(57)【要約】【課題】  植物に効率的に光を照射して、低消費電力で植物の成長を促進させる植物育成用照明システムを提供する。【解決手段】  本発明の植物育成用照明システムは、植物（１１）の育成環境に設置された湿度検出部（４０）と、植物に光照射する照明部（２０）と、照明部（２０）を制御する制御部（３０）とを備え、制御部（３０）は、所定の時間内に湿度検出部（４０）で検出された相対湿度に応じて照明部（２０）の光照射を制御することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の育成環境に設置された湿度検出部と、前記植物に光照射する照明部と、前記照明部を制御する制御部とを備えた植物育成用照明システムであって、
前記制御部は、所定の時間内に前記湿度検出部で検出された相対湿度に応じて前記照明部の光照射を制御することを特徴とする植物育成用照明システム。
【請求項２】
前記照明部が前記植物の下方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の植物育成用照明システム。
【請求項３】
前記照明部の周囲に反射部材が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の植物育成用照明システム。
【請求項４】
前記照明部と前記湿度検出部が複数の育成環境に設置され、前記照明部は前記育成環境毎に制御されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の植物育成用照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の成長を促進させる植物育成用照明システムに関するものであり、詳しくは、植物に光を照射する照明部の低消費電力化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昼間の日照条件が悪い環境下での栽培場所では、光不足による植物の成長不良を改善するため、補光照明の導入が検討されている。例えば、特許文献１の照明システムは、植物に光を照射する冷陰極蛍光ランプと、冷陰極蛍光ランプを１日の時間経過に応じて制御する制御部とを備えている。
【０００３】
また、植物は、青色光を照射すると二酸化炭素を取り込む気孔が開口し、光合成が活性化されることが知られている。（非特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３６５７２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“気孔の開口を駆動する細胞膜”蛋白質 核酸 酵素 Vol.51 No.7 (2006) P.871-876
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の照明システムは、冷陰極蛍光ランプを時間経過に応じて制御するため、冷陰極蛍光ランプの照射光を有効に活用しきれていなかった。例えば、冷陰極蛍光ランプから青色光を照射したとしても、植物の気孔が既に開口している場合は、それ以上に気孔が開口しないため、照射した青色光が植物の成長促進に寄与することなく、無駄に電力消費してしまう問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、植物に効率的に光を照射して、低消費電力で植物の成長を促進させる植物育成用照明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】
【０００８】
本発明の植物育成用照明システムは、植物の育成環境に設置された湿度検出部と、植物に光照射する照明部と、照明部を制御する制御部とを備えた植物育成用照明システムであって、制御部は、所定の時間内に湿度検出部で検出された相対湿度に応じて照明部の光照射を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の植物育成用照明システムは、照明部が植物の下方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の植物育成用照明システムは、照明部の周囲に反射部材が設置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の植物育成用照明システムは、照明部と湿度検出部が複数の育成環境に設置され、照明部は育成環境毎に制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の植物育成用照明システムによれば、植物に効率的に光を照射して、低消費電力で植物の成長を促進させる植物育成用照明システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る植物育成用照明システムの側面図である。
【図２】実施形態１の植物育成用照明システムの上面図である。
【図３】実施形態１の植物育成用照明システムのフロー図である。
【図４】実施形態２に係る植物育成用照明システムの側面図である。
【図５】実施形態２の植物育成用照明システムの上面図である。
【図６】実施形態３の植物育成用照明システムの上面図である。
【図７】実施形態４の植物育成用照明システムの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る植物育成用照明システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１５】
〔実施形態１〕
実施形態１の植物育成用照明システム１０１の構成について、図１、図２を参照して説明する。図１は、植物育成用照明システム１０１の側面図であり、図２は、植物育成用照明システム１０１の上面図である。
【００１６】
実施形態１の植物育成用照明システム１０１は、植付け部１０で育成される植物１１に対し光を照射する照明部２０と、照明部２０を制御する制御部３０と、植物１１の育成環境における湿度を検出する湿度検出部４０とを備えている。
【００１７】
植付け部１０は、プランター、土盛り（露地栽培）、水槽（水耕栽培）など、植物１１の種類に応じた植付け部１０が用意される。
【００１８】
照明部２０は、光源２１、基板２２、保持部材２３等から構成されている。光源２１は、複数の光源が同一方向に向けて矩形状の基板２２の片面に列状に実装され、植物１１の上方で保持部材２３に支持されている。図２では、植物１１と平行に複数の照明部２０を挟み込むように設置しているが、本発明の植物育成用照明システム１０１は、成長を促進させる植物に対し、少なくとも１つ以上の照明部２０が設置されていればよい。
【００１９】
光源２１は、例えば、発光ダイオード（LED）であり、赤色光、遠赤色光、青色光等を出射するものが用いられる。特に、本発明の植物育成用照明システム１０１では、植物の気孔を開口させる青色光の発光ダイオードが光源２１として適している。
【００２０】
制御部３０は、ＣＰＵ、メモリ等を備えているコンピュータである。制御部３０は、後述する補光プログラムに従って照明部２０から植物１１への光照射を制御する。
【００２１】
湿度検出部４０は、植物１１の育成環境（植付け部１０を含む植物１１の近傍）の相対湿度を検出し、電気信号に変換して出力する温湿度計である。湿度検出部４０で検出された湿度信号は、制御部３０に送られて照明部２０の光照射の制御に用いられる。
【００２２】
図３は、実施形態１に係る植物育成用照明システム１０１の補光プログラムを示すフローチャートである。なお、本発明では、自然光による植物の光合性を活性化させるための人工光の補助的な照射を補光と称し、植物の光合性に大きく寄与する気孔を開口させることを補光の目的としている。
【００２３】
補光プログラムを開始すると、最初に、照明部２０を制御するための補光条件を制御部３０に読み込む（S11）。補光条件は、植物１１の種類や季節等により異なるが、補光を行う開始時刻および終了時刻や、上記時間帯であっても植物１１に補光が必要かどうか判断するための下限設定湿度が含まれる。補光を行う開始時刻および終了時刻は、例えば、日の出前の30分間に設定されている。つまり、植物１１に日の出前に補光することで気孔を十分に開口させて、日の出直後から自然光による光合性を活発に行わせることを目的としている。
【００２４】
下限設定湿度は、植物１１の気孔が開口しなくなる育成環境の相対湿度が設定される。例えば、植物１１は、相対湿度が70〜80％位になると、大気中の二酸化炭素を取り込むために気孔を開き、光合性を活発に行う。一方、相対湿度が40〜50％位に低下すると、植物１１は葉からの蒸散を防ぐために気孔を閉じ、光合性をあまり行わなくなる。
【００２５】
このため、本発明の植物育成用照明システムでは、植物１１が気孔を閉じる相対湿度、例えば、40〜50％を補光が必要な下限設定湿度として設定している。
【００２６】
補光条件の読込後、制御部３０は、内部に有する計時手段（タイマー）を起動し、補光を行う開始時刻（日の出30分前）になるまで待機する（S12）。補光の開始時刻になると、照明部２０から第１光照射（S13）を所定時間行う。植物１１は、日の出前の時点では気孔を完全に閉じているため、この第１光照射により最初に植物１１の気孔を開かせる。第１光照射の照射時間は、例えば１〜１５分間である。
【００２７】
次に、湿度検出部４０によって植物１１の育成環境における相対湿度を検出し（S14）、補光条件として設定された下限設定湿度と比較を行う（S15）。
【００２８】
育成環境の相対湿度が下限設定湿度よりも低い場合、第１光照射では未だ植物１１の気孔の開口が小さいため、照明部２０から第２光照射を開始する（S16）。第２光照射は、第１光照射を継続して時間を延長する形で、補光の終了時間（日の出時刻）になるまで（S17）行う。なお、第２光照射は上記に限らず、植物１１の気孔が十分な大きさまで開口するように、照射時間や光量等を設定することが出望ましい。
【００２９】
一方、育成環境の相対湿度が下限設定湿度よりも高い場合、第１光照射だけでも植物１１の気孔が十分に開口しており、これ以上は気孔を開口させる効果が得られないため、照明部２０からの第１光照射を停止する（S16）。
【００３０】
制御部３０は、内部に有する計時手段により補光の終了時刻になると（S17）、照明部２０からの光照射を完全に停止し（S18）、補光プログラムを終了する。以降、植物１１は気孔が十分に開口した状態で自然光による光合性を始めることができる。
【００３１】
上記のように、本発明の植物育成用照明システム１０１では、育成環境の相対湿度をモニタリングし、植物１１の気孔の開度に応じて照明部２０の第２光照射を制御しているため、必要以上に植物１１に対して光照射を行うことなく、照明部２０の消費電力を削減することができる。
【００３２】
実施形態１の植物育成用照明システム１０１においては、植物１１の育成環境の相対湿度に応じて照明部２０から第２光照射を行うように制御していたが、相対湿度に応じて照明部２０からの第２光照射の光量を変化させるように制御してもよい。例えば、制御部３０は、育成環境の相対湿度と設定した下限設定湿度との差が大きい場合には第２光照射の光量を多くし、差が小さい場合には第２光照射の光量を少なくするように制御するものでもよい。
【００３３】
〔実施形態２〕
実施形態２に係る植物育成用照明システム１０２について、図４、図５を参照して説明する。図４は、植物育成用照明システム１０２の側面図であり、図５は、植物育成用照明システム１０２の上面図である。なお、実施形態２の植物育成用照明システム１０２は、実施形態１の構成と基本的に同じ構成であるため、ここでは異なる構成について説明する。
【００３４】
実施形態２の植物育成用照明システム１０２では、照明部２０が植物１１の下方に設置されている点で実施形態１と異なっている。照明部２０は、光源２１と基板２２から構成されており、光源２１の光出射面が上向きに設置され、植物１１の葉の裏側に主に光照射するようになっている。
【００３５】
植物１１は、気孔を形成する孔辺細胞を葉の裏側に有しているため、実施形態２の植物育成用照明システム１０２のように照明部２０を植物１１の下方に設置し、下方から植物１１の葉裏に向けて光照射することで、効率よく気孔を開口させることができる。
【００３６】
また、照明部２０を植物１１の下方に設置することで、植物１１全体に自然光が行き届き、照明部２０の日影により植物１１の光合成が妨げられることを防止できる。
【００３７】
〔実施形態３〕
実施形態３に係る植物育成用照明システム１０３について、図６を参照して説明する。図６は、植物育成用照明システム１０３の上面図である。なお、実施形態３の植物育成用照明システム１０３は、実施形態２の構成と基本的に同じ構成であるため、ここでは異なる構成について説明する。
【００３８】
実施形態３の植物育成用照明システム１０３は、実施形態２と同様に照明部２０を植物１１の下方に設置したものであるが、さらに照明部２０の近辺に光を反射させる反射部材２４を設置している点で実施形態２と異なっている。反射部材２４は、例えば、白色のビニールシート等を利用することができるが、植付け部１０への給水を妨げないよう、できるだけ水はけのよい素材が望ましい。
【００３９】
実施形態３の植物育成用照明システム１０３では、照明部２０の近辺に反射部材２４を設置することにより、照明部２０からの出射光を反射部材２４で上方へ反射し、植物１１に効率よく照射させることができる。また、植物１１以外に照射された自然光も反射部材２４で上方へ反射し、効率よく植物１１に照射させることができる。したがって、照明部２０の補光で植物１１の気孔を開口させるともに、自然光による植物１１の光合成を活性化させることが可能である。
【００４０】
〔実施形態４〕
実施形態４に係る植物育成用照明システム１０４について、図７を参照して説明する。図７は、植物育成用照明システム１０４の上面図である。なお、実施形態４の植物育成用照明システム１０４は、実施形態１の構成と基本的に同じ構成であるため、ここでは異なる構成について説明する。
【００４１】
実施形態４の植物育成用照明システム１０４は、植物１１の育成環境の面積が広く、例えば、育成環境Aと育成環境Bの２つに区分けされている。そして、それぞれの育成環境には照明部２０と湿度検出部４０が設置され、育成環境毎に植物１１への補光が制御できるようになっている。
【００４２】
上記のように育成環境が広くなると、育成環境の局所毎で相対湿度に差異が生じ、植物１１の気孔の開口状況に応じて補光を一様に制御できない場合がある。したがって、育成環境を細分化し、育成環境毎に照明部２０と湿度検出部４０を設置して、きめ細かく補光を制御することが好ましい。
【００４３】
また、育成環境の広さだけではなく、同じ育成環境であっても、異なる植物１１を育成する場合には、植物１１の種類毎に分けて照明部２０と湿度検出部４０を設置することで、種類毎の植物１１の成長度合に応じて補光を制御することができる。
【００４４】
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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、植物を育成するための植物育成用照明システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  植付け部
１１  植物
２０  照明部
２１  光源
２２  基板
２３  保持部材
２４  反射部材
３０  制御部
４０  湿度検出部
１０１、１０２、１０３、１０４  植物育成用照明システム
【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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