JP2020174602A - 植物育成システム - Google Patents

Abstract

【課題】生理障害の発生を抑制することができる植物育成システムを提供する。【解決手段】植物１が配置される栽培槽１１０と、その栽培槽１１０に配置されている植物１への送風を行う送風機構１２０と、その送風機構１２０を制御する送風制御部１３０とを備える。栽培槽１１０の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる２つの期間である、明期と、その明期よりも暗い暗期とのうち、明期では、送風制御部１３０は、送風機構１２０による植物１への送風の強度を、第１強度と、その第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば葉菜類などの植物を栽培するための植物育成システムに関する。

従来、筒状の栽培空間で植物を栽培する植物栽培装置が提案されている（特許文献１参照）。このような植物栽培装置では、その栽培空間に空気の流れを生じさせる。これにより、栽培空間内の雰囲気の均一化を簡便な構成で実現して栽培効率を向上させることができる。

特開２０１６−１７８８８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の植物栽培装置では、植物に生理障害が生じる可能性がある。

そこで、本開示は、生理障害の発生を抑制することができる植物育成システムを提供する。

本開示の一態様に係る植物育成システムは、植物が配置される栽培槽と、前記栽培槽に配置されている前記植物への送風を行う送風機構と、前記送風機構を制御する送風制御部とを備え、前記栽培槽の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる２つの期間である、明期と、前記明期よりも暗い暗期とのうち、前記明期では、前記送風制御部は、前記送風機構による前記植物への送風の強度を、第１強度と、前記第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える。

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。また、記録媒体は、非一時的な記録媒体であってもよい。

本開示の植物育成システムは、生理障害の発生を抑制することができる。

図１は、実施の形態における植物育成システムの概略図である。 図２は、実施の形態における植物育成システムの具体的な構成の一例を示す図である。 図３は、実施の形態における、植物の播種から収穫までの間で送風が行われる期間を示す図である。 図４は、実施の形態における、明期における送風の状態を示す図である。 図５は、実施の形態における送風機構の構成の一例を模式的に示す図である。 図６は、実施の形態における送風機構の構成の他の例を模式的に示す図である。 図７は、実施の形態における送風機構による送風のタイミングを示す図である。 図８は、レタスの内葉付近の温度および湿度の変化を示す図である。 図９は、実施の形態における送風制御部による処理動作を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態における送風制御部による間欠的な送風の具体的な処理動作を示すフローチャートである。

（本開示の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した上記特許文献１に関し、以下の課題が生じることを見出した。

通常、植物の葉は、細胞分裂が進むことによって生長する。その細胞分裂には、細胞壁を構成する複数の元素のうちの１つであるカルシウムが必要である。カルシウムは、培地（例えば養液）の中にあり、植物の根によって吸収される。根に吸収されたカルシウムは、植物の蒸散活動によって葉へ汲み上げられる。このカルシウムの葉への汲み上げは、蒸散活動によって支配されている。したがって、植物の生育スピードを上げるためには、蒸散活動を活発にする必要がある。

ここで、蒸散活動を支配する複数のパラメータのうちの１つに、植物近傍の空気の湿度がある。この湿度が低すぎると、植物は、その植物の体内の水が過剰に奪われることを防止するために、気孔を閉じる。一方、その湿度が高すぎると、植物は、気孔を開けても、体内の水をその気孔から放出することができない。つまり、植物は、蒸散しようとしても、周囲の湿度が高すぎるために、結果的に蒸散することができない。したがって、蒸散活動を活発にするためには、植物の周囲を適切な湿度に保つことが必要である。

しかし、植物の周囲に空気の流れがない場合、その周囲の湿度は、初期状態では適切であっても、その植物の蒸散活動によって時間の経過とともに適切な範囲を超えて高くなる。その結果、植物の蒸散活動は抑制され、上述のように葉に十分なカルシウムが運ばれなくなるため、チップバーンなどのカルシウム不足による生理障害が発生しやすくなる。

そこで、植物の周囲の湿度を適切に保つために、その植物の周囲に空気の流れを作ることが重要である。上記特許文献１の植物栽培装置は、上述のように、筒状の栽培空間に空気の流れを生じさせる。つまり、栽培空間に風が送り込まれる。これにより、その栽培空間にある植物の周囲の湿度を適切に保ちやすくすることができる。

しかし、植物がレタスのような葉菜類である場合、内葉の周囲の湿度まで適切にすることは難しい。例えば、植物は、内葉と、その内葉の外側に配置されている外葉とを有する。そして、例えば風がその外葉および内葉の双方に当たるように、栽培空間に風が送り込まれる。しかし、外葉がその風に押されて、内葉への送風経路に入り込むことがある。このような場合には、内葉へは風が送り込まれなくなる。その結果、内葉の周囲の空気は滞留し、その周囲における湿度が上昇する。つまり、植物の蒸散活動によって内葉の周囲では湿度が上昇する。そして、湿度が上昇しすぎると、内葉の蒸散活動が抑制されてしまう。また、レタスの生育中、もっとも生育スピードが速い部分は若い葉であって、上述の内葉は若い葉である。したがって、内葉にはチップバーンなどの生理障害が発生しやすい。

このような課題を解決するために、本開示の一態様に係る植物育成システムは、植物が配置される栽培槽と、前記栽培槽に配置されている前記植物への送風を行う送風機構と、前記送風機構を制御する送風制御部とを備え、前記栽培槽の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる２つの期間である、明期と、前記明期よりも暗い暗期とのうち、前記明期では、前記送風制御部は、前記送風機構による前記植物への送風の強度を、第１強度と、前記第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える。例えば、送風の強度は、風速または風量である。また、例えば、前記第１強度は、前記送風機構による前記植物への送風が行われているときの強度であり、前記第２強度は、前記送風機構による前記植物への送風が停止されているときの強度であってもよい。

これにより、植物に内葉と外葉とがある場合であっても、その内葉と外葉とのそれぞれに風を送り込むことができ、それらの葉の周囲の湿度を適切に保ちやすくすることができる。つまり、第１強度の送風によって、内葉への送風経路に外葉が入り込んだ状態になっても、送風の強度が第１強度から第２強度に切り替えられることによって、その内葉への送風経路から外葉を外すことができる。その結果、送風の強度がさらに第２強度から第１強度に切り替えられた場合には、その内葉に風を送り込むことができる。これにより、内葉の周囲の湿度も、外葉の周囲の湿度と同様に適切に保つことができる。したがって、内葉および外葉のそれぞれの蒸散活動を活発化させて、それぞれの葉にカルシウムなどの養分を送り込むことができ、生理障害の発生を抑制することができる。

また、前記送風制御部は、前記暗期では、前記送風機構による前記植物への送風の強度を前記第２強度に維持してもよい。

暗期では、植物では光合成が行われず、気孔が閉じるため、送風による湿度の管理を停止することができる。したがって、上述のように送風の強度を第２強度に維持することによって、植物育成システムの消費電力を抑えることができる。

また、前記送風制御部は、前記明期では、前記送風機構による前記植物への送風の強度の切り替えを周期的に行ってもよい。

これにより、植物の内葉の周囲でも外葉の周囲でも湿度をより適切に保ちやすくすることができる。その結果、生理障害の発生をより抑制することができる。

また、前記送風機構による前記植物への送風の強度が前記第２強度に設定されている弱期間は、前記送風の強度が前記第１強度から前記第２強度に切り替えられたときから、前記植物の周囲の湿度が閾値を超えるまでの時間以内であってもよい。例えば、前記閾値は、９０％であってもよい。

これにより、植物の内葉の周囲でも外葉の周囲でも湿度を閾値以下に抑えることができ、生理障害の発生をより適切に抑制することができる。

また、前記弱期間は、３分以内であってもよい。

これにより、植物が例えばレタスの場合には、植物の内葉の周囲でも外葉の周囲でも湿度を９０％以下に抑えることができ、生理障害の発生をより適切に抑制することができる。

また、前記送風機構は、送風ファンと、前記送風ファンからの送風を案内するための、送風口を有するダクトと、前記ダクトに配置される制御弁とを備え、前記送風制御部は、前記制御弁の開度を調整することによって、前記ダクトの前記送風口から前記栽培槽の前記植物への送風を制御してもよい。

これにより、栽培槽の植物への送風の強度を適切に制御することができる。

また、前記明期はさらに、前記栽培槽の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる複数の期間を含み、前記送風制御部は、前記複数の期間のうち少なくとも最も明るい期間において、前記送風機構による前記植物への送風の強度を、前記第１強度と前記第２強度とに交互に切り替えてもよい。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略０．５ｍ／ｓまたは略１ｍ／ｓなどの表現を用いている。例えば、略１ｍ／ｓは、完全に１ｍ／ｓであることを意味するだけでなく、実質的に１ｍ／ｓである、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略１ｍ／ｓは、本開示による効果を奏し得る誤差範囲を含む。他の「略」を用いた表現についても同様である。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態における植物育成システムの概略図である。

植物育成システム１００は、植物１を栽培するためのシステムであって、栽培槽１１０と、送風機構１２０と、送風制御部１３０とを備える。

栽培槽１１０は、植物１が配置される槽である。植物１は、例えば葉菜類などの植物であって、具体的にはレタスなどである。

送風機構１２０は、栽培槽１１０に配置されている植物１への送風を行う。送風制御部１３０は、送風機構１２０を制御する。ここで、本実施の形態における送風制御部１３０は、明期と暗期とのうちの明期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度を、第１強度と、その第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える。明期と暗期は、栽培槽１１０の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる２つの期間である。また、栽培槽１１０の周囲の明るさは、明期よりも暗期の方が暗く、暗期よりも明期の方が明るい。これにより、本実施の形態では、植物１における生理障害の発生を抑制することができる。

図２は、本実施の形態における植物育成システム１００の具体的な構成の一例を示す図である。

植物育成システム１００は、具体的には、栽培装置１０９と、光源制御部１０２と、養液制御部１０３と、配管１０５と、送風機構１２０と、送風制御部１３０とを備える。なお、本実施の形態において、鉛直方向をＺ軸方向と称し、水平方向において互いに直交する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向と称す。例えば、Ｘ軸方向は、栽培装置１０９の幅方向であって、Ｙ軸方向は、栽培装置１０９の奥行き方向である。また、鉛直方向の上向きを単に上または上側といい、鉛直方向の下向きを単に下または下側という。

栽培装置１０９は、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃがＺ軸方向に積み上げられた構成を有する。このような栽培装置１０９は、植物栽培工場の建屋内に配置される。なお、本実施の形態では、栽培装置１０９は、３つの栽培棚を備えているが、その栽培棚の数は３つに限らず、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。また、栽培装置１０９には、３つの栽培棚が積み上げられているだけでなく、水平方向に複数の栽培棚が配列されていてもよい。つまり、積み上げられた３つの栽培棚の列が、水平方向に複数配列されていてもよい。また、このような栽培装置１０９の周辺は、その栽培装置１０９が設置されている部屋のエアコンなどによって空調制御されていてもよい。

第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれは、実質的に同一の構成を有する。具体的には、これらの栽培棚は、栽培槽１１０と、栽培プレート１０１と、天井板１０４と、複数の光源１０と、ダクトとを備える。なお、そのダクトは、第１支流ダクト１２２ａ、第２支流ダクト１２２ｂおよび第３支流ダクト１２２ｃのうちの何れかである。つまり、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃは、第１支流ダクト１２２ａ、第２支流ダクト１２２ｂおよび第３支流ダクト１２２ｃをそれぞれ備える。

栽培槽１１０は、植物１の育成のための養液２を被収納物として収納する。このような栽培槽１１０は、上端部に開口を有する矩形状の容器であって、例えば樹脂成型品として構成されている。また、本実施の形態における栽培槽１１０のＸ軸方向の幅は、Ｙ軸方向の奥行きよりも長い。

栽培プレート１０１は、栽培槽１１０の開口部に取り付けられる。そして、この栽培プレート１０１は、栽培槽１１０の開口を覆い、植物１の根が養液２に浸けられた状態で植物１を保持する。このような栽培プレート１０１は、例えば樹脂成型品として構成されている。具体的には、栽培プレート１０１は、Ｘ軸方向に長い長尺状の部材であって、栽培プレート１０１の長手方向（すなわちＸ軸方向）に沿って並ぶ複数の植物１を保持する。つまり、栽培槽１１０には、この栽培プレート１０１を用いて複数の植物１が配置される。

天井板１０４は、栽培槽１１０の底面との間に栽培プレート１０１を挟んで、その栽培プレート１０１に対向するように配置されている。また、天井板１０４は、その栽培プレート１０１および栽培槽１１０の開口部から離間して配置されている。

複数の光源１０はそれぞれ、ＬＥＤ（light emitting diode）などによって構成され、天井板１０４の下面側に配置されている。このような光源１０は、光源制御部１０２から供給される電力に応じて点灯し、栽培プレート１０１に保持されている複数の植物１に光を照射する。光は、赤色の光であっても、青色の光であってもよい。また、複数の光源１０は、互いに異なる複数種の色の光を植物１に照射してもよい。

光源制御部１０２は、栽培装置１０９に取り付けられている各光源１０に電力を供給することによってそれらの光源１０を点灯させる。また、本実施の形態では、光源制御部１０２は、各光源１０の点灯と消灯とを周期的に切り替える。つまり、光源制御部１０２は、複数の光源１０のそれぞれを同時に点灯させたり、消灯させたりすることによって、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃにおける明るさを切り換える。複数の光源１０が点灯している期間は、明期であり、複数の光源１０が消灯している期間は、暗期である。このような明期と暗期とは交互に繰り返される。

養液制御部１０３は、配管１０５を介して、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれの栽培槽１１０に収納されている養液２を循環させる。なお、養液２には、例えば、窒素、リン酸、カリウム、およびカルシウムなどが養分として含まれている。

送風機構１２０は、送風ファン１２１と、ダクト１２２と、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃとを備える。

送風ファン１２１は、モータと、そのモータの回転軸に取り付けられたプロペラとを有する。そして、送風ファン１２１は、そのモータによるプロペラの回転によって、風を送り出す。

ダクト１２２は、上流ダクト１２２ｕと、その上流ダクト１２２ｕから分岐される３つの支流ダクトとからなる。上流ダクト１２２ｕ内には、送風ファン１２１からの風が直接送り込まれる。上述の３つの支流ダクトは、第１栽培棚１０８ａに配置される第１支流ダクト１２２ａと、第２栽培棚１０８ｂに配置される第２支流ダクト１２２ｂと、第３栽培棚１０８ｃに配置される第３支流ダクト１２２ｃとである。また、第１支流ダクト１２２ａは、第１制御弁１２３ａを介して上流ダクト１２２ｕに接続されている。同様に、第２支流ダクト１２２ｂは、第２制御弁１２３ｂを介して上流ダクト１２２ｕに接続され、第３支流ダクト１２２ｃは、第３制御弁１２３ｃを介して上流ダクト１２２ｕに接続されている。

したがって、送風ファン１２１から送り出される風は、上流ダクト１２２ｕ内を通り、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれを介して、第１支流ダクト１２２ａ、第２支流ダクト１２２ｂおよび第３支流ダクト１２２ｃのそれぞれに送り出される。ここで、各支流ダクトには、複数の送風口１２が設けられている。したがって、各支流ダクトに送り出された風は、その支流ダクトの各送風口１２から、その支流ダクトが配置されている栽培棚の植物１に向けて吹き出される。

このように、本実施の形態における送風機構１２０は、送風ファン１２１と、その送風ファン１２１からの送風を案内するための、送風口１２を有するダクト１２２と、そのダクト１２２に配置される第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃとを備える。

送風制御部１３０は、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃの開度を制御する。例えば、送風制御部１３０は、第１制御弁１２３ａの開度を調整することによって、第１支流ダクト１２２ａの送風口１２から、第１栽培棚１０８ａの栽培槽１１０に配置されている植物１への送風を制御する。同様に、送風制御部１３０は、第２制御弁１２３ｂの開度を調整することによって、第２支流ダクト１２２ｂの送風口１２から、第２栽培棚１０８ｂの栽培槽１１０に配置されている植物１への送風を制御する。さらに、送風制御部１３０は、第３制御弁１２３ｃの開度を調整することによって、第３支流ダクト１２２ｃの送風口１２から、第３栽培棚１０８ｃの栽培槽１１０に配置されている植物１への送風を制御する。これら各栽培棚における送風の制御は、送風の強度の切り替えであって、その送風の強度を上述の第１強度と第２強度とに切り替える処理である。例えば送風の強度は、風速または風量である。

このような送風制御部１３０および送風機構１２０によって、各栽培槽の植物１への送風の強度を適切に制御することができる。

図３は、植物１の播種から収穫までの間で送風が行われる期間を示す図である。

植物１の播種から収穫までの期間は、例えば、播種期と、育苗期と、育成期とに分けられる。播種期は、播種から例えば７日間の期間である。育苗期は、その播種期の終了時点から例えば１３日間の期間である。育成期は、育苗期の終了時点から例えば１２日間の期間である。つまり、植物１の播種から収穫までの全期間は、３２日間である。

ここで、播種期と育苗期の前半とでは、植物１の葉は小さく、その周囲の空気の対流を防ぐ可能性は低い。したがって、送風機構１２０から植物１に対して送風を行うことなく、その周囲の湿度を適切に保つことができる。そのため、播種期と育苗期の前半とでは、送風機構１２０による送風は停止される。

一方、育苗期の後半と育成期とでは、植物１の葉は大きく育っている。そのため、植物１の葉は、周囲の空気の対流を防ぐ可能性が高い。したがって、送風制御部１３０は、その育苗期の後半と育成期とでは、送風機構１２０に対して植物１への送風を実行させる。これにより、植物１の周囲の湿度を適切に保つことができる。なお、この育苗期の後半と育成期とでは、送風制御部１３０は、明期にのみその送風機構１２０に送風を実行させ、暗期では、送風機構１２０に対してその送風を停止させる。

ここで、本実施の形態における送風制御部１３０は、明期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度を一定に保つことなく、上述のように、その強度を、第１強度と、第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える。

図４は、明期における送風の状態を示す図である。

送風制御部１３０は、上述のように、明期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度を切り替える。例えば、送風制御部１３０は、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれの開閉を切り替えることによって、植物１への送風の実行と停止、すなわち送風のＯＮとＯＦＦとを切り替える。つまり、本実施の形態では、上述の第１強度は、送風機構１２０による植物１への送風が行われているときの強度、すなわち送風がＯＮのときの強度である。一方、上述の第２強度は、送風機構１２０による植物１への送風が停止されているときの強度、すなわち送風がＯＦＦのときの強度である。

具体的には、図４の（ａ）に示すように、送風制御部１３０は、送風機構１２０の第１制御弁１２３ａを閉じることによって、第１栽培棚１０８ａの植物１への送風をＯＦＦにする。そして、送風制御部１３０は、図４の（ｂ）に示すように、送風機構１２０の第１制御弁１２３ａを開けることによって、第１栽培棚１０８ａの植物１への送風をＯＮにする。このとき、送風機構１２０から送り出された風は、植物１の外葉１ｂだけでなく、その外葉１ｂに包まれるように配置されている内葉１ａにも届く。

なお、内葉１ａは例えば若葉である。また、上述の説明では、第１栽培棚１０８ａにおける送風のＯＮとＯＦＦが例として挙げられているが、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれの送風のＯＮとＯＦＦについても、第１栽培棚１０８ａと同様に行われる。

ここで、図４の（ｃ）に示すように、外葉１ｂがその風に押されて、内葉１ａへの送風経路に入り込むことがある。このように、内葉１ａへの送風経路に外葉１ｂが入り込むと、送風がＯＮにされている限り、外葉１ｂはその送風経路から外れに難くなる。したがって、本実施の形態における送風制御部１３０は、送風機構１２０による植物１への送風の強度を切り替える。例えば、送風制御部１３０は、図４の（ａ）に示すように、その送風をＯＮからＯＦＦに切り替える。つまり、送風制御部１３０は、送風機構１２０による送風の強度を第１強度から第２強度に切り替える。これにより、内葉１ａへの送風経路に入り込んでいた外葉１ｂを、その送風経路から外すことができる。

そして、送風制御部１３０は、図４の（ｂ）に示すように、その送風を再びＯＦＦからＯＮに切り替える。これにより、例えば若葉である内葉１ａに風を送り込むことができる。つまり、植物１の内部で空気の乱流を引き起こすことができ、その内部をフラッシングして十分に換気することができる。また、植物１への送風の強度の切り替え、すなわち、送風のＯＮとＯＦＦとの切り替えを繰り返すことによって、植物１の内部および外部の換気を効率的に行うことができる。

このように、本実施の形態では、植物１の内部まで効率的に換気が行われるため、その内部の湿度を適切に保つことができる。その結果、内葉１ａの蒸散活動を活発化させて、内葉１ａにおける生理障害の発生を抑えることができる。

図５は、送風機構１２０の構成の一例を模式的に示す図である。

送風機構１２０は、上述のように、送風ファン１２１と、ダクト１２２と、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃとを有する。

送風ファン１２１からの風は、ダクト１２２の上流ダクト１２２ｕ内を通り、第１制御弁１２３ａを介して、第１支流ダクト１２２ａ内に送り込まれる。ここで、第１支流ダクト１２２ａには複数の送風口１２が設けられている。例えば、図５に示すように、第１支流ダクト１２２ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）における互いに異なる３つの位置のそれぞれには、２つの送風口１２が設けられている。したがって、第１支流ダクト１２２ａに送り込まれた風は、それらの複数の送風口１２から吹き出される。その結果、第１栽培棚１０８ａに配置されている植物１に対して送風が行われる。

同様に、送風ファン１２１からの風は、ダクト１２２の上流ダクト１２２ｕ内を通り、第２制御弁１２３ｂを介して、第２支流ダクト１２２ｂ内に送り込まれる。そして、第２支流ダクト１２２ｂに設けられている複数の送風口１２から風が吹き出される。その結果、第２栽培棚１０８ｂに配置されている植物１に対して送風が行われる。さらに、送風ファン１２１からの風は、ダクト１２２の上流ダクト１２２ｕ内を通り、第３制御弁１２３ｃを介して、第３支流ダクト１２２ｃ内に送り込まれる。そして、第３支流ダクト１２２ｃに設けられている複数の送風口１２から風が吹き出される。その結果、第３栽培棚１０８ｃに配置されている植物１に対して送風が行われる。

図６は、送風機構１２０の構成の他の例を模式的に示す図である。

図５に示す例では、第１支流ダクト１２２ａ、第２支流ダクト１２２ｂおよび第３支流ダクト１２２ｃのそれぞれが長く、多くの送風口１２が設けられている。しかし、第１支流ダクト１２２ａ、第２支流ダクト１２２ｂおよび第３支流ダクト１２２ｃのそれぞれが短い場合、すなわち、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれがＸ軸方向に短い場合には、送風口１２の数は少なくてもよい。つまり、第１支流ダクト１２２ａの長手方向（すなわちＸ軸方向）における１つの位置にのみ、２つの送風口１２が設けられていてもよい。同様に、第２支流ダクト１２２ｂの長手方向における１つの位置にのみ、２つの送風口１２が設けられ、第３支流ダクト１２２ｃの長手方向における１つの位置にのみ、２つの送風口１２が設けられていてもよい。

図７は、送風機構１２０による送風のタイミングを示す図である。

例えば、光源制御部１０２は、栽培装置１０９に配置されている複数の光源１０のそれぞれの点灯と消灯とを周期的に切り替える。これにより、栽培装置１０９では、明期と暗期とが交互に繰り返される。例えば、明期は１６時間であり、暗期は８時間である。あるいは、明期は６時間であり、暗期は２時間である。

送風制御部１３０は、図７に示すように、明期では、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれの状態を開と閉とに周期的に切り替える。第１制御弁１２３ａが開のときには、第１栽培棚１０８ａでは送風はＯＮとなり、第１制御弁１２３ａが閉のときには、第１栽培棚１０８ａでは送風はＯＦＦとなる。同様に、第２制御弁１２３ｂが開のときには、第２栽培棚１０８ｂでは送風はＯＮとなり、第２制御弁１２３ｂが閉のときには、第２栽培棚１０８ｂでは送風はＯＦＦとなる、さらに、第３制御弁１２３ｃが開のときには、第３栽培棚１０８ｃでは送風はＯＮとなり、第３制御弁１２３ｃが閉のときには、第３栽培棚１０８ｃでは送風はＯＦＦとなる。したがって、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれでは、明期において間欠的な送風が行われる。

また、送風がＯＮのときには、植物１の近傍の風速は例えば略０．５〜１ｍ／ｓであり、送風がＯＦＦのときには、植物１の近傍の風速は例えば略０ｍ／ｓである。つまり、上述の第１強度は、例えば略０．５〜１ｍ／ｓの風速であり、上述の第２強度は、例えば略０ｍ／ｓの風速である。

このように、本実施の形態では、送風制御部１３０は、明期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度の切り替えを周期的に行う。これにより、植物１の内葉の周囲でも外葉の周囲でも湿度をより適切に保ちやすくすることができる。その結果、生理障害の発生をより抑制することができる。

また、送風制御部１３０は、図７に示すように、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのうちの何れか１つの制御弁を開く場合、残りの他の２つの制御弁を閉じる。具体的には、送風制御部１３０は、第１制御弁１２３ａを開くときには、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれを閉じる。次に、送風制御部１３０は、第２制御弁１２３ｂを開くときには、第１制御弁１２３ａおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれを閉じる。そして、送風制御部１３０は、第３制御弁１２３ｃを開くときには、第１制御弁１２３ａおよび第２制御弁１２３ｂのそれぞれを閉じる。言い換えれば、いずれのタイミングでも、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのうちの何れか１つの制御弁だけが開いている。

このように、本実施の形態における送風制御部１３０は、明期では、３つの制御弁を同時に開閉することなく、３つの制御弁の開閉のタイミングをそれぞれ互いにずらす。これにより、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃのそれぞれで送風の強度が切り替えられる場合であっても、ダクト１２２内の風圧を一定に保つことができる。つまり、送風ファン１２１の送風強度を一定に保つことができる。

一方、送風制御部１３０は、暗期では、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのそれぞれを閉じておく。この暗期では、植物１の光合成が行われないため、植物１による蒸散活動も停止する。したがって、この暗間には、送風制御部１３０は、各制御弁を閉じて、第１栽培棚１０８ａ、第２栽培棚１０８ｂおよび第３栽培棚１０８ｃにおける送風を停止する。つまり、送風制御部１３０は、暗期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度を上述の第２強度に維持する。これにより、植物育成システム１００の消費電力を抑えることができる。なお、この暗期では、根圧によって養液２の水分が植物１の根から葉に送られる。

ここで、明期において送風機構１２０による送風がＯＦＦにされている弱期間は、植物１の周囲の湿度の増加傾向に応じて設定されてもよい。

図８は、レタスの内葉付近の温度および湿度の変化を示す図である。具体的には、図８は、略１００ｇのレタスに対する実験結果のグラフであって、そのレタスの内葉付近において計測される温度および湿度の時間推移を示す。グラフの横軸は、初期状態からの経過時間を示す。初期状態は、レタスの内葉の周囲が十分に換気された状態であって、その初期状態からの経過時間内では、レタスへの送風は停止されている。また、グラフの縦軸は、温度および湿度（具体的には相対湿度）を示す。

この図８のグラフに示すように、初期状態から時間が経過するとともに、内葉付近の温度は大きく変化しないが、湿度は上昇する。つまり、湿度は、初期状態では略７５％であるが、その初期状態から略３分経過後には９０％に達し、略２０分経過後には９５％に達する。ここで、レタスの生育における湿度の最適範囲は７０％〜８０％であるが、湿度の上限は９０％まで許容される。つまり、レタスの周囲の湿度が、閾値である９０％を超えると、上述の生理障害であるチップバーンが生じる可能性が高まる。

したがって、明期において送風がＯＦＦにされている弱期間は、送風がＯＮからＯＦＦに切り替えられたときから、植物１の周囲の湿度が閾値を超えるまでの時間以内であってもよい。すなわち、送風機構１２０による植物１への送風の強度が第２強度に設定されている弱期間は、送風の強度が第１強度から第２強度に切り替えられたときから、植物１の周囲の湿度が閾値を超えるまでの時間以内であってもよい。植物１がレタスの場合には、その閾値は９０％であってもよい。また、植物１がレタスである場合には、その弱期間は、３分以内であってもよい。図８に示すように、レタスの内葉付近の湿度は、初期状態から略３分経過後には閾値である９０％に達している。また、レタスの重さが軽いほど、その湿度が閾値に達するまでの経過時間は長くなる傾向にある。さらに、この実験に用いられたレタスの重さは、略１００ｇであって、収穫の目安とされている。したがって、生育中のレタスの重さは１００ｇ以下であるため、弱期間を３分以内にすることによって、レタスの生育中に湿度が閾値を超えることを抑制し、レタスにおける生理障害の発生を抑えることができる。

なお、明期において送風機構１２０による送風がＯＮにされている期間、すなわち、送風機構１２０による植物１への送風の強度が第１強度に設定されている強期間は、例えば５分以下であってもよい。

図９は、送風制御部１３０による処理動作を示すフローチャートである。

まず、送風制御部１３０は、現時点が明期であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、送風制御部１３０は、明期であると判定すると（ステップＳ１００のＹｅｓ）、送風機構１２０に対して図７に示すような間欠的な送風を実行させる（ステップＳ１１０）。一方、送風制御部１３０は、明期ではなく暗期であると判定すると（ステップＳ１００のＮｏ）、送風機構１２０に対して送風を停止させる（ステップＳ１２０）。そして、送風制御部１３０は、送風制御の終了条件が満たされているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。その終了条件は、植物育成システム１００の電源のＯＦＦであってもよく、予め設定されている時間の経過であってもよい。送風制御部１３０は、その送風制御の終了条件が満たされていると判定すると（ステップＳ１３０のＹｅｓ）、送風機構１２０に対する送風制御を終了する。一方、送風制御部１３０は、その送風制御の終了条件が満たされていないと判定すると（ステップＳ１３０のＮｏ）、ステップＳ１００からの処理を繰り返し実行する。

図１０は、送風制御部１３０による間欠的な送風（ステップＳ１１０）の具体的な処理動作を示すフローチャートである。

まず、送風制御部１３０は、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃのうち、制御対象の栽培棚に対応する制御弁を開くことによって、その制御対象の栽培棚における送風を実行する（ステップＳ１１１）。

次に、送風制御部１３０は、送風の開始から第１期間（すなわち上述の強期間）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ここで、第１期間が経過していないと判定すると（ステップＳ１１２のＮｏ）、送風制御部１３０は、ステップＳ１１１からの処理を繰り返し実行する。一方、第１期間が経過したと判定すると（ステップＳ１１２のＹｅｓ）、送風制御部１３０は、制御対象の栽培棚に対応する制御弁を閉じることによって、その制御対象の栽培棚における送風を停止する（ステップＳ１１３）。

次に、送風制御部１３０は、送風が停止されてから第２期間（すなわち上述の弱期間）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ここで、第２期間が経過していないと判定すると（ステップＳ１１４のＮｏ）、送風制御部１３０は、ステップＳ１１３からの処理を繰り返し実行する。一方、第２期間が経過したと判定すると（ステップＳ１１４のＹｅｓ）、送風制御部１３０は、間欠的な送風の処理を終了する。

以上のように、本実施の形態における植物育成システム１００では、明期における植物１への送風の強度が第１強度と前記第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替えられる。これにより、植物１の内葉にまで風を送り込むことができるため、その内葉の周囲の湿度を適切に保つことができる。その結果、内葉の蒸散活動を活発化することができ、チップバーンなどの生理障害の発生を抑制することができる。

（その他の変形例）
以上、一つまたは複数の態様に係る植物育成システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記実施の形態における植物育成システム１００の栽培棚は、いわゆる水路構造であるが、いわゆるプール構造であってもよい。例えば、栽培槽１１０の底面は、幅方向および奥行き方向に広く、その栽培槽１１０に養液２が循環することなく収納されていてもよい。

また、上記実施の形態における植物育成システム１００では、レタスを植物１の例として挙げたが、植物１は、レタス以外の葉菜類の植物であってもよく、葉菜類以外の植物であってもよい。葉菜類以外の植物であっても、その植物への送風の強度が切り替えられることによって、その植物の状態を変化させることができ、その植物の周囲を適切に換気することができる。その結果、生理障害の発生を抑制することができる。

また、上記実施の形態における植物育成システム１００では、第２強度は、略０ｍ／ｓの風速であるが、第１強度未満の風速であれば、どのような風速であってもよい。例えば、第２強度が０ｍ／ｓよりも速い風速である場合、送風制御部１３０は、図１０のステップＳ１１３では、送風機構１２０の制御弁の開度を調整することによって、第１強度よりも弱い風を植物１に送る。このような場合であっても、その植物１への送風の強度が切り替えられることによって、その植物の状態を変化させることができる。なお、第１強度および第２強度は、風量によって定義されてもよい。

また、上記実施の形態における植物育成システム１００では、暗期における植物１への送風は停止されるが、その暗期でも、植物１への送風を行ってもよい。例えば、この暗期では、送風機構１２０は、０ｍ／ｓよりも速い風速の風を植物１に継続的に送ってもよく、明期のように、風を植物１に間欠的に送ってもよい。

また、上記実施の形態における植物育成システム１００では、送風機構１２０は、第１制御弁１２３ａ、第２制御弁１２３ｂおよび第３制御弁１２３ｃを備え、送風の強度の切り替えは、それらの制御弁の開度の調整によって行われる。しかし、このような送風機構１２０の構成は、一例であって、他の構成を有していてもよい。例えば、送風ファン１２１による送風の強度を調整することによって、植物１に向かう風の強度を切り換えてもよい。

また、上記実施の形態における植物育成システム１００では、送風制御部１３０は、明期では、送風機構１２０による植物１への送風の強度の切り替えを行っている。つまり、送風制御部１３０は、明期の全期間において送風の強度の切り替えを行っている。しかし、明期中に互いに明るさが異なる複数の期間が含まれている場合には、送風制御部１３０は、その明期における少なくとも１つの期間において、その送風の強度の切り替えを行ってもよい。つまり、明期はさらに、栽培槽１１０の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる複数の期間を含み、送風制御部１３０は、その複数の期間のうち少なくとも最も明るい期間において、送風機構１２０による植物１への送風の強度を、第１強度と第２強度とに交互に切り替えてもよい。

例えば、明期は、４つの期間、すなわち第１明期、第２明期、第３明期および第４明期を含む。第１明期〜第４明期のそれぞれの明るさは、第１明期＞第２明期＞第３明期＞第４明期の関係を有する。つまり、明期における全期間中で、第１明期における明るさが最大であり、第２明期は第１明期の次に明るく、第３明期は第２明期の次に明るく、第４明期における明るさは最小である。この場合、送風制御部１３０は、少なくとも第１明期において送風の強度の切り替えを行ってもよい。したがって、第２明期、第３明期および第４明期のそれぞれでは、送風制御部１３０は、第１明期と同様に送風の強度の切り替えを行ってもよく、その切り換えを行わなくてもよい。送風の強度の切り替えを行わない場合、送風制御部１３０は、送風の強度を第１強度に固定していてもよく、第２強度に固定していてもよい。これは、第２明期、第３明期および第４明期では、第１明期よりも植物１が受ける光量が低いため、植物１において生理障害が生じるリスクが低下するためである。したがって、これらの期間では、送風の強度の切り替えが行われなくてもよい。

また、植物１が受ける光量は一定である必要はなく、多少の揺らぎがあってもよい。また、植物１が受ける光質についても光量と同様、その光質は一定である必要はなく、多少の揺らぎがあってもよい。

また、上記実施の形態の明期における好適な光量、すなわち、複数の光源１０から植物１に照射される光の好適な光量は、例えば１５０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ以上である。なお、その光量は一例であって、本開示はその光量に限定されるものではない。

なお、上記実施の形態において、光源制御部１０２、養液制御部１０３および送風制御部１３０などの構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。例えば、送風制御部１３０は、ソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって、図９および図１０のフローチャートに含まれる各ステップを実行する。

本開示は、生理障害の発生を抑制することができ、例えばレタスなどの植物を栽培するシステムまたは装置に利用可能である。

１ 植物
２ 養液
１０ 光源
１２ 送風口
１００ 植物育成システム
１０１ 栽培プレート
１０２ 光源制御部
１０３ 養液制御部
１０４ 天井版
１０５ 配管
１０８ａ 第１栽培棚
１０８ｂ 第２栽培棚
１０８ｃ 第３栽培棚
１０９ 栽培装置
１１０ 栽培槽
１２０ 送風機構
１２１ 送風ファン
１２２ ダクト
１２２ａ 第１支流ダクト
１２２ｂ 第２支流ダクト
１２２ｃ 第３支流ダクト
１２２ｕ 上流ダクト
１２３ａ 第１制御弁
１２３ｂ 第２制御弁
１２３ｃ 第３制御弁
１３０ 送風制御部

Claims (9)

1. 植物が配置される栽培槽と、
   前記栽培槽に配置されている前記植物への送風を行う送風機構と、
   前記送風機構を制御する送風制御部とを備え、
   前記栽培槽の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる２つの期間である、明期と、前記明期よりも暗い暗期とのうち、前記明期では、前記送風制御部は、前記送風機構による前記植物への送風の強度を、第１強度と、前記第１強度よりも弱い第２強度とに交互に切り替える、
   植物育成システム。
2. 前記送風制御部は、
   前記暗期では、前記送風機構による前記植物への送風の強度を前記第２強度に維持する、
   請求項１に記載の植物育成システム。
3. 前記第１強度は、前記送風機構による前記植物への送風が行われているときの強度であり、前記第２強度は、前記送風機構による前記植物への送風が停止されているときの強度である、
   請求項１または２に記載の植物育成システム。
4. 前記送風制御部は、前記明期では、前記送風機構による前記植物への送風の強度の切り替えを周期的に行う、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の植物育成システム。
5. 前記送風機構による前記植物への送風の強度が前記第２強度に設定されている弱期間は、前記送風の強度が前記第１強度から前記第２強度に切り替えられたときから、前記植物の周囲の湿度が閾値を超えるまでの時間以内である、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の植物育成システム。
6. 前記閾値は、９０％である、
   請求項５に記載の植物育成システム。
7. 前記弱期間は、３分以内である、
   請求項５または６に記載の植物育成システム。
8. 前記送風機構は、
   送風ファンと、前記送風ファンからの送風を案内するための、送風口を有するダクトと、前記ダクトに配置される制御弁とを備え、
   前記送風制御部は、前記制御弁の開度を調整することによって、前記ダクトの前記送風口から前記栽培槽の前記植物への送風を制御する、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の植物育成システム。
9. 前記明期はさらに、前記栽培槽の周囲の明るさによってそれぞれ区分けされる複数の期間を含み、
   前記送風制御部は、
   前記複数の期間のうち少なくとも最も明るい期間において、前記送風機構による前記植物への送風の強度を、前記第１強度と前記第２強度とに交互に切り替える、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の植物育成システム。

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