JP2012000028A - 植物栽培施設 - Google Patents

Abstract

【課題】植物全体に均一な気流を与えることができ、育成ムラをなくしながら植物を栽培すること。
【解決手段】育成環境が制御された室内Ｒで植物Ｐを栽培する施設であって、植物が栽培される栽培床２と、複数の通気用孔３ｂが厚さ方向に形成され、栽培床上に隙間Ｄを開けて重ねられる栽培パネル３と、栽培床と栽培パネルとの間に画成された隙間に気体を送り込む空調機構４と、を備えている植物栽培施設１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水耕栽培等により植物を栽培する植物栽培施設に関するものである。

この種の施設として、従来から一般的に植物工場が知られている。植物工場は「施設内で植物の生育環境（光、温度、湿度、二酸化炭素濃度、養分や水分等）を制御して栽培を行う施設園芸のうち、環境及び生育のモニタリングを基礎として高度な環境制御と育成予測を行うことにより、野菜等の植物の周年・計画生産が可能な栽培施設」と定義されるものであって、大きく分けて完全人工光型と、太陽光利用型と、いう２つのタイプに分けられる。

このうち、完全人工光型の植物工場は、閉鎖空間で太陽光を利用せずに、環境を制御して周年・計画生産を行う栽培施設であって、多段式植物工場と、穀物栽培用施設と、に大別されるものである。
多段式植物工場は、苗生産システム、レタスやサラダ菜等の野菜工場のように蛍光灯やＬＥＤ等の比較的熱負荷の小さい人工光と、多段式の水耕栽培棚と、で主に構成されている。一方、穀物栽培用施設は、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ等の熱負荷が大きい高輝度ランプと、平面式の水耕栽培装置と、で主に構成されるものであって、稲等の穀物の栽培に適している。

いずれにしても植物を栽培する施設においては、気流を利用して温度、湿度や炭酸ガス濃度等を植物の育成に最適な状態に維持しており、植物を良好に生育させる点でこの気流が必要且つ重要な役割を担っている。
一般的に、植物の葉面での炭酸ガス吸収や蒸散は、無風条件下では抑制されてしまうため、ある程度の気流速度（例えば、数十ｃｍ／ｓ）がある方が好ましい。そのため、温度、湿度や炭酸ガス濃度等の室内分布を向上させるために、気流速度を高める場合があるが、強い気流が植物に連続的にあたると生育不良や葉擦れ等が生じるので、適度な微風速を維持することが好ましい。

ここで、植物工場による植物の栽培について簡単に説明する。通常、植物工場では水耕栽培によって植物を栽培する場合が多いので、この水耕法による栽培について説明する。
図３に示すように、水耕法は、発砲スチロール製等の栽培ベッド１００に孔１００ａを開け、その孔１００ａに培地等を利用して植物Ｐを植え付け、さらにその栽培ベッド１００を培養液Ｗが溜められた栽培トレイ１０１の上に設置して、植物Ｐの根に培養液Ｗを吸収させながら栽培する方法である。なお、栽培トレイ１０１は、栽培棚１０２上に設置されている。
そして、図示しない空調システムによって気流が室内を循環するようになっており、栽培されている植物Ｐに適度な微風速の気流があたるように構成されている。

同様の空調システムの１つとして、空調機の吹き出し口に連結され、栽培ベッド上に空気を吹き付ける送り側ダクトと、吹き付けられた空気を栽培ベッド下方に設けられた半密閉式空間に誘引する空気流れガイドと、を備えた空調装置が知られている（特許文献１参照）。
この空調装置によれば、栽培ベッド上に効率的に空気を循環させることができ、植物Ｐだけに効率良く気流をあてて育成を促進させることが可能とされている。

一方、栽培棚が多段になっている多段式の場合には、各段の栽培棚に十分な気流が到達しない場合が多く、上記特許文献１に記載の空調装置を適用したとしても構成が複雑化し易いものであった。

特開平５−２９２８４５号公報

しかしながら、上述した従来の空調方法には、まだ以下の課題が残されている。
即ち、栽培ベッド１００には多数の植物Ｐが栽培されているため、効率良く気流を循環させたとしても、上流側に位置する植物Ｐによって気流が遮られてしまい、気流の速度の低下や気流の方向が変わり易かった。そのため、下流側に位置する植物Ｐや植物群落内（図３に示す領域Ａ）に十分な気流を供給することが困難であった。従って、植物Ｐの育成ムラが生じる恐れがあった。
なお、植物群落内Ａに十分な気流を供給するため、循環気流の速度を仮に高めた場合には、上流側の植物Ｐに気流が強くあたりすぎ、育成不良や葉擦れを招く恐れがあった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、植物全体に均一な気流を与えることができ、育成ムラをなくしながら植物を栽培することができる植物栽培施設を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
（１）本発明に係る植物栽培施設は、育成環境が制御された室内で植物を栽培する植物栽培施設であって、前記植物が栽培される栽培床と、複数の通気用孔が厚さ方向に形成され、前記栽培床上に隙間を開けて重ねられる栽培パネルと、前記栽培床と前記栽培パネルとの間に画成された前記隙間に気体を送り込む空調機構と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る植物栽培施設によれば、栽培床と栽培パネルとの間に画成された隙間に気体（空気や、植物の生育に最適な濃度の炭酸ガス等を含んだ空気）を送り込むことができ、この送り込んだ気体を複数の通気用孔を通じて栽培パネルの上方に吹き出させることができる。そのため、栽培床で栽培されている植物の根元付近から上方に気体を吹き出させることができ、根元から上方に向かう気流を作り出すことができる。
従って、植物群落内においても気流を確実に発生させることができ、栽培されている植物全体に均一な気流を与えることができる。よって、育成ムラをなくし、植物の生産量を向上させることが可能であるうえ、植物の生育を早めることが期待できる。

（２）また、上記本発明の植物栽培施設において、前記空調機構が、前記室内の気体を該室内で循環させながら前記隙間に送り込む通風部、を備えていても良い。

この場合には、室内に気体を循環させることができるので、植物の根元から上方に向かった気流を滞らせることなく循環させることができ、植物全体により均一に気流を与え易い。しかも、この循環している気体を栽培床と栽培パネルとの間に画成された隙間に再度効率良く送り込むことができるので、植物の根元から上方に向かう気流を途切らせることなく連続的に作り出し易い。
また、上述したように適度な風速の気流を植物群落内に作り出すことが可能であるので、室内を循環させる気流の風速を高める必要がない。そのため、一部の植物に気流が強くあたってしまうことを防ぐことができ、植物の生育不良や葉擦れ等を防ぐことができる。

（３）また、上記本発明の植物栽培施設において、前記栽培床が、前記植物の根域部が浸される培養液が貯液された貯液トレイと、該貯液トレイと前記栽培パネルとの間に配設され、該栽培パネルとの間に前記隙間を画成させる栽培ベッドと、を備えていても良い。

この場合には、培養液を利用した水耕栽培で植物を栽培できるので、植物全体に均等に養分を供給することができ、高品質な植物を計画通り生産することが可能である。

（４）また、上記本発明の植物栽培施設において、前記植物が植栽されると共に、前記栽培パネルに形成された栽培孔内に離脱自在に支持され、前記栽培ベッドに形成された貫通孔を通じて植物の根域部を前記培養液中に浸す栽培ポットを備えていても良い。

この場合には、上述した水耕栽培による効果に加え、栽培ポットを栽培パネルから取り外すだけで植物を容易に収穫することができるので、生産性をより高めることができる。

本発明に係る植物栽培施設によれば、植物の根元から上方に向かう気流を作り出すことができるので、植物全体に均一な気流を与えることができ、育成ムラをなくしながら植物を効率良く栽培することができる。

本発明に係る植物栽培施設の実施形態を示す構成図である。 本発明に係る植物栽培施設の変形例を示す図であって、栽培棚が多段式の栽培施設の構成図である。 従来の水耕栽培により植物を栽培している図である。

以下、本発明に係る植物栽培施設の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態の植物栽培施設１は、図１に示すように育成環境が制御された室内Ｒで植物Ｐを栽培する施設であって、植物Ｐが栽培される栽培床２と、この栽培床２上に隙間Ｄを開けて重ねられる栽培パネル３と、栽培床２と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄに空気（気体）を送り込む空調機構４と、を備えている。
なお、本実施形態では、植物Ｐを水耕栽培により栽培する場合を例に挙げて説明する。

上記室内Ｒの天井部には、蛍光灯やＬＥＤ等の照明装置５が配設されており、植物Ｐの育成に必要な十分の光量が確保されている。その他、室内Ｒの環境は、温度、湿度や二酸化濃度等が植物Ｐの育成に最適な状態となるように制御されている。
また、室内Ｒには、栽培棚６が設置されており、この栽培棚６上に栽培床２が設置されている。本実施形態の栽培床２は、培養液Ｗが貯液された栽培トレイ（貯液トレイ）１０と、この栽培トレイ１０と栽培パネル３との間に配設された栽培ベッド１１と、を備えている。

栽培トレイ１０は、上部開口部を有する有底状のトレイであり、栽培に必要な十分な量の培養液Ｗが貯液されている。なお、この培養液Ｗは図示しない循環装置により循環されており、常に新鮮な状態が維持されるようになっている。
栽培ベッド１１は、例えば発砲スチロール製のシート部材であり、栽培トレイ１０の上部開口部を覆うように配設されている。なお、図示の例では、培養液Ｗの液面から離間した状態で栽培ベッド１１が配設されているが、離間していなくても構わない。また、この栽培ベッド１１には、植物Ｐを貫通させる複数の貫通孔１１ａが全面に亘って厚さ方向に形成されている。そして、複数の植物Ｐは、この貫通孔１１ａを通して根域部Ｐ１が培養液Ｗ中に浸され、該培養液Ｗによって水耕栽培されている。
なお、このとき植物Ｐは後述する栽培ポット１５に支持された状態となっている。

上記栽培パネル３は、例えば栽培ベッド１１と同様の発砲スチロール製のシート部材であり、栽培ベッド１１との間に隙間Ｄを画成した状態で、該栽培ベッド１１上に重なるように配設されている。
また、この栽培パネル３には、全面に亘って栽培ポット１５を支持する複数の栽培孔３ａと、複数の通気用孔３ｂとが共に厚さ方向に形成されている。
具体的には、通気用孔３ｂは栽培孔３ａより径が小さく、互いに隣り合う栽培孔３ａ間にも複数配置されるように栽培孔３ａよりも数多く形成されている。

上記栽培ポット１５は、有底筒状に形成されると共に上部開口縁部に環状のフランジ部１６ａが形成されたハット状のポットトレイ１６と、このポットトレイ１６内に配設され、植物Ｐを支持する支持体１７と、で構成されている。

ポットトレイ１６は、栽培パネル３に形成された栽培孔３ａ内に離脱自在に嵌合するようになっており、嵌合時にフランジ部１６ａが栽培パネル３の上面に接して脱落防止を図っている。これにより、栽培ポット１５は、栽培パネル３によって支持されるようになっている。

支持体１７は、ポットトレイ１６内に離脱自在に配設可能な部材であり、植物Ｐの茎部を柔らかく外側から包み込んで該植物Ｐを支持している。具体的には、植物Ｐの茎部を支持する図示しない支持孔が支持体１７の中心軸に沿って厚さ方向に形成されていると共に、この支持孔内に茎部を嵌め込むための切り込みが支持体１７の外周面から支持孔に向かって形成されている。これにより、この切り込みを利用して植物Ｐの茎部を支持体１７の支持孔内に容易に嵌め込むことができ、該支持体１７で植物Ｐを安定に支持することが可能とされている。
なお、この支持体１７は、締め付け力が弱く、植物Ｐの生育を妨げない程度に柔らかい材質、例えばスポンジや軟性のゴム等から形成されている。

ところで、ポットトレイ１６の底部には、支持体１７で支持された植物Ｐの茎部を通過させる孔部１６ｂが形成されている。そのため、栽培ポット１５が栽培パネル３に支持されていたとしても、植物Ｐの茎部を孔部１６ｂ及び栽培ベッド１１の貫通孔１１ａを通じて下方に垂らすことができ、上述したように根域部Ｐ１を培養液Ｗに浸すことが可能とされている。

なお、本実施形態では、ポットトレイ１６と支持体１７とで栽培ポット１５を構成した例を説明しているが、ポットトレイ１６と支持体１７とが一体となっていても構わない。また、その際の全体形状も上記のようなハット型に限られず自由に設計して構わない。但し、栽培パネル３から落下しないような形状、例えば台形状等にすることが好ましい。

上記空調機構４は、空気を室内Ｒに送り込む吹き出し部２０と、送り込まれた空気を室内Ｒで循環させながら、栽培ベッド１１と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄ、即ち床下空間に送り込む通風部２１と、を備えている。
吹き出し部２０は、例えば室内Ｒの天上部付近に配設されており、室内Ｒに空気を微風速で吹き出している。通風部２１は、例えば攪拌用ファンであり、室内Ｒの空気を攪拌することで該室内Ｒを循環させると共に、上記隙間Ｄに積極的に空気を送り込んでいる。

次に、このように構成された植物栽培施設１を利用した植物栽培について説明する。
この植物栽培施設１によれば、植物Ｐの栽培中において、栽培ベッド１１と栽培パネル３と間に画成された隙間Ｄに空気を送り込むことができ、この送り込んだ空気を複数の通気用孔３ｂを通じて栽培パネル３の上方に吹き出させることができる。そのため、栽培床２で栽培されている植物Ｐの根元付近から上方に空気を吹き出させることができ、根元から上方に向かう気流を作り出すことができる。

従って、植物群落内Ａにおいても気流を確実に発生させることができ、栽培されている植物Ｐ全体に均一な気流を与えることができる。よって、育成ムラをなくし、植物Ｐの生産量を向上させることが可能であるうえ、植物Ｐの生育を早めることが期待できる。

また、通風部２１を利用して室内Ｒに空気を循環させることができるので、植物Ｐの根元から上方に向かった気流を滞らせることなく循環させることができ、植物Ｐ全体により均一に気流を与え易い。しかも、この循環している空気を栽培ベッド１１と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄに再度効率良く送り込むことができるので、植物Ｐの根元から上方に向かう気流を途切らせることなく連続的に作り出し易い。
また、適度な風速の気流を植物群落内Ａに作り出すことが可能であるので、室内Ｒを循環させる気流の風速を高める必要がない。そのため、一部の植物Ｐに気流が強くあたってしまうことを防ぐことができ、植物Ｐの生育不良や葉擦れ等を防ぐことができる。

また、培養液Ｗを利用した水耕栽培で植物Ｐを栽培できるので、植物Ｐ全体に均等に養分を供給することができ、高品質な植物Ｐを計画通り生産することが可能である。加えて、栽培ポット１５を栽培パネル３から取り外すだけで植物Ｐを容易に収穫することができるので、生産性をより高めることができる。

更に、栽培床２の設計を何ら変更する必要がなく、栽培パネル３を設置し、栽培床２と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄに空気を送り込むだけの非常に簡便な構成で、植物Ｐ全体に均一な気流を与えることができるので、構成の容易化、低コスト化を図りながら、従来ではなし得ない上記作用効果を奏効することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、室内Ｒに気流を循環させる構成としたが、栽培ベッド１１と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄだけに空気を送り込むように構成しても構わない。この場合であっても、植物Ｐの根元付近から上方に向かう気流を作り出して、植物Ｐ全体に均一な気流を与えることができる。

また、上記実施形態では、室内Ｒに栽培棚６が一段設置されている場合を例に挙げたが、栽培棚６を多段に設置した多段式の栽培施設にしても構わない。
即ち、図２に示すように、栽培棚６を多段にし、各段に設置した栽培床２で植物Ｐを栽培する植物栽培施設３０にしても構わない。この場合であっても、各段における、栽培ベッド１１と栽培パネル３との間に画成された隙間Ｄに空気を送り込むことができるので、各段において根元から上方に向かう気流を確実に作り出すことができる。
従って、このような多段式の場合であっても、各段で栽培されている全ての植物Ｐについて、育成ムラをなくしながら効率良く栽培することが可能である。

また、上記実施形態では、栽培ポット１５に植物Ｐを植栽したが、栽培ポット１５は必須なものではなく、栽培ベッド１１に直接植物Ｐを植栽させて根域部Ｐ１を培養液Ｗ中に浸すように構成しても構わない。この場合であっても、培養液Ｗを利用した水耕栽培で植物Ｐを栽培することができる。

また、上記実施形態では、栽培床２を栽培トレイ１０と栽培ベッド１１とで構成し、植物Ｐを水耕栽培で栽培する場合を例に挙げたが、水耕栽培に限定されるものではない。例えば、栽培床２を土の床とし、土栽培で植物Ｐを栽培しても構わない。この場合であっても、栽培パネル３を利用して、植物Ｐの根元から上方に向かう気流の流れを作り出すことができ、植物Ｐ全体に均一に気流を与えることが可能である。

また、上記実施形態において、空気に植物Ｐの生育に最適な濃度の炭酸ガス等を含ませた気体を利用しても構わない。また、栽培ベッド１１の上面や栽培パネル３の下面等に空気の流通を促す流通溝を形成して、よりスムーズに空気が流れるように工夫しても構わない。また、栽培パネル３に形成する通気用孔３ｂの形状やサイズ等は、植物Ｐの種類や、植物Ｐの生育状況や、植物Ｐ間の間隔等に応じて、適宜設計変更して構わない。

Ｄ…隙間
Ｐ…植物
Ｒ…室内
Ｗ…培養液
１、３０…植物栽培施設
２…栽培床
３…栽培パネル
３ａ…栽培孔
３ｂ…通気用孔
４…空調機構
１０…栽培トレイ（貯液トレイ）
１１…栽培ベッド
１５…栽培ポット
２１…通風部

Claims (4)

1. 育成環境が制御された室内で植物を栽培する植物栽培施設であって、
   前記植物が栽培される栽培床と、
   複数の通気用孔が厚さ方向に形成され、前記栽培床上に隙間を開けて重ねられる栽培パネルと、
   前記栽培床と前記栽培パネルとの間に画成された前記隙間に気体を送り込む空調機構と、を備えていることを特徴とする植物栽培施設。
2. 請求項１に記載の植物栽培施設において、
   前記空調機構は、
   前記室内の気体を該室内で循環させながら前記隙間に送り込む通風部、を備えていることを特徴とする植物栽培施設。
3. 請求項１又は２に記載の植物栽培施設において、
   前記栽培床は、
   前記植物の根域部が浸される培養液が貯液された貯液トレイと、
   該貯液トレイと前記栽培パネルとの間に配設され、該栽培パネルとの間に前記隙間を画成させる栽培ベッドと、を備えていることを特徴とする植物栽培施設。
4. 請求項３に記載の植物栽培施設において、
   前記植物が植栽されると共に、前記栽培パネルに形成された栽培孔内に離脱自在に支持され、前記栽培ベッドに形成された貫通孔を通じて植物の根域部を前記培養液中に浸す栽培ポットを備えていることを特徴とする植物栽培施設。

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