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【発明の名称】 植物栽培装置
【発明者】 【氏名】宇佐美 由久
【住所又は居所】神奈川県小田原市扇町２丁目１２番１号 富士写真フィルム株式会社内
【要約】 【課題】簡単な構成で多数の植物に均等に光を照射することができる植物栽培装置を提供すること【解決手段】 植物栽培装置４０は、階層状に配列された栽培ユニット３０ａ〜３０ｄを有しており、各栽培ユニットには、栽培室３１ａ〜３１ｄと集光部２１ａ〜２１ｄが設けられている。各栽培ユニットには導光フィルム１０ｐ〜１０ｓが配置されており、導光フィルムの長手方向の一方端部に光導入部１１が、他方端部に光出射部１２ａ〜１２ｃが設けられている。光源２０の出力光は光導入部１１から導光フィルム内部に導入され、光出射部より出射されて植物に照射される。

【解決手段】植物栽培装置４０は、階層状に配列された栽培ユニット３０ａ〜３０ｄを有しており、各栽培ユニットには、栽培室３１ａ〜３１ｄと集光部２１ａ〜２１ｄが設けられている。各栽培ユニットには導光フィルム１０ｐ〜１０ｓが配置されており、導光フィルムの長手方向の一方端部に光導入部１１が、他方端部に光出射部１２ａ〜１２ｃが設けられている。光源２０の出力光は光導入部１１から導光フィルム内部に導入され、光出射部より出射されて植物に照射される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多段に階層的に配列された栽培室に多数の植物を配置し、各植物に光を照射して生育させる植物栽培装置であって、各栽培室には導光体を配置し、当該導光体の一端に形成された光導入部から光源の光を取り込み、導光体に形成されている光出射部より光を出射して植物に照射することを特徴とする、植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、簡単な構成で多数の植物に均等に光を照射することができる植物栽培装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】植物を風雨の害から保護し、植物の生育を促進するなどの目的で、防水構造の栽培室を多段構成にして、太陽光線を集光し多数の植物に照射する植物栽培装置が知られている。また、前記栽培室の多数の植物に、人工照明を集光して照射する植物栽培装置も知られている。
【０００３】図８は、人工照明を使用する植物栽培装置の例を示す説明図である。図８において、複数段の架台５１を設け、栽培室５３を階層状に形成する。各段の架台５１には、多数の栽培槽５２を設置し、各栽培槽５２には植物５６を植栽する。
【０００４】各栽培槽５２の上には、育成板５４、反射板５５が設けられる。また、各栽培室５３の周囲には上部反射板５７、側面反射板５８が取り付けられている。各植物５６の上方には蛍光灯５９が設置されている。蛍光灯５９を点灯すると、蛍光灯の出力光は、各反射板５７、５８で反射されて効率良く植物５６に照射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】太陽光線を使用する植物栽培装置においては、多数の植物を同一平面に配列すると広いスペースが必要となるという問題がある。また、スペースを節約するために立体的に植物を配列する場合には、太陽の移動により植物に光があたらなくなることがある。各植物に均等に太陽光線を照射するためには、植物を載置する棚を円形の階段状に形成して、太陽の動きに合わせて棚を回転させる等の工夫が必要となり、コストが嵩むという問題があった。
【０００６】また、人工照明を使用する植物栽培装置においては、多数の植物を階層的に配列した場合でも、照明器具の配置位置を考慮することにより均等に集光できるという利点がある。しかしながら、この場合には多数の光源の点灯制御が必要となり制御系の構成が複雑になるという問題があった。
【０００７】また、植物に散水したり水滴が発生したりすることから栽培室内は水分が多い環境となる。このため、光源の周辺を防水構造にする必要があり、この点で人工照明を使用する植物栽培装置のコストが嵩むという問題があった。
【０００８】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で多数の植物に均等に光を照射することができる植物栽培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】上記目的を達成する本発明の植物栽培装置は、多段に階層的に配列された栽培室に多数の植物を配置し、各植物に光を照射して生育させる植物栽培装置であって、各栽培室には導光体を配置し、当該導光体の一端に形成された光導入部から光源の光を取り込み、導光体に形成されている光出射部より光を出射して植物に照射することを特徴とするものである。
【００１０】本発明によると、多段に階層的に配列された栽培室に導光体を配置して、光源から取り込んだ光を光出射部より出射して植物に照射している。このため、簡単な構成で多数の植物に均等に光を照射して生育させることができる。また、水分の多い環境でも、光照射系統のメンテナンスにそれほど煩わされないという利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。図３は、本発明の植物栽培装置に適用される導光体の例を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図３において、導光フィルム１０は、長さＬ、幅Ｗ、厚さｔのＰＥＴ等の樹脂製の透明フィルム１で形成される。
【００１２】導光フィルム１０の長手方向の両端部１１と１２のそれぞれ長さＬ１、Ｌ２部分の同じ側面は、表面平均粗さＲａのサンドブラスト処理面（凹凸面、粗面）２に加工されており、他方の面は平滑面となっている。また、その両端部１１と１２間の長さＬ３の部分１３は両面共平滑面となっている。
【００１３】導光フィルム１０の材料は、ＰＥＴだけでなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の他の透明樹脂でも可能であり、ガラスでもよい。また、凹凸面２は、熱転写、成形（射出成形、押出成形等）の熱可塑性樹脂に型を接触させて作成することができる。さらに、微細ビーズをバインダーに添加して表面に塗布することや、レジストにて形成する等、種々の方法を採用して作成することが可能である。
【００１４】導光フィルム１０はこのような構成であり、一端部１１は光導入部、中間部１３は導光部、他端部１２は光出射部として機能する。光導入部１１の片面の凹凸面２に入射した光はそこで透明フィルム１内に散乱される。
【００１５】大部分の散乱光は、透明フィルム１の両面に空気の屈折率と透明フィルム１の屈折率の差で決まる臨界角以上の角度で入射して全反射される。そして、透明フィルム１内で多重反射されて導光される光に変換され、その導光光は導光部１３を経て他端の光出射部１２へと導かれる。
【００１６】光出射部１２の片面の凹凸面２に入射した光はそこで大部分透明フィルム１外に散乱されて出射し、照明光として利用可能になる。ここで、光導入部１１の端面１４、光出射部１２の端面１５に入射した光は外部に漏洩し有効に利用されない。
【００１７】そこで、少なくともこれら端面１４、１５には、Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ等の光反射金属、白色塗料等の光反射層３を施して、それら端面１４、１５に入射した導光光を反対側に反射させて有効に利用できるようにすることが望ましい。さらには、導光フィルム１０の長手方向に沿う両端面１６、１７にも同様に、金属コート等の光反射面を施して導光される光が外に漏れるのを防止するようにするのが望ましい。
【００１８】ここで、光導入部１１及び光出射部１２の片面に形成される凹凸面２の表面平均粗さＲａとしては、０．０１〜５００μｍの範囲に選ぶことが効率的に光を導入するのに好ましく、さらには０.１〜１００μｍの範囲に選ぶことがより好ましく、その範囲が１〜５０μｍの範囲に選ぶことが最も好ましい。表面平均粗さＲａが小さ過ぎると、導光フィルム１０を重ねた場合や、ロール状に巻回した際に凹凸部が摩滅するなどの問題が生じる。
【００１９】導光フィルム１０の厚さｔとしては、１０〜２００００μｍの範囲に選ぶことが好ましい。この範囲の厚さより薄すぎるとその強度が低下してしまい、また、光の導光効率が低下してしまうことになる。
【００２０】導光フィルム１０の厚さが厚すぎると、設置時にフレキシブルに曲げることが困難となる。また、材料費も高価となる。この厚さｔの範囲は、１００〜１００００μｍの範囲がさらに好ましく、１５０〜５０００μｍの範囲が特に好ましく、２００〜２０００μｍの範囲が最も好ましい。
【００２１】図１は、このような導光フィルム１０を用いた植物栽培装置の例を示す概略の説明図である。図１において、植物栽培装置４０は、栽培ユニット３０ａ〜３０ｄが階層状に配列されている。各栽培ユニット３０ａ〜３０ｄは、栽培室３１ａ〜３１ｄと集光部２１ａ〜２１ｄから構成されている。
【００２２】集光部２１ａには、光源２０と、光源２０の出力光を反射させる反射板２１が設置されている。また、集光部２１ａと栽培室３１ａ間には導光フィルム１０ｐが取り付けられており、導光フィルム１０ｐの光導入部１１が、光源２０の発光面と対向して配置されている。
【００２３】栽培室３１ａには、栽培槽３２〜３４が設置されており、各栽培槽３２〜３４には植物３５〜３７が植栽されている。栽培槽３２〜３４に対向する位置に、導光フィルム１０ｐの光出射部１２ａ〜１２ｃが配置されている。
【００２４】光源２０を点灯すると、出力光の直接光および反射板２１で反射された反射光が集光されて、導光フィルム１０ｐの光導入部１１から導光フィルム１０ｐ内に取り込まれる。このようにして光導入部１１から取り込まれた光は、前記のように導光フィルム１０ｐ内で導光され、光出射部１２ａ〜１２ｃから植物３５〜３７に照射される。
【００２５】栽培ユニット３０ｂ〜３０ｄにも、栽培ユニット３０ａと同様に、栽培室３１ｂ〜３１ｄと集光部２１ｂ〜２１ｄ間に導光フィルム１０ｑ〜１０ｓが取り付けられている。各集光部の光源を点灯することにより、光源の出力光が導光フィルム１０ｑ〜１０ｓ内に導光され、光出射部から植物に照射される。
【００２６】図１の構成では、導光フィルムを用いて植物に光を照射しているので、簡単な構成で多数の植物を均等に生育させることができる。また、狭いスペースで対処できるのでスペースの有効利用が図れる。更に、水分が多い雰囲気でも照明系統のメンテナンスを要しないので、取り扱いが簡単になるという利点がある。
【００２７】図２は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図２において図１と同じ部分には同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。図２の植物栽培装置４１は、各栽培ユニット３０ａ〜３０ｄに対して共通の集光部２１ｘを設けている。
【００２８】集光部２１ｘには、単一の光源２０ｘが設けられている。各栽培ユニット３０ａ〜３０ｄに配置される導光フィルム１０ｕ〜１０ｚは、それぞれの光導入部１１ｕ〜１１ｚが光源２０ｘと近接する位置に配置されるように、集光部２１ｘにおいて折曲して構成されている。
【００２９】集光部２１ｘには、前記折曲された導光フィルム１０ｕ〜１０ｚを支持し、光源２０ｘの出力光の漏出を防止するためのガイド部１８ｕ〜１８ｚが設けられている。また、光源２０ｘの周囲には、反射板２２ａ〜２２ｂが設けられており、光源２０ｘの出力光を各導光フィルム１０ｕ〜１０ｚの光導入部に有効に導入するように構成されている。
【００３０】このように、図２の構成では、単一の光源で階層的に配列された各栽培ユニットの植物の生育を行えるので、植物栽培装置の構成が簡単になるという利点がある。
【００３１】図３において、光源の出力光を効率的に導く導光フィルム１０としては、光導入部１１と光出射部１２の長さＬ１ 、Ｌ２ は例えば１ｍに選定し、導光部１３の長さＬ３は例えば５ｍ以上に選定する。また、その幅Ｗは５０ｃｍに選定することができる。
【００３２】導光部１３の長さＬ３は、あまり長くすると光量の減衰が大きくなる。このため、導光部１３の長さＬ３は、出力光照射位置を考慮して適宜定められるが、一例として１ｍ以上１００ｍ以下とすることが望ましく、また３ｍ以上５０ｍ以下とすることが更に望ましい。なお、導光部１３の長さＬ３は、５ｍ以上２０ｍ以下とすることが特に望ましい。
【００３３】また、図２の構成では、各導光フィルム導光部の一部は、集光部２０ｘから栽培室３１ａ〜３１ｄにいたる経路において曲率半径Ｒで曲げられている。その曲率半径Ｒは、０.１〜１０００ｍｍの範囲になるように選定することが好ましい。この範囲より曲率半径Ｒが小さすぎると、光源の出力光が導光フィルム１０の外に逃げてしまい光の導光効率が低下してしまう。
【００３４】曲率半径Ｒがその範囲より大きすぎると、導光フィルム１０の設置の自由度が低下して実用性が低くなってしまう。この曲率半径Ｒの範囲は、１〜５００ｍｍの範囲がさらに好ましく、５〜２００ｍｍの範囲が特に好ましく、１０〜１００ｍｍの範囲が最も好ましい。
【００３５】図１、図２において、階層状に配置される栽培ユニットの段数は、好ましくは２〜１００段である。更に好ましくは、３〜５０段であり、最も好ましい段数は、４〜２０段である。
【００３６】前記段数が少な過ぎる場合には、平面状に栽培ユニットを配置する場合と比較して面積効率の効果が小さくなる。また、段数が大き過ぎる場合には、照明交換や散水が困難になるという問題が生じる。
【００３７】図４〜図６は、本発明の植物栽培装置に用いる導光フィルムの種々の実施形態を示す概略の正面図である。図４に示されている導光フィルム１０ａは、２個所の光出射部１２ａ、１２ｂを有するものであり、基本的には図１の構成に対応するものである。
【００３８】このように、導光フィルムに光出射部を複数個所設けることにより、単一の光源を用いて異なる位置を照明することができるので、光源の出力光の利用効率が向上する。
【００３９】図５に示されている導光フィルム１０ｂは、２個所の光導入部１１ａ、１１ｂを有するものである。また、各光導入部１１ａ、１１ｂに対向して、光源２０ａ、２０ｂが設置される。図５の構成では、複数光源の出力光が導光フィルム１０ｂに取り込まれて単一の光出射部１２から照射される。このため、単一の光源を用いた場合よりも照射される光量が増大するという利点がある。
【００４０】図６に示されている導光フィルム１０ｃは、２個所の光導入部１１ａ、１１ｂを有するものである。また、各光導入部１１ａ、１１ｂに対向して、光源２０ａ、２０ｂが設置される。更に、２個所の光出射部１２ａ、１２ｂを有するものである。
【００４１】このように、複数光源の出力光が取り込まれた導光フィルムに光出射部を複数個所設けることにより、異なる位置に配列された植物に対して、増大した光量を照射する植物栽培装置が得られる。また、図５、図６のように複数光源を設置する場合には、いずれか一方の光源のみを使用し、光源が故障した際に他方の光源に切り替えることにより、光源故障時にも植物栽培装置を連続して動作させることができる。
【００４２】図７は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。図７の例では、Ｙ字状に分岐した導光フィルム１０ｘを用いている。この導光フィルム１０ｘは、光導入部１１ｘから光源２０の出力光を取り込む。また、光導入部１１ｙから太陽光２３を取り込む。
【００４３】導光フィルム１０ｘにより導光される光は、光出射部１２ｘ、１２ｙから栽培槽３２、３３に照射される。図７の構成では、光源２０の出力光と太陽光２３を同時に導光フィルム１０ｘに取り込み、多くの光量を植物に照射することができる。また、昼間は太陽光２３のみを取り込み、雨天時や夜間には光源２０の出力光を取り込む構成とすることもできる。このように、図７の構成によれば、植物栽培装置の利用形態が拡張される。
【００４４】上記の例では、植物栽培装置の光照射手段として導光フィルムを用いている。本発明においては、フィルム状の導光体に限らず、幅や厚みがフィルムよりも大きなシート状の導光体や板状の導光体を用いることもできる。
【００４５】なお、導光体を用いた植物栽培装置においては、光出射部の汚れやキズ、経年劣化などにより出射効率が低下するので、定期的な点検、清掃を行うことが好ましい。また、設置からある程度の年数を経過した場合には、導光体自体を交換できるようなシステムとしておくことも有用である。以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【００４６】以上説明した本発明の植物栽培装置に用いる導光体は、例えば次のように構成することができる。
【００４７】（１）可撓性を持つ透明フィルムからなり、該透明フィルムには光導入手段及び光出射手段が設けられ、該光導入手段から前記透明フィルムに導入された光は前記光出射手段に導かれ、前記光出射手段より光が出射されることを特徴とする導光体。
【００４８】（２）前記光導入手段と前記光出射手段が凹凸面からなることを特徴とする上記（１）記載の導光体。
【００４９】（３）少なくとも前記透明フィルムの両端の端面に光反射層が設けられていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の導光体。
【００５０】（４）光源の出力光を任意の場所に導くのに用いられることを特徴とする上記（１）から（３）の何れか１項記載の導光体。
【００５１】（５）前記光導入手段が複数個所に形成されていることを特徴とする上記（１）から（４）の何れか１項記載の導光体。
【００５２】（６）前記光出射手段が複数個所に形成されていることを特徴とする上記（１）から（５）の何れか１項記載の導光体。
【００５３】また、本発明の植物栽培装置は、単一の光源の光を各階層の栽培室に配置された複数の導光体で導光して、植物に光を照射する構成とすることができる。
【００５４】更に、本発明の植物栽培装置は、導光体を分岐して、太陽光と、照明器具の光源の異なる光源の光を取り込んで導光体により導光させる構成とすることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の植物栽培装置によると、多段に階層的に配列された栽培室に導光体を配置して、光源から取り込んだ光を光出射部より出射して植物に照射している。このため、簡単な構成で多数の植物に均等に光を照射して生育させることができる。また、水分の多い環境でも、光照射系統のメンテナンスにそれほど煩わされないという利点がある。
【出願人】 【識別番号】０００００５２０１
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
【住所又は居所】神奈川県南足柄市中沼２１０番地
【出願日】 平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【代理人】 【識別番号】１００１０９７４８
【弁理士】
【氏名又は名称】飯高 勉 （外８名）
【公開番号】 特開２００３−３０４７４７（Ｐ２００３−３０４７４７Ａ）
【公開日】 平成１５年１０月２８日（２００３．１０．２８）
【出願番号】 特願２００２−１１０１０３（Ｐ２００２−１１０１０３）