(57)【要約】【課題】砂漠などの極限地に対応する稲作プラントを提供する。【解決手段】工場建物の屋上に設けられた太陽電池パネル７と、工場建物の屋上において太陽電池パネルが形成する日陰に設けられた外気との熱交換装置６と、地中に設けられた工場建物の本体と、密閉型栽培室に設けられた植物栽培装置１０を備える。密閉空間内において分光発光特性及び時間発光特性が制御された人工光源１５を備え、稲の成長方向と同じ方向に設けられた導光板１６を通じて稲の側面へＬＥＤ光を照射し、複数の栽培バケットを横方向及び下方へ移動することで、稲の成長に応じて工場建物本体の天井と稲作バケットの間の距離を広げる。【選択図】図１
2017023022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋上に設けられた太陽電池パネルと、
屋上において前記太陽電池パネルが形成する日陰に設けられた外気との熱交換装置と、
地中または地上に設けられ、前記太陽電池パネルからの電力により駆動される工場建物本体と、
前記工場建物本体の内部の密閉型栽培室に設けられた稲栽培装置と、
前記密閉型栽培室に栽培用光を供給する、前記太陽電池パネルからの電力により駆動され、前記熱交換装置により冷却される人工光源と、
を備えることを特徴とする極限地対応稲作プラント。
【請求項２】
前記人工光源は、分光発光特性及び時間発光特性が制御される
ことを特徴とする請求項１に記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項３】
酸素濃度、二酸化酸素濃度、湿度及び温度を制御する雰囲気ガス制御装置と、
葉の表面のガス交換を行う送風装置と、
滅菌ガス及び殺虫ガス発生装置と、
育成用水循環装置と、
育成用水の有用成分制御装置と、
育成用水の有害成分除去装置と、
プラント内の水分回収装置と、
をさらに備える請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項４】
前記稲栽培装置は、複数の可動式栽培バケットを横方向及び下方へ移動することで、稲の成長に応じて前記工場建物本体の天井と稲作バケットの間の距離を広げる請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項５】
前記人工光源は、ＬＥＤ光源であり、
前記稲栽培装置は、稲の成長方向と同じ方向に設けられた導光板を通じて稲の側面へ前記ＬＥＤ光源からのＬＥＤ光を照射することを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項６】
栽培用養液を海水の淡水化で供給することを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項７】
収穫装置及び加工・梱包装置をさらに備える請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項８】
バイオマス回収装置をさらに備える請求項１，２のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【請求項９】
栽培バケット毎の代表栽培ポットの養液に関する水位、水温、ｐＨ、代表的肥料成分のイオン濃度、栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲に噴霧される空調空気の流速、気温、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲に側面から照射される前記人工光源からの光の波長別光量及び光速密度を計測するセンサと、
栽培バケット毎の代表栽培ポットにおける稲の生育の画像データを取得する画像センサと、
前記センサ及び画像センサのデータを送受信するデータ転送装置と、
前記センサ及び画像センサのデータを用いて、
前記人工光源からの光の点灯、空調空気に関する前記流速、前記気温、前記湿度、前記酸素濃度、前記二酸化炭素濃度、養液に関する前記水位、前記水温、前記ｐＨ、前記代表的肥料成分のイオン濃度を制御するプロセッサと、
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の極限地対応稲作プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極限地対応稲作プラントに関し、特に、赤道周辺の低緯度地帯に位置する砂漠等の極限地における稲作プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存技術に基づく植物工場に関して非特許文献１には植物の光反応、光反応スペクトル、植物中の色素の働き、光強度の単位と換算係数、植物栽培用光源の種類と比較、ＬＥＤによるパルス照明の効果、ＬＥＤ植物工場の照明設計、ＬＥＤの電気特性、ＬＥＤの波長が短日植物と長日植物の開花に与える影響、などが記載されている。
【０００３】
また、非特許文献２には植物工場への関心が世界的に高まっていることの社会的背景、植物工場への投入資源効果（価値創出量／資源投入量）及び水利用効率、人工光型植物工場栽培室の基本６要素（１．断熱壁で囲われた密閉度の高い構造物、２．高効率エアコン、小型送風ファン、３．多段棚＋高効率光源ランプ、４．二酸化炭素施用装置、５．養液の供給装置、６．環境の制御装置）及び必須投入資源〔水・二酸化炭素・無機肥料・種苗〕、生産コストの構成比率とその内訳例、「人口光型」向き植物の条件、光合成で固定される二酸化炭素の補充のための換気・送風で「葉面境界層」を薄くすることの重要性、光合成による炭水化物生産と植物内における消費（呼吸）、ＬＥＤ照明時間の影響、養液栽培方式の分類（水耕、噴霧耕、固形培地耕）、水耕システムの分類（湛液式、薄膜粒子式）、植物の栄養素（必須、微量、有用）、養液のｐＨ、電気伝導度、イオン濃度制御、酸素不足で根腐れ発生、などが記載されている。
【０００４】
特許文献１には、氷室に収容された雪氷を冷却源として自然エネルギーのみを利用した冷房と除湿を行い、外部と遮断された人工的な環境下で植物の育成を行う完全制御型植物工場システムが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、また、最適なタイミングで効率良く栽培トレイや植物株を搬入、搬出できるとともに、成長初期における無駄な空間を減らし、単位空間当たりの栽培量を増加させてスペース効率を向上し、作業効率を向上させて成長に応じた最適な環境を提供できる植物栽培装置として、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、複数段及び複数列に配置されて前記栽培トレイを各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚と、前記栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有する植物栽培装置であって、前記複数の栽培トレイ収容棚の内の特定の栽培トレイ収容棚が、栽培に必要な灌水作業が可能な作業ステーションとして構成され、該作業ステーションが、栽培トレイあるいは植物株を外部から搬入及び外部へ搬出する入出部を兼ねていることを特徴とする植物栽培装置が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、また、生育程度に応じて、植物株を別のトレイに移し替えるという煩わしい作業をすること無く無駄な空間を減少させることができ、また、その植物株の病気を拡大させることの無い、高効率に植物を生育する生育装置及び生育方法を提供するため、長尺方向に略等間隔にジグザグに折り癖が形成され、前記折り癖のうち谷折り部に植物の種子または苗を植えつける栽培穴が設けられた帯状の栽培床と、前記折り癖が形成されたそれぞれの箇所における折り角度を制御する折り角度制御部材と、前記折り角度を所定の角度に保持しながら前記栽培床を長尺方向に移動自在に支持する支持部材と、前記折り癖のうち山折り部側に設けられ、前記植物に光を照射する光源であって植物の成長に合わせた位置に設けられる光源と、前記谷折り部側に設けられ、前記植物に養分を供給する養分供給部と、を有することを特徴とする生育装置が開示されている。更に前記帯状の栽培床の光照射側には反射膜を設け育成光を有効に利用する方法が記載されている。  
【０００７】
特許文献４には、クロロフィルの吸収する特定の２つの波長領域の光を植物の成長段階や植物の種類によって育成に最適にするため、ピーク波長２８０ｎｍ〜４５０ｎｍの光を発光する発光ダイオードからの光照射によって励起されて、ピーク波長４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光を発光する青色蛍光体と、該発光ダイオード、または、該発光ダイオードと同様の光を発光する他の発光ダイオードからの光照射によって励起されて、ピーク波長６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色光を発光する赤色蛍光体とのみが蛍光体として分散されて含有されている透光性基材材料がキャップ形状またはシート形状に形成されていることによって、該青色光及び該赤色光の該ピーク波長、及び該青色光及び該赤色光の該ピーク波長の強度比を植物の成長段階や植物の種類に応じて変更できる蛍光部材を備え、該蛍光部材が、該発光ダイオードに着脱可能に取り付けられている植物栽培用光源であって、特定の青色蛍光体及び特定赤色蛍光体を用い、該強度比が青色光：赤色光＝１：１〜１：１０であることを特徴とする植物栽培用光源が開示されている。
【０００８】
特許文献５には、また、偏光照射による植物の成長制御する光源として、発光光源と、該発光光源の偏光状態を制御する偏光状態制御部材とを備えてなり、発光波長の一部の波長領域の偏光状態を円偏光に変更し、照射される光のうち制御波長帯域における光の円偏光度が０．３以上であることを特徴とする植物成長制御用照明装置が開示されている。  
【０００９】
特許文献６には、また、植物の光合成能力を充分に発揮させるため、栽培植物の伸長・成長部や花部及び結実部に相当する上方と、栽培植物の茎部もしくは株元部に相当する下方に植物栽培用照明器具を配設し、前記栽培植物の上下から光照射するようにしたことを特徴とする電照栽培装置が開示されている。
【００１０】
特許文献７には、遺伝子組換え植物工場として水稲を栽培する密閉型植物栽培工場が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５１９３２３５号公報
【特許文献２】特許第５４４１８７４号公報
【特許文献３】特開２０１４−０６０９３８号公報
【特許文献４】特許第５６５１３０２号公報
【特許文献５】特許第５７１８７１５号公報
【特許文献６】特開２０１４−１７６３７４号公報
【特許文献７】特開２０１２−２１７３５２号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】高辻正基、森康勇裕、共著「ＬＥＤ植物工場」日刊工業新聞（2011年）[ISBN 978-4-526-06603-0]
【非特許文献２】古在豊樹、監修「図解でよくわかる植物工場の基本」誠文堂新光社(2014年）[ISBN 978-4-416-71465-2]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
極限地、例えば赤道から緯度±１５度の低緯度に位置する砂漠地帯には、日中、強い太陽光がほぼ垂直に降り注ぐため、高温における発電効率の低下さえ冷却で防げば、膨大な電力を発電可能である。
【００１４】
しかしながら、電力として送電する場合、消費地との距離が遠大であるため「送電ロス」が膨大となり実用的ではない。また、太陽光を化学物資（水素や水素添加化合物）に変換しパイプラインで消費地まで輸送する方法は、ロスは少ないものの、輸送ラインの敷設経費が莫大となること、敷設する地域が宗教紛争などの危険が高く、また、長距離であるため防衛が容易でないことから、実現するに至っていない。
【００１５】
本発明は太陽光エネルギーの一時固定手段として光合成によるデンプンの製造に着目し、多毛作が可能で水耕栽培に適する植物して「水稲」を選択し、砂漠等の極限地に対応する稲作プラント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】
【００１６】
本発明は、屋上に設けられた太陽電池パネルと、屋上において前記太陽電池パネルが形成する日陰に設けられた外気との熱交換装置と、地中または地上に設けられ、前記太陽電池パネルからの電力により駆動される工場建物本体と、前記工場建物本体の内部の密閉型栽培室に設けられた稲栽培装置と、前記密閉型栽培室に栽培用光を供給する、前記太陽電池パネルからの電力により駆動され、前記熱交換装置により冷却される人工光源とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、前記人工光源は、分光発光特性及び時間発光特性が制御される。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、酸素濃度、二酸化酸素濃度、湿度及び温度を制御する雰囲気ガス制御装置と、葉の表面のガス交換を行う送風装置と、滅菌ガス及び殺虫ガス発生装置と、育成用水循環装置と、育成用水の有用成分制御装置と、育成用水の有害成分除去装置と、プラント内の水分回収装置とをさらに備える。
【００１９】
本発明のさらに他の実施形態では、前記稲栽培装置は、複数の可動式栽培バケットを横方向及び下方へ移動することで、稲の成長に応じて前記工場建物本体の天井と稲作バケットの間の距離を広げる。
【００２０】
本発明のさらに他の実施形態では、前記人工光源は、ＬＥＤ光源であり、前記稲栽培装置は、稲の成長方向と同じ方向に設けられた導光板を通じて稲の側面へ前記ＬＥＤ光源からのＬＥＤ光を照射する。
【００２１】
本発明のさらに他の実施形態では、栽培用養液を海水の淡水化で供給する。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態では、収穫装置及び加工・梱包装置をさらに備える。
【００２３】
本発明のさらの他の実施形態では、バイオマス回収装置をさらに備える。
【００２４】
本発明のさらの他の実施形態では、栽培バケット毎の代表栽培ポットの養液に関する水位、水温、ｐＨ、代表的肥料成分のイオン濃度、栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲に噴霧される空調空気の流速、気温、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度、栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲に側面から照射される前記人工光源からの光の波長別光量及び光速密度を計測するセンサと、栽培バケット毎の代表栽培ポットにおける稲の生育の画像データを取得する画像センサと、前記センサ及び画像センサのデータを送受信するデータ転送装置と、前記センサ及び画像センサのデータを用いて、前記人工光源からの光の点灯、空調空気に関する前記流速、前記気温、前記湿度、前記酸素濃度、前記二酸化炭素濃度、養液に関する前記水位、前記水温、前記ｐＨ、前記代表的肥料成分のイオン濃度を制御するプロセッサを備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高効率で水稲を生産可能な、砂漠等の極限地に対応する稲作プラントを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に例示した稲作プラントの立面配置を示す概念図である。
【図２】実施形態に例示した稲作プラントの平面配置を示す概念図である。
【図３】実施形態に例示した苗代及び栽培バケットの平面図であって、栽培バケット、その中に配置される苗用ポット、稲株栽培ポットの配置、及び配置間隔、更に導光板との位置関係を表す概念図である。
【図４】実施形態に例示した苗用ポット及び栽培ポットの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本発明の極限地対応稲作プラントを単に「稲作プラント」ないし「プラント」と称する。
【００２８】
図１及び図２は、本実施形態の稲作プラントの立面及び平面配置を各々示す概念図である。また、図３は、苗代及び栽培バケットの平面図であって、栽培バケット２２，３１等、その中に配置される苗用ポット２００、稲株栽培ポット３００の配置及び配置間隔、更に導光板１６との位置関係を表す概念図である。また、図４は、苗用ポット２００及び栽培ポット３００の概念図である。なお、苗用ポット２００及び栽培ポット３００は、同一構造でサイズが異なる。
【００２９】
プラント全体の概要として、プラント外壁１は天井、側面及び底面からなる工場建物本体を構成する。プラント外壁１はプラント建物内の雰囲気ガス（窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）および熱の出入りを遮蔽し、密封状態で稲の育成環境を制御するため重要であり、公知の建築材料（鉄筋コンクリート、発泡コンクリート、セラミックス、鋼板など）を好適に使用することができる。高温外気の影響を少なくするためプラント外壁１は、熱交換装置６を除き砂または土砂２に埋設される。または、天井を含めた外壁１が空気の対流による伝熱と赤外線による温度上昇を防ぐ断熱パネル（図示せず）で覆われている場合は地上にプラントを設けても良い。地中にプラントを設ける場合、埋設のために地下を切削する必要は無く、必要に応じ建設後のプラント外壁１の回りに擁壁（図示せず）を設け、隙間に砂または土砂を搬入すれば良い。砂嵐の多い地域の場合はプラントを地中に設けることが好ましい。プラント外壁１と組み合わせて用いられる前記断熱パネルについても、公知の建築材料（ガラスウール、発泡スチロール、発泡ポリウレタンなど）を使用することができる。また、ステンレス薄膜積層膜からなる真空断熱パネルを好適に用いることもできる。
【００３０】
プラント外壁１の屋上に設けられた熱交換装置６の上空に、熱交換吸排気を妨げないための空間１００を介して太陽電池パネル７が設置される。太陽電池パネル７の裏面には太陽電池冷却装置８が設けられ、太陽光線の吸収による太陽電池の発熱を低減させる。太陽電池パネル７及び太陽電池冷却装置８を貫通する形で、かつ、太陽電池の有効面積を小さくしない形状で、遮光吸排気スリット１０１が多数設けられる（図１では簡易化のため、１つだけ記載している）。
【００３１】
プラントの最小サイズは、平面図で例えば幅１００ｍ、全長１ｋｍ程度を構成ユニットとして１０系列を並列させ、１ｋｍ四方に設置することができる。このような大きな面積の太陽電池パネルで地表を覆うことで、砂漠の昼夜の温度差をプラントの温度制御のために有利に利用できると期待される。
【００３２】
プラントの水資源としての海水は、海水パイプライン３を通じてプラント近隣の海から採取される。海水の代わりに地下水や近隣河川の水を用いることもできるが、地下水脈の枯渇のリスクや河川下流での水不足が懸念されることから、豊富な海水の利用が推奨される。揚水にエネルギーを要するが、海洋の深い位置から採取することで貴重な低温度源として海水を活用することもできる。いずれにしても海水パイプライン３は地下に埋設し外気による温度上昇を避けることが好ましい。
【００３３】
海水の汲み上げ量はプラント稼働時と通常運転時で大きく異なる。プラント稼働開始準備段階においては栽培用水の総量と安定運転のための予備水を確保する。プラントが稼働開始した後は、光合成でデンプンに固定化される分とプラント外壁から失われる分の補充が主体となる。また、プラント作業員のための飲料水及び生活用水の補充も考慮する必要がある。
【００３４】
海水パイプライン３でプラントに輸送された海水は、海水貯蔵タンク、加圧ポンプ、及び、限外濾過膜からなる海水淡水化装置１３，１３３にて、精製前の淡水に変換される。限外濾過膜で濃縮された海水は、そのままパイプライン（図示せず）で海に戻され、一部は、水の気化熱利用と塩化ナトリウム等、海水成分の有効利用に用いられる。
【００３５】
限外濾過膜で製造された粗淡水（淡水原水）１９はイオン交換樹脂（イオン交換クロマトグラフィー装置）、冷却装置、及び、貯蔵タンクからなる淡水精製・冷却・貯蔵装置１４，１４４を経て、栽培用淡水４０として送出され、肥料フィーダー４１によって成分調整の後、養液として苗用ポット２００及び稲株栽培ポット３００へ供給される。
【００３６】
苗用ポット２００は、複数が、可動式苗栽培バケット２２に固定され、苗２０の発芽から育成段階に応じて苗代２１，１２１を水平に移動する。
【００３７】
稲株栽培ポット３００は、複数が、可動式栽培バケット３１，３２，１３１，１３２に固定され、可動式栽培バケット移動レール１７，１７７を辿って、重力を利用して、稲株の成長に応じて下方へ降下しながら移動していく。移動レールの水平距離を９００ｍ、稲株の植えつけから収穫までを９０日とすると、可動式栽培バケットの水平移動距離は１日当たり１０ｍ、稲株の成長を１０ｃｍから１ｍとすると可動式栽培バケットの垂直降下距離は１日当たり１ｃｍである。
【００３８】
移動レール１７及び１７７は、傾斜方向を交互に並べて２系統並列して設けることで、栽培が終わって空になった可動式栽培バケットを同じ移動レールの始発点に戻すための設備（全長９００ｍ）及び手間を省略することができる。終点に到達し稲穂の収穫と稲株の撤去が終わった稲株栽培ポット及び可動式栽培バケットは洗浄・消毒の後、移動架台（図示せず）に乗せ、移動レール用車輪（図示せず）などを一旦取り外した後、約５０ｍ移動され、逆方向の移動レールに設置され、苗の植えつけが行われる。この作業は毎日実施される。移動レール１７及び１７７は、傾斜方向が異なる２系統について、それぞれ、栽培バケットの並列数に応じて複数本が設置される。例えば、幅１０ｍのバケットを５列並べて１系統とする場合、６本、逆の傾斜方向についても６本、合計１２本が敷設される。
【００３９】
稲株用導光板１６及び苗用導光板１６１は、ＬＥＤ及び直流電源１５に「縦方向」に取り付けられ、育成用ＬＥＤの光のみが苗及び稲株に照射される。ＬＥＤ及び直流電源１５は、熱交換装置６からの熱交換媒体６３によって冷却され、ＬＥＤの長寿命化、栽培室室温の上昇防止、電源回路部品（コンデンサなど）の長寿命化が計られる。直流電源には太陽電池パネル７からの直流電力が供給される。
【００４０】
本実施形態のように、植物育成用の光を「縦方向」すなわち植物の生育方向にすることによって、特に稲のように細長い葉に対して万遍なく、比較的マイルドな光量で照射し、光合成を効率良く行うことが可能となる。他の照射方法では、このような万遍無い光照射は実現が困難である。
【００４１】
苗または稲株と導光板の衝突を回避するため、複数の苗用ポット２００及び稲株栽培ポット３００の間隔を制御して各々可動式苗栽培バケット２２及び可動式栽培バケット３１に取り付け、また、バケットの移動方向２２１及び２３１は各々導光板の水平方向の取り付け方向と整合される。
【００４２】
空調送風１１と換気１２は、図１において栽培室１０の一部に行われるように図示してあるが、好ましくは苗用ポット２００及び稲株栽培ポット３００の水面からの水蒸発を防ぎ、かつ、光合成の効率に係る「葉面境界層」を薄くするため、稲の葉の生育方向、すなわち下方から空調送風１１を万遍無く行い、水分回収のため要所に設けられた熱交換器（図示せず）の位置で換気（吸気）を行うものとする。
【００４３】
空調送風１１を万遍無く行うためには、可動式苗栽培バケット２２及び可動式栽培バケット３１毎に複数の送風パイプ（図示せず）を取り付け、パイプに設けた送風口から上方に向けて、個々の稲株栽培ポットの稲株から上方へ向けて空調空気を噴射すれば良い。送風パイプ数本を束ねた根元には送風効率の高いタービン翼型軸流送風ファンを取り付け、総風量は開口部分での風速が１０〜２０ｃｍ毎秒程度になるよう設計される。例えば、稲株栽培ポット１個当たり３ｃｍ２の送風口から毎秒１０ｃｍの風速で終日送風した場合、プラント全体のポット数２２５０万個について総送風量毎秒６７５ｍ３、送風ファンの送風能力３３６ｍ３／ｈ／２２Ｗとして、プラント全体で消費電力は３８１９ｋＷｈである。これは太陽電池総発電量（２．２×１０６ｋＷｈ）の０．１７％と試算される。
【００４４】
なお、プロペラ型の送風ファンを壁面に設けて横方向に送風する方法は、空気の回り込みによる送風ロスが大きい点と稲の葉が横にそよぐ点で、好ましくない。熱交換器で換気中から回収された水は、回収水５３，５２，５１として淡水精製・冷却・貯蔵装置１４，１４４へ戻る。
【００４５】
生育を終えた稲穂及び稲株は収穫装置１８，１８８へ取り入れられ、ここで乾燥・脱穀まで行われ、米は直ちに加工・梱包装置５，５５に送られ、例えば、水を加えるだけで可食化できるアルファ米の形まで加工・梱包され、出荷ライン４を通じて海岸の港湾まで運搬される。葉、稲株、籾殻などのバイオマスは、バイオマス回収装置９，９９にて乾燥した外気を用いて乾燥・水分回収された後、必要に応じて減容・ペレット化され、ボイラーで燃焼され、１００℃以上の蒸気、二酸化炭素、及び、肥料成分を含む灰に再生される。燃焼ガス中の水蒸気も、エネルギーコストの許す限り回収される。海水の淡水化に要するエネルギーよりも蒸気回収コストがかさむ場合は、廃棄する。発生する蒸気で発電することもできる。
【００４６】
なお、米として出荷される、デンプンとして固定された二酸化炭素は、プラントから系外に出されるため、補う必要がある。光合成を効率良く行うためには通常の大気中の二酸化炭素濃度よりも高い濃度が好ましいため、これについては外部からボンベないしタンクでプラントに供給される。
【００４７】
各種センサを要所に設け、データ転送のときだけ電力を用いる通信システムにて環境制御装置（図示せず）へデータを送り、各種の自動制御を行う。
【００４８】
〔経済性の試算〕
〔１〕プラント設置面積の目安
地球上の＜砂漠面積＞は３８００万平方ｋｍであり、わが国の水稲作付面積の約２４００倍である。この１〜２％の面積に相当する規模の植物プラントを建設し「４毛作」（苗植えつけ後９０日で収穫）で水稲を栽培すると、地球人口約１００億人へ充分な炭水化物を＜米＞として提供可能であると試算される。
【００４９】
〔２〕太陽光発電とプラントで消費されるエネルギーの収支
地球の赤道面に降り注ぐ太陽光エネルギーは年平均１ｋＷ／ｍ２である。
【００５０】
太陽電池の発電効率を耐用年数２０年間の平均として２０％と仮定し、赤道面においてこの効率が発揮できる日照時間を１１時間／日と仮定するとプラントの屋根全面に設置した太陽電池の発電量は年平均２００Ｗ／ｍ２であり、１日当たりのエネルギーは１ｍ２当たり２．２ｋＷｈ〔キロワット時〕（７９２０ｋＪ〔キロジュール〕）である。総面積１平方ｋｍの太陽電池によって、１１時間の日照で２．２×１０６ｋＷｈの発電量が期待される。
【００５１】
このエネルギーを空調及び冷却に２０％、海水の淡水化・精製及び養液の精製と循環に５％でプラント設備が消費するものと仮定すると、稲栽培に提供可能な電力は７５％、１５０Ｗ／ｍ２である。これを高効率の波長特定ＬＥＤ（例、青＋赤）で発光させ、高効率の導光板で稲株の葉に万遍無く照射することで、プラントの太陽電池１ｍ２当たりの米生産量を苗植えつけ後の栽培日数９０日にて、当初目標として２５０ｇ／日／ｍ２、努力目標として５００ｇ／日／ｍ２を目指す。
【００５２】
なお、わが国における稲作の生産性は世界平均の２倍近く、農林水産省の統計によると５３０ｋｇ／１０ａ（５３０ｇ／ｍ２）、田植え後の稲作期間は概ね４ヶ月である。
【００５３】
〔３〕玄米及び稲バイオマスに係る物質収支とエネルギー収支
光合成の化学式は、デンプンの最小単位組成をグルコースＣ６Ｈ１２Ｏ６とすると以下の通りである。
６ＣＯ２  ＋  ６Ｈ２Ｏ  →  Ｃ６Ｈ１２Ｏ６  ＋  ６Ｏ２
【００５４】
二酸化炭素、水、デンプン及び酸素の化学式から、二酸化炭素１４６．５７重量部及び水６０．０１重量部から１００重量部のデンプンと１０６．５７重量部の酸素分子が合成される（実際には、光合成プロセスの途中にも水６０．０１重量部が必須である）。すなわち、この重量比で米の単位量製造に必要な水及び二酸化炭素の重量が計算される。仮に、１日に栽培バット幅１００ｍ×全長１０ｍ、面積１０００ｍ２で米５００ｋｇを生産するには、水３００ｋｇ、二酸化炭素７３３ｋｇを供給する必要がある。米とほぼ同じ乾燥重量のバイオマス（成分はグルコースと同じ）が発生するため、バイオマスの燃焼によって二酸化炭素は補うことができる。
【００５５】
稲作によって、グルコースの形で固定されるエネルギーは、その燃焼熱から２８０３．３ｋＪ／モル、１５．５６ｋＪ／ｇである。
【００５６】
グルコース以外の生産物である稲藁、籾殻などは乾燥重量でグルコースとほぼ同等と考えられ、その燃料熱は、グルコースと同一である。
【００５７】
わが国における米（玄米換算）の生産量は作付面積１０ａ（１０００ｍ２）当たり全国平均で５３０ｋｇ（０．５３ｋｇ／ｍ２）であり、グルコースの燃焼熱として換算すると８２４６．８ｋＪ／ｍ２である。これを９０日ないし１２０日で生産した場合の光合成によるエネルギー固定量は９６．６３ｋＪ／ｍ２／日、６８．７ｋＪ／ｍ２／日である。燃焼熱に換算した場合の光合成のエネルギー貯蔵効率は１％前後であることが解る。
【００５８】
また、米と同時に発生するバイオマスを砂漠の乾燥空気で乾燥させ、チップ化しバイオマス燃焼ボイラーで燃焼させた場合、プラントのバイオマス生産量を０．５３ｋｇ／日／栽培バケット１ｍ２とし、燃焼効率２０％と仮定して、１６４９ｋＪ／日／ｍ２である。すなわち、太陽電池発電量の２１％（外数）のエネルギーをバイオマスの燃焼で得ることができる。このエネルギーはプラントの夜間待機電力（主に空調及び冷却）及び製品米の加工・梱包に用いられる。
【００５９】
以下、プラント建設手順と各構成要素について詳述する。
【００６０】
〔水稲の種類の選定〕
既存の水稲の品種から候補を選定し、本実施形態の実施までに要する期間に植物工場に最適化された品種を得る。その特徴を以下に列挙する。
〔Ａ〕露地栽培の水稲に要求される病虫害耐性、耐寒性、耐高温性、耐風害性（強風時に倒れないよう株高を低く抑える）の内、空調負荷低減のため耐高温性のみ重視する。
〔Ｂ〕単位面積当たり、かつ、育成日数当たりの米生産性を最大にする。
〔Ｃ〕太陽光の平均的エネルギー密度を１ｋＷ／ｍ２として、本プラントが必要とする空調、送風、海水淡水化、養液送液、養液再生、物質輸送に係るエネルギーを差し引いた、プラント床面積当たりの稲株育成に供給可能な光エネルギー（波長分布、パルス点灯などを考慮）を算出し、その光量において最大収量を達成する。
〔Ｄ〕消費国の嗜好、及び摂食形態に応じて、「インデカ米」「ジャポニカ米」などの品種も考慮する。ただし、アルファ米に加工して出荷することを前提とした場合、従来の炊飯方法（インデカ米は湯で煮る、ジャポニカ米は炊飯する、など）に拘泥せず、生産効率を第１とする。
【００６１】
〔ＬＥＤ及び直流電源〕
クロロフィルの吸収スペクトルに適合した青色と赤色の２色のＬＥＤを例えば水冷式の基板上に直流電源と一体化して製造し、ＬＥＤの発光はレンズによって、屈折率分布及び干渉作用を活用した導光板に高効率で導くものとする。気体と固体の界面における反射ロスを低減させるため、ＬＥＤの発光部分は耐熱性のガラス材料と一体化し、導光板に接合することが望まれる。
【００６２】
ＬＥＤの直流電源は故障時に断線せず、バイパスさせる回路を設けた多段の直列接続とし、同じく直流多段接続した太陽電池パネル７と直流で接続するものとする。故障時のバイパス回路を有する太陽電池パネル７の多段接続により例えば１０００Ｖの高圧直流で１個５ＶのＬＥＤパルス駆動電源を２００段直列で駆動する。これによって太陽電池パネル７とＬＥＤ駆動電源の送電ロス低減と直流配線の細線化が可能となる。ただし、直流高圧電源は人体が感電すると非常に危険なため、感電防止対策を多重に設ける必要がある。例えば、電源回路をバイハンドで点検・修理する場合は、発電が停止している夜間に行うものとする。
【００６３】
〔導光板〕
公知の各種導光板を本発明のプラントの要求に適するよう改良して用いれば良い。導光板のサイズは栽培バケットの進行方向の長さ（例、１０ｍ）×苗または稲株の高さ（１〜２ｍ程度）であって、厚さについては撓まない限りにおいて薄いほど好ましく、具体的には５〜２０ｍｍであれば特に問題ない。
【００６４】
〔苗用ポット及び稲株栽培ポット〕
図４に概念図を示す。塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン製の円筒に底部と植物植えつけ口２１０，３１０を設けた上部を密着させたポット２００，３００に、例えば、気泡率の高いプラスチック不織布ないしスポンジで構成された充填体２１１，３１１を入れたものである。苗代で発芽から苗まで育てる場合の栽培室面積を小さくするため、苗用ポット２００及び稲株栽培ポット３００のサイズを、例えば直径１００ｍ×高さ１００ｍｍと直径１８０ｍｍ×高さ１ｍ（稲株の根の長さに応じて設計）の２種類とし、苗床から栽培ポットへ「田植え」を自動装置で行う様式が推奨される。この手間を避ける場合は苗代の面積が大きくなるが、稲株栽培ポットの１種類のみを用いても良い。
【００６５】
苗用ポット２００及び稲株栽培ポット３００には養液導入管２１２，３１２及び養液オーバーフロー管２１３，３１３を設け、ポットの底部から新鮮な養液を注入し、育成段階に応じた適切な施肥を行い、更に溶存酸素不足による根腐れを防ぐ。養液導入管２１２，３１２には全数ではないが、温度・ｐＨ・イオン濃度センサ等を取り付け、栽培環境のモニタを行うものとする。養液導入管２１２，３１２から注入され、養液オーバーフロー管２１３，３１３から流出する養液の流量は、養液中の溶存酸素濃度を維持し、雑菌や藻類の繁殖を防ぐため、また、養液循環の送液ポンプの消費電力を低く抑えるため、最適な値に制御される。例えば、直径１８０ｍｍ、深さ１ｍの稲株栽培ポット３００の養液と根の体積合計２５リットル（Ｌ）について１日当たり１０Ｌの養液を循環させた場合、プラント全体で２２５０万本のポットについて、１日当たり２２５００ｋＬの循環量となる。養液の再生精製のためのフィルターおよびイオン交換樹脂カラムの圧力損失を考慮すると、毎分１ｋＬの揚水ポンプの性能は６６ｋＬ／２２ｋＷｈ程度であり、プラント全体の養液循環のための軸動力は１日当たり７５０００ｋＷｈと試算される。これは、太陽電池総発電量の３．４％に匹敵し、比較的大きい。なお、プラント全体の海水炭水化量は光合成のために３ｋＬであるため、必要とする電力は非常に小さい。循環される養液はフィルター及びイオン交換樹脂などで精製され、淡水精製・冷却・貯蔵装置１４，１４４から供給される栽培用淡水４０と、装置１４，１４４の内部で混合され、温度調整される。
【００６６】
〔可動式苗用バケット〕
養液中の無機質肥料は腐食性があるため、長期耐久性を考慮し、強化プラスチック、例えばＦＲＰ製の苗用及び稲株栽培バケットを用いることが推奨される。
【００６７】
バケットに搭載する苗用ポットの個数は後述の可動式栽培バケットに搭載する栽培ポットの数に対応させる必要がある。栽培室１０の床面積を有効利用するためには、苗用バケットを４段程度、多段に設置する方式が推奨される。
【００６８】
〔可動式栽培バケット〕
例えば、ＦＲＰ製で移動レール１７の進行方向に長さ２ｍ、幅５ｍ、高さ１ｍ（小型漁船のサイズに相当）の可動式栽培バケット３１を５０個並べ、図２の矢印２３１へ移動するバケット群の１単位（幅５０ｍで１日に１０ｍ移動し「田植え」から９０日で収穫）とする。図２の矢印２３２方向へ移動するバケット群の１単位５０個と併せて、合計１００個で１０００ｍ２の作付面積を確保する。全長９００ｍ、全幅１００ｍのプラントの最小単位において合計９００個のバケット（栽培ポットは合計４５万個）が稼働する。
【００６９】
栽培バケット１台には移動方向２ｍに１０列、幅１０ｍに５０列、合計５００個の稲株栽培ポット３００が取り付けられる。稲株用ポット養液導入管３１２及び稲株用ポット養液オーバーフロー管３１３は各々１０本または５０本まとめてヘッダー管（図示せず）に定常的に固定され、栽培バケットの移動（１０ｍ／日）に合わせて、ヘッダー管と栽培用淡水４０の配管との接続が、毎日切り替えられる。養液の配管切り替えは栽培バケットが停止する夜間に行われ、毎回、送水試験が行われる。
【００７０】
栽培バケットには空調空気の吹き出し口を設けた送風パイプが複数設けられ、送風パイプも栽培バケットの移動に合わせ、毎日、夜間に接続先の切り替えが行われる。栽培室１０の環境維持のため、空調空気の送風については、配管切り替えの時間を除き、終日行われる。
【００７１】
〔各種センサ〕
温度・ｐＨ・イオン濃度センサなど公知のものが用いられる。センサ類は、無線給電・無線データ送信を原則とする。温度センサについては栽培バケット当たり１個、ｐＨ及びイオン濃度センサについては、栽培用淡水４０の配管において、肥料フィーダー４１の接続部分以降に、栽培バケット５０個からなる群１つ当たり１個程度が設置される。気温のセンサ及び導光板からの照射光のスペクトル別照度計については、栽培バケット５０個からなる群１つ当たり数個が設置される。空調用空気の吹き出しについては、プロペラ式風速センサが栽培バケット５０個からなる群１つ当たり数個設置される。
【００７２】
〔熱交換装置〕
ＬＥＤの点灯は夜間に行うのが省エネ上、合理的であるが、高価でエネルギーロスを伴う蓄電設備が必要とされるため、本プラントでは育成光の照射は太陽光発電が可能な日中に行う。そこで、熱交換装置６には、日中モードと夜間モードを併設し、運転方式の切り替えも加味し、最大限の省エネルギー運転を行うものとする。
【００７３】
日中と夜間の熱交換負荷を平準化し、日中の空調及び冷却エネルギーを低減させるため、水の顕熱を用いた熱交換システムを行う。熱交換器の腐食を避けるため、海水から製造した粗淡水をプラントに併設した水タンク（図示せず）に適量、貯水し、日中の廃熱を水タンクに蓄熱廃棄する。これを、日照が無くなり放射冷却が起きる夜間、屋上の太陽電池冷却装置及び屋上の熱交換装置の冷却フィンから夜間の大気（広大な太陽電池パネル７によって遮光されているため、通常の外気よりも低温度であると期待される）へ放出する。夜間の水タンクからの放熱は、顕熱冷媒としての粗淡水の循環ポンプ（図示せず）のみで行うものとする。循環ポンプの駆動はバイオマス燃焼ボイラーによる発電で行う。
【００７４】
太陽電池パネル７には遮光吸排気スリットを多数設け、夜間の空気対流による放熱に役立てる。なお、遮光吸排気スリットは太陽電池の有効面積を減じないよう、形状に工夫する。
【００７５】
〔栽培用ほか淡水補給量〕
公知の限外濾過システムで粗淡水を製造し、更にイオン交換樹脂を用いて水稲栽培に適する水質を実現する。稲作に必要な微量金属イオンについては、成分を含有させたモレキュラーシーブスないしシリカゲルを充填したカラムを水精製の後段に設けることで適量を補充することができる。なお、粗淡水の製造に必要な加圧ポンプのエネルギーは５ｋＷｈ／淡水１ｍ３程度である。
【００７６】
先に光合成について記載した通り、米１００重量部を出荷するのに必要な光合成用の水は６０部である。米生産が５００ｋｇ／日の場合、水の供給必要量は３００ｋｇである。米製品中の含水量（デンプン成分中の水を除く）は出荷形態に依存するが、米製品の１５％と仮定すると米生産が５００ｋｇ／日の場合、出荷製品中の水は７５ｋｇ／日である。これらに、密閉式栽培室１０から飛散する水蒸気量を加算した量の淡水を毎日供給する必要がある。
【００７７】
〔養液〕
稲作に必要な微量金属イオンを補ったイオン交換水の温度を調整した後、栽培用淡水４０として送液し肥料フィーダー４１にて、育成段階に応じて、最適化された必須資料成分（窒素・リン酸・カリウム）を添加し、上記の養液導入管を通じて個々の栽培ポットへ養液を供給する。養液の温度については、栽培品種に応じて最適な値とする。稲の花のつぼみ発生などには、照明時間の他、養液の温度などのストレスが良い効果を発揮することも知られている（環境が良すぎると、種子を作るモードが発現しにくい事例がある）。
【００７８】
〔消毒・滅菌装置〕
高度に密閉され、環境が制御された栽培室１０での栽培に特化させた稲の品種であるため、露地の稲に比べ病虫害に弱いことが懸念される。また、養液中に黴や藻類が発生することも避けなければならない。栽培室１０への物品の搬入、人の出入りに関してはバイオクリーンルームに匹敵する細心の注意が必要である。特に衣服や靴を経由して病原体、黴の胞子、休止中の藻類、害虫の卵が入ることを阻止しなければならない。また、栽培を終えた栽培ポット２００，３００を繰り返し使用するには、消毒・滅菌を行うことが推奨される。例えば、次亜塩素酸水溶液にて加熱洗浄する方法が好ましい。
【００７９】
また、栽培用淡水製造装置の要所に紫外線殺菌装置やオゾン酸化浄水装置を設けることも推奨される。前述のように、ランニング中のプラントに新規に供給する淡水、特に養液の量は比較的少量であるため、入念な処理が可能である。
【００８０】
間接的な消毒・滅菌対策として、栽培室１０の内壁に抗菌性塗装を行うといった手法をとることができる。
【００８１】
また、銅イオンには抗菌・防黴機能があるとされるため、栽培ポット２００，３００中の充填体２１１，３１１に銅細線などを混入させても良い。なお、米には微量の金属として銅が０．２８ｐｐｍ程度存在している。
【００８２】
〔海水パイプライン〕
プラント立ち上げの際、栽培用に確保すべき淡水量は３００ｔ程度である。これに顕熱蓄熱用水タンクにフィードする粗淡水及び建物建設のためのセメント用の粗淡水が加わる。プラントがランニング開始した後の海水必要量は数ｍ３程度である。
【００８３】
隣接地に新たなプラントを建設する場合、海水パイプラインを延長して使用するが、その場合でも、建設期間に分散して供給することが可能であるため、海水パイプラインの配管太さ及び送液ポンプの大きさが膨大になる懸念は無い。
【００８４】
〔火災対策〕
プラント内部で可燃性のものはプラスチック製栽培ポットである。これは内部に養液が満たされているため、再生処理の工程以外は火災の心配は少ない。ＦＲＰは燃焼しにくい。注意すべきは高圧直流送電設備の漏電によるケーブル火災である。消火は容易でないので、不燃性ないし難燃性のケーブル被覆材が推奨される。また、直流送電ラインの２箇所で漏電が起こると、ケーブル損傷が起こるので、漏電検知回路の併設が推奨される。
【００８５】
〔出荷製品形態〕
出荷先の国情、嗜好、利用形態に応じて、また、製品としてプラント外へ出て行く水の量を極小化するか否かによって、米の出荷形態が選定される。例えば、以下の形態が想定される。なお、出荷形態の１選択肢である「アルファ米」は従来の製法では通常の炊飯を行った後、乾燥する工程が用いられており、省エネルギーの観点からは推奨しづらいものであったが、近年、含水量１２％程度の米を１２０℃前後で機械的に摩擦粉砕する方法で、メカノケミカルに極めて短時間でアルファ化する方法が開発されている（特許第５５０３８８５号）。
【００８６】
（ａ）食料不足、エネルギー不足の国へは、常温の水を入れるだけで可食化可能なアルファ米の粉末（含水量１２％程度）として出荷する形態が適している。栽培に当たっては味覚よりも生産性重視で品種及び栽培条件を設定する。加工時の昇温にはバイオマス回収装置９，９９に連動したバイオマス燃焼ボイラーの熱を利用する。加工量５００ｋｇ／日の場合、摩擦粉砕装置の電動機動力が要するエネルギーは多くとも数十ｋＷｈである。
【００８７】
（ｂ）籾は玄米が籾殻で守られているため、旧来の出荷形態には適している。しかしながら脱穀を集中的に行い、バイオマスとして有効利用する本実施形態のプラントのコンセプトにはそぐわない。
【００８８】
（ｃ）脱穀米（玄米）は玄米食用及び精米設備を利用可能な国への出荷に向く。玄米の乾燥と黴・害虫から守るための梱包が必須である。
【００８９】
（ｄ）精米は通常、消費する直前に行われる。精米までをプラント内で実施すると、通常は回収困難な「米糠」をバイオマスとして再利用可能になる。省エネルギーかつ密閉性に優れた梱包材ないし梱包方法があれば、本実施形態のプラントの出荷形態の１つになり得る。
【００９０】
（ｅ）無菌状態で密閉した炊飯米は、炊飯に要するエネルギーが大きいため本実施形態のプラントの出荷形態には適さない。本プラントの作業員の食料としては利便性が高い。
【００９１】
〔出荷梱包〕
国を超えての回収に困難が予想されるため、「リターナブル容器」は不適当である。
【００９２】
用後の資源回収・再利用が比較的容易なブリキ缶詰、熱可塑性プラスチックフィルムであって酸素及び水のバリア性の高いものが好適に用いられる。スチール製の缶詰は比較的重いが、長期密閉性に優れ、食料不足、エネルギー不足の国においては価値ある素材として再利用ないし有償による高い回収率が期待される。
【００９３】
〔センサー類〕
本実施形態の極限地対応稲作プラントは、次の物理量を計測するセンサを備えてもよい。
（１）栽培バケット毎の代表栽培ポットの水位、水温、ｐＨ、代表的肥料成分のイオン濃度
（２）栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲株に対して噴霧される空調空気の流速、気温、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度
（３）栽培バケット毎の代表栽培ポットにおいて稲株に対して側面から照射されるＬＥＤ栽培光の波長別光量・光速密度
（４）栽培バケット毎の代表栽培ポットにおける稲株の生育の画像データ
【００９４】
〔センサーデータの収集・解析によるプラント制御〕
また、これらの各種センサのデータを有線あるいは無線で送受信するデータ転送装置と、各種センサのデータ及び画像データを用い、ＬＥＤ栽培光の波長別点灯時間等を自動制御するコンピュータを備えてもよい。コンピュータは、プロセッサ、ＲＯＭ等のプログラムメモリ、ＲＡＭ等のワーキングメモリ、ハードディスクや光ディスク、半導体メモリ等の記憶装置、入出力インタフェース、通信インタフェース、入力装置及び出力装置を備える。プロセッサは、プログラムメモリに記憶された処理プログラムに従い、各種センサ及び画像データをデータ転送装置から入力し、これらのデータを用いてＬＥＤ光源に制御信号を出力し、ＬＥＤ栽培光の点灯時間等を制御する。
【００９５】
〔プラント作業員の労働環境整備〕
日中、プラントの栽培室１０内部は白色光などの通常照明とは大きく異なる分光分布のＬＥＤ光で満たされている。例えば通常光での使用を前提とした固体撮像素子を用いた電子カメラおよびビデオカメラは自動露光調節が正しく機能せず、赤色光が露出過多となりハレーションを起こすことがある。人体の裸眼についても同様な弊害が予測されるため、ＬＥＤ照明下のプラントにおいて長時間作業することは避けＬＥＤ照射を止める夜間に、作業場所に限定して白色光のＬＥＤ点灯下、作業することが推奨される。作業員のための空調負荷を低減する上でも、昼夜を逆転させ、日中就寝し、夜間に定常作業を行うよう、作業環境・レクレーション設備も含め整備するものとする。また、ＬＥＤ照明下で作業する必要がある場合、青と赤のＬＥＤ光を遮断するゴーグルと白色光のヘッドランプなどの作業用局所照明を点灯することが好ましい。
【００９６】
プラントの栽培室１０内部では稲の病虫害防止のため、作業員には無塵衣の着用が義務づけられる。これに対応して作業環境を完備するため作業実施区画については冷房を強化することが推奨される。
【００９７】
いずれにしても、極限地において長期間、特殊環境下でミスと事故の無い作業を定常的に遂行できるよう、労働環境を完備する。
【００９８】
〔プラントの建設手順〕
本実施形態の極限地対応稲作プラントは、以下の手順で建設、運転準備、試運転され、本稼働を開始してもよい。
〔１〕まず、プラント群を建設・運営するための共通設備として、近隣の海岸に港湾設備、機材及び資材ストックヤード、セメント工場、共用の海水淡水化設備、共用の太陽光発電設備、風力発電設備、運営事務設備などを建築する。また、プラント近傍の要所に従業員宿泊・食堂・レクレーション設備を設ける。
〔２〕プラント建設地に当該プラント用の海水パイプライン及び出荷ラインを敷設。
〔３〕プラント建設地に当該プラント用の太陽光発電設備を仮設・試運転・本稼働。
〔４〕同じく海水淡水化設備を設置・試運転・本稼働。
〔５〕出荷ラインを資材搬入に転用し、プラント建物建設用の鉄骨、鉄筋、セメント粉末を搬入。
〔６〕製造された淡水を用いセメント粉と周囲の砂からセメントを調合しプラント建物を建設。砂を掘ってはセメントにして建物を伸ばし、建物地下埋設を円滑に行う。
〔７〕建物を例えば長手方向１００ｍ毎に延長し建物屋上に太陽電池パネル及び熱交換装置を設置・試運転・実稼働。
〔８〕部分的に建築された建物内に、空調しながら諸設備を設置・試運転。
〔９〕栽培用ポット及び栽培バケットを搬入、据え付け。
〔１０〕建物外周（屋上を除く）を土砂で埋める。
〔１１〕全長１ｋｍのプラントの運転準備として、水蒸気閉じ込め性能のチェックと補修、各種機器・センサの試運転、栽培室内の滅菌消毒・害虫卵の死滅、養液の循環試験、栽培室の環境制御の試運転・調整などを実施。
〔１２〕苗床に種籾植えつけ、発芽、苗の育成、栽培バケットへ移動、稲株の育成開始。
〔１３〕初回収穫、加工・梱包を実施。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態には、以下のような要素技術が含まれることを付言する。
【０１００】
（１）日中の強い日照を効率良く電力に変換し植物栽培用人工光として活用する設備及び方法、
（２）日中の強い日照を効率良く電力に変換すると同時に植物工場内の温度管理を効率良く行う設備及び方法、
（３）海から輸送した海水を無駄なく水耕・光合成に活用するための高度密閉型植物工場及びその運転システム、
（４）苗から収穫までの稲株の成長に効率良く対応する栽培バケットとその運転システム、
（５）稲株の成長に効率良く対応する光源装置と波長・偏向・照射間隔の制御方法、
（６）水稲の育成を阻害するウィルス、病原菌、害虫、黴、藻類の影響を阻止する設備と運転システム、
（７）収穫米と同時に発生するバイオマス（根、藁、籾殻）を有効に再利用し、水、二酸化炭素、肥料元素及びエネルギーを回収する装置及び運転システム、
（８）収獲米を可食化するための調理に要する水及びエネルギーを最小化し、かつ、運搬及び保存を効率良く行うための出荷形態の提示とそのための設備を植物工場に併設する手段及び方法、
（９）栽培室内の換気を省エネルギーで行うための高効率送風装置及び運転システム、
（１０）腐食性を伴う肥料成分を含有する水耕養液に対する工場設備の防蝕対策、
（１１）自然光とは異なる照明環境下で労働する作業者のための対策。
【符号の説明】
【０１０１】
１  プラント外壁、２  砂または土砂、３  海水パイプライン、４  出荷ライン、
５，５５  加工・梱包装置、６  熱交換装置、
７  太陽電池パネル、８  太陽電池冷却装置、
９，９９  バイオマス回収装置、１０  栽培室、
１１  空調送風、１２  換気、
１３，１３３  海水淡水化装置、
１４，１４４  淡水精製・冷却・貯蔵装置、
１５  ＬＥＤ及び直流電源、１６  稲株用導光板、
１７，１７７  可動式栽培バケット移動レール、
１８，１８８  収穫装置、１９  淡水原水、
２０  苗、２１，１２１  苗代、２２  可動式苗栽培バケット、
３０  水稲、３１，３２，１３１，１３２  可動式栽培バケット、
４０  栽培用淡水、４１  肥料フィーダー、５１〜５３  回収水、
６１〜６６  熱交換媒体、１００  空間、１０１  遮光吸排気スリット、
１６１  苗用導光板、
２００  苗用ポット、２０１  発芽直後の苗、２０２  植えつけ直前の苗、
２１０  苗用ポットの植え付け口、２１１  苗用ポット充填体、
２１２  苗用ポット養液導入管（温度センサーなど付属）、
２１３  苗用ポット養液オーバーフロー管、
２１４  苗用ポット養液水位、
２２１  可動式苗栽培バケットの移動方向、
２３１，２３２  可動式栽培バケットの移動方向、
３００  稲株栽培ポット、３０１  植えつけ直後の稲株、
３０２  稲穂成長開始直後の稲株、３０３  稲穂成長中の稲株、
３０４  収穫直前の稲株及び稲穂、
３１０  稲株用ポットの植え付け口、３１１  稲株用ポット充填体、
３１２  稲株用ポット養液導入管（温度センサーなど付属）、
３１３  稲株用ポット養液オーバーフロー管、
３１４  稲株用ポット養液水位。
【図１】
2017023022.tif 000003
【図２】
2017023022.tif 000004
【図３】
2017023022.tif 000005
【図４】
2017023022.tif 000006