JPWO2021039765A1 - 栽培方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これにより、簡単な設備及び安価な運用コストでインドア栽培を実現でき、しかもインテリア性を持たせることができる。
既存の仮想大規模農業の考え方やフランチャイズ型農業では、日照量の管理は1m2単位規模での統計利用がされておらず、各農作地の中においては育成効率化の戦略は同じである。同じ農作地の中で細分化して環境条件をデータ化することで育成効率を図る農業においては、温度管理や水量管理などは各農作物や設置ユニット単位でコントロールされるが、日照量については同じ農作地内では条件が同じため個別の管理・分類はしていない(非特許文献1参照)。
既存環境利用型のインドア農業においては、窓際で効率よく作物を育成するためには垂直栽培機構を利用する必要があるが、上段の栽培棚や設置フロアの天井により垂直方向に近い(太陽高度70度を超す)日光が作物を照らすことはほとんどなく、また日照を遮る建築物の方向などにより、栽培機構の設置環境によって全ての段に太陽光が照射される時間帯とその角度が千差万別であり、仮想的な大規模農業を実施するために各設置環境が自然環境におけるどの季節の気温と日照に近いのか分類する必要があり、またそのことによって季節外の作物を育成することが可能となる。
本発明では、人が活動するオフィスの環境温度が一年を通して18℃〜35℃で安定していること及び過剰な窒素・リンその他作物の無病育成に有害な有機物質・無機物質を含む自然雨水が室内には降らないことを利用し、典型的には、作物の育成に必要な太陽仰角θのtanθ、作物育成に直射日光の照射が必要となる前記栽培棚上の太陽方向からの奥行長をLとしたときのL×tanθと、その高さに加えて眺望確保・採光確保・収穫体験に設置者が必要と考える追加の高さを加えた合計の高さ(もしくはレイアウトの観点から日照効率を軽減してでもL×tanθより間隔を狭めたい場合はその狭めた高さ)を各棚板間に空けられることを可能とした。加えて、本発明では、オフィスのグリーン化によりオフィス労働者のリラクゼーション及び労働効率上昇を図ることができる。また、直射日光の遮断によるグリーン間接照明化及び植物の水分蒸散効果により断熱効果を図ることができる。
本発明では、室内からの眺望を塞いでも構わないオフィス・住居にあっては典型的には水平回転式垂直栽培機構又は開閉式グリーンウォール型垂直栽培機構を使用することにより農作物の葉・茎・果実が室内からも農作物の観察及び収穫を可能とする。
各前記棚板の前記栽培領域から排出された前記水を各前記棚板の前記栽培領域に循環させる水循環用電動ポンプ及び貯水槽とを具備し、各前記棚板間の間隔を任意に調整可能な機構を有し、前記栽培棚の一方側から見た各前記栽培領域の奥行を、前記調整された各前記棚板間の間隔に前記一方側から採光される自然光が各前記栽培領域での前記農作物の育成に求められる全範囲に照射されるようにした。
各前記棚板の前記栽培領域から排出された前記水を各前記棚板の前記栽培領域に循環させる水循環用電動ポンプ及び貯水槽とを具備し、各前記棚板間の間隔を任意に調整可能な機構を有し、前記栽培棚の一方側から見た各前記栽培領域の奥行を、前記調整された各前記棚板間の間隔に前記一方側から採光される自然光が各前記栽培領域での前記農作物の育成に求められる全範囲に照射されるようにし、普段は直射日光を遮光しているが来客時など必要に応じて遮光カーテンを開けて眺望が楽しまれたり採光されたりするオフィス等であって、かつ前記栽培機構の設置によりカーテンの開閉が困難となる構造のオフィス等に設置されやすくするため、当該栽培機構の最上部の室内側にロールカーテンを具備し、当該栽培機構設置後も容易に遮光できる構造としても良い。この発明により、開閉式グリーンウォール型栽培機構では閉じた時の遮光度合いが大きく、開いた時でも室内からの外観が設置者の嗜好に合わないという環境であって、かつ必要に応じて遮光したいという環境において、窓際の一定の幅内に当該栽培機構を収めつつ各前記栽培領域間の間隔から眺望や採光を確保した栽培機構を提供することができる。
これにより、栽培機構設置先顧客の電力負担を不要にする。その際、例えば、1平方メートル単位で水分循環機構や電力供給機構が完結することで、前記栽培機構設置先の間取りやスペースに合わせて柔軟に設置数量を調整できることを可能にする。結果として、それらが設置先顧客に設置してもらいやすい要素となり、本発明の主要な効果の一つである「オフィスや住居における空調の廃熱・廃冷を農作物の栽培に利用できる」という効果を単段栽培においても得られるようにした。
本発明の一形態に係る栽培機構は、農作物の栽培領域が単段であっても「オフィスや住居における空調の廃熱・廃冷を農作物の栽培に利用できる」という効果を得られるようにし、メロン・スイカ・トマトなどの草高が高く垂直多段栽培に不向きな果菜類やブドウ・マンゴー・ライチ等の果樹類の作物も室内で低コストに生産することを可能にした。
農業用の灌水を集中管理するシステムやIoTデバイスとの連携するシステムは市場に存在するが、どちらもコストのかかる設備であるため灌水管理もIoTデバイス設置も圃場単位で導入するものとなっている。本発明におけるIoTデバイスの利用は、灌水のオン・オフのスイッチをIoT化するもので、栽培機構単位、栽培領域1平方メートル単位で灌水を管理するためのシステムであり、室内型農業の管理に特化したものである。
<栽培システム>
図1は本発明の一実施形態に係る栽培システムの構成を示す平面図である。
同図に示すように、栽培システム100は、農作物として典型的には苺を栽培するための栽培機構101を、オフィスや住居などの建築物102の窓103に近接するように建築物102内に設置する。栽培機構101の構成については後述する。
建築物102内は、典型的には、農作業を優先して設定した温度ではなく、各オフィスや住居でその場所での活動者・住人が普段必要としている空調設定温度とする。
典型的には、各日照時間を各栽培機構101の分類要素とし、記録台帳を作成する。記録台帳において、50cmメッシュ〜50mメッシュ単位の極小農地を共通する分類ごとに仮想的に同じ条件の農地として再集約して仮想的な大規模農業として営農する。
例えば、既存室内居住労働環境を農地として利用する際に特徴的な要素となる設置環境の窓103の方角及び空調設定温度を、農作物としての苺の育成期間において栽培機構設置環境それぞれの太陽高度ごとの累積日照時間と併せて極小農地の分類要素とし、例えば表計算ソフトのソート機能を使用して気温、水量、日照角度ごとの日照時間から仮想的にそれぞれの極小農地の時節をずらしたグループに分ける。
そして、グループ単位で育成条件(水・肥料の供給調整や花・果実・茎の間引き等)を変えることで、苺の育成の効率化を図ることができる。また、意図的に旬の時期をずらした収穫及び/又は収穫時期の集中を避けることができ、苺を市場に長期で安定供給することを実現できる。
図2は本発明の一実施形態に係る栽培機構101の構成を示す斜視図、図3はその正面図、図4は栽培機構101の各段の側面図、図5は図4の拡大図である。
栽培機構101は、例えば2本の支柱1の間に棚板2を所定の間隔でほぼ垂直方向に多段に配置した栽培棚によりその主要部が構成される。図中棚板2は3枚であるが、本発明では、その枚数を限定するものではない。各棚板2は、苺などの農作物を栽培する栽培領域として機能すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する。棚板2間の所定の間隔は典型的には可変式である。本発明では、支柱1の本数や棚板2の枚数、これらの素材、形状は特に限定するものではない。
符号9Aで囲んだ部分はこの栽培機構101で育成する苺などの農作物の適切な成長に必要な直射日照が当たることが求められる空間を示している。符号9は日照をその棚板2の地面に投影した範囲の室内側末端から、棚板2の外端までの長さ(L)を示す。
符号10は太陽光の仰角(θ)であり、設置者が育成する農作物の育成環境・育成期間において熱射の強すぎる過大仰角の日照を遮り、育成効率を最大化できる仰角範囲の中で最大の仰角である。その仰角範囲が当該時期の南中高度を含む場合、θは南中高度に等しい。
符号11は上記の仰角(θ)に対する高さ(H)でであり、H=L×tanθである。
符号12は室内から室外への眺望の確保に、Hに加えて必要と判断される高さ(S)である。
符号13は棚板2において土壌栽培又は水耕栽培機構に必要な高さ(G)である。
本実施形態に係る栽培機構101においては、設置環境や季節、育成作物の特性に合わせて各棚板2間の間隔を、
L×tanθ+S+G
に調節することを可能とする。
図8は本発明の他の実施形態に係る栽培機構111の構成を示す斜視図、図9は栽培機構111を側面側から見た断面図である。なお、これらの図において、最初に示した実施形態に係る栽培機構101と同じ要素には同じ符号を付している。
この実施形態に係る栽培機構111は、支柱1に対してグリーンウォール基板17が蝶番18を介して開閉可能に枢着されている。図8において、点線で示すグリーンウォール基板17は閉じた状態を示し、実線で示すグリーンウォール基板17は閉じた状態を示している。図8はグリーンウォール基板17が閉じた状態を示している。図9において、図中右が室外側(窓側)、図中左が室内側を示している。グリーンウォール基板17は例えば木製板やフェンスなどからなるが、本発明ではその素材や形状を限定するものではない。
図12は本発明の別の実施形態に係る栽培機構121の構成を示す斜視図、図13はその断面図である。なお、これらの図において、上記の実施形態に係る栽培機構101、111と同じ要素には同じ符号を付している。
栽培機構121は、農作物を栽培すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する栽培領域を垂直方向に円柱状に複数段配置したものである。
図14は本発明のさらに別の実施形態に係る栽培機構131の構成を示す斜視図、図15はその栽培機構131を側面から見た断面図である。なお、これらの図において、上記の実施形態に係る栽培機構101、111、121と同じ要素には同じ符号を付している。
栽培機構131は、農作物を栽培すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する栽培領域を有する棚板2を、これらの棚板2が観覧車の如く、裏面側から表面側乃至裏面側から表面側に回転する垂直方向に多段に配置した栽培棚を有する。
以上の栽培方法及び栽培システムは、栽培領域を垂直方向に複数段に配置した栽培機構を前提としていたが、本発明はこれに限定されない。以下の実施形態では、単段の栽培領域を有する栽培機構を有からなる栽培システムを説明する。単段の栽培領域からなる栽培機構を有する栽培システムは、メロン・スイカ・トマトなどの草高が高く垂直多段栽培に不向きな果菜類やブドウ・マンゴー・ライチ等の果樹類の作物も室内で低コストに生産することができる。
栽培機構141は、図17に示すように、例えば2本の支柱1の間に単段の棚板2を配置した栽培棚によりその主要部が構成される。棚板2は、苺などの農作物を栽培する栽培領域として機能すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する。棚板2間の所定の間隔は典型的には可変式である。本発明は、支柱1の本数、支柱1や棚板2の素材、形状を特に限定しない。
棚板2の上面には、栽培領域としての作付面3を有する。例えば、栽培機構141の栽培領域としての作付面3は、1平方メートル前後が好ましい。1平方メートル単位で水分循環機構や電力供給機構が完結することで、栽培機構設置先の間取りやスペースに合わせて柔軟に設置数量を調整できることができる。結果として、それらが設置先顧客に設置してもらいやすい要素となり、本発明の主要な効果の一つである「オフィスや住居における空調の廃熱・廃冷を農作物の栽培に利用できる」という効果を単段栽培においても得られる。
農業用の灌水を集中管理するシステムやIoTデバイスとの連携するシステムは市場に存在するが、どちらもコストのかかる設備であるため灌水管理もIoTデバイス設置も圃場単位で導入するものとなっている。本発明におけるIoTデバイス9の利用は、灌水のオン・オフのスイッチをIoT化するもので、栽培機構単位、栽培領域1平方メートル単位で灌水を管理するためのシステムであり、室内型農業の管理に特化したものである。
図18は農作物として果樹類を栽培するのに好適な栽培機構の構成を示す概略的断面図である。なお、図において、上記の実施形態に係る栽培機構と同じ要素には同じ符号を付している。また、この栽培機構を使った栽培システムの構成は、図1に示した栽培システム100と同様であり、上記の実施形態で説明したとおりである。
本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形や応用が可能である。そのような変形や応用による実施の範囲も本発明の技術的範囲に属する。
例えば、上記の実施形態では、栽培される農産物として苺を例示した。これは苺がイチゴ狩りなどの産地消費形態が広く認知されており、都市部のオフィスや大規模商業施設などの人が多く集まる場所で室内側からも収穫可能な方法で育成すれば、輸送コストや出荷作業のコストも削減しながらの都市部での消費が可能になる、というメリットがあるからである。しかし、農産物として、トマト、ナス、キュウリ等のオーガニック食材として購買実績の高い野菜類や、メロン、スイカ、マンゴーなど虫害に気をつける必要があり丁寧な育成が付加価値となりやすい果物野菜等であってもよい。例えば、農作物として胡蝶蘭などの直射日光を避ける必要のある花卉類を栽培することで、オフィスビルの北向きの窓際も農産地として開拓できるというメリットがある。
本発明では、開閉式グリーンウォールにおいて、下記の如く両面にインテリア性をもたせてもよい。また、開閉式の栽培棚の開閉方法は、支柱を軸として開閉する方式だけではなく、装置の脚部に車輪を具備し、移動・開閉をさせる方式としてもよ
2 :棚板
2A :プランタ
3 :作付面
4 :収穫作業用空間
5 :貯水槽
6 :循環水路
7 :電動ポンプ
8 :ソーラー発電パネル
9 :IoTデバイス
10 :バッテリー
11 :鉢
11a :培地
11b :排水空間
11c :不透水層
12 :水分供給水路
14 :内鉢
15 :外鉢
16 :水抜き穴
17 :グリーンウォール基板
18 :蝶番
19 :インテリア面
20 :回転ウォール
21 :ポット
22 :ドーナッツ型水受け
23 :回転レール
24 :平衡重り
25 :回転ロープかしめ部
26 :ワイヤーロープ
27 :ロープウェーローラー
100 :栽培システム
101 :栽培機構
102 :建築物
103 :窓
111 :栽培機構
121 :栽培機構
131 :栽培機構
141 :栽培機構
151 :栽培機構
161 :栽培機構
Claims (18)
- 農作物を栽培する栽培領域を垂直方向に複数段に配置した栽培機構であって、各前記段の栽培領域の全域に前記農作物の育成に必要な光量の自然光が照射される構造であり、水分を前記農作物に供給可能であり、前記農作物が光合成を行う光源に前記栽培領域を向けた際に当該栽培機構の当該光源に対する裏側となる方向から当該栽培機構を見た時にもインテリアとして成立する両面的なデザイン性を備えた栽培機構を、日常的に空調機器による温度管理がされている屋内空間であって、窓を介して各前記段の栽培領域に自然光が照射されるように前記窓に近接して設置し、前記農作物を栽培する
栽培方法。 - 請求項1に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構は、電動ポンプにより前記水分を前記農作物に供給・循環可能である
栽培方法。 - 請求項1又は2に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構は、前記農作物に水を供給する循環水路として機能する前記栽培領域を有する棚板を垂直方向に複数段に配置した栽培棚を有するものであり、
前記栽培棚の前面が前記窓に近接するように設置し、
各前記棚板間の間隔を、全ての前記段の栽培領域において前記農作物の適切な成長のために直射日光が照射することが求められる全ての範囲に前記窓を介して直射日光が照射され、かつ、前記栽培棚の裏面側より前記農作物を鑑賞すると共に前記農作物を収穫できる空間が確保できるように調整する
栽培方法。 - 請求項1又は2に記載の栽培方法であって、
前記農作物は、直射日光が生育に適さないものであって、
各前記棚板間の間隔を、全ての前記段の栽培領域において前記窓を介して直射日光が照射されず、最適な反射光が照射されるように、かつ、前記栽培棚の裏面側より前記農作物を鑑賞すると共に前記農作物を収穫できる空間が確保できるように調整する
栽培方法。 - 請求項2〜4のうちいずれか1項に記載の栽培方法であって、
各前記棚板間の間隔を、設置者が必要に応じてさらに広げる及び/又は狭めることを可能にする
栽培方法。 - 請求項1又は2に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構は、前記栽培領域を前面の方向に傾け各前記段の間隔を詰めて高密度化し、かつ、支柱を軸として開閉可能な構造としたものであり、
前記栽培機構を、前記窓に近接して前記前面が窓側に向くように設置し、当該栽培機構を閉じたときに前記栽培領域に前記窓を介して自然光を直接採光でき、かつ、閉じたときに室内側となる前記栽培領域の裏面側にもインテリアデザイン性を持たせ、開いたときには室内側から前記農作物の手入れ及び/又は収穫作業が可能となる
栽培方法。 - 請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の栽培方法であって、
各日照時間を各前記栽培機構の分類要素とし、記録台帳を作成し、
50cmメッシュ〜50mメッシュ単位の極小農地を共通する分類ごとに仮想的に同じ条件の農地として再集約して仮想的な大規模農業として行う
栽培方法。 - 請求項7に記載の栽培方法であって、
既存室内居住労働環境を農地として利用する際に特徴的な要素となる設置環境の窓の方角及び空調設定温度を、前記農作物の育成期間において前記栽培機構設置環境それぞれの太陽高度ごとの累積日照時間と併せて前記極小農地の分類要素とし、気温、水量、日照角度ごとの日照時間から仮想的にそれぞれの極小農地の時節をずらしたグループに分け、育成条件を変えることで、旬の時期をずらした収穫及び/又は収穫時期の集中を避ける
栽培方法。 - 請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構を前記屋内空間へのインテリアとして提供すること及び/又は前記栽培された農作物より農作物を収穫するのに必要な農作業を代行することの対価として前記栽培機構が設置される領域を利用する権利及び前記収穫された農作物の所有する又は販売する権利を設定する
栽培方法。 - 農作物を栽培すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する栽培領域を有する棚板を垂直方向に複数段に配置した栽培棚と、
各前記棚板の前記栽培領域から排出された前記水を各前記棚板の前記栽培領域に循環させる水循環用電動ポンプ及び貯水槽とを具備し、
各前記棚板間の間隔を任意に調整可能な機構を有し、
前記栽培棚の一方側から見た各前記栽培領域の奥行を、前記調整された各前記棚板間の間隔に前記一方側から採光される自然光が各前記栽培領域での前記農作物の育成に求められる全範囲に照射されるようにした
栽培機構。 - 農作物を栽培すると共に栽培される農作物に水を供給する水路として機能する垂直方向に複数段の栽培領域を、一方側に傾けて各前記段の間隔を詰めて高密度化した栽培機構であって、
各前記栽培領域から排出された前記水を各前記栽培領域に循環させる水循環用電動ポンプ及び貯水槽を有し、
閉じたときに前記栽培領域に前記一方側から自然光を直接採光でき、かつ、閉じたときに前記栽培領域の裏面側にインテリアデザイン性を備え、開いたときには他方側から前記農作物の手入れ及び/又は収穫作業が可能となるように、支柱を軸として開閉可能な構造とした
栽培機構。 - 請求項10又は11に記載の栽培機構であって、
前記農作物に向けて送風するための扇風機をさらに具備する栽培機構。 - 請求項10〜12のうちいずれか1項に記載の栽培機構であって、
前記水循環用電動ポンプに電力を供給するためのソーラー発電パネル
をさらに具備する栽培機構。 - 請求項10〜13のうちいずれか1項に記載の栽培機構を用いた栽培システムであって、
前記栽培機構は、当該栽培機構の栽培領域が建築物の窓に近接するように前記建築物内に設置された
栽培システム。 - 農作物を栽培する単段の栽培領域を備える栽培機構であって、水分を前記農作物に供給可能であり、前記水分が前記栽培領域に滞留しないよう前記栽培領域の下部に排出され、排出された前記水分を受け止め前記栽培機構の外部に流出させない構造を有する栽培機構を、日常的に空調機器による温度管理がされている屋内空間であって、窓を介して前記栽培領域に自然光が照射されるように前記窓に近接して設置し、前記農作物を栽培する栽培方法であって、
前記栽培機構は、前記栽培領域の下部より排出された水分を貯留する貯水槽と、前記貯水槽に貯留した水分を前記栽培領域に循環させるための電動ポンプと、前記電動ポンプに電力を供給するためのソーラー発電パネルとを有し、
外部電力を利用せずに前記単段の栽培領域に前記水分を供給・循環させる
栽培方法。 - 請求項10に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構を前記屋内空間へのインテリアとして提供すること及び/又は前記栽培された農作物より農作物を収穫するのに必要な農作業を代行することの対価として前記栽培機構が設置される領域を利用する権利及び前記収穫された農作物の所有する又は販売する権利を設定する
栽培方法。 - 請求項1〜9乃至請求項15〜16のうちいずれか1項に記載の栽培方法であって、
前記栽培機構の前記栽培領域は、10平方メートル以下である
栽培方法。 - 請求項2乃至請求項15〜17のうちいずれか1項に記載の栽培方法であって、
前記電動ポンプの電源をオン・オフするIoTデバイスを有し、前記電動ポンプの動作・停止を遠隔地から管理可能とした
栽培方法。
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