| 【発明の名称】 |
植物育成方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮丸 正人
【氏名】工藤 章英
【氏名】蓑島 雅志
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| 【要約】 |
【課題】労力を要することなく植物の全体を均一に成長させることができる植物育成方法および装置を提供する。
【解決手段】育成対象の植物上に光源を配置して植物育成を行なう植物育成方法であって、直管ランプ３を複数配置し、植物に照射される光の強度が均一になるように、複数の直管ランプ３を調光器２により個別に調光する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 育成対象の植物上に光源を配置して植物育成を行なう植物育成方法であって、前記光源を複数配置し、前記植物に照射される光の強度が均一になるように、前記複数の光源を個別に調光することを特徴とする植物育成方法。
【請求項２】 前記植物の成育状態に応じて、前記植物に照射する光の強度を変化する請求項１記載の植物育成方法。
【請求項３】 育成対象の植物上に並設された複数の直管ランプを備え、前記植物に照射する光の所望の光強度とその均一性が得られるように前記直管ランプを調光可能にした植物育成装置。
【請求項４】 底部側に育成対象の植物が位置し天部側に複数の直管ランプを並設した複数の育成箱と、前記複数の育成箱の各々の前記複数の直管ランプを略個別に調光する複数の調光器とを備え、前記複数の育成箱を積み重ね、かつ、前記複数の育成箱の同じ位置の前記直管ランプを前記調光器の同じものにより調光する植物育成装置。
【請求項５】 前記複数の直管ランプを並列配置し、これらに直交する別の直管ランプを前記複数の直管ランプの両端に配置した請求項３または請求項４記載の植物育成装置。
【請求項６】 前記複数の直管ランプを同一姿勢で直並列配置し、これらの直管ランプに直交する別の直管ランプを並列単位の各端部に配置した請求項３または請求項４記載の植物育成装置。
【請求項７】 前記育成箱が植物育成部材を底部に有し周側部および天部の内面を反射板により形成し、かつ一側壁に搬出入部を形成したものであり、前記複数の直管ランプは同一姿勢で直並列配置し、これらの直管ランプに直交する別の直管ランプを並列単位の各端部に配置し、前記直管ランプをそれぞれ３２Ｗの蛍光灯とし、前記別の直管ランプを１６Ｗの蛍光灯とした請求項４記載の植物育成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、苗生産設備等に利用される、人工光による植物育成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人工光による植物育成装置および苗生産設備は、高反射率を有する天井面、壁面、床面から構成される略閉空間からなり、床面にセルトレイ、ポットなどの植物育成用の部材が配設される。植物の上方または側方には、植物の光合成に有効な人工光が配設されており、育成期間中設定された光強度により連続的または間欠的に光照射を行なう。
【０００３】人工光には、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、蛍光灯などが植物育成用に利用されているが、略閉空間内に人工光を設置し、植物の育成を行なう装置においては、熱、光強度の分布などの問題から蛍光灯が天井面に設置される場合がほとんどである。また、蛍光灯が人工光として利用される場合、植物と蛍光灯との距離を近接することができ、略閉空間の高さが低くなるとともに、略閉空間を多段式に構成することで、面積あたりの植物の栽培本数を飛躍的に向上することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】植物の育成にはその成長状態に応じた光強度が必要である。また、成育状態が均一の植物を生産するにあたっては、その植物育成装置内で植物が受光する光の均一性が重要になる。
【０００５】しかし、従来の植物育成装置または植物生産設備では、照明装置からの光照射は、植物の育成状態に関わらず設定された光強度および点灯時間の制御のみによって行なわれている。
【０００６】従来の植物育成装置または植物生産設備で人工光に直管蛍光灯が用いられる場合、所望の光強度を得るために複数の蛍光灯を光軸を平行として水平面的に並設することになる。このとき、蛍光灯中央の直下付近の床面における光強度が、蛍光灯端部の直下付近の床面の光強度に比較して高い値となる。また、蛍光灯の光軸と直交する床断面においても床面中央の光強度が高くなり、略閉空間の壁面に近づくにつれ光強度が低くなる傾向にある。つまり床面中央部で光強度が高く、周辺部で低くなる。また、並行する蛍光灯がソケット部を突き合わせ状態で連続的に配置される場合、蛍光灯の口金部の発光輝度が低いことにより、ソケット部下方の床面において光強度が低下する現象が見られる。
【０００７】床面内に光強度の差が生じる場合、植物の配置される位置によりその植物の受光量が決定され育成速度に差が生じる。そのため、品質の異なる植物が生産されるなどの問題が生じている。また、この問題を解決するために、人手により略閉空間内の植物を定期的に配置を変更し、成育の遅い植物を光強度の高い床面に置き、成育の早い植物を光強度の低い床面に配置するなどの労力を要している。
【０００８】したがって、この発明の目的は、労力を要することなく植物の全体を均一に成長させることができる植物育成方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の植物育成方法は、育成対象の植物上に光源を配置して植物育成を行なう植物育成方法であって、前記光源を複数配置し、前記植物に照射される光の強度が均一になるように、前記複数の光源を個別に調光することを特徴とするものである。
【００１０】請求項１記載の植物育成方法によれば、複数の光源を個別に調光するため、植物の全体に均一に光を照射することができ、均一な植物の育成・生産が可能となる。このため、不均一照射による植物の成長の早い遅いにより人工光下の位置を再配置する必要がない。
【００１１】請求項２記載の植物育成方法は、請求項１において、前記植物の成育状態に応じて、前記植物に照射する光の強度を変化するものである。
【００１２】請求項２記載の植物育成方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１３】請求項３記載の植物育成装置は、育成対象の植物上に並設された複数の直管ランプを備え、前記植物に照射する光の所望の光強度とその均一性が得られるように前記直管ランプを調光可能にしたものである。
【００１４】請求項３記載の植物育成方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１５】請求項４記載の植物育成装置は、底部側に育成対象の植物が位置し天部側に複数の直管ランプを並設した複数の育成箱と、前記複数の育成箱の各々の前記複数の直管ランプを略個別に調光する複数の調光器とを備え、前記複数の育成箱を積み重ね、かつ、前記複数の育成箱の同じ位置の前記直管ランプを前記調光器の同じものにより調光するものである。
【００１６】請求項４記載の植物育成方法によれば、植物の全体にわたって均一に照明することができるとともに、調光器を大幅に減少させることができ、施工時の配線作業が容易になり、各々の調光器の調光率を設定する作業工数が大幅に解消される。
【００１７】請求項５記載の植物育成装置は、請求項３または請求項４において、前記複数の直管ランプを並列配置し、これらに直交する別の直管ランプを前記複数の直管ランプの両端に配置したものである。
【００１８】請求項５記載の植物育成方法によれば、請求項３または請求項４と同様な効果のほか、直管ランプを立体的に配置することで、略閉空間に植物育成室を形成しても、そのサイズに制約を受けず多様な規模の植物育成装置に応用可能となる。
【００１９】請求項６記載の植物育成装置は、請求項３または請求項４において、前記複数の直管ランプを同一姿勢で直並列配置し、これらの直管ランプに直交する別の直管ランプを並列単位の各端部に配置したものである。
【００２０】請求項６記載の植物育成方法によれば、請求項５と同様な効果があるほか、植物育成面積を拡大できる。
【００２１】請求項７記載の植物育成装置は、請求項４において、前記育成箱が植物育成部材を底部に有し周側部および天部の内面を反射板により形成し、かつ一側壁に搬出入部を形成したものであり、前記複数の直管ランプは同一姿勢で直並列配置し、これらの直管ランプに直交する別の直管ランプを並列単位の各端部に配置し、前記直管ランプをそれぞれ３２Ｗの蛍光灯とし、前記別の直管ランプを１６Ｗの蛍光灯としたものである。
【００２２】請求項７記載の植物育成方法によれば、請求項６と同様な効果がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態を図１から図９により説明する。すなわち、この植物育成装置は、複数の育成箱１と、複数の調光器２を有する。
【００２４】育成箱１は、底部側に育成対象の植物が位置し植物上の天部側に複数の直管ランプを並設している。複数の育成箱１は積み重ねている。実施の形態では、天井面、壁面、床面から構成される略閉空間を２６１０×６３０×５２０ｍｍ（間口×奥行き×高さ）とし、植物搬出入口４として開口部（２６１０×２５０ｍｍ）を設ける。略閉空間の上方に照明装置を設置する。照明装置は、複数の直管ランプ３を同一姿勢で直並列配置し、これらの直管ランプ３に直交する別の直管ランプ５を並列単位３ａ、３ｂの各端部に配置したものである（図４参照）。直管ランプ３は、並列単位３ａ、３ｂにおいて、それぞれＨｆ（高周波点灯形）３２Ｗの蛍光灯８本が略等間隔（中間は７０ｍｍ、両端は５５ｍｍ）で並列配置し、かつソケット部７を突き合わせた状態で連続して２列（合計１６灯）に配置され、蛍光灯の管壁下面が天井面より１００ｍｍに位置するように設置されている。複数の直管ランプ３の両端にそれぞれ直交する別の直管ランプ５はＨｆ３２Ｗ蛍光灯のソケット部７の下方でＨｆ３２Ｗ蛍光灯と直交しかつ水平方向に、Ｈｆ３２Ｗ蛍光灯の管壁下面より光軸までの距離が２０ｍｍ〜５０ｍｍとなるようにＨｆ１６Ｗ蛍光灯を配置する。また天井面にＨｆ３２Ｗ２灯用電子安定器（図示せず）が８台、およびＨｆ１６Ｗ２灯用電子安定器（図示せず）が１台、Ｈｆ１６Ｗ１灯用安定器（図示せず）が１台設置される。ＨＦ３２Ｗ２灯用電子安定器は調光可能とする。Ｈｆ３２Ｗ２灯用電子安定器はソケット部が連続２灯へ接続される。図２および図３に示された寸法は、育成箱１および直管ランプ３、５に関する寸法値（単位はｍｍ）である。
【００２５】また育成箱１は、植物育成部材６であるセルトレイ受けを底部に有し周側部および天部の内面を反射板により形成し、かつ一側壁に搬出入口４を形成したものであり、天井面、壁面は高反射アルミ材を用い、床面は白塗装鋼板を使用する。天井面、壁面および床面の反射率は各々、９５％、９５％および８０％とする。育成箱１による略閉空間は６段から構成されるが、７段、８段でもよい。そして各段の略閉空間内の同一位置に設置されているＨｆ３２Ｗ蛍光灯の電子安定器は１台の調光器２に接続される。調光器２は、植物に照射する光の所望の光強度とその均一性が得られるように直管ランプを調光可能にする。すなわち、複数の育成箱１内の複数の直管ランプ３を略個別に調光するものであって、複数の育成箱１の同じ位置の直管ランプ３を同じ調光度に調光する。
【００２６】植物育成方法は、上記のように育成対象の植物上に直管ランプ３等を用いた光源を配置して植物育成を行なう。光源を複数配置し、植物に照射される光の強度が均一になるように、複数の光源を個別に調光する。植物の成育状態（成長高さ）に応じて、複数の光源の調光を各々行なうことにより、均一性を維持した状態で、植物に照射する光の強度を変化する。
【００２７】このように、植物育成装置内に設置された複数の人工光を植物の成育状態と高さに応じて個別に強くまたは弱く調光を行い、植物に必要とされる光強度および均一な光照射を行なう。つまり、植物の成育初期においては、床面に近い位置で弱い光（１００〜２００μｍｏｌ／ｍ2 ／ｓ）が均一となるようにし、成育中期においては、成育初期に比較して高い位置においてやや強い光（２００〜３００μｍｏｌ／ｍ2 ／ｓ）が均一となるようにし、成育後期においては人工光に近い位置で強い光（３００〜４００μｍｏｌ／ｍ2 ／ｓ）が均一となるように人工光の光出力を個別に調節する。略閉空間が多段式に構成される場合、上記したように各々の略閉空間内の同一位置に設置される人工光は段方向に同一の調光信号を同一の調光器から受信を行なう。図４に示すように略閉空間に並列して配置される蛍光灯がさらにソケット部７を突き合わせた状態で連続的に設置される場合、図３に示すようにソケット部７の下方２０〜５０ｍｍの距離をもって水平にかつ蛍光灯を用いた直管ランプ３の光軸と直交するように蛍光灯を用いて別の直管ランプ５を追加配置する。
【００２８】設定ＰＰＦ（緑色植物の光合成反応に作用する光量子の数を示す。単位はμｍｏｌ／ｍ2 ／ｓ、蛍光灯の場合、１μｍｏｌ／ｍ2 ／ｓ≒７０（ｌｘ））が２００の場合と３００の場合について、植物に均一に照射するための各ランプの調光率を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１で奥側１は図４に示すように育成箱の開口側と反対側から１番目のランプを示すランプ番号であり、開口側に向けて順次番号を増加している。また他の設定ＰＰＦは、電子安定器の使用範囲内で設定ＰＰＦ２００および３００における調光率を線形的に内挿または外挿して決定される。
【００３１】つぎに上記のＰＰＦの測定について図５および図６により説明する。この測定機器は、ＰＰＦセンサ１０（例えばＬＩ−１９０ＳＢ，ＲＩ−ＣＯＲ製）と、ＰＰＦ値表示のためのデータロガー１１（例えばＬＩ−１４００，ＲＩ−ＣＯＲ製）と、ターミナルブロック（１４００−３０１，ＲＩ−ＣＯＲ製）と、ＡＣアダプタ（１４００−４０１，ＲＩ−ＣＯＲ製）と、ＲＳ２３２Ｃケーブル１２（１４００−５５０，ＲＩ−ＣＯＲ製）と、制御用ＰＣ１３（Ｌｅｔ’ｓ ｎｏｔｅＳ５１ＥＸＪ８，Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製）と、ＩＯボックス１４（ＣＦ−ＶＥＢＵ０１，Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製）などからなる。
【００３２】図６はＰＰＦ測定位置を示す。照度を検出するセンサ１０を図６に示すように一定間隔で縦横に配置している。各寸法値はセンサ１０の育成箱１の端からの距離（２５ｍｍ）やセンサ１０間の距離（７５ｍｍ、１６０ｍｍ）である。測定は各センサに１０に制御信号を送り各センサ１０のセンサ感度値をデータロガー側に出力させる。ＰＰＦ値を制御用ＰＣに入力するその測定結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】図７（ａ）は表２における、Ｈｆ１６Ｗあり、個別調光の場合であり、ＰＰＦ設定３００、床面より２００ｍｍのときの実測照度分布図である。この場合平均ＰＰＦ３８１、最小ＰＰＦ２２７、最大ＰＰＦ４２１、Ｇ１（最小／平均）が０．５９５、Ｇ２（最小／最大）が０．５３８である。
【００３５】図７（ｂ）は表２における、Ｈｆ１６Ｗあり、一括調光の場合であり、ＰＰＦ設定３００、床面より２００ｍｍのときの実測照度分布図である。この場合平均ＰＰＦ３８１、最小ＰＰＦ２２１、最大ＰＰＦ４５０、Ｇ１（最小／平均）が０．５８０、Ｇ２（最小／最大）が０．４９１である。
【００３６】図８（ａ）は表２における、Ｈｆ１６Ｗあり、個別調光の場合であり、ＰＰＦ設定２００の場合であり、床面より１００ｍｍのときの実測照度分布図である。この場合平均ＰＰＦ２０７、最小ＰＰＦ１４５、最大ＰＰＦ２４４、Ｇ１（最小／平均）が０．６９７、Ｇ２（最小／最大）が０．５９３である。
【００３７】図８（ｂ）は表２における、Ｈｆ１６Ｗあり、一括調光の場合であり、ＰＰＦ設定２００、床面より１００ｍｍのときの実測照度分布図である。この場合平均ＰＰＦ２０９、最小ＰＰＦ１６２、最大ＰＰＦ２４３、Ｇ１（最小／平均）が０．７７３、Ｇ２（最小／最大）が０．６６６である。
【００３８】図９は表２における、Ｈｆ１６Ｗなし、個別調光の場合であり、ＰＰＦ設定２００、床面より１００ｍｍのときの実測照度分布図である。この場合平均ＰＰＦ１７９、最小ＰＰＦ１２１、最大ＰＰＦ２１５、Ｇ１（最小／平均）が０．６７８、Ｇ２（最小／最大）が０．５６４である。
【００３９】上記の表２から、本発明の場合の均斉度が従来例と比較して高いことがわかる。
【００４０】なお、並列単位３ａ、３ｂ間の別の直管ランプ５は複数本が並設されたものでもよい。
【００４１】
【発明の効果】請求項１記載の植物育成方法によれば、複数の光源を個別に調光するため、植物の全体に均一に光を照射することができ、均一な植物の育成・生産が可能となる。このため、不均一照射による植物の成長の早い遅いにより人工光下の位置を再配置する必要がない。
【００４２】請求項２記載の植物育成方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４３】請求項３記載の植物育成方法によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４４】請求項４記載の植物育成方法によれば、植物の全体にわたって均一に照明することができるとともに、調光器を大幅に減少させることができ、施工時の配線作業が容易になり、各々の調光器の調光率を設定する作業工数が大幅に解消される。
【００４５】請求項５記載の植物育成方法によれば、請求項３または請求項４と同様な効果のほか、直管ランプを立体的に配置することで、略閉空間に植物育成室を形成しても、そのサイズに制約を受けず多様な規模の植物育成装置に応用可能となる。
【００４６】請求項６記載の植物育成方法によれば、請求項５と同様な効果があるほか、植物育成面積を拡大できる。
【００４７】請求項７記載の植物育成方法によれば、請求項６と同様な効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１日（２０００．３．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６１７４
【弁理士】
【氏名又は名称】宮井 暎夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２３８５４２（Ｐ２００１−２３８５４２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月４日（２００１．９．４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５５６４４（Ｐ２０００−５５６４４） |
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