JP5095348B2 - 植物栽培の照明装置 - Google Patents

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本発明は、植物栽培の照明装置に関し、特に、栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行えるようにした植物栽培の照明装置に関するものである。
近年、植物工場においては、天然土壌を利用せずに植物を生育させる水耕栽培が行われている。
水耕栽培は、水耕栽培で起こる土壌病害虫の防除、連作障害の回避、耕耘及び除草作業の省略が可能であるという利点を有する。
このような水耕栽培においては、地上部の管理と地下部の管理が重要であり、例えば、地上部では、光や温度、湿度、空気の流れの管理が行われるとともに、地下部では、栄養素濃度や溶存酸素濃度、電気伝導度、培養液温の管理が行われている。
一方、完全に遮光され、外気の入らない閉鎖された栽培室内で多段に積み上げられた植物栽培環境下では、蛍光灯等による照明を行っているが、閉鎖された栽培室内で人工照明だけに頼る多段式完全人工光型の植物栽培環境下では、人工光を効率よく使わないと照明による電力料金が栽培野菜のコストアップをもたらすことになる。
しかしながら、従来の植物栽培の照明装置では、蛍光灯を天板に固定していることから、照明の度合いが常に一定となり、栽培物の種類や成長等に合わせた適正な照明が行えず、また、熱抜き孔を平板状の天板にスリット状に設けていたため、この熱抜き孔から光が漏れ人工光を無駄に消費するという問題を有している。
本発明は、上記従来の植物栽培の照明装置が有する問題点に鑑み、栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行えるとともに、さらには、熱抜き孔からの光の漏れを少なくすることができる植物栽培の照明装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の植物栽培の照明装置は、栽培床の上に照明灯を設置する植物栽培の照明装置において、照明灯を支持する複数の支持部材と、該支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する略水平のガイドレールとを備え、さらに、支持部材の両端と係合する略水平のガイドレールを有し、支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体を備え、かつ、照明灯を支持部材の下に所定間隔をあけて配設し、支持部材にその下面から一側方に張り出す下部天板反射板を設けるとともに、支持部材の上部に他の側方に張り出す上部天板反射板を設けたことを特徴とする。
この場合において、近似放物線を断面とする断面略U字状の曲面反射板を、その放物面の焦点に照明灯を配置して該照明灯を中心に回動可能に設けることができる。
また、複数の支持部材の両端と係合し、該支持部材を縦に移動可能に支持する縦ガイドレールを、前記ガイドレールの端部から下方に連続して延設することができる。
本発明の植物栽培の照明装置によれば、栽培床の上に照明灯を設置する植物栽培の照明装置において、照明灯を支持する複数の支持部材と、該支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する略水平のガイドレールとを備えることから、支持部材をガイドレールに沿って移動させることにより照明灯のピッチを任意に変更することができ、これにより、栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行うことができる。
また、ガイドレールを設置した後に照明灯の数量やピッチを変更できることから、照明装置の設置を簡便に行うことができる。
そして、支持部材の両端と係合する略水平のガイドレールを有し、支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体を備えることにより、ガイドレールを枠体で一体化して、照明装置の設置を簡便に行うことができる。
さらに、照明灯を支持部材の下に所定間隔をあけて配設し、支持部材にその下面から一側方に張り出す下部天板反射板を設けるとともに、支持部材の上部に他の側方に張り出す上部天板反射板を設けることにより、相じゃくり状となる上下の天板反射板間に熱抜き孔を形成して反射効率を上げ、熱抜き孔からの光の漏れを少なくすることができる。
また、近似放物線を断面とする断面略U字状の曲面反射板を、その放物面の焦点に照明灯を配置して該照明灯を中心に回動可能に設けることにより、特定箇所に反射光を集中して照度を上げたり、反射光を天井面へ発散させて間接光にしたりすることが可能となる。
その結果、光飽和点の高い栽培物から低い栽培物まで同一の照明装置で対応できるほか、栽培面の照度分布を任意に調整できる機能は、同一栽培面で光飽和点の異なる栽培物の栽培が可能となる。
また、複数の支持部材の両端と係合し、該支持部材を縦に移動可能に支持する縦ガイドレールを、前記ガイドレールの端部から下方に連続して延設することにより、栽培物の側方からも栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行うことができる。
以下、本発明の植物栽培の照明装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1〜図3に、本発明の植物栽培の照明装置の第1実施例を示す。
まず、栽培装置全体としては、植栽パネルを浮かべる水槽からなる栽培床1を、架台2に上下多段に設置し、各栽培床1の上方に、本実施例の植物栽培の照明装置を設置するようにしている。
植物栽培の照明装置は、照明灯3を支持する複数の支持部材4と、該支持部材4の両端と係合する略水平のガイドレール51を有し、支持部材4を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体5とを備えている。
照明灯3は、直管の蛍光灯からなり、ソケット31を介して支持部材4の下に所定間隔をあけて取り付けられている。
照明灯3には、図3(b)に示すように、近似放物線を断面とする断面略U字状の曲面反射板6が、その放物面の焦点に照明灯3を配置して該照明灯3を中心に回動可能に設けられている。
この曲面反射板6の上部には、照明灯3により加熱された空気を外部に導出するスリット状の放熱部61が設けられており、放熱部61から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つようにしている。
なお、照明灯3は、強い光を好む栽培物から弱い光を好む栽培物まで対応するために、インバータにより高周波点灯を行い、調光機能が付与されている。
また、栽培物の光合成、呼吸、転流を最適化するために、明期(ランプON)と暗期(ランプOFF)とを設け、タイマーにより制御するようにしている。
また、照明灯3には、直管の蛍光灯のほか、各種形状の蛍光灯や発光ダイオード等の各種の発光体を用いることができる。
支持部材4は、両端に長手方向に突出する円柱状の突部41を有し、後述するガイドレール51の溝52にこの突部41を摺動可能に嵌挿している。
また、支持部材4は、図3(a)に示すように、その下面から一側方に張り出す下部天板反射板42を設けるとともに、支持部材4の上部に他の側方に張り出す上部天板反射板43を設けており、相じゃくり状となる上下の天板反射板間に熱抜き孔44を形成して反射効率を上げ、熱抜き孔44からの光の漏れを少なくしている。
なお、支持部材4の熱抜き孔44は、熱抜き孔44から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つことができる。
枠体5は、対向する位置に配設した1対のガイドレール51を、アングル材等の2本の桟53で長方形の枠状に連結固定したものからなる。
ガイドレール51はチャネル状をなし、内側に形成した溝52に、支持部材4の突部41を摺動可能に嵌挿している。
なお、支持部材4は、ガイドレール51に対し、図示省略する係止部材により任意の位置で固定することができる。
また、枠体5は、チェーン等の吊り紐7により架台2に高さ調節可能に吊り下げられており、これにより、栽培物の成長に応じて照明装置の高さを任意に調整し、栽培物と照明装置の距離を一定に保つこともできる。
高さ調節機構は、架台2に回動可能に支持せしめた水平杆71に吊り紐7を取り付け、この水平杆71をハンドル72にて回転させることにより、吊り紐7を巻き取ったり巻き出したりすることにより行う。
また、高さ調節機構は、図5(a)に示すように、吊り紐7をチェーンで構成し、このチェーンのリングを架台2に手で掛け替えるようにしたり、あるいは、手動ハンドルやモータ(図示省略)で巻き上げることにより枠体5やガイドレール51を昇降させることもできる。
また、高さ調節機構は、図5(b)に示すように、枠体5やガイドレール51と架台2との間にボールネジ73を設け、このボールネジ73をモータ74や手動で駆動することにより、枠体5やガイドレール51を昇降させることもできる。
一方、図5(c)に示すように、ガイドレール51を支持部材4の上に設置することもできる。
この場合、支持部材4の左右の上部に大径の頭部を有する係合突起46を突設し、各係合突起46が摺動可能に係合するように、ガイドレール51を溝52が下向きになるように設置する。
ガイドレール51は、図5(c)では独立して平行に配設されているが、桟(図示省略)で連結して枠体を形成したりすることもできる。
図4に、本発明の植物栽培の照明装置の第2実施例を示す。
この植物栽培の照明装置は、栽培床1の上に照明灯3を設置するものであり、照明灯3を支持する複数の支持部材4と、該支持部材4の両端と係合する略水平のガイドレール51を有し、支持部材4を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体5とを備えている。
そして、この植物栽培の照明装置は、複数の支持部材4の両端と係合し、かつ該支持部材4を縦に移動可能に支持する縦ガイドレール54を、前記ガイドレール51の端部から下方に連続して延設している。
縦ガイドレール54は、前記水平のガイドレール51と同じチャネル状の部材からなり、支持部材4が縦ガイドレール54と水平のガイドレール51とに相互に移動できるように溝52を連続して形成している。
また、支持部材4は、相互に突き合わせることにより天板や側壁を形成する天板反射板45を上部に備えている。
支持部材4は、縦ガイドレール54に対し、図示省略する係止部材により任意の位置で固定することができる。
なお、照明装置のその他の構成については、第1実施例と同様であるため、その説明を省略する。
かくして、本第1、第2各実施例の植物栽培の照明装置は、栽培床1の上に照明灯3を設置する植物栽培の照明装置において、照明灯3を支持する複数の支持部材4と、該支持部材4を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する略水平のガイドレール51とを備えることから、支持部材4をガイドレール51に沿って移動させることにより照明灯3のピッチを任意に変更することができ、これにより、栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯3の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行うことができる。
また、ガイドレール51を設置した後に照明灯3の数量やピッチを変更できることから、照明装置の設置を簡便に行うことができる。
この場合、支持部材4の両端と係合する略水平のガイドレール51を有し、支持部材4を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体5を備えることにより、ガイドレール51を枠体5で一体化して、照明装置の設置を簡便に行うことができる。
また、照明灯3を支持部材4の下に所定間隔をあけて配設し、支持部材4にその下面から一側方に張り出す下部天板反射板42を設けるとともに、支持部材4の上部に他の側方に張り出す上部天板反射板43を設けることにより、相じゃくり状となる上下の天板反射板間に熱抜き孔44を形成して反射効率を上げ、熱抜き孔44からの光の漏れを少なくすることができる。
また、近似放物線を断面とする断面略U字状の曲面反射板6を、その放物面の焦点に照明灯3を配置して該照明灯3を中心に回動可能に設けることにより、特定箇所に反射光を集中して照度を上げたり、反射光を天井面へ発散させて間接光にしたりすることが可能となる。
その結果、光飽和点の高い栽培物から低い栽培物まで同一の照明装置で対応できるほか、栽培面の照度分布を任意に調整できる機能は、同一栽培面で光飽和点の異なる栽培物の栽培が可能となる。
また、複数の支持部材4の両端と係合し、該支持部材4を縦に移動可能に支持する縦ガイドレール54を、前記ガイドレール51の端部から下方に連続して延設することにより、栽培物の側方からも栽培物の種類や成長等に合わせて最適な照明灯3のピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行うことができる。
以上、本発明の植物栽培の照明装置について、植栽パネルを浮かべる水槽からなる栽培床1を用いる水耕栽培の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、水耕栽培以外の植物工場等の照明装置に用いる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
本発明の植物栽培の照明装置は、栽培物の種類や成長等に合わせて照明灯の最適なピッチを選択し、栽培物の種類や成長等に応じた照明を行えるという特性を有していることから、野菜やその他の植物の栽培を行う植物工場の用途に広く好適に用いることができる。
本発明の植物栽培の照明装置の第1実施例を示す栽培装置の断面図である。 同植物栽培の照明装置を示し、(a)はその断面図、(b)は同側面図、(c)はガイドレールと支持部材を示す拡大斜視図、(d)は枠体の平面図である。 同植物栽培の照明装置を示し、(a)は上下部天板反射板を設けた例を示す正面図、(b)は曲面反射板の斜視図である。 本発明の植物栽培の照明装置の第2実施例を示し、(a)はその正面図、(b)は同側面図、(c)は支持部材の正面図である。 (a)は高さ調節機構の一例を示す正面図、(b)は高さ調節機構の他の例を示す正面図、(c)はガイドレールを支持部材の上に設けた例を示す側面図である。
1 栽培床
2 架台
3 照明灯
31 ソケット
4 支持部材
41 突部
42 下部天板反射板
43 上部天板反射板
44 熱抜き孔
45 天板反射板
46 係合突起
5 枠体
51 ガイドレール
52 溝
53 桟
54 縦ガイドレール
6 曲面反射板
61 放熱部
7 吊り紐
71 水平杆
72 ハンドル
73 ボールネジ
74 モータ

Claims (3)

  1. 栽培床の上に照明灯を設置する植物栽培の照明装置において、照明灯を支持する複数の支持部材と、該支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する略水平のガイドレールとを備え、さらに、支持部材の両端と係合する略水平のガイドレールを有し、支持部材を横に並列した状態で並び方向に移動可能に支持する枠体を備え、かつ、照明灯を支持部材の下に所定間隔をあけて配設し、支持部材にその下面から一側方に張り出す下部天板反射板を設けるとともに、支持部材の上部に他の側方に張り出す上部天板反射板を設けたことを特徴とする植物栽培の照明装置。
  2. 近似放物線を断面とする断面略U字状の曲面反射板を、その放物面の焦点に照明灯を配置して該照明灯を中心に回動可能に設けたことを特徴とする請求項記載の植物栽培の照明装置。
  3. 複数の支持部材の両端と係合し、該支持部材を縦に移動可能に支持する縦ガイドレールを、前記ガイドレールの端部から下方に連続して延設したことを特徴とする請求項1記載の植物栽培の照明装置。
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