植物栽培装置
【課題】植物栽培装置を簡素化及び小型化する。
【解決手段】栽培養液Ｌを熱源手段Ｎで冷却又は加熱して気体調温用の熱交換手段１５で空間調整気体Ｇと熱交換させ、熱交換後の栽培養液Ｌを栽培槽４に供給し、熱交換後の空間調整気体Ｇを栽培槽４上の栽培空間（栽培領域６ａ）に供給する。
【解決手段】栽培養液Ｌを熱源手段Ｎで冷却又は加熱して気体調温用の熱交換手段１５で空間調整気体Ｇと熱交換させ、熱交換後の栽培養液Ｌを栽培槽４に供給し、熱交換後の空間調整気体Ｇを栽培槽４上の栽培空間（栽培領域６ａ）に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の葉野菜などを栽培する植物栽培装置に関し、詳しくは、槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記の如き植物栽培装置において（図１２参照）、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌ、及び、その栽培槽４上の栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇの夫々を冷却又は加熱して調温するには、栽培養液Ｌを冷却又は加熱する養液用の熱源手段Ｎａと、空間調整気体Ｇを冷却又は加熱する気体用の熱源手段Ｎｂとを各別に装備していた。
【０００３】
即ち、この従来装置では、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽４内の養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る温度）に調整し、また、栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る温度）に調整するのに、各熱源手段Ｎａ，Ｎｂの冷却出力又は加熱出力を各別に調整することで、それら給液温度ｔｉ及び給気温度ｔｇｉの夫々を栽培植物の育成に適した温度に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８８４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来装置では、養液用の熱源手段Ｎａと気体用の熱源手段Ｎｂとを各別に装備するため、装置の全体構成が複雑になるとともに大型化し、この為、装置コストが嵩むとともに装置設置に大きなスペースが必要となる問題があった。
【０００６】
ちなみに、この問題に対する改良装置として、図１１に示す如く、熱媒ｅを冷却又は加熱する共通の熱源手段Ｎを設けるとともに、この共通熱源手段Ｎにより冷却又は加熱した熱媒ｅと栽培槽４に供給する栽培養液Ｌとを熱交換させる養液調温用の熱交換手段１５ａ、及び、共通熱源手段Ｎにより冷却又は加熱した熱媒ｅと栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇとを熱交換させる気体調温用の熱交換手段１５ｂを各別に装備する装置も考えられる。
【０００７】
即ち、この改良装置では、各熱交換手段１５ａ，１５ｂに対する共通熱源手段Ｎからの熱媒供給流量を調整することで、上記給液温度ｔｉ及び給気温度ｔｇｉの夫々を調整することができる。
【０００８】
しかし、この改良装置においても、養液調温用の熱交換手段１５ａと気体調温用の熱交換手段１５ｂとを各別に装備するため、また、共通熱源手段Ｎと各熱交換手段１５ａ，１５ｂとを接続するのに並列な２系統の熱媒配管が必要になるため、装置の複雑化や大型化を十分には回避することができず、この為、一定の改善は見られるものの、やはり装置コストが嵩むとともに装置設置に大きなスペースが必要になる問題がある。
【０００９】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な装置構成を採ることで上記問題を効果的に解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１特徴構成は、
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空間調整気体を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する気体調温用の熱交換手段を設け、
前記給液手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を前記熱媒として前記気体調温用の熱交換手段に通過させて空間調整気体と熱交換させ、この熱交換後の栽培養液を前記栽培槽に供給し、
前記給気手段は、前記気体調温用の熱交換手段で栽培養液と熱交換した後の空間調整気体を前記栽培空間に供給する構成にしてある点にある。
【００１１】
この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）、及び、栽培槽上の栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）の夫々について、栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽内の養液やその槽上の栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度や気体温度）が栽培条件や調温負荷などにより異なるにしても、気体調温用の熱交換手段での熱交換条件（例えば、栽培養液及び空間調整気体夫々の温度、流量、流速など）を状況に応じたものに設定にすれば、熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を先ず熱媒として気体調温用の熱交換手段に通過させることで、空間調整気体を気体調温用の熱交換手段での栽培養液との熱交換により所要温度まで冷却又は加熱することができ、これにより、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）を栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培空間の調温負荷を処理して栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度）に調整することができる。
【００１２】
また同時に、栽培養液を気体調温用の熱交換手段での上記熱交換に伴い所要温度幅だけ温度変化させる（即ち、空間調整気体の冷却に伴い所要温度幅だけ温度上昇させる、又は、空間調整気体の加熱に伴い所要温度幅だけ温度降下させる）ことができ、これにより、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）も栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培槽内の養液の調温負荷を処理して栽培槽内の養液を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００１３】
そして、この構成であれば、栽培養液を気体調温用の熱媒に兼用する形態を採るから、熱源手段については栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるだけで済むとともに、調温用の熱交換手段についても気体調温用の熱交換手段を装備するだけで済み、また、熱源手段と調温用の熱交換手段との接続も本来の養液用の配管で済ませることができる。
【００１４】
したがって、養液用の熱源手段と気体用の熱源手段とを各別に装備する先述の従来装置に比べ、また、共通熱源手段の装備に対し養液調温用の熱交換手段と気体調温用の熱交換手段とを各別に装備する先述の改良装置と比べても、装置の全体構成を効果的に簡素化及び小型化することができて、装置コストを大きく低減し得るとともに、装置設置に必要なスペースも大きく縮減することができる。
【００１５】
なお、この構成の実施にあたり、気体調温用の熱交換手段として、栽培養液と空間調整気体とが伝熱壁を介さずに直接に熱交換する形式の熱交換手段（例えば、栽培養液の散布域に対して空間調整気体を通過させる形式の熱交換手段など）を採用すれば、栽培空間に供給する空間調整気体の湿度（具体的には、その空間調整気体が含有する栽培養液蒸気の濃度）を高めることができ、これにより、栽培空間を湿度面からも栽培植物の育成に適した空間に調整することができる。
【００１６】
上記構成の実施において、給気手段により栽培空間に供給する空間調整気体は、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００１７】
また、省エネルギ化の観点からは、給気手段による空間調整気体の供給に伴い栽培空間から排出される空間内気体の全部又は一部を、気体調温用の熱交換手段において再び温度調整した上で空間調整気体として栽培空間に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、空間調整気体を栽培空間に一過的に供給する方式を採用して、栽培空間から排出される空間内気体を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００１８】
また同様に、省エネルギ化の観点からは、給液手段による栽培養液の供給に伴い栽培槽から排出される栽培養液の全部又は一部を、熱源手段において再び冷却又は加熱した上で気体調温用の熱交換手段を通じて栽培槽に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、栽培養液を栽培槽に一過的に供給する方式を採用して、栽培槽から排出される栽培養液を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００１９】
本発明の第２特徴構成は、
前記気体調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてある点にある。
【００２０】
この構成によれば、気体調温用の熱交換手段を対向流方式の熱交換器にしてあることから、熱源手段で冷却した栽培養液を気体調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換させて空間調整気体を冷却する場合、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の空間調整気体の温度（即ち、前記給気温度）を、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の栽培養液の温度（即ち、前記給液温度）より低い温度にすることもできる。
【００２１】
また同様に、熱源手段で加熱した栽培養液を気体調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換させて空間調整気体を加熱する場合では、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の空間調整気体の温度（給気温度）を、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の栽培養液の温度（給液温度）より高い温度にすることもできる。
【００２２】
したがって、この構成によれば、気体調整用の熱交換手段として、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における上流側となる並行流方式の熱交換器を用いるのに比べ、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）、及び、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）夫々の選択可能範囲を拡大することができ、その分、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高く確保することができる。
【００２３】
本発明の第３特徴構成は、
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてある点にある。
【００２４】
この構成によれば、調温負荷の変動にかかわらず栽培空間の温度が空間制御手段により自動的に設定空間温度に調整され保たれるから、その設定空間温度として栽培植物の育成に適した空間温度を設定しておくだけで、栽培植物を一層良好かつ安定的に栽培することができる。
【００２５】
また、熱源手段から気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで栽培空間の温度を調整するから、換言すれば、気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を栽培空間における調温負荷の変動分だけ調整するから、この調整の実行によって、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後における栽培養液の温度（給液温度）が大きく変化することはなく、このことからも、栽培植物を一層良好かつ安定的に栽培することができる。
【００２６】
本発明の第４特徴構成は、
前記熱源手段で冷却して前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度ｔｏを１０℃〜１４℃とし、
前記気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による栽培養液の温度上昇幅Δｔを３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇとしてある点にある。
【００２７】
この構成によれば、気体調温用の熱交換手段から栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）、及び、気体調温用の熱交換手段から栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）の夫々を、レタスなどの一般葉野菜の育成に適した温度（即ち、栽培空間及び栽培槽内の養液をレタスなどの一般葉野菜の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度及び養液温度）にすることができる。
【００２８】
即ち、設計値として上記のｔｏ＝１０℃〜１４℃，Δｔ＝３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇ（最も望ましくはｔｏ＝１２℃、Δｔ＝５℃）を採用すれば、レタスなどの一般葉野菜の栽培に好適な装置にすることができる。
【００２９】
本発明の第５特徴構成は、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液の一部を、前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回給液路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液のうち前記迂回給液路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための給液比率調整弁を設けてある点にある。
【００３０】
この構成によれば、迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が、気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による温度変化の無いままで栽培槽に供給される栽培養液であることから、熱源手段において栽培養液を冷却する場合では、熱源手段で冷却した栽培養液のうち迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を、給液比率調整弁により増大側へ調整することで、迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液と気体調整用の熱交換器を通じて栽培槽に供給する栽培養液とを合わせた平均の給液温度を低下側に調整することができる。
【００３１】
また、熱源手段において栽培養液を加熱する場合では、熱源手段で加熱した栽培養液のうち迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を、給液比率調整弁により増大側へ調整することで、上記平均の給液温度を上昇側に調整することができる。
【００３２】
即ち、この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（上記平均の給液温度）を給液比率調整弁による流量比率の調整で容易に調整することができ、これにより、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高めることができる。
【００３３】
本発明の第６特徴構成は、
前記給液手段による栽培養液の供給に伴い前記栽培槽から排出される栽培養液を前記熱源手段に戻す還液路を設けるとともに、
前記栽培槽から排出される栽培養液の一部を、前記熱源手段及び前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培槽から排出される栽培養液のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁を設けてある点にある。
【００３４】
この構成によれば、迂回循環液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が、熱源手段での再度の冷却又は加熱の無いままで栽培槽に再供給する栽培養液であることから、熱源手段において栽培養液を冷却する場合では、栽培槽から排出される栽培養液のうち迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液が占める流量比率を循環液比率調整弁により増大側へ調整することで、迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液と還液路から熱源手段及び気体調整用の熱交換器を通じて栽培槽に再供給する栽培養液とを合わせた平均の給液温度を上昇側に調整することができる。
【００３５】
また、熱源手段において栽培養液を加熱する場合では、栽培槽から排出される栽培養液のうち迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液が占める流量比率を循環液比率調整弁により増大側へ調整することで、上記平均の給液温度を低下側に調整することができる。
【００３６】
即ち、この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（上記平均の給液温度）を循環液比率調整弁による流量比率の調整で容易に調整することができ、これにより、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高めることができる。
【００３７】
本発明の第７特徴構成は、
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空調調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する養液調温用の熱交換手段を設け、
前記給気手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を前記熱媒として前記養液調温用の熱交換手段に通過させて栽培養液と熱交換させ、この熱交換後の空間調整気体を前記栽培空間に供給し、
前記給液手段は、前記養液調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換した後の栽培養液を前記栽培槽に供給する構成にしてある点にある。
【００３８】
この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）、及び、栽培槽上の栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）の夫々について、栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽内の養液やその槽上の栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度や気体温度）が栽培条件や調温負荷などにより異なるにしても、養液調温用の熱交換手段での熱交換条件（例えば、栽培養液及び空間調整気体夫々の温度、流量、流速など）を状況に応じたものに設定にすれば、熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を先ず熱媒として養液調温用の熱交換手段に通過させることで、栽培養液を養液調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換により所要温度まで冷却又は加熱することができ、これにより、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）を栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培槽内の養液の調温負荷を処理して栽培槽内の養液を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００３９】
また同時に、空間調整気体を養液調温用の熱交換手段での上記熱交換に伴い所要温度幅だけ温度変化させる（即ち、栽培養液の冷却に伴い所要温度幅だけ温度上昇させる、又は、栽培養液の加熱に伴い所要温度幅だけ温度降下させる）ことができ、これにより、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）も栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培空間の温調負荷を処理して栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度）に調整することができる。
【００４０】
そして、この構成であれば、空間調整気体を養液調温用の熱媒に兼用する形態を採るから、熱源手段については空間調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるだけで済むとともに、調温用の熱交換手段についても養液調温用の熱交換手段を装備するだけで済み、また、熱源手段と調温用の熱交換手段との接続も本来の空間調整気体用の配管で済ませることができる。
【００４１】
したがって、養液用の熱源手段と気体用の熱源手段とを各別に装備する先述の従来装置に比べ、また、共通熱源手段の装備に対し養液調温用の熱交換手段と気体調温用の熱交換手段とを各別に装備する先述の改良装置と比べても、装置の全体構成を効果的に簡素化及び小型化することができて、装置コストを大きく低減し得るとともに、装置設置に必要なスペースも大きく縮減することができる。
【００４２】
なお、この構成の実施にあたり、養液調温用の熱交換手段として、栽培養液と空間調整気体とが伝熱壁を介さずに直接に熱交換する形式の熱交換手段（例えば、栽培養液の散布域に対して空間調整気体を通過させる形式の熱交換手段など）を採用すれば、栽培空間に供給する空間調整気体の湿度（具体的には、その空間調整気体が含有する栽培養液蒸気の濃度）を高めることができ、これにより、栽培空間を湿度面からも栽培植物の育成に適した空間に調整することができる。
【００４３】
上記構成の実施においも、給気手段により栽培空間に供給する空間調整気体は、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００４４】
また、省エネルギ化の観点からは、給気手段による空間調整気体の供給に伴い栽培空間から排出される空間内気体の全部又は一部を、熱源手段において再び冷却又は加熱した上で、空間調整気体として養液調温用の熱交換手段を通じ栽培空間に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、空間調整気体を栽培空間に一過的に供給する方式を採用して、栽培空間から排出される空間内気体を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００４５】
また同様に、省エネルギ化の観点からは、給液手段による栽培養液の供給に伴い栽培槽から排出される栽培養液の全部又は一部を、養液調温用の熱交換手段において再び温度調整した上で栽培槽に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、栽培養液を栽培槽に一過的に供給する方式を採用して、栽培槽から排出される栽培養液を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００４６】
また、この構成の実施においては、第２、第３、第５、第６特徴構成と同様の次の如き付加構成を採用してもよい。
【００４７】
つまり、前記養液調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてもよい。
【００４８】
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記養液調温用の熱交換手段に供給する空間調整気体の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてもよい。
【００４９】
前記熱源手段で冷却又は加熱した空間調整気体の一部を、前記養液調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培空間に供給する迂回給気路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した空間調整気体のうち前記迂回給気路を通じて前記栽培空間に供給する空間調整気体が占める流量比率を調整するための給気比率調整手段を設けてもよい。
【００５０】
そしてまた、前記給気手段による空間調整気体の供給に伴い前記栽培空間から排出される空間内気体を前記熱源手段に戻す還気路を設けるとともに、
前記栽培空間から排出される空間内気体の一部を、前記熱源手段及び前記養液調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培空間に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培空間から排出される空間内気体のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培空間に供給する空間調整気体が占める流量比率を調整するための循環気比率調整手段を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】植物栽培棚装置の斜視図
【図２】植物栽培棚装置の正面視断面図
【図３】植物栽培棚装置の分解斜視図
【図４】棚上栽培空間の天井部の分解斜視図
【図５】厚板状ブロック体の分解斜視図
【図６】植物栽培棚装置の平面視断面図
【図７】植物栽培棚装置の配管系統図
【図８】別実施形態を示す概略装置構成図
【図９】他の別実施形態を示す概略装置構成図
【図１０】他の別実施形態を示す概略装置構成図
【図１１】改良装置を示す概略装置構成図
【図１２】従来装置を示す概略装置構成図
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１及び図２は本発明による植物栽培装置の一例である植物栽培棚装置を示し、この装置では図３に示す如く、支柱１に各種の横フレーム２を横架して棚格子３を形成し、この棚格子３の上に棚上栽培槽４を載設して栽培棚５を構成してある。
【００５３】
栽培棚５は上下に複数段（図では３段）設けてあり、各段の栽培棚５において、棚上栽培槽４の上には棚上栽培空間６を確保し、この棚上栽培空間６の天井部には栽培照明灯７を装備してある。
【００５４】
棚上栽培槽４に貯留する栽培養液Ｌの液面上には栽培プレート８を配設してあり、この栽培プレート８に行列配置で形成した多数の栽培孔に栽培植物（図示省略）の根元部を挿入することで、レタスに代表される葉野菜などの多数の栽培植物を、それらの根元部が槽内の栽培養液Ｌに浸漬する状態にして栽培する。
【００５５】
栽培照明灯７を装備する棚上栽培空間６の天井部は、金具を介して上段の棚格子３に支持させた厚板状ブロック体９で形成してあり、棚上栽培空間６の両側部には棚上栽培槽４の側縁部と厚板状ブロック体９の側縁部とにわたる縦壁部材１０を設け、この縦壁部材１０により棚上栽培空間６の両側部を閉塞することで、棚上栽培空間６をトンネル状の空間にしてある。
【００５６】
棚上栽培空間６の床部を形成する棚上栽培槽４、棚上栽培空間６の天井部を形成する厚板状ブロック体９、並びに、棚上栽培空間６の両側部を閉塞する縦壁部材１０はいずれも発泡スチロールで形成してあり、これにより、これら棚上栽培槽４、厚板状ブロック体９、縦壁部材１０の製作加工並びに組み付けを容易にするとともに、発泡スチロールが備える高い断熱性をもって棚上栽培空間６に対する効果的な断熱効果を得ることができる。
【００５７】
栽培照明灯７については、厚板状ブロック体９の下面部（即ち、天井面部）に、横断面形状が伏椀状の下拡がり形状で棚上栽培空間６に向かって下向きに開口する溝状の下向き凹部１１を形成し、この溝状の下向き凹部１１の上底部に、その溝状構造の全長にわたらせて栽培照明灯７を配置してある。
【００５８】
この溝状の下向き凹部１１の内面には光反射層１１ａを設けてあり、これにより、下向き凹部１１を照明反射板とする形態で、栽培照明灯７の発生光のうち下向き凹部１１の内面に向うものを反射させて棚上栽培空間６を効率的に照明する。
【００５９】
栽培照明灯７は、下向き凹部１１の上底部近くで厚板状ブロック体９の下面部に埋没状態で沿わせた棒状フレーム１２に支持させてあり、この棒状フレーム１２は厚板状ブロック体９とともに金具を介して上段の棚格子３に支持させてある。
【００６０】
図２及び図４〜図６に示すように、天井部を形成する厚板状ブロック体９の内部には、櫛歯状に分岐して厚板状ブロック体９の面方向（本例では長手方向）に延びる複数の内部給気路１３、及び、同じく櫛歯状に分岐して厚板状ブロック体９の面方向に延びる複数の内部排気路１４を、平面視で噛み合せ状に交互配置して形成してあり、厚板状ブロック体９の一側面における長手方向一端部には、内部給気路１３の入口となる給気接続口１３ａを形成し、厚板状ブロック体９の他側面における長手方向他端部には、内部排気路１４の出口となる排気接続口１４ａを形成してある。
【００６１】
また、厚板状ブロック体９には、内部給気路１３と棚上栽培空間６とを連通させる複数の天井給気孔１３ｂ、及び、内部排気路１４と棚上栽培空間６とを連通させる複数の天井排気孔１４ｂの夫々を、厚板状ブロック体９の面方向に分散させて形成してある。
【００６２】
つまり、後述する気液熱交換器１５（気体調温用の熱交換手段の一例）により冷却した空間調整空気Ｇ（空間調整気体の一例）を、給気接続口１３ａ、内部給気路１３，天井給気孔１３ｂを通じて天井部から均一に棚上栽培空間６に供給し、また、これに併行して棚上栽培空間６の空間内空気Ｇ′を、天井排気孔１４ｂ、内部排気路１４、排気接続口１４ａを通じて天井部から均一に排出し、これにより、棚上栽培空間６に対し集中的かつ均一に調温（冷房）を施して、棚上栽培空間６の全体を栽培植物の育成に適した均一な温度状態に調整する。
【００６３】
天井排気孔１４ｂは、栽培照明灯７を装備する下向き凹部１１の上底部で下向き凹部１１の内部に開口させてあり、これにより、栽培照明灯７の大量の発生熱を空間内空気Ｇ′とともに棚上栽培空間６から速やかに排出して棚上栽培空間６の調温負荷（冷房負荷）を効果的に軽減する。
【００６４】
図２、図３及び図７に示すように、空間調整空気Ｇを冷却する気液熱交換器１５は、空間調整空気Ｇを各段の棚上栽培空間６に供給する循環ファン１６とともに最下段の栽培棚５の下に配置し、この気液熱交換器１５の空気出口を、縦姿勢で各段の栽培棚５にわたる給気縦ダクト１７を通じて各段の厚板状ブロック体９における給気接続口１３ａに接続するとともに、この気液熱交換器１５の空気入口を、同じく縦姿勢で各段の栽培棚５にわたる排気縦ダクト１８を通じて各段の厚板状ブロック体９における排気接続口１４ａに接続してある。
【００６５】
つまり、気液熱交換器１５で冷却した空間調整空気Ｇの供給に伴い各段の棚上栽培空間６から排出される空間内空気Ｇ′を排気縦ダクト１８を通じて集合状態で気液熱交換器１５に戻して冷却し、この冷却空気を再び空間調整空気Ｇとして給気縦ダクト１７を通じ各段の棚上栽培空間６に分配供給するようにしてある。
【００６６】
即ち、本例において、循環ファン１６及び給気縦ダクト１７は、厚板状ブロック体９の内部給気路１３を通じて棚上栽培空間６に空間調整空気Ｇを供給する給気手段を構成する。
【００６７】
また、循環ファン１６及び排気縦ダクト１８は、厚板状ブロック体９の内部排気路１４を通じて棚上栽培空間６の空間内空気Ｇ′を排出する排気手段を構成する。
【００６８】
各段の棚上栽培空間６はトンネル状の空間にしてあるため、各段の棚上栽培空間６に供給した空間調整空気Ｇの外部への逸散は効果的に抑制され、これにより、各段の棚上栽培空間６だけを集中的かつ効率的に調温（冷房）することができて、その調温に要するエネルギや運転コストを効果的に低減することができる。
【００６９】
図４及び図５に示すように、厚板状ブロック体９は上側板状部分９ａと下側板状部分９ｂとからなる二分割構造にしてあり、上側板状部分９ａの分割面部（下面部）には、給気路用溝１３ｃと排気路用溝１４ｃとを形成してある。
【００７０】
また、下側板状部分９ｂの分割面部（上面部）には、同じく給気路用溝１３ｄと排気路用溝１４ｄとを形成するとともに、天井給気孔１３ｂ及び天井排気孔１４ｂを形成してあり、これら上側板状部分９ａと下側板状部分９ｂとを結合して厚板状ブロック体９を形成すると、それに伴い、上側板状部分９ａの給気路用溝１３ｃと下側板状部分９ｂの給気路用溝１３ｄとが合わさって内部給気路１３が厚板状ブロック体９の内部に形成されるとともに、上側板状部分９ａの排気路用溝１４ｃと下側板状部分９ｂの排気路用溝１４ｄとが合わさって内部排気路１４が厚板状ブロック体９の内部に形成される。
【００７１】
図１は植物栽培棚装置の単位構成Ｕ（換言すれば１ユニット）を示すものであり、図７に示すように、この単位構成Ｕを一列状に連ねて複数配置することで所要長の植物栽培棚装置を構築する。
【００７２】
そして、この場合、複数の厚板状ブロック体９が装置長手方向に一列状に連なる装置構成となることで、装置の全長にわたって連続する各段の棚上栽培空間６も形式的には厚板状ブロック体９ごとの栽培領域６ａに区分され、それら栽培領域６ａごとに、気液熱交換器１５、循環ファン１６、給気縦ダクト１７、排気縦ダクト１８からなる給排気システムを配備した装置構成になる。
【００７３】
図７において、１９は各段の棚上栽培槽４に供給する栽培養液Ｌを冷却する熱源側熱交換器であり、この熱源側熱交換器１９では、冷凍機２０との間での冷水循環路２１を通じた冷水循環おいて冷凍機２０から供給される低温冷水Ｃと、還液路２２を通じて各段の棚上栽培槽４から戻る栽培養液Ｌ′とを熱交換させて、その栽培養液Ｌ′を所定温度ｔｏ（熱源側出口温度）まで冷却する。
【００７４】
還液路２２には、補給水路２３及び補給液路２４を接続した補給槽２５を介装してあり、この補給槽２５において、各段の棚上栽培槽４から戻る栽培養液Ｌ′に対し、所要量の水Ｗを補給水路２３から補給するとともに所要量の原養液ＬＬを補給液路２４から補給することで、常時一定濃度の栽培養液Ｌを各段の棚上栽培槽４に供給する。
【００７５】
熱源側熱交換器１９で冷却した栽培養液Ｌは定水量型の循環ポンプ２６により主給液路２７を通じて栽培領域６ａごとの気液熱交換器１５に分配送給し、これら気液熱交換器１５では、対応の排気縦ダクト１８を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａから戻る空間内空気Ｇ′を、主給液路２７から供給される冷却後の栽培養液Ｌと対向流方式で熱交換させて所定温度ｔｇｉまで冷却し、この冷却空気を空間調整空気Ｇとして対応の給気縦ダクト１７を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａに供給する。
【００７６】
また、栽培領域６ａごとの気液熱交換器１５の夫々を通過した熱交換後の栽培養液Ｌ（即ち、空間調整空気Ｇとの熱交換で熱源側出口温度ｔｏから所定温度幅Δｔだけ昇温した栽培養液）は、栽培領域６ａごとの縦給液路２８を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａにおいて各段の棚上栽培槽４に分配供給する。
【００７７】
即ち、循環ポンプ２６、主給液路２７、並びに、上記栽培領域６ａごとの縦給液路２８は棚上栽培槽４に栽培養液Ｌを供給する給液手段を構成する。
【００７８】
各段の棚上栽培槽４には、棚上栽培槽４の液位を所定液位に保つオーバーフロー排液口２９を装置長手方向の一端部に配置して装備してあり、各段の棚上栽培空間６において上記の如く栽培領域６ａごとに栽培養液Ｌを棚上栽培槽４に供給するのに伴い、各段の棚上栽培槽４における槽内の栽培養液Ｌ′は各段のオーバーフロー排液口２９へオーバーフローにより流出させ、これら各段のオーバーフロー排液口２９から排出される栽培養液Ｌ′を還液路２２を通じて熱源側熱交換器１９に戻すようにしてある。
【００７９】
つまり、この植物栽培棚装置であれば、各気液熱交換器１５における熱交換条件（例えば、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇ夫々の温度、流量、流速など）を栽培条件や調温負荷などに応じて設定しておくことで、それら気液熱交換器１５での栽培養液Ｌと空間調整空気Ｇとの熱交換をもって、各段の棚上栽培空間６に供給する空間調整空気Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を、栽培植物の育成に適した温度（即ち、各段の棚上栽培空間６の調温負荷を処理して各段の棚上栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る空気温度）に調整すると同時に、各段の棚上栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ［＝ｔｏ＋Δｔ］（給液温度）も、栽培植物の育成に適した温度（即ち、各段の棚上栽培槽４内における養液Ｌの調温負荷を処理して各段の棚上栽培槽４内における養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００８０】
そして、熱源側熱交換器１９で冷却した栽培養液Ｌを気液熱交換器１５での空間調整空気Ｇの冷却に用いて、栽培養液Ｌを空間調整空気Ｇに対する冷却用熱媒として兼用する形態を採ることで、また、熱源側熱交換器１９及び冷凍機２０からなる養液用の熱源手段Ｎを空間調整空気Ｇに対する空気用の熱源手段に兼ねる形態を採ることで、装置構成の効果的な簡素化及び小型化を可能にしている。
【００８１】
なお、レタスなどの一般葉野菜を栽培する場合、気液熱交換器１５に供給する栽培養液Ｌの熱源側出口温度ｔｏ、及び、気液熱交換器１５での熱交換による栽培養液Ｌの温度上昇幅Δｔ（＝ｔｉ−ｔｏ）の好適な設計値例としては、ｔｏ＝１０℃〜１４℃，Δｔ＝３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇ、最も望ましくはｔｏ＝１２℃，Δｔ＝５℃を挙げることができる。
【００８２】
３０は各段の棚上栽培空間６における温度ｔｒを検出する温度センサ、Ｖは冷凍機２０から熱源側熱交換器１９に供給する冷水Ｃの流量を調整して熱源側熱交換器１９の冷却出力を調整するための流量調整弁、３１は各段の温度センサ３０による検出温度ｔｒに基づき流量調整弁Ｖを操作する制御装置（空間制御手段の一例）である。
【００８３】
そして、この制御装置３１は、各段の温度センサ３０による検出温度ｔｒに基づき流量調整弁Ｖの操作して熱源側熱交換器１９の冷却出力を調整することで、気液熱交換器１５に供給する栽培養液Ｌの熱源側出口温度ｔｏを調整し、この熱源側出口温度ｔｏの調整により、各段の棚上栽培空間６における温度ｔｒを平均的に設定空間温度ｔｒｓ（つまり、栽培植物の育成に適した空間温度として設定された温度）に調整するよう動作する構成にしてある。
【００８４】
なお、この制御装置３１は、擬似夜間としての照明消灯時と擬似昼間としての照明点灯時とで設定空間温度ｔｒｓを自動的に変更し、そのことで栽培植物に対し光と温度との両面から昼夜を擬似体験させるものにしてもよい。
【００８５】
また、栽培植物の生育状態に応じて設定空間温度ｔｒｓを自動的に変更するものにしてもよい。
【００８６】
〔別実施形態〕
前述の実施形態では、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを冷却する装置構成を示したが、寒冷地などでは、また、栽培植物種によっては、加熱用の熱源手段Ｎを用いて栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを加熱するようにしてもよく、また、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを冷却する冷却運転と栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを加熱する加熱運転との切り換え実施を可能にしてもよい。
【００８７】
前述の実施形態では、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌの全量を気液熱交換器１５を通じて栽培槽４に供給する装置構成を示したが、図８に示す如く、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌの一部を気液熱交換器１５に対し迂回させて栽培槽４に供給する迂回給液路２７ａを設けるとともに、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌのうち迂回給液路２７を通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌａが占める流量比率を調整するための給液比率調整弁Ｖａを設けてもよい。
【００８８】
即ち、この構成によれば、給液比率調整弁Ｖａを操作して、迂回給液路２７を通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌａの流量比率を調整することにより、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を調整することができる。
【００８９】
なお、給液比率調整弁Ｖａは、三方弁又は二方弁の組み合わせなど、どのような装備形態を採るものであってもよい。
【００９０】
前述の実施形態では、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′の全量を還液路２２を通じて熱源手段Ｎに戻す装置構成を示したが、図９に示す如く、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′の一部を、熱源手段Ｎ及び気液熱交換器１５に対し迂回させて栽培槽４に供給する迂回循環路２２ａを設け、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′のうち迂回循環路２２ａを通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌｂが占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁Ｖｂを設けてもよい。
【００９１】
即ち、この構成によれば、循環液比率調整弁Ｖｂを操作して、迂回循環路２２ａを通じて栽培槽４に再供給する栽培養液Ｌｂの流量比率を調整することにより、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を調整することができる。
【００９２】
なお、循環液比率調整弁Ｖｂも、三方弁又は二方弁の組み合わせなど、どのような装備形態を採るものであってもよい。
【００９３】
前述の実施形態では、栽培養液Ｌを空気調温用の熱媒に兼用する装置構成を示したが、図１０に示す如く、熱源手段Ｎで冷却又は加熱した空間調整空気Ｇを気液熱交換器１５（この場合は養液調温用熱交換手段の一例）で栽培養液Ｌと熱交換させ、この熱交換後の栽培養液Ｌを栽培槽４に供給すると共に、熱交換後の空間調整空気Ｇを栽培槽４上の栽培空間６に供給するようにしてもよい。
【００９４】
この装置構成においても、気液熱交換器１５における熱交換条件を栽培条件や調温負荷などに応じて設定しておくことで、気液熱交換器１５での栽培養液Ｌと空間調整空気Ｇとの熱交換をもって、栽培空間６に供給する空間調整空気Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を、栽培植物の育成に適した温度（栽培空間６の調温負荷を処理して栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る空気温度）に調整すると同時に、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）も、栽培植物の育成に適した温度（栽培槽４内における養液Ｌの調温負荷を処理して栽培槽４内における養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る養液温度）に調整することができる。
【００９５】
前述の実施形態では、空間調整気体Ｇを空気とする場合を示したが、栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇは、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００９６】
本発明による植物栽培装置は、前述の実施例の如き上下複数段の棚構造のものに限らず、栽培槽４及び栽培槽４上の栽培空間６を一段だけ備えるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明による植物栽培装置は種々の植物の栽培に使用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
Ｌ 栽培養液
４ 栽培槽
２６，２７，２８ 給液手段
６ 栽培空間
１６，１７ 給気手段
Ｎ 熱源手段
Ｇ 空間調整気体
１５ 気体調温用（又は養液調温用）の熱交換手段
３０ 温度センサ
ｔｒ 空間温度
３１ 空間制御手段
ｔｏ 熱源側出口温度
ｔｒｓ 設定空間温度
Ｌａ 栽培養液の一部
２７ａ 迂回給液路
Ｖａ 給液比率調整弁
２２ 還液路
Ｌｂ 栽培養液の一部
２２ａ 迂回循環路
Ｖｂ 循環液比率調整弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の葉野菜などを栽培する植物栽培装置に関し、詳しくは、槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記の如き植物栽培装置において（図１２参照）、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌ、及び、その栽培槽４上の栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇの夫々を冷却又は加熱して調温するには、栽培養液Ｌを冷却又は加熱する養液用の熱源手段Ｎａと、空間調整気体Ｇを冷却又は加熱する気体用の熱源手段Ｎｂとを各別に装備していた。
【０００３】
即ち、この従来装置では、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽４内の養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る温度）に調整し、また、栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る温度）に調整するのに、各熱源手段Ｎａ，Ｎｂの冷却出力又は加熱出力を各別に調整することで、それら給液温度ｔｉ及び給気温度ｔｇｉの夫々を栽培植物の育成に適した温度に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８８４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の従来装置では、養液用の熱源手段Ｎａと気体用の熱源手段Ｎｂとを各別に装備するため、装置の全体構成が複雑になるとともに大型化し、この為、装置コストが嵩むとともに装置設置に大きなスペースが必要となる問題があった。
【０００６】
ちなみに、この問題に対する改良装置として、図１１に示す如く、熱媒ｅを冷却又は加熱する共通の熱源手段Ｎを設けるとともに、この共通熱源手段Ｎにより冷却又は加熱した熱媒ｅと栽培槽４に供給する栽培養液Ｌとを熱交換させる養液調温用の熱交換手段１５ａ、及び、共通熱源手段Ｎにより冷却又は加熱した熱媒ｅと栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇとを熱交換させる気体調温用の熱交換手段１５ｂを各別に装備する装置も考えられる。
【０００７】
即ち、この改良装置では、各熱交換手段１５ａ，１５ｂに対する共通熱源手段Ｎからの熱媒供給流量を調整することで、上記給液温度ｔｉ及び給気温度ｔｇｉの夫々を調整することができる。
【０００８】
しかし、この改良装置においても、養液調温用の熱交換手段１５ａと気体調温用の熱交換手段１５ｂとを各別に装備するため、また、共通熱源手段Ｎと各熱交換手段１５ａ，１５ｂとを接続するのに並列な２系統の熱媒配管が必要になるため、装置の複雑化や大型化を十分には回避することができず、この為、一定の改善は見られるものの、やはり装置コストが嵩むとともに装置設置に大きなスペースが必要になる問題がある。
【０００９】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な装置構成を採ることで上記問題を効果的に解消する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１特徴構成は、
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空間調整気体を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する気体調温用の熱交換手段を設け、
前記給液手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を前記熱媒として前記気体調温用の熱交換手段に通過させて空間調整気体と熱交換させ、この熱交換後の栽培養液を前記栽培槽に供給し、
前記給気手段は、前記気体調温用の熱交換手段で栽培養液と熱交換した後の空間調整気体を前記栽培空間に供給する構成にしてある点にある。
【００１１】
この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）、及び、栽培槽上の栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）の夫々について、栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽内の養液やその槽上の栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度や気体温度）が栽培条件や調温負荷などにより異なるにしても、気体調温用の熱交換手段での熱交換条件（例えば、栽培養液及び空間調整気体夫々の温度、流量、流速など）を状況に応じたものに設定にすれば、熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を先ず熱媒として気体調温用の熱交換手段に通過させることで、空間調整気体を気体調温用の熱交換手段での栽培養液との熱交換により所要温度まで冷却又は加熱することができ、これにより、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）を栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培空間の調温負荷を処理して栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度）に調整することができる。
【００１２】
また同時に、栽培養液を気体調温用の熱交換手段での上記熱交換に伴い所要温度幅だけ温度変化させる（即ち、空間調整気体の冷却に伴い所要温度幅だけ温度上昇させる、又は、空間調整気体の加熱に伴い所要温度幅だけ温度降下させる）ことができ、これにより、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）も栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培槽内の養液の調温負荷を処理して栽培槽内の養液を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００１３】
そして、この構成であれば、栽培養液を気体調温用の熱媒に兼用する形態を採るから、熱源手段については栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるだけで済むとともに、調温用の熱交換手段についても気体調温用の熱交換手段を装備するだけで済み、また、熱源手段と調温用の熱交換手段との接続も本来の養液用の配管で済ませることができる。
【００１４】
したがって、養液用の熱源手段と気体用の熱源手段とを各別に装備する先述の従来装置に比べ、また、共通熱源手段の装備に対し養液調温用の熱交換手段と気体調温用の熱交換手段とを各別に装備する先述の改良装置と比べても、装置の全体構成を効果的に簡素化及び小型化することができて、装置コストを大きく低減し得るとともに、装置設置に必要なスペースも大きく縮減することができる。
【００１５】
なお、この構成の実施にあたり、気体調温用の熱交換手段として、栽培養液と空間調整気体とが伝熱壁を介さずに直接に熱交換する形式の熱交換手段（例えば、栽培養液の散布域に対して空間調整気体を通過させる形式の熱交換手段など）を採用すれば、栽培空間に供給する空間調整気体の湿度（具体的には、その空間調整気体が含有する栽培養液蒸気の濃度）を高めることができ、これにより、栽培空間を湿度面からも栽培植物の育成に適した空間に調整することができる。
【００１６】
上記構成の実施において、給気手段により栽培空間に供給する空間調整気体は、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００１７】
また、省エネルギ化の観点からは、給気手段による空間調整気体の供給に伴い栽培空間から排出される空間内気体の全部又は一部を、気体調温用の熱交換手段において再び温度調整した上で空間調整気体として栽培空間に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、空間調整気体を栽培空間に一過的に供給する方式を採用して、栽培空間から排出される空間内気体を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００１８】
また同様に、省エネルギ化の観点からは、給液手段による栽培養液の供給に伴い栽培槽から排出される栽培養液の全部又は一部を、熱源手段において再び冷却又は加熱した上で気体調温用の熱交換手段を通じて栽培槽に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、栽培養液を栽培槽に一過的に供給する方式を採用して、栽培槽から排出される栽培養液を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００１９】
本発明の第２特徴構成は、
前記気体調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてある点にある。
【００２０】
この構成によれば、気体調温用の熱交換手段を対向流方式の熱交換器にしてあることから、熱源手段で冷却した栽培養液を気体調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換させて空間調整気体を冷却する場合、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の空間調整気体の温度（即ち、前記給気温度）を、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の栽培養液の温度（即ち、前記給液温度）より低い温度にすることもできる。
【００２１】
また同様に、熱源手段で加熱した栽培養液を気体調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換させて空間調整気体を加熱する場合では、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の空間調整気体の温度（給気温度）を、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後の栽培養液の温度（給液温度）より高い温度にすることもできる。
【００２２】
したがって、この構成によれば、気体調整用の熱交換手段として、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における上流側となる並行流方式の熱交換器を用いるのに比べ、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）、及び、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）夫々の選択可能範囲を拡大することができ、その分、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高く確保することができる。
【００２３】
本発明の第３特徴構成は、
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてある点にある。
【００２４】
この構成によれば、調温負荷の変動にかかわらず栽培空間の温度が空間制御手段により自動的に設定空間温度に調整され保たれるから、その設定空間温度として栽培植物の育成に適した空間温度を設定しておくだけで、栽培植物を一層良好かつ安定的に栽培することができる。
【００２５】
また、熱源手段から気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで栽培空間の温度を調整するから、換言すれば、気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を栽培空間における調温負荷の変動分だけ調整するから、この調整の実行によって、気体調温用の熱交換手段を通過した熱交換後における栽培養液の温度（給液温度）が大きく変化することはなく、このことからも、栽培植物を一層良好かつ安定的に栽培することができる。
【００２６】
本発明の第４特徴構成は、
前記熱源手段で冷却して前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度ｔｏを１０℃〜１４℃とし、
前記気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による栽培養液の温度上昇幅Δｔを３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇとしてある点にある。
【００２７】
この構成によれば、気体調温用の熱交換手段から栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）、及び、気体調温用の熱交換手段から栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）の夫々を、レタスなどの一般葉野菜の育成に適した温度（即ち、栽培空間及び栽培槽内の養液をレタスなどの一般葉野菜の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度及び養液温度）にすることができる。
【００２８】
即ち、設計値として上記のｔｏ＝１０℃〜１４℃，Δｔ＝３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇ（最も望ましくはｔｏ＝１２℃、Δｔ＝５℃）を採用すれば、レタスなどの一般葉野菜の栽培に好適な装置にすることができる。
【００２９】
本発明の第５特徴構成は、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液の一部を、前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回給液路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液のうち前記迂回給液路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための給液比率調整弁を設けてある点にある。
【００３０】
この構成によれば、迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が、気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による温度変化の無いままで栽培槽に供給される栽培養液であることから、熱源手段において栽培養液を冷却する場合では、熱源手段で冷却した栽培養液のうち迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を、給液比率調整弁により増大側へ調整することで、迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液と気体調整用の熱交換器を通じて栽培槽に供給する栽培養液とを合わせた平均の給液温度を低下側に調整することができる。
【００３１】
また、熱源手段において栽培養液を加熱する場合では、熱源手段で加熱した栽培養液のうち迂回給液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を、給液比率調整弁により増大側へ調整することで、上記平均の給液温度を上昇側に調整することができる。
【００３２】
即ち、この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（上記平均の給液温度）を給液比率調整弁による流量比率の調整で容易に調整することができ、これにより、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高めることができる。
【００３３】
本発明の第６特徴構成は、
前記給液手段による栽培養液の供給に伴い前記栽培槽から排出される栽培養液を前記熱源手段に戻す還液路を設けるとともに、
前記栽培槽から排出される栽培養液の一部を、前記熱源手段及び前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培槽から排出される栽培養液のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁を設けてある点にある。
【００３４】
この構成によれば、迂回循環液路を通じて栽培槽に供給する栽培養液が、熱源手段での再度の冷却又は加熱の無いままで栽培槽に再供給する栽培養液であることから、熱源手段において栽培養液を冷却する場合では、栽培槽から排出される栽培養液のうち迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液が占める流量比率を循環液比率調整弁により増大側へ調整することで、迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液と還液路から熱源手段及び気体調整用の熱交換器を通じて栽培槽に再供給する栽培養液とを合わせた平均の給液温度を上昇側に調整することができる。
【００３５】
また、熱源手段において栽培養液を加熱する場合では、栽培槽から排出される栽培養液のうち迂回循環液路を通じて栽培槽に再供給する栽培養液が占める流量比率を循環液比率調整弁により増大側へ調整することで、上記平均の給液温度を低下側に調整することができる。
【００３６】
即ち、この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（上記平均の給液温度）を循環液比率調整弁による流量比率の調整で容易に調整することができ、これにより、栽培条件や調温負荷の変動などに対する対応性を一層高めることができる。
【００３７】
本発明の第７特徴構成は、
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空調調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する養液調温用の熱交換手段を設け、
前記給気手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を前記熱媒として前記養液調温用の熱交換手段に通過させて栽培養液と熱交換させ、この熱交換後の空間調整気体を前記栽培空間に供給し、
前記給液手段は、前記養液調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換した後の栽培養液を前記栽培槽に供給する構成にしてある点にある。
【００３８】
この構成によれば、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）、及び、栽培槽上の栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）の夫々について、栽培植物の育成に適した温度（即ち、栽培槽内の養液やその槽上の栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度や気体温度）が栽培条件や調温負荷などにより異なるにしても、養液調温用の熱交換手段での熱交換条件（例えば、栽培養液及び空間調整気体夫々の温度、流量、流速など）を状況に応じたものに設定にすれば、熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を先ず熱媒として養液調温用の熱交換手段に通過させることで、栽培養液を養液調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換により所要温度まで冷却又は加熱することができ、これにより、栽培槽に供給する栽培養液の温度（給液温度）を栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培槽内の養液の調温負荷を処理して栽培槽内の養液を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００３９】
また同時に、空間調整気体を養液調温用の熱交換手段での上記熱交換に伴い所要温度幅だけ温度変化させる（即ち、栽培養液の冷却に伴い所要温度幅だけ温度上昇させる、又は、栽培養液の加熱に伴い所要温度幅だけ温度降下させる）ことができ、これにより、栽培空間に供給する空間調整気体の温度（給気温度）も栽培植物の育成に適した温度（つまり、栽培空間の温調負荷を処理して栽培空間を栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる気体温度）に調整することができる。
【００４０】
そして、この構成であれば、空間調整気体を養液調温用の熱媒に兼用する形態を採るから、熱源手段については空間調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるだけで済むとともに、調温用の熱交換手段についても養液調温用の熱交換手段を装備するだけで済み、また、熱源手段と調温用の熱交換手段との接続も本来の空間調整気体用の配管で済ませることができる。
【００４１】
したがって、養液用の熱源手段と気体用の熱源手段とを各別に装備する先述の従来装置に比べ、また、共通熱源手段の装備に対し養液調温用の熱交換手段と気体調温用の熱交換手段とを各別に装備する先述の改良装置と比べても、装置の全体構成を効果的に簡素化及び小型化することができて、装置コストを大きく低減し得るとともに、装置設置に必要なスペースも大きく縮減することができる。
【００４２】
なお、この構成の実施にあたり、養液調温用の熱交換手段として、栽培養液と空間調整気体とが伝熱壁を介さずに直接に熱交換する形式の熱交換手段（例えば、栽培養液の散布域に対して空間調整気体を通過させる形式の熱交換手段など）を採用すれば、栽培空間に供給する空間調整気体の湿度（具体的には、その空間調整気体が含有する栽培養液蒸気の濃度）を高めることができ、これにより、栽培空間を湿度面からも栽培植物の育成に適した空間に調整することができる。
【００４３】
上記構成の実施においも、給気手段により栽培空間に供給する空間調整気体は、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００４４】
また、省エネルギ化の観点からは、給気手段による空間調整気体の供給に伴い栽培空間から排出される空間内気体の全部又は一部を、熱源手段において再び冷却又は加熱した上で、空間調整気体として養液調温用の熱交換手段を通じ栽培空間に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、空間調整気体を栽培空間に一過的に供給する方式を採用して、栽培空間から排出される空間内気体を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００４５】
また同様に、省エネルギ化の観点からは、給液手段による栽培養液の供給に伴い栽培槽から排出される栽培養液の全部又は一部を、養液調温用の熱交換手段において再び温度調整した上で栽培槽に循環供給する方式を採るのが望ましいが、場合によっては、栽培養液を栽培槽に一過的に供給する方式を採用して、栽培槽から排出される栽培養液を全て外部に放出するようにしてもよい。
【００４６】
また、この構成の実施においては、第２、第３、第５、第６特徴構成と同様の次の如き付加構成を採用してもよい。
【００４７】
つまり、前記養液調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてもよい。
【００４８】
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記養液調温用の熱交換手段に供給する空間調整気体の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてもよい。
【００４９】
前記熱源手段で冷却又は加熱した空間調整気体の一部を、前記養液調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培空間に供給する迂回給気路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した空間調整気体のうち前記迂回給気路を通じて前記栽培空間に供給する空間調整気体が占める流量比率を調整するための給気比率調整手段を設けてもよい。
【００５０】
そしてまた、前記給気手段による空間調整気体の供給に伴い前記栽培空間から排出される空間内気体を前記熱源手段に戻す還気路を設けるとともに、
前記栽培空間から排出される空間内気体の一部を、前記熱源手段及び前記養液調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培空間に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培空間から排出される空間内気体のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培空間に供給する空間調整気体が占める流量比率を調整するための循環気比率調整手段を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】植物栽培棚装置の斜視図
【図２】植物栽培棚装置の正面視断面図
【図３】植物栽培棚装置の分解斜視図
【図４】棚上栽培空間の天井部の分解斜視図
【図５】厚板状ブロック体の分解斜視図
【図６】植物栽培棚装置の平面視断面図
【図７】植物栽培棚装置の配管系統図
【図８】別実施形態を示す概略装置構成図
【図９】他の別実施形態を示す概略装置構成図
【図１０】他の別実施形態を示す概略装置構成図
【図１１】改良装置を示す概略装置構成図
【図１２】従来装置を示す概略装置構成図
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１及び図２は本発明による植物栽培装置の一例である植物栽培棚装置を示し、この装置では図３に示す如く、支柱１に各種の横フレーム２を横架して棚格子３を形成し、この棚格子３の上に棚上栽培槽４を載設して栽培棚５を構成してある。
【００５３】
栽培棚５は上下に複数段（図では３段）設けてあり、各段の栽培棚５において、棚上栽培槽４の上には棚上栽培空間６を確保し、この棚上栽培空間６の天井部には栽培照明灯７を装備してある。
【００５４】
棚上栽培槽４に貯留する栽培養液Ｌの液面上には栽培プレート８を配設してあり、この栽培プレート８に行列配置で形成した多数の栽培孔に栽培植物（図示省略）の根元部を挿入することで、レタスに代表される葉野菜などの多数の栽培植物を、それらの根元部が槽内の栽培養液Ｌに浸漬する状態にして栽培する。
【００５５】
栽培照明灯７を装備する棚上栽培空間６の天井部は、金具を介して上段の棚格子３に支持させた厚板状ブロック体９で形成してあり、棚上栽培空間６の両側部には棚上栽培槽４の側縁部と厚板状ブロック体９の側縁部とにわたる縦壁部材１０を設け、この縦壁部材１０により棚上栽培空間６の両側部を閉塞することで、棚上栽培空間６をトンネル状の空間にしてある。
【００５６】
棚上栽培空間６の床部を形成する棚上栽培槽４、棚上栽培空間６の天井部を形成する厚板状ブロック体９、並びに、棚上栽培空間６の両側部を閉塞する縦壁部材１０はいずれも発泡スチロールで形成してあり、これにより、これら棚上栽培槽４、厚板状ブロック体９、縦壁部材１０の製作加工並びに組み付けを容易にするとともに、発泡スチロールが備える高い断熱性をもって棚上栽培空間６に対する効果的な断熱効果を得ることができる。
【００５７】
栽培照明灯７については、厚板状ブロック体９の下面部（即ち、天井面部）に、横断面形状が伏椀状の下拡がり形状で棚上栽培空間６に向かって下向きに開口する溝状の下向き凹部１１を形成し、この溝状の下向き凹部１１の上底部に、その溝状構造の全長にわたらせて栽培照明灯７を配置してある。
【００５８】
この溝状の下向き凹部１１の内面には光反射層１１ａを設けてあり、これにより、下向き凹部１１を照明反射板とする形態で、栽培照明灯７の発生光のうち下向き凹部１１の内面に向うものを反射させて棚上栽培空間６を効率的に照明する。
【００５９】
栽培照明灯７は、下向き凹部１１の上底部近くで厚板状ブロック体９の下面部に埋没状態で沿わせた棒状フレーム１２に支持させてあり、この棒状フレーム１２は厚板状ブロック体９とともに金具を介して上段の棚格子３に支持させてある。
【００６０】
図２及び図４〜図６に示すように、天井部を形成する厚板状ブロック体９の内部には、櫛歯状に分岐して厚板状ブロック体９の面方向（本例では長手方向）に延びる複数の内部給気路１３、及び、同じく櫛歯状に分岐して厚板状ブロック体９の面方向に延びる複数の内部排気路１４を、平面視で噛み合せ状に交互配置して形成してあり、厚板状ブロック体９の一側面における長手方向一端部には、内部給気路１３の入口となる給気接続口１３ａを形成し、厚板状ブロック体９の他側面における長手方向他端部には、内部排気路１４の出口となる排気接続口１４ａを形成してある。
【００６１】
また、厚板状ブロック体９には、内部給気路１３と棚上栽培空間６とを連通させる複数の天井給気孔１３ｂ、及び、内部排気路１４と棚上栽培空間６とを連通させる複数の天井排気孔１４ｂの夫々を、厚板状ブロック体９の面方向に分散させて形成してある。
【００６２】
つまり、後述する気液熱交換器１５（気体調温用の熱交換手段の一例）により冷却した空間調整空気Ｇ（空間調整気体の一例）を、給気接続口１３ａ、内部給気路１３，天井給気孔１３ｂを通じて天井部から均一に棚上栽培空間６に供給し、また、これに併行して棚上栽培空間６の空間内空気Ｇ′を、天井排気孔１４ｂ、内部排気路１４、排気接続口１４ａを通じて天井部から均一に排出し、これにより、棚上栽培空間６に対し集中的かつ均一に調温（冷房）を施して、棚上栽培空間６の全体を栽培植物の育成に適した均一な温度状態に調整する。
【００６３】
天井排気孔１４ｂは、栽培照明灯７を装備する下向き凹部１１の上底部で下向き凹部１１の内部に開口させてあり、これにより、栽培照明灯７の大量の発生熱を空間内空気Ｇ′とともに棚上栽培空間６から速やかに排出して棚上栽培空間６の調温負荷（冷房負荷）を効果的に軽減する。
【００６４】
図２、図３及び図７に示すように、空間調整空気Ｇを冷却する気液熱交換器１５は、空間調整空気Ｇを各段の棚上栽培空間６に供給する循環ファン１６とともに最下段の栽培棚５の下に配置し、この気液熱交換器１５の空気出口を、縦姿勢で各段の栽培棚５にわたる給気縦ダクト１７を通じて各段の厚板状ブロック体９における給気接続口１３ａに接続するとともに、この気液熱交換器１５の空気入口を、同じく縦姿勢で各段の栽培棚５にわたる排気縦ダクト１８を通じて各段の厚板状ブロック体９における排気接続口１４ａに接続してある。
【００６５】
つまり、気液熱交換器１５で冷却した空間調整空気Ｇの供給に伴い各段の棚上栽培空間６から排出される空間内空気Ｇ′を排気縦ダクト１８を通じて集合状態で気液熱交換器１５に戻して冷却し、この冷却空気を再び空間調整空気Ｇとして給気縦ダクト１７を通じ各段の棚上栽培空間６に分配供給するようにしてある。
【００６６】
即ち、本例において、循環ファン１６及び給気縦ダクト１７は、厚板状ブロック体９の内部給気路１３を通じて棚上栽培空間６に空間調整空気Ｇを供給する給気手段を構成する。
【００６７】
また、循環ファン１６及び排気縦ダクト１８は、厚板状ブロック体９の内部排気路１４を通じて棚上栽培空間６の空間内空気Ｇ′を排出する排気手段を構成する。
【００６８】
各段の棚上栽培空間６はトンネル状の空間にしてあるため、各段の棚上栽培空間６に供給した空間調整空気Ｇの外部への逸散は効果的に抑制され、これにより、各段の棚上栽培空間６だけを集中的かつ効率的に調温（冷房）することができて、その調温に要するエネルギや運転コストを効果的に低減することができる。
【００６９】
図４及び図５に示すように、厚板状ブロック体９は上側板状部分９ａと下側板状部分９ｂとからなる二分割構造にしてあり、上側板状部分９ａの分割面部（下面部）には、給気路用溝１３ｃと排気路用溝１４ｃとを形成してある。
【００７０】
また、下側板状部分９ｂの分割面部（上面部）には、同じく給気路用溝１３ｄと排気路用溝１４ｄとを形成するとともに、天井給気孔１３ｂ及び天井排気孔１４ｂを形成してあり、これら上側板状部分９ａと下側板状部分９ｂとを結合して厚板状ブロック体９を形成すると、それに伴い、上側板状部分９ａの給気路用溝１３ｃと下側板状部分９ｂの給気路用溝１３ｄとが合わさって内部給気路１３が厚板状ブロック体９の内部に形成されるとともに、上側板状部分９ａの排気路用溝１４ｃと下側板状部分９ｂの排気路用溝１４ｄとが合わさって内部排気路１４が厚板状ブロック体９の内部に形成される。
【００７１】
図１は植物栽培棚装置の単位構成Ｕ（換言すれば１ユニット）を示すものであり、図７に示すように、この単位構成Ｕを一列状に連ねて複数配置することで所要長の植物栽培棚装置を構築する。
【００７２】
そして、この場合、複数の厚板状ブロック体９が装置長手方向に一列状に連なる装置構成となることで、装置の全長にわたって連続する各段の棚上栽培空間６も形式的には厚板状ブロック体９ごとの栽培領域６ａに区分され、それら栽培領域６ａごとに、気液熱交換器１５、循環ファン１６、給気縦ダクト１７、排気縦ダクト１８からなる給排気システムを配備した装置構成になる。
【００７３】
図７において、１９は各段の棚上栽培槽４に供給する栽培養液Ｌを冷却する熱源側熱交換器であり、この熱源側熱交換器１９では、冷凍機２０との間での冷水循環路２１を通じた冷水循環おいて冷凍機２０から供給される低温冷水Ｃと、還液路２２を通じて各段の棚上栽培槽４から戻る栽培養液Ｌ′とを熱交換させて、その栽培養液Ｌ′を所定温度ｔｏ（熱源側出口温度）まで冷却する。
【００７４】
還液路２２には、補給水路２３及び補給液路２４を接続した補給槽２５を介装してあり、この補給槽２５において、各段の棚上栽培槽４から戻る栽培養液Ｌ′に対し、所要量の水Ｗを補給水路２３から補給するとともに所要量の原養液ＬＬを補給液路２４から補給することで、常時一定濃度の栽培養液Ｌを各段の棚上栽培槽４に供給する。
【００７５】
熱源側熱交換器１９で冷却した栽培養液Ｌは定水量型の循環ポンプ２６により主給液路２７を通じて栽培領域６ａごとの気液熱交換器１５に分配送給し、これら気液熱交換器１５では、対応の排気縦ダクト１８を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａから戻る空間内空気Ｇ′を、主給液路２７から供給される冷却後の栽培養液Ｌと対向流方式で熱交換させて所定温度ｔｇｉまで冷却し、この冷却空気を空間調整空気Ｇとして対応の給気縦ダクト１７を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａに供給する。
【００７６】
また、栽培領域６ａごとの気液熱交換器１５の夫々を通過した熱交換後の栽培養液Ｌ（即ち、空間調整空気Ｇとの熱交換で熱源側出口温度ｔｏから所定温度幅Δｔだけ昇温した栽培養液）は、栽培領域６ａごとの縦給液路２８を通じて各段棚上栽培空間６の対応栽培領域６ａにおいて各段の棚上栽培槽４に分配供給する。
【００７７】
即ち、循環ポンプ２６、主給液路２７、並びに、上記栽培領域６ａごとの縦給液路２８は棚上栽培槽４に栽培養液Ｌを供給する給液手段を構成する。
【００７８】
各段の棚上栽培槽４には、棚上栽培槽４の液位を所定液位に保つオーバーフロー排液口２９を装置長手方向の一端部に配置して装備してあり、各段の棚上栽培空間６において上記の如く栽培領域６ａごとに栽培養液Ｌを棚上栽培槽４に供給するのに伴い、各段の棚上栽培槽４における槽内の栽培養液Ｌ′は各段のオーバーフロー排液口２９へオーバーフローにより流出させ、これら各段のオーバーフロー排液口２９から排出される栽培養液Ｌ′を還液路２２を通じて熱源側熱交換器１９に戻すようにしてある。
【００７９】
つまり、この植物栽培棚装置であれば、各気液熱交換器１５における熱交換条件（例えば、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇ夫々の温度、流量、流速など）を栽培条件や調温負荷などに応じて設定しておくことで、それら気液熱交換器１５での栽培養液Ｌと空間調整空気Ｇとの熱交換をもって、各段の棚上栽培空間６に供給する空間調整空気Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を、栽培植物の育成に適した温度（即ち、各段の棚上栽培空間６の調温負荷を処理して各段の棚上栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る空気温度）に調整すると同時に、各段の棚上栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ［＝ｔｏ＋Δｔ］（給液温度）も、栽培植物の育成に適した温度（即ち、各段の棚上栽培槽４内における養液Ｌの調温負荷を処理して各段の棚上栽培槽４内における養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保つことができる養液温度）に調整することができる。
【００８０】
そして、熱源側熱交換器１９で冷却した栽培養液Ｌを気液熱交換器１５での空間調整空気Ｇの冷却に用いて、栽培養液Ｌを空間調整空気Ｇに対する冷却用熱媒として兼用する形態を採ることで、また、熱源側熱交換器１９及び冷凍機２０からなる養液用の熱源手段Ｎを空間調整空気Ｇに対する空気用の熱源手段に兼ねる形態を採ることで、装置構成の効果的な簡素化及び小型化を可能にしている。
【００８１】
なお、レタスなどの一般葉野菜を栽培する場合、気液熱交換器１５に供給する栽培養液Ｌの熱源側出口温度ｔｏ、及び、気液熱交換器１５での熱交換による栽培養液Ｌの温度上昇幅Δｔ（＝ｔｉ−ｔｏ）の好適な設計値例としては、ｔｏ＝１０℃〜１４℃，Δｔ＝３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇ、最も望ましくはｔｏ＝１２℃，Δｔ＝５℃を挙げることができる。
【００８２】
３０は各段の棚上栽培空間６における温度ｔｒを検出する温度センサ、Ｖは冷凍機２０から熱源側熱交換器１９に供給する冷水Ｃの流量を調整して熱源側熱交換器１９の冷却出力を調整するための流量調整弁、３１は各段の温度センサ３０による検出温度ｔｒに基づき流量調整弁Ｖを操作する制御装置（空間制御手段の一例）である。
【００８３】
そして、この制御装置３１は、各段の温度センサ３０による検出温度ｔｒに基づき流量調整弁Ｖの操作して熱源側熱交換器１９の冷却出力を調整することで、気液熱交換器１５に供給する栽培養液Ｌの熱源側出口温度ｔｏを調整し、この熱源側出口温度ｔｏの調整により、各段の棚上栽培空間６における温度ｔｒを平均的に設定空間温度ｔｒｓ（つまり、栽培植物の育成に適した空間温度として設定された温度）に調整するよう動作する構成にしてある。
【００８４】
なお、この制御装置３１は、擬似夜間としての照明消灯時と擬似昼間としての照明点灯時とで設定空間温度ｔｒｓを自動的に変更し、そのことで栽培植物に対し光と温度との両面から昼夜を擬似体験させるものにしてもよい。
【００８５】
また、栽培植物の生育状態に応じて設定空間温度ｔｒｓを自動的に変更するものにしてもよい。
【００８６】
〔別実施形態〕
前述の実施形態では、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを冷却する装置構成を示したが、寒冷地などでは、また、栽培植物種によっては、加熱用の熱源手段Ｎを用いて栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを加熱するようにしてもよく、また、栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを冷却する冷却運転と栽培養液Ｌ及び空間調整空気Ｇを加熱する加熱運転との切り換え実施を可能にしてもよい。
【００８７】
前述の実施形態では、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌの全量を気液熱交換器１５を通じて栽培槽４に供給する装置構成を示したが、図８に示す如く、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌの一部を気液熱交換器１５に対し迂回させて栽培槽４に供給する迂回給液路２７ａを設けるとともに、熱源手段Ｎで冷却（又は加熱）した栽培養液Ｌのうち迂回給液路２７を通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌａが占める流量比率を調整するための給液比率調整弁Ｖａを設けてもよい。
【００８８】
即ち、この構成によれば、給液比率調整弁Ｖａを操作して、迂回給液路２７を通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌａの流量比率を調整することにより、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を調整することができる。
【００８９】
なお、給液比率調整弁Ｖａは、三方弁又は二方弁の組み合わせなど、どのような装備形態を採るものであってもよい。
【００９０】
前述の実施形態では、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′の全量を還液路２２を通じて熱源手段Ｎに戻す装置構成を示したが、図９に示す如く、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′の一部を、熱源手段Ｎ及び気液熱交換器１５に対し迂回させて栽培槽４に供給する迂回循環路２２ａを設け、栽培槽４から排出される栽培養液Ｌ′のうち迂回循環路２２ａを通じて栽培槽４に供給する栽培養液Ｌｂが占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁Ｖｂを設けてもよい。
【００９１】
即ち、この構成によれば、循環液比率調整弁Ｖｂを操作して、迂回循環路２２ａを通じて栽培槽４に再供給する栽培養液Ｌｂの流量比率を調整することにより、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）を調整することができる。
【００９２】
なお、循環液比率調整弁Ｖｂも、三方弁又は二方弁の組み合わせなど、どのような装備形態を採るものであってもよい。
【００９３】
前述の実施形態では、栽培養液Ｌを空気調温用の熱媒に兼用する装置構成を示したが、図１０に示す如く、熱源手段Ｎで冷却又は加熱した空間調整空気Ｇを気液熱交換器１５（この場合は養液調温用熱交換手段の一例）で栽培養液Ｌと熱交換させ、この熱交換後の栽培養液Ｌを栽培槽４に供給すると共に、熱交換後の空間調整空気Ｇを栽培槽４上の栽培空間６に供給するようにしてもよい。
【００９４】
この装置構成においても、気液熱交換器１５における熱交換条件を栽培条件や調温負荷などに応じて設定しておくことで、気液熱交換器１５での栽培養液Ｌと空間調整空気Ｇとの熱交換をもって、栽培空間６に供給する空間調整空気Ｇの温度ｔｇｉ（給気温度）を、栽培植物の育成に適した温度（栽培空間６の調温負荷を処理して栽培空間６を栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る空気温度）に調整すると同時に、栽培槽４に供給する栽培養液Ｌの温度ｔｉ（給液温度）も、栽培植物の育成に適した温度（栽培槽４内における養液Ｌの調温負荷を処理して栽培槽４内における養液Ｌを栽培植物の育成に適した温度状態に保ち得る養液温度）に調整することができる。
【００９５】
前述の実施形態では、空間調整気体Ｇを空気とする場合を示したが、栽培空間６に供給する空間調整気体Ｇは、空気に限らず、二酸化炭素ガスや二酸化炭素ガス富裕空気などの栽培用ガスであってもよい。
【００９６】
本発明による植物栽培装置は、前述の実施例の如き上下複数段の棚構造のものに限らず、栽培槽４及び栽培槽４上の栽培空間６を一段だけ備えるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明による植物栽培装置は種々の植物の栽培に使用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
Ｌ 栽培養液
４ 栽培槽
２６，２７，２８ 給液手段
６ 栽培空間
１６，１７ 給気手段
Ｎ 熱源手段
Ｇ 空間調整気体
１５ 気体調温用（又は養液調温用）の熱交換手段
３０ 温度センサ
ｔｒ 空間温度
３１ 空間制御手段
ｔｏ 熱源側出口温度
ｔｒｓ 設定空間温度
Ｌａ 栽培養液の一部
２７ａ 迂回給液路
Ｖａ 給液比率調整弁
２２ 還液路
Ｌｂ 栽培養液の一部
２２ａ 迂回循環路
Ｖｂ 循環液比率調整弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空間調整気体を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する気体調温用の熱交換手段を設け、
前記給液手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を前記熱媒として前記気体調温用の熱交換手段に通過させて空間調整気体と熱交換させ、この熱交換後の栽培養液を前記栽培槽に供給し、
前記給気手段は、前記気体調温用の熱交換手段で栽培養液と熱交換した後の空間調整気体を前記栽培空間に供給する構成にしてある植物栽培装置。
【請求項２】
前記気体調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてある請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてある請求項１又は２記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記熱源手段で冷却して前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度ｔｏを１０℃〜１４℃とし、
前記気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による栽培養液の温度上昇幅Δｔを３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇとしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液の一部を、前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回給液路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液のうち前記迂回給液路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための給液比率調整弁を設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記給液手段による栽培養液の供給に伴い前記栽培槽から排出される栽培養液を前記熱源手段に戻す還液路を設けるとともに、
前記栽培槽から排出される栽培養液の一部を、前記熱源手段及び前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培槽から排出される栽培養液のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁を設けてある請求項１〜５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空調調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する養液調温用の熱交換手段を設け、
前記給気手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を前記熱媒として前記養液調温用の熱交換手段に通過させて栽培養液と熱交換させ、この熱交換後の空間調整気体を前記栽培空間に供給し、
前記給液手段は、前記養液調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換した後の栽培養液を前記栽培槽に供給する構成にしてある植物栽培装置。
【請求項１】
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空間調整気体を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する気体調温用の熱交換手段を設け、
前記給液手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した栽培養液を前記熱媒として前記気体調温用の熱交換手段に通過させて空間調整気体と熱交換させ、この熱交換後の栽培養液を前記栽培槽に供給し、
前記給気手段は、前記気体調温用の熱交換手段で栽培養液と熱交換した後の空間調整気体を前記栽培空間に供給する構成にしてある植物栽培装置。
【請求項２】
前記気体調温用の熱交換手段を、栽培養液の通液方向における上流側が空間調整気体の通気方向における下流側となる対向流方式の熱交換器にしてある請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
温度センサにより検出される前記栽培空間の温度に基づいて前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力を調整する空間制御手段を設け、
この空間制御手段は、前記熱源手段の冷却出力又は加熱出力の調整により、前記熱源手段から前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度を調整することで、前記栽培空間の温度を設定空間温度に調整する構成にしてある請求項１又は２記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記熱源手段で冷却して前記気体調温用の熱交換手段に供給する栽培養液の温度ｔｏを１０℃〜１４℃とし、
前記気体調温用の熱交換手段での空間調整気体との熱交換による栽培養液の温度上昇幅Δｔを３℃ｄｅｇ〜７℃ｄｅｇとしてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液の一部を、前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回給液路を設けるとともに、
前記熱源手段で冷却又は加熱した栽培養液のうち前記迂回給液路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための給液比率調整弁を設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記給液手段による栽培養液の供給に伴い前記栽培槽から排出される栽培養液を前記熱源手段に戻す還液路を設けるとともに、
前記栽培槽から排出される栽培養液の一部を、前記熱源手段及び前記気体調温用の熱交換手段に対し迂回させて前記栽培槽に供給する迂回循環路を設け、
前記栽培槽から排出される栽培養液のうち前記迂回循環路を通じて前記栽培槽に供給する栽培養液が占める流量比率を調整するための循環液比率調整弁を設けてある請求項１〜５のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
槽内の栽培養液に根元部を浸漬させた状態で栽培植物を収容する栽培槽を備え、
栽培養液を前記栽培槽に供給する給液手段、及び、空間調整気体を前記栽培槽上の栽培空間に供給する給気手段を備える植物栽培装置であって、
前記給気手段により前記栽培空間に供給する空調調整気体を冷却又は加熱する熱源手段を設けるとともに、
前記給液手段により前記栽培槽に供給する栽培養液を熱媒と熱交換させて冷却又は加熱する養液調温用の熱交換手段を設け、
前記給気手段は、前記熱源手段により冷却又は加熱した空間調整気体を前記熱媒として前記養液調温用の熱交換手段に通過させて栽培養液と熱交換させ、この熱交換後の空間調整気体を前記栽培空間に供給し、
前記給液手段は、前記養液調温用の熱交換手段で空間調整気体と熱交換した後の栽培養液を前記栽培槽に供給する構成にしてある植物栽培装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−５１９４１（Ｐ２０１３−５１９４１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４２２７（Ｐ２０１１−１９４２２７）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００１４９７９０）株式会社大気社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００１４９７９０）株式会社大気社 (136)
【Ｆターム（参考）】
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