JP2016010365A - 水耕栽培方法および水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】植物のＣＯ_２消費量を増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物の栽培条件値をきめ細かく管理し得る水耕栽培方法および水耕栽培装置を提供する。
【解決手段】判別ステップＳ１１，Ｓ１１Ａにおいて、ＣＯ_２消費量ＡＣが増加したと判定された場合には、所定値ＰＶを用いて、変更ステップＳ３が実行される。一方、判別ステップＳ１１，Ｓ１１Ａにおいて、ＣＯ_２消費量ＡＣが減少したと判定された場合には、所定値ＰＶとは正負の符号が逆の所定値ＰＶを用いて、変更ステップＳ３が実行される。変更ステップＳ３において所定値ＰＶを用いて変更された栽培条件値Ｘが予め定められた上限値ＵＬ以上である場合には、栽培条件値Ｘが上限値ＵＬに置き換えられる。一方、変更ステップＳ３において所定値ＰＶを用いて変更された栽培条件値Ｘが予め定められた下限値ＬＬ以下である場合には、栽培条件値Ｘが下限値ＬＬに置き換えられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、土壌を使用せずに、植物の根（地下部）を水に浸して、植物を栽培する、いわゆる水耕栽培方法および水耕栽培装置に関する。

従来から、土壌を使用せずに植物を栽培するための水耕栽培の研究がなされている。水耕栽培においても、土耕栽培と同様に、植物は、光合成により葉で生成された炭水化物を根に蓄えながら成長する。したがって、水耕栽培においても、土耕栽培と同様に、植物の成長を促進させるためには、葉における光合成の量を増加させることが必要である。

一般に、光合成の量は、植物の二酸化炭素消費量（以下、「ＣＯ_２消費量」という。）に実質的に比例する。したがって、植物の成長を促進させるためには、植物のＣＯ_２消費量を増加させ得る栽培条件の下で植物を栽培することが望ましい。これに関連した技術が、たとえば、次の特許文献１および２に開示されている。

特開昭５９−１５４９２５号公報 実開昭６２−１４８０４９号公報

従来の水耕栽培においては、ＣＯ_２消費量を増加させる栽培条件を維持することはできるが、植物の水耕栽培の栽培条件値、たとえば、植物の周辺の雰囲気の温度をきめ細かく管理することができていない。したがって、植物のＣＯ_２消費量を増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物の水耕栽培の栽培条件値をきめ細かく管理することが求められている。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、植物のＣＯ_２消費量を増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物の水耕栽培の栽培条件値をきめ細かく管理し得る水耕栽培方法および水耕栽培装置を提供することである。

本発明の第１の局面の水耕栽培装置は、１または２以上の植物の水耕栽培方法であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更ステップと、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定ステップと、前記変更ステップの前後の前記測定ステップによって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別ステップと、を備え、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記変更ステップにおいて、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた上限値以上である場合には、前記栽培条件値を前記上限値に置き換え、前記変更ステップにおいて、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた下限値以下である場合には、前記栽培条件値を前記下限値に置き換える。

本発明の第２の局面の水耕栽培方法は、１または２以上の植物の水耕栽培方法であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更ステップと、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定ステップと、前記変更ステップの前後の前記測定ステップによって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別ステップと、を備え、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記判別ステップにおいては、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別し、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行する。

本発明の第１の局面の水耕栽培装置は、１または２以上の植物のための水耕栽培装置であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更部と、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定部と、前記変更部による変更の前後の前記測定部による測定によって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別部と、を備え、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記変更部において、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた上限値以上である場合には、前記栽培条件値が前記上限値に置き換えられ、前記変更部において、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた下限値以下である場合には、前記栽培条件値が前記下限値に置き換えられる。

本発明の第２の局面の水耕栽培装置は、１または２以上の植物のための水耕栽培装置であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更部と、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定部と、前記変更部による変更の前後の前記測定部による測定によって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別部と、を備え、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記判別部においては、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別され、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別部による判別の後の前記変更部による変更が実行される。

本発明によれば、植物のＣＯ_２消費量を増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物の水耕栽培の栽培条件値をきめ細かく管理することができる。

本発明の実施の形態の水耕栽培装置の一例を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態の水耕栽培装置の他の例を説明するための断面模式図である。 本実施の形態の水耕栽培方法において使用されるＣＯ_２消費量の測定の仕方を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態の水耕栽培装置の制御部によって実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の水耕栽培装置の制御部によって実行される処理の他の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態の水耕栽培方法および水耕栽培装置を詳細に説明する。

（栽培される植物）
図１に示されるように、本実施の形態の水耕栽培方法においては、植物３が栽培される。植物３は、葉１および茎２を有する地上部６と、根４および地下茎５を有する地下部７とを備えている。植物３は、たとえば、地下部７が肥大する根菜類としてのオタネニンジン（高麗人参または朝鮮人参）である。ただし、オタネニンジンは、栽培される植物の一例であって、本実施の形態の水耕栽培においては、いかなる植物が栽培されてもよい。

（実施の形態の水耕栽培装置の一例の構造）
図１に示されるように、本実施の形態の水耕栽培装置２００の一例は、６面体構造のコンテナのような筐体１００を備えている。それにより、植物３は、筐体１００によって外部空間から遮断された空間内において成長する。そのため、筐体１００内の雰囲気は、外部の雰囲気から遮断されている。ただし、空気調和機等により、意図的に筐体１００内へ外部の空気を導入したり、筐体１００内の空気を外部へ排出したりすることは可能である。したがって、水耕栽培装置２００によれば、植物３の周辺環境を管理することが容易である。また、外部の光は筐体１００内に入らない。植物３を栽培する作業員は、筐体１００の側面に設けられた扉を開けたり閉めたりすることにより、筐体１００に設けられた開口部から外部へ出たり、その開口部から筐体１００内に入ったりすることができる。

水耕栽培装置２００は、筐体１００内に栽培槽２０を備えている。植物３が栽培されているときは、栽培槽２０は、その内部に養液９を貯留している。養液９はポンプＰ等の潅水機器によって供給管２１を経由して栽培槽２０に供給される。養液９は、栽培槽２０の底面から上方へ延びる排水管２２から外部へ排出される。したがって、栽培槽２０内の養液９の高さは、栽培槽２０の底面から排水管２２の上端までの高さよりも低いかまたは同一になる。植物３の根４の先端が養液９に浸かっている。

栽培槽２０は、養液９の上面から所定の高さの位置に取り付けられた支持部材２５を備えている。支持部材２５は、植物３に養液９を噴霧するノズル２６を支持している。養液９は、ポンプＰから配管（図示せず）を経由してノズル２６へ供給される。さらに、養液９は、ノズル２６から植物３に向かって噴霧される。噴霧された養液９は、栽培槽２０内の貯留されている養液９に向かって落下する。

栽培槽２０は、その上端開口の近傍に取り付けられた地表面部２３を備えている。地表面部２３は、植物３が挿入される貫通孔２３ａを有している。貫通孔２３ａと植物３との間には、培地２４が嵌め込まれている。培地２４は、スポンジ等の柔軟性を有しかつ水分を含むことができる材料によって構成されている。それにより、植物３は、培地２４が貫通孔２３ａと植物３との間に挟まれた状態で、地表面部２３によって支持されている。

（実施の形態の水耕栽培装置の制御系統）
本実施の形態の水耕栽培装置２００は、複数の栽培条件値Ｘのそれぞれを検出する検出部を備えている。複数の検出部は、たとえば、雰囲気温度センサ６０等であるが、それらの詳細は、後述される。栽培条件値Ｘは、たとえば、植物３の栽培における雰囲気温度、雰囲気湿度、雰囲気二酸化炭素濃度（以下、「雰囲気ＣＯ_２濃度」という。）、潅水時間、潅水間隔、照射光量、明期時間、暗期時間、水温、電気伝導度（以下、「ＥＣ（Electric Conductivity）値」という。）、およびｐＨ値のそれぞれである。栽培条件値Ｘは、植物３の栽培に関与する植物３の周辺環境の物性値である。栽培条件値Ｘは、植物３のＣＯ_２消費量の増加または減少に寄与する物性値であれば、上記した物性値以外のいかなる物性値が栽培条件値Ｘとして用いられてもよい。

本実施の形態の水耕栽培装置２００は、ＣＯ_２消費量を測定する測定部としてのＣＯ_２濃度センサ８０を備えている。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、制御部５０を備えている。制御部５０は、雰囲気温度センサ６０等の検出部により検出された栽培条件値ＸおよびＣＯ_２濃度センサ８０により測定されたＣＯ_２消費量を示す情報に基づいて、栽培条件値Ｘを変更する機器を制御する。

ＣＯ_２濃度センサ８０は、図１においては、植物３の葉１を内包するように設けられた実質的に通気性を有していない袋１９の中に設置されている。そのため、ＣＯ_２濃度センサ８０は、袋１９内の植物３の葉１の周辺の限られた空間のＣＯ_２濃度を検出する。したがって、袋１９の体積が特定の値に決定されていれば、ＣＯ_２濃度の単位時間あたりの変化量を測定することにより、植物３の単位時間あたりのＣＯ_２消費量ＡＣを測定することができる。この図１に示される水耕栽培装置２００によれば、筐体１００内の特定の１つの植物３のＣＯ_２消費量がＣＯ_２消費量ＡＣの代表値として測定される。

図１においては、一枚の葉１の周辺の空間のＣＯ_２濃度が検出される大きさの袋１９が示されているが、１つの植物３の複数枚の葉１の周辺の雰囲気を内包する袋１９が用いられてもよい。袋１９内のＣＯ_２が植物３に消費し尽くされてしまうと、植物３が成長することができない。そのため、袋１９は、植物３から定期的に取り外されることにより、袋１９内のＣＯ_２濃度が定期的に回復させられてもよい。また、定期的に袋１９内の二酸化炭素濃度（以下、「ＣＯ_２濃度」という。）を回復させるために、袋１９にパイプが挿入されており、パイプを経由して袋１９内に二酸化炭素（以下、「ＣＯ_２」という。）が供給されてもよい。

本実施の形態においては、ＣＯ_２消費量ＡＣは、所定時間内に消費されるＣＯ_２消費量を所定時間で除算した値、すなわち、単位時間あたりのＣＯ_２消費量であるものとする。つまり、ＣＯ_２消費量ＡＣは、所定時間内のＣＯ_２消費量の平均値である。ただし、ＣＯ_２消費量ＡＣは、植物３のＣＯ_２消費量同士、すなわち、光合成の量同士を比較することができるのであれば、平均値でなくともよい。本実施の形態においては、ＣＯ_２消費量ＡＣが所定時間内のＣＯ_２消費量の平均値であるため、ＣＯ_２濃度の瞬時的な大きな変動に起因したＣＯ_２消費量の測定値の大きな変動を抑制することができる。

地表面部２３には、雰囲気温度センサ６０および湿度センサ７０が取り付けられている。雰囲気温度センサ６０および湿度センサ７０は、それぞれ、筐体１００内の植物３の周辺の空間の雰囲気の温度および湿度を測定する。また、地表面部２３上には、植物３の周辺の照度を測定する照度センサ６５が設置されている。

栽培槽２０の底面上には、養液９のＥＣ値を測定するＥＣセンサ９５および養液９のｐＨ値を測定するｐＨセンサ９８が設置されている。また、栽培槽２０の内側面上には、水温、すなわち養液９の温度を測定する養液温度センサ９０が取り付けられている。

以上をまとめると、本実施の形態の水耕栽培装置２００は、雰囲気温度センサ６０、照度センサ６５、湿度センサ７０、ＣＯ_２濃度センサ８０、養液温度センサ９０、ＥＣセンサ９５、およびｐＨセンサ９８を備えている。雰囲気温度センサ６０、照度センサ６５、湿度センサ７０、ＣＯ_２濃度センサ８０、養液温度センサ９０、ＥＣセンサ９５、およびｐＨセンサ９８のそれぞれにより検出された情報は、後述される制御部５０に送信される。

本実施の形態の水耕栽培装置２００は、それぞれが前述の栽培条件値Ｘのいずれか１つを変更し得る複数の機器を備えている。これらの機器は、照明機器３０、ＥＣ値変更材料投入機器３５、空調機４０、ｐＨ値変更材料投入機器４５、ポンプＰ、およびボイラＢ等である。制御部５０は、上述の複数のセンサのそれぞれから送られてきた栽培条件値Ｘの情報を受けて、照明機器３０、ＥＣ値変更材料投入機器３５、空調機４０、ｐＨ値変更材料投入機器４５、ポンプＰ、およびボイラＢのそれぞれを制御する。

照明機器３０は、植物３の上方に設置されているＬＥＤ（Light Emitting Diode）または蛍光灯などの光源を有している。照明機器３０は、植物３へ照射される光の照射時間および照度のそれぞれを変更するように、その出力が制御部５０によって制御される。空調機４０は、筐体１０内の空間に設定されている。空調機４０は、筐体１００内の植物３の周辺の雰囲気の温度および湿度を変更するためのものである。そのために、空調機４０は、制御部５０によって制御される温風機、冷風機、加湿機、および除湿機を備えている。

ポンプＰは、タンク（図示せず）内の養液９を栽培槽２０内へ供給する。本実施の形態においては、ポンプＰは、筐体１００の外側に設けられているが、ポンプＰは筐体１００の内側に設けられていてもよい。ポンプＰは、制御部５０内のタイマの計時値に基づいて、栽培槽２０内の養液９の潅水時間および潅水間隔を変更するように、制御部５０に制御される。ボイラＢは、制御部５０に制御されることにより、タンク（図示せず）からポンプＰに送り込まれる養液９を加熱して、栽培槽２０内の養液９の温度を変更する。

ＥＣ値変更材料投入機器３５は、制御部５０に制御されることより、養液９のＥＣ値を変更する導電性の材料を養液９に投入する量を調節する。ｐＨ値変更材料投入機器４５は、制御部５０に制御されることにより、養液９のｐＨ値を変更する酸性またはアルカリ性の材料を養液９に投入する量を調節する。ＥＣ値変更材料投入機器３５およびｐＨ値変更材料投入機器４５は、いずれも、ポンプＰと供給管２１とを連通させる、図１では点線で示される配管に取り付けられている。

（実施の形態の水耕栽培装置の他の例の構造）
図２に示されるように、本実施の形態の水耕栽培装置２００の他の例においては、地表面部２３が複数の植物３を栽培することができるように構成されていてもよい。他の例においては、地表面部２３は、複数の貫通孔２３ａを有している。複数の貫通孔２３ａと複数の植物３との間のそれぞれの隙間には、培地２４が充填されている。培地２４は、前述のように、スポンジのような柔軟性と保水性とを有する材料によって構成されている。

（実施の形態の水耕栽培装置の他の例の制御系統）
図２に示される他の例の水耕栽培装置２００は、ＣＯ_２濃度センサ８０が筐体１００内の全体の雰囲気のＣＯ_２消費量ＡＣを測定するように地表面部２３上に設けられている点において、図１に示される一例の水耕栽培装置２００と異なっている。したがって、図２に示される他の例の水耕栽培装置２００によれば、筐体１００内の複数の植物３の全てのＣＯ_２消費量が測定される。筐体１００は、その内部空間とその外部空間とを遮断しているため、ＣＯ_２濃度が筐体１００の外部の空気の影響によって大きく変化することはない。そのため、図２に示される他の例の水耕栽培装置２００においては、筐体１００内の複数の植物３の全体の平均値のＣＯ_２消費量ＡＣをある程度の高い精度で測定することができる。また、この場合、筐体１００内の空間の体積が予め把握されていれば、その体積の値および測定されたＣＯ_２濃度の変化量からＣＯ_２消費量ＡＣを算出することができる。

複数の植物３のＣＯ_２消費量を測定する場合においても、図１に示される一例の水耕栽培装置２００のように、複数の植物３のそれぞれの葉１を内包する袋１９内の葉１の周辺の雰囲気のＣＯ_２消費量が検出されてもよい。この場合にも、複数の植物３のＣＯ_２消費量の平均値がＣＯ_２消費量ＡＣとして算出される。

（実施の形態の水耕栽培装置の一例および他の例のＣＯ_２消費量の測定）
図３に示されるように、本実施の形態の一例および他の例の水耕栽培装置のいずれにおいても、ＣＯ_２濃度センサ８０により検出されたＣＯ_２濃度のデータが時系列的に制御部５０に送信される。図３から分かるように、ＣＯ_２濃度は、所定時間ＰＴにおいて変化量ΔＣだけ変化している。したがって、制御部５０は、所定時間ＰＴが経過するごとに、ＣＯ_２濃度の変化量ΔＣを所定時間ＰＴで除算することにより、ＣＯ_２消費量ＡＣを算出する。これによれば、雰囲気中のＣＯ_２濃度の瞬時的な変化が頻繁に生じることに起因して、後述される制御部５０の制御態様の瞬時的な変更が頻繁に繰り返されてしまうことが防止される。

ＣＯ_２濃度センサ８０によって植物３の周辺の雰囲気のＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴ内の変化量ΔＣを計測する代わりに、赤外線ガス分析計によって植物３の葉の表面の近傍のＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴ内の変化量ΔＣを計測してもよい。赤外線ガス分析計によれば、植物３の葉の一部のＣＯ_２消費量ＡＣが測定される。このように、植物３の葉の一部のＣＯ_２消費量ＡＣを測定するステップも、本発明の植物の単位時間あたりのＣＯ_２消費量を測定するステップに含まれる。植物３の葉の一部のＣＯ_２消費量ＡＣ同士を対比することができれば、植物の光合成の量の増減を対比することができるからである。

赤外線ガス分析計は、計測用の試料を設置するセル内に、たとえば植物３の葉が置かれた状態で、その葉に赤外線を照射することができる装置である。赤外線ガス分析計は、植物３の葉によって吸収された赤外線量を計測する。その計測結果に基づいて、植物３のＣＯ_２濃度の変化量ΔＣが計測される。それは、葉の周辺の雰囲気のＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴ内の変化量ΔＣは、葉で行われた光合成の量に応じて変化し、また、葉で行われた光合成の量に応じて、葉の赤外線吸収量が変化するためである。つまり、赤外線ガス分析計は、葉の赤外線吸収量から、ＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴ内の変化量ΔＣを間接的に特定することができる装置である。

赤外性ガス分析計によっても、ＣＯ_２濃度センサ８０と同様に、非破壊で植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを測定することができる。この赤外線ガス分析計が搭載された植物光合成総合解析システムとしては、たとえば、製品名ＬＩ−６４００ＸＴ（ＬＩ−ＣＯＲ社製）によって特定される装置がある。この場合も、赤外線ガス分析計によって計測されたＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴにおける変化量ΔＣのデータが制御部５０に送信され、制御部５０がＣＯ_２消費量ＡＣを算出してもよい。一方、赤外線ガス分析計によって計測されたＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴ内の変化量ΔＣが作業員によって把握され、栽培条件値Ｘが作業人の機器の操作によって変更されてもよい。

（ＣＯ_２消費量増加処理）
次に、図４を用いて、前述の一例および他の例の水耕栽培装置２００の制御部５０において実行されるＣＯ_２消費量増加処理の一例を説明する。また、図５を用いて、ＣＯ_２消費量増加処理の他の例を説明する。図４においては、制御部５０は、ステップＳ１１およびＳ１１Ａの処理を実行するが、図５においては、制御部５０は、Ｓ１１Ｂの処理を実行する。この点のみが図４に示される一例のＣＯ_２消費量増加処理と図５に示される他の例のＣＯ_２消費量増加処理とにおいて異なっている。

図４に示されるように、ステップＳ１において、制御部５０は、ＣＯ_２濃度センサ８０から送信されてきたＣＯ_２濃度のデータを用いてＣＯ_２消費量の平均値を算出する。それにより、第１のＣＯ_２消費量ＡＣの測定結果が得られる。次に、ステップＳ２において、制御部５０は、栽培条件値Ｘを変更するための所定値ＰＶの初期値を設定する。初期値は、正の値ΔＸおよび負の値−ΔＸのいずれかである。栽培条件値Ｘの初期値は後に詳細に説明される。

図４に示されるように、ステップＳ３において、制御部５０は、所定値ＰＶの初期値（ΔＸまたは−ΔＸ）を用いて、前述の複数の栽培条件値Ｘのうちのいずれか１つを変更する。栽培条件値Ｘは、Ｘ＋ΔＸに変更されるか、または、Ｘ−ΔＸに変更される。栽培条件値Ｘは、前述のように、雰囲気温度、雰囲気湿度、雰囲気ＣＯ_２濃度、潅水時間、潅水間隔、照射光量、明期時間、暗期時間、水温、ＥＣ値、およびｐＨ値のいずれか１つである。この栽培条件値Ｘの変更によって、植物３は、変更前の環境とは異なる変更後の環境の下で栽培されることになる。したがって、一般的に、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣが変化する。

前述のステップＳ３に示される栽培条件値Ｘの変更ステップの具体な手法が、栽培条件値Ｘとして筐体１００内空間の雰囲気温度を例に挙げて説明される。たとえば、ある植物３の雰囲気温度の初期値が２０℃であるとした場合、植物３は、雰囲気温度が２０℃という栽培条件の下で、所定時間ＰＴだけ栽培される。所定時間ＰＴ内の植物３のＣＯ_２消費量ＡＣが測定される。この所定時間ＰＴは、植物３の種類ごとに変更され得る値であり、たとえば、１時間、１日、または１週間等のいなかる値であってもよい。

まず、栽培条件値Ｘが初期値である状態で、所定時間ＰＴ内の植物３のＣＯ_２消費量ＡＣが測定される。次に、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶだけ変更する。所定値ＰＶは、たとえば、植物３の種類ごとに変更され得る値であり、たとえば、±０．１℃、±０．５℃、または±１℃等のいかなる値であってもよい。その後、栽培条件値Ｘ＝栽培条件値Ｘ＋所定値ＰＶである環境下での所定時間ＰＴ内の植物３のＣＯ_２消費量ＡＣが測定される。

その結果、栽培条件値Ｘの変更後のＣＯ_２消費量ＡＣが栽培条件値Ｘの変更前のＣＯ_２消費量ＡＣよりも大きい場合、変更後の栽培条件値Ｘの環境の下で、植物３が栽培される。この場合、新たな栽培条件値Ｘとしての雰囲気温度は、たとえば、２１℃となる。一方、栽培条件値Ｘの変更後のＣＯ_２消費量ＡＣが栽培条件値Ｘの変更前のＣＯ_２消費量ＡＣがよりも小さい場合、前述の所定値ＰＶと同一の絶対値を有するが正負の符号は逆である所定値ＰＶを用いて栽培条件値Ｘが変更される。その結果、新たな栽培条件値Ｘとしての雰囲気温度は、１９℃となる。

次に、ステップＳ４において、制御部５０は、変更された栽培条件値Ｘが予め定められた上限値ＵＬ以上であるかの否かを判別する。ステップＳ４において、変更された栽培条件値Ｘが予め定められた上限値ＵＬ以上であれば、ステップＳ５において、制御部５０は、変更された栽培条件値Ｘを上限値ＵＬに置き換える。ステップＳ５の処理の後、ステップＳ８の処理が実行される。

ステップＳ４において、変更された栽培条件値Ｘが予め定められた上限値ＵＬより小さければ、ステップＳ６において、制御部５０は、変更された栽培条件値Ｘが下限値ＬＬ以下であるのか否かを判別する。ステップＳ６において、変更された栽培条件値Ｘが予め定められた下限値ＬＬ以下であれば、ステップＳ７において、制御部５０は、変更された栽培条件値Ｘを下限値ＬＬに置き換える。ステップＳ７の処理の後、ステップＳ８の処理が実行される。

図４に示されるステップＳ４〜ステップＳ７の処理によれば、栽培条件値Ｘは、上限値ＵＬより大きくなることがなく、また、下限値ＬＬより小さくなることはない。上限値ＵＬおよび下限値ＬＬは、それぞれ、植物３の栽培に適している栽培条件値Ｘの範囲内の値の最大値および最小値である。そのため、栽培条件値Ｘが植物３の栽培に適さない大き過ぎる値または小さ過ぎる値になることが防止される。たとえば、植物３の周辺の雰囲気温度が植物３の栽培に適さない過度な高温または過度な低温になることが防止される。

このステップＳ４〜Ｓ７の処理は、栽培条件値Ｘを変更するための機器の性能により、必然的に栽培条件値Ｘがその上限値ＵＬから下限値ＬＬまでの範囲内の値になるのであれば、制御部５０において実行されるべき必須の処理ではない。つまり、ステップＳ４〜Ｓ７の処理は、本実施の形態の水耕栽培装置２００の一例の制御部５０に必要に応じて付加され得る処理である。したがって、図５に示される実施の形態の水耕栽培装置２００の他の例においては、波線で囲まれたステップＳ４〜ステップＳ７の処理は、ＣＯ_２消費量増加処理から削除されてもよい。

図４に示されるように、次に、ステップＳ８において、制御部５０は、ＣＯ_２濃度センサ８０から送信されてきたＣＯ_２濃度のデータを用いてＣＯ_２消費量を算出する。それにより、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが測定される。具体的には、ステップＳ９において、制御部５０は、それに内蔵されたタイマが計時する時間が所定時間ＰＴを経過した否かを判別する。この所定時間ＰＴは、直前の栽培条件値Ｘの変更からの経過時間である。

ステップＳ９において、所定時間ＰＴが経過していないと判定された場合には、ステップＳ８において、第２のＣＯ_２消費量ＡＣの測定が継続される。つまり、ＣＯ_２濃度センサ８０によるＣＯ_２濃度のデータの取得が繰り返される。

ステップＳ９において、所定時間ＰＴが経過したと判定された場合には、ステップＳ１０において、制御部５０は、所定時間ＰＴ内のＣＯ_２濃度の変化量ΔＣを所定時間ＰＴで除算し、複数のＣＯ_２濃度のデータの平均値を算出する。それにより、単位時間あたりのＣＯ_２消費量が第２のＣＯ_２消費量ＡＣとして算出される。

図４に示されるように、ステップＳ１１において、制御部５０は、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣ以上であるか否かを判別する。ステップＳ１１において、制御部５０は、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣより小さければ、ステップＳ１２において、所定値ＰＶの正負の符号を入れ替える。すなわち、制御部５０は、栽培条件Ｘの変更に起因してＣＯ_２消費量ＡＣが減少したとみなして、栽培条件値Ｘの増加と栽培条件値Ｘの減少とを入れ替える。ステップＳ１２の処理の後、制御部５０は、ステップＳ１３の処理を実行する。

一方、ステップＳ１１において、制御部５０は、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣ以上であると判定した場合には、ステップＳ１１Ａにおいて、第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一であるか否かを判別する。すなわち、制御部５０は、栽培条件値Ｘの変更に起因したＣＯ_２消費量ＡＣの変化がなかったのか否かを判別する。

ステップＳ１１Ａにおいて、第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一であると判定された場合、制御部５０は、ステップＳ２の処理において、所定値ＰＶを初期値に設定する処理を再び実行する。一方、ステップＳ１１Ａにおいて、第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一でないと判定された場合、制御部５０は、ステップＳ１２の処理を実行することなく、ステップＳ１３の処理を実行する。すなわち、制御部５０は、栽培条件Ｘの変更に起因してＣＯ_２消費量ＡＣが増加したとみなして、栽培条件値Ｘを増加または減少させる制御を継続するための処理を実行する。

その後、ステップＳ１３においては、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣとして置き換えられ、かつ、第２のＣＯ_２消費量ＡＣはリセットされる。次のステップＳ８において新たに測定されたＣＯ_２消費量ＡＣが第２のＣＯ_２消費量ＡＣとなる。

ステップＳ１４において、制御部５０は、植物３の栽培が終了したか否かを判別する。植物３の栽培が終了したか否かは、作業員が水耕栽培装置２００を駆動させるスイッチをＯＦＦにした否かによって判別される。ステップＳ１４において、制御部５０は、植物３の栽培が終了したと判定されれば、ＣＯ_２消費量増加処理は終了する。ステップＳ１４において、制御部５０は、植物３の栽培が終了していないと判定されれば、制御部５０は、ステップＳ３の処理を再び実行する。

（第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一である場合）
上記した第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一である場合には、第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが完全に一致する数値になる場合だけでなくてもよい。上記した第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとが同一である場合には、第１のＣＯ_２消費量ＡＣと第２のＣＯ_２消費量ＡＣとの相違がある程度の範囲内になっている場合が含まれていてもよい。これによれば、栽培条件値Ｘの変更に起因したＣＯ_２消費量ＡＣの増加または減少の度合いが低い場合に、後述される水耕栽培装置によって消費される電力の低減のための処理を行うことが可能になる。

（栽培条件値の初期値）
前述した所定値ＰＶの初期値は、栽培条件値Ｘを変更することにより水耕栽培装置２００が植物３を栽培するために消費する電力量が低減されるように、その値の正負の符号が予め決定されている。

栽培条件値Ｘが雰囲気温度である場合、空調機４０の冷暖房機の出力を下げれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、この場合、初期値は、空調機４０の出力を低下させるための制御の仕方に応じて、正の値ΔＸおよび負の値−ΔＸのいずれかに決定されている。たとえば、冷房運転中において、雰囲気温度を上昇させるように空調機４０の出力を下げれば、空調機４０の冷房機の消費電力は低減される。したがって、冷房運転中においては、雰囲気温度を変更するための所定値ＰＶの初期値は、正の値ΔＸである。たとえば、暖房運転中において、雰囲気温度を低下させるように空調機４０の出力を下げれば、空調機４０の暖房機の消費電力は低減される。暖房転中においては、雰囲気温度を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸであってもよい。つまり、雰囲気温度を変更するための所定値ＰＶの初期値の正負は、冷房運転と暖房運転とで逆になっていてもよい。

栽培条件値Ｘが雰囲気湿度である場合、空調機４０の運転中の加湿機または除湿機の出力を下げれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、この場合、初期値は、空調機４０の運転中の加湿機または除湿機の出力を低下させるための制御の仕方に応じて、正の値ΔＸおよび負の値−ΔＸのいずれかに決定されている。たとえば、加湿運転中において、雰囲気湿度を低下させるように空調機４０の加湿機の出力を下げれば、空調機４０の加湿機の消費電力は低減される。したがって、加湿運転中においては、雰囲気湿度を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸである。たとえば、除湿運転中において、雰囲気湿度を上昇させるように空調機４０の除湿機の出力を下げれば、空調機４０の除湿機の消費電力は低減される。したがって、除湿運転中においては、雰囲気湿度を変更するための所定値ＰＶの初期値は、正の値ΔＸである。つまり、所定値ＰＶの初期値の正負は、加湿運転と除湿運転とで逆になっていてもよい。

栽培条件値Ｘが潅水時間である場合、全体のポンプＰの駆動時間が短くなれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、潅水時間を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが潅水間隔である場合、全体のポンプＰの駆動期間同士の間の間隔、すなわちポンプＰの一時停止時間が長くなれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、潅水間隔を変更するための所定値ＰＶの初期値は、正の値ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが水温、すなわち、養液９の温度である場合、水温、すなわち養液９の温度が低下するように、ボイラＢの出力を下げれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、水温を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸに決定されている。ただし、養液９の温度を低下させるための冷凍機が設けられている場合には、冷凍機の出力を下げるためには、養液９の温度を上昇させる必要がある。したがって、この場合、水温を変更するための所定値ＰＶの初期値は、−ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが照明機器３０によって植物３に照射される光の量、すなわち照射光量である場合、照明機器３０の点灯時間が短くなれば、水耕栽培装置２００によって消費される電力は低減される。そのため、照射光量を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが照明機器３０によって植物３に光が照射される期間、すなわち明期時間である場合、明期時間が短くなれば、水耕栽培装置２００の消費電力が低減される。そのため、明期時間を変更するための所定値ＰＶの初期値は、負の値−ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが照明機器３０によって植物３に光が照射されない期間、すなわち暗期時間である場合、暗期時間が長くなれば、水耕栽培装置２００の消費電力が低減される。そのため、暗期時間を変更するための所定値ＰＶの初期値は、正の値ΔＸに決定されている。

栽培条件値Ｘが雰囲気ＣＯ_２濃度、ＥＣ値、およびｐＨ値のいずれか１つである場合にも、水耕栽培装置２００によって消費される電力を低減するためには、いずれか１つの栽培条件値Ｘを変更可能な機器の出力を下げることが必要である。したがって、栽培条件値Ｘを変更し得る機器の出力を低下させるように、所定値ＰＶの初期値が正の値ΔＸまたは負の値−ΔＸに決定されている。ただし、栽培条件値Ｘを変更すると、必ず消費電力が増加してしまう場合には、栽培条件値Ｘを変更することはできない。そのため、消費電力の低減を図ることができる栽培条件値Ｘは、特定の物性値のみである。

（他の例のＣＯ_２消費量増加処理）
図４を用いて説明されたステップＳ１１およびＳ１１Ａの処理は、図５に示されるステップ１１Ｂに置き換えられてもよい。つまり、図４に示されるステップＳ１１Ａを行われなくてもよい。具体的には、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣと同一であるか否かを判別する処理が行われなくてもよい。この場合、図５に示されるように、ステップＳ１１Ｂにおいて、制御部５０は、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣより大きいか否かを判別する。

図５に示されるＳ１１Ｂにおいて、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣより大きい場合には、制御部５０は、ステップＳ１３において、第２のＣＯ_２消費量を第１のＣＯ_２消費量に置き換え、第２のＣＯ_２消費量をリセットする。一方、Ｓ１１Ｂにおいて、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣより小さいかまたは第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣと同一である場合には、制御部５０は、ステップＳ１２において、所定値ＰＶの正負の符号を入れ替える。

ただし、図５に示されるステップＳ１１Ｂにおいて、制御部５０は、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣ以上であるか否かを判別してもよい。この場合、図５に示されるＳ１１Ｂにおいて、第２のＣＯ_２消費量ＡＣが第１のＣＯ_２消費量ＡＣと同一である場合には、制御部５０は、ステップＳ１３において、第２のＣＯ_２消費量を第１のＣＯ_２消費量に置き換え、第２のＣＯ_２消費量をリセットする。

上記した図５に示されるステップ１１Ｂの処理によっても、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更したことに起因してＣＯ_２消費量ＡＣが増加したのかそれとも減少したのかを判別することができる。

（制御部以外が実行する水耕栽培方法）
上記した本実施の形態の水耕栽培方法においては、変更ステップＳ３、測定ステップＳ８〜Ｓ１０、および判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂは、いずれも、上述した水耕栽培装置２００の制御部５０によってなされている。しかしながら、上記した変更ステップＳ３、測定ステップＳ８〜Ｓ１０、および判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂは、いずれも、制御部５０ではなく、作業員によって行われてもよい。本実施の形態の水耕栽培方法は、ステップＳ１〜Ｓ１４の全てを機械装置で実行するものではなくともよい。本実施の形態の水耕栽培方法は、一部のステップが作業員によって実行されてもよい。

（実施の形態の水耕栽培の利点）
以上の本実施の形態の水耕栽培装置２００によれば、ＣＯ_２消費量ＡＣを最適化することができる栽培条件値Ｘを自動的に選択しながら、植物３を栽培することができる。その結果、本実施の形態の水耕栽培装置２００によれば、植物３の成長の全時期にわたって、植物３、特にその根の栽培効率を向上させることができる栽培条件値を維持することが可能になる。

一般に、植物３の地下部、たとえば根の成長を促進させる栽培条件値Ｘは、植物３の成長段階に応じて変化する。この変化に対応すべく、本実施の形態の水耕栽培装置２００は、所定期間ＰＴを経過するごとに、繰り返して栽培条件値Ｘを植物３の成長のためにより良好な値に設定し直している。それにより、本実施の形態の水耕栽培装置２００によれば、栽培期間の全体を通じて、植物３の栽培条件値Ｘをより適切な値に維持し続けることが可能になる。

（本実施の形態の水耕栽培方法および水耕栽培装置の目的）
上記の特許文献１および２のいずれも、ＣＯ_２消費量を増加させながら、栽培条件値をその上限値と下限値との間の範囲内の値にどのようにして維持すればよいのかを開示していない。そのため、ある局面では、特許文献１および２に開示された技術によれば、植物の栽培条件値、たとえば、温度が、植物に成長に適切ではない程度の値に変更されてしまうおそれがある。つまり、植物の水耕栽培をきめ細かく管理することができていない。

また、別の局面では、たとえば、上記した特許文献１および２に開示された技術によれば、植物の栽培条件値、省エネルギー化の観点から適切ではない値に変更されてしまうおそれがある。つまり、ＣＯ_２消費量を増加させることのみを重視するあまりに、植物を栽培する水耕栽培装置の消費電力が不必要に大きくなってしまうおそれがある。この場合も、植物の水耕栽培の栽培条件値をきめ細かく管理することができていない。

（本実施の形態の水耕栽培方法および装置の特徴およびそれにより得られる効果）
前述の目的を達成するために、本実施の形態の水耕栽培方法および水耕栽培装置が提案されている。以下、本実施の形態の水耕栽培方法および水耕栽培装置の特徴およびその特徴により得られる効果について説明する。

（本実施の形態の水耕栽培方法の前提）
本実施の形態の水耕栽培方法は、図４および図５に示されるように、次のステップを備えている。

本実施の形態の水耕栽培方法は、１または２以上の植物３の水耕栽培方法である。実施の形態の水耕栽培方法は、１または２以上の植物３のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更する変更ステップＳ３を備えている。本実施の形態の水耕栽培方法は、１または２以上の植物３の単位時間当たりのＣＯ_２消費量ＡＣを測定する測定ステップＳ８〜Ｓ１０を備えている。

本実施の形態の水耕栽培方法においては、変更ステップＳ３の前後の測定ステップＳ８〜Ｓ１０によって得られたＣＯ_２消費量ＡＣ同士が比較される。それにより、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂにおいて、変更ステップＳ３に起因してＣＯ_２消費量ＡＣが増加したのかそれとも減少したのかが判別される。

判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂにおいて、ＣＯ_２消費量ＡＣが増加したと判定された場合がある。この場合には、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂの前の変更ステップＳ３で使用された所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）を用いて、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂの後の変更ステップＳ３が実行される。

また、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂにおいて、ＣＯ_２消費量ＡＣが減少したと判定される場合がある。この場合には、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂの前の変更ステップＳ３で使用された所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）を用いられる。それにより、判別ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂの後の変更ステップＳ３が実行される。

栽培条件値Ｘは、雰囲気温度、雰囲気湿度、雰囲気ＣＯ_２濃度、潅水時間、潅水間隔、照射光量、明期時間、暗期時間、水温、ＥＣ値、およびｐＨ値のうちのいずれか１つであってもよい。変更ステップＳ３においては、前述の栽培条件値Ｘのうちのいずれか１つが変更されてもよい。

以上の前提条件を備えた方法によれば、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物３を水耕栽培することができる。以下、実施の形態の水耕栽培方法の特徴が説明される。

（１） 実施の形態の水耕栽培方法においては、図４および図５に示されるように、変更ステップＳ３において所定値ΔＸを用いて変更された値が予め定められた上限値ＵＬ以上である場合がある。この場合には、栽培条件値Ｘが上限値ＵＬに置き換えられる。一方、変更ステップＳ３において所定値−ΔＸを用いて変更された値が予め定められた下限値ＬＬ以下である場合がある。この場合には、栽培条件値Ｘが下限値ＬＬに置き換えられる。

上記の方法によれば、栽培条件値Ｘを植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させるように変更しても、栽培条件値Ｘが上限値ＵＬから下限値ＬＬまでの範囲から外れた値になることがない。つまり、栽培条件値Ｘは、植物３に栽培とって適切な範囲内の値に維持される。したがって、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、適切な栽培条件値Ｘの周辺環境の下で、植物３を水耕栽培することができる。

なお、前述の「栽培条件値を上限値に置き換える」および「変更された値が栽培条件値を下限値に置き換える」という用語は、それぞれ、「栽培条件値として上限値を用いる」および「栽培条件値として下限値を用いる」ことを意味する。また、前述の所定値と正負の符号が逆の所定値とは、互いの絶対値が、同一であっても、異なっていてもよい。

（２） 実施の形態の水耕栽培方法においては、図４に示されるように、判別ステップＳ１１，Ｓ１１Ａにおいて、変更ステップＳ３に起因してＣＯ_２消費量ＡＣが変化したのか否かも判別される。このとき、栽培条件値Ｘを所定値ΔＸまたは−ΔＸだけ変更してもＣＯ_２消費量ＡＣが変化していないと判定される場合がある。この場合には、所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）およびその所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）のうち、一方の値を用いて、判別ステップＳ８〜Ｓ１０の後の変更ステップＳ３が実行される。前述の一方の値は、変更ステップＳ３に起因して、１または２以上の植物３の栽培に要する電力消費量Ｗが低減される値である。

上記の方法においては、栽培条件値Ｘを変更しても植物３のＣＯ_２消費量ＡＣが変化していない場合、栽培条件値Ｘを増加させてよいのかそれとも減少させればよいのかが分からない。その場合には、栽培条件値Ｘを植物３の消費電力を低減させることができる所定値を用いて変更している。そのため、上記の方法によれば、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、電力消費量Ｗの低減を図ることができる。ただし、栽培条件値Ｘは、その増加または減少によって、消費電力量Ｗが低減され得るものが選択されている。

前述の所定値の初期値が前述の一方の値であってもよい。これによれば、水耕栽培の開始には必ず電力消費量Ｗの低減が試みられることになるため、節電効果が高められる。

図５に示されるように、判別ステップＳ１１Ｂにおいて、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更したことに起因してＣＯ_２消費量ＡＣが変化したのか否かを判別しなくてもよい。これによれば、水耕栽培装置２００の制御が簡略化される。この場合においても、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更してもＣＯ_２消費量ＡＣが変化していない場合がある。この場合には、次の変更ステップＳ３において、所定値ΔＸおよび所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）のいずれを用いて、栽培条件値Ｘが変更されてもよい。

図５に示されるように、制御を簡略化するため、判別ステップＳ１１Ｂにおいては、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更したことに起因してＣＯ_２消費量ＡＣが変化したのか否かを判別しなくてもよい。この場合、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更してもＣＯ_２消費量ＡＣが変化していない場合がある。この場合には、次の変更ステップＳ３において、所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）および所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）のいずれを用いて、栽培条件値Ｘが変更されてもよい。

（３） 実施の形態の水耕栽培方法においては、１または２以上の植物３は、１または２以上の植物３の全体を密閉するように囲む筐体１００内の空間で栽培されていてもよい。この場合、測定ステップＳ８〜Ｓ１０においては、筐体１００内の空間におけるＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴにおける変化量ΔＣに基づいてＣＯ_２消費量ＡＣが算出されてもよい。

上記の方法によれば、密閉されていない空間でＣＯ_２消費量ＡＣを測定する場合に比較して、ＣＯ_２消費量ＡＣを正確に測定することが容易になる。

（４） 測定ステップＳ８〜Ｓ１０においては、１または２以上の植物３の１または２以上の葉１の周囲の密閉された空間におけるＣＯ_２濃度の所定時間ＰＴにおける変化量ΔＣに基づいてＣＯ_２消費量ＡＣが算出されてもよい。

上記の方法によれば、密閉されていないより大きな空間でＣＯ_２消費量ＡＣを測定する場合に比較して、ＣＯ_２消費量ＡＣを正確に測定することが容易になる。

葉１の周囲の密閉された空間は、茎２を含むことなく、葉１のみが袋１９等の部材内に含まれた空間であってもよい。また、葉１の周囲の密閉された空間は、葉１と茎２とが袋１９等の部材内に含まれた空間であってもよい。この部材は、柔軟性を有するものであることが好ましいが、柔軟性を有するものに限定されない。

（本実施の形態の水耕栽培装置の前提）
本実施の形態の水耕栽培装置は、図４および図５に示されるように、次の構成を備えている。

本実施の形態の水耕栽培装置２００は、１または２以上の植物３の水耕栽培装置である。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更する変更部（ステップＳ３）を備えている。本実施の形態の水耕栽培装置２００は、１または２以上の植物３の単位時間当たりのＣＯ_２消費量ＡＣを測定する測定部（ステップＳ８〜Ｓ１０）を備えている。

本実施の形態の水耕栽培装置２００においては、変更部（ステップＳ３）による変更の前後の測定部（ステップＳ８〜Ｓ１０）による測定によって得られたＣＯ_２消費量ＡＣ同士が比較される。それにより、判別部（ステップＳ１１，Ｓ１１ＡまたはＳ１１Ｂ）において、変更部による変更に起因してＣＯ_２消費量ＡＣが増加したのかそれとも減少したのかが判別される。

判別部において、ＣＯ_２消費量ＡＣが増加したと判定された場合には、判別部による判定の前の変更部による変更で使用された所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）を用いて、判別部による判定の後の変更部による変更が実行される。また、判別部において、ＣＯ_２消費量ＡＣが減少したと判定される場合がある。この場合には、判別部による判定の前の変更部による変更で使用された所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）を用いられる。それにより、判別部による判定の後の変更部による変更が実行される。

栽培条件値Ｘは、雰囲気温度、雰囲気湿度、雰囲気ＣＯ_２濃度、潅水時間、潅水間隔、照射光量、明期時間、暗期時間、水温、ＥＣ値、およびｐＨ値のうちのいずれか１つであってもよい。変更部においては、前述の栽培条件値Ｘのうちのいずれか１つが変更されてもよい。

以上の前提条件を備えた水耕栽培装置によれば、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、植物３を水耕栽培することができる。

（１） 本実施の形態の水耕栽培装置２００においては、変更部において、所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）を用いて変更された栽培条件値Ｘが予め定められた上限値ＵＬ以上である場合がある。この場合には、栽培条件値Ｘが上限値ＵＬに置き換えられる。一方、変更部において、所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）を用いて変更された栽培条件値Ｘが予め定められた下限値ＬＬ以下である場合がある。この場合には、栽培条件値Ｘが下限値ＬＬに置き換えられる。

上記の構成によれば、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、適切な栽培条件値Ｘの周辺環境の下で、植物３を水耕栽培することができる。

（２） 実施の形態の水耕栽培装置２００においては、判別部（ステップＳ１１，Ｓ１１Ａ）において、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）だけ変更したことに起因してＣＯ_２消費量ＡＣが変化したのか否かも判別される。このとき、栽培条件値Ｘを所定値ＰＶだけ変更してもＣＯ_２消費量ＡＣが変化していないと判定される場合がある。この場合には、所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）およびその所定値ＰＶ（＝ΔＸまたは−ΔＸ）とは正負の符号が逆の所定値ＰＶ（＝−ΔＸまたはΔＸ）のうちの一方の値を用いて、判別部による判別の後の変更部による変更が実行される。前述の一方の値は、変更部による変更に起因して、１または２以上の植物３の栽培に要する電力消費量Ｗが低減される値である。

上記の構成によれば、植物３のＣＯ_２消費量ＡＣを増加させる栽培条件をできる限り維持しながら、電力消費量Ｗの低減を図ることができる。ただし、栽培条件値Ｘは、その増加または減少によって、消費電力量Ｗが低減され得るものが選択されている。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

３ 植物
１０ 筐体
１９ 袋
３０ 照明機器
３５ ＥＣ値変更材料投入機器
４０ 空調機
４５ ｐＨ値変更材料投入機器
５０ 制御部
６０ 雰囲気温度センサ
６５ 照度センサ
７０ 湿度センサ
８０ ＣＯ_２濃度センサ
９０ 養液温度センサ
９５ ＥＣセンサ
９８ ｐＨセンサ
２００ 水耕栽培装置
Ｐ ポンプ
Ｂ ボイラ

本発明の第１の態様の水耕栽培方法は、１または２以上の植物の水耕栽培方法であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更ステップと、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定ステップと、前記変更ステップの前後の前記測定ステップによって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別ステップと、を備え、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、前記判別ステップにおいては、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別し、前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行する。

本発明の第２の態様の水耕栽培装置は、１または２以上の植物のための水耕栽培装置であって、前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更部と、前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定部と、前記変更部による変更の前後の前記測定部による測定によって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別部と、を備え、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、前記判別部においては、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別され、前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別部による判別の後の前記変更部による変更が実行される。

Claims (6)

1. １または２以上の植物の水耕栽培方法であって、
   前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更ステップと、
   前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定ステップと、
   前記変更ステップの前後の前記測定ステップによって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別ステップと、を備え、
   前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、
   前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、
   前記変更ステップにおいて、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた上限値以上である場合には、前記栽培条件値を前記上限値に置き換え、
   前記変更ステップにおいて、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた下限値以下である場合には、前記栽培条件値を前記下限値に置き換える、水耕栽培方法。
2. １または２以上の植物の水耕栽培方法であって、
   前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更ステップと、
   前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定ステップと、
   前記変更ステップの前後の前記測定ステップによって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別ステップと、を備え、
   前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、
   前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別ステップの前の前記変更ステップで使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行し、
   前記判別ステップにおいては、前記変更ステップに起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別し、
   前記判別ステップにおいて、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別ステップの後の前記変更ステップを実行する、水耕栽培方法。
3. 前記１または２以上の植物は、前記１または２以上の植物の全体を密閉するように囲む筐体内の空間で栽培されており、
   前記測定ステップにおいては、前記筐体内の空間におけるＣＯ_２濃度の所定時間における変化量に基づいて前記ＣＯ_２消費量を算出する、請求項１または２に記載の水耕栽培方法。
4. 前記測定ステップにおいては、前記１または２以上の植物の１または２以上の葉の周囲の密閉された空間におけるＣＯ_２濃度の所定時間における変化量に基づいて前記ＣＯ_２消費量を算出する、請求項１〜３のいずれかに記載の水耕栽培方法。
5. １または２以上の植物のための水耕栽培装置であって、
   前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更部と、
   前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定部と、
   前記変更部による変更の前後の前記測定部による測定によって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別部と、を備え、
   前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、
   前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、
   前記変更部において、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた上限値以上である場合には、前記栽培条件値が前記上限値に置き換えられ、
   前記変更部において、前記所定値を用いて変更された前記栽培条件値が予め定められた下限値以下である場合には、前記栽培条件値が前記下限値に置き換えられる、水耕栽培装置。
6. １または２以上の植物のための水耕栽培装置であって、
   前記１または２以上の植物のＣＯ_２消費量の増加および減少に寄与する栽培条件値を所定値だけ変更する変更部と、
   前記１または２以上の植物の単位時間当たりのＣＯ_２消費量を測定する測定部と、
   前記変更部による変更の前後の前記測定部による測定によって得られた前記ＣＯ_２消費量同士を比較することにより、前記変更部による変更に起因して起因して前記ＣＯ_２消費量が増加したのかそれとも減少したのかを判別する判別部と、を備え、
   前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が増加したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、
   前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が減少したと判定された場合には、前記判別部による判定の前の前記変更部による変更で使用された前記所定値とは正負の符号が逆の所定値を用いて、前記判別部による判定の後の前記変更部による変更が実行され、
   前記判別部においては、前記変更部による変更に起因して前記ＣＯ_２消費量が変化したのか否かも判別され、
   前記判別部において、前記ＣＯ_２消費量が変化していないと判定された場合には、前記所定値および前記所定値とは正負の符号が逆の所定値のうち、前記１または２以上の植物の栽培に要する電力消費量が低減される一方の値を用いて、前記判別部による判別の後の前記変更部による変更が実行される、水耕栽培装置。

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