(57)【要約】【課題】赤色光優勢光源の下で、植物の視認性及び鑑賞性に優れ、植物本来の色を観察することができる植物育成装置及びそれに利用可能な透光性部材を提供する。【解決手段】内部に植物を収容可能な空間を有し、透光性を有する窓部が形成されたケーシングと、その空間内に光を照射する光源とを備えた植物育成装置であって、前記光源が、赤色光と赤色光以外の可視光とを、赤色光が光合成光量子束密度値で５０％以上となるように発するものであり、前記窓部には、赤色光を優勢的に内側に反射する反射膜が設けられているようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に植物を収容可能な空間を有し、透光性を有する窓部が形成されたケーシングと、その空間内に光を照射する光源とを備えた植物育成装置であって、
前記光源が、赤色光と赤色光以外の可視光とを、赤色光が光合成光量子束密度値で５０％以上となるように発するものであり、
前記窓部には、赤色光を優勢的に内側に反射する反射膜が設けられていることを特徴とする植物育成装置。
【請求項２】
前記光源及び前記反射膜が、前記光源から前記窓部へ直接向かい前記窓部を透過して装置外へ放射される光が白色光となるように構成してある請求項１記載の植物育成装置。
【請求項３】
前記光源が、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤを具備するものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項４】
前記光源が、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを備えた白色ＬＥＤを具備するものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項５】
前記光源が、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤを具備するものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項６】
前記光源が、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤを具備するものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項７】
前記窓部には、緑色の透光性膜が設けられている請求項３、４、５又は６記載の植物育成装置。
【請求項８】
前記赤色ＬＥＤは、そのピーク波長が６５０〜６７０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発するものである請求項３、４、５、６又は７記載の植物育成装置。
【請求項９】
赤色光と赤色光以外の可視光との混合光を、赤色光が５０％以上優勢となるように発し、当該光を植物に向けて照射する光源が設けられた植物育成空間と、他の空間とを仕切る透光性部材であって、
赤色光を優勢的に反射する反射膜が設けられていることを特徴とする透光性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光を照射して植物を栽培する植物育成装置及びそれに利用可能な透光性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人工光を照射して植物を栽培する植物育成装置が知られている。当該植物育成装置では、植物の生育を促進するために、多くの場合、赤色光が優勢的に用いられるが、このような場合、植物育成装置内の植物は装置外からは赤みを帯びて見える（非特許文献１、２）。
【０００３】
このように植物が本来の色とは異なり赤みを帯びて見えると、育成対象が野菜である場合は食欲をそそらず、鑑賞性も低下してしまう。また、植物本来の色が確認できないと、植物の健康状態を把握することが困難になり、育成管理が難しくなる。
【０００４】
更に、植物の生育を促進するために照射した赤色光が装置外に漏出すると、植物への赤色光の照射効率が低下してしまい、充分な植物の生育促進効果が得られにくくなる。
【０００５】
特許文献１には、白色ＬＥＤと異色ＬＥＤとを使用した植物育成鑑賞装置において、透光性の筒状カバーに波長選択反射膜を設けることが開示されている。しかし、先行文献１では、異色ＬＥＤとして青緑色ＬＥＤが使用されており、赤色ＬＥＤを使用することは開示されていない。また、波長選択反射膜がどの程度の割合で青緑色光を反射するかは開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３１５８２９０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】http://ameblo.jp:80/ledsaien/entry-10989832245.html
【非特許文献２】http://www.keystone-tech.co.jp/news/piccolo-A4.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、赤色光優勢光源の下で、植物の視認性及び鑑賞性に優れ、植物本来の色を観察することができる植物育成装置及びそれに利用可能な透光性部材を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る植物育成装置は、内部に植物を収容可能な空間を有し、透光性を有する窓部が形成されたケーシングと、その空間内に光を照射する光源とを備えた植物育成装置であって、前記光源が、赤色光と赤色光以外の可視光とを、赤色光が光合成光量子束密度値で５０％以上となるように発するものであり、前記窓部には、赤色光を優勢的に内側に反射する反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、光源からは、赤色光と赤色光以外の可視光との混合光が、赤色光が優勢となるように射出しているところ、前記窓部が赤色光の一部をカットすることにより、光源から窓部へ直接向かい窓部を透過して装置外に放射される光をより自然な光、例えば白色光とすることができる。その場合、本発明に係る植物育成装置内で育成されている植物を、ケーシングに設けられた窓部を介して外部から観察すると、当該観察者には光源からは白色光が射出されているように視認され、植物育成装置内で育成されている植物を植物本来の色をもって観察することができる。従って、本発明によれば、植物を育成するための光として赤色光を使用しても、植物の健康状態を正確に把握することができるとともに、植物の鑑賞性も向上する。
【００１１】
また、本発明によれば、植物の生育を促進する赤色光が窓部を介して装置外に漏出することを防ぐことができるので、赤色光の利用率が上がり、効率的に植物を生育することができる。このため、赤色ＬＥＤの設置数を抑えたり、赤色光の強度を下げたりしても、効率的に植物を生育することができる。なお、このような赤色光を優勢的に反射する反射膜が形成されたカットフィルタとしては、例えば、赤色光を９０％程度反射するものが入手可能である。また、反射膜としてはフィルム以外にコーティングであってもよい。更に、赤色光を優勢的に反射するマジックミラーやハーフミラーであってもよい。
【００１２】
前記光源及び前記反射膜は、前記光源から前記窓部へ直接向かい前記窓部を透過して装置外へ放射される光が白色光となるように構成してあることが好ましい。
【００１３】
前記光源としては、例えば、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤを具備するものが用いられる。
【００１４】
また、前記光源としては、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを備えた白色ＬＥＤを具備するものを用いてもよい。
【００１５】
更に、前記光源としては、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤを具備するものや、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤを具備するものを用いてもよい。
【００１６】
前記赤色ＬＥＤとしては、そのピーク波長が光合成に利用されやすい６５０〜６７０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発するものが好適に用いられる。
【００１７】
更に必要に応じて窓部に緑色の透光性膜を設けて、窓部から外部に放射される光の色補正を行ってもよい。
【００１８】
赤色光を用いて大規模に植物を栽培する植物育成工場では、以下のような構成を有する透光性部材を備えた窓を設けることにより、本発明に係る植物育成装置と同様に植物本来の色を観察することができる。すなわち本発明に係る透光性部材は、赤色光と赤色光以外の可視光との混合光を、赤色光が５０％以上優勢となるように発し、当該光を植物に向けて照射する光源が設けられた植物育成空間と、他の空間とを仕切る透光性部材であって、赤色光を優勢的に反射する反射膜が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
このような構成の本発明によれば、植物の視認性及び鑑賞性とともに、植物本来の色を観察することができる植物育成装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る植物育成装置の全体斜視図。
【図２】同実施形態に係る植物育成装置の内部構成を示す図。
【図３】同実施形態における植物育成槽を示す断面図。
【図４】同実施形態における光源を示す平面図。
【図５】同実施形態における窓部での光の透過状態を示す図。
【図６】他の実施形態における窓部での光の透過状態を示す図。
【図７】他の実施形態における窓部での光の透過状態を示す図。
【図８】他の実施形態に係る植物育成工場の植物育成室の外観を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る植物育成装置１は、植物Ｖの水耕栽培を小規模に行うためのものであり、図１〜３に示すように、内部に植物Ｖを収容してこれを育成するためのケーシング２と、当該ケーシング２内に設けられた植物育成槽３と、植物育成槽３内で育成されている植物Ｖに上方から光を照射する光源４と、を備えている。
【００２３】
以下に各部を詳述する。
ケーシング２は、中空直方体状をなすもので、各壁の内面は略全面白色反射面に構成されている。当該ケーシングには、透光性の窓部２１が形成されている。
【００２４】
窓部２１は、ケーシング２の前壁に形成されており、ケーシング２の前壁に形成された開口部に開閉可能に取り付けられた透明板２１１から構成されている。当該透明板２１１の全面には赤色光を９０％程度反射するカットフィルタ２１２が貼付してある。当該カットフィルタ２１２としては、具体的には、例えば、６００ｎｍ付近に光の反射率と透過率との高低が逆転する境界を有し、約６００ｎｍ以上の波長範囲で反射率が高まる誘電体多層膜（例えば、シャープカットフィルタ）が基板上に形成されたもの等が用いられる。
【００２５】
植物育成槽３は、植物Ｖを育成するために必要な栄養分が含まれた養液Ｎが流れるように構成されているものであり、概略直方体状の上面が開口した槽である。植物育成槽３には、養液Ｎを貯留する養液貯留タンク３１と、養液貯留タンク３１から養液Ｎを汲み上げるポンプ３２と、規定の水位を超えた養液Ｎを養液貯留タンク３１に戻すオーバーフロー部３３と、植物Ｖを養液Ｎ上に浮かべるための植物載置部３４（図示しない）と、が設けられている。
【００２６】
養液貯留タンク３１には、大量の養液Ｎが貯留してあり、ポンプ３２とオーバーフロー部３３が接続してある。養液貯留タンク３１は、蒸発や植物Ｖの蒸散等により植物育成槽３内の養液Ｎが減少した場合に養液Ｎの補充を行う等するために用いられる。
【００２７】
ポンプ３２としては、例えば、水生生物を鑑賞するための水槽において水を循環させるために用いられるような小型の水中ポンプが用いられる。なお、水中ポンプは、内部の回転部分や軸受けが液体で満たされている状態においてポンプ作用を営むことを前提として設計されているものである。ポンプ３２は、養液貯留タンク３１から養液Ｎを汲み上げる程度の容量を備えたものであり、養液貯留タンク３１の養液Ｎ中に吸入口３２１が開口してあり、植物育成槽３に養液Ｎを吐出するための吐出口３２２が開口してある。
【００２８】
オーバーフロー部３３は、規定の液量を超えた養液Ｎを養液貯留タンク３１へと戻すように構成したものである。本実施形態では、植物育成槽３において既定の液量に対応する水位の高さに上向きに開口する排水口３３１が設けてあり、余分な養液Ｎは、排水口３３１から排水管を通って、養液貯留タンク３１へと流すことができるように構成してある。
【００２９】
植物載置部３４（図示しない）は、植物育成槽３の側面板内面に掛けるための係止部を備えた板状体のものであり、当該板状体には貫通孔が設けており、当該貫通孔を通して植物Ｖの根を養液Ｎに浸漬できるようにしてある。
【００３０】
養液Ｎは、ポンプ３２により養液貯留タンク３１から植物育成槽３へと移動し、植物育成槽３のオーバーフロー部３３により余剰の養液Ｎは養液貯留タンク３１へと戻り、植物育成槽３と養液貯留タンク３１との間で循環する。
【００３１】
光源４は、配線基板４１に多数のＬＥＤ４２を敷設したもので、ＬＥＤ４２から射出される光が植物Ｖの方に向けて進行するように設置してある。ＬＥＤ４２としては、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、緑色ＬＥＤ４２Ｇと、青色ＬＥＤ４２Ｂとが用いられており、各色ＬＥＤ４２から射出される光合成光量子束密度（以下、ＰＰＦＤという。）が、赤色ＬＥＤ４２Ｒ：緑色ＬＥＤ４２Ｇ：青色ＬＥＤ４２Ｂ＝１０：１：１となるように調節・制御されている。当該ＰＰＦＤ比は、各色ＬＥＤ４２の設置数を調整することによって調節することができ、例えば、各色ＬＥＤ４２から発する光の強度が同等であるときは、図４に示すように、配線基板４１に敷設する各色ＬＥＤ４２の数の比を、赤色ＬＥＤ４２Ｒ：緑色ＬＥＤ４２Ｇ：青色ＬＥＤ４２Ｂ＝１０：１：１とすればよい。また、各色ＬＥＤ４２に流れる電流値を制御し発光比率や発光量を変えることによっても、ＰＰＦＤ比を調節することができる。
【００３２】
このようなものであれば、図５に示すように、光源から射出される各色のＰＰＦＤの比が、赤色光：緑色光：青色光＝１０：１：１となるように設定されているところ、赤色光の９０％程度は窓部２１に設けられたカットフィルタ２１２により反射されるので、光源４から窓部２１へ直接向かい窓部２１から装置外に放射される光は、赤色光、緑色光、及び、青色光が、およそ、赤色光：緑色光：青色光＝１：１：１のＰＰＦＤ比で混ざり合った白色光となる。このため、植物育成装置１内で育成されている植物Ｖを、窓部２１を介して観察すると、当該観察者には光源４からは白色光が射出されているように認知され、植物育成装置１内で育成されている植物Ｖを植物本来の色をもって観察することができる。従って、本実施形態によれば、植物Ｖを育成するための光として赤色光を使用しても、植物Ｖの健康状態を正確に把握することができるとともに、植物Ｖの鑑賞性も向上する。
【００３３】
また、植物Ｖの生育を促進する赤色光が窓部２１を介して装置外に漏出することを防ぐことができるので、赤色光の利用率が上がり、効率的に植物Ｖを育成することができる。このため、赤色ＬＥＤ４２Ｒの設置数を抑えたり、赤色光の強度を下げても、効率的に植物Ｖを育成することができる。
【００３４】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３５】
例えば、図６に示すように、光源４に設けるＬＥＤ４２として、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、青色ＬＥＤ素子とＹＡＧ等の黄色蛍光体とを備えた白色ＬＥＤとを用い、各色ＬＥＤ４２から射出される光の強度の比が、赤色ＬＥＤ４２Ｒ：白色ＬＥＤ＝５：１となるように調節・制御されていてもよい。
【００３６】
このようなものであれば、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを備えた白色ＬＥＤから発せられる白色光は、青色光と黄色光との混合光であって、やや青みを帯びた寒色系の白色光であり、一方、赤色光のうちの１０％程度はカットフィルタ２１２により反射されずに窓部２１を通して装置外に漏出するので、光源４から窓部２１に直接向かい窓部２１から装置外に放射される光は、寒色系の白色光と赤色光との混合光である赤みを帯びた暖色系の白色光となる。
【００３７】
この場合、図７に示すように、更に透明板２１１に緑色の透光性フィルム２１３を貼付すれば、赤みを帯びた暖色系の白色光をより自然な白色光に色補正することが可能となる。
【００３８】
また、ＬＥＤ４２として、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、緑色ＬＥＤ４２Ｇと、青色ＬＥＤ４２Ｂとを用いる場合であっても、各色ＬＥＤ４２から射出されるＰＰＦＤ比は、赤色ＬＥＤ４２Ｒ：緑色ＬＥＤ４２Ｇ：青色ＬＥＤ４２Ｂ＝１０：１：１に限られず、育成対象である植物Ｖの生育に好適なＰＰＦＤ比となるよう適宜決定すればよい。
【００３９】
なお、この場合は、窓部２１に貼付するカットフィルタ２１２が赤色光を反射する割合は９０％に限定されず、窓部２１を透過した赤色光の残部と赤色光以外の可視光との混合光が白色光として視認されるように、適宜赤色光の反射割合（透過割合）を設定すればよい。
【００４０】
更に、本発明で用いられる反射膜は赤色光を優勢的に反射するものであれば、赤色光だけでなく、青色光や緑色光をある程度反射するものであってもよい。
【００４１】
また、光源４に設けるＬＥＤ４２としては、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、青色ＬＥＤ素子と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤとを組み合わせて用いてもよく、更には、６００〜６８０ｎｍの波長領域に含まれる赤色光を発する赤色ＬＥＤ４２Ｒと、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体と緑色蛍光体とを備えたＬＥＤとを組み合わせて用いてもよい。光源４をこのように構成した場合であっても、植物育成装置１の窓部２１からは白色光が放射されるので、植物育成装置１内で育成されている植物Ｖを植物本来の色をもって観察することができる。
【００４２】
更に、前記実施形態では、植物育成装置１の窓部２１に赤色光を反射するカットフィルタ２１２を設けたが、植物育成工場の植物育成室１０の窓１１に同様な赤色光を反射するカットフィルタ２１２を設けることにより、植物育成用の光として赤色光を用いる大規模な植物育成工場においても、見学者や作業者が植物本来の色を観察することが可能となる。
【００４３】
その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・植物育成装置
２・・・ケーシング
２１・・・窓部
２１２・・・カットフィルタ
４・・・光源
４２・・・ＬＥＤ
【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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【図８】
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