植物工場のミスト散布装置
【課題】植物工場における温度、湿度などの環境条件を有効に制御できる環境調整装置を提供する。
【解決手段】栽培室１内に多段に形成した栽培棚２を設置し、各段の上方にミストを散布するスプレイノズル３を、下方に一定の水位で養液ａを湛水する水槽４を、それぞれ配置する。スプレイノズル３はスプレイ管５を介してスプレイ装置６に接続する。
【解決手段】栽培室１内に多段に形成した栽培棚２を設置し、各段の上方にミストを散布するスプレイノズル３を、下方に一定の水位で養液ａを湛水する水槽４を、それぞれ配置する。スプレイノズル３はスプレイ管５を介してスプレイ装置６に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレイノズルの噴霧口から出る数ミクロンから数十ミクロンにまで細かくされたミストを栽培施設内に散布し、換気することなく閉鎖空間における温度、湿度などの環境条件を有効に制御する植物工場のミスト散布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物工場は、環境の調節が可能な閉鎖された空間において、光、温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、養液濃度、ｐＨなど植物成長に影響を与える生育環境を人工的に制御することで、露地栽培に比べ天候不順などの自然環境や病虫害などに左右されることなく、高品質の無農薬野菜を一年中安定栽培し、安定価格で、安定供給できるメリットがある。
【０００３】
また、植物の成長能力を最大限に引き出すためには光合成速度を高める必要があり、この光合成速度は、光条件、温度、湿度、炭酸ガス濃度などに依存することが知られている。
そのため効率よく良好に植物を育成するためには、換気装置や炭酸ガス供給装置などの環境調整機器を配備して栽培室内の換気、温度調整、湿度調整、その他栽培植物の生育に最適な環境条件を一元的に管理し、光条件、温度、湿度、炭酸ガス濃度などを細かく制御する必要がある。ところが植物工場に換気装置を設置して栽培室内を換気すると、中の空気が外に逃げてせっかく最適に制御された炭酸ガス濃度が低下してしまう。
【０００４】
そのため特許文献１には、図３に示すように、植物工場１１の上部に人工照明設備１２を備える栽培台１３の上に透明性材料製の仕切りカバー１４を設け、植物工場１１内全体の環境ではなく、該カバー１４内の環境のみを高濃度ＣＯ２雰囲気にして植物１５の生育を促進させる方法が提案されている。
【０００５】
図示省略してあるが、該カバー１４内には空調装置からの適度な湿度をもった冷または暖空気及びＣＯ２供給装置からのＣＯ２ガスを供給する管路が接続され、該カバー１４内で栽培される植物１５の最適環境が維持されるようになっている。これにより環境維持に要するエネルギを最小にすることができ、また、仕切りカバー１４上方の作業空間を換気できるので、作業者にとってよりよい環境が維持できる。
【０００６】
しかしながらこのような仕切りカバー１４を設けると、その設置や取り外しに手間が掛かり、作業効率が大幅に低下する。また、植物の生育環境を細かく制御するためには多くのセンサが必要になるが、センサは植物の作付けや収穫時は作業の邪魔になるので一時的に取り除いたり、最適な測定場所を探して数を増やしたり場所を変えたりする。そのためこのような仕切りカバー１４があるとセンサの数の変更や移動が容易にできなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は以上のような点であり、本発明は、植物工場における温度、湿度などの環境条件を有効に制御できる環境調整装置を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのため本発明は、栽培施設内にスプレイノズルを配置し、このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、栽培施設内にスプレイノズルを配置し、このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御する。そのため温度、湿度を制御しても中の空気が外に逃げないので、栽培施設内の炭酸ガス濃度を常に一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を実施した植物工場のミスト散布装置の構成図である。
【図２】スプレイ装置の構成図である。
【図３】従来の植物工場の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に、本発明を実施した植物工場のミスト散布装置の構成図を示す。
植物工場のミスト散布装置は、栽培室１内に多段に形成した栽培棚２を設置し、各段の上方にミストを散布するスプレイノズル３を、下方に一定の水位で養液ａを湛水する水槽４を、それぞれ配置する。スプレイノズル３はスプレイ管５を介してスプレイ装置６に接続する。
【００１４】
養液ａは、タンクＴからポンプＰにより不純物を除去するフィルタ槽Ｆを経由して三方弁Ｖで分岐し、一方は熱交換器７で冷却されてスプレイ装置６に供給される。他方は三方弁Ｖから最上段に位置する水槽４に供給され、次に左右の排水管８を通して下段の水槽４に順次供給され、最後に最下段に位置する水槽４の排水管８を通してタンクＴに還流する。
【００１５】
タンクＴに還流した養液ａは再度ポンプＰによって各段の水槽４に供給される。これにより養液ａが満遍なく全ての水槽４に行き渡り、生長むらのない均一な野菜が生育される。
【００１６】
排水管８は、その入口部分が水槽４の底面から所定の高さに設定され、養液ａの水位が一定に保てるようになっている。養液ａをこのようにポンプＰで連続的あるいは間欠的に循環させることで養液中の溶存酸素量を多量にし、根の呼吸作用が十分行えるようにする。また、養液ａの一部を熱交換器７で冷却してスプレイ装置６に供給し、ミスト状にして栽培棚２上方のスプレイノズル３から噴霧する。これにより換気することなく栽培棚２上方の半閉鎖空間の温度を制御できる。従って、換気により炭酸ガス濃度が低下することがなくなる。
【００１７】
スプレイ装置６は、図２に示すように、コンプレッサ６１、液タンク６２、レギュレタ６３で構成し、スプレイ管５の先端にスプレイノズル３を取り付ける。スプレイ管５は空送管５１と液送管５２で構成し、液タンク６２には栽培室１のタンクＴから供給された養液ａが充填されている。スプレイ装置６は、このようなスプレイ式のほか、超音波振動やプラズマ放電と送風器を組み合わせたものなどでもよい。
【００１８】
以上の構成で、コンプレッサ６１からの圧縮空気がレギュレタ６３で圧力調整され、密閉構造の液タンク６２を加圧する。これにより一定量の養液ａが液送管５２を通してスプレイノズル３へ圧送される。コンプレッサ６１の圧縮空気は空送管５１を介してスプレイノズル３にも供給されるので、スプレイノズル３の先端から圧縮空気がジェット噴射し、液送管５２を通して圧送された養液ａをミスト化して噴霧する。
【００１９】
噴霧されたミストは、栽培棚２の植物の表面やその近傍で蒸発し、その際に植物から蒸発潜熱を奪う。その結果、植物の温度を一時的に下げることができる。同時に、高温時における光合成速度の低下を防ぐ。その理由を以下に述べる。
【００２０】
植物は高温になると葉内水蒸気張力が高まり蒸散速度が増加する。そのため気孔を閉じて水分の蒸散を防ぐが、これにより光合成に必要な二酸化炭素を気孔から多く取り込めなくなる。その結果、光量や炭酸ガス濃度が十分でも光合成速度が低下する。ところが温度が上昇し葉内水蒸気張力が高まっても、ミストを散布すると大気中の湿度が高くなる。大気の湿度が高く相対湿度にあまり差がない場合は蒸散速度はさほど変化しない。従って、気孔が開いたままになり、多くの二酸化炭素を取り込め、光合成速度の低下を防ぐことができる。このように光合成の増進には、気孔の開度を大きくし、葉面境界層を薄く拡散抵抗を小さくしてＣＯ２の気孔への取入れをしやすくしなければならないが、そのためには室内の空気が適度な湿度を保つ必要がある。
【符号の説明】
【００２１】
１ 栽培室
２ 栽培棚
３ スプレイノズル
４ 水槽
５ スプレイ管
５１ 空送管
５２ 液送管
６ スプレイ装置
６１ コンプレッサ
６２ 液タンク
６３ レギュレタ
７ 熱交換器
８ 排水管
１１ 植物工場
１２ 人工照明設備
１３ 栽培台
１４ 仕切りカバー
１５ 植物
Ｆ フィルタ槽
Ｐ ポンプ
Ｔ タンク
Ｖ 三方弁
ａ 養液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレイノズルの噴霧口から出る数ミクロンから数十ミクロンにまで細かくされたミストを栽培施設内に散布し、換気することなく閉鎖空間における温度、湿度などの環境条件を有効に制御する植物工場のミスト散布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物工場は、環境の調節が可能な閉鎖された空間において、光、温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、養液濃度、ｐＨなど植物成長に影響を与える生育環境を人工的に制御することで、露地栽培に比べ天候不順などの自然環境や病虫害などに左右されることなく、高品質の無農薬野菜を一年中安定栽培し、安定価格で、安定供給できるメリットがある。
【０００３】
また、植物の成長能力を最大限に引き出すためには光合成速度を高める必要があり、この光合成速度は、光条件、温度、湿度、炭酸ガス濃度などに依存することが知られている。
そのため効率よく良好に植物を育成するためには、換気装置や炭酸ガス供給装置などの環境調整機器を配備して栽培室内の換気、温度調整、湿度調整、その他栽培植物の生育に最適な環境条件を一元的に管理し、光条件、温度、湿度、炭酸ガス濃度などを細かく制御する必要がある。ところが植物工場に換気装置を設置して栽培室内を換気すると、中の空気が外に逃げてせっかく最適に制御された炭酸ガス濃度が低下してしまう。
【０００４】
そのため特許文献１には、図３に示すように、植物工場１１の上部に人工照明設備１２を備える栽培台１３の上に透明性材料製の仕切りカバー１４を設け、植物工場１１内全体の環境ではなく、該カバー１４内の環境のみを高濃度ＣＯ２雰囲気にして植物１５の生育を促進させる方法が提案されている。
【０００５】
図示省略してあるが、該カバー１４内には空調装置からの適度な湿度をもった冷または暖空気及びＣＯ２供給装置からのＣＯ２ガスを供給する管路が接続され、該カバー１４内で栽培される植物１５の最適環境が維持されるようになっている。これにより環境維持に要するエネルギを最小にすることができ、また、仕切りカバー１４上方の作業空間を換気できるので、作業者にとってよりよい環境が維持できる。
【０００６】
しかしながらこのような仕切りカバー１４を設けると、その設置や取り外しに手間が掛かり、作業効率が大幅に低下する。また、植物の生育環境を細かく制御するためには多くのセンサが必要になるが、センサは植物の作付けや収穫時は作業の邪魔になるので一時的に取り除いたり、最適な測定場所を探して数を増やしたり場所を変えたりする。そのためこのような仕切りカバー１４があるとセンサの数の変更や移動が容易にできなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は以上のような点であり、本発明は、植物工場における温度、湿度などの環境条件を有効に制御できる環境調整装置を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのため本発明は、栽培施設内にスプレイノズルを配置し、このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、栽培施設内にスプレイノズルを配置し、このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御する。そのため温度、湿度を制御しても中の空気が外に逃げないので、栽培施設内の炭酸ガス濃度を常に一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を実施した植物工場のミスト散布装置の構成図である。
【図２】スプレイ装置の構成図である。
【図３】従来の植物工場の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に、本発明を実施した植物工場のミスト散布装置の構成図を示す。
植物工場のミスト散布装置は、栽培室１内に多段に形成した栽培棚２を設置し、各段の上方にミストを散布するスプレイノズル３を、下方に一定の水位で養液ａを湛水する水槽４を、それぞれ配置する。スプレイノズル３はスプレイ管５を介してスプレイ装置６に接続する。
【００１４】
養液ａは、タンクＴからポンプＰにより不純物を除去するフィルタ槽Ｆを経由して三方弁Ｖで分岐し、一方は熱交換器７で冷却されてスプレイ装置６に供給される。他方は三方弁Ｖから最上段に位置する水槽４に供給され、次に左右の排水管８を通して下段の水槽４に順次供給され、最後に最下段に位置する水槽４の排水管８を通してタンクＴに還流する。
【００１５】
タンクＴに還流した養液ａは再度ポンプＰによって各段の水槽４に供給される。これにより養液ａが満遍なく全ての水槽４に行き渡り、生長むらのない均一な野菜が生育される。
【００１６】
排水管８は、その入口部分が水槽４の底面から所定の高さに設定され、養液ａの水位が一定に保てるようになっている。養液ａをこのようにポンプＰで連続的あるいは間欠的に循環させることで養液中の溶存酸素量を多量にし、根の呼吸作用が十分行えるようにする。また、養液ａの一部を熱交換器７で冷却してスプレイ装置６に供給し、ミスト状にして栽培棚２上方のスプレイノズル３から噴霧する。これにより換気することなく栽培棚２上方の半閉鎖空間の温度を制御できる。従って、換気により炭酸ガス濃度が低下することがなくなる。
【００１７】
スプレイ装置６は、図２に示すように、コンプレッサ６１、液タンク６２、レギュレタ６３で構成し、スプレイ管５の先端にスプレイノズル３を取り付ける。スプレイ管５は空送管５１と液送管５２で構成し、液タンク６２には栽培室１のタンクＴから供給された養液ａが充填されている。スプレイ装置６は、このようなスプレイ式のほか、超音波振動やプラズマ放電と送風器を組み合わせたものなどでもよい。
【００１８】
以上の構成で、コンプレッサ６１からの圧縮空気がレギュレタ６３で圧力調整され、密閉構造の液タンク６２を加圧する。これにより一定量の養液ａが液送管５２を通してスプレイノズル３へ圧送される。コンプレッサ６１の圧縮空気は空送管５１を介してスプレイノズル３にも供給されるので、スプレイノズル３の先端から圧縮空気がジェット噴射し、液送管５２を通して圧送された養液ａをミスト化して噴霧する。
【００１９】
噴霧されたミストは、栽培棚２の植物の表面やその近傍で蒸発し、その際に植物から蒸発潜熱を奪う。その結果、植物の温度を一時的に下げることができる。同時に、高温時における光合成速度の低下を防ぐ。その理由を以下に述べる。
【００２０】
植物は高温になると葉内水蒸気張力が高まり蒸散速度が増加する。そのため気孔を閉じて水分の蒸散を防ぐが、これにより光合成に必要な二酸化炭素を気孔から多く取り込めなくなる。その結果、光量や炭酸ガス濃度が十分でも光合成速度が低下する。ところが温度が上昇し葉内水蒸気張力が高まっても、ミストを散布すると大気中の湿度が高くなる。大気の湿度が高く相対湿度にあまり差がない場合は蒸散速度はさほど変化しない。従って、気孔が開いたままになり、多くの二酸化炭素を取り込め、光合成速度の低下を防ぐことができる。このように光合成の増進には、気孔の開度を大きくし、葉面境界層を薄く拡散抵抗を小さくしてＣＯ２の気孔への取入れをしやすくしなければならないが、そのためには室内の空気が適度な湿度を保つ必要がある。
【符号の説明】
【００２１】
１ 栽培室
２ 栽培棚
３ スプレイノズル
４ 水槽
５ スプレイ管
５１ 空送管
５２ 液送管
６ スプレイ装置
６１ コンプレッサ
６２ 液タンク
６３ レギュレタ
７ 熱交換器
８ 排水管
１１ 植物工場
１２ 人工照明設備
１３ 栽培台
１４ 仕切りカバー
１５ 植物
Ｆ フィルタ槽
Ｐ ポンプ
Ｔ タンク
Ｖ 三方弁
ａ 養液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培施設内にスプレイノズルを配置し、
このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御することを特徴とする植物工場のミスト散布装置。
【請求項２】
前記ミストは栽培施設内の水槽が湛水する養液をミスト化して噴霧したものであることを特徴とする請求項１記載の植物工場のミスト散布装置。
【請求項３】
前記養液をミスト化する経路に熱交換機を設置し、
この熱交換機で養液を冷却することを特徴とする請求項２記載の植物工場のミスト散布装置。
【請求項１】
栽培施設内にスプレイノズルを配置し、
このスプレイノズルからミストを散布して換気することなく栽培施設内の温度、湿度を制御することを特徴とする植物工場のミスト散布装置。
【請求項２】
前記ミストは栽培施設内の水槽が湛水する養液をミスト化して噴霧したものであることを特徴とする請求項１記載の植物工場のミスト散布装置。
【請求項３】
前記養液をミスト化する経路に熱交換機を設置し、
この熱交換機で養液を冷却することを特徴とする請求項２記載の植物工場のミスト散布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２１９３８（Ｐ２０１３−２１９３８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７３８１（Ｐ２０１１−１５７３８１）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１４１７９４）株式会社宮入バルブ製作所 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００１４１７９４）株式会社宮入バルブ製作所 (12)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]