JP2017176045A

JP2017176045A - 植栽システムおよび灌水方法

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Publication number: JP2017176045A
Application number: JP2016068864A
Authority: JP
Inventors: 洋晴西部; Hiroharu Nishibe; 裕介河目; Yusuke Kawame; 美咲天保; Misaki Amamotsu; 謙三久保田; Kenzo Kubota
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: CN108882684A; CN108882684B; WO2017170580A1; JP6771921B2

Abstract

【課題】過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行え、かつ土壌水分センサが不要で、センサ類の精度や寿命を考量せずに済む植栽システムを提供する。【解決手段】植物３が植えられる植物生育基盤４、灌水装置５、およびファン６を有する植栽装置１と、灌水制御装置２２とを備える。灌水制御装置２２は、ファン６による植物生育基盤４の通気量に応じて灌水量を制御する。灌水制御装置２２は、１回に行う灌水の量を一定量とし、灌水の間隔を制御するようにしても、また灌水を行う時刻が定まっていて、１回に行う灌水の量を制御するようにしてもよい。【選択図】図１

Description

この発明は、空気浄化型壁面緑化システムや工場で野菜を栽培する装置等の植栽装置において灌水の制御機能を持たせた植栽システムおよび灌水方法に関する。

従来、植栽等の灌水制御技術として、灌水タイマーがある。灌水タイマーは、灌水開始時刻と灌水時間等を設定できるタイマーである。これには、毎日同じことを繰り返す２４時間タイマーや、１週間／１年単位で繰り返す週間／年間タイマー等がある。

その他、土壌水分センサと組み合わせて、土壌が乾燥したときのみ灌水するタイプや、雨センサと組み合わせて、一定期間降雨がないときのみ灌水するタイプとがある。

特開２０１５−１７３６５３号公報特開２０１５−１００３１３号公報特開２０１４−０５７５６９号公報特開２００６−３４５７６８号公報特許第４５４４４９１号公報特許第４４３７４５１号公報

前記従来技術を空気浄化型壁面緑化システムに搭載する場合、次のような問題点が生じる。空気浄化型壁面緑化システムでは、室内空気の汚れに合わせて土壌層（浄化層）への通気量をこまめに変動させる必要性があり、そのため次の問題点が生じる。
１．通気量が一定でないため、灌水開始時刻、灌水時間を一定にすると、過湿、過乾燥状態となる可能性がある。
２．土壌層に軽量土壌が用いられている場合、土壌水分センサの設置場所によって検出値がぶれることがある。
また、軽量土壌の配合むらによっても土壌水分センサの検出値がぶれることがある。
３．上記の理由により、複数のセンサを設置する必要があり、その分コストがかかる。
４．センサの種類によっては、溶質の量によって検出値が変動するため、長期使用で検出値が変動する可能性がある。
５．土壌水分センサは水分に触れているため、寿命が短く、また寿命により精度が落ちて来ているかどうかが分かり難い。

この発明の目的は、過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行え、かつ土壌水分センサが不要で、センサ類の精度や寿命を考量せずに済む植栽システムおよび灌水方法を提供することである。

この発明の植栽システムは、植物（３）が植えられる植物生育基盤（４）、この植物生育基盤（４）に灌水を行う灌水装置（５）、および前記植物生育基盤（４）に強制的に通気を行うファン（６）を有する植栽装置（１）と、この植栽装置（１）における前記灌水装置（５）の制御を行う灌水制御装置（２２）とを備え、
この灌水制御装置（２２）は、前記ファン（６）による前記植物生育基盤（４）の通気量に応じて灌水量を制御する。

植物生育基盤（４）に通気を行う植栽システムでは、植物生育基盤（４）の乾燥の最大の要因は通気である。そこで、この発明では、植物生育基盤（４）の通気量に応じて灌水量の制御を行う。このため、過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行える。また、通気量に応じて灌水を行うため、土壌水分センサが不要である。そのため、センサ代が不要で低コスト化が図れ、またセンサの設置スペースや精度を考慮する必要がない。さらに、常時水分に触れて寿命の短い土壌水分センサを用いないことから、センサの寿命や交換等を考慮しなくて済む。

この発明において、灌水制御装置（２２）は、１回に行う灌水の量を一定量とし、前回から今回までの灌水の間隔を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行うようにしてもよい。
１回に行う灌水の量が一定量であると、灌水の制御が行い易い。また、１回に行う灌水の量が過多となることが回避される。

この発明において、灌水制御装置（２２）は、各回の灌水を行う時刻が定められていて、１回に行う灌水の量を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行うようにしてもよい。前記灌水を行う時刻は、１日における時刻に限らず、周単位等で定められていてもよい。
灌水装置（５）のポンプ（１３）等は騒音となる可能性があるが、灌水を行う時刻を一定とする制御であると、ポンプ音が問題とならない時間帯に灌水を行うことができる。また、通気用のファン（６）の運転時間に応じて灌水装置の運転を行うことが可能となり、ファン（６）と同時運転できないときに灌水装置を作動させることができる。

なお、各回の灌水を行う間隔が一定であって、１回に行う灌水の量を制御するようにしてもよい。また、上記の各制御方法の他に、１回に行う灌水の量と、灌水の時刻または間隔との両方を通気量に応じて変更する制御方法を採用してもよい。

この発明において、前記灌水制御装置（２２）は、前記通気量が零であっても、定められた灌水量の灌水を行うようにしてもよい。
通気を行っていない場合、植物生育基盤（４）の蒸発量は少ないが、植物が植わっている以上、植物が生育に必要な水分を吸収するため蒸発も行われ、徐々に乾燥していく。そのため、通気量が零であっても、ある程度の灌水を行うことが、植物の生育の上で好ましい。

この発明において、前記植栽装置（１）は、前記植物生育基盤（４）に植えられた植物（３）によって緑化を行い、前記植物生育基盤（４）にファン（６）で強制的に通気を行うことにより空気の浄化を行う空気浄化緑化装置であってもよい。
植物生育基盤（４）に通気を行うと、植物生育基盤（４）がフィルタとして機能し、空気の浄化が行える。植物生育基盤（４）とファン（６）とを備える植栽システムとしては、空気浄化緑化装置が一般的であり、その場合にこの発明における前記各効果が効果的に発揮される。

この発明の植栽装置の灌水調整方法は、植物（３）が植えられる植物生育基盤（４）、この植物生育基盤（４）に灌水を行う灌水装置、および前記植物生育基盤（４）に強制的に通気を行うファン（６）を有する植栽装置（１）において、前記灌水装置（５）による灌水を調整する植栽装置（１）の灌水調整方法であって、前記植物生育基盤（４）の通風量に応じて灌水量を調整することを特徴とする。

この灌水調整方法によると、この発明の植栽システムにつき説明したと同様に、過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行え、かつ土壌水分センサが不要で、センサ類の精度や寿命を考量せずに済む。

この発明の植栽システムは、植物が植えられる植物生育基盤、この植物生育基盤に灌水を行う灌水装置、および前記植物生育基盤に強制的に通気を行うファンを有する植栽装置と、この植栽装置における前記灌水装置の制御を行う灌水制御装置とを備え、この灌水制御装置は、前記ファンによる前記植物生育基盤の通気量に応じて灌水量を制御するため、過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行え、かつ土壌水分センサが不要で、センサ類の精度や寿命を考量せずに済む。

この発明の植栽装置の灌水調整方法は、植物が植えられる植物生育基盤、この植物生育基盤に灌水を行う灌水装置、および前記植物生育基盤に強制的に通気を行うファンを有する植栽装置において、前記灌水装置による灌水を調整する植栽装置の灌水調整方法であって、前記植物生育基盤の通風量に応じて灌水量を調整するため、過湿、過乾燥を抑制する適切な灌水が行え、かつ土壌水分センサが不要で、センサ類の精度や寿命を考量せずに済む。

この発明の第一の実施形態に係る植栽システムにおける植栽装置の断面図とその制御系のブロック図とを示す説明図である。同植栽システムの動作例の流れ図である。同流れ図に行う制御の一例の説明図である。他の実施形態に係る植栽システムの他の動作例の流れ図である。同流れ図に行う制御の一例の説明図である。

この発明の第１の実施形態を図１〜図３と共に説明する。この植栽システムは、植栽装置１と、この植栽装置１の通気および灌水の制御を行う全体制御装置２とで構成される。植栽装置１は、空気浄化型壁面緑化システム等の空気浄化緑化装置となる。

植栽装置１は、植物３が片面に植えられる土壌層等の植物生育基盤４と、この植物生育基盤４に灌水を行う灌水装置５と、植物生育基盤４に強制的に通気を行うファン６とを備える。植物生育基盤４は、前面が開口した薄箱状のケース７内における前後面がメッシュ材８、９で仕切られた空間内に充填されている。植物生育基盤４は、ケース７内を上下に仕切るメッシュ材等からなる基盤支持材１０によって上下に区分されている。ケース７内における植物生育基盤４の背面には、メッシュ材９とケース７の背面板部７ａとの間に通気空間１１が形成されている。

灌水装置５は、タンク１２と、このタンク１２内の水をポンプ１３によってケース７内における植物生育基盤４の上部に供給する給水路１４と、植物生育基盤４の排水をタンク１２に導く排水路１５と、ポンプ１３を駆動するモータ１６とで構成されている。なお、灌水装置５は、水道から前記植物生育基盤４に水を導く装置であってもよく、その場合、開閉バルブまたは流量バルブ等のバルブと配管とで構成される。また、灌水の供給用のタンク１２とは別に、排水を貯めるタンク（図示せず）を設けることが、排水の混入によって灌水用の水の成分が変わらないことで好ましい。
ファン６は、モータおよび旋回羽からなり、ファン６から通気空間１１へ通気を行うダクト１７と共に、通気装置１８を構成する。

植物生育基盤４としては、通気性のある軽量土壌が用いられる。具体的には、自然土壌の他に、バーク堆肥等の有機系土壌改良材、或いはパーライト等の無機系土壌改良材等の様々な一般に流通する資材を適宜組み合わせたものを用いる。また、活性炭等の多孔物質が土壌中に含まれていてもよい。

全体制御装置２は、マイクロコンピュータ等の情報処理機器とこれに実行されるプログラム、並びに電子回路等によって構成され、通気制御装置２１と灌水制御装置２２とを備える。

通気制御装置２１は、ファン６を制御する装置であり、汚れ対応通気量制御手段２３と、手動入力対応通気量制御手段２４とを有する。汚れ対応通気量制御手段２３と、手動入力対応通気量制御手段２４とは、モードスイッチ（図示せず）等で切り換えて使用され、または常時は汚れ対応通気量制御手段２３で制御し、手動入力手段２９の入力があると手動入力を優先して手動入力対応通気量制御手段２４で制御するようにしてもよい。
汚れ対応通気量制御手段２３は、汚れ検知センサ２８で検知された汚れの程度に応じて通気量の制御を行う手段であり、ファン６のオンオフおよび回転速度等の通気強度を制御する。汚れ検知センサ２８は、植栽装置１が配置された室内等の環境空間における空気の汚れを検知するセンサである。

手動入力対応通気量制御手段２４は、手動入力手段２９の入力に応じて通気量の制御を行う手段であり、ファン６のオンオフおよび回転速度等の通気強度を制御する。手動入力手段２９は、オンオフの他、段階的または連続的な通気強度の指令を入力可能なダイヤルスイッチ、キーボード、タッチパネル等のスイッチ類で構成される。

灌水制御装置２２は、灌水量を制御する手段であり、ファン６による植物生育基盤４の通気量に応じて灌水量を制御する。灌水制御装置２２は、通気量認識手段２５および通気量対応灌水手段量２６を有する。
通気量認識手段２５は、ファン６による植物生育基盤４への通気量を認識する手段であり、例えば通気制御装置２１のファン６を駆動する通気指令から通気量を認識する。前記通気指令は、オンオフの指令と、回転速度等の通風強度の指令とである。

通気量対応灌水量制御手段２６は、通気量認識手段２５で認識された通気量に応じて、定められた規則に従って灌水装置５のポンプ１３の駆動を制御する手段である。
前記定められた規則は、例えば、図２、図３と共に後述するように、１回に行う灌水の量を一定量とし、前回から今回までの灌水の間隔を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行う規則（以下「第１の規則」と称する場合がある）である。
前記定められた規則は、例えば、図４、図５と共に後述するように、各回の灌水を行う時刻が定められていて、１回に行う灌水の量を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行う規則（以下「第２の規則」と称する場合がある）であってもよい。

通気量対応灌水量制御手段２６は、停止時灌水制御部２６ａおよび周囲環境対応灌水量補正部２６ｂを有していて、停止時灌水制御部２６ａにより、前記通気量が零であっても、定められた灌水量の灌水を行わせる。
周囲環境対応灌水量補正部２６ｂは、通気量対応灌水量制御手段２６による基本的な灌水量を、周囲環境センサ３０から得られる所定の環境量によって補正する手段である。前記「所定の環境量」は、例えば、温度、湿度、照度等であり、このうちの一つであっても、任意の二つ、または三つの組み合わせであってもよい。周囲環境センサ３０は、温度センサ、湿度センサ、および照度センサ等の複数種であっても、一つでも良く、図１は代表して一つで図示している。周囲環境対応灌水量補正部２６ｂは、通気量の積算を行う過程で、温度、湿度、照度に応じ、カウントする点数を変えるようにしてもよい。

次に、上記構成の動作および構成の具体例の説明を行う。
図３は、前記第１の規則に従って行う灌水のイメージを示す。横軸に時間（日）、縦軸に運転量（通気量（換言すれば「通気風量レベル」））を示す。また、１日の中で斜線で示す時間が運転、網点で示す時間が停止を示す。
運転によって運転量（通気量）は可変されていき、ある一定の積算量となる運転（通気）がされたときに、一定量の灌水を行う。

例えば、同図の例では、１日目は良く動いたので、運転時間内に２回灌水が行われ、２日目は少し動いたので、１回の灌水が行われる。３日目は停止しているが、徐々に運転量が加算されていき、灌水が行われている。停止時の運転量の考え方については後述する。

この運転（通気）量の計算方法について説明する。図１の通気量認識手段２５は、この計算方法に従って通気量を認識する。
風量（通気量）１〜５の５段階プラス停止（風量０）の状態があるとした場合、例えば表１に示すように単位時間（表の例では１分動いた場合に与える点数）を設定しておく。なお、予め、各風量を通気した場合の植物生育基盤４の蒸発量を測定しておくことが必要である。

表１の「１分動かした時の点数」については、任意の点数で良く、また１分毎でなくても、秒毎でも、また任意の単位時間毎で構わない。

上記のように点数を定めておき、例えば植物生育基盤４の１Ｌ当たり、２５ｍｌ蒸発したら２５ｍｌ灌水を行うように設定したい場合は、通気量の積算（図２のステップＳ１）として点数を加算し、点数が設定累積点（この例では３６００点）まで達したか否かを判断して（ステップＳ２）、設定累積点まで達した段階で一定量（例えば２５ｍｌ）を灌水する（ステップＳ３）という規則にする。

常に風量「５」で動かしたい場合は、３６００／５＝７２０（分）、つまり１２時間の運転で一度灌水される。
常に風量「２」で動かしたい場合は、３６００／２＝１８００（分）、つまり３０時間の運転で一度灌水される。
室内空気の汚れに合わせて随時風量が変化した場合も、それぞれの風量に対して点数が加算され、３６００点まで累積したら灌水される。

ここで、停止状態の場合の考え方であるが、通気はしていないため、植物生育基盤４の蒸発量としては少ないが、植物が植わっている以上、植物が生育に必要な水分を吸収するため蒸発も行われ、通気による影響よりは小さいが徐々に乾燥していく。そのため、停止時灌水制御部２６ａにより、通気していない場合であっても点数が加算されるように定めておく。例えば、停止状態でも、前回の灌水時からの時間の経過に従って、一定量（例えば、３６００／０.２＝１８０００（分）、つまり１２．５日）の点数となる時間が経過すると、灌水されるようにする。

また、この通気量対応灌水量制御手段２６は、上記点数につき、灌水が行われた時点でリセットし（ステップＳ４）、通気量の積算のステップＳ１に戻る。

灌水中に通気を点数化するか否かについては、灌水時間が与える影響度合いに応じて設定すればよい。例えば、数時間の運転に対して、数分の灌水時間であれば、あまり影響はないとし、灌水終了時点から次の灌水のための運転について点数化してもよい。

この構成の植栽システムによると、上記のように通気強度に合わせて点数を与え、それぞれ加点し、一定の点数が累積したら灌水するため、次の各利点が得られる。
１．通気量に合わせた灌水ができるため、過湿、過乾燥を抑制できる。
２．土壌水分センサによらずに必要な灌水量を推定することができる。
３．土壌水分センサ分のコストが削減される。
４．土壌水分センサを使用しないので、このセンサの精度を考慮しなくて済む。
５．土壌水分センサを使用しないので、このセンサの寿命や交換を考慮しなくてよい。６．周囲温度や湿度を併せて測定し、これらの考慮をすることで、必要な灌水量をより精度良く求め、その量の灌水が行える。
７．設置事例のデータを集めておき、上記点数等で示される通気量に対応して行う灌水量に反映させることで、より精度良く灌水が行える。

図４、５は他の実施形態を示す。この実施形態では、図１の通気量対応灌水制御手段２６が積算値に応じた量の灌水を行うにつき、各回の灌水を行う時刻が定められていて、その判断を行い（ステップＲ２）、設定時刻に達した時に１回に行う灌水の量を制御することで（ステップＲ３）、前記通気量に応じた灌水量の制御を行う。図４における他のステップＲ１、Ｒ４は、図２の例のステップＳ１、Ｓ４とそれぞれ同じである。

例えば、灌水を開始する時刻を一定とし、それまでに累積した点数に応じた量の灌水を行う。前記実施形態で説明した内容と同じ運転パターンを用いてこの例の場合の灌水イメージを図５と共に説明する。
この例では、毎日、定められた１回の時刻（例えば、０：００時）に灌水を行う。
図５の例では、１日目は良く動いたので、多く灌水が行われている。
２日目は少し動いたので、中程度に灌水が行われる。
３日目は停止しているが、徐々に点数が加算されるので、少しだけ灌水が行われている。

第１のパターン（図２、３の例）と、第２のパターン（図４、５の例）のいずれを採るかについては、例えば、灌水ポンプ１３（音を発生する）をいつでも動かして良いか否か、通気用のファン６（図１参照）とポンプ１３を一緒に動かすことができるか否か、植物生育基盤４の水分状態の変動幅に制限を付けたいか否かによって変えればよい。灌水ポンプ１３を動かす時間や、通気用のファン６と一緒に動かすことができない場合は第２のパターンが好ましく、水分状態の変動幅に制限を付けたい場合は第１のパターンが好ましい。

また、第２のパターンとする場合に、灌水ポンプ１３を動かす時間については、ファン６の運転時間と合わせた制御を行ってもよい。例えば、ファン６の運転開始時間の一定時間（例えば３０分）前において、もうすぐ灌水タイミングになりそうであれば、点数が設定累積点に達する前であっても灌水をしておくようにしてもよい。もうすぐ灌水タイミングになりそうであるか否かは、前記累積点よりも若干低い累積点を設定しておくことで判断できる。

これとは逆に、ファン６の運転終了時間の一定時間（例えば３０分）前において、点数は既に累積したが、運転時間の終了まで待って灌水を行うという制御を行うようにしてもよい。

なお、上記各実施形態は、植物生育基盤４に空気を送り込むようにしたが、植物生育基盤４からファンで吸引して通気を行うようにしてもよい。また、上記実施形態は、いずれも空気浄化緑化装置に適用した場合につき説明したが、この発明は、緑化に限らず、野菜等の植物を生育するシステムにも適用でき、また浄化を行うか否かに係わらず、植物生育基盤４に通気を行う場合であれは、一般に適用することができる。

１…植栽装置
２…全体制御装置
３…植物
４…植物生育基盤
５…灌水装置
６…ファン
１３…ポンプ
２１…通気制御装置
２２…灌水制御装置
２３…汚れ対応通気量制御手段
２４…手動入力対応通気量制御手段
２８…汚れ検知センサ
２５…通気量認識手段
２６…通気量対応灌水量制御手段

Claims

植物が植えられる植物生育基盤、この植物生育基盤に灌水を行う灌水装置、および前記植物生育基盤に強制的に通気を行うファンを有する植栽装置と、この植栽装置における前記灌水装置の制御を行う灌水制御装置とを備え、
この灌水制御装置は、前記ファンによる前記植物生育基盤の通気量に応じて灌水量を制御する植栽システム。
請求項１に記載の植栽システムにおいて、前記灌水制御装置は、１回に行う灌水の量を一定量とし、前回から今回までの灌水の間隔を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行う植栽システム。
請求項１に記載の植栽システムにおいて、前記灌水制御装置は、各回の灌水を行う時刻が定められていて、１回に行う灌水の量を制御することで、前記通気量に応じた灌水量の制御を行う植栽システム。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の植栽システムにおいて、前記灌水制御装置は、定められた期間における前記通気量が零であっても、定められた灌水量の灌水を行う植栽システム。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の植栽システムにおいて、前記植栽装置は、前記植物生育基盤に植えられた植物によって緑化を行い、前記植物生育基盤に前記ファンで強制的に通気を行うことにより空気の浄化を行う空気浄化緑化装置である植栽システム。
植物が植えられる植物生育基盤、この植物生育基盤に灌水を行う灌水装置、および前記植物生育基盤に強制的に通気を行うファンを有する植栽装置において、前記灌水装置による灌水を調整する植栽装置の灌水調整方法であって、前記植物生育基盤の通気量に応じて灌水量を調整することを特徴とする植栽装置の灌水調整方法。