JP5334694B2 - 植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を照射する植物栽培装置に関するものである。

従来、植物の生育に必要な光を照明装置によって照射して栽培するための植物栽培用照明装置は周知であり、発光源として発光体を使用して照明のためのエネルギー消費を軽減した植物栽培用照明装置も公知である。

公知の植物栽培用照明装置は、複数の発光体を面状に配置することで、植物の生育に必要な光の量を確保するとともに、発光色の異なる複数の発光体を用いることにより、生育に最適な周波数分布の光を照射するように構成され、発光時間、発光量を調節することで照射光量を調節したり、植物に応じた発光色の発光体を使用したりしている（例えば、特許文献１乃至特許文献３等参照。）。

特開平８−１０３１６７号公報（第３頁、図２） 特開２００１−８６８６０号公報（第３頁、図２） 特開２００２−２８１８３０号公報（第４頁、図２）

しかしながら、公知の植物栽培用照明装置は、植物が生育して周辺に向かって徐々に大きくなるのに対して発光面積が変化しないため、植物が小さい時期には中心から離れた位置の発光が植物の生育に寄与せず、照明のためのエネルギーが無駄となるという問題があった。

また、公知の植物栽培用照明装置は、植物の生育に応じて最も必要とする周波数分布が変化するのに対して発光色が変化しないため、すべての時期に必要な周波数分布を満たすように発光色と光量を照射する必要があり、この点でも、照明のためのエネルギーが無駄となるという問題があった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、植物の生育形態に応じて発光面積が変化し、植物の生育時期に応じて発光色が変化して、照明のためのエネルギー消費を軽減しつつ、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に最適な光を照射する植物栽培装置を提供することである。

本請求項１に係る発明は、栽培棚の上部に複数株の植物を等間隔に配置し、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を植物に照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、前記発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、該植物株の上部に位置するように配置され、前記発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、前記複数の発光体が、前記発光ユニットの中心から異なる半径の複数の円周により区分される円環状の複数の発光ゾーンに配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色で点灯・減光可能に構成され、前記複数の発光ゾーンのそれぞれが、赤色光ゾーン、青色光ゾーン、緑色光ゾーンおよび赤色光、青色光に緑色光を加えた複数色光ゾーンのいずれかであることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記複数の発光ゾーンが、前記中心から外側へ向かって赤色光ゾーン、青色光ゾーン、複数色光ゾーンの順に配設されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記緑色光ゾーンが、前記複数色光ゾーンの外側にさらに配設されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、栽培棚の上部に複数株の植物を等間隔に配置し、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を植物に照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、前記発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、該植物株の上部に位置するように配置され、前記発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、前記複数の発光体が、前記発光ユニットの中心から螺旋状に一列に円周状に配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色光で点灯・減光可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項４に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記赤色光の発光体が、前記中心近く配設され、前記中心から螺旋状に外周へ向かって、前記青色光の発光体の数が増え、次に、前記緑色光の発光体の数が増えて、前記青色光の発光体の数の多い箇所より外周側の最外周近くで緑色光の発光体の数が、前記赤色光の発光体の数および青色光の発光体の数より多く配設されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記緑色光の発光体のみが、前記植物に対して毎日所定時間点灯する構成であることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項１に係る発明の植物栽培装置によれば、発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、この植物株の上部に位置するように配置され、発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、複数の発光体が、発光ユニットの中心から異なる半径の複数の円周により区分される円環状の複数の発光ゾーンに配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色で点灯・減光可能に構成され、複数の発光ゾーンのそれぞれが、赤色光ゾーン、青色光ゾーン、緑色光ゾーンおよび赤色光、青色光に緑色光を加えた複数色光ゾーンのいずれかであることによって、植物の生育形態に応じて発光面積を変化させることができ、発光体を適宜点灯・減光あるいは消灯させて植物の生育時期に応じて最適な照射面積とすることができ、照明のためのエネルギー消費を軽減することができるとともに、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。
さらに、周辺に向かって生育して大きくなる植物に対して必要な発光面積を最適に変化させることができ、さらに照明のためのエネルギー消費を軽減することができる。
また、さらに単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。
さらに、植物の生育形態に応じた発光面積の増加と生育時期に応じた最適な周波数分布の変化を発光ゾーンごとの点灯・減光あるいは消灯で同時に行うことができるため、さらに単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。

本請求項２に係る発明の植物栽培装置によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、複数の発光ゾーンが、中心から外側へ向かって赤色光ゾーン、青色光ゾーン、複数色光ゾーンの順に配設されていることにより、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。

本請求項３に係る発明の植物栽培装置によれば、請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、緑色光ゾーンが、複数色光ゾーンの外側にさらに配設されていることにより、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。

本請求項４に係る発明の植物栽培装置によれば、栽培棚の上部に複数株の植物を等間隔に配置し、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を植物に照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、この植物株の上部に位置するように配置され、発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、複数の発光体が、発光ユニットの中心から螺旋状に一列に円周状に配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色光で点灯・減光可能に構成されていることにより、植物の生育形態に応じた発光面積の増加と生育時期に応じた最適な周波数成分の変化を、発光体を中心から順次任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯することにより行うことができるため、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。

本請求項５に係る発明の植物栽培装置によれば、請求項４に係る発明が奏する効果に加えて、赤色光の発光体が、中心近く配設され、中心から螺旋状に外周へ向かって、青色光の発光体の数が増え、次に、緑色光の発光体の数が増えて、青色光の発光体の数の多い箇所より外周側の最外周近くで緑色光の発光体の数が、赤色光の発光体の数および青色光の発光体の数より多く配設されていることにより、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができる。

本請求項６に係る発明の植物栽培装置によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る発明が奏する効果に加えて、緑色光の発光体のみが、植物に対して毎日所定時間点灯する構成であることにより、植物の病害を抑制できる。

本発明の第１実施例である植物栽培装置の概略斜視図。 本発明の第１実施例である植物栽培装置の発光ユニットの平面図。 本発明の第２実施例である植物栽培装置の別パターンの発光ユニットの平面図。 本発明の第３実施例である植物栽培装置の概略斜視図。 本発明の植物栽培装置の点灯制御の説明図。 本発明の植物栽培装置の点灯制御の他の例の説明図。

本発明の植物栽培装置は、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、発光ユニットが複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じてユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、植物の生育形態に応じて発光面積を変化させることができ、の発光体を適宜点灯・減光あるいは消灯させて植物の生育時期に応じて最適な照射面積とすることができ、照明のためのエネルギー消費を軽減することができるとともに、単純な構成と簡単な点灯制御で植物に生育に最適な光を照射することができるものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

すなわち、本発明の植物栽培装置は、野菜、穀物、豆類、果実、観賞用植物等のいかなる植物の栽培に適用しても良い。
また、本発明の植物栽培装置が使用される植物の培養地はいかなる形態であっても良い。たとえば、露地であっても良く、多数の植物株を等間隔で培養する人工栽培用の栽培棚等のものであっても良く、いわゆる植木鉢等の植物単体を栽培する容器であっても良い。
また、本発明の植物栽培装置の点灯制御は、手動操作で行っても良く、コンピュータやコントローラを用いた自動制御で行っても良い。

以下に、本発明の第１実施例である植物栽培装置について図面に基づいて説明する。
本発明の第１実施例である植物栽培装置１００は、図１に示すように、多数株の植物Ｓを等間隔に配置して育成する栽培棚１０１の上部に配置されており、多数の発光ユニット１１０を有している。

多数の発光ユニット１１０は、それぞれ各植物Ｓの中心の上部にユニット中心が位置するように配置されており、図示しない点灯制御装置によって複数の発光体を点灯あるいは消灯して植物の生育に必要な光を照射するように構成されている。

発光ユニット１１０には、図２に示すように、複数の発光体１１２が、中心から異なる半径の複数の円周により区分される複数の発光ゾーン１２１、１２２、１２３、１２４ごとに分かれて配置されている。

この発光ユニット１１０を、植物Ｓの生育に合わせて、中心の発光ゾーン１２１から発光ゾーン１２２、発光ゾーン１２３、発光ゾーン１２４に向かって、複数の発光体１１２を発光ゾーン単位で順次点灯させることによって、植物Ｓの上方の有効な部分のみを点灯することで、単純な構成と簡単な点灯制御で、植物Ｓが生育して周辺に向かって大きくなる形態に応じて発光面積を増大させることができ、照明のためのエネルギー消費を軽減することができる。

また、複数の発光体１１２を異なる発光色のもので構成し、それぞれの発光ゾーン１２１、１２２、１２３、１２４毎にその発光体１１２の発光色を変えることにより、単純な構成と簡単な点灯制御で、照射光を植物Ｓの生育時期に応じて最適な周波数分布とすることができる。

例えば、植物Ｓが野菜の場合で播種から葉が成長するまで栽培する場合、最内周の発光ゾーン１２１は発芽、茎の伸長、葉の展開を促進する赤色光とし、発光ゾーン１２２は茎の伸長、葉の厚み増大を促進する青色光とし、発光ゾーン１２３は赤色光、青色光に、抵抗力を高める緑色光を加えた複数色とし、生育の最終段階で点灯する発光ゾーン１２４は緑色光のみとするなど、植物Ｓの特性に応じて複数の発光体１１２をそれぞれの発光ゾーンに適宜の比率で配置すれば良い。

また、それぞれの発光ゾーン１２１、１２２、１２３、１２４に配置する発光体１１２の数は、植物Ｓの生育時期に応じて必要な光量となるように適宜決定すれば良く、さらに、外周側の発光ゾーンを順次の点灯制御する際に、内周側の先に点灯していた発光ゾーンを減光あるいは消灯するように制御して、さらに細かい光量、周波数成分の調整を行っても良い。

また、発光ゾーン１２１、１２２、１２３、１２４の周波数分布を設定する際、ゾーン毎に単一の発光色の発光体１１２を配置しても良く、ゾーン毎に異なる発光色の発光体１１２を配置し発光体１１２の発光色毎の個数の比率を変化させても良く、また、発光体１１２自体を複数の発光色の発光が可能なものとしても良い。

なお、本実施例では、それぞれの発光ゾーンを発光ユニット１１０の中心から異なる半径の複数の円周により区分したが、植物Ｓの生育形態（葉の広がり方等）に応じて、異なる大きさの複数の多角形、星形等により区分しても良い。

本発明の第２実施例である植物栽培装置１００の別パターンの発光ユニット２１０は、図３に示すように、複数の発光体２１２が、中心から螺旋状に一列に配置されるとともに、中心からの距離に応じて適宜発光色が異なるように配置されている。

この発光ユニット２１０を、植物Ｓの生育に合わせて、中心の発光体２１２から配置順に外周に向かって順次点灯させることによって、植物Ｓの上方の有効な部分のみを点灯することができ、単純な構成と簡単な点灯制御で、植物Ｓが生育して周辺に向かって大きくなる形態に応じて発光面積を増大させることができ、照明のためのエネルギー消費を軽減することができる。

また、複数の発光体２１２をそれぞれの位置に応じて異なる発光色のものとすることにより、単純な構成と簡単な点灯制御で、照射光を植物Ｓの生育時期に応じて最適な周波数分布とすることができる。

例えば、植物Ｓが野菜の場合で播種から葉が成長するまで栽培する場合、最内周近くは発芽、茎の伸長、葉の展開を促進する赤色光の発光体２１２とし、外周に向かうにつれて茎の伸長、葉の厚み増大を促進する青色光の発光体２１２を増やし、生育の最終段階で点灯する最外周近くでは緑色光の発光体２１２を増やすなど、植物Ｓの特性に応じて複数の発光色の発光体２１２を適宜の比率で配置すれば良い。

また、一列に配置する発光体２１２の間隔、あるいは、螺旋の１周のピッチは、植物Ｓの生育時期に応じて必要な光量となるように適宜決定すれば良く、さらに、外周側の発光体２１２を順次の点灯制御する際に、内周側の先に点灯していた発光体２１２の一部を減光あるいは消灯するように制御して、さらに細かい光量、周波数成分の調整を行っても良い。

また、各発光体１１２は単色のものでも良く、複数の発光色の発光が可能な多色のものとしても良い。
なお、螺旋の形状は、植物Ｓの生育形態（葉の広がり方等）に応じて、中心からの距離が一様に増加しない多角形、星形等に類似した形状のものとしても良い。

本発明の第３実施例である植物栽培装置３００は、図４に示すように、単体の植物Ｓを育成する栽培容器３０２の上部に配置されており、単独の発光ユニット３１０で構成されている。
発光ユニット３１０に配置される複数の発光体の配置パターン及び点灯制御は、上記第１実施例あるいは第２実施例の発光ユニット１１０、２１０と同様で良く、さらに他の配置パターン及び点灯制御としても良い。

なお、上記第１実施例乃至第３実施例において、各発光ユニットの発光体の点灯・減光・消灯等の制御は、図５に示すように、制御盤によって適宜手動で行うものであっても良く、図６に示すように、制御部（ＣＰＵ）を有する制御システムによって、発光パターンのスケジュールを入力装置から入力することで自動的に行なうものであっても良い。

また、上記第１実施例乃至第３実施例では、発光ユニットの発光体の配置面を平面としたが、植物Ｓの最終生育形態時に応じて植物Ｓと接触しない範囲で凹凸を持つ面とし、植物Ｓとの距離を小さくして、より照明のためのエネルギーを有効に利用しても良い。

また、緑色光は、植物の病害を抑制可能なことが知られており、緑色光を発する発光体１１２、２１２のみ、配置位置や植物の生育状態にかかわらず毎日一定時間点灯するよう制御しても良い。
さらに、各発光体１１２、２１２の点灯のための電流をパルス制御として光量の調整を行うことで、発光効率を向上させても良い。

１００、 ３００ ・・・植物栽培装置
１０１ ・・・栽培棚
１０２、 ３０２ ・・・栽培容器
１１０、２１０、３１０ ・・・発光ユニット
１１２、２１２ ・・・発光体
１２１ ・・・発光ゾーン
１２２ ・・・発光ゾーン
１２３ ・・・発光ゾーン
１２４ ・・・発光ゾーン
Ｓ ・・・植物

Claims (6)

1. 栽培棚の上部に複数株の植物を等間隔に配置し、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を植物に照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、
   前記発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、該植物株の上部に位置するように配置され、
   前記発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、
   前記複数の発光体が、前記発光ユニットの中心から異なる半径の複数の円周により区分される円環状の複数の発光ゾーンに配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色で点灯・減光可能に構成され、
   前記複数の発光ゾーンのそれぞれが、赤色光ゾーン、青色光ゾーン、緑色光ゾーンおよび赤色光、青色光に緑色光を加えた複数色光ゾーンのいずれかであることを特徴とする植物栽培装置。
2. 前記複数の発光ゾーンが、前記中心から外側へ向かって赤色光ゾーン、青色光ゾーン、複数色光ゾーンの順に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
3. 前記緑色光ゾーンが、前記複数色光ゾーンの外側にさらに配設されていることを特徴とする請求項２に記載の植物栽培装置。
4. 栽培棚の上部に複数株の植物を等間隔に配置し、複数の発光体を点灯して植物の生育に必要な光を植物に照射する発光ユニットを有する植物栽培装置において、
   前記発光ユニットが、複数の発光体を中心から周辺まで規則的に配置されてなるとともに、植物の生育に応じて発光ユニットの発光体を複数個ずつあるいは個々に、任意の組み合わせで点灯・減光あるいは消灯可能に構成されて、植物１株に付き１つずつ、該植物株の上部に位置するように配置され、
   前記発光ユニットが、発光色の異なる複数の発光体を配置してなるとともに、植物の生育に応じて必要な周波数分布となるよう発光色を組み合わせて点灯・減光あるいは消灯可能に構成され、
   前記複数の発光体が、前記発光ユニットの中心から螺旋状に一列に円周状に配置され、周波数分布の異なる赤色光、青色光および緑色光のいずれかの色光で点灯・減光可能に構成されていることを特徴とする植物栽培装置。
5. 前記赤色光の発光体が、前記中心近く配設され、前記中心から螺旋状に外周へ向かって、前記青色光の発光体の数が増え、次に、前記緑色光の発光体の数が増えて、前記青色光の発光体の数の多い箇所より外周側の最外周近くで緑色光の発光体の数が、前記赤色光の発光体の数および青色光の発光体の数より多く配設されていることを特徴とする請求項４に記載の植物栽培装置。
6. 前記緑色光の発光体のみが、前記植物に対して毎日所定時間点灯する構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の植物栽培装置。

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