植物栽培中的空气调节装置制造方法
【专利摘要】在空气调节装置中，从设置在植物附近的排出口(6)向植物大致均匀地供给混合环境气体，从而使植物的叶的蒸腾变均匀，此外，仅对植物附近进行空气调节控制并且管理二氧化碳气体浓度。所述混合环境气体通过利用与排出口(6)连通的混合部(3)将二氧化碳气体混合于环境气体并进一步调节了温度以及湿度而形成。
【专利说明】植物栽培中的空气调节装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种植物栽培中的空气调节装置，其在植物工厂中同时实现仅植物附 近的空气调节控制以及植物的生长促进。
【背景技术】
[0002] 对于以往的植物工厂的空气调节方法，作为利用设置于壁面的空气调节机对栽培 室整体进行空气调节控制的方法，或者在多层式栽培架设置循环风机，利用恒定方向的流 动对各层进行空气调节控制的方法，例如有专利文献1的空气调节方法。
[0003] 图6是示出专利文献1的空气调节方法的图。箭头表示空气的流动方向。植物被 定植并栽培在设置于箱型育苗装置22的单元托盘27上。专利文献1的空气调节方法是反 复进行如下动作的空气调节方法，即，对于利用设置于封闭型结构体20的壁面的室内空气 调节装置21进行冷却以及调湿后的空气，使装备在育苗架26的背面的空气风机25工作而 从箱型育苗装置22的前表面侧吸引该空气，经由空气室24向封闭型结构体20的壁面与箱 型育苗装置22的背面之间的空间排出。排出到该空间的空气因人工照明装置28产生的热 而被加热，利用室内空气调节装置21再次调节温度以及湿度，并再次向箱型育苗装置22的 育苗空间23的开放的前表面侧供给。
[0004] 另外，一般来说，在植物培育时以适当的风速向叶或者枝干部供给调节了温度、湿 度以及二氧化碳气体浓度后的空气，由此促进植物中的叶的蒸腾，也促进了光合作用。
[0005] 图7是示出非专利文献1所记载的风速与蒸腾量之间的相关关系的图。且示出在 环境温度25度的环境中，在相对湿度为50%、65%、80%这三个条件下，在植物的叶的附近 改变风速时的、植物的叶的中央部IOcmX IOcm的面积的1小时后的蒸腾量。
[0006] 根据图7,对植物的叶的蒸腾有效的最低风速是0.05m/SeC。另外，虽然最佳风速 因湿度条件的不同而存在差异，但通过提高植物附近的风速，蒸腾量增加。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2003-52253号公报 [0010] 非专利文献
[0011] 非专利文献1 :矢吹万寿?宫川秀夫，与风速和光合作用相关的研究（第二报）风 速与光合作用之间的关系，农业气象第26卷第三号、1970年12月、139页 发明概要
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 在以往的空气调节方法的情况下，如图6所示，由于采用从箱型育苗装置22的育 苗空间23的开放的前表面侧吸气，且利用装备在育苗架26的背面的空气风机25排气的构 造，因此气流始终为一个方向。另外，由于定植在单元托盘27上的植物随着生长而成为气 流的障碍物，因此无论对于植物的各个单体还是从育苗空间23整体来看，在上风与下风产 生风速差，产生与对蒸腾有效的风充分接触的面和没有充分接触的面，存在产生蒸腾量出 现差别等弊端这样的课题。
【发明内容】
[0014]
[0015] 因此，本发明的目的在于解决所述问题并且提供一种植物栽培中的空气调节装 置，该空气调节装置仅对植物栽培所必需的空间进行空气调节控制以及二氧化碳气体浓度 管理，由此减少空气调节负荷，此外，对于植物，通过向植物整体均匀地供给风以及二氧化 碳气体而抑制蒸腾的差别。
[0016] 用于解决课题的手段
[0017] 为了解决所述课题，本发明以如下方式构成。
[0018] 本发明的一实施方式提供一种空气调节装置，其是仅向植物附近供给调节了温 度、湿度以及二氧化碳气体浓度的空气的植物栽培中的空气调节装置，其中，
[0019] 该空气调节装置包括：
[0020] 二氧化碳气体产生部，其产生调节了浓度的二氧化碳气体；
[0021] 空气供给部，其供给调节了温度与湿度的环境气体或者外部空气；
[0022] 混合部，其经由第一管道与所述二氧化碳气体产生部连结，并且经由第二管道与 所述空气供给部连结，该混合部混合从所述二氧化碳气体产生部产生的所述二氧化碳气体 和从所述空气供给部供给的所述环境气体或所述外部空气，形成混合环境气体；以及
[0023] 连接配管，其具有连结于所述混合部且朝向所述植物附近供给所述混合环境气体 的多个排出口，
[0024] 相对于植物栽培装置的一处植物植入用孔，至少配置三个以上的所述排出口，并 且相邻的所述排出口的中心与所述植物植入用孔的中心所成的角度设置为相等角度或者 大致低于180度。
[0025] 发明效果
[0026] 根据本发明的所述方式的、仅对植物附近进行空气调节控制并且供给二氧化碳气 体的空气调节装置，能够大幅降低空气调节负荷以及二氧化碳气体的输入量，并且能够通 过蒸腾量的均匀化来抑制生长的差别。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 根据与针对附图的优选实施方式相关的以下叙述来明确本发明的以上以及其他 目的与特征。在该附图中：
[0028] 图1是本发明的第一实施方式的用于实施空气调节方法的空气调节装置的说明 图。
[0029] 图2是本发明的第一实施方式的空气调节方法中的基本分析模型的俯视图。
[0030] 图3是本发明的第一实施方式的空气调节方法中的基本分析模型的图2中A-A的 局部剖视图。
[0031] 图4是本发明的第一实施方式的第一变形例中的、在植物的上部追加设置有排气 部的情况的结构图。
[0032] 图5是本发明的第一实施方式的第一变形例中的、设置有辅助排出口的情况的结 构图。
[0033] 图6是示出专利文献1所记载的以往的空气调节方法的图。
[0034] 图7是示出非专利文献1所记载的风速与蒸腾量之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0035] (第一实施方式）
[0036] 以下，参照图表对本发明的第一实施方式的植物栽培中的空气调节装置进行说 明。
[0037] 图1是本发明的第一实施方式的用于实施植物栽培中的空气调节方法的、将植物 栽培中的空气调节装置应用于水栽培装置的情况下的空气调节装置的说明图。在图1中， 省略栽培床或者育苗架等与本发明的第一实施方式的用于实施空气调节方法的空气调节 装置相关的结构以外的部分。构成栽培床或者育苗架等植物栽培装置的一部分的栽培板7 在其中央设置有圆形的植物植入用孔8,在圆形的植物植入用孔8配置有植物。
[0038] 本发明的用于实施上述方式的空气调节方法的空气调节装置包括送风装置30、连 接配管5以及排出口 6。送风装置30具备空气供给部1、二氧化碳气体产生部2以及混合 部3,空气供给部1以及二氧化碳气体产生部2彼此经由混合部3、第一管道4a以及第二管 道4b而连结。
[0039] 空气供给部1具有调节温度以及湿度的功能，将调节了温度以及湿度后的空气 (环境气体或者外部空气）经由第一管道4a供给至混合部3。
[0040] 二氧化碳气体产生部2产生二氧化碳气体并且调节其浓度，将产生并且调节浓度 后的二氧化碳气体经由第二管道4b供给至混合部3。
[0041] 在混合部3中，混合从二氧化碳气体产生部2产生的二氧化碳气体和利用空气供 给部1调节了温度以及湿度后的空气。
[0042] 空气的排出口 6设置在栽培板7上的植物附近。
[0043] 连接配管5的一端与多个排出口 6连通，并且另一端连结于送风装置30的混合部 3。由此，利用混合部3混合后的混合环境气体、换言之空气经由连接配管5被引导至设置 在栽培板7上的排出口 6,从排出口 6以自下朝上的方式向植物供给空气。例如，在图1中， 在设置于栽培板7的圆形的配管部5a中，在栽培板7上的植物的周围以等间隔配置有三个 排出口 6。排出口 6的开口高度例如是到达后述的植物模型9的第一分割部DV1的高度即 可。
[0044] 另外，连接配管5也可以使各排出口 6中的每一个排出口分别与送风装置30的混 合部3连结。
[0045] 需要说明的是，在将本发明的第一实施方式的空气调节方法应用于土耕栽培或者 其他栽培方式的情况下，只要将栽培板7或者贯穿设置于栽培板7的中央的圆形的植物植 入用孔8根据所应用的栽培方式适当地进行替换即可。例如，在土耕栽培中不需要栽培板 7,只要在定植植物的位置替换植物植入用孔8即可。
[0046] 图2以及图3是示出用于求出本发明的第一实施方式的用于实施空气调节方法的 空气调节装置的最佳设置条件的基本分析模型的图。图2是所述基本分析模型的俯视图。 图3示出所述基本分析模型的图2的A-A的局部剖视图。需要说明的是，在所述基本分析 模型中，省略了送风装置30以及连接配管5。
[0047] 根据图2,将植物假定为直径D1 = IOOmm的球形并进行模型化。该植物模型9定 植于设置在栽培板7的中央的圆形的植物植入用孔8,植物模型9的球的中心与圆形的植物 植入用孔8的中心配置为同心。
[0048] 在配管部5a的配管中心圆的直径D2 = 150mm的圆周上，排出口 6以大致相等角度 设置有四个，该配管部5a是与加工在栽培板7上的圆形的植物植入用孔8同心的同心圆， 从排出口 6供给的空气的风速在刚离开排出口 6时是0. 5m/sec。
[0049] 从排出口 6供给至植物模型9的空气的方向由水平方向角度Θ i与垂直方向角度 θ2的组合决定。
[0050] 这里，水平方向角度Θ i是以连接植物植入用孔8的中心与排出口 6的中心的线 作为基准，以朝向植物植入用孔8的中心的角度作为0度，并将以排出口 6为中心旋转的顺 时针方向作为正的角度。另外，垂直方向角度θ2是以排出口 6的最上面为基准，以在水平 方向上朝向植物植入用孔8的角度为0度，并将朝向铅垂上方的角度定义为正的角度。
[0051] 另外，为了求出本发明第一实施方式的用于实施空气调节方法的空气调节装置所 需的最佳设置条件，以所述基本分析模型为基准，将水平方向角度G 1、垂直方向角度θ2、 排出口 6的配置、排出口 6的个数分别改变为以下条件，使用CRADLE社制通用热流体分析 软件"STREAM"（商品名）实施分析。
[0052] (1)将水平方向角度Q1为〇度、15度、25度、35度、45度这五个条件与垂直方向 角度Θ 2为15度、30度、45度、60度、75度、80度这六个条件组合后的条件。
[0053] (2)在与圆形的植物植入用孔8的中心同心的同心圆上以相等角度设置三个、四 个、六个、八个、十二个、十六个排出口 6这六个条件。
[0054] (3)以配置排出口 6的配管部5a的配管中心圆的直径D2所形成的圆作为与植物 植入用孔8同心的同心圆，并且将直径D 2设为50mm、100mm、150mm、200mm、250mm这五个条 件。
[0055] 需要说明的是，作为本发明的第一实施方式的有无效果的判断基准，如图3所 示，假想将球形的植物模型9沿水平方向大致均等地六等分，从下方起分别是第一分割部 DV1?第六分割部DV6。然后，评价分割后的所述植物模型9的各分割部DV1?DV 6的表面的 平均风速。这里，尤其着眼于从下方数第三层的分割部DV3、以及从下方数第四层的第四分 割部DV 4。根据图7的非专利文献1所记载的风速与蒸腾量之间的相关关系的图，求出第三 分割部DV3与第四分割部DV 4的表面的平均风速分别在对植物的蒸腾具有最低限度效果的 风速0. 05m/sec以上的条件。并且，对以第三分割部DV3与第四分割部DV4的表面的平均风 速均超过0. 05m/sec的情况作为"〇"、以第三分割部DV3或者第四分割部DV4的表面的平均 风速中的任一方超过0. 05m/sec的情况作为"Λ"、以第三分割部DV3与第四分割部DV4的表 面的平均风速均低于〇. 〇5m/sec的情况作为" X "时的结果进行说明。
[0056] [表 1]
[0057]
【权利要求】
1. 一种空气调节装置，其是仅向植物附近供给调节了温度、湿度以及二氧化碳气体浓 度的空气的植物栽培中的空气调节装置，其中， 该空气调节装置包括： 二氧化碳气体产生部，其产生调节了浓度的二氧化碳气体； 空气供给部，其供给调节了温度与湿度的环境气体或者外部空气； 混合部，其经由第一管道与所述二氧化碳气体产生部连结，并且经由第二管道与所述 空气供给部连结，该混合部混合从所述二氧化碳气体产生部产生的所述二氧化碳气体和从 所述空气供给部供给的所述环境气体或所述外部空气，形成混合环境气体；以及 连接配管，其具有连结于所述混合部且朝向所述植物附近供给所述混合环境气体的多 个排出口， 相对于植物栽培装置的一处植物植入用孔，至少配置三个以上的所述排出口，并且相 邻的所述排出口的中心与所述植物植入用孔的中心所成的角度设置为相等角度或者大致 低于180度。
2. 根据权利要求1所述的空气调节装置，其中， 在从所述排出口供给的所述混合环境气体的排出方向的角度中，当将水平方向角度设 为且将垂直方向角度设为θ2时， 在所述水平方向角度SiSO度以上且25度以下的情况下，所述垂直方向角度02设 置为30度以上且75度以下，在所述水平方向角度Θ i超过25度且在35度以下的情况下， 所述垂直方向角度θ2设置为45度以上且75度以下，在所述水平方向角度超过35度 且在45度以下的情况下，所述垂直方向角度Θ 2设置为45度以上且60度以下。
3. 根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其中， 在与所述植物植入用孔的圆形形状同心的同心圆上配置有多个所述排出口，所述同心 圆的直径D2设置为所述植物的直径Di的1. 0倍以上且2. 5倍以下。
4. 根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置具备配置于所述植物栽培装置的上方且进行排气的排气部。
5. 根据权利要求3所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置具备配置在所述植物栽培装置的上方且进行排气的排气部。
6. 根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置还具备多个辅助排出口，该多个辅助排出口配置在所述同心圆的直径 D2比所述植物植入用孔大、并且小于所述植物的直径Di的一倍的范围内，并且，所述辅助排 出口经由所述连接配管与所述混合部连结，将所述混合环境气体供给至所述植物。
7. 根据权利要求3所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置还具备多个辅助排出口，该多个辅助排出口配置在所述同心圆的直径 D2比所述植物植入用孔大、并且小于所述植物的直径Di的一倍的范围内，并且，所述辅助排 出口经由所述连接配管与所述混合部连结，将所述混合环境气体供给至所述植物。
8. 根据权利要求4所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置还具备多个辅助排出口，该多个辅助排出口配置在所述同心圆的直径 D2比所述植物植入用孔大、并且小于所述植物的直径Di的一倍的范围内，并且，所述辅助排 出口经由所述连接配管与所述混合部连结，将所述混合环境气体供给至所述植物。
9.根据权利要求5所述的空气调节装置，其中， 该空气调节装置还具备多个辅助排出口，该多个辅助排出口配置在所述同心圆的直径 D2比所述植物植入用孔大、并且小于所述植物的直径Di的一倍的范围内，并且，所述辅助排 出口经由所述连接配管与所述混合部连结，将所述混合环境气体供给至所述植物。
【文档编号】A01G7/02GK104244703SQ201380008265
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】元山惠太, 中裕之, 福井祐子, 村尾景司 申请人:松下电器产业株式会社