(57)【要約】【課題】栽培物に対して、照明装置から均一に光線を照明することを可能にし、栽培物の成長の歩留まりを向上するとともに、栽培物から発生した酸素を除去し、二酸化炭素をムラなく供給し、光合成を促進するとともに、人工照明の光線を効率よく利用し、照明のための電力料金を必要最低限に抑え、かつ栽培物周囲の温度を一定に保つようにした植物栽培の照明装置を提供すること。【解決手段】天板４の下に照明灯５を設けるとともに、照明灯５の周囲を囲繞する所要深さの側板６を備え、天板４に、照明灯５により加熱された空気を外部に導出する放熱部７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板の下に照明灯を設けるとともに、該照明灯の周囲を囲繞する所要深さの側板を備え、天板に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けたことを特徴とする植物栽培の照明装置。
【請求項２】
照明装置を高さ調節可能に吊り下げたことを特徴とする請求項１記載の植物栽培の照明装置。
【請求項３】
近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板と、該反射板の放物面の焦点に配置された照明灯とを備え、反射板の上部に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けたことを特徴とする植物栽培の照明装置。
【請求項４】
反射板を照明灯を中心に回動可能に設けたことを特徴とする請求項３記載の植物栽培の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培の照明装置に関し、特に、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つようにした植物栽培の照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、植物工場においては、天然土壌を利用せずに植物を生育させる水耕栽培が行われている。
水耕栽培は、水耕栽培で起こる土壌病害虫の防除、連作障害の回避、耕耘及び除草作業の省略が可能であるという利点を有する。
水耕栽培においては、地上部の管理と地下部の管理が重要であり、例えば、地上部では、光や温度、湿度、空気の流れの管理が行われるとともに、地下部では、栄養素濃度や溶存酸素濃度、電気伝導度、培養液温の管理が行われている。
【０００３】
通常、土耕栽培等の野菜栽培では、石油等を燃焼させて二酸化炭素を供給すること、自然光を利用していることで、照明ムラや施肥ムラは生じない。これに対して、完全に遮光され、外気の入らない閉鎖された栽培室内で多段に積み上げられた植物栽培環境下では、蛍光灯等による照明を行っているが、二酸化炭素の施肥ムラや照明の照度ムラが生じて、栽培物の成育が不安定になったり、部分的に成育不良が起こりやすくなったりする。
また、通常、自然光を使用しているビニールハウスなどの土耕栽培では、電力料金は問題にならない。これに対して、閉鎖された栽培室内で人工照明だけに頼る多段式完全人工光型の植物栽培環境下では、人工光を効率よく使わないと、照明による電力料金が栽培野菜のコストアップをもたらすことになる。
【０００４】
このように、従来の植物工場では、二酸化炭素の施肥ムラや照明ムラがあり、栽培物の成育のばらつきを生じ、二酸化炭素も栽培物が成育し、草丈が照明装置付近に及んだ場合、栽培室内での空気の流れが遮断されるため、成育効率が悪化するという問題があった。
より具体的には、図７（ａ）に示すような、天板と側面の一部を反射板で覆った照明装置を用いた植物工場では、（１）栽培室内の温度と二酸化炭素濃度を一定に保つために、側面の反射板は完全に覆わずに一定の隙間を空けているため、照明の光線が外部に漏れ、栽培室の外側の栽培物の成長が遅れ、成育ムラが生じたり、（２）草丈が伸びた場合、外気の取り込みが悪くなる等の問題があった。
また、図７（ｂ）に示すような、完全に遮光して反射板で覆った照明装置を用いた植物工場では、（１）完全に遮光した密閉栽培室のため、照明の光線が外部には漏れないが、乱反射するため照度がその都度減衰し、また、外側の栽培物は、照明ムラのため成育が遅くなったり、（２）完全に遮光した栽培室では、大量生産を目的とする栽培設備の場合、温度ムラを起こすことなく空調することが難しく、小型の装置に限定される等の問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の植物栽培の照明装置が有する問題点に鑑み、栽培物に対して、照明装置から均一に光線を照明することを可能にし、栽培物の成長の歩留まりを向上するとともに、栽培物から発生した酸素を除去し、二酸化炭素をムラなく供給し、光合成を促進するとともに、人工照明の光線を効率よく利用し、照明のための電力料金を必要最低限に抑え、かつ栽培物周囲の温度を一定に保つようにした植物栽培の照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本第１発明の植物栽培の照明装置は、天板の下に照明灯を設けるとともに、該照明灯の周囲を囲繞する所要深さの側板を備え、天板に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、照明装置を高さ調節可能に吊り下げることができる。
【０００８】
また、同じ目的を達成するため、本第２発明の植物栽培の照明装置は、近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板と、該反射板の放物面の焦点に配置された照明灯とを備え、反射板の上部に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この場合において、反射板を照明灯を中心に回動可能に設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本第１発明の植物栽培の照明装置によれば、天板の下に照明灯を設けるとともに、該照明灯の周囲を囲繞する所要深さの側板を備え、天板に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けることから、放熱部から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つことができる。
【００１１】
この場合、照明装置を高さ調節可能に吊り下げることにより、栽培物の成長に応じて照明装置の高さを任意に調整し、栽培物と照明装置の距離を一定に保つことができる。
【００１２】
また、本第２発明の植物栽培の照明装置によれば、近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板と、該反射板の放物面の焦点に配置された照明灯とを備え、反射板の上部に、照明灯により加熱された空気を外部に導出する放熱部を設けることから、放熱部から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つことができる。
【００１３】
この場合、反射板を照明灯を中心に回動可能に設けることにより、反射板の向きを変えることができ、これにより、特定箇所に反射光を集中して照度を上げたり、反射光を天井面へ発散させて間接光にしたりすることが可能となる。
その結果、光飽和点の高い栽培物から低い栽培物まで同一の照明装置で対応できるほか、栽培面の照度分布を任意に調整できる機能は、同一栽培面で光飽和点の異なる栽培物の栽培が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の植物栽培の照明装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図２に、本発明の植物栽培の照明装置の第１実施例を示す。
【００１６】
まず、栽培装置全体としては、植栽パネル１（図３参照）を浮かべる水槽２を架台３に上下多段に設置し、各植栽パネル１の上方に、本実施例の植物栽培の照明装置Ａを設置するようにしている。
【００１７】
そして、この植物栽培の照明装置Ａは、天板４の下に照明灯５を設けるとともに、該照明灯５の周囲を囲繞する所要深さの側板６を備え、天板４に、照明灯５により加熱された空気を外部に導出する放熱部７を設けている。
【００１８】
照明灯５は、複数の並列した蛍光灯直管からなり、ソケット５１を介して天板４に取り付けられている。
また、照明灯５は、強い光を好む栽培物から弱い光を好む栽培物まで対応するために、インバータ５２により高周波点灯を行い、調光機能が付与されている。
また、栽培物の光合成、呼吸、転流を最適化するために、明期（ランプＯＮ）と暗期（ランプＯＦＦ）とを設け、タイマーにより制御するようにしている。
【００１９】
天板４及び側板６の内側は、白色ないし鏡面の表面処理により、反射板として照明対象面の照明効率を高めている。
天板４及び側板６は、下部が開口する箱状をなすが、架台取り付け時の作業性、安全性を確保し、かつ照明装置製作時の部品点数の削減のために、厚みが０．５〜０．８ｍｍ程度の薄い板金曲げ構造で構成されている。
【００２０】
一方、放熱部７は、図１に示すものは、１重構造の天板４に略均等にスリット等の貫通孔（図示省略）を設け、照明灯５により加熱された内部の空気がその比重の小ささにより自然に外部に流出するようにする。
また、図２に示すように、天板４を中空の２重構造にすることによって、蛍光灯の長手方向に形成された薄い筒状の通路７１と、２重構造の下部板となる反射板４１に設けた連通孔（図示省略）とからなり、照明灯５により加熱された内部の空気がその比重の小ささにより自然に外部に流出することもできる。
このように、放熱部７から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を供給することにより、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つ。
【００２１】
また、照明装置Ａは、チェーン等の吊り紐４２により架台３に高さ調節可能に吊り下げられており、これにより、栽培物の成長に応じて照明装置Ａの高さを任意に調整し、栽培物と照明装置Ａの距離を一定に保つことができる。
高さ調節機構は、架台３に回動可能に支持せしめた水平杆４３に吊り紐４２を取り付け、この水平杆４３をハンドル４４にて回転させることにより、吊り紐４２を巻き取ったり巻き出したりすることにより行う。
【００２２】
かくして、本第１実施例の植物栽培の照明装置Ａは、天板４の下に照明灯５を設けるとともに、該照明灯５の周囲を囲繞する所要深さの側板６を備え、天板４に、照明灯５により加熱された空気を外部に導出する放熱部７を設けることから、放熱部７から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つことができる。
【００２３】
この場合、照明装置Ａを高さ調節可能に吊り下げることにより、栽培物の成長に応じて照明装置Ａの高さを任意に調整し、栽培物と照明装置Ａの距離を一定に保つことができる。
【００２４】
図３〜図４に、本発明の植物栽培の照明装置の第２実施例を示す。
この植物栽培の照明装置Ｂは、近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板８と、該反射板８の放物面の焦点に配置された照明灯５とを備え、反射板８の上部に、照明灯５により加熱された空気を外部に導出する放熱部９を設けている。
【００２５】
ここで、近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板８の作用について、図５の照明の光線の反射経路を示す説明図を用いて説明すると、図５（ａ）の平板状の反射板の場合は、照明の光線が外部に漏れ、照明光のうち約５０％が無効になるとともに、栽培室の外側の栽培物の成長が遅れ、成育ムラが生じることになるが、図５（ｂ）の近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板と平板状の反射板とを組み合わせた場合は、照明の光線が外部に漏れず、照明光のほぼ１００％が有効になるとともに、均一に光線を照明することが可能となり、栽培室の外側の栽培物を含め栽培物を均一に成長させ、栽培物の歩留まりを向上することができる。
【００２６】
照明灯５は蛍光灯直管からなり、反射板８がこの照明灯５を中心として回動可能に嵌着されている。
また、照明灯５は、強い光を好む栽培物から弱い光を好む栽培物まで対応するために、高周波点灯を行い、調光機能が付与されている。
また、栽培物の光合成、呼吸、転流を最適化するために、明期（ランプＯＮ）と暗期（ランプＯＦＦ）とを設け、タイマーにより制御するようにしている。
【００２７】
反射板８は、スチレンペーパーやカラー鉄板の薄板を使用した軽量高反射素材からなり、蛍光灯に反射板８を直接回動可能に嵌着できるように、例えば、Ｃ字状の切欠を有する取付部８１を一体又は接着等により備えることができる。
これにより、反射板８の取付を容易にするとともに、反射板８を照明灯５を中心に容易に回動させることができる。
また、反射板８は、図３（ｂ）に示すように、第１実施例の照明装置Ａと組み合わせ、栽培物に対する照明効率を上げることができる。この場合、植栽パネル１によって反射された二次反射光を、本実施例の反射板８の放物面と、第１実施例の照明装置Ａの天板４及び側板６とにより再反射させ、照明効率を最適化する。
さらに、反射板８は、放物面の深さを調整したり、第１実施例の照明装置Ａの吊り紐４２の長さを調整することで照度調整することも可能である。
【００２８】
放熱部９は、反射板８の上部にスリット状に形成されており、照明灯５により加熱された内部の空気がその比重の小ささにより自然に外部に流出する。
このように、放熱部９から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を供給することにより、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つ。
【００２９】
かくして、本第２実施例の植物栽培の照明装置Ｂは、近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板８と、該反射板８の放物面の焦点に配置された照明灯５とを備え、反射板８の上部に、照明灯５により加熱された空気を外部に導出する放熱部９を設けることから、放熱部９から空気が抜けることによる対流を利用して、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を含む空気を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つことができる。
【００３０】
この場合、反射板８を照明灯５を中心に回動可能に設けることにより、反射板８の向きを変えることができ、これにより、特定箇所に反射光を集中して照度を上げたり、反射光を天井面へ発散させて間接光にしたりすることが可能となる。
その結果、光飽和点の高い栽培物から低い栽培物まで同一の照明装置Ｂで対応できるほか、栽培面の照度分布を任意に調整できる機能は、同一栽培面で光飽和点の異なる栽培物の栽培が可能となる。
【００３１】
図６に、本発明の植物栽培の照明装置を用いた植物工場の概念図を示す。
この植物工場は、上記各実施例に記載した植物栽培の照明装置を適用したもので、以下の特徴を有している。
（１）近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板８を使用することで、照明光をムラなく栽培物に向け、かつ、外部より冷気を取り込むスペースも確保できる。
（２）栽培室の外部に漏れる光を大幅に低減できる。
（３）近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板８の間の空間を通って、照明灯で温められた熱気は天板４の方に移動し、対流により栽培室の外部の冷気が取り込まれる。
（４）外側の照明灯５の反射板８は、その一端（外側）に延長部８２を延設したり、反射板８を内側に少し向けることで反射の方向を変更することにより、光線の漏洩を防ぐことができる。
【００３２】
以上、本発明の植物栽培の照明装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の植物栽培の照明装置は、栽培物から発生した酸素を除去しながら周囲から二酸化炭素を供給し、光合成を促進するとともに栽培物周囲の温度を一定に保つという特性を有していることから、野菜やその他の植物の工場栽培の用途に広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の植物栽培の照明装置の第１実施例を示す断面図である。
【図２】同実施例の植物栽培の照明装置の他の例を示す３面図である。
【図３】本発明の植物栽培の照明装置の第２実施例を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は使用状態の一例を示す断面図である。
【図４】同実施例の植物栽培の照明装置を示し、（ａ）は取付部のない反射板の断面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は取付部を接着した反射板の断面図、（ｄ）は同正面図、（ｅ）は取付部を一体に設けた反射板の断面図、（ｆ）は同正面図である。
【図５】照明の光線の反射経路を示す説明図で、（ａ）は平板状の反射板の場合を、（ｂ）は近似放物線を断面とする断面略Ｕ字状の反射板と平板状の反射板とを組み合わせた場合を、それぞれ示す。
【図６】本発明の植物栽培の照明装置を用いた植物工場を示す概念図である。
【図７】従来の植物栽培の照明装置を用いた植物工場の概念図で、（ａ）は天板と側面の一部を反射板で覆った照明装置を用いた植物工場を、（ｂ）は完全に遮光して反射板で覆った照明装置を用いた植物工場を、それぞれ示す。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ    照明装置
Ｂ    照明装置
１    植栽パネル
２    水槽
３    架台
４    天板
４１  反射板
４２  吊り紐
４３  水平杆
４４  ハンドル
５    照明灯
５１  ソケット
５２  インバータ
６    側板
７    放熱部
７１  通路
８    反射板
８１  取付部
９    放熱部
【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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