JPH01128729A - 植物育成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は植物育成装置に関するもので、特に人工光源を
用いた完全制御型植物工場における生産効率を改善しよ
うとするものである。

従来の技術 最近、環境条件を人為的に制御することによって野菜等
の植物を自然条件に左右されることなく寝続して安定に
大量生産することを目的とした植物工場が徐々に実現し
てきている。植物工場の種類としては、太陽光を積極的
に利用しようとする太陽光利用型と、人工光源による人
工光を利用した完全制御型植物工場に大別できる。完全
制御型稙物工１１は不安定な太陽光を用いずに人工光の
みを使用するため、建物は無窓構造となり、屋根。

天井および壁は高性能の断熱材が使用されており、室内
の温度、湿度性の環境条件はエアコン等により適切な状
態に制御されている。また植物の光合成を効率良く行わ
せるために室内の炭酸ガス濃度は大気の２〜３倍！￥度
に高められている。さらに肥料の吸収を良くし、かつ病
原菌の浸入電防ぐため培地として土を使用せず栽培ベッ
ドと３８　Ｍ液を用いる養液栽培方法が採用されている
。

次に従来の方法を第３図を用いて説明づる。この図は従
来の一般的な完全制御型植物工場の概略図であり、栽培
室１内の天井には人工光源２として高圧ナトリウムラン
プ、メタルハライドランプ等のランプが照明工具３を介
して栽培ベッド４の上面の照度がほぼ均一になるように
取り付けられている。栽培ベッド４としては通常幅約１
ｍ　、長さ約１０ｍ、深さ約２０Ｌｍ程度の長方形型の
ものが用いられ、その内側には培養液が約１０ａｎの深
さで満たされている。この培養液は別に設けたタンクお
よび養液循環装置（図示せず）によって循環、制御され
ている。この栽培ベッド４の上面には定植用の穴を開け
た発泡スチロール製のパネルを設け、ここに植物を植え
付ける方法をとっている。又、栽培ベッド４は床面の一
定の場所で固定するか通路を確保するために長方形の短
片側にわずかに移動できるようになっており、植物の定
植、収穫等のｍ業性の面から床上から高さ約７０ａｎの
位置におかれている。この他、栽培室１の側面にはエア
コン５および炭酸ガス供給装置６が取り付けられている
。

この様に構成された完全制御型植物工場においては、一
般的に１日２４時間をひとつの周期として１２〜１６時
間程度の明期（人工光源を点灯）と８〜１２時間程度暗
期（植物の光補償点以下−人工光源を消灯）を設け、植
物に光が照射される時間を調整している。ここで明期と
明期を設けるのは、（イ）人工光源を絶えず点灯し続け
ても、植物の成長に対して人工光源に消費される電力が
大きく生産効率が悪い。

（ロ）生産された植物の品質、例えば葉の色、形状笠が
悪くなり、市場性がなくなる。

等の理由による。

なお、上記の「植物の光ｉ＋ｆ＋　Ｆｍ　＋：’ｉ　Ｊ
とは植物の光合成に要する炭酸ガス消費冶と呼吸による
炭酸ガスの排出量が平衡した時の明るさをさし、０８期
にはこの光補償点以下の明るさにしないと、弱光の照射
による影響で植物の徒長等が生じ形態に問題が生じる。

また、室温も一般的に明期のＶ温を亡つ低めに設定され
ることが多い。これは植物の葉先の着色効果等の品質、
あるい【よ呼吸作用による稙１カ体白身の消耗を抑える
目的で行われる。その他、湿度は約８０％前後、炭酸ガ
ス濃度は約４００〜１２００ｐｐｍに設定されている。

発明が解決しようとする問題点 人工光源を利用した完全制御型植物工場においては、断
熱、気密構造のｌ！屋、最適室温にするための高精度、
大容量のエアコン、照明装置、炭酸ガス供給装置および
これらの環境制御装置等々、高価な設備が必要である割
には植物の生産効率が悪く、そのことが完全制御型植物
工場の酋及を妨げ、かつ植物の生産コスト上背の大きな
要因となっていた。

問題点を解決するための手段 本発明は植物育成用光源として人工光源を使用した植物
育成装置において、栽培ベッドを上下２段に各々復数個
設けると共に、この栽培ベッドを可動式にし、一定詩間
間隔で栽培ベッドを上下入替えるようにし、かつ上段の
栽培ベッドのみに人工光源による光を照射するようにし
た。

作用 本発明による装置は例えば上段と下段の栽培ベッドの数
を同数とし、上下段の栽培ベッドを入替えることにより
、比較的安価な栽培ベッドおよび培養液関係を除き、従
来とほぼ同一の初期設備投資で約２１ｔＩの植物生産量
を１ワることができる。あるいは従来と同一の植物生産
量を１７るための初期設ｍ　ＩＱ資の大幅な低減をはか
ることができる。また、植物工場全体の一日のスケジュ
ールにおいて照明、温度、炭酸ガスや培養液の：肖費等
の全ての変動が少なくなり、各種装置の稼動零の向上あ
るいは電力の効率的な同円による省電力化がはかれる。

又、人工光源は２４時間点灯したままとなるため人工光
源であるランプの２Ｐ命は艮くなり、冬期は人工光源か
らの熱を利用でき、暖房は不要となる。

実茄例 以下、本発明を実施例を用いて説明すδ。

第１図は本発明にかかる植物育成装置である完全υ１１
１１型植物工場の概略を示すものであり、第３図の従来
方式と同様に栽培室１の天１１には人工光源２として高
圧ナトリウムランプ。メタルハライドランプ等のランプ
が照明器具３を介して取付けられている。栽ｊ８ベッド
４は操作性および次に述べる栽培方式の関係から幅約１
ｍ　、長さ約１０ｍ、深さ約１０Ｃｒｔ１程度の長方形
型が好ましい。栽培方式としてはＮＦＴ方式（Ｎｕｔｒ
ｉｅｎｔ　Ｆ　ｉｌｍ　Ｔｅｃｈｒ＋１ｑｕｅ）を採用
しており、第２図はこのＮＦＴ方式を第１図の側面方向
から見て図案化したものである。架台７上に栽培ベッド
４が長篇方向に約１．５°の角度をもって取付けられて
いる。栽培ベッド４の上面には定植パネル８が全面をお
おうようにして設けられており、この定植パネル８の定
植穴に約２１角のウレタンキューブ９を介して植物体１
０が植え付けられている。一方、培養液１１は長方形の
栽培ベッド４の短辺方向に設けられた流ｍ調節用の仕切
板１２を介することによって底面から約１〜２１の均一
な薄い層状になるようにして間欠式に自然流下させる。

この方式では植物体１０の上部の根は空気にさらされる
ことになり、根から直接空気中の酸素を取入れることが
できる。一方、流下した培養液１１はタンク１３に戻り
ポンプ１４で再度、栽培ベッドに循環して送られる。

また、ＮＦ’Ｔ方式では栽培ベッド上にある培養液量を
少なくでき、かつそれによって栽培ベッドの構造材も強
度を要しないため従来方法に比べて栽培ベッドを非常に
軽量、簡素化できる。栽培ベッド４は栽培ベッドの長辺
方向に約１．５″の傾斜を持たせるようにセットされた
ローラー１５の上に上段５個、下段５個設けられている
。（本実施例では栽培ベッドの数を上下役名５個とした
が、上下段の栽培ベッドの数は多くするほど栽培室にし
める移動空間の比率が小さくなるので効率的である。）
この栽培ベッド４は上下段入替えができるようになって
いる。その方法はまず上段のＡ１の位置にある栽培ベッ
ドを移動空間Ａ２　　＋△３の位置に設けた昇降装置（
図示せず）のＡ２の位置に移動させると共に、上段の他
の栽培ベッドを全数右方向、つまり長方形型栽培ベッド
の短辺方向に１ベッド分送ることにより移動させる。次
に８１．８２の位置に設けた昇降装買（図示せず）によ
って栽培ベッドを８１からＢ２の位置に持ち上げ、保持
装置（図示せず）によって８２の位置に固定させた後、
先に上段でＡ２の位置に移動させた栽培ベッドをＡ２か
らＡ３　、Ａ４の場所に移動させる。同時に下段になっ
た全ての栽培ベッド４は左方向へ１ベッド分移動させる
。この操作の繰返しによって上下にある栽１８ベッドの
入替えを行うことができる。

従来の方式では栽培ベッド間各々には苗の定植、収穫等
を行うための作業用の通路等の空間を必要としたが、本
発明にＪ：る装置では作業空間は栽培ベッド移動空間Δ
２　、Ａ３の場所を兼用するか、またはＡ２　、Ａ３と
壁面との間に　１箇所設けるのみで特に栽培室内に作業
用の通路等を設ける必要はない。さらに栽培ベッドの移
動空間Ａ２　　、Ａ３は例えばＡ＋　　、Ａａの位置に
昇降装置（図示せず）を設置し、Ａ１とＡ４の間に移動
空間Ａ５を確保することにより不必要となり、よってこ
の方式を用いれば、より栽培室１内の有効な利用をはか
ることができる。

上下段の栽培ベッドの移動は上下段の栽培ベッド数を同
数にして一定時間（例えば１２時間）毎にいっせいに入
替える方法が効率的であるが、異種植物を上下段にわけ
て異なった明期、暗期時間での栽培、より短い時間周期
でのいつ甘い入替え、あるいは１〜数個ずつの入替えで
あっても効果を１９にとができる。（ただし、栽培ベッ
ド上液の流出および植物の傾倒を防ぐために水平に移動
させなければならないため、栽培ベッドが上下段に各々
１個の場合は栽培室にしめる移動空間の比率が大きくな
ってしまい本発明の効果が期待できなくなるので、栽培
ベッドは上下段各々２個以上設けるべきである。）また
、１〜数個ずつの入替えは人工光源による栽培ベッド面
上の照射ムラによる影響を少なくし、がっ１め物の東面
に入用する光の角度が変り、より均一に植物体に光があ
たるようになり、植物の品質のバラツキを少なくする上
でも効果がある。

人工光源は定植パネル８の上面を均一に照則するために
は低ワツトの光源を多数用いることによって比較的人工
光源と栽培ベッド上面の距離を短くすることが可能であ
るが、低ワツトになるほど人工光源に消費される電力に
対する発光効率が低くなるだけでなく、灯数が増加する
ことにより照明設備費が増加するという問題点がある。

よって実際の植物工場においては高ワツトの人工光源を
用い、かつ人工光源と栽ｊ８ベッド上面の距離を約１．
５１程度と比較的離すことによって、初期照明設備費を
抑えると同時に、はぼ均一な照度分布を得ている。

栽培室１内の環境制御は、上下段の間に昇降装置のある
部分には可動式にした遮蔽板１Ｇを設け、下段の明るさ
が植物の光補償点以下となるように遮蔽しである。又、
上段、下段それぞれの環境条件はエアコン５および炭酸
ガス供給装置６により制御されている。先述のように一
般に暗期の室温は明朗の室温と比べ若干低めに設定され
ることが多いが、本発明による装置では遮蔽板１６によ
りほぼ完全に上下段が隔離されているため各々個別に環
境制御することができる。

発明の効果 以上詳述したように本発明にかかる植物育成装置は比較
的簡単な栽培ベッドの移動機構を付加するのみで従来の
方式と比べ初期設（！費用の大幅な低下がはかれる。又
、植物育成装置全体の稼＠Ｊ率もあがり、かつ省電力化
もはかれることから植物の生産コストもさげることがで
き、特に人工光源を用いた完全制御型植物Ｔ揚を広く酋
及さず上でての効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる植物育成装置である完全制御型
植物工場の概略図、第２図はへＦＴ方式を第１図の側面
方向から見て図案化したものである。第３図は従来の植
物育成装置である完全制御型植物工場の概略図である。 １・・・栽培室、　２・・・人工光源 ４・・・栽培ベッド 一−ン 、ｊ％−１図 嵜　Ｚ　閃 ポンプ　　　　　タン２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 植物育成用光源として人工光源を使用した植物育成装置
   において、栽培ベッドを上下２段に各々復数個設けると
   共に、この栽培ベッドを可動式にし、一定時間間隔で栽
   培ベッドを上下入替えるようにし、かつ上段の栽培ベッ
   ドのみに人工光源による光を照射するようにしたことを
   特徴とする植物育成装置。