JP2004129621A - 植物自動育成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つの手段で複数の機能を発揮でき、また小型軽量かつ低運転コストでもって植物の育成条件を容易かつ合理的に制御できる植物自動育成装置を提供する。
【解決手段】植物栽培室３は、日照時間の調整機能手段５としての光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材と、紫外線ランプ６や各種センサ７及びそれらの配線、更には水分補給のための通水管１２５等を設置又は引回すための仕切壁８とにより外部と仕切られている。各種センサ７すなわち日照センサ、温度センサ、湿度センサ及び土壌水分センサ１２７による検知情報に基づき発せられた中央制御手段９の指令に従って、日照時間調整手段５、サーモモジュール１１３を熱源とする温度湿度駆動手段１１、水分補給手段１２により植物２の育成条件を設定又は制御する。
【選択図】図１
【解決手段】植物栽培室３は、日照時間の調整機能手段５としての光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材と、紫外線ランプ６や各種センサ７及びそれらの配線、更には水分補給のための通水管１２５等を設置又は引回すための仕切壁８とにより外部と仕切られている。各種センサ７すなわち日照センサ、温度センサ、湿度センサ及び土壌水分センサ１２７による検知情報に基づき発せられた中央制御手段９の指令に従って、日照時間調整手段５、サーモモジュール１１３を熱源とする温度湿度駆動手段１１、水分補給手段１２により植物２の育成条件を設定又は制御する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、花卉や観葉植物等の植物を育成するに際し、人工的に育成条件を制御して自動的に植物を栽培する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平０６−３１９３８９号公報に示されるように、植物育成器に設けた植物栽培室内に植物を載置し、育成条件を次のような手段、構成で制御していた。すなわち、日照時間については、植物栽培室内に設置した蛍光灯を黒いフィルムで覆って照度を調整すると同時に蛍光灯の点灯時間を設定することにより制御していた。温度については、植物栽培室の下方に圧縮機、凝縮器及び空冷ファン等からなる冷却ユニットを中心とする冷凍装置を設置して冷風を流送すると同時に、別途加熱ヒータを植物栽培室内に設けて加温していた。さらに、湿度については、植物に供給するためタンクに貯蔵された水の一部を加湿パンに注水して、専用ヒータにより蒸発させて制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は以上のような構成であるので、次のような課題があった。
▲１▼育成条件の主要な要素である温度及び湿度について、それらを制御する手段が各個別に設置されつまり一つの要素について一つの装置が対応し、制御も個別であるため、植物育成器全体が相対的に大型かつ重量が嵩むという欠点があった。
▲２▼特に、冷凍装置は従来型の構造となっているため消費電力も大きく、運転コストからみて花卉や観葉植物等の植物育成器として普及しないという問題点があった。
▲３▼例えば、低温かつ加湿状態を維持しようとする際、冷風を送り出しながら加湿パンのヒータを稼働させなければならないなど、植物の育成条件を制御する手段が相反するものがあるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、植物栽培室内に温度、湿度、日照、土壌水分等のセンサ等を配備し、あらかじめ設定した人工的な育成条件を達成するため自動的に植物栽培室内の植物育成条件を制御して、望む季節や場所で花卉や観葉植物等の植物を栽培することを可能ならしめて当該植物の販売や観賞を促進すべく、一つの手段で複数の機能を発揮でき、また小型軽量かつ低運転コストでもって植物の育成条件を容易かつ合理的に一連に制御できる植物自動育成装置を提供することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段を備えた植物栽培室と、該植物栽培室内の温度及び湿度を調整する温度湿度駆動手段と、該植物栽培室内へ散水又は噴霧する水分補給手段と、前記日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とからなることを特徴とする植物自動育成装置である。
【０００６】
請求項２記載の発明によれば、前記日照時間の調整機能手段が、光偏光器で構成してあって、植物栽培室の上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００７】
請求項３記載の発明によれば、前記植物栽培室が、室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００８】
請求項４記載の発明によれば、前記温度湿度駆動手段が、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュールと、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機と、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板と、熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００９】
請求項５記載の発明によれば、前記水分補給手段が、タンクと、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプと、該ポンプにより前記植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【００１０】
請求項６記載の発明によれば、前記ノズルが、前記植物栽培室内へ水を散水（人工雨）し又は噴霧（人工霧）するノズルと、前記植物栽培室内に載置された植物の植栽土壌へ水又は養分液を直接供給するノズルの双方を備えたことを特徴とする請求項５記載の植物自動育成装置である。
【００１１】
請求項７記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段として室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置しかつ上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置した光偏光器を有する植物栽培室と、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュール、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板、及び熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンを有する温度湿度駆動手段と、タンク、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプ、及び該ポンプにより植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとを有する水分補給手段と、植物の育成条件を設定すべく日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とを備えたことを特徴とする植物自動育成装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
１は植物自動育成装置であって、その構成は、室内に花卉や観葉植物等の植物２を載置して栽培するための植物栽培室３と、該植物栽培室３内の植物２の育成条件を設定又は制御するために必要な機器類を配置した制御部４に大別される。本実施例では、該制御部４を植物栽培室３の下方に所望の部材からなるフレーム４ａで構成し後述する各種手段を配置すると共に、該フレーム４ａの脚部には植物自動育成装置１を自在に移動できるようキャスタ４ｂを配設している。
尚、植物栽培室３と制御部４の位置関係は、植物自動育成装置１の用途に応じて、例えば横に隣接させてもよいし、更に両者を分離して別個に設置又は移動できるようにしても差し支えない。
【００１４】
該植物栽培室３は、日照時間の調整機能手段５としての光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材と、紫外線ランプ６や各種センサ７及びそれらの配線（図示せず）、更には水分補給のための通水管１２５等を設置又は引回すため上面壁及び側面壁のうち少なくともいずれか１つの面に設けた光透過機能のない部材でなる仕切壁８とにより外部と仕切られている。図１に示す実施例では、植物栽培室３の形状を立方体としているが、該植物栽培室３の形状はこれに限ることなく、種々の形状例えば円筒体、球体等さまざまに形成することができる。すなわち、栽培する植物２の種類や、フラワーショップ等での植物２の在庫管理若しくは陳列に供する場合、又は、一般家庭、オフィスビル又はレストラン等での観賞に供する場合などの植物自動育成装置１の用途に応じて、適切な形状を採用すればよい。
【００１５】
ここで、前記光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材の構造については、植物栽培室３の外部と内部の温度変化に伴う熱移動を極力抑制して断熱効果を得るためガラス板を二重構造として隙間を設けることとし、植物栽培室３の内側のガラス板に光偏光器を配設するなどの構成にしてもよい。尚、当該隙間を真空にすればより一層の断熱効果を得ることができる。
【００１６】
前記植物栽培室３内には、紫外線ランプ６が仕切壁８の上方部位に所望の照度を発揮できるよう単数若しくは複数個設けられている。該紫外線ランプ６は、各種センサ７としての日照センサによる検知情報に基づき発せられた制御部４に配置した中央制御手段９の指令に従って、点灯・消灯及び／又は照度調整を行うべく、中央制御手段９に配線（図示せず）により接続されている。
【００１７】
１０は冷風又は温風の吹出し口であって、各種センサ７すなわち温度センサ及び湿度センサによる検知情報に基づき発せられた中央制御手段９の指令に従って、制御部４に配置した温度湿度駆動手段１１で生成された冷風又は温風を植物栽培室３内に吹出すべく、温度湿度駆動手段１１にダクト１１ａにより接続されている。
【００１８】
次に、温度湿度駆動手段１１について図１、図２及び図３に基づき詳細に説明する。
図２は本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段１１の斜視図、図３は本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の要部であって、サーモモジュールを備えた熱交換機の斜視図である。該温度湿度駆動手段１１は、送風ファン１１１、熱交換機１１２、サーモモジュール１１３及び冷却板１１４から構成されている。送風ファン１１１はモータを備え、熱交換機１１２により生成された冷風又は温風を前記植物栽培室３内に送り出す。熱交換機１１２には放熱フィン１１２ａが所望の数個配設されており、該放熱フィン１１２ａは本発明に係る植物自動育成装置１の用途に応じて必要な温度及び／又は湿度を提供できる程度の表面積を備えている。
【００１９】
サーモモジュール１１３は、ビスマス・テルル化物の半導体をドーピングにより過剰電子Ｎ型と不足電子Ｐ型の２種類のエレメント（熱伝導素子）とし、該エレメントを一対としたカプル１１３ａを基本単位としている。そして、該エレメントが電気的には直列接続、熱的には並列接続となるようにカプル１１３ａをハンダ付けにより所望数組合わせたうえ、更にその両面に、アルミ箔等の薄い金属膜で処理したセラミック板１１３ｂをハンダ付けすることにより形成されている。ここで、１１３ｃはサーモモジュール１１３に通電するための黒色リード線、１１３ｄは同じく赤色リード線である。
【００２０】
図１に示す１２は水分補給手段であって、水や養分液等を貯留するタンク１２１，該タンク１２１から水や養分液等を汲み上げるポンプ１２２、植物栽培室３内に水を散水（人工雨）又は噴霧（人工霧）するためのノズル１２３、植物２の植栽土壌に水及び／又は養分液を直接供給するためのノズル１２４及びタンク１２１とノズル１２３、１２４を連結する通水管１２５から構成されている。
【００２１】
次に、本発明に係る植物自動育成装置１の実施の形態に基づく動作を説明する。
【００２２】
先ず、花卉や観葉植物等の植物２を植物栽培室３に搬入する。植物２の出し入れの方法は、例えば植物栽培室３の上面を蓋にしてもよいし、また、側面のいずれかにスライド窓（戸）を設けてもよい。植物２を植物栽培室３に搬入した後、中央制御手段９のスイッチをオン動作して通電すると、直ちに各種センサ７が起動して温度、湿度、日照、土壌水分等を計測する。これら各種センサ７が検知した情報はリアルタイムで中央制御手段９に入力され、あらかじめ設定された育成条件に達するよう日照時間調整手段５、温度湿度駆動手段１１及び水分補給手段１２に指令を発する。
【００２３】
中央制御手段９から指令を受けた日照時間調整手段５は、次のような動作を行う。例えば育成期間が通常１年を要する植物２を６ヶ月に短縮して栽培したい場合は、仮に１日のうち日中１２時間、夜間１２時間が自然の季節とした際、昼夜の時間及びその繰り返し頻度を、日中６時間、夜間６時間を１日２回と設定すればよいことになる。このように設定された場合、中央制御手段９は自然の太陽光を６時間浴びた後に日照時間調整手段５としての光偏光器５ａに通電し、太陽光を透過させずに６時間遮断していわゆるカーテン機能を果たす。逆に、夜間６時間経過後は日照時間調整手段５としての紫外線ランプ６に通電し、自然の太陽光に比較的近似する紫外線光を植物２に６時間照射する。
【００２４】
次に、中央制御手段９から指令を受けた温度湿度駆動手段１１は、次のような動作を行う。
例えば育成期間が通常１年を要する植物２を６ヶ月に短縮して栽培したい場合は、春夏秋冬の四季を６ヶ月間に再現する必要があり、１季節を１ヶ月半に設定すればよいことになる。このように設定された場合、中央制御手段９は四季に応じた温度及び湿度を植物２に与えるため温度湿度駆動手段１１に通電し、該温度湿度駆動手段１１の熱源であるサーモモジュール１１３を駆動させる。
【００２５】
該サーモモジュール１１３の動作は、次のとおりである。中央制御手段９によって外部電源を交流から直流に変換してサーモモジュール１１３に通電すると、各々のエレメントのカプル１１３ａの間で電子が一方のエレメントから他方のエレメントに流れて低エネルギーの状態から高エネルギーの状態へと移行し、このエネルギーが熱の形で電子に吸収される。これによりサーモモジュール１１３の両面が熱吸収サイドと熱放出サイドに分かれることとなり、この動作は直流電源のプラス・マイナスを逆転することによりサーモモジュール１１３の両面がそれぞれ熱放出サイドと熱吸収サイドに自在に変換される。従って、電圧を制御することによって冷風又は温風を自在に作り出して、これを植物栽培室３内に送風ファン１１１により送り出すことができることとなる。
【００２６】
また、温度湿度駆動手段１１は除湿機能をも兼ね併せて発揮することができる。すなわち、弱冷却にすることで植物栽培室３内に過飽和状態を作り出し空気中に含まれる水蒸気を水滴化することにより除湿することができる。
他方、加湿は該温度湿度駆動手段１１が当該機能を備えていないため、植物栽培室３内の底面に設けた温度変化への影響を与えない超音波加湿器１２６により行う。すなわち、タンク１２１から中央制御手段９の指令に基づき所望の水量を常時超音波除湿器１２６のパンに補給し、超音波振動器を稼働させることにより水を蒸発させる。
【００２７】
次に、中央制御手段９から指令を受けた水分補給手段１２は、次のような動作を行う。
例えば梅雨や秋雨等のいわゆるレイニーシーズンを再現する場合、中央制御手段９の指令に従って、タンク１２１からポンプ１２２により水を汲み上げて植物栽培室３の仕切壁８内に設けた通水管１２５を経由してノズル１２３から散水（人工雨）する。
【００２８】
また、水分補給手段１２は植物２が植栽されている土壌の水分の状況を土壌水分センサ１２７により検知し、中央制御手段９の指令に従って水や養分液をノズル１２４から直接供給する。
【００２９】
尚、本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の動作を説明するにあたり、説明の便宜上、日照時間調整手段５、温度湿度駆動手段１１及び水分補給手段１２に区分して説明したが、各々の育成条件は相互に関連しているものであるので、実際は中央制御手段９により各種センサ７から検知される情報を基に総合的に判断して、設定された育成条件の達成すべく同時に稼動するものである。また、当該育成条件は、植物２の種類等によって該中央制御手段９により変更し、判断して前記各手段５、１１、１２等に指令信号を導出することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る植物自動育成装置は、上述した構成、動作を有するので次の効果がある。
【００３１】
請求項１の記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段を備えた植物栽培室と、該植物栽培室内の温度及び湿度を調整する温度湿度駆動手段と、該植物栽培室内へ散水又は噴霧する水分補給手段と、前記日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とからなることを特徴とする植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、あらかじめ設定した植物の育成条件を達成するにあたり、容易かつ合理的に植物栽培室内の育成環境を制御し、植物の育成を促進することができる効果がある。
【００３２】
請求項２の記載の発明によれば、前記日照時間の調整機能手段が、光偏光器で構成してあって、植物栽培室の上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、日照時間を調整することが容易に行うことができ、いわゆるカーテン機能が簡便となる効果がある。
【００３３】
請求項３の記載の発明によれば、前記植物栽培室が、室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、自然の太陽光に比較的近似する光を植物に照射でき、日中、夜間の条件が的確に行える効果がある。
【００３４】
請求項４の記載の発明によれば、前記温度湿度駆動手段が、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュールと、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機と、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板と、熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、冷却及び／又は暖房するにあたり液体やガス等を使用しないため育成環境にやさしい装置を提供でき、またサーモモジュール自体が小型軽量でかつ可動部を有しないため低電流により稼動するので、植物自動育成装置全体を小型軽量で運転コストの低いものとすることできる効果がある。
【００３５】
請求項５の記載の発明によれば、前記水分補給手段が、タンクと、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプと、該ポンプにより前記植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、人間不在の状態に於ける一定期間中も自動的に水分や養分を補給でき、植物が枯死することを防止できる効果がある。
【００３６】
請求項６記載の発明によれば、前記ノズルが、前記植物栽培室内へ水を散水（人工雨）し又は噴霧（人工霧）するノズルと、前記植物栽培室内に載置された植物の植栽土壌へ水又は養分液を直接供給するノズルの双方を備えたことを特徴とする請求項５記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、請求項５記載の効果とともに、植物栽培室内の空気中水分と植栽土壌の水分又は養分とを別個に制御することができ、より一層きめ細かな育成条件を設定又は制御できる効果がある。
【００３７】
請求項７記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段として室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置しかつ上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置した光偏光器を有する植物栽培室と、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュール、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板、及び熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンを有する温度湿度駆動手段と、タンク、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプ、及び該ポンプにより植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとを有する水分補給手段と、植物の育成条件を設定すべく日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とを備えたことを特徴とする植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、日照時間を調整することが容易に行うことができていわゆるカーテン機能が簡便となり、自然の太陽光に比較的近似する光を植物に照射でき、日中、夜間の条件が的確に行える効果がある。
また、冷却及び／又は暖房するにあたり液体やガス等を使用しないため育成環境にやさしい装置を提供でき、またサーモモジュール自体が小型軽量でかつ可動部を有しないため低電流により稼動するので、植物自動育成装置全体を小型軽量で運転コストの低いものとすることができる効果がある。
また、人間不在の状態に於ける一定期間中も自動的に水分や養分を補給でき、植物が枯死することを防止できるとともに、植物栽培室内の空気中水分と植栽土壌の水分又は養分とを別個に制御してより一層きめ細かな育成条件を設定できる効果がある。
以上、あらかじめ設定した植物の育成条件を達成するにあたり、容易かつ合理的に植物栽培室内の育成環境を制御すると共に、植物の種類によって育成条件を容易に変更させ、各種植物の育成を促進できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の斜視図である。
【図３】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の要部であって、サーモモジュールを備えた熱交換機の斜視図である。
【符号の説明】
１ 植物自動育成装置
２ 植物
３ 植物栽培室
４ 制御部
５ 日照時間調整手段
５ａ 光偏光器
６ 紫外線ランプ
７ 各種サンサ
８ 仕切壁
９ 中央制御手段
１０ 吹き出し口
１１ 温度湿度駆動手段
１１ａ ダクト
１１１ 送風ファン
１１２ 熱交換機
１１２ａ 放熱フィン
１１３ サーモモジュール
１１３ａ カプル
１１３ｂ セラミック板
１１３ｃ 黒色リード線
１１３ｄ 赤色リード線
１１４ 冷却板
１２ 水分補給手段
１２１ タンク
１２２ ポンプ
１２３ ノズル
１２４ ノズル
１２５ 通水管
１２６ 超音波加湿器
１２７ 土壌水分センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、花卉や観葉植物等の植物を育成するに際し、人工的に育成条件を制御して自動的に植物を栽培する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平０６−３１９３８９号公報に示されるように、植物育成器に設けた植物栽培室内に植物を載置し、育成条件を次のような手段、構成で制御していた。すなわち、日照時間については、植物栽培室内に設置した蛍光灯を黒いフィルムで覆って照度を調整すると同時に蛍光灯の点灯時間を設定することにより制御していた。温度については、植物栽培室の下方に圧縮機、凝縮器及び空冷ファン等からなる冷却ユニットを中心とする冷凍装置を設置して冷風を流送すると同時に、別途加熱ヒータを植物栽培室内に設けて加温していた。さらに、湿度については、植物に供給するためタンクに貯蔵された水の一部を加湿パンに注水して、専用ヒータにより蒸発させて制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は以上のような構成であるので、次のような課題があった。
▲１▼育成条件の主要な要素である温度及び湿度について、それらを制御する手段が各個別に設置されつまり一つの要素について一つの装置が対応し、制御も個別であるため、植物育成器全体が相対的に大型かつ重量が嵩むという欠点があった。
▲２▼特に、冷凍装置は従来型の構造となっているため消費電力も大きく、運転コストからみて花卉や観葉植物等の植物育成器として普及しないという問題点があった。
▲３▼例えば、低温かつ加湿状態を維持しようとする際、冷風を送り出しながら加湿パンのヒータを稼働させなければならないなど、植物の育成条件を制御する手段が相反するものがあるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、植物栽培室内に温度、湿度、日照、土壌水分等のセンサ等を配備し、あらかじめ設定した人工的な育成条件を達成するため自動的に植物栽培室内の植物育成条件を制御して、望む季節や場所で花卉や観葉植物等の植物を栽培することを可能ならしめて当該植物の販売や観賞を促進すべく、一つの手段で複数の機能を発揮でき、また小型軽量かつ低運転コストでもって植物の育成条件を容易かつ合理的に一連に制御できる植物自動育成装置を提供することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段を備えた植物栽培室と、該植物栽培室内の温度及び湿度を調整する温度湿度駆動手段と、該植物栽培室内へ散水又は噴霧する水分補給手段と、前記日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とからなることを特徴とする植物自動育成装置である。
【０００６】
請求項２記載の発明によれば、前記日照時間の調整機能手段が、光偏光器で構成してあって、植物栽培室の上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００７】
請求項３記載の発明によれば、前記植物栽培室が、室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００８】
請求項４記載の発明によれば、前記温度湿度駆動手段が、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュールと、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機と、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板と、熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【０００９】
請求項５記載の発明によれば、前記水分補給手段が、タンクと、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプと、該ポンプにより前記植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置である。
【００１０】
請求項６記載の発明によれば、前記ノズルが、前記植物栽培室内へ水を散水（人工雨）し又は噴霧（人工霧）するノズルと、前記植物栽培室内に載置された植物の植栽土壌へ水又は養分液を直接供給するノズルの双方を備えたことを特徴とする請求項５記載の植物自動育成装置である。
【００１１】
請求項７記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段として室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置しかつ上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置した光偏光器を有する植物栽培室と、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュール、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板、及び熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンを有する温度湿度駆動手段と、タンク、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプ、及び該ポンプにより植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとを有する水分補給手段と、植物の育成条件を設定すべく日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とを備えたことを特徴とする植物自動育成装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
１は植物自動育成装置であって、その構成は、室内に花卉や観葉植物等の植物２を載置して栽培するための植物栽培室３と、該植物栽培室３内の植物２の育成条件を設定又は制御するために必要な機器類を配置した制御部４に大別される。本実施例では、該制御部４を植物栽培室３の下方に所望の部材からなるフレーム４ａで構成し後述する各種手段を配置すると共に、該フレーム４ａの脚部には植物自動育成装置１を自在に移動できるようキャスタ４ｂを配設している。
尚、植物栽培室３と制御部４の位置関係は、植物自動育成装置１の用途に応じて、例えば横に隣接させてもよいし、更に両者を分離して別個に設置又は移動できるようにしても差し支えない。
【００１４】
該植物栽培室３は、日照時間の調整機能手段５としての光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材と、紫外線ランプ６や各種センサ７及びそれらの配線（図示せず）、更には水分補給のための通水管１２５等を設置又は引回すため上面壁及び側面壁のうち少なくともいずれか１つの面に設けた光透過機能のない部材でなる仕切壁８とにより外部と仕切られている。図１に示す実施例では、植物栽培室３の形状を立方体としているが、該植物栽培室３の形状はこれに限ることなく、種々の形状例えば円筒体、球体等さまざまに形成することができる。すなわち、栽培する植物２の種類や、フラワーショップ等での植物２の在庫管理若しくは陳列に供する場合、又は、一般家庭、オフィスビル又はレストラン等での観賞に供する場合などの植物自動育成装置１の用途に応じて、適切な形状を採用すればよい。
【００１５】
ここで、前記光偏光器内蔵ガラス５ａ等の光透過可変機能を有する部材の構造については、植物栽培室３の外部と内部の温度変化に伴う熱移動を極力抑制して断熱効果を得るためガラス板を二重構造として隙間を設けることとし、植物栽培室３の内側のガラス板に光偏光器を配設するなどの構成にしてもよい。尚、当該隙間を真空にすればより一層の断熱効果を得ることができる。
【００１６】
前記植物栽培室３内には、紫外線ランプ６が仕切壁８の上方部位に所望の照度を発揮できるよう単数若しくは複数個設けられている。該紫外線ランプ６は、各種センサ７としての日照センサによる検知情報に基づき発せられた制御部４に配置した中央制御手段９の指令に従って、点灯・消灯及び／又は照度調整を行うべく、中央制御手段９に配線（図示せず）により接続されている。
【００１７】
１０は冷風又は温風の吹出し口であって、各種センサ７すなわち温度センサ及び湿度センサによる検知情報に基づき発せられた中央制御手段９の指令に従って、制御部４に配置した温度湿度駆動手段１１で生成された冷風又は温風を植物栽培室３内に吹出すべく、温度湿度駆動手段１１にダクト１１ａにより接続されている。
【００１８】
次に、温度湿度駆動手段１１について図１、図２及び図３に基づき詳細に説明する。
図２は本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段１１の斜視図、図３は本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の要部であって、サーモモジュールを備えた熱交換機の斜視図である。該温度湿度駆動手段１１は、送風ファン１１１、熱交換機１１２、サーモモジュール１１３及び冷却板１１４から構成されている。送風ファン１１１はモータを備え、熱交換機１１２により生成された冷風又は温風を前記植物栽培室３内に送り出す。熱交換機１１２には放熱フィン１１２ａが所望の数個配設されており、該放熱フィン１１２ａは本発明に係る植物自動育成装置１の用途に応じて必要な温度及び／又は湿度を提供できる程度の表面積を備えている。
【００１９】
サーモモジュール１１３は、ビスマス・テルル化物の半導体をドーピングにより過剰電子Ｎ型と不足電子Ｐ型の２種類のエレメント（熱伝導素子）とし、該エレメントを一対としたカプル１１３ａを基本単位としている。そして、該エレメントが電気的には直列接続、熱的には並列接続となるようにカプル１１３ａをハンダ付けにより所望数組合わせたうえ、更にその両面に、アルミ箔等の薄い金属膜で処理したセラミック板１１３ｂをハンダ付けすることにより形成されている。ここで、１１３ｃはサーモモジュール１１３に通電するための黒色リード線、１１３ｄは同じく赤色リード線である。
【００２０】
図１に示す１２は水分補給手段であって、水や養分液等を貯留するタンク１２１，該タンク１２１から水や養分液等を汲み上げるポンプ１２２、植物栽培室３内に水を散水（人工雨）又は噴霧（人工霧）するためのノズル１２３、植物２の植栽土壌に水及び／又は養分液を直接供給するためのノズル１２４及びタンク１２１とノズル１２３、１２４を連結する通水管１２５から構成されている。
【００２１】
次に、本発明に係る植物自動育成装置１の実施の形態に基づく動作を説明する。
【００２２】
先ず、花卉や観葉植物等の植物２を植物栽培室３に搬入する。植物２の出し入れの方法は、例えば植物栽培室３の上面を蓋にしてもよいし、また、側面のいずれかにスライド窓（戸）を設けてもよい。植物２を植物栽培室３に搬入した後、中央制御手段９のスイッチをオン動作して通電すると、直ちに各種センサ７が起動して温度、湿度、日照、土壌水分等を計測する。これら各種センサ７が検知した情報はリアルタイムで中央制御手段９に入力され、あらかじめ設定された育成条件に達するよう日照時間調整手段５、温度湿度駆動手段１１及び水分補給手段１２に指令を発する。
【００２３】
中央制御手段９から指令を受けた日照時間調整手段５は、次のような動作を行う。例えば育成期間が通常１年を要する植物２を６ヶ月に短縮して栽培したい場合は、仮に１日のうち日中１２時間、夜間１２時間が自然の季節とした際、昼夜の時間及びその繰り返し頻度を、日中６時間、夜間６時間を１日２回と設定すればよいことになる。このように設定された場合、中央制御手段９は自然の太陽光を６時間浴びた後に日照時間調整手段５としての光偏光器５ａに通電し、太陽光を透過させずに６時間遮断していわゆるカーテン機能を果たす。逆に、夜間６時間経過後は日照時間調整手段５としての紫外線ランプ６に通電し、自然の太陽光に比較的近似する紫外線光を植物２に６時間照射する。
【００２４】
次に、中央制御手段９から指令を受けた温度湿度駆動手段１１は、次のような動作を行う。
例えば育成期間が通常１年を要する植物２を６ヶ月に短縮して栽培したい場合は、春夏秋冬の四季を６ヶ月間に再現する必要があり、１季節を１ヶ月半に設定すればよいことになる。このように設定された場合、中央制御手段９は四季に応じた温度及び湿度を植物２に与えるため温度湿度駆動手段１１に通電し、該温度湿度駆動手段１１の熱源であるサーモモジュール１１３を駆動させる。
【００２５】
該サーモモジュール１１３の動作は、次のとおりである。中央制御手段９によって外部電源を交流から直流に変換してサーモモジュール１１３に通電すると、各々のエレメントのカプル１１３ａの間で電子が一方のエレメントから他方のエレメントに流れて低エネルギーの状態から高エネルギーの状態へと移行し、このエネルギーが熱の形で電子に吸収される。これによりサーモモジュール１１３の両面が熱吸収サイドと熱放出サイドに分かれることとなり、この動作は直流電源のプラス・マイナスを逆転することによりサーモモジュール１１３の両面がそれぞれ熱放出サイドと熱吸収サイドに自在に変換される。従って、電圧を制御することによって冷風又は温風を自在に作り出して、これを植物栽培室３内に送風ファン１１１により送り出すことができることとなる。
【００２６】
また、温度湿度駆動手段１１は除湿機能をも兼ね併せて発揮することができる。すなわち、弱冷却にすることで植物栽培室３内に過飽和状態を作り出し空気中に含まれる水蒸気を水滴化することにより除湿することができる。
他方、加湿は該温度湿度駆動手段１１が当該機能を備えていないため、植物栽培室３内の底面に設けた温度変化への影響を与えない超音波加湿器１２６により行う。すなわち、タンク１２１から中央制御手段９の指令に基づき所望の水量を常時超音波除湿器１２６のパンに補給し、超音波振動器を稼働させることにより水を蒸発させる。
【００２７】
次に、中央制御手段９から指令を受けた水分補給手段１２は、次のような動作を行う。
例えば梅雨や秋雨等のいわゆるレイニーシーズンを再現する場合、中央制御手段９の指令に従って、タンク１２１からポンプ１２２により水を汲み上げて植物栽培室３の仕切壁８内に設けた通水管１２５を経由してノズル１２３から散水（人工雨）する。
【００２８】
また、水分補給手段１２は植物２が植栽されている土壌の水分の状況を土壌水分センサ１２７により検知し、中央制御手段９の指令に従って水や養分液をノズル１２４から直接供給する。
【００２９】
尚、本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の動作を説明するにあたり、説明の便宜上、日照時間調整手段５、温度湿度駆動手段１１及び水分補給手段１２に区分して説明したが、各々の育成条件は相互に関連しているものであるので、実際は中央制御手段９により各種センサ７から検知される情報を基に総合的に判断して、設定された育成条件の達成すべく同時に稼動するものである。また、当該育成条件は、植物２の種類等によって該中央制御手段９により変更し、判断して前記各手段５、１１、１２等に指令信号を導出することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る植物自動育成装置は、上述した構成、動作を有するので次の効果がある。
【００３１】
請求項１の記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段を備えた植物栽培室と、該植物栽培室内の温度及び湿度を調整する温度湿度駆動手段と、該植物栽培室内へ散水又は噴霧する水分補給手段と、前記日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とからなることを特徴とする植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、あらかじめ設定した植物の育成条件を達成するにあたり、容易かつ合理的に植物栽培室内の育成環境を制御し、植物の育成を促進することができる効果がある。
【００３２】
請求項２の記載の発明によれば、前記日照時間の調整機能手段が、光偏光器で構成してあって、植物栽培室の上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、日照時間を調整することが容易に行うことができ、いわゆるカーテン機能が簡便となる効果がある。
【００３３】
請求項３の記載の発明によれば、前記植物栽培室が、室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、自然の太陽光に比較的近似する光を植物に照射でき、日中、夜間の条件が的確に行える効果がある。
【００３４】
請求項４の記載の発明によれば、前記温度湿度駆動手段が、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュールと、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機と、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板と、熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、冷却及び／又は暖房するにあたり液体やガス等を使用しないため育成環境にやさしい装置を提供でき、またサーモモジュール自体が小型軽量でかつ可動部を有しないため低電流により稼動するので、植物自動育成装置全体を小型軽量で運転コストの低いものとすることできる効果がある。
【００３５】
請求項５の記載の発明によれば、前記水分補給手段が、タンクと、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプと、該ポンプにより前記植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、人間不在の状態に於ける一定期間中も自動的に水分や養分を補給でき、植物が枯死することを防止できる効果がある。
【００３６】
請求項６記載の発明によれば、前記ノズルが、前記植物栽培室内へ水を散水（人工雨）し又は噴霧（人工霧）するノズルと、前記植物栽培室内に載置された植物の植栽土壌へ水又は養分液を直接供給するノズルの双方を備えたことを特徴とする請求項５記載の植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、請求項５記載の効果とともに、植物栽培室内の空気中水分と植栽土壌の水分又は養分とを別個に制御することができ、より一層きめ細かな育成条件を設定又は制御できる効果がある。
【００３７】
請求項７記載の発明によれば、日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段として室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置しかつ上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置した光偏光器を有する植物栽培室と、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュール、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板、及び熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンを有する温度湿度駆動手段と、タンク、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプ、及び該ポンプにより植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとを有する水分補給手段と、植物の育成条件を設定すべく日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とを備えたことを特徴とする植物自動育成装置を提供する。
このような構成としたので、日照時間を調整することが容易に行うことができていわゆるカーテン機能が簡便となり、自然の太陽光に比較的近似する光を植物に照射でき、日中、夜間の条件が的確に行える効果がある。
また、冷却及び／又は暖房するにあたり液体やガス等を使用しないため育成環境にやさしい装置を提供でき、またサーモモジュール自体が小型軽量でかつ可動部を有しないため低電流により稼動するので、植物自動育成装置全体を小型軽量で運転コストの低いものとすることができる効果がある。
また、人間不在の状態に於ける一定期間中も自動的に水分や養分を補給でき、植物が枯死することを防止できるとともに、植物栽培室内の空気中水分と植栽土壌の水分又は養分とを別個に制御してより一層きめ細かな育成条件を設定できる効果がある。
以上、あらかじめ設定した植物の育成条件を達成するにあたり、容易かつ合理的に植物栽培室内の育成環境を制御すると共に、植物の種類によって育成条件を容易に変更させ、各種植物の育成を促進できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の斜視図である。
【図３】本発明に係る植物自動育成装置の実施の形態に備えた温度湿度駆動手段の要部であって、サーモモジュールを備えた熱交換機の斜視図である。
【符号の説明】
１ 植物自動育成装置
２ 植物
３ 植物栽培室
４ 制御部
５ 日照時間調整手段
５ａ 光偏光器
６ 紫外線ランプ
７ 各種サンサ
８ 仕切壁
９ 中央制御手段
１０ 吹き出し口
１１ 温度湿度駆動手段
１１ａ ダクト
１１１ 送風ファン
１１２ 熱交換機
１１２ａ 放熱フィン
１１３ サーモモジュール
１１３ａ カプル
１１３ｂ セラミック板
１１３ｃ 黒色リード線
１１３ｄ 赤色リード線
１１４ 冷却板
１２ 水分補給手段
１２１ タンク
１２２ ポンプ
１２３ ノズル
１２４ ノズル
１２５ 通水管
１２６ 超音波加湿器
１２７ 土壌水分センサ
Claims (7)
- 日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段を備えた植物栽培室と、該植物栽培室内の温度及び湿度を調整する温度湿度駆動手段と、該植物栽培室内へ散水又は噴霧する水分補給手段と、前記日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とからなることを特徴とする植物自動育成装置。
- 前記日照時間の調整機能手段が、光偏光器で構成してあって、植物栽培室の上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置。
- 前記植物栽培室が、室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置。
- 前記温度湿度駆動手段が、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュールと、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機と、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板と、熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置。
- 前記水分補給手段が、タンクと、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプと、該ポンプにより前記植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとで構成したことを特徴とする請求項１記載の植物自動育成装置。
- 前記ノズルが、前記植物栽培室内へ水を散水（人工雨）し又は噴霧（人工霧）するノズルと、前記植物栽培室内に載置された植物の植栽土壌へ水又は養分液を直接供給するノズルの双方を備えたことを特徴とする請求項５記載の植物自動育成装置。
- 日照時間、温度、湿度、水分等の植物の育成条件を人工的に設定若しくは制御できる植物育成装置に於いて、日照時間の調整機能手段として室内に紫外線光を発光する紫外線ランプを設置しかつ上面壁及び側面壁の少なくともいずれかに設置した光偏光器を有する植物栽培室と、熱電子素子への通電により冷却及び／又は加熱作用を行うサーモモジュール、該サーモモジュールの一方側にねじ着した放熱フィンを有する熱交換機、該サーモモジュールの他方側にねじ着した冷却板、及び熱交換機から発生する冷風及び／又は温風を植物栽培室内に送風するファンを有する温度湿度駆動手段と、タンク、該タンクから水又は養分液を吸上げるポンプ、及び該ポンプにより植物栽培室内へ水又は養分液を補給するノズルとを有する水分補給手段と、植物の育成条件を設定すべく日照時間の調整機能手段、温度湿度駆動手段及び水分補給手段を制御する中央制御手段とを備えたことを特徴とする植物自動育成装置。
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