特許 7079950 植物栽培システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-26

(45)【発行日】2022-06-03

(54)【発明の名称】植物栽培システム

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20220527BHJP

   A01G 9/24 20060101ALI20220527BHJP

   A01G 9/22 20060101ALI20220527BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 601Z

A01G9/24 X

A01G9/24 M

A01G9/24 R

A01G9/22

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021198884

(22)【出願日】2021-12-07

【審査請求日】2021-12-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517358133

【氏名又は名称】有限会社本郷工業

(73)【特許権者】

【識別番号】506203165

【氏名又は名称】有限会社豊川温室

(74)【代理人】

【識別番号】100185454

【弁理士】

【氏名又は名称】三雲 悟志

(74)【代理人】

【識別番号】100121337

【弁理士】

【氏名又は名称】藤河 恒生

(72)【発明者】

【氏名】本郷 智也

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 和巳

【審査官】田辺 義拓

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０２２３５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】登録実用新案第３１６１９８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１４９９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２２７６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１８８４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ ９／２４

Ａ０１Ｇ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物を栽培する植物栽培システムであって、
上部を構成する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの下方に配置された照明装置と、
側部に配置され、光を透過かつ散乱させる第１シートと、
前記第１シートよりも内方に配置され、光を透過かつ散乱させる第２シートと、
前記植物栽培システムの室内空間の温度および湿度を調節する空気調和装置と、
前記第１シートおよび第２シートを上げるまたは下げることで室内空間を外部に対して開閉する開閉装置と、
前記植物に水を与える潅水装置と、
前記太陽電池モジュールで発電された電力を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池または送電系統から前記照明装置、空気調和装置および潅水装置を含む負荷への電力供給を制御する手段と、
を備え、
前記制御する手段は、
日時を発信する時計部と、
日の出および日の入りの時刻を記憶したカレンダー部と、
前記時計部で発信される日時およびカレンダー部に記憶された日の出および日の入りの時刻を用いて、日の入りまでの太陽電池モジュールの発電可能量と日の出までの負荷の使用電力を計算する電力計算部と、
前記蓄電池の放電可能量を検知する検知部と、
前記電力計算部の計算結果および検知部が検知した放電可能量に基づいて、蓄電池の充放電、および前記負荷へ電力供給するための前記蓄電池と送電系統の切り替えを制御する制御部と、
を備えた植物栽培システム。

【請求項2】

前記電力計算部で計算された使用電力が発電可能量よりも少ないときに、制御部は不足する使用電力のみを送電系統から負荷に電力供給、蓄電池への蓄電、またはその両方を制御する請求項１の植物栽培システム。

【請求項3】

前記第１シートと第２シートの少なくとも１つは、２枚のシートで構成され、該２枚のシートの一部が互いに固定されている請求項１または２の植物栽培システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物を栽培するための植物栽培システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

天候に左右されずに植物を栽培するために植物栽培システムが開発されている。植物栽培システムは照明装置および空気調和装置（エアーコンディショナー）などを利用するため、電力を必要とする。そのため、下記の特許文献１のように太陽電池モジュールを利用し、環境負荷を低減することが考えられている。

【0003】

しかし、単純に太陽電池モジュールで発電し、照明装置を発光させたり、空気調和装置で温度管理したりしても最適な植物生育環境になるとは限らない。さらに、照明装置と空気調和装置で必要以上に電気エネルギーが消費され、環境負荷を低減できないおそれもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実用新案登録第３１６１９８０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は最適なエネルギー消費で植物栽培に適した環境を作りやすい植物栽培システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の植物栽培システムは、植物を栽培するために、上部を構成する太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの下方に配置された照明装置と、側部に配置され、光を透過かつ散乱させる第１シートと、前記第１シートよりも内方に配置され、光を透過かつ散乱させる第２シートと、前記植物栽培システムの室内空間の温度および湿度を調節する空気調和装置と、前記第１シートおよび第２シートを上げるまたは下げることで室内空間を外部に対して開閉する開閉装置と、前記植物に水を与える潅水装置と、前記太陽電池モジュールで発電された電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池または送電系統から前記照明装置、空気調和装置、開閉装置および潅水装置を含む負荷への電力供給を制御する手段と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、第１シートと第２シートによって光を散乱させることで室内空間の光を均一にしやすく、植物栽培に適した光にしやすい。必要以上に電力消費をすることはないように構成されており、環境負荷が小さい。すなわち、本発明は環境負荷を小さくして、植物にとって最適な生育環境を作り出しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】植物栽培システムの外観を示す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線の断面から植物栽培システムの室内空間を見た図である。

【図3】２枚のシートの固定部分を示す図である。

【図4】植物栽培システムの電力系統の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本願の植物栽培システムについて図面を用いて説明する。植物栽培システムで栽培される植物は特に限定されない。たとえば栽培される植物はレタス、トマト、クレソンおよびルッコラなどの野菜、オリーブおよびコーヒーなどの樹木を含む。植物は地面に直接植えられてもよいし、地面、床または棚に載置された植物栽培用の容器に入れられて栽培されてもよい。

【0010】

図１および図２に示す植物栽培システム１０は、上部（屋根）を太陽電池モジュール１２、側部をシート１４、１６で構成されている。太陽電池モジュール１２およびシート１４、１６が配置されるために、複数の支柱１８が上部および側部に設置されている。植物栽培システム１０の下部は地面であってもよいし、コンクリートを打ってもよいし、床が設置されてもよい。植物栽培システム１０は上部、側部および下部によって室内空間２０を形成する。その室内空間２０は植物を栽培するために最適な環境になるように制御される。

【0011】

上部は複数枚の太陽電池モジュール１２を並べて構成されている。太陽電池モジュール１２に太陽光が照射されやすいように、太陽電池モジュール１２の平面が南を向きながら水平面に対して傾斜されている。太陽電池モジュール１２は上部に設けられた屋根板２２の上に固定されている。太陽電池モジュール１２で発電された電力は植物栽培システム１０で利用される。上部へ照射される太陽光は室内空間２０へは入射されず、電気エネルギーに変換される。

【0012】

太陽電池モジュール１２の下方にシート２４などを配置してもよい。太陽電池モジュール１２とシート２４との間に空間が形成され、室内空間２０の断熱効果が高められる。

【0013】

側部の一部または全部がシート１４、１６によって構成されている。シート１４、１６は柔軟性を有する樹脂製である。

【0014】

シートは第１シート１４と第２シート１６を含む。第１シート１４が側部の外側部分、第２シート１６が側部の内側部分を構成する（図２）。たとえば、立てられた支柱１８の外側に第１シート１４、内側に第２シート１６が配置される。第１シート１４と第２シート１６の間に空間が形成されている。第１シート１４と第２シート１６の間に空間が形成できれば、空間の幅は限定されない。その空間によって室内空間２０の断熱性能が高められている。

【0015】

なお、側部は少なくとも４方向に配置されるが、第１および第２シート１４、１６で構成される側部は少なくとも１方向の側部であり、他の側部は他のシートまたは建材で構成されてもよい。また、その少なくとも１方向の側部は全てが第１および第２シート１４、１６で構成されてもよいし、他のシートまたは建材を含めて構成されてもよい。

【0016】

第１シート１４および第２シート１６は光を透過させる素材で構成されている。第１シート１４および第２シート１６を通して植物栽培システム１０の外方から室内空間２０に太陽光を入射させることができる。

【0017】

第１シート１４および第２シート１６の表面全体に微小な凹凸が形成されている。微小な凹凸の形状は不規則であり、この微細な凹凸によって第１シート１４および第２シート１６は光を散乱させることができる。第１シート１４および第２シート１６によって太陽光が任意の方向に散乱しながら室内空間２０に入射される。２枚のシート１４、１６で光を散乱させることで室内空間２０のどの場所でも光が均一に届きやすい。上部に遮光された箇所にも光が届きやすい。また、室内空間２０にあるどの植物に対しても均等に光を当てやすく、植物を均等に成長させやすくなる。

【0018】

第１シート１４および第２シート１６は２枚のシートで構成されている。その２枚のシートの間は空気層が形成されている。その空気層によって、第１シート１４および第２シート１６のそれぞれにおいて断熱性能を有する。

【0019】

第１シート１４および第２シート１６のそれぞれを構成する２枚のシートは、互いに一部が接着または溶着などの方法によって固定されている。たとえば、図３に示すように、固定部分２６が複数あり、一の固定部分２６が他の固定部分２６と接続されないようになっている。このため、２枚のシートの間の空気層は１つになってつながっている。第１シート１４および第２シート１６の端から必ず２枚のシートの間の全体に空気が入るようになっている。

【0020】

第１シート１４および第２シート１６のそれぞれを構成する２枚のシートは、互いを固定する際に位置をずらされて固定されている。たとえば、２枚のシートの内の一のシートが一方向にずらされながら他のシートに固定されている。すなわち、２枚のシートを固定する前に張力をかけられた状態で対向していた位置が固定時にずらされ、固定後には対向していない。対向する位置がずれることで空気層が形成されやすくなっている。複雑な構造にしなくても簡単な構造で空気層を形成し、断熱性能を高めている。

【0021】

側部において、第１シート１４と第２シート１６以外の部分もそれらのシート１４、１６と同じシートを用いてもよい。側部全体で光を散乱させたり、断熱性能を高めたりする。

【0022】

室内空間２０が外部に対して開閉されるための開閉装置２８を備える。開閉装置２８は、各シート１４、１６に取り付けられて水平方向を向いた第１支柱３０、地面または床などの下部に固定されて鉛直方向を向いた第２支柱３２、第１支柱３０を回転させながら第２支柱３２に沿って移動する回転移動装置３４を備える。

【0023】

回転移動装置３４が第１支柱３０の中心軸を中心にして回転させることで第１シート１４または第２シート１６が第１支柱３０に巻かれたり広げられたりする。その回転に同期して回転移動装置３４が第２支柱３２に沿って移動することで、第１シート１４または第２シート１６が巻かれながら上げられたり、広げられながら下げられたりする。第１シート１４と第２シート１６が巻き上げられることで室内空間２０が外部に開放され、巻き下げられることで室内空間２０が外部から遮断される。

【0024】

第１シート１４と第２シート１６の間にネットを配置してもよい。各シート１４、１６を巻き上げたときに鳥などが室内空間２０に入ってこないようにすることができる。

【0025】

植物栽培システム１０は照明装置３６、空気調和装置（エアーコンディショナー）３８および潅水装置４０、CO_２発生装置４１を備え、それらを制御するための構成を図４に示す。これらの装置３６、３８、４０、４１を利用して植物を栽培するための環境を整える。また、上記した開閉装置２８もそれらの装置３６、３８、４０、４１と共に駆動し、植物を栽培するための環境を整える。

【0026】

照明装置３６は室内空間２０の太陽電池モジュール１２の下方に備えられる。照明装置３６はLED（発光ダイオード）およびその駆動回路を含む。LEDは植物の成長にとって最適な波長の光を発光するものを利用する。たとえば、白色（可視光全ての波長）、青色および赤色の波長の光を適宜利用する。側部を透過する光とLEDの光が植物に照射される。

【0027】

空気調和装置３８は室内空間２０の気温および湿度を制御するものである。空気調和装置３８に加えて換気扇が備えられてもよいし、空気調和装置３８に換気機能が備えられてもよい。

【0028】

潅水装置４０は水を流すパイプ、水をパイプに送り出すポンプ、水の流れを制御するバルブを備える。パイプに小穴が開けてあり、その小穴から水が排水される。排水された水は植物に与えられる。植物に水を与えることで、室内空間２０の湿度を制御することもできる。

【0029】

CO_２発生装置４１は室内空間２０のCO_２濃度を制御するものである。CO_２発生装置４１はCO_２を任意の濃度にすることができる。CO_２発生装置４１は回転移動装置３４と連動しておりCO_２発生装置４１が動作している間は第１シート１４と第２シート１６を巻き下げられることにより外部と遮断される。閉じた室内空間２０にCO_２が供給され、CO_２濃度が調整される。

【0030】

植物栽培システム１０は植物を栽培するための光、温度および湿度を管理するために、光センサ４２、温度センサ４４、湿度センサ４６およびCO₂センサ４８を備える。

【0031】

光センサ４２は、室内空間２０の中に複数配置される。光センサ４２によって光の強度等を検知し、LEDの発光を制御することで植物にとって最適な光の強度になるようにする。また、室内空間２０の外にも光センサ４２を配置し、光センサ４２の受光量によって太陽電池モジュール１２の発電量を予測することも可能である。

【0032】

温度センサ４４は室内空間２０の中の気温を測定する。室内空間２０の中の気温を測定することで、室内空間２０の中の気温が最適になるようにする。室内空間２０の外にも温度センサ４４が配置される。第１シート１４および第２シート１６の開閉することで、空気調和装置３８を利用せずに気温調整することも可能であり、そのために室内空間２０の内外の気温の違いを測定する。

【0033】

湿度センサ４６は室内空間２０の中の湿度を測定する。湿度に応じて空気調和装置３８および潅水装置４０の少なくとも１つを制御し、室内空間２０の中の湿度が最適になるようにする。室内空間２０の外にも湿度センサ４６が配置される。開閉装置２８を制御して第１シート１４および第２シート１６を開閉することで、空気調和装置３８および潅水装置４０を利用せずに湿度調整することも可能である。

【0034】

CO_２センサ４８は室内空間２０の中のCO_２濃度を測定する。CO_２濃度に応じてCO_２発生装置４１および開閉装置４０の少なくとも１つが制御され、室内空間２０の中のCO_２濃度が植物栽培に適した濃度に維持される。

【0035】

植物栽培システム１０は電力を蓄電する蓄電池５０を備える。太陽電池モジュール１２で発電された電力、送電系統（グリッド）５２から送電されてくる電力、またはその両方が蓄電池５０に蓄電される。蓄電された電力は照明装置３６、空気調和装置３８、潅水装置４０およびCO_２発生装置４１を含む負荷５４で利用される。また、開閉装置２８も負荷５４として電力利用される。

【0036】

蓄電池５０に充電をおこなうために、充電回路５６を備える。太陽電池モジュール１２で発電された電力または送電系統５２から送電されてきた電力を充電回路５６によって充電する。蓄電池５０が過充電にならないように制御される。

【0037】

太陽電池モジュール１２、蓄電池５０または送電系統５２から負荷５４に電力を供給するための電力変換装置５８を備える。電力変換装置５８は負荷５４に適合する電力に変換する。蓄電池５０は過放電にならないように制御される。図４において蓄電池５０と電力変換装置５８が充電回路５６を介して接続されているが、直接接続されていてもよい。

【0038】

植物栽培システム１０は負荷５４への電力供給を制御する手段を備える。負荷５４としては、照明装置３６、空気調和装置３８、潅水装置４０を含む。また、開閉装置２８も負荷５４の中に含まれ、後述する制御部で制御される。

【0039】

電力供給を制御する手段は、時計部６０、カレンダー部６２、電力計算部６４、検知部６６および制御部６８を含む。各部は後述するような動作をするハードウェア、ソフトウェア、またはその両方によって構成される。

【0040】

時計部６０は日時を発信する手段である。制御部６８は時計部６０が発信する日時を利用して後述するような演算等をおこなう。

【0041】

カレンダー部６２は記憶装置に記憶されたデータであり、記憶されたデータは植物栽培システム１０が設置されている場所の日ごとの日の出および日の入り時刻である。時計部６０が発信する日時と日の出および日の入り時刻によって、ある日のある時刻における太陽電池モジュール１２が発電できる残り時間およびその次の日に太陽電池モジュール１２が発電を開始するまでの時間を求めることができる。

【0042】

電力計算部６４は、上記のように太陽電池モジュール１２が発電できる残り時間および次の日に太陽電池モジュール１２が発電を開始するまでの時間を求め、日の入りまでの太陽電池モジュール１２での発電量可能量および日の出までの負荷５４の使用電力を計算する。

【0043】

ある日のある時刻における日の入りまでの太陽電池モジュール１２の発電可能量は、その時の太陽電池モジュール１２の発電量、日の入りまでの時間によって求めることができる。次の日の日の出までの負荷５４の使用電力は、日の出までの時間およびその時間以降の負荷５４の使用状況によって求めることができる。負荷５４の使用状況は光量、温度および湿度によって変わり、時間ごとに変化する。光量などの変化を予測し、照明装置３６、空気調和装置３８、潅水装置４０の使用状況を予測し、その予測に基づいて日の出までの負荷５４の使用電力を計算する。予測するために、記憶装置７０に光量、温度および湿度に応じた照明装置３６、空気調和装置３８および潅水装置４０の使用電力を記憶しておいてもよい。制御部６８は記憶されたデータから光量、温度および湿度の変化を予測してもよい。また、制御部６８はCO_２濃度も記憶してCO_２濃度の変化も予測してもよい。

【0044】

検知部６６は蓄電池５０の放電可能量を検知するための手段である。検知部６６は蓄電池５０の端子電圧を測定して放電可能量を求める方式、蓄電池５０の充放電時の電流値を測定して放電可能量を求める方式、上記方式に温度特性や放電特性を加味する方式など、種々の方式を利用する手段を利用できる。

【0045】

制御部６８は電力計算部６４での計算結果および検知部６６での蓄電池５０の放電可能量から、蓄電池５０の充放電、および負荷５４へ電力供給するための蓄電池５０と送電系統５２の切り替えを制御する。このように制御するために制御部６８は充電回路５６および電力変換装置５８を制御する。この切り替えによって後述するような負荷５４への電力供給ができる。

【0046】

制御部６８は蓄電池５０に必要以上に充電をおこなわないように制御する。たとえば、次の日の日の出までの蓄電池５０の放電可能量が負荷５４の使用量よりも多ければ、次の日に太陽電池モジュール１２が発電するまで充電は行わない。すなわち、深夜電力等を利用して充電を行わない。蓄電池５０の放電可能量が負荷５４の使用量よりも少なければ、必要な量だけ充電を行う。太陽電池モジュール１２が発電していれば、太陽電池モジュール１２の発電電力を利用して充電し、太陽電池モジュール１２が発電していなければ送電系統５２からの電力を利用して充電する。充電しているとき、蓄電池５０の放電可能量が負荷５４の使用量よりも多くなれば、その時点で充電は停止する。

【0047】

すなわち、本願は次の日の日の出までに使用する負荷５４の使用電力と蓄電池５０の放電可能量を用いて、必要以上に充電しないように制御する。深夜の余剰電力であっても、必要以上に充電することは必要以上に環境に負荷をかけていることになる。次の日に太陽電池モジュール１２が発電するまでの電力を確保できれば十分であり、環境負荷をできるだけ小さくしている。

【0048】

上記のように、第１シート１４および第２シート１６によって散乱された太陽光が室内空間２０の中に入り、植物に照射される。側部から入った光は散乱され、室内空間２０の中のどの位置でも均質になっている。そこに照明装置３６の光を追加し、植物が成長するために必要な光を作り出す。植物に多方向から光を照射することができ、植物の生長を促すことができる。

【0049】

太陽光に照明装置３６の光を追加するために、光センサ４２の値を利用する。室内空間２０の中で光センサ４２が光の強度を測定する。制御部６８は不足する光の強度を求め、照明装置３６を駆動させる。照明装置３６にＬＥＤが利用されているため、その駆動回路を制御することで、ＬＥＤに流れる電流を制御し、ＬＥＤの発光強度を制御する。たとえば、ＬＥＤに流れる電流をパルス電流にし、そのパルス電流のパルス幅を制御することで、ＬＥＤを制御する。光センサ４２で受光された光が一定強度になるようにLEDの発光を制御する。太陽光の光の強度は調整できないので、LEDに流れる電流を制御することで、室内空間２０の光の強度を一定にすることができる。

【0050】

植物の成長は光の強度が一定以上になると飽和するため、LEDの光の強度によって植物にとって最適な光に調整することができる。一定強度以上の光を照射しないことで、植物が葉焼けしたりすることを防止できる。主に側部から入射される太陽光を利用するため、必要以上に電気エネルギーを必要とせず、環境負荷が小さい。

【0051】

また、温度センサ４４は室内空間２０とその外周近辺に配置され、温度を計測する。計測された温度の値は制御部６８に入力される。制御部６８は温度に応じて空気調和装置３８および開閉装置２８を駆動させる。たとえば、室内空間２０の温度が所定値よりも高くなった時、外気温が所定値よりも低ければ各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内に取り込むようにする。室内空間２０の温度および外気温が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を下げたまま、空気調和装置３８によって室温を下げる。室温が所定値よりも低く、外気温が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内に取り込んで室温を上げる。室温が所定値よりも低く、外気温も所定値よりも低い場合、シート１４、１６を下ろしたまま、空気調和装置３８によって温度を上げる。

【0052】

空気調和装置２８が常に室温調整することではないため、植物に最適な温度にするために必要以上に電力を消費することはない。

【0053】

さらに、湿度センサ４６も室内空間２０とその外周近辺に配置され、湿度を計測する。計測された湿度の値は制御部６８に入力される。制御部６８は湿度に応じて空気調和装置３８、潅水装置４０および開閉装置２８を駆動させる。室内空間２０の湿度が所定値よりも高くなった時、外部の湿度が所定値よりも低ければ各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内空間２０に取り込むようにする。室内空間２０の湿度および外部の湿度が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を下げたまま、空気調和装置３８によって湿度を下げる。室内空間２０の湿度が所定値よりも低く、外部の湿度が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内空間２０に取り込んで湿度を上げる。室内空間２０の湿度が所定値よりも低く、外部の湿度も低い場合、シート１４、１６を下ろしたまま、潅水装置４０が散水することで湿度を上げる。

【0054】

室内空間２０の温度と湿度は空気調和装置３８、潅水装置４０および開閉装置２８によってコントロールされる。温度または湿度のいずれかを優先して制御してもよい。開閉装置２８によってシート１４、１６を上下させることで、室内空間２０への光強度が変化する。温度、湿度さらに光強度のそれぞれに優先順位をつけて制御してもよい。

【0055】

空気調和装置３８と潅水装置４０は常に駆動されるのではなく、シート１４、１６の上げ下げによって室内空間２０を開閉することでも温度および湿度を調節することが可能である。空気調和装置３８と潅水装置４０で消費される電力を削減することが可能になる。

【0056】

また、CO_２センサ４８も室内空間２０とその外周近辺に配置され、CO_２濃度を計測する。計測されたCO_２濃度の値は制御部６８に入力される。制御部６８はCO_２濃度に応じてCO_２発生装置４１および開閉装置２８を駆動させる。室内空間２０のCO_２濃度が所定値よりも高くなった時、外部のCO_２濃度が所定値よりも低ければ各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内空間２０に取り込むようにする。室内空間２０のCO_２濃度および外部のCO_２濃度が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を下げたまま、植物の光合成によってCO_２濃度を下げる。室内空間２０のCO_２濃度が所定値よりも低く、外部のCO_２濃度が所定値よりも高い場合、各シート１４、１６を巻き上げて外気を室内空間２０に取り込んでCO_２濃度を上げる。室内空間２０のCO_２濃度が所定値よりも低く、外部のCO_２濃度も低い場合、シート１４、１６を下ろしたまま、CO_２発生装置４１がCO_２を発生することでCO_２濃度を上げる。

【0057】

上記のように温度、湿度および光強度に優先順位をつけて制御するが、さらにCO_２濃度もそれらの優先順位の中に入れてもよい。

【0058】

以上のように、本発明は太陽光を拡散させることで植物に照射する光を均一にしてやわらげ、植物にとって最適な光を作り出しやすい。また、必要以上に電力消費をすることはないように構成されており、環境負荷が小さい。すなわち、本発明は環境負荷を小さくして、植物にとって最適な生育環境を作り出しやすい。

【0059】

本発明について一実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。たとえば、第１シート１４と第２シート１６の両方を一緒に開閉することはせず、一方のみを開閉させてもよい。断熱効果を小さくすることで、室内を温度調整する。室内の温度を急激に変化させるのではなく、徐々に変化させることが可能であり、植物に対して急激な温度変化による悪影響を避けることができる。

【0060】

また、いずれか一方のシート１４、１６を巻き上げた後、所定時間経過後に他のシート１４、１６を巻き上げて室内空間２０を開放してもよい。断熱効果を小さくし、室内空間２０の中の気温と外の気温差が一定温度よりも小さくなれば、室内空間２０を開放する。反対に一方のシート１４、１６を下げた後、所定時間経過後に他のシート１４、１６を下げて室内空間２０を閉じてもよい。断熱効果を小さくし、室内空間２０の中の気温と外の気温差が一定温度よりも大きくなれば、室内空間２０を閉じる。いずれであっても、室内空間２０の急激な温度変化を避けながらシート１４、１６が開閉される。

【0061】

LEDは植物の上方に配置されることに限定されない。必要に応じて植物に対して種々の方向から光を照射できるようにLEDを配置する。第１シート１４と第２シート１６によって太陽光が散乱して均一になっており、照明装置３６が発する光も種々の方向に発光するようにして、光を均一にしてもよい。

【0062】

LEDは複数設けられ、LEDごとに発光強度を制御して室内空間２０の光を均一にしてもよい。また、上記のように第１シート１４と第２シート１６によって室内空間２０の光が均一になっており、LEDを個別に制御しないことも可能である。

【0063】

北側の側部を構成するシートは、光の透過率よりも反射率の高いシートを用いてもよい。散乱された光が北側の側部から透過しようとしたとき、室内空間２０に反射される。室内空間２０に入射された光を有効利用できる。

【0064】

制御部６８は、負荷５４への電力供給を一時的に下げたり、停止したりしてもよい。たとえば、蓄電池５０の放電可能量が負荷５４の使用量よりも少なければ、蓄電池５０に必要な量だけ充電を行うことを上述したが、その際に、負荷５４への電力供給を一時的に下げたり、停止したりする。負荷５４の電力使用量が減り、蓄電池５０への充電量が小さくなる。負荷５４の使用量を下げたり、停止する具体的な方法としては、たとえば、夜間であれば照明装置３６を停止したり、ＬＥＤに流れる電流を制御して光の強度を下げる。また、２枚のシート１４、１６の両方または一方の開閉によって室内空間２０の温度調節をし、空気調和装置３８を停止させることもできる。

【0065】

また、負荷５４への電力供給を一時的に下げたり、停止したりするために、各センサ４２、４４、４６、４８の変化から光強度、温度および湿度の変化を予測し、制御部６８が負荷５４を制御してもよい。たとえば、ある時間における室内空間２０の気温が所定値よりも高くても、下がることが予測できれば空気調和装置３８および開閉装置２８の制御をおこなわずに放置する。反対に気温が所定値よりも低くても、上がることが予測できれば空気調和装置３８および開閉装置２８の制御をおこなわない。湿度についても同様である。すなわち、室内空間２０の気温および湿度が所定値と異なっていても、一定時間以内に所定値に向けて変化することが予測できれば、制御部６８は空気調和装置３８および開閉装置２８の制御をおこなわず、電力消費を抑える。予測方法は、上記のように記憶装置７０に記憶されたデータの変化と同じように制御部６８が予測してもよい。

【0066】

室内空間２０のCO_２濃度が所定値よりも高くなったとき、シート１４、１６を上げないように制御してもよい。たとえば夜間に照明装置３６を停止して植物の呼吸によってCO_２濃度が高まっても、日の出までの時間が短ければ、日の出後の植物の光合成によって室内空間２０のCO_２濃度を下げるようにしてもよい。

【0067】

また、開閉装置２８の制御に合わせてＣＯ_２発生装置４１を制御する。ＣＯ_２の濃度が低くても、気温または湿度調整のためにシート１４、１６が上げられて外部の空気が入ってＣＯ_２濃度が高められるのであれば、ＣＯ_２発生装置４１は稼働させない。また、シート１４、１６が閉じたままの状態が続くことが予想される場合、ＣＯ_２濃度が下がればＣＯ_２発生装置４１を稼働させる。ＣＯ_２発生装置４１が開閉装置２８の制御に合わせて稼働されることで、ＣＯ_２発生装置４１の稼働時間を削減し、省電力化しやすい。

【0068】

制御部６８はインターネットなどの通信網に接続されていてもよい。制御部６８による各負荷５４への制御情報をサーバーなどの装置に送信する。サーバーなどに制御情報を蓄積し、参考情報にする。また、制御部６８から植物栽培システム１０の所有するモバイル機器に制御情報を送信してもよい。植物栽培システム１０の所有者が制御部の制御状況を遠隔で把握することができる。

【0069】

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

【符号の説明】

【0070】

１０：植物栽培システム
１２：太陽電池モジュール
１４、１６：シート
２０：室内空間
２６：固定部分
２８：開閉装置
３６：照明装置
３８：空気調和装置
４０：潅水装置
４１：CO_２発生装置
４２：光センサ
４４：温度センサ
４６：湿度センサ
４８：CO_２センサ
５０：蓄電池
５２：電力系統(グリッド)
５４：負荷
５６：充電回路
５８：電力変換装置
６０：時計部
６２：カレンダー部
６４：電力計算部
６６：検知部
６８：制御部

【要約】

【課題】最適なエネルギー消費で植物栽培に適した環境を作りやすい植物栽培システムを提供する。
【解決手段】植物栽培システム１０は太陽電池モジュール１２と、照明装置３８と、側部に配置され、光を透過かつ散乱させる第１シート１４と、その第１シート１４よりも内方に配置され、光を透過かつ散乱させる第２シート１６と、室内空間２０の温度および湿度を調節する空気調和装置３８と、第１シート１４および第２シート１６を巻き上げまたは下げる開閉装置２８と、植物に水を与える潅水装４０置と、太陽電池モジュール１２で発電された電力を蓄電する蓄電池５０と、蓄電池５０または送電系統５２から照明装置３６、空気調和装置３８および潅水装置４０を含む負荷５４への電力供給を制御する手段と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】