JP2017079631A - 溶液殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線を含む光線を培養液と酸化チタン系の光触媒に常時照射するように構成されているため、省エネを考慮した作動が行えないという課題。【解決手段】紫外線殺菌タンク１３９に外部或いは内部の紫外線光源１４３から光線を照射して酸化チタンで原水や培養液等の溶液を殺菌する溶液殺菌装置において、紫外線殺菌タンク１３９の溶液供給側に流量センサ１３８を設け、該流量センサ１３８が検出する溶液供給量に基づいて紫外線光源１４３の駆動を制御したことを特徴とする溶液殺菌装置とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、溶液殺菌装置に関するものであり、例えば、植物栽培施設において、水耕栽培や溶液栽培に使用する原水や培養液等を殺菌する溶液殺菌装置が含まれる。

培養液殺菌装置として、下記の特許文献１には、植物栽培用の培養液を植物の根に供給する経路中に反応器を設置し、反応器内に酸化チタン系の光触媒を収容して、培養液がこの反応器内を通過する際に酸化チタン系の光触媒と接触させ、培養液と酸化チタン系の光触媒に紫外線を含む光線を照射して、培養液中で光触媒反応を発現させ、培養液の殺菌を行う培養液殺菌装置が記載されている。

特開平９−３２７２４６号公報

しかしながら、前記の特許文献１では、紫外線を含む光線を培養液と酸化チタン系の光触媒に常時照射するように構成されているため、省エネを考慮した作動が行えないという課題がある。

そこで、本発明は、上記従来の装置の課題に鑑みて、紫外線光源を用いて原水や培養液等の溶液を殺菌する溶液殺菌装置を効率的で省エネルギー的に作動させることが出来、例えば、植物栽培施設の栽培コストを低減することが出来る溶液殺菌装置を提供することを目的とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１に記載の発明は、紫外線殺菌タンク１３９に外部或いは内部の紫外線光源１４３から光線を照射して酸化チタン１０１で原水や培養液等の溶液を殺菌する溶液殺菌装置において、紫外線殺菌タンク１３９の溶液供給側に流量センサ１３８を設け、該流量センサ１３８が検出する溶液供給量に基づいて紫外線光源１４３の駆動を制御したことを特徴とする溶液殺菌装置とする。

請求項２に記載の発明は、紫外線殺菌タンク１３９の供給側に溶液供給装置１３７を設けると共に紫外線殺菌タンク１３９で殺菌した溶液を貯留する殺菌後タンク１４２に貯留量を検出する液量センサ１４６を設け、該液量センサ１４６が検出する貯留量に基づいて溶液供給装置１３７の供給量を制御したことを特徴とする請求項１に記載の溶液殺菌装置とする。

請求項３に記載の発明は、紫外線殺菌タンク１３９に複数の紫外線光源１４３を設けて各紫外線光源１４３の点灯時間を変更制御して各紫外線光源１４３の点灯時間を均一化したことを特徴とする請求項１或いは請求項２のいずれか１項に記載の溶液殺菌装置とする。

請求項１に記載の発明で、紫外線殺菌タンク１３９で紫外線を照射する紫外線光源１４３の駆動を流量センサ１３８が検出する溶液供給量で制御することで、紫外線殺菌タンク１３９内に供給される溶液が少ない時に駆動を停止或いは弱く出来て省エネ化が可能になる。

請求項２に記載の発明で、請求項１の効果に加えて、殺菌が済んだ溶液を溜める殺菌後タンク１４２に充分な溶液量が有ることを液量センサ１４６で検出した場合には、紫外線殺菌タンク１３９に供給する溶液を少なくして、溶液供給装置１３７と紫外線光源１４３の駆動を停止或いは弱く出来て省エネ化が可能になる。

請求項３に記載の発明で、請求項１或いは請求項２のいずれか１項の効果に加えて、紫外線光源１４３の駆動時間が平均化するので、使用可能時間が長くなって交換頻度も少なく出来る。

植物栽培施設の概略平面図 養液供給装置の養液移送経路線図 通風管を示す概略側面図 暖房設備の配管線図 移動用帯体の作用を示す正面図 移動用帯体を示す平面図 茎温調用パイプの周辺構成を示す側面図 茎温調用パイプの周辺構成を示す正面図 果実個数表示システムの表示状態を示す概略平面図 養液殺菌システムの作用示す説明図 原水の殺菌システムを示す説明図 別の原水の殺菌システムを示す説明図 栽培施設の側面図 栽培施設の平面図 天窓開閉機構を示す側面図 風向きに応じた天窓制御例を示す斜視図 天窓制御における区域を示す栽培室の概略平面図 天窓制御における風向き対応制御を示すフローチャート 風向きに応じた天窓開閉例を判り易く示す栽培室の平面図 作業移動車の車輪拡大側面図 作業移動車の側面図 暖房用管の支持部拡大側面図 自動位置出しロボットの移動軌跡を示す平面図 自動掘削機の作業状態側面図

本発明の実施の一形態を、以下に説明する。

図１は栽培施設の平面図であり、この栽培施設は、暖房機や加湿機等により温度及び湿度等の室内環境が管理される温室である栽培室１と、該栽培室１に隣接する出荷室２とを備えている。前記栽培室１内の中央には作業者又は作業移動車（作業台車）３あるいは防除作業車等が通過できるメイン通路４を設けており、このメイン通路４は、路面がコンクリートで構成されたコンクリート通路である。

メイン通路４の両側の側方位置には、栽培条となる栽培ベッド５を多数列配置した作物を栽培するための栽培スペース６を構成している。尚、前記栽培ベッド５はロックウールで形成され、出荷室２内の養液供給装置７から各栽培ベッド５へ養液が供給される構成となっている。また、メイン通路４の両端には開閉扉を備える栽培室１への出入り口８を設け、一方の出入り口８を介して隣接する出荷室２へ行き来できる構成となっている。

尚、他方の出入り口８は、栽培施設の屋外から出入りできる構成となっている。そして、作業移動車をメイン通路４から各栽培条（各栽培ベッド５）の間のサブ通路９に移動させ、該サブ通路９で栽培条（栽培ベッド５）に沿って作業移動車３を移動させながら栽培条に対する各種作業を行うことができる。

尚、作業移動車３は、サブ通路９上に敷設された後述する左右の暖房用管３７を走行用のレールとして走行する。また、作業移動車３は、低速走行用１２Ｖと高速走行用２４Ｖのバッテリーを搭載しているので、それぞれのバッテリーチェッカーを設けて、充電が必要なバッテリーを判断するようにしている。

また、作業移動車３は、図２１に示す如く、並列した暖房用管３７を鍔付き車輪１３で跨いで走行するようにしているので、図２０の如く、鍔付き車輪１３の内側に凹み１３ａを設け、この凹み１３ａに接触センサ１４を設けて、鍔付き車輪１３が左右にずれると接触センサ１４が暖房用管３７に接触して車上コントローラ１５のブザーを鳴らすようにして、作業移動車３が暖房用管３７から外れて転倒する可能性を作業者に知らせて走行を停止する。作業者は再度フットスイッチ１６を踏んで走行を開始しようとしても、車上コントローラ１５に設ける走行スイッチを押さないと走行しないようにして安全を図る。

図２２は、暖房用管３７の支持構成で、接地プレート２２に所定ピッチで一対の支脚２１，２１を立設して支持プレート２０を水平に保持し、該支持プレート２０に暖房用管３７を受けるパイプ受１７を設けた高さ調整ボルト１８を捻じ込み、ロックナット１９，１９で支持プレート２０を挟んで締めつけて固定して、暖房用管３７を水平に支持する。この構成で、支脚２１，２１の間から高さ調整ボルト１８の先端が見える状態にして、高さ調整代を残して抜けないように組み付けることが出来る。高さ調整ボルト１８の先端が見える状態では、抜ける虞が無い。

前記出荷室２内には、前述した養液供給装置７と、収穫されたトマト等の収穫物（果実）を重量や大きさあるいは等級別に選別する選別装置１０とを備えている。

選別装置１０は、収穫物を搬送して選別する選別コンベア１１と、該選別コンベア１１の両側の側方に設けられた階級毎に作物を納める収穫物収容部１２とを備えて構成され、選別コンベア１１から各収穫物収容部１２へ収穫物を供給して各階級に選別する構成となっている。尚、前記選別コンベア１１は、平面視でＬ字状に屈曲した構成となっている。また、各々の収穫物収容部１２には収穫物を収容する収容箱を設けて、この収容箱ごとに収穫物を出荷すればよい。

図５に示す如く、栽培条（栽培ベッド５）の上側には、該栽培条に沿う誘引ワイヤ８０を各栽培条に左右に２本設けている。栽培条に一列に並ぶ栽培植物（栽培株）は、左右の誘引ワイヤ８０により交互に振り分けて誘引される構成となっており、誘引ワイヤ８０から垂れ下がる誘引紐８１により誘引される。従って、例えばトマトを栽培する場合、トマトの茎が栽培ベッド５から誘引紐８１を伝って伸長することになる。

図７と図８に示す如く、誘引ワイヤ８０の下方で且つ栽培ベッド５よりも上位には、生長点温調用パイプ９１を設けている。従って、生長点温調用パイプ９１は、誘引紐８１の近くに配置されることになる。また、生長点温調用パイプ９１よりも下位となる栽培ベッド５の直上には、根圏温調用パイプ９２を設けている。生長点温調用パイプ９１及び根圏温調用パイプ９２は、誘引ワイヤ８０すなわち栽培条の方向に伸び、温調用の流体である温水又は冷水が流れる構成となっている。根圏温調用パイプ９２は、栽培条ごとに設けられる。生長点温調用パイプ９１は、誘引ワイヤ８０に対応して設けられ、栽培条ごとに一対設けられている。

従って、根圏温調用パイプ９２に温調用の流体を流すことにより、栽培ベッド５を加温又は冷却し、栽培植物（例えばトマト）の根圏の温度調節を行う。また、生長点温調用パイプ９１に温調用の流体を流すことにより、誘引紐８１で誘引される栽培植物（例えばトマト）の生長点付近を加温又は冷却し、栽培植物の生長点付近の温度調節を行う。尚、栽培植物の生長に伴って生長点の高さが変化するが、それに合わせて生長点温調用パイプ９１の高さを調節するための高さ調節装置を別途設けている。

生長点温調用パイプ９１と根圏温調用パイプ９２の間には、茎温調用パイプ９３を設けている。茎温調用パイプ９３は、可撓性があり、誘引紐８１すなわち栽培植物の近傍で茎に沿って設けられ、誘引紐８１すなわち栽培株ごとに設けられている。そして、温水又は冷水は、生長点温調用パイプ９１から茎温調用パイプ９３を介して根圏温調用パイプ９２へ流れる構成となっている。

従って、茎温調用パイプ９３により、栽培植物の茎の近傍を加温又は冷却し、栽培植物の近傍の温度調節を行う。よって、生長点温調用パイプ９１、根圏温調用パイプ９２及び茎温調用パイプ９３により、栽培植物の近傍を局所的に暖房又は冷房することができて温調効率を向上させることができ、栽培室１全体を暖房又は冷房するのと比較して温調によるランニングコストの削減が図れる。

熱源としては、温水又は冷水等の熱媒体を吐出して供給する電気式の加熱装置（チラー）を用いる。従って、加熱装置から温水又は冷水が生長点温調用パイプ９１に供給され、その温水又は冷水が茎温調用パイプ９３を通って根圏温調用パイプ９２から加熱装置へ戻る循環経路を構成している。尚、前記加熱装置に代えて、後述する第一加温装置３１又は第二加温装置３２からの熱媒体を供給する構成としてもよい。

各栽培植物（栽培株）が効率良く受光するためには各栽培植物（栽培株）の間隔が栽培室１内全体にわたって略同等となるのが理想であり、そのために、誘引ワイヤ８０はサブ通路９の上方に位置しており、栽培植物がサブ通路９上にはみ出るようにしている。ところが、サブ通路９で作業移動車３を移動させながら栽培条に対する各種作業を行うとき、栽培植物がサブ通路９上にはみ出ていると、作業移動車３の移動の邪魔になり、作業が行いにくいおそれがある。そこで、図５に示す如く、誘引ワイヤ８０よりも低位で栽培ベッド５よりも上位で作業移動車３と同じ高さとなる位置には、各栽培条に左右に振り分けられた栽培植物を栽培ベッド５側へ移動させる移動用帯体８２を設けている。

この移動用帯体８２は、図６の如く、栽培植物の側方で該栽培植物に対してサブ通路９側に栽培条に沿って延設され、一端が栽培条の端部に固定され、他端は帯体巻取りモータ８３で駆動する帯体巻取り装置８４により巻き取りあるいは繰り出しできる構成となっており、帯体巻取りモータ８３で巻き取りあるいは繰り出しすることにより、栽培条に沿う帯体の長さを変更できる。これにより、通常栽培時には、帯体巻取り装置８４により帯体を繰り出して栽培条に沿う帯体を長くすることにより、栽培植物は移動用帯体８２にあまり規制されずにサブ通路９上にはみ出る位置となる。

作業移動車３による作業時には、作業移動車３がサブ通路９に進入してきたことを移動用帯体８２に設けた進入検出センサ８５により検出すると、帯体巻取り装置８４により帯体を巻き取って栽培条に沿う帯体を短くすることにより、栽培植物は移動用帯体８２により栽培ベッド５側に寄せられ、作業移動車３の移動スペースを確保する。

これにより、作業移動車３がサブ通路９に進入するのに連動して移動用帯体８２が自動的に作動し、栽培植物が作業移動車３の移動の邪魔になるのを防止するため、作業移動車３の移動スペースの確保に作業者の手を煩わせることを抑え、作業性が向上する。尚、移動用帯体８２は、内部に進入検出センサ８５の検出子となるワイヤを備えている。尚、進入検出センサ８５は防除作業車がサブ通路９に進入してきた場合も同様に検出でき、移動用帯体８２は、作業移動車３だけでなく、防除作業車がサブ通路９に進入するのに連動して作動する。

サブ通路９上において、作業移動車３は作業者が作業の進捗状況に応じて走行操作を行って適宜移動させる構成であるが、防除作業車は自動走行しながら自動的に防除する構成である。防除作業車は、サブ通路９を往復走行することになるが、防除する栽培条の防除の必要量に応じて、往復走行における片道走行時にのみ防除作業を行う片道防除状態と、往復走行で防除作業を行う往復防除状態と、同じサブ通路９を２回往復走行させてその２回の往復走行で防除作業を行う２往復防除状態とに切替できる構成となっている。これにより、必要以上の防除による栽培植物への悪影響を防止すると共に、病害虫の発生度合の高い栽培条において防除効果の向上を図ることができる。

図９に示す如く、作業移動車３又は防除作業車には、サブ通路９から栽培植物を撮影するカメラ９４を設けている。カメラ９４により、作業移動車３又は防除作業車を走行させながら、各々の栽培株で成熟した果実を自動的に検出する。カメラ９４が撮影した画像データが無線により制御部（コントローラ）２６に送信され、制御部（コントローラ）２６内の果実判別装置により成熟した果実を検出する。例えば、果実がトマトである場合、果実が成熟すれば赤くなるので、果実判別装置がカメラ９４により撮影した画像を処理して色彩判別することにより成熟した果実を検出する構成となっている。尚、色彩判別以外に、形状や大きさ等により成熟した果実を判別する構成としてもよい。

また、画像データと共に作業移動車３又は防除作業車の位置情報が無線により制御部（コントローラ）２６に送信され、栽培室１内のどの栽培株の画像であるかを認識する構成となっている。位置情報は、作業移動車３又は防除作業車に設けたＧＰＳ発信機により得ることができる。これにより、各々の栽培株ごとの成熟果実の個数をカウントする。

そして、制御部２６は、栽培株ごとの成熟果実の個数から各々の栽培条ごとの成熟果実の総数及び栽培室１内全体の成熟果実の総数を演算し、これらの成熟果実の総数から成熟果実を収穫する作業者を設定する。

この作業者の設定について詳細に説明すると、複数の作業者の各々の作業能力（作業速度、作業能率：例えば単位時間当たりの成熟果実の収穫個数等）を予め制御部２６に入力しておき、栽培室１内全体の成熟果実の総数から前記作業能力に応じて各作業者の仮収穫個数を演算する。そして、演算した仮収穫個数に基づいて、栽培室１の端の栽培条から順に作業者を割り振り、各作業者の作業領域を設定する。このとき、同一の栽培条に複数の作業者の作業領域がまたがらないよう、栽培条ごとに作業者を設定する。

各々の栽培株の上方位置には電光表示板である個数表示器９５を設けており、制御部２６から個数表示器９５への無線による送信により、対応する栽培株における成熟果実の個数が個数表示器９５に表示される。また、各々の栽培条の入口（メイン通路４側の端部）にはモニター９６を設けており、制御部２６からモニター９６への無線による送信により、栽培条における成熟果実の総数と収穫作業をする作業者名がモニター９６に表示される。作業者は、自分の名前が表示されているモニター９６に対応する栽培条で収穫作業を行うことになる。

作業者は、モニター９６に表示される栽培条における成熟果実の総数と、個数表示器９５に表示される各々の栽培株ごとの成熟果実の個数を認識しながら、サブ通路９上で収穫作業を行う。これにより、作業者の作業能力に拘らず、栽培室１内全体の収穫作業を複数の作業者で効率良く行えると共に、成熟果実の発見を容易に行えるため、収穫作業が容易になり、作業時間の短縮が図れる。また、栽培条ごとに作業者を設定するので、同一のサブ通路９上で複数の作業者が同時に作業をしないようにでき、作業能率が向上する。尚、サブ通路９間に栽培条が２条ある場合は、サブ通路９の両側に面する一対の栽培条ごとに作業者を設定することが望ましい。

また、カメラ９４により植物の葉の裏の気孔を撮影し、制御部２６により気孔の大きさを判断する。一方、栽培室１内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置を設け、制御部２６により、カメラからの撮影画像で気孔が大きいと判断されるときは、栽培室１内の二酸化炭素の濃度に拘らず二酸化炭素供給装置から二酸化炭素を吐出する。これにより、気孔が大きく開いて光合成が活発なときに、的確に二酸化炭素を供給でき、従来の二酸化炭素濃度に基づく二酸化炭素供給制御と比較して二酸化炭素の無駄な供給を低減できる。

ところで、養液供給装置７は、図２に示すように、養液を貯留する第一タンク４１並びに第二タンク４２、硝酸を貯留する酸タンク４３及び原水を貯留する原水タンク４４を備え、これらのタンク４１，４２，４３，４４内に貯留する液が各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８を介して混合装置４９に供給され、該混合装置４９で混合される構成となっている。

尚、前記第一タンク４１と第二タンク４２とは、互いに肥料成分の異なる養液を貯留している。第一タンク４１、第二タンク４２並びに酸タンク４３から混合装置４９への供給経路（供給パイプ５０，５１，５２）において、前記各主開閉バルブ４５，４６，４７の供給上手側には、各々混合前のフィルター５３，５４，５５を設けている。更に、該混合前フィルター５３，５４，５５の供給上手側には、各々副開閉バルブ５６，５７，５８を設けている。

そして、酸タンク４３からの供給経路（供給パイプ５２）において、副開閉バルブ５８及び混合前フィルター５５より供給下手側で主開閉バルブ４７より供給上手側には、分岐パイプ６２（分岐経路）を接続している。この分岐パイプ６２（分岐経路）は、第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給経路（供給パイプ５０，５１）における副開閉バルブ５６，５７及び混合前フィルター５３，５４より供給下手側で主開閉バルブ４５，４６より供給上手側の各々の位置に接続され、酸タンク４３内の硝酸を第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給経路（供給パイプ５０，５１）へ供給可能に構成している。

尚、前記分岐パイプ６２の中途部には、電磁式の分岐用の開閉バルブ６３を設けている。第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給パイプ５０，５１において、分岐パイプ６２の接続部より供給下手側で主開閉バルブ４５，４６より供給上手側には、供給パイプ５０，５１内の流量を検出する流量センサ６４，６５を各々設けている。

混合装置４９で混合された養液は、養液ポンプ５９及び混合後のフィルター６０を介して給液パイプ６１により栽培室１内の各栽培ベッド５へ供給される。

また、養液ポンプ５９及び混合後のフィルター６０より供給下手側には栽培室１内の各栽培ベッド５すなわち給液パイプ６１へ液を供給せずに排出するための排出パイプ６６を接続しており、該排出パイプ６６に設けた電磁式の排出用の開閉バルブ６７により、養液ポンプ５９から吐出する液を給液パイプ６１へ供給する給液状態と排出パイプ６６を介して外部に排出する排出状態に切り替え可能に構成している。

従って、栽培室１内の各栽培ベッド５へ養液を供給する通常状態では、分岐用開閉バルブ６３及び排出用開閉バルブ６７を閉じ、混合装置４９で混合された養液を給液パイプ６１へ供給する。この養液供給時に、各々の流量センサ６４，６５により第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給パイプ５０，５１内の流量を逐次検出する。そして、養液供給時の供給パイプ５０，５１内の流量が所定値以下になった場合は、栽培室１内の各栽培ベッド５への養液供給を停止しているときに、制御装置により自動的に分岐用開閉バルブ６３及び排出用開閉バルブ６７を開いて養液ポンプ５９を駆動し、分岐パイプ６２を通して酸タンク４３内の硝酸を第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給パイプ５０，５１へ供給し、混合装置４９を通った硝酸が排出パイプ６６を介して外部に排出する。

このとき、第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給パイプ５０，５１において各々の副開閉バルブ５６，５７を自動的に閉じ、前記供給パイプ５０，５１に供給される硝酸が該供給パイプ５０，５１を逆流して第一タンク４１及び第二タンク４２へ供給されないようにしている。

よって、第一タンク４１及び第二タンク４２からの供給パイプ５０，５１において、養液中の不溶解物や不純物が詰まるおそれがあるが、流量センサ６４，６５により供給パイプ５０，５１内の詰まりを検出すると自動的に該供給パイプ５０，５１内へ洗浄液となる硝酸を注入して該供給パイプ５０，５１を自動洗浄することができ、従来のように供給パイプを分解して該パイプ内を洗浄するようなメンテナンスの手間が省けて作業能率が向上する。

また、洗浄液（硝酸）は、排出パイプ６６を介して外部に排出され、栽培ベッド５に直接供給されないので、上記の洗浄により植物の成育を阻害することがない。

また、養液ポンプ５９の供給下手側で混合後のフィルター６０の供給上手側には、養液ポンプ５９から吐出される養液を分岐して養液ポンプ５９の供給上手側で混合装置４９の供給下手側に戻す循環経路（循環パイプ６８）を接続している。この循環経路（循環パイプ６８）には電磁式の戻り用の開閉バルブ６９を設けており、混合後フィルター６０の供給下手側に設けた圧力センサ７０により給液パイプ６１への養液供給における圧力変動が大きいことを検出すると、制御装置により自動的に前記戻り用の開閉バルブ６９を開いて養液を循環経路（循環パイプ６８）に流して循環させ、給液パイプ６１内の圧力を安定させる構成となっている。

これにより、養液ポンプ５９起動時のエアがみ等によるウォーターハンマー現象を防止すると共に、養液ポンプ５９供給下手側の配管（給液パイプ６１）の破損を防止できる。また、前記循環経路（循環パイプ６８）には循環される養液の温度を検出する温度センサ７１を設けており、該温度センサ７１により養液の温度が所定値以上に上昇したことを検出すると、制御装置により強制的に養液ポンプ５９を停止させて循環パイプ６８で養液を循環させないようにして養液の温度低下を促すように構成している。これにより、養液の熱で配管内のバルブやパッキン等の構造物が溶解して破損するようなことを防止できる。

また、栽培ベッド５からの排液は、原水タンク４４に回収され、栽培ベッド５への給液に再利用される。

図３に示す如く、栽培室１内には原水タンク４４を通る通風管２７を設け、ファン２８の駆動により通風管２７内に通風する。これにより、栽培室１内の空気が積極的に温度の低い原水タンク４４に当たって結露し、栽培室１内の空気を簡易的に除湿できると共に、後述する暖房設備により暖房された栽培室１内の空気で原水タンク４４内の原水及び養液を昇温させることができる。

尚、結露した水は、通風管２７に設けた排水口２９を介して栽培室１外へ排出される。よって、後述する天窓制御における天窓３０が開く頻度又は天窓３０の開度を低く抑えることができるので、栽培室１内の室温低下を抑えることができ、暖房設備の暖房の負荷を抑えて省エネルギー化が図れる。

図２において、原水タンク４４には、養液の肥料濃度を検出するＥＣセンサ８６と、養液のペーハー値を検出するＰＨセンサ８７とを備えている。このＥＣセンサ８６及びＰＨセンサ８７の検出値に基づき、混合装置４９で混合される養液が所望の肥料濃度及びペーハー値となるよう、制御装置のメインの養液供給コントローラ８８により各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８を制御する構成となっている。

しかしながら、メインの養液供給コントローラ８８が故障すると、各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８を作動させることができなくなり、養液を各栽培ベッド５へ供給できなくなり、栽培に悪影響を与えることになってしまう。そこで、制御装置には予備制御盤８９を設けており、メインの養液供給コントローラ８８が故障したときには、各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８の制御を前記予備制御盤８９により行える構成とし、該予備制御盤８９の制御に切り替えると、各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８を予め設定した時間のみ開いて養液を作成し、養液を各栽培ベッド５へ簡易的に供給できる。

これにより、供給する養液の肥料濃度やペーハー値の制御精度は低下するが、栽培ベッド５へ養液が供給できなくなるのを一時的に回避でき、植物が枯れるような大きな被害を回避することができる。

予備制御盤８９により養液供給制御を行っている間にメインの養液供給コントローラ８８を修理し、メインの養液供給コントローラ８８が正常に復帰すれば、メインの養液供給コントローラ８８による養液供給制御に切り替えればよい。尚、予備制御盤８９により養液供給制御において、予め設定される各主開閉バルブ４５，４６，４７，４８の開時間のパターンを複数備え、ＥＣセンサ及びＰＨセンサの検出値に応じて前記パターンを切り替える構成としてもよい。

また、栽培ベッド５からの排液の肥料成分（例えば、窒素成分、カリ成分、カルシウム成分、リン酸成分等）を分析する成分分析計を設け、制御装置により成分分析計で測定した排液の肥料成分と栽培用に予め設定した設定肥料成分を比較して、養液タンクである第一タンク４１及び第二タンク４２から排液で不足する肥料成分が多く供給され、排液で余剰する肥料成分が少なく供給されるべく、主開閉バルブ４５，４６の開く時間又は開度を制御し、排液に養液タンクから養液を混合した新たな養液を作成する。

これにより、排液を使用するにも拘らず、所望の肥料成分で高精度に安定させた養液を栽培ベッド５へ供給できる。尚、排液で不足する肥料成分は植物が多く吸収していることから植物が多量に要求していると判断し、排液で余剰する肥料成分は植物の吸収量が少ないことから植物の要求度が低いと判断し、植物の要求に合わせて設定肥料成分を補正してもよい。これにより、更に栽培状況に応じた高精度な養液供給制御が行えると共に、肥料の無駄を防止でき、肥料濃度の高い排液を最終的に廃棄することによる環境負荷を低減できる。

図１０は廃液処理装置で、栽培ベッド５からの排液は、先ず殺菌前タンク９７へ回収され、殺菌前タンク９７から殺菌前ポンプ９８を介して殺菌タンク９９へ供給され、殺菌タンク９９で殺菌された排液が殺菌後ポンプ１００を介して原水タンク４４へ供給される。殺菌タンク９９は太陽光が照射する屋外に配置されると共に、殺菌タンク９９内には光触媒である酸化チタン１０１が混入されており、太陽光で照射された酸化チタン１０１がその表面で強力な酸化力を発生させて排液中の有機物（細菌等）を分解して殺菌する。尚、良好な殺菌効果を得るべく、殺菌タンク９９内を適宜攪拌するのが好ましい。

また、殺菌タンク９９から殺菌後ポンプ１００へ通じる出口部にはフィルター１０２を設け、殺菌タンク９９から排液と一緒に酸化チタンを排出させない構成となっている。また、殺菌タンク９９の近くには日射量センサ１０３を設け、該日射量センサ１０３で検出される日射量の積算値（積算日射量）が所定値に達すると、制御装置により殺菌が完了したと判断して殺菌前ポンプ９８及び殺菌後ポンプ１００を駆動し、殺菌タンク９９から排液を排出すると共に、殺菌前タンク９７から新たな排液を殺菌タンク９９へ供給する。酸化チタン１０１で分解された排液中の有機物（細菌等）の一部は二酸化炭素となるので、この二酸化炭素を栽培室１内に供給して植物の光合成に利用することができる。この酸化チタン１０１による殺菌により、従来の加熱殺菌装置や紫外線殺菌装置と比較して、コストダウンが図れると共にメンテナンス性が向上する。

図１１に、溶液用の原水を殺菌する原水殺菌装置を示している。

農業用水タンク１３５と雨水タンク１３６の原水をそれぞれバルブ１３５ａ，１３６ａを介して合流しポンプ１３７で紫外線殺菌タンク１３９へ送り込み、殺菌後の原水を配管１４１で殺菌後タンク１４２に溜めるようにしている。

紫外線殺菌タンク１３９内には酸化チタン１０１を設け、太陽光や紫外線ランプ１４３の光を酸化チタン１０１に照射して原水中の有機物（細菌等）を分解して殺菌する。

コントローラ１４０は、ポンプ１３７の吐出側に設ける流量センサ１３８で紫外線殺菌タンク１３９への原水供給状態を監視し、供給量が無くなるとポンプ１３７を止め、紫外線ランプ１４３を消灯することで、省電力化出来る。

図１２には、別実施例の原水殺菌装置を示している。

殺菌前タンク１４４からポンプ１３７で紫外線殺菌タンク１３９に原水を送るが、ポンプ１３７と紫外線殺菌タンク１３９の間にバルブ１４７，１４８で戻り流量を調整する戻り配管１５０，１５１を設け、紫外線殺菌タンク１３９内には複数の紫外線ランプ１４３を設けて、殺菌後タンク１４２の水位計１４６で計測する殺菌後タンク１４２の殺菌済原水の貯留量をコントローラ１４０に入力して、殺菌済原水の貯留量が多ければ、バルブ１３７，１３８を開いて殺菌前タンク１４４に戻す原水を多くすると共に、点灯する紫外線ランプ１４３の数を少なくすることで、省電力化出来る。なお、戻り配管１５０，１５１を設けることなく、ポンプ１３７の回転を制御して紫外線殺菌タンク１３９に送る原水の量を調整するようにしても良い。

なお、各紫外線ランプ１４３の点灯時間を記憶し、各紫外線ランプ１４３の点灯時間が平均化するように点灯タイミングをコントロールすると、各紫外線ランプ１４３の寿命を長くすることが可能になる。

次に、栽培室１の暖房設備について図４で説明すると、化石燃料である重油又は灯油等の石油を燃焼させた熱を利用して温水を加温する石油ボイラーである第一加温装置３１と、化石燃料以外の燃料である植物の残渣やおがくず等の製材副産物を圧縮成形した木質ペレット等を燃焼させた熱を利用して温水を加温する木質ペレットボイラーである第二加温装置３２と、第一加温装置３１及び第二加温装置３２に温める水を供給する加温管３３と、加温管３３により加温された温水をポンプ３４へ供給するための第一供給管３５と、ポンプ３４からの温水を温室内の暖房用管３７へ供給するための第二供給管３６と、暖房用管３７から加温管３３へ冷えた水を戻すための戻り管３８を設け、加温管３３、第一供給管３５、第二供給管３６、暖房用管３７及び戻り管３８を経由する温水の循環経路を構成している。

尚、第一加温装置３１、第二加温装置３２及び加温管３３は栽培室１外の管理室２５内に配置され、第一加温装置３１及び第二加温装置３２が加温管３３に沿って直列状に配置され、暖房用管３７は栽培室１内の各サブ通路９に沿って配置されている。また、第一供給管３５と戻り管３８を繋ぐバイパス管７２を設け、加温管３３を経由せずにバイパス管７２、第一供給管３５、第二供給管３６、暖房用管３７及び戻り管３８を経由する温水の循環経路を構成し、バイパス管７２と第一供給管３５の接続部には、加温管３３側から合流する流量の割合とバイパス管７２側から合流する流量の割合を調節する流量割合調節可能な切替弁（三方弁）７３を設けている。尚、第二供給管３６には、該第二供給管３６を流れる温水の温度を検出する温水温度センサ７５を設けている。

栽培室１には、栽培室１内の室温を検出する室温センサ７４と、栽培室１内の湿度を検出する湿度センサ７６を設けている。また、温風を吹き出す温風暖房機（ヒートポンプ）１０４を設けている。この温風暖房機（ヒートポンプ）１０４は、電力により作動する。

栽培室１の屋根は、三角形状に傾斜した多数の棟１０５を連続して並列に設けた構成となっており、無数の天窓３０を縦横に配置している。

図１５に示す如く、天窓３０は四角形状（長方形状）で透明なガラスにより形成され、天窓３０の下面側の複数の縁部（四辺の各辺部）には、下側から切り欠かれた軸受け溝１０６を形成する軸受け部材１０７を固着している。一方、栽培室１側には、軸受け溝１０６に嵌る回動支点軸１０８を各々設けている。

従って、一つの天窓３０において、天窓３０の四辺に対応して４本の回動支点軸１０８を設けており、対向する一対の回動支点軸１０８は同一方向で平行状に配置され、この一対の回動支点軸１０８を２組設け、互いの組の回動支点軸１０８の向きが交差（直交）する構成となっている。

軸受け部材１０７の下部には、回動支点軸１０８が軸受け溝１０６から抜けるのを規制する規制装置１０９を設けている。規制装置１０９は、軸受け溝１０６の入口部に突出する規制部材となるソレノイドピン１０９ａを、規制用の電磁ソレノイド１０９ｂにより作動させる構成となっている。

従って、軸受け溝１０６に回動支点軸１０８が挿入された状態でソレノイドピン１０９ａを突出させることにより、ソレノイドピン１０９ａよりも上側に位置する回動支点軸１０８が軸受け溝１０６から抜けることを規制し、軸受け部材１０７が回動支点軸１０８から離れて上側へ移動するのを規制する。

天窓３０の中央の下方には、天窓３０を下側から押し上げる押上装置７７を設けている。押上装置７７は、電動シリンダにより構成され、電動シリンダのシリンダロッド１１０が上側に突出することにより、該シリンダロッド１１０の先端部が天窓３０に下側から接触して押し上げる構成となっている。

従って、複数（４本）の回動支点軸１０８のうちの一の回動支点軸１０８を固定軸としてそれ以外の全てとなる３本の回動支点軸１０８に対応する規制装置１０９の規制を全て解除して押上装置７７を作動させることにより、前記固定の回動支点軸１０８回りに天窓３０を上側へ回動させる構成となっている。

よって、複数（４本）の回動支点軸１０８に対応する複数（４個）の規制装置１０９のうち、規制する規制装置１０９を択一的に選択して異なる方向（４方向）に天窓３０を開閉し得る構成となっている。

そして、図１４に示す如く、栽培室１の屋根上の複数の位置（５箇所）には、各々の位置における風向き及び風力を検知する風向計１１１を設けている。栽培室１の屋根上には、降雨の有無及び降雨の強さを検出する降雨センサ９０と日射量を検知する日射量センサ１０３を設けている。

栽培室１の環境を制御する制御部（コントローラ）２６は、栽培室１外の管理室２５内に配置され、室温センサ７４と、湿度センサ７６、風向計１１１、降雨センサ９０及び日射量センサ１０３の検出値を入力し、各々の規制装置１０９及び押上装置７７へ作動信号を出力する。

例えば昼間は高めに夜間は低めにというように一日の時間帯に応じて目標室温を演算して設定すると共に、設定される目標温度に対応して目標温度が高いほど低くなるように目標湿度を演算して設定する。尚、目標温度及び目標湿度は、上述の一日の時間帯に基づく設定方法以外に、作物の栽培過程や季節等に基づいて設定値を変更したり、作業者が一定の設定値に設定したりしてもよい。そして、目標温度よりも室温センサ７４で検出される検出温度が高いか、又は目標湿度よりも湿度センサ７６で検出される検出湿度が高くなると、押上装置７７を作動させて天窓３０を開く天窓制御を実行する。

天窓制御の詳細について説明すると、図１７の如く、栽培室１の屋根に縦横に配置された複数の天窓３０を複数の区域ごとに区分し、複数の風向計１１１に対応する該風向計の近傍となる各々の風向実測区域１１２と、風向計１１１どうしの間で近傍に風向計１１１が配置されていない各々の風向推測区域１１３を設定している。これらの区域ごとに天窓３０の開閉方向を制御する。

尚、複数（５個）の風向計１１１は屋根の四隅部と中央部に配置されており、風向実測区域１１２は四隅部と中央部の５箇所に設けられ、風向推測区域１１３は中央部の風向実測区域１１２の側方で且つ四隅部のうちの２箇所の風向実測区域１１２で挟まれる４箇所に設けられている。

そして、風向実測区域１１２では、各々の風向計１１１により検出される風向きに基づいて、各々の天窓３０における風上側の規制装置１０９のみを作動させると共に押上装置７７を作動させ、天窓３０の風下側を開く。風向推測区域１１３では、風向計１１１の検出により隣接する複数（３箇所）の風向実測区域１１２における風向きと風力に基づく各々のベクトルを算出し、これらのベクトルを合成して得られる合成ベクトルによる風向きに基づき、各々の天窓３０における風上側の規制装置１０９のみを作動させると共に押上装置７７を作動させ、天窓３０の風下側を開く。すなわち、風向推測区域１１３では、隣接する全て（３箇所）の風向実測区域１１２における風向きが同じ方向であれば、隣接する風向実測区域１１２における天窓３０の開閉方向と同じ方向に天窓３０が開閉する。

また、局所的な風の流れにより隣接する風向実測区域１１２で風向きが異なれば、上述した合成ベクトルにより風向きを推測し、天窓３０の開閉方向を適切に制御しようとするのである。尚、上述したベクトルは、風向きを方向で表し、風力を長さで表すものである。

また、目標温度と室温センサ７４による検出温度の差又は目標湿度と湿度センサ７６による検出湿度の差が大きくなるにつれて天窓３０の開度が比例して大きくなるよう、全ての天窓３０における押上装置７７の作動量（天窓３０の開閉量）が制御される。

尚、実測又は推測される風力に基づいて風力が大きいときには、天窓３０の開き量が小さくなるように押上装置７７の作動量（天窓３０の開閉量）を補正する構成としてもよい。また、隣接する区域と風向きが異なり、天窓３０の開閉方向が異なる場合には、天窓３０の開き量が小さくなるように押上装置７７の作動量（天窓３０の開閉量）を補正する構成としてもよい。

これにより、風力が大きかったり、局所的な風向きの変化が激しかったりする等、風による天窓３０の破損のおそれが大きいときは、天窓３０の開き量を極力小さくして天窓３０の破損を防止することができる。

尚、上述では、区域ごとに天窓３０の開閉方向及び開閉量を制御する構成について説明したが、風向きと風力に基づいて各々の天窓３０ごとに開閉方向又は開閉量を設定して制御するファジー制御を利用してもよい。

具体的に説明すると、隣接する区域で天窓３０の開閉方向が異なるとき、両区域の境界付近の天窓の開閉量を小さく設定したり、両区域で風力が相違する場合に、風力が強い方の区域の風向きを優先して、その風向きに基づいて開閉制御される天窓３０を風力の差異に応じて両区域の境界を越えて他区域側にわたって増加させたりするような制御を行うことが考えられる。

また、日射量センサ１０３の日射量が多い場合は天窓３０の開度を大きくしまずまずの時は中程度の開度とし殆んど日射が無い時には略閉めるように段階的にして、降雨センサ９０が雨を感知すると全閉にするように制御すると、突然のゲリラ豪雨にあっても雨が内部に入り込むことを防ぐことが出来る。尚、降雨センサ９０は、単位時間当たりの降雨量を検出する構成としたり、あるいは降雨の衝撃を検出する構成としたりすることにより、降雨の強さを検出することができる。

これにより、天窓制御により栽培室１内の環境を良好に制御する構成としながら、天窓３０から入る降雨により栽培室１内の温度や湿度等の環境が大きく変化するのを適確に防止できる。尚、風力が大きいときには前記最大開度を大きく、風力が小さいときには前記最大開度を小さくする等して、風力に応じて天窓３０の最大開度を規制する構成としてもよい。

制御部（コントローラ）２６は、第一の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低いとき、温風暖房機（ヒートポンプ）１０４を作動する。

また、制御部（コントローラ）２６は、温水温度センサ７５の検出値を入力し、第一加温装置３１、第二加温装置３２、ポンプ３４及び切替弁７３へ作動信号を出力する。そして、第二の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低いとき、第二の設定室温に基づいて第二供給管３６を流れる温水の目標温度を演算する。尚、第二の設定室温は、第一の設定室温よりも低温に設定されている。尚、第二の設定室温が高くなるにつれて一次関数的に（第二の設定室温に拘らず第二の設定室温の一定の変化量に対する前記目標温度の変化割合が同一となる演算式に基づいて）前記目標温度が高く設定される。

更に、温水温度センサ７５により検出される温水の検出温度が目標温度よりも低いと、検出温度と目標温度の差が大きくなるにつれて一次関数的に（前記差に比例して）加温管３３側から合流する流量の割合が多くなるように加温管３３側からの設定流量割合が演算されて設定される。

従って、第二の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低く且つ温水の検出温度が目標温度よりも低いとき、検出温度と目標温度の差が大きいほど、加温管３３側から合流する流量の割合が多くなるように設定される加温管３３側からの設定流量割合に基づいて切替弁７３が作動する。

また、前記加温管３３側からの設定流量割合が予め設定される第一の所定の割合（０％）以下のとき、第一加温装置３１及び第二加温装置３２の燃焼運転を共に停止させる。尚、制御部２６により、温風暖房機（ヒートポンプ）１０４が所定時間（例えば１０分）以上連続して作動しているとき、はじめて第一加温装置３１及び第二加温装置３２の燃焼運転が開始される。

温風暖房機（ヒートポンプ）１０４が停止しているときは、第一加温装置３１及び第二加温装置３２も停止する構成となっている。第二の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低く且つ温水の検出温度が目標温度よりも低いとき、加温管３３側からの設定流量割合が予め設定される第一の所定の割合（０％）を超過し予め設定される第二の所定の割合（１００％）未満のとき、第二加温装置３２のみを燃焼運転して第一加温装置３１の燃焼運転を停止させる。

第二の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低く且つ温水の検出温度が目標温度よりも低いとき、加温管３３側からの設定流量割合が予め設定される第二の所定の割合（１００％）以上のとき、第一加温装置３１及び第二加温装置３２を共に燃焼運転する。尚、前述した割合とは、第二供給管３６を流れる合流した合流量に対する加温管３３側からの流量の割合である。尚、室温センサ７４で検出される検出室温や温水温度センサ７５により検出される温水の検出温度に関係なく、常にポンプ３４を作動させる。

従って、第二供給管３６を流れる温水の温度が高くなって、該温水の検出温度と温水の目標温度の差が小さくなると、切替弁７３が作動して加温管３３側から合流する流量の割合が少なくなると共にバイパス管７２側から合流する流量の割合が多くなり、第一加温装置３１又は第二加温装置３２で加温される温水が第二供給管３６ひいては暖房用管３７に供給される量を抑え、熱量を無駄に消費しないようにし、省エネルギー化が図れる。

第二供給管３６を流れる温水の温度が低くなって、該温水の検出温度と温水の目標温度の差が大きくなると、切替弁７３が作動して加温管３３側から合流する流量の割合が多くなると共にバイパス管７２側から合流する流量の割合が少なくなり、第一加温装置３１又は第二加温装置３２で加温される温水が第二供給管３６ひいては暖房用管３７に多量に供給されるようにし、栽培室（温室）１を能率良く暖房できる。

また、加温管３３側からの設定流量割合が第二の所定の割合よりも小さく設定されるときは第二加温装置３２のみを燃焼運転して第一加温装置３１の燃焼運転を停止させ、限りある資源である化石燃料の消費を抑え、省エネルギー化が図れる。

そして、加温管３３側からの設定流量割合が所定の割合よりも大きく設定されるときは第一加温装置３１及び第二加温装置３２を共に燃焼運転し、温水の加温量を増大させて栽培室（温室）１を能率良く暖房できる。尚、目標湿度よりも湿度センサ７６で検出される検出湿度が高くなって天窓３０を開けば、栽培室１内の室温が低下するが、それにより第二の設定室温よりも室温センサ７４で検出される検出室温が低く且つ温水の検出温度が目標温度よりも低くなれば、前述と同様に暖房制御する。

よって、化石燃料以外の燃料（廃棄物や副産物等）を燃焼させた熱を利用して加温する加温装置を利用して温室を効率良く暖房できると共に、省エネルギー化が図れる。

また、栽培室１内が第一の設定室温よりも低い第二の設定室温以下で、且つ温風暖房機（ヒートポンプ）１０４が所定時間（例えば１０分）以上連続して作動しているときのみ、第一加温装置３１及び第二加温装置３２を燃焼運転するので、温風暖房機（ヒートポンプ）１０４で暖房を賄える場合に無闇に第一加温装置３１及び第二加温装置３２を作動させて無駄に燃料（特に石油）を消費しないようにでき、省エネルギー化が図れる。

また、栽培室１の内周壁に保温カーテンを設け、外気温と室温の差で保温カーテンの開度を調整すると、室温の維持に効果的である。制御基準とする外気温は風速で修正し、その制御基準外気温は、例えば、風速が５ｍ／Ｓであると外気温を実側値から−１℃とし、風速が１０ｍ／Ｓであると外気温を実側値から−２℃とする。

保温カーテンを使用する条件は、例えば、日射量が５０Ｗ／ｍ^２以下で外気温が５℃以下
の場合で、外気温と室温の差が１５℃で１００％から５℃で５０％まで比例的或いは１０％毎段階的に変化させる。

保温カーテンを朝に開く時間を外気温が低いほど遅くすると、室温の低下から上昇での結露を防ぐことが出来る。

図２３は、栽培ハウスを建設する際に使用する自動位置出しロボット１５３を示し、整地後にスタート基準点１５４から方向変更点１５５〜１６０で方向転換して自動走行して、基準点ピン１６２を打ち込み、水糸１６１を張っていく。

図２４は、自動掘削機１６３で、自動的に機体の水平を維持する自動標高計測装置を設け、第一アーム１６４と第二アーム１６５とバケット１６６の角度をセンサで検出して制御しながら一定深さｂで所定幅ａの穴を掘削する。

１０１ 酸化チタン
１３７ 溶液供給装置(ポンプ)
１３８ 流量センサ
１３９ 紫外線殺菌タンク
１４２ 殺菌後タンク
１４３ 紫外線光源（紫外線ランプ）

Claims (3)

1. 紫外線殺菌タンク（１３９）に外部或いは内部の紫外線光源（１４３）から光線を照射して酸化チタン（１０１）で原水や培養液等の溶液を殺菌する溶液殺菌装置において、
   前記紫外線殺菌タンク（１３９）の溶液供給側に流量センサ（１３８）を設け、該流量センサ（１３８）が検出する溶液供給量に基づいて前記紫外線光源（１４３）の駆動を制御したことを特徴とする溶液殺菌装置。
2. 前記紫外線殺菌タンク（１３９）の供給側に溶液供給装置（１３７）を設けると共に前記紫外線殺菌タンク（１３９）で殺菌した溶液を貯留する殺菌後タンク（１４２）に貯留量を検出する液量センサ（１４６）を設け、該液量センサ（１４６）が検出する貯留量に基づいて前記溶液供給装置（１３７）の供給量を制御したことを特徴とする請求項１に記載の溶液殺菌装置。
3. 前記紫外線殺菌タンク（１３９）に複数の前記紫外線光源（１４３）を設けて各紫外線光源（１４３）の点灯時間を変更制御して各紫外線光源（１４３）の点灯時間を均一化したことを特徴とする請求項１或いは請求項２のいずれか１項に記載の溶液殺菌装置。
   
   

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