JP2024000135A - 潅水システムおよび制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施可能な潅水システムおよび制御装置を提供する。【解決手段】処理部は、潅水が供給されている給水経路に存在する給水の水温と圃場の地温とを用いて潅水を実施するか否かを決定する。信号出力部は、処理部によって地温が水温を上回りかつ水温が第１閾値を下回ると判定された場合に潅水を禁止する信号を出力する。信号出力部は、処理部によって地温が水温を上回っていないと判定された場合に潅水を禁止する信号を出力する。信号出力部は、処理部によって地温が水温を上回っていない場合、または地温が水温を上回りかつ水温が第１閾値を上回ると判定された場合に潅水を実施する信号を出力する。【選択図】図８

Description

この明細書における開示は、圃場への潅水の供給を制御する潅水システムおよび制御装置に関するものである。

特許文献１は、土壌中の酸素濃度を測定し、測定された酸素濃度が所定値以下となった時に潅水を抑制する潅水制御方法を開示している。特許文献２は、圃場外の水源から圃場内に給水し、土壌温度を所定の温度に調整する潅水方法を開示している。

特開２０１９－１７０２０１号公報 特開２０２１－７８４６１号公報

この明細書では、植物に対して悪影響を与える要因を排除するために、上記の先行技術文献に開示されていない潅水指令時の制御を提案する。

この明細書における開示の目的は、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施可能な潅水システムおよび制御装置を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された潅水システムの一つは、植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路と、給水経路の温度を検出する温度センサ（１６０）と、地温を検出する地温センサ（３１２）と、地温センサによって検出された地温と温度センサによって検出された温度とを用いて潅水量を制御する制御装置（２００）と、を備える。

この潅水システムによれば、給水温度に関係する給水経路の温度と地温とを用いて潅水量を制御する。このため、地温に対して給水経路の温度が高い場合と低い場合とで潅水量を変化させた制御を実施できる。したがって、この潅水システムは、給水温度が植物の生育に対する悪影響を与えることが予測される場合に、これを抑える潅水を実施できる。

開示された潅水システムの一つは、制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水を禁止し、地温が給水経路の温度を上回っていない場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に潅水を実施する。

この潅水システムによれば、給水経路の温度が地温まで上昇していない低温であるときの潅水を抑制でき、給水経路の温度が上がってくる時間まで潅水を延期できる。一方、給水経路の温度が地温よりも高い場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に、潅水を実施することで、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。したがって、この潅水システムは、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施できる。

開示された潅水システムの一つは、制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に給水経路の停留水を植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に停留水を含んだ潅水を実施する。

この潅水システムによれば、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に高温の停留水を植物に放出することなく排水した後に適温の潅水を実施できる。一方、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に適温の停留水を含んだ潅水を実施することで、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。したがって、この潅水システムも、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施できる。

開示された制御装置の一つは、植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度と地温とを用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、潅水を実施するタイミングにおいて、処理部によって地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回ると判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、処理部によって地温が給水経路の温度を上回っていないと判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、処理部によって地温が給水経路の温度を上回っていない場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回ると判定された場合に潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、を備える。

この制御装置によれば、給水経路の温度が地温まで上昇していない低温であるときの潅水を抑制でき、給水経路の温度が上がってくる時間まで潅水を延期できる。一方、給水経路の温度が地温よりも高い場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に、潅水を実施する制御により、植物への悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。したがって、この制御装置は、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施できる。

開示された制御装置の一つは、植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度を用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、潅水を実施するタイミングにおいて、処理部によって給水経路の温度が排水用閾値を上回ると判定された場合に給水経路の停留水を植物に放出することなく排水する信号を出力した後に潅水を実施する信号を出力し、処理部によって給水経路の温度が排水用閾値を下回ると判定された場合に停留水を含んだ潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、を備える。

この制御装置によれば、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に高温の停留水を植物に放出することなく排水した後に適温の潅水を実施できる。一方、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に適温の停留水を含んだ潅水を実施する制御により、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。したがって、この制御装置も、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施できる。

第１実施形態の潅水システムの構成図である。 監視部を示すブロック図である。 給水弁として適用可能なバルブ装置を示す断面図である。 バルブ装置が備える駆動部の構成を示す図である。 バルブ装置が備えるバルブを示す斜視図である。 バルブ装置における回転角度と流量との関係を示す図である。 給水弁、各種センサの関係を示す給水経路図である。 潅水指令時の作動の一例を示すフローチャートである。 潅水指令時の作動の一例を示すフローチャートである。 潅水指令時の作動の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における給水弁、各種センサの関係を示す給水経路図である。 第２実施形態の監視部を示すブロック図である。 第３実施形態における潅水指令時の作動を示すフローチャートである。 第４実施形態における潅水指令時の作動を示すフローチャートである。 第５実施形態における潅水指令時の作動を示すフローチャートである。 第６実施形態における潅水指令時の作動を示すフローチャートである。 第７実施形態における給水弁、各種センサの関係を示す給水経路図である。 第７実施形態の監視部を示すブロック図である。 第８実施形態における給水弁、各種センサの関係を示す給水経路図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

第１実施形態
潅水システムの一例を開示する第１実施形態について図１～図１０を参照しながら説明する。以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。この明細書ではｘ方向とｙ方向とによって規定される平面が水平面に沿っている。ｚ方向が鉛直方向に沿っている。図面においては「方向」の記載を省略して、単に、ｘ、ｙ、ｚと表記している。

＜圃場＞
潅水システム１０は丘や平野に開墾された野外の圃場２０に適用される。図１に示すように、潅水システム１０が平野に開墾された圃場２０に適用された形態を説明する。この圃場２０の広さは数１０平方メートル～数１０００平方キロメートルになっている。圃場２０にはｘ方向に延びる畝などの生育場所が複数設けられている。これらｘ方向に延びる複数の生育場所がｙ方向で離間して並んでいる。これら複数の生育場所それぞれに植物の種や苗が埋められる。この植物としては、例えば、葡萄、トウモロコシ、アーモンド、ラズベリー、葉菜、綿などがある。潅水システム１０は、ハウスなどの室内に設けられている圃場２０に適用される構成でもよい。したがって、この明細書における圃場２０は、屋外、屋内のいずれに設けられている土壌にも適用可能である。

１つの生育場所で複数の植物が生育される。複数の植物はｘ方向で並んで１つの列を成している。以下においてはこのｘ方向で列を成して並ぶ複数の植物を植物群と示す。圃場２０では複数の植物群がｙ方向で離間して並んでいる。複数の植物群のｙ方向の最短離間距離は、１つの植物群に含まれる複数の植物のｘ方向の最短離間距離よりも長くなっている。複数の植物群のｙ方向の離間間隔は生育する植物の種類や圃場２０の起伏と気候に応じて種々変更される。複数の植物群のｙ方向の離間間隔は１ｍ～１０ｍほどである。たとえ植物の枝葉がｙ方向に生い茂ったとしても、少なくとも人が２つの植物群の間をｘ方向に移動できる程度の幅が確保されている。

＜潅水システム＞
潅水システム１０は給水装置１００と制御装置２００を備えている。給水装置１００は潅水を圃場２０の植物に供給する。制御装置２００は潅水期間において給水装置１００から植物に供給される潅水の供給時刻と量を決定する。制御装置２００は給水装置１００の潅水スケジュールを決定する。潅水システム１０は、潅水時に水漏れ、詰まりなどの異常状態を検出して異常状態が生じた場合の潅水復帰（フェールセーフ）を実施することができる。

＜給水装置＞
給水装置１００は、ポンプ１１０、給水配管１３０などを有する。ポンプ１１０は潅水を給水配管１３０に流下させる給水源である。

＜ポンプ＞
ポンプ１１０は、常時駆動状態になっている。あるいは、ポンプ１１０は昼間駆動状態になっている。また、ポンプ１１０の駆動および停止は、制御装置２００によって制御される。ポンプ１１０はタンクやため池に貯水されている潅水を汲み出し、それを給水配管１３０に供給する。潅水は井戸水、河川水、雨水、市水などである。給水配管１３０には、圃場２０に吐水させる潅水の流量を制御可能な複数の給水弁１５が設けられている。これらの給水弁１５のそれぞれが閉状態であり、かつ、給水配管１３０からの潅水の漏れが生じていない場合、給水配管１３０は潅水で満たされる。この際、給水配管１３０内の水圧は、ポンプ１１０の吐出能力に依存した値（ポンプ圧ともいう）になる。給水弁１５が閉状態から開状態になると、給水配管１３０から圃場２０に潅水が吐出される。潅水の吐水量が時間平均的に安定すると、給水配管１３０内の水圧は、ポンプ圧よりも水圧の低い流動圧になる。

＜給水配管＞
給水配管１３０は主配管を含む。主配管はポンプ１１０に連結されている。ポンプ１１０は、主配管に潅水を供給する。潅水は主配管を介して圃場２０に供給される。

＜主配管＞
主配管は、縦配管１３３と第１連結管１３４を含む。縦配管１３３はｙ方向に延びている。第１連結管１３４はｘ方向に延びている。縦配管１３３と第１連結管１３４は互いに連結されている。係る構成のために潅水は主配管内をｙ方向およびｘ方向に流れる。図１に示す一例では、１つのポンプ１１０に１つの縦配管１３３が連結されている。このｙ方向に延びる縦配管１３３から複数の第１連結管１３４が延びている。

図１、図７に示す給水経路の構成は、潅水に係る通路構成の一例に過ぎない。圃場２０に設けられるポンプ１１０と縦配管１３３の数、１つのポンプ１１０に連結される縦配管１３３の数、１つの第１連結管１３４に連結される縦配管１３３の数、および、第１連結管１３４と縦配管１３３のｚ方向の位置は特に限定されない。

複数の第１連結管１３４はｙ方向で離間して並んでいる。複数の第１連結管１３４のｙ方向の最短離間距離は、複数の植物群のｙ方向の最短離間距離と同等になっている。複数の第１連結管１３４の１つが複数の植物群の１つに設けられている。第１連結管１３４は植物群に含まれる複数の植物の並ぶ方向に沿って延びている。この第１連結管１３４に供給用配管が連結されている。

潅水システム１０は、第１連結管１３４よりも給水経路の下流に、潅水を放出する複数の分配チューブ１３６を有している。各分配チューブ１３６は、圃場２０の植物に対して潅水を供給する供給部である。各分配チューブ１３６は、圃場２０に設けられた畝に対して潅水を供給できる位置に設置されている。分配チューブ１３６は、水圧変化にかかわらず一定の吐水量を実現するような圧力補正機構を有する構成でもよいし、圧力補正機構を有しない構成でもよい。

分配チューブ１３６には、潅水が流動するチューブの内部と外部とを連通する複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、各チューブにおいて、チューブの軸方向に所定間隔をあけて並んで設けられている。また、貫通孔は、各チューブにおいて、チューブの周方向に所定間隔をあけて並んで設けられている構成でもよい。複数の貫通孔の軸方向（例えばｘ方向）における離間間隔は、複数の植物のｘ方向における離間間隔と同等になっている。また、複数の貫通孔の離間間隔と複数の植物の離間間隔は異なっていてもよい。

＜潅水の流動＞
ポンプ１１０によって縦配管１３３に供給された潅水は、縦配管１３３内をｙ方向に流れる。この潅水は、縦配管１３３に連結された各第１連結管１３４に供給される。潅水は複数の第１連結管１３４内のそれぞれをｘ方向に流れる。第１連結管１３４内を流れる潅水は、分岐管１３４ａを介して分配チューブ１３６に流下する。潅水は、分配チューブ１３６における各貫通孔から吐出されて、植物に供給される。分配チューブ１３６の各貫通孔から供給された潅水は主として植物の幹やその根本に供給される。

貫通孔は、例えば、各分配チューブ１３６において地面と面している部分よりも高い位置に設けられている。この場合には、貫通孔から吐出された潅水は、分配チューブ１３６の中心軸に対して放射する方向に広がり、チューブから離れた位置に散水することができる。

＜給水弁＞
給水弁１５は、給水経路において、分配チューブ１３６よりも上流に設けられている。給水弁１５が開状態になると、給水配管１３０と分配チューブ１３６の各貫通孔とが連通する。これにより貫通孔から潅水が吐出される。逆に、給水弁１５が閉状態になると、給水配管１３０と分配チューブ１３６の各貫通孔との連通が遮断される。これにより貫通孔からの潅水の吐出が止まる。

給水弁１５は、制御装置２００によってバルブ開度が制御されることにより、分配チューブ１３６の貫通孔から吐水する潅水の流量を制御する。制御装置２００は、給水弁１５のバルブ開度を所定の開度から全開の間にわたって任意の値に制御する。給水弁１５は、下流または上流の圧力を調整して、通過する流量を精密に可変できる流量調整バルブまたは圧力調整バルブである。所定の開度は、少し開いた開度、または開度０％、つまり全閉を含む値に設定される。

制御装置２００は、給水弁１５のバルブ開度を制御することにより、各貫通孔から吐出される単位時間当たりの吐出流量、または吐出流速を制御する。この制御により、制御装置２００は、分配チューブ１３６から吐出される潅水が分配チューブ１３６から離間して着地する距離である飛水距離または吐出量を制御することができる。飛水距離は、貫通孔を通じて分配チューブ１３６から飛び出した潅水の土壌着地点と分配チューブ１３６との距離である。この飛水距離を制御する技術によれば、潅水を必要としている場所への効率的な潅水を実施でき、節水にも寄与する。給水弁１５は、給水の流下と給水の遮断とを制御する開閉弁であるとともに、給水流量を制御可能な流量調整弁として機能する。

制御装置２００は、潅水を供給する植物の種類、圃場２０の作土層の範囲などに基づいて潅水の飛水距離を決定する。制御装置２００は、決定した飛水距離が得られるように給水弁１５のバルブ開度を制御する。例えば、給水弁１５のバルブ開度は、植物が根を広く張ったり、作土層が浅く広範囲であったりする場合に、飛水距離を大きくするように制御される。また、給水弁１５のバルブ開度は、植物が根を深く張ったり、作土層が分配チューブ１３６の近くに位置したりする場合に、飛水距離を小さく抑えるように制御される。飛水距離は潅水距離と言い換えることができる。

＜水圧センサ＞
水圧センサ１４は、給水配管１３０に含まれる配管に設けられている。水圧センサ１４は、配管内の水圧を検出する圧力センサである。水圧センサ１４で検出された水圧は制御装置２００に出力される。水圧センサ１４は、給水経路において分配チューブ１３６よりも上流部位に設置されている。さらに水圧センサ１４は、給水経路において分配チューブ１３６よりも下流部位に設置されている構成でもよい。

給水弁１５が閉状態になり、配管内が潅水で満たされると、水圧センサ１４でポンプ圧が検出される。給水弁１５が閉状態から開状態になると、分配チューブ１３６から潅水が吐出される。潅水の吐水量が時間平均的に安定すると、水圧センサ１４で流動圧が検出される。給水弁１５が開状態から閉状態になると、給水配管１３０からの潅水の吐出が止まる。給水配管１３０内の水圧は流動圧からポンプ圧へと徐々に回復する。水圧センサ１４ではこの流動圧からポンプ圧へと徐々に回復する過渡期の水圧が検出される。

給水配管１３０や給水弁１５に破損が生じ、その破損個所から潅水が漏れている場合、水圧センサ１４で検出される水圧が減少する。これによって破損が生じているか否かを検出することができる。この破損の検出処理は制御装置２００で実行される。潅水システム１０は、水圧センサ１４の代わりに、通路を流れる流体の流量を検出する流量センサを備える構成としてもよい。潅水システム１０は、水圧センサ１４や流量センサの検出値を用いて、給水弁１５のバルブ開度をフィードバック制御する。

＜制御装置＞
図１、図２に示すように制御装置２００は、監視部３００、統合通信部４００、情報格納部５００、および統合演算部６００を含む。図面では統合通信部４００をＩＣＤと表記している。制御装置２００は監視部３００を複数有する。複数の監視部３００のそれぞれは、圃場２０における所定の分割エリアに対応している。

監視部３００には水圧センサ１４で検出された水圧が入力される。監視部３００は、圃場２０の環境に関わる物理量である環境値を検出している。複数の監視部３００それぞれは、水圧と環境値とを統合通信部４００に無線通信によって出力している。

統合通信部４００は各監視部３００から入力された水圧と環境値を情報格納部５００に無線通信によって出力する。情報格納部５００はこれら水圧と環境値とを格納する。情報格納部５００の一例は、いわゆるクラウドである。統合演算部６００は情報格納部５００に格納された水圧と環境値などの諸情報を読み出す。統合演算部６００は読み出した諸情報を適宜処理し、諸情報や処理結果をユーザのスマートフォンやパソコンのモニタ７００に表示する。

統合演算部６００はユーザのスマートフォンやパソコンなどに含まれている。統合演算部６００は情報処理演算機器６１０、メモリ６２０、および通信装置６３０を有する。図面では情報処理演算機器６１０をＩＰＣＥ、メモリ６２０をＭＭ、通信装置６３０をＣＤと表記している。情報処理演算機器６１０にはプロセッサが含まれている。情報処理演算機器６１０は潅水処理に関わる演算処理を行う。係る機能は情報処理演算機器６１０に潅水アプリケーションプログラムがダウンロードされることで実現される。統合演算部６００は、クラウド上に実装される演算装置であってもよい。この場合、統合演算部６００と情報格納部５００とを合わせてクラウド上に実装する構成としてもよい。

メモリ６２０はコンピュータやプロセッサによって読み取り可能な各種プログラムと各種情報を非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。メモリ６２０は揮発性メモリと不揮発性メモリとを有している。メモリ６２０は通信装置６３０に入力された諸情報や情報処理演算機器６１０の処理結果を記憶する。情報処理演算機器６１０は、メモリ６２０に記憶された情報を用いて各種演算処理を実行する。

通信装置６３０は無線通信機能を備えている。通信装置６３０は受信した無線信号を電気信号に変換して情報処理演算機器６１０に出力する。通信装置６３０は情報処理演算機器６１０の処理結果を無線信号として出力する。以下、情報処理演算機器６１０、メモリ６２０、通信装置６３０を特に区別して表記せずに、総称とする統合演算部６００を用いて本実施形態の技術内容を説明する。情報処理演算機器６１０は処理演算部に相当する。

ユーザは、潅水処理や潅水スケジュールに関わるユーザ指示を、タッチパネルやキーボードなどの入力機器８００を用いて統合演算部６００に入力する。統合演算部６００は、このユーザ指示、情報格納部５００から読み出した諸情報に基づいて、潅水処理指令を出力したり潅水スケジュールを決定したりする。ユーザからの指示がない場合、統合演算部６００は諸情報に基づいて潅水スケジュールを自動的に決定する。

統合演算部６００は、潅水処理指令を検出したり、潅水スケジュールに基づく潅水の供給開始時刻であると判定したりすると、給水弁１５を制御する指示信号を情報格納部５００に出力する。この指示信号は情報格納部５００から統合通信部４００を介して監視部３００に入力される。監視部３００は指示信号に基づいて給水弁１５への給水信号の出力と非出力を制御する。これにより給水弁１５の開閉状態が制御される。この結果、圃場２０への潅水の供給が制御される。指示信号と給水信号のうちの少なくとも一方が制御信号に相当する。

＜分割エリア＞
監視部３００は、１個の分配チューブ１３６につき１個設けられている。監視部３００は、所定数の分配チューブ１３６につき１個設けられている構成でもよい。監視部３００は、１つの畝ごとに対応して設けられている構成でもよい。図１に示すように、複数の監視部３００は、給水弁１５および水圧センサ１４とともに、圃場２０においてｘ方向を行方向、ｙ方向を列方向として、行列状に配置されている。

係る構成により、行方向と列方向とによって区切られる複数の分割エリアのそれぞれに係る環境が、各分割エリアに対応する監視部３００によって個別に監視される。さらに、各分割エリアにおける潅水の供給は、対応する監視部３００によって個別に制御される。

＜監視部＞
図２に示すように監視部３００は、制御部３２０などを有している。環境センサ３１０、給水弁１５、水圧センサ１４、水温センサ１６０などは、制御部３２０に電気的に接続されている。図面では環境センサ３１０をＥＳ、給水弁１５をＷＶ、水圧センサ１４をＷＰＳと表記している。給水弁１５は、給水経路に設けられた具体的な装置として、給水弁１５０、給水弁１５１である。水圧センサ１４は、給水経路に設けられた具体的な装置として、水圧センサ１４０、水圧センサ１４１、水圧センサ１４２である。

複数の環境センサ３１０は、複数の分割エリアに対応して、圃場２０で行列配置されている。各環境センサ３１０は、各分割エリアの環境値を検出する。水圧センサ１４は、各分割エリアの水圧を検出する。検出された各分割エリアの環境値および水圧は、情報格納部５００に格納される。

制御部３２０は、マイコン３３０、通信部３４０、ＲＴＣ３５０、および発電部３６０を含む。マイコンはマイクロコンピュータの略である。ＲＴＣはReal Time Clockの略である。図面では通信部３４０をＣＤＰと表記している。

マイコン３３０には環境値と水圧が入力される。マイコン３３０はこれら環境値と水圧を、通信部３４０を介して統合通信部４００に出力する。マイコン３３０には統合通信部４００から指示信号が入力される。マイコン３３０はこの指示信号に基づいて給水信号を給水弁１５に出力する。マイコン３３０が演算処理部に相当する。マイコン３３０は、給水弁１５の作動を制御する制御装置である。マイコン３３０は動作モードとしてスリープモードと通常モードを有する。スリープモードはマイコン３３０が演算処理を停止している状態である。通常モードはマイコン３３０が演算処理を実行している状態である。通常モードはスリープモードよりも消費電力が多くなっている。

通信部３４０は統合通信部４００と無線通信を行っている。通信部３４０はマイコン３３０から出力された電気信号を無線信号として統合通信部４００に出力する。それとともに通信部３４０は統合通信部４００から出力された無線信号を受信して電気信号に変換する。通信部３４０はその電気信号をマイコン３３０に出力する。電気信号に指示信号が含まれている場合、マイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。マイコン３３０は、電気信号を受信する前にウェイクアップしている形態でもよい。

ＲＴＣ３５０は、時を刻む時計機能と時間を計測するタイマ機能を有する。ＲＴＣ３５０は予め設定された時刻になった場合、または予め設定された時間が経過した場合、マイコン３３０にウェイクアップ信号を出力する。このウェイクアップ信号がスリープモードのマイコン３３０に入力されると、マイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。

発電部３６０は、太陽電池３６１によって取得した光エネルギーを電気エネルギーに変換している。発電部３６０は監視部３００の電力供給源として機能している。電力供給は、発電部３６０からＲＴＣ３５０に絶えず行われている。これによりＲＴＣ３５０の時計機能とタイマ機能が損なわれることが抑制されている。太陽電池３６１は、一次電池、二次電池に置き換えられる構成でもよい。

＜環境センサ＞
圃場２０の分割エリア毎に異なることが想定される環境値の一つとしては土壌水分量がある。環境センサ３１０は、対応する分割エリアにおける環境値を検出する。環境センサ３１０は、土壌水分量等を検出する土壌センサ３１１を含んでいる。複数の土壌センサ３１１は、圃場２０に配置された複数の分割エリアの土壌水分量を検出する。図面では土壌センサ３１１をＳＭＳと表記している。

圃場２０の起伏や植物の育成状況によっては、分割エリア毎に異なることが想定される環境値の一つとして日射量がある。この明細書では、各環境センサ３１０は日射量を検出する日射センサを備えている。複数の日射センサは、圃場２０における複数の分割エリアの日射量を検出する。

モニタ７００には、複数の分割エリアにおいて検出された土壌水分量と日射量を行列配置することによって、圃場２０における土壌水分量分布と日射量分布がマップ表示される。同様にモニタ７００には、複数の水圧センサ１４で検出された水圧を行列配置することで、圃場２０における給水配管１３０の水圧分布がモニタ７００にマップ表示される。係るマップ表示処理は統合演算部６００で行われる。

圃場２０における環境値には、降雨量、温度、湿度、気圧、二酸化炭素濃度および風量が含まれる。これらの環境値を検出するセンサは、レインセンサ、地温センサ３１２、湿度センサ、気圧センサ、ＣＯ２センサおよび風センサなどである。これらは複数の監視部３００のうちの少なくとも１つの環境センサ３１０に含まれている。

監視部３００の環境センサ３１０には、これら圃場２０全体の環境値を検出する各種センサが含まれている。図面では、地温センサ３１２をＧＴＳと表記している。風センサは風量だけではなく風向も検出する構成でもよい。レインセンサ、地温センサ３１２、湿度センサ、気圧センサ、および風センサのうちの少なくとも１つが、圃場２０で行列配置された構成を採用することもできる。

係る構成は、例えば、圃場２０が広かったり、圃場２０の起伏が激しかったり、圃場２０の気候変化が激しかったりするために、分割エリア毎に降雨量、温度、湿度、気圧、および風量が大きく変化しやすい場合に有効である。これらのセンサで検出された降雨量、温度、湿度、気圧、および風量を行列配置することにより、これら環境値をモニタ７００にマップ表示することが可能になる。これらのセンサの出力は統合通信部４００を介して通信部３４０に出力される。それとともに、これらのセンサの出力は統合通信部４００を介して情報格納部５００に格納される。

＜土壌水分量＞
これまでに説明した各種環境値のうち、潅水システム１０が制御する環境値には、土壌水分量が含まれる。潅水システム１０は分割エリア毎に潅水の供給時刻と供給量を制御する。これにより分割エリア毎の土壌水分量が個別に制御される。

植物は圃場２０の作土層に根を張っている。植物の生育はこの作土層の土壌に含まれる水分量（土壌水分量ともいう）に依存している。土壌水分量が成長阻害水分点を上回ると植物に病害が発生する。土壌水分量が永久しおれ点を下回ると植物のしおれが回復しなくなる。これら成長阻害水分点と永久しおれ点とは植物の種類に応じて異なり、これらの値は情報格納部５００に記憶されている。

土壌水分量の現在値は土壌センサ３１１で検出される。土壌水分量に関わりのある物理量としては、土壌水分量張力（ｐＦ値）や土壌誘電率（ε）がある。この明細書の土壌センサ３１１はｐＦ値を検出している。

作土層の土壌水分量は圃場２０の環境変化によって増減する。圃場２０に雨が降ると土壌水分量が増大する。作土層から水が蒸発すると土壌水分量が減少する。また、植物が水分を吸収したり、作土層よりも下層へ水が浸透したりすると土壌水分量が減少する。作土層に降り注がれる雨の量（降雨量）はレインセンサによって検出される。作土層から蒸発する水分量である蒸発量は、日射量、温度、湿度、および風量に依存する。これらは、日射センサ、地温センサ３１２、湿度センサ、および風センサによって検出される。

植物が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量は、植物の種類によって予め推定することができる。単位時間あたりに作土層よりも下層に浸透する水分量は、土壌の水分保持能力によって予め推定することができる。この推定値は情報格納部５００に記憶されている。

以上に示したように、環境センサ３１０は、作土層の土壌水分量の現在値、環境変化による作土層の土壌水分量の現在値からの増加、および減少予測に関わる予測値のそれぞれを検出する。これらが環境値として情報格納部５００に格納される。情報格納部５００には、植物の成長阻害水分点と永久しおれ点、および植物が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量と土壌の水分保持能力が格納されている。上記したユーザからの指示であるユーザ指示は情報格納部５００に格納される。このように、情報格納部５００には潅水スケジュールを決定するための諸情報が格納される。潅水システム１０は、リアルタイムに土壌センサの検出値を確認し、検出値が閾値に到達した場合に潅水を中止するという制御を行う構成でもよい。

＜マイコン＞
図２に示すようにマイコン３３０は、取得部３３１、信号出力部３３２、記憶部３３３、および処理部３３４を備えている。図面では取得部３３１をＡＤ、信号出力部３３２をＳＯＵ、記憶部３３３をＭＵ、処理部３３４をＰＵと表記している。取得部３３１には環境センサ３１０で検出された環境値が入力される。取得部３３１には水圧センサ１４で検出された水圧が入力される。取得部３３１とこれら環境センサ３１０および水圧センサ１４のそれぞれとは、電気的に接続されている。

信号出力部３３２は給水弁１５と電気的に接続されている。給水弁１５のバルブ開度を制御するための制御信号（給水信号）は、信号出力部３３２から給水弁１５に出力される。給水信号の未入力時に給水弁１５は閉状態になっている。給水信号の入力時に給水弁１５は開状態になっている。また、給水弁１５は、給水信号の入力なしの場合、現状を維持し、入力ありの場合、その入力内容に従って、開閉するように構成されてもよい。例えば、制御信号未入力時は、給水弁１５のバルブ開度は維持され、入力時に入力された開度指示の制御信号に応じて給水弁１５のバルブ開度を調整される。

記憶部３３３はコンピュータやプロセッサによって読み取り可能なプログラムとデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶部３３３は揮発性メモリと不揮発性メモリとを有している。記憶部３３３には処理部３３４が演算処理を実行するためのプログラムが記憶されている。このプログラムには上記した潅水アプリケーションプログラムの少なくとも一部が含まれている。記憶部３３３には処理部３３４が演算処理を実行する際のデータが一時的に記憶される。記憶部３３３には、取得部３３１および通信部３４０のそれぞれに入力される各種データと、その各種データの取得時刻とが記憶される。

処理部３３４はＲＴＣ３５０からウェイクアップ信号が入力されるとスリープモードから通常モードになる。通常モードにおいて処理部３３４は、記憶部３３３に記憶されているプログラムと各種データとを読み込んで演算処理を実行する。この演算処理は、分配チューブ１３６の貫通孔を通じて飛水した水を所望の潅水位置に到達させるために必要なバルブ開度の演算を含む。処理部３３４は演算部に相当する。この演算は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

処理部３３４は取得部３３１に入力された各種センサ信号、通信部３４０に入力された指示信号の取得時刻をＲＴＣ３５０から読み出している。処理部３３４は指示信号と取得時刻とを記憶部３３３に記憶させる。取得時刻の読み出しは、統合通信部４００が各監視部３００から無線でデータを受信した際に統合通信部４００にデータ取得時刻を記録させる構成でもよい。また、情報格納部５００が統合通信部４００から無線でデータを受信した際に情報格納部５００にデータ取得時刻を記録させる構成でもよい。

処理部３３４は、環境センサ３１０と水圧センサ１４から入力された環境値と水圧、およびそれらの取得時刻を通信部３４０と統合通信部４００とを介して情報格納部５００に格納する。処理部３３４は、情報格納部５００、統合通信部４００、および通信部３４０を介して統合演算部６００から入力された指示信号に基づいて、信号出力部３３２を介して給水弁１５に給水信号を出力する。

＜通信部＞
通信部３４０は処理部３３４から入力された電気信号を無線信号に変換する。通信部３４０はこの無線信号を統合通信部４００に出力する。通信部３４０は統合通信部４００から出力された無線信号を電気信号に変換する。通信部３４０はこの電気信号を処理部３３４に出力する。通信部３４０が出力する無線信号には、アドレスとデータとが含まれている。複数の通信部３４０と統合通信部４００との間では、無線信号の送受信が行われる。無線信号に含まれるアドレスは、複数の通信部３４０のうちのいずれから出力されたかを示す識別コードである。換言すれば、無線信号に含まれるアドレスは、複数の処理部３３４のうちのいずれから出力されたかを示す識別コードである。複数の記憶部３３３それぞれに固有のアドレスが保存されている。

統合通信部４００から出力される無線信号にもアドレスが含まれている。そしてこの無線信号のデータには指示信号が含まれている。この無線信号を各通信部３４０が受信する。この無線信号は各通信部３４０で電気信号に変換される。そしてこの電気信号は各処理部３３４に入力される。複数の処理部３３４のうち、その電気信号に含まれるアドレスと同一のアドレスを保有する処理部３３４のみが、その電気信号に基づく演算処理を実行する。マイコン３３０はスリープモードと通常モードとを交互に繰り返す間欠駆動をする。そのために通信部３４０と統合通信部４００との間での無線通信は頻繁には行われない。

＜発電部＞
発電部３６０は太陽電池３６１、蓄電部３６２、電圧センサ３６３、および電力センサ３６４を含む。図面では太陽電池３６１をＳＢ、蓄電部３６２をＥＳＵ、電圧センサ３６３をＣＳ、電力センサ３６４をＰＳと表記している。太陽電池３６１は光エネルギーを電気エネルギーに変換する。蓄電部３６２はその電気エネルギー（電力）を蓄電する。蓄電部３６２に蓄電された電力は、監視部３００の駆動電力として活用される。

電圧センサ３６３は太陽電池３６１から蓄電部３６２に出力される電圧値を検出する。電力センサ３６４は蓄電部３６２から出力される電力を検出する。処理部３３４は、検出された電流値と電力値を、通信部３４０と統合通信部４００を介して情報格納部５００に格納している。監視部３００の駆動電力は発電部３６０で発電された電力に依存している。このため、発電部３６０に入射する光量が少ないと、監視部３００の駆動電力が不足することがある。これを避けるために監視部３００のマイコン３３０は間欠駆動を行っている。電圧センサ３６３は、太陽電池３６１から蓄電部３６２に出力される電流を検出する電流センサに置き換える構成としてもよい。また、発電部３６０は電圧センサや電流センサを備えていない構成でもよい。

＜ＲＴＣ＞
ＲＴＣ３５０は、上記した間欠駆動の時間間隔（駆動周期）が経過するごとにウェイクアップ信号をマイコン３３０に出力している。これによりマイコン３３０はスリープモードと通常モードとを交互に繰り返している。上記の駆動周期は、蓄電部３６２に蓄電された電力量（蓄電量）に応じて統合演算部６００によって決定される。間欠駆動間隔は、蓄電量に応じて統合演算部６００によって決定される。

統合演算部６００は情報格納部５００に格納された電力に基づいて蓄電量を算出する。統合演算部６００は蓄電量が少ないほどに間欠駆動間隔を長く設定する。統合演算部６００は蓄電量が多いほどに間欠駆動間隔を短く設定する。統合演算部６００は間欠駆動間隔を指示信号に含ませる。この指示信号をマイコン３３０の処理部３３４が取得すると、処理部３３４は間欠駆動間隔を調整する。処理部３３４はＲＴＣ３５０の駆動周期を調整する。圃場２０の環境が数秒単位で極端に変化することはまれである。そのために間欠駆動間隔は数十秒～数十時間単位になっている。これに応じて、無線通信を行う時間間隔も数十秒～数十時間単位になっている。

＜潅水システムの駆動＞
潅水システム１０では、複数の監視部３００と統合演算部６００との間での信号の送受信、および情報格納部５００への各種データの保存が行われている。複数の監視部３００と統合演算部６００のそれぞれは、駆動周期毎に処理するサイクルタスクと、突発的に処理するイベントタスクとを実行する。

これらサイクルタスクとイベントタスクとには処理の優先順位がある。これらタスクの処理タイミングが同一になった場合、サイクルタスクよりもイベントタスクの処理が優先される。サイクルタスクとして、各監視部３００はセンサ処理を実行する。統合演算部６００は更新処理を実行する。イベントタスクとして各監視部３００は、監視処理と給水処理を実行する。統合演算部６００は、潅水処理、ユーザ更新処理、および強制更新処理を実行する。

＜センサ処理＞
センサ処理の前において、監視部３００のマイコン３３０はスリープモードになっており、このマイコン３３０にＲＴＣ３５０からウェイクアップ信号が入力される。これによりマイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。そして、マイコン３３０はセンサ処理を実行し始める。センサ処理はマイコン３３０の間欠駆動間隔で実行される。まず、各種センサから入力されるセンサ信号を取得し、さらにＲＴＣ３５０の出力に基づいてセンサ信号の取得時刻を取得する。さらに、取得したセンサ信号と取得時刻それぞれを記憶する。次に、センサ情報としてのセンサ信号と取得時刻を無線通信によって通信部３４０から統合通信部４００に出力する。このセンサ情報は、統合通信部４００によって情報格納部５００に格納される。マイコン３３０はスリープモードに移行し、センサ処理を終了する。

＜更新処理＞
統合演算部６００は、更新処理を更新周期が経過するごとに実行する。この更新周期はマイコン３３０の間欠駆動間隔と同程度になっている。まず、情報格納部５００に格納されている諸情報を読み出す。次に、読み込んだ諸情報に基づいて、複数の監視部３００のそれぞれの潅水スケジュールを更新する。また統合演算部６００は各監視部３００においてセンサ処理を更新する。統合演算部６００はセンサ処理を実行するタイミングに相当する、間欠駆動間隔を更新する。統合演算部６００は、その更新した潅水スケジュールと間欠駆動間隔を自身が保有するとともに、情報格納部５００に格納し、更新処理を終了する。以上に示したように、サイクルタスクによって、センサ情報、潅水スケジュール、および、間欠駆動間隔が更新される。

監視処理、給水処理、および潅水処理のそれぞれは、監視部３００の駆動電力の枯渇を避けるために、昼間に実行される。昼間か否かの判定は、現在時刻と日射センサで検出される日射量などによって検出することができる。

＜監視処理＞
監視処理の前において、各監視部３００のマイコン３３０はスリープモードになっている。マイコン３３０には、無線通信によって統合演算部６００から指示信号が入力される。この結果、マイコン３３０は、スリープモードから通常モードに切り換わり、監視処理を実行し始める。

まず、入力された指示信号とそれの取得時刻を記憶する。次に、指示信号に給水弁１５を閉状態から開状態にする給水指示が含まれているか否かを判定する。給水指示が指示信号に含まれている場合、給水処理を実行する。給水処理においてマイコン３３０は、給水指示にしたがって、給水弁１５に給水信号を出力する。さらにマイコン３３０は、指示信号に含まれている給水時間が経過したか否かを判定する。給水時間が経過していない場合、給水弁１５に対する給水信号の出力を継続する。給水時間が経過した場合、給水信号の出力を停止して給水処理を終了する。

給水指示が指示信号に含まれていない場合、給水処理を実行せず、指示信号に間欠駆動間隔の更新指示が含まれているか否かを判定する。間欠駆動間隔の更新指示は、統合演算部６００若しくは情報格納部５００から各監視部３００に指示信号として定期的若しくは不定期的に出力されている。間欠駆動間隔の更新指示が指示信号に含まれている場合、マイコン３３０の処理部３３４は、ＲＴＣ３５０のウェイクアップ信号を出力する時間間隔を調整する。

間欠駆動間隔の更新指示が指示信号に含まれていない場合、センサ処理を実行する。給水処理を実行した場合、センサ処理において潅水供給後の環境値が検出される。給水処理を実行しなかった場合、センサ処理において潅水が供給されていないときの環境値が検出される。この環境値は情報格納部５００に格納される。センサ処理を実行し終えるとマイコン３３０はスリープモードに移行し、監視処理を終了する。監視処理の開始条件は、統合演算部６００からの指示信号に限定されない。ＲＴＣ３５０がマイコン３３０を起動してから、マイコン３３０が処理後、センサデータを統合演算部６００に送る。そして、統合演算部６００からバルブの開度指示とともに次の間欠駆動のタイミングの指示を送る構成でもよい。

＜潅水処理＞
統合演算部６００は、潅水処理を、各監視部３００の潅水スケジュールにおいて、潅水を供給するタイミングになるごとに実行する。統合演算部６００は、まず複数の監視部３００のうち、潅水を供給する予定である分割エリアの監視部３００に向けて、給水指示を含む給水信号を出力する。給水指示には、給水信号の出力開始と給水信号の出力時間（給水時間）とが含まれている。この給水指示を受信した監視部３００は、前述した監視処理を実行する。

統合演算部６００は、監視部３００の監視処理が終了するまで待機状態になる。監視処理が終了した場合、更新処理を実行する。監視処理が終了したか否かの判断は、例えば、監視処理が終了することが見込まれる時間だけ経過したか否かに基づいて行う。監視処理が終了したか否かの判断は、監視部３００に対して問い合わせることによって行うことができる。監視処理の終了判断方法については特に限定されない。

＜ユーザ更新処理＞
統合演算部６００は、ユーザ更新処理を、潅水スケジュールや間欠駆動間隔の調整に関わるユーザ指示が入力機器８００から入力された際に実行する。統合演算部６００は、まず、入力されたユーザ指示を情報格納部５００に格納する。次に、前述した更新処理を実行する。以上により、ユーザ指示に基づいて、潅水スケジュールや間欠駆動間隔が更新される。

＜強制更新処理＞
統合演算部６００は、強制更新処理を、潅水スケジュールと間欠駆動間隔の更新に関わるユーザ指示が入力された際に実行する。統合演算部６００は、まずセンサ処理の実行を要求する要求指示を含む要求信号を出力する。この要求信号は無線通信によって監視部３００に出力される。次に、更新処理は、監視部３００のセンサ処理が終了するまで待機状態になる。

センサ処理が終了した場合、前述した更新処理を実行する。センサ処理が終了したか否かの判断は、例えば、センサ処理が終了することが見込まれる時間だけ経過したか否かに基づいて行うことができる。また、センサ処理が終了したか否かを監視部３００に対して問い合わせることによって行うことができる。センサ処理の終了判断方法については特に限定されない。潅水スケジュールと間欠駆動間隔は、ユーザの更新要求時の各種データに基づいて更新される。

＜個別潅水処理＞
以上のように、統合演算部６００は、複数の分割エリアそれぞれにおいて潅水スケジュールを決定する。統合演算部６００は、各潅水スケジュールに基づく潅水の供給を制御する。また、各分割エリアでの潅水スケジュールが統合演算部６００によって決定されるものの、各潅水スケジュールに基づく潅水の供給を各監視部３００によって個別に制御する構成を採用してもよい。

＜独立更新＞
さらに例示すると、各分割エリアにおける潅水スケジュールを、対応する監視部３００が独立して決定する構成を採用してもよい。係る構成においては、各監視部３００は前述した更新処理を実行する。

＜天気予報と潅水スケジュール＞
情報格納部５００には、土壌水分量の現在値と減少変化の予測値、およびユーザ指示が格納される。情報格納部５００には植物の成長阻害水分点と永久しおれ点、植物が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量と土壌の水分保持能力が格納されている。これらの他に、情報格納部５００には外部情報源１０００から出力配信される圃場２０の天気予報が格納される。図１においては外部情報源１０００をＥＳＩと表記している。統合演算部６００は、更新処理において、この天気予報を含む諸情報を情報格納部５００から読み出す。統合演算部６００は各監視部３００における潅水スケジュールを決定する。

＜目標値と推定値＞
統合演算部６００は、潅水スケジュールを決定するにあたって、土壌水分量の目標値と推定値を算出する。土壌水分量の目標値は、当然ながらにして、成長阻害水分点と永久しおれ点との間の値に設定される。植物の健全な育成を試みるために、土壌水分量の目標値は、理論値である成長阻害水分点と永久しおれ点それぞれからある程度離れた値に設定される。

統合演算部６００は、この土壌水分量の目標値として、成長阻害水分点側の上限目標値と、永久しおれ点側の下限目標値とを設定する。統合演算部６００は、潅水スケジュールの潅水期間においては、土壌水分量の推定値が上限目標値と下限目標値との間になるように、潅水スケジュールを決定する。降雨によって土壌水分量の推定値が上限目標値を上回ることが予想された場合でも、統合演算部６００は土壌水分量の推定値が成長阻害水分点を超えないように潅水スケジュールを決定する。

成長阻害水分点と上限目標値との間には乖離がある。この上限乖離幅は、上記した植物の健全な育成を加味するとともに、圃場２０の気候に基づいて決定される。圃場２０の気候には、潅水スケジュールの潅水期間での圃場２０の平均的な降雨量の期待値や、潅水期間での天気予報によって予測される総降雨量が含まれている。潅水期間での圃場２０の平均的な降雨量の期待値は情報格納部５００に格納されている。

永久しおれ点と下限目標値との間には乖離がある。この下限乖離幅は、植物の健全な育成を加味するとともに、給水装置１００で故障が起きた時に復旧の見込まれる復旧時間や土壌水分量の単位時間あたりの減少量などに基づいて決定される。例えば、下限乖離幅は復旧時間と土壌水分量の単位時間あたりの減少量とを乗算した値に基づいて決定される。復旧時間は情報格納部５００に格納されている。

例えば外部情報源１０００から１週間分の天気予報が情報格納部５００に格納される場合、統合演算部６００は１週間分の潅水スケジュールを決定する。この１週間の間において、天気予報によって何ら降雨予報がない場合、土壌水分量の推定値は時間経過とともに漸次低下することが予想される。この土壌水分量の推定値の単位時間あたりの減少量は、作土層の土壌水分量の減少変化の予測値に基づいて決定される。以下、表記を簡便とするため、必要に応じて、土壌水分量の推定値を、単に推定値と表記する。

上記のように、潅水スケジュールは、環境値などに基づく土壌水分量の推定値と天気予報とに基づいて決定される。これによれば、降雨や乾燥などの天候変化によって野外の分割エリアの土壌水分量が植物にとって不適になることを抑制できる。

統合演算部６００は、潅水スケジュールにおける土壌水分量の推定値が下限目標値に達する時刻に給水を行う。これにより土壌水分量が下限目標値を下回ることを抑制できる。統合演算部６００は、降雨予報時刻と潅漑水の供給時刻とを異ならせる。これによれば、降雨予報よりも降雨量が多かったとしても、土壌水分量が過剰に増大することを抑制できる。また、潅水システム１０は、リアルタイムに土壌センサ３１１の検出値を確認し、検出値が閾値に到達した場合に潅水を中止するという制御を行ってもよい。この場合、土壌水分量の推定値の算出は不要である。

図３～図５を参照して、給水弁１５に適用可能なバルブ装置の一例について以下に説明する。このバルブ装置は、いわゆるロータリ式のバルブ装置である。このバルブ装置は、１個の流体流入部と３個の流体流出部を備えている。流体流入部に上流の配管を接続し、いずれか１個の流体流出部に分配チューブ１３６を接続することにより、このバルブ装置は潅水システム１０に搭載される。さらに分配チューブ１３６を接続しない流体流出部には閉塞部材を装着することにより、通路を塞ぐように構成すればよい。

バルブ装置は、図３に示すように、ハウジング９、バルブ９０、駆動部７０、駆動部カバー８０等を備えている。バルブ装置は、バルブ９０がシャフト９２の軸心を中心に回転することにより、バルブ装置の開閉動作を行うボールバルブとして構成されている。この明細書では、シャフト９２の軸心に沿う方向を軸心方向ＤＲａ、軸心方向ＤＲａに直交するとともに軸心方向ＤＲａから放射状に延びる方向を径方向ＤＲｒとして説明する。

ハウジング９はバルブ９０を収容する収容部である。ハウジング９は、例えば樹脂部材によって形成されている。ハウジング９は、バルブ９０が収容される中空形状のハウジング本体部２１と、ハウジング本体部２１から冷却水を流出させるパイプ部材５０と、ハウジング本体部２１に取り付けられる隔壁部６０とを含んでいる。ハウジング本体部２１は、外観が略直方体形状であって、軸心方向ＤＲａの他方側に開口部を有する有底形状に形成されている。ハウジング本体部２１は、ハウジング本体部２１の外周部分を構成するハウジング外壁部２２を有している。ハウジング外壁部２２は、ハウジング本体部２１の内部に、軸心方向ＤＲａの軸心を有する円柱形状のバルブ収容空間２３を形成している。

ハウジング外壁部２２には、バルブ収容空間２３に給水を流入させるための入口ポート２５１が形成されている。入口ポート２５１は、円形状に開口して形成され、連結配管１３５に接続されている。入口ポート２５１は、流体流入部に相当する。

ハウジング外壁部２２は、パイプ部材５０が取り付けられている。ハウジング外壁部２２は、入口ポート２５１を介してバルブ収容空間２３に流入した冷却水をパイプ部材５０に流出させるための第１出口ポート２６１と、第２出口ポート２６２と、第３出口ポート２６３とを有する。第１出口ポート２６１、第２出口ポート２６２、第３出口ポート２６３は、流体流出部に相当する。

ハウジング外壁部２２におけるハウジング開口面２４は、隔壁部６０が取り付けられている。ハウジング開口面２４は、ハウジング本体部２１において、軸心方向ＤＲａの他方側に配置されている。ハウジング開口面２４は、バルブ収容空間２３とハウジング本体部２１の外部とを連通させるハウジング開口部２４１が形成されている。ハウジング開口部２４１は、ハウジング開口面２４に隔壁部６０が取り付けられることによって閉塞される。

パイプ部材５０は、それぞれが円筒状に形成された第１パイプ部５１と、第２パイプ部５２と、第３パイプ部５３とを含んでいる。第１パイプ部５１と第２パイプ部５２と第３パイプ部５３とは、パイプ連結部５４によって連結されている。パイプ連結部５４は、第１パイプ部５１と第２パイプ部５２と第３パイプ部５３とを連結させ、パイプ部材５０をハウジング外壁部２２に取り付ける部分である。第１パイプ部５１は、上流側が第１出口ポート２６１の内側に配置されている。第２パイプ部５２は、上流側が第２出口ポート２６２の内側に配置されている。第３パイプ部５３は、上流側が第３出口ポート２６３の内側に配置されている。

隔壁部６０は、ハウジング開口部２４１を閉塞するとともに、バルブ収容空間２３に収容されたバルブ９０を保持する。隔壁部６０は、軸心方向ＤＲａが板厚方向である円盤状であって、ハウジング開口部２４１に対して軸心方向ＤＲａの他方側から一方側に向かって嵌め込まれるように配置されている。隔壁部６０は、ハウジング開口部２４１に嵌め込まれた際に、隔壁部６０の外周部がハウジング内周面に当接することによって、ハウジング開口部２４１を閉塞する。

駆動部カバー８０は駆動部７０を収容する。駆動部カバー８０は、樹脂製の中空形状であって、内部に駆動部７０を収容する駆動部空間が形成されている。駆動部カバー８０は、マイコン３３０に接続するためのコネクタ部８１を有している。コネクタ部８１は、バルブ装置をマイコン３３０に接続させるものであって、駆動部７０および回転角センサ７３が接続される端子が内蔵している。

駆動部７０は、バルブ９０を回転させるための回転力を出力するモータ７１と、モータ７１の出力をバルブ９０に伝動するギア部７２と、ギア部７２の回転角度を検出する回転角センサ７３を含んでいる。モータ７１は、図４に示すように、モータ本体とモータシャフト７１１とウォームギア７１２とモータ側端子とを備えている。モータ７１は、モータ側端子に電力が供給されることでモータ本体が動力を出力可能に構成されている。モータ本体は、略円筒状に形成され、モータ本体の他方側の端部からモータシャフト７１１が突出している。モータ本体から出力した動力は、モータシャフト７１１およびウォームギア７１２を介してギア部７２に出力される。

ギア部７２は、複数の樹脂製の歯車を有する減速機構で構成されており、ウォームギア７１２から出力された動力をシャフト９２に伝動可能に構成されている。ギア部７２は、第１ギア７２１と、第１ギア７２１と噛み合う第２ギア７２２と、第２ギア７２２と噛み合う第３ギア７２３とを含んでいる。第３ギア７２３にシャフト９２が接続されている。ギア部７２は、第１ギア７２１の外径に比較して第２ギア７２２の外径が大きく形成され、第２ギア７２２の外径に比較して第３ギア７２３の外径が大きく形成されている。

第１ギア７２１、第２ギア７２２、第３ギア７２３は、それぞれの軸心がウォームギア７１２の軸心に対して直交するように配置されている。第３ギア７２３は、第３ギア７２３の軸心がシャフト９２の軸心と同一軸心上になるように配置されている。第３ギア７２３はシャフト９２が接続されている。駆動部７０は、ウォームギア７１２と第１ギア７２１、第２ギア７２２および第３ギア７２３とバルブ９０とが一体に回転するように構成されており、それぞれの回転が互いに相関関係を有する。これらのギアとシャフト９２とは、それぞれの回転角度が相関関係を有しており、相関関係を有するいずれか１つの構成品の回転角度を他の構成品の回転角度から算出可能に構成されている。

駆動部カバー８０の内周部において、第３ギア７２３に対向する部位には、第３ギア７２３の回転角度を検出する回転角センサ７３が取り付けられている。回転角センサ７３は、ホール素子を内蔵したホール式センサであって、第３ギア７２３の回転角度を非接触で検出可能に構成されている。回転角センサ７３は、コネクタ部８１を介してマイコン３３０に接続されている。検出された第３ギア７２３の回転角度は、マイコン３３０に送信される。マイコン３３０の処理部３３４は、回転角センサ７３から送信された第３ギア７２３の回転角度に基づいて、バルブ９０の回転角度を算出可能に構成されている。

シャフト９２およびバルブ９０について図３および図５を参照して説明する。シャフト９２は、駆動部７０が出力する回転力によって、軸心を中心に回転可能に構成されている。シャフト９２は、バルブ９０が接続されており、シャフト９２が回転する際にバルブ９０をシャフト９２と一体に回転させることが可能に構成されている。シャフト９２は、軸心に沿って円柱状に延びて形成されており、バルブ９０の一方側から他方側まで貫通している。シャフト９２は、軸心方向ＤＲａの一方側がハウジング本体部２１のシャフト支持部に接続され、他方側がギア部７２に接続されている。シャフト外周部には、バルブ９０が固定されている。

バルブ９０は、軸心を中心に回転することにより、出力する流体の流量を調整可能に構成されている。バルブ９０は、内部にシャフト９２が挿入されており、バルブ収容空間２３においてシャフト９２と一体に回転可能に収容されている。バルブ９０は、軸心方向ＤＲａに沿って延びる軸心を有する筒状である。バルブ９０は、それぞれが筒状の第１バルブ９３と第２バルブ９４と第３バルブ９５と、筒状接続部９１４と、筒状バルブ接続部９１５とが連なって形成されている。バルブ９０は、第１バルブ９３と、筒状接続部９１４と、第２バルブ９４と、筒状バルブ接続部９１５と、第３バルブ９５とが軸心方向ＤＲａの一方側から他方側に向かって、この順に並んで配置されている。第１バルブ９３および第２バルブ９４は、筒状接続部９１４を介して接続されている。第２バルブ９４および第３バルブ９５は、筒状バルブ接続部９１５を介して接続されている。

バルブ９０は、バルブ収容空間２３において、第２バルブ９４および筒状接続部９１４が径方向ＤＲｒにおいて、入口ポート２５１に対向している。バルブ９０は、中央にシャフト９２が挿入される円筒状のシャフト接続部９１６を有する。バルブ９０は、シャフト接続部９１６にシャフト９２が挿入されることによって、シャフト９２に接続される。バルブ９０は、例えば、第１バルブ９３と第２バルブ９４と第３バルブ９５と筒状接続部９１４と筒状バルブ接続部９１５とシャフト接続部９１６とが射出成形によって一体成形されている。

バルブ９０は、バルブ９０に流入された冷却水を第１出口ポート２６１、第２出口ポート２６２、第３出口ポート２６３に流出させるための弁体である。バルブ９０は、回転することで、第１バルブ９３が第１出口ポート２６１を開閉し、第２バルブ９４が第２出口ポート２６２を開閉し、第３バルブ９５が第３出口ポート２６３を開閉する。

第１バルブ９３、第２バルブ９４および第３バルブ９５は、それぞれの軸心がシャフト９２の軸心と同一軸心上に配置されている。第１バルブ９３、第２バルブ９４、第３バルブ９５のそれぞれは、軸心方向ＤＲａにおける中央部分が両端側に比較して径方向ＤＲｒの外側に膨らんでいる。第１バルブ９３、第２バルブ９４、第３バルブ９５のそれぞれは、内側を流体が流通可能に構成されている。

第１バルブ９３は、図５に示すように、外周部を形成する第１バルブ外周部９３１を有し、第１バルブ外周部９３１の内側に第１流路部９６１が形成されている。第１バルブ９３には、流体を第１流路部９６１に流入させる第１内側開口部９３６が形成されている。第１バルブ９３は、バルブ収容空間２３に流入された流体が、第１内側開口部９３６を介して第１流路部９６１に流入する。第１流路部９６１は、バルブ装置における流路部に相当する。

第１バルブ外周部９３１には、図５に示すように、シャフト９２が回転した際に第１シール開口部５８１を介して第１流路部９６１を第１出口ポート２６１に連通させる第１外周開口部９３４が形成されている。第１バルブ９３は、第１外周開口部９３４が第１出口ポート２６１に連通することによって、第１流路部９６１に流入した流体を第１出口ポート２６１から流出させる。第１バルブ外周部９３１に形成される第１外周開口部９３４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。第１外周開口部９３４は、第１バルブ外周部９３１において、シャフト９２の軸心の周方向に沿って延びて形成されている。第１バルブ９３から装置の流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１とが重なる面積に応じて調整される。第１内側開口部９３６は、第１バルブ９３の外部と第１流路部９６１とを連通させる連通路として機能する。

第２バルブ９４は、図５に示すように、外周部を形成する第２バルブ外周部９４１を有し、第２バルブ外周部９４１の内側に第２流路部９６２が形成されている。第２バルブ９４には、軸心方向ＤＲａの一方側に、流体を第２流路部９６２に流入させる第２内側開口部９４６が形成されている。第２バルブ９４は、入口ポート２５１を介してバルブ収容空間２３に流入された流体が第２内側開口部９４６を介して第２流路部９６２を流通可能に構成されている。第２流路部９６２は、バルブ装置における流路部に相当する。

第２バルブ外周部９４１には、図５に示すように、シャフト９２が回転した際に第２シール開口部５８２を介して第２流路部９６２を第２出口ポート２６２に連通させる第２外周開口部９４４が形成されている。第２バルブ９４は、第２外周開口部９４４が第２出口ポート２６２と連通することによって、第２流路部９６２に流入した流体を第２出口ポート２６２から流出させる。第２バルブ外周部９４１に形成される第２外周開口部９４４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。

第２外周開口部９４４は、シャフト９２の軸心の周方向に延びるように形成されている。第２バルブ９４から装置の外部へ流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２とが重なる面積に応じて調整される。第２内側開口部９４６は、第２バルブ９４の外部と第２流路部９６２とを連通させる連通路として機能する。第２内側開口部９４６は、第１内側開口部９３６に対向している。筒状接続部９１４は、第１バルブ９３および第２バルブ９４を接続するためのものである。筒状接続部９１４は、筒状接続部９１４の外周部とハウジング内周面との間に第１バルブ間空間９７を形成している。第１流路部９６１および第２流路部９６２は、第１バルブ間空間９７を介して連通している。

第２バルブ９４は、内部の略中央にシャフト９２の外周部を覆うシャフト接続部９１６が配置されている。第２バルブ９４は、第２バルブ外周部９４１の軸心方向ＤＲａの他方側に筒状バルブ接続部９１５が接続されている。第２バルブ９４は、第２流路部９６２に流入された流体を筒状バルブ接続部９１５を介して第３バルブ９５に流入可能に構成されている。

筒状バルブ接続部９１５は、内側に第２バルブ間空間９８が形成されている。第２バルブ間空間９８は、第２流路部９６２および第３流路部９６３に連通している。筒状バルブ接続部９１５は、軸心方向ＤＲａの一方側の外径が第２バルブ９４の軸心方向ＤＲａの他方側の部位の外径と同じ大きさである。筒状バルブ接続部９１５は、軸心方向ＤＲａの他方側の外径が第３バルブ９５の軸心方向ＤＲａの一方側の部位の外径と同じ大きさである。筒状バルブ接続部９１５は、第２バルブ外周部９４１および第３バルブ外周部９５１に連なって形成されている。

第３バルブ９５は、図５に示すように、第３バルブ９５の外周部を形成する第３バルブ外周部９５１を有し、第３バルブ外周部９５１の内側に第３流路部９６３が形成されている。第３バルブ９５は、第３バルブ外周部９５１における軸心方向ＤＲａの一方側が筒状バルブ接続部９１５に接続されている。第３バルブ９５は、第２流路部９６２に流入された流体が第２バルブ間空間９８を介して第３流路部９６３に流入する。第３流路部９６３は、バルブ装置における流路部に相当する。

第３バルブ外周部９５１には、図５に示すように、シャフト９２が回転した際に第３シール開口部５８３を介して第３流路部９６３を第３出口ポート２６３に連通させる第３外周開口部９５４が形成されている。第３バルブ９５は、第３外周開口部９５４が第３出口ポート２６３に連通することによって、第３流路部９６３に流入した流体を第３出口ポート２６３から装置の外部に流出させる。第３バルブ外周部９５１に形成される第３外周開口部９５４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。

第３外周開口部９５４は、第３バルブ外周部９５１において、軸心の周方向に沿って延びて形成されている。第３バルブ９５から装置の外部へ流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３とが重なる面積に応じて、調整される。シャフト接続部９１６は、筒状であって、挿入されたシャフト９２が固定されることによりバルブ９０とシャフト９２とを接続している。シャフト接続部９１６は、シャフト９２が回転した際に、シャフト９２の回転力をシャフト接続部９１６を介してバルブ９０に伝動する。シャフト接続部９１６は、第２バルブ９４から第３バルブ９５まで軸心方向ＤＲａの他方側に向かって延びて形成されている。

給水弁１５の作動について説明する。マイコン３３０は、分配チューブ１３６に対して必要な流量を給水するためのバルブ９０の回転角度、すなわちモータ７１の回転角度を算出する。マイコン３３０は、算出したモータ７１の回転角度の情報を給水弁１５に送信する。このとき、分配チューブ１３６に接続しない２個の流体流出部には閉塞部材を装着している。モータ７１の回転角度の演算は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

給水弁１５は、マイコン３３０から受信した回転角度の情報に基づいて、モータ７１を回転させる。給水弁１５は、モータ７１を回転させることで、ギア部７２およびシャフト９２を介してバルブ９０を回転させ、第１外周開口部９３４、第２外周開口部９４４、第３外周開口部９５４から必要な流量の流体を流出させる。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第１出口ポート２６１を採用した場合について説明する。給水弁１５は、バルブ９０を回転させることで、第１バルブ９３の第１外周開口部９３４を第１出口ポート２６１に連通させる。給水弁１５は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１との重なる面積を調整する。給水弁１５は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第１内側開口部９３６を介して第１流路部９６１に流入させ、第１外周開口部９３４から第１出口ポート２６１へ流出させる。マイコン３３０は、第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第２出口ポート２６２を採用した場合について説明する。給水弁１５は、バルブ９０を回転させることで、第２バルブ９４の第２外周開口部９４４を第２出口ポート２６２に連通させる。給水弁１５は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２との重なる面積を調整する。給水弁１５は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第２内側開口部９４６を介して第２流路部９６２に流入させ、第２外周開口部９４４から第２出口ポート２６２へ流出させる。マイコン３３０は、第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第３出口ポート２６３を採用した場合について説明する。給水弁１５は、バルブ９０を回転させることで、第３バルブ９５の第３外周開口部９５４を第３出口ポート２６３に連通させる。給水弁１５は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３との重なる面積を調整する。給水弁１５は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第２バルブ９４の第２流路部９６２を介して第３流路部９６３に流入させ、第３外周開口部９５４から第３出口ポート２６３へ流出させる。マイコン３３０は、第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。これらのバルブ開度の制御は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

給水弁１５は、回転角センサ７３が第３ギア７２３の回転角度を検出し、検出した回転角度の情報をマイコン３３０にフィードバックすることによって、モータ７１の回転角度を調整する。

図６のグラフを参照して、シャフト９２の回転角度とバルブ装置の流量との関係を説明する。図６は、モータ７１の回転角度ＲＡを横軸とし、バルブ装置から流出する流体の流量ＦＲを縦軸としている。図６において、ＦＯ１は第１バルブ９３であり、ＦＯ２は第２バルブ９４であり、ＦＯ３は第３バルブ９５である。図６において、ＦＳはバルブ開度が全開状態であることを示し、ＦＣはバルブ開度が全閉状態であることを示し、ＭＯはバルブ開度が中間開度であることを示している。中間開度は、全閉状態と全開状態の間の開度である。図６における実線のグラフは、第３バルブ９５から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。図６における破線のグラフは、第２バルブ９４から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。図６における一点鎖線のグラフは、第１バルブ９３から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。

図６に示すように、回転角度０度付近では第３バルブ９５が全開状態で、他のバルブは全閉状態であり、第３バルブ９５のみを通じて流体が装置外部へ流出する。この状態から回転角度を大きくしていくと第３バルブ９５が中間開度に移行し、さらに回転角度を大きくすると３個のバルブすべてが全閉状態になる。

３個のバルブすべてが全閉状態から回転角度を大きくしていくと、第２バルブ９４のみが中間開度を介して全開状態に移行する。さらに回転角度を大きくすると、第１バルブ９３が中間開度を介して全開状態に移行して、第１バルブ９３と第２バルブ９４が全開状態になる。この状態から回転角度を大きくすると、第２バルブ９４が中間開度を介して全閉状態に移行して、第２バルブ９４と第３バルブ９５が全閉状態になる。さらに回転角度を大きくしていくと、第１バルブ９３が中間開度を介して全閉状態に移行して、すべてのバルブが全閉状態になる。

以上のように、回転角度に応じて、各バルブの開度が変移して各バルブから流出する流体流量が変化するようになる。潅水システム１０における各給水弁１５は、３個のバルブのうちの一つのみから流体を供給する構成により、回転角度に応じて圃場２０への飛水距離および給水量を制御する。

次に、植物の生育に対する悪影響を抑えた潅水を実施するための潅水システム１０の作動について図７～図１０を用いて説明する。図７は、給水弁、水圧センサおよび水温センサが設けられた給水経路、地温センサ、土壌センサの一例を示している。図７に示す潅水システム１０は、複数並んでいる分配チューブ１３６の一方端部側の通路に設けられている給水弁１５、水圧センサ１４、水温センサ１６０等を備える。各分配チューブ１３６は、複数の貫通孔を介して、対応する畝に対して潅水を吐水できる位置に設けられている。一方端部側の通路は、給水源からの給水が流下する縦配管１３３と分配チューブ１３６の一方端部とを連通している通路である。第１給水弁は、分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ向けて流下する一方端部側からの給水の圧力を制御する。第１給水弁は、給水弁１５０、複数の給水弁１５１を含んでいる。

縦配管１３３は、各給水弁の入口ポート２５１に至る通路に連結されている。各分配チューブ１３６は、各給水弁における流体流出部の一つである第１パイプ部５１に至る通路に連結されている。この場合、他の流体流出部である第２パイプ部５２と第３パイプ部５３は、閉塞部材によって閉塞されている。信号出力部３３２は、下流末端において検出された給水情報を用いたフィードバック制御によってバルブ開度を制御する制御信号を給水弁に出力する。信号出力部３３２は、上流通路において検出された給水情報を用いたフィードバック制御によってバルブ開度を制御する制御信号を給水弁に出力する。

縦配管１３３は、複数の分配チューブ１３６の一方端部に至る複数の通路に連通している。縦配管１３３には、第１連結管１３４との接続部よりも上流の通路を開閉する給水弁１５０が設けられている。複数の通路には、隣合う２つの分配チューブ１３６の一方端部へそれぞれ分岐する複数の分岐管１３４ａを含んでいる。複数の分岐管１３４ａは、第１連結管１３４から分岐する複数の通路を構成する。第１連結管１３４は、上流部位において縦配管１３３に接続され、下流部位において分岐管１３４ａに接続されている。

複数の分岐管１３４ａは、複数の分配チューブ１３６と第１連結管１３４とを連結する通路である。各分岐管１３４ａは、隣合う２つの分配チューブ１３６の一方端部と第１連結管１３４とを連結する。分岐管１３４ａの下流部位には、給水弁１５１が設けられている。１個の分岐管１３４ａは、１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６への給水を流下するように設けられている。なお、１個の分岐管１３４ａに連結される分配チューブ１３６は、１個または３個以上でもよい。つまり、所定数は、１個または３個以上でもよい。第１連結管１３４には、分岐管１３４ａとの接続部よりも下流において通路を開閉する１個または複数の排水バルブ１５２が設けられている。排水バルブ１５２が開状態であるとき、第１連結管１３４内などの水を排水バルブ１５２を通じて、外部に排出することができる。

給水弁１５１は、１個の流体流入部と２個の流体流出部とを有し、２個に分岐する通路のそれぞれの開度を制御できる。給水弁１５１は、第１連結管１３４の下流部位の通路を開閉するとともに、１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６への流下する流量を制御する。潅水システム１０は、給水弁１５０および各給水弁１５１のバルブ開度を制御することにより、複数のグループに対して同時に潅水を実施することができる。

縦配管１３３には、第１連結管１３４との接続部よりも上流の通路において給水圧力を検出する水圧センサ１４０が設けられている。縦配管１３３には、第１連結管１３４との接続部よりも上流の通路において給水温度を検出する水温センサ１６０が設けられている。水圧センサ１４１は、分岐管１３４ａよりも上流に位置する第１連結管１３４の部位において給水圧力を検出する。水圧センサ１４２は、各分配チューブ１３６における貫通孔よりも上流部位において給水圧力を検出する。制御装置２００は、水圧センサ１４０、水圧センサ１４１、水圧センサ１４２のそれぞれが検出する給水圧力を用いて、各部における流量を求めることができる。

１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６に対応する畝には、土壌センサ３１１と地温センサ３１２とが設置されている。図７に示す潅水システム１０では、１つのグループをなす分配チューブ１３６が潅水する土壌に対して、土壌センサ３１１と地温センサ３１２とが設置されている。また、土壌センサ３１１や地温センサ３１２は、分配チューブ１３６毎に設置されている構成でもよい。この構成の場合、より精度の高い、土壌水分量や土壌温度を検出することができる。

図２に示すように、監視部３００のマイコン３３０には、水圧センサ１４０、水圧センサ１４１、水圧センサ１４２によって検出された給水圧力が出力される。マイコン３３０には、地温センサ３１２によって検出された土壌の温度が出力される。マイコン３３０には、水温センサ１６０によって検出された水温が出力される。処理部３３４は、地温センサ３１２によって検出された土壌の温度と水温センサ１６０によって検出された給水経路の水温とを比較して、潅水を実施するか否かを判定する。処理部３３４は、水温センサ１６０によって検出された給水経路の水温の高さに応じて、潅水を実施するか否かを判定する。信号出力部３３２は、潅水を実施するか否かを判定結果に応じて、バルブ開度を制御する制御信号を給水弁１５０、１５１、排水バルブ１５２のそれぞれに出力する。ここで記載するバルブ開度の制御は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

図８～図１０にしたがった潅水処理、および第２実施形態以下で説明する潅水処理において、土壌の温度、給水経路の水温は以下のように置き換えることができる。土壌の温度は、地温センサ３１２によって検出された地温に置き換える構成としてもよい。この地温には、土壌の温度だけでなく、土壌ではない、例えば天然芝グランドの温度、人工芝等の人工グランドの温度が含まれる。また土壌には、果樹園などの土質が含まれる。水温センサ１６０によって検出された給水経路の水温は、温度センサによって検出された給水経路の温度に置き換える構成としてもよい。給水経路の温度には、水温だけでなく、給水経路を形成している配管等の温度が含まれる。したがって、処理部３３４は、地温センサ３１２によって検出された地温と給水経路の温度とを比較して、潅水を実施するか否かを判定する。処理部３３４は、給水経路の温度の高さに応じて、潅水を実施するか否かを判定する。

潅水システム１０は、潅水処理を行う際に、図８～図１０に示すフローチャートにしたがった処理を実行する。図８～図１０のそれぞれは、潅水指令時の作動の一例を示すフローチャートである。以下に説明する、図８に示す処理、図９に示す処理、図１０に示す処理は、潅水処理の実施タイミングにおいて、並行して実行される。あるいは、潅水システム１０は、制御装置２００がこれらの処理のうち少なくとも一つの処理を実行するように構成してもよい。制御装置２００は、例えば監視部３００や統合演算部６００によって、図８に示す処理、図９に示す処理、図１０に示す処理を実行する。以下、代表して監視部３００が各処理を実行する例について説明する。

統合演算部６００は、潅水を実施する分割エリアに対応する監視部３００に対して潅水実施命令を出力する。この状態では排水バルブ１５２と給水弁１５０は、閉状態に制御されている。統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図８に示す処理を実行する。図８に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。図８に示す処理は、例えば、春先、晩秋などの時期に実行される。取得部３３１は、地温センサ３１２によって検出された土壌の温度、水温センサ１６０によって検出された給水経路の水の温度を取得する。処理部３３４は、ステップＳ１００において、土壌の温度の検出値が水温の検出値以下であるか否かを判定する。この明細書では、地温センサ３１２によって検出された土壌の温度は「地温」と称することがある。

土壌の温度の検出値が水温の検出値以下である場合、マイコン３３０は、ステップＳ１２０で潅水を実施する処理を実行する。マイコン３３０は、複数の給水弁１５１のうち、潅水を実施する分割エリアに対応する給水弁１５１を開状態にする制御信号を出力する。また、マイコン３３０は、潅水を実施しない分割エリアに対応する給水弁１５１を閉状態にする制御信号を出力する。開状態に制御された給水弁１５１の下流に位置する分配チューブ１３６からの潅水は、目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすようにバルブ開度が制御されて、開始される。なお、この状態でポンプ１１０は駆動しており、給水源からの給水は給水配管１３０を流下している。ステップＳ１２０により、給水が分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ一斉に流下し、畝に向けて各貫通孔から吐水する潅水が行われる。

この潅水は、ステップＳ１２５で処理部３３４が潅水の終了条件が成立すると判定するまで継続される。潅水の終了条件は、例えば潅水開始からの潅水流量が目標潅水量に到達すると成立する。また、潅水の終了条件は、例えば潅水開始からの潅水時間が目標潅水時間に到達すると成立する。ステップＳ１２５で潅水の終了条件が成立したと判定すると、マイコン３３０は第１給水弁を全閉状態に制御して一方端部から他方端部への給水による潅水を終了する。これにより、図８に示すフローチャートを終了する。

土壌の温度の検出値が水温の検出値を上回る場合、処理部３３４は、ステップＳ１１０において水温の検出値が第１閾値以上であるか否かを判定する。水温の検出値が第１閾値以上である場合、前述の終了条件が成立するまで前述のステップＳ１２０を実行して潅水を実施する。この場合は、水温が植物の生育を阻害するほどの低温ではなく、潅水を実施する。第１閾値は、潅水を禁止するか否かを判定するための潅水抑制用閾値である。ステップＳ１２０では、ステップＳ１１５における潅水量よりも、潅水量を増加するように制御してもよい。

水温の検出値が第１閾値を下回る場合、マイコン３３０は、ステップＳ１１５で潅水を実施しない処理を実行してフローチャートを終了する。マイコン３３０は、すべての給水弁１５１を閉状態に制御する制御信号を出力する。あるいは、マイコン３３０は、給水弁１５０を閉状態にする制御信号を出力する。これにより、給水弁１５１よりも上流に位置する給水経路が分配チューブ１３６から遮断されて、配管内の低温の水が植物に吐水されることを防ぐことができる。ステップＳ１１５では、潅水を実施しないのではなく、ステップＳ１２０における潅水量よりも、潅水量を絞るように制御してもよい。これにより、配管内の低温の水が植物に吐水される水量を抑えることに寄与する。

土壌の温度の検出値が水温の検出値を上回る場合は、給水経路に存在する水の温度が地温よりもさらに低い状態である。このように低温の水が植物に対して吐水されると、活着不良を引き起こし、植物出荷の歩留まり低下をもたらすことになる。

第１閾値は、記憶部３３３に記憶されている。第１閾値は、例えば、過去の実績値に基づいて、地温よりも低くかつ植物の生育を阻害する可能性が高い低温に設定される。例えば、第１閾値は、過去の地温の実績値と、植物の種類に基づいて生育阻害を予測できる水温データとに基づいて設定された値である。この第１閾値は、地温を下回る温度であってかつ、植物の種類に基づいて生育阻害が予測できる生育阻害温度に設定される。生育阻害温度は、例えば、地温よりも低温であってかつ、植物の活着不良を引き起こす温度である。

潅水システム１０は、潅水の実施タイミングで、給水経路の配管内の水温がこのような第１閾値を下回る場合に自動で強制的に潅水を停止できる。潅水システム１０は、給水経路の配管内の水温が第１閾値を上回るか、地温を上回るかのいずれかの状態に移行すれば、自動で潅水停止を解除して潅水を実施できる。また潅水システム１０は、次回以降の潅水の実施タイミングで配管内の水温が第１閾値を上回るか、地温を上回るかの状態に変われば自動で潅水停止から潅水実施に復帰できる。潅水システム１０は、図８に示す処理を１日のうち、潅水実施タイミングのたびに何度も実行することで、気温や水温が上がるまで不適切な潅水実施を延期できる。潅水システム１０は、気温が上がるまで潅水実施を延期する制御により春先の朝、夕方などの水温が低い場合に植物の生育に対して不適切な潅水実施を抑えることに寄与する。

また、第１閾値は、記憶部３３３に記憶されている値でなく、ユーザが入力機器８００を操作して統合演算部６００に入力する構成でもよい。この場合、ユーザの経験などに基づいた第１閾値を随時設定可能であり、土地の気候や環境に適した条件によって潅水の停止と実施を制御できる潅水システム１０を提供できる。

次に図９に示す処理について説明する。統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信したマイコン３３０は、図９に示す処理を実行する。図９に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。取得部３３１は、水温センサ１６０によって検出された給水経路の水の温度を取得する。処理部３３４は、ステップＳ２００において、給水経路の水温の検出値が第２閾値以上であるか否かを判定する。第２閾値は、第１閾値よりも高い値に設定されており、記憶部３３３に記憶されている。図９に示す処理は、例えば、夏季などの時期に実行される。第２閾値は、植物の根痛み引き起こす可能性のある水温であり、排水を実施するか否かを判定するための排水用閾値である。

水温の検出値が第２閾値を下回る場合、マイコン３３０は、ステップＳ２５０へ進み、潅水を実施する処理を実行する。水温の検出値が第２閾値以上である場合、ステップＳ２１０で、マイコン３３０は第１連結管１３４に設置された排水バルブ１５２を開状態にする制御信号を出力する。さらにステップＳ２２０でマイコン３３０は、第１連結管１３４よりも上流に設置された給水弁１５０（水源バルブともいう）を開状態にする制御信号を出力する。これらのステップの処理により、ステップＳ２３０で給水経路の配管内の停留水は、開放された排水バルブ１５２から外部に排出されて、植物に対しては吐水されない。また、分配チューブ１３６内に停留している水も、開放された排水バルブ１５２へ圧力が逃げるので、排水バルブ１５２を通じて外部に排出可能である。

給水経路の配管内の停留水は、所定時間が経過すると排出され、マイコン３３０はステップＳ２４０で排水バルブ１５２を閉状態にする制御信号を出力する。これにより、排水処理は終了する。次にステップＳ２５０を実行して潅水を実施し、ステップＳ２６０の判定処理が成立すれば潅水を完了して本フローチャートを終了する。ステップＳ２５０、ステップＳ２６０は、それぞれ図８のステップＳ１２０、ステップＳ１２５と同様の処理である。

配管内に停留した水の温度が第２閾値以上である場合は気温や地温が高く、この水が植物に対して吐水されると、根痛みを引き起こし植物出荷の歩留まり低下をもたらす。第２閾値は、例えば、過去の実績値に基づいて、第１閾値よりも高くかつ植物の生育を阻害する可能性が高い温度に設定される。例えば、第２閾値は、過去の地温の実績値と、植物の種類に基づいて根痛み等の生育阻害を予測できる水温データとに基づいて設定された値である。例えば第２閾値は、地温を下回る所定温度以上または地温以上であってかつ、植物の種類に基づいて生育阻害が予測できる生育阻害温度に設定される。この生育阻害温度は、例えば、地温よりも低温であってかつ、植物の根痛みを引き起こす温度である。

潅水システム１０は、潅水の実施タイミングで、給水経路の配管内の水温がこのような第２閾値以上である場合に自動で強制的に排水できる。潅水システム１０は、給水経路の配管内の水温が第２閾値を上回る場合、停留水を自動で排水後、潅水を実施できる。

また潅水システム１０は、配管内の停留水が第２閾値を上回る場合、停留水を自動で排水後、配管内の停留水が第２閾値を下回る時間になるまで潅水実施を延期してもよい。潅水システム１０は、図９に示す処理を１日のうちの潅水実施タイミングのたびに何度も実行することで、気温や水温が下がるまで不適切な潅水実施を排除できる。潅水システム１０は、夏季や日中などの水温が高い場合に植物の生育に対して不適切な潅水実施を抑えることに寄与する。

また、第２閾値は、記憶部３３３に記憶されている値でなく、ユーザが入力機器８００を操作して統合演算部６００に入力する構成でもよい。この場合、ユーザの経験などに基づいた第２閾値を随時設定可能であり、土地の気候などに適した条件によって排水、潅水の停止、実施を制御できる潅水システムを提供できる。

次に図１０に示す処理について説明する。統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信したマイコン３３０は、図１０に示す処理を実行する。図１０に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令の出力タイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。また図１０に示す処理は、１日のうち所定のタイミングで実行される構成でもよい。図１０に示す処理は、潅水の実施タイミングから所定時間前に実行される構成でもよい。

まず取得部３３１は、水温センサ１６０によって検出された給水経路の水の温度を取得する。処理部３３４は、ステップＳ３００において、給水経路の水温の検出値が第３閾値以下であるか否かを判定する。第３閾値は、第１閾値よりも低い値に設定されており、記憶部３３３に記憶されている。図１０に示す処理は、例えば、水が凍結し得る冬期などに実行される。第３閾値は、水の凍結温度よりも高い温度に設定された閾値であり、凍結前に排水を実施するか否かを判定するための凍結前閾値である。

水温の検出値が第３閾値を上回る場合、マイコン３３０は、本フローチャートを終了する。水温の検出値が第３閾値以下である場合、ステップＳ３１０で、マイコン３３０は第１連結管１３４に設置された排水バルブ１５２を開状態にする制御信号を出力する。さらにステップＳ３２０でマイコン３３０は、第１連結管１３４よりも下流に設置された給水弁１５１などの潅水用バルブを開状態にする制御信号を出力する。これらの処理により、給水経路に溜まっている停留水は、開放された排水バルブ１５２から外部に排出されて、植物に対しては吐水されないことなる。所定時間が経過すると、配管内の停留水の排出は完了する。これにより、本フローチャートは終了する。

配管内に停留した水の温度が第３閾値以下である場合は、今後、停留水が凍結する可能性がある。第３閾値は、例えば、過去の水温や気温の実績値に基づいて、次の潅水の実施タイミングまでに配管内の停留水が凍結する可能性が高い温度に設定される。第３閾値は、これから気温が下がっていくことを想定して、停留水が凍結する前に配管から排水して排水処理が完了できる値に設定されている。第３閾値は、気温や水温に係る過去の実績値に基づいて設定された値である。第３閾値は、例えば、水の凍結が始まる０℃よりも所定温度高い温度に設定される。

潅水システム１０は、潅水の実施タイミングで、配管内の停留水の水温がこのような第３閾値以下である場合に自動で強制的に排水できる。潅水システム１０は、配管内の停留水の水温が、これからの気温低下の変化と水の凍結温度とに基づいて今後凍結する可能性がある第３閾値を下回る場合に、地温と水温との高低関係に関わらず、自動で排水を行う。これにより、次回の潅水の実施タイミングにおいて凍結状態を排除するので円滑な潅水が実施可能であり、凍結による配管破損を未然に防止できる。

潅水システム１０は、冬期の夕刻や夜間などで今後、停留水が凍結する前に配管内から水を除去することで、次の潅水の実施時に円滑に潅水を実施できる状態を整える。制御装置は、潅水実施のタイミングで、水温が、凍結前閾値を下回る場合には、地温と水温との高低関係に関わらず、給水経路の停留水を植物に放出することなく排水する。制御装置は、潅水実施のタイミングで、水温が、凍結前閾値を下回るか、水温が排水用閾値を上回るかのいずれの場合に、給水経路の停留水を植物に放出することなく排水する。

また、第３閾値は、記憶部３３３に記憶されている値でなく、ユーザが入力機器８００を操作して統合演算部６００に入力する構成でもよい。このシステムはユーザの経験や気象情報に基づいた第３閾値を随時設定可能であり、土地の気候などに適した条件に応じて、次回の円滑な潅水実施や配管の保護を可能にする。

第１実施形態の潅水システム１０は、植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路と、給水経路の温度を検出する温度センサと、地温を検出する地温センサ３１２とを備える。潅水システム１０は、地温センサによって検出された地温と温度センサによって検出された温度とを用いて潅水量を制御する制御装置２００を備える。

このシステムによれば、地温に対して給水経路の温度が高い場合と低い場合とで潅水量を変化させた制御を実施できる。このシステムは、給水温度が植物の生育に対する悪影響を与えることが予測される場合には悪影響を抑える潅水を実施できる。

制御装置２００は、潅水を実施するタイミングにおいて地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水量を絞るように制御する。さらに地温が給水経路の温度を上回っていない場合または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に、地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合よりも潅水量を増加するように制御する。

このシステムによれば、給水経路の温度が地温まで上昇していない低温であるときの潅水量を抑制でき、水温が上がってくる時間まで潅水を抑制できる。一方、地温が給水経路の温度を上回っていない場合などでは、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す潅水量を供給できる。

潅水システム１０は、地温センサ３１２で検出された地温と給水経路の温度とを用いて潅水を実施するか否かを決定する制御装置を備える。制御装置２００は、潅水を実施するタイミングにおいて、地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水を禁止する。制御装置２００は、地温が給水経路の温度を上回っていない場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に潅水を実施する。

このシステムによれば、給水経路の温度が地温まで上昇していない低温であるときの潅水を抑制でき、給水経路の温度が上がってくる時間まで潅水を延期できる。一方、前述のように潅水を実施する条件が成立した場合は、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。

制御装置２００は、潅水を実施するタイミングにおいて、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に給水経路の停留水を植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に停留水を含んだ潅水を実施する。制御装置２００は、この制御を、潅水を実施するタイミングが到来していない場合でも実施することができる。

このシステムによれば、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に高温の停留水を植物に放出することなく排水した後に適温の潅水を実施できる。一方、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に適温の停留水を含んだ潅水を実施して、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。

制御装置は、潅水が供給されている給水経路に存在する給水の給水経路の温度と圃場の地温とを用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部３３４と、信号出力部３３２とを備える。信号出力部３３２は、潅水の実施タイミングで処理部３３４によって地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回ると判定された場合に潅水禁止の信号を出力する。信号出力部３３２は、処理部３３４によって地温が給水経路の温度を上回っていないと判定された場合に潅水禁止の信号を出力する。信号出力部３３２は、処理部で、地温が給水経路の温度を上回っていない場合または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回ると判定された場合に潅水実施の信号を出力する。

この制御装置は、給水経路の温度が地温まで上昇していない低温であるときの潅水を抑制でき、給水経路の温度が上がってくる時間まで潅水を延期できる。一方、この制御装置は、給水経路の温度が地温よりも高い場合、または地温が給水経路の温度を上回りかつ給水経路の温度が潅水抑制用閾値を上回る場合に、潅水を実施する。この潅水禁止と潅水実施とを組み合わせた制御により、植物への悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。

制御装置は、潅水が供給されている給水経路に存在する給水の給水経路の温度を用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部３３４と、信号出力部３３２とを備える。信号出力部３３２は、潅水の実施タイミングで処理部３３４によって給水経路の温度が排水用閾値を上回ると判定された場合に給水経路の停留水を排水する信号を出力する。その後、信号出力部３３２は、潅水を実施する信号を出力する。信号出力部３３２は、潅水の実施タイミングで処理部３３４によって給水経路の温度が排水用閾値を下回ると判定された場合に停留水を含んだ潅水を実施する信号を出力する。

この制御装置は、給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に高温の停留水を植物に放出することなく排水した後に適温の潅水を実施できる。一方、この制御装置は、給水経路の温度が排水用閾値を下回る場合に適温の停留水を含んだ潅水を実施する。この排水と潅水実施とを組み合わせたこの制御により、植物の生育に対し悪影響を抑えつつ成長を促す適切な水分供給を実現できる。

第２実施形態
第２実施形態について図１１、図１２を参照して説明する。第２実施形態の潅水システム１０は、第１実施形態に対して図７に示す水温センサ１６０の代わりに気象センサ３１３を備えている点が相違する。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図１１、図１２に示す気象センサ３１３は、具体的には、気温や日射に関する情報を検出するセンサである。制御装置２００は、気象センサ３１３の検出値を取得し、この検出値を用いて、給水経路の配管内の水温を推定する。制御装置２００は、この水温の推定値を、図８～図１０のそれぞれの処理における水温の検出値の代わりに用いる。制御装置２００は、記憶部３３３に記憶している特性データと気象センサ３１３の検出値とから、配管内の水温推定値を求める。特性データは、水温情報と気温や日射に関する情報との相関関係を示したデータである。また、制御装置２００は、統合通信部４００を介して外部から特性データを取得する構成としてもよい。

また、制御装置２００は、図７に示す水温センサ１６０の検出値の代わりに、外部から天気予報を取得して、天気予報のデータから水温を推定する構成でもよい。

第３実施形態
第３実施形態について図１３を参照して説明する。第３実施形態の潅水システム１０は、潅水処理を行う際に、図１３に示すフローチャートにしたがった処理を実行する。第３実施形態の潅水システム１０は、第１実施形態の図８に示す処理に代わりに、図１３に示す処理を実行する点が相違する。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

制御装置２００は、例えば監視部３００や統合演算部６００によって、図１３に示す処理、図９に示す処理、図１０に示す処理を実行する。図１３に示す処理は、ステップＳ４００のみが図８に示す処理と相違する。したがって、ステップＳ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４２５、Ｓ４３０、Ｓ４３５は、それぞれステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１１５、Ｓ１２０、Ｓ１２５と同様である。つまり、図１３に示す処理では、図８に相当する処理を行う前にステップＳ４００の判定処理を実行する。

統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図１３に示す処理を実行する。図１３に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。図１３に示す処理は、例えば、春先、晩秋などの時期に実行される。取得部３３１は土壌センサ３１１によって検出された土壌水分量を取得する。処理部３３４は、ステップＳ４００において、土壌水分量の検出値が第４閾値以下であるか否かを判定する。

土壌水分量の検出値が第４閾値を上回る場合、潅水を実施することなく、このフローチャートを終了する。土壌水分量の検出値が第４閾値以下である場合、ステップＳ４１０の判定処理を実行する。以下、図８と同様の処理であるステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１１５、Ｓ１２０、Ｓ１２５を実行する。

土壌水分量が第４閾値を上回る場合は、今から潅水を行う必要がない程度に植物が吸収できる土壌の水分量が十分にある状態である。この状態において、植物に対して潅水が行われると、土壌が過剰水分量状態になり、生育に悪影響を及ぼして植物出荷の歩留まり低下をもたらすことになる。

第４閾値は、記憶部３３３に記憶されている。第４閾値は、例えば、過去の実績値に基づいて、仮に潅水が実施された場合に土壌水分量が植物の生育を阻害する可能性が高くなる生育阻害閾値である。例えば、第４閾値は、過去の土壌水分量と潅水量の実績値と、植物の種類に基づいて生育阻害を予測できる土壌水分量データとに基づいて設定された値である。

潅水システム１０は、潅水の実施タイミングで、土壌水分量がこのような第４閾値を上回る場合に自動で強制的に潅水を禁止できる。潅水システム１０は、土壌水分量が第４閾値を下回る状態に移行すれば、自動で潅水禁止を解除して潅水実施の要否判定へ移行できる。また潅水システム１０は、次回以降の潅水の実施タイミングで土壌水分量が第４閾値を下回る状態に変われば自動で潅水禁止状態から潅水実施の要否判定へ移行できる。潅水システム１０は、この処理を１日のうち潅水実施タイミングのたびに何度も実行することで過剰な潅水を禁止できかつ気温や水温が上がるまで不適切な潅水実施を延期できる。制御装置２００は、地温が水温を上回るか否かの判断をする前に、土壌水分量が、生育阻害閾値を上回る場合には、強制的に潅水を禁止する。

また、第４閾値は、記憶部３３３に記憶されている値でなく、ユーザが入力機器８００を操作して統合演算部６００に入力する構成でもよい。潅水システム１０は、ユーザの経験などに基づいた第４閾値を随時設定可能である。この潅水システム１０は、土地の気候や環境に適した条件によって、過剰な潅水量の禁止と、潅水の停止および実施との両方を実現することができる。

第４実施形態
第４実施形態について図１４を参照して説明する。第４実施形態の潅水システム１０は、潅水処理を行う際に、図１４に示すフローチャートにしたがった処理を実行する。第４実施形態の潅水システム１０は、第１実施形態に対して図９に示す処理に代わりに、図１４に示す処理を実行する点が相違する。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態、第３実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

制御装置２００は、例えば監視部３００や統合演算部６００によって、図１４に示す処理、図８に示す処理、図１０に示す処理を実行する。つまり、図１４に示す処理は、第１実施形態で説明した図９に示す処理に置き換えることができる。

統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信したマイコン３３０は、図１４に示す処理を実行する。図１４に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。取得部３３１は、土壌センサ３１１によって検出された土壌水分量を取得する。処理部３３４は、ステップＳ５００において、前述のステップＳ４００と同様の判定処理を実行する。この判定処理により、第４実施形態の潅水システム１０は、第３実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果を奏する。この作用効果の内容については、第３実施形態を参照するものとする。

土壌水分量が第４閾値を下回る場合、処理部３３４はステップＳ５１０において、給水経路の温度の検出値が前述の第２閾値以上であるか否かを判定する。図１４に示す処理は、例えば、夏季などの時期に実行される。

給水経路の温度の検出値が第２閾値を下回る場合、マイコン３３０は、ステップＳ５３０へ進み、潅水を実施する処理を実行する。給水経路の温度の検出値が第２閾値以上である場合、ステップＳ５１０でマイコン３３０は第１連結管１３４に設置された排水バルブ１５２を開状態にする制御信号を出力する。この処理により、給水経路の配管内の停留水は、開放された排水バルブ１５２から外部に排出されて、植物に対しては吐水されない。さらに分配チューブ１３６内に停留している水も、開放された排水バルブ１５２へ圧力が逃げるので、排水バルブ１５２を通じて外部に排水される。

次にステップＳ５３０を実行して潅水を実施し、この潅水は、ステップＳ５４０のステップで処理部３３４が潅水の終了条件が成立すると判定するまで継続される。この終了条件は、第１実施形態の終了条件と同様である。ステップＳ５４０で潅水の終了条件が成立したと判定すると、マイコン３３０は第１給水弁を全閉状態に制御して一方端部から他方端部への給水による潅水を終了する。これにより、図１４に示すフローチャートを終了する。潅水システム１０は、この処理を１日のうち潅水実施タイミングのたびに何度も実行することで過剰な潅水を禁止でき、かつ気温や水温が下がるまで不適切な潅水実施を延期できる。制御装置２００は、給水経路の温度が排水用閾値を上回るか否かの判断をする前に、土壌水分量が、生育阻害閾値を上回る場合には、強制的に潅水を禁止する。

第５実施形態
第５実施形態について図１５を参照して説明する。第５実施形態の潅水システム１０は、潅水処理を行う際に、図１５に示すフローチャートにしたがった処理を実行する。第５実施形態の潅水システム１０は、第３実施形態のステップＳ４００の処理に代わりに、図１５に示すステップＳ６００の処理を実行する点が相違する。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

制御装置２００は、例えば監視部３００や統合演算部６００によって、図１５に示す処理、図９に示す処理、図１０に示す処理を実行する。図１５に示す処理は、ステップＳ６００のみが図１３に示す処理と相違する。したがって、ステップＳ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６２５、Ｓ６３０、Ｓ６３５は、それぞれ図８のステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１１５、Ｓ１２０、Ｓ１２５と同様である。つまり、図１５に示す処理では、図８に相当する処理を行う前にステップＳ６００の判定処理を実行する。

統合演算部６００から出力された潅水処理に係る信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図１５に示す処理を実行する。図１５に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。図１５に示す処理は、例えば、春先、晩秋などの時期に実行される。処理部３３４は、ステップＳ６００で、タイマ設定時刻が到来したか否かを判定する。

処理部３３４は、タイマ設定時刻が到来していないと判定すると、このフローチャートを終了する。タイマ設定時刻が到来したと判定すると、ステップＳ６１０の判定処理を実行する。以下、図８と同様の処理である、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１１５、Ｓ１２０、Ｓ１２５を実行する。

タイマ設定時刻が到来したことを示す信号は、ＲＴＣ３５０から処理部３３４に出力される。処理部３３４は、この信号を取得した場合にタイマ設定時刻が到来したと判定する。タイマ設定時刻は、地温を検出する時刻であり、あらかじめ設定されている。タイマ設定時刻は、ユーザが入力機器８００を操作して統合演算部６００に入力する構成でもよい。潅水システム１０は、ユーザの経験などに基づいたタイマ設定時刻を随時設定可能である。

第６実施形態
第６実施形態について図１６を参照して説明する。第６実施形態の潅水システム１０は、潅水処理を行う際に、図１６に示すフローチャートにしたがった処理を実行する。第６実施形態の潅水システム１０は、第１実施形態の図８に示す処理に代わりに、図１６に示す処理を実行する点が相違する。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

制御装置２００は、例えば監視部３００や統合演算部６００によって、図１６に示す処理、図８に示す処理、図１０に示す処理を実行する。図１６に示す処理は、ステップＳ７００のみが図８に示す処理と相違する。したがって、ステップＳ７１０、Ｓ７２０、Ｓ７３０、Ｓ７４０、Ｓ７５０、Ｓ７６０、Ｓ７７０は、それぞれステップＳ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０、Ｓ２６０と同様である。つまり、図１６に示す処理では、図９に相当する処理を行う前にステップＳ７００の判定処理を実行する。

図１６に示す処理は、潅水時刻が到来するタイミングで、または潅水実施命令が出力されたタイミングで実行されて、例えば１日のうち数回繰り返される。処理部３３４は、ステップＳ７００において、前述のステップＳ６００と同様の判定処理を実行する。この判定処理により、第６実施形態の潅水システム１０は、第５実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果を奏する。この作用効果の内容については、第５実施形態を参照するものとする。

第７実施形態
第７実施形態について図１７、図１８を参照して説明する。第７実施形態の潅水システム１０は、第１実施形態に対して、分配チューブ１３６の他方端部側の通路構成が相違する。第７実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図１７に示す第７実施形態の潅水システム１０は、複数の分配チューブ１３６よりも下流に排水用通路を備えている。複数の分配チューブ１３６の他方端部は、第２連結管１３７に連通している。分配チューブ１３６の他方端部は、分配チューブ１３６の下流端部でもある。第２連結管１３７は、下流部位において一つの排水用配管に接続され、上流部位において複数の分岐管１３７ａに接続されている。複数の分岐管１３７ａは、第２連結管１３７に合流する複数の通路を構成する。各分岐管１３７ａは、１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６の下流端部と第２連結管１３７とを連結する。複数の分岐管１３７ａは、複数の分配チューブ１３６と第２連結管１３７とを連結する通路である。

分岐管１３７ａの上流部位には、通路を開閉する給水弁１５３が設けられている。１個の分岐管１３７ａは、１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６からの排水が流下するように設けられている。第２連結管１３７よりも下流の排水用配管には、通路を開閉する排水バルブ１５４が設けられている。排水バルブ１５２が開状態であるとき、給水経路の水を、分配チューブ１３６、第２連結管１３７、分岐管１３７ａおよび排水バルブ１５４を通じて、外部に排出できる。給水弁１５３、排水バルブ１５４は、分配チューブ１３６の他方端部側の通路を開閉する第２給水弁である。

潅水システム１０は、各給水弁１５１のバルブ開度を制御することにより、給水弁１５１を流量調整バルブとして機能させて低流量の給水を実施する。各分配チューブ１３６は、所定圧力範囲において各貫通孔から吐水する特性を有している。

図１８は、第７実施形態の潅水システム１０における制御構成を示している。前述したように配管内の停留水や停留水を排水する際に、マイコン３３０は、複数の給水弁１５１のうち排水経路につながる給水弁１５１を開状態にする制御信号を出力する。このときマイコン３３０は、分配チューブ１３６から吐水がされない所定圧力範囲外の内圧になるように、給水弁１５１のバルブ開度を制御する。さらにマイコン３３０は、排水経路につながる給水弁１５３と排水バルブ１５４とを開状態にする制御信号を出力する。これにより潅水システム１０は、畝への吐水を抑えつつ、給水経路の停留水等を分配チューブ１３６の他方端部側から外部には排水することができる。

第８実施形態
第８実施形態について図１９を参照して説明する。第８実施形態の潅水システム１０は、前述の各実施形態に対して、排水バルブ１５２の個数が相違する。第８実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図１９に示す第８実施形態の潅水システム１０は、図７に示す構成よりも排水バルブ１５２を多く備えている。第８実施形態の潅水システム１０は、分岐管１３４ａから分岐する通路を開閉する１個または複数の排水バルブ１５２を備えている。この排水バルブ１５２が開状態であるとき、分岐管１３４ａ内などの水を排水バルブ１５２を通じて、外部に排出することができる。

＜他の実施形態＞
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

制御装置２００は、潅水の実施タイミングで、図８に示す処理、図９に示す処理および図１０に示す処理のすべてを並行して実行する構成でもよい。この場合、いずれかの処理において、排水実施または潅水禁止の条件が成立したときはこれにしたがい、排水実施または潅水禁止の処理を実行する。

前述の実施形態は、水圧センサと水温センサとを統合したセンサ装置を備え、このセンサ装置によって、配管内の水圧と水温を検出するように構成してもよい。前述の実施形態は、各種のセンサとバルブとを統合した装置を備え、この装置によって、各種の給水情報の検出と通路の開閉機能とを行うように構成してもよい。

本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

技術的思想の開示
この明細書は、以下に列挙する複数の項に記載された複数の技術的思想を開示している。いくつかの項は、後続の項において先行する項を択一的に引用する多項従属形式（a multiple dependent form）により記載されている場合がある。これらの多項従属形式で記載された項は、複数の技術的思想を定義している。

技術的思想１
植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路と、
前記給水経路の温度を検出する温度センサ（１６０）と、
地温を検出する地温センサ（３１２）と、
前記地温センサによって検出された地温と前記温度センサによって検出された温度とを用いて潅水量を制御する制御装置（２００）と、
を備える潅水システム。

技術的思想２
前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水量を絞るように制御し、
前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回る場合に、前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合よりも潅水量を増加するように制御する技術的思想１に記載の潅水システム。

技術的思想３
前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水を禁止し、
前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回る場合に潅水を実施する技術的思想１に記載の潅水システム。

技術的思想４
前記制御装置は、
前記給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、
前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回る場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する技術的思想１に記載の潅水システム。

技術的思想５
前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
前記給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、
前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回る場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する技術的思想１に記載の潅水システム。

技術的思想６
前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
前記給水経路の温度が、水の凍結温度よりも高い温度に設定された凍結前閾値を下回る場合には、前記地温と前記給水経路の温度との高低関係に関わらず、前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する技術的思想１に記載の潅水システム。

技術的思想７
前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
前記給水経路の温度が、水の凍結温度よりも高い温度に設定された凍結前閾値を下回るか、前記給水経路の温度が前記排水用閾値を上回るかのいずれかの場合に、前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する技術的思想５に記載の潅水システム。

技術的思想８
前記制御装置は、地温が前記給水経路の温度を上回るか否かの判断、または前記給水経路の温度が排水用閾値を上回るか否かの判断、をする前に、
土壌水分量が、前記植物の生育を阻害する可能性が高くなる値である生育阻害閾値を上回る場合には、強制的に潅水を禁止する技術的思想１から技術的思想７のいずれか一項に記載の潅水システム。

技術的思想９
前記給水経路の温度は、前記給水経路に存在する給水の水温である技術的思想１から技術的思想８のいずれか一項に記載の潅水システム。

技術的思想１０
前記給水経路の温度は、前記給水経路を形成する配管の温度である技術的思想１から技術的思想８のいずれか一項に記載の潅水システム。

技術的思想１１
前記地温センサによって検出される地温は、圃場における土壌の温度である技術的思想１から技術的思想１０のいずれか一項に記載の潅水システム。

技術的思想１２
前記地温センサによって検出される地温は、天然芝グランドの温度である技術的思想１から技術的思想１０のいずれか一項に記載の潅水システム。

技術的思想１３
植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度と地温とを用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、
潅水を実施するタイミングにおいて、
前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回ると判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、
前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回っていないと判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回ると判定された場合に潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、
を備える制御装置。

技術的思想１４
植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度を用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、
潅水を実施するタイミングにおいて、
前記処理部によって前記給水経路の温度が排水用閾値を上回ると判定された場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する信号を出力した後に潅水を実施する信号を出力し、
前記処理部によって前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回ると判定された場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、
を備える制御装置。

２０…圃場、 １６０…水温センサ（温度センサ）、 ２００…制御装置
３１２…地温センサ、 ３３２…信号出力部、 ３３４…処理部

Claims (14)

1. 植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路と、
   前記給水経路の温度を検出する温度センサ（１６０）と、
   地温を検出する地温センサ（３１２）と、
   前記地温センサによって検出された地温と前記温度センサによって検出された温度とを用いて潅水量を制御する制御装置（２００）と、
   を備える潅水システム。
2. 前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
   前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水量を絞るように制御し、
   前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回る場合に、前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合よりも潅水量を増加するように制御する請求項１に記載の潅水システム。
3. 前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
   前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回る場合に潅水を禁止し、
   前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回る場合に潅水を実施する請求項１に記載の潅水システム。
4. 前記制御装置は、
   前記給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、
   前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回る場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する請求項１に記載の潅水システム。
5. 前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
   前記給水経路の温度が排水用閾値を上回る場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水した後に潅水を実施し、
   前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回る場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する請求項１に記載の潅水システム。
6. 前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
   前記給水経路の温度が、水の凍結温度よりも高い温度に設定された凍結前閾値を下回る場合には、前記地温と前記給水経路の温度との高低関係に関わらず、前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する請求項１に記載の潅水システム。
7. 前記制御装置は、潅水を実施するタイミングにおいて、
   前記給水経路の温度が、水の凍結温度よりも高い温度に設定された凍結前閾値を下回るか、前記給水経路の温度が前記排水用閾値を上回るかのいずれかの場合に、前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する請求項５に記載の潅水システム。
8. 前記制御装置は、地温が前記給水経路の温度を上回るか否かの判断、または前記給水経路の温度が排水用閾値を上回るか否かの判断、をする前に、
   土壌水分量が、前記植物の生育を阻害する可能性が高くなる値である生育阻害閾値を上回る場合には、強制的に潅水を禁止する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の潅水システム。
9. 前記給水経路の温度は、前記給水経路に存在する給水の水温である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の潅水システム。
10. 前記給水経路の温度は、前記給水経路を形成する配管の温度である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の潅水システム。
11. 前記地温センサによって検出される地温は、圃場における土壌の温度である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の潅水システム。
12. 前記地温センサによって検出される地温は、天然芝グランドの温度である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の潅水システム。
13. 植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度と地温とを用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、
    潅水を実施するタイミングにおいて、
    前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が潅水抑制用閾値を下回ると判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、
    前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回っていないと判定された場合に潅水を禁止する信号を出力し、前記処理部によって前記地温が前記給水経路の温度を上回っていない場合、または前記地温が前記給水経路の温度を上回りかつ前記給水経路の温度が前記潅水抑制用閾値を上回ると判定された場合に潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、
    を備える制御装置。
14. 植物に対して放出するための潅水が供給されている給水経路の温度を用いて潅水を実施するか否かを決定する処理部（３３４）と、
    潅水を実施するタイミングにおいて、
    前記処理部によって前記給水経路の温度が排水用閾値を上回ると判定された場合に前記給水経路の停留水を前記植物に放出することなく排水する信号を出力した後に潅水を実施する信号を出力し、
    前記処理部によって前記給水経路の温度が前記排水用閾値を下回ると判定された場合に前記停留水を含んだ潅水を実施する信号を出力する信号出力部（３３２）と、
    を備える制御装置。

Images