JP6602825B2 - 植物栽培ユニットおよび植物の栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培室内に設けられる植物栽培ユニットに関する。この植物栽培ユニットは栽培管理室を備えており、栽培管理室内の温度、湿度、二酸化濃度等を植物の生育に適した状態に調整することができる。また、この栽培管理室は小型化されており、植物の成長に合わせて、内部空間の容積を変更することができる。本発明は、前記植物栽培ユニットを用いた植物の栽培方法に関するものでもある。

生産面において、野菜、果物、花卉といった農産物は、日本の農業産出額の４割を占める。これらの農産物は、栽培方法の工夫によって高い付加価値をつけやすいことから、新規就業者の８４％が農業の中心作物として選択するほどの重要かつ魅力的なものである。

他方、消費面において、前記野菜、果物といった農産物は、食料の支出金額に占める割合が最も高く、国民消費生活の重要な品目である。

現在、市場に出回っている農産物の大部分は、露地栽培によって作られている。この露地栽培は、天候などの自然環境の影響を受けやすく、収穫量が安定しないという欠点がある。農産物の供給量の不足は価格の高騰につながるため、国民の食生活を守る上で供給の安定化が重要である。

この露地栽培の欠点を解決する栽培方法としてハウス栽培がある。しかし、夏場はハウス内が高温になりやすく、温度調整が難しいため、専ら冬場にのみ使用しているハウス施設も少なくない。

また、露地栽培やハウス栽培は、病害虫を防ぐために、農薬を使用することが多い。農薬の使用は、農薬を散布する農業従事者の健康に対して好ましいものではない。また、残留農薬に不安を持ち、無農薬栽培や特別栽培の農産物を求める消費者も存在する。さらに、農産物以外の生物に影響を与え、生態系のバランスが崩れる可能性も考えられる。

そこで近頃は、植物工場で無農薬や低農薬の農産物を栽培するケースが増えている。また、植物工場は台風などの天候の影響を受けないため安定して収穫できるという利点や、生育環境を人工的に制御することで、高い生産性が得られるという利点もある。

しかし、植物工場には、工場の建設コスト、照明設備や空調設備などの設備コストを含むイニシャルコストが高いという欠点がある。また、電力代、ＣＯ２（以下、二酸化炭素という。）や肥料などの材料費、メンテナンスなどの管理費を含むランニングコストも高いという欠点がある。そのため、コストの削減が重要な課題である。

前記欠点の一部を解決した植物工場として、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この植物工場は、栽培台の上に仕切りカバーを設け、この仕切りカバーの内部で植物を栽培することを特徴とする。仕切りカバー内の小空間を対象として冷暖房、湿度などの空調および二酸化炭素濃度を調整すればよいため、植物工場全体の空調等を調整する場合と比べて、植物の生育環境の維持エネルギーを少なくすることができるという利点がある。

特開平６−０３６６０号公報

しかし、前記特許文献１の植物工場は、植物の成長を見越して仕切りカバーを大きくしなければならないという問題がある。つまり、植物の収穫時の大きさよりも大きな仕切りカバーを用いなければならないため、植物の生育に適した環境（温度、湿度、二酸化炭素濃度など）を維持するエネルギーを削減するには限界があった。

そこで、本発明の目的は、植物の生育に適した環境を維持するエネルギーを削減することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
（１）植物栽培室内に設置される植物栽培ユニットであって、
前記植物栽培ユニットは、
植物を植える植物支持体と、
前記植物支持体を載置する植物栽培台と、
前記植物栽培台の上方に設けられる天井板と、
前記植物栽培台の周囲を取り囲んで設けられ、前記植物栽培室内の空間を仕切る仕切り壁と、を有し、
前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁で区切られた内部は閉鎖空間であって、植物の生育環境が管理される栽培管理室とされ、
前記植物栽培台の下方への移動、および前記天井板の上方への移動の少なくとも一方が可能であり、
前記移動によって、前記栽培管理室の高さ方向への拡張を可能にしたことを特徴とする植物栽培ユニット。

（作用効果）
本発明にかかる植物栽培ユニットは、栽培管理室の高さを拡張することができる。
一般的に、栽培開始時は植物の背丈が低いため、栽培管理室の高さを低くしても、植物の上端部が栽培管理室の天井板に当たらない。したがって、栽培管理室の高さを低く、すなわち栽培管理室の内部空間を狭くすることができ、植物の生育に適した環境にするためのエネルギーを省力化することができる。

他方、栽培管理室の高さが低い状態のままでは、植物が成長するにつれて、次第に植物の上端部が栽培管理室の天井板に当たるようになる。その結果、収穫する植物の形状が悪くなったり、生育が悪化したりする。そこで、本発明にかかる植物栽培ユニットは、栽培管理室の高さを高くすることができる構成にした。その結果、収穫物の形状不良の発生などを防止することができる。

また、植物の成長に合わせて、栽培管理室の高さを次第に高くすることによって、栽培管理室を植物の生育に適した環境にするために必要なエネルギーをできる限り少なくすることができる。理想としては、栽培管理室の天井板に植物の上端部が当たらず、かつ前記天井板のすぐ近くに植物の上端部がある状態を常に維持することが好ましい。それによって、栽培管理室内の容積が必要最小限になり、環境維持に必要なエネルギーを少なくすることができる。

（２）前記植物栽培ユニットは、
前記植物栽培台の下方に設けた床板と、
前記床板の上に設けた高さ調節手段と、をさらに有し、
前記植物栽培台は、前記高さ調節手段によって支持され、
前記高さ調節手段によって、前記植物栽培台の下方への移動が可能である前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
前記高さ調節手段として、例えば板材を用いることができる。詳しくは、床板、高さ調節手段（板材）、植物栽培台の順に積層し、植物栽培台を降下させるときには板材を引き抜く。このような構成にすると、入手しやすい材料を用いた簡便な構造によって、植物栽培台の高さを容易に下げることができる。なお、高さ調節手段として、板材の代わりに、ブロックなどを用いてもよいし、ガス圧で下降するシリンダーなどを用いても良い。

（３）前記天井板が複数枚のガラスである前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
天井板の上方から光が差し込むと、栽培管理室の内部の温度が上昇する。そこで、天井板に複数枚のガラスを用いることで、断熱効果が得られる。また、ガラスを用いることで、採光効果を得ることもできる。

（４）前記仕切り壁がアルミ材を含む前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
仕切り壁にアルミ材を用いることで、熱交換がしやすくなり、植物栽培室内の温度と栽培管理室内の温度を近いものにすることができる。したがって、栽培管理室専用の空調設備を設ける必要がなくなる。すなわち、例えば、通常の空調設備を用いて植物栽培室内の温度を制御すれば、栽培管理室内の温度も間接的に制御されることになる。

（５）前記栽培管理室の内部に送風装置が設けられるとともに、
前記仕切り壁の一部に開口が設けられている前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
栽培管理室内の空気を換気することができる。例えば、栽培管理室内の湿度が高くなったときに送風装置を起動し、仕切り壁の開口部を通じて、栽培管理室の内外の空気を入れ替えることで、栽培管理室内の湿度を下げることができる。

（６）前記栽培管理室の内部に送風装置が設けられるとともに、
前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁の接続部の少なくとも一部に隙間が設けられている前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
仕切り壁に開口部を設けずに、前記接続部の隙間を用いて換気を行ってもよい。もちろん、仕切り壁に開口部を設けるとともに、前記接続部の隙間も設けるようにしてもよい。

（７）前記栽培管理室の中央部に二酸化炭素の供給口を設け、前記栽培管理室の周辺部に前記栽培管理室内の二酸化炭素濃度を計測する計測装置を設けた前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
二酸化炭素の供給口を栽培管理室の一端側に設けると、栽培管理室の他端側の二酸化炭素濃度が低くなり、植物の成長速度に差がでる原因となる。そこで、二酸化炭素の供給口を栽培管理室内の中央部に設け、栽培管理室の一端側と他端側で、二酸化炭素濃度に差ができにくいようにした。
また、栽培する植物は、栽培管理室の周辺部よりも中央部に配置されることが多いため、栽培する植物と二酸化炭素の供給口の距離が短くなり、植物の生育がよくなる。

他方、二酸化炭素の供給口と二酸化炭素の計測装置の間の距離が近いと、計測装置で計測した二酸化炭素濃度の値が高くなる傾向があり、栽培管理室内の平均的な二酸化炭素濃度が分からない。そこで、計測装置を栽培管理室の周辺部に設け、栽培管理室内の平均的な二酸化炭素濃度に近い値を計測するようにした。平均的な二酸化炭素濃度が分かることで、二酸化炭素の供給量の制御に役立てることができる。

（８）前記植物栽培ユニットは、前記天井板の上方に発光体を有し、
前記植物栽培ユニットを高さ方向に重層した状態において、前記複数の植物栽培ユニットの接続部に断熱部材が設けられる前記（１）記載の植物栽培ユニット。

（作用効果）
植物栽培ユニットは高さ方向に重ねて使用してもよい。高さ方向に重ねることによって、植物栽培室の床面積に占める植物栽培ユニットの設置面積の割合を小さくすることができる。

なお、前記のように植物栽培ユニットを重層する場合、植物栽培ユニットの上方に発光体（蛍光灯、ＬＥＤなど）があると、この発光体の発する熱によって、発光体の上部に位置する植物栽培ユニットの内部空間の温度が上昇してしまう不都合がある。そこで、複数の植物栽培ユニットの接続部に断熱部材を設け、前記の温度上昇を防ぐようにするとよい。

（９）植物栽培室内に設置される植物栽培ユニットを用いた植物の栽培方法であって、
前記植物栽培ユニットは、
植物を植える植物支持体と、
前記植物支持体を載置する植物栽培台と、
前記植物栽培台の上方に設けられる天井板と、
前記植物栽培台の周囲を取り囲んで設けられ、前記植物栽培室内の空間を仕切る仕切り壁と、を有し、
前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁で区切られた内部は閉鎖空間であって、植物の生育環境が管理される栽培管理室とされ、
前記植物の栽培時間の経過に伴って、
前記植物栽培台の下方への移動、および前記天井板の上方への移動の少なくとも一方の操作を行い、
前記移動によって、前記栽培管理室を高さ方向へ拡張することを特徴とする植物の栽培方法。

（作用効果）
前記（１）の発明と同様の作用効果を奏する。

（１０）前記仕切り壁はアルミ材を含み、
前記植物栽培室内の温度を調整することによって、間接的に前記栽培管理室内の温度を調整する前記（９）記載の植物の栽培方法。

（作用効果）
前記（４）の発明と同様の作用効果を奏する。

（１１）前記栽培管理室の内部に送風装置が設けられるとともに、
前記仕切り壁の一部に開口が設けられ、
前記栽培管理室内の湿度が設定値よりも高くなったときに、前記送風装置を稼働させ、前記開口を通じて、前記栽培管理室内の空気を換気する前記（９）記載の植物の栽培方法。

（作用効果）
前記（５）の発明と同様の作用効果を奏する。

（１２）前記栽培管理室の内部に送風装置が設けられるとともに、
前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁の接続部の少なくとも一部に隙間が設けられ、
前記栽培管理室内の湿度が設定値よりも高くなったときに、前記送風装置を稼働させ、前記隙間を通じて、前記栽培管理室内の空気を換気する前記（９）記載の植物の栽培方法。

（作用効果）
前記（６）の発明と同様の作用効果を奏する。

本発明によれば、植物生育環境の維持エネルギーが少ない植物栽培ユニットを提供することができる。

本発明にかかる植物栽培ユニットを示した斜視図である。 本発明にかかる植物栽培ユニットの断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。

（栽培植物２７）
本発明の植物栽培ユニット１は、植物２７の栽培に用いられるものである。様々な植物２７を栽培することができるが、採算性の観点から葉菜類が好ましい。特に、需要や採算性の観点から、レタス（フリルレタス、グリーンリーフ、ロメインレタス、サニーレタス）、ミニ青梗菜、小松菜、ほうれん草、ベビーリーフなどの栽培に適している。

また、カブやジャガイモなどの根菜類の栽培も可能である。ただし、根菜類の場合は、栽培日数が多くなる傾向にあるとともに、市場で販売される露地栽培物の価格が安く、価格競争が激しいため、葉菜類の方が好ましい。植物栽培ユニット１による栽培は、露地栽培と比べて、イニシャルコストやランニングコストが高くなる傾向にある。そのため、栽培する植物２７は、栽培日数や販売価格などを考慮して、総合的に決定することが好ましい。

（植物栽培室２１）
本発明にかかる植物栽培ユニット１は、植物栽培室２１に設置される。この植物栽培室２１の例として、典型的には植物工場を挙げることができるが、これに限られるものではない。例えば、過去に別の用途で使用していた工場、空きビル、空き店舗、住宅の一室、ビニールハウスなどを植物栽培室２１として用いても良い。

（植物栽培ユニット１の構成）
植物栽培ユニット１は、植物支持体２、植物栽培台４、天井板５および仕切り壁６を有する。また、必要に応じて、床板８、発光体１７、断熱部材１８などの他の構成要素を追加しても良い。以下、各構成要素について詳述する。
なお、図１では植物２７を栽培している最中の状態を示しているが、本発明にかかる植物栽培ユニット１の用途は、このような植物栽培に限らない。すなわち、播種から発芽までの育苗工程に用いてもよい。

（植物支持体２）
植物支持体２は、植物２７を植えて育てるための土台となる部分である。
この植物支持体２としては、例えば、古着をリサイクルして製造したポリエステル培地や、一般的に使用される土壌の培養土、水耕栽培で使用されるウレタン、ロックウールなどにも用いることができる。特にポリエステル培地は、水耕栽培と土耕栽培の長所を有しており、葉菜類のみならず根菜類の栽培にも適している。すなわち、水耕栽培を行う場合は、浸透圧によって裂根などの不具合が生じやすいが、ポリエステル培地の場合は、このような不具合が発生しにくい。
なお、植物工場で一般的な水耕栽培を行う場合は、植物支持体２（培地）として例えばウレタンやロックウールを用いることができる。

図１の形態では、鉢２８（例えば、植木鉢）の内部に植物支持体２を詰め込み、１個のケース３の中に計１０個の植物支持体２を載置している。このケース３を用いることで、複数の植物支持体２を栽培管理室７内に搬入したり、搬出したりする作業が容易となる。

また、図１の形態では、植物２７をすべての植物支持体２に植えるのではなく、互い違いに交互に植えている。これは、植物２７が成長するに伴って、隣接して植えた植物２７、２７同士が接触して、生育が阻害されることを防ぐためである。隣接する植物支持体２間の間隔が、植物２７の生育に影響が出ないほど空いているのであれば、すべての植物支持体２に植物２７を植えてもよい。複数の植物２７、２７を植える間隔は、収穫する際に目標とする１株当たりの生体重と、単位面積当たりの生産株数のバランスを考慮して、任意に決定することができる。

（植物栽培台４）
植物栽培台４には、前記植物支持体２が載置される。例えば、前記ポリエステル培地を一般的な鉢２８の中に詰め込み、この鉢２８を前記植物栽培台４の上に載置する。植物栽培台４に載せる鉢２８の数量や配置（隣接する鉢２８の距離）は、収穫時における植物２７の生体重と収穫株数のバランスを考慮して任意に決定すればよい。
なお、水耕栽培の場合は、植物栽培台４として、前記ウレタンマット等を支持する栽培棚を用いることができる。

植物２７にあたる光の量を増やして植物２７の生育を促進するために、例えば植物栽培台４に光の反射率が高い素材を用いる、光の反射率が高い素材で植物栽培台４の上面を覆うなどの方法を採るとよい。光の反射率が高い素材としては、例えばアルミ材などを用いることができる。反射素材を用いることにより、天井板５の上方から入射した光が反射するため、植物２７の上部に位置する葉だけでなく、下部に位置する葉にも光があたり、光合成の効率を上げることができる。それとともに、植物２７が必要とする光量子密度（栽培する植物によって異なるが、レタスの場合は概ね１５０〜２００μｍｏｌ/ｍ²・ｓ）を確保することができる。

（天井板５）
植物栽培台４の上方には天井板５が設けられている。この天井板５は栽培管理室７の天井部分に相当し、通常はこの部分を通して外部の光を栽培管理室７内にとり入れる。そのため、天井板５の素材としては、光の透過率ができるかぎり高いものを採用することが好ましい。具体的には、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂のようなプラスチックなどの素材を用いることが好ましい。

また、天井板５の上方近傍に発光体１７が設置される場合がある。この場合は、発光体１７が発する熱によって、栽培管理室７の内部が熱くなってしまう可能性がある。したがって、このような場合は天井板５に断熱効果を持たせるとよい。例えば、複数枚のガラスを高さ方向に重ねる（二重ガラスなど）、１枚でも断熱効果を得られるガラスに遮熱、断熱を目的とした塗料やフィルムなどと組み合わせた素材を用いる、といった方法がある。
天井板５を設けると、植物２７が配置された栽培管理室７と発光体５が配置された空間（発光空間）が別空間になるため、植物２７が発光体５に接触した葉焼けが生じることを防ぐことができる。

（仕切り壁６）
植物栽培台４の周囲を取り囲むように仕切り壁６が配置される。この仕切り壁６は、植物栽培室２１内の空間を仕切るものであり、植物栽培台４（下面に相当）、天井板５（図１の形態では下部天井板５Ｂ）（上面に相当）および仕切り壁６（側壁に相当）で区切られた内部を閉鎖空間にするものである。この閉鎖空間を作り出した意図は、植物２７の生育環境を管理する空間を少なくするためである。すなわち、この閉鎖空間は、植物２７の生育環境が管理された栽培管理室７となる。閉鎖空間にすることで、栽培管理室７内の二酸化炭素濃度を高濃度に維持することが容易になる。

植物栽培台４と同様に、仕切り壁６に光の反射率が高い素材を用いる等の方法によって、植物２７にあたる光の量を増やして、植物２７の生育を促進することが好ましい。このような目的を達成するために、前記植物栽培台４と同様の素材を用いることができる。

また、仕切り壁６に熱伝導率の高い素材を用いることも有効である。熱伝導率を高めることによって、植物栽培室２１内の温度を調整することによって、間接的に栽培管理室７内の温度を制御できるという利点がある。熱伝導性が高い素材の具体例としては、アルミ材を挙げることができるが、仕切り壁６の素材としてガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などを用いてもよい。アルミ材は、熱伝導率が高いとともに、光の反射率も高いため、仕切り壁６に適している。

なお、植物２７の生育のためには、栽培管理室７の内部に温湿度計１６（単なる温度計でもよい）を設け、栽培管理室７内の温度を常に監視することが好ましい。そして、栽培管理室７内の温度が所定範囲外になったときは、所定の範囲内に戻すために、送風装置１０によって植物栽培室２１と栽培管理室７内の空気を入れ替えればよい。栽培管理室７内の望ましい温度としては、栽培する植物２７によって異なるが、葉菜類の場合は概ね１５度〜２０度である。なお、通常用いられる一般的な空調設備（エアコン）で植物栽培室２１内の温度を１５〜２５度に設定して、１日中（２４時間）運転すれば、伝熱性の高い仕切り壁６によって、栽培管理室７内の温度も植物栽培室２１内と同程度の温度になるため、このような作業はほとんど必要ない。

また、図１の形態では、植物栽培ユニット１の平面視における仕切り壁６が、長方形であるが、これに限られるものではない。すなわち、正方形や円形などの他の形態にしても良い。なお、平面視における植物載置台４や天井板５の形状と大きく異なると、それらの部品４、５と仕切り壁６の間の隙間が大きくなり、栽培管理室７の環境が制御しにくくなる。そのため、平面視において、仕切り壁６の形状は植物載置台４や天井板５の形状と同一またはそれと類似した形状にすることが好ましい。

（栽培管理室７）
本発明にかかる植物栽培ユニット１の特徴の一つは、栽培管理室７が高さ方向（ユニットの上下方向）に移動すること、すなわち栽培管理室７の内部空間を高さ方向に拡張可能であることである。この栽培管理室７の拡張は、天井板５が移動せずに植物栽培台４が下方へ移動可能な形態、植物栽培台４が移動せずに天井板５が上方へ移動可能な形態、天井板５が上方へ移動可能であるとともに植物栽培台４が下方へ移動可能な形態のいずれであっても実現できる。

植物２７の栽培を開始した時は、植物２７の背丈が低いため、栽培管理室７の高さを低くした方が良い。仕切り壁６が外方へ移動しない（膨らまない）場合、栽培管理室７の高さを低くなると、栽培管理室７内の体積が小さくなるため、植物２７の生育に適した環境にするために必要なエネルギー（当該環境を維持するエネルギーを含む。以下同じ。）を少なくすることができる。なお、前記エネルギーとしては、栽培管理室７内の湿度や温度を調節するための電気や、栽培管理室７内に供給する二酸化炭素を製造するために必要なエネルギー（木材の燃焼など）などを例示できる。

植物２７の成長によって背丈が伸びたときは、その背丈の伸長状況に合わせて、栽培管理室７の高さを徐々に高くするとよい。植物２７の上端部が栽培管理室７の天井板５（図１の形態では下部天井板５Ｂ）に当たって、収穫物に形状不良が発生したり、生育阻害が生じたりすることを防ぐためである。理屈上は、植物２７の収穫時における栽培管理室７の高さは、ほぼ最大値になる。

なお、前記説明における植物２７の上端部とは、栽培する植物２７のうち、最も背丈の高い部分を指す。植物２７の上端部と天井板５（図１の形態では下部天井板５Ｂ）との間の距離Ｘは、栽培する植物２７によって最適値が異なるが、例えばレタスの場合、約５０ｍｍ〜２５０ｍｍにすることが好ましい。当該距離Ｘが長いと、栽培管理室７内の体積が大きくなって、当該空間の環境維持に必要なエネルギーが節減しにくい。

植物２７を収穫した後は、新たに植物２７を栽培するために、栽培管理室７内の空間を再び小さくする必要がある。そのため、植物栽培台４および天井板５のうち、少なくともどちらか一方は、栽培管理室７を狭くする方向に移動可能にすることが好ましい。すなわち、植物栽培台４を上方へ移動させたり、天井板５を下方へ移動させたりすることが可能な構成が好ましい。

以上のような植物栽培台４の移動によって、二酸化炭素を供給する空間（栽培管理室７）の容積が、常に必要最小限の状態になる、またはそれに近い状態になるため、植物２７近傍の二酸化炭素濃度を高い状態に保つことが容易となる。その上、ランニングコストを低くすることもできる。
特に、二酸化炭素は空気より重いガスであるため、二酸化炭素を供給すると、当該二酸化炭素が下方に滞留する傾向がある。他方、植物２７の光合成は、植物２７の上部の葉で活発に行われるため、植物２７の上部の二酸化炭素濃度を可能な限り高くしたい。そこで、栽培管理室７をできる限り必要最小限の空間にすることが重要となる。

また、植物の背丈に応じて植物への光量子密度を一定に保つことができるため、光源の照射効率を向上させることもできる。

栽培管理室７内の環境の制御対象としては、光環境、温度、飽差（同一温度の空気の飽和水蒸気量と実際の水蒸気量の差[ｇ/ｍ³]）、二酸化炭素濃度などがあるが、制御対象の空間が狭いため、いずれの制御も容易である。
特に、現在の植物工場は、工場の栽培室（通常、植物工場は出荷室、育苗室、栽培室などに分かれている）全体の温湿度や二酸化炭素濃度を制御しているため、前記各対象を制御するために電力等を無駄に浪費している。
本発明では、生育環境を制御する領域を植物栽培室２１から栽培管理室７へと変更した。それとともに、当該空間７を植物２７の成長に応じて、随時拡大できる構成とした。これによって、栽培コストを低減できるとともに、生育に適した環境の維持により、植物２７の成長が促進され、収穫までの日数を短縮することができる。

（床板８）
植物栽培台４の下方に床板８を設けても良い。この床板８としては、植物工場でよく用いられている棚板を例示できる。高さ方向に積層された複数の棚板の間に間仕切り用の板を設け、この間仕切り板を下方へ移動する植物栽培台４として利用することができる。
床板８を設けないようにして部品点数を減らすことも可能である。しかし、床板８を設けると、その床板８上に湿度調整用の送風装置１０などを置くことができるという利点がある。

（高さ調節手段９）
床板８と植物栽培台４の間に高さ調節手段９を設け、この高さ調節手段９によって下方へ移動できるようにしても良い。図１の形態においては、高さ調節手段９として２枚の板材９、９を積層している。そして、植物２７の成長に伴い、この板材９を一つずつ引き抜くことで、植物栽培台４の位置を下方へ移動させる構造になっている。具体的な作業は、作業者が取っ手２２を持って仕切り壁６の一面を取り外し（図１では、植物栽培ユニット１Ａの仕切り壁６を取り外したときの状態を示している）、板材９を引き抜いた後に、仕切り壁６を取り付ける。以上のような作業のため、仕切り壁６の一部分を取り外し可能にすることが好ましい。

１枚の板材９の高さや、板材９の数は任意に決定することができる。栽培管理室７の内部空間の容積をきめ細かく管理したい場合は、１枚の板材９の高さを低くするとともに、板材９の数を多くするとよい。
以上のように、床板８や高さ調節手段９として、既存の流通量が多い材料を用いることで、イニシャルコストを下げることができる。
なお、図１の形態において、床板８と植物栽培台４の間の閉鎖空間を高さ調節室２５という。

また、図１に示したように、高さ方向に延在する棒状体２６（図示したものはパイプ材）を利用してもよい。図１の形態では、植物栽培ユニット１の平面視において、四角形の角部分に棒状体２６をそれぞれ配置しており、計４本の棒状体２６を用いている。
そして、例えば各棒状体２６の高さ方向に所定の間隔で開口（図示しない）を設け、その開口部に高さ調整用の留め具（金具）（図示しない）を差し込み、この金具の上に植物栽培台４を置く。そして、植物栽培台４を下方へ移動させるときは、この金具の差し込み位置を下の開口部にずらせばよい。そのほか、棒状体２６に高さ方向にスライドする留め具（図示しない）を設け、その留め具をスライドさせる形態にしてもよい。

なお、図１に示した植物栽培ユニット１は、２段棚のアルミラックをベースにしている。このように、本発明にかかる植物栽培ユニット１は、一般的に入手が容易な材料によって製造可能であるため、イニシャルコストを低減できる。

（送風装置１０）
植物栽培ユニット１の内部には、送風装置１０が設けられている。この送付装置１０は、例えば、栽培管理室７内や、床板８と植物栽培台４の間の高さ調節室２５に設けてもよい。
栽培管理室７内の湿度は、鉢２８の表面に付着した水分の蒸発や、植物の呼吸によって上昇する。そこで、栽培管理室７に設けた温湿度計１６（単なる湿度計でもよい）によって、栽培管理室７内の湿度を監視し、栽培管理室７内の湿度（相対湿度）が所定値（例えば７０％ＲＨ）よりも上昇したときに、この送風装置１０を作動させ、栽培管理室７内の湿度が高い空気と、植物栽培室２１内の湿度が低い空気を後述する開口２０や隙間１１を通じて交換し、栽培管理室７内の湿度を下げるようにするとよい。なお、図１に示したように、送風装置１０を高さ調節室２５に設ける場合は、栽培管理室７と高さ調節室２５の間で空気が移動できるようにする必要がある。そのため、例えば植物栽培台４に微細な開口（図示しない）を設けたり、植物栽培台４の大きさを植物栽培ユニット１よりも一回り小さくして、植物栽培台４の周辺に換気口Ｙを形成したりすることが好ましい。

前記送風装置１０を設ける場合は、植物栽培室２１と栽培管理室７の間で空気の交換（換気）ができるように、仕切り壁６の一部に開口２０を設けるとよい。仕切り壁６の開口２０に代えて、もしくは仕切り壁６の開口２０とともに、植物栽培台４、前記天井板５（図１の形態では下部天井板５Ｂ）および前記仕切り壁６の接続部の少なくとも一部分に隙間１１を設けてもよい。この点についての説明は、前述したため省略する。

前記の開口２０や隙間１１を設けた場合は、栽培管理室７内は密閉空間と言えない状態になる。しかし、植物２７の生育のために、栽培管理室７内の二酸化炭素濃度を高くするという視点からは、開口２０や隙間１１の面積は少ない方がよい。図１の形態では、２，０００〜８，０００ｍｍ²程度（好ましくは、８,０００ｍｍ²程度）の開口２０や隙間１１を空けている。

なお、二酸化炭素を供給する時間帯に送風装置１０が作動した場合は、二酸化炭素の供給を行っても、二酸化炭素が栽培管理室７の外へ漏れてしまう。そのため、送風装置１０の作動中は、二酸化炭素の供給を停止し、送風装置１０が停止した後に、再度二酸化炭素を供給するようにすればよい。

（二酸化炭素の供給）
植物２７の栽培では、栽培管理室７内へ二酸化炭素を供給すること、栽培管理室７内の二酸化炭素濃度を監視して、供給する二酸化炭素量を制御すること、を適切に行うことが重要となる。

図１の植物栽培ユニット１では、植物栽培室２１内に設置した二酸化炭素ボンベ１４の排気口１４Ａに接続されたチューブ２３が、栽培管理室７の植物栽培台４の上に導かれ、植物栽培台４の中央部分に直線状に延在している。当該チューブ２３には、供給口１２が設けられており、この供給口１２から上方へ向かって二酸化炭素を排出している。

また、栽培管理室７の周辺部（図１では仕切り壁６の近傍）には、栽培管理室７内の二酸化炭素濃度を計測する計測装置１３を設けている。そのほか、ボンベ１４には二酸化炭素の流量を計測する流量計２４が接続され、チューブ２３の中間部には、二酸化炭素の流量を制御する弁体１５（図１の形態では電磁弁）が設けられている。

植物栽培ユニット１を運転する際には、計測装置１３によって計測した二酸化炭素濃度に基づき、制御装置１９によって弁体１５の開度を変更し、栽培管理室７内の二酸化炭素濃度を植物栽培に適したものに調整している。植物栽培に適した二酸化炭素濃度は、栽培する植物２７によって異なるが、レタスの場合は、ＣＯ₂施肥時の平気ＣＯ₂濃度を１５００ｐｐｍ程度にすることが好ましい。

なお、二酸化炭素の供給源としては、前記二酸化炭素ボンベ１４に代えて、燃焼式炭酸ガス発生装置やドライアイスなどを用いてもよい。

（発光体１７）
図１の植物栽培ユニット１は、天井板５（図１の形態では上部天井板５Ａ）の上方に発光体１７を備えている。詳しくは、発光体１７として７本の蛍光灯を配置しているが、蛍光灯の数を任意に変更することや、蛍光灯の代わりにＬＥＤを用いたりすることも可能である。植物栽培ユニット１に用いるＬＥＤとしては、砲弾型ＬＥＤよりもチップ型ＬＥＤが適している。

発光体１７に代えて、または発光体１７とともに、太陽光を利用してもよい。植物栽培ユニット１に太陽光を用いる形態としては、常時太陽光を用いる形と、晴天時に太陽光を用いるとともに、曇天時や雨天時に発光体１７を用いるハイブリッド形が考えられ、どちらを用いてもよい。

（断熱部材１８）
植物栽培ユニット１は単体で用いることもできるが、植物栽培室２１の高さが高いときは、複数の植物栽培ユニット１を高さ方向に積層して用いることもできる。図１では２個の植物栽培ユニット１Ａ、１Ｂを上下に重ねている。このように植物栽培ユニット１を積層することで、植物栽培室２１の床面に対する植物栽培ユニット１の設置面積を小さくすることができる。

植物栽培ユニット１を積層した場合、天井板５の上方に発光体１７があると、発光体１７が発する熱によって、発光体１７の上方に位置する栽培管理室７内の温度が上昇してしまう。図１の形態では、一階部分の植物栽培ユニット１Ｂの発光体１７Ｂの熱が、二階部分の植物栽培ユニット１Ａの栽培管理室７内の温度を上昇させてしまう。

そこで、複数の植物栽培ユニット１Ａ、１Ｂの接続部、すなわち発光体１７Ｂと、その上方に位置する植物栽培ユニット１Ａの栽培管理室７の間の任意の場所に断熱部材１８を設け、栽培管理室７内の温度の上昇を防ぐことが好ましい。図１の形態では、植物栽培ユニット１Ｂの発光体１７Ｂと、植物栽培ユニット１Ａの床面８の間に、断熱部材１８を設けている。断熱部材１８としては、例えばプラベニヤ、スタイロフォームなどを用いることができる。

（その他）
植物栽培室２１内を空調すると、伝熱性の高い仕切り壁６によって、植物栽培室２１内の空気と栽培管理室７内の空気が熱交換される。それとともに、仕切り壁６に設けられた開口２０や、仕切り壁６周辺の隙間１１を通る、隙間風が生じたり、栽培管理室７の内部に気流が発生したりする。これによって、栽培管理室７内の温度、湿度、風速が植物生育に適したものとなる。

このうち、栽培管理室７内で発生する気流が特に重要である。
植物の葉裏の気孔に供給される二酸化炭素量によって光合成の速度が変化する。無風状態の場合、二酸化炭素分子は、空気中を拡散して広がるだけであるため、葉の近傍で二酸化炭素が消費されると、葉の近傍に新たに二酸化炭素が供給されづらく、光合成の速度が遅くなる。その結果、生育が遅くなり、葉菜類の葉が広がってしまうこともある。他方、風がある場合は、二酸化炭素が葉の近傍まで運ばれ、二酸化炭素の供給量が増加する。このような観点から、前記の気流の発生は特に有用である。栽培に好適な気流速度は、約０．５ｍ・ｓ^-1以下である。

１：植物栽培ユニット、１Ａ：植物栽培ユニット（二階部分）、１Ｂ：植物栽培ユニット（一階部分）２：植物支持体、３：ケース、４：植物栽培台、５：天井板、５Ａ：天井板（上部）、５Ｂ：天井板（下部）、６：仕切り壁、７：栽培管理室、８：床板、９：高さ調節手段、１０：送風装置、１１：隙間、１２：供給口、１３：計測装置、１４：二酸化炭素ボンベ、１４Ａ：排気口、１５：弁体、１６：温湿度計、１７：発光体、１７Ａ：発光体（二階部分）、１７Ｂ：発光体（一階部分）、１８：断熱部材、１９：制御装置、２０：開口、２１：植物栽培室、２２：取っ手、２３：チューブ、２４：流量計、２５：高さ調節室、２６：棒状体、２７：植物（栽培植物）、２８：鉢、２９：蓋板

Claims (6)

1. 植物栽培室内に設置される植物栽培ユニットであって、
   前記植物栽培ユニットは、
   植物を植える植物支持体と、
   前記植物支持体を載置する植物栽培台と、
   前記植物栽培台の上方に設けられる透光性の天井板と、
   前記植物栽培台の周囲を取り囲んで設けられ、前記植物栽培室内の空間を仕切る仕切り壁と、
   前記植物栽培台の下方に設けた床板と、
   前記床板の上に設けた高さ調節手段と、
   前記植物栽培台と前記床板の間に設けられた送風装置と、を有し、
   前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁で区切られた内部は、植物の生育環境が管理される栽培管理室とされ、
   前記植物栽培台の下方への移動、および前記天井板の上方への移動の少なくとも一方が可能であり、
   前記移動によって、前記栽培管理室の高さ方向への拡張が可能であり、
   前記仕切り壁は熱伝導性を有し、
   前記植物栽培室内の温度を調整することによって、前記仕切り壁を介して、間接的に前記栽培管理室内の温度を調整することが可能であり、
   前記植物栽培台および床板の間の空間は高さ調節室とされ、
   前記植物栽培台に開口が設けられ、
   前記送風装置によって、前記開口を通じて、前記栽培管理室と前記高さ調節室の間で空気を移動させることが可能であることを特徴とする植物栽培ユニット。
2. 前記植物栽培台の周囲に換気口が設けられ、
   前記送風装置によって、前記換気口を通じて、前記栽培管理室と前記高さ調節室の間で空気を移動させることが可能である請求項１記載の植物栽培ユニット。
3. 前記栽培管理室の中央部に二酸化炭素の供給口を設け、前記栽培管理室の周辺部に前記栽培管理室内の二酸化炭素濃度を計測する計測装置を設けた請求項１または２に記載の植物栽培ユニット。
4. 前記植物栽培ユニットは、前記天井板の上方に発光体を有し、
   前記植物栽培ユニットを高さ方向に重層した状態において、前記複数の植物栽培ユニットの接続部に断熱部材が設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培ユニット。
5. 植物栽培室内に設置される植物栽培ユニットを用いた植物の栽培方法であって、
   前記植物栽培ユニットは、
   植物を植える植物支持体と、
   前記植物支持体を載置する植物栽培台と、
   前記植物栽培台の上方に設けられる透光性の天井板と、
   前記植物栽培台の周囲を取り囲んで設けられ、前記植物栽培室内の空間を仕切る仕切り壁と、
   前記植物栽培台の下方に設けた床板と、
   前記床板の上に設けた高さ調節手段と、
   前記植物栽培台と前記床板の間に設けられた送風装置と、を有し、
   前記植物栽培台、前記天井板および前記仕切り壁で区切られた内部は、植物の生育環境が管理される栽培管理室とされ、
   前記植物の栽培時間の経過に伴って、
   前記植物栽培台の下方への移動、および前記天井板の上方への移動の少なくとも一方の操作を行い、
   前記移動によって、前記栽培管理室を高さ方向へ拡張し、
   前記仕切り壁は熱伝導性を有し、
   前記植物栽培室内の温度を調整することによって、前記仕切り壁を介して、間接的に前記栽培管理室内の温度を調整し、
   前記植物栽培台および床板の間の空間は高さ調節室とされ、
   前記植物栽培台に開口が設けられ、
   前記送風装置によって、前記開口を通じて、前記栽培管理室と前記高さ調節室の間で空気を移動させることを特徴とする植物の栽培方法。
6. 前記植物栽培台の周囲に換気口が設けられ、
   前記送風装置によって、前記換気口を通じて、前記栽培管理室と前記高さ調節室の間で空気を移動させる請求項５記載の植物の栽培方法。

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