植物生育設備
【課題】光源と植物とを近づけて植物育成のための十分な光量を効率的に確保するとともに良好な通気性を確保して、植物に好適な生育環境を与えることが可能な植物生育設備を提供する。
【解決手段】植物生育室１内に設けられ、植物を載置する複数の棚部３２と、各棚部３２の上方にそれぞれ設けられ、植物に生育用の光を照射する光源３３１と、光源３３１を取り囲んで設けられ、光を透過可能な透明壁である植物対面壁３３２１に複数の通気孔３３２ｘを形成したカバー３３２と、カバー３３２内の空間に開口しその空間内の空気を吸込むための空気口３１ａと、空気口３１ａから吸込んだ前記空気を冷却し植物生育室１内に吹き出す循環用系路Ｌ１とを具備するようにした。
【解決手段】植物生育室１内に設けられ、植物を載置する複数の棚部３２と、各棚部３２の上方にそれぞれ設けられ、植物に生育用の光を照射する光源３３１と、光源３３１を取り囲んで設けられ、光を透過可能な透明壁である植物対面壁３３２１に複数の通気孔３３２ｘを形成したカバー３３２と、カバー３３２内の空間に開口しその空間内の空気を吸込むための空気口３１ａと、空気口３１ａから吸込んだ前記空気を冷却し植物生育室１内に吹き出す循環用系路Ｌ１とを具備するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好適な植物生育環境を実現できる植物生育設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を植物に照射して植物の成長を促進す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、複数の柱材が支持する栽培棚に栽培ベッドを載置し、この栽培ベッドに培養液を循環させるとともに、各栽培棚の下面に取り付けた照明等で植物に光を照射することで、植物の成長を促すことができるように構成されている（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】
【０００４】
ところがこのような従来の構成では、大きな光量を得たり栽培密度を高めたりするために、光源を植物に近づけると、その光源近傍の温められた空気によって植物がダメージを受けてしまうといった不具合が発生してしまう。また、栽培密度を高めるために植物同士を単に近接させると、通気性が悪化して、植物が生育不良等を起こすといった不具合が生じてしまう。
【０００５】
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、光源と植物とを近づけて植物育成のための十分な光量を効率的に確保するとともに良好な通気性を確保して、植物に好適な生育環境を与えることが可能な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】
【０００６】
すなわち本発明にかかる植物生育設備は、室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源と、前記光源を取り囲んで設けられ、複数の通気孔を備えるとともに少なくとも一部を前記光を透過可能な透明壁にしているカバーと、前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備することを特徴とする。
【０００７】
ここで、透明壁は、所定光量以上の光を透過できるものであればよく、例えば半透明のものも含む概念である。
【０００８】
このようなものであれば、光源により温められたカバー内の空気は、空気口から循環用系路へと吸込まれ冷却される。そして、この循環用系路で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔からカバー内に取り込まれる。したがって、光源近傍の温められた空気によって、植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、カバー内の空気を、空気口から循環用系路へと吸込む、吸込み方式としているため、冷却された空気は、比較的緩やかな流れで植物に当たりながら、通気孔からカバー内に取り込まれるようになる。このため、空気の流れが植物のストレスとなって生育不良を招くといった不具合を防止することができる。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素不足や二酸化炭素不足等が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【０００９】
そして、光源の光は、透明壁を通過して植物に到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、光源と植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このように光源と植物とを近づけても、光源はカバーで囲まれているため、植物が光源に直接触れて葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００１０】
すなわち、光源と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止を実現して、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の植物生育設備の他の態様としては、この植物生育設備が、室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源であるＬＥＤと、前記ＬＥＤを植物側に向けた状態で支持する基板と、前記基板のＬＥＤ搭載面の裏面を取り囲む囲繞部とを備え、複数の通気孔を前記基板又は前記囲繞部に形成したカバーと、前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備するものが挙げられる。
【００１２】
このようなものであれば、基板のＬＥＤ搭載面の裏面から発生する熱により温められたカバー内の空気は、空気口から循環用系路へと吸込まれ冷却される。そして、この循環用系路で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔からカバー内に取り込まれる。したがって、基板のＬＥＤ搭載面の裏面から発生する熱により温められたカバー内の空気によって、植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、カバー内の空気を、空気口から循環用系路へと吸込む、吸込み方式としているため、冷却された空気は、比較的緩やかな流れで植物に当たりながら、通気孔からカバー内に取り込まれるようになる。このため、空気の流れが植物のストレスとなって生育不良を招くといった不具合を防止することができる。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素不足や二酸化炭素不足等が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【００１３】
そして、光源であるＬＥＤの光は、植物に直接到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、ＬＥＤと植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このようにＬＥＤと植物とを近づけても、例えば砲弾型ＬＥＤのようにＬＥＤはＬＥＤ素子を透明樹脂でモールドしているため、その表面すなわちＬＥＤの植物側の面は殆ど発熱せず、植物がＬＥＤに直接触れても、葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００１４】
前記カバーの植物側の面の略全面に前記通気孔を設けているのであれば、棚部の両端を支持する支柱の支柱間隔にかかわらず、棚部全体に亘って植物近傍にある空気を通気孔から取り込んで循環させることができるため、棚部や支柱等の設計上の制約条件が減るといった効果を得られる。
【００１５】
本発明の望ましい態様としては、前記光源の点灯又は消灯状態に対応させて、前記カバー内の空気を前記空気口から前記循環用系路に吸込む空気吸込み状態と、前記循環用系路内の空気を前記空気口から前記カバー内に吹出す空気吹出し状態とに切り替える空気流入出方向切替部を具備しているものがが挙げられる。
【００１６】
このようなものであれば、例えば、光源を消灯状態にしたときに、循環用系路で冷却された空気を、空気口を介して通気孔から植物に供給することができる。すなわち、夜のような日照環境で且つ冷えた状態では植物が糖分を生成するといった生育環境を好適に実現して、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。しかも、冷却された空気を、通気孔から植物に直接且つスポット的に供給することができるため、省電力化を図れ、大きな冷却設備も要しない。
【００１７】
ところで、前記循環用系路上に、前記空気を自然冷却するための自然冷却部を設けているのであれば、自然冷却部（例えば地中）自体の温度が、前記空気を自然冷却することでは変動せず、温度の高い空気の熱を効率よく奪うことができるといった性質を利用して、効率的且つ低コストな冷却を実現することができる。ここで、前記自然冷却部の具体的態様としては、この自然冷却部が、空気を地中に通過させて冷やす直列又は並列接続した複数の冷却パイプを備え、前記各冷却パイプを、鉛直状態で地中の所定深さまで埋め込んでいるものが挙げられる。このようなものであれば、地中は極めて大きな熱容量を有しており、冷却パイプを通過させる空気の温度が高ければ高いほど効率よく冷却することができる。例えば、冷却パイプを地中５ｍ以上埋め込むことで、地中５ｍの位置での温度が１６度程度であることを利用して、前記空気を確実に１６度まで冷却することができる。
【００１８】
冷却パイプの望ましい態様としては、この冷却パイプが、中央の内部流路とその外側の内部流路とを有する二重管構造のものであり、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、前記外側の内部流路、前記中央の内部流路の順に流れるようにしているものが挙げられる。
【００１９】
このようなものであれば、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止することができ、植物に適度に冷やされた空気を与えることができる。
【００２０】
本発明の望ましい態様としては、前記室内から取り込んだ空気を強制冷却し、その強制冷却した空気を植物に供給する強制冷却空気供給用系路と、前記空気口に連絡する系路を、前記循環用系路又は前記強制冷却空気供給用系路に切り替える系路切替部と、を具備しているものが挙げられる。
【００２１】
このようなものであれば、カバー内の温められた空気を空気口から循環用経路へ吸い込んだり、強制冷却した空気を空気口及び通気孔を介して植物に供給したりすることが、系路切替部の切り替えだけで簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明に係る植物生育設備は、光源と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止とを実現して、植物に好適な生育環境を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態に係る植物生育設備Ｚは、図１などに示すように、建物内の植物生育用の植物生育室１と、この植物生育室１外に設けた循環用系路Ｌ１及び強制冷却空気供給用系路Ｌ２を具備してなるものである。
【００２５】
植物生育室１は、図１、図３、図４に示すように、植物生育用の棚部３２などを備えた複数の棚ユニット３と、棚ユニット３内の空気Ａ１を循環用系路Ｌ１へ吸い込む空気口３１ａと、空気口３１ａに連絡する系路を、循環用系路Ｌ１又は強制冷却空気供給用系路Ｌ２に個別に切り替える系路切替部６と、肥料を供給する肥料供給装置（図示せず）とを具備して成るものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００２６】
棚ユニット３は、図１、図２、図３、図４に示すように、植物生育室１の床面（図示せず）と天井面１２との間に立設した複数の棚支柱３１と、この棚支柱３１に支持させた植物生育用の棚部３２と、棚部３２で生育する植物に光を照射するための光照射装置３３と、を具備するものである。
【００２７】
棚支柱３１は、断面視略矩形状のものであって、各側壁で囲まれる内部空間を、気体が流れる内部流路としている。そして本実施形態では、対を成す棚支柱３１によって１０段の棚部３２を支持するように構成している。なお、棚支柱３１が支持する棚部３２の数は適宜変更することができる。
【００２８】
棚部３２は、内部に液肥を保持できる略箱体状の液肥パレット３Ｑ、及び、この液肥パレット３Ｑに載置される複数の栽培用パレット３Ｐを、棚状にして支持するものである。本実施形態では、この棚部３２を板状としているが、例えば、複数のパイプを水平方向に並べたものとすることもできる。また、栽培用パレット３Ｐでは、１度に複数個の植物Ｖ（例えばレタス）を栽培できるようにしている。
【００２９】
光照射装置３３は、各棚部３２の下面にそれぞれ設けたものであって、光源３３１と、この光源３３１を取り囲むカバー３３２とを具備してなるものである。
【００３０】
より具体的に、光源３３１には、例えば白色の光を発光する蛍光灯を用いている。そして、本実施形態では、光源３３１の点灯時間などを、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、光照射装置３３によって、例えば、光源３３１を点灯状態にして昼サイクルの日照環境を与えたり、光源３３１を消灯状態にして夜サイクルの日照環境を与えたりできるなど、所望の日照環境を、棚部３２で生育中の植物に与えることができるようにしている。なお、本実施形態では、光源３３１を、直上の棚部３２の底面に取り付けているが、取付態様は実施態様に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
カバー３３２は、植物側の面である平面視略矩形状の植物対面壁３３２１と、この植物対面壁３３２１の側縁をそれぞれ起立させたカバー側壁３３２２とを具備する断面視略上向きコ字状のものである。そして、本実施形態では、各壁には、光源３３１の光を略そのまま透過できる透明壁（例えばアクリル透明板など）を用いている。また、植物対面壁３３２１の略全面に複数の通気孔３３２ｘを設けている。さらに、空気を、通気孔３３２ｘからカバー３３２内部に取り込み又は吹出して、空気口３１ａから排気又は吸気することが効果的に行えるように、植物対面壁３３２１及びカバー側壁３３２２のそれぞれの端縁を棚支柱３１に密着させて取り付けるとともに、植物対面壁３３２１及びカバー側壁３３２２の上端縁を直上の棚部３２の底面に密着させて取り付けている。
【００３２】
空気口３１ａは、棚ユニット３の棚支柱３１の側壁に形成した貫通孔である。本実施形態では、空気口３１ａを、棚支柱３１の側壁の各カバー３３２で囲まれる位置ごとに、それぞれ３個ずつ並べて設けている。各空気口３１ａの開口形状は、略矩形状としているがこれに限られるものではない。
【００３３】
系路切替部６は、図１等に示すように、各棚ユニット３の空気口３１ａに個別に連絡する個別系路Ｌ３上に設けたバルブ６Ｖを備えるものであって、各バルブ６Ｖを切替制御装置（図示せず）により個別に制御することで、各個別系路Ｌ３を、循環用系路Ｌ１又は強制冷却空気供給用系路Ｌ２と選択的に連絡できるようにしている。
【００３４】
肥料供給装置は、詳細は図示していないが、例えば、各種栄養素を水に適宜混合して得た液肥を、肥料供給口（図示せず）から棚部３２内に供給するようにしたものである。
【００３５】
循環用系路Ｌ１は、図１等に示すように、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配した空気吸込みダクトＬ１１、植物生育室１の床下に設けた自然冷却部Ｌ１２、及び植物生育室１外（例えば天井裏など）に配したダクトＬ１３を備えるものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００３６】
空気吸込みダクトＬ１１は、棚ユニット３内の空気を該空気吸込みダクトＬ１１内部に吸込み、吸込んだ空気を自然冷却部Ｌ１２に向けて送るファン（図示せず）を備えるものである。なお、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へ吸い込む吸込みスピードが、自然冷却部Ｌ１２の容量との関係で速すぎると良好な冷却効果を得られない場合もあるため、実施態様に応じて、このダクトＬ１１内のファンの調節により吸込みスピードを適宜変更できるようにしている。また、本実施形態では、図示しない空気流入出方向切替部により、このファンと後述するダクトＬ１３のファンとを、ともに逆回転させることで、循環用系路Ｌ１内の空気を空気口３１ａからカバー３３２内に吹出す「空気吹出し状態」にすることができる。
【００３７】
自然冷却部Ｌ１２は、図１、図５などに示すように、地中の温度を利用して、具体的には、例えば地中５ｍの位置での温度が恒常的に１６度程度であることを利用して、光照射装置３３などによって温められた空気Ａ１を冷却するものである。本実施形態では、この自然冷却部Ｌ１２を、直列又は並列接続した複数の冷却パイプＬｐを、鉛直状態で地中５ｍ以上の深さまで埋め込むことにより実現している。冷却パイプＬｐは、二重管構造のものを用いている。具体的には、図６、図７に示すように、冷却パイプＬｐが、中央パイプＬｐｘと、外側パイプＬｐｙと、中央パイプＬｐｘから外側パイプＬｐｙに向けて放射線状に伸びて成り両パイプ間の空間を間仕切る複数の隔壁Ｌｐｚとを具備し、これら中央パイプＬｐｘ、外側パイプＬｐｙ及び複数の隔壁Ｌｐｚによって形成される複数の内部流路を有するようにしている。より具体的には、中央パイプＬｐｘの内部に形成される中央内部流路Ｌｐ１と、中央パイプＬｐｘ、外側パイプＬｐｙ及び隔壁Ｌｐｚにより囲まれた複数の分流路から成る外側内部流路Ｌｐ２と、各流路の一端側（下端側）を連絡する連絡内部流路Ｌｐ３とを有するようにしている。しかして本実施形態では、空気Ａ１が、外側内部流路Ｌｐ２の開口から流入し、該外側内部流路Ｌｐ２、連絡内部流路Ｌｐ３、中央内部流路Ｌｐ１の順に流れた後、該中央内部流路Ｌｐ１の開口から外部に流出するようにしているとともに、中央パイプＬｐｘを断熱性の塩ビパイプ、外側パイプＬｐｙ及び隔壁Ｌｐｚを金属製とすることで、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止している。
【００３８】
ダクトＬ１３は、自然冷却部Ｌ１２からの空気を該ダクトＬ１３内部に吸込み、吸込んだ空気を、植物生育室１の天井等の壁面に開口する空気出入口Ｌ１３ａから植物生育室１内へと吹き出すファン（図示せず）を備えるものである。
【００３９】
しかして、この循環用系路Ｌ１によって、後述する棚ユニット３内の空気Ａ１を、空気口３１ａから空気吸込みダクトＬ１１へ吸込み、自然冷却部Ｌ１２、ダクトＬ１３の順に通した後、空気出入口Ｌ１３ａから植物生育室１内に吹き出して、循環することができる。
【００４０】
加えて、本実施形態では、ダクトＬ１３の途中には、エアコンＬ１３ｘ及びエアフィルタＬ１３ｙを設けている。このエアコンＬ１３ｘは、基本的には動作させないが、例えば、自然冷却部Ｌ１２だけでは十分な冷却効果を得られていない場合には、空気出入口Ｌ１３ａの近傍に設けた温度センサ（図示せず）の出力値に基づいて、該エアコンＬ１３ｘを動作させるようにしている。具体的には、例えば空気出入口Ｌ１３ａから吹き出される空気Ａ２の温度が設定値以上であれば、その温度が低下するようにエアコンＬ１３ｘを動作させている。なお、前記温度センサの代わりにエアコンＬ１３ｘに内蔵している温度センサを用いて温度制御を行うようにしてもよい。
【００４１】
強制冷却空気供給用系路Ｌ２は、図１等に示すように、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配したダクトＬ２１及びこのダクトＬ２１の途中に設けた強制冷却部であるエアコンＬ２２を備えるものである。そして、ダクトＬ２１のエアコンＬ２２より上流側を、循環用系路Ｌ１における自然冷却部Ｌ１２とバルブ６Ｖとの間に接続している一方、下流側を、分岐して各バルブ６Ｖに接続している。
【００４２】
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。
【００４３】
（１）通常時（空気口３１ａに連絡する系路が循環用系路Ｌ１の場合）
系路切替部６により、図８に太線で示すように、各バルブ６Ｖが前記個別系路Ｌ３と循環用系路Ｌ１とを連絡するようにした上で、図示しない空気流入出方向切替部により、昼サイクルでは空気吸込み状態、夜サイクルでは空気吹出し状態にする。
【００４４】
昼サイクルでは、植物に光を照射している光源３３１により、カバー３３２内の空気が温められる。カバー３３２内の温められた空気Ａ１は、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へと吸い込まれる。そして、循環用系路Ｌ１の途中に設けた自然冷却部Ｌ１２によって空気Ａ１は冷却されたのち、ダクトＬ１３の空気出入口Ｌ１３ａから、植物生育室１内へ吹き出され、新たな空気として、通気孔３３２ｘからカバー３３２内に取り込まれる。なお、本実施形態では、自然冷却部Ｌ１２で最大２０数度程度の冷却効果を得ることができる。
【００４５】
したがって、光源３３１近傍の温められた空気Ａ１によって植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、空気交換は、緩やかな風量で行えばよいので、空気の流れが植物のストレスとなり生育不良を招くといった不具合も生じない。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素や二酸化炭素不足が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【００４６】
そして、光源３３１の光は、透明な植物対面壁３３２１を通過して植物に到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、光源３３１と植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このように光源３３１と植物とを近づけても、光源３３１はカバー３３２で囲まれているため、植物が光源３３１に直接触れて葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００４７】
夜サイクルでは、図示しない空気流入出方向切替部により「空気吹出し状態」にする。このとき、自然冷却部Ｌ１２の冷却性能を可及的に利用することができるよう、エアコンＬ１３ｘによる冷却は行わない。この「空気吹出し状態」では、空気出入口Ｌ１３ａから取り込まれた空気Ａ３は、自然冷却部Ｌ１２で冷却され、自然冷却された空気Ａ４は、空気口３１ａ等を経てカバー３３２内に導入された後、カバー３３２の通気孔３３２ｘから、直接的に植物に対して供給される。このように、夜のような日照環境で且つ冷えた状態では植物が糖分を生成するといった生育環境を好適に実現して、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。
【００４８】
（２）強制冷却時（空気口３１ａに連絡する系路が強制冷却空気供給用系路Ｌ２の場合）
前述した昼サイクル又は夜サイクルにかかわらず、棚ユニット３内の強制冷却を行うこともできる。この場合、系路切替部６により、強制冷却を行う棚ユニット３に接続している個別系路Ｌ３と、強制冷却空気供給用系路Ｌ２とを連絡すればよい。具体的には、個別系路Ｌ３と、強制冷却空気供給用系路Ｌ２とを連絡した状態で、エアコンＬ２２のみ動作させる（エアコンＬ１３ｘは原則動作させない。）。すると、室内の空気Ａ５は、空気出入口Ｌ１３ａからダクトＬ１３内に取り込まれ、エアフィルタＬ１３ｙ及び自然冷却部Ｌ１２を順に経て冷却された後、ダクトＬ２１上に設けたエアコンＬ２２でさらに強制冷却される。このようにして強制冷却された空気Ａ６は、個別系路Ｌ３及び空気口３１ａを経てカバー３３２内に導入され、その後、カバー３３２の通気孔３３２ｘから、直接的に植物に対して供給される。なお、同時に複数の棚ユニット３について、強制冷却を行うこともできる。また、図９に太線で示すように、循環用系路Ｌ１及び強制冷却空気供給用系路Ｌ２の両方の系路を使って空気を全ての棚ユニット３に供給することもできる。さらに、エアコンＬ２２に加えエアコンＬ１３ｘを動作させることもできる。
【００４９】
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、光源３３１と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部３２の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備Ｚを提供することができる。
【００５０】
また、空気流入出方向切替部により、夜サイクルで冷えた空気をカバー３３２内に吹出して、植物が糖分を生成する生育環境を実現できるため、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。なお、このような夜サイクルで植物に空気を吹出しても、その空気は、消灯した光源３３１によって温められることはない。したがって、空気の吹出しによって、植物が熱によるダメージを受けるといった不具合は生じない。
【００５１】
また、植物対面壁３３２１の略全面に通気孔３３２ｘを設けているため、、棚支柱３１の支柱間隔にかかわらず、棚部３２全体に亘って植物近傍にある空気を通気孔３３２ｘから取り込んで循環させることができるため、棚部３２や棚支柱３１等の設計上の制約条件が少なくなる。
【００５２】
循環用系路Ｌ１上に、空気を自然冷却するための自然冷却部Ｌ１２を設けているため、温度の高い空気の熱を効率よく奪うことができるといった自然冷却の性質を利用して、効率的且つ低コストな冷却を実現することができる。
【００５３】
自然冷却部Ｌ１２が、直列又は並列接続した複数の冷却パイプＬｐを、鉛直状態で地中５ｍ以上埋め込んだものとしているため、地中５ｍの位置での温度が１６度程度であることを利用して、前記空気を好適に冷却することができる。
【００５４】
また、冷却パイプＬｐに、中央内部流路Ｌｐ１とその外側の外側内部流路Ｌｐ２とを有する二重管構造のものを用いるとともに、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、外側内部流路Ｌｐ２、中央内部流路Ｌｐ１の順に流れるようにしているため、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止することができ、植物に適度に冷やされた空気を与えることができる。
【００５５】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５６】
例えば、強制冷却空気供給用系路Ｌ２は、必ずしも必要ではない。
【００５７】
また、棚ユニット３の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００５８】
また、自然冷却部Ｌ１２の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００５９】
また、光照射装置３３の光源３３１に蛍光灯を用いているが、ＬＥＤ等のその他の光源３３１を用いることもできる。
【００６０】
光源にＬＥＤを用いる場合には、例えば図１０に示すように、カバー３３２が、ＬＥＤ３３１を植物側に向けた状態で支持するとともに複数の通気孔３３２ｘを設けたＬＥＤ用の基板である植物対面壁３３２１と、植物対面壁３３２１のＬＥＤ搭載面の裏面３３２１ａを取り囲む囲繞部であるカバー側壁３３２２とを備え、空気口３１ａをカバー３３２内の空間に開口するようにすればよい。
【００６１】
このようなものであれば、植物対面壁３３２１のＬＥＤ搭載面の裏面３３２１ａから発生する熱により温められたカバー３３２内の空気は、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へと吸込まれて冷却され、この循環用系路Ｌ１で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔３３２ｘからカバー３３２内に取り込まれるため、前記実施形態と同様の効果を得られる。すなわち、ＬＥＤ３３１と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部３２の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止を実現して、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備を提供することができる。なお、ＬＥＤ３３１と植物とを近づけても、ＬＥＤ３３１の植物側の面は殆ど発熱しないため、植物がＬＥＤ３３１に直接触れても、葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００６２】
また、通気孔３３２ｘを、カバー３３２の植物対面壁３３２１に設けているが、カバー側壁３３２２に設けることもできる。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態における植物生育設備における系路切替部や循環用系路などを示すブロック図。
【図２】同実施形態における棚部部分を拡大して模式的に示す斜視図。
【図３】同実施形態における棚部などを拡大して示す正面図。
【図４】同実施形態における棚部などを拡大して示す側面図。
【図５】同実施形態における自然冷却部を拡大して示す図。
【図６】同実施形態における冷却パイプの横断面図。
【図７】同側断面図
【図８】同実施形態における植物生育設備の動作を説明するための図（空気吸込み状態）。
【図９】同実施形態における植物生育設備の動作を説明するための図（強制冷却状態）。
【図１０】本発明の他の実施形態における植物生育設備における棚部部分を拡大して示す要部拡大図。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ１・・・・・・空気
Ｌ１・・・・・・循環用系路
Ｌ２・・・・・・強制冷却空気供給用系路
Ｌ３・・・・・・個別系路
Ｌ１２・・・・・自然冷却部
Ｌｐ・・・・・・冷却パイプ
Ｌｐ１・・・・・中央の内部流路（中央内部流路）
Ｌｐ２・・・・・外側の内部流路（外側内部流路）
Ｖ・・・・・・・植物
Ｚ・・・・・・・植物生育設備
１・・・・・・・室（植物生育室）
６・・・・・・・系路切替部
３１・・・・・・棚支柱
３１ａ・・・・・空気口
３２・・・・・・棚部
３３・・・・・・光照射装置
３３１・・・・・光源（蛍光灯又はＬＥＤ）
３３２・・・・・カバー
３３２１・・・・植物側の面（植物対面壁）
３３２１ａ・・・ＬＥＤ搭載面の裏面
３３２ｘ・・・・通気孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好適な植物生育環境を実現できる植物生育設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を植物に照射して植物の成長を促進す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、複数の柱材が支持する栽培棚に栽培ベッドを載置し、この栽培ベッドに培養液を循環させるとともに、各栽培棚の下面に取り付けた照明等で植物に光を照射することで、植物の成長を促すことができるように構成されている（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】
【０００４】
ところがこのような従来の構成では、大きな光量を得たり栽培密度を高めたりするために、光源を植物に近づけると、その光源近傍の温められた空気によって植物がダメージを受けてしまうといった不具合が発生してしまう。また、栽培密度を高めるために植物同士を単に近接させると、通気性が悪化して、植物が生育不良等を起こすといった不具合が生じてしまう。
【０００５】
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、光源と植物とを近づけて植物育成のための十分な光量を効率的に確保するとともに良好な通気性を確保して、植物に好適な生育環境を与えることが可能な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】
【０００６】
すなわち本発明にかかる植物生育設備は、室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源と、前記光源を取り囲んで設けられ、複数の通気孔を備えるとともに少なくとも一部を前記光を透過可能な透明壁にしているカバーと、前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備することを特徴とする。
【０００７】
ここで、透明壁は、所定光量以上の光を透過できるものであればよく、例えば半透明のものも含む概念である。
【０００８】
このようなものであれば、光源により温められたカバー内の空気は、空気口から循環用系路へと吸込まれ冷却される。そして、この循環用系路で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔からカバー内に取り込まれる。したがって、光源近傍の温められた空気によって、植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、カバー内の空気を、空気口から循環用系路へと吸込む、吸込み方式としているため、冷却された空気は、比較的緩やかな流れで植物に当たりながら、通気孔からカバー内に取り込まれるようになる。このため、空気の流れが植物のストレスとなって生育不良を招くといった不具合を防止することができる。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素不足や二酸化炭素不足等が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【０００９】
そして、光源の光は、透明壁を通過して植物に到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、光源と植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このように光源と植物とを近づけても、光源はカバーで囲まれているため、植物が光源に直接触れて葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００１０】
すなわち、光源と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止を実現して、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の植物生育設備の他の態様としては、この植物生育設備が、室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源であるＬＥＤと、前記ＬＥＤを植物側に向けた状態で支持する基板と、前記基板のＬＥＤ搭載面の裏面を取り囲む囲繞部とを備え、複数の通気孔を前記基板又は前記囲繞部に形成したカバーと、前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備するものが挙げられる。
【００１２】
このようなものであれば、基板のＬＥＤ搭載面の裏面から発生する熱により温められたカバー内の空気は、空気口から循環用系路へと吸込まれ冷却される。そして、この循環用系路で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔からカバー内に取り込まれる。したがって、基板のＬＥＤ搭載面の裏面から発生する熱により温められたカバー内の空気によって、植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、カバー内の空気を、空気口から循環用系路へと吸込む、吸込み方式としているため、冷却された空気は、比較的緩やかな流れで植物に当たりながら、通気孔からカバー内に取り込まれるようになる。このため、空気の流れが植物のストレスとなって生育不良を招くといった不具合を防止することができる。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素不足や二酸化炭素不足等が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【００１３】
そして、光源であるＬＥＤの光は、植物に直接到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、ＬＥＤと植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このようにＬＥＤと植物とを近づけても、例えば砲弾型ＬＥＤのようにＬＥＤはＬＥＤ素子を透明樹脂でモールドしているため、その表面すなわちＬＥＤの植物側の面は殆ど発熱せず、植物がＬＥＤに直接触れても、葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００１４】
前記カバーの植物側の面の略全面に前記通気孔を設けているのであれば、棚部の両端を支持する支柱の支柱間隔にかかわらず、棚部全体に亘って植物近傍にある空気を通気孔から取り込んで循環させることができるため、棚部や支柱等の設計上の制約条件が減るといった効果を得られる。
【００１５】
本発明の望ましい態様としては、前記光源の点灯又は消灯状態に対応させて、前記カバー内の空気を前記空気口から前記循環用系路に吸込む空気吸込み状態と、前記循環用系路内の空気を前記空気口から前記カバー内に吹出す空気吹出し状態とに切り替える空気流入出方向切替部を具備しているものがが挙げられる。
【００１６】
このようなものであれば、例えば、光源を消灯状態にしたときに、循環用系路で冷却された空気を、空気口を介して通気孔から植物に供給することができる。すなわち、夜のような日照環境で且つ冷えた状態では植物が糖分を生成するといった生育環境を好適に実現して、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。しかも、冷却された空気を、通気孔から植物に直接且つスポット的に供給することができるため、省電力化を図れ、大きな冷却設備も要しない。
【００１７】
ところで、前記循環用系路上に、前記空気を自然冷却するための自然冷却部を設けているのであれば、自然冷却部（例えば地中）自体の温度が、前記空気を自然冷却することでは変動せず、温度の高い空気の熱を効率よく奪うことができるといった性質を利用して、効率的且つ低コストな冷却を実現することができる。ここで、前記自然冷却部の具体的態様としては、この自然冷却部が、空気を地中に通過させて冷やす直列又は並列接続した複数の冷却パイプを備え、前記各冷却パイプを、鉛直状態で地中の所定深さまで埋め込んでいるものが挙げられる。このようなものであれば、地中は極めて大きな熱容量を有しており、冷却パイプを通過させる空気の温度が高ければ高いほど効率よく冷却することができる。例えば、冷却パイプを地中５ｍ以上埋め込むことで、地中５ｍの位置での温度が１６度程度であることを利用して、前記空気を確実に１６度まで冷却することができる。
【００１８】
冷却パイプの望ましい態様としては、この冷却パイプが、中央の内部流路とその外側の内部流路とを有する二重管構造のものであり、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、前記外側の内部流路、前記中央の内部流路の順に流れるようにしているものが挙げられる。
【００１９】
このようなものであれば、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止することができ、植物に適度に冷やされた空気を与えることができる。
【００２０】
本発明の望ましい態様としては、前記室内から取り込んだ空気を強制冷却し、その強制冷却した空気を植物に供給する強制冷却空気供給用系路と、前記空気口に連絡する系路を、前記循環用系路又は前記強制冷却空気供給用系路に切り替える系路切替部と、を具備しているものが挙げられる。
【００２１】
このようなものであれば、カバー内の温められた空気を空気口から循環用経路へ吸い込んだり、強制冷却した空気を空気口及び通気孔を介して植物に供給したりすることが、系路切替部の切り替えだけで簡単に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明に係る植物生育設備は、光源と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止とを実現して、植物に好適な生育環境を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態に係る植物生育設備Ｚは、図１などに示すように、建物内の植物生育用の植物生育室１と、この植物生育室１外に設けた循環用系路Ｌ１及び強制冷却空気供給用系路Ｌ２を具備してなるものである。
【００２５】
植物生育室１は、図１、図３、図４に示すように、植物生育用の棚部３２などを備えた複数の棚ユニット３と、棚ユニット３内の空気Ａ１を循環用系路Ｌ１へ吸い込む空気口３１ａと、空気口３１ａに連絡する系路を、循環用系路Ｌ１又は強制冷却空気供給用系路Ｌ２に個別に切り替える系路切替部６と、肥料を供給する肥料供給装置（図示せず）とを具備して成るものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００２６】
棚ユニット３は、図１、図２、図３、図４に示すように、植物生育室１の床面（図示せず）と天井面１２との間に立設した複数の棚支柱３１と、この棚支柱３１に支持させた植物生育用の棚部３２と、棚部３２で生育する植物に光を照射するための光照射装置３３と、を具備するものである。
【００２７】
棚支柱３１は、断面視略矩形状のものであって、各側壁で囲まれる内部空間を、気体が流れる内部流路としている。そして本実施形態では、対を成す棚支柱３１によって１０段の棚部３２を支持するように構成している。なお、棚支柱３１が支持する棚部３２の数は適宜変更することができる。
【００２８】
棚部３２は、内部に液肥を保持できる略箱体状の液肥パレット３Ｑ、及び、この液肥パレット３Ｑに載置される複数の栽培用パレット３Ｐを、棚状にして支持するものである。本実施形態では、この棚部３２を板状としているが、例えば、複数のパイプを水平方向に並べたものとすることもできる。また、栽培用パレット３Ｐでは、１度に複数個の植物Ｖ（例えばレタス）を栽培できるようにしている。
【００２９】
光照射装置３３は、各棚部３２の下面にそれぞれ設けたものであって、光源３３１と、この光源３３１を取り囲むカバー３３２とを具備してなるものである。
【００３０】
より具体的に、光源３３１には、例えば白色の光を発光する蛍光灯を用いている。そして、本実施形態では、光源３３１の点灯時間などを、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、光照射装置３３によって、例えば、光源３３１を点灯状態にして昼サイクルの日照環境を与えたり、光源３３１を消灯状態にして夜サイクルの日照環境を与えたりできるなど、所望の日照環境を、棚部３２で生育中の植物に与えることができるようにしている。なお、本実施形態では、光源３３１を、直上の棚部３２の底面に取り付けているが、取付態様は実施態様に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
カバー３３２は、植物側の面である平面視略矩形状の植物対面壁３３２１と、この植物対面壁３３２１の側縁をそれぞれ起立させたカバー側壁３３２２とを具備する断面視略上向きコ字状のものである。そして、本実施形態では、各壁には、光源３３１の光を略そのまま透過できる透明壁（例えばアクリル透明板など）を用いている。また、植物対面壁３３２１の略全面に複数の通気孔３３２ｘを設けている。さらに、空気を、通気孔３３２ｘからカバー３３２内部に取り込み又は吹出して、空気口３１ａから排気又は吸気することが効果的に行えるように、植物対面壁３３２１及びカバー側壁３３２２のそれぞれの端縁を棚支柱３１に密着させて取り付けるとともに、植物対面壁３３２１及びカバー側壁３３２２の上端縁を直上の棚部３２の底面に密着させて取り付けている。
【００３２】
空気口３１ａは、棚ユニット３の棚支柱３１の側壁に形成した貫通孔である。本実施形態では、空気口３１ａを、棚支柱３１の側壁の各カバー３３２で囲まれる位置ごとに、それぞれ３個ずつ並べて設けている。各空気口３１ａの開口形状は、略矩形状としているがこれに限られるものではない。
【００３３】
系路切替部６は、図１等に示すように、各棚ユニット３の空気口３１ａに個別に連絡する個別系路Ｌ３上に設けたバルブ６Ｖを備えるものであって、各バルブ６Ｖを切替制御装置（図示せず）により個別に制御することで、各個別系路Ｌ３を、循環用系路Ｌ１又は強制冷却空気供給用系路Ｌ２と選択的に連絡できるようにしている。
【００３４】
肥料供給装置は、詳細は図示していないが、例えば、各種栄養素を水に適宜混合して得た液肥を、肥料供給口（図示せず）から棚部３２内に供給するようにしたものである。
【００３５】
循環用系路Ｌ１は、図１等に示すように、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配した空気吸込みダクトＬ１１、植物生育室１の床下に設けた自然冷却部Ｌ１２、及び植物生育室１外（例えば天井裏など）に配したダクトＬ１３を備えるものである。以下、各部を具体的に説明する。
【００３６】
空気吸込みダクトＬ１１は、棚ユニット３内の空気を該空気吸込みダクトＬ１１内部に吸込み、吸込んだ空気を自然冷却部Ｌ１２に向けて送るファン（図示せず）を備えるものである。なお、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へ吸い込む吸込みスピードが、自然冷却部Ｌ１２の容量との関係で速すぎると良好な冷却効果を得られない場合もあるため、実施態様に応じて、このダクトＬ１１内のファンの調節により吸込みスピードを適宜変更できるようにしている。また、本実施形態では、図示しない空気流入出方向切替部により、このファンと後述するダクトＬ１３のファンとを、ともに逆回転させることで、循環用系路Ｌ１内の空気を空気口３１ａからカバー３３２内に吹出す「空気吹出し状態」にすることができる。
【００３７】
自然冷却部Ｌ１２は、図１、図５などに示すように、地中の温度を利用して、具体的には、例えば地中５ｍの位置での温度が恒常的に１６度程度であることを利用して、光照射装置３３などによって温められた空気Ａ１を冷却するものである。本実施形態では、この自然冷却部Ｌ１２を、直列又は並列接続した複数の冷却パイプＬｐを、鉛直状態で地中５ｍ以上の深さまで埋め込むことにより実現している。冷却パイプＬｐは、二重管構造のものを用いている。具体的には、図６、図７に示すように、冷却パイプＬｐが、中央パイプＬｐｘと、外側パイプＬｐｙと、中央パイプＬｐｘから外側パイプＬｐｙに向けて放射線状に伸びて成り両パイプ間の空間を間仕切る複数の隔壁Ｌｐｚとを具備し、これら中央パイプＬｐｘ、外側パイプＬｐｙ及び複数の隔壁Ｌｐｚによって形成される複数の内部流路を有するようにしている。より具体的には、中央パイプＬｐｘの内部に形成される中央内部流路Ｌｐ１と、中央パイプＬｐｘ、外側パイプＬｐｙ及び隔壁Ｌｐｚにより囲まれた複数の分流路から成る外側内部流路Ｌｐ２と、各流路の一端側（下端側）を連絡する連絡内部流路Ｌｐ３とを有するようにしている。しかして本実施形態では、空気Ａ１が、外側内部流路Ｌｐ２の開口から流入し、該外側内部流路Ｌｐ２、連絡内部流路Ｌｐ３、中央内部流路Ｌｐ１の順に流れた後、該中央内部流路Ｌｐ１の開口から外部に流出するようにしているとともに、中央パイプＬｐｘを断熱性の塩ビパイプ、外側パイプＬｐｙ及び隔壁Ｌｐｚを金属製とすることで、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止している。
【００３８】
ダクトＬ１３は、自然冷却部Ｌ１２からの空気を該ダクトＬ１３内部に吸込み、吸込んだ空気を、植物生育室１の天井等の壁面に開口する空気出入口Ｌ１３ａから植物生育室１内へと吹き出すファン（図示せず）を備えるものである。
【００３９】
しかして、この循環用系路Ｌ１によって、後述する棚ユニット３内の空気Ａ１を、空気口３１ａから空気吸込みダクトＬ１１へ吸込み、自然冷却部Ｌ１２、ダクトＬ１３の順に通した後、空気出入口Ｌ１３ａから植物生育室１内に吹き出して、循環することができる。
【００４０】
加えて、本実施形態では、ダクトＬ１３の途中には、エアコンＬ１３ｘ及びエアフィルタＬ１３ｙを設けている。このエアコンＬ１３ｘは、基本的には動作させないが、例えば、自然冷却部Ｌ１２だけでは十分な冷却効果を得られていない場合には、空気出入口Ｌ１３ａの近傍に設けた温度センサ（図示せず）の出力値に基づいて、該エアコンＬ１３ｘを動作させるようにしている。具体的には、例えば空気出入口Ｌ１３ａから吹き出される空気Ａ２の温度が設定値以上であれば、その温度が低下するようにエアコンＬ１３ｘを動作させている。なお、前記温度センサの代わりにエアコンＬ１３ｘに内蔵している温度センサを用いて温度制御を行うようにしてもよい。
【００４１】
強制冷却空気供給用系路Ｌ２は、図１等に示すように、植物生育室１外（例えば天井裏など）に配したダクトＬ２１及びこのダクトＬ２１の途中に設けた強制冷却部であるエアコンＬ２２を備えるものである。そして、ダクトＬ２１のエアコンＬ２２より上流側を、循環用系路Ｌ１における自然冷却部Ｌ１２とバルブ６Ｖとの間に接続している一方、下流側を、分岐して各バルブ６Ｖに接続している。
【００４２】
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。
【００４３】
（１）通常時（空気口３１ａに連絡する系路が循環用系路Ｌ１の場合）
系路切替部６により、図８に太線で示すように、各バルブ６Ｖが前記個別系路Ｌ３と循環用系路Ｌ１とを連絡するようにした上で、図示しない空気流入出方向切替部により、昼サイクルでは空気吸込み状態、夜サイクルでは空気吹出し状態にする。
【００４４】
昼サイクルでは、植物に光を照射している光源３３１により、カバー３３２内の空気が温められる。カバー３３２内の温められた空気Ａ１は、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へと吸い込まれる。そして、循環用系路Ｌ１の途中に設けた自然冷却部Ｌ１２によって空気Ａ１は冷却されたのち、ダクトＬ１３の空気出入口Ｌ１３ａから、植物生育室１内へ吹き出され、新たな空気として、通気孔３３２ｘからカバー３３２内に取り込まれる。なお、本実施形態では、自然冷却部Ｌ１２で最大２０数度程度の冷却効果を得ることができる。
【００４５】
したがって、光源３３１近傍の温められた空気Ａ１によって植物がダメージを受けてしまうといった不具合を防止できる。また、空気交換は、緩やかな風量で行えばよいので、空気の流れが植物のストレスとなり生育不良を招くといった不具合も生じない。また、植物を密集させても、植物近傍の空気を効率的に交換できるため、植物に酸素や二酸化炭素不足が生じたり蒸れが生じたりすることを防止することができる。
【００４６】
そして、光源３３１の光は、透明な植物対面壁３３２１を通過して植物に到達するため、例えば光合成などに必要な良好な日照環境を実現することができる。また、上下の棚部の間隔を可及的に小さくすることにより、光源３３１と植物とを近づけることができるため、植物育成のための十分な光量を効率よく確保して、植物に良好な光合成を行わせることができるようになる。このように光源３３１と植物とを近づけても、光源３３１はカバー３３２で囲まれているため、植物が光源３３１に直接触れて葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００４７】
夜サイクルでは、図示しない空気流入出方向切替部により「空気吹出し状態」にする。このとき、自然冷却部Ｌ１２の冷却性能を可及的に利用することができるよう、エアコンＬ１３ｘによる冷却は行わない。この「空気吹出し状態」では、空気出入口Ｌ１３ａから取り込まれた空気Ａ３は、自然冷却部Ｌ１２で冷却され、自然冷却された空気Ａ４は、空気口３１ａ等を経てカバー３３２内に導入された後、カバー３３２の通気孔３３２ｘから、直接的に植物に対して供給される。このように、夜のような日照環境で且つ冷えた状態では植物が糖分を生成するといった生育環境を好適に実現して、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。
【００４８】
（２）強制冷却時（空気口３１ａに連絡する系路が強制冷却空気供給用系路Ｌ２の場合）
前述した昼サイクル又は夜サイクルにかかわらず、棚ユニット３内の強制冷却を行うこともできる。この場合、系路切替部６により、強制冷却を行う棚ユニット３に接続している個別系路Ｌ３と、強制冷却空気供給用系路Ｌ２とを連絡すればよい。具体的には、個別系路Ｌ３と、強制冷却空気供給用系路Ｌ２とを連絡した状態で、エアコンＬ２２のみ動作させる（エアコンＬ１３ｘは原則動作させない。）。すると、室内の空気Ａ５は、空気出入口Ｌ１３ａからダクトＬ１３内に取り込まれ、エアフィルタＬ１３ｙ及び自然冷却部Ｌ１２を順に経て冷却された後、ダクトＬ２１上に設けたエアコンＬ２２でさらに強制冷却される。このようにして強制冷却された空気Ａ６は、個別系路Ｌ３及び空気口３１ａを経てカバー３３２内に導入され、その後、カバー３３２の通気孔３３２ｘから、直接的に植物に対して供給される。なお、同時に複数の棚ユニット３について、強制冷却を行うこともできる。また、図９に太線で示すように、循環用系路Ｌ１及び強制冷却空気供給用系路Ｌ２の両方の系路を使って空気を全ての棚ユニット３に供給することもできる。さらに、エアコンＬ２２に加えエアコンＬ１３ｘを動作させることもできる。
【００４９】
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、光源３３１と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部３２の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備Ｚを提供することができる。
【００５０】
また、空気流入出方向切替部により、夜サイクルで冷えた空気をカバー３３２内に吹出して、植物が糖分を生成する生育環境を実現できるため、同じ設備を利用しながらも、より多くの糖分を含む植物を生産できるようになる。なお、このような夜サイクルで植物に空気を吹出しても、その空気は、消灯した光源３３１によって温められることはない。したがって、空気の吹出しによって、植物が熱によるダメージを受けるといった不具合は生じない。
【００５１】
また、植物対面壁３３２１の略全面に通気孔３３２ｘを設けているため、、棚支柱３１の支柱間隔にかかわらず、棚部３２全体に亘って植物近傍にある空気を通気孔３３２ｘから取り込んで循環させることができるため、棚部３２や棚支柱３１等の設計上の制約条件が少なくなる。
【００５２】
循環用系路Ｌ１上に、空気を自然冷却するための自然冷却部Ｌ１２を設けているため、温度の高い空気の熱を効率よく奪うことができるといった自然冷却の性質を利用して、効率的且つ低コストな冷却を実現することができる。
【００５３】
自然冷却部Ｌ１２が、直列又は並列接続した複数の冷却パイプＬｐを、鉛直状態で地中５ｍ以上埋め込んだものとしているため、地中５ｍの位置での温度が１６度程度であることを利用して、前記空気を好適に冷却することができる。
【００５４】
また、冷却パイプＬｐに、中央内部流路Ｌｐ１とその外側の外側内部流路Ｌｐ２とを有する二重管構造のものを用いるとともに、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、外側内部流路Ｌｐ２、中央内部流路Ｌｐ１の順に流れるようにしているため、地中深くで冷やされた空気が、地表に戻ってきたときに温まってしまうことを防止することができ、植物に適度に冷やされた空気を与えることができる。
【００５５】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５６】
例えば、強制冷却空気供給用系路Ｌ２は、必ずしも必要ではない。
【００５７】
また、棚ユニット３の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００５８】
また、自然冷却部Ｌ１２の構成も本実施形態に限られるものではない。
【００５９】
また、光照射装置３３の光源３３１に蛍光灯を用いているが、ＬＥＤ等のその他の光源３３１を用いることもできる。
【００６０】
光源にＬＥＤを用いる場合には、例えば図１０に示すように、カバー３３２が、ＬＥＤ３３１を植物側に向けた状態で支持するとともに複数の通気孔３３２ｘを設けたＬＥＤ用の基板である植物対面壁３３２１と、植物対面壁３３２１のＬＥＤ搭載面の裏面３３２１ａを取り囲む囲繞部であるカバー側壁３３２２とを備え、空気口３１ａをカバー３３２内の空間に開口するようにすればよい。
【００６１】
このようなものであれば、植物対面壁３３２１のＬＥＤ搭載面の裏面３３２１ａから発生する熱により温められたカバー３３２内の空気は、空気口３１ａから循環用系路Ｌ１へと吸込まれて冷却され、この循環用系路Ｌ１で冷却された新たな空気は、例えば室内全体に行き渡った後、通気孔３３２ｘからカバー３３２内に取り込まれるため、前記実施形態と同様の効果を得られる。すなわち、ＬＥＤ３３１と植物とを可及的に近づけて植物育成のための十分な光量を効率よく確保するとともに、棚部３２の上下方向の栽培密度を高めながらも、温められた空気によって植物がダメージを受ける等といった不具合を生じず、また、良好な通気性の確保と蒸れの防止を実現して、植物に好適な生育環境を与えることができるといった植物生育設備を提供することができる。なお、ＬＥＤ３３１と植物とを近づけても、ＬＥＤ３３１の植物側の面は殆ど発熱しないため、植物がＬＥＤ３３１に直接触れても、葉焼を起こすといった不具合は生じない。
【００６２】
また、通気孔３３２ｘを、カバー３３２の植物対面壁３３２１に設けているが、カバー側壁３３２２に設けることもできる。
【００６３】
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。
【００６４】
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】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態における植物生育設備における系路切替部や循環用系路などを示すブロック図。
【図２】同実施形態における棚部部分を拡大して模式的に示す斜視図。
【図３】同実施形態における棚部などを拡大して示す正面図。
【図４】同実施形態における棚部などを拡大して示す側面図。
【図５】同実施形態における自然冷却部を拡大して示す図。
【図６】同実施形態における冷却パイプの横断面図。
【図７】同側断面図
【図８】同実施形態における植物生育設備の動作を説明するための図（空気吸込み状態）。
【図９】同実施形態における植物生育設備の動作を説明するための図（強制冷却状態）。
【図１０】本発明の他の実施形態における植物生育設備における棚部部分を拡大して示す要部拡大図。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ１・・・・・・空気
Ｌ１・・・・・・循環用系路
Ｌ２・・・・・・強制冷却空気供給用系路
Ｌ３・・・・・・個別系路
Ｌ１２・・・・・自然冷却部
Ｌｐ・・・・・・冷却パイプ
Ｌｐ１・・・・・中央の内部流路（中央内部流路）
Ｌｐ２・・・・・外側の内部流路（外側内部流路）
Ｖ・・・・・・・植物
Ｚ・・・・・・・植物生育設備
１・・・・・・・室（植物生育室）
６・・・・・・・系路切替部
３１・・・・・・棚支柱
３１ａ・・・・・空気口
３２・・・・・・棚部
３３・・・・・・光照射装置
３３１・・・・・光源（蛍光灯又はＬＥＤ）
３３２・・・・・カバー
３３２１・・・・植物側の面（植物対面壁）
３３２１ａ・・・ＬＥＤ搭載面の裏面
３３２ｘ・・・・通気孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、
前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源と、
前記光源を取り囲んで設けられ、複数の通気孔を備えるとともに少なくとも一部を前記光を透過可能な透明壁にしているカバーと、
前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、
前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備する植物生育設備。
【請求項２】
室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、
前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源であるＬＥＤと、
前記ＬＥＤを植物側に向けた状態で支持する基板と、前記基板のＬＥＤ搭載面の裏面を取り囲む囲繞部とを備え、複数の通気孔を前記基板又は前記囲繞部に形成したカバーと、
前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、
前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備する植物生育設備。
【請求項３】
前記カバーの植物側の面の略全面に前記通気孔を設けている請求項１又は２記載の植物生育設備。
【請求項４】
前記光源の点灯又は消灯状態に対応させて、前記カバー内の空気を前記空気口から前記循環用系路に吸込む空気吸込み状態と、前記循環用系路内の空気を前記空気口から前記カバー内に吹出す空気吹出し状態とに切り替える空気流入出方向切替部を具備している請求項１乃至３いずれか記載の植物生育設備。
【請求項５】
前記循環用系路上に、前記空気を自然冷却するための自然冷却部を設けている請求項１乃至４いずれか記載の植物生育設備。
【請求項６】
前記自然冷却部は、直列又は並列接続した複数の冷却パイプを備え、
前記各冷却パイプを、鉛直状態で地中の所定深さまで埋め込んでいる請求項５記載の植物生育設備。
【請求項７】
前記冷却パイプは、中央の内部流路とその外側の内部流路とを有する二重管構造のものであり、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、前記外側の内部流路、前記中央の内部流路の順に流れるようにしている請求項６記載の植物生育設備。
【請求項８】
前記室内から取り込んだ空気を強制冷却し、その強制冷却した空気を植物に供給する強制冷却空気供給用系路と、
前記空気口に連絡する系路を、前記循環用系路又は前記強制冷却空気供給用系路に切り替える系路切替部と、を具備している請求項１乃至７いずれか記載の植物生育設備。
【請求項１】
室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、
前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源と、
前記光源を取り囲んで設けられ、複数の通気孔を備えるとともに少なくとも一部を前記光を透過可能な透明壁にしているカバーと、
前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、
前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備する植物生育設備。
【請求項２】
室内に設けられ、植物を載置する複数の棚部と、
前記各棚部の上方にそれぞれ設けられ、前記植物に生育用の光を照射する光源であるＬＥＤと、
前記ＬＥＤを植物側に向けた状態で支持する基板と、前記基板のＬＥＤ搭載面の裏面を取り囲む囲繞部とを備え、複数の通気孔を前記基板又は前記囲繞部に形成したカバーと、
前記カバー内の空間に開口し、その空間内の空気を吸込むための空気口と、
前記空気口から吸込んだ前記空気を冷却し前記室内に吹き出す循環用系路とを具備する植物生育設備。
【請求項３】
前記カバーの植物側の面の略全面に前記通気孔を設けている請求項１又は２記載の植物生育設備。
【請求項４】
前記光源の点灯又は消灯状態に対応させて、前記カバー内の空気を前記空気口から前記循環用系路に吸込む空気吸込み状態と、前記循環用系路内の空気を前記空気口から前記カバー内に吹出す空気吹出し状態とに切り替える空気流入出方向切替部を具備している請求項１乃至３いずれか記載の植物生育設備。
【請求項５】
前記循環用系路上に、前記空気を自然冷却するための自然冷却部を設けている請求項１乃至４いずれか記載の植物生育設備。
【請求項６】
前記自然冷却部は、直列又は並列接続した複数の冷却パイプを備え、
前記各冷却パイプを、鉛直状態で地中の所定深さまで埋め込んでいる請求項５記載の植物生育設備。
【請求項７】
前記冷却パイプは、中央の内部流路とその外側の内部流路とを有する二重管構造のものであり、該冷却パイプ内に取り込んだ空気が、前記外側の内部流路、前記中央の内部流路の順に流れるようにしている請求項６記載の植物生育設備。
【請求項８】
前記室内から取り込んだ空気を強制冷却し、その強制冷却した空気を植物に供給する強制冷却空気供給用系路と、
前記空気口に連絡する系路を、前記循環用系路又は前記強制冷却空気供給用系路に切り替える系路切替部と、を具備している請求項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−８１９１９（Ｐ２０１０−８１９１９Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７８１７（Ｐ２００８−２５７８１７）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【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２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【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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