JP2012125204A - 植物栽培用の照明装置、植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人工光と太陽光とを併用して植物を栽培する場合に、太陽光の照射効率が低下するのを抑制する。
【解決手段】栽培ユニット３は、上部側が開口する枠体１０と、枠体１０の上部側から枠体１０に収容される栽培植物に人工光を照射する人工光照射部２０と、人工光照射部２０を枠体１０に支持させる支持部３０とを備える。人工光照射部２０は、それぞれが板状の放熱板と発光部とを有する第１照射体２１、第２照射体２２、および第３照射体２３を備えており、これら第１照射体２１〜第３照射体２３の間を太陽光が通過できるように、支持部３０にて枠体１０に支持させる。また、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜を、太陽の高度に応じて調整可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、農作物等の植物の栽培に用いられる植物栽培用の照明装置等に関し、特に、太陽光および人工光を併用した植物栽培システムで用いられる植物栽培用の照明装置等に関する。

近年、自然条件の変動に左右されない農業環境づくりとして、栽培環境の光、温度、湿度、炭酸ガス濃度など、植物成長に影響を及ぼす各種条件を制御して、農作物などの植物を生産する植物工場などが実用化されつつある。
そして、このような植物工場における植物の栽培に際して、自然光（太陽光）と人工光とを併用するものが存在する（特許文献１〜３参照）。

特開２００７−２５９７９６号公報 特開２００８−１８２９５１号公報 特開２００８−０９２８５９号公報

しかしながら、人工光と太陽光とを併用しようとした場合、人工光の照明装置を、被照射体である植物と太陽光の光源である太陽との間に配置せざるを得ないことから、照明装置によって太陽光が遮られ、植物に照射される太陽光のエネルギー量にロスが生じる懸念があった。また、照明装置によって太陽光が遮られた箇所と遮られなかった箇所とで、植物が受けるエネルギー量に違いが生じ、その発育が不揃いになる懸念があった。

本発明は、人工光と太陽光とを併用して植物を栽培する場合に、太陽光の照射効率が低下するのを抑制することを目的とする。

本発明によれば、下記［１］〜［２０］に係る発明が提供される。
［１］植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培において、人工光の照射に用いられる植物栽培用の照明装置であって、
熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第１熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように第１熱伝導性板材に取り付けられた第１発光部とを備えた第１照射体と、
熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第２熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように第２熱伝導性板材に取り付けられた第２発光部とを備え、第２熱伝導性板材が第１熱伝導性板材と空間を隔てて対向するように配置された第２照射体と
を含む植物栽培用の照明装置。
［２］第１熱伝導性板材の表裏面および第２熱伝導性板材の表裏面が、太陽光を反射する材料で構成されることを特徴とする［１］記載の植物栽培用の照明装置。
［３］第１熱伝導性板材および第２熱伝導性板材は、それぞれが屈曲した断面形状を有していることを特徴とする［１］または［２］記載の植物栽培用の照明装置。
［４］植物に対する第１照射体の取付角度および第２照射体の取付角度を調整する調整機構をさらに含むことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［５］調整機構は、第１照射体および第２照射体を連動させて取付角度の調整を行うことを特徴とする［４］記載の植物栽培用の照明装置。
［６］太陽光を拡散させて植物に照射する拡散部材をさらに含むことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［７］拡散部材は、第１照射体および第２照射体の上方に配置されることを特徴とする［６］記載の植物栽培用の照明装置。
［８］第１熱伝導性板材および第２熱伝導性板材はそれぞれ矩形状の形状を有し、
第１照射体において、第１発光部は第１熱伝導性板材の下方に長手方向に沿って取り付けられる複数の半導体発光素子で構成され、
第２照射体において、第２発光部は第２熱伝導性板材の下方に長手方向に沿って取り付けられる複数の半導体発光素子で構成されること
を特徴とする［１］乃至［７］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［９］第１熱伝導性板材および第２熱伝導性板材はそれぞれ矩形状の形状を有し、
第１照射体において、第１発光部は第１熱伝導性板材の下方に、可動できる状態で取り付けられる複数の半導体発光素子で構成され、
第２照射体において、第２発光部は第２熱伝導性板材の下方に、可動できる状態で取り付けられる複数の半導体発光素子で構成されること
を特徴とする［１］乃至［８］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［１０］第１照射体および第２照射体を連動して回転させることで、第１の照射体と第２の照射体とが空間を隔てて配置される開状態と、第１の照射体の一部と第２の照射体の一部とが重ねて配置される閉状態とを設定する設定手段をさらに含むことを特徴とする［１］乃至［９］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。

［１１］植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培において、人工光の照射に用いられる植物栽培用の照明装置であって、
熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された熱伝導性板材と、光の照射方向が熱伝導性板材の面に沿うように熱伝導性板材に取り付けられた発光部とを、それぞれが備えた複数の照射体と、
複数の照射体にそれぞれ設けられた発光部による光の照射方向が下方を向くように、複数の照射体を支持する支持部と
を含む植物栽培用の照明装置。
［１２］複数の照射体にそれぞれ設けられた熱伝導性板材の表裏面が、太陽光を反射する材料で構成されることを特徴とする［１１］記載の植物栽培用の照明装置。
［１３］支持部は、複数の照射体の取付角度を調整することで、複数の照射体にそれぞれ設けられた発光部からの光の照射方向を調整することを特徴とする［１１］または［１２］記載の植物栽培用の照明装置。
［１４］支持部は、複数の照射体を連動して回転させることで、複数の照射体が相互に空間を隔てて配置される開状態と、複数の照射体が相互に重ねて配置される閉状態とを設定することを特徴とする［１１］乃至［１３］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［１５］複数の照射体にそれぞれ設けられた発光部は、赤色光を出射する赤色半導体発光素子を備えることを特徴とする［１１］乃至［１４］のいずれか記載の植物栽培用の照明装置。
［１６］複数の照射体にそれぞれ設けられた発光部は、さらに青色光を出射する青色半導体発光素子を備えることを特徴とする［１５］記載の植物栽培用の照明装置。

［１７］植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培で用いられる植物栽培装置において、
栽培される植物を収容する栽培容器と、
熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第１熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように第１熱伝導性板材に取り付けられた第１発光部とを備え、栽培容器の上方に配置された第１照射体と、
熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第２熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように第２熱伝導性板材に取り付けられた第２発光部とを備え、栽培容器の上方において、第２熱伝導性板材が第１熱伝導性板材と空間を隔てて対向するように配置された第２照射体と
を含む植物栽培装置。
［１８］太陽光を透過する壁部を備え、内部には栽培容器、第１照射体および第２照射体を収容する栽培室をさらに含むことを特徴とする［１７］記載の植物栽培装置。
［１９］第１照射体および第２照射体を連動して回転させることで、第１の照射体と第２の照射体とが空間を隔てて配置される開状態と、第１の照射体の一部と第２の照射体の一部とが重ねて配置される閉状態とを設定する設定手段をさらに含むことを特徴とする［１７］または［１８］記載の植物栽培装置。
［２０］植物に対する第１照射体および第２照射体の取付角度を調整することで、第１照射体と第２照射体との間において太陽光が通過する空間の大きさを変更する変更手段をさらに含むことを特徴とする［１７］乃至［１９］のいずれか記載の植物栽培装置。

本発明によれば、人工光と太陽光とを併用して植物を栽培する場合に、太陽光の照射効率が低下するのを抑制することができる。

太陽光人工光併用型の植物栽培システムの構成の一例を示す図である。 実施の形態１における栽培ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態１における第１照射体の構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、第１照射体の構成の一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における第１照射体〜第３照射体の動作の一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、時刻および季節と太陽の位置との関係を説明するための図である。 （ａ）は栽培ユニットのｘ方向と北の方角とを一致させる第１の配置を示す図であり、（ｂ）は栽培ユニットのｙ方向と北の方角とを一致させる第２の配置を示す図である。 図７（ａ）に示す第１の配置を採用した場合における、植物の栽培過程の一例を示す図である。 図７（ｂ）に示す第２の位置を採用した場合における、植物の栽培過程の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における第１照射体の他の構成例を説明するための図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）に示す第１照射体をＸＩ方向からみた正面図である。 実施の形態２における栽培ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態２における第１照射体の構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２における第１照射体〜第３照射体の動作の一例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２の栽培ユニットを用いた場合における、栽培植物の栽培過程の一例を示す図である。 実施の形態２の栽培ユニットの変形例を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施の形態２における第１照射体の他の構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２における第１照射体のさらに他の構成の一例を示す図である。 図１８に示す第１照射体の動作を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態が適用される太陽光人工光併用型の植物栽培システム１の構成の一例を示す図である。
この植物栽培システム１は、例えばビニルシートやガラスなど、太陽光を透過する壁部を備え内部には空間が形成される栽培室２と、人工光を照射する機能を有し、栽培室２の内部に配置される複数の栽培ユニット３とを備えている。ここで、各栽培ユニット３には、それぞれ、栽培植物４を植栽した栽培容器５が収容されている。なお、栽培室２内では、図示しない空調設備等によって、栽培植物４の栽培条件に適した温度調整および湿度調整が施されるようになっている。

図２は、実施の形態１における栽培ユニット３の構成の一例を示す斜視図である。
植物栽培用の照明装置の一例としての栽培ユニット３は、図１に示す栽培容器５を内部に積載するための枠体１０と、枠体１０に収容される栽培容器５に植栽された栽培植物４に人工光を照射するための人工光照射部２０と、人工光照射部２０を枠体１０に支持させるための支持部３０とを備えている。

これらのうち、枠体１０は、例えばコの字状の断面を有しており、矩形状の形状を有しその上面に栽培容器５を搭載する底部１０ｃと、底部１０ｃの一辺から上方に立ち上がる第１壁部１０ａと、底部１０ｃの一辺から上方に立ち上がり且つ第１壁部１０ａに対向する第２壁部１０ｂとを備えている。ここで、第１壁部１０ａの上部には、４つの貫通孔すなわち第１壁部第１孔１１ａ、第１壁部第２孔１２ａ、第１壁部第３孔１３ａおよび第１壁部第４孔１４ａが設けられている。一方、第２壁部１０ｂの上部にも、４つの貫通孔すなわち第２壁部第１孔１１ｂ、第２壁部第２孔１２ｂ、第２壁部第３孔１３ｂおよび第２壁部第４孔１４ｂが設けられている。そして、第１壁部第１孔１１ａと第２壁部第１孔１１ｂとが対向し、第１壁部第２孔１２ａと第２壁部第２孔１２ｂとが対向し、第１壁部第３孔１３ａと第２壁部第３孔１３ｂとが対向し、第１壁部第４孔１４ａと第２壁部第４孔１４ｂとが対向するようになっている。

なお、以下の説明においては、栽培ユニット３において、底部１０ｃからみて第１壁部１０ａおよび第２壁部１０ｂが設けられている側に沿う方向（図中右斜め上に向かう方向）をｘ方向と称する。また、底部１０ｃからみて第１壁部１０ａおよび第２壁部１０ｂが設けられていない側に沿う方向（図中左斜め上に向かう方向）をｙ方向と称する。さらに、図中下方から上方に向かう方向をｚ方向と称する。したがって、本実施の形態の栽培ユニット３では、枠体１０の底部１０ｃからみてｚ方向側すなわち上方に、人工光照射部２０が位置していることになる。

また、人工光照射部２０は、枠体１０の底部１０ｃからみてｚ方向（上方）であって、第１壁部１０ａと第２壁部１０ｂとの間に配置される、第１照射体２１、第２照射体２２、および第３照射体２３を備えている。複数の照射体の一例としての第１照射体２１〜第３照射体２３は、共通の構成を有しており、それぞれが後述するように底部１０ｃ側に向けて人工光を照射する機能を有している。また、これら第１照射体２１〜第３照射体２３は、それぞれが長方形の板状構造を有しており、その長辺側がｘ方向に沿い、その短辺側がｚ方向に沿うように配置されている。そして、これら第１照射体２１〜第３照射体２３はｙ方向に並べて配置されており、第１壁部１０ａの内面側には第１照射体２１の表面が対向し、第１照射体２１の裏面には第２照射体２２の表面が対向し、第２照射体２２の裏面には第３照射体２３の表面が対向し、第３照射体２３の裏面には第２壁部１０ｂの内面側が対向するようになっている。

さらに、調整機構、設定手段あるいは変更手段の一例としての支持部３０は、枠体１０に設けられた第１壁部第１孔１１ａおよび第２壁部第１孔１１ｂを貫通するように取り付けられた第１支持体３１と、第１壁部第２孔１２ａおよび第２壁部第２孔１２ｂを貫通するように取り付けられた第２支持体３２と、第１壁部第３孔１３ａおよび第２壁部第３孔１３ｂを貫通するように取り付けられた第３支持体３３と、第１壁部第４孔１４ａおよび第２壁部第４孔１４ｂを貫通するように取り付けられた第４支持体３４とを有している。これら第１支持体３１〜第４支持体３４は、それぞれが棒状あるいは線状の金属材等で構成されており、それぞれがｙ方向に沿うように配置されている。そして、これら第１支持体３１〜第４支持体３４は、第１照射体２１〜第３照射体２３のそれぞれに設けられた貫通孔（詳細は後述する）を介して、第１照射体２１〜第３照射体２３を支持している。
また、支持部３０は、これら第１支持体３１〜第４支持体３４のそれぞれに複数個（この例では後述するように６個）ずつ取り付けられ、第１支持体３１〜第４支持体３４によって支持される第１照射体２１〜第３照射体２３の姿勢を規制するための規制部材３５をさらに備えている。

次に、第１照射体２１〜第３照射体２３の構成について説明を行うが、上述したように第１照射体２１〜第３照射体２３は共通の構成を有していることから、ここでは、第１照射体２１を例として説明を行う。

図３および図４は、第１照射体２１の構成の一例を示している。これらのうち、図３（ａ）は第１照射体２１を表面側（図２における第１壁部１０ａ側）からみた場合の斜視図であり、図３（ｂ）は第１照射体２１を裏面側（図２における第２照射体２２側）からみた場合の斜視図である。また、図４（ａ）は図３（ａ）、図３（ｂ）における第１照射体２１のＩＶＡ−ＩＶＡ断面図であり、図４（ｂ）は第１照射体２１を図４（ａ）におけるＩＶＢ方向からみた正面図である。

本実施の形態において、第１照射体２１は、電流の供給に伴って発光する発光部２００と、発光部２００が取り付けられるとともに発光部２００の発光に伴って発生する熱を放出するための放熱板２１０とを有している。

これらのうち、放熱板２１０は、その長辺側がｘ方向に沿い、その短辺側がｚ方向に沿う長方形状の金属板で構成されている。また、本実施の形態の放熱板２１０の表裏面には、太陽光を反射するための反射層が設けられている。このような反射層としては、例えば金属板の表裏面を鏡面加工する態様や、金属板の表裏面に白色樹脂等を形成する態様などが挙げられる。なお、金属板の表裏面を鏡面加工する態様を採用した場合には、さらにその上に透明な樹脂からなる保護層を設けてもよい。また、放熱板２１０の四隅には、放熱板２１０の表裏面を貫通する放熱板第１孔２１１、放熱板第２孔２１２、放熱板第３孔２１３、および放熱板第４孔２１４が設けられている。ここで、本実施の形態では、相対的に上方に位置する放熱板第１孔２１１および放熱板第３孔２１３がｚ方向に延びる長孔で構成されるのに対し、相対的に下方に位置する放熱板第２孔２１２および放熱板第４孔２１４が円孔で形成されている。そして、第１照射体２１を栽培ユニット３（図２参照）に取り付けた際には、放熱板第１孔２１１には第１支持体３１が、放熱板第２孔２１２には第２支持体３２が、放熱板第３孔２１３には第３支持体３３が、放熱板第４孔２１４には第４支持体３４が、それぞれ貫通するようになっている。なお、本実施の形態において、放熱板第１孔２１１および放熱板第３孔２１３の短径は、第１支持体３１および第３支持体３３の外径よりも大きく設定され、放熱板第２孔２１２および放熱板第４孔３１４の内径は、第２支持体３２および第４支持体３４の外径よりも大きく設定されている。

また、発光部２００は、放熱板２１０の表面側且つ−ｚ方向（下方）側端部に、ｘ方向に沿って取り付けられている。この発光部２００は、ｘ方向に沿って並べて配置される複数個の発光チップ２０１と、内部に配線（図示せず）が形成され、一方の面にはこれら複数の発光チップ２０１が実装されるとともに、裏側となる他方の面には放熱板２１０が取り付けられる配線基板２０２とを有している。

発光部２００を構成する各発光チップ２０１は、半導体発光素子（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を含む所謂サイドビュー型のパッケージ構造を有しており、樹脂等で構成されたパッケージ部２０１０と、パッケージ部２０１０に対しｘ方向に沿って並べて取り付けられた、第１ＬＥＤ２０１１、第２ＬＥＤ２０１２、および第３ＬＥＤ２０１３とを有している。そして、各発光チップ２０１は、それぞれに設けられた第１ＬＥＤ２０１１〜第３ＬＥＤ２０１３がそれぞれ−ｚ方向側を向くように、配線基板２０２を介して放熱板２１０に取り付けられている。パッケージ部２０１０の高さは、太陽光を妨げないように、３ｍｍ以下、望ましくは、１ｍｍ以下、更に、望ましくは０．６ｍｍ以下が良い。太陽光を受けるパッケージ部２０１０の外装は、光を反射する材質で構成することが好ましく、白色の高反射率の樹脂材料が適している。また、パッケージ部２０１０の光取り出し表面には、レンズなどを用い、植物育成に適した放射角度を調整することが望ましい。また、パッケージ部２０１０は、照明の条件にあわせた構造を選択できる。例えば、放熱板形状を変更することで遮光面積がやや増加するが、発光効率が高く、安価なトップビュー型のパッケージを搭載することも好ましい。強い光が必要な場合は、１ワット以上の電力を投入できる所謂パワーパッケージを搭載することが好適である。

これにより、第１照射体２１を栽培ユニット３（図２参照）に取り付けた際には、第１照射体２１に設けられた各発光チップ２０１より、−ｚ方向側すなわち下方に向けて光が出射される。ここで、本実施の形態では、第１ＬＥＤ２０１１および第３ＬＥＤ２０１３が植物のクロロフィルの吸収波長に対応する発光波長６００〜７００ｎｍ近辺の赤色光を出射するようになっており、特に、植物育成に好ましい６６０ｎｍ近辺の赤色光を出射するもので構成した。また、第２ＬＥＤ２０１２がクロロフィルの他の吸収波長に対応する４５０ｎｍ近辺の青色光を出射するようになっている。ただし、これに限られるものではなく、第１ＬＥＤ２０１１〜第３ＬＥＤ２０１３のすべてを、６６０ｎｍ近辺の赤色光を出射するもので構成もよい。また、緑、黄色、赤外などの他の色（ＬＥＤ）を加えてもよい。
そして、発光層の材質は、例えば赤色光については、発光効率の高いＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系等の半導体結晶を用いた発光素子が好適であり、特に、高効率のＡｌＧａＩｎＰ系が好ましい。一方、例えば青色光については、ＩｎＧａＮ系が好適である。半導体発光素子は、素子の温度が上昇すると、発光効率が低下するため、放熱性の良い環境が重要である。また、ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせたものを使用してもかまわない。

また、本実施の形態において、例えば第１照射体２１が第１照射体として機能するとき、第１照射体２１に設けられた放熱板２１０が第１熱伝導性板材として機能するとともに、第１照射体２１に設けられた発光部２００が第１発光部として機能することになる。この場合において、第２照射体２２あるいは第３照射体２３が第２照射体として機能することになり、第２照射体２２あるいは第３照射体２３に設けられた放熱板２１０が第２熱伝導性板材として機能するとともに、第２照射体２２あるいは第３照射体２３に設けられた発光部２００が第２発光部として機能することになる。

図５は、図２に示す栽培ユニット３における人工光照射部２０と支持部３０との関係を説明するための図である。なお、図５において、第３支持体３３は第１支持体３１の背後に隠れており、第４支持体３４は第２支持体３２の背後に隠れている。

例えば第１支持体３１において、第１照射体２１の前後、第２照射体２２の前後、および第３照射体２３の前後には、それぞれ規制部材３５が取り付けられている。これら規制部材３５は、第１照射体２１〜第３照射体２３のそれぞれに設けられた孔（例えば第１照射体２１では放熱板第１孔２１１）の短径よりも大きな外径を有しており、それぞれが第１支持体３１に対して固定されている。
また、例えば第２支持体３２において、第１照射体２１の前後、第２照射体２２の前後、および第３照射体２３の前後にも、それぞれ規制部材３５が取り付けられている。これら規制部材３５は、第１照射体２１〜第３照射体２３のそれぞれに設けられた孔（例えば第１照射体２１では放熱板第２孔２１２）の内径よりも大きな外径を有しており、それぞれが第２支持体３２に対して固定されている。
なお、詳細については説明しないが、第３支持体３３および第４支持体３４にも、それぞれ６個の規制部材３５が取り付けられている。

また、本実施の形態では、第２支持体３２および第４支持体３４が枠体１０（図２参照）に固定されて取り付けられているのに対し、第１支持体３１および第３支持体３３は、枠体１０に対しｙ方向および−ｙ方向にスライド自在に取り付けられている。また、第１支持体３１および第３支持体３３は、ｙ方向における位置を変更した上で、図示しない固定機構を用いて固定されるようになっている。

このような構成を採用することで、本実施の形態にかかる人工光照射部２０（第１照射体２１〜第３照射体２３）は、次のような姿勢を取ることができるようになっている。

図５（ａ）は、基準となる第１の状態を示している。第１の状態では、第１支持体３１および第３支持体３３がｙ方向あるいは−ｙ方向へのスライドを停止した際に、第１支持体３１および第３支持体３３に設けられた各規制部材３５が、第２支持体３２および第４支持体３４に設けられた各規制部材３５の上方に位置するようになっている。これに伴い、第１の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、それぞれ立てられた状態になる。

また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す第１の状態から、第１支持体３１および第３支持体３３をｙ方向にスライドさせた第２の状態を示している。第２の状態では、第１支持体３１および第３支持体３３がｙ方向に移動することに伴い、第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれの図中右側に設けられた規制部材３５が、対応する第１照射体２１〜第３照射体２３に突き当たる。このとき、第２支持体３２および第４支持体３４は、上述したように固定されていることから、第２の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、それぞれ図中左上に向かって傾斜した状態になる。

さらに、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す第１の状態から、第１支持体３１および第３支持体３３を−ｙ方向にスライドさせた第３の状態を示している。第３の状態では、第１支持体３１および第３支持体３３が−ｙ方向に移動するのに伴い、第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれの図中左側に設けられた規制部材３５が、対応する第１照射体２１〜第３照射体２３に突き当たる。このとき、第２支持体３２および第４支持体３４は上述したように固定されていることから、第３の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、それぞれ図中右上に向かって傾斜した状態となる。

そして、栽培ユニット３において、第１支持体３１および第３支持体３３を用いて、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜を変えることに伴い、これら第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれに設けられた発光部２００より出射される光の向きが調整される。
なお、この例において、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜状態は、第１支持体３１および第３支持体３３を停止させる位置に応じて無段階あるいは多段階に変更することができる。また、栽培ユニット３における第１支持体３１および第３支持体３３の位置変更については、手動で行う構成としてもよいし、例えばモータ等を利用して自動的に行う構成としてもかまわない。

続いて、本実施の形態の植物栽培システム１で利用される太陽の挙動について、簡単に説明しておく。
図６は、時刻および季節と太陽の位置との関係を説明するための図である。なお、以下の説明では、北の方角をＮとし、南の方角をＳとし、東の方角をＥとし、西の方角をＷとして表す。図６（ａ）に示すように、太陽は、午前に東の方角Ｅから昇り、正午に南の方角Ｓに到達した後、午後に西の方角Ｗに沈む。このとき、太陽の天体高度（仰角）は正午に南中する際において最大となる。そして、太陽が沈んだ後、次に太陽が昇るまでの間は、地上には太陽が存在しないことになる。なお、以下の説明においては、地上に太陽が現れている期間を『日中』と称し、地上に太陽が現れていない期間を『夜間』と称する。そして、『日中』を、『朝』、『昼』、『夕』に分けて表す。また、図６（ｂ）に示すように、太陽の南中高度は季節によって変わり、『夏至』において最も大きく、『冬至』において最も小さくなり、『春分』および『秋分』において夏至と冬至との中間の大きさになる。なお、以下の説明においては、図６（ｃ）に示したように、春分における南中高度をθｓｐとし、夏至における南中高度をθｓｍとし、秋分における南中高度をθａｕとし、冬至における南中高度をθｗｉとする。

図７は、図１に示す植物栽培システム１において、方角と栽培ユニット３を配置する向きとの関係の一例を示している。
図７（ａ）は、栽培ユニット３のｘ方向と北の方角Ｎとを一致させる第１の配置を示している。これに対し、図７（ｂ）は、栽培ユニット３のｙ方向と北の方角Ｎとを一致させる第２の配置を示している。

図８は、図１に示す植物栽培システム１において、図７（ａ）に示す第１の配置を採用した場合における、栽培植物４の栽培過程の一例を示す図である。ただし、図８においては、栽培室２の記載を省略している。ここで、図８（ａ）は『夜間』における状態を、図８（ｂ）は『日中』のうちの『朝』における状態を、図８（ｃ）は『日中』のうちの『昼』における状態を、図８（ｄ）は『日中』のうちの『夕』における状態を、それぞれ例示している。また、図８（ａ）〜（ｄ）においては、図中左側が東の方角Ｅに対応し、図中右側が西の方角Ｗに対応し、図中手前側が北の方角Ｎ（図示せず）に対応し、図中奥側が南の方角Ｓ（図示せず）に対応している。

図８（ａ）に示す『夜間』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ａ）に示す第１の状態に設定される。また、『夜間』においては、太陽光の採光が期待できないことから、人工光照射部２０を用いた人工光の照射を実行させる。

その際、栽培ユニット３では、第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれに設けられた発光部２００に給電を行うことで、各発光部２００において、第１ＬＥＤ２０１１および第３ＬＥＤ２０１３からは赤色光を出射させ、第２ＬＥＤ２０１２からは青色光を出射させる。そして、各発光部２００から出射された人工光は、下方に配置された栽培容器５に植栽される栽培植物４に照射される。

第１照射体２１〜第３照射体２３では、それぞれに複数個ずつ取り付けられた第１ＬＥＤ２０１１〜第３ＬＥＤ２０１３の発光に伴って発生した熱が、配線基板２０２を介して放熱板２１０に伝達される。そして、放熱板２１０に伝達された熱は、その表裏面から外部に放出される。このとき、第１照射体２１〜第３照射体２３では、放熱板２１０の下方に発光部２００が取り付けられていることから、発光部２００から放熱板２１０に伝達された熱は、放熱板２１０を介して発光部２００の取り付け位置とは逆向きとなる上方に放出される。このため、発光部２００側には熱がこもりにくくなり、第１ＬＥＤ２０１１〜第３ＬＥＤ２０１３の熱的な劣化が抑制される。

また、太陽光のない『夜間』においても、人工光が栽培植物４に照射されることになるため、『夜間』において人工光の照射を行わない場合と比べて、栽培植物４の栽培が促進されることになる。

図８（ｂ）に示す『朝』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｃ）に示す第３の状態に設定される。また、『朝』においては、太陽光の採光が期待できることから、人工光照射部２０を用いた人工光の照射を停止させる。

『朝』において、栽培ユニット３には、東の方角Ｅ側から太陽光が照射されることになる。第１照射体２１〜第３照射体２３は第３の状態に設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態になっている。このため、太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

図８（ｃ）に示す『昼』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ａ）に示す第１の状態に設定される。また、『昼』においても、太陽光の採光が期待できることから、人工光照射部２０を用いた人工光の照射を停止させる。

『昼』において、栽培ユニット３には、南の方角Ｓ側から太陽光が照射されることになるが、第１照射体２１〜第３照射体２３は第１の状態に設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態となっている。このため、太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

図８（ｄ）に示す『夕』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｂ）に示す第２の状態に設定される。また、『夕』においても、太陽光の採光が期待できることから、人工光照射部２０を用いた人工光の照射を停止させる。

『夕』において、栽培ユニット３には、西の方角Ｗ側から太陽光が照射されることになるが、第１照射体２１〜第３照射体２３は第２の状態に設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態となっている。このため、太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

そして、この例においては、『朝』→『昼』→『夕』という時間の経過に伴って、第１照射体２１〜第３照射体２３の姿勢（傾斜角度）を、第３の状態→第１の状態→第２の状態に、連続的あるいは段階的に変更することが望ましい。
このように、太陽光のある『日中』においては、太陽光が栽培植物４に照射されることになるため、人工光のみで栽培植物４を栽培する場合と比べて、かかるエネルギーコストが低減されることになる。また、太陽光の入射角に応じて第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度を調整して太陽光の照射方向と平行に近づけることで、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる太陽光の量を減らすことが可能となり、太陽光の照射効率の低下が抑制されることにもなる。

なお、ここでは、『日中』すなわち『朝』、『昼』、『夕』のいずれにおいても、太陽光が採光されることを期待して、人工光照射部２０からの人工光の照射を停止させる場合を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば『日中』であっても天候不良（曇天や雨天等）により太陽光の光量が不足してしまう場合においては、太陽光とともに、人工光照射部２０から人工光を照射するようにしてもかまわない。この場合において、太陽光と人工光とを併用するか否かについては、例えば手動で設定を行ってもかまわない。また、例えば光センサ等を用いて、太陽光単体の光量または太陽光および人工光の合計光量を計測し、太陽光と人工光とを合わせた合計光量が予め決められた基準光量となるように、人工光の光量をフィードバック制御してもよい。一方、太陽光が強すぎる場合は、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３を上述した説明とは逆向きに傾斜させることで、各放熱板２１０を、栽培植物４に対する太陽光の遮光板として利用することもできる。

図９は、図１に示す植物栽培システム１において、図７（ｂ）に示す第２の配置を採用した場合における、栽培植物４の栽培過程の一例を示す図である。ただし、図９においては、栽培室２の記載を省略している。ここで、図９（ａ）は『春分』の『日中』における状態を、図９（ｂ）は『夏至』の『日中』における状態を、図９（ｃ）は『秋分』の『日中』における状態を、図９（ｄ）は『冬至』の『日中』における状態を、それぞれ例示している。また、図９（ａ）〜（ｄ）においては、図中左側が南の方角Ｓに対応し、図中右側が北の方角Ｎに対応し、図中手前側が東の方角Ｅ（図示せず）に対応し、図中奥側が西の方角Ｗ（図示せず）に対応している。また、図９（ａ）〜（ｄ）に示す太陽は、南中時における位置（南中高度）にある。

図９（ａ）に示す『春分』の『日中』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｃ）に示す第３の状態に設定されている。特に、この例では、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度が、『春分』における南中高度θｓｐ（図６（ｃ）参照）に合わせて設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態になっている。このため、『春分』の『日中』における太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

図９（ｂ）に示す『夏至』の『日中』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｃ）に示す第３の状態に設定されている。特に、この例では、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度が、『夏至』における南中高度θｓｍ（図６（ｃ）参照）に合わせて設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態になっている。このため、『夏至』の『日中』における太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

図９（ｃ）に示す『秋分』の『日中』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｃ）に示す第３の状態に設定されている。特に、この例では、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度が、『秋分』における南中高度θａｕ（図６（ｃ）参照）に合わせて設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態になっている。このため、『秋分』の『日中』における太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

図９（ｄ）に示す『冬至』の『日中』において、栽培ユニット３では、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３が、支持部３０によって図５（ｃ）に示す第３の状態に設定されている。特に、この例では、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度が、『冬至』における南中高度θｗｉ（図６（ｃ）参照）に合わせて設定されていることから、このときの太陽光の照射方向と平行に近づいた状態になっている。このため、『冬至』の『日中』における太陽光は、第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られる量が低減された状態で、栽培植物４に照射される。また、太陽光の一部が第１照射体２１〜第３照射体２３によって遮られたとしても、第１照射体２１〜第３照射体２３の表裏面には反射層が形成されていることから、最終的には反射後の太陽光を栽培植物４に照射することが可能になる。

そして、この例においては、『春分』→『夏至』→『秋分』→『冬至』→次の『春分』という季節の経過に伴って、それぞれの『日中』における第１照射体２１〜第３照射体２３の姿勢（傾斜角度）を、θｓｐ→θｓｍ→θａｕ→θｗｉ→θｓｐに、連続的あるいは段階的に変更することが望ましい。
ただし、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度を適正に選択することで、それぞれの『日中』においては、『朝』→『昼』→『夕』にかけて、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度を固定して使用することもできる。また、季節や時間に関係なく、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜角度を、常時固定して使用することもできる。

なお、この例では、『春分』、『夏至』、『秋分』、『冬至』における『日中』を例に説明を行ったが、それぞれにおける『夜間』については、図８（ａ）に示した例と同様に、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３を、支持部３０によって図５（ａ）に示す第１の状態に設定し、人工光照射部２０を用いた人工光の照射を実行させるようにすればよい。

また、ここでは、『日中』における、第１照射体２１〜第３照射体２３による人工光の照射の有無についての説明を行わなかったが、上述した例と同様、例えば『日中』において太陽光の採光が期待される場合には照射を行わないようにすればよいし、例えば『日中』であっても天候不良（曇天や雨天等）により太陽光の採光が期待できない場合には、太陽光とともに人工光を照射するようにしてもよい。この場合において、太陽光と人工光とを併用するか否かについては、例えば手動で設定を行ってもかまわない。また、例えば光センサ等を用いて、太陽光単体の光量または太陽光および人工光の合計光量を計測し、太陽光と人工光とを合わせた合計光量が予め決められた基準光量となるように、人工光の光量をフィードバック制御してもよい。一方、太陽光が強すぎる場合は、人工光照射部２０を構成する第１照射体２１〜第３照射体２３を上述した説明とは逆向きに傾斜させることで、各放熱板２１０を、栽培植物４に対する太陽光の遮光板として利用することもできる。

なお、本実施の形態では、所謂サイドビュー型のパッケージ構造を有する発光チップ２０１を用いて、第１照射体２１〜第３照射体２３を構成していたが、これに限られるものではない。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における第１照射体２１（第２照射体２２および第３照射体２３も同様）の他の構成例を説明するための図である。また、図１１は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す第１照射体２１（第２照射体２２および第３照射体２３も同様）をＸＩ方向からみた正面図である。

例えば図１０（ａ）に示す例では、放熱板２１０が長手方向に沿ってＬ字状に折り曲げられており、折り曲げによって形成される面が−ｚ方向を向くようになっている。また、例えば図１０（ｂ）に示す例では、放熱板２１０が長手方向に沿ってＵ字状に折り曲げられており、折り曲げによって形成される底面が−ｚ方向を向くようになっている。さらに、例えば図１０（ｃ）に示す例では、放熱板２１０が長手方向に沿ってＵ字状に折り曲げられるとともに、そのｚ方向側の端部が閉じられるようになっている。そして、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す例において、各放熱板２１０には、図３に示したものと同様に、放熱板第１孔２１１、放熱板第２孔２１２、放熱板第３孔２１３および放熱板第４孔２１４が形成されている。

また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す例において、各放熱板２１０のうち−ｚ方向を向く面には、ｘ方向に沿って発光部２００が取り付けられている。この発光部２００は、図１１に示すように、ｘ方向に沿って並べて配置される複数個の発光チップ２０１と、内部に配線（図示せず）が形成され、一方の面にはこれら複数の発光チップ２０１が実装されるとともに、裏側となる他方の面には放熱板２１０が取り付けられる配線基板２０２とを有している。

この例において、発光部２００を構成する各発光チップ２０１は、半導体発光素子（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を含む所謂トップビュー型のパッケージ構造を有しており、樹脂等で構成されたパッケージ部２０１０と、パッケージ部２０１０に対しｘ方向に沿って並べて取り付けられた、第１ＬＥＤ２０１１、第２ＬＥＤ２０１２、および第３ＬＥＤ２０１３とを有している。そして、各発光チップ２０１は、それぞれに設けられた第１ＬＥＤ２０１１〜第３ＬＥＤ２０１３がそれぞれ−ｚ方向側を向くように、配線基板２０２を介して放熱板２１０に取り付けられている。

このようなトップビュー型の発光チップ２０１を採用した場合であっても、実施の形態１で説明したものと同様の効果を得ることができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１とほぼ同様であるが、栽培ユニット３の構成に工夫を施すことにより、太陽光の遮光を可能としたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、実施の形態１と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１２は、実施の形態２における栽培ユニット３の構成の一例を示す斜視図である。
本実施の形態の栽培ユニット３も、図１に示す栽培容器５を内部に積載するための枠体１０と、枠体１０に収容される栽培容器５に植栽された栽培植物４に人工光を照射するための人工光照射部２０と、人工光照射部２０を枠体１０に支持させるための支持部３０とを備えている。

これらのうち、枠体１０は、例えばコの字状の断面を有しており、矩形状の形状を有しその上面に栽培容器５を搭載する底部１０ｃと、底部１０ｃの一辺から上方に立ち上がる第１壁部１０ａと、底部１０ｃの一辺から上方に立ち上がり且つ第１壁部１０ａに対向する第２壁部１０ｂとを備えている。ここで、第１壁部１０ａの上部には、３つの貫通孔すなわち第１壁部第１長孔１０１ａ、第１壁部第２長孔１０２ａおよび第１壁部円孔１０３ａが設けられている。一方、第２壁部１０ｂの上部には、３つの貫通孔すなわち第２壁部第１長孔１０１ｂ、第２壁部第２長孔１０２ｂおよび第２壁部円孔１０３ｂが設けられている。これらのうち、第１壁部第１長孔１０１ａ、第１壁部第２長孔１０２ａ、第２壁部第１長孔１０１ｂおよび第２壁部第２長孔１０２ｂは、それぞれｚ方向に伸びた開口形状を有している。そして、第１壁部第１長孔１０１ａと第２壁部第１長孔１０１ｂとが対向し、第１壁部第２長孔１０２ａと第２壁部第２長孔１０２ｂとが対向し、第１壁部円孔１０３ａと第２壁部円孔１０３ｂとが対向するようになっている。

また、人工光照射部２０は、枠体１０の底部１０ｃからみてｚ方向（上方）であって、第１壁部１０ａと第２壁部１０ｂとの間に配置される、第１照射体２１、第２照射体２２、および第３照射体２３を備えている。これら第１照射体２１〜第３照射体２３は、共通の構成を有しており、また、相互の位置関係については実施の形態１と同じである。

さらに、支持部３０は、枠体１０に設けられた第１壁部第１長孔１０１ａおよび第２壁部第１長孔１０１ｂを貫通するように取り付けられた第１支持線３０１および第２支持線３０２と、第１壁部第２長孔１０２ａおよび第２壁部第２長孔１０２ｂを貫通するように取り付けられた第３支持線３０３および第４支持線３０４と、第１壁部円孔１０３ａおよび第２壁部円孔１０３ｂを貫通するように取り付けられた第５支持線３０５とを有している。これら第１支持線３０１〜第５支持線３０５は、それぞれが線状の金属材等で構成されており、それぞれがｙ方向に沿うように配置されている。そして、第１支持線３０１〜第４支持線３０４は、第１照射体２１〜第３照射体２３のそれぞれに設けられた凹部（詳細は後述する）を介して、また、第５支持線３０５は、第１照射体２１〜第３照射体２３のそれぞれに設けられた貫通孔（詳細は後述する）を介して、第１照射体２１〜第３照射体２３を支持している。ここで、本実施の形態では、第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれの前後において、第１支持線３０１と第２支持線３０２とが渡り線を介して結合され、且つ、第３支持線３０３と第４支持線３０４とが渡り線を介して結合されている。

次に、第１照射体２１〜第３照射体２３の構成について説明を行うが、本実施の形態においても、第１照射体２１〜第３照射体２３は共通の構成を有していることから、ここでは、第１照射体２１を例として説明を行う。

図１３は、実施の形態２の栽培ユニット３における第１照射体２１の構成の一例を示している。これらのうち、図１３（ａ）は第１照射体２１を表面側（図１２における第１壁部１０ａ側）からみた場合の斜視図であり、図１３（ｂ）は第１照射体２１を裏面側（図１２における第２照射体２２側）からみた場合の斜視図である。

本実施の形態において、第１照射体２１は、電流の供給に伴って発光する発光部２００と、発光部２００が取り付けられるとともに発光部２００の発光に伴って発生する熱を放出するための放熱板２１０とを有している。

これらのうち、放熱板２１０は、その長辺側がｘ方向に沿い、その短辺側がｚ方向に沿う長方形状の金属板で構成されている。また、本実施の形態の放熱板２１０の表裏面には、太陽光を反射するための反射層が設けられている。また、放熱板２１０の四隅には、放熱板２１０の上部側および下部側をそれぞれ切り欠いた放熱板第１凹部２１０ａ、放熱板第２凹部２１０ｂ、放熱板第３凹部２１０ｃおよび放熱板第４凹部２１０ｄが形成されている。さらに、放熱板２１０の中央には、表裏面を貫通する放熱板円孔２１０ｅが設けられている。そして、第１照射体２１を栽培ユニット３に取り付けた際には、放熱板第１凹部２１０ａには第１支持線３０１が、放熱板第２凹部２１０ｂには第２支持線３０２が、放熱板第３凹部２１０ｃには第３支持線３０３が、放熱板第４凹部２１０ｄには第４支持線３０４が、それぞれ位置し、また、放熱板円孔２１０ｅには第５支持線３０５が貫通するようになっている。
なお、発光部２００の構成および放熱板２１０への取り付け手法については、実施の形態１と同じである。

図１４は、図１２に示す栽培ユニット３における人工光照射部２０と支持部３０との関係を説明するための図である。なお、図１４において、第３支持線３０３は第１支持線３０１の背後に隠れており、第４支持線３０４は第２支持線３０２の背後に隠れている。

本実施の形態では、第５支持線３０５が枠体１０（図１２参照）に固定して取り付けられているのに対し、第５支持線３０５よりも上方に位置する第１支持線３０１および第３支持線３０３が、枠体１０に対し一体的にｙ方向および−ｙ方向にスライド自在に取り付けられ、且つ、第５支持線３０５よりも下方に位置する第２支持線３０２および第４支持線３０４が、枠体１０に対し一体的にｙ方向および−ｙ方向にスライド自在に取り付けられている。また、第１支持線３０１〜第４支持線３０４は、ｙ方向における位置を変更した上で、図示しない固定機構を用いて固定されるようになっている。

このような構成を採用することで、本実施の形態にかかる人工光照射部２０（第１照射体２１〜第３照射体２３）は、次のような姿勢を取ることができるようになっている。

図１４（ａ）は、基準となる第１の状態を示している。第１の状態では、第１支持線３０１〜第４支持線３０４がｙ方向あるいは−ｙ方向へのスライドを停止した際に、第１照射体２１〜第３照射体２３がそれぞれ直立した状態になる。そして、第１の状態では、第１照射体２１と第２照射体２２との間、および第２照射体２２と第３照射体２３との間が開放されており、第１照射体２１と枠体１０（図１２参照）における第１壁部１０ａとの間、および第３照射体２３と枠体１０における第２壁部１０ｂとの間も開放されている。

また、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す第１の状態から、第１支持線３０１および第３支持線３０３をｙ方向にスライドさせ、且つ、第２支持線３０２および第４支持線３０４を−ｙ方向にスライドさせた第２の状態を示している。第２の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、それぞれ図中左上に向かって傾斜した状態になる。また、第２の状態においても、第１照射体２１と第２照射体２２との間、および第２照射体２２と第３照射体２３との間が開放されており、第１照射体２１と枠体１０（図１２参照）における第１壁部１０ａとの間、および第３照射体２３と枠体１０における第２壁部１０ｂとの間も開放されている。

さらに、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に示す第１の状態から、第１支持線３０１および第３支持線３０３を−ｙ方向に移動させ、且つ、第２支持線３０２および第４支持線３０４をｙ方向に移動させた第３の状態を示している。第３の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、それぞれ図中右上に向かって傾斜した状態になる。また、第３の状態においても、第１照射体２１と第２照射体２２との間、および第２照射体２２と第３照射体２３との間が開放されており、第１照射体２１と枠体１０（図１２参照）における第１壁部１０ａとの間、および第３照射体２３と枠体１０における第２壁部１０ｂとの間も開放されている。

そして、図１４（ｄ）は、図１４（ｂ）に示す第２の状態から、第１支持線３０１および第３支持線３０３をさらにｙ方向にスライドさせ、且つ、第２支持線３０２および第４支持線３０４をさらに−ｙ方向にスライドさせた第４の状態を示している。第４の状態では、第１照射体２１〜第３照射体２３が、順番に重なった構造を形成する。より具体的に説明すると、第４の状態では、第１照射体２１の裏面側下部に第２照射体２２の表面側上部が重なり、第２照射体２２の裏面側下部に第３照射体２３の表面側上部が重なる。また、第４の状態においては、第１照射体２１の上端部が枠体１０（図１２参照）における第１壁部１０ａの内面に突き当たり、第３照射体２３の下端部が枠体１０における第２壁部１０ｂの内面に突き当たる。したがって、第４の状態では、第１照射体２１と第２照射体２２との間、および第２照射体２２と第３照射体２３とが閉鎖され、しかも、枠体１０における第１壁部１０ａと第１照射体２１との間、および第３照射体２３と枠体１０における第２壁部１０ｂとの間も閉鎖されることになる。

このように、本実施の形態の栽培ユニット３では、実施の形態１で説明した機能に加え、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示す「開状態」と、図１４（ｄ）に示す「閉状態」とを実現することができる。なお、第１照射体２１〜第３照射体２３に設けられた発光部２００は、それぞれの表面下部側に取り付けられている（図１３（ａ）参照）ので、各発光部２００が「閉状態」を実現する際の妨げになることはない。

そして、栽培ユニット３において、第１支持線３０１〜第４支持線３０４を用いて、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜を変えることに伴い、これら第１照射体２１〜第３照射体２３それぞれに設けられた発光部２００より出射される光の向きが調整される。
なお、この例において、第１照射体２１〜第３照射体２３の傾斜状態は、第１支持線３０１〜第４支持線３０４を停止させる位置に応じて無段階あるいは多段階に変更することができる。また、栽培ユニット３における第１支持線３０１〜第４支持線３０４の位置変更については、実施の形態１と同様に、手動で行う構成としてもよいし、例えばモータ等を利用して自動的に行う構成としてもかまわない。

また、本実施の形態の栽培ユニット３は、実施の形態１と同様に、例えば図７（ａ）に示す配置を採用し且つ図８を用いて説明した手順にて、栽培植物４に対する太陽光および人工光の照射を行うことができ、さらに、例えば図７（ｂ）に示す配置を採用し且つ図９を用いて説明した手順にて、栽培植物４に対する太陽光および人工光の照射を行うことができる。

そして、本実施の形態の栽培ユニット３では、太陽光を採光して栽培植物４に照射することができるとともに、照射される太陽光を遮光することができるようになっている。
図１５は、実施の形態２の栽培ユニット３を用いた場合における、栽培植物４の栽培過程の一例を示す図である。ここで、図１５（ａ）は『夜間』における状態を、図１５（ｂ）は『日中』における第１の設定を、図１５（ｃ）は『日中』における第２の設定を、それぞれ例示している。ここで、第１の設定は、『日中』において太陽光を採光する場合に適用されるものであり、例えば日長が一定時間よりも長くなると花芽を形成する『長日植物』の栽培において使用される。また、第２の設定は、『日中』において太陽光を遮光する場合に適用されるものであり、例えば日長が一定時間よりも短くなると花芽を形成する『短日植物』の栽培において使用される。

図１６は、本実施の形態にかかる栽培ユニット３の構成の変形例を示す斜視図である。
この栽培ユニット３の基本構成は、図１２に示したものとほぼ同じであるが、枠体１０の上部すなわち人工光照射部２０の上方に、照射される太陽光を拡散するための拡散板４０を設けたところに特徴がある。

実施の形態１および実施の形態２で説明した栽培ユニット３は、人工光照射部２０として板状の第１照射体２１〜第３照射体２３を用い、これらが太陽の高度に対して平行に近づくように傾斜させることで、栽培植物４に太陽光が照射されやすくなるようにしていた。しかしながら、第１照射体２１〜第３照射体２３の影となる部位に存在する一部の栽培植物４については、太陽光の照射が不十分となる懸念があった。

これに対し、図１６に示す構成を採用した場合には、拡散板４０を介して枠体１０の内側に照射される太陽光が、拡散板４０によって拡散された状態となる。これに伴い、枠体１０の内側には、第１照射体２１〜第３照射体２３に起因する影ができにくくなることから、枠体１０内に配置される栽培植物４に対する太陽光の照射むらが起きにくくなる。なお、栽培ユニット３に対する拡散板４０の取り付け位置については、人工光照射部２０と栽培植物４との間としてもかまわないが、拡散板４０による人工光の損失を考慮すると、図１６に示したように人工光照射部２０の上部とすることが望ましい。

なお、実施の形態１、２では、人工光照射部２０を３つの照射体すなわち第１照射体２１〜第３照射体２３にて構成する場合を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、２以上の照射体を有するものであればよい。

また、本実施の形態では、平板状の放熱板２１０を用いて第１照射体２１〜第３照射体２３を構成していたが、これに限られるものではない。
図１７（ａ）、（ｂ）は、実施の形態２における第１照射体２１（第２照射体２２および第３照射体２３も同様）の他の構成の一例を示す斜視図である。これらのうち、図１７（ａ）は第１照射体２１を表面側（図１２における第１壁部１０ａ側）からみた場合の斜視図であり、図１７（ｂ）は第１照射体２１を裏面側（図１２における第２照射体２２側）からみた場合の斜視図である。

図１７に示す例において、第１照射体２１は、電流の供給に伴って発光する発光部２００と、発光部２００が取り付けられるとともに発光部２００の発光に伴って発生する熱を放出するための放熱板２１０とを有している。この例における放熱板２１０は、長方形状の金属板に対し、例えば折り曲げ加工によって凹部と凸部とを交互に形成することで、断面が波形となった構造を有している。また、放熱板２１０には、図１３に示したものと同様に、放熱板第１凹部２１０ａ、放熱板第２凹部２１０ｂ、放熱板第３凹部２１０ｃ、放熱板第４凹部２１０ｄおよび放熱板円孔２１０ｅが形成されている。

そして、本実施の形態では、発光部２００を構成する配線基板２０２として、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）を用いることで、放熱板２１０の表面側に、凹凸に沿って配線基板２０２を取り付けることを可能としている。また、この例において、複数の発光チップ２０１は、放熱板２１０において山となる平坦部と谷となる平坦部とに、それぞれ実装されている。このような配置手法を採用することで、複数の発光チップ２０１の位置が分散し、照射光が均一化しやくなるという利点がある。ただし、これに限られるものではなく、例えば山となる平坦部のみに実装したり、例えば谷となる平坦部のみに実装したり、あるいはランダムに実装したりしてもよい。

図１７に示す構成を備えた第１照射体２１〜第３照射体２３を、それぞれの表面の向きを揃え且つ並べて配置することで、図１２に示す栽培ユニット３を構成した場合には、実施の形態２と同様に、第１照射体２１〜第３照射体２３を用いて開状態と閉状態とを実現することができる。また、波形の断面を有する放熱板２１０を用いることで、実施の形態２で説明した構成と比較して、放熱板２１０の表面積を大きくすることが可能となり、放熱能力が向上するという利点もある。なお、放熱板２１０における断面の形状については、図１７に示した台形状のほか、曲線や半円等であってもかまわないが、加工の容易性や重ね合わせやすさという観点からすれば、台形状とすることが好ましい。また、波形の大きさについても、放熱板２１０の大きさや隣接する２つの放熱板２１０の間隔等を考慮して選択することが可能である。

また、本実施の形態では、放熱板２１０に対し発光部２００を固定して取り付けていたが、これに限られるものではない。
図１８（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２における第１照射体２１（第２照射体２２および第３照射体２３も同様）のさらに他の構成の一例を示す図である。また、図１９は、図１８に示す第１照射体２１（第２照射体２２および第３照射体２３も同様）の動作を説明するための図である。

ここで、図１８（ａ）は、第１照射体２１を表面側（図１２における第１壁部１０ａ側）からみた場合の正面図である。また、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）をＸＶＩＩＩＢ方向からみた側面図である。さらに、図１８（ｃ）は、図１８（ａ）におけるＸＶＩＩＩＣ−ＸＶＩＩＩＣ断面図であり、図１８（ｄ）は、図１８（ａ）におけるＸＶＩＩＩＤ−ＸＶＩＩＩＤ断面図である。

図１８に示す例において、第１照射体２１は、電流の供給に伴って発光する発光部２００と、発光部２００が取り付けられる取付部材２２０と、取付部材２２０が回転可能に取り付けられるとともに発光部２００の発光に伴って発生する熱を、取付部材２２０を介して放出するための放熱板２１０とを有している。

本実施の形態の放熱板２１０は、その長辺側がｘ方向に沿い、その短辺側がｚ方向に沿う長方形状の金属板で構成されている。また、本実施の形態の放熱板２１０の表裏面には、太陽光を反射するための反射層が設けられている。また、放熱板２１０の四隅には、放熱板２１０の上部側および下部側をそれぞれ切り欠いた放熱板第１凹部２１０ａ、放熱板第２凹部２１０ｂ、放熱板第３凹部２１０ｃおよび放熱板第４凹部２１０ｄが形成されている。さらに、放熱板２１０の中央には、表裏面を貫通する放熱板円孔２１０ｅが設けられている。そして、第１照射体２１を栽培ユニット３に取り付けた際には、放熱板第１凹部２１０ａには第１支持線３０１が、放熱板第２凹部２１０ｂには第２支持線３０２が、放熱板第３凹部２１０ｃには第３支持線３０３が、放熱板第４凹部２１０ｄには第４支持線３０４が、それぞれ位置し、また、放熱板円孔２１０ｅには第５支持線３０５が貫通するようになっている。

また、放熱板２１０の−ｚ方向（下方）側の端部には、放熱板第２凹部２１０ｂと放熱板第４凹部２１０ｄとの間であって、放熱板第２凹部２１０ｂと放熱板第４凹部２１０ｄとにそれぞれ隣接する位置に、−ｚ方向（下方）に向かって突出する突出部２１０ｆが形成されている。そして、これら２つの突出部２１０ｆには、それぞれ、ｘ方向に向かう貫通孔が形成されている。

一方、取付部材２２０は、その長辺側がｘ方向に沿い、ｙｚ平面において例えば台形状（三角形状でもよい）の断面を有する本体２２１と、本体２２１の軸方向両端部からそれぞれｘ方向に沿って延びる２つの軸２２２とを有している。そして、これら２つの軸２２２が、放熱板２１０の２つの突出部２１０ｆにそれぞれ設けられた貫通孔に挿入されることで、取付部材２２０は、放熱板２１０によって回転可能に支持されている。

また、本実施の形態では、取付部材２２０において側方を向く両面のそれぞれに、発光部２００が取り付けられている。なお、各発光部２００の構成は、実施の形態１で説明したものと同じであり、各発光部２００は、図１８に示す状態において、−ｚ方向（下方）側に向けて光を出射するようになっている。

図１８に示す構成を備えた第１照射体２１〜第３照射体２３を並べて配置することで、図１２に示す栽培ユニット３を構成した場合には、実施の形態２と同様に、第１照射体２１〜第３照射体２３を用いて開状態と閉状態とを実現することができる。また、例えば開状態において、第１照射体２１〜第３照射体２３は図１９（ａ）に示す状態となり、例えば閉状態において第１照射体２１〜第３照射体２３は図１９（ｂ）に示す状態となる。すなわち、第１照射体２１〜第３照射体２３では、放熱板２１０の取り付け角度に関わらず、発光部２００が−ｚ方向（下方）側を向いた状態を維持し続ける。したがって、どの取り付け角度においても、栽培植物４に対し適切な光の照射角度を保てることになり、効率的な人工光による植物栽培が可能となる。また、図１８に示す構成と、図１７に示した構成とを組み合わせることも、望ましい形態である。

さて、人工光と太陽光とを併用した植物栽培システムで、現在実用化されているものは、照明装置によって太陽光が遮られる影響を極力小さくするため、ナトリウムランプや高圧水銀灯など光量の大きい点光源を植物から十分に離れた高い位置に配置したものがほとんどである。このような照明システムでは、１つの光源で広い面積を照射できるため、太陽光を遮る面積が少ない点では優れている。しかし、植物以外へ照射される光が多く低効率、周辺地域の光害および蛾などの害虫を誘引するなど、課題が多い。

一方、植物栽培用の人工光源としてＬＥＤが注目されている。ＬＥＤを用いた光源は、植物の育成に必要とされる波長を選択的に照射できること、照射光に赤外線をほとんど含まないため、近接照射しても葉焼けを起こしにくいこと、効率が高く省エネルギーであること、寿命が長く光源の交換頻度が少なくて済むことなどの優れた点を有する。
しかしながら、ＬＥＤは温度上昇により発光効率が低下するため、省エネルギーの点から、照明装置の放熱技術が重要である。従来型の、遠方に点光源を配置した構成ではなく、ＬＥＤの特徴を生かした近接照明を行うためには、十分な放熱ができ、太陽光を遮蔽しない植物育成用の照明装置が必要である。

本発明は、人工光と太陽光とを併用して植物を栽培する場合に、太陽光の照射効率が低下するのを抑制すること、また、放熱性に優れた発光効率の高い照射装置および太陽光、人工光を効率的・柔軟に利用できる照明装置を備えた栽培装置を提供することができる。

１…植物栽培システム、２…栽培室、３…栽培ユニット、４…栽培容器、５…栽培植物、１０…枠体、２０…人工光照射部、２１…第１照射体、２２…第２照射体、２３…第３照射体、３０…支持部、３１…第１支持体、３２…第２支持体、３３…第３支持体、３４…第４支持体、３５…規制部材、４０…拡散板、２００…発光部、２０１…発光チップ、２０２…配線基板、２１０…放熱板、２０１１…第１ＬＥＤ、２０１２…第２ＬＥＤ、２０１３…第３ＬＥＤ

Claims (20)

1. 植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培において、当該人工光の照射に用いられる植物栽培用の照明装置であって、
   熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第１熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように当該第１熱伝導性板材に取り付けられた第１発光部とを備えた第１照射体と、
   熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第２熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように当該第２熱伝導性板材に取り付けられた第２発光部とを備え、当該第２熱伝導性板材が前記第１熱伝導性板材と空間を隔てて対向するように配置された第２照射体と
   を含む植物栽培用の照明装置。
2. 前記第１熱伝導性板材の表裏面および前記第２熱伝導性板材の表裏面が、前記太陽光を反射する材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の植物栽培用の照明装置。
3. 前記第１熱伝導性板材および前記第２熱伝導性板材は、それぞれが屈曲した断面形状を有していることを特徴とする請求項１または２記載の植物栽培用の照明装置。
4. 前記植物に対する前記第１照射体の取付角度および前記第２照射体の取付角度を調整する調整機構をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
5. 前記調整機構は、前記第１照射体および前記第２照射体を連動させて取付角度の調整を行うことを特徴とする請求項４記載の植物栽培用の照明装置。
6. 前記太陽光を拡散させて前記植物に照射する拡散部材をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
7. 前記拡散部材は、前記第１照射体および前記第２照射体の上方に配置されることを特徴とする請求項６記載の植物栽培用の照明装置。
8. 前記第１熱伝導性板材および前記第２熱伝導性板材はそれぞれ矩形状の形状を有し、
   前記第１照射体において、前記第１発光部は前記第１熱伝導性板材の下方に長手方向に沿って取り付けられる複数の半導体発光素子で構成され、
   前記第２照射体において、前記第２発光部は前記第２熱伝導性板材の下方に長手方向に沿って取り付けられる複数の半導体発光素子で構成されること
   を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
9. 前記第１熱伝導性板材および前記第２熱伝導性板材はそれぞれ矩形状の形状を有し、
   前記第１照射体において、前記第１発光部は前記第１熱伝導性板材の下方に、可動できる状態で取り付けられる複数の半導体発光素子で構成され、
   前記第２照射体において、前記第２発光部は前記第２熱伝導性板材の下方に、可動できる状態で取り付けられる複数の半導体発光素子で構成されること
   を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
10. 前記第１照射体および第２照射体を連動して回転させることで、当該第１の照射体と当該第２の照射体とが空間を隔てて配置される開状態と、当該第１の照射体の一部と当該第２の照射体の一部とが重ねて配置される閉状態とを設定する設定手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
11. 植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培において、当該人工光の照射に用いられる植物栽培用の照明装置であって、
    熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された熱伝導性板材と、光の照射方向が当該熱伝導性板材の面に沿うように当該熱伝導性板材に取り付けられた発光部とを、それぞれが備えた複数の照射体と、
    複数の前記照射体にそれぞれ設けられた前記発光部による光の照射方向が下方を向くように、複数の当該照射体を支持する支持部と
    を含む植物栽培用の照明装置。
12. 複数の前記照射体にそれぞれ設けられた前記熱伝導性板材の表裏面が、前記太陽光を反射する材料で構成されることを特徴とする請求項１１記載の植物栽培用の照明装置。
13. 前記支持部は、複数の前記照射体の取付角度を調整することで、複数の当該照射体にそれぞれ設けられた発光部からの光の照射方向を調整することを特徴とする請求項１１または１２記載の植物栽培用の照明装置。
14. 前記支持部は、複数の前記照射体を連動して回転させることで、複数の当該照射体が相互に空間を隔てて配置される開状態と、複数の当該照射体が相互に重ねて配置される閉状態とを設定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
15. 複数の前記照射体にそれぞれ設けられた前記発光部は、赤色光を出射する赤色半導体発光素子を備えることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の植物栽培用の照明装置。
16. 複数の前記照射体にそれぞれ設けられた前記発光部は、さらに青色光を出射する青色半導体発光素子を備えることを特徴とする請求項１５記載の植物栽培用の照明装置。
17. 植物に太陽光および人工光を併用して照射する植物栽培で用いられる植物栽培装置において、
    栽培される植物を収容する栽培容器と、
    熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第１熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように当該第１熱伝導性板材に取り付けられた第１発光部とを備え、前記栽培容器の上方に配置された第１照射体と、
    熱伝導性を有し且つ表裏面を有する板材で構成された第２熱伝導性板材と、光の照射方向が下方を向くように当該第２熱伝導性板材に取り付けられた第２発光部とを備え、前記栽培容器の上方において、当該第２熱伝導性板材が前記第１熱伝導性板材と空間を隔てて対向するように配置された第２照射体と
    を含む植物栽培装置。
18. 前記太陽光を透過する壁部を備え、内部には前記栽培容器、前記第１照射体および前記第２照射体を収容する栽培室をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の植物栽培装置。
19. 前記第１照射体および第２照射体を連動して回転させることで、当該第１の照射体と当該第２の照射体とが空間を隔てて配置される開状態と、当該第１の照射体の一部と当該第２の照射体の一部とが重ねて配置される閉状態とを設定する設定手段をさらに含むことを特徴とする請求項１７または１８記載の植物栽培装置。
20. 前記植物に対する前記第１照射体および第２照射体の取付角度を調整することで、当該第１照射体と当該第２照射体との間において前記太陽光が通過する空間の大きさを変更する変更手段をさらに含むことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項記載の植物栽培装置。

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