JP2003000059A - スプレッドシートを用いた植物育成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】植物の育成環境を容易に制御できるだけでな
く、その制御を行うデータを容易に管理及び作成するこ
とを目的とする。 【解決手段】 容器や室内等に植物１を設置し、当該植
物１に供給するＬＥＤ等の光源Ｐを備えると共に、コン
ピュータに前記光源Ｐが発光する光量を制御する光量制
御手段２と、前記光量制御手段２が前記光源Ｐを制御す
るための光量制御データをスプレッドシートの形式で記
憶する光量制御データ記憶手段３を備えることを特徴と
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、植物毎に適する育
成環境を制御して植物毎の最適な育成環境を測定する植
物育成システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、外的要因（天候、気候、害虫等）
による影響を受けにくい、人工光源を利用した工場的植
物育成システムの構築及び実用化が進められており、そ
の育成条件に適した環境に制御するシステムが発明され
ている。また、植物の育成条件は植物毎に異なっている
ために、植物毎の最適な育成条件のデータが必要であ
り、それらを得るために、植物に照射する光の波長、光
量、温度、湿度、二酸化炭素の濃度等の諸条件を制御し
て植物を育成し、植物毎の育成に適するデータを得てい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、植物毎
の最適な育成条件のデータを得るためには、多くの育成
条件のデータの中から育成状態の良いデータを抽出し、
抽出したデータに基づき、育成条件を少しずつ変更した
新たなデータを作成し、試験を行っている。しかし、育
成条件に適したデータを多数あるファイルから抽出を行
い、さらにその変更は制御を行う制御装置毎にデータの
独自のファイルを作成しなくてはならないため煩雑な作
業を行わなければならなかった。

【０００４】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたも
のであり、植物の育成環境を容易に制御できるだけでな
く、その制御を行うデータを容易に管理及び作成できる
システムを提供せんとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の植物育成システムは、植物を容器や室内等
に植物を設置し、当該植物に供給する発光ダイオード、
ナトリウムランプ、キセノンランプ、メタルハライドラ
ンプ、蛍光ランプ等の光源を備えると共に、コンピュー
タに前記光源が発光する光量を制御する光量制御手段
と、前記光量制御手段が前記光源を制御するための光量
制御データをスプレッドシートの形式で記憶する光量制
御データ記憶手段を備えることを特徴とするものであ
る。したがって、育成条件を測定している植物の葉の大
きさや色、茎の太さ、背丈、花の大きさや色、果実の大
きさや色等の育成状態が良かった場合には、スプレッド
シートの形式で記憶された光量制御データに基づいて新
たな光量制御データを作成し、育成状態を測定したりす
ることができる。しかも、スプレッドシートの形式で光
量制御データを記憶させることによって、２回目以降の
光量制御データを決められた場所へ格納することが容易
になり、光量制御がしやすい利点がある。

【０００６】前記光源は、波長５８０ｎｍから７６０ｎ
ｍの赤色光、波長４９０から５６０ｎｍの緑色光、波長
４５０から４９０ｎｍの青色光の発光ダイオードを組み
合わせて配置したり、フルカラー発光ダイオードを同一
平面内で配置したり、白色の発光ダイオードを同一平面
内に配置して光源として使用してもよいし、これらの発
光ダイオードを組み合わせて同一平面内に配置してもよ
い。前記のように光源として発光ダイオードを用いるこ
とによって、他の光源に比べて消費電力及び発熱面にお
いて有利になるだけでなく、光量が時間経過と共に大き
く変化することがない。また、寿命が長く劣化スピード
が遅いだけでなく、スイッチング動作に強く、ストロボ
的な光のＯＮ／ＯＦＦを容易に行うことができる。

【０００７】前記光源から発光される光量を測定する光
量測定手段を備え、前記光量測定手段によって測定され
た光量測定データが前記光量制御データに一致するよう
に、前記光量制御手段にて前記光量を制御することによ
って、二酸化炭素の濃度、温度、湿度を制御するものに
比べて制御がしやすい利点がある。

【０００８】前記植物を設置している容器内や室内等の
植物の周辺環境の二酸化炭素の濃度、温度、湿度のうち
少なくとも一つを測定する測定手段と、前記測定手段に
よって測定された値を基に、前記二酸化炭素の濃度、前
記温度、前記湿度のうち少なくとも一つをスプレッドシ
ートの形式に記憶された値に一致するように、当該植物
の周辺の環境を制御する制御手段を備えることによっ
て、植物周辺の環境を時間と共に変更させて、育成の最
適な条件を測定することができる。

【０００９】前記光量制御データは、周期的に光量を変
更するデータを含み、前記光量制御手段は周期的に光量
を変更することによって、育成変化を短時間に捉えるこ
とができる。さらに、前記光源からの光量が最大である
最大発光状態と、前記最大発光状態の半分の光量である
半発光状態と、前記光源が発光していない無発光状態の
３つの状態に制御するデータを組合せたデータを周期的
に変更することによって、自然中で起こる陽斑（木漏れ
日の強い光）効果と同様の効果を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る植物育成シ
ステムの実施形態を図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る植物育成システムの
一実施形態を示す概略説明図である。

【００１２】図１に示すように、本実施形態の植物育成
システムは、被照明体である植物１と、赤色光の発光ダ
イオード（以下、発光ダイオードをＬＥＤと称す）であ
る赤色ＬＥＤと緑色光のＬＥＤである緑色ＬＥＤと青色
光のＬＥＤである青色ＬＥＤを同一平面内に千鳥配置も
しくは白色ＬＥＤやフルカラーＬＥＤを同一平面内に配
置して植物１を照明するパネル状の光源Ｐと、光源Ｐが
発光する光量を各ＬＥＤに印加する電流を変更すること
によって制御する光量制御手段２と、光量制御手段２が
光源Ｐを制御するためのデータを図２に示したようなス
プレッドシートの形式で記憶する光量制御データ記憶手
段３を備えて構成されている。光量制御手段２による光
量の制御方法としては、例えば光源Ｐに配置されている
すべての赤色ＬＥＤに印加される電流を調整することで
この赤色ＬＥＤからの光量を調整するように、光源Ｐに
配置されている同じ種類のＬＥＤのすべてに印加する電
流を変更して光量を制御する方法や、光源Ｐに１００個
の赤色ＬＥＤが配置されている時には、半分の５０個の
赤色ＬＥＤを発光させることによって光量を半分にする
ように、発光するＬＥＤの数を変更して光量を制御する
方法等がある。

【００１３】なお、本実施形態では、光源としてＬＥＤ
を使用しているが、蛍光ランプ、ナトリウムランプ、キ
セノンランプ、メタルハライドランプ等を光源Ｐとして
使用してもよいが、それらの光源はコンピュータに備え
られている光量制御手段２と光量制御データ記憶手段３
によって発光する光量を変更できなければならない。ま
た、図１では、光量制御手段２は１つの光源Ｐのみを制
御していたが、複数の光源Ｐを個々に制御できるように
してもよく、光源毎に別々の制御データを使用して一括
して制御してもよい。

【００１４】図２は、光量制御データ記憶手段にスプレ
ッドシートの形式で記憶されている光量制御データの一
部を示した説明図である。

【００１５】本光量制御データは、赤色ＬＥＤと緑色Ｌ
ＥＤと青色ＬＥＤを同一平面内に千鳥配置したパネル状
の複数の光源を制御するデータを示している。本スプレ
ッドシートの１行目の各セルは、それに対応する列のデ
ータの項目名を示しており、各列のデータは、前行のセ
ルからの制御を行う時間を秒間隔で示した「時間
（ｓ）」、複数枚のパネルのうちの一つのパネルである
第一パネルの光源Ｐの赤色ＬＥＤの指定時間内の光量を
示す「Ｐ１（Ｒ）」、第一パネルの緑色ＬＥＤの指定時
間内の光量を示す「Ｐ１（Ｇ）」、第一パネルの青色Ｌ
ＥＤの指定時間内の光量を示す「Ｐ１（Ｂ）」、複数枚
のパネルのうちの一つの第二パネルの赤色ＬＥＤの指定
時間内の光量を示す「Ｐ２（Ｒ）」、第二パネルの緑色
ＬＥＤの指定時間内の光量を示す「Ｐ２（Ｇ）」、第二
パネルの青色ＬＥＤの指定時間内の光量を示す「Ｐ２
（Ｂ）」を示し、次に複数枚のパネルのうちの一つの第
三パネルの各色のＬＥＤの指定時間内の光量、とすべて
のパネルのＬＥＤに関する光量の制御データが０〜２５
５の数値によって２５６段階に光量を制御するデータと
して記憶されている。例えば、第一パネルの赤色ＬＥＤ
は、制御開始の０秒から１０秒間の１０秒後までの光量
は最大発光状態の２５５、１０秒から２０秒間の３０秒
までの光量は無発光状態の０、３０秒から３０秒間の６
０秒までの光量は最大発光状態の半分の光量の状態の１
２８、６０秒から４０秒間の１００秒までの光量は最大
発光状態の２５５をそれぞれ示している。また、最大発
光状態と半発光状態と無発光状態の３つの状態を組み合
わせて、光量を制御する場合には、「２５５」、「１２
８」、「０」の３つのデータのみを組み合わせたデータ
を光量制御データとしてもよい。

【００１６】なお、本実施形態では、光量を０から２５
５までの２５６段階で制御するようにしているが、例え
ば第一パネルの赤色ＬＥＤに印加する電流を変更するこ
とによって光量を制御する場合には、例えば０から９９
９までの１０００段階で制御できるように任意の段階で
制御できるようにしてもよいし、第一パネルに配置され
た赤色ＬＥＤの発光する／しないによって制御する場合
には、当該パネルに配置されたＬＥＤの数に対応して発
光する／しないＬＥＤの数を変更して光量を制御できる
ようにしてもよい。また、光源として赤色ＬＥＤ、緑色
ＬＥＤ、青色ＬＥＤを光源としているが、フルカラーＬ
ＥＤや白色ＬＥＤまたは、その他のＬＥＤや光源を一種
類または複数を組み合わせて使用し、それらの光源に対
応する光量制御データを記憶させて光源からの光量を制
御する。光量の制御時間は１０秒間隔毎に長くなってい
たが、例えば３０秒間隔毎に光量を制御する場合には、
第１列の２行目以下のセルに「３０」を設定することで
制御する間隔を３０秒ずつの間隔に変更してもよいし、
同じデータを繰り返して光量を制御する場合には第１列
のセルに「−１」等の特定の数字や文字を設定して「１
０」から「６０」までの発光パターンを周期的に変更す
るようにしてもよい。つまり、光量を変更させる間隔を
変更する場合には、第１列のデータのみを変更すればよ
いし、第一パネルの赤色ＬＥＤの光量だけを変更する場
合には、第２列のデータのみを変更すればよいので、変
更を行わない部分のセルは変更を行わずにそのまま使用
することができ、煩雑な作業を行わなくてもよい。な
お、本実施例では植物に照射する光量のみを例示してい
るが、植物周辺の二酸化炭素の濃度、温度、湿度に関し
ても同様にスプレッドシートの形式で記憶して制御する
ことができる。

【００１７】図３は、植物を育成する容器内や室内等の
植物の周辺環境の二酸化炭素の濃度、温度、湿度、及び
光量を測定して制御を行う植物育成システムのブロック
図である。

【００１８】図３（ａ）は、光量の測定及び制御を行う
植物育成システムのブロック図であり、赤色ＬＥＤと緑
色ＬＥＤと青色ＬＥＤを千鳥配置した光源Ｐと、光源Ｐ
から発光された波長毎の光量を測定すると共に、各ＬＥ
Ｄから発光される光量を識別し、当該識別したデータを
光量制御手段２に送信する光量測定手段４と、図２で示
したスプレッドシートの形式に光量制御データを記憶す
る光量制御データ記憶手段３と、光量制御データ記憶手
段３に記憶されている各色のＬＥＤの光量制御データ
と、光量測定手段４が測定した各色のＬＥＤが実際に発
光している光量を比較し、当該光量制御データに一致す
るように各ＬＥＤを制御する光量制御手段２が備えられ
ている。これにより、複数ＬＥＤが発光する光量にバラ
ツキが存在したり、熱や経時変化等によって発光特性が
変化した場合でも、植物に照射する光量を制御データに
一致した光量に制御することができる。

【００１９】また、図３（ｂ）は、植物を育成する容器
内や室内等の植物の周辺の二酸化炭素の濃度、温度、湿
度を一定に制御する植物育成システムのブロック図であ
り、測定手段５と、制御手段６と、環境調整装置７によ
って構成されている。測定手段５は、二酸化炭素の濃度
を測定する二酸化炭素濃度測定部５ａと温度計を備えた
温度測定部５ｂと湿度計を備えた湿度測定部５ｃを備え
ている。制御手段６は、植物周辺の二酸化炭素の濃度を
スプレッドシートの形式で記憶すると共に、前記二酸化
炭素濃度測定部５ａによって測定された二酸化炭素の濃
度と当該スプレッドシートの形式で記憶されている二酸
化炭素の濃度とを比較し、二酸化炭素の濃度が一致して
いない場合には、二酸化炭素発生装置７ａに二酸化炭素
を発生させるように制御を行う二酸化炭素濃度制御部６
ａと、植物周辺の温度をスプレッドシートの形式で記憶
すると共に、前記温度測定部５ｂによって測定された植
物の周辺の温度と当該スプレッドシートの形式に記憶さ
れている温度と比較して、一致していない場合にはヒー
ター等の加温装置とクーラー等の冷却装置等によって構
成される温度調整装置７ｂを使用して温度の制御を行う
温度制御部６ｂと、植物周辺の湿度をスプレッドシート
の形式で記憶すると共に、前記湿度測定部５ｃによって
測定された植物の周辺の湿度と当該スプレッドシートの
形式に記憶されている湿度と比較して、一致していない
場合には加湿装置及び除湿装置等によって構成される湿
度調整装置７ｃを使用して湿度の制御を行う湿度制御部
６ｃを備えている。環境調整装置７は、二酸化炭素濃度
制御部６ａに制御されながら、二酸化炭素のボンベから
二酸化炭素を噴出する二酸化炭素発生装置７ａと、温度
制御部６ｂによって制御されながら加温装置及び冷却装
置等を使用して温度をスプレッドシートの形式に記憶し
た値に調整する温度調整装置７ｂと、湿度測定部６ｃに
よって制御されながら加湿装置及び除湿装置を使用して
湿度を調整する湿度調整装置７ｃを備えている。このよ
うに二酸化炭素の濃度、温度及び湿度を一定に制御を行
い、育成する植物に与える肥料や水を同じ条件にするこ
とにより、光源からの光量及び波長の変化による育成デ
ータを取得することができるだけでなく、二酸化炭素の
濃度や温度及び湿度の違いによる育成データを取得する
ことができ、測定を行った植物の育成に最適な光源の波
長とその光量、二酸化炭素の濃度、温度及び湿度に関す
るデータを取得することができる。なお、測定を行って
いる環境の二酸化炭素の濃度、温度、湿度を一様にする
ために測定を行っている容器内や室内等にファン等の空
気循環装置を配置させて環境を一様になるようにしても
よい。

【００２０】さらに、二酸化炭素の濃度は測定のみを行
うことで植物の育成状態の良し悪しを二酸化炭素の濃度
の変化によって測定するようにしてもよい。なお、上述
の実施例では、制御手段６に備えられた二酸化炭素濃度
制御部６ａと温度制御部６ｂと湿度制御部６ｃはスプレ
ッドシートの形式に記憶された値に一致するように二酸
化炭素の濃度や温度や湿度を制御していたが、スプレッ
ドシートの形式に記憶させずに一定の値に各制御データ
を記憶させ、そのデータを基に二酸化炭素濃度発生装置
７ａ、温度調整装置７ｂ、湿度調整装置７ｃを用いて植
物の周辺環境を制御できるようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上の如く、本発明の植物育成システム
によると、育成状態を測定する植物に光を供給する光源
と、その光源から発光する光量を制御する光量制御手段
を備えているので、測定している植物に照射している光
量を特定することができ、その制御を行ったデータを基
に追試験を行うことができる。また、光量の制御を行う
光量制御データは、スプレッドシートの形式に光量制御
データを記憶しているので、育成結果が良好な光量制御
データを抽出し、そのデータを基に変更を行う場合に
は、すべてのデータを変更する必要はなく煩雑な作業を
行わずに新しい光量制御データを作成することができる
だけでなく、データの比較も容易に行うことができる。

【００２２】請求項２記載の植物育成システムによる
と、光源としてＬＥＤを使用しているので、低電圧で駆
動するだけでなく、熱線を含まない発光波長域の素子を
使用したＬＥＤを採用することにより、二次的に発生す
る光や熱等の影響を防ぐことができる。また、赤色光、
緑色光、青色光のＬＥＤを使用する時は、特定の波長の
光を集中して供給することができる。また、白色ＬＥＤ
やフルカラーＬＥＤを使用した場合には、太陽光を利用
した栽培での補助的な光として適切な光量のデータを得
ることができる。さらに、ＬＥＤを採用することによ
り、他の光源に比べて消費電力及び発熱面において有利
になるだけでなく、光量が時間経過と共に大きく変化す
ることがない。また、寿命が長く劣化スピードが遅いだ
けでなく、スイッチング動作に強く、ストロボ的な光の
ＯＮ／ＯＦＦを容易に行うことができる。

【００２３】請求項３記載の植物育成システムによる
と、光源から発光する光量を測定する光量測定手段を備
えると共に、光量制御手段は光量制御データによって予
め設定された光量に制御することができので、個々のＬ
ＥＤが発光する光量にバラツキが生じている場合におい
ても、適切な制御を行うことができるようになる。

【００２４】請求項４記載の植物育成システムによる
と、植物を育成している容器内や室内等の植物の周辺の
二酸化炭素の濃度、温度、湿度をスプレッドシートの形
式に記憶された値に一致するように育成を行うことがで
きるので、光源だけでなく、二酸化炭素の濃度、温度、
湿度を時間と共に変更することができる。したがって、
光源からの光量及び波長の変化による育成データを取得
することができるだけでなく、二酸化炭素の濃度や温度
及び湿度の違いによる育成データを取得することがで
き、測定を行った植物の育成に最適な光源の波長とその
光量、二酸化炭素の濃度、温度及び湿度に関するデータ
を取得することができる。

【００２５】請求項５記載の植物育成システムによる
と、前記光量制御手段が周期的に光量を変更するので、
育成変化を短時間に捉えることができる。

【００２６】請求項６記載の植物育成システムによる
と、光量制御データは光源からの光量が最大である最大
発光状態と、前記最大発光状態の半分の光量である半発
光状態と、前記光源が発光していない無発光状態の３つ
の状態に制御するデータを組合せたデータなので、陽斑
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 植物育成システムの概略を示した説明図であ
る。

【図２】 光量制御データをスプレッドシートの形式で
し示した説明図である。

【図３】 二酸化炭素の濃度、温度及び湿度を一定に保
つ植物育成システムのブロック図である。

【符号の説明】

１ 植物 ２ 光量制御手段 ３ 光量制御データ記憶手段 ４ 光量測定手段 ５ 測定手段 ６ 制御手段 ７ 環境調整装置 Ｐ 光源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物に供給する光源と、 前記光源が発光する光量を制御する光量制御手段と、 前記光量制御手段が前記光源を制御するための光量制御
   データをスプレッドシートの形式で記憶する光量制御デ
   ータ記憶手段を備えることを特徴とする植物育成システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記光源は、波長５８０から７６０ｎｍ
   の赤色光、波長４９０から５６０ｎｍの緑色光、波長４
   ５０から４９０ｎｍの青色光の発光ダイオードを組み合
   わせる、またはフルカラー発光ダイオード、または白色
   の発光ダイオードのうちいずれか１つ、あるいはこれら
   を２種以上組み合わせて同一平面内に配置してなる請求
   項１記載の植物育成システム。
3. 【請求項３】 前記光源から発光される光量を測定する
   光量測定手段を備え、 前記光量測定手段によって測定された光量測定データが
   前記光量制御データに一致するように、前記光量制御手
   段が前記光量を制御する請求項１または２記載の植物育
   成システム。
4. 【請求項４】 前記植物の周辺の環境の二酸化炭素の濃
   度、温度、湿度のうち少なくとも一つを測定する測定手
   段と、 前記測定手段によって測定された値を基に、前記二酸化
   炭素の濃度、前記温度、前記湿度のうち少なくとも一つ
   をスプレッドシートの形式に記憶された値に一致するよ
   うに、当該植物の周辺の環境を制御する制御手段を備え
   てなる請求項１から３のいずれか１項記載の植物育成シ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記光量制御データは、周期的に光量を
   変更するデータを含み、前記光量制御手段は周期的に光
   量を変更する請求項１から４のいずれか１項記載の植物
   育成システム。
6. 【請求項６】 前記光量制御データは、前記光源からの
   光量が最大である最大発光状態と、前記最大発光状態の
   半分の光量である半発光状態と、前記光源が発光してい
   ない無発光状態の３つの状態に制御するデータを組合せ
   たデータである請求項５記載の植物育成システム。