(57)【要約】【課題】本発明の観点によれば、作物栽培のための光制御方法および光制御装置が提供される。【解決手段】照明プロセスは、植物を、鉢の対称軸に対する傾きを引起こす。距離を空けることと適切な比が、できる限り又はより良く、植物の影を最小にする。これにより、閉じたシステムにおける特定の農園もしくは容器がなくとも、植物は完全に成長して自然成長したような正常な形状を有する。しかしながら、本願の光制御方法および光制御装置は、すべての形式の家屋に対して適用することが可能である。光制御もまた、土壌農園または非土壌農園に対して適用可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の対称中心軸（symmetrical axis）の鉢（１２）の対称軸に対する傾きを１０°〜８９°の範囲で引起こす植物の発根位置を有する鉢を準備し、
前記光源の対称軸が平行となるように、または、前記対称鉢のいずれについても５０°と同じか若しくは５０°を超えないように平行軸を傾けて、当該光源（６）を配置する
作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項２】
前記光源（６）は、周期的に一定間隔で光源の各位置をはなした発光ダイオードを使用する
請求項１に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項３】
植物の対称中心軸の対称軸鉢（１２）に対する傾きを引起こす植物の発根位置を有する鉢の作成に好適な材料は、
ポリビニル塩化物・ポリエチレンまたはポリプロピレン、３１６Ｌステンレス鋼・ステンレス鋼３０４・ステンレス鋼３０８等級またはこれらと同等のものである
請求項１又は２に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項４】
植物の対称軸に対して対称軸鉢（１２）の傾きを引起こす植物の発根位置を有する鉢の色は、１００〜１０００［マイクロモル／平方メートル・秒］の範囲から、作物栽培面積における光合成の光束密度（ＰＰＦＤ）の密度を与えうる
する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項５】
前記光源（６）において、
互いに隣り合う照明スポット（７）と（８）の間隔は２〜２０ｃｍの範囲である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項６】
植物の対称中心軸の対称軸鉢（１２）に対する傾きを引起こす植物の発根位置を有する鉢の間隔においては、各植物の発根位置（１７）の間隔は２０〜６０ｃｍの範囲である
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項７】
植物の発根位置（１７）と光源（６）の間の距離は、最適な間隔が１５〜２００ｃｍである
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項８】
前記照明スポット（７）と（８）の間の距離と、植物の発根位置（１７）同士の距離と、前記植物の発根位置（１７）と前記光源（６）との間の距離との比において、当該の比および最適な許容誤差が、グループ比「１：６：７」較差「１．８」である
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法よび光制御装置。
【請求項９】
空気の速度が０．２〜５［メートル／秒］の範囲である
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項１０】
温室の管理において設置される光は、範囲Ｆ３・Ｆ５・Ｆ７・Ｆ９・Ｘ５のいずれかである
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項１１】
鉢の表面（１１）の好適な条件は、表面を手で触れたり目視したときに、均質ではなく且つざらざらに感じられることであり、
手で触れたり目視できる表面のきめは、粗く、均質ではなく、ざらざらに感じられる
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【請求項１２】
いくつかの光制御方法は、
周期的に間隔を空けて照明位置をもつ光源（６）は、全方向に光（９）を放出する照明スポット（７）と照明スポット（８）であり、
対称軸鉢（１２）から傾いた植物の発根位置を有する鉢において植物（１０）は、光源（６）の方向にむけて成長するとともに、照明スポット（８）よりもむしろ植物（１３）の頂点ちかくの照明スポット（７）の方に向かい、
上部および植物の頂点（１３）ちかくの葉（１４）は充分に光を露光し、
上部の葉により隠れている植物の頂点（１３）ちかくにある葉（１５）は、照明スポット（７）と照明スポット（８）の２つの光路で光源（６）からの光（９）を受け、
上方の葉によって隠された植物の根元のまわりにある葉（１６）は、多数の上方にある葉のせいで光源（６）に直接さらされる強度がもっとも少ないものの、鉢の表面（１１）からの光の影響により光（９）を受ける
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の、作物栽培のための光制御方法および光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業および工学、装置および方法に関し、とりわけ作物栽培のための光制御方法および光制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光制御方法を用いた植栽は、変わりやすい環境世界または特定の植物に適さない環境における植物の成長の問題を解決するために、継続的に発展する。良好な品質で植栽するとともに、市場のニーズを調節するためである。
そのため、様々な方法を用いた、植物のための収穫方法や照明方法が発明されている。
【０００３】
欧州特許出願公開第２８９３８００号明細書は、根の植付けの温度、成長のための人工光、葉領域の管理温度を制御するための水耕プロセスと手順を告知するとともに、閉じたシステム内における二酸化炭素吸収プロセスを含んでいる。
【０００４】
欧州特許第１７７１０６２号明細書は、水制御システムが利用可能な都市部における収穫プロセス、光制御システムおよび垂直格子上における収穫の位置調整を告知する。
図１における設計図のような構造を通じた天候または風の制御だけではない。
【０００５】
欧州特許第２４９３２８２号明細書は、垂直平面または様々な斜面をもつ容器内における植物の栽培方法と、少なくとも１本の木から得られる作物に必要とされる栄養素前駆体の量と、前後からの植物の照明とを告知する。
緩やかな水流を用いた植物栄養システムを含む。
【０００６】
米国特許出願公開第２００５／００３９９６号明細書は、ホイール回転水耕または中央光源を有する円筒容器を用いた作物の照明方法を開示する。
そのため図２に示すように、植物は充分に光を受け、植物の影は減少する。
【０００７】
良好な品質の植物を育てるために、完全に成長した植物は、散水したり、植物に栄養を供給する手法もしくはプロセスを有する。
照明制御プロセスおよび天気・風制御プロセスならびに湿度・温度保持は、植物の成長のために適切な間隔を空けることを含んでいる。
そして、より良い植物を育てるために、どのように熱（とりわけ特定の植物に対する当該植物の葉の上下の熱）を制御するか、を考慮に入れる。
植物のすべての部分に光を当てるために植物の影を除去もしくは削減することは、植物の形状の制御および成長における重要な因子である。
同時に、収穫のために使用する空間を考慮に入れるだけでなく、また最も経済効率が高くなるように家屋の面積を使用することも考慮に入れる。垂直収穫や入れ子層栽培などのように生産コストを削減するためである。
【０００８】
世界の数多くの地域における環境不足や食料不足を変えるという理由により、植物栽培システムは継続的に進歩している。
たとえば、環境に強い植物の改善、作物農園、農機具、植栽のための適切な光強度の決定、様々な植物栄養素の供給、環境的に制御されたシステムにおける植栽プロセス、植物の病気の治療などである。
しかしながら「傾斜面収穫」（angle plane cropping）には焦点があたっていない。
【０００９】
傾斜面収穫によれば、産業基盤における空気に基づく生産効率を高めることができる。
傾斜面収穫を使用すれば、家屋の面積を広げずとも、植物の成長面積を増大することができる。
傾斜面収穫は不十分な収穫面積の問題解決を助け、化学栄養素を用いることなく収穫期間を短縮できる。
傾斜面収穫は、生産性を増大させ、産物を安全かつ環境に良いよう保つ。
植物の影を取除いたり減らすことは、以前のシステムよりも、植物の葉の部分の熱温度を減少させる。
そして、植物の形状を市場に適したままに保つことができる。
さらに、植物の影を取除いたり減らすことは、収穫温度を制御するためのエネルギー消費もより低く保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２８９３８００号明細書
【特許文献２】欧州特許第１７７１０６２号明細書
【特許文献３】欧州特許第２４９３２８２号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００３９９６号
【発明の概要】
【００１１】
本発明によれば、以下を備える、作物栽培のための光制御方法および光制御装置が提供される。
植物の対称中心軸（symmetrical axis）を対称鉢に対して傾ける植物の発根位置（rooting point）を有する鉢を準備し、植物の傾斜面（angle plane）を制御する光源（６）を据付け、そして、できる限り又はより良く植物の影を取除いたり減らすためのグループ比を定義する。
すると、植物は、完全に成長し、自然成長したような正常な形状を有する。
さらに、収穫作物と植物の葉の熱も削減される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明のすべての観点を取込む実施形態を、以下、図面とともに参照する実施例を通じて記載する。
【図１】図１は、水制御システム・照明制御システム・垂直入れ子における垂直収穫を有する都市部における収穫システムを示す欧州特許第１７７１０６２号明細書の図である。
【図２】図２は、ホイール水耕収穫の照明を告示する米国特許出願公開第２００５／００３９９６号の図である。光源は、ホイールの中心に設置される。
【図３】図３は、代表的な植物の露光方法または露光プロセスを示す図である。
【図４】図４は、設計装置を用いることにより、植物に露光する手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発明の詳細な説明］
「グループ比」と「較差」（discrepancy）の定義は同じユニットを使用して比較可能な規格を参照し、定義された較差間のなかには較差比がある。
それは、この比の要素および同じ較差としてみなされる。
グループ比の要素と較差は、次のように表すことができる。
比Ａ：Ｂ：Ｃ  較差Ｄ
ここで、Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄは正の実数であり、Ｄは「０」以上である。
すなわち、Ａは「Ａ−Ｄ」から「Ａ＋Ｄ」までの値をとり得り、Ｂは「Ｂ−Ｄ」から「Ｂ＋Ｄ」までの値をとり得り、Ｃは「Ｃ−Ｄ」から「Ｃ＋Ｄ」までの値をとり得る。
【００１４】
もし、どのグループ比と較差も、グループ比と最小較差で表せるのであれば、「Ａ：Ｂ：Ｃ較差Ｄ」は同じグループ比かつ同じ較差であるとみなされる。
【００１５】
グループ比と較差の定義は、素数が特定の割合になり較差が分数になるまで、グループ比と較差の両方がどのような約数で割算されるかを意味する。
【００１６】
［例１］グループ比１：２：３  較差０．４
要素としては「０．６：２：３」、「１：２．４：３」、「１：２：３．３」、「１．１：１．９：２．８」、「１．４：２．４：３．４」、「０．６：１．４：２．６」など
【００１７】
［例２］グループ比「０．６：２：３」は、グループ比「１：２：３」較差「０．４」の要素でもあり、またグループ比「１：２：３」較差「０．５」の要素でもあり、同一のグループ比「２：２：２」較差「０．５」の要素でもある。
【００１８】
［例３］グループ比「１２：４：８」較差「５」は、以下のように表すことができる。
グループ比「１２：４：８」較差「５」は、グループ比「６：２：４」較差「２．５」と等価であるとともに、グループ比「３：１：２」較差「１．２５」とも等価である。
すべてのグループ比と較差が同じであることが示される。
【００１９】
一般的な植物の露光方法または露光プロセスを、図３に示す。
光源（１）とともに植物（３）を置き、光（２）を光源（１）から放出させ、２つの部分に分けた植物（３）を光合成させるために、当該光（２）を同植物（３）に当てる。
完全に光の当たる葉（４）と、上部の葉により隠れるように植えた葉（５）において、完全に光の当たる葉（４）の方は充分に成長する。当該の葉は、光（２）の充分な露光によって繁々と広がる。
上部の葉により隠れるように植えた葉（５）については、上方の植物の影により、部分的に光（２）が当たらないか、光（２）の強度が少ない。
そのため、植物は完全に成長せず、葉の品質も落ちる。
光（２）が植物に当たるのに加えて、いくらかの光は表面（１９）へと落ち、当該光（２）を屈折させたり、たとえば土・水・金属・媒介物のような表面を通じて反射したり照らしたりする。
同表面（１９）を決定するのは、植栽システムに依存する。
そのような土壌作物栽培（１９）は、光（２）を反射したり放つ土壌であり、土壌条件に依存する。
横棒（rail）栽培の表面（１９）は、光（２）を反射する物質表面である。
浮水植物の表面（１９）は、光（２）が反射と一部照明の両方を有する水である。
【００２０】
本発明の観点によれば、作物栽培のための光制御方法および光制御装置は、グループ比と較差の定義として表され、以下を含んでいる。
ｉ  植物の対称中心軸（symmetrical axis）を対称鉢（symmetry pot）に対して傾ける植物の発根位置（rooting point）を有する鉢を準備する。
傾きは、同対称鉢から１０°〜８９°の範囲とする。
ii  光源の対称軸が平行となるように光源を配置するか、または、対称鉢のいずれについても５０°と同じか若しくは５０°を超えないように平行軸を傾けて光源を配置する。
光源は、周期的に一定間隔で光源の各位置をはなした発光ダイオードを使用する。
研究と試験より、発光ダイオードに適したタイプは、発光ダイオードストリップ（ＬＥＤストリップ）であることが分かった。
【００２１】
植木鉢は、本願方法に適した特別な性質を有し、以下を備える。
１．植木鉢の材料は、コスト・腐食への耐性・軽量に見合うように選択する。
試験より、鉢の作成に好適な材料は、ポリビニル塩化物・ポリエチレンまたはポリプロピレン、３１６Ｌステンレス鋼・ステンレス鋼３０４・ステンレス鋼３０８等級またはこれらと同等のものである。
最も適当な材料は、ポリビニル塩化物である。
【００２２】
２．鉢は、合成樹脂製の織物または合成樹脂それ自体の色を選ぶことにより、充分に光を反射したり光を拡散するよう、有色でなければならない。
必要とされる色は、１００〜１０００［マイクロモル／平方メートル・秒］から、最適な作物栽培面積における光合成の光束密度（ＰＰＦＤ）の密度を与えうる。
光合成の光束密度（ＰＰＦＤ）の適切な流れは、１００〜５００［マイクロモル／平方メートル・秒］である。
【００２３】
３．植木鉢における発根位置（rooting point）の準備は、２つの特徴をもつ。
第１の特徴は、ステンレス鋼３１６Ｌ・ステンレス鋼３０４・ステンレス鋼３０８の材料の鋳造のためのもの、またはポリビニル塩化物・ポリエチレン・ポリプロピレンの合成樹脂の射出成形のためのものである。
第２は、鉢の壁を様々な形に切るためのものである。各形状は、最も短い適切な３０〜５０ミリメートルの心型（core）を有し、そして全ての鉢を順次円筒形に固定する。
理想的な鉢の最も短い心型（core）は３５〜４０ミリメートルである。それらは、植物の栽培にとって理想的な直径だからである。
定められた円筒形鉢は、鉢の発根位置と呼べるものであり、できるだけ早く結合される。
【００２４】
与えられた装置を使用して植物に光を露光する方法を、図４に示す。
周期的に間隔を空けて照明位置をもつ光源（６）は、全方向に光（９）を放出する照明スポット（７）と照明スポット（８）である。
対称軸鉢（１２）から傾いた植物の発根位置を有する鉢において植物（１０）は光源（６）の方向にむけて成長し、また照明スポット（８）よりもむしろ植物（１３）の頂点ちかくの照明スポット（７）の方に向かう。
上部および植物の頂点（１３）ちかくにある充分に光を露光した葉（１４）は充分に成長できる。なぜなら、いかなる植物をも影で覆うからである。
上部の葉に隠れている植物の頂点（１３）ちかくにある葉（１５）は、光源（６）からの光（９）を２つの光路（照明スポット（７）と照明スポット（８））から受ける。
２つの光路からの受光は、影を弱めたり、いくつかの葉における影をなくす。
上方の葉によって隠された葉植物の根元のまわりにある葉（１６）は、多数の上方にある葉のせいで、光源（６）から直接さらされる強度がもっとも少ない。
しかしながら、葉（１６）は、鉢の表面（１１）からの光の影響により光（９）を受けることが可能である。
このことは、頂上の光源からだけの露光を互いに阻む問題を減らす。
通常、この領域の葉は成長が乏しく、いくつかの葉植物は黄色くなり、最終的に落ちてしまう。充分に植物が成長すれば、黄色くならず、落葉することもない。
【００２５】
試験より、鉢の表面（１１）の好適な条件は、表面を手で触れたり目視しても、均質ではなく且つざらざらに感じられることが分かった。
手で触れたり目視できる表面のきめは、粗く、均質ではなく、ざらざらに感じられ、最も多くの光の影響と最も多くの反射を与える。
【００２６】
試験と計算より、間隔は、互いに相殺し合うとともに影を生じないか影を少なくするよう、植物に当たる光の方向を考慮して配置しなくてはならないことが分かった。
互いに隣り合う照明スポット（７）と（８）の間隔は、２〜２０ｃｍの範囲であり、最適な間隔は２〜１０ｃｍである。
各植物の発根位置の間隔は、２０〜６０ｃｍの範囲であり、最適な間隔は２５〜３５ｃｍである。植物が、隣の植物と重ならないようにするためである。
【００２７】
そして、植物の発根位置（１７）と光源（６）の間の距離は、最適な間隔が１５〜２００ｃｍであり、最もよい最適な間隔は、影を打消したり最小にできる１５〜６０ｃｍである。
また、日中に植物が光を受ける光周期の数は、垂直収穫および上部の光源に比較して、９７パーセントまで直接的に増加する。
【００２８】
また、光源のなかの照明スポット同士の距離と、植物の発根位置同士の距離と、植物の発根位置と光源の間の距離との比は、当該の比および最適な許容誤差が、グループ比「１：６：７」較差「１．８」である。
最適なものは、グループ比「１：６：７」較差「０．５」である。
【００２９】
植物の影の除去または低減をすることで、植物に充分な露光がなされる。
植物に対する影の影響をさらに除去したり減らすことにより、植物はより良く成長し、また、植物があるべき正常な形になるように、形のゆがみから植物を守る。
このことは、植物の各種類に依存する。
植栽比較表と以下の装置を用いた照明のとおりである。
【００３０】
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【００３１】
鉢と光源の上記配置に従って収穫装置を配置した場合、風が増す。
それは、植物に対してより多くの二酸化炭素を与えるように植物の葉の間を通り抜けて吹き、植物の葉の熱を減らすように植物の成長から酸素を外に吹き飛ばす。
適当な空気の速度は０．２〜５［メートル／秒］であり、最良の最適な空気の速度は０．３〜３［メートル／秒］である。
それは、通常の植栽に比べて、葉の部分の熱を９２パーセント削減しうる。
さらにまた、システム内の湿度と比較すると、葉の上方の湿度を４０〜８０パーセントに保つことができる。
それは、植物各々の葉の湿度に依存する。
【００３２】
実験から、光合成の光束密度（ＰＰＦＤ）は１００〜１０００［マイクロモル／平方メートル・秒］に調整し、鉢と光源を配置する。
上記条件より、４５日で収穫される作物が３０日内で収穫できるようになり、通常の収穫と比べておよそ３３パーセントも収穫プロセスを早めることができる。
最適な光合成の光束密度（ＰＰＦＤ）は、１５０〜８００［マイクロモル／平方メートル・秒］である。
【００３３】
温室の管理において設置される光で試験したとき、いずれの範囲Ｆ３・Ｆ５・Ｆ７・Ｆ９・Ｘ５も、植物成長を効率的に制御する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2020501529.tif 000008
2020501529.tif 000009
2020501529.tif 000010