JP5689708B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物育成用又は植物病害防除用の照明装置に関する。

従来より、植物に対して人為的に光を照射することにより、植物の成長を促進したり、うどんこ病や炭疽病などの植物病害を発症を抑える植物育成用又は植物病害防除用の照明装置が知られている。このような照明装置においては、一般的に、植物育成をする際には可視光ランプが用いられ、病害防除をする際には紫外線ランプが用いられる。

上記のような照明装置を用いて植物を栽培するとき、植物の成長に伴って照明装置と植物との相対距離が経時的に変化する。そのため、複数の植物が栽培されているとき、植物の配置位置によって夫々の植物に照射される光量が不均一となることがある。具体的に、図２７（ａ）に示すように、照明装置１０１が植物上方に設置される場合、植物１０２Ａが苗のように草丈が低いときには、ランプ１０３から出射される光は植物１０２Ａに概ね均一に到達する。ところが、植物が成長して草丈が伸びると、図２７（ｂ）に示すように、照明装置１０１の直下にある植物１０２Ｂ（中央）には多くの光が到達し、照明装置１０１から離れた場所にある植物１０２Ｃ（左右）には十分に光が届かないことがある。このような植物の成長に伴う光量の不均一性は、結果として、植物の配置位置によってそれらの成長度合いや病害防除作用にばらつきが生じ、栽培された植物の品質を一定に担保できなくなる要因となる。また、ランプ１０３の出射光に病害防除のための紫外線が多く含まれる場合、植物の草丈が高くなると、直下の植物１０２Ｂなどに過剰の紫外線が照射されて、葉やけ障害が生じ易くなる。

そこで、ランプを覆う凹形状の反射板を有し、この反射板の開口側端部を変形させることにより、ランプから出射された光の植物に対する配光（光の広がり方）を制御し得るようにした照明装置がある（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置は、植物の成長に応じて配光を自在に調整できるので、植物に対して効率的に光を照射することが可能となる。

特開２００８−１２５４１２号公報

しかし、上記のような反射板を用いた照明装置では、反射板がランプ上方を覆うように配置されているので、ランプから下方に出射された光の多くは、反射板で反射されずに植物に直接照射される。そのため、植物が成長して装置に近づくと、過剰な紫外線照射によって葉やけが生じるという上記の問題がやはり発生する。また、反射板の形状を変えるために、ボルト・ナットなどの調整部材を回動操作する構造となっているで、配光調整に面倒な作業を要する。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、植物育成用又は植物病害防除用の照明装置において、植物の成長度合いに応じて配光を容易に制御でき、また、植物が成長して装置に近づいた場合に、植物に葉焼け障害を生じないように光照射することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、被照射対象である植物の上方に配置される植物育成用又は植物病害防除用の照明装置において、直管形状のランプと、前記ランプの長手方向に沿って延び、前記ランプからの光を反射する反射板とを備え、前記反射板は、前記ランプの下方への直射光を遮光しない位置に退避した非反射位置と、前記直射光の一部を水平方向に略平行な角度に反射するように鉛直方向と交わる向きに位置する反射位置とを取り、前記非反射位置と反射位置とのいずれかに切替自在とされていることを特徴とする。

この照明装置において、前記反射板は、前記ランプの直下に配置され、前記非反射位置において鉛直方向に垂下された状態となり、前記反射位置において前記ランプからの直射光が植物に向けて反射されるように鉛直方向に対し傾いた状態となることが好ましい。

この照明装置において、前記ランプの長手方向の両側に、該ランプからの直射光を遮る遮光板を備え、前記遮光板は、前記ランプの長手方向の両側から下方に引き出された遮光位置と、この遮光位置から上方に退避した非遮光位置とに可動自在に設けられていることが好ましい。

この照明装置において、前記反射板のランプに対する傾きを植物の成長に合わせて変える反射板駆動機構を備えることが好ましい。

この照明装置において、前記遮光板の位置を植物の成長に合わせて上下させる遮光板駆動機構を備えることが好ましい。

この照明装置において、前記ランプから前記反射板で反射された光の光路上に、微細水滴から成る光反射幕を形成する霧発生装置を備え、前記霧発生装置による光反射幕により植物に照射される光の進行方向を制御することが好ましい。

この照明装置において、前記ランプの点灯タイミングと、前記霧発生装置による霧の発生時間を同じにすることが好ましい。

この照明装置において、前記霧発生装置の近傍に位置する植物に放射される光照度を検知する照度センサを備え、前記照度センサにより検知される積算放射照度量が所定レベルを下回ったときに、前記霧発生装置による霧発生動作を行わせることが好ましい。

この照明装置において、前記霧発生装置は、その近傍に位置する植物の葉面に向けて集光用の微細水滴を噴霧するように構成されていることが好ましい。

本発明の照明装置によれば、反射板を反射位置と非反射位置とに切替ることにより、ランプから植物に照射される光の配光を自在かつ容易に調整することができるので、植物の成長度合いに応じて適切な光量で植物に光照射することが可能となる。従って、植物の栽培領域において植物育成又は植物病害防除のために必要な光照度を効果的に得ることができ、植物の生育や病害防除作用にばらつきが少なくなる。また、反射板が反射位置にあるとき、ランプからの光が直下の植物に直接照射されないように工夫したので、植物の葉焼け障害を少なくすることができる。また、ランプからの光が反射板により広範囲に配光されるので、本装置を農業用のビニールハウスやガラスハウスなどの栽培施設、又は露地圃場等に用いるとき、装置の設置台数を抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置を農業用のビニールハウスに設置したときの構成図。 （ａ）は同照明装置の取付け位置を示す平面図（ｂ）はその正面図。 （ａ）は同照明装置において反射板が鉛直方向に垂下された非反射位置での斜視図、（ｂ）は同反射板が鉛直方向に対し傾いた反射位置での斜視図。 同反射板が非反射位置においてランプからの光の植物に対する配光状態を示す側面図。 同反射板が反射状態においてランプからの光の植物に対する配光状態を示す側面図。 （ａ）は同照明装置における反射板の他の取付け態様を示す正面図、（ｂ）はその側面図。 （ａ）は同反射板のさらに他の取付け態様を示す正面図、（ｂ）はその側断面図。 （ａ）は同反射板のさらに他の取付け態様を示す正面図、（ｂ）はその側断面図。 （ａ）は同反射板のさらに他の取付け態様を示す正面図、（ｂ）はその側面図。 （ａ）は同反射板のさらに他の取付け態様を示す正面図、（ｂ）はその側断面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明装置において遮光板が遮光位置にある状態での斜視図、（ｂ）は同遮光板が非遮光位置にある状態での斜視図。 （ａ）は同遮光板が非遮光位置においてランプからの光の植物に対する配光状態を示す側面図、（ｂ）はその正面図。 （ａ）は同遮光板が遮光位置においてランプからの光の植物に対する配光状態を示す側面図、（ｂ）はその正面図。 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の斜視図。 （ａ）は図１４のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１４のＢ−Ｂ線断面図。 同照明装置をビニールハウスに設置したときの構成図。 （ａ）（ｂ）は同照明装置の動作を時系列に示す側断面図。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置をビニールハウスに設置したときの構成図。 同照明装置の霧発生装置及び照度センサの取付け位置を示す平面図。 同照度センサの構成を示す正面図。 同照明装置の霧発生装置による作用を説明するための比較例として、霧発生装置が設けられていない場合における光の配光状態を示す側面図。 同照明装置において霧発生装置による霧発生動作を行ったときの光の配光状態を示す側面図。 第４の実施形態に係る照明装置の変形例を説明する図。 同変形例において植物に照射される光が集光される様子を示す図。 （ａ）本発明の照明装置の他の構成例を示す、反射板がランプ直下に配置された反射位置での正面図、（ｂ）はその側面図。 上記構成例に係る反射板がランプ上方に配置された非反射位置での正面図、（ｂ）はその側面図。 （ａ）（ｂ）は従来の照明装置の設置例における側面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明装置について図１乃至図５を参照して説明する。図１、図２において、本実施形態の照明装置１は、植物育成用又は植物病害防除用に用いられる照明装置であり、植物２に対して植物育成のための可視光や植物病害防除のための紫外光などを照射する直管形状のランプ３を実装している。ここでは、照明装置１が植物の栽培施設である農業用のビニールハウス４に複数設置されている。ランプ３は、植物育成をする場合、植物の光合成や形態形成、色づきなどを促進する効果の高い波長域４００〜７００ｎｍ（場合によっては３００〜８００ｎｍ）の光成分を照射する光源を用いることが好ましい。ランプ３は、病害防除をする場合、植物体の病害抵抗性（免疫機能）を誘発する効果の高い波長域２８０〜３２０ｎｍ（ＵＶ−Ｂ）の光成分を放射する光源を用いることが好ましい。ランプ３は上記に限られず、植物育成効果の高い可視領域の光成分と、植物病害防除効果の高い紫外領域の光成分の両方を照射する光源で構成されてもよい。

照明装置１は、被照射対象である植物２の上方に配置されて使用され、例えば、ビニールハウス４天井部の梁４１に吊下げられる。ここでは、図２に示されるように、照明装置１の各々が、ランプ３正面方向からの光をハウス４内の植物２全体に効率よく配光できるように、畝５０に沿って所定の間隔で設置され、かつランプ３の長手方向が畝５０が延在する方向に対して直交するような向きにして配列されている。このとき、各照明装置１は植物の葉やけを防ぐため、ランプ３の真下に植物２が来ないような位置、すなわち、隣接した畝５０同士の間にランプ３が位置するように配置されることが好ましい。照明装置１の台数及び設置箇所は任意である。

また、照明装置１は、ランプ３の照射動作を制御する制御部５を備える。制御部５は、照明装置１とは独立した位置に設けられたボックス内に格納され、照明装置１の各々と電力線６により接続される。制御部５は、照明装置１と一体構成されてもよい。制御部５は、ランプ３を点灯させる時間帯を任意に設定するためのタイマ機能を有する。このタイマに設定される時間帯（ランプ３の点灯時間帯）は、太陽光が少なくなる夜間帯（例えば、日没後から日の出までの時間）が好ましい。このようにランプ３を点灯させると、昼間の太陽光に含まれる可視光や紫外線を補完するように植物２に光照射することができ、省エネルギ化を図れる。

本照明装置１を用いて栽培される植物２は、一般的に農家が生産する農作物全てが対象である。具体的には、トマト、ナス、キュウリ、シシトウ、ピーマン、メロン、スイカ、イチゴなどの果菜類、レタス、キャベツ、ハクサイ、チンゲンサイ、ホウレンソウ、コマツナ、シソなどの葉栽類、ゴボウ、ダイコン、ニンジンなどの根菜類、大豆、エダマメ、ソラマメ、エンドウなどの豆類、キク、バラ、トルコギキョウ、カーネーション、ケイトウなどの花き類、その他として稲や茶などが挙げられる。

上記各種の植物２は、露地栽培、ビニールハウス栽培、ガラス温室栽培のいずれでもよい。畝５０は、植物２を栽培するための培地であり、例えば、露地畑によく見られるような略山形状であればよい。なお、畝５０は、金属や木材で作られた栽培ベンチ上に盛られる土で形成されたものや、栽培ベンチ上に置かれた鉢やプランタなどであってもよい。以下、照明装置１の構成を詳細説明する。

図３において、照明装置１は、ランプ３と、ランプ３の直下にあってランプ３からの光を反射し得る２つの反射板７（請求項でいう反射板）と、反射板７を支持するための支持体８と、ランプ３を挟んで前後に配置された反射板９と、これらが取り付けられる筐体１０とを備える。また、照明装置１は、装置をビニールハウスなどの天井部に吊下げるための吊下げ具１１を備える。

ランプ３は、直管形状であれば、その種類は特に問わず、例えば、蛍光灯、高輝度放電灯（メタルハライドランプ、高圧ナトリウム灯など）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬなどを用いることができる。ランプ３は、筐体１０の長手方向の両端に設けられた一対のソケット１２に保持される。

反射板７は、装置１が被照射対象である植物の上方に配置された状態において、図３（ａ）に示すようなランプ３の下方への直射光を遮光しない位置に退避した非反射位置と、図３（ｂ）に示すような、直射光の一部をランプ３長手方向に直交する方向に反射するように鉛直方向と交わる向きに位置する反射位置とを取る。すなわち、反射板７の各々は、ランプ３の長手方向に沿って延びる長方形状であり、これら高さ方向の上側が蝶番構造のヒンジ１３により連結され、ヒンジ軸１３ａを中心として回動可能に支持体８に支持されることにより、鉛直方向に対する向きを可変としている。ヒンジ１３は、蝶番構造部分の摩擦により、２つの反射板７を所定の傾き角度で保持できるものとしている。また、反射板７同士は、互いの反射面が外向きになるように連結される。よって、反射板７は、ランプ３からの直射光を遮光しないように鉛直方向に垂下された状態で上記非反射位置（図３（ａ））となり、ランプ３からの直射光が植物に向けて反射されるように鉛直方向に対し傾いた状態で上記反射位置（図３（ｂ））となり、反射位置と非反射位置とのいずれかに切替え得る構成となっている。ここに、支持体８は、ヒンジ軸１３ａの両側にそれぞれ設けられた一対のアーム部材から成り、その先端には内側に突出した鉤状の爪８ａを有する。この爪８ａを押し開きながらソケット１２外郭側面に沿って押し込むと、ソケット１２の溝１２ａに爪８ａが引っ掛かってソケット１２に支持体８が固定される。また、反射板７は、上記のように複数設けられる構成に限られず、例えば、１つの反射板が支持体８に対して回動自在に軸支される構成であってもよい。

反射板７は、ランプ３からの光を高効率に反射できるように、反射面に鏡面処理を施して光が拡散反射しないようにすることが好ましい。反射板７を構成する材料には、屋外使用などの観点から、耐食性の優れた金属、例えば、アルミニウムやステンレスなどを用いるとよい。特に、ランプ３に紫外線を照射する光源が用いられる場合には、反射板７は、ＵＶ−Ｂ領域の光成分に対する反射効率の高いアルミ材を用いて形成されることが望ましい。この場合、例えば、総アルミ製のもの、所定の形状に形成した樹脂基材に蒸着やメッキ、塗装によりアルミニウム膜を施したもの、アルミ基材の表面に屈折率の異なる複数の透明材料を用いて高反射多層膜を形成したもののいずれであってもよい。反射板７の表面には、耐食性向上のためアルマイト処理が施されていてもよい。

反射板９は、ランプ３から放射状に出射される光を効率よく下向きに配光するためのものであり、場合によっては省略しても構わない。筐体１０は、略箱型状の外郭を成し、その内部には、ランプ３を安定的に光らせるための点灯スタータ、電子安定器（銅鉄安定器）、電源回路などのデバイスが実装される。

次に、上記のように構成された照明装置１の使用態様を図４、図５を用いて説明する。照明装置１は、植物２が苗のように草丈が低い状態から収穫可能な程度まで草丈が高くなる段階まで、植物２の各成長段階に適応して使用される。

手順１：図４に示すように、植物２の草丈が低く（数〜数１０ｃｍ程度）、照明装置１から植物２までの距離が十分にある場合（例えば、距離が１ｍ以上）、照明装置１から照射される光は、植物２の植えられた範囲を全体的に照らすものであれば十分である。従って、反射板７を鉛直方向に垂下された非反射位置（反射板７同士を閉じた状態）とし、ランプ３からの光が反射板７で遮光されないようにする。このとき、照明装置１からの照射光は、下向きに比較的低範囲に放出されるので、植物２に対して効率的に光を配光することが可能となる。照明装置１の直下にある植物２（中央）は、照明装置１との距離が十分にあるので、葉焼けすることのない適切な光強度で光照射される。

手順２：図５に示すように、植物２が成長して草丈が伸び（１ｍを超える程度）、照明装置１から植物２までの距離が近くなる場合（例えば、距離が概ね５０ｃｍ）、照明装置１から照射される光は、成長した植物２の全体に届かなければならない。このとき、反射板７を鉛直方向に対し斜め上方に傾いた反射位置（反射板７同士を開いた状態）にすると、ランプ３からの光の一部は、反射板７で反射されてその反射光が水平方向に略平行な角度で出射されることにより、照明装置１から離れた場所にある植物２（左右）の方向に振り分けられる。これにより、照明装置１からの照射光は、下向きに比較的広範囲に照射されることになり、成長した植物２の全体をカバーする配光が可能となる。照明装置１の直下にある植物２（中央）は、反射板７によってランプ３からの直射光の一部が遮光されるため、過剰な光照射がなされず、葉焼けが生じることがない。

このように本実施形態に係る照明装置１によれば、反射板７を反射位置と非反射位置とに切替ることにより、ランプ３から植物２に照射される光の配光を自在かつ容易に調整することができるので、植物２の成長度合いに応じて適切な光量で植物２に光照射することが可能となる。従って、植物の栽培領域において植物育成又は植物病害防除のために必要な光照度を効果的に得ることができ、植物の生育や病害防除作用にばらつきが少なくなる。また、反射板７が反射位置にあるとき、ランプ３からの光が直下の植物２に直接照射されないように工夫したので、植物の葉焼け障害を少なくすることができる。また、ランプ３からの光が反射板７により広範囲に配光されるので、本装置１を農業用のビニールハウスやガラスハウスなどの栽培施設、又は露地圃場等に用いるとき、装置の設置台数を抑えることができる。

ここに、反射板７が反射位置にあるとき、ランプ３からの光が反射板７により遮光されるので、直下の植物２に照射される光量がかなり少なくなるが、この光量をあまり減らしたくない場合には、反射板７に小孔を設けてこの小孔から直下の植物に向けて光を通すようにしてもよい。このとき、反射板７がパンチングメタル又はエキスパンドメタルのような構造に形成されると、直下の植物２への照射光量を制御し易い。

次に、上記の照明装置１において反射板７をランプ３の直下に支持するための他の構成例を図６乃至図１０を用いて説明する。図６に示す照明装置１では、２つの反射板７を連結するヒンジ１３のヒンジ軸１３ａの両側に支持体８が設けられ、支持体８を両ソケット１２の底面部にネジ部材１４により係止するものとしている。この支持体８は、金属や樹脂などの平板をＬ字状に折り曲げて形成された２つの折曲面を有し、２つの折曲面のうち、一方の折曲面にヒンジ軸１３ａが連結され、他方の折曲面にネジ部材１４用の貫通孔が形成されたものとなっている。

図７に示す照明装置１では、ヒンジ１３により連結された２つ反射板７を、ワイヤーなどの線材から成る支持体８を用いてランプ３に支持するものとしている。この支持体８は、その一端にランプ３周縁を両側から保持する略逆Ω字状の保持部を有し、他端にヒンジ軸１３ａを引っ掛ける鉤状のフックを有したものとなっている。ここでは、支持体８がランプ３の長手方向に沿って複数配置されている。図８に示す照明装置１は、上記と同様に、反射板７をランプ３にワイヤー状の支持体８を用いて支持させるものであり、この支持体８のランプ３側の一端は鉤状に形成され、ランプ３を引っ掛けて保持するものとされている。

図９に示す照明装置１では、反射板７をアーム状の支持体８を用いて筐体１０に支持する構成とし、この支持体８はヒンジ軸１３ａの両側を保持した状態で、その先端の爪８ａが筐体１０の側面部の溝１０ａに係入されるものとなっている。図１０に示す照明装置１では、反射板７をワイヤー状の支持体８により筐体１０に支持する構成とし、この支持体８は、筐体１０の側面視断面の外周を取り囲むように巻回されて、その下端部分にヒンジ軸１３ａを保持するフックが形成されたものとなっている。以上、図６〜図１０に示すいずれの反射板取付け形態であっても、反射板７をランプ３の直下に反射位置と非反射位置とに切替自在に配することができ、ランプ３からの光の配光を自在に調整することが可能である。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明装置について図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１において、本実施形態の照明装置１は、ランプ３の長手方向の両側にあってランプ３からの直射光を遮る２つの遮光板１５と、遮光板１５を上下動自在に支持する支持部材１６をさらに備える。支持部材１６は、例えば、筐体１０の側面に上下方向に延設された一対のガイドレールであり、遮光板１５周縁を上下に可動自在に支持する。遮光板１５は、図１１（ａ）に示すような、ランプ３の長手方向の両側から下方に引き出された遮光位置と、図１１（ｂ）に示すような、遮光位置から上方に退避した非遮光位置とに可動され得る。具体的に、遮光板１５は、照明装置１から植物までの距離が遠い場合に（このとき反射板７は非反射位置にある）、非遮光位置に収納され、距離が近くなる場合に（このとき反射板７は反射位置にある）、遮光位置に引き出される。遮光板１５が遮光位置に引き出されると、ランプ３の側面方向から出射される光がカットされるので、ランプ３周辺まで成長した植物に過剰な光が照射されることを防止できる。

遮光板１５は、例えば、金属や樹脂などの基材の表面に、光遮断性に優れた黒色の樹脂材料をコーティングしたものを用いることができる。遮光板１５に金属材料を用いる場合には、屋外使用などの観点から、耐食性の高いアルミニウムやステンレスなどを用いることが好ましい。また、遮光板１５の表面に腐食防止処理が施されていてもよい。遮光板１５は上記構成に限られず、例えば、光拡散性の高い表面構造を有する部材により構成されてもよいし、光反射率の低い材料を用いて形成されてもよい。

次に、上記のように構成された照明装置１の使用態様を図１２、図１３を用いて説明する。

手順１：図１２（ａ）に示すように、植物２の草丈が低く照明装置１から植物２までの距離が十分にある場合、植物２の植えられた範囲に効率的に光を配光するため、反射板７を上記同様に非反射位置とするが、これに併せて遮光板１５を非遮光位置に退避させる。このとき、図１２（ｂ）に示すように、ランプ３からの光が遮光板１５で遮光されないので、ランプ３側面方向に向けて配光が適度に広がった光が下方に照射されるようになる。そのため、ランプ３長手方向の下方において植物２が配置されていると、この植物２にもランプ３による光照射を行うことが可能となる。

手順２：図１３（ａ）に示すように、植物２が成長して照明装置１から植物２までの距離が近くなる場合、反射板７を反射位置にするのに併せて、遮光板１５を下方に引き出して遮光位置にする。このとき、図１３（ｂ）に示すように、ランプ３の側面方向からの出射光が遮光板で遮光されるので、ランプ３長手方向の下方に植物２が配置されていたとしても、この植物に過剰な光照射がなされず、葉焼けが生じることがなくなる。

このように本実施形態に係る照明装置１によれば、ランプ３の長手方向に広がる光を遮光板１５によって遮光し、ランプ３からの光が成長した植物２に過剰に照射されないようにしたので、植物の葉やけを抑制することができる。

なお、上記照明装置１において、ランプ３から成長した植物２までの距離が十分に確保されるような場合、遮光板１５に小孔を設けて、ランプ３からの光をこの小孔を通すことにより、強度が適度に抑えられた光を植物２に照射するようにしてもよい。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る照明装置について図１４乃至図１７を参照して説明する。図１４、図１５において、本実施形態の照明装置１は、反射板７のランプ３に対する傾きを被照射対象である植物の成長に合わせて変える反射板駆動機構１７と、遮光板１５の位置を植物の成長に合わせて上下させる遮光板駆動機構１８とを備える。反射板駆動機構１７は、例えば、ワイヤー巻取り機構であり、各反射板７に固定具１９を介して繋がれたワイヤー２０を巻取り又は巻戻すことにより反射板７を開閉し、反射板７の傾き角度を調整する。ワイヤー２０を巻取るためのモータ類は、筐体１０内部に設けられたボックス２１に収容される。遮光板駆動機構１８は、例えば、ラックピニオン機構であり、遮光板１５に上下方向に取り付けられたラック２２と、ラック２２に噛み合うピニオン２３を回動させるモータ２４とを有し、モータ２４の正転／逆転によりピニオン２３及びラック２２を介して遮光板１５を上下動させる。ここでは、遮光板駆動機構１８が２つの遮光板１５のそれぞれに対応して設けられている。反射板駆動機構１７及び遮光板駆動機構１８はそれぞれ、後述の制御部２５により動作制御がなされる。

照明装置１は、図１６に示すように、上記反射板駆動機構１７及び遮光板駆動機構１８の動作を制御するための制御部２５と、植物２の頂上部分から照明装置１までの距離を測定する距離センサ２６とを備える。制御部２５は、距離センサ２６による測定値が設定値を下回ったときに（植物２が成長して装置１に近づくような場合）、反射板駆動機構１７を反射板７が反射位置になるように動作させ、また遮光板駆動機構１８を遮光板１５が遮光位置になるように動作させる。制御部２５は、ランプ３の照射動作を制御するための制御部５（図１参照）と一体構成されていてもよいし、制御部５とは独立して設けられていてもよい。距離センサ２６は、例えば、超音波センサや赤外線センサ、画像センサなどを用いることができる。距離センサ２６は、栽培される植物２のうち、代表的な１つの植物についての測定値を取得できればよく、ビニールハウス４内に少なくとも１箇所設置されればよい。

上記のように構成された照明装置１が、制御部２５による反射板駆動機構１７及び遮光板駆動機構１８の動作制御によって反射板７及び遮光板１５が駆動される動作を図１７を用いて説明する。図１７（ａ）に示すように、照明装置１から植物２までの距離が十分にある場合（距離センサ２６による測定値が設定値を超える場合）、反射板７は反射板駆動機構１７により非反射位置とされるので、ランプ３からの光が植物２の植えられた範囲に効率的に配光される。このとき、遮光板１５は遮光板駆動機構１８により非遮光位置とされるので、ランプ３側面方向に向けて配光が適度に広がった光が植物２に照射される（上述の図１２参照）。

そして、図１７（ｂ）に示すように、照明装置１から植物２までの距離が近くなると（距離センサ２６による測定値が設定値を下回る場合）、反射板７は反射板駆動機構１７により所定の傾き角度の反射位置まで回動される。このとき、ランプ３からの光が反射板７で反射されることで広範囲に照射され、成長した植物２の全体をカバーする配光が可能となる。また、遮光板１５は遮光板駆動機構１８により遮光位置に移動されるので、ランプ３の側面方向から出射される光がカットされ、装置１周辺に配置された植物に過剰な光が照射されることが防止される（上述の図１３参照）。

このように本実施形態に係る照明装置１によれば、植物の成長度合いに合わせてランプ３から植物に照射される光の配光を自動で調整することができるので、作業者などが配光調整ために反射板７、遮光板１５を操作する必要が無く、利便性が高い。

ここに、上記照明装置１において、制御部２５は、距離センサ２６による測定値が小さくなる（植物の草丈が大きくなる）に連れて、反射板７の鉛直方向に対する傾き角度が大きくなるように反射板駆動機構１７を制御するようにしてもよい。また、上記では距離センサ２６による測定値を基に反射板駆動機構１７及び遮光板駆動機構１８を制御する構成を示したが、これに限られず、制御部２５が栽培される植物２の成長スピードを予めデータとして記憶しておき、このデータを基に反射板駆動機構１７及び遮光板駆動機構１８を動作させるものであってもよい。また、光照射対象となる植物２が成長点又はその近傍の葉面で受ける光照度を光センサ（例えば、照度計、紫外線強度計、熱線強度計など）により測定し、光センサにより検知された積算照度値が所定値を超えるときに、植物が成長したとして反射板７を反射位置に動作させるよう構成されてもよい。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る照明装置について図１８乃至図２２を参照して説明する。図１８、図１９において、本実施形態の照明装置１は、装置１から照射される光の進行方向を変える光反射膜を形成するための微細水滴を発生させる霧発生装置２７と、霧発生装置２７の近傍に位置する植物２に放射される光照度を検知する照度センサ２８とを備える。また、照明装置１は、照度センサ２８による検知結果を基に霧発生装置２７の動作を制御する制御部２９を備える。ここでは、霧発生装置２７及び照度センサ２８がビニールハウス４内に複数設置されている。霧発生装置２７は、例えば、照明装置１から離れた場所にある植物の上方に設置され、噴霧口を下向きにしてビニールハウス４の梁４１に吊下げられる。ここでは、霧発生装置２７の各々が、畝５０の延在方向に沿って装置１と霧発生装置２７とが交互に配列された形となっている。各霧発生装置２７は、制御部２９と電力線３０により接続される。霧発生装置２７の台数及び設置箇所は任意である。霧発生装置２７には、例えば、汎用のスプリンクラーや潅水装置、細霧装置などを用いることができ、その構造は特に限定されず、周知の霧吹き構造や、超音波振動子の振動により噴霧作用を得る構造などいずれであってもよい。なお、霧発生装置２７から噴霧された水滴を回収するための容器を地面に配置し、この容器に溜まった水をポンプにより霧発生装置２７に送水するような循環機構が設けられてもよい。

照度センサ２８は、例えば一般的に人が感じる波長に合わせた分光感度を有する光量を測定する光センサにより構成され、検知した光照度を一定時間間隔でロギングして積算放射照度量を算出する機能を有する。照度センサ２８は、植物２の頂上付近に位置するように、ハウス４の梁４１に吊下げられることが好ましい。このとき照度センサ２８は、図２０に示すように、梁４１に伸縮自在なロッド部材３１を介して吊下げられることにより、植物の成長に応じて照度センサ２８の高さ位置を上下できる構成であることが望ましい。照度センサ２８は上記に限れらず、作業の手間などを考慮して、植物の苗が畝５０に定植されて、最終的に出荷されるまでの草冠面の平均的な高さに固定してもよいし、植物の頂上部の葉面などに直接設置してもよい。また照度センサ２８は、ランプ３に植物病害防除のための紫外線光源が用いられ場合には、ＵＶ−Ｂ領域（２８０〜３４０ｎｍ）に分光感度を有する紫外線センサを用いるとよい。

制御部２９は、照度センサ２８により得られる積算放射照度量が所定レベルを下回ったときに、霧発生装置２７による霧発生動作を行わせる。このとき、制御部２９は、ランプ３の点灯タイミングと霧発生装置２７による霧の発生時間を同じなるように霧発生装置２７の動作を行い、照度センサ２８の積算放射照度量が所定レベルを下回る場合であっても、ランプ３が点灯していないときには霧発生装置２７による動作を行わない。これにより、ランプ３が点灯しているときにだけ霧発生装置２７が動作するので、無駄な電力消費が抑えられ、ランニングコストの低減を図れる。

ここで、霧発生装置２７による作用を説明するための比較例として、照明装置１に霧発生装置２７が設けられていない場合における光の配光状態を図２１を用いて述べる。照明装置１は、ランプ３からの光を成長した植物２に広範囲に照射するため、反射板７が所定の反射位置に操作されるが、反射板７で反射された光は略水平方向な角度で出射されるので、植物２の夫々の成長度合いが異なると、植物２全体をカバーする配光を行えないことがある。例えば、照明装置１直下の植物２Ａ左右に配置された植物２Ｂが、より遠方の植物２Ｃにより草丈が高いと、反射板７からの光が植物２Ｂで遮光されて、植物２Ｃまで光が届かないことがある。

次に、本実施形態の照明装置１が、制御部２９による霧発生装置２７の噴霧動作によって植物２に照射される光の進行方向が制御される動作を図２２を用いて説明する。ここでは、ランプ３からの光が反射板７により配光され得る植物２のうち、装置１から最も離れた位置にある植物２Ｃの上方に霧発生装置２７が設置されている。霧発生装置２７は、成長した植物２Ｃに照射される光照度が低い場合（照度センサ２８による積算放射照度量が所定レベルを下回る場合）、霧状の微細水滴を連続的に噴霧する。霧発生装置２７から噴霧される微細水滴は、平均粒径が数μｍ〜１ｍｍ以下（いわゆる超微霧から中霧の範囲）になるように設定される。このような微細水滴が空気中に放出されると、空気抵抗を受けてゆっくりと落下して植物２Ｃ上方に滞留するので、ランプ３から反射板７で反射された光の光路上に、微細水滴から成る光反射幕３２が形成される。ランプ３から反射板７により反射された光が光反射幕３２に照射されると、光反射幕３２で拡散反射して光の進行方向が変わり、植物２Ｃに頂上部から根元に向かって光が照射される。すなわち、植物２Ａ、２Ｂが植物２Ｃより草丈が高いような場合でも、植物２Ｃにランプ３からの光を照射することが可能となり、植物２全体にカバーする配光を行うことができる。ここに、本動作において、反射板３はその反射光が植物２Ｂを超えて光反射幕３２に到達するような反射位置に操作される。

また、照度センサ２８に紫外線センサを用いる場合には、植物へのＵＶ−Ｂ積算放射照度量が１日当り１．０ｋＪ／ｍ２以上となるように、霧発生装置２７の噴霧動作を制御するのが望ましい。これは、このＵＶ−Ｂの積算放射照度量が１．０ｋＪ／ｍ２以下になると、安定して病害抵抗性を誘導することが難しくなるためである。

このように本実施形態に係る照明装置１によれば、霧発生装置２７による光反射幕３２により植物２に照射される光の進行方向を変えて、植物２全体に効率的に光照射することができるので、植物の成長度合いや病害防除作用のばらつきを少なくすることができる。また、霧発生装置２７は汎用の散水装置（スプリンクラーなど）などで流用できるので、装置として新たな開発コスト必要とせず、実用性が高い。

ところで、上記では、照度センサ２８を用いて植物２への照射光量が少なくなったときに、霧発生装置２７を動作させる構成を示したが、これに限られず、植物２に照射される光の程度を目視にて確認し、光が植物に僅かしか届いていないと観察される場合には、霧発生装置２７を作動させるようにしてもよい。また、霧発生装置２７は、省エネルギーの観点から、毎日稼動させる必要はなく、例えば、隔日やそれ以下の稼動するようにしてもよい。

次に、第４の実施形態の照明装置１の変形例を図２３及び図２４を参照して説明する。図２３において、この変形例に係る照明装置１では、霧発生装置２７は、その近傍に位置する植物２の葉面に向けて集光用の微細水滴を噴霧するように構成されている。霧発生装置２７による霧発生動作は、上記とは異なり、植物２の葉面上に水滴が点在するようにするように、少量の微細水滴が間欠的に放出されるように行う。このとき、植物の葉全体が濡れてしまないように注意し、また、装置１が設置されるビニールハウス内の温度や湿度などを考慮して、葉の表面の水滴が蒸発する頃のタイミングを見計らって霧発生装置２７による噴霧を行う。また、過去の平均的な温度、湿度データから霧発生装置２７による間欠運転の間隔を決定するようにしてもよい。

上記のように霧発生装置２７から植物２に微細水滴が噴霧されると、図２４に示すように、植物２の葉面上に微細水滴による凸レンズ３３が網点状に形成される。この凸レンズ３３に照明装置からの光が照射されると光の集光現象により、植物２に対して局所的に強い光エネルギーを与えることができる。従って、植物育成のための可視光や、病害防除のための紫外線を植物に効果的に照射することができるので、植物育成効果や害虫防除効果を一層高めることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、また、反射板７は、反射／非反射位置の切り替え頻度が少ないような場合などには、構造の簡素化のためヒンジ１３を用いずに、一枚の反射部材が半分に重なり合うように折り曲げることで反射位置になり、この折り曲げられた反射部材が所定の開度に展開されることで非反射位置になるように構成されてもよい。また、上記では反射板７が鉛直方向に垂下された状態で非反射位置となる構成を示したが、これに限れらず、反射板７がランプ３の上方に配置されることで非反射位置となるように構成されていてもよい。すなわち、図２５、図２６に示すように、照明装置１は、ランプ３の直下に配置され得る反射板７と、反射板７が外周面に取り付けらた環状の内歯歯車３４と、内歯歯車３４に噛み合う外歯歯車３５を軸着したモータ３６とを備える。この反射板７は、一枚の反射部材により構成され、所定の開度に折り曲げられた状態で内歯歯車３４に支持されたものとなっている。この照明装置１では、反射板７がランプ３の直下に配された状態で反射位置（図２５）となり、モータ３６が外歯歯車３５を回転させることで、内歯歯車３４と共に反射板が回動し、ランプ３上方に位置したときに非反射位置（図２６）になる。

１ 照明装置
２ 植物
３ ランプ
７ 反射板
１５ 遮光板
１７ 反射板駆動機構
１８ 遮光板駆動機構
２７ 霧発生装置
２８ 照度センサ
３２ 光反射幕

Claims (9)

1. 被照射対象である植物の上方に配置される植物育成用又は植物病害防除用の照明装置において、
   直管形状のランプと、前記ランプの長手方向に沿って延び、前記ランプからの光を反射する反射板とを備え、
   前記反射板は、前記ランプの下方への直射光を遮光しない位置に退避した非反射位置と、前記直射光の一部を水平方向に略平行な角度に反射するように鉛直方向と交わる向きに位置する反射位置とを取り、前記非反射位置と反射位置とのいずれかに切替自在とされていることを特徴とする照明装置。
2. 前記反射板は、前記ランプの直下に配置され、前記非反射位置において鉛直方向に垂下された状態となり、前記反射位置において前記ランプからの直射光が植物に向けて反射されるように鉛直方向に対し傾いた状態となることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記ランプの長手方向の両側に、該ランプからの直射光を遮る遮光板を備え、前記遮光板は、前記ランプの長手方向の両側から下方に引き出された遮光位置と、この遮光位置から上方に退避した非遮光位置とに可動自在に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記反射板のランプに対する傾きを植物の成長に合わせて変える反射板駆動機構を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明装置。
5. 前記遮光板の位置を植物の成長に合わせて上下させる遮光板駆動機構を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明装置。
6. 前記ランプから前記反射板で反射された光の光路上に、微細水滴から成る光反射幕を形成する霧発生装置を備え、前記霧発生装置による光反射幕により植物に照射される光の進行方向を制御することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記ランプの点灯タイミングと、前記霧発生装置による霧の発生時間を同じにしたことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記霧発生装置の近傍に位置する植物に放射される光照度を検知する照度センサを備え、前記照度センサにより検知される積算放射照度量が所定レベルを下回ったときに、前記霧発生装置による霧発生動作を行わせることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の照明装置。
9. 前記霧発生装置は、その近傍に位置する植物の葉面に向けて集光用の微細水滴を噴霧するように構成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の照明装置。

Images