(57)【要約】【課題】植物栽培システムにおいて、省エネルギー化を図る。【解決手段】栽培空間内で植物を栽培する植物栽培システム１００は、植物に光を照射するＬＥＤ光源１５と、栽培空間内に配置される反射板と、栽培空間内に配置される光量子センサ１６と、光量子センサ１６によって検出された光強度に基づいて、ＬＥＤ光源１５から植物に直接照射される直接光の光強度と、反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光強度の合計が所定値に維持されるようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御する光強度制御装置１８とを備える。【選択図】図１
2019103452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培空間内で植物を栽培する植物栽培システムであって、
植物に光を照射する光源と、
前記栽培空間内に配置される反射板と、
前記栽培空間内に配置される光強度検出装置と、
前記光強度検出装置によって検出された光強度に基づいて、前記光源から植物に直接照射される直接光の光強度と、前記反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光強度の合計が所定値に維持されるように前記光源の照射強度を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
前記光強度検出装置は、光合成有効光量子束密度を検出する光量子センサであり、
前記制御装置は、前記光量子センサによって検出された光合成有効光量子束密度に基づいて、前記光源から植物に直接照射される直接光の光合成有効光量子束密度と、前記反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光合成有効光量子束密度の合計が所定値に維持されるように前記光源の照射強度を制御することを特徴とする請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記所定値は、植物の光合成速度が飽和になる光強度である光飽和点に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記植物が植え付けられる栽培パネルをさらに備え、
前記栽培パネルの表面は前記光源からの光を反射するよう形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項５】
前記栽培パネルは前記栽培空間の底面に配置され、
前記反射板は前記栽培空間の側面および天井の少なくとも一方に配置され、
前記光源は前記栽培空間の天井に配置され、
前記光強度検出装置は前記栽培空間の天井に配置されることを特徴とする請求項４に記載の植物栽培システム。
【請求項６】
栽培空間内で植物を栽培する植物栽培方法であって、
光源を用いて植物に光を照射するステップと、
前記栽培空間内に配置された反射板を用いて前記光源からの光を反射するステップと、
前記栽培空間内の光強度を検出するステップと、
検出された光強度に基づいて、前記光源から植物に直接照射される直接光の光強度と、前記反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光強度の合計が所定値に維持されるように前記光源の照射強度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする植物栽培方法。
【請求項７】
前記光強度の検出ステップでは、光合成有効光量子束密度を検出し、
前記照射強度の制御ステップでは、検出された光合成有効光量子束密度に基づいて、前記光源から植物に直接照射される直接光の光合成有効光量子束密度と、前記反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光合成有効光量子束密度の合計が所定値に維持されるように前記光源の照射強度を制御することを特徴とする請求項６に記載の植物栽培方法。
【請求項８】
前記所定値は、植物の光合成速度が飽和になる光強度である光飽和点に設定されることを特徴とする請求項６または７に記載の植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培システムおよび植物栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、屋内でレタス等の植物を栽培する方法が知られている。例えば、特許文献１には、発光ダイオードを人工光源として使用した植物の栽培方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に現状の植物工場の生産コストの３割から４割が電力コストと云われており、生産コストを大幅に低減するためには、照明による電力エネルギーを削減することが非常に重要である。
【０００５】
本発明は、こうした状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギー化を図ることのできる植物栽培システムおよび植物栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の植物栽培システムは、栽培空間内で植物を栽培する植物栽培システムであって、植物に光を照射する光源と、栽培空間内に配置される反射板と、栽培空間内に配置される光強度検出装置と、光強度検出装置によって検出された光強度に基づいて、光源から植物に直接照射される直接光の光強度と、反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光強度の合計が所定値に維持されるように光源の照射強度を制御する制御装置とを備える。
【０００７】
光強度検出装置は、光合成有効光量子束密度を検出する光量子センサであり、制御装置は、光量子センサによって検出された光合成有効光量子束密度に基づいて、光源から植物に直接照射される直接光の光合成有効光量子束密度と、反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光合成有効光量子束密度の合計が所定値に維持されるように光源の照射強度を制御してもよい。所定値は、植物の光合成速度が飽和になる光強度である光飽和点に設定されてもよい。
【０００８】
植物が植え付けられる栽培パネルをさらに備えてもよい。栽培パネルの表面は光源からの光を反射するよう形成されてもよい。
【０００９】
栽培パネルは栽培空間の底面に配置され、反射板は栽培空間の側面および天井の少なくとも一方に配置され、光源は栽培空間の天井に配置され、光強度検出装置は栽培空間の天井に配置されてもよい。
【００１０】
本発明の別の態様は、植物栽培方法である。この方法は、栽培空間内で植物を栽培する植物栽培方法であって、光源を用いて植物に光を照射するステップと、栽培空間内に配置された反射板を用いて光源からの光を反射するステップと、栽培空間内の光強度を検出するステップと、検出された光強度に基づいて、光源から植物に直接照射される直接光の光強度と、反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光強度の合計が所定値に維持されるように光源の照射強度を制御するステップとを備える。
【００１１】
光強度の検出ステップでは、光合成有効光量子束密度を検出し、照射強度の制御ステップでは、検出された光合成有効光量子束密度に基づいて、光源から植物に直接照射される直接光の光合成有効光量子束密度と、反射板で反射した後に植物に照射される反射光の光合成有効光量子束密度の合計が所定値に維持されるように光源の照射強度を制御してもよい。所定値は、植物の光合成速度が飽和になる光強度である光飽和点に設定されてもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、植物栽培システムおよび植物栽培方法において、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本実施形態に係る栽培棚の構成を説明するための概略斜視図である。
【図３】栽培パネルの一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る植物栽培システムの栽培空間内における、ＬＥＤ光源からの照射光の光路を説明するための図である。
【図５】本実施例のシミュレーションで用いた栽培環境条件を示す図である。
【図６】定植工程における植物の生育過程と、それに応じて調整されたＬＥＤ光源の照射強度を示す図である。
【図７】栽培植物の投影面積と株重量の関係の一例を示す図である。
【図８】本実施例のシミュレーション結果と比較例のシミュレーション結果を比較した図である。
【図９】消費電力量のシミュレーション条件を示す図である。
【図１０】本実施例および比較例に係る消費電力量のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る植物栽培システム１００の構成を説明するためのブロック図である。植物栽培システム１００は、栽培室２３内に配置された栽培棚１０を備える。栽培室２３は、外部環境の影響を断熱パネル等で遮断した半閉鎖空間である。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る栽培棚１０の構成を説明するための概略斜視図である。図２に示す栽培棚１０は、高さ方向に複数の棚を有するラックの各棚に構成される。
【００１７】
図２に示すように、栽培棚１０は、ラックの上下２枚の棚板１１，１１’の間に形成される。栽培棚１０は、下側の棚板１１’の上面上に配置される養液プール１２と、養液プール１２上に配置される栽培パネル１３と、上側の棚板１１の下面上に設けられる天井面部材１４と、棚板１１，１１’の間の空間を囲うように配置される複数の反射板１７とを備える。図２は、栽培棚１０の内部を図示するために、前面の反射板を外した状態を示す。
【００１８】
本実施形態の栽培棚１０では、栽培パネル１３を底面、反射板１７を側面、天井面部材１４を天井とした栽培空間２０が形成されており、栽培空間２０内で植物２２の栽培が行われる。
【００１９】
図３は、栽培パネル１３の一例を示す図である。栽培パネル１３は、発泡スチロール板３０に複数の植物を植え付けるための孔３１を形成したものである。複数の孔３１は、所定のピッチＰで形成される。植物の生育過程に応じて、異なるピッチＰを有する栽培パネル１３が用いられてよい。例えば、育苗の際にはピッチＰ＝６０ｍｍの育苗パネルを用い、その後にピッチＰ＝２００ｍｍの定植パネルに定植する。栽培パネル１３の表面は、光を反射するよう形成される。例えば、栽培パネル１３の表面素材が反射性のものであってもよいし、栽培パネル１３の表面に反射材が塗布されてもよいし、栽培パネル１３の表面が反射板で覆われてもよい。
【００２０】
図１に示すように、植物栽培システム１００は、ＬＥＤ光源１５と、光量子センサ１６と、光強度制御装置１８と、調光装置１９とを備える。ＬＥＤ光源１５および光量子センサ１６は、栽培棚１０に形成される栽培空間２０内に配置される。具体的には、ＬＥＤ光源１５および光量子センサ１６は、図２に示すように栽培空間２０の天井面部材１４に設けられる。天井面部材１４の表面は、光を反射するよう形成される。例えば、天井面部材１４の表面に反射材が塗布されてもよいし、天井面部材１４の表面が反射板で覆われてもよい。
【００２１】
ＬＥＤ光源１５は、栽培空間２０内の植物２２に光を照射する人工光源である。ＬＥＤ光源１５の照射強度は、調光装置１９により調整される。ＬＥＤ光源１５は、赤色ＬＥＤ光源および青色ＬＥＤ光源を備え、赤色照明および青色照明を同時に照射する明期と、照射しない暗期とを交互に実施する。栽培空間２０内に配置される人工光源は、光強度の調節可能な光源であればＬＥＤ光源に限定されず、例えばＬＤ（レーザダイオード）、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）、蛍光灯等であってもよい。
【００２２】
光量子センサ１６は、栽培空間２０内の光強度を検出する。光強度制御装置１８は、光量子センサ１６で検出された光強度に基づいて、調光装置１９を介してＬＥＤ光源１５の照射強度を制御する。この光強度制御装置１８による照射強度の制御については後述する。
【００２３】
植物栽培システム１００はさらに、図１に示すように、養液タンク４０と、液循環装置４１と、液状態制御装置４２と、液調整装置４３と、循環液量制御装置４４とを備える。
【００２４】
養液タンク４０は、植物２２を植物の生長に必要な養液を貯蔵するものであり、栽培棚１０の養液プール１２と接続されている。液循環装置４１は、栽培棚１０の養液プール１２と養液タンク４０との間で養液を循環させる。循環液量制御装置４４は、液循環装置４１を介して養液の循環液量を制御する。液状態制御装置４２は、養液タンク４０に接続された液調整装置４３を介して、ＥＣ値、ｐＨ値、水位などの養液の状態を制御する。
【００２５】
植物栽培システム１００はさらに、図１に示すように、ＣＯ２供給装置４５と、ＣＯ２濃度制御装置４６とを備える。ＣＯ２供給装置４５は、栽培室２３内にＣＯ２ガスを供給する。ＣＯ２濃度制御装置４６は、栽培棚１０の栽培空間２０内のＣＯ２濃度が所定の値となるよう、ＣＯ２供給装置４５によるＣＯ２ガスの供給量を制御する。
【００２６】
植物栽培システム１００はさらに、図１に示すように、室内空調装置４７と、温度／湿度制御装置４８とを備える。温度／湿度制御装置４８は、栽培棚１０内の温度および湿度が所定の値になるよう、室内空調装置４７を介して栽培室２３内の温度および湿度を制御する。
【００２７】
図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る植物栽培システムの栽培空間２０内における、ＬＥＤ光源１５からの照射光の光路を説明するための図である。図４（ａ）は、栽培パネル１３に植物が存在しない状態を示す。図４（ｂ）は、栽培パネル１３に植えられた植物２２が収穫可能な程度まで成長し、植物２２の葉が隙間無く栽培パネル１３の表面を覆っている状態を示す。
【００２８】
本実施形態において、栽培時に植物が受ける光強度の目安は光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ：Photosynthetic Photon Flux Density）を用いる。ＰＰＦＤの単位はμmol m-2 s-1である。ＰＰＦＤは、光合成に有効な波長の単位面積・単位時間あたりの光量子数を表している。植物において、光化学反応はクロロフィルが一定の波長（エネルギー）をもつ光量子を電子に変換する工程から始まる。したがって光合成は波長（エネルギー）に依存せず、光量子数に依存する。そのため、光合成量を表す光強度としてＰＰＦＤが適している。栽培空間２０内のＰＰＦＤを測定するために、本実施形態では栽培空間２０内に光量子センサ１６を配置している。光量子センサ１６を用いて測定されるＰＰＦＤは、栽培時に植物が受けるＰＰＦＤと等価とみなすことができる。本実施形態では、栽培空間２０内の天井面部材１４に光量子センサ１６を設置しているが、植物２２によって覆われない位置であれば光量子センサ１６の設置位置は特に限定されず、例えば側面の反射板１７に設置されてもよい。
【００２９】
本実施形態では、栽培空間２０の側面には反射板１７が配置されており、さらに栽培パネル１３および天井面部材１４の表面は光を反射するよう形成されている。従って、図４（ａ）に示すように栽培パネル１３に植物が存在しない場合、ＬＥＤ光源１５から照射された光が反射板１７、栽培パネル１３、天井面部材１４等で反射するので、光量子センサ１６を用いて測定されるＰＰＦＤは、ＬＥＤ光源１５からの直接光のＰＰＦＤと、反射光のＰＰＦＤの合計となる。なお、ＬＥＤ光源１５に笠が設けられている場合などは、ＬＥＤ光源１５からの直接光は光量子センサ１６に入射しない可能性がある。このような場合、光量子センサ１６を用いて測定されるＰＰＦＤは、反射光のＰＰＦＤのみとなる。
【００３０】
一方、図４（ｂ）に示すように植物２２によって栽培パネル１３の表面が覆われている場合、栽培パネル１３に向かう光は植物２２によって吸収されるので、栽培パネル１３からの反射光は殆ど無くなり、光量子センサ１６を用いて測定されるＰＰＦＤは、ほぼＬＥＤ光源１５からの直接光のＰＰＦＤのみとなる（上述のようにＬＥＤ光源１５に笠が設けられている場合などは、光量子センサ１６を用いて測定されるＰＰＦＤはほぼ無くなる）。従って、図４（ａ）に示すように栽培パネル１３に植物２２が存在しない場合のＰＰＦＤは、図４（ｂ）に示すように栽培パネル１３の表面が植物２２によって覆われている場合のＰＰＦＤよりも大きくなる。例えば所定の条件では、ＬＥＤ光源１５の出力が同じであっても、栽培パネル１３に植物２２が存在しない場合のＰＰＦＤは、反射率にもよるが栽培パネル１３の表面が植物２２によって覆われている場合のＰＰＦＤの２倍程度となる。すなわち、反射光分のＰＰＦＤは、直接光分のＰＰＦＤの等倍に相当する。これは、反射光が１次反射のみに制限されないことによる。
【００３１】
このように、栽培空間２０内のＰＰＦＤは、植物２２の生育状態に応じて大きく変化する。その一方で、植物には光合成速度が飽和になる光強度である光飽和点が存在する。すなわち、光飽和点を超える光強度を与えている場合、植物の光合成に寄与しない余剰の光強度を与えていることになる。
【００３２】
例えば、一般にレタスの光飽和点は１００〜１６０μmol m-2 s-1とされている。そこで、ＬＥＤ光源１５からの直接光のＰＰＦＤが一律に１４０μmol m-2 s-1となるようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御した場合、定植直後の植物２２は、直接光のＰＰＦＤである１４０μmol m-2 s-1に加えて、反射光によるＰＰＦＤを受けることになるので、光飽和点を大きく超える過剰なＰＰＦＤを受けていることになる。
【００３３】
そこで、本実施形態に係る植物栽培システム１００では、光強度制御装置１８は、光量子センサ１６によって検出されたＰＰＦＤに基づいて、ＬＥＤ光源１５から植物２２に直接照射される直接光のＰＰＦＤと、反射板１７等で反射した後に植物２２に照射される反射光のＰＰＦＤの合計が所定の光飽和点に維持されるようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御する。光飽和点は、栽培する植物２２の種類に応じた所定値に設定される。例えば植物２２がレタスの場合には光飽和点は１４０μmol m-2 s-1に設定されてよい。
【００３４】
直接光によるＰＰＦＤは、ＬＥＤ光源１５の特性や印加電圧および電流によって予め求めることができる。光量子センサ１６で検出されるＰＰＦＤは、直接光によるＰＰＦＤと反射光によるＰＰＦＤを合計した値であるので、光量子センサ１６で検出されるＰＰＦＤから直接光によるＰＰＦＤを引くことで反射光によるＰＰＦＤを瞬時に導出し、フィードバック制御を行うことにより、植物２２の生育状態に合わせたＬＥＤ光源１５の照射強度の制御を行うことが可能となる。
【００３５】
このようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御した場合、定植直後でまだ植物２２が小さいときには反射光のＰＰＦＤが大きくなるので、所定の光飽和点を満たすのに必要なＬＥＤ光源１５の照射強度は小さくなる。一方、植物２２収穫間近で植物２２が大きいときには反射光のＰＰＦＤが小さくなるので、所定の光飽和点を満たすのに必要なＬＥＤ光源１５の照射強度は大きくなる。本実施形態のように、植物２２の生育状態に応じて、直接光のＰＰＦＤと反射光のＰＰＦＤの合計が所定の光飽和点に維持されるようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御することにより、光合成に十分な光を植物２２に与えつつ、植物２２に余剰なＰＰＦＤを与えることを避けることができる。言い換えると、ＬＥＤ光源１５の照射強度を必要最低限にすることができるので、植物栽培システム１００の省エネルギー化を図ることができる。
【００３６】
次に、本実施形態に係る植物栽培システム１００の実施例について説明する。ここでは、栽培環境条件を設定してシミュレーションを行った。図５は、本実施例のシミュレーションで用いた栽培環境条件を示す。図５には、栽培空間２０の温度、湿度、ＣＯ２濃度、養液のＥＣ値、ｐＨ値の条件が示されている。定植は、横８２ｃｍ長さ１０．４ｍ（面積８５２８０ｃｍ２）の栽培パネル１３に２０ｃｍピッチで２３０株を植えることとした。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る植物栽培システム１００のシミュレーション結果を示す表である。図６は、１４日間の定植工程における植物２２の生育過程と、それに応じて調整されたＬＥＤ光源１５の照射強度を示す。
【００３８】
栽培植物の成長度合いは一般に株重量で評価するが、栽培時に栽培植物の重量を連続して監視することは難しいため、ここでは、植物２２の葉の水平投影面積を用いて植物２２の成長を評価する。植物２２の葉の水平投影面積は、栽培空間２０内にカメラを設置することで容易に連続監視が可能である。図７は、栽培植物（フリルレタス）の投影面積と株重量の関係の一例を示す。図７に示すように、栽培植物の投影面積と株重量との間には正の相関関係があることが分かる。
【００３９】
図６のシミュレーション結果に戻るが、栽培日数に応じて１株あたりの平均葉投影面積および葉投影面積が増大しており、植物２２が順調に成長していることが分かる。なお、１３日目と１４日目で葉投影面積が８５２８０ｃｍ２で一定となっているのは、栽培パネル１３の面積が８５２８０ｃｍ２であり、それ以上葉投影面積は大きくならないためである。また、図６には、栽培パネル１３の面積（８５２８０ｃｍ２）に対する葉投影面積の占有率（葉投影面積／パネル面積）が記載されている。例えば定植工程の１日目では、パネル面積に対する葉投影面積の占有率は１０％であり、１３日目には１００％となっている。葉投影面積の占有率が１００％とは、栽培空間２０を天井側から見たときに、栽培パネル１３の表面がすべて植物２２の葉で覆われている状態である。
【００４０】
本シミュレーションでは、ＬＥＤ光源１５からの直接光のＰＰＦＤと反射光のＰＰＦＤの合計が１４０μmol m-2 s-1となるようにＬＥＤ光源１５の照射強度を制御している。その結果、図６に示すように、ＬＥＤ光源１５の照射強度は、例えば定植工程の１日目では６７μmol m-2 s-1とされている。植物２２が成長するにつれて反射光のＰＰＦＤが小さくなるので、直接光と反射光の合計ＰＰＦＤが１４０μmol m-2 s-1に維持されるようにＬＥＤ光源１５の照射強度が増加されていることが分かる。例えば、葉投影面積の占有率が２３％の定植工程の５日目ではＬＥＤ光源１５の照射強度は７３μmol m-2 s-1とされ、葉投影面積の占有率が６５％の定植工程の１０日目ではＬＥＤ光源１５の照射強度は９８μmol m-2 s-1とされている。葉投影面積の占有率が１００％になった定植工程の１３日目と１４日目では、反射光のＰＰＦＤが無くなるので、ＬＥＤ光源１５の照射強度は１４０μmol m-2 s-1とされている。
【００４１】
図８は、本実施例のシミュレーション結果と比較例のシミュレーション結果を比較した図である。比較例では、植物２２の生育状態に拘わらず、ＬＥＤ光源１５の照射強度を一律に１４０μmol m-2 s-1に制御した。
【００４２】
図８において、横軸は定植工程における栽培日数（日）を表し、左縦軸は光源の照射強度（μmol m-2 s-1）を表している。図８には、本実施例および比較例に係る栽培日数に対するＬＥＤ光源１５の照射強度の変化が示されている。図８から分かるように、照射強度が１４０μmol m-2 s-1で一定に制御されている比較例に対し、本実施例では、定植工程の１日目においては照射強度は比較例の半分以下（６７μmol m-2 s-1）に制御され、栽培日数の経過とともに徐々に１４０μmol m-2 s-1に近づくよう制御されている。
【００４３】
図８の右縦軸は、累積ＰＰＦＤを表す。累積ＰＰＦＤとは、定植工程初日からのＬＥＤ光源１５の照射強度を累積したものである。図８には、本実施例および比較例に係る栽培日数に対する累積ＰＰＦＤの変化が示されている。図８では、累積ＰＰＦＤの単位がμmol m-2 s-1×１４×６０×６０とされている。これは、ＰＰＦＤは平方メートル・秒あたりの数値であるので、累積ＰＰＦＤを求める場合、１日の照射時間（秒）を乗じる必要があるためである。ここでは１日の照射時間を１４時間としたので、１４（時間）×６０（分）×６０（秒）＝５０４００を乗じている。図８から分かるように、本実施例の累積ＰＰＦＤは比較例の累積ＰＰＦＤよりも少なくて済むことが変わる。例えば定植工程１４日間の本実施例の累積ＰＰＦＤは１３０２×５０４００≒６．６×１０７であり、比較例の累積ＰＰＦＤ（１９６０×５０４００≒１．０×１０８）よりも３０％以上少なくて済む。
【００４４】
次に、消費電力量のシミュレーションについて説明する。図９は、消費電力量のシミュレーション条件を示す。ここでは、日産３万株の植物工場を想定する。栽培植物の収穫までの育成工程は、発芽工程２日、緑化工程５日、育苗工程１４日、定植工程１４日である。ＬＥＤ光源１５としては青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤを用い、照射時間は１日あたり１６時間とした。総養液プール数は、発芽工程を除く各工程の合計で４０９０とした。
【００４５】
図１０は、本実施例および比較例に係る消費電力量のシミュレーション結果を示す。比較例のシミュレーションでは、青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤの最大ＰＰＦＤ１６０μmol m-2 s-1（電力３５Ｗ）に対して、一律に１４０μmol m-2 s-1の直接光が照射されるようにした。ここでは、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）＝５とし、冷房による消費電力量を照明による消費電力量の２０%とした。この場合、比較例における１日の消費電力量は３８ｍＷｈとなった。栽培植物の重量を収穫時一株１００ｇとすると、１ｋＷｈの電力量で栽培植物７８ｇの収穫効率が得られることになる。
【００４６】
本実施例のシミュレーションでは、ＬＥＤ光源からの直接光のＰＰＦＤと反射光のＰＰＦＤの合計が光飽和点の１４０μmol m-2 s-1となるようにＬＥＤ光源の照射強度を調整した。ここでも、ＣＯＰ＝５とし、冷房による消費電力量を照明による消費電力量の２０%とした。この場合、本実施例における１日の消費電力量は２６ｍＷｈとなり、上記比較例に対して３３％の省電力が達成されている。また、栽培植物の重量を収穫時一株１００ｇとすると、１ｋＷｈの電力量で栽培植物１１７ｇの収穫効率が得られることになり、上記比較例に対して１．５倍の収穫効率が達成されている。
【００４７】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００４８】
１０  栽培棚、  １１、１１’  棚板、  １２  養液プール、  １３  栽培パネル、  １４  天井面部材、  １５  ＬＥＤ光源、  １６  光量子センサ、  １７  反射板、  １８  光強度制御装置、  １９  調光装置、  ２０  栽培空間、  ２２  植物、  ２３  栽培室、  ３０  発泡スチロール板、  ３１  孔、  ４０  養液タンク、  ４１  液循環装置、  ４２  液状態制御装置、  ４３  液調整装置、  ４４  循環液量制御装置、  ４６  濃度制御装置、  ４７  室内空調装置、  ４８  温度／湿度制御装置、  １００  植物栽培システム。
【図１】
2019103452.tif 000003
【図２】
2019103452.tif 000004
【図３】
2019103452.tif 000005
【図４】
2019103452.tif 000006
【図５】
2019103452.tif 000007
【図６】
2019103452.tif 000008
【図７】
2019103452.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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