(57)【要約】【課題】環境保全型密閉温室栽培システムを提供する。【解決手段】本発明の環境保全型密閉温室栽培システムは、水自身が具備する吸熱、或いは、放熱の熱交換能力、及び太陽熱輻射エネルギー、或いは、その他の発熱源により、密閉温室の温度を調節し、相対湿度が自然で、野菜に最適な生長環境を提供する。その効果として、灌漑用水を節約し、農薬を施薬せず、水耕廃液を排出せず、寄生虫の卵汚染を隔絶し、硫酸塩類の含量を減少させ、気候の農耕行為に対する影響を減少させ、毎日、播種及び収穫が可能で、革新的な農耕栽培技術である。【選択図】図１
2004321175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境保全型密閉温室栽培システムであって、
水自身が具備するエントロピーにより、熱交換する空気調節設備と、
密閉温室と、
からなり、前記空気調節設備は、進水ろ過池、進水ポンプ、進水管、空気水洗機、排水管、送風機、高圧送風管、進気ろ過装置、排気ろ過装置、からなり、前記密閉温室は、分割壁により、栽培区、育苗区、及び、品質管理が出来る収穫区に隔てられていることを特徴とする環境保全型密閉温室栽培システム。
【請求項２】
前記空気水洗機内部には、モップと板片式熱交換器を備えることを特徴とする請求項１に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。  
【請求項３】
前記分割壁の異なる適当な場所に、隔離門を設け、二つの隔離門と密閉温室は連通し、前記密閉温室と連通した前記二つの隔離門は、もう二つの気密連外門と連動閉鎖し、外界の汚染空気が直接、前記密閉温室内に侵入するのを防止することを特徴とする請求項１に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。
【請求項４】
前記栽培区中、連続性のある湾繞と、互いに平行に配列された栽培溝とを設置し、前記栽培溝上に複数の可動式栽培トレイを設置することを特徴とする請求項１に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。
【請求項５】
前記育苗区内に、複数の育苗トレイ、振動整列器、及び紫外線殺菌ランプを設置することを特徴とする請求項１に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。
【請求項６】
前記品質管理収穫区内に、スペクトラル気相分析儀及び栄養液調合システムを設置することを特徴とする請求項１に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。  
【請求項７】
前記栽培溝はU字型の溝槽構造で、両側の上縁にそれぞれ、スライドを設け、前記スライドは栽培トレイの移動と支承に用いられ、前記栽培溝の底部に栄養液の配送管及び複数個の栄養液噴射器を設置していることを特徴とする請求項４に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。
【請求項８】
前記栄養液調合システムは、ろ過器、電熱器、冷却器、栄養液調合桶、栄養液ポンプ、からなることを特徴とする請求項６に記載の環境保全型密閉温室栽培システム。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境保全型密閉温室栽培システムに関するものであって、環境温度を調節する原理で、夏季では、水自身が具備する吸熱、或いは冷却能力を利用し、水と密閉温室外の熱空気を熱交換して、放熱させる。室外の熱空気が適度に降温した後、密閉温室内に送入され、密閉温室内部の温度を低下させる。冬季の日間では、直接、太陽輻射エネルギーを利用して、密閉温室内部の温度を上昇させる。冬季の夜間では、その他の熱エネルギーを利用して、密閉温室内部の温度を上昇させる以外に、水自身が具備する放熱及び熱交換能力を利用し、水温が密閉温室外の冷空気と比較して高い時、温度差は水と密閉温室外の冷空気と熱交換して熱量を得て、密閉温室内の温度を上昇させる。
【背景技術】
【０００２】
人類社会は、近二百年来、産業革命及び産業革命に付随した農業革命（緑の革命）で、農作物の生産効率を大幅に向上させ、農作物収穫量を大幅に増加してきた。しかし、農業革命は土地の過度開発利用により土壌を劣質させてきた。そして、土質の劣化の加速により、収穫が減少し、それを改善するため、農民は多量の化学肥料を使用するようになって、これにより、耕地の更なる悪化を加速し、悪性循環となっている。地球の生態系は人類の産業革命により、長期に渡る破壊で、自然メカニズムが機能しなくなり、病害虫による被害が増大している。農業経営者は大量の農薬の施用により、農作物の収穫を維持しているが、最終的には、生物連鎖を破壊し、両生類などに奇形がみられるようになるなど、生態環境を大きく乱す結果となった。
【特許文献１】特開平05-076248号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、公知の農耕栽培工程における、作物に大量の灌漑用水を供給しないと、最終的に好ましい収穫が得られない不合理状況を改善することを目的とする。公知の農耕栽培の灌漑用水の行方を仔細に分析すると、大量の灌漑用水が全て植物の根部に吸収利用されるのではないことが発見され、灌漑用水は一般に、約７０〜９０％の比率で地下に流出しているか、或いは、太陽熱により蒸発されて、無駄になっている。本発明は、野菜の栽培工程を密閉温室内で実施し、公知の耕地栽培方式と異なり、大量の灌漑用水を節約することが出来るものである。
【０００４】
本発明は、農薬を一切使用せず、農薬残留の害を回避して、野菜の生長を保証する耕作方式を提供することをもう一つの目的とする。近代農作物の害虫による被害は厳重で、農作物の収穫に大きな被害を与え、例えば、夜盗蛾（やとうが）、蝸牛（かたつむり）、蛾類等に対し、農業経営者は膨大な量の農薬の散布に仰頼して収穫を維持している。本発明の野菜栽培環境は、独立し、密閉された温室空間で、害虫、或いは植物熱病毒の侵入を防ぐことが出来るため、農薬に頼らない理想的な環境を達成する。
本発明は、寄生虫卵が野菜を汚染する経路を徹底的に根絶することを三つ目の目的とする。健康志向が高まるなか、生野菜の摂取が重要視されてきたが、土壌内に生息する回虫、鉤虫、蟯虫、肝吸虫等の寄生虫の卵を口にする恐れがある。公知の農業は、害虫の卵による汚染を改善するために、「水耕耕種」技術を開発している。しかし、操作技術上の不備から、諸多の好ましくない後遺症が残る。例えば、水耕野菜の栽培過程で、根部は始終、栄養液（肥料）に浸泡し、呼吸が出来ず、野菜内部の硝酸塩類含有量が土壌栽培の野菜より高く、硝酸塩類が超過する原因となる。水耕野菜の根部が空気を呼吸できず、十分な酸素が野菜内部の酵素に不足して、肥料に対し効果的な新陳代謝が行われない以外に、水耕栽培の栄養液濃度が高すぎて、水耕栽培野菜の正常な光合成メカニズムが負担できる量をかに超過し、水耕野菜の茎葉内に過量の硝酸根（NO３−）残留して、アミノ酸（amino  acid）に転化、或いは、最終的に、たんぱく質に合成することが出来ない。硝酸根（NO３−）は人体が代謝出来ない元素の一つで、過量の硝酸根（NO３−）が食用されて、人体の消化器官に進入すると、消化器官内の消化酵素の作用により、亜硝酸アンモニウム（NH４NO２）に転化される。亜硝酸アンモニウムは、医学界により発がん性物質であると認められ、臨床医学により実証されているように、過量は人類の健康に影響を与え、多くは、胃腸癌を引き起こす。亜硝酸アンモニウムは、人体内の赤血球を破壊し、細胞機能を老化させる。
本発明は、野菜の茎葉内部に蓄積された硝酸根（NO３−）の危険現象に対し改善を施し、公知の土壌、或いは、水耕野菜の茎葉内に含有されている過多な硫酸塩類が人類の健康に影響を及ぼすのを回避することを四つ目の目的とする。一般の土壌野菜根部は、土壌礫石間に縫隙を有するため、空気の流通で自由に呼吸が出来る。野菜根部が呼吸して野菜に入った酸素は、硝酸塩類の酸化（発酵）を加速し、太陽光が充分であれば、通常は、硝酸塩類が過量に蓄積するのを防止するが、収穫期間の光合成作用が充分でない場合、土壌野菜の茎葉内の硝酸根含量は超過する恐れがある。水耕野菜は根部が栄養液内に長時間浸り、直接酸素を呼吸することが出来ないので、通常、栄養液内の硝酸根濃度が高い。硫酸塩類の含量が過多であるのは、野菜茎葉部分の硫酸根濃度が２０００ppm.基準を超過していることを指す。
【０００５】
公知の土壌野菜が必要とする窒素（N）は尿素［CO（NH２）２］が主な来源であるが、一般植物の根部は、直接尿素を吸収することが出来ない（少数の根粒類植物を除く）。窒素（N）元素は、自然界の循環において、まず、土壌内の細菌、或いは、真菌により、尿素中の窒素をアンモニア、或いは、硝酸塩類に転化し、その後、アンモニアは更に、亜硝化細菌の発酵を経て、亜硝酸根に分解される。最後に、硝化細菌は、また、亜硝酸根に対し、二度の発酵を実施し、最終的に、硝酸根に転化する。転化後、尿素中の窒素元素は、硝酸根に分解されて、一般の植物の根部に吸収されると共に、光合成により硝酸根をアミノ酸に転化して、最後に、野菜に有用なたんぱく質に合成する。その転換のメカニズムは、尿素が細菌、或いは真菌により初期分解（発酵）されてアンモニアとなり、土壌内の特殊な細菌により二次分解（発酵）され、アンモニアが硝酸根に転化される。この硝酸根は野菜に吸収利用され、アミノ酸に転化され、最後に、野菜の光合成により、アミノ酸を野菜の茎根骨幹内部に有用なたんぱく質に合成する。自然界では、一部分の根粒類植物は、その根粒内に有する「窒素固定」群落により、直接、自然界のアンモニウムや窒素元素を吸収利用することが出来る。アンモニア元素を植物が吸収できるようにする化学工程を硝化作用と称し、その化学反応式は、
［（NO４＋）→（亜硝化細菌分解）→（（NO２−）→（硝化細菌分解）→（NO３−）］
である。
公知の水耕栽培野菜が使用する栄養液（肥料）は、窒素、リン、カリウム、カルシウム、硫等である。窒素は、直接栄養液内に調合する硝酸塩類を主な来源とし、例えば、硝酸カルシウム［Ca（NO３−）２］、硝酸カリウムK（NO３）等、水耕野菜の根部は、長時間、直接栄養液内に浸され、且つ、硝酸根をしきりに吸収し、効果的に新陳代謝されないため、水耕野菜茎葉内部の硝酸塩含量が高くなる。解決の方法として、栄養液内の硝酸根の濃度を適切に制御するか、各成長段階での供給量を設定し、つまり、日照量の多寡、或いは、環境温度の高低、或いは、野菜生長程度の段階により、適時に栄養液の供給量や濃度を調整する。例えば、晴朗の日照時間は長い状況下で、本発明は、硝酸根濃度が若干高い栄養液を提供して植物の快速な生長を促す。良好な光合成作用は野菜に快速に、既に吸収された硝酸根をアミノ酸に転化し、たんぱく質に合成することが出来るからである。反対に、雨曇りの天気では、栄養液内の硝酸根の濃度を低くして、光合成作用の不足により、硝酸根が水耕野菜の茎葉内部に残留するのを防止する。硫酸根が人体に進入すると、消化器官と消化酵素に作用が生じた後、人体に有害な亜硝酸アンモニウムに転化される。本発明は水耕栽培野菜の欠点を改善し、特に、野菜の収穫数日前の数日、栄養液（硝酸塩類）成分の供給を完全に中断して、水のみ与え、野菜が基本的な新陳代謝機能を維持できるようにする。硝酸根が野菜の茎葉内部に残留していたとしても、アミノ酸に完全に転化する充分な時間があり、また、光合成により、野菜茎葉骨幹内のたんぱく質に転化することが出来、現在、市場に出回る、硫酸根含有量が過多の状況（２０００ppm）を徹底的に改善する。市場に出荷される高濃度の硫酸根を含有する主な原因は、野菜が光合成作用（６CO２＋６H２O→C６H１２O６＋６O２↑）を実施する時間の不足によるもので、既に吸収された硝酸根を円滑にアミノ酸に転化、或いは、たんぱく質に合成することが出来ず、植物が硝酸根を転化（発酵）してアミノ酸、或いは、たんぱく質に合成する前に、収穫されているからである。
【０００６】
本発明は、化学肥料を土壌内に一切使用しない方法を提供し、耕地の土質が酸化、或いは劣化させず、野菜を毎日収穫できる耕種方法を確保することを五つ目の目的とする。土壌栽培方法は、肥料の使用量を正確に制御することが困難で、灌漑用水、或いは、雨水による流失のため、農民は肥料の使用不足を心配するがために、過度に使用することが往々にある。本発明は、定時、定量、野菜の成長段階によりその段階に必要な栄養液（肥料）を与え、且つ、噴射方式により、野菜の根部に栄養液を噴射し、経済的で、肥料の過度使用による土質の酸化、劣化を防ぐことが出来る。本発明の野菜栽培全工程は、土壌と接触せず、化学肥料による土壌汚染を完全に回避することが出来る。
本発明は、公知の水耕栽培のもう一つの欠点を改善し、水耕廃液（栄養液）を排出する不良影響を回避することを六つ目の目的とする。一般の水耕栽培の栄養液は、太陽光の照射により細菌と藻類を滋生するが、太陽光照射と細菌の滋生は、硝酸塩類の加速分解（発酵）を促進し、栄養液の温度上昇の現象を生じる。栄養液温度上昇は、野菜の根部を腐乱させる原因の一つで、水耕栽培野菜栽培の定期的作業である水耕廃液の排出は、河川、湖の水質を酸化させる主因となっている。
本発明は、季節、気候、及び野菜生長周期が栽培行為に及ぼす影響を減少させ、効果的に、農民が、季節に応じて播種しても、収穫時期が重なるのを回避できない状況を回避することを七つ目の目的とする。一般の野菜生長は、季節性と周期性の制限があり、即ち、農民は季節や気候因素に基づいて、同一時間内に類似した野菜を播種するが、野菜が熟す際に、収穫期間内に収穫を完了しなければ、腐乱して破棄しなければならない。本発明は、野菜生長の環境条件を最適条件に制御し、野菜の生長期間を条件的に調整して、季節及び周期性因素の影響を受けることがない。野菜の生長環境温度、湿度、及び良好な日照度を制御し、定時、定量の方式で、野菜の各生長周期に適した栄養成分を供給し、野菜の生長の季節及び周期性の影響を減少させることが出来る。本発明は、各種野菜生長の環境温度を：夏は、温度が３５℃を超過すると、野菜の生長に適さないので、日夜の気温を２２〜３２℃間に制御する。冬は、温度が５℃以下の時、野菜は凍りやすいので、日夜の温度を１２〜２８℃間に、相対湿度は５０〜９０％の範囲内にする。本発明は、季節や周期性の野菜に対する影響を最低にまで下げて、播種が毎日の作業になるようにし、毎日、収穫があるようになり、農民は野菜の産期、生産能力、価格を把握して、農業経営者の環境を改善する。本実施例では、野菜は３５日を生長周期としている。野菜の種は移動式栽培トレイに蒔き、栽培溝のスライドに順序良く配列すると共に、栽培トレイが毎日、３５分の一の距離で、収穫区に向かって移動し、移動式栽培トレイ上の野菜が３５日の生長周期になると、収穫区に送られる。工場の生産ラインのような作業方式で、冬の寒害、夏の高温、風災、水浸の損失を防止し、効果的に野菜の生産効率、土地単位面積の利用価値を向上するほか、野菜の価格も合理的な範囲内に維持することが出来る。
【０００７】
本発明者は植物栽培の専門知識に、「熱力学」（thermodynamics）を応用し、熱力学第二法則の、「熱は高温部から低温部へ自発的に流れる」及び「熱は真空中で輻射方式により伝達する」等の熱力学の物理特性（自然法則）に関し、高明な応用を実施して、本発明の環境保全型密閉温室栽培システムの基礎とする。本発明は夏季高温時、水の吸熱能力を利用して、水と空気水洗機内部の多片式熱交換板表面に送られる熱空気間で、熱交換のメカニズムが働き、空気の温度を低下させて、密閉室内に送り、最適な野菜生長温度にする。熱力学第二法則の公式は、△S＝△Q／T（Sはエントロピー、Qは熱量、Tは絶対温度を示す）である。△S＝△Q／Tはエネルギー可逆反応に属する。本発明は熱力学第一法則「熱と仕事の和は保存する」に対する応用で、水吸収熱のエネルギーと熱空気放熱のエネルギーが相等であることにより証明される。熱交換メカニズムにより、温室外界の熱空気中の熱量（エントロピー）が熱交換システムにより水中に送られ、熱空気を降温させると共に、熱量を水中に送る一方で、水の温度を上昇させて、本発明が必要とする空気温度を獲得する。最後に、排水メカニズムにより、不要な温水を排水する。その他の熱量の耗損を考慮しない場合、本発明の空気水洗機は独立した封閉システムをみなされ、水と空気両者のエネルギー総和は不変である。即ち、功循環と熱循環の積分は正比例であり、上述の△S＝△Q／Tの熱量学公式が出され、本発明の環境保全型密閉温室栽培システムの正確な需要量の理論基礎が計算される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例は、密閉室温の面積を１４００ｍ２、高度を２ｍとして、その総体積は２８００ｍ３である。本実施例の密閉室温の環境温度を制御するため、条件と計算工程を以下のようにする。
太陽輻射エネルギーが地球大気層に達した後、約３４％は大気分子、或いは、雲層に反射されて外太空に戻り、１９％は大気層中に吸収され、残りの４７％のエネルギーは、地球表面に達する。太陽輻射エネルギーを推計すると、毎時間、密閉室温に施加された総エネルギー（隔熱状態）は、毎１ｍ２が約４３０．２Kcal／時（０．１２５RT冷凍トン）である。野菜の葉が光合成を実施する時、大量輻射エネルギーに二酸化炭素と根部から吸収された水分を結合して、葉緑素により作用を促す。最後に、炭水化合物（carbohydrates）を合成し、酸素を放出する。夏の太陽の最大瞬間輻射エネルギーは１０００W／ｍ２で、野菜の光合成が直接、１〜２％のエネルギーを吸収し、強化ガラスの反射作用を加え、３〜５％のエネルギーを耗損し、更に、５００CMMの密閉温室換気量であるとすると、４３〜４６％の太陽輻射エネルギーを排出し、５０％前後の太陽輻射エネルギーを消耗できる。残りの５０％の太陽輻射エネルギーは、本実施例の密閉温室空間のエントロピーに転換され、つまり、本発明が制御を加えなければならない部分である。換算公式は、１W＝１J／ｍ２／秒であるから、毎分は６０J／ｍ２／分である。その算式は、１J／ｍ２／秒×６０秒＝６０J／ｍ２／分である。更に、太陽輻射エネルギー一分間を加え、本実施例のエントロピーに転換すると、３０KJ／ｍ２／分で、その数学演算式は、１０００W＝１０００J／ｍ２／秒であるから、１０００J／ｍ２／秒×６０秒＝６００００J／ｍ２／分である。実際に地面に到着する太陽輻射エネルギーは約５０％であるから、
[Q（エネルギー）＝６０００００J／ｍ２／分×５０％＝３００００W／ｍ２／分]である。
エネルギー／熱互換単位は、１J（エネルギー）＝０．０００２３９kcal（熱量）で、毎分１ｍ２面積が受ける熱量は、７．１７kcal／ｍ２／分で、その演算式は：
[３００００J／ｍ２／分×０．０００２３９kcal＝７．１７kcal／ｍ２／分]で、これにより、毎時間１ｍ２面積が受ける熱量は４３０．２kcal／ｍ２／時で、その算式は：
[７．１７kcal／ｍ２／分（熱量）×６０分＝４３０．２kcal／ｍ２／時（熱量）]である。
本実施例の温室面積は、１４００ｍ２であるから、受ける総熱量は、６０２２８０kcal／時；算式は：
[４３０．２kcal／ｍ２／時（熱量）×１４００＝６０２２８０kcal／時（熱量）] である。
上述の算式で得られる本発明の密閉温室の面積１４００ｍ２が受ける熱量は、毎時間６０２２８０kcal／時である。本実施例の密閉温室の降温効果を達成するため、密閉温室空間内から、毎時間６０２２８０kcal／時の熱量を移出して（即ち、熱交換量）、移出する熱量が受ける総熱量の２００％である場合、公式は：（△Q＝△S×T）で、△Qはエネルギーの単位、△S（熱量）＝（６０２２８０kcal／時）：T（温度）＝（１℃×２００％）：である。
公式（△Q＝△S×T）は、本発明の交換システムを説明するもので、夏において、水は密閉温室に対し吸熱機能を実施し、冬は、水温が密閉温室の温度より高い時、水は密閉温室に対し放熱を実施するのは、「エネルギー可逆反応」の応用である；冬の間、太陽の輻射エネルギーを直接利用し、密閉温室温を上昇させる場合、太陽輻射エネルギー温度上昇のメカニズムは、「エネルギーは逆反応しない」の応用で、公式は、（△S>△Q／T）である。
本実施例の理論値では、受ける総熱量が毎時間６０２２８０kcal／時で、実務上の経験値は理論値の２００％で推計する。これにより、本実施例の密閉温室が総排出する熱量は、毎時間１２０４５６０kcal増加し、その算式は：
[△Q＝△S（６０２２８０kcal／時）×T（２℃）＝１２０４５６０kcal／時]
である。
空調冷凍トンの単位（RT）は；１トン、或いは１ｍ３の純水を、一個単位時間内で、１℃温度上昇、或いは、下降させることを１RTと称し、１RT＝３３２０kcal／で、本実施例は冷凍トンに換算すれば、計算方式は以下のようである：
［１２０４５６０kcal／時÷３３２０kcal／時＝３６２RT］；
即ち、３６２RT冷凍トンの熱交換量である。上述の計算により、本実施例は毎時間、約１２０４５６０kcal／時、或いは、３６２RT冷凍トンに換算された熱量を移出しなければ、密閉温室内の温度を制御する目的を達成することが出来ない。又、熱交換能力は総受熱量の２００％と設定し、熱交換システムを考慮した際、密閉の隔熱状態下で実行されるものではなく、且つ、熱交換能力（エネルギー）は機械性損耗が生じる。水と熱空気間の温度差は、特定の状況下で縮小し、熱交換システムの効率が低下する可能性がある。また、本実施例の熱交換能力を総受熱量の２００％の高規格に設定し、経験の考慮に基づく。
本実施例の最大熱需要量は、密閉温室内から、毎時間１２０４５６０kcal／時のエネルギー、或いは、３６２RT冷凍トンを移出しなけれなばらない；熱力学第一法則に基づくと、本実施例は密閉温室内のエネルギーが空気水洗機の熱交換するメカニズムを利用して水中に置換し、水自身が具備する吸熱及び放熱の熱交換能力を利用して、密閉温室の加温、或いは、降温の効果を達成し、必要な水の循環総量の計算方式は以下のようである：
水の比熱は１（定義値）で、且つ、毎１RTの純水の体積は１ｍ３、或いは、重量トンを計算単位とし、１（RT）純水は１トン、或いは１ｍ３である。１（RT）含熱量は３３２０kcal／時である；本実施例の密閉温室が放出するエネルギーは３６２RTで、即ち、毎時間、３６２トン以上の循環水量、或いは、体積に換算して毎時間３６２トン／時の循環水量がなければ、空気中のエントロピーを熱交換メカニズムにより水中に放出、することが出来ない。更に、毎分の循環水量に換算する時、毎分、６トン／分の循環水量が必要で、その算式は以下のようである：
［３５０トン／時÷６０分＝６トン／分］
本実施例は温室から毎時間１２０４５６０kcal／時の熱量を移出しなければならず、本実施例の温室面積が１４００ｍ２、高度が２ｍと設定されているので、本実施例の密閉温室空間の総体積は２８００ｍ３で、その計算式は：
［１４００ｍ２×２ｍ＝２８００ｍ３］；CMMは風量の計算単位で、CMMは毎分の送風量がｎ立方メートルのことを称する。本実施例の温室２８００ｍ３空間内の空気を、０．１時間毎に一度換気し、毎分の換気量は、４６６.６ｍ３に達する。約５００CMM高静圧規格の送風機を使用し、その計算式は以下の通りである：
［２８００ｍ３÷６分＝４６６.６ｍ３／分］
【０００９】
上述の計算によりわかるように、本実施例は４００トン／時の熱交換エネルギーの空気水洗機（３６２以上の規格）一台を装置し、毎分の循環水量が６トンのポンプ一台、及び、風量が５００CMMの高静圧規格の送風機（４６６．６以上の規格）一台を併用し、本発明の密閉温室の温度調節の要求を満たしている。本発明の空気水洗機は静態設備に属し、電気エネルギーを消耗しない。高揚が５ｍで、且つ、毎分の循環水量が６トン／分のポンプは、消耗電力が約２５kw／時で、温室外界温度が２０℃以下である時、ポンプは起動せず、直接、外界の温度が２０℃以下である空気を温室内に送り込み、降温目的を達成する。風量が５００CMMの高静圧規格の送風機は、その消耗電力が約２５kw／時で、温室内部の温度が２８℃以下である時、送風機は起動しない。温度が既に要求に符合しているからである。全年の気温変化を統計すると、ポンプと送風機両方が同時に必要な時期は少なく、両者が同時に作動する時の消耗電力は僅かに５０kw／時である。上述の実施例から分かるように、電気消耗量（エネルギー消耗量）は非常に低く、灌漑用水節約も達成でき、農薬の散布なし、栄養液の排出がなし、寄生虫による汚染を隔絶し、環境に優しく、植物の硝酸塩類含量を低下させ、毎日播種と収穫が出来る植物栽培システムは、光合成実行時に、二酸化炭素の消費量を増加させ、本発明により提供される５００CMM風量の送風機能により、温室内の光合成が生じる累積した酸素を出すと共に、適時に、野菜の光合成に必要な二酸化炭素を補充して、効果的に野菜の生長効率を向上する。
【００１０】
本発明は、冬季の間、太陽輻射エネルギーを受け、温室ガラス保温効果によりエネルギーを蓄積し、太陽輻射エネルギーは温室の冷空気を加温し、温室内の冷気温度を上昇させ、冬季日夜間の生長環境の温度を１２〜１８℃にする。温室は、密閉ガラス構造により隔絶されるので、隔熱暖房温室効果により、冬季に最適な野菜生長温度をもたらす。本発明は熱力学第二法則により、公知の農耕栽培技術の各欠点を改善する。
土壌栽培、或いは、水耕栽培は、ネット室設備の使用にかかわらず、野菜が病害虫、土壌或いは水中の寄生虫やその卵による汚染により被害を被るのを阻止し、更に、野菜内の硝酸塩類の安全含量を制御することが可能であり、農薬の使用が不要である。本発明の密閉温室は、熱力学第二法則により、野菜生長の環境温度を調節し、野菜栽培空間は外界と完全に遮断され、公知の通気性ネット室設備とは異なるものである。本発明は自然環境中の害虫や寄生虫を隔絶し、サラダ用野菜（調理用野菜は除く）の生産販売、播種、発芽、生長、収穫、品質管理、包装、配送等の工程は一般の食品工業の工程と同一で、品質管理方法に基づいて、検査、記録、調整、破棄等の品質管理標準作業に至っても、食品GMP製造工程安全衛生標準に符合する生産方式である。
【発明の効果】
【００１１】
灌漑用水を節約し、農薬を施薬せず、水耕廃液を排出せず、寄生虫の卵汚染を隔絶し、硫酸塩類の含量を減少させ、気候の農耕行為に対する影響を減少させ、毎日、播種及び収穫が可能で、革新的な農耕栽培技術を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、第一実施例を示す。環境保全型温室栽培システムは、熱交換温度調節システム（１）及び密閉温室栽培区（２）からなる。
図２は、第二実施例を示す。熱交換温度調節システム（１）は、主に、精密ろ過された空気を密閉温室栽培区（２）内に提供する。夏季の高温条件下で、水自身が具備する吸熱及び熱交換能力により、温室の温度を２２〜３２℃にし（夏季の気温が３５℃を超過すると野菜生長に適さない）、冬季の日間温度が低い条件下で、直接、太陽輻射エネルギーを利用して温室の温度を加温し、温度を１２〜２８℃にする。温度が５℃以下であると、水温が冷気の温度より高い場合、水自身の吸熱及び熱交換能力により、温室を５℃以上に加温し、水温が冷気の温度より低い場合、その他の熱源により温室内の温度を上昇させて、野菜が低温のために凍るのを防ぐ。野菜に適切な生長温度と汚染のない清潔な生長環境を提供する。
【００１３】
熱交換温度調節システム（１）は、進水ろ過池（１１）、進水ポンプ（１２）、進水管（１３）、空気水洗機（１４）、排水管（１５）、送風機（１６）、高圧送風管（１７）、進気ろ過装置（１８）、排気ろ過装置（１９）、からなる。空気水洗機（１４）はモップ部（１４１）及び板片式熱交換器（１４２）により構成される。空気水洗機（１４）が熱交換する時、室外空気中に浮遊した塵埃顆粒、害虫、胞子等を付帯する。熱交換後、排水管（１５）により排出された水温は、僅かに上昇するが、排水温度及び排出物質は、環境庁の自然放水の排出基準に符合している。進気ろ過装置（１８）の塵埃取能力は、０．０３μｍの精密度（即ち、９９．９７％）である。排気ろ過装置（１９）の塵埃採取能力も同じで、汚染空気が温室内に侵入するのを防止し、野菜の最高基準の安全衛生生長空間を達成する。
図３及び図４は実施例を示し、密閉温室栽培区（２）は軽鉄架が透明の強化ガラスに嵌入されて構築された密閉構造であり、その内部は栽培区（２１）、育苗区（２２）、及び、収穫区（２３）からなる。これらの区は壁で区切られ、それぞれ独立している。育苗区（２２）と収穫区（２３）間の通路は、空の栽培トレイ（２１２）を輸送するのに用い、隔離門（２２６）により隔てられ、二区間に空気の密閉性を保持させている。栽培区（２１）と育苗区（２２）間の隔離門（２２７）と気密連外門（２２８）の両者間には、連動式閉鎖装置を設置し、両者間を最大で扇状の開きにして、空気の密閉性を保持させている。栽培区（２１）と収穫区（２３）間の隔離門（２２１）と気密連外門（２２２）の両者間には、連動式閉鎖装置を設置し、両者間を最大で扇状の開きにして、空気の密閉性を保持させている。
【００１４】
本実施例において、栽培区（２１）内に連続性のある湾繞を設置し、且つ、互いに平行に配列された栽培溝（２１１）の中央部は、育苗区（２２）に連接して、栽培トレイ（２１２）を栽培区（２１）に移入する起点にしている。栽培溝（２１１）のもう一つの部分は収穫区（２３）に連通し、栽培トレイ（２１２）移動の終点となる。栽培溝（２１１）を断面から見ると、U字型で、U字型の底部に栄養液の配送管（２１３）及び複数個の栄養液噴射器（２１４）を設置し、野菜が光合成を行う際、定時に野菜の根部に栄養液や水分を与える。栽培溝（２１１）上縁の両側に、それぞれ、栽培溝スライド（２１５）を設け、栽培溝スライド（２１５）は栽培トレイ（２１２）移動と支承に用いられると共に、毎日の収穫数量によって、前進する。育苗区（２２）から一定の数量の栽培トレイ（２１２）を投入し、順序どおりに収穫区（２３）へ移送する。その後、毎日、一定の数量の栽培トレイ（２１２）を投入し、栽培溝（２１１）上に栽培トレイ（２１２）が満たされた状態になる。毎日、一定の数量の栽培トレイ（２１２）が増加して行き、毎日の収穫が可能になる。栽培溝（２１１）の底部には、栄養液配送管（２１３）及び栄養液噴射器（２１４）を備え、栄養液配送管（２１３）は、収穫区（２３）内に設置された栄養液調合システム（３１）の栄養液ポンプ（３１５）の出口に連接される。育苗区（２２）内に、複数の育苗トレイ（２２３）を設置し、種を発芽させるために用いる。野菜の種が、ここで、萌芽及び第一段階の発育をし、栽培トレイ（２１２）に分植された後、密閉温室の栽培区（２）内に移入されて成長を続ける。振動整列器（２２４）は、育苗トレイ（２２３）内の種に振動を加えて、独立した平坦状態にした後、紫外線殺菌ランプ（２２５）の照射により、徹底的に殺菌され、最後に、育苗トレイ（２２３）に送られて育てられ、種が細菌を運んで、温室内を汚染するのを防止する。苗が一定状態まで成長した時、苗を栽培トレイ（２１２）に移し変え、その後、栽培溝（２１１）に沿って、栽培区（２１）内に進入し、栽培成長の過程を経る。収穫区（２３）は、野菜の収穫、包装、品質管理等の相関作業に関する場所を提供し、内部には、スペクトラル気相分析儀（２３１）及び栄養液調合システム（３１）を設置し、スペクトラル気相分析儀（２３１）は、主に、品質管理人員が毎日収穫する野菜に対し、硝酸根含量を検査するのに用いられ、野菜内の硝酸根含量は検査により、試験法標準作業書（SOP）の定義する数値を超過している場合、直ちに、収穫した野菜を廃棄するなどの後続処理を実行する。栄養液調合システム（３１）は、栄養液（液体肥料）を調合する設備で、功能は、ろ過、殺菌、攪拌、及び保存であり、ろ過器（３１１）、電熱器（３１２）、冷却器（３１３）、栄養液調合桶（３１４）、及び栄養液ポンプ（３１５）からなる。栄養液ポンプ（３１５）は、栽培溝（２１１）底部の栄養液配送管（２１３）の管路に連接され、栄養液が各栄養液噴射器（２１４）設置点に分配されて、栄養液噴射器（２１４）が定時に野菜根部に噴射できるようにする。栄養液配合に使用する水は、定時に、システム内のろ過器（３１１）に通して、事前に雑質を除去し、更に、電熱器���３１２）により８５℃まで加熱して、５分以上殺菌する。最後に、冷却器（３１３）の冷却により降温させ、栄養液調合桶（３１４）で調合させる。完成された栄養液は、栄養液ポンプ（３１５）により加圧されて栄養液配送管（２１３）の配送システムに送られ、各栄養液噴射器（２１４）が一定の時間に野菜の根部に向かって、栄養液を噴射する。夜間、栄養液の噴射を停止し、栄養液噴射量を節約するだけでなく、野菜の硝酸根代謝不良を避け、通常、太陽を葉に照射した後、野菜内の連鎖反応が生じ、野菜が光合成により、硝酸根をたんぱく質等の養分に合成する。太陽が沈んだ後、野菜は、すぐに、野菜内の連鎖反応を停止し、光合成を行わない。本発明は野菜のこの特性に基づいて、栄養液硝酸根の供給時期、及び噴射量を設定し、野菜が効果的に成長し、硝酸根代謝不良の状況を回避する。本発明は野菜の根部に対し、栄養液を噴射する特色があり、野菜収穫の数日前、野菜根部に栄養液を噴射するのを停止し、水分のみを噴射して、野菜に残留する硝酸根濃度が代謝によって低くなるようにする。
【００１５】
本発明の各効能は、公知物理の熱力学法則の高度応用により、絶好の実用性を備え、「熱と仕事の和は保存する」原理を応用し、密閉温室の消耗電力を極力少なくし、弾性的な温度調節機能を備える。熱力学第二法則の、「熱は高温部から低温部へ自発的に流れる」及び「熱は真空中で輻射方式により伝達する」等の熱力学の物理特性（自然法則）に関して、本発明の各項農耕新方法を生み出した。
【００１６】
本発明は高温下で、水自身が具備する吸熱、或いは、熱交換能力により、温室外の熱空気と熱交換を実行し、温室外の熱空気が放熱により降温する。日間の低温状況下で、太陽の輻射エネルギーを利用し、温室内部の熱量を上昇して、密閉温室の温度を調節する。夜間の低温時、水温が冷気の温度より高い場合、水自身の放熱、及び熱交換能力により、温度が水温より低い温室外の冷気に対し熱交換を行い、温室外の冷気を加温する。水温が冷気より低い場合、その他の熱エネルギーにより、温室内部の熱量を増加させて、密閉温室内の温度を調節する。
密閉温室の温度調節の原理は、自然法則の技術思想を利用した高度な創作で、その公式は、（△S＝△Q／T）或いは、（△Q＝△S×T）である。その他の農耕改良方法と比較して、本発明は、温度調節が可能な密閉温室農耕システムを有し、高度な実用価値がある。環境を保護、食品の安全衛生、農耕効率上昇、エネルギーの節約等、全方位に渡って考慮したものである。本発明の原理に基づいて、類推できるその他の密閉温室農耕システムは、二次熱交換であっても、多次熱交換であっても、その目的を達するものは、本発明によるものとする。
【００１７】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の栽培温室システムの正視図である。
【図２】本発明の温度調節、除塵埃システムの配置を示す図である。
【図３】本発明の温室、苗育区、収穫区、栽培溝、栄養液システムを示す図である。
【図４】本発明の栽培溝、栽培トレイの断面図である。
【図５】本発明の栄養液調合システムを示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…熱交換温度調節システム
１１…進水ろ過池
１２…進水ポンプ
１３…進水管
１４…空気水洗機
１４１…モップ
１４２…板片式熱交換器
１５…排水管
１６…送風機
１７…高圧送風管
１８…進気ろ過装置
１９…排気ろ過装置
２…密閉温室栽培区
２１…栽培区
２１１…栽培溝
２１２…栽培トレイ
２１３…栄養液配送管
２１４…栄養液噴射器
２１５…栽培スライド
２２…育苗区
２２１…隔離門
２２２…気密連外門
２２３…育苗トレイ
２２４…振動整列器
２２５…紫外線殺菌ランプ
２２６…隔離門
２２７…隔離門
２２８…気密連外門
２３…収穫区
２３１…スペクトラル気相分析儀
３１…栄養液調合システム
３１１…ろ過器
３１２…電熱器
３１３…冷却器
３１４…栄養液調合桶
３１５…栄養液ポンプ
【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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