JP2019041704A - 植物工場の風路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大規模な植物工場であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、空間内の温度／湿度を均一に調整すること。【解決手段】空間（２）内に栽培ラック（４）を支持した多段式棚（３）が複数配列され、空調機（５）によって空間内の空調を行う植物工場の風路構造において、通風孔を有し、空調機からの冷気を当該通風孔から放出するダクト（６）と、ダクトから放出された冷気の気流を栽培ラックに導入する第１風路（７）と、栽培ラックで暖められた空気を空調機へ誘導する第２風路（８）と、第１風路内の圧力が第２風路内の圧力よりも高くなるように第１風路と第２風路とを区画する区画部材（９）と、を具備する構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、植物工場の風路構造に関する。

近年、閉鎖された空間の中で、蛍光灯やＬＥＤなどの人工光で野菜を作る人工光型植物工場が注目されている。人工光型植物工場では、気候や天候に関係なく、一年中安定して野菜を作ることができるという利点や、都市部のビルなど、土のない場所や狭い場所でも野菜を作ることができるという利点を有している。

このような人工光型植物工場において、栽培室である閉鎖型構造体内の気流を整流すると共に、栽培室内の温湿度を均一に調整する多段式栽培装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この多段式栽培装置では、複数の多段式棚が配置された閉鎖型構造体の内壁面上端部に、冷気突出口が対向するように複数の空調装置を配置する一方、複数の多段式棚を、長手方向が空調装置の対向方向に沿うように、上下方向に延びる空隙を有した状態で配置する。そして、対向する冷気突出口から吐出され、栽培室の中央付近で衝突した冷気を、空隙を介して多段式棚に供給する一方、植物を冷却した後の暖まった空気を空調装置で吸入して循環させている。

特開２０１６−１４０２４８号公報

しかしながら、上述した多段式栽培装置においては、多段式棚の長手方向の長さが長くなると、所望の経路で冷気を循環させることができず、栽培室内を均等に冷却することができない事態が発生し得る。このため、大規模な栽培室に適用することが困難であるという問題がある。所望の経路で冷気を循環させるために空調装置の出力を上げることが考えられる。しかしながら、この場合には、全ての空調装置の出力を一律に上げる必要があり、空調装置の運転に必要なコストが上昇してしまう。空調装置の運転コストの上昇は、栽培物の販売単価に反映されることとなり、結果として植物工場の健全な運営を圧迫することとなる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、大規模な植物工場であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、空間内の温度／湿度を均一に調整することができる植物工場の風路構造を提供することを目的の一つとする。

本発明の植物工場の風路構造は、空間内に栽培ラックを支持した多段式棚が複数配列され、空調機によって当該空間内の空調を行う植物工場の風路構造であって、通風孔を有し、前記空調機からの冷気を前記通風孔から放出するダクトと、前記ダクトから放出された冷気の気流を前記栽培ラックに導入する第１風路と、前記栽培ラックで暖められた空気を前記空調機へ誘導する第２風路と、前記第１風路内の圧力が前記第２風路内の圧力よりも高くなるように前記第１風路と前記第２風路とを区画する区画部材と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、大規模な植物工場であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、空間内の温度／湿度を均一に調整することができる。

第１の実施の形態に係る風路構造が適用される植物工場の構成を上方から示す模式図である。 図１に示す破線Ａ−Ａにおける断面図である。 図１に示す破線Ｂ−Ｂにおける断面図である。 第１の実施の形態に係る植物工場の多段式棚に支持される栽培ラックの一例の模式図である。 第１の実施の形態に係る植物工場の多段式棚に支持される栽培ラックの一例の模式図である。 第１の実施の形態の変形例に係る風路構造が適用される植物工場の断面図である。 第２の実施の形態に係る植物工場の風路構造が適用される栽培ラックの断面を含む模式図である。

以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る植物工場の風路構造は、例えば、閉鎖された空間の中で、蛍光灯やＬＥＤなどの人工光で野菜を作る完全人工光型の植物工場に適用される。しかしながら、本発明に係る植物工場の風路構造は、これに限定されるものではなく、他の形態の植物工場に適用することができる。

一般に、人工光型植物工場においては、植物の良好な生育環境を形成するために、栽培室である閉鎖空間内の温湿度を均一に調整することが要請される。従来、複数の多段式棚が配置された閉鎖空間の内壁面上端部に、冷気突出口が対向するように複数の空調機を配置する一方、複数の多段式棚を、長手方向が空調機の対向方向に沿うように、上下方向に延びる空隙を有した状態で配置する風路構造が知られている。この風路構造では、対向する冷気突出口から吐出され、栽培室の中央付近で衝突した冷気を、空隙を介して多段式棚に供給する一方、植物を冷却した後の暖まった空気を空調機で吸入して循環させている。

しかしながら、このような風路構造においては、多段式棚の長手方向の長さが長くなると、所望の経路で冷気を循環させることができず、栽培室内を均等に冷却することができない事態が発生し得る。例えば、栽培室内で植物が配置される栽培ラックの通過により気流の温度が上昇するため、植物工場の長手方向に栽培ラックを長くすると、下流側の栽培ラックを通過する気流の温度が上昇する事態が想定される。また、植物工場の短手方向に多段式棚を増やすと、同方向に冷気突出口を拡げるか、或いは、空調機を増やす必要があるが、衝突させて気流を分配する方式では、各栽培ラックへ均等に気流を分配するのが困難になる事態が想定される。このため、大規模な栽培室に適用することが困難である。一方、所望の経路で冷気を循環させるために空調機の出力を上げることが考えられる。しかしながら、この場合には、全ての空調機の出力を一律に上げる必要があり、空調機の運転に必要なコストが上昇してしまう。空調機の運転コストの上昇は、栽培物の販売単価に反映されることとなり、結果として植物工場の健全な運営を圧迫することとなる。

本発明者らは、大規模な植物工場などにおいて、冷気と暖気の風路を共用する場合にこれらが混合して十分な空調性能を確保し得ないことに着目した。そして、冷気の風路と暖気の風路を専用の風路として区画し、これらの風路間の空気の遷移を促進することが、植物工場を構成する空間内における温度／湿度の均一化に寄与することを見出し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の骨子は、空間内に栽培ラックを支持した多段式棚が複数配列され、空調機によって当該空間内の空調を行う植物工場の風路構造であって、通風孔を有し、空調機からの冷気を当該通風孔から放出するダクトと、ダクトから放出された冷気の気流を栽培ラックに導入する第１風路と、栽培ラックで暖められた空気を空調機へ誘導する第２風路と、前記第１風路内の圧力が前記第２風路内の圧力よりも高くなるように第１風路と第２風路とを区画する区画部材と、を具備することである。

本発明によれば、ダクトから放出された冷気の気流を栽培ラックに導入する第１風路と、栽培ラックで暖められた空気を空調機へ誘導する第２風路とが個別に構成され、区画部材により第１風路内の圧力が第２風路内の圧力よりも高くなるように区画されることから、第１風路に導入され、植物を冷却して暖められた暖気を第２風路にスムーズに送り込むことができる。これにより、冷気と暖気との混合を抑制しつつ、空調機を用いた円滑な気流の循環経路を形成することができる。これにより、大規模な植物工場であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、閉鎖空間内の温度／湿度を均一に調整することができる。

（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態に係る風路構造が適用される植物工場の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る風路構造が適用される植物工場１の構成を上方から示す模式図である。図２は、図１に示す破線Ａ−Ａにおける断面図である。図３は、図１に示す破線Ｂ−Ｂにおける断面図である。以下では、図１〜図３に示す上下方向、前後方向及び左右方向を、本実施の形態に係る植物工場１の上下方向、前後方向及び左右方向として説明する。

図１〜図３に示すように、本実施の形態に係る植物工場１には、閉鎖された空間（以下、「閉鎖空間」という）２内に、複数の多段式棚３が配列されている。多段式棚３は、植物工場１の前後方向に長手方向を配置した状態で、上下方向に複数段の棚を有している。植物工場１では、この多段式棚３が左右方向に一定間隔を介して配列されている（図１参照）。それぞれの多段式棚３は、複数の栽培ラック４を支持している（図２及び図３参照）。栽培ラック４は、栽培対象の植物（栽培物）に対し、人工光で光を照射する。この栽培ラック４の構成については後述する。

閉鎖空間２には、閉鎖空間２内の空気調整（空調）を行う空調機５が設置されている。空調機５は、閉鎖空間２の前方側の内壁面２１及び後方側の内壁面２２の近傍であって、閉鎖空間２の天井面２３に設置されている（図１及び図３参照）。空調機５は、隣り合う一対の多段式棚３の長手方向の両端部近傍に配置されている。すなわち、隣り合う一対の多段式棚３に２機の空調機５が対応付けられている。これらの空調機５は、一対の多段式棚３の間の位置に配置されている。この場合において、各空調機５は、冷気送風口５１が対向するように設置されている（図１参照）。また、各空調機５、空気吸入口５２を植物工場１の内壁面２１、２２に向けた状態で設置されている（図３参照）。各空調機５は、閉鎖空間２内の空気を下方側から吸入し、多段式棚３の内側に向けて冷気を送風可能に構成されている。

対向して配置される空調機５の間には、ダクト６が設置されている。ダクト６は、断面視にて矩形状の管状体で構成され（図２参照）、前方側の空調機５の冷気送風口５１と後方側の空調機５の冷気送風口５１とを連結するように構成される。ダクト６は、空調機５から送り出された冷気の風路を構成する。ダクト６は、隣り合う多段式棚３の間の空間における上方側の位置に配置されている。すなわち、空調機５からの冷気は、隣り合う多段式棚３間の上方側に配置されたダクト６内を植物工場１の中央側に向けて流れる。

ダクト６の下面には、複数の通風孔６１が形成されている（図３参照）。これらの通風孔６１は、空調機５からの冷気をダクト６の下方側に放出する役割を果たす。これらの通風孔６１は、多段式棚３の長手方向（植物工場１の前後方向）に開口面積が異なるように形成されている。例えば、通風孔６１は、多段式棚３の長手方向の中央部よりも端部側の開口面積が大きくなるように形成されている。すなわち、ダクト６の前端部（後端部）近傍に配置された通風孔６１ａの開口面積は、ダクト６の中央近傍に配置された通風孔６１ｂの開口面積よりも大きく形成されている。このように通風孔６１の開口面積に差異を設けたのは、空調機５からの冷気を均等に後述する低温風路７に送り込むためである。このような通風孔６１を設けることで、ダクト６は、空調機５からの冷気の進行方向を制御して冷気の下降気流を形成する。

ここでは、空調機５の送風の直進性が高い場合を想定し、通風孔６１において、多段式棚３の長手方向の中央部よりも端部側の開口面積が大きくなるように形成される場合について説明している。しかしながら、通風孔６１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。空調機５の送風の直進性が低い場合には、上記実施の形態と反対に、通風孔６１において、多段式棚３の長手方向の中央部よりも端部側の開口面積が小さくなるように構成してもよい。

ダクト６の下方には、第１風路を構成する低温風路７が配置されている（図２及び図３参照）。低温風路７は、ダクト６を挟んで隣り合う多段式棚３の間の空間で構成される。すなわち、低温風路７は、多段式棚３の上下方向に沿って延在して設けられている（図２参照）。詳細について後述するように、栽培ラック４には、低温風路７側に冷気導入口４１１が形成されている（図４参照）。低温風路７は、ダクト６から放出された冷気を受け入れ、栽培ラック４に導入する役割を果たす。より具体的にいうと、低温風路７は、ダクト６から送り出された冷気の下降気流を受け入れ、これを栽培ラック４（より具体的には、栽培ラック４の冷気導入口４１１）に導入する。

多段式棚３を挟んで低温風路７と反対側には、第２風路を構成する高温風路８が配置されている（図１及び図２参照）。高温風路８は、隣り合う多段式棚３の空間のうち、その間に空調機５が配置されていない空間で構成される。すなわち、高温風路８は、多段式棚３の上下方向に沿って延在して設けられている（図２参照）。このように高温風路８を形成することで、閉鎖空間２内には左右方向に低温風路７と高温風路８とが交互に配置される。

さらに、高温風路８は、空調機５の下方側の空間に回り込んで形成されている（図１及び図３参照）。すなわち、高温風路８は、閉鎖空間２における低温風路７以外の空間で構成される。詳細について後述するように、栽培ラック４には、高温風路８側に暖気排出口４１２が形成されている（図４参照）。高温風路８は、栽培ラック４（より具体的には、栽培ラック４の暖気排出口４１２）から排出された暖気を空調機５側に誘導する。

空調機５の下方には、低温風路７と高温風路８とを区画する区画部材９が設けられている（図１及び図３参照）。区画部材９は、概して板状部材で構成される。区画部材９は、空調機５及びこの空調機５を挟んで配置される一対の多段式棚３の下方に配置される。区画部材９は、植物工場１の上下方向に延在し、空調機５の下端部と植物工場１の底面２４とを接続する構成を有している（図３参照）。区画部材９は、低温風路７内の圧力が高温風路８内の圧力よりも高くなるように、低温風路７と高温風路８とを区画する。

ここで、本実施の形態に係る植物工場１の多段式棚３に支持される栽培ラック４の構成について、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は、第１の実施の形態に係る植物工場１の多段式棚３に支持される栽培ラック４の一例の模式図である。図４においては、多段式棚３に支持される単一の栽培ラック４を示し、図５においては、多段式棚３に支持される複数（図５では３つ）の栽培ラック４を示している。

図４に示すように、栽培ラック４は、一定の空間を概して長方体形状に区画する枠体４１と、この枠体４１に固定される複数（本実施の形態では４つ）の照光ユニット４２とを含んで構成される。なお、栽培ラック４内に区画される空間は、直方体形状に限定されない。各照光ユニット４２は、植物Ｐに光を照射する、蛍光灯などの光源４２１と、植物Ｐに対する光の照射効率を向上する反射板４２２とを有している。反射板４２２は、断面視にて、下方側に開口したドーム形状を有している。反射板４２２の上端部には、放熱用の開口部４２２ａが形成されている。開口部４２２ａは、光の照射に伴い発生する熱だけでなく、栽培ラック４内で植物Ｐを冷却した後に暖まった暖気を栽培ラック４の上方空間に排出する。なお、植物Ｐは、栽培ラック４に着脱可能に構成される不図示の栽培床に配置することができる。

枠体４１には、低温風路７からの冷気を導入する冷気導入口４１１と、栽培ラック４内の暖気を高温風路８に排出する暖気排出口４１２とが形成されている。冷気導入口４１１は、低温風路７側の側面部（図４に示す右側面部）４３に形成され、暖気排出口４１２は、高温風路８側の側面部（図４に示す左側面部）４４に形成されている（図２参照）。栽培ラック４内の空気の循環効率を向上するため、暖気排出口４１２は、冷気導入口４１１よりも上方側の位置に配置されている。冷気導入口４１１から導入された冷気は、植物Ｐを冷却した後、照光ユニット４２の開口部４２２ａを通過して栽培ラック４の上方空間に進んだ後、暖気排出口４１２から高温風路８に排出される。なお、図４では、図２に示す低温風路７の左方側に配置される栽培ラック４を示している。図２に示す低温風路７の右方側の栽培ラック４では、冷気導入口４１１と暖気排出口４１２とが反対側の側面に形成される。

枠体４１における低温風路７側の側面部（図５に示す右側面部）４３は、低温風路７と栽培ラック４内の空間とを区画する区画部材の一部を構成する。多段式棚３に支持された全ての栽培ラック４の側面部４３を一枚の区画部材と捉えた場合、当該区画部材には、多段式棚３の上下方向に開口面積の異なる開口部が形成されている。例えば、当該区画部材には、多段式棚３の下段側よりも上段側の開口面積を大きくした開口部が形成されている。本実施の形態において、これらの開口部は、各枠体４１の冷気導入口４１１で構成される。図５に示すように、多段式棚３においては、上段側に配置された栽培ラック４の冷気導入口４１１の方が、下段側に配置された栽培ラック４の冷気導入口４１１よりも開口面積が大きく構成されている。このように冷気導入口４１１の開口面積に差異を設けたのは、低温風路７からの冷気を多段式棚３に支持された複数の栽培ラック４に均等に導入するためである。

ここでは、低温風路７を下降する気流の直進性が高い場合を想定し、冷気導入口４１１において、下段側の栽培ラック４より上段側の栽培ラック４の開口面積が大きくなるように形成される場合について説明している。しかしながら、冷気導入口４１１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。低温風路７の気流の直進性が低い場合には、上記実施の形態と反対に、下段側の栽培ラック４よりも上段側の栽培ラック４の開口面積が小さくなるように構成してもよい。

なお、ここでは、栽培ラック４の枠体４１の側面部４３を区画部材の一例と捉える場合について説明している。しかしながら、低温風路７と栽培ラック４内の空間とを区画する区画部材の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、この区画部材は、栽培ラック４と別に構成され、枠体４１の側面部４３に対向配置する板状部材で構成してもよい。この場合、各栽培ラック４の側面部４３に形成される冷気導入口４１１の開口面積は同一寸法にする一方、これらに対向する板状部材の部分に開口面積に差異を設けた開口部が形成される。このように区画部材を栽培ラック４とは別部材で構成した場合であっても、上記と同様に、低温風路７からの冷気を複数の栽培ラック４に均等に導入することができる。

次に、上記構成を有する植物工場１の風路構造における気流の循環経路について、図１〜図５を参照して説明する。なお、図１〜図５においては、説明の便宜上、閉鎖空間２内を流れる冷気の進行方向を実線矢印で示し、閉鎖空間２内を流れる暖気の進行方向を破線矢印で示している。

閉鎖空間２内の空調は、常時、或いは、植物工場１の管理者の指示に応じて空調機５によって行われる。前者の場合、常時、空調機５の冷気送風口から冷気が送出される。空調機５からの冷気は、図１及び図３に示すようにダクト６内に送り込まれ、閉鎖空間２の中央近傍で衝突する。このようにダクト６内を進行する過程において、冷気はダクト６の下面に形成された通風孔６１を介して低温風路７に送り込まれる（図２及び図３参照）。

通風孔６１から送り込まれた冷気は、図２及び図３に示すように、低温風路７内を下降する。このように低温風路７内を下降する過程にて、冷気は、栽培ラック４の冷気導入口４１１を介して栽培ラック４に導入される。栽培ラック４に導入された冷気は、図４及び図５に示すように、栽培ラック４内の植物Ｐを冷却することで暖められて暖気となる。栽培ラック４内で生まれた暖気は、暖気排出口４１２を介して高温風路８に排出される。

高温風路８に排出された暖気は、高温風路８内を上昇する（図２参照）。閉鎖空間２の天井面２３付近まで上昇した暖気は、空調機５の吸入力によって空調機５の空気吸入口に吸入される（図１参照）。空気吸入口から吸入された暖気は、空調機５内の冷媒などにより冷却されて冷気となる。そして、再び、空調機５から冷気がダクト６内に送り出される。

ここで、閉鎖空間２内における空気の圧力状態について説明する。空調機５からダクト６を介して冷気が供給される低温風路７は、上述した区画部材９及び栽培ラック４の低温風路７側の側面４３により区画されている。この低温風路７には、空調機５から冷気がダクト６を介して送り込まれるため、相対的に圧力が高く設定される。一方、栽培ラック４を介して暖気が排出される高温風路８は、低温風路７に比べて容積が大きい。この高温風路８内の空気（暖気）は、空調機５によって吸入されるため、相対的に圧力が低く設定される。このため、空調機５から送出された冷気は、低温風路７から高温風路８にスムーズに循環される。

このように本実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、冷気の下降気流を栽培ラック４に導入する低温風路７と、栽培ラック４で暖められた空気を空調機５へ誘導する高温風路８とが個別に構成され、区画部材９や栽培ラック４の低温風路７側の側面４３により低温風路７内の圧力が高温風路８内の圧力よりも高くなるように区画されることから、低温風路７に導入され、植物Ｐを冷却して暖められた暖気を高温風路８にスムーズに送り込むことができる。これにより、冷気と暖気との混合を抑制しつつ、空調機５を用いた空気のスムーズな循環経路を形成することができる。これにより、大規模な植物工場１であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、閉鎖空間２内の温度／湿度を均一に調整することができる。

特に、本実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、低温風路７が冷気の下降気流を形成するダクト６の下方側に配置されると共に、低温風路７と高温風路８とが多段式棚３を挟んで交互に配置されている。このため、栽培ラック４で植物Ｐを冷却して暖められた暖気が高温風路８に送り出され、高温風路８で空調機５に誘導される。これにより、植物Ｐを冷却して暖められた暖気が栽培ラック４内で停滞するのを抑制でき、栽培ラック４上で温度／湿度が不均一になる事態を防止することができる。

また、本実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、空調機５が多段式棚３の長手方向の両端部に配置されると共に、空調機５の下方側であって空調機５の内側に配置される低温風路７と、空調機５の外側に配置される高温風路８とが区画部材９によって区画されている。このため、空調機５から低温風路７に送り出された冷気が栽培ラック４を通過することなく高温風路８内に進入する事態や、高温風路８上の暖気が低温風路７内に進入する事態を抑制することができる。これにより、空調機５周辺で冷気と暖気とが混合される事態を効果的に抑制することができる。

さらに、本実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、ダクト６の下面に、多段式棚３の長手方向に開口面積の異なる通風孔６１が複数形成されている。より具体的には、ダクト６の下面に、多段式棚３の長手方向の中央部よりも端部側の開口面積を大きくした通風孔６１が形成されている。このため、空調機５からの冷気を均等に低温風路７に送り出すことができる。これにより、多段式棚３の長手方向に並べて配置された栽培ラック４全体に均等に冷気を供給することができる。

さらに、本実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、栽培ラック４の低温風路７側の側面４３によって低温風路７と栽培ラック４側の高温風路８との間を区画する一方、側面４３には、多段式棚３の下段側よりも上段側の開口面積を大きくした冷気導入口４１１（通風孔）が形成されている。このため、低温風路７上を流動する冷気を均等に栽培ラック４に導入することができる。これにより、上下方向に並べて配置された栽培ラック４全体に均等に冷気を供給することができる。

なお、上記実施の形態においては、空調機５の送風機のみによって気流を循環させている。しかしながら、このような気流の循環経路における空気（冷気及び暖気）の流れを補助することは実施の形態として好ましい。以下、このように気流の循環経路上の空気の流れを補助する変形例について、図６を参照して説明する。

図６は、第１の実施の形態の変形例に係る風路構造が適用される植物工場１の断面図である。なお、図６においては、図２と同一の断面を模式的に示している。また、図６において、第１の実施の形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図６に示す植物工場１の風路構造は、閉鎖空間２内の気流の循環経路上の所定位置に送風機を配置する点で、第１の実施の形態に係る植物工場１の風路構造と相違する。

図６に示す植物工場１の風路構造においては、多段式棚３の最下段部に、栽培ラック４の代わりに送風機１０を配置している。例えば、送風機１０は、全ての多段式棚３の最下段部に配置され、それぞれ低温風路７内の空気を高温風路８に送り出すように構成される。このように多段式棚３の最下段部に送風機１０を配置することにより、ダクト６から供給された冷気を多段式棚３の下段側に導くことができる。これにより、低温風路７内で冷気が停滞するのを抑制でき、上下方向に並べて配置された栽培ラック４に効率的に冷気を送り込むことができる。

また、図６に示す植物工場１の風路構造においては、高温風路８上に、高温風路８内の暖気を空調機５側に送り出す送風機１１を配置している。例えば、送風機１１は、隣り合う多段式棚３の間の空間のうち、空調機５が配置されていない空間の天井面２３近傍の位置に配置される。送風機１１は、植物工場１における前後方向の任意の位置に設置することができるが、前後方向の中央付近に２機の送風機１１を設置することは実施の形態として好ましい。この場合、２機の送風機１１は、高温風路８内の暖気を、植物工場１の前方側又は後方側に配置された空調機５側に送り出す。

このように高温風路８に、高温風路８内の空気を空調機５側に送り出す送風機１１を配置することにより、栽培ラック４で暖められた暖気を効率的に空調機５側に送り出すことができる。これにより、高温風路８上で暖気が停滞するのを抑制でき、栽培ラック４内で温度／湿度が不均一になる事態を防止することができる。

なお、ここでは、送風機１１を閉鎖空間２における空調機５と同等の高さ位置に配置する場合について説明している。しかしながら、送風機１１の配置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。送風機１１は、空調機５の空気吸入口５２側に暖気を送り出すことを前提として、隣り合う多段式棚３の間の任意の高さ位置に配置することができる。このように変更した場合であっても、高温風路８上で暖気が停滞するのを抑制でき、栽培ラック４内で温度／湿度が不均一になる事態を防止することができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、多段式棚３を挟んで低温風路７と高温風路８とを交互に配置し、低温風路７をダクト６の下方側に配置する場合について説明している。第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、低温風路７をダクト６の下方側に配置する一方、多段式棚３に支持されたそれぞれの栽培ラックの上方に高温風路を配置する点で、第１の実施の形態と相違する。以下、第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

図７は、第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造が適用される栽培ラック４´の断面を含む模式図である。図７において、第１の実施の形態に係る栽培ラック４と共通の構成については同一の符号を付与して説明を省略する。第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、栽培ラック４´の上方に高温風路８´が形成されている。このため、第１の実施の形態のように、上面視にて、閉鎖空間２内に低温風路７と高温風路８とを交互に配置する必要はない。

栽培ラック４´においては、暖気排出口４１２´が枠体４１の天井面４５に形成される点で、第１の実施の形態と相違する。暖気排出口４１２´は、例えば、反射板４２２の開口部４２２ａに対応する位置に配置されている。第１の実施の形態と異なり、植物Ｐを冷却した後に生成される暖気は、暖気排出口４１２´を介して高温風路８´に排出される。なお、暖気排出口４１２´は、複数の通気孔で構成されてもよいし、植物工場１の前後方向に延在するスリット形状で構成されてもよい。

高温風路８´には、高温風路８´内の空気（暖気）を空調機５側に送り出す送風機１２が配置されている。例えば、送風機１２は、高温風路８´上で同一間隔に配置され、高温風路８´内の暖気を前後方向に送り出す。第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造において、区画部材９は、高温風路８´に対向する部分が開口している点を除き、第１の実施の形態と同様である（図１参照）。すなわち、区画部材９は、空調機５の下方側に配置されると共に、多段式棚３の前後方向において、それぞれの栽培ラック４´の天井面４５よりも下方側の空間に対向して配置される。このため、高温風路８´内の暖気は、送風機１２により空調機５の下方側の空間に送り出される。

第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造において、空調機１からの冷気がダクト６、低温風路７を経て栽培ラック４´に導入される態様は、第１の実施の形態と同様である。栽培ラック４´内で植物Ｐを冷却することで生成された暖気は、図７に示すように、暖気排出口４１２´を介して高温風路８´に排出される。

高温風路８´に排出された暖気は、送風機１２の送風により空調機５の下方側の空間に送り出され、閉鎖空間２の天井面２３付近まで上昇する。そして、閉鎖空間２の天井面２３付近まで上昇した暖気は、空調機５の吸入力によって空調機５の空気吸入口５２に吸入される（図３参照）。空気吸入口５２から吸入された暖気は、空調機５内の冷媒などにより冷却されて冷気となる。そして、再び、空調機５から冷気がダクト６内に送り出される。

このように第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、低温風路７が冷気の下降気流を形成するダクト６の下方側に配置されると共に、それぞれの栽培ラック４´の上方に高温風路８´が配置されることから、栽培ラック４´で植物Ｐを冷却して暖められた暖気が高温風路８´に送り出され、高温風路８´を介して空調機５に誘導される。これにより、暖気が栽培ラック４´周辺で停滞するのを抑制でき、栽培ラック４´内で温度／湿度が不均一になる事態を防止することができる。

特に、第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造では、第１の実施の形態のように、低温風路７と高温風路８とを多段式棚３を挟んで交互に配置する必要がない。このため、高温風路８´のための空間を縮小することができるので、閉鎖空間２内の空間利用効率を向上することができる。

また、第２の実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、高温風路８´に、高温風路８´内の空気を空調機５側に送り出す送風機１２を配置している。このため、栽培ラック４´で暖められた暖気を効率的に空調機５側に送り出すことができる。これにより、高温風路８´上で暖気が停滞するのを抑制でき、栽培ラック４´内で温度／湿度が不均一になる事態を防止することができる。

なお、第２の実施の形態に係る植物工場１の風路工場においては、栽培ラック４´の側面部４３のみに冷気導入口４１１を設ける場合について示している。しかしながら、冷気導入口４１１の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、栽培ラック４´の左右双方に低温風路７を配置することを前提として、側面部４３に加え、側面部４４側に冷気導入口４１１を設ける構成としてもよい。この場合には、側面部４３、４４の双方に形成された冷気導入口４１１から冷気を導入できるので、栽培ラック４´が左右方向に長く構成される場合であっても、栽培ラック４´内の温度の均一化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている部材や孔などの大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

例えば、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、閉鎖空間２内で低温風路７と高温風路８とを上面視にて交互に配置し（第１の実施の形態）、或いは、栽培ラック４´の上方に高温風路８を配置する場合について説明している。しかしながら、閉鎖空間２内における低温風路７及び高温風路８の配置については、これらに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、閉鎖空間２内の一部の空間に第１の実施の形態の配置を採用し、閉鎖空間２内の他部の空間に第２の実施の形態の配置を採用してもよい。

また、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、閉鎖空間２に複数の多段式棚３を配置すると共に、同一の閉鎖空間２に設置された空調機５で閉鎖空間２内の空調を行う場合について説明している。しかしながら、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造が適用される空間については、閉鎖空間２に限定されるものではなく、閉鎖されていない空間にも適用することができる。例えば、空調機５を備えた空調室を別に備え、この空調室に連通した空間に上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造を適用してもよい。このような空間に適用する場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、多段式棚３を配列した閉鎖空間２内に設置した空調機５で空調を行う場合について説明している。しかしながら、空調機５の配置については、閉鎖空間２内に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、閉鎖空間２外に空調機５を配置し、ダクト６に冷気を送出する構成としてもよい。このように空調機５の配置を変更する場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、隣り合う多段式棚３の間の空間における上方側の位置にダクト６を配置する場合について説明している。しかしながら、ダクト６の配置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。空調機５の配置を変更することを条件として、多段式棚３を配列した空間内の任意の位置にダクト６を配置することができる。例えば、当該空間の底面付近や側面付近にダクト６を配置してもよい。前者の場合には、空間の底面付近から低温風路７に冷気を導入し、栽培ラック４を介して高温風路８に排出された暖気を当該空間の天井面から排出することができる。後者の場合には、空間の一方の側面付近から低温風路７に冷気を導入し、栽培ラック４を介して高温風路８に排出された暖気を当該空間の他方の側面から排出することができる。

さらに、上記実施の形態に係る植物工場１の風路構造においては、低温風路７内に冷気を下方側に向けて放出させる場合について説明している。しかしながら、低温風路７内に放出される冷気の方向についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、上述のようなダクト６の配置変更に伴い、低温風路７に対し、冷気を上方側に放出させる構成や、冷気を側方側に放出させる構成を採用することができる。このように低温風路７に対する冷気の放出方向を変更する場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明は、大規模な植物工場１であっても、工場運営に必要となるコストの上昇を抑制しつつ、閉鎖空間２内の温度／湿度を均一に調整することができるという効果を有し、特に、人工光型植物工場に適用される風路構造に有用である。

１ 植物工場
２ 閉鎖空間
３ 多段式棚
４、４´ 栽培ラック
４１ 枠体
４１１ 冷気導入口
４１２、４１２´ 暖気排出口
４２ 照光ユニット
５ 空調機
５１ 冷気送風口
５２ 空気吸入口
６ ダクト
７ 低温風路（第１風路）
８、８´ 高温風路（第２風路）
９ 区画部材
１０、１１、１２ 送風機
Ｐ 植物

Claims (10)

1. 空間内に栽培ラックを支持した多段式棚が複数配列され、空調機によって前記空間内の空調を行う植物工場の風路構造であって、
   通風孔を有し、前記空調機からの冷気を前記通風孔から放出するダクトと、
   前記ダクトから放出された冷気の気流を前記栽培ラックに導入する第１風路と、
   前記栽培ラックで暖められた空気を前記空調機へ誘導する第２風路と、
   前記第１風路内の圧力が前記第２風路内の圧力よりも高くなるように前記第１風路と前記第２風路とを区画する区画部材と、
   を具備することを特徴とする植物工場の風路構造。
2. 前記ダクトは、前記多段式棚間の空間上部に設置され、前記通風孔を介して冷気の下降気流を形成し、
   前記第１風路は、前記冷気の下降気流を前記栽培ラックに導入することを特徴とする請求項１に記載の植物工場の風路構造。
3. 前記空間は、閉鎖空間で構成され、
   前記空調機は、前記閉鎖空間内に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の植物工場の風路構造。
4. 前記多段式棚を挟んで前記第１風路と前記第２風路とを交互に配置し、前記第１風路を前記ダクトの下方側に配置したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の植物工場の風路構造。
5. 前記空調機を前記多段式棚の長手方向の両端部に配置し、前記区画部材によって前記空調機の下方側であって前記空調機の内側に配置される前記第１風路と前記空調機の外側に配置される前記第２風路とを区画したことを特徴とする請求項４に記載の植物工場の風路構造。
6. 前記ダクトの下面に、前記多段式棚の長手方向に開口面積の異なる前記通風孔を複数設けたことを特徴とする請求項５に記載の植物工場の風路構造。
7. 前記区画部材によって前記第１風路と前記栽培ラック内の空間とを区画し、当該区画部材には、前記多段式棚の上下方向に開口面積の異なる複数の開口部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の植物工場の風路構造。
8. 前記多段式棚の最下段部に、前記第１風路内の空気を前記第２風路に送り出す送風機を配置したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の植物工場の風路構造。
9. 前記第１風路を前記ダクトの下方側に配置する一方、前記多段式棚に支持されたそれぞれの前記栽培ラックの上方に前記第２風路を配置したことを特徴とする請求項１に記載の植物工場の風路構造。
10. 前記第２風路に、当該第２風路内の空気を前記空調機側に送り出す送風機を配置したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の植物工場の風路構造。

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