植物生産システム
【課題】植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を十分に供給することができる植物生産システムを提供すること。
【解決手段】波長変換光学板３で波長変換された光は、その平面方向の端部から反射プリズム５に照射され、更に、反射プリズム５の反射膜１５によって、下面側に配置された植物７に供給されるので、植物７を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を大きく低減することができる。つまり、波長変換光学板３の上面から照射された太陽光は、波長変換光学板３の平面方向の端部側に約７０％集光されるので、波長変換光学板３の平面方向の端部から反射プリズム５を介して植物７に光を供給することにより、太陽光を極めて効率良く利用できる。
【解決手段】波長変換光学板３で波長変換された光は、その平面方向の端部から反射プリズム５に照射され、更に、反射プリズム５の反射膜１５によって、下面側に配置された植物７に供給されるので、植物７を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を大きく低減することができる。つまり、波長変換光学板３の上面から照射された太陽光は、波長変換光学板３の平面方向の端部側に約７０％集光されるので、波長変換光学板３の平面方向の端部から反射プリズム５を介して植物７に光を供給することにより、太陽光を極めて効率良く利用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光などの光を用いて植物を生産する植物工場などに利用できる植物生産システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工的に植物を生産する植物工場としては、太陽光利用型と完全制御型が知られている。
前者は、ハウス栽培の延長であり、太陽光を利用して、比較的低コストで野菜等を生産できるという利点がある。この太陽光利用型の技術としては、植物の成長を高めるために、波長変換光学板を用いて太陽光の波長を変換し、植物の生育に好適な波長の光を供給する技術が提案されている（特許文献１、２ 参照）。
【０００３】
一方、後者は、野菜など農産物の安定供給を図るため、光源に、人工的な高圧Ｎａランプ、蛍光灯、発光ダイオード等を用いたものであり、近年では、あたかも野菜を栽培する工場の様な植物工場の建設が進められている。
【０００４】
この完全制御型の特長は、光、温度、二酸化炭素濃度などの環境制御による植物の周年生産システムであり、天候に左右されず狭い土地で太陽生産ができ、無農薬、新鮮、清潔等、高付加価値作物の安定供給ができ、食の安全、安心、消費者の健康志向に合致する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１６０５２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、太陽光利用型は、夏季の高温対策が課題であり、一般的に無農薬栽培は容易ではない。そのため、農薬を使用することになるが、農薬を使用することによる周辺の大気汚染、雨水に混入することによる水質汚染の問題がある。更に、最近の健康志向の高まりにより、無農薬栽培や豊潤な味の有機栽培が要請されている。
【０００７】
特に、波長変換光学板を用いる場合には、太陽光の多くが波長変換光学板の表面などで反射してしまい、十分な光量の波長変換光が植物に照射されない（例えば太陽光の１５％程度しか利用されない）という問題があった。
【０００８】
一方、完全制御型で栽培を行うためには、大量の電力を消費するため生産コストがかかり、また、地球温暖化、化石燃料の枯渇化など、環境・エネルギー問題に大きな影響を与えることが懸念されている。
【０００９】
更に、使用する光源については、高圧Ｎａランプは、高出力でかつＷ当り単価が安価だが、多量の熱放射によって近接照明ができないという問題がある。また、蛍光灯は、安価で扱いやすいが、赤色成分が少なく生産物の品質にやや難点がある。更に、発光ダイオードは、長寿命、赤と青のクロロフィルの吸収スペクトルに一致するなどの利点があるが、照明設備が高価格になるという問題がある。
【００１０】
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、その目的は、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を十分に供給することができる植物生産システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置された反射プリズムと、を備え、前記反射プリズムは、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるようにその反射面が配置されるとともに、該反射プリズムによる光の反射方向に、植物の配置場所が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部から光の多く（波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が射出される。そして、波長変換光学板の端部から射出された光は、反射プリズム内に入射し、その反射面によって反射して、植物側に照射される。
【００１３】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００１４】
（２）請求項２の発明では、前記波長変換光学板の平面方向における端部と、該端部の外側に配置された反射プリズムの反射面との間に、前記光を前記波長変換光学板の板厚方向に透過させる光透過部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、波長変換光学板の端部と反射プリズムの反射面との間に光透過部を備えているので、波長変換光学板の板厚方向から光透過部に入射した光は、そのまま光透過部を通過して植物に照射される。
【００１６】
従って、植物に対しては、波長変換光学板によって波長変換された光だけでなく、その他の波長の光もある程度は照射されるので、植物の育成にとってはより好ましいと考えられる。
【００１７】
（３）請求項３の発明では、前記反射プリズムの周囲に、前記植物に向けて光を照射する照明部を設けたことを特徴とする。
本発明では、例えばＬＥＤ等によって植物に光を照射する照明部を設けているので、例えば天気が悪く太陽光が十分でない場合や夜間においても、植物に光を供給することができる。
【００１８】
（４）請求項４の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部に配置されて光を反射する反射部と、を備え、前記反射部は、前記波長変換光学板の平面方向における端部に到る光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるように、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めに配置されるとともに、該反射部による光の反射方向に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部の反射部にて光の多く（即ち波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が反射する。そして、波長変換光学板の反射部にて植物側に反射した光は、植物に効率良く照射される。
【００２０】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００２１】
（５）請求項５の発明では、前記波長変換光学板の平面方向における端部が該平面方向に対して斜めにカットされており、該斜めの斜面に前記反射部を構成する反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、反射部の構成を例示したものである。
なお、斜めに傾斜した傾斜角θ（平面方向と垂直の板厚方向に対する傾斜角）としては、例えば４０°＜θ＜５０°の範囲が好適である。
【００２３】
（６）請求項６の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該光を案内する光ファイバーと、を備え、前記光ファイバーの一端は、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を受光するように、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置されるとともに、前記光ファイバーの他端側に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部から光の多く（即ち波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が射出される。そして、波長変換光学板の端部から光ファイバー内に照射された光は、光ファイバー内を案内されて、植物に効率良く照射される。
【００２５】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００２６】
（７）請求項７の発明では、前記波長変換光学板は、波長変換の特性が異なる複数の波長変換光学板が積層されたものであることを特徴とする。
本発明は、波長変換光学板を例示したものである。これにより、植物の育成に好適な複数の波長の光を選択的に取り出して、植物に供給できるので、植物の育成に一層好適である。
【００２７】
（８）請求項８の発明では、前記波長変換光学板は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板と、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００２８】
本発明は、波長変換光学板の好ましい構成を例示したものである。
図４に例示する様に、主として４５０ｎｍの波長の光（例えば青色ＬＥＤの光）が、発芽を促進することが知られており、また、主として６５０ｎｍの波長の光（例えば赤色ＬＥＤの光）が、光合成、発芽、開花を促進することが知られている。
【００２９】
従って、本発明では、これらの波長を含むように、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板や、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板を用いる。
【００３０】
特に、青色波長変換光学板と赤色波長変換光学板とを積層した波長変換光学板を用いると、より一層光合成や発芽や開花を促進できるので、好適である。
しかも、青色波長変換光学板と赤色波長変換光学板とを積層するとともに、太陽光の入射側に青色波長変換光学板を配置した場合には、赤色波長変換光学板は、青色波長変換光学板にて波長変換された青色光を、効率よく赤色光に変換できるので、太陽光を極めて有効に利用できるという利点がある。
【００３１】
（９）請求項９の発明では、複数の前記波長変換光学板を板厚方向に積層した構成を備えるとともに、前記光の入射側の波長変換光学板の面積が該光の入射側と反対側の波長変換光学板の面積より大きく設定されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明では、光の入射側の波長変換光学板の面積が光の入射側と反対側（出射側）の波長変換光学板の面積より大きく設定されているので、入射側の波長変換光学板の端部側で反射した光を、出射側の波長変換光学板を通過することなく、直接に植物側に供給することができる。よって、一層植物に効率よく光を供給することができる。
【００３３】
（１０）請求項１０の発明では、前記波長変換光学板の光の入射側と反対側の表面に、光を反射する反射膜を備えたことを特徴とする。
本発明では、波長変換光学板の入射側から入射した光（特に赤外線）を反射膜によって反射することによって、赤外線が植物側に供給することを防ぐことができる。
【００３４】
よって、本発明では、植物に対する熱放射が少ないので、波長変換光学板や反射プリズムや光ファイバー等を植物に近接して配置できる。これにより、一層多くの光（即ち植物の生育に好適な光）を供給できるので、好適に植物を育成できるという顕著な効果を奏する。
【００３５】
（１１）請求項１１の発明では、前記波長変換光学板から射出される光が案内される位置に、前記光の導入が可能な密閉容器を配置するとともに、前記密閉容器内に、前記植物を載置して移動させるベルトコンベア、前記植物に養分を与える養分水循環システム、前記植物に水分を供給するシャワー、前記植物に炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、前記植物の生育に有害な物質及び／又は生物の侵入を阻止するクリーンエアシステムのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００３６】
本発明では、植物を密閉容器内で育てることができるので、有害な物質や生物の侵入を防止でき、よって、無農薬で植物を育てることができるという顕著な効果を奏する。また、最小限の容積で植物を育成することができるという利点がある。
【００３７】
（１２）請求項１２の発明では、更に、前記ベルトコンベアに載置した植物の培養床に対して種付けを行う自動種付け装置と、前記ベルトコンベアに載置した植物を回収する回収装置とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００３８】
本発明では、植物の種付けや回収などをベルトコンベアを用いて行うことができるので、植物生産の労力を低減できるという利点がある。また、従来の様な、コストのかかる大型の建物が不要であるという効果もある。
【００３９】
なお、前記各請求項においては、波長変換光学板としては、例えば透明なガラス又は樹脂中に、不純物として蛍光物質（蛍光色素）等が混入されているものを採用できる。この場合には、波長変換光学板に入射した光が、蛍光物質等に当たると特定の波長の蛍光を発生する。
【００４０】
また、前記波長変換光学板は、透明なガラス又は樹脂からなる基板の表面（光の入射側の表面）に、入射した光に応じて蛍光を発生する蛍光物質を含む蛍光物質層等を形成したものを採用できる。この場合には、光が基板表面の蛍光物質に当たって発生した蛍光は、透明な基板に入射する。
【００４１】
なお、前記ガラス及び樹脂としては、無色透明が最も好ましいが、色がついていてもよい。また、ガラスとしては、例えばシリカ、酸化ホウ素系ガラスを採用でき、樹脂としては、例えばアクリル、ポリカーボネイトを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の植物生産システムを示す正面図である。
【図２】実施例１の植物生産システムを示す平面図である。
【図３】（ａ）青色波長変換光学板の波長変換の特性を示すグラフ、（ｂ）赤色波長変換光学板の波長変換の特性を示すグラフである。
【図４】光の波長と植物の生育との関係を示すグラフである。
【図５】実施例２の植物生産システムを示す正面図である。
【図６】実施例３の植物生産システムを示す正面図である。
【図７】実施例４の植物生産システムを示す正面図である。
【図８】実施例５の植物生産システムを示す正面図である。
【図９】実施例６の植物生産システムを示す正面図である。
【図１０】実施例７の植物生産システムを示す正面図である。
【図１１】実施例８の植物生産システムを示す正面図である。
【図１２】実施例９の植物生産システムの平面を示す説明図である。
【図１３】（ａ）他の波長変換光学板の構成を示す説明図、（ｂ）更に他の光変換光学板の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
次に、本発明の植物生産システムの実施例について、いくつかの具体的な例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００４４】
ａ）まず、本実施例の植物生産システムの構成について説明する。
図１及び図２に示す様に、本実施例の植物生産システム１は、平面形状が長方形の複数の波長変換光学板３と、波長変換光学板３の平面方向に配置された複数の反射プリズム５と、反射プリズム５の下方に配置された植物７とを備えている。なお、波長変換光学板３と反射プリズム５とから平板状の植物育成パネル９が構成されている。
【００４５】
以下、各構成について説明する。
前記波長変換光学板３は、例えば縦５００ｍｍ×横１０００ｍｍ×厚み８ｍｍの透光性を有する平板であり、その平面方向の端面は、平面方向に対して垂直に形成されている。
【００４６】
また、この波長変換光学板３は、受光した太陽光の波長を変換する、板厚４ｍｍの平板状の青色波長変換光学板１１と、同様な板厚４ｍｍの平板状の赤色波長変換光学板１３とを、板厚方向に重ねて、透光性を有する光学接着剤（例えば光学シリコン樹脂接着剤）で貼り合わせて一体にしたものである。
【００４７】
このうち、青色波長変換光学板１１は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色蛍光板である。この青色波長変換光学板１１としては、例えばＢＡＳＦ社製のＬｕｍｏｇｅｎ５７０を採用することができる。なお、この青色波長変換光学板１１は、図３（ａ）に示す様な特性を有する。なお、図３の縦軸は、吸収、発光強度を規格化した値を示している。
【００４８】
また、赤色波長変換光学板１３は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光する赤色蛍光板である。この赤色波長変換光学板１３としては、例えばＢＡＳＦ社製のＬｕｍｏｇｅｎ３０５を採用することができる。なお、この赤色波長変換光学板１３は、図３（ｂ）に示す様な特性を有する。
【００４９】
ここで、青色波長変換光学板１１と赤色波長変換光学板１３とを積層した波長変換光学板３を用いる理由を説明する。
図４に示す様に、４５０ｎｍ前後の波長の光（例えば青色ＬＥＤの光）が、発芽を促進することが知られており、また、６５０ｎｍ前後の波長の光（例えば赤色ＬＥＤの光）が、光合成、発芽、開花を促進することが知られている。
【００５０】
従って、本実施例では、これらの植物７の生育に好ましい波長の光を発生させるために、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板１１と６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板１３とを重ねて使用するのである。
【００５１】
なお、図４の縦軸の相対効果とは、６６０ｎｍのスペクトルの強度で規格化した値を示している。
また、前記図１及び図２に示す様に、前記反射プリズム５は、長手方向（図２の左右方向）と垂直の断面が直角三角形（短辺８ｍｍ×長辺（斜辺）１１．３ｍｍ）のプリズムである。この反射プリズム５は、例えば透明なアクリルから構成され、その斜辺に反射膜１５が形成されている。なお、反射膜１５は、厚み１００ｎｍのＡｌからなり、スパッタ又は蒸着により形成することができる。
【００５２】
特に本実施例では、左右の波長変換光学板３に挟まれた空間に、一対の反射プリズム５が左右対称となるように配置されている。
詳しくは、左右の波長変換光学板３に挟まれた空間において、図１の左側の波長変換光学板３の平面方向における右側の端面１７に、左側の反射プリズム５Ｌの一方の短辺側の端面１９が当接するとともに、同左側の反射プリズム５Ｌの他方の短辺側の端面２１が、波長変換光学板３の下面２３と、その表面が一致するように（従って、端面２１が図１の下方に向くように）配置されている。
【００５３】
これにより、反射プリズム５Ｌの斜面２５に形成された反射膜１５が、前記平面方向（図１の左右方向）に対して４５°傾斜することになる。
同様に、前記左右の波長変換光学板３に挟まれた空間において、図１の右側の波長変換光学板３の平面方向における左側の端面２７に、右側の反射プリズム５Ｒの一方の短辺側の端面２９が当接するとともに、同右側の反射プリズム５Ｒの他方の短辺側の端面３１が、波長変換光学板３の下面２３と、その表面が一致するように（従って、端面３１が図１の下方に向くように）配置されている。
【００５４】
これにより、反射プリズム５Ｒの斜面３３に形成された反射膜１５が、前記平面方向（図１の左右方向）に対して４５°傾斜することになる。
なお、植物育成パネル９において、その左右端に配置された波長変換光学板１３の外側端面３５には、アルミからなる反射膜３７が形成されている。
【００５５】
そして、植物育成パネル９の左右の反射プリズム５Ｒ、５Ｌの直下、即ち、植物育成パネル９の板厚方向において、太陽光の入射側と反対側である出射側（図１の下方）には、複数の植物７が配置されている。なお、植物７は、ブロック状の例えば不織布等からなる培養床３９に植え付けられているが、培養床３９がなく植物の根だけでもよい。
【００５６】
ｂ）次に、植物生産システム１の機能について説明する。
本実施例では、植物育成パネル９の上方（青色波長変換光学板１１側）から、波長変換光学板３の表面（上面）に対して、垂直に近い所定角度で太陽光が照射される。なお、地面に対して植物育成パネル９をどのように配置するか等により、太陽光の入射角度は異なる。
【００５７】
そして、波長変換光学板３のうち、上面側の青色波長変換光学板１１に入射した太陽光の多くは、青色波長変換光学板１１にて波長変換される。具体的には、前記図３（ａ）に示した特性により、主として紫外線が青色光に波長変換される。
【００５８】
この青色光は、青色波長変換光学板１１内にて全反射を繰り返し、前記図１の実線で示す様に、青色波長変換光学板１１の平面方向の端部から反射プリズム５に放射される。この端部から放射された青色光は、反射プリズム５の反射膜１５にて反射され、反射プリズム５の端面２１、３１から、同図下方の植物７に向かって照射される。
【００５９】
なお、一部の光、即ち、青色波長変換光学板１１にて波長変換された光及び波長変換されない光の一部は、青色波長変換光学板１１を板厚方向に透過して、下側の赤色波長変換光学板１３に到る。
【００６０】
同様に、下面側の赤色波長変換光学板１３に入射した太陽光の多くは、赤色波長変換光学板１３にて波長変換される。具体的には、前記図３（ｂ）に示した特性により、主として緑色の光が赤色光に波長変換される。
【００６１】
この赤色光は、赤色波長変換光学板１３内にて全反射を繰り返し、前記図１の破線で示す様に、赤色波長変換光学板１３の平面方向の端部から反射プリズム５に放射される。この端部から放射された赤色光は、前記青色光と同様に、反射プリズム５の反射膜１５にて反射され、反射プリズム５の端面２１、３１から、同図下方の植物７に向かって照射される。
【００６２】
なお、一部の光、即ち、赤色波長変換光学板１３にて波長変換された光及び波長変換されない光の一部は、赤色波長変換光学板１３を板厚方向に透過して、赤色波長変換光学板１３の下面側から放射される。
【００６３】
また、植物育成パネル９の左右両端の波長変換光学板３には、その外側の端面３５に反射膜３７が形成されているので、波長変換光学板３によって波長変換された光は、前記端面３５から外部に漏出することなく、反射プリズム５側などに放射される。
【００６４】
ｃ）この様に、本実施例では、波長変換光学板３で波長変換された光は、その平面方向の端部から反射プリズム５に射出され、更に、反射プリズム５の反射膜１５によって、下面側に配置された植物７に照射されるので、植物７を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を大きく低減することができる。
【００６５】
つまり、波長変換光学板３の上面から照射された太陽光は、波長変換光学板３の平面方向の端部側に約７０％集光されるので、本実施例の様に、波長変換光学板３の平面方向の端部から反射プリズム５を介して植物７に光を供給することにより、太陽光を極めて効率良く利用できるという利点がある。
【００６６】
更に、本実施例では、青色波長変換光学板１１と赤色波長変換光学板１３とを積層することにより、各波長変換光学板１１、１３に到達した波長の光を、それぞれ植物の生育に適した波長の光に変化することができる。特に、赤色波長変換光学板１３は、青色波長変換光学板１１にて波長変換された青色光を、効率よく赤色光に変換できるので、太陽光を極めて有効に利用できるという利点がある。
【００６７】
つまり、本実施例では、植物７の成長によって好ましい波長の光を十分に供給することができるので、植物７を効率良く成長させることができるという顕著な効果を奏する。
【実施例２】
【００６８】
次に、実施例２について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５に示す様に、本実施例の植物生産システム４１は、前記実施例１と同様に、（青色波長変換光学板４３と赤色波長変換光学板４５とが積層された）複数の波長変換光学板４７と、左右の波長変換光学板４７の間に配置された複数対の反射プリズム４９とからなる植物育成パネル５１を備えており、反射プリズム４９の下面側（同図下方）には植物５３が配置されている。
【００６９】
また、左右の反射プリズム４９Ｌ、４９Ｒの斜面には、それぞれ反射膜５５が形成されるとともに、左右の外側に配置された波長変換光学板４３の外側の端面にも反射膜５７が形成されている。
【００７０】
特に、本実施例では、反射プリズム４９は、その長手方向と垂直の断面の形状は、長方形と直角三角形が一体となった台形の形状となっている。そして、直角三角形部分５９の斜面には前記反射膜５５が形成されているものの、長方形部分６１の上下面には反射膜が形成されていない。従って、上方から反射プリズム４９の長方形部分６１に入射した光は、長方形部分６１を透過して、その長方形部分６１の下面側から出射されるようになっている。
【００７１】
従って、本実施例では、前記実施例１と同様に、上面側の青色波長変換光学板４３に入射した太陽光の多くは、青色波長変換光学板４１にて波長変換され、また、下面側の赤色波長変換光学板４５に入射した太陽光の多くは、赤色波長変換光学板４５にて波長変換される。
【００７２】
そして、青色波長変換光学板４３で集光された光と赤色波長変換光学板４５で集光された光は、それぞれ平面方向の端部から反射プリズム４９側に出射され、反射プリズム４９の反射膜５５で反射して、植物５３側に照射される。
【００７３】
また、植物育成パネル５１の上方から照射された太陽光のうち、反射プリズム４９の長方形部分６１に照射された太陽光は、上述した様に、透明な長方形部分６１を透過して、そのまま植物５３に供給される。
【００７４】
これにより、本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、反射プリズム４９に太陽光がそのまま透過する長方形部分６１を備えているので、多くの波長の光を植物５３に供給することができる。よって、植物５３の生育には、より好ましいと推定される。
【実施例３】
【００７５】
次に、実施例３について説明するが、実施例２と同様な内容の説明は省略する。
図６に示す様に、本実施例の植物生産システム７１は、前記実施例２と同様に、（青色波長変換光学板７３と赤色波長変換光学板７５とが積層された）複数の波長変換光学板７７と、左右の波長変換光学板７７の間に配置された複数対の反射プリズム７９とからなる植物育成パネル８１を備えており、反射プリズム７９の下面側には植物８３が配置されている。
【００７６】
また、左右の反射プリズム７９Ｌ、７９Ｒも、前記実施例２と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜８５が形成されるとともに、左右の外側に配置された波長変換光学板７７の外側の端面にも反射膜８７が形成されている。
【００７７】
特に、本実施例では、波長変換光学板７７の下面、即ち、赤色波長変換光学板７５の下面にも、前記と同様な光を反射する反射膜８９が形成されているので、赤色波長変換光学板７５の下面から光が植物８３側に照射されることを防止している。
【００７８】
従って、本実施例では、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、波長変換光学板７７に入射した光は、赤色波長変換光学板７５の下面から漏出することなく、効率的に反射プリズム７９に導かれて、植物８３に供給されるので、太陽光を有効利用できるという利点がある。
【００７９】
特に、本実施例では、赤色波長変換光学板７５の下面に反射膜８７が形成されているので、赤外線が波長変換光学板７７の板厚方向に透過して、植物８３に照射されることを防止できるので、植物に対する熱放射を少なくできる。従って、植物育成パネル８１を植物８３に近接して配置できるので、好適に植物を育成できるという顕著な効果を奏する。
【実施例４】
【００８０】
次に、実施例４について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図７に示す様に、本実施例の植物生産システム９１では、（青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５とが積層された）複数の波長変換光学板９７が同図の紙面の厚み方向に沿って並列に配置された植物育成パネル１０１が用いられている。
【００８１】
そして、波長変換光学板９７の平面方向における端部の下面側（同図下方）に、植物１０３が配置されている。
特に本実施例では、波長変換光学板９７の平面方向における端部、従って、青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５との平面方向における端部が、平面方向に対して斜め（例えば４５°）にカットされており、この斜めの端面に、反射膜１０５が形成されている。
【００８２】
従って、本実施例では、波長変換光学板９７の上方から入射された光は、青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５とでそれぞれ集光されて、各端部の反射面１０５で反射して植物１０３側に照射される。
【００８３】
よって、本実施例でも、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、反射プリズムを使用しないので、構成を簡易化できるという利点がある。
【実施例５】
【００８４】
次に、実施例５について説明するが、実施例４と同様な内容の説明は省略する。
図８に示す様に、本実施例の植物生産システム１１１では、（青色波長変換光学板１１３と赤色波長変換光学板１１５とが積層された）複数の波長変換光学板１１７が同図の紙面の厚み方向に並列に配置された植物育成パネル１２１が用いられている。
【００８５】
そして、波長変換光学板１１７の平面方向における端部の下面側（同図下方）に、植物１２３が配置されている。
また、青色波長変換光学板１１３と赤色波長変換光学板１１５とのそれぞれの平面方向における端部が、平面方向に対して斜め（例えば４５°）にカットされており、この斜めの端面に、それぞれ反射膜１２５、１２７が形成されている。
【００８６】
特に本実施例では、青色波長変換光学板１１３の幅（同図左右方向）が赤色波長変換光学板１１５の幅より大きく設定されている。詳しくは、青色波長変換光学板１１３の反射膜１２５と赤色波長変換光学板１１５の反射膜１２７とが、同図上下方向において重ね合わないように設定されている。
【００８７】
従って、本実施例では、青色波長変換光学板１１３の上方から入射された光は、青色波長変換光学板１１３で集光されて、その端部の反射面１２５で反射して植物１２３側に照射される。一方、赤色波長変換光学板１１５に入射して集光された光は、その端部の反射面１２７で反射して植物１２３側に照射される。
【００８８】
よって、本実施例では、前記実施例４と同様な効果を奏するとともに、青色波長変換光学板１１３で集光されて反射膜１２５で反射した光は、直接に植物１２３に供給されるので、植物１２３への光の供給を一層効率良く行うことができるという利点がある。
【実施例６】
【００８９】
次に、実施例６について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図９に示す様に、本実施例の植物生産システム１３１では、植物育成パネル１３２として、青色波長変換光学板１３３と赤色波長変換光学板１３４とが積層された波長変換光学板１３５が用いられている。
【００９０】
また、波長変換光学板１３５の平面方向の一端には、光を反射する反射膜１３６が形成されている。
特に本実施例では、波長変換光学板１３５の平面方向の他端、即ち、青色波長変換光学板１３３の平面方向の他端と赤色波長変換光学板１３４の平面方向の他端には、それぞれ光ファイバー１３７、１３８の一端が配置されている。そして、光ファイバー１３７、１３８の他端には、植物１３９が配置されている。
【００９１】
従って、本実施例では、青色波長変換光学板１３３の上方から入射された光は、青色波長変換光学板１３３で集光されて、その端部から光ファイバー１３７内に出射され、光ファイバー１３７の他端から植物１３９に照射される。同様に、赤色波長変換光学板１３４に入射して集光された光は、その端部から光ファイバー１３８内に出射され、光ファイバー１３８の他端から植物１３９に照射される。
【００９２】
よって、本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、光ファイバー１３７、１３８の方向は自由に変更できるので、植物生産システム１３１の構造の自由度が高いという利点がある。
【実施例７】
【００９３】
次に、実施例７について説明するが、実施例３と同様な内容の説明は省略する。
図１０に示す様に、本実施例の植物生産システム１４１は、前記実施例３と同様に、（青色波長変換光学板１４３と赤色波長変換光学板１４５とが積層された）複数の波長変換光学板１４７と、左右の波長変換光学板１４７の間に配置された複数対の反射プリズ１４９とからなる植物育成パネル１５１を備えており、反射プリズム１４９の下面側に植物１５３が配置されている。
【００９４】
また、左右の反射プリズム１４９Ｌ、１４９Ｒも、前記実施例３と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜１５５が形成されている。また、左右の外側の波長変換光学板１４７の外側の端面に反射膜１５７が形成されるとともに、波長変換光学板１４７の下面にも反射膜１５９が形成されている。
【００９５】
特に、本実施例では、左右の反射プリズム１４９Ｌ、１４９Ｒの間に空間が設けられており、この空間に、植物１５３に光を照射する例えばＬＥＤからなる照明１６１が配置されている。
【００９６】
この照明としては、前記図４に示す様に、４５０ｎｍ前後の光を照射する青色ＬＥＤや６５０ｎｍ前後の光を照射する赤色ＬＥＤ等の両方又は一方を用いることができる。また、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの配置としては、図１０の左右方向に配列する方法や、図１０の紙面の厚み方向に交互に配置する方法等を採用できる。
【００９７】
従って、本実施例では、前記実施例３と同様な効果を奏するとともに、照明１６１を備えているので、太陽光が少ない場合でも、植物１５３を安定的に成長させることができるという利点がある。
【実施例８】
【００９８】
次に、実施例８について説明するが、実施例７と同様な内容の説明は省略する。
図１１に示す様に、本実施例の植物生産システム１７１は、前記実施例７と同様に、（青色波長変換光学板１７３と赤色波長変換光学板１７５とが積層された）複数の波長変換光学板１７７と、左右の波長変換光学板１７７の間に配置された複数対の反射プリズ１７９とからなる植物育成パネル１８１を備えている。
【００９９】
また、左右の反射プリズム１７９Ｌ、１７９Ｒも、前記実施例７と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜１８３が形成されている。また、左右の外側の波長変換光学板１７７の外側の端面に反射膜１８５が形成されるとともに、波長変換光学板１７７の下面にも反射膜１８７が形成されている。更に、左右の反射プリズム１７９Ｌ、１７９Ｒの間に照明１９１が配置されている。
【０１００】
特に本実施例では、反射プリズム１７９の下面側に、上面側より光の入射が可能な透明な（同図の紙面の厚み方向に長く伸びる）密閉容器１９３が配置されている。
そして、密閉容器１９３には、養分水１９５が供給されるとともに、植物１９７を載置するパッド１９９、パッド１９９を載置して紙面の厚み方向に移動させるベルトコンベア２０１、水分を供給するシャワー２０３が設けられている。
【０１０１】
また、この密閉容器１９３には、図示しないが、周知の、養分水１９５を循環させるポンプ等の循環システム、炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、植物の生育に有害な物質や（昆虫や植物等の）生物の侵入を阻止するクリーンエアシステム等が設けられている。
【０１０２】
本実施例では、前記実施例７と同様な効果を奏するとともに、植物１９７は密閉容器１９３内にて生育するので、有害な物質や生物の侵入を防止でき、よって、無農薬で植物を育てることができるという顕著な効果を奏する。また、最小限の容積で植物を育成することができるという利点がある。
【実施例９】
【０１０３】
次に、実施例９について説明するが、実施例８と同様な内容の説明は省略する。
図１２に示す様に、本実施例の植物生産システム２１１は、前記実施例８と同様に、波長変換光学板２１３や反射プリズム２１５を備えた植物育成パネル２１７（他の実施例の植物育成パネルでも良い）の下面側（図１２では紙面の裏側）、詳しくは、反射プリズム２１５の下面側に、同図の左右方向に伸びる第１ベルトコンベア２１９を並列に複数本備えている。
【０１０４】
そして、第１ベルトコンベア２１９の上面（図１２では紙面の表側）には、複数のトレイ３１１が一列に配置されるとともに、各トレイ３１１には、複数個（例えば３個）の植物３１３が載置されている。
【０１０５】
また、植物育成パネル２１７の端部（図１２の左端）には、同図の上下方向に伸びるような第２ベルトコンベア３１５が設けられている。この第２ベルトコンベア３１５は、第１ベルトコンベア２１９によって搬送されたトレイ３１１を受領することが可能なように、第１ベルトコンベア２１９と高さを揃えて、第１ベルトコンベア２１９と（平面において）垂直に配置されている。
【０１０６】
更に、第２ベルトコンベア３１５の上方（図１２では紙面の表側）には、第２ベルトコンベア３１５に載置した植物３１３の培養床（図示せず）に対して種付けを行う自動種付け装置３１７と、第２ベルトコンベア３１５に載置した植物３１３を回収する回収装置３１９とを備えている。
【０１０７】
なお、図示しないが、植物生産システム２１１には、例えば第１、２ベルトコンベア２１９、３１５、自動種付け装置３１７、回収装置３１９などの動作を制御するために、制御装置を備えている。
【０１０８】
従って、本実施例では、第２ベルトコンベア３１５によって、同図上方に搬送された植物３１３（又は自動種付け装置３１７によって種がまかれた培養床）が載置されたトレイ３１１を、例えばロボットのアーム等によって第１ベルトコンベア２１９に移し替え、その第１ベルトコンベア２１９によって、同図右側に搬送することによって、光の照射を受ける位置に配置することができる。
【０１０９】
また、植物３１３が十分に成長した場合には、第１ベルトコンベア２１９によって、同図左側に搬送されたトレイ３１１を、第２ベルトコンベア３１５に移し替え、その第２ベルトコンベア３１５によって、同図上方に搬送し、回収装置３１９によって（例えばロボットのアーム等によって）植物３１３を回収することができる。
【０１１０】
本実施例では、前記実施例８と同様な効果を奏するとともに、植物３１３の種付けや回収などを第１、第２ベルトコンベア２１９、３１５等を用いて行うことができるので、植物生産の労力を低減できるという利点がある。
【０１１１】
また、従来の様な、コストのかかる大型の建物が不要であるという効果もある。
なお、以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の具体的な実施例に限定されず、本発明の範囲内でこの他にも種々の形態で実施することができる。
【０１１２】
（１）波長変換光学板としては、波長変換の機能を有しない透明等の基板の表面に、波長変換の機能を有する層を形成してもよい。
具体的には、例えば図１３（ａ）に示す様に、波長変換光学板４１１として、例えば透明なアクリル又はガラスからなる第１基板４１３の表面に、無機半導体クラスターからなる青色波長変換層４１５を形成した青色波長変換光学板４１７と、同様に、例えば透明なアクリル又はガラスからなる第２基板４１９の表面に、無機半導体クラスターからなる赤色波長変換層４２１を形成した赤色波長変換光学板４２３とを積層したものを用いることができる。
【０１１３】
なお、３００ｎｍから４００ｎｍの波長の光を、波長４００ｎｍから５００ｎｍの青色光に波長変換する青色波長変換層４１５を構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｅｒドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｅｒドープ）等を採用できる。
【０１１４】
また、４００ｎｍから６００ｎｍの波長の光を、波長６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光に波長変換する赤色波長変換層４２１を構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｍｎドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｍｎドープ）等を採用できる。
【０１１５】
（２）また、例えば図１３（ｂ）に示す様に、他の波長変換光学板４３１として、例えば前記実施例１と同様な青色波長変換光学板４３３及び赤色波長変換光学板４３５からなる積層体４３７の表面に、無機半導体クラスターからなる波長変換層４３９を形成したものを用いることができる。
【０１１６】
なお、前記波長変換層４３９構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｅｒ、Ｍｎドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｅｒ、Ｍｎドープ）等を採用できる。この波長変換層４３９により、波長３００ｎｍから４００ｎｍの光を、波長４００ｎｍから７００ｎｍの光に変換できる。
【０１１７】
（３）例えば太陽光以外の光も利用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１、４１、７１、９１、１１１、１３１、１４１、１７１、１２１…植物生産システム
３、４７、７７、９７、１１７、１３５、１４７、１７７、２１３、４１１、４３１…波長変換光学板
５、５Ｌ、５Ｒ、４９、４９Ｌ、４９Ｒ、７９、７９Ｌ、７９Ｒ、１４９、１４９Ｌ１４９Ｒ、１７９、１７９Ｌ、１７９Ｒ、２１５…反射プリズム
７、５３、８３、１０３、１２３、１３９、１５３、１９７、３１３…植物
９、５１、８１、１０１、１２１、１３２、１５１、１８１、２１７…植物育成パネル
１１、４３、７３、９３、１１３、１３３、１４３、１７３、４１７、４３３…青色波長変換光学板
１３、４５、７５、９５、１１５、１３４、１４５、１７５、４２３、４３５…赤色波長変換光学板
１５、３７、５５、５７、８５、８７、８９、１０５、１２５、１２７、１３６、１５
５、１５７、１５９、１８３、１８５、１８７…反射膜
１３７、１３８…光ファイバー
１９３…密閉容器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光などの光を用いて植物を生産する植物工場などに利用できる植物生産システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人工的に植物を生産する植物工場としては、太陽光利用型と完全制御型が知られている。
前者は、ハウス栽培の延長であり、太陽光を利用して、比較的低コストで野菜等を生産できるという利点がある。この太陽光利用型の技術としては、植物の成長を高めるために、波長変換光学板を用いて太陽光の波長を変換し、植物の生育に好適な波長の光を供給する技術が提案されている（特許文献１、２ 参照）。
【０００３】
一方、後者は、野菜など農産物の安定供給を図るため、光源に、人工的な高圧Ｎａランプ、蛍光灯、発光ダイオード等を用いたものであり、近年では、あたかも野菜を栽培する工場の様な植物工場の建設が進められている。
【０００４】
この完全制御型の特長は、光、温度、二酸化炭素濃度などの環境制御による植物の周年生産システムであり、天候に左右されず狭い土地で太陽生産ができ、無農薬、新鮮、清潔等、高付加価値作物の安定供給ができ、食の安全、安心、消費者の健康志向に合致する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１６０５２１号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、太陽光利用型は、夏季の高温対策が課題であり、一般的に無農薬栽培は容易ではない。そのため、農薬を使用することになるが、農薬を使用することによる周辺の大気汚染、雨水に混入することによる水質汚染の問題がある。更に、最近の健康志向の高まりにより、無農薬栽培や豊潤な味の有機栽培が要請されている。
【０００７】
特に、波長変換光学板を用いる場合には、太陽光の多くが波長変換光学板の表面などで反射してしまい、十分な光量の波長変換光が植物に照射されない（例えば太陽光の１５％程度しか利用されない）という問題があった。
【０００８】
一方、完全制御型で栽培を行うためには、大量の電力を消費するため生産コストがかかり、また、地球温暖化、化石燃料の枯渇化など、環境・エネルギー問題に大きな影響を与えることが懸念されている。
【０００９】
更に、使用する光源については、高圧Ｎａランプは、高出力でかつＷ当り単価が安価だが、多量の熱放射によって近接照明ができないという問題がある。また、蛍光灯は、安価で扱いやすいが、赤色成分が少なく生産物の品質にやや難点がある。更に、発光ダイオードは、長寿命、赤と青のクロロフィルの吸収スペクトルに一致するなどの利点があるが、照明設備が高価格になるという問題がある。
【００１０】
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、その目的は、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を十分に供給することができる植物生産システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）請求項１の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置された反射プリズムと、を備え、前記反射プリズムは、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるようにその反射面が配置されるとともに、該反射プリズムによる光の反射方向に、植物の配置場所が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部から光の多く（波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が射出される。そして、波長変換光学板の端部から射出された光は、反射プリズム内に入射し、その反射面によって反射して、植物側に照射される。
【００１３】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００１４】
（２）請求項２の発明では、前記波長変換光学板の平面方向における端部と、該端部の外側に配置された反射プリズムの反射面との間に、前記光を前記波長変換光学板の板厚方向に透過させる光透過部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、波長変換光学板の端部と反射プリズムの反射面との間に光透過部を備えているので、波長変換光学板の板厚方向から光透過部に入射した光は、そのまま光透過部を通過して植物に照射される。
【００１６】
従って、植物に対しては、波長変換光学板によって波長変換された光だけでなく、その他の波長の光もある程度は照射されるので、植物の育成にとってはより好ましいと考えられる。
【００１７】
（３）請求項３の発明では、前記反射プリズムの周囲に、前記植物に向けて光を照射する照明部を設けたことを特徴とする。
本発明では、例えばＬＥＤ等によって植物に光を照射する照明部を設けているので、例えば天気が悪く太陽光が十分でない場合や夜間においても、植物に光を供給することができる。
【００１８】
（４）請求項４の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部に配置されて光を反射する反射部と、を備え、前記反射部は、前記波長変換光学板の平面方向における端部に到る光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるように、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めに配置されるとともに、該反射部による光の反射方向に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部の反射部にて光の多く（即ち波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が反射する。そして、波長変換光学板の反射部にて植物側に反射した光は、植物に効率良く照射される。
【００２０】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００２１】
（５）請求項５の発明では、前記波長変換光学板の平面方向における端部が該平面方向に対して斜めにカットされており、該斜めの斜面に前記反射部を構成する反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明は、反射部の構成を例示したものである。
なお、斜めに傾斜した傾斜角θ（平面方向と垂直の板厚方向に対する傾斜角）としては、例えば４０°＜θ＜５０°の範囲が好適である。
【００２３】
（６）請求項６の発明（植物生産システム）は、光の波長を変換する波長変換光学板と、該光を案内する光ファイバーと、を備え、前記光ファイバーの一端は、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を受光するように、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置されるとともに、前記光ファイバーの他端側に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明では、波長変換光学板に入射した光（例えば太陽光）は、波長変換光学板内で、植物の生育に好適な波長に変換される。この変換された光は、波長変換光学板内で反射を繰り返して集光され、その平面方向の端部から光の多く（即ち波長変換光学板の板厚方向から入射した光の約７０％程度）が射出される。そして、波長変換光学板の端部から光ファイバー内に照射された光は、光ファイバー内を案内されて、植物に効率良く照射される。
【００２５】
よって、本発明によれば、植物を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を低減できるとともに、植物の成長によって好ましい波長の光を集中的に且つ十分に供給することができるという顕著な効果を奏する。
【００２６】
（７）請求項７の発明では、前記波長変換光学板は、波長変換の特性が異なる複数の波長変換光学板が積層されたものであることを特徴とする。
本発明は、波長変換光学板を例示したものである。これにより、植物の育成に好適な複数の波長の光を選択的に取り出して、植物に供給できるので、植物の育成に一層好適である。
【００２７】
（８）請求項８の発明では、前記波長変換光学板は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板と、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００２８】
本発明は、波長変換光学板の好ましい構成を例示したものである。
図４に例示する様に、主として４５０ｎｍの波長の光（例えば青色ＬＥＤの光）が、発芽を促進することが知られており、また、主として６５０ｎｍの波長の光（例えば赤色ＬＥＤの光）が、光合成、発芽、開花を促進することが知られている。
【００２９】
従って、本発明では、これらの波長を含むように、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板や、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板を用いる。
【００３０】
特に、青色波長変換光学板と赤色波長変換光学板とを積層した波長変換光学板を用いると、より一層光合成や発芽や開花を促進できるので、好適である。
しかも、青色波長変換光学板と赤色波長変換光学板とを積層するとともに、太陽光の入射側に青色波長変換光学板を配置した場合には、赤色波長変換光学板は、青色波長変換光学板にて波長変換された青色光を、効率よく赤色光に変換できるので、太陽光を極めて有効に利用できるという利点がある。
【００３１】
（９）請求項９の発明では、複数の前記波長変換光学板を板厚方向に積層した構成を備えるとともに、前記光の入射側の波長変換光学板の面積が該光の入射側と反対側の波長変換光学板の面積より大きく設定されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明では、光の入射側の波長変換光学板の面積が光の入射側と反対側（出射側）の波長変換光学板の面積より大きく設定されているので、入射側の波長変換光学板の端部側で反射した光を、出射側の波長変換光学板を通過することなく、直接に植物側に供給することができる。よって、一層植物に効率よく光を供給することができる。
【００３３】
（１０）請求項１０の発明では、前記波長変換光学板の光の入射側と反対側の表面に、光を反射する反射膜を備えたことを特徴とする。
本発明では、波長変換光学板の入射側から入射した光（特に赤外線）を反射膜によって反射することによって、赤外線が植物側に供給することを防ぐことができる。
【００３４】
よって、本発明では、植物に対する熱放射が少ないので、波長変換光学板や反射プリズムや光ファイバー等を植物に近接して配置できる。これにより、一層多くの光（即ち植物の生育に好適な光）を供給できるので、好適に植物を育成できるという顕著な効果を奏する。
【００３５】
（１１）請求項１１の発明では、前記波長変換光学板から射出される光が案内される位置に、前記光の導入が可能な密閉容器を配置するとともに、前記密閉容器内に、前記植物を載置して移動させるベルトコンベア、前記植物に養分を与える養分水循環システム、前記植物に水分を供給するシャワー、前記植物に炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、前記植物の生育に有害な物質及び／又は生物の侵入を阻止するクリーンエアシステムのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００３６】
本発明では、植物を密閉容器内で育てることができるので、有害な物質や生物の侵入を防止でき、よって、無農薬で植物を育てることができるという顕著な効果を奏する。また、最小限の容積で植物を育成することができるという利点がある。
【００３７】
（１２）請求項１２の発明では、更に、前記ベルトコンベアに載置した植物の培養床に対して種付けを行う自動種付け装置と、前記ベルトコンベアに載置した植物を回収する回収装置とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする。
【００３８】
本発明では、植物の種付けや回収などをベルトコンベアを用いて行うことができるので、植物生産の労力を低減できるという利点がある。また、従来の様な、コストのかかる大型の建物が不要であるという効果もある。
【００３９】
なお、前記各請求項においては、波長変換光学板としては、例えば透明なガラス又は樹脂中に、不純物として蛍光物質（蛍光色素）等が混入されているものを採用できる。この場合には、波長変換光学板に入射した光が、蛍光物質等に当たると特定の波長の蛍光を発生する。
【００４０】
また、前記波長変換光学板は、透明なガラス又は樹脂からなる基板の表面（光の入射側の表面）に、入射した光に応じて蛍光を発生する蛍光物質を含む蛍光物質層等を形成したものを採用できる。この場合には、光が基板表面の蛍光物質に当たって発生した蛍光は、透明な基板に入射する。
【００４１】
なお、前記ガラス及び樹脂としては、無色透明が最も好ましいが、色がついていてもよい。また、ガラスとしては、例えばシリカ、酸化ホウ素系ガラスを採用でき、樹脂としては、例えばアクリル、ポリカーボネイトを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の植物生産システムを示す正面図である。
【図２】実施例１の植物生産システムを示す平面図である。
【図３】（ａ）青色波長変換光学板の波長変換の特性を示すグラフ、（ｂ）赤色波長変換光学板の波長変換の特性を示すグラフである。
【図４】光の波長と植物の生育との関係を示すグラフである。
【図５】実施例２の植物生産システムを示す正面図である。
【図６】実施例３の植物生産システムを示す正面図である。
【図７】実施例４の植物生産システムを示す正面図である。
【図８】実施例５の植物生産システムを示す正面図である。
【図９】実施例６の植物生産システムを示す正面図である。
【図１０】実施例７の植物生産システムを示す正面図である。
【図１１】実施例８の植物生産システムを示す正面図である。
【図１２】実施例９の植物生産システムの平面を示す説明図である。
【図１３】（ａ）他の波長変換光学板の構成を示す説明図、（ｂ）更に他の光変換光学板の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
次に、本発明の植物生産システムの実施例について、いくつかの具体的な例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００４４】
ａ）まず、本実施例の植物生産システムの構成について説明する。
図１及び図２に示す様に、本実施例の植物生産システム１は、平面形状が長方形の複数の波長変換光学板３と、波長変換光学板３の平面方向に配置された複数の反射プリズム５と、反射プリズム５の下方に配置された植物７とを備えている。なお、波長変換光学板３と反射プリズム５とから平板状の植物育成パネル９が構成されている。
【００４５】
以下、各構成について説明する。
前記波長変換光学板３は、例えば縦５００ｍｍ×横１０００ｍｍ×厚み８ｍｍの透光性を有する平板であり、その平面方向の端面は、平面方向に対して垂直に形成されている。
【００４６】
また、この波長変換光学板３は、受光した太陽光の波長を変換する、板厚４ｍｍの平板状の青色波長変換光学板１１と、同様な板厚４ｍｍの平板状の赤色波長変換光学板１３とを、板厚方向に重ねて、透光性を有する光学接着剤（例えば光学シリコン樹脂接着剤）で貼り合わせて一体にしたものである。
【００４７】
このうち、青色波長変換光学板１１は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色蛍光板である。この青色波長変換光学板１１としては、例えばＢＡＳＦ社製のＬｕｍｏｇｅｎ５７０を採用することができる。なお、この青色波長変換光学板１１は、図３（ａ）に示す様な特性を有する。なお、図３の縦軸は、吸収、発光強度を規格化した値を示している。
【００４８】
また、赤色波長変換光学板１３は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光する赤色蛍光板である。この赤色波長変換光学板１３としては、例えばＢＡＳＦ社製のＬｕｍｏｇｅｎ３０５を採用することができる。なお、この赤色波長変換光学板１３は、図３（ｂ）に示す様な特性を有する。
【００４９】
ここで、青色波長変換光学板１１と赤色波長変換光学板１３とを積層した波長変換光学板３を用いる理由を説明する。
図４に示す様に、４５０ｎｍ前後の波長の光（例えば青色ＬＥＤの光）が、発芽を促進することが知られており、また、６５０ｎｍ前後の波長の光（例えば赤色ＬＥＤの光）が、光合成、発芽、開花を促進することが知られている。
【００５０】
従って、本実施例では、これらの植物７の生育に好ましい波長の光を発生させるために、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板１１と６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板１３とを重ねて使用するのである。
【００５１】
なお、図４の縦軸の相対効果とは、６６０ｎｍのスペクトルの強度で規格化した値を示している。
また、前記図１及び図２に示す様に、前記反射プリズム５は、長手方向（図２の左右方向）と垂直の断面が直角三角形（短辺８ｍｍ×長辺（斜辺）１１．３ｍｍ）のプリズムである。この反射プリズム５は、例えば透明なアクリルから構成され、その斜辺に反射膜１５が形成されている。なお、反射膜１５は、厚み１００ｎｍのＡｌからなり、スパッタ又は蒸着により形成することができる。
【００５２】
特に本実施例では、左右の波長変換光学板３に挟まれた空間に、一対の反射プリズム５が左右対称となるように配置されている。
詳しくは、左右の波長変換光学板３に挟まれた空間において、図１の左側の波長変換光学板３の平面方向における右側の端面１７に、左側の反射プリズム５Ｌの一方の短辺側の端面１９が当接するとともに、同左側の反射プリズム５Ｌの他方の短辺側の端面２１が、波長変換光学板３の下面２３と、その表面が一致するように（従って、端面２１が図１の下方に向くように）配置されている。
【００５３】
これにより、反射プリズム５Ｌの斜面２５に形成された反射膜１５が、前記平面方向（図１の左右方向）に対して４５°傾斜することになる。
同様に、前記左右の波長変換光学板３に挟まれた空間において、図１の右側の波長変換光学板３の平面方向における左側の端面２７に、右側の反射プリズム５Ｒの一方の短辺側の端面２９が当接するとともに、同右側の反射プリズム５Ｒの他方の短辺側の端面３１が、波長変換光学板３の下面２３と、その表面が一致するように（従って、端面３１が図１の下方に向くように）配置されている。
【００５４】
これにより、反射プリズム５Ｒの斜面３３に形成された反射膜１５が、前記平面方向（図１の左右方向）に対して４５°傾斜することになる。
なお、植物育成パネル９において、その左右端に配置された波長変換光学板１３の外側端面３５には、アルミからなる反射膜３７が形成されている。
【００５５】
そして、植物育成パネル９の左右の反射プリズム５Ｒ、５Ｌの直下、即ち、植物育成パネル９の板厚方向において、太陽光の入射側と反対側である出射側（図１の下方）には、複数の植物７が配置されている。なお、植物７は、ブロック状の例えば不織布等からなる培養床３９に植え付けられているが、培養床３９がなく植物の根だけでもよい。
【００５６】
ｂ）次に、植物生産システム１の機能について説明する。
本実施例では、植物育成パネル９の上方（青色波長変換光学板１１側）から、波長変換光学板３の表面（上面）に対して、垂直に近い所定角度で太陽光が照射される。なお、地面に対して植物育成パネル９をどのように配置するか等により、太陽光の入射角度は異なる。
【００５７】
そして、波長変換光学板３のうち、上面側の青色波長変換光学板１１に入射した太陽光の多くは、青色波長変換光学板１１にて波長変換される。具体的には、前記図３（ａ）に示した特性により、主として紫外線が青色光に波長変換される。
【００５８】
この青色光は、青色波長変換光学板１１内にて全反射を繰り返し、前記図１の実線で示す様に、青色波長変換光学板１１の平面方向の端部から反射プリズム５に放射される。この端部から放射された青色光は、反射プリズム５の反射膜１５にて反射され、反射プリズム５の端面２１、３１から、同図下方の植物７に向かって照射される。
【００５９】
なお、一部の光、即ち、青色波長変換光学板１１にて波長変換された光及び波長変換されない光の一部は、青色波長変換光学板１１を板厚方向に透過して、下側の赤色波長変換光学板１３に到る。
【００６０】
同様に、下面側の赤色波長変換光学板１３に入射した太陽光の多くは、赤色波長変換光学板１３にて波長変換される。具体的には、前記図３（ｂ）に示した特性により、主として緑色の光が赤色光に波長変換される。
【００６１】
この赤色光は、赤色波長変換光学板１３内にて全反射を繰り返し、前記図１の破線で示す様に、赤色波長変換光学板１３の平面方向の端部から反射プリズム５に放射される。この端部から放射された赤色光は、前記青色光と同様に、反射プリズム５の反射膜１５にて反射され、反射プリズム５の端面２１、３１から、同図下方の植物７に向かって照射される。
【００６２】
なお、一部の光、即ち、赤色波長変換光学板１３にて波長変換された光及び波長変換されない光の一部は、赤色波長変換光学板１３を板厚方向に透過して、赤色波長変換光学板１３の下面側から放射される。
【００６３】
また、植物育成パネル９の左右両端の波長変換光学板３には、その外側の端面３５に反射膜３７が形成されているので、波長変換光学板３によって波長変換された光は、前記端面３５から外部に漏出することなく、反射プリズム５側などに放射される。
【００６４】
ｃ）この様に、本実施例では、波長変換光学板３で波長変換された光は、その平面方向の端部から反射プリズム５に射出され、更に、反射プリズム５の反射膜１５によって、下面側に配置された植物７に照射されるので、植物７を生産するためのエネルギー、生産コスト、環境負荷等を大きく低減することができる。
【００６５】
つまり、波長変換光学板３の上面から照射された太陽光は、波長変換光学板３の平面方向の端部側に約７０％集光されるので、本実施例の様に、波長変換光学板３の平面方向の端部から反射プリズム５を介して植物７に光を供給することにより、太陽光を極めて効率良く利用できるという利点がある。
【００６６】
更に、本実施例では、青色波長変換光学板１１と赤色波長変換光学板１３とを積層することにより、各波長変換光学板１１、１３に到達した波長の光を、それぞれ植物の生育に適した波長の光に変化することができる。特に、赤色波長変換光学板１３は、青色波長変換光学板１１にて波長変換された青色光を、効率よく赤色光に変換できるので、太陽光を極めて有効に利用できるという利点がある。
【００６７】
つまり、本実施例では、植物７の成長によって好ましい波長の光を十分に供給することができるので、植物７を効率良く成長させることができるという顕著な効果を奏する。
【実施例２】
【００６８】
次に、実施例２について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５に示す様に、本実施例の植物生産システム４１は、前記実施例１と同様に、（青色波長変換光学板４３と赤色波長変換光学板４５とが積層された）複数の波長変換光学板４７と、左右の波長変換光学板４７の間に配置された複数対の反射プリズム４９とからなる植物育成パネル５１を備えており、反射プリズム４９の下面側（同図下方）には植物５３が配置されている。
【００６９】
また、左右の反射プリズム４９Ｌ、４９Ｒの斜面には、それぞれ反射膜５５が形成されるとともに、左右の外側に配置された波長変換光学板４３の外側の端面にも反射膜５７が形成されている。
【００７０】
特に、本実施例では、反射プリズム４９は、その長手方向と垂直の断面の形状は、長方形と直角三角形が一体となった台形の形状となっている。そして、直角三角形部分５９の斜面には前記反射膜５５が形成されているものの、長方形部分６１の上下面には反射膜が形成されていない。従って、上方から反射プリズム４９の長方形部分６１に入射した光は、長方形部分６１を透過して、その長方形部分６１の下面側から出射されるようになっている。
【００７１】
従って、本実施例では、前記実施例１と同様に、上面側の青色波長変換光学板４３に入射した太陽光の多くは、青色波長変換光学板４１にて波長変換され、また、下面側の赤色波長変換光学板４５に入射した太陽光の多くは、赤色波長変換光学板４５にて波長変換される。
【００７２】
そして、青色波長変換光学板４３で集光された光と赤色波長変換光学板４５で集光された光は、それぞれ平面方向の端部から反射プリズム４９側に出射され、反射プリズム４９の反射膜５５で反射して、植物５３側に照射される。
【００７３】
また、植物育成パネル５１の上方から照射された太陽光のうち、反射プリズム４９の長方形部分６１に照射された太陽光は、上述した様に、透明な長方形部分６１を透過して、そのまま植物５３に供給される。
【００７４】
これにより、本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、反射プリズム４９に太陽光がそのまま透過する長方形部分６１を備えているので、多くの波長の光を植物５３に供給することができる。よって、植物５３の生育には、より好ましいと推定される。
【実施例３】
【００７５】
次に、実施例３について説明するが、実施例２と同様な内容の説明は省略する。
図６に示す様に、本実施例の植物生産システム７１は、前記実施例２と同様に、（青色波長変換光学板７３と赤色波長変換光学板７５とが積層された）複数の波長変換光学板７７と、左右の波長変換光学板７７の間に配置された複数対の反射プリズム７９とからなる植物育成パネル８１を備えており、反射プリズム７９の下面側には植物８３が配置されている。
【００７６】
また、左右の反射プリズム７９Ｌ、７９Ｒも、前記実施例２と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜８５が形成されるとともに、左右の外側に配置された波長変換光学板７７の外側の端面にも反射膜８７が形成されている。
【００７７】
特に、本実施例では、波長変換光学板７７の下面、即ち、赤色波長変換光学板７５の下面にも、前記と同様な光を反射する反射膜８９が形成されているので、赤色波長変換光学板７５の下面から光が植物８３側に照射されることを防止している。
【００７８】
従って、本実施例では、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、波長変換光学板７７に入射した光は、赤色波長変換光学板７５の下面から漏出することなく、効率的に反射プリズム７９に導かれて、植物８３に供給されるので、太陽光を有効利用できるという利点がある。
【００７９】
特に、本実施例では、赤色波長変換光学板７５の下面に反射膜８７が形成されているので、赤外線が波長変換光学板７７の板厚方向に透過して、植物８３に照射されることを防止できるので、植物に対する熱放射を少なくできる。従って、植物育成パネル８１を植物８３に近接して配置できるので、好適に植物を育成できるという顕著な効果を奏する。
【実施例４】
【００８０】
次に、実施例４について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図７に示す様に、本実施例の植物生産システム９１では、（青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５とが積層された）複数の波長変換光学板９７が同図の紙面の厚み方向に沿って並列に配置された植物育成パネル１０１が用いられている。
【００８１】
そして、波長変換光学板９７の平面方向における端部の下面側（同図下方）に、植物１０３が配置されている。
特に本実施例では、波長変換光学板９７の平面方向における端部、従って、青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５との平面方向における端部が、平面方向に対して斜め（例えば４５°）にカットされており、この斜めの端面に、反射膜１０５が形成されている。
【００８２】
従って、本実施例では、波長変換光学板９７の上方から入射された光は、青色波長変換光学板９３と赤色波長変換光学板９５とでそれぞれ集光されて、各端部の反射面１０５で反射して植物１０３側に照射される。
【００８３】
よって、本実施例でも、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、反射プリズムを使用しないので、構成を簡易化できるという利点がある。
【実施例５】
【００８４】
次に、実施例５について説明するが、実施例４と同様な内容の説明は省略する。
図８に示す様に、本実施例の植物生産システム１１１では、（青色波長変換光学板１１３と赤色波長変換光学板１１５とが積層された）複数の波長変換光学板１１７が同図の紙面の厚み方向に並列に配置された植物育成パネル１２１が用いられている。
【００８５】
そして、波長変換光学板１１７の平面方向における端部の下面側（同図下方）に、植物１２３が配置されている。
また、青色波長変換光学板１１３と赤色波長変換光学板１１５とのそれぞれの平面方向における端部が、平面方向に対して斜め（例えば４５°）にカットされており、この斜めの端面に、それぞれ反射膜１２５、１２７が形成されている。
【００８６】
特に本実施例では、青色波長変換光学板１１３の幅（同図左右方向）が赤色波長変換光学板１１５の幅より大きく設定されている。詳しくは、青色波長変換光学板１１３の反射膜１２５と赤色波長変換光学板１１５の反射膜１２７とが、同図上下方向において重ね合わないように設定されている。
【００８７】
従って、本実施例では、青色波長変換光学板１１３の上方から入射された光は、青色波長変換光学板１１３で集光されて、その端部の反射面１２５で反射して植物１２３側に照射される。一方、赤色波長変換光学板１１５に入射して集光された光は、その端部の反射面１２７で反射して植物１２３側に照射される。
【００８８】
よって、本実施例では、前記実施例４と同様な効果を奏するとともに、青色波長変換光学板１１３で集光されて反射膜１２５で反射した光は、直接に植物１２３に供給されるので、植物１２３への光の供給を一層効率良く行うことができるという利点がある。
【実施例６】
【００８９】
次に、実施例６について説明するが、実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図９に示す様に、本実施例の植物生産システム１３１では、植物育成パネル１３２として、青色波長変換光学板１３３と赤色波長変換光学板１３４とが積層された波長変換光学板１３５が用いられている。
【００９０】
また、波長変換光学板１３５の平面方向の一端には、光を反射する反射膜１３６が形成されている。
特に本実施例では、波長変換光学板１３５の平面方向の他端、即ち、青色波長変換光学板１３３の平面方向の他端と赤色波長変換光学板１３４の平面方向の他端には、それぞれ光ファイバー１３７、１３８の一端が配置されている。そして、光ファイバー１３７、１３８の他端には、植物１３９が配置されている。
【００９１】
従って、本実施例では、青色波長変換光学板１３３の上方から入射された光は、青色波長変換光学板１３３で集光されて、その端部から光ファイバー１３７内に出射され、光ファイバー１３７の他端から植物１３９に照射される。同様に、赤色波長変換光学板１３４に入射して集光された光は、その端部から光ファイバー１３８内に出射され、光ファイバー１３８の他端から植物１３９に照射される。
【００９２】
よって、本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、光ファイバー１３７、１３８の方向は自由に変更できるので、植物生産システム１３１の構造の自由度が高いという利点がある。
【実施例７】
【００９３】
次に、実施例７について説明するが、実施例３と同様な内容の説明は省略する。
図１０に示す様に、本実施例の植物生産システム１４１は、前記実施例３と同様に、（青色波長変換光学板１４３と赤色波長変換光学板１４５とが積層された）複数の波長変換光学板１４７と、左右の波長変換光学板１４７の間に配置された複数対の反射プリズ１４９とからなる植物育成パネル１５１を備えており、反射プリズム１４９の下面側に植物１５３が配置されている。
【００９４】
また、左右の反射プリズム１４９Ｌ、１４９Ｒも、前記実施例３と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜１５５が形成されている。また、左右の外側の波長変換光学板１４７の外側の端面に反射膜１５７が形成されるとともに、波長変換光学板１４７の下面にも反射膜１５９が形成されている。
【００９５】
特に、本実施例では、左右の反射プリズム１４９Ｌ、１４９Ｒの間に空間が設けられており、この空間に、植物１５３に光を照射する例えばＬＥＤからなる照明１６１が配置されている。
【００９６】
この照明としては、前記図４に示す様に、４５０ｎｍ前後の光を照射する青色ＬＥＤや６５０ｎｍ前後の光を照射する赤色ＬＥＤ等の両方又は一方を用いることができる。また、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの配置としては、図１０の左右方向に配列する方法や、図１０の紙面の厚み方向に交互に配置する方法等を採用できる。
【００９７】
従って、本実施例では、前記実施例３と同様な効果を奏するとともに、照明１６１を備えているので、太陽光が少ない場合でも、植物１５３を安定的に成長させることができるという利点がある。
【実施例８】
【００９８】
次に、実施例８について説明するが、実施例７と同様な内容の説明は省略する。
図１１に示す様に、本実施例の植物生産システム１７１は、前記実施例７と同様に、（青色波長変換光学板１７３と赤色波長変換光学板１７５とが積層された）複数の波長変換光学板１７７と、左右の波長変換光学板１７７の間に配置された複数対の反射プリズ１７９とからなる植物育成パネル１８１を備えている。
【００９９】
また、左右の反射プリズム１７９Ｌ、１７９Ｒも、前記実施例７と同様に、台形形状であり、その斜面に反射膜１８３が形成されている。また、左右の外側の波長変換光学板１７７の外側の端面に反射膜１８５が形成されるとともに、波長変換光学板１７７の下面にも反射膜１８７が形成されている。更に、左右の反射プリズム１７９Ｌ、１７９Ｒの間に照明１９１が配置されている。
【０１００】
特に本実施例では、反射プリズム１７９の下面側に、上面側より光の入射が可能な透明な（同図の紙面の厚み方向に長く伸びる）密閉容器１９３が配置されている。
そして、密閉容器１９３には、養分水１９５が供給されるとともに、植物１９７を載置するパッド１９９、パッド１９９を載置して紙面の厚み方向に移動させるベルトコンベア２０１、水分を供給するシャワー２０３が設けられている。
【０１０１】
また、この密閉容器１９３には、図示しないが、周知の、養分水１９５を循環させるポンプ等の循環システム、炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、植物の生育に有害な物質や（昆虫や植物等の）生物の侵入を阻止するクリーンエアシステム等が設けられている。
【０１０２】
本実施例では、前記実施例７と同様な効果を奏するとともに、植物１９７は密閉容器１９３内にて生育するので、有害な物質や生物の侵入を防止でき、よって、無農薬で植物を育てることができるという顕著な効果を奏する。また、最小限の容積で植物を育成することができるという利点がある。
【実施例９】
【０１０３】
次に、実施例９について説明するが、実施例８と同様な内容の説明は省略する。
図１２に示す様に、本実施例の植物生産システム２１１は、前記実施例８と同様に、波長変換光学板２１３や反射プリズム２１５を備えた植物育成パネル２１７（他の実施例の植物育成パネルでも良い）の下面側（図１２では紙面の裏側）、詳しくは、反射プリズム２１５の下面側に、同図の左右方向に伸びる第１ベルトコンベア２１９を並列に複数本備えている。
【０１０４】
そして、第１ベルトコンベア２１９の上面（図１２では紙面の表側）には、複数のトレイ３１１が一列に配置されるとともに、各トレイ３１１には、複数個（例えば３個）の植物３１３が載置されている。
【０１０５】
また、植物育成パネル２１７の端部（図１２の左端）には、同図の上下方向に伸びるような第２ベルトコンベア３１５が設けられている。この第２ベルトコンベア３１５は、第１ベルトコンベア２１９によって搬送されたトレイ３１１を受領することが可能なように、第１ベルトコンベア２１９と高さを揃えて、第１ベルトコンベア２１９と（平面において）垂直に配置されている。
【０１０６】
更に、第２ベルトコンベア３１５の上方（図１２では紙面の表側）には、第２ベルトコンベア３１５に載置した植物３１３の培養床（図示せず）に対して種付けを行う自動種付け装置３１７と、第２ベルトコンベア３１５に載置した植物３１３を回収する回収装置３１９とを備えている。
【０１０７】
なお、図示しないが、植物生産システム２１１には、例えば第１、２ベルトコンベア２１９、３１５、自動種付け装置３１７、回収装置３１９などの動作を制御するために、制御装置を備えている。
【０１０８】
従って、本実施例では、第２ベルトコンベア３１５によって、同図上方に搬送された植物３１３（又は自動種付け装置３１７によって種がまかれた培養床）が載置されたトレイ３１１を、例えばロボットのアーム等によって第１ベルトコンベア２１９に移し替え、その第１ベルトコンベア２１９によって、同図右側に搬送することによって、光の照射を受ける位置に配置することができる。
【０１０９】
また、植物３１３が十分に成長した場合には、第１ベルトコンベア２１９によって、同図左側に搬送されたトレイ３１１を、第２ベルトコンベア３１５に移し替え、その第２ベルトコンベア３１５によって、同図上方に搬送し、回収装置３１９によって（例えばロボットのアーム等によって）植物３１３を回収することができる。
【０１１０】
本実施例では、前記実施例８と同様な効果を奏するとともに、植物３１３の種付けや回収などを第１、第２ベルトコンベア２１９、３１５等を用いて行うことができるので、植物生産の労力を低減できるという利点がある。
【０１１１】
また、従来の様な、コストのかかる大型の建物が不要であるという効果もある。
なお、以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の具体的な実施例に限定されず、本発明の範囲内でこの他にも種々の形態で実施することができる。
【０１１２】
（１）波長変換光学板としては、波長変換の機能を有しない透明等の基板の表面に、波長変換の機能を有する層を形成してもよい。
具体的には、例えば図１３（ａ）に示す様に、波長変換光学板４１１として、例えば透明なアクリル又はガラスからなる第１基板４１３の表面に、無機半導体クラスターからなる青色波長変換層４１５を形成した青色波長変換光学板４１７と、同様に、例えば透明なアクリル又はガラスからなる第２基板４１９の表面に、無機半導体クラスターからなる赤色波長変換層４２１を形成した赤色波長変換光学板４２３とを積層したものを用いることができる。
【０１１３】
なお、３００ｎｍから４００ｎｍの波長の光を、波長４００ｎｍから５００ｎｍの青色光に波長変換する青色波長変換層４１５を構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｅｒドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｅｒドープ）等を採用できる。
【０１１４】
また、４００ｎｍから６００ｎｍの波長の光を、波長６００ｎｍから７００ｎｍの赤色光に波長変換する赤色波長変換層４２１を構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｍｎドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｍｎドープ）等を採用できる。
【０１１５】
（２）また、例えば図１３（ｂ）に示す様に、他の波長変換光学板４３１として、例えば前記実施例１と同様な青色波長変換光学板４３３及び赤色波長変換光学板４３５からなる積層体４３７の表面に、無機半導体クラスターからなる波長変換層４３９を形成したものを用いることができる。
【０１１６】
なお、前記波長変換層４３９構成する無機半導体クラスターとしては、ＺｎＳｅ（Ｅｒ、Ｍｎドープ）や、ＣｄＳｅ（Ｅｒ、Ｍｎドープ）等を採用できる。この波長変換層４３９により、波長３００ｎｍから４００ｎｍの光を、波長４００ｎｍから７００ｎｍの光に変換できる。
【０１１７】
（３）例えば太陽光以外の光も利用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１、４１、７１、９１、１１１、１３１、１４１、１７１、１２１…植物生産システム
３、４７、７７、９７、１１７、１３５、１４７、１７７、２１３、４１１、４３１…波長変換光学板
５、５Ｌ、５Ｒ、４９、４９Ｌ、４９Ｒ、７９、７９Ｌ、７９Ｒ、１４９、１４９Ｌ１４９Ｒ、１７９、１７９Ｌ、１７９Ｒ、２１５…反射プリズム
７、５３、８３、１０３、１２３、１３９、１５３、１９７、３１３…植物
９、５１、８１、１０１、１２１、１３２、１５１、１８１、２１７…植物育成パネル
１１、４３、７３、９３、１１３、１３３、１４３、１７３、４１７、４３３…青色波長変換光学板
１３、４５、７５、９５、１１５、１３４、１４５、１７５、４２３、４３５…赤色波長変換光学板
１５、３７、５５、５７、８５、８７、８９、１０５、１２５、１２７、１３６、１５
５、１５７、１５９、１８３、１８５、１８７…反射膜
１３７、１３８…光ファイバー
１９３…密閉容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置された反射プリズムと、を備え、
前記反射プリズムは、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるようにその反射面が配置されるとともに、該反射プリズムによる光の反射方向に、植物の配置場所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項２】
前記波長変換光学板の平面方向における端部と、該端部の外側に配置された反射プリズムの反射面との間に、前記光を前記波長変換光学板の板厚方向に透過させる光透過部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の植物生産システム。
【請求項３】
前記反射プリズムの周囲に、前記植物に向けて光を照射する照明部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の植物生産システム。
【請求項４】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部に配置されて光を反射する反射部と、を備え、
前記反射部は、前記波長変換光学板の平面方向における端部に到る光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるように、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めに配置されるとともに、該反射部による光の反射方向に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項５】
前記波長変換光学板の平面方向における端部が該平面方向に対して斜めにカットされており、該斜めの斜面に前記反射部を構成する反射膜が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の植物生産システム。
【請求項６】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該光を案内する光ファイバーと、を備え、
前記光ファイバーの一端は、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を受光するように、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置されるとともに、前記光ファイバーの他端側に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項７】
前記波長変換光学板は、波長変換の特性が異なる複数の波長変換光学板が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項８】
前記波長変換光学板は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板と、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項９】
複数の前記波長変換光学板を板厚方向に積層した構成を備えるとともに、前記光の入射側の波長変換光学板の面積が該光の入射側と反対側の波長変換光学板の面積より大きく設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の植物生産システム。
【請求項１０】
前記波長変換光学板の光の入射側と反対側の表面に、光を反射する反射膜を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項１１】
前記波長変換光学板から射出される光が案内される位置に、前記光の導入が可能な密閉容器を配置するとともに、
前記密閉容器内に、前記植物を載置して移動させるベルトコンベア、前記植物に養分を与える養分水循環システム、前記植物に水分を供給するシャワー、前記植物に炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、前記植物の生育に有害な物質及び／又は生物の侵入を阻止するクリーンエアシステムのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項１２】
更に、前記ベルトコンベアに載置した植物の培養床に対して種付けを行う自動種付け装置と、前記ベルトコンベアに載置した植物を回収する回収装置とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の植物生産システム。
【請求項１】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置された反射プリズムと、を備え、
前記反射プリズムは、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるようにその反射面が配置されるとともに、該反射プリズムによる光の反射方向に、植物の配置場所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項２】
前記波長変換光学板の平面方向における端部と、該端部の外側に配置された反射プリズムの反射面との間に、前記光を前記波長変換光学板の板厚方向に透過させる光透過部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の植物生産システム。
【請求項３】
前記反射プリズムの周囲に、前記植物に向けて光を照射する照明部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の植物生産システム。
【請求項４】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該波長変換光学板の平面方向における端部に配置されて光を反射する反射部と、を備え、
前記反射部は、前記波長変換光学板の平面方向における端部に到る光を該波長変換光学板の板厚方向に反射させるように、該波長変換光学板の平面方向に対して斜めに配置されるとともに、該反射部による光の反射方向に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項５】
前記波長変換光学板の平面方向における端部が該平面方向に対して斜めにカットされており、該斜めの斜面に前記反射部を構成する反射膜が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の植物生産システム。
【請求項６】
光の波長を変換する波長変換光学板と、該光を案内する光ファイバーと、を備え、
前記光ファイバーの一端は、前記波長変換光学板の平面方向における端部から射出された光を受光するように、該波長変換光学板の平面方向における端部の外側に配置されるとともに、前記光ファイバーの他端側に、植物の配置箇所が設定されていることを特徴とする植物生産システム。
【請求項７】
前記波長変換光学板は、波長変換の特性が異なる複数の波長変換光学板が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項８】
前記波長変換光学板は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の紫外光を吸収し、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色光を発光する青色波長変換光学板と、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長の光を吸収し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の赤色光を発光する赤色波長変換光学板とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項９】
複数の前記波長変換光学板を板厚方向に積層した構成を備えるとともに、前記光の入射側の波長変換光学板の面積が該光の入射側と反対側の波長変換光学板の面積より大きく設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の植物生産システム。
【請求項１０】
前記波長変換光学板の光の入射側と反対側の表面に、光を反射する反射膜を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項１１】
前記波長変換光学板から射出される光が案内される位置に、前記光の導入が可能な密閉容器を配置するとともに、
前記密閉容器内に、前記植物を載置して移動させるベルトコンベア、前記植物に養分を与える養分水循環システム、前記植物に水分を供給するシャワー、前記植物に炭酸ガスを供給する炭酸ガスシステム、前記植物の生育に有害な物質及び／又は生物の侵入を阻止するクリーンエアシステムのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の植物生産システム。
【請求項１２】
更に、前記ベルトコンベアに載置した植物の培養床に対して種付けを行う自動種付け装置と、前記ベルトコンベアに載置した植物を回収する回収装置とのうち、少なくとも１種を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の植物生産システム。
【図２】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４７（Ｐ２０１２−４７Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７４１３（Ｐ２０１０−１３７４１３）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]