特許 6367553 植物栽培装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367553

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】植物栽培装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20180723BHJP

   A01G 31/00 20180101ALI20180723BHJP

   A01G 31/06 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   A01G7/00 601B

   A01G7/00 601Z

   A01G31/00 612

   A01G31/06

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-273019(P2013-273019)

(22)【出願日】2013年12月27日

(65)【公開番号】特開2015-126710(P2015-126710A)

(43)【公開日】2015年7月9日

【審査請求日】2016年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】390010814

【氏名又は名称】株式会社誠和

(74)【代理人】

【識別番号】100101742

【弁理士】

【氏名又は名称】麦島 隆

(72)【発明者】

【氏名】有田 孝信

【審査官】 竹中 靖典

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１３７１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５０９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２１８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５２８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５５３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１９８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２５３８２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ ３１／００ − ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数段の棚部材を有する支持フレームと、前記複数段の棚部材のそれぞれに支持される、植物が植えられる栽培ベッドと、前記栽培ベッドのそれぞれの上方に配置される照明装置とを有する多段栽培用の植物栽培装置であって、
各段における前記栽培ベッドのそれぞれの側方に、各栽培ベッドに植えられた前記植物の側葉に前記照明装置からの光を反射させて供給可能な光反射部材が設けられ、
前記光反射部材は、前記支持フレームの側方に上下方向に沿って設けられたガイドワイヤに上縁部及び下縁部がそれぞれクリップを介して係合されていると共に、上端部が、前記照明装置を構成する光源ランプ中、最下部に位置する光源ランプの高さよりも低くなるように設けられ、前記上端部の上方に空気の流れを許容する通気部となる隙間を形成し、かつ、前記上縁部を係合するクリップと前記下縁部を係合するクリップ間の距離を調整して内側にたるむように配設可能であることを特徴とする植物栽培装置。

【請求項2】

前記ガイドワイヤの上部付近に巻き取り軸が設けられていると共に、前記巻き取り軸に巻き取り又は巻き戻される紐部材が支持されており、
各段における前記光反射部材を前記ガイドワイヤに係合する前記クリップのうちの一部のクリップが、前記紐部材に連結されており、
前記紐部材の下端にウエイトパイプが取り付けられており、
前記巻き取り軸により前記紐部材を巻き取ると、各段における前記光反射部材を全て巻き取り軸側に位置させることができる請求項１記載の植物栽培装置。

【請求項3】

前記照明装置付近を冷却する冷却手段がさらに設けられている請求項１又は２記載の植物栽培装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工光源を用いて植物を栽培する植物栽培装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、上下複数段で栽培ベッドを支持し、各栽培ベッドの上方に人工光源としての照明装置を配置して植物を栽培するシステムが知られている。照明装置としては、蛍光灯、あるいは、消費電力の少ないＬＥＤなどが用いられている。しかし、いずれにしても太陽光と比較して、照明装置で植物の生育に必要な光量を確保することは困難であり、例えば、特許文献１では、効率の良い光条件を得るために、蛍光ランプに反射シート、光拡散シートを組み合わせた照明装置を栽培ハウスの上方に配置する構造が開示されている。

【0003】

また、特許文献２では、照明装置を高さ調整可能に設け、植物の生育段階に応じて照明装置を昇降させることで、照明装置と植物との距離を適切に保ち、効率よく照明光を利用し、かつ、消費電力を低減させることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−２３５３５３号公報

【特許文献2】特開２０１３−１５３６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の場合、蛍光灯などの光源を反射シート等で可能な限り覆う構成であるため、熱がこもりやすい。また、植物の上方から照射される光量が増加するものの、上方の葉の陰になる下方に位置する側葉に光があたりにくいという問題がある。この点は、特許文献２も同じであり、植物の生育に合わせて照明装置を上下動させても、側葉へはどうしても光があたりにくくなる。また、省電力の観点から用いられるＬＥＤは指向性が高いため、種々の方向に光を供給するにあたっては配置数を多くせざるを得ず、その点からも照明装置付近に熱がこもりやすい。

【0006】

本発明は上記に鑑みなされたものであり、照明装置を用いて植物を多段で栽培する際に、各段の栽培ベッドで生育する植物への光条件を向上させることができると共に、照明装置の熱の影響を低減できる植物栽培装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決するため、本発明の植物栽培装置は、
植物が植えられる栽培ベッドと、前記栽培ベッドの上方に配置される照明装置とが多段に配置されてなる植物栽培装置であって、
前記栽培ベッドの側方に、前記植物の側葉に、前記照明装置からの光を反射させて供給可能な光反射部材が設けられていることを特徴とする。

【0008】

前記光反射部材の上端部が、前記照明装置を構成する光源ランプ中、最下部に位置する光源ランプの高さよりも低くなるように設けられており、前記光反射部材の上端部の上方に形成される隙間が空気の流れを許容する通気部となっていることが好ましい。前記光反射部材が、上下方向に可動に設けられていることが好ましい。前記照明装置付近を冷却する冷却手段がさらに設けられている構成とすることもできる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、栽培ベッドの側方に光反射部材が設けられている。そのため、栽培ベッドの上方の照明装置の光は、この光反射部材で反射して、該栽培ベッドで生育する植物の下方に位置する側葉にあたりやすい。一般に、植物の生長点に多くの光があたることが望ましいとされている。しかし、本発明によれば、生長点を直接刺激しなくても、下方に位置する側葉に光の刺激を付与することができるため、光合成が盛んになり、結果的に生長点の成長を促すことができる。

【0010】

その一方、栽培ベッドの上方に位置する照明装置が配置されている付近は、光反射部材で被覆されておらず通気性が確保された構成であり、照明装置による植物への熱の影響を低減でき、植物の生育にとって好ましい環境を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一の実施形態に係る植物栽培装置の構成を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一の実施形態に係る植物栽培装置１の概略構成を示した図である。図１に示したように、植物栽培装置１は、支持フレーム１０を有している。

【0013】

支持フレーム１０は、例えば、図１に示したように、複数段（図１では３段）の棚部材１１〜１３を有し、そのそれぞれに栽培ベッド５０が支持されている。また、各栽培ベッド５０の上方に位置するように、照明装置支持部材１４〜１６が配設されており、それぞれに照明装置６０が取り付けられている。

【0014】

栽培ベッド５０は、例えば幅０．１〜０．５ｍ程度で、長さ（図１の奥行き方向）０．５〜５ｍ程度の栽培容器５１内に培地などが充填されて、適宜の植物が植えられている。そして、栽培ベッド５０を構成する栽培容器５１の両側部に外方に突出させた上縁部が、棚部材１１〜１３に引っかけられるように指示される。栽培容器５１は、図１に示したように断面形状が略逆三角形のものであってもよいが、略四角形あるいは略Ｕ字型等の形状であってもよい。また、栽培容器５１を構成する素材も硬質プラスチックに限らず、フィルムを断面略Ｕ字型などのように設けて、その内部に培地を充填するようにしてもよい。いずれにしても、栽培ベッド５０は植物が植えられるものであれば、その構造、形式等は何ら制限されない。

【0015】

照明装置６０の光源ランプ６１は、蛍光灯であってもよいが、消費電力の低減のためにはＬＥＤを用いることが好ましい。但し、ＬＥＤは指向性が高いため、図１に示したように、下方に位置する栽培ベッド５０の幅方向略中心を仮想中心とした略放射状に配置することが好ましい。

【0016】

支持フレーム１０の側方であって、栽培ベッド５０及び照明装置６０から所定距離離れた位置に、ガイドワイヤ２０が上下方向に設けられている。ガイドワイヤ２０の上部付近には巻き取り軸３１が配設されており、巻き取り軸３１に巻き取り又は巻き戻される紐部材３２がガイドワイヤ２０に沿って垂れ下げられている。ガイドワイヤ２０及び紐部材３２は、図１の奥行き方向に適宜の間隔をおいて配設される。また、紐部材３２の下端には、ウエイトパイプ３２ａが取り付けられている。

【0017】

紐部材３２及びガイドワイヤ２０には、各栽培ベッド５０の側方に位置するように栽培ベッド５０の長手方向（図１の奥行き方向）に沿って、光反射部材４０が設けられる。好ましくは、各栽培ベッド５０の側方であって、上方の葉の陰になっている下方に位置する側葉Ａの高さに相当する、各栽培ベッド５０の上縁よりもやや上部位置に対応する範囲に少なくとも存在するように設けられる。これにより、反射した光が、各栽培ベッド５０で生育する植物の側葉Ａにあたりやすくなる。

【0018】

光反射部材４０は、柔軟なシートやフィルムからなり、それぞれの上縁部が第１クリップ３３に係合され、下縁部が第２クリップ３４に係合される。いずれもガイドワイヤ２０に連結される。また、例えば奥行き方向の端部に位置する第１クリップ３３及び第２クリップ３４は、紐部材３２にも連結される。また、図１に示したように、第１クリップ３３及び第２クリップ３４間を調整して、光反射部材４０は若干内側にたるむように配設すると、側葉へ向かう光量の確保に役立つ。例えば、紐部材３２を巻き取り軸３１に巻き取ると、ウエイトパイプ３２ａが上昇し、下方に位置する光反射部材４０側から上方に押し上げていく。ウエイトパイプ３２ａを最も上方位置まで巻き取ると、各段の光反射部材４０の全てが巻き取り軸３１付近に位置し、栽培ベッド５０の側部が開放された状態となる。巻き戻しすると、上記と逆に動作し、光反射部材４０が展開された状態（本実施形態では、若干内側にたるんだ状態）になる。なお、光反射部材４０は、上記のように柔軟なシートやフィルムからなり、例えば、光反射率９０％以上のものが用いられる。

【0019】

光反射部材４０を上下に展開したりする手段は、これに限らず、例えば、各段に対応して巻き取り軸を複数段（本実施形態では３段）配設し、各巻き取り軸にそれぞれ光反射部材４０を巻き取り又は巻き戻しするような構成としてもよい。しかしながら、作業上は、栽培ベッド５０の側部には障害物が存在しないことが好ましく、上記のように、作業時には全ての段の光反射部材４０が上方に巻き上げられる構造とすることが好ましい。また、栽培ベッド５０の側方に配置され、該栽培ベッド５０で生育する植物の側葉Ａに反射光があたるようになっていれば、光反射部材４０は、展開した状態のまま使用する構成とし、折りたたまれたり、巻き戻されたりしない構成としてもよい。

【0020】

但し、折りたたまれたり、巻き戻されたりする構成とすることにより、植物の手入れ作業の際に調整できるため好ましい。

【0021】

本実施形態では、上記のように光反射部材４０を栽培ベッド５０の側方に配置し、栽培ベッド５０の上部に位置する照明装置６０の側方には配置されない構成である。従って、照明装置６０の側方には何らの遮蔽物がない。より具体的には、光反射部材５０は、その上端部の位置が、照明装置６０の光源ランプ６１のうち、最下部に配置された光源ランプ６１の高さよりも低くなるように設定される。それにより、光反射部材５０の上端部の上方には必ず隙間５５ができる。

【0022】

ここで、照明装置６０による人工光を積極的に利用する植物工場の建物や一部の温室では、空調設備が備えられており、空調設備により建物内あるいは温室内には空気の流れが形成される。栽培ベッド５０の側方は、光反射部材４０が配設されているためこの空気の流れは該光反射部材４０によって遮断されるが、照明装置６０の側方には上記のように隙間５５が形成されているため、該隙間５５が通気部となり、この隙間５５を通じて空気が流れる。その結果、照明装置６０はこの空気の流れに接しやすい環境で配置されており、冷却されやすくなっている。

【0023】

本実施形態では、巻き取り軸３１によって巻き取り量を調整し、光反射部材４０が栽培ベッド５０の側方、好ましくは、各栽培ベッド５０の側方であって、各栽培ベッド５０の上縁よりもやや上部位置に対応する範囲に存在するように調整する。それにより、照明装置６０の光は、栽培ベッド５０で生育している植物の生長点に対して供給されるだけでなく、光反射部材４０によって反射され、下方に位置する側葉Ａにも積極的に供給される。特に、ＬＥＤの場合、光の指向性が高いため、このような光反射部材４０を設けることで、外部に向かう光が減少し、光の無駄がなくなる。また、下方に位置する側葉Ａへの光による刺激は新たに展開する上位葉の気孔密度の変化と関連があることから、生長点以外に、このように下方に位置する側葉Ａへも光を十分に付与することは植物の生育をより促進し得るという利点がある。

【0024】

また、光反射部材４０は、栽培ベッド５０の側方を被覆するものの、照明装置６０の側方は上記のように被覆しておらず隙間５５が形成され、空調設備による空気の流れ（冷風）により、照明装置６０の熱が植物に影響を与えにくくなっている。この点は上記したとおりであるが、光反射部材４０に冷風があたると、光反射部材４０自体が冷やされる。その結果、植物の熱が光反射部材４０に放射によって奪われることになるものの、光反射部材４０で覆われているため、温度変化、湿度変化が緩やかである。

【0025】

なお、照明装置６０で使用する光源ランプ６１の数等によっては照明装置６０の熱が高くなりすぎる場合がある。この場合には、照明装置６０を積極的に冷却する冷却手段を例えば光源ランプ６１付近に設けるようにしてもよい。また、光反射部材４０を照明装置６０の側方に至るまで設け、照明装置６０の側方に位置する光反射部材４０の部位には、複数の通気穴を設けた構成としてもよい。しかしながら、光反射部材４０は、栽培ベッド５０の側方付近、好ましくは、栽培ベッド５０の底面に相当する高さから、栽培している植物の下方に位置する側葉Ａ（植物の種類、生長度合い、あるいは上方に位置する葉の密度によっても異なるが、それらの影になりやすい栽培ベッド５０の栽培容器５１の上縁から３０ｃｍ程度の高さまでに茂っている葉）付近までの間に設けることが好ましい。それ以上高くすると、植物への手入れ作業が行い難くなる。

【0026】

（試験例）
栽培ベッド５０の上縁部から３０ｃｍ側方に離して、栽培ベッド５０の底面に相当する高さから、栽培している植物の下方に位置する側葉Ａ付近に相当する高さ（本試験例では、栽培ベッド５０の栽培容器５１の上縁から５ｃｍの高さ）まで、光反射部材４０として、極細ポリエチレン繊維の不織布からなるデュポン社製「タイベック」（登録商標）を吊り下げた。

【0027】

照明装置６０は、図１に示したように、４本のＬＥＤを放射状となるように、栽培ベッド５０の上縁部から３０ｃｍ上方に設置した。上記不織布からなる光反射部材４０を配設しない場合（「シート無し」）、栽培ベッド５０の片側に光反射部材４０を配設した場合（「シート片側」）、栽培ベッド５０の両側に光反射部材４０を配設した場合（「シート両側」）について、光合成光量子束密度(photosynthetic photon flux density, PPFD)を測定した。その結果、次のとおり
であった。

【0028】

【表1】

【0029】

なお、表中のパーセンテージは、「シート無し」を基準として場合の増減率である。また、「生長点部」は、図１の中段の栽培ベッド５０に例示したように、ＰＰＦＤ計をセンサ部が上部となるように直立姿勢で配置して測定した値であり、「側葉部分」は、図１の下段の栽培ベッド５０に例示したように、ＰＰＦＤ計を横置きにしてセンサ部が側葉Ａ付近となるようにして測定した値である。

【0030】

表１から、生長点部のＰＰＦＤは、光反射部材４０の有無に拘わらず大差なかった。これに対し、側葉部分では、「シート無し」に対し、「シート片側」、「シート両側」のいずれも２倍以上になっていた。

【0031】

（比較例）
次に、照明装置６０の上部を覆う笠として、上記の光反射部材と同様の素材を配置した場合（シート有り）と配置しない場合（シート無し）の場合について、ＰＰＦＤを測定し、生長点部、側葉部分で比較した。その結果を次表に示す。

【0032】

【表2】

【0033】

表２から、生長点部及び側葉部分のいずれも、「シート有り」と「シート無し」との間で大差なかった。

【0034】

以上のことから、本発明の構成によれば、側葉部分への光量を増すことができ、植物の生育にとって好ましい環境を作ることができることがわかる。

【0035】

なお、試験例及び比較例において、それぞれ、生長点部及び側葉部分における温度を測定した。生長点部では、試験例に対して、比較例の温度が高かった。側葉部分では、試験例と比較例の温度の差はほとんどなかった。これは、試験例の場合、温度が高くなる照明装置６０の周囲を光反射部材４０で取り囲まずに通気性を確保しているためであり、この点でも試験例の方が植物の生育に適切であることがわかった。

【符号の説明】

【0036】

１ 植物栽培装置
１０ 支持フレーム
４０ 光反射部材
５０ 栽培ベッド
６０ 照明装置

【図1】