JP2020531013A - 植物工場 - Google Patents

Abstract

本発明は、植物工場に関するものであって、栽培室の内部を、層区画支持フレームを介して網体床を形成し、２層以上の多層構造の栽培層に区画するようにすることにより、投入資源を最小化させ、空間及びエネルギー利用効率を最大化させることができ、栽培室空気循環供給部を介して、区画された各栽培層内に全体的に水平気流を形成するようにし、層間空気循環部を介して、網体床によって区画された各栽培層同士の間に層間循環気流を形成し、栽培台空気供給部を介して、栽培台の内部に区画された植栽層の内部に垂直下降気流を形成するようにすることにより、栽培室の内部で場所に関係なく気流速度を均一に向上させて温度及び二酸化炭素（ＣＯ２）濃度のばらつきを減らし、純光合成速度及び植物の成長速度を高めて生産性を向上させることができるという効果を持つ。【選択図】図１

Description

本発明は、植物工場に係り、より詳細には、植物工場に対する構造物、及び構造物に設置されている栽培装置を活用して、最適な生産性と高品質の作物を得ることができる超密植栽培が可能な植物工場に関する。

周知の如く、人工光植物工場は、１９５７年にヨーロッパで補光をして植物栽培を実施した太陽光利用型植物工場から始まり、１９６０年代に米国で開発された人工光のみを用いた完全制御型植物工場へと発展し、その後、日本で１９８９年まで行われた人工光源の開発とサラダ野菜の新登場によって復興期を迎えることにより、関連技術を確保することになった。

それにも拘らず、ほとんどの植物工場は、採算が合わないため所望の収益を出せず倒産を重ねていたところ、２０１１年３月、日本の福島原発事故を経験し、安全な食品を求めるようになり、第２の復興期を迎えている。

これと共に、人類は地球温暖化や異常気候現象などにより食糧不足の事態に直面しており、微細ほこりや重金属汚染などによる地球環境の破壊及びウイルスなどによる病気の蔓延などで安全な食品の確保が新たな懸案として台頭してきている。このような背景の下に植物工場が要求されて事業化の過程を経ているが、日本の場合、２０１５年現在、１９１個の人工光植物工場が稼動されている中、赤字運営会社が５５％、やっと収支のバランスが維持（ＢＥＰ）されている会社が２３．５％であることからみて、まだ採算面における大きな困難を経験している。

このように経営上の赤字を免れずにいる最大の理由は、営業的な面もあるが、植物工場の構造、照明装置、栽培装置、環境制御装置、自動化及び省エネルギーなどのシステム技術の完成度が落ちるためであり、しかも、品種選抜、育苗管理、光調節管理、水耕栽培、生育環境制御及び作物の生産性などの作物生産技術も足りないことに起因するとみられる。

これは、韓国の植物工場においても同様の状況である。特に資源（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）の単位面積当たり投入コストにおける利用効率に劣るので、植物工場の設計時から工学的な面を考慮して建設しなければならない。

さらに、農産物の生産性の観点から見ると、良質の製品という前提条件の下でシステム技術と作物生産技術とを相互に関連させて開発し、設置・運営しなければならないにも拘らず、これを分離して開発しているため、優れた要素技術を確保しているにも拘らず成果を出していない。

これに対する端的な例として、植物工場システムを製作・設置している供給者は投入資源の利用効率を考慮せずに開発しており、これを導入して使用している需要者は植物工場のメカニズム（ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を知らないまま運営だけをしているので、問題点が発生した場合、その問題の解決ができず、結果として技術の進歩や事業の永続性に劣るのである。

移動式（ｍｏｂｉｌｅ）植物栽培装置は、先行特許に既に発明されているものであり、主に単純に作業空間及び作業通路を容易に確保するためのもの（韓国登録特許公報第１０−１２４６７８２号）と単位面積当たりの収穫生産性を著しく向上させるための発明（韓国公開特許公報第１０−２０１１−００９６６１８号）が開示されているが、これらはいずれも装置または設備の観点から開発されたものであって、植物栽培技術と対象作物の栽培環境的観点、並びに光及び電気エネルギー観点など、投入資源に対する利用効率の観点を考慮した結果物ではなかった。

植物工場の成否については、建設時の初期投入コストの過剰問題を論じるだけではなく、より高い生産性によるコスト削減及び需要者のニーズに合わせた品質として結果を導出することができる技術を確保しなければならない。

つまり、垂直型植物工場技術をシステム的観点から分析して設計した後、Ｒ＆Ｄ過程を経て、設置及び試運転、並びにパイロット（ｐｉｌｏｔ）規模の植物工場を運営するように完成しなければならないが、ほとんどの場合、植物工場の建物構造及び装置技術にのみ局限しており、植物工場の建設費用低減化技術、製品品質の高級化技術、及び生産性を極大化させるための気流流れやＣＯ_２拡散、純光合成速度（ＮＰＲ）、蒸散作用などの栽培技術を最適化させていない。

韓国登録特許公報第１０−１２４６７８２号（登録日付：２０１３年３月１８日） 韓国公開特許公報第１０−２０１１−００９６６１８号（公開日：２０１１年８月３１日）

本発明は、前述した問題点を解決するためのもので、その目的は、植物工場をなす施設物構造内の空気の流れをスムーズにして供給空気中の二酸化炭素利用効率及び蒸散速度を高めることができ、栽培装置の種類に応じて光照射効果と純光合成速度を高めることができ、複合要素である温度及び湿度などの作物の生理学的制御を可能にし、最適な投入資産利用効率を反映することができる、超密植栽培が可能な植物工場を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の植物工場は、栽培室の内部を複数の栽培層に区画し、区画された前記各栽培層同士の間が層間通気可能に網体床として形成される層区画支持フレームと、前記層区画支持フレームを介して区画された各栽培層内に離間設置される複数の栽培台と、前記各栽培台内に一つ以上の植栽層を区画するように設置され、植物植栽可能に形成される複数の植栽ベッドと、前記各栽培台同士を連結し、植物の成長に必要な養液を循環供給する養液循環供給部と、前記栽培室内部の各栽培層内に水平気流を形成し、空気を循環供給する栽培室空気循環供給部と、前記層区画支持フレームの前記網体床によって区画された前記栽培層同士の間に層間循環気流を形成する層間空気循環部と、前記各栽培台の前記植栽層の上側を連結し、前記植載層の内部に垂直下降気流を形成するように空気を供給する栽培台空気供給部と、前記各栽培台の前記植栽層の上側に備えられる人工光源を介して、前記植栽ベッドに植栽された植物に所定の光量を照射するようにする人工光照射部と、前記各栽培台の前記植栽層の上側に延設され、前記植物に近接するように二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス供給部とを含んで構成できる。
ここで、前記各栽培台は、前記各栽培層の床に形成される移送レールに沿って水平移動可能にモバイルラック構造を持つように構成することが好ましい。

また、前記栽培室空気循環供給部は、前記栽培室の内部へ循環供給される空気の温度及び湿度を調節する恒温恒湿器と、前記栽培室の一側で前記各栽培層に対応して形成される空気供給スロットを介して、前記恒温恒湿器から供給された空気を前記各栽培層内で水平気流を形成しながら供給されるようにする栽培室空気供給管と、前記栽培室の他の一側で前記各栽培層に対応して形成される空気排出スロットを介して、前記栽培室の内部へ供給された空気を前記恒温恒湿器側へ回収する栽培室空気回収管とを含んで構成できる。

また、前記空気供給スロットの空気供給端部には、前記栽培室内へ供給される空気供給量及び空気供給方向を調節するように回動自在に設置される複数のブレードが備えられ得る。

前記層間空気循環部は、前記各栽培室の天井をなす前記層区画支持フレームの前記網体床の下部に所定の間隔を置いて設置される複数の層間空気循環ファンを含んで構成できる。
ここで、前記層間空気循環ファンは、前記各栽培室の一方向に沿って交互に互いに異なる上、下送風方向を持つように設置されることが好ましい。

また、前記栽培台空気供給部は、前記恒温恒湿器から分岐して前記各栽培層の前記各栽培台に対応するように延設される栽培台空気供給管と、前記栽培台空気供給管上に備えられ、前記恒温恒湿器を介して分岐供給された空気を加圧移送するインライン送風ファンと、前記栽培台空気供給管の延長端部に連結され、前記各栽培台の少なくとも一側に沿って垂直配置される垂直空気供給管と、前記垂直空気供給管から前記栽培台の前記各植栽層に対応するように分岐して前記植栽層の上側に水平配置され、長さ方向に沿って所定の間隔を置いて垂直下方気流を形成するように空気噴射孔が穿設される水平空気噴射管とを含んで構成できる。
また、前記人工光照射部は、前記各栽培台の前記各植栽層上に長さ方向に沿って設置される複数列のＬＥＤ照明装置を含むことができる。

ここで、前記ＬＥＤ照明装置は、前記栽培台の前記各植栽層の上側に長さ方向に沿って設置される放熱板と、前記放熱板の下面の中央部に沿って設置され、光を発光するＬＥＤ素子とを含み、ここで、前記放熱板は、前記下面の両側端部には、前記ＬＥＤ素子から照射される光が前記植栽ベッドに植栽された植物に照射される角度を制限するために垂直延長されるように反射板部が備えられ得る。
ここで、前記反射板部は、前記ＬＥＤ素子から１１０°乃至１３０°の照射角度（θ）の範囲をもって照射されるように延設されることが好ましい。

また、前記放熱板は、内部で長さ方向に沿って形成される一つ以上のガス供給通路と、前記ＬＥＤ素子の一側に沿って所定の間隔を置いて前記ガス供給通路上で前記植栽ベッドに植栽された植物に向かって貫通する複数のガス噴射孔がさらに設けられ得る。

また、前記二酸化炭素ガス供給部は、前記二酸化炭素ガスを入れて貯留するガス貯留タンクと、前記ガス貯留タンクから、前記ＬＥＤ照明装置の前記放熱板に形成されたガス供給通路に接続したガス供給配管とを含んで構成できる。

また、前記二酸化炭素ガス供給部は、前記ガス供給配管から分岐して前記栽培台空気供給管に接続して、選択的に前記垂直空気供給管及び前記水平空気噴射管を介して前記栽培台の前記植栽層の内部へ二酸化炭素を供給するガス追加接続配管をさらに含むことができる。

また、前記栽培台の前記各植栽層の内部で植栽された植物から前記垂直空気供給管、前記水平空気噴射管及び前記ＬＥＤ照明装置の離隔高さを調節するための高さ調節手段をさらに含むことができる。

ここで、前記高さ調節手段は、前記栽培台の垂直フレームに形成される垂直ガイド溝に沿って垂直移動可能に挿入され、固定ネジを用いて締めることにより垂直高さを固定する垂直高さ調節固定具と、前記垂直高さ調節具によって高さ調節された状態で前記栽培台の幅方向に沿って設置されるように両端が結ばれて固定される少なくとも一つの支持台と、前記支持台に前記水平空気噴射管及び前記ＬＥＤ照明装置を結んで前記栽培台の前記植栽層の上部に吊り下げて固定する支持固定具とを含んで構成できる。

また、前記養液循環供給部は、養液を込めて貯留する養液タンクと、前記養液タンクから前記各栽培台の前記植栽ベッドの一側を連結する養液供給配管と、前記植栽ベッドの一側で前記植栽ベッドを連結して設置され、前記養液供給配管から供給された養液を前記各栽培台の植栽ベッドへ供給するように垂直配置される垂直養液供給配管と、前記養液供給配管上に備えられ、前記養液を前記各栽培台の植栽層をなす前記植栽ベッドの内部へ供給する養液循環ポンプと、前記植栽ベッドの他の一側で前記植栽ベッドを連結して設置され、前記植栽ベッドへ供給された養液を各栽培層に形成された養液回収トレンチへ排出する垂直養液回収配管と、各層の養液回収トレンチから前記養液タンクを連結し、収集された前記回収トレンチに回収された養液を前記養液タンクへ回収する養液回収配管と、前記養液タンクに連結され、回収された養液の濃度、酸度、温度及び酸素濃度を調節する養液調節器とを含んで構成できる。

上述した本発明の植物工場によれば、栽培室の内部を、層区画支持フレームを介して網体床を形成し、２層以上の多層構造の栽培層に区画するようにすることにより、投入資源を最小化させ、空間及びエネルギー利用効率を最大化させることができるという効果を持つ。

また、栽培室空気循環供給部を介して、区画された各栽培層内に全体的に水平気流を形成するようにし、層間空気循環部を介して、網体床によって区画された各栽培層同士の間に層間循環気流を形成し、栽培台空気供給部を介して、栽培台の内部に区画された植栽層垂直下降気流を形成するようにすることにより、栽培室で場所に関係なく気流速度を均一に向上させて温度及び二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度のばらつきを減らして純光合成速度及び植物の成長速度を高めて生産性を向上させることができるという効果を持つ。

また、栽培室空気循環供給部、層間空気循環部及び栽培台空気供給部を介して栽培室内部の気流移動を向上させることにより、蒸散速度を向上させて養液中の水（Ｈ_２Ｏ）が根、茎、葉を経て最終葉の気孔と葉面境界層を通過して室内空気へ移動するが、このとき、生育に必ず必要な無機元素も伴って移動するため作物の成長を速くすることができ、植物の成長過程での生理症状に連関したものであって、レタスなどの葉菜類の栽培時に葉の成長が急速に進行する場合、カルシウム成分が葉の周辺と先端までの移動が遅くなることにより発生する葉先焼け（ｔｉｐ−ｂｕｒｎ、葉の周辺と先端部分の褐色化）現象を解決することができるという効果を持つ。

また、栽培室空気循環供給部、層間空気循環部及び栽培台空気供給部を介して気流速度を均質に保つことができるようにするとともに、供給通気管に二酸化炭素を注入させ、空気噴射管を葉に近づくように装着して提供することで、栽培台上の空気抵抗を減らし且つ葉周辺境界層の抵抗を減らすことにより、二酸化炭素の葉面拡散効率を増加させることができるという効果を持つ。

また、栽培室空気循環供給部、層間空気循環部及び栽培台空気供給部と共に、人工光照射部及び二酸化炭素ガス供給部を介して純光合成速度（ＮＰＲ）を増大させて生産性の向上を得るために、コスト支出面で多くの部分を占める管理要素である気流速度の増大、温度調節、二酸化炭素濃度の増大及び光量の増大を実現するようにすることにより、特に経済的光量の数値である光合成有効放射束密度（ＰＡＲＤ）を１４７〜２０５Ｗｍ^−２に制御するために気流速度を上げ、二酸化炭素の濃度を適切に管理することができるという効果を持つ。

また、２層以上の複層構造の栽培層を区画する層区画支持フレームを組立式で設置することができるため、組立設置及び交換を容易に行うことができ、これにより諸費用も減少させることができ、特に可変式栽培台の連結部位を着脱方式で製作することにより、必要に応じて植物工場を容易に移転または修理することができるという効果を持つ。

また、栽培台を可変式（ａｄｊｓｕｔａｂｌｅ）タイプのモバイルラック構造で形成することにより、明期に栽培台を集めて照明面積を減らし、照明の近接照射および重畳効果による光合成有効放射束密度（ＰＡＲＤ）も増加させて省エネルギーを図ることができるという効果を持つ。

本発明の一実施形態に係る植物工場を示す概略斜視図である。 図１の植物工場の側断面図である。 図１の植物工場の正断面図である。 図１の植物工場の平断面図である。 図１の植物工場の単位栽培台を示す斜視図である。 植物工場の養液系統図を概略的に示す側断面図である。 植物工場の栽培室の空気循環系統図を概略的に示す側断面図である。 植物工場の栽培室の層間空気循環部を示す概略斜視図である。 図８の植物工場の栽培室の層間空気循環部による層間空気循環状態を示す側断面図である。 植物工場の栽培台空気供給系統図を概略的に示す正断面図である。 図１０の栽培台空気供給部を介して誘導された全体垂直空気流れを示す側断面図である。 図１１の垂直空気流れを示す単位栽培台の正断面拡大図である。 人工光照射部をなすＬＥＤ照明装置の側断面図である 植物工場の二酸化炭素ガス供給系統図を概略的に示す正断面図である。 ＬＥＤ照明装置の放熱板を介して二酸化炭素ガスが供給される状態を示す栽培台の側断面図である。 植物工場の二酸化炭素ガス供給部の変形例を概略的に示す正断面図である。 栽培台空気供給部を介して二酸化炭素ガスが供給される状態を示す栽培台の側断面図である。 本実施形態の栽培台空気供給部、人工光照射部、及び前記二酸化炭素ガス供給部に対する高さ調節手段を示す部分拡大斜視図である。 図１８に示された高さ調節手段を拡大して示す単位栽培台の側断面図である。 図１８に示された高さ調節手段を拡大して示す単位栽培台の正断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書全体にわたって、同一又は類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

図１は本発明の一実施形態に係る植物工場を示す概略斜視図、図２は図１の植物工場の側断面図、図３は図１の植物工場の正断面図、図４は図１の植物工場の平断面図である。

本実施形態の植物工場１は、内部に栽培室５を区画する建築構造物２、層区画支持フレーム１０、複数の栽培台２０、複数の植栽ベッド３０、養液循環供給部４０、栽培室空気循環供給部５０、層間空気循環部６０、栽培台空気供給部７０、人工光照射部８０、二酸化炭素ガス供給部９０及び高さ調節手段１００を含んで構成される。

まず、層区画支持フレーム１０は、植物工場１をなす建築構造物２の内部に形成された栽培室５の内部空間を複数の栽培床６、７に区画し、区画された各栽培層６、７同士の間が層間通気可能に網体床１５として形成されるように構成される。

本実施形態において、層区画支持フレーム１０は、建築構造物２の内部に形成された栽培室５を２つの栽培層６、７に区画するようにし、網体床１５を介して下部栽培層６と上部栽培層７を通気可能に区画することを例示する。

しかし、本発明は、これに必ずしも限定されるものではなく、層区画支持フレーム１０を介して、建築構造物２の内部に形成された栽培室５を、２つ以上の栽培層６、７を有する複層構造で通気可能に区画するように構成することができるのは当然である。

また、本発明では、栽培室５をなす建築構造物２の床面積比５７％の栽培面積を占めながらも、２層以上の多層構造の垂直型植物工場を設置することにより、栽培面積を床面積の合計８倍から１６倍まで増やすことができるようにする。したがって、建築コストを下げることができ、これまで知られている植物工場１の植栽密度に比べて少なくとも３３％程度が高い坪当たり５５０植栽数まで達成することができるため、生産性を画期的に向上させることができるという効果を持つ。
一方、網体床１５は、これによって区画された下部栽培層６の上部天井面をなすとともに、上部栽培層７では下部の床面をなす。

また、網体床１５は、これによって区画された下部栽培層６と上部栽培層７との間で、空気の温度差に起因する自然対流によって層間空気循環が行われるように通気可能にするか、或いは後述する層間空気循環部６０を介して強制的に対流し層間空気循環が行われるように所定の大きさの網目（メッシュ）を有するエキスパンドメタル１５（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｍｅｔａｌ；ＳＷＭ３４、ＬＷＭ７６．２、Ｔ３．２〜４．５、Ｗ４．０〜５．０の仕様）で形成できる。

エキスパンドメタルで製造された網体床１５は、設置作業に容易であり、上側にのせられて設置された栽培台２０の重量に耐えることができ、養液などの腐食を防止することができなければならず、各網目（メッシュ）を介して気流の円滑な流れになるだけでなく、必要に応じては上部層からの光照射、温度及び湿度などの環境制御に役立つように選ばれることが好ましい。
図５は図１の植物工場の単位栽培台を示す斜視図である。

図１乃至図４と図５を参照して説明すると、栽培台２０は、前記層区画支持フレーム１０を介して区画された各栽培層６、７内に離間設置されるように構成される。

本実施形態において、前記各栽培台２０は、前記各栽培層６、７の床に形成される移送レール２６（ステンレス製のレールパイプ）に沿って水平移動可能にＵ型パイプ足車２７を付けたＡｌプロファイルのモバイルラック構造で形成されることを例示する。

それぞれの栽培台２０は、栽培台フレーム２１によって区画された内部開放空間を一つ以上の植栽層に区画し、複数の植栽ベッド３０（ＰＶＣ材質）が設置される。植栽ベッド３０は、上側に植物の植栽ができるように植栽孔が穿設され、内部に形成されたウォーターウェイ（ｗａｔｅｒ ｗａｙ）を介して流入した養液が流れ、植栽された植物に供給されるようにする。

ここで、栽培台フレーム２１は、高さ方向に沿って高さ調節のための垂直ガイド溝２２ａの役割を果たすことができるように断面十字形のアルミニウムプロファイルからなる垂直栽培台フレーム２２と、これらの間を水平に連結して内部開放空間を区画する水平栽培台フレーム２３とから構成される。

本実施形態において、単位栽培台２０の内部は、４つの植栽層２５に区画され、各植栽層２５は、互いに間隔をおいて互いに並んで固定される４つの植栽ベッド３０からなることを例示する。

しかし、本発明は、これに必ずしも限定されるものではなく、植栽された植物の成長特性に応じて、前述した複数の単位栽培台２０を介して多層構造の植栽空間を区画することができるのは当然である。

一方、栽培台２０は、層区画支持フレーム１０によって区画される各栽培層６、７の床面積の５０〜６５％に相当する栽培面積を占めるように設置されることが好ましい。

各栽培層６、７に設けられる栽培台２０の数を計算するために、まず栽培しようとする建築構造物２の床面積（Ｌ×Ｗ）を考慮し、ここに栽培作物の特性に適した規格（高さと幅）の栽培台２０が装着された栽培装置（ｌ１×ｗ×Ｈ１）を作業可能余裕係数および栽培面積占有率（％、ｌ×ｗ／Ｌ×ｗ）を反映して、１つの層に置かれる栽培台２０の数を求める。

ここで、建築構造物の高さＨを考慮し、栽培台２０の高さＨ１と層間の余裕高さを反映して総層数を得、植物工場が設けられる建築構造物内に設置される総栽培台２０の数が決定され、個別栽培装置に設けられる植栽ベッド３０の数が決定されると、植物工場１の総植栽数が得られる。

こうして計算を行うと、植物工場１の設計当時から投入資源の効率（投資額または栽培量／栽培面積）を知って建設に着手することができ、設計当時、栽培台２０がのせられるラックの選定は個あたりの栽培台２０の重量と栽培台２０の個数を知れば可能である。

また、栽培台２０の高さを、ヒトの背丈と類似する１．７ｍ乃至２ｍの範囲以内にすることにより、植栽ベッド３０に植物を植栽し、管理および収穫する営農作業をより容易に行うことができるようにすることが好ましい。
養液循環供給部４０は、前記各栽培台２０の植栽層２５を区画する植栽ベッド３０を連結し、植物の成長に必要な養液を循環供給するように構成される。
図６は植物工場の養液系統図を概略的に示す側断面図である。

図６を参照して説明すると、本実施形態において、養液循環供給部４０は、養液タンク４１、養液供給配管４２、垂直養液供給配管４４、養液循環ポンプ４３、垂直養液回収配管４７及び養液調節器４８を含んで構成できる。
養液タンク４１は、植物の成長に必要な必須養分を含む養液を入れて貯留するようにする。

ここで、養液は、水に植物の成長に必要な１６大元素、すなわち、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、塩素（Ｃｌ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、ホウ素（Ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、亜鉛（Ｚｎ）を入れて使用する。

前述した１６大元素は、人工的な化学肥料ではなく、植物が成長するための必須元素であって、自然でも植物が土壌から直接吸収する自然元素に該当し、前記養液は、植栽された植物２００の成長に合わせて前記元素の最適組成比で構成できる。
養液供給配管４２は、前記養液タンク４１から前記各栽培台２０の前記植栽ベッド３０の一側を連結するように構成される。

垂直養液供給配管４４は、前記栽培台２０の一側で前記植栽ベッド３０を連結して垂直設置され、前記養液供給配管４２から供給された養液を前記各栽培台２０の植栽ベッド３０へ均一に分割して供給することができるようにする。

一方、養液供給配管４２と垂直養液供給配管４４との間は、前述したように、栽培台２０が可変式のモバイルラック構造であることを考慮して、移動距離に応じて長さの伸縮が可能なフレキシブル配管接続構造で形成されることが好ましく、この場合、フレキシブル配管構造が栽培台２０の移動に応じてねじれたり互いに絡み合ったりしないように構成されることが好ましい。

養液循環ポンプ４３は、前記養液供給配管４２上に備えられ、養液タンク４１の内部に充填された前記養液を前記各栽培台２０の植栽層２５を成して設置される前記植栽ベッド３０の内部へ加圧供給するようにする。

垂直養液回収配管４５は、前記植栽ベッド３０の他の一側で前記植栽ベッド３０を連結して設置され、前記植栽ベッド３０へ供給された養液を、各栽培層６、７に形成された養液回収トレンチ４６へ排出するようにする。

養液回収配管４７は、各層の養液回収トレンチ４６から前記養液タンク４１を連結し、収集された前記養液回収トレンチ４６に回収された養液を前記養液タンク４１へ回収するようにする。

また、養液調節器４８は、濃度調節部、酸度調節部、温度調節部及び酸素濃度調節部などを含むように構成され、前記養液タンク４１に回収された養液の濃度（ＥＣ）、養液の酸度（ＰＨ）、養液の供給温度（Ｔ）及び養液内部の酸素濃度（ＤＯ）を調節することができるように構成できる。

一方、図上では詳細に示していないが、養液タンク４１内で養液の濃度、酸度、温度及び酸素濃度を測定するための各測定センサーを設置し、これらの測定センサーで測定された情報に基づいて制御器（図示せず）を介して養液調節器４８の濃度調節部、酸度調節部、温度調節部及び酸素濃度調節部を自動制御してこれらをそれぞれの所定の値に調節するようにする。

本実施形態の植物工場１では、前述した養液循環供給部４０を介して養液を持続的に植栽ベッド３０に循環供給するが、養液調節器４８を介して、体系的に養液の濃度、酸度、温度及び酸素濃度を均一に自動調節して供給するようにするとともに、養液内の微生物と病原菌の管理を持続的に行って常に汚染を防止するようにする。

また、本実施形態の養液循環供給部４０が一つの養液タンクラインのみで構成されることを例示しているが、植栽された植物２００の成長に合わせて養液タンクラインを複数個運営し、植栽された作物群に応じて互いに異なるレシピの養液を供給することができるように構成できるのは当然である。
栽培室空気循環供給部５０は、前記栽培室５内の各栽培層６、７内に水平気流を形成して空気を循環供給するように構成される。
図７は植物工場の栽培室空気循環系統図を概略的に示す側断面図である。

図７を参照して説明すると、栽培室空気循環供給部５０は、恒温恒湿器５１、栽培室空気供給管５２、空気供給スロット５３、空気排出スロット５４及び栽培室空気回収管５５を含んで構成される。

前記恒温恒湿器５１は、内部に備えられる冷却器、加熱器および加湿除湿機を介して、前記栽培室５の内部へ循環供給される空気を、植栽された植物２００の栽培環境に合わせて温度及び湿度を調節して供給するようにする。

栽培室空気供給管５２は、前記栽培室５の一側で前記各栽培層６、７に対応して形成される空気供給スロット５３を介して、前記恒温恒湿器５１から供給された空気を前記各栽培層６、７内で水平気流を形成しながら流れるように供給する。

ここで、前記空気供給スロット５３の空気供給端部には、前記栽培室５内へ供給される空気供給量及び空気供給方向を調節するように回動自在に設置される複数のブレード５３ａが備えられることが好ましい。

栽培室空気回収管５５は、前記栽培室５の他の一側で前記各栽培層６、７に対応して形成される空気排出スロット５４を介して、前記栽培室５の内部に供給された空気を前記恒温恒湿器５１側へ回収することができるように連結される。

このように、栽培室空気循環供給部５０を介して前記栽培室５内の各栽培層６、７内に水平気流を形成しながら空気を循環供給するようにすることにより、恒温恒湿器５１を介して各栽培床６、７全体の温度及び湿度をさらに均一に保つことができるようにし、栽培室５に外部空気が入らないように換気回数を時間当たり０．０１〜０．０２となるように管理することにより、栽培室５内の二酸化炭素の損失を最小限に抑えることができるようにする。

層間空気循環部６０は、前記層区画支持フレーム１０の前記網体床１５を介して区画された前記栽培層６、７同士の間を複数の層間空気循環ファン６１を介して空気を強制的に循環させて層間循環気流を形成するようにする。

図８は植物工場の栽培室の層間空気循環部を示す概略斜視図であり、図９は図８の植物工場の栽培室の層間空気循環部による層間空気循環状態を示す側断面図である。

図８及び図９を参照して説明すると、栽培室の層間空気循環部６０をなす複数の層間空気循環ファン６１（６１（ａ）、６１（ｂ）、６１（ｃ））は、前記各栽培室６の天井をなす前記層区画支持フレーム１０の前記網体床１５の下部に所定の間隔を置いて設置される。

特に、前記層間空気循環ファン６１（６１（ａ）、６１（ｂ）、６１（ｃ））は、一方向に沿って交互に互いに異なる空気循環方向を持つように設置されるようにすることが好ましい。

本実施形態では、層区画支持フレーム１０の前記網体床１５の下部の幅方向に沿って所定の間隔を置いて３つの層間空気循環ファン６１（６１（ａ）、６１（ｂ）、６１（ｃ））が設置され、これらのうち、互いに隣接する２つの空気循環ファン６１（ａ）、６１（ｂ）、６１（ｃ）は、互いに異なる空気循環方向を持つように中間に設置される層間空気循環ファン６１（ａ）が下層に向かって循環するようにし、これと隣接する両側の層間空気循環ファン６１（ｂ）および６１（ｃ）が上層に向かって循環するようにすることを例示する。

したがって、前述した層間空気循環ファン６１（６１（ａ）、６１（ｂ）、６１（ｃ））を介して、上側の栽培室７に供給された空気と下側の栽培室６に供給された空気を強制循環させて、層間に発生する空気の温度及び湿度を均一に造成して、栽培室５の内部に区画された上、下の栽培層６、７間の均一な植物栽培環境を造成することができるようにする。
栽培台空気供給部７０は、前記各栽培台２０の前記植栽層２５の上側を連結し、前記植栽層２５の内部に垂直下降気流を形成するように構成される。

図１０は植物工場の栽培台空気供給部の系統図を概略的に示す正断面図であり、図１１は図１０の栽培台空気供給部を介して誘導された全体垂直空気流れを示す側断面図であり、図１２は図１１の垂直空気流れを示す単位栽培台の正面拡大図である。

図１０乃至図１２を参照して説明すると、栽培台空気供給部７０は、栽培台空気供給管７１、インライン送風ファン７２、垂直空気供給管７３及び水平空気噴射管７４を含んで構成される。
栽培台空気供給管７１は、前記恒温恒湿器５１から分岐して前記各栽培層６、７の前記各栽培台２０に対応するように延設される。

インライン送風ファン７２は、前記栽培台空気供給管７１上に備えられ、前記恒温恒湿器５１を介して分岐供給された温度及び湿度調節済みの空気を加圧供給して供給するようにする。
垂直空気供給管７３は、前記栽培台空気供給管７１の延長端部に連結され、前記各栽培台２０の少なくとも一側に沿って垂直配置されるようにする。

水平空気噴射管７４は、前記垂直空気供給管７３から前記栽培台２０の前記各植栽層２５に対応するように分岐し、前記各植栽層２５の上側に沿って水平配置され、長さ方向に沿って所定の間隔を置いて垂直下方気流を形成するように空気噴射孔７５が備えられる。

ここで、垂直空気供給管７３及び水平空気噴射管７４は、一体に連結されるように形成され、一体に形成された垂直空気供給管７３及び水平空気噴射管７４は、後述する高さ調節手段１００を介して、栽培台２０の各植栽層２５内で植栽ベッド３０に植栽された植物２００の成長高さに応じてより自由に空気排出高さを調節することができる。

一方、栽培台２０を、前述したように、移動可能なモバイルラック構造で形成するとともに、高さ調節手段１００によって栽培台２０の各植栽層２５内で高さ調節することができるように、栽培台空気供給管７１と前記垂直空気供給管７３とが、長さ調節可能なフレキシブル配管接続構造で連結されることが好ましい。

このように、栽培台空気供給部７０は、前記各栽培台２０の前記植栽層２５の上側を連結し、前記植栽層２５の内部に垂直下降気流を形成するようにすることにより、各栽培層６、７内で栽培台２０が空気停滞区間に位置する場合、植物２００が植栽された各植栽層２５の内部で垂直下方流れを形成して空気流れがよりスムーズとなるようにする。

また、前述した栽培室空気循環供給部５０による空気の水平流れおよび／または層間空気循環部６０による空気の層間空気流れと共に、栽培台空気循環部７０による空気の垂直下方流れが加わって発生した渦流現象によって、互いに近接した栽培台２０の移動配置に起因して、これらの間に発生しうる空気停滞を効果的に解消することができるため、より均一な植物の成長環境を造成することができる。

人工光照射部８０は、前記各栽培台２０の前記植栽層２５の上側に備えられる人工光源に電源接続線を介して供給された電源を用いて、前記植栽ベッド３０に植栽された植物２００に所定の光量を照射するようにする。
図１３は人工光照射部をなすＬＥＤ照明装置の側断面図である。

図１３を参照して説明すると、本実施形態において、人工光照射部８０は、前記各栽培台２０の前記各植栽層２５上で長さ方向に沿って一つ以上の列を成して設置されるＬＥＤ照明装置８１であることを例示する。

ここで、ＬＥＤ照明装置８１は、前記栽培台２０の前記各植栽層２５の上側で長さ方向に沿って設置される放熱板８３と、前記放熱板８３の下面の中心部に沿って設置されるＬＥＤ素子８２とを含んで構成される。

一般に、照明器具から発散した光エネルギーの約３５％前後が葉に吸収され、残りの６５％前後は栽培床、床、壁などに照射され、最終的に如何なる助けにもならない熱エネルギーに変換されるが、植物工場の投入エネルギーを減らすためには、光合成に必要な照明の効率を上げることが絶対的に必要である。

したがって、放熱板８３の下面の両側端部には、長さ方向に沿って、前記ＬＥＤ素子８２から照射される光が前記植栽ベッド３０に植栽された植物２００に照射される照射角度θを制限するように反射板部８４が延設される。
このとき、反射板部８４の高さは、ＬＥＤ素子８２から照射される光が１１０°乃至１３０°の照射範囲をもって放射されるようにすることが好ましい。

また、ＬＥＤ照明装置８１は、後述する高さ調節手段１００を介して、前記栽培台２０の各植栽層２５内で植栽ベッド３０に植栽された植物の成長高さに応じて高さ調節されるように構成できる。

したがって、栽培台２０の各植栽層２５内で光照射高さを調節するとともに、反射板部８４を介して照射角度θを１１０°乃至１３０°の範囲内（最も好ましくは１２０°である。）に制限するように形成することにより、栽培台２０の植栽層２５の内部で植物にさらに集中的に照射できるようにして、植物の光合成に必要な照明効果を向上させることができるようにすることにより、電気エネルギーを減らすことができる。

一方、本実施形態のＬＥＤ照明装置８１をなす放熱板８３の内部には、内部でＬＥＤ素子８２から発生した熱をより容易に放熱させるようにするとともに、後述する二酸化炭素ガス供給のためのガス供給流路を確保するように長さ方向に沿って形成される一つ以上のガス供給通路９３と、前記ＬＥＤ素子８２の一側に沿って所定の間隔を置いて前記ガス供給通路９３上で前記植栽ベッド３０に植栽された植物に向かって貫通する複数のガス噴射孔９４が形成できる。

二酸化炭素ガス供給部９０は、前記各栽培台２０の前記植栽層２５の上側に延設され、植栽された前記植物２００に近接するように光合成作用に必要な二酸化炭素ガスを直接噴射して供給するようにする。

図１４は植物工場の二酸化炭素供給系統図を概略的に示す正断面図であり、図１５はＬＥＤ照明装置の放熱板を介して二酸化炭素ガスが供給される状態を示す栽培台の側断面図である。

図１４及び図１５を参照して説明すると、本実施形態の二酸化炭素ガス供給部９０は、前記二酸化炭素ガスを入れて貯留するガス貯留タンク９１、及び前記ガス貯留タンク９１から前記ＬＥＤ照明装置８１の前記放熱板８３に形成されたガス供給通路９３を介してガスを供給するように連結されるガス供給配管９２とを含んで構成される。

従って、ガス貯留タンク９１内に貯留されたガスをガス供給配管９２を介して各前記ＬＥＤ照明装置８１の放熱板８３内へ供給して、各放熱板８３に形成されたガス供給通路９３及びガス噴射孔９４を介して、各栽培台２０の植栽ベッド３０上に植栽された植物２００に近接した状態で直接噴射して供給することにより、二酸化炭素の拡散速度を増加させることができる。

一方、前記ＬＥＤ照明装置８１は、前述したように、後述する高さ調節手段１００によって栽培台２０の各植栽層２５の内部で高さ調節可能に固定されるようにすることにより、これを用いて光量と共に二酸化炭素が供給される高さを調節して、植物の光合成作用に必要な光量と二酸化炭素の濃度をより均一に調節することができるようにする。

しかし、本発明の二酸化炭素ガス供給部９０は、前述したＬＥＤ照明装置の放熱板８３に形成されたガス供給通路９３及びガス噴射孔９４を介して、二酸化炭素を植物に直接噴射して供給するだけで、必ずしも限定されるものではなく、前述した栽培台空気供給部を介して二酸化炭素を植物に供給するように構成することができるのは当然である。

図１６は植物工場の二酸化炭素ガス供給部の変形例を概略的に示す正断面図であり、図１７は栽培台空気供給部を介して二酸化炭素ガスが供給される状態を示す栽培台の側断面図である。
図１６及び図１７を参照して説明すると、二酸化炭素ガス供給部９０に対する一変形例では、ガス追加接続配管９３をさらに含むように構成される。

ここで、追加接続配管９３は、前記ガス供給配管９１から分岐し、ガス供給のために前記栽培台空気供給管７１に接続して、ＬＥＤ照明装置の放熱板とともに選択的に前記垂直空気供給管７３及び前記水平空気噴射管７４を介して前記栽培台２０の前記植栽層２５の内部へ二酸化炭素を供給するようにする。

このように、栽培台空気供給部７０の前記垂直空気供給管７３及び前記水平空気噴射管７４を介して前記栽培台２０の前記植栽層２５の内部へ下方気流を形成するように供給される空気中に二酸化炭素を供給することにより、より効果的に二酸化炭素の空気中の拡散速度を増加させることができる。

高さ調節手段１００は、前記栽培台２０の前記各植栽層２５の内部で植栽された植物２００に二酸化炭素を供給するための前記水平空気噴射管７４、及び前記ＬＥＤ照明装置８１の離隔高さを調節するようにする。

図１８は本実施形態の栽培台空気供給部、人工光照射部及び前記二酸化炭素ガス供給部に対する高さ調節手段を示す部分拡大斜視図であり、図１９は図１８の高さ調節手段を拡大して示す単位栽培台の側断面図であり、図２０は図１８の高さ調節手段を拡大して示す単位栽培台の平断面拡大図である。

図１８乃至図２０を参照して説明すると、本実施形態において、高さ調節手段１００は、垂直高さ調節固定具１０１、支持台１０２、および支持固定具１０３を含んで構成されることを例示する。

高さ調節固定具１０１は、前記栽培台２０の垂直フレーム２２に形成される垂直ガイド溝２２ａに沿って垂直移動可能に固定具ボディ１０１ａが挿入され、この固定具ボディ１０１ａを固定ネジ１０１ｂを介して締めることにより、設定された垂直高さに合わせて固定するように構成される。
支持台１０２は、前記垂直高さ固定具１０１によって高さ調節された状態で前記栽培台２０の幅方向に沿って設置されるように両端が結ばれて固定される。

支持固定具１０３は、前記支持台１０２に前記水平空気噴射管７４及び前記ＬＤＥ照明装置８１を結んで前記栽培台２０の前記植栽層２５の上部に吊り下げて固定するようにする。

本実施形態において、高さ調節手段１００は、高さ調節固定具１０１の固定ネジ１０１ｂを介して固定具ボディ１０１ａを固定して、これにより前記水平空気噴射管７４及び前記ＬＥＤ照明装置８１の高さを調節することを例示しているが、本発明は、これに必ずしも限定されるものではなく、稼働シリンダまたは稼働モーターを介して前記栽培台２０の垂直フレーム２２に形成される垂直ガイド溝２２ａに沿って自動的に垂直移動及び固定可能に構成することができるのは当然である。

このように、高さ調節手段１００を介して前記水平空気噴射管７４及び前記ＬＥＤ照明装置８１の高さを調節することができるようにすることにより、前記水平空気噴射管７４による垂直下降気流の形成のために供給される空気の供給、ＬＥＤ照明装置８１による光照射、およびこれらによる二酸化炭素の供給高さをさらに自由に調節することができるようにする。

一方、栽培室５の各栽培層６、７の内部と各栽培台２０の植栽層２５の内部には、図示してはいないが、前述した栽培室空気循環供給部５０、層間空気循環部６０及び栽培台空気供給部７０を介して形成された気流の流れを測定するための気流測定器（モデル名：ＳＴ−１１１、Ｓｉｎｙｏｕｎｇ Ｃｈｏｕｋｋｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ製）及び空気の温度と湿度を特定する温度、湿度測定器（モデル名：ＤＴ−８０２、ＣＥＭ社製）と、自然発生および二酸化炭素ガス供給部９０を介して供給された空気中の二酸化炭素の濃度を測定するための二酸化炭素測定器（モデル名：ＧＣ−２０２８、Ｌｕｔｒｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ製）がさらに備えられ得る。
以下、前述した本発明の一実施形態に係る植物工場１と従来の植物工場とを比較して実験した結果を下記比較例を介して説明する。
＜比較例＞
まず、発明の一実施形態に係る植物工場１と従来の植物工場の生産性の変化を比較実験した結果は、下記表１の通りである。

表１に示すように、栽培床面積が同じ場合における、従来の植物工場と本実施形態の２層構造の植物工場１での投入資源に対する栽培ポート数の比を比較すると、本発明の一実施形態による植物工場が栽培面積あたりの投入資源（植物工場建設費）で計算する場合、事業の妥当性面においても有利であって建設費を削減することができることが分かる。
また、本発明の一実施形態に係る植物工場１と従来の植物工場の気流変化を比較実験した結果は、下記表２の通りである。

表２は気流の水平および垂直移動の形態及び気流速度測定値を示すもので、本発明の一実施形態に係る植物工場１の場合、従来の植物工場と比較して栽培室空気循環供給部５０を介した水平気流流れに加えて、層間空気循環部６０及び栽培台空気供給部７０を介した垂直気流流れを誘導することにより、栽培室内の気流速度（垂直／水平）を高めることができるとともに、上、下の栽培床６、７間の垂直温度のばらつきを減らすことができるため、栽培室５内の植物栽培環境をスムーズに保つことができることが分かる。
また、本発明の一実施形態に係る植物工場１と従来の植物工場の光量及び電力使用量の変化を比較実験した結果は、下記表３の通りである。

表３に示すように、本発明の一実施形態に係る植物工場１の場合、人工光照射部８０をなすＬＥＤ照明装置８１を高さ調節手段１００を介して各栽培台２０の植栽層２５の内部に高さ調節可能に固定するとともに、反射板部８４を介して、ＬＥＤ素子８２から照射される光が前記植栽ベッド３０に植栽された植物２００に集中するように照射される角度を制限することにより、従来の植物工場と比較して光合成有効放射束密度をさらに高めることができ、このために使用される電力使用量はさらに低減することができることが分かる。

また、本発明の一実施形態に係る植物工場１と従来の植物工場の純光合成速度（ＮＰＲ）／二酸化炭素の消費速度利用効率の変化例を比較実験した結果は、下記表４の通りである。

表４に示すように、本発明の一実施形態に係る植物工場１の場合、二酸化炭素ガス供給部９０を用いて、前述したＬＥＤ照明装置８１の放熱板８３に形成されたガス供給通路９３及びガス噴射孔９４を介して二酸化炭素を供給することに加えて、前述した栽培台空気供給部７０を介して二酸化炭素を植物に供給するようにすることにより、従来の植物工場よりも二酸化炭素（ＣＯ_２）の交換速度がさらに高いことが分かる。

したがって、本発明の実施形態の植物工場１は、従来の植物工場と比較して、栽培室５の内部で場所に関係なく気流速度を均一に向上させて温度及び二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度のばらつきを減らすことにより、純光合成速度及び植物の成長速度を高めて生産性を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付図面の範囲内で様々に変形または変更実施することが可能であり、それらも本発明の範囲に属するのは当然である。

１ 植物工場
２ 建築構造物
５ 栽培室
６ 下側栽培層
７ 上側栽培層
１０ 層区画支持フレーム
１５ 網体床
２０ 栽培台
２１ 栽培台フレーム
２２ 垂直栽培台フレーム
２２ａ 垂直ガイド溝
２３ 水平栽培台フレーム
２５ 植栽層
２６ 移送レール
２７ パイプ型足車
３０ 植栽ベッド
４０ 養液循環供給部
４１ 養液タンク
４２ 養液供給配管
４３ 養液循環ポンプ
４４ 垂直養液供給配管
４５ 垂直養液回収配管
４６ 養液回収トレンチ
４７ 養液回収配管
４８ 養液調節器
５０ 栽培室空気循環供給部
５１ 恒温恒湿器
５２ 栽培室空気供給管
５３ 空気供給スロット
５３ａ ブレード
５４ 空気排出スロット
５５ 栽培室空気回収管
６０ 層間空気循環部
６１ 層間空気循環ファン
７０ 栽培台空気供給部
７１ 栽培台空気供給管
７２ インライン送風ファン
７３ 垂直空気供給管
７４ 水平空気噴射管
７５ 空気噴射孔
８０ 人工光照射部
８１ ＬＥＤ照明装置
８２ ＬＥＤ素子
８３ 放熱板
８４ 反射板部
９０ 二酸化炭素ガス供給部
９１ ガス貯留タンク
９２ ガス供給配管
９３ ガス供給通路
９４ ガス噴射孔
１００ 高さ調節手段
１０１ 高さ調節固定具
１０１ａ 固定具ボディ
１０１ｂ 固定ネジ
１０２ 支持台
１０３ 支持固定具
１０３ａ 照明固定具
１０３ｂ 垂直空気噴射管固定具
２００ 植物

Claims (16)

1. 栽培室の内部を複数の栽培層に区画し、区画された前記各栽培層同士の間が層間通気可能に網体床として形成される層区画支持フレームと、
   前記層区画支持フレームを介して区画された各栽培層内に離間設置される複数の栽培台と、
   前記各栽培台内に一つ以上の植栽層を区画するように設置され、植物植栽可能に形成される複数の植栽ベッドと、
   前記各栽培台同士を連結し、植物の成長に必要な養液を循環供給する養液循環供給部と、
   前記栽培室内部の各栽培層内に水平気流を形成し、空気を循環供給する栽培室空気循環供給部と、
   前記層区画支持フレームの前記網体床によって区画された前記栽培層同士の間に層間循環気流を形成する層間空気循環部と、
   前記各栽培台の前記植栽層の上側を連結し、前記植載層の内部に垂直下降気流を形成するように空気を供給する栽培台空気供給部と、
   前記各栽培台の前記植栽層の上側に備えられる人工光源を介して、前記植栽ベッドに植栽された植物に所定の光量を照射するようにする人工光照射部と、
   前記各栽培台の前記植栽層の上側に延設され、前記植物に近接するように二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス供給部とを含む、植物工場。
2. 前記各栽培台は、前記各栽培層の床に形成される移送レールに沿って水平移動可能にモバイルラック構造を持つ、請求項１に記載の植物工場。
3. 前記栽培室空気循環供給部は、
   前記栽培室の内部へ循環供給される空気の温度及び湿度を調節する恒温恒湿器と、
   前記栽培室の一側で前記各栽培層に対応して形成される空気供給スロットを介して、前記恒温恒湿器から供給された空気を前記各栽培層内で水平気流を形成しながら供給されるようにする栽培室空気供給管と、
   前記栽培室の他の一側で前記各栽培層に対応して形成される空気排出スロットを介して、前記栽培室の内部へ供給された空気を前記恒温恒湿器側へ回収する栽培室空気回収管とを含む、請求項１に記載の植物工場。
4. 前記空気供給スロットの空気供給端部には、前記栽培室内へ供給される空気供給量及び空気供給方向を調節するように回動自在に設置される複数のブレードが備えられる、請求項３に記載の植物工場。
5. 前記層間空気循環部は、
   前記各栽培室の天井をなす前記層区画支持フレームの前記網体床の下部に所定の間隔を置いて設置される複数の層間空気循環ファンを含む、請求項３に記載の植物工場。
6. 前記層間空気循環ファンは、
   前記各栽培室の一方向に沿って交互に互いに異なる上、下送風方向を持つように設置される、請求項５に記載の植物工場。
7. 前記栽培台空気供給部は、
   前記恒温恒湿器から分岐して前記各栽培層の前記各栽培台に対応するように延設される栽培台空気供給管と、
   前記栽培台空気供給管上に備えられ、前記恒温恒湿器を介して分岐供給された空気を加圧供給するインライン送風ファンと、
   前記栽培台空気供給管の延長端部に連結され、前記各栽培台の少なくとも一側に沿って垂直配置される垂直空気供給管と、
   前記垂直空気供給管から前記栽培台の前記各植栽層に対応するように分岐して前記植栽層の上側に水平配置され、長さ方向に沿って所定の間隔を置いて垂直下方気流を形成するように空気噴射孔が貫通する水平空気噴射管とを含む、請求項３に記載の植物工場。
8. 前記人工光照射部は、
   前記各栽培台の前記各植栽層上に長さ方向に沿って設置される複数列のＬＥＤ照明装置を含む、請求項７に記載の植物工場。
9. 前記ＬＥＤ照明装置は、
   前記栽培台の前記各植栽層の上側に長さ方向に沿って設置される放熱板と、
   前記放熱板の下面の中央部に沿って設置されるＬＥＤ素子とを含み、
   前記放熱板は、
   前記下面の両側端部には、前記ＬＥＤ素子から照射される光が前記植栽ベッドに植栽された植物に照射される角度を制限するために垂直延長されるように反射板部が備えられる、請求項８に記載の植物工場。
10. 前記反射板部は、前記ＬＥＤ素子から１１０°乃至１３０°の照射角度（θ）の範囲をもって照射されるように延設される、請求項９に記載の植物工場。
11. 前記放熱板は、
    内部で長さ方向に沿って形成される一つ以上のガス供給通路と、
    前記ＬＥＤ素子の一側に沿って所定の間隔を置いて前記ガス供給通路上で前記植栽ベッドに植栽された植物に向かって貫通する複数のガス噴射孔をさらに含む、請求項９に記載の植物工場。
12. 前記二酸化炭素ガス供給部は、
    前記二酸化炭素ガスを入れて貯留するガス貯留タンクと、
    前記ガス貯留タンクから、前記ＬＥＤ照明装置の前記放熱板に設けられたガス供給通路に接続したガス供給配管とを含む、請求項１１に記載の植物工場。
13. 前記二酸化炭素ガス供給部は、
    前記ガス供給配管から分岐して前記栽培台空気供給管に連結することにより、選択的に前記垂直空気供給管及び前記水平空気噴射管を介して前記栽培台の前記植栽層の内部へ二酸化炭素を供給するガス追加接続配管をさらに含む、請求項１２に記載の植物工場。
14. 前記栽培台の前記各植栽層の内部で植栽された植物から前記垂直空気供給管、前記水平空気噴射管及び前記ＬＥＤ照明装置の離隔高さを調節するための高さ調節手段をさらに含む、請求項１２に記載の植物工場。
15. 前記高さ調節手段は、
    前記栽培台の垂直フレームに形成される垂直ガイド溝に沿って垂直移動可能に固定具ボディが挿入され、固定ネジを用いて締めることにより前記固定具ボディの垂直高さを固定する垂直高さ調節固定具と、
    前記垂直高さ調節具によって高さ調節された状態で前記栽培台の幅方向に沿って設置されるように両端が結ばれて固定される少なくとも一つの支持台と、
    前記支持台に前記水平空気噴射管及び前記ＬＥＤ照明装置を結んで前記栽培台の前記植栽層の上部に吊り下げて固定する支持固定具とを含む、請求項１４に記載の植物工場。
16. 前記養液循環供給部は、
    養液を込めて貯留する養液タンクと、
    前記養液タンクから前記各栽培台の前記植栽ベッドの一側を連結する養液供給配管と、
    前記植栽ベッドの一側で前記植栽ベッドを連結して設置され、前記養液供給配管から供給された養液を前記各栽培台の植栽ベッドへ供給するように垂直配置される垂直養液供給配管と、
    前記養液供給配管上に備えられ、前記養液を前記各栽培台の植栽層をなす前記植栽ベッドの内部へ供給する養液循環ポンプと、
    前記植栽ベッドの他の一側で前記植栽ベッドを連結して設置され、前記植栽ベッドへ供給された養液を各栽培層に形成された養液回収トレンチへ排出する垂直養液回収配管と、
    各層の養液回収トレンチから前記養液タンクを連結し、収集された前記回収トレンチに回収された養液を前記養液タンクへ回収する養液回収配管と、
    前記養液タンクに連結され、回収された養液の濃度、酸度、温度及び酸素濃度を調節する養液調節器とを含む、請求項１に記載の植物工場。