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【発明の名称】 植物栽培用光源、植物栽培方法および植物栽培用容器
【発明者】 【氏名】岡本 研正
【要約】 【課題】光量不足の室内においても植物を十分に成育させることができる光源、栽培方法、栽培用容器を提供する。

【解決手段】植物を置く棚部１と、棚部１に置いた植物に、InGaN 系半導体材料からなる白色ダイオードである光源２を取付けた光源支持部３とからなり、棚部１に、永久磁石６を取付けている。白色発光ダイオードが植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル））と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル））を含んでいることから、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】葉緑素の二つの光吸収ピークに対応する光波長である青色光成分と赤色光成分を単一種類の光源から照射するものであることを特徴とする植物栽培用光源。
【請求項２】前記光源が、白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用光源。
【請求項３】前記白色発光ダイオードが、InGaN 系半導体材料からなる白色発光ダイオードであることを特徴とする請求項２記載の植物栽培用光源。
【請求項４】前記光源が、蛍光灯であることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用光源。
【請求項５】前記請求項１、２、３または４記載の光源を用いて植物に光を照射することを特徴とする植物栽培方法。
【請求項６】植物を置く棚部と、前記棚部に置いた植物に、青色光成分と赤色光成分を照射する単一種類の光源を取付けた光源支持部とからなることを特徴とする植物栽培用容器。
【請求項７】前記光源支持部が、前記棚部に対し着脱自在に取付けられていることを特徴とする請求項６記載の植物栽培用容器。
【請求項８】前記棚部に、磁石を取付けたことを特徴とする請求項６記載の植物栽培用容器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物栽培用光源、植物栽培方法および植物栽培用容器に関する。さらに詳しくは、草花、野菜、植物苗などを室内や暗場所において育成するための植物栽培用光源および植物栽培方法と観賞するために用いる植物栽培用容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】草花を植えた鉢植えは、わたしたちの住宅、オフィスなどの職場環境、さらには病院や老人ホームなどの社会福祉施設に潤いとやすらぎを与えてくれる。鉢植えは机上に直接置かれたり、床に設置された鉢植え棚やプラントボックスに置かれる。また天井等からぶら下げる方式もある。こうした室内園芸は近年ますます盛んになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、近年のオフィスなどでは人間にやさしい感触を与える木製の室内家具や器具は非常に少なくなり、スチール製（鉄製）の机やイス、家具、ロッカーなどがその大部分を占めてきている。また、最近は急激な情報化が進み、机上がパソコンやその周辺機器に占領され、鉢植えを置くスペースが次第になくなってきている。こうした職場では鉢植えの中の植物さえもプラスチック製のイミテーションや人工樹林が用いられるようになるなど味気無い環境となってきている。さらに、多くの事務用品や家具がスチール化され、さらに情報機器に占領されるようになってアメニティ（心地よさ、快適さ）が室内環境から欠けるようになってきている。
【０００４】そこで、本発明は、光量不足の室内においても植物を十分に成育させたり鑑賞することができる光源、栽培方法、栽培用容器を提供することを目的とする。また、本発明は、手軽に室内に鉢植え等の植物を飾って心地良さを演出できる植物栽培用容器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の植物栽培用光源は、葉緑素の二つの光吸収ピークに対応する光波長である青色光成分と赤色光成分を単一種類の光源から照射するものであることを特徴とする。請求項２の植物栽培用光源は、請求項１記載の発明において、光源が白色発光ダイオードであることを特徴とする。請求項３の植物栽培用光源は、請求項２記載の発明において、白色発光ダイオードがInGaN 系半導体材料からなる白色発光ダイオードであることを特徴とする。請求項４の植物栽培用光源は、請求項１記載の発明において光源が蛍光灯であることを特徴とする。請求項５の植物栽培方法は、前記請求項１、２、３または４記載の光源を用いて植物に光を照射することを特徴とする。請求項６の植物栽培用容器は、植物を置く棚部と、前記棚部に置いた植物に、青色光成分と赤色光成分を照射する単一種類の光源を取付けた光源支持部とからなることを特徴とする。請求項７の植物栽培用容器は、請求項６記載の発明において、前記光源支持部が、前記棚部に対し着脱自在に取付けられていることを特徴とする。請求項８の植物栽培用容器は、請求項６記載の発明において、前記棚部に、磁石を取付けたことを特徴とする。
【０００６】請求項１の光源は、植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル））と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル））を含んでいることから、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。請求項２の発明によれば、白色発光ダイオードが植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル））と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル））を含んでいることから、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。請求項３の発明によれば、InGaN 系半導体材料からなる白色発光ダイオードが十分な光量を照射するので明るく見え、かつ植物が本来の色と同じように見えるので植物の観賞に適した環境にできる。さらに、発光ダイオードを使用した光源は電気接続が簡単で小型化でき、消費電力も少ないので、室内等で使用する栽培用容器をコンパクトに構成することができる。請求項４の発明においても、蛍光灯に青色光成分と赤色光成分が含まれていれば、植物の育成や新鮮度保持に効果を発揮することができる。請求項５の植物栽培方法によれば、植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル）と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル）を含んだ光を照射することから、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり植物を観賞して人にやすらぎを与える環境を作ることができる。請求項６の植物栽培用容器によれば、棚部に植物を置くと光源支持部に取付けられている光源が、その植物に青色光成分と赤色光成分を照射するので、光量が不足する植物を育成し長期にわたって植物を観賞できる。そして、棚部と光源がセットになった栽培用容器は自在に室内や事務所内に飾れるので、容易に人に心地よさや快適さを与えることができる。請求項７の植物栽培用容器によれば、光源支持部材を棚部から外せば、光量の多い場所では光源を用いない状態で使用でき、使用の自由度が高められる。請求項８の植物栽培用容器によれば、スチール製の家具や壁面を構成する磁性金属板に棚部を自在に吸着させうるので、飾る場所の選択の自由度が高くなり、光量が不足する室内でも長期にわたり植物を観賞することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る植物栽培用容器の一部断面側面図、図２は植物栽培用容器の斜視図、図３は葉緑素（クロロフィル）の光吸収特性と青・赤色発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフ、図４は白色発光ダイオードの基本構成図、図５はInGaN 白色LED の発光スペクトルを示すグラフ、図６の(a) 図は植物栽培用容器の使用状態説明図、同(b) 図は光源部の底面図、図７は本発明の他の実施形態に係る植物栽培用容器の斜視図、図８〜図１０は本発明の植物栽培用容器の使用例を示す説明図である。
【０００８】本発明の光源を説明する前に、植物の成長に必要な光の性質を説明する。植物は、水、窒素、リン酸、カリウム、マグネシウム、硫黄などの無機物の存在下で、空気中の二酸化炭素を炭素源とし、光をエネルギー源とする光合成反応を利用して植物体を構成する有機物を合成し、生活・増殖することができる。この光合成反応をになうのが葉に含まれる葉緑素（クロロフィル）である。このため葉緑素は光を吸収するが、あらゆる波長の光を吸収するわけではない。葉緑素の光吸収波長域は400 nmから700 nmのちょうど人間の可視光域にあり、そのピークは図３のように、青色領域の450 nm付近と赤色領域の660 nm近傍の２か所にある。また、光合成に作用する光波長の二つのピークも葉緑素の光吸収ピークのそれとほぼ一致する（図３参照）。したがって、この二つの光波長を放射する光源があれば植物は育成可能であると考えられる。
【０００９】請求項１の発明の光源はかかる知見に基づいて得られたものであって、植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル））と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル））を含んでいる単一種類の光源であることを特徴とする。なお、「単一種類の」とは、例えば特開平8-103167号公報に開示された青色LED と赤色LED を組合わせた二種類の光源を用いるもの等を含まない趣旨である。そして、上記の光成分と単一種類という条件を満たす限り、請求項１の光源にはあらゆる光源が含まれる。そして、本発明の光源によると、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり植物を観賞できる環境を作ることができる。
【００１０】請求項２の発明の光源は、請求項１の発明の光源のうち白色発光ダイオードを選択したものである。白色発光ダイオードであれば、植物の育成に必要な青色光成分と赤色光成分を含んでいるので、特に制限なくどのような白色発光ダイオードでも用いることができる。したがって、後述するInGaN 系白色発光ダイオードのほか、例えば、住友電工が開発したセレン化亜鉛系白色発光ダイオードやGaN 系ダイオードと３色の蛍光体を組合せたもの等でも利用できる。前記したセレン化亜鉛系白色発光ダイオードは、セレン化亜鉛単結晶基板の上に同じセレン化亜鉛の薄膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３の発明の光源は、請求項２の発明の白色発光ダイオードのうちInGaN系半導体材料からなる白色発光ダイオードを選択したものである。InGaN 系半導体材料からなる白色発光ダイオードは、1996年頃に開発された比較的新しい発光ダイオードで、日亜化学工業株式会社（徳島県阿南市）が、商品名「白色LED」（型式NSPW300BS）で販売している。その基本構造は、図４に示すように、青色発光ダイオード・チップａの表面にYAG （イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体ｂを塗布したものである。この蛍光体ｂは、青色光を黄色の光に変換する。発光ダイオード・チップａが放射する青色光の一部は蛍光体層ｃを透過し、残りは蛍光体ｂに当たって黄色の光になる。これらの２色の光が混じり合って白色光となる。なお、ｄは端子、ｅは金属カップ、ｆはワイヤ（リード線）、ｇは透明樹脂であり、全体の形状は、直径が3〜5mm、長さが6〜8 mm程度の砲弾形状をしたものである。この白色発光ダイオードは、わずか７０mWの電力（印加電圧3.5 Ｖ、入力電流２０mA）で非常に強力な白色光を放ち、その放射スペクトル（図５参照）には、植物の育成に必要な青色光（光波長にして430 〜470 nm）と赤色光成分（同630〜680 nm）が含まれている。既述のごとく青色光は葉緑素（クロロフィル）の形成に必要であり、一方赤色光は葉緑素による光合成作用が最大となる光である。
【００１２】ところで、本発明者は、非常に強力な光を放つ青色LED と赤色LED をそれぞれ複数個基板上に配列したLED 光源を用いて健全な形態を呈する植物苗（レタス苗）の育成技術を提供している（特開平8-103167号公報参照）。この従来技術では、当然のことながら植物の光合成に必要不可欠である青色と赤色の両光成分を多くすることができ、植物の生育そのものは促進されるという長所はある。しかし短所として、つぎがある。
(1) その合成光が赤紫ないし濃いピンクとなり人の眼に不快感を与える。また青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードの放つ光は人の眼の視感度曲線（黄緑色を頂点とする山形の特性）の、それぞれ左端と右端に位置するため光量の物理的強度（エネルギー）の割りには低照度に感じる（光が暗く見える）。
(2) 光源下に置かれた植物の葉や花が自然光下での本来の色とはまったく違って見えるため、観葉植物等の光源にはむかない。つまり人と植物が同居する居間やオフィスなどでの使用には適しない。
(3) 青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードの点灯電圧が、前者が1.7 〜1.8V、後者が3.4 〜3.5Vと２倍もの違いがあるため、基板上では青色発光ダイオード群と赤色発光ダイオード群の接続回路を別々にしなければならず、プリント基板のパターン設計と電気接続が面倒となる。これに対し、本願請求項２、３の発明のように、青色光と赤色光の両方の成分を含んだ光を放つ発光ダイオードを用いれば、以下の利点が得られる。
■植物の葉や花を本来の色で眺めることができる、■白色光は人の眼に明るく感じられるため、赤と青の２種類の発光ダイオードを混合した光源に比べて小さな消費電力で植物を観賞できる、■白色発光ダイオードだけを用いれば、発光ダイオードの使用個数を減らすことができ回路構成も簡素となり、製作コストを下げることができる。■光源の明るさは光源への入力電流の大きさによって連続的に調整できる、■必要な照射面積に応じて発光ダイオードの使用個数や基板上での配列密度を自由に設計でき、任意の形状に作成しやすい。■発光ダイオードの寿命は数万時間と極めて長いので、長期の使用に適している。
【００１３】本発明における光源としては、上記に限らず上記条件を満足する限りとくに制限なく用いることができるので、例えば、ある種の蛍光灯であれば、青色光成分と赤色光成分を含むので、本発明の光源として利用できる。蛍光灯の光は、ランプ管内での放電により励起された水銀原子が発する紫外線を、ランプ内壁に塗布された蛍光物資が可視光に変換することによって生じる。蛍光物資の種類を変えることによりいろいろな色相の光が得られるので、青色光成分や赤色光成分を含む光を照射することは可能である。
【００１４】請求項５の植物栽培方法は、上記いずれかの光源を用いて植物に光を照射することを特徴とする。この方法では、光源の大きさや形、それをどのように置くか等は、全く制約がなく、植物もどのような形態で置くか、例えば、鉢植えのように小型なものか、プランターのようにやや大きな容器に入れるのか、さらには地植えにするのか等については全く制約がなく、どのような利用形態をとってもよい。当然、この方法による限り、光源からは、植物の育成に必要な青色光成分（光波長が430 〜470 nm（ナノメートル））と赤色光成分（光波長が630 〜680 nm（ナノメートル））を含んだ光を照射することから、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持することができる。
【００１５】請求項６〜８の発明に係る一実施形態の植物栽培用容器Ａは、図１〜図２に示すように、植物Ｐ植物を置く棚部１と光源２を取付ける光源支持部３から構成されている。前記棚部１は、植物Ｐを置いて成育させ観賞できるようにさえできればよく、とくに形状や大きさ、材料などは制限されない。また、植物Ｐは鉢植えの状態で置いてもよく、棚部１に直接土を入れ植物を植えてもよい。また、棚部１には鉢や植物の転落を防止する柵４などを付けることは任意であり、その形状や大きさも任意である。図示の例では、底板１ａと背板１ｂを側面視Ｌ字形に結合した棚部１を用いている。光源支持部３には、白色発光ダイオード２などの光源を適数個取付ければよい。図示の光源支持部３は四角形であるが、その形状や大きさは任意である。光源支持部３は棚部１に対し一体的に取付けていてもよいが、着脱自在に取付けてもよい。着脱自在の場合、光量の明るい室屋では光源を外して使用し、暗い場所では光源を付けて使用するといった使用の自由度が高くなる。また、着脱の機構もとくに制限なく自由に採用できる。図示の例では、平板状の光源支持部３の奥側端部に細い支柱５を２本取付け、棚部１の背板１ｂに形成した孔に出没自在に差し込んでいる。３ａは発光ダイオードの照射光が人の眼に直接入るのを防止する遮光板である。ただし、ダイオード２を光源支持部３の天板等に埋設する場合は、遮光板３ａは不要である。
【００１６】本実施形態の植物栽培容器Ａは、室内等に自由に飾ったり置いたりできるようにすることが好ましい。そのため、棚部１の底面を平坦にしたり、棚部１あるいは光源支持部３に吊環などを取付けるのが好ましい。また、棚部１に磁石６を取付けて金属製の壁面などに磁着するようにしてもよい。磁石６としては、永久磁石でも電磁石でも自由に用いることができる。最近、磁石（永久磁石、マグネット）材料は飛躍的な発展を遂げ、ネオジウム鉄磁石のようにきわめて強力な吸引力を有する磁石が開発され市販されているので、このような強力磁石を用いれば、数キログラム以上もの植物栽培用容器Ａをスチールなどの磁性体材料からなる壁面等に磁着させることが可能である。このように磁着可能にしておくと、多くの家具類がスチール化されるようになった近年の室内環境においても、植物をかなり自由に種々の場所に飾ることができ、健常者のみならず病人等においても植物を観賞する楽しみを味わうことができる。なお、磁石６には、磁力線の浸透を防げない材料で表面コーティングをしておくと、壁面等の取付対象物を傷付けることがないので好適である。
【００１７】
【実施例】図６に示す植物栽培用容器Ａは、円板状の底板１ａ（直径１３cm）に背板１ｂ（横９cm×縦１３、厚さ1.8 cm）をＬ字形に取付けた棚部１を用い、前記背板１ｂに直径６０mmの孔を形成し、この孔にリング状のフェライト磁石（外径６０mm、内径３０mm、厚み８mm）を２個重ねてはめ込んでいる。底板１ｂの上面周囲には柵４を立設し鉢植えが落ちないようにしている。この植物栽培用容器Ａをスチール製の書庫の側面に付着させた場合、約800 グラムの過重に耐えることができた。植物Ｐの鉢植えの下には水受けのための容器を置いてもよい。白色発光ダイオードは交流／直流変換器（ＡＣアダプター）を介して電源コード７により交流100 Ｖコンセント電源に接続してもよく、任意のバッテリーに接続してもよい。バッテリー方式にすると戴置場所の選択の自由度が高くなる。図６の(b) 図に示すように、光源として、５４個の白色発光ダイオードを用いたが、その照度は光源面の下方２０cmで約2000ルクス、栽培学で用いられる光合成有効光量子束密度（PPFD）では約３５μmol /m２ sの値が得られた。この光力は植物苗を育成したり鉢植えの草花の生命を保持するには十分な大きさであり、事実、パンジーを枯らさず育成させることができた。
【００１８】本実施形態の植物栽培用容器Ａは、磁着による取付けに限らず、吊下げて用いることもできる。この場合、１個の植物栽培用容器Ａだけ吊下げてもよいが、図７に示すように２個の植物栽培用容器Ａの背面同士を磁石６で結合し、ひも１０等で吊下げると、両者の重量がバランスして安定した状態で空中に飾ることができる。
【００１９】本発明装置のマグネット貼付式鉢植え棚は、私たちの身の回りにおいて様々な用途が考えられる。図８は、オフィスでの利用例である。オフィスではスチール製の書庫やロッカーなどが使われているので、それらの側面や背面の歩行や仕事の妨げとならない箇所に植物栽培用容器Ａをセットすればよい。図９はマンションなどの鉄製ドアでの利用例である。図１０は病室や寝室における応用例であり、見舞いに訪れた人からの鉢植え等を置くのに役立つ。上記各応用例では園芸店やマーケットで売られている簡素な苗ポットのまま利用でき、それが不要な場合や邪魔になる場合には取り外すせばよい。前述のように、磁石の吸引力を利用した植物栽培用容器Ａと白色発光ダイオードを光源とすることにより、スチール製の家具や器具あるいは壁に囲まれた今日の職場や住居、病室などを植木や草花でかざることができ、生活に潤いややすらぎをもたらすことができる。これにより室内園芸ビジネスにさらに活性を与えることが可能となる。
【発明の効果】請求項１の光源によれば、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。請求項２の光源によれば、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。請求項３の発明によれば、光量が多く明るく見え、植物が本来の色と同じように見えるので植物の観賞に適しており、しかも小型で消費電力は少ないので、室内等で使用する栽培用容器をコンパクトに構成するのに適している。請求項４の光源においても、植物の育成や新鮮度保持に効果を発揮することができる。請求項５の植物栽培方法によれば、光量の少ない室内でも植物を育成したり、新鮮度を保持し、長期にわたり観賞する環境を作ることができる。請求項６の発明によれば、棚部と光源がセットになった栽培用容器は自在に室内や事務所内に飾れるので、人に心地よさや快適さを与えることができる。請求項７の発明によれば、光源支持部材を棚部から外せば、光量の多い場所では光源を用いない状態で使用でき、使用の自由度が高められる。請求項８の発明によれば、スチール製の家具や壁面を構成する磁性金属板に棚部を自在に吸着させ、自由に室内に植物を飾って観賞できることとなる。
【出願人】 【識別番号】５０１１０３０００
【氏名又は名称】株式会社テクノネットワーク四国
【出願日】 平成１３年３月２６日（２００１．３．２６）
【代理人】 【識別番号】１０００８９２２２
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 康伸
【公開番号】 特開２００２−２８１８３０（Ｐ２００２−２８１８３０Ａ）
【公開日】 平成１４年１０月２日（２００２．１０．２）
【出願番号】 特願２００１−８６８４５（Ｐ２００１−８６８４５）