JP2020130075A

JP2020130075A - 植物工場

Info

Publication number: JP2020130075A
Application number: JP2019029562A
Authority: JP
Inventors: 中村　貴利; Takatoshi Nakamura; 貴利中村
Original assignee: NTI CORP
Current assignee: NTI CORP
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-08-31
Also published as: WO2020171231A1

Abstract

【課題】太陽光発電パネルを有する植物工場のコストを抑制する技術を提供する。【解決手段】太陽光利用型植物工場は建屋を備えている。建屋の屋根１２は透明であり、建屋の内部空間には太陽光が取り込まれるようになっている。太陽光発電パネル１１０は、建屋の内部空間に配置される。太陽光発電パネル１１０は、南北方向でその傾斜角を変化させられるようになっている。【選択図】図３

Description

本発明は、植物工場（本願における「植物工場」にはビニルハウスと称されるような簡易なものを含む）に関し、特には、太陽光発電パネルを備えており、発電を行う能力を有する太陽光利用型植物工場に関する。

近年、植物工場に対する投資が盛んになっている。植物工場は、内部環境をコントロールした閉鎖的または半閉鎖的な空間で植物を計画的に生産するシステムであり、安全な食料の安定した周年供給を実現しうる技術である。そのような観点から、植物工場の果たす役割は今後益々大きくなっていくことが予想される。
ただし、本願では、閉鎖的な空間で植物を計画的に生産する植物工場であって、その内部を外部環境から隔離する壁及び屋根を有しており、少なくとも屋根の少なくとも一部が太陽光を透過する素材でできている建屋を備える、太陽光利用型植物工場のみを植物工場の対象とする。

とはいえ、植物工場、或いはそれを経営する法人の中で黒字化しているものは少なく、その運用、経営が経済的に安定しているとはいい難い。その問題の多くは、植物工場のコストの大きさに起因する。植物工場は、一般的な農場と比較してイニシャルコスト及びランニングコストの双方が大きく、特にそのランニングコストの大きさが頻繁に問題となる。
そしてランニングコストの中である程度大きな比率を占めるのが光熱費であり、特には電気代である。

そのような観点から、植物工場に、例えば太陽光発電パネルを設けることにより、電力の調達を自前で行おうとする動きもある。それによれば植物工場の運用に不可欠な電気代を抑制することが可能となり、場合によっては売電すら可能となるため、コスト抑制だけでなく利益の向上を達成できる可能性すらある。

植物工場に太陽光発電パネルを設ける場合、今の所の試みでは、太陽光発電パネルを、建屋の屋根に取付けることが多く、その場合には屋根の上にそれを取付けるようにしている。これは従来の太陽光発電パネルは、それが屋根（植物工場の屋根とは限られない。）に取付けられる場合には、屋根の上に取付ける（或いは太陽光発電パネルそのもので屋根を構成する）ように設計されており、取付に用いられる金具等もそれを意図して設計されているからである。
また、屋根自体を太陽光発電パネルにより構成する場合もある。

ところで、屋根の上側に、つまり、外部の環境に晒される状態で太陽光発電パネルを用いるのであれば、太陽光発電パネルには例えば高い耐候性が要求されることになる。また、高い耐候性が必要な太陽光発電パネルはその頑丈さ故に重量が大きくなりがちであり、それを支持する架台も頑丈で重量の大きなものになりがちである。これら事情は太陽光発電パネルの製造コストの高騰に影響し、また、建屋の建築コストの高騰にも影響するので、植物工場のイニシャルコストの高騰に繋がる。屋根自体を構成する太陽光発電パネルでも外部の環境に晒される点では上記と同様であり、このような太陽光発電パネルは他の用途に使用できないものとなりがちであるから、その製造コストはやはり高くなる。
また、耐候性に優れた太陽光発電パネルを用いるにせよ、外部の環境に晒される状態で太陽光発電パネルを使用するとそのメンテナンスに必要なランニングコストも嵩む。外部の環境に晒された状態で使用される太陽光発電パネルには経年劣化がつきものであり、また、仮に経年劣化がなかったとしても、例えば、土や枯れ葉が太陽光発電パネルの表面に付着して太陽光発電パネルの表面が汚れるだけで太陽光発電パネルの発電効率が下がるため、その清掃等のためにランニングコストが生じることになる。

本願発明は、太陽光発電パネルを有する植物工場のコストを抑制する技術を提供することをその課題とする。

上述の課題を解決するため、本願発明者は研究を重ねた。その結果本願発明者は、太陽光発電パネルに高い耐候性が必要となるのは太陽光発電パネルが建屋の屋根の上にあるからであって、太陽光発電パネルを外部の環境に晒されない建屋の屋内に設ければ、太陽光発電パネルに高い耐候性が必要なくなり、また、発電効率の低下の原因となる表面の汚れも少なくなる、という知見を得た。
本願発明はそのような知見に基づく。

本願発明者が提案するのは以下の発明である。
本願発明は、その内部を外部環境から隔離する壁及び屋根を有しており、少なくとも前記屋根が太陽光を透過する素材でできている建屋と、前記建屋の内部の前記屋根付近に設けられた、複数の太陽光発電パネルと、を備えている太陽光利用型植物工場である。
本願発明における太陽光利用型植物工場の一部となる建屋は、従来からの太陽光利用型植物工場と基本的に同じものでもよく、従来からの太陽光利用型植物工場と完全に同じものでも良い。
本願発明における太陽光利用型植物工場は、複数の太陽光発電パネルを備えている。太陽光発電パネルは、一般的な太陽光発電パネルと同様に太陽光を受けることにより発電を行うものとなっている。そして、本願発明における太陽光発電パネルは、建屋の中に設けられる。したがって、本願発明における太陽光利用型植物工場は、その一部を構成する太陽光発電パネルに高い耐候性が必要なくなるため、その製造原価を下げることができるから、太陽光利用型植物工場の全体として見た場合にもそのイニシャルコストを下げることが可能となるし、建屋の外に太陽光発電パネルを設ける場合と比較して太陽光発電パネルの経年劣化も少なく、またその表面に汚れが生じる原因の多くを排除できるからそのランニングコストも小さくなる。例えば、高い耐候性を有さない太陽光発電パネルは、ポリカーボネート板やアクリル板その他のプラスチック板にＰＶセル（photovoltaic cell）を貼り付けたような簡易な構成とすることができる。このような太陽光発電パネルは低コストでの製造が可能であり、また軽量である。

本願発明における太陽光利用型植物工場における複数の前記太陽光発電パネルのそれぞれは、少なくとも南北方向でその傾きを変更できるようになっていてもよい。
太陽の高度は、季節によって変化する。太陽光発電パネルの傾きを南北方向で変化させることにより、公知或いは周知のように通常太陽光発電パネルの上面に位置している受光面の向きを太陽の季節的な高度変化に追随させることが可能となり、受光面に当たる太陽光の角度を可能な限り垂直に近い角度に保つことが可能となる。それにより、太陽光発電パネルにおける発電効率を向上させられるようになる。かかる南北方向での太陽光発電パネルの角度変化は、連続的なものでも良いし、例えば、２４時間おき、一週間おき等のバッチ的なものでも良い。
他方、太陽光発電パネルは、東西方向でその傾きを変更できるようになっていてもよい。太陽は一日の中で東から西へと移動する。太陽光発電パネルが、東西方向でその傾きを変更できるようになっていれば、その一日の中での太陽の移動に追随させて太陽光発電パネルの受光面の向きを変化させることで、太陽光発電パネルの受光面に当たる太陽光の角度を可能な限り垂直に近い角度に保つことが可能となる。それにより、太陽光発電パネルにおける発電効率を向上させられるようになる。かかる東西方向での太陽光発電パネルの角度変化は、連続的なものでも良いし、例えば、１分おき、１５分おき等のバッチ的なものでも良い。
太陽光発電パネルが、南北方向でも東西方向でもその傾きを変化させる場合、南北方向の傾きの変化と東西方向の傾きの変化は、連動して行われても良いし、個別に行われても良い。
複数の太陽光発電パネルが東西方向でもその傾きを変化させられるようになっている場合、複数の前記太陽光発電パネルは、朝夕の時間帯では、東西いずれかの方向に前記太陽光発電パネルの受光面を向けた状態で鉛直乃至略鉛直となることで、前記太陽光発電パネルの前記受光面を太陽に対向させるようになっていてもよい。なお、本願において「東西いずれかの方向に前記太陽光発電パネルの受光面を向けた状態」とは、太陽光発電パネルの受光面が真東、真西を向いた状態を必ずしも意味せず、受光面が太陽の方向から水平方向で３０度位内（好ましくは１５度以内）の方向を向いていればその条件が充足されるものとする。本願において、ほぼ鉛直とは、太陽光発電パネルの最大傾斜方向に沿う線と、鉛直な線とがなす角が１５度以内（好ましくは１０度以内）であることを意味することとする。本願において「朝夕」とは太陽高度（仰角）が余裕を見て１５度以内（余裕を見ないなら１０度以内）の時間帯を意味するものとする。朝夕の時間帯においては、太陽光発電パネルの発電効率がどうしても悪化しがちである。そのような時間帯において、太陽光発電パネルを鉛直かほぼ鉛直に保てば太陽光発電パネルによる発電効率を向上させることが可能である。このようにした場合、太陽光発電パネルは、太陽に対して前後に並ぶこともあり得る。そうすると太陽に近い側の太陽光発電パネルでは十分な発電効率を得られるけれども、手前の太陽光発電パネルの後ろに隠れた太陽から遠い側の太陽光発電パネルでは十分な発電効率が得られないこともあり得る。そのようなことがないように、かかる目的で使用される場合における太陽光発電パネルは太陽光を透過するタイプのものとするのが好ましい。

複数の前記太陽光発電パネルの少なくとも複数は、１つの動力装置を駆動させることで、一括してその傾きが変更されるようになっていても構わない。
太陽光発電パネルの複数の傾きを１つの動力装置によって一括して変更可能とすれば、動力装置の数を減らすことによるコストダウンも見込める。

太陽光利用型植物工場における建屋の屋根は上述したように、太陽光を透過する素材でできている。その限りにおいて建屋及び屋根の構成には特に制限はない。
例えば、前記屋根は、縦横にそれぞれ複数列配置された棒状材によって構成された枠材と、前記枠材において碁盤の目状に存在する前記棒状材にその四方を囲まれた矩形の範囲である窓部それぞれに設けられた、太陽光を透過する素材でできている膜材又は板材である窓部材とを備えていてもよい。その場合、複数の前記太陽光発電パネルはそれぞれ、前記窓部の大きさよりも小さくされており、前記窓部の直下にそれぞれ配されていてもよい。
太陽光発電パネルの受光面は常識通り基本的に上向きとされるが、これにより、受光面に枠材の影が落ちることを抑制することが可能となる。
この場合、複数の前記太陽光発電パネルはそれぞれ矩形とすることができる。矩形の太陽光発電パネルのそれぞれは、窓部よりも一回り小さくするのが実際的である。

本願発明者は、太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの配置構造をも、本願発明の一態様として提案する。かかる太陽光発電パネルの配置構造の効果は、本願発明における太陽光利用型植物工場の効果と同じである。
一例となる太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの配置構造は、その内部を外部環境から隔離する壁及び屋根を有しており、少なくとも前記屋根が太陽光を透過する素材でできている建屋を備えている太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの配置構造であって、前記建屋の内部の前記屋根付近に設けられた、複数の太陽光発電パネルを含む、太陽光発電パネルの配置構造である。

本願の一実施形態における太陽光利用型植物工場の外観を示す斜視図。図１に示した太陽光利用型植物工場の屋根の一部の平面図。図１に示した太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの取付け構造を概念的に示す側面図。図１に示した太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの取付け構造を概念的に示す平面図。図１に示した太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの他の取付け構造を概念的に示す側面図。

以下、図面を参照しつつ、本発明の好ましい一実施形態を説明する。

この実施形態における太陽光利用型植物工場（以下、単に「植物工場」と称する。）は、建屋１を有している。
建屋１は、その内部に室内空間を有しており、室内空間を外部環境から隔離する機能を有している。建屋１自体は、従来の太陽光利用型植物工場の構成をそのまま踏襲したもので良く、これには限られないがこの実施形態では、そうされている。建屋１内部の室内空間では、植物工場での栽培の対象となる植物が栽培される。建屋１の中で行われる植物の栽培の方法自体は、従来のままで良く、これには限られないがこの実施形態では、従来の植物の栽培方法を踏襲することとしている。例えば、植物の栽培方法は、水耕栽培でも良く、土壌栽培、その他の固形培地栽培でも良い。建屋１の内部には、栽培方法に応じて植物の栽培のために必要となる設備が存在するが、後述する太陽光発電パネル及びそれに関連する設備を除けば、植物の栽培のために必要となるそれら設備は従来のそれらと同様で構わない。これには限られないが、この実施形態におけるそれら設備は、従来のものを踏襲している。
建屋１は、壁１１と、屋根１２を備えている。壁１１と屋根１２とは、図示を省略の柱や梁によって支持されている。建屋１の内部の室内空間には壁１１又は屋根１２を透過した太陽光が入射するようになっている。壁１１も透明であって良いが、少なくとも屋根１２の一部は透明であり、屋根１２を介して建屋１の室内空間の中に太陽光を導くことができるようになっている。壁１１には、建屋１の室内空間に出入りするための開閉自在な扉１１ａが設けられている。
なお、屋根１２はこの実施形態では切妻型であるが、屋根１２の形状はこれには限られず、例えば、寄棟屋根、鋸屋根、陸屋根、片流れ屋根等の公知、或いは周知の形状を採用することができる。

この実施形態では、屋根１２の大半が透明である。この実施形態における屋根１２は、図２の拡大図に示したように構成されている。
屋根１２は、枠材１３を備えている。枠材１３は、金属製である。枠材１３は、屋根１２の最大傾斜方向に沿う方向に、互いに平行となるようにして複数本配された棒状材である傾斜棒状材１３ａと、傾斜棒状材１３ａと直交するように水平方向に、互いに平行となるようにして複数本配された棒状材である水平棒状材１３ｂとを含んで構成されている。
これには限られないが、この実施形態では、隣り合う傾斜棒状材１３ａ間の間隔は、屋根１２のすべての部分ですべて同一となるようにされている。また、これには限られないが、この実施形態では、隣り合う水平棒状材１３ｂ間の間隔は、屋根１２のすべての部分ですべて同一となるようにされている。枠材１３には、隣接する２本の傾斜棒状材１３ａと、隣接する２本の水平棒状材１３ｂとにより囲まれた、碁盤の目状に縦横に配された矩形の多数の窓部１３ｃが形成されることになる。各窓部１３ｃの大きさ、形状は、この限りでないが、この実施形態ではすべて同じである。
各窓部１３ｃには、窓部材１４が嵌められている。窓部材１４は、透光性を有する板又は膜により構成されている。窓部材１４は、公知或いは周知のもので良い。板である場合、窓部材１４は、例えば、ガラスや、アクリルその他の樹脂により構成することができる。膜である場合、窓部材１４は、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂等によって形成することができる。窓部材１４が有すべき透光性は、例えば、７５％或いはそれ以上である。この実施形態における窓部材１４は、窓部１３ｃのそれぞれに対応した大きさ、形状とされ、各窓部１３ｃに嵌め込まれた状態で、例えば公知或いは周知の適当な方法で、その窓部１３ｃを画定する傾斜棒状材１３ａと水平棒状材１３ｂとに固定されている。もっとも、窓部材１４は、窓部１３ｃ単位で分割されている必要はなく、隣接する複数の窓部１３ｃに跨るような大きさ、形状とされている１つの窓部材１４が、隣接する複数の窓部１３ｃを覆うようになっていても良い。

建屋１の室内空間には、複数の太陽光発電パネル１１０が設けられている。太陽光発電パネル１１０は、その上面に受光面１１１を備えており、太陽光を受光面１１１に受けることで発電を行うようになっている。太陽光発電パネル１１０は、建屋１の室内空間で用いられるため、高い耐候性を必要としない。高い耐候性を有さない太陽光発電パネル１１０は、例えば、アクリル板その他のプラスチック板にＰＶセル（photovoltaic cell）を貼り付けたような簡易な構成とすることができる。プラスチック板のうちＰＶセルが貼り付けられた面が受光面１１１となる。このような太陽光発電パネル１１０は一般的な太陽光発電パネルと比して低コストでの製造が可能であり、また軽量である。この実施形態では、これには限られないがすべての太陽光発電パネル１１０は、矩形であり、板状である。もちろん、４隅が面取りされていたり、板が平板でなく波板である等の変更も可能である。これには限られないが、この実施形態における太陽光発電パネル１１０はすべてその受光面１１１が同じ大きさ、形状に構成されている。更にいえば、これには限られないが、この実施形態における太陽光発電パネル１１０はすべて同じ構成となっている。各太陽光発電パネル１１０の受光面１１１の大きさ、形状は、屋根１２における窓部１３ｃの大きさ、形状に略対応しており、それよりも一回り小さく構成されている。
複数の太陽光発電パネル１１０は、それぞれ、屋根１２における窓部材１４のそれぞれに対応して縦横に配置されている。各太陽光発電パネル１１０は、窓部１３ｃの直下に配置されるようになっている。もっとも、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１の中心が窓部１３ｃの中心の真下にあることまでは要求されない。太陽光発電パネル１１０のそれぞれを窓部１３ｃそれぞれの下に配するのは、窓部１３ｃの周囲の枠材１３の影が太陽光発電パネル１１０の受光面１１１に落ちることにより太陽光発電パネル１１０の発電効率が下がるのを防止するためである。太陽は一日の間に東から西へ移動し、また季節によってその高度が異なる。そのような太陽の移動を考慮した上で、枠材１３によってできる影による太陽光発電パネル１１０の発電効率の低下を最も抑制できるような位置に、太陽光発電パネル１１０はそれぞれ配置される。少なくとも太陽光発電パネル１１０は、後述するような角度の変化が許容される範囲で、なるべく屋根１２の下面に近い位置に位置させることが、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１に枠材１３の影が落ちないようにするために有利となる。

これには限られないが、この実施形態における太陽光発電パネル１００は、それらの南北方向でそれらの傾きを変更できるようになっている。太陽の高度は、季節によって変化する。太陽光発電パネル１１０の傾きを南北方向で変化させることにより、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１の向きを太陽の季節的な高度変化に追随させることが可能となり、受光面１１１に当たる太陽光の角度を可能な限り垂直に近い角度に保つことが可能となる。それにより、太陽光発電パネル１１０における発電効率を向上させられるようになる。かかる南北方向での太陽光発電パネルの角度変化は、連続的なものでも良いし、例えば、２４時間おき、一週間おき等のバッチ的なもので良い。
また、これには限られないが、この実施形態における多数の太陽光発電パネル１１０のうちの少なくとも複数は、１つの動力装置を駆動させることで、一括してその傾きが変更されるようになっている。より具体的には、この実施形態における太陽光発電パネル１１０のうちの、屋根１２の傾斜方向における一列分の太陽光発電パネルは、１つの動力装置を駆動することで一括してその傾きが変更されるようになっている。もっとも１つの動力装置によって一括してそれらの傾きが変更される太陽光発電パネル１１０の範囲は、屋根１２の傾斜方向における一列分の太陽光発電パネル１１０である必要はない。例えば、水平方向に並んだ一列分の太陽光発電パネル１１０が１つの動力装置によって一括してそれらの傾きが変更されるようになっていても構わないし、３×３の９個の太陽光発電パネル１１０が１つの動力装置によって一括してそれらの傾きが変更されるようになっていても構わないし、すべての太陽光発電パネル１１０が１つの動力装置によって一括してそれらの傾きが変更されるようになっていても構わない。

太陽光発電パネル１１０の角度を変化させるための仕組みの一例を、図３、４に概略的に示す。図３は側面図、図４は平面図である。
上述したように太陽光発電パネル１１０は、屋根１２の直下にある。図３に示されたように、この例では、太陽光発電パネル１１０は、屋根１２の傾斜方向に６枚配列されている。この実施形態では、屋根１２の傾斜方向に配列させた６枚で一組の太陽光発電パネル１１０の傾斜角を、後述する１つの駆動装置によって、まとめて変更させるようになっている。もちろん、図３、４に示した仕組みは、屋根１２の傾斜方向に並んだ他の太陽光発電パネル１１０においても採用可能であり、必ずしもこの限りではないが、この実施形態ではそうされている。

各太陽光発電パネル１１０は、それぞれ南向きで、その受光面１１１が上を向くようにされている。これには限られないが、矩形である各太陽光発電パネル１１０の上下の辺は水平となっている。
各太陽光発電パネル１１０は、その上側の辺の直下における側面のそれぞれを、太陽光発電パネル１１０の上側の辺の両外側で屋根１２の傾斜に沿って延びる棒状体である上棒体１３１によって支持されている。より詳細には、上棒体１３１と太陽光発電パネル１１０とは、上棒体１３１と太陽光発電パネル１１０とのそれぞれに対して回転可能とされている円柱形状をした上軸１３２によって接続されている。上軸１３２が軸となり、側面視した場合における上棒体１３１と太陽光発電パネル１１０との間の角度は変更自在とされている。
各太陽光発電パネル１１０は、その下側の辺の直上における側面のそれぞれを、太陽光発電パネル１１０の下側の辺の両外側で屋根１２の傾斜に沿って延びる棒状体である下棒体１３３によって支持されている。より詳細には、下棒体１３３と太陽光発電パネル１１０とは、下棒体１３３と太陽光発電パネル１１０とのそれぞれに対して回転可能とされている円柱形状をした下軸１３４によって接続されている。下軸１３４が軸となり、側面視した場合における下棒体１３３と太陽光発電パネル１１０との間の角度は変更自在とされている。

上棒体１３１と下棒体１３３とは、駆動装置１３５に接続されている。駆動装置１３５は、例えば、油圧等の適当な駆動力にしたがって、上棒体１３１と下棒体１３３との少なくとも一方を、その長さ方向に移動させることができるようになっているとともに、それらの間隔を変更させられるようになっている。つまり、上棒体１３１と下棒体１３３とは、それらの位置をそれらの長さ方向で相対的に変化させることができるようになっているとともに、それらの間隔を変更させられるようになっている。
例えば、上棒体１３１の位置は不変であるが、下棒体１３３がその長さ方向でその位置を変化させられるようになっているとともに、上棒体１３１との間隔を変化させられるようになっているとする。下棒体１３３の位置を例えば、図３、４の右方向に移動させると、下棒体１３３と上棒体１３１との距離は広がり、且つ上棒体１３１及び下棒体１３３に支持された太陽光発電パネル１１０は、すべて同じ角度分だけ立ち上がる。逆に、下棒体１３３の位置を例えば、図３、４の左方向に移動させると、下棒体１３３と上棒体１３１との距離は狭まり、且つ上棒体１３１及び下棒体１３３に支持された太陽光発電パネル１１０は、すべて同じ角度分だけ寝る。
このようにして、１つの駆動装置１３５を駆動させるだけで、複数の、この例では６枚の太陽光発電パネル１１０の傾斜角をまとめて同じように変更することができる。
なお、上棒体１３１と下棒体１３３とのうち、その位置が不変なものが存在するのであれば、それは駆動装置１３５に固定されている必要はなく、直接或いは他の部材を介して間接的に建屋１に固定することができる。また、駆動装置１３５は建屋１の内部に配置されている必要はなく、建屋１の外に設けられていても構わない。

なお、太陽光発電パネル１１０の角度の変更は、図３、図４に示したような仕組みではなく、図５の側面図に示したような仕組みによっても達成することが可能である。
図５の側面図は、太陽光発電パネル１１０のうちの、対応する頂点（例えば、図２に示された各太陽光発電パネル１１０のうちの右上の頂点）付近の高さを変化させるための仕組みを概念的に示したものである。
各太陽光発電パネル１１０の図３の右上付近には、滑車である右上滑車１４１が設けられている。各太陽光発電パネル１１０の右上滑車の上方には２つの滑車である右上補助滑車１４２が設けられている。右上滑車１４１と、右上補助滑車１４２との間には、ワイヤその他の線条体１４３が掛け回されている。線条体１４３の先端は、線条体１４３の先端を固定するための所定の物体である固定体１４４に固定されており、また、線条体１４３の基端は、ドラム１４５に巻かれている。ドラム１４５は、図示せぬ駆動装置によって回転自在とされており、線条体１４３を巻取り、或いは巻解くことができるようになっている。
ドラム１４５が線条体１４３を巻取ると、ドラム１４５から固定体１４４までの線条体１４３の長さが短くなり、各右上補助滑車１４２の位置は不変であるから、各太陽光発電パネル１１０の右上滑車が引き上げられることになり、太陽光発電パネル１１０の右上部分が上方に引き上げられることになる。他方、ドラム１４５が線条体１４３を巻解くと、ドラム１４５から固定体１４４までの線条体１４３の長さが長くなり、各右上補助滑車１４２の位置は不変であるから、各太陽光発電パネル１１０の右上滑車が下がることになり、太陽光発電パネル１１０の右上部分が下方に下がることになる。
これにより、太陽光発電パネル１１０の右上部分は、図示せぬ駆動装置の駆動により、一括してその上下方向の位置を変更することができるようになる。線条体１４３の経路にもよるが、このような方式を採用するのであれば屋根１２の下側にある太陽光発電パネル１１０のすべての右上部分を、１つの駆動装置の駆動によって一括して上下させることも可能となる。
図５に示した構成は、例えば、図２に示された太陽光発電パネル１１０の右上のみでなく、右上と、左上等の太陽光発電パネル１１０のうちの隣接する２つの頂点付近の２箇所、或いは、太陽光発電パネル１１０の４つの頂点付近の４箇所に採用することができる。それにより、太陽光発電パネル１１０の右上及び左上等の２箇所は、或いは太陽光発電パネル１１０の四隅は、図示せぬ駆動装置の駆動により、一括してその上下方向の位置を変更することができるようになる。前者を採用すれば（上下しない２つの頂点は、単純に線条体で吊っておけば良い。）複数の太陽光発電パネル１１０の南北方向の傾きを変化させることが可能となる。後者を採用すれば、複数の太陽光発電パネル１１０の南北方向の傾きと東西方向の傾きを自由に変化させることが可能となる。後者を採用した場合には、一日の中での太陽の移動に追随させて太陽光発電パネルの受光面の向きを変化させることも可能となる。

以上のような植物工場の使用方法は、従来の植物工場の使用方法と変わらない。建屋１の室内空間では、適宜の植物が栽培される。
他方、太陽光発電パネル１１０では発電が行われる。太陽光利用型の植物工場では、例えば、夜間の照明や、室内空間の冷暖房、湿度の調整等の空調に電力が必要となる。太陽光発電パネル１１０が発電を行うことにより作られた電力は、照明、空調等に必要となる電力として利用することが可能である。もちろん、太陽光発電パネル１１０で発電された電力は、売電の対象とされても良い。それにより植物工場のランニングコストを間接的に下げることが可能となる。
また、太陽光発電パネル１１０を建屋１の屋根１２の下に配することにより、以下のような副次的な効果も生じる。太陽光発電パネル１１０を屋根１２の下であって、栽培される植物の上側に設けることにより、植物を太陽光発電パネル１１０によって生じる影の中に配することが可能となる。また、太陽光発電パネル１１０で太陽光の一部を遮蔽するとともに、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１で受けた太陽光が持つエネルギーの一部を電力に変換することにより、建屋１の内部を太陽光発電パネル１１０が存在しないときと比べて冷却することが可能となる。例えば、日本における沖縄のような低緯度地域では、植物工場を運営する際に、植物に日光が当たり過ぎることによる弊害を抑制するために、植物に落ちる影を作るための工夫（例えば、栽培される植物の上にすだれを設ける等）を行ったり、通常よりも強く冷房を行うことが必要となる。太陽光発電パネル１１０を本願発明で説明した如く、建屋１の内側に、特には屋根１２の直下に設けることで、そのような工夫を行う必要がなくなる。
なお、各太陽光発電パネル１１０は並列に接続するのが好ましい。一般的に、多数の太陽光発電パネル１１０を有する発電設備では、多数の太陽光発電パネル１１０は直列に配列される。これは、多数の太陽光発電パネル１１０を有する発電設備で得られる電力における電圧を高めるための工夫である。もっとも、多数の太陽光発電パネル１１０を直列で接続した場合であって、そのうちの一つの太陽光発電パネル１１０の受光面１１１に枯れ葉や小枝が載る等して汚れが付着した場合（もっとも太陽光発電パネル１１０が建屋１の室内空間にある本願発明の場合では、そのような事態は想定しづらいが）、或いは太陽光発電パネル１１０の上の窓部材１４に枯れ葉や小枝が載る等して汚れが付着した場合には、その太陽光発電パネル１１０の発電能力は、他の太陽光発電パネル１１０の発電能力よりも低下する。多数の太陽光発電パネル１１０が直列に接続された発電設備における太陽光発電パネル１１０の一つでそのような発電能力の低下が生じると、その太陽光発電パネル１１０はそれと直列に接続された他の太陽光発電パネル１１０に対していわば抵抗として機能してしまい、発電設備全体における発電能力に大きな影響を与えがちである。これに対して、多数の太陽光発電パネル１１０のすべてを並列で接続しておくと、一つの太陽光発電パネル１１０の発電能力の低下が生じたとしても、その太陽光発電パネル１１０が他の太陽光発電パネル１１０に対する抵抗として機能することがなく、その影響は多数の太陽光発電パネル１１０を含む発電設備から出力される電流量が、電流量の低下を生じた太陽光発電パネル１１０からの電流量の低下分だけ減るにとどまるから、上述のごとき大きな影響は生じない。他方、並列に接続された多数の太陽光発電パネル１１０を含む発電設備によって得られた電力の電圧を上げたいのであれば電圧を上げるための昇圧装置を発電設備に含めるか併設すれば足りる。

図５を用いて説明したように、太陽光発電パネル１１０は、線条体１４３を用いて吊ることが可能である。特に、太陽光発電パネル１１０の四隅に図５で説明した構造を採用した場合には、各太陽光発電パネル１１０は、南北方向にも東西方向にも任意に傾けることが可能となる。そのような構成が採用された場合に限られないが、複数の太陽光発電パネル１１０が東西方向でもその傾きを変化させられるようになっている場合においては、複数の太陽光発電パネル１１０は、朝夕の時間帯では、東西いずれかの方向に太陽光発電パネル１１０の受光面１１１を向けた状態で鉛直乃至略鉛直とすることで、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１を太陽に対向させるようになっていてもよい。この場合、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１は、正確に真東又は真西を向いている必要はなく、受光面１１１が太陽の方向から水平方向で３０度位内（好ましくは１５度以内）の方向を向いていれば足りる。また、鉛直乃至ほぼ鉛直の太陽光発電パネル１１０は、太陽光発電パネル１１０の受光面１１１の最大傾斜方向に沿う直線と、鉛直な直線とがなす角が１５度以内（好ましくは１０度以内）であれば足りる。「朝夕」とは太陽高度（仰角）が余裕を見るなら１５度まで（余裕を見ないなら１０度まで）の時間帯を意味する。朝夕の時間帯においても、各太陽光発電パネル１１０の発電効率を維持するのに、かかる構成は有用である。かかる構成を採用すると、太陽から見て重なり合った位置に太陽光発電パネル１１０が位置することも有りうるが、後側の太陽光発電パネル１１０の発電効率もある程度維持されるようにするためには、各太陽光発電パネル１１０を太陽光を透過するタイプのものとするのが好ましい。

１建屋
１１壁
１２屋根
１３枠材
１３ａ傾斜棒状材
１３ｂ水平棒状材
１３ｃ窓部
１４窓部材
１１０太陽光発電パネル
１１１受光面
１３１上棒体
１３２上軸
１３３下棒体
１３４下軸
１３５駆動装置
１４１右上滑車
１４２右上補助滑車
１４３線条体
１４４固定体
１４５ドラム

Claims

その内部を外部環境から隔離する壁及び屋根を有しており、少なくとも前記屋根が太陽光を透過する素材でできている建屋と、
前記建屋の内部の前記屋根付近に設けられた、複数の太陽光発電パネルと、
を備えている太陽光利用型植物工場。
複数の前記太陽光発電パネルのそれぞれは、少なくとも南北方向でその傾きを変更できるようになっている、
請求項１記載の太陽光利用型植物工場。
複数の前記太陽光発電パネルの少なくとも複数は、１つの動力装置を駆動させることで、一括してその傾きが変更されるようになっている、
請求項２記載の太陽光利用型植物工場。
前記屋根は、縦横にそれぞれ複数列配置された棒状材によって構成された枠材と、前記枠材において碁盤の目状に存在する前記棒状材にその四方を囲まれた矩形の範囲である窓部それぞれに設けられた、太陽光を透過する素材でできている膜材又は板材である窓部材とを備えており、
複数の前記太陽光発電パネルはそれぞれ、前記窓部の大きさよりも小さくされており、前記窓部の直下にそれぞれ配されている、
請求項１〜３のいずれかに記載の太陽光利用型植物工場。
複数の前記太陽光発電パネルはそれぞれ矩形である、
請求項４記載の太陽光利用型植物工場。
複数の前記太陽光発電パネルは、東西方向でもその傾きを変えられるようになっているとともに、朝夕の時間帯では、東西いずれかの方向に前記太陽光発電パネルの受光面を向けた状態で鉛直乃至略鉛直となることで、前記太陽光発電パネルの前記受光面を太陽に対向させるようになっている、
請求項１記載の太陽光利用型植物工場。
その内部を外部環境から隔離する壁及び屋根を有しており、少なくとも前記屋根が太陽光を透過する素材でできている建屋を備えている太陽光利用型植物工場における太陽光発電パネルの配置構造であって、
前記建屋の内部の前記屋根付近に設けられた、複数の太陽光発電パネルを含む、
太陽光発電パネルの配置構造。