JP2023127051A - 植物育成土壌の加熱冷却装置及び加温冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物を育成する土壌の温度の制御を容易に行えるようにする。【解決手段】植物育成土壌の加熱冷却装置１００は、上面を開口した有底の植物育成土壌ＳＯを収納する内鉢１０であって、多孔質の陶器で構成された内鉢１０と、上下を開口して、内鉢１０の開口面以外を覆う外鉢２０であって、該外鉢２０の内面と内鉢１０の外面との間に温度管理空間２２を形成した、内鉢１０よりも熱伝導率の低い外鉢２０と、外鉢２０の下面を載置する把持開口３１を上面に形成し、該把持開口３１に該外鉢２０を載置して、該外鉢２０の開口下面２１と連通させ、該外鉢２０内部の温度管理空間２２に温度管理された空気を供給する中空の台座部３０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、植物育成土壌の加熱冷却装置及び加温冷却方法に関する。

植物の育成は、温度管理が重要である。このため植物育成用のビニールハウス内での植物の栽培が行われている。しかしながらビニールハウス内の温度制御は容易でない。一般にビニールハウスは面積も体積も大きいため、ビニールハウス内の温度を均一に維持すること容易でなく、ビニールハウスの内部空間を恒温状態とするために膨大なエネルギーを消費していた。

また仮にビニールハウス内の気温を管理できても、植物の栽培においては種子を播種した土壌の温度が重要になるところ、土壌の温度を直接制御することは従来実現できておらず、あくまでも室内の空気温度の変化でもって制御するしかなかった。この場合、気温の変化と土壌温度の変化にはタイムラグがあるため、土壌の温度を正確に把握、制御することは容易でない。

一方で、植物は種類によって育成に適した温度が異なる。同一のビニールハウス内で異なる種類の植物を育成するには、ビニールハウス内で個別に温度制御することが必要であるが、現状、そのようなシステムは存在しなかった。

特開平８－２４２７０１号公報

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、植物を育成する土壌の温度の制御を容易に行えるようにした植物育成土壌の加熱冷却装置及び加温冷却方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上面を開口した有底の植物育成土壌を収納する内鉢であって、多孔質の陶器で構成された内鉢と、上下を開口して、前記内鉢の開口面以外を覆う外鉢であって、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢と、前記外鉢の下面を載置する把持開口を上面に形成し、該把持開口に該外鉢を載置して、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する中空の台座部とを備えることができる。上記構成により、従来のビニールハウスのような植物の周囲の広い空間を加熱したり冷却したりする方式でなく、土壌を収容する容器の周囲に温度管理された空気を送り込むという部分的な冷却、加熱方式としたことで、温度管理に要するエネルギー消費量を極減し、極めて効率のよい低コストな植物育成が実現される。特に内鉢を多孔質の陶器として、通気性に優れ熱伝導性が高く、温度管理空間から内部に収容した土壌に高効率で伝熱して、土壌の温度管理を効率良く実現できる。

また、本発明の第２の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記構成に加えて、前記内鉢が、多孔質である。上記構成により、内鉢に通気性を持たせて、内鉢の外気温と内部の温度差を低減し、熱伝導性を高めることにより、効率良く内鉢で保持する植物育成土壌を加熱あるいは冷却することができる。

さらに、本発明の第３の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記温度管理空間の体積が、内鉢の体積の５０％以下である。これにより、温度管理が必要な空間の体積を必要最小限とすることで、従来のビニールハウス内の空間全体を温度管理する方法に比べ、遙かに少ないエネルギー消費で効率のよい温度制御が実現できる。

さらにまた、本発明の第４の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記外鉢が、前記内鉢の外周の上部を保持し、該保持された部分の下方に、前記温度管理空間を形成することができる。上記構成により、外鉢を内鉢で物理的に保持しながら、外鉢の内面と内鉢の外面との間に温度管理空間を形成できる。

さらにまた、本発明の第５の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記内鉢は、その高さ方向の５０％以上を、前記台座部の上面から突出させることができる。

さらにまた、本発明の第６の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記外鉢が、外面に釉薬をかけた陶器である。上記構成により、外面に釉薬をかけて断熱性で温度管理空間の温度制御と防水性を発揮できる。

さらにまた、本発明の第７の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記外鉢を、プラスチック製とできる。これにより、二重構造の外鉢を安価に実現できる。

さらにまた、本発明の第８の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記台座部が、前記温度管理された空気を、前記温度管理空間に送風する送風ファンを備えることができる。上記構成により、送風ファンで温風等の温度調整した空気を温度管理空間に効率良く送出できる。

さらにまた、本発明の第９の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記台座部が、複数の外鉢をセット可能な把持開口を、上面に複数開口している。上記構成により、一の台座部で複数個の外鉢を温度管理可能となり、効率のよい植物育成土壌の温度管理が実現される。

さらにまた、本発明の第１０の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、さらに、前記台座部の中空の空間に連通して熱結合された熱交換器を備えることができる。

さらにまた、本発明の第１１の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記熱交換器が、前記台座部の中空の空間内に配置されている。

さらにまた、本発明の第１２の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、さらに、前記台座部の中空の空間と、前記台座部の外部に配置された前記熱交換器とを連通するダクトを備えることができる。

さらにまた、本発明の第１３の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記熱交換器が、ボイラー、ヒートポンプ、セラミックヒータである。

さらにまた、本発明の第１４の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、さらに、前記内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部及び熱交換器と接続され、前記温度検出部で検出された土壌温度に従い、前記熱交換器による温度制御を行う温度管理制御部とを備えることができる。上記構成により、温度検出部で検出した土壌温度に基づいて温度管理制御部が熱交換器をフィードバック制御を行うことで、内鉢に植えられた植物の育成に適した精密な温度制御が実現できる。

さらにまた、本発明の第１５の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、さらに、育成対象の植物の種類毎に、育成に適した温度の範囲を記憶する記憶部を備えており、前記温度管理制御部は、前記内鉢内の植物育成土壌に植えられた植物の種類に応じて、該当する育成温度の範囲内に土壌温度を維持するよう、前記熱交換器を制御することができる。

さらにまた、本発明の第１６の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記内鉢又は外鉢が、信楽焼製である。

さらにまた、本発明の第１７の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を、前記熱交換器でもって５℃～２０℃に維持するよう制御することができる。

さらにまた、本発明の第１８の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、ビニールハウス内に設置されている。上記構成により、ビニールハウス内の全体の気温を外気温よりも高温や低温に制御せずとも、内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を効率良く加温、冷却して、エネルギー消費量を抑制でき、化石燃料や電力消費を抑えてＣＯ₂を削減できる。

さらにまた、本発明の第１９の側面に係る植物育成土壌の加熱方法によれば、上面を開口し、多孔質の陶器で構成された内鉢に、植物育成土壌を収納する工程と、前記内鉢の開口面以外の周囲を、下面を開口した開口下面を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢で覆い、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成する工程と、前記外鉢の下部を、中空で上面に把持開口を形成した台座部の該把持開口に載置して、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する工程とを含むことができる。これにより、従来のビニールハウスのような植物の周囲の広い空間を加熱したり冷却したりする方式でなく、土壌を収容する容器の周囲に温度管理された空気を送り込むという部分的な冷却、加熱方式としたことで、温度管理に要するエネルギー消費量を極減し、極めて効率のよい低コストな植物育成が実現される。また植物育成土壌の表面からの放熱を制御して、植物の生長点を加温する効果が得られる。

本発明の実施形態１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す斜視図である。 図１の植物育成土壌の加熱冷却装置の分解斜視図である。 変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置の、断熱材を付加した外鉢と内鉢を示す分解斜視図である。 図１の植物育成土壌の加熱冷却装置の垂直断面図である。 図４の内鉢と外鉢を示す拡大断面図である。 植物育成土壌の加熱冷却装置の熱交換器の一例を示す断面図である。 変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す断面図である。 図１の植物育成土壌で温度管理を行う様子を示す模式図である。 実施形態２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す断面図である。 実施形態３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す斜視図である。 図１０の植物育成土壌の加熱冷却装置の断面図である。 実施形態４に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す横断面図である。 変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を、家庭菜園に適用した例を示す模式図である。 実施例１及び比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す写真である。 実施例１及び比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフである。 実施例２及び３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す写真である。 実施例２及び３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフである。 実施例４及び５に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す写真である。 実施例４及び５に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフである。 実施例６及び比較例２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す写真である。 実施例６及び比較例２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに限定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
［実施形態１］

本発明の実施形態に係る植物育成土壌の加熱冷却装置は、屋外の例えば路地に設置され、あるいはビニールハウス内に設置されて使用される。実施形態１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を、図１～図８に示す。これらの図において、図１は、本発明の実施形態１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置１００を示す斜視図、図２は、図１の植物育成土壌の加熱冷却装置１００の分解斜視図、図３は変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置の、断熱材を付加した外鉢と内鉢を示す分解斜視図、図４は図１の植物育成土壌の加熱冷却装置１００の垂直断面図、図５は図４の内鉢１０と外鉢２０を示す拡大断面図、図６は植物育成土壌の加熱冷却装置の熱交換器の一例を示す断面図、図７は変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を示す断面図、図８は図１の植物育成土壌ＳＯで温度管理を行う様子を示す模式図を、それぞれ示している。これらの図に示す植物育成土壌の加熱冷却装置１００は、内鉢１０と、外鉢２０と、台座部３０を備える。
（内鉢１０）

内鉢１０は、図１～図２に示すように、上面を開口した有底の筒状、あるいは多角形などの矩形状やプランター形状とする。好ましくは、後述する外鉢２０に上方からセットし易いよう、下すぼみの形状とする。また底面には底穴を形成する。この内鉢１０の内部に植物育成土壌ＳＯを収納する。植物育成土壌ＳＯは、育成したい植物に適した土壌とする。植物育成土壌ＳＯに直接種を蒔く他、予め苗を植えていてもよい。育成対象の植物の育成に適した温度となるように、土壌を直接加熱、又は冷却する（詳細は後述）。

この内鉢１０は多孔質の陶器で構成される。また、内鉢１０の厚さ方向における熱伝導率である第一熱伝導率は、０．９Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ～１．６Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１．１Ｗ／ｍ・Ｋ～１．５Ｗ／ｍ・Ｋとする。

内鉢を、円形の鉢とする場合、そのサイズは、例えば内径１０．９ｃｍ、深さ５．４ｃｍ、厚さ４ｍｍとする。

また内鉢を矩形状あるいはプランター状とする場合、そのサイズは例えば６５ｃｍ×２０ｃｍ×２０ｃｍで容量を１５Ｌとする。

内鉢１０は、多孔質とすることが好ましい。これにより内鉢１０に通気性を持たせて、内鉢１０の外気温と内部の温度差を低減し、熱伝導性を高めることにより、効率良く内鉢１０で保持する植物育成土壌ＳＯを加熱あるいは冷却することができる。
（外鉢２０）

外鉢２０は、上下を開口した筒状、あるいは多角形などの矩形状やプランター形状とする。この外鉢２０は、筒状の内面では内鉢１０の開口面以外の側面を覆えるよう、内鉢１０の外形に沿った形状とし、かつ内鉢１０よりも大きな内形に形成する。例えば内鉢１０の外形に沿った内形に形成してもよい。また外鉢２０で内鉢１０の周囲を覆った状態で、外鉢２０の内面と内鉢１０の外面との間には、温度管理空間２２が形成される。この外鉢２０は、内鉢１０の外周の上部を保持し、保持された部分の下方に、温度管理空間２２を形成する。このような構成により、外鉢２０を内鉢１０で物理的に保持しながら、外鉢２０の内面と内鉢１０の外面との間に温度管理空間２２を形成できる。

また外鉢２０の厚さ方向における熱伝導率である第二熱伝導率は、内鉢１０よりも低くする。具体的な値として、１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ～１．５Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１．２Ｗ／ｍ・Ｋ～１．４Ｗ／ｍ・Ｋとする。このように、内鉢１０の熱伝導率を高めつつ、外鉢２０の熱伝導率を抑えることで、温度管理空間２２の熱を効率良く植物育成土壌ＳＯに熱伝導させつつ、外部とは断熱して熱効率を高めることができる。

また温度管理空間２２の体積は、内鉢の体積の５０％以下とすることが好ましい。具体的には５０％以下、好ましくは５０％～２％、より好ましくは４０％～５％、最も好ましくは３０％～１０％とする。このように温度管理が必要な空間の体積を必要最小限とすることで、従来のビニールハウス内の空間全体を温度管理する方法に比べ、遙かに少ないエネルギー消費で効率のよい温度制御が実現できる。

外鉢２０は、断熱仕様で、培地重量に耐える強度を保持している。このような外鉢２０は、外面に釉薬をかけた陶器とすることが好ましい。一般に陶器は２～１２％程度の空孔率があり、通気性、透気性を有することから熱伝導性が発揮されるところ、釉薬をかけることによりこのような空孔を塞ぎ、断熱性を高めることができる。これにより、外面にかめた釉薬によって断熱性が発揮され、温度管理空間の温度制御と防水性を実現できる。特に外気に晒される外鉢２０で断熱性を発揮することにより、熱エネルギーが外気によって失われることを低減し、効率良く内鉢１０側に熱伝導が図られる。

また外鉢２０は、陶器の他、断熱性を有する素材、例えばプラスチック製としてもよい。特にプラスチック製の場合は、外鉢２０の内面にアルミニウム、ポリエチレン膜等を設けて、断熱性能を向上させてもよい。

好ましくは、内鉢１０や外鉢２０を、信楽焼で構成する。信楽焼の素地の細孔は微細な多孔質で、通気性により熱伝導が高く、内鉢１０として好適である。また外鉢２０に釉薬をかけることで断熱性を容易に付与できる。
（断熱材９０）

さらに、外鉢２０には断熱材９０を付加してもよい。断熱材９０は、外鉢２０の内面や外面に設けることができる。好ましくは、図３の分解斜視図に示すように、外鉢２０の内面に配置する。これにより、断熱材９０を外鉢２０の表面に貼付する等の固定の手間を省き、外鉢２０の内面に断熱材９０を重ねて、さらに内鉢１０をセットすることで断熱材９０を定位置に保持できる。このような断熱材９０には、断熱性に優れた材質、例えばアルミニウム等の反射性に優れた金属をコーティングした発泡性シート等の空気層による断熱性を高めた素材が使用できる。
（台座部３０）

台座部３０は、内部を空洞とし、その上面に、外鉢２０の下面を載置する把持開口３１を形成している。把持開口３１は、上方から外鉢２０を挿入して保持できるよう、外鉢２０の下端よりも大きく、かつ上端よりも小さい内径とする。この把持開口３１に外鉢２０を載置して、外鉢２０の開口下面２１と連通させる。図４、図５に示すように、外鉢２０の開口下面２１から内鉢１０の下面が表出されており、外鉢２０内部の温度管理空間２２に温度管理された空気を供給することができる。これにより、開口下面２１を通じて内鉢１０を下面から加熱、冷却することが可能となる。この結果、従来のハウス栽培のように、植物育成土壌の温度を直接加熱等することが困難であったところ、内鉢１０の下面に直接、暖気を供給するなどして効率良く熱交換を行えるようにし、植物育成土壌の加熱等をより効率良く行えるようになる。

内鉢１０は、図４に示すようにその底面を曲面状とすることが好ましい。これにより、内鉢１０の底面から側面を連続して台座部３０の内部空間に表出させて、内部空間との熱交換を効率良く行うことが可能となる。なお、内鉢１０の底面を曲面とすると、内鉢１０のみでは自立し難くなるため、外鉢２０との組み合わせにより、二重鉢を自立させ易くしてハンドリング性を確保している。

台座部３０は、上面を平坦面とした箱形に形成される。また台座部３０は、断熱性に優れた材質で構成する。例えば発泡スチロール製とすることで、安価で軽量でかつ入手が容易なため好ましい。
（熱交換器４０）

また植物育成土壌の加熱冷却装置１００は、さらに熱交換器４０を備える。熱交換器４０は、台座部３０の内部空間３２に連通して熱結合されており、熱交換器４０でもって内部空間３２の温度を制御する。図４の例では、熱交換器４０が、台座部３０の中空の空間内に配置されている。これにより、台座部３０毎に温度を変更でき、この台座部３０にセットされた内鉢１０内の植物育成土壌ＳＯの温度を所望の温度に調整できる。このような熱交換器４０によって、台座部３０の内部空間３２の温度を調整し、台座部３０の内部空間３２と連通した温度管理空間２２の温度制御によって図５の拡大断面図に示すように内鉢１０内の植物育成土壌ＳＯの温度を管理する。

この熱交換器４０は、ボイラーやヒートポンプ、セラミックヒータ等で構成できる。ボイラーの燃料には、化石燃料や木質ペレットが利用できる。また熱交換器４０は、加熱に限らず冷却にも利用できる。さらに熱交換用の冷媒として、空気等の気体の他、水や湯、オイル等の液体を用いてもよい。例えば台座部の内部空間に熱湯を蓄えて、ヒータ等で熱湯の温度を管理するよう構成してもよい。この場合は、台座部の内部空間を場所によらず均等に加熱するのに好適となる。

熱交換器４０に湯を用いる例を図６の模式断面図に示す。この図に示すように、台座部３０の下部に配置した水槽に水を張り、ヒータを浸漬させて水を加熱し、湯の温度を調整する。また湯の生成には太陽熱温水器を利用してもよく、これにより発熱のコストを削減できる。また湯の水面をビニールシート等の遮蔽材９９で覆うことで湿気の伝搬を抑制できる。さらに水槽の上方に、送風ファン５０を設置してもよい。

このような構成により、従来のビニールハウスのような植物の周囲の広い空間を加熱したり冷却したりする方式でなく、土壌を収容する容器の周囲に温度管理された空気等の熱媒体を送り込むという部分的な冷却、加熱方式としたことで、温度管理に要するエネルギー消費量を極減し、極めて効率のよい低コストな植物育成が実現される。特に内鉢を多孔質の陶器として、通気性に優れ熱伝導性が高く、温度管理空間から内部に収容した土壌に高効率で伝熱して、土壌の温度管理を効率良く実現できる。

熱交換器４０は、台座部３０の内部空間３２の下部に設けることが好ましい。これにより、加熱した空気を熱対流で上方に配置した外鉢２０の開口下面２１から表出された内鉢１０に対して、供給できる。また外鉢２０の開口下面２１から温度管理空間２２に供給された空気は、熱溜まりを作るので、保温効果が一層高められる。ただ、熱交換器の配置位置は台座部の内部空間の下部に限定せず、例えば台座部の側面や天面に設けてもよい。例えば後述する図９の例において、温度制御された空気を送出する第二ダクト４４を、台座部３０の任意の位置に配置できるように可搬式としてもよい。
（送風ファン５０）

また台座部３０は、温度管理された空気を、温度管理空間２２に送風する送風ファン５０を備えてもよい。これにより、送風ファン５０で温風等の温度調整した空気を温度管理空間２２に効率良く送出できる。送風ファン５０は、把持開口３１の数や台座部３０の内部空間３２の大きさ、形状等に応じて、複数台設けてもよい。また図４の例では温度管理された空気を上向きに送出するよう、送風ファン５０を水平姿勢に設けているが、熱交換器を設ける位置等に応じて、垂直姿勢とした送風ファンを設けてもよい。例えば後述する図９の例では、ダクト４２の入口付近に送風ファン５０Ｂを水平姿勢に設けており、熱交換器４０Ｂが偏在して設けられた場合でも均一に内部空間３２内に温度管理された空気を供給できる。送風ファン５０を回転させることで、土壌表面からの放熱が促される。例えば、育成植物が苺の場合は成長点のクラウンを加温する効果が得られる。
［変形例］

さらに植物育成土壌の加熱冷却装置は、ダクト４２から送出される温風や冷風などの温度管理された冷媒を外鉢２０の開口下面２１に効率良く供給できるガイド機構を設けてもよい。このようなガイド機構を設けた例を変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置１００”として図７に示す。この図に示すガイド機構は、排出穴を複数設けた第二ダクト４４で構成している。第二ダクト４４は、台座部３０の内部空間３２に配置される。第二ダクト４４の一端はダクト４２と連結され、送風ファン５０が配置される。また第二ダクト４４の他端は、閉塞されている。さらに第二ダクト４４を内部空間３２の底面に配置した状態で、各外鉢２０の下方に第二ダクト４４を這わせると共に、各外鉢２０と重なる領域において、第二ダクト４４に排出孔４６を設ける。排出孔４６は、微細な孔を多数、第二ダクト４４に開口させる。このような構成により、温風や冷風などの温度管理された冷媒がガイド機構を通じて各外鉢２０の開口下面２１に直接供給され、効率良く外鉢２０の底面から温度管理空間に温度管理された空気を供給できる。このような第二ダクト４４は、例えば半透明のポリエチレン等、既存の袋体を利用できる。特に筒状のポリエチレン筒体は安価で入手が容易である上、他端を結ぶことで容易に閉塞できる。また折曲させることも容易で、さらに針などを使って排出孔４６を穿孔することも容易である。
（温度管理制御部７０）

また図８に示すように、植物育成土壌の加熱冷却装置１００’は、温度検出部６０と、温度管理制御部７０を備えてもよい。温度検出部６０は、内鉢１０内の植物育成土壌ＳＯの温度を検出する部材である。このような温度検出部６０として、例えば熱電対や放射温度計などが利用できる。

温度管理制御部７０は、温度検出部６０及び熱交換器４０と電気的に接続されている。この温度管理制御部７０は、温度検出部６０で検出された土壌温度に従い、熱交換器４０による温度制御を行う。具体的には、育成対象の植物に応じて、適切な育成温度を予め設定しておき、この育成温度となるように温度管理制御部７０は温度検出で得た土壌温度に従って熱交換器４０を制御するフィードバック制御を行う。例えば土壌温度が、設定された温度範囲よりも低い場合は、熱交換器４０で加熱するよう制御し、逆に土壌温度が高い場合は、熱交換器４０をＯＦＦ、又は冷却するように制御する。さらに送風ファン５０の回転数を温度管理制御部７０で制御するよう構成することもできる。このような温度管理制御部７０は、汎用ＰＣ向けのＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ、ＴＰＵ等のプロセッサや特定用途向けにカスタマイズされたＬＳＩやＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のゲートアレイ、マイコン、あるいはＳｏＣ等のチップセットやパッケージ等で構成できる。
（記憶部８０）

さらに植物育成土壌の加熱冷却装置１００は、記憶部８０を備えてもよい。記憶部８０は、育成対象の植物の種類毎に、育成に適した温度の範囲を記憶する。この場合、温度管理制御部７０は、内鉢１０内の植物育成土壌ＳＯに植えられた植物の種類に応じて、該当する育成温度の範囲内に土壌温度を維持するよう、熱交換器４０を制御する。

加温による一例として、ハウス苺の高設栽培ベッドの土壌温度を７℃に維持して育成している例がある。このような土壌温度データを、予め記憶部８０に保持しておき、実際に内鉢１０に植えられた植物に応じて、温度管理制御部７０が対応する情報を記憶部８０から取得して、制御する温度範囲を設定するよう構成してもよい。例えば温度管理制御部７０に表示部を接続し、育成植物を一覧表示させ、一覧表示された育成植物の候補群からユーザに選択させ、選択された育成植物の育成温度のデータを記憶部８０から取得して、この育成温度の範囲内で温度制御をするように設定する。この方法であれば、ユーザは内鉢１０に植えた育成植物を、表示される候補群から選択するだけで、適切な温度に管理することができるので、育成植物毎に異なる育成温度範囲を把握することなく、容易に適切な育成環境に設定できる。

このような記憶部８０は、ＨＤＤやＳＳＤ等のストレージ、あるいはＳＤカード（商品名）等の記録媒体が利用できる。また記憶部８０は、温度管理制御部７０と別部材で設ける他、温度管理制御部と一体で構成してもよい。なお記憶部は必須でなく、例えば温度管理制御部で温度範囲を数値等で直接指定する等して、温度範囲を個別に設定することも可能である。

温度管理制御部７０の操作は、コンソール等の操作盤を設けたり、マウスやキーボードのような入力デバイスを接続したりして物理的に行う他、無線で行うこともできる。例えばスマートフォン等の通信デバイスと無線接続して、スマートフォンにインストールしたアプリケーションソフト上から行うように構成してもよい。

また内鉢１０を覆った外鉢２０を台座部３０の上面にセットした状態で、内鉢１０の高さ方向の５０％以上が、台座部３０の上面から突出させるようにすることが好ましい。これにより、外鉢２０を安定的に保持でき、温度管理空間に熱だまりを作ることができる。
［実施形態２］

以上の例では、台座部３０の内部空間３２に熱交換器４０を配置する例を説明した。ただ本発明はこの構成に限られず、熱交換器を台座部の外部に配置してもよい。この構成であれば、一の熱交換器で複数の台座部の温度管理を実現できる。このような例を実施形態２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置２００として、図９の断面図に示す。この図に示す植物育成土壌の加熱冷却装置２００において、上述した実施形態１の植物育成土壌の加熱冷却装置１００と同じ部材については、同じ符号を付して詳細説明を省略する。

図９の植物育成土壌の加熱冷却装置２００は、台座部３０Ｂと熱交換器４０Ｂとを連通するダクト４２を備える。ダクト４２を介して、台座部３０Ｂの外部に配置された熱交換器４０Ｂで温度管理された空気を、台座部３０Ｂの内部空間３２に供給し、もってこの台座部３０Ｂにセットされた内鉢１０内の植物育成土壌ＳＯの温度を制御する。このようなダクト４２は、放熱性に優れた材質で構成する。例えばポリエチレン等の樹脂製のダクトとする。ダクト４２からの放熱により、台座部３０Ｂの内部空間を加熱あるいは冷却する。またダクト４２は、必要に応じて分岐させて、複数台の台座部に対して温度管理空間を供給することもできる。
［実施形態３］

以上の実施形態１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置１００では、台座部３０の上面に、外鉢２０をセットする把持開口３１を２個形成した例を説明した。ただ本発明は、台座部に設ける把持開口の数を２個に限定せず、１個としてもよいし、３個以上としてもよい。また図１の例では複数の把持開口３１を一列に並べた例を示したが、複数列の把持開口をマトリックス状や千鳥状、円環状等、任意のパターンに配置してもよい。把持開口の数を多くすることで、一の台座部で温度管理できる植物育成土壌の数を多くすることができる。また、台座部ごとに異なる温度管理を行うことで、育成温度の異なる植物を同時に適温で育成することも可能となる。したがって、要求される植物の育成数や温度管理する単位などに応じて、把持開口３１の数を設定する。

一例として、４行×５列の計２０個の把持開口３１を設けた例を、実施形態３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置３００として図１０、図１１に示す。これらの図に示す植物育成土壌の加熱冷却装置３００において、上述した実施形態１と同じ部材については、同じ符号を付して詳細説明を適宜省略する。

この植物育成土壌の加熱冷却装置３００は、内鉢１０と、外鉢２０と、台座部３０Ｃを備える。この台座部３０Ｃは、複数の外鉢２０をセット可能な開口を、上面に複数開口している。これにより、一の台座部３０Ｃで複数個の外鉢２０を温度管理可能となり、効率のよい植物育成土壌ＳＯの温度管理が実現される。

また台座部３０Ｃは、床面に直置きとする他、図１０に示すように脚部３４を設けてもよい。これにより、台座部３０Ｃの床面と設置面との間に空間を設けて、断熱性を高めることができる。また脚部３４を長くして、農業従事者の作業性を高める効果も得られる。
［実施形態４］

以上の例では、台座部３０は、把持開口３１に外鉢２０を嵌入して保持する構成を説明した。ただ本発明は、外鉢を台座部で保持する構造を上記に限定しない。例えば、外鉢の下面を支持する支持部を設けてもよい。特に、プランターのような大型、あるいは重量のある内鉢を使用する場合は、支持部で外鉢や内鉢の底面を直接支持する構成とすることが好ましい。このような例を実施形態４に係る植物育成土壌の加熱冷却装置４００として、図１２の横断面図に示す。この図に示す植物育成土壌の加熱冷却装置において、上述した実施形態１等と同様の部材については、同じ符号を付して詳細説明を適宜省略する。この図に示す植物育成土壌の加熱冷却装置４００は、台座部３０Ｄの内部空間３２Ｄ内において、長手方向に沿って複数の支持棒３６を渡している。複数の支持棒３６はそれぞれ、把持開口３１Ｄの下面に面するように、すなわち平面視において把持開口３１Ｄと重なる位置に配置される。図１２の例では、プランター状に一方向（紙面に垂直な方向）に延長された内鉢１０Ｄを被覆する外鉢２０Ｄの下面を、３本の支持棒３６で支持している。各支持棒３６は、例えば台座部３０Ｄの長手方向の端面に設けられた嵌合穴により支持される。このような構成により、重量のある内鉢であっても安定的に底面から支持することが可能となる。

これらの植物育成土壌の加熱冷却装置は、路地に設置してもよいし、ビニールハウスのような外界と遮断された空間内に配置してもよい。温度管理されたビニールハウス内に設置する場合でも、例えば室内温度を加温するために多大なエネルギーを消費することなく、内鉢１０と外鉢２０の間の限られた温度管理空間２２を加熱するのみで、適切な土壌温度に加熱することが可能となり、必要なエネルギー消費量を低減できる。

また本発明の実施形態に係る植物育成土壌の加温冷却装置は、屋外での栽培以外に、ビニールハウス内での栽培にも適用できる。ビニールハウス内での栽培に本願発明を適用することで、ビニールハウス内の気温全体を育成対象の植物に応じて適温に調整せずとも、設置した対象の鉢のみについて温度制御を行うことで、エネルギー効率のよい育成が実現できる。さらに、農業従事者による野菜や果物、あるいは花卉類の栽培に限らず、例えば観光農園向けの作物の育成にも適用できる。さらにまた専門の農家に限らず、一般家庭向けの家庭菜園に適用することもできる。この際、戸建ての庭での家庭菜園のみならず、マンションやアパートのベランダや屋上等を利用したベランダ菜園にも適用できる。このような例を変形例に係る植物育成土壌の加熱冷却装置５００として、図１３に示す。この図に示すベランダ菜園の例では、ベランダの既存の物干し台９１や物干し竿９２等を利用して、透明なビニール等のシート材９３をかけた簡易的な温室を形成している。シート材９３は、例えば２枚を物干し台９１や物干し竿９２に対し、それぞれコ字状にかけたものを縦横に交差させることで、簡易的に側面と上面を覆った温室を形成できる。またシート材９３の固定は、市販のクリップや紐などを適宜利用できる。ここでは完全な密閉空間を要さず、簡易的にでも外部を仕切られた空間を形成すれば足りる。特に、温暖地であれば有利となる。このような外部空間と簡易的に隔離された温室内に、実施形態に係る植物育成土壌の加熱冷却装置を設置することで、外気に直接設置するよりも遙かに優れた育成環境を提供できる。加えて、植物育成土壌の加温冷却装置に熱交換器４０Ｃを付加すれば、局所加温が可能となる。ここでは熱交換器４０Ｃとして、室内のエアコンを利用している。すなわち、エアコンの送風口に接続したダクトを室外に引き出して、植物育成土壌の加温冷却装置に接続することで、安価に熱交換器４０Ｃを構築できる。このような構成であれば、一般家庭でも大きな追加費用を要さず、家庭菜園を効率良く構築でき、ＣＯ₂を削減した効果的な植物育成を安価に利用できるようになる。
［加温試験］

次に、本発明の有用性を確認すべく、植物育成土壌の加熱冷却装置の一例として、実施例に係る植物育成土壌の加熱装置を試作して、種まき培土の加熱を行う加温試験を行った。ここでは、植物育成土壌への太陽光による加温、夜間の風による培地表面の放熱、また降雨による影響を少なくするために、断熱なしの農業倉庫内に実施例に係る植物育成土壌の加熱装置を配置し、外気温と土壌温度を比較する試験を行った。なお外気温とは農業倉庫内の温度である。ここでは、外気温度よりも高い温度に植物育成土壌を加熱して、所望の温度範囲（ここでは設定温度３０℃の温湯で土壌を加熱して２５℃程度）に維持できるかを確認した。実験は徳島県徳島市国府町芝原字橋本１１番地の特定非営利活動法人とくしま農大アグリの農場倉庫で行った。
［実施例１、比較例１］

まず実施例１として、二重構造の鉢は株式会社しんにょ陶器の素焼（内径１０ｃｍ、深さ１３ｃｍ、厚さ４ｍｍ）の鉢を切断加工して外鉢（内径１０ｃｍ、深さ７．５ｃｍ）とし、株式会社東洋セラミックスの有田焼で数ミクロンの穴を無数に持つ多孔質セラミックフィルター小を内鉢とした二重構造の鉢とした。一方、比較例に用いた一重構造の鉢は園芸栽培で一般的に使用される粘土を焼成して形成した駄温鉢の４号鉢(内径１１．５ｃｍ、深さ５ｃｍ）を用いて、温度制御の精度を比較した。ここでは２０２１年４月２３日１６：０３～４月２６日１４：３３までの約３日間、植物育成土壌を実施例１、比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置に入れて、土壌温度を測定した。ここでは、図１４の写真に示す一重構造の駄温鉢（左）と二重構造の鉢（右）と台座部３０を用いて、加温試験を行った。ここでは、実施例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置では、図１４において右側に示すように、外鉢として、内径１０ｃｍ、深さ１３ｃｍ、厚さ４ｍｍの信楽焼の素焼きの陶器（白色）を用いた。また内鉢として、内径１０ｃｍ、深さ５．５ｃｍ、厚さ３ｍｍの株式会社東洋セラミックスの有田焼で数ミクロンの穴を無数に持つ多孔質セラミックフィルター小を用いた。有田焼の内鉢には野菜・花卉播種ソイルブロック専用培養土としてサカタ製スーパーミックスＡＰＨ調整剤・初期生育肥料を配合した播種から育苗用を、２００ｃｃ投入した。

また台座部３０は、縦２９ｃｍ、横４３ｃｍ、高さ１３ｃｍ、厚さ２ｃｍ、容積１２１７７ｃｍ³の発泡スチロール製とした、この台座部３０の上面にφ７．３ｃｍの把持開口を２個開口し、それぞれの把持開口に実施例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置の外鉢、及び比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置の鉢をセットした。

一方、比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置では、図１４において左側に示すように、駄温鉢（４号鉢、内径１１．５ｃｍ、深さ５ｃｍ）で陶器製の鉢（茶色）を使用した。比較例１では内鉢と外鉢の二重構造とせず、一重の鉢のみとした。その他は、実施例１と同じ条件としている。

また熱交換器４０は、図６に示すように、台座部の下部に配置した縦３７ｃｍ、横６０ｃｍ、高さ２７ｃｍの水槽に３５．５Ｌの水を張り、ヒータを浸漬させて水を加熱し、湯の温度を調整することで行った。ヒータは株式会社マルカン製観賞魚用サーモスタット シーバレックス３００ＮＥＯを使用して湯温を３０℃に設定した。湯の生成には、太陽熱温水器を利用することで加温コストを削減できる。また湯の水面をビニールシート等の遮蔽材９９で覆うことで湿気の伝搬を抑制した。この水槽の上に、台座部３０を載置した。水槽に台座部３０を載置した状態で、水槽が露出する部分は発泡スチロール板で覆った。また台座部３０には、水面から１００ｍｍの距離に送風ファン５０を設けた。また内鉢の土壌に埋設した熱電対で土壌温度を、それぞれ測定した。この結果を、図１５のグラフに示す。このグラフは、実施例１及び比較例１に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフである。

図１５に示すように、実施例１、比較例１のいずれも、外気温よりも高い温度に土壌温度を維持できることが確認された。特に実施例１に係る、信楽焼の素焼きの陶器を外鉢に用いた例では、比較例１に係る市販の駄温鉢よりも高い温度に維持できており、より温度制御特性に優れていることが確認された。また外気温度と加熱温度の波形に対し、実施例１の方がより加熱温度の波形に近い、言い換えると温度変化が少ない安定した波形を示し、比較例１の方が、外気温度の波形に近い温度変化を示す傾向が確認された。また一部の期間において、比較例１に係る土壌温度が実施例１よりも高くなる区間や、比較例１に係る土壌温度が外気温度を下回る区間が確認されているが、上述の通り比較例１の方が実施例１に比べて外気温度の変化に左右され易く、外気温度が急激に上昇、下降したために時間遅れが生じたものと推測される。

また送風ファン５０の有無による効果を確認するため、送風ファン５０の回転をＯＮ／ＯＦＦさせた試験を行った。具体的には、図１５において累積時間１２００分となるまでは送風ファン５０をＯＦＦとし、１２００分の時点で送風ファン５０をＯＮし、以降は回転を継続させた。送風ファン５０は口径１１０φ、回転数は２９００ｒｐｍ、風量２．９ｍ³／３ｍｉｎとした。図１５から明らかなとおり、実施例１、比較例１共、送風ファンを回転させることで、外気温から加熱温度に大きく近付くことが確認された。特に二重鉢の実施例１は、一重鉢の比較例１よりも温度が高く、加熱温度に近い状態に温度管理できること、いいかえると外気温度の影響を受けず植物育成土壌を安定的に加温できることが確認された。

また植物育成土壌の加温装置は、培地の加温温度を高温にすることで土壌を消毒できるという利点も得られる。土壌に含まれる細菌を低減して土壌の健康状態を改善することで、農薬使用量の削減にもつなげられる。例えば土壌の健康状態を評価する土壌細菌の検査サービスが行われており、検査結果によっては土壌消毒が必要になることがある。このような場合に、予め植物育成土壌を実施形態に係る植物育成土壌の加熱装置で加熱することにより、植物育成土壌の健康状態を改善することが可能となる。
［実施例２、３］

次に実施例２、３として、外鉢の材質に素焼きの陶器以外を用いて、温度制御の精度を比較した。ここでは２０２１年５月１４日１１：４８～５月２０日９：１８までの約６日間、同じく植物育成土壌を実施例２、３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置に入れて、土壌温度を測定した。ここでは、図１６に示すように、外鉢として、実施例２、３共、兼弥産業株式会社の４号プラスチック鉢の八角形底を直径７ｃｍに切り開け、外側に株式会社大創産業の車フロントガラス日よけカバーシート（２ｍｍ厚のアルミフィルム、ポリエステル、ポリエチレン）を貼って断熱した。その鉢を積水化学 塩ビ製継ぎ手ＤＶソケット１００（内径１１．５ｃｍ、深さ１０．５ｃｍ、厚さ４ｍｍ）に容れて空気を遮断した。

また内鉢として、実施例２では図１６の左に示すように、内径１０．９ｃｍ、深さ５．４ｃｍ、厚さ４ｍｍの信楽焼の素地の細孔を持つ鉢を用いた。実施例３では、図１６の右に示すように、実施例１と同じ内鉢の内径１０ｃｍ、深さ５．５ｃｍ、厚さ３ｍｍの株式会社東洋セラミックスの有田焼で数ミクロンの穴を無数に持つ多孔質セラミックフィルター小を用いた。

これら実施例２、３に係る外鉢の内面にそれぞれ内鉢を挿入し、植物育成土壌を充填して、台座部３０にそれぞれセットした。台座部３０は、縦４０ｃｍ、横４７ｃｍ、高さ２０ｃｍ、厚さ２ｃｍ、容積３０７８０ｃｍ³の発泡スチロール製とした、この台座部３０の上面にφ１１ｃｍの把持開口を２個開口し、それぞれの把持開口に実施例２、３に係る植物育成土壌の加熱冷却装置の外鉢をセットした。さらに熱交換器４０として実施例１と同じ水槽を用いて、この水槽の上に台座部３０を載置し、水槽の露出面は同じく発泡スチロール板で覆った。この状態で外気温とヒータ温度、実施例２、３に係る内鉢の土壌温度を測定した結果を図１７のグラフに示す。この図から、外気温度が上記実施例とは異なっているため波形は異なるものの、外気温度に対して土壌温度を高い温度に維持できていることが確認された。また実施例２に係る信楽焼の方が、実施例３よりも高い温度に維持できていることが確認された。また実施例１と比較すると、同じ内鉢を使用しつつも、外鉢としてプラスチックを用いるよりも信楽焼の素焼きの方が、より高い温度に維持できる傾向にあることが確認された。
［実施例４、５］

次に実施例４、５として、植物育成土壌の種類を変えて、温度制御の精度を比較した。ここでは２０２１年５月２０日１５：３２～５月２６日４：４０までの約６日間、同じく植物育成土壌を実施例４、５に係る植物育成土壌の加熱冷却装置に入れて、土壌温度を測定した。ここでは、図１８に示すように、外鉢及び内鉢として、上記実施例２、３と同じものを使用した。すなわち、実施例４は図１８において左に示すように、内径１０．９ｃｍ、深さ５．４ｃｍ、厚さ４ｍｍの信楽焼の素地の細孔を持つ鉢を用いた。実施例５では、右に示すように、内径１０ｃｍ、深さ５．５ｃｍ、厚さ３ｍｍの株式会社東洋セラミックスの有田焼で数ミクロンの穴を無数に持つ多孔質セラミックフィルター小を用いた。

さらに外鉢も、実施例２、３と同じく、４号プラスチック鉢の４号プラスチック鉢の八角形底を直径７ｃｍに切り開け、外側に車フロントガラス日よけカバーシート（２ｍｍ厚のアルミフィルム、ポリエステル、ポリエチレン）を貼って断熱し、その鉢を内径１１.５ｃｍ、深さ１０.５ｃｍ、厚さ４ｍｍの塩ビ製継ぎ手ＤＶソケット１００に容れて空気を遮断した。これらに対して、植物育成土壌を、上述した各実施例で用いたサカタ製スーパーミックスＡに代えて、コーナン商事株式会社製家庭園芸用培養土「野菜と花の培養土」に変更した以外は、同じ条件で外気温と土壌温度を比較する試験を行った。なおサカタ製スーパーミックスＡは、主に堆積年度の異なる黒ピートと白ピートの２つのピートをブレンドしている。黒ピートは、優れた保水力と、有機酸を含み養分に富んでいる。また白ピートには高い給水力と通気性により植物の生育時に必要な酸素を蓄えておく特徴を有している。また初期生育肥料を含んでいる。一方コーナン製野菜と花の培養土はピートモス、ココヤシ繊維、赤玉土、ボラ土、パーライト、鹿沼土、苦土石灰、バーミキューライト化成肥料、緩効性肥料弱酸性・化成肥料配合している。

この結果を図１９のグラフに示す。この図に示すように、測定した期間中の日中の温度差が大きかったため波形は異なるものの、外気温度に対して実施例４、５のいずれも、外気温度に対して土壌温度を高い温度に維持できていることが確認された。また実施例４に係る信楽焼の方が、実施例５よりも高い温度に維持できていることが確認された。以上のように、植物育成土壌を変更しても同様に、土壌温度を外気温よりも高温に維持する温度制御が実現できていることが確認された。
［実施例６、比較例２］

さらに内鉢１０と外鉢２０の厚さ方向の熱伝導率に差を設けることで、保温効果が高められることを実証すべく、実施例６、比較例２に係る植物育成土壌の加熱装置を作成して、その効果を確認した。具体的には実施例６として、二重構造の鉢は外鉢２０に駄温鉢（内径２３ｃｍ、深さ１０ｃｍ、厚さ７ｍｍ）の底をφ１２ｃｍ開口加工して外鉢とし、内鉢１０に株式会社しんにょ陶器の信楽焼の素地の細孔を持つ鉢（内径３０ｃｍ、深さ１０ｃｍ、厚さ６ｍｍ）を内鉢とした二重構造の鉢とした。比較例２に用いた一重構造の鉢は外鉢２０と同じ駄温鉢（内径２３ｃｍ、深さ１０ｃｍ、厚さ７ｍｍ）を用いた。ここでは上記実施例、比較例と同じく２０２２年１月１３日１０：５４～１月１５日１０：５４までの約３日間、植物育成土壌を実施例６、比較例２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置に入れて、土壌温度を測定した。ここでは、図２０の写真において右側に示す実施例６に係る二重構造の鉢と、左側に示す比較例２に係る一重構造の鉢と台座部３０を用いて、加温試験を行った。台座部３０の上面にはφ１１ｃｍの把持開口３１を２個開口した。この実施例６では図３の分解斜視図に示すように、外鉢２０の内面に断熱材９０を配置した。一方で比較例２では断熱材９０を使用しなかった。断熱材９０には、プラスチックシートの片面にアルミニウムをコーティングした株式会社ユタカメイク製の保温・保冷シートを用いた。この結果を図２１に示す。

図２１は実施例６及び比較例２に係る植物育成土壌の加熱冷却装置で測定した土壌温度、及び外気温度とヒータの温度を示すグラフを示している。この図に示すように、実施例６の方が比較例２よりも概ね２～３℃、高い温度に加熱されていることが確認できた。これにより、内鉢１０の無数の微孔で通気性を高めて内鉢１０の厚さ方向の熱伝導率を高めた結果、台座部３０の内部空間の加温空気が効率良く熱伝導されているためと思われる。加えて、外鉢２０に断熱材９０を適用して熱伝導率を抑え、熱が外部に奪われることを抑制して保温性を高めたことで、相乗効果が得られたとも捉えられる。

なお、以上の例では外気温度よりも高い温度に植物育成土壌を加熱する温度制御について説明したが、逆に外気温度よりも低い温度に植物育成土壌を冷却することも可能である。この場合は熱交換器として、ヒータに代えてペルチェ素子やヒートポンプ等を利用できる。

以上のように実施形態に係る植物育成土壌の加熱冷却装置は、熱伝導率を異ならせた内鉢と外鉢の二重鉢を使用し、かつ中空の台座部で温度管理された空気を供給することで、植物育成土壌を効率良く温度制御することが可能となり、従来のようなビニールハウス内の大容積空間の空調に要していた大量のエネルギー消費を抑制し、ＣＯ₂削減に寄与し得る。また農家にとっても、普段使いの駄温鉢やプラスチック鉢を二重鉢で置き換えることで、土壌の局地加温を実現できる。特に鉢の培地加温を一鉢から実現できるので、少ない人手で山菜の早出し栽培や、マンゴーの完熟栽培等、利益率のよい栽培を複数種類展開し易くなる。また二重鉢にはプランターのようなサイズの大きい鉢も利用でき、さらに必要に応じて台座部を連結すれば温度制御対象の鉢数を増やすことも容易に行える。これにより、ビニールハウス内で消費する燃料代を低減して、少ない資本でも高付加価値の農業運営を実現し易くなり、高齢化の進む農業の経営にも資することが期待できる。

加えて、一般家庭でも例えばマンションなどで家庭菜園を行う際、植物育成土壌の加熱冷却装置と二重鉢をベランダ等の狭いスペースでも設置できる。また局所加温、局所冷却の熱交換器として家庭用のエアコンを利用すれば、設備投資も少なく、効率の良い観葉植物の育成や家庭菜園を実現できる利点も得られる。

本発明の植物育成土壌の加熱冷却装置及び加温冷却方法は、イチゴやマンゴーなどの熱帯果実や、野菜や山菜。あるいはエディブルフラワーや花卉、ハーブなどの加温栽培や、出荷時期の調整用途に好適に利用できる。

１００、１００’、１００”、２００、３００、４００、５００…植物育成土壌の加熱冷却装置
１０…内鉢
２０…外鉢
２１…開口下面
２２…温度管理空間
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ…台座部
３１…把持開口
３２…内部空間
３４…脚部
３６…支持棒
４０、４０Ｂ、４０Ｃ…熱交換器
４２…ダクト
４４…第二ダクト
４６…排出孔
５０、５０Ｂ…送風ファン
６０…温度検出部
７０…温度管理制御部
８０…記憶部
９０…断熱材
９１…物干し台
９２…物干し竿
９３…シート材
９９…遮蔽材
ＳＯ…植物育成土壌

本発明の第１の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上面を開口した有底の植物育成土壌を収納する内鉢であって、多孔質の陶器で構成された内鉢と、上下を開口して、前記内鉢の開口面以外を覆う外鉢であって、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢と、前記外鉢の下面を載置する把持開口を上面に形成し、該把持開口に該外鉢を載置して、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する中空の台座部とを備え、前記外鉢は、その下面を前記台座部の把持開口に載置した状態で、前記外鉢の側面を、前記台座部から表出させることができる。上記構成により、従来のビニールハウスのような植物の周囲の広い空間を加熱したり冷却したりする方式でなく、土壌を収容する容器の周囲に温度管理された空気を送り込むという部分的な冷却、加熱方式としたことで、温度管理に要するエネルギー消費量を極減し、極めて効率のよい低コストな植物育成が実現される。特に内鉢を多孔質の陶器として、通気性に優れ熱伝導性が高く、温度管理空間から内部に収容した土壌に高効率で伝熱して、土壌の温度管理を効率良く実現できる。

さらに、本発明の第３の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記外鉢の前記開口下面から上の前記温度管理空間の体積が、内鉢の体積の５０％以下である。これにより、温度管理が必要な空間の体積を必要最小限とすることで、従来のビニールハウス内の空間全体を温度管理する方法に比べ、遙かに少ないエネルギー消費で効率のよい温度制御が実現できる。

さらにまた、本発明の第９の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記台座部が、前記把持開口を、上面に複数開口している。上記構成により、複数の把持開口で複数の外鉢をセット可能となり、一の台座部で複数個の外鉢を温度管理可能となり、効率のよい植物育成土壌の温度管理が実現される。

さらにまた、本発明の第１３の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記熱交換器が、ボイラー、ヒートポンプ、ヒータである。

さらにまた、本発明の第１６の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を、前記熱交換器でもって５℃～２０℃に維持するよう制御することができる。

さらにまた、本発明の第１７の側面に係る植物育成土壌の加熱冷却装置によれば、上記いずれかの構成に加えて、前記内鉢又は外鉢が、信楽焼製である。

さらにまた、本発明の第１９の側面に係る植物育成土壌の加熱方法によれば、上面を開口し、多孔質の陶器で構成された内鉢に、植物育成土壌を収納する工程と、前記内鉢の開口面以外の周囲を、下面を開口した開口下面を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢で覆い、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成する工程と、前記外鉢の下部を、中空で上面に把持開口を形成した台座部の該把持開口に載置して、前記外鉢の側面を、前記台座部から露出させると共に、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する工程とを含むことができる。これにより、従来のビニールハウスのような植物の周囲の広い空間を加熱したり冷却したりする方式でなく、土壌を収容する容器の周囲に温度管理された空気を送り込むという部分的な冷却、加熱方式としたことで、温度管理に要するエネルギー消費量を極減し、極めて効率のよい低コストな植物育成が実現される。また植物育成土壌の表面からの放熱を制御して、植物の生長点を加温する効果が得られる。

Claims (19)

1. 上面を開口した有底の植物育成土壌を収納する内鉢であって、多孔質の陶器で構成された内鉢と、
   上下を開口して、前記内鉢の開口面以外を覆う外鉢であって、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢と、
   前記外鉢の下面を載置する把持開口を上面に形成し、該把持開口に該外鉢を載置して、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する中空の台座部と、
   を備える植物育成土壌の加熱冷却装置。
2. 請求項１に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記内鉢が、多孔質である植物育成土壌の加熱冷却装置。
3. 請求項１又は２に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記温度管理空間の体積が、内鉢の体積の５０％以下％以下である植物育成土壌の加熱冷却装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記外鉢が、前記内鉢の外周の上部を保持し、該保持された部分の下方に、前記温度管理空間を形成してなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記内鉢は、その高さ方向の５０％以上を、前記台座部の上面から突出させてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記外鉢が、外面に釉薬をかけた陶器である植物育成土壌の加熱冷却装置。
7. 請求項１～５のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記外鉢が、プラスチック製である植物育成土壌の加熱冷却装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記台座部が、前記温度管理された空気を、前記温度管理空間に送風する送風ファンを備えてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
   前記台座部が、複数の外鉢をセット可能な把持開口を、上面に複数開口してなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、さらに、
    前記台座部の中空の空間に連通して熱結合された熱交換器を備えてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
11. 請求項１０に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
    前記熱交換器が、前記台座部の中空の空間内に配置されてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
12. 請求項１０に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、さらに、
    前記台座部の中空の空間と、前記台座部の外部に配置された前記熱交換器とを連通するダクトを備えてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
13. 請求項１０～１２のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
    前記熱交換器が、ボイラー、ヒートポンプ、又はセラミックヒータである植物育成土壌の加熱冷却装置。
14. 請求項１０～１３のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、さらに、
    前記内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部及び熱交換器と接続され、前記温度検出部で検出された土壌温度に従い、前記熱交換器による温度制御を行う温度管理制御部と、
    を備える植物育成土壌の加熱冷却装置。
15. 請求項１４に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、さらに、
    育成対象の植物の種類毎に、育成に適した温度の範囲を記憶する記憶部を備えており、
    前記温度管理制御部は、前記内鉢内の植物育成土壌に植えられた植物の種類に応じて、該当する育成温度の範囲内に土壌温度を維持するよう、前記熱交換器を制御してなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
16. 請求項１～１５のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
    前記内鉢又は外鉢が、信楽焼製である植物育成土壌の加熱冷却装置。
17. 請求項１～１６のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
    前記内鉢内の植物育成土壌の土壌温度を、前記熱交換器でもって５℃～２０℃に維持するよう制御してなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
18. 請求項１～１７のいずれか一項に記載の植物育成土壌の加熱冷却装置であって、
    ビニールハウス内に設置されてなる植物育成土壌の加熱冷却装置。
19. 植物育成土壌を加熱冷却する方法であって、
    上面を開口し、多孔質の陶器で構成された内鉢に、
    植物育成土壌を収納する工程と、
    前記内鉢の開口面以外の周囲を、下面を開口した開口下面を形成した、前記内鉢よりも熱伝導率の低い外鉢で覆い、該外鉢の内面と前記内鉢の外面との間に温度管理空間を形成する工程と、
    前記外鉢の下部を、中空で上面に把持開口を形成した台座部の該把持開口に載置して、該外鉢の開口下面と連通させ、該外鉢内部の前記温度管理空間に温度管理された空気を供給する工程と、
    を含む植物育成土壌の加熱冷却方法。

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