植物培育装置的制作方法

本发明涉及将白色光源的白色光切换为特定的波长的光并向植物照射的植物培育装置。

背景技术：

在将食用或者观赏用植物在人工环境中培育的植物工厂中，在植物的培育中使用的照明与植物的种类、部位以及生长时期相应地，例如选择使用蓝色、蓝绿色、红色、白色等。

在专利文献1中记载有：蓝色光和红色光对光合作用有效，蓝绿光对促进开花有效，红色光对延迟开花有效。记载了这些颜色的光能够通过led获得。

专利文献2中记载有利用透光性的隔热部(分隔板)将种植有植物的地上部侧的空间与向植物照射的光源侧的空间分隔。

专利文献1：日本特开2007-323848号公报

专利文献2：日本国际公开第2017/047024号

但是，在专利文献1中，存在如下问题，即为了与植物的培育时期等的需要相应地，将上述种类的颜色的光源向植物照射，必须准备多个种类的光源，且每次替换为所涉及的需要的特定的颜色的光源。

在专利文献2中记载有向植物照射的光源，但存在如下问题，即在需要特定的波长的颜色的光源的情况下，必须准备发出特定的波长的颜色的光源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供能够利用分隔光源配置空间与植物培育空间的分隔板将白色光源的白色光切换为特定的波长的颜色的光并向植物照射的植物培育装置。

本发明的植物培育装置具备：白色光源，其发出白色光，并与培育的植物对置设置；容纳设备，其具备配置上述白色光源的光源配置空间和配置上述培育的植物的植物培育空间；以及分隔板，其在上述容纳设备沿水平方向延伸设置，遮挡上述光源配置空间与上述植物培育空间之间的温度的传导和空气的流通中的至少一者，并且设置有使上述白色光源的白色光中的特定的波长的光透过的滤波器。

此外，在本说明书中，发出特定的波长的光的光源是指发出白色光源以外的光的光源。

由此，能够不准备发出特定的波长的光的光源地，利用将光源配置空间与植物培育空间之间分隔的分隔板，通过设置于分隔板的滤波器仅从白色光源的白色光中透过产生需要的颜色的特定的波长的光并向培育的植物照射。

附图说明

图1是表示实施了本发明的第一实施方式的植物培育装置的简图。

图2是表示朝分隔板安装的滤波器安装例的剖视图。

图3是表示在分隔板安装了滤波器的状态的剖视图。

图4是表示在分隔板安装了滤波器的其他例子的剖视图。

图5是表示滤波器与分隔板一体的例子的剖视图。

图6是表示白色led的光谱分布和基于滤波器的蓝色光的透过状态的图表。

图7是表示白色led的光谱分布和基于滤波器的红色光的透过状态的图表。

图8是表示在第二实施方式的植物培育装置中，白色光源、滤波器、分隔板、培育的植物的位置关系的简图。

图9是表示在第二实施方式中，白色光源、滤波器、分隔板、培育的植物的位置关系的简图。

图10是表示其他例子的白色led的光谱分布和基于滤波器的蓝色光的透过状态的图。

图11是表示其他例子的白色led的光谱分布和基于滤波器的蓝色光的透过状态的图。

图12是表示第三实施方式的植物培育装置的简图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下参照图1～图7对将本发明的植物培育装置具体化的第一实施方式进行说明。图1表示本发明的植物培育装置1的整体的简要结构。植物培育装置1具备：容纳设备2、照明装置3、分隔板4、滤波器5、空调设备6、水栽设备7以及控制装置(省略图示)。

(容纳设备)

容纳设备2例如由多个钢制板部件组合并形成为有人字形屋顶的方形箱型，且在内部具有空间。容纳设备2的屋顶部2a和壁部2b为遮蔽从外部进入内部的光的构造。对于容纳设备2而言，通过沿着水平方向延伸的分隔板4将内部的空间分隔为上下的空间。上方的空间为配置利用白色光源31的照明装置3的光源配置空间21。下方的空间为用于配置所培育的植物pl的植物培育空间22。

(照明设备)

照明设备3具备：白色光源31、基板32、反射板33以及电力供给部34。例如，作为白色光源31而使用白色led。作为白色led，例如使用将从红色、绿色、蓝色的led芯片发射的光混合而成为白色光的类型。白色led例如是炮弹型，且配置于圆盘状的基板32的中央。在基板32以从上方覆盖的方式设置有下方呈伞状打开的反射板33。

电力供给部34从交流电源经由整流电路与白色光源31连接。电力供给部34具备调光电路(省略图示)。控制装置(省略图示)与培育的植物pl(例如，叶用莴苣)的成长状况相应地，通过调光电路进行从白色led照射的光的控制(例如点亮、熄灭、照射的光的强弱等)。

(分隔板和聚光装置)

分隔板4具备：分隔板主体部4a、和供后述的滤波器5安装的安装部4b。

分隔板主体部4a例如由能够供白色光透过的聚碳酸酯制的部件形成为方形的板状且沿水平方向延伸。分隔板主体部4a的四周的端部例如经由托架41且通过螺栓、螺母42固定于容纳设备2的内周壁的中央部。分隔板主体部4a将容纳设备2的内部的空间沿上下分隔。分隔板主体部4a的四周的端部与容纳设备2的内周壁之间由省略图示的橡胶制密封材料密封。在分隔板主体部4a形成有供后述的滤波器5嵌入的安装部4b。

安装部4b作为分隔板主体部4a的光源配置空间21侧开口，且不被贯通的有底的圆盘状的孔而形成。通过使其为不被贯通的有底的圆盘状的孔，从而能够在替换滤波器5时，防止植物培育空间22的进行了调整的空气向光源配置空间21泄漏。

分隔板4遮挡光源配置空间21与植物培育空间22之间的温度的传导和空气的流通。具体而言，分隔板4遮挡主要来自光源配置空间21中的光源的热向植物培育空间22移动，且遮挡为了植物培育空间22中的植物培育而进行了调整的空气向光源配置空间21泄漏。

在分隔板4的下表面(植物培育空间22侧)经由托架(省略图示)而安装有作为聚光装置的多个遮光帘43。

各遮光帘43与分隔板4的安装部4b对应地配置。遮光帘43例如由聚酯制布材形成为上下开口的圆筒状。遮光帘43具有遮光功能，并且在内周壁部具有银色的反射布部，该银色的反射布部具有向入射侧的相反侧反射光的功能，透过了滤波器5的光集中照射在配置于圆筒形的开口的下方的培育的植物pl。

(滤波器)

滤波器5例如使用玻璃制且使特定的波长的光透过的光学带通滤波器。滤波器5(第一滤波器)形成为圆盘状，且如图2和图3所示，在外周设置有例如合成树脂制的安装缘5a。在安装缘5a设置有把持部5a1，作业人员利用手指把持把持部5a1从而能够将滤波器5相对于分隔板4的安装部4b容易地拆装。

这样，滤波器5(第一/第二滤波器)利用将容纳设备2的内部的空间沿上下分隔的分隔板4来安装，因此能够实现以无需专用的保持装置的方式，能够以低成本的设备照射需要的波长的光的植物培育装置1。

此外，如图4所示，分隔板4的安装部4d也可以被贯通。该情况下，滤波器5(第二滤波器)使白色光源31的光不受影响地透过分隔板4并向培育的植物pl照射。另外，安装缘5a与安装部4d之间由密封材料(省略图示)密封。

(空调设备)

空调设备6具备：抑制光源配置空间21的光源引起的温度上升的通气装置61、维持植物培育空间22的培育的植物pl的适温的温度调节装置62、调节适宜湿度的湿度调节装置63、以及二氧化碳供给装置64。

(通气装置)

通气装置61在面对光源配置空间21的一个壁面(图1中右侧的壁面)具备百叶窗、强制排气的风扇61a、和将内部的空气向外部排气的排气口61b。通气装置61在面对光源配置空间21的另一个壁面具备吸气口61c，该吸气口61c具备百叶窗。通气装置61从吸气口61c吸引冷的外部的空气，并从排气口61b将被白色光源31加热过的光源配置空间21内的空气向外部排出。

(温度调节装置、湿度调节装置)

温度调节装置62例如是制冷制热装置，且具备配置于植物培育空间22的温度传感器(省略图示)。温度调节装置62基于温度传感器所检测的温度，调节植物培育空间22的温度。

湿度调节装置63具备配置于植物培育空间22的湿度传感器(省略图示)。湿度调节装置63基于湿度传感器所检测的温度，调节植物培育空间22的湿度。对于湿度的调节而言，在湿度较低的情况下，利用加湿装置加湿，在湿度较高时，利用送风装置送入干燥空气。若湿度过高，则蒸腾作用不活跃，水、养分的搬运、抑制叶片的温度上升的作用降低。

(二氧化碳供给装置)

二氧化碳供给装置64具备设置于植物培育空间22的二氧化碳浓度检测传感器(省略图示)。二氧化碳供给装置64基于二氧化碳浓度检测传感器所检测的二氧化碳浓度将促进光合作用所需要的二氧化碳添加到植物培育空间22的空气中。

(水栽设备)

水栽设备7具备：向培育的植物pl的根供给水和营养液的栽培槽71、存积水和营养液的栽培溶液罐(省略图示)、以及将栽培溶液罐的水和营养液向栽培槽71输送的泵(省略图示)。

在栽培槽71设置例如由发泡树脂材料构成的培养基(省略图示)，且在培养基种植所培育的植物pl。培养基在浸渍于循环的水和营养液的状态下支承培育的植物pl，且向培育的植物pl的根供给水和营养液。在栽培溶液罐中，进行水、浓缩溶液的供给且进行营养液的浓度的调整。

(控制装置)

控制装置(省略图示)主要控制照明设备3、温度调节装置62、湿度调节装置63、二氧化碳供给装置64的二氧化碳量的调节、水栽设备7的动作。

(工作)

接下来，针对植物培育装置1的工作，以照明装置3和安装于分隔板4的滤波器5的功能为中心进行说明。滤波器5例如是带通滤波器，使用透过的光的中心波长为450nm，半值宽度50nm的第一滤波器(参照图6)、和透过的光的中心波长为660nm，半值宽度50nm的第二滤波器(参照图7)。

如作为光谱分布图的图6和图7所示，白色光源31的白色光发出420nm～680nm的波长的光。白色光源31的白色光被第一滤波器透过425nm～475nm的波长的光。该透过的光主要是蓝色光。

另外，白色光源31的白色光由于第二滤波器而被透过635nm～685nm的波长的光。该透过的光主要是红色光。

首先，对于培育的植物pl而言，在茎pls的生长时期使用第一滤波器，对茎pls照射蓝色光，从而抑制茎的生长。

接下来，在培育的植物pl处于叶片部pll的生长时期时，将第一滤波器从分隔板4取下，并安装第二滤波器。由此，照射红色光，从而促进叶片部pll的生长。这样，在培育的植物pl例如是像叶用莴苣那样食用叶片部的蔬菜的情况下，能够缩小不食用的茎部并且增大叶片部地来培育，而提高商品价值。

在第一实施方式的植物培育装置1中，分隔板4遮挡光源配置空间21与植物培育空间22之间的温度的传导和空气的流通。另外，在分隔板4设置有透过白色光源31的白色光中的特定的波长的光(蓝色光或者红色光)的滤波器5。

由此，能够以不准备发出特定的波长的光的光源的方式，通过设置于分隔板4的滤波器5仅从白色光源31的白色光中使产生需要的颜色的特定的波长的光透过并向培育的植物pl照射。滤波器5的安装利用将光源配置空间21与植物培育空间22之间分隔的分隔板4，不需要专用的保持装置，因此能够实现低成本的设备。

另外，分隔板4具备分隔板主体部4a和供滤波器5安装的安装部5b，滤波器5能够拆装地设置于安装部5b。

由此，能够与培育的植物pl相应地，容易地替换设置于分隔板4的滤波器5。

另外，滤波器5能够拆装地设置于分隔板4的光源配置空间21侧。

由此，滤波器5能够从位于分隔板4的上方的光源配置空间21侧容易地拆装。

另外，分隔板主体部4a透过白色光源31的白色光。由此，仅在滤波器5存在的部分，使特定的波长的光透过。能够容易地进行仅通过操作滤波器5的位置、或者培育的植物pl的位置，来将特定的波长的光向培育的植物pl照射。

另外，植物培育装置1还具备将光聚集在培育的植物pl的遮光帘43(聚光装置)。

由此，能够将需要的波长的光集中并照射在培育的植物pl。

另外，遮光帘43配置于植物培育空间22。

由此，包含透过了分隔板4的光在内，能够将最终有可能照射在培育的植物pl的光全部聚集在植物培育空间22内，并精确地照射。

(第二实施方式)

接下来，以下参照图8和图9对将本发明的植物培育装置具体化的第二实施方式进行说明。

第二实施方式的植物培育装置201具备作为使滤波器205水平移动的水平移动装置的一对导轨206。导轨206铺设于分隔板204的光源配置空间21侧。滤波器205形成为具有规定的厚度的长方形。多个培育的植物pl例如由分别沿x方向构成两列，且沿y方向构成五列的a组和b组两组构成。在这些点上，与第一实施方式不同。其他的结构相同，因此省略说明。此外，通过多个培养的植物pl分别沿x方向构成两列且沿y方向构成五列的结构相当于规定的单元。

以下，主要针对不同点进行详细叙述。

一对导轨206在分隔板204上沿着x方向延伸。导轨206例如由i形钢制部件形成。对于滤波器205而言，x方向形成为短边且y方向形成为长边，在各边所构成的外周设置有周缘部205a。周缘部205a例如由不锈钢制部件形成，在各短边沿x方向并列地设置有两对支轴205b。各支轴205b沿着y方向延伸，在各支轴205b能够自由旋转地设置有在导轨206上转动的滚动轮205c。此外，由导轨206和滚动轮205c构成水平移动装置。

以白色光源31沿x方向为两列，沿y方向为五列的组合，与a组和b组的培育的植物pl分别对应地配置照明装置3。

由此，例如，存在培育的植物pl的b组的播种时期比培育的植物pl的a组晚的情况。首先，针对a组使透过蓝色的光的第一滤波器2051对置，而在茎的生长时期抑制茎的生长，其后使第一滤波器2051移动到与b组对置的位置，而在b组的茎的生长时期抑制茎的生长。使透过红色的光的第二滤波器2052与培育的植物pl的a组对置，而实现促进叶片部的生长。

这样，能够仅通过在需要的时期使需要的第一/第二滤波器2051、2052移动，来利用一个种类的白色光源31产生植物的培育需要的效果。

对于第二实施方式的植物培育装置201而言，在将所培育的植物pl按规定的单元来进行划分而种植的情况下，植物培育装置201与规定的单元对应地，具备不同种类的第一滤波器2051和第二滤波器2052。

由此，能够将需要的波长的光针对每个规定的单元向培育的植物pl照射。

植物培育装置201还具备将第一/第二滤波器2051/2052水平移动的水平移动装置(导轨206和滚动轮205c)。

由此，能够与a组的培育的植物pl和b组的培育的植物pl相应地使第一/第二滤波器2051、2052滤波器水平移动并照射需要的波长的光。

(第三实施方式)

接下来，以下参照图12对将本发明的植物培育装置具体化的第三实施方式进行说明。

第三实施方式的植物培育装置301具备使分隔板4上下活动的上下活动装置8。照明装置3经由支承框36固定于分隔板4。这些点与第一实施方式不同。其他的结构相同，因此标注相同的附图标记并省略说明。

上下活动装置8具备：滑块81、与滑块81卡合的上下引导部82、卷绕部件83、电动马达84、带轮85、以及绳索86。

滑块81例如由缩醛树脂制部件形成，且分别固定于分隔板4的四角。在各滑块81分别形成有与上下引导部件82卡合的省略图示的卡合部。

上下引导部82例如由不锈钢钢制部件形成为沿上下方向延伸的棒状。在上下引导部82沿着上下方向形成有供滑块81的卡合部能够滑动地卡合的省略图示的卡合槽。

卷绕部件83与后述的电动马达84的驱动轴(未图示)连结。卷绕部件83构成为具备沿轴向离开规定间隔地围设的三个凸缘状部(省略图示)，且在由这三个凸缘状部分隔出的四个外周部分别卷绕与四角对应的绳索86。

电动马达84例如经由托架br且通过螺栓、螺母(未图示)固定于在植物培育空间21的中央上部设置的容纳设备2的构造体2c。在电动马达84连结有省略图示的减速机构。电动马达84改变在减速机构内啮合的齿轮，从而使卷绕部件83向正反方向旋转。

各绳索86例如由芳族聚酰胺纤维制部件分别捻合而形成。在设置于四角的各滑块81的上部形成有省略图示的连结部，分别连结有绳索86的前端部。各绳索86的基端部分别固定于卷绕部件83的四个外周部中的对应的一个外周部。

带轮85具备：与绳索86接触地旋转的圆盘状旋转轮85a、和将圆盘状旋转轮85a的旋转轴(未图示)能够旋转地轴支承的轴承部85b。各带轮85的轴承部85b经由省略图示的托架分别固定于容纳设备2的植物培育空间21的四角的上部。各带轮85的圆盘状旋转轮85a与各绳索86的中间部接触地旋转，使电动马达84的旋转方向的力变化为朝向上方的力。

在容纳设备2的壁部2b设置有在壁部2b的内侧能够进出地突出的多个限位器st。各限位器st支承分隔板4的下端部，且配置于分隔板4停止的规定的位置。通过限位器st，能够稳定地支承分隔板4。

照明装置3在设置于分隔板4的端部的省略图示的保护缘部固定两端部，且固定于以跨越分隔板4的中央部的方式形成的多个(在本实施方式中为五根)支承框36。保护缘部例如由不锈钢制部件形成为截面“コ”字型，且在壁部2b侧设置有例如橡胶制的密封材料。各支承框36例如由不锈钢部件形成为截面矩形状，且具备：与对置的保护缘部分别连结并向斜上方立起的一对斜边部件36a、和将斜边部件36a的前端沿水平方向延伸地相连的水平部件36b。在水平部件36b的下表面固定有分别支承三个白色光源31，且沿水平方向延伸的水平基板37。

由此，能够配合培育的植物pl的生长使分隔板4和白色光源31沿上下方向移动，而能够将培育的植物pl的特定的波长的光向需要的部位照射。

此外，在第三实施方式中，使照明设备3与分隔板4一同上下活动，但并不限定于此。例如，也可以仅使分隔板4上下活动，特别是在设置有作为聚光装置的遮光帘43的情况下，能够将进行培育的植物pl的特定的波长的光向需要的部位照射

此外，在上述实施方式中，使白色led为将从红色、绿色、蓝色的led芯片发射的光混合而成为白色光的led，但并不限定于此。例如，也可以在蓝色led上涂覆黄色的荧光体。该情况下，白色光源呈现图10和图11所示那样的光谱分布。由此，在表示红色的波长的660nm附近没有峰值，因此在照射红色光的情况下，使用调光电路提高白色光源的输出来将光向要进行培育的植物照射。

另外，白色光源31并不限定于白色led。例如，能够使用产生白色光的荧光灯、白炽灯泡。

另外，分隔板4使用了聚碳酸酯制的板，但并不限定于此，例如能够使用丙烯酸制板、强化玻璃板等。

另外，使聚光装置为将遮光帘43设成圆筒形而得的聚光装置，但并不限定于此，例如也可以是聚集白色光源的光的凸透镜。

另外，水平移动装置为由导轨206和滚动轮205c构成的水平移动装置，但并限定于此，例如，也可以在设置于分隔板上的传送带载置滤波器并使其水平移动。

另外，滤波器5为与分隔板4独立设置的滤波器，但并限定于此，例如，如图5所示，a滤波器105a和b滤波器105b也可以与分隔板104一体设置。

由此，a滤波器105a和b滤波器105b与分隔板104一体设置，因此能减少部件个数。另外，在安装分隔板104时，同时安装a滤波器105a和b滤波器105b，而使操作容易。另外，如图5所示，通过将透过的光的波长不同的a滤波器105a和b滤波器105b一体设置，且通过使培育的植物pl移动到与两个种类的滤波器对应的位置，从而能够控制植物的培育。

另外，使滤波器5为玻璃制的带通滤波器，但并不限定于此，例如也可以组合像二向色性膜那样反射特定的波长的光，并透过其他的波长的光的滤波器。

另外，使培育的植物为有利于食用的叶用莴苣，但并不限定于此，例如也可以是观赏用的植物(玫瑰、菊等)。例如，是玫瑰的情况下，使用透过将开花时期提前、将开花时期延长的波长的光的滤波器。

本发明并不仅限定于上述且附图中示出的实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当地变更来实施。

附图标记说明

1…植物培育装置；2…容纳设备；21…光源配置空间；22…植物培育空间；3…照明装置；31…白色光源；4…分隔板；4a…分隔板主体部；4b…安装部；43…遮光帘(聚光装置)；5…滤波器；104…分隔板；105a…a滤波器；105b…b滤波器；201…植物培育装置；204…分隔板；205…滤波器；2051…第一滤波器；2052…第二滤波器；206…导轨(水平移动装置)；205c…滚动轮(水平移动装置)；301…植物培育装置；8…上下活动装置；pl…培育的植物。