WO2013168575A1 - 植物栽培器 - Google Patents

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WO2013168575A1
WO2013168575A1 PCT/JP2013/062091 JP2013062091W WO2013168575A1 WO 2013168575 A1 WO2013168575 A1 WO 2013168575A1 JP 2013062091 W JP2013062091 W JP 2013062091W WO 2013168575 A1 WO2013168575 A1 WO 2013168575A1
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plant
light source
light
transparent protective
protective plate
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PCT/JP2013/062091
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English (en)
French (fr)
Inventor
正尊 安藤
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14—Greenhouses
    • A01G9/16—Dismountable or portable greenhouses ; Greenhouses with sliding roofs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/249—Lighting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present invention relates to a plant cultivator for cultivating plants, and more particularly to a plant cultivator equipped with an artificial light source.
  • Patent Document 1 discloses an illumination device that uses an LED (Light Emitting Diode) as a light source for plant growth and uses a light bulb as a light source for plant viewing. Has been.
  • the heat countermeasure is taken by providing the radiation fin which radiates the said heat
  • Patent Document 2 discloses an illumination device that uses LEDs as a light source for plant growth.
  • LEDs are used as a light source for plant growth.
  • Japanese Patent Publication “JP 2001-275488” (October 09, 2001) Japanese Published Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2004-221042” (Released on August 05, 2004)
  • the conventional plant cultivator that cultivates plants using an artificial light source has a problem that it cannot sufficiently prevent damage to the plant due to heat and light emitted from the light source.
  • Patent Document 1 by providing a radiation fin as a countermeasure against heat emitted from a light source, a certain degree of heat radiation effect can be expected.
  • a radiation fin as a countermeasure against heat emitted from a light source
  • a certain degree of heat radiation effect can be expected.
  • heat generated from the light source is applied to the plant. Because it is conducted directly, this heat can damage the plant.
  • Patent Documents 1 and 2 when an LED is used as a light source, when a grown plant contacts the LED, the plant may be damaged by light with high illuminance.
  • Patent Documents 1 and 2 do not mention any mechanism for preventing photoinhibition (intense light inhibition) or the like in which plant growth (photosynthesis) is inhibited due to an excessive amount of light irradiation. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to prevent damage to a plant grown by heat and light emitted from a light source, and to provide a light amount necessary for plant growth. It is providing the plant cultivator which can be ensured.
  • a plant cultivator according to the present invention is arranged between at least one light source that irradiates light from above on a plant planted in a medium, and between the medium and the light source. And a translucent member that transmits light from the light source toward the plant, the translucent member being supported at an arbitrary height from the culture medium, and extending the plant toward the light source side. The height is limited.
  • the plant cultivator according to the present invention is disposed between at least one light source that irradiates light from above on a plant planted in a medium, and between the medium and the light source,
  • a plant cultivator capable of preventing a plant grown by heat and light emitted from a light source from being damaged and securing a light amount necessary for growing the plant. There is an effect that can be.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a plant cultivator concerning an embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of a light distribution characteristic of a general LED used as the light source shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the distance and the irradiation area (illuminance) regarding the light source (LED) shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the transparent protective plate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another modification of the transparent protective plate shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another modification of the transparent protective plate shown in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the reflecting member shown in FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a modification of the reflecting member shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another modification of the transparent protective plate shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the plant cultivator shown in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the reflector shown in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another modification of the plant cultivator shown in FIG.
  • FIG. 13A is a bottom view showing the light source mounting plate shown in FIG. 12, and
  • FIG. 13B is a top view showing the transparent protective plate shown in FIG. c) is a top view showing the culture medium shown in FIG.
  • FIGS. 1-10 An embodiment of a plant cultivator according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • the case where a plant is cultivated on a medium such as soil using the plant cultivator according to the present invention will be described as an example.
  • the plant cultivator according to the present invention can also be applied to so-called hydroponics in which plants are cultivated with a culture solution without using soil.
  • the plant cultivator 1 according to the present embodiment cultivates the plant P by irradiating artificial light from above the plant P planted in the medium 2.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a plant cultivator 1 according to an embodiment.
  • the plant cultivator 1 includes a culture medium 2, a cultivation container 3, a light source 4, a transparent protective plate (translucent member) 5, a column (support member) 6, and a hood 7. I have.
  • the structure of each part with which the plant cultivator 1 is provided is demonstrated sequentially.
  • (Medium 2) Medium 2 is for planting plant P.
  • the culture medium 2 soil or the like generally used for cultivation of plants P can be used.
  • the culture medium 2 is comprised with sponge, rock wool, etc. which consist of materials, such as foaming urethane which has water absorption, for example.
  • the cultivation container 3 accommodates the culture medium 2 and has an opening 3a that opens upward.
  • This cultivation container 3 is comprised from the material which has light-shielding property, and the support
  • Light source 4 The light source 4 irradiates the plant P planted in the culture medium 2 with artificial light (light) from above. The light emitted from the light source 4 is used for growing the plant P or for viewing the plant P.
  • a plurality of the light sources 4 are attached to a light source mounting plate 8 supported at an appropriate height by a support column 6 protruding from the center of the cultivation container 3, and irradiates light toward the plant P (medium 2). To do.
  • the plurality of light sources 4 are preferably arranged on the light source mounting plate 8 at equal intervals so that the entire medium 2 can be irradiated with light as uniformly as possible.
  • the plant P has chlorophyll (photosynthetic pigment) in the cell.
  • the absorption spectrum of this chlorophyll is visible light blue of 400 nm to 500 nm and visible light red of 600 nm to 700 nm. That is, blue light and red light play an important role in the photosynthesis of the plant P.
  • the light source 4 emits light having a wavelength peak in blue light (especially around 440 nm) and red light (especially around 660 nm).
  • an LED Light Emitting Diode
  • a fluorescent lamp or the like can be used. It is preferable to use an LED having a long life and a relatively small amount of heat generation. Since the LED has higher luminous efficiency with respect to light intensity and less power consumption than other light sources such as fluorescent lamps, the LED is used as the light source 4 when the plant cultivator 1 is used in a general household. It is particularly preferred.
  • the plant cultivator 1 since the plant cultivator 1 includes the light source 4, the plant P can be cultivated using artificial light. Therefore, according to the plant cultivator 1, the plant P can be grown even in a place where sunlight is not irradiated, such as indoors. Moreover, the growth speed of the plant P can be increased by using sunlight and artificial light together.
  • the transparent protective plate 5 is supported substantially horizontally by the support 6 at an arbitrary height from the culture medium 2 and transmits light directed from the light source 4 toward the plant P.
  • the height of the transparent protective plate 5 means the distance from the culture medium 2 to the lower surface 5b of the transparent protective plate 5.
  • the plant cultivator 1 since the plant cultivator 1 includes the light source 4, the plant P can be cultivated using artificial light. However, when cultivating the plant P using artificial light, if the plant P is in contact with or too close to the light source 4, the plant P may be damaged by heat and light emitted from the light source 4.
  • the amount of heat generated by the fluorescent lamp is larger than that of an LED or the like. Therefore, if the grown plant P is in contact with or too close to the fluorescent lamp, the plant P is heated by the heat generated from the fluorescent lamp. Is more likely to be damaged.
  • the amount of heat generated by the LED is smaller than that of a fluorescent lamp or the like.
  • the LED is a point light source, the illuminance (brightness per unit area) is very high in the vicinity thereof. Therefore, when the grown plant P is too in contact with or too close to the LED, there is a high possibility that light inhibition or the like in which the growth (photosynthesis) of the plant P is inhibited by light with high illuminance emitted from the LED.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of a light distribution characteristic of a general LED used as the light source 4 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a graph showing distance and irradiation regarding the light source (LED) 4 shown in FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the relationship with an area.
  • LEDs As shown in FIG. 2, compared to other light sources such as fluorescent lamps, LEDs have a higher directivity and a relatively narrow angle distribution (light distribution) of light intensity.
  • the transparent resin acts as a convex lens to converge light, light with high illuminance is irradiated with a narrow light distribution around the main emission direction (vertical angle 0 ° in the figure). .
  • the area of the irradiation surface S1 irradiated to the LED is 1 ⁇ 4 times the area of the irradiation surface S2. That is, the illuminance indicating the amount of light emitted per unit area is inversely proportional to the square of the distance from the LED. Therefore, since the illuminance of light emitted from the LED becomes very high as it approaches the LED, the plant P may be damaged by the high illuminance light emitted from the LED when the plant P is in contact with or too close to the LED. Becomes higher.
  • the plant P when the plant P is in contact with or too close to the light source 4, the plant P may be damaged by heat and light emitted from the light source 4. Therefore, it can be said that it is preferable to secure a certain distance between the light source 4 and the plant P so that the grown plant P does not contact or approach the light source 4 too much.
  • the plant cultivator 1 includes a transparent protective plate 5 that is supported at an arbitrary height from the culture medium 2 and is disposed between the plant P and the light source 4.
  • the extension of the plant P toward the light source 4 by the transparent protective plate 5 is limited to the height at which the transparent protective plate 5 is supported (that is, the height of the lower surface 5b of the transparent protective plate 5).
  • a light source 4 can be secured at least a certain distance. Thereby, it is possible to prevent the grown plant P from coming into contact with the light source 4 and to prevent the plant P from being damaged by heat and light emitted from the light source 4.
  • the transparent protective plate 5 is made of a translucent material, and is made of, for example, transparent resin or glass.
  • the transparent protective plate 5 is preferably made of a material having excellent transparency and heat resistance. Thereby, deformation
  • the transparent protective plate 5 that has high transparency to light in the blue and red wavelength regions.
  • the transparent protective plate 5 is particularly easily contaminated because it is in direct contact with the plant P on its lower surface 5b.
  • the light transmittance of the transparent protective plate 5 is reduced, so that the light emitted from the light source 4 is reduced. Usage efficiency decreases. Therefore, it is preferable that the transparent protective plate 5 is attached to the column 6 so as to be detachable. Thereby, replacement
  • the plant P when cultivating a plant P having a large leaf, by using a net-like net or the like instead of the transparent protective plate 5, the plant P is restricted from extending to the light source 4 side and grown. P may be prevented from contacting the light source 4.
  • the support 6 supports the transparent protective plate 5 and the light source mounting plate 8.
  • pillar 6 is protrudingly provided by the center part of the bottom face of the cultivation container 3, and is supporting the transparent protection board 5 and the light source attachment board 8 substantially horizontally in this order from the culture-medium 2 side.
  • a hood 7 is attached to the tip of the column 6.
  • This support column 6 penetrates through the central part of the transparent protective plate 5 and the light source mounting plate 8, and the transparent protective plate 5 and the light source mounting plate 8 can be fixed at an arbitrary height by a fixing member or the like (not shown). ing.
  • this fixing member is not specifically limited, A well-known thing, such as a screw and a clip, can be used.
  • the minimum distance between the plant P and the light source 4 is the variety, growth state, and light source 4 of the plant P. Depending on the type, amount of heat and light emitted from the light source 4, and the external environment.
  • the amount of light (photosaturation point) that maximizes the amount of photosynthesis per unit time varies depending on the temperature, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere, and the like, for example, about 25,000 lux for lettuce and about 70000 lux for tomato. It depends on the variety of plant P. Furthermore, it is known that the light saturation point also varies depending on the growth stage of the plant P. Therefore, it is preferable to ensure the distance from the light source 4 according to the kind of plant P, etc. so that it may become below a light saturation point.
  • the support column 6 supports the transparent protective plate 5 so as to be movable up and down between the plant P planted in the culture medium 2 and the light source 4.
  • the height of the transparent protective board 5 can be changed suitably, according to the kind etc. of the plant P, the optimal distance between the grown plant P and the light source 4 can be ensured.
  • the support column 6 supports the light source mounting plate 8 so that it can be moved up and down between the transparent protective plate 5 and the hood 7.
  • the height of the light source mounting plate 8 can be changed as appropriate, an optimum distance between the plant P and the light source 4 can be ensured according to the variety of the plant P or the like.
  • the support column 6 protrudes from the central portion of the bottom surface of the cultivation container 3 in order to support the transparent protective plate 5, the light source mounting plate 8, and the hood 7 in a balanced manner.
  • the support 6 may protrude from a position unevenly distributed on the inner wall side of the cultivation container 3. In such a case, the total weight of the light source mounting plate 8 can be reduced by using a small and lightweight LED as the light source 4.
  • the hood 7 is a top plate attached to the tip of the column 6.
  • the hood 7 has its outer edge portion gently curved downward so as to cover the light source mounting plate 8 positioned below, and accommodates the light source mounting plate 8 inside. Thereby, the light source 4 attached to the light source attachment plate 8 can be protected from the external environment by the hood 7.
  • the plant cultivator 1 includes the transparent protective plate 5 that is supported at an arbitrary height from the culture medium 2 and restricts the extension of the plant P toward the light source 4. Therefore, since the extension of the plant P toward the light source 4 is limited to the height at which the transparent protective plate 5 is supported, at least a certain distance can be ensured between the plant P and the light source 4. Thereby, it can prevent that the plant P which grew has contacted the light source 4, and can prevent that the plant P is damaged by the heat and light which are emitted from the light source.
  • the transparent protective plate 5 prevents the plant P from coming into contact with the light source 4 while transmitting light from the light source 4 to the plant P without increasing the distance between the plant P and the light source 4. Therefore, a sufficient amount of light for growing the plant P can be secured.
  • the illuminance of light emitted from the LED becomes very high as it approaches the LED, which means that the illuminance of light emitted from the LED greatly decreases as the distance from the LED increases. Therefore, by securing a certain distance between the plant P and the light source 4 by the transparent protective plate 5, it is possible to prevent the plant P from being damaged by light with high illuminance of the LED.
  • the LED used as the light source 4 is preferable because it can be used with a large current because the electrode has a large structure that easily dissipates heat. Since the above-mentioned bullet-type LED has priority on the light distribution characteristics, it cannot be said that it is suitable for cultivation of the plant P in terms of heat dissipation and illuminance, but it can be used as the light source 4.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the transparent protective plate 5 shown in FIG.
  • the horizontal width (horizontal width) of the transparent protective plate 5 may be formed wider than the horizontal width of the hood 7 and the light source mounting plate 8.
  • the side wall 51 may be provided along the outer edge portion of the upper surface 5a of the transparent protective plate 5.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another modification of the transparent protective plate 5 shown in FIG. A sufficient amount of light is required for growing the plant P. However, increasing the number of the light sources 4 to obtain a sufficient amount of light has a spatial limit and increases power consumption.
  • a lens (lens member) 52 that refracts the light emitted from the light source 4 and guides it to the plant P may be provided on the upper surface 5 a of the transparent protective plate 5.
  • the light emitted from the light source 4 is refracted by the lens 52 and the light distribution is made to have a narrow angle, whereby the light emitted from the light source 4 can be condensed toward the plant P. Therefore, since the light emitted from the light source 4 can be efficiently irradiated toward the plant P, the light use efficiency in the plant cultivator 1 can be improved.
  • the light source 4 when a surface-mounted LED having a relatively wide light distribution is used as the light source 4, the light that leaks outside the plant cultivator 1 without being irradiated to the plant P by utilizing the light collecting action of the lens 52. This is particularly effective.
  • the transparent protective plate 5 and the lens 52 are integrally formed.
  • the transparent protective plate 5 and the lens 52 are individually formed, the light emitted from the light source 4 is reflected at the interface between the transparent protective plate 5 and the lens 52, and the amount of light applied to the plant P is reduced.
  • the transparent protective plate 5 and the lens 52 integrally using, for example, the same material, reflection from the interface between the transparent protective plate 5 and the lens 52 is suppressed, and the plant P Since the light loss in the propagation process up to can be reduced, the light utilization efficiency in the plant cultivator 1 can be further improved. Moreover, since the number of parts of the plant cultivator 1 can be reduced, the structure of the plant cultivator 1 can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the lens 52 can be provided on the lower surface 5b of the transparent protective plate 5, but it is preferable to provide the lens 52 on the upper surface 5a of the transparent protective plate 5 as shown in FIG. Thereby, a fixed distance can be ensured between the plant P and the light source 4 without being affected by the thickness of the lens 52. Further, the lens 52 can be prevented from being damaged by contact with the plant P.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another modification of the transparent protective plate 5 shown in FIG. 1
  • FIG. 7 is a perspective view showing the reflecting member 53 shown in FIG.
  • a reflection member (first reflection member) 53 that reflects light emitted from the light source 4 and guides it to the plant P may be provided on the upper surface 5 a of the transparent protective plate 5.
  • the reflecting member 53 is a frame-shaped member provided along the outer edge portion of the upper surface 5 a of the transparent protective plate 5, and has a reflecting surface with respect to the upper surface 5 a of the transparent protective plate 5. It arrange
  • the light emitted from the light source 4 is prevented from leaking to the outside of the plant cultivator 1, and the light distribution is reflected to narrow the light distribution.
  • Light emitted from the light source 4 can be condensed toward the plant P.
  • the light emitted from the light source 4 can be efficiently irradiated toward the plant P, the light use efficiency in the plant cultivator 1 can be improved.
  • the reflection member 53 is configured by attaching a reflection film or the like to a light-weight and reflective metal such as aluminum, or a resin material, for example.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a modification of the reflecting member 53 shown in FIG.
  • a square lattice type reflecting member 54 in which a cell 54 a capable of accommodating a plurality of light sources 4 one by one or several is formed is provided on the upper surface 5 a of the transparent protective plate 5. May be.
  • the reflecting member 54 the light path of each light source 4 can be controlled and guided to the plant P. For example, the light distribution angle of the light emitted from the light source 4 according to the arrangement position of the light source 4 or the like. Can be controlled individually.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another modification of the transparent protective plate 5 shown in FIG.
  • the transparent protective plate 5 and the lens 52 may be integrally formed, and a reflecting member 55 may be provided around each light source 4.
  • the light distribution is made narrower and the light is more efficiently directed toward the plant P. Can be irradiated.
  • the reflection member 55 on the light source mounting plate 8 the light reflected by the surface of the lens 52 and the transparent protective plate 5 can be directed again toward the plant P.
  • the light source mounting plate 8 normally has a function of diffusing heat generated by the light source 4. Therefore, there is an advantage that the heat generated by the light source 4 can be efficiently dissipated by forming the reflecting member 55 from a material having high heat dissipation such as a metal plate and providing it on the light source mounting plate 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the plant cultivator 1 shown in FIG. 1
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the reflector 9 shown in FIG.
  • a reflection plate (second reflection member) 9 that reflects light emitted from the light source 4 and guides it to the plant P may be disposed above the culture medium 2.
  • the reflector 9 is disposed above the culture medium 2 so as to cover the opening 3 a of the cultivation container 3, and reflects the light emitted from the light source 4 in the direction from the culture medium 2 toward the light source 4. Therefore, of the light emitted from the light source 4, the light reaching the vicinity of the culture medium 2 without being directly irradiated onto the plant P can be directed again toward the plant P by the reflector 9. Therefore, since the light reception amount of the plant P can be increased, the light use efficiency in the plant cultivator 1a can be further improved.
  • the reflection plate 9 is configured by attaching a reflection film or the like to a light-weight and reflective metal such as aluminum, or a resin material, for example.
  • the reflector 9 has a through hole 9a formed at the position of the plant P planted in the culture medium 2, and the plant P passes upward through the through hole 9a.
  • An inclined surface is formed in the peripheral portion of the through hole 9a, and the light emitted from the light source 4 can be more reliably reflected toward the plant P by the inclined surface.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another modification of the plant cultivator 1 shown in FIG. 1, and FIG. 13 (a) is a bottom view showing the light source mounting plate 8 shown in FIG. (B) of FIG. 13 is a top view showing the transparent protective plate 5 shown in FIG. 12, and (c) of FIG. 13 is a top view showing the culture medium 2 shown in FIG.
  • a lens 52 and a reflecting member 56 corresponding to each plant P planted in the culture medium 2 may be provided. That is, as shown in FIGS. 13 (a) to 13 (c), an individual lens 52 and a reflecting member 56 may be provided for each plant P planted in the culture medium 2. In this way, by providing the reflecting member 56 and the lens 52 individually according to the variety and growth stage of the plant P, it becomes possible to control so that an appropriate amount of light is irradiated for each plant P. .
  • the plant cultivator 1b it is possible to cultivate simultaneously by irradiating an appropriate amount of light for each plant P of different varieties.
  • the plant cultivator 1 has at least one light source 4 that irradiates light from above with respect to the plant P planted in the medium 2, and between the medium 2 and the light source 4. And a transparent protective plate 5 that transmits light from the light source 4 toward the plant P.
  • the transparent protective plate 5 is supported at an arbitrary height from the culture medium 2, and the plant P toward the light source 4 side. The extension is limited to the height.
  • the plant cultivator 1 is supported at an arbitrary height from the culture medium 2 and includes a transparent protective plate 5 that restricts the extension of the plant P toward the light source 4 side. Therefore, since the extension of the plant P toward the light source 4 is limited to the height at which the transparent protective plate 5 is supported, at least a certain distance can be ensured between the plant P and the light source 4. Thereby, it is possible to prevent the grown plant P from coming into contact with the light source 4 and to prevent the plant P from being damaged by heat and light emitted from the light source 4.
  • the transparent protective plate 5 can prevent the plant from coming into contact with the light source while transmitting light from the light source to the plant without increasing the distance between the plant and the light source. A sufficient amount of light can be ensured for the growth of the plant.
  • the plant cultivator 1 that can prevent the plant P from being damaged by heat and light emitted from the light source 4 and can secure a light amount necessary for growing the plant P is provided. Can be realized.
  • a plant planted in a medium is disposed between at least one light source that irradiates light from above, the medium and the light source, A translucent member that transmits light from the light source toward the plant, the translucent member being supported at an arbitrary height from the culture medium, and extending the plant to the light source side at the height It is characterized by restrictions.
  • the plant cultivator is supported at an arbitrary height from the culture medium and includes a translucent member that restricts the extension of the plant to the light source side. Therefore, since it becomes possible to restrict
  • the light transmitting member can prevent light from traveling from the light source to the plant while preventing the plant from contacting the light source without increasing the distance between the plant and the light source. A sufficient amount of light can be ensured for the growth of the plant.
  • the plant growing device which prevents the plant grown by the heat and light emitted from a light source from being damaged, and can ensure the light quantity required for plant growth is implement
  • the plant cultivator which concerns on this invention, it further has the supporting member which supports the said translucent member, and the said supporting member can raise / lower the said translucent member between the said culture medium and the said light source. It is preferable to support.
  • the minimum distance between the plant and the light source should be the plant variety and growth state, the type of light source, the amount of heat emitted from the light source and It varies depending on the amount of light and the external environment.
  • the translucent member is supported by the support member so as to be movable up and down between the culture medium and the light source. Therefore, since the height of the translucent member can be changed as appropriate, an optimum distance can be ensured between the grown plant and the light source according to the variety of the plant.
  • a lens member is further provided that refracts light emitted from the light source and guides the light to the plant, and the lens member is connected to the light-transmissive member. Preferably it is.
  • a sufficient amount of light is required for growing plants, but increasing the number of light sources in order to obtain a sufficient amount of light has spatial limitations and increases power consumption.
  • the plant cultivator further includes a lens member that is connected to the translucent member and that refracts the light emitted from the light source and guides it to the plant. Therefore, the light emitted from the light source can be refracted by the lens member and the light distribution can be narrowed to collect the light emitted from the light source toward the plant.
  • the light emitted from the light source can be efficiently irradiated toward the plant, so that the light use efficiency in the plant cultivator can be improved.
  • the light transmitting member and the lens member are integrally formed.
  • the translucent member and the lens member are formed separately, the light emitted from the light source is reflected at the interface between the translucent member and the lens member, and the amount of light applied to the plant is reduced.
  • the translucent member and the lens member are integrally formed. Therefore, reflection at the interface between the translucent member and the lens member can be suppressed, and light loss in the propagation process from the light source to the plant can be reduced.
  • the light use efficiency in the plant cultivator can be further improved, and the number of parts of the plant cultivator can be reduced to reduce the manufacturing cost.
  • the light source further includes a first reflecting member that reflects the light emitted from the light source and guides the light to the plant, and the first reflecting member includes the light source and the light source. It is preferable to be disposed between the translucent member.
  • the plant cultivator further includes a first reflecting member that reflects light emitted from the light source and guides it to the plant between the light source and the translucent member. Therefore, the light emitted from the light source is reflected by the first reflecting member and the light distribution is made to have a narrow angle, whereby the light emitted from the light source can be condensed toward the plant.
  • the light source further includes a second reflecting member that reflects the light emitted from the light source and guides the light to the plant, and the second reflecting member covers the medium. It is preferable that the light emitted from the light source is reflected in the direction from the medium toward the light source.
  • a plant cultivator is further equipped with the 2nd reflecting plate arrange
  • the light source is preferably a light emitting diode.
  • the illuminance in the vicinity of the LED is very high, the illuminance is greatly reduced as the distance from the LED increases. Therefore, by securing a certain distance between the plant and the light source by the translucent member, it is possible to prevent the plant from being damaged by the light with high illuminance of the LED.
  • the present invention can be suitably used when an LED is used as a light source, and can appropriately prevent damage to plants grown by light with high illuminance emitted from the LED.
  • the plant cultivator which concerns on this invention can also be expressed as follows. That is, the plant cultivator according to the present invention uses an LED as a light source in a plant cultivator in which a medium for growing and holding plants and a light source used for plant growth and / or ornamentation are installed. A transparent protective plate having light permeability and detachable is provided between the medium and the culture medium.
  • the plant cultivator according to the present invention is characterized in that at least one optical lens is integrally molded, and the light distribution characteristic is narrow.
  • the plant cultivator according to the present invention is characterized in that a reflector is installed between the transparent protective plate and the light source, and the light distribution from the transparent protective plate is narrowed.
  • the plant cultivator according to the present invention integrally molds the optical lens on the transparent protective plate, and at the same time, lays a reflective plate in the space between the transparent protective plate and the light source.
  • the light distribution from the protective plate is characterized by a narrow angle.
  • the plant cultivator according to the present invention is provided with a reflecting member so as to cover the medium, and the first reflecting member is formed with a through-hole capable of penetrating the growing plant.
  • the present invention can be suitably used for a plant cultivator equipped with a light source for cultivating plants with artificial light.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Protection Of Plants (AREA)

Abstract

　本発明に係る植物栽培器（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）の伸長を制限する。

Description

植物栽培器
　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。
日本国公開特許公報「特開２００１－２７５４８８号」（２００１年１０月０９日公開） 日本国公開特許公報「特開２００４－２２１０４２号」（２００４年０８月０５日公開）
　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。
図１は、実施形態に係る植物栽培器の概略構成を示す断面図である。 図２は、図１に示される光源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る。 図３は、図２に示される光源（ＬＥＤ）に関する、距離と照射面積（照度）との関係を説明するための模式図である。 図４は、図１に示される透明保護板の変形例を示す断面図である。 図５は、図１に示される透明保護板の他の変形例を示す断面図である。 図６は、図１に示される透明保護板のさらに他の変形例を示す断面図である。 図７は、図６に示される反射部材を示す斜視図である。 図８は、図７に示される反射部材の変形例を示す斜視図である。 図９は、図１に示される透明保護板の別の変形例を示す断面図である。 図１０は、図１に示される植物栽培器の変形例を示す断面図である。 図１１は、図１０に示される反射板を示す拡大断面図である。 図１２は、図１に示される植物栽培器の他の変形例を示す断面図である。 図１３の（ａ）は、図１２に示される光源取付板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を示す上面図であり、図１３の（ｃ）は、図１２に示される培地を示す上面図である。
　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。
　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。
　（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。
　（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。
　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。
　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。
　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。
　〔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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (7)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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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