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WO2017208949A1 - 植物栽培装置 - Google Patents

植物栽培装置 Download PDF

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WO2017208949A1
WO2017208949A1 PCT/JP2017/019460 JP2017019460W WO2017208949A1 WO 2017208949 A1 WO2017208949 A1 WO 2017208949A1 JP 2017019460 W JP2017019460 W JP 2017019460W WO 2017208949 A1 WO2017208949 A1 WO 2017208949A1
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WO
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plant cultivation
unit
plant
plants
blower
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Ceased
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PCT/JP2017/019460
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English (en)
French (fr)
Inventor
信久 二宮
坂本　晃一
大貴 幾島
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general

Definitions

  • the present disclosure relates to a plant cultivation apparatus that cultivates plants by irradiating artificial light and injecting gas.
  • Patent Document 1 air conditioning means for adjusting temperature and humidity to predetermined values in a sealed room in which a plurality of rows of mountain-shaped panels supporting plants are arranged side by side, and illumination for irradiating plants with light of a predetermined illuminance A configuration having an instrument is described. With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of chip burn, which is a physiological disorder of the plant, without slowing the growth rate of the plant.
  • the plant cultivation apparatus has a rack, a lighting unit, a blower tube, and a gas supply unit.
  • the rack has a shelf for arranging a plurality of plants.
  • the lighting unit irradiates a plurality of plants with artificial light from above.
  • the blower tube has a plurality of injection openings.
  • a gas supply part spouts gas from several injection opening by giving a static pressure in a ventilation pipe, and injects it to a plant.
  • FIG. 1 is a front view of the plant cultivation apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of an illumination unit used in the plant cultivation apparatus of the present embodiment.
  • 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the lighting unit used in the plant cultivation apparatus of the present embodiment.
  • the above-described air conditioning means is required to satisfy various conditions from various viewpoints. For example, in order to suppress the occurrence of the above-mentioned chip burn and ensure the quality of the product, air feeding to the plant growth point is effective, but in order to increase the cultivation efficiency and maintain the growth rate It is desirable to promote transpiration in the whole plant by spraying air as uniformly as possible without locally deviating the air supply position.
  • the configuration of the air conditioning means is required to be simple and space-saving.
  • the plant cultivation apparatus 1 is disposed indoors such as a plant factory, and has a function of irradiating a plant with artificial light and injecting gas to grow the plant.
  • a plant cultivation apparatus 1 mainly includes a rack 2 having a plurality of (three in this case) horizontal shelves 3 on which plants to be cultivated are placed.
  • the upper part of the uppermost shelf 3 is covered with a top plate 4, and vertical posts 5 are connected to both ends of the shelf 3 and the top plate 4.
  • a caster 5a is attached to the lower end of the post 5, so that the rack 2 can move on the floor in the plant factory.
  • a plurality of trays 6 storing a plurality (two in this case) of pots 7 are placed on each shelf 3, and plants 8 such as leaf vegetables are planted in each pot 7.
  • the lighting unit 10 is horizontally disposed with both ends held by the lighting unit holding unit 11.
  • the lighting unit 10 is arranged above the shelf 3 and has a function of irradiating the plant 8 arranged on the shelf 3 with artificial light for cultivation.
  • the lighting unit 10 may have a configuration in which a blower pipe 14 for injecting a gas such as air to the plants 8 arranged on the shelf 3 is incorporated.
  • the gas injection unit 30 includes a plurality of blower tubes 14 whose front ends are closed, and a blower unit 12 (gas supply unit) that supplies the gas (air) to the blower tube 14 via the tube 13 and ejects the gas.
  • air is jetted in a predetermined direction from an ejection opening 14b (see FIG. 3) provided in the blower pipe 14 by applying a static pressure in the blower pipe 14 by the blower 12.
  • the sirocco fan which can obtain a high static pressure by the structure which extrudes air with a centrifugal force with a rotary blade is employ
  • the illumination unit holders 11 are provided so as to hang down from the top plate 4 or the upper shelf 3, and each of the illumination unit holders 11 has a plurality of mounting holes for fixing the illumination unit 10 by fixing means such as bolts. 11a is provided. By selecting the position of the mounting hole 11a when fixing the lighting unit 10, the mounting height of the lighting unit 10 can be set freely. That is, the illumination unit holding part 11 is configured so that the heights of the illumination unit 10 and the air duct 14 can be changed.
  • the blower 12 is fixedly disposed on a component of the rack 2, for example, the post 5, and the blower 12 and the blower pipe 14 are connected via a tube 13 having flexibility and stretchability.
  • the lighting unit 10 including the blower tube 14 can be moved up and down.
  • the blower tube 14 may be lifted and lowered together with the lighting unit 10 by incorporating the blower tube 14 into the lighting unit 10 as described above. That is, in this configuration example, the blower tube 14 can be moved up and down integrally with the lighting unit 10.
  • FIG. 2A shows a state in which the illumination unit 10 is viewed in plan
  • FIG. 2B shows a 2B-2B cross section in FIG. 2A
  • the illumination unit 10 includes a rectangular frame-shaped frame portion 16, a plurality (here, five) of rod-shaped illumination bodies 15 and a plurality (four here) of blower tubes 14 in FIG. 1.
  • the shelf 3 is held in the longitudinal direction.
  • the illuminating body 15 and the blower tube 14 are alternately arranged in parallel on the frame portion 16 in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • Each blower pipe 14 is connected to the blower unit 12 via a distribution manifold (not shown), and the air supplied from the blower unit 12 is once stored in a manifold as an air reservoir, Are distributed to the blast pipe 14.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the blower tube 14 and the illuminating body 15 and a fixing structure to the frame portion 16.
  • the blower pipe 14 is made of a pipe member 14 a made of metal or hard resin, and is fixed to the frame portion 16 by a U-shaped holding bracket 17.
  • a plurality of ejection openings 14b are formed in the longitudinal direction (paper surface direction in FIG. 3).
  • a blower unit 12 shown in FIG. 1 is connected to the blower tube 14, and by operating the blower unit 12, air is ejected downward (in the direction of arrow a) from the ejection opening 14b.
  • the illuminating body 15 has a cross-sectional configuration in which a substrate 20 on which a light emitting unit 21 is mounted is enclosed in a transparent tube 19 made of a material such as a transparent resin.
  • the light emitting unit 21 is mounted on the lower surface of the substrate 20.
  • the illuminating body 15 is fixed to the frame portion 16 via a holding ring 18a that holds the outer peripheral surface of the transparent tube 19 and a holding bracket 18 that is coupled to the holding ring 18a.
  • a light emitting power supply device not shown
  • artificial light for cultivating the plant 8 is irradiated downward (in the direction of the arrow b) through the transparent tube 19.
  • the air sprayed from the blower tube 14 and the artificial light irradiated from the illumination body 15 are both grown in which the plant 8 arranged on the lower shelf 3 is present.
  • Each zone 22 is jetted or irradiated.
  • the height H with respect to the cultivation zone 22 of the lighting unit 10 provided with the blower tube 14 and the illuminating body 15 has an appropriate height H according to the degree of growth of the plant 8.
  • the height of the lighting unit 10 in which the blower tube 14 and the lighting body 15 are incorporated can be changed by the lighting unit holding unit 11 as described above.
  • the illumination unit holding part 11 can change the distance from the shelf 3 to the illumination unit 10.
  • a plurality of air blow tubes 14 provided with a plurality of ejection openings 14b are arranged, and a plurality of illumination bodies 15 provided with a plurality of light emitting units 21 are arranged. That is, in the lighting unit 10 located above the cultivation zone 22 where the plants 8 arranged on the shelf 3 are present, the ejection openings 14b and the light emitting units 21 are arranged in a predetermined two-dimensional array.
  • the plants 8 located in the cultivation zone 22 are evenly and uniformly supplied with air and artificial light for cultivation. Therefore, it is possible to ensure the quality of the product by suppressing the occurrence of chip burn, which is a physiological disorder of the plant due to air supply and lighting defects, and to promote the transpiration of the whole plant and increase the growth rate. Can do.
  • the present disclosure relates to a plant cultivation apparatus 1 that cultivates plants 8 by irradiating them with artificial light and injecting gas.
  • the plant cultivation apparatus 1 includes a rack 2 having a shelf 3 on which a plurality of plants 8 are arranged, an illumination unit 10 that irradiates a plurality of plants with artificial light from above, a blower pipe 14 having a plurality of injection openings, and a blower pipe 14 has a blower section 12 (gas supply section) that ejects gas from the plurality of ejection openings 14b and ejects the plurality of plants by applying a static pressure in the interior.
  • a blower section 12 gas supply section
  • air can be uniformly sprayed on plants with a simple configuration, and the quality and productivity of the product can be improved.
  • the plant cultivation device of the present disclosure has an effect that air can be uniformly sprayed on a plant with a simple configuration, and the quality and productivity of a product can be increased, and the plant is irradiated with artificial light. It is useful in the field of plant cultivation in which gas is injected for cultivation.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)
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  • Hydroponics (AREA)

Abstract

植物栽培装置は、ラックと、送風管と、照明ユニットと、気体供給部とを有する。ラックは、複数の植物を配置する棚を有する。照明ユニットは、上方から複数の植物に人工光を照射する。送風管は、複数の噴射開口を有する。気体供給部は、送風管内に静圧を付与することにより気体を複数の噴射開口から噴出させて植物に噴射する。

Description

植物栽培装置
　本開示は、植物に人工光を照射するとともに気体を噴射して栽培する植物栽培装置に関するものである。
　近年野菜栽培などの農業を工業的形態で行う植物工場が、実用化規模で運用されるようになっている。植物工場では、栽培対象の植物の育苗、生成から収穫に至るまでの全過程を人工光を用いた制御環境下で行って、気候や季節の影響を受けることなく植物栽培を高い生産性で行うことが目的とされる。このため、栽培対象の植物に光合成用の人工光を照射する照明手段と、植物に送気または周囲を吸気することにより空気を流動させて所望の生育雰囲気を得る空調手段とを有する植物栽培装置が使用される（例えば特許文献１、２参照）。
　特許文献１に示す先行技術には、植物を支持する山形パネルが複数列並設された密閉室内に温度と湿度を所定値に調整する空調手段と、植物に所定の照度の光を照射する照明器具とを有する構成が記載されている。このような構成により、植物の成長速度を緩めることなく植物の生理障害であるチップバーンの発生を抑止することができるという効果を得る。また特許文献２に示す先行技術では、多段の栽培棚に複数の植物体を配置する形態の植物栽培装置において、隣接する複数の植物体を包含する領域として定義される吸気領域内の空気を吸気パイプによって取り込んで外部に排出する構成が記載されている。このような構成により、植物が密集して栽培される場合にあっても植物体の周囲の湿度を効率的に下げて、高湿な雰囲気に起因する病害の発生などの不具合を防止することができる。
特開２００２－１４２５８５号公報 特開２０１３－２５５４３９号公報
　植物栽培装置は、ラックと、照明ユニットと、送風管と、気体供給部とを有する。ラックは、複数の植物を配置する棚を有する。照明ユニットは、上方から複数の植物に人工光を照射する。送風管は、複数の噴射開口を有する。気体供給部は、送風管内に静圧を付与することにより気体を複数の噴射開口から噴出して植物に噴射する。
図１は、本実施の形態の植物栽培装置の正面図である。 図２Ａは、本実施の形態の植物栽培装置に用いられる照明ユニットの平面図である。 図２Ｂは、図２Ａの線２Ｂ－２Ｂにおける断面図である。 図３は、本実施の形態の植物栽培装置に用いられる照明ユニットの部分拡大断面図である。
　本実施の形態の説明に先立ち、従来の植物栽培装置における問題点を簡単に説明する。植物栽培を高い生産性で行うことを目的とする植物栽培装置においては、上述の空調手段には多様な観点から種々の条件を満たすことが求められる。例えば、前述のチップバーンの発生を抑止して生産物の品質を確保するためには、植物の成長点への送気が効果的であるが、栽培効率を高めて成長速度を維持するには、局所的に送気位置が偏ることなく極力均一に空気を噴射して植物全体での蒸散を促進することが望ましい。
　さらに植物栽培装置では、空調手段と併せて人工光を照射するための照明手段が装置内部に組み込まれることから、空調手段の構成には簡便且つ省スペースであることが求められる。しかしながら上述の特許文献例を含め従来技術においては、このような多様な条件を満たすような空調手段を有する植物栽培装置を実現することが困難であった。
　次に本実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、植物栽培装置１の構成を説明する。植物栽培装置１は、植物工場など屋内に配置され植物に人工光を照射するとともに気体を噴射して栽培する機能を有するものである。
　図１において、植物栽培装置１は栽培対象の植物を載置する複数段（ここでは３段）の水平な棚３を有するラック２を主体としている。最上段の棚３の上方は天板４によって覆われており、棚３および天板４の両端部には垂直なポスト５が連結されている。ポスト５の下端部にはキャスタ５ａが装着されており、これによりラック２は植物工場内の床面上を移動できる。
　それぞれの棚３には、複数（ここでは２つ）のポット７を収納した複数のトレイ６が載置されており、それぞれのポット７には葉菜類などの植物８が植栽されている。トレイ６が載置されたそれぞれの棚３の上方には、照明ユニット１０が両端部を照明ユニット保持部１１によって保持されて水平に配設されている。
　照明ユニット１０は、棚３の上方に配置されて、棚３に配置された植物８に栽培用の人工光を照射する機能を有している。照明ユニット１０は、棚３に配置された植物８に対して空気などの気体を噴射する送風管１４を組み込んだ構成でもよい。気体噴射部３０は、先端部が閉じられた複数の送風管１４と、送風管１４にチューブ１３を介して気体（空気）を供給して噴出させる送風部１２（気体供給部）とを有する。このような構成を採用することにより、植物栽培装置１内の限られたスペース内において、照明手段としての照明ユニット１０と空調手段を構成する送風管１４とを組み合わせて、簡便且つ省スペースな構成を実現することが可能となっている。
　本実施の形態では、送風部１２によって送風管１４内に静圧を付与することにより送風管１４に設けられた噴射開口１４ｂ（図３参照）から所定方向に空気を噴出させるようにしている。このため、ここでは送風部１２として、回転羽根により遠心力で空気を押し出す構造で、高い静圧を得ることが可能なシロッコファンを採用している。これによりラック２において幅方向に配設された横長の送風管１４を給気対象とする場合であっても、送風管１４の長さ方向に亘って設けられた複数の噴射開口１４ｂから極力均一に空気を噴出させることが可能となっている。
　照明ユニット保持部１１は天板４または上段の棚３から下垂して設けられており、それぞれの照明ユニット保持部１１には照明ユニット１０をボルトなどの固定手段によって固定するための複数の取付け孔１１ａが設けられている。照明ユニット１０を固定する際に取付け孔１１ａの位置を選択することにより、照明ユニット１０の装着高さを変更自在に設定することができるようになっている。すなわち照明ユニット保持部１１は、照明ユニット１０と送風管１４の高さを変更できるように構成されている。
　図１に示す例では、送風部１２をラック２の構成部材、例えばポスト５に固定配置し、可撓性と伸縮性を有するチューブ１３を介して送風部１２と送風管１４とを接続することにより、送風管１４を含む照明ユニット１０を昇降可能にしている。送風部１２としてシロッコファンのようなコンパクトなものを用いる場合には、このように、送風管１４を照明ユニット１０に組み込むことにより、送風管１４を照明ユニット１０とともに昇降させるようにしてもよい。すなわちこの構成例では、送風管１４は、照明ユニット１０と一体に昇降可能となっている。
　次に図２Ａ、図２Ｂ、図３を参照して、照明ユニット１０の詳細構成を説明する。なお図２Ａは照明ユニット１０を平面視した状態を示しており、図２Ｂは、図２Ａにおける２Ｂ－２Ｂ断面を示している。図２Ａに示すように、照明ユニット１０は矩形枠形状のフレーム部１６に、複数（ここでは５本）の棒状の照明体１５と、複数（ここでは４本）の送風管１４を図１に示す棚３の長手方向に保持させた構成となっている。
　図２Ａに示すように、照明体１５と送風管１４は、フレーム部１６上に長手方向に直交する方向に交互に並列して配置されている。それぞれの送風管１４は、分配用のマニフォールド（図示省略）を介して送風部１２と接続されており、送風部１２から供給される空気は空気溜りとしてのマニフォールドに一旦貯溜された状態で、それぞれの送風管１４に分配される。このような構成とすることにより、複数の送風管１４に対して極力均等に空気を送給することが可能となっている。
　図３は、送風管１４、照明体１５の断面構成およびフレーム部１６への固着構造を示している。送風管１４は金属または硬質樹脂などを材質とする管部材１４ａよりなり、Ｕ字型の保持ブラケット１７によってフレーム部１６に固着されている。管部材１４ａの下面側には、長手方向（図３における紙面方向）に亘って複数の噴射開口１４ｂが形成されている。なおここでは管部材１４ａの下端部に１つの噴射開口１４ｂが形成された例を示しているが、同一断面において複数の噴射開口１４ｂを形成するようにしてもよい。送風管１４には図１に示す送風部１２が接続され、送風部１２を作動させることにより、噴射開口１４ｂから下方（矢印ａの方向）に向かって空気が噴出される。
　照明体１５は透明な樹脂などの材質よりなる透明管１９の内部に、発光部２１が実装された基板２０を封入した断面構成となっている。発光部２１は、基板２０の下面に実装されている。透明管１９の内部には、透明管１９の長手方向に亘って複数の発光部２１が配列されている。照明体１５は、透明管１９の外周面を保持する保持リング１８ａおよび保持リング１８ａに結合された保持ブラケット１８を介してフレーム部１６に固着されている。発光電源装置（図示省略）によって発光部２１を点灯させることにより、透明管１９を透過して下方（矢印ｂの方向）に植物８の栽培用の人工光が照射される。
　上述構成の照明ユニット１０を有する植物栽培装置１において、送風管１４から噴射される空気および照明体１５から照射される人工光は、いずれも下方の棚３に配置された植物８が存在する栽培ゾーン２２を対象として、それぞれ噴射または照射される。このとき、送風管１４、照明体１５が設けられた照明ユニット１０の栽培ゾーン２２に対する高さには、植物８の生育度合いに応じて適正な高さＨが存在する。
　本実施の形態に示す植物栽培装置１では、前述のように送風管１４および照明体１５が組み込まれた照明ユニット１０の高さを照明ユニット保持部１１によって変更可能に構成されている。言い換えるならば、照明ユニット保持部１１は棚３から照明ユニット１０までの距離を変更可能である。これにより、植物８の生育度合いや繁茂状態に応じて、適正な噴射高さで植物８に対して空気を噴射し、さらに適正な照射位置から植物８に対して人工光を照射することが可能となっている。
　また上述構成の照明ユニット１０には、複数の噴射開口１４ｂが設けられた送風管１４が複数本配列され、さらに複数の発光部２１が設けられた照明体１５が複数本配列されている。すなわち、棚３上に配置された植物８が存在する栽培ゾーン２２の上方に位置する照明ユニット１０には、噴射開口１４ｂ、発光部２１が所定の２次元配列で配置されている。
　これにより、栽培ゾーン２２に位置する植物８には満遍なく均一に送気および栽培用の人工光の照射が行われる。したがって給気や照明の不具合に起因する植物の生理障害であるチップバーンの発生を抑止して生産物の品質を確保することができるとともに、植物全体での蒸散を促進して成長速度を高めることができる。
　上記説明したように、本開示は、植物８に人工光を照射するとともに気体を噴射して栽培する植物栽培装置１に関する。植物栽培装置１は、複数の植物８を配置する棚３を有するラック２と、上方から複数の植物に人工光を照射する照明ユニット１０と、複数の噴射開口を有する送風管１４と、送風管１４内に静圧を付与することにより気体を複数の噴射開口１４ｂから噴出させて複数の植物に噴出する送風部１２（気体供給部）と、を有する。これにより、簡便な構成で植物に均一に空気を噴射することができ、生産物の品質と生産性を高めることができる。
　本開示によれば、簡便な構成で植物に均一に空気を噴射することができ、生産物の品質と生産性を高めることができる。
　本開示の植物栽培装置は、簡便な構成で植物に均一に空気を噴射することができ、生産物の品質と生産性を高めることができるという効果を有し、植物に人工光を照射するとともに気体を噴射して栽培する植物栽培分野において有用である。
　１　植物栽培装置
　２　ラック
　３　棚
　４　天板
　５　ポスト
　５ａ　キャスタ
　６　トレイ
　７　ポット
　８　植物
　１０　照明ユニット
　１１　照明ユニット保持部
　１１ａ　孔
　１２　送風部
　１３　チューブ
　１４　送風管
　１４ａ　管部材
　１４ｂ　噴射開口
　１５　照明体
　１６　フレーム部
　１７　保持ブラケット
　１８　保持ブラケット
　１８ａ　保持リング
　１９　透明管
　２０　基板
　２１　発光部
　２２　栽培ゾーン
　３０　気体噴射部

Claims (6)

  1. 　複数の植物を配置する棚を有するラックと、
    　上方から前記複数の植物に人工光を照射する照明ユニットと、
    　複数の噴射開口を有する送風管と、
    　前記送風管内に静圧を付与することにより気体を前記複数の噴射開口から噴出させて前記複数の植物に噴出する気体供給部と、
    　を備える、
    植物栽培装置。
  2. 　前記送風管は、前記照明ユニットに組み込まれている、
    請求項１に記載の植物栽培装置。
  3. 　前記照明ユニットを保持する照明ユニット保持部をさらに備え、
    　前記照明ユニット保持部は、前記照明ユニットおよび前記送風管の高さを変更できるように構成されている、
    請求項２に記載の植物栽培装置。
  4. 　前記照明ユニットは複数の棒状の照明体を備え、
    　前記送風管は、複数の送風管のうちの１つであり、
    　前記複数の照明体と前記複数の送風管は、交互に並列して配置されている、
    請求項２に記載の植物栽培装置。
  5. 　前記照明ユニットは複数の棒状の照明体を備え、
    　前記送風管は、複数の送風管のうちの１つであり、
    　前記複数の照明体と前記複数の送風管は、交互に並列して配置されている、
    請求項３に記載の植物栽培装置。
  6. 　前記送風管と前記気体供給部とは、可撓性を有するチューブにより接続されている、
    請求項１に記載の植物栽培装置。
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