JP3169410U - Vegetable factory - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで安定した野菜の生産性を実現する野菜工場を提供する。【解決手段】主光として太陽光L1を取り込む太陽光取込部1と、太陽光取込部で採光された太陽光を集光する集光部6と、集光部で集光された太陽光の光量子量を検知する光量子センサ7と、野菜栽培トレイ11の近傍に設けられ、副光L2を照射する人工光源が配置される照明部9と、集光部で集光された太陽光を照明部に導いて野菜栽培トレイに照射する光ファイバー8と、光量子センサが検知した光量子量が予め設定された基準値以下であると、照明部の人工光源を発光させて野菜栽培トレイに照射する制御部とを備える。【選択図】図1The present invention provides a vegetable factory that realizes stable vegetable productivity at low cost. A solar light capturing unit 1 that captures sunlight L1 as main light, a condensing unit 6 that condenses sunlight collected by the solar light capturing unit, and the sun that is condensed by the condensing unit. The photon sensor 7 for detecting the photon amount of light, the illumination unit 9 provided in the vicinity of the vegetable cultivation tray 11 and provided with an artificial light source for irradiating the secondary light L2, and the sunlight collected by the condensing unit The optical fiber 8 that leads to the illumination unit and irradiates the vegetable cultivation tray, and the control that causes the artificial light source of the illumination unit to emit light and irradiate the vegetable cultivation tray when the photon amount detected by the photon sensor is equal to or less than a preset reference value. A part. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、植物育成用の光源として太陽光と共に人工光を利用する野菜工場に関するものである。 The present invention relates to a vegetable factory that uses artificial light together with sunlight as a light source for plant growth.
従来の露地栽培やビニールハウス栽培のように、太陽光の照射のみを利用して野菜等の農産物を育成する方法では、季節(春、夏、秋、冬)や天候(晴天、雨天、曇天)等、環境変化による農産物の収穫量や収穫時期の変動は避けられない。 In conventional methods such as outdoor cultivation and greenhouse cultivation, the method of growing vegetables and other agricultural products using only sunlight is the season (spring, summer, autumn, winter) and weather (sunny, rainy, cloudy) Such changes in the yield and harvest time of agricultural products due to environmental changes are inevitable.
そこで、近年、光合成作用を活性化し、植物の成長促進に必要な波長400nm〜700nmが得られる人工光(例えば、LED光)を光源とする植物育成方法が注目されてきている(例えば、特許文献1参照)。
係る植物育成方法では、環境の変化に左右されない安定した生産性を確保することが可能である。
Therefore, in recent years, a plant growing method using artificial light (for example, LED light) that activates photosynthesis and obtains a wavelength of 400 nm to 700 nm necessary for promoting the growth of plants as a light source has attracted attention (for example, Patent Documents). 1).
With such a plant growing method, it is possible to ensure stable productivity that is not affected by environmental changes.
ところが、このような人工光のみを利用した完全人工光型の植物育成方法では、光源の電力消費が大きいためコスト的に不利になるという問題がある。また、LEDは1個当たりの光量が少ないため、完全人工光型として必要な光量を得るために駆動電流を多くすると、その発熱によるLEDの劣化で発光効率が低下し、生産性に影響を及ぼすといった問題も生じ得る。 However, in such a completely artificial light type plant growing method using only artificial light, there is a problem in that it is disadvantageous in terms of cost because the power consumption of the light source is large. In addition, since the amount of light per LED is small, if the drive current is increased in order to obtain the necessary amount of light as a fully artificial light type, the light emission efficiency decreases due to the deterioration of the LED due to the heat generation, which affects the productivity. Such a problem may also occur.
本考案は、係る人工光による植物育成方法の問題点に鑑みなされたもので、太陽光を主光として利用すると共に、必要に応じ人工光を副光として利用することにより、低コストで安定した野菜の生産を可能とする野菜工場を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the problems of the plant growing method using artificial light, and is stable at low cost by using sunlight as main light and using artificial light as auxiliary light as necessary. The purpose is to provide a vegetable factory that can produce vegetables.
すなわち、本考案は、主光として太陽光を取り込む太陽光取込部と、上記太陽光取込部で採光された太陽光を集光する集光部と、上記集光部で集光された太陽光の光量子量を検知する光量子センサと、野菜栽培トレイの近傍に設けられ、副光を照射する人工光源が配置される照明部と、上記集光部で集光された太陽光を上記照明部に導いて上記野菜栽培トレイに照射する光ファイバーと、上記光量子センサが検知した光量子量が予め設定された基準値以下であると、上記照明部の人工光源を発光させて上記野菜栽培トレイに照射する制御部とを備えることを特徴としている。 That is, the present invention is a solar light capturing unit that captures sunlight as main light, a condensing unit that collects sunlight collected by the solar light capturing unit, and a light condensing unit that collects the sunlight. A photon sensor that detects the photon amount of sunlight, an illumination unit that is provided in the vicinity of the vegetable cultivation tray and that is arranged with an artificial light source that emits sub-light, and the sunlight that is collected by the light collecting unit. If the optical fiber that is guided to the section and irradiates the vegetable cultivation tray and the photon amount detected by the photon sensor is equal to or less than the preset reference value, the artificial light source of the illumination unit is caused to emit light and irradiate the vegetable cultivation tray And a control unit.
本考案によれば、雨天時や曇天時等のように、太陽光が不足し採光した太陽光の光量子量が予め定めた基準値に満たない場合に限り、その光量不足分を人工光(例えば、LEDの発光光)で補うように構成したので、従来の完全人工光型の育成方法に比べて、照明コストを大幅に削減し、高品質の野菜を低コストで提供することができる。
また、太陽光の採光量を常に一定レベルに調整することにより、育成期間が安定した野菜の生産が可能である。
According to the present invention, as in rainy weather or cloudy weather, only when the amount of light photon collected from sunlight is less than a predetermined reference value, the amount of insufficient light is artificial light (for example, Therefore, the illumination cost can be greatly reduced and high-quality vegetables can be provided at a low cost as compared with the conventional complete artificial light type growing method.
In addition, by constantly adjusting the amount of sunlight collected to a certain level, it is possible to produce vegetables with a stable growing period.
以下、本考案による野菜工場につき、図1〜図6を用いて説明する。
本考案は、植物育成用の光源として太陽光(主光)を利用し、必要に応じ人工光(副光)としてLEDの発光光を利用するようにした野菜工場である。
ここで、主光とは、植物の育成に利用する主たる光を意味し、副光とは、主光の不足分を補い、植物の正常な育成を維持するための光を意味する。
Hereinafter, a vegetable factory according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The present invention is a vegetable factory that uses sunlight (main light) as a light source for plant growth and uses emitted light of LEDs as artificial light (secondary light) as necessary.
Here, the main light means main light used for plant growth, and the sub-light means light for supplementing the shortage of main light and maintaining normal growth of the plant.
先ず、図1を用いて本実施例による野菜工場の構成を説明する。図1は、実施例1による野菜工場の構成を示す模式図である。
図1に示すように、本実施例による野菜工場は、屋外より太陽光L1を取り込む太陽光取込部1と、取り込まれた太陽光L1より植物の育成に有害な紫外線や遠赤外線を除去するフィルター2と、有害光が除去された太陽光L1を集光する集光部6と、集光された太陽光L1の光量子量を検知する光量子センサ7と、複数の人工光源10(LED10)が配設される複数の照明部9と、集光部6で集光された太陽光L1を分光し、各照明部9に導いて野菜栽培トレイ11に照射する光ファイバー8と、LED10の発光を制御する制御部20とを備える。
First, the structure of the vegetable factory by a present Example is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vegetable factory according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the vegetable factory by a present Example removes the ultraviolet rays and far-infrared rays which are harmful to plant growth from the sunlight taking-in
本実施例では、野菜栽培トレイ11を上下多段に設けると共に、各野菜栽培トレイ11にそれぞれ照明部9を近接配置することにより、野菜の多段育成を可能にしている。
In the present embodiment, the
図2は、上記太陽光取込部1の概略構成図である。
図2に示すように、本実施例による太陽光取込部1は、屋外からの太陽光L1を入光・反射して前記集光部6に導くミラー13と、太陽の方位や高度を検知する太陽光追尾センサ(光センサ)14を備え、該太陽光追尾センサ14の検知信号に基づいてミラー13を可動し、1年を通し太陽光L1を常に一定の光量にて上記した集光部6に導くものである。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 2, the solar
尚、本実施例では、上記ミラー13として、赤外線を透過し可視光線を反射するコールドミラーを用い、太陽光の取り入れ時に赤外線を除去するようにしている。
In the present embodiment, a cold mirror that transmits infrared rays and reflects visible rays is used as the
ここで、図6を用いて1年の太陽の動きを説明する。図6は、季節ごとの太陽の日周運動を示す図である
図6中、符号θは、太陽の南中高度を示し、夏至は南中高度が最も高く、冬至は南中高度が最も低くなる。春分と秋分の南中高度は、夏至と冬至のほぼ中間の位置となる。
符号αは日の出と日の入りの方角を示し、春分・秋分では、日の出は真東、日の入りは真西となり、夏至では、日の出・日の入りが北寄りとなり、冬至では、南寄りとなる。
このように、1年を通して太陽の位置が変化し、これに伴って太陽光の照射量も変化していく。
Here, the movement of the sun in one year will be described with reference to FIG. Fig. 6 is a diagram showing the diurnal movement of the sun for each season. In Fig. 6, the symbol θ indicates the south-middle altitude of the sun. Become. The south and middle altitudes of spring and autumn are approximately halfway between the summer solstice and the winter solstice.
The sign α indicates the direction of sunrise and sunset, sunrise is true east and sunset is true west in the spring and autumn minutes, sunrise and sunset are north in the summer solstice, and south in the winter solstice.
In this way, the position of the sun changes throughout the year, and the amount of sunlight irradiated also changes accordingly.
図2に戻り、上記ミラー13は、回転テーブル15上に設置されている。この回転テーブル15は、その側面に係合して第1モータ18の駆動で回転するウオームギヤ17により回動自在となされており、太陽光追尾センサ14の検知信号に基づいて第1モータ18の駆動を制御することにより、回転テーブル15上のミラー13の位置を日の出から日の入りに至る太陽の動き(図6のαに対応)に追尾させることができる。
Returning to FIG. 2, the
また、ミラー13は、回転テーブル15上において該ミラー13と共に設置された第2モータ16の軸部に連結されており、太陽光追尾センサ14の検知信号に基づいて第2モータ16の駆動を制御することにより、鏡面の傾きを太陽の南中高度(図6のθに対応)に追尾させることができる。
Further, the
尚、上記した日の出から日の入りに至るミラー13の位置制御と、太陽の南中高度による鏡面の傾き制御は太陽光追尾センサ14の検知信号に基づいて図示しないモータ駆動制御部により制御されるものとする。
The position control of the
図3は、上記集光部6による集光量の調整を説明するための図である。
図3(a)、(b)に示すように、本実施例の集光部6は、光軸方向に並ぶ固定レンズ3と移動レンズ4による一組のレンズブロックと、移動レンズ4に連結されて該移動レンズを光軸方向に移動するアクチュエータ5を備える。
アクチュエータ5には、駆動源となるストロークモータ5aが設けられ、該ストロークモータ5aの駆動により、移動レンズ4を光軸方向(図の上下方向)に移動することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the adjustment of the amount of light collected by the
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
The actuator 5 is provided with a
図3(a)は、太陽の光量が多く、植物育成のための光量が過剰になる夏時の集光を示している。この場合は、移動レンズ4を固定レンズ3から遠ざけるよう下方に移動させることにより、固定レンズ3に入光した光量Dの内の余分な光Ltを除いた光量D1を、植物育成用の光量dとして光ファイバー8に伝達する。
FIG. 3 (a) shows light collection in summer when the amount of light from the sun is large and the amount of light for plant growth is excessive. In this case, by moving the moving lens 4 downward so as to move away from the
図3(b)は、太陽の光量が少なく、植物育成のための光量が不足気味となる冬時の集光を示している。この場合は、移動レンズ4を固定レンズ3に近づけるよう上方に移動させることにより、固定レンズ3に入光した光量Dの全てを植物育成用の光量dとして光ファイバー8に伝達する。
FIG.3 (b) has shown the condensing at the time of winter when the light quantity of the sun is small and the light quantity for plant growth is insufficient. In this case, by moving the moving lens 4 upward so as to approach the
尚、移動レンズ4の移動により集光量を調整しても植物の育成に必要な分の光量が得られない場合は、後述するLED10の発光光L2が副光として太陽光L1に付加されることになる。
If the amount of light necessary for plant growth cannot be obtained even if the amount of collected light is adjusted by the movement of the moving lens 4, the light emission L <b> 2 of the
このように、太陽の光量に応じて固定レンズ3と移動レンズ4間の距離を調整し、光ファイバー8に伝達される光量dを適宜調整することにより、常に一定レベルの光量を植物育成用として利用することができる。
Thus, by adjusting the distance between the
尚、太陽の光量に応じた移動レンズ4の移動制御は、光量子センサ7(図1)の検知出力に基づいてアクチュエータ5(すなわち、ストロークモータ5a)の駆動を制御することにより可能である。
Note that the movement control of the moving lens 4 in accordance with the amount of sunlight is possible by controlling the driving of the actuator 5 (that is, the
図1に示すように、上記照明部9は、人工光源として複数のLED10を設けた矩形平板状の部材でなり、野菜12への近接照射が可能なように各野菜栽培トレイ11のごく近傍に配設されている。LED10の発光制御は、後述する制御部20により行われる。
また、この照明部9の上面より集光部6で集光された太陽光L1が伝送される光ファイバー8が導入されており、該照明部9において、光ファイバー8からの太陽光L1と共にLED10の発光光L2を野菜栽培トレイ11に照射できるようになっている。
As shown in FIG. 1, the illuminating
In addition, an
図4は、上記制御部20の構成を示す図である。
図4に示すように、制御部20は、植物の育成に必要とされる光量子量(基準値)を予め格納しておく格納部21(例えば、RAM)と、光量子センサ7が検知した太陽光L1の光量子量と格納部21に格納されている基準値を比較する比較部22と、光量子センサ7の検知量が基準値以下の場合にLED10を発光させる駆動部23と、LED10の駆動用電源24とを備える。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
As illustrated in FIG. 4, the
また、格納部21には、育成する野菜の種類毎に設定された光量子量の基準値が格納されており、育成する野菜に応じて基準値を選択することにより好適な光量を供給できるようになっている。
例えば、レタス栽培の場合の基準値として、例えば、130μmol/m2・sが設定されている。
Moreover, the reference value of the photon amount set for each type of vegetable to be grown is stored in the
For example, as a reference value in the case of lettuce cultivation, for example, 130 μmol / m 2 · s is set.
本構成では、雨天や曇天時等のように植物の育成に必要な太陽光(光量子量)が不足する場合は、光ファイバー8からの太陽光L1に加え、LED10の発光光L2が自動的に野菜栽培トレイ11に照射されることになる。
但し、LED10の発光光は、太陽光の不足分を補うためのものであるから、発光時間は短くて済み、電力消費量は少ない。従って、素子の発熱による発光効率の低下は少ない。
In this configuration, when the sunlight (photoquantity) necessary for plant growth is insufficient, such as when it is raining or cloudy, in addition to the sunlight L1 from the
However, since the emitted light of the
この場合、LED10の発光を複数のグループ毎に制御可能な構成として、太陽光の不足量に応じてLED10の発光数(すなわち、照射量)を調整することも可能である。
In this case, it is also possible to adjust the light emission number (that is, the irradiation amount) of the
以上、実施例1によれば、雨天時や曇天時、或いは明け方や夕方等のように太陽光が不足し、採光した太陽光の光量子量が予め定めた基準値に満たない場合に限り、その光量不足分をLED10の発光光で補うように構成したので、従来の完全人工光型の育成方法に比べて、照明コストを大幅に削減し、高品質の野菜を低コストで提供することができる。
また、太陽光の採光量を常に一定レベルに調整することにより、育成期間が安定した野菜の生産が可能である。
As described above, according to Example 1, only in the case of rainy or cloudy weather, or when sunlight is insufficient, such as at dawn or evening, and the photon amount of the collected sunlight is less than a predetermined reference value, Since the shortage of light is configured to compensate for the light emitted from the
In addition, by constantly adjusting the amount of sunlight collected to a certain level, it is possible to produce vegetables with a stable growing period.
因みに、野菜栽培のランニングコストの内、照明電力費は約80%を占めるが、本考案のように、太陽光を主光とし人工光を副光とすることにより、ランニングコストを約50%削減することが可能である。 By the way, the lighting power cost accounts for about 80% of the running cost of vegetable cultivation, but the running cost is reduced by about 50% by using sunlight as the main light and artificial light as the secondary light as in the present invention. Is possible.
次に、図5を用いて本考案の実施例2による野菜工場の構成を説明する。図5は、実施例2による野菜工場の構成を示す模式図である。
本実施例の野菜工場が実施例1(図1)と相違する点は、照明部9の上面に光ファイバー8から伝送された太陽光L1を拡散するための光拡散手段としてシリンドリカルレンズ19を設けたことである。
上記シリンドリカルレンズ19は、レンズの片面がシリンドリカル面で構成されたかまぼこ型のレンズである。該シリンドリカルレンズ19は、一方向には曲率を持つが、それと直交する方向には曲率を持たないという特性を有することから、入射した光の単一方向を拡散することができ、ライン照明に好適なレンズである。
Next, the structure of the vegetable factory by Example 2 of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vegetable factory according to the second embodiment.
The vegetable factory of the present embodiment is different from the embodiment 1 (FIG. 1) in that a
The
このように、光ファイバー8により伝送された太陽光を照明部9において拡散させることにより、集光部6からの太陽光を各照明部9に分光させるために使用する光ファイバー8の本数を実施例1(図1)に比べて少なくできるというメリットがある。
In this way, the number of the
以上、本考案の実施形態では、人工光の光源として、光半導体であるLEDを用いたが、蛍光灯でも代用可能である。 As described above, in the embodiment of the present invention, the LED, which is an optical semiconductor, is used as the artificial light source. However, a fluorescent lamp can be used instead.
1 太陽光取込部
3 固定レンズ
4 移動レンズ
6 集光部
7 光量子センサ
8 光ファイバー
9 照明部
10 LED(人工光源)
11 野菜栽培トレイ
12 野菜
13 コールドミラー(ミラー)
14 太陽光追尾センサ(光センサ)
19 シリンドリカルレンズ(光拡散手段)
20 制御部
L1 太陽光
L2 人工光
DESCRIPTION OF
11
14 Sunlight tracking sensor (light sensor)
19 Cylindrical lens (light diffusion means)
20 Control part L1 Sunlight L2 Artificial light
Claims (7)
前記太陽光取込部で採光された太陽光を集光する集光部と、
前記集光部で集光された太陽光の光量子量を検知する光量子センサと、
野菜栽培トレイの近傍に設けられ、副光を照射する人工光源が配置される照明部と、
前記集光部で集光された太陽光を前記照明部に導いて前記野菜栽培トレイに照射する光ファイバーと、
前記光量子センサが検知した光量子量が予め設定された基準値以下であると、前記照明部の人工光源を発光させて前記野菜栽培トレイに照射する制御部と、
を備えることを特徴とする野菜工場。 A solar light capturing section that captures sunlight as the main light;
A condensing unit for collecting sunlight collected by the sunlight capturing unit;
A photon sensor that detects the photon amount of sunlight collected by the light collecting unit;
An illumination unit that is provided in the vicinity of the vegetable cultivation tray and in which an artificial light source that irradiates secondary light is disposed,
An optical fiber that guides the sunlight collected by the light collecting unit to the lighting unit and irradiates the vegetable cultivation tray,
When the photon amount detected by the photon sensor is equal to or less than a preset reference value, a controller that emits an artificial light source of the illumination unit and irradiates the vegetable cultivation tray;
Vegetable factory characterized by comprising.
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