(57)【要約】【課題】大規模な植物工場であっても、多段式棚の栽培棚内の植物に対して良好な生育環境を提供すること。【解決手段】空間（２）内に、栽培棚（３１）を複数有する多段式棚（３）が複数配列され、空調機（５）によって空間内の空調を行う人工光型植物工場（１）において、多段式棚の各栽培棚に対応して配設され、空調機からの冷却空気を通風孔から栽培棚内に放出するダクト（７）と、ダクトに送出される冷却空気を圧縮する圧縮機（６）と、ダクトの一部に設けられ、ダクト内の冷却空気を冷却する冷却媒体を流通させる冷却管と、を具備する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内に、栽培棚を複数有する多段式棚が複数配列され、空調機によって前記空間内の空調を行う人工光型植物工場であって、
前記多段式棚の各栽培棚に対応して配設され、前記空調機からの冷却空気を通風孔から前記栽培棚内に放出するダクトと、
前記ダクトに送出される冷却空気を圧縮する圧縮機と、
前記ダクトの一部に設けられ、前記ダクト内の冷却空気を冷却する冷却媒体を流通させる冷却管と、
を具備することを特徴とする人工光型植物工場。
【請求項２】
前記ダクトを二重配管構造とし、当該二重配管構造の内筒部又は外筒部を前記冷却管とすることを特徴とする請求項１に記載の人工光型植物工場。
【請求項３】
前記冷却管は、前記ダクトの外周面又は内周面の一部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の人工光型植物工場。
【請求項４】
前記冷却管は、らせん状に配置されることを特徴とする請求項３に記載の人工光型植物工場。
【請求項５】
前記冷却管は、前記ダクト内の空間を貫通して配置されることを特徴とする請求項１に記載の人工光型植物工場。
【請求項６】
前記ダクトの内部に、前記ダクト内の冷却空気を前記冷却管側に誘導する誘導板を設けたことを特徴とする請求項５に記載の人工光型植物工場。
【請求項７】
前記通風孔から前記栽培棚に対する冷却空気の放出量を調整する調整機構を具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の人工光型植物工場。
【請求項８】
前記調整機構は、前記ダクトの一部に設けられた調整弁であることを特徴とする請求項７に記載の人工光型植物工場。
【請求項９】
前記多段式棚毎に前記空調機を設置し、前記通風孔から前記栽培棚に対する冷却空気の放出量及び温度を前記多段式棚毎に変化させることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の人工光型植物工場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光型植物工場に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、閉鎖された空間の中で、蛍光灯やＬＥＤなどの人工光で野菜を作る人工光型植物工場が注目されている。人工光型植物工場では、気候や天候に関係なく、一年中安定して野菜を作ることができるという利点や、都市部のビルなど、土のない場所や狭い場所でも野菜を作ることができるという利点を有している。
【０００３】
このような人工光型植物工場において、冷却空気のダクトを各多段式棚の棚間の空間に設置しておき、このダクトから冷却空気を吹き出すことにより、各多段式棚の栽培棚内の温湿度を均一化する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構造では、照明の上部から冷気を吹き出すことにより、照明の発熱によって冷却空気を温め、植物の周辺空間が過度に高湿度になることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の構造では、多段式棚の長手方向に沿ってダクトが配置されることから、植物工場が大規模化すると、ダクトから供給される冷却空気に温度分布が生じ得る。このため、ダクトの場所に依って供給される冷却空気の温度に差異が生じ、植物の生育状況に差異が生じる可能性がある。栽培棚内の植物の生育状況を同程度にするためには、ダクトから供給される冷却空気の温度を均一化することが好ましい。
【０００６】
また、植物の生育状況に関し、ダクトからの冷却空気の供給量が影響し得る。すなわち、相対的に多い冷却空気の供給を受けた植物と、相対的に少ない冷却空気の供給を受けた植物とでは、生育状況に差異が生じてくる。植物工場の大規模化に伴ってダクトの長手方向の長さが長くなると、ダクトの位置に応じて冷却空気の供給量が変動し易い。栽培棚内の植物の生育状況を同程度にするためには、ダクトの位置に関わらず、栽培棚に供給される冷却空気の供給量を同程度に設定することが好ましい。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、大規模な植物工場であっても、多段式棚の栽培棚内の植物に対して良好な生育環境を提供することができる人工光型植物工場を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の人工光型植物工場は、空間内に、栽培棚を複数有する多段式棚が複数配列され、空調機によって前記空間内の空調を行う人工光型植物工場であって、前記多段式棚の各栽培棚に対応して配設され、前記空調機からの冷却空気を通風孔から前記栽培棚内に放出するダクトと、前記ダクトに送出される冷却空気を圧縮する圧縮機と、前記ダクトの一部に設けられ、前記ダクト内の冷却空気を冷却する冷却媒体を流通させる冷却管と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大規模な植物工場であっても、多段式棚の栽培棚内の植物に対して良好な生育環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係る人工光型植物工場の構成を上方から示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る人工光型植物工場の構成を前方から示す模式図である。
【図３】本実施の形態に係る人工光型植物工場の構成を後方から示す模式図である。
【図４】本実施の形態に係る人工光型植物工場が有する多段式棚を前方から示す模式図である。
【図５】本実施の形態に係る人工光型植物工場が有する多段式棚を側方から示す模式図である。
【図６】本実施の形態に係る人工光型植物工場の多段式棚に冷却空気を供給するダクトの一例を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係る人工光型植物工場の多段式棚に冷却空気を供給するダクトの他例を示す模式図である。
【図８】本実施の形態の変形例に係る人工光型植物工場の構成を上方から示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る人工光型植物工場は、例えば、閉鎖された空間の中で、蛍光灯やＬＥＤなどの人工光で野菜を作る完全人工光型の植物工場に適用される。しかしながら、本発明に係る人工光型植物工場は、これに限定されるものではなく、他の形態の植物工場に適用することができる。
【００１２】
一般に、人工光型植物工場において、植物の良好な生育環境を形成するためには、栽培室である閉鎖空間内の温湿度を均一に調整することが要請される。従来、冷却空気のダクトを各多段式棚の棚間の空間に設置しておき、このダクトから冷却空気を吹き出すことにより、各多段式棚の栽培棚内の温湿度を均一化する構造が知られている。この構造では、照明の上部から冷気を吹き出すことにより、照明の発熱によって冷気を温め、植物の周辺空間が過度に高湿度になることを抑制している。
【００１３】
しかしながら、この構造では、植物工場が大規模化すると、ダクトから供給される冷却空気に温度分布が生じ得る。このため、栽培棚内に供給される冷却空気の温度に差異が生じ、栽培棚内の植物の生育状況に差異が生じる可能性がある。また、冷却空気を栽培棚に送風する構造では、冷却空気の供給量が植物の生育状況に影響し得る。すなわち、相対的に多い冷却空気の供給を受けた植物と、相対的に少ない冷却空気の供給を受けた植物とでは、生育状況に差異が生じてくる。これは、植物の蒸散作用が、冷却空気の供給量に応じて変化することに起因すると考えられる。植物工場の大規模化に伴ってダクトが長くなると、ダクトの位置に応じて冷却空気の供給量が変動し易くなる。
【００１４】
本発明者らは、栽培室である閉鎖空間内の温湿度だけでなく、温湿度の調整に用いられる冷却空気の供給量を制御することが、植物に対する良好な生育環境の提供に寄与することに着目した。そして、ダクトに冷却空気の温度を維持する構成を適用すると共に、冷却空気の圧力を高めてダクトに送り出すことが、栽培棚内の温湿度及び冷却空気の供給量を均一化し、植物工場が大規模化した場合であっても、植物に対する良好な生育環境の提供に寄与することを見出し、本発明に想到した。
【００１５】
すなわち、本発明の骨子は、空間内に、栽培棚を複数有する多段式棚が複数配列され、空調機によって空間内の空調を行う人工光型植物工場において、多段式棚の各栽培棚に対応して配設され、空調機からの冷却空気を通風孔から栽培棚内に放出するダクトと、ダクトに送出される冷却空気を圧縮する圧縮機と、ダクトの一部に設けられ、ダクト内の冷却空気を冷却する冷却媒体を流通させる冷却管と、を具備することである。
【００１６】
本発明によれば、圧縮機によりダクトに送出される冷却空気が圧縮されると共に、冷却管によりダクト内の冷却空気が冷却されることから、空調機からの距離に関わらず、ダクト内を流通する冷却空気の温度が維持された状態で通風孔から放出される。このため、栽培棚内の植物に供給される冷却空気の温度に差異が生じる事態が防止されると共に、栽培棚内の植物に対する冷却空気の供給量に差異が生じる事態が防止される。これにより、大規模な植物工場であっても、栽培棚内の植物に対して良好な生育環境を提供することができる。
【００１７】
以下、本実施の形態に係る人工光型植物工場（以下、単に「植物工場」という）の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る植物工場１の構成を上方から示す模式図である。図２は、本実施の形態に係る植物工場１の構成を前方から示す模式図である。図３は、本実施の形態に係る植物工場１の構成を後方から示す模式図である。以下では、図１〜図３に示す上下方向、前後方向及び左右方向を、本実施の形態に係る植物工場１の上下方向、前後方向及び左右方向として説明する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る植物工場１には、栽培室を構成する、閉鎖された空間（以下、「閉鎖空間」という）２内に、複数（本実施の形態では、６個）の多段式棚３が配列されている。植物工場１では、この多段式棚３が左右方向に一定間隔を介して配列されている（図１参照）。多段式棚３は、植物工場１の前後方向に長手方向を配置した状態で、上下方向に複数段の栽培棚３１を有している（図２参照）。各栽培棚３１には、栽培ケース４が設置されている。栽培ケース４には、栽培対象の植物（栽培物）が植え込まれる。なお、多段式棚３及び栽培ケース４の構成については後述する。
【００１９】
閉鎖空間２には、空調機５及び圧縮機６が設置されている。これらの空調機５及び圧縮機６は、閉鎖空間２の左前方側の外壁面であって、多段式棚３の上端部近傍に対応する位置に配置されている（図１及び図２参照）。空調機５は、閉鎖空間２の前面部近傍に配置され、圧縮機６は、空調機５の後方側に配置されている。空調機５は、閉鎖空間２内の空気調整（空調）を行う。圧縮機６は、空調機５を介して閉鎖空間２内に供給される空気（冷却空気）を圧縮する。
【００２０】
空調機５には、ダクト７が接続されている。ダクト７は、多段式棚３の各栽培棚３１に対応して配設されている。ダクト７は、空調機５から供給される冷却空気を、多段式棚３の各栽培棚３１に案内する。詳細について後述するように、ダクト７には、栽培棚３１の下方側（栽培ケース４側）に向けた通風孔７４が形成されている（図４参照）。空調機５から供給された冷却空気は、これらの通風孔７４から栽培棚３１内に放出される。
【００２１】
ダクト７は、第１ダクト部７１、第２ダクト部７２及び第３ダクト部７３を含んで構成される（図１及び図２参照）。詳細について後述するように、ダクト７は、概して円筒形状を有すると共に、二重配管構造を有している。本実施の形態においては、ダクト７の外筒部内に空調機５からの冷却空気を流通させ、ダクト７の内筒部内に冷却水を流通させている。なお、ダクト７の構成については、これらの構成に限定されるものではなく適宜変更可能である。例えば、ダクトは、角柱形状を有してもよい。
【００２２】
第１ダクト部７１は、空調機５に対応する高さ位置で水平方向（左右方向）に延在して設けられる。第１ダクト部７１は、多段式棚３の前端部よりも僅かに前方側の位置で左右方向に延びている（図１参照）。第１ダクト部７１は、多段式棚３の上端部よりも僅かに上方側の位置で左右方向に延びている（図２参照）。
【００２３】
第２ダクト部７２は、第１ダクト部７１に接続され、多段式棚３の前方側で上下方向に延在して設けられる（図２参照）。第２ダクト部７２は、第１ダクト部７１における多段式棚３に対応する位置に配置される。例えば、複数（本実施の形態では、６本）の第２ダクト部７２が第１ダクト部７１の下面から延出し、正面視にて、多段式棚３の中央部分に対応する位置で上下方向に延びている。第２ダクト部７２の下端部は、多段式棚３の最下段の栽培棚３１の上方側部分に対応する位置まで延びている。
【００２４】
第３ダクト部７３は、第２ダクト部７２に接続され、前後方向に延在して設けられている（図１参照）。第３ダクト部７３は、第２ダクト部７２における各栽培棚３１の上方側空間に対応する位置に配置されている。例えば、複数の第３ダクト部７３が第２ダクト部７２の後面から延出し、多段式棚３の各栽培棚３１の上方側空間を前後方向に延びている（図４、図５参照）。第３ダクト部７３の後端部は、多段式棚３の後端部よりも僅かに後方側に延び、その一部が後述する冷却水循環機構９に接続される。
【００２５】
ここで、本実施の形態に係る植物工場１が有する多段式棚３及び栽培ケース４の構成について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施の形態に係る植物工場１が有する多段式棚３を前方から示す模式図である。図５は、本実施の形態に係る植物工場１が有する多段式棚３を側方から示す模式図である。図４及び図５においては、説明の便宜上、多段式棚３が６段の栽培棚３１を有するものとする。また、この多段式棚３の各栽培棚３１には、前後方向に９個の栽培ケース４が設置可能であるものとする（図５参照）。なお、図５においては、後述する照光ユニット８を省略している。
【００２６】
図４及び図５に示すように、多段式棚３は、６段の栽培棚３１を有している。各栽培棚３１は、水平方向（左右方向及び前後方向）に延びる複数の棚板３２で区画される空間で構成される。各栽培棚３１には、栽培ケース４が配置されている。栽培ケース４は、各栽培棚３１を規定する下方側の棚板３２の上面に載置される。栽培ケース４は、前面視にて、栽培棚３１とほぼ同等の幅を有している。栽培ケース４内には、栽培対象とされる植物Ｐが植え込まれている。なお、栽培ケース４は、栽培ベッドなどと呼ばれてもよい。
【００２７】
各栽培棚３１内の上方側空間には、ダクト７（より具体的には第３ダクト部７３）及び照光ユニット８が配置されている。例えば、これらの第３ダクト部７３及び照光ユニット８は、各栽培棚３１を規定する上方側の棚板３２の下面に支持されるが、これに限定されない。各栽培棚３１において、第３ダクト部７３は、棚板３２の下面近傍に配置されている。第３ダクト部７３は、栽培棚３１の前後方向（図４に示す紙面直交方向、図５に示す左右方向）に延びるように配置されている。
【００２８】
照光ユニット８は、第３ダクト部７３の下方側に配置されている。照光ユニット８は、植物Ｐに光を照射する蛍光灯などの光源８１と、植物Ｐに対する光の照射効率を向上する反射板８２とを有している（図４参照）。反射板８２は、断面視にて、下方側に開口した形状を有している。反射板８２は、光源８１の上方側に配置され、光源８１から上方側に出射する光を下方側（栽培ケース４側）に反射する。反射板８２は、第３ダクト部７３と光源８１との間に配置されている。光源８１及び反射板８２は、第３ダクト部７３と同様に、栽培棚３１の前後方向（図４に示す紙面直交方向、図５に示す左右方向）に延びるように配置されている。
【００２９】
第３ダクト部７３の下面近傍には、第３ダクト部７３内の冷却空気を栽培棚３１内に放出する複数の通風孔７４が形成されている（図４参照）。第３ダクト部７３には、左右方向に一対の通風孔７４ａ、７４ｂが形成されている。通風孔７４ａは、栽培棚３１の左下方側に冷却空気を放出する位置に形成される。一方、通風孔７４ｂは、栽培棚３１の右下方側に冷却空気を放出する位置に形成される。これらの一対の通風孔７４ａ、７４ｂは、第３ダクト部７３の前後方向に一定間隔を空けて形成されている。本実施の形態では、９組の通風孔７４（７４ａ、７４ｂ）が第３ダクト部７３に形成されている（図５参照）。これらの通風孔７４は、栽培棚３１に配置された栽培ケース４毎に対応付けて配置されている。
【００３０】
なお、照光ユニット８の反射板８２は、第３ダクト部７３の下方に配置されている。このため、反射板８２の所定位置に、通風用の開口部を形成することは実施の形態として好ましい。これらの開口部は、第３ダクト部７３の通風孔７４に対応する位置に形成することが考えられる。これらの開口部は、第３ダクト部７３の通風孔７４から放出される冷却空気を下方側（栽培ケース４側）に通過させることができる。また、この開口部は、植物Ｐを冷却した後に暖まった空気（暖気）を栽培棚３１の上方空間に通過させることができる。なお、ここでは、照光ユニット８の反射板８２は、第３ダクト部７３の下方に配置される例について説明しているが、これらの配置については任意の配置を適用することができる。
【００３１】
ここで、栽培棚３１に配置される第３ダクト部７３の構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施の形態に係る植物工場１の多段式棚３に冷却空気を供給する第３ダクト部７３の一例を示す模式図である。ダクト７を構成する第１ダクト部７１及び第２ダクト部７２は、通風孔７４が形成されない点を除き、第３ダクト部７３と同様の構成を有する。図６においては、説明の便宜上、第１ダクト部７２及び第２ダクト部７２に対応する符号を括弧内に記載する。
【００３２】
図６に示すように、第３ダクト部７３は、概して円筒形状を有している。第３ダクト部７３は、外筒部７３ａ及び内筒部７３ｂからなる二重配管構造を有している。第３ダクト部７３の外筒部７３ａは、第１ダクト部７１及び第２ダクト部７２の外筒部（７１ａ、７２ａ）を介して空調機５に接続される。第３ダクト部７３の内筒部７３ｂは、第１ダクト部７１及び第２ダクト部７２の内筒部（７１ｂ，７２ｂ）を介して後述する冷却水循環機構９に接続される。
【００３３】
外筒部７３ａには、空調機５から供給される冷却空気が流通する。内筒部７３ｂには、冷却水循環機構９を循環する冷却水が流通する。内筒部７３ｂを流通する冷却水は、冷却媒体の一例であり、外筒部７３ａを流通する冷却空気を冷却するために利用される。より具体的には、外筒部７３ａを流通する冷却空気の温度を維持するため、言い換えると、外筒部７３ａ内の流通に伴って冷却空気の温度が上昇するのを防止するために利用される。
【００３４】
すなわち、第３ダクト部７３の内筒部７３ｂは、外筒部７３ａ内の冷却空気を冷却する冷却水を流通させる冷却管として機能する。本実施の形態では、外筒部７３ａ内の冷却空気を冷却する冷却媒体として冷却水を利用する場合について説明するが、これに限定されない。冷却空気を冷却することを前提として、冷却水以外の任意の流体を利用することができる。
【００３５】
外筒部７３ａの下方側部分には、第３ダクト部７３の延在方向（植物工場１の前後方向）に一定間隔で通風孔７４が形成されている。通風孔７４は、第３ダクト部７３における延在方向と直交する同一平面上に一対形成されている。一対の通風孔７４は、第３ダクト部７３の中心を上下方向に通過する仮想線に対して線対称の位置に配置されている。これらの通風孔７４は、外筒部７３ａ内の空間と、外筒部７３ａ外の空間とを連通している。
【００３６】
内筒部７３ｂを流通する冷却水で冷却されることにより、外筒部７３ａを流通する冷却空気の温度は、第３ダクト部７３の位置に関わらず、所望の温度範囲内に保持される。そして、外筒部７３ａの所定位置に形成された通風孔７４から冷却空気が栽培棚３１内に放出される。通風孔７４から放出された冷却空気は、栽培棚３１内の温湿度を所望の温湿度に調整する。これにより、栽培ケース４内の植物Ｐに対する生育環境が良好な状態に調整される。栽培棚３１に放出された冷却空気は、多段式棚３から閉鎖空間２内に流出する。
【００３７】
図１〜図３に戻り、植物工場１の構成の説明を継続する。ダクト７の所定位置には、冷却水循環機構（以下、単に「循環機構」という）９が連結されている（図１及び図３参照）。循環機構９は、上述したダクト７内を流通する冷却水を循環させるものである。循環機構９は、冷却水を所望温度に維持した状態で循環させるために、第３ダクト部７３から送り出された冷却水を回収し、再び冷却した後に第１ダクト部７１に送り込むように構成されている。
【００３８】
循環機構９は、第１配水管９１、第２配水管９２、第３配水管９３及び冷却機能付きポンプ（以下、単に「ポンプ」という）９４を有している。第１配水管９１、第２配水管９２及び第３配水管９３は、概して円筒形状を有している。例えば、第１配水管９１、第２配水管９２及び第３配水管９３は、一重配管で構成することができるが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
【００３９】
第１配水管９１は、第３ダクト部７３の内筒部７３ｂに接続され、多段式棚３の後方側で上下方向に延在して設けられる（図３参照）。例えば、複数（本実施の形態では、６本）の第１配水管９１は、後面視にて、多段式棚３の中央部分に対応する位置で上下方向に延びている。第１配水管９１の前面には、複数の第３ダクト部７３の後端部が接続されている。
【００４０】
第２配水管９２は、第１配水管９１の下端部に接続され、左右方向に延在して設けられている（図３参照）。第２配水管９２は、多段式棚３の最下段の栽培棚３１に配置された第３ダクト部７３に対応する高さ位置で左右方向に延びている。第２配水管９２の上面には、複数（本実施の形態では、６本）の第１配水管９１が接続されている。第２配水管９２の左方側端部は、ポンプ９４に接続されている。
【００４１】
ポンプ９４は、閉鎖空間２における左後方側の内壁面であって、その底面部に配置されている。例えば、ポンプ９４は、ポンプ内部で圧力差を発生させ、第２配水管９２を流通する冷却水を吸引し、吸引した冷却水を第３配水管９３に送り出す。また、ポンプ９４は、第２配水管９２から吸引した冷却水を所定温度まで冷却する機能を有する。第２配水管９２から吸引された冷却水は、所定温度まで冷却された後に第３配水管９３に送り出される。
【００４２】
なお、本実施の形態では、冷却機能を有するポンプ９４により冷却水を冷却する場合について説明しているが、冷却水を冷却する構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、チラー等で生成した冷却水を循環機構９内に循環させる構成としてもよい。
【００４３】
第３配水管９３は、ポンプ９４の前面に接続され、前後方向に延在すると共に、上方側に屈曲して上下方向に延在して設けられている。第３配水管９３の上端部は、ダクト７の第１ダクト部７１の内筒部７１ｂに接続されている。ポンプ９４によって第３配水管９３に送り出された冷却水は、第１ダクト部７１の内筒部７１ｂに送り出され、再びダクト７内を循環可能する。
【００４４】
次に、上記実施の形態に係る植物工場１において、閉鎖空間２内（より具体的には、多段式棚３の栽培棚３１内）の温湿度を調整する際の各構成要素の動作と冷却空気の流通態様について、図１〜図６を参照して説明する。植物工場１の閉鎖空間２内の温湿度の調整は、管理者からの指示により開始される。例えば、管理者は、植物工場１に有線又は無線で接続された制御装置から、閉鎖空間２内の温湿度を指定することで温湿度の調整を指示する。
【００４５】
閉鎖空間２内の温湿度の調整が指示されると、空調機５、圧縮機６及びポンプ９４に電源が投入される。圧縮機６は、図示しない取込み口から取り込んだ空気を圧縮し、空調機５に送り込む。例えば、圧縮機６は、閉鎖空間２内の空気を取り込むことができる。空調機５は、圧縮機６から送り込まれた空気を所定温度に冷却し、冷却空気として第１ダクト部７１の外筒部７１ａに送り込む。ポンプ９４は、図示しないタンクに溜めた冷却水を冷却し、第３配水管９３を介して第１ダクト部７１の内筒部７１ｂに送り込む。第１ダクト部７１に送り込まれた冷却空気及び冷却水は、植物工場１の右方側に向かって流通する。
【００４６】
第１ダクト部７１に送り込まれた冷却空気及び冷却水は、第２ダクト部７２とのそれぞれの接続部分から第２ダクト部７２内に流入する。第１ダクト部７１と同様に、冷却空気は第２ダクト部７２の外筒部７２ａに流入し、冷却水は第２ダクト部７２の内筒部７２ｂに流入する。第２ダクト部７２内に流入した冷却空気及び冷却水は、植物工場１の下方側に向かって流通する（図２参照）。
【００４７】
第２ダクト部７２に送り込まれた冷却空気及び冷却水は、第３ダクト部７３とのそれぞれの接続部分から第３ダクト部７３内に流入する。第２ダクト部７２と同様に、冷却空気は第３ダクト部７３の外筒部７３ａに流入し、冷却水は第３ダクト部７３の内筒部７３ｂに流入する。第３ダクト部７３内に流入した冷却空気及び冷却水は、植物工場１の後方側に向かって流通する（図５参照）。
【００４８】
ダクト７の各外筒部（外筒部７１ａ、７２ａ及び７３ａ）に送り込まれた冷却空気の内側には、ダクト７の各内筒部（内筒部７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂ）に送り込まれた冷却水が流通している。このため、ダクト７内の流通に伴って冷却空気の温度が温まることが抑制されている。これにより、冷却空気は、所定範囲内の温度を維持しながらダクト７内を流通する。
【００４９】
第３ダクト部７３を後方側に流通する途中において、冷却空気は、通風孔７４（７４ａ、７４ｂ）から栽培棚３１内に放出される（図４参照）。栽培棚３１内に放出された冷却空気は、栽培棚３１における栽培ケース４内の植物Ｐの周辺の空気の温湿度を調整する。そして、植物Ｐの周辺の空気を調整した後の冷却空気は、栽培棚３１（多段式棚３）の外側に排出される。栽培棚３１から排出された冷却空気は、閉鎖空間２内を流動し、図示しない圧縮機６の取込み口から取り込まれ、再びダクト７に送り込まれる。
【００５０】
第３ダクト部７３（より具体的には、内筒部７３ｂ）を後方側に流通した冷却水は、循環機構９の第１配水管９１との接続部分から第１配水管９１内に流入する。第１配水管９１内に流入した冷却水は、植物工場１の下方側に向かって流通する（図３参照）。図４及び図５に示す多段式棚３の構成においては、上下方向に配列された６本の第３ダクト部７３から冷却水が１本の第１配水管９１に流入する。
【００５１】
第１配水管９１に送り込まれた冷却水は、第２配水管９２との接続部分から第２配水管９２内に流入する。第２配水管９２内に流入した冷却水は、植物工場１の左方側に向かって流通する（図３参照）。図３に示す多段式棚３の構成においては、左右方向に配列された６本の第１配水管９１から冷却水が１本の第２配水管９２に流入する。
【００５２】
第２配水管９２に流入した冷却水は、ポンプ９４に吸引されることで植物工場１の左方側に向かって流通する。ポンプ９４では、吸引した冷却水を再び所定温度に冷却した後、第３配水管９３に送り込む。第３配水管９３内において冷却水は、植物工場１の後方側に流れた後、進行方向を上方側に変更して流れる。そして、冷却水は、第１ダクト部７１との接続部分から第１ダクト部７１の内筒部７１ｂに流入し、再びダクト７内を循環する。
【００５３】
このように本実施の形態に係る植物工場１においては、圧縮機６によりダクト７に送出される冷却空気が圧縮されると共に、冷却管を構成するダクト７の内筒部７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂによりダクト７内の冷却空気が冷却されることから、空調機５からの距離に関わらず、ダクト７内を流通する冷却空気の温度が維持された状態で通風孔７４から放出される。このため、栽培棚３１内の植物Ｐに供給される冷却空気の温度に差異が生じる事態が防止されると共に、栽培棚３１内の植物Ｐに対する冷却空気の供給量に差異が生じる事態が防止される。これにより、大規模な植物工場であっても、栽培棚３１内の植物に対して良好な生育環境を提供することができる。
【００５４】
特に、植物工場１では、ダクト７を二重配管構造とし、その二重配管構造の内筒部７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂを冷却管として利用している。これにより、外筒部７１ａ、７２ａ及び７３ａ内を流通する冷却空気を常に内側から冷却可能な構成とできるので、空調機５からの距離に関わらず、ダクト７内を流通する冷却空気を所望の温度に維持することができる。なお、冷却水による冷却効果（伝熱効果）の促進のために、内筒部７１ｂ、７２ｂ及び７３ｂの外周面にフィンを設ける構成としてもよい。
【００５５】
本実施の形態に係る植物工場１においては、圧縮機６によりダクト７に送出される冷却空気を圧縮することにより、通風孔７４から放出される冷却空気の供給量を均一化している。更に、通風孔７４から放出される冷却空気の供給量の均一化を図るために、通風孔７４の径や形状を変更することは実施の形態として好ましい。例えば、図５に示す第３ダクト部７３において、通風孔７４の位置に応じてその径を大きくするようにしてもよい。この場合には、後方側に向かうに連れて通風孔７４の径を徐々に大きくすることが考えられる。
【００５６】
また、上記実施の形態では、多段式棚３の各栽培棚３１に対する冷却空気の放出量を均一化する場合について説明しているが、植物Ｐの生育状況によっては、冷却空気の放出量を調整することが好ましい状況も想定される。このような状況を考慮し、通風孔７４から栽培棚３１に対する冷却空気の放出量を調整する調整機構を設けることは実施の形態として好ましい。調整機構を設け、冷却空気の放出量を調整することにより、植物Ｐの生育状況に応じて適切な量の冷却空気を供給することができる。
【００５７】
このような調整機構は、ダクト７の一部に設けられた調整弁で構成することができる。例えば、調整弁は、第２ダクト部７２の上流側端部（第１ダクト部７１との接続部分）や、第３ダクト部７３の上流側端部（第２ダクト部７２との接続部分）にそれぞれ設置することができる。前者の場合には、多段式棚３毎に冷却空気の放出量を調整することができる。後者の場合には、多段式棚３に含まれる栽培棚３１毎に冷却空気の放出量を調整することができる。
【００５８】
これらの調整弁は、例えば、植物工場１内に設置された各種のセンサ（例えば、温度センサ、湿度センサ、荷重センサ）や、照光ユニット８による照光時間等に応じて制御される。例えば、栽培棚３１に設置された温度センサの検知結果に基づいて、調整弁により冷却空気の通過量を調整（増加又は低減）することができる。或いは、栽培棚３１の栽培ケース４に対応して設置された荷重センサの検知結果（植物Ｐの重量検知結果）に基づいて、調整弁により冷却空気の通過量を調整（増加又は低減）することができる。
【００５９】
また、植物工場１に、二酸化炭素供給管や調湿装置（除湿、加湿器）を設置してもよい。例えば、空調機５や圧縮機６の空気取込口やダクト７の一部に二酸化炭素供給管を設けることにより、植物Ｐの成長によって失われる二酸化炭素を補充することができる。また、閉鎖空間２や多段式棚３の間の空間に調湿装置を設けることにより、植物Ｐの蒸散作用によって変動する閉鎖空間２内の湿度を調整することができる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている部材や孔などの大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００６１】
例えば、上記実施の形態に係る植物工場１においては、ダクト７が二重配管構造を有し、外筒部７３ａに冷却空気を流通させる一方、内筒部７３ｂに冷却水を流通させる場合について説明している。しかしながら、ダクト７の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、外筒部７３ａに冷却水を流通させる一方、内筒部７３ｂに冷却空気を流通させてもよい。
【００６２】
また、冷却空気が流通するダクト７の一部に、冷却水が流通する冷却管を設ける構成としてもよい。図７は、本実施の形態に係る植物工場１の多段式棚３に冷却空気を供給するダクト７の他例を示す模式図である。図７においては、図６と同様に、第３ダクト部７３を例示して説明するが、第１ダクト部７１及び第２ダクト部７２についても同様の構成とすることができる。
【００６３】
図７に示すダクト７において、第３ダクト部７３は、一重配管構造を有している。第３ダクト部７３の内部には、空調機５から供給される冷却空気が流通可能に構成される。第３ダクト部７３の一部（外周面又は内周面の一部）に冷却管７５が設けられている。冷却管７５の内部には、循環機構９から供給される冷却水が循環可能に構成される。冷却管７５内を循環する冷却水は、上記実施の形態と同様に、第３ダクト部７３内を流通する冷却空気を冷却する役割を果たす。
【００６４】
例えば、冷却管７５は、第３ダクト部７３の外周面にらせん状に配置される（図７Ａ参照）。冷却管７５は、第３ダクト部７３の外周面に対し、接触した状態で配置されることが好ましい。接触した状態で配置することにより、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５内の冷却水で効果的に冷却することができる。また、らせん状に配置することにより、熱交換作用を奏する部分を大きく確保することができ、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５内の冷却水で効果的に冷却することができる。さらに、冷却管７５の一部又は全部を第３ダクト部７３の外周面に接着することは、冷却空気に対する冷却効果を向上する観点から好ましい。
【００６５】
また、冷却管７５は、第３ダクト部７３の内周面にらせん状に配置されてもよい（図７Ｂ参照）。この場合、第３ダクト部７３部内における圧力損失を低減する観点からは、冷却管７５が第３ダクト部７３の内周面に対し、接触した状態で配置されることが好ましい。接触した状態で配置されることにより、第３ダクト部７３内で冷却空気をスムーズに流通させながら、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却することができる。また、らせん状に配置することにより、熱交換作用を奏する部分を大きく確保することができ、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５内の冷却水で効果的に冷却することができる。
【００６６】
なお、冷却管７５は、第３ダクト部７３内の空間を貫通して配置されていれば、必ずしもらせん状である必要はない。第３ダクト部７３内の空間を貫通して配置することにより、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５内の冷却水で効果的に冷却することができる。さらに、第３ダクト部７３内の空間に複数本の冷却管を配置することは、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却する観点から好ましい。
【００６７】
第３ダクト部７３内の空間内に冷却管７５を貫通させる構成においては、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５側に誘導する誘導板を第３ダクト部７３内に設けることが好ましい。この場合、誘導板により第３ダクト部７３内を流通する冷却空気が冷却管７５側に誘導されることから、熱交換作用を奏する部分を大きく確保することができ、第３ダクト部７３内の冷却空気を冷却管７５内の冷却水で効果的に冷却することができる。
【００６８】
また、上記実施の形態に係る植物工場１においては、多段式棚３の前方側端部から後方側端部に冷却空気を流通するダクト７を有する場合について示している。しかしながら、植物工場１が有するダクト７の配置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、空調機５に接続される第１ダクト部７１の位置を閉鎖空間２の前後方向の中央に配置してもよい。
【００６９】
図８は、本実施の形態の変形例に係る植物工場１０の構成を上方から示す模式図である。なお、図８において、図１に示す植物工場１と共通の構成については同一の符号を付与し、その説明を省略する。図８に示す植物工場１０においては、空調機５及び圧縮機６の設置位置、ダクト７及び循環機構９の構成において、図１に示す植物工場１と相違する。
【００７０】
図８に示すように、植物工場１０においては、空調機５及び圧縮機６が閉鎖空間２の前後方向の中央近傍に設置されている。また、ダクト７の第１ダクト部７１は、閉鎖空間２における前後方向の中央近傍を左右方向に延びている。第２ダクト部７２は、第１ダクト部７１の下面に接続され、各多段式棚３の中央部分を上下方向に貫通して設けられている。第３ダクト部７３は、第２ダクト部７２の前面及び後面に接続され、各栽培棚３１の上方空間を前後方向に延びている。
【００７１】
また、第３ダクト部７３の前端部及び後端部には、循環機構９の第１配水管９１が接続され、上下方向に延びている。前後に配置された第１配水管９１の下端部には、それぞれ第２配水管９２が接続され、左右方向に延びている。第２配水管９２の左方側端部には、それぞれポンプ９４が接続されている。２つのポンプ９４には、それぞれ第３配水管９３が接続され、前後方向に延びると共に、上方側に屈曲して上方側に延びている。
【００７２】
図８に示す植物工場１０によれば、閉鎖空間２の前後方向の中央近傍に配置された第１ダクト部７１を介して冷却空気が送り込まれ、第２ダクト部７２を介して前方側及び後方側に配置された第３ダクト部７３に流入する。前方側に配置された第３ダクト部７３に流入した冷却空気は前方側に向かって流通し、後方側に配置された第３ダクト部７３に流入した冷却空気は後方側に向かって流通する。このため、第３ダクト部７３を流通する冷却空気は、図１に示す植物工場１に比べて流通距離が短縮される。このように図８に示す植物工場１０においては、第３ダクト部７３における冷却空気の流通距離が短縮されることから、多段式棚３の前後方向端部まで冷却空気を流通し易くでき、多段式棚３の長手方向を均等に冷却することができる。
【００７３】
さらに、上記実施の形態に係る植物工場１においては、閉鎖空間２内の空調を行うために１台の空調機５を利用する場合について説明している。しかしながら、植物工場１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、閉鎖空間２内に配列された多段式棚３毎に空調機５を設置し、第３ダクト部７３の通風孔７４から栽培棚３１に対する冷却空気の放出量及び温度を多段式棚毎に変化させる構成としてもよい。この場合には、栽培ケース４内の植物Ｐの生育状況に応じて冷却空気の温度や供給量を選択することができるので、より栽培棚３１内の植物に対して良好な生育環境を提供することができる。
【００７４】
さらに、上記実施の形態に係る植物工場１においては、多段式棚３の各栽培棚３１において、冷却空気を放出するダクト７（第３ダクト部７３）を照光ユニット８の上方側に配置する場合について示している（図４参照）。しかしながら、第３ダクト部７３の位置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、栽培棚３１内に冷却空気を供給できることを前提として、第３ダクト部７３は、栽培棚３１内において、照光ユニット８よりも左方側又は右方側にずらして配置してもよい。また、第３ダクト部７３は、栽培棚３１の外側に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明は、大規模な植物工場であっても、多段式棚の栽培棚内の植物に対して良好な生育環境を提供することができるという効果を有し、特に、完全人工光型の植物工場に有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１０  ：人工光型植物工場（植物工場）
２      ：閉鎖空間
３      ：多段式棚
３１    ：栽培棚
３２    ：棚板
４      ：栽培ケース
５      ：空調機
６      ：圧縮機
７      ：ダクト
７１    ：第１ダクト部
７１ａ、７２ａ、７３ａ  ：外筒部
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ  ：内筒部
７２    ：第２ダクト部
７３    ：第３ダクト部
７４、７４ａ、７４ｂ  ：通風孔
７５    ：冷却管
８      ：照光ユニット
８１    ：光源
８２    ：反射板
９      ：冷却水循環機構（循環機構）
９１    ：第１配水管
９２    ：第２配水管
９３    ：第３配水管
９４    ：冷却機能付きポンプ（ポンプ）
Ｐ      ：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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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