(57)【要約】      （修正有）【課題】数多くの機能性植物を安定した品質で栽培することができる植物栽培装置を提供する。【解決手段】植物栽培装置１は、屋内で複数の低カリウムトマト１０１１、１０１２を栽培するものであって、個体ごとの特定の栽培環境を調整可能な遮光カーテン、保温カーテン、暖房機、冷房機、除湿機、ＣＯ２発生機、照明１７１、１７２、送液機、配管２２１、２２２、及び調整弁２３１、２３２と、個体ごとの特定の栽培環境を測定する個体環境センサ５１、５２と、理想的な特定の栽培環境を予め記憶する栽培環境メモリ８と、個体環境センサの測定結果が栽培環境メモリに記憶された理想的な特定の栽培環境になるように、個体ごとの各機器を制御する制御手段７とを備える。【選択図】図１
0003202306.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
屋内で植物の複数の個体を栽培する植物栽培装置であって、
前記植物の個体ごとの特定の栽培環境を調整可能な個体環境調整手段と、
前記植物の個体ごとの前記特定の栽培環境を測定する個体環境センサと、
前記植物の理想的な前記特定の栽培環境を予め記憶する栽培環境メモリと、
前記個体環境センサの測定結果が前記栽培環境メモリに記憶された理想的な前記特定の栽培環境になるように、前記個体ごとの前記個体環境調整手段を制御する制御手段とを、
備えることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記個体環境調整手段として、温度を調整する温度調整手段、湿度を調整する湿度調整手段、二酸化炭素量を調整する二酸化炭素量調整手段、光強度を調節する光強度調整手段、前記植物の水分量を調整する水分量調整手段、及び前記植物への養液成分を調整する養液調整手段のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記個体環境センサとして、温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサ、二酸化炭素量を測定する二酸化炭素量センサ、光強度を調節する光強度センサ、水分量を測定するための水分量センサ、及び養液成分を測定するための成分センサのうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記屋内の全体の栽培環境を調整可能な全体環境調整手段をさらに備え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装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、低カリウム野菜のような機能性植物の栽培に適した植物栽培装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機能性植物の研究が盛んに行われている。例えば、腎臓病患者や、より重篤な透析患者は、カリウムの排泄機能が低下するため、カリウムの食事摂取量に制限が必要である。このような腎臓病患者や透析患者であっても食べることができるように、カリウム含有量の少ない低カリウム野菜の研究開発が行われている。
【０００３】
このような機能性植物の栽培では、収穫物の成分等が所望の値になるように栽培条件を適切に管理する必要がある。そのため、植物工場のような植物栽培装置が栽培に用いられる。植物栽培装置では、温度、湿度、日長時間、光強度、給水量、養液成分などが人工的に管理されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
ところが、通常の植物工場で機能性植物を数多く栽培する場合、通常の植物を栽培するように管理をしていると、品質が不安定になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７８９０１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案は、前記の課題を解決するためになされたもので、数多くの機能性植物を安定した品質で栽培することができる植物栽培装置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】
前記の目的を達成するためになされた、実用新案登録請求の範囲の請求項１に記載された植物栽培装置は、屋内で植物の複数の個体を栽培する植物栽培装置であって、前記植物の個体ごとの特定の栽培環境を調整可能な個体環境調整手段と、前記植物の個体ごとの前記特定の栽培環境を測定する個体環境センサと、前記植物の理想的な前記特定の栽培環境を予め記憶する栽培環境メモリと、前記個体環境センサの測定結果が前記栽培環境メモリに記憶された理想的な前記特定の栽培環境になるように、前記個体ごとの前記個体環境調整手段を制御する制御手段とを、備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載された植物栽培装置は、請求項１に記載のものであり、前記個体環境調整手段として、温度を調整する温度調整手段、湿度を調整する湿度調整手段、二酸化炭素量を調整する二酸化炭素量調整手段、光強度を調節する光強度調整手段、前記植物の水分量を調整する水分量調整手段、及び前記植物への養液成分を調整する養液調整手段のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載された植物栽培装置は、請求項１に記載のものであり、前記個体環境センサとして、温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサ、二酸化炭素量を測定する二酸化炭素量センサ、光強度を調節する光強度センサ、水分量を測定するための水分量センサ、及び養液成分を測定するための成分センサのうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載された植物栽培装置は、請求項１から３のいずれかに記載のものであり、前記屋内の全体の栽培環境を調整可能な全体環境調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の植物栽培装置によれば、植物の個体ごとに、特定の栽培環境を理想的な栽培環境にするように調整可能なため、全ての個体を安定した品質で栽培することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案を適用する植物栽培装置を示す概略図である。
【図２】本考案を適用する植物栽培装置における個体環境センサの構成図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下、本考案を実施するための形態を詳細に説明するが、本考案の範囲はこれらの形態例に限定されるものではない。
【００１４】
図１に、本考案を適用する植物栽培装置１の概略図を示す。植物栽培装置１は、建物９１の屋内で、植物の複数の個体を栽培するものである。植物栽培装置１は、植物の個体ごとに、特定の栽培環境を調整可能な個体環境調整手段と、植物の個体ごとの特定の栽培環境を測定する個体環境センサ５と、植物の理想的な特定の栽培環境を予め記憶する栽培環境メモリ８と、個体環境センサ５の測定結果が栽培環境メモリ８に記憶された理想的な特定の栽培環境になるように、個体ごとの個体環境調整手段を制御する制御手段７とを備えている。
【００１５】
ここでは、植物栽培装置１が、機能性を有する植物の一例として、カリウム含有量の少ないトマトである低カリウムトマト１０１を栽培する例を示す。同図では、複数の個体（栽培単位）の例として、簡略化して２本の低カリウムトマト１０１1、１０１2を図示しているが、個体の数は任意であり、数百、数千、数万本等であってもよい。
【００１６】
特定の栽培環境とは、特に厳密に管理しなければならない栽培環境（栽培条件）であり、例えば、温度、湿度、二酸化炭素量、光強度、水分量、及び養液成分量のうちの少なくとも１つである。機能性植物の栽培には、一般的にこれらのうちの少なくとも１つの条件を厳密に管理して栽培する必要がある。
【００１７】
個体環境調整手段とは、例えば、温度を調整する温度調整手段、湿度を調整する湿度調整手段、二酸化炭素量を調整する二酸化炭素量調整手段、光強度を調節する光強度調整手段、植物の水分量を調整する水分量調整手段、及び植物への養液成分を調整する養液調整手段のうちの少なくとも１つである。
【００１８】
同図に、温度調整手段として、低カリウムトマト１０１の個体ごとに、保温カーテン１２、暖房機１３及び冷房機１４を備える例を示す。同図では、低カリウムトマト１０１1用であることを示すために、保温カーテン１２1、暖房機１３1及び冷房機１４1のように各符号に同じ番号の添え字を付して対応関係を示している。低カリウムトマト１０１2用の温度調整手段は、保温カーテン１２2、暖房機１３2及び冷房機１４2である。以下で説明する他の構成についても、同様に、符号に添え字を付して対応関係を示すものとする。
【００１９】
保温カーテン１２は、低カリウムトマト１０１を覆って保温するものであり、電動機１２Ｍに駆動されて開閉可能である。暖房機１３は、電気ヒーター、又は、ガスや灯油を燃焼させる燃焼ヒーターである。冷房機１４は、細霧を噴出して、その気化熱によって冷房する装置である。冷房機１４は、ペルチェ素子を使用した冷房装置、又は冷凍サイクルを使用した冷房装置であってもよい。
【００２０】
温度調整手段として、保温カーテン１２、暖房機１３及び冷房機１４のように複数の種類の機器を備えてもよいし、必要性に応じて、１種類又は２種類以上の機器を備えてもよい。保温カーテン１２、暖房機１３及び冷房機１４のうちの１種類又は２種類の機器を温度調整手段として備える場合、残りの機器を、屋内の全体の栽培環境を調整可能な全体環境調整手段として、全体に１つ又は複数配置するようにしてもよい。
【００２１】
温度調整手段として、図示しないが、建物９１全体に１つの暖房機を設け、その暖房機から各々の低カリウムトマト１０１の場所まで配管を通して暖房した空気を圧送するようにしてもよい。この場合、各々の低カリウムトマト１０１ごとに暖房した空気の放出量を調整できるように、各々の低カリウムトマト１０１に対応する調整弁（制御弁）を配管に設ける。調整弁の開閉量を制御することで、各々の低カリウムトマト１０１の温度を調整することができる。冷房機の場合も、全体に１つの冷房機を設け、各々の低カリウムトマト１０１まで冷気又は細霧を配管で送出してもよい。この場合も、各々の低カリウムトマト１０１ごとに冷気又は細霧の放出量を調整できるように、各々の低カリウムトマト１０１に対応する調整弁を配管に設ければよい。
【００２２】
同図に、湿度調整手段として、低カリウムトマト１０１の個体ごとに、除湿機１５を備える例を示す。必要性に応じ、湿度調整手段として、加湿器を備えてもよい。除湿機１５及び加湿器を全体に１つ設け、各々の低カリウムトマト１０１の場所まで調整弁付きの配管を設けて、その配管を通して湿度を個々に調整できるようにしてもよい。
【００２３】
同図に、二酸化炭素量調整手段として、低カリウムトマト１０１の個体ごとに、ＣＯ2（二酸化炭素量）発生機１６を備える例を示す。ＣＯ2発生機１６は、例えば、二酸化炭素ボンベから二酸化炭素を放出するものである。二酸化炭素ボンベを全体に１つ配置して、配管でＣＯ2発生機１６まで配管で圧送するようにして、各々の配管に調整弁を配置してもよい。
【００２４】
同図に、光強度調整手段として、低カリウムトマト１０１の個体ごとに、遮光カーテン１１及び照明１７を備える例を示す。遮光カーテン１１は、低カリウムトマト１０１に照射される太陽光を遮光するものであり、電動機１１Ｍに駆動されて開閉可能である。照明１７は、例えばＬＥＤ、蛍光灯、又は白熱灯である。照明１７がＬＥＤの場合、植物の栽培に適した波長の光を発光させてもよい。必要性に応じ、遮光カーテン１１及び照明１７の一方のみを備えてもよい。
【００２５】
同図に、水分量調整手段及び養液調整手段を兼用するものとして、送液機２１、配管２２1・２２2、調整弁２３1・２３2を備える例を示す。送液機２１は、水と養液とを所望の割合で混合して送液可能なものである。全体に１つの送液機２１から、低カリウムトマト１０１1の場所まで配管２２1を設けるとともに、低カリウムトマト１０１2の場所まで配管２２2を設ける。配管２２1には、調整弁２３1が設けられ、配管２２2には、調整弁２３2が設けられていて、各々の送液量が調整可能である。なお、水分量調整手段と養液調整手段とを独立させて、水分量調整手段として、各々の低カリウムトマト１０１に水を供給する配管を設けるとともに、養液調整手段として、各々の低カリウムトマト１０１に養液を供給する配管を設けてもよい。各配管には調整弁を設ける。
【００２６】
保温カーテン１２1・１２2の電動機１２Ｍ1・１２Ｍ2、暖房機１３1・１３2、冷房機１４1・１４2、除湿機１５1・１５2、ＣＯ2発生機１６1・１６2、遮光カーテン１１1・１１2の電動機１１Ｍ1・１１Ｍ2、照明１７1・１７2、送液機２１、調整弁２３1・２３2は、各々独立して、制御手段７に制御される。
【００２７】
個体環境調整手段として、個々の低カリウムトマト１０１ごとに、保温カーテン１２、暖房機１３、冷房機１４、除湿機１５、ＣＯ2発生機１６、遮光カーテン１１、照明１７、及び調整弁２３の全て設けることが好ましいが、これらのうちの少なくとも１つを備えていればよい。機能性植物を栽培する環境条件の中で、個々に厳密に管理する必要性のあるものを備えればよい。個々に管理する必要性のないものは、全体環境調整手段として、建物９１全体に１つ又は適宜の数設ければよい。
【００２８】
低カリウムトマト１０１1・１０１2には、個体環境センサ５1・５2が配置されている。
【００２９】
図２に、個体環境センサ５の構成図を示す。同図に示すように、個体環境センサ５は、温度を測定する温度センサ５１、湿度を測定する湿度センサ５２、二酸化炭素量を測定するＣＯ2（二酸化炭素量）センサ５３、光強度を調節する光強度センサ５４、水分量を測定するための水分量センサ５５、養液成分を測定するための成分センサ５６のうちの少なくとも１つを備えている。個体環境センサ５は、前述した個体環境調整手段として個々の低カリウムトマト１０１に設けられた手段（機器）に対応する環境状態を測定可能なセンサである。例えば、個体環境調整手段として、温度調整手段、湿度調整手段、二酸化炭素量調整手段、光強度調整手段、給水量調整手段、及び養液調整手段を備える場合、個体環境センサ５は、同図に示すように、温度センサ５１、湿度センサ５２、ＣＯ2センサ５３、光強度センサ５４、水分量センサ５５、及び成分センサ５６を少なくとも備える必要がある。一方、例えば個体環境調整手段として、温度調整手段及び湿度調整手段を備える場合、個体環境センサ５は、温度センサ５１及び湿度センサ５２を少なくとも備える必要がある。
【００３０】
温度センサ５１は、気温及び培地温度の両方を測定する２つの温度センサを含むものであってもよいし、気温及び培地温度のうちの少なくとも１つを測定する温度センサであってもよい。水耕栽培である場合、温度センサ５１は、気温及び水温のうちの少なくとも１つを測定する温度センサであってもよい。
【００３１】
光強度センサ５４は、低カリウムトマト１０１の根元の光強度を測定する位置に設けてもよいが、根元からの任意の高さの位置の光強度を測定できることが好ましい。例えば光強度センサ５４が、高さ調整機構又は支柱等への固定機構を備えることが好ましい。
【００３２】
水分量センサ５５は、培地中の水分量を測定する水分量センサであってもよいし、低カリウムトマト１０１の茎、葉、根、又は実が含有する水分量を測定する水分量センサであってもよい。
【００３３】
成分センサ５６は、例えば、培地中又は水耕栽培溶液中の窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、ホウ素、鉄、マンガン、亜鉛、モリブデンから選ばれる１種以上の成分量を測定する成分センサである。
【００３４】
個体環境センサ５は、個体環境調整手段が調整する環境状態を測定可能なセンサの他に、他の環境状態を測定するセンサを含んでいてもよい。例えば、個体環境調整手段として温度調整手段及び湿度調整手段を備える場合、個体環境センサ５は、温度センサ５１及び湿度センサ５２を少なくとも備えるとともに、他の環境状態として、ＣＯ2センサ、光強度センサ、及び風力センサを備えていてもよい。
【００３５】
個体環境センサ５は、全体が一体的な形状で構成されていることが好ましいが、幾つかに分割して構成されていてもよい。個体環境センサ５は、例えば培地に差し込んで設置できる形状に形成されていることが好ましい。
【００３６】
図１に示す建物９１は、一例として、光透過性又は半透過性の天井部９２及び壁部９３を有しており、栽培光として太陽光を採光可能になっている。天井部９２には、換気用の天窓３１が設けられており、電動機３１Ｍに駆動されて開閉可能である。壁部９３には、強制換気用の換気扇３３が設けられている。建物９１の内部には、空気を循環させる循環扇３２が設けられている。これらは全体に１つ又は適宜の数が設置されており、建物９１全体を換気したり、温度調整したりするために設けられている。天窓３１の電動機３１Ｍ、換気扇３３、及び循環扇３２の動作は制御手段７によって制御されている。
【００３７】
これら天窓３１、換気扇３３、及び循環扇３２は、個々の低カリウムトマト１０１ごとにではなく、建物９１の屋内の全体の栽培環境を調整可能な全体環境調整手段として設けられている。図示しないが、全体環境調整手段として、屋内の全体の温度を調整するための温度調整手段（例えば、天窓、換気扇、暖房機、冷房機）、湿度調整手段（例えば、除湿機、加湿機）、二酸化炭素量調整手段（例えば、二酸化炭素ボンベ）、光強度調整手段（例えば、遮光カーテン、照明）、水分量調整手段（例えば、スプリンクラー、水耕栽培用容器）、及び養液調整手段（例えば、水耕栽培用容器への養液追加装置）の少なくとも１つを備えてもよい。全体環境調整手段は、制御手段７に動作を制御される。これら全体環境調整手段は、通常の植物工場（植物栽培装置）に備えられているものと同様のものであり、個々の植物ごとにではなく、屋内を全体的（平均的）に管理可能なものである。本考案では補助的に利用する。
【００３８】
建物９１の屋内には、屋内の全体的な環境の測定を行う全体環境センサとして、室温センサ４１、湿度センサ４２、ＣＯ2（二酸化炭素量）センサ４３、及び光強度センサ４４が設けられている。これらは１つ又は複数設置されている。建物９１の屋外には、外気温センサ４６が設けられている。室温センサ４１、湿度センサ４２、ＣＯ2センサ４３、光強度センサ４４、及び外気温センサ４６は、測定結果を制御手段７に出力する。
【００３９】
栽培環境メモリ８は、低カリウムトマト１０１を栽培するための理想的な特定の栽培環境を予め記憶している。さらに、栽培環境メモリ８は、特定の栽培環境以外の他の栽培環境（例えば全体環境）を予め記憶している。これら栽培環境は、一例として、低カリウムトマト１０１の栽培開始からの経過日数又は経過時間に対応させて記憶されている。例えば、経過日数に対応させて、気温、培地温度、湿度、二酸化炭素量、日長時間（光照射開始時刻及び光照射停止時刻）、光の強さ、光の波長（変化させる場合）、水分量、養液成分などが記憶されている。
【００４０】
制御手段７は、低カリウムトマト１０１の栽培開始時から、リアルタイムに又は所定の時間間隔（例えば１秒〜１時間間隔）で、各々の個体環境センサ５（温度センサ５１、湿度センサ５２、ＣＯ2センサ５３、光強度センサ５４、水分量センサ５５、成分センサ５６）から測定データを読み込む。制御手段７は、読み込んだ各データが、栽培環境メモリ８に記憶されている理想的な栽培環境になっているか否かを直ちに判別し、理想的な栽培環境でなければ、対応する個体環境調整手段（保温カーテン１２、暖房機１３、冷房機１４、除湿機１５、ＣＯ2発生機１６、遮光カーテン１１、照明１７、送液機２１、及び調整弁２３）を作動させ、理想的な栽培環境になるように、個々の低カリウムトマト１０１ごとに制御する。
【００４１】
例えば、制御手段７は、個体環境センサ５1の温度センサ５１の測定データが理想的な温度よりも低温（高温）の場合、温度が高く（低く）なるように、保温カーテン１２1及び暖房機１３1（冷房機１４1）を適宜作動させる。
【００４２】
このように、制御手段７が、個体環境調整手段を制御することで、全ての個体の低カリウムトマト１０１を理想的な環境で栽培することができる。したがって、安定した品質のカリウム含有量の少ないトマトの実を確実に収穫することができる。
【００４３】
制御手段７は、全体環境センサ（室温センサ４１）及び外気温センサ４６から測定データを読み込んで、全体環境調整手段（例えば、天窓３１、換気扇３３、及び循環扇３２）を補助的に使用してもよい。例えば、低カリウムトマト１０１の温度を下げたい場合、外気温センサ４６の測定データから外気が室温よりも低温であれば、制御手段７は、天窓３１を開けると共に、換気扇３３及び循環扇３２を作動させて外気を導入する。このように、外気温度、室温との差から、天窓３１、換気扇３３、及び循環扇３２を適宜作動させることで、暖房機１３や冷房機１４の負荷を少なくすることができる。図示しないが、全体環境調整手段として、屋内に１つ又は複数の大型の暖房機、冷房機、除湿機、ＣＯ2発生機を備え、個々の個体環境調整手段（暖房機１３、冷房機１４、除湿機１５、ＣＯ2発生機１６）の負荷を低減させてもよい。個体環境調整手段は、数が多いため、各々の負荷が低減することでエネルギー消費量を低くすることができる。この場合、対応する全体環境センサ（室温センサ４１、湿度センサ４２、ＣＯ2センサ４３）を利用すればよい。
【００４４】
特定の栽培環境として調整する必要のない環境条件については個体環境調整手段として設けずに、全体環境調整手段として設けて全体的に調整すればよい。例えば、光強度を厳密に調整する必要のない場合には、遮光カーテン及び照明を、屋内に１つ又は適宜の数設けて調整すればよい。この場合、全体環境センサのうちの光強度センサ４４の測定データを利用すればよい。
【００４５】
本考案の植物栽培装置１は、機能性植物の栽培に適しているだけでなく、一般的な植物の栽培にも適している。本考案の植物栽培装置１を用いることで、どのような植物（例えば、野菜、果物、きのこ、花卉、観葉植物、樹木、草）であっても、全ての個体を安定した品質で栽培することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１は植物栽培装置、５は個体環境センサ、７は制御手段、８は栽培環境メモリ、１１1・１１2は遮光カーテン、１１Ｍ1・１１Ｍ2は電動機、１２1・１２2は保温カーテン、１２Ｍ1・１２Ｍ2は電動機、１３1・１３2は暖房機、１４1・１４2は冷房機、１５1・１５2は除湿機、１６1・１６2はＣＯ2（二酸化炭素量）発生機、１７1・１７2は照明、２１は送液機、２２1・２２2は配管、２３1・２３2は調整弁（制御弁）、３１は天窓、３１Ｍは電動機、３２は循環扇、３３は換気扇、４１は室温センサ、４２は湿度センサ、４３はＣＯ2（二酸化炭素量）センサ、４４は光強度センサ、５１は温度センサ、５２は湿度センサ、５３はＣＯ2（二酸化炭素量）センサ、５４は光強度センサ、５５は水分量センサ、５６は成分センサ、９１は建物、９２は天井部、９３は壁部、１０１1、１０１2は低カリウムトマトである。
【図１】
0003202306.tif 000003
【図２】
0003202306.tif 000004