栽培室及びその空調装置
【課題】人工光源を使った植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができるようにする。
【解決手段】点灯により排熱を発生する照明24が配置される第１の領域22と、照明24の照射によって生長する植物25が配置される第２の領域23とをともに内部に備える栽培室20の空調装置21である。第１の領域22に存在する第１の空気を栽培室20の外部に排気するための第１の排気装置27と、第２の領域23に存在する第２の空気を栽培室20の外部に排気するための、第１の排気装置22とは異なる第２の排気装置28と、第２の排気装置28により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置27により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気とする混合装置28と、混合装置28により生成された空調空気を、第２の領域23に吹き出す吹出し装置30とを備える。
【解決手段】点灯により排熱を発生する照明24が配置される第１の領域22と、照明24の照射によって生長する植物25が配置される第２の領域23とをともに内部に備える栽培室20の空調装置21である。第１の領域22に存在する第１の空気を栽培室20の外部に排気するための第１の排気装置27と、第２の領域23に存在する第２の空気を栽培室20の外部に排気するための、第１の排気装置22とは異なる第２の排気装置28と、第２の排気装置28により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置27により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気とする混合装置28と、混合装置28により生成された空調空気を、第２の領域23に吹き出す吹出し装置30とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栽培室及びその空調装置に関し、例えば、人工光源を使った植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができる省エネルギー型の空調装置と、この空調装置を備える栽培室とに関する。
【背景技術】
【０００２】
「植物機能を活用した高度モノ作り基盤技術開発／植物利用高付加価値物質製造基盤技術開発」プロジェクトが、「生物機能活用型循環産業システム創造プログラム」の一環として、経済産業省により２００６年度より開始されている。このプロジェクトは、具体的には、例えば新規な医薬成分や機能性物質といった高付加価値物質を生産可能な遺伝子組換え植物、及びこの遺伝子組換え植物を効率的かつ安全に生産するための閉鎖型遺伝子組換え植物工場を、新たに開発することを目的とする。
【０００３】
この閉鎖型遺伝子組換え植物工場には、工場内への昆虫の侵入や、人、物、空気及び水を介した病原体の流入を確実に阻止する衛生管理や、２００４年２月１９日に施行されたいわゆるカルタヘナ法（「遺伝子組換え生物等の使用等の規制による生物の多様性の確保に関する法律」、平成１５年６月１８日法律第９７号）に基づく遺伝子拡散防止処置が求められる。
【０００４】
この閉鎖型遺伝子組換え植物工場のみならず非組換え植物工場といった、植物を室内で栽培する植物工場には、一般的に、太陽光の代わりに人工光源（照明）の点灯及び消灯によって人工的に作られる昼夜（照明の点灯時を「明期」といい、照明の消灯時を「暗期」という）の時間はもちろんのこと、気温、湿度、ＣＯ２濃度、気流、光（強度、波長）、さらには水耕栽培の培養液の温度や養分組成といった、栽培する植物種に応じた栽培環境の確実な制御が求められる。
【０００５】
植物工場の栽培室では、基本的に、植物に光合成を活発に行わせるため高い照度が必要である。例えば、レタス等の葉物野菜の光要求量は約１５０００ｌｘ程であり、また、ダイズなどの豆類の光要求量は約５００００ｌｘ程である。このように、植物工場の栽培室は、事業所の一般的な照度（通常７００ｌｘ程度）と比較すると、かなり明るい環境である。このような照度を確保するために、植物工場の栽培室に、多数の蛍光灯を高密度に配置するか、あるいはメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプといった高出力の照明を配置する必要がある。
【０００６】
他方、植物工場の栽培室では、植物の光合成に欠かせない光以外にも、栽培室内の温湿度を、植物の生長の促進に最適な範囲に独立して制御し、かつそれぞれの設定値を明期と暗期とで変更できるようにする必要もある。例えば、レタスの水耕栽培では、気温は、明期２２〜２５℃、暗期約２０℃、かつ湿度６０％ＲＨ前後に制御することが望ましいとされる。
【０００７】
図６（ａ）は、上述した照明の点灯により多量に発生する排熱（以下「照明排熱」という）を室外に放出する従来法による栽培室１の空調方法を模式的に示す説明図であり、図６（ｂ）は、照明排熱を空調機器２で処理する従来法による栽培室１の空調方法を模式的に示す説明図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）における矢印は空気の流れを示す。
【０００８】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、栽培室１の天井面１ａに多数配置された、例えばメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ、さらには蛍光灯といった照明３の点灯により発生する照明排熱は、
【０００９】
図６（ａ）に示すように、栽培室１の壁面１ｂに吸込み口４及び吹出し口５を設け、吸込み口４の外部に設けた送風機６を作動することによって栽培室１の外部に放出するとともに吹出し口５から外部の空気を栽培室１の内部に吹出し、栽培室１の床面１ｃに配置された栽培棚８により栽培される植物７からの水分を含んだ空気を、空調機器２によって植物７の生育に適した温湿度の空気（以下「空調空気」という）に空調すること、あるいは、
【００１０】
図６（ｂ）に示すように、照明３による照明排熱により温度上昇するとともに栽培室１の床面１ｃに配置された栽培棚８により栽培される植物７からの水分を含んだ空気を、空調機器２によって冷却及び除湿した後に再熱すること
によって、空調空気として、栽培される植物７が占有する容積の大小にかかわらず栽培室１の躯体をなす壁面１ｂ、床面１ｃ又は天井面１ａ等から栽培室１の室内全体に供給していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図６（ａ）に示す空調では、照明排熱を栽培室１の室外に放出するために、環境負荷を高めることになるとともに省エネルギーに反する。
【００１２】
また、図６（ｂ）に示す空調では、照明排熱を空調機器２で一旦冷却してから空調空気とするために再熱する必要があるので、冷却に多大なエネルギーコストを要することになり、植物の生産コストを上昇させる一因となり、植物工場を実現する上の大きな技術課題となっている。
【００１３】
図７（ａ）は、レタスのような葉菜類９を植物工場の栽培室１で栽培する状況を示す説明図であり、図７（ｂ）は、ダイズやトマトのような豆類や果菜類１０を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図である。
【００１４】
図７（ａ）に示すように、レタスのような葉菜類９を栽培する場合には、余り高い照度は必要でないので、例えば、蛍光灯１１を多段に多数配置した多段式栽培棚１２を用いて栽培すればよい。
【００１５】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、果実や種子を収穫するダイズやトマト等の豆類や果菜類１０を栽培する場合には、高い照度でなければ実がつかないため、栽培室１には高密度に照明３を配置するか、あるいは高出力な照明３を配置する必要がある。さらに、これらの植物１０を栽培する場合には、草丈が伸びる空間を確保するため、レタス等の葉菜類９を栽培する場合に比べて、栽培室１の天井高さを充分に確保する必要がある。このため、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す空調により栽培期間を通じて栽培室１全体を空調してしまうと、空調の風量や搬送動力が極めて大きくなってしまう。
【００１６】
また、ダイズやトマトのような草丈の大きくなる植物１０では、図７（ｂ）に示すように、株間で葉が繁り、群落を形成する。群落の内部は葉や枝が密集しているので、風の流れが妨げられ、空調空気が届き難くなる。
【００１７】
さらに、植物１０から水分が蒸散するため、空調空気が届き難い群落の内部は高湿度となり、カビや病気が発生し易い環境へと悪化してしまう。
【００１８】
本発明は、従来の技術が有するこれらの課題に鑑みてなされたものであり、例えば、人工光源を使った植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができる省エネルギー型の空調装置と、この空調装置を備える栽培室と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】
【００１９】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、
（ａ）例えば植物工場の栽培室において、室内の空調換気を、照明付近の領域と栽培棚付近の領域とに観念的な意味で分割し、照明排熱による高温の空気を空調空気の再熱に利用することによって、栽培棚の環境を、低コストかつ省エネルギーで植物の生長に適した環境に維持できること、
【００２０】
（ｂ）このようにして得られた空調空気により、栽培棚付近を局所的に空調すること、例えば、栽培棚の上方であって植物の直近に、その表面、望ましくは全面から空調空気を吹き出すための多孔性通風路を配置して、空調空気を植物へ向けて吹き出すことにより、よりいっそう、栽培棚の環境を、低コストかつ省エネルギーで植物の生長に適した環境に維持できること、及び
【００２１】
（ｃ）さらに、多孔性通風路からの空調空気の吹き出し高さを植物の草丈に応じて変更自在とすることにより、空調領域を植物の生長に応じた必要最小限な範囲とできること
を知見して、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００２２】
本発明は、点灯により排熱を発生する照明が配置される第１の領域と、この照明の照射によって生長する植物が配置される第２の領域とをともに内部に備える栽培室の空調装置であって、第１の領域に存在する第１の空気を栽培室の外部に排気するための第１の排気装置と、第２の領域に存在する第２の空気を栽培室の外部に排気するための、第１の排気装置とは異なる第２の排気装置と、第２の排気装置により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気、望ましくは所定の温度および湿度の空調空気とする混合装置と、混合装置により生成された空調空気を、第２の領域に吹き出す吹出し装置とを備えることを特徴とする栽培室の空調装置である。
【００２３】
この本発明では、混合装置が、第２の排気手段により排気された第２の空気を冷却して除湿するための冷却装置を有することが望ましい。
これらの本発明では、吹出し装置が、混合装置により混合された空気を送る送風機と、この送風機により送られる空気を第２の領域へ導く通風路とを有することが望ましい。
【００２４】
これらの本発明では、第１の領域が栽培室の天井部に設けられるとともに、第２の領域が栽培室の下部、例えば床部に設けられることが望ましい。
これらの本発明では、第１の排気装置が、第１の空気を排出するための第１の吸込み口を、栽培室の壁面又は天井面に有するとともに、第２の排気装置が、第２の空気を排出するための第２の吸込み口を、栽培室の壁面又は床面に有することが望ましい。
【００２５】
これらの本発明では、第２の領域には植物を栽培するための栽培棚が配置されるとともに、通風路は、送風機から栽培棚の上方へかけて、配置されることが望ましい。
これらの本発明では、通風路のうち栽培棚の上方に位置する部分には、通風路から上方へ向けて分岐するとともに、その表面から第２の領域へむけて空調空気を吹き出すための多孔性通風路が配置されることが望ましい。
【００２６】
これらの本発明では、多孔性通風路が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体、又は外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成されることが望ましい。
これらの本発明では、多孔性通風路が、植物の草丈が伸びる範囲で空調空気の吹出し高さを変更することができるように、構成されることが望ましい。
別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る空調装置を備えることを特徴とする植物工場の栽培室である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る空調装置を備える栽培室の一例を、一部を簡略化するとともに透視状態で模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る空調装置を備える栽培室の縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る空調装置を構成する吹出し装置の要部を示す二面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、いずれも、本発明に係る空調装置を構成する吹出し装置における吹出し高さの調節機構を示す説明図である。
【図５】図５は、吹出し装置により吹出し高さを調整する状況を示す説明図であり、図５（ａ）は最大風量の時を示し、図５（ｂ）は最小風量の時を示し、図５（ｃ）は任意の風量の時を示す。
【図６】図６（ａ）は、照明排熱を室外に放出する従来法による栽培室の空調方法を模式的に示す説明図であり、図６（ｂ）は、照明排熱を空調機器で処理する従来法による栽培室の空調方法を模式的に示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、レタスのような葉菜類を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図であり、図７（ｂ）は、ダイズやトマトのような豆類や果菜類を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る空調装置２１を備える栽培室２０の一例を、一部を簡略化するとともに透視状態で模式的に示す斜視図である。また、図２は、本発明に係る空調装置２１を備える栽培室２０の縦断面図である。
【００３０】
空調装置２１は、植物工場の栽培室２０の空調装置である。図１では、図面を見易くするために、栽培室２０の躯体をなす天井面２０ａ、床面２０ｂ、４つの壁面２０ｃは、いずれも、それぞれの角部を二点鎖線で示すことによって、透明の状態で示す。
この栽培室２０の内部には、第１の領域２２と、第２の領域２３とが設けられている。
【００３１】
第１の領域２２には、照明２４が多数配置される。図１では１列に７基配置された照明２４のみを示し、他の照明は図面を見易くするために省略しているが、実際には４列に２８基の照明２４が天井面２０ａの全域に配置されている。各照明２４は、例えばメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ、さらには蛍光灯といった、点灯により排熱を発生する照明である。
【００３２】
第２の領域２３には、照明２４の照射によって生長する植物２５が配置される。
第１の領域２２が栽培室２０の天井面２０ａの近傍の天井部に設けられるとともに、第２の領域２３が栽培室２０の下部、例えば床面２０ｂの近傍の床部に設けられることが、植物２５が例えばダイズやトマトといった草丈が大きくなる植物である場合には植物２５の生長のための空間を確保し易いために、望ましいが、第１の領域２２は天井部以外の位置に形成されていてもよく、また、第２の領域２３も床部以外の位置に形成されていてもよい。
【００３３】
植物２５は、第２の領域２３に含まれる床面２０ｂに配置された栽培棚２６によって、栽培される。
空調装置２１は、第１の排気装置２７と、第２の排気装置２８と、混合装置２９と、吹出し装置３０とを備える。空調装置２１のこれらの構成要素を、以下に順次説明する。
【００３４】
［第１の排気装置２７］
第１の排気装置２７は、第１の吸込み口３１と、第１の吸込み口３１及び送風機３２を接続する通風路３３とを有する。第１の排気装置２７は、送風機３２を起動することによって、第１の領域２２に存在する第１の空気（照明２４の照明排熱）を、栽培室２０の外部に排気するための排気装置である。
【００３５】
第１の吸込み口３１は、第１の領域２２に存在する第１の空気（照明２４の照明排熱）を排出することができる位置に設置されていればよく、特定の位置に限定する必要はないが、例えば、栽培室２０の天井面２０ａ又は壁面２０ｃであって、照明２４の点灯面付近であって照明排熱で温度が上昇した空気が多く滞留する位置がよく、具体的には、図２であれば、栽培室２０の天井面２０ａから照明２４の下端よりやや下の位置に設けることが望ましい。設置位置が照明から離れすぎると、照明排熱を効率的に排気できないため、できるだけ近く、照明２４の点灯面からの距離が５０ｃｍ以下となる位置への設置が望ましい。
【００３６】
［第２の排気装置２８］
第２の排気装置２８は、第２の吸込み口３４と、第２の吸込み口３４及び後述する冷却装置３６を接続する通風路３５とを有する。第２の排気装置２８は、送風機３２を起動することによって、第２の領域２２に存在する第２の空気（植物２５から水分が蒸散することによる高湿度の空気）を、栽培室２０の外部に排気するための排気装置である。
【００３７】
第２の吸込み口３４は、第２の領域２３に存在する第２の空気（高湿度の空気）を排出することができる位置に設置されていればよく、特定の位置に限定する必要はないが、例えば、栽培室２０の床面２０ｂ又は壁面２０ｃであって、床面２０ｂ又は壁面２０ｃから多孔性通風路３９の先端までの位置であるとともに、床面高さから多孔性通風路の半分高さの間の設置高さに設けることが望ましい。なお、多孔性通風路３９の長さは、栽培室に植える植物の草丈に応じて、適宜決定すればよい。
【００３８】
図１、２に示すように、第２の排気装置２８は、上述した第１の排気装置２７から完全に独立した別異の排気装置である。
【００３９】
［混合装置２９］
混合装置２９は、冷却装置３６と、冷却装置３６及び通風路３３を接続する通風路３７とを有する。冷却装置３６は、第２の排気装置２８により排気された、高湿度の第２の空気を冷却して除湿するための装置である。また、通風路３７は、除湿された第２の空気を、通風路３３内を流れる、第１の排気装置２７により排気された第１の空気と合流させて混合することにより、所定の温度、望ましくは所定の温度および湿度の空調空気を形成するためのものである。
【００４０】
なお、図１、２に示すように、通風路３３には、通風路３３内を流れる第１の空気の流動量を調節し、また遮断するためのダンパ３３ａが設けられるとともに、通風路３７には、通風路３７内を流れる第２の空気の流動量を調節し、また遮断するためのダンパ３７ａが設けられる。ダンパ３３ａ、３７ａは、この種のダンパとして周知慣用のものを用いればよく、特定のダンパには制限されない。
【００４１】
冷却装置３６には、この種の冷却装置として周知慣用のものを用いればよく、特定の冷却装置には限定されない。
このように、混合装置２９は、第２の排気装置２８により排気された第２の空気（高湿度の空気）を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置２７により排気された第１の空気（高温の照明排熱）と混合して所定の温度の空調空気とするための装置である。
【００４２】
［吹出し装置３０］
図３は、吹出し装置３０の要部を示す二面図である。
吹出し装置３０は、送風機３２と、通風路３８と、多孔性通風路３９とを有する。
送風機３２は、混合装置２８により混合された空気を送るためのものである。
【００４３】
通風路３８は、送風機３２により送られる空気を、第２の領域２３へ導くためのものである。通風路３８は、送風機３２から栽培棚２６の上方へかけて、配置される。
図１〜３に示すように、多孔性通風路３９は、送風機３２から栽培棚２６の上方へかけて配置された通風路３２のうち栽培棚２６の上方に位置する部分に、通風路３２から上方へ向けて分岐して、複数本（図示例では３本）配置される。
【００４４】
図４は、吹出し装置３０における吹出し高さの調節機構を示す説明図であり、図４（ａ）は、多孔性通風路３９が、外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される場合であり、図４（ｂ）は、多孔性通風路３９が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体により構成される場合である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）の左図は植物２３の草丈が低い時期を示し、図４（ａ）、図４（ｂ）の右図は植物２３の草丈が高くなった時期を示す。
【００４５】
各多孔性通風路３９は、例えば、図４（ａ）に示すように外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成されることや、図４（ｂ）に示すように外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体（パンチングメタルからなる筒状体）により構成されることが望ましい。これにより、多孔性通風路３９は、その表面の外周面の一部又は全面から第２の領域２３へむけて空調空気を吹き出すことができる。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、多孔性通風路３９が、外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される場合には、多孔性通風路３９の一部をプレート４０やひも４１等で潰すことにより、多孔性通風路３９からの風の吹出し高さを簡単に調整することができるので、植物２５の草丈に応じて多孔性通風路３９を潰す位置を適宜変更すればよい。
【００４７】
また、図４（ｂ）に示すように、多孔性通風路３９が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体により構成される場合には、多孔性通風路３９の内部にフロートや落とし蓋４２を吊り下げることにより、多孔性通風路３９からの風の吹出し高さを調整することができるので、植物２５の草丈に応じてフロートや落とし蓋４２を吊り下げ高さを適宜変更すればよい。
【００４８】
このようにして、多孔性通風路３９は、植物２５の草丈が伸びる範囲で空調空気の吹出し高さを変更することができるように、構成されることが望ましい。
図４を参照しながら説明したようにして、吹出し装置３０における多孔性通風路３９の吹出し高さを決めた後、吹出し高さに合わせた風量に調整する。風量は、送風機３２の回転数をインバータ４３により変化させることによって、調整する。以下に、風量の調整方法の一例を示す。
【００４９】
図５は、吹出し装置３０により吹出し高さを調整する状況を示す説明図であり、図５（ａ）は最大風量の時を示し、図５（ｂ）は最小風量の時を示し、図５（ｃ）は任意の風量の時を示す。
【００５０】
（ｉ)図５（ａ）に示すように、多孔性通風路３９の吹出し最大高さをＬ１とし、その時の送風機３２の風量をＱ１、回転数をＮ１とする。
（ｉｉ）図５（ｂ）に示すように、多孔性通風路３９からの吹出し最小高さを予め決めておき、その時の吹出し高さをＬ０、風量をＱ０、送風機３２の回転数をＮ０とする。
【００５１】
（ｉｉｉ）吹出し高さにかかわらず、一定の面風速で吹き出すためには、吹出し高さに比例する風量を吹き出せばよい。したがって、
Ｑ０＝（Ｌ０／Ｌ１）×Ｑ１ ・・・・・・（１）
となる。一方、送風機３２の風量は回転数の比に比例する。これを式で表すと、
Ｑ１／Ｑ０＝Ｎ１／Ｎ０ ・・・・・・（２）
となる。（２）式よりＱ０＝（Ｎ０／Ｎ１）×Ｑ１が得られ、これを（１）式に代入すると、
Ｎ０＝（Ｌ０／Ｌ１）×Ｎ１ ・・・・・・（３）
が得られる。
【００５２】
（ｉｖ）同様に、図５（ｃ）に示すように、任意の吹き出し高さＬｘから吹き出す場合、回転数Ｎｘは
Ｎｘ＝（Ｌｘ／Ｌ１）×Ｎ１ ・・・・・・（４）
となる。
【００５３】
（ｖ）したがって、吹出し高さＬ１の時の回転数Ｎ１に吹出し高さの比Ｌｘ／Ｌ１をかけた回転数となるように、送風機３２の回転数をインバータで調整すれば、どの吹き出し高さにおいても、常に適正な風量で吹出すことができる。
【００５４】
本発明によれば、以下に列記する効果が得られる。
（１）栽培室２０の内部の空気を、照明２４付近の高温の空気のゾーンと、栽培棚２６付近の低温かつ高湿度の空気のゾーンとに観念的な意味で分けて、換気する。
例えば、図１、２に示すように、吸込み口３１、３４を、照明２４付近と、栽培棚２６付近とに分けて配置し、吸込み口３４からの空気を、除湿を目的として冷却装置３６により冷却した後に、吸込み口３１からの高温の空気と混合することによって、温度を上げ、目標温度を有する空調空気としてから栽培棚２６へ送風することができる。これにより、照明２４の照明排熱等を有効利用することができ、空調の再熱処理と同じ効果を得られるため、省エネルギーを図ることができる。これにより、植物２５の生産コストの上昇を抑制することができる。
【００５５】
（２）栽培棚２６の中央部には、空調空気の送風用の通風路３８を略水平に配設し、この通風路３８から多孔性通風路３９を垂直に分岐する。図３に示すように、多孔性通風路３９により植物２５を栽培する第２の領域２３のみを局所的に空調することができるため、栽培室２０全体を空調する、図６に示す方式よりも少ない風量で空調することができるので、搬送動力が低減でき、省エネルギーを図ることができる。
【００５６】
（３）多孔性通風路３９には、図５に示すように、植物２５の生長（草丈の高低）に応じて吹出し高さを調整する機構を組み込むので、植物２５の草丈に応じて吹出し高さを変化させた後、送風機３２の回転数をインバータ４３で制御して風量を調整することにより、さらに風量を低減でき、上項に加えて搬送動力を低減して省エネルギーを図ることができる。
【００５７】
（４）植物２５の頂点の直近に配置された多孔性通風路３９から、植物２５の周辺部の設定温度に近づけた空調空気を緩やかに吹き出すことができるので、植物２５の群落の内部にも送風することが可能となる。このため、植物２５の群落の内部の温度環境目標値に制御でき、植物２５の生長の最適環境を容易に作り出すことができる。
【００５８】
（５）多孔性通風路３９を用いることにより、吹出し面積を広く確保することができるので、植物２５の草丈にあわせた空調や直近から吹き出しても植物２５にストレスを与えない風速での空調が可能になるとともに、吹出し口と植物２５との距離が近いため、温度のばらつきを抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 栽培室
１ａ 天井面
１ｂ 壁面
１ｃ 床面
２ 空調機器
３ 照明
４ 吸込み口
５ 吹出し口
６ 送風機
７ 植物
８ 栽培棚
９ 葉菜類
１０ 豆類や果菜類
１１ 蛍光灯
１２ 多段式栽培棚
２０ 本発明に係る栽培室
２０ａ 天井面
２０ｂ 床面
２０ｃ 壁面
２１ 本発明に係る空調装置
２２ 第１の領域
２３ 第２の領域
２４ 照明
２５ 植物
２６ 栽培棚
２７ 第１の排気装置
２８ 第２の排気装置
２９ 混合装置
３０ 吹出し装置
３１ 第１の吸込み口
３２ 送風機
３３ 通風路
３３ａ ダンパ
３４ 第２の吸込み口
３５ 通風路
３６ 冷却装置
３７ 通風路
３７ａ ダンパ
３８ 通風路
３９ 多孔性通風路
４０ プレート
４１ ひも
４２ フロートや落とし蓋
４３ インバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栽培室及びその空調装置に関し、例えば、人工光源を使った植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができる省エネルギー型の空調装置と、この空調装置を備える栽培室とに関する。
【背景技術】
【０００２】
「植物機能を活用した高度モノ作り基盤技術開発／植物利用高付加価値物質製造基盤技術開発」プロジェクトが、「生物機能活用型循環産業システム創造プログラム」の一環として、経済産業省により２００６年度より開始されている。このプロジェクトは、具体的には、例えば新規な医薬成分や機能性物質といった高付加価値物質を生産可能な遺伝子組換え植物、及びこの遺伝子組換え植物を効率的かつ安全に生産するための閉鎖型遺伝子組換え植物工場を、新たに開発することを目的とする。
【０００３】
この閉鎖型遺伝子組換え植物工場には、工場内への昆虫の侵入や、人、物、空気及び水を介した病原体の流入を確実に阻止する衛生管理や、２００４年２月１９日に施行されたいわゆるカルタヘナ法（「遺伝子組換え生物等の使用等の規制による生物の多様性の確保に関する法律」、平成１５年６月１８日法律第９７号）に基づく遺伝子拡散防止処置が求められる。
【０００４】
この閉鎖型遺伝子組換え植物工場のみならず非組換え植物工場といった、植物を室内で栽培する植物工場には、一般的に、太陽光の代わりに人工光源（照明）の点灯及び消灯によって人工的に作られる昼夜（照明の点灯時を「明期」といい、照明の消灯時を「暗期」という）の時間はもちろんのこと、気温、湿度、ＣＯ２濃度、気流、光（強度、波長）、さらには水耕栽培の培養液の温度や養分組成といった、栽培する植物種に応じた栽培環境の確実な制御が求められる。
【０００５】
植物工場の栽培室では、基本的に、植物に光合成を活発に行わせるため高い照度が必要である。例えば、レタス等の葉物野菜の光要求量は約１５０００ｌｘ程であり、また、ダイズなどの豆類の光要求量は約５００００ｌｘ程である。このように、植物工場の栽培室は、事業所の一般的な照度（通常７００ｌｘ程度）と比較すると、かなり明るい環境である。このような照度を確保するために、植物工場の栽培室に、多数の蛍光灯を高密度に配置するか、あるいはメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプといった高出力の照明を配置する必要がある。
【０００６】
他方、植物工場の栽培室では、植物の光合成に欠かせない光以外にも、栽培室内の温湿度を、植物の生長の促進に最適な範囲に独立して制御し、かつそれぞれの設定値を明期と暗期とで変更できるようにする必要もある。例えば、レタスの水耕栽培では、気温は、明期２２〜２５℃、暗期約２０℃、かつ湿度６０％ＲＨ前後に制御することが望ましいとされる。
【０００７】
図６（ａ）は、上述した照明の点灯により多量に発生する排熱（以下「照明排熱」という）を室外に放出する従来法による栽培室１の空調方法を模式的に示す説明図であり、図６（ｂ）は、照明排熱を空調機器２で処理する従来法による栽培室１の空調方法を模式的に示す説明図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）における矢印は空気の流れを示す。
【０００８】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、栽培室１の天井面１ａに多数配置された、例えばメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ、さらには蛍光灯といった照明３の点灯により発生する照明排熱は、
【０００９】
図６（ａ）に示すように、栽培室１の壁面１ｂに吸込み口４及び吹出し口５を設け、吸込み口４の外部に設けた送風機６を作動することによって栽培室１の外部に放出するとともに吹出し口５から外部の空気を栽培室１の内部に吹出し、栽培室１の床面１ｃに配置された栽培棚８により栽培される植物７からの水分を含んだ空気を、空調機器２によって植物７の生育に適した温湿度の空気（以下「空調空気」という）に空調すること、あるいは、
【００１０】
図６（ｂ）に示すように、照明３による照明排熱により温度上昇するとともに栽培室１の床面１ｃに配置された栽培棚８により栽培される植物７からの水分を含んだ空気を、空調機器２によって冷却及び除湿した後に再熱すること
によって、空調空気として、栽培される植物７が占有する容積の大小にかかわらず栽培室１の躯体をなす壁面１ｂ、床面１ｃ又は天井面１ａ等から栽培室１の室内全体に供給していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図６（ａ）に示す空調では、照明排熱を栽培室１の室外に放出するために、環境負荷を高めることになるとともに省エネルギーに反する。
【００１２】
また、図６（ｂ）に示す空調では、照明排熱を空調機器２で一旦冷却してから空調空気とするために再熱する必要があるので、冷却に多大なエネルギーコストを要することになり、植物の生産コストを上昇させる一因となり、植物工場を実現する上の大きな技術課題となっている。
【００１３】
図７（ａ）は、レタスのような葉菜類９を植物工場の栽培室１で栽培する状況を示す説明図であり、図７（ｂ）は、ダイズやトマトのような豆類や果菜類１０を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図である。
【００１４】
図７（ａ）に示すように、レタスのような葉菜類９を栽培する場合には、余り高い照度は必要でないので、例えば、蛍光灯１１を多段に多数配置した多段式栽培棚１２を用いて栽培すればよい。
【００１５】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、果実や種子を収穫するダイズやトマト等の豆類や果菜類１０を栽培する場合には、高い照度でなければ実がつかないため、栽培室１には高密度に照明３を配置するか、あるいは高出力な照明３を配置する必要がある。さらに、これらの植物１０を栽培する場合には、草丈が伸びる空間を確保するため、レタス等の葉菜類９を栽培する場合に比べて、栽培室１の天井高さを充分に確保する必要がある。このため、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す空調により栽培期間を通じて栽培室１全体を空調してしまうと、空調の風量や搬送動力が極めて大きくなってしまう。
【００１６】
また、ダイズやトマトのような草丈の大きくなる植物１０では、図７（ｂ）に示すように、株間で葉が繁り、群落を形成する。群落の内部は葉や枝が密集しているので、風の流れが妨げられ、空調空気が届き難くなる。
【００１７】
さらに、植物１０から水分が蒸散するため、空調空気が届き難い群落の内部は高湿度となり、カビや病気が発生し易い環境へと悪化してしまう。
【００１８】
本発明は、従来の技術が有するこれらの課題に鑑みてなされたものであり、例えば、人工光源を使った植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができる省エネルギー型の空調装置と、この空調装置を備える栽培室と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】
【００１９】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、
（ａ）例えば植物工場の栽培室において、室内の空調換気を、照明付近の領域と栽培棚付近の領域とに観念的な意味で分割し、照明排熱による高温の空気を空調空気の再熱に利用することによって、栽培棚の環境を、低コストかつ省エネルギーで植物の生長に適した環境に維持できること、
【００２０】
（ｂ）このようにして得られた空調空気により、栽培棚付近を局所的に空調すること、例えば、栽培棚の上方であって植物の直近に、その表面、望ましくは全面から空調空気を吹き出すための多孔性通風路を配置して、空調空気を植物へ向けて吹き出すことにより、よりいっそう、栽培棚の環境を、低コストかつ省エネルギーで植物の生長に適した環境に維持できること、及び
【００２１】
（ｃ）さらに、多孔性通風路からの空調空気の吹き出し高さを植物の草丈に応じて変更自在とすることにより、空調領域を植物の生長に応じた必要最小限な範囲とできること
を知見して、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００２２】
本発明は、点灯により排熱を発生する照明が配置される第１の領域と、この照明の照射によって生長する植物が配置される第２の領域とをともに内部に備える栽培室の空調装置であって、第１の領域に存在する第１の空気を栽培室の外部に排気するための第１の排気装置と、第２の領域に存在する第２の空気を栽培室の外部に排気するための、第１の排気装置とは異なる第２の排気装置と、第２の排気装置により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気、望ましくは所定の温度および湿度の空調空気とする混合装置と、混合装置により生成された空調空気を、第２の領域に吹き出す吹出し装置とを備えることを特徴とする栽培室の空調装置である。
【００２３】
この本発明では、混合装置が、第２の排気手段により排気された第２の空気を冷却して除湿するための冷却装置を有することが望ましい。
これらの本発明では、吹出し装置が、混合装置により混合された空気を送る送風機と、この送風機により送られる空気を第２の領域へ導く通風路とを有することが望ましい。
【００２４】
これらの本発明では、第１の領域が栽培室の天井部に設けられるとともに、第２の領域が栽培室の下部、例えば床部に設けられることが望ましい。
これらの本発明では、第１の排気装置が、第１の空気を排出するための第１の吸込み口を、栽培室の壁面又は天井面に有するとともに、第２の排気装置が、第２の空気を排出するための第２の吸込み口を、栽培室の壁面又は床面に有することが望ましい。
【００２５】
これらの本発明では、第２の領域には植物を栽培するための栽培棚が配置されるとともに、通風路は、送風機から栽培棚の上方へかけて、配置されることが望ましい。
これらの本発明では、通風路のうち栽培棚の上方に位置する部分には、通風路から上方へ向けて分岐するとともに、その表面から第２の領域へむけて空調空気を吹き出すための多孔性通風路が配置されることが望ましい。
【００２６】
これらの本発明では、多孔性通風路が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体、又は外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成されることが望ましい。
これらの本発明では、多孔性通風路が、植物の草丈が伸びる範囲で空調空気の吹出し高さを変更することができるように、構成されることが望ましい。
別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る空調装置を備えることを特徴とする植物工場の栽培室である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、植物工場の栽培室を、低コストで植物の生長に適した環境に維持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る空調装置を備える栽培室の一例を、一部を簡略化するとともに透視状態で模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る空調装置を備える栽培室の縦断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る空調装置を構成する吹出し装置の要部を示す二面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、いずれも、本発明に係る空調装置を構成する吹出し装置における吹出し高さの調節機構を示す説明図である。
【図５】図５は、吹出し装置により吹出し高さを調整する状況を示す説明図であり、図５（ａ）は最大風量の時を示し、図５（ｂ）は最小風量の時を示し、図５（ｃ）は任意の風量の時を示す。
【図６】図６（ａ）は、照明排熱を室外に放出する従来法による栽培室の空調方法を模式的に示す説明図であり、図６（ｂ）は、照明排熱を空調機器で処理する従来法による栽培室の空調方法を模式的に示す説明図である。
【図７】図７（ａ）は、レタスのような葉菜類を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図であり、図７（ｂ）は、ダイズやトマトのような豆類や果菜類を植物工場の栽培室で栽培する状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る空調装置２１を備える栽培室２０の一例を、一部を簡略化するとともに透視状態で模式的に示す斜視図である。また、図２は、本発明に係る空調装置２１を備える栽培室２０の縦断面図である。
【００３０】
空調装置２１は、植物工場の栽培室２０の空調装置である。図１では、図面を見易くするために、栽培室２０の躯体をなす天井面２０ａ、床面２０ｂ、４つの壁面２０ｃは、いずれも、それぞれの角部を二点鎖線で示すことによって、透明の状態で示す。
この栽培室２０の内部には、第１の領域２２と、第２の領域２３とが設けられている。
【００３１】
第１の領域２２には、照明２４が多数配置される。図１では１列に７基配置された照明２４のみを示し、他の照明は図面を見易くするために省略しているが、実際には４列に２８基の照明２４が天井面２０ａの全域に配置されている。各照明２４は、例えばメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプ、さらには蛍光灯といった、点灯により排熱を発生する照明である。
【００３２】
第２の領域２３には、照明２４の照射によって生長する植物２５が配置される。
第１の領域２２が栽培室２０の天井面２０ａの近傍の天井部に設けられるとともに、第２の領域２３が栽培室２０の下部、例えば床面２０ｂの近傍の床部に設けられることが、植物２５が例えばダイズやトマトといった草丈が大きくなる植物である場合には植物２５の生長のための空間を確保し易いために、望ましいが、第１の領域２２は天井部以外の位置に形成されていてもよく、また、第２の領域２３も床部以外の位置に形成されていてもよい。
【００３３】
植物２５は、第２の領域２３に含まれる床面２０ｂに配置された栽培棚２６によって、栽培される。
空調装置２１は、第１の排気装置２７と、第２の排気装置２８と、混合装置２９と、吹出し装置３０とを備える。空調装置２１のこれらの構成要素を、以下に順次説明する。
【００３４】
［第１の排気装置２７］
第１の排気装置２７は、第１の吸込み口３１と、第１の吸込み口３１及び送風機３２を接続する通風路３３とを有する。第１の排気装置２７は、送風機３２を起動することによって、第１の領域２２に存在する第１の空気（照明２４の照明排熱）を、栽培室２０の外部に排気するための排気装置である。
【００３５】
第１の吸込み口３１は、第１の領域２２に存在する第１の空気（照明２４の照明排熱）を排出することができる位置に設置されていればよく、特定の位置に限定する必要はないが、例えば、栽培室２０の天井面２０ａ又は壁面２０ｃであって、照明２４の点灯面付近であって照明排熱で温度が上昇した空気が多く滞留する位置がよく、具体的には、図２であれば、栽培室２０の天井面２０ａから照明２４の下端よりやや下の位置に設けることが望ましい。設置位置が照明から離れすぎると、照明排熱を効率的に排気できないため、できるだけ近く、照明２４の点灯面からの距離が５０ｃｍ以下となる位置への設置が望ましい。
【００３６】
［第２の排気装置２８］
第２の排気装置２８は、第２の吸込み口３４と、第２の吸込み口３４及び後述する冷却装置３６を接続する通風路３５とを有する。第２の排気装置２８は、送風機３２を起動することによって、第２の領域２２に存在する第２の空気（植物２５から水分が蒸散することによる高湿度の空気）を、栽培室２０の外部に排気するための排気装置である。
【００３７】
第２の吸込み口３４は、第２の領域２３に存在する第２の空気（高湿度の空気）を排出することができる位置に設置されていればよく、特定の位置に限定する必要はないが、例えば、栽培室２０の床面２０ｂ又は壁面２０ｃであって、床面２０ｂ又は壁面２０ｃから多孔性通風路３９の先端までの位置であるとともに、床面高さから多孔性通風路の半分高さの間の設置高さに設けることが望ましい。なお、多孔性通風路３９の長さは、栽培室に植える植物の草丈に応じて、適宜決定すればよい。
【００３８】
図１、２に示すように、第２の排気装置２８は、上述した第１の排気装置２７から完全に独立した別異の排気装置である。
【００３９】
［混合装置２９］
混合装置２９は、冷却装置３６と、冷却装置３６及び通風路３３を接続する通風路３７とを有する。冷却装置３６は、第２の排気装置２８により排気された、高湿度の第２の空気を冷却して除湿するための装置である。また、通風路３７は、除湿された第２の空気を、通風路３３内を流れる、第１の排気装置２７により排気された第１の空気と合流させて混合することにより、所定の温度、望ましくは所定の温度および湿度の空調空気を形成するためのものである。
【００４０】
なお、図１、２に示すように、通風路３３には、通風路３３内を流れる第１の空気の流動量を調節し、また遮断するためのダンパ３３ａが設けられるとともに、通風路３７には、通風路３７内を流れる第２の空気の流動量を調節し、また遮断するためのダンパ３７ａが設けられる。ダンパ３３ａ、３７ａは、この種のダンパとして周知慣用のものを用いればよく、特定のダンパには制限されない。
【００４１】
冷却装置３６には、この種の冷却装置として周知慣用のものを用いればよく、特定の冷却装置には限定されない。
このように、混合装置２９は、第２の排気装置２８により排気された第２の空気（高湿度の空気）を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、第１の排気装置２７により排気された第１の空気（高温の照明排熱）と混合して所定の温度の空調空気とするための装置である。
【００４２】
［吹出し装置３０］
図３は、吹出し装置３０の要部を示す二面図である。
吹出し装置３０は、送風機３２と、通風路３８と、多孔性通風路３９とを有する。
送風機３２は、混合装置２８により混合された空気を送るためのものである。
【００４３】
通風路３８は、送風機３２により送られる空気を、第２の領域２３へ導くためのものである。通風路３８は、送風機３２から栽培棚２６の上方へかけて、配置される。
図１〜３に示すように、多孔性通風路３９は、送風機３２から栽培棚２６の上方へかけて配置された通風路３２のうち栽培棚２６の上方に位置する部分に、通風路３２から上方へ向けて分岐して、複数本（図示例では３本）配置される。
【００４４】
図４は、吹出し装置３０における吹出し高さの調節機構を示す説明図であり、図４（ａ）は、多孔性通風路３９が、外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される場合であり、図４（ｂ）は、多孔性通風路３９が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体により構成される場合である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）の左図は植物２３の草丈が低い時期を示し、図４（ａ）、図４（ｂ）の右図は植物２３の草丈が高くなった時期を示す。
【００４５】
各多孔性通風路３９は、例えば、図４（ａ）に示すように外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成されることや、図４（ｂ）に示すように外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体（パンチングメタルからなる筒状体）により構成されることが望ましい。これにより、多孔性通風路３９は、その表面の外周面の一部又は全面から第２の領域２３へむけて空調空気を吹き出すことができる。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、多孔性通風路３９が、外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される場合には、多孔性通風路３９の一部をプレート４０やひも４１等で潰すことにより、多孔性通風路３９からの風の吹出し高さを簡単に調整することができるので、植物２５の草丈に応じて多孔性通風路３９を潰す位置を適宜変更すればよい。
【００４７】
また、図４（ｂ）に示すように、多孔性通風路３９が、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体により構成される場合には、多孔性通風路３９の内部にフロートや落とし蓋４２を吊り下げることにより、多孔性通風路３９からの風の吹出し高さを調整することができるので、植物２５の草丈に応じてフロートや落とし蓋４２を吊り下げ高さを適宜変更すればよい。
【００４８】
このようにして、多孔性通風路３９は、植物２５の草丈が伸びる範囲で空調空気の吹出し高さを変更することができるように、構成されることが望ましい。
図４を参照しながら説明したようにして、吹出し装置３０における多孔性通風路３９の吹出し高さを決めた後、吹出し高さに合わせた風量に調整する。風量は、送風機３２の回転数をインバータ４３により変化させることによって、調整する。以下に、風量の調整方法の一例を示す。
【００４９】
図５は、吹出し装置３０により吹出し高さを調整する状況を示す説明図であり、図５（ａ）は最大風量の時を示し、図５（ｂ）は最小風量の時を示し、図５（ｃ）は任意の風量の時を示す。
【００５０】
（ｉ)図５（ａ）に示すように、多孔性通風路３９の吹出し最大高さをＬ１とし、その時の送風機３２の風量をＱ１、回転数をＮ１とする。
（ｉｉ）図５（ｂ）に示すように、多孔性通風路３９からの吹出し最小高さを予め決めておき、その時の吹出し高さをＬ０、風量をＱ０、送風機３２の回転数をＮ０とする。
【００５１】
（ｉｉｉ）吹出し高さにかかわらず、一定の面風速で吹き出すためには、吹出し高さに比例する風量を吹き出せばよい。したがって、
Ｑ０＝（Ｌ０／Ｌ１）×Ｑ１ ・・・・・・（１）
となる。一方、送風機３２の風量は回転数の比に比例する。これを式で表すと、
Ｑ１／Ｑ０＝Ｎ１／Ｎ０ ・・・・・・（２）
となる。（２）式よりＱ０＝（Ｎ０／Ｎ１）×Ｑ１が得られ、これを（１）式に代入すると、
Ｎ０＝（Ｌ０／Ｌ１）×Ｎ１ ・・・・・・（３）
が得られる。
【００５２】
（ｉｖ）同様に、図５（ｃ）に示すように、任意の吹き出し高さＬｘから吹き出す場合、回転数Ｎｘは
Ｎｘ＝（Ｌｘ／Ｌ１）×Ｎ１ ・・・・・・（４）
となる。
【００５３】
（ｖ）したがって、吹出し高さＬ１の時の回転数Ｎ１に吹出し高さの比Ｌｘ／Ｌ１をかけた回転数となるように、送風機３２の回転数をインバータで調整すれば、どの吹き出し高さにおいても、常に適正な風量で吹出すことができる。
【００５４】
本発明によれば、以下に列記する効果が得られる。
（１）栽培室２０の内部の空気を、照明２４付近の高温の空気のゾーンと、栽培棚２６付近の低温かつ高湿度の空気のゾーンとに観念的な意味で分けて、換気する。
例えば、図１、２に示すように、吸込み口３１、３４を、照明２４付近と、栽培棚２６付近とに分けて配置し、吸込み口３４からの空気を、除湿を目的として冷却装置３６により冷却した後に、吸込み口３１からの高温の空気と混合することによって、温度を上げ、目標温度を有する空調空気としてから栽培棚２６へ送風することができる。これにより、照明２４の照明排熱等を有効利用することができ、空調の再熱処理と同じ効果を得られるため、省エネルギーを図ることができる。これにより、植物２５の生産コストの上昇を抑制することができる。
【００５５】
（２）栽培棚２６の中央部には、空調空気の送風用の通風路３８を略水平に配設し、この通風路３８から多孔性通風路３９を垂直に分岐する。図３に示すように、多孔性通風路３９により植物２５を栽培する第２の領域２３のみを局所的に空調することができるため、栽培室２０全体を空調する、図６に示す方式よりも少ない風量で空調することができるので、搬送動力が低減でき、省エネルギーを図ることができる。
【００５６】
（３）多孔性通風路３９には、図５に示すように、植物２５の生長（草丈の高低）に応じて吹出し高さを調整する機構を組み込むので、植物２５の草丈に応じて吹出し高さを変化させた後、送風機３２の回転数をインバータ４３で制御して風量を調整することにより、さらに風量を低減でき、上項に加えて搬送動力を低減して省エネルギーを図ることができる。
【００５７】
（４）植物２５の頂点の直近に配置された多孔性通風路３９から、植物２５の周辺部の設定温度に近づけた空調空気を緩やかに吹き出すことができるので、植物２５の群落の内部にも送風することが可能となる。このため、植物２５の群落の内部の温度環境目標値に制御でき、植物２５の生長の最適環境を容易に作り出すことができる。
【００５８】
（５）多孔性通風路３９を用いることにより、吹出し面積を広く確保することができるので、植物２５の草丈にあわせた空調や直近から吹き出しても植物２５にストレスを与えない風速での空調が可能になるとともに、吹出し口と植物２５との距離が近いため、温度のばらつきを抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 栽培室
１ａ 天井面
１ｂ 壁面
１ｃ 床面
２ 空調機器
３ 照明
４ 吸込み口
５ 吹出し口
６ 送風機
７ 植物
８ 栽培棚
９ 葉菜類
１０ 豆類や果菜類
１１ 蛍光灯
１２ 多段式栽培棚
２０ 本発明に係る栽培室
２０ａ 天井面
２０ｂ 床面
２０ｃ 壁面
２１ 本発明に係る空調装置
２２ 第１の領域
２３ 第２の領域
２４ 照明
２５ 植物
２６ 栽培棚
２７ 第１の排気装置
２８ 第２の排気装置
２９ 混合装置
３０ 吹出し装置
３１ 第１の吸込み口
３２ 送風機
３３ 通風路
３３ａ ダンパ
３４ 第２の吸込み口
３５ 通風路
３６ 冷却装置
３７ 通風路
３７ａ ダンパ
３８ 通風路
３９ 多孔性通風路
４０ プレート
４１ ひも
４２ フロートや落とし蓋
４３ インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点灯により排熱を発生する照明が配置される第１の領域と、該照明の照射によって生長する植物が配置される第２の領域とをともに内部に備える栽培室の空調装置であって、
前記第１の領域に存在する第１の空気を前記栽培室の外部に排気するための第１の排気装置と、
前記第２の領域に存在する第２の空気を前記栽培室の外部に排気するための、前記第１の排気装置とは異なる第２の排気装置と、
前記第２の排気装置により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、前記第１の排気装置により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気とする混合装置と、
該混合装置により生成された空調空気を、前記第２の領域に吹き出す吹出し装置と
を備えることを特徴とする栽培室の空調装置。
【請求項２】
前記混合装置は、前記第２の排気手段により排気された前記第２の空気を冷却して除湿するための冷却装置を有する請求項１に記載された栽培室の空調装置。
【請求項３】
前記供給装置は、前記混合装置により混合された空気を送る送風機と、該送風機により送られる空気を前記第２の領域へ導く通風路とを有する請求項１又は請求項２に記載された栽培室の空調装置。
【請求項４】
前記第１の領域は前記栽培室の天井部に設けられるとともに、前記第２の領域は前記栽培室の下部に設けられる請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された栽培室の空調装置。
【請求項５】
前記第１の排気装置は、前記第１の空気を排出するための第１の吸込み口を、前記栽培室の壁面又は天井面に有するとともに、前記第２の排気装置は、前記第２の空気を排出するための第２の吸込み口を、前記栽培室の壁面又は床面に有する請求項４に記載された栽培室の空調装置。
【請求項６】
前記第２の領域には前記植物を栽培するための栽培棚が配置されるとともに、前記通風路は、前記送風機から前記栽培棚の上方へかけて、配置される請求項４又は請求項５に記載された栽培室の空調装置。
【請求項７】
前記通風路のうち前記栽培棚の上方に位置する部分には、該通風路から上方へ向けて分岐するとともに、その表面から前記第２の領域へむけて前記空調空気を吹き出すための多孔性通風路が配置される請求項６に記載された栽培室の空調装置。
【請求項８】
前記多孔性通風路は、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体、又は外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される請求項７に記載された栽培室の空調装置。
【請求項９】
前記多孔性通風路は、前記植物の草丈が伸びる範囲で前記空調空気の吹出し噴出高さを変更することができるように、構成される請求項７又は請求項８に記載された栽培室の空調装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された空調装置を備えることを特徴とする栽培室。
【請求項１】
点灯により排熱を発生する照明が配置される第１の領域と、該照明の照射によって生長する植物が配置される第２の領域とをともに内部に備える栽培室の空調装置であって、
前記第１の領域に存在する第１の空気を前記栽培室の外部に排気するための第１の排気装置と、
前記第２の領域に存在する第２の空気を前記栽培室の外部に排気するための、前記第１の排気装置とは異なる第２の排気装置と、
前記第２の排気装置により排気された第２の空気を冷却して除湿し、除湿された第２の空気を、前記第１の排気装置により排気された第１の空気と混合して所定の温度の空調空気とする混合装置と、
該混合装置により生成された空調空気を、前記第２の領域に吹き出す吹出し装置と
を備えることを特徴とする栽培室の空調装置。
【請求項２】
前記混合装置は、前記第２の排気手段により排気された前記第２の空気を冷却して除湿するための冷却装置を有する請求項１に記載された栽培室の空調装置。
【請求項３】
前記供給装置は、前記混合装置により混合された空気を送る送風機と、該送風機により送られる空気を前記第２の領域へ導く通風路とを有する請求項１又は請求項２に記載された栽培室の空調装置。
【請求項４】
前記第１の領域は前記栽培室の天井部に設けられるとともに、前記第２の領域は前記栽培室の下部に設けられる請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された栽培室の空調装置。
【請求項５】
前記第１の排気装置は、前記第１の空気を排出するための第１の吸込み口を、前記栽培室の壁面又は天井面に有するとともに、前記第２の排気装置は、前記第２の空気を排出するための第２の吸込み口を、前記栽培室の壁面又は床面に有する請求項４に記載された栽培室の空調装置。
【請求項６】
前記第２の領域には前記植物を栽培するための栽培棚が配置されるとともに、前記通風路は、前記送風機から前記栽培棚の上方へかけて、配置される請求項４又は請求項５に記載された栽培室の空調装置。
【請求項７】
前記通風路のうち前記栽培棚の上方に位置する部分には、該通風路から上方へ向けて分岐するとともに、その表面から前記第２の領域へむけて前記空調空気を吹き出すための多孔性通風路が配置される請求項６に記載された栽培室の空調装置。
【請求項８】
前記多孔性通風路は、外壁に複数の吹き出し孔が穿設された筒状体、又は外壁が繊維状材料により構成された筒状体により構成される請求項７に記載された栽培室の空調装置。
【請求項９】
前記多孔性通風路は、前記植物の草丈が伸びる範囲で前記空調空気の吹出し噴出高さを変更することができるように、構成される請求項７又は請求項８に記載された栽培室の空調装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された空調装置を備えることを特徴とする栽培室。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２３８９２（Ｐ２０１１−２２３８９２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４１９５（Ｐ２０１０−９４１９５）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、経済産業省、「植物機能を活用した高度モノづくり基盤技術開発／植物利用高付加価値物質製造基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１９１３１９）新菱冷熱工業株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、経済産業省、「植物機能を活用した高度モノづくり基盤技術開発／植物利用高付加価値物質製造基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１９１３１９）新菱冷熱工業株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
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