JP2635370B2 - 植物裁培用光供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、密閉断熱された栽培室にて、栽培せんとす
る植物に向けて光源から所要量の光を供給するための光
供給装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、密閉された室内にて温度、湿度、内部雰囲
気及び光量等を調節することにより食用植物等を効率的
に栽培する技術が知られている。

例えば、栽培せんとする植物を外部から密閉された栽
培室に配置し、天候等による影響を受ける自然光の代わ
りに、栽培室内に電灯等の人工の発光源を設け、その光
量を調節することにより植物に対して必要量の光を好適
に供給することが行われている。

しかるに、栽培室内の植物に各々均等に光を供給する
必要があるため、この植物を棚状に多段配置することが
困難であり、栽培室内空間の利用効率が悪くなりがちで
あった。また、電灯等の人工の発光源は発熱量が比較的
大きいことから、栽培室内の空調管理が煩雑になる問題
があった。更に、栽培室は、その内部に植物の光合成を
促進する目的で二酸化炭素を常に充足する等、内部雰囲
気をも管理することが好ましいが、空調の目的で頻繁に
栽培室内を外気に連通すると、この雰囲気管理に影響を
及ぼす問題も生じる。

他方、自然光と人工の発光源からの光量とを併用する
ことも提案されている。このうち、栽培室を自然光を採
光可能な透明体で覆い、かつ栽培室内に補助的な光源と
して電灯等を設けるものは、自然光に含まれる赤外線の
作用により室内の気温が上昇しがちになるため、上記し
た人工の発光源と発熱と相俟って空調管理及び内部雰囲
気管理が煩雑になる問題が一層深刻となる。更に、栽培
室内に人工の発光源の設置場所を確保する必要があり、
栽培室内空間の利用効率が低下すると云う問題は回避で
きない。

また、栽培室内を略密閉し、外部で自然光及び人工の
発光源から採光した光を光ファイバ等で導光して栽培室
内の植物に照射するものが考えられる。これによれば、
栽培せんとする植物を棚状に多段配置しても効率的、か
つ常に均一に所望の光を植物に供給することが可能とな
る。この場合でも栽培室内の空調管理が必要であること
は従来と同様である。但し、この構成では熱源が栽培室
内に殆どないことから、上記各構成と異なり、空調に際
し栽培室内を暖める熱源が必要となる。

そこで、上記した外部人工の発光源から効率良く採光
するためには採光装置をもって光源の周囲を覆い、光が
外部に漏れないようにして採光すると良いが、この採光
装置及び光源が昇温することから、、別途冷却装置を必
要とすることに着目した。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目
的は、密閉断熱された栽培室にて植物を栽培する際に、
栽培室内空間を効率的に利用し得ると共に空調管理をも
効率的に行い得る光供給装置を提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、密閉断熱された
栽培室にて植物を栽培するべく、自然光源からの光を採
光する第１の採光手段と、人工の発光源からの光を採光
する第２の採光手段と、前記栽培室内にて前記各採光手
段にて採光した光を前記植物に向けて投光する手段と、
前記各採光手段と前記投光手段とを互い接続する光ファ
イバとを有し、前記第１の採光手段による採光量に応じ
て前記人工の発光源からの発光量または前記第２の採光
手段から供給される光の量を調節しつつ所要量の光を前
記植物に向けて供給する植物栽培用光供給装置に於い
て、前記第２の採光手段を冷却するべく、前記人工の発
光源から発生する熱と循環する熱媒体にて吸収する手段
と、前記熱媒体を前記栽培室内に選択的に循環させる手
段とを有し、前記熱媒体に吸収された熱を前記栽培室内
にその温度に応じて供給することにより該栽培室内を温
度調節可能としたことを特徴とする植物栽培用光供給装
置を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、栽培せんとする植物を棚状に多段
配置しても効率的にかつ均一に植物に光を供給すること
が可能となると共に栽培室内に管理し難い発熱源がな
く、その空調、特に温度管理が容易になるばかりでな
く、人工の発光源から発生する熱をもって選択的に栽培
室内を暖め、温度調節することで、特に人工の発光源の
エネルギーの有効利用が可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳し
く説明する。

第１図は本発明が適用された植物栽培設備の構成を示
す模式図である。栽培室１は断熱隔壁２により外部から
密閉されると共に遮光されており、その内部には栽培せ
んとする植物の光合成を促進するべく二酸化炭素が常に
充足されるようになっている。栽培室１の内部には、複
数の栽培棚３が多段配置されており、その上部には各々
投光装置４が配置されている。各投光装置４は外部に設
けられた自然光の採光装置５及び同じく外部に設けら
れ、各々個別の人工の発光源からの光を採光する複数の
採光装置６に光ファイバ７及び８を介して接続されてい
る。ここで、光ファイバ７、８は、ポリメチルメタクリ
レート（PMMA）材をコアとして使用しており、このPMMA
材は光の赤外線成分を吸収する効果を有していることか
ら、自然光から赤外線成分のみが減衰され採光室１に送
られるようになる。また、採光装置６は光ファイバ８を
もって栽培室１と接続されているため、その配置を比較
的自由に行うことが可能となっている。

採光装置６には、後記するウォータジャケットが付設
されており、該ジャケットには、管路10を介してポンプ
11によって冷却水が循環している。この管路10の一部は
栽培室１内部に設けられたラジエータ12及び栽培室１外
部に設けられたラジエータ13に３方コック９を介して接
続されている。尚、採光装置５の近傍には図示されない
光センサが設けられ、自然光の光量を検出することがで
きるようになっている。

第２図は採光装置５の要部を拡大して示す断面図であ
る。箱状をなす採光装置５の側部14及び底部15は、メチ
ルメタクリレート（MMA）板で覆われており、その内面
にはアルミ箔16が貼着されている。また、第２図に於け
る上部の採光部17は乳白色のアクリル板18と内部に設け
られた複数のフレネルレンズ19とから構成されている。
底部15には、光ファイバ７の受光側端部が外部から挿入
されており、その端面には魚眼レンズ21が設けられてい
る。尚、符号20は透明なMMA板からなる補強リブであ
る。

外部からの自然光は乳白色のアクリル板18及びフレネ
ルレンズ19を介して各光ファイバ７の端部魚眼レンズ21
に集光され、採光室１に送られるようになる。ここで、
乳白色のアクリル板18は外部からの光を拡散させ、その
下部のフレネルレズ19に広範囲の光を取込ませるための
ものであり、また、アルミ箔16は採光装置５内部の光を
効率的に用いるための反射板である。

第３図は採光装置６を拡大して示す縦断面図である。
この採光装置６は、有底円筒形状のジャケット部材24を
有し、その内孔24aの中央部には、発光源としての高圧
ナトリウムランプ23が受容されている。ジャケット部材
24の側面部の一部には、光ファイバ８の受光側端部が外
部から挿入され、その端面8aとナトリウムランプ23とが
対向するようになっている。ジャケット部材24の第３図
に於ける右側端部にはナトリウムランプ23を交換するた
めの蓋25が設けられている。ジャケット部材24内面の光
ファイバ８の端部が挿入された部分以外の部分にはアル
ミ箔26が全面に亘り貼着されており、ナトリウムランプ
23からの光を効率的に栽培室１に送るようになってい
る。

ここで、PMMA材からなる光ファイバ８にて減衰される
光の波長域とナトリウムランプ23が発生する光の波長域
とが異なることから、該ランプの発生する光は殆ど減衰
されることなく効率的に採光室１に送られるようなる。

ジャケット部材24に於けるナトリウムランプ23が受容
された内孔24aと外部との間には、上記した管路10に連
通するウォータジャケット27が設けられている。このウ
ォータジャケット27によりジャケット部材24がナトリウ
ムランプ23の発熱によって加熱されることを防止してい
る。尚、実際には採光装置６内部をウォータジャケット
を用いて水冷する代わりに採光装置６内孔24aの空気自
体を管路を介して強制的に循環させ冷却するようにして
も良い。

第４図は投光装置４の要部を拡大して示す断面図であ
る。投光装置４は栽培棚３の上面を概ね覆うような箱状
をなしている。投光装置４の第４図に於ける下部即ち底
部28には、光ファイバ７、８の端部が、その投光側端面
7b、8bを栽培棚３に植えられた植物と対向して露出させ
るように、コネクタ29をもって保持されている。また、
光ファイバ端面7b、8bを覆うように透明なアクリル板或
いはMMA板であって良い保護板30が設けられている。
尚、実際にはこの保護板30に光の赤外線成分を吸収する
ものを用いても良い。更に、投光装置４底部の栽培棚３
と対向する面に於ける光ファイバ端面7b、8bの露出した
部分以外の部分にはアルミ箔31が設けられており、栽培
棚３から反射される光を再度栽培棚３に向けて反射する
ようになっている。

次に、上記光供給装置の作動容量を説明する。

まず図示されない光センサにより自然光の光量が検出
され、比較的自然光が強い場合、採光装置６のナトリウ
ムランプ23を殆ど点灯させず、天候が悪化する等自然光
が弱くなった場合にナトリウムランプ23を適宜点灯さ
せ、常に好適に栽培室１に光を供給する。このとき、供
給される光が赤外線成分を殆ど含んでいないことから栽
培室内が昇温することがない。また、管路10は、通常は
ラジエータ13に連通しているが、栽培室内の温度が所要
の温度よりも低下した場合には、３方コック９を駆動す
ることにより管路10をラジエータ12に連通させ、採光装
置６にて発生する熱を該室内に放出させると良い。

尚、実際には採光装置５を太陽の動きに応動するよう
にすれば、一層効率的に自然光を採光することができ
る。また、本実施例では採光装置５、６の内部壁面及び
投光装置４の植物との対向面等にアルミ箔を貼着し光を
効率的に利用するようにしたが、これら各面にアルミ箔
の代わりにクロムメッキを施すようにしても良い。

第５図は上記実施例の投光装置を一部変形した実施例
を示しており、上実施例に於ける投光装置４の光ファイ
バ７、８の投光側端部の構造を示す。本実施例によれ
ば、光ファイバ７、８の投光側の端部近傍の側面部が一
部切除されており、コア35が側面部から露出した形状を
なしている。従って、この露出したコア35の側面部35a
から、投光装置５及び６からの光が側方に向けて均等に
投光される。この側面部35aを栽培棚３の植物と対向さ
せるように設ければ、投光装置４と栽培棚３との間隔を
一層狭めることができ、栽培室１内の空間の利用効率が
一層向上する。

［発明の効果］ このように、本発明によれば、自然光源及び人工の発
光源からの光を採光し、光ファイバにより栽培室内に光
の量を調節しつつ供給するようにし、しかも人工の発光
源から発生する熱を熱媒体にて吸収して前記栽培室内に
選択的にその熱を供給して温度調節することで、栽培せ
んとする植物を棚状に多段配置しても効率的にかつ均一
に植物に光を供給することが可能となると共に栽培室内
に管理し難い発熱源がなく、その空調、特に温度管理が
容易になるばかりでなく、人工の発光源から発生する熱
をもって選択的に栽培室内を暖め、温度調節することを
可能とすることで、特に人工の発光源のエネルギーの有
効利用が可能となる。以上のことから本発明の効果は大
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明が適用された植物栽培設備の構成を示
す模式図である。 第２図は、第１図の自然光の採光装置の要部のみを拡大
して示す要部断面図である。 第３図は、第１図のナトリウムランプ光の採光装置のみ
を拡大して示す縦断面図である。 第４図は、第１図の投光装置のみを拡大して示す要部断
面図である。 第５図は、本発明に基づく実施例の変形実施例を示す投
光装置の要部の構造を示す斜視図である。 １……栽培室、２……隔壁 ３……栽培棚、４……投光装置 ５、６……採光装置、７、８……光ファイバ 8a、7b、8b……端面 ９……３方コック、10……管路 11……ポンプ、12、13……ラジエータ 14……側部、15……底部 16……アルミ箔、17……採光部 18……アクリル板、19……フレネルレンズ 20……補強リブ、21……魚眼レンズ 23……高圧ナトリウムランプ 24……ジャケット部材、24a……内孔 25……蓋、26……アルミ箔 27……ウォータジャケット 28……底部、29……コネクタ 30……保護板、31……アルミ箔 35……コア、35a……側面部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉断熱された栽培室にて植物を栽培する
   べく、 自然光源からの光を採光する第１の採光手段と、 人工の発光源からの光を採光する第２の採光手段と、 前記栽培室内にて前記各採光手段にて採光した光を前記
   植物に向けて投光する手段と、 前記各採光手段と前記投光手段とを互い接続する光ファ
   イバとを有し、 前記第１の採光手段による採光量に応じて前記人工の発
   光源からの発光量または前記第２の採光手段から供給さ
   れる光の量を調節しつつ所要量の光を前記植物に向けて
   供給する植物栽培用光供給装置に於いて、 前記第２の採光手段を冷却するべく、前記人工の発光源
   から発生する熱を循環する熱媒体にて吸収する手段と、 前記熱媒体を前記栽培室内に選択的に循環させる手段と
   を有し、 前記熱媒体に吸収された熱を前記栽培室内にその温度に
   応じて供給することにより該栽培室内を温度調節可能と
   したことを特徴とする植物栽培用光供給装置。