植物育成装置
【課題】植物育成装置１００において、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取付けを簡単化すると共に、植物に接触して汚れやすいレンズ基板３のみを簡単に交換可能にする。
【解決手段】植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤ２１が搭載されたＬＥＤ基板２と、ＬＥＤ２１からの光を集光して植物に導く複数のレンズ部３１を有するレンズ基板３と、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される保持部材４と、を備え、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が、固定具５によって保持部材４にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板２を保持部材４に固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を保持部材４に固定するものである。
【解決手段】植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤ２１が搭載されたＬＥＤ基板２と、ＬＥＤ２１からの光を集光して植物に導く複数のレンズ部３１を有するレンズ基板３と、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される保持部材４と、を備え、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が、固定具５によって保持部材４にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板２を保持部材４に固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を保持部材４に固定するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物育成装置に関し、特にＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を植物に照射して植物の成長を促進するようにした植物育成装置が知られている。
【０００３】
具体的に、このものは、例えば、特許文献１に示すように、複数の柱材が支持する栽培棚上に栽培ベッドを載置し、この栽培ベッド内に培養液を循環させるとともに、各栽培棚の下面に取り付けた照明等で植物に光を照射することで、植物の成長を促すことができるように構成されている。
【０００４】
そして、照明としては、ＬＥＤが複数設けられたＬＥＤ基板と、当該ＬＥＤ基板の前方に設けられ、ＬＥＤからの光を集光して植物に導くレンズ基板と、それらが固定される保持部材とを備え、ＬＥＤからの光を効率よく植物に照射するようにしたものがある。
【０００５】
しかしながら、照明を大面積化するためには、複数のＬＥＤ基板及び複数のレンズ基板を用いて構成する必要があるところ、それぞれを保持部材に取り付ける作業は極めて煩雑である。また、レンズ基板は植物に対向して設けられ、植物に接触することにより汚れることからレンズ基板を交換する必要がある。
【特許文献１】特開２００５−０２１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するとともに、植物育成装置において、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単化すると共に、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換可能にすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る植物育成装置は、植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤからの光を集光して前記植物に導く複数のレンズ部を有するレンズ基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が固定される保持部材と、を備え、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、固定具によって前記保持部材にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を前記保持部材に固定するものであることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ＬＥＤ基板及びレンズ基板を保持部材に固定具によってまとめて同時に固定しているので、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単に行うことができる。また、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を保持部材に固定するようにしているので、所定のレンズ基板を取り外す際でも、ＬＥＤ基板を取り外す必要がなく、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換することができる。
【０００９】
前記保持部材が略水平方向に沿って設けられ、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が前記保持部材に鉛直下側から固定具によって固定されるものである場合に、その作業性の困難性から、上記構成による効果が一層顕著になる。
【００１０】
保持部材の具体的な実施の態様及びＬＥＤ基板及びレンズ基板の具体的な固定態様としては、前記保持部材が、略平行に延設された一対の保持枠を備え、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、それら保持体に架け渡されて固定されるものであることが考えられる。
【００１１】
ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付け、及びレンズ基板のみの取り外しを簡単にするためには、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の両辺部が前記保持枠に固定されるものであり、前記レンズ基板が、１つのＬＥＤ基板を前記両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一であることが望ましい。
【００１２】
ＬＥＤ基板及びレンズ基板を固定具によって同時に固定する際の作業性を向上させるためには、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板を前記保持部材に固定する際に、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の位置決めを位置決め機構を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、植物育成装置において、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単化すると共に、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る植物育成装置１００について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態の植物育成装置１００の概略構成図、図２は光源ユニット１０３の平面図、図３は光源ユニット１０３のＡ−Ａ線端面図、図４はＬＥＤ基板２の平面図、図５はパッケージＬＥＤ２１の概略構成図、図６はパッケージＬＥＤ２１の回路構成図、図７は緑色発光素子２１Ｇ又は青色発光素子２１Ｂの回路構成図、図８は赤色発光素子２１Ｒの回路構成図、図９はレンズ基板３の平面図、図１０はＬＥＤ基板２及びレンズ基板３のサイズを模式的に示す図、図１１はＬＥＤ基板２、レンズ基板３及び保持部材４の分解斜視図、図１２は１つのレンズ基板３のみを取り外した状態を示す斜視図、図１３はＬＥＤ基板２、レンズ基板３及び保持部材４の部分拡大断面図、図１４は冷却循環機構７を示す部分拡大断面図である。
【００１５】
＜１．装置構成＞ 本実施形態に係る植物育成装置１００は、図１に示すように、植物育成室Ｒの床面（不図示）に立設した複数の棚支柱１０１と、この棚支柱１０１に支持させた植物生育用の棚部１０２と、棚部１０２で生育する植物に光を照射するための光源ユニット１０３と、を具備するものである。
【００１６】
棚部１０２の上面には、内部に液肥を保持できる略箱形状の液肥パレット１０４及びその液肥パレット１０４上に載置される栽培用パレット１０５が棚状に支持される。本実施形態では、棚部１０２を板状としているが、例えば、複数のパイプを水平方向に並べたものとすることもできる。また、栽培用パレット１０５では、１度に複数個の植物を栽培できるようにしている。
【００１７】
棚部１０２の下面には、光源ユニット１０３が、当該棚部１０２下方に設けられた別の棚部１０２の上面と略平行となるように設けられる。そのため棚部１０２の下面には、光源ユニット１０３を着脱可能に取り付けるための取り付け部１０６が設けられている。
【００１８】
この取り付け部１０６は、例えば棚部１０２の幅方向（左右方向）に１本ずつ対となるように設けられたレールである。このレールは、断面略Ｌ字形状をなし、その折れ曲がり部が下側となり、かつＬ字凹部が棚部１０２内側を向くように設けられている。このような構成により、光源ユニット１０３がレールにスライドされ、折れ曲がり部上に載置されることにより、棚部１０２上方に光源ユニット１０３が取り付けられる。
【００１９】
＜２．光源ユニット１０３について＞ 光源ユニット１０３は、図２及び図３に示すように、平面視において概略矩形形状をなすものであり、保持部材４の一方面側に複数のＬＥＤ基板２及び複数のレンズ基板３を取り付けることによって構成されている。
【００２０】
ＬＥＤ基板２は、植物に生育用の光を照射する複数のパッケージＬＥＤ２１（以下、単にＬＥＤ２１ともいう。）を支持するものある。具体的にＬＥＤ基板２は、図４に示すように、平面視において概略矩形形状をなすものであり、一方の平面（以下、ＬＥＤ搭載面という。）に複数の表面実装型のパッケージＬＥＤ２１が設けられている。これらパッケージＬＥＤ２１は、縦横に互いにほぼ等間隔にマトリックス状に設けられている。
【００２１】
パッケージＬＥＤ２１は、図５に示すように、１つのパッケージ基板２１１内に赤色発光素子２１Ｒ、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂを設け、透明樹脂２１２により封止して形成されるものであり、各色毎に＋端子、−端子が設けられている。
【００２２】
本実施形態のパッケージＬＥＤ２１は、赤色光、緑色光又は青色光の少なくとも２色以上の光が混合した混合光を射出するものであり、特に本実施形態では赤色光の強度、緑色光の強度及び青色光の強度の比が、略４：１：１となるように構成している。具体的には、図５及び図６に示すように、１つのパッケージ基板２１１内に設けられる赤色発光素子２１Ｒの数、緑色発光素子２１Ｇの数及び青色発光素子２１Ｂの数の比が、４：１：１となるようにしている。このとき、各色の発光素子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのサイズは略同じであり、パッケージＬＥＤ２１内の赤色発光素子２１Ｒの発光面積、緑色発光素子２１Ｇの発光面積及び青色発光素子２１Ｂの発光面積の比が、略４：１：１となるようにしている。また、パッケージＬＥＤ２１内に設けられた４個の赤色発光素子２１Ｒは２つずつ直列にボンディングワイヤを介して接続されている。このように、赤色発光素子２１Ｒを２つずつ直列に接続することにより、直列接続された赤色発光素子２１Ｒの順方向電圧（約２．０Ｖ×２）を緑色発光素子２１Ｇの順方向電圧（約３．５Ｖ）及び青色発光素子の順方向電圧（約３．５Ｖ）に可及的に近づけることができ、ＬＥＤ回路を共通化することができると共に、配線を容易にすることができ、さらに電圧ロスを低減することができる。電圧ロスを低減することにより、ロス分の無駄な電圧がＬＥＤ２１において熱に変換されてしまい、結果的にＬＥＤ２１の寿命を縮めてしまうという問題を解決することができる。
【００２３】
このようなパッケージＬＥＤ２１を用いたＬＥＤ基板２において、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂの回路構成は、例えば、図７に示すように、ＬＥＤ基板２の長手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数分（Ｎ列）直列接続したＬＥＤ列をＬＥＤ基板２の短手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数分（Ｍ行）並列接続することにより構成されている。
【００２４】
また、赤色発光素子２１Ｒの回路構成は、例えば、図８に示すように、ＬＥＤ基板２の長手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数の２倍分（２Ｎ列）直列接続したＬＥＤ列をＬＥＤ基板２の短手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数の２倍分（２Ｍ行）並列接続することにより構成されている。
【００２５】
なお、ＬＥＤ基板２には、ＬＥＤ搭載面及び裏面を貫通する第１貫通孔２ａ（図４には不図示）が複数個形成されているが、この第１貫通孔２ａについては後述する。また、ＬＥＤ基板２の長手方向両辺部には、後述する固定具５によって固定するための固定用孔２ｂが複数個形成されている。
【００２６】
レンズ基板３は、図９に示すように、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面前方に設けられ、ＬＥＤ２１からの光を集光して棚部１０２上の植物に導く複数のレンズ部３１を有するものである。具体的にレンズ基板３は、平面視において概略矩形形状をなすものであり、保持部材４に固定された状態において、ＬＥＤ基板２の各ＬＥＤ２１に対応して、複数のレンズ部３１が形成されている。このとき、ＬＥＤ２１の光軸とレンズ部３１の光軸とが略一致するようにしている。また、レンズ基板３の光入射面（裏面）はＬＥＤ２１の光射出面（上面）と接触して設けられ、ＬＥＤ２１から射出される光の略全てをレンズ部３１によって集光できるようにしている。なお、レンズ基板３の光入射面（裏面）とＬＥＤ２１の光射出面（上面）との間に機械的遊び（例えば０．２ｍｍ程度の隙間）を設けることにより、各部品の製作誤差や組み立て誤差を吸収可能にし、容易に量産できるようにしても良い。
【００２７】
なお、レンズ基板３には、光入射面（裏面）及び光射出面（表面）を貫通する第２貫通孔３ａが複数個形成されているが、この第２貫通孔３ａについては後述する。また、レンズ基板３の短手方向両辺部には、後述する固定具５によって固定するための固定用孔３ｂが複数個形成されている。なお、図９においては、固定用孔３ｂは、短手方向両辺部に設けられているが、これに限定されず、例えば長手方向略中央部に設けても良い。具体的には、固定用孔３ｂを長手方向略中央部の両辺部に設けても良い。これにより、長尺状のレンズ基板３を用いた場合に、長手方向の中央部が撓むことを防止することができ、レンズ基板３が長手方向の中央部で撓むことによるレンズ性能の低下を好適に防止することができる。
【００２８】
また、レンズ基板３のサイズは、図１０に示すように、１つのＬＥＤ基板２において、保持部材４に固定される両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一である。なお、図１０においては、理解を簡単にするため、レンズ基板３のサイズを若干小さく示している。
【００２９】
保持部材４は、図２及び図３に示すように、複数のＬＥＤ基板２及び複数のレンズ基板３が固定されるものであり、一面が開口する概略箱形状をなす基枠体４１と、当該基枠体４１の長手方向（一方向）の側壁４１１に並行となるように短手方向（他方向）の側壁４１２を等分するように横架された２本の梁枠４２とからなる。これら基枠体４１及び梁枠４２がそれぞれ一対の保持枠となり、これら保持枠に対してＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。
【００３０】
具体的に、少なくとも基枠体４１の長手方向（一方向）の側壁４１１は、図３の部分拡大図に示すように、断面Ｌ字形状をなす。そして、側壁４１１の折れ曲がり部４１１１にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。なお、図２及び図３に固定具５は図示しない。
【００３１】
梁枠４２は、特に図３に示すように、断面概略コの字形状をなす長尺状のものであり、その底部４２１が基枠体４１の開口外側となるように基枠体４１の短手方向の両側壁４１２に固定される。そして、梁枠４２の底部４２１にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。
【００３２】
なお、保持部材４、具体的には側壁４１１の折れ曲がり部４１１１及び梁枠４２の底部４２１には、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂに対応して固定用孔４ａが形成されている。
【００３３】
また、基枠体４１の長手方向両端部は、棚部１０２の取り付け部１０６（レール）にスライド可能とするためにＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が取り付けられない部分であるスライド部４１３が形成されている（図２参照）。
【００３４】
このような保持部材４において、基枠体４１の側壁４１１の一方及び当該側壁４１１に隣接する梁枠４２にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。また、２つの梁枠４２間にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。さらに、基枠体４１の側壁４１１の他方及び当該側壁４１１に隣接する梁枠４２にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。このとき、ＬＥＤ基板２の両辺部及びレンズ基板３の両辺部が、基枠体４１及び梁枠４２に固定具５によって外側から取り付けられる。
【００３５】
保持部材４が棚部１０２の取り付け部１０６に取り付けられた状態において、保持部材４は、略水平方向に沿って設けられることになり、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が保持部材４に鉛直下側から固定具５によって固定されることになる。なお、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定するための固定具５については後述する。
【００３６】
保持部材４において基枠体４１の底部４１４には、電源ユニット（不図示）が取付られており、また、当該電源ユニットから各ＬＥＤ基板に延びるケーブル群は、梁枠４２内に収容されている。
【００３７】
＜３．取り付け及び取り外しについて＞
【００３８】
次に、固定具５、保持部材４へのＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取り付け方法及び取り外し方法について説明する。
【００３９】
固定具５は、保持部材４（側壁４１１の折れ曲がり部４１１１又は梁枠４２の底部４２１）に形成された固定用孔４ａと、ＬＥＤ基板２に形成された固定用孔２ｂと、レンズ基板３に形成された固定用孔３ｂとに挿入されて、それらを一体的に同時に固定するものである。
【００４０】
固定具５の具体的な構成は、２動作で取り付け及び取り外し可能なものであり、図１３に示すように、複数の係止爪５１１が放射状に形成された概略筒形状をなす係止部５１と、当該係止部５１の基端に設けられたフランジ部５２と、当該係止部５１の内部に挿入され、係止爪５１１を径方向外側に押し広げる挿入部５３と、を有するものである。
【００４１】
そして、挿入部５３を係止部５１内に挿入していない状態（抜取位置）では、係止爪５１１が径方向外側に広がらずに窄まっており、係止爪５１１が固定用孔４ａの開口縁には係止しない。一方で、挿入部５３を係止部５１内に挿入した状態（挿入位置）では、係止爪が径方向外側に広がって固定用孔４ａの開口縁に係止して、当該係止爪５１１とフランジ部５２によって保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。
【００４２】
つまり、保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定する際には、まず、保持部材４の固定用孔４ａ、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂ及びレンズ基板３の固定用孔３ｂを連通させた（重ね合わせた）後、係止部５１をそれら固定用孔２ｂ、３ｂ、４ａに挿入する。その後、挿入部５３を係止部５１に押し込むことによって、係止爪５１１が広がって反挿入側の固定用孔４ａの開口縁に係止して、係止爪５１１及びフランジ部５２により、保持部材４、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が一体的に固定される。このように、固定具５を固定用孔２ｂ、３ｂ、４ａに挿入する挿入工程と、当該挿入工程後に挿入部５３を押し込み係止爪５１１を広げる押込工程との２工程より保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定することができる。
【００４３】
次に、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取付態様について説明する。
【００４４】
前述した通り、ＬＥＤ基板２には長手方向両辺部（左右）にそれぞれ３個ずつ固定用孔２ｂが形成されている。また、レンズ基板３には、短手方向両辺部（左右）にそれぞれ１個ずつ固定用孔３ｂが形成されている。
【００４５】
そして、レンズ基板３の固定用孔３ｂは、ＬＥＤ基板２に形成された左右３個ずつの固定用孔２ｂのうち、左右１対の固定用孔２ｂに対応する。つまり、図１０に示すように、１枚のＬＥＤ基板２には３枚のレンズ基板３が固定されることになる。レンズ基板３は、ＬＥＤ基板２を３等分したサイズであるから、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂとレンズ基板３の固定用孔３ｂとを連通した状態において、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３は平面視において略同一形状をなす。なお、ＬＥＤ基板２に設けられる固定用孔２ｂの個数は、左右３個ずつに限られず、適宜設定可能である。またそれに対応して、レンズ基板３に設けられる固定用孔３ｂの個数も設定される。
【００４６】
このように本実施形態の植物育成装置１００は、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定具５によって同時に固定可能にし、さらに、レンズ基板３のみを別個に取り外し可能に構成している。言い換えると、ＬＥＤ基板２を保持部材４に着脱可能に固定する固定具５と、レンズ基板３を保持部材４に着脱可能に固定する固定具５とを共通にしている。つまり、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が、固定具５によって保持部材４にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板２を固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を固定するようにしている。
【００４７】
具体的には、図１１に示すように、ＬＥＤ基板２を保持部材４に固定する６個の固定具５のうち２個ずつがそれぞれ異なるレンズ基板３を固定する。このように構成しているので、図１２に示すように、ＬＥＤ基板２を取り外す必要なく、一部のレンズ基板３のみを取り外すことができ、レンズ基板３が植物に接触する等して汚れた場合等のメンテナンス作業を極めて簡単にすることができる。また、レンズ基板３のみを交換する場合には、光源ユニット１０３は棚部１０２に取り付けられた状態で行うことが考えられるが、固定具５が２動作によって取り付け又は取り外しでき、このようなことを勘案しても極めて簡単である。なお、図１２において固定具５は図示しない。
【００４８】
＜４．位置決め機構６＞ しかして本実施形態の植物育成装置１００は、特に図１３に示すように、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定する際に、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の位置決めを位置決め機構６を備える。
【００４９】
位置決め機構６は、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の固定時において、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の面方向に沿った相対位置及びＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の相対距離の位置決めを行うものであり、ＬＥＤ基板２又はレンズ基板３の一方に設けられた凹部６１と、他方に設けられた凸部６２とからなる。本実施形態では、ＬＥＤ基板２に凹部６１を設け、レンズ基板３に凸部６２を設けている。
【００５０】
そして、レンズ基板３に設けた凸部６２は、レンズ基板３の光入射面（裏面）に形成され、ＬＥＤ基板２の凹部６１よりも断面積が大きい大径部６２１と、当該大径部６２１の頂面に形成され、凸部６２に嵌合する小径部６２２とからなる。また、大径部６２１は、ＬＥＤ基板２とレンズ基板３の距離を規定するものであり、その高さは、ＬＥＤ２１の上面がレンズ基板３の光入射面（裏面）にほぼ接するように構成している。
【００５１】
これにより、ＬＥＤ基板２にレンズ基板３を取り付ける際に、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂとレンズ基板３の固定用孔３ｂとが連通するように、ＬＥＤ基板２に対してレンズ基板３が位置決めされて、保持部材４への固定作業が容易になる。
【００５２】
＜５．冷却循環機構７について＞ さらに本実施形態の植物育成装置１００は、パッケージＬＥＤ２１を冷却するとともに、植物間の空気を循環させるための冷却循環機構７を備えている。
【００５３】
冷却循環機構７は、図１４に示すように、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面及び裏面を貫通する複数の第１貫通孔２ａと、レンズ基板３の光入射面及び光射出面を貫通する複数の第２貫通孔３ａと、ＬＥＤ基板２の裏面側に形成された空間から空気を吸い込み、冷却して植物育成室Ｒ内に吹き出す吸込・吹出機構（不図示）と、を備えている。
【００５４】
第１貫通孔２ａの開口面積は、第２貫通孔３ａの開口面積よりも小さい。本実施形態では、第１貫通孔２ａ及び第２貫通孔３ａはともに円形状をなすものであり、第１貫通孔２ａの開口径が第２貫通孔３ａの開口径よりも小さく設定されている。
【００５５】
また、１つの光源ユニット１０３において、第１貫通孔２ａは、第２貫通孔３ａよりも多く形成されている。また、ＬＥＤ基板２における第１貫通孔２ａの形成密度は、ＬＥＤ基板２全域において略均一となるようにし、さらに、第２貫通孔３ａ毎に対応する第１貫通孔２ａの個数が略同一となるようにしている。
【００５６】
ＬＥＤ基板２の裏面側に形成された空間とは、本実施形態では基枠体４１の内部空間Ｓ１であり、基枠体４１の所定位置に空気孔４１Ｈが形成されている。この空気孔４１Ｈは、棚部１０２に取り付けた状態において、棚部１０２又は棚支柱１０１に設けられた吸引口（不図示）と連通する。
【００５７】
吸込・吹出機構は、前記吸引口に連通する循環経路と、当該循環経路上に設けられ、循環経路内に空気を流通させる循環ポンプと、循環経路上に設けられ、空気を冷却する冷却部と、を備えている。冷却部としては、自然冷却するものであっても良いし、強制的に一定温度に冷却するものであっても良い。
【００５８】
このような構成において、光源ユニット１０３を棚部１０２に取り付けると、基枠体４１の空気孔４１Ｈと吸引口とが連通する。そして、循環ポンプにより空気を吸引すると、空気孔４１ＨからＬＥＤ基板２裏面側の空間Ｓ１から空気が吸い込まれて、循環経路を流れるとともに冷却部により冷却されて再び植物育成室内２００に吹き出される。
【００５９】
また、基枠体４１内部の空間Ｓ１から空気が吸い込まれると、第２貫通孔３ａからレンズ基板３前方（つまり植物育成室Ｒ内）の空気が吸い込まれて、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面に沿って流れ、ＬＥＤ２１を冷却した後、第１貫通孔２ａを通ってＬＥＤ裏面側の基枠体４１内部に吸い込まれる。このとき、第１貫通孔２ａの開口径を第２貫通孔３ａの開口径よりも小さく設定し、さらに、第１貫通孔２ａの数を第２貫通孔３ａの数よりも多くしているので、第２貫通孔３ａから吸い込まれた空気がＬＥＤ搭載面上で複数の流路に分岐して流れるので、ＬＥＤ２１を万遍無く冷却することができる。さらに、ＬＥＤ基板２における第１貫通孔２ａの形成密度をＬＥＤ基板２全域において略均一にし、第２貫通孔３ａ毎に対応する第１貫通孔２ａの個数を略同一としているので、全ＬＥＤ２１を均等に冷却することができる。
【００６０】
＜６．本実施形態の効果＞ このように構成した本実施形態に係る植物育成装置１００によれば、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定具５によってまとめて同時に固定しているので、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取り付けを簡単に行うことができる。また、１つのＬＥＤ基板２を保持部材４に固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を保持部材４に固定するようにしているので、所定のレンズ基板３を取り外す際でも、ＬＥＤ基板２を取り外す必要がなく、植物に接触して汚れやすいレンズ基板３のみを簡単に交換することができる。
【００６１】
＜７．その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、前記実施形態のパッケージＬＥＤ２１は、赤色発光素子２１Ｒ、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂを用いたものであったが、その他、植物の光合成に寄与する赤色発光素子２１Ｒ及び青色発光素子２１Ｇを封止したものであっても良い。この場合、図１４に示すように、赤色発光素子２１Ｒの数及び青色発光素子２１Ｇの数の比を、６：１となるようにし、パッケージＬＥＤ２１から射出される光において、赤色光の強度及び青色光の強度の比を略６：１にすることにより、植物育成の適した光を照射することができる。このとき、パッケージＬＥＤ２１を用いたＬＥＤ基板２において、青色発光素子２１Ｂの回路構成は、図７と同様であるが、赤色発光素子２１Ｒの回路構成は、２Ｎ列直列接続したＬＥＤ列を３Ｍ行並列接続することにより構成している。これは、２Ｍ行３Ｎ列の回路を構成すると、直列数が増えて電圧が変わるためである。
【００６３】
なお、上記の場合でも緑色発光素子を用いることが考えられる。緑色発光素子を用いることにより、光合成には寄与しないものの、植物が色鮮やかにすることができる。したがって、消費者のニーズに応え、購買意欲を掻き立てる色鮮やかな植物を育成することができる。
【００６４】
また、固定具の構成は、前記実施形態に限られず、固定用孔を介して固定するものの他に、保持部材、ＬＥＤ基板及びレンズ基板に固定用孔を設けることなく、それらの端部を挟み込むことによって固定するクリップ型の固定具を用いても良い。
【００６５】
さらに、前記実施形態では、部品共通化の観点から、レンズ基板のサイズをＬＥＤ基板を等分割したサイズにしているがこれに限定されず、サイズの異なる複数種類のレンズ基板を用いても良い。
【００６６】
その上、第１貫通孔及び第２貫通孔の形状は円形状に限られず、その他の長孔形状、楕円形状、多角形形状をなすものであっても良い。
【００６７】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態の植物育成装置の概略構成図。
【図２】光源ユニットの平面図。
【図３】光源ユニットのＡ−Ａ線断面図。
【図４】ＬＥＤ基板の平面図。
【図５】パッケージＬＥＤの概略構成図。
【図６】パッケージＬＥＤの回路構成図。
【図７】ＬＥＤ基板の緑色発光素子又は青色発光素子の回路構成図。
【図８】ＬＥＤ基板の赤色発光素子の回路構成図。
【図９】レンズ基板の平面図。
【図１０】ＬＥＤ基板及びレンズ基板のサイズを模式的に示す図。
【図１１】ＬＥＤ基板、レンズ基板及び保持部材の分解斜視図。
【図１２】１つのレンズ基板のみを取り外した状態を示す斜視図。
【図１３】ＬＥＤ基板、レンズ基板及び保持部材の部分拡大断面図。
【図１４】冷却循環機構を示す部分拡大断面図。
【図１５】変形実施形態に係るパッケージＬＥＤの構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・植物育成装置
２ ・・・ＬＥＤ基板
２１ ・・・ＬＥＤ
３ ・・・レンズ基板
３１ ・・・レンズ部
４ ・・・保持部材
４１ ・・・基枠体（保持枠）
４２ ・・・梁枠（保持枠）
５ ・・・固定具
６ ・・・位置決め機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物育成装置に関し、特にＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を植物に照射して植物の成長を促進するようにした植物育成装置が知られている。
【０００３】
具体的に、このものは、例えば、特許文献１に示すように、複数の柱材が支持する栽培棚上に栽培ベッドを載置し、この栽培ベッド内に培養液を循環させるとともに、各栽培棚の下面に取り付けた照明等で植物に光を照射することで、植物の成長を促すことができるように構成されている。
【０００４】
そして、照明としては、ＬＥＤが複数設けられたＬＥＤ基板と、当該ＬＥＤ基板の前方に設けられ、ＬＥＤからの光を集光して植物に導くレンズ基板と、それらが固定される保持部材とを備え、ＬＥＤからの光を効率よく植物に照射するようにしたものがある。
【０００５】
しかしながら、照明を大面積化するためには、複数のＬＥＤ基板及び複数のレンズ基板を用いて構成する必要があるところ、それぞれを保持部材に取り付ける作業は極めて煩雑である。また、レンズ基板は植物に対向して設けられ、植物に接触することにより汚れることからレンズ基板を交換する必要がある。
【特許文献１】特開２００５−０２１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するとともに、植物育成装置において、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単化すると共に、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換可能にすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る植物育成装置は、植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤからの光を集光して前記植物に導く複数のレンズ部を有するレンズ基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が固定される保持部材と、を備え、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、固定具によって前記保持部材にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を前記保持部材に固定するものであることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、ＬＥＤ基板及びレンズ基板を保持部材に固定具によってまとめて同時に固定しているので、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単に行うことができる。また、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を保持部材に固定するようにしているので、所定のレンズ基板を取り外す際でも、ＬＥＤ基板を取り外す必要がなく、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換することができる。
【０００９】
前記保持部材が略水平方向に沿って設けられ、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が前記保持部材に鉛直下側から固定具によって固定されるものである場合に、その作業性の困難性から、上記構成による効果が一層顕著になる。
【００１０】
保持部材の具体的な実施の態様及びＬＥＤ基板及びレンズ基板の具体的な固定態様としては、前記保持部材が、略平行に延設された一対の保持枠を備え、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、それら保持体に架け渡されて固定されるものであることが考えられる。
【００１１】
ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付け、及びレンズ基板のみの取り外しを簡単にするためには、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の両辺部が前記保持枠に固定されるものであり、前記レンズ基板が、１つのＬＥＤ基板を前記両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一であることが望ましい。
【００１２】
ＬＥＤ基板及びレンズ基板を固定具によって同時に固定する際の作業性を向上させるためには、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板を前記保持部材に固定する際に、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の位置決めを位置決め機構を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明によれば、植物育成装置において、ＬＥＤ基板及びレンズ基板の取り付けを簡単化すると共に、植物に接触して汚れやすいレンズ基板のみを簡単に交換可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る植物育成装置１００について図面を参照して説明する。なお、図１は本実施形態の植物育成装置１００の概略構成図、図２は光源ユニット１０３の平面図、図３は光源ユニット１０３のＡ−Ａ線端面図、図４はＬＥＤ基板２の平面図、図５はパッケージＬＥＤ２１の概略構成図、図６はパッケージＬＥＤ２１の回路構成図、図７は緑色発光素子２１Ｇ又は青色発光素子２１Ｂの回路構成図、図８は赤色発光素子２１Ｒの回路構成図、図９はレンズ基板３の平面図、図１０はＬＥＤ基板２及びレンズ基板３のサイズを模式的に示す図、図１１はＬＥＤ基板２、レンズ基板３及び保持部材４の分解斜視図、図１２は１つのレンズ基板３のみを取り外した状態を示す斜視図、図１３はＬＥＤ基板２、レンズ基板３及び保持部材４の部分拡大断面図、図１４は冷却循環機構７を示す部分拡大断面図である。
【００１５】
＜１．装置構成＞ 本実施形態に係る植物育成装置１００は、図１に示すように、植物育成室Ｒの床面（不図示）に立設した複数の棚支柱１０１と、この棚支柱１０１に支持させた植物生育用の棚部１０２と、棚部１０２で生育する植物に光を照射するための光源ユニット１０３と、を具備するものである。
【００１６】
棚部１０２の上面には、内部に液肥を保持できる略箱形状の液肥パレット１０４及びその液肥パレット１０４上に載置される栽培用パレット１０５が棚状に支持される。本実施形態では、棚部１０２を板状としているが、例えば、複数のパイプを水平方向に並べたものとすることもできる。また、栽培用パレット１０５では、１度に複数個の植物を栽培できるようにしている。
【００１７】
棚部１０２の下面には、光源ユニット１０３が、当該棚部１０２下方に設けられた別の棚部１０２の上面と略平行となるように設けられる。そのため棚部１０２の下面には、光源ユニット１０３を着脱可能に取り付けるための取り付け部１０６が設けられている。
【００１８】
この取り付け部１０６は、例えば棚部１０２の幅方向（左右方向）に１本ずつ対となるように設けられたレールである。このレールは、断面略Ｌ字形状をなし、その折れ曲がり部が下側となり、かつＬ字凹部が棚部１０２内側を向くように設けられている。このような構成により、光源ユニット１０３がレールにスライドされ、折れ曲がり部上に載置されることにより、棚部１０２上方に光源ユニット１０３が取り付けられる。
【００１９】
＜２．光源ユニット１０３について＞ 光源ユニット１０３は、図２及び図３に示すように、平面視において概略矩形形状をなすものであり、保持部材４の一方面側に複数のＬＥＤ基板２及び複数のレンズ基板３を取り付けることによって構成されている。
【００２０】
ＬＥＤ基板２は、植物に生育用の光を照射する複数のパッケージＬＥＤ２１（以下、単にＬＥＤ２１ともいう。）を支持するものある。具体的にＬＥＤ基板２は、図４に示すように、平面視において概略矩形形状をなすものであり、一方の平面（以下、ＬＥＤ搭載面という。）に複数の表面実装型のパッケージＬＥＤ２１が設けられている。これらパッケージＬＥＤ２１は、縦横に互いにほぼ等間隔にマトリックス状に設けられている。
【００２１】
パッケージＬＥＤ２１は、図５に示すように、１つのパッケージ基板２１１内に赤色発光素子２１Ｒ、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂを設け、透明樹脂２１２により封止して形成されるものであり、各色毎に＋端子、−端子が設けられている。
【００２２】
本実施形態のパッケージＬＥＤ２１は、赤色光、緑色光又は青色光の少なくとも２色以上の光が混合した混合光を射出するものであり、特に本実施形態では赤色光の強度、緑色光の強度及び青色光の強度の比が、略４：１：１となるように構成している。具体的には、図５及び図６に示すように、１つのパッケージ基板２１１内に設けられる赤色発光素子２１Ｒの数、緑色発光素子２１Ｇの数及び青色発光素子２１Ｂの数の比が、４：１：１となるようにしている。このとき、各色の発光素子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのサイズは略同じであり、パッケージＬＥＤ２１内の赤色発光素子２１Ｒの発光面積、緑色発光素子２１Ｇの発光面積及び青色発光素子２１Ｂの発光面積の比が、略４：１：１となるようにしている。また、パッケージＬＥＤ２１内に設けられた４個の赤色発光素子２１Ｒは２つずつ直列にボンディングワイヤを介して接続されている。このように、赤色発光素子２１Ｒを２つずつ直列に接続することにより、直列接続された赤色発光素子２１Ｒの順方向電圧（約２．０Ｖ×２）を緑色発光素子２１Ｇの順方向電圧（約３．５Ｖ）及び青色発光素子の順方向電圧（約３．５Ｖ）に可及的に近づけることができ、ＬＥＤ回路を共通化することができると共に、配線を容易にすることができ、さらに電圧ロスを低減することができる。電圧ロスを低減することにより、ロス分の無駄な電圧がＬＥＤ２１において熱に変換されてしまい、結果的にＬＥＤ２１の寿命を縮めてしまうという問題を解決することができる。
【００２３】
このようなパッケージＬＥＤ２１を用いたＬＥＤ基板２において、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂの回路構成は、例えば、図７に示すように、ＬＥＤ基板２の長手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数分（Ｎ列）直列接続したＬＥＤ列をＬＥＤ基板２の短手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数分（Ｍ行）並列接続することにより構成されている。
【００２４】
また、赤色発光素子２１Ｒの回路構成は、例えば、図８に示すように、ＬＥＤ基板２の長手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数の２倍分（２Ｎ列）直列接続したＬＥＤ列をＬＥＤ基板２の短手方向に沿って設けられたパッケージＬＥＤ２１の個数の２倍分（２Ｍ行）並列接続することにより構成されている。
【００２５】
なお、ＬＥＤ基板２には、ＬＥＤ搭載面及び裏面を貫通する第１貫通孔２ａ（図４には不図示）が複数個形成されているが、この第１貫通孔２ａについては後述する。また、ＬＥＤ基板２の長手方向両辺部には、後述する固定具５によって固定するための固定用孔２ｂが複数個形成されている。
【００２６】
レンズ基板３は、図９に示すように、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面前方に設けられ、ＬＥＤ２１からの光を集光して棚部１０２上の植物に導く複数のレンズ部３１を有するものである。具体的にレンズ基板３は、平面視において概略矩形形状をなすものであり、保持部材４に固定された状態において、ＬＥＤ基板２の各ＬＥＤ２１に対応して、複数のレンズ部３１が形成されている。このとき、ＬＥＤ２１の光軸とレンズ部３１の光軸とが略一致するようにしている。また、レンズ基板３の光入射面（裏面）はＬＥＤ２１の光射出面（上面）と接触して設けられ、ＬＥＤ２１から射出される光の略全てをレンズ部３１によって集光できるようにしている。なお、レンズ基板３の光入射面（裏面）とＬＥＤ２１の光射出面（上面）との間に機械的遊び（例えば０．２ｍｍ程度の隙間）を設けることにより、各部品の製作誤差や組み立て誤差を吸収可能にし、容易に量産できるようにしても良い。
【００２７】
なお、レンズ基板３には、光入射面（裏面）及び光射出面（表面）を貫通する第２貫通孔３ａが複数個形成されているが、この第２貫通孔３ａについては後述する。また、レンズ基板３の短手方向両辺部には、後述する固定具５によって固定するための固定用孔３ｂが複数個形成されている。なお、図９においては、固定用孔３ｂは、短手方向両辺部に設けられているが、これに限定されず、例えば長手方向略中央部に設けても良い。具体的には、固定用孔３ｂを長手方向略中央部の両辺部に設けても良い。これにより、長尺状のレンズ基板３を用いた場合に、長手方向の中央部が撓むことを防止することができ、レンズ基板３が長手方向の中央部で撓むことによるレンズ性能の低下を好適に防止することができる。
【００２８】
また、レンズ基板３のサイズは、図１０に示すように、１つのＬＥＤ基板２において、保持部材４に固定される両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一である。なお、図１０においては、理解を簡単にするため、レンズ基板３のサイズを若干小さく示している。
【００２９】
保持部材４は、図２及び図３に示すように、複数のＬＥＤ基板２及び複数のレンズ基板３が固定されるものであり、一面が開口する概略箱形状をなす基枠体４１と、当該基枠体４１の長手方向（一方向）の側壁４１１に並行となるように短手方向（他方向）の側壁４１２を等分するように横架された２本の梁枠４２とからなる。これら基枠体４１及び梁枠４２がそれぞれ一対の保持枠となり、これら保持枠に対してＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。
【００３０】
具体的に、少なくとも基枠体４１の長手方向（一方向）の側壁４１１は、図３の部分拡大図に示すように、断面Ｌ字形状をなす。そして、側壁４１１の折れ曲がり部４１１１にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。なお、図２及び図３に固定具５は図示しない。
【００３１】
梁枠４２は、特に図３に示すように、断面概略コの字形状をなす長尺状のものであり、その底部４２１が基枠体４１の開口外側となるように基枠体４１の短手方向の両側壁４１２に固定される。そして、梁枠４２の底部４２１にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。
【００３２】
なお、保持部材４、具体的には側壁４１１の折れ曲がり部４１１１及び梁枠４２の底部４２１には、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂに対応して固定用孔４ａが形成されている。
【００３３】
また、基枠体４１の長手方向両端部は、棚部１０２の取り付け部１０６（レール）にスライド可能とするためにＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が取り付けられない部分であるスライド部４１３が形成されている（図２参照）。
【００３４】
このような保持部材４において、基枠体４１の側壁４１１の一方及び当該側壁４１１に隣接する梁枠４２にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。また、２つの梁枠４２間にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。さらに、基枠体４１の側壁４１１の他方及び当該側壁４１１に隣接する梁枠４２にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が架け渡されて固定される。このとき、ＬＥＤ基板２の両辺部及びレンズ基板３の両辺部が、基枠体４１及び梁枠４２に固定具５によって外側から取り付けられる。
【００３５】
保持部材４が棚部１０２の取り付け部１０６に取り付けられた状態において、保持部材４は、略水平方向に沿って設けられることになり、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が保持部材４に鉛直下側から固定具５によって固定されることになる。なお、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定するための固定具５については後述する。
【００３６】
保持部材４において基枠体４１の底部４１４には、電源ユニット（不図示）が取付られており、また、当該電源ユニットから各ＬＥＤ基板に延びるケーブル群は、梁枠４２内に収容されている。
【００３７】
＜３．取り付け及び取り外しについて＞
【００３８】
次に、固定具５、保持部材４へのＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取り付け方法及び取り外し方法について説明する。
【００３９】
固定具５は、保持部材４（側壁４１１の折れ曲がり部４１１１又は梁枠４２の底部４２１）に形成された固定用孔４ａと、ＬＥＤ基板２に形成された固定用孔２ｂと、レンズ基板３に形成された固定用孔３ｂとに挿入されて、それらを一体的に同時に固定するものである。
【００４０】
固定具５の具体的な構成は、２動作で取り付け及び取り外し可能なものであり、図１３に示すように、複数の係止爪５１１が放射状に形成された概略筒形状をなす係止部５１と、当該係止部５１の基端に設けられたフランジ部５２と、当該係止部５１の内部に挿入され、係止爪５１１を径方向外側に押し広げる挿入部５３と、を有するものである。
【００４１】
そして、挿入部５３を係止部５１内に挿入していない状態（抜取位置）では、係止爪５１１が径方向外側に広がらずに窄まっており、係止爪５１１が固定用孔４ａの開口縁には係止しない。一方で、挿入部５３を係止部５１内に挿入した状態（挿入位置）では、係止爪が径方向外側に広がって固定用孔４ａの開口縁に係止して、当該係止爪５１１とフランジ部５２によって保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が固定される。
【００４２】
つまり、保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定する際には、まず、保持部材４の固定用孔４ａ、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂ及びレンズ基板３の固定用孔３ｂを連通させた（重ね合わせた）後、係止部５１をそれら固定用孔２ｂ、３ｂ、４ａに挿入する。その後、挿入部５３を係止部５１に押し込むことによって、係止爪５１１が広がって反挿入側の固定用孔４ａの開口縁に係止して、係止爪５１１及びフランジ部５２により、保持部材４、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が一体的に固定される。このように、固定具５を固定用孔２ｂ、３ｂ、４ａに挿入する挿入工程と、当該挿入工程後に挿入部５３を押し込み係止爪５１１を広げる押込工程との２工程より保持部材４にＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定することができる。
【００４３】
次に、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取付態様について説明する。
【００４４】
前述した通り、ＬＥＤ基板２には長手方向両辺部（左右）にそれぞれ３個ずつ固定用孔２ｂが形成されている。また、レンズ基板３には、短手方向両辺部（左右）にそれぞれ１個ずつ固定用孔３ｂが形成されている。
【００４５】
そして、レンズ基板３の固定用孔３ｂは、ＬＥＤ基板２に形成された左右３個ずつの固定用孔２ｂのうち、左右１対の固定用孔２ｂに対応する。つまり、図１０に示すように、１枚のＬＥＤ基板２には３枚のレンズ基板３が固定されることになる。レンズ基板３は、ＬＥＤ基板２を３等分したサイズであるから、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂとレンズ基板３の固定用孔３ｂとを連通した状態において、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３は平面視において略同一形状をなす。なお、ＬＥＤ基板２に設けられる固定用孔２ｂの個数は、左右３個ずつに限られず、適宜設定可能である。またそれに対応して、レンズ基板３に設けられる固定用孔３ｂの個数も設定される。
【００４６】
このように本実施形態の植物育成装置１００は、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を固定具５によって同時に固定可能にし、さらに、レンズ基板３のみを別個に取り外し可能に構成している。言い換えると、ＬＥＤ基板２を保持部材４に着脱可能に固定する固定具５と、レンズ基板３を保持部材４に着脱可能に固定する固定具５とを共通にしている。つまり、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３が、固定具５によって保持部材４にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板２を固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を固定するようにしている。
【００４７】
具体的には、図１１に示すように、ＬＥＤ基板２を保持部材４に固定する６個の固定具５のうち２個ずつがそれぞれ異なるレンズ基板３を固定する。このように構成しているので、図１２に示すように、ＬＥＤ基板２を取り外す必要なく、一部のレンズ基板３のみを取り外すことができ、レンズ基板３が植物に接触する等して汚れた場合等のメンテナンス作業を極めて簡単にすることができる。また、レンズ基板３のみを交換する場合には、光源ユニット１０３は棚部１０２に取り付けられた状態で行うことが考えられるが、固定具５が２動作によって取り付け又は取り外しでき、このようなことを勘案しても極めて簡単である。なお、図１２において固定具５は図示しない。
【００４８】
＜４．位置決め機構６＞ しかして本実施形態の植物育成装置１００は、特に図１３に示すように、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定する際に、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の位置決めを位置決め機構６を備える。
【００４９】
位置決め機構６は、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の固定時において、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の面方向に沿った相対位置及びＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の相対距離の位置決めを行うものであり、ＬＥＤ基板２又はレンズ基板３の一方に設けられた凹部６１と、他方に設けられた凸部６２とからなる。本実施形態では、ＬＥＤ基板２に凹部６１を設け、レンズ基板３に凸部６２を設けている。
【００５０】
そして、レンズ基板３に設けた凸部６２は、レンズ基板３の光入射面（裏面）に形成され、ＬＥＤ基板２の凹部６１よりも断面積が大きい大径部６２１と、当該大径部６２１の頂面に形成され、凸部６２に嵌合する小径部６２２とからなる。また、大径部６２１は、ＬＥＤ基板２とレンズ基板３の距離を規定するものであり、その高さは、ＬＥＤ２１の上面がレンズ基板３の光入射面（裏面）にほぼ接するように構成している。
【００５１】
これにより、ＬＥＤ基板２にレンズ基板３を取り付ける際に、ＬＥＤ基板２の固定用孔２ｂとレンズ基板３の固定用孔３ｂとが連通するように、ＬＥＤ基板２に対してレンズ基板３が位置決めされて、保持部材４への固定作業が容易になる。
【００５２】
＜５．冷却循環機構７について＞ さらに本実施形態の植物育成装置１００は、パッケージＬＥＤ２１を冷却するとともに、植物間の空気を循環させるための冷却循環機構７を備えている。
【００５３】
冷却循環機構７は、図１４に示すように、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面及び裏面を貫通する複数の第１貫通孔２ａと、レンズ基板３の光入射面及び光射出面を貫通する複数の第２貫通孔３ａと、ＬＥＤ基板２の裏面側に形成された空間から空気を吸い込み、冷却して植物育成室Ｒ内に吹き出す吸込・吹出機構（不図示）と、を備えている。
【００５４】
第１貫通孔２ａの開口面積は、第２貫通孔３ａの開口面積よりも小さい。本実施形態では、第１貫通孔２ａ及び第２貫通孔３ａはともに円形状をなすものであり、第１貫通孔２ａの開口径が第２貫通孔３ａの開口径よりも小さく設定されている。
【００５５】
また、１つの光源ユニット１０３において、第１貫通孔２ａは、第２貫通孔３ａよりも多く形成されている。また、ＬＥＤ基板２における第１貫通孔２ａの形成密度は、ＬＥＤ基板２全域において略均一となるようにし、さらに、第２貫通孔３ａ毎に対応する第１貫通孔２ａの個数が略同一となるようにしている。
【００５６】
ＬＥＤ基板２の裏面側に形成された空間とは、本実施形態では基枠体４１の内部空間Ｓ１であり、基枠体４１の所定位置に空気孔４１Ｈが形成されている。この空気孔４１Ｈは、棚部１０２に取り付けた状態において、棚部１０２又は棚支柱１０１に設けられた吸引口（不図示）と連通する。
【００５７】
吸込・吹出機構は、前記吸引口に連通する循環経路と、当該循環経路上に設けられ、循環経路内に空気を流通させる循環ポンプと、循環経路上に設けられ、空気を冷却する冷却部と、を備えている。冷却部としては、自然冷却するものであっても良いし、強制的に一定温度に冷却するものであっても良い。
【００５８】
このような構成において、光源ユニット１０３を棚部１０２に取り付けると、基枠体４１の空気孔４１Ｈと吸引口とが連通する。そして、循環ポンプにより空気を吸引すると、空気孔４１ＨからＬＥＤ基板２裏面側の空間Ｓ１から空気が吸い込まれて、循環経路を流れるとともに冷却部により冷却されて再び植物育成室内２００に吹き出される。
【００５９】
また、基枠体４１内部の空間Ｓ１から空気が吸い込まれると、第２貫通孔３ａからレンズ基板３前方（つまり植物育成室Ｒ内）の空気が吸い込まれて、ＬＥＤ基板２のＬＥＤ搭載面に沿って流れ、ＬＥＤ２１を冷却した後、第１貫通孔２ａを通ってＬＥＤ裏面側の基枠体４１内部に吸い込まれる。このとき、第１貫通孔２ａの開口径を第２貫通孔３ａの開口径よりも小さく設定し、さらに、第１貫通孔２ａの数を第２貫通孔３ａの数よりも多くしているので、第２貫通孔３ａから吸い込まれた空気がＬＥＤ搭載面上で複数の流路に分岐して流れるので、ＬＥＤ２１を万遍無く冷却することができる。さらに、ＬＥＤ基板２における第１貫通孔２ａの形成密度をＬＥＤ基板２全域において略均一にし、第２貫通孔３ａ毎に対応する第１貫通孔２ａの個数を略同一としているので、全ＬＥＤ２１を均等に冷却することができる。
【００６０】
＜６．本実施形態の効果＞ このように構成した本実施形態に係る植物育成装置１００によれば、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３を保持部材４に固定具５によってまとめて同時に固定しているので、ＬＥＤ基板２及びレンズ基板３の取り付けを簡単に行うことができる。また、１つのＬＥＤ基板２を保持部材４に固定するための複数の固定具５が、異なるレンズ基板３を保持部材４に固定するようにしているので、所定のレンズ基板３を取り外す際でも、ＬＥＤ基板２を取り外す必要がなく、植物に接触して汚れやすいレンズ基板３のみを簡単に交換することができる。
【００６１】
＜７．その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、前記実施形態のパッケージＬＥＤ２１は、赤色発光素子２１Ｒ、緑色発光素子２１Ｇ及び青色発光素子２１Ｂを用いたものであったが、その他、植物の光合成に寄与する赤色発光素子２１Ｒ及び青色発光素子２１Ｇを封止したものであっても良い。この場合、図１４に示すように、赤色発光素子２１Ｒの数及び青色発光素子２１Ｇの数の比を、６：１となるようにし、パッケージＬＥＤ２１から射出される光において、赤色光の強度及び青色光の強度の比を略６：１にすることにより、植物育成の適した光を照射することができる。このとき、パッケージＬＥＤ２１を用いたＬＥＤ基板２において、青色発光素子２１Ｂの回路構成は、図７と同様であるが、赤色発光素子２１Ｒの回路構成は、２Ｎ列直列接続したＬＥＤ列を３Ｍ行並列接続することにより構成している。これは、２Ｍ行３Ｎ列の回路を構成すると、直列数が増えて電圧が変わるためである。
【００６３】
なお、上記の場合でも緑色発光素子を用いることが考えられる。緑色発光素子を用いることにより、光合成には寄与しないものの、植物が色鮮やかにすることができる。したがって、消費者のニーズに応え、購買意欲を掻き立てる色鮮やかな植物を育成することができる。
【００６４】
また、固定具の構成は、前記実施形態に限られず、固定用孔を介して固定するものの他に、保持部材、ＬＥＤ基板及びレンズ基板に固定用孔を設けることなく、それらの端部を挟み込むことによって固定するクリップ型の固定具を用いても良い。
【００６５】
さらに、前記実施形態では、部品共通化の観点から、レンズ基板のサイズをＬＥＤ基板を等分割したサイズにしているがこれに限定されず、サイズの異なる複数種類のレンズ基板を用いても良い。
【００６６】
その上、第１貫通孔及び第２貫通孔の形状は円形状に限られず、その他の長孔形状、楕円形状、多角形形状をなすものであっても良い。
【００６７】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態の植物育成装置の概略構成図。
【図２】光源ユニットの平面図。
【図３】光源ユニットのＡ−Ａ線断面図。
【図４】ＬＥＤ基板の平面図。
【図５】パッケージＬＥＤの概略構成図。
【図６】パッケージＬＥＤの回路構成図。
【図７】ＬＥＤ基板の緑色発光素子又は青色発光素子の回路構成図。
【図８】ＬＥＤ基板の赤色発光素子の回路構成図。
【図９】レンズ基板の平面図。
【図１０】ＬＥＤ基板及びレンズ基板のサイズを模式的に示す図。
【図１１】ＬＥＤ基板、レンズ基板及び保持部材の分解斜視図。
【図１２】１つのレンズ基板のみを取り外した状態を示す斜視図。
【図１３】ＬＥＤ基板、レンズ基板及び保持部材の部分拡大断面図。
【図１４】冷却循環機構を示す部分拡大断面図。
【図１５】変形実施形態に係るパッケージＬＥＤの構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・植物育成装置
２ ・・・ＬＥＤ基板
２１ ・・・ＬＥＤ
３ ・・・レンズ基板
３１ ・・・レンズ部
４ ・・・保持部材
４１ ・・・基枠体（保持枠）
４２ ・・・梁枠（保持枠）
５ ・・・固定具
６ ・・・位置決め機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤからの光を集光して前記植物に導く複数のレンズ部を有するレンズ基板と、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が固定される保持部材と、を備え、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、固定具によって前記保持部材にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を前記保持部材に固定するものである植物育成装置。
【請求項２】
前記保持部材が略水平方向に沿って設けられ、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が前記保持部材に鉛直下側から固定具によって固定されるものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項３】
前記保持部材が、略平行に延設された一対の保持枠を備え、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、それら保持体に架け渡されて固定されるものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の両辺部が前記保持枠に固定されるものであり、
前記レンズ基板が、１つのＬＥＤ基板を前記両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一である請求項１、２又は３記載の植物育成装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板を前記保持部材に固定する際に、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の位置決めを位置決め機構を備える請求項１、２、３又は４記載の植物育成装置。
【請求項１】
植物に生育用の光を照射する複数のＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤからの光を集光して前記植物に導く複数のレンズ部を有するレンズ基板と、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が固定される保持部材と、を備え、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、固定具によって前記保持部材にまとめて同時に固定されるとともに、１つのＬＥＤ基板を保持部材に固定するための複数の固定具が、異なるレンズ基板を前記保持部材に固定するものである植物育成装置。
【請求項２】
前記保持部材が略水平方向に沿って設けられ、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が前記保持部材に鉛直下側から固定具によって固定されるものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項３】
前記保持部材が、略平行に延設された一対の保持枠を備え、
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板が、それら保持体に架け渡されて固定されるものである請求項１又は２記載の植物育成装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の両辺部が前記保持枠に固定されるものであり、
前記レンズ基板が、１つのＬＥＤ基板を前記両辺部に直交するように複数に等分割したサイズと略同一である請求項１、２又は３記載の植物育成装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板を前記保持部材に固定する際に、前記ＬＥＤ基板及び前記レンズ基板の位置決めを位置決め機構を備える請求項１、２、３又は４記載の植物育成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１３６６２５（Ｐ２０１０−１３６６２５Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２９１４（Ｐ２００８−３１２９１４）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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