(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培空間で植物を栽培する植物栽培装置であって、
前記栽培空間を形成する仕切り部材と、
前記栽培空間の一端側の前記仕切り部材に配置された吸気口と、
前記栽培空間の他端側の前記仕切り部材に配置された排気口と、
前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、
前記栽培空間の風速を測定する風速計と、
前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、予めプログラムに組み込まれた前記排気部の日間における発停状態に基づいて、前記排気部の出力を変化させ、
前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断する、植物栽培装置。
【請求項２】
前記植物栽培装置はさらに、前記栽培空間に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部を備えている、請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記栽培空間は筒状である、請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記栽培空間に配置される照明を備える、請求項１乃至３の何れかに記載の植物栽培装置。
【請求項５】
植物を栽培するための栽培空間を上下に複数積層した植物栽培装置であって、
複数の前記栽培空間を形成する仕切り部材と、
最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、
上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、
最下段の前記栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、
前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、
前記栽培空間の風速を測定する風速計と、
前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、
中間の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の一端側に配置され、その下段の栽培空間と連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の他端側に配置され、
前記排気口は、前記最上段の栽培空間とその下段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置され、
前記吸気口は、前記最下段の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置された、植物栽培装置。
【請求項６】
植物を栽培するための栽培空間を上下に複数積層した植物栽培装置であって、
複数の前記栽培空間を形成する仕切り部材と、
最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、
上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、
最下段の前記栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、
前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、
前記栽培空間の風速を測定する風速計と、
前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、
中間の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の一端側に配置され、その下段の栽培空間と連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の他端側に配置され、
前記吸気口は、前記最上段の栽培空間とその下段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置され、
前記排気口は、前記最下段の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置された、植物栽培装置。
【請求項７】
前記排気部により気体を前記吸気口から吸引し前記排気口から排出することで、前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて、左右方向の一端側から他端側への流れとなり、かつ、上下に隣接する前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて互いに逆向きの流れとなる風を発生させる、請求項５又は６に記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記植物栽培装置はさらに、前記栽培空間に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給部を備えている、請求項５乃至７の何れかに記載の植物栽培装置。
【請求項９】
前記栽培空間は筒状である、請求項５乃至８の何れかに記載の植物栽培装置。
【請求項１０】
前記栽培空間に配置される照明を備える、請求項５乃至９の何れかに記載の植物栽培装置。
【請求項１１】
上下に積層した複数の栽培空間を形成する仕切り部材と、
最下段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、
最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、
上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、
前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、
前記栽培空間の風速を測定する風速計と、
前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備えた植物栽培装置で植物を栽培する植物栽培方法であって、
前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、
前記排気部により気体を前記吸気口から吸引し前記排気口から排出することで、前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて、左右方向の一端側から他端側への流れとなり、かつ、上下に隣接する前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて互いに逆向きの流れとなる風を発生させる、植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉囲された栽培空間内で植物を栽培する植物栽培装置および植物栽培方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年野菜栽培などの農業を工業的形態で行う植物工場が、実用化規模で運用されるようになっている。植物工場では、蔬菜や果物などの植物を植栽した複数の栽培容器が、栽培ハウスや生育室などの閉囲された栽培空間内に配置される。植物の良好な生育には、栽培空間内の温度や湿度さらには二酸化炭素の濃度などの雰囲気条件を、植物の種類毎に予め指定された栽培条件に応じて調整することが求められる。そして雰囲気条件の調整のため、閉囲された栽培空間内において雰囲気条件ができるだけ均一となるよう、栽培空間内における空気の循環や送風の工夫がなされている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に示す例では、植物栽培ハウス内に配置された循環扇によってハウス内の温度、湿度の分布差を少なくするために適正風速を維持することを意図する構成において、循環扇１基あたりのハウス面積と循環扇の羽根径との関係が最適となるよう、送風循環条件を実験データに基づいて設定することが記載されている。また特許文献２に示す例では、植物を載置する栽培棚を用いる食物栽培装置において、植物へ培養液を供給するための開口部を有する給水パイプを送風装置と接続し、開口部を介して植物に対して送風する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３７６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０２７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術を含め、従来技術においては同一の栽培空間内に配置された複数の栽培容器を対象として、雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現することが困難であるという難点があった。すなわち、特許文献１に示す先行技術のように、ハウス内に配置された循環扇が発生する循環風によってハウス内の雰囲気を流動させる方式では、適正な流動を発生可能な栽培空間のサイズや空間が限定され、必ずしも汎用的に応用が可能な実用的な方法とは言い難いものであった。また特許文献２に示すように、栽培棚に載置された個別の植物に対して給水パイプを配置する方式では、栽培棚の各段毎に給水パイプを導設する必要があることから、設備費用が増大するという難点がある。このように従来技術における植物栽培には、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現して栽培効率を向上させることが難しいという課題があった。
【０００６】
そこで本発明は、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現して栽培効率を向上させることができる植物栽培装置および植物栽培方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の植物栽培装置は、栽培空間で植物を栽培する植物栽培装置であって、前記栽培空間を形成する仕切り部材と、前記栽培空間の一端側の前記仕切り部材に配置された吸気口と、前記栽培空間の他端側の前記仕切り部材に配置された排気口と、前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、前記栽培空間の風速を測定する風速計と、前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、予めプログラムに組み込まれた前記排気部の日間における発停状態に基づいて、前記排気部の出力を変化させ、前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断する。
【０００８】
本発明の植物栽培装置は、植物を栽培するための栽培空間を上下に複数積層した植物栽培装置であって、複数の前記栽培空間を形成する仕切り部材と、最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、最下段の前記栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、前記栽培空間の風速を測定する風速計と、前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、中間の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の一端側に配置され、その下段の栽培空間と連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の他端側に配置され、前記排気口は、前記最上段の栽培空間とその下段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置され、前記吸気口は、前記最下段の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置された。
【０００９】
本発明の植物栽培装置は、植物を栽培するための栽培空間を上下に複数積層した植物栽培装置であって、複数の前記栽培空間を形成する仕切り部材と、最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、最下段の前記栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、前記栽培空間の風速を測定する風速計と、前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、中間の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の一端側に配置され、その下段の栽培空間と連絡する連絡口は前記中間の栽培空間の左右方向の他端側に配置され、前記吸気口は、前記最上段の栽培空間とその下段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置され、前記排気口は、前記最下段の栽培空間とその上段の栽培空間とを連絡する連絡口が配置されている側とは反対側に配置された。
【００１１】
本発明の植物栽培方法は、上下に積層した複数の栽培空間を形成する仕切り部材と、最下段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された吸気口と、最上段の栽培空間の前記仕切り部材に配置された排気口と、上下に隣接する栽培空間同士を連絡する連絡口と、前記排気口から前記栽培空間の気体を排気する排気部と、前記栽培空間の風速を測定する風速計と、前記風速計の測定結果に基づいて前記排気部の出力を制御する制御部とを備えた植物栽培装置で植物を栽培する植物栽培方法であって、前記制御部は、前記風速計の測定結果と、予め取得された風速と植物の成長段階との相関関係を含むデータとに基づいて、植物の成長段階を判断し、前記排気部により気体を前記吸気口から吸引し前記排気口から排出することで、前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて、左右方向の一端側から他端側への流れとなり、かつ、上下に隣接する前記複数の栽培空間のそれぞれにおいて互いに逆向きの流れとなる風を発生させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現して栽培効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の第１実施例における植物栽培装置の外形形状を示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の第１実施例における植物栽培装置の植物栽培状態を示す斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の第１実施例における植物栽培装置に用いられるラックの構造を示す斜視図
【図４】本発明の一実施の形態の第１実施例における植物栽培装置の内部構造を示す断面図
【図５】本発明の一実施の形態の植物栽培状態の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の第２実施例における植物栽培装置の内部構造を示す断面図
【図７】本発明の一実施の形態の第３実施例における植物栽培装置の内部構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して、本実施の形態における第１実施例の植物栽培装置１の全体構成を説明する。植物栽培装置１は、仕切り部材によって周囲から閉囲された栽培空間内で植物を栽培する機能を有するものであり、植物工場内に配置されて用いられる。図１に示すように、植物栽培装置１は、複数の載置棚を有するラック２の４側面を、前面に開閉用のファスナ４が設けられた透明なビニールシート３で被覆した構成となっている。これにより植物栽培装置１の内部には、周囲から閉囲された栽培空間（図４に示す栽培空間Ｓ１〜Ｓ４参照）が形成される。ラック２の天板２ａには排気部５が設けられており、排気部５を作動させることにより、栽培空間内を排気することが可能となっている。
【００１６】
図２は、ラック２の前面のビニールシート３をファスナ４によって開放して上方に巻き上げて、ロール状のビニールシート３＊とした状態を示している。この状態ではラック２は開放され、内部を対象とした作業を作業性よく行えるようになっている。ラック２は水平に配設された天板２ａ、底板２ｃの間に、複数段（ここでは３段）の中間棚２ｂを所定間隔を保って水平に配設した構成となっている。天板２ａ、中間棚２ｂ、底板２ｃは４つのコーナ部をポスト２ｄによって連結保持されて、直方体状形状のラック２を形成する。ポスト２ｄの下端部にはキャスタ２ｅが装着されており、植物栽培装置１を植物工場内の床面上を自由に移動させることができる。
【００１７】
天板２ａ、中間棚２ｂ、底板２ｃなどの棚部材によって区分される空間は、栽培ユニット９が所定の配置で載置される栽培空間となっている。栽培ユニット９は、栽培対象の植物６を植栽した複数個のポット７をトレイ８に収容して構成される。底板２ｃと最下段の中間棚２ｂとの間の空間は栽培空間Ｓ１となっており、３つの中間棚２ｂのそれぞれの間の空間は、栽培空間Ｓ２、Ｓ３となっている。さらに最上段の中間棚２ｂと天板２ａとの間の空間は栽培空間Ｓ４となっている。ビニールシート３＊を巻き下ろしてファスナ４を閉じた状態では、栽培空間Ｓ１〜Ｓ４はいずれも上下面および側面を囲まれた、断面形状が４角形の筒状空間となる。
【００１８】
すなわち、植物栽培装置１において天板２ａ、中間棚２ｂ、底板２ｃおよびビニールシート３は、筒状の栽培空間Ｓ１〜Ｓ４を形成する仕切り部材となっており、植物栽培装置１は植物を栽培するための筒状の栽培空間Ｓ１〜Ｓ４を上下に複数（ここでは４層）積層した構成となっている。なお、ラック２の周囲を覆う仕切り部材として、ここでは簡便安価で透明なビニールシート３を用い、ファスナ４によって開閉自在な構成を用いているが、もちろんビニールシート３の替わりにそのほかの材質、開閉機構を採用してもよい。
【００１９】
次に図３を参照して、ラック２の詳細構造を説明する。図３において、ラック２の頂部を構成する天板２ａは、ラック２の構造部材である骨組１０に板部材１１を貼り付けた構成となっており、天板２ａにおいて排気部５（図１参照）が配置される部分は一部分が切除されて、栽培空間Ｓ４を排気するための排気口１２となっている。すなわち、最上段の栽培空間Ｓ４を形成する仕切り部材である天板２ａには排気口１２が配置されており、排気部５は排気口１２から栽培空間Ｓ４の気体を排気する。骨組１０の下面には、照明１３が照明方向を下面側の栽培空間Ｓ４に向けて配設されている。なお照明１３の配置に際しては、排気口１２および下記の連絡口２２における通風を阻害することのないよう、照明１３の形状・サイズ、配設位置が設定される。
【００２０】
ラック２の中間高さに配設された複数の中間棚２ｂは、ラック２の構造部材である骨組２０に板部材２１を貼り付けた構成となっており、中間棚２ｂにおける板部材２１の一端側は一部分が切除されて、上下に相隣接する関係にある２つの栽培空間を連絡する連絡口２２となっている。そして当該栽培空間の上段、下段にある栽培空間については、中間棚２ｂにおける他端側、すなわち前述の一方側に設けられた連絡口２２の反対側に、連絡口２２が配置されている。
【００２１】
すなわち中間の栽培空間（栽培空間Ｓ２、Ｓ３が該当）とその上段の栽培空間（栽培空間Ｓ３、Ｓ４）とを連絡する連絡口２２は、当該中間の栽培空間の一端側に配置され、その下段の栽培空間（栽培空間Ｓ１、Ｓ２）と連絡する連絡口２２は、当該中間の栽培空間の他端側に配置された形態となっている。そしてそれぞれの連絡口２２と接する板部材２１の縁部には、上方に突出した縁部材２１ａが設けられている。
【００２２】
各中間棚２ｂの骨組２０の下面には、照明１３が照明方向を下面側の栽培空間Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１に向けて配設されている。すなわち、植物栽培装置１においては、栽培空間Ｓ１〜Ｓ４は、植物栽培のための照明１３を備えている。さらに栽培空間Ｓ１〜Ｓ４内には、栽培空間内に二酸化炭素を供給するためのＣＯ２供給管１４（図４参照）が導設されている。ＣＯ２供給管１４は、ＣＯ２供給部３４（図５参照）から供給される二酸化炭素をＣＯ２供給管１４に設けられたガス供給孔から吐出する機能を有している。
【００２３】
ラック２の底部に配設された底板２ｃは、構造部材である骨組３０に板部材３１を貼り付けた構成となっており、底板２ｃにおける板部材３１の一方側の端部は一部分が切除されて吸気口３２となっている。すなわち最下段の栽培空間Ｓ１を形成する仕切り部材である底板２ｃには、吸気口３２が配置されている。吸気口３２と接する板部材３１の縁部には、上方に突出した縁部材３１ａが設けられている。
【００２４】
次に図４を参照して、植物栽培装置１における各部の機能を説明する。図４は、栽培空間Ｓ１〜Ｓ４内に栽培ユニット９が収容された状態で、植物栽培を行っている状態を示している。この状態では、各栽培空間Ｓ１〜Ｓ４内の上部に備えられた照明１３が点灯して、栽培ユニット９内の植物６には栽培光が照射されており、さらにＣＯ２供給管１４から各栽培空間Ｓ１〜Ｓ４内に二酸化炭素が供給されている。これにより、植物６によって雰囲気中の二酸化炭素を吸収しながら照明１３からの栽培光によって光合成が行われ、植物６の栽培が進行する。植物栽培装置１の稼働状態では排気部５が作動しており、これにより、各栽培空間内には植物６の生育に必要な空気の流動が発生する。
【００２５】
この植物栽培装置１内における空気の流動について説明する。まず排気部５の起動により、天板２ａに設けられた排気口１２を介して栽培空間Ｓ４内の空気が上方へ排気される（矢印ａ）。これにより、栽培空間Ｓ４の内部には排気口１２が設けられた一端部（図において左側）へ向かう空気流が生じる（矢印ｂ）。この空気流の流速は、栽培空間Ｓ４内に配置された風速計１５によって測定され、測定結果は制御部３３（図５参照）に伝達される。なお風速計１５を設置する位置および設置する風速計１５の数は、図４に示す例には限定されず、植物栽培装置１内の空気の流動状態を代表して測定するのに適切な位置を適宜選択して配置すればよい。
【００２６】
栽培空間Ｓ４内を排気して内部の空気圧が低下することにより、栽培空間Ｓ４の他端部（図において右側）に位置する連絡口２２を介して、隣接する下層の栽培空間Ｓ３から栽培空間Ｓ４へ流入する空気流が生じる（矢印ｃ）。この空気流は栽培空間Ｓ３内において上側の連絡口２２に向かう空気流（矢印ｄ）を生じさせ、この空気流は栽培空間Ｓ３の一端部（図において左側）に位置する下側の連絡口２２を介して、隣接する下段の栽培空間Ｓ２から栽培空間Ｓ３へ流入する空気流を生じさせる（矢印ｅ）。
【００２７】
同様にこの空気流は栽培空間Ｓ２内において連絡口２２に向かう空気流（矢印ｆ）を生じさせ、この空気流は栽培空間Ｓ３の一端部（図において右側）に位置する下側の連絡口２２を介して、隣接する下段の栽培空間Ｓ１から栽培空間Ｓ２へ流入する空気流を生じさせる（矢印ｇ）。さらにこの空気流は栽培空間Ｓ１内において連絡口２２に向かう空気流（矢印ｈ）を生じさせ、この空気流により栽培空間Ｓ１の一端部（図において左側）に位置する吸気口３２を介して、外部の空気を栽培空間Ｓ１に吸入する（矢印ｉ）。
【００２８】
すなわち上記構成においては、排気口１２は、最上段の栽培空間Ｓ４とその下段の栽培空間Ｓ３とを連絡する連絡口２２が配置されている側とは反対側に配置され、吸気口３２は、最下段の栽培空間Ｓ１とその上段の栽培空間Ｓ２とを連絡する連絡口２２が配置されている側とは反対側に配置されている。このように、筒状の栽培空間Ｓ１〜Ｓ４を上下に複数積層し連絡口２２を介して連結した構成を採用することにより、長大な筒状の栽培空間を小占有面積のコンパクトな構造で実現することが可能となっている。
【００２９】
そして本実施の形態に示す植物栽培装置１では、筒状の栽培空間内での空気の定常的な流動状態を維持する方式として、排気口１２から強制的に排気することにより、栽培空間内に均一な空気の流れを発生させるようにしている。これにより、外気を強制的に流入させる方式と比較して、少ない消費電力で安定した空気の流れを発生させることが可能となっている。なお吸気口３２に、外気を栽培空間Ｓ１に給気する補助的な吸気機構を設けるようにしてもよい。
【００３０】
なお上述構成において、各連絡口２２、吸気口３２の縁部に配設された縁部材２１ａ、３１ａは、連絡口２２、吸気口３２を下方から上方へ通過する空気の流れを安定させる整流効果を有している。それとともに、各栽培空間内にＣＯ２供給管１４を介して供給される二酸化炭素の拡散を防止して、栽培ユニット９の周囲に滞留させる作用を有している。
【００３１】
次に図５を参照して、植物栽培装置１の制御系の構成を説明する。植物栽培装置１は制御部３３を備えており、制御部３３は、排気部５、風速計１５、照明１３、ＣＯ２供給部３４および操作部３５と接続されている。制御部３３は、ラック２の一部に組み込まれていてもよく、また個別の制御装置として単体で設けられてもよい。
【００３２】
排気部５は、排気ファンなどの排気機能を有しており、モータなどの駆動源の出力、すなわち排気能力は、制御部３３によって可変に制御可能となっている。制御部３３による排気部５の制御に際しては、風速計１５による風速の測定結果に基づいて、排気部５の出力を変化させるようにしている。予め設定された適正風速から測定結果が外れている場合には、制御部３３はその偏差に基づいて排気部５の出力を制御して自動的に適正風速を保つようにする。
【００３３】
また制御部３３が風速計１５による風速の測定結果を取り込んで所定のデータ判断処理を行うことにより、植物６の成長段階を判断することができるようになっている。すなわち植物６の茎葉が生長して栽培空間を占有する度合いが大きくなれば、栽培空間における風速にも変化が生じる。その風速と植物の成長段階との相関関係を予めデータ化しておくことにより、栽培空間の風速から植物６の成長段階を推定により判断することができる。
【００３４】
さらに、制御部３３には時間の経過とともに排気部５の出力を制御することを基本構成とする各種のプログラムが組み込まれている。これにより、植物６の栽培において、生育時期に応じた適正な風量の調節、日間における排気部５の発停状態の設定、外気の環境条件と連動した風量調節など、稼働効率向上や省エネルギーの促進などの目的に適った装置稼働を自動化する機能が組み込まれている。
【００３５】
制御部３３が照明１３を制御することにより、植物６の生育において必要な時期に、必要な光量の栽培光を発生させることができる。ＣＯ２供給部３４は二酸化炭素ガスの発生装置であり、照明１３に制御されて各栽培空間内のＣＯ２供給管１４から所定量の二酸化炭素ガスを供給する。ＣＯ２供給部３４およびＣＯ２供給管１４は、二酸化炭素供給部を構成する。操作部３５は制御部３３による制御操作を行うための操作ボタンなどが設けられた操作パネルである。
【００３６】
なお図１〜図４に示す例では、最上段の栽培空間Ｓ４の仕切り部材である天板２ａに排気口１２を配置し、最下段の栽培空間Ｓ１の仕切り部材である底板２ｃに吸気口３２を配置して、排気口１２に排気部５を設けた構成例を示したが、この構成例と空気の流れが逆になるような構成を用いてもよい。
【００３７】
すなわちこの場合には、最上段の栽培空間Ｓ４の仕切り部材である天板２ａに吸気口を配置し、最下段の栽培空間Ｓ１の仕切り部材である底板２ｃに排気口を配置して、この排気口に排気部５を設けるようにする。この構成では、排気部５を作動させることにより、底板２ｃに設けられた排気口から栽培空間Ｓ１内の空気が排気され、図４に示す空気の流れと逆方向の流れを発生させて、天板２ａに設けられた吸気口から空気を栽培空間Ｓ４内に吸引する。
【００３８】
また図１〜図４に示す例では、植物を栽培するための筒状の栽培空間を上下に４層積層した植物栽培装置１の例を示したが、栽培空間の積層数をより少なくした構成を採用してもよい。例えば図６に示す本実施の形態における第２実施例の植物栽培装置１Ａでは、植物を栽培するための筒状の栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２を上下に２段積層した構成例を示している。この例では、ラック２は、天板２ａ、中間棚２ｂ、底板２ｃをそれぞれ１つ有する構成となっている。
【００３９】
すなわち植物栽培装置１Ａは、図４に示す植物栽培装置１において、栽培空間Ｓ２、Ｓ３を省略した構成となっており、栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２はそれぞれ図４における栽培空間Ｓ１、Ｓ４に相当する。栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２の個別の構成は、栽培空間Ｓ１、Ｓ４と同様であるので説明は省略する。
【００４０】
植物栽培装置１Ａの稼働は、図４に示す植物栽培装置１と同様に行われる。すなわち、植物栽培装置１Ａの稼働状態には排気部５が作動しており、天板２ａに設けられた排気口１２を介して栽培空間Ｓ１２内の空気が上方へ排気される（矢印ｊ）。これにより、栽培空間Ｓ１２の内部には排気口１２が設けられた一端部（図において左側）への空気流が生じる（矢印ｋ）。この空気流の流速は、栽培空間Ｓ１２内に配置された風速計１５によって測定され、測定結果は制御部３３（図５参照）に伝達される。
【００４１】
栽培空間Ｓ１２内を排気して内部の空気圧が低下することにより、栽培空間Ｓ１２の他端部（図において右側）に位置する連絡口２２を介して、隣接する下層の栽培空間Ｓ１１から栽培空間Ｓ１２へ流入する空気流が生じる（矢印ｌ）。この空気流は栽培空間Ｓ１１内において上側の連絡口２２に向かう空気流（矢印ｍ）を生じさせ、この空気流により栽培空間Ｓ１１の一端部（図において左側）に位置する吸気口３２を介して、外部の空気を栽培空間Ｓ１１に吸入する（矢印ｎ）。
【００４２】
すなわちこの構成においては、上段の栽培空間Ｓ１２の仕切り部材である天板２ａに配置された排気口１２と、下段の栽培空間Ｓ１１の仕切り部材である底板２ｃに配置された吸気口３２と、上段の栽培空間Ｓ１２と下段の栽培空間Ｓ１１とを連絡する連絡口２２と、排気口１２から栽培空間Ｓ１２の気体を排気する排気部５とを備えている。そして連絡口２２を栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２の一端側に配置し、排気口１２と吸気口３２を他端側に配置した構成となっている。このように、筒状の栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２を上下に２積積層し連絡口２２を介して連結した構成を採用することにより、必要に応じた長さの筒状の栽培空間を小占有面積のコンパクトな構造で実現することが可能となっている。
【００４３】
なお図６に示す例では、上段の栽培空間Ｓ１２の仕切り部材である天板２ａに排気口１２を配置し、下段の栽培空間Ｓ１１の仕切り部材である底板２ｃに吸気口３２を配置して、排気口１２に排気部５を設けた構成例を示したが、この構成例と空気の流れが逆になるような構成を用いてもよい。
【００４４】
すなわちこの構成においては、上段の栽培空間Ｓ１２の仕切り部材である天板２ａに配置された吸気口と、下段の栽培空間Ｓ１１の仕切り部材である底板２ｃに配置された排気口と、上段の栽培空間Ｓ１２と下段の栽培空間Ｓ１１とを連絡する連絡口２２と、排気口から栽培空間Ｓ１１の気体を排気する排気部５とを備え、連絡口２２を栽培空間Ｓ１１、Ｓ１２の一端側に配置し、排気口１２と吸気口３２を他端側に配置した構成とする。この構成では、排気部５を作動させることにより、底板２ｃに設けられた排気口から栽培空間Ｓ１１内の空気が排気され、図４に示す空気の流れと逆方向の流れを発生させて、天板２ａに設けられた吸気口から空気を栽培空間Ｓ１２内に吸引する。
【００４５】
さらに、図４に示す植物栽培装置１、図６に示す植物栽培装置１Ａに替えて、図７に示す本実施の形態における第３実施例の植物栽培装置１Ｂのような簡便な構成を用いるようにしてもよい。図７において、植物栽培装置１Ｂは、筒状の栽培空間Ｓを形成する仕切り部材としての管状部材４０を主体としている。管状部材４０は全体として筒状の容器であり、両端には側端部材４０ａ、４０ｂが設けられている。管状部材４０の内部の栽培空間Ｓには複数の栽培ユニット９を並べて配置することが可能となっており、栽培ユニット９が配置される栽培範囲の上方には、植物栽培装置１と同様の照明１３が配置されている。なおここでは図示を省略しているが、管状部材４０の内部には図４に示すＣＯ２供給管１４が導設されている。
【００４６】
栽培空間Ｓの一端側（図において左側）を仕切る仕切り部材としての側端部材４０ａには、外気を吸入することが可能な形状の吸気口４１が配置されている。また栽培空間Ｓの他端側（図において右側）を仕切る仕切り部材としての側端部材４０ｂには、栽培空間Ｓ内の空気を排気することが可能な形状の排気口４２が配置されている。排気口４２には植物栽培装置１と同様の機能を有する排気部５が設けられている。排気部５を作動させることにより、排気口４２から栽培空間Ｓ内の気体を排気し（矢印ｏ）、これにより吸気口４１を介して栽培空間Ｓ内に空気を吸入し（矢印ｑ）、栽培空間Ｓ内には吸気口４１から排気口４２に向かう空気の流れ（矢印ｐ）が生じる。
【００４７】
上述の植物栽培装置１、植物栽培装置１Ａ、植物栽培装置１Ｂは、いずれも仕切り部材で筒状に形成された栽培空間と、栽培空間に配置された照明１３とを備え、栽培空間の一端側の仕切り部材に配置された吸気口と、栽培空間の他端側の仕切り部材に配置された排気口と、排気口から栽培空間の気体を排気する排気部５を有する構成となっている。
【００４８】
このような構成を備えた植物栽培装置、例えば植物栽培装置１Ｂで植物を栽培する植物栽培方法では、まず照明１３を点灯させて植物６に光合成に必要な光を照射するとともに、排気部５によって吸気口４１から気体を吸引して排気口４２から排気することにより、栽培空間Ｓに栽培空間Ｓ内の植物６の葉を揺らす風を発生させるようになっている。このとき、光合成に必要な二酸化炭素をＣＯ２供給部３４により栽培空間Ｓに供給する。
【００４９】
そして植物６の栽培を継続する過程では、制御部３３が予め記憶された給気制御プログラムに基づいて排気部５を制御することにより、時間の経過と共に風の強さを変化させるようにしている。これらの給気制御プログラムには、照明１３の消灯時には排気部５を制御して栽培空間Ｓ内の風邪を弱める、もしくは止めるように制御する内容が含まれている。図４に示す植物栽培装置１、図６に示す植物栽培装置１Ａを用いて行われる植物栽培においても同様の栽培方法が適用される。
【００５０】
上記説明したように、本実施の形態に示す植物栽培においては、栽培空間に配置された照明と、栽培空間を形成する仕切り部材と、栽培空間の一端側の仕切り部材に配置された吸気口と、栽培空間の他端側の仕切り部材に配置された排気口と、排気口から栽培空間の気体を排気する排気部とを備えた植物栽培装置を用い、排気口からの排気によって栽培空間内に空気の流れを生じさせるようにしている。これにより、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現して栽培効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の植物栽培装置および植物栽培方法は、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便・安価な構成で実現して栽培効率を向上させることができるという効果を有し、閉囲された栽培空間内で植物を栽培する植物工場の分野において有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１Ａ，１Ｂ  植物栽培装置
２  ラック
２ａ  天板
２ｂ  中間棚
２ｃ  底板
３  ビニールシート
５  排気部
６  植物
７  ポット
９  栽培ユニット
１２  排気口
１３  照明
１４  ＣＯ２供給管
１５  風速計
２２  連絡口
３２  吸気口
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  栽培空間
【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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