JP2004081110A

JP2004081110A - 植物育成貯蔵装置

Info

Publication number: JP2004081110A
Application number: JP2002247189A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ishiwatari; 石渡　正紀; Shinichi Abe; 安部　慎一; Akihide Kudo; 工藤　章英
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】空調装置を備える閉鎖空間内で、植物を配設し、植物に光を照射する光源を備える植物育成貯蔵装置において、光源にかかるコストを抑えつつ、植物の葉や茎の色変化の判別性を向上させることである。
【解決手段】植物育成貯蔵装置に、植物に光を照射する光源として主波長成分が６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射する光源である赤色ＬＥＤ１０と、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射する光源である緑色ＬＥＤ１１とを配設する。さらに、棚３には葉や茎の判断用色票１２を設置する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物育成貯蔵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、農業従事者の高齢化や労働力の不足を背景として、農業分野においても分業化が進んでおり、人工の光源を用いた植物育成貯蔵装置が導入されてきている。植物育成貯蔵装置に用いられる光源としては、蛍光ランプやＬＥＤがある。ＬＥＤを用いた従来例としては、たとえば特開平８−８９０８４に開示されるものがある。このものは、青色光、緑色光及び赤色光のＬＥＤを集合させ、またこれらのＬＥＤの灯数を変えて、青色光、緑色光及び赤色光の比率を植物の種類により調整し得るようにしたものである。このものを用いて、植物の育成に必要な各色のエネルギーの比率に合わせて、上記の各色のＬＥＤを発光させることにより、植物の成長を促すことが可能となる。
【０００３】
しかし、一般的に青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤは高価であるため、植物育成には主に光合成に対して効率的に寄与する赤色の光を放射する赤色ＬＥＤランプが使用されるケースが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記のものは、いずれも植物の成長を促すことを目的としたものである。
【０００５】
一方で、植物の育成状況を目視により把握するためには、葉や茎の白色化等、色の変化を見分けることが必要である。葉や茎の色の変化を見分けるには、後述するように植物が緑色に見えることに起因するクロロフィルの吸収波長分布により、緑色の光が必要となる。上記従来例の前者のものでは、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤの３色を構成要素としており、緑色ＬＥＤが存在するので葉や茎の微妙な色の変化を判別することはできるが、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤが赤色ＬＥＤに比べて高価であるので、照明装置のコストが高くなることが懸念される。
【０００６】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは
植物育成貯蔵装置において、光源にかかるコストを抑えつつ、植物の葉や茎の色変化の判別性を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、空調装置を備える閉鎖空間内で、植物を配設し、植物に光を照射する光源を備える植物育成貯蔵装置において、前記光源は主波長成分が６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射するものと、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、赤色光を放射する光源と緑色光を放射する光源との照射面における光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）の比は、略４：１から略１：１であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１乃至２記載の発明において、色度変化判断用の色票を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態である閉鎖空間及びその閉鎖空間内に設けられる植物育成貯蔵装置の斜視図である。また、図２は植物育成貯蔵装置１の棚３近傍の斜視図である。１は閉鎖空間であり、鉄骨、鉄板及び断熱材等を組み合わせることにより、幅約５ｍ、高さ３ｍ、奥行き２ｍの６面体として、外気を遮断するようにしている。また、図示はしないが、閉鎖空間１には内部で作業をする作業者の出入りや、植物運搬のためのドア部が設けられている。
【００１１】
そして、閉鎖空間１の内部には、高さ約２００ｃｍ、幅約１２０ｃｍ、奥行き６０ｃｍの植物育成貯蔵装置２が設けられている。この植物育成貯蔵装置２には、それぞれ上方向又は下方向に３０から５０ｃｍの間隔を開けて全部で５段の棚３が配設されている。棚３の１側面には、植物に水を供給するための給水パイプ４が設けられている。この給水パイプ４には、後述する植物トレイ５に水を供給できるように複数の小さい穴が設けられている。そして、給水パイプ４に対向する棚３の側面には、植物トレイ５からの排水を処理する排水溝６が設けられている。この棚３の上面には、幅３０ｃｍ、奥行き６０ｃｍであり長手方向に所定の隙間を有して、合成樹脂等の材料によって形成される植物用トレイ５が１つの棚につき４個設けられている。この植物トレイ５の内部には、植物が配設、すなわち直立又は傾斜して保持され、栄養や水分を保持する培地と、給水パイプ４が供給した水を吸収し、植物７に与えるための吸水シートが収納されている。さらに、植物用トレイ５の上面には、複数の穴が設けられており、この穴に育成若しくは貯蔵する植物７が配設される。この植物７は、主に野菜類であり、たとえばトマト、キュウリ、ナス、ピーマン等である。
【００１２】
さらに、棚３の下面には照明装置８がネジ止め等の手段により固定される。この照明装置８は、図示はしない点灯回路及び光源を有している。
【００１３】
ここで重要なことは、光源として主波長成分が６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射する光源である赤色ＬＥＤ１０と、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射する光源である緑色ＬＥＤ１１とを用いたことである。植物が緑色に見えることに最も寄与するとされているクロロフィルの吸収波長分布は、４５０ｎｍ付近と６５０ｎｍ付近にピークを持ち、５００から６００ｎｍすなわち緑色付近で極端に低くなっている。そして、植物の育成状態に依存してクロロフィルが増減して植物が変色すると、この５００から６００ｎｍ付近での波長を持った光の吸収率が大きく変化する。このため、緑色ＬＥＤ１１から放射される５００から６００ｎｍの波長を持った光は、植物の変色によって反射率が変化する。一方、光の波長に対する人間の目の感度ピークは、５００から６００ｎｍの間にあるので、容易に植物の変色が目視で判断できるようになるのである。
【００１４】
図３は、照明装置８が設けられた棚３を下面から見た図である。赤色ＬＥＤ１０は、棚３の長手方向にそれぞれ３５ｍｍの間隔を空けて計１８個が列を成して配設されている。緑色ＬＥＤ１１も同様に列を成して配設されている。ここで、赤色ＬＥＤ１０の列は４列、緑色ＬＥＤ１１の列は３列であり、赤色ＬＥＤ１０の列と緑色ＬＥＤ１１の列は３５ｍｍの間隔を空けて交互に設けられている。
【００１５】
また、図４に示すように棚３には、葉や茎の判断用色票１２を設置している。判断用色票１２は、たとえばマンセル色票などのように色度座標が明確になっているものである。
【００１６】
以上の構成において、閉鎖空間１を実際に使用する場合について説明する。まず、植物トレイ５の上面に設けた小穴に植物を配設し、植物育成貯蔵装置２の棚３に設置する。空調装置１４により、植物育成を行う場合には、閉鎖空間１内の湿度を７０から１００％、温度を２０から３０℃の範囲内で所定の湿度及び温度に設定して動作させる。また、貯蔵の場合には、湿度は植物育成時と同じく７０から１００％、温度を０から１５℃の範囲内で所定の温度に設定する。
【００１７】
給水パイプ４は、閉鎖空間１の室外から必要量の水を供給され、給水パイプ４に施された小さい穴を介して、植物トレイ５に供給する。植物トレイ５に供給された水の一部は、植物７が吸収し、残りの水は植物トレイ５内の吸水シートを介して排水溝６に排出される。
【００１８】
植物育成時においては、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１には、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）が１５０から４００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓになるように所定の電流を通電する。また、貯蔵時においては、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）が２から５０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓになるように設定し、この条件を満たすように赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１に所定の電流を通電する。なおここでいう、光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）とは、植物７を形成するクロロフィルに吸収される光量子量の密度のことをいう。このように、閉鎖空間１内で、空調装置１４、植物育成貯蔵装置２、照明装置８を動作させることにより植物７は育成される。
【００１９】
そして植物育成途中において、前述の判断用色票１２と対象の植物７とを同時に観察する。これによって、観察する植物を、周囲の植物との葉や茎の相対的な色差だけでなく、判断用色票１２と照らし合わせて色差の評価をすることが可能になる。
【００２０】
ここで、赤色ＬＥＤ１０と緑色ＬＥＤ１１の光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）の比は略４：１から略１：１の間にあることが望ましい。これは、赤色ＬＥＤ１０と緑色ＬＥＤ１１の光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）の比が、赤色ＬＥＤ１０が４に対して緑色ＬＥＤ１１が１以下であると、人の視覚は照射面にある緑色の変化に気付かないので、大部分の赤色以外のものは黒としか認識されない。また、赤色ＬＥＤ１０が１に対して緑色ＬＥＤ１１が１以上であると、緑色ＬＥＤ１１の単価は赤色ＬＥＤ１０の約５倍と高価であるため、コスト面で実用的ではなくなることによる。
【００２１】
以上のようにしたので、植物育成貯蔵装置２を動作させた状態で、作業者は、定期的に閉鎖空間１内に入り、葉や茎の色変化を目視により確認することができる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、図３に示したように、平面状に赤色ＬＥＤ１０及び緑色ＬＥＤ１１を配設したが、図５の別例に示すように、平面状には赤色ＬＥＤ１０のみを設け、棚３の側面に緑色のＬＥＤ１１又は図示はしない白色ＬＥＤを設置して、植物に照射するようにしてもよい。また、光源としてＬＥＤを用いたが６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射するものと、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射するものであれば、蛍光ランプ等他の光源であってもよい。
また、作業者が定期的に目視で、葉や茎の色の変化を確認するようにしたが、植物育成貯蔵用装置１内部にＣＣＤカメラを設置し、カメラが撮影した画像データを元に葉や茎に色の変化を判別することもできる。さらにまた、植物育成貯蔵装置として、吸水シート及び培地を有する植物トレイ、給水パイプを有するタイプのものを示したが、植物トレイや培地を用いないで、穴の開いた板に植物を固定して植物の下部に水を流す水耕栽培タイプや、植物の下部から噴射する形で灌水するタイプのものであってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、空調装置を備える閉鎖空間内で、植物を配設し、植物に光を照射する光源を備える植物育成貯蔵装置において、前記光源は主波長成分が６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射するものと、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射するものであるようにしたので、植物の育成状態に依存したクロロフィルの増減した場合に５００から６００ｎｍ付近の吸収率が大きく変化することにより、植物の色の判別性が向上する。また、青色ＬＥＤを使用していないので、青色ＬＥＤを用いる場合に比べてコストを抑制することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明では、請求項１の発明において、赤色光を放射する光源と緑色光を放射する光源との照射面における光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）の比は、略４：１から略１：１であるようにしたので、視認性及びコストの面から、実用性の高い該照明装置を提供することができる。
【００２５】
請求項３に係る発明では、請求項１乃至請求項２の発明において、色度変化判断用の色票を備えるようにしたので、判断用色表と葉や茎の色が変化している部分を比較し、色の判別性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】閉鎖空間及びその閉鎖空間内に設けられる植物育成貯蔵装置の斜視図である。
【図２】植物育成貯蔵装置１の棚３近傍の斜視図である。
【図３】照明装置８が設けられた棚３を下面から見た図である。
【図４】（ａ）は棚３の長手方向の側面図であり、（ｂ）は、棚３の長手方向に直交する側面の側面図である。
【図５】（ａ）は別例における棚３の長手方向の側面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面を棚３の長手方向に直交する側面から見た側面図である。
【符号の説明】
１　閉鎖空間
２　植物育成貯蔵装置
３　棚
４　給水パイプ
５　植物トレイ
６　排水溝
７　植物
８　照明装置
１０　赤色ＬＥＤ
１１　緑色ＬＥＤ
１２　判断用色票
１４　空調装置

Claims

空調装置を備える閉鎖空間内で、植物を配設し、植物に光を照射する光源を備える植物育成貯蔵装置において、前記光源は主波長成分が６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光を放射するものと、主波長成分が５００ｎｍから６００ｎｍの緑色光を放射するものであることを特徴とする植物育成貯蔵装置。
赤色光を放射する光源と緑色光を放射する光源との照射面における光合成有効光量子束密度（ＰＰＦＤ）の比は、略４：１から略１：１であることを特徴とする請求項１記載の植物育成貯蔵装置。
色度変化判断用の色票を備えることを特徴とする請求項１乃至２記載の植物育成貯蔵装置。