説明

植物栽培プラント

【課題】 ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとする。
【解決手段】 植生床を囲うプラント囲いと照射ランプとランプ囲いとを有し、ランプ囲いの内側とプラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、ランプ囲いの内側と、内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、一の管路、ランプ囲いの内側、他の管路を経由して、内側空間の空気を循環させるか、あるいは、一の管路、ランプ囲いの内側、他の管路を経由してランプ囲いの内側を換気する、送風手段を備える植物栽培プラントであり、前記植生床の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、株間の距離の0.5〜1倍の距離をおいて少なくとも株1本につきて0.5個設けられた植物栽培プラントである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、植物を栽培する植物栽培プラント内の雰囲気が植物栽培に適するように調整される植物栽培プラントに関する。
【背景技術】
【0002】
植物栽培プラントは植物栽培用の人工の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプと、を備え、液肥等により人工的に外部と遮断された雰囲気で食用、薬用、観賞用等の有用植物を最適に調整された条件のもとに育成栽培するものである。
【0003】
プラント内の雰囲気の要素としては、温度、湿度、炭酸ガス濃度等が挙げられる。温度は一般に、冷暖房装置や、ボイラー等の加熱装置や、外気をプラント室内に導入するファン等を適宜用いて行われる。
【0004】
一方、植物に光を照射するランプの発熱が室内温度の上昇や冷房負荷の増大の要因となる。また、寒冷期にあってはこの発熱の暖房への有効活用が望まれている。
【0005】
ランプの発熱による室内温度の上昇や冷房の負荷の軽減方法としては、植物類を生産する植物工場の上部に人工照明設備を設け、同工場内下部に設置された栽培台の上に着脱自在な透明材料製仕切カバーを設け、かつ該仕切カバーの内部に連通する空調装置及びCO2 供給装置からの管路を設けてなり、必要に応じて仕切カバー外空間の空気を換気する換気扇を設けてなる植物工場が開示されている。(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
ランプの発熱を室内温度の上昇に寄与させる方法としては、植物育成室内の天井部位に設けられたランプユニットを空気調和装置から植物育成室内に放出された循環空気により冷却し、冷却後の空気を空気循環経路に帰還させて新鮮空気の一部とすることが記載されている。(例えば、特許文献2参照)
【0007】
しかし、前者の方法では、寒冷期においてランプの発熱の暖房への有効活用が図れない。また、後者の方法では、ランプの発熱が室内温度の上昇や冷房負荷の増大の要因となる。
【0008】
他方、プラント内の炭酸ガス濃度の調整に関しては、プラント内の炭酸ガス濃度を上昇させ植物の成長を促進させるために、二酸化炭素濃縮空気供給装置により植物育成室に二酸化炭素濃縮空気を放出することが行われる。(例えば、特許文献3、4参照)。
【0009】
しかし、プラント内に空気を放出するダクトの吹き出しは植物の上方あるいは側方から直接植物に向ける方向になされる場合が多く、局所的にこの吹き出し空気がまともに植物に当ってその個所の植物が風でたおされたまま育って外観形状が不良になることがある。また、空気が植生床から上方に向けて吹き出される場合も、場所により炭酸ガス濃度が偏り、植物の生長度合いがばらつくおそれがある。
【特許文献1】特開平6−30660号公報
【特許文献2】特開平6−343347号公報
【特許文献3】特開平6−253682号公報
【特許文献4】特開2002−262667号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、周辺の寒暖にかかわらず、ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき常時植物の均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとすることである。
【0011】
また、本発明の目的は、植物の株ごとに形状のそろった均一な育成ができる植物栽培プラントを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の要旨とするところは、植物栽培用の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記ランプを囲うランプ囲いと、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、
さらに、この選択に応じて、
前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して、前記プラント囲いの内側空間の空気を循環させるか、
あるいは、前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して前記ランプ囲いの内側を外気で換気する、
送風手段を備える植物栽培プラントであることにある。
【0013】
前記ランプは外部電極蛍光ランプまたはハイブリッド電極蛍光ランプであり得る。
【0014】
前記植物栽培プラントにおいては、前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の0.5〜1倍の距離をおいて少なくとも該株1本に対して0.5個設けられ得る。
【0015】
また、本発明の要旨とするところは、植物栽培用の植生床と、該植生床を囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の0.5〜1倍の距離をおいて少なくとも該株1本に対して0.5個設けられた植物栽培プラントであることにある。
【0016】
さらに、本発明の要旨とするところは、炭酸ガスを含む気体の供給源と、該供給源から該気体を前記ノズルに移送する移送路と、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気を取り込んで該移送路において前記気体に合流させる取り込み経路を備え、前記炭酸ガスを含む空気が、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気と前記炭酸ガスを含む気体とが混合されてなる前記植物栽培プラントであることにある。
【発明の効果】
【0017】
本発明によると、周辺の寒暖にかかわらず、ランプの発熱による冷暖房の負荷を低減でき常時植物の均一な育成ができる植物栽培プラントが提供される。
【0018】
本発明によると、植物の株ごとに形状のそろった均一な育成ができる植物栽培プラントが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図1に示すように、本発明の植物栽培プラント4は植物栽培プラント雰囲気調整装置2を備える。植物栽培プラント4は、植物栽培用の植生床6と、植生床6を外気空間7と隔てるために囲うプラント囲い8と、植生床6で植生される植物9に光を照射するランプ10とを備える。植物栽培プラント雰囲気調整装置2はプラント囲い8の内側空間13の雰囲気を調整するものである。植生床6は土の床であってもよいが、通常は不図示の液肥循環装置を備える水耕栽培用の水耕床である。
【0020】
プラント囲い8は、植生床6の周辺を外気空間7と隔てて、栽培される植物に適した雰囲気に保つためのものである。ランプ10は通常プラント囲い8の内部に設置される。
【0021】
さらに、植物栽培プラント4はプラント囲い8の内部に、所定条件に調整された空気を供給するための空調機12を備える。通常、空調機12は内側空間13から吸入口16を通じて空気を取り込んで、調整し、排出口18から内側空間13に戻す。
【0022】
植物栽培プラント雰囲気調整装置2においては、ランプ10がランプ囲い20で囲われている。ランプ囲い20の壁の少なくとも一部は透明である。ランプ囲い20には、ランプ囲い20の内側と、内側空間13及び外気空間7とを選択的に導通する一の管路22が接続されている。また、ランプ囲い20には、ランプ囲い20の内側と、内側空間13及び外気空間7とを選択的に導通する他の管路24が接続されている。即ち、一の管路22は二股管26の根元で分岐し、二股管26の一方が内側空間13に通じ、他方が外気空間7に通じている。他の管路24は二股管28の根元で分岐し、二股管28の一方が内側空間13に通じ、他方が外気空間7に通じている。二股管26、28の根元には2方切り替え弁部30、32がそれぞれ設けられている。
【0023】
外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より高いときには、一の管路22、他の管路24とも、外気空間7に通ずるように2方切り替え弁部30、32で設定する。外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より低いときには、一の管路22、他の管路24とも、内側空間13に通ずるように2方切り替え弁部30、32で設定する。
【0024】
この選択的な設定により、外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より高いときには、空気が外気空間7から取り込まれ、空気が一の管路22、ランプ囲い20、他の管路24をこの順に経由して矢印Aの方向に進行して再び外気空間7に放出されるので、ランプ10がこの空気で冷却される。また、ランプ10の熱で暖められた空気が内側空間13に流入することがない。従って、ランプ10の熱による空調機12の冷房負荷の増大を防ぎ、空調負荷が軽減される。
【0025】
また、選択的な設定により、外気空間7の温度が内側空間13の設定温度より低いときには、空気が内側空間13から取り込まれ、空気が一の管路22、ランプ囲い20、他の管路24をこの順に経由して矢印Bの方向に進行して再び内側空間13に放出されるので、ランプ10がこの空気で冷却されるとともにランプ10の熱で暖められた空気が内側空間13に還流する。従って、ランプ10の熱により空調機12の暖房負荷を軽減することができる。
【0026】
なお、一の管路22には、空気を矢印Aあるいは矢印Bの方向に送風するためのファンのような送風手段36が備えられている。
【0027】
図2に示すように、他の態様の植物栽培プラント雰囲気調整装置2aにおいては、植生床6で列をなして配置されて植生される植物9の各株の根元近傍に、各株と所定の距離をおいて、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズル40が設置される。ノズル40は、炭酸ガスを通常の空気より多い比率で含む空気が植物9の葉裏に向けて各株の根元近傍から上方に吹き出される位置に設けられる。この吹き出しにより葉裏の空気が乱されて吹き出された空気と入れ替わる。また、この吹き出しは、空気が当った葉が眼でみてようやく動くのがわかる程度に葉を揺らす程の強さでなされる。
【0028】
各株に吹き出された空気を満遍なく当てるために、ノズル40は少なくとも株1本に対して0.5個設けられなければならない。また、ノズル40と、このノズル40と最も近い位置にある株との距離は隣り合った株間の距離の0.5〜1倍であることが好ましい。
【0029】
このようなノズル40の配置により各株に対して均等に空気が下から葉裏に当たるため、植物は横風でなびいて左右非対称の形状に育ったり、上からの風で押しつぶされて扁平な形状になったりせずに、きわめて美しい勢いある自然の形状に育成される。
【0030】
ノズル40は1列の株に対して各株の中間に配置されてもよい。1列の株に対して、各株の両側に位置するよう各株ごとに一対づつ配置されてもよい。1個の株を中心にして複数のノズル40がとり囲むように配置されてもよい。いずれにしても、各株について複数のノズル40から吐出された空気が同時に葉裏に向けて吹き上げられることが、植物をきわめて美しい勢いある自然の形状に育成するうえでさらに好ましい。
【0031】
図3に本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の他の態様を示す。図3の植物栽培プラント雰囲気調整装置2cにおいては、植生すべき株9aが細長の植生床60に植生床60の長手方向に延長する列をなしてほぼ等間隔に植え付けられている。複数の植生床60が長手方向を互いに平行にして配列しており、隣設の植生床60のあいだに炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給管62が長手方向を植生床60の長手方向と平行にして配置されている。炭酸ガス供給管62には炭酸ガスを放出させるための複数のノズル管64が炭酸ガス供給管62の長手方向にほぼ等間隔に設けられている。ノズル管64は、各株9aの根元近傍から上方に向けて炭酸ガスを放出するように炭酸ガス供給管62から立直している。
【0032】
図3において、炭酸ガス供給管62が肉厚であれば、供給管62の管壁の上がわの、ノズル管64の位置に管壁を上方に向けて貫通する貫通孔を形成し、ノズル管64にかえて炭酸ガスを放出させてもよい。
【0033】
さらに、図2,図3に示すような植物栽培プラント雰囲気調整装置においては、炭酸ガスが個々の植物の近傍に排出されるので、個々の植物の近傍のみを局所的に炭酸ガス濃度の高い空間とすることができる。つまり、プラント囲いの内部空間全体に高濃度の炭酸ガスを充満させる必要がない。したがって、炭酸ガスの使用量の節減ができるとともに、プラント囲いの中で作業する作業者にとって、炭酸ガス濃度が過大でない良好な環境をプラント囲い内で維持することができる。
【0034】
本発明の最も好ましい態様として、図4に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置2bが例示される。植物栽培プラント雰囲気調整装置2bにおいては、図1に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置2と図2に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置2aとが組み合わされる。植物栽培プラント雰囲気調整装置2bは、図1に示す植物栽培プラント雰囲気調整装置2に加えて、ノズル40と、内側空間13の空気を取り込んでノズル40に供給する空気導入管44と、空気導入管44中の空気をノズル40に向けて送風してノズル40から吹き出させるファン46を備える。空気導入管44の管路の途中には、ボンベのような炭酸ガス供給源48から炭酸ガスを空気導入管44内の空気に合流させる枝管50が設けられている。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。
【0035】
本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置は育成する植物の株及びその株に対応するランプを多列多段多重に立体的に配置して数百ないし数千、数万の株を育成する植物栽培プラントに対して好適に適用される。また、育成する植物の株及びランプをたかだか数個、あるいはたかだか数列数段に配した小型の植物栽培プラントに対しても好適に適用される。
【0036】
本発明において用いられるランプは特に限定されず、白色灯、蛍光灯、水銀等、ナトリウム灯、LEDなどから波長特性やランニングコスト等を考慮して公知のいずれのランプをも用いることができる。なかでも、外部電極蛍光ランプ(EEFL:External Electrode Fluorescent Lamp)や、例えば特願2005−315555に記載の、外部電極と内部電極を備えるハイブリッド電極蛍光ランプ(HEFL:Hybrid Electrode
Fluorescent Lamp)がコンパクトでかつ良好な波長特性を有して好ましい。
【0037】
さらに、外部電極蛍光ランプやハイブリッド電極蛍光ランプは、発熱量が他のランプに比べて少ないので、本発明の植物栽培プラントに用いることにより、本発明のに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の省エネルギ効果と相俟って極めて電力消費効率のよい植物栽培プラントを得ることができる。
【0038】
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の植物栽培プラントの態様の一例を示す構造模式図である。
【図2】本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の態様の他の一例を示す構造模式図である。
【図3】本発明の植物栽培プラントに用いられる植物栽培プラント雰囲気調整装置の他の態様を示す斜視模式図である。
【図4】本発明の植物栽培プラントの態様のさらに他の一例を示す構造模式図である。
【符号の説明】
【0040】
2、2a、2b、2c:植物栽培プラント雰囲気調整装置
4、4a:植物栽培プラント
6:植生床
7:外気空間
8:プラント囲い
9:植物
10:ランプ
12:空調機
13:内側空間
20:ランプ囲い
22:一の管路
24:他の管路
26:二股管
28:二股管
30、32:切り替え弁部
40:ノズル
48:炭酸ガス供給源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
植物栽培用の植生床と、該植生床を外気空間と隔てるために囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記ランプを囲うランプ囲いと、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する一の管路と、
該ランプ囲いの内側と、前記プラント囲いの内側空間及び外気空間とを選択的に導通する他の管路とを備え、
さらに、この選択に応じて、
前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して、前記プラント囲いの内側空間の空気を循環させるか、
あるいは、前記一の管路、前記ランプ囲いの内側、前記他の管路を経由して前記ランプ囲いの内側を外気で換気する、
送風手段を備える植物栽培プラント。
【請求項2】
前記ランプが外部電極蛍光ランプまたはハイブリッド電極蛍光ランプである請求項1に記載の植物栽培プラント。
【請求項3】
前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の0.5〜1倍の距離をおいて少なくとも該株1本に対して0.5個設けられた請求項1又は2に記載の植物栽培プラント。
【請求項4】
植物栽培用の植生床と、該植生床を囲うプラント囲いと、該植生床で植生される植物に光を照射するランプとを有し、
前記植生床で列をなして配置されて植生される植物の各株の根元近傍に、炭酸ガスを含む空気を上方に吹き出すノズルが、隣り合った株間の距離の0.5〜1倍の距離をおいて少なくとも該株1本に対して0.5個設けられた植物栽培プラント。
【請求項5】
炭酸ガスを含む気体の供給源と、該供給源から該気体を前記ノズルに移送する移送路と、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気を取り込んで該移送路において前記気体に合流させる取り込み経路を備え、前記炭酸ガスを含む空気が、前記プラント囲いの内部を経由して循環する空気と前記炭酸ガスを含む気体とが混合されてなる請求項3又は4に記載の植物栽培プラント。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−236235(P2007−236235A)
【公開日】平成19年9月20日(2007.9.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−60609(P2006−60609)
【出願日】平成18年3月7日(2006.3.7)
【出願人】(505145091)ツジコー株式会社 (7)
【Fターム(参考)】