(57)【要約】【課題】人工照明器からの熱を大気に効率よく放散させ、人工照明器直上のトレイを流れる養液、およびトレイ上に載せられた植物の根圏部の温度上昇を防止することができる多段棚式植物育成装置と、この多段棚式植物育成装置を有する植物育成システムを提供する。【解決手段】人工照明器１３が棚の下面に設置されている多段棚式植物育成装置３〜６において、該人工照明器１３は、該棚の潅水トレイ３１下面側に設置されたボックス１３ａと、蛍光灯１３ｃと、電源ユニット１３ｇとを備えている。電源ユニット１３ｇはボックス１３ａの底板１３ｅに設置され、該電源ユニット１３ｇと天板１３ｄとが離隔している。底板１３ｅは蛍光灯１３ｃの反射板を兼ねている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物育成用棚が上下多段に配置され、各棚上に養液を流すための潅水装置が設けられた多段棚式植物育成装置であって、下段側の該棚上の植物に光を照射するための人工照明器が棚の下面に設置されている多段棚式植物育成装置において、
該人工照明器は、該棚の下面側に設置されたボックスと、該ボックスの下面側に配置された発光体と、該ボックス内に設置された発光体作動用電源ユニットとを備えており、
該ボックスは、天板及び底板を有しており、前記電源ユニットは該底板に設置され、該電源ユニットと該天板とが離隔していることを特徴とする多段棚式植物育成装置。
【請求項２】
請求項１において、各棚の上側のスペースに空気流を形成するための空気流形成手段が設けられていることを特徴とする多段棚式植物育成装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ボックスが前記棚の下面に当接していることを特徴とする多段棚式植物育成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ボックスの底板が前記発光体からの光を反射するための反射板となっていることを特徴とする多段棚式植物育成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多段棚式植物育成装置が閉鎖建物構造物内に設置された植物育成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工照明器を有する育苗装置等の多段棚式植物育成装置に係り、特に人工照明器の構造を改良した多段棚式植物育成装置に関する。また、本発明は、この多段棚式植物育成装置を備えた植物育成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
棚を多段に設け、各棚の上面にトレイを設置し、該トレイ上に苗を配置し、潅水すると共に、蛍光灯などの人工照明器からの光を照射して育苗する多段棚式植物育成装置が特許文献１〜３に記載されている。人工照明器は、各棚の下面側に設置され、当該棚よりも１つだけ下段側の棚上の植物に光を照射するよう構成されている。なお、最上段の棚上の植物に対しては、多段棚式植物育成装置の天面部に設置された人工照明器から光が照射される。
【０００３】
この人工照明器からは熱が発生する。この熱によって植物の生育環境温度が設定範囲よりも上昇することを防止するために、特許文献１には、人工照明器からの熱を、該人工照明器の直上のトレイを流れる養液に伝達させ、養液の循環経路に養液の冷却ユニットを設けることが記載されている。しかしながら、この方式では、冷却ユニットが必要であり、設備コストが高くなる。また、養液を間欠的に供給する方式にて植物を育成する場合には、養液の供給を止めた際、人工照明器から伝達した熱がトレイを通して植物の根圏部の温度を上昇させ、植物の生育に悪影響が生じ易い。
【０００４】
人工照明器からの熱がその直上のトレイに伝達することを防止するために、該トレイと人工照明器とを離間させることも考えられるが、この場合には、棚の上下間隔が大きくなり、単位空間当りの生育植物数が減少してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３４０６４
【特許文献２】特開２００３−５２２５３
【特許文献３】ＷＯ２００４／０２６０２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、人工照明器からの熱を大気に効率よく放散させ、人工照明器直上のトレイを流れる養液の温度、およびトレイ上の植物の根圏部の温度の上昇を防止することができる多段棚式植物育成装置と、この多段棚式植物育成装置を有する植物育成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の多段棚式植物育成装置は、植物育成用棚が上下多段に配置され、各棚上に養液を流すための潅水装置が設けられた多段棚式植物育成装置であって、下段側の該棚上の植物に光を照射するための人工照明器が棚の下面に設置されている多段棚式植物育成装置において、該人工照明器は、該棚の下面側に設置されたボックスと、該ボックスの下面側に配置された発光体と、該ボックス内に設置された発光体作動用電源ユニットとを備えており、該ボックスは、天板及び底板を有しており、前記電源ユニットは該底板に設置され、該電源ユニットと該天板とが離隔していることを特徴とする。
【０００８】
この多段棚式植物育成装置では、各棚の上側のスペースに空気流を形成するための空気流形成手段が設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、前記ボックスが前記棚の下面に当接していることが好ましい。また、前記ボックスの底板が前記発光体からの光を反射するための反射板となっていることが好ましい。
【００１０】
本発明の植物育成システムは、かかる多段棚式植物育成装置が閉鎖型建物構造物内に設置されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次の効果が奏される。
（１）  本発明の多段棚式植物育成装置にあっては、棚の下面側に設置された人工照明器が、ボックスと、該ボックスの下面側に配置された発光体と、該ボックス内に設置された電源ユニットとを有し、該電源ユニットが該ボックスの底板に設置されており、電源ユニットはボックスの天板から離隔している。そのため、人工照明器の電源ユニットの熱が主としてボックスの底板から下方に放熱され、人工照明器の上側の棚に伝達する熱が少ない。これにより、棚上（トレイ上）を流れる養液、およびトレイ上に載せられた植物の根圏部が人工照明器の熱で温まることが防止され、植物が効率よく育成される。また、養液を冷却するための冷却ユニットが不要となり、設備コストを減少させることができる。尚、ここで言う養液とは、肥料分を含む水や真水等のことを言う。
【００１２】
また、トレイに流す養液を止める方式にて植物を育成することができるため、１日あたりトレイに養液を流す時間を短時間にすることにより植物に与える水分量を制限することができるため、圃場や温室に移植した後も乾燥に強い品質の良い苗を栽培することができる。
【００１３】
一般の育苗用では、苗への「水のやり過ぎ」を防ぐために、苗の根圏部が養液に浸っている時間を短時間にすることが好ましい。このため、トレイ上に養液を流す時間を育てる苗の種類により適宜調整し、根圏部をできるだけ乾燥した状態に保つのが好ましい。
【００１４】
（２）  棚の上側のスペースに気流を流すことにより、人工照明器の熱で温まった空気を該スペースから排出し、該スペースの温度をより一定に保つことができる。
【００１５】
（３）  本発明では、人工照明器を棚の下面に当接させても、人工照明器から棚に伝達する熱が少ない。このように、人工照明器を棚の下面に当接させることにより、該スペースの高さを小さくすることなく多段棚式植物育成装置の高さを低くしたり、多段棚式植物育成装置の高さを大きくすることなく棚の段数を多くしたりすることができる。
【００１６】
（４）  人工照明器のボックスの底板を発光体からの光を反射させる反射板とすることにより、発光体からの光を植物育成に効率よく利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る多段棚式植物育成装置を備えた植物育成システムの平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】実施の形態に係る多段棚式植物育成装置の正面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】実施の形態に係る多段棚式植物育成装置のトレイの平面図である。
【図６】図５のトレイの斜視図である。
【図７】図５のVII−VII線断面図である。
【図８】人工照明器の底面図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０】別の実施の形態に係る多段棚式植物育成装置のトレイの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜１０を参照して、本発明の好ましい形態を説明する。図１，２の通り、断熱性壁面で囲まれた完全遮光性とされた閉鎖型建物構造物１の部屋内に、箱形の複数個（図示の例では４個）の多段棚式植物育成装置３、４、５、６が設置されている。この実施の形態では、植物育成装置は育苗装置である。
【００１９】
図１では、２個の多段棚式植物育成装置３、４をそれらの開放前面が同方向を向くように配列して１列とし、２個の多段棚式植物育成装置５、６もそれらの開放前面が同方向を向くように配列して１列とし、開放前面が互いに対向するように二つの列を部屋内に配置している。また、これら二つの列の間に、一人または複数の作業者が作業できる程度の作業空間を設けてある。部屋の壁面と各多段棚式植物育成装置３〜６の背面との間に、５０〜５００ｍｍ程度の幅の空間を設けて、多段棚式植物育成装置３〜６を通過した空気の通路を形成する。
【００２０】
部屋に出入りするためのドア２の内側にエアーカーテンを設置すると、作業者が出入りする際に外気が入らないようにできるので好ましい。
【００２１】
部屋の壁面の上部には、部屋内の空気を調温調湿し、設定条件に調温調湿した空気を循
環させる機能を備えた空調装置７〜１０が設置されている。
【００２２】
多段棚式植物育成装置３〜６は、図３，４に示すように、それぞれ台座３ｃ、左右の側面パネル３ａ、背面の背面パネル３ｂ及び天頂部のトップパネル３ｅを有し、前面は開放した箱形構造体を備えている。この箱形構造体の内部に、複数の育苗棚１２が上下方向に一定間隔で多段に配置されている。
【００２３】
各多段棚式植物育成装置３〜６の高さは、作業者が作業できる程度の高さである２０００ｍｍ程度とし、育苗棚１２の幅は、数十から数百個のセル（小鉢）を格子状に配列させた樹脂製のセルトレイを複数枚並べて載置できるとともに、各棚１２の上側スペースの温度・湿度を一定に調節できる幅、例えば１０００ｍｍ〜２０００ｍｍ程度とし、育苗棚１２の奥行きは５００ｍｍ〜１０００ｍｍとするのが好ましい。各育苗棚１２には複数枚のセルトレイ４０（図１参照）がほぼ水平に載置されている。セルトレイ１枚の寸法は、一般的には幅が３００ｍｍ、長さが６００ｍｍ程度である。
【００２４】
最下段の育苗棚１２は、台座３ｃに載置されている。台座３ｃに設けたアジャスター（図示略）によって育苗棚１２の水平度を調整できるよう構成されている。
【００２５】
各育苗棚１２には、後述する潅水装置３０が設けられている。
【００２６】
下から２段目以上の各育苗棚１２及びトップパネル３ｅの下面には、人工照明器１３が設置され、各人工照明器１３の直下の育苗棚１２のセルトレイ４０で生育する植物に光を照射するよう構成されている。この実施の形態では、最上部以外の人工照明器１３は後述の潅水トレイ３１の下面に取り付けられている。
【００２７】
人工照明器１３の発光体としては蛍光灯、ＬＥＤ等が好ましいが、この実施の形態では光源として直管状の蛍光灯が用いられている。
【００２８】
この人工照明器１３の構成の詳細を図８，９に示す。なお、図８は人工照明器１３の底面図、図９は図８のIX−IX線断面図である。この人工照明器１３は、ボックス１３ａの下面に複数対（この実施の形態では６対）のソケット１３ｂを取り付け、蛍光灯１３ｃの両端をソケット１３ｂ，１３ｂに装着したものである。ボックス１３ａの下面にスイッチ１３ｓが設置されている。
【００２９】
ボックス１３ａは、天板１３ｄ及び底板１３ｅを有した箱状体であり、底板１３ｅは蛍光灯１３ｃの光を反射する反射板を兼ねている。このボックス１３ａ内に、安定器、インバータ、定電流回路、定電圧回路、電流制限抵抗等の電気回路部材１３ｆを内蔵した電源ユニット１３ｇが設置されている。この実施の形態では、３個の電源ユニット１３ｇが蛍光灯１３ｃ同士の間、すなわち１列目と２列目の蛍光灯１３ｃの間、３列目と４列目の蛍光灯１３ｃの間及び５列目と６列目の蛍光灯１３ｃの間に配置されている。各電源ユニット１３ｇはボックス１３ａの底板１３ｅに取り付けられている。各電源ユニット１３ｇとボックス１３ａの天板１３ｄとの間には３〜３０ｍｍ程度の隙間があいている。この人工照明器１３にあっては、電源ユニット１３ｇで発生する熱は、底板１３ｅに伝わり、該底板１３ｅから放散される。即ち、人工照明器１３の下側の育苗スペースを流れる空気に伝達される。なお、蛍光灯１３ｃからの熱もこの空気の流れに伝達される。
【００３０】
電源ユニット１３ｇとボックス天板１３ｄとの間には隙間があいているため、電源ユニット１３ｇから天板１３ｄに伝わる熱は著しく少ない。そのため、潅水トレイ３１上を流れる養液、およびセルトレイ４０に植えられた植物の根圏部が人工照明器１３の熱で温められることが防止される。
【００３１】
図４の通り、各育苗棚１２同士の間、及び最上段の育苗棚１２と天板パネル３ｅとの間のスペース（育苗スペース）の後方の背面パネル３ｂに通気口が設けられ、各通気口にそれぞれ空気ファン１５が取り付けられている。空気ファン１５を稼働させることにより、部屋内に図２の矢印で示したような空気の循環流が生じる。すなわち、空調装置７〜１０によって調温調湿された空気は、多段棚式植物育成装置３〜６の開放前面側より育苗棚１２各段の育苗スペース内に吸引され、通気口から背面パネル３ｂの後方へ排出され、背面パネル３ｂの後方と建物壁面との間を通って上昇し、空調装置７〜１０に吸い込まれ、調温調湿されたのち、再び多段棚式植物育成装置３〜６の開放前面側に吹き出される。
【００３２】
図１，２のように、２列の多段棚式植物育成装置３、４と多段棚式植物育成装置５、６をそれらの間に作業空間が形成されるように配列した場合には、この作業空間が空気の循環路としても機能し、効果的な循環流が形成される。
【００３３】
循環流が多段棚式植物育成装置３〜６の各育苗スペースを通過する際に、潅水装置、培地、植物などから蒸発した水蒸気や人工照明器１３から放出される熱が循環流に同伴され、この循環流を空調装置７〜１０によって調温調湿して絶えず循環させることによって、部屋内を植物体生育に最適な温度湿度環境に保つことができる。育苗スペースを流れる空気の流速は、０．１ｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましく、０．２ｍ／ｓｅｃ以上であることがより好ましく、０．３ｍ／ｓｅｃ以上が更に好ましい。気流の速度が速すぎると、植物の育成に問題が生じるおそれがあるため、一般的には２．０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００３４】
この実施の形態では、気流を育苗スペースの前面からファン１５を経て棚背面側へ負圧の状態で流しているが、逆に棚背面側から前面側へ正圧の状態で流してもよい。ただし、前面側から負圧の状態で棚背面側へ流す方が、育苗スペースにおける気流が均一になる。
【００３５】
この実施の形態では、潅水装置（底面潅水装置）３０の潅水トレイ３１によって各育苗棚１２の棚板が構成され、該潅水トレイ３１に載置されたセルトレイ４０の底面から潅水を行うよう構成されている。この潅水装置３０の構成例を図５〜７を参照して説明する。なお、図５は潅水装置の平面図、図６は斜視図、図７は図５のVII−VII線断面図である。
【００３６】
この潅水装置３０は、後辺及び左右両側辺に側壁３１ａ、３１ｂ、３１ｃが立設された底版３１ｄを有する四角形の潅水トレイ３１を備えている。潅水トレイ３１の側壁のない前辺には底版３１ｄに連接して排水溝３２が設けられており、排水溝３２の一端には排水口３２ａが形成されている。排水溝３２と底版３１ｄとは堰３４により仕切られ、堰３４の両端部の切欠部３４ａから養液が排水溝３２に流出するよう構成されている。また、潅水トレイ３１の後辺の側壁３１ａに沿って、養液を潅水トレイ３１内に供給する給水管３３が設けられており、給水管３３に設けた複数の小孔３３ａから養液がトレイ３１上に供給されるようになっている。
【００３７】
潅水トレイ底版３１ｄの上面に高さ約７ｍｍ程度の複数のリブ３５が、排水溝３２に向って互いに平行に延設されており、これらリブ３５の上にセルトレイ４０が載置されるようになっている。
【００３８】
この潅水装置３０は、図４の通り、潅水トレイ３１を多段棚式植物育成装置３〜６の育苗棚１２に載置したときに、排水溝３２が育成装置３〜６の開放前面から突出する寸法とされている。排水溝３２を育成装置の開放前面から突出させることにより、育苗棚１２各段に載置した潅水トレイ３１の排水溝３２の排水口３２ａから排出される養液を集めて建物構造物１外部へ排出しやすくなる。
【００３９】
潅水装置３０の給水管３３に設けた小孔３３ａから養液を連続的に供給すると、養液は堰３４によって堰き止められて所定水位まで溜まりプール状態となる。給水管３３から養液を供給している間、切欠部３４ａから養液が少しずつ排水溝３２へ流出する。養液供給量と切欠部３４ａからの流出量を調節することによって、潅水トレイ３１内に例えば１０〜１２ｍｍ程度の水位のプール状態が維持されるようにするのが好ましい。リブ３５の上に載置されているセルトレイ４０の各セル４１底面に形成されたセル穴４２からセル内の培地へ毛管作用により水が吸い上げられ、短時間ですべてのセル４１内の培地が水分飽和状態になる。
【００４０】
この潅水トレイ３１の底版３１ｄの下面に人工照明器１３が取り付けられている。この実施の形態では、人工照明器１３のボックス１３ａの天板１３ｄが潅水トレイ３１の下面に直接に当接しているが、スペーサや断熱材を介在させてもよい。
【００４１】
なお、この潅水装置３０では、図７の通り、潅水トレイ３１の底版３１ｄの上面を排水溝３２の方向へ傾斜させている。これにより、潅水停止時に養液を排水溝３２へ短時間で排出させることができる。また、底版３１ｄの上面に傾斜をもたせた場合には、リブ３５の高さを変化させてリブの頂部３５ａが水平となるようにすることにより、リブ３５の上に載置したセルトレイ４０を水平に保持できる。
【００４２】
図１０は、本発明で用いる潅水装置の別例を示すものであり、図５〜図７における部材と同じ部材には、同じ符号を付してある。この潅水装置３０′においては、潅水トレイ底版３１ｄにセルトレイ４０を載置する際に、潅水トレイ底版３１ｄとセルトレイ４０との間にアンダートレイ５０を介在させる。このアンダートレイ５０は各セル４１内に培地を入れたセルトレイ４０を支持し得る程度の剛性を備えており、その底壁面には複数の小孔５１が形成されているとともに、その裏面には複数の突起５２が形成されている。これらの突起５２は、セルトレイ４０をアンダートレイ５０とともに潅水トレイ内に収容するときに、潅水トレイ底版３１ｄとセルトレイ４０底面との間に間隙を保持する間隙保持手段として機能する。
【００４３】
図１０の潅水装置３０′においても、給水管３３から養液を供給して所定水位のプール状態となった場合には、アンダートレイ５０の小孔５１からアンダートレイ５０内に養液が導かれ、セルトレイ４０の各セル４１底面に形成されたセル穴４２からセル内の培地へ毛管作用により水が吸い上げられる。
【００４４】
なお、図１０においても、潅水トレイ底版３１ｄの下面に人工照明器１３が取り付けられている。
【００４５】
潅水トレイ３１に載置されるセルトレイ４０は、前述したように、数十から数百のセル４１を格子状に配列させてトレイ形状に一体化したものであり、セルトレイ１枚の寸法は幅が３００ｍｍ、長さが６００ｍｍ前後とされているが、これに限定されない。
【００４６】
苗が光合成で消費する炭酸ガスを人為的に供給するために、図１に示すように、建物構造物１の外部に液化炭酸ガスボンベ１６を設置し、炭酸ガス濃度計測装置により計測した部屋内の炭酸ガス濃度が一定濃度となるように、炭酸ガスボンベ１６から炭酸ガスを供給する。
【００４７】
この育苗装置を使用して苗を育成することによって、苗の生育に好適な光量、温度、湿度、炭酸ガス、水分などの環境条件を自動的に調節することが可能である。また、各育苗棚の苗は全て同一環境下で生育することができるので、得られた苗質の均一性を高めることができる。
【００４８】
この多段棚式植物育成装置では、人工照明器１３の熱が反射板を兼ねるボックス底板１３ｅに伝達され、該底板１３ｅから育苗スペースを流れる空気に伝わる。人工照明器１３から上側の潅水トレイ３１に伝わる熱は著しく少ない。そのため、潅水トレイ３１上の養液の温度が所定範囲にコントロールされる。
【００４９】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、部屋の大きさや、多段棚式植物育成装置の設置数は前記以外であってもよい。また、空調装置は天井に設置されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  閉鎖型建物構造物
３，４，５，６  多段棚式植物育成装置
３ａ  側面パネル
３ｂ  背面パネル
３ｃ  台座
３ｅ  トップパネル
７〜１０  空調装置
１２  育苗棚
１３  人工照明器
１３ａ  ボックス
１３ｂ  ソケット
１３ｃ  蛍光灯
１３ｄ  天板
１３ｅ  底板
１３ｆ  電気回路部材
１３ｇ  電源ユニット
１３ｓ  スイッチ
１５  空気ファン
１６  炭酸ガスボンベ
３０，３０’  潅水装置
３１  潅水トレイ
３１ｄ  底版
３２  排水溝
３２ａ  排水口
３３  給水管
３３ａ  小孔
３４  堰
３４ａ  切欠部
３５  リブ
４０  セルトレイ
４１  セル
４２  セル穴
５０  アンダートレイ
５１  小孔
５２  突起
【図１】
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【図２】
2014233231.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014233231.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014233231.tif 000011
【図１０】
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