JP3189886U

JP3189886U - 植物工場照明装置

Info

Publication number: JP3189886U
Application number: JP2014000321U
Authority: JP
Inventors: 吉田　雅夫; 雅夫吉田
Original assignee: 株式会社ディーグラット
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2024-01-23

Abstract

【課題】ＬＥＤ植物育成灯を配備した密閉された植物工場の排熱の問題を解決した照明装置を提供する。【解決手段】建物の内部に、植物を栽培するための栽培棚を設け、該栽培棚の上方にＬＥＤ植物育成灯２０を配置し、該ＬＥＤ植物育成灯２０の光を栽培棚上の植物に照射する。ＬＥＤ植物育成灯２０は中空のパイプから成る細長状の基体と、該基体に固設されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板に取り付けられた発光ダイオードとで構成される。液体循環路５２を設け、該液体循環路５２に、屋外に配置される放熱器６２を連結し、放熱器６２によって冷却された冷却水でＬＥＤ植物育成灯２０を冷却し、ＬＥＤ植物育成灯２０の発熱を抑制する。【選択図】図２

Description

本考案は、ＬＥＤ（発光ダイオード）植物育成灯を使用した植物工場照明装置に関する。

人工光照明システムと自然エネルギーを利用した太陽光照明システムとの併用により省エネルギー化をはかることができる植物工場照明装置が従来知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−２１６４２７号公報

密閉された植物工場において、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤ植物育成灯を使用した場合、ＬＥＤ植物育成灯が高熱を発するため、植物工場の排熱が重要な問題となる。
本考案の主たる目的は、ＬＥＤ植物育成灯を配備した植物工場の排熱の問題を解決することである。
本考案の他の目的は、冬期において、植物工場の屋内の暖房に利用できる照明装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本考案は、建物の内部に、栽培棚を設け、該栽培棚の上方にＬＥＤ植物育成灯を配置し、該ＬＥＤ植物育成灯の光を前記栽培棚上の植物に照射するようにした植物工場照射装置であって、建物に循環ポンプが連結する液体循環路を配備し、前記ＬＥＤ植物育成灯を中空のパイプから成る基体と、該基体に固設されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板に取り付けられた発光ダイオードとで構成し、前記基体に液体入口管と、液体出口管を設け、該液体入口管と液体出口管を前記液体循環路に接続し、該液体循環路に屋外用の放熱器を連結し、前記基体内を前記放熱器で冷却された液体が流れ、該冷却液体によって前記ＬＥＤ植物育成灯が冷却されるようにしたことを特徴とする。
また本考案は、前記液体循環路に室内用の放熱器と、前記液体循環路を流れる冷却用液体の流路を切り替えるための切り替えバルブとを連結し、前記切り替えバルブが、前記冷却用液体の前記屋外用の放熱器を通過する流路を開放する流路切り替え手段と、前記冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を開放する流路切り替え手段とを備えていることを特徴とする。
また本考案は、前記切り替えバルブの流路切り替え手段が、前記液体循環路を流れる冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を遮断する流路切り替え手段を備えていることを特徴とする。
また本考案は、前記切り替えバルブが、前記液体循環路を流れる冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を開放するとともに、前記冷却液体の前記屋外用の放熱器を通過する流路を遮断する流路切り替え手段を備えていることを特徴とする。
また本考案は、前記ＬＥＤ植物育成灯の中空の基体に、発光ダイオード取付側を残して全体を断熱材により被覆したことを特徴とするものである。

本考案は、植物工場に配備したＬＥＤ植物育成灯を効率的に冷却することで、密閉された植物工場内のＬＥＤ植物育成灯の発熱による不都合を排除することができる。
また、冬期には、放熱器から出る暖風を植物工場内の暖房としても使用することができる。

植物工場の全体説明図である。照明装置の説明図である。ＬＥＤ植物育成灯の外観説明図である。ＬＥＤ植物育成灯の断面説明図である。

以下に本考案の構成を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本考案に係るネットワーク制御植物工場システムの全体説明図であり、照明装置の冷却用配管図を省略したものである。本システムに用いられる建物２は、コンテナを使用し、コンテナ内の多段式栽培棚構築体に植物栽培棚４が多数配置されている。本システムは、温度オート管理機能、ＣＯ２オート管理機能、湿度オート管理機能、ＬＥＤ照射スケジュール機能、養液管理機能、循環養液ろ過・殺菌機能、室内空気循環機能、アラート機能、モニタ機能、遠隔マニュアル操作機能を備えている。

温度のオート管理機能は、温度のセンサ６により適正な管理が行われ、温度が設定温度より低い場合、放熱器６０により暖房が稼働し、温度が設定温度より高く外気温が低い場合、換気扇１０が稼働する。温度が設定温度より高く外気温が高い場合、冷房が稼働する。

ＣＯ２オート管理は、ＣＯ２センサ１２と制御回路１４により換気扇熱交換機１６を適正管理し、室内のＣＯ２が設定より高いまたは低いｐｐｍの場合、室内と外気のＣＯ２が同等となるように、熱交換吸排気を行う。湿度オート管理は、湿度が設定湿度より高い場合、湿度センサ１８の検出値に基づいて制御回路１４により除湿器１７を稼働し、湿度を管理する。

ＬＥＤ照射スケジュール機能は、ＬＥＤ（発光ダイオード）植物育成灯２０の照射時間又は、照射日の設定を可能とする。本実施形態では、ＬＥＤ植物育成灯２０にパルスが供給され、パルス照射が行われる。
養液管理機能は、養液減少時、ポンプ２２，２４を駆動し、タンク２６から養液を自動補充する。また、養液消費量も管理する。循環養液ろ過・殺菌機能は、殺菌処理部２８で循環養液のろ過殺菌を行う。

室内の空気の循環は、サーキュレータにより行う。アラート機能は、リザーブタンクの養液残量低下、室内の異常温度、循環タンク２６の養液増を電子メールでインターネット３０を通じ、外部の制御コンソールを介して管理者に通知する。モニタ機能は、室内の温度、湿度、外気、ＣＯ２の値、養液消費量をモニタするとともに、植物成長率を計算表示し、且つ各種データグラフを制御コンソール３２のモニタリング画面に表示する。

遠隔マニュアル操作管理機能は、インターネット３０を通じて制御回路１４を操作し、ＬＥＤ植物育成灯２０等の各種機器のＯＮ／ＯＦＦを行う。尚、本システムへの電力源は、建物２に太陽光発電装置を設置し、パワコン＆蓄電装置を通じてシステムの各種機器に電力を供給する構成としても良い。植物栽培棚構築体には、多数の植物栽培棚４が多段式に配置され各栽培棚４の上方に、ＬＥＤ植物育成灯２０が配備され、各栽培棚４の上で栽培されている植物にＬＥＤ植物育成灯２０の光が照射されるように構成されている。図１中、符号３４は、可視化可動カメラ、３６は録画サーバである。

次に、本システムの植物育成照明装置の構成を図２〜４を参照して説明する。
図２は照明装置の冷却用配管図を示している。ＬＥＤ植物育成灯２０は、赤又は青の光を照射するＬＥＤ４２を備え、間欠照射型が用いられている。ＬＥＤ植物育成灯２０は、細長状のアルミニウムから成る角パイプ状基体４０と、ＬＥＤ（発光ダイオード）４２が取り付けられた基板４４とから成り、基体４０の底面に基板４４が固定されている。基体４０は、その底面を残して、底面以外の部分がグラスウールや発泡プラスチックなどの断熱材４６により被覆されている。基体４０の長手方向の一端近傍側には、基体４０の中空部に連通する入口管４８が設けられ、他端近傍側には、基体４０の中空部に連通する出口管５０が設けられている。

建物２の内外には、パイプ又はチューブから成る液体循環路５２が配備され、該循環路５２の経路に、循環ポンプ５４、ファン５６，５８を備えた放熱器６０，６２、液体流路切り替えバルブ６４がそれぞれ接続されている。放熱器６２は、建物の外部に配置され、液体取り入れ口と、液体排出口がそれぞれ循環路に接続している。切り替えバルブの入口ポートＡ１は、循環路５２を通じて、各ＬＥＤ植物育成灯２０の出口管５０にそれぞれ接続している。切り替えバルブ６４の一方の出口ポートＡ２は、放熱器６２の取入口に接続し、他方の出口ポートＡ３は、放熱器６０の取入口に接続している。
尚、図２の配管図は、一つのＬＥＤ植物育成灯２０のみの配管システムを図示し、他のＬＥＤ植物育成灯２０への配管構造は図示省略している。

循環ポンプ５４の吸込部は、放熱器６０，６２の各排出口に循環路５２を通じて接続し、吐出部は、各ＬＥＤ植物育成灯２０の入口管４８に接続している。各ＬＥＤ植物育成灯２０内と、これらに接続する液体循環路５２内の冷却水は、液体循環路５２の経路の適所に設けられた液体供給部（図示省略）から供給できるように構成されている。尚、本実施形態では、建物２内に配備した全てのＬＥＤ植物育成灯２０を１つの循環ポンプ５４を用いて冷却しているが、所定の数のＬＥＤ植物育成灯２０を１単位として１単位ごとに１つの循環ポンプを用いて冷却するようにしても良く、必ずしも建物の全てのＬＥＤ植物育成灯を１つの循環ポンプを用いて冷却する構成に限定されるものではない。
上記した構成において、切り替えバルブ６４は、冬期は、出口ポートＡ２が閉じられ、出口ポートＡ３が開放される。

また、屋外の放熱器６２は停止状態とする。該状態において、循環ポンプ５４が駆動し、放熱器６０及び各ＬＥＤ植物育成灯２０が稼働状態となると、各ＬＥＤ植物育成灯２０内を液体循環路５２を流れる冷却水が流れ、各ＬＥＤ植物育成灯２０が放熱器６０で冷却された冷却水により冷却される。放熱器６０から放出される暖風は、建物２内の暖房に使用される。放熱器６０を建物２内の暖房として使用しない場合には、放熱器６０は停止されるとともに、切り替えバルブ６４が切り替えられ、出口ポートＡ２が開き、出口ポートＡ３が閉じられる。

これにより、液体循環路５２内の水は、放熱器６２を通過し、このとき、放熱器６２よって冷却され、各ＬＥＤ植物育成灯２０に供給される。尚、切り替えバルブ６４は、出口ポートＡ２，Ａ３を同時に開く切替機能をも有している。尚、循環ポンプ５４は、吸込部と吐出部を逆向きにして液体循環路５２に接続する構成としても良い。

２建物
４植物栽培棚
６温度センサ
８空調機
１０換気扇
１２ＣＯ２センサ
１４制御回路
１６換気扇熱交換器
１８湿度センサ
２０ＬＥＤ植物育成灯
２２ポンプ
２４ポンプ
２６タンク
２８殺菌処理部
３０インターネット
３２制御コンソール
３４可視化可動カメラ
３６録画サーバ
４０基体
４２発光ダイオード
４４基板
４６断熱材
４８入口管
５０出口管
５２液体循環路
５４循環ポンプ
５６ファン
５８ファン
６０放熱器
６２放熱器
６４切り替えバルブ

Claims

建物の内部に、栽培棚を設け、該栽培棚の上方にＬＥＤ植物育成灯を配置し、該ＬＥＤ植物育成灯の光を前記栽培棚上の植物に照射するようにした植物工場照射装置であって、建物に循環ポンプが連結する液体循環路を配備し、前記ＬＥＤ植物育成灯を中空のパイプから成る基体と、該基体に固設されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板に取り付けられた発光ダイオードとで構成し、前記基体に液体入口管と、液体出口管を設け、該液体入口管と液体出口管を前記液体循環路に接続し、該液体循環路に屋外用の放熱器を連結し、前記基体内を前記放熱器で冷却された液体が流れ、該冷却液体によって前記ＬＥＤ植物育成灯が冷却されるようにしたことを特徴とする植物工場照明装置。
前記液体循環路に室内用の放熱器と、前記液体循環路を流れる冷却用液体の流路を切り替えるための切り替えバルブとを連結し、前記切り替えバルブが、前記冷却用液体の前記屋外用の放熱器を通過する流路を開放する流路切り替え手段と、前記冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を開放する流路切り替え手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の植物工場照明装置。
前記切り替えバルブの流路切り替え手段が、前記液体循環路を流れる冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を遮断する流路切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の植物工場照明装置。
前記切り替えバルブが、前記液体循環路を流れる冷却用液体の前記室内用の放熱器を通過する流路を開放するとともに、前記冷却液体の前記屋外用の放熱器を通過する流路を遮断する流路切り替え手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の植物工場照明装置。
前記ＬＥＤ植物育成灯の中空の基体に、発光ダイオード取付側を残して全体を断熱材により被覆したことを特徴とする請求項１に記載の植物工場照明装置。