(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、
前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、
前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、
前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、
前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、
前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、
前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、
前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、
前記制御部は、
前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、
前記明期および前記暗期の双方の前記地下空間の温度が同一の温度で維持されるように、前記地下温度調整部を制御し、
前記暗期においては、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する、水耕栽培装置。
【請求項２】
植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、
前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、
前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、
前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、
前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、
前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、
前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、
前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、
前記制御部は、
前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、
前記暗期においては、前記地上空間の温度が前記地下空間の温度に近づくように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、かつ、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する、水耕栽培装置。
【請求項３】
植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、
前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、
前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、
前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、
前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、
前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、
前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、
前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、
前記制御部は、
前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、
前記暗期においては、前記地上空間の温度が前記地下空間の温度と同一になるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、かつ、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する、水耕栽培装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記暗期においては、前記地上空間の温度を前記明期における前記地上空間の温度から所定の温度まで段階的に低下させるように、前記地上温度調整部を制御する、請求項１〜３のいずれかに記載の水耕栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌を使用せずに植物を育成するための水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、土壌を使用しない水耕栽培が行われている。水耕栽培においては、地下部の一部としての根を養液に浸すことにより、植物に栄養を供給する。このとき、地上部および地下部のそれぞれの周辺の温度を個別に管理することが行われている。たとえば、特許文献１に開示されているように、植物の性質に応じて、その地下部の周辺の雰囲気の温度をその地上部の周辺の雰囲気の温度に比較して低くする温度管理が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８９７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、植物においては、明期と暗期とで異なる生理作用が生じる。したがって、水耕栽培においては、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部および地上部のそれぞれに適した周辺環境を形成することが望ましい。しかしながら、上記の特許文献１は、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部および地上部のそれぞれに適した周辺環境を形成する手法を開示していない。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部および地上部のそれぞれに適した周辺環境を形成することができる水耕栽培装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面の水耕栽培装置は、植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、前記制御部は、前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、前記明期および前記暗期の双方の前記地下空間の温度が同一の温度で維持されるように、前記地下温度調整部を制御し、前記暗期においては、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する。
本発明の第２の局面の水耕栽培装置は、植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、前記制御部は、前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、前記暗期においては、前記地上空間の温度が前記地下空間の温度に近づくように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、かつ、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する。
本発明の第３の局面の水耕栽培装置は、  植物の地下部が成長する地下空間と前記植物の地上部が成長する地上空間とを仕切る地表面部と、前記地表面部と一体となって前記地下空間を内包し、前記植物に供給される水または養液を貯留する栽培槽と、前記植物に光を照射する明期の状態と前記植物に光を照射しない暗期の状態とに制御される光照射部と、前記地上空間の温度を検出する地上温度検出部と、前記地上空間の温度を調整する地上温度調整部と、前記光照射部を制御しながら、前記地上温度検出部によって検出された前記地上空間の温度の情報に基づいて前記地上温度調整部を制御する制御部と、前記地下空間の温度を検出する地下温度検出部と、前記地下空間の温度を調整する地下温度調整部と、を備え、前記制御部は、前記明期においては、前記地下温度検出部によって検出された前記地下空間の温度の情報に基づいて、前記地下空間の温度が前記地上空間の温度よりも低くなるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、前記暗期においては、前記地上空間の温度が前記地下空間の温度と同一になるように、前記地下温度調整部および前記地上温度調整部を制御し、かつ、前記明期に比較して、前記地上空間の温度が低くなるように、前記地上温度調整部を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部および地上部のそれぞれに適した周辺環境を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の水耕栽培装置を説明するための模式図である。
【図２】実施の形態２の水耕栽培装置を説明するための模式図である。
【図３】実施の形態３の水耕栽培装置を説明するための模式図である。
【図４】実施の形態４の水耕栽培装置を説明するための模式図である。
【図５】実施の形態の水耕栽培装置の空間温度（湿度）制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に示される制御処理によって制御される地下空間および地上空間の温度の状態を模式的に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１の水耕栽培装置１００を説明する。なお、本実施の形態の水耕栽培装置１００を用いて栽培される植物１の例として、オタネニンジン（高麗人参または朝鮮人参）等の根菜類が挙げられる。つまり、水耕栽培装置１００は、地下部が肥大する植物を栽培するために適している。ただし、本発明の水耕栽培装置によって栽培され得る植物１は、これに限定されるものではない。
（水耕栽培装置の構造）
実施の形態の水耕栽培装置１００は、コンテナのような箱体２００内に設置されている。箱体２００は、実質的に密閉された空間を構成している。箱体２００には、扉が設けられている。栽培員は、その扉を開閉することにより、箱体２００に入ることができる。箱体２００内の空間が水耕栽培装置１００の地上空間２６を構成している。
【００１２】
実施の形態の水耕栽培装置１００は、栽培槽６、光照射部５、地表面部７、地下温度検出部９、地下温度調整部２０，４０，７８、地上温度検出部８、地上温度調整部９０、および制御部５０を備えている。実施の形態の水耕栽培装置１００は、地下湿度検出部１９、地下湿度調整部４１、地上湿度検出部１８、および地上湿度調整部９１を備えている。
【００１３】
栽培槽６には水または養液６０が貯留されている。栽培槽６は、水または養液６０を排出するための排出配管６Ｃを備えている。栽培槽６には供給配管６Ａから水または養液６０が供給される。栽培槽６は、水槽のような構造をしている。ただし、プラスチック製の配管に貫通孔を明け、その貫通孔に水耕栽培用の培地を挿入する場合には、横方向に延びる配管が栽培槽６と同様の機能を果たす。この場合、栽培槽６および地表面部７の２つの部分の機能を、１つの配管が果たす。したがって、本発明の栽培槽６および地表面部７は、配管のような構造を有しており、その配管内において、水または養液が、貯留されているか、または、流れるもの等、いかなる構造を有するものであってもよい。
【００１４】
水耕栽培装置１００は、水耕栽培用の培地３０が挿入され得る貫通孔７Ａを有する板状の地表面部７を備えている。栽培槽６内においては、植物１の地下部１Ａが水耕栽培用の培地３０によって水または養液６０の上方に位置付けられている。
【００１５】
地表面部７は、植物１の地下部１Ａが成長する地下空間１６と植物１の地上部１Ｂが成長する地上空間２６とを仕切っている。本実施の形態においては、地表面部７は、板状の部材であるが、水または養液６０の上方に植物１を位置付けるように、水耕栽培用の培地３０を保持することができるものであれば、地表面部７の形状はいかなるものであってもよい。地表面部７は、軽量化の観点から、たとえば、発砲スチロール等の材料により構成されていることが好ましい。
【００１６】
水耕栽培装置１００の培地３０は、図１に示されるように、植物１の地下部１Ａを囲むように配置され、浸透した水分を保持し得るスポンジ等により構成されている。
【００１７】
培地３０は、植物１の周囲に円筒状に形成されている。植物１は、植物１とスポンジとの間に生じる摩擦力によって支持されている。培地３０を構成するスポンジは、成長していく植物１の大きさに応じて弾性変形することができる。
【００１８】
栽培槽６と地表面部７とは、一体となって地下空間１６を内包している。地表面部７と栽培槽６とは、実質的に密閉された空間を形成している。そのため、地下空間１６内の雰囲気の多少の出入りはあるが、地下空間１６内の雰囲気の実質的な出入りは抑制されている。ただし、地表面部７と栽培槽６とは、地下空間１６の雰囲気の温度および湿度を制御することができるように構成されていれば、いかなる形態を有していてもよい。
【００１９】
本実施の形態の水耕栽培装置１００は、植物１の上方に光照射部５が設けられている。植物１の葉は、水耕栽培用の培地３０から上方に突出しているため、光照射部５からの光を受けて、光合成を行うことができる。一方、植物１の根は、地下部１Ａの下側部分から、水または養液６０に浸るように垂れ下がっている。したがって、植物１は、その根から水または養液６０を吸収することができる。
【００２０】
光照射部５は、植物１の上方に植物１に光を照射する明期の状態と植物１に光を照射しない暗期の状態とに制御される。光照射部５は、自ら発光する人工光源のみならず、太陽光または自ら発光する人工光源から導かれた光を植物１に照射する導光体であってもよい。
【００２１】
地下温度検出部９は、地下空間１６の雰囲気の温度を検出し、地下空間１６の雰囲気の温度の情報を制御部５０へ送信する。地上温度検出部８は、地上空間２６の雰囲気の温度を検出し、地上空間２６の雰囲気の温度の情報を制御部５０へ送信する。
【００２２】
地下湿度検出部１９は、地下空間１６の雰囲気の湿度を検出し、地下空間１６の雰囲気の湿度の情報を制御部５０へ送信する。地上湿度検出部１８は、地上空間２６の雰囲気の湿度を検出し、地上空間２６の雰囲気の湿度の情報を制御部５０へ送信する。
【００２３】
地下温度調整部２０，４０，７８は、地下空間１６の雰囲気の温度を調整する。地上温度調整部９０は、地上空間２６の雰囲気の温度を調整する。地下湿度調整部４１は、加湿器および除湿器を含んでおり、地下空間１６の雰囲気の湿度を調整する。地上湿度調整部９１は、加湿器および除湿器を含んでおり、地上空間２６の雰囲気の湿度を調整する。
【００２４】
地下温度調整部４０は、栽培槽６の内部から栽培槽６の外部へ排出された雰囲気の温度を調整する機構と、その調整する機構により温度が調整された雰囲気を栽培槽６の外部から栽培槽６の内部へ導入する機構とを含んでいる。これによれば、地下空間１６の雰囲気を地上空間２６の雰囲気から独立して調整することができるため、より迅速に地下空間１６の温度を目標温度に近づけることができる。
【００２５】
地下温度調整部７８は、栽培槽６内に供給される水または養液６０の温度を調整することにより、地下空間１６内に存在する雰囲気の温度を調整する機構を含んでいる。地下温度調整部７８は、ヒータ７０およびチラー８０を含んでいる。地下空間１６の雰囲気の温度に応じて、ヒータ７０およびチラー８０のいずれかが地下空間１６の雰囲気の温度を調整する。これによれば、水耕栽培に必要な水または養液６０の循環経路を利用して地下空間１６の温度を調整する。そのため、地下空間１６の冷暖房のために、熱伝達媒体の循環経路を別途設けることなく、地下空間１６の温度を調整することができる。
【００２６】
地下温度調整部２０は、栽培槽６内において植物１にミスト状の水または養液を噴霧することにより、地下空間１６内に存在する雰囲気の温度を調整する機構を含んでいる。地下温度調整部２０は、ポンプ１１によって送られてきたタンク１２内の水または養液６０を吐出口から植物１に向かって噴霧する。地下温度調整部２０は、ミスト状の水または養液６０が蒸発するときの気化熱によって地下空間１６の温度を下げるものであってもよい。また、地下温度調整部２０は、他の加熱機構または吸熱機構によって温度が調節されたミスト状の水または養液６０が地下空間１６内で噴霧されるものであってもよい。地下温度調整部２０によれば、植物１への水または養液６０の噴霧と地下空間１６の温度および湿度の調整とを同時に実行することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、植物１への潅水が地下温度調整部２０により実行される栽培方式が採用されている。ただし、植物１を栽培する方式は、薄膜水耕栽培方式、つまり、ＮＦＴ（Nutrient Film Technique）であってもよい。また、植物１を栽培する方式は、湛液型水耕栽培方式、つまりＤＦＴ（Deep Flow Technique）であってもよい。潅水方法が、ＮＦＴまたはＤＦＴである場合、地下空間１６を実質的な密閉状態にする必要はない。しかしながら、本実施の水耕栽培装置１００においては、地下空間１６の温度および湿度を制御するため、地下空間１６が実質的に密閉された状態にされることが好ましい。
【００２８】
図１に示される水耕栽培装置１００においては、３つの地下温度調整部２０，４０，７８が地下空間１６の温度を調整する。ただし、図２に示される水耕栽培装置１００のように、地下温度調整部２０のみが設けられていてもよい。図３に示される水耕栽培装置１００のように、地下温度調整部４０のみが設けられていてもよい。図４に示される水耕栽培装置１００のように、地下温度調整部７８のみが設けられていてもよい。３つの地下温度調整部２０，４０，７８のうちいずれか２つの組合せによって地下空間１６の温度が調整されてもよい。
【００２９】
地下温度調整部４０および地上温度調整部９０は、いずれも、雰囲気に熱を加えたり、雰囲気から熱を奪ったりすることができる熱伝達機構であってもよい。また、地下温度調整部４０および地上温度調整部９０は、予め温度が調整された雰囲気を、それぞれ、地下空間１６および地上空間２６へ導入する量を調整するダンパー等の風量調整機構であってもよい。
【００３０】
制御部５０は、光照射部５を制御する。また、制御部５０は、地下温度検出部９によって検出された地下空間１６の雰囲気の温度の情報に基づいて、地下温度調整部２０，４０，７８を制御する。制御部５０は、地上温度検出部８によって検出された地上空間２６の雰囲気の温度の情報に基づいて、地上温度調整部９０を制御する。また、制御部５０は、地下湿度検出部１９によって検出された地下空間１６の雰囲気の湿度の情報に基づいて、地下湿度調整部４１を制御する。制御部５０は、地上湿度検出部１８によって検出された地上空間２６の雰囲気の湿度の情報に基づいて、地上湿度調整部９１を制御する。
【００３１】
本実施の形態においては、制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の温度が低くなるように、地上温度調整部９０を制御する。これによれば、地上空間２６の温度を低下させることによって、暗期における植物１の呼吸量を低減させることができる。また、制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の湿度が地下空間１６の湿度に比較して低くなるように、地上湿度調整部９１を制御する。これによれば、暗期において、地上空間２６の湿度を低下させることによって、暗期における植物１の呼吸量を低減させることができる。
【００３２】
（水耕栽培装置の制御）
次に、図５を用いて、本発明の実施の形態の水耕栽培装置１００の空間温度（湿度）制御処理を説明する。
【００３３】
図５に示されるように、ステップＳ１において、制御部５０は、植物１の栽培が開始された否かを判別する。たとえば、制御部５０は、水耕栽培装置１００に備えられた植物１の栽培の開始を指示するスイッチが押圧されたことを示す信号を受信した場合に、植物１の栽培が開始されたと判定するものとする。ただし、栽培の開始の判定は、いかなる手段を用いてなされてもよい。
【００３４】
ステップＳ１において、植物１の栽培が開始されていないと判定された場合には、制御部５０は、植物１の栽培が開始されるまで、ステップＳ１の判別処理を繰り返す。一方、ステップＳ１において、植物１の栽培が開始されている旨の判定がなされた場合には、ステップＳ２において、制御部５０は、地下空間１６の雰囲気の温度が地下目標温度で維持されるように、地下温度調整部２０，４０，７８を制御する。本実施の形態においては、地下目標温度はＸ℃であるものとする。
【００３５】
本実施の形態においては、地下空間１６の雰囲気の温度の調整は、明期および暗期のいずれにおいても同様に行われる。つまり、制御部５０は、明期および暗期の双方の地下空間１６の温度が同一の温度で維持されるように、地下温度調整部２０，４０，７８を制御する。
【００３６】
つまり、植物１の地下部１Ａの周辺環境が地下部１Ａの成長に適した温度で維持される。これによれば、地下部１Ａの周辺の温度変化による悪影響を受けやすい根菜類等の地下部１Ａの成長不良の発生を抑制することができる。ただし、栽培される植物１の種類に応じて、地下空間１６の雰囲気の温度が明期と暗期とで異なる温度に調整されてもよい。
【００３７】
次に、ステップＳ３において、現時点が、明期であるのか、または、暗期であるのかが判別される。つまり、制御部５０は、自身が光照射部５を植物１に光を照射する状態に制御している時期であるのか否かを判別する。制御部５０は、自身に内蔵されているタイマの計時時間に基づいて、現時点が、明期であるのか、または、暗期であるのかを判別してもよい。
【００３８】
ステップＳ３において、光照射部５が植物１に光を照射する状態に制御されるべき時期であると判定されると、ステップＳ４において、制御部５０は、光照射部５を植物１に光を照射する明期の状態にする。光照射部５が自ら発光する光源であれば、制御部５０は光源を点灯させる。光照射部５が自ら発光しない導光体または太陽光を取り入れる開閉式の窓等であれば、制御部５０は、導光体または開閉式の窓を駆動させることによって、光が植物１に照射される明期の状態を形成する。
【００３９】
その後、ステップＳ５において、制御部５０は、地上空間２６の雰囲気の温度が地下目標温度よりも高い明期地上目標温度で維持されるように、地上温度調整部９０を制御する。言い換えると、制御部５０は、明期においては、地下空間１６の温度が地上空間２６の温度よりも低くなるように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御する。本実施の形態においては、明期地上目標温度は（Ｘ＋１０）℃であるものとする。そのため、明期、すなわち光照射部５から植物１へ光が照射されている場合においては、地上空間２６の温度は約（Ｘ＋１０）℃で維持される。
【００４０】
一方、ステップＳ３において、現時点が暗期であると判定されると、ステップＳ６において、制御部５０は、光照射部５を植物１に光を照射しない暗期の状態にする。光照射部５が自ら発光する光源であれば、制御部５０は光源を消灯する。光照射部５が自ら発光しない導光体または太陽光を取り入れる開閉式の窓等であれば、制御部５０は、導光体または開閉式の窓を駆動させることによって、光が植物１に照射されない暗期の状態を形成する。その後、ステップＳ７において、地上空間２６の雰囲気の温度が地下目標温度以上であってかつ明期地上目標温度よりも低い暗期地上目標温度で維持されるように、地上温度調整部９０を制御する。
【００４１】
つまり、制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の温度が低くなるように、地上温度調整部９０を制御する。ただし、制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度に近づくように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御する。つまり、制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度よりも低下しないように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御する。これによれば、地上空間２６の温度を低下させたことの悪影響が地下部１Ａに与えられることが抑制される。このとき、制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の湿度が低くなるように、地上湿度調整部９１を制御する。
【００４２】
本実施の形態においては、暗期地上目標温度は、Ｘ℃以上であって、かつ、（Ｘ＋１０）℃よりも低い温度である。そのため、暗期、すなわち光照射部５から植物１へ光が照射されていない場合においては、地上空間２６は約Ｘ℃〜約（Ｘ＋１０）℃の間の範囲内の温度で維持される。ただし、植物１の成長に支障がないのであれば、暗期地上目標温度は、地下空間目標温度よりも若干低い温度であってもよい。
【００４３】
その後、ステップＳ８において、制御部５０が、植物１の栽培が終了したか否かを判別する。たとえば、制御部５０は、水耕栽培装置１００に備えられた植物１の栽培の終了を指示するスイッチが押圧されたことを示す信号を受信した場合に、植物１の栽培が終了したと判定してもよい。また、制御部５０は、ステップＳ１において栽培が開始した後にタイマの計時を開始し、タイマが、所定の栽培期間、たとえば、３ヶ月が経過したことを計時した場合に、植物１の栽培が終了したと判定してもよい。
【００４４】
図６は、上記した図５に示される制御処理によって制御される地下空間１６および地上空間２６のそれぞれの温度の状態を模式的に示している。図６から読み取られるように、上記の制御によれば、明期および暗期のいずれにおいても、地下空間１６および地上空間２６のそれぞれを、植物１が自然栽培されるときの温度に近い温度に制御することができる。具体的には、明期には地下空間１６の温度を地上空間２６の温度よりも低くすることにより、地下部および地上部のそれぞれに適した周辺環境を形成することができる。また、暗期には、地上空間２６の雰囲気の温度を低下させることにより、植物１の呼吸量を低減させることができる。そのため、明期に光合成により蓄えられた養分の消費を抑制することができる。さらに、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下空間１６および地上空間２６の双方を冷房する場合には、明期における地上空間２６の冷房に要する消費電力を低減することができる。
【００４５】
また、制御部５０は、暗期においては、地下目標温度と同一の値である暗期地上目標温度、すなわち、Ｘ℃を用いて、地上温度調整部９０を制御することが好ましい。これによれば、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度と同一の温度になる。この制御によれば、植物１の地下部１Ａに悪影響を与えることなく、植物１の呼吸の量を極力低減させることができる。
【００４６】
制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度を明期における地上空間２６の温度から所定の温度まで段階的に低下させるように、地上温度調整部９０を制御することが好ましい。この所定の温度は、たとえば、地下空間１６の温度と同一であってもよいが、地下空間１６の温度よりも多少低い温度であってもよい。
【００４７】
具体的には、制御部５０は、光照射部５を植物１に光を照射しない状態に制御する場合には、暗期地上目標温度を段階的に低下させていくことが望ましい。つまり、制御部５０は、暗期地上目標温度を所定時間ごとに一定の値ずつ低下させ、その段階的に低下する暗期地上目標温度に基づいて、地上温度調整部９０を制御することが望ましい。たとえば、制御部５０は、暗期地上目標温度を（Ｘ＋１０）℃からＸ℃まで、１０分間ごとに２℃ずつ低下させ、その段階的に低下する暗期地上目標温度に基づいて、地上温度調整部９０を制御することが望ましい。これによれば、地上空間２６の急激な温度変化に起因した悪影響が植物１の地上部１Ｂに与えられることが抑制される。
【００４８】
同様の理由から、制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の湿度を明期の地上空間２６の湿度から所定の湿度まで段階的に低下させるように、地上湿度調整部９１を制御することが好ましい。つまり、制御部５０は、暗期地上目標湿度を所定時間ごとに一定の値ずつ低下させ、その段階的に低下する暗期地上目標湿度に基づいて、地上湿度調整部９１を制御することが望ましい。これによれば、地上空間２６の急激な湿度変化に起因した悪影響が植物１の地上部に与えられてしまうことが抑制される。
【００４９】
本実施の形態においては、地上部１Ｂの周辺の雰囲気の温度および地下部１Ａの周辺の雰囲気の温度は、温度センサを用いたクローズ制御によって調整されているが、制御精度を問わない場合は、オーブン制御によって調整されてもよい。いずれの制御によっても、地上部１Ｂの周辺の雰囲気の温度および地下部１Ａの周辺の雰囲気の温度が個別に制御されている。そのため、温度の調節のために要するコストを低減することがでるとともに、植物１の栽培に適した温度管理をすることができる。
【００５０】
以下、実施の形態の水耕栽培装置１００の特徴的構成およびそれにより得られる効果を具体的に説明する。
【００５１】
一般に、植物１においては、明期と暗期とで異なる生理作用が生じる。具体的には、植物１は、明期には主として光合成を行う一方で、暗期には主として呼吸を行う。光合成は、植物１が栄養を蓄積する作用であるが、呼吸は、植物１が栄養を消費する作用である。したがって、植物１に栄養をより多く蓄積させるためには、光合成の量を増加させる一方で、呼吸の量を低下させることが必要になる。呼吸の量は、植物１の周辺の雰囲気の温度または湿度に依存し易い。具体的には、呼吸の量は、温度が低いほど小さい。また、呼吸の量は、湿度が低いほど小さい。したがって、植物１が明期に光合成によって蓄積された栄養を極力消費しないように、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の植物１の周辺の温度または湿度を低下させることが望ましい。暗期のみこのようにする理由は、明期においては、地上空間２６の植物１の周辺の温度または湿度を低下させると、光合成の量が減少するおそれがあるためである。したがって、次のような実施の形態の水耕栽培装置１００が提案される。
【００５２】
（１）実施の形態の水耕栽培装置１００は、地表面部７、栽培槽６、光照射部５、地上温度検出部８、地上温度調整部９０、および制御部５０を備えている。
【００５３】
地表面部７は、植物１の地下部が成長する地下空間１６と植物１の地上部が成長する地上空間２６とを仕切る。栽培槽６は、地表面部７と一体となって地下空間１６を内包し、植物１に供給される水または養液６０を貯留する。光照射部５は、植物１に光を照射する明期の状態と植物１に光を照射しない暗期の状態とに制御される。
【００５４】
地上温度検出部８は、地上空間２６の温度を検出する。地上温度調整部９０は、地上空間２６の温度を調整する。制御部５０は、光照射部５を制御する。制御部５０は、地上温度検出部８によって検出された地上空間２６の温度の情報に基づいて、地上温度調整部９０を制御する。制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の温度が低くなるように、地上温度調整部９０を制御する。
【００５５】
上記の構成によれば、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部１Ａおよび地上部１Ｂのそれぞれに適した周辺環境を形成することができる。つまり、自然栽培に近い環境下で植物１を水耕栽培することができる。
【００５６】
また、暗期には、地上空間２６の温度を低下させることにより、暗期における植物１の呼吸量を低減させることができる。そのため、明期に光合成により蓄えられた養分の消費を抑制することができる。
【００５７】
光照射部５は、自ら発光する人工光源のみならず、太陽光または自ら発光する人工光源から導かれた光を植物１に照射する導光体であってもよい。
【００５８】
（２）  制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度を明期における地上空間２６の温度から所定の温度まで段階的に低下させるように、地上温度調整部９０を制御することが好ましい。
【００５９】
上記の構成によれば、地上空間２６の急激な温度変化に起因した悪影響が植物１の地上部に与えられてしまうことが抑制される。
【００６０】
（３）  水耕栽培装置１００は、地下温度検出部９および地下温度調整部２０，４０，７８を備えていることが好ましい。地下温度検出部９は、地下空間１６の温度を検出する。地下温度調整部２０，４０，７８は、地下空間１６の温度を調整する。制御部５０は、地下温度検出部９によって検出された地下空間１６の温度の情報に基づいて、地下温度調整部２０，４０，７８を制御する。この場合、制御部５０は、明期においては、地下空間１６の温度が地上空間２６の温度よりも低くなるように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御することが好ましい。
【００６１】
上記の構成によれば、明期および暗期のいずれにおいても、地下空間１６および地上空間２６のそれぞれを、植物１が自然栽培されるときの温度に近い温度に制御することができる。具体的には、明期および暗期のいずれにおいても、地下空間１６の温度を地上空間２６の温度よりも低くすることにより、地下部１Ａおよび地上部１Ｂのそれぞれに適した周辺環境を形成することができる。
【００６２】
たとえば、オタネニンジン等の根菜類は、地上部１Ｂは、高温の環境に対する耐性を有しているが、地下部１Ａは、高温の環境に対する耐性を有していない。そのため、地下部１Ａの周辺の雰囲気の温度を低く維持する必要がある。上記の構成によれば、地下部１Ａの周辺の雰囲気の温度を低い値で維持することができる。そのため、根菜類の地上部１Ｂに適した周辺環境を形成することができる。
【００６３】
さらに、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下空間１６および地上空間２６の双方を冷房する場合がある。この場合、上記の構成によれば、明期の地上空間２６の温度が地下空間１６の温度よりも高いため、明期における地上空間２６の冷房に要する消費電力を低減することができる。
【００６４】
地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０は、いずれも、空気に熱を加えたり、空気から熱を奪ったりすることができる熱伝達機構であってもよい。また、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０は、それぞれ、予め温度が調整された空気の風量を調整するダンパー等であってもよい。
【００６５】
（４）  制御部５０は、明期および暗期の双方の地下空間１６の温度が同一の温度で維持されるように、地下温度調整部２０，４０，７８を制御することが好ましい。本明細書においては、「明期および暗期の双方の地下空間１６の温度が同一の温度で維持される」ことには、明期および暗期の双方の地下空間１６の温度が予め定められた同一の範囲内の温度で維持されることが含まれる。つまり、本明細書においては、前述の「同一」の文言は、ある程度の幅を有している場合も含む意味で用いられている。
【００６６】
上記の構成によれば、明期および暗期のいずれにおいても、呼吸量の低減に効果がある地上空間２６の温度のみを変更することができる。そのため、呼吸量の低減に起因して植物１の地下部１Ａに悪影響が与えられてしまうことが防止される。これは、特に、植物１の地下部１Ａの周辺の雰囲気の温度を一定に維持することが好ましい根菜類の栽培に適している。ただし、植物１の特性によっては、地下空間１６の温度は、明期と暗期とで異なっていてもよい場合がある。
【００６７】
（５）  制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度に近づくように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御することが好ましい。
【００６８】
上記の構成によれば、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度よりも低くなることに起因して植物１の地下部１Ａに悪影響が与えられることを抑制しながら、植物１の呼吸の量を極力低減することができる。
【００６９】
ただし、植物１の特性によっては、暗期において、地上空間２６の温度が地下空間１６の温度よりも低くなってもよい場合がある。
【００７０】
（６）  制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の温度と地下空間１６の温度とが同一になるように、地下温度調整部２０，４０，７８および地上温度調整部９０を制御することが好ましい。この場合、「地上空間２６の温度と地下空間１６の温度とが同一になる」ことには、地上空間２６の温度と地下空間１６の温度とが予め定められた同一範囲内の温度になることが含まれる。つまり、本明細書においては、前述の「同一」の文言は、ある程度の幅を有している場合も含む意味で用いられている。これによれば、植物１の地下部１Ａに悪影響を与えることなく、植物１の呼吸の量を最大限低減させることができる。
【００７１】
（７）  実施の形態の水耕栽培装置１００は、地表面部７、栽培槽６、光照射部５、地上湿度検出部１８、地上湿度調整部９１、および制御部５０を備えている。
【００７２】
地表面部７は、植物１の地下部１Ａが成長する地下空間１６と植物１の地上部１Ｂが成長する地上空間２６とを仕切る。栽培槽６は、地表面部７と一体となって地下空間１６を内包し、植物１に供給される水または養液６０を貯留する。光照射部５は、植物１に光を照射する明期の状態と植物１に光を照射しない暗期の状態とに制御される。
【００７３】
地上湿度検出部１８は、地上空間２６の湿度を検出する。地上湿度調整部９１は、地上空間２６の湿度を調整する。制御部５０は、光照射部５を制御する。制御部５０は、地上湿度検出部１８によって検出された地上空間２６の湿度の情報に基づいて、地上湿度調整部９１を制御する。制御部５０は、暗期においては、明期に比較して、地上空間２６の湿度が低くなるように、地上湿度調整部９１を制御する。
【００７４】
上記の構成によれば、明期および暗期のそれぞれにおいて、地下部１Ａおよび地上部１Ｂのそれぞれに適した周辺環境を形成することができる。また、暗期には、地上空間２６湿度を低下させることにより、暗期における植物１の呼吸量を低減させることができる。ため、明期に光合成により蓄えられた養分の消費を抑制することができる。
【００７５】
（８）  制御部５０は、暗期においては、地上空間２６の湿度を明期の地上空間２６の湿度から所定の湿度まで段階的に低下させるように、地上湿度調整部９１を制御することが好ましい。
【００７６】
上記の構成によれば、地上空間２６の急激な湿度変化に起因した悪影響が植物１の地上部に与えられてしまうことが抑制される。
【００７７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７８】
１  植物
５  光照射部
６  栽培槽
７  地表面部
８  地上温度検出部
９  地下温度検出部
１６  地下空間
１８  地上湿度検出部
１９  地下湿度検出部
２６  地上空間
２０，４０，７８  地下温度調整部
４１  地下湿度調整部
６０  水または養液
９０  地上温度調整部
９１  地上湿度調整部
１００  水耕栽培装置
【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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