JPH10191787A

JPH10191787A - 植物栽培システム

Info

Publication number: JPH10191787A
Application number: JP9002648A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hirai; 利明平井; Ryuichi Kubota; 龍一窪田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】栽培のための特別な知識を必要とせず、ごく
一般的な栽培者であっても容易に種々の植物を最適状態
で栽培することができ、人工光源の種類によっては本来
栽培するのが難しい植物までそれなりに栽培することが
でき、電力消費の少ない植物栽培システムを提供するこ
とを目的とする。【解決手段】本発明の植物栽培システムの植物栽培装
置は、植物を収容する容器と、前記容器内に設けられ前
記植物に光を照射する人工光源と、前記植物の種類及び
栽培時期に応じて前記人工光源の光照射時間を制御する
光制御手段と、前記光制御手段に与える制御データを中
央管理装置から受信する第１受信手段と、前記第１受信
手段が受信した前記制御データを記憶する第１記憶手段
と、前記第１記憶手段に記憶された前記制御データを読
みだして前記光制御手段に送る装置制御手段を備えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工光源から照射
する光の照射時間を制御して植物を育成する植物栽培装
置と、この植物栽培装置に植物の種類と人工光源の種類
に応じた照射時間の制御データを送信する中央管理装置
と、両装置間の通信を行う伝送路を備えた植物栽培シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年植物の育成に必要な適切な環境条件
を施設内に取り入れ、自然の条件や天候に左右されずに
効率的に植物を大量生産する方法が検討されている。こ
の際に制御される項目として、光，日長時間，温度，湿
度，炭酸ガス濃度，液肥の成分，液温等がある。そして
光源としては太陽光を利用したものと、人工光源を用い
たものがある。光源は、効率的に安定した生産を行なう
ために、植物育成に必要な条件で自由に制御することが
容易な人工光源を用いるのが適当である。現在の人工光
源としては、高圧ナトリウムランプ，メタルハライドラ
ンプ，蛍光灯等がそれぞれ単独で利用されたり、太陽光
と併用した形で用いられている。例えば、蛍光灯を使用
した植物栽培装置は特開平２−６０５２７に記載された
ものが知られている。これは、４００〜７００ｎｍの３
波長域にさらに遠赤色の７００〜８００ｎｍの波長域を
有する蛍光灯によって、植物を効率的に栽培する装置で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の人工光
源を用いた植物栽培装置は、植物ごとに育成のための波
長域、照射量、照射時間が異なる上、最適な制御を行う
ためには植物ごとに、しかも人工光源の種類と栽培時期
に応じて光の照射条件が変わるために、ごく一般的な栽
培者がいろいろな種類の植物を最適な環境で、しかも１
つの植物栽培装置で栽培をすることは困難であった。

【０００４】そして人工光源の種類によっては、制御に
際して光の波長域、照射量、照射時間を制御するのが難
しい光源もある。例えば、高圧ナトリウムランプ、メタ
ルハライドランプを用いたものは、発光する波長を必要
な波長域のみに限定することが難しく、波長ごとの制御
ができず最適な照射をすることができなかった。しかも
夏の高温期には、不可避的に発生する必要以上の赤外線
域放射による熱が、植物に甚大な影響を及ぼすため赤外
放射カットフィルターを設置したり、冷房機の運転頻度
を上げる等の対策が不可欠なものである。また蛍光灯を
用いた植物栽培装置の場合、ランプバルブ内面に塗布す
る蛍光物質の組成を変えることで発光波長域の選択は可
能になるが、各々の波長の光エネルギー比率を任意に変
えて植物体の種類や成長段階に応じて最適な発光スペク
トルを自由に供給することは難しいし、特定の波長だけ
を点滅させたり、光エネルギー量を可変にすることが困
難であった。従ってこのような光源を用いた植物栽培装
置で植物を栽培せざるをえない場合には最適な制御は断
念せざるをえないが、どのような条件や方法で照射すれ
ばこの状態に近づけ一応の栽培が可能になるのか、一般
的な栽培者には分からないものであった。

【０００５】また植物の生育に関し、節間生長，葉の展
開，花芽の形成等の光形態形成にフィトクロムと呼ばれ
ているタンパク質の関与があるが、フィトクロムは光の
波長が６５０ｎｍと７３０ｎｍの２点で可逆的な反応を
起こす。その結果、例えば、葉菜類では６５０ｎｍでは
葉柄生長が抑制され、わい性になり、７３０ｎｍでは葉
柄が伸長して徒長気味になる。また植物は暗期に入る前
に感じた光で形態形成が作用されるが、この際フィトク
ロムは７３０ｎｍの波長の光で発芽や花芽形成にも影響
を及ぼして、発芽や花芽形成を抑制する作用がある。ほ
うれん草，シュンギク等の長日植物では１日当たりの光
照射時間を１２時間以上にすると花芽が分化し、葉の成
長が止まってしまう。従って葉の成長が望ましい長日植
物の葉菜類では促成栽培をするのが困難になってしまう
という問題があった。以上のようなことから照射する光
の波長と照射時期、照射時間を十分注意して人工光源を
微妙に制御しないと、生育はしても植物の本来の用途に
不適当な植物が成長してしまうという問題があった。

【０００６】そして従来の栽培装置に使われている光源
は、生産コストの中で電力費という形で大きな割合を占
めるものであった。

【０００７】そこで本発明の目的は、栽培のための特別
な知識を必要とせず、ごく一般的な栽培者であっても容
易に種々の植物を最適状態で栽培することができ、人工
光源の種類によっては本来栽培するのが難しい植物をそ
の光源を使った中では最良の状態で栽培することがで
き、不必要な光の照射やその他の植物育成環境制御のた
めの電力消費を省くことができ、電力消費の少ない植物
栽培システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この前記従来の問題点を
解決するために本発明の植物栽培システムの植物栽培装
置は、植物の種類及び栽培時期と人工光源の種類に応じ
て前記人工光源の照射時間を制御する光制御手段と、前
記光制御手段に与える制御データを中央管理装置から受
信する第１受信手段と、前記第１受信手段が受信した前
記制御データを記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶
手段に記憶された前記制御データを読みだして前記光制
御手段に送る装置制御手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】これにより、栽培のための特別な知識を必
要とせず、ごく一般的な栽培者であっても容易に種々の
植物を最適状態で栽培することができ、人工光源の種類
によっては本来栽培するのが難しい植物をその光源を使
った中では最良の状態で栽培することができ、電力消費
が少ない植物栽培システムにすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、植物を収容する容器と、前記容器内に設けられ前記
植物に光を照射する人工光源と、前記植物の種類及び栽
培時期と前記人工光源の種類に応じて前記人工光源の照
射時間を制御する光制御手段と、前記光制御手段に与え
る制御データを中央管理装置から受信する第１受信手段
と、前記第１受信手段が受信した前記制御データを記憶
する第１記憶手段と、前記第１記憶手段に記憶された前
記制御データを読みだして前記光制御手段に送る装置制
御手段を備えたことを特徴とする植物栽培システムの植
物栽培装置であるから、植物の栽培に最適な光の照射条
件を中央管理装置から送って光制御手段を制御できる。

【００１１】請求項２に記載された発明は、人工光源
が、容器内に設けられた赤色と青色と緑色との三色の波
長の光を照射する三波長域の蛍光灯と、前記容器内に設
けられた遠赤色光波長の光を照射する発光ダイオードか
らなることを特徴とするから、植物の光合成及び生長に
必要な波長を照射することができ、植物の形態を正常な
姿で育成させることができる。

【００１２】請求項３に記載された発明は、光制御手段
が、中央管理装置から送られた制御データに基づいて、
人工光源の種類の選択と前記人工光源のそれぞれの照射
時間を制御することを特徴とするから、栽培植物や育成
段階によって人工光源の使用形態や照射条件を変えるこ
とができ、植物の形態を正常な姿で育成させることがで
きる。

【００１３】請求項４に記載された発明は、発光ダイオ
ードの波長が７００〜７５０ｎｍであることを特徴とす
るから、光形態形成の効果が大きい７００〜７５０ｎｍ
の波長の光を照射することができる。

【００１４】請求項５に記載された発明は、第１入力手
段を備え、前記第１入力手段から入力された入力データ
を中央管理装置に送出する第１送信手段を備えたことを
特徴とするから、入力データを中央管理装置に送ること
ができる。

【００１５】請求項６に記載された発明は、容器内の温
度を検知する温度検知部と、前記容器内の温度を制御す
る温度制御手段と、前記容器内の湿度を検知する湿度検
知部と、前記容器内の湿度を制御する湿度制御手段と、
前記容器内の炭酸ガスの濃度を検知する炭酸ガス検知部
と、前記容器内の炭酸ガス濃度を制御する炭酸ガス制御
手段と、前記温度検知部と前記湿度検知部と前記炭酸ガ
ス検知部が検出した各検出データを中央管理装置へそれ
ぞれ送信する第１送信手段を備え、第１受信手段が前記
温度制御手段と前記湿度制御手段と前記炭酸ガス制御手
段への中央管理装置からのそれぞれの制御データを受信
し、第１記憶手段が前記制御データをそれぞれ記憶し、
装置制御手段が前記第１記憶手段に記憶された前記制御
データをそれぞれ読みだして前記温度制御手段と前記湿
度制御手段と前記炭酸ガス制御手段に送ることを特徴と
するから、中央管理装置に各検出データを送り、中央管
理装置から制御データが植物栽培装置に送られ、この制
御データに基づいて温度と湿度と炭酸ガスの濃度を適切
に制御することができる。

【００１６】また請求項７に記載された発明は、植物の
種類及び栽培時期と人工光源の種類に応じた光を照射す
る制御データを記憶した第２記憶手段と、植物栽培装置
に前記制御データを送信する第２送信手段と、前記第２
記憶手段から読みだした前記制御データを前記第２送信
手段に送信する管理装置制御手段を備えたことを特徴と
する植物栽培システムの中央管理装置であるから、植物
の種類と人工光源の種類に応じた光を照射する制御デー
タを第２記憶手段に記憶しておき、この制御データを植
物栽培装置に送信でき、多くの植物の種類と人工光源の
種類に応じた的確な制御ができ、植物栽培装置をコンパ
クトなものにすることができる。

【００１７】請求項８に記載された発明は、第１入力手
段から入力された入力データを第１送信手段と伝送路を
介して受信する第２受信手段を備えたことを特徴とする
から、入力データを受信して中央管理室で植物栽培装置
を制御できる。

【００１８】請求項９に記載された発明は、第２記憶手
段には、植物の種類及び栽培時期と人工光源に応じた温
度と湿度と炭酸ガス濃度の各制御データがそれぞれ記憶
されており、第２送信手段から前記各制御データが植物
栽培装置に送信されることを特徴とするから、植物栽培
装置内の温度と湿度と炭酸ガス濃度を最適なものに制御
することができる。

【００１９】請求項１０に記載された発明は、請求項１
〜６のいずれかに記載の植物栽培装置と、請求項７〜９
のいずれかに記載の中央管理装置と、前記中央管理装置
と前記植物栽培装置の間の伝送路から構成される植物栽
培システムであるから、中央管理室側に栽培のための制
御データを記憶しておき、伝送路を介して植物栽培装置
へ送って最適の制御をすることができる。

【００２０】以下、本発明の一実施の形態について添付
図面に沿って説明する。（実施の形態１）まず本実施の形態における植物栽培シ
ステムの植物栽培装置の説明をする。図１は本発明の一
実施形態における植物栽培システムの植物栽培装置概略
図を示す。図１において１は植物栽培装置の本体である
容器であって、天井，床，間仕切りがあり、中の植物生
育環境を保持できるものである。２は容器１内で実際に
栽培される栽培植物である。３はマイクロコンピュータ
等から構成される光源制御手段で、４は赤と青と緑の三
波長の光を照射する三波長域蛍光灯、５は遠赤色発光ダ
イオードである。遠赤色発光ダイオード５は７００〜７
５０ｎｍの波長を有する発光ダイオードが光形態形成の
効果が大きいため望ましい。６は温度検知部で本実施の
形態１では熱電対方式で温度を検出するものである。７
はマイクロコンピュータ等から構成される温度制御手
段、８はクーラーで、容器内温度を下げるため冷却媒体
と周囲の空気とで熱交換するものである。９はヒータＡ
で、容器内温度をあげるため加熱媒体と周囲の空気とを
熱交換するものである。１０は容器内湿度を検出する湿
度検知部、１１はマイクロコンピュータからなる湿度制
御手段、１２は超音波加湿器で容器内の湿度を高める超
音波式水蒸気発生器である。１３は炭酸ガス濃度検知部
で赤外線吸収方式のものであり、１４はマイクロコンピ
ュータ等から構成される炭酸ガス制御手段、１５は炭酸
ガスボンベで液化炭酸ガスを充填したものに電磁弁を取
り付けたものである。１６はガラス電極式等のｐＨ検知
部、１７は電気伝導度検知部、１８は液温度検知部であ
る。１９はマイクロコンピュータ等から構成される液肥
制御手段、２０は水供給部で水供給配管に電磁弁をつけ
たものであり、２１は液肥原料部でタンクの中に液体肥
料濃縮液を入れポンプで組み上げるものである。２２は
ヒータＢで液肥温度を上げる水中ヒータであり、２３は
液肥部で水供給部２０と液肥原料部２１で供給して液肥
を作成するタンクである。液肥制御手段１９は、液肥原
料部２１のポンプと水供給部２０の電磁弁を動作させて
液肥部２３に送って所定濃度の液肥とする。この際ヒー
タＢ２２はこの液肥の温度を上昇させ、栽培植物２へ導
く。

【００２１】２４は容器１の全体の制御を行う装置制御
手段、２５は操作パネルに設けられた第１入力手段、２
６は第１記憶手段である。２７は後述する中央管理装置
３６からの制御データを受信する第１受信手段、２８は
同じく中央管理装置３６に植物栽培装置で検出した検出
データや第１入力手段２５から入力された入力データを
送信する第１送信手段である。第１送信手段２８と第１
受信手段２７はそれぞれ伝送路２９を介して後述する第
２受信手段と第２送信手段と接続されている。本実施の
形態１では伝送路２９は電話回線等の有線の回線である
が、無線による伝送であってもよい。３０は容器内の光
を検出する光検知部である。ただ光検知部３０は必ずし
も必要な検知部ではない。装置制御手段２４は、第１受
信手段２７を制御して中央管理装置３６から送られた制
御データを第１記憶手段２６に送って記憶させるもので
ある。同時に装置制御手段２４は第１入力手段２５から
入力された入力データを第１記憶手段２６に記憶させた
り、これを第１送信部を介して中央管理装置３６へ送出
させたりするものである。このほか装置制御手段２４は
第１記憶手段に格納されている栽培植物２に対応した制
御データを読み出し、これを光制御手段３に送って容器
１内での光の照射の制御を行わせ、温度制御手段７に送
ってクーラー８やヒータＡ９を動作させ容器１内温度を
制御させる。同時に装置制御手段２４は液肥制御手段１
９に制御データを送り、炭酸ガス制御手段１４に炭酸ガ
ス濃度に関する制御データを送って炭酸ガス濃度を制御
している。

【００２２】この植物栽培装置の動作は次の通りであ
る。第１入力手段２５より入力された植物などの植物栽
培装置かを示すＩＤ等の入力データは、装置制御手段２
４によって第１送信手段２８から中央管理装置３６へ送
信される。後述するように中央管理装置３６で必要な制
御データが選択決定され、この制御データが中央管理装
置３６から第１受信手段２７に送信される。ここで選択
決定された制御データは、例えば人工光源の種類が植物
栽培装置の人工光源である三波長域蛍光灯４と遠赤色発
光ダイオード５であることを参照した上、該当する植物
の生育情報である光照射制御種類、光照射制御量、照射
制御時間、制御温度、制御湿度、制御炭酸ガス濃度、制
御ｐＨ，制御電気伝導度，制御液温度液，液肥割合，液
肥制御温度等のデータである。第１受信手段２７で受信
されるとこれらの制御データは装置制御手段２４により
第１記憶手段に格納される。さらに装置制御手段２４は
上記の植物の生育情報を第１記憶手段２６から読みだす
とともに、光制御手段３，温度制御手段７，湿度制御手
段１１，炭酸ガス制御手段１４，液肥制御手段１９に動
作命令を出力し、上記の植物の制御データをそれぞれの
制御手段に送る。

【００２３】まず光照射制御に関して説明すると、第１
記憶手段２６より読み出された光照射制御種類と光照射
制御量と照射制御時間の制御データは光制御手段３に入
力される。この入力された制御データから、光制御手段
３は三波長域蛍光灯４と発光ダイオード５のどちらをい
つどのくらいの時間照射するのか、また発光ダイオード
５はどのくらいの電流を流すのか、発光ダイオード５は
三波長域蛍光灯４といっしょに点灯するのか等の決定さ
れた使用形態に従って光源をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２４】次に温度制御に関して説明すると、第１記
憶手段２６から読み出された制御温度は温度制御手段７
に入力される。この入力されたデータを設定値とするこ
とによって温度制御手段７は容器１内の温度を制御温度
に制御するものである。ところで容器１内には温度検知
部６が設けられており、温度検知部６が検出した温度デ
ータを温度制御手段７へ送っている。温度制御手段７は
検出した温度データと、装置制御手段２４から送られた
制御温度とを比較し、クーラー８とヒータＡ９のどちら
を制御するのか決定し、クーラー８またはヒータＡ９を
それぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する。温度検知部６が検知し
た温度が制御温度より高ければクーラー８をＯＮし、ヒ
ータＡ１０をＯＦＦする。温度検知部６が検出した温度
データが制御温度より低ければ、クーラー８をＯＦＦ
し、ヒータＡ９をＯＮする。温度検知部６から検知した
温度が制御温度と同じ場合、クーラー８とヒータＡ９を
ともにＯＦＦする。ただクーラー８とヒータＡ９がとも
にＯＮすることはない。

【００２５】続いて湿度制御に関して説明する。第１記
憶手段２６から読み出された制御湿度は湿度制御手段１
１に入力される。この入力されたデータを設定値とする
ことによって湿度制御手段１１は湿度を制御湿度に制御
するものである。ところで容器１内に湿度検知部１０が
設けられており、湿度検知部１０が検出した湿度データ
を湿度制御手段１１へ送っている。湿度制御手段１１は
検出した湿度データと装置制御手段２４から送られてき
た制御湿度を比較し、湿度データが制御湿度より低い場
合は超音波加湿器１２をＯＮして湿度を上昇させる。湿
度が上昇して、湿度検知部１０が検知した湿度データが
制御湿度より高くなると湿度制御手段１１は超音波加湿
器１２をＯＦＦする。湿度が高い場合には植物の生育に
影響がないので制御を行う必要がない。そして温度制御
を行うと湿度も自然に下がってくるものである。

【００２６】次に炭酸ガス制御について説明する。第１
記憶手段２６から読み出された制御炭酸ガス濃度は炭酸
ガス制御手段１４に入力される。この入力されたデータ
を設定値とすることによって炭酸ガス制御手段１４は炭
酸ガス濃度を制御炭酸ガス濃度に制御するものである。
容器１内には炭酸ガス濃度検知部１３が設けられてお
り、炭酸ガス濃度検知部１３が検出した炭酸ガス濃度は
炭酸ガス制御手段１４に送られる。炭酸ガス制御手段１
４は炭酸ガス濃度データと制御炭酸ガス濃度を比較し、
炭酸ガス濃度データが制御炭酸ガス濃度より低い場合は
炭酸ガスボンベ１５をＯＮして炭酸ガス濃度を上昇させ
る。炭酸ガス濃度が上昇して、炭酸ガス濃度データが制
御炭酸ガス濃度より高くなると炭酸ガス手段１４は炭酸
ガスボンベ１５をＯＦＦする。そして炭酸ガス濃度が高
くても栽培植物２の光合成により自然に下がってくる。

【００２７】液肥制御の説明をすると、第１記憶手段２
６から読み出された制御ｐＨ，制御電気伝導度，制御液
温度液，液肥制御温度の制御データは液肥制御手段１９
に入力される。この入力されたデータを設定値とするこ
とによって液肥制御手段１９は設定された制御ｐＨ，制
御電気伝導度，制御液温度液，液肥制御温度に制御する
ものである。容器１内にはｐＨ検知部１６，電気伝導度
検知部１７，液温度検知部１８が設けられており、検出
したｐＨ，電気伝導度，液温度等のデータは液肥制御手
段１９へ送られる。液肥制御手段１９はこのデータと装
置制御手段２４から送られてきた制御データである制御
ｐＨ，制御電気伝導度，制御液温度を比較する。ここで
液肥制御手段１９の具体的な動作を説明する。例えば制
御ｐＨ６．５±０．５，制御電気伝導度１．０±０．２
ｍＳ／ｃｍで液肥を作成する場合、液肥制御手段１９は
以下のような判断をして水供給部２０、液肥原料部２１
をＯＮ／ＯＦＦ動作させる。液肥制御手段１９が液肥部
２３に液肥が少ないことを検知すると水供給部２０をＯ
Ｎする。これにより水供給部２０は水道水や井戸水を液
肥部２３へ供給する。水道水や井戸水の水質は水道法や
今までの経験からｐＨ５．８〜８．５、電気伝導度０．
０５〜０．５ｍＳ／ｃｍであることが知られている。水
供給が始まると同時にｐＨ検知部１６，電気伝導度検知
部１７はそれぞれｐＨ、電気伝導度を検出して液肥制御
手段１９へデータを送る。液肥制御手段１９は送られて
きたｐＨ、電気伝導度を制御ｐＨ、制御電気伝導度と比
較する。ｐＨは通常ｐＨ５．８〜８．５の範囲内にある
が電気伝導度は低いので、液肥制御手段１９は液肥原料
部２１をＯＮする。ところで液肥原料は液体肥料で高濃
度のものが予め作成して充填してある。本実施の形態１
では液肥原料のｐＨが４．０〜４．５，電気伝導度は２
０〜３０ｍＳ／ｃｍである。液肥原料が供給されるとｐ
Ｈは下がり、電気伝導度は上昇する。水と液肥原料を供
給してｐＨと電気伝導度が制御ｐＨ，制御電気伝導度と
も満足したところで液肥制御手段１９は水供給部２０，
液肥原料部２１をＯＦＦして作成を停止する。ｐＨが制
御ｐＨより低い場合や液肥部２３の液体肥料が少ない場
合は水供給部２０がＯＮして水が液肥部２３に注がれ水
量を増やしｐＨを上昇させる。ｐＨが制御ｐＨと等しく
なれば水供給部２０はＯＦＦして水供給は停止する。電
気伝導度は制御電気伝導度と電気伝導度検知部１７から
送られてきたデータを比較する。電気伝導度検知部１７
の検出したデータが低ければ液肥原料部２１をＯＮして
液肥原料が液肥部２３に注がれ電気伝導度を上昇させ
る。この時ｐＨが下がってくるのでｐＨを再調整する必
要が出てくる。そこで水供給部２０もＯＮされる。この
ようにして液肥原料部２１，水供給部２０が液肥部２３
に供給され制御電気伝導度，制御ｐＨに等しくなるよう
に液肥を作成する。液温度は検出したデータが制御液温
度より低い場合はヒータＢ２２をＯＮして液温度を上昇
させる。液温度が上昇して、液温検知部１８が検知した
液温度が制御液温度より高くなると装置制御手段はヒー
タＢ２２をＯＦＦさせるものである。なお温度制御され
た装置内での気体と液体の温度は一般的に液体温度の方
が低いため冷却器を設置する必要はない。

【００２８】以上説明したように本実施の形態の容器１
においては、第１入力手段２５より入力された入力デー
タが送られた中央管理装置３６が該当する植物の制御デ
ータを選択決定して返送し、装置制御手段２４はこの制
御データに基づき、光制御手段３，温度制御手段７，湿
度制御手段１１，炭酸ガス制御手段１４，液肥制御手段
１９に動作命令を送るものである。光制御手段３，温度
制御手段７，湿度制御手段１１，炭酸ガス制御手段１
４，液肥制御手段１９は、制御データを設定値として三
波長域蛍光灯４，発光ダイオード５，送風機，クーラー
８，ヒータＡ９，超音波加湿器１２，炭酸ガスボンベ１
５，水供給部２０，液肥原料部２１，ヒータＢ２２をそ
れぞれＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、生育したい植
物を最適の状態で栽培をすることが可能である。

【００２９】ところで本実施の形態１の植物栽培装置を
用いて光の種類や照射量、照射時間を変えて植物栽培を
行うと、各植物にとって最適な環境を提供できることを
説明する。実験は装置内温度を２３±５℃として播種時
から収穫時まで一定の条件で行った。湿度は播種から本
葉形成までは９０±１０％，本葉形成から収穫時までは
７５±１０％で行った。液肥は発芽から本葉形成までは
水のみで行い、本葉形成から供給した。供給液肥の液温
度は２３±５℃，ｐＨは６．５±０．５，電気伝導度は
１．０±０．２で行った。これらの条件は実験に使用し
たレタス，サラダ菜，２種類のほうれん草，シュンギク
で共通である。光照射は、まず最初に三波長域蛍光灯
のみ２４時間照射で栽培したものと、三波長域蛍光灯
照射後暗期に入る前に７３０ｎｍの波長を持つ発光ダイ
オードを照射し、その後暗期に入る栽培実験について行
った。結果を（表１）の（ａ），（ｂ）に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】レタス，サラダ菜については蛍光灯のみで
充分栽培でき、播種から収穫まで３０日で生長させるこ
とができた。ほうれん草（東洋種）（西洋種），シュン
ギクは長日植物で、蛍光灯照射のみでは花芽が形成され
葉の生長がとまってしまった。そこで三波長域蛍光灯照
射後暗期に入る前に７３０ｎｍの波長を持つ発光ダイオ
ードを照射して実験を行った。蛍光灯の照射は１２時間
／日と１５時間／日，７３０ｎｍ波長のＬＥＤは蛍光灯
照射後１５分間／日と３０分間／日で実験した。この結
果を（表１）の（ｂ）に示す。ほうれん草（東洋種）は
蛍光灯１２時間／日＋発光ダイオード３０分間／日照射
で促成栽培することができた。ほうれん草（西洋種）は
蛍光灯１５時間／日＋発光ダイオード１５〜３０分間／
日照射で促成栽培することができた。シュンギクは蛍光
灯１５時間／日＋発光ダイオード３０分間／日照射で促
成栽培することができた。いずれも露地栽培では７０日
程度栽培期間が必要なものが、３０日で栽培でき栽培期
間を大幅に短縮することができた。このことは長日植物
の葉菜類でも三波長域蛍光灯と７３０ｎｍの波長の発光
ダイオードを光制御手段３によって照射時間と照射パタ
ーンを制御することによって植物に応じた効率的な促成
栽培をすることができる。

【００３２】次に植物ごとに発光ダイオードの照射時期
を変えることで効率的な促成栽培が行えることを説明す
る。実験は発光ダイオードの照射を栽培植物の生長のど
の時点から必要になるかを行ってみた。光の照射は三波
長域蛍光灯を１日１２時間で行い、発光ダイオード照射
開始時期を播種時，幼葉発生時，本葉発生時，本葉５枚
発生時，本葉１０枚発生時と植物の生長によって段階的
にずらしてみた。発光ダイオードの照射は三波長域蛍光
灯消灯直後から３０分行った。その結果を（表１）の
（ｃ）に示す。この結果より、長日植物の幼葉発生時か
本葉発生時の生長の早い時期から照射することにより花
芽を抑制することができた。植物ごとに効果的な促成栽
培を行う光の種類や照射量、照射時間は異なり、この光
の照射方法に従えば促成栽培ができることがわかる。

【００３３】次に光合成反応のもう一つの要因である炭
酸ガスについて実験を行ってみた。前記共通項目のうち
炭酸ガス濃度のみを可変してレタスで栽培実験を行って
みた。炭酸ガス濃度を増加させるのは光照射している時
間のみで、暗期は光合成が行われないのでガスボンベ１
５を止めるように炭酸ガス濃度制御手段１３に情報を入
れておいた。その結果を（表２）に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】この結果から、炭酸ガス濃度を増加するこ
とで一株あたりの重量を増加することができる。（表
２）より、６００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍで地上部生体
重量，地上部乾燥重量とも５０％以上の増加が確認さ
れ、１０００ｐｐｍから２０００ｐｐｍでは増加率は５
％から６％になった。炭酸ガス濃度を多くすれば株重量
は増加するが１０００ｐｐｍ程度が最も効率的と考えら
れる。

【００３６】以上のような実験を他の植物にも何回も繰
り返し行ない、植物の形態形成を正常な姿で促成栽培で
きる条件を後述する中央管理装置３６の第２記憶手段に
記憶させておく。第１入力手段２５から栽培植物を選択
すれば、その植物の生育情報を第２記憶手段から読み出
し、植物栽培装置に伝送することにより植物を最適に栽
培することができる。

【００３７】続いて植物栽培システムの中央管理装置３
６に関して説明する。図２は本発明の一実施の形態の植
物栽培システムの中央管理装置の概略図である。図２に
おいて３１は第２受信手段、３２は第２送信手段、３３
は制御手段、３４は第２記憶手段、３５は第２入力手段
である。第２記憶手段３４には、植物栽培装置のＩＤに
対応した人工光源情報やその他の固有の情報が格納され
ている。また第２記憶手段３４には栽培する植物の生育
情報が人工光源の種類と使用形態ごとにそれぞれ記憶さ
れている。植物の生育情報には光照射制御種類、光照射
制御量、照射制御時間、制御温度、制御湿度、制御炭酸
ガス濃度、制御ｐＨ，制御電気伝導度，制御液温度液，
液肥制御割合，液肥制御温度に関するデータがある。こ
のとき人工光源の種類というのは、三波長域蛍光灯であ
るとか発光ダイオードであるとかの種類であり、使用形
態というのは発光ダイオードだけを使用する場合とか、
三波長域蛍光灯及び発光ダイオードの双方を使用する場
合とかのことである。使用形態に関してはどういう使用
をする使用形態がその植物にとって最良のものか、優先
度を付けて記憶されている。

【００３８】管理装置制御手段３３は第１入力手段２５
から入力された入力データを第２受信手段を介して受け
取り、発信した植物栽培装置のＩＤと栽培する植物のコ
ードを読みだす。次に管理装置制御手段３３は第２記憶
手段３４から該当ＩＤをもつ植物栽培装置が備えている
人工光源の情報を読み出す。次に管理装置制御手段３３
はこの人工光源の情報を基に、該当する植物の生育情報
の中から人工光源の種類が合致し、使用形態の中で優先
度の最も高い使用形態に関する生育情報を制御データと
して読み出す。続いて管理装置制御手段３３はこの制御
データを宛先となる植物栽培装置のＩＤとともにパケッ
トにし、第２送信手段を介して伝送路２９へ送り出すも
のである。

【００３９】このように本実施の形態１の中央管理装置
３６は、第２記憶手段３４に栽培する植物の生育情報が
人工光源の種類と使用形態ごとにそれぞれ数多く記憶さ
れているから、植物栽培装置の第１記憶手段２６の中に
通常栽培することが植物のデータや制御データすべてを
格納する必要がなく、装置がコンパクトになる。また複
数の植物栽培装置を同じ条件で同じ植物を栽培する場
合、第２入力手段３５から入力するか、どこか１ヶ所の
第１入力手段２５からの入力で、すべての植物栽培装置
を同時に制御することができる。

【００４０】（実施の形態２）以上説明した実施の形態
１の植物栽培システムにおいては、中央管理装置３６は
栽培する植物の生育情報を記憶しているだけであり、中
央管理装置３６は植物栽培装置に制御データを送る機能
を有しているにすぎない。従って植物の栽培に関する制
御は植物栽培装置でローカルに行われるものである。し
かし、実施の形態２の植物栽培システムにおいては、植
物栽培装置の各検知部で検出した検出データがリアルタ
イムで中央管理装置３６に送られ、中央管理装置３６が
この検出データを基に判断して植物栽培装置を集中して
制御するものである。

【００４１】実施の形態２における植物栽培システムの
植物栽培装置の構成は、実施の形態１と基本的に同一で
ある。ただ、光制御手段３と、温度制御手段７と、湿度
制御手段１１と、炭酸ガス制御手段１４と、液肥制御手
段１９の機能が異なる。すなわち実施の形態２ではこれ
らの各制御手段は、それぞれの検知部、すなわち温度検
知部６、湿度検知部１０、炭酸ガス濃度検知部１３、ｐ
Ｈ検知部１６、電気伝導度検知部１７、液御検知部１８
で定期的に検出したデータを設定値と比較して設定値に
近づけるローカルな制御を行わない。実施の形態２での
各制御手段はそれぞれの検知部で検出したデータを装置
制御手段２４に送り、装置制御手段２４が第１送信手段
２８を介して中央管理装置３６の第２受信手段にこれら
のデータを送信するものである。管理装置制御手段３３
は受け取ったデータを第２記憶手段に一時的に記憶する
とともに、第２記憶手段３４に別途格納されている植物
生育情報を実施の形態１と同様に読みだす。次いで管理
装置制御手段３３は、一時的に記憶されている前記のデ
ータと植物生育のための制御データとを比較して相違量
を算出し、相違量をなくすために植物栽培装置の各制御
手段をどのように制御すればよいかの制御量を算出し、
第２送信手段２２を介して植物栽培装置に送信する。こ
れを受信した装置制御手段２４は制御量を光制御手段３
と、温度制御手段７と、湿度制御手段１１と、炭酸ガス
制御手段１４と、液肥制御手段１９に送って制御するも
のである。そして所定の時間が経過すると、再び各検知
部、温度検知部６、湿度検知部１０、炭酸ガス濃度検知
部１３、ｐＨ検知部１６、電気伝導度検知部１７、液御
検知部１８でそれぞれ検出したデータを装置制御手段２
４に送り、装置制御手段２４は第１送信手段２８を介し
て中央管理装置３６のこれらのデータを送信することに
なる。

【００４２】このように実施の形態２においては、中央
管理装置３６の管理装置制御手段３３で植物栽培装置の
制御をリアルタイムに行うことができ、植物栽培装置は
各制御手段が簡単な構成となり最もシンプルな構成とな
る。また各検出データが中央管理装置３６に送られるか
ら、複数の植物栽培装置の各検出データを分析すること
により、第２記憶手段３４に記憶されている植物の生育
情報を更新していくことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、植
物の栽培のための制御データを中央管理装置から植物栽
培装置に送って制御するから、最適な状態で植物を育成
することができ、栽培のための特別な知識が必要でな
く、ごく普通の栽培者であっても容易にさまざまの植物
を栽培できる。人工光源で育成に必要な光エネルギーを
与えて栽培するため、自然農法ほど生産コストがかから
ずこれを低減することができ、栽培期間を短縮すること
ができる。また小型化が可能なため食用植物、例えば野
菜を使用する場合直前まで植物が生きた状態であるか
ら、新鮮な野菜を供給することができる。さらに人工光
源の種類によっては本来栽培するのが難しい植物まで、
その光源で最良の栽培をすることで栽培可能にすること
ができ、電力消費が少ない植物栽培システムにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における植物栽培システ
ムの植物栽培装置の概略図

【図２】本発明の一実施の形態における植物栽培システ
ムの中央管理装置の概略図

【符号の説明】

１容器２栽培植物３光制御手段４三波長域蛍光灯５発光ダイオード６温度検知部７温度制御手段８クーラー９ヒータＡ１０湿度検知部１１湿度制御手段１２超音波加湿器１３炭酸ガス濃度検知部１４炭酸ガス制御手段１５炭酸ガスボンベ１６ｐＨ検知部１７電気伝導度検知部１８液温度検知部１９液肥制御手段２０水供給部２１液肥原料部２２ヒータＢ２３液肥部２４装置制御手段２５第１入力手段２６第１記憶手段２７第１受信手段２８第１送信手段２９伝送路３０光検知部３１第２受信手段３２第２送信手段３３管理装置制御手段３４第２記憶手段３５第２入力手段３６中央管理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】植物を収容する容器と、前記容器内に設け
られ前記植物に光を照射する人工光源と、前記植物の種
類及び栽培時期と前記人工光源の種類に応じて前記人工
光源の照射時間を制御する光制御手段と、前記光制御手
段に与える制御データを中央管理装置から受信する第１
受信手段と、前記第１受信手段が受信した前記制御デー
タを記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶手段に記憶
された前記制御データを読みだして前記光制御手段に送
る装置制御手段を備えたことを特徴とする植物栽培シス
テムの植物栽培装置。
【請求項２】人工光源が、容器内に設けられた赤色と青
色と緑色との三色の波長の光を照射する三波長域の蛍光
灯と、前記容器内に設けられた遠赤色光波長の光を照射
する発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１
記載の植物栽培システムの植物栽培装置。
【請求項３】光制御手段が、中央管理装置から送られた
制御データに基づいて、人工光源の種類の選択と前記人
工光源のそれぞれの照射時間を制御することを特徴とす
る請求項２記載の植物栽培システムの植物栽培装置。
【請求項４】発光ダイオードの波長が７００〜７５０ｎ
ｍであることを特徴とする請求項２または３記載の植物
栽培システムの植物栽培装置。
【請求項５】第１入力手段を備え、前記第１入力手段か
ら入力された入力データを中央管理装置に送出する第１
送信手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４記載の
植物栽培システムの植物栽培装置。
【請求項６】容器内の温度を検知する温度検知部と、前
記容器内の温度を制御する温度制御手段と、前記容器内
の湿度を検知する湿度検知部と、前記容器内の湿度を制
御する湿度制御手段と、前記容器内の炭酸ガスの濃度を
検知する炭酸ガス検知部と、前記容器内の炭酸ガス濃度
を制御する炭酸ガス制御手段と、前記温度検知部と前記
湿度検知部と前記炭酸ガス検知部が検出した各検出デー
タを中央管理装置へそれぞれ送信する第１送信手段を備
え、第１受信手段が前記温度制御手段と前記湿度制御手
段と前記炭酸ガス制御手段への中央管理装置からのそれ
ぞれの制御データを受信し、第１記憶手段が前記制御デ
ータをそれぞれ記憶し、装置制御手段が前記第１記憶手
段に記憶された前記制御データをそれぞれ読みだして前
記温度制御手段と前記湿度制御手段と前記炭酸ガス制御
手段に送ることを特徴とする請求項１〜５記載の植物栽
培システムの植物栽培装置。
【請求項７】植物の種類及び栽培時期と人工光源の種類
に応じた光を照射する制御データを記憶した第２記憶手
段と、植物栽培装置に前記制御データを送信する第２送
信手段と、前記第２記憶手段から読みだした前記制御デ
ータを前記第２送信手段に送信する管理装置制御手段を
備えたことを特徴とする植物栽培システムの中央管理装
置。
【請求項８】第１入力手段から入力された入力データを
第１送信手段と伝送路を介して受信する第２受信手段を
備えたことを特徴とする請求項７記載の植物栽培システ
ムの中央管理装置。
【請求項９】第２記憶手段には、植物の種類及び栽培時
期と人工光源に応じた温度と湿度と炭酸ガス濃度の各制
御データがそれぞれ記憶されており、第２送信手段から
前記各制御データが植物栽培装置に送信されることを特
徴とする請求項７または８記載の植物栽培システムの植
物栽培装置。
【請求項１０】請求項１〜６のいずれかに記載の植物栽
培装置と、請求項７〜９のいずれかに記載の中央管理装
置と、前記中央管理装置と前記植物栽培装置の間の伝送
路から構成されることを特徴とする植物栽培システム。