WO2012081452A1

WO2012081452A1 - 遮光装置、遮光システム、植物栽培システム

Info

Publication number: WO2012081452A1
Application number: PCT/JP2011/078213
Authority: WO
Inventors: 直行辰巳
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-06-21

Abstract

　遮光装置（１０）は、栽培されている植物（２）に照射される太陽光の、少なくとも一部を遮光し、中心軸（１２）と、中心軸（１２）を中心として回転可能に取り付けられており、太陽光を遮光し、中心角（θ）を可変できる、少なくとも一つの４個の扇部（１１）を有する回転部（１９）を備えている。これにより、栽培する植物に光が照射され過ぎることで、植物が枯れてしまうことを防止し、栽培している植物の成長を促進させ、汎用性が高い遮光装置を得ることができる。

Description

遮光装置、遮光システム、植物栽培システム

　本発明は、栽培している植物へ照射される光を調整する遮光装置、遮光システム、植物栽培システムに関する。

　一般的に、太陽光を利用し、温室やビニールハウス等で植物が栽培される。しかし太陽光利用型の温室やビニールハウスでは、室内の温度管理と太陽光の入射は密接に関わっている。太陽光が強すぎると、植物を栽培している環境の温度が上昇しすぎ、植物に悪影響を及ぼす。

　そこで、室温の温度上昇を防ぐために、農業用の遮光フィルムなどを用いている。このような遮光フィルムは数種類あり、例えば可視光を透過し、赤外線カットするものや透過光を５０％カットするものなど用途に応じて使用されている。

　特許文献１には、千鳥状に赤外カットフィルムを配した板の相対位置をずらすことで、温室内の温度を加温したいときに加温し、温室内の温度を冷却したいときに冷却する方法が開示されている。

　特許文献１では、温室のガラス面に千鳥状に赤外線カットフィルムを貼り付ける。そして、もう一枚千鳥状に赤外線カットフィルムを貼り付けた透明な板を準備し、当該透明な板を、千鳥状に赤外線カットフィルムを貼り付けた温室のガラス面に重ねる。

　そして、赤外線・紫外線を温室内に入射させたい場合、すなわち、温室を加温したい場合、赤外線カットフィルムが重なるように、上記透明な板をずらす。これにより、赤外光の約５０％が温室内に入射し、温室が加温される。

　一方、赤外線・紫外線を必要としない場合、すなわち、温室を冷却したい場合、千鳥状の赤外線カットフィルムが重ならないように、上記透明な板をずらす。これにより、赤外線はほぼ温室に入射せず、次第に温室が冷却される。

　このように、特許文献１では、温室に入射される赤外光及び紫外光を調整し、光熱動力費の削減を図っている。

　ここで、非特許文献１には、栽培している植物に照射する光は、同一光量（積分値）の場合、連続光を照射した場合に対し、パルス光を照射した場合の育成の優位性について開示されている。これについて図１９を用いて説明する。

　図１９は、照射光のパルス周期と光合成速度との関連を示した実験結果を表す図である。図１９に示されているのは、サラダナでの実験結果である。図１９より、同一光量（積分値）を植物に照射した場合、連続光より、パルス光を照射した方が、植物の光合成の速度が上昇しており、植物育成の効率が高いことが分かる。

　特許文献２には、円筒状の水槽内に、扇型の播種皿と円筒軸に沿って回転可能な扇型の遮光部材を設置し、発芽するまでは扇型の遮光部材によって遮光し、発芽後は周方向に移動可能とした水耕栽培装置が開示されている。

　特許文献３には、円環枠に折りたたみ可能な絞り羽根を取り付け、円環枠を回転させることにより中を通る光束を扇状に遮光することで、照明光の強度を配向特性を変えることなく可変できる絞り装置が開示されている。

日本国公開特許公報「特願２０１０‐１８４２６４号」日本国公開特許公報「特開６２‐９１１２９号公報（１９８７年４月２５日公開）」日本国公開特許公報「特開６１‐４１４３０号公報（１９８６年２月２７日公開）」

植物工場研究所、［online］、［２０１０年１１月４日検索］、インターネット＜URL：http://www.sasrc.jp/pulse.htm＞

　遮光フィルムや、千鳥状に配された赤外カットフィルムを用いて、所望の太陽光の光量を得るには、太陽光の光量の変化に伴って、遮光フィルムを開閉する必要がある。

　しかし、このように遮光フィルムを開閉するには数分程度の時間を要する。このため、単に遮光フィルムを用いたり、２枚の赤外線カットフィルムの相対位置をずらすだけでは、太陽光の光量の変化に応じた透過光を、任意の比率で精度高く取り出すことができず、時々刻々と変化する太陽光の光量の変化に迅速に対応することができない。このような課題は、通常の農業を行う際には大きな問題ではなかったが、収率向上や、乾燥地域での効率的エネルギー利用を想定した、精密農業においては、改善が考慮されるべき課題である。

　また、特許文献１の技術は、栽培している植物にパルス光を照射するためのものではない。

　特許文献２では、栽培区画の一部分を完全開口させるか、遮光するかのどちらかであり、採光率は０％又は１００％の２通りしかない。

　特許文献３は、内視鏡用の光源装置の絞り装置であり、植物の栽培用の光源をパルス光に変換するものではない。

　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、栽培する植物に光が照射され過ぎることで、植物が枯れてしまうことを防止し、栽培している植物の成長を促進させ、汎用性が高い遮光装置を得ることである。

　上記の課題を解決するために、本発明の遮光装置は、栽培されている植物に照射される光の、少なくとも一部を遮光する遮光装置であって、中心軸と、上記中心軸を中心として回転可能に取り付けられており、上記光を遮光し、中心角を可変できる、少なくとも一つの羽根とを有する回転部を備えていることを特徴としている。

　上記構成によると、上記羽根によって、上記植物に照射される光の一部は遮光される。そして、上記羽根の中心角を可変することで、上記植物に照射される光の遮光量を調整することができるので、上記植物に照射される光量を調整することができる。これにより、上記植物に光が過度に照射されることで高温となり、上記植物が枯れてしまうことを防止することができる。

　さらに、上記羽根を、上記中心軸を中心として回転させることで、回転する羽根によって、上記植物に照射される光をパルス光に変換することができる。これにより、連続光を、栽培している植物に照射する場合と比べて、上記植物の光合成を促進させることができるので、栽培している植物の成長を促進させることができる。

　また、上記構成によると、回転する上記羽根によって、上記植物に照射される光をパルス光に変換するので、太陽光や、蛍光灯、ＬＥＤ等など、上記植物に照射する光の光源の種類を問わず、上記植物に照射される光をパルス光に変換することができる。このため、汎用性が高い遮光装置を得ることができる。

　本発明の遮光装置は、栽培されている植物に照射される光の、少なくとも一部を遮光する遮光装置であって、中心軸と、上記中心軸を中心として回転可能に取り付けられており、上記光を遮光し、中心角を可変できる、少なくとも一つの羽根と、を備えている。これにより、栽培する植物に光が照射され過ぎることで、植物が枯れてしまうことを防止し、栽培している植物の成長を促進させ、汎用性が高い遮光装置を得るという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置が配されている温室の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、複数の回転部を備えている遮光装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の回転部の構成を表す平面図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表す図である。（ａ）は内枠から突出する固定部で扇部の端部を固定している様子を表す図であり、（ｂ）は固定部が内枠に格納されている様子を表す図である。回転部の固定部制御部の構成を表すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、羽根の中心角が最小である回転部を備える遮光装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、羽根の中心角が最大である回転部を備える遮光装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、羽根の中心角が最小である複数の回転部を備える遮光装置の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、羽根の中心角が最大である複数の回転部を備える遮光装置の構成を表す図である。本発明の第２の実施形態に係る遮光装置の回転部の構成を表す平面図である。本発明の第２の実施形態に係る遮光装置の構成を表し、複数の回転部を備える遮光装置の構成を表す図である。本発明の第２の実施の形態に係る遮光装置の構成を表す図である。本発明の第３の実施形態に係る遮光装置の回転部の構成を表す平面図である。本発明の第３の実施の形態に係る遮光装置の構成を表す図である。本発明の第４の実施の形態に係る遮光システムの構成を表す側面図である。本発明の第４の実施の形態に係る遮光システムの構成を表す上面図である。照射光のパルス周期と光合成速度との関連を示したの実験結果を表す図である。

　〔実施の形態１〕
　本発明の第１の実施形態について説明する。

　（遮光装置の概略構成）
　まず、図１、２を用いて、遮光装置１０の概略構成及び、遮光装置１０を備える温室１の構成について説明する。

　図１は、第１の実施形態に係る遮光装置１０の概略構成を表す図である。図２は、遮光装置が配されている温室の構成を表す図である。

　温室（植物栽培システム）１は、太陽光を遮光する屋根１ａと、屋根１ａに覆われ、植物２を栽培するための栽培室１ｂと、遮光装置１０とを備えている。遮光装置１０は、回転部１９と、電子制御装置２０と、電源２９とを備えている。

　栽培室１ｂ内には、栽培されている植物２と、栽培室１ｂ内の換気を行うための換気扇３と、栽培室１ｂ内の温度や湿度を調整するためのエアーコンディショナー４とが配されている。換気扇３や、エアーコンディショナー４は栽培室１ｂの壁などに配されている。

　屋根１ａには、複数の回転部１９が配されている。回転部１９は、栽培室１ｂで栽培されている植物２に照射される太陽光の、少なくとも一部を遮光するものである。

　回転部１９は、外枠（枠部材）１３と、外枠１３内に配されている内枠１４と、内枠１４の内側に配されている中心軸１２及び扇部（羽根）１１とを備えている。さらに、詳細は後述するが、回転部１９は、図１には図示しない、複数の固定部１６と、複数の磁石１８と、回転モータ８と、複数の架台９と、固定部制御部２５とを備えている。

　電子制御装置２０は、中心角制御部２１と、回転駆動制御部２２と、無線信号出力部２３と、回転モータ制御部２４とを備えている。

　電子制御装置２０は、例えば、ＣＰＵやコンピュータである。電子制御装置２０の設置場所は特に限定されるものではなく、栽培室１ｂの壁に配されていてもよいし、例えば、植物２が栽培されている面（床面）に設置されていてもよい。

　電源２９は、電子制御装置２０や、回転部１９に電力を供給するための電源である。電源２９も同様に、設置場所は特に限定されるものではなく、栽培室１ｂの壁に配されていてもよいし、植物２が栽培されている面（床面）に設置されていてもよい。

　電子制御装置２０は、一つで、複数の回転部１９の駆動を制御するようにしてもよいし、一つの回転部１９に対応する一つの電子制御装置２０が設けられていてもよい。電子制御装置２０と、回転部１９とは、有線及び無線によって通信が可能に接続されている。

　電子制御装置２０は、扇部１１のそれぞれの中心角の角度を制御する場合は、遮光装置１０に対して無線で制御信号を出力する。又、電子制御装置２０は、扇部１１のそれぞれの回転数を制御する場合は、回転部１９に対して、有線を通じて、扇部１１を回転させるための回転モータ８（図５参照）に電流を出力する。

　無線信号出力部２３は、回転部１９と、無線通信可能に接続されている。無線信号出力部２３は、中心角制御部２１から出力されてくる扇部１１の中心角の角度を制御するための中心角指示情報を取得すると、当該取得した中心角指示情報を、無線で、回転部１９に出力する。

　回転モータ制御部２４は、回転部１９の回転モータ８（後述する）と、電流の出力が可能なように、有線で接続されている。回転モータ制御部２４は、回転駆動制御部２２から出力されてくる扇部１１の回転数を制御するための回転数指示信号を取得すると、当該取得した回転数指示信号に応じた回転数となるように、遮光装置１０の回転モータ８（後述する）に電流を出力する。

　中心角制御部２１は、扇部１１のそれぞれの中心角の開閉を制御するものである。中心角制御部２１は、一又は複数の回転部１９に対して、扇部１１の中心角の値を指示する中心角指示情報を無線信号出力部２３を介して遮光装置１０に出力する。中心角制御部２１からの中心角指示情報を取得した回転部１９は、扇部１１の中心角が、指示された所定の角度となるように制御する。

　回転駆動制御部２２は、扇部１１の回転数を制御するものである。回転駆動制御部２２は、扇部１１の回転数を指示する回転数指示信号を取得すると、所望の回転数となるように、電流を、回転モータ制御部２４から、回転部１９に配されている回転モータ８に対して出力させる。

　扇部１１は、中心軸１２を中心として、互いに等間隔に複数配されている。本実施の形態では、４個の扇部１１が配されている。

　扇部１１は、太陽光を遮光することができる材質から構成されている。扇部１１は、例えば、合成樹脂や、アルミ等の軽量の軽金属等から構成されている。扇部１１の色は、透明ではなく、黒色等、太陽光を遮光することができるような色である。複数の扇部１１間は、光が透過可能な透明な領域（光透過領域Ａ）となっている。すなわち、光透過領域Ａは、複数の扇部１１間の空間である。

　複数の扇部１１は、それぞれ、扇状であり、中心角が調整可能となっている。扇部１１は、それぞれ、中心軸１２に固定されている。

　また、詳細は後述するが、複数の扇部１１のそれぞれは、一方の端部１１ａが内枠１４の表面と接続され、他方の端部１１ｂが内枠１４の内側面と接続されている。そして、内枠１４が回転することで、複数の扇部１１のそれぞれは、中心軸１２を中心として回転する。

　さらに、扇部１１のそれぞれの一方の端部１１ａは、内枠１４の表面をスライド可能となっている。すなわち、扇部１１は、端部１１ａを、内枠１４の表面をスライドさせることで、中心角の調整が可能となっている。

　複数の扇部１１は、それぞれ、蛇腹状であり、電子制御装置２０からの指示によって、扇部１１それぞれの中心角が可変可能となっている。扇部１１の中心角は、一例として、９度以上９０以下の範囲で調整可能である。このように、扇部１１は蛇腹状なので、中心角を可変させることで、扇部１１が光を遮光する面積も可変させることができる。

　内枠１４は、扇部１１の、扇状に開閉可能である一方の端部１１ｂを内側面で固定し、扇部１４の他方の端部１１ａを表面で固定、又は、表面に沿って移動させるものである（詳細は後述する）。

　このため、扇部１１の一方の端部１１ｂは、内枠１４の内側面に固定される。そして、扇部１１の端部１１ａを内枠１４の表面に固定することで、扇部１１の中心角を一定にすることができる。これにより、植物２に対してパルス光を照射することができる。

　また、扇部１１の一方の端部１１ｂを内枠１４の内側面に固定し、扇部１１の端部１１ａを内枠１４の表面に沿って移動させることで、扇部の中心角を変更することができる。これにより、所望の周期のパルス光を、植物２に対して照射することができる。

　遮光装置１０を平面視したとき、外枠１３は、中心軸１２を中心に回転しているときの、扇部１１の外周を囲むような円形状を有している。すなわち、外枠１３の内部に、扇部１１及び内枠１４は配されている。これにより、回転している扇部１１に異物が混入したりすることを防止している。

　複数の回転部１９が屋根１ａに配されることで、外枠１３の内部に照射された太陽光のうち、複数の扇部１１のそれぞれに照射された太陽光は遮光される。一方、外枠１３の内部に照射された太陽光のうち、複数の扇部１１間の領域である光透過領域Ａに照射された太陽光は、回転部１９の内部を透過し、温室１で栽培されている植物２に照射される。

　さらに、扇部１１のそれぞれの中心角を可変することで、植物２に照射される太陽光の遮光量を調整することができ、植物２に照射される太陽光の光量を調整することができる。すなわち、太陽光の光量が多いときは、扇部１１の中心角を大きくすることで、温室１内に照射される太陽光の光量を少なくする。

　これにより、植物２に太陽光が過度に照射されることで、温室１内が高温となり、植物２が枯れてしまうことを防止することができる。

　一方、太陽光の光量が少ないときは、扇部１１の中心角を小さくすることで、温室１内に照射される太陽光の光量を多くすることで、温室１内の温度低下を防止することができる。

　さらに、扇部１１を、中心軸１２を中心として回転させることで、光透過領域Ａの位置も回転し、光透過領域Ａを通って、植物２に照射される太陽光の照射位置も変化する。これにより、植物２に対して、太陽光が、照射、遮光、照射、・・・と繰り返されることとなり、植物２にパルス状に、太陽光を照射することができる。

　すなわち、扇部１１を、中心軸１２を中心として回転させることで、回転する扇部１１によって、植物２に連続的に照射される太陽光をパルス状の太陽光（パルス光）に変換することができる。

　ここで、図１９に示したように、栽培している植物２に連続光を照射するより、パルス光を照射した方が、植物の光合成が促進されることが知られている。

　すなわち、図１９に示すように、植物２にパルス光を照射することで、連続光を照射する場合と比べて、植物２の光合成を促進させることができる。このため、温室１で栽培している植物２の成長を促進させることができる。

　また、例えば、蛍光灯やＬＥＤ等、太陽光以外の人工光で植物２を栽培する植物工場に、遮光装置１０を配することもできる。植物２と人工光との間に、遮光装置１０を配することで、回転する扇部１１によって、連続光である人工光を、パルス光に変換することができる。

　このように、遮光装置１０によると、回転する扇部１１によって、連続光をパルス光に変換することができるので、太陽光や人工光など、栽培している植物２に照射する光の光源の種類を問わず、植物２に照射される光をパルス光に変換することができる。このため、汎用性が高い遮光装置１０を得ることができる。

　なお、太陽光を用いず、例えば、メタルハライドランプ等、人工光で植物２を栽培する場合でも、過度の赤外線が照射されることによって、栽培されている植物２が過度の高温となる場合がある。このように、人工光を用いて植物２を栽培する場合でも、扇部１１の中心角の大きさを制御することで、植物２に照射される光量を調整することができるので、植物２が過度に高温となることを防止することができる。

　このため、遮光装置１０は、太陽光利用型や、人工光利用型等に問わずさまざまな植物工場に利用することができる。

　さらに、扇部１１は、中心軸１２に複数配されているので、複数の扇部１１を、中心軸１２を中心として回転させて植物２に照射される太陽光が変換されるパルス光のパルス間隔を短くすることができる。このように、パルス間隔を短くすることで、植物２の光合成を、より促進させることができ、植物２の成長をより促進させることができる。

　回転部１９の直径は、一例として、３０ｃｍ以上１ｍ以下である。これにより、複数の回転部１９で屋根１ａを被覆し、汎用性を高めることができる。

　また、回転部１９は、複数の回転部１９を一つのユニットとして、屋根１ａに配してもよい。

　図３は、複数の回転部１９を備えている遮光装置１０の構成を表す図である。

　遮光装置１０は、４個の回転部１９と、４個の回転部１９の外側を囲むように配されている枠１５と、電源装置２９（図３には不図示）とを備えている。

　４個の回転部１９は、歯車状に配されており、それぞれの枠１３が接触するように配されている。このように、複数の回転部１９を一つのユニットとして、複数の回転部１９を屋根１ａに配することで、一つの回転部１９の面積を小さくすることができる。このため、複数の回転部１９を、さまざまな屋根１ａに設置することができるので、汎用性を向上することができる。

　（遮光装置１０の詳細説明）
　次に、図４～図７を用いて、遮光装置１０の構成について、詳細に説明する。

　図４は、遮光装置１０の回転部１９の構成を表す平面図である。図５は、遮光装置１０の構成を表す図である。図５では、回転部１９は断面の構成を表している。

　図４、５に示すように、回転部１９は、上述したように、外枠１３、内枠１４、中心軸１２、４つの扇部１１を備えており、さらに、複数の固定部１６と、複数の磁石１８と、回転モータ８と、複数の架台９と、固定部制御部２５とを備えている。

　外枠１３は、内枠１４、複数の扇部１１、及び中心軸１２を内包しており、内部を密閉可能としている。外枠１３は、強化アクリル板や強化ガラス等の透明な材料から構成されている。

　複数の架台９は、外枠１３の裏面側に配されている。架台９によって、回転部１９は屋根１ａに固定される。

　回転モータ８は、中心軸１２と、当該中心軸１２を内包する部分の外枠１３とを覆っている。回転モータ８は、電磁石により、中心軸１２を回転させるものである。回転モータ８は、中心軸１２を覆う領域にはコイルが配されている。また、中心軸１２には磁石が配されている。

　そして、回転モータ制御部２４から出力されてくる電流が回転モータ８のコイルに流されることで、回転モータ８は、中心軸１２を回転させる。この中心軸１２が回転することで、扇部１１及び内枠１４が回転する。

　扇部１１の端部１１ｂは、内枠１４の内側面に固定されている。扇部１１の端部１１ｂは、内枠１４との相対位置が変化しない固定された端部である。

　扇部１１の端部１１ａは内枠１４の内面側ではなく、表面側に配されている。扇部１１の端部１１ａには孔１７が設けられており、孔１７の周囲であって、端部１１ａの裏面（内枠１４の表面と対向する側の面）には磁石１８が配されている。扇部１１の端部１１ａは、内枠１４に格納されている磁化された複数の固定部１６によって、内枠１４の表面に沿って移動が可能な端部である。さらに、端部１１ａに設けられた孔１７に、内枠１４から突出するように可動した固定部１６が挿入されることで、端部１１ａは、内枠１４との相対位置が変化しないように、内枠１４に固定される。

　固定部１６は、扇部１１の端部１１ａを固定又は、端部１１ａを誘導して移動させるためのものである。固定部１６は、固定部制御部２５からの指示信号によって、内枠１４から突出、又は内枠１４内に格納されるように可動が可能に、内枠１４の周方向に沿って複数配されている。

　扇部１１の端部１１ａを内枠１４に固定する場合は、複数の固定部１６のうち、端部１１ａを固定したい箇所に配されている固定部１６を、内枠１４から突出するように、固定部１６を可動させる。

　図６の（ａ）に示すように、固定部制御部２５から固定部１６に突出指示情報を出力することで、固定部１６を内枠１４から突出させ、扇部１１の端部１１ａに設けられた穴１７に挿入させることで、扇部１１の端部１１ａを内枠１４に固定することができる。扇部１１の端部１１ａを内枠１４に固定することで、扇部１１の中心角θの値を固定することができる。

　一方、扇部１１の端部１１ａを内枠１４の表面に沿って可動させる場合は、複数の固定部１６を内枠１４内に格納するように可動させる。

　図６の（ｂ）に示すように、固定部制御部２５から固定部１６に格納指示情報を出力することで、固定部１６を内枠１４の内部に格納し、さらに、格納された固定部１６を磁化させる。

　これにより、固定部１６は、裏面（内枠１４の表面との対向面）に磁石１８が配されている扇部１１の端部１１ａを、内枠１４の表面に沿って誘導、すなわちスライドさせる。これにより、扇部１１の中心角θの値を変更することができる。

　図７は、固定部制御部２５の構成を表すブロック図である。固定部制御部２５は、無線信号出力部２３から無線で出力されてくる中心角指示情報を取得する信号受信部２５１と、当該信号受信部２５１が取得した中心角指示情報に基づいて、固定部１６を突出又は内枠１４に格納するように可動させる固定部可動部２５３と、内枠１４に格納された固定部１６を磁化させる磁化制御部２５４とを備えている。

　固定部制御部２５は、内枠１４の内部又は外部に配されている。信号受信部２５１は、内枠１４に一つ配されていればよい。固定部可動部２５３及び磁化制御部２５４は、各固定部１６毎に、内枠１４に複数配されている。

　信号受信部２５１は、無線信号出力部２３から中心角指示情報を取得すると、内枠１４に配されている複数の固定部１６のうち、制御対象となる固定部１６の近傍に配されている固定部可動部２５３及び磁化制御部２５４に、中心角指示情報を出力する。

　そして、中心角指示情報を取得した固定部可動部２５３は、近傍に配されている固定部１６を突出又は格納するように可動させる。

　内枠１４に格納されおり、磁化されていた固定部１６が突出される場合は、中心角指示情報を取得した磁化制御部２５４は、当該突出される固定部１６の磁化を解除する。また、内枠１４から突出されており、磁化されていなかった固定部１６が内枠１４に格納された場合は、中心角指示情報を取得した磁化制御部２５４は、当該取得した中心角指示情報に応じて、当該格納された固定部１６を適切な強度で磁化させる。

　（扇部の中心角について）
　次に、図８～図１１を用いて、遮光装置１０の扇部１１の中心角の開閉について説明する。なお、図８～１１では、電子制御装置２０、電源２９の構成は省略している。

　まず、図８、図９用いて一つの回転部１９を備える遮光装置１０について説明する。

　図８は、扇部１１の中心角が最小である一つの回転部１９を備える遮光装置１０の構成を表す図である。図９は、扇部１１の中心角が最大である一つの回転部１９を備える遮光装置１０の構成を表す図である。

　上述したように、複数の扇部１１は、それぞれ扇状であり、中心軸１２を中心として円周方向に回転できるように、中心軸１２に中心部分が取り付けられている。また、扇部１１の中心角は、電子制御装置２０（図１参照）によって、端部１１ａが内枠１４の表面に沿って可動することで、扇が開閉するように制御される。扇部１１の中心角θは、複数の扇部１１間で同じとなるように、それぞれ制御される。

　扇部１１の中心角θは、９度以上９０度以下の範囲で開閉が可能である。

　扇部１１の中心角θの最小値は小さい方がよいが、９度程度が、蛇腹状に形成され、実用的な扇部１１の実現可能な最小値である。換言すると、固定部１６は、扇部１１の中心角θの最小値が９度となるように、内枠１４に配されている。

　図４に示すように、扇部１１の中心角θを９度とする場合、{９（度）×４（個）}／３６０（度）＝０．１となり、内枠１４内に照射された太陽光のうち、１０％の太陽光を扇部１１により遮光することができる。

　一方、図９に示すように、扇部１１の中心角θを９０度とする場合、{９０（度）×４（個）}／３６０（度）＝１となり、内枠１４内に照射された太陽光のうち、１００％の太陽光を扇部１１により遮光することができる。換言すると、固定部１６は、扇部１１の中心角θの最大値が９０度となるように、内枠１４に配されている。

　このように、扇部１１の中心角θは、９度以上９０度以下の範囲で開閉が可能であるので、内枠１４内に照射された太陽光を１０％以上１００％以下の範囲で遮光することができる。このように、遮光する範囲の広い遮光装置１０を得ることができる。

　複数の扇部１１のそれぞれは、中心軸１２を中心として、互いに点対称となるように配されているので、複数の扇部１１が回転しているときの重心を安定させることができる。

　また、複数の扇部１１は互いに等間隔で配されているので、複数の扇部１１のそれぞれの中心角θを同一とすることで、各扇部１１によって一定間隔で光を遮光し、又、各角光透過領域Ａによって一定間隔で光が照射することができる。すなわち、一定の周期のパルス光を植物２に照射することができる。

　すなわち、遮光装置１０によると、さまざまな種類の植物２に対して、一定の周期のパルス光を照射して植物２の栽培促進の実験を行うための実験装置を得ることができる。

　ここで、扇風機などでは、角度をつけた羽根を回転させることで風を起こしている。一方、遮光装置１０では、複数の扇部１１は角度をつけず、回転面に対して平行に配されている。すなわち、複数の扇部１１のそれぞれは、中心軸１２を中心として回転する際の回転面に対して平行に配されている。

　これにより、複数の扇部１１のそれぞれは、空気抵抗が少なく、高速に回転することができる。

　次に、図１０、図１１を用いて、複数の回転部１９を有する遮光装置１０の中心角について説明する。

　図１０は、扇部１１の中心角が最小である複数の回転部１９を備える遮光装置１０の構成を表す図である。図１１は、扇部１１の中心角が最大である複数の回転部１９を備える遮光装置１０の構成を表す図である。

　図１０に示すように、扇部１１の中心角θを９度とする場合、［１×１／{（１／４）^２×π}×０．１］＝０．０７９となり、４個の遮光装置１０の枠１３内に照射された太陽光のうち７．９％を、各扇部１１により遮光することができる。

　一方、図１１に示すように、扇部１１の中心角θを９０度とする場合、１×１／{（１／４）^２×π}＝０．７８５となり、４個の回転部１９の枠１３内に照射された太陽光のうち７８．５％を、各扇部１１により遮光することができる。

　このように、複数の扇部１１の中心角の和によって、回転部１９を通過する太陽光の出射比率を任意に制御することが可能である。

　本実施の形態では、回転部１９が備えている複数の扇部１１のように、４個の羽根を点対称にかつ、等間隔で配することで、回転時の重心の安定と、遮光装置１０を透過する太陽光の周期を一定化させている。なお、回転部１９に配される扇部１１は、本実施の形態のように４個に限定されず、点対称に等間隔に配されていればよく、２個や３個であってもよく、５個以上であってもよい。

　さらに、回転時の重心の安定は悪くなるが、羽根が一つであってもよい。これにより、簡易な構成で遮光装置１０を構成することができる。

　また、本実施の形態では、複数の回転部１９を備える遮光装置１０としては、４個の回転部１９を備えているものとして説明したが、複数の回転部１９の個数は４個に限定されず、２個、３個であってもよいし５個以上であってもよい。

　また、回転部１９は、必ずしも内部を密閉する外枠１３を備えている必要はなく、中心軸１２や、内枠１４が回転可能に配されていればよい。

　〔実施の形態２〕
　次に、図１２～図１４を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１２は、第２の実施の形態に係る遮光装置３０が備える回転部３９の構成を表す図である。図１３は、第２の実施の形態に係る遮光装置３０が備える複数の回転部３９を表す図である。図１４は、第２の実施の形態に係る遮光装置３０の構成を表す図である。なお、図１４の複数の回転部３９は、断面の構成を表している。

　遮光装置３０は、複数の回転部３９と、電子制御装置２０と、電源２９とを備えている。

　図１２、１３に示すように、回転部３９は、実施の形態１で説明した回転部１９の外枠１３を備えず、内枠１４の外側面に複数の歯車３１を備えている。

　複数の回転部３９を備えている遮光装置３０は、４個の回転部３９を備えており、４個の回転部３９のそれぞれに配されている歯車３１が係合している。

　そして、複数の回転部３９のうち、一つは、電子制御装置２０によって、扇部１１及び内枠１４の回転の駆動制御が為される回転部３９ａと、回転部３９ａの内枠１４が回転する動力が伝達されることで、内枠１４及び扇部１１が回転可動する回転部３９ｂとを備えている。

　図１４に示すように、回転部３９ａの中心軸１２ａは、回転モータ８に挿入されている。そして、回転モータ８の外側を覆って、架台９が配されている。実施形態１と同様に、回転モータ８の中心軸１２を覆う領域にはコイルが配されている。また、回転モータ８に覆われている中心軸１２ａには磁石が配されている。

　そして、回転モータ８は、回転モータ制御部２４と有線で接続されている。回転モータ制御部２４から出力されてくる電流が回転モータ８のコイルに流されることで、回転モータ８は、中心軸１２を回転させる。この中心軸１２が回転することで、回転部３９ａの扇部１１及び内枠１４が回転する。

　一方、回転部３９ｂは、回転モータ８備えておらず、中心軸１２ｂは、架台９に回転可能に配されている。回転部３９ｂの内枠１４の外側面に配されている歯車３１が、回転部３９ａの内枠１４の外側面に配されている歯車３１と係合することで、回転部３９ｂの内枠１４及び扇部１１は、中心軸１２ｂを中心として回転する。

　なお、無線信号出力部２３は、回転部３９ａの固定部制御部２５及び、回転部３９ｂの固定部制御部２５と無線通信が可能に接続されている。

　このように、複数の回転部３９を備えている遮光装置３０では、内枠１４の外側に歯車３１を備え、複数の内枠１４間で歯車３１が係合している。これにより、内枠１４が回転することで、それぞれの扇部１１を回転させることができる。

　このため、複数の回転部３９を備える遮光装置３０では、複数の回転部３９のそれぞれに回転モータ８を具備しなくても、扇部１１のそれぞれを回転させることができる。このため、簡易な構成で遮光装置３０を構成することができる。

　また、回転部３９では、外枠１３が不要なので、製造コストを削減することができる。なお、扇部１１の表面側、裏面側に、扇部１１を保護するための透明な保護部材を配してもよい。

　〔実施の形態３〕
　次に図１５、図１６、図１９を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１５は、第３の実施の形態に係る遮光装置４０の回転部４９の構成を表す図である。図１６は、遮光装置４０の構成を表す図である。図１６では、回転部４９は断面の構成を表している。

　図１９に示したように、植物の光合成に必要な光量において、同一光量(積分値)で比較した場合、短いパルス周期の方が、より光合成が促進されるという結果が報告されている。

　図１９に示すように、パルス周期が４００μｓの場合、連続光と比較して光合成速度が約２５％ほど向上している。

　すなわち、植物２に照射されるパルス光の周期を４００μｓとすることで、植物２を最も効率よく成長させることができる。

　そこで、遮光装置４０では、パルス光の周期を４００μｓとするための構成となっている。

　遮光装置４０は、回転部４９と、電子制御装置２０と、電源装置２９とを備えている、回転部４９は、遮光装置１０が備えていた回転部１９の扇部１１に替えて、扇部４１を備えている。

　ここで、扇部４１の中心角をθ１、扇部４１間の角度をθ２とする。扇部４１は、中心角θ１と、扇部４１間の間隔θ２とが等しくなるように配されている。すなわち、遮光装置４０は開口率が約５０％となるように扇部４１が配されている。複数の扇部４１の中心角θ１を最小の９度としたとき、複数の扇部４１間の角度θ２は、９度となるように、複数の扇部４１及び複数の固定部１６が配されている。扇部４１は、中心軸１２に４０個配されている。

　扇部４１の端部４１ｂは、内枠１４の内側面に固定されている。

　扇部４１の端部４１ａは内枠１４の内面側ではなく、表面側に配されている。扇部４１の端部４１ａには孔１７が設けられており、孔１７の周囲であって、端部４１ａの裏面（内枠１４の表面と対向する側の面）には磁石１８が配されている。扇部４１の端部４１ａは、内枠１４に格納されている磁化された複数の固定部１６によって、内枠１４の表面に沿って移動が可能な端部である。

　さらに、端部４１ａに設けられた孔１７に、内枠１４から突出するように可動した固定部１６が挿入されることで、端部４１ａは、内枠１４との相対位置が変化しないように、内枠１４に固定される。

　複数の扇部４１の中心角θ１は、電子制御装置２０の無線信号出力部２３により、最大で１８度まで可変可能となっている。

　複数の扇部４１、中心軸１２、内枠１４は、回転部１９と同様に、外枠１３によって覆われており、外枠１３は密閉されている。外枠１３は、一例として、強化アクリル板や強化ガラス等の材料を用いることができる。

　そして、外枠１３内は、大気圧より気圧が低くなるように設定されている。外枠１３の内部の気圧は、大気圧より低ければよく、０気圧以上１気圧未満である。

　このように、外枠１３内の空間は大気中より空気抵抗が少ないので、扇部４１の回転速度を向上させることができる。このため、遮光装置４０では、扇部４１を３７５０ｒｐｍの高速回転が可能となっている。

　扇部４１を３７５０ｒｐｍで回転させる際、３６０（度）＝１６（ｍｓ）であり、扇部４１の中心角θ＝９（度）、扇部４１間の角度θ２＝９（度）とすることで、４００μｓ周期のパルス光を生成することができる。

　このように、遮光装置４０が備えている回転部４９は、扇部４１を４０個備えており、扇部４１は、互いに等間隔で配されており、扇部４１の中心角θ１を最小値とすることで９度となる。これにより、回転部４９の内枠１４内を透過する太陽光のパルス周期を４００μｍ程度とすることができる。４００μｍ程度のパルス周期のパルス光は、植物２の光合成速度が高く、より効率よく、植物２の成長を促進させることができる。

　上述したように、遮光装置４０の回転部４９では、扇部４１は、密閉された外枠１３内に配されており、当該外枠１３内の気圧は、大気圧より低くなっている。これにより、扇部４１が配されている密閉空間は大気中より空気抵抗が少なく、扇部４１を３７５０ｒｐｍ程度で高速回転させ、回転数を維持することができる。こように、遮光装置４０によると、植物２の成長を、より促進させることができる。

　〔実施形態４〕
　次に、図１７、図１８を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１～３にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　図１７は、第４の実施の形態に係る遮光システムの構成を表す側面図である。図１８は、第４の実施の形態に係る遮光システムの構成を表す上面図である。

　遮光システム７０は、遮光装置７８と、土台７１と、支持部７２とを備えている。遮光装置７８は、回転部７９と、電子制御装置２０と、電源２９とを備えている。

　回転部７９は、実施の形態３で説明した回転部４９から架台９を取り除いた構成である。回転部７９の他の構成は、回転部４９と同じである。

　本実施の形態では、回転部７９は、温室１の屋根１ａには配されておらず、支持部７２によって、地面等の土台７１が設置される設置面から離間するようにして、土台７１と接続されている。すなわち、回転部４９は、支持部７２によって吊り下げられて配されている。支持部７２は、一方の端部は土台７１と接続されており、他方の端部は、回転部７９の回転モータ８と接続されている。

　また、土台７１の内部には、遮光装置７０の扇部４１の駆動を制御する電子制御装置２０、及び電源２９が配されている。

　地面等、植物２を栽培している栽培面に、土台７１を配することで、植物２の直上に回転部４９を配することができる。このため、温室１内だけでなく、例えば、屋外であって、プランタなど、さまざまな場所で栽培されている植物２の上方に回転部４９を配することができる。

　そして、屋外のプランタなどで栽培されている植物２に照射される太陽光を、回転する扇部４１により遮光することでパルス光に変換することができる。このように、遮光システム７０によると、温室１だけでなく、屋外で栽培されている植物２に照射される太陽光もパルス光に変換することができるので、汎用性が高い遮光システムを得ることができる。

　なお、遮光装置７０では、回転部７９の外枠１３の内部は、必ずしも減圧されている必要はなく、大気圧のままであってもよい。また、回転部７９の外枠１３は内部を密閉する構成でなくともよい。さらに、回転部７９は、必ずしも扇部４１が４０枚配されている必要はなく、実施の形態１で説明したように、扇部１１が４枚配されている構成であってもよい。

　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。

　また、上記羽根は、蛇腹状であり、上記中心軸に固定されており、当該羽根を複数備えていることが好ましい。

　上記構成によると、上記羽根は蛇腹状なので、上記中心角を可変させることで、当該羽根が光を遮光する面積も可変させることができる。また、上記羽根は、上記中心軸に固定されているので、上記中心軸を中心として上記羽根を回転させることができる。

　さらに、上記羽根を複数備えているので、当該複数の羽根を中心軸を中心として回転させて、上記植物に照射される光が変換されるパルス光のパルス間隔を短くすることができる。このように、パルス間隔を短くすることで、上記植物の光合成を、より促進させることができるので、上記植物の成長を、より促進させることができる。

　また、上記複数の羽根のそれぞれは、互いに点対称となるように配されていることが好ましい。

　上記構成によると、上記複数の羽根が回転しているときの重心を安定させることができる。また、上記複数の羽根は互いに等間隔で配されていることが好ましい。

　上記構成によると、上記複数の羽根のそれぞれの中心角を同一とすることで、一定周期のパルス光を、植物に照射することができる。

　また、上記羽根を４個備えており、それぞれの羽根の中心角は、９度以上９０度以下であることが好ましい。

　上記構成により、上記４個の羽根が回転する領域を透過する光を、１０％以上１００％以下の範囲で遮光することができる。このように、遮光する範囲の広い遮光装置を得ることができる。

　また、上記羽根は、扇状に開閉可能であり、上記羽根の、扇状に開閉可能である一方の端部を内側面で固定し、当該羽根の他方の端部を表面で固定、又は、表面に沿って移動させるための枠部材を備えていることが好ましい。

　上記構成によると、上記羽根の一方の端部は、上記枠部材の内側面に固定し、上記羽根の他方の端部を上記枠部材の表面に固定することで、上記羽根の中心角を一定にすることができる。これにより、植物に対してパルス光を照射することができる。

　一方、上記羽根の一方の端部は、上記枠部材の内側面に固定し、上記羽根の他方の端部を上記枠部材の表面に沿って移動させることで、上記羽根の中心角を変更することができる。これにより、所望の周期のパルス光を、植物に対して照射することができる。

　また、上記羽根及び上記枠部材を内部に密閉する外枠部材を備え、上記外枠部材の内部の気圧は、大気圧より低いことが好ましい。

　上記構成によると、上記外枠部材の内部は大気中より空気抵抗が少ないので、上記羽根の回転速度を向上させることができる。このため、上記植物に照射される光が変換されるパルス光のパルス周期を短くすることができるので、上記植物の成長を、より促進させることができる。

　また、上記羽根を４０個備えており、当該羽根は、互いに等間隔で配されており、当該羽根の中心角は９度であることが好ましい。

　上記構成により、上記パルス光のパルス周期を４００μｍ程度とすることができる。４００μｍ程度のパルス周期のパルス光は、上記植物の光合成速度が高く、より効率よく、上記植物の成長を促進させることができる。

　また、上記回転部を複数備え、上記複数の回転部のそれぞれは、上記羽根及び上記枠部材を内部に配する外枠部材を備え、互いに上記外枠部材が接触して配されていることが好ましい。

　上記構成により、一つの回転部の面積を小さくすることができ、さまざまな場所に設置することができるので、汎用性を向上することができる。

　また、上記枠部材は、外側に歯車を備え、複数の枠部材間で上記歯車が係合していることが好ましい。

　上記構成により、枠部材が回転することで、それぞれの羽根を回転させることができる。

　また、上記羽根は、上記中心軸を中心として回転する際の回転面に対して平行に配されていることが好ましい。これにより、上記羽根を高速に回転することができる。

　また、上記枠部材には、複数の固定部が配されており、上記羽根の他方の端部には、穴が形成されており、上記羽根の他方の端部を上記枠部材の表面に固定する際、上記固定部は、上記枠部材から突出し、上記羽根の他方の端部に形成されている穴に挿入されることが好ましい。

　上記構成により、上記羽根の他方の端部を、上記枠状部材の表面に固定することができる。

　また、上記枠部材に配された複数の固定部のうち、上記羽根の他方の端部を固定しない固定部は、上記枠部材内に格納されていると共に、磁化され、上記羽根の他方の端部の、上記枠部材の表面との対向面には、磁石が配されていることが好ましい。

　上記構成により、上記羽根の他方の端部を、上記枠部材の表面に沿ってスライドさせることができる。これにより、上記羽根の中心角を変更することができる。

　また、本発明の遮光システムは、上記遮光装置と、上記回転部を固定する土台と、上記土台と、上記回転部とを接続し、上記土台の設置面から離間して上記回転部を支持する支持部とを備えていることが好ましい。

　上記構成によると、栽培している植物の栽培面に、上記土台を配することで、当該栽培している植物の上方に上記回転部を配することができる。このため、さまざまな場所で栽培されている植物の上方に上記回転部を配することができるので、汎用性が高い遮光システムを得ることができる。

　また、本発明の植物栽培システムは、上記遮光装置と、太陽光を遮光する屋根と、上記屋根に覆われ、植物を栽培するための栽培室とを備え、上記回転部が上記屋根に配されていることが好ましい。

　上記構成によると、上記回転部を透過する太陽光の光量を調整することができるので、上記植物に光が過度に照射され、上記栽培室内が高温となることで、上記植物が枯れてしまうことを防止することができる。

　さらに、上記回転部を透過する太陽光をパルス光に変換することができるので、上記植物の光合成を促進させることができ、栽培している植物の成長を促進させることができる。

　本発明は、植物を栽培する家庭や、工場で、特に好適に利用することができる。

　１　温室（植物栽培システム）
　１ａ　屋根
　１ｂ　栽培室
　２　植物
　１０・３０・４０・５０・７８　遮光装置
　１１・４１　扇部
　１２　中心軸
　１３　外枠（外枠部材）
　１４　内枠（枠部材）
　１９・３９・４９・５９・７９　回転部
　２０　電子制御装置
　２１　中心角制御部
　２２　回転駆動制御部
　３１　歯車
　７０　遮光システム
　７１　土台
　７２　支持部

Claims

　栽培されている植物に照射される光の、少なくとも一部を遮光する遮光装置であって、
　中心軸と、
　上記中心軸を中心として回転可能に取り付けられており、上記光を遮光し、中心角を可変できる、少なくとも一つの羽根とを有する回転部を備えていることを特徴とする遮光装置。
　上記羽根は、蛇腹状であり、上記中心軸に固定されており、当該羽根を複数備えていることを特徴とする請求項１に記載の遮光装置。
　上記複数の羽根のそれぞれは、互いに点対称となるように配されていることを特徴とする請求項２に記載の遮光装置。
　上記複数の羽根は互いに等間隔で配されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の遮光装置。
　上記羽根を４個備えており、それぞれの羽根の中心角は、９度以上９０度以下であることを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の遮光装置。
　上記羽根は、扇状に開閉可能であり、
　上記羽根の、扇状に開閉可能である一方の端部を内側面で固定し、当該羽根の他方の端部を表面で固定するための枠部材を備えていることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の遮光装置。
　上記羽根及び上記枠部材を内部に密閉する外枠部材を備え、
　上記外枠部材の内部の気圧は、大気圧より低いことを特徴とする請求項６に記載の遮光装置。
　上記羽根を４０個備えており、当該羽根は、互いに等間隔で配されており、当該羽根の中心角は９度であることを特徴とする請求項１、２、７の何れか１項に記載の遮光装置。
　上記回転部を複数備え、
　上記複数の回転部のそれぞれは、上記羽根及び上記枠部材を内部に配する外枠部材を備え、
　互いに上記外枠部材が接触して配されていることを特徴とする請求項６に記載の遮光装置。
　上記枠部材は、外側に歯車を備え、複数の枠部材間で上記歯車が係合していることを特徴とする請求項６に記載の遮光装置。
　上記羽根は、上記中心軸を中心として回転する際の回転面に対して平行に配されていることを特徴とする請求項１～１０の何れか１項に記載の遮光装置。
　上記枠部材には、複数の固定部が配されており、
　上記羽根の他方の端部には、穴が形成されており、
　上記羽根の他方の端部を上記枠部材の表面に固定する際、上記固定部は、上記枠部材から突出し、上記羽根の他方の端部に形成されている穴に挿入されることを特徴とする請求項６に記載の遮光装置。
　上記枠部材に配された複数の固定部のうち、上記羽根の他方の端部を固定しない固定部は、上記枠部材内に格納されていると共に、磁化され、
　上記羽根の他方の端部の、上記枠部材の表面との対向面には、磁石が配されていることを特徴とする請求項１２に記載の遮光装置。
　請求項１又は８に記載の遮光装置と、
　上記回転部を固定する土台と、
　上記土台と、上記回転部とを接続し、上記土台の設置面から離間して上記回転部を支持する支持部とを備えていることを特徴とする遮光システム。
　請求項９又は１０に記載の遮光装置と、
　太陽光を遮光する屋根と、
　上記屋根に覆われ、植物を栽培するための栽培室とを備え、
　上記回転部が上記屋根に配されていることを特徴とする植物栽培システム。