viewpoints of effective utilization of the artificial light source and high-density cultivation, it is preferable that the artificial light source is arranged on one plane and the cultivation beds are arranged on two planes located on both sides of the artificial light source. Further, in this case, the artificial light source may be configured by a plurality of rod-shaped lamps arranged in parallel.

上記のような植物栽培装置は孤立生活空間内にオープン
に構成することも可能であるが、環境条件を植物の生育
に最適となるよう調整するため、孤立生活空間内に内部
の環境が制御される栽培ボックスを配し、この栽培ボッ
クス内に人工光源及び栽培床を配するようにすると最適
である。
The above plant cultivation device can be configured to be open in the isolated living space, but the internal environment is controlled in the isolated living space in order to adjust the environmental conditions to be optimal for the growth of plants. It is optimal to arrange a cultivation box for the cultivation, and to arrange an artificial light source and a cultivation floor in this cultivation box.

なお、本発明は原子力潜水艦などの内部空間や無重力状
態又は小重力状態にある孤立生活空間において用いられ
る植物栽培システムに適用されると最も効果的ではある
が、その他叙上の孤立空間などの内部空間においての植
物栽培システムとしても適用可能である。
Note that the present invention is most effective when applied to a plant cultivation system used in an internal space such as a nuclear submarine or an isolated living space in a zero gravity state or a small gravity state. It can also be applied as a plant cultivation system in space.

(作 用) 本発明は人工光源から栽培床に照射する光のPPFD(Phot
osynthetic Photon Flux Density)を、無重力状態にお
かれた植物の場合にもその生長方向を人工光源に向かう
方向に一定させる以上の値に設定し人工光源に対面し且
つ保水性を有する栽培床から生育する野菜などの植物に
生長方向を与え、植物の順調な生育を可能にしている。
PPFD、すなわち光合成有効光量子束密度はクロロフィル
ムが吸収する波長域(400〜700nm)の光量子密度を意味
するが、このPPFDが所定値以上になると、植物の有する
光趨性と呼応して植物の生長方向を光に向かう方向に一
定させ、重力等の他の影響を排除することが発明者によ
って解明された。例えばレタスについてはPPFD 200μE/
m2/s好ましくは300μE/m2/s以上とすることによって、
レタスを光に向かう一定方向に順調に生育させることが
できる。またレタスは、CO2濃度が6000ppmにおいて411m
g/dm2/dayの正味光合成速度(栽培50日間平均)の試験
例があることから植物栽培室への炭酸ガス供給量の制御
を植物の生育に応じて制御することが望ましい。従って
原子力潜水艦などの密閉空間、苛酷な気象条件地域にお
ける生活空間或いは月面生活空間のように無重力又は小
重力状態の孤立生活空間においても、人工的な重力等を
与える必要なしに、植物を一定方向に順調に生育させる
ことが可能となる。しかも栽培床は保水性を備えている
ので、無重力空角等であっても水分・養分を確保でき、
又人工光源に向けて自由な位置に栽培床を高密度に配置
することができる。そして、前記人工光源を一平面上に
配すると共に、人工光源の両側に位置する2つの平面上
の夫々に栽培床を配し、これら栽培床に向け所定値以上
のPPFDの光を照射する構成とすれば、人工光源の両側か
ら照射される光は夫々有効利用される結果、人工光源用
電力の消費を節減できる。又人工光源、栽培床の全体配
置を直方体状にまとめることが容易であるので、植物栽
培装置を孤立生活空間の適所にコンパクトに設置し易い
という利点がある。
(Working) The present invention is a PPFD (Phot
o Synthetic Photon Flux Density) is set to a value more than that which keeps the growth direction constant toward the artificial light source even in the case of weightless plants, and grows from a cultivation bed facing the artificial light source and having water retention. Grow vegetables and other plants in a growing direction, enabling smooth growth of the plants.
PPFD, that is, the photosynthetic effective photon flux density means the photon density in the wavelength range (400 to 700 nm) that is absorbed by chlorofilm, but when this PPFD is above a certain value, the phototropism of the plant It has been elucidated by the inventor to make the growth direction constant in the direction toward the light and eliminate other influences such as gravity. For lettuce, for example, PPFD 200 μE /
m 2 / s, preferably by 300μE / m 2 / s or more,
Lettuce can be smoothly grown in a fixed direction toward light. The lettuce is 411 m when the CO 2 concentration is 6000 ppm.
Since there is a test example of net photosynthetic rate of g / dm 2 / day (average of 50 days of cultivation), it is desirable to control the amount of carbon dioxide supply to the plant cultivation room according to the growth of plants. Therefore, even in a closed space such as a nuclear submarine, a living space in a severe weather condition area or an isolated living space in a zero gravity state such as the moon living space, it is possible to maintain the plant constant without giving artificial gravity etc. It is possible to grow smoothly in the direction. Moreover, since the cultivation floor is water-retentive, it is possible to secure water and nutrients even in a zero gravity angle.
Further, the cultivation floor can be arranged at a high density at any position toward the artificial light source. Then, the artificial light source is arranged on one plane, and the cultivation beds are arranged on two planes located on both sides of the artificial light source, and the PPFD light of a predetermined value or more is irradiated toward these cultivation beds. Then, the light emitted from both sides of the artificial light source is effectively used, respectively, and as a result, the power consumption for the artificial light source can be reduced. Further, since it is easy to put the artificial light source and the entire layout of the cultivation floor into a rectangular parallelepiped shape, there is an advantage that the plant cultivation device can be easily installed compactly in an appropriate place in the isolated living space.

さらに、ガス循環装置によって、人間等の動物は植物が
排出するO2を利用することができる一方、植物栽培床に
光合成反応(CO2+H2O+114Kcal→CH2O+O2)に必要なC
O2を植物の生育に応じて適宜制御しつつ供給することに
よって植物の早期量産も容易であるという利点もある。
Furthermore, the gas circulation device allows animals such as humans to use O 2 emitted by plants, while the C needed for photosynthetic reactions (CO 2 + H 2 O + 114Kcal → CH 2 O + O 2 ) in the plant cultivation bed.
There is also an advantage that early mass production of plants is easy by supplying O 2 while appropriately controlling it according to the growth of plants.

(実施例) 第1図は原子力潜水艦内生活空間100においての植物栽
培システムを概念的に示している。この生活空間100は
ガス循環装置101、水浄化再生循環装置102、排泄物処理
装置103を備え、長期間自給自足ができるように構想さ
れた空間である。この生活空間100内において、第1図
に示すように、O2、CO2、水、排泄物、食糧(生育植
物)等が循環し、ほぼ完全な閉鎖生態系が構成されてい
る。ただし、外部エネルギーが電源装置104(宇宙ステ
ーションや月面上生活空間では太陽電池)を通じて内部
に取り込まれている。
(Example) FIG. 1 conceptually shows a plant cultivation system in a living space 100 in a nuclear submarine. The living space 100 includes a gas circulation device 101, a water purification / recirculation device 102, and an excrement treatment device 103, and is a space designed to be self-sufficient for a long period of time. In this living space 100, as shown in FIG. 1, O 2 , CO 2 , water, excrement, food (grown plants), etc. circulate, forming a nearly complete closed ecosystem. However, external energy is taken in through the power supply device 104 (a solar cell in a space station or a living space on the moon).

植物栽培システムは、人工光源、栽培床等を備えた栽培
ボックス105と、栽培ボックス105に接続されてその内部
空間の環境をコントロールすると共に培養液を供給する
コントロールボックス106とから成立している。栽培ボ
ックス105の内部には植物栽培室が形成され、該植物栽
培室に供給する炭酸ガスおよび酸素等のガスや水および
養分は、この実施例では植物栽培室の外部、即ち植物栽
培ボックス105の外部の孤立生活空間100内に配設したガ
ス循環装置101、水浄化再生循環装置102、排泄物処理装
置103から後述のコントロールボックス106および配管
3、4、5を介して植物栽培室内に供給される。このと
き、各々の供給量は、植物栽培室内に設けられた炭酸ガ
ス濃度検出センサー、酸素濃度検出センサー、養分濃度
検出用PHセンサー等からの各種センサー出力の電気信号
をコントロールボックス106にフィードバックし、前記
配管3、4、5の適所に設けた弁(図示せず)をコント
ロールボックス106からの出力信号に応じて開閉制御す
ることによって適宜流量制御される。
The plant cultivation system is composed of a cultivation box 105 equipped with an artificial light source, a cultivation floor and the like, and a control box 106 connected to the cultivation box 105 to control the environment of its internal space and supply a culture solution. A plant cultivating room is formed inside the cultivating box 105, and gas such as carbon dioxide gas and oxygen and water and nutrients supplied to the plant cultivating room are outside the plant cultivating room in this embodiment, that is, the plant cultivating box 105. It is supplied from the gas circulation device 101, the water purification / recirculation device 102, and the excrement treatment device 103, which are arranged in the external isolated living space 100, into the plant cultivation chamber through the control box 106 and the pipes 3, 4, and 5 described later. It At this time, each supply amount, the carbon dioxide concentration detection sensor provided in the plant cultivation chamber, oxygen concentration detection sensor, feed back to the control box 106 the electrical signals of various sensor outputs from the PH sensor for nutrient concentration detection, The flow rate is appropriately controlled by controlling the opening and closing of valves (not shown) provided at appropriate places in the pipes 3, 4, and 5 according to the output signal from the control box 106.

また、孤立生活空間100内を植物栽培室の内部とするこ
とによって、植物栽培ボックス105を省略することもで
きる。コントロールボックス106は前記ガス循環装置10
1、水浄化再生循環装置102、排泄物処理装置103と接続
され、又電源装置104と電源制御装置107を介して接続さ
れている。人工光源は、電源装置に接続され、植物栽培
室の内部に設けた光の照射量を検出するセンサーからの
電気信号の出力をコントロールボックス106にフィード
バックすることによって、電源装置が励起する発光電力
を栽培床に植込まれる植物に照射する光の光合成有効光
量子束密度(PPFD)が該植物生長方向を光に向かう方向
に一定させる値以上になるように制御している。尚、人
工光源の経年劣化に備えて、予備の人工光源を並設し、
これを上記PPFDの値の低下に応じてコントロールボック
ス106から給電点灯するようにしてもよい。尚、前記各
種装置101、102、103、107は個々に研究開発され、夫々
が公知のものであるので説明は省略する。
In addition, the plant cultivation box 105 can be omitted by setting the inside of the isolated living space 100 inside the plant cultivation room. The control box 106 is the gas circulation device 10
1, the water purification / recirculation device 102, the excrement treatment device 103, and the power supply device 104 and the power supply control device 107. The artificial light source is connected to the power supply device, and by feeding back the output of the electric signal from the sensor that detects the irradiation amount of light provided inside the plant cultivation room to the control box 106, the light emission power excited by the power supply device. The photosynthetic effective photon flux density (PPFD) of the light irradiating the plant to be planted in the cultivation bed is controlled to be equal to or more than a value that makes the plant growth direction constant in the direction toward the light. In preparation for aged deterioration of the artificial light source, a spare artificial light source is installed in parallel,
The power may be turned on from the control box 106 in response to the decrease in the PPFD value. The various devices 101, 102, 103, 107 have been individually researched and developed, and each of them is publicly known, so that the description thereof will be omitted.

第2図ないし第4図は上記生活空間100内に配された栽
培ボックス105及びコントロールボックス106を詳細に示
している。栽培ボックス105は複数の栽培ユニット1か
らなり、各栽培ユニット1とコントロールボックス106
とは給気管3、排気管4、給液管5とによって接続され
ている。
2 to 4 show the cultivation box 105 and the control box 106 arranged in the living space 100 in detail. The cultivation box 105 comprises a plurality of cultivation units 1, each cultivation unit 1 and a control box 106.
Are connected by an air supply pipe 3, an exhaust pipe 4, and a liquid supply pipe 5.

各栽培ユニット1は同一構造に形成され、人工光源とし
ての複数本の蛍光灯(棒状のランプの1例)6、これら
蛍光灯6の両側方に配置された栽培床7、培養液を栽培
床7に分配して与える培養液配給手段8、及びこれらを
収容するキャビネット9から成り立っている。
Each cultivation unit 1 is formed in the same structure, a plurality of fluorescent lamps (an example of a rod-shaped lamp) 6 as an artificial light source, a cultivation floor 7 arranged on both sides of these fluorescent lamps 6, a cultivation liquid 7, a culture solution distribution means 8 for distribution and distribution, and a cabinet 9 for accommodating these.

キャビネット9は高さ2m、奥行き2m、横幅1mの直方体形
状に形成され(従って、横幅が最小となる直方体形状で
ある。)、左外箱9l、右外箱9r、蛍光灯支持枠9cの3つ
のキャビネット構成エレメントから構成される。左外箱
9lと右外箱9rとは対称形状に形成され、両外箱9lでキャ
ビネット外装体となり、その内部に前記蛍光灯支持枠9c
が収容される。
The cabinet 9 is formed in a rectangular parallelepiped shape having a height of 2 m, a depth of 2 m, and a width of 1 m (hence, it is a rectangular parallelepiped shape having a minimum width). The left outer box 9l, the right outer box 9r, and the fluorescent lamp support frame 9c are three. It consists of two cabinet components. Left outer box
9l and the right outer box 9r are formed in a symmetrical shape, and both outer boxes 9l serve as a cabinet exterior, and the fluorescent lamp support frame 9c is provided inside thereof.
Is housed.

蛍光灯支持枠9cはキャビネット9内の空間の中央に位置
し、その横断面の大部分を覆う矩形枠に形成されてい
る。そしてこの支持枠9cには複数本の蛍光灯6が等間隔
に配設支持されている。又この支持枠9cは第4図に示す
ように後部が枢軸10aによって枢支されており、枢軸10a
を中心として左右に回動できるようになっいる。
The fluorescent lamp support frame 9c is located in the center of the space inside the cabinet 9 and is formed in a rectangular frame that covers most of its cross section. A plurality of fluorescent lamps 6 are arranged and supported on the support frame 9c at equal intervals. As shown in FIG. 4, the rear portion of the support frame 9c is pivotally supported by a pivot 10a.
It is possible to rotate left and right around.

左右の外箱9l、9rの夫々の前面板11は透明ガラス窓12を
有してキャビネット9の内部観察が可能なようになって
おり、又CO2濃度表示盤、O2濃度表示盤、温度表示盤、
湿度表示盤などを備えている。この前面板11は第4図に
下層線で示すように前方に開くことができる。又左右の
外箱9l、9rの夫々の側板13の内面全域には、ロックウー
ルからなる栽培床7が配設されている。ロックウールは
保水性を備え、培養液を長時間保持すると共に、植物の
根の発育に好適である。左右の外箱9l、9rは後面板15ど
うしを前記枢軸10aを備えたヒンジ10で結合され、前記
枢軸10aを中心にして左右に開くように構成されてい
る。更に左右の外箱9l、9rの頂板16及び底板17には、前
記給気管3、給液管5及び排気管4の夫々の栽培ユニッ
ト1に対する分岐管部が接続されている。
The front plates 11 of the left and right outer boxes 9l and 9r each have a transparent glass window 12 so that the inside of the cabinet 9 can be observed. Moreover, a CO 2 concentration display panel, an O 2 concentration display panel, a temperature Display board,
It is equipped with a humidity display panel. The front plate 11 can be opened forward as shown by the lower layer line in FIG. A cultivation floor 7 made of rock wool is arranged on the entire inner surface of the side plates 13 of the left and right outer boxes 9l and 9r. Rockwool has a water-retaining property, holds a culture solution for a long time, and is suitable for root growth of plants. The left and right outer boxes 9l, 9r are configured such that the rear face plates 15 are joined together by a hinge 10 having the pivot 10a, and are opened left and right around the pivot 10a. Further, branch pipes for the cultivation unit 1 of the air supply pipe 3, the liquid supply pipe 5 and the exhaust pipe 4 are connected to the top plate 16 and the bottom plate 17 of the left and right outer boxes 9l, 9r.

各栽培ユニット1は第2図に示すように左右方向に重ね
合わされるように配置されると共に左右方向に移動可能
に案内支持されている。このため、各栽培ユニット1の
背面に沿って左右方向に延びる左右1対のガイドレール
18が配設されている。又各栽培ユニット1の左右の外箱
9l、9rの後面板15の夫々の外端には前記ガイドレール18
上をこれに支持されて転動するガイドローラ19が取付け
られている。
As shown in FIG. 2, each cultivation unit 1 is arranged so as to be overlapped in the left-right direction and is guided and supported so as to be movable in the left-right direction. Therefore, a pair of left and right guide rails extending in the left-right direction along the back surface of each cultivation unit 1.
18 are arranged. The left and right outer boxes of each cultivation unit 1
The guide rails 18 are provided at the outer ends of the rear plates 15 of 9l and 9r, respectively.
A guide roller 19 which is supported by and rolls on the top is attached.

各栽培ユニット1は閉じられた状態において、互いに接
するようにして配置されるので、占空間を少くして、多
量の植物を栽培することができる。そして或る栽培ユニ
ット1を開放状態にして、植苗作業や収穫作業を行うと
きは、その栽培ユニット1の開放を可能とするために移
動させなければならない他の栽培ユニット1をガイドレ
ール18に沿って移動させ、次いで第2図及び第4図に示
すように左右の外箱9l、9rを開放すればよい。なお、前
記蛍光灯支持枠9cを回動可能な構造としているのは、例
えば左の外箱9lの植物Aを収穫するときにおいて、蛍光
灯支持枠9cを第4図に仮想線で示す位置に退避させて、
収穫作業を容易に行わせるためである。勿論、栽培ユニ
ット1が閉状態のとき、前記蛍光灯支持枠9cは栽培ユニ
ット1の中央に位置していることが好ましく、このため
の位置規定手段(図示省略)を設けることが好ましい。
Since each cultivation unit 1 is arranged so as to be in contact with each other in the closed state, it is possible to cultivate a large number of plants by reducing the occupied space. When a certain cultivation unit 1 is opened and seedling work or harvesting work is performed, another cultivation unit 1 that must be moved to enable the cultivation unit 1 to be opened is guided along the guide rail 18. Then, as shown in FIGS. 2 and 4, the left and right outer boxes 9l and 9r may be opened. The fluorescent lamp support frame 9c has a rotatable structure, for example, when the plant A in the left outer box 9l is harvested, the fluorescent lamp support frame 9c is placed at a position indicated by an imaginary line in FIG. Evacuate,
This is to facilitate the harvesting work. Of course, when the cultivation unit 1 is in the closed state, the fluorescent lamp support frame 9c is preferably located at the center of the cultivation unit 1, and it is preferable to provide a position defining means (not shown) for this purpose.

前記コントロールボックス106は、培養液供給装置と環
境ガス調整装置を内蔵している。このコントロールボッ
クス106も栽培ユニット1と略同じ大きさの直方体に形
成され、端に位置する栽培ユニット1に隣接するように
配置されている。培養液供給装置は前記給液管5を通じ
て各栽培ユニット1の培養液配給手段8に接続されてい
る。そして培養液供給装置からマイコン制御によって供
給時期、供給量が制御された培養液が前記培養床7に分
配される。第3図に示す例は培養液配給手段8が重力の
有無に係らず使用可能な噴霧方式によるものであるが、
他に重力が作用する空間において本発明を実施する場合
は、滴下方式のものなどを採用することができる。これ
によって適切な時期に適量の水分、栄養分が植物に付与
される。
The control box 106 incorporates a culture solution supply device and an environmental gas adjusting device. The control box 106 is also formed in a rectangular parallelepiped having substantially the same size as the cultivation unit 1, and is arranged so as to be adjacent to the cultivation unit 1 located at the end. The culture solution supply device is connected to the culture solution distribution means 8 of each cultivation unit 1 through the solution supply pipe 5. Then, the culture solution whose supply timing and supply amount are controlled from the culture solution supply device by microcomputer control is distributed to the culture bed 7. The example shown in FIG. 3 is based on the spray method in which the culture solution delivery means 8 can be used with or without gravity.
In addition, when the present invention is carried out in a space in which gravity acts, a dropping method or the like can be adopted. As a result, an appropriate amount of water and nutrients are given to the plant at an appropriate time.

尚、無重力の孤立生活空間では、噴霧滴や植物の枯葉等
が浮遊物として空間を慣性で漂うため、これら浮遊物を
バキュームポンプ等で吸引し、フィルターに付着収集さ
せる装置を植物栽培ボックス105に付設することが好ま
しい。
In a gravity-free isolated living space, spray droplets and dead leaves of plants float in the space as a suspended matter due to inertia.Therefore, the plant cultivation box 105 is equipped with a device for sucking these suspended matters with a vacuum pump and collecting them on a filter. It is preferable to attach it.

前記環境ガス調整装置は、温度調整機能、湿度調整機
能、CO2濃度調整機能、O2濃度調整機能、風速調整機能
のすべての機能を備えている。そして、環境ガス調整装
置は前記給気管3を通じて各栽培ユニット1に温度、湿
度、CO2濃度、O2濃度、風速が調整されたガスを植物の
種類および生育に応じて適量・適時供給する。殊にCO2
ガスは地上の大気中の含有量より多く供給する。例え
ば、ハツカダイコンやコカブではCO2濃度を各々2000pp
m、9000ppmにすることが好ましい。又各栽培ユニット1
内のガスは前記排気管4を通じて環境ガス調整装置に戻
され、そこで一部はガス循環装置101との間でガス交換
され、残りは調整されて再使用される。温度等の調整
は、各栽培ユニット1内に配した温度センサ、湿度セン
サ、CO2濃度センサ、O2濃度センサから発信される信号
に基き、これとの比較の上でマイコンによる制御が駆使
されて行われる。
The environmental gas adjusting device has all the functions of a temperature adjusting function, a humidity adjusting function, a CO 2 concentration adjusting function, an O 2 concentration adjusting function, and a wind speed adjusting function. Then, the environmental gas regulator supplies the cultivation unit 1 with the gas of which temperature, humidity, CO 2 concentration, O 2 concentration, and wind speed are regulated through the air supply pipe 3 in an appropriate amount and time according to the type and growth of the plant. Especially CO 2
Gas supplies more than the content in the atmosphere above the ground. For example, for radish and kobab, the CO 2 concentration is 2000pp each.
m, preferably 9000 ppm. Also each cultivation unit 1
The gas inside is returned to the environmental gas adjusting device through the exhaust pipe 4, where a part of the gas is exchanged with the gas circulating device 101, and the rest is adjusted and reused. Adjustment of temperature etc. is based on the signals transmitted from the temperature sensor, humidity sensor, CO 2 concentration sensor, and O 2 concentration sensor arranged in each cultivation unit 1, and by comparison with this, the control by microcomputer is used. Is done.

図示する例では、給気管3、排気管4、給液管5のいず
れもが本管部とこれから分岐して各栽培ユニット1に接
続される分岐管部とからなり、栽培ユニット1を増設す
ると、必要に応じて分岐管部を本管部に接続するだけで
よい構成となっている。分岐管部は長さに余裕のあるフ
レキシブルチューブで構成され、栽培ユニット1の移動
や開閉動に追随できるようになっている。この例は、各
栽培ユニット1の内部環境が共通でよい場合に適してい
る。もし多品種植物栽培を行う場合には、各栽培ユニッ
トの培養液・雰囲気ガスの諸条件を個々に調整する必要
があるので、各栽培ユニット1とコントロールボックス
2との配管を個別配管とすると良い。なお、コントロー
ルボックス106は電源制御装置107から電力供給を受け、
これに基き前記蛍光灯6の照明時間、照度などの調整を
行う機能も有している。
In the illustrated example, each of the air supply pipe 3, the exhaust pipe 4, and the liquid supply pipe 5 is composed of a main pipe part and a branch pipe part branched from the main pipe part and connected to each cultivation unit 1, and when the cultivation unit 1 is expanded. The configuration is such that it is sufficient to connect the branch pipe portion to the main pipe portion as needed. The branch pipe portion is composed of a flexible tube having a sufficient length so that it can follow the movement and opening / closing movement of the cultivation unit 1. This example is suitable when the internal environment of each cultivation unit 1 may be common. If multicultural plant cultivation is performed, it is necessary to individually adjust the conditions of the culture solution and atmospheric gas of each cultivation unit, so it is advisable to use separate piping for each cultivation unit 1 and control box 2. . The control box 106 receives power from the power control device 107,
Based on this, it also has a function of adjusting the illumination time and the illuminance of the fluorescent lamp 6.

各栽培ユニット1は、キャビネット1内の中央における
一平面上に複数の蛍光灯6が並設され、その両側に位置
する2つの平面上の夫々に保水性を供えた栽培床7を配
設した構造となっており、蛍光灯6の光を効率的に用い
ることができる。そして栽培床7に植えられた植物A
は、PPFDが所定値以上の光を照射されることにより、そ
の光の方向に向いて順調に生長する。例えばレタスの栽
培において、蛍光灯6と栽培床7との距離が23cm、蛍光
灯6を常時点灯させた条件下において、PPFDが200μE/m
2/Sの光、好ましくはPPFDが300μE/m2/Sの光を照射する
ことにより、レタスを光の方向に向け順調に生長させる
ことができる。このように蛍光灯6の光量を或る値以上
とすることにより、植物Aを栽培床7と直角の方向に生
長させることが可能である。
In each cultivation unit 1, a plurality of fluorescent lamps 6 are juxtaposed on one flat surface in the center of the cabinet 1, and a cultivation floor 7 provided with water retention is arranged on each of two flat surfaces located on both sides thereof. The structure allows the light of the fluorescent lamp 6 to be used efficiently. And the plant A planted on the cultivation floor 7
When the PPFD is irradiated with light having a predetermined value or more, it grows smoothly in the direction of the light. For example, when cultivating lettuce, the distance between the fluorescent lamp 6 and the cultivation floor 7 is 23 cm, and the PPFD is 200 μE / m under the condition that the fluorescent lamp 6 is constantly turned on.
Light of 2 / S, preferably by PPFD is irradiated with light of 300μE / m 2 / S, it is possible to successfully grow toward the lettuce in the direction of the light. In this way, by setting the light quantity of the fluorescent lamp 6 to a certain value or more, it is possible to grow the plant A in the direction perpendicular to the cultivation floor 7.

蛍光灯6としては、3波長域発光形蛍光灯(FL−EX)、
昼光色蛍光灯(FL−D)、植物用蛍光灯(FL−PG)など
があり、いずれを用いてもよいが、PPFDとの形ではFL−
EXが効率が良い。なお上記側では人工光源として蛍光灯
6を用いたが、この外高圧ナトリウムランプ、メタルハ
ライドランプなどを用いることができる。
As the fluorescent lamp 6, a three-wavelength band fluorescent lamp (FL-EX),
There are daylight fluorescent lamps (FL-D), plant fluorescent lamps (FL-PG), etc., whichever may be used, but in the form of PPFD, FL-
EX is efficient. Although the fluorescent lamp 6 is used as the artificial light source on the above side, an external high pressure sodium lamp, a metal halide lamp, or the like can be used.

前記栽培ユニット1は、これ単独でも植物栽培ボックス
105として用いることができる。その際上記の例のよう
に外部に配置されたコントロールボックス106などと管
を介して接続して、培養液供給等を行うようにしてもよ
いが、これらをキャビネット9内に組込むことも可能で
ある。或いは滴下方式の培養液供給装置のみを組込み、
他の調整装置を省略した開放タイプの簡易植物栽培装置
とすることも可能である。
The cultivation unit 1 alone is a plant cultivation box.
It can be used as 105. At that time, as in the above example, the culture solution may be supplied by connecting to the control box 106 or the like arranged outside via a pipe, but these may be incorporated in the cabinet 9. is there. Alternatively, only the dripping type culture solution supply device is installed,
It is also possible to use an open type simple plant cultivation device in which other adjusting devices are omitted.

本発明の植物栽培システムは上記実施例に示す原子力潜
水艦内生活空間の場合の他、宇宙ステーションなどの、
植物と少なくとも人間を含む動物とが外界から隔絶され
て存在する孤立生活空間において適用することができ
る。
The plant cultivation system of the present invention is, in addition to the case of the living space in the nuclear submarine shown in the above embodiment, such as a space station,
It can be applied in an isolated living space in which plants and animals including at least humans are isolated from the outside world.

(発明の効果) 本発明によれば、無重力又は小重力の状態にかかわら
ず、植物の光趨性が助長された状態で、その順調な早期
生育を可能とし、かつ植物と動物との間での酸素と炭酸
ガスとの交換を合理的に行える孤立生活空間における植
物栽培装置を提供することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, regardless of the state of zero gravity or microgravity, in a state where the phototability of a plant is promoted, the smooth early growth thereof is possible, and between the plant and the animal. It is possible to provide a plant cultivation device in an isolated living space that can rationally exchange the oxygen and carbon dioxide gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図はそ
の具体的装置を示す斜視図、第3図は栽培ボックスの横
断面図、第4図はその縦断平面図、第5図は従来例の斜
視図である。 6……人工光源 7……栽培床 100……孤立生活空間 104……電源装置 105……栽培ボックス
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a concrete device thereof, FIG. 3 is a cross-sectional view of a cultivation box, FIG. 4 is a vertical plan view thereof, and FIG. [Fig. 4] is a perspective view of a conventional example. 6 ... artificial light source 7 ... cultivation floor 100 ... isolated living space 104 ... power supply device 105 ... cultivation box

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洞口 公俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田守 芳勝 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 松島 正明 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−80231(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kimitoshi Doroguchi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. In-house (72) Inventor Masaaki Matsushima 1-32 Chaya-cho, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka Yanmar Diesel Co., Ltd. (56) Reference JP-A 64-80231 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】植物と少なくとも人間を含む動物とが外界
から隔絶されて存在する孤立生活空間における植物栽培
装置において、人工光源と、この人工光源に対面しかつ
保水性を有する栽培床と、栽培床で栽培される植物と動
物との間で酸素と炭酸ガスとを循環させるガス循環装置
と、前記植物に水および養分を供給する手段とを備え、
前記人工光源は、栽培床で栽培される植物に照射する光
の光合成有効光量子束密度(PPFD)が、無重力状態にお
かれた植物の場合にもその生長方向を人工光源に向かう
方向に一定させる以上の値のものであることを特徴とす
る孤立生活空間における植物栽培装置。
1. A plant cultivation device in an isolated living space in which plants and at least animals including humans are isolated from the outside world, an artificial light source, a cultivation bed facing the artificial light source and having water retention, and cultivation. A gas circulation device for circulating oxygen and carbon dioxide between plants and animals cultivated on the floor, and means for supplying water and nutrients to the plants,
The artificial light source, the photosynthetic effective photon flux density (PPFD) of the light to irradiate the plants cultivated in the cultivation floor, even in the case of plants placed in weightlessness, keeps the growth direction constant in the direction toward the artificial light source. A plant cultivation device in an isolated living space, characterized by having the above values.
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