WO2017047024A1 - 植物育成装置 - Google Patents

Abstract

植物育成装置（１００）は、植物（３）の地上部（３ａ）に向かう光を発する光源（４）と、光源（４）側の空間と地上部（３ａ）側の空間とを仕切る光透過性の断熱部（５）と、光源（４）と断熱部（５）との間の空間に気流を生成する送風機構（６）と、を備えている。これにより、光透過性の断熱部（５）の上側で滞留している高温の空気の熱が植物（３）に悪影響を与えることが抑制される。

Description

植物育成装置

　本発明は、光源から発せられた光を利用した光合成によって植物を成長させる植物育成装置に関する。

　次の特許文献１に開示されているように、光透過性を有する板状部材を用いて、植物の自然高を調整する試みがなされている。

特開２０１４－１０００８２号公報

　上記した特許文献１に開示された技術によれば、光源から発せられた熱が光透過性を有する板状部材によって遮断される。したがって、光源が発した熱が植物まで直接到達することが抑制されている。しかしながら、高温の空気が光透過性を有する板状部材の近傍で滞留し続ける。そのため、この滞留した高温の空気の熱が徐々に植物の周辺の空間まで到達してしまう。したがって、光源が発した熱を光透過性の板状部材によって遮断するだけでは、光源が発した熱が植物へ悪影響を与えることを抑制することはできない。

　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、光源が発した熱が植物へ悪影響を与えることを抑制することができる植物育成装置を提供する。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る植物育成装置は、植物の地上部に向かう光を発する光源と、前記光源側の空間と前記地上部側の空間とを仕切る光透過性の断熱部と、前記光源と前記断熱部との間の空間に気流を生成する送風機構と、を備えている。

　本発明によれば、光源が発した熱が植物へ悪影響を与えることを抑制することができる。

本発明の実施の形態１の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態２の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態３の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態４の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態５の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態６の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態７の植物育成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態８の植物育成装置の断熱部の縦断面図である。 本発明の実施の形態８の植物育成装置の断熱部の平面図である。 本発明の実施の形態９の植物育成装置の断熱部の縦断面図である。 本発明の実施の形態９の植物育成装置の断熱部の平面図である。 本発明の実施の形態１０の植物育成装置の縦断面の模式図である。

　以下、図面を参照しながら、実施の形態の植物育成装置を説明する。各実施の形態の説明および図面においては、同一の参照符号が同一の部分に付されている。同一の参照符号が付された同一の部分の説明は、後続の実施の形態において繰り返されない。実施の形態１と後続の実施の形態との図面の対比において、同一の参照符号が付された同一の部分は、特に説明がなければ、同一の構造および機能を有している。

　（実施の形態１）
　図１を参照しながら、実施の形態１の植物育成装置１００を説明する。

　図１に示されるように、植物育成装置１００は、筐体１を備えている。筐体１は、天井部１ｄ、床部１ｅ、および４つの側壁部１ｆからなる直方体構造を有している。筐体１は、外部から内部へ進入する光を遮っている。筐体１内に植物３の地下部３ｂが成長する地下空間１ｂを内包する栽培室地下部２を備えている。筐体１は、栽培室地下部２を含めて、植物３の地上部３ａが成長する地上空間１ａを内包している。

　栽培室地下部２は、栽培槽２ａと仕切部２ｂとを含む。栽培槽２ａは、植物３の根等の地下部３ｂに供給される水または養液（図示せず）を貯留している。仕切部２ｂは、栽培槽２ａの蓋を構成するとともに、植物３の地上部３ａが成長する地上空間１ａと植物３の地下部３ｂが成長する地下空間１ｂとを仕切っている。植物３の茎が仕切部２ｂに設けられた貫通孔を突き抜けている。植物３の茎と貫通孔との間の隙間には、スポンジ等の柔軟性部材が嵌め込まれている。

　植物育成装置１００は、地上部３ａの上方の筐体１の天井部１ｄの下面に固定され、地上部３ａに向かう光を発する光源４を備えている。筐体１内においては、地上部３ａと光源４との間に、光源４側の空間と地上部３ａ側の空間とを仕切る光透過性の断熱部５が設けられている。断熱部５は、いわゆる、アクリル板等の光透過性の板状部材である。植物育成装置１００は、光源４と断熱部５との間の空間に気流を生成する送風機構６を備えている。送風機構６は、１つの側壁部１ｆに設置されている。筐体１の送風機構６が設置されている側壁部１ｆと対向する側壁部１ｆには、換気口１１が設けられている。

　本実施の形態の植物育成装置１００によれば、光透過性の断熱部５は、光源４から地上部３ａまでの光の進路に設けられている。断熱部５は、光源４が発した光が地上部３ａへ到達することを許容するが、高温の空気が地上部３ａへ到達することを阻止する。なお、本実施の形態の断熱部５は、板状部材によって構成されているが、断熱部５はいかなる形状を有していてもよい。

　また、送風機構６が生成する気流によって、筐体１の外部の空気が換気口１１から筐体１の内部へ導入され、かつ、光透過性の断熱部５の上側で滞留している高温の空気が筐体１の外部へ排出される。したがって、光透過性の断熱部５の上側で滞留している高温の空気の熱が植物３に悪影響を与えることが抑制されている。

　（実施の形態２）
　図２を参照しながら、実施の形態２の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の断熱部５は、１または２以上の貫通孔５ａ１を有する断熱板部５ａを含んでいる。断熱板部５ａは、水平面に沿って延びる板状部材である。本実施の形態の植物育成装置１００においても、送風機構６が光源４と断熱板部５ａとの間に気流を生成する。このとき、生成された気流は、貫通孔５ａ１を通過する。この貫通孔５ａ１を通過する気流としては、１または２以上の貫通孔５ａ１の大きさおよび形状、ならびに、断熱部５の構造およびその周辺構造に応じて、次の２種類の気流が考えられる。

　第１の気流は、図２に矢印で示されるように、断熱板部５ａの地上部３ａ側の空間から、１または２以上の貫通孔５ａ１を経由して、断熱部５の光源４側の空間へ向かうものである。この場合、地上部３ａと断熱部５との間の空間の水蒸気が、１または２以上の貫通孔５ａ１を経由して、光源４と断熱部５との間の空間へ移動する。そのため、断熱部５の下面に水滴が発生することを防止することができる。したがって、断熱部５の下面でのカビまたは菌等の発生を防止することができる。

　第２の気流は、図２には示されていないが、断熱板部５ａの光源４側の空間から、１または２以上の貫通孔５ａ１を経由して、断熱板部５ａの地上部３ａ側の空間へ向かうものである。この場合、１または２以上の貫通孔５ａ１から植物３の地上部３ａと断熱板部５ａとの間の空間の水蒸気に向かって、気流が吹き出される。それにより、断熱板部５ａの下面に水滴が発生することを防止することができる。したがって、この第２の気流が生じる場合も、第１の気流が生じる場合と同様に、断熱板部５ａの下面でのカビまたは菌等の発生を防止することができる。

　（実施の形態３）
　図３を参照しながら、実施の形態３の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の植物育成装置１００においては、断熱部５の下面５１が水平面に対して傾斜している。具体的には、断熱部５の下面５１が凹状の曲面として形成されている。ただし、断熱部５の下面５１は、１つ傾斜する平面または２以上の傾斜する平面の組合せによって構成されていてもよい。このように、断熱部５の下面５１が水平面に対して傾斜していれば、断熱部５の下面に付着した水滴が断熱部５の下面５１の形状に沿って最も低い位置まで流れ、その位置から下方へ落下する。その結果、植物３が発した水蒸気が断熱部５の下面５１に水滴として付着し続けることを抑制することができる。したがって、断熱部５の下面５１に付着した水滴に起因したカビまたは菌等の発生を防止することができる。

　また、断熱部５の形状は、光源４が発した光を集中させるか、または、光源４が発した光を分散させるように、レンズのような凹状の曲面および凸状の曲面のうち少なくともいずれか一方を有していてもよい。このように、断熱部５の形状に基づいて、断熱部５を通過する光を分散または集中させることができる。それにより、植物３の種類および状態等に応じた光を地上部３ａに照射することができる。

　（実施の形態４）
　図４を参照しながら、実施の形態４の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の植物育成装置１００は、地上部３ａと断熱部５との間に、断熱部５から距離をおいて設けられ、多数の孔または開口部を有する篩い分け部材７をさらに備えている。篩い分け部材７は、水蒸気および光を通過させるが、地上部３ａの通過を制限する。この篩い分け部材７によれば、地上部３ａは断熱部５まで到達しないが、水蒸気は断熱部５の方へ上昇する。それにより、水蒸気が滞留する空間と地上部３ａが存在する空間とを分離することができる。その結果、地上部３ａの周辺の水蒸気の滞留に起因した地上部３ａの生理障害およびカビ等の発生を防止することができる。

　篩い分け部材７は、網状部材、格子状部材、または孔明き部材等によって構成されている。網状部材、格子状部材、または孔明き部材は、光源４から地上部３ａへの光の到達を阻害しない観点から、光透過性の部材によって構成されていることが好ましい。

　（実施の形態５）
　図５を参照しながら、実施の形態５の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の植物育成装置１００においては、送風機構６および断熱部５の配置が異なっている。送風機構６は、光源４と断熱部５との間の空間に加えて、断熱部５と地上部３ａとの間の空間にも気流を生成するように、断熱部５の水平方向の延長線上に配置されている。

　上記の構成によれば、断熱部５と地上部３ａとの間の空間に生成された気流によって、地上部３ａが発した水蒸気が断熱部５の下面まで到達することが抑制される。それにより、断熱部５の下面に水滴が生じるおそれを低減することができる。そのため、断熱部５の下面でカビまたは菌等が発生することを抑制することができる。

　図５においては、送風機構６は、光源４と断熱部５との間の空間および断熱部５と植物３との間の空間の双方に気流を生成する１つの送風ファンを有している。しかしながら、送風機構６は、２つの送風ファンを有しており、２つの送風ファンが、それぞれ、光源４と断熱部５との間の空間および断熱部５と地上部３ａとの間の空間に気流を生成してもよい。

　（実施の形態６）
　図６を参照しながら、実施の形態６の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の植物育成装置１００は、地上部３ａの側方において断熱部５から下方へ向かって延びる管状部材としての導光路８を備えている。導光路８は、光源４が発した光が地上部３ａの側方の位置から地上部３ａへ照射されるように、光源４が発した光を導く。これによれば、地上部３ａの上側の葉だけでなく地上部３ａの下側の葉にも光源４が発した光を照射することができる。そのため、植物３の光合成の量を増加させることができる。

　なお、導光路８は、断熱部５と同様に、光透過性および断熱性を有するアクリル製のパイプであってもよい。

　（実施の形態７）
　図７を参照しながら、実施の形態７の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態の植物育成装置１００においては、導光路８は、導光路８内の空間と地上部３ａの側方の空間とを連通させる１または２以上の通風孔８ａを有している。そのため、送風機構６を駆動させることによって、地上部３ａの側方の位置から１または２以上の通風孔８ａを経由して地上部３ａへ向かう気流を生じさせることができる。これにより、植物３を自然環境に近い状態で育成することができる。導光路８が導光路として機能しないパイプに置き換えられてもよい。

　導光路８および通風孔８ａの構造に応じて、通風孔８ａを通過する気流の向きが異なる。１つ目の場合は、図７に矢印で示されるように、地上部３ａが成長する空間から１または２以上の通風孔８ａを経由して導光路８内の空間へ向かう気流が生成される場合である。２つ目の場合は、図７には示されていないが、導光路８内の空間から１または２以上の通風孔８ａを経由して地上部３ａが成長する空間へ向かう気流が生成される場合である。いずれの場合も、植物３に対して風を送ることができる。そのため、植物３を自然環境に近い状態で育成することができる。

　（実施の形態８）
　図８および図９を参照しながら、実施の形態８の植物育成装置１００を説明する。

　断熱部５は、第１の断熱板部５ｂと、第１の断熱板部５ｂから距離をおいて設けられた第２の断熱板部５ｃと、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとを固定する固定部５ｄと、を含んでいる。このように２つの断熱板部５ａ，５ｂを用いれば、１つの断熱板部を用いる場合に比較して、断熱部５の断熱効果を高めることができる。

　また、本実施の形態においては、実施の形態８の植物育成装置１００の固定部５ｄが、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間隔を保持する４つの間隔保持部５ｄ１である。したがって、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に開放空間５ｅが形成されている。なお、間隔保持部５ｄ１の数は特に限定されない。

　本実施の形態においては、固定部５ｄおよび送風機構６は、図８および図９に矢印で示されるように、光源４と断熱部５との間の空間に加えて、開放空間５ｅにも気流が生成されるように配置されている。そのため、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に高温の空気が滞留することを抑制することができる。その結果、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に滞留する高温の空気の熱が地上部３ａに伝達されてしまうことを抑制することができる。

　（実施の形態９）
　図１０および図１１を参照しながら、実施の形態１０の植物育成装置１００を説明する。

　本実施の形態においては、実施の形態８の植物育成装置１００の固定部５ｄは、４つの壁部５ｄ２を含んでいる。４つの壁部５ｄ２は、それぞれ、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃと一体となって、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に１つの密閉空間５ｆを形成する。これによれば、複層ガラスと同様の原理に基づいて、断熱部５の断熱効果を高めることができる。

　本実施の形態の固定部５ｄは、１つ密閉空間を囲む枠状壁部を構成しているが、１つの密閉空間を囲む環状壁部を構成するものであってもよい。また、本実施の形態においては、４つの壁部５ｄ２によって１つの密閉空間５ｆを形成しているが、多数の壁部５ｄ２を用いて、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に複数の密閉空間５ｆを形成してもよい。つまり、固定部５ｄは、１または２以上の密閉空間を形成するものであれば、いかなるものであってもよい。たとえば、固定部５ｄは、複数の密閉空間を囲む格子状の壁部またはハニカム構造状の壁部を構成するものであってもよい。

　また、密閉空間５ｆは、より高い断熱性を得るという観点からは、真空状態または真空状態に近い高真空状態またはアルゴン等の不活性ガスが封入された状態であることが好ましい。

　（実施の形態１０）
　図１２を参照しながら、実施の形態１０の植物育成装置１００を説明する。

　光源４の種類によって、光源４と断熱部５との間の空気の温度が、たとえば、３０℃～４０℃程度の比較的低温になる場合と、７０℃～８０℃程度の比較的高温になる場合が考えられる。

　光透過性の断熱部５の上側で滞留している空気の温度が３０℃～４０℃程度の比較的低温であれば、そのような比較的低温の気流が筐体１内に分散されても、それほど大きな問題は生じない。そのため、図１２に白抜き矢印で示されるように、送風機構６は、外部の空気を筐体１の内部へ導入するように設置されていてもよい。この場合、図１２に矢印で示されるように、断熱部５の貫通孔５ａ１および導光路８の通風孔８ａから植物３に向かって気流が吹き付けられてもよい。

　一方、光透過性の断熱部５の上側で滞留している空気の温度が７０℃～８０℃程度の比較的高温である場合、そのような比較的高温の気流が植物３の地上部３ａに触れると、植物３に悪影響を与えるおそれがある。したがって、この場合、送風機構６は、図１～図７に示されるように、高温の空気を筐体１の外部へ排出するように構成されていることが好ましい。

　（その他）
　上記の各実施の形態の植物育成装置１００は、地下部３ｂとしての根を栽培槽２ａ内に貯留された水または養液を浸して植物３を栽培する水耕栽培装置である。栽培される植物としては、たとえば、図面に描かれた植物の形状とは異なる、ジャガイモ（馬鈴薯）またはオタネニンジン（高麗人参）等が想定されている。ただし、植物３は、いかなるものであってもよい。また、植物３の栽培方法は、水耕栽培に限定されず、いかなるものであってもよい。

　以下の実施の形態の植物育成装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果を説明する。

　（１）　植物育成装置１００は、植物３の地上部３ａに向かう光を発する光源４と、光源４側の空間と地上部３ａ側の空間とを仕切る光透過性の断熱部５と、光源４と断熱部５との間の空間に気流を生成する送風機構６と、を備えている。

　上記の構成によれば、光透過性の断熱部５の上側で滞留している高温の空気の熱が植物３に悪影響を与えることが抑制されている。

　（２）　断熱部５は、１または２以上の貫通孔５ａ１を有する断熱板部５ａであってもよい。この構成によれば、貫通孔５ａ１を通過する気流によって、断熱部５の下面に水滴が発生することを防止することができる。したがって、断熱部５の下面でのカビまたは菌等の発生を防止することができる。

　（３）　断熱部５の下面が水平面に対して傾斜していることが好ましい。これによれば、断熱部５の下面に付着した水滴が下面に沿って流れ、断熱部５から下方へ落ちる。そのため、植物３が発した水蒸気が断熱部５の下面に付着することによって生成された水滴に起因したカビまたは菌等の発生を防止することができる。

　（４）　地上部３ａと断熱部５との間に断熱部５から距離をおいて設けられ、水蒸気および光を通過させるが、地上部３ａの通過を制限する、篩い分け部材７をさらに備えていてもよい。

　上記の篩い分け部材７によれば、地上部３ａは断熱部５まで到達しないが、水蒸気は断熱部５の方へ上昇する。それにより、水蒸気が滞留する空間と地上部３ａが存在する空間とを分離することができる。その結果、地上部３ａの周辺の水蒸気の滞留に起因した地上部３ａの生理障害およびカビ等の発生を防止することができる。

　（５）　送風機構６が、光源４と断熱部５との間の空間に加えて、断熱部５と地上部３ａとの間の空間にも気流を生成するように、送風機構６および断熱部５が配置されていてもよい。

　上記の構成によれば、断熱部５と地上部３ａとの間の空間に生成された気流によって、地上部３ａが発した水蒸気が断熱部５の下面まで到達することを抑制する。それにより、断熱部５の下面に水滴が生じるおそれを低減することができる。そのため、断熱部５の下面でカビまたは菌等が発生することを抑制することができる。

　（６）　植物育成装置１００は、地上部３ａの側方において断熱部５から下方へ向かって延びる管状部材であって、地上部３ａの側方から地上部３ａへ光源４が発した光が照射されるように、光源４が発した光を導く導光路８をさらに備えていてもよい。

　上記の構成によれば、地上部３ａの上側の葉だけでなく地上部３ａの下側の葉にも光源４が発した光を照射することができる。そのため、植物３の光合成の量を増加させることができる。

　（７）　導光路８は、導光路８内の空間と地上部３ａの側方の空間とを連通させる１または２以上の通風孔８ａを有していてもよい。これによれば、地上部３ａの側方の位置から１または２以上の通風孔８ａを経由して地上部３ａへ風を送ることができる。

　（８）　断熱部５は、第１の断熱板部５ｂと、第１の断熱板部５ｂから距離をおいて設けられた第２の断熱板部５ｃと、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとを固定する固定部５ｄと、を含んでいてもよい。この構成によれば、２つの断熱板部５ａ，５ｂを用いるため、１つの断熱板部を用いる場合に比較して、断熱部５の断熱効果を高めることができる。

　（９）　固定部５ｄが、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に開放空間５ｅを形成するように、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間隔を保持する１または２以上の間隔保持部５ｄ１であってもよい。この場合、断熱部５および送風機構６は、光源４と断熱部５との間の空間に加えて、開放空間５ｅにも気流が生成されるように配置されていることが好ましい。

　上記の構成によれば、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に高温の空気が滞留することを抑制することができる。そのため、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に滞留する高温の空気の熱が地上部３ａまで到達することを抑制することができる。

　（１０）　固定部５ｄは、第１の断熱板部５ｂと第２の断熱板部５ｃとの間に１または２以上の密閉空間５ｆを形成する壁部５ｄ２を含んでいてもよい。これによれば、複層ガラスと同様の原理に基づいて、断熱部５の断熱効果を高めることができる。
　本出願は、２０１５年９月１７日に出願された日本出願の特願２０１５－１８３７１４号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を参照によって援用するものである。

　３　植物
　３ａ　地上部
　４　光源
　５　断熱部
　５ａ　断熱板部
　５ａ１　貫通孔
　５ｂ　第１の断熱板部
　５ｃ　第２の断熱板部
　５ｄ　固定部
　５ｄ１　間隔保持部
　５ｄ２　壁部
　５ｅ　開放空間
　５ｆ　密閉空間
　６　送風機構
　７　篩い分け部材
　８　導光路
　８ａ　通風孔
　５１　下面
　１００　植物育成装置

Claims (10)

1. 　植物の地上部に向かう光を発する光源と、
   　前記光源側の空間と前記地上部側の空間とを仕切る光透過性の断熱部と、
   　前記光源と前記断熱部との間の空間に気流を生成する送風機構と、
   　を備えた、植物育成装置。
2. 　前記断熱部は、１または２以上の貫通孔を有する断熱板部を含む、請求項１に記載の植物育成装置。
3. 　前記断熱部の下面が水平面に対して傾斜している、請求項１または２に記載の植物育成装置。
4. 　前記地上部と前記断熱部との間に前記断熱部から距離をおいて設けられ、水蒸気および光を通過させるが、前記地上部の通過を制限する、篩い分け部材をさらに備えた、請求項１～３のいずれかに記載の植物育成装置。
5. 　前記送風機構が、前記光源と前記断熱部との間の空間に加えて、前記断熱部と前記地上部との間の空間にも気流を生成するように、前記送風機構および前記断熱部が配置されている、請求項１～４のいずれかに記載の植物育成装置。
6. 　前記地上部の側方において前記断熱部から下方へ向かって延びる管状部材であって、前記地上部の側方から前記地上部へ前記光源が発した光が照射されるように、前記光源が発した光を導く導光路をさらに備えた、請求項１～５のいずれかに記載の植物育成装置。
7. 　前記導光路は、前記導光路内の空間と前記地上部の側方の空間とを連通させる１または２以上の通風孔を有する、請求項６に記載の植物育成装置。
8. 　前記断熱部は、
   　　第１の断熱板部と、
   　　前記第１の断熱板部から距離をおいて設けられた第２の断熱板部と、
   　　前記第１の断熱板部と前記第２の断熱板部とを固定する固定部と、を含む、請求項１～７のいずれかに記載の植物育成装置。
9. 　前記固定部が、前記第１の断熱板部と前記第２の断熱板部との間に開放空間を形成するように、前記第１の断熱板部と前記第２の断熱板部との間隔を保持する１または２以上の間隔保持部であり、
   　前記断熱部および前記送風機構は、前記光源と前記断熱部との間の空間に加えて、前記開放空間にも気流が生成されるように配置された、請求項８に記載の植物育成装置。
10. 　前記固定部は、前記第１の断熱板部と前記第２の断熱板部との間に１または２以上の密閉空間を形成する壁部を含む、請求項８に記載の植物育成装置。

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