JP2013243979A - 栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで効率的に植物の光合成を促進して作物の生産性を向上させる。
【解決手段】本発明は、光透過性を有し、空気圧で支持されるフィルム１，２によって外部と隔てられた直線状に細長い複数の栽培空間３，４と、各栽培空間３，４の両端において、フィルム１，２が接続される端末ユニット５，６とを備え、端末ユニット５，６が、各栽培空間３，４と連通する通路５ａ，５ｂと、空気調和機７，８とを備え、各栽培空間３，４及び通路５ａ，５ｂに気体を閉じ込めた状態で、空気調和機７，８から吐出される風を、通路５ａ，５ｂを介して各栽培空間３，４に循環させ、各栽培空間３，４で栽培される植物１５に当て得る栽培装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、栽培装置に関する。

例えば、特開平２０１０−０１９０７４号公報（以下、特許文献１という。）には、空気圧で支持されるフィルムによって外部と隔てられた栽培空間を有する温室が記載されている。この温室によれば、フィルムが光透過性を有し、かつフィルムを支持するフレームがないため、植物の光合成に必要な太陽光を栽培空間に十分に取り入れることができる。

しかしながら、この温室では、栽培空間の内圧が維持されている間は、無風かそれに近い状態で栽培が行われる。また、従来の他の温室においても、無風かそれに近い状態で栽培が行われている。植物の葉の表皮には、光合成に必要な二酸化炭素を取り込む気孔が存在しているが、無風の状態では、気孔から一旦二酸化炭素が取り込まれた後は、葉の表皮に二酸化炭素を含まない空気の層（以下、葉面境界層という。）が停滞することになる。また、この状態で、栽培空間に炭酸ガスを導入しても、気孔からの二酸化炭素の取り込みが葉面境界層によって妨げられる。従って、太陽光を十分に浴びても、光合成を促進させることが困難であった。

特開平２０１０−０１９０７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、低コストで効率的に光合成を促進して作物の生産性を向上させることである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の栽培装置を提供する。
１．光透過性を有し、空気圧で支持されるフィルムによって外部と隔てられた直線状に細長い複数の栽培空間と、各栽培空間の両端において、前記フィルムが接続される端末ユニットとを備え、
前記端末ユニットが、各栽培空間と連通する通路と、空気調和機とを備え、
各栽培空間及び前記通路に気体を閉じ込めた状態で、前記空気調和機から吐出される風を、前記通路を介して各栽培空間に循環させ、各栽培空間で栽培される植物に当て得る栽培装置。
２．前記１に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット間に１以上の中間ユニットが設置され、前記中間ユニットが、各栽培空間と個別に連通する通路と、各栽培空間にそれぞれ風を吐出可能な空気調和機とを備える栽培装置。
３．前記１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間を循環する風の風速を所定の風速に調整し得る風を吐出可能にする風速調整手段を備える栽培装置。
４．前記２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間を循環する風の風速を所定の風速に調整し得る風を吐出可能にする風速調整手段を備える栽培装置。
５．前記１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間の二酸化炭素濃度を所定の濃度に調整し得る炭酸ガスを吐出可能にする炭酸ガス調整手段を備える栽培装置。
６．前記２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間の二酸化炭素濃度を所定の濃度に調整し得る炭酸ガスを吐出可能にする炭酸ガス調整手段を備える栽培装置。
７．前記１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間の温湿度を所定の温湿度に調整し得る空気を吐出可能にする温湿度調整手段を備える栽培装置。
８．前記２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間の温湿度を所定の温湿度に調整し得る空気を吐出可能にする温湿度調整手段を備える栽培装置。
９．前記１に記載の栽培装置であって、各栽培空間を覆うフィルム同士が面接触するように、各栽培空間が配置されている栽培装置。
１０．前記１に記載の栽培装置であって、錘受けと、該錘受けの内部に配置される錘とを備え、各栽培空間を覆うフィルムの下部が前記錘受けと前記錘との間に介在するように配置される栽培装置。
１１．前記１０に記載の栽培装置であって、前記錘受けが、底壁と、それぞれ内側に傾斜している側壁とを有して構成され、該錘受けが地中に埋設される栽培装置。
１２．前記１０に記載の栽培装置であって、前記錘受けが、底壁と、それぞれ内側に傾斜している側壁とを有して構成され、該錘受けの側壁に接して地中に打ち込まれる杭を備える栽培装置。
１３．前記１０に記載の栽培装置であって、前記錘が、柔軟な容器に液体を収めたものであり、該錘が、前記錘受けの側壁間から露出しており、かつ各栽培空間の内部に配置されている栽培装置。
１４．前記９に記載の栽培装置であって、互いに面接触し合うフィルムの間を通って流れ落ちる雨水を排除する排水手段を備える栽培装置。
１５．前記１４に記載の栽培装置であって、前記排水手段が、有孔管を備える栽培装置。

本発明の栽培装置は、空気圧で支持されるフィルムによって栽培空間が形成されている。従って、栽培空間を建設するためのコストが非常に低い。また、フィルムが光透過性を有するため、栽培空間に太陽光を十分に取り込むことができる。また、栽培空間が直線状に細長いため、栽培空間における風の通りが良好であり、栽培空間で栽培される植物のすべてに適度な風を当てることができる。また、端末ユニットの一方に設置された空気調和機から吐出された風の風速が端末ユニットの他方付近で低下していても、端末ユニットの他方に設置された空気調和機から風が吐出されることで、栽培空間全体の風速の低下を抑制することができる。そして、これらの風によって、植物の葉の表皮に停滞する葉面境界層を破壊して、気孔付近に二酸化炭素を流通し易くすることができる。その結果、気孔から光合成に必要な二酸化炭素を多く取り込むことができ、光合成を促進させることが可能になる。また、各栽培空間及び通路に気体を閉じ込めた状態で、空気調和機から吐出される風を、通路を介して各栽培空間に循環させるので、害虫や細菌が進入し難く、栽培空間における害虫や細菌の蔓延を防ぐことができる。よって、本発明の栽培装置によれば、低コストで効率的に光合成を促進して作物の生産性を向上させることが可能になる。

図１は、本発明の実施例１に係る栽培装置を平面から見た模式図である。 図２は、本発明の実施例１に係る栽培装置を側面から見た模式図である。 図３は、本発明の実施例１に係る栽培装置の断面を示す模式図である。 図４は、図３におけるＡ部拡大図である。 図５は、本発明の実施例２に係る栽培装置で採用したシートの下部を固定するための構成を示す図である。 図６は、本発明の実施例３に係る栽培装置を平面から見た模式図である。 図７は、本発明の実施例３に係る栽培装置を側面から見た模式図である。 図８は、本発明の実施例４に係る栽培装置を平面から見た模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明の技術的範囲は以下の説明の内容に限定されるものではない。

本発明の実施例１に係る栽培装置は、フィルム１，２、栽培空間３，４、端末ユニット５，６、空気調和機７，８、加圧手段９、錘受け１０、錘１１及び排水手段１２を有して構成されている。

フィルム１，２は、光透過性を有する。図１及び図２に示したように、栽培空間３を覆うフィルム１は、一端が端末ユニット５に接続され、他端が端末ユニット６に接続される。同様に、栽培空間４を覆うフィルム２は、一端が端末ユニット５に接続され、他端が端末ユニット６に接続される。フィルム１，２の下部１ａ，２ａは、図３及び図４に示したように、錘受け１０及び錘１１を用いて固定される。

錘受け１０は、図４に示したように、底壁１０ａと、それぞれ内側に傾斜している側壁１０ｂ，１０ｃとを有して構成されている。本実施例では、錘受け１０は、図４に示したように、地中に埋設されている。この構成によれば、錘受け１０に引き抜き荷重が加えられた時には、各側壁１０ｂ，１０ｃが外側に開こうとするが、各側壁１０ｂ，１０ｃの外面には土が接しており、この土が抵抗となって各側壁１０ｂ，１０ｃの動きを阻止するため、錘受け１０は、引き抜き荷重に対する強度が強い。

錘１１は、図４に示したように、錘受け１０の内部に配置される。錘１１は、柔軟な容器に液体を収めたものが用いられている。錘１１は、図４に示したように、錘受け１０の側壁１０ｂ，１０の間から露出しており、かつ各栽培空間３，４の内部に配置されている。この構成によれば、液体の蓄熱・放熱作用により、各栽培空間３，４の温度の低下を和らげる効果が得られる。

フィルム１，２の下部１ａ，２ａは、図４に示したように、錘受け１０と錘１１との間に介在するように配置される。この構成によれば、フィルム１，２の下部１ａ，２ａが錘受け１０と錘１０との間に挟まれた形となり、フィルム１，２の両面で面圧が作用し、その摩擦力によって、フィルム１，２を強固に固定できる。また、上述したように、錘受け１０は、引き抜き荷重に対する強度が強いことから、フィルム１，２の浮き上がりを防止することができる。さらに、錘受け１０及び錘１１がフィルム１，２の下部１ａ，２ａに密着することによって、気密性を高めることもできる。

フィルム１，２を上記のように設置した後、フィルム１，２と地面１３との間に、加圧手段９を用いて空気を注入する。各栽培空間３，４は、加圧手段９を用いて注入された空気の圧力で支持されるフィルム１、２によって外部と隔てられる。この構成によれば、各栽培空間３，４を形成するにあたって、フィルム１、２支えるフレームなどが不要であるため、低コストで各栽培空間３，４を形成することができる。このように空気圧で支持されるフィルム１，２によって外部と隔てられた各栽培空間３，４は、図１に示したように、直線状に細長い形をしている。

各栽培空間３，４は、図１及び図３に示したように、各栽培空間３，４を覆う各フィルム１，２が面接触するように配置されることが好ましい。この構成によれば、風、雨又は雪による外圧を受けた場合でも、各栽培空間３，４の内圧が互いに作用し合って各フィルム１，２の変形を抑えることができる。

特許文献１に記載された発明では、１つの栽培空間を覆うフィルムと他の栽培空間を覆うフィルムとが面接触することなく、各栽培空間が配置されているため、外圧が各栽培空間を覆うフィルムにそれぞれ集中することになる。従って、フォルムが変形し易い。また、フィルムの変形を防ぐために、各栽培空間への空気の導入と、各栽培空間からの排気を外圧に応じて常時或いは頻繁に実施しなければならない。また、各栽培空間には、外気が頻繁に流通することになるため、植物の生長に悪影響を及ぼす害虫や細菌が進入し易く、各栽培空間で蔓延し易い。

対照的に、本実施例によれば、外圧が各栽培空間３，４を覆うフィルム１，２の全体に分散され、その上、隣接する栽培空間３，４の内圧によって各栽培空間３，４が互いに支え合うので、フィルム１，２の変形が生じ難い。従って、各栽培空間３，４への空気の注入と、各栽培空間３，４からの排気を外圧に応じて常時或いは頻繁に実施する必要がない。また、外圧を常時監視する必要もない。さらに、各栽培空間３，４で外気が頻繁に流通しないため、植物の生長に悪影響を及ぼす害虫や細菌の進入や蔓延を非常に少なくすることができる。

端末ユニット５，６は、図１に示したように、各栽培空間３，４と連通する通路５ａ，６ａと、空気調和機７，８とを備えている。また、端末ユニット５，６には、図２に示したように、各栽培空間３，４で作業する者が出入りすることができる扉５ｂ，６ｂが設置されている。これらの扉５ｂ，６ｂは気密性を有することが好ましい。

空気調和機７，８は、各栽培空間３，４及び通路５ａ，６ａに気体を閉じ込めた状態で使用される。空気調和機７，８は、図１に示したように、送風機７ａ，８ａを備えている。送風機７ａ，８ａを作動させることによって発生する風は、空気調和機７，８から吐出される。この風は、各栽培空間３，４で風の流れ（気流１４）を発生させるが、この気流１４は、各栽培空間３，４の内圧を維持するためのものではない点で、特許文献１に記載された気流と異なる。本実施例において、空気調和機７，８から吐出される風は、各栽培空間３，４で栽培される植物１５に向けられる。各栽培空間３，４は、直線状に細長い形をしているので、風の通りが良好で、風速の低下を抑えることができる。その結果、個々の植物１５に偏りなく、適度な風を当てることができる。

空気調和機７，８から吐出される風は、図１及び図２に示したように、通路５ａ，６ａを介して各栽培空間３，４に循環し、各栽培空間３，４で栽培される植物に当てられる。空気調和機７，８は、各栽培空間３，４を循環する風の風速を所定の風速に調整し得る風を吐出可能にする風速調整手段（図示省略）を備えるものが好ましい。風速調整手段は、風速計と、該風速計が検出した風速に応じて送風機７ａ，８ａの出力を調節する制御装置とを有して構成される。この構成によれば、端末ユニット５に設置された空気調和機７から吐出される風が端末ユニット６に至るまでの間に風速が低下した場合でも、端末ユニット６に設置された空気調和機８が備える風速計が風速の低下を検出し、それに基づき制御装置が送風機７ａ又は８ａの出力を上げて、空気調和機７又は８から吐出される風の量を増大させる。それにより、各栽培空間３，４に循環する風の風速を所定の風速に戻すことができる。その結果、各栽培空間３，４で栽培される植物のすべてに均一な風を当てることが可能になる。

空気調和機７，８は、また、各栽培空間３，４の二酸化炭素濃度を所定の濃度に調整し得る炭酸ガスを吐出可能にする炭酸ガス調整手段（図示省略）を備えるものが好ましい。炭酸ガス調整手段は、濃度計と、該濃度計が検出した濃度に応じて炭酸ガスボンベ１６から供給される炭酸ガスの量を調節する制御装置とを有して構成される。炭酸ガスボンベ１６から供給される炭酸ガスは、風と一緒に空気調和機７，８から吐出される。この構成によれば、各栽培空間３，４の二酸化炭素濃度が低下した場合でも、濃度計が濃度の低下を検出し、それに基づき制御装置が炭酸ガスボンベ１６からの炭酸ガスの供給量を増やし、空気調和機７，８から吐出される炭酸ガスの量を増大させる。それにより、各栽培空間３，４における二酸化炭素の濃度を所定の濃度に戻すことができる。その結果、個々の植物１５に効果的に炭酸ガスを提供することができる。なお、炭酸ガスは、植物１５の生長を加速させるために適度に使用されるが、密閉された空間での使用のため、炭酸ガスの使用量は少なくて済む。

空気調和機７，８は、また、各栽培空間３，４の温湿度を所定の温湿度に調整し得る空気を吐出可能にする温湿度調整手段（図示省略）を備えるものが好ましい。温湿度調整手段は、温湿度計と、該温湿度計が検出した温湿度に応じて温湿度を調節するための空気を供給する空調装置とを有して構成される。空調装置から供給される空気は、風と一緒に空気調和機７，８から吐出される。この構成によれば、各栽培空間３，４の温度、湿度の変化を温湿度計が検出し、それに基づき空調装置が暖気、冷気又は低湿度或いは高湿度の空気を供給して、空気調和機７，８から吐出させる。それにより、各栽培空間３，４の温湿度を所定の温湿度に維持することが可能になる。また、例えば、各栽培空間３，４の湿度を低下させて、植物１５の蒸散を促し、根からの養分吸収を増大させることも可能になる。

排水手段１２は、互いに面接触し合うフィルム１，２の間を通って流れ落ちる雨水を排除するために設置される。雨水（雪を含む。）は、フィルム１，２が面接触している部分の上部に溜まり、それが一定量に達すると、フィルム１，２が面接触している部分を押し広げて流れ落ちる。従って、排水手段１２を構成する集水部１２ａは、図４に示したように、フィルム１，２が面接触している部分の下部に設置することが好ましい。また、集水部１２ａが設置される錘受け１０は、樋として機能し、排水が地中に流れることを防止することができる。集水部１２ａとしては、効率良く集水するために、有孔管を用いることが好ましい。本実施例では、図４に示したように、集水部１２ａである有孔管が排水手段１２を構成する排水管１２ｂに接続され、雨水の排除を可能にしている。

上記のように構成される栽培装置は、フィルム１，２が光透過性を有するため、各栽培空間３，４に太陽光を十分に取り込むことができる。また、各栽培空間３，４が直線状に細長いため、各栽培空間３，４における風の通りが良好であり、各栽培空間３，４で栽培される植物１５のすべてに適度な風を当てることができる。そして、この風によって、植物１５の葉の表皮に停滞する葉面境界層を破壊して、気孔付近に二酸化炭素を流通し易くすることができる。その結果、気孔から光合成に必要な二酸化炭素を多く取り込むことができ、光合成を促進させることが可能になる。また、各栽培空間３，４及び通路５ａ，６ａに気体を閉じ込めた状態で、空気調和機７，８から吐出される風を、通路５ａ，６ａを介して各栽培空間３，４に循環させるので、害虫や細菌が各栽培空間３，４に進入し難く、各栽培空間３，４での害虫や細菌の蔓延を防ぐことができる。

本発明の実施例２に係る栽培施設は、フィルム１，２の下部１ａ，２ａを固定するための構成が実施例１に係る栽培装置と異なる。すなわち、本実施例では、図５に示したように、錘受け１０の側壁１０ｂ，１０ｃに接して地中に打ち込まれる杭１７を備えている。

本実施例では、錘受け１０が地面１３の上に設置されている。しかしながら、杭１７の、錘受け１０の側壁１０ｂ，１０ｃに接している部分が抵抗となって、側壁１０ｂ，１０ｃの外側への開きを阻止するため、引き抜き荷重に対する強度が強い。従って、フィルム１，２の下部を強固に固定することができる。また、錘受け１０を地中に埋設する作業を省略することができるので、より安価に栽培装置を設置することが可能になる。

本発明の実施例３に係る栽培装置は、図６及び図７に示したように、端末ユニット５，６の間に中間ユニット１８が設置されている点で、実施例１に係る栽培装置と異なる。

中間ユニット１８は、図６に示したように、各栽培空間３，４と個別に連通する通路１８ａ，１８ｂと、各栽培空間３，４にそれぞれ風を吐出可能な空気調和機７，８とを備えている。フィルム１，２は、中間ユニット１８に接続される。中間ユニット１８も、端末ユニット５，６と同様に、気密性の扉１８ｆを備えている。通路１８ａ，１８ｂは、中間ユニット１８を貫通しており、また、隔壁１８ｃで仕切られている。空気調和機１８ｄ，１８ｅは、実施例１の空気調和機７，８と同様に構成されている。

中間ユニット１８を設置することによって、より緻密な気流１４の制御、二酸化炭素濃度の制御及び温湿度の制御が可能になる。また、各栽培空間３，４の全長を長くすることも可能になる。中間ユニット１８は、栽培面積に応じて、端末ユニット５，６の間に複数設置することができる。

本発明の実施例４に係る栽培装置は、実施例３に係る栽培装置を１のユニットとして、該ユニットを複数並列に配置したものである。隣接するユニットのフィルムは面接触している。

具体的には、図８に示したように、第１ユニットＵ１と第２ユニットＵ２が並列に配置される。第１ユニットＵ１及び第２ユニットＵ２は、いずれも実施例３に係る栽培装置である。第１ユニットＵ１の栽培空間４を覆っているフィルム２は、第２ユニットＵ２の栽培空間３を覆っているフィルム１と面接触している。この構成によれば、栽培面積が単純に増加するだけでなく、各栽培空間３，４の内圧で、各栽培空間３，４を互いに支え合うので、各栽培空間３，４を覆うフィルム１，２の変形をより少なくし、外圧に対する強度をより増加させることが可能になる。

１，２ フィルム
３，４ 栽培空間
５，６ 端末ユニット
５ａ，６ａ 通路
５ｂ，６ｂ 扉
７，８ 空気調和機
７ａ，８ａ 送風機
９ 加圧手段
１０ 錘受け
１１ 錘
１２ 排水手段
１２ａ 集水部
１２ｂ 排水管
１３ 地面
１４ 気流（風の流れ）
１５ 植物
１６ 炭酸ガスボンベ
１７ 杭
１８ 中間ユニット
１８ａ，１８ｂ 通路
１８ｃ 隔壁
１８ｄ，１８ｅ 空気調和機
１８ｆ 扉
Ｕ１ 第１ユニット
Ｕ２ 第２ユニット

Claims (15)

1. 光透過性を有し、空気圧で支持されるフィルムによって外部と隔てられた直線状に細長い複数の栽培空間と、各栽培空間の両端において、前記フィルムが接続される端末ユニットとを備え、
   前記端末ユニットが、各栽培空間と連通する通路と、空気調和機とを備え、
   各栽培空間及び前記通路に気体を閉じ込めた状態で、前記空気調和機から吐出される風を、前記通路を介して各栽培空間に循環させ、各栽培空間で栽培される植物に当て得る栽培装置。
2. 請求項１に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット間に１以上の中間ユニットが設置され、前記中間ユニットが、各栽培空間と個別に連通する通路と、各栽培空間にそれぞれ風を吐出可能な空気調和機とを備える栽培装置。
3. 請求項１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間を循環する風の風速を所定の風速に調整し得る風を吐出可能にする風速調整手段を備える栽培装置。
4. 請求項２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間を循環する風の風速を所定の風速に調整し得る風を吐出可能にする風速調整手段を備える栽培装置。
5. 請求項１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間の二酸化炭素濃度を所定の濃度に調整し得る炭酸ガスを吐出可能にする炭酸ガス調整手段を備える栽培装置。
6. 請求項２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間の二酸化炭素濃度を所定の濃度に調整し得る炭酸ガスを吐出可能にする炭酸ガス調整手段を備える栽培装置。
7. 請求項１に記載の栽培装置であって、前記空気調和機が、各栽培空間の温湿度を所定の温湿度に調整し得る空気を吐出可能にする温湿度調整手段を備える栽培装置。
8. 請求項２に記載の栽培装置であって、前記端末ユニット及び前記中間ユニットがそれぞれ備える空気調和機が、各栽培空間の温湿度を所定の温湿度に調整し得る空気を吐出可能にする温湿度調整手段を備える栽培装置。
9. 請求項１に記載の栽培装置であって、各栽培空間を覆うフィルム同士が面接触するように、各栽培空間が配置されている栽培装置。
10. 請求項１に記載の栽培装置であって、錘受けと、該錘受けの内部に配置される錘とを備え、各栽培空間を覆うフィルムの下部が前記錘受けと前記錘との間に介在するように配置される栽培装置。
11. 請求項１０に記載の栽培装置であって、前記錘受けが、底壁と、それぞれ内側に傾斜している側壁とを有して構成され、該錘受けが地中に埋設される栽培装置。
12. 請求項１０に記載の栽培装置であって、前記錘受けが、底壁と、それぞれ内側に傾斜している側壁とを有して構成され、該錘受けの側壁に接して地中に打ち込まれる杭を備える栽培装置。
13. 請求項１０に記載の栽培装置であって、前記錘が、柔軟な容器に液体を収めたものであり、該錘が、前記錘受けの側壁間から露出しており、かつ各栽培空間の内部に配置されている栽培装置。
14. 請求項９に記載の栽培装置であって、互いに面接触し合うフィルムの間を通って流れ落ちる雨水を排除する排水手段を備える栽培装置。
15. 請求項１４に記載の栽培装置であって、前記排水手段が、有孔管を備える栽培装置。

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