JP5844458B2 - 植物栽培器 - Google Patents
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Description
本発明は、植物を栽培する植物栽培器に関するものであり、より詳細には、人工光源を備えた植物栽培器に関するものである。
従来、屋内等で植物を栽培する場合、植物育成用または植物観賞用の人工光源を備えた植物栽培器が用いられる。このような技術に関連して、例えば、特許文献１には、植物育成用の光源としてＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）を使用し、植物観賞用の光源として電球を使用した照明装置が開示されている。特許文献１の照明装置では、光源から発せられる熱による植物の損傷を防止するために、当該熱を放熱する放熱フィンを設けることで熱対策が講じられている。
同様に、植物育成用の光源としてＬＥＤを使用した照明装置が、特許文献２に開示されている。通常、ＬＥＤを植物育成用の光源として使用した場合、植物の育成に十分な光量を確保するためには、多くのＬＥＤを敷き詰める必要がある。そのため、スポット的に集光した光を植物に照射することが困難であった。そこで、特許文献２の照明装置では、ＬＥＤの前にレンズを設けることで、スポット的に集光した光を植物に照射することを可能としている。
しかしながら、人工光源を利用して植物の栽培を行う従来の植物栽培器では、光源から発せられる熱および光による植物の損傷を十分に防止することができないという課題がある。
例えば、特許文献１のように、光源から発せられる熱対策として放熱フィンを設けることで、ある程度の放熱効果は期待できるが、成長した植物が光源に接触した場合、光源から発せられる熱が植物に直接伝導されるので、この熱によって植物が損傷してしまう可能性がある。
また、例えば、ＬＥＤのような点状光源では、その近傍での照度（単位面積当たりの明るさ）が非常に高くなる。そのため、特許文献１および２のように、光源としてＬＥＤを使用した場合、成長した植物がＬＥＤに接触すると、照度の高い光によって植物が損傷する可能性がある。しかし、このような光の照射量が過剰なために植物の成長（光合成）が阻害される光阻害（強光阻害）等を防止する機構について、特許文献１および２には何ら言及されていない。
特に、植物栽培器が家庭で使用された場合、植物の成長に気づかずに植物が光源に接触してしまう事態も想定されるため、光源から発せられる熱および光によって植物が損傷することを防止する機構は特に重要となる。
一方で、このような植物の損傷を回避するためには、植物と光源との間に十分な距離を設けて、植物が光源に接触することを防止することも考えられるが、植物と光源との距離を広くし過ぎると、植物の育成に十分な光量を確保することが困難となる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、光源から発せられる熱および光によって成長した植物が損傷することを防止し、且つ、植物の育成に必要な光量を確保することができる植物栽培器を提供することにある。
本発明に係る植物栽培器は、上記の課題を解決するために、培地に植え付けられた植物に対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源と、前記培地と前記光源との間に配設され、前記光源から前記植物へ向かう光を透過する透光部材とを備え、前記透光部材は、前記培地から任意の高さに支持されており、前記光源側への前記植物の伸長を前記高さに制限することを特徴としている。
以上のように、本発明に係る植物栽培器は、培地に植え付けられた植物に対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源と、前記培地と前記光源との間に配設され、前記光源から前記植物へ向かう光を透過する透光部材とを備え、前記透光部材は、前記培地から任意の高さに支持されており、前記光源側への前記植物の伸長を前記高さに制限するものである。
それゆえ、本発明によれば、光源から発せられる熱および光によって成長した植物が損傷することを防止し、且つ、植物の育成に必要な光量を確保することができる植物栽培器を提供することができるという効果を奏する。
本発明に係る植物栽培器の実施の一形態について、図１〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る植物栽培器を用いて、土壌等の培地に植物を栽培する場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る植物栽培器は、土壌を使わずに培養液で植物を栽培する、いわゆる水耕栽培にも適用可能である。
なお、以下の説明では、同一部材および構成要素には同一の符号を付し、それらの名称および機能は同一であるものとする。
〔植物栽培器１の構成〕
まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１の構成について説明する。本実施形態に係る植物栽培器１は、培地２に植え付けられた植物Ｐの上方から人工光を照射することで、植物Ｐを栽培するものである。
まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１の構成について説明する。本実施形態に係る植物栽培器１は、培地２に植え付けられた植物Ｐの上方から人工光を照射することで、植物Ｐを栽培するものである。
図１は、実施形態に係る植物栽培器１の概略構成を示す断面図である。図１に示されるように、植物栽培器１は、培地２と、栽培容器３と、光源４と、透明保護板（透光部材）５と、支柱（支持部材）６と、フード７とを備えている。以下、植物栽培器１が備える各部の構成について、順次説明する。
（培地２）
培地２は、植物Ｐを植え付けるものである。培地２としては、植物Ｐの栽培に一般的に使用される土壌等を用いることができる。なお、土壌を使わずに培養液で植物Ｐを栽培する水耕栽培を行う場合、培地２は、例えば、吸水性を有する発泡ウレタン等の材料からなるスポンジやロックウール等で構成される。
培地２は、植物Ｐを植え付けるものである。培地２としては、植物Ｐの栽培に一般的に使用される土壌等を用いることができる。なお、土壌を使わずに培養液で植物Ｐを栽培する水耕栽培を行う場合、培地２は、例えば、吸水性を有する発泡ウレタン等の材料からなるスポンジやロックウール等で構成される。
（栽培容器３）
栽培容器３は、培地２を収容するものであり、上方に開口した開口部３ａを有している。この栽培容器３は、遮光性を有する材料から構成されており、その底面の中央部分には支柱６が突設されている。
栽培容器３は、培地２を収容するものであり、上方に開口した開口部３ａを有している。この栽培容器３は、遮光性を有する材料から構成されており、その底面の中央部分には支柱６が突設されている。
（光源４）
光源４は、培地２に植え付けられた植物Ｐに対して、上方から人工光（光）を照射するものである。光源４から出射される光は、植物Ｐの育成または植物Ｐの観賞用に利用される。この光源４は、栽培容器３の中央部に突設された支柱６によって適切な高さに支持された光源取付板８に複数取り付けられており、植物Ｐ（培地２）に向けて光を照射する。
光源４は、培地２に植え付けられた植物Ｐに対して、上方から人工光（光）を照射するものである。光源４から出射される光は、植物Ｐの育成または植物Ｐの観賞用に利用される。この光源４は、栽培容器３の中央部に突設された支柱６によって適切な高さに支持された光源取付板８に複数取り付けられており、植物Ｐ（培地２）に向けて光を照射する。
なお、複数の光源４は、培地２全体にできるだけ均一に光を照射することができるように、光源取付板８に等間隔に配列されていることが好ましい。
ここで、植物Ｐは、細胞の中にクロロフィル（光合成色素）を有しているが、このクロロフィルの吸収スペクトルは、４００ｎｍ〜５００ｎｍの可視光青色と、６００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光赤色である。すなわち、植物Ｐの光合成には、青色光と赤色光とが重要な役割を果たす。
そのため、植物Ｐの育成のためには、光源４は、青色光（特に４４０ｎｍ付近）と赤色光（特に６６０ｎｍ付近）とに波長のピークを有する光を照射するものであることが好ましい。
この光源４としては、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）、蛍光灯等を用いることができるが、長寿命で発熱量が比較的少ないＬＥＤを用いることが好ましい。ＬＥＤは蛍光灯等の他の光源に比べて、光強度に対しての発光効率が高く、消費電力が少なくて済むため、一般家庭で植物栽培器１を使用する場合、光源４としてＬＥＤを用いることが特に好ましい。
このように、植物栽培器１は光源４を備えているため、人工光を利用した植物Ｐの栽培が可能である。そのため、植物栽培器１によれば、屋内等の太陽光が照射されない場所であっても植物Ｐを育成することができる。また、太陽光と人工光とを併用することにより、植物Ｐの育成速度を速めることができる。
（透明保護板５）
透明保護板５は、培地２から任意の高さに支柱６によって略水平に支持されて、光源４から植物Ｐへ向かう光を透過するものである。本明細書において、透明保護板５の高さとは、培地２から透明保護板５の下面５ｂまでの距離を意味するものとする。
透明保護板５は、培地２から任意の高さに支柱６によって略水平に支持されて、光源４から植物Ｐへ向かう光を透過するものである。本明細書において、透明保護板５の高さとは、培地２から透明保護板５の下面５ｂまでの距離を意味するものとする。
上述のとおり、植物栽培器１は光源４を備えているため、人工光を利用した植物Ｐの栽培が可能である。ところが、人工光を利用して植物Ｐの栽培を行う場合、植物Ｐが光源４に接触または接近し過ぎると、光源４から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷する可能性がある。
例えば、光源４として蛍光灯を用いた場合、蛍光灯の発熱量はＬＥＤ等に比べて多いため、成長した植物Ｐが蛍光灯に接触または接近し過ぎると、蛍光灯から発せられる熱によって植物Ｐが損傷する可能性が高くなる。
一方、光源４としてＬＥＤを用いた場合、ＬＥＤの発熱量は蛍光灯等に比べて少ないため、ＬＥＤから発せられる熱によって植物Ｐが損傷する可能性は蛍光灯を用いた場合に比べて低くなるが、ＬＥＤは点状光源であるので、その近傍では照度（単位面積当たりの明るさ）が非常に高くなる。そのため、成長した植物ＰがＬＥＤに接触または接近し過ぎると、ＬＥＤから発せられる照度の高い光によって植物Ｐの成長（光合成）が阻害される光阻害等が起こる可能性が高くなる。
図２は、図１に示される光源４として利用される一般的なＬＥＤの配光特性の一例を示すグラフであり、図３は、図２に示される光源（ＬＥＤ）４に関する、距離と照射面積との関係を説明するための模式図である。
図２に示されるように、蛍光灯等の他の光源と比較すると、ＬＥＤは、指向性が強く、光強度の角度分布（配光）は相対的に狭いものとなる。特に、砲弾型のＬＥＤでは、透明樹脂が凸レンズとして作用し光を収束させるため、主な出射方向（図中の鉛直角度０°）を中心に、狭い配光で照度の高い光が照射される。
また、図３に示されるように、ＬＥＤからの距離が１／２倍になると、当該ＬＥＤに照射される照射面Ｓ１の面積は、照射面Ｓ２の面積の１／４倍になる。つまり、単位面積当たりに照射される光量を示す照度は、ＬＥＤからの距離の２乗に反比例する。そのため、ＬＥＤに近づくにつれて、ＬＥＤから照射される光の照度は非常に高くなるので、植物ＰがＬＥＤに接触または接近し過ぎると、ＬＥＤから発せられる照度の高い光によって植物Ｐが損傷する可能性が高くなる。
このように、植物Ｐが光源４に接触または接近し過ぎると、光源４から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷する可能性がある。従って、成長した植物Ｐが光源４に接触または接近し過ぎないようにするために、光源４と植物Ｐとの間に一定の距離を確保することが好ましいと言える。
そこで、植物栽培器１では、培地２から任意の高さに支持され、且つ、植物Ｐと光源４との間に配設された透明保護板５を備えている。この透明保護板５によって、光源４側への植物Ｐの伸長は、透明保護板５が支持された高さ（すなわち、透明保護板５の下面５ｂの高さ）に制限されるため、植物Ｐと光源４との間に、少なくとも一定の距離を確保することができる。これにより、成長した植物Ｐが光源４に接触することを防止して、光源４から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷することを防止することができる。
透明保護板５は、透光性を有する材料から構成されており、例えば、透明樹脂やガラス等からなる。この透明保護板５は、透明性および耐熱性に優れた材料で構成されることが好ましい。これにより、光源４から出射される光の熱による変形等を防止して、光源４から出射される光の利用効率を長期間にわたって維持することができる。
また、上述のとおり、植物Ｐの光合成には、青色光と赤色光とが重要な役割を果たすため、特に青色および赤色の波長領域の光に対する透過性が高い透明保護板５を用いることが好ましい。
また、透明保護板５は、その下面５ｂで植物Ｐと直接接触するため特に汚れ易くなるが、汚れた状態では透明保護板５の光透過性が低下するので、光源４から出射された光の利用効率が低下する。そのため、透明保護板５は、脱着可能なように支柱６に取り付けられていることが好ましい。これにより、透明保護板５の交換等が容易となり、植物栽培器１のメンテナンス性を向上させることができる。
なお、例えば、葉の大きな植物Ｐを栽培する場合には、透明保護板５に代えて網目状のネット等を用いることで、植物Ｐの光源４側への伸長を制限して、成長した植物Ｐが光源４に接触等することを防止しても良い。
（支柱６）
支柱６は、透明保護板５および光源取付板８を支持するものである。支柱６は、栽培容器３の底面の中央部に突設されており、培地２側から透明保護板５および光源取付板８をこの順番で略水平に支持している。また、支柱６の先端部には、フード７が取り付けられている。
支柱６は、透明保護板５および光源取付板８を支持するものである。支柱６は、栽培容器３の底面の中央部に突設されており、培地２側から透明保護板５および光源取付板８をこの順番で略水平に支持している。また、支柱６の先端部には、フード７が取り付けられている。
この支柱６は、透明保護板５および光源取付板８の中央部分を貫通しており、図示しない固定部材等によって、透明保護板５および光源取付板８が任意の高さで固定できるようになっている。なお、この固定部材は、特に限定されず、ネジやクリップ等公知のものを用いることができる。
ここで、光源４から発せられる熱および光による植物Ｐの損傷を回避するために、植物Ｐと光源４との間に最小限確保されるべき距離は、植物Ｐの品種や成長状態、光源４の種類、光源４から発せられる熱量および光量、並びに外部環境等に応じて異なる。
例えば、植物Ｐは照度の高い光の下に置かれると、光合成に利用される光エネルギー以外の光エネルギーが余り、活性酸素を発生させる。この活性酸素は植物体にとって有害であり、葉緑体膜等の細胞に損傷を与えることが知られている。
単位時間当たりの光合成量が最大となる光量（光飽和点）は、温度や大気中の二酸化炭素濃度等により異なるが、例えば、レタスでは２５０００ルクス程度であり、また、トマトでは７００００ルクス程度であるなど、植物Ｐの品種によっても異なる。さらには、植物Ｐの生育段階によってもまた光飽和点が異なることが知られている。そのため、光飽和点以下となるように、植物Ｐの品種等に応じて光源４からの距離を確保することが好ましい。
そのため、支柱６は、培地２に植え付けられた植物Ｐと光源４との間を昇降可能に透明保護板５を支持することが好ましい。これにより、透明保護板５の高さを適宜変更することができるので、植物Ｐの品種等に応じて、成長した植物Ｐと光源４との間に最適な距離を確保することができる。
同様に、支柱６は、透明保護板５とフード７との間を昇降可能に光源取付板８を支持することが好ましい。これにより、光源取付板８の高さを適宜変更することができるので、植物Ｐの品種等に応じて、植物Ｐと光源４との間に最適な距離を確保することができる。
なお、植物栽培器１では、透明保護板５、光源取付板８およびフード７をバランスよく支持するために、支柱６は栽培容器３の底面の中央部分に突設されているが、例えば、より大きな植物Ｐを育成する場合には、支柱６は栽培容器３の内壁側に偏在した位置に突設されていても良い。このような場合、光源４として小型・軽量なＬＥＤを用いることで、光源取付板８の総重量を軽くすることができる。
（フード７）
フード７は、支柱６の先端部に取り付けられた天板である。フード７は、下方に位置する光源取付板８を覆うように、その外縁部分が緩やかに下方に向けて湾曲しており、光源取付板８を内側に収容する。これにより、フード７によって、光源取付板８に取り付けられた光源４を外部環境から保護することができる。
フード７は、支柱６の先端部に取り付けられた天板である。フード７は、下方に位置する光源取付板８を覆うように、その外縁部分が緩やかに下方に向けて湾曲しており、光源取付板８を内側に収容する。これにより、フード７によって、光源取付板８に取り付けられた光源４を外部環境から保護することができる。
〔植物栽培器１の効果〕
以上のように、植物栽培器１は、培地２から任意の高さに支持されると共に、光源４側への植物Ｐの伸長を制限する透明保護板５を備えている。そのため、光源４側への植物Ｐの伸長は、透明保護板５が支持された高さに制限されるため、植物Ｐと光源４との間に、少なくとも一定の距離を確保することができる。これにより、成長した植物Ｐが光源４に接触することを防止して、光源から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷することを防止することができる。
以上のように、植物栽培器１は、培地２から任意の高さに支持されると共に、光源４側への植物Ｐの伸長を制限する透明保護板５を備えている。そのため、光源４側への植物Ｐの伸長は、透明保護板５が支持された高さに制限されるため、植物Ｐと光源４との間に、少なくとも一定の距離を確保することができる。これにより、成長した植物Ｐが光源４に接触することを防止して、光源から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷することを防止することができる。
また、植物栽培器１では、植物Ｐと光源４との距離を広げることなく、透明保護板５によって、光源４から植物Ｐへ向かう光を透過しつつ植物Ｐが光源４に接触することを防止することができるので、植物Ｐの育成に十分な光量を確保することができる。
特に、植物栽培器１の光源４としてＬＥＤを利用した場合、成長した植物ＰがＬＥＤに接触または接近し過ぎると、ＬＥＤの照度の高い光によって植物Ｐが損傷する可能性が高くなる。
上述のとおり、ＬＥＤに近づくにつれて、ＬＥＤから照射される光の照度は非常に高くなるが、このことは、ＬＥＤから離れるにつれて、ＬＥＤから照射される光の照度は大きく低下することを意味する。そのため、透明保護板５によって植物Ｐと光源４との間に一定の距離を確保することにより、ＬＥＤの照度の高い光によって植物Ｐが損傷することを防止することができる。
なお、光源４として用いられるＬＥＤは、電極が大きく放熱しやすい構造のものが大電流で使用することができるので好ましい。上述した砲弾型のＬＥＤは配光特性を優先しているため、放熱および照度の観点においては植物Ｐの栽培に適しているとは言えないが、光源４として用いることは可能である。
〔透明保護板５の変形例〕
次に、図４〜図９を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１が備える透明保護板５の変形例について説明する。
次に、図４〜図９を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１が備える透明保護板５の変形例について説明する。
図４は、図１に示される透明保護板５の変形例を示す断面図である。図４に示されるように、透明保護板５の横幅（水平方向の幅）が、フード７および光源取付板８の横幅よりも広く形成されていても良い。これにより、培地２から蒸発した水蒸気、或いは、植物Ｐから蒸散された水蒸気の付着等による湿度上昇から光源４を保護することが可能となるので、湿度が上昇し易い植物栽培器１の環境下において、ＬＥＤ等の光源４の劣化を抑制することができる。
また、この場合、透明保護板５の上面５ａの外縁部分に沿って側壁部５１が設けられていても良い。これにより、フード７の内側への水蒸気の侵入を抑制することができるので、光源４への水蒸気の付着等をより効果的に防止して、光源４を保護することができる。
図５は、図１に示される透明保護板５の他の変形例を示す断面図である。植物Ｐの育成には十分な光量が必要となるが、十分な光量を得るために光源４の個数を増やすには空間的な限界があり、また、消費電力の増加を伴う。
そこで、図５に示されるように、光源４から出射された光を屈折させて、植物Ｐへと導くレンズ（レンズ部材）５２が透明保護板５の上面５ａに設けられていても良い。このレンズ５２によって光源４から出射された光を屈折させその配光を狭角とすることで、光源４から出射された光を植物Ｐに向けて集光することができる。従って、光源４から出射された光を植物Ｐに向けて効率的に照射することができるので、植物栽培器１における光の利用効率を向上させることができる。
特に、配光が比較的広い表面実装型のＬＥＤを光源４として用いた場合、レンズ５２による集光作用を利用することで、植物Ｐに照射されず、植物栽培器１の外側へ漏出する光の量を低減することができるので、特に有効である。
また、透明保護板５とレンズ５２とは、一体的に形成されていることが好ましい。透明保護板５とレンズ５２とを個別に形成した場合、透明保護板５とレンズ５２との界面において光源４か出射された光が反射され、植物Ｐに照射される光量が減少する。
そこで、透明保護板５とレンズ５２とを、例えば、同一の材料も用いて一体的に形成することにより、透明保護板５とレンズ５２との界面における反射を抑えて、光源４からから植物Ｐまでの伝播過程における光のロスを低減することができるので、植物栽培器１における光の利用効率をさらに向上させることができる。また、植物栽培器１の部品点数を減らすことができるので、植物栽培器１の構造を簡略化して、その製造コストを削減することができる。
なお、レンズ５２は、透明保護板５の下面５ｂに設けることも可能であるが、図５に示されるように、透明保護板５の上面５ａにレンズ５２を設けるほうが好ましい。これにより、レンズ５２の厚みに影響されることなく、植物Ｐと光源４との間に一定の距離を確保することができる。また、レンズ５２が植物Ｐとの接触によって傷付くことを防止することができる。
図６は、図１に示される透明保護板５のさらに他の変形例を示す断面図であり、図７は、図６に示される反射部材５３を示す斜視図である。
図６に示されるように、光源４から出射された光を反射させて、植物Ｐへと導く反射部材（第１反射部材）５３が透明保護板５の上面５ａに設けられていても良い。この反射部材５３は、図７に示されるように、透明保護板５の上面５ａの外縁部分に沿って設けられた枠型の部材であり、透明保護板５の上面５ａに対して反射面が垂直となるように配設される。
このような反射部材５３を設けることにより、光源４から出射された光が植物栽培器１の外側へ漏出することを防止すると共に、当該光を反射させて配光を狭角とすることで、光源４から出射された光を植物Ｐに向けて集光することができる。
従って、光源４から出射された光を植物Ｐに向けて効率的に照射することができるので、植物栽培器１における光の利用効率を向上させることができる。
この反射部材５３は、例えば、アルミニウム等の軽量、且つ、反射性を有する金属、または樹脂材料等に反射フィルム等が張り付けられて構成される。
図８は、図７に示される反射部材５３の変形例を示す斜視図である。図８に示されるように、複数の光源４を１つまたは数個ずつにまとめて収容可能なセル５４ａが形成された正方格子型の反射部材５４が透明保護板５の上面５ａに設けられていても良い。反射部材５４によれば、光源４ごとにその光路を制御して植物Ｐへと導くことができるため、例えば、光源４の配置位置等に応じて、光源４から出射された光の配光角度を個別に制御することが可能となる。
なお、反射部材５３・５４は、光源取付板８に設けられていても良い。図９は、図１に示される透明保護板５の別の変形例を示す断面図である。図９に示されるように、透明保護板５とレンズ５２とを一体的に形成すると共に、各光源４の周囲に反射部材５５が設けられていても良い。これにより、光源４から出射された光の光路を、反射部材５５およびレンズ５２によって制御することが可能となるため、配光をより狭角にして、植物Ｐの方向へ光をより効率的に照射することができる。
また、反射部材５５を光源取付板８に設けることにより、レンズ５２や透明保護板５の表面で反射した光を、再び植物Ｐの方向へ向かわせることが可能となる。光源取付板８は、通常、光源４で発生した熱を拡散させる機能が有る。そのため、反射部材５５を金属板等の放熱性の高い材料で形成し、光源取付板８に設けることで、光源４で発生した熱を効率よく発散させることができるという利点もある。
〔植物栽培器１の変形例〕
次に、図１０〜図１３を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１の変形例について説明する。
次に、図１０〜図１３を参照して、本実施形態に係る植物栽培器１の変形例について説明する。
図１０は、図１に示される植物栽培器１の変形例を示す断面図であり、図１１は、図１０に示される反射板９を示す拡大断面図である。
図１０に示されるように、光源４から出射された光を反射させて、植物Ｐへと導く反射板（第２反射部材）９が培地２の上方に配設されていても良い。
反射板９は、栽培容器３の開口部３ａを覆うように、培地２上方に配設されており、光源４から出射された光を、培地２から光源４に向かう方向に反射する。そのため、光源４から出射された光のうち、植物Ｐに直接照射されず培地２の近傍まで達した光を、この反射板９によって再び植物Ｐの方向に向かわせることができる。従って、植物Ｐの受光量を増加させることができるので、植物栽培器１ａにおける光の利用効率をより一層向上させることができる。
この反射板９は、例えば、アルミニウム等の軽量、且つ、反射性を有する金属、または樹脂材料等に反射フィルム等が張り付けられて構成される。
また、図１１に示されるように、反射板９は、培地２に植え付けられた植物Ｐの位置に貫通孔９ａが形成されており、この貫通孔９ａを通って、植物Ｐは上方に向かって伸長することができる。この貫通孔９ａの周辺部分には、傾斜面が形成されており、この傾斜面によって、光源４から出射された光をより確実に植物Ｐに向けて光を反射することができる。
なお、反射板９として拡散反射板を用いることで、光源４から出射された光の照射方向によらず、より均質な光を植物Ｐへ向けて反射することができる。
図１２は、図１に示される植物栽培器１の他の変形例を示す断面図であり、図１３の（ａ）は図１２に示される光源取付板８を示す下面図であり、図１３の（ｂ）は図１２に示される透明保護板５を示す上面図であり、図１３の（ｃ）は図１２に示される培地２を示す上面図である。
図１２に示されるように、培地２に植え付けられた植物Ｐごとに対応するレンズ５２および反射部材５６がそれぞれ設けられていても良い。すなわち、図１３の（ａ）〜図１３の（ｃ）に示されるように、培地２に植え付けられた植物Ｐごとに、個別のレンズ５２および反射部材５６がそれぞれ設けられていても良い。このように、植物Ｐの品種や生育段階に応じて、反射部材５６やレンズ５２を個別に設けることにより、植物Ｐごとにより適切な量の光が照射されるように制御することが可能となる。
従って、植物栽培器１ｂによれば、異なる品種の植物Ｐごとに適切な量の光が照射して同時に栽培することができる。
〔実施形態の総括〕
以上のように、本実施形態に係る植物栽培器１は、培地２に植え付けられた植物Ｐに対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源４と、培地２と光源４との間に配設され、光源４から植物Ｐへ向かう光を透過する透明保護板５とを備え、透明保護板５は、培地２から任意の高さに支持されており、光源４側への植物Ｐの伸長を前記高さに制限することを特徴としている。
以上のように、本実施形態に係る植物栽培器１は、培地２に植え付けられた植物Ｐに対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源４と、培地２と光源４との間に配設され、光源４から植物Ｐへ向かう光を透過する透明保護板５とを備え、透明保護板５は、培地２から任意の高さに支持されており、光源４側への植物Ｐの伸長を前記高さに制限することを特徴としている。
植物栽培器１は、培地２から任意の高さに支持され、光源４側への植物Ｐの伸長を制限する透明保護板５を備えている。そのため、光源４側への植物Ｐの伸長は、透明保護板５が支持された高さに制限されるため、植物Ｐと光源４との間に、少なくとも一定の距離を確保することができる。これにより、成長した植物Ｐが光源４に接触することを防止して、光源４から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷することを防止することができる。
また、上記の構成では、植物と光源との距離を広げることなく、透明保護板５によって、光源から植物へ向かう光を透過しつつ植物が光源に接触することを防止することができるので、植物の育成に十分な光量を確保することができる。
それゆえ、本実施形態によれば、光源４から発せられる熱および光によって植物Ｐが損傷することを防止し、且つ、植物Ｐの育成に必要な光量を確保することができる植物栽培器１を実現することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明に係る植物栽培器の一態様によれば、培地に植え付けられた植物に対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源と、前記培地と前記光源との間に配設され、前記光源から前記植物へ向かう光を透過する透光部材とを備え、前記透光部材は、前記培地から任意の高さに支持されており、前記光源側への前記植物の伸長を前記高さに制限することを特徴としている。
本発明に係る植物栽培器の一態様によれば、培地に植え付けられた植物に対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源と、前記培地と前記光源との間に配設され、前記光源から前記植物へ向かう光を透過する透光部材とを備え、前記透光部材は、前記培地から任意の高さに支持されており、前記光源側への前記植物の伸長を前記高さに制限することを特徴としている。
上記の構成では、植物栽培器は、培地から任意の高さに支持されると共に、光源側への植物の伸長を制限する透光部材を備えている。そのため、光源側への植物の伸長を、透光部材が支持された高さに制限することが可能となるため、植物と光源との間に、少なくとも一定の距離を確保することができる。これにより、成長した植物が光源に接触することを防止して、光源から発せられる熱および光によって植物が損傷することを防止することができる。
また、上記の構成では、植物と光源との距離を広げることなく、透光部材によって、光源から植物へ向かう光を透過しつつ、植物が光源に接触することを防止することができるので、植物の育成に十分な光量を確保することができる。
それゆえ、上記の構成によれば、光源から発せられる熱および光によって成長した植物が損傷することを防止し、且つ、植物の育成に必要な光量を確保することができる植物栽培器を実現することができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記透光部材を支持する支持部材をさらに備え、前記支持部材は、前記透光部材を、前記培地と前記光源との間を昇降可能に支持することが好ましい。
光源から発せられる熱および光による植物の損傷を回避するために、植物と光源との間に最小限確保されるべき距離は、植物の品種や成長状態、光源の種類、光源から発せられる熱量および光量、並びに外部環境等に応じて異なる。
そこで、上記の構成では、透光部材は、培地と光源との間を昇降可能に支持部材によって支持されている。そのため、透光部材の高さを適宜変更することが可能となるので、植物の品種等に応じて、成長した植物と光源との間に最適な距離を確保することができる。
従って、上記の構成によれば、光源から発せられる熱および光によって成長した植物が損傷することを、植物の品種等に応じて適切に防止することができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記光源から出射された光を屈折させて、前記植物へと導くレンズ部材をさらに備え、前記レンズ部材は、前記透光部材に連接されていることが好ましい。
植物の育成には十分な光量が必要となるが、十分な光量を得るために光源の数を増やすには空間的な限界があり、また、消費電力の増加を伴う。
そこで、上記の構成では、植物栽培器は、透光部材に連接されると共に、光源から出射された光を屈折させて、植物へと導くレンズ部材をさらに備えている。そのため、このレンズ部材によって光源から出射された光を屈折させその配光を狭角とすることで、光源から出射された光を植物に向けて集光することができる。
従って、上記の構成によれば、光源から出射された光を植物に向けて効率的に照射することができるので、植物栽培器における光の利用効率を向上させることができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記透光部材と前記レンズ部材とは、一体的に形成されていることが好ましい。
透光部材とレンズ部材とを個別に形成した場合、透光部材とレンズ部材との界面において光源から出射された光が反射され、植物に照射される光量が減少する。
そこで、上記の構成では、透光部材とレンズ部材とは、一体的に形成されている。そのため、透光部材とレンズ部材との界面における反射を抑えて、光源からから植物までの伝播過程における光のロスを低減することができる。
従って、上記の構成によれば、植物栽培器における光の利用効率をさらに向上させることができると共に、植物栽培器の部品点数を減らして、製造コストを削減することができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記光源から出射された光を反射させて、前記植物へと導く第１反射部材をさらに備え、前記第１反射部材は、前記光源と前記透光部材と間に配設されていることが好ましい。
上記の構成では、植物栽培器は、光源と透光部材との間に、光源から出射された光を反射させて、植物へと導く第１反射部材をさらに備えている。そのため、この第１反射部材によって光源から出射された光を反射させその配光を狭角とすることで、光源から出射された光を植物に向けて集光することができる。
従って、上記の構成によれば、光源からの光を植物に向けて効率的に照射することができるので、植物栽培器における光の利用効率を向上させることができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記光源から出射された光を反射させて、前記植物へと導く第２反射部材をさらに備え、前記第２反射部材は、前記培地を覆うように配設されており、前記光源から出射された光を、前記培地から前記光源に向かう方向に反射することが好ましい。
上記の構成では、植物栽培器は、培地を覆うように配設された第２反射板をさらに備え、この第２反射板によって、光源から出射された光を、培地から光源に向かう方向に反射する。そのため、光源から出射された光のうち、植物に直接照射されず培地の近傍まで達した光を、この第２反射部材によって再び植物の方向に向かわせることができる。
従って、上記の構成によれば、植物の受光量を増加させることができるので、植物栽培器における光の利用効率をより一層向上させることができる。
また、本発明に係る植物栽培器の一態様では、前記光源は、発光ダイオードであることが好ましい。
植物栽培器の光源としてＬＥＤを用いた場合、成長した植物がＬＥＤに接触または接近し過ぎると、ＬＥＤの照度の高い光によって植物が損傷する可能性が高くなる。
ここで、ＬＥＤは、その近傍での照度は非常に高いが、ＬＥＤから離れるにつれて照度が大きく低下するという特性がある。そのため、透光部材によって植物と光源との間に一定の距離を確保することにより、ＬＥＤの照度の高い光によって植物が損傷することを防止することができる。
このように、本発明は、光源としてＬＥＤを用いた場合に好適に利用することができ、ＬＥＤから発せられる照度の高い光によって成長した植物が損傷することを適切に防止することができる。
〔補足〕
なお、本発明に係る植物栽培器は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明に係る植物栽培器は、植物を育成・保持する培地と、植物育成および／又は観賞用に使用される光源とが設置された植物栽培器において、ＬＥＤを光源として使用し、光源と培地との間に、光透過性を有し、且つ、着脱可能な透明保護板を設けたことを特徴としている。
なお、本発明に係る植物栽培器は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明に係る植物栽培器は、植物を育成・保持する培地と、植物育成および／又は観賞用に使用される光源とが設置された植物栽培器において、ＬＥＤを光源として使用し、光源と培地との間に、光透過性を有し、且つ、着脱可能な透明保護板を設けたことを特徴としている。
また、本発明に係る植物栽培器は、少なくとも一つの光学レンズを一体成型し、配光特性を狭角とすることを特徴としている。
また、本発明に係る植物栽培器は、透明保護板と光源との間に反射板を設置し、透明保護板からの配光を狭角とすることを特徴としている。
また、本発明に係る植物栽培器は、透明保護板に光学レンズを一体成型すると同時に、透明保護板と光源との空間に反射板を敷設し、光学レンズ及び反射板の双方の効果により、透明保護板からの配光を狭角とすることを特徴としている。
また、本発明に係る植物栽培器は、前記培地を覆うように反射部材が備えられており、前期反射部材は、育成植物を貫入可能な貫通孔が形成されていることを特徴としている。
本発明は、人工光で植物を栽培するための光源を備えた植物栽培器に好適に利用することができる。
１、１ａ、１ｂ 植物栽培器
２ 培地
３ 栽培容器
３ａ 開口部
４ 光源（ＬＥＤ）
５ 透明保護板（透光部材）
６ 支柱（支持部材）
７ フード
８ 光源取付板
９ 反射板（第２反射部材）
５１ 側壁部
５２ レンズ（レンズ部材）
５３〜５６ 反射部材（第１反射部材）
Ｐ 植物
Ｓ１ 照射面
Ｓ２ 照射面
２ 培地
３ 栽培容器
３ａ 開口部
４ 光源（ＬＥＤ）
５ 透明保護板（透光部材）
６ 支柱（支持部材）
７ フード
８ 光源取付板
９ 反射板（第２反射部材）
５１ 側壁部
５２ レンズ（レンズ部材）
５３〜５６ 反射部材（第１反射部材）
Ｐ 植物
Ｓ１ 照射面
Ｓ２ 照射面
Claims (7)
- 培地に植え付けられた植物に対して、上方から光を照射する少なくとも１つの光源と、
前記培地と前記光源との間に配設され、前記光源から前記植物へ向かう光を透過する透光部材とを備え、
前記透光部材は、前記培地から任意の高さに支持されており、前記光源側への前記植物の伸長を前記高さに制限することを特徴とする植物栽培器。 - 前記透光部材を支持する支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、前記透光部材を、前記培地と前記光源との間を昇降可能に支持することを特徴とする請求項１に記載の植物栽培器。 - 前記光源から出射された光を屈折させて、前記植物へと導くレンズ部材をさらに備え、
前記レンズ部材は、前記透光部材に連接されていることを特徴とする請求項１または２に記載の植物栽培器。 - 前記透光部材と前記レンズ部材とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の植物栽培器。
- 前記光源から出射された光を反射させて、前記植物へと導く第１反射部材をさらに備え、
前記第１反射部材は、前記光源と前記透光部材と間に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の植物栽培器。 - 前記光源から出射された光を反射させて、前記植物へと導く第２反射部材をさらに備え、
前記第２反射部材は、前記培地を覆うように配設されており、前記光源から出射された光を、前記培地から前記光源に向かう方向に反射することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の植物栽培器。 - 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の植物栽培器。
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