KR20090125824A

KR20090125824A - 식물 생육 설비

Info

Publication number: KR20090125824A
Application number: KR1020097021524A
Authority: KR
Inventors: 겐지 에모토
Original assignee: 가부시키가이샤 페어리 엔젤
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-12-07
Also published as: JPWO2008123448A1; US20100126063A1; US8151517B2; WO2008123448A1; EP2132977A1

Abstract

광원과 식물을 가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율적으로 확보하는 것과 동시에 양호한 통기성을 확보하여, 식물에 바람직한 생육 환경을 주는 것이 가능한 식물 생육 설비를 제공한다. 식물 생육실(1) 내에 설치되어 식물을 재치하는 복수의 선반부(32)와, 각 선반부(32)의 위쪽에 각각 설치되어 식물에 생육용의 광을 조사하는 광원(331)과, 광원(331)을 둘러싸면서 설치되어 광을 투과 가능한 투명벽인 식물 대면벽(3321)에 복수의 통기구멍(332x)을 형성한 커버(332)와, 커버(332) 내의 공간으로 개구하여 그 공간 내의 공기를 빨아들이기 위한 공기구(31a)와, 공기구(31a)로부터 빨아들인 상기 공기를 냉각하여 식물 생육실(1) 내로 내뿜는 순환용 계로(L1)를 구비하도록 했다.

Description

식물 생육 설비{PLANT GROWTH SYSTEM}

본 발명은 바람직한 식물 생육 환경을 실현할 수 있는 식물 생육 설비에 관한 것이다.

종래, 광을 식물에 조사(照射)하여 식물의 성장을 촉진하도록 한 식물 재배 시설이 알려져 있다.

구체적으로, 이런 종류의 식물 재배 시설은 복수의 주재(柱材)가 지지하는 재배선반에 재배 베드를 재치(載置)하고, 이 재배 베드에 배양액을 순환시키는 것과 동시에, 각 재배선반의 아래쪽 면에 설치한 조명 등(等)으로 식물에 광을 조사하는 것으로, 식물의 성장을 촉진시킬 수 있도록 구성되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본국 특개 2005-021064

그런데 이와 같은 종래의 구성에서는, 큰 광량을 얻거나 재배 밀도를 높이거나 하기 위해서, 광원을 식물에 가까이하면, 그 광원 근방의 따뜻해진 공기에 의해서 식물이 손상을 받게 되어버린다고 하는 문제가 발생해 버린다. 또, 재배 밀도를 높이기 위해서 식물끼리를 단순히 근접시키면, 통기성이 악화되어 식물이 생육 불량 등을 일으킨다고 하는 문제가 발생해 버린다.

본 발명은, 이와 같은 과제에 주목하여 이루어진 것으로, 주된 목적은 광원과 식물을 가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율적으로 확보하는 것과 동시에 양호한 통기성을 확보하여, 식물에 바람직한 생육 환경을 줄 수 있는 식물 생육 설비를 제공하는 것에 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

즉, 본 발명에 관련된 식물 생육 설비는 실(室) 내에 설치되어 식물을 재치하는 복수의 선반부와, 상기 각 선반부의 위쪽에 각각 설치되어 상기 식물에 생육용의 광을 조사하는 광원과, 상기 광원을 둘러싸서 설치되어 복수의 통기구멍을 갖추는 것과 동시에 적어도 일부를 상기 광을 투과 가능한 투명벽으로 하고 있는 커버와, 상기 커버 내의 공간으로 개구하고, 그 공간 내의 공기를 빨아들이기 위한 공기구(空氣口)와, 상기 공기구로부터 빨아들인 상기 공기를 냉각하여 상기 실 내로 내뿜는 순환용 계로(系路)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 투명벽은 소정 광량 이상의 광을 투과할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들면, 반투명의 것도 포함하는 개념이다.

이와 같은 것이면, 광원에 의해 따뜻해진 커버 내의 공기는 공기구로부터 순환용 계로로 빨아들여져 냉각된다. 그리고, 이 순환용 계로에서 냉각된 새로운 공기는, 예를 들면, 실내 전체에 고르게 퍼진 후, 통기구멍으로부터 커버 내로 받아들여진다. 따라서, 광원 근방의 따뜻해진 공기에 의해서, 식물이 손상을 받게 된다고 하는 문제를 방지할 수 있다. 또, 커버 내의 공기를 공기구로부터 순환용 계로로 흡입하는, 흡입 방식으로 하고 있기 때문에, 냉각된 공기는 비교적 완만한 흐름으로 식물에 접촉하면서, 통기구멍으로부터 커버 내로 받아들여지도록 이루어진다. 이 때문에, 공기의 흐름이 식물의 스트레스가 되어 생육 불량을 초래한다고 하는 문제를 방지할 수 있다. 또, 식물을 밀집시켜도, 식물 근방의 공기를 효율적으로 교환할 수 있기 때문에, 식물에 산소 부족이나 이산화탄소 부족 등이 생기거나 열기가 차는 일이 생기거나 하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 광원의 광은 투명벽을 통과하여 식물에 도달하기 때문에, 예를 들면, 광합성 등에 필요한 양호한 일조 환경을 실현할 수 있다. 또, 상하의 선반부의 간격을 가급적 작게 함으로써, 광원과 식물을 가깝게 할 수 있으므로, 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율 좋게 확보하고, 식물에 양호한 광합성을 실시하게 할 수 있게 된다. 이와 같이 광원과 식물을 가깝게 해도, 광원은 커버로 둘러싸여 있기 때문에, 식물이 광원에 직접 접촉하여 엽소(葉燒)를 일으킨다고 하는 문제는 발생하지 않는다.

즉, 광원과 식물을 가급적 가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율 좋게 확보하는 것과 동시에, 선반부의 상하 방향의 재배 밀도를 높이면서도, 따뜻해진 공기에 의해서 식물이 손상을 받는 등과 같은 문제를 일으키지 않고, 또, 양호한 통기성의 확보와 열기가 차는 것의 방지를 실현하여, 식물에 바람직한 생육 환경을 줄 수 있는 식물 생육 설비를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 식물 생육 설비의 다른 실시형태로서는, 이 식물 생육 설비가 실 내에 설치되어 식물을 재치하는 복수의 선반부와, 상기 각 선반부의 위쪽에 각각 설치되어 상기 식물에 생육용의 광을 조사하는 광원인 LED와, 상기 LED를 식물 측으로 향한 상태로 지지하는 기판과, 상기 기판의 LED 탑재면의 이면을 둘러싸는 둘러쌈부(圍繞部)를 갖추어, 복수의 통기구멍을 상기 기판 또는 상기 둘러쌈부에 형성한 커버와, 상기 커버 내의 공간으로 개구하고, 그 공간 내의 공기를 빨아들이기 위한 공기구(空氣口)와, 상기 공기구로부터 빨아들인 상기 공기를 냉각하여 상기 실 내로 내뿜는 순환용 계로(系路)를 구비하는 것을 들 수 있다.

이와 같은 것이면, 기판의 LED 탑재면의 이면으로부터 발생하는 열에 의해 따뜻해진 커버 내의 공기는, 공기구로부터 순환용 계로로 흡입되어져서 냉각된다. 그리고, 이 순환용 계로에서 냉각된 새로운 공기는, 예를 들면, 실내 전체에 고르게 퍼진 후, 통기구멍으로부터 커버 내로 받아들여진다. 따라서, 기판의 LED 탑재면의 이면으로부터 발생하는 열에 의해 따뜻해진 커버 내의 공기에 의해서, 식물이 손상을 받게 되어 버린다고 하는 문제를 방지할 수 있다. 또, 커버 내의 공기를 공기구로부터 순환용 계로로 빨아들이는, 흡입방식으로 하고 있기 때문에, 냉각된 공기는 비교적 완만한 흐름으로 식물에 닿으면서, 통기구멍으로부터 커버 내로 받아들여지게 된다. 이 때문에, 공기의 흐름이 식물의 스트레스가 되어 생육 불량을 초래한다고 하는 문제를 방지할 수 있다. 또, 식물을 밀집시켜도, 식물 근방의 공기를 효율적으로 교환할 수 있기 때문에, 식물에 산소 부족이나 이산화탄소 부족 등이 생기거나 열기가 차는 일이 생기거나 하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 광원인 LED의 광은, 식물에 직접 도달하기 때문에, 예를 들면, 광합성 등에 필요한 양호한 일조 환경을 실현할 수 있다. 또, 상하의 선반부의 간격을 가급적 작게 함으로써, LED와 식물을 가깝게 할 수 있기 때문에, 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율 좋게 확보하고, 식물에 양호한 광합성을 실시하게 할 수 있게 된다. 이와 같이 LED와 식물을 가깝게 해도, 예를 들면, 포탄형 LED와 같이 LED는 LED 소자를 투명 수지로 몰드하고 있기 때문에, 그 표면 즉, LED의 식물 측의 면은 대부분 발열하지 않고, 식물이 LED에 직접 접촉해도, 엽소를 일으킨다고 하는 문제는 발생하지 않는다.

상기 커버의 식물측 면의 대략 전체 면에 상기 통기구멍을 마련하고 있는 것이면, 선반부의 양단을 지지하는 지주의 지주 간격에 관계없이, 선반부 전체에 걸쳐서 식물 근방에 있는 공기를 통기구멍으로부터 받아들여 순환시킬 수 있기 때문에, 선반부나 지주 등의 설계상의 제약조건이 줄어든다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태로서는, 상기 광원의 점등 또는 소등 상태에 대응시켜, 상기 커버 내의 공기를 상기 공기구로부터 상기 순환용 계로에 빨아들이는 공기 흡입 상태와, 상기 순환용 계로 내의 공기를 상기 공기구로부터 상기 커버 내로 내뿜는 공기 분출 상태로 전환하는 공기류 입출 방향 전환부를 구비하고 있는 것을 들 수 있다.

이와 같은 것이면, 예를 들면, 광원을 소등 상태로 했을 때에, 순환용 계로에서 냉각된 공기를 공기구를 통하여 통기구멍으로부터 식물에 공급할 수 있다. 즉, 밤과 같은 일조 환경에서, 또한 차가워진 상태에서는 식물이 당분을 생성한다고 하는 생육 환경을 매우 적합하게 실현하고, 같은 설비를 이용하면서도, 보다 많은 당분을 포함한 식물을 생산할 수 있게 된다. 게다가, 냉각된 공기를 통기구멍으로부터 식물에 직접, 또한 스포트(spot) 적으로 공급할 수 있기 때문에, 전력 절약화를 도모하고, 큰 냉각 설비도 필요로 하지 않는다.

그런데, 상기 순환용 계로상에, 상기 공기를 자연 냉각하기 위한 자연 냉각부를 마련하고 있다면, 자연 냉각부(예를 들면, 지중) 자체의 온도가, 상기 공기를 자연 냉각하는 것에서는 변동하지 않고, 온도가 높은 공기의 열을 효율 좋게 빼앗을 수 있다고 하는 성질을 이용하여, 효율적이고 저비용인 냉각을 실현할 수 있다. 여기서, 상기 자연 냉각부의 구체적 실시형태로서는, 이 자연 냉각부가 공기를 지중에 통과시켜 차게하는 직렬 또는 병렬 접속한 복수의 냉각 파이프를 갖추고, 상기 각 냉각 파이프를 연직(鉛直) 상태로 지중의 소정 깊이까지 묻고 있는 것을 들 수 있다. 이와 같은 것이면, 지중은 지극히 큰 열용량을 가지고 있어 냉각 파이프를 통과시키는 공기의 온도가 높으면 높을수록 효율 좋게 냉각할 수 있다. 예를 들면, 냉각 파이프를 지중 5m 이상 묻는 것으로, 지중 5m의 위치에서의 온도가 16도 정도인 것을 이용하여, 상기 공기를 확실히 16도까지 냉각할 수 있다.

냉각 파이프의 바람직한 실시형태로서는, 이 냉각 파이프가, 중앙의 내부 유로와 그 외측의 내부 유로를 가지는 이중관 구조의 것이며, 이 냉각 파이프 내로 받아들인 공기가 상기 외측의 내부 유로, 상기 중앙의 내부 유로의 순으로 흐르도록 하고 있는 것을 들 수 있다.

이와 같은 것이면, 지중 깊은 곳에서 차게 된 공기가, 지표로 돌아왔을 때에 따뜻해져 버리는 것을 방지할 수 있고, 식물에 적당히 차게 된 공기를 줄 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태로서는, 상기 실내로부터 받아들인 공기를 강제 냉각하고, 그 강제 냉각한 공기를 식물에 공급하는 강제 냉각공기 공급용 계로와, 상기 공기구에 연락하는 계로를 상기 순환용 계로 또는 상기 강제 냉각공기 공급용 계로로 전환하는 계로 전환부를 구비하고 있는 것을 들 수 있다.

이와 같은 것이면, 커버 내의 따뜻해진 공기를 공기구로부터 순환용 경로로 받아들이거나 강제 냉각한 공기를 공기구 및 통기구멍을 통하여 식물에 공급하거나 하는 것이, 계로 전환부의 변환만으로 간단하게 실시할 수 있다.

<발명의 효과>

이와 같이 본 발명에 관한 식물 생육 설비는, 광원과 식물을 가급적가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율 좋게 확보하는 것과 동시에, 선반부의 상하 방향의 재배 밀도를 높이면서도, 따뜻해진 공기에 의해서 식물이 손상을 받는 등의 문제를 일으키지 않고, 또, 양호한 통기성의 확보와 열기가 차는 것의 방지를 실현하여 식물에 바람직한 생육 환경을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 식물 생육 설비에 있어서의 계로 전환부나 순환용 계로 등을 나타내는 블록도.

도 2는 동 실시형태에 있어서의 선반부 부분을 확대하여 모식적으로 나타내는 사시도.

도 3은 동 실시형태에 있어서의 선반부 등을 확대하여 나타내는 정면도.

도 4는 동 실시형태에 있어서의 선반부 등을 확대하여 나타내는 측면도.

도 5는 동 실시형태에 있어서의 자연 냉각부를 확대하여 나타내는 도면.

도 6은 동 실시형태에 있어서의 냉각 파이프의 횡단면도.

도 7은 동 측단면도.

도 8은 동 실시형태에 있어서의 식물 생육 설비의 동작을 설명하기 위한 도면(공기 흡입 상태).

도 9는 동 실시형태에 있어서의 식물 생육 설비의 동작을 설명하기 위한 도면(강제 냉각 상태).

도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 식물 생육 설비에 있어서의 선반부 부분을 확대하여 나타내는 요부 확대도.

부호의 설명

A1 ···공기

L1····순환용 계로

L2····강제 냉각공기 공급용 계로

L3····개별 계로

L12····자연 냉각부

Lp ····냉각 파이프

Lp1····중앙의 내부 유로(중앙 내부 유로)

Lp2····외측의 내부 유로(외측 내부 유로)

V·····식물

Z·····식물 생육 설비

1·····실(식물 생육실)

6·····계로 전환부

31·····선반지주

31a·····공기구(空氣口)

32····· 선반부

33····· 광 조사(照射)장치

331·····광원(형광등 또는 LED)

332·····커버

3321···· 식물측의 면(식물 대면벽)

3321a···· LED 탑재면의 이면

332x···· 통기구멍

<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>

이하에 본 발명의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태와 관련되는 식물 생육 설비(Z)는, 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 건물 내의 식물 생육용의 식물 생육실(1)과, 이 식물 생육실(1) 바깥에 마련한 순환용 계로(L1) 및 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)를 구비하여 이루어지는 것이다.

식물 생육실(1)은 도 1, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 식물 생육용의 선반부(32) 등을 갖춘 복수의 선반 유니트(3)와, 선반 유니트(3) 내의 공기(A1)를 순환용 계로(L1)로 빨아들이는 공기구(空氣口)(31a)와, 공기구(31a)에 연락(連絡)하는 계로를 순환용 계로(系路)(L1) 또는 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)로 개별로 전환하는 계로 전환부(6)와, 비료를 공급하는 비료 공급 장치(도시하지 않음)를 구비하여 이루어지는 것이다. 이하, 각부를 구체적으로 설명한다.

선반 유니트(3)는 도 1, 도 2, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 식물 생육실(1)의 바닥면(도시하지 않음)과 천장면(12)과의 사이에 입설(立設)한 복수의 선반지주(31)와, 이 선반지주(31)에 지지시킨 식물 생육용의 선반부(32)와, 선반부(32)에서 생육하는 식물에 광을 조사하기 위한 광 조사장치(33)를 구비하는 것이다.

선반지주(31)는 단면으로 보아 대략 직사각 형상의 것으로서, 각 측벽으로 둘러싸인 내부 공간을 기체가 흐르는 내부 유로로 하고 있다. 그리고 본 실시형태에서는, 쌍을 이루는 선반지주(31)에 의해서 10단의 선반부(32)를 지지하도록 구성하고 있다. 또한, 선반지주(31)가 지지하는 선반부(32)의 수는 적절히 변경할 수 있다.

선반부(32)는 내부에 액 거름(液肥)을 보관 유지할 수 있는 대략 상자체 형상의 액 거름 팔레트(3Q) 및 이 액 거름 팔레트(3Q)에 재치되는 복수의 재배용 팔레트(3P)를 선반(棚) 형상으로 하여 지지하는 것이다. 본 실시형태에서는, 이 선반부(32)를 판 모양으로 하고 있지만, 예를 들면, 복수의 파이프를 수평 방향으로 배열한 것으로 할 수도 있다. 또, 재배용 팔레트(3P)로는, 1 번에 복수개의 식물(V)(예를 들면 양상추)을 재배할 수 있도록 하고 있다.

광 조사장치(33)는 각 선반부(32)의 아래쪽 면에 각각 마련한 것으로, 광원(331)과 이 광원(331)을 둘러싸는 커버(332)를 구비하여 이루어지는 것이다.

보다 구체적으로, 광원(331)에는, 예를 들면, 백색의 광을 발광하는 형광등을 이용하고 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 광원(331)의 점등시간 등을 도시하지 않은 생육 제어용 주장치로 제어할 수 있도록 구성하고 있다. 이것에 의해, 광 조사장치(33)에 의해서, 예를 들면, 광원(331)을 점등 상태로 하여 낮 사이클의 일조(日照) 환경을 주거나 광원(331)을 소등 상태로 하여 밤 사이클의 일조 환경을 주거나 할 수 있는 등, 소망하는 일조 환경을, 선반부(32)에서 생육중의 식물에 줄 수 있도록 하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 광원(331)을 바로 윗쪽의 선반부(32)의 저면에 부착하고 있지만, 부착형태는 실시형태에 따라 적절히 변경 가능하다.

커버(332)는 식물측의 면인 평면에서 보아 대략 직사각 형상의 식물 대면벽(3321)과, 이 식물 대면벽(3321)의 측면 테두리를 각각 기립(起立)시킨 커버 측벽(3322)을 구비하는 단면으로 보아 대략 위를 향한 コ자 형상의 것이다. 그리고, 본 실시형태에서는, 각 벽에는, 광원(331)의 광을 대략 그대로 투과할 수 있는 투명벽(예를 들면, 아크릴 투명판 등)을 이용하고 있다. 또, 식물 대면벽(3321)의 대략 전체 면에 복수의 통기구멍(332x)을 마련하고 있다. 더욱, 공기를 통기구멍(332x)으로부터 커버(332) 내부로 흡입 또는 흡출하여, 공기구(31a)로부터 배기 또는 흡기하는 것이 효과적으로 실시되도록, 식물 대면벽(3321) 및 커버 측벽(3322)의 각각의 끝 테두리를 선반지주(31)에 밀착시켜 부착하는 것과 동시에, 식물 대면벽(3321) 및 커버 측벽(3322)의 상단 둘레를 바로 윗쪽의 선반부(32)의 저면에 밀착시켜 부착하고 있다.

공기구(31a)는 선반 유니트(3)의 선반지주(31)의 측벽에 형성한 관통구멍이다. 본 실시형태에서는, 공기구(31a)를 선반지주(31)의 측벽의 각 커버(332)로 둘러싸인 위치마다, 각각 3개씩 배열하여 형성하고 있다. 각 공기구(31a)의 개구 형상은, 대략 직사각형 모양으로 하고 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다.

계로 전환부(6)는 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 각 선반 유니트(3)의 공기구(31a)에 개별로 연락하는 개별 계로(L3)상에 마련한 밸브(6V)를 갖추는 것으로서, 각 밸브(6V)를 전환 제어장치(도시하지 않음)에 의해 개별로 제어하는 것으로, 각 개별 계로(L3)를 순환용 계로(L1) 또는 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)와 선택적으로 연락할 수 있도록 하고 있다.

비료 공급 장치는 자세한 것은 도시하고 있지 않지만, 예를 들면, 각종 영양소를 물에 적당히 혼합하여 얻은 액 거름을, 비료 공급구(도시하지 않음)로부터 선반부(32) 내로 공급하도록 한 것이다.

순환용 계로(L1)는 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 식물 생육실(1) 바깥(예를 들면, 천장 뒤 등)에 배치한 공기 흡입 덕트(L11), 식물 생육실(1)의 마루 밑에 마련한 자연 냉각부(L12), 및 식물 생육실(1) 바깥(예를 들면, 천장 뒤 등)에 배치한 덕트(L13)를 갖추는 것이다. 이하, 각부를 구체적으로 설명한다.

공기 흡입 덕트(L11)는 선반 유니트(3) 내의 공기를 상기 공기 흡입 덕트(L11) 내부로 빨아들이고, 빨아들인 공기를 자연 냉각부(L12)를 향해서 보내는 팬(도시하지 않음)을 갖추는 것이다. 또한, 공기구(31a)로부터 순환용 계로(L1)로 빨아들이는 흡입 속도가 자연 냉각부(L12)의 용량과의 관계에서 너무 빠르면 양호한 냉각효과를 얻을 수 없는 경우도 있기 때문에, 실시형태에 따라 이 덕트(L11) 내의 팬의 조절에 의해 빨아들임 속도를 적절히 변경할 수 있도록 하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도시하지 않은 공기류 입출 방향 전환부에 의해, 이 팬과 후술하는 덕트(L13)의 팬을 함께 역회전시키는 것으로, 순환용 계로(L1) 내의 공기를 공기구(31a)로부터 커버(332) 내로 내뿜는 「공기 분출 상태」로 할 수 있다.

자연 냉각부(L12)는 도 1, 도 5 등에 나타내는 바와 같이, 지중(地中)의 온도를 이용하여, 구체적으로는, 예를 들면, 지중 5m 의 위치에서의 온도가 항상적으로 16도 정도인 것을 이용하여, 광 조사장치(33) 등에 의해서 따뜻해진 공기(A1)를 냉각하는 것이다. 본 실시형태에서는, 이 자연 냉각부(L12)를 직렬 또는 병렬 접속한 복수의 냉각 파이프(Lp)를 연직(鉛直) 상태로, 지중 5m 이상의 깊이까지 묻는 것에 의해 실현하고 있다. 냉각 파이프(Lp)는 이중관 구조의 것을 이용하고 있다. 구체적으로는, 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 냉각 파이프(LP)가 중앙 파이프(Lpx)와, 외측 파이프(Lpy)와, 중앙 파이프(Lpx)로부터 외측 파이프(Lpy)를 향하여 방사선상으로 연장하여 이루어지고 양 파이프 사이의 공간을 칸 막이 하는 복수의 격벽(Lpz)을 구비하고, 이들 중앙 파이프(Lpx), 외측 파이프(Lpy) 및 복수의 격벽(Lpz)에 의해서 형성되는 복수의 내부 유로를 가지도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 중앙 파이프(Lpx)의 내부에 형성되는 중앙 내부 유로(LP1)와, 중앙 파이프(Lpx), 외측 파이프(Lpy) 및 격벽(Lpz)에 의해 둘러싸인 복수의 분류로(分流路) 로부터 이루어지는 외측 내부 유로(LP2)와, 각 유로의 일단측(하단측)을 연락하는 연락 내부 유로(LP3)를 갖도록 하고 있다. 그러나 본 실시형태에서는, 공기(A1)가 외측 내부 유로(LP2)의 개구로부터 유입하고, 이 외측 내부 유로(LP2), 연락 내부 유로(LP3), 중앙 내부 유로(LP1)의 순서로 흐른 후, 상기 중앙 내부 유로(LP1)의 개구로부터 외부에 유출하도록 하고 있는 것과 동시에, 중앙 파이프(Lpx)를 단열성의 염화비닐 파이프, 외측 파이프(Lpy) 및 격벽(Lpz)을 금속제(金屬製)로 하는 것으로, 지중 깊은 곳에서 차게된 공기가 지표로 돌아왔을 때에 따뜻해져 버리는 것을 방지하고 있다.

덕트(L13)는 자연 냉각부(L12)로부터의 공기를 상기 덕트(L13) 내부로 빨아들이고, 빨아들인 공기를 식물 생육실(1)의 천장 등의 벽면에 개구하는 공기 출입구(L13a)로부터 식물 생육실(1) 내로 내뿜는 팬(도시하지 않음)을 갖추는 것이다.

그리고, 이 순환용 계로(L1)에 의해서, 후술하는 선반 유니트(3) 내의 공기(A1)를 공기구(31a)로부터 공기 흡입 덕트(L11)로 빨아들이고, 자연 냉각부(L12), 덕트(L13)의 순으로 통한 후, 공기 출입구(L13a)로부터 식물 생육실(1) 내로 내뿜어 순환하는 것이 가능하다.

부가하여, 본 실시형태에서는, 덕트(L13)의 도중에는, 에어컨(L13x) 및 에어필터(L13y)를 마련하고 있다. 이 에어컨(L13x)은 기본적으로는 동작시키지 않지만, 예를 들면, 자연 냉각부(L12)만으로는 충분한 냉각 효과를 얻지 못하고 있는 경우에는, 공기 출입구(L13a)의 근방에 마련한 온도 센서(도시하지 않음)의 출력치에 근거하여, 상기 에어컨(L13x)을 동작시키도록 하고 있다. 구체적으로는, 예를 들 면, 공기 출입구(L13a)로부터 내뿜어지는 공기(A2)의 온도가 설정치 이상이면, 그 온도가 저하(低下)하도록 에어컨(L13x)을 동작시키고 있다. 또한, 상기 온도센서 대신에 에어컨(L13x)에 내장하고 있는 온도센서를 이용하여 온도 제어를 실시하도록 해도 괜찮다.

강제 냉각공기 공급용 계로(L2)는 도 1 등에 나타내는 바와 같이, 식물 생육실(1) 바깥(예를 들면, 천장 뒤 등)에 배치한 덕트(L21) 및 이 덕트(L21)의 도중에 마련한 강제 냉각부인 에어컨(L22)을 갖추는 것이다. 그리고, 덕트(L21)의 에어컨(L22)보다 상류측을 순환용 계로(L1)에 있어서의 자연 냉각부(L12)와 밸브(6V)와의 사이에 접속하고 있는 한편, 하류측을 분기하여 각 밸브(6V)에 접속하고 있다.

이상과 같이 구성되는 식물 생육 설비(Z)에 대해서, 그 사용 방법을 이하에서 기술한다.

(1) 통상시(공기구(31a)에 연락하는 계로가 순환용 계로(L1)인 경우)

계로 전환부(6)에 의해, 도 8에 두꺼운 선으로 나타내는 바와 같이, 각 밸브(6V)가 상기 개별 계로(L3)와 순환용 계로(L1)를 연락하도록 한 다음, 도시하지 않은 공기류 입출 방향 전환부에 의해 낮 사이클에서는 공기 흡입 상태, 밤 사이클에서는 공기 분출 상태로 한다.

낮 사이클에서는, 식물에 광을 조사하고 있는 광원(331)에 의해, 커버(332) 내의 공기가 따뜻해진다. 커버(332) 내의 따뜻해진 공기(A1)는 공기구(31a)로부터 순환용 계로(L1)로 빨려 들어간다. 그리고, 순환용계로(L1)의 도중에 마련한 자연 냉각부(L12)에 의해서 공기(A1)는 냉각된 후, 덕트(L13)의 공기 출입구(L13a)로부 터, 식물 생육실(1) 내로 내뿜어져 새로운 공기로서 통기구멍(332x)으로부터 커버(332) 내로 받아들여진다. 또한, 본 실시형태에서는, 자연 냉각부(L12)에서 최대 20 수회 정도의 냉각 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 광원(331) 근방의 따뜻해진 공기(A1)에 의해서 식물이 손상을 받게 되어버린다고 하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 공기 교환은 완만한 풍량으로 실시하면 좋기 때문에, 공기의 흐름이 식물의 스트레스가 되어 생육 불량을 초래한다고 하는 문제도 생기지 않는다. 또, 식물을 밀집시켜도, 식물 근방의 공기를 효율적으로 교환할 수 있기 때문에, 식물에 산소나 이산화탄소 부족이 생기거나 열기가 차는 것이 생기거나 하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 광원(331)의 광은 투명한 식물 대면벽(3321)을 통과하여 식물에 도달하기 때문에, 예를 들면, 광합성 등에 필요한 양호한 일조 환경을 실현할 수 있다. 또, 상하의 선반부의 간격을 가급적 작게 함으로써, 광원(331)과 식물을 가깝게 할 수 있어, 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율 좋게 확보하고, 식물에 양호한 광합성을 실시하게 할 수 있게 된다. 이와 같이 광원(331)과 식물을 가깝게 해도, 광원(331)은 커버(332)로 둘러싸여 있기 때문에, 식물이 광원(331)에 직접 접촉하여 엽소(葉燒)를 일으킨다고 하는 문제는 생기지 않는다.

밤 사이클에서는, 도시하지 않은 공기류 입출 방향 전환부에 의해 「공기 분출 상태」로 한다. 이때, 자연 냉각부(L12)의 냉각 성능을 가급적 이용할 수 있도록 에어컨(L13x)에 의한 냉각은 실시하지 않는다. 이 「공기 분출 상태」에서는, 공기 출입구(L13a)로부터 받아들여진 공기는 자연 냉각부(L12)에서 냉각되고, 자연 냉각된 공기는 공기구(31a) 등을 거쳐 커버(332) 내에 도입된 후, 커버(332)의 통기구멍(332x)으로부터 직접적으로 식물에 대하여 공급된다. 이와 같이, 밤과 같은 일조 환경에서, 또한, 차가워진 상태에서는 식물이 당분을 생성한다고 하는 생육 환경을 매우 적합하게 실현하고, 같은 설비를 이용하면서도, 보다 많은 당분을 포함한 식물을 생산할 수 있게 된다.

(2) 강제 냉각시(공기구(31a)에 연락하는 계로가 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)인 경우)

전술한 낮 사이클 또는 밤 사이클에 관계없이, 선반 유니트(3) 내의 강제 냉각을 실시할 수도 있다. 이 경우, 계로 전환부(6)에 의해 강제 냉각을 실시하는 선반 유니트(3)에 접속하고 있는 개별계로(L3)와 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)를 연락하면 좋다. 구체적으로는, 개별계로(L3)와 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)를 연락한 상태에서 에어컨(L22)만 동작시킨다(에어컨(L13x)은 원칙적으로 동작시키지 않는다.). 그러면, 실내의 공기(A5)는 공기 출입구(L13a)로부터 덕트(L13) 내로 받아들여지고, 에어 필터(L13y) 및 자연 냉각부(L12)를 차례로 경유하여 냉각된 후, 덕트(L21)상에 마련한 에어컨(L22)에서 더욱 강제 냉각된다. 이와 같이 하여 강제 냉각된 공기(A6)는 개별계로(L3) 및 공기구(31a)를 거쳐 커버(332) 내로 도입되고, 그 후, 커버(332)의 통기구멍(332x)으로부터, 직접적으로 식물에 대하여 공급된다. 또한, 동시에 복수의 선반 유니트(3)에 대하여 강제 냉각을 실시할 수도 있다. 또, 도 9에 두꺼운 선으로 나타내는 바와 같이, 순환용 계로(L1) 및 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)의 양쪽 모두의 계로를 사용하여 공기를 모든 선반 유니트(3)에 공급 할 수도 있다. 또한, 에어컨(L22)에 더하여 에어컨(L13x)을 동작시키는 것도 가능하다.

이와 같이 본 실시형태에 따른 식물 생육 설비(Z)에 의하면, 광원(331)과 식물을 가급적 가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율적으로 확보하는 것과 동시에, 선반부(32)의 상하 방향의 재배 밀도를 높이면서도, 따뜻해진 공기에 의해서 식물이 손상을 받는 등과 같은 문제를 일으키지 않아, 식물에 바람직한 생육 환경을 줄 수 있는 식물 생육 설비(Z)를 제공할 수 있다.

또, 공기류 입출 방향 전환부에 의해 밤 사이클에서, 차가워진 공기를 커버(332) 내로 내뿜어 식물이 당분을 생성하는 생육 환경을 실현할 수 있기 때문에, 같은 설비를 이용하면서도, 보다 많은 당분을 포함한 식물을 생산할 수 있게 된다. 또한, 이와 같은 밤 사이클로, 식물에 공기를 내뿜어도 그 공기는 소등한 광원(331)에 의해서 따뜻해지는 일은 없다. 따라서, 공기의 분출에 의해서, 식물이 열에 의한 손상을 받는다고 하는 문제는 생기지 않는다.

또, 식물 대면벽(3321)의 대략 전체 면에 통기구멍(332x)을 마련하고 있기 때문에, 선반지주(31)의 지주 간격에 관계없이, 선반부(32) 전체에 걸쳐서 식물 근방에 있는 공기를 통기구멍(332x)으로부터 받아들여 순환시킬 수 있기 때문에, 선반부(32)나 선반지주(31) 등의 설계상의 제약 조건이 적게 된다.

순환용 계로(L1)상에, 공기를 자연 냉각하기 위한 자연 냉각부(L12)를 마련하고 있기 때문에, 온도가 높은 공기의 열을 효율적으로 빼앗을 수 있다고 하는 자연 냉각의 성질을 이용하여, 효율적이고 또한 저비용의 냉각을 실현할 수 있다.

자연 냉각부(L12)가 직렬 또는 병렬 접속한 복수의 냉각 파이프(Lp)를 연직(鉛直) 상태로 지중 5m 이상 묻은 것으로 하고 있기 때문에, 지중 5m의 위치에서의 온도가 16도 정도인 것을 이용하여, 상기 공기를 매우 적합하게 냉각할 수 있다.

또, 냉각 파이프(Lp)에, 중앙 내부 유로(LP1)와 그 외측의 외측 내부 유로(LP2)를 가지는 이중관 구조의 것을 이용하는 것과 동시에, 상기 냉각 파이프 내로 받아들인 공기가 외측 내부 유로(LP2), 중앙 내부 유로(LP1)의 순으로 흐르도록 하고 있기 때문에, 지중 깊은 곳에서 차게된 공기가 지표(地表)로 돌아왔을 때에 따뜻해져 버리는 것을 방지할 수 있어, 식물에 적당히 차게된 공기를 줄 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 강제 냉각공기 공급용 계로(L2)는 반드시 필요하지 않다.

또, 선반 유니트(3)의 구성도 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

또, 자연 냉각부(L12)의 구성도 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

또, 광 조사장치(33)의 광원(331)에 형광등을 이용하고 있지만, LED등의 그 외의 광원(331)을 이용할 수도 있다.

광원에 LED를 이용하는 경우에는, 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 커버(332)가 LED(331)를 식물측으로 향한 상태로 지지하는 것과 동시에 복수의 통기구멍(332x)을 마련한 LED용의 기판인 식물 대면벽(3321)과, 식물 대면벽(3321)의 LED 탑재면의 이면(3321a)을 둘러싸는 둘러쌈부 커버 측벽(3322)을 갖추어, 공기구(31a)를 커버(332) 내의 공간으로 개구하도록 하면 좋다.

이와 같은 것이면, 식물 대면벽(3321)의 LED 탑재면의 이면(3321a)으로부터 발생하는 열에 의해 따뜻해진 커버(332) 내의 공기는 공기구(31a)로부터 순환용 계로(L1)로 빨아들여져 냉각되고, 이 순환용 계로(L1)에서 냉각된 새로운 공기는 예를 들면, 실내 전체에 널리 퍼진 후, 통기구멍(332x)으로부터 커버(332) 내로 받아들여지기 때문에, 상기 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, LED(331)와 식물을 가급적 가깝게 하여 식물 육성을 위한 충분한 광량을 효율적으로 확보하는 것과 동시에, 선반부(32)의 상하 방향의 재배 밀도를 높이면서도, 따뜻해진 공기에 의해서 식물이 손상을 받는 등과 같은 문제를 일으키지 않고, 양호한 통기성의 확보와 열기가 차는 것의 방지를 실현하여, 식물에 바람직한 생육 환경을 줄 수 있다고 하는 식물 생육 설비를 제공할 수 있다. 또한, LED(331)와 식물을 가깝게 해도, LED(331)의 식물측의 면은 대부분 발열하지 않기 때문에, 식물이 LED(331)에 직접 접해도, 엽소를 일으킨다고 하는 문제는 생기지 않는다.

또, 통기구멍(332x)을 커버(332)의 식물 대면벽(3321)에 마련하고 있지만, 커버 측벽(3322)에 마련할 수도 있다.

또, 생육 환경 제어부가 제어하는 장치는 상술한 각 장치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 안개를 발생시키는 안개 발생장치나, 바람을 일으키는 바람 발생장치 등과 같이, 자연현상으로서 나타나는 현상을 일으키게 하는 장치이면 좋다. 다만, 자연 환경을 실현하는 것과 같은 컨트롤인지 아닌지를 묻지 않는다.

그 외, 각부의 구체적 구성에 대해서도 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명은 바람직한 식물 생육 환경을 실현할 수 있는 식물 생육 설비를 제공한다.

Claims

실 내에 설치되어 식물을 재치하는 복수의 선반부와,

상기 각 선반부의 위쪽에 각각 설치되어 상기 식물에 생육용의 광을 조사하는 광원과,

상기 광원을 둘러싸서 설치되어 복수의 통기구멍을 갖추는 것과 동시에 적어도 일부를 상기 광을 투과 가능한 투명벽으로 하고 있는 커버와,

상기 커버 내의 공간으로 개구하고, 그 공간 내의 공기를 빨아들이기 위한 공기구(空氣口)와,

상기 공기구로부터 빨아들인 상기 공기를 냉각하여 상기 실 내로 내뿜는 순환용 계로(系路)를 구비하는 식물 생육 설비.
실 내에 설치되어 식물을 재치하는 복수의 선반부와,

상기 각 선반부의 위쪽에 각각 설치되어 상기 식물에 생육용의 광을 조사하는 광원인 LED와,

상기 LED를 식물측으로 향한 상태로 지지하는 기판과, 상기 기판의 LED 탑재면의 이면을 둘러싸는 둘러쌈부(圍繞部)를 갖추어, 복수의 통기구멍을 상기 기판 또는 상기 둘러쌈부에 형성한 커버와,

상기 커버 내의 공간으로 개구하고, 그 공간 내의 공기를 빨아들이기 위한 공기구(空氣口)와,

상기 공기구로부터 빨아들인 상기 공기를 냉각하여 상기 실 내로 내뿜는 순환용 계로(系路)를 구비하는 식물 생육 설비.
청구항 1 또는 2 에 있어서,

상기 커버의 식물측의 면의 대략 전체 면에 상기 통기구멍을 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 식물 생육 설비.
청구항 1 또는 2 에 있어서,

상기 광원의 점등 또는 소등 상태에 대응시켜, 상기 커버 내의 공기를 상기 공기구로부터 상기 순환용 계로로 빨아들이는 공기 흡입 상태와, 상기 순환용 계로 내의 공기를 상기 공기구로부터 상기 커버 내로 내뿜는 공기 분출 상태로 전환하는 공기류 입출 방향 전환부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 식물 생육 설비.
청구항 1 또는 2 에 있어서,

상기 순환용 계로상에, 상기 공기를 자연 냉각하기 위한 자연 냉각부를 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 식물 생육 설비.
청구항 5 에 있어서,

상기 자연 냉각부는 직렬 또는 병렬 접속한 복수의 냉각 파이프를 갖추고,

상기 각 냉각 파이프를 연직(鉛直) 상태로 지중(地中)의 소정 깊이까지 묻고 있는 것을 특징으로 하는 식물 생육 설비.
청구항 6 에 있어서,

상기 냉각 파이프는 중앙의 내부 유로와, 그 외측의 내부 유로를 가지는 이중관 구조의 것이며, 상기 냉각 파이프 내로 받아들인 공기가 상기 외측의 내부 유로, 상기 중앙의 내부 유로의 순으로 흐르도록 하고 있는 것을 특징으로 하는 의 식물 생육 설비.
청구항 1 또는 2 에 있어서,

상기 실 내로부터 받아들인 공기를 강제 냉각하고, 그 강제 냉각한 공기를 식물에 공급하는 강제 냉각공기 공급용 계로와,

상기 공기구에 연락하는 계로를 상기 순환용 계로 또는 상기 강제 냉각공기 공급용 계로로 전환하는 계로 전환부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 식물 생육 설비.