JP2020513240A - 作物栽培のための気動制御および空気源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の観点によれば、作物栽培のための気動制御および空気源装置が提供される。【解決手段】気動制御および一定温度の問題を解決するために、風と空気流の両方を考慮する。気動が制限される栽培エリア周辺では、一定の速さに気動を制御するプロセスをおこなう。植栽されていないエリアは、一定の速さか、不安定である。文献と特許の違いは、以下の通りである。ＺＡ特許番号２００８０３７８５とは異なり、本願発明のプロセスと気流速度保持装置は、植物の気体の動きのためのものである。この事柄は、そして、植物植栽システムにおける空気流および気動の中に二酸化炭素を拡散するものであり、様々なタイプの方向制御装置を使用する。国際特許番号２０４５１３６３７とは異なり、本願発明は、植物の空気流のための気流速度保持装置とプロセスのものであり、異なった特徴と機能を有している。それは、収穫レール（９３１）における１台の気流速度保持装置と、植物の根と、植物成長システム内の気流である。国際特許番号２０１３１１１０７２とは異なり、「植物の気流のためのプロセスと装置」のいくつかの変形が発明された。この変形は、一定の気動速度と作物の中の空気流を維持することに着目した、異なる方向と装置の構成要素を有している。また本発明は、収穫レール（９３１）の底にある濃厚な二酸化炭素を分配するという垂直収穫の問題を解決する。垂直収穫の上部の成長エリアでは、下方ほど良好に収穫できない。もし収穫レール（９３１）の高さが垂直収穫の成長に用いられるなら、高い位置で植栽された作物は、低いエリア比べて成長が少なくなる。さらに時折、頂上部は成長することができない。本願発明の本質は、植物の成長に影響する冷却空気と混合された他の気体に、二酸化炭素を混ぜるように作用する装置である。また、作物が植栽されたエリアに、混合した空気を解放することである。当該装置は、気動速度を保持する。それから、空気と光合成プロセスの結果生じた生成物は、貯留ホースから排出される気動によって運ばれる。そして、空気と溶液に分離され、つぎの光合成プロセスにて利用される。空気は空気移動装置に入り、溶液は植物栄養素システムに入る。【選択図】図１

Description

本発明は、農業および工学、植物の成長、装置および方法に関し、とりわけ作物栽培のための気動制御および気流速度保持装置に関する。

気動とは、ある場所から他の場所への空気の移動である。気動には、２つの種類がある。
１．風は、水平方向における気動のことを指す。風は、地球の位置における空気の分配を生じる。
２．空気流とは、気動の垂直方向の形態のことを指す。たとえば、曇り、雨、干ばつなどである。

風は、植物の成長にとって、他の重要な因子である。
風は、収穫物の授粉を補助することに加えて、種を分配したり、光合成のための二酸化炭素の世話を助けることで植物の成長において重要な役割を果たす。
水蒸気の挙動、他の気体の挙動および温度は、光合成プロセスに影響を及ぼし、光合成プロセスが速まる。
比較してみると、かすかに風が吹くエリアと、風速１〜５［マイル／時間］で風が吹く植物成長エリアにて、植物は成長する。
風速１〜５［マイル／時間］のエリアで、植物は成長することが分かった。
成長速度は、軽く風のあるエリアの植物に対して良好であり、とりわけ植物の幹と根について良好である。
また同時に、不利な効果も存在する。たとえば、強風は、作物を倒したり、作物に損害を与えたり、肥沃な土壌を破壊したり、化学物質の噴霧の妨げになる。
栄養素の腐食は、収穫の間接的な効果である。

南アフリカ特許番号２００８０３７８５は、１つのグループとして収穫物に適用される、少なくとも１本の木を通って移動する空気流を制御する方法と道具を告知する。
そして、植物のさまざまな部分を介して、空気流を制御する。

シャンハイイズオエナジーテクノロジーカンパニーリミテッドによる国際特許番号２０４５１３６３７公報は、空気清浄機、ファン（fan）、ボックス、および、面積が限られた環境（容器タイプ）を含んだ天候システムを告知する。
植物栄養素（培地）を通じてボックスの中へと空気流の圧力を膨張させるファンによるその作用は、植物の根に働きかける。
通気装置を用いて、収穫面積の限られた環境（容器タイプ）から、汚染問題を解決するためである。低電力消費と、省スペースについても、同様に解決する。

ダイナエア株式会社による国際特許番号２０１３１１１０７２公報は、植物成長システムの管理温度と風に対する空気調節システムと空気調節方法を告知する。
植物の側面からの空気を頂上部を通る空気に対して吹付けることにより、排出する空気に対して垂直方向に、空気が外に吹き出す。
植物の温度管理の問題を解決するためである。

シミズコーポレーションによる国際特許番号２０１２００００２８公報は、植物成長を助けるための空気中の二酸化炭素を開示する。
風の制御を補助するためのファンを２つの重要な位置に設置する。
ファンは、換気ダクトの中において、植物の根に隣接する。
また、植物室のなかのファンは換気を助けるものであり、空気を吹上げて流入管の中へ戻す。

発見された公報からは、植物成長システムのための風制御しか看取されなかった。
植物成長システムにおける空気流の利用に関する適切な発明は、看取されなかった。

管理された風の条件下による植栽は、植物の成長を早める他の因子であるが、しかしエリア全体を安定させるため風を制御する点では、しばしば問題が表れる。
そして、温度分布は、植栽エリア全体において安定する。
そのため、植物の品質は均一ではない。風発生器の近くの植物は、先端の植物よりも成長が良い。
時には、あるエリアの植物は、小さいか、枯れてしまう。
プランタは、安定した風のなかにだけ植物を植栽することにより、問題を解消する。
このことは、成長が限られたエリアでは、通常よりも小さくなり、商業的な生産高が減少する。
その他の問題は、垂直に伸びる植物である。
上側の床の植栽レールにある植物は、地上の床にある植物よりも成長が少ない。
光合成において重要な気体である二酸化炭素は、下に移動し、下方において密度が濃くなる。
同じ列に植えた作物の上部と作物の底部の成長は、作物の上部と底部に同量の栄養素と光を与えたにも関わらず。

南アフリカ特許番号２００８０３７８５ 国際特許番号２０４５１３６３７ 国際特許番号２０１３１１１０７２ 国際特許番号２０１２００００２８

本発明の観点によれば、以下を含んだ作物栽培のための気動制御および空気源装置が提供される。
作物栽培のための気流速度保持装置（ＡＶＲＤ）または空気源装置、もしくは両方を、固定的に設置する気動制御と、
植栽されたエリアを通じて、一定速度・一定温度・高い二酸化炭素濃度で収穫するエリアを通り、光合成プロセスから生じた二酸化炭素と生成物を気動により拾い上げて運ぶプロセスと、
収穫レール（９３１）の底部で高濃度の二酸化炭素を分配する、頂上部成長エリアにおける垂直収穫が、下方の収穫物ほど良好ではないという垂直収穫の問題を解決し、

もし収穫レール（９３１）の高さが、垂直収穫の成長に使われたのであれば、上の方に植栽された収穫物は、それよりも低いエリアに植栽された収穫物よりも成長が少なく、さらに上部は時々成長することができないことが分かる。

本発明のすべての観点を取込む実施形態を、以下、図面とともに参照する実施例を通じて記載する。
図１は、本システムの実施形態に従った植物栽培のブロック図である。 図２は、植物を有する収穫レール（９３１）と、気動制御のための気流速度保持装置の図である。 図３は、気動方向の実施形態に従った図２の劇的な図である。 図４は、放出位置（０４８）の気動と、各環境の空気取込口（０４９）の気動を比較する図である。 図５は、垂直作物栽培および水平作物栽培の間における、収穫レール（９３１）上の気動の傾きを比較する図である。 図６は、風および空気流の間において気動を比較した、水平方向の収穫レール（９３１）の図である。 図７は、風および空気流の間において気動を比較した、垂直方向の収穫レール（９３１）の図である。

［発明の詳細な説明］
「気流速度保持装置」または「ＡＶＲＤ」の定義は、気動の速度を減少させたり増加させる装置のことを指す。
それは、プロペラを有するファンまたは羽のないファンを設置することにより、気動の方向を制御する能力を備える。
たとえば、装置を通過する速度は、栽培者がそれぞれの収穫物に対して定めた気動の速度と同じか又は近しい。

「収穫レール」の定義は、収穫物を植栽するために使われる小さな容器のことを指す。収穫レールは、長いものでもよく、いくつかの部品に分かれていてもよく、分離したり、組合わせてもよい。

「平面」の定義は、直線で引かれる２つの点を少なくとも有する線を含むエリアのことを指す。
もし通過線上に置かれた物体や物質があれば、線のなかの物体や物質の上に点を引きずり出してもよい。
そして、当該の物体や物質は、同じ平面上にあることになる。

「気動」（air movement）の定義は、ある場所から他の場所へと移動する空気の変化のことを指す。
気動には、風と空気の２つのタイプがある。
また気動は、水平でもなく垂直でもない、傾いた空気の移動を含む。

「空気流」（Air current）とは、休止状態における気動である。
空気流は、上部のエリアより、底の方が温度が暖かいことにより起こる。
それから、熱が去り、冷たい空気に交換される。
空気流は、干ばつ・雨・雲・風、植物の成長に影響する風の分布や循環を起こす自然現象を生じる。
そのことは、光合成のために植物が二酸化炭素を消費することを説明し、それにより水平方向に風が吹くと、触媒作用が早まる。
植物からの二酸化炭素と、光合成の酸素は、葉の部分から早く取り除かれ、風は冷たい空気とともに植物を維持したり失わせる。

自然現象は、風が強く吹いたときに起こり、エリア内の空気流はかき乱される。
数学的知見より、動きの速度は、ベクトルの大きさである気動速度を有するベクトルであって、ベクトルの方向が空気の方向を向いたベクトルであることを説明できる。
そのため、重要なことに、気動の方向は単に速さだけではない。
しかし、速度が同じであっても、気動の方向もまた重要である。
しかしながら、異なった方向を向いていると、それは直ちに異なるベクトルとなる。

気動の場合もまた同様に、各方向における気動は、単に空気の移動する方向によって指定されるだけではない。
けれども、それは異なるベクトルであり、それゆえに風と「空気流」（air currents）は全く異なったものであると結論づけられる。

本発明の見地によれば、作物栽培のための気動制御および空気源装置は、作物の気動のプロセスとして表され、以下を含んでいる。

図１・図２に示すように、空気源装置の働きは、以下のように表すことができる。
ガス貯留タンク（２０１）から気体をもたらす。この気体は、植物の光合成のために使われる気体から構成されており、空気吸気口（０４５）に空気を注入する気体ノズル（３１１）を通って移動する。
空気吸気口（０４５）は、エアコンディショナ（１００）に空気を供給するために機能する。
エアコンディショナ（１００）は、作物の成長のために用いられる温度に、空気温度を調整する。
そして、空気は、空気吸気加速器（３２５）を抜け、エアコンディショナの空気排気口（０４６）を通じて解放される。

空気は、空気収集管（３２８）から入り、排出パイプ（０４７）の中へ分配される。
排出パイプ（０４７）は、空気を、さまざまな位置において従属的に散布する放出点（０４８）へ解放する。
空気が放出点（０４８）から排出されるとき、ＡＶＲＤ（１１０）を抜けて植物（１００）を通り、ＡＶＲＤ（１１１）を抜けて植物（００２）を通り、作物のすべての利用可能な段階を追跡する。
空気が一定の速さとなるよう、気動の速さを保つための装置を一定の間隔で設置することで、空気が植物を通り抜けるときに、空気は空気吸入口（０４９）を通って吸入され、パイプ（０５０）の中へ流れ込む。
パイプ（０５０）には、空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液が吸入される。

その後、空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液は、パイプ（０５０）に吸入される。
空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液は、収集パイプ（３２９）へと運ばれる。
その後、運ばれたものは、気体と液体の２つの状態の生成物に分かれる。
液状の生成物と水溶液は、溶液タンク（３５４）に入る。
気体状態の生成物は、吸気器（３２６）へと入り、それから余剰霧トラップ（３２０）へと進む。
余剰霧トラップ（３２０）は、霧の捕捉器として働き、生成物を２つの液体状態に分ける。
気体と液体は、植物栄養素の処理に使うために、貯留タンク（３５４）へと送られる。
気体ノズル（３１１）へ流れた気体は、植物の再育成のために、ガス貯留タンク（２０１）から分配される気体と混合されてエアロゾルになる。

図３に示すように、気動の働きは、気動を発生させる装置により起こる。
気動の働きとは、収穫に影響する気動のことを指し、以下のように説明できる。
空気が放出点（０４８）から排出されたとき、図３より、ＡＶＲＤ（１１０）は、一定の速さの空気の軌道（５０７）を示す。
最適な気動速さは、０．１〜５［メートル／秒］である。
最適な速度は、植物の成長段階に依存し、３つの段階に分けられる。

第１段階は、種子の段階である。
種子の段階は、萠芽的な軸と子葉であり、植物の根へと成長する準備のできた幼根が付いている。

第２段階は、苗木段階であり、種子段階から、３〜４枚の葉をつけた植物までの経過である。
植物の根は、第１段階よりも長い。

第３段階は、成長段階であり、苗木段階から、植物が収穫の準備ができるまでの経過である。
植物の栽培に対する気動の速さは、苗木段階と成長段階における植物の成長に影響する。
干ばつに耐性のある植物については、最適な速さは０．３［メートル／秒］である。
植物の成長のための最適な速さは、１［メートル／秒］である。
空気が植物（００１）を通って流れるとき、植物（００１）を通過した空気流は、光合成において消費されるために、二酸化炭素を植物に運ぶ。
機器にとって最適な二酸化炭素は、４５０〜１６００［百万分率（ｐｐｍ）］に濃縮される。
もっとも最適な二酸化炭素は、５００〜１０００［百万分率（ｐｐｍ）］である。
同時に、空気が植物に二酸化炭素を受け渡すとき、酸素や水といった前の植物の光合成からの生成物を吹き飛ばす。
特に、単分子糖類が、植物（００１）の成長に消費される。
空気が、光合成が盛んに行われているエリアを通り抜けるとき、植物は、通り抜ける空気が少なかったり皆無のときに比べて、光合成を促進できる。

同時に、図３に示す処理において、空気源装置からの気動は、エアコンディショナ（１００）からの空気である。
その空気は、作物の植栽にとって十分すずしい。
それは、冷気を広げる働きをし、成長エリアへ良好に熱を伝送する。
空気が妨害のないエリアを抜けて植物（００１）に向かって動くとき、速さが落ちる。
速度を上げるため、また次の木である植物（００２）の方に空気を向けるため、気流速度保持装置ＡＶＲＤ（１１１）は作動する。
空気が植物（００２）の中に移動して妨害のないエリアを抜けるとき、ＡＶＲＤ（１１２）により、速さは正常なレベルまで上昇する。
空気は、空気排出口（０４９）の中へと引き寄せられ、先に述べた気動装置の中へと流れる。

植物の成長に影響する二酸化炭素や他の気体を測定するために、植物室のなかで測定を行う。のちほど、気動装置の中に、より多くの測定装置を設置する。
データコントローラを用いた自動測定と、データコントローラを用いた装置による測定との２つの形態により、その測定はなし得る。
片方または両方のどちらでも実行できる。

空気源装置は、作物の植栽のための以下の特徴を備えている。
１． 気動の速さを保つＡＶＲＤは、適切な速さを保つことが可能な５〜１５，０００平方センチメートルの断面積を有する。植物の成長段階に依存する。
苗木に対する最適な断面積は、１０〜１００平方ｃｍである。
完全に成長した植物に対する最適な断面積は、１００００〜１３０００平方センチメートルである。

２． 同一平面に並んだ気流速度を保つＡＶＲＤ間の間隔は、１５〜３００センチメートルであり、間隔と相互に関連する速さを保つことのできるように選択した断面積に依存する。
工学的計算もしくは実験装置と、速度測定の片方または両方を利用することにより、作物の成長段階に対して、気流速度を制御することができる。
植栽された苗木段階においては、０．０１〜１［メートル／秒］の範囲で、適切に速さを保つ。最適な速さは、０．１〜０．７［メートル／秒］である。
成長段階において、０．３〜６［メートル／秒］の最適な速さに制御する。最適な速さは、０．３〜５［メートル／秒］である。

３． ＡＶＲＤを設置することにより、ＡＶＲＤを植物の間に置いたり、気流速度を保持する装置の間に植物を置くことの片方または両方を行いうる。
適切なアプローチは、羽根のない気流速度・空気制御装置を設置したり、気流速度保持装置の間に植物を置くことである。

４． ガス貯留タンク（２０１）は、二酸化炭素の貯留に適した特徴を持つよう設計する。
主な気体は、気動を生成する装置の中へ送られる。
以下のごとく、耐圧容器に二酸化炭素の気体を蓄えるか、二酸化炭素の液体を蓄えるかは、選択に依る。
二酸化炭素は、高圧容器のＣＯ２ボンベの中に含まれる。
液体二酸化炭素は、温度管理の下、耐圧容器中に蓄えられる。
温度は、−１８０華氏度もしくは０摂氏度に制御する（低圧ＣＯ２タンク）。

５． エアコンディショナ（１００）は、所望の温度に空気温度を調節する装置である。
エアコンディショナは、気動装置の一部として用い、最適条件温度を５〜５０摂氏度に調節でき、最適な温度を１５〜４５摂氏度に調節できる。

６． エアブロワ（３２５）と空気加速装置（３２６）は、所望速度と所望方向に気動を発生する特徴を持つ。
この特徴は、回転により、液体や気体を流すためのプロペラ遠心力を円周方向に沿って発生させることで成し遂げられる。
また空気流は、軸線に沿って、プロペラファン背後の空気吸気口の中へと流れ、軸流れファンを通って流れる。
装置は、遠心ポンプおよび軸流れファンの片方もしくは両方は、ほぼエアブロワ（３２５）および空気加速装置（３２６）として動作する。
エアブロワ（３２５）および空気加速装置（３２６）として機能するように用いられるもっとも適した装置は、遠心ポンプである。
また、空気流または排出を発生可能な速度上昇動作をする、いかなる装置でもよい。
そのような装置は、本願発明の見地と範囲において、エアブロワ（３２５）として使うことができ、また空気加速装置（３２６）としても使うことができる。

７． 空気排出管（０４７）とパイプ（５０）は、空気の流れ（airflow）の通路として機能する。作物のために使用する空気の通路に、大きな圧力は不要である。通過するものによる腐食は生じない。
したがって、再利用可能な材料を選択し、それらを交換することが可能である。製造に適する材料は、アルミニウム、プラスチック、ステンレス綱および金属薄片である。

８． 空気収集管（３２８）は、空気排出管（０４７）への空気解放をおこなう前に、１箇所に不均質に供給された空気を収集するために働き、それから全ての放出点において、放出点（０４８）へと換気する。
各放出点（０４８）が、同じ一定速度を持つようにするためである。
もっとも最適な材料は、アルミニウム、プラスチックおよびステンレス綱である。もっとも最適な材料は、プラスチックである。
空気収集管（３２８）の表面積は、１９〜６３６０平方センチメートルである。
最適な空気収集管（３２８）の断面積は、１２０〜１１１０平方センチメートルである。

９． 収集パイプ（３２９）は、空気が流入した圧力が異なる各点において、空気吸入口（０４９）から空気を受け取ったパイプ（５０）より空気を収集する。
それから、空気はパイプ（５０）を通って移動し、圧力を一定に保つため、収集パイプ（３２９）に空気を集める。
そして、集めた空気を収集パイプ（３２９）へと解放することで、それぞれの応用エリアに適した多くの向き（aspects）を形づくることができる。
製造に適した材料は、アルミニウム、プラスチックおよびステンレス綱である。もっとも適した材料は、プラスチックである。
空気収集パイプ（３２９）の大きさは、１９〜６３６０平方センチメートルである。空気収集管（３２９）の最適な面積は、１２０〜１１１０平方センチメートルである。

１０． 空気収集パイプ（３２９）は、パイプ（０５０）から空気を集める。パイプ（０５０）は、空気が流入する同一圧力ではない各点に置かれた空気吸入口（０４９）から空気を受け取る。
それから、空気はパイプ（０５０）を通って移動し、圧力を一定に保つための空気収集パイプ（３２９）に空気を集める。
そして、空気収集パイプ（３２９）にて空気を解放することで、各適用エリアに適する多くの向きを形づくることができる。
製造に適する材料は、アルミニウム、プラスチックおよびステンレス綱である。もっとも適している材料は、プラスチックである。
空気収集パイプ（３２９）の大きさは、１９〜６３６０平方センチメートルである。
最適な空気収集パイプ（３２９）の面積は、１２０〜１１１０平方センチメートルである。

１１． 溶液貯留タンク（３５４）は、光合成の生成物を溶液の形で蓄える。
閉じた容器は、２つの通路と１つの出口を持つ。収集パイプ（３２９）から液体を取得する。
余剰霧トラップ（３２０）からの通路および溶液出口は除外する。
それは、植物栄養素プロセスへと注入される。

１２． 余剰霧トラップ（３２０）は、空気から余剰の霧を捕捉するために働く装置であり、水と空気を別々に分ける。
機械冷却、乾燥除湿器、エアフィルタ、湿度調整装置などの多くの種類がある。
余剰霧トラップ（３２０）は、乾燥除湿器、エアフィルタおよび湿度調整装置である。

１３． 収穫レール（９３１）は、植物を育成するために使われる。収穫レール（９３１）の特別な特徴は、空気源装置とともに使用されることのみである。
しかしながら、気動のプロセスについて記述しておく。
収穫レール（９３１）には、水平方向と垂直方向の両方がある。
収穫レールは、空気源装置に対し、もっとも適した特徴を持つようにして用いる。
１． ポリビニル塩化物・ポリエチレン・ポリプロピレン・３１６Ｌステンレス鋼・３０４ステンレス鋼・３０８ステンレス鋼のように適切な材料から作成されている。
２． 外部表面の色は、１００〜１０００［ミクロン／平方メートル・秒］（マイクロモル／平方メートル・秒）の範囲で、光合成光束密度（ＰＰＦＤ）を与える。
３． 収穫レール（９３１）の表面は、手で触ったときにざらざらしているか、または視覚的にもざらざらしているのが観察される。
４． 収穫レール（９３１）の形状は、重ねて置かれる背の高い植栽がされる鉢か、または高い床に一緒に置かれた鉢である。

１４． 空気吸入口（０４９）から空気を除去し、空気収集管（３２８）を通して流すように働くものであれば、いかなる装置でも追加できる。
この新規の装置は、システムのどの側にでも設置することにより、空気加速装置（３２６）の一部としてみなすことができる。

１５． 水平収穫レール（９３１）による気動装置の応用は、気流速度保持装置の設置プロセスを低減することである。
もしくは、システム中に、気流速度保持装置を設置することが不要になることである。
そして、本発明の概念の範囲内としてみなされる。

本発明によれば、様々な進歩性や装置部分の組み合わせの変形がある。位置の入替もまた、本発明の概念および範囲であると考えられる。

本願発明の気動を生成するプロセスを説明する。
空気は、空気放出点（０４８）と空気排出点（０４９）を設置することによって、方向を与えられたベクトルである。したがって、２つの据付位置における植物の成長効率を比較する。図４において、述べる。

図４は、左室・中央室・右室の２つの分かれた部屋にそれぞれ分割する。
３つのケースがある。
左側は、空気放出位置（０４８）・空気取入口（０４９）・植物（００１）が同じ平面上にあるケースを示す。
空気放出点（０４８）から空気が解放される。
気動（５０７）は、収穫レール（９３１）に植えられた植物（００１）へと真っ直ぐ向かう。
植物、速さを減速させるとともに、空気取込口（０４９）に向けて個々に空気を移動させる。
空気取込口（０４９）に対して吸引圧力を増やすと、空気は速度を増して移動する。

中央室は、同じ平面上にある空気放出点（０４８）・空気取入口（０４９）・植物（００１）を示す。
空気は、空気放出点（０４８）から解放され、気動通路（５０７）と（５０８）を表す。
気動通路（５０７）は、収穫レール（９３１）に植えられた植物を通って移動し、速さを減少させ、壁（５０３）へと移動する。
そして、気動通路（５０７）は、移動方向を変化させる。
排出点に向かう流れと、空気取込口（０４９）と反対方向の流れ（空気分配ならびに逆流の原因となる）がある。
空気放出点（０４８）および植物（００１）とは異なる方向に空気取込口（０４９）を設置することで、いくらかの空気は空気取込口（０４９）の中へ吸引され、気動通路（５０８）を形成する。
気動通路の本数が増えた場合、植物（００１）中に移動する気動の力は、左室における力よりも弱まる。

右室は、空気放出点（０４８）が吸引点（５０４）や植物（００１）とは異なる平面に置かれたケースを示す。
空気放出点（０４８）から空気が解放されたとき、空気は、気動通路（５０７）を形成する気動通路（５０８）に吸引される。
そして、気圧は、植物（００１）のエリアにおいても少なく、あるエリアでは空気が通過しない。
右室においては、植物（００１）に対する気動がきわめて低いか、全く空気が届かない、不適切な距離に設置した図を示す。
加えて、右室は、成長に適さないため、植物（００１）が良好な速度で成長しない可能性がある。

比較表のように、図４から差異を示す。

比較表から、つぎのことが分かる。
気動の制御は、植物の成長に影響する。
最適な制御方法は、すべての気動の方向を同じ方向に制御することである。
植物（００１）に対し、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）の両方を同じ線上または同じ平面上に置くか設置することによる。

気動の方向を同じ方向に制御するには、３つの形態がある。
水平方向、垂直方向および傾斜である。
水平の動きは風であり、垂直の動きは空気流である。

以下、最適な収穫のための、同じ方向にそろった気動を見つける。
収穫レール（９３１）について勘案すると、水平方向と垂直方向の２つの形態がある。
収穫レール（９３１）を考慮するのは、ケースによって分かれる。

ケース１： 図５に示すように、傾いた平面における空気の動きによる植物成長を考慮する。
左室と右室の２つの部屋に図を分ける。
図示するように、傾いた平面における、空気放出点（０４８）から空気取入口（０４９）へ流れる気動の方向を示す。
使用する水平方向または垂直方向の収穫レール（９３１）が、すべての植物を通り抜けるように空気を移動させる問題を引き起こすことが分かる。
左側の部屋の図のように、水平方向の収穫レール（９３１）に植えられた植物（００１）と植物（００３）は、気動とともに列になってはいない。
植物（００２）だけは、気動と同じ平面内にある。
右側の部屋の図のように、垂直方向の収穫レール（９３１）に植えられた植物（００１）と植物（００３）は、気動とともに列になっていない。
植物（００２）だけは、同じ平面内にある。
空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）を同じ位置に置くか設置することにより、図６・図７のイメージのように、植栽用に使うスペースの方が、気動方向の制御からのスペースよりも大きい。

ケース２： 図６に示すように、水平方向の収穫レール（９３１）を検討する。
図６は、２つの部屋に分かれている。
左側の部屋は、風（wind）により気動制御することを示す。
右側の部屋は、空気流（air current）により気動制御することを示す。
左室においては、空気放出点（０４８）から流れる空気が、植物（００１）・植物（００２）・植物（００３）へとそれぞれ移動する空気流（５１０）を生成する。
空気流（５１０）の力は、植物（００１）から植物（００２）を通り抜けるときに弱まる。
空気流（５１０）の速度は、植物（００３）において減少する。空気流（５１０）は、植物（００１）と植物（００２）をそれぞれ通って、空気取込口（００４９）へと流れるからである。

右室においては、空気放出点（０４８）から出た空気流が、上方にある。
空気流の動きは、空気流（５１１）が植物（００１）・植物（００２）・植物（００３）のエリアへ移動することを示す。
それから空気流は、空気取込口（０４９）の中へ吸い込まれる。
水平方向の収穫レール（９３１）における気動と比較すると、空気流（air current）を制御する方が風（wind）よりも良い。すべての植物に対して、気流速度が一定になるからである。
一方、風を利用すると、気流速度が減少する。

ケース３： 図７に示すように、垂直方向の収穫レール（９３１）を検討する。
図７は、２つの部屋に分かれている。
左側の部屋は、風のなかの気動（air movement）の方向を示す。
右側の部屋では、気動の制御方向が空気流（air current）の形である。

左側の部屋の説明は、２つの段階に分けられる。
第１段階では、ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）は、気動を制御しない。
第２階では、ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）を用いて気動を制御する。

第１段階を、以下に説明する。
空気放出点（０４８）を出た気流は、植物（００１）・植物（００２）・植物（００３）を通り抜ける空気流（５１０）に合流し、収穫レール（９３１）で遮断される。
それから、空気流は、空気取込口（０４９）へと流れる。

垂直収穫栽培は、しばしば、少なくとも１つの収穫レール（９３１）を並べて使用する。
収穫レール（９３１）の設置を考慮すると、間隔を長く空けて置けば置くほど、空気流（５１０）は弱まる。
そのため、空気取込口（０４９）近くの収穫レール（９３１）ほど、空気流（５１０）が弱くなる。
空気流（５１０）からの二酸化炭素は、光合成を助ける働きが弱くなる。二酸化炭素と酸素が置き換わってしまうからである。

空気流（５１０）の温度もまた、不均等に分布する。
空気放出点（０４８）から遠く離れた収穫レール（９３１）上の植物は、成長が悪くなったり、成長しなかったり、もしくは最終的に枯れてしまう。

ケース３においては、垂直方向の収穫レール（９３１）は、水平方向の作物育成とは異なり、気体の重さを考慮しなければならない。
二酸化炭素は、酸素よりも重い。そのため、二酸化炭素を放出すると、下に流れる。
空気流（５１０）の速度は、二酸化炭素が水平方向に分配されて流れていくことを補助する。
しかし、空気流（５１０）の速さが落ちると、二酸化炭素は収穫レール（９３１）の底の方に徐々に沈んでいく。
そして、収穫レール（９３１）の高さが増えると、上部の植栽されたエリアは、成長する可能性が少なくなる。
そして、当該レールの頂上部では成長できない。
このことは、作物植栽の他の大きな問題となる。

第２段階を、以下に説明する。
空気放出点（０４８）を出た気流は、空気流（５１０）に合流し、植物（００１）・植物（００２）・植物（００３）・ＡＶＲＤ（１１０）・収穫レール（９３１）を通って、空気取込口（０４９）の中へ入る。
ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）は、設置された特徴どおりに作動する。
これは、２つの手法で設置できる。風（wind）の設置と、空気流（air current）の設置である。

第１の設置によれば、空気流（５１０）の速度を一定に保つ。もしくは、空気放出点（０４８）からの空気流（５１０）の速度に近いことであるが、収穫レール（９３１）のように風を遮る部分ゆえに、そのようなことは非常に難しい。
空気流の速度を一定に保つためには、システムは、より多くのエネルギと電力を必要とする。
少なくとも１つのレールが加えられた垂直方向の収穫レール（９３１）を考慮すると、収穫レール（９３１）における空気流（５１０）の速度は、順次減少していく。
ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）の装置を各レールに設置するための工学的計算は、不均等であり、算出が難しい。
それはまた、収穫レール（９３１）の底へと二酸化炭素が沈んでいく問題を解決することもできない。
収穫レール（９３１）の頂点部の植物は、成長が少ないか、成長しない。

第２の設置手法は、垂直方向の気動として空気流を生成し、働かせることである。
そのため、システムは、二酸化炭素が徐々に下方に下がっていくよう保ち、平面内において植物のまわりに二酸化炭素が浮くようにする。
しかしながら、風と空気流は垂直なベクトルであるため、そのエリアにおいて拡散を生じさせる新たな力を発生させる。二酸化炭素と酸素の交換は、うまく起こらないためである。これは新たな問題である。
加えて、設置は、垂直方向の収穫レール（９３１）の問題を解決しない。この設置では、植物容器のなかの全ての収穫レール（９３１）を通り抜けるように、空気流（５１０）を運ぶことができない。

右側の部屋は、空気流を吹き込む気流方向の制御を表す。
右側の部屋においては、２つの段階に分けて説明できる。
第１段階は、ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）のないときの気動を説明する。
第２段階では、ＡＶＲＤ（１１０）とＡＶＲＤ（１１１）の空気力学的挙動を、以下に説明する。

空気は、空気放出点（０４８）から外に排出され、植物（００１）・植物（００２）・植物（００３）を通って下に流れる空気流（５１１）を形成する。
それから、空気は、空気取込口（０４９）の中へと流れる。
空気流（５１１）に加えて、空気放出点（０４８）における速さが設定され、各種の植物に対して温度を適用できるよう準備される。
自然に空気流が起こるように、底よりも上部の温度を涼しく保つ。
このことは、他の平面よりも気動を強める。
水平方向の収穫レール（９３１）を使用するなら、そのことに明確には気づきにくい。なぜなら、１つの平らな収穫レールしかないからである。
一方、収穫レール（９３１）が垂直であれば、複数の収穫レールがあるため、結果は明確である。
非常に高いところに作物を植えたとき、それは他のケースよりも、気流速度を生じるためのエネルギ消費も少ない。他のベクトルである自然の気流を有するからである。
それは、気動のエネルギを増加させる。
空気解放プロセスにおいて、二酸化炭素は、植物の光合成のために混合される。
二酸化炭素は酸素よりも重いため、底の方へと流れ落ちる。
このことは、頂上部の収穫レール（９３１）の植物があまり成長しないことの原因となる。
収穫レール（９３１）が高くなるほど、たとえ光が一定であっても、植物のより上部ほど光合成が少なくなる。
光合成に消費される二酸化炭素は、下方へと沈んでしまうからである。

第２段階を、以下に説明する。
空気放出点（０４８）を抜けた空気は、空気流（５１１）に吹き込まれ、植物（００１）・ＡＶＲＤ（１１０）・植物（００２）・ＡＶＲＤ（１１１）・植物（００３）を通って、最終的に空気取込口（０４９）へと流れる。
空気流（５１１）の速度を保つことは、二酸化炭素の衝突を緩やかにし、頂上部に逆流させる。
すべての床で、光合成を起こさせるためである。

ケース１に示すように、植栽のための適切な気動は、風（wind）と空気流（air current）である。
ケース２より、水平収穫にとって最適な気動は、空気流である。問題の解決にあたり、いかなる装置を追加することも必要としないからである。
ケース３より、垂直収穫にとって最適な気動は、風よりも未解決問題が少ない空気流である。
空気調節装置の速さを増やすことで解決される問題として、気動の速さ・温度分布を維持する問題、ならびに、二酸化炭素の密度を一定に保つ問題が解決される。

気動を生成するプロセスは、植栽むけの特別な特徴を持つ。
１： 成長エリアを網羅するように、気動の方向を決定する。
空気は、植物の幹のまわりを移動することで、光合成を促進するとともに、風または空気流を利用して二酸化炭素と酸素を入れ替える。
気動方向の制御は、気流速度保持装置の設置位置により成し遂げられる。
空気放出点（０４８）から空気取込口（０４９）へと流れる空気流は、収穫レール（９３１）に取り付けた気流速度保持装置と一直線に整列している。
気流速度保持装置は、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）に対して垂直方向および水平方向に設置されるか、または空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）から４５°以下だけ傾いた平面に対して設置される。
収穫レール（９３１）のもっとも適切な設置は、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）の平面に対する垂直方向である。

２： 同様の手法により気流速度保持装置を追加するときは、作物とレールに応じて適切に、少なくとも１台の気流速度保持装置を増やす。

３： 気流を保つ装置を設置し、すべての設置を網羅することで、気動の方向が、空気放出点（０４８）から排出された空気流の方向と同じ方向にそろう。

気動制御をおこなうプロセスは植栽にもっとも適しており、以下を含んでいる。
１． 空気流の方向を利用して、収穫エリアを網羅する気動の方向を決定する。
空気源装置の設置位置により、空気流の方向を傾けることができる。
空気放出点（０４８）から空気取込口（０４９）への空気流は、直線的またはほぼ直線的である。
そして、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）の水平面に対して垂直をなす収穫レール上に、気流速度保持装置を設置する。
もしくは、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）を、４５°以下に傾ける。
適切な位置は、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）の直線面に対して垂直である。

２． 同様の手法で気流速度保持装置を追加するとき、作物とレールに応じて適切に、少なくとも１台の気流速度保持装置を増やす。

３． 気流速度を保ち、すべての設置を網羅するようにＡＶＲＤを設置することで、気動の方向が、空気放出点（０４８）と空気取込口（０４９）から排出された空気流の方向と同じ方向にそろう。

本発明によれば、気動制御をおこなうプロセスを、１本よりも多くの水平方向と垂直方向の収穫レールに適用できる。
これらは、本発明の概念と観点の範囲に取り込まれる。

Claims (28)

1. Ａ．風と空気流の方向を用いて、収穫エリアを網羅する気動の方向を決定する気動制御をおこなうプロセスと、
   空気源装置の設置位置により空気流の方向を傾け、
   空気は、空気放出点（０４８）から空気吸入口（０４９）へ、直線的か、ほぼ直線的に流れ、
   Ｂ．収穫レール上のいくつかのＡＶＲＤに対して、もしくは全てのＡＶＲＤに対して、空気放出点（０４８）からの空気流の方向が同じ方向である、またはその両方である
   作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
2. 気動制御のプロセスは、１個よりも多い水平方向または垂直方向の収穫レールにおけるものか、または、水平方向および垂直方向の両方におけるものである
   請求項１に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
3. 気動速さが、０．１〜５［メートル／秒］である
   請求項１又は２に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
4. ＡＶＲＤは、適切な速さを保つことのできる５〜１５，０００平方センチメートルの断面積を持ち、気動の速さを保持する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
5. 同一平面に並んだ気流速度を保つＡＶＲＤ間の間隔は、１５〜３００センチメートルである
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
6. ＡＶＲＤを設置することにより、ＡＶＲＤを植物の間に置いたり、気流速度を保持する装置の間に植物を置くことの片方または両方を行いうる
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
7. 空気と最適な二酸化炭素は、４５０〜１６００［百万分率（ｐｐｍ）］に濃縮される
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
8. 気動制御を生成する前記プロセスは、
   ガス貯留タンク（２０１）からもたらされた気体は、植物の光合成のために使われる気体から構成されており、空気吸気口（０４５）に空気を注入する気体ノズル（３１１）を通って移動し、
   空気吸気口（０４５）は、エアコンディショナ（１００）に空気を供給するために機能し、
   エアコンディショナ（１００）は、作物の成長のために用いられる温度に、空気温度を調整し、
   そして、空気は、空気吸気加速器（３２５）を抜け、エアコンディショナの空気排気口（０４６）を通じて解放され、
   当該空気は、空気収集管（３２８）から入り、排出パイプ（０４７）の中へ分配され、
   排出パイプ（０４７）は、空気を、さまざまな位置において従属的に散布する放出点（０４８）へ解放し、
   当該空気が放出点（０４８）から排出されるとき、ＡＶＲＤ（１１０）を抜けて植物（１００）を通り、ＡＶＲＤ（１１１）を抜けて植物（００２）を通り、作物のすべての利用可能な段階を追跡し、
   空気が一定の速さとなるよう、気動の速さを保つための装置を一定の間隔で設置することで、空気が植物を通り抜けるときに、空気は空気吸入口（０４９）を通って吸入され、パイプ（０５０）の中へ流れ込み、
   パイプ（０５０）には、空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液が吸入され、
   その後、空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液は、パイプ（０５０）に吸入され、
   空気、気体、水、植物の光合成によって作られた溶液は、収集パイプ（３２９）へと運ばれ、
   その後、運ばれたものは、気体と液体の２つの状態の生成物に分かれ、
   液状の生成物と水溶液は、溶液タンク（３５４）に入り、
   気体状態の生成物は、空気加速装置（３２６）へと入り、それから余剰霧トラップ（３２０）へと進み、
   当該余剰霧トラップ（３２０）は、霧の捕捉器として働き、生成物を２つの液体状態に分け、
   気体と液体は、植物栄養素の処理に使うために、貯留タンク（３５４）へと送られ、
   気体ノズル（３１１）へ流れた気体は、植物の再育成のために、ガス貯留タンク（２０１）から分配される気体と混合されてエアロゾルになる
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
9. ガス貯留タンク（２０１）中に含まれる二酸化炭素ガスを、高圧容器のＣＯ２シリンダに蓄える
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
   
10. ガス貯留タンク（２０１）に含まれる二酸化炭素の気体を、温度管理された耐圧容器中に蓄え、
    −１８０華氏度もしくは０摂氏度に温度を制御する（低圧ＣＯ２タンク）
    請求項８又は９に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
11. 植物室のなかの植物の成長に影響する二酸化炭素や他の気体の測定が、データコントローラを用いた自動測定、または、データコントローラを用いる装置による測定、の２つの形態によってなし得り、
    片方または両方のどちらも実行できる
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
12. 溶液貯留タンク（３５４）は閉じた容器であって２つの通路と１つの出口を持ち、
    当該通路は、液体用の収集パイプ（３２９）と余剰霧トラップ（３２０）であり、
    １つの出口は溶液出口であって、
    余剰霧トラップからの通路と溶液出口は除外する
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
13. エアブロワ（３２５）は、遠心ポンプまたは軸流れファンのうち片方もしくは両方である
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
14. 空気加速装置（３２６）は、遠心ポンプまたは軸流れファンのうち片方もしくは両方である
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
15. 空気排出管（０４７）とパイプ（５０）の製造に適した材料は、アルミニウム、プラスチック、ステンレス綱および金属薄片、および、それらと実質同一のものである
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
16. 空気収集管（３２８）の最適な材料は、アルミニウム、プラスチック、ステンレス綱、および、それらと実質同一のものである
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
17. 空気収集管（３２８）の表面積は、１９〜６３６０平方センチメートルの範囲である
    請求項８又は１６に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
18. 空気収集パイプ（３２９）は、それぞれの応用エリアに適した多くの向きを形づくることができ、
    空気収集パイプ（３２９）の製造に適した材料は、アルミニウム、プラスチック、ステンレス綱、および、それらと実質同一のものである
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
19. 空気収集パイプ（３２９）の表面積は、１９〜６３６０平方センチメートルの範囲である
    請求項８又は１８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
20. 収穫レール（９３１）は収穫物を植栽するために使われ、
    収穫レールは、長いものでもよく、いくつかの部品に分かれていてもよく、分離したり組合わせてもよい
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
21. 収穫レール（９３１）は、ポリビニル塩化物・ポリエチレン・ポリプロピレン・３１６Ｌステンレス鋼・３０４ステンレス鋼・３０８ステンレス鋼または、それらと実質同一のもののように適切な材料から作成されている
    請求項１乃至８のいずれか１項または請求項２０に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
22. 収穫レール（９３１）においては、外部表面の色が１００〜１０００［ミクロン／平方メートル・秒］（マイクロモル／平方メートル・秒）の範囲で、光合成光束密度（ＰＰＦＤ）を与える
    請求項１乃至８のいずれか１項または請求項２０乃至２１に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
23. 収穫レール（９３１）の表面は、手で触ったときにざらざらしているか、または視覚的にもざらざらしているのが観察される
    請求項１乃至８のいずれか１項または請求項２０乃至２２に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
24. 収穫レール（９３１）の形状は、重ねて置かれる背の高い植栽がされる鉢か、または高い床に一緒に置かれた鉢である
    請求項１乃至８のいずれか１項または請求項２０乃至２３に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
25. エアコンディショニナ（１００）は、最適な温度が５〜５０摂氏度の範囲である
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
26. 余剰霧トラップ（３２０）には、乾燥除湿器、エアフィルタ、湿度調整装置のいずれか、または、それらと実質同一のものが適している
    請求項８に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
27. 空気吸入口（０４９）から空気を除去し、空気収集管（３２８）を通して流すように働くいかなる装置も追加でき、
    新規の装置は、システムのどの側にでも設置することにより、空気加速装置（３２６）の一部としてみなされる
    請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。
    
28. 風により、気流速度保持装置の設置プロセスが低減されるか、もしくは、システムへの気流速度保持装置の設置がなくなり、これらが本発明の概念の範囲内としてみなされる
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の、作物栽培のための気動制御および空気源装置。

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