JP2015073511A

JP2015073511A - 植物栽培装置

Info

Publication number: JP2015073511A
Application number: JP2013213343A
Authority: JP
Inventors: 茂利成願; Shigetoshi Jogan
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-20
Also published as: CN204244853U

Abstract

【課題】茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置された全植物に発せられる光量子束密度を均一化しうる植物栽培装置を提供する。
【解決手段】植物栽培装置１は、複数の支柱７、および支柱７を利用して設けられかつ植物Pが植えられた栽培槽２を載せる載置部４を有する栽培ラック３を備えている。栽培ラック３が、６つの仮想壁16,17,18,19で囲まれ、かつ左右両側方に開放した仮想直方体状の栽培領域15を備えている。植物Pを、茎が下仮想壁17よりも上方に位置するように栽培領域15に配置する。ＬＥＤ灯具13を有するＬＥＤ照明装置５を、上仮想壁16の下方でかつ植物Pよりも上方に位置するように栽培領域15に配置する。栽培領域15の上仮想壁16、下仮想壁17、前仮想壁18および後仮想壁19に、それぞれ反射面が栽培領域15内側を向いた反射部材14,6,21を配置する。
【選択図】図３

Description

この発明は、たとえばＬＥＤ照明装置を光源として使用し、かつ植物工場、野菜工場、育苗装置などで用いられる植物栽培装置に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下、左右を上下、左右といい、図３の左側を前、右側を後というものとする。

ＬＥＤ照明装置を用いた植物栽培装置として、本出願人は、先に、複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックと、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置されたＬＥＤ照明装置とを備えており、栽培ラックが、６つの仮想壁で囲まれた仮想直方体状の栽培領域を有し、植物が、茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置され、ＬＥＤ灯具を有するＬＥＤ照明装置が、上仮想壁の下方でかつ植物よりも上方に位置するように栽培領域に配置されている
植物栽培装置を提案した（特許文献１参照）。

ところで、最近では、設備コストおよび消費電力コストを低減することを目的として、載置部に載せられた栽培槽に植えられた植物の生育に必要な光量子束密度を確保するために必要最少数のＬＥＤ灯具を使用した上で、載置部に載せられた栽培槽に植えられた全植物に発せられる光量子束密度を均一化することが求められている。

特開２０１３−１７３９７号公報

この発明の目的は、上記要求に応じ、植物の生育に必要な光量子束密度を確保するために必要最少数の灯具を使用した上で、茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置された全植物に発せられる光量子束密度を均一化しうる植物栽培装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)６つの仮想壁で囲まれた仮想直方体状の栽培領域を備え、植物が、茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置され、人工光源を用いた灯具を有する照明装置が、上仮想壁の下方でかつ植物よりも上方に位置するように栽培領域に配置されている植物栽培装置であって、
栽培領域の上仮想壁、下仮想壁、前仮想壁および後仮想壁に、それぞれ反射面が栽培領域内側を向いた反射部材が配置されている植物栽培装置。

2)栽培領域が左右両側方に開放されている上記1)記載の植物栽培装置。

3)複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックを備えており、栽培ラックが複数の栽培領域を有し、照明装置が、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置され、照明装置に、下面が反射面となった反射部材が、栽培領域の上仮想壁に位置するように設けられている上記1)または2)記載の植物栽培装置。

4)栽培ラックの載置部上に水耕栽培用の栽培槽が載せられ、栽培槽の上側がカバーにより覆われ、植物が、根がカバーの下側に広がるとともに茎がカバーに形成された貫通穴を通してカバーの上方に伸びるように栽培槽に植えられ、栽培槽におけるカバーよりも下方の部分に、水分や栄養分を含む養液が供給されるようになっており、カバーが、少なくとも片面が反射面となった反射部材からなり、カバーが、反射面が上方を向くように、栽培領域の下仮想壁に配置されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

5)栽培ラックの載置部上に土耕栽培用の栽培槽が載せられ、栽培槽の上側がカバーにより覆われ、栽培槽内におけるカバーよりも下側部分に土が入れられ、植物が、根がカバーの下側に広がるとともに茎がカバーに形成された貫通穴を通してカバーの上方に伸びるように栽培槽内の土に植えられるようになっており、カバーが、少なくとも片面が反射面となった反射部材からなり、カバーが、反射面が上方を向くように、栽培領域の下仮想壁に配置されている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

6)栽培ラックの隣り合う支柱間に横桟が配置され、前後方向内面が反射面となった反射部材が、栽培領域の前仮想壁および後仮想壁に位置するように、栽培ラックの前側部分および後側部分の横桟に着脱自在に吊持されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

7)照明装置が、ＬＥＤ灯具を有するＬＥＤ照明装置からなる上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。

上記1)〜7)の植物栽培装置によれば、６つの仮想壁で囲まれた仮想直方体状の栽培領域を備え、植物が、茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置され、人工光源を用いた灯具を有する照明装置が、上仮想壁の下方でかつ植物よりも上方に位置するように栽培領域に配置されている植物栽培装置において、栽培領域の上仮想壁、下仮想壁、前仮想壁および後仮想壁に、それぞれ反射面が栽培領域内側を向いた反射部材が配置されているので、照明装置の灯具から発せられた光を、直接植物に照射するだけではなく、反射部材の反射面により反射して植物に照射することができる。したがって、植物の生育に必要な光量子束密度を確保するために必要最少数の灯具、たとえばＬＥＤ灯具を使用した上で、全植物に発せられる光量子束密度の均一化を図ることが可能になる。

上記2)の植物栽培装置によれば、栽培領域が左右両側方に開放されているので、栽培領域内に空気の流れをつくることができ、栽培領域内の空調管理を行うことができる。しかも、栽培領域を左右方向に並べることによって、栽培領域の増設を簡単に行うことができる。

上記4)および5)の植物栽培装置によれば、栽培槽の上側を覆うカバーが、栽培領域の下仮想壁に配置される反射部材を兼ねているので、構造が簡単になるとともにコストが安くなる。

上記6)の植物栽培装置によれば、栽培領域の前仮想壁および後仮想壁に配置される反射部材を容易に着脱することができるので、必要に応じて反射部材を取り外すことにより、植物を簡単に視認して植物の育成状況を確認することができるとともに、照明装置を簡単に視認して照明装置のメンテナンスの要否を確認することができる。

また、栽培領域の前仮想壁および／または後仮想壁が、栽培作業を行う作業者が向き合う側面であると、反射部材を取り外すことにより、反射部材が邪魔になることなく栽培作業や、照明装置のメンテナンス作業を行うことができる。

この発明の植物栽培装置の概略構成を部分的に示す一部切り欠き斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図２の一部を切り欠いたＢ−Ｂ線拡大断面図である。栽培領域を概念的に示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による植物栽培装置を植物の水耕栽培に適用したものである。

図１〜図３はこの発明の植物栽培装置の一部分の構成を示し、図４はこの発明の植物栽培装置に備えられた栽培領域を概念的に示す。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１〜図３において、植物栽培装置(1)は、水耕栽培用の栽培槽(2)を載せる複数の載置部(4)が上下方向に間隔をおいて設けられた栽培ラック(3)と、各載置部(4)の上方に間隔をおいて栽培ラック(3)に配置されたＬＥＤ照明装置(5)とを備えている。なお、ＬＥＤ照明装置(5)は、載置部(4)に対するＬＥＤ照明装置(5)の高さ位置を変更しうるように栽培ラック(3)に取り付けられることが好ましい。

栽培槽(2)の上側は、少なくとも上面が反射面となった反射部材からなるカバー(6)により覆われており、植物(P)は、根がカバー(6)の下側に広がるとともに茎がカバー(6)に形成された貫通穴（図示略）を通してカバー(6)の上方に伸びるように、栽培槽(2)に植えられている。そして、栽培槽(2)におけるカバー(6)よりも下方の部分に、水分や栄養分を含む養液(L)が供給され、この養液(L)が循環利用される。

栽培ラック(3)は、前後方向および左右方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製支柱(7)と、左右方向に隣り合う支柱(7)間および前後方向に隣り合う支柱(7)間に上下方向に間隔をおいて配置されて支柱(7)に固定された複数のアルミニウム製横桟(8)(9)とを備えており、同一高さ位置にあるいずれかの横桟(8)(9)を利用して載置部(4)が設けられている。たとえば、左右方向に隣り合う支柱(7)間に配置された前後の横桟(8)どうしの間に、前後方向にのびる複数のアルミニウム押出形材製受け部材(11)が左右方向に間隔をおいて配置され、これにより載置部(4)が設けられている。

ＬＥＤ照明装置(5)は、額縁状の水平枠(12)と、長手方向を左右方向に向けた状態で水平枠(12)に着脱自在に取り付けられた複数の直管状ＬＥＤ灯具(13)と、ＬＥＤ灯具(13)の上方に位置するように水平枠(12)に着脱自在に取り付けられかつ反射面が下方を向いた板状の反射部材(14)とを備えており、支柱(7)に固定されたアルミニウム押出形材製支持部材(10)に支持されている。図示は省略したが、ＬＥＤ灯具(7)は、ＬＥＤチップが実装され、かつ各載置部(4)上に載せられる栽培槽(4)の全植物の生育に必要な光量子束密度を発するＬＥＤパッケージのみを使用していることが好ましい。

載置部(4)上に、６つの仮想壁で囲まれた左右方向に長い仮想直方体状の栽培領域(15)が備えられている。図４に示すように、栽培領域(15)の上下両仮想壁(16)(17)および前後両仮想壁(18)(19)は左右方向に長い長方形状である。栽培領域(15)の上仮想壁(16)、下仮想壁(17)、前仮想壁(18)および後仮想壁(19)に、それぞれ反射面が栽培領域(15)内側を向いた反射部材が配置されている。

栽培領域(15)の上仮想壁(16)には、ＬＥＤ照明装置(5)の反射部材(14)が配置されている。また、栽培領域(15)の下仮想壁(17)には、栽培槽(2)の上側を覆うカバー(6)が配置されており、カバー(6)が反射面が栽培領域(15)内側を向いた反射部材を兼ねている。栽培領域(15)の前仮想壁(18)および後仮想壁(19)に配置される反射部材(21)は前後方向内面が反射面となっており、栽培領域(15)の前仮想壁(18)および後仮想壁(19)に位置するように、栽培ラック(3)の前側部分および後側部分の横桟(8)に、吊持部材(22)を介して着脱自在に吊持されている。吊持部材(22)は、反射部材(21)の上端寄りの部分にねじ止めされて上方に延びる鉛直帯板状の吊持部(22a)と、吊持部(22a)の上端に一体に設けられかつ横桟(8)の上面全体および前後方向内面の上側部分に係合するフック部(22b)とよりなり、フック部(22b)が横桟(8)に対して係合、離脱自在となっている。

栽培領域(15)の上仮想壁、下仮想壁、前仮想壁および後仮想壁に配置される反射部材としては、たとえばポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ塩化ビフェニール、ＡＢＳ、アクリルなどの合成樹脂を用いて形成された微細発泡シートや、表面に樹脂がコーティングされた鋼板や、表面に金属が蒸着された合成樹脂板が用いられる。具体例を挙げると、帝人社製「Panlite」、古河電工社製「Mcpet」、リバース社製「ディフューレ」などが用いられる。なお、栽培領域(15)の下仮想壁に配置される反射部材のカバー(6)は、発泡スチロールからなるものであってもよい。

上記実施形態においては、栽培領域(15)の全仮想壁(16)(17)(18)(19)に、それぞれ１つの反射部材(14)(6)(21)が配置されているが、これに限定されるものではなく、１つの仮想壁に複数の反射部材が配置されていてもよい。また、栽培ラック(3)に複数の栽培領域(15)が同一高さ位置に来るように並んで設けられる場合もあり、この場合には、複数の栽培領域(15)のいずれかの１つの仮想壁に跨るように、１つの反射部材が配置されていてもよい。

上記実施形態においては、植物栽培装置は、植物の水耕栽培に適用されているが、これに限定されるものではなく、植物の土耕栽培にも適用されることもある。この場合、植物は、載置部(4)に載せられた土耕栽培用の栽培槽内に入れられた土に植えられ、栽培槽の上側がカバー(6)により覆われ、栽培槽内におけるカバー(6)よりも下側部分に土が入れられ、植物は、根がカバー(6)の下側に広がるとともに茎がカバー(6)に形成された貫通穴を通してカバー(6)の上方に伸びるように栽培槽内の土に植えられるようになっており、カバー(6)が、上面が反射面となった反射部材からなり、カバー(6)が、反射面が上方を向くように、栽培領域(15)の下仮想壁(17)に配置されるとともに、上面が栽培領域(15)内側を向いた反射面となる。

また、上記実施形態においては、ＬＥＤ灯具を有するＬＥＤ照明装置が用いられているが、これに限定されるものではなく、たとえば蛍光灯を有する照明装置が用いられてもよい。

この発明による植物栽培装置は、ＬＥＤ照明装置を人工光源とする植物工場、野菜工場、育苗装置などにおいて好適に用いられる

(1)：植物栽培装置
(2)：栽培槽
(3)：栽培ラック
(4)：載置部
(5)：ＬＥＤ照明装置
(6)：カバー（反射部材）
(7)：支柱
(8)(9)：横桟
(13)：ＬＥＤ灯具
(14)：反射部材
(15)：栽培領域
(16)：上仮想壁
(17)：下仮想壁
(18)：前仮想壁
(19)：後仮想壁
(21)：反射部材
(L)：養液
(P)：植物

Claims

６つの仮想壁で囲まれた仮想直方体状の栽培領域を備え、植物が、茎が下仮想壁よりも上方に位置するように栽培領域に配置され、人工光源を用いた灯具を有する照明装置が、上仮想壁の下方でかつ植物よりも上方に位置するように栽培領域に配置されている植物栽培装置であって、
栽培領域の上仮想壁、下仮想壁、前仮想壁および後仮想壁に、それぞれ反射面が栽培領域内側を向いた反射部材が配置されている植物栽培装置。
栽培領域が左右両側方に開放されている請求項１記載の植物栽培装置。
複数の支柱、および支柱を利用して設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる載置部を有する栽培ラックを備えており、栽培ラックが複数の栽培領域を有し、照明装置が、載置部の上方に間隔をおいて栽培ラックに配置され、照明装置に、下面が反射面となった反射部材が、栽培領域の上仮想壁に位置するように設けられている請求項１または２記載の植物栽培装置。
栽培ラックの載置部上に水耕栽培用の栽培槽が載せられ、栽培槽の上側がカバーにより覆われ、植物が、根がカバーの下側に広がるとともに茎がカバーに形成された貫通穴を通してカバーの上方に伸びるように栽培槽に植えられ、栽培槽におけるカバーよりも下方の部分に、水分や栄養分を含む養液が供給されるようになっており、カバーが、少なくとも片面が反射面となった反射部材からなり、カバーが、反射面が上方を向くように、栽培領域の下仮想壁に配置されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
栽培ラックの載置部上に土耕栽培用の栽培槽が載せられ、栽培槽の上側がカバーにより覆われ、栽培槽内におけるカバーよりも下側部分に土が入れられ、植物が、根がカバーの下側に広がるとともに茎がカバーに形成された貫通穴を通してカバーの上方に伸びるように栽培槽内の土に植えられるようになっており、カバーが、少なくとも片面が反射面となった反射部材からなり、カバーが、反射面が上方を向くように、栽培領域の下仮想壁に配置されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
栽培ラックの隣り合う支柱間に横桟が配置され、前後方向内面が反射面となった反射部材が、栽培領域の前仮想壁および後仮想壁に位置するように、栽培ラックの前側部分および後側部分の横桟に着脱自在に吊持されている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。
照明装置が、ＬＥＤ灯具を有するＬＥＤ照明装置からなる請求項１〜６のうちのいずれかに記載の植物栽培装置。