特開 2024-35531 栽培施設

(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】P2024035531

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】栽培施設

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/18 20060101AFI20240307BHJP

   A01G 18/69 20180101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

A01G9/18

A01G18/69

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140047

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】513144453

【氏名又は名称】藤原 慶太

(74)【代理人】

【識別番号】100200942

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 高史

(72)【発明者】

【氏名】藤原 慶太

【テーマコード（参考）】

2B011

2B029

【Ｆターム（参考）】

2B011CA03

2B011CA10

2B029JA02

2B029JA06

(57)【要約】

【課題】二酸化炭素の供給にかかるコストを削減するとともに、二酸化炭素のロスを低減できる栽培施設を提供する。
【解決手段】作物を栽培する栽培室２を有する栽培施設１は、栽培室２内の空気を取り出す空気取出し手段５と、空気取出し手段５によって取り出された空気を貯留するバッファタンク６と、バッファタンク６内に貯留された空気を栽培室２へ供給する空気供給手段７とを備えている。したがって、栽培室２に排出された二酸化炭素をバッファタンク６に回収した後、光合成が活発なときに栽培室２内に戻すことが可能となり、上記課題を達成できる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作物を栽培する栽培室を有する栽培施設において、
前記栽培室内の空気を取り出す空気取出し手段と、
前記空気取出し手段によって取り出された空気を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンク内に貯留された空気を前記栽培室へ供給する空気供給手段とを備えたことを特徴とする栽培施設。

【請求項2】

前記空気取出し手段及び前記空気供給手段の作動を制御する制御装置と、
栽培室内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサとを備え、
前記制御装置は、前記二酸化炭素センサの検出値を取得可能に構成されるとともに、
夜間においては、前記二酸化炭素センサにより検出される前記栽培室内の二酸化炭素濃度が所定の第１の閾値濃度以上であることを条件として、前記空気取出し手段を作動させて栽培室内の空気の取出しを行い、また、日中においては、前記二酸化炭素センサにより検出される前記栽培室内の二酸化炭素濃度が前記第１の閾値濃度よりも低い所定の第２の閾値濃度以下であることを条件として、前記空気供給手段を作動させて前記栽培室への空気の供給を行うよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の栽培施設。

【請求項3】

前記栽培室は、植物を栽培する第１栽培室と、茸類を栽培する第２栽培室とを備え、
前記空気取出し手段は、前記第２栽培室から取り出された空気を前記バッファタンクに貯留するよう構成され、
前記空気供給手段は、前記第１栽培室へ空気を供給するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の栽培施設。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、栽培される作物に二酸化炭素を供給可能な栽培施設に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、施設内で栽培される作物の近傍に二酸化炭素を供給可能な栽培施設が開示されている。特許文献１の栽培施設によれば、作物の近傍の二酸化炭素濃度を上昇させ、作物の光合成を促進することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１１８３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の栽培施設においては、二酸化炭素の供給源として二酸化炭素が充填されたボンベのみが使用されており、二酸化炭素を日々作物に供給し続けるのに多額のコストが発生してしまうという問題がある。

【0005】

加えて、施設内の温度調節のため側窓や天窓等により空気が入れ換えられたときに、二酸化炭素を多く含む空気が外部に排出され、二酸化炭素のロスが生じてしまうという問題もあった。

【0006】

このような状況に照らして、本発明は、二酸化炭素の供給にかかるコストを削減するとともに、二酸化炭素のロスを低減することができる栽培施設を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のかかる目的は、
作物を栽培する栽培室を有する栽培施設において、
前記栽培室内の空気を取り出す空気取出し手段と、
前記空気取出し手段によって取り出された空気を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンク内に貯留された空気を前記栽培室へ供給する空気供給手段とを備えたことを特徴とする栽培施設によって達成される。

【0008】

本発明においては、空気取出し手段により栽培室内から取り出された空気がバッファタンク内に貯留され、空気供給手段によりバッファタンク内の空気が栽培室へ供給されるよう構成されている。したがって、例えば、作物の光合成が行われていない夜間に、空気取出し手段を用いて、作物の呼吸により二酸化炭素濃度が高まった栽培室内の空気を取り出してバッファタンクへ貯留し、光合成が行われる日中に、二酸化炭素濃度の高いバッファタンク内の空気を、空気供給手段を用いて栽培室へ供給することができ、二酸化炭素の供給にかかるコストを削減できる。

【0009】

さらに、本発明によれば、夜間に栽培室内に溜まった、二酸化炭素を多く含む空気をバッファタンクへ送ることができるから、翌朝、気温が上昇し、空気が入れ換えられたときの二酸化炭素の排出量を削減できる。

【0010】

本発明の好ましい実施形態においては、
前記空気取出し手段及び前記空気供給手段の作動を制御する制御装置と、
栽培室内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサとを備え、
前記制御装置は、前記二酸化炭素センサの検出値を取得可能に構成されるとともに、
夜間においては、前記二酸化炭素センサにより検出される前記栽培室内の二酸化炭素濃度が所定の第１の閾値濃度以上であることを条件として、前記空気取出し手段を作動させて前記栽培室内の空気の取出しを行い、また、日中においては、前記二酸化炭素センサにより検出される前記栽培室内の二酸化炭素濃度が前記第１の閾値濃度よりも低い所定の第２の閾値濃度以下であることを条件として、前記空気供給手段を作動させて前記栽培室への空気の供給を行うよう構成されている。

【0011】

本発明のこの好ましい実施形態によれば、栽培室内の二酸化炭素を多く含む空気の取出しと、バッファタンクから栽培室への二酸化炭素を高濃度に含む空気の供給を自動化でき、作業者の作業負担を軽減できる。

【0012】

本発明のさらに好ましい実施形態においては、
前記栽培室は、植物を栽培する第１栽培室と、茸類を栽培する第２栽培室とを備え、
前記空気取出し手段は、前記第２栽培室から取り出された空気を前記バッファタンクに貯留するよう構成され、
前記空気供給手段は、前記第１栽培室へ空気を供給するよう構成されている。

【0013】

本発明のこの好ましい実施形態によれば、光合成を行わない茸類が第２栽培室で栽培されているから、昼夜を問わず、茸の呼吸により二酸化炭素濃度が高まった空気を、バッファタンクへ送り貯留することができ、したがって、植物を栽培する第１栽培室への二酸化炭素の供給にかかるコストを大幅に削減できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、二酸化炭素の供給にかかるコストを削減するとともに、二酸化炭素のロスを低減することができる栽培施設を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる栽培施設の模式図である。

【図2】図１に示された栽培施設の栽培室内部の模式的平面図である。

【図3】図１に示された栽培施設の制御ブロック図である。

【図4】夜間に行われる空気取出し制御を示すフローチャートである。

【図5】日中に行われる濃度上昇制御を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施形態にかかる栽培施設の模式図である。

【図7】第２実施形態にかかる空気取出し制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施形態につき、詳細に説明を加える。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる栽培施設１の模式図であり、図２は、図１に示された栽培施設１の栽培室内部の模式的平面図である。

【0017】

栽培施設１は、作物を栽培する栽培室２と、栽培室２内の空気を外部に取り出す空気取出し手段５と、空気取出し手段５により取り出された空気を貯留するバッファタンク６と、バッファタンク６内に貯留された空気を栽培室２へ供給する空気供給手段７と、空気取出し手段５及び空気供給手段７の作動を制御する制御装置３を備えている。なお、バッファタンク６は、気体を一時的に貯留可能な容器である。

【0018】

本実施形態にかかる栽培室２は、ビニルハウスにより構成されているが、いわゆる植物工場等により構成されてもよい。栽培室２には、作物の一例としての植物８が定植された栽培ベッド１０と、栽培室２内の種々の環境情報を取得するセンサユニット４と、栽培ベッド１０の上方に配置されたルーバー装置２４と、栽培室２内に外気を導入する外気導入手段１５と、換気用の天窓２６及び側窓２７が設けられている。外気導入手段１５は、例えばシャッター付きの換気扇により構成され、換気扇が作動している間のみに、シャッターが連動して開くよう構成されたものが好ましい。

【0019】

ルーバー装置２４は、植物８への日射量を調節する複数のルーバー２４ａと、各ルーバー２４ａに装着された太陽電池モジュール２４ｂと、複数のルーバー２４ａを回動させてルーバー２４ａの仰角Ｆを調節するルーバー回動モータ２４ｃを備えている。太陽電池モジュール２４ｂにより発電された電力は、図示しないバッテリに蓄電され、該バッテリから、ルーバー回動モータ２４ｃ、外気導入手段１５、空気取出し手段５、空気供給手段７、開閉弁２１、三方弁３１等に供給可能となっている。なお、栽培室２内にルーバー装置２４を設けることは必ずしも必要でない。

【0020】

センサユニット４は、栽培室２内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサ４ａと、栽培室２内の温度と湿度を検出する温湿度センサ４ｂを備えている（図３参照）。

【0021】

ここで、ルーバー回動モータ２４ｃの駆動は、東西一方のルーバー２４ａの仰角Ｆが太陽光の照射角に対して略垂直となるよう制御される。これにより、各ルーバー２４ａの角度が太陽光の照射角と略同一となるため、ルーバー２４ａ同士の隙間から植物８の近傍に太陽光を照射することができる。

【0022】

また、同時に、東西他方のルーバー２４ａの仰角Ｆが太陽光の照射角に略平行となるよう、制御装置３により制御される。これにより、各ルーバー２４ａに装着された太陽電池モジュール２４ｂに最大限の量の太陽光が照射されるため、効率的に発電できる。

【0023】

しかしながら、温湿度センサ４ｂにより検出される栽培室２内の温度が所定の限界温度以上になると、制御装置３がルーバー回動モータ２４ｃを駆動し、各ルーバー２４ａを略水平姿勢となるまで回動させて、植物８に照射される日射量を減少させるよう構成されている。

【0024】

空気取出し手段５には、真空ポンプやブロワ、コンプレッサ、プロペラファン等を用いることができるが、本実施形態では真空ポンプを用いた場合について説明を進める。空気取出し手段５の吸引口には、栽培室２内の空気を外部へ移送する第１移送管１１が接続されており、第１移送管１１は、図１及び図２に示される栽培室２内へ延びている。栽培室２内において、第１移送管１１には、全周に亘り多数の小さな孔が形成された複数のポーラスパイプ１６が接続されている。各ポーラスパイプ１６は植物８の近傍を延びており、空気取出し手段５が作動すると、栽培室２内の植物８の近傍の空気が、ポーラスパイプ１６及び第１移送管１１を通じて栽培室２の外部へ取り出される。こうして取り出された空気は、空気取出し手段５の吐出口に接続された第２移送管１２を通じてバッファタンク６に供給される。第１移送管１１には、その流路を開閉する開閉弁２１が設けられている。開閉弁２１は通常閉じられており、空気取出し手段５の作動時のみに開制御され、第１移送管１１を通じた空気の移送が可能となる。

【0025】

空気供給手段７には、真空ポンプやブロワ、コンプレッサ、プロペラファン等を用いることができるが、本実施形態では真空ポンプを用いた場合について説明を進める。空気供給手段７の吸引口には、バッファタンク６に一端部が接続された第３移送管１３の他端部が接続されている。空気供給手段７の吐出口には、空気供給手段７によりバッファタンク６から取り出された空気を栽培室２内へ移送する第４移送管１４が接続されている。栽培室２内において、第４移送管１４には全周に亘り多数の小さな孔が形成された複数のポーラスパイプ１９が接続されており、各ポーラスパイプ１９は植物８の近傍を延びている。空気供給手段７が作動すると、バッファタンク６内の空気が、第３移送管１３、第４移送管１４及びポーラスパイプ１９を通じて栽培室２内の植物８の近傍へ移送供給される。

【0026】

第４移送管１４には三方弁３１が設けられている。三方弁３１は、制御装置３の制御信号に基づき、バッファタンク６から栽培室２へ空気を供給可能な第１状態と、二酸化炭素ボンベ２３から圧送される二酸化炭素を栽培室２内に供給する第２状態と、バッファタンク６又は二酸化炭素ボンベ２３から圧送される空気又は二酸化炭素の栽培室２への供給を遮断する第３状態との間で切り換え可能に構成されている。換言すれば、第１状態は、バッファタンク６と栽培室２とが連通する状態であり、第２状態は、二酸化炭素ボンベ２３の内部と栽培室２とが連通する状態であり、第３状態は、栽培室２とバッファタンク６、及び栽培室２と二酸化炭素ボンベ２３の内部が、いずれも連通していない状態である。なお、二酸化炭素ボンベ２３から圧送される二酸化炭素はバッファタンク６には供給されない。三方弁３１は通常、第３状態にあり、空気供給手段７が作動するとき、又は二酸化炭素ボンベ２３から栽培室２内に二酸化炭素が供給されるときのみに、上述の第１状態又は第２状態に切り換えられることで、栽培室２への空気又は二酸化炭素の供給が可能となる。

【0027】

図３は、図１に示された栽培施設１の制御ブロック図である。
制御装置３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有する処理部３ａと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有する記憶部３ｂを備えている。記憶部３ｂには、栽培施設１全体を制御する種々のプログラム及びデータが格納されている。処理部３ａは、これらを読み出して、夜間に、栽培室２内の空気を取出しバッファタンク６へ貯留する空気取出し制御を行い、日中に濃度上昇制御を行う。

【0028】

ここで、夜間とは、日の入り時刻から日の出時刻までを指すが、これに限定されない。例えば、特定の時間として、午後６時～午後６時としてもよい。また、日中とは、日の出時刻から日の入り時刻までを指すが、これに限定されない。例えば、特定の時間として、午前６時～午後６時としてもよい。

【0029】

濃度上昇制御は、バッファタンク６内に貯留された空気又は二酸化炭素ボンベ２３から圧送される二酸化炭素を栽培室２へ供給し、栽培室２内の二酸化炭素濃度を上昇させる制御である。

【0030】

記憶部３ｂには、日付と日の出の時刻及び日の入り時刻とが紐付けされたデータベースが格納されており、処理部３ａは、ＧＰＳ時計２５により取得される日時に基づき、毎日、当日の日の出時刻と日の入り時刻の情報を上記のデータベースから読み出す。そして、日の出時刻に空気取出し制御を停止した後、日の出時刻から所定時間後に濃度上昇制御を開始し、その後、日の入り時刻から所定時間前に濃度上昇制御を停止して、日の入り時刻に空気取出し制御を開始するよう構成されている。

【0031】

制御装置３の入力側には、栽培室２内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサ４ａと、栽培室２内の温度と湿度を検出する温湿度センサ４ｂと、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサ１８と、ＧＰＳ時計２５が接続されている。

【0032】

制御装置３の出力側には、複数のルーバー２４ａを回動させるルーバー回動モータ２４ｃと、栽培室２内に外気を供給する外気導入手段１５と、栽培室２内の空気を取り出してバッファタンク６へ供給する空気取出し手段５と、バッファタンク６内に貯留された空気を栽培室２内へ供給する空気供給手段７と、第１移送管１１を開閉する開閉弁２１と、バッファタンク６と栽培室２との間の連通状態と、二酸化炭素ボンベ２３と栽培室２との間の連通状態を各々切り換える三方弁３１を備えている。

【0033】

図４は、夜間に行われる空気取出し制御を示すフローチャートである。
空気取出し制御において、制御装置３は、まず、二酸化炭素センサ４ａから栽培室２内の二酸化炭素濃度の検出値を取得する（ステップｓ１）。

【0034】

次いで、制御装置３は、取得された検出値に基づき、栽培室２内の二酸化炭素濃度が所定の第１の閾値濃度以上であるか否かを判定する（ステップｓ２）。ここで、第１の閾値濃度は、ユーザ（作業者）によって予め所望の数値が記憶部３ｂに設定されており、日中に栽培室２へ供給される空気に含まれる二酸化炭素の濃度として最低限必要な濃度よりやや高めの値（例えば、８００ｐｐｍ）が設定されることが好ましい。

【0035】

判定の結果、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度未満である場合、制御装置３は、第１の閾値濃度以上となるまで、二酸化炭素濃度の検出値の取得と判定とを繰り返す。

【0036】

これに対し、判定の結果、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上である場合、制御装置３は、所定の取出時間にわたり、空気取出し手段５を作動させるとともに、開閉弁２１を開く（ステップｓ３）。これにより、栽培室２内の空気が取り出されてバッファタンク６内に貯留される。植物８が光合成を行わずに呼吸だけを行う夜間には栽培室２内の二酸化炭素濃度が急激に上昇するため、栽培室２内の二酸化炭素を高濃度に含む空気を取り出し、貯留することができる。

【0037】

加えて、このように、夜間に植物８から放出される二酸化炭素を多く含む空気を取出し、バッファタンク６内に貯留することで、翌朝に気温が上昇し、天窓２６及び側窓２７が開かれて空気が入れ換えられたときに、栽培室２から外部へ二酸化炭素が流出することを防止し、これにより、二酸化炭素のロスを低減することができる。

【0038】

こうして、所定の取出時間にわたって栽培室２内の空気が取り出されると、制御装置３は、空気取出し手段５の作動を停止させ、開閉弁２１を閉じる。そして、空気取出し手段５の作動を停止してから所定の混合時間が経過したか否かを判定し（ステップｓ４）、所定の混合時間が経過している場合には、ステップｓ１の検出値の取得に戻る。空気の取出し後に、所定の混合時間を置くことで、空気の取出しにより陰圧となった栽培室２内で、隙間等から侵入する外気と、元々栽培室２内にある空気とが混合され、空気が均されるため、栽培室２内の正確な二酸化炭素濃度を検出することが可能となる。なお、栽培室２の密閉度が高い場合には、混合時間中に、外気導入手段１５を自動的に作動させ、外気を栽培室２内に取り込むよう構成してもよい。これにより、栽培室２内の空気が過度に薄まってしまうことを防止できる。

【0039】

以上、夜間に行われる空気取出し制御について説明したが、以下に、日中に行われる濃度上昇制御について説明を加える。

【0040】

図５は、日中に行われる濃度上昇制御を示すフローチャートである。
濃度上昇制御において、制御装置３は、まず、二酸化炭素センサ４ａから栽培室２内の二酸化炭素濃度の検出値を取得する（ステップｔ１）。

【0041】

次いで、制御装置３は、取得された検出値に基づき、栽培室２内の二酸化炭素濃度が所定の第２の閾値濃度以下であるか否かを判定する（ステップｔ２）。ここで、第２の閾値濃度は、ユーザ（作業者）によって予め所望の数値が記憶部３ｂに設定されており、植物８の光合成を促進するため、栽培室２への二酸化炭素の追加が必要となる濃度が設定されることが好ましく、さらに、第２の閾値濃度は上述の第１の閾値濃度よりも低い（例えば、４００ｐｐｍ）ことが好ましい。

【0042】

判定の結果、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度を上回る場合、制御装置３は、第２の閾値濃度以下となるまで、検出値の取得と判定とを繰り返す。これに対し、判定の結果、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下である場合、制御装置３は、二酸化炭素センサ１８からバッファタンク６内の二酸化炭素濃度の検出値を取得する（ステップｔ３）。

【0043】

その後、制御装置３は、取得された検出値に基づき、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が所定の第３の閾値濃度以上であるか否かを判定する（ステップｔ４）。ここで、第３の閾値濃度は、ユーザ（作業者）によって予め所望の数値が記憶部３ｂに設定されており、栽培室２へ供給する空気に含まれる二酸化炭素の濃度として最低限必要な濃度（例えば、５００ｐｐｍ）が設定されることが好ましい。すなわち、第３の閾値濃度は、上述の第１の閾値濃度以下で、且つ第２の閾値濃度よりも高い値であることが好ましい。第３の閾値濃度には、栽培室２へ供給する空気に含まれる二酸化炭素の濃度として最低限必要な濃度を設定することが好ましい。すなわち、第３の閾値濃度は、上述の第１の閾値濃度以下で、且つ第２の閾値濃度よりも高い値であることが好ましい。

【0044】

判定の結果、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度以上である場合、制御装置３は、所定の供給時間にわたって、空気供給手段７を作動させるとともに、三方弁３１を、バッファタンク６から栽培室２へ空気を供給可能な第１状態に切り換える（ステップｔ５）。これにより、バッファタンク６内に貯留された、二酸化炭素を高濃度に含む空気が栽培室２へ供給される。このように、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度以上であることを条件としてバッファタンク６内の空気を栽培室２内に供給することで、栽培室２内の二酸化炭素濃度が逆に下がってしまったり、第２の閾値濃度に達していない状態が継続してしまうことを防止できる。

【0045】

所定の供給時間が経過すると、制御装置３は、空気供給手段７の作動を停止させ、三方弁３１を上述の第３状態に切り換える。そして、空気供給手段７の作動を停止させてから所定の混合時間が経過したか否かを判定し（ステップｔ６）、所定の混合時間が経過している場合には、ステップｔ１の検出値の取得に戻る。このように、空気の供給後に、所定の混合時間を置くことで、バッファタンク６から供給された空気と、栽培室２内に元々あった空気とを混合でき、栽培室２内の二酸化炭素濃度を正確に検出することができる。

【0046】

一方、ステップｔ４の判定の結果、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が所定の第３の閾値濃度未満である場合、制御装置３は、所定の供給時間にわたって、三方弁３１を上述の第２状態に切り換える。これにより、二酸化炭素ボンベ２３から圧送される二酸化炭素が栽培室２内に供給される。このように、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が閾値濃度よりも低い場合に、二酸化炭素ボンベ２３を用いることで、コスト削減を図りつつ、二酸化炭素の供給を補うことができる。加えて、二酸化炭素ボンベ２３の使用を、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度未満である場合に限定することで、二酸化炭素ボンベ２３の購入にかかるコスト、すなわち、植物８への二酸化炭素の供給にかかるコストを削減できる。

【0047】

こうして、所定の供給時間にわたり二酸化炭素を栽培室２へ供給した後、三方弁３１を上述の第３状態に切り換えると、制御装置３は、ステップｔ６へ進み、供給停止から、所定の混合時間が経過したか否かを判定する。そして、混合時間の経過後に、ステップｔ１へ戻り、栽培室２内の二酸化炭素濃度の検出値を取得する。

【0048】

＜第１実施形態の技術的意義＞
図１ないし図５に示された第１実施形態によれば、夜間に、植物８の呼吸により二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上に高まった栽培室２内の空気を、空気取出し手段５により取り出してバッファタンク６内に貯留することができるから、翌朝、気温が上昇し、天窓２６又は側窓２７が開かれて空気が入れ換えられたときの二酸化炭素の排出量を削減できる。

【0049】

さらに、第１実施形態によれば、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下になり、且つ、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度以上であることを条件として、バッファタンク６内の空気が栽培室２内へ供給されるから、夜間に取り出された空気を用いて、日中に栽培室２内の二酸化炭素濃度を上昇させることができ、したがって、二酸化炭素ボンベ２３の購入にかかるコスト、すなわち、植物８への二酸化炭素の供給にかかるコストを削減できる。

【0050】

加えて、第１実施形態によれば、夜間に、栽培室２内の二酸化炭素濃度に基づき、二酸化炭素を高濃度に含む空気が自動的に取り出され、日中に、栽培室２内の二酸化炭素濃度に基づき、自動的にバッファタンク６内の空気が栽培室２内に供給されるから、作業者の操作が不要となり、作業負担を軽減できる。

【0051】

一方、図６は、本発明の第２実施形態にかかる栽培施設１の模式図である。本実施形態においては、以下に述べる点を除き、第１実施形態と同様に構成されており、したがって、同様の効果を得ることができる。また、図６においては、図面のスペースの関係上、バッファタンク６が細長く描かれているが、第１実施形態と同様のバッファタンク６を用いることができる。

【0052】

本実施形態においては、作物を栽培する栽培室２は、植物８を栽培する第１栽培室２ａと、茸類９を栽培する第２栽培室２ｂを備えている。第２栽培室２ｂは、その上面を除き、光を内部に通さない遮光性の板部材で構成されている。第２栽培室２ｂには、茸類９の菌種を含む菌床２９が載置された栽培棚３０と、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサ１７と、栽培棚３０の上方に配置されたルーバー装置２４と、第２栽培室２ｂに外気を導入する外気導入手段１５と、換気用の天窓２６が設けられている。第１栽培室２ａには、第１移送管１１が延びておらず、ポーラスパイプ１６が配置されていない点を除き、第１実施形態の栽培室２と同様に構成されている。

【0053】

第２栽培室２ｂ内に配置されたルーバー装置２４の各ルーバー２４ａは、常時、仰角Ｆが略９０度をなす上向きの状態に設定されており、ルーバー２４ａの隙間から僅かに漏れた光のみが栽培棚３０の近傍に注ぐようになっている。なお、第２栽培室２ｂの上面を遮光性の板部材により構成し、その上に電力供給用の太陽電池モジュールを配置するとともに、第２栽培室２ｂの内部にＬＥＤ管を設けてもよい。

【0054】

また、本実施形態においては、空気取出し手段５の吸引口に一端部が接続された第１移送管１１が第２栽培室２ｂの内部まで延びており、第１移送管１１に接続された複数のポーラスパイプ（不図示）が、第２栽培室２ｂ内において菌床２９の近傍を延びている。このため、空気取出し手段５が作動すると、菌床２９及び茸類９の近傍の空気が第２栽培室２ｂから取り出され、バッファタンク６に供給・貯留される。

【0055】

ここで、第２栽培室２ｂでは茸類９が栽培されているため、植物８を栽培する場合と異なり、光合成が行われない。したがって、第２栽培室２ｂの空気は、昼夜を問わず、茸類９の呼吸により二酸化炭素を高濃度に含むため、本実施形態にかかる空気取出し制御においては、第１栽培室２ａからの空気の取出しとバッファタンク６への貯留が昼夜を問わず行われる。以下に、本実施形態にかかる空気取出し制御について詳細に説明を加える。

【0056】

図７は、第２実施形態にかかる空気取出し制御を示すフローチャートである。
本実施形態にかかる空気取出し制御において、まず、制御装置３は、二酸化炭素センサ１７から第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度の検出値を取得する（ステップｕ１）。

【0057】

次いで、制御装置３は、取得された検出値に基づき、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が所定の第１の閾値濃度以上であるか否かを判定する（ステップｕ２）。この第１の閾値濃度には、第１実施形態と同様の値を設定することができる。

【0058】

判定の結果、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度未満である場合、制御装置３は、第１の閾値濃度以上となるまで、二酸化炭素濃度の検出値の取得と判定とを繰り返す。

【0059】

これに対し、判定の結果、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上である場合、制御装置３は、所定の取出時間にわたり、空気取出し手段５を作動させるとともに、開閉弁２１を開く（ステップｕ３）。これにより、第２栽培室２ｂ内の菌床２９及び茸類９の近傍の空気が第２栽培室２ｂから取り出されてバッファタンク６へ貯留される。

【0060】

このように、夜間に植物８から放出される二酸化炭素を多く含む空気を取出し、バッファタンク６内に貯留することで、翌朝に気温が上昇し、天窓２６及び側窓２７が開かれて空気が入れ換えられたときに、第２栽培室２ｂから外部へ放出される二酸化炭素の量を削減することができる。

【0061】

ここで、第１移送管１１及び第１移送管１１に接続されたポーラスパイプは、図６に示されるように、第２栽培室２ｂ内の下部で、且つ、茸類９の近傍（菌床２９の近傍）に配策することが好ましい。二酸化炭素は空気よりも重いため、第１移送管１１及び第１移送管１１を第２栽培室２ｂの下部に配策し、第２栽培室２ｂの下部で、且つ茸類９の近傍の空気を取り出すことで、より高濃度の二酸化炭素を含む空気をバッファタンク６に貯留することが可能になる。

【0062】

こうして、第２栽培室２ｂ内の空気が取り出されると、制御装置３は、空気取出し手段５を停止させ、開閉弁２１を閉じる。そして、空気取出し手段５を停止してから所定の混合時間が経過したか否かを判定し（ステップｕ４）、所定の混合時間が経過している場合には、ステップｕ１の検出値の取得に戻る。空気の取出し後に、所定の混合時間を置くことで、空気の取出しにより陰圧となった第２栽培室２ｂ内で、隙間等から侵入した外気と、元々第２栽培室２ｂ内にある空気とが混合され、空気が均されるため、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度を正確に検出することが可能となる。なお、第２栽培室２ｂの密閉度が高い場合には、混合時間中に、外気導入手段１５を自動的に作動させ、外気を第２栽培室２ｂ内に取り込むよう構成してもよい。これにより、第２栽培室２ｂ内の空気が過度に薄まってしまうことを防止できる。

【0063】

本実施形態にかかる空気取出し制御においては、茸類９を栽培する第２栽培室２ｂ内の空気が取り出されてバッファタンク６内に貯留されるが、茸類９は、光合成を行わずに呼吸だけを行うため、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度は昼夜を問わず、常時、急速に上昇する。このため、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素を高濃度に含む空気を、長時間にわたって取り出すことができる。

【0064】

一方、本実施形態の濃度上昇制御においては、第１実施形態と同様に、二酸化炭素センサ４ａにより検出される第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が上述の第２の閾値濃度以下となったときに、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が所定の第３の閾値濃度以上であることを条件として、空気供給手段７が作動されるとともに、三方弁３１が上述の第１状態に切り換えられる。これにより、バッファタンク６内の二酸化炭素を多く含む空気が第１栽培室２ａ内の植物８の近傍に供給される。また、第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が上述の第２の閾値濃度以下となったときに、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が所定の第３の閾値濃度未満である場合には、第１実施形態と同様に、三方弁３１が、上述の第２状態に切り換えられ、二酸化炭素ボンベ２３から圧送される二酸化炭素が第４移送管１４を通じて第１栽培室２ａに供給される。

【0065】

＜第２実施形態の技術的意義＞
図６及び図７に示された第２実施形態によれば、茸類９が栽培される第２栽培室２ｂから空気を取り出すよう構成されているから、昼夜を問わず、二酸化炭素を高濃度に含む空気をバッファタンク６に供給し貯留することができ、したがって、第１実施形態の場合に比して、二酸化炭素ボンベ２３の購入にかかるコスト、すなわち、第１栽培室２ａへの二酸化炭素の供給にかかるコストを大きく削減することができる。

【0066】

さらに、第２実施形態によれば、第２栽培室２ｂから、二酸化炭素を高濃度に含む空気を取り出してバッファタンク６に貯留することができるから、第２栽培室２ｂ内の気温が上昇し、天窓２６が開かれて空気が入れ換えられたときの二酸化炭素の排出量を削減できる。

【0067】

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0068】

例えば、図１ないし図７に示された各実施形態においては、栽培室２又は第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上であることを条件として、栽培室２又は第２栽培室２ｂ内の空気が取り出されるように構成されているが、二酸化炭素濃度によらずに、所定の時間間隔で空気の取出しを行い、バッファタンク６へ送る構成としてもよい。これにより、二酸化炭素センサを省くことができ、栽培施設を安価に構成できる。この場合にも、植物８を栽培する栽培室２からの空気の取出しは、夜間にのみ行うことが好ましい。

【0069】

さらに、図１ないし図５に示された実施形態における濃度上昇制御にて、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下で、且つ、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度以上であることを条件として、バッファタンク６内の空気を栽培室２へ供給するよう構成されているが、栽培室２内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下であることのみを条件として、バッファタンク６内の空気を栽培室２へ供給するよう構成してもよい。

【0070】

加えて、図１ないし図５に示された実施形態においては、夜間に、栽培室２内の空気を取出しバッファタンク６へ貯留する空気取出し制御を行い、日中にバッファタンク６から栽培室２へ空気を供給する濃度上昇制御を行うよう構成されているが、日中にも空気取出し制御を行うよう構成してもよい。これにより、光合成がほとんど行われない曇りや雨の日の日中にも、二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上となったタイミングで、二酸化炭素を多く含む空気をバッファタンク６へ取り出し、貯留することができるため、二酸化炭素の供給にかかるランニングコストをより一層削減できる。

【0071】

また、図１ないし図７に示された各実施形態においては、栽培室２又は第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下で、且つ、バッファタンク６内の二酸化炭素濃度が第３の閾値濃度以下である場合、バッファタンク６から空気を供給するのに代えて、二酸化炭素ボンベ２３から二酸化炭素を栽培室２又は第１栽培室２ａに供給するよう構成されているが、二酸化炭素ボンベ２３からの二酸化炭素の供給とともに、バッファタンク６からも同時に空気を栽培室２又は第１栽培室２ａに供給するよう構成してもよい。この場合でも、二酸化炭素の供給にかかるランニングコストを削減できる。

【0072】

さらに、図１ないし図７に示された各実施形態においては、上述のように、温湿度センサ４ｂにより検出される栽培室２又は第１栽培室２ａ内の温度が所定の限界温度以上になると、制御装置３がルーバー回動モータ２４ｃを駆動し、各ルーバー２４ａを略水平姿勢となるまで回動させて、植物８に照射される日射量を減少させることで、栽培室２又は第１栽培室２ａ内の温度を低下させることが可能となっているが、この間、植物８の呼吸により排出される二酸化炭素量が、光合成により吸収される二酸化炭素量を上回るため、栽培室２又は第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が所定の閾値濃度以上となったことを条件として、栽培室２又は第１栽培室２ａ内の空気をバッファタンク６に移送するよう構成してもよい。また、ルーバー装置２４に代えて、遮光カーテンを栽培室２又は第２栽培室２ｂ内に設け、栽培室２又は第２栽培室２ｂ内の温度が所定の限界温度以上になると、制御装置３が自動的に遮光カーテンを閉めるよう構成してもよい。

【0073】

加えて、図１ないし図７に示された各実施形態においては、栽培室２又は第２栽培室２ｂから自動的に空気を取出し、自動的に空気を栽培室２又は第１栽培室２ａに供給するよう構成されているが、例えば制御装置３への入力装置を設け、作業者が入力装置を用いて、空気の取出しと供給の指示信号を制御装置３に入力できるように構成してもよい。このように構成することで、作業者の任意のタイミングで空気の取出しと供給を行うことが可能になる。

【0074】

また、図１ないし図７に示された各実施形態においては、栽培室２又は第２栽培室２ｂから自動的に空気を取出すよう構成されているが、遊休地にポーラスパイプを敷き詰めるとともに、遊休地の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素センサを配置し、夜間に雑草や培地内の微生物等の呼吸により遊休地の二酸化炭素濃度が所定の閾値濃度以上となったときに、遊休地の空気をバッファタンク６に移送し、日中に、栽培室２又は第１栽培室２ａの二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下となったことを条件に、バッファタンク６から栽培室２又は第１栽培室２ａにバッファタンク６内の空気を供給するよう構成してもよい。また、遊休地の空気の移送に関し、二酸化炭素濃度の検出結果に基づく移送に代えて、所定の時刻に、所定の時間にわたって遊休地の空気を自動的にバッファタンク６に移送する構成としてもよく、遊休地に別途日射量を検出する日射センサを設け、検出された日射量が所定値未満である状態が所定の時間にわたって継続したとき、二酸化炭素濃度の上昇が見込まれるので、遊休地の空気を自動的にバッファタンク６に移送する構成としてもよい。

【0075】

さらに、図６及び図７に示された実施形態においては、昼夜を問わず、茸類９を栽培する第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上であることを条件として、第２栽培室２ｂ内の空気をバッファタンク６に移送し、日中に、第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が第２の閾値濃度以下であることを条件として、バッファタンク６から第１栽培室２ａに二酸化炭素を高濃度に含む空気を供給するよう構成されているが、植物８の光合成が行われる日中に、第２栽培室２ｂ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度以上で、且つ、第１栽培室２ａ内の二酸化炭素濃度が第１の閾値濃度よりも低い第２の閾値濃度以下であることを条件として、第２栽培室２ｂの空気をコンプレッサ等で圧縮して、バッファタンク６を介さずに直接、第１栽培室２ａ内に供給するよう構成してもよい。

【符号の説明】

【0076】

１ 栽培施設
２ 栽培室
３ 制御装置
４ センサユニット
５ 空気取出し手段
６ バッファタンク
７ 空気供給手段
８ 植物
９ 茸
１０ 栽培ベッド
１１ 第１移送管
１２ 第２移送管
１３ 第３移送管
１４ 第４移送管
１５ 外気導入手段
１６ ポーラスパイプ
１７ 二酸化炭素センサ
１８ 二酸化炭素センサ
１９ ポーラスパイプ
２０ 棚
２１ 三方弁
２３ 二酸化炭素ボンベ
２４ ルーバー装置
２５ ＧＰＳ時計
２６ 天窓
２７ 側窓
２８
２９ 菌床
３０ 栽培棚
３１ 開閉弁
３４ ルーバー装置
３５ 外気導入手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】