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植物栽培装置
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- 【要約】
【課題】 植物の根圏域の温度制御を行なう植物栽培装置においてエネルギを効率よく活用するものであって、その植物栽培装置の設置や設備のレイアウト変更等が容易なものを提供する。
【解決手段】 合成樹脂発泡材製のブロック体に上開きの凹部８を形成して据え置き式の栽培ベッド６とし、この栽培ベッド６の凹部８の底部には熱源気流を吐出するダクト１３を配置するとともに、凹部８内でダクト１３の上方には培地１１を収容したコンテナ１２を配置した。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 合成樹脂発泡材製のブロック体に上開きの凹部を形成して据え置き式の栽培ベッドとし、この栽培ベッドの前記凹部の底部には熱源気流を吐出するダクトを配置するとともに、前記凹部内で前記ダクトの上方には培地を収容したコンテナを配置したことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】 請求項１記載の植物栽培装置において、前記栽培ベッドの凹部はさらに前記ブロック体の対向する側面間にも開放するものとし、複数個の栽培ベッドを互いの開放した側面同士を衝合させて配設したことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項３】 請求項１または２記載の植物栽培装置において、大気圧と前記熱源気流の静圧との差を、栽培ベッドの培地に応じた値にすることを特徴とする植物栽培装置。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、植物の根圏域の温度制御を行なって植物の栽培を行なう植物栽培装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】植物の根圏域の温度制御を行なう植物栽培装置としては、例えば、特開平４−７１４３２号公報に示すものがある。
【０００３】植物の根圏域の温度制御を行なう，この植物栽培装置においては、植物の根圏域の温度制御のための冷熱エネルギを効率よく活用することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に示す植物栽培装置は、エネルギを効率よく利用するものではあるが、植物栽培装置が固定設備としておおがかりであり、その設備の設置や設備のレイアウトの変更等が面倒な構造のものとなっている。
【０００５】この発明は、このような事情に基づいてなされたもので、植物の根圏域の温度制御を行なう植物栽培装置においてエネルギを効率よく活用するものであって、その植物栽培装置の設置や設備のレイアウト変更等が容易なものを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために、請求項１記載の発明は、合成樹脂発泡材製のブロック体に上開きの凹部を形成して据え置き式の栽培ベッドとし、この栽培ベッドの前記凹部の底部には熱源気流を吐出するダクトを配置するとともに、前記凹部内で前記ダクトの上方には培地を収容したコンテナを配置したことを特徴とする植物栽培装置である。
【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の植物栽培装置において、前記栽培ベッドの凹部はさらに前記ブロック体の対向する側面間をも開放するものとし、複数個の栽培ベッドを互いの開放した側面同士を衝合させて配設したことを特徴とする植物栽培装置である。
【０００８】また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の植物栽培装置において、大気圧と前記熱源気流の静圧との差を、栽培ベッドの培地に応じた値にすることを特徴とする植物栽培装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１０】［実施の形態１］以下、図面によりこの発明の実施の形態１を説明するが、まず、図２により植物栽培装置の全体概略を説明する。
【００１１】図２において、１はビニルハウスを示し、ビニルハウス１内には植物栽培装置２が設置されている。
【００１２】植物栽培装置２は、栽培部３と、温度制御装置４と、養液供給装置５とを有している。
【００１３】栽培部３は、後述する形状に形成された複数の栽培ベッド６を床面７に据え置いて一定の方向に向けて整列させたもので、この実施の形態１においては５列に形成されている。
【００１４】そして、この実施の形態１において、栽培ベッド６は、合成樹脂発泡材である，発泡スチロールからなるブロック体を所要の形状に形成したものである。
【００１５】なお、これらの栽培ベッド６は高密度発泡ウレタンやその他各種の合成樹脂の発泡材を用いて形成することとしてもよい。
【００１６】栽培ベッド６は、主に図１，図３に示すように、概ね外形が直方体状とされたブロック体で上開きの凹部８を有するものであり、後述するようにこの凹部８には培地１１を収容したコンテナ１２と，後述する熱源用ダクト１３とが設置される。
【００１７】この実施の形態１において、培地１１はロックウール培地が用いられており、コンテナ１２は底面に多数の透孔が形成され充分な通気性を有するものである。
【００１８】栽培ベッド６に形成された凹部８は、前記のように上開きであって、さらに、この凹部８は直方体状をなす外形において対向する側面間を同一の断面形状で連通させたものとなっている（図３参照）。
【００１９】この栽培ベッド６の凹部８の連通方向に直交する向きでの断面形状は、図１に示すようであり、凹部８の底部中央には栽培ベッド６の厚さ寸法の半分程度の高さの支持部１４が底部から膨出され、この支持部１４の上面と一致するように両側側壁に段部１５が形成されている。
【００２０】そして、これらの支持部１４と段部１５との間に渡るようにして、前記コンテナ１２は２列に並べた状態でコンテナ格納空間１６に格納され、コンテナ格納空間１６に格納されたコンテナ１２はその上面以外の周囲の全体が栽培ベッド６によってすっぽり覆われた状態となる。
【００２１】前記支持部１４の両側には、概ね各コンテナ１２の中央下方となるようにダクト収容空間１７がそれぞれ形成されて、熱源用ダクト１３をそれぞれ収容するようになっている。なお、前記ダクト収容空間１７においては、熱源用ダクト１３を最深部に配置し、これらの熱源用ダクト１３から上方のコンテナ１２に至る空間をコンテナ１２側で大きくするように中間段部１８が形成されている。
【００２２】この中間段部１８を形成してあることにより、熱源用ダクト１３から吐出された熱源気流を上方に位置するコンテナ１２の底部の広い領域にわたり供給することができる。
【００２３】そして、栽培部３を構成する各列において、各栽培ベッド６はそれぞれの凹部８が互いに連続するように整列配置して構成されており、栽培部３を構成する各列の端部においては、図４，図５に示すように、発泡スチロールからなる端部プレート２５を粘着テープ２０で栽培ベッド６の端面に固着して熱源用ダクト１３からの熱源気流がコンテナ格納用空間１６に設置されているコンテナ１２の培地１１に集中的に供給され効率的な温度制御が行えるようになっている。
【００２４】さらに、この実施の形態１においては、栽培部３の各列毎に各栽培ベッド６の凹部８の内面全体をフィルム１９で覆って気密性を高めている。
【００２５】なお、この実施の形態１において、前記フィルム１９は例えばポリエチレンシートからなり、このフィルム１９の縁部は粘着テープ２０を用いて栽培ベッド６の適所に固着している。
【００２６】また、この実施の形態１においては、各列の栽培部３を構成する各栽培ベッド６相互の間および栽培ベッド６とコンテナ１２との間についても粘着テープ２０が用いられ、一層気密性を向上させて熱源気流のロスの発生を防止している。
【００２７】温度制御装置４は、空気調和機２１と，メインダクト２３と、分岐管２２の接続部に一端をそれぞれ接続した熱源用ダクト１３と、各熱源用ダクト１３の他端部を連通させる連通管２４とを有するものである。
【００２８】空気調和機２１は、冷暖房運転がそれぞれ可能で送風機能を有するものであり、栽培部３に設置されている適宜のコンテナ１２の培地１１中に埋設した不図示の温度センサからの信号に応じて適宜に運転され、培地１１が所要の温度条件を満たすようにその運転が制御されるものである。
【００２９】メインダクト２３は、前記空気調和機２１で生じた熱源気流を分岐管２２に導くものであり、この明細書において熱源気流とは暖房による加熱熱源気流のほか冷房による冷熱源機流をも含む概念である。
【００３０】分岐管２２は、メインダクト２３を経て供給される熱源気流を栽培部３に設置された合計１０本の各熱源用ダクト１３に分配するものである。
【００３１】各熱源用ダクト１３は、５列に整列配置された各栽培ベッド６の２つのダクト収容空間１７毎に配置されており、これらの熱源用ダクト１３には上方に位置する各コンテナ１２の中央部にそれぞれ対応するように上向きに噴出口１３ａが形成されている。
【００３２】したがって、この植物栽培装置２においては、栽培ベッド６に格納された各コンテナ１２についてはそれぞれが対応する前記噴出口１３ａから熱源気流が底部の中央に吹き付けられて、そのコンテナ１２中の培地１１は所要の温度条件に制御されることになる。
【００３３】そして、この実施の形態１にあっては、前記の各熱源用ダクト１３の他端部はそれぞれ連通管２４に接続されていて、連通管２４を介して互いに連通状態となっている。
【００３４】これは、栽培部３に設置されているすべての熱源用ダクト１３内の静圧を均一にして、一定の穴径に形成されている前記噴出口１３ａからの熱源気流の流量を一定とし、各コンテナ１２の培地１１の温度を均一にするためである。
【００３５】養液供給装置５は、養液タンク３１と，養液ポンプ３２と，分配管３３と，養液供給管３４とを有するものである。
【００３６】養液タンク３１は、前記栽培部３の栽培ベッド６に設置されたコンテナ１２の培地１１に植え付けられた植物に供給すべき養液を貯留するものであり、養液ポンプ３２は適時に所要量の養液を分配管３３側に吐出するものである。
【００３７】分配管３３は、前記養液ポンプ３２から吐出された養液を各養液供給管３４に分配して供給するものであり、養液供給管３４は前記栽培部３の各列毎に設けられており、この養液供給管３４には前記栽培部３に設置された各コンテナ１２に対応した位置に養液供給口３５が多数穿設されている。
【００３８】したがって、養液を散布すべき場合には、前記養液ポンプ３２が駆動され、養液タンク３１に貯留されている養液が分配管３３および各養液供給管３４を経てそれぞれの養液供給口３５から対応するコンテナ１２の培地１１に所定量だけ散布供給することになる。
【００３９】このようにして培地１１に供給された養液は、培地１１が前記のようにロックウール培地であって水切れが良好であるので、幾分かの養液はコンテナ１２の底部から垂れ落ちて栽培ベッド６の凹部８の底部に達することとなる。
【００４０】このように垂れ落ちた養液に対して、凹部８の底部には、前記フィルム１９をも貫通させて養液排水口３７を形成し、この養液排水口３７を経て養液排水管３８により植物栽培装置２外に排出する。
【００４１】なお、養液排水管３８にトラップを形成しておくこととすれば、養液排水管３８からの熱源気流の漏れを防止して凹部８の気密性を維持することができるとともに、外部からの害虫等の侵入を防止することもできるので、植物栽培装置２の清浄性を確保して、培地１１で栽培する植物を疫病等から保護することも可能となる。
【００４２】このように構成された植物栽培装置２を用いて植物Ｐの栽培を行なう場合には、図１に示すように、各コンテナ１２の培地１１の表面に発泡スチロール等の合成樹脂発泡材からなる小片４１を多数散在させて培地１１の表面を覆わせることが好ましい。
【００４３】これにより、培地１１の表面に多数の小片４１が位置することによって、夏期の日射による培地温度温度の上昇を抑制するとともに、冬期の培地上部からの放熱による熱的ロスを軽減することができ、空気調和機２１の負荷を軽減することができる。
【００４４】また、多数の小片４１によるものであるので植物Ｐに対する養液供給管３４からの養液供給が妨げられることもない。
【００４５】以上のように、この実施の形態１においては、栽培ベッド６が床面７への据え置き式であるので、植物栽培装置２の設置作業が簡単であり，栽培面積の変更等に伴うレイアウト変更も容易である。
【００４６】そのうえ、栽培ベッド６が発泡スチロール製であり、使用時にコンテナ１２の周囲が断熱性に富んだ発泡スチロール材で囲まれるので熱的ロスが少なく，エネルギ効率が良好である。
【００４７】［実施の形態２］実施の形態２では、実施の形態１の空気調和機２１として図６に示すものを用いる。図６の空気調和機４００は、室外機４１０と、室内機４２０と、冷媒回路４３０Ａ、冷媒回路４３０Ｂとを備える。
【００４８】空気調和機４００の室外機４１０は、圧縮機４１１と、ファン４１２と、熱交換装置４１３とを備える。圧縮機４１１は、冷媒回路４３０Ｂからの、気体の冷媒を圧縮する。熱交換装置４１３は、圧縮機４１１からの、圧縮された冷媒から熱を奪い、冷媒を液体にする。ファン４１２は、冷却用の空気を熱交換装置４１３送る。
【００４９】空気調和機４００の室内機４２０は、熱交換装置４２１と、ファン４２２とを備える。熱交換装置４２１は、熱交換装置４１３からの、液体の冷媒を冷媒回路４３０Ａを経由して受け取る。熱交換装置４１３は、ファン４２２で送り込まれる外気を冷却する。これにより、冷媒が気化される。熱交換装置４２１は、気体の冷媒を、冷媒回路４３０Ｂを経由して、空気調和機４００の圧縮機４１１に送る。
【００５０】また、空気調和機４００は、温度調整した外気による熱源気流を、メインダクト２３に送る。この熱源気流は、メインダクト２３から分岐管２２を経由して、それぞれの熱源用ダクト１３に送られる。熱源用ダクト１３から流れ出た熱源気流は、栽培ベッド６の培地１１を通り、大気中に流れる。このとき、熱源気流からの熱源が培地１１に吸収されて、培地１１の温度が所要の温度条件に保たれる。
【００５１】熱源気流を熱源用ダクト１３に送るとき、大気圧Ｐ0と熱源用ダクト１３内の静圧Ｐ1との差である差圧Ｐ2が、次の関係を保つように、空気調和機４００は、熱源気流をメインダクト２３に送る。
【００５２】差圧Ｐ2＝静圧Ｐ1−大気圧Ｐ0差圧Ｐ2＞０熱源気流の静圧Ｐ1は、熱源気流をメインダクト２３に送るファン４２２の回転で決められる。ファン４２２が高速回転をして、差圧Ｐ2が大きいと、培地１１から吹き出る熱源気流の量が多くなる。このときには、熱源気流による培地１１の冷却・加熱が十分に行われずに、熱源気流が大気中に放出されるので、熱源気流による熱交換の効率が低下してしまう。また逆に、ファン４２２が低速回転をして、差圧Ｐ2が小さいと、熱源気流が培地１１から吹き出る量が少ないので、熱源気流による冷却・加熱効果が十分ではない。このために、所要の温度条件に培地１１を保つために、時間がかかる。
【００５３】したがって、比較的短時間で所要の温度条件にし、かつ、熱交換の効率低下を防ぐための差圧Ｐ2としては、培地１１の通気性に応じた、最適な値がある。そして、この差圧Ｐ2を、およそ５〜２０［mmaq］
に保つように、ファン４２２の回転速度を調節する。
【００５４】このようにして、実施の形態２では、培地１１の通気性や含水量に応じて、差圧Ｐ2に対する条件を満たすように、空気調和機４００が熱源気流をメインダクト２３に送る。このとき、メインダクト２３から熱源用ダクト１３の連通管２４までの距離、つまり熱源用ダクト１３の長さが同じようになるように、熱源用ダクト１３が設置されている。この結果、栽培ベッド６の設置場所に影響されることがなく、熱源用ダクト１３の長手方向に対して、栽培ベッド６の温度条件を均一にすることができる。
【００５５】また、空気調和機４００が熱源気流を熱源用ダクト１３に送るとき、培地１１に応じた、最適な静圧Ｐ1で熱源気流を送るので、空気調和機４００を効率よく運転することができ、空気調和機４００の維持費を低く抑えることができる。
【００５６】なお、実施の形態２に使用可能な培地１１として、次のものがある。つまり、通気性を持つ培地１１として、無機質の材料で作られたロックウール、有機物やコケなど材料で作られたピートモース、有機物として椰子殻の材料や無機質として砂利の材料で作られたれき、土壌などがある。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、熱源気流を吐出するダクトとコンテナの格納部とを有する栽培ベッドが据え置き式に構成されているので、植物栽培装置の設置やレイアウト変更等は、基本的に栽培ベッドの据え置き作業あるいは据え置き位置の調整作業となり、煩雑な付随作業がすくなく植物栽培装置の設置やレイアウト変更等が容易である。
【００５８】そのうえ、前記の据え置き式栽培ベッドを合成樹脂発泡材製とし、その合成樹脂発泡材のブロックに形成された凹部に培地を収容したコンテナを格納するものであるので、コンテナの表面積の多くが断熱性の高い合成樹脂発泡材でおおわれ、ダクトからの熱源気流のエネルギは培地の温度制御に効率よく利用することができる。
【００５９】また、請求項２記載の発明によれば、植物栽培装置が複数個の栽培ベッドを据え置いて配設することにより概ね構成されるので、栽培面積についてもきわめて容易に調整することができる。そして、栽培ベッドの凹部が前記ブロック体の対向する側面間にも開放しているので、その開放した空間をも利用して栽培ベッド上にコンテナをフルに格納することができ、栽培ベッドの長手方向寸法が過大になることもない。
【００６０】さらに、請求項３記載の発明によれば、大気圧と熱源気流の静圧との差を、栽培ベッドの培地に応じた値にし、熱源気流が培地を通過するための、最適な静圧で熱源気流を送る。これにより、熱源気流による培地の冷却・加熱を効率的に行うことができる。
- 【公開番号】特開平１０−３７
【公開日】平成１０年（１９９８）１月６日
【発明の名称】植物栽培装置
【発明者】
【氏名】山本 敬司
【氏名】中西 美一
- 【出願番号】特願平９−１０１７
【出願日】平成９年（１９９７）１月８日
【出願人】
【識別番号】０００１４４９９１
【氏名又は名称】株式会社四国総合研究所
【識別番号】０００１８０３６８
【氏名又は名称】四国電力株式会社
- 【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
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