JP6541610B2 - 水耕栽培棚の空調システム - Google Patents

Description

本発明は、水耕栽培棚の空調システムに係り、水耕栽培棚が設置されているフロアの空気の温度や質が均一に維持する技術に関する。

食用、鑑賞用などの各種の植物の栽培においては、クリーンルーム等の屋内に複数の棚や段を設置し、当該棚や段により、植物を高密度で生産するシステムが利用されている。このようなシステムでは、特に固形培地を必要としない水耕栽培法が広く活用されており、植物の病害、汚染の防除や成長制御が容易であり、周年生産が可能というメリットがある。
一方で、そのようなシステムにおいては、空気の温度や質など、植物の育成環境を均一且つ適切に保つことが重要であり、このことが植物の育成に大きく影響する。

この点、例えば特許文献１では、液肥を用いて植物を水耕栽培する植物栽培システムであって、第１の植物栽培棚が配置されている領域と、第２の植物栽培棚が配置されている領域と、前記第１の植物栽培棚と前記第２の植物栽培棚との間の領域とを含む第１領域を有する第１の床と、前記第１領域とは異なる第２領域を有し、通風孔を備えた第２の床と、給気孔を有する天井から、前記通風孔を有する前記第２の床へ空気を循環させる空調設備を有するシステムが提案されている。

特開２０１５−１３６３５６号公報

上記特許文献１、２記載の発明のように、植物の育成環境を適切なものとする技術が提案されているが、植物栽培棚が設置されているフロア内に空調設備を設けただけでは、空気が効率よく循環せず、フロア内の空気を温度や質を均一に保つことが難しいし、植物栽培棚で育成されている植物にも新鮮な空気が供給されにくい。
また、植物栽培棚を複数階層のフロアに設置されたシステムにおいて、空気が各フロア間を効率よく循環するシステムはこれまで提供されていない。

そこで本発明は、最上層のフロアに設けられた空調機から給気された空気を、階下のフロアに設置されている水耕栽培棚に万遍なく循環させ、各水耕栽培棚が設置されているフロアの空気の温度や質といった植物の育成環境を均一且つ適切に維持することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る水耕栽培棚の空調システムは、閉空間に設置された水耕栽培棚の空調システムであって、空調機が設置されている空調機設置フロアと、上記空調機設置フロアの階下のフロアであって、上記水耕栽培棚が設置された第一のフロアと、によって構成され、上記第一のフロアは、上記空調機設置フロアの床面を構成する上記第一のフロアの天井のうち、上記空調機の設置個所に設けられ、上記空調機から給気される空気を上記第一のフロアに送るための第一の送風口と、上記空調機設置フロアの床面を構成する上記第一のフロアの天井のうち、上記空調機の設置個所に設けられ、上記第一のフロアの空気を上記空調機に吸気させるための第一の吸気口と、上記第一のフロア内を、上記第一の送風口と直結する第一の送風エリアと、上記第一の吸気口と直結する第一の吸気エリアに分ける第一の仕切りと、上記第一の送風エリア側と上記第一の吸気エリア側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、上記第一の送風エリア側から上記第一の吸気エリア側に通風させる通風路と、当該通風路上に設置され、栽培植物が育成される水耕栽培器とを備えた第一の水耕栽培棚と、を有することを特徴とする。

また、上記第空調機設置フロア、上記第一のフロア、及び、上記第一のフロアの階下のフロアであって上記水耕栽培棚が設置された第二のフロア、によって構成され、上記第二のフロアは、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井に設けられ、上記空調機から上記第一のフロアに送られる空気を上記第二のフロアに送るための第二の送風口と、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井に設けられ、上記第二のフロアの空気を上記第一のフロアを介して上記空調機に吸気させるための第二の吸気口と、上記第二のフロア内を、上記第二の送風口と直結する第二の送風エリアと、上記第二の吸気口と直結する第二の排気エリアに分ける第二の仕切りと、上記第二の送風エリア側と上記第二の吸気エリア側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、上記第二の送風エリア側から上記第二の吸気エリア側に通風させる通風路と、当該通風路上に設置され、栽培植物が育成される水耕栽培器とを備えた第二の水耕栽培棚と、を有するものとしてもよい。

また、上記第二の送風口はさらに、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井のうち、上記第一の送風エリアの床面を構成する部分に設けられ、上記第二の吸気口はさらに、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井のうち、上記第一の吸気エリアの床面を構成する部分に設けられているものとしてもよい。

また、上記第二の送風口はさらに、上記第一の送風口の直下に設けられ、上記第二の排気口はさらに、上記第一の吸気口の直下に設けられているものとしてもよい。

また、上記栽培棚には、上下に複数段、水耕栽培器が設置された通風路が形成されているものとしてもよい。

本発明に係る水耕栽培棚の空調システムによれば、最上層のフロアに設けられた空調機から給気された空気は、階下のフロアに設置されている水耕栽培棚を万遍なく循環し、各水耕栽培棚が設置されているフロアの空気の温度や質といった植物の育成環境が均一且つ適切に維持される。

本発明の実施形態に係る水耕栽培棚の空調システムを示す外観斜視図である。 本実施形態に係る水耕栽培棚の空調システムを示す分解斜視図である。 本実施形態に係る水耕栽培棚の空調システムにおいて、各フロア間の空気の流れを示す側面断面図である。 本実施形態に係る水耕栽培棚の空調システムにおいて、水耕栽培棚が設置されているフロア内の空気の流れを示す平面断面図である。

本発明の実施形態に係る水耕栽培棚の空調システムについて、図を参照して説明する。
まず、図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る水耕栽培棚の空調システム１は、空調機ＡＣが設置されているフロアＲＦ、水耕栽培棚１１、２１、３１が設置されているフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ、及びフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆを側面と底面から囲って閉空間とする壁面Ｗから構成される。

フロアＲＦには、空調機ＡＣが３台設置されている。この空調機ＡＣは、屋外の空気を取り入れて、当該空気を階下のフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆに送る給気機構と、階下のフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆの空気を吸気して屋外へ排気する吸気機構を備える。なお、３台の空調機ＡＣは、ダクトＤで接続されており、いずれかの空調機ＡＣが故障等した場合であっても、当該故障等した空調機ＡＣの機能を他の正常な空調機ＡＣで補い、空調が維持されるようになっている。また、本実施形態では、３台の空調機ＡＣが設置されているが、特に設置台数は限定されない。

フロア３Ｆは、空調機ＡＣが設けられているフロＲＦの階下のフロアであり、フロアＲＦとは天井３Ｃによって上下階に隔てられている。
天井３Ｃは、フロアＲＦの床面を構成しており、送風口３ａと吸気口３ｂが設けられている。

送風口３ａは、空調機ＡＣの設置個所であって、空調機ＡＣの給気機構に対応した位置に設けられており、この送風口３ａを介して、空調機ＡＣから給気される空気がフロア３Ｆ内に送られる。
吸気口３ｂは、空調機ＡＣの設置個所であって、空調機ＡＣの吸気機構に対応した位置に設けられており、この吸気口３ｂを介して、フロア３Ｆ内の空気が空調機ＡＣに吸気される。

このフロア３Ｆには、仕切り３１と水耕栽培棚３２が設けられている。
仕切り３１は、フロア３Ｆ内を送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａに分ける壁であり、送風口３ａと吸気口３ｂの間に設けられている。送風エリア１Ａは、送風口３ａと直結したエリアであり、この送風エリア１Ａにおいて送風口３ａからフロア３Ｆ内に空気が送られる。一方、吸気エリア２Ａは、吸気口３ｂと直結したエリアであり、この吸気エリア２Ａにおいてフロア３Ｆ内の空気が吸気口３ｂから空調機ＡＣに吸気される。
この仕切り３１が設けられていることにより、送風口３ａからフロア３Ｆ内に給気された空気が直接、吸気口３ｂから空調機ＡＣへ吸気されないようになっている。
なお、本実施形態を説明する図面においては、仕切り３１は開閉可能な扉によって構成している。これにより、扉を閉状態とすることで送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａの機能を損なわないし、送風エリア１Ａとエリア２Ａを行き来できるが、上述のとおり、壁として構成することもできる。なお、この点については後述する仕切り１１、２１についても同様である。

水耕栽培棚３２は、植物を栽培するための棚である。
この水耕栽培棚３２は、送風エリア１Ａ側と吸気エリア２Ａ側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、送風エリア１Ａ側から吸気エリア２Ａ側に通風させる通風路３２ａ（図４を参照して後述）と、当該通風路３２ａ上に設置され、液肥を貯留して栽培植物を育成させる水耕栽培器とを備える。
また、通風路３２ａ及び当該通風路３２ａ上に設置されている水耕栽培器は、上下に複数段、設置されており、段ごとに、両端開口部が設けられている。
なお、本実施形態の説明においては図示を省略しているが、水耕栽培棚３２は適宜、植物の栽培に必要な光の照射機構や液肥の供給機構等を有する。また、本発明の実施において、栽培する植物は食用、鑑賞用など、特に限定されない。

ここで、送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａは、水耕栽培棚３２の内部に設けられている通風路３２ａにおいてのみ連通しており、当該通風路３２ａを介して、送風エリア１Ａの空気が吸気エリア２Ａに流れ込むようになっている。

フロア２Ｆは、フロ３Ｆの階下のフロアであり、フロア３Ｆとは天井２Ｃによって上下階に隔てられている。
天井２Ｃは、フロア２Ｆの天井を構成すると同時にフロア３Ｆの床面を構成しており、送風口２ａと吸気口２ｂが設けられている。

送風口２ａは、フロア３Ｆの送風エリア１Ａに設けられている送風口３ａの直下に設けられており、この送風口２ａにより、フロア３Ｆを介して空調機ＡＣから給気される空気がフロア２Ｆ内に送られる。
吸気口２ｂは、フロア３Ｆの吸気エリア２Ａに設けられている吸気口３ｂの直下に設けられており、この吸気口３ｂにより、フロア３Ｆを介して、フロア２Ｆ内の空気が空調機ＡＣに吸気される。

このフロア２Ｆにもフロア３Ｆと同様、仕切り２１と水耕栽培棚２２が設けられている。
仕切り２１は、フロア２Ｆ内を送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａに分ける壁であり、送風口２ａと吸気口２ｂの間に設けられている。送風エリア１Ａは、送風口２ａと直結したエリアであり、この送風エリア１Ａにおいて送風口２ａからフロア２Ｆ内に空気が送られる。一方、吸気エリア２Ａは、吸気口２ｂと直結したエリアであり、この吸気エリア２Ａにおいてフロア２Ｆ内の空気が吸気口２ｂから吸気される。
この仕切り２１が設けられていることにより、送風口２ａからフロア２Ｆに給気された空気が直接、吸気口２ｂからフロア３Ｆを介して空調機ＡＣへ吸気されないようになっている。

水耕栽培棚２２は、水耕栽培棚３２と同様、植物を栽培するための棚であり、送風エリア１Ａ側と吸気エリア２Ａ側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、送風エリア１Ａ側から吸気エリア２Ａ側に通風させる通風路と、当該通風路上に設置された水耕栽培器とを備える。
また同様に、通風路及び当該通風路上に設置されている水耕栽培器は、上下に複数段、設置されており、段ごとに、両端開口部が設けられている。

ここで、フロア２Ｆにおいても、送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａは、水耕栽培棚２２の内部に設けられている通風路においてのみ連通しており、当該通風路を介して、送風エリア１Ａの空気が吸気エリア２Ａに流れるようになっている。

フロア１Ｆは、フロ２Ｆの階下のフロアであり、フロア２Ｆとは天井１Ｃによって上下階に隔てられている。
天井１Ｃは、フロア１Ｃの天井を構成すると同時に、フロア２Ｆの床面を構成しており、送風口１ａと吸気口１ｂが設けられている。

フロア１Ｆの構成はフロア２Ｆと同様であり、送風口１ａ、吸気口１ｂ、仕切り１１、及び栽培棚１２が設けられている。
本例では、フロア１Ｆは最下層のフロアであり、このフロア１Ｆの床面には、送風口や吸気口は設けられていない。

このような構成からなるフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆは、壁面Ｗによって側面及び底面を囲われている。また、上面は天井３Ｃによって覆われており、これにより、壁面Ｗと天井３Ｃによって閉空間が形成されている。
この閉空間は空調機ＡＣによって、外部から空気が給気されると共に、内部の空気が外部へ排気される。

なお、図２において、送風エリア１Ａには、各フロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆに扉１３、２３、３３が設けられており、各扉１３、２３、３３の上部に設けられた通風口を介して、送風口１ａ、２ａ、３ａから送風エリア１Ａ全体に空気が流れ込むようになっている。この扉１３、２３、３３は、送風口１ａ、２ａ、３ａが設けられている場所に人が立ち入ることを規制するために設けられたものだが、本発明の実施においては必須の構成ではなく、扉１３、２３、３３を設けなくともよい。

次に、本実施形態に係る空調システム１全体における空気の流れについて、図３及び図４を参照して説明する。
まず、図３に示されるように、空調機ＡＣの給気機構により、送風口３ａを介してフロア３Ｆ内に空気が送られる。送風口３ａからフロア３Ｆ内に送られた空気は、一部がフロア３Ｆ内の水耕栽培棚３２へ流れ込み、他の一部が送風口２ａを介してフロア２Ｆ内に流れ込む。

送風口２ａからフロア２Ｆ内に流れ込んだ空気は、フロア３Ｆにおける空気の流れと同様、一部がフロア２Ｆ内の水耕栽培棚２２へ流れ込み、他の一部が送風口１ａを介してフロア１Ｆ内に流れ込む。
また、送風口１ａからフロア１Ｆ内に流れ込んだ空気は全て、フロア１Ｆ内の水耕栽培棚１２へ流れ込む。

各フロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆにおいては、フロア３Ｆを例にとった図４に示されるように、送風口１ａ、２ａ、３ａからフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆの送風エリア１Ａに流れ込んだ空気が水耕栽培棚１２、２２、３２の通風路３２ａを介して、吸気エリア２Ａに流れ込む。
吸気エリア２Ａでは、空調機ＡＣの吸気機構によって、フロア１Ｆ内の空気が吸気口１ｂを介してフロア２Ｆに流れ込み、フロア２Ｆに流れ込んだ空気はさらに、吸気口２ｂを介してフロア３Ｆに流れ込む。そして、フロア３Ｆに流れ込んだ空気が吸気口３ｂを介して空調機ＡＣに吸気され、当該吸気された空気は、空調機ＡＣによって外部へ排気される。

以上の本実施形態に係る空調システム１によれば、最上層のフロアＲＦに設けられた空調機ＡＣから給気された空気は、階下のフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆに設置されている水耕栽培棚１２、２２、３２を万遍なく循環し、各水耕栽培棚１２、２２、３２の空気の温度や質が均一に維持される。
特に、フロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ内を送風エリア１Ａと吸気エリア２Ａに仕切る仕切り１１、２１、３１が設けられていることにより、空気が水耕栽培棚１２、２２、３２内を確実に循環するようになっている。
また、送風口１ａ、２ａ、３ａと吸気口１ｂ、２ｂ、３ｂが夫々、上下一直線上に設けられているため、上層から下層あるいは下層から上層への空気の流れが生まれやすく、空気はフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ間をしっかりと循環する。

なお、本実施形態では、水耕栽培棚１２、２２、３２が設置されるフロアをフロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆの三層設けたが、フロＲＦの直下にフロア１Ｆを配置して一層とすることもできるし、フロア２Ｆを抜けば二層とすることもできる。また、フロア１Ｆとフロア３Ｆの間に、フロア２Ｆと同様のフロアを複数層設ければ、４層以上にすることもできる。
また、本実施形態では、各フロア１Ｆ、２Ｆ、３Ｆに送風口１ａ、２ａ、３ａと吸気口１ｂ、２ｂ、３ｂを３つずつ設けたが、送風口と吸気口の双方を設ける限り、特に数は限定されない。

１ 空調システム
１Ａ 送風エリア
２Ａ 吸気エリア
１Ｆ フロア
１ａ 送風口
１ｂ 吸気口
１１ 仕切り
１２ 水耕栽培棚
１３ 扉
２Ｆ フロア
２ａ 送風口
２ｂ 吸気口
２１ 仕切り
２２ 水耕栽培棚
２３ 扉
３Ｆ フロア
３ａ 送風口
３ｂ 吸気口
３１ 仕切り
３２ 水耕栽培棚
３３ 扉
ＲＦ フロア
ＡＣ 空調機
Ｄ ダクト
Ｗ 壁面

Claims (5)

1. 閉空間に設置された水耕栽培棚の空調システムであって、
   空調機が設置されている空調機設置フロアと、
   上記空調機設置フロアの階下のフロアであって、上記水耕栽培棚が設置された第一のフロアと、によって構成され、
   上記第一のフロアは、
   上記空調機設置フロアの床面を構成する上記第一のフロアの天井のうち、上記空調機の設置個所に設けられ、上記空調機から給気される空気を上記第一のフロアに送るための第一の送風口と、
   上記空調機設置フロアの床面を構成する上記第一のフロアの天井のうち、上記空調機の設置個所に設けられ、上記第一のフロアの空気を上記空調機に吸気させるための第一の吸気口と、
   上記第一のフロア内を、上記第一の送風口と直結する第一の送風エリアと、上記第一の吸気口と直結する第一の吸気エリアに分ける第一の仕切りと、
   上記第一の送風エリア側と上記第一の吸気エリア側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、上記第一の送風エリア側から上記第一の吸気エリア側に通風させる通風路と、当該通風路上に設置され、栽培植物が育成される水耕栽培器とを備えた第一の水耕栽培棚と、を有する、
   ことを特徴とする水耕栽培棚の空調システム。
2. 上記第空調機設置フロア、上記第一のフロア、及び、上記第一のフロアの階下のフロアであって上記水耕栽培棚が設置された第二のフロア、によって構成され、
   上記第二のフロアは、
   上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井に設けられ、上記空調機から上記第一のフロアに送られる空気を上記第二のフロアに送るための第二の送風口と、
   上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井に設けられ、上記第二のフロアの空気を上記第一のフロアを介して上記空調機に吸気させるための第二の吸気口と、
   上記第二のフロア内を、上記第二の送風口と直結する第二の送風エリアと、上記第二の吸気口と直結する第二の排気エリアに分ける第二の仕切りと、
   上記第二の送風エリア側と上記第二の吸気エリア側それぞれに開口した両端開口部によって連通し、上記第二の送風エリア側から上記第二の吸気エリア側に通風させる通風路と、当該通風路上に設置され、栽培植物が育成される水耕栽培器とを備えた第二の水耕栽培棚と、を有する、
   請求項１記載の水耕栽培棚の空調システム。
3. 上記第二の送風口はさらに、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井のうち、上記第一の送風エリアの床面を構成する部分に設けられ、
   上記第二の吸気口はさらに、上記第一のフロアの床面を構成する上記第二のフロアの天井のうち、上記第一の吸気エリアの床面を構成する部分に設けられている、
   請求項２記載の水耕栽培棚の空調システム。
4. 上記第二の送風口はさらに、上記第一の送風口の直下に設けられ、
   上記第二の排気口はさらに、上記第一の吸気口の直下に設けられている、
   請求項３記載の水耕栽培棚の空調システム。
5. 上記栽培棚には、上下に複数段、水耕栽培器が設置された通風路が形成されている、
   請求項１乃至４いずれかの項に記載の水耕栽培棚の空調システム。

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