(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に複数段重ねて配置された水耕栽培設備本体部に水耕栽培パネルを備える多段化水耕栽培装置であって、
各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培パネル内の植物を照明するＬＥＤ照明器具と、
各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培設備本体部とは別体に前記ＬＥＤ照明器具を保持するＬＥＤ照明保持板と、
全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を連結する連結手段と、
全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、
各段のそれぞれにおいて、前記ＬＥＤ照明保持板に設けられていて、前記水耕栽培パネル内の植物先端の該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、
少なくとも一つの段において、前記位置検出センサが、前記水耕栽培パネル内の植物先端の前記ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、前記電動シリンダを駆動し、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたことを検出したときに、前記電動シリンダの駆動を停止させるＬＥＤ照明高さ位置制御部と、
を備えたことを特徴とする多段化水耕栽培装置。
【請求項２】
前記連結手段は、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板と接合する枠体からなり、
前記電動シリンダは、前記枠体と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の多段化水耕栽培装置。
【請求項３】
前記連結手段は、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板の四隅に夫々接続する４本のチェーンと、
最上段の前記ＬＥＤ照明保持板の上方で、前記４本のチェーンを保持することによって、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成され、
前記電動シリンダは、前記チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の多段化水耕栽培装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ照明器具を構成するＬＥＤが、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤのみからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多段化水耕栽培装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ照明保持板は、ＬＥＤテープ又はＬＥＤパネルを貼り付け可能な樹脂板と、両端で前記樹脂板を挟み、且つ、前記連結手段に接続するアルミ材とからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多段化水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下方向に多段配置された各段の水耕栽培設備本体部に備えられた水耕栽培用パネル内の植物を養液と人工の照明光を用いて栽培する多段化水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、栽培用の植物を、土壌を用いずに養液を用いるとともに、人工の照明光を照射して栽培する水耕栽培が普及している。
一般に、水耕栽培装置では、養液を供給する養液槽を備えた水耕栽培設備本体部に、植物の苗を保持した水耕栽培パネルを設けるとともに、水耕栽培パネル内の植物に人工の照明光を照射する照明装置を備えている。
【０００３】
水耕栽培には、土壌を用いる必要が無く、屋内の狭い空間で高密度な生産が可能で、また、天候の影響を受けること無く温度や湿度等を調整でき、さらには、雑菌や害虫等による汚染を除去しやすい等の利点がある反面、土壌栽培に比べて設備面や栽培面でのコストがかかるという欠点がある。
【０００４】
この水耕栽培に伴う経済的欠点を補うには、例えば、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率を高める、栽培対象植物の成長速度を速める、栽培対象植物の栽培に用いる電気の使用量を極力減らす等の、栽培過程におけるコストパフォーマンスを高める工夫が必要となる。
【０００５】
しかるに、従来、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率を高め、電気の使用量を低減することを目的とした水耕栽培装置が、例えば、次の特許文献１に提案されている。
特許文献１に記載の水耕栽培装置は、水耕栽培設備本体部を上下方向に栽培パネルを２段以上に重ねた構造とするとともに、最下段以外の各段の水耕栽培設備本体部の下部に照明装置を設置し、最上段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光の照射による水耕栽培、最上段以外の各段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光と照明装置の人工光の照射による水耕栽培を行う構成となっている。
このように水耕栽培設備本体部を多段化するとともに、最上段の栽培パネル内の栽培対象植物に対しては太陽光の照射による水耕栽培を行うようにした特許文献１に記載の水耕栽培装置には、一段構成の水耕栽培に比べて水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫量が多くなり、また、全ての段に照明装置を用いた多段式の水耕栽培装置に比べて、電気使用量を低減できるという利点がある。
【０００６】
また、従来、水耕栽培装置において、栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整するための移動機構として、複数の支柱と、複数の滑車と、複数の錘と、照明装置と複数の錘とを接続するワイヤを備え、照明装置を上下に移動可能にした構成が、例えば、次の特許文献２に提案されている。
特許文献２に記載の水耕栽培装置によれば、照明装置を簡単な機構にて昇降させることができるという利点がある。
【０００７】
なお、上記特許文献１にも、各段の栽培パネルが複数のエリアに分割されていて、各段の水耕栽培設備本体部の下部に設置された照明装置が、栽培ステージのエリア毎に高さを調節できることが記載されている。
【０００８】
また、水耕栽培ではなく土壌栽培においては、従来、例えば、ハウス内の栽培対象植物の丈に合わせて照明装置を上昇させ、照明装置と栽培対象植物との間の距離を一定に保つ照明昇降機構において、計測装置が栽培対象植物の丈を計測し、制御部が計測装置により計測された栽培対象植物の丈情報に基づき照明昇降機構を制御することが、次の特許文献３に記載されている。
特許文献３に記載の計測装置は、地面に立てた第１のパイプに一定ピッチで配置した投光素子と、地面に立てた第２のパイプに一定ピッチ且つ投光素子に対向させて配置した受光素子とで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−３３６２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−３９０４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２８９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の水耕栽培装置のような最下段以外の各段の水耕栽培設備本体部の下部に照明装置を設置し、栽培ステージのエリア毎に高さを調節できるようにした構成では、各段の水耕栽培設備本体部に設置された照明装置毎に、しかも、栽培ステージのエリア毎に照明装置の高さを調節する必要が生じ、照明装置の高さ調節のための作業が煩雑化してしまう。
また、特許文献１に記載の水耕栽培装置には、照明装置の高さ調節を電動で行うことについての開示はないが、仮に、特許文献１に記載の水耕栽培装置における照明装置の高さ調節を電動で行うようにしたとしても、栽培ステージのエリア毎に、照明装置の高さを調節するための駆動手段を、各段の水耕栽培設備本体部に設置された照明装置毎に、さらには、栽培ステージのエリア毎に、別々に駆動させる必要があるため、電気の使用量が増大してしまう。
さらに、特許文献１に記載の水耕栽培装置では、栽培ステージのエリア毎に照明装置の高さを調節することができたとしても、照明装置の高さ調整を最適な時期に行うように、栽培対象植物の成長を人為的に監視しなければならず、作業者の負担が増大してしまう。
【００１１】
また、特許文献２には、栽培対象植物と照明装置との距離を調整するための移動機構として、照明装置を上下に移動可能する機械的な構成が開示されているが、一段構成の水耕栽培装置におけるものであり、多段化水耕栽培装置における照明装置の駆動機構についての着想はない。
また、特許文献２においても、照明装置の高さ調節を電動で行うことについての開示はない。
さらに、特許文献２に記載の水耕栽培装置では、照明装置の高さを調節することができたとしても、照明装置の高さ調整を最適な時期に行うように、植物の成長を人為的に監視しなければならず、作業者の負担が増大してしまう。
【００１２】
また、特許文献３には、照明装置と栽培対象植物との間の距離を一定に保つ照明昇降機構において、計測装置が栽培対象植物の丈を計測し、制御部が計測装置により計測された栽培対象植物の丈情報に基づき照明昇降機構を制御することが記載されているが、特許文献３に記載の計測装置のように、地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けて、地面からの栽培対象植物の丈を計測する構成では、計測するための部材点数が膨大化し構成が煩雑化してしまう。
しかも、特許文献３に記載の照明昇降機構は、ハウス内の一方の柱の上部に設けたフレーム上に配置された、モータと連結されるウォーム減速機の出力軸に連結し、その先端を軸受で回転可能に支持された、十分に長いドライブ軸に、２個の巻きドラム又はスプロケットを設け、それらにワイヤ又はチェーンを巻いた下端に照明が吊るされた照明支持バーを渡した構成であって、構造が複雑且つ大型化しているため、使用する電力が膨大化してしまう。
さらに、特許文献３に記載の照明昇降機構は、土壌栽培装置におけるものであって、そもそも多段化水耕栽培装置における照明昇降機構についての着想はない。
【００１３】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能な多段化水耕栽培装置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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明による多段化水耕栽培装置は、上下方向に複数段重ねて配置された水耕栽培設備本体部に水耕栽培パネルを備える多段化水耕栽培装置であって、各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培パネル内の植物を照明するＬＥＤ照明器具と、各段のそれぞれにおいて、前記水耕栽培設備本体部とは別体に前記ＬＥＤ照明器具を保持するＬＥＤ照明保持板と、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を連結する連結手段と、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、各段のそれぞれにおいて、前記ＬＥＤ照明保持板に設けられていて、前記水耕栽培パネル内の植物先端の該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、少なくとも一つの段において、前記位置検出センサが、前記水耕栽培パネル内の植物先端の前記ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、前記電動シリンダを駆動し、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたことを検出したときに、前記電動シリンダの駆動を停止させるＬＥＤ照明高さ位置制御部と、を備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記連結手段は、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板と接合する枠体からなり、前記電動シリンダは、前記枠体と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されているのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記連結手段は、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板の四隅に夫々接続する４本のチェーンと、最上段の前記ＬＥＤ照明保持板の上方で、前記４本のチェーンを保持することによって、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成され、前記電動シリンダは、前記チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、前記ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成されているのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記ＬＥＤ照明器具を構成するＬＥＤが、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤのみからなるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の多段化水耕栽培装置においては、前記ＬＥＤ照明保持板は、ＬＥＤテープ又はＬＥＤパネルを貼り付け可能な樹脂板と、両端で前記樹脂板を挟み、且つ、前記連結手段に接続するアルミ材とからなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の多段化水耕栽培装置によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能な多段化水耕栽培装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例にかかる多段化水耕栽培装置の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１の多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。
【図３】図１の多段化水耕栽培装置におけるＬＥＤ照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は上方からみた図、(b)は下方からみた図である。
【図４】図１の多段化水耕栽培装置におけるＬＥＤ照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は部分拡大断面図、(b)は下側からみた部分拡大図である。
【図５】本発明の一変形例にかかる多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の多段化水耕栽培装置は、上下方向に複数段重ねて配置された水耕栽培設備本体部に水耕栽培パネルを備える多段化水耕栽培装置であって、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培パネル内の植物を照明するＬＥＤ照明器具と、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培設備本体部とは別体にＬＥＤ照明器具を保持するＬＥＤ照明保持板と、全ての段のＬＥＤ照明保持板を連結する連結手段と、全ての段の前記ＬＥＤ照明保持板を連結した前記連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダと、各段のそれぞれにおいて、ＬＥＤ照明保持板に設けられていて、水耕栽培パネル内の植物先端のＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサと、少なくとも一つの段において、位置検出センサが、水耕栽培パネル内の植物先端のＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、電動シリンダを駆動し、全ての段のＬＥＤ照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたこと検出したときに、電動シリンダの駆動を停止させるＬＥＤ照明高さ位置制御部と、を備える。
【００２２】
本発明の多段化水耕栽培装置のように、全ての段のＬＥＤ照明保持板を連結する連結手段と、全ての段のＬＥＤ照明保持板を連結した連結手段を上下方向に移動可能な電動シリンダを備え、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板を同時に上下方向に移動可能に構成すれば、各段の照明器具と栽培対象植物との相対的な距離を調整するための電動シリンダの駆動回数を極力減らすことができ、各段のＬＥＤ照明保持板をそれぞれ別々に移動させるために電動シリンダを駆動させる場合に比べて、電気の使用量を格段に低減することができる。
【００２３】
また、本発明の多段化水耕栽培装置のように、水耕栽培パネル内の植物先端のＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサを、各段のそれぞれにおいてＬＥＤ照明保持板に設けた構成とすれば、特許文献３に記載の計測装置のような地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けた構成とは異なり、計測するためのセンサの数が、各段において夫々一つずつで足り、部品点数を極力抑えることができる。
【００２４】
しかも、本発明の多段化水耕栽培装置のように、ＬＥＤ照明高さ位置制御部を、少なくとも一つの段において、位置検出センサが、水耕栽培パネル内の植物先端のＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲内に到達したことを検出したときに、電動シリンダを駆動し、全ての段のＬＥＤ照明保持板を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサが、当該水耕栽培パネル内の植物先端の当該ＬＥＤ照明保持板との相対的な距離が所定範囲から外れたこと検出したときに、電動シリンダの駆動を停止させる構成とすれば、人手をかけることなく、全ての段について栽培対象植物の生育に適した照射位置にＬＥＤ照明器具を自動調整できる。
【００２５】
また、本発明の多段化水耕栽培装置のように、ＬＥＤ照明器具で水耕栽培パネル内の植物を照明するようにすれば、照明を栽培対象植物に近づけても熱によって傷めることないので効率的に照射でき、しかも、消費電力を低減できる。
【００２６】
このため、本発明の多段化水耕栽培装置によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物の成長に合わせて、栽培対象植物と照明装置との距離を調整して栽培対象植物の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、連結手段を、全ての段のＬＥＤ照明保持板と接合する枠体で構成し、電動シリンダを、枠体と一体形成又は接続するロッドと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成すれば、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化できる。
【００２８】
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、連結手段を、全ての段のＬＥＤ照明保持板の四隅に夫々接続する４本のチェーンと、最上段のＬＥＤ照明保持板の上方で、４本のチェーンを保持することによって、全ての段のＬＥＤ照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材を有して構成し、電動シリンダを、チェーン保持部材と一体形成又は接続するロッドと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部を有して構成すれば、電動シリンダの駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化でき、しかも、電動シリンダによる吊上げ対象となる部材の重量を軽量化でき、その分、消費電力を低減できる。
【００２９】
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、ＬＥＤ照明器具を構成するＬＥＤを、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤのみで構成すれば、栽培対象植物の光合成に効果的な赤色波長と葉の成長促進に効果的な青色波長のみで照射することができ、その結果、より効率的に栽培対象植物を成長させることができる。
【００３０】
また、本発明の多段化水耕栽培装置において、ＬＥＤ照明保持板を、ＬＥＤテープ又はＬＥＤパネルを貼り付け可能な樹脂板と、両端で樹脂板を挟み、且つ、連結手段に接続するアルミ材とで構成すれば、ＬＥＤ照明保持板を軽量化できるため、ＬＥＤ照明保持板の枚数を増やし、或いは、１段あたりのＬＥＤ照明保持板の面積を大きくして、より多くの段数を有する水耕栽培設備本体部の水耕栽培パネルや、より広面積の水耕栽培パネルを備えた多段化水耕栽培装置に適用でき、栽培対象植物のより一層効率的な栽培が可能となる。
【００３１】
図１は本発明の一実施例にかかる多段化水耕栽培装置の全体構成を概略的に示す説明図である。図２は図１の多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。図３は図１の多段化水耕栽培装置におけるＬＥＤ照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は上方からみた図、(b)は下方からみた図である。図４は図１の多段化水耕栽培装置におけるＬＥＤ照明器具、照明保持板及び位置検出センサを示す説明図で、(a)は部分拡大断面図、(b)は下側からみた部分拡大図である。図５は本実施例の一変形例にかかる多段化水耕栽培装置の要部構成を示す説明図である。
本実施例の多段化水耕栽培装置１は、水耕栽培設備本体部２と、水耕栽培パネル３と、ＬＥＤ照明器具４と、照明保持板５と、連結手段１２と、電動シリンダ６と、位置検出センサ７と、ＬＥＤ照明高さ位置制御部８を備えている。
【００３２】
水耕栽培設備本体部２は、例えば、上下方向に複数段のラック部を有する金属製のラック部材２ａに上下方向に複数段重ねて配置されていて、各段のそれぞれにおいて水耕栽培パネル３を備えることができ、且つ、水耕栽培パネル３に植え付けられた植物２０に養液を供給可能な養液槽２ｂを備えている。
各段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂには、排水口２ｂ１及び給水口２ｂ２が設けられている。各段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの排水口２ｂ１及び最上段を除く各段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの給水口２ｂ２には、管２ｂ３が接続されている。そして、最下段を除く各段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの養液を、管２ｂ３を介して下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂに送り込むことができるようになっている。図１の例では、管２ｂ３は、ラック部材２ａの構成部材であって立設されているパイプの一部に穴をあけてパイプの中を通して配管されている。なお、管２ｂ３は、ラック部材２ａにおけるパイプの中を通さずに夫々の排水口２ｂ１及び給水口２ｂ２を接続するように配管されていてもよい。
また、最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの排水口２ｂ１には、吸い込み管９ａを介して汲み上げポンプ９が接続可能に構成されている。汲み上げポンプ９は、最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの養液を汲み上げ、給水口２ｂ２に接続された吐出管９ｂより最上段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂに供給するように設けられている。
【００３３】
なお、図１の例では、最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂの排水口２ｂ１と汲み上げポンプ９の吸い込み管９ａとの間に貯水タンク１０を設け、最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂと貯水タンク１０とを管２ｂ３で接続するとともに、オゾン供給手段１１を介して貯水タンク１０にオゾン泡を供給するように構成されており、貯水タンク１０から汲み上げポンプ９を経て給水口２ｂ２に接続された吐出管９ｂより最上段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂに供給される養液中に含まれるオゾンが各段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂ及び水耕栽培パネル３を殺菌するようになっている。
【００３４】
水耕栽培パネル３は、各段のそれぞれの水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂ内に備えられていて、下面が養液槽２ｂ内の養液に接触可能に配置されている。詳しくは、水耕栽培パネル３は、例えば、上面に水耕栽培用の植物２０を栽培する位置を定めるための穴又は溝等（図示省略）が設けられた発泡性の板材に、さらにその穴又は溝等に植物２０を安定した状態に保持するためのスポンジ等の保持部材（図示省略）が挿入されて構成されている。そして、水耕栽培用の植物２０は、水耕栽培パネル３の穴又は溝に挿入された保持部材に保持された状態で、毛根が水耕栽培パネル３の下面から養液槽２ｂの養液を吸い上げることができるように配置されている。
なお、水耕栽培パネル３は、上述した構成に限定されるものではなく、水耕栽培用の植物２０を保持して栽培できるものであれば、どのような構成でもよい。
【００３５】
ＬＥＤ照明器具４は、図２に示すように、各段のそれぞれにおいて、ＬＥＤ保持板５に保持され、各段のそれぞれにおける、水耕栽培パネル３内の植物２０を照明する。
また、ＬＥＤ照明器具４は、図３及び図４に示すように、複数のＬＥＤ４ａ１を備えた防水タイプのＬＥＤテープ４ａと、ＬＥＤ電源供給用アダプタ（図示省略）とで構成される。また、ＬＥＤ照明器具４を構成するＬＥＤ４ａ１には、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤのみが用いられている。なお、ＬＥＤ４ａ１を構成する赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの割合は、例えば、３又は４：１とすると、より好ましい。また、ＬＥＤ照明器具４は、ＬＥＤテープ４ａを備えた構成としたが、本実施例の多段化水耕栽培装置に適用可能なＬＥＤ照明器具４としては、その他に、例えば、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを、例えば、３又は４：１の割合で配置したＬＥＤパネルを備えて構成してもよい。
ＬＥＤ保持板５は、各段のそれぞれにおいて、水耕栽培設備本体部２とは別体に設けられていて、ＬＥＤ照明器具４を保持する。詳しくは、ＬＥＤ照明保持板５は、例えば、ＬＥＤテープ（又はＬＥＤパネル）４ａを貼り付け可能な樹脂板５ａと、両端で樹脂板５ａを挟み、且つ、連結手段１２に接続するアルミ材５ｂとで構成される。
【００３６】
連結手段１２は、全ての段のＬＥＤ照明保持板５と接合する枠体１２ａで構成されている。
【００３７】
電動シリンダ６は、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を連結した連結手段１２を上下方向に移動可能に構成されている。図１〜図３に示す例では、電動シリンダ６は、全ての段のＬＥＤ照明保持板５のアルミ材５ｂと接合する枠体１２ａが一体形成されたロッド部６ａと、ロッド部６ａを上下方向に駆動させるモータ部６ｂを有して構成されている。
【００３８】
なお、連結手段１２及び電動シリンダ６は、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を保持し且つ同時に上下方向に移動可能な構成であれば、図１〜図３に示す例の構成に限定されるものではなく、どのような構成であってもよい。
例えば、ロッド部６ａが、枠体１２ａに接続していてもよい。
【００３９】
また、例えば、図５に変形例として示すように、連結手段１２を、全ての段のＬＥＤ照明保持板５の四隅に夫々接続する４本のチェーン１２ａ’と、最上段のＬＥＤ照明保持板５の上方で、４本のチェーン１２ａ’を保持することによって、全ての段のＬＥＤ照明保持板を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材１２ｂ’を有して構成し、電動シリンダ６を、チェーン保持部材１２ａ‘と一体形成又は接続するロッド６ａと、ロッドを上下方向に駆動させるモータ部６ｂを有して構成してもよい。
なお、図５中、１２ｂ１’はチェーン保持部材１２ｂ’の本体部、１２ｂ２’はチェーン保持部材１２ｂ’の他の構成部材であって、本体部１２ｂ’による４本のチェーン１２ａ’の吊り下げ状態を安定化するための枠体である。図５の例では、最上段のＬＥＤ照明保持板５の四隅に夫々接続する４本のチェーン１２ａ’は、枠体１２ｂ’の四隅に夫々接続し、枠体１２ｂ’の四隅から４本のチェーン１２ａ’が本体部１２ｂ’の先端に取り付けられている。
また、図５では、便宜上、一側面図であるため、チェーン１２ａ’は２本のみ見えているが、紙面の奥側にもＬＥＤ照明保持板５の二隅に夫々接続する２本のチェーン１２ａ’が備えられている。
【００４０】
位置検出センサ７は、各段のそれぞれにおいて、ＬＥＤ照明保持板５に設けられていて、図４(a)に示すように、水耕栽培パネル３内の植物２０先端のＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０内（Ｌ≦Ｌ０）に到達したか否かを検出するように構成されている。詳しくは、位置検出センサ７は、例えば、ＬＥＤ照明保持板５の下面からの位置が所定範囲Ｌ０となるように設けられた、一組の発光・受光素子７ａ，７ｂで構成される。なお、位置検出センサ７を構成する発光・受光素子７ａ，７ｂは、各段において一組に限定する必要はなく、複数の植物２０に対応させて複数組設けても勿論よい。
【００４１】
ＬＥＤ照明高さ位置制御部８は、位置検出センサ７と電動モータ６と接続され、少なくとも一つの段において、位置検出センサ７が、水耕栽培パネル３内の植物２０先端のＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０内（Ｌ≦Ｌ０）に到達したことを検出したときに、電動シリンダ６を駆動し、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ７が、当該水耕栽培パネル３内の植物２０先端の当該ＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０から外れた（Ｌ０＜Ｌ）ことを検出したときに、電動シリンダ６の駆動を停止させる制御ソフトウェアが組み込まれた演算装置で構成されている。
【００４２】
このように構成された本実施例の多段化水耕栽培装置１を用いた栽培過程では、最下段の水耕設備本体部２の養液槽２ｂの排水口２ｂ１から管２ｂ３、貯水タンク１０を経てオゾン供給手段１１を介して殺菌された養液が、吸い込み管９ａを介して汲み上げポンプ９により定期的に汲み上げられ、吐出管９ｂより給水口２ｂ２を経て、最上段の水耕設備本体部２の養液槽２ｂに供給される。供給された最上段の水耕設備本体部２の養液槽２ｂの養液は、排水口２ｂ１、管２ｂ３、給水口２ｂ２を経て最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂまで一段ずつ順次流れ込んで行く。そして、養液が最下段の水耕栽培設備本体部２の養液槽２ｂまで流れ込み、所定時間が経過したとき、養液槽２ｂから貯水タンク１０を経てオゾン供給手段１１を介して殺菌された養液が、再び汲み上げポンプ９により汲み上げられて、最上段の水耕設備本体部２の養液槽２ｂに供給される。これらの動作が繰り返される。
【００４３】
その間、ＬＥＤ照明器具４は、各段の水耕栽培パネル３内の植物２０に対し、ＬＥＤ光を照射し、光合成を促進させる。その間、ＬＥＤ照明高さ位置制御部８は、各段の位置検出センサ７が、水耕栽培パネル３内の植物２０先端のＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０内（Ｌ≦Ｌ０）に到達したことを検出していないか否かを監視する。そして、ＬＥＤ照明高さ位置制御部８は、少なくとも一つの段において、位置検出センサ７が、水耕栽培パネル３内の植物２０の先端のＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０内（Ｌ≦Ｌ０）に到達したことを検出したときに、電動シリンダ６を駆動し、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ７が、当該水耕栽培パネル３内の植物２０の先端の当該ＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０から外れた（Ｌ０＜Ｌ）ことを検出したときに、電動シリンダ６の駆動を停止させる。
【００４４】
このような制御動作を水耕栽培パネル３内の植物が収穫可能な大きさに成長するまで繰り返す。
【００４５】
本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を連結する連結手段１２と、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を連結した連結手段１２を上下方向に移動可能な電動シリンダ６を備え、電動シリンダ６の駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上下方向に移動可能に構成したので、各段のＬＥＤ照明器具４と栽培対象植物２０との相対的な距離を調整するための電動シリンダ６の駆動回数を極力減らすことができ、各段のＬＥＤ照明保持板５をそれぞれ別々に移動させるために電動シリンダ６を駆動させる場合に比べて、電気の使用量を格段に低減することができる。
【００４６】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、水耕栽培パネル３内の植物２０の先端の当該ＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離が所定範囲内に到達したか否かを検出する位置検出センサ７を、各段のそれぞれにおいてＬＥＤ照明保持板５に設けた構成としたので、特許文献３に記載の計測装置のような地面に立てたパイプに複数の投光素子及び受光素子を設けた構成とは異なり、計測するためのセンサの数が、各段において夫々一つずつで足り、部品点数を極力抑えることができる。
【００４７】
しかも、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、ＬＥＤ照明高さ位置制御部８を、少なくとも一つの段において、位置検出センサ７が、水耕栽培パネル３内の植物２０の先端のＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲Ｌ０内（Ｌ≦Ｌ０）に到達したことを検出したときに、電動シリンダ６を駆動し、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上方に移動させ、当該位置検出センサ７が、当該水耕栽培パネル３内の植物２０の先端の当該ＬＥＤ照明保持板５との相対的な距離Ｌが所定範囲から外れた（Ｌ０＜Ｌ）こと検出したときに、電動シリンダ６の駆動を停止させる構成としたので、人手をかけることなく、全ての段について栽培対象植物の生育に適した照射位置にＬＥＤ照明器具４を自動調整できる。
【００４８】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、ＬＥＤ照明器具４で水耕栽培パネル３内の植物２０を照明するようにしたので、照明を栽培対象植物２０に近づけても熱によって傷めることないので効率的に照射でき、しかも、消費電力を低減できる。
【００４９】
このため、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、電気の使用量を極力抑えながら、人手をかけずに栽培対象植物２０の成長に合わせて、栽培対象植物２０とＬＥＤ照明器具４との距離を調整して栽培対象植物２０の成長速度を速めることができ、水耕栽培施設の単位面積当たりの栽培対象植物２０の収穫効率とともに栽培のための作業効率を格段に向上させることが可能となる。
【００５０】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、連結手段１２を、全ての段のＬＥＤ照明保持板５と接合する枠体１２ａで構成し、電動シリンダ６を、枠体１２ａと一体形成（又は接続）するロッド６ａと、ロッド６ａを上下方向に駆動させるモータ部６ｂを有して構成したので、電動シリンダ６の駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化できる。
【００５１】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１において、連結手段１２を、全ての段のＬＥＤ照明保持板５の四隅に夫々接続する４本のチェーン１２ａ’と、最上段のＬＥＤ照明保持板５の上方で、４本のチェーン１２ａ’を保持することによって、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を吊上げ可能に構成されたチェーン保持部材１２ｂ’を有して構成し、電動シリンダ６を、チェーン保持部材１２ｂ’と一体形成又は接続するロッド６ａと、ロッド６ａを上下方向に駆動させるモータ部６ｂを有して構成すれば、電動シリンダ６ａの駆動を介して、全ての段のＬＥＤ照明保持板５を同時に上下方向に移動可能な構成が具現化でき、しかも、電動シリンダ６ａによる吊上げ対象となる部材の重量を軽量化でき、その分、消費電力を低減できる。
【００５２】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、ＬＥＤ照明器具４を構成するＬＥＤ４ａ１を、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤのみで構成したので、栽培対象植物２０の光合成に効果的な赤色波長と葉の成長促進に効果的な青色波長のみで照射することができ、その結果、より効率的に栽培対象植物２０を成長させることができる。
【００５３】
また、本実施例の多段化水耕栽培装置１によれば、ＬＥＤ照明保持板５を、ＬＥＤテープ（又はＬＥＤパネル）４ａを貼り付け可能な樹脂板５ａと、両端で樹脂板を挟み、且つ、連結手段１２に接続するアルミ材５ｂとで構成したので、ＬＥＤ照明保持板５を軽量化できる。このため、ＬＥＤ照明保持板５の枚数を増やし、或いは、１段あたりのＬＥＤ照明保持板５の面積を大きくして、より多くの段数を有する水耕栽培設備本体部２の水耕栽培パネル３や、より広面積の水耕栽培パネル３を備えた多段化水耕栽培装置１に適用でき、栽培対象植物２０のより一層効率的な栽培が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の多段化水耕栽培装置は、上下方向に多段配置された各段の水耕栽培設備本体部に備えられた水耕栽培用パネル内の植物を養液と人工の照明光を用いて栽培する多段化水耕栽培装置に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１        多段化水耕栽培装置
２        水耕栽培設備本体部
２ａ      ラック部材
２ｂ      養液槽
２ｂ１    排水口
２ｂ２    給水口
２ｂ３    管
３        水耕栽培パネル
４        ＬＥＤ照明器具
４ａ      ＬＥＤテープ（又はＬＥＤパネル）
４ａ１    ＬＥＤ
５        ＬＥＤ照明保持板
５ａ      樹脂板
５ｂ      アルミ材
６        電動シリンダ
６ａ      ロッド部
６ｂ      モータ部
７        位置検出センサ
８        ＬＥＤ照明高さ位置制御部
９        汲み上げポンプ
９ａ      吸い込み管
９ｂ      吐出管
１０      貯水タンク
１１      オゾン供給手段
１２      連結手段
１２ａ    枠体
１２ａ’  チェーン
１２ｂ’  チェーン保持部材
１２ｂ１’      本体部
１２ｂ２’      枠体
２０      栽培対象植物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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