JPH0750941A

JPH0750941A - 植物育成方法とその装置

Info

Publication number: JPH0750941A
Application number: JP5200866A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Takayanagi; 栄夫高柳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1995-02-28
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP3500433B2

Abstract

(57)【要約】【目的】成育室内の光量を制御して植物を育成する。【構成】育成室１を形成する箱体の区画内に、蛍光灯
１３を設置した天井板７を高さ調整可能に設置する。育
成室１を形成する区画の少なくとも５面は、天井を含め
て反射面となっており、正面の扉２には、その内面に沿
って反射膜１４を吊下げ、区画の底面に植物育成板６を
設置し、植物育成板６上に植付けられた植物Ｐに蛍光灯
１３の光線を照射し、反射膜１４を巻上げ、あるいは引
き下げて正面の扉を全面開放し、逆に反射膜１４を引き
下げて少なくとも扉２の一部を覆って有効反射面積を調
整し、植物Ｐに与える光エネルギーの光量、特に各面か
らの反射光による光量を制御して植物Ｐを育成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工光を有効に利用し
て植物を育成する方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】植物の人工光栽培は、育成室内の光エネ
ルギー，温度，炭酸ガス濃度，水耕液の養液組成，酸素
濃度を含めた環境条件を人工的に制御して植物を栽培す
る設備である。植物の育成は、環境条件に大きく左右さ
れるのは周知のとおりであり、植物の成長のためには、
光エネルギーの供給が重要な要件となる。

【０００３】植物の人工光栽培では、光エネルギーの安
定供給のため、人工照明が用いられる。人工照明の光源
に要求される性能としては、植物の育成に必要とされる
波長の光を植物に適合した強度で供給することである。
このような要求を満たすためには、一般には、植物の種
類によって異なるが、高圧ナトリウムランプ，水銀ラン
プ，メタルハライドランプ，蛍光灯などを単独又は併用
して或る範囲の波長域をカバーすることが本来好ましい
とされている。

【０００４】ところで、植物の人工光栽培で要求される
ことは、最少のエネルギー消費で最大の収穫をあげるこ
とである。この意味で育成室の容量が大きいことが必ず
しも有利であるとは言えない。育成室の容量が大きけれ
ば大きいほど人工照明具の数を増やさなければならず、
光エネルギーに無駄が生ずる。

【０００５】上記問題を解決した先行例として、特開昭
６２−５５０２８号公報には、植物の成長に応じて天井
板を傾け、植物から人工光源までの間隔を狭めて光エネ
ルギーの低減を図るようにした植物栽培装置が記載され
ている。この装置は、植物の成長にあわせて天井の高い
方へ植物を移動させ、植物と蛍光灯との間隔を成育中常
に接近させて植物が光を有効に受け止めることができる
ようにする、という試みのものである。また、この装置
では、天井板の天井面及び周壁板の内面である周壁面を
光反射率の高い反射板によって構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記先行例は、要する
に、植物に光源を常に接近させることによって、光の利
用効率を高めようとするものである。

【０００７】上記先行例において、光の利用高率を高め
るという意味は、単純に光源を植物に接近させるという
意味に用いられたものと思われる。しかし、光利用効率
を高めることの本来の意味は、光源から発した光のでき
るだけ多くを植物に吸収させることでなければならな
い。光源を植物に接近させることは、たしかに直接光が
照射される植物の部分についての光の利用効率が高いと
言えるが、植物が育成室内の空間の大部分を占めて密植
状態か又はそれに近い状態になっているときには、直接
光を受光する部分は植物のごく一部にすぎない場合があ
り、植物の全体について必ずしも光利用効率が高いとい
うわけではない。

【０００８】逆に植物の大きさに比して容量が十分に大
きい育成室内で植物を栽培するときに、育成室の内面に
反射板を設けることは、反射光を利用する上に有効では
あるが、反射板間で光が反射を繰り返すことは、光エネ
ルギーが熱エネルギーとなって消費されることであり、
育成室内が明るいことが必ずしも植物への光利用効率が
高いことにはならないが、植物が成長してゆくために必
要な光の強さ（光量）は、植物の品種，成長過程によっ
て定められるべき問題であり、植物の種類，成長過程の
如何に関わらず、一様に光エネルギーを供給すること、
あるいは光利用効率が高いから優れた成長効果が得られ
るというものではない。

【０００９】本発明の目的は、光源の直射光線とその反
射光を有効に利用して植物を育成させる方法とその装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による植物育成方法においては、光源の直接
光及び光源の反射光を栽培床上の植物に照射して育成す
る植物育成方法であって、栽培床を含む育成室の内面は
反射面であり、光源を有し、植物の種類，育成状況にあ
わせて少なくとも一部の反射面の有効反射面積を変化さ
せるものである。

【００１１】また、本発明による植物育成装置において
は、反射面と、栽培床と、光源とを育成室の区画内に有
する植物育成装置であって、反射面は、育成室の区画内
面に設けられたものであり、少なくとも区画内面一部の
有効反射面積は調整可能であり、栽培床は、区画の底に
設置され、植物を植付けるものであり、上面に反射面を
有し、光源は、栽培床の植物に光線を照射するものであ
る。

【００１２】また、育成室の区画内面に設けられた反射
面の一部は、反射膜であり、反射膜は、育成室の内面の
少なくとも一部を覆って区画内の有効反射面積を調整す
るものである。

【００１３】

【作用】植物の生育には光は必須のものである。その強
さ（光量）については一般的に照度（ルックス）で表し
ている。しかし、光は不足していると成長が遅く、成長
不全が生じ、過剰であっても焼け等の照度障害が生じて
成育によくなく、適正な値が必要となる。その強さ
（量）は植物の種類によって大巾に異なっており、種々
の見解があるが概ね表１のように分類される。

【００１４】

【表１】

【００１５】また、植物の種類のみならず、その成長過
程（播種〜収穫）においても異なっており、植物の人工
光栽培では、成長過程を通し、その適正時期を外さぬよ
う注意して管理することが必要である。

【００１６】太陽光は強く、１０万ルックス以上に達
し、その光強度は、すべての植物に対し充分であるが、
個々の植物の成長に対する適合性は、天候，地域，時節
に制約される。一方、人工光は、照度は、著しく弱く、
すべての植物に対して充分な必要照度を得ることは難し
い。現状の植物工場では、高圧ナトリウムランプ，メタ
ルハロイドランプや水銀灯を併用してようやく１８，０
００〜２０，０００ルックスを得て低照度，低温度，低
照度，低温度植物を栽培しているに過ぎない。一般に蛍
光灯については、光の弱さ，電力効率等の点から上述の
光源に劣り、植物工場では、殆ど採用されていない。

【００１７】本発明は、蛍光灯の特性を生かして植物の
成育に可能な方法を見出したことであって、その主な方
法は、反射光の制御によって植物に必要な光を得ること
である。本発明によれば、強照度高温性の植物をも作り
得ることができ、更に驚くべきことに、植物の光補償点
といわれる１５００〜３０００ルックス程度でも充分に
植物を成長させることができたことである。

【００１８】植物に必要な光は、その種類や成長過程に
おいても異なるため、一定の強さ（量）の光では植物の
必要に応じられない。光の強さを変位させるためには、
光源の光の強さ（量）そのものを変化させることも考え
られるが、その経済性や操作性に無理がある。

【００１９】本発明は、基本的に、主光源の強さを変化
させるのではなく、光源の位置を反射光の量を増減させ
ることにより植物に必要な光としたことである。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。図１，図２において、育成室１は、正面に開閉扉２
を設けた箱体であり、扉２には透明ガラス３が嵌め込ま
れ、底面，背面及び左右両側面の各内面には反射板４が
取付けられている。あるいは、箱体がステンレス板の鏡
面仕上げのような高反射の鏡面を有する金属板を組立て
たものであってもよい。

【００２１】箱体の底面には、栽培床５が設置されてい
る。栽培床５は、要するに水耕栽培用の水槽であり、水
槽内には養液が満たされ、水槽を施蓋する植物育成板６
の穴に苗を挿入し、その根を水槽内の養液に浸して養分
を吸収させる通常形式のものである。植物育成板６に
は、ステンレスの鏡面仕上げ板あるいは、蒸着金属膜を
付着した樹脂板などの反射面を有する板を用いている。
天井板７は、下面に反射面８を有し、箱体の上底の留具
９に鎖１０で吊され、鎖１０の長さを調整して植物育成
板６からの高さを自由に調整できるようになっている。

【００２２】天井板７の下面には蛍光灯１３を設置す
る。蛍光灯１３は、栽培床５に植付けられた植物Ｐの光
エネルギー供給源であるが、また、植物Ｐの成育状況を
観察する照明灯でもある。

【００２３】扉２の上方には、巻胴１１を横架させ、巻
胴１１には、図３のように内面側を反射面とした反射膜
１４を巻付けている。反射膜１４は、巻胴１１に内蔵し
たばね１２の弾性に抗して扉２に沿って吊下げ、透明ガ
ラス３の内面を覆い、育成室１の両側に設けた止具１５
に、反射膜１４の下端の杆１６を引掛けて、反射膜１４
による区画内の有効反射面積を調整するものである。反
射膜１４を巻き上げて扉２のガラス面を開放すれば、区
画内は５面反射となり、反射膜１４を引き下げて扉２の
ガラス全面を覆えば、区画内は６面反射となる。その
間、扉２を覆う反射膜１４の面積の大小によって有効反
射面積が制御される。植物の種類，成育状況にあわせて
有効反射面積を調整する。栽培床５上の植物Ｐには、蛍
光灯１３の発光による直射光と、箱体内壁の反射面から
の反射光とが各面から植物に照射される。

【００２４】箱体の容量にもよるが、光源が面又は線状
光源の場合に、植物と光源間の距離が多少増大しても、
拡散による光損失の程度は僅かである。しかし、反射光
は内面の反射面の相互間で反射を繰返して反射面に吸収
されるため、植物への光エネルギー供給量の大小は、専
ら有効反射面積の割合によって制御されることになる。
なお、図においては、箱体内に一区画の育成室１を設け
た例を示しているが、箱体内を上下２段以上に仕切り、
各段を一区画として複数の育成室を設けることができ
る。

【００２５】（実施例）以下に本発明の実施例を示す。Ａ．植物育成装置実施例に用いた育成室は以下のとおりである。１）構造断熱密閉式箱型２）栽培室幅Ｗ１２５０ｍｍ×奥行Ｄ４５０ｍｍ×
高さＨ１０００ｍｍ内壁（６面）正面前ガラス内部に巻揚げ式の反射膜を取付
けた。正面奥鏡側面左ガラス面にアルミ蒸着のフィルムを張り
付けた。側面右ガラス面にアルミ蒸着のフィルムを張り
付けた。天井天井とは別に、ステンレススチール鏡面
仕上板に蛍光灯を取付け、上下動可能に吊下げた。底ステンレススチール鏡面仕上板を置いた
（植物育成板は、２０ｍ／ｍφ穴開き板を使用した。）３）段数２段各段高さ５０ｃｍ４）栽培水槽ステンレススチール製Ｗ１１００×Ｄ
３４０×Ｈ１００ｍｍ³（上部植物育成板は、鏡面仕
上）５）光源蛍光灯３波長域発光形４０Ｗ１段
につき２本６）環境条件の設定ｉ）制御関係育成室の温度のみエアコンによ
り制御ｉｉ）エアポンプ４．５Ｗ５リットル／分ｉｉｉ）ＣＯ₂発生器接触酸化方式ｉｖ）循環ポンプイワキマグネットポンプ４
リットル／分ｖ）冷凍機３７５Ｗ

【００２６】Ｂ．栽培方法１）水耕ｉ）養液循環式循環ポンプ（１５分毎の間欠運転）の
稼動により下段の水槽より液を上段の水槽へ液を掲げ、
上段の水槽が一杯（規定量）になったら、サイフォンに
より下段の水槽に落下させて戻す。水槽内の水深を１５
〜７０ｍ／ｍの範囲で変動させた。ｉｉ）空気ＣＯ₂吹込エアポンプにより高濃度のＣＯ₂
を含有した空気を養液中に吹込む。２）栽培室ｉ）照射蛍光灯を取り付けた天井板（鏡面）を上下さ
せ、植物の照射を行う。ｉｉ）ＣＯ₂濃度炭酸ガス発生器により栽培期間中高
濃度とする。３）定植播種−発芽−育苗（挿木−育苗）により本葉
２〜３枚の頃（挿木は根着いた頃）の苗をウレタンチッ
プに挾み、根が養液に充分漬るように栽培床の孔を通し
て水槽に挿し込む。但し、ハイビスカス，アジサイ等の
挿し木の場合は、鉢と礫を用い、鉢ごと液に浸す礫耕と
した。４）成育条件の設定ｉ）温度１８〜２３℃ ｉｉ）湿度６５〜８５％ｉｉｉ）栽培室ＣＯ₂濃度８００〜１２００ｐｐｍｉｖ）養液関係イ）温度１９〜２１℃ ロ）ｐＨ７．０〜５．５ハ）ＥＣ１．０〜１．８（ＥＣ：
電気伝導液＝肥料濃度）ニ）吹込空気中のＣＯ₂濃度８００〜１２００ｐｐｍｖ）光関係イ）照度３０００〜１１０００ル
ックスロ）照射時間１６〜２４時間／１日

【００２７】Ｃ．試験の方法１）方法以下の１），２）について試験を行った。ｉ）５面を反射体とし、残りの１面を透過ガラスのまま
としたもの（５面反射）ｉｉ）５面を反射体とし、１面透過ガラスの内面を反射
膜で少なくともその一部を覆ったもの（６面反射）ｉｉｉ）天井板蛍光灯を取付けた天井板を上下に動か
してその高さを調節した。２）検査ｉ）成育速度収穫となるまでの期間ｉｉ）光り障害成長段階における萎縮，焼け，色素を
観察した。

【００２８】Ｄ．成育結果各種植物の成育結果は、表２のとおりである。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２において、青ちしゃ，焼肉レタス，ハ
イビスカス，あじさいについては、植物の成長にあわせ
て成長期間中、植物と蛍光灯との間隔がほぼ一定（１０
ｃｍ、又は３５ｃｍ）になるように天井板の高さを調整
したものである。

【００３１】また、モロヘイヤと、日日草については、
成長初期は、天井板を植物に近付け、成長後期は、植物
より引き離してその高さを制御したものである。

【００３２】Ｅ．考察以上の結果により、あじさいを除いて５面反射の育成室
を用いても十分に成育させることができた。この植物の
成長速度を、変動しやすい自然条件の下での成長速度と
一概に比較することはできないが、一般に考えられてい
る各植物の成長速度の１／２〜１／３である。

【００３３】青ちしゃ，焼肉レタスに関しては、６面反
射のときにも光障害が表われていないことから、その成
育には光エネルギーが大きいほど好ましいといえる。他
の植物に関しては、６面反射としたときには、成長途中
に何らかの光障害が表われた。これは、光エネルギーの
供給が大きすぎるためであり、これらの植物には反射光
を減少させる必要があることがわかる。

【００３４】特にあじさいに関しては、５面反射でも光
障害が生じており、光源として４０Ｗの蛍光灯２本では
光量が多すぎるという結果になった。

【００３５】以上実施例においては、箱型の育成室に本
発明を適用した例について説明したが、育成室は必ずし
も箱型に限らず、トンネル式、その他の形式の育成室で
あってもよい。トンネル式の育成室の場合には、トンネ
ル内面を反射面とし、また床土上には、反射面を有する
シート類を敷設し、トンネルの天井より、蛍光灯などを
吊下げ、植物の種類，成育状況にあわせてトンネルシー
トの一部を開いて植物に対する反射光量を調整する要領
は全く同じである。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、光
源を設置した成育室の区画の反射光量を植物の成長状況
にあわせて調整することにより、植物の成長に適正な光
量を与え、自然環境下に較べて短期間で成長させること
が可能となり、蛍光灯を光エネルギー源に用い、その反
射光量を制御しつつ適正な光量を植物に与えて収穫時機
を制御することができ、また、一定容量で必要により天
井板を上下させ、一部の反射面に反射膜を用いてこれを
開閉するのみのため、成長室で同一品種の複数株の植物
を同一条件で成育させ、すべての株を同一時機に収穫で
きる。本発明は、従来補助光源として使用されていた蛍
光灯のような弱い光の人工光源でよいため、消費電力が
少なく、省エネルギー化に有効である。

【００３７】また、本発明装置によれば、箱体一面にガ
ラス扉を設けて内部を透視できるため、成育状況の観察
が容易であり、そのままショーケースとして店頭に陳列
できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部断面斜視図であ
る。

【図２】同断面側面図である。

【図３】反射膜の取付構造を示す図である。

【符号の説明】

１育成室２扉３透明ガラス４反射板５栽培床６植物育成板７天井板８反射面９留具１０鎖１１巻胴１２ばね１３蛍光灯１４反射膜１５止具１６杆

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の直接光及び光源の反射光を栽培床
上の植物に照射して育成する植物育成方法であって、栽培床を含む育成室の内面は反射面であり、光源を有
し、植物の種類，育成状況にあわせて少なくとも一部の反射
面の有効反射面積を変化させることを特徴とする植物育
成方法。
【請求項２】反射面と、栽培床と、光源とを育成室の
区画内に有する植物育成装置であって、反射面は、育成室の区画内面に設けられたものであり、少なくとも区画内面一部の有効反射面積は調整可能であ
り、栽培床は、区画の底に設置され、植物を植付けるもので
あり、上面に反射面を有し、光源は、栽培床の植物に光線を照射するものであること
を特徴とする植物育成装置。
【請求項３】育成室の区画内面に設けられた反射面の
一部は、反射膜であり、反射膜は、育成室の内面の少なくとも一部を覆って区画
内の有効反射面積を調整するものであることを特徴とす
る請求項２に記載の植物育成装置。