植物生育設備
【課題】植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった植物生育設備を提供する。
【解決手段】植物生育室１内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口４ａと、前記温空気吸込み口４ａで吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部５と、前記自然冷却部５で自然冷却された空気Ａ２を前記室内へ吹き出す吹出し口６ａと、前記吹出し口６ａの近傍に設けた温度センサ７ａと、前記温度センサ７ａの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部７ｂとを具備してなるようにした。
【解決手段】植物生育室１内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口４ａと、前記温空気吸込み口４ａで吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部５と、前記自然冷却部５で自然冷却された空気Ａ２を前記室内へ吹き出す吹出し口６ａと、前記吹出し口６ａの近傍に設けた温度センサ７ａと、前記温度センサ７ａの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部７ｂとを具備してなるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調の効率化を図った植物を生育するための植物生育設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物の生育、収穫の容易化ならびに空調の効率化を図るようにした植物栽培施設が知られている。
【０００３】
具体的に、この種の植物栽培施設は、部屋内に隙間を持つ一対の壁材を複数横方向に設置し、この壁材に添って上下方向に設けられる複数の柱材に、横方向に突出するブラケットを上下方向に複数段取付け、このブラケット上に複数の溝形のベッドを横方向に取付け、このベッド上に定植パネルを配し、この定植パネルに植物を栽培するように構成されている。
【０００４】
そして、前記一対の壁材間を空調空気が流れる空調通路として利用すると共に、前記壁材に多数の空調空気吹出孔を穿設することで、壁材間の隙間を空調通路として、この空調通路に通した空調空気を、壁材に設けた空調空気吹出孔から各植物に対してスポット送風が可能としてある。
【０００５】
この結果、各植物に生育に最適な風速で送風することができ、且つ植物周辺空間の温度のみをその温度むらを無くしながらコントロールし、部屋全体の温度を調節するよりも空調効率が向上する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−０２１０６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところがこのような従来の構成では、空調効率が向上すると言うものの、実質的には空調効率がさほど向上するものではない。具体的には、植物の近傍で照明を行うと、その周辺の空気が温められる。そして、温められた空気は、空調空気吹出孔から吹出される空気とともに部屋内へ拡散するため、空調装置の冷却動作を常に要してしまうといった問題点を有している。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった植物生育設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明にかかる植物生育設備は、植物生育室内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口と、前記温空気吸込み口で吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部と、前記自然冷却部で自然冷却された空気を前記室内へ吹き出す吹出し口と、前記吹出し口の近傍に設けた温度センサと、前記温度センサの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部とを具備してなることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「植物」とは、野菜や果物のように食物として利用できるものに限らず、観賞用の草木をも含む広い概念である。また、生育方法は、水耕栽培が好ましいが、これに限らず土壌栽培などでもよい。また、「室内側冷却部」とは、空気を冷やしてから冷風として吹出すもの（例えば、エアコン）、単に風を起こすもの（例えば、扇風機）、風を起こさずに放射冷却を利用するもの等、室内を電気エネルギーなどを利用して強制的に冷却し得るものであれば良い。また、温度センサと室内側冷却部とは一体的に組み込まれたものであっても良いし、別体のものであってもよい。
【００１０】
このようなものであれば、植物生育用の照明によって温められた温空気は、温空気吸込み口から室外へ吸い込まれ、自然冷却部で冷却されてから、吹出し口を介して室内へ吹き出される。そして、自然冷却された空気の温度は、温度センサによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、室内側冷却部が自然冷却された空気をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。また、植物生育室内を、外部の空気を利用することの無い閉鎖系とすることができるので、例えば、外部からの菌の該室内への進入を防止するなど、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００１１】
すなわち、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備を提供することができる。
【００１２】
本発明の自然冷却部の望ましい態様としては、この自然冷却部が、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものが挙げられる。
【００１３】
前記自然冷却部を、建築物の地下湧水槽を利用して構成しているのであれば、自然冷却部を設けるために特別の費用をかける必要がなく、設備投資のコストダウンを図れる。また、冷却用の水を、水道水などを利用せず、湧水を利用できるので、運用コストの削減を図れる。
【００１４】
有効な冷却効果を得ながら、運用コストの低減を図るには、前記自然冷却部が、前記温空気を、前記地下湧水槽にある水の水面に沿って案内する通風路を有していることが望ましい。
【００１５】
前記通風路を、該通風路の入口から出口の間の少なくとも一部で、屈曲させているのであれば、温空気と水との接触時間を増加させて、温空気を有効に冷却することができる。
【００１６】
前記温空気吸込み口と、前記温度センサとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配しているのであれば、かかる別々の空間に、前記温空気吸込み口と前記温度センサとをそれぞれ配することによって、温度センサでは、温空気が検知されることを防止しながら、自然冷却された空気の温度を精度良く検知することができる。したがって、室内側冷却部が、温空気の温度による影響を受けることなく、自然冷却された空気に対してのみ、その温度を下げるように動作するので、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に特に資する。
【００１７】
１又は複数の支柱と、この支柱に支持させた１又は複数の植物生育用の棚とを具備する棚ユニットを具備し、棚ユニットごとに前記照明および前記温空気吸込み口を設けているのであれば、かかる照明で温められた温空気を、温空気吸込み口で効率的に吸い込むことができる。
【００１８】
前記照明が植物に対して照射する光を遮ることなく該照明を内部空間内に配して成る照明収容部と、この照明収容部と前記温空気吸込み口との間に設けられ前記照明で温められた前記内部空間内の空気を前記温空気吸込み口へと導く温空気導出部とを具備しているのであれば、温空気導出部によって、照明によって温められた空気を、室内に行かせることなく、室外の自然冷却部へと効果的に導くことができるので、室内側冷却部が、その温められた空気によって無用に動作することを防止できるなど有効な省エネに資する。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明に係る植物生育設備は、植物生育用の照明によって温められた温空気は、温空気吸込み口から室外へ吸い込まれ、自然冷却部で冷却されてから、吹出し口を介して室内へ吹き出される。そして、自然冷却された空気の温度は、温度センサによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、室内側冷却部が自然冷却された空気をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。また、植物生育室内を、外部の空気を利用することの無い閉鎖系とすることができるので、例えば、外部からの菌の該室内への進入を防止するなど、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００２０】
すなわち、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る植物生育設備Ｚは、例えば鉄筋コンクリート製の建築物（地上部は図示せず）の地下部を利用して構成したものである。
【００２３】
植物生育設備Ｚの具体的な説明を行う前に、まず、地下部について説明しておく。
【００２４】
地下部は、図１、図２に示すように、建物の地下１階部分に設けた植物生育用の植物生育室１と、この植物生育室１の床下に設けた地下湧水槽２と、を具備してなるものである。
【００２５】
植物生育室１は、床面約１０数ｍ×１０数ｍ、天井高さ約３ｍの大きさを有する略方形箱型のものである。なお、この植物生育室１の形状や大きさなどは、本実施形態のものに限られず、実施態様に応じて適宜変更可能である。
【００２６】
地下湧水槽２は、複数の立壁２１により区切られた、複数の湧水ビットから成るものである。本実施形態では、図３などに示すように、９つの湧水ビット２１Ｂａ〜２１Ｂｉ（以下、「湧水ビット２１Ｂ」と総称する）を有するようにしている。
【００２７】
各湧水ビット２１Ｂは、それぞれ内部高さ約１．５ｍの略方形箱型状の内部空間を有するものである。そして、地下湧水槽２の周壁２２などから該地下湧水槽２内にしみ出てくる湧水Ｍが、湧水ビット２１Ｂに溜まるようにしている（図４参照、他の図では省略）。なお、ここで「湧水」とは、周壁２２などからしみ出てくる水（地下水）に限らず、雨水などをも含む広義の概念である。また、この湧水ビット２１に溜まる水は、前記湧水に限らず、例えば水道水を積極的に溜めるようにすることを妨げない。また、湧水ビット２１Ｂの底面は、水が所定の方向へと流れる程度にそれぞれ傾斜させてある。しかして、この傾斜と後述する通水孔Ｘとを利用して、各湧水ビット２１の水が、１つの湧水ビット２１に流れ込ませて集められるようにしてある。加えて、その１つの湧水ビット２１から、水を外部へ適宜排水することができるようにしてある。より具体的に本実施形態では、図４に示すように、９つの湧水ビット２１Ｂのうち、湧水ビット２１Ｂｅの底面の高さを、他の湧水ビット２１の底面の高さよりも低くなるように設定してあり、この湧水ビット２１Ｂｅに設けた排水口２１Ｂｅ１から適宜排水することができる。
【００２８】
立壁２１には、図６、図７などに示すように、通風用の通風孔Ｗ１〜Ｗ８（以下、通風孔Ｗと総称する）と、通水用の通水孔Ｘ１〜Ｘ８（以下、通水孔Ｘと総称する）とを設けている。具体的に、通風孔Ｗについては、図３に示すように、湧水ビット２１Ｂａと湧水ビット２１Ｂｂとの間に通風孔Ｗ１を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通風孔Ｗ２を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｄとの間に通風孔Ｗ３を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｄと湧水ビット２１Ｂｇとの間に通風孔Ｗ４を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｇと湧水ビット２１Ｂｈとの間に通風孔Ｗ５を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｈと湧水ビット２１Ｂｉとの間に通風孔Ｗ６を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｉと湧水ビット２１Ｂｆとの間に通風孔Ｗ７を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｆと湧水ビット２１Ｂｃとの間に通風孔Ｗ８を設けている。そして、本実施形態では、この通風孔を人が通れる程度の大きさとしている。具体的には、内法５５ｃｍの四角孔としている。
【００２９】
一方、通水孔Ｘについては、図６などに示すように、湧水ビット２１Ｂａと湧水ビット２１Ｂｂとの間に通水孔Ｘ１を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通水孔Ｘ２を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｄとの間に通水孔Ｘ３を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｄと湧水ビット２１Ｂｇとの間に通水孔Ｘ４を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｈと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通水孔Ｘ５を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｆと湧水ビット２１Ｂｉとの間に通水孔Ｘ６を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｆとの間に通水孔Ｘ７を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｃとの間に通水孔Ｘ８を設けている。そして、本実施形態では、この通水孔Ｘを、通水できる程度の大きさとしている。具体的には、数ｃｍ程度の丸孔としている。また、この通水孔Ｘを、通風孔Ｗよりも低い位置に配している。
【００３０】
次に、植物生育設備Ｚについて、具体的に説明する。
【００３１】
植物生育設備Ｚは、図１、図２、図５に示すように、植物生育用の棚３２などを備えた複数の棚ユニット３と、植物生育室１内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気Ａ１を室外へ吸い込む温空気吸込み口４ａと、前記温空気吸込み口４ａで吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部５と、前記自然冷却部５で自然冷却された空気Ａ２を植物生育室１内へ吹き出す吹出し口６ａと、前記吹出し口６ａの近傍に設けた温度センサ７ａと、前記温度センサ７ａの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部７ｂとを具備してなるに加え、図示しない温度制御のための温度制御装置、湿度制御のためのミスト噴射装置、ＣＯ２濃度制御のためのＣＯ２供給装置、および、肥料を供給する肥料供給装置と、これら各装置を制御するための生育制御主装置とを具備してなるものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００３２】
棚ユニット３は、図５などに示すように、植物生育室１の床面１１と天井面１２との間に立設した複数の支柱３１と、この支柱３１に支持させた植物生育用の棚３２と、棚３２で生育する植物を照明するための光照射装置３３（本発明の「植物生育用の照明」に相当）とを具備するものである。
【００３３】
棚３２は、複数の栽培用パレット３Ｐを一列に並べた状態で載置し得るように、上面を開口させた略箱体状のものである。そして、一端部に液肥を取り入れるための液肥取入口（図示せず）を設け、他端部に内部を循環させた液肥を排出するための液肥排出口（図示せず）を設けている。また、本実施形態では、棚３２を、例えば、当該植物生育室１内でレタスＶを収穫するに必要な日数と対応させて、１２枚の栽培用パレット３Ｐを一列に並べた状態で載置し得るように構成している。棚３２に並べる栽培用パレット３Ｐの枚数は、栽培する野菜などに応じて、適宜変更することができる。また、各栽培用パレット３Ｐで、栽培する植物の個数を６個としているが、この個数も任意でよい。
【００３４】
光照射装置３３は、各棚３２の下面にそれぞれ設けたものであって、白色の光を発光する発光ダイオードを光源として、照射周期２μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ、デューティ比２０〜７０％（ＤＴ比）の範囲のパルス光を、植物に対して照射し得るように構成して成るものである。そして、本実施形態では、照射周期およびデューティ比を、図示しない生育制御用主装置で制御し得るように構成してある。これにより、それぞれの光照射装置３３によって、１段下の棚３２で生育中の植物を好適に照明することができる。
【００３５】
温空気吸込み口４ａは、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配した温空気吸込みダクト４内部に、光照射装置３３によって温められた温空気Ａ１を吸い込むためのものである。この温空気吸込みダクト４には、温空気Ａ１を吸い込むためのファン（図示せず）を設けてある。そして、この温空気吸込み口４ａから導かれた温空気Ａ１は、温空気吸込みダクト４内部を経て、地下湧水槽２へと導かれる。本実施形態では、この温空気吸込みダクト４の全域に亘って所定の風量を確保し得るように、該温空気吸込みダクト４を、長手方向に各部略等断面形状（例えば、矩形状や円形状など）としている。
【００３６】
自然冷却部５は、前記地下湧水槽２を利用して構成したものである。本実施形態では、この自然冷却部５を、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものとしている。具体的には、図７に示すように、この自然冷却部５が、温空気吸込みダクト４から該地下湧水槽２の導入口２ｘ（本発明の「通風路の入口」に相当）に取り入れた温空気Ａ１を、湧水ビット２１に溜まった水の水面に沿って案内し、該地下湧水槽２の導出口２ｙ（本発明の「通風路の出口」に相当）から吹出しダクト６に対して導出する通風路Ｐを有するようにしている。なお、地下湧水槽２の導入口２ｘは、湧水ビット２１Ｂａの周壁に形成してある。また、地下湧水槽２の導出口２ｙは、湧水ビット２１Ｂｃの周壁に形成してある。
【００３７】
加えて本実施形態では、この通風路Ｐが、湧水ビット２１Ｂａ→（通風孔Ｗ１）→湧水ビット２１Ｂｂ→（通風孔Ｗ２）→湧水ビット２１Ｂｅ→（通風孔Ｗ３）→湧水ビット２１Ｂｄ→（通風孔Ｗ４）→湧水ビット２１Ｂｇ→（通風孔Ｗ５）→湧水ビット２１Ｂｈ→（通風孔Ｗ６）→湧水ビット２１Ｂｉ→（通風孔Ｗ７）→湧水ビット２１Ｂｆ→（通風孔Ｗ８）→湧水ビット２１Ｂｃの経路を有するようにしている。したがって、該通風路Ｐを通過する温空気Ａ１は、５箇所の湧水ビット（２１Ｂｂ、２１Ｂｅ、２１Ｂｄ、２１Ｂｇ、２１Ｂｉ）内で略直角に屈曲しながら、それぞれの湧水ビット２１を通り抜けていくこととなる。
【００３８】
吹出し口６ａは、植物生育室１外（例えば壁裏など）に配した吹出しダクト６に設けてなるものであって、該吹出しダクト６を介して送られてくる、地下湧水槽２で冷やされた空気を、該吹出し口６ａから植物生育室１内へと吹き出すようにしてある。本実施形態では、この吹出しダクト６には、地下湧水槽２で冷やされた空気を吹き出すためのファン（図示せず）を設けてある。また、この吹出しダクト６を、前記温空気吸込みダクト４と同様に、全域に亘って所定の風量を確保し得るように、長手方向に各部略等断面形状（例えば、矩形状や円形状など）としている。
【００３９】
温度センサ７ａと室内側冷却部７ｂとは、一般的な業務用のエアコン７に組み込まれてなるものであって、室内側冷却部７ｂは、温度センサ７ａの出力値が設定値以上であれば、自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように、ルーバー状の冷風吹出し口７ｂ１から冷風を吹き出す一方、設定値未満であれば、冷風を吹き出すのを停止するかあるいは前記自然冷却された空気Ａ２の温度が上昇しない程度に冷気を吹き出すように動作する。
【００４０】
温度制御装置は、詳細は図示していないが、一つの装置で加温又は冷却を行えるようにペルチェ素子を利用したものであって、棚３２の下面に取り付けている。すなわち上段の棚３２に設けたペルチェ素子を利用する。なお、加温又は冷却の一方のみを行えるように構成することを妨げない。そして、本実施形態では、ペルチェ素子の動作時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４１】
ミスト噴射装置は、詳細は図示していないが、水道パイプから取り入れた水を、水蒸気ミストにしてミスト噴射口から噴射することで、植物近傍の湿度保持および植物への補助的な水分補給を行えるようにしたものであって、ミスト噴射口を棚３２の下面に設けている。すなわち上段の棚３２に設けたミスト噴射口を利用する。そして、本実施形態では、水蒸気ミストの噴射時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４２】
ＣＯ２供給装置は、詳細は図示していないが、炭酸ガスボンベに接続した炭酸ガス供給口から二酸化炭素を噴射することで、植物の光合成を促進するようにしたものであって、炭酸ガス供給口を棚３２の下面に設けている。すなわち上段の棚３２に設けた炭酸ガス供給口を利用する。そして、本実施形態では、二酸化炭素の供給時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４３】
肥料供給装置は、詳細は図示していないが、例えば、窒素、リン酸、カリウム、石灰、硫黄、鉄、ホウ素、マンガン、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ケイ素、コバルト、バナジウム、アルミニウム、セレンなどの各栄養素を、水に適宜混合して得た液肥を、肥料供給口から棚３２内に供給するようにしたものである。そして、本実施形態では、液肥の供給量および各栄養素の成分比を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４４】
以上のように構成される植物生育設備Ｚについて、その使用方法を以下に述べる。
【００４５】
光照射装置３３から棚３２の植物に対して光を照射すると、その周囲の空気が温められる。温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから温空気吸込みダクト４内部へと吸い込まれる。そして、この温空気吸込み口４ａから導かれた温空気Ａ１は、温空気吸込みダクト４内部を経て、地下湧水槽２に導かれる。
【００４６】
地下湧水槽２に導かれた温空気Ａ１は、通風路Ｐを通って、すなわち、湧水ビット２１Ｂａ→（通風孔Ｗ１）→湧水ビット２１Ｂｂ→（通風孔Ｗ２）→湧水ビット２１Ｂｅ→（通風孔Ｗ３）→湧水ビット２１Ｂｄ→（通風孔Ｗ４）→湧水ビット２１Ｂｇ→（通風孔Ｗ５）→湧水ビット２１Ｂｈ→（通風孔Ｗ６）→湧水ビット２１Ｂｉ→（通風孔Ｗ７）→湧水ビット２１Ｂｆ→（通風孔Ｗ８）→湧水ビット２１Ｂｃの順に通って、吹出しダクト６に導入され、その後、吹出し口６ａから植物生育室１内に吹き出される。
【００４７】
この際、該通風路Ｐは、湧水ビット２１Ｂなどにある水Ｍの水面に沿って形成されているため、通風路Ｐを通過する温空気Ａ１は、その水Ｍによって冷却される。
【００４８】
しかして、植物生育用の照明によって温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから室外へ吸い込まれ、自然冷却部５で冷却されてから、吹出し口６ａを介して室内へ吹き出されることとなる。
【００４９】
本実施形態では、図８に示すように、自然冷却部５で最大５℃程度の冷却効果を得ることができた。
【００５０】
そして、自然冷却された空気Ａ２の温度は、温度センサ７ａによって検知される。
【００５１】
ここで、室内側冷却部７ｂは、温度センサ７ａの出力値が設定値以上であれば、自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように冷風を吹き出すように動作する一方、設定値未満であれば、冷気を吹き出すのを停止するかあるいは前記自然冷却された空気Ａ２の温度が上昇しない程度に冷気を吹き出すように動作する。
【００５２】
本実施形態では、図示はしていないが、自然冷却部５を用いることで、自然冷却部５を用いない場合と比べて、エアコン７について約８ｋＷｈの電力を削減することができた。
【００５３】
このように本実施形態にかかる植物生育設備Ｚによれば、光照射装置３３が照射する光によって温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから温空気吸込みダクト４へ吸い込まれ、自然冷却部５である地下湧水槽２で冷却されてから、吹出しダクト６の吹出し口６ａを介して植物生育室１内へ吹き出される。
【００５４】
そして、自然冷却された空気Ａ２の温度は、エアコン７の温度センサ７ａによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、エアコン７の室内側冷却部７ｂが自然冷却された空気Ａ２をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部５の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。
【００５５】
また、植物生育室１は、地下湧水槽２とダクトを介して接続されているだけであり、温空気Ａ１の冷却に、外部の空気を利用することの無い閉鎖系となっている。したがって、外部からの菌の該室内への進入を防止して、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００５６】
また、温空気Ａ１を冷却する際に、湧水ビット２１Ｂにある水を利用して自然冷却を行っているので、吹出し口６ａから吹き出される自然冷却された空気Ａ２が、適度な湿気を含むものとなり、植物生育室１内で生育する植物に適度な湿気を与えられ好適である。
【００５７】
すなわち、植物の好適な光環境などを実現しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備Ｚを提供することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、自然冷却部５を、建築物の地下湧水槽２を利用して構成しているので、自然冷却部５を設けるために特別の費用をかける必要がなく、設備投資のコストダウンを図れる。また、冷却用の水を、水道水などを利用せず、湧水を利用できるので、運用コストの削減を図れる。
【００５９】
また、前記自然冷却部５が、前記温空気Ａ１を、前記地下湧水槽２にある水の水面に沿って案内する通風路Ｐを有しているので、有効な冷却効果を得ながら、運用コストの低減を図れる。
【００６０】
また、前記通風路Ｐを、該通風路Ｐの導入口２ｘから導出口２ｙの間で、５箇所の湧水ビット（２１Ｂｂ、２１Ｂｅ、２１Ｂｄ、２１Ｂｇ、２１Ｂｉ）で屈曲させているので、温空気Ａ１を該通風路Ｐの入口から出口に直線状に導く場合と比べて、温空気Ａ１と水との接触時間を増加させて、温空気Ａ１を有効に冷却することができる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、本実施形態では、植物生育設備Ｚを、地下部を利用して構成しているが、この地上部を利用して構成することを妨げない。また、地下部と地上部との両方を利用して構成するといった実施態様も考えられる。
【００６３】
また、植物生育室１に設けた棚３２や支柱３１の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００６４】
また、図９に示すように、前記温空気吸込み口４ａと、前記温度センサ７ａとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配するといった実施態様も考えられる。
【００６５】
ここで、かかる間仕切りを実現するには、図９に示すように、例えば、隣接する各棚ユニット３の間に、合成樹脂性の間仕切りカーテンＣを、植物生育室１の天井から床近傍まで、垂れ下がらせるといった態様とすればよい。
【００６６】
このような構成とすれば、間仕切りカーテンＣで区切られた別々の空間に、前記温空気吸込み口４ａと前記温度センサ７ａとをそれぞれ配することによって、温度センサ７ａでは、カーテンによって温空気Ａ１が直接的に検知されることを防止しながら、自然冷却された空気Ａ２の温度を精度良く検知することができる。したがって、室内側冷却部７ｂが、温空気Ａ１の温度による影響を受けることなく、自然冷却された空気Ａ２に対してのみ、その温度を下げるように動作するので、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に特に資する。
【００６７】
具体的な間仕切りカーテンＣによる省エネの効果を、図１０、図１１を用いて説明する。
【００６８】
図１０は、間仕切りカーテンＣがないとき、図１１は、間仕切りカーテンＣを用いたときの、棚ユニット３の上段、中段、下段の３箇所の温度の測定結果をそれぞれ示すものであって、縦軸は温度、横軸は時刻である。ここで、各図において、上段、中段、下段の温度が、一様に上昇したり下降したりしているのは、光照射装置３３の動作の有無などによる。
【００６９】
図１０、図１１によれば、下段では、間仕切りカーテンＣの有無による温度の差異は、ほとんど無いことがわかる。中段では、間仕切りカーテンＣを用いることで、約５℃の温度低下（時刻２１：００´０１近傍）が見られる。上段では、間仕切りカーテンＣを用いることで、約４℃の温度低下（時刻２１：００´０１近傍）が見られる。
【００７０】
すなわち、間仕切りカーテンＣを用いることで、間仕切りカーテンＣで区切られた空間内の温度を下げることができ、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、省エネの実現を行うことができる。
【００７１】
また、図１２に示すように、光照射装置３３を、例えば、透明で筒状の照明収容部３Ｘ内に配し、この光照射装置３３で温められた照明収容部３Ｘ内の温空気Ａ１を、筒状の温空気導出部３Ｙによって温空気吸込み口４ａへと導くように構成するといった実施態様も考えられる。
【００７２】
このような構成とすれば、温空気導出部３Ｙによって、光照射装置３３によって温められた温空気Ａ１を、室内に行かせることなく、室外の自然冷却部５へと効果的に導くことができるので、エアコン７が、温空気Ａ１によって無用に動作することを防止できるなど有効な省エネに資する。
【００７３】
また、光照射装置３３、温度制御装置、ミスト噴射装置、ＣＯ２供給装置、および肥料供給装置を全て備えるように構成しているが、少なくとも、光照射装置３３を備えていればよい。
【００７４】
また、生育環境制御部が制御する装置は、上述した各装置に限られない。例えば、霧を発生させる霧発生装置や、風を起こす風発生装置、日照状態を照明の点滅により実現する照明制御装置などのように、自然現象として現れる現象を起こさせる装置であればよい。ただし、自然環境を実現するようなコントロールであるか否かを問わない。
【００７５】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態における植物生育設備を適用した建築物の地下部の構成を模式的に示す正面図。
【図２】同側面図。
【図３】同平面図。
【図４】図３のＤ１−Ｄ２における地下湧水槽の構造断面図。
【図５】同実施形態における棚部分を拡大して示す図。
【図６】同実施形態における水の流れを示す図。
【図７】同実施形態における温空気の流れを示す図。
【図８】同実施形態における自然冷却部による冷却効果を示す図。
【図９】本発明の他の実施形態における植物生育設備を適用した建築物の地下部の構成を模式的に示す図。
【図１０】同実施形態における間仕切りカーテンの効果を説明するための図（カーテンなし）。
【図１１】同実施形態における間仕切りカーテンの効果を説明するための図（カーテンあり）。
【図１２】本発明の他の実施形態における植物生育設備の要部拡大図。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・・植物生育室
２・・・・地下湧水槽
２ｘ・・・導入口（通風路の入口）
２ｙ・・・導出口（通風路の出口）
４ａ・・・温空気吸込み口
５・・・・自然冷却部
６ａ・・・吹出し口
７ａ・・・温度センサ
７ｂ・・・室内側冷却部
３１・・・支柱
３２・・・棚
３３・・・植物生育用の照明（光照射装置）
３Ｘ・・・照明収容部
３Ｙ・・・温空気導出部
Ａ１・・・温空気
Ａ２・・・自然冷却された空気
Ｐ・・・・通風路
Ｚ・・・・植物生育設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調の効率化を図った植物を生育するための植物生育設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物の生育、収穫の容易化ならびに空調の効率化を図るようにした植物栽培施設が知られている。
【０００３】
具体的に、この種の植物栽培施設は、部屋内に隙間を持つ一対の壁材を複数横方向に設置し、この壁材に添って上下方向に設けられる複数の柱材に、横方向に突出するブラケットを上下方向に複数段取付け、このブラケット上に複数の溝形のベッドを横方向に取付け、このベッド上に定植パネルを配し、この定植パネルに植物を栽培するように構成されている。
【０００４】
そして、前記一対の壁材間を空調空気が流れる空調通路として利用すると共に、前記壁材に多数の空調空気吹出孔を穿設することで、壁材間の隙間を空調通路として、この空調通路に通した空調空気を、壁材に設けた空調空気吹出孔から各植物に対してスポット送風が可能としてある。
【０００５】
この結果、各植物に生育に最適な風速で送風することができ、且つ植物周辺空間の温度のみをその温度むらを無くしながらコントロールし、部屋全体の温度を調節するよりも空調効率が向上する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−０２１０６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところがこのような従来の構成では、空調効率が向上すると言うものの、実質的には空調効率がさほど向上するものではない。具体的には、植物の近傍で照明を行うと、その周辺の空気が温められる。そして、温められた空気は、空調空気吹出孔から吹出される空気とともに部屋内へ拡散するため、空調装置の冷却動作を常に要してしまうといった問題点を有している。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった植物生育設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明にかかる植物生育設備は、植物生育室内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口と、前記温空気吸込み口で吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部と、前記自然冷却部で自然冷却された空気を前記室内へ吹き出す吹出し口と、前記吹出し口の近傍に設けた温度センサと、前記温度センサの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部とを具備してなることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「植物」とは、野菜や果物のように食物として利用できるものに限らず、観賞用の草木をも含む広い概念である。また、生育方法は、水耕栽培が好ましいが、これに限らず土壌栽培などでもよい。また、「室内側冷却部」とは、空気を冷やしてから冷風として吹出すもの（例えば、エアコン）、単に風を起こすもの（例えば、扇風機）、風を起こさずに放射冷却を利用するもの等、室内を電気エネルギーなどを利用して強制的に冷却し得るものであれば良い。また、温度センサと室内側冷却部とは一体的に組み込まれたものであっても良いし、別体のものであってもよい。
【００１０】
このようなものであれば、植物生育用の照明によって温められた温空気は、温空気吸込み口から室外へ吸い込まれ、自然冷却部で冷却されてから、吹出し口を介して室内へ吹き出される。そして、自然冷却された空気の温度は、温度センサによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、室内側冷却部が自然冷却された空気をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。また、植物生育室内を、外部の空気を利用することの無い閉鎖系とすることができるので、例えば、外部からの菌の該室内への進入を防止するなど、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００１１】
すなわち、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備を提供することができる。
【００１２】
本発明の自然冷却部の望ましい態様としては、この自然冷却部が、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものが挙げられる。
【００１３】
前記自然冷却部を、建築物の地下湧水槽を利用して構成しているのであれば、自然冷却部を設けるために特別の費用をかける必要がなく、設備投資のコストダウンを図れる。また、冷却用の水を、水道水などを利用せず、湧水を利用できるので、運用コストの削減を図れる。
【００１４】
有効な冷却効果を得ながら、運用コストの低減を図るには、前記自然冷却部が、前記温空気を、前記地下湧水槽にある水の水面に沿って案内する通風路を有していることが望ましい。
【００１５】
前記通風路を、該通風路の入口から出口の間の少なくとも一部で、屈曲させているのであれば、温空気と水との接触時間を増加させて、温空気を有効に冷却することができる。
【００１６】
前記温空気吸込み口と、前記温度センサとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配しているのであれば、かかる別々の空間に、前記温空気吸込み口と前記温度センサとをそれぞれ配することによって、温度センサでは、温空気が検知されることを防止しながら、自然冷却された空気の温度を精度良く検知することができる。したがって、室内側冷却部が、温空気の温度による影響を受けることなく、自然冷却された空気に対してのみ、その温度を下げるように動作するので、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に特に資する。
【００１７】
１又は複数の支柱と、この支柱に支持させた１又は複数の植物生育用の棚とを具備する棚ユニットを具備し、棚ユニットごとに前記照明および前記温空気吸込み口を設けているのであれば、かかる照明で温められた温空気を、温空気吸込み口で効率的に吸い込むことができる。
【００１８】
前記照明が植物に対して照射する光を遮ることなく該照明を内部空間内に配して成る照明収容部と、この照明収容部と前記温空気吸込み口との間に設けられ前記照明で温められた前記内部空間内の空気を前記温空気吸込み口へと導く温空気導出部とを具備しているのであれば、温空気導出部によって、照明によって温められた空気を、室内に行かせることなく、室外の自然冷却部へと効果的に導くことができるので、室内側冷却部が、その温められた空気によって無用に動作することを防止できるなど有効な省エネに資する。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明に係る植物生育設備は、植物生育用の照明によって温められた温空気は、温空気吸込み口から室外へ吸い込まれ、自然冷却部で冷却されてから、吹出し口を介して室内へ吹き出される。そして、自然冷却された空気の温度は、温度センサによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、室内側冷却部が自然冷却された空気をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部の冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。また、植物生育室内を、外部の空気を利用することの無い閉鎖系とすることができるので、例えば、外部からの菌の該室内への進入を防止するなど、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００２０】
すなわち、植物の好適な生育環境（特に光環境）を確保しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る植物生育設備Ｚは、例えば鉄筋コンクリート製の建築物（地上部は図示せず）の地下部を利用して構成したものである。
【００２３】
植物生育設備Ｚの具体的な説明を行う前に、まず、地下部について説明しておく。
【００２４】
地下部は、図１、図２に示すように、建物の地下１階部分に設けた植物生育用の植物生育室１と、この植物生育室１の床下に設けた地下湧水槽２と、を具備してなるものである。
【００２５】
植物生育室１は、床面約１０数ｍ×１０数ｍ、天井高さ約３ｍの大きさを有する略方形箱型のものである。なお、この植物生育室１の形状や大きさなどは、本実施形態のものに限られず、実施態様に応じて適宜変更可能である。
【００２６】
地下湧水槽２は、複数の立壁２１により区切られた、複数の湧水ビットから成るものである。本実施形態では、図３などに示すように、９つの湧水ビット２１Ｂａ〜２１Ｂｉ（以下、「湧水ビット２１Ｂ」と総称する）を有するようにしている。
【００２７】
各湧水ビット２１Ｂは、それぞれ内部高さ約１．５ｍの略方形箱型状の内部空間を有するものである。そして、地下湧水槽２の周壁２２などから該地下湧水槽２内にしみ出てくる湧水Ｍが、湧水ビット２１Ｂに溜まるようにしている（図４参照、他の図では省略）。なお、ここで「湧水」とは、周壁２２などからしみ出てくる水（地下水）に限らず、雨水などをも含む広義の概念である。また、この湧水ビット２１に溜まる水は、前記湧水に限らず、例えば水道水を積極的に溜めるようにすることを妨げない。また、湧水ビット２１Ｂの底面は、水が所定の方向へと流れる程度にそれぞれ傾斜させてある。しかして、この傾斜と後述する通水孔Ｘとを利用して、各湧水ビット２１の水が、１つの湧水ビット２１に流れ込ませて集められるようにしてある。加えて、その１つの湧水ビット２１から、水を外部へ適宜排水することができるようにしてある。より具体的に本実施形態では、図４に示すように、９つの湧水ビット２１Ｂのうち、湧水ビット２１Ｂｅの底面の高さを、他の湧水ビット２１の底面の高さよりも低くなるように設定してあり、この湧水ビット２１Ｂｅに設けた排水口２１Ｂｅ１から適宜排水することができる。
【００２８】
立壁２１には、図６、図７などに示すように、通風用の通風孔Ｗ１〜Ｗ８（以下、通風孔Ｗと総称する）と、通水用の通水孔Ｘ１〜Ｘ８（以下、通水孔Ｘと総称する）とを設けている。具体的に、通風孔Ｗについては、図３に示すように、湧水ビット２１Ｂａと湧水ビット２１Ｂｂとの間に通風孔Ｗ１を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通風孔Ｗ２を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｄとの間に通風孔Ｗ３を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｄと湧水ビット２１Ｂｇとの間に通風孔Ｗ４を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｇと湧水ビット２１Ｂｈとの間に通風孔Ｗ５を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｈと湧水ビット２１Ｂｉとの間に通風孔Ｗ６を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｉと湧水ビット２１Ｂｆとの間に通風孔Ｗ７を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｆと湧水ビット２１Ｂｃとの間に通風孔Ｗ８を設けている。そして、本実施形態では、この通風孔を人が通れる程度の大きさとしている。具体的には、内法５５ｃｍの四角孔としている。
【００２９】
一方、通水孔Ｘについては、図６などに示すように、湧水ビット２１Ｂａと湧水ビット２１Ｂｂとの間に通水孔Ｘ１を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通水孔Ｘ２を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｄとの間に通水孔Ｘ３を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｄと湧水ビット２１Ｂｇとの間に通水孔Ｘ４を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｈと湧水ビット２１Ｂｅとの間に通水孔Ｘ５を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｆと湧水ビット２１Ｂｉとの間に通水孔Ｘ６を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｅと湧水ビット２１Ｂｆとの間に通水孔Ｘ７を設けている。また、湧水ビット２１Ｂｂと湧水ビット２１Ｂｃとの間に通水孔Ｘ８を設けている。そして、本実施形態では、この通水孔Ｘを、通水できる程度の大きさとしている。具体的には、数ｃｍ程度の丸孔としている。また、この通水孔Ｘを、通風孔Ｗよりも低い位置に配している。
【００３０】
次に、植物生育設備Ｚについて、具体的に説明する。
【００３１】
植物生育設備Ｚは、図１、図２、図５に示すように、植物生育用の棚３２などを備えた複数の棚ユニット３と、植物生育室１内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気Ａ１を室外へ吸い込む温空気吸込み口４ａと、前記温空気吸込み口４ａで吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部５と、前記自然冷却部５で自然冷却された空気Ａ２を植物生育室１内へ吹き出す吹出し口６ａと、前記吹出し口６ａの近傍に設けた温度センサ７ａと、前記温度センサ７ａの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部７ｂとを具備してなるに加え、図示しない温度制御のための温度制御装置、湿度制御のためのミスト噴射装置、ＣＯ２濃度制御のためのＣＯ２供給装置、および、肥料を供給する肥料供給装置と、これら各装置を制御するための生育制御主装置とを具備してなるものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００３２】
棚ユニット３は、図５などに示すように、植物生育室１の床面１１と天井面１２との間に立設した複数の支柱３１と、この支柱３１に支持させた植物生育用の棚３２と、棚３２で生育する植物を照明するための光照射装置３３（本発明の「植物生育用の照明」に相当）とを具備するものである。
【００３３】
棚３２は、複数の栽培用パレット３Ｐを一列に並べた状態で載置し得るように、上面を開口させた略箱体状のものである。そして、一端部に液肥を取り入れるための液肥取入口（図示せず）を設け、他端部に内部を循環させた液肥を排出するための液肥排出口（図示せず）を設けている。また、本実施形態では、棚３２を、例えば、当該植物生育室１内でレタスＶを収穫するに必要な日数と対応させて、１２枚の栽培用パレット３Ｐを一列に並べた状態で載置し得るように構成している。棚３２に並べる栽培用パレット３Ｐの枚数は、栽培する野菜などに応じて、適宜変更することができる。また、各栽培用パレット３Ｐで、栽培する植物の個数を６個としているが、この個数も任意でよい。
【００３４】
光照射装置３３は、各棚３２の下面にそれぞれ設けたものであって、白色の光を発光する発光ダイオードを光源として、照射周期２μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ、デューティ比２０〜７０％（ＤＴ比）の範囲のパルス光を、植物に対して照射し得るように構成して成るものである。そして、本実施形態では、照射周期およびデューティ比を、図示しない生育制御用主装置で制御し得るように構成してある。これにより、それぞれの光照射装置３３によって、１段下の棚３２で生育中の植物を好適に照明することができる。
【００３５】
温空気吸込み口４ａは、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配した温空気吸込みダクト４内部に、光照射装置３３によって温められた温空気Ａ１を吸い込むためのものである。この温空気吸込みダクト４には、温空気Ａ１を吸い込むためのファン（図示せず）を設けてある。そして、この温空気吸込み口４ａから導かれた温空気Ａ１は、温空気吸込みダクト４内部を経て、地下湧水槽２へと導かれる。本実施形態では、この温空気吸込みダクト４の全域に亘って所定の風量を確保し得るように、該温空気吸込みダクト４を、長手方向に各部略等断面形状（例えば、矩形状や円形状など）としている。
【００３６】
自然冷却部５は、前記地下湧水槽２を利用して構成したものである。本実施形態では、この自然冷却部５を、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものとしている。具体的には、図７に示すように、この自然冷却部５が、温空気吸込みダクト４から該地下湧水槽２の導入口２ｘ（本発明の「通風路の入口」に相当）に取り入れた温空気Ａ１を、湧水ビット２１に溜まった水の水面に沿って案内し、該地下湧水槽２の導出口２ｙ（本発明の「通風路の出口」に相当）から吹出しダクト６に対して導出する通風路Ｐを有するようにしている。なお、地下湧水槽２の導入口２ｘは、湧水ビット２１Ｂａの周壁に形成してある。また、地下湧水槽２の導出口２ｙは、湧水ビット２１Ｂｃの周壁に形成してある。
【００３７】
加えて本実施形態では、この通風路Ｐが、湧水ビット２１Ｂａ→（通風孔Ｗ１）→湧水ビット２１Ｂｂ→（通風孔Ｗ２）→湧水ビット２１Ｂｅ→（通風孔Ｗ３）→湧水ビット２１Ｂｄ→（通風孔Ｗ４）→湧水ビット２１Ｂｇ→（通風孔Ｗ５）→湧水ビット２１Ｂｈ→（通風孔Ｗ６）→湧水ビット２１Ｂｉ→（通風孔Ｗ７）→湧水ビット２１Ｂｆ→（通風孔Ｗ８）→湧水ビット２１Ｂｃの経路を有するようにしている。したがって、該通風路Ｐを通過する温空気Ａ１は、５箇所の湧水ビット（２１Ｂｂ、２１Ｂｅ、２１Ｂｄ、２１Ｂｇ、２１Ｂｉ）内で略直角に屈曲しながら、それぞれの湧水ビット２１を通り抜けていくこととなる。
【００３８】
吹出し口６ａは、植物生育室１外（例えば壁裏など）に配した吹出しダクト６に設けてなるものであって、該吹出しダクト６を介して送られてくる、地下湧水槽２で冷やされた空気を、該吹出し口６ａから植物生育室１内へと吹き出すようにしてある。本実施形態では、この吹出しダクト６には、地下湧水槽２で冷やされた空気を吹き出すためのファン（図示せず）を設けてある。また、この吹出しダクト６を、前記温空気吸込みダクト４と同様に、全域に亘って所定の風量を確保し得るように、長手方向に各部略等断面形状（例えば、矩形状や円形状など）としている。
【００３９】
温度センサ７ａと室内側冷却部７ｂとは、一般的な業務用のエアコン７に組み込まれてなるものであって、室内側冷却部７ｂは、温度センサ７ａの出力値が設定値以上であれば、自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように、ルーバー状の冷風吹出し口７ｂ１から冷風を吹き出す一方、設定値未満であれば、冷風を吹き出すのを停止するかあるいは前記自然冷却された空気Ａ２の温度が上昇しない程度に冷気を吹き出すように動作する。
【００４０】
温度制御装置は、詳細は図示していないが、一つの装置で加温又は冷却を行えるようにペルチェ素子を利用したものであって、棚３２の下面に取り付けている。すなわち上段の棚３２に設けたペルチェ素子を利用する。なお、加温又は冷却の一方のみを行えるように構成することを妨げない。そして、本実施形態では、ペルチェ素子の動作時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４１】
ミスト噴射装置は、詳細は図示していないが、水道パイプから取り入れた水を、水蒸気ミストにしてミスト噴射口から噴射することで、植物近傍の湿度保持および植物への補助的な水分補給を行えるようにしたものであって、ミスト噴射口を棚３２の下面に設けている。すなわち上段の棚３２に設けたミスト噴射口を利用する。そして、本実施形態では、水蒸気ミストの噴射時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４２】
ＣＯ２供給装置は、詳細は図示していないが、炭酸ガスボンベに接続した炭酸ガス供給口から二酸化炭素を噴射することで、植物の光合成を促進するようにしたものであって、炭酸ガス供給口を棚３２の下面に設けている。すなわち上段の棚３２に設けた炭酸ガス供給口を利用する。そして、本実施形態では、二酸化炭素の供給時間を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４３】
肥料供給装置は、詳細は図示していないが、例えば、窒素、リン酸、カリウム、石灰、硫黄、鉄、ホウ素、マンガン、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ケイ素、コバルト、バナジウム、アルミニウム、セレンなどの各栄養素を、水に適宜混合して得た液肥を、肥料供給口から棚３２内に供給するようにしたものである。そして、本実施形態では、液肥の供給量および各栄養素の成分比を、生育制御用主装置で制御するように構成している。
【００４４】
以上のように構成される植物生育設備Ｚについて、その使用方法を以下に述べる。
【００４５】
光照射装置３３から棚３２の植物に対して光を照射すると、その周囲の空気が温められる。温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから温空気吸込みダクト４内部へと吸い込まれる。そして、この温空気吸込み口４ａから導かれた温空気Ａ１は、温空気吸込みダクト４内部を経て、地下湧水槽２に導かれる。
【００４６】
地下湧水槽２に導かれた温空気Ａ１は、通風路Ｐを通って、すなわち、湧水ビット２１Ｂａ→（通風孔Ｗ１）→湧水ビット２１Ｂｂ→（通風孔Ｗ２）→湧水ビット２１Ｂｅ→（通風孔Ｗ３）→湧水ビット２１Ｂｄ→（通風孔Ｗ４）→湧水ビット２１Ｂｇ→（通風孔Ｗ５）→湧水ビット２１Ｂｈ→（通風孔Ｗ６）→湧水ビット２１Ｂｉ→（通風孔Ｗ７）→湧水ビット２１Ｂｆ→（通風孔Ｗ８）→湧水ビット２１Ｂｃの順に通って、吹出しダクト６に導入され、その後、吹出し口６ａから植物生育室１内に吹き出される。
【００４７】
この際、該通風路Ｐは、湧水ビット２１Ｂなどにある水Ｍの水面に沿って形成されているため、通風路Ｐを通過する温空気Ａ１は、その水Ｍによって冷却される。
【００４８】
しかして、植物生育用の照明によって温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから室外へ吸い込まれ、自然冷却部５で冷却されてから、吹出し口６ａを介して室内へ吹き出されることとなる。
【００４９】
本実施形態では、図８に示すように、自然冷却部５で最大５℃程度の冷却効果を得ることができた。
【００５０】
そして、自然冷却された空気Ａ２の温度は、温度センサ７ａによって検知される。
【００５１】
ここで、室内側冷却部７ｂは、温度センサ７ａの出力値が設定値以上であれば、自然冷却された空気Ａ２の温度をさらに低下させるように冷風を吹き出すように動作する一方、設定値未満であれば、冷気を吹き出すのを停止するかあるいは前記自然冷却された空気Ａ２の温度が上昇しない程度に冷気を吹き出すように動作する。
【００５２】
本実施形態では、図示はしていないが、自然冷却部５を用いることで、自然冷却部５を用いない場合と比べて、エアコン７について約８ｋＷｈの電力を削減することができた。
【００５３】
このように本実施形態にかかる植物生育設備Ｚによれば、光照射装置３３が照射する光によって温められた温空気Ａ１は、温空気吸込み口４ａから温空気吸込みダクト４へ吸い込まれ、自然冷却部５である地下湧水槽２で冷却されてから、吹出しダクト６の吹出し口６ａを介して植物生育室１内へ吹き出される。
【００５４】
そして、自然冷却された空気Ａ２の温度は、エアコン７の温度センサ７ａによって検知され、空気が設定温度にまで冷却されていない場合には、その自然冷却しきれなかった温度の分だけが下がるように、エアコン７の室内側冷却部７ｂが自然冷却された空気Ａ２をさらに冷却するように動作する。したがって、自然冷却部５の冷却能力を最大限に発揮させることができる一方、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資する。
【００５５】
また、植物生育室１は、地下湧水槽２とダクトを介して接続されているだけであり、温空気Ａ１の冷却に、外部の空気を利用することの無い閉鎖系となっている。したがって、外部からの菌の該室内への進入を防止して、衛生面などにおいて植物の生育に好適な環境の実現に有効である。
【００５６】
また、温空気Ａ１を冷却する際に、湧水ビット２１Ｂにある水を利用して自然冷却を行っているので、吹出し口６ａから吹き出される自然冷却された空気Ａ２が、適度な湿気を含むものとなり、植物生育室１内で生育する植物に適度な湿気を与えられ好適である。
【００５７】
すなわち、植物の好適な光環境などを実現しながら、自然冷却を可及的に利用することで、空調装置による冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に資するといった、優れた植物生育設備Ｚを提供することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、自然冷却部５を、建築物の地下湧水槽２を利用して構成しているので、自然冷却部５を設けるために特別の費用をかける必要がなく、設備投資のコストダウンを図れる。また、冷却用の水を、水道水などを利用せず、湧水を利用できるので、運用コストの削減を図れる。
【００５９】
また、前記自然冷却部５が、前記温空気Ａ１を、前記地下湧水槽２にある水の水面に沿って案内する通風路Ｐを有しているので、有効な冷却効果を得ながら、運用コストの低減を図れる。
【００６０】
また、前記通風路Ｐを、該通風路Ｐの導入口２ｘから導出口２ｙの間で、５箇所の湧水ビット（２１Ｂｂ、２１Ｂｅ、２１Ｂｄ、２１Ｂｇ、２１Ｂｉ）で屈曲させているので、温空気Ａ１を該通風路Ｐの入口から出口に直線状に導く場合と比べて、温空気Ａ１と水との接触時間を増加させて、温空気Ａ１を有効に冷却することができる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、本実施形態では、植物生育設備Ｚを、地下部を利用して構成しているが、この地上部を利用して構成することを妨げない。また、地下部と地上部との両方を利用して構成するといった実施態様も考えられる。
【００６３】
また、植物生育室１に設けた棚３２や支柱３１の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００６４】
また、図９に示すように、前記温空気吸込み口４ａと、前記温度センサ７ａとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配するといった実施態様も考えられる。
【００６５】
ここで、かかる間仕切りを実現するには、図９に示すように、例えば、隣接する各棚ユニット３の間に、合成樹脂性の間仕切りカーテンＣを、植物生育室１の天井から床近傍まで、垂れ下がらせるといった態様とすればよい。
【００６６】
このような構成とすれば、間仕切りカーテンＣで区切られた別々の空間に、前記温空気吸込み口４ａと前記温度センサ７ａとをそれぞれ配することによって、温度センサ７ａでは、カーテンによって温空気Ａ１が直接的に検知されることを防止しながら、自然冷却された空気Ａ２の温度を精度良く検知することができる。したがって、室内側冷却部７ｂが、温空気Ａ１の温度による影響を受けることなく、自然冷却された空気Ａ２に対してのみ、その温度を下げるように動作するので、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、有効な省エネの実現に特に資する。
【００６７】
具体的な間仕切りカーテンＣによる省エネの効果を、図１０、図１１を用いて説明する。
【００６８】
図１０は、間仕切りカーテンＣがないとき、図１１は、間仕切りカーテンＣを用いたときの、棚ユニット３の上段、中段、下段の３箇所の温度の測定結果をそれぞれ示すものであって、縦軸は温度、横軸は時刻である。ここで、各図において、上段、中段、下段の温度が、一様に上昇したり下降したりしているのは、光照射装置３３の動作の有無などによる。
【００６９】
図１０、図１１によれば、下段では、間仕切りカーテンＣの有無による温度の差異は、ほとんど無いことがわかる。中段では、間仕切りカーテンＣを用いることで、約５℃の温度低下（時刻２１：００´０１近傍）が見られる。上段では、間仕切りカーテンＣを用いることで、約４℃の温度低下（時刻２１：００´０１近傍）が見られる。
【００７０】
すなわち、間仕切りカーテンＣを用いることで、間仕切りカーテンＣで区切られた空間内の温度を下げることができ、室内側冷却部７ｂの冷却動作を最小限にして、省エネの実現を行うことができる。
【００７１】
また、図１２に示すように、光照射装置３３を、例えば、透明で筒状の照明収容部３Ｘ内に配し、この光照射装置３３で温められた照明収容部３Ｘ内の温空気Ａ１を、筒状の温空気導出部３Ｙによって温空気吸込み口４ａへと導くように構成するといった実施態様も考えられる。
【００７２】
このような構成とすれば、温空気導出部３Ｙによって、光照射装置３３によって温められた温空気Ａ１を、室内に行かせることなく、室外の自然冷却部５へと効果的に導くことができるので、エアコン７が、温空気Ａ１によって無用に動作することを防止できるなど有効な省エネに資する。
【００７３】
また、光照射装置３３、温度制御装置、ミスト噴射装置、ＣＯ２供給装置、および肥料供給装置を全て備えるように構成しているが、少なくとも、光照射装置３３を備えていればよい。
【００７４】
また、生育環境制御部が制御する装置は、上述した各装置に限られない。例えば、霧を発生させる霧発生装置や、風を起こす風発生装置、日照状態を照明の点滅により実現する照明制御装置などのように、自然現象として現れる現象を起こさせる装置であればよい。ただし、自然環境を実現するようなコントロールであるか否かを問わない。
【００７５】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態における植物生育設備を適用した建築物の地下部の構成を模式的に示す正面図。
【図２】同側面図。
【図３】同平面図。
【図４】図３のＤ１−Ｄ２における地下湧水槽の構造断面図。
【図５】同実施形態における棚部分を拡大して示す図。
【図６】同実施形態における水の流れを示す図。
【図７】同実施形態における温空気の流れを示す図。
【図８】同実施形態における自然冷却部による冷却効果を示す図。
【図９】本発明の他の実施形態における植物生育設備を適用した建築物の地下部の構成を模式的に示す図。
【図１０】同実施形態における間仕切りカーテンの効果を説明するための図（カーテンなし）。
【図１１】同実施形態における間仕切りカーテンの効果を説明するための図（カーテンあり）。
【図１２】本発明の他の実施形態における植物生育設備の要部拡大図。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・・植物生育室
２・・・・地下湧水槽
２ｘ・・・導入口（通風路の入口）
２ｙ・・・導出口（通風路の出口）
４ａ・・・温空気吸込み口
５・・・・自然冷却部
６ａ・・・吹出し口
７ａ・・・温度センサ
７ｂ・・・室内側冷却部
３１・・・支柱
３２・・・棚
３３・・・植物生育用の照明（光照射装置）
３Ｘ・・・照明収容部
３Ｙ・・・温空気導出部
Ａ１・・・温空気
Ａ２・・・自然冷却された空気
Ｐ・・・・通風路
Ｚ・・・・植物生育設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物生育室内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口と、
前記温空気吸込み口で吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部と、
前記自然冷却部で自然冷却された空気を前記室内へ吹き出す吹出し口と、
前記吹出し口の近傍に設けた温度センサと、
前記温度センサの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部とを具備してなることを特徴とする植物生育設備。
【請求項２】
前記自然冷却部が、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものであることを特徴とする請求項１記載の植物生育設備。
【請求項３】
前記自然冷却部を、建築物の地下湧水槽を利用して構成していることを特徴とする請求項２記載の植物生育設備。
【請求項４】
前記自然冷却部が、前記温空気を、前記地下湧水槽にある水の水面に沿って案内する通風路を有していることを特徴とする請求項２または３記載の植物生育設備。
【請求項５】
前記通風路を、該通風路の入口から出口の間の少なくとも一部で、屈曲させていることを特徴とする請求項４記載の植物生育設備。
【請求項６】
前記温空気吸込み口と、前記温度センサとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配していることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の植物生育設備。
【請求項７】
１又は複数の支柱と、この支柱に支持させた１又は複数の植物生育用の棚とを具備する棚ユニットを具備し、棚ユニットごとに前記照明および前記温空気吸込み口を設けていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の植物生育設備。
【請求項８】
前記照明が植物に対して照射する光を遮ることなく該照明を内部空間内に配して成る照明収容部と、この照明収容部と前記温空気吸込み口との間に設けられ前記照明で温められた前記内部空間内の空気を前記温空気吸込み口へと導く温空気導出部とを具備していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の植物生育設備。
【請求項１】
植物生育室内に設けた植物生育用の照明によって温められた温空気を室外へ吸い込む温空気吸込み口と、
前記温空気吸込み口で吸い込まれた前記温空気を自然冷却する自然冷却部と、
前記自然冷却部で自然冷却された空気を前記室内へ吹き出す吹出し口と、
前記吹出し口の近傍に設けた温度センサと、
前記温度センサの出力値に基づいて、前記自然冷却された空気の温度をさらに低下させるように動作する室内側冷却部とを具備してなることを特徴とする植物生育設備。
【請求項２】
前記自然冷却部が、湧水などの自然水による冷却作用を利用した水冷式のものであることを特徴とする請求項１記載の植物生育設備。
【請求項３】
前記自然冷却部を、建築物の地下湧水槽を利用して構成していることを特徴とする請求項２記載の植物生育設備。
【請求項４】
前記自然冷却部が、前記温空気を、前記地下湧水槽にある水の水面に沿って案内する通風路を有していることを特徴とする請求項２または３記載の植物生育設備。
【請求項５】
前記通風路を、該通風路の入口から出口の間の少なくとも一部で、屈曲させていることを特徴とする請求項４記載の植物生育設備。
【請求項６】
前記温空気吸込み口と、前記温度センサとを、空気の出入りを完全に妨げない程度に間仕切りされた別々の空間に、それぞれ配していることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の植物生育設備。
【請求項７】
１又は複数の支柱と、この支柱に支持させた１又は複数の植物生育用の棚とを具備する棚ユニットを具備し、棚ユニットごとに前記照明および前記温空気吸込み口を設けていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の植物生育設備。
【請求項８】
前記照明が植物に対して照射する光を遮ることなく該照明を内部空間内に配して成る照明収容部と、この照明収容部と前記温空気吸込み口との間に設けられ前記照明で温められた前記内部空間内の空気を前記温空気吸込み口へと導く温空気導出部とを具備していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の植物生育設備。
【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２００９−３９００２（Ｐ２００９−３９００２Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５４１８（Ｐ２００７−２０５４１８）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（５０５３０２５０２）株式会社フェアリーエンジェル (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（５０５３０２５０２）株式会社フェアリーエンジェル (11)
【Ｆターム（参考）】
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