JP2017205072A

JP2017205072A - 植物栽培装置

Info

Publication number: JP2017205072A
Application number: JP2016100667A
Authority: JP
Inventors: 久保　泰康; Hiroyasu Kubo; 泰康久保; 恵太元山; Keita Motoyama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-24
Also published as: WO2017199621A1

Abstract

【課題】植物の栽培に適した空質条件を適正に均質化し、維持することができ、植物の品質安定及び収穫増量に寄与できる植物栽培装置を提供する。
【解決手段】植物５を栽培する空間を内部に有する筐体１と、筐体内の空気を回収する筐体の回収穴６と連結された空気回収用配管７と、回収穴から空気回収用配管を介して回収した空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を植物の栽培に対応した条件に調整する空調装置２と、空調装置と筐体の供給穴４とを連結して、空調装置で調整後の空気を筐体の供給穴から筐体内に供給する空気供給用配管３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培装置に関し、植物栽培に重要な空気の気流、空質条件を調整可能な植物栽培装置に関するものである。

いわゆる植物工場のような、略閉鎖空間の人工環境における植物育成装置は、植物の育成に適した諸条件を人工的に作り出し、これを維持することによって、季節及び外部環境条件の変動に影響を受けることなく、栽培品の安定した品質と収穫量とが期待されるものである。このため、如何にその諸条件を栽培品ごとに均質化し、条件維持できるかが重要である。特に、空質条件は、葉の蒸散効果及び光合成能の観点から、植物の育成に重要な役割を持つため、適切に維持管理する必要がある。

特開２０１５−２０８２９６号公報

しかしながら、一般的な植物育成システムにおいては、光合成に寄与度の高い照明装置の配置又は照射条件等への配慮はあるが、空質条件への配慮が手薄で片手落ちである。空調に配慮した植物育成装置として、装置内に気流を流し、葉の蒸散効果を促すものもあるが、植物の栽培に適した空質条件である温度、湿度、及びＣＯ_２濃度をそれぞれ適正に均質化して維持することができる装置までは無かった。

本発明は、植物の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができる植物栽培装置を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる植物栽培装置は、植物を栽培する空間を内部に有する筐体と、
前記筐体内の空気を回収する前記筐体の回収穴と連結された空気回収用配管と、
前記回収穴から前記空気回収用配管を介して回収した前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を前記植物の栽培に対応した条件に調整する空調装置と、
前記空調装置と前記筐体の供給穴とを連結して、前記空調装置で前記調整後の空気を前記筐体の前記供給穴から前記筐体内に供給する空気供給用配管と、を備える。

以上のように、本発明の前記態様によれば、前記筐体の前記回収穴から前記空気回収用配管を介して回収した前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度である空質条件を前記植物の栽培に対応した条件に、前記空調装置の一箇所で調整して、調整後の空気を前記筐体に供給するようにしているので、植物の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができる。

本発明の実施の形態１にかかる植物栽培装置の全体概略図植物栽培装置の植物周りの気流を示す断面模式図植物栽培装置の気流方向の切替え機構の一例を示す説明図植物栽培装置において栽培に必要な空質条件を調整する構成を示す説明図植物栽培装置における空気の条件調整時の状態変化グラフ

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる空調循環型の植物栽培装置１００の全体概略図である。植物栽培装置１００は、少なくとも、筐体１と、空気回収用配管７と、空調装置２と、空気供給用配管３とを備えて構成されている。

筐体１は、内部の略閉鎖された空間内に１個又は複数の植物栽培棚１ａを配置して、外装１ｂにより、凡その機密性が保たれている。筐体１において、外部からの雑菌侵入を防止するために、厳密な機密性を保とうとすると、シール処理等を厳密にする必要があり、コストアップ要因となる。現実的には、筐体１においては、栽培品５の投入及び取出しを含めて、外部環境との機密性を厳密に維持できないケースも多く、必要以上に厳密にする必要はない。筐体１内に送る空調気流の圧力を僅かに高めて内部を略正圧とし、筐体１の外装１ｂの隙間を通じて外部から直接外気が侵入しないように配慮することで、これを防止することができる。一例として、図１では、筐体１の上面には１個の空気回収穴６があり、筐体１の下部には複数個の空気供給穴４がある。

空調装置２は、筐体１の外部に配置されている。空調装置２の中で、栽培に必要な空質条件を調整し、筐体１内へ空気供給用配管３を通じて空気を送り込むための装置である。空調装置２は、一箇所で空質条件を最適化するように調整することにより、均質な空気を筐体１内の全ての栽培棚１ａの全域に届けることが出来、栽培品質の均一化に寄与するものである。例えば、レタス栽培の実験の一例として、温度条件が１℃変化した場合には栽培重量が１０％変化する事例があり、空質条件の均一化は重要である。

空気供給用配管３は、筐体１内へ空気を送り込むための配管である。空気供給用配管３の機能は、調整された空気を空調装置２から筐体１内へ送ることであり、空気供給用配管３の形状は、図１に記載のような円筒配管に限定するものではない。筐体１内の栽培品を保持するパネル内に空路を設けて、この機能を代替する方法なども考えられる。また、気流の方向を逆にすると、空気供給用配管３により空気を回収する配管として機能することも可能である。

供給穴４は、複数の空気供給用配管３の先端部３ａに複数個形成され、栽培品の周辺に、空気を送り出すための穴である。供給穴４は、空調装置２で温度、湿度、及びＣＯ_２濃度の調整された空気を空気供給用配管３を介して筐体１内に導入する導入穴でもある。前記の通り、気流の方向を逆にすると、空気を回収する配管穴として機能することも可能である。供給穴４の配置の一例としては、栽培品５の根元かつ、平面視で回収穴６と重複しない位置に配される。

筐体１内の栽培棚１ａには、栽培品５の一例である植物５が配置されている。

筐体１の上面には、筐体１内の空気を回収するための空気回収穴６が配置されている。回収穴６は、筐体１の内部から回収した空気を空気回収用配管７を介して空調装置２に送るための回収穴でもある。回収穴６から回収された空気は、空気回収用配管７を介して空調装置２に送られ、空調装置２で植物５の栽培条件に適した温度、湿度、及びＣＯ_２濃度に調整される。前記の通り、気流の方向を逆にすると、空気を送り出すための配管穴として機能することも可能である。回収穴６の配置位置の一例としては、植物５の直上（真上）に設けている。

回収穴６と空調装置２とは空気回収用配管７で連結されている。空気回収用配管７は、筐体１内から空調装置２に空気を回収するための配管である。空気回収用配管７の機能は、空気を回収することであり、その形状は、図１に記載のような円筒配管に限定するものではない。筐体１の上部空間を空路として、この機能を代替する方法なども考えられる。また、気流の方向を逆にすると、空気を筐体１内に送り込む配管として機能することも可能である。

照明装置８は、筐体１内の上部空間に配置されている。照明装置８は、植物栽培のために投光するＬＥＤなどの装置であり、図１に記載のような円筒型に限らない。スポット型又は面発光型等、様々な形状が考えられる。

筐体１内には、栽培棚１ａとして、植物５を保持するベッド９が配置されている。水耕式の栽培装置の場合、ベッド９の中に栽培養液を溜めたり回流するなどすることにより、植物５に栄養を与える。ベッド９には、植物５を保持するための栽培穴９０が設けられる。図１では、簡単のため、１個の栽培穴９０のみを図示するが、栽培穴９０は、複数個設けられても良い。一般に植物５は、樹脂製のパネル９ａ等に保持され、当該パネル９ａがベッド９上に浮かべられることが多い。土耕式の栽培装置の場合、ベッド９内に培地が置かれ、その上で植物５が育てられる。

図２は、図１で示す植物５の周りの気流を示す断面模式図である。照明装置８は、植物５に対して均質かつ効率的に照明光を照射する必要がある。このため、複数の植物５が隣接する場合には偏りが出ないよう、植物５の中間近傍に照明装置８を配置する。更に、筐体１の外装１ｂの内面を反射材にすることで、照射効率と均質性とを高めることもできる。

図２において、植物５の周囲において下から上に向けて、空質条件が整えられた空気の気流１０を示しており、仮想流路１０である。空気を送り出すための供給穴４から噴出した空気は拡散しようとするが、植物５の直上に設けられた、空気を回収するための回収穴６が負圧であるため、ここへ向かう仮想流路１０に従い進行する。すなわち、回収穴６は、植物５の真上に配され、供給穴４は、植物５の根元かつ、平面視で回収穴６と重複しない位置に配される。もしくは、回収穴６は、栽培穴９０の真上に位置し、平面視において、栽培穴９０と重複する位置に設けられる。また、供給穴４は、栽培穴９０の周囲かつ、平面視で栽培穴９０と重複しない位置に配される。

これにより、空気は植物５の葉を外側からなでるように空気が進行する。このため、植物５の葉に対して全周にわたり、その蒸散を均質かつ効果的に促すことになる。従って、このように構成することにより、変動する外部環境に対して、如何にこれを適切に制御し、植物５に対して如何に適切な位置及び方向に気流を流すかという観点で配慮することができ、植物５の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができ、植物５の品質安定及び収穫増量が実現できる。なお、重複しない位置とは、両者の間に少なくとも１ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下の距離がある位置を示す。

植物５は、図２の下方から上方に向かって成長することを前提にしており、仮想流路１０を流れる気流も、図２に記載の矢印の向きに流すことにより葉の外面に沿う方向に流れるため、葉へのダメージが少なく好適である。

ただし、気流の方向はこれに限定するものではなく、矢印と逆の方向に流すこともある。この場合、気流の一部は葉と葉の間に入り込もうとするため、葉を揺動させる効果が大きく、蒸散を促す効果もより強くなる。また、植物５の成長点は植物５の中心部真上にあるため、成長盛んな当該部の蒸散を効果的に促す点で、成長促進の効果が高い。従って、気流の方向は、例えば、これらを組み合わせて、空調装置２で一定時間おきに交互に切替えることも、植物全体の蒸散効果を効果的に高める観点で効果がある。

図３は、空調装置２に組み込まれた、気流の方向を切替える気流方向切替機構４０の一例である。空調装置２は、常に一方向に空気を送り、これに接続される２つの配管経路３５，３６を切替えることで、その気流方向を正逆切替えるものである。すなわち、空調装置２の吸込側通路４１と送込側通路４２とをそれぞれ個別に直結する第１配管経路３５と第２配管経路３６とを備えるとともに、吸込側通路４１と第１配管経路３５と第２配管経路３６との接続部に第１バルブ機構３１を配置し、送込側通路４２と第１配管経路３５と第２配管経路３６との接続部に第２バルブ機構３２を配置している。第１バルブ機構３１と第２バルブ機構３２とは同時に切り替えることができる。第１バルブ機構３１の第１バルブが実線位置３１ａでは、吸込側通路４１と第２配管経路３６とが接続される一方、第１バルブが点線位置３１ｂでは、吸込側通路４１と第１配管経路３５とが接続される。第２バルブ機構３２の第２バルブが実線位置３２ａでは、送込側通路４２と第１配管経路３５とが接続される一方、第２バルブが点線位置３２ｂでは、送込側通路４２と第２配管経路３６とが接続される。第１配管端３３は空気回収用配管７に接続され、第２配管端３４は空気供給用配管３に接続されている。よって、空調装置２が図３の矢印の通り右向きに送風する場合、第１バルブ機構３１及び第２バルブ機構３２のそれぞれのバルブが実線位置３１ａ及び３２ａの状態にあるとき、第１配管端３３から吸込側通路４１に向けて空気が空調装置２内に吸い込まれ、空調装置２から送込側通路４２から第２配管端３４に空気を送り込む。よって、第１配管端３３は吸込口となり、空気を第２配管端３４に向かって送り出すことになる。また、バルブが点線位置３１ｂ及び３２ｂの状態にあるとき、第２配管端３４から第１配管経路３５を介して吸込側通路４１に向けて空気が空調装置２内に吸い込まれ、空調装置２から送込側通路４２から第２配管経路３６を介して第１配管端３３に空気を送り込む。よって、第２配管端３４は吸込口となり、空気を第１配管端３３に向かって送り出す。このように、バルブの状態を切替えることによって、気流の方向を切替えることが可能となる。これにより、供給穴４及び回収穴６の機能を排気口と吸気口とで入れ替えられる。

図４は、栽培に必要な空質条件を作りこむ構造及び手順である。空調装置２は、空気の流路９３の上流側から下流側に向けて、センサ１１と、冷却送風装置１２と、ＣＯ_２添加器１４と、フィルタ１５と、加湿器１６とを順に直列的に配置している。

センサ１１は、空調装置２に吸い込まれた空気の空質状態を計測するためのセンサである。具体的には、温度センサ、湿度センサ、及びＣＯ_２濃度センサなど、空質条件を調整するために状態把握を行うものである。空質状態は、栽培の流路通過過程で、変化を伴う。照明又は外気による温度変化、植物５の蒸散による湿度変化、又は、植物５の光合成又は呼吸によるＣＯ_２濃度変化等が考えられる。これらの変化の累積結果として、回収した空気の最終段で、最終段直後の空調装置２内での調整量を算出するために、温度、湿度、及びＣＯ_２濃度状態をセンサ１１で計測する。センサ１１で計測された温度、湿度、及びＣＯ_２濃度の情報は、空調装置２の制御部９１に送られる。空調装置２の制御部９１は、当該情報に基づいて温度、湿度、及びＣＯ_２濃度で構成される空質条件を調整する。具体的には、空調装置２は、空質条件を調整するため、後述の温度調整機の一例としての冷却送風装置１２と、湿度調整機の一例としての加湿器１６と、ＣＯ_２濃度調整機の一例としてのＣＯ_２添加器１４とのいずれか又は全てを制御部９１で適宜駆動制御して、空質条件を調整する。

冷却送風装置（温度調整機の一例）１２は、植物５の栽培に好適な温度に対して、外気温がそれと同等か、それ以上であれば、筐体１内を気流が流れる間に、照明装置８の温熱効果などによって、気温が高くなる。従って、これを適切に冷却する役割を担い、空気を圧送するものである。外気温が栽培に好適な温度に対して低い場合は、暖房機能を有する必要がある。冷却送風装置１２として、例えばスポットクーラー又はエアコンの室内機が挙げられる。

冷却送風装置１２には、筐体１の外部の空気である外気を取得する外気取得配管１３を有している。前述の通り、筐体１内に送る空調気流の圧力を僅かに高めて筐体１の内部を略正圧とし、筐体１の外装１ｂの隙間を通じて筐体１の外部から直接外気が筐体１内に侵入しないようにする場合、筐体１から抜け出る空気があり、これを補うために、外気を部分的に導入する。筐体１内で回流する空気の空質状態は、栽培の流路通過過程で変化を伴うが、概してその変化は僅かであり、外気を一から条件調整するのに比べると、条件調整に必要な物質的及びエネルギ的コストは低い。空調装置２は、筐体１の外部の空気である外気を外気取得配管１３から取得し、取得した外気と筐体１から空気回収用配管７で空調装置２に回収された空気とを合わせたのちの空気を、植物５の栽培に対応した条件に調整し、調整した調整後の空気を空気供給用配管３に送っている。

ＣＯ_２添加器（ＣＯ_２調整機）１４として、ＣＯ_２は、高圧ボンベなどでの形態で供給されることが多い。このため、ボンベから配管を介して供給されるＣＯ_２ガスと筐体１からの空気とをＣＯ_２添加器１４で合流させ、ＣＯ_２添加器１４でＣＯ_２吐出量を流量管理し、配管途中のバルブを開閉するなどで、必要量を吐出及び混合する構成とする。吐出制御の一例については、図５を用いて後述する。

ＣＯ_２添加器１４と加湿器１６との間には、除菌フィルタ１５が配置されている。雑菌を含む外気及び複雑構造のために雑菌が繁殖しやすい冷却送風装置１２からの気体をろ過し、清浄な空気を循環させるために必要であり、ＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)のような、清浄効果の高いものを用いる。

加湿器（湿度調整機）１６を配置する理由は、以下の通りである。筐体１内を空気が回流する過程で、植物５の蒸散効果による湿度向上の影響を受け、空気の湿度は高まる傾向にある。したがって、通常は、初期状態よりも高くなる湿度に対し、前段の冷却送風装置１２が余剰な湿度成分を除去する役割を果たすために、加湿の必要はない。但し、一日のうちで数時間の暗期と呼ぶ消灯時間帯は、植物は光合成をせず、気孔を閉じて蒸散量も減るため、低湿な状態になることがある。これを補うために、ミストを噴霧するノズル装置又は超音波式の加湿器１６を備え、必要量を噴霧する。加湿直後の空気は結露しやすいため、フィルタ１５は加湿器１６に近接させないか、加湿器１６よりも上流側に設置する。湿度を一定にして温度を調整することは一般に困難であり、温度を調整すると、その露点に応じて余分な湿度は除去されるため、上流で温度を制御し、下流で湿度を制御する方式が最適な空質条件を実現する方法である。すなわち、空気の流れる流路の上流側に温度を調整する温度調整機１２が備えられ、下流側に湿度を調整する湿度調整機１６が備えられる。

また、除菌フィルタ１５は、筐体１内に送る空気を清浄化するものであり、筐体１に極力近接配置することが望ましいが、加湿による湿潤防止のため、湿度調整機１６は除菌フィルタ１５の後段に置く。すなわち、空調装置２における前記流路における湿度調整機１６の上流側に、除菌フィルタ１５を配置する。筐体１内では、気流は、仮想流路１０を流れると前述したが、図２に記載の矢印１０の向きと逆に流す場合においても、回収空気はセンサ１１→加湿器１６の流れに沿って条件調整される。

図５は、空気の条件調整時の状態変化グラフである。ここでは、ＣＯ_２の濃度をセンサ１１で読み取り、読み取ったＣＯ_２濃度を基に、制御部９１でＣＯ_２添加器１４を制御して、ＣＯ_２添加器１４からＣＯ_２ガスを、空調装置２を流れる空気に噴霧する場合の状態変化を示す。ＣＯ_２濃度変化グラフの横軸は時間を示し、縦軸はＣＯ_２濃度を示す。

ＣＯ_２濃度変化グラフの１９の値は、栽培に適するＣＯ_２濃度の目標値であり、ＣＯ_２消費とのコストパフォーマンスを考慮すると、１０００ｐｐｍ程度が適切な値の一例である。空質条件のうち、ＣＯ_２濃度については、これを目標値として、常に調整するものとする。

図５のＣＯ_２濃度変化グラフのうちの曲線グラフ２０は、調整後の空気のＣＯ_２濃度の変化例である。

図５のＣＯ_２濃度変化グラフのうちの曲線グラフ２１は、ＣＯ_２濃度の変化要因の１つである、導入外気のＣＯ_２濃度の変化例である。外気のＣＯ_２濃度は一般に４００ｐｐｍ程度であり、植物栽培に好適な条件と比べるとやや低い。僅かながらも外気を筐体１内に導入すると、筐体１内のＣＯ_２濃度が低下するため、これを調整する必要がある。また、外気のＣＯ_２濃度は、ヒトの呼気によっても著しく変化するため、周囲に作業者らがいると急激に高まるなど、激しく変化することがある。外気を筐体１内に導入すると、こういった影響を一時的に受けることになるが、外気のＣＯ_２濃度は平常時は４００ｐｐｍ程度のレベルに収れんするため、植物５の栽培に実質的な影響を及ぼすことはない。

図５のＣＯ_２濃度変化グラフのうちの凸状のグラフ２２は、ＣＯ_２添加器１４から吐出されるＣＯ_２量である。筐体１から外部に漏れる空気の量と、植物５の栽培フェーズに応じて、ＣＯ_２添加器１４からの一回あたりの吐出量は設定される。通常の運用においては、筐体１内からの空気の漏れ量は、僅かでありかつ一定量であり、植物５の成長変化も緩やかであるため、ＣＯ_２添加器１４からのＣＯ_２の吐出を頻繁に行う必要はなく、５〜１５分毎のサイクルで賄える。これに対して、ＣＯ_２濃度は激しく変化する可能性があるため、センサ１１によるＣＯ_２濃度のセンシングは、１分おきなど、より短時間のサイクルで行い、ＣＯ_２濃度目標値１９に対して、一定のマージンを超えたら、制御部９１の制御によりＣＯ_２添加器１４からのＣＯ_２吐出を直ちに休止する。

図５のＣＯ_２濃度変化グラフのうちの点２３は、ＣＯ_２濃度目標値１９に対して、調整後の空気のＣＯ_２濃度の変化例であるグラフ２０が、一定のマージンを超えた点のイメージである。一例として、制御部９１においては、目標値１０００ｐｐｍに対して、１１００ｐｐｍを判定閾値とし、これを超えたと制御部９１で判定した際に、制御部９１の制御によりＣＯ_２添加器１４からのＣＯ_２吐出を直ちに休止するものとする。また、空気のＣＯ_２濃度が低減したり、植物５が光合成によって筐体１内のＣＯ_２濃度が一定レベルまで低減したと制御部９１で判定したら、制御部９１の制御によりＣＯ_２添加器１４からのＣＯ_２吐出を再開する。

図５のＣＯ_２濃度変化グラフのうちの点２４は、ＣＯ_２濃度目標値１９に対して、グラフ２０が、一定のマージンを超えてＣＯ_２濃度が低減した点のイメージである。一例として、制御部９１において、ＣＯ_２濃度目標値１０００ｐｐｍに対して、９００ｐｐｍを判定閾値とし、これを下回ったと制御部９１で判定した際に、制御部９１の制御によりＣＯ_２添加器１４からのＣＯ_２吐出を直ちに再開する。

このように、植物５の状態変化は緩やかであることを前提に、空気の状態を比較的短い時間サイクル（例えば１分おき）でセンサ１１により計測して制御部９１で判定し、これを比較的長い時間サイクル（例えば５〜１５分毎のサイクル）で制御部９１で空質条件を調整することを、制御部９１における制御則の基本とする。温湿度についても制御部９１でＣＯ_２濃度と同様に制御するものであり、植物５の例としてレタスなど葉物野菜では、一般に、１０００ｐｐｍのＣＯ_２濃度、２１〜２２℃の温度、７０〜８０％の相対湿度が好適と言われ、これを目安に空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度の状態計測と制御とをセンサ１１と制御部９１とで行うものとする。

なお、上記の植物栽培装置の各構成の制御は、コンピュータ等による制御部９１によって行われる。制御部９１には、１又は複数のメモリ又はプロセッサが備わり、これらには、上述の動作が行われるよう所定のプログラムが記憶されている。

なお、上記の植物栽培装置を用いて、上述の動作及び処理を行うことで、植物栽培方法を実行してもよい。これにより、植物の安定栽培を実現できる。

前記実施形態によれば、筐体１の回収穴６から空気回収用配管７を介して回収した空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を植物５の栽培に対応した空質条件に、空調装置２の一箇所で調整して、調整後の空気を筐体１に供給するようにしている。よって、植物５の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができ、植物５の品質安定及び収穫増量に寄与することができる。

また、前記実施形態では、栽培対象の植物５の周辺部と、植物５の直上部とを結ぶ経路に沿って気流１０を流し、筐体１から回収した気流は、再び、その空質条件を適切に調整したのち、当該筐体１に循環させる構成とすることで、植物５の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができる。

よって、実施形態にかかる植物栽培装置１００によれば、変動する外部環境に対して、如何にこれを適切に制御し、植物５に対して如何に適切な位置及び方向に気流を流すかという観点で配慮することができ、植物５の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができて、植物５の品質安定及び収穫増量が実現できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、センサ１１は空調装置２内に配置しているが、空調装置２内に回収される空気の状態を検出すればよいので、例えば、空調装置２外の空気回収用配管７に配置するようにしてもよい。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる植物栽培装置は、植物工場のような高効率に植物を栽培するような環境において、植物の栽培に適した空質条件を適正に均質化して維持することができる。このため、本発明の前記態様にかかる植物栽培装置は、植物栽培装置又は植物栽培システム事業のみならず、これらを用いた農業、研究開発、又は学校教育等、様々な社会活動及び産業活性に寄与するものである。

１：筐体
１ａ：栽培棚
１ｂ：外装
２：空調装置
３：筐体へ空気を送り込むための空気供給用配管
３ａ：先端部
４：植物周辺に空気を送り出すための空気供給穴
５：栽培品
６：空気を回収するための空気回収穴
７：筐体から空気を回収するための空気回収用配管
８：照明装置
９：植物を保持するベッド
１０：仮想流路
１１：空質状態を計測するためのセンサ
１２：冷却送風装置
１３：外気取得配管
１４：ＣＯ_２添加器
１５：フィルタ
１６：加湿器
１７：ＣＯ_２濃度変化グラフの横軸、時間
１８：ＣＯ_２濃度変化グラフの縦軸、ＣＯ_２濃度
１９：栽培に適するＣＯ_２濃度の目標値
２０：調整後のＣＯ_２濃度の変化
２１：導入外気のＣＯ_２濃度の変化
２２：ＣＯ_２添加器から吐出されるＣＯ_２量
２３：ＣＯ_２濃度目標値を超えた点
２４：ＣＯ_２濃度目標値を下回った点
３１、３２：第１及び第２バルブ機構
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ：バルブの実線位置及び点線位置
３３、３４：第１及び第２配管端
３５，３６：配管経路
４０：気流方向切替機構
９０：栽培穴
９１：制御部
９３：空調装置内の空気の流路
１００：植物栽培装置

Claims

植物を栽培する空間を内部に有する筐体と、
前記筐体内の空気を回収する前記筐体の回収穴と連結された空気回収用配管と、
前記回収穴から前記空気回収用配管を介して回収した前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を前記植物の栽培に対応した条件に調整する空調装置と、
前記空調装置と前記筐体の供給穴とを連結して、前記空調装置で前記調整後の空気を前記筐体の前記供給穴から前記筐体内に供給する空気供給用配管と、を備える、植物栽培装置。
前記回収穴は、前記植物の真上に配され、
前記供給穴は、前記植物の根元かつ、平面視で前記回収穴と重複しない位置に配される、請求項１に記載の植物栽培装置。
前記空調装置は、前記筐体の外部の空気である外気を取得する外気取得配管を有し、
前記外気取得配管から取得した当該外気と前記筐体から前記空気回収用配管で前記空調装置に回収された空気とを合わせたのちの空気を、前記植物の栽培に対応した条件に調整し、調整した前記調整後の空気を前記空気供給用配管を介して前記供給穴に送る、請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
前記筐体内の前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を計測するセンサをさらに備え、
前記空調装置は、当該センサの情報に基づいて前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度の調整を行う、請求項１〜３のいずれか１つに記載の植物栽培装置。
前記空調装置は、前記空気の流れる流路を備え、該流路の上流側に温度を調整する温度調整機、前記流路の下流側に湿度を調整する湿度調整機がそれぞれ備えられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の植物栽培装置。
前記空調装置は、前記流路における前記湿度調整機の上流側に、除菌フィルタを有する、請求項５に記載の植物栽培装置。
前記空調装置は、前記空気の温度を調整する温度調整機と、前記空気の湿度を調整する湿度調整機と、前記空気のＣＯ_２濃度を調整するＣＯ_２濃度調整機とを備え、
前記センサは、前記空調装置に回収する空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を計測し、
計測間隔よりも長い時間間隔で、前記空調装置の前記温度調整機と前記湿度調整機と前記ＣＯ_２濃度調整機とをそれぞれ独立して駆動制御して、前記空調装置に回収した前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を前記植物の栽培に対応した条件に調整するように制御する制御部をさらに備えて、
前記計測間隔で前記センサにより計測された空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を前記制御部でそれぞれ判定し、それぞれの判定結果に基づいて前記制御部で前記空調装置の前記温度調整機と前記湿度調整機と前記ＣＯ_２濃度調整機とをそれぞれ独立して駆動制御することにより、前記空調装置に回収した前記空気の温度、湿度、及びＣＯ_２濃度を、前記植物が葉物野菜である場合に、２１〜２２℃の温度、７０〜８０％の相対湿度、１０００ｐｐｍのＣＯ_２濃度を目標値として調整する、請求項４に記載の植物栽培装置。