JPH03292828A - 植物栽培装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は太陽の代りに人工光源を、土の代りに水耕液
を用い、植物の生育に関係する光、温度、湿度、ＣＯ２
＃度、風速及び水耕液条件などの環境条件を人工的に制
御し、植物を安定して計画的に生産できる植物栽培装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より１人工光源を用いて、植物の成育に関係する光
、温度、湿度、Ｃ０２ｉ１１度、風速及び水耕液条件な
どの環境条件を人工的に制御することにより、天候や立
地条件に左右されずに、植物を工場製品のように安定生
産しようとする植物栽培装置の開発かなされている。

このような人工光を用いた植物栽培装置は、環境条件を
最適に制御することにより成長を著しく促進することが
でき、かつ立体空間の有効利用により土地の生産性を飛
躍的に向上できるという利点を有する。

第５図（ａ）は高辻正基著“植物工場の基礎知識と実際
”　Ｐ１２８に記載された従来の立体式植物栽培装置を
示す模式斜視図で、同図（ｂ）はその一部の円筒ベッド
を示す模式斜視図である。図において、（１）は立体式
植物栽培装置、姉はチェーンコンベヤ、關は人工光源（
例えば発光強度の高い高圧ナトリウムランプ）、図は植
物、呻は植物（財）を定植したウレタンブロック、塁は
そのウレタンブロック關を収めた円筒ベッド、６７）は
空調機、關は換気扇、Ｇ９）は空気出入口、−は培養液
である。

立体式植物栽培装置ｔ　（１１は、植物の移動路に沿っ
て人工光源−を立体的に配置し、植物（４）を定植した
円筒ベッド■をチェーンコンベヤー閏により、人工光源
鰻の間を移動させながら生育させるようにしているので
、立体空間を有効に利用でき、土地の生産性を著しく向
上することができる。

しかし、このような立体式植物栽培装置（１）は、植物
（財）を定植した円筒ベッド団の移動路に沿って複数の
チェーンコンベヤー姉や人工光源側を立体的に配置しな
ければならず、装置の構成が複雑となる。また、このよ
うな立体式栽培においては、空調機ａ７１が設置されて
いるが、植物の栽培室である立体空間の温度、湿度、風
速及び光条件の環境条件を均一に制御することは困難で
あった。

そこで、このような問題を解決する手段として、特開昭
５５−２４００号公報に記載の植物栽培装置が提案され
ている。第６図はその装置の要部を示す模式側面図であ
り、この装置は平面式栽培において土地の生産性を高め
ようとするもので、植物の生長に伴って株間を拡大する
ようにしたものである。

この装置においては、植物（１２ａ）、（１２ｂ）、（
１２ｃ）を一方向に前進させ、その前進につれて進行方
向の株間を１次元的に拡大させるようにしている。

株間の拡大は、例えば管状ネジセクション（２２ａ　）
　。

（２２ｂ）　、（２２ｃ）のピッチの増大により実現さ
れている。従って、栽培に必要な土地面積が常に収穫時
期での株間を維持して栽培する場合に比べて減少てき、
平面式栽培において、土地の生産性を向上することがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、株間を進行方向に対して１次元的に拡大する従
来の植物栽培装置においては、栽培に必要な面積の減少
率は、実際上、常に収穫時期での株間として栽培する場
合の２０９６程度であり、十分なものではなかった。

また、従来の平面方式及び立体方式の栽培装置では一般
に栽培装置全体が閉鎖された容積か大きい空間内にある
。その中には、人工光源などの発熱体があり、空間全体
を任意の環境に制御することは容易なことではなかった
。従来装置においては、空間内の温度、湿度、風速やＣ
０２ａ度などを均一にするために、空調機やさらには空
気攪拌機などが設けられていたか、これらをもってして
も十分な均一化は困難であると同時に、不必要な調節を
行ないがちであった。そのために、成長のばらつきが大
きく、また、エネルギーの浪費が大きいという問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、間車な構造で土地の生産性を向上できるとと
もに、植物の栽培環境条件を均一に、かつきめ細かく制
御できる植物栽培装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の植物栽培装置は、天井面に発光強度の低い人
工光源と床面に水耕液が供給される栽培ベッドを有し、
一方の側面に複数のファンが、また相対向する他方の側
面に複数の通風口が並設され、上記栽培ベッド上に植物
を定植した栽培パネルを複数並列に配設して上記植物を
生育させる。

上下に積み暇ねて設けられた第１、第２栽培室、水耕液
タンク及び水耕液を上記栽培ベッドに送給循環させるポ
ンプを設けた水耕設備室、Ｃ○２供給手段、熱交換器、
加湿器及び除湿器を有し、第１、第２栽培室へ送給する
空気の温度、湿度、ＣＯＺ　ａ度を調整する空調室、並
びに上記複数のファンと上記空調室及び上記複数の通風
口と上記空調室とを連通ずる空気通路を備え、上記複数
のファンにより上記空気通路を通って上記空調室で湿度
、湿度、ＣＯｚ　ｉａ度が調整された空気を第１、第２
栽培室の一方の側面から相対向する他方の側面へ所望の
風速で送風循環させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における植物栽培装置は、発光強度の低い人工
光源、例えば螢光ランプを用いているので、人工光源と
床面との距離を短かくでき、栽培室を多段に積み重ねる
ことができ、簡単な構造で土地の生産性を向上できる。

また、複数のファンを栽培室の一方の側面に並設し、空
調室で環境条件（ｉ湿度、ＣＯｚｅ度）を調整した空気
を栽培室の一方の側面から相対向する他方の側面へと所
望の風速で送風循環させるようにしたので、栽培室と空
調室を連通ずる風洞状で容積が小さい空間の環境条件を
制御するようにすれば良く、エネルギーの消費が少なく
、しかも空気組成、温度、風速及び光条件などの環境条
件を均一にきめ細かく制御できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の植物栽培装置の一部を切り欠
いて内部を示す全体斜視図、第２図は第１図における■
−■線断面構成図、第３図は第１図における■−■線断
面構成図である。

第１図において、（１）は植物栽培装置、（２）は第１
栽培室である上段栽培室、（３）は第２栽培室である下
段栽培室、（４）は空調室、（５）は水耕設備室、（６
）は断熱性の覆蓋、（７）は上、下段栽培室＋２１　、
　（３）の側壁と覆蓋（６）との間に形成される空気通
路、（８）は植物、（９）は上、下段栽培室（２）　、
　＋３１の天井面に設けた発光強度の低い人工光源、こ
の場合は螢光ランプ、ＯＩは上、下段栽培室（２）　、
　（３１の長手側の一方の側面に均等に配設した複数の
ファン、ＯＤは上、下段栽培室＋２１　、　（３）の長
手側の他方の側面にファンＵ■と対向して均等に設けら
れた複数の遮光式通気口、＠は上、下段栽培室ｆ２１　
、　（３１の床面に設けた栽培ベッド、σ３は栽培ベッ
ド口に設置した栽培パネル（この場合は例えば発泡スチ
ロール板）　、　Ｑ４Ｊは空調室（４）に配設したＣＯ
２供給手段であるＣＯ２供給管、α９は空調室（４）に
設置した熱交換器（この場合はファンコイル）、Ｇ印は
同加湿器、０りは同除湿器、酩は同ヒータ、α９は水耕
設備室（５）に設置した水耕液タンク、■は同ポンプ、
■は水耕液管、■及びムは植物を投入及び収穫する折た
たみ式の扉である。矢印（ｃｌは空気の流れを表わす。

第２図において、（財）は湿度センサー、■は湿度セン
サー、■はＣＣｈａ度センサー、万はセンサーの計測値
を所定の設定値に制御するための制御装置（例えばこの
場合はシーケンサ−）、■は、ＣＯ２供給量を調節する
電磁弁、■はＣＯ２供給装置、（例えばＣＯ２ボンベ）
、■は冷水を作るチーリングユニ、ｙ　ト１．　ｅｔｌ
及び曽はポンプである。

第３図において、（はコンセント、（はファンα０を設
置した板、側壁である。

また第４図は、この実施例の植物栽培装置（１）におけ
る水耕栽培の一例を示すフロー図であり、図において、
（至）は水位調節用仕切板、国は新水、Ｇ力は濃縮養液
、鰻は酸溶液、唾はアルカリ溶液、顛は水耕液、←１）
は水耕液（４〔を排出するドレイン弁、１４２　、　Ｋ
３及び■はポンプである。

この実施例の植物栽培装置（１）においては、下段栽培
室＋２１　、　（３１の天井面に発光強度の低い螢光ラ
ンプ（９）を設けているので、後述のように螢光ランプ
（即ち天井面）と植物（即ち床面）を近接でき、螢光ラ
ンプ（９）と栽培パネルとの距離は植物（８）の種類に
よって異なるが数十σに近接できる。好ましくは３０〜
５０ｃ！ｎで、この場合は５０σに近接させている。従
来、人工光源を植物に近接した場合、葉焼けが生じると
いう問題があったが、発光強度の低い螢光ランプではラ
ンプと植物の間隔を数σに近接しても葉焼けの問題はな
いという実験結果が得られている。ここで発光強度が低
い人工光源とは高輝度な高圧ナトリウムランプよりもラ
ンプ温度が低いものを指す。このように螢光ランプ（９
）を用いることにより、螢光体（９）（即ち天井面）と
植物（８）（即ち床面）の間隔を近接でき、栽培室の多
段化を実現でき、土地の生産性を向上できる。

また、この植物栽培装置（１）は上段栽培室（２）と下
段栽培室（３）を上下に積み重ね、上段栽培室（２）の
上方に空調室（４）を配置するとともに、下段栽培室（
３）の下方に水耕設備室（５）を配置する構成をとって
おり、立体空間をさらに有効に利用している。

そして、この上、下段栽培室（２１、（３１の内面は、
高反射材で構成され（例えばこの場合は白色ペイントで
塗装され）、かつ上、下段栽培室＋２１　、　（３１の
長手側の他方の側面に設けた通気口αＤは遮光式となっ
ており、上、下段栽培室（２）　、　（３）の光利用効
率が高められている。上、下段栽培室＋２１　、　（３
１には、ファン０ｅの動力を軽減するため及び風速の均
一性のために、長手側の１方の側面に複数のファンα■
が５分割して均等に配置されており、これらファン０１
により、空調室（４）でＣＣｈ　１度、温度、湿度が調
整された空気が空気通路（７）を通り風速を制御され、
遮光式通気口αＤを通して上、下段栽培室（２）。

（３）に引込まれる。そして、上、下段栽培室＋２１　
、　（３）から排出された空気は、空気通路（７）を通
って空調室（４）に導かれる。空調室（４）には、ＣＯ
２Ｏ２供給管α熱交換器−、加湿器αｅ、除湿器αの及
びヒータα沙が矢印Ｃで示した空気の流れ方向に順次、
分割して均等に配列されており、空調室（４）に導びか
れた空気はＣＣｈ濃度、温度及び湿度が再び調節された
のち、ファンα１により遮光式通気口αＤを通して上、
下段栽培室＋２１　、　＋３１に循環される。このよう
に、この装置（１）では、上、下段栽培室（２１、（３
）と空調室（４）を連結した空間容積の小さい風洞状の
空間の環境条件を制御すればよいので、消費エネルギー
の浪費が少なく、しかも環境条件を均一にかつきめ細か
く制御することができる。この際、温度は、第２図に示
したように、温度センサー（財）で計測した値が所定の
値となるように、制御装置＠（例えば、シーケンサ−）
により、熱交換器−にチーリングユニット■の冷水を導
びくポンプの１１及びヒータα印の運転を制御すること
により調節される。また、湿度は同様に、湿度センサー
器により計測した値が所定の値となるように、制御装置
面により加湿器αｅと除湿器α９の運転を制御すること
により調節される。

なお、装置内の温度及び湿度の分布を均一に調節するた
めに、熱交換器−、加湿器（１６）、除湿器αη及びヒ
ータ（１８は電力容量及び装置の大きさに応じてそれぞ
れ３〜５台に分割して配置されている。

また、第２図に示したように、循環している空気にＣＯ
２が迅速に混合するように、熱交換器−の上流部にＣＯ
２供給管（１４）が分割して配置され、ＣＯ２供給装置
（例えばＣＯ２ボンベ）（２１から供給されるＣＯ２が
この供給管０局を通して植物栽培装置（１）に供給され
る。この際、ＣＯｚ濃度は栽培室内に設置したＣ０２ａ
度センサー■による計測値が設定値となるように、電磁
弁■の開閉状態を制御装置１１＠により制御し、空気中
のＣＣｈ濃度が大気濃度の数倍になるように調節される
。

次に、第４図を用いて、水耕栽培の動作について説明す
る。

上、下段栽培室（２１、＋３１に設けた上、下段の栽培
ベッド■には、水耕液タンク（１！Ｊからポンプ■によ
り水耕液管（社）を通して、一定組成濃度及びＰＨの水
耕液が供給され、水位調節用仕切板（至）を超えて溢流
した水耕液は水耕液タンクα９に戻される。植物（８）
を定植した白色発泡スチロール板の栽培パネルα３は栽
培ベッド（２）に浮かべられており、植物（８）の根は
常時水耕液に浸漬されている。このとき、植物の成長に
伴って、水が蒸発し、また水耕液の濃度及びｐＨが変化
するため、新水は及び濃縮養液タンクＧηから濃縮溶液
が補給され、さらに酸溶液タンク關又はアルカリ溶液タ
ンク国から酸又はアルカリ溶液が供給されて、水耕液顛
の濃度及びｐＨが調節される。なお、植物が吸収しない
成分の濃度が高くなり過ぎないように、水耕液間は一定
時間毎にドレイン弁＠１）を開状態として排出される。

一方、第１図において、上、下段に配置された栽培ベッ
ド■には、下段栽培室（３）の下部に配置された水耕液
タンク０！Ｊからポンプ囚により水耕液管■を通して、
濃度、ｐＨ及び液温度などが調節された水耕液が供給さ
れ、水位調節用仕切板（図示せず）を超えてオーバフロ
ーした水耕液は水耕液タンク（１！Ｊに戻される。この
際、植物（８）を定植した白色発泡スチロールの栽培パ
ネルα３は栽培ベッドＱＺの水耕液に浮かべられており
、植物（８）は根が常時水耕液に浸漬された状態で水耕
栽培される。

次に、植物（８）を定植した栽培パネルα３の植物栽培
装置（１）への投入及び収穫操作について第１図及び第
３図を用いて説明する。

まず、第３図に示した植物栽培装置（１）の短手側の両
側面に設けた折たたみ式の扉■及び■が開状態とされ、
一定紋数の栽培パネル□□□が収穫される。

次に第１図に示した投入側の水耕液に浮かべられた栽培
パネル日を相対する収穫側に向かって押しながら移動さ
せ、そののち収穫したパネルと同数の栽培パネルα３が
投入される。

投入された栽培パネル０３は、所定の日数毎に収穫側に
向かって移動され、所定の滞留日数を経たのち収穫され
る。このように、植物（８）を定植した栽培パネル０３
の収穫は投入と同期して行なわれ、植物を連続的に生産
することができる。

以上説明したように、この実施例の植物栽培装置ｌＩに
おいては、白色ペイントで塗装した高反射材の天井面に
発光強度の低い螢光ランプを設け、この螢光ランプと植
物とを近接できるようにして、天井面と床面との距離を
短かくした栽培室＋２＋　、　（３１を上下に積み重ね
、かつ上段栽培室（２）の上方に空調室（４）を配置す
るとともに、下段栽培室（３）の下方に水耕設備室（５
）を配置したので、従来例のように植物の株間を拡大す
る移動装置等を使用することなく、簡単な装置の構成で
土地の生産性を著しく向上することができる。また、そ
れぞれの栽培室（２１、＋３１の長手側の一方の側面に
複数のファンを均等に一装置し、栽培室から排出された
空気を構成機器が均等に配置された空調室に導き、ＣＯ
２濃度、温度、湿度及び風速などの環境条件を調節した
後、栽培室に循環するようにしたので、従来のように建
屋全体の空間の環境条件を制御するのではなく、空間容
積が小さい風洞状の空間の環境条件を制御すればよいよ
うにしたので、エネルギーの消費が少なく、シかも空気
組成、温度、湿度、風速及び光条件などの環境条件を均
一に、かつきめ細かく制御することができる。

なお、上記実施例では栽培室を２段に積み稙ねたものに
ついて示したが、３段あるいはそれ以上積み重ねてもよ
い。しかし、この場合、栽培パネル０３の投入及び収穫
作業か困難とならないように適正な段数を決定する必要
がある。

また、上記実施例では、上、下段栽培室＋２）　、　＋
３＋の長手側の１方の側面にファン０υを５分割して均
等に配置したものについて示したが、ファン０■の容量
及び装置（１）の大きさによって、分割数を減少又は増
加してもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

さらに上記実施例では、複数のファン０ωを栽培室＋２
１　、　＋３＋長手側の１方の側面に均等に配置したも
のについて示したが、通気口を設けた他方の側面にも設
置、即ち上、下段栽培室＋２１　、　＋３＋の長手側の
両側面に設置してもよく、さらに均一性が高まる。

さらにまた、上記実施例では、栽培パネル０３を栽培ベ
ッド■の水耕液に浮かべて移動したが、栽培パネル０３
の両端を、栽培ベッド＠の両端にレールを設け、このレ
ールにのせて移動させるようにしてもよ（マ。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、天井面に発光強度の
低い人工光源と床面に水耕液が供給される栽培ベッドを
有し、一方の側面に複数のファンか、また相対向する他
方の側面に複数の通風口が並設され、上記栽培ベッド上
に植物を定植した栽培パネルを複数並列に配設して上記
植物を生育させる、上下に積み重ねて設けられた第１、
第２栽培室、水耕液タンク及び水耕液を上記栽培ベッド
に送給循環させるポンプを設けた水耕設備室、　ＣＯｚ
供給手段、熱交換器、加湿器及び除湿器を有し、第１、
第２栽培室へ送給する空気の湿度、湿度、ＣＯＺ　ｔＡ
度を調整する空調室、並びに上記複数のファンと上記空
調室及び上記複数の通風口と上記空調室とを連通ずる空
気通路を備え、上記複数のファンにより上記空気通路を
通って上記空調室で温度、湿度、ＣＯ２ａ度か調整され
た空気を第１、第２栽培室の一方の側面から相対向する
他方の側面へ所望の風速で送風循環させるようにしたの
で、簡単な装置の構成で土地の生産性を向上できるとと
もに、植物の栽培環境条件を均一に、かつきめ細かく制
御できる植物栽培装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の植物栽培装置の一部を切
り欠いて内部を示す斜視図、第２図は第１図における■
−■線断面構成図、第３図は第１図における■−■線断
面構成図、第４ｖ！：Ｊはこの発明の一実施例の植物栽
培装置における水耕栽培の一例を示すフロー図、第５図
（ａｌは従来の植物栽培装置を示す模式斜視図、同（日
はその一部分を示す模式斜視図、第６図は従来の植物栽
培装置を示す模式側面図である。 図において、（１）は植物栽培装置、（２）は第１栽培
室である上段栽培室、（３）は第２栽培室である下段栽
培室、（４）は空調室、（５）は水耕設備室、（７）は
空気通路、（９）は人工光源である螢光ランプ、ａ〔は
ファン、ａＤは遮光式通気口、＠は栽培ベッド、α３は
栽培パネル、圓はＣ（ｈ供給手段であるＣＯ２供給管、
西は熱交換器、Ｏｅは加湿器、αηは除湿器、α９は水
耕液タンク、■はポンプである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　天井面に発光強度の低い人工光源と床面に水耕液が供
   給される栽培ベッドを有し、一方の側面に複数のファン
   が、また相対向する他方の側面に複数の通風口が並設さ
   れ、上記栽培ベッド上に植物を定植した栽培パネルを複
   数並列に配設して上記植物を生育させる、上下に積み重
   ねて設けられた第１、第２栽培室、水耕液タンク及び水
   耕液を上記栽培ベッドに送給循環させるポンプを設けた
   水耕設備室、ＣＯ＿２供給手段、熱交換器、加湿器及び
   除湿器を有し、第１、第２栽培室へ送給する空気の温度
   、湿度、ＣＯ＿２濃度を調整する空調室、並びに上記複
   数のファンと上記空調室及び上記複数の通風口と上記空
   調室とを連通する空気通路を備え、上記複数のファンに
   より上記空気通路を通つて上記空調室で温度、湿度、Ｃ
   Ｏ＿２濃度が調整された空気を第１、第２栽培室の一方
   の側面から相対向する他方の側面へ所望の風速で送風循
   環させるようにした植物栽培装置。