(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145043
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】植物育成装置および植物育成方法
(51)【国際特許分類】
A01G 31/00 20180101AFI20241004BHJP
【ＦＩ】
A01G31/00 612
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023057273
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109380
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 恵
(74)【代理人】
【識別番号】100109036
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
(72)【発明者】
【氏名】松田 僚三
(72)【発明者】
【氏名】阿部 亮二
(72)【発明者】
【氏名】大和田 樹志
(72)【発明者】
【氏名】大原 明
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩太
【テーマコード（参考）】
2B314
【Ｆターム（参考）】
2B314PD52
2B314PD57
2B314PD58
2B314PD59
(57)【要約】
【課題】植物が栽培される栽培空間への光源の放熱量を低減させることができる植物育成装置および植物育成方法を提供する。
【解決手段】植物育成装置１００は、人工光により植物を育成する。植物育成装置は、発光素子（ＬＥＤ）１２と、発光素子１２が配置された支持基板１１と、を有し、植物２００に人工光を照射する光源１０と、植物２００に供給する液肥３２を収容する収容容器を有する液肥収容部３１と、支持基板１１と収容容器とに接触し、光源１０の熱を液肥３２に放熱する放熱部と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】植物育成装置１００は、人工光により植物を育成する。植物育成装置は、発光素子（ＬＥＤ）１２と、発光素子１２が配置された支持基板１１と、を有し、植物２００に人工光を照射する光源１０と、植物２００に供給する液肥３２を収容する収容容器を有する液肥収容部３１と、支持基板１１と収容容器とに接触し、光源１０の熱を液肥３２に放熱する放熱部と、を備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
人工光により植物を育成する植物育成装置であって、
発光素子と、前記発光素子が配置された支持基板と、を有し、前記植物に前記人工光を照射する人工光源と、
前記植物に供給する液肥を収容する収容容器を有する液肥収容部と、
前記支持基板と前記収容容器に収容された前記液肥とに接触し、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱する放熱部と、
を備えることを特徴とする植物育成装置。
発光素子と、前記発光素子が配置された支持基板と、を有し、前記植物に前記人工光を照射する人工光源と、
前記植物に供給する液肥を収容する収容容器を有する液肥収容部と、
前記支持基板と前記収容容器に収容された前記液肥とに接触し、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱する放熱部と、
を備えることを特徴とする植物育成装置。
【請求項2】
前記放熱部は、前記支持基板の端部であり、前記液肥に浸漬されていることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項3】
前記放熱部は、前記支持基板の一部が接触された前記収容容器であることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項4】
前記収容容器は、金属により構成されていることを特徴とする請求項３に記載の植物育成装置。
【請求項5】
前記放熱部は、前記収容容器内に配置され、前記支持基板の少なくとも一部と前記液肥とに接触する放熱板であることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項6】
前記液肥収容部により収容されている前記液肥を冷却する冷却部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項7】
前記植物の上方および下方のうち一方に設けられ、前記植物が栽培される栽培空間に空気を供給する給気口と、
前記植物の上方および下方のうち他方に設けられ、前記栽培空間内の空気を排出する排気口と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
前記植物の上方および下方のうち他方に設けられ、前記栽培空間内の空気を排出する排気口と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項8】
前記給気口は、前記植物の下方に設けられ、
前記排気口は、前記植物の上方に設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
前記排気口は、前記植物の上方に設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
【請求項9】
空気を送風し、前記栽培空間に空気の流れを形成する送風部をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
【請求項10】
前記送風部は、ファンを備えることを特徴とする請求項９に記載の植物育成装置。
【請求項11】
前記送風部は、前記栽培空間の温度、湿度、風量およびＣＯ２濃度の少なくとも１つを制御する空調制御部を備えることを特徴とする請求項９に記載の植物育成装置。
【請求項12】
前記人工光源は、前記植物の成長方向に対して側方から前記人工光を照射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項13】
前記人工光源の発光面における上下方向の長さは、前記発光面における前記上下方向に直交する方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１２に記載の植物育成装置。
【請求項14】
前記植物の下方に配置され、前記植物に供給する液肥を収容する複数の液肥収容部をさらに備え、
前記複数の液肥収容部は、特定方向に配列された前記植物に対して列ごとに前記液肥を供給するように、それぞれ離間して配置されており、
隣接する前記液肥収容部の間に前記給気口および前記排気口のいずれか一方が設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
前記複数の液肥収容部は、特定方向に配列された前記植物に対して列ごとに前記液肥を供給するように、それぞれ離間して配置されており、
隣接する前記液肥収容部の間に前記給気口および前記排気口のいずれか一方が設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の植物育成装置。
【請求項15】
前記液肥収容部に収容された液肥の温度を検出するセンサと、
前記センサによる検出値に基づいて、前記液肥収容部に収容された液肥の温度を制御する液肥制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
前記センサによる検出値に基づいて、前記液肥収容部に収容された液肥の温度を制御する液肥制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項16】
前記植物を取り囲む閉鎖空間を形成する筐体をさらに備え、
前記筐体は、前記人工光に対して光透過性を有し、
前記人工光源は、前記筐体外に配置され、前記筐体を介して前記人工光を前記植物に照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
前記筐体は、前記人工光に対して光透過性を有し、
前記人工光源は、前記筐体外に配置され、前記筐体を介して前記人工光を前記植物に照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の植物育成装置。
【請求項17】
前記筐体は、特定方向に配列された前記植物を列ごとに取り囲んでいることを特徴とする請求項１６に記載の植物育成装置。
【請求項18】
人工光により植物を育成する植物育成方法であって、
人工光源から前記植物に前記人工光を照射する工程と、
前記人工光源が有する発光素子が配置された支持基板と、前記植物に供給する液肥とに放熱部を接触させて、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱させる工程と、
を含むことを特徴とする植物育成方法。
人工光源から前記植物に前記人工光を照射する工程と、
前記人工光源が有する発光素子が配置された支持基板と、前記植物に供給する液肥とに放熱部を接触させて、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱させる工程と、
を含むことを特徴とする植物育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、人工光により植物を育成する植物育成装置および植物育成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、世界的に人口増の傾向にあり、２０５０年までに世界人口は９０億人に達すると予測されている。そのため、将来は食料不足の問題の懸念がある。
このような食料不足への対応の一つとして、農作物を増産し、一年中安定に収穫できるようにすることが期待されている。特に、動物性たんぱく質の代替としての植物性たんぱく質の確保は重要な課題である。
このような食料不足への対応の一つとして、農作物を増産し、一年中安定に収穫できるようにすることが期待されている。特に、動物性たんぱく質の代替としての植物性たんぱく質の確保は重要な課題である。
【0003】
農作物の増産および安定収穫を実現するための方策として、施設園芸農業や植物工場が検討されてきている。更に植物工場においては、従来の農業のように広大な土地が確保できなくても比較的狭い空間で農作物を安定量生産することが可能な、垂直農業の採用も検討されている。
植物工場においては、人工光源から農作物に照射される光合成のための光の強度や、植物育成空間における温度、湿度、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度、風速といった環境条件、植物成長のための肥料成分といった各パラメータを制御することが可能である。そのため、農作物の周年生産を行うことができ、農作物の生産性を飛躍的に高めることが可能である。
例えば特許文献１は、太陽光を用いずにＬＥＤ光などの人工光を照射して植物を栽培する閉鎖型植物工場を開示する。
植物工場においては、人工光源から農作物に照射される光合成のための光の強度や、植物育成空間における温度、湿度、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度、風速といった環境条件、植物成長のための肥料成分といった各パラメータを制御することが可能である。そのため、農作物の周年生産を行うことができ、農作物の生産性を飛躍的に高めることが可能である。
例えば特許文献１は、太陽光を用いずにＬＥＤ光などの人工光を照射して植物を栽培する閉鎖型植物工場を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５３３０１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１に記載の閉鎖型植物工場では、植物体を生育させるための植物栽培容器棚と植物体に光を照射する照明棚とが配設された部屋全体の温度、湿度、ＣＯ２濃度を制御している。そのため、ＬＥＤ等の光源の徐熱をしながら、植物にとって適した環境となるように部屋の空調を制御する必要があり、空調制御に係るランニングコストがかかる。
また、一般的に植物工場では、栽培ラックの棚間に水平方向に空気を流し、気流循環を行っているが、植物の側方から供給された空気は、空気の流れる方向に沿って配置された光源の熱を取り込みながら流れるため、下流に行くほど空気の温度は高くなってしまう。そのため、上流側と下流側とで温度勾配ができてしまい、植物体ごとに成長に差が出てしまう。上記の温度勾配は、光源からの放熱量が多いほど顕著となる。
また、一般的に植物工場では、栽培ラックの棚間に水平方向に空気を流し、気流循環を行っているが、植物の側方から供給された空気は、空気の流れる方向に沿って配置された光源の熱を取り込みながら流れるため、下流に行くほど空気の温度は高くなってしまう。そのため、上流側と下流側とで温度勾配ができてしまい、植物体ごとに成長に差が出てしまう。上記の温度勾配は、光源からの放熱量が多いほど顕著となる。
【0006】
そこで、本発明は、植物が栽培される栽培空間への光源の放熱量を低減させることができる植物育成装置および植物育成方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明に係る植物育成装置の一態様は、人工光により植物を育成する植物育成装置であって、発光素子と、前記発光素子が配置された支持基板と、を有し、前記植物に前記人工光を照射する人工光源と、前記植物に供給する液肥を収容する収容容器を有する液肥収容部と、前記支持基板と前記収容容器に収容された前記液肥とに接触し、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱する放熱部と、を備える。
これにより、液肥を利用して光源の熱を放熱することができる。そのため、光源から植物の栽培空間への放熱量を低減させることができ、光源の熱が植物の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
これにより、液肥を利用して光源の熱を放熱することができる。そのため、光源から植物の栽培空間への放熱量を低減させることができ、光源の熱が植物の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
【0008】
また、上記の植物育成装置において、前記放熱部は、前記支持基板の端部であり、前記液肥に浸漬されていてよい。
この場合、光源からの熱を、直接、液肥に逃がすことができる。
この場合、光源からの熱を、直接、液肥に逃がすことができる。
【0009】
さらに、上記の植物育成装置において、前記放熱部は、前記支持基板の一部が接触された前記収容容器であってよい。
この場合、光源からの熱を、液肥の収容容器を介して液肥に逃がすことができる。また、支持基板を液肥に浸漬させなくてもよいため、支持基板が液肥によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
この場合、光源からの熱を、液肥の収容容器を介して液肥に逃がすことができる。また、支持基板を液肥に浸漬させなくてもよいため、支持基板が液肥によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
【0010】
また、上記の植物育成装置において、前記収容容器は、金属により構成されていてよい。
この場合、光源からの熱を、液肥の収容容器が効率的に液肥に伝達することができる。
この場合、光源からの熱を、液肥の収容容器が効率的に液肥に伝達することができる。
【0011】
また、上記の植物育成装置において、前記放熱部は、前記収容容器内に配置され、前記支持基板の少なくとも一部と前記液肥とに接触する放熱板であってよい。
この場合、例えば収容容器が熱伝導率の低い材料から構成される場合であっても、光源からの熱を、放熱板を介して液肥に逃がすことができる。また、支持基板を液肥に浸漬させなくてもよいため、支持基板が液肥によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
この場合、例えば収容容器が熱伝導率の低い材料から構成される場合であっても、光源からの熱を、放熱板を介して液肥に逃がすことができる。また、支持基板を液肥に浸漬させなくてもよいため、支持基板が液肥によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
【0012】
さらに、上記の植物育成装置は、前記液肥収容部により収容されている前記液肥を冷却する冷却部をさらに備えてよい。
この場合、光源からの熱を吸収した液肥を適切に冷却することができ、液肥の温度上昇を抑えることができる。
この場合、光源からの熱を吸収した液肥を適切に冷却することができ、液肥の温度上昇を抑えることができる。
【0013】
また、上記の植物育成装置は、前記植物の上方および下方のうち一方に設けられ、前記植物が栽培される栽培空間に空気を供給する給気口と、前記植物の上方および下方のうち他方に設けられ、前記栽培空間内の空気を排出する排気口と、を備えてよい。
この場合、栽培空間において上下方向（植物の成長方向）に空気を流すことができる。植物が密集していたり背丈が高かったりする場合、水平方向には空気が流れにくく、上流側と下流側とで植物の成長に差が出てしまうおそれがあるが、空気の流れの方向を上下方向にすることで、栽培空間内に均一に空気の流れを作ることができ、植物体ごとの成長に差を抑制することができる。
この場合、栽培空間において上下方向（植物の成長方向）に空気を流すことができる。植物が密集していたり背丈が高かったりする場合、水平方向には空気が流れにくく、上流側と下流側とで植物の成長に差が出てしまうおそれがあるが、空気の流れの方向を上下方向にすることで、栽培空間内に均一に空気の流れを作ることができ、植物体ごとの成長に差を抑制することができる。
【0014】
また、上記の植物育成装置において、前記給気口は、前記植物の下方に設けられ、前記排気口は、前記植物の上方に設けられてよい。
この場合、栽培空間内に下から上に向かう方向の空気を流すことができるので、植物の上方へ上昇したあたたかい空気を拡散させることなく排気することができる。
この場合、栽培空間内に下から上に向かう方向の空気を流すことができるので、植物の上方へ上昇したあたたかい空気を拡散させることなく排気することができる。
【0015】
さらに、上記の植物育成装置は、空気を送風し、前記栽培空間に空気の流れを形成する送風部をさらに備えてよい。上記の植物育成装置において、前記送風部は、ファンを備えてよい。
この場合、栽培空間内に積極的に空気を流すことができる。
この場合、栽培空間内に積極的に空気を流すことができる。
【0016】
また、上記の植物育成装置において、前記送風部は、前記栽培空間の温度、湿度、風量およびＣＯ２濃度の少なくとも１つを制御する空調制御部を備えてよい。
この場合、栽培空間内を植物にとって適した環境に調整することができる。
この場合、栽培空間内を植物にとって適した環境に調整することができる。
【0017】
さらに、上記の植物育成装置において、前記人工光源は、前記植物の成長方向に対して側方から前記人工光を照射するように配置されてよい。
この場合、植物の側方から光を照射することができ、植物の上部のみならず植物の下部に位置する葉に対しても適切な光量の光を照射することができる。そのため、効率良く植物を育成することができる。
この場合、植物の側方から光を照射することができ、植物の上部のみならず植物の下部に位置する葉に対しても適切な光量の光を照射することができる。そのため、効率良く植物を育成することができる。
【0018】
また、上記の植物育成装置において、前記人工光源の発光面における上下方向の長さは、前記発光面における前記上下方向に直交する方向の長さよりも短くてよい。
この場合、光源の発光面の短辺方向に空気を流すことができる。そのため、発光面の長辺方向である水平方向に空気を流す場合と比較して、給気口側と排気口側とで大きな温度勾配ができてしまうことを抑制することができる。
この場合、光源の発光面の短辺方向に空気を流すことができる。そのため、発光面の長辺方向である水平方向に空気を流す場合と比較して、給気口側と排気口側とで大きな温度勾配ができてしまうことを抑制することができる。
【0019】
さらに、上記の植物育成装置は、前記植物の下方に配置され、前記植物に供給する液肥を収容する複数の液肥収容部をさらに備え、前記複数の液肥収容部は、特定方向に配列された前記植物に対して列ごとに前記液肥を供給するように、それぞれ離間して配置されており、隣接する前記液肥収容部の間に前記給気口および前記排気口のいずれか一方が設けられてよい。
このように、植物に対して列ごとに液肥を供給するように液肥収容部を複数に分割して配置するので、植物の下方に適切に給気口または排気口を設けることができる。したがって、植物の下方から適切に空気を供給または排気することができる。
このように、植物に対して列ごとに液肥を供給するように液肥収容部を複数に分割して配置するので、植物の下方に適切に給気口または排気口を設けることができる。したがって、植物の下方から適切に空気を供給または排気することができる。
【0020】
さらにまた、上記の植物育成装置は、前記液肥収容部に収容された液肥の温度を検出するセンサと、前記センサによる検出値に基づいて、前記液肥収容部に収容された液肥の温度を制御する液肥制御部と、をさらに備えてよい。
この場合、植物の育成に適した温度の液肥を植物に供給することができる。また、植物の栽培空間と液肥空間とが分離されているため、液肥に特化した温度制御を行うことができる。
この場合、植物の育成に適した温度の液肥を植物に供給することができる。また、植物の栽培空間と液肥空間とが分離されているため、液肥に特化した温度制御を行うことができる。
【0021】
また、上記の植物育成装置は、前記植物を取り囲む閉鎖空間を形成する筐体をさらに備え、前記筐体は、前記人工光に対して光透過性を有し、前記人工光源は、前記筐体外に配置され、前記筐体を介して前記人工光を前記植物に照射してよい。
この場合、筐体によって植物の栽培空間と光源の放熱空間とを分離することができ、植物の栽培空間が光源からの熱の影響を受けにくい構成とすることができる。したがって、栽培空間を植物にとって適した環境にする場合に、光源の徐熱をしながら空調制御するなどの必要がなく、植物に特化した環境制御が可能となる。したがって、コストを抑えつつ、効率的に植物を育成することができる。
この場合、筐体によって植物の栽培空間と光源の放熱空間とを分離することができ、植物の栽培空間が光源からの熱の影響を受けにくい構成とすることができる。したがって、栽培空間を植物にとって適した環境にする場合に、光源の徐熱をしながら空調制御するなどの必要がなく、植物に特化した環境制御が可能となる。したがって、コストを抑えつつ、効率的に植物を育成することができる。
【0022】
さらに、上記の植物育成装置において、前記筐体は、特定方向に配列された前記植物を列ごとに取り囲んでよい。
この場合、列ごとに植物の栽培空間の環境制御を行うことができる。また、各列の間に光源を設置することも可能となるため、植物の光合成効率を適切に向上させることができる。
この場合、列ごとに植物の栽培空間の環境制御を行うことができる。また、各列の間に光源を設置することも可能となるため、植物の光合成効率を適切に向上させることができる。
【0023】
また、本発明に係る植物育成方法の一態様は、人工光により植物を育成する植物育成方法であって、人工光源から前記植物に前記人工光を照射する工程と、前記人工光源が有する発光素子が配置された支持基板と、前記植物に供給する液肥とに放熱部を接触させて、前記人工光源の熱を前記液肥に放熱させる工程と、を含む。
これにより、液肥を利用して光源の熱を放熱することができる。そのため、光源からの空間への放熱量を低減させることができ、光源からの熱が植物の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
これにより、液肥を利用して光源の熱を放熱することができる。そのため、光源からの空間への放熱量を低減させることができ、光源からの熱が植物の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明では、植物が栽培される栽培空間への光源の放熱量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本実施形態における植物育成装置の概略構成例を示す模式図である。
【図2A】人工光源の構成例を示す側面図である。
【図3】防熱部材を備える人工光源の構成例である。
【図4】人工光源の別の構成例である。
【図5】栽培空間の一例を示す側面図である。
【図6】従来の上方照射の栽培例を示す側面図である。
【図7A】従来の側方照射の栽培例を示す上面図である。
【図7B】従来の側方照射の栽培例を示す側面図である。
【図8】液肥を利用した光源の放熱例の別の例を示す図である。
【図9】液肥を利用した光源の放熱例の別の例を示す図である。
【図10】液肥収容部の構成例を示す図である。
【図11】植物の多段配置例である。
【図12】植物育成装置の別の構成例を示す模式図である。
【図13】配管の接続例である
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、人工光により植物を育成する植物育成装置について説明する。本実施形態における植物育成装置は、例えば植物工場内に配置される。
ここで、上記植物は、例えば豆類（未成熟／種実）などの農作物とすることができる。
本実施形態では、人工光により植物を育成する植物育成装置について説明する。本実施形態における植物育成装置は、例えば植物工場内に配置される。
ここで、上記植物は、例えば豆類（未成熟／種実）などの農作物とすることができる。
【0027】
図１は、本実施形態における植物育成装置１００の概略構成例を示す模式図である。
植物育成装置１００は、例えば植物工場内に配置される。
植物工場内には、不図示の栽培ラックが配置される。当該栽培ラックは、植物２００を栽培する栽培空間４０を形成する棚である。なお、栽培空間４０は、開放空間であってもよいし、閉鎖空間であってもよい。
植物２００は、栽培パネル５０によって支持されている。栽培パネル５０は、植物２００を保持する板状部材である。栽培パネル５０には、植物２００を植栽するための１つ以上の貫通孔が設けられている。
植物育成装置１００は、例えば植物工場内に配置される。
植物工場内には、不図示の栽培ラックが配置される。当該栽培ラックは、植物２００を栽培する栽培空間４０を形成する棚である。なお、栽培空間４０は、開放空間であってもよいし、閉鎖空間であってもよい。
植物２００は、栽培パネル５０によって支持されている。栽培パネル５０は、植物２００を保持する板状部材である。栽培パネル５０には、植物２００を植栽するための１つ以上の貫通孔が設けられている。
【0028】
栽培パネル５０の上側は、植物２００の茎が伸び、葉が広がるように伸長するための空間であって、植物２００の葉や茎の大部分が露出する地上部空間２１０である。一方、栽培パネル５０の下側は、液肥収容部３１、植物２００の茎の下部および根（主根、側根など）が配置され、根に養液（液肥）３２が供給される地下部空間２２０である。
液肥収容部３１は、植物２００に供給する液肥３２を収容する収容容器であり、液肥３２が供給および排出可能に構成されている。液肥収容部３１への液肥３２の供給および排出は、液肥収容部３１に接続された液肥制御部３０により行われる。
液肥収容部３１は、植物２００に供給する液肥３２を収容する収容容器であり、液肥３２が供給および排出可能に構成されている。液肥収容部３１への液肥３２の供給および排出は、液肥収容部３１に接続された液肥制御部３０により行われる。
【0029】
本実施形態における植物育成装置１００は、植物２００の地上部空間２１０において、栽培空間４０内の植物２００に対して、植物２００の側方から人工光を照射する。
具体的には、植物育成装置１００は、植物２００の光合成等に利用される人工光を放射する光源（人工光源）１０を備える。光源１０は、植物２００の成長方向（図１のＺ方向）に対して直交する方向（図１ではＹ方向）において植物２００を挟んで対向配置されており、植物２００の地上部空間２１０において、植物２００の成長方向に対して両側方から人工光を照射する。
具体的には、植物育成装置１００は、植物２００の光合成等に利用される人工光を放射する光源（人工光源）１０を備える。光源１０は、植物２００の成長方向（図１のＺ方向）に対して直交する方向（図１ではＹ方向）において植物２００を挟んで対向配置されており、植物２００の地上部空間２１０において、植物２００の成長方向に対して両側方から人工光を照射する。
【0030】
本実施形態において、栽培空間４０は、光源１０と液肥収容部３１と栽培パネル５０とが配置された空間と、地上部空間２１０において植物２００が占有し得る空間と、を含む。
なお、植物２００が配置される栽培ラックは、固定式であっても可動式であってもよい。栽培ラックが可動式である場合、光源１０は、固定されていてもよいし、栽培ラックとともに移動する構成であってもよい。また、植物２００は、上下方向（Ｚ方向）に多段に配置されてもよい。
さらに、植物育成装置１００は、植物２００の上方に配置された光源（人工光源）を備えてもよい。この場合、植物２００の上方からも人工光が照射されうる。
なお、植物２００が配置される栽培ラックは、固定式であっても可動式であってもよい。栽培ラックが可動式である場合、光源１０は、固定されていてもよいし、栽培ラックとともに移動する構成であってもよい。また、植物２００は、上下方向（Ｚ方向）に多段に配置されてもよい。
さらに、植物育成装置１００は、植物２００の上方に配置された光源（人工光源）を備えてもよい。この場合、植物２００の上方からも人工光が照射されうる。
【0031】
〔人工光源〕
光源１０は、その発光面が栽培空間４０の側方領域（図１ではＸ－Ｚ平面と平行な面）に対向するように配置され、植物２００の側方から人工光を照射する。
植物は、成長につれ上下方向に伸長する。光源を植物の上方に設置し、植物の上方から光を照射した場合、光は、まず植物の最上部にある葉に到達する。しかしながら、最上部の葉の内側や当該葉の下側（植物の下部）には、光は到達しづらい。すなわち、光が確実に照射される植物の上部に位置する葉に比べ、当該光照射される葉と重なり合った葉や、当該光照射される葉の下側に配置される葉に到達する光の光量は低下する。そのため、とりわけ背丈の高い植物の場合、内側の葉（茎に近い側の葉）や植物の下側の葉における光合成が行われにくいという問題が生じうる。
光源１０は、その発光面が栽培空間４０の側方領域（図１ではＸ－Ｚ平面と平行な面）に対向するように配置され、植物２００の側方から人工光を照射する。
植物は、成長につれ上下方向に伸長する。光源を植物の上方に設置し、植物の上方から光を照射した場合、光は、まず植物の最上部にある葉に到達する。しかしながら、最上部の葉の内側や当該葉の下側（植物の下部）には、光は到達しづらい。すなわち、光が確実に照射される植物の上部に位置する葉に比べ、当該光照射される葉と重なり合った葉や、当該光照射される葉の下側に配置される葉に到達する光の光量は低下する。そのため、とりわけ背丈の高い植物の場合、内側の葉（茎に近い側の葉）や植物の下側の葉における光合成が行われにくいという問題が生じうる。
【0032】
本実施形態のように、植物２００の成長方向（Ｚ方向）に対して側方から人工光を照射する構成とすることで、植物２００の上部のみならず植物２００の下部に位置する葉に対しても適切な光量の光を照射することができる。
【0033】
光源１０は、例えば図２Ａに示すように、平板状の支持体（支持基板）１１上に複数の発光素子であるＬＥＤ１２が配置された面発光源であってよい。ＬＥＤ１２は、主として光が放出されるＬＥＤチップ１２ａと、不図示の給電装置から供給される電力をＬＥＤチップ１２ａに給電するためのＬＥＤ基板１２ｂと、を備える。
これら複数のＬＥＤ１２は、図２Ｂに図２ＡにおけるＡ方向矢視図を示すように、支持基板１１上に格子状に配置することができる。支持基板１１は、例えばアクリル板やアルミニウム板などであってよい。
これら複数のＬＥＤ１２は、図２Ｂに図２ＡにおけるＡ方向矢視図を示すように、支持基板１１上に格子状に配置することができる。支持基板１１は、例えばアクリル板やアルミニウム板などであってよい。
【0034】
光源１０においては、ＬＥＤチップ１２ａから光が放出され、ＬＥＤ基板１２ｂからはＬＥＤチップ１２ａへの電力供給に伴い熱が放熱される。すなわち、光が放出される発光方向１３と放熱方向１４とは、互いに反対方向となる。
複数のＬＥＤ１２は、互いに波長が異なる光を放出するものであってもよい。また、植物２００の育成段階に応じて、適宜異なる波長の光を照射するようにしてもよい。
複数のＬＥＤ１２は、互いに波長が異なる光を放出するものであってもよい。また、植物２００の育成段階に応じて、適宜異なる波長の光を照射するようにしてもよい。
【0035】
なお、光源１０の構成は、図２Ａおよび図２Ｂに示す構成に限定されない。
例えば図３に示すように、支持基板１１におけるＬＥＤ１２が配置される面とは反対側の面に、ヒートシンク等の放熱部材１５を配置してもよい。
例えば図３に示すように、支持基板１１におけるＬＥＤ１２が配置される面とは反対側の面に、ヒートシンク等の放熱部材１５を配置してもよい。
【0036】
また、ＬＥＤ１２を支持する支持体は、上記のような平板状に限定されるものではなく、支持体表面が曲面部を有していてもよい。例えば図４に示すように、光源１０は、波板状の支持基板１１ａ上に複数のＬＥＤ１２が配置された構成であってもよい。
図４に示すように、波板状の支持基板１１ａの場合、平板状の支持基板１１と比較してＬＥＤ設置面の表面積が増加するので、ＬＥＤ１２をより多く設置することが可能となる。また、ＬＥＤ１２からの熱が放熱される面の表面積も増加するので、ＬＥＤ１２の数が増加しても、効率良く放熱することが可能となる。
図４に示すように、波板状の支持基板１１ａの場合、平板状の支持基板１１と比較してＬＥＤ設置面の表面積が増加するので、ＬＥＤ１２をより多く設置することが可能となる。また、ＬＥＤ１２からの熱が放熱される面の表面積も増加するので、ＬＥＤ１２の数が増加しても、効率良く放熱することが可能となる。
【0037】
また、光源１０は、円筒形の発光面を有するランプ光源を複数並列に並べた構成であってもよい。
【0038】
光源１０の発光面の大きさおよび形状は、光の被照射面となる栽培空間４０の側方領域の大きさおよび形状と同等であってよい。この場合、光源１０は、栽培空間４０の側方領域の全面に均一または略均一に人工光を照射することができる。
なお、図１に示す植物育成装置１００においては、光源１０を、植物２００を挟んでＹ方向に対向配置しているが、光源１０は、植物２００に対して一方の側のみに配置してもよい。
なお、図１に示す植物育成装置１００においては、光源１０を、植物２００を挟んでＹ方向に対向配置しているが、光源１０は、植物２００に対して一方の側のみに配置してもよい。
【0039】
〔空調システム〕
本実施形態における植物育成装置１００は、空気を送風し、栽培空間４０内に空気の流れを形成する送風部としての空調システムを備えることができる。
空調システムは、図１に示すように、空調制御部２０と、給気配管２１と、排気配管２２と、を備える。給気配管２１および排気配管２２は、後述する給気口４１および排気口４２にそれぞれ接続されている。
空調制御部２０は、栽培空間４０を、植物２００の育成に適した状態に調整する。具体的には、空調制御部２０は、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度が植物２００の育成に適した状態となるように調整された空気を送出する。
本実施形態における植物育成装置１００は、空気を送風し、栽培空間４０内に空気の流れを形成する送風部としての空調システムを備えることができる。
空調システムは、図１に示すように、空調制御部２０と、給気配管２１と、排気配管２２と、を備える。給気配管２１および排気配管２２は、後述する給気口４１および排気口４２にそれぞれ接続されている。
空調制御部２０は、栽培空間４０を、植物２００の育成に適した状態に調整する。具体的には、空調制御部２０は、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度が植物２００の育成に適した状態となるように調整された空気を送出する。
【0040】
空調制御部２０によって送り出された空気は、給気配管２１を通って植物２００の下方に設けられた給気口４１から栽培空間４０内に供給される。給気口４１から供給された空気は、栽培空間４０内を下から上へ向かって流れて、植物２００の上方に設けられた排気口４２から排気され、排気配管２２を通って空調制御部２０に戻される。このように、空調システムは、栽培空間４０内に空気を流し、気流循環を行っている。
栽培空間４０内には、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度をそれぞれ検出する不図示のセンサが設けられていてよい。この場合、空調制御部２０は、当該センサの検出値に基づいて、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度が所定の状態となるように給気配管２１に送出する空気の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を調整することができる。
栽培空間４０内には、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度をそれぞれ検出する不図示のセンサが設けられていてよい。この場合、空調制御部２０は、当該センサの検出値に基づいて、栽培空間４０内の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度が所定の状態となるように給気配管２１に送出する空気の温度、湿度、風量および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を調整することができる。
【0041】
ここで、給気口４１および排気口４２は、Ｘ方向に所定の長さ（例えば栽培空間４０と同等の長さ）を有する開口であってよい。もしくは、給気口４１および排気口４２は、Ｘ方向に所定の間隔で離隔して形成された複数の開口であってよい。このような構成により、例えば図５に示すように、栽培空間４０においてＸ方向に配列された複数株（ここでは６株）の植物２００が栽培されており、栽培空間４０がＸ方向に長い空間である場合でも、栽培空間４０内に均一に空気を流すことができる。
なお、給気口４１および排気口４２の形状、大きさ、数および形成位置は、適宜設定することが可能である。
なお、給気口４１および排気口４２の形状、大きさ、数および形成位置は、適宜設定することが可能である。
【0042】
また、図５に示すように、空調システムは、給気ファン２３および排気ファン２４を備えてよい。給気ファン２３は、例えば給気配管２１と栽培空間４０を形成する栽培ラックとの接続口に設けることができる。また排気ファン２４は、例えば排気配管２２と栽培空間４０を形成する栽培ラックとの接続口に設けることができる。この場合、栽培空間４０内に積極的に空気を流すことができる。
なお、給気ファン２３および排気ファン２４の設置位置は、図５に示す位置に限定されない。給気ファン２３および排気ファン２４は、栽培空間４０内に所望の空気の流れを形成できる位置に設置されていればよく、例えば栽培空間４０内に設置されていてもよい。また、空調システムは、給気ファン２３および排気ファン２４のいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
なお、給気ファン２３および排気ファン２４の設置位置は、図５に示す位置に限定されない。給気ファン２３および排気ファン２４は、栽培空間４０内に所望の空気の流れを形成できる位置に設置されていればよく、例えば栽培空間４０内に設置されていてもよい。また、空調システムは、給気ファン２３および排気ファン２４のいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
【0043】
従来、図６に示すように、植物２００の光合成等に利用される光を放出する光源１１０は、植物２００が育成される植物工場内空間における植物２００の上方に配置され、植物２００の上方から光を照射していた。また、植物２００の下方には液肥収容部１３１が配置され、植物２００に液肥が供給される。
光源１１０は、Ｘ方向のみならずＹ方向に配列された複数の植物２００へ光を照射するために、比較的大きな形状を有し、植物２００の栽培空間において上下方向に空気を流せる構成にはなっていない。そのため、従来、図６の矢印で示すように、植物２００の成長方向に対して側方から空気を流すことで、栽培空間内の環境制御を行っていた。
光源１１０は、Ｘ方向のみならずＹ方向に配列された複数の植物２００へ光を照射するために、比較的大きな形状を有し、植物２００の栽培空間において上下方向に空気を流せる構成にはなっていない。そのため、従来、図６の矢印で示すように、植物２００の成長方向に対して側方から空気を流すことで、栽培空間内の環境制御を行っていた。
【0044】
しかしながら、植物２００が背丈の高くなる植物である場合、植物２００が成長するにつれて空気が流れにくくなり、排気口付近の環境を適切に制御できなくなり得る。また、図６に示すように、栽培空間内に光源１１０が配置されている場合、供給された空気は、光源１１０の熱を取り込みながら流れるため、とりわけ栽培空間がＸ方向に長い空間である場合には、給気口側と排気口側とで大きな温度勾配ができてしまう。
排気口付近の温度を最適な温度とするために、栽培空間に供給する空気の温度を下げたり風量を上げたりすることも考えられるが、その場合、今度は給気口付近の環境が、植物２００にとって適した環境にならないという問題が生じ得る。
排気口付近の温度を最適な温度とするために、栽培空間に供給する空気の温度を下げたり風量を上げたりすることも考えられるが、その場合、今度は給気口付近の環境が、植物２００にとって適した環境にならないという問題が生じ得る。
【0045】
植物２００の成長には適した風量があり、風量によって光合成効率が変わり得る。例えば、空気が動いていない状態では、植物２００の葉の表面に存在するＣＯ２濃度が低い空気の層（葉面境界層）が厚くなり、光合成効率が低下してしまう。葉の表面に風を当てることで、葉の表面の葉面境界層を破壊する（無くす）ことができ、光合成効率を向上させることができる。ただし、風量が大きすぎても、植物２００にストレスがかかり、光合成効率が低下してしまう。
植物２００の光合成効率を上げるためには、植物２００にとって適した風量で、均一な空気の流れを作ることが重要である。
植物２００の光合成効率を上げるためには、植物２００にとって適した風量で、均一な空気の流れを作ることが重要である。
【0046】
そして、上記の問題は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、植物２００を挟んでＹ方向に対向配置された光源１１０から植物２００に光を照射する側方照射の場合でも、植物２００の成長方向に対して側方から空気を流す場合には同様に生じ得る。なお、図７Ａは側方照射の場合の栽培空間の上面図、図７Ｂは側方照射の場合の側面図である。
したがって、上記従来の植物２００の成長方向に対して側方から空気を流す空調制御では、給気口側の植物２００と排気口側の植物２００とで成長の差が出やすい。
したがって、上記従来の植物２００の成長方向に対して側方から空気を流す空調制御では、給気口側の植物２００と排気口側の植物２００とで成長の差が出やすい。
【0047】
そこで、本実施形態では、植物２００の成長方向（上下方向）に空気を流す空調制御を行う。
そのために、植物２００の下方に配置される液肥収容部３１を複数に分割し、複数の液肥収容部３１によって、特定方向（Ｘ方向）に配列された植物２００に対して、列ごとに液肥３２を供給する構成とする。そして、隣接する液肥収容部３１の間に給気口４１を設ける。これにより、栽培空間４０に下方から空気を供給することが可能となる。
そのために、植物２００の下方に配置される液肥収容部３１を複数に分割し、複数の液肥収容部３１によって、特定方向（Ｘ方向）に配列された植物２００に対して、列ごとに液肥３２を供給する構成とする。そして、隣接する液肥収容部３１の間に給気口４１を設ける。これにより、栽培空間４０に下方から空気を供給することが可能となる。
【0048】
また、光源１０を植物２００の側方に配置し、植物２００の上方に排気口４２を設ける。これにより、栽培空間４０の下方から供給された空気を、上方から適切に排気することができる。
このように、植物２００の栽培空間４０における空気の流れを下方から上方へ向かう方向とすることで、栽培空間４０内において背丈の高い植物２００が密集栽培されている場合であっても、均一な空気の流れを形成することができる。そのため、植物２００にとって適した風量を維持しながら、栽培空間の温度を均一化することができる。その結果、株単位での植物間の成長の差を抑制することができる。
このように、植物２００の栽培空間４０における空気の流れを下方から上方へ向かう方向とすることで、栽培空間４０内において背丈の高い植物２００が密集栽培されている場合であっても、均一な空気の流れを形成することができる。そのため、植物２００にとって適した風量を維持しながら、栽培空間の温度を均一化することができる。その結果、株単位での植物間の成長の差を抑制することができる。
【0049】
また、本実施形態のように、栽培空間４０がＸ方向に長い空間であり、光源１０の発光面が栽培空間４０の側方領域の大きさおよび形状に対応した大きさおよび形状を有する場合、光源１０の発光面における上下方向（Ｚ方向）の長さは、当該発光面における上下方向に直交する方向（Ｘ方向）の長さよりも短い。つまり、植物２００の栽培空間４０における空気の流れを下方から上方へ向かう方向とすることは、光源１０の発光面の短辺方向に空気を流すことになる。
本実施形態では、光源１０は栽培空間４０内に配置されており、栽培空間４０は光源１０の放熱空間と分離されていない。そのため、栽培空間４０に供給された空気は光源１０からの熱を取り込みながら流れる。上記のように光源１０の発光面の短辺方向に空気を流すようにすることで、給気口４１側と排気口４２側とで大きな温度勾配ができてしまうことを抑制することができる。
本実施形態では、光源１０は栽培空間４０内に配置されており、栽培空間４０は光源１０の放熱空間と分離されていない。そのため、栽培空間４０に供給された空気は光源１０からの熱を取り込みながら流れる。上記のように光源１０の発光面の短辺方向に空気を流すようにすることで、給気口４１側と排気口４２側とで大きな温度勾配ができてしまうことを抑制することができる。
【0050】
また、あたたかい空気は上昇するため、栽培空間４０における空気の流れを下方から上方へ向かう方向とすることで、栽培空間４０内のあたたかい空気を拡散させることなく排気することができる。
【0051】
〔液肥収容部〕
図１に戻って、液肥収容部３１は、液肥配管３３によって液肥制御部３０に接続されており、液肥制御部３０によって、液肥収容部３１への液肥３２の供給および排出が制御される。
そして、本実施形態における植物育成装置１００は、光源１０の熱を積極的に放熱する機構を備える。具体的には、植物育成装置１００は、液肥３２を利用して光源１０の熱を放熱する放熱部を備える。液肥３２を利用して光源１０の熱を放熱することで、光源１０からの空間への放熱量を低減させることができる。そのため、光源１０からの熱が植物２００の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
図１に戻って、液肥収容部３１は、液肥配管３３によって液肥制御部３０に接続されており、液肥制御部３０によって、液肥収容部３１への液肥３２の供給および排出が制御される。
そして、本実施形態における植物育成装置１００は、光源１０の熱を積極的に放熱する機構を備える。具体的には、植物育成装置１００は、液肥３２を利用して光源１０の熱を放熱する放熱部を備える。液肥３２を利用して光源１０の熱を放熱することで、光源１０からの空間への放熱量を低減させることができる。そのため、光源１０からの熱が植物２００の栽培空間へ与える影響をより適切に低減させることができる。
【0052】
放熱部は、光源１０の支持基板１１と液肥収容部３１に収容された液肥３２とに接触している部材である。例えば、放熱部は、図１に示すように、液肥３２に浸漬された光源１０の支持基板１１の端部とすることができる。図１に示すように、支持基板１１の端部を液肥３２に浸漬することで、光源１０の熱を、直接、液肥３２に逃がすことができる。なお、この図１では、液肥収容部３１内において、支持基板１１が液肥収容部３１にも接触しているが、支持基板１１は、少なくとも液肥３２に接触していればよい。
また、液肥制御部３０は、液肥タンク内の液肥３２の温度を下げるための冷却部３０ａを備えてよい。この冷却部３０ａは、例えばチラー方式の水槽用クーラーなどであってよい。これにより、光源１０からの熱を吸収した液肥３２を適切に冷却することができ、液肥３２の温度上昇を抑えることができる。
また、液肥制御部３０は、液肥タンク内の液肥３２の温度を下げるための冷却部３０ａを備えてよい。この冷却部３０ａは、例えばチラー方式の水槽用クーラーなどであってよい。これにより、光源１０からの熱を吸収した液肥３２を適切に冷却することができ、液肥３２の温度上昇を抑えることができる。
【0053】
また、放熱部は、例えば、光源１０の支持基板１１の一部が接触された液肥収容部（収容容器）３１であってよい。この場合、図８に示すように、支持基板１１は、液肥３２に浸漬されない状態で液肥収容部３１に接触されてよい。このような構成により、光源１０の熱を、液肥収容部３１を介して液肥３２に逃がすことができる。また、支持基板１１を液肥３２に浸漬させなくてもよいため、支持基板１１が液肥３２によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
ここで、液肥収容部３１は、例えば金属などの熱伝導率の高い材料により構成されてよい。その場合、より効率良く光源１０の熱を液肥３２に放熱させることができる。上記金属としては、例えばアルミニウムなどを用いることができる。
ここで、液肥収容部３１は、例えば金属などの熱伝導率の高い材料により構成されてよい。その場合、より効率良く光源１０の熱を液肥３２に放熱させることができる。上記金属としては、例えばアルミニウムなどを用いることができる。
【0054】
また、放熱部は、例えば図９に示すように、液肥収容部３１内に配置され、支持基板１１の少なくとも一部と液肥３２とに接触する放熱板３５であってよい。この場合、支持基板１１は、液肥３２に浸漬されない状態で放熱板３５に接触されてよい。ここで、放熱板３５は、例えば金属などの熱伝導率の高い材料により構成することが好ましい。
このような構成により、液肥収容部３１が熱伝導率の高い金属により構成されていない場合であっても、光源１０の熱を液肥３２に放熱させることが可能である。また、支持基板１１を液肥３２に浸漬させないため、支持基板１１が液肥３２によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
このような構成により、液肥収容部３１が熱伝導率の高い金属により構成されていない場合であっても、光源１０の熱を液肥３２に放熱させることが可能である。また、支持基板１１を液肥３２に浸漬させないため、支持基板１１が液肥３２によって腐食されたりショートされたりするおそれもない。
【0055】
このように、放熱部により光源１０の熱を液肥３２へ逃がすことで、放熱空間への光源１０の放熱量を低減させることができる。既存の液肥循環を光源１０の放熱に利用することができるので、新たに水冷システム等の設置が不要である。そのため、装置の大型化を抑制することができるともに、コストの削減を実現することができる。
【0056】
図１０は、液肥収容部３１の構成例を示す図である。
栽培ラック３００は、水平配置される支持枠３０１と、支持枠３０１に支持される複数の支持板３０２と、を備える。複数の支持板３０２は、それぞれＹ方向に伸び、Ｘ方向に所定間隔に離間して並列配置される。なお、栽培ラック３００の形状は、上記に限定されるものではない。
栽培ラック３００は、水平配置される支持枠３０１と、支持枠３０１に支持される複数の支持板３０２と、を備える。複数の支持板３０２は、それぞれＹ方向に伸び、Ｘ方向に所定間隔に離間して並列配置される。なお、栽培ラック３００の形状は、上記に限定されるものではない。
【0057】
複数の液肥収容部３１は、栽培ラック３００の支持板３０２上においてＸ方向に伸び、Ｙ方向に所定間隔に離間して配置される。
液肥収容部３１上には、植物を支持する栽培パネル５０が配置される。この図１０では、Ｘ方向に延在する１つの液肥収容部３１上に、３つの栽培パネル５０を配置した例を示している。この場合、栽培パネル５０間には、植物を植栽するための貫通孔が設けられていない隙間用パネル５１を配置してよい。
なお、図１０では図示を省略しているが、栽培パネル５０は、すべての液肥収容部３１上に配置してよい。
液肥収容部３１上には、植物を支持する栽培パネル５０が配置される。この図１０では、Ｘ方向に延在する１つの液肥収容部３１上に、３つの栽培パネル５０を配置した例を示している。この場合、栽培パネル５０間には、植物を植栽するための貫通孔が設けられていない隙間用パネル５１を配置してよい。
なお、図１０では図示を省略しているが、栽培パネル５０は、すべての液肥収容部３１上に配置してよい。
【0058】
複数の液肥収容部３１は、Ｘ方向における一端側と他端側とでそれぞれ連結されており、複数の液肥収容部３１への液肥３２の供給および複数の液肥収容部３１からの液肥３２の排出を一括で行うことが可能であってよい。この場合、複数の液肥収容部３１のＸ方向両端において複数の液肥収容部３１を連結する連結部に、それぞれ液肥配管３３が接続される。
また、本実施形態における植物栽培装置１００は、液肥収容部３１に収容された液肥３２の温度を検出するセンサ３１ａを備えてよい。そして、液肥制御部３０は、センサ３１ａによる検出値に基づいて、液肥収容部３１に収容された液肥３２の温度を植物に適した温度に制御してよい。
なお、センサ３１ａの取付位置は特に限定されない。また、図１０に示す例では、複数の液肥収容部３１を並列に接続する場合について説明したが、液肥配管３３の接続方法は特に限定されない。
また、本実施形態における植物栽培装置１００は、液肥収容部３１に収容された液肥３２の温度を検出するセンサ３１ａを備えてよい。そして、液肥制御部３０は、センサ３１ａによる検出値に基づいて、液肥収容部３１に収容された液肥３２の温度を植物に適した温度に制御してよい。
なお、センサ３１ａの取付位置は特に限定されない。また、図１０に示す例では、複数の液肥収容部３１を並列に接続する場合について説明したが、液肥配管３３の接続方法は特に限定されない。
【0059】
隣接する液肥収容部３１の間には、それぞれ光源１０が配置される。このとき、図１０に示すように、Ｘ方向において、複数（ここでは３つ）の光源１０を所定間隔に離間して配置してもよい。ただし、光源１０の配置は上記に限定されない。例えば、光源１０は、Ｘ方向における液肥収容部３１の一端から他端まで隙間なく配置されてよい。
【0060】
図１１は、植物２００を上下に多段に配置した場合の配置例である。
植物栽培室５００には、床５０１から天井５０２に亘ってビニールカーテンなどの仕切り材２１０が設置されており、当該仕切り材２１０によって、植物栽培室５００は給気空間５１１と排気空間５１２とに区画されている。
給気空間５１１は、空調制御部２０によって調整された空気を栽培空間４０に供給するための空間であり、図１に示す給気配管２１に対応する。排気空間５１２は、栽培空間４０から排気された空気を空調制御部２０に戻すための空間であり、図１の排気配管２２に対応する。
植物栽培室５００には、床５０１から天井５０２に亘ってビニールカーテンなどの仕切り材２１０が設置されており、当該仕切り材２１０によって、植物栽培室５００は給気空間５１１と排気空間５１２とに区画されている。
給気空間５１１は、空調制御部２０によって調整された空気を栽培空間４０に供給するための空間であり、図１に示す給気配管２１に対応する。排気空間５１２は、栽培空間４０から排気された空気を空調制御部２０に戻すための空間であり、図１の排気配管２２に対応する。
【0061】
給気空間５１１の空気は、例えば、栽培ラック３００の支持枠３０１に設置された給気ファン２３によって栽培空間４０に供給される。栽培空間４０に供給された空気は、栽培ラック３００の支持板３０２の隙間から、液肥収容部３１間の隙間を通って光源１０の間を上方向に流れ、例えば、栽培ラック３００の支持枠３０１に設定された排気ファン２４によって排気空間５１２へ排気される。
ここで、栽培ラック３００には、上下の栽培空間４０を区画する風制御板２５が設けられていてよい。風制御板２５を設置することで、下段の栽培空間４０から排気された空気（あたたかい空気）が、上段の栽培空間４０に供給されないようにすることができる。
ここで、栽培ラック３００には、上下の栽培空間４０を区画する風制御板２５が設けられていてよい。風制御板２５を設置することで、下段の栽培空間４０から排気された空気（あたたかい空気）が、上段の栽培空間４０に供給されないようにすることができる。
【0062】
以上説明したように、本実施形態における植物育成装置１００は、植物に前記人工光を照射する光源１０を備える。光源１０は、発光素子であるＬＥＤ１２が配置された支持基板１１を有する。また、植物育成装置１００は、植物２００に供給する液肥３２を収容する収容容器を有する液肥収容部３１と、支持基板１１と収容容器とに接触し、光源１０の熱を液肥３２に放熱する放熱部と、を備える。
つまり、本実施形態における植物育成方法は、光源１０から植物２００に人工光を照射する工程と、光源１０が有する支持基板１１と、植物２００に供給する液肥３２とに放熱部を接触させて、光源１０の熱を液肥３２に放熱させる工程と、を含む。
つまり、本実施形態における植物育成方法は、光源１０から植物２００に人工光を照射する工程と、光源１０が有する支持基板１１と、植物２００に供給する液肥３２とに放熱部を接触させて、光源１０の熱を液肥３２に放熱させる工程と、を含む。
【0063】
このように、本実施形態における植物育成装置１００は、液肥３２を利用して光源１０の熱を放熱する。そのため、光源１０からの空間への放熱量を低減させることができ、光源１０からの熱が植物２００の栽培空間４０へ与える影響をより適切に低減させることができる。
【0064】
ここで、上記放熱部は、液肥３２に浸漬された支持基板１１の端部であってよい。この場合、光源１０からの熱を、直接、液肥に逃がすことができる。
また、上記放熱部は、支持基板１１の一部が接触された、例えば金属からなる収容容器であってもよい。この場合、光源１０からの熱を、液肥３２の収容容器を介して液肥に逃がすことができる。
さらに、上記放熱部は、収容容器内に配置され、支持基板１１の少なくとも一部と液肥３２とに接触する放熱板３５であってもよい。この場合、例えば液肥３２の収容容器が熱伝導率の低い材料から構成される場合であっても、光源１０からの熱を、放熱板３５を介して液肥３２に逃がすことができる。
また、上記放熱部は、支持基板１１の一部が接触された、例えば金属からなる収容容器であってもよい。この場合、光源１０からの熱を、液肥３２の収容容器を介して液肥に逃がすことができる。
さらに、上記放熱部は、収容容器内に配置され、支持基板１１の少なくとも一部と液肥３２とに接触する放熱板３５であってもよい。この場合、例えば液肥３２の収容容器が熱伝導率の低い材料から構成される場合であっても、光源１０からの熱を、放熱板３５を介して液肥３２に逃がすことができる。
【0065】
また、植物育成装置１００は、液肥収容部３１により収容されている液肥３２を冷却する冷却部３０ａをさらに備えてよい。この場合、光源１０からの熱を吸収した液肥３２を適切に冷却することができ、液肥３２の温度上昇を抑えることができる。
【0066】
以上のように、本実施形態における植物育成装置１００では、光源１０の熱を液肥３２へ逃がすことで、栽培空間内における光源１０からの放熱量を低減させることができる。したがって、栽培空間の空調制御に係るコストを削減することができる。また、栽培空間内の環境を均一化することが容易となるため、植物体ごとの成長に差を抑制することができる。
【0067】
（変形例）
上記実施形態においては、光源１０を栽培空間４０の側方に配置し、植物２００の側方から光を照射する側方照射を行う場合について説明したが、光源１０を栽培空間４０の上方に配置して、植物２００の上方から光を照射する上方照射を行ってもよい。
この場合、植物２００を挟んで上下方向に光源１０と液肥収容部３１とが配置されるため、植物２００を上下多段に複数配置すると、上段の液肥収容部３１と下段の光源１０とが上下方向に隣接して配置されることになる。
この場合には、下段の光源１０の熱を上段の液肥収容部３１に収容された液肥３２を利用して放熱してよい。つまり、下段の光源１０の支持基板１１を屈曲させて上方に伸ばし、上段の液肥収容部３１に収容された液肥３２に浸漬させたり、下段の光源１０の支持基板１１と上段の液肥収容部３１とを直接または放熱板を介して接触させたりしてもよい。
また、上方照射の場合、上方に配置した光源１０を複数に分割して配置するなどにより、植物２００の上方に排気口４２を設けることができるので、栽培空間４０内に上下方向の空気の流れを形成することも可能である。
上記実施形態においては、光源１０を栽培空間４０の側方に配置し、植物２００の側方から光を照射する側方照射を行う場合について説明したが、光源１０を栽培空間４０の上方に配置して、植物２００の上方から光を照射する上方照射を行ってもよい。
この場合、植物２００を挟んで上下方向に光源１０と液肥収容部３１とが配置されるため、植物２００を上下多段に複数配置すると、上段の液肥収容部３１と下段の光源１０とが上下方向に隣接して配置されることになる。
この場合には、下段の光源１０の熱を上段の液肥収容部３１に収容された液肥３２を利用して放熱してよい。つまり、下段の光源１０の支持基板１１を屈曲させて上方に伸ばし、上段の液肥収容部３１に収容された液肥３２に浸漬させたり、下段の光源１０の支持基板１１と上段の液肥収容部３１とを直接または放熱板を介して接触させたりしてもよい。
また、上方照射の場合、上方に配置した光源１０を複数に分割して配置するなどにより、植物２００の上方に排気口４２を設けることができるので、栽培空間４０内に上下方向の空気の流れを形成することも可能である。
【0068】
さらに、上記実施形態においては、植物２００の下方に給気口４１を設け、植物２００の上方に排気口４２を設けることで、栽培空間４０内の空気の流れる方向を下から上に設定する場合について説明した。しかしながら、空気の流れる方向は特に限定されない。例えば、植物２００の上方に給気口４１を設け、植物２００の下方に排気口４２を設け、栽培空間４０内の空気の流れる方向を上から下に設定してもよい。
【0069】
また、上記実施形態においては、植物育成装置１００は、図１２に示すように、植物２００を取り囲む閉鎖空間を形成する筐体４０Ａを備えてよい。この場合、筐体４０Ａ内の閉鎖空間を栽培空間４０とすることができる。
筐体４０Ａは、植物２００の地上部空間２１０において、植物２００を取り囲み、閉鎖空間を形成する。なお、筐体４０Ａの形状および大きさは特に限定されない。また、筐体４０Ａ内で栽培される植物２００の株の数も特に限定されない。
光源１０は、筐体４０Ａ外において、その発光面が筐体４０Ａの側面（図１ではＸ－Ｚ平面と平行な面）に対向するように配置され、植物２００の側方から人工光を照射する。
筐体４０Ａは、光源１０から放射される人工光に対して光透過性を有する部材により構成されている。例えば筐体４０Ａは、人工光を透過するガラス部材、アクリル部材やＰＥＴ部材等の透明樹脂部材などから構成することができる。
このような構成により、光源１０から放射された人工光は、筐体４０Ａを透過して植物２００の両側方から照射される。
筐体４０Ａは、植物２００の地上部空間２１０において、植物２００を取り囲み、閉鎖空間を形成する。なお、筐体４０Ａの形状および大きさは特に限定されない。また、筐体４０Ａ内で栽培される植物２００の株の数も特に限定されない。
光源１０は、筐体４０Ａ外において、その発光面が筐体４０Ａの側面（図１ではＸ－Ｚ平面と平行な面）に対向するように配置され、植物２００の側方から人工光を照射する。
筐体４０Ａは、光源１０から放射される人工光に対して光透過性を有する部材により構成されている。例えば筐体４０Ａは、人工光を透過するガラス部材、アクリル部材やＰＥＴ部材等の透明樹脂部材などから構成することができる。
このような構成により、光源１０から放射された人工光は、筐体４０Ａを透過して植物２００の両側方から照射される。
【0070】
この場合、給気口４１および排気口４２は、筐体４０Ａに設けられてよい。給気口４１は筐体４０Ａにおける下部に設けられ、排気口４２は筐体４０Ａにおける上部に設けられてよい。具体的には、給気口４１は筐体４０Ａの底面に設けられ、排気口４２は筐体４０Ａの上面に設けられてよい。この場合、給気口４１から供給された空気は、筐体４０Ａ内を下から上へ向かって流れて排気される。
【0071】
ここで、筐体４０Ａは、特定方向（Ｘ方向）に配置された植物２００を列ごとに取り囲むことができる。また、複数の液肥収容部３１は、筐体４０Ａ外において、複数存在する筐体４０Ａにそれぞれ対応して配置することができる。そして、筐体４０Ａの底面の一部に液肥収容部３１を対向配置させ、筐体４０Ａの底面の残りの領域に給気口４１を形成する。これにより、複数の液肥収容部３１のうち、隣接する液肥収容部３１の間に給気口４１を設けることができ、植物２００の栽培空間４０に下方から空気を供給することが可能となる。
【0072】
このように、筐体４０Ａによって植物２００の栽培空間４０と光源１０の放熱空間とを分離してもよい。これにより、植物２００の栽培空間４０が光源１０からの熱の影響をより受けにくい構成とすることができる。したがって、空調制御部２０は、より植物２００に特化した空調制御が可能となる。
また、液肥収容部３１を筐体４０Ａの外部に配置し、植物２００の栽培空間４０と液肥空間とを分離することもできる。そのため、液肥制御部３０は、植物２００の栽培空間４０の温度の影響を受けることなく、独立して液肥３２の温度制御を行うことができる。さらに、植物２００の栽培空間４０と液肥空間とを分離することで、液肥３２による栽培空間４０の湿度への影響を回避することができる。そのため、空調制御部２０は、植物２００に特化した空調制御が可能となる。
また、液肥収容部３１を筐体４０Ａの外部に配置し、植物２００の栽培空間４０と液肥空間とを分離することもできる。そのため、液肥制御部３０は、植物２００の栽培空間４０の温度の影響を受けることなく、独立して液肥３２の温度制御を行うことができる。さらに、植物２００の栽培空間４０と液肥空間とを分離することで、液肥３２による栽培空間４０の湿度への影響を回避することができる。そのため、空調制御部２０は、植物２００に特化した空調制御が可能となる。
【0073】
なお、図１に示す例では、複数の液肥収容部３１を並列に接続する場合について説明したが、例えば図１３に模式的に示すように、複数の液肥収容部３１は、液肥制御部３０に接続された液肥配管３３と、液肥収容部３１同士を接続する接続配管３４とによって、直列に接続されていてもよい。この場合にも、適切に液肥３２を循環させることができる。
また、図１３に示すように、給気配管２１および排気配管２２は、一端が空調制御部２０に接続され、他端が複数の筐体４０にそれぞれ接続された構成であってよい。このような構成により、空調制御部２０から送出された空気は、給気配管２１を通って各筐体４０内に供給され、各筐体４０の内部を通った空気は、排気配管２２を通って空調制御部２０に戻される。
なお、給気配管２１、排気配管２２および液肥配管３３の接続方法は、図１３に示す方法に限定されない。
また、図１３に示すように、給気配管２１および排気配管２２は、一端が空調制御部２０に接続され、他端が複数の筐体４０にそれぞれ接続された構成であってよい。このような構成により、空調制御部２０から送出された空気は、給気配管２１を通って各筐体４０内に供給され、各筐体４０の内部を通った空気は、排気配管２２を通って空調制御部２０に戻される。
なお、給気配管２１、排気配管２２および液肥配管３３の接続方法は、図１３に示す方法に限定されない。
【0074】
また、上記実施形態においては、植物育成装置１００が空調制御部２０を備える場合について説明したが、空調制御部２０は備えていなくてもよい。この場合、植物育成装置１００は、栽培空間４０に必要な空気を流すことができるファンを備えていればよい。
さらに、上記実施形態においては、植物育成装置１００が液肥制御部３０を備える場合について説明したが、液肥３２の温度制御が不要な場合には、液肥制御部３０は備えていなくてもよい。この場合、植物育成装置１００は、液肥収容部３１に液肥３２を補充可能な機構を備えていればよい。
さらに、上記実施形態においては、植物育成装置１００が液肥制御部３０を備える場合について説明したが、液肥３２の温度制御が不要な場合には、液肥制御部３０は備えていなくてもよい。この場合、植物育成装置１００は、液肥収容部３１に液肥３２を補充可能な機構を備えていればよい。
【0075】
さらに、上記実施形態においては、育成対象の植物２００が大豆などの豆類である場合について説明したが、植物２００は豆類に限定されるものではなく、人工光により育成可能な植物であればよい。
【0076】
本発明に係る植物育成装置によれば、農作物の増産および安定収穫を実現することができる。このことは、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標２「飢餓を終わらせ、食料安全保障及び栄養の改善を実現し、持続可能な農業を促進する」に対応し、また、ターゲット２．１「２０３０年までに、飢餓を撲滅し、全ての人々、特に貧困層及び幼児を含む脆弱な立場にある人々が一年中安全かつ栄養のある食料を十分得られるようにする」に大きく貢献するものである。
【符号の説明】
【0077】
１０…人工光源、１１…支持基板、１２…ＬＥＤ、２０…空調制御部、２１…給気配管、２２…排気配管、２３…給気ファン、２４…排気ファン、３０…液肥制御部、３１…液肥収容部、３２…液肥、３３…液肥配管、３４…接続配管、３５…放熱板、４０…栽培空間、４０Ａ…筐体、４１…給気口、４２…排気口、５０…栽培パネル、１００…植物育成装置、２００…植物、３００…栽培ラック
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】