(57)【要約】【課題】異なる波長の光を照射する複数種類の人工光源を備えた植物栽培装置であって、植物に照射する光の波長を制御することが可能でありながら、光射出部の電気回路が単純で、光源の発熱対策が不要な装置を提供する。【解決手段】異なる波長の光を照射する複数種類の光源を有する光射出部と、前記光射出部を反復運動させる駆動部と、を備えているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の光を照射する複数種類の光源を有する光射出部と、前記光射出部を反復運動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記駆動部は、偏心位置において光射出部と連結している回転可能な円盤を備えており、前記円盤を回転させることにより前記光射出部を水平方向に反復運動させるように構成してある請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
複数の前記円盤が同期して回転するように構成してある請求項２記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記円盤が不均一な速度で回転するように前記駆動部を制御しうるモータ制御部を備えている請求項２又は３記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記光源は、ＬＥＤである請求項１、２、３又は４記載の植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる波長の光を照射する複数種類の人工光源を備えた植物栽培装置であって、植物に照射する光の波長を制御することが可能でありながら、光射出部の電気回路が単純で、光源の発熱対策が不要な装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、外的要因（天候、気候、害虫等）による影響を受けにくいことから、人工光源を利用した植物栽培装置の実用化が進められている。
【０００３】
一方、植物の生長、分化等に光の波長が影響を及ばしていることが明らかにされており、例えば、光量子束密度が１０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ以上の青色光を照射することで、植物の花芽形成が促進されることが知られている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、植物が生体重１．５ｇに達した後に、光量子束密度１５〜２００μｍｏｌ／ｍ２／ｓの略青緑色を照射することで、植物の開花を促進する方法が知られている（特許文献２参照。）。
【０００５】
更に、非特許文献１や非特許文献２に記載されているように、赤色系の光は植物の伸長促進に寄与することが知られている。
【特許文献１】特開２００１−２５８３８９号公報
【特許文献２】特開２００４−９７０８２号公報
【非特許文献１】「植物工場ハンドブック」（高辻正基編、東海大学出版会  １９９７年）Ｐ．８０〜８２
【非特許文献２】「レーザー研究（レーザー植物工場小特集号）ｖｏｌ．２５、１２号」（１９９７、レーザー学会）Ｐ．８３２〜８３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、植物に照射する光の波長を光源のオン・オフで制御しようとすると光射出部の電気回路が極めて複雑なものとなり、装置が高価なものになる。
【０００７】
また、他の人工光源に比べて発熱量が低いＬＥＤであっても、長時間にわたって点灯し続けることが必要な植物栽培用装置に用いた場合は、その発熱が植物に悪影響を及ばすため光源の発熱対策が別途必要とされる。
【０００８】
そこで本発明は、異なる波長の光を照射する複数種類の人工光源を備えた植物栽培装置であって、植物に照射する光の波長を制御することが可能でありながら、光射出部の電気回路が単純で、光源の発熱対策が不要な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】
【０００９】
すなわち本発明に係る植物栽培装置は、異なる波長の光を照射する複数種類の光源を有する光射出部と、前記光射出部を反復運動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、植物に照射される光の波長の切り替えが光射出部が動くことにより達成され、光源のオン・オフによらずに行なうことができるので、光源は点灯させたままでよく、光射出部の電気回路を単純な構成にすることができる。また、光射出部が動くことにより光源が冷却されるので、光源の放熱に対する特別の対策が不要となる。このため、植物栽培装置の構造を単純なものとすることができるので、製造コストを抑え、かつ、故障しにくいものとすることができる。
【００１１】
このような本発明に係る植物栽培装置において、前記駆動部は、例えば、偏心位置において光射出部と連結している回転可能な円盤を備えており、前記円盤を回転させることにより前記光射出部を水平方向に反復運動させるように構成してあってもよい。
【００１２】
この場合、動作の安定性から複数の前記円盤が同期して回転するように構成してあることが好ましい。
【００１３】
また、前記駆動部は、前記円盤を不均一な速度で回転しうるものであることが好ましく、このように前記駆動部を制御可能なモータ制御部を有していることが好ましい。このようなものであれば、所定の波長の光を他の波長の光より長時間植物に照射する等の制御が可能となる。
【００１４】
前記光源としては特に限定されず、例えば、ＬＥＤ、半導体レーザ、高圧ナトリウムランプ、低圧ナトリウムランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ、マイクロ波ランプ、白熱電球、蛍光灯等の人工光源が挙げられるが、なかでもＬＥＤが好適に用いられる。
【００１５】
ＬＥＤは、他の光源でみられる輝線スペクトルの混入や紫外及び赤外域の放射がなく、植物への近接照射が可能であり、スペクトル半値幅の小さい単色光を照射することが可能であるうえ、ほぼ自由に発光色を選択することができる。また、比較的廉価であるうえ、電球と比較して、消費電力は５分の１以下、寿命は１０倍以上であることから、経済性が高く、ランニングコストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
このような本発明によれば、植物に照射する光の波長を制御することが可能でありながら、光射出部の電気回路を単純な構成にすることができ、かつ、光源の放熱に対する特別の対策が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
本実施形態に係る植物栽培装置１は、図１に示すように、植物５に対して光を射出する光射出部２と、光射出部２を動かす駆動部３と、駆動部３を制御等する情報処理装置４と、を備えたものである。
【００１８】
各部を詳述する。光射出部２は、図２に示すように、平板状の基板２２の一方の面に異なる波長の光を射出する複数種類のＬＥＤ２１を多数敷設したものである。これらＬＥＤ２１は例えば砲弾型のものである。
【００１９】
駆動部３は、モータ３１と、光射出部２と連結している回転可能な円盤３３と、を備えている。円盤３３は、光射出部２とは偏心位置において支持棒３４を介して連結しており、モータ３１とは中心に位置する軸棒３２を介して連結しており、支持棒３４と円盤３３及び光射出部２との連結部はそれぞれ回転可能に構成してある。本実施形態においては、図３に示すように、４個の円盤３３が駆動部３に備わっており、それら４個の円盤３３はベルト３５で連結されていて、モータ３１がいずれかの円盤３３の軸棒３２を回転させると、それら４個の円盤３３は同期して回転するように構成してある。
【００２０】
駆動部３は、円盤３３を均一な速度で回転することもできるが、不均一な速度で回転することもできる。例えば、図４（ａ）〜（ｄ）は光射出部２の下方に配置された同一の植物５を光射出部２の一部を透過して見た様子を示す図であるが、図４に示すように、基板２２に赤色ＬＥＤ２１１、青色ＬＥＤ２１２、緑色ＬＥＤ２１３、白色ＬＥＤ２１４が敷設されている場合、円盤３３が回転することにより、植物５に照射される光の色（波長）は例えば赤色（ａ）→青色（ｂ）→緑色（ｃ）→白色（ｄ）のように推移する。そして、例えば円盤３３が均一な速度で回転すると、光射出部２の所定箇所の下方に位置する植物５に各ＬＥＤ２１１、２１２、２１３、２１４から射出された各色（波長）の光が均等に照射されるが、円盤３３が不均一な速度で回転すると、光射出部２の所定箇所の下方に位置する植物５に各ＬＥＤ２１１、２１２、２１３、２１４から射出された各色（波長）の光が照射される時間は不均等となる。このように円盤３３の回転速度を制御することにより、例えば特定の波長の光を長時間植物に照射すること等が可能となる。
【００２１】
情報処理装置４は、図５に示すように、ＣＰＵ４０１の他に、メモリ４０２、入出力チャンネル４０３、キーボード等の入力手段４０４、ディスプレイ等の出力手段４０５等を備えた汎用乃至専用のものであり、入出力チャンネル４０３にはＡ／Ｄコンバータ４０６、Ｄ／Ａコンバータ４０７、増幅器（図示しない）等のアナログ−デジタル変換回路が接続されている。
【００２２】
そして、ＣＰＵ４０１及びその周辺機器が、前記メモリ４０２の所定領域に格納されたプログラムに従って協働動作することにより、この情報処理装置４は、図１に示すように、判別部４１、モータ制御部４２等として機能する。なお、情報処理装置４は、物理的に一体である必要はなく、有線又は無線により複数の機器に分割されていてもよい。
【００２３】
判別部４１は、例えばオペレータによる入力により、栽培対象の植物５の生育状況等を判別するものである。
【００２４】
モータ制御部４２は、植物５の生育状況等に応じて、円盤３３の回転速度を設定するための外部制御信号を生成し、その外部制御信号を駆動部３に送信するものである。具体的には、例えば植物５の生育状況等を示す識別子と外部制御信号の識別子とを対にして格納している制御信号特定データ格納部Ｄ１にアクセスし、植物５の生育状況等に対応する外部制御信号を特定するとともに、その外部制御信号を駆動部３に送信する。
【００２５】
次にこのように構成した本実施形態に係る植物栽培装置１を用いて植物を栽培する方法を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、オペレータが栽培対象である植物５の生育状況を示す識別子を入力する（ステップＳ１）。
【００２７】
すると判別部４１が、その入力に基づいて植物５の生育状況を判別する（ステップＳ２）。
【００２８】
次いでモータ制御部４２が植物５の生育状況に応じた円盤３３の回転速度を設定するための外部制御信号を、制御信号特定データ格納部Ｄ１の内容を参照して特定する（ステップＳ３）。そしてその外部制御信号を駆動部３に送信する（ステップＳ４）。
【００２９】
そして、モータ３１がその外部制御信号に基づいた回転速度で円盤３３を回転し（ステップＳ５）、光射出部２が円軌跡を描いて水平方向に反復運動をする（ステップＳ６）。
【００３０】
このような本実施形態に係る植物栽培装置１によれば、植物に照射される光の波長の切り替えが光射出部２が動くことにより達成され、ＬＥＤ２１のオン・オフの制御によらずに行なうことができるので、ＬＥＤ２１は点灯させたままでよく、光射出部２の電気回路を単純な構成にすることができる。また、光射出部２が動くことによりＬＥＤ２１が冷却されるのでＬＥＤ２１の放熱に対する特別の対策が不要となる。このため、植物栽培装置１の構造を単純なものとすることができるので、製造コストを低く抑え、故障しにくいものとすることができる。
【００３１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３２】
円盤３３の設置数は複数であれば特に限定されず、４個に限られず、２個や３個であっても良い。
【００３３】
また、駆動部３は光射出部を水平方向に反復運動させることが可能な機構を有していればよく、円盤３３を用いた機構に限定されない。更に、光射出部２の反復運動の態様も円軌跡を描くものに限定されず、その軌跡は直線であっても楕円であってもよい。
【００３４】
また、例えば、光射出部２が筒状の基板２２の外表面に複数種類の光源が多数敷設されているものであって、筒の軸を中心として回転することにより、植物に照射される光の波長が変化するように構成してあってもよい。
【００３５】
光源として用いるＬＥＤ２１が射出する光の色（波長）は特に限定されず、赤色、青色、緑色、白色に限られず、例えば、赤外、橙色、黄色、青緑色、紫色等であってもよい。
【００３６】
本発明に係る植物栽培装置は更に、温度を調整する温度調整部、湿度を調整する湿度調整部、ＣＯ２濃度を調整するＣＯ２濃度調整部等を備えていてもよい。
【００３７】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によって、植物に照射する光の波長を制御することが可能な植物栽培装置の構造を単純化することができるので、その製造コストを低く抑え、かつ、故障しにくいものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る植物栽培装置を示す模式的構成図。
【図２】同実施形態における光射出部を示す平面図。
【図３】同実施形態における円盤及びその周辺部材を示す模式的平面図。
【図４】植物に照射される光（光源）の推移を表す図。
【図５】同実施形態における情報処理装置の機器構成図。
【図６】同実施形態における植物栽培方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・植物栽培装置
２・・・光射出部
２１・・・ＬＥＤ
３・・・駆動部
【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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