(57)【要約】【課題】選定する空気調和装置の容量を抑えても植物の生育に影響を及ぼさせないシステムを提供する。【解決手段】基準期間（Tb）に明期及び暗期が含まれるスケジュールが決定され、このスケジュールに従って照明装置（30）が制御される。明期の際に、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回る場合、照明制御部（63）は、植物（27）への光量を明期時の所定光量より減じるかまたは光を照射しない減光動作を明期の間に行わせ、当該減光動作により不足した光量の少なくとも一部を補うように植物（27）に光を照射させる補光動作を、暗期の間に行わせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物（27）の栽培室（S1）に設置され、該植物（27）に光を照射可能な照明装置（30）と、
上記栽培室（S1）内の空調を行って該栽培室（S1）内の空調負荷を処理する空気調和装置（40）と、
基準期間に、上記照明装置（30）が上記植物（27）に光を所定光量照射する明期と、上記照明装置（30）が上記所定光量より少ない光量の光を照射するかまたは光の照射を行わない暗期と、が含まれるように、上記基準期間のスケジュールを決定するスケジュール決定部（61）と、
上記スケジュールに従って上記照明装置（30）を制御する照明制御部（63）と
を備え、
上記照明制御部（63）は、
上記明期の際に、上記栽培室（S1）内の空調負荷が上記空気調和装置（40）の空調能力を上回る場合、上記植物（27）への光量を上記所定光量より減じるかまたは光を照射しない減光動作を、上記明期の間に上記照明装置（30）に行わせ、
上記減光動作にて減じられた分の光または照射されなかった分の光における光量子束密度と該減光動作が行われた時間との積を、不足光量として算出し、
算出した上記不足光量の少なくとも一部を補うように上記植物（27）に光を照射させる補光動作を、上記暗期の間に上記照明装置（30）に行わせる
ことを特徴とする栽培環境提供システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記照明制御部（63）は、外気温度に基づいて、上記暗期の間に上記補光動作を開始させるタイミングを決定する
ことを特徴とする栽培環境提供システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
上記照明制御部（63）は、上記明期に上記減光動作が行われている状態において、外気温度が該減光動作の開始時よりも所定温度低くなり、且つ、上記栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となった場合、上記減光動作を終了する
ことを特徴とする栽培環境提供システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物に光を照射して植物を栽培するための環境を提供するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
植物工場の栽培室には、複数の栽培棚が並んでおり、各栽培棚には植物が載置されている。このような栽培室内には、照明装置及び空気調和装置等からなるシステムが構築されている。照明装置は、各植物に光合成を行わせるための光を照射する。空気調和装置は、栽培室内が植物の生育に適した温度及び湿度となるように、栽培室内の空調を行う。
【０００３】
上記システムに関連する技術として、例えば特許文献１〜３に示すものがある。
【０００４】
特許文献１には、２４時間における明期及び暗期に照射される積算光量が、光補償点を保てる光量により略１２時間照射した場合と略同量となるように、植物に照射する光量を制御する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、明期及び暗期からなる周期の１サイクルが２４時間よりも長くなるように照明装置を制御することによって、植物の日周期リズムが２４時間周期よりも長くなるようにした技術が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、植物が有する概日リズムにあわせて、暗期を光合成活性の低い時間帯に設定するか、または明期を光合成活性の高い時間帯に設定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８７１１９２号
【特許文献２】特開２００５−０６５５５９号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
いずれの上記特許文献１〜３においても、照明装置は、植物に光を連続して照射することにより、熱負荷を発する。そのため、いずれの上記特許文献１〜３においても、照明装置が発する熱負荷と外部から侵入する熱負荷等との合計値を、空気調和装置が除去するべき空調負荷として算出し、その算出結果に十分対応できる空調能力を備えた空気調和装置が選定される。
【０００９】
上記算出結果が最も高くなるのは、外部から侵入する熱負荷が比較的高くなり且つ照明装置が光を照射する、真夏の日中である。一般的には、真夏の日中を想定して上記算出が行われ、更に、その結果よりも少し余裕のある容量（空調能力）を備えた空気調和装置が選定される。これは、真夏の中でも特異日で且つ気温が最も高くなる時間帯にも、問題なく対応できるようにするためである。しかしながら、１年の大半の時期において、空調負荷は、特異日の日中に比べるとさほど高くない。そのため、上述した空気調和装置の選定方法では、真夏の日中から考えるとオーバースペックとなる空気調和装置を選定しまうこととなり、これは初期コスト及びランニングコストを引き上げる要因となる。
【００１０】
一方で、真夏の日中を想定した空調負荷と概ね同一の容量（空調能力）を備えた空気調和装置を選定すると、特異日が発生した場合、栽培室内の空調負荷に対して空気調和装置の容量（空調能力）が不足する。その結果、栽培室内の温度は上昇し、栽培している植物の生育に支障を来すおそれがある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、選定する空気調和装置の容量を抑えても植物の生育に影響が及ばず、初期コストおよびランニングコストを削減できる栽培環境システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、植物（27）の栽培室（S1）に設置され、該植物（27）に光を照射可能な照明装置（30）と、上記栽培室（S1）内の空調を行って該栽培室（S1）内の空調負荷を処理する空気調和装置（40）と、基準期間に、上記照明装置（30）が上記植物（27）に光を所定光量照射する明期と、上記照明装置（30）が上記所定光量より少ない光量の光を照射するかまたは光の照射を行わない暗期と、が含まれるように、上記基準期間のスケジュールを決定するスケジュール決定部（61）と、上記スケジュールに従って上記照明装置（30）を制御する照明制御部（63）とを備え、上記照明制御部（63）は、上記明期の際に、上記栽培室（S1）内の空調負荷が上記空気調和装置（40）の空調能力を上回る場合、上記植物（27）への光量を上記所定光量より減じるかまたは光を照射しない減光動作を、上記明期の間に上記照明装置（30）に行わせ、上記減光動作にて減じられた分の光または照射されなかった分の光における光量子束密度と該減光動作が行われた時間との積を、不足光量として算出し、算出した上記不足光量の少なくとも一部を補うように上記植物（27）に光を照射させる補光動作を、上記暗期の間に上記照明装置（30）に行わせることを特徴とする栽培環境提供システムである。
【００１３】
ここでは、予定していた明期の間に、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回る場合、照明制御部（63）は、明期であっても減光動作を照明装置（30）に行わせる。これにより、減光動作が開始される直前よりも照明装置（30）の光量は低下するため、照明装置（30）の熱負荷は小さくなる。それ故、栽培室（S1）内の空調負荷を、空気調和装置（40）の空調能力と同程度または小さくする（抑える）ことができる。
【００１４】
更に、照明制御部（63）は、当該減光動作で植物（27）に照射されず不足している光量分を取り戻すべく、予定していた暗期の間に補光動作を照明装置（30）に行わせる。つまり、減光動作の間、植物（27）は光合成ができなくなるが、ここでは、減光動作により植物（27）に照射されず不足している光量分の少なくとも一部は、暗期時に照射されることによって補われる。従って、空調負荷を低下させるための減光動作が、植物（27）の生育に影響をおよぼす可能性は低くなる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、上記照明制御部（63）は、外気温度に基づいて、上記暗期の間に上記補光動作を開始させるタイミングを決定することを特徴とする栽培環境提供システムである。
【００１６】
ここでは、外気温度に基づいて例えば空調負荷が比較的低いと判断される場合に、補光動作が行われる。補光動作を行う直前の空調負荷が比較的低い場合には、補光動作を行ったことにより栽培室（S1）内の空調負荷が照明装置（30）の光照射に伴う熱負荷の分だけ上昇したとしても、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を超える可能性は低くなる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、上記照明制御部（63）は、上記明期に上記減光動作が行われている状態において、外気温度が該減光動作の開始時よりも所定温度低くなり、且つ、上記栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となった場合、上記減光動作を終了することを特徴とする栽培環境提供システムである。
【００１８】
減光動作が行われている状態において、外気温度が減光動作の開始時よりも所定温度低くなり、且つ、栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となる条件が満たされたということは、栽培室（S1）内の空調負荷が確実に低くなったことを意味する。従って、ここでは、栽培室（S1）内の空調負荷が空調能力よりも低くなったことを確実に確認した上で、減光動作を終了することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、明期時における減光動作により栽培室（S1）内の空調負荷を低下させることができるため、予期しない真夏の特異日にも対応できるようなオーバースペックな空気調和装置（40）を選定する必要はない。従って、初期コスト及びランニングコストを削減することができる。そして、空調負荷を低下させるための減光動作が明期時に行われても、暗期時には補光動作が行われる。従って、上記減光動作が植物（27）の生育に影響を及ぼすこともない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、栽培室に構築された栽培環境提供システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、栽培ベッドの構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、栽培環境提供システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図４は、栽培環境提供システムの動作のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２２】
≪実施形態≫
＜概要＞
栽培環境提供システム（10）は、野菜や果物等の植物（27）が生育し易い環境を提供するためのシステムであって、完全閉鎖型植物工場及び栽培ハウス等の栽培室（S1）に構築される。栽培環境提供システム（10）は、栽培室（S1）内の温度及び湿度が植物（27）にとって適切となるように調節したり、植物（27）の明期及び暗期が交互に繰り返されるように、植物（27）が光合成を行うための光の照射を調節したりする。
【００２３】
ここで、栽培室（S1）内のレイアウトについて、図１を用いて簡単に説明する。図１は、栽培室（S1）の内部を表した図である。図１では、水平方向をＸ方向、鉛直方向をＹ方向として表している。
【００２４】
栽培室（S1）には、複数の栽培棚（11）が設置されている。各栽培棚（11）には、水平方向（図１のＸ方向）に延びる棚板（13）が、鉛直方向（図１のＹ方向）に間隔をあけて複数並んでいる。各棚板（13）には、後述する栽培ベッド（20）が載置され、照明装置（30）が設置されている。
【００２５】
栽培室（S1）の天井や壁面には、複数の開口部（op1,op2）が形成されている。開口部（op1）は、栽培室（S1）の天井に１つ設けられており、ダクト（d1,d2）を介して空気調和装置（40）それぞれの吸い込み口と接続されている。開口部（op2）は、栽培室（S1）の側壁に複数設けられており、チャンバ（51）及びダクト（d3,d4）を介して空気調和装置（40）それぞれの吹き出し口と接続されている。チャンバ（51）は栽培室（S1）の側壁において各開口部（op2）に対応するようにして設けられ、空気調和装置（40）は栽培室（S1）の天井に設けられているが、これらについては詳細する。
【００２６】
栽培ベッド（20）は、図２に示すように、植物（27）を生育させるためのものであって、植物（27）が植え付けられる栽培パネル（21）と、植物を生育するための養液（25）を溜める養液槽（23）とで構成される。栽培パネル（21）は、ポリスチレンや発砲樹脂等である断熱性の比較的高い材質が水平に延びることによって形成された板状部材である。栽培パネル（21）には、水平面上において互いに所定間隔離れて植物植え付け位置が複数あり、これらの位置それぞれには、ポリウレタン等の材質で形成されたスポンジ（22）が、栽培パネル（21）を上下に貫通するような状態で存在している。このスポンジ（22）それぞれに、植物（27）の苗が固定される。養液槽（23）は、上面が開放された水槽であって、内部には養液（25）が貯留されている。養液（25）の上方には、養液槽（23）の上面を覆うようにして栽培パネル（21）が載置されている。
【００２７】
図１に示すように、照明装置（30）及び空気調和装置（40）は、共通の配電系統に接続されており、商用電源（91）から電力を供給されて動作する。
【００２８】
このような栽培環境提供システム（10）は、栽培室（S1）内の空調負荷と空気調和装置（40）の空調能力との大小を比較し、その比較結果に応じて照明装置（30）の動作制御を行う。そして、栽培環境提供システム（10）は、上記動作制御による影響が植物（27）の生育に及ぼさないような照明装置（30）の動作制御も、あわせて行う。
【００２９】
＜栽培環境提供システムの構成＞
図１に示すように、栽培環境提供システム（10）は、複数の照明装置（30）、複数の空気調和装置（40）、チャンバ（51）、及びコントローラ（60）を備える。
【００３０】
−照明装置−
照明装置（30）は、蛍光灯またはＬＥＤによって構成され、栽培室（S1）内の栽培棚（11）の各段に対応して設けられている。照明装置（30）は、棚板（13）に載置された植物（27）の上方に位置し、下方、即ち植物（27）に向けて光を照射することができる。
【００３１】
照明装置（30）は、後述するスケジュール決定部（61）が決定したスケジュールに従って点灯及び消灯（または光量を弱める）を繰り返す。これにより、栽培室（S1）内では、人工的に昼及び夜の環境が作り出される。
【００３２】
−空気調和装置及びチャンバ−
空気調和装置（40）は、栽培室（S1）の天井等に設けられている。空気調和装置（40）は、栽培室（S1）内の空気の温度及び湿度を調整することにより栽培室（S1）内の空調を行って、該栽培室（S1）内の空調負荷を処理する。
【００３３】
なお、図１では空気調和装置（40）が２台設けられている場合を例示しているが、空気調和装置（40）の台数はこれに限定されることはない。
【００３４】
各空気調和装置（40）は、室外機（図示せず）と室内機（41）とを備え、室外機と室内機（41）とに跨るように冷媒回路が形成されている。図１では、室外機の図示を省略し、室内熱交換器（42）及び室内ファン（43）が収容された室内機（41）のみを図示している。なお、室外機には、圧縮機や室外ファン等が収容されている。
【００３５】
開口部（op1）及びダクト（d1,d2）を介して各室内機（41）の内部に取り込まれた栽培室（S1）内の空気は、室内熱交換器（42）にて冷媒と熱交換され、目標の温度及び湿度へと調整される。調整後の空気は、室内ファン（43）により、空調空気として室内機（41）から吹き出され、ダクト（d3,d4）を介して各チャンバ（51）に分岐して送られる。
【００３６】
チャンバ（51）は、箱状に形成されている。チャンバ（51）の内部空間が、対応する開口部（op2）を介して連通するように、チャンバ（51）は対応する開口部（op2）に取り付けられている。
【００３７】
チャンバ（51）とダクト（d3,d4）との接続部には、ダンパ（53）が設けられている。ダンパ（53）は、手動または自動で角度が変更可能な板状部材で構成されている。ダンパ（53）が採る角度に応じて、空気調和装置（40）からチャンバ（51）内への空気の流入量が調節される。これにより、各開口部（op2）から栽培室（S1）に吹き出される空気量が調節される。
【００３８】
−コントローラ−
コントローラ（60）は、メモリ及びＣＰＵ等で構成されるマイクロコンピュータであって、照明装置（30）及び空気調和装置（40）と電気的に接続されている。メモリ内に格納されているプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで、コントローラ（60）は、各照明装置（30）及び各空気調和装置（40）の動作を制御する。
【００３９】
具体的に、本実施形態に係るコントローラ（60）は、明期及び暗期の管理処理、空調負荷の判定処理、当該空調負荷に対応する照明装置（30）の制御処理、空気調和装置（40）の制御処理を行う。このような動作を行うため、コントローラ（60）は、図１に示すように、スケジュール決定部（61）、空調負荷判定部（62）、照明制御部（63）、及び空調制御部（64）の機能を有する。
【００４０】
−スケジュール決定部−
スケジュール決定部（61）は、図３に係る基準期間（Tb）に明期及び暗期が含まれるように、基準期間（Tb）のスケジュールを決定する。具体的には、スケジュール決定部（61）は、基準期間（Tb）を例えば「１日」とすると、一日のうち何時から何時の間を明期とし、一日のうち何時から何時の間を暗期とするかを決定する。
【００４１】
上記基準期間（Tb）には、植物（27）の生育過程や植物（27）の種類等に基づき、明期と暗期とを１サイクルとして行うのに好ましい期間の単位が適宜設定される。従って、基準期間（Tb）は、上述のように「一日」であったり、２〜３日であったりすることができる。
【００４２】
ここで、“明期”とは、照明装置（30）が植物（27）に光を所定光量照射する期間を云う。明期は、自然界が昼となる時間帯（例えば朝５時〜夜１９時）に設定される。“暗期”とは、照明装置（30）が上記所定光量より少ない光量の光を植物（27）に照射するか、または、照明装置（30）が植物（27）への光の照射を行わない期間を云う。暗期は、自然界が夜となる時間帯（例えば夜１９時〜朝５時）に設定される。
【００４３】
−空調負荷判定部−
空調負荷判定部（62）は、栽培室（S1）内の空調負荷を空気調和装置（40）の空調能力と比較して、空調負荷の大小を判定する。
【００４４】
栽培室（S1）内の空調負荷は、照明装置（30）の熱負荷、栽培ベッド（20）の養液を循環させる際に用いるポンプ（図示せず）の運転により発生する熱負荷等の内部負荷、栽培室（S1）外部から内部に侵入する熱負荷、を合計した値に等しい。照明装置（30）の熱負荷は、照明装置（30）が照射する光の照度が大きい程、大きくなる。即ち、栽培室（S1）内が明期である場合の照明装置（30）の熱負荷は、暗期である場合よりも大きい。また、栽培室（S1）外部から内部に進入する熱負荷は、１年の中で、真夏の日中が最も大きくなる。
【００４５】
空気調和装置（40）の空調能力とは、その空気調和装置（40）がどの程度の空調負荷（熱負荷。具体的には冷房負荷）に耐えられるかを示す値である。ここでは、空気調和装置（40）の空調能力とは、空気調和装置（40）の定格能力または最大能力を云う。
【００４６】
即ち、空調負荷判定部（62）は、経時的に変化する栽培室（S1）内の空調負荷を算出すると、その算出結果を一定値である空気調和装置（40）の空調能力と比較し、空調負荷が空調能力を上回ったか否かを確認する。空調負荷判定部（62）は、空調負荷が空調能力を上回っていると判定した場合は、その旨を示す信号を照明制御部（63）に出力する。
【００４７】
ここで、空調負荷が空調能力を上回っていると判定される詳細条件について説明する。空調負荷判定部（62）は、空気調和装置（40）が定格能力または最大能力である空調能力で運転している状態であって、且つ、栽培室（S1）の温度が設定温度を超えてから所定時間経過しても温度が設定温度以下とならない場合に、空調負荷が空調能力を上回っていると判定する（空調負荷＞空調能力）。即ち、空調負荷判定部（62）は、空気調和装置（40）に含まれる圧縮機の回転速度が最大速度に達している場合のように、これ以上能力を出すことができない最大限の状態にて空気調和装置（40）が運転しているにも関わらず、栽培室（S1）内の温度が設定温度に下がらない状態が所定時間以上継続している場合には、空気調和装置（40）の空調能力（定格能力または最大能力）に対し現在の栽培室（S1）内の空調負荷（熱負荷）が大きすぎると判定する。空調負荷が増大する要因としては、照明装置（30）の熱負荷の増大の他、真夏の特異日のように栽培室（S1）外部から内部へと進入してくる熱負荷が増加していることが考えられる。
【００４８】
また、空調負荷が空調能力以下であると判定される詳細条件について説明する。空調負荷判定部（62）は、外気温度が所定温度（ΔTemp）低下し、且つ、栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となった場合に、空調負荷が空調能力以下であると判定する（空調負荷≦空調能力）。外気温度が所定温度（ΔTemp）低下したことにより、栽培室（S1）の外部から内部に進入する熱負荷が小さくなったことが判明し、更に、栽培室（S1）内の温度設定温度以下となったことにより、栽培室（S1）内の空調負荷が確実に低下したことが判明する。従って、空調負荷判定部（62）は、これらの詳細条件が満たされることにより、栽培室（S1）内の空調負荷は空気調和装置（40）の空調能力と同程度またはそれよりも下回っていると判定することができる。
【００４９】
−照明制御部−
照明制御部（63）は、スケジュール決定部（61）が決定したスケジュールに従って、照明装置（30）を制御する。
【００５０】
具体的には、照明制御部（63）は、現時刻が基準期間（Tb）のスケジュールの“明期”である時間帯に該当する場合、植物（27）に所定光量の光が照射されるように、照明装置（30）の照射動作を制御する。照明制御部（63）は、現時刻が基準期間（Tb）のスケジュールの“暗期”である時間帯に該当する場合、植物（27）への光の照射量が明期時よりも少なくなるかないしは光が照射されないように、照明装置（30）の照射動作を制御する。このような制御は、基準期間（Tb）毎に繰り返される。そのため、スケジュールが決定している限り、明期と暗期とが交互に繰り返されることなる。
【００５１】
このような制御により、スケジュールに従って、基準期間（Tb）には明期と暗期とが人工的に作り出され、たとえ栽培室（S1）が該栽培室（S1）外部からの太陽光が差し込まれない完全閉鎖型植物工場等においても、植物（27）は生育される。
【００５２】
上述のように、決定されたスケジュールに従って照明装置（30）の制御が行われるのは、明期の間に、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回ったことを示す信号が空調負荷判定部（62）から照明制御部（63）に入力されない場合、即ち、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力と同程度ないしは下回っている場合である（空調負荷≦空調能力）。
【００５３】
特に、本実施形態に係る照明制御部（63）は、明期の間に空調負荷が空調能力を上回ったことを示す上記信号が入力された場合、明期であっても栽培室（S1）内の空調負荷自体を削減させる動作を優先して照明装置（30）に行わせるべく、照明装置（30）の光量を絞るか光の照射を停止させる制御を行う。当該制御を行った場合、照明制御部（63）は、植物（27）の生育に影響を与えないような制御も行う。このような制御の内容については、“＜空調負荷が空調能力を上回った場合の動作＞”にて詳述する。
【００５４】
−空調制御部−
空調制御部（64）は、空気調和装置（40）の設定温度及び設定湿度を明期及び暗期それぞれについて定めると、栽培室（S1）内の空調負荷に応じて空気調和装置（40）が動作することで栽培室（S1）内の温度及び湿度が上記設定温度及び設定湿度それぞれに至るように、空気調和装置（40）の制御を行う。
【００５５】
具体的に、明期の際、照明装置（30）は所定光量にて植物（27）に光を照射する。この際、栽培室（S1）内の空調負荷（特に顕熱負荷）は、暗期時よりも高くなる。その場合、空気調和装置（40）は、比較的高速で圧縮機が回転する等の状態で、栽培室（S1）内の空調を行う。逆に、暗期の際、照明装置（30）が照射する光量は、光が照射される場合及びされない場合のどちらにおいても、明期時よりは少なくなる。それ故、暗期時の栽培室（S1）内の空調負荷（特に顕熱負荷）は、明期時よりも低くなる。その場合、空気調和装置（40）は、明期時よりも比較的低速で圧縮機が回転する等して、栽培室（S1）内の空調を行う。
【００５６】
また、明期の際、栽培室（S1）内の空調負荷（特に顕熱負荷）が空気調和装置（40）の空調能力と同程度ないしは上回っている間、空気調和装置（40）は、定格能力または最大能力である空調能力の状態で運転を行う。例えば、圧縮機は、最大の回転速度で回転する。
【００５７】
なお、栽培室（S1）内の植物（27）の生育温度、即ち植物（27）の生育にとって適切な温度は、生育状態によって異なるが、明期と暗期とでも異なっている。一例として、生育温度は、明期にて約２３±２℃、暗期にて約１８±２℃となる。
【００５８】
＜空気調和装置の選定について＞
以下に述べる動作を栽培環境提供システム（10）が行うにあたり、予め、どのような空気調和装置（40）が選定されるべきかについて説明する。
【００５９】
本実施形態では、特異日を除いた真夏の日中の平均的な温度を想定し、当該温度での栽培室（S1）内の空調負荷と同程度の容量（空調能力）を備えた装置を、空気調和装置（40）として選定する。一般的には、真夏の特異日の日中の気温に耐えられるように、その温度での栽培室（S1）内の空調負荷をベースとして、更にマージンとしての容量を加えた空調能力を有する空気調和装置が選定される。しかし本実施形態では、この一般的な方法で選定された空気調和装置よりも、容量（空調能力）の少ない空気調和装置（40）を、あえて選定する。真夏の特異日の中でも気温が最も高くなる時間帯に至ったとしても、本実施形態に係る栽培環境提供システム（10）は、下記にて述べる動作＜空調負荷が空調能力を上回った場合の動作＞を行うからである。
【００６０】
ここで、真夏の日中の平均的な温度を想定して栽培室（S1）内の空調負荷を予測する際、照射している照明装置（30）の数及び個々の照射装置（30）の光の照射率等を更に考慮して設定されることが好ましい。空調負荷には、照明装置（30）による熱負荷が含まれるが、この熱負荷は、光を照射している照明装置（30）が栽培室（S1）内にどの程度あるかや、更には照射装置（30）から照射される光量がどの程度かに応じて変わるためである。
【００６１】
例えば、栽培室（S1）内が一斉に明期または暗期となる場合は、真夏の日中であって且つ栽培室（S1）内が明期である場合を前提として、空調負荷が予測されると良い。また、１つの栽培室（S1）内にてゾーン毎に明期及び暗期の切り換えがなされる場合は、任意の時刻では明期のゾーンと暗期のゾーンとが混在することになる。そのため、真夏の日中であって、且つ明期であるゾーンの面積が最も広くなり光を照射する照明装置（30）の数及び光量が最も多くなる場合を前提として、空調負荷が予測されると良い。
【００６２】
＜空調負荷が空調能力を上回った場合の動作＞
図３及び図４を用いて、栽培環境提供システム（10）の動作について説明する。
【００６３】
先ず、スケジュール決定部（61）は、基準期間（Tb）に明期及び暗期が含まれるように、基準期間（Tb）のスケジュールを決定する（図４のステップｓｔ１）。このスケジュールに従って、照明装置（30）及び空気調和装置（40）は運転を行う。
【００６４】
上記スケジュールに従って各装置（30,40）が運転している明期の間、空調負荷判定部（62）は、栽培室（S1）内の空調負荷を逐次算出し、逐次算出した結果を一定値である空気調和装置（40）の空調能力と比較する（図４のステップｓｔ２）。空調負荷判定部（62）は、空調負荷が空調能力を上回った場合（ステップｓｔ２のＹｅｓ）、その旨を示す信号を照明制御部（63）に出力する。
【００６５】
照明制御部（63）は、明期の際に上記信号が入力されると（図４のステップｓｔ２のＹｅｓ）、減光動作を明期の間に照明装置（30）に開始させる制御を行う（図４のステップｓｔ３）。
【００６６】
なお、図４のステップｓｔ２において、明期の間に、空調負荷が空調能力と同程度または下回ったままである場合（ステップｓｔ２のＮｏ）、空調負荷判定部（62）は、上記信号を出力しない。この場合は、ステップｓｔ１で決定したスケジュールに従って明期及び暗期が繰り返されるのみとなる。つまり、照明制御部（63）には上記信号は入力されないままとなるため、減光動作は行われず（図４のステップｓｔ２のＮｏ）、ステップｓｔ２以降の動作も行われない。
【００６７】
上記減光動作とは、図３に示すように、スケジュール上は明期であるが、植物（27）への光量を所定光量よりも減じるか、または光を照射しない動作を云う。即ち、減光動作は、たとえ明期の途中であっても、植物（27）に届かせる光量を、減光動作を開始する直前に植物（27）に照射していた所定光量よりも下げることで、強制的且つ一時的に暗期状態を作り出す動作である。減光動作は、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力と同程度ないしは下回るまで行われる。即ち、減光動作では、植物（27）の生育よりも、栽培室（S1）内の空調負荷の低減が優先される。
【００６８】
なお、図３では、一例として、減光動作時には植物（27）に光が照射されない場合を表している。
【００６９】
つまり、上記減光動作がなされると、図３に示すように、照明装置（30）が照射する光の光量は、減光動作を行う直前よりも減少するため、照明装置（30）の熱負荷は、減光動作を行う直前よりも低くなる。すると、栽培室（S1）内の空調負荷（特に顕熱負荷）は、栽培室（S1）の外部から侵入する熱負荷分自体の増減制御は難しいものの、照明装置（30）の熱負荷が低下した分は低減するため、栽培室（S1）内の温度上昇の程度を和らげることができる。減光動作の間の空気調和装置（40）は、栽培室（S1）内の空調負荷が依然として空調能力を上回っている状態では、圧縮機の回転速度等が概ね最大速度等で運転を行うが、やがて栽培室（S1）内の空調負荷が空調能力と同程度ないしは下回り始めた場合には、圧縮機の回転速度等は、自動的に、減光動作に入る直前よりも低くなる。従って、結果的に、減光動作では、栽培室（S1）における消費電力量も低減されることとなる。
【００７０】
減光動作において、空調負荷判定部（62）は、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力と同程度ないしは下回ったことを、減光動作中の外気温度と栽培室（S1）内の温度が所定の条件を満たしたか否かにより判断する。上記所定の条件とは、明期にて減光動作が行われている状態において、外気温度が該減光動作の開始時の外気温度（Temp）よりも所定温度（ΔTemp）低くなり（Temp−ΔTemp）、且つ、栽培室（S1）内の温度が設定温度以下に至ったことを云う（図４のステップｓｔ４）。上記所定の条件が満たされた場合、空調負荷判定部（62）は、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力と同程度ないしは下回ったことを示す信号を照明制御部（63）に出力する。
【００７１】
照明制御部（63）は、上記信号を受けて（図４のステップｓｔ４のＹｅｓ）、上記減光動作を終了する（図４のステップｓｔ５）。つまり、本実施形態では、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回った時から、空調負荷が空調能力と同程度ないしは下回るまで減光動作が行われる（図４のステップｓｔ３〜ｓｔ５）。そのため、減光動作が行われる長さ（ΔＴ１）は常に一定ではなく、個々に異なっている。
【００７２】
なお、図３では図示していないが、栽培環境や特異日によっては、栽培室（S1）内の空調負荷が、空気調和装置（40）の空調能力よりも低い状態から上回る状態へと至る現象が、１の明期の中で複数回発生する場合もあり得る。この場合は、上記減光動作がその都度行われる。
【００７３】
次いで、照明制御部（63）は、減光動作において減じられた分の光または減光動作において照射されなかった分の光における光量子束密度と、該減光動作が行われた時間との積を、不足光量として算出する（図４のステップｓｔ６）。即ち、照明制御部（63）は、本来であれば明期時に植物（27）に照射されるべきところ減光動作により照射されなかった不足光量を、算出する。この不足光量は、植物（27）が光合成できなかった光量に該当するため、植物（27）の生育に影響が及ぼされる可能性のある光量分とも言える。
【００７４】
そこで、照明制御部（63）は、上記スケジュールに従って各装置（30,40）が運転している暗期の間に、算出した不足光量を取り戻すための補光動作を、照明装置（30）に行わせる。補光動作は、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を下回っている条件が満たされることを、外気温度が所定の外気温度よりも低いか否かにより判断した場合に（図４のステップｓｔ７のＹｅｓ）、開始される（図４のステップｓｔ８）。即ち、補光動作を開始するタイミングは、外気温度に基づいて決定される。
【００７５】
具体的に、照明制御部（63）は、暗期の間に外気温度が所定温度（例えば３０℃）を下回った場合、図３に示すように、算出した不足光量の少なくとも一部を補うように植物（27）に光を照射させる補光動作を照明装置（30）に行わせる。
【００７６】
上記補光動作では、たとえ暗期の途中であっても、強制的且つ一時的に明期状態が作り出される。上記補光動作がなされると、図３に示すように、照明装置（30）が照射する光の光量は、補光動作を行う直前よりも増加するため、その分照明装置（30）の熱負荷が増加し、栽培室（S1）内の空調負荷（特に顕熱負荷）は補光動作を行う直前よりも高くなる。すると、補光動作の間の空気調和装置（40）における圧縮機の回転速度等は、自動的に、補光動作に入る直前よりも高くなる。つまり、植物（27）は、明期時に光合成できなかった不足光量分を少なくとも一部でも取り戻すことができるが、一方で、補光動作前に比して、栽培室（S1）内の空調負荷は上昇し且つ栽培室（S1）における消費電力量も増加する虞がある。
【００７７】
そこで、補光動作の開始タイミングを決定する際に用いる上記“所定の外気温度”は、栽培室（S1）における消費電力量の増加分及び栽培室（S1）内の空調負荷を考慮して、十分低い値に予め設定されていることが好ましい。所定温度をこのように設定しておくことにより、スケジュール上の暗期の際に、一時的に上記補光動作が行われても、外気温度が十分に低いために栽培室（S1）の外部からの侵入の熱負荷は十分小さくなる。故に、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回る可能性は低く、且つ栽培室（S1）の消費電力量が過度に上昇する可能性も低くなるからである。
【００７８】
なお、補光動作は、減光動作を行った明期を含む基準期間（Tb）内の暗期において行われることが好ましい。植物（27）が不足光量分光合成できていないことに鑑みると、できる限り基準期間（Tb）（例えば１日）単位で不足光量分の照射を行うことによって、不足光量の問題を基準期間（Tb）内で解決すれば、植物（27）の生育への影響はより少なくて済むからである。
【００７９】
なお、補光動作の際の照明装置（30）の光量が所定光量、即ち、明期時の所定光量と同程度である場合は、図３に示すように、補光動作が行われる時間の長さΔＴ２は、減光動作が行われた時間の長さΔＴ１と等しくすることができる（ΔＴ１＝ΔＴ２）。このように、図３では、各時間の長さΔＴ１，ΔＴ２が同程度であることから、実際に植物（27）に光が照射された時間の長さと植物（27）に光がさほど照射されなかった時間の長さとは、予めスケジュールにて決定していた明期の長さ及び暗期の長さと、それぞれ概ね一致しており、光が照射され植物（27）が光合成を行った時間は、基準期間（Tb）内にて確保されていると言える。
【００８０】
＜効果＞
本実施形態では、予定していた明期の間に、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を上回る場合、照明制御部（63）は、明期であっても減光動作を照明装置（30）に行わせる。これにより、減光動作が開始される直前よりも照明装置（30）の光量は低下するため、照明装置（30）の熱負荷は小さくなる。それ故、栽培室（S1）内の空調負荷を、空気調和装置（40）の空調能力と同程度または小さくする（抑える）ことができる。
【００８１】
更に、照明制御部（63）は、当該減光動作で植物（27）に照射されず不足している光量分を取り戻すべく、予定していた暗期の間に補光動作を照明装置（30）に行わせる。つまり、減光動作の間、植物（27）は光合成ができなくなるが、ここでは、減光動作により植物（27）に照射されず不足している光量分の少なくとも一部は、暗期時に照射されることによって補われる。従って、空調負荷を低下させるための減光動作が、植物（27）の生育に影響をおよぼす可能性は低くなる。
【００８２】
即ち、本実施形態では、明期時における減光動作により栽培室（S1）内の空調負荷を低下させることができるため、予期しない真夏の特異日にも対応できるようなオーバースペックとなる空気調和装置（40）を選定する必要はなく、従って初期コスト及びランニングコストを削減することができる。そして、空調負荷を低下させるための減光動作が行われても、暗期時に補光動作が行われる。従って、上記減光動作が植物（27）の生育に影響を及ぼすこともない。そのため、栽培環境適用システム（10）が構築された栽培室（S1）にて収穫された植物（27）の品質及び重量は、本実施形態に係る減光動作及び補光動作が全く行われていない環境下で生育された植物と何ら遜色はない。
【００８３】
つまり、本実施形態に係る栽培環境提供システム（10）であれば、上述のように初期コスト及びランニングコストを削減することができた上で、何ら遜色のない品質及び重量の植物（27）を収穫できることから、植物工場の収益性は向上すると言える。
【００８４】
また、本実施形態では、照明制御部（63）は、外気温度に基づいて空調負荷が比較的低いと判断される場合に、補光動作を開始させる。補光動作を行う直前の空調負荷が比較的低い場合には、補光動作を行ったことにより栽培室（S1）内の空調負荷が照明装置（30）の光照射分に伴う熱負荷の分だけ上昇したとしても、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力を超える可能性は低くなる。
【００８５】
また、本実施形態では、照明制御部（63）は、明期に減光動作が行われている状態において、外気温度が該減光動作の開始時よりも所定温度低くなり、且つ、栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となった場合、減光動作を終了する。減光動作が行われている状態において、外気温度が減光動作の開始時よりも所定温度低くなり、且つ、栽培室（S1）内の温度が設定温度以下となる条件が満たされたということは、栽培室（S1）内の空調負荷が確実に低くなったことを意味する。従って、ここでは、栽培室（S1）内の空調負荷が空調能力よりも低くなったことを確実に確認した上で、減光動作を終了することができる。
【００８６】
≪その他の実施形態≫
図３において、減光動作により不足した光量分は、複数回行われる補光動作によって分散して取り戻されても良い。この場合、各補光動作での光量子束密度と当該補光動作が行われる時間の合計値との積が、不足光量分に相当するように算出がなされれば良く、照明制御部（63）は、一回の補光動作によって不足光量分全てを取り戻さずとも良い。
【００８７】
補光動作時の照明装置（30）の光量は、必ずしも明期と同様の所定光量でなくてもよい。補光動作時の照明装置の光量は、所定光量よりも低い光量であってもよい。この場合、不足光量に鑑みると、補光動作の時間の長さΔＴ２は、減光動作が行われた時間の長さΔＴ１よりも長くなる。
【００８８】
１の明期において減光動作が複数回行われる場合、照明制御部（63）は、各減光動作が行われた時間の長さΔＴ１の合計値と、各減光動作にて照射できなかった光量子束密度全てとの積とを、不足光量として算出する。照明制御部（63）は、当該不足光量を取り戻すための補光動作を、暗期の間に、１回行っても良いし、複数回に分けて行っても良い。即ち、明期における不足光量が、暗期の補光動作における光量子束密度と時間との積と合致するように、照明制御部（63）は、補光動作を複数回に分けて行うことができる。
【００８９】
照明制御部（63）は、栽培室（S1）内の栽培棚（11）全てに対して減光動作及び補光動作を行うのではなく、一部の栽培棚（11）についてのみ減光動作を行っても良い。この場合、補光動作は、減光動作を行った栽培棚（11）を対象として行われる。減光動作の対象となる栽培棚（11）の数や当該栽培棚（11）を含むゾーンについては、例えば、栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力をどの程度上回っているかや、１つの照明装置（30）あたりの熱負荷等を考慮して決定されてもよい。このように、栽培室（S1）全体について一斉に減光動作及び補光動作を行う場合のみならず、栽培室（S1）の一部のゾーン（もしくは、全ての栽培棚（11）のうちの一部）は減光動作を行うが残りは減光動作を行わないように、減光動作（補光動作）を行うゾーンと行わないゾーンとが１つの栽培室（S1）内にて混在している場合においても、栽培環境提供システム（10）は適用することができる。
【００９０】
また、減光動作にてどの程度光量を絞るかについても、例えば栽培室（S1）内の空調負荷が空気調和装置（40）の空調能力をどの程度上回っているかや、１つの照明装置（30）あたりの熱負荷等を考慮して決定されてもよい。補光動作にてどの程度の光量を照射するかについても、１つの照明装置（30）の熱負荷等を考慮して適宜決定されてもよい。
【００９１】
また、栽培室（S1）は、一斉に明期及び暗期のいずれかに予定されるのではなく、一部は明期、残りは暗期のように、明期のゾーンと暗期のゾーンとが混在していてもよい。
【００９２】
暗期の際に補光動作を開始させるタイミングは、外気温度以外に基づいて決定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明は、植物を生育する環境を提供するシステムであって、選定する空気調和装置の容量を抑えても植物の生育に影響が及ぶことないシステムとして有用である。
【符号の説明】
【００９４】
10  栽培環境提供システム
27  植物
30  照明装置
40  空気調和装置
61  スケジュール決定部
63  照明制御部
S1  栽培室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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