WO2022163594A1 - 植物育成システム - Google Patents

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WO2022163594A1
WO2022163594A1 PCT/JP2022/002477 JP2022002477W WO2022163594A1 WO 2022163594 A1 WO2022163594 A1 WO 2022163594A1 JP 2022002477 W JP2022002477 W JP 2022002477W WO 2022163594 A1 WO2022163594 A1 WO 2022163594A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
plant growing
closed space
space
heat exchange
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/002477
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
イチクン シャ
和也 藤岡
雄太 竹ノ内
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Publication of WO2022163594A1 publication Critical patent/WO2022163594A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a plant growing system.
  • cultivation apparatuses such as plant factories
  • light, temperature, humidity, and carbon dioxide (CO 2 ) concentration are controlled in a completely closed cultivation room such as a facility in a building or a semi-closed cultivation room.
  • Plants such as vegetables are produced by artificially controlling the environment.
  • cultivation apparatuses are roughly classified into a complete artificial light type that uses artificial light from a light source such as an LED without using sunlight, and a sunlight type that uses sunlight.
  • Closed-type cultivation rooms have higher insulation than semi-closed-type ones, but in either case, it is necessary to maintain a constant indoor environment, such as temperature and humidity, so the environment is controlled using air conditioners and dehumidifiers is done.
  • Patent Document 1 shows a technology of a hydroponic cultivation system that can effectively use drain water discharged from an air conditioner.
  • This system includes a cultivation room, an air conditioner for adjusting the temperature in the cultivation room, and a cultivation bed installed in the cultivation room for cultivating plants.
  • the system further includes a water tank in which drain water discharged from the air conditioner is stored, and a nutrient solution tank in which a nutrient solution produced using the drain water in the water tank is stored.
  • a nutrient solution is supplied from the liquid tank to the cultivation bed for hydroponic cultivation of plants.
  • the dehumidifier of Patent Document 2 shows a technique for preventing dew condensation in a room such as a vinyl house with less energy.
  • This dehumidifier includes an indoor air suction part that takes in the indoor air of the equipment to be dehumidified, an outside air suction part that takes in the outside air that is the air outside the equipment, and a heat exchanger that thermally contacts the indoor air and the outside air.
  • the heat exchanger includes a three-dimensional main body having a first end and a second end facing each other, a plurality of indoor air passages for moving room air from the first end to the second end, and a second A plurality of outside air passages for moving outside air from the two ends toward the first end.
  • Patent Document 2 uses a heat exchanger and uses outside air to cool the inside of the cultivation room, so it is possible to reduce energy consumption.
  • a heat exchanger uses outside air to cool the inside of the cultivation room, so it is possible to reduce energy consumption.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its object is to recover the moisture contained in the airflow discharged from a plurality of plant growing facilities with low energy consumption, and reusable plants To provide a training system.
  • a plant growing system is characterized by the following (1) to (6).
  • the first plant growing facility and the second plant growing facility are housed in a closed space, and at least the temperature and humidity in the closed space are controlled to a predetermined environmental state different from that of the outside air.
  • an external environment control room a first air conditioning unit capable of discharging at least heat and moisture from the air in the internal space of the first plant growing facility into the closed space of the external environment control room; a second air conditioning unit capable of discharging at least heat and moisture from the air in the internal space of the second plant growing facility into the closed space of the external environment control room; plant growing system.
  • At least one of the first air conditioning unit and the second air conditioning unit includes a dehumidification module, and the dehumidification module discharges heat and moisture according to the temperature gradient and humidity gradient between the partitioned spaces;
  • At least one of the first air conditioning unit and the second air conditioning unit includes a ventilation fan, and the ventilation fan discharges the air in the internal space into the closed space.
  • the host environment control unit includes a heat exchange device connected within the closed space of the external environment control room, and the heat exchange device is contained in an air flow discharged from within the closed space. to liquefy water vapor,
  • the plant growing system according to any one of (1) to (3) above.
  • the heat exchange device performs heat exchange between the airflow discharged from the closed space and the outside air, and recovers or discharges the outside air containing the heat transferred by the heat exchange.
  • a nutrient solution tank that stores a nutrient solution that can be supplied to each of the cultivation units of the first plant growing facility and the second plant growing facility; a condensed water recovery device that recovers the condensed water collected from the heat exchange device and forms a recovery path that can be supplied to the nutrient solution tank; further comprising The plant growing system according to (4) or (5) above.
  • the environment necessary for efficiently air-conditioning the internal space of the first plant growing facility and the internal space of the second plant growing facility is set to the external space. It can be collectively controlled in the closed space of the environment control room.
  • the environment of the inner space of the first and second plant growing facilities can be adjusted by the first and second air conditioners, respectively, that is, excess heat and moisture can be discharged.
  • the water and heat discharged from the plants during cultivation can be easily recovered and reused, and a plant growing system that consumes less energy as a whole can be realized.
  • an enclosed space includes a semi-enclosed space and a completely enclosed space.
  • Space means a closed space completely cut off from the outside air.
  • the dehumidification module discharges heat and moisture using the temperature gradient and humidity gradient between the multiple spaces, so that the internal space of the first or second plant growing equipment Excess heat and moisture inside can be recovered with low energy consumption and can be reused.
  • the ventilation fan of the first air conditioning unit or the second air conditioning unit discharges the air inside the internal space of the first or second plant growing equipment into the closed space. Therefore, excess heat and moisture in the internal space can be recovered with low energy consumption and can be reused.
  • the heat exchange device liquefies the water vapor contained in the airflow discharged from the closed space. can be lowered effectively. Therefore, the temperature and humidity in the closed space can be lowered with low energy consumption.
  • the temperature of the airflow discharged from the closed space is lowered using the temperature of the outside air, so that the temperature inside the closed space can be adjusted with low energy consumption. Moreover, when the outside air containing the heat transferred by the heat exchange is recovered, the heat can be reused to raise the temperature in the closed space.
  • water discharged from the plants inside the first plant growing facility and the second plant growing facility is collected as condensed water and circulated within the system. , can be reused as a nutrient solution for plant cultivation. Therefore, it is possible to reduce the amount of water supplied from the outside.
  • the water contained in the airflow discharged from a plurality of plant growing facilities can be recovered with low energy consumption and reused.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a plant growing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the plant growing system of modification-1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a specific example of the dehumidification module.
  • Fig. 4(a) is a perspective view showing a configuration example of a humidity conditioning element
  • Fig. 4(b) is a vertical cross-sectional view showing a configuration in the thickness direction of a moisture permeable membrane.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a plurality of vertically stacked air passage units.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of another specific example of the dehumidification module.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a plant growing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the plant growing system of modification-1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of
  • FIG. 7(a) is a schematic perspective view showing the humidity conditioning element shown in FIG. 6, and FIG. 7(b) is a schematic perspective view of the air passage unit.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the plant growing system of modification-2.
  • FIG. 9 is a front view showing a configuration example of the condensed water recovery device.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a plant growing system 20 according to an embodiment of the present invention.
  • This plant growing system 20 is equipment used as a main component of a cultivation apparatus such as a plant factory.
  • the inside of the cultivation apparatus is controlled to maintain a constant environment suitable for growing plants.
  • the temperature is 25°C ⁇ 1°C
  • the relative humidity is 70 ⁇ 10%
  • the CO 2 concentration is 1000ppm
  • the light intensity is in units of PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density).
  • 200 ⁇ mol ⁇ m- 2 ⁇ s -1 is regarded as a suitable environmental condition (Source: “Greenhouse Horticulture/Plant Factory Handbook” Japan Greenhouse Horticulture Association, P333), and it is necessary to keep within these ranges.
  • the humidity will reach 100% RH due to the transpiration of plants if the humidity is not controlled.
  • it is necessary to maintain the temperature inside the cultivation apparatus within a relatively high temperature range suitable for growing plants, but the temperature can rise due to the effects of lighting and transpiration. have a nature. Therefore, it is necessary to dehumidify the air in the cultivation apparatus or to control the temperature by releasing heat.
  • the plant growing system 20 shown in FIG. 1 includes an external environment control room 21 forming a closed space 21a isolated from the outside air, and a plurality of plant growing facilities 22 and 23 arranged therein.
  • an external environment control room 21 forming a closed space 21a isolated from the outside air
  • a plurality of plant growing facilities 22 and 23 arranged therein.
  • FIG. 1 shows the case where the two plant growing facilities 22 and 23 are arranged in the same external environment control room 21, three or more independent plant growing facilities may be arranged.
  • the external environment control room 21 is surrounded by a floor surface, a wall surface, a ceiling surface, etc., each containing a heat insulating material, so that the inside thereof is a closed space 21a isolated from the outside air. That is, the environmental conditions such as the temperature, humidity, and carbon dioxide concentration in the closed space 21a are different from those in the outside air.
  • the high-level air conditioning unit 24 connected to the wall surface of the external environment control room 21 is installed to properly adjust the environmental conditions in the closed space 21a with relatively low energy consumption using outside air.
  • the upper air conditioning section 24 shown in FIG. 1 includes an exhaust section 24a, an intake section 24b, and fans 24c and 24d.
  • the exhaust unit 24a is a mechanism that exhausts the air in the closed space 21a to the outside using a pipe or the like for air conditioning. emitted to Therefore, the temperature and humidity of the closed space 21a can be lowered.
  • the air intake part 24b is a mechanism that introduces air having a lower temperature and humidity than the inside of the closed space 21a, such as outside air, into the closed space 21a using a pipe or the like.
  • the blower 24c includes an exhaust fan that blows air from the inside to the outside of the closed space 21a and an electric motor that drives it, and can turn on/off the blow and adjust the air volume.
  • the blower 24d includes an intake fan for blowing air from the outside toward the inside of the closed space 21a and introducing outside air, etc., and an electric motor for driving the fan. be.
  • the high-level environment detection unit 29 installed in the external environment control room 21 has a function of detecting environmental information such as the temperature, humidity, and carbon dioxide concentration in the closed space 21a.
  • the host environment control unit 25 controls the fans 24c and 24d based on the predetermined environmental conditions and the actual environment information detected by the host environment detection unit 29, thereby adjusting the humidity and temperature in the enclosed space 21a. It has a function to automatically maintain within a certain range.
  • the host environment control section 25 can also manually control the blowers 24c and 24d according to the instructions of the administrator who operates the administrator operation section 28.
  • the administrator operation unit 28 has a display function for an operator who manages this cultivation apparatus to individually grasp the environmental conditions in each partitioned space, that is, the temperature, humidity, carbon dioxide concentration, etc.
  • An air conditioner may be installed in the external environment management room 21 and used instead of the host air conditioner 24 or together with the host air conditioner 24 .
  • the host environment control unit 25 controls the operation of the air conditioner so that the humidity and temperature in the closed space 21a can be automatically maintained within appropriate ranges.
  • Each of the plurality of plant growing facilities 22 and 23 forms cultivation spaces 22a and 23a that are sufficiently smaller in volume than the closed space 21a.
  • the internal space is surrounded by a rectangular parallelepiped case several meters in size made of heat-insulating material, or it is distinguished from the outside by surrounding it with heat-insulating material like a vinyl house.
  • Cultivation spaces 22a and 23a are formed as the spaces where the soil is grown. Therefore, the environments such as temperature, humidity, and carbon dioxide concentration in the air of each of the cultivation spaces 22a and 23a are different from those of the closed space 21a.
  • the temperature, humidity, and carbon dioxide concentration of each of the cultivation spaces 22a and 23a are adjusted to be higher than those of the closed space 21a so as to create an environment suitable for growing plants.
  • a cultivation unit 31 is provided in each cultivation space 22a, 23a.
  • each cultivation unit 31 has a plurality of cultivation shelves 36 that are divided in the vertical direction and arranged in a plurality of stages. etc., are placed together.
  • a cultivation bed installed on each cultivation shelf 36 is equipped with a water temperature control function. With this water temperature control function, when the water temperature is controlled below or above room temperature in the facility, heat exchange occurs between the water and the air to control the temperature of the air. By adjusting the water temperature in this manner, the air temperature in each of the cultivation spaces 22a and 23a can be controlled.
  • a light source for growing plants is installed above each plant 35 . These light sources are composed of, for example, LED lamps or fluorescent lamps.
  • dehumidification modules 32-1, 32-2 are provided in each of the plant cultivation facilities 22, 23 in the example of FIG.
  • the dehumidification modules 32-1 and 32-2 can drain the moisture in the cultivation spaces 22a and 23a with low energy consumption by utilizing the temperature gradient and humidity gradient inside and outside the cultivation spaces 22a and 23a. It is also possible to expel heat at the same time as moisture, but block the passage of carbon dioxide. Moisture permeable membranes can be used to block the passage of carbon dioxide.
  • dehumidification modules 32-1 and 32-2 have the same function and configuration. A specific example of the dehumidification module 32 will be described later.
  • Each blower 33 blows air in order to function the dehumidification module 32 of each plant growing facility 22, 23 to dehumidify.
  • Each blower 33 includes a fan that blows air in the inner air passage 32a and the outer air passage 32b of each of the cultivation spaces 22a, 23a and an electric motor that drives them, and adjusts the air blow on/off and the air volume. is possible. Incidentally, if the dehumidification module 32 is equipped with a blower fan, the blower 33 becomes unnecessary.
  • Each detection unit 34 provided in each plant growing equipment 22, 23 has a function of detecting the temperature, humidity, carbon dioxide concentration, etc. in the air in the cultivation spaces 22a, 23a.
  • the in-facility environment control units 26 and 27 perform on/off control and air volume control of the fans 33 provided in the plant growing facilities 22 and 23, respectively, by automatic control or manual control. That is, by controlling the air blower 33 based on the predetermined environmental conditions inside the cultivation spaces 22a and 23a and the actual environmental information detected by the detection units 34, the in-facility environment control units 26 and 27 control the cultivation spaces.
  • the humidity and temperature in 22a and 23a can be automatically maintained within proper ranges.
  • the in-facility environment control units 26 and 27 can also manually control each blower 33 individually according to the instructions of the administrator who operates the administrator operation unit 28 .
  • the upper air conditioning unit 24 collectively manages the environment outside the plurality of plant growing facilities 22 and 23, and the dehumidification modules 32-1 and 32-2 individually control the environments inside the cultivation spaces 22a and 23a.
  • a duplicated air conditioning system is formed because the air conditioning system is managed in two ways.
  • the upper air conditioning unit 24 and the dehumidification modules 32-1 and 32-2 use the temperature gradient and humidity gradient inside and outside to provide the desired air conditioning required by each cultivation unit 31 with low energy consumption, that is, high humidity.
  • a temperature and humidity environment can be realized.
  • the dehumidifying modules 32-1 and 32-2 block the passage of carbon dioxide, the carbon dioxide in the cultivation spaces 22a and 23a does not flow out into the closed space 21a. Therefore, it is possible to significantly reduce the amount of carbon dioxide to be supplied to maintain the state in which the carbon dioxide concentration in the cultivation spaces 22a and 23a is increased.
  • the outside air temperature outside the upper air conditioning unit 24 will be regulated to 17.5 [°C] or less.
  • the temperature in the closed space 21a is adjusted to be lower than the temperature in the cultivation spaces 22a and 23a and higher than the outside air.
  • the humidity in the closed space 21a is adjusted to be lower than the humidity in the cultivation spaces 22a and 23a and higher than the outside air.
  • FIG. 2 shows the configuration of a plant growing system 20A of modification-1.
  • a plant growing system 20A shown in FIG. 2 is a modification of the plant growing system 20 shown in FIG.
  • a plurality of plant growing facilities 22A and 23A are arranged inside the closed space 21a.
  • ventilating fans 33A-1 and 33A-2 are installed at border positions between the cases accommodating the plant growing facilities 22A and 23A and the closed space 21a, respectively.
  • the ventilation fan 33A-1 installed in the plant growing facility 22A includes a fan for causing an air flow from the inside of the cultivation space 22a toward the closed space 21a and an electric motor for driving the fan.
  • the in-facility environment control unit 26 of the plant growing system 20A operates the ventilation fan 33A-1 of the plant growing facility 22A according to the detection state of the detection unit 34 or according to a manual operation instruction from the administrator operation unit 28. It has the function of turning it on and off and adjusting the amount of air blown.
  • the ventilation fan 33A-2 installed in the plant growing facility 23A comprises a fan for blowing air from the inside of the cultivation space 23a toward the closed space 21a and an electric motor for driving the fan.
  • the in-facility environment control unit 27 of the plant growing system 20A operates the ventilation fan 33A-2 of the plant growing facility 23A according to the detection state of the detection unit 34 or according to a manual operation instruction from the administrator operation unit 28. It has the function of turning it on and off and adjusting the amount of air blown.
  • the ventilating fans 33A-1 and 33A-2 installed in the plant growing facilities 22A and 23A are positioned sufficiently away from the exhaust section 24a and the air intake section 24b of the upper air conditioning section 24. Therefore, even when the heat exchanger is not used, the air in the cultivation spaces 22a and 23a does not come into direct contact with the outside air, and the occurrence of dew condensation can be prevented.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the dehumidification module, with the internal structure seen through from the outside.
  • the dehumidification module 200B-1 shown in FIG. 3 can be used as each of the dehumidification modules 32-1 and 32-2 in FIG.
  • solid line arrows indicate the air flow on the cultivation spaces 22a and 23a side
  • broken line arrows indicate the air flow on the closed space 21a side.
  • the humidity control element 10, fans 212 and 213 are housed inside a rectangular parallelepiped case 201B.
  • the internal space of this case 201B is partitioned into a plurality of regions by a plurality of partition walls 202 and 205 and standing walls 219-224.
  • Humidity conditioning element 10 is arranged substantially in the center inside case 201B and is fixed so as to extend from front wall 201B5 to rear wall 201B6.
  • the humidity control element 10 is sandwiched between the upper wall 201B1 and the lower wall 201B2 and sandwiched between the partition walls 202 and 205 on the left and right sides, and is fixed in the case 201B.
  • the internal space of the case 201B is partitioned by the partition walls 202, 205 and the humidity control element 10 into a first space 200a and a third space 200c on the upper side, and a fourth space 200d and a sixth space 200f on the lower side. It is divided into two.
  • a standing wall 219 connecting the lower wall 201B2 and the partition wall 205, and a standing wall 220 extending from the standing wall 219 to the front wall 201B5 are provided.
  • an upright wall 221 is provided that connects the upper wall 201B1 and the partition wall 205 and extends from the front wall 201B5 along the right side wall 201B4 to a substantially central position in the front-rear direction.
  • a standing wall 222 connecting the lower wall 201B2 and the partition wall 202, and a standing wall 223 extending from the standing wall 222 to the rear wall 201B6 are provided.
  • an upright wall 224 is provided that connects the upper wall 201B1 and the partition wall 202 and extends from the rear wall 201B6 along the left side wall 201B3 to a substantially central position in the front-rear direction.
  • Left and right side walls 201B3 and 201B4 of the case 201B are provided with openings K1 to K4.
  • the opening K1 is provided on the lower rear side of the right side wall 201B4.
  • the air on the cultivation space 22a, 23a side is supplied to the inside of the sixth space 200f through the opening K1 of the dehumidification module 200B-1. Also, the air that has passed through the humidity conditioning element 10 is returned to the inside of the cultivation spaces 22a and 23a from the third space 200c through the opening K2 provided in the upper front portion of the right side wall 201B4.
  • the air on the side of the closed space 21a is supplied to the fourth space 200d of the dehumidification module 200B-1 through the opening K3 provided on the lower front side of the left side wall 201B3. Also, the air that has passed through the humidity conditioning element 10 in the dehumidification module 200B-1 is discharged from the first space 200a to the closed space 21a side through the opening K4 provided on the upper rear side of the left side wall 201B3. .
  • the fan 212 is arranged in the sixth space 200f at the connection port on the right side wall of the case 201B, and supplies air to the inlet P1I of the first air passage P1 of the humidity conditioning element 10 or from the outlet P1O of the first air passage P1. to facilitate the evacuation of air.
  • the fan 213 is arranged in the fourth space 200d at the connection port on the left side wall of the case 201B, and supplies air to the inlet P2I of the second air passage P2 of the humidity conditioning element 10 or from the outlet P2O of the second air passage P2. to facilitate the evacuation of air.
  • Fans 212 and 213 of dehumidification module 200B-1 correspond to blower 33 in FIG. That is, when the dehumidification module 200B-1 is used as the dehumidification module 32 in the plant growing system 20 shown in FIG. There is no need to provide the blower 33 outside.
  • the air in the outer closed space 21a is drawn into the fourth space 200d inside the case 201B through the opening K3.
  • the outside air taken in is guided by the vertical wall 222 and the vertical wall 223 and supplied to the second air passage P2 of the humidity conditioning element 10 from the inlet P2I.
  • the outside air passing through the second air passage P2 undergoes total heat exchange with the inside air passing through the first air passage P1 via the moisture permeable membrane 100, and reaches the first space 200a from the outlet P2O.
  • the outside air supplied to the first space 200a is guided by the vertical wall 224 and discharged to the outside closed space 21a through the fan 213 and the opening K4.
  • FIG. 4(a) shows an example of the appearance of the humidity conditioning element 10 that constitutes the main part of the dehumidification module 200B-1.
  • a cross-sectional structure of the moisture permeable membrane 100 in the thickness direction is shown in FIG. 4(b).
  • FIG. 5 shows an exploded perspective view of a plurality of air passage units 11 and 12 stacked vertically in the thickness direction.
  • a humidity control element 10 as shown in FIG. 4(a) is constructed.
  • the number of laminations of the air passage units 11 and 12 is changed as required. That is, as shown in FIG. 4(a), about three pairs of air passage units 11 and 12 may be stacked, or a large number of air passage units 11 and 12 may be stacked as in the humidity control element 10 shown in FIG. may be stacked.
  • the humidity control element 10 includes a plurality of first air passages P1 partitioned from each other, a plurality of partitioned second air passages P2, and a moisture permeable air passage partitioning the boundaries in the thickness direction thereof. and a membrane 100 . Therefore, the first air passage P1 and the second air passage P2 are arranged adjacent to each other with the moisture permeable membrane 100 interposed therebetween.
  • the first air passage P1 of the humidity control element 10 serves as an air passage inside the cultivation apparatus, that is, inside the cultivation space 22a or 23a.
  • the second air passage P2 serves as an air passage outside the cultivation apparatus, that is, inside the closed space 21a.
  • the moisture permeable membrane 100 should have at least moisture permeability, gas barrier properties and thermal conductivity, and its material and configuration are not particularly limited.
  • porous base paper mainly composed of cellulose fibers, such as Japanese paper or kraft paper
  • a moisture absorbing material such as calcium chloride (CaCl 2 )
  • a fibrous layer containing water-insoluble fibers such as chitin and fibroin in which a hydrophilizing material such as aggregated polyethylene glycol and polyvinyl alcohol is dispersed can be used.
  • Moisture permeable membrane 100 includes support 120 and composite 110 .
  • Support 120 comprises a porous material such as a polymer or hollow fibers.
  • Composite 110 may be applied over support 120 .
  • Composite 110 includes a graphene oxide compound and polyvinyl alcohol.
  • the graphene oxide compound and polyvinyl alcohol may be crosslinked.
  • a graphene oxide compound may be present at about 0.1% to about 10% by weight compared to the weight of the polyvinyl alcohol.
  • the graphene oxide compound may be graphene oxide, reduced graphene oxide, functionalized graphene oxide, or functionalized and reduced graphene oxide.
  • the air passage unit 11 has a moisture permeable membrane 100 that is hexagonal in plan view and ribs 11a1 to 11a5 erected on the surface of the moisture permeable membrane 100.
  • the rib 11a1 has a linear shape along one side of the hexagon.
  • Each of the ribs 11a2 to 11a5 has a linear portion having the same shape as the rib 11a1 and extension portions extending from both ends of the linear portion.
  • the rib 11a5 is provided along the edge of the moisture-permeable membrane 100, and the ribs 11a1 to 11a4 are arranged at equal intervals so that their linear portions are parallel to each other.
  • the air passage unit 12 has a moisture permeable membrane 100 which is hexagonal in plan view, and ribs 12a1 to 12a5 erected on the surface of the moisture permeable membrane 100.
  • the rib 12a1 has a linear shape along one side of the hexagon.
  • Each of the ribs 12a2 to 12a5 has a linear portion having the same shape as the rib 12a1 and extension portions extending from both ends of the linear portion.
  • the ribs 12a5 are provided along the edges of the moisture permeable membrane 100, and the ribs 12a1 to 12a4 are arranged at regular intervals so that their linear portions are parallel to each other.
  • resins such as polyethylene and polypropylene
  • metals such as aluminum, glass, ceramics, fiber materials, wood, and paper materials
  • the moisture permeability of the humidity control element that is, the latent heat exchange efficiency is improved.
  • the air passage units 11 and 12 are stacked such that the linear portions of the ribs 11a1 to 11a5 and the ribs 12a1 to 12a5 are parallel to each other.
  • the ribs 11a1 to 11a5 and the moisture permeable membranes 100 arranged above and below the ribs 11a1 to 11a5 constitute the first air passage P1
  • the ribs 12a1 to 12a5 , and the moisture permeable membranes 100 arranged above and below the ribs 12a1 to 12a5 constitute the second air passage P2.
  • a moisture permeable membrane 100 is fixed above the uppermost air passage unit 12 .
  • the inlet P1I and outlet P1O of the first air passage P1 lead to the inner space of the cultivation apparatus, that is, the cultivation space 22a or 23a.
  • an inlet P2I and an outlet P2O of the second air passage P2 lead to the outside of the cultivation apparatus, that is, to the closed space 21a.
  • the inlet P1I and the outlet P1O of the first air passage P1 are one surface of one region obtained by dividing the moisture permeable membrane 100 into two by a straight line connecting two vertices facing each other across the circumcenter of the hexagon of the moisture permeable membrane 100. placed on the side.
  • This straight line is, for example, a straight line L extending in the horizontal direction in FIG. 4(b).
  • the inlet P2I and the outlet P2O of the second air passage P2 are arranged on the other side of the other area.
  • the inlet P1I and the outlet P1O of the first air duct P1 are arranged in one area, and the inlet P2I and the outlet P2O of the second air duct P2 are arranged in the other area across the straight line L. It is possible to simplify the configuration of ventilation paths, ie, piping, to the inside and outside of the device.
  • the number of layers of the air passage units 11 and 12 in the humidity conditioning element 10, and the height and width of the ribs 11a1 to 11a5 and the ribs 12a1 to 12a5, that is, the interval between adjacent ribs, and the number of the ribs depend on the specifications. It is set as appropriate and is not limited to those shown in FIGS.
  • the moisture-permeable membrane 100 which is a main component of the humidity-conditioning element 10, has gas-barrier properties, so it separates the first air passage P1 and the second air passage P2, and blocks the passage of, for example, carbon dioxide. .
  • the moisture permeable membrane 100 has moisture permeability, the internal air, which is the air inside the cultivation apparatus, passes through the first air passage P1, and the outside of the cultivation apparatus, which passes through the second air passage P2. Water vapor can be permeated by utilizing the water vapor concentration gradient between the air and the outside air.
  • the moisture-permeable membrane 100 has thermal conductivity, the heat of the inside air passing through the first air passage P1 moves to the outside air side passing through the second air passage P2.
  • the moisture permeable membrane 100 performs sensible heat exchange and latent heat exchange between the inside air and the outside air.
  • the sensible heat exchange efficiency and latent heat exchange efficiency of the moisture permeable membrane 100 are affected by the thickness, temperature difference and humidity difference across the membrane. The sensible heat exchange efficiency and the latent heat exchange efficiency are higher when the moisture permeable membrane 100 is thinner, and higher when the temperature difference and humidity difference across the membrane are larger.
  • the sensible heat exchange efficiency of the moisture permeable membrane 100 is affected by the thermal conductivity of the material, and the latent heat exchange efficiency of the moisture permeable membrane 100 is also affected by the moisture permeability, that is, the water vapor permeability and the water absorbency of the material.
  • the material and thickness of the moisture permeable membrane 100 are determined in consideration of these influences.
  • the number of laminations of the air passage units 11 and 12 is appropriately set according to the specifications of the humidity conditioning element 10, for example, 200 stages. ) and the contact area with the outside air can be increased to improve the dehumidification amount.
  • the inlet P1I and the outlet P1O of the first air duct P1 in one region and the inlet P2I and the outlet P2O of the second air duct P2 in the other region can simplify the configuration of the ventilation path, that is, the piping.
  • the ribs 11a1 to 11a5 and the ribs 12a1 to 12a5 each have straight portions parallel to each other, the internal air and the external air passing through the straight portions, that is, the parallel portions, come into contact with each other through the moisture permeable membrane 100. Since the time to dehumidify becomes longer, the amount of dehumidification can be improved.
  • FIG. 6 shows a dehumidification module 200A in which the internal structure is seen through from the outside.
  • 7A and 7B are views showing the humidity conditioning element 10A shown in FIG. 6, FIG. 7A being a schematic perspective view, and FIG. 7B being a schematic perspective view of the air passage units 11A and 12A.
  • solid arrows indicate internal air flow, and dashed arrows indicate external air flow.
  • members and portions that are the same as or equivalent to the members and portions shown in FIGS. 3 to 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
  • the dehumidification module 200A includes a humidity conditioning element 10A, a heat exchange element 30, a case 201A, fans 212 and 213, a first duct 215 and a second duct 216.
  • the case 201A accommodates the humidity conditioning element 10A and the heat exchange element 30.
  • the case 201A has partition walls 202 to 207, 214a, and 214b inside, and the humidity conditioning element 10A and the heat exchange element 30 are fixed adjacent to each other so as to be separated from each other in the center.
  • Partitions 202, 214a, and 205 extend horizontally to vertically partition the internal space of case 201A.
  • the partitions 203, 214b, 204 extend vertically and horizontally partition the upper side of the internal space of the case 201A.
  • the partition walls 206 and 207 extend vertically and horizontally partition the lower side of the internal space of the case 201A.
  • the heat exchange element 30 is connected to the partition walls 202, 203, 214a and 206, and the humidity conditioning element 10A is connected to the partition walls 214a, 204, 205 and 207.
  • the internal space of the case 201A is divided into four spaces, namely, a first space 200a, second small spaces 200b1, 200b2, and a third space 200c on the upper side, and a fourth space 200d, a fifth space 200e, and a sixth space on the lower side. It is divided into three sections of 200f.
  • Connection ports 208, 210, and 211 are provided on the outside of the case 201A. Connection ports 208 and 210 are attached to openings (not shown) in the left side wall of case 201A, respectively. External air is supplied to the first space 200a via the connection port 208 . The external air that has passed through the heat exchange element 30 is discharged to the outside from the fourth space 200d via the connection port 210 . The connection port 211 is attached to an opening (not shown) in the right side wall. Internal air in the cultivation apparatus is supplied to the sixth space 200f via the connection port 211 .
  • the fan 212 is arranged in the opening (not shown) of the upper wall of the case 201A in the second small space 200b2 to supply internal air to the first air passage P1 of the humidity conditioning element 10A or to operate the first air passage P1.
  • the fan 213 is arranged in the fourth space 200d at the connection port 210 on the left side wall of the case 201A, and supplies external air to the second air passage P2 of the humidity conditioning element 10A through the heat exchange element 30 or supplies the second air. It promotes the discharge of external air from the air passage P2.
  • Fans 212 and 213 of dehumidifying module 200A correspond to blower 33 in FIG. That is, when using the dehumidifying module 200A as the dehumidifying module 32 in the plant growing system 20 shown in FIG. There is no need to provide the air blower 33.
  • the first duct 215 and the second duct 216 are provided outside the case 201A.
  • the first duct 215 has both ends attached to two openings (not shown) in the upper wall of the case 201A, and communicates the third space 200c and the second small space 200b1.
  • One end of the second duct 216 is attached to the opening in the upper wall of the case 201A where the fan 212 is arranged, and the other end extends into the cultivation apparatus.
  • the humidity conditioning element 10A is formed by alternately stacking the air passage units 11A and 12A. And prepare.
  • the first air passage P1 allows internal air, which is the air inside the cultivation apparatus (building), to pass through.
  • the second air passage P2 allows passage of outside air, which is the air outside the cultivation apparatus.
  • the moisture permeable membrane 100 partitions the first air passage P1 and the second air passage P2, and sensible heat is generated between the internal air passing through the first air passage P1 and the external air passing through the second air passage P2. exchange and latent heat exchange.
  • the humidity conditioning element 10A operates in the same manner as the humidity conditioning element 10 except that the configurations of the humidity conditioning element 10 and the air passage units 11A and 12A are different from those of the air passage units 11 and 12 described above.
  • the air passage unit 11A has a moisture permeable membrane 100 having a square shape in plan view and a plurality of ribs 11Aa erected on the surface of the moisture permeable membrane 100.
  • the rib 11Aa has a linear shape along one side of the square.
  • the plurality of ribs 11Aa are arranged at equal intervals between both edges of the moisture permeable membrane 100 and between both edges so as to be parallel to each other.
  • the air passage unit 12A has a moisture permeable membrane 100 that is square in plan view and a plurality of ribs 12Aa erected on the surface of the moisture permeable membrane 100 .
  • the rib 12Aa has a linear shape along one side of the square.
  • the plurality of ribs 12Aa are arranged at equal intervals between both edges of the moisture permeable membrane 100 and between both edges so as to be parallel to each other.
  • the air passage units 11A and 12A are stacked such that the plurality of ribs 11Aa and the plurality of ribs 12Aa are orthogonal to each other.
  • the plurality of ribs 11Aa and the moisture permeable membranes 100 arranged above and below the plurality of ribs 11Aa constitute a first air passage P1
  • the plurality of ribs 12Aa and , and the moisture permeable membranes 100 arranged above and below the plurality of ribs 12Aa constitute the second air passage P2.
  • a moisture permeable membrane 100 is fixed above the uppermost air passage unit 11A.
  • An inlet P1I and an outlet P1O of the first air passage lead into the cultivation apparatus, and an inlet P2I and an outlet P2O of the second air passage P2 lead to the outside of the cultivation apparatus (see FIG. 6).
  • An inlet P1I and an outlet P1O of the first air passage P1 are provided on two opposite sides of the square-shaped moisture permeable membrane 100, respectively.
  • the inlet P2I and the outlet P2O of the second air passage P2 are provided on two opposite sides of the square-shaped moisture permeable membrane 100 that are different from the two sides.
  • the number of layers of the air passage units 11A and 12A in the humidity conditioning element 10A, and the size and width of the plurality of ribs 11Aa and 12Aa, that is, the interval between adjacent ribs, and the number thereof are appropriately set according to specifications. and is not limited to that shown in FIG.
  • the heat exchange element 30 shown in FIG. 6 is an element that mainly exchanges sensible heat, and has a lower latent heat exchange efficiency than the humidity conditioning element 10A. have a similar structure.
  • the outside air when the temperature of the outside air is lower than the temperature (for example, 25° C.) inside the cultivation apparatus, the outside air is supplied directly to the humidity conditioning element 10 (second air passage P2) without passing through the heat exchange element 30.
  • the temperature of the moisture permeable membrane 100 of the humidity conditioning element 10 decreases. Condensation occurs when the moisture permeable membrane 100 cools below the dew point of the internal air.
  • the moisture permeable membrane 100 since the moisture permeable membrane 100 also has a high latent heat exchange efficiency, when external air with a low temperature is directly supplied to the humidity conditioning element 10, the heat inside the cultivation apparatus is transferred to the external air via the moisture permeable membrane 100. and a loss of thermal energy occurs.
  • the dehumidification module 200A of the present embodiment the external air that has obtained heat (sensible heat/latent heat) from the internal air in the humidity conditioning element 10A flows into the heat exchange element 30. Therefore, the heat (sensible heat) of the external air flowing from the humidity conditioning element 10A is transferred to the external air flowing from the outside via the moisture permeable membrane 100A of the heat exchange element 30 . Thus, the warmed outside air is supplied to the humidity conditioning element 10A (second air passage P2). Therefore, according to the dehumidification module 200A, even when the temperature of the outside air is low, it is possible to prevent the temperature of the moisture permeable membrane 100 from dropping, and to prevent dew condensation on the surface of the moisture permeable membrane 100 . In addition, according to the humidity control module 200, since the difference in thermal energy between the internal air and the external air that come into contact via the moisture permeable membrane 100 is reduced, thermal energy loss from inside the cultivation apparatus can be reduced. .
  • the operation of the dehumidification module 200A will be described with reference to FIG.
  • Fans 212 and 213 are driven by the controller.
  • internal air is drawn into the sixth space 200f in the case 201A from the inside of the cultivation apparatus through the connection port 211.
  • the internal air taken in is supplied from the inlet P1I to the first air passage P1 of the humidity conditioning element 10A.
  • the internal air passing through the first air passage P1 undergoes total heat exchange, that is, sensible heat exchange and latent heat exchange, with the outside air passing through the second air passage P2 through the moisture permeable membrane 100, and is discharged from the outlet P1O to the second It reaches the small space 200b2, passes through the second duct 216 via the fan 212 and the opening, and is returned to the inside of the cultivation apparatus.
  • the fan 213 when the fan 213 operates, external air from outside the cultivation apparatus is drawn into the first space 200a inside the case 201A through the connection port 208.
  • the outside air taken in is supplied to the third air passage P3 of the heat exchange element 30 from the inlet P3I.
  • the outside air passing through the third air passage P3 undergoes sensible heat exchange with the outside air passing through the fourth air passage P4 through the moisture permeable membrane 100A, reaches the fifth space 200e from the outlet P3O, and passes through the inlet P2I. It is supplied to the second air passage P2 of the humidity conditioning element 10A.
  • the external air passing through the second air passage P2 undergoes total heat exchange with the internal air passing through the first air passage P1 via the moisture permeable membrane 100, and reaches the third space 200c from the outlet P2O.
  • the external air containing water vapor and heat from the internal air passes through the first duct 215 through the opening in the upper wall of the case 201A, reaches the second small space 200b1, and enters the fourth small space 200b1 of the heat exchange element 30 from the inlet P4I. It is supplied to the air passage P4.
  • the outside air passing through the fourth air passage P4 undergoes sensible heat exchange with the outside air passing through the third air passage P3 via the moisture permeable membrane 100A, and reaches the fourth space 200d from the outlet P4O, where the fan 213 and It is discharged out of the cultivation apparatus through the connection port 210 .
  • the dehumidification module 200A similar effects can be achieved by a configuration different from that of the dehumidification module 200B-1. Further, according to the dehumidification module 200A, by supplying the outside air to the humidity conditioning element 10A through the heat exchange element 30, even when the temperature of the outside air is low, the temperature drop of the moisture permeable membrane 100 is prevented. It is possible to prevent dew condensation on the surface of the moisture permeable membrane 100 . Furthermore, according to the dehumidification module 200A, the difference in thermal energy between the internal air and the external air that come into contact via the moisture permeable membrane 100 is reduced, so thermal energy loss from inside the cultivation apparatus can be reduced.
  • a plurality of ribs 11Aa and ribs 12Aa are erected on the surface of the moisture permeable membrane 100.
  • corrugated or corrugated ribs are provided between the adjacent moisture permeable membranes 100 instead of the ribs. spacer may be provided.
  • FIG. 8 shows the configuration of a plant growing system 20B of modification-2.
  • a plant growing system 20B shown in FIG. 8 is a modification of the plant growing system 20 or 20A shown in FIG.
  • a plurality of plant growing facilities 22 are arranged inside the closed space 21a.
  • a ventilation fan 33A or a dehumidification module 32 is installed at the border position between the case housing each plant growing equipment 22 and the closed space 21a.
  • a heat exchange device 43 and a condensation water recovery device 45 are installed outside the upper air conditioning unit 24 in order to realize efficient air conditioning in the closed space 21a.
  • An exhaust pipe 41 connected to the exhaust part 24a of the upper air conditioning unit 24 and an intake pipe 42 connected to the intake part 24b are connected to the primary air passage 43a of the heat exchange device 43.
  • the secondary side pipe 49 connected to the secondary side air passage 43b of the heat exchange device 43 introduces outside air with a relatively low temperature (for example, 17° C. or lower) from the atmosphere for heat exchange and circulates it. is.
  • the exhaust side of the secondary pipe 49 is connected to the inlet side of the heat discharge pipe 48 .
  • the outlet side of the heat discharge pipe 48 is connected to the atmosphere side pipe via the heat discharge valve 48a, and is connected to the air inlet 24e of the upper air conditioning unit 24 via the heat recovery valve 48b.
  • a drain pan 44 of a condensed water recovery device 45 is installed below the primary side air passage 43 a of the heat exchange device 43 .
  • the condensed water recovery path 46 of the condensed water recovery device 45 is connected to the drain pan 44 on the inlet side and is connected to the nutrient solution tank 47 in the plant growing facility 22 via the upper air conditioning unit 24 on the outlet side.
  • the heat exchange device 43 When the heat exchange device 43 operates, low-temperature outside air is introduced and circulated in the secondary air passage 43b. Also, the temperature in the closed space 21a is normally kept slightly higher than the outside air. Although not shown, the heat exchange device 43 is provided with an air blowing mechanism for promoting air circulation in the space of the primary side air passage 43a and air circulation in the space of the secondary side air passage 43b.
  • a heat exchanger such as a plate type, a fin tube type, a static sensible heat exchange element, or a static total heat exchange element.
  • water vapor that has entered the space of the primary side air passage 43a from the closed space 21a through the exhaust part 24a and the exhaust pipe 41 is cooled, and moisture in the water vapor is liquefied by condensation and collected by the drain pan 44.
  • the air that has entered the space of the primary air passage 43a from the exhaust pipe 41 is cooled and dehumidified, and returns to the closed space 21a through the air inlet pipe 42 and the air inlet portion 24b. Therefore, the temperature and humidity of the air in the closed space 21a are conditioned to be lower than the outside air such as the atmosphere.
  • the heat exchange device 43 lowers the temperature in the primary side air passage 43a to below the dew point temperature, condensed water is obtained in the drain pan 44.
  • the condensed water is recovered from the drain pan 44 by the condensed water recovery path 46 and supplied to the nutrient solution tank 47 . Therefore, the water required for each cultivation unit 31 to grow the plants 35 can be ensured by reusing the water collected by the air conditioning.
  • the heat exchange device 43 shown in FIG. 8 exchanges heat by directly using relatively low-temperature outside air, it is also possible to use a refrigerant for cooling. However, it is more energy efficient to use outside air.
  • the air in the case of the plant growing equipment 22 is It is discharged into the closed space 21a. Therefore, it is preferable that the external environment control room 21, the exhaust pipe 41, the primary side air passage 43a and the intake pipe 42 form a closed space to maintain the carbon dioxide concentration in this closed space.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the condensed water recovery device 45 . Since the drain pan 44 is arranged below the primary side air passage 43a of the heat exchange device 43, the drain pan 44 can collect the condensed water generated by condensation of water vapor passing through the primary side air passage 43a. In addition, in the example of FIG. 9, since the nutrient solution tank 47 is installed at a position lower than the drain pan 44, a step 51 is formed due to the difference in these positions. Therefore, the condensed water recovery device 45 can move the condensed water in the drain pan 44 to the nutrient solution tank 47 via the condensed water recovery path 46 without using any special power.
  • the pump 52 connected to the condensed water recovery path 46, the condensed water in the drain pan 44 can be removed via the condensed water recovery path 46. can be returned to the nutrient solution tank 47. Therefore, the pump 52 is not necessarily required.
  • the condensed water collected by the condensed water collecting device 45 may be subjected to special treatment until it is returned to the nutrient solution tank 47 .
  • the condensed water is treated in a route passing through the raw water tank, the filter sterilizer, and the water receiving tank, and then returned to the nutrient solution tank 47 .
  • the host air conditioning section 24 can collectively control the temperature and humidity in the closed space 21a outside the plurality of plant growing facilities 22 and 23 . Therefore, there is no need to increase the number of upper air conditioning units 24 in accordance with the number of cultivation units 31, which facilitates simplification of the system configuration.
  • the temperature and humidity of the cultivation spaces 22a and 23a can be individually adjusted by using the dehumidification module 32 in FIG. 1 and the ventilation fan 33A in FIG. Appropriate environmental management that takes into account differences in human resources and stages of development becomes easier.
  • the dehumidification module 32, the ventilation fan 33A, and the host air conditioning unit 24 perform air conditioning without using an air conditioner that consumes a large amount of energy, the cost of the energy required to operate the cultivation apparatus can be reduced. Furthermore, if the temperature in the closed space 21a is properly controlled, the temperature difference between the inside of the cultivation spaces 22a and 23a and the closed space 21a can be relatively small, so the energy consumption in the dehumidification module 32 and the ventilation fan 33A. can be minimized.
  • the condensed water collection device 45 to the outside of the upper air conditioning unit 24 as in the plant growing system 20B shown in FIG. It can be collected at 47 and reused as water necessary for growing plants.
  • a first plant growing facility plant growing facility 22
  • a second plant growing facility plant growing facility 23
  • Host environmental control capable of housing the first plant growing facility and the second plant growing facility in a closed space (21a) and controlling at least the temperature and humidity in the closed space to a predetermined environmental state different from the outside air.
  • a plant growing system (20) comprising:
  • At least one of the first air conditioning section and the second air conditioning section includes a dehumidification module (32-1, 32-2), and the dehumidification module includes a plurality of partitioned spaces (cultivation spaces 22a, 23a, closed expelling heat and moisture according to temperature and humidity gradients between spaces 21a), The plant growing system according to [1] above.
  • At least one of the first air conditioning unit and the second air conditioning unit includes a ventilation fan (33A-1, 33A-2, 33A), and the ventilation fan is the ventilation fan in the internal space (cultivation space 22a, 23a). expelling air into the closed space (21a); The plant growing system according to [1] above.
  • the host environment control section includes a heat exchange device (43) connected within the closed space of the external environment control room, wherein the heat exchange device is adapted to the air flow discharged from within the closed space. to liquefy the contained water vapor,
  • the plant growing system according to any one of [1] to [3] above.
  • the heat exchange device performs heat exchange between the air flow discharged from the closed space and the outside air, and recovers or discharges the outside air containing the heat transferred by the heat exchange (Fig. 8 reference), The plant growing system according to [4] above.
  • a nutrient solution tank (47) storing a nutrient solution that can be supplied to the cultivation units of the first plant growing facility and the second plant growing facility; a condensed water recovery device (45) that recovers the condensed water collected from the heat exchange device and forms a recovery path that can be supplied to the nutrient solution tank;

Abstract

植物育成システム（２０）は、植物の栽培ユニット（３１）をそれぞれ含む、第１植物育成設備（２２）及び第２植物育成設備（２３）と、それらの設備を閉鎖空間（２１ａ）内に収容すると共に、その空間内の温度及び湿度を制御可能な上位空調部（２４）を有する外部環境管理室（２１）と、を備える。また、植物育成システム（２０）は、第１植物育成設備（２２）の内部から熱及び水分を閉鎖空間（２１ａ）内に排出可能な第１空調部（３２－１）と、第２植物育成設備の内部から熱及び水分を閉鎖空間（２１ａ）内に排出可能な第２空調部（３２－２）とを備える。

Description

植物育成システム
　本発明は、植物育成システムに関する。
　一般的に植物工場などの栽培装置では、建物内の施設のように完全に閉鎖された栽培室や、半閉鎖された栽培室内において、光、温度、湿度及び二酸化炭素（ＣＯ２）濃度といった内部環境を人工的に制御して、野菜等の植物が生産される。また、このような栽培装置は、太陽光を使わずＬＥＤ等の光源からの人工光を利用する完全人工光型と、太陽光を利用する太陽光型とに大別される。閉鎖型の栽培室は、半閉鎖型に比べて断熱性が高いが、いずれの場合も、温度、湿度などの室内環境を一定に保つ必要があるため、エアコンや除湿機を利用して環境制御が行われる。
　例えば、特許文献１は空調装置から排出されたドレン水を有効利用することが可能な水耕栽培システムの技術を示している。このシステムは、栽培室と、栽培室内の気温を調整するための空調装置と、栽培室内に設置される、植物の栽培を行うための栽培ベッドと、を備える。また、このシステムは、空調装置から排出されるドレン水が貯留される貯水槽と、貯水槽内のドレン水を用いて生成された養液が貯留される養液タンクと、をさらに備え、養液タンクから栽培ベッドに養液が供給されて、植物の水耕栽培を行う。
　また、特許文献２の除湿装置は、ビニールハウスなどの室内の結露を、少ないエネルギーで防止するための技術を示している。この除湿装置は、除湿対象である設備の室内空気を取り込む室内空気吸引部と、設備の外部の空気である外気を取り込む外気吸引部と、室内空気と外気とを熱的に接触させる熱交換器とを備えている。熱交換器は、対向する第１端部および第２端部を有する立体状の本体部と、第１端部から第２端部に向けて室内空気を移動させる複数の室内空気通路と、第２端部から第１端部に向けて外気を移動させる複数の外気通路とを備える。
日本国特開２０１４－１６８４２０号公報 日本国特開２０１６－９７３６８号公報
　しかしながら、特許文献１のように一般的な空調装置を用いて温度や湿度を調整する場合には、空調装置を動作させる際にコンプレッサが電力などの大きなエネルギーを消費することになる。このため、設備のコストだけでなく植物栽培の環境を適正に維持するためにかかるコストが増大し、工場で生産される植物の生産コストが上昇するのは避けられない。特に、例えばそれぞれ独立した環境で複数種類の植物を同時に栽培しようとすると、植物の種類毎にそれぞれ個別に空調装置を設置する必要があるので、設備のコスト及び栽培装置の維持コストが増大する。
　また、特許文献２の技術では熱交換器を利用し、外気を利用して栽培室内を冷却するのでエネルギーの消費量を抑制可能である。しかし、例えば種類が異なる植物を同時に栽培しようとする場合や、区画毎に生産数量が異なる植物を別々の容器で同時に栽培するような場合には、各植物を適正な環境に維持するため、区画毎、あるいは時間帯毎の環境制御が必要となる。したがって、このような場合には、特許文献２の技術だけでは各植物を適正な環境に維持するのが困難であり、特許文献１のように空調装置が必要とされることとなる。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の植物育成設備から排出された気流に含有される水分を、低エネルギー消費量で回収し、再利用可能な植物育成システムを提供することにある。
　前述した目的を達成するために、本発明に係る植物育成システムは、下記（１）～（６）を特徴としている。
（１）植物を栽培するための栽培ユニットをそれぞれ含む、第１植物育成設備及び第２植物育成設備と、
　前記第１植物育成設備及び前記第２植物育成設備を閉鎖空間内に収容すると共に、少なくとも前記閉鎖空間内の温度及び湿度を外気とは異なる所定の環境状態に制御可能な上位環境制御部を有する外部環境管理室と、
　前記第１植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第１空調部と、
　前記第２植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第２空調部と、
　を備えた
　植物育成システム。
（２）前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が除湿モジュールを含み、前記除湿モジュールは、区切られた複数空間の間の温度勾配及び湿度勾配に従って熱及び水分を排出する、
　上記（１）に記載の植物育成システム。
（３）前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が換気扇を含み、前記換気扇は、前記内部空間内の前記空気を前記閉鎖空間内に排出する、
　上記（１）に記載の植物育成システム。
（４）前記上位環境制御部は、前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に接続された熱交換装置を含み、前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流に含有される水蒸気を液化させる、
　上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の植物育成システム。
（５）前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流と外気との間で熱交換を実施すると共に、前記熱交換により移動した熱を含む外気を回収または排出する、
　上記（４）に記載の植物育成システム。
（６）前記第１植物育成設備、及び前記第２植物育成設備のそれぞれの前記栽培ユニットに供給可能な養液を貯蔵する養液タンクと、
　前記熱交換装置から収集された結露水を回収して前記養液タンクへ供給可能な回収経路を形成する結露水回収装置と、
　を更に備える、
　上記（４）又は（５）に記載の植物育成システム。
　上記（１）の構成の植物育成システムによれば、前記第１植物育成設備の内部空間、及び前記第２植物育成設備の内部空間のそれぞれを効率よく空調するために必要な環境を、前記外部環境管理室の閉鎖空間内で一括して制御することができる。また、前記第１、第２植物育成設備の内部空間の環境は前記第１、第２空調部でそれぞれ調整できる、即ち、余分な熱及び水分を排出できる。つまり、第１，第２植物育成設備のそれぞれに、大きなエネルギー消費を必要とするエアコンなどを設置する必要がなくなる。その結果、栽培に伴い植物から排出される水分及び熱の回収や再利用が容易になり、全体としてエネルギー消費の少ない植物育成システムを実現できる。更に、各栽培ユニットが外気と直接接触することがないため、各栽培ユニットの近傍で空調に伴う結露が生じるのを避けることができ、植物の栽培に悪影響を及ぼす菌や微生物の繁殖を防止できる。本開示において、閉鎖空間とは、半閉鎖空間と完全閉鎖空間とを含み、半閉鎖空間とは、環境調節のために必要な部位を除いて、外気から遮断された空間を意味し、完全閉鎖空間とは、外気から完全に遮断され閉鎖された空間を意味する。
　上記（２）の構成の植物育成システムによれば、複数空間の間の温度勾配及び湿度勾配を利用して除湿モジュールが熱及び水分を排出するので、第１又は第２植物育成設備の内部空間内の余分な熱及び水分を低エネルギー消費量で回収でき、再利用も可能である。
　上記（３）の構成の植物育成システムによれば、前記第１空調部、又は前記第２空調部の換気扇が、第１又は第２植物育成設備の内部空間内の空気を閉鎖空間内に排出するので、内部空間内の余分な熱及び水分を低エネルギー消費量で回収でき、再利用も可能である。
　上記（４）の構成の植物育成システムによれば、前記熱交換装置が、閉鎖空間内から排出される空気流に含有される水蒸気を液化させるので、前記空気流から水分を除去して温度を効率よく下げることができる。よって、低エネルギー消費で前記閉鎖空間内の温度、及び湿度を下げることができる。
　上記（５）の構成の植物育成システムによれば、外気の温度を利用して前記閉鎖空間内から排出される空気流の温度を下げるので、低エネルギー消費で前記閉鎖空間内の温度調節ができる。また、前記熱交換により移動した熱を含む外気を回収する場合には、その熱を再利用して前記閉鎖空間内の温度を上げることも可能になる。
　上記（６）の構成の植物育成システムによれば、前記第１植物育成設備、及び前記第２植物育成設備の内部の植物から排出される水分を結露水として回収し、システム内で循環させて、植物栽培用の養液とて再利用できる。このため、外部から供給する水分を減らし得る。
　本発明の植物育成システムによれば、複数の植物育成設備から排出された気流に含有される水分を、低エネルギー消費量で回収し、再利用できる。
　以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
図１は、本発明の実施形態における植物育成システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、変形例－１の植物育成システムの構成を示すブロック図である。 図３は、除湿モジュールの具体例の構成を示す斜視図である。 図４（ａ）は調湿エレメントの構成例を示す斜視図、図４（ｂ）は透湿膜の厚み方向の構成を示す縦断面図である。 図５は、上下に積層される複数の風路ユニットを示す分解斜視図である。 図６は、除湿モジュールの他の具体例の構成を示す概略図である。 図７（ａ）は図６に示される調湿エレメントを示す概略斜視図、図７（ｂ）は風路ユニットの概略斜視図である。 図８は、変形例－２の植物育成システムの構成を示すブロック図である。 図９は、結露水回収装置の構成例を示す正面図である。
　本発明に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
＜植物育成システムの構成＞
　本発明の実施形態における植物育成システム２０の構成例を図１に示す。この植物育成システム２０は、植物工場等の栽培装置の主要な構成要素として使用される設備である。
　一般的に、栽培装置内部は、植物の育成に適した一定の環境を維持するよう制御される。例えば、葉菜類の植物を育成する栽培装置の場合、気温25℃±1℃、相対湿度70±10%、CO2濃度1000ppm、光強度はPPFD（Photosynthetic Photon Flux Density：光合成光量子束密度）の単位で200μmol・m-2・s-1が好適環境条件とされており（出典：「施設園芸・植物工場ハンドブック」日本施設園芸協会、P333）、これらの範囲に保つ必要がある。
　しかし、栽培装置のように外気から隔離された空間の内部では、湿度を制御しなければ、植物の蒸散作用により湿度が１００％ＲＨになる。また、植物の光合成を促進するために栽培装置内部の温度を植物の育成に適した比較的高い温度の範囲内で維持する必要があるが、照明光や蒸散などの影響で温度は上昇する可能性がある。そこで、栽培装置内の空気を除湿したり熱の放出により温度調節を実施する必要がある。
　図１に示した植物育成システム２０は、外気から隔離された閉鎖空間２１ａを形成する外部環境管理室２１と、その中に配置された複数の植物育成設備２２、２３とを備えている。なお、図１の例では２つの植物育成設備２２、２３を同じ外部環境管理室２１内に配置した場合を示しているが、３つ以上の独立した植物育成設備を配置してもよい。
　外部環境管理室２１は、それぞれが断熱材を含む床面、壁面、天井面などで囲まれているので、その内部は外気から隔離された閉鎖空間２１ａになっている。すなわち、閉鎖空間２１ａ内の温度、湿度、二酸化炭素濃度などの環境条件は、外気とは異なっている。この外部環境管理室２１の壁面に接続されている上位空調部２４は、外気を利用して比較的低エネルギー消費で閉鎖空間２１ａ内の環境条件を適正に調整するために設置されている。
　図１に示した上位空調部２４は、排気部２４ａ、入気部２４ｂ、送風機２４ｃ、及び２４ｄを含んでいる。排気部２４ａは、空調のために閉鎖空間２１ａ内の空気を配管などを利用して外側に排気する機構であり、内外の温度勾配および湿度勾配を利用して熱および水分がこの排気により外気などに対して放出される。したがって、閉鎖空間２１ａの温度および湿度を下げることができる。入気部２４ｂは、例えば外気など閉鎖空間２１ａ内と比べて温度および湿度が低い空気を配管などを利用して閉鎖空間２１ａ内に導入する機構である。
　送風機２４ｃは、閉鎖空間２１ａの内側から外側に向かって送風する排気用のファンとそれを駆動する電気モータを備えており、送風のオンオフと風量の調節が可能である。送風機２４ｄは、外側から閉鎖空間２１ａの内側に向かって送風し外気などを導入するための入気用のファンとそれを駆動する電気モータを備えており、送風のオンオフと風量の調節が可能である。
　外部環境管理室２１に設置されている上位環境検出部２９は、閉鎖空間２１ａにおける温度、湿度、二酸化炭素濃度などの環境情報を検知する機能を有している。上位環境制御部２５は、予め定めた環境条件と、上位環境検出部２９が検知した実際の環境情報とに基づいて送風機２４ｃ及び２４ｄを制御することにより、閉鎖空間２１ａ内の湿度や温度を適正な範囲内に自動的に維持する機能を備えている。また、上位環境制御部２５は管理者操作部２８を操作する管理者の指示に従って、手動で送風機２４ｃ及び２４ｄを制御することもできる。管理者操作部２８は、この栽培装置を管理する作業者が、区画された各空間内の環境状態、即ち、温度、湿度、二酸化炭素濃度などを個別に把握するための表示機能や、環境の自動制御と手動調節とを必要に応じて切り替えるための操作機能を有している。尚、外部環境管理室２１にエアコンを設置して、上位空調部２４に代えて、又は上位空調部２４とともに、使用してもよい。エアコンを使用する場合、上位環境制御部２５によってエアコンの駆動を制御することにより、閉鎖空間２１ａ内の湿度や温度を適正な範囲内に自動的に維持できる。
　複数の植物育成設備２２及び２３のそれぞれは、閉鎖空間２１ａに比べて十分に小さい容積の栽培空間２２ａ、２３ａを形成している。実際には、断熱性の材料などで構成される数メートル程度の大きさの直方体形状のケースで囲まれた内部空間、あるいはビニールハウスのように断熱性の材料で周囲を囲むことにより外側と区別された空間として栽培空間２２ａ、２３ａが形成される。したがって、各栽培空間２２ａ、２３ａの空気中における温度、湿度、二酸化炭素濃度などの環境は、閉鎖空間２１ａとは異なっている。実際には、植物の育成に適した環境になるように、各栽培空間２２ａ、２３ａの温度、湿度、及び二酸化炭素濃度は閉鎖空間２１ａよりも高くなるように調整される。
　各栽培空間２２ａ、２３ａの中には、栽培ユニット３１が備わっている。図１の例では、各栽培ユニット３１は、上下方向に分けて複数段に配置された複数の栽培棚３６を有し、各栽培棚３６の上に植物３５が栽培用のトレー（栽培ベッド）などと共に配置されている。各栽培棚３６に設置されている栽培ベッドには水温制御機能が搭載されている。この水温制御機能によって、水温が施設中の室温より低く又は高くコントロールされている場合、水と空気との間に熱交換が起こり、空気の温度が制御される。このように、水温の調整によって、各栽培空間２２ａ、２３ａ内の気温をコントロールできる。また、各植物３５の上方に植物育成用の光源が設置されている。これらの光源は例えばＬＥＤランプ、あるいは蛍光灯により構成される。
　各栽培空間２２ａ、２３ａを適正な環境に調整するために、図１の例では除湿モジュール３２－１、３２－２が各植物育成設備２２、２３に備わっている。除湿モジュール３２－１、３２－２は、栽培空間２２ａ、２３ａの内外における温度勾配および湿度勾配を利用して低エネルギー消費で栽培空間２２ａ、２３ａ内の水分を排出することができる。また、水分と同時に熱を排出することもできるが、二酸化炭素の通過は阻止する。二酸化炭素の通過を阻止するために、透湿膜を利用することができる。
　すなわち、各栽培空間２２ａ、２３ａの内側の風路３２ａと、外側の風路３２ｂとが透湿膜で隔離されているので、二酸化炭素を含む空気流の混合は阻止され、内側の熱と水分のみが外側の風路３２ｂに排出される。なお、２つの除湿モジュール３２－１、３２－２（以下、除湿モジュール３２と称する場合がある。）は同じ機能及び構成を有する。除湿モジュール３２の具体例については後述する。
　各送風機３３は、各植物育成設備２２、２３の除湿モジュール３２を機能させて除湿するために送風を実施する。各送風機３３は、各栽培空間２２ａ、２３ａの内側の風路３２ａ、及び外側の風路３２ｂにおける送風を実施するファンとそれらを駆動する電気モータとを備えており、送風のオンオフと風量の調節が可能である。尚、除湿モジュール３２に送風ファンが搭載されている場合には、送風機３３は不要となる。
　各植物育成設備２２、２３内に備わっている各検出部３４は、栽培空間２２ａ、２３ａにおける空気中の温度、湿度、二酸化炭素濃度などを検知する機能を有している。
　設備内環境制御部２６及び２７は、それぞれ植物育成設備２２及び２３に設けられている送風機３３のオンオフ制御や風量制御を自動制御により、又は手動制御により実施する。すなわち、予め定めた栽培空間２２ａ、２３ａ内部の環境条件と、各検出部３４が検知した実際の環境情報とに基づいて送風機３３を制御することにより、設備内環境制御部２６、２７は栽培空間２２ａ、２３ａ内の湿度や温度を適正な範囲内に自動的に維持することができる。また、設備内環境制御部２６、２７は管理者操作部２８を操作する管理者の指示に従って、手動で各送風機３３を個別に制御することもできる。
　上述のように、図１に示した植物育成システム２０においては、上位空調部２４が外気を利用して閉鎖空間２１ａ内の環境を調整し、各除湿モジュール３２－１、３２－２が各栽培空間２２ａ、２３ａ内の環境を調整する。つまり、上位空調部２４は複数の植物育成設備２２、２３の外側の環境を一括して管理しており、各除湿モジュール３２－１、３２－２は各栽培空間２２ａ、２３ａ内の環境を個別に管理しているので二重化された空調システムが形成されている。また、上位空調部２４及び各除湿モジュール３２－１、３２－２は、内外の温度勾配や湿度勾配を利用することにより、低エネルギー消費で各栽培ユニット３１が必要とする所望の空調、すなわち高温湿度の環境を実現できる。
　また、上位空調部２４を栽培ユニット３１毎に個別に用意する必要がないので、構造の簡素化、設備コストの低減、小型化などが可能になる。更に、各栽培空間２２ａ、２３ａが直接外気と接触しないので、結露の発生を防止できる。その結果、植物の育成に悪影響を及ぼす菌や細菌の繁殖を防止できる。
　また、除湿モジュール３２－１、３２－２は二酸化炭素の通過を阻止するので、栽培空間２２ａ、２３ａ内の二酸化炭素が閉鎖空間２１ａに流出することがない。そのため、栽培空間２２ａ、２３ａ内の二酸化炭素濃度を高めた状態を維持するために必要な二酸化炭素の供給量を大幅に削減できる。
　各栽培空間２２ａ、２３ａ内における目標の環境としては、例えば以下の状況が想定される。
温度：２５±１［℃］
湿度：７０±１０［％ＲＨ］
二酸化炭素濃度：１０００～１５００［ｐｐｍ］
　また、上位空調部２４の外側の外気温度については、１７．５［℃］以下に規制することが想定される。また、閉鎖空間２１ａ内の温度は栽培空間２２ａ、２３ａ内の温度よりも低く、外気よりも高い状態に調整される。閉鎖空間２１ａ内の湿度は栽培空間２２ａ、２３ａ内の湿度よりも低く、外気よりも高い状態に調整される。
＜植物育成システムの変形例－１＞
　変形例－１の植物育成システム２０Ａの構成を図２に示す。図２に示した植物育成システム２０Ａは、図１に示した植物育成システム２０の変形例である。
　図２の植物育成システム２０Ａにおいては、閉鎖空間２１ａの内部に複数の植物育成設備２２Ａ、２３Ａが配置されている。また、各植物育成設備２２Ａ、２３Ａを収容するケースと閉鎖空間２１ａとの境界位置に、それぞれ換気扇３３Ａ－１、３３Ａ－２が設置されている。
　植物育成設備２２Ａに設置された換気扇３３Ａ－１は、栽培空間２２ａの内部から閉鎖空間２１ａへ向かう方向へ空気流を流すファンとそれを駆動する電気モータとを備えている。また、植物育成システム２０Ａの設備内環境制御部２６は、検出部３４の検出状態に応じて、又は管理者操作部２８からの手動操作指示に応じて、植物育成設備２２Ａの換気扇３３Ａ－１のオンオフ及び送風量の調整を行う機能を有している。
　植物育成設備２３Ａに設置された換気扇３３Ａ－２は、栽培空間２３ａの内部から閉鎖空間２１ａへ向かう方向へ空気流を流すファンとそれを駆動する電気モータとを備えている。また、植物育成システム２０Ａの設備内環境制御部２７は、検出部３４の検出状態に応じて、又は管理者操作部２８からの手動操作指示に応じて、植物育成設備２３Ａの換気扇３３Ａ－２のオンオフ及び送風量の調整を行う機能を有している。
　なお、各植物育成設備２２Ａ、２３Ａに設置した換気扇３３Ａ－１、３３Ａ－２は、上位空調部２４の排気部２４ａ及び入気部２４ｂから十分に離れた位置に配置してある。そのため、熱交換器を使用しない場合でも、栽培空間２２ａ、２３ａの空気が外気と直接触れることがなく、結露の発生を防止できる。
　上記以外の植物育成システム２０Ａの構成及び動作については、既に説明した図１の植物育成システム２０と同様である。
＜具体例の除湿モジュールの説明＞
－＜除湿モジュールの概要＞
　除湿モジュールの構成例について、内部構造を外側から透視した状態を図３に示す。図３に示した除湿モジュール２００Ｂ－１は図１中の各除湿モジュール３２－１、３２－２として利用できる。図３において、実線の矢印は栽培空間２２ａ、２３ａ側の空気の流れを示し、破線の矢印は閉鎖空間２１ａ側の空気の流れを示す。
　図３の除湿モジュール２００Ｂ－１においては、直方体形状のケース２０１Ｂの内部に調湿エレメント１０、ファン２１２、及び２１３が収容されている。このケース２０１Ｂの内部空間は、複数の隔壁２０２、２０５や、立壁２１９～２２４により複数の領域に仕切られている。調湿エレメント１０は、ケース２０１Ｂ内部のほぼ中央に配置され、前壁２０１Ｂ５から後壁２０１Ｂ６にわたって延在するように固定されている。
　図３に示すように、調湿エレメント１０は上壁２０１Ｂ１及び下壁２０１Ｂ２に上下を挟まれ、且つ、隔壁２０２、２０５に左右を挟まれて、ケース２０１Ｂ内に固定されている。ケース２０１Ｂの内部空間は、隔壁２０２、２０５及び調湿エレメント１０によって、上側が、第一空間２００ａ、第三空間２００ｃの二つに区画され、下側が、第四空間２００ｄ、第六空間２００ｆの二つに区画されている。
　第六空間２００ｆにおいて、下壁２０１Ｂ２と隔壁２０５とを接続する立壁２１９と、立壁２１９から前壁２０１Ｂ５にわたって延びる立壁２２０と、が設けられている。また、第三空間２００ｃにおいて、上壁２０１Ｂ１と隔壁２０５とを接続し右側壁２０１Ｂ４に沿って前壁２０１Ｂ５から前後方向略中央位置に延びる立壁２２１が設けられている。
　第四空間２００ｄにおいて、下壁２０１Ｂ２と隔壁２０２とを接続する立壁２２２と、立壁２２２から後壁２０１Ｂ６にわたって延びる立壁２２３と、が設けられている。第一空間２００ａにおいては、上壁２０１Ｂ１と隔壁２０２とを接続し左側壁２０１Ｂ３に沿って後壁２０１Ｂ６から前後方向略中央位置に延びる立壁２２４が設けられている。ケース２０１Ｂの左右側壁２０１Ｂ３、２０１Ｂ４には、開口部Ｋ１～Ｋ４が設けられている。開口部Ｋ１は、右側壁２０１Ｂ４の下側後方に設けられている。
　図１に示した植物育成システム２０の場合、栽培空間２２ａ、２３ａ側の空気は、除湿モジュール２００Ｂ－１の開口部Ｋ１を介して第六空間２００ｆの内側に供給される。また、右側壁２０１Ｂ４の上側前方に設けられた開口部Ｋ２を介して、調湿エレメント１０を通過した空気が第三空間２００ｃから栽培空間２２ａ、２３ａの内側に戻される。
　一方、左側壁２０１Ｂ３の下側前方に設けられている開口部Ｋ３を介して、閉鎖空間２１ａ側の空気が除湿モジュール２００Ｂ－１の第四空間２００ｄに供給される。また、左側壁２０１Ｂ３の上側後方に設けられている開口部Ｋ４を介して、除湿モジュール２００Ｂ－１内の調湿エレメント１０を通過した空気が、第一空間２００ａから閉鎖空間２１ａ側に排出される。
　ファン２１２は、第六空間２００ｆ内において、ケース２０１Ｂ右側壁の接続口に配置され、調湿エレメント１０の第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉへの空気の供給又は第一風路Ｐ１の出口Ｐ１Ｏからの空気の排出を促進する。ファン２１３は、第四空間２００ｄ内において、ケース２０１Ｂ左側壁の接続口に配置され、調湿エレメント１０の第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉへの空気の供給又は第二風路Ｐ２の出口Ｐ２Ｏからの空気の排出を促進する。除湿モジュール２００Ｂ－１のファン２１２、２１３は図１中の送風機３３に相当するので、ファン２１２、２１３の送風動作のオンオフや風量を決める回転速度は設備内環境制御部２６、２７により制御できる。すなわち、図１に示した植物育成システム２０において、除湿モジュール３２として、この除湿モジュール２００Ｂ－１を用いる場合には、除湿モジュール３２内にファン２１２、２１３が搭載されているため、除湿モジュール３２の外部に送風機３３を設ける必要がない。
　除湿モジュール２００Ｂ－１のファン２１２が動作して送風が開始されると、栽培装置の栽培空間２２ａ又は２３ａから空気が除湿モジュール２００Ｂ－１の接続口を介してケース２０１Ｂ内の第三空間２００ｃに取り込まれる。取り込まれた空気は、入口Ｐ１Ｉから調湿エレメント１０の第一風路Ｐ１に供給される。第一風路Ｐ１を通過する内側空間の空気は、第二風路Ｐ２を通過する外側の空気と、後述する透湿膜１００を介して全熱交換、即ち顕熱交換及び潜熱交換され、出口Ｐ１Ｏから第六空間２００ｆに至り、ファン２１２及び開口部を介して、栽培装置内部に戻される。
　一方、ファン２１３が動作すると、外側の閉鎖空間２１ａにおける空気が開口部Ｋ３を介してケース２０１Ｂ内の第四空間２００ｄに取り込まれる。取り込まれた外側の空気は、立壁２２２及び立壁２２３にガイドされて、入口Ｐ２Ｉから調湿エレメント１０の第二風路Ｐ２に供給される。第二風路Ｐ２を通過する外側の空気は、第一風路Ｐ１を通過する内側の空気と、透湿膜１００を介して全熱交換されて、出口Ｐ２Ｏから第一空間２００ａに至る。第一空間２００ａに供給された外側の空気は、立壁２２４にガイドされて、ファン２１３及び開口部Ｋ４を経て外側の閉鎖空間２１ａに排出される。
－＜調湿エレメント＞
　除湿モジュール２００Ｂ－１の主要部を構成する調湿エレメント１０の外観の例を図４（ａ）に示す。また、透湿膜１００の厚み方向の断面構造を図４（ｂ）に示す。また、厚み方向の上下に積層される複数の風路ユニット１１、１２の分解斜視図を図５に示す。
　すなわち、図５に示すような２種類の風路ユニット１１、１２を交互に積み重ねると共に、風路ユニット１１、１２の境界に図４（ｂ）のような透湿膜１００を配置することで、図４（ａ）に示すような調湿エレメント１０が構成される。風路ユニット１１、１２の積層段数は必要に応じて変更される。つまり、図４（ａ）に示すように風路ユニット１１、１２の対を３組程度積層する場合もあるし、図３に示した調湿エレメント１０のように多数の風路ユニット１１、１２の対を積層する場合もある。
　図４（ａ）に示すように、調湿エレメント１０は互いに区画された複数の第一風路Ｐ１と、区画された複数の第二風路Ｐ２と、それらの厚み方向の境界を仕切る透湿膜１００とを備えている。したがって、各第一風路Ｐ１、及び第二風路Ｐ２は透湿膜１００を間に挟んで互いに隣接する状態で配置されている。
　調湿エレメント１０の第一風路Ｐ１は、栽培装置の内側、すなわち栽培空間２２ａ又は２３ａ内の空気の通路になる。また、第二風路Ｐ２は栽培装置の外側、すなわち閉鎖空間２１ａ内の空気の通路になる。
－＜透湿膜＞
　透湿膜１００は、少なくとも、透湿性、ガスバリア性及び熱伝導性を有すればよく、その材質や構成は特に限定されない。透湿膜１００としては、例えば、セルロース繊維を主体とする多孔質の原紙、例えば和紙、クラフト紙等、に塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）などの吸湿材を練り込んだりして分散させたものや、セロファンの他、キチンやフィブロインなどの非水溶性繊維を含む繊維層中に、凝集したポリエチレングリコールやポリビニルアルコール等の親水化材料を分散させたもの、等を用いることができる。
　透湿膜１００の好適な一例を、図４（ｂ）を参照して説明する。透湿膜１００は、支持体１２０および複合材１１０を含む。支持体１２０は、ポリマーや中空繊維等の多孔質材料を含む。複合材１１０は、支持体１２０の上に塗布され得る。複合材１１０は、酸化グラフェン化合物およびポリビニルアルコールを含む。酸化グラフェン化合物及びポリビニルアルコールは架橋していてもよい。酸化グラフェン化合物が、ポリビニルアルコールの重量と比較して約０．１重量％～約１０重量％で存在してもよい。酸化グラフェン化合物が、酸化グラフェン、還元された酸化グラフェン、官能化された酸化グラフェン、または官能化及び還元された酸化グラフェンであってもよい。
－＜風路ユニット＞
　図５に示した例では、風路ユニット１１は、平面視六角形状の透湿膜１００と、透湿膜１００の表面に立設されたリブ１１ａ１～１１ａ５とを有している。リブ１１ａ１は六角形状の一辺に沿う直線形状を有する。リブ１１ａ２～リブ１１ａ５は、それぞれ、リブ１１ａ１と同形状の直線部と、直線部の両端からそれぞれ延びる延在部とを有する。リブ１１ａ５は透湿膜１００の縁部に沿って設けられ、リブ１１ａ１～１１ａ４は、各直線部が互いに平行となるよう、等間隔に配置されている。
　風路ユニット１２は、平面視六角形状の透湿膜１００と、透湿膜１００の表面に立設されたリブ１２ａ１～１２ａ５とを有している。リブ１２ａ１は六角形状の一辺に沿う直線形状を有する。リブ１２ａ２～リブ１２ａ５は、それぞれ、リブ１２ａ１と同形状の直線部と、直線部の両端からそれぞれ延びる延在部とを有する。リブ１２ａ５は透湿膜１００の縁部に沿って設けられ、リブ１２ａ１～１２ａ４は、各直線部が互いに平行となるよう、等間隔に配置されている。
　リブ１１ａ１～１１ａ５及びリブ１２ａ１～１２ａ５は、ポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂、アルミニウム等の金属、ガラス、セラミックス、ファイバー材料、木材、紙材等を用いることができる。特に吸湿性の良い素材を用いると調湿素子の透湿性能、即ち潜熱交換効率が向上する。
　風路ユニット１１、１２は、リブ１１ａ１～１１ａ５及びリブ１２ａ１～１２ａ５の各直線部が互いに平行となるように積層されている。交互に積層された風路ユニット１１、１２において、リブ１１ａ１～１１ａ５と、リブ１１ａ１～１１ａ５の上下に配置された透湿膜１００とが、第一風路Ｐ１を構成し、リブ１２ａ１～１２ａ５と、リブ１２ａ１～１２ａ５の上下に配置された透湿膜１００とが、第二風路Ｐ２を構成する。最上層の風路ユニット１２の上方には、透湿膜１００が固定される。
　第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏは栽培装置の内側の空間、すなわち栽培空間２２ａ又は２３ａに通じる。また、第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏは栽培装置の外側、すなわち閉鎖空間２１ａに通じる。
　第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏは、透湿膜１００を、透湿膜１００の六角形の外心を挟んで対向する二頂点を接続する直線で二分割した、一方の領域の一面側に配置される。この直線は、例えば、図４（ｂ）において左右方向に延びる直線Ｌである。また、第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏは、他方の領域の他面側に配置される。このように、直線Ｌを挟んで、第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏが一方の領域に、第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏが他方の領域に配置されることにより、栽培装置の内部及び外部のそれぞれへの通風路、即ち配管の構成を簡略化できる。尚、調湿エレメント１０における風路ユニット１１、１２の積層数、並びに、リブ１１ａ１～１１ａ５及びリブ１２ａ１～１２ａ５の高さ、幅、即ち隣接するリブ間の間隔、及び数は、仕様に応じて適宜設定されるものであり、図４（ａ）、図５に示すものに限定されない。
－＜調湿エレメントの動作＞
　調湿エレメント１０の主要な構成要素である透湿膜１００は、ガスバリア性を有しているので、第一風路Ｐ１と第二風路Ｐ２とを区画し、例えば二酸化炭素の通過を阻止する。また、透湿膜１００は透湿性を有しているので、第一風路Ｐ１を通過する、栽培装置の内側の空気である内部空気と、第二風路Ｐ２を通過する、栽培装置の外側の空気である外部空気との間で、水蒸気濃度勾配を利用して水蒸気を透過させることができる。
　図５に示すように、第一風路Ｐ１に流入した空気Ａ１１は、第二風路Ｐ２に流入した空気Ａ２１よりも水蒸気濃度が高い場合、空気Ａ１１に含まれる水蒸気、即ち湿気が透湿膜１００を透過して空気Ａ２１側に移動する。第二風路Ｐ２を通過するにつれて、含有する水蒸気量が増加した外部空気（屋外空気）Ａ２２は、第二風路Ｐ２から外側へ排出される。一方、第一風路Ｐ１を通過するにつれて、含有する水蒸気量が減少した空気Ａ１２は、第一風路Ｐ１から栽培装置内に供給される。これにより栽培装置内の湿度を下げることができる。
　また、透湿膜１００は、熱伝導性を有しているので、第一風路Ｐ１を通過する内側の空気の熱が、第二風路Ｐ２を通過する外の空気側に移動する。このように、透湿膜１００は、内側の空気と外側の空気との間で顕熱交換及び潜熱交換を行う。透湿膜１００の顕熱交換効率及び潜熱交換効率は、厚み、膜を介した温度差と湿度差に影響を受ける。顕熱交換効率及び潜熱交換効率は、透湿膜１００の厚みが薄いほうが高く、膜を介した温度差と湿度差が大きいほど高くなる。また、透湿膜１００の顕熱交換効率は、素材の熱伝導率によって、透湿膜１００の潜熱交換効率は素材の透湿度、即ち水蒸気透過度、吸水性によっても、影響を受ける。これらの影響を考慮して、透湿膜１００の材質、厚みが決定される。
　なお、風路ユニット１１、１２の積層数は、例えば２００段等、調湿エレメント１０の仕様に応じて適宜設定されるが、積層数を増やすことで、透湿膜１００と内部空気（屋内空気）及び外部空気との接触面積を増加させて、除湿量を向上できる。また、第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏが一方の領域に、第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏが他方の領域に配置されることにより、栽培装置の内部及び外部のそれぞれへの通風路、即ち配管の構成を簡略化できる。さらに、リブ１１ａ１～１１ａ５及びリブ１２ａ１～１２ａ５が、それぞれ、互いに平行な直線部を有することにより、直線部、即ち平行部を通過する内部空気及び外部空気は、透湿膜１００を介して互いに接触する時間が長くなるため、除湿量を向上できる。
＜他の具体例の除湿モジュールの説明＞
－＜他の除湿モジュールの概要＞
　除湿モジュールの他の構成例について、内部構造を外側から透視した状態の除湿モジュール２００Ａを図６に示す。図７は、図６に示される調湿エレメント１０Ａを示す図であり、図７（ａ）は概略斜視図、図７（ｂ）は風路ユニット１１Ａ、１２Ａの概略斜視図である。図６において、実線の矢印は内部空気の流れを示し、破線の矢印は外部空気の流れを示す。第３実施形態において、図３～図５に示した部材・部位と同一又は同等の部材・部位には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
　除湿モジュール２００Ａは、調湿エレメント１０Ａと、熱交換エレメント３０と、ケース２０１Ａと、ファン２１２、２１３と、第一ダクト２１５及び第二ダクト２１６と、を備える。
　ケース２０１Ａは、調湿エレメント１０Ａ及び熱交換エレメント３０を収容する。ケース２０１Ａは、内部に隔壁２０２～２０７、２１４ａ、２１４ｂが設けられ、中央に調湿エレメント１０Ａ及び熱交換エレメント３０が互いに離間するように隣接して固定される。隔壁２０２、２１４ａ、２０５は、水平方向に延在し、ケース２０１Ａの内部空間を上下に区画する。隔壁２０３、２１４ｂ、２０４は、垂直方向に延在し、ケース２０１Ａの内部空間上側を水平方向に区画する。隔壁２０６、２０７は、垂直方向に延在し、ケース２０１Ａの内部空間下側を水平方向に区画する。熱交換エレメント３０は、隔壁２０２、２０３、２１４ａ、２０６に接続し、調湿エレメント１０Ａは、隔壁２１４ａ、２０４、２０５、２０７に接続する。ケース２０１Ａの内部空間は、上側が、第一空間２００ａ、第二小空間２００ｂ１、２００ｂ２、第三空間２００ｃの四つに区画され、下側が、第四空間２００ｄ、第五空間２００ｅ、第六空間２００ｆの三つに区画される。
　ケース２０１Ａの外部には、接続口２０８、２１０、２１１が設けられる。接続口２０８、２１０は、ケース２０１Ａ左側壁の開口部（図示せず）にそれぞれ取り付けられる。接続口２０８を介して、外部空気が第一空間２００ａに供給される。接続口２１０を介して、熱交換エレメント３０を通過した外部空気が第四空間２００ｄから外部に排出される。接続口２１１は、右側壁の開口部（図示せず）に取り付けられる。接続口２１１を介して、栽培装置内の内部空気が第六空間２００ｆに供給される。
　ファン２１２は、第二小空間２００ｂ２内において、ケース２０１Ａ上壁の開口部（図示せず）に配置され、調湿エレメント１０Ａの第一風路Ｐ１への内部空気の供給又は第一風路Ｐ１からの内部空気の排出を促進する。ファン２１３は、第四空間２００ｄ内において、ケース２０１Ａ左側壁の接続口２１０に配置され、熱交換エレメント３０を介して、調湿エレメント１０Ａの第二風路Ｐ２への外部空気の供給又は第二風路Ｐ２からの外部空気の排出を促進する。除湿モジュール２００Ａのファン２１２、２１３は図１中の送風機３３に相当するので、ファン２１２、２１３の送風動作のオンオフや風量を決める回転速度は設備内環境制御部２６、２７により制御できる。すなわち、図１に示した植物育成システム２０において、除湿モジュール３２として、この除湿モジュール２００Ａを用いる場合には、除湿モジュール３２内にファン２１２、２１３が搭載されているため、除湿モジュール３２の外部に送風機３３を設ける必要がない。
　第一ダクト２１５及び第二ダクト２１６は、ケース２０１Ａの外部に設けられる。第一ダクト２１５は、ケース２０１Ａ上壁の二箇所の開口部（図示せず）に両端がそれぞれ取り付けられ、第三空間２００ｃと第二小空間２００ｂ１とを連通する。第二ダクト２１６は、ケース２０１Ａ上壁においてファン２１２が配置された開口部に一端が取り付けられ、他端が栽培装置内に至る。
－＜他の調湿エレメント＞
　図７（ａ）に示すように、調湿エレメント１０Ａは、風路ユニット１１Ａ、１２Ａが交互に積層されたものであり、第一風路Ｐ１と、第二風路Ｐ２と、透湿膜１００と、を備える。第一風路Ｐ１は、栽培装置（建物）内の空気である内部空気を通過させる。第二風路Ｐ２は、栽培装置外の空気である外部空気を通過させる。透湿膜１００は、第一風路Ｐ１と第二風路Ｐ２とを区画し、第一風路Ｐ１を通過する内部空気と第二風路Ｐ２を通過する外部空気との間で、顕熱交換及び潜熱交換を行う。調湿エレメント１０Ａは、上述した調湿エレメント１０と風路ユニット１１Ａ、１２Ａの構成が風路ユニット１１、１２と異なる点を除き、調湿エレメント１０と同様に動作する。
－＜他の風路ユニット＞
　図７（ｂ）に示すように、風路ユニット１１Ａは、平面視正方形状の透湿膜１００と、透湿膜１００の表面に立設された複数のリブ１１Ａａとを有する。リブ１１Ａａは正方形状の一辺に沿う直線形状を有する。複数のリブ１１Ａａは、互いに平行となるよう、透湿膜１００の両縁部及び両縁部の間において、等間隔に配置される。
　また、風路ユニット１２Ａは、平面視正方形状の透湿膜１００と、透湿膜１００の表面に立設された複数のリブ１２Ａａとを有する。リブ１２Ａａは正方形状の一辺に沿う直線形状を有する。複数のリブ１２Ａａは、互いに平行となるよう、透湿膜１００の両縁部及び両縁部の間において、等間隔に配置される。
　風路ユニット１１Ａ、１２Ａは、複数のリブ１１Ａａ及び複数のリブ１２Ａａが互いに直交するように積層される。交互に積層された風路ユニット１１Ａ、１２Ａにおいて、複数のリブ１１Ａａと、複数のリブ１１Ａａの上下に配置された透湿膜１００とが、第一風路Ｐ１を構成し、複数のリブ１２Ａａと、複数のリブ１２Ａａの上下に配置された透湿膜１００とが、第二風路Ｐ２を構成する。最上層の風路ユニット１１Ａの上方には、透湿膜１００が固定される。第一風路の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏは栽培装置内に通じ、第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏは栽培装置外に通じる（図６参照）。第一風路Ｐ１の入口Ｐ１Ｉ及び出口Ｐ１Ｏは、正方形状の透湿膜１００の互いに対向する二辺にそれぞれ設けられる。第二風路Ｐ２の入口Ｐ２Ｉ及び出口Ｐ２Ｏは、正方形状の透湿膜１００の、前記二辺とは異なる互いに対向する二辺にそれぞれ設けられる。尚、調湿エレメント１０Ａにおける風路ユニット１１Ａ、１２Ａの積層数、並びに、複数のリブ１１Ａａ、１２Ａａのサイズ、幅、即ち隣接するリブ間の間隔、及び数は、仕様に応じて適宜設定されるものであり、図７に示すものに限定されない。
－＜熱交換エレメント＞
　図６に示す熱交換エレメント３０は、主に顕熱交換を行うエレメントであり、潜熱交換効率が調湿エレメント１０Ａよりも低い点を除いて、図７（ａ）に示した調湿エレメント１０Ａと同様の構造を有する。
　ここで、外部空気の温度が栽培装置内の温度（例えば２５℃）よりも低い場合において、外部空気が熱交換エレメント３０を介さず、調湿エレメント１０（第二風路Ｐ２）に直接供給される構成を想定する。温度の低い外部空気が調湿エレメント１０に供給されると、調湿エレメント１０の透湿膜１００の温度が下がる。透湿膜１００が内部空気の結露点以下まで冷えると結露が発生する。また、透湿膜１００は潜熱交換効率も高いため、温度の低い外部空気が調湿エレメント１０に直接供給されると、栽培装置内部の熱が透湿膜１００を介して外部空気に移動してしまい、熱エネルギーのロスが発生する。
　これに対し、本実施形態の除湿モジュール２００Ａでは、調湿エレメント１０Ａにおいて内部空気から熱（顕熱・潜熱）を得た外部空気が、熱交換エレメント３０に流入する。このため、外部から流入した外部空気に、調湿エレメント１０Ａから流入した外部空気の熱（顕熱）が、熱交換エレメント３０の透湿膜１００Ａを介して、移動する。このように、温められた外部空気が調湿エレメント１０Ａ（第二風路Ｐ２）に供給される。したがって、除湿モジュール２００Ａによれば、外部空気の温度が低い場合であっても、透湿膜１００の温度低下を防止でき、透湿膜１００表面の結露を防止できる。また、調湿モジュール２００によれば、透湿膜１００を介して接触する内部空気と外部空気との、熱エネルギー差が低減されるため、栽培装置内部からの熱エネルギーロスを減少することができる。
－＜他の除湿モジュールの動作＞
　図６を参照して、除湿モジュール２００Ａの動作を説明する。制御部によってファン２１２、２１３が駆動される。ファン２１２が動作すると、栽培装置内部から、内部空気が接続口２１１を介してケース２０１Ａ内の第六空間２００ｆに取り込まれる。取り込まれた内部空気は、入口Ｐ１Ｉから調湿エレメント１０Ａの第一風路Ｐ１に供給される。第一風路Ｐ１を通過する内部空気は、第二風路Ｐ２を通過する外部空気と、透湿膜１００を介して全熱交換、即ち顕熱交換及び潜熱交換されて、出口Ｐ１Ｏから第二小空間２００ｂ２に至り、ファン２１２及び開口部を介して第二ダクト２１６を通って、栽培装置内部に戻される。
　一方、ファン２１３が動作すると、栽培装置外の外部空気が接続口２０８を介してケース２０１Ａ内の第一空間２００ａに取り込まれる。取り込まれた外部空気は、入口Ｐ３Ｉから熱交換エレメント３０の第三風路Ｐ３に供給される。第三風路Ｐ３を通過する外部空気は、第四風路Ｐ４を通過する外部空気と、透湿膜１００Ａを介して顕熱交換されて、出口Ｐ３Ｏから第五空間２００ｅに至り、入口Ｐ２Ｉから調湿エレメント１０Ａの第二風路Ｐ２に供給される。第二風路Ｐ２を通過する外部空気は、第一風路Ｐ１を通過する内部空気と、透湿膜１００を介して全熱交換されて、出口Ｐ２Ｏから第三空間２００ｃに至る。内部空気からの水蒸気及び熱を含んだ外部空気は、ケース２０１Ａ上壁の開口部を介して第一ダクト２１５を通って、第二小空間２００ｂ１に至り、入口Ｐ４Ｉから熱交換エレメント３０の第四風路Ｐ４に供給される。第四風路Ｐ４を通過する外部空気は、第三風路Ｐ３を通過する外部空気と、透湿膜１００Ａを介して顕熱交換されて、出口Ｐ４Ｏから第四空間２００ｄに至り、ファン２１３及び接続口２１０を経て栽培装置外に排出される。
　以上説明したように、除湿モジュール２００Ａによれば、除湿モジュール２００Ｂ－１と異なる構成によって、同様の効果を実現できる。また、除湿モジュール２００Ａによれば、熱交換エレメント３０を介して外部空気を調湿エレメント１０Ａに供給することにより、外部空気の温度が低い場合であっても、透湿膜１００の温度低下を防止でき、透湿膜１００表面の結露を防止できる。さらに、除湿モジュール２００Ａによれば、透湿膜１００を介して接触する内部空気と外部空気との、熱エネルギー差が低減されるため、栽培装置内部からの熱エネルギーロスを減少することができる。
　上述した調湿エレメント１０Ａは、透湿膜１００の表面に複数のリブ１１Ａａ、リブ１２Ａａが立設されたものであるが、リブに代えて、隣接する透湿膜１００間に波形状即ちコルゲート状のスペーサーを設けてもよい。
＜植物育成システムの変形例－２＞
　変形例－２の植物育成システム２０Ｂの構成を図８に示す。図８に示した植物育成システム２０Ｂは、図１に示した植物育成システム２０、又は２０Ａの変形例である。
　図８の植物育成システム２０Ｂにおいては、閉鎖空間２１ａの内部に複数の植物育成設備２２が配置されている。また、各植物育成設備２２を収容するケースと閉鎖空間２１ａとの境界位置に、それぞれ換気扇３３Ａ、又は除湿モジュール３２が設置されている。また、図８の植物育成システム２０Ｂにおいては、閉鎖空間２１ａにおける効率的な空調を実現するために、上位空調部２４の外側に熱交換装置４３、及び結露水回収装置４５が設置されている。
　上位空調部２４の排気部２４ａに接続された排気管４１と、入気部２４ｂに接続された入気管４２とが熱交換装置４３の一次側風路４３ａと繋がっている。熱交換装置４３の二次側風路４３ｂに接続されている二次側配管４９は、熱交換のために大気中から比較的温度の低い（例えば１７℃以下）外気を導入して流通させるものである。また、二次側配管４９の排気側は、熱排出管４８の入口側と接続されている。熱排出管４８の出口側は、熱排出弁４８ａを介して大気側の配管と接続され、熱回収弁４８ｂを介して上位空調部２４の入気部２４ｅと接続されている。
　また、熱交換装置４３の一次側風路４３ａの下方位置に、結露水回収装置４５のドレンパン４４が設置されている。結露水回収装置４５の結露水回収路４６は、入口側がドレンパン４４と接続され出口側が上位空調部２４を経由して植物育成設備２２内の養液タンク４７と接続されている。
　熱交換装置４３が動作する時には、その二次側風路４３ｂに温度の低い外気が導入され流通する。また、閉鎖空間２１ａ内の温度は、通常は外気よりも少し高い状態に維持される。なお、図示しないが一次側風路４３ａの空間における空気の流通、及び二次側風路４３ｂの空間における空気の流通を促進するための送風機構が熱交換装置４３に備わっている。
　熱交換装置４３の機能を実現するための代表的な方式として、例えばプレート式やフィンチューブ式、静止型顕熱交換エレメント、静止型全熱交換エレメントといった熱交換器を利用することが可能である。
　したがって、熱交換装置４３の内部では温度勾配に従い一次側風路４３ａの空間から二次側風路４３ｂの空間に向かって熱が移動する。その結果、閉鎖空間２１ａから排気部２４ａ及び排気管４１を通って一次側風路４３ａの空間に入った水蒸気が冷却され、結露により水蒸気中の水分は液化されてドレンパン４４で捕集される。これにより、排気管４１から一次側風路４３ａの空間に入った空気は冷却及び除湿され、入気管４２及び入気部２４ｂを通って閉鎖空間２１ａ内に戻る。したがって、閉鎖空間２１ａ内の空気の温度及び湿度は、大気などの外気に比べて低い状態に空調される。
　熱交換装置４３は一次側風路４３ａ内の温度を露点温度以下に下げるので、結露水がドレンパン４４に得られる。この結露水を結露水回収路４６がドレンパン４４から回収して養液タンク４７に供給する。したがって、植物３５を育成するために各栽培ユニット３１が必要とする水分を、空調で回収した水分の再利用により確保できる。
　なお、図８に示した熱交換装置４３は比較的低温の外気を直接利用することにより熱交換を行っているが、冷媒を利用して冷却することも可能である。但し、外気を利用する方がエネルギー効率的に好ましい。
　また、図８に示した植物育成システム２０Ｂにおいて、各植物育成設備２２を収容するケースと閉鎖空間２１ａとの境界位置に、それぞれ換気扇３３Ａが設けられた場合、植物育成設備２２ケース内の空気が閉鎖空間２１ａに排出される。このため、外部環境管理室２１と排気管４１、一次側風路４３ａ及び入気管４２とが、閉鎖空間を形成して、この閉鎖空間内における二酸化炭素濃度を維持することが好ましい。
＜結露水回収装置の構成＞
　結露水回収装置４５の構成例を図９に示す。
　ドレンパン４４は熱交換装置４３の一次側風路４３ａの下方に配置されているので、一次側風路４３ａ内を通る水蒸気の結露により発生した結露水をドレンパン４４で収集できる。また、図９の例ではドレンパン４４よりも低い位置に養液タンク４７が設置されているため、これらの位置の違いにより段差５１が形成されている。したがって、結露水回収装置４５は特別な動力を使わなくても、ドレンパン４４内の結露水を結露水回収路４６を経由して養液タンク４７に移動させることができる。また、例えば十分な高さの段差５１を確保できない場合であっても、結露水回収路４６に接続したポンプ５２を利用することで、ドレンパン４４内の結露水を結露水回収路４６を経由して養液タンク４７に戻すことができる。したがって、ポンプ５２は必ずしも必要としない。
　なお、結露水回収装置４５が回収した結露水を養液タンク４７に戻すまでの間で、結露水に特別な処理を施してもよい。例えば、特許文献１の図１に示されているように、原水槽、濾過殺菌装置、受水槽を通る経路で結露水を処理してから養液タンク４７に戻すことが想定される。
＜植物育成システムの利点＞
　例えば図１に示した植物育成システム２０では、複数の植物育成設備２２、２３の外側にある閉鎖空間２１ａにおける温度及び湿度の空調を上位空調部２４で一括して制御できる。このため、栽培ユニット３１の数に合わせて上位空調部２４の数を増やす必要がなく、システム構成の簡素化が容易になる。また、図１の除湿モジュール３２や、図２の換気扇３３Ａを利用することで栽培空間２２ａ、２３ａの温度や湿度を個別に調整できるので、例えば栽培空間２２ａ、２３ａ内で生産する植物３５の種類の違いや、育成段階の違いを考慮した適切な環境管理が容易になる。
　また、除湿モジュール３２、換気扇３３Ａ、及び上位空調部２４によって、大きなエネルギーを消費するエアコンなどを利用することなく空調するため、栽培装置の稼働に必要なエネルギーのコストを低減できる。更に、閉鎖空間２１ａ内の温度を適正に管理しておけば、栽培空間２２ａ、２３ａの内側と閉鎖空間２１ａとの間の温度差を比較的小さくできるので、除湿モジュール３２や換気扇３３Ａにおけるエネルギー消費を最小限に抑制できる。
　また、図１に示した植物育成システム２０のように透湿膜１００を採用した除湿モジュール３２を用いて除湿する場合には、栽培空間２２ａ、２３ａ内の二酸化炭素が閉鎖空間２１ａ側に漏れるのを防止できる。したがって、栽培空間２２ａ、２３ａ内の二酸化炭素濃度を高く維持する場合でも、外部からの補給を必要とする二酸化炭素の総量を減らすことができる。
　また、図８に示した植物育成システム２０Ｂのように上位空調部２４の外側に熱交換装置４３を接続することで、閉鎖空間２１ａが外気と直接触れることがなくなり、しかも低エネルギー消費で温度及び湿度を調整することが可能になる。また、熱交換装置４３の二次側風路４３ｂに熱排出管４８を接続することにより、排出した熱を回収して入気部２４ｅに戻し再利用できるので、閉鎖空間２１ａの温度を下げる機能の他に、温度を上げる機能も利用できる。
　また、図８に示した植物育成システム２０Ｂのように上位空調部２４の外側に結露水回収装置４５を接続することにより、上位空調部２４の空調に伴って生成される結露水を養液タンク４７で回収し、植物の育成に必要な水分として再利用できる。
＜補足説明＞
　ここで、上述した本発明の実施形態に係る植物育成システムの特徴をそれぞれ以下［１］～［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］植物を栽培するための栽培ユニット（３１）をそれぞれ含む、第１植物育成設備（植物育成設備２２）及び第２植物育成設備（植物育成設備２３）と、
　前記第１植物育成設備及び前記第２植物育成設備を閉鎖空間（２１ａ）内に収容すると共に、少なくとも前記閉鎖空間内の温度及び湿度を外気とは異なる所定の環境状態に制御可能な上位環境制御部（上位空調部２４）を有する外部環境管理室（２１）と、
　前記第１植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第１空調部（除湿モジュール３２－１、換気扇３３Ａ－１、３３Ａ）と、
　前記第２植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第２空調部（除湿モジュール３２－２、換気扇３３Ａ－２、３３Ａ）と、
　を備えた
　植物育成システム（２０）。
［２］前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が除湿モジュール（３２－１、３２－２）を含み、前記除湿モジュールは、区切られた複数空間（栽培空間２２ａ、２３ａ、閉鎖空間２１ａ）の間の温度勾配及び湿度勾配に従って熱及び水分を排出する、
　上記［１］に記載の植物育成システム。
［３］前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が換気扇（３３Ａ－１、３３Ａ－２、３３Ａ）を含み、前記換気扇は、前記内部空間（栽培空間２２ａ、２３ａ）内の前記空気を前記閉鎖空間（２１ａ）内に排出する、
　上記［１］に記載の植物育成システム。
［４］前記上位環境制御部は、前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に接続された熱交換装置（４３）を含み、前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流に含有される水蒸気を液化させる、
　上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の植物育成システム。
［５］前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流と外気との間で熱交換を実施すると共に、前記熱交換により移動した熱を含む外気を回収または排出する（図８参照）、
　上記［４］に記載の植物育成システム。
［６］前記第１植物育成設備、及び前記第２植物育成設備のそれぞれの前記栽培ユニットに供給可能な養液を貯蔵する養液タンク（４７）と、
　前記熱交換装置から収集された結露水を回収して前記養液タンクへ供給可能な回収経路を形成する結露水回収装置（４５）と、
　を更に備える上記［４］又は［５］に記載の植物育成システム。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２１年１月２９日出願の日本特許出願（特願２０２１－０１３３４３）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
　１０、１０Ａ　調湿エレメント
　１１，１２　風路ユニット
　１１ａ１～１１ａ５，１２ａ１～１２ａ５　リブ
　２０，２０Ａ，２０Ｂ　植物育成システム
　２１　外部環境管理室
　２１ａ　閉鎖空間
　２２，２２Ａ，２３，２３Ａ　植物育成設備
　２２ａ，２３ａ　栽培空間
　２４　上位空調部
　２４ａ　排気部
　２４ｂ，２４ｅ　入気部
　２４ｃ，２４ｄ　送風機
　２５　上位環境制御部
　２６，２７　設備内環境制御部
　２８　管理者操作部
　２９　上位環境検出部
　３０　熱交換エレメント
　３１　栽培ユニット
　３２－１，３２－２　除湿モジュール
　３２ａ，３２ｂ　風路
　３３　送風機
　３３Ａ，３３Ａ－１，３３Ａ－２　換気扇
　３４　検出部
　３５　植物
　３６　栽培棚
　４１　排気管
　４２　入気管
　４３　熱交換装置
　４３ａ　一次側風路
　４３ｂ　二次側風路
　４４　ドレンパン
　４５　結露水回収装置
　４６　結露水回収路
　４７　養液タンク
　４８　熱排出管
　４８ａ　熱排出弁
　４８ｂ　熱回収弁
　４９　二次側配管
　５１　段差
　５２　ポンプ
　１００　透湿膜
　１１０　複合材
　１２０　支持体
　２００Ａ、２００Ｂ－１　除湿モジュール
　２０１Ａ、２０１Ｂ　ケース
　２０２～２０７　隔壁
　２０８，２１０，２１１　接続口
　２１２，２１３　ファン
　２１９～２２４　立壁
　Ｐ１　第一風路
　Ｐ１Ｉ，Ｐ２Ｉ，Ｐ３Ｉ，Ｐ４Ｉ　入口
　Ｐ１Ｏ，Ｐ２Ｏ，Ｐ３Ｏ，Ｐ４Ｏ　出口
　Ｐ２　第二風路

Claims (6)

  1. 　植物を栽培するための栽培ユニットをそれぞれ含む、第１植物育成設備及び第２植物育成設備と、
    　前記第１植物育成設備及び前記第２植物育成設備を閉鎖空間内に収容すると共に、少なくとも前記閉鎖空間内の温度及び湿度を外気とは異なる所定の環境状態に制御可能な上位環境制御部を有する外部環境管理室と、
    　前記第１植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第１空調部と、
    　前記第２植物育成設備の内部空間における空気中から、少なくとも熱及び水分を前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に排出可能な第２空調部と、
    　を備えた
    　植物育成システム。
  2. 　前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が除湿モジュールを含み、前記除湿モジュールは、区切られた複数空間の間の温度勾配及び湿度勾配に従って熱及び水分を排出する、
    　請求項１に記載の植物育成システム。
  3. 　前記第１空調部及び前記第２空調部の少なくとも一方が換気扇を含み、前記換気扇は、前記内部空間内の前記空気を前記閉鎖空間内に排出する、
    　請求項１に記載の植物育成システム。
  4. 　前記上位環境制御部は、前記外部環境管理室の前記閉鎖空間内に接続された熱交換装置を含み、前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流に含有される水蒸気を液化させる、
    　請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の植物育成システム。
  5. 　前記熱交換装置は、前記閉鎖空間内から排出される空気流と外気との間で熱交換を実施すると共に、前記熱交換により移動した熱を含む外気を回収または排出する、
    　請求項４に記載の植物育成システム。
  6. 　前記第１植物育成設備、及び前記第２植物育成設備のそれぞれの前記栽培ユニットに供給可能な養液を貯蔵する養液タンクと、
    　前記熱交換装置から収集された結露水を回収して前記養液タンクへ供給可能な回収経路を形成する結露水回収装置と、
    　を更に備える請求項４又は請求項５に記載の植物育成システム。
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