JPWO2009119778A1

JPWO2009119778A1 - 栽培装置

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Publication number: JPWO2009119778A1
Application number: JP2010505811A
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Inventors: 久和内山
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Abstract

【課題】従来の栽培装置の利点をできるだけ損なわず、給気経路を簡略にする。【解決手段】複数個の箱状の作物栽培用の容器２１の列１１と、その列１１の下方に配置され、上段の容器２１を栽培しようとする作物の生長時の高さ以上の間隔をあけて保持する下段の容器２１の列１２とを備えた栽培装置１０。それぞれの容器２１には、上段の容器２１を支持する支柱２２と、前記容器２１の前および後の左右の支柱の間にそれぞれ張られる遮断フィルム２４とが設けられている。前記容器２１の列１１、１２の一端に空調機１７が配置され、他端に方向転換室１４が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は栽培装置に関する。さらに詳しくは、水耕栽培などの工業化栽培に適した、設置スペースが少なくて済む栽培装置に関する。

本出願人は先に、複数本の棒状の棚部材からなる棚と、その棚の上に、棚部材と交わる方向に摺動自在に載置された複数個の細長い栽培床とからなる栽培棚を提案している（特許文献１参照）。その公報では、さらに栽培床に、容器本体の上部を覆う断熱材や、放熱パイプを設けること、栽培床の上部空間を周囲から仕切る透明な合成樹脂フィルム製の対流防止壁を設けることも記載されている（同公報の図１参照）。

さらに本出願人は、箱状の容器と、その容器の上面または下面の４隅に立設した支柱とからなるユニットを上下に積み重ねた積み上げ式の栽培棚を開示している（特許文献２参照）。このような栽培棚では、上方の容器の底面に配列した発光ダイオードで下方の容器で育成している植物に光を与えるようにしている。

先行技術文献

特開平８−２４２７０１号公報特開平１０−１３６７９０号公報

特許文献１の栽培棚は、一般的には平面的に地面などに配列する栽培床を棚上に立体的に配列したものであり、それによりスペースを大幅に節約することができる利点がある。また、容器の前後に長く連続する遮断フィルムによって容器上部の空気温度を一定に維持しやすい。しかしこのものは、栽培ユニットとなる栽培床が長いため、棚に載せたり、収穫のために棚から降ろしたりする作業が厄介である。他方、特許文献２の栽培棚は、比較的短い容器を複数個配列するので、特定の容器だけを取り出したり、別の容器と交換することも容易である。しかしエアコンディショナなどで温度調節された空気を送り込むために、個別の給気管を設けたり、支柱内に給気管を通したりするので、配管経路が煩雑になる。

本発明は特許文献２の栽培棚の利点をできるだけ損なわず、給気経路を簡略にすることを技術課題としている。さらに本発明は栽培用の容器の積み上げ降ろしを効率的に行うことができる栽培装置を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、小型の植物の栽培も容易に行うことができる栽培装置を提供することを技術課題としている。

本発明の栽培装置（請求項１）は、上下、左右または前後に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、前記容器の上部空間または下部空間の前後左右のうち、いずれか２個所をあけて他の２個所に設けられる遮断壁と、容器の上部空間または下部空間に空気調和された空気を送る給気装置とを備えていることを特徴としている。

このような栽培装置では、前記容器の上面または下面のいずれか一方の面の４隅またはその近辺に支柱が設けられ、他の面に他の容器の支柱の先端と着脱自在に当接する支柱受けが設けられており、下方の容器の支柱ないし支柱受けに上方の容器の支柱受けないし支
柱を順次載置していくことにより、複数個の容器を立体的に積み上げることができるものが好ましい（請求項２）。また、前記給気装置が複数の容器に渡って上下に連続している縦ダクトまたは前後に連続している水平ダクトであってもよい（請求項３）。また、前記容器の前後に遮断壁が設けられると共に、容器が左右に連続して配列されているものであってもよい（請求項４）。

本発明の栽培装置の第２の態様（請求項５）は、上下に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、配列される複数個の容器の前後に、容器とは別個に配置される遮断壁と、上下の容器と前後の遮断壁で囲まれる空間に、空気調和された空気を送る給気装置とを備え、前記容器の上面または下面のいずれか一方の面の４隅またはその近辺に支柱が設けられ、他の面に他の容器の支柱の先端と着脱自在に当接する支柱受けが設けられており、下方の容器の支柱ないし支柱受けに上方の容器の支柱受けないし支柱を順次載置していくことにより、複数個の容器を立体的に積み上げることができることを特徴としている。

このような栽培装置では、最下段の容器を支持し、昇降するリフタと、最下段から２番目以上の容器を支持する状態と、開放する状態とを選択的にとる支持機構とを備えているものが好ましい（請求項６）。さらに最下段から２番目以上の容器を支持している状態で、最下段の容器を水平方向に移動させる水平移動機構を備えているものが好ましい（請求項７）。また、前記いずれの栽培装置においても、前記容器が、棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器とからなるものとすることができる（請求項８）。

本発明の栽培装置の第３の態様（請求項９）は、容器と、その容器の側面および天面に設けられる遮蔽板と、容器と遮蔽板との間の空間に空気調和された空気を送る給気装置とを備えていることを特徴としている。本発明の栽培装置の第４の態様（請求項１０）は、透光性を有する棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器と、棚板の上方から小型容器内を照らす照明具とを備えていることを特徴としている。その場合、前記棚板に複数個の小型容器が取り付けられ、それらの小型容器を密閉して囲む棚カバーが前記棚板に下側から着脱自在に、かつ、気密に取り付けられているものが好ましい（請求項１１）。

本発明の栽培装置の第５の態様（請求項１２）は、遮蔽壁によって前後、上下または左右に区画された少なくとも一対のダクトが設けられている固定棚と、前記一対のダクトのうち、少なくとも一方のダクト内に設けられる植物栽培用の容器と、前記一対のダクトのうち、いずれか一方のダクトに空気調和された空気を送り、他方のダクトから空気を戻す空調室とを備えていることを特徴としている。

このような栽培装置においては、前記固定棚の空調室が設けられている面とは反対側の面に、前記一対のダクトを連通する方向転換室が設けられているものが好ましい（請求項１３）。また、前記容器が固定棚に取り出し自在に収容されているものが好ましい（請求項１４）。

本発明の栽培装置の第６の態様（請求項１５）は、上下、左右または前後に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、各容器を周囲の空間から隔離する遮断壁と、前記容器または遮断壁内を照らすと共に加熱する照明具と、前記容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具を冷却する冷却手段とを備えていることを特徴としている。

このような栽培装置では、前記容器内、遮断壁内または照明具の温度に応じて前記冷却手段による冷却の程度を調節する温度制御手段をさらに備えているものが好ましい（請求項１６）。また、前記冷却手段は、前記容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具に空気調和された空気を送る給気装置とすることができる（請求項１７）。また、前記冷却手段を、容器、遮断壁または照明具を冷却するための冷媒を送る配管を備えているものとすることもできる（請求項１８）。

さらに前記照明具は、互いに間隔をあけて配置される放熱板および透光板と、それらの放熱板および透光板の周囲の隙間を略気密に塞ぐ封止枠と、前記放熱板上に、透光板に向かって発光するように配列される発熱性の発光体とを備えており、前記冷却手段が少なくとも前記放熱板を冷却するものが好ましい（請求項１９）。その場合、前記発光体が紫外線を照射するものであり、前記透光板が紫外線透光材であり、かつ、透光板の外側に、紫外線によって発光する蛍光剤を塗装した透光板が着脱自在に設けられているものが好ましい（請求項２０）。

さらに前記遮断壁が断熱性を備えているものが好ましい（請求項２１）。さらに前記容器が、遮断壁で囲まれる空間内に取り出し自在に収容されているものが好ましい（請求項２２）。また、前記容器を、遮断壁で囲まれる空間内で移動させる移動装置をさらに備えており、前記遮断壁に容器を入れる入り口および取り出す出口が設けられているものが好ましい（請求項２３）。

本発明の栽培装置（請求項１）では、箱状の容器の前後左右のいずれか２個所に張られる遮断壁で内部の空間と外部の空間が遮断されている。そのため、開放されている他の２個所のうち一個所から空気を供給することができ、残りの一個所から空気を排出することができる。したがって容器の上部空間あるいは下部空間自体をダクトと同様に空気の通路として利用できる。そのため、配管設備を大幅に簡略にすることができ、場合により配管設備を設けなくてもよい。また、ダクト内の空気のみを空調すればよいので、省エネルギとなる。

このような栽培装置において、前記支柱が、各容器の上面または下面のいずれか一方の４隅またはその近辺に立設されると共に、他の面に他の容器の支柱の先端と着脱自在に当接する支柱受けが設けられており、下方の容器の支柱ないし支柱受けに上方の容器の支柱受けないし支柱を順次載置していくことにより、複数個の容器を立体的に積み上げるものである場合（請求項２）は、容器とその４隅またはその近辺の支柱とからなる栽培ユニットを取り出したり、交換したりすることができるので、取り扱いが容易である。さらに栽培ユニットを積み重ねたものをそのまま栽培棚として使用できる。

前記給気装置が複数の容器に渡って上下に連続している縦ダクトあるいは前後に連続している水平ダクトである場合（請求項３）は、１本の縦ダクトあるいは水平ダクトだけで上下あるいは前後に配列した複数の容器に空気調和した空気を供給できる。したがって一層、配管設備を簡略にすることができる。また、縦ダクトまたは水平ダクトを挟んで左右または前後に、それぞれ積み上げた容器を配置することにより、１本の縦ダクトまたは水平ダクトを多数の容器の植物の栽培に利用できる。

前記容器の前後に遮断壁が設けられると共に、容器が左右に連続して配列されている場合（請求項４）は、左右に配列した多数の容器の上側または下側の筒状の空間が全体として直線状に延びる給気ダクトとして作用し、その内部を調節された空気が通る。そしてそれぞれの容器の植物の育成に用いられる。そのため、端部あるいは途中に配置された容器の上部の筒状の空間に空調機を連結すれば、他の配管設備は不要である。

本発明の栽培装置の第２の態様（請求項５）は、前後に配置される遮断壁の間に複数段で容器を積み重ねて栽培装置（栽培棚）とすることができる。そのため、固定設備が簡易で、しかもこ容器自体に遮断壁を設ける必要がないので、簡易なもので足りる。

このような栽培装置において、最下段の容器を支持し、昇降するリフタと、最下段から２番目以上の容器を支持する状態と、開放する状態とを選択的にとる支持機構とを備えているもの（請求項６）は、最下段の容器を追加しながら積み上げていくことができ、最下段の容器を取り出しながら、積み降ろしていくことができる。したがって容器の積み上げ作業および積み降ろし作業を効率的に行うことができる。さらに遮断壁を固定することができ、建物と一体にすることもできる。

また、最下段から２番目以上の容器を支持している状態で、最下段の容器を水平方向に移動させる水平移動機構を備えている場合（請求項７）は、最下段の容器の移動が容易であり、ひいては積み上げ作業および積み降ろし作業を一層効率的に行うことができる。

前記容器が、棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器とからなる場合（請求項８）は、小型の植物も大型の植物と同様に扱うことができ、効率的に栽培することができる。

本発明の栽培装置の第３の態様（請求項９）は、容器と、側面の遮蔽板と、天面の遮蔽板とでダクトの作用を奏する。そのため、一方の開放端から空気調和さえた空気を供給すると、容器内の全体に空気調和された空気が供給される。そして囲まれている範囲は建物内の温度と異なる温度に設定できるので、エネルギ消費も少ない。

本発明の栽培装置の第４の態様（請求項１０）は、透光性を有する棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器と、棚板の上方から小型容器内を照らす照明具とを備えているので、照明具から照らされる光は棚板を通して小型容器内の植物を生長させる。また、棚板を積み上げれば栽培棚となるので、量産も可能である。しかも容器だけを取り外して播種、育苗を行った上で、棚板に取り付けることもできる。

第４の態様において、前記棚板に複数個の小型容器が取り付けられ、それらの小型容器を密閉して囲む棚カバーが前記棚板に下側から着脱自在に、かつ、気密に取り付けられている場合（請求項１１）は、小型容器を一層確実に密閉することができ、クリーンベンチとして使用できる。

本発明の栽培装置の第５の態様（請求項１２）は、固定棚に設けた遮蔽壁で空気調和された空気の送り側ダクトと戻り側ダクトにすることができるので、棚および容器の構成が簡易であり、しかも容器の上部をダクトとして利用できる。とくにダクトを前後または左右に配置する場合は、栽培装置全体の高さを低くすることができる。前後あるいは左右に配置した一対のダクトを上下に多段に設ける場合は、一層その効果を発揮できる。

このような一対のダクトを前後、左右あるいは上下に配置した栽培装置において、前記固定棚の空調室が設けられている面とは反対側の面に、前記一対のダクトを連通する方向転換室が設けられている場合（請求項１３）は、空調室から送られた空気を行き側のダクトから戻り側のダクトにスムーズに方向転換することができる。さらに前記容器が固定棚に取り出し自在に収容されている場合（請求項１４）は、固定棚から容器を取り出してから種や苗を植えたり、収穫物を取り出したりすること、あるいは容器内の土壌などをスチーム消毒することが容易である。

本発明の栽培装置の第６の態様（請求項１５）は、照明具が容器や遮断壁あるいは栽培される植物を直接加熱（加温）することができ、また、容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具を冷却手段で冷却することができるので、工場内全体を暖房・冷房する場合に比して消費エネルギが少なくて済む。とくに寒冷地や冬期での栽培時に暖房費を節約することができる。さらに遮断壁で囲まれている栽培空間ごとに、互いに異なる適切な温度とすることができる。

このような栽培装置において、前記容器内、遮断壁内または照明具の温度に応じて前記冷却手段による冷却の程度を調節する温度制御手段をさらに備えている場合（請求項１６）は、自動的に栽培環境を適切な温度に維持することができる。また、前記冷却手段を、前記容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具に空気調和された空気を送る給気装置とする場合（請求項１７）は、水漏れの心配がなく、多くの容器を備えた栽培装置の温度管理が容易になる。他方、前記冷却手段を、容器、遮断壁または照明具を冷却するための冷媒を送る配管を備えているものとする場合（請求項１８）は、一層温度管理が容易になる。

さらに前記照明具が、互いに間隔をあけて配置される放熱板および透光板と、それらの放熱板および透光板の周囲の隙間を略気密に塞ぐ封止枠と、前記放熱板上に、透光板に向かって発光するように配列される発熱性の発光体とを備えており、前記冷却手段が少なくとも前記放熱板を冷却するものである場合（請求項１９）は、照明具を植物栽培の高温多湿の環境から保護することができ、照明具の寿命を長くすることができる。その場合、前記発光体が紫外線を照射するものであり、前記透光板が紫外線透光材であり、かつ、透光板の外側に、紫外線によって発光する蛍光剤を塗装した発光板が着脱自在に設けられているものである場合（請求項２０）は、発光板を交換するだけで適切な色の光を供給することができる。さらに蛍光塗料が劣化しても、発光板を交換するだけでよい。

さらに前記遮断壁が断熱性を備えている場合（請求項２１）は、一層省エネルギ効果が高い。さらに前記容器が、遮断壁で囲まれる空間内に取り出し自在に収容されているもの（請求項２２）は、植物の播種、収穫が容易である。前記容器を、遮断壁で囲まれる空間内で移動させる移動装置をさらに備えている栽培装置（請求項２３）は、容器が栽培装置内で移動するので、入り口から植物の苗を入れて出口まで移動させ、その移動させている期間に生長した植物を出口から取り出すことができる。

本発明の栽培装置の一実施形態を示す正面図である。図１の栽培装置に用いる栽培ユニットの斜視図である。本発明に関わる栽培ユニットの他の実施形態を示す正面図である。図１の栽培装置の平面図である。本発明の栽培装置の他の実施形態を示す正面図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。本発明に関わる栽培ユニットのさらに他の実施形態を示す斜視図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。図１１ａおよび図１１ｂはそれぞれ本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図および平面図である。図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す斜視図および要部斜視図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。図１４の栽培装置に用いるリフタを示す正面図である。本発明に関わる栽培装置の一実施形態を示す断面図である。図１６の栽培装置の下から見上げた斜視図である。図１８ａは本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す斜視図、図１８ｂは図１８ａのX-X線断面図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。図１９の栽培装置の冷凍サイクルの一実施形態を示す配管系統図である。図２１ａおよび図２１ｂはそれぞれ本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。本発明の栽培装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。図２３ａ〜ｃは、それぞれ本発明の栽培装置に用いることができる発光パネルを示す側面断面図である。

つぎに図面を参照しながら本発明の栽培装置の実施の形態を説明する。

図１に示す栽培装置１０は、上下に複数段で積まれた栽培ユニット２０の列１１、１２と、それらの列１１、１２の一方の端部に配置される空調室１３と、他方の端部に配置される方向転換室１４あるいは方向転換ダクトと、最上段の列１２の上面を覆うカバー１５とを備え、栽培棚とされている。この実施形態では、上の列１１と下の列１２の上下２段で１セットとされ、それぞれのセット１６ごとに空調室１３および方向転換室１４が分けられている。空調室１３には、熱交換器（空調機）１７が配置されており、ファン１８によって右端の栽培ユニット２０に適切に温度管理あるいは成分管理がされた空気が送られる。成分管理としては、二酸化炭素や酸素などの含有量があげられる。

前記列１２は図２に示す栽培ユニット２０を横に並べたものである。この栽培ユニット２０は、浅い皿状の容器（トレイ）２１と、その容器の４隅から立ち上がる前２本の支柱２２および後ろ２本の支柱２３と、前の２本の支柱２２の間および後ろの２本の支柱２３の間にそれぞれ張られた遮断フィルム２４と、容器２１の下面に配列される照明器具２６とからなる。前後の支柱の間には、遮断フィルム２４を張らない。そのため、栽培ユニット２０の左右と上側はあいている。遮断フィルム２４は、支柱２２、２３や後述する枠体２８に対し、できるだけ気密を維持できるように接着剤などで貼り付けるのが好ましい。遮断フィルム２４はファスナなどによって開閉自在に構成してもよい。

この実施形態では、容器２１は、前後左右の枠板２７からなる枠体２８と、その枠体２８の内部で、上下方向の途中に固定される底板２９とを備えている。支柱２３の下端は枠体２８の内側で底板２９の上面に固定されている。前後の枠体２８には、フォークリフトの爪を挿入するための切り欠き３０が形成されている。容器２１は合成樹脂で一体成形したり、金属板を溶接するなどにより製造することができる。合成樹脂の場合は、支柱２２、２３と一体成形することもできる。

前記支柱２２、２３は、市販のアングル材、あるいは金属板をＬ字状に折り曲げたもの、さらに金属製の角パイプなどを用いることができる。ただし合成樹脂製としてもよい。支柱２２、２３は枠体２８の外側に取り付けてもよいが、内側に取り付けると、支柱２２、２３の上端に上の段の容器２１の枠体２８を被せることができ、安定して支えることができる。

前記遮断フィルム２４は、透明な合成樹脂フィルム、たとえばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムが用いられる。透明でなくてもよいが、透明にするほうが植物の栽培状況を観察しやすい。なお、フィルムに代えて、透明あるいは不透明の合成樹脂製の板あるいはガラスを用いてもよい。フィルムはガス透過性が低いもの、熱伝導性が低いものが好ましいが、ある程度空気を遮断できれば足りる。フィルムを２層として、その間に隙間を設けると、一層、ガス遮断機能、熱遮断機能が向上する。

上記の栽培ユニット２０で植物を栽培する場合は、容器２１内に保水マットや用土が敷かれ、野菜、果物、花卉類、キノコ類などの種、あるいは苗が植えられて栽培される。養分を含む寒天も使用できる。なお、正確な分類ではないが、この明細書では植物にキノコ類など、胞子で生殖するものも含める。容器２１への灌水や施肥は、従来と同様に栄養素を溶かした水を供給する供給配管を経由して行われる。なお、余分な水を排水する排水配管、二酸化炭素を供給する配管を設けてもよい。容器２１の下面に設けられる照明器具２６は、前後左右に整列した発光ダイオード（図３参照）が好ましいが、蛍光灯や冷陰極管など、他の照明器具であってもよい。図２の符号３１、３２は、照明器具２６に給電するためのコードである。隣接する栽培ユニット２０同士を連結するため、左右のコード３１、３２にはオス、メスのプラグが取り付けられている。

図２の栽培ユニット２０は、図１のように左右に並べて列１１、１２とされ、それらの列１１、１２が上下に積み重ねられる。実際の作業では、先に縦列を積み重ね、それに隣接してつぎの縦列を積み重ねるようにしてもよい。そして上下左右に積み重ねられた後、空調室１３と方向転換室１４を配置する。なお、空調室１３を上下に重ねた空調ダクト３２と、方向転換室１４を上下に重ねた方向転換ダクト３３とを床面に固定しておき、それらの間に栽培ユニット２０を重ねていくようにしてもよい（図８参照）。

図１のように構成される栽培装置１０は、それぞれの栽培ユニット２０の上面が上段の栽培ユニット２０の容器２１の底板２９で塞がれる。最上段の栽培ユニット２０ではカバー１５によって塞がれる。他方、それぞれの栽培ユニット２０の左右はあいているので、各横方向の列１２は筒状となり、いわば横ダクトを構成する。そのため、上下の列１２からなるセット１６では、下段の列１２の右端から右端の栽培ユニット２０に送られた空気は、その列１２の栽培ユニット２０の中を通って左端の栽培ユニット２０に達し、方向転換室１４に移動する。そして方向転換室１４で方向転換された空気は、上段の列１１の左端の栽培ユニット２０に入り、前述と同様にして右端の栽培ユニット２０に至り、空調室１３に戻る。

上から３段目の列と４段目の列でも同様に、下段（４段目）の列１１の右端の栽培ユニット２０に送られた空気は左端の栽培ユニット２０に至り、方向転換室１４で方向転換され、上段（３段目）の列１２の左端の栽培ユニット２０から右端の栽培ユニット２０に至り、空調室１３に戻る。５段目の列と６段目の列のセットなど、下方の栽培ユニットの列１１、１２についても同様である。

上記のようにこの栽培装置１０では、多数の栽培ユニット２０の全体で横方向のダクトが構成され、その内部を空気調和された空気が通るので、室内全体の空気の温度を管理する必要がない。そのため、空調用電力を大幅に削減することができ、省エネルギとなる。さらに段ごとに異なる温度の空気や異なる炭酸ガス濃度の空気を流して栽培することができる。そのため、栽培条件が異なる複数種の植物でも効率よく栽培することができる。

図１の栽培装置１０では右端の空調室１３のみに熱交換器１７を設置しているが、想像線で示すように、左端の方向転換室１４に熱交換器（空調機）１７を配置し、左右それぞれを空調室とすることもできる。また、図１の栽培装置１０では、上下の２段で１セットとしているが、上から２段目の列と３段目の列の右端同士をダクトあるいは方向転換室で連結して、上下４段で１セットとしたり、それ以上の段を１セットとすることもできる。それらの場合は１台の熱交換器１７で４段あるいはそれ以上の段の栽培ユニット２０の列１２の温度管理をすることができる。

また、図２の栽培ユニット２０では、容器２１の上部に支柱２２、２３を立設しているが、図３に示す栽培ユニット３４のように容器２１の下面側に支柱２２、２２を設けることもできる。この場合は支柱２２の下端を下段の容器２１の上面で支えるようにする。

図３の符号３５は、容器２１の底板２０の下面に配列された多数の発光ダイオードである。底板２９をアルミニウムなどの熱伝導性が高い金属製とする場合は、それらの発光ダイオード３５を容器２１内の水で冷却することができるので、耐久性が高くなる利点がある。

図２の栽培ユニット２０では、支柱の上端を自由端としているが、支柱２２、２３の上に天井板を設けることもできる。この場合は発光ダイオードの光を透過させる透明な板が好ましい。ただし天井板の下面に発光ダイオードを設けてもよく、その場合は天井板は透明でなくてもよい。さらに棚板を設け、その棚板にユニットを載置するようにしてもよい（図６参照）。その場合は棚板に発光ダイオードなどの照明具を設けることもできる。

図１に示す栽培装置２０は、たとえば図４の平面図に示すように建物内に通路となる隙間３６をあけて複数基配置される。それによりスペースを節約しながら多数の植物を効率よく栽培することができる。種や苗を植え付けた栽培ユニット２０は、フォークリフトなどで図１のように下段から順に積み上げる。また、育成された植物を収穫する場合は、上段から順に積み下ろしていけばよい。

図１の栽培装置１０では、左右に多数の栽培ユニット２０を配列して横に並ぶ列１２を構成しているが、図５に示す栽培装置４０のように、１個の栽培ユニット２０あるいは少数個の栽培ユニットだけで列を構成することもできる。この場合は熱負荷が少ないため、多数の段の左右に上下に連続する供給用ダクト４１および回収用ダクト４２を配置し、それらのダクト間に連結した１基の空調機（熱交換器１７とファン１８）で温度管理をすることができる。また、熱負荷が少なく、空調機の容量が充分である場合は、想像線で示すように、供給用ダクト４１や回収用ダクト４２を、隣接する栽培装置４０と兼用するようにしてもよい。いずれの場合も回収用ダクト４２は省略してもよい。また、建物内が充分に空気調和されている場合は、供給用ダクトを省略することもできる。

図６に示す栽培装置４５は、複数段の棚板４６と、それらの棚板４６を上下に空間をあけて支持する横桟および支柱からなる棚フレーム４７とを備えた固定棚４８と、その固定棚４８の棚板４６に配列される多数の栽培ユニット４９と、固定棚４８の両側に配置される空調室１３および方向転換室１４とからなる。この栽培装置４５では、それぞれ栽培ユニット４９が上段の栽培ユニット４９を支持する必要がない。そのため、図７に示すように、容器２１に対して前後の遮断フィルム２４を支持するための細い棒状の支柱２２、２３を上向きに取り付けるだけで足りる。また、フィルムに代えて、合成樹脂板からなる遮断壁（図１０の符号６１参照）を採用する場合は、支柱を設ける必要もない。そのため、栽培ユニット４９を簡易に構成に構成することができる。

さらに栽培ユニット４９は、単に棚板４６に乗っているだけであるから、フォークリフトなどによる固定棚４８への載置および固定棚４８からの取り出しが容易であり、高さ方向の途中の栽培ユニット４９だけを積み上げ・積み降ろしたり交換したりすることも容易である。そして横方向に配列される複数の栽培ユニット４９により、横方向のダクトが構成され、空調機からの温度調節された空気が下段の列１２（または上段の列１１）を通り、方向転換室１４で方向転換されて上段の列１２（あるいは下段の列１１）を通って元の空調室１３に戻るという基本的な作用は、図１の栽培装置１０と同様に奏することができる。

なお、図６に示す固定棚４８を備えた栽培装置４５についても、図５のように１個または少数個の栽培ユニットの左右に縦方向の供給用および回収用のダクトを設けた栽培装置にすることができる。固定棚を用いる場合は、背面側の遮蔽板を固定棚に設け、容器の背面側の遮蔽シートや遮蔽板を省略することもできる（図１５、図１６参照）。さらに固定棚の前面側に、引き違い式扉、上端あるいは下端のヒンジで開閉自在とした遮蔽板などを設けて前面側の遮蔽シートや遮蔽板を省略することもできる。

図８に示す栽培装置５０は、左端および右端に設けた固定室５１、５２と、その間に着脱自在に設けられる栽培ユニット５３と、その上に設けられる戻りダクト５４とからなる。そして左右の固定室５１、５２のうち、右の固定室５２に空調装置を設け、左の固定室５１を方向転換用の室としている。なお、戻りダクト５４および方向転換用の固定室５１は省略することもできる。その場合は、冷却などに用いられた空気は建物内にそのまま排気される。本発明の栽培装置はこのような多段に設けない場合も含む。図８の栽培装置８０は、左右端の固定室５１、５２の間に着脱自在に栽培ユニット５３を設けているので、フォークリフトなどで栽培ユニット５３を交換するのが容易である。そのため、比較的大型の栽培ユニットに適する。

図９に示す栽培装置５６は、上下ではなく、前後に栽培ユニット５７を配置している。なお、一方の栽培ユニット５７を戻りダクトとすることもできる。図９の栽培装置５６は、高さを低くすることができる。そのため、高さ制限がある場合に好ましい。また、想像線で示すように、上下に積み上げる場合は、段数が増えても高さがそれほど増えない。

図１０に示す栽培ユニット６０は、容器２１の前後に板状の遮断壁６１を設け、さらにそれらの中間位置に、容器２１を前後に仕切るための仕切り壁６２を設けている。このものは、１列で配置するだけで、空気調和した空気やガスを往復で流すことができる。また、仕切り壁６２の前後で異なる植物を栽培することも可能である。仕切り壁６２は、遮断壁６１と同様に、合成樹脂やガラスの板のほか、合成樹脂フィルムを採用することができる。

図１１に立面図で示す栽培装置５０Ａは、１個の栽培ユニット２０と２基のファン１８および熱交換器とを備えている。熱交換器を設けずにファン１８のみを設けてもよい。栽培ユニット２０は、容器２１と、その前後に設けた遮断壁２４ａと、それらの天面を覆う遮断壁２４ｂとからなるダクト状のものである。ファン１８および熱交換器は、建物に固定した空調室５２に設けている。ただし空調室５２あるいは空調機は、栽培ユニット２０と一体化することもできる。いずれの場合も、栽培ユニット２０を建物に対して取り付け・取り外し自在に構成するのが好ましく、その場合は播種や育苗を別の場所で行うことができる。また、この栽培ユニット２０を上下に積み上げて、あるいは栽培ユニット２０と空調室５２とを組み合わせた栽培装置５０Ａ全体を上下に積み上げて、それぞれ栽培棚とすることもできる。また、前後に並べることもできる。さらに上下前後に配列することもできる。

図１１ｂに平面図で示す栽培装置５０Ｂは、栽培ユニット６０ａと、その一端に設けた空調室５２とからなる。栽培ユニット６０ａは、図１０の栽培ユニット６０に天面の遮断壁を設け、左右に細長くし、仕切り壁６２の一端を切り欠いて前後の空間を連通させたものである。空調室５２には熱交換器６３とファン１８とが設けられている。この場合も、空調室５２を建物に固定したり、あるいは栽培ユニット６０ａと一体にすることもできる。仕切り壁６２で前後に仕切った前後のダクト空間のうち、一方の空間に栽培しようとする植物を配置し、他方の空間は戻りダクト５４としている。ただし戻りダクト５４の側で植物を栽培することもできる。

図１２ａに示す栽培装置５０Ｃは、前後左右に長く、上下２段の栽培ユニット２０と、左右に並べた複数個のファン１８とを備えている。熱交換器を設けてもよい。これにより上段の栽培ユニット２０では空気を前方に流し、下方の栽培ユニット２０は後方から前方に空気を流すことができる。下段は単なる戻りダクトとすることもできる。この栽培装置５０Ｃは、図１２ｂに示すフレーム２０ａを上下に２段積み上げて構成することができる。フレーム２０ａ全体を左右に長いユニットを組み合わせて製造してもよい。

図１３に示す栽培装置５０Ｄは、前後に長い栽培ユニット２０を多数前後に配列した１段構成のものである。多数の栽培ユニット２０の共通の供給用ダクト４１を一端に配置し、他端に共通の回収用ダクト４２を配置し、さらに回収用ダクト４２から供給用ダクト４１に戻す戻りダクト５４を栽培ユニット２０と同一の段および同一方向で外側に配列している。なお、この栽培装置５０Ｄは、立面図と考えれば、栽培ユニット２０を上下方向に積み上げた栽培棚と見ることもできる。この場合はほぼ図５の栽培装置４０と同様になる。

図１４に示す栽培装置６４は、前後左右の隅に設けた隅の柱６５と、前および後ろの中間部に設けた中間の柱６５ａと、それらの柱６５、６５ａの間に渡される桟あるいは梁６６と、前後の面に張られるパネル６７とからなる固定フレーム（栽培棚）６８を備えている。前後の面のパネル６７は空気を通さないものであり、遮断壁として機能する。そのため、栽培ユニット３４には遮蔽フィルムなどの遮断壁を設ける必要がない。パネル６７の内面は平滑にして栽培ユニット３４の上下方向のガイドを兼ねさせることができる。ただし別個にガイドを設けてもよい。この実施形態では、左右の面にもパネル６９が張られており、全体としてほぼ角筒状の形態を備えている。各柱６５、６５ａは、基礎脚７０によって支持されている。基礎脚７０の間にはパネルは張られていない。さらに基礎脚７０の間の床ＦＬ面には、栽培ユニットを昇降させるリフタ７１が配置されている。

固定フレーム６８の隅の柱６５および中間の柱６６はたとえば鋼製の角パイプやＨ形鋼などで構成することができ、梁６７はアングル材などを用いることができる。必要であれば、斜め方向に張力を受けるロッドを張り渡してもよい。基礎脚７０は、大型の角パイプ、Ｈ形鋼あるいは鉄筋コンクリートなどが採用される。

図１５に示すように、リフタ７１は、Ｘアームタイプのテーブルリフタなどが用いられる。この実施形態では、昇降ストロークを大きくするため、ベース７２とテーブル７３の間に中間ビーム７４を設け、２段のＸアーム７５で昇降させるようにしており、駆動源として油圧シリンダ７６を用いている。符号７７は油圧ポンプやタンクを備えた油圧ユニットである。なお、Ｘアームタイプのテーブルリフタに代えて、油圧シリンダで真下から押し上げるリフタを採用することもできる。

栽培ユニット３４は、基本的には図２の場合と同様であるが、容器２１の４隅に支柱２２、２３の高さ方向の中間部を結合している。それにより、支柱２２、２３は容器２１の上下に突出している。このように支柱２２、２３を上下に突出させる場合は、図２のように容器の上面で植物を栽培する場合のほか、後述するように下面側で栽培する場合（図１３、図１７参照）にも用いることができる。また、栽培ユニット３４を床面に載置した場合にも、下面側に設けた小型容器を安全に保持することができる。さらに図３のように、下面側に発光ダイオード３５などの照明器具を設ける場合も、照明器具を安全に保持することができる。

図１５の栽培ユニット３４では、支柱２２、２３の上端に上側の栽培ユニットの支柱の下端と連結する突起７８を設け、下端にはその突起７８と嵌合する穴を形成している。支柱２２、２３を角パイプあるいは丸パイプで構成する場合は、パイプの上端に軸を嵌合して突出させればよい。なお、嵌合させる場合のほか、単に載置させて支持させることもできる。

さらにこの栽培ユニット３４は、支柱２２、２３の下端に車輪７９を回転自在に設けている。この車輪７９は栽培ユニット３４を床面ＦＬに固定したレール８０に沿って前後に走行させるためのものである。車輪７９に回転駆動を与えるモータなどを連結することもできる。その場合は栽培ユニット３４を自走させることができ、栽培ユニット３４を効率的に移動させることができる。

さらにそれぞれの栽培ユニット３４には、左右（横向き）に突出する係合突起８１を設け、固定フレーム７８の隅の柱６５に出没自在の係合アーム８２を設けている。係合突起８１および係合アーム８２は、積み上げられている栽培ユニット３４の全体の重量を支持できる強度を備えている。係合アーム８２は、たとえば油圧シリンダで出没駆動される。それにより、係合アーム８２が出ている状態で栽培ユニット３４を支持することができ、引っ込んでいる状態で栽培ユニット３４を上下に移動させることができる。したがってリフタ７１との共同作業で、最下段の栽培ユニット３４を取り出したり、最下段の栽培ユニット３４の下に新たな栽培ユニット３４を挿入することができる。

最下段の栽培ユニット３４を取り出す場合は、リフタ７１のテーブル７３を上昇させて、最下段のユニット３４をそれより上の栽培ユニットごと少し持ち上げる。それにより係合突起８１と係合アーム８２の係合が解かれる。この状態で係合アーム８２を引っ込ませる。ついでリフタ７１のテーブル７３を１段分下げる。最下段の栽培ユニット３４の係合突起８１が通り過ぎた後、係合アーム８２を突出させる。さらにテーブル７３を下げ、下から２段目（新たな最下段）の栽培ユニット３４の係合突起８１を係合アーム８２で支える。それにより元の最下段の栽培ユニット３４は、２段目以上の栽培ユニットからフリーになる。この状態でさらにテーブル７３を下降させ、最下段の栽培ユニット３４の車輪７９をレール８０に乗せ、前後に走行させ、成長した植物を収穫することができる。

新たに最下段になった栽培ユニット３４についても上記と同様にして取り出す。この作業を繰り返すことにより、固定フレーム７８内に積み上げられて収容された栽培ユニット３４を順次取り出していくことができる。

栽培ユニット３４を固定フレーム７８内に順次積み上げる方法は前述の取り出していく方法と逆である。すなわちリフタ７１のテーブル７３に新たな栽培ユニット３４を載置して上昇させ、その栽培ユニット３４の支柱の上端を元の最下段の栽培ユニット３４の支柱の下端に嵌合させる。ついでテーブル７３をいくらか上昇させ、元の最下段の栽培ユニット３４の係合突起８１と係合アーム８２の係合を解く。そして係合アーム８２を引っ込めて、テーブル７３を上昇させ、積み込む栽培ユニット３４の係合突起８１が係合アーム８２を通り過ぎたときに係合アーム８２を突出させ、テーブル７３を下降させ、係合アーム８２で積み上げた栽培ユニット３４全体の重量を支持する。上記の操作を繰り返すことにより、最下段に新たな栽培ユニット３４を順次挿入していくことができる。

栽培ユニット３４は、図１４に破線で示すように積み上げられると、前後のパネル６７の間で、上下の栽培ユニット３４の容器２１の間の空間に水平方向のダクトが形成される。そのため、図１あるいは図５、図６、図８などに示す場合と同様に、空調機からの空気をダクトの端部から供給し、他方から空気を放出することができる。放出した空気は空調機に戻してもよい。この場合、栽培ユニット３４の一方の開放端を固定フレーム６８内に開放しておくと、図５の場合と同様に、固定フレーム６８内の空間を上下ダクトとして使用することができる。また、上下に仕切り、それぞれの区画ごとに空調機を配置する場合は、図１の場合と同様に、各段ごとに温度調節ができる。さらに容器２１が大型の場合は、容器２１の端部に空調機を一体に設けることもできる。その場合は、栽培ユニット２１ごとに温度管理をすることができる。

図１４、図１５のリフタ７１は床面ＦＬに固定しているが、リフタ７１自体を走行自在とすることもできる。リフタ７１を前後に走行自在に構成する場合は、栽培ユニット３４を前後に走行する機構は不要である。また、図１４ではリフタ７１を左右に１基ずつ設けているが、左右に走行可能なリフタ７１を１基だけ設けることもできる。

図１６に示す栽培装置８４は、天井板あるいは棚板８５と、その棚板に対して下方から着脱できる容器（小型容器）８６とからなる。棚板８５の下面にはリング状の固定具８７が設けられ、小型容器８６の上端外周あるいは上端内周と嵌合して、容器８６を保持できるように構成している。棚板８５の上方には、発光ダイオード３５などの照明具が設けられている。棚板８５あるいは少なくとも小型容器８６の上部と対応する棚板８５の範囲は透明であり、発光ダイオード３５の光が容器６２内の野菜などの植物８９を照らすようにしている。棚板８５あるいはその一部はアクリル樹脂などの透明度が高い合成樹脂またはガラスで構成している。なお、棚板８５を上下いずれかまたは両方の面に凹凸を設けた合成樹脂板あるいは型ガラスとすることにより、光を散乱させるのが好ましい。また、棚板８５を透明にして光散乱フィルムを介在させてもよい。

小型容器８６は有底筒状（カップ状）であり、通常は透明材料、たとえばアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ樹脂、ポリアセタールなどからなる。ただし金属など不透明な材料で構成することもできる。前記固定具８７は合成ゴム、天然ゴムなどのゴム、あるいは弾力性を有する合成樹脂、エラストマーなどを用いることができる。ただしバネなどを利用したスナップ結合の構成、両面テープ、接着剤、粘着剤など、他の着脱自在の固定手段を採用することもできる。

図１６の栽培装置８４は、図３の栽培ユニット３４の容器２１の下面側に棚板８５を固定するか、着脱自在に取り付けることにより、図１などの栽培装置１０に適用することができ、空気調和済みの空気を送り込みながら栽培することができる。その場合は容器２１の上側では植物を栽培しない。小型容器８６が透明である場合は、図１７に示すように、下から見上げることにより、根の発育状況を容易に観察することができる。そのため、根菜類の栽培に適している。また、図１６に示すように、植物８９と発光ダイオード８８の距離が近いため、発光ダイオード３５の光を有効に利用できる。さらに上方から下方に放射される光は、矢印で示すように、容器８６の内面に対して小さい角度で当たるので、反射率が高く、一部は全反射する。そのため、一層、光の利用効率が高い。容器８６が不透明な場合は、内面に反射層を設けるのが好ましい。この場合は内部の観察はできないが、光の利用効率が一層高い。

容器８６内への空気・炭酸ガスの供給は、容器８６の上部に設けた開口９０によって行うことができる。開口９０には雑菌の侵入を防ぐフィルタ９１を設ける。容器８６内にはあらかじめ寒天などの培地９２、水耕栽培用の培養液、あるいは用土を充填しておく。寒天などの培地９２の場合は水や養分の供給は不要である。フィルタ９１を設ける場合は容器８６の内部を無菌状態に維持することができる。ただし野菜などの一般的な植物の場合は無菌状態にする必要はなく、フィルタを設けなくてもよい。その場合は開口９０内に配管を通し、その配管を通じて水や培養液を供給するようにしてもよい。図１６および図１７の容器８６は、円筒状のほか、角筒状でもよい。ただし上端は円筒状にするほうが、固定具８７との着脱が容易である。

図１８ａおよび図１８ｂは、図１６の栽培装置８４における棚板８５の下方を棚ケース９３でさらに気密に覆う場合を示している。棚ケース９３は上方が開口している箱状のケースであり、透明なものが好ましい。ただし透明でなくてもよい。このものは容器８６の気密性がさらに高いので、クリーンベンチとして使用できる。なお、符号６１は遮断壁であり、矢印の方向に空気調和済みの空気が送られる棚ケース９３の下方には、隙間を空けて下段の棚板８５が配置され、その隙間に空気が通される。左右の遮断壁６１と棚ケース９３とは、隙間なく密接していてもよい。

前記実施形態では発光ダイオードを照明具として利用しているが、他の照明具、たとえば電灯、蛍光灯やナトリウムランプ、冷陰極管、さらに太陽光を光ファイバーで導入するものなど、あらゆる照明具を利用することができる。ただし発光ダイオードは、寿命が長く、光の色（波長）を定めることができるので、植物に適した光を与えることができる。さらに他の照明具に比して発熱量が少ないため、植物に接近させても植物を痛めにくい。

図２などのユニット２０では、前後に遮断シート２４や遮断プレートを設けているが、左側面と背面に設け、右側面と前面が開放されたユニットとすることもできる。このような平面視でＬ字状の遮断壁を設けたユニットは、たとえば図９などの栽培棚５６の端部あるいはコーナ部に配置して、空気を方向転換させるのに使用することができる。この場合は方向転換室を省略することができる。

前記実施形態では、複数個の栽培ユニットを上下あるいは左右に配列しているが、前後に複数列を配列することもできる。その場合の平面の配列状態は、図１、図５、図６あるいは図８に示す形態となる。すなわち、図１、図５、図８で立面図で示している形態を平面図であるかのように解した形態となる。その場合も栽培ユニットで構成されるダクト、あるいは別個に設けた水平ダクトによって空気調和された空気が各栽培ユニットに供給される。なお、複数列の栽培ユニットは通常は多段に設けるが、１段だけでもよい。さらに独立した１基の栽培ユニットと空調機を組み合わせて、あるいはそれらに供給側のダクトまたは戻り側のダクトを組み合わせて栽培装置とすることもできる。前後左右に多列で配列したものを、さらに上下に多段に設けることもできる。

図１９は、栽培ユニットを左右に２列、かつ前後に２列で配列した栽培装置の具体例を示している。この栽培装置４５Ａは、図６の栽培装置４５における固定棚４８の各段に、図９あるいは図１１ｂに示す栽培装置５６、５０Ｂと同様に、前後に浅い皿状の容器（トレイ）２１を配置したものである。固定棚４８は棚フレーム４７とその上に設けられる棚板４６とからなる。容器２１が棚フレーム４７に載置できる場合は棚板４６を省略できる。固定棚４８の前後の中央には、その内部を前後に仕切る遮断壁６２が設けられている。この遮断壁６２も棚フレーム４７に固定されている。そのため、この実施形態では、棚フレーム４７の前面側および背面側に開閉自在の扉９４を設け、前側の空間の容器２１を前側に取り出し、後ろ側の容器を後ろ側から取り出すことができるようにしている。扉９４は、引き違いタイプの扉が好ましいが、上端をヒンジで棚フレームに連結した跳ね上げ式の扉としてもよい。扉９４は、栽培状態を観察しやすいように、ガラスや合成樹脂などの透明な板が好ましい。

固定棚４８の左右の側面は開放されており、右側の側面には空調機（熱交換器）およびファン１８を備えた空調室（給気室）１３が配置されている。反対側の側面には方向転換室１４が配置されている。この空調室１３は、遮断壁６２の後ろ側の空間（ダクト）の空気を吸い込み、前側の空間（ダクト）に空調済みの空気を送り出すようにしている。なお、図１１ｂのように、遮断壁６２の空調室１３とは反対側の端部を切り欠いて、単に前後の空間同士を連通させるようにしてもよい。その場合は固定棚４８の左側の側面は塞ぐ。

このように構成される設けられている栽培装置４５Ａは、空調室１３から送り出された空気が後ろ側の空間（ダクト）を通り、方向転換室１４で方向転換されて前側の空間（ダクト）を通り、再度空調室１３で空気調和が施される。したがって１段で往復の空気通路が完結するので、図６の栽培装置４５に比して、前後寸法は略倍になるが、高さを半分程度に低くすることができる。そのため、多段に積み上げたとき、建物の高さを低くすることができる。さらに冷気が下方に溜まることがないので、空気の循環がスムーズになる。これらの利点は図７の栽培装置５６および図１１ｂの栽培装置５０Ｂも同様である。

この栽培装置４５Ａにおいても、図３の場合と同様に、各段の棚板の下面や棚フレーム、あるいは棚板がない場合は容器２１の下面に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管（ＨＣＦＬ）、蛍光灯（ＣＣＦＬ）などの照明具を設けることができる。ただし固定棚４８であることを利用して、棚板４６や棚フレーム４７に照明具を設けるほうが、配線が容易である。また、棚板４６の上面や棚フレーム４７に、照明具を冷却するための冷水あるいは冷気を送る冷却用配管を設けるのが好ましい。このような冷却用配管には、空調室１３の熱交換器で冷却した冷水あるいは冷気を供給するのが好ましい。ただし別個のクーラー（冷凍機）を用いることもできる。固定棚４８の左右の側面にそれぞれ空調室１３を配置してもよい。

容器２１としてはアルミニウムなどの熱伝導性が高い材料から形成したアルミベッドとするのが好ましい。容器２１をアルミベッドなどの金属製とする場合は、土壌を入れたアルミベッドを固定棚から取り出して、容易にスチーム消毒やガスバーナーで表面を焼く消毒、消毒薬噴霧による消毒をすることができる。ただし固定棚４８から取り出せないようにしてもよく、その場合は容器２１を固定棚４８に入れたまま消毒する。さらに前述の場合と同様に、土壌栽培のほか、水耕栽培や寒天培養など、他の栽培方法も採用することができ、その場合もスチーム消毒などが容易である。また、種や苗を植えるとき、栽培した作物を収穫するときも、容易である。棚フレーム４７はアルミニウム型材が好ましく、遮断壁６２はポリカーボネートなどの透明な合成樹脂あるいはガラスが好ましい。

図２０は図１９の栽培装置４５Ａの冷凍サイクルの配管系統を示しており、この配管系統は、大きく分けると、空調室１３の空気を冷却する配管系統９５と、棚板４６の下面に設けた照明具を冷却する配管系統９６と、それらの配管系統９５、９６に貯水槽（冷水タンク）６７からポンプＰ２を介して冷水を供給する供給管路９８と、前記配管系統９５、９６から貯水槽９７まで水を戻す戻り管路９９と、貯水槽９７の水を冷却する共通の冷凍機１００とからなる。符号９５ａ、９６ａは管路内の残留エアを抜くためのエア抜きである。

共通の冷凍機１００は、圧縮機（コンプレッサ）１０１と、その圧縮機から出てくる高温の熱媒体を空気または水（とくに井戸水）で冷却する凝縮器（熱交換器）１０２と、その凝縮器から出てくる熱媒体（冷媒、液ガス）を蒸発させ、そのときの気化熱で貯水槽９７からポンプＰ１によって送られてくる水を冷却する蒸発器（熱交換器）１０４と、その蒸発器から出てくる気化した熱媒体を液体に戻す液溜め１０５と、その液溜めから出てくる液体の熱媒体を圧縮機に戻す管路とからなる閉ループの管路を備えている。符号１０３は熱媒体の管路の途中に介在させた膨張弁である。膨張弁に代えて、毛細管（キャピラリーチューブ）を用いることもできる。貯水槽９７からの水は給水管路１０６ａによって蒸発器１０４に送られ、戻り管路１０６ｂによって貯水槽９７に戻される。ポンプＰ１は給水管路１０６ａの途中に介在されている。

上記のように構成される冷凍サイクルの配管系統では、貯水槽９７から冷水を供給する供給管路９８を途中で空調室１３用の配管系統９５と照明具用の配管系統９６とに分岐すると共に、空調室１３用の配管系統９５と照明具用の配管系統９６から戻る水を戻り管路９９で合流させて貯水槽９７に戻している。ただし、それぞれの配管系統９５、９６を別個に貯水槽９７に配管してもよい。その場合はそれぞれの配管系統９５，９６にポンプＰ２が必要となる。さらにこれらの並列の管路構成のほか、空調室１３用または照明具用の配管系統９５、９６のうち、いずれか一方の配管系統で冷却して戻ってきた水をさらに他方の配管系統に流した上で貯水槽９７に戻す直列の管路構成とすることもできる。いすれの場合もダクト内を冷却する冷凍機と、発光ダイオードなどの照明具を冷却する冷凍機とを共通にしているので、機器が少なくて済み、管路が簡単である。

また、図２０の管路構成では冷凍機１００と空調室１３や照明具の配管系統９５、９６とを直接連結せず、貯水槽９７を介して連結しているので、配管系統９５、９６の水が蒸発などによって失われても、不足することはない。ただし冷凍機１００と空調室１３や照明具の配管系統９５、９６とを直接連結することもできる。さらに照明具の冷却温度とダクトの温度を変えたいなどの場合は、照明具を冷却する冷凍機と空調室１３を冷却する冷凍機とを別個にすることもできる。

図２１ａは多段式の栽培装置の一棚分の栽培装置１０７の空調回路を示している。この栽培装置１０７は、図６の栽培装置４５あるいは図８の栽培装置５０と基本的には同様の構成を備えており、前後、左右、上下の６面全体が断熱作用を奏する遮温壁からなる箱体１０８と、その箱体内に収容される移動装置としてのコンベア１０８ａと、そのコンベア１０８ａ上に配列される、植物を植え付ける用土などを入れる多数の容器２１と、箱体１０８の上部に天井との間に隙間（上循環路）１０９をあけて配置され、下側の空間（下循環路）１１０との仕切りを兼ねる略板状ないし薄い箱状の発光パネル１１１と、前記上循環路内に通す空気を介して照明器具を冷却する冷却装置１１２を備えている。図２のような積み重ね式にする場合は、箱体１０８の上面は閉じなくてもよい。発光パネル１１１は照明具であり、しかも加熱器具あるいは暖房器具を兼ねている。箱体１０８には、植物の苗を植えた容器２１を入れる入り口および生長した植物を取り出す出口が設けられている。それらの入り口および出口は開閉自在の扉が設けられている。コンベア１０８ａとしては、ベルトコンベア、チェーンコンベア、コロコンベアなど、種々のコンベアを採用することができる。コンベアの移動は、１日に１回程度移動する、間欠的な動きとすることもできる。さらに容器２１を箱体１０８内で移動させる移動装置であれば、クレーンなど、コンベア以外の移動装置を採用することもできる。他方、コンベア１０８ａなどの移動装置を採用しなくてもよい。

冷却装置１１２は、図１１に示すものとほぼ同様であり、戻りダクトに相当する上循環路１０９と、箱体１０８の一端側で、上下の循環路１０９、１１０の間に遮るように設けられる熱交換器６３と、循環路に空気を循環させるファン１８と、熱交換器６３に冷媒を流して空気と熱交換し、空気を冷却する配管系統９６と、戻ってくる冷媒を冷却する冷凍機（チラー）１００とを備えている。コンベア１０８ａは採用していない。さらに下循環路１１０内の空気の温度を検出する温度センサＴｓを有し、この温度センサＴｓの出力に応じて冷凍機１００のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置が設けられている。すなわち、温度センサＴｓが所定の基準温度より低い温度を検出したときは、下循環路１１０の空気の温度が冷えすぎているので、冷凍機１００の電源をＯＦＦにし、発光パネル１１１によって加熱（加温）する。そして温度が上がると、冷凍機１００の電源を入れて、空気を冷却する。なお、下循環路１１０の空気の温度が冷えすぎたときにファン１８を止めてもよい。ただしファン１８を回し続けて空気の循環を継続すると、全体的な空気の温度を測定できる利点がある。空気の温度は露点温度より下がらないように調節するのが好ましい。それにより遮断壁内の結露が防止される。そしてコンベア１０８ａによって容器２１が移動するので、入り口から苗を植えた容器２１を入れ、出口から生長した植物を取り出すことができる。そのため、効率のよい栽培を行うことができる。

図２１ａの栽培装置１０７では、発光パネル１１１を冷却装置１１２で、いわば空冷式で冷却しているが、図２１ｂに示す栽培装置１１３のように、水冷式で冷却するようにしてもよい。この栽培装置１１３では、熱交換器１８を用いず、冷凍機１００から出てくる水をポンプＰおよび配管系統９６を介して発光パネル１１１の上面に設けた冷却用パイプ１１４に通すようにしている。遮温壁で６面を囲む箱体１０８や、発光パネル１１１、温度センサＴｓ、制御装置などは図２１ａの栽培装置１０７と同様である。なお、図２１ｂの栽培装置１１３においても、図２１ａの栽培装置１０７と同様にコンベア１０８ａを採用することもできる。また、図２１ａの栽培装置１０７においても、図２１ｂと同様のポンプＰを設けて冷媒を循環させてもよい。

また、発光パネル１１１の冷却手段としては、図２１ａの空冷式の冷却装置１１２および図２１ｂの水冷式の冷却装置をそれぞれ単独で用いるほか、両方の冷却装置を一緒に用いることもできる。また、寒冷地では冷凍機１００を用いずにクーリングタワーで水を冷却することもでき、そのほうが省エネルギである。空冷式の場合は、冷却効果を高めるため、発光パネル１１１の上面に熱伝達性が高い金属板またはセラミックス板からなる放熱板を用いると共に、多数のフィンを設けるのが好ましい。また、図２１ａの管路９６で連結した空冷式の冷却装置１１２および図２１ｂの水冷式の冷却装置は、それぞれ単独で、あるいは組み合せて、図１や図６、図９など、前述のいずれの栽培装置にも採用することができる。

図２１ａ、図２１ｂの栽培装置は、いずれも一段（一棚）で示しているが、図２２に示す固定棚１１５に栽培装置のユニットを多段で設けるのが好ましい。この場合、図２０の場合と同様に、冷凍機１００からの配管９６を各棚の栽培装置１０７または１１３に連結する。この場合、棚ごとに、あるいは箱体１０８ごとに異なる作物を栽培することもでき、その場合は各棚に分岐される配管９６に電磁弁を設けておき(図２０参照)、その電磁弁をＯＮ／ＯＦＦすることにより、さらに循環用のファン１８の運転をＯＮ／ＯＦＦすることにより、棚や箱体ごとに目標温度を変えて、異なる温度に制御することもできる。なお、冷凍機１００から出てくる配管を複数系列とし、各系列に設けたポンプＰの運転をＯＮ／ＯＦＦして個別温度に制御することもできる。

発光パネルの発光体としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、熱陰極管（ＨＣＦＬ）、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）、白熱灯など、栽培する植物の種類に応じて種々の発光体を用いることができる。熱源としての機能が強く求められる場合は白熱灯が好ましく、光の色（波長）が揃っていることが求められる場合は発光ダイオードが好ましい。

次に、図２１ａの栽培装置１０７に用いることができる発光パネルについて、説明する。これらは、本発明の栽培装置に用いることが最も好ましいが、他の栽培装置に用いても良い。

図２３ａの発光パネル１２０は、発光ボックス１２１と、その発光ボックスに取り外し可能に取り付けられている蛍光プレート１２２とからなる。また、この発光パネルの裏面が、上循環路１０９となっている。

発光ボックス１２１は、箱体のものであり、放熱板１２６と、その上に当接して設けられた発光部１２７と、放熱板から空間Ｓを隔てて設けられた紫外線透過の透光板１２８と、放熱板１２６と透光板１２８との間の空間を密閉する封止体１２９とからなる。つまり、発光部１２７が、放熱板１２６、透光体１２８、および、封止体１２９によって気密、水密に閉じられている。発光ボックス１２１内は、乾燥空気および／または窒素などの不活性ガスによって充填されている。さらに、植物栽培装置内は、高湿高温であるため、乾燥剤または脱酸素剤を充填するのが好ましい。

放熱板１２６は、金属板、特にアルミニウム板からなり、発光部１２７と直接当接しているものである。このように金属板で成形されており、発光部１２７と当接しているため、上循環路１０９に流れる冷気により発光部１２７を冷却することができる。また、アルミニウム板から成形することにより、発光パネル全体の軽量化が実現できる。

発光部１２７は、反射板１３０と、その反射板上に設けられた紫外線を発光する発光体１３１（冷陰極管または熱陰極管）とからなる。この発光部１２７は、発光ボックス内において、一直線上に配置されている（図２３ａの表裏方向）。

透光体１２８としては、石英ガラスが挙げられる。

封止体１２９は、例えば、枠材１３２と、その周囲に設けられたシール材１３３とからなる。枠材１３２としては、金属薄板を断面Ｃ字状ないし断面矩形状に折り曲げた角パイプ状のもの、あるいは、合成樹脂製の角柱状または角パイプ状のものが挙げられる。シール材１３３としては、シリコーンシーラントや、ゴム、合成樹脂エラストマー等が挙げられる。枠材１３２を角パイプ状のものとする場合、その内部と空間Ｓとを連通させ、内部に乾燥剤または脱酸素剤を充填するのが好ましい。しかし、封止体１２９としては、放熱板１２６と透光板１２８との間を気密、水密に閉鎖するものであれば、特に限定されるものではない。

蛍光プレート１２２は、紫外線透過性の透光部１３６と、その表面に設けられた蛍光層１３７とからなる。透光部１３６としては、石英ガラスが挙げられる。また、蛍光層１３７としては、その透光部１３６に塗られる蛍光塗料が挙げられる。このような蛍光プレート１２２は、例えば、想像線で示すように発光パネル１２１と蛍光プレート１２２を挟むクリップＣなどにより取り外し自在に固定される。

この発光パネル１２０は、発光ボックス１２１内が乾燥状態あるいは無酸素状態に保たれるため、栽培装置のような多湿な環境下でも耐久性が高い。また、蛍光プレート１２２を取り外し可能としているため、異なる蛍光塗料が設けられた複数の蛍光プレート１２２を用意することにより、植物の種類、成長状態に応じて任意の可視光を植物に照射させることができる。このように発光パネル１２０の本体を取り替えることなく、照射光を変えることができるため、作業を効率よく行うことができる。

また蛍光プレート１２２の取替えは、発光ボックス１２１を開けることなく、発光ボックスの外部で行えるため、その耐久性は維持される。

さらに、この発光パネル１２０は、パイプ１２３によって、熱源である発光部１２７、さらには、発光パネル１２０内を効率よく冷却することができるため、栽培装１０７内の温度制御を温度センサの管理の下、簡単に行うことができる。

また、上循環路１０９を想像線で示すようなパイプ１０９ａとしてもよい。このパイプ１０９ａは、発光パネルの放熱板１２６の裏面に当接して設けられている。このパイプ１０９ａは、放熱板１２６の裏面であって、発光部１２７と平行に直線状に、かつ、反射板１３０と同じ位置となるように設けられているのが好ましい。このように構成することにより、冷媒をパイプ１０９ａに通すことにより、効率よく発光部１２７を冷却することができる。

図２３ｂの発光パネル１２０ｂは、図２３ａの発光ボックスの透光体の外面または内面に蛍光塗料Ｐが直接設けられているものである。このものは、図２２ａに比べ発光パネルを外さないと照射光を変えることができない。しかし、栽培装置内の温度調整等には適したものである。

図２３ｃの発光パネル１４０は、発光ダイオード１４１を発光体として用いたものである。この発光パネル１４０は、放熱板１４２と、透光体１４３と、封止体１４４とを有しており、発光パネル１４０の空間Ｓは、乾燥空気または不活性空気に充填されている。さらに、乾燥剤および／または脱酸素剤を充填してもよい。放熱板１４２、封止体１４４は、それぞれ図２３ａの放熱板１２６および封止体１２８と実質的に同じものである。透光体１４３は、透明なものであればよい。

符号の説明

１０栽培装置
１１、１２列
１３空調室
１４方向転換室
１５カバー
１６セット
１７熱交換器（空調機）
１８ファン
２０栽培ユニット
２１容器
２２、２３支柱
２４遮断フィルム
２６照明器具
２７枠板
２８枠体
２９底板
３０切り欠き
３１、３２コード
３３方向転換ダクト
３４栽培ユニット
３５発光ダイオード
３６隙間
４０栽培装置
４１供給用ダクト
４２回収用ダクト
４５栽培装置
４６棚板
４７棚フレーム
４８固定棚
４９栽培ユニット
５０栽培装置
５１、５２固定室
５３栽培ユニット
５４戻りダクト
５６栽培装置
５７栽培ユニット
６０栽培ユニット
６１遮断壁
６２仕切り壁
５０Ａ栽培装置
２４ａ遮断壁
２４ｂ遮断壁
５０Ｂ栽培装置
６０ａ栽培ユニット
６３熱交換器
５０Ｃ栽培装置
２０ａフレーム
５０Ｄ栽培装置
６４栽培装置
６５隅の柱
６５ａ中間の柱
６６梁
６７パネル
６８固定フレーム
６９パネル
７０基礎脚
ＦＬ床面
７１リフタ
７２ベース
７３テーブル
７４中間ビーム
７５Ｘアーム
７６油圧シリンダ
７７油圧ユニット
７８突起
７９車輪
８０レール
８１係合突起
８２係合アーム
８４栽培装置
８５棚板（天井板）
８６容器
８７固定具
８９植物
９０開口
９１フィルタ
９２培地
９３棚カバー
４５Ａ栽培装置
９４扉
９５、９６配管系統
９５ａ、９６ａエア抜き
９７貯水槽
９８供給管路
９９戻り管路
１００冷凍機
１０１圧縮機
１０２凝縮器
１０３膨張弁
１０４蒸発器
１０５液溜め
１０６ａ給水管路
１０６ｂ戻り管路
Ｐ１、Ｐ２ポンプ

Claims

上下、左右または前後に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、
前記容器の上部空間または下部空間の前後左右のうち、いずれか２個所をあけて他の２個所に設けられる遮断壁と、
容器の上部空間または下部空間に空気調和された空気を送る給気装置
とを備えている栽培装置。
前記容器の上面または下面のいずれか一方の面の４隅またはその近辺に支柱が設けられ、他の面に他の容器の支柱の先端と着脱自在に当接する支柱受けが設けられており、
下方の容器の支柱ないし支柱受けに上方の容器の支柱受けないし支柱を順次載置していくことにより、複数個の容器を立体的に積み上げることができる請求項１記載の栽培装置。
前記給気装置が複数の容器に渡って上下に連続している縦ダクトまたは前後に連続している水平ダクトである請求項１または２記載の栽培装置。
前記容器の前後に遮断壁が設けられると共に、容器が左右に連続して配列されている請求項１または２記載の栽培装置。
上下に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、
配列される複数個の容器の前後に、容器とは別個に配置される遮断壁と、
上下の容器と前後の遮断壁で囲まれる空間に、空気調和された空気を送る給気装置とを備え、
前記容器の上面または下面のいずれか一方の面の４隅またはその近辺に支柱が設けられ、他の面に他の容器の支柱の先端と着脱自在に当接する支柱受けが設けられており、
下方の容器の支柱ないし支柱受けに上方の容器の支柱受けないし支柱を順次載置していくことにより、複数個の容器を立体的に積み上げることができる栽培装置。
最下段の容器を支持し、昇降するリフタと、
最下段から２番目以上の容器を支持する状態と、開放する状態とを選択的にとる支持機構とを備えている請求項５記載の栽培装置。
最下段から２番目以上の容器を支持している状態で、最下段の容器を水平方向に移動させる水平移動機構を備えている請求項６記載の栽培装置。
前記容器が、棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器とを備えている請求項１〜７のいずれかに記載の栽培装置。
容器と、その容器の側面および天面に設けられる遮蔽板と、容器と遮蔽板との間の空間に空気調和された空気を送る給気装置とを備えた栽培装置。
透光性を有する棚板と、その棚板の下面に着脱自在に取り付けられる小型容器と、棚板の上方から小型容器内を照らす照明具とを備えている栽培装置。
前記棚板に複数個の小型容器が取り付けられ、それらの小型容器を密閉して囲む棚カバーが前記棚板に下側から着脱自在に、かつ、気密に取り付けられている請求項１０記載の栽培装置。
遮蔽壁によって前後、上下または左右に区画された少なくとも一対のダクトが設けられている固定棚と、
前記一対のダクトのうち、少なくとも一方のダクト内に設けられる植物栽培用の容器と、前記一対のダクトのうち、いずれか一方のダクトに空気調和された空気を送り、他方のダクトから空気を戻す空調室とを備えている栽培装置。
前記固定棚の空調室が設けられている面とは反対側の面に、前記一対のダクトを連通する方向転換室が設けられている請求項１２記載の栽培装置。
前記容器が固定棚に取り出し自在に収容されている請求項１２または１３記載の栽培装置。
上下、左右または前後に配列される複数個の箱状の植物栽培用の容器と、
各容器を周囲の空間から隔離する遮断壁と、
前記容器または遮断壁内を照らすと共に加熱する照明具と、
前記容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具を冷却する冷却手段とを備えている栽培装置。
前記容器内、遮断壁内または照明具の温度に応じて前記冷却手段による冷却の程度を調節する温度制御手段をさらに備えている請求項１５記載の栽培装置。
前記冷却手段が、前記容器内、遮断壁で囲まれる空間内または照明具に空気調和された空気を送る給気装置である請求項１５または１６記載の栽培装置。
前記冷却手段が、容器、遮断壁または照明具を冷却するための冷媒を送る配管を備えている請求項１５または１６記載の栽培装置。
前記照明具が、互いに間隔をあけて配置される放熱板および透光板と、それらの放熱板および透光板の周囲の隙間を略気密に塞ぐ封止枠と、前記放熱板上に、透光板に向かって発光するように配列される発熱性の発光体とを備えており、前記冷却手段が少なくとも前記放熱板を冷却する請求項１５〜１８のいずれかに記載の栽培装置。
前記発光体が紫外線を照射するものであり、前記透光板が紫外線透光材であり、かつ、透光板の外側に、紫外線によって発光する蛍光剤を塗装した透光板が着脱自在に設けられている請求項１９記載の栽培装置。
前記遮断壁が断熱性を備えている請求項１５〜２０のいずれかに記載の栽培装置。
前記容器が、遮断壁で囲まれる空間内に取り出し自在に収容されている請求項１５〜２１のいずれかに記載の栽培装置。
前記容器を、遮断壁で囲まれる空間内で移動させる移動装置をさらに備えており、前記遮断壁に容器を入れる入り口および取り出す出口が設けられている請求項１５〜２２のいずれかに記載の栽培装置。