(57)【要約】【課題】育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させる。【解決手段】動物あるいは植物を養殖するために用いられる養殖用照明装置１２は、複数のＬＥＤ３３と、動物あるいは前記植物の育成条件に基づいて、時間毎に設定された照度の光量制御パターンでＬＥＤ３３の光量制御を行う制御基板３６と、備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物あるいは植物を養殖するために用いられる養殖用照明装置において、
複数のＬＥＤと、
前記動物あるいは前記植物の育成条件に基づいて、時間毎に設定された照度の光量制御パターンで前記ＬＥＤの光量制御を行う光量制御部と、
を備えたことを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の養殖用照明装置において、
前記光量制御パターンは、所定時期の日照パターンに対応づけられていることを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項３】
請求項２記載の養殖用照明装置において、
前記日照パターンは、養殖対象の動物あるいは植物の成長期の日照パターンに対応づけられていることを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項４】
請求項３記載の養殖用照明装置において、
前記成長期の日照パターンは、真夏の日照パターンとされていることを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の養殖用照明装置において、
密閉の筐体内に、前記複数のＬＥＤを照射開口に面して配置する載置したＬＥＤ載置パネルを前記筐体の底面から浮かせて設け、このＬＥＤ載置パネルの前記底面の側に送風ファンを前記筐体の内側面に対向させて配置し、この送風ファンで前記内側面に風を吹き当て前記ＬＥＤ載置パネルと前面ガラスの間に風を送り込む、
ことを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項６】
請求項５記載の養殖用照明装置において、
前記ＬＥＤ載置パネルは、１枚の高熱伝導性の金属板材を略コ字状に折曲げて形成され、開放端部が略Ｌ字状に折曲げられて前記筐体の底面に面接触し、前記ＬＥＤの熱を前記筐体に伝導することを特徴とする養殖用照明装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の養殖用照明装置において、
前記ＬＥＤ載置パネルの直下に、前記ＬＥＤの各々の制御基板及び電源基板を横並びに配置し、これら制御基板及び電源基板と前記内側面との間に前記送風ファンを配置して、前記送風ファンの吸い込みによって生じる気流で前記制御基板及び前記電源基板を冷やすことを特徴とする養殖用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、養殖用照明装置に係り、特に防水性が要求される環境下で動物あるいは植物を育成するための環境光を照射するための養殖用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、魚介類の養殖は海洋あるいは湖沼に生け簀網を設置し、この生け簀網の中で養殖を行うことが一般的であった。
しかし、自然環境をそのまま利用した養殖は、自然環境の変化、特に、赤潮等の生育環境悪化の影響を直接受けるため、魚介類の生産量が安定せず、場合によっては壊滅的な打撃を受けることもあった。
【０００３】
そこで近年においては、室内に養殖プールを設置し、この養殖プール内で閉鎖的に養殖環境を構築する養殖システムが提案されており、ヒラメやふぐ、鯛、海草等の養殖が行われるようになってきている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４５３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、室内で養殖システムを構築する最大の目的は、生産の安定性と生産性の向上にあるが、必ずしも自然環境と同様の育成環境を実現することは容易ではなく、さらなる生産の安定性と生産性の向上を図ることが望まれていた。
特に養殖対象の動物あるいは植物の育成効率を向上し、早期、かつ、確実に出荷可能な状況まで育成することが大きな課題であった。
そこで、本発明の目的は、育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させることが可能な照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１態様は、動物あるいは植物を養殖するために用いられる養殖用照明装置において、複数のＬＥＤと、前記動物あるいは前記植物の育成条件に基づいて時間毎に設定された照度の光量制御パターンで前記ＬＥＤの光量制御を行う光量制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、光量制御部は、動物あるいは植物の育成条件に基づいて時間毎に設定された照度の光量制御パターンでＬＥＤの光量制御を行うので、育成条件に応じた照度制御が行え、確実に育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の第２態様は、第１態様において、前記光量制御パターンは、所定時期の日照パターンに対応づけられていることを特徴とする。
上記構成によれば、光量制御パターンは、所定時期の日照パターンに対応づけられているので、自然界において、当該時期の動物あるいは植物の周囲環境により近づけることができ、当該時期になされる成長ホルモンの分泌や成長機構の発現を促すことができ、育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させることができる。
【０００９】
本発明の第３態様は、第２態様において、前記日照パターンは、養殖対象の動物あるいは植物の成長期の日照パターンに対応づけられていることを特徴とする。
上記構成によれば、動物の成長パターンあるいは植物の成長パターンを成長期のものとすることを促すことができ、より一層の育成効率の向上に寄与することができる。
【００１０】
本発明の第４態様は、第３態様において、前記成長期の日照パターンは、真夏の日照パターンとされていることを特徴とする。
上記構成によれば、多くの種類の動物あるいは植物において、活動および成長の活発な真夏の状態に成長環境を近づけることができ、育成の促進を促すことができる。
【００１１】
本発明の第５態様は、第１態様ないし第４態様のいずれかにおいて、密閉の筐体内に、前記複数のＬＥＤを照射開口に面して配置する載置したＬＥＤ載置パネルを前記筐体の底面から浮かせて設け、このＬＥＤ載置パネルの前記底面の側に送風ファンを前記筐体の内側面に対向させて配置し、この送風ファンで前記内側面に風を吹き当て前記ＬＥＤ載置パネルと前面ガラスの間に風を送り込む、ことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、送風ファンで筐体の内側面に風を吹き当て、ＬＥＤ載置パネルと前面ガラスの間に風を送り込むので、密閉空間内の温度がＬＥＤの発熱により上昇しても、筐体外部への排熱を促すことができ、ＬＥＤを良好な環境で動作させることができ、養殖用照明装置の長寿命化と安定した動作を保証することができ、ひいては、低コストで確実に育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第６態様は、第５態様の養殖用照明装置において、前記ＬＥＤ載置パネルは、１枚の高熱伝導性の金属板材を略コ字状に折曲げて形成され、開放端部が略Ｌ字状に折曲げられて前記筐体の底面に面接触し、前記ＬＥＤの熱を前記筐体に伝導することを特徴とする。
上記構成によれば、ＬＥＤにおいて発生した熱は、高熱伝導性の金属板材で形成されたＬＥＤ載置パネルを介して筐体の底面から筐体に伝導され、筐体を介して外部に効率的に排熱が行える。
【００１４】
本発明の第７態様は、第５態様または第６態様において、前記ＬＥＤ載置パネルの直下に、前記ＬＥＤの各々の制御基板及び電源基板を横並びに配置し、これら制御基板及び電源基板と前記内側面との間に前記送風ファンを配置して、前記送風ファンの吸い込みによって生じる気流で前記制御基板及び前記電源基板を冷やすことを特徴とする。
上記構成によれば、送風ファンの吸い込みによって生じる気流で前記制御基板及び前記電源基板を冷やすので、養殖用照明装置の安定動作を行える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、養殖環境をより自然界における養殖対象の動物あるいは植物の育成環境に近づけることができ、養殖対象の動物あるいは植物の育成効率を向上し、早期、かつ、確実に出荷可能な状況まで育成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の照明装置を適用した養殖システムの外観図である。
【図２】養殖用照明装置の外観斜視図である。
【図３】養殖用照明装置を前面ガラス側からみた平面図である。
【図４】養殖用照明装置の一部断面図である。
【図５】養殖用照明装置からＬＥＤ基板が固定された伝熱パネルを取り除いた場合の平面図である。
【図６】真夏の日照パターン（太陽光による照度変化パターン）の説明図である。
【図７】照度制御用データの変化パターンの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の照明装置を適用した養殖システムの外観図である。
養殖システム１０は、大別すると天井１１に碁盤の目状に配設された複数の養殖用照明装置１２と、養殖用照明装置１２の下方に配置された養殖プール１３と、を備えている。
この場合において、複数の養殖用照明装置１２は、養殖プール１３の水面における照度が水面上のいずれの場所においてもほぼ同一となるように配置されている。
【００１８】
図２は、養殖用照明装置の外観斜視図である。
養殖用照明装置１２は、大別すると、板金加工あるいはプレス加工された開口部２１を有する筐体本体２２と、筐体本体２２にヒンジ部材２３を介して回動可能に取り付けられ、開口部２１を塞いで筐体本体２２内部に収納空間２２Ａを形成する透明な前面ガラス２４と、この前面ガラス２４を筐体本体２２に押しつけて密閉状態を確保するように固定する留め具部材２５と、養殖用照明装置の後面側に側方に向けて突設され、養殖用照明装置１２を天井、壁面などに取り付けるためのねじ穴２６を有する取付金具２７と、を備えている。
【００１９】
前面ガラス２４は、筐体本体２２にヒンジ部材２３を介して回動可能に取り付けられ、筐体本体２２にパッキング部材２８を介して当接され、留め具部材２５によりパッキング部材２８側に押圧されることにより、後述するＬＥＤ３３を収納する収納空間２２Ａの防水性および密閉性を確保している。
さらに筐体本体２２の側面からは、防水性を確保するためのパッキング部材２９Ａを介して電源ケーブル３０ＡおよびＵＳＢなどのシリアル通信ケーブル３０Ｂが引き出されている。
【００２０】
図３は、養殖用照明装置を前面ガラス側からみた平面図である。
密閉された筐体本体２２内の収納空間２２Ａには、複数のＬＥＤを照射開口に面して載置したＬＥＤ載置パネル３１を筐体本体２２の底面から浮かせて設け、このＬＥＤ載置パネル３１の筐体本体２２の底面２２Ｂの側には、送風ファン３５が筐体本体２２の内側面ＷＬ１に対向させて配置され、この送風ファン３５で筐体本体２２の内側面に風を吹き当ててＬＥＤ載置パネル３１と前面ガラス２４の間に風を送り込むようにされている。
【００２１】
上記構成において、複数のＬＥＤ３３は、ＬＥＤ載置パネル３１に直接載置されているわけではなく、ＬＥＤ基板３２上にそれぞれ５個ずつ直線上に配置され、このＬＥＤ基板３２をＬＥＤ載置パネル３１上に互いに所定距離だけ離間して複数枚（図３では、８枚）ＬＥＤ載置パネル３１上に載置するようにされている。これは、養殖用照明装置１２の組立性を向上させるためである。
この場合において、ＬＥＤ載置パネル３１は、１枚の高熱伝導性の金属板材（たとえば、アルミニウム）を略コ字状に折曲げて形成され、開放端部が略Ｌ字状に折曲げられて筐体本体２２の底面２２Ｂに面接触し、熱伝導グリスが塗られたねじにより筐体本体２２に固定されてＬＥＤ３３の熱を筐体本体２２に伝導する。
【００２２】
さらに筐体本体２２内には、外部から収納空間２２Ａ内に導入された電源ケーブル３０Ａ（図２参照）が電気的に接続され、固定される端子台３４が設けられている。
この場合において、ＬＥＤ基板３２は、ＬＥＤ３３が発生する熱の影響を低減するために、熱伝導性などの熱特性が改善されたサーマルエンハンストプリント基板を用いており、ＬＥＤ３３の裏面をＬＥＤ基板３２の伝熱用パターンに半田付けして熱伝導性を高めるようにされている。さらにＬＥＤ基板３２は、ねじによりＬＥＤ載置パネル３１に熱的、かつ、物理的に結合され、ＬＥＤ３３の発生した熱を効率的に筐体本体２２に伝えるようにされている。
【００２３】
図４は、養殖用照明装置の一部断面図である。
図５は、養殖用照明装置からＬＥＤ基板が固定された伝熱パネルを取り除いた場合の平面図である。
筐体本体２２内部の収納空間２２Ａ内のＬＥＤ載置パネル３１の裏面側には、冷却効率を向上させるために冷却風を循環させる送風ファン３５と、シリアル通信ケーブル３０Ｂ（図２参照）が接続されるとともに、送風ファン３５の送風制御およびＬＥＤ３３の調光制御を行うための制御回路が構成された制御基板３６と、電源ケーブル３０Ａおよび端子台３４を介して外部から電源が供給され、ＬＥＤ３３、送風ファン３５および制御基板３６に駆動用電源を供給する電源部３７と、ＬＥＤ載置パネル３１を固定するためのボルト３８が挿入されるねじ穴３９と、を備えている。
【００２４】
送風ファン３５は、筐体本体２２の内側面ＷＬ１に対向する長手方向中央部の内側面ＷＬ１近傍、かつ、ＬＥＤ載置パネル３１の周縁部の裏面側に配置されており、冷却風Ｗ（＝Ｗ１〜Ｗ４）を内側面ＷＬ１に向けて吹き当てるように配置されている。この場合において、送風ファン３５のサイズとしては、筐体本体２２の底部２２Ｂと、ＬＥＤ載置パネル３１との間の間隙に収まる範囲で、消費電力を考慮し、できる限り大きなサイズを用いるのが好ましい。
【００２５】
制御基板３６には、図示しないマイクロプロセッサー、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インターフェース部が設けられており、この通信インターフェース部には、シリアル通信ケーブル３０Ｂ（図２参照）が接続されている。
【００２６】
次に電源投入時の冷却風の基本的な流れについて説明する。
送風ファン３５から送り出された冷却風Ｗは、内側面ＷＬ１に吹き当てられ、内側面ＷＬ１に沿って３６０度全方向に流れ、前面ガラス２４側（例えば、冷却風Ｗ１）、筐体本体２２の底面２２Ｂ側（例えば、冷却風Ｗ２）、内側面ＷＬ２側（例えば、冷却風Ｗ３）、内側面ＷＬ４側（冷却風Ｗ４）に流れる。そして、最終的には、内側面ＷＬ３に至り、筐体本体２２の底面２２ＢとＬＥＤ載置パネル３１との間の空間内を流れて送風ファン３５に戻り、送風ファン３５の吸い込みによって生じる気流で制御基板及び電源部（電源基板）３７を効率的に冷やす。
【００２７】
この場合に、内側面ＷＬ１に吹き当てられ、内側面ＷＬ１に沿って前面ガラス２４側に至った冷却風Ｗ１は、ＬＥＤ３３周囲の高温の空気を取り込んで、前面ガラス２４とＬＥＤ載置パネル３１との間の空間を流れて、筐体本体２２の内側面ＷＬ３に至り、ＬＥＤ３３により生成された熱を筐体本体２２に効率よく伝えることとなる。
同様に、内側面ＷＬ１に吹き当てられ、内側面ＷＬ１に沿って内側面ＷＬ２側に至った冷却風Ｗ３は、内側面ＷＬ２とＬＥＤ載置パネル３１との間の空間を流れて、筐体本体２２の内側面ＷＬ３に至り、ＬＥＤ３３により生成された熱を筐体本体２２に効率よく伝えることとなる。
【００２８】
また、内側面ＷＬ１に吹き当てられ、内側面ＷＬ１に沿って筐体本体２２の底面２２Ｂ側に至った冷却風Ｗ２は、筐体本体２２の底面２２ＢとＬＥＤ載置パネル３１との間の空間を流れて、筐体本体２２の内側面ＷＬ３に至り、ＬＥＤ３３により生成された熱をＬＥＤ載置パネル３１の裏面側から筐体本体２２に効率よく伝えることとなる。
さらに、内側面ＷＬ１に突き当たり、内側面ＷＬ１に沿って内側面ＷＬ４側に至った冷却風Ｗ３は、内側面ＷＬ４とＬＥＤ載置パネル３１との間の空間を流れて、筐体本体２２の内側面ＷＬ３に至り、ＬＥＤ３３により生成された熱を筐体本体２２に効率よく伝えることとなる。
これらの結果、筐体本体内の温度がＬＥＤ３３の発熱により上昇しても、筐体外部への排熱を促すことができ、ＬＥＤ３３を良好な環境で動作させることができる。したがって、養殖用照明装置１２の長寿命化が図れるとともに、あらかじめ設定した育成条件に基づいて養殖用照明装置１２を安定して動作させることを保証することができ、ひいては、低コストで確実に育成対象の動物あるいは植物の育成効率を向上させることができる。
【００２９】
次に養殖用照明装置１２の調光制御について説明する。
図６は、真夏の日照パターン（太陽光による照度変化パターン）の説明図である。
図７は、照度制御用データの変化パターンの説明図である。
養殖プール１３において、ハマチなどの魚類を養殖したり、海草などの植物類を養殖したりする場合には、成長率や品質（例えば、身が締まって脂がのっているなど）の観点から季節的に最適な時期が存在する。
【００３０】
ところで、生物の体内時計は、太陽光によってリセットされるため、養殖用照明装置１２によりその照度変化パターンをシミュレートすれば、効果的な養殖が行える。例えば、真夏に最も成長率が高く、品質も高くなる魚類の場合には、制御基板３６上の制御装置に真夏の日照パターンを照度制御用データとして記録しておき、時刻に応じて照度を変化させるようにすればよい。
【００３１】
より詳細には、真夏の太陽光による照度変化が図６に示すような場合には、図７に示すように、照度制御用データの値を変化させればよい。
真夏の時期として夏至前後を考慮すれば、関東地方における日の出は４：３０前後、日の入りは１９：００前後であり、正午前後に最も日が高くなる。
ところで、魚の種類によっては、照明開始時の照度の急激な変化は、自分よりも大きな魚などが襲ってきた場合と同様に感じられることとなり、特に養殖プール１３のように狭い場所では、パニックを起こし、傷ついて商品価値が低下したり、最悪の場合には、養殖プール１３の壁に激突して死亡したりすることとなる。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、オペレーターが日の出時刻ｔ０を設定すると、当該日の出時刻ｔ０における照度が０（ルクス）となるように照度制御用データを設定するとともに、日の出時刻ｔ０から所定時間後の時刻ｔ１における照度が所定の照度Ｌｐｒｅ（ルクス）となるように自動的に照度制御データを設定するようにしている。この場合において、時間Ｔ＝ｔ１−ｔ０は照度０から所定の照度Ｌｐｒｅまで照度を変化させても、確実に養殖対象の魚がパニック状態に至らない照度変化率となるように定めるものであり、照度Ｌｐｒｅは、この照度以上の照度であれば、養殖対象の魚などが急激な照度変化に敏感に反応しなくなるような値に定めるものである。
【００３３】
これにより、照明開始直後の照度の急激な変化をなくし、ひいては、養殖対象の魚がパニックを起こさないようにしている。以上の説明では、日の出時刻ｔ０から所定時間後の時刻ｔ１における照度が所定の照度Ｌｐｒｅ（ルクス）となるように自動的に照度制御データを設定するようにしていたが、照度変化率が、この自動設定の場合よりも、傾きが大きく短い時間で照度Ｌｐｒｅに至るように設定するのを禁止し、傾きが小さく長い時間で照度Ｌｐｒｅに至るように設定するのを許可するように構成することも可能である。なお、このような設定は、植物が養殖対象である場合には、基本的には考慮する必要はない。
【００３４】
そして、時刻ｔ１以降は、オペレーターが所望の照度（あるいは、照度変化率）となるように照度制御用データを入力し、設定することが可能となっている。この場合において、照度制御用データの入力は、様々な手法が可能である。例えば、図示しないパーソナルコンピューターのディスプレイ画面上で、グラフィカルユーザーインターフェースを介して、図７（ａ）に示すような画面を表示しグラフ上のデータ設定用マーク（図７（ａ）中の白丸印）を動かして設定したり、日の出時刻、日の入時刻を含む時刻データと、照度データとを対応づけたデータＤ０〜Ｄ１２のデータテーブルを作成し、設定するようにしたり、所定の日照パターンに相当する照度制御用データから選択するようにしたり、養殖対象の動物名（例えば、ヒラメ）あるいは植物名（例えば、もずく）を選択してその成長時期に相当する日照パターン（例えば、真夏の日照パターン）に相当する照度制御用データとして設定したりしてもよい。
【００３５】
そして、照度制御用データが準備できた場合には、ノート型のパーソナルコンピューター等のシリアル通信端子に養殖用照明装置１２のシリアル通信ケーブル３０Ｂを接続し、照度制御用データを制御基板３６に転送する。
これにより、制御基板３６の図示しない制御装置は、ＬＥＤ基板３２毎にＬＥＤ３３の調光制御を行い、真夏の日照パターンに則して照度変化を行わせる。
【００３６】
すなわち、図７に示した照度変化をさせるべく、ＬＥＤ３３の光量制御を行うこととなる。
このため、養殖対象の魚は、体内リズムは、真夏における場合と同様となり、生育を促すことが可能となる。さらに、日の出時刻ｔ０から所定時間後の時刻ｔ１における照度が所定の照度Ｌｐｒｅ（ルクス）となるように自動的に照度制御データを設定するようにしているので、照明開始直後の照度の急激な変化をなくし、ひいては、養殖対象の魚がパニックを起こすことがないので、魚が傷ついたり、死亡したりするのを抑制でき、生産性を向上させることができる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、養殖用照明装置１２の長寿命化およびあらかじめ設定した育成条件に基づく安定動作と相俟って、早期、かつ、確実に出荷可能な状況まで養殖対象の魚を育成することができる。
【００３７】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上記説明では、照度変化を真夏の日照パターンに則したものとしていたが、養殖対象の動物あるいは植物において、より効率的に成長を行う成長時期と一致する時期の日照パターンに則したものとすればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  養殖システム
１２  養殖用照明装置
１３  養殖プール
２２  筐体本体
２２Ａ  収納空間
２３  ヒンジ部材
２４  前面ガラス
２５  留め具部材
２８  パッキング部材
３０Ａ  電源ケーブル
３０Ｂ  シリアル通信ケーブル
３１  ＬＥＤ載置パネル
３２  ＬＥＤ基板
３３  ＬＥＤ
３５  送風ファン
３６  制御基板
３７  電源部（電源基板）
Ｌｐｒｅ  照度
Ｗ１〜Ｗ４  冷却風
ＷＬ１〜ＷＬ４  内側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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