JP7442382B2 - 栽培施設 - Google Patents

Description

本発明は、植物の栽培施設に関するものであり、特に、日射を屋内へ取り込む太陽光利用型の栽培施設に関するものである。

周知の通り、植物の生育において照度は重要な役割を果たし、日射を屋内へ取り込む太陽光利用型の栽培施設においては、屋内が植物の生育に適した照度となるように、日射を適宜遮って照度を調節する照度調節手段を備えたものが存在する。

例えば、下記特許文献１には、照度調節手段として、栽培施設屋内の上方に配設された巻取り式の遮光カーテンを備え、この遮光カーテンを電動式モータの駆動により開閉し、その開度を調節することによって、屋内の照度を調節可能な栽培施設が開示されている。

また、下記特許文献２には、照度調節手段として、上記の遮光カーテンに代え、同期して回動する複数の細長い羽板（所謂、ルーバー）を設けた栽培施設が開示されている。この栽培施設は、太陽光の入射方向に対して羽板の角度を変更することで、日射をより細かく遮光し、より精緻な照度の調節が可能となっている。さらに、それぞれの羽板の遮光面には、太陽光パネルが設けられ、遮光と同時に発電が可能となっている。

特開２０１１－４５３１７号公報 特開２０１９－１９８２６８号公報

ここで、上記特許文献１に記載の遮光カーテンは、照度調節手段として機能するとともに、閉状態としたときに栽培施設屋内の上方を覆い気流を遮断することで、栽培施設の保温機能や保湿機能を向上することができる。しかしながら、上記特許文献２に記載のルーバーは、羽板同士に隙間を設けた構造によって気流を遮断することができず、その結果、遮光カーテンと同様の保温機能や保湿機能を発揮することは難しかった。

そこで、本発明は、屋内の照度を精緻に調節可能としながら、屋内の保温機能や保湿機能を向上するようにした栽培施設を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、
太陽光を屋内に取り込む太陽光利用型の栽培施設において、
植物の栽培領域の上方に配設されたルーバー装置と、前記栽培領域の照度を測定する測定装置と、前記ルーバー装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記ルーバー装置は、一方向に沿って配列された複数の回動羽根部材を備え、
前記回動羽根部材は、前記制御装置により正逆回動制御可能な太陽光パネルを備え、前記太陽光パネルを回動して姿勢変更することにより、太陽光の遮光率を調節して前記栽培領域における照度を調節可能に設けられ、
さらに、前記複数の回動羽根部材は、前記太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、かつ、前記太陽光パネルが所定の回動角度となったとき、前記回動羽根部材の互いの端同士が重なるよう構成されたことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、正逆回動制御可能な太陽光パネルにより屋内に取り込む日射を遮光して、屋内の照度をより精緻に調節可能としながら、同時に、太陽光パネルが所定の回動角度としたときに、回動羽根部材の端同士が重なることで、気流を遮断することが可能となり、その結果、栽培施設の保温機能や保湿機能を向上することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記回動羽根部材の両端に、互いの端同士の隙間を塞ぐシール部が設けられたことを特徴とする。

上記第２の発明によれば、シール部が、回動羽根部材の端同士に生じる隙間をシールすることで、より良好に気流を遮断することができる。その結果、栽培施設の保温機能や保湿機能をさらに良好に向上することが可能となる。

第３の発明は、上記第１の発明または上記第２の発明において、
前記回動羽根部材は、複数の第１の回動羽根部材と、複数の第２の回動羽根部材とがそれぞれ太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、
前記ルーバー装置は、一端側から前記第１の回動羽根部材と前記第２の回動羽根部材が交互に配列され、
前記制御装置は、前記太陽光パネルを同期して回動制御することにより栽培領域の照度を調節する照度調節制御において、
前記回動羽根部材の端同士が干渉して回動が妨げられる場合、前記第１の回動羽根部材と前記第２の回動羽根部材を別々に回動制御し、端同士の接触を回避する接触回避動作を行うよう制御することを特徴とする。

上記第３の発明によれば、照度調節制御において回動羽根部材の端同士の干渉を防止して、栽培領域の照度を良好に調節できる。

本発明によれば、屋内の照度を精緻に調節可能としながら、屋内の保温機能や保湿機能を向上するようにした栽培施設を提供することが可能になる。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係る栽培施設の概略全体構成図である。 図２は、図１の回動羽根部材の配列を説明する斜視図である。 図３は、図１の回動羽根部材の概略右側面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、回動羽根部材の動作を説明する説明図である。 図５（ａ）～図５（ｅ）は、図１の回動羽根部材の接触（干渉）回避動作を説明する説明図である。 図６（ａ）～図６（ｅ）は、図１の回動羽根部材の接触（干渉）回避動作を説明する説明図である。 図７は、太陽光パネルが略水平姿勢の状態における複数の回動羽根部材の概略右側面図である。 図８は、太陽が東側にあるときの太陽光パネルの動作を説明する説明図である。 図９は、太陽が西側にあるときの太陽光パネルの動作を説明する説明図である。 図１０は、基準照度及び実照度の関係を説明するための説明図である。 図１１は、日周運動における太陽の軌道を簡略化した図である。 図１２は、太陽光パネルが略水平姿勢の状態における複数の回動羽根部材の別の実施例を示す概略右側面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る栽培施設１の概略全体構成図である。

＜全体構成＞
栽培施設１は、図１に示されるように、栽培施設１の全体を覆うハウジングＨと、その内部に、照度調節手段であるルーバー装置Ａと、栽培施設１内の植物Ｇの栽培環境に関する情報Ｄｔを測定する測定装置Ｄと、ルーバー装置Ａの動作を制御する制御装置Ｃと、を備えている。ここで、栽培施設１のハウジングＨは、光透過性のシート、板材等から構成された一般的なものであって、太陽光Ｌを屋内に取り込み可能となっている。また、栽培対象となる植物Ｇは、栽培施設１の屋内の栽培領域Ｇｒにおいて栽培されるものとする。

ルーバー装置Ａは、栽培領域Ｇｒの上方を覆うように、栽培施設１内の上部に配設され、遮光手段と発電手段を有する回動羽根部材ａ１を備えている。回動羽根部材ａ１は、モータＭにより駆動され、太陽光Ｌの遮光量（あるいは、遮光率）を変更することで栽培施設１内の照度を調節する機能と、太陽光Ｌにより発電する機能を有する。このルーバー装置Ａについて、詳細は後述する。

測定装置Ｄは、植物Ｇを栽培する栽培領域Ｇｒにおける栽培環境、すなわち、温度や湿度、照度、二酸化炭素濃度等を測定可能な複数のセンサからなり、栽培施設１内の栽培領域Ｇｒに一または複数配設されている。測定装置Ｄは、これらの栽培環境に関する情報Ｄｔを、後述する制御装置Ｃへ有線あるいは無線の通信手段を用いて送信可能となっている。

制御装置Ｃは、ルーバー装置Ａの動作を制御する情報処理手段Ｃ１と、各種情報を記憶可能な記憶手段Ｃ２を備え、測定装置Ｄから栽培環境に関する情報Ｄｔを取得して記憶手段Ｃ２に記憶するとともに、情報処理手段Ｃ１によりルーバー装置ＡにモータＭの駆動を制御する制御信号Ｃｓを送り、回動羽根部材ａ１の動作を制御する。この制御装置Ｃについて、詳細は後述する。

＜ルーバー装置の構成＞
図１に示されるように、ルーバー装置Ａは、遮光手段として、太陽光Ｌを遮光する複数の回動羽根部材ａ１を有しており、この回動羽根部材ａ１はルーバー装置Ａの長さ方向（東西方向）に沿って複数配列されている。この複数の回動羽根部材ａ１は、発電手段として、細長い矩形板状の太陽光パネルＰを備えている。この太陽光パネルＰは、太陽光Ｌを受けて発電するとともに、照度調節のため太陽光Ｌを遮光する役割を有する。

回動羽根部材ａ１は、駆動軸ａｘに複数連結されており、制御装置Ｃにより制御されて正逆回転可能なモータＭの駆動により駆動軸ａｘが回転すると、その回転方向に応じて、回転軸ａ１３を中心として、太陽光パネルＰを正逆回動可能に構成されている。

また、それぞれの第１の回動羽根部材ａ１１はモータＭ１の駆動と連動し、それぞれの第２の回動羽根部材ａ１２はモータＭ２の駆動と連動して動作するよう構成されている。具体的には、第１のモータＭ１が駆動すると、第１のモータＭ１に接続された駆動軸ａｘ１が回転し、これにより、この駆動軸ａｘ１と連結された複数の第１の回動羽根部材ａ１１，ａ１１，ａ１１・・・が、複数の太陽光パネルＰ１，Ｐ１，Ｐ１・・・を同期して回動する。また、第２のモータＭ２が駆動すると、第２のモータＭ２に接続された駆動軸ａｘ２が回転し、これにより、この駆動軸ａｘ２と連結された複数の第２の回動羽根部材ａ１２，ａ１２，ａ１２・・・が、複数の太陽光パネルＰ２，Ｐ２，Ｐ２・・・を同期して回動する。このようにして、第１の回動羽根部材ａ１１と、第２の回動羽根部材ａ１２は、それぞれ独立した動作が可能となっている。

図２は、回動羽根部材ａ１の配列を説明する斜視図である。
図２に示されるように、第１の回動羽根部材ａ１１と、第２の回動羽根部材ａ１２は、一端側から交互に配列されている。さらに、回動羽根部材ａ１は、太陽光パネルＰを略水平姿勢としたとき、隣り合う回動羽根部材ａ１の端同士が重なる間隔で配設されている。これにより、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰ（Ｐ１，Ｐ２）をそれぞれ略水平姿勢としたときに、回動羽根部材ａ１の端同士が重なることで、気流を遮断することが可能となり、その結果、栽培施設１の保温機能や保湿機能を向上することができる。

図３は、ルーバー装置Ａの回動羽根部材ａ１の概略右側面図である。
回動羽根部材ａ１は、支持フレームｈ１に横架され、栽培施設１内の上部に架け渡された横桟ｈ２に支持固定された座板ａ１５上に、太陽光パネルＰを支持する支柱ａ１６と、支柱ａ１６に回動軸ａ１３を中心として回動自在に取付けられ、上面に太陽光パネルＰが組み付けられた架台ａ１７と、架台ａ１７の両端に取り付けられたシール部ａ１８と、太陽光パネルＰの発電を蓄電する蓄電池ａ１９と、駆動軸ａｘの回転運動を太陽光パネルＰの回動運動に変換する回動機構ａ２０が設けられている。

回動機構ａ２０は、駆動軸ａｘ上に設けられたウォーム歯車ａ２１と噛合する駆動ギアａ２２が内蔵されており、駆動軸ａｘが回転すると、この駆動ギアａ２２が回転し、その結果、この駆動ギアａ２２と同軸上に連結された巻取軸ａ２３が架台ａ１７に取り付けられた巻取ワイヤーａ１４を巻き取ることで、太陽光パネルＰを回動することが可能となっている。なお、図３中の矢印は、一例として、太陽光パネルＰを正転方向（反時計回り）に回動するときの各部材の動きを示している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、回動羽根部材ａ１の動作を説明する説明図である。
上記構成によって、各回動羽根部材ａ１に配設された太陽光パネルＰは、駆動軸ａｘの回転方向に応じて、水平姿勢を基準として、図４（ａ）に示されるように、紙面手前側（西側）から見て正転方向（反時計回り）に回動角度α（０≦α≦９０°）、図４（ｂ）に示されるように、逆転方向（時計回り）に回動角度β（０≦β≦９０°）の範囲（回動角度幅）で回動し、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆを東から西へと約１８０°の範囲で変更することが可能となっている。なお、仰角方向Ｆとは、太陽光パネルＰの遮光面から垂直に延びる方向を指す。なお、後述する制御装置Ｃは、モータＭの制御量により、上記の回動角度α，βの値を判断可能となっている。

なお、上記構成により、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを回動制御することで、ルーバー装置Ａは、栽培施設１内の照度の調節に加え、回動羽根部材ａ１同士の隙間間隔の調節により、栽培施設１内の温度や湿度を調節することが可能となっている。すなわち、回動羽根部材ａ１同士の隙間を拡げて通気性を向上させることで、栽培施設１内の温度や湿度を低下させることができ、回動羽根部材ａ１同士の隙間を狭め通気性を低下させ、あるいは塞いで気流を遮断することで、栽培施設１内の温度や湿度を上昇させることができる。

また、架台ａ１７の両端には、下方に突出するようにして、表面の断面形状が略Ｕ字状に形成されたシール部ａ１８が設けられている。このシール部ａ１８は、可撓性を有するゴム等の弾性部材で形成されている。これにより、それぞれの太陽光パネルＰを回動して略水平姿勢としたときに、シール部ａ１８が、回動羽根部材ａ１同士の重なり部分において、回動羽根部材ａ１の端同士に生じる隙間をシールすることで、より良好に気流を遮断することができる。その結果、栽培施設１の保温機能や保湿機能をさらに良好に向上することが可能となっている。また、シール部ａ１８が、可撓性を有する弾性部材で形成されたことにより、押圧力により弾性変形して隙間を好適に塞ぎ、その結果、気流を良好に遮断できる。

なお、蓄電池ａ１９に蓄電された電力は、図示しないコネクタにより取り出すことができ、各機構に供給可能となっている。これにより、利便性を向上し、栽培施設１全体のエネルギー効率を向上できる。

＜制御装置の構成＞
制御装置Ｃは、図１に示されるように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の情報処理手段Ｃ１と、半導体メモリーやＨＤＤ等の記憶手段Ｃ２を備えた情報処理装置であり、記憶手段に格納されたプログラムやデータを情報処理手段により処理して各種の機能を実現する。なお、制御装置Ｃは図示しない計時部により、現在時刻を示す時刻情報を取得可能となっている。また、図示しない通信手段により、測定装置Ｄｔから栽培環境に関する情報Ｄｔを取得し、また、ルーバー装置Ａに制御信号Ｃｓを送信可能となっている。

記憶手段Ｃ２には、情報処理手段Ｃ１が、太陽光パネルＰを回動制御して後述の照度調節制御を行うために必要な情報が記憶されている。例えば、栽培施設１の緯度・経度を含む位置情報、日の出、日の入り時刻を含む日時情報、太陽方位情報を示す天文データ、栽培対象となる植物の生育に望ましい基準の照度を示す基準照度などの各種情報が記憶されている。また、測定装置Ｄから取得した栽培施設１内の植物Ｇの栽培環境に関する情報が適宜記憶されている。

このように構成された制御装置Ｃは、測定装置Ｄによって測定された栽培環境に関する情報Ｄｔと、記憶手段に格納された各種データに基づいて、栽培施設１の栽培環境に応じてモータＭに制御信号Ｃｓを出力し、太陽光パネルＰを回動制御してその姿勢を適宜変更することで、栽培領域Ｇｒにおいて、植物Ｇの生育に適した栽培環境が実現されるように構成されている。

＜接触（干渉）回避動作＞
後述する制御装置Ｃの照度調節制御において、複数の回動羽根部材ａ１，ａ１，ａ１・・・は、通常時、各太陽光パネルＰ，Ｐ，Ｐ・・・の仰角方向Ｆが適宜の一方向を向くように全体が同期して回動制御される。しかしながら、複数の回動羽根部材ａ１，ａ１，ａ１・・・は、それぞれの回動羽根部材ａ１の端同士が重なるよう構成されているため、そのまま全体を同期して回動すると、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰが略水平姿勢となったときに、端同士が接触（干渉）して回動が妨げられる。したがって、そのような場合に、制御装置Ｃは、回動羽根部材ａ１端同士の接触（干渉）を回避するため、第１の回動羽根部材ａ１１と第２の回動羽根部材ａ１２を同期させずに別々に回動制御し、以下に詳述する接触（干渉）回避動作を行うよう制御する。

図５（ａ）のように、回動羽根部材ａ１を、太陽光パネルＰの回動角度α＞０°の状態から、逆転方向（時計回り）に回動制御するとき、太陽光パネルＰが略水平姿勢となると、回動羽根部材ａ１の端同士が接触する。したがって、制御装置Ｃは、太陽光パネルＰが略水平姿勢の状態からさらに回動羽根部材ａ１を逆転方向（時計回り）に回動制御するとき、以下の手順による制御を行う。

図５（ｂ）～図５（ｄ）は、回動羽根部材ａ１を、太陽光パネルＰが略水平姿勢の状態からさらに目標の回動角度β２となるまで、逆転方向（時計回り）に回動制御する場合の接触（干渉）回避動作に係る制御例である。

図５（ｂ）に示されるように、第１の回動羽根部材ａ１１の太陽光パネルＰ１を、正転方向（反時計回り）に回動制御し、回動角度α１とする。これにより、第１の回動羽根部材ａ１１を、第２の回動羽根部材ａ１２と接触しない位置に退避させる。なお、図５（ｂ）に示す例では、回動角度α１を約９０°としているが、第１の回動羽根部材ａ１１が、第２の回動羽根部材ａ１２と接触しない範囲であれば、約９０°以下でもよい。

次に、図５（ｃ）に示されるように、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、逆転方向（時計回り）に回動制御し、回動角度β１とする。これにより、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、第１の回動羽根部材ａ１１との接触が生じる略水平姿勢の状態を乗り越えさせ、さらに、第１の回動羽根部材ａ１１と接触しない位置に退避させる。なお、図５（ｃ）に示す例では、回動角度β１を約９０°としているが、第２の回動羽根部材ａ１２が、第１の回動羽根部材ａ１１と接触しない範囲であれば、約９０°以下でもよい。

続いて、図５（ｄ）に示されるように、第１の回動羽根部材ａ１１の太陽光パネルＰ１を、逆転方向（時計回り）に回動制御し、目標の回動角度β２とする。その後、図５（ｅ）に示されるように、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、正転方向（反時計回り）に回動制御し、目標の回動角度β２とする。このようにして、全ての回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰの回動角度を目標の回動角度β２とすることができる。

また、図６（ａ）のように、回動羽根部材ａ１を、太陽光パネルＰの回動角度β＞０°の状態から、正転方向（反時計回り）に回動制御する場合に関しても、太陽光パネルＰが略水平姿勢となると、回動羽根部材ａ１の端同士が接触する。したがって、制御装置Ｃは、以下の手順による接触回避動作に係る制御を行う。

図６（ｂ）～図６（ｄ）は、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを、太陽光パネルＰが略水平姿勢の状態からさらに目標の回動角度α２´となるまで、正転方向（反時計回り）に回動制御する場合の接触（干渉）回避動作に係る制御例である。

図６（ｂ）に示されるように、第１の回動羽根部材ａ１１の太陽光パネルＰ１を、逆転方向（時計回り）に回動制御し、回動角度β１´とする。これにより、第１の回動羽根部材ａ１１を、第２の回動羽根部材ａ１２と接触しない位置に退避させる。なお、図６（ｂ）に示す例では、回動角度β１´を約９０°としているが、第１の回動羽根部材ａ１１が、第２の回動羽根部材ａ１２と接触しない範囲であれば、約９０°以下でもよい。

次に、図６（ｃ）に示されるように、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、正転方向（反時計回り）に回動制御し、回動角度α１´とする。これにより、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、第１の回動羽根部材ａ１１との接触が生じる略水平姿勢の状態を乗り越えさせ、さらに、第１の回動羽根部材ａ１１と接触しない位置に退避させる。なお、図６（ｃ）に示す例では、回動角度α１´を約９０°としているが、第２の回動羽根部材ａ１２が、第１の回動羽根部材ａ１１と接触しない範囲であれば、約９０°以下でもよい。

続いて、図６（ｄ）に示されるように、第１の回動羽根部材ａ１１の太陽光パネルＰ１を、正転方向（反時計回り）に回動制御し、目標の回動角度α２´とする。その後、図６（ｅ）に示されるように、第２の回動羽根部材ａ１２の太陽光パネルＰ２を、逆転方向（時計回り）に回動制御し、目標の回動角度α２´とする。このようにして、全ての回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰの回動角度を目標の回動角度α２´とすることができる。

＜照度調節制御＞
制御装置Ｃは、太陽光パネルＰの姿勢制御パターンを複数有し、その姿勢制御パターンを用いて、回動羽根部材ａ１の回動制御を行う。本実施形態においては、以下の４つの姿勢制御パターンを備えている。なお、各姿勢制御パターンは、制御装置Ｃの記憶手段Ｃ２に予め記憶されており、制御装置Ｃは、姿勢制御パターンを決定する際、太陽ＳＮの方向及び太陽光Ｌの入射方向を、記憶手段Ｃ２に記憶された太陽方位情報を示す天文データを参照して判断可能となっている。

制御装置Ｃは、状況に応じて、各姿勢制御パターンを切換えることにより照度調節制御を行う。ここで、照度調節制御とは、制御装置Ｃが、ルーバー装置Ａを制御して、栽培施設１内の栽培領域Ｇｒにおける照度を調節する制御をいう。

図７は、太陽光パネルＰが略水平姿勢の状態における複数の回動羽根部材の概略右側面図である。
第１の姿勢制御パターンとして、水平姿勢制御Ｐａは、図７に示されるように、全ての回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰが略水平姿勢となるように制御する。これにより、回動羽根部材ａ１の端同士が重なり合うことで、気流を遮断し、栽培施設１の保温機能や保湿機能を向上できる。また、同時に日射も遮断されるため、栽培施設１の栽培領域Ｇｒ内の照度を最小化することができる。

第２の姿勢制御パターンとして、最大遮光姿勢制御Ｐｂは、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆを太陽ＳＮの位置と常時連係させ、図８及び図９中に示されるように、全ての回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰの仰角方向Ｆが太陽ＳＮを向くように制御する。このとき、太陽光パネルＰの遮光面は、太陽光Ｌの入射方向と垂直となる。なお、図８及び図９においては、説明の便宜上、一つの簡略化された太陽光パネルＰが図示されており、また、図８においては、太陽ＳＮが栽培施設１の東側にある場合が図示されており、図９においては太陽ＳＮが栽培施設１の西側にある場合が図示されている。

第３の姿勢制御パターンとして、最小遮光姿勢制御Ｐｃは、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆを太陽ＳＮの位置と常時連係させ、図８及び図９中に示されるように、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆが太陽光Ｌの入射方向に対して垂直となるように制御する。このとき、太陽光パネルＰの遮光面は、太陽光Ｌの入射方向と平行となる。これにより、一つの回動羽根部材ａ１当たりの遮光量を最小化し、栽培施設１内の栽培領域Ｇｒにおける照度を最大化することができる。

図８は、太陽が東側にあるときの太陽光パネルＰの動作を説明する説明図であり、図９は、太陽が西側にあるときの太陽光パネルＰの動作を説明する説明図である。
第４の姿勢制御パターンとして、遮光量調節姿勢制御Ｐｄは、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆを太陽ＳＮの位置と常時連係させ、図８及び図９中に示されるように、太陽光パネルＰの仰角方向Ｆが太陽光の入射方向に対して垂直となった状態（最小遮光姿勢制御Ｐｃの状態）から、日陰面積Ｓを増加させる方向へ調節角度θＣＯ（０°＜θＣＯ＜９０°）だけ太陽光パネルＰを、正転方向（反時計回り）または逆転方向（時計回り）に回動した姿勢となるように太陽光パネルＰの向きを制御する。なお、日陰面積Ｓとは、太陽光パネルＰの遮光によって、栽培領域Ｇｒの地表に生成される日陰の面積をいう。

ここで、太陽光パネルＰの各姿勢における回動羽根部材ａ１の遮光率は、最大遮光姿勢制御Ｐｂ時における太陽光パネルＰの遮光率を１００％とし、最大遮光姿勢制御Ｐｂ時の日陰面積Ｓｍａｘと、各姿勢における日陰面積Ｓ（Ｓｘ）との面積比で計算することができる。すなわち、太陽光パネルＰの各姿勢における遮光率Ｒは、以下の式で求めることができる。
遮光率Ｒ（％）＝（日陰面積Ｓｘ／最大日陰面積Ｓｍａｘ）×１００
なお、最小遮光姿勢制御Ｐｃのとき、日陰面積Ｓ（Ｓｍｉｎ）は最小となり、このときの遮光率Ｒ（Ｒｍｉｎ）は、例えば、約１０％である。

より詳細には、図８に示されるように太陽ＳＮが東側にあるとき、日陰面積Ｓを増加させる調節角度θＣＯの方向は、逆転方向（時計回り）であり、図９に示されるように太陽ＳＮが西側にあるときは、正転方向（反時計回り）である。これにより、この調節角度θＣＯの大きさを制御することによって、一つの回動羽根部材ａ１当たりの遮光量（遮光率）を調節することができ、その結果、ルーバー装置Ａの遮光量（遮光率）を調節して、栽培施設１内の栽培領域Ｇｒにおける照度を調節することができる。

次に、調節角度θＣＯの決定方法について説明する。
制御装置Ｃは、記憶手段に記憶された基準照度Ｗ１と、測定装置Ｄによって測定された実照度Ｗ２を比較することによりθＣＯを決定する。ここで、基準照度Ｗ１は、栽培対象となる植物Ｇの生育に適した照度の基準値が時系列で記録されたものである。この基準照度Ｗ１に関する情報は、予め制御装置Ｃの記憶手段Ｃ２に記憶されており、ユーザーが、予め任意の値を設定可能となっている。また、実照度Ｗ２は、所定の時間間隔で、測定装置Ｄによって測定された栽培施設１内の照度の実測値であり、実照度Ｗ２に関する情報は、測定装置Ｄによって測定された照度を制御装置Ｃが取得すると、制御装置Ｃの記憶手段Ｃ２に都度記憶される。

図１０は、基準照度及び実照度の関係を説明するための説明図である。
図１０には、一例として、横軸を時刻とし、縦軸を照度（Ｗ／ｍ^２）とし、栽培対象となる植物Ｇの基準照度Ｗ１と実照度Ｗ２を実線でそれぞれ示したグラフが示されている。制御装置Ｃは、記憶手段Ｃ２に予め記憶された基準照度Ｗ１と、測定装置Ｄによって測定された実照度Ｗ２との大小を比較することで、植物Ｇの生育に適した照度の過不足が判断可能となっている。例えば、図１０の例では、時刻６時～時刻１４時の間、基準照度Ｗ１が実照度Ｗ２を上回っており、植物Ｇの育成に適した照度が不足している状況と判断できる。また、時刻１４時～時刻１９時の間は、基準照度Ｗ１が実照度Ｗ２を下回っており、実照度Ｗ２が、植物Ｇの育成に適した照度を越えている状況と判断できる。

なお、制御装置Ｃは、複数の測定装置Ｄが栽培領域Ｇｒに配設されている場合、複数の測定装置Ｄから栽培環境に関する情報をそれぞれ取得し、その平均値を算出し、上述の実照度Ｗ２には、この平均値を用いることにより、栽培領域Ｇｒ全体の栽培環境を判断可能となっている。

制御装置Ｃは、遮光量調節姿勢制御Ｐｄに切り換わると、調節角度θＣＯを初期値（例えば、３０°）に設定して、太陽光パネルＰの向きを制御する（ステップＳ１）。次に、記憶手段に記憶された基準照度Ｗ１と最新の実照度Ｗ２を比較し、基準照度Ｗ１＜実照度Ｗ２の場合、調節角度θＣＯを所定量（例えば、５°）増加させ、基準照度Ｗ１＞実照度Ｗ２の場合、調節角度θＣＯを所定量（例えば、５°）減少させ、基準照度Ｗ１＝実照度Ｗ２の場合、調節角度θＣＯは変更しない（ステップＳ２）。制御装置Ｃは、上記ステップＳ１の後、所定の時間間隔で、ステップＳ２を繰り返すことで、遮光量調節姿勢制御Ｐｄ実行中において、実照度Ｗ２が基準照度Ｗ１に近づくように調節角度θＣＯを適切な値に補正しながら、照度を調節することができる。

ここで、制御装置Ｃは、上記ステップＳ２の繰り返し制御による調節角度θＣＯの補正の結果、調節角度θＣＯ≦０°となると、実照度Ｗ２が基準照度Ｗ１に満たない状況が連続していると判断されるため、基準照度Ｗ１＜実照度Ｗ２となるまで、最小遮光姿勢制御Ｐｃを行う。その後、基準照度Ｗ１＜実照度Ｗ２となると、ステップＳ１に戻り、調節角度θＣＯを初期値に戻して、遮光量調節姿勢制御Ｐｄを行う。

また、制御装置Ｃは、上記ステップＳ２の繰り返し制御による調節角度θＣＯの補正の結果、調節角度θＣＯが、所定の閾値（例えば、６０°）以上になると、実照度Ｗ２が基準照度Ｗ１を超えている状況が連続していると判断されるため、基準照度Ｗ１＞実照度Ｗ２となるまで、最大遮光姿勢制御Ｐｂを行う。その後、基準照度Ｗ１＞実照度Ｗ２となると、ステップＳ１に戻り、調節角度θＣＯを初期値に戻して、遮光量調節姿勢制御Ｐｄを行う。

上記の制御を繰り返すことで、実照度Ｗ２が植物Ｇの育成に適した照度より不足している場合（図１０の例では、時刻６時～時刻１４時の間）は、回動羽根部材ａ１による遮光量（あるいは、遮光率Ｒ）を徐々に減少させて、栽培領域Ｇｒの照度を上昇させ、また、実照度Ｗ２が植物Ｇの育成に適した照度を越えている場合（図１０の例では、時刻１４時～時刻１９時の間）は、回動羽根部材ａ１による遮光量（あるいは、遮光率Ｒ）を徐々に増加させて、栽培領域Ｇｒの照度を低下させる。これにより、遮光量調節姿勢制御Ｐｄにおいては、太陽光を利用して、植物Ｇの育成に適した照度が実現されるように、回動羽根部材ａ１が回動制御される。その結果、屋内へ取り込む日射を適宜遮光し、屋内の照度の精緻な調節が可能となっている。

次に、太陽ＳＮの日周運動と、上記に説明した制御装置Ｃの照度調節制御及び接触回避動作の関係について説明する。図１１は、説明のため、１日の日周運動における太陽ＳＮの軌道を簡略化した図である。以下の説明においては、図１１に示されるように、太陽ＳＮの南中方向をＤＳとし、太陽の午前～正午における地平線からの角度をθＡＭとし、正午～午前における地平線からの角度をθＰＭとする。また、位置（Ａ）は日の出（時刻：Ｔ０）、位置（Ｂ）は午前（時刻：Ｔ１）、位置（Ｃ）は正午（南中時）（時刻：Ｔ２）、位置（Ｄ）は午後（時刻：Ｔ３）、位置（Ｅ）は日の入り（時刻：Ｔ４）における太陽ＳＮの位置を示している。

夜間においては、制御装置Ｃは、水平姿勢制御Ｐａを行う。これにより、外気の気温低下の影響を受けて、屋内の気温が低下しやすい状況下で、栽培施設１の保温機能や保湿機能を発揮できる。

太陽ＳＮが位置（Ａ）のとき、日の出時刻Ｔ０となると、制御装置Ｃは、水平姿勢制御Ｐａから遮光量調節姿勢制御Ｐｄに切換える。これにより、夜間における、栽培施設１の保温機能や保湿機能を向上させた水平姿勢制御Ｐａの状態から、日中における、栽培領域Ｇｒを植物の生育に適した日照度に調節するための遮光量調節姿勢制御Ｐｄに移行する。

太陽ＳＮが位置（Ｂ）のとき、午前の時刻Ｔ１において、制御装置Ｃは、遮光量調節姿勢制御Ｐｄを行う（図８参照）。これにより、栽培領域Ｇｒを植物の生育に適した日照度に調節できる。

太陽ＳＮが位置（Ｃ）のとき、正午の時刻Ｔ２となると、制御装置Ｃは、図５（ｂ）～図５（ｅ）に示される手順によって、回動羽根部材ａ１の接触回避動作を行うよう制御する。これは、正午（南中時）を境として、太陽光Ｌの入射方向が東側から西側に入れ替わるため、太陽光パネルＰを回動制御する必要があるためである。これにより、正午（南中時）の前後において遮光量調節姿勢制御Ｐｄを好適に継続できる。

太陽ＳＮが位置（Ｄ）のとき、午前の時刻Ｔ３において、制御装置Ｃは、遮光量調節姿勢制御Ｐｄを継続する（図９参照）。その後、太陽ＳＮが位置（Ｄ）のとき、日の入り時刻Ｔ４となると、制御装置Ｃは、水平姿勢制御Ｐａに切換える。これにより、夜間においては、ルーバー装置Ａが気流を遮断し、栽培施設１の保温機能や保湿機能を向上させることができる。

また、制御装置Ｃは、水平姿勢制御Ｐａに切換える際、同時に、図６（ｂ）～図６（ｅ）に示される手順によって、回動羽根部材ａ１の接触回避動作を行うよう制御する。これは、翌日の日の出時刻Ｔ０において、遮光量調節姿勢制御Ｐｄに切換える際、太陽光Ｌの入射方向が西側から東側に入れ替わっているためである。これにより、円滑に遮光量調節姿勢制御Ｐｄを開始できる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

図１２は、太陽光パネルＰが略水平姿勢の状態における複数の回動羽根部材ａ１の別の実施例を示す概略右側面図である。図１２に示されるように、回動羽根部材ａ１´の太陽光パネルＰ´に緩やかな曲率を持たせてもよい。これにより、太陽光パネルＰ´の遮光面の面積を増加させて、発電量を増加できるとともに、シール部ａ１８が隣の回動羽根部材ａ１´の上端で係止されて、より隙間が生じにくい構造とすることができる。さらに、回動羽根部材ａ１´の両端を折り曲げて上方へと突出させた返し部を設けてもよい。これにより、太陽光パネルＰ´によってより遮光しやすく発電しやすい構造とすることができる。

また、上記実施形態において、測定装置Ｄが測定した照度に基づいて、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを回動制御する構成を示したが、これに限らず、日射量に基づいて太陽光パネルＰを回動制御してもよい。また、基準照度Ｗ１と実照度Ｗ２の大小比較により、照度の過不足を判断して、太陽光パネルＰを回動制御する構成を示したが、これらを積算した値である積算基準照度Ｗ１´と積算実照度Ｗ２の大小を比較して、照度の過不足判断し、太陽光パネルＰを回動制御するよう構成してもよい。日射量についても同様である。

また、上記実施形態において、測定装置Ｄが測定した照度に基づいて、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを回動制御する構成を示したが、これに限らず、測定装置Ｄが測定した温度、湿度、二酸化炭素濃度等に基づいて回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを回動制御するよう構成できる。この場合、温度、湿度、二酸化炭素濃度等について、図１０で示した基準照度Ｗ１に代わり、基準とする値を時系列で記憶部Ｃ２に記憶させておき、測定装置Ｄが測定した実際の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の測定値と大小を比較して、回動羽根部材ａ１の太陽光パネルＰを回動制御するよう構成できる。

例えば、太陽光パネルＰの回動制御により、回動羽根部材ａ１同士の隙間が大きいほど、ルーバー装置Ａの通気性は上昇し、回動羽根部材ａ１同士の隙間が小さいほど、ルーバー装置Ａの通気性は低下するため、記憶部Ｃ２に記憶された基準とする値＞測定装置Ｄが測定した実際の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の測定値のとき、栽培領域Ｇｒの温度、湿度、二酸化炭素濃度等を上昇させるため、回動羽根部材ａ１同士の隙間を狭めて通気性を低下させ、また、記憶部Ｃ２に記憶された基準とする値＜測定装置Ｄが測定した実際の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の測定値のとき、栽培領域Ｇｒの温度、湿度、二酸化炭素濃度等を低下させるため、回動羽根部材ａ１同士の隙間を狭めて通気性を上昇させるよう構成できる。

また、このとき、栽培領域Ｇｒの温度、湿度、二酸化炭素濃度等を低下させる際に、栽培領域Ｇｒの下方から上方へと送風可能なファンを設けて、送風するよう構成してもよい。また、栽培領域Ｇｒの温度、湿度、二酸化炭素濃度等を上昇させる際に、これらの数値を上昇させる各種機器を設けて（例えば、二酸化炭素供給装置など）、これらの数値の上昇を促進させてもよい。

また、制御装置Ｃは、遮光量調節姿勢制御Ｐｄ中に、温度、湿度、二酸化炭素濃度等の測定値が所定の閾値を越えたら、栽培領域Ｇｒ内の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の数値を低下させ植物Ｇの生育に適した栽培環境とするために、温度、湿度、二酸化炭素濃度等の測定値が所定の閾値を下回るまで、最大遮光姿勢制御Ｐｂに切換えて、栽培施設１の通気性を向上させるよう構成してもよい。このように、温度、湿度、二酸化炭素濃度等の値を、ルーバー装置Ａの制御により調節することで、栽培施設１全体のランニングコストを抑えたり、植物Ｇの生育速度をコントロールして出荷時期を調節することができる。

また、栽培領域Ｇｒを複数の区画に区切り、区画ごとにルーバー装置Ａ及び測定装置Ｄを配設して、制御装置Ｃを、区画ごとに細かく照度等を制御するよう構成してもよい。

また、シール部ａ１８の形状は、表面の断面形状が略Ｕ字状の構成を示したが、これに限られず、気流を良好に遮断するために、表面の断面形状が矩形状、あるいは、ひだ状、へら状など、種々の形状を採用することができる。

また、上記実施形態では、栽培施設１がハウジングＨを備えている例について説明した。しかしながら、栽培施設１に関し、ハウジングＨは必須の構成ではなく、例えば、露地栽培のように、栽培領域Ｇｒが外部から遮断されていない場合についても、本発明に係るルーバー装置Ａを適用することができる。

１ 栽培施設
Ａ ルーバー装置
ａ１ 回動羽根部材
ａ１１ 第１の回動羽根部材
ａ１２ 第２の回動羽根部材
ａ１３ 回転軸
ａ１４ 巻取ワイヤー
ａ１５ 座板
ａ１６ 支柱
ａ１７ 架台
ａ１８ シール部
ａ１９ 蓄電池
ａ２０ 回動機構
ａ２１ ウォーム歯車
ａ２２ 駆動ギア
ａ２３ 巻取軸
ａｘ 駆動軸
Ｃ 制御装置
Ｃ１ 情報処理手段
Ｃ２ 記憶手段
Ｄ 測定装置
Ｇ 植物
Ｇｒ 栽培領域
Ｈ ハウジング
ｈ１ 支持フレーム
ｈ２ 横桟
Ｌ 太陽光
Ｍ モータ
Ｐ 太陽光パネル
ＳＮ 太陽

Claims (3)

1. 太陽光を屋内に取り込む太陽光利用型の栽培施設において、
   植物の栽培領域の上方に配設されたルーバー装置と、前記栽培領域の照度を測定する測定装置と、前記ルーバー装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記ルーバー装置は、一方向に沿って配列された複数の回動羽根部材を備え、
   前記回動羽根部材は、前記制御装置により正逆回動制御可能な太陽光パネルを備え、前記太陽光パネルを回動して姿勢変更することにより、太陽光の遮光率を調節して前記栽培領域における照度を調節可能に設けられ、
   さらに、前記複数の回動羽根部材は、前記太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、かつ、前記太陽光パネルが所定の回動角度となったとき、前記回動羽根部材の互いの端同士が重なるよう構成され、
   前記制御装置は、前記栽培施設内の温度、湿度、二酸化炭素濃度のうち少なくとも１つを測定する測定装置から測定値に関する情報を取得するよう構成され、前記測定値が、所定の閾値を下回る場合、前記回動羽根部材の互いの端同士の隙間を狭めて通気性を低下させるよう姿勢制御することを特徴とする栽培施設。
2. 太陽光を屋内に取り込む太陽光利用型の栽培施設において、
   植物の栽培領域の上方に配設されたルーバー装置と、前記栽培領域の照度を測定する測定装置と、前記ルーバー装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記ルーバー装置は、一方向に沿って配列された複数の回動羽根部材を備え、
   前記回動羽根部材は、前記制御装置により正逆回動制御可能な太陽光パネルを備え、前記太陽光パネルを回動して姿勢変更することにより、太陽光の遮光率を調節して前記栽培領域における照度を調節可能に設けられ、
   さらに、前記複数の回動羽根部材は、前記太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、かつ、前記太陽光パネルが所定の回動角度となったとき、前記回動羽根部材の互いの端同士が重なるよう構成され、
   前記回動羽根部材は、一端から他端に向かって上面が緩やかな曲率を有し、かつ、
   前記回動羽根部材の両端下部に、互いの端同士の隙間を塞ぐシール部が設けられたことを特徴とする栽培施設。
3. 太陽光を屋内に取り込む太陽光利用型の栽培施設において、
   植物の栽培領域の上方に配設されたルーバー装置と、前記栽培領域の照度を測定する測定装置と、前記ルーバー装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記ルーバー装置は、一方向に沿って配列された複数の回動羽根部材を備え、
   前記回動羽根部材は、前記制御装置により正逆回動制御可能な太陽光パネルを備え、前記太陽光パネルを回動して姿勢変更することにより、太陽光の遮光率を調節して前記栽培領域における照度を調節可能に設けられ、
   さらに、前記複数の回動羽根部材は、前記太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、かつ、前記太陽光パネルが所定の回動角度となったとき、前記回動羽根部材の互いの端同士が重なるよう構成され、
   前記回動羽根部材は、複数の第１の回動羽根部材と、複数の第２の回動羽根部材とがそれぞれ太陽光パネルを同期して回動可能に構成され、
   前記ルーバー装置は、一端側から前記第１の回動羽根部材と前記第２の回動羽根部材が交互に配列され、
   前記制御装置は、前記太陽光パネルを同期して回動制御することにより栽培領域の照度を調節する照度調節制御において、
   前記回動羽根部材の端同士が干渉して回動が妨げられる場合、前記第１の回動羽根部材と前記第２の回動羽根部材を別々に回動制御し、端同士の接触を回避する接触回避動作を行うよう制御することを特徴とする栽培施設。