(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光を利用しつつも、天候等に左右されずに、適切な量の光を安定して照射し続けることができる植物栽培システムを提供する。また、植物の生育に適した光が照射されている場所に、人間が近づいたときに、人間が視覚的なストレスを感じずに済む植物栽培システムを提供する。【解決手段】太陽光の光量子量を計測する光計測手段１１と、計測された光量子量に応じて、植物に照射する光量子量を調節する光調節手段１２と、調節された光量子量で植物に光を照射する光照射手段１３と、を備える、植物栽培システムに関する。また、人間の存在を感知する人感手段１５と、人間の存在を感知していない場合に、植物を育成するための光である育成用光を照射する育成用光照射手段と、人間の存在を感知している場合に、人間の視認性を確保するための光である作業用光を照射する作業用光照射手段１４と、を備える、植物栽培システムに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光の光量子量を計測する光計測手段と、
計測された光量子量に応じて、植物に照射する光量子量を調節する光調節手段と、
調節された光量子量で植物に光を照射する光照射手段と、
を備える、植物栽培システム。
【請求項２】
人間の存在を感知する人感手段と、
人間の存在を感知していない場合に、植物を育成するための光である育成用光を照射する育成用光照射手段と、
人間の存在を感知している場合に、人間の視認性を確保するための光である作業用光を照射する作業用光照射手段と、
を備える、植物栽培システム。
【請求項３】
人間の存在を感知する人感手段を備え、
光照射手段が、植物を育成するための光である育成用光を、人間の存在を感知していない場合に照射するものであり、
太陽光の光量子量の計測、及び／又は、植物に照射する光量子量の調節を、人間の存在を感知している場合に停止する手段と、
視認性を確保するための光である作業用光を、人間の存在を感知している場合に照射する作業用光照射手段と、を備える、請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
育成用光の照射と作業用光の照射とを切り替える光切替手段と、
人間の存在を一定時間感知しないことを検知する時間検知手段とを備え、
時間検知手段が、人間の存在を一定時間感知しないことを検知した場合に、光切替手段が、作業用光の照射から育成用光の照射への切り替えを行う、請求項１又は３に記載の植物栽培システム。
【請求項５】
光計測手段が、光照射手段から照射される光の光量子量が計測されない態様で設けられている、請求項１、３、又は４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、植物を栽培する際に、植物の生育に適した波長の光を発するＬＥＤが用いられている。ただし、ＬＥＤの光のみを利用して、太陽光を全く利用しないと、設備コストや電力コストが高くなってしまう。そのため、ＬＥＤの光を利用しつつ、太陽光も利用する太陽光利用型の植物栽培が行われている。
【０００３】
また、植物の生育に適した光を照射する方法として、例えば、特許文献１では、太陽光を照射するとともに、赤色ＬＥＤの光と青色ＬＥＤの光とを連続照射あるいはパルス照射して、植物を栽培する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０６４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、太陽光利用型の栽培方法では、植物に照射される太陽光の強さが天候等によって変化してしまい、適切な量の光を安定して照射し続けることが難しいという問題があった。
【０００６】
また、赤色ＬＥＤの光と青色ＬＥＤの光とが連続照射あるいはパルス照射されている環境は、植物にとっては好ましい環境であるものの、植物の手入れや出荷などを行う人間にとっては、非常にストレスになる環境であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の第一の目的は、太陽光を利用しつつも、天候等に左右されずに、適切な量の光を安定して照射し続けることができる植物栽培システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第二の目的は、植物の生育に適した光が照射されている場所に、人間が近づいたときに、人間が視覚的なストレスを感じずに済む植物栽培システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の手段によって解決できる。
【００１０】
［１］太陽光の光量子量を計測する光計測手段と、
計測された光量子量に応じて、植物に照射する光量子量を調節する光調節手段と、
調節された光量子量で植物に光を照射する光照射手段と、
を備える、植物栽培システム。
【００１１】
［２］人間の存在を感知する人感手段と、
人間の存在を感知していない場合に、植物を育成するための光である育成用光を照射する育成用光照射手段と、
人間の存在を感知している場合に、人間の視認性を確保するための光である作業用光を照射する作業用光照射手段と、
を備える、植物栽培システム。
【００１２】
［３］人間の存在を感知する人感手段を備え、
光照射手段が、植物を育成するための光である育成用光を、人間の存在を感知していない場合に照射するものであり、
太陽光の光量子量の計測、及び／又は、植物に照射する光量子量の調節を、人間の存在を感知している場合に停止する手段と、
視認性を確保するための光である作業用光を、人間の存在を感知している場合に照射する作業用光照射手段と、を備える、［１］に記載の植物栽培システム。
【００１３】
［４］育成用光の照射と作業用光の照射とを切り替える光切替手段と、
人間の存在を一定時間感知しないことを検知する時間検知手段とを備え、
時間検知手段が、人間の存在を一定時間感知しないことを検知した場合に、光切替手段が、作業用光の照射から育成用光の照射への切り替えを行う、［１］又は［３］に記載の植物栽培システム。
【００１４】
［５］光計測手段が、光照射手段から照射される光の光量子量が計測されない態様で設けられている、［１］、［３］、又は［４］のいずれかに記載の植物栽培システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第一の効果は、太陽光を利用しつつも、天候等に左右されずに、適切な量の光を安定して照射し続けることができることにある。
【００１６】
また、本発明の第二の効果は、植物の生育に適した光が照射されている場所に、人間が近づいたときに、人間が視覚的なストレスを感じずに済むことにある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る、植物栽培システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る、育成用光の調節処理に関するフローチャートの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る、作業用光への切替処理に関するフローチャートの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る、育成用光への切替処理に関するフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明をする。以下、効果に関する記載は、本発明の実施の形態の効果の一側面であり、ここに記載するものに限定されない。また、以下で説明するフローチャートを構成する各処理の順序は、処理内容に矛盾や不整合が生じない範囲で順不同である。
【００１９】
＜植物栽培システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る、植物栽培システムの構成を示す図である。図示するように、本実施の形態に係る植物栽培システム１０は、光量子計１１、制御部１２、育成用光源１３、作業用光源１４、及び人感センサ１５などを備える。
【００２０】
光量子計１１は、葉緑素の吸収波長領域である４００〜７００ｎｍまでの波長領域で、１秒あたり、１ｍ2あたりの光量子の数を計測する光計測手段である。光量子計１１は、光合成光量子束密度（μｍｏｌ・ｍ-2 ・ｓ-1）という単位で、光量子量を表示する。
【００２１】
明るさの単位として一般的に用いられる照度、光束、又は光度は、人間が感じる明るさの感覚に近づけて補正された値である。例えば、単色のＬＥＤの光を照度計などで測定すると、人間にとって感度の高い緑色の光を発するＬＥＤの照度は、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤに比べて高い数値を示してしまう。一方、植物は、赤色と青色の波長の光を特に吸収し、緑色の波長の光はあまり吸収しない。そのため、植物栽培のための光の量を決定する際に照度を基準にすると、植物の栽培に適切な光の量を算出することが難しくなる。よって、植物の生育に適した光の量を算出するためには、光量子計を用いて光量子量を計測することが好ましい。
【００２２】
制御部１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、通信インターフェイスなどから構成される。ＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアである。ＨＤＤは、プログラムやデータを保存するための記憶領域である。
【００２３】
制御部１２は、通信インターフェイスを介して、光量子計１１、育成用光源１３、作業用光源１４、及び人感センサ１５と有線又は無線により通信接続されている。制御部１２は、格納された所定のプログラムを実行し、光量子計１１からの入力に応じて、育成用光源１３の光量子量を調整するための演算を行ったり、人感センサ１５からの入力に応じて、育成用光源１３と作業用光源１４との切替の制御を行ったりする。また、制御部１２は、コントロールパネルにより手動で操作できる態様としてもよい。
【００２４】
育成用光源１３は、植物２０を栽培するための光を照射する光源である。植物２０を栽培するための光は、植物２０の生育に適した波長を有する。また、育成用光源１３は、太陽光の光量子量に応じて、植物２０に照射する光量子量を調節できるものである。太陽光の光量子量は、上述した光量子計１１で計測できる。
【００２５】
育成用光の光量子量と太陽光の光量子量との合計値を、制御部１２においてあらかじめ設定しておき、前記合計値から、計測された太陽光の光量子量を差し引くことで、育成用光源１３から照射される光の光量子量を調節する。また、前記合計値は、植物２０の種類、育成用光源１３の光の波長、及び照射時間を総合的に考慮した上で決定することが好ましい。
【００２６】
育成用光源１３としては、ＬＥＤ電球を用いることができる。育成用光源１３は、植物２０を栽培する面積に応じて、複数設けることが好ましい。複数設ける育成用光源１３としては、特定の波長の光を照射する１種の光源としてもよいし、異なる波長の光を照射する２種以上の光源を組み合わせてもよい。２種以上の光源を組み合わせる場合、異なる波長の光を同時に照射する態様としてもよいし、交互に照射する態様としてもよい。例えば、波長が６００〜７５０ｎｍの赤色の光を照射したり、波長が４３０〜４８０ｎｍの青色の光を前記赤色の光と同時に又は交互に照射したりすることができる。
【００２７】
太陽光利用型の植物栽培システムは、太陽光を利用するものであるため、植物栽培システム、又は植物栽培システムを設置する施設が、太陽光を採光できる態様で構成されている必要がある。また、採光窓やビニールシートなどによって、太陽光がある程度減弱される場合がある。そのため、栽培する植物２０の近傍に光量子計１１を設置可能なように植物栽培システム１０を構成したり、太陽光の減弱の程度が植物２０と同程度である場所に光量子計１１を設置可能なように植物栽培システム１０を構成したりすることが好ましい。
【００２８】
また、光量子計１１の設置態様によっては、太陽光の光量子量に、育成用光の光量子量が加算されて、太陽光の光量子量が見かけ上高く見積もられてしまう可能性がある。そのため、育成用光の光量子量が計測されない態様で光量子計１１が設置されることが好ましい。例えば、光量子計１１を育成用光から遮蔽する手段を備えるようにしたり、育成用光源１３の設置位置よりも上方に光量子計１１を設置したりすることが好ましい。
【００２９】
上記のように、太陽光の光量子量を計測する光計測手段と、計測された光量子量に応じて、植物に照射する光量子量を調節する光調節手段と、調節された光量子量で植物に光を照射する光照射手段と、を備えることにより、太陽光を利用しつつも、天候等に左右されずに、適切な量の光を安定して照射し続けることができる。
【００３０】
栽培できる植物２０の種類は、特に限定されないが、植物２０の種類に応じて、育成用光源１３の光の波長、照射時間、及び育成用光の光量子量と太陽光の光量子量との合計値を適宜設定することが好ましい。
【００３１】
また、複数種類の植物２０を１つの施設の中で栽培する場合には、植物２０の種類ごとに植物２０を栽培する区画をパーティションなどで分割し、所定の波長、照射時間、及び光量子量に基づいて、植物２０の種類ごとに育成用光を照射することが好ましい。
【００３２】
作業用光源１４は、人間の視認性を確保するための光源である。育成用光源１３の光の色は、赤色や青色など、人間が視るためには適していない色であるといえる。そのため、植物２０の手入れや出荷などを行う人間が、植物２０の近傍にいる場合には、育成用光源１３の光を照射せずに、作業用光源１４の光を照射する態様とすることが好ましい。
【００３３】
作業用光源１４としては、白熱電球、蛍光灯、又は白色ＬＥＤ光源など、一般的な白色光源を用いることができる。また、作業用光源１４は、植物２０を栽培する施設の広さに応じて、複数個設置することが好ましい。
【００３４】
また、育成用光を消さずに、育成用光と所定の波長の光とを混色して、人間の視認性を確保する作業用光とする態様としてもよい。その場合、作業用光の光量子量も、育成用光の光量子量と同様に、太陽光の光量子量に応じて調節する態様とすることが好ましい。
【００３５】
人感センサ１５は、人間の存在を感知する人感手段である。人感センサ１５は、人間の存在を感知して、育成用光から作業用光への切替を行うために用いられる。人感センサ１５の種類は、特に限定されないが、例えば、赤外線センサ、光センサ、音波センサ、又は重量センサなどを用いることができる。
【００３６】
人感センサ１５の設置態様は、特に限定されないが、一箇所に設置する態様としてもよいし、複数箇所に設置する態様としてもよい。また、人感センサ１５は、植物２０を栽培する施設内の全域について人間の存在を感知する必要はなく、人間が通る入口付近や通路などにおいて、人間の存在を感知できる態様で設置すればよい。
【００３７】
上記のように、人間の存在を感知する人感手段と、人間の存在を感知していない場合に、植物を育成するための光である育成用光を照射する育成用光照射手段と、人間の存在を感知している場合に、人間の視認性を確保するための光である作業用光を照射する作業用光照射手段と、を備えることにより、植物の生育に適した光が照射されている場所に、人間が近づいたときに、人間が視覚的なストレスを感じずに済むようになる。
【００３８】
また、人間の視認性を確保するための作業用光を照射している間、すなわち、人感センサ１５が人間の存在を感知している場合は、光量子計１１によって太陽光の光量子量の計測をしない態様としたり、制御部１２において適切な育成用光の光量子量を演算しない態様としたり、育成用光源１３の光量子量を調整しない態様としたりすることが好ましい。上記構成により、必要ない処理によって、植物栽培システム１０に負荷がかかったり、電力が消費されたりすることを防止できる。
【００３９】
また、上記のように、光量子計１１によって太陽光の光量子量の計測をしない態様としたり、制御部１２において適切な育成用光の光量子量を演算しない態様としたり、育成用光源１３の光量子量を調整しない態様としたりする場合は、人感センサ１５が人間の存在を感知しなくなった際に、再び、光量子計１１によって太陽光の光量子量の計測をしたり、制御部１２において適切な育成用光の光量子量を演算したり、育成用光源１３の光量子量を調整したりする切替処理を行うことが好ましい。
【００４０】
＜育成用光の調節処理＞
図２は、本発明の実施の形態に係る、育成用光の調節処理に関するフローチャートの一例を示す図である。まず、光量子計１１によって、太陽光の光量子量を測定する（ステップＳ１１）。そして、測定した光量子量に関する情報が、光量子計１１から制御部１２に送信される（ステップＳ１２）。
【００４１】
光量子量に関する情報の送信間隔は、特に限定されないが、毎秒、毎分、又は毎時間など、所定の時間間隔ごとに送信する態様とすることができる。時間間隔を短くするほど、常に最適な光量子量で植物２０を栽培することができる。時間間隔を長くするほど、光量子量も調節負荷が軽減される。
【００４２】
光量子量に関する情報の送信の態様は、有線によるものでも無線によるものでも良い。また、夜間など、光量子量がほとんど計測できない場合や、作業用光が照射されていて育成用光の照射が必要ない場合などは、光量子量の計測や、光量子量に関する情報の送信を行わない態様としてもよい。
【００４３】
制御部１２は、光量子計１１から送信されてきた光量子量に関する情報を受信した後（ステップＳ１３）、育成用光の適切な光量子量を演算する（ステップＳ１４）。育成用光の適切な光量子量は、太陽光の光量子量と育成用光の光量子量の合計値をあらかじめ設定しておき、前記合計値から、太陽光の光量子量を差し引いた値として算出することができる。前記合計値は、植物２０の種類、育成用光源１３の光の波長、及び照射時間を総合的に考慮した上で設定しておくことが好ましい。
【００４４】
制御部１２は、育成用光の適切な光量子量を演算した後（ステップＳ１４）、育成用光源１３に、育成用光の光量子量に関する情報を送信する（ステップＳ１５）。なお、作業用光が照射されていて育成用光の照射が必要ない場合などは、育成用光の適切な光量子量の演算や、育成用光の光量子量に関する情報の送信を行わない態様としてもよい。
【００４５】
育成用光源１３は、制御部１２から送信されてきた育成用光の光量子量に関する情報を受信した後、当該光量子量が照射できるように育成用光を調節する（ステップＳ１７）。光量子量は、無段階で調節できる態様としてもよいし、多段階で調節する態様としてもよい。上記のような処理によって、太陽光を利用しつつも、天候等に左右されずに、適切な量の光を安定して照射し続けることができる。
【００４６】
＜作業用光への切替処理＞
図３は、本発明の実施の形態に係る、作業用光への切替処理に関するフローチャートの一例を示す図である。まず、人感センサ１５が、人間３０の存在を感知する（ステップＳ２１）。人感センサ１５としては、赤外線センサ、光センサ、音波センサ、又は重量センサなど、公知のセンサ類を用いることができる。
【００４７】
人感センサ１５が、人間３０の存在を感知すると、人感センサ１５は、感知に関する情報を、制御部１２に送信する（ステップＳ２２）。感知に関する情報の送信の態様は、有線によるものでも無線によるものでも良い。
【００４８】
制御部１２は、人感センサ１５から送信されてきた感知に関する情報を受信すると（ステップＳ２３）、光の切替に関する情報を切替部に送信する（ステップＳ２４）。
【００４９】
切替部は、育成用光と作業用光の切替を可能にする部位である。切替部としては、公知のスイッチング回路等を用いることができる。スイッチング回路等の機能により、育成用光源１３を機能させるか、作業用光源１４を機能させるかの切替を行うことができる。
【００５０】
切替部が、光の切替に関する情報を受信すると（ステップＳ２５）、育成用光から作業用光への切替が行われる（ステップＳ２６）。上記のような処理によって、植物２０の生育に適した光が照射されている場所に、人間３０が近づいたときに、人間３０が視覚的なストレスを感じずに済む。
【００５１】
＜育成用光への切替処理＞
図４は、本発明の実施の形態に係る、育成用光への切替処理に関するフローチャートの一例を示す図である。まず、人間３０の存在を感知することで送信される信号が、制御部１２において一定時間受信されていないかどうかを、制御部１２が判断する（ステップＳ３１）。
【００５２】
前記信号を、一定時間以内に受信している場合（ステップＳ３１にてＮＯ）、人間の視認性を確保する作業用光の照射を継続する。前記信号を、一定時間受信していない場合（ステップＳ３１にてＹＥＳ）、光切替に関する情報を、制御部１２が切替部に送信する（ステップＳ３２）。
【００５３】
人間３０の存在を感知することで送信される信号を受信したか否かを判断する時間間隔は、特に限定されない。時間間隔が短すぎると、人間３０の存在を感知しにくい場合などに、人間３０が存在しているにもかかわらず、作業用光から育成用光への切替が行われてしまうことがある。また、時間間隔が長すぎると、作業用光から育成用光への切替が行われない時間が長くなり、植物２０の生育に適した光を照射する時間が短くなる傾向にある。そのため、人間３０の存在を感知することで送信される信号を受信したか否かを判断する時間間隔は、０．５〜１．５分程度とすることが好ましい。
【００５４】
切替部は、光切替に関する情報を受信すると（ステップＳ３３）、人間の視認性を確保する作業用光の照射を止めて、植物２０を栽培するための育成用光の照射を再開する。上記のような処理によって、人間３０が存在する場合には、人間３０が視覚的なストレスを感じずに済むとともに、人間３０が存在しなくなった場合には、植物２０の生育に適した光を照射することができるようになる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    植物栽培システム
１１    光量子計
１２    制御部
１３    育成用光源
１４    作業用光源
１５    人感センサ
２０    植物
３０    人間
【図１】
2019033694.tif 000003
【図２】
2019033694.tif 000004
【図３】
2019033694.tif 000005
【図４】
2019033694.tif 000006