JP2937593B2 - 養液栽培装置 - Google Patents

養液栽培装置

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JP2937593B2 JP3327463A JP32746391A JP2937593B2 JP 2937593 B2 JP2937593 B2 JP 2937593B2 JP 3327463 A JP3327463 A JP 3327463A JP 32746391 A JP32746391 A JP 32746391A JP 2937593 B2 JP2937593 B2 JP 2937593B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は養液を用いて植物を栽培
する養液栽培装置に関する。
【0002】
【従来の技術】養液を用いて植物を栽培する養液栽培装
置においては、pHや導電率等を測定しこれらの各測定
結果を指標として養液の管理を行なっている。
【0003】この場合、例えば、養液の導電率が低下す
れば、高濃度の液肥を補充して導電率を目標値まで上昇
させ、また逆に養液の導電率が上昇すれば、水で希釈し
て導電率を目標値まで下げて養液の導電率が一定の範囲
内に納まるように制御する。
【0004】同様に、養液のpHが低下すれば、アルカ
リ液を補充してpHを目標値まで上昇させ、また逆に養
液のpHが上昇すれば、酸液を補充してpHを目標値ま
で下げて養液のpHが一定の範囲内に納まるように制御
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の養液栽培装置においては、pHや導電率のみを
指標として養液の管理を行なっているので、栽培すべき
植物に必要な成分の養液を的確に供給することが難し
く、栽培の過程で植物の根から有機酸やその他の物質が
溶出して植物の成長に有害な成分が蓄積されているにも
かかわらず、追肥や養液の更新が行われずに植物の生育
を遅らせてしまったり、枯らしたりすることがあった。
【0006】また、pHや導電率等の情報は養液の状態
を的確に反映していないので、栽培途中で植物の異常に
気付いたとしてもpHや導電率だけの情報では、異常の
原因を見つけることが難しく、異常の原因が見つからな
いときには、養液全体を更新しなければならず、養液を
無駄にしてしまうことが多かった。
【0007】また、pHや導電率だけの情報で養液の管
理を行なっているので、植物の生育段階や日照、気温、
養液温度などの外部条件により特定の成分のみを特に消
費する場合には、個々の養液イオン成分が不足してしま
うことがあった。
【0008】また、従来の養液の管理方法では、酸液と
アルカリ液とを各々1種類ずつ用意して養液のpHを調
整するようにしているので、ある時期では、少量でpH
を調整することができるものの、異なる時期では多量に
使用してもpHを制御できないことがある。
【0009】このため、時期に応じて使用する酸液やア
ルカリ液の種類を替えなければならないという問題があ
った。
【0010】本発明は上記の事情に鑑み、養液の各種イ
オン濃度や導電率、pHを最適に管理して養液の無駄を
無くすことができるとともに、植物を効果的に生育させ
ることができる養液栽培装置を提供することを目的とし
ている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による養液栽培装置は、養液を供給して植物
を栽培する養液栽培装置において、植物栽培に用いる養
液中の導電率を測定する導電率計と、前記養液中のpH
を測定するpH計と、前記養液中の各種イオン濃度を間
欠的に測定するイオン分析計と、測定された導電率が所
定範囲外にあるとき、液肥または希釈水を補給して前記
導電率を目標値に一致させる導電率制御部と、測定され
たpH値が所定範囲外になったときには、複数のアルカ
リ性溶液または複数の酸溶液のうち、適切などれかを補
給して前記pH値を目標値に一致させるpH制御部と、
イオン分析されたあるイオン濃度が所定濃度範囲外にな
ったとき、各酸溶液、各アルカリ溶液、各種液肥のう
ち、必要なものを補給量の複数分の1だけ補給した後、
一時休止し、その後イオン分析結果に基づいて各イオン
濃度が目標値に一致するまで、同じ動作を繰り返すイオ
ン濃度制御部とを備えたことを特徴としている。
【0012】
【作用】上記の構成において、測定動作によって得られ
た導電率が所定範囲外にあるとき、導電率制御部によっ
て液肥または希釈水が補給されて前記導電率が目標値に
一致させられるとともに、測定されたpH値が所定範囲
外になったときには、pH制御部によって複数のアルカ
リ性溶液または複数の酸溶液のうち、適切などれかが補
給されて前記pH値が目標値に一致させられ、さらにこ
の動作と並行して、イオン分析されたあるイオンが所定
濃度以下である場合、イオン濃度制御部によって所定濃
度以下になっているイオンが陽イオンであれば、この陽
イオンを主成分とするアルカリ性溶液が補給され、前記
所定濃度以下になっているイオンが陰イオンであれば、
この陰イオンを主成分とする酸溶液が補給され、さらに
必要に応じて希釈水が補給され、各イオンを目標値に一
致させられる。そして、イオン分析されたイオンが所定
濃度以上のとき、その他のイオン濃度を目標とするイオ
ンの比率に基づいてこれらのイオン濃度が上昇させられ
て全体のイオン濃度値が目標値に一致させられるととも
に、イオン分析されたイオン濃度が所定濃度範囲外の場
合、イオン濃度制御部によって各種液肥の調合割合が調
節され、必要なときには希釈水が補給され、各イオン濃
度が目標値に一致させられる。特に、このとき、イオン
分析計が間欠測定機器であることから、イオン濃度が所
定濃度範囲外になったときには、各酸溶液、各アルカリ
溶液、各種液肥のうち、必要なものを補給量の複数分の
1だけ補給した後、一時休止し、その後イオン分析結果
に基づいて各イオン濃度が目標値に一致するまで、同じ
動作を繰り返す。
【0013】
【実施例】図1は本発明による養液栽培装置の一実施例
を示す構成図である。
【0014】この図に示す養液栽培装置はセンサ部1
と、コントローラ2と、酸・アルカリ供給部3と、液肥
供給部9と、水供給部4とを備えており、NFT方式の
栽培パネル7、すなわち循環ポンプ6によってタンク5
内の養液8を汲み出してこれを栽培パネル7に供給し
て、この栽培パネル7から流れ出た養液8を前記タンク
5に戻す方式の栽培パネル7に供給される養液8の各種
イオン濃度や導電率、pHを最適に管理して養液8の無
駄を無くしながら、栽培パネル7上の植物を効果的に生
育させる。
【0015】センサ部1は前記タンク5内にある養液8
の各種イオン濃度を測定する各種イオン分析計10と、
前記養液8のpHを測定するpH計11と、前記養液8
の導電率を測定する導電率計12とを備えており、これ
ら各種イオン分析計10〜導電率計12によって得られ
た前記養液8の各種イオン濃度、pH、導電率をコント
ローラ2に供給する。
【0016】コントローラ2は前記センサ部1から供給
される各検出結果に基づいて各種の酸液や各種のアルカ
リ液、各種の液肥の供給を制御する信号を生成してこれ
を酸・アルカリ供給部3および液肥供給部9に供給する
処理や水の供給を制御する駆動信号を生成してこれを水
供給部4に供給する処理等を行なう。
【0017】酸・アルカリ供給部3は各種の酸液を貯留
している複数の酸タンク13と、前記コントローラ2か
ら供給される信号に基づいて前記各酸タンク13に貯留
されている各種酸液のいずれかを選択的に汲み出して前
記タンク5に供給する複数のポンプ14と、各種のアル
カリ液を貯留している複数のアルカリタンク15と、前
記コントローラ2から供給される信号に基づいて前記各
アルカリタンク15に貯留されている各種アルカリ液の
いずれかを選択的に汲み出して前記タンク5に供給する
複数のポンプ16とを備えており、前記コントローラ2
から供給される信号に基づいて各種酸液のいずれか、ま
たは各種アルカリ液のいずれかを選択して前記タンク5
に供給する。
【0018】この場合、酸液としては、例えば主要成分
イオンの調整用としてHNO3 液やH3 PO4 液、H2
SO4 液が使用され、微量成分イオンの調整用としてH
3 BO3 液やH2 MO4 液が使用される。
【0019】また、アルカリ液としては、例えば主要成
分イオンの調整用としてKOH液やCa(OH)2 液、
Mg(OH)2 液、NH4 OH液等が使用され、微量成
分イオンの調整用としてFe(OH)2 液やFe(O
H)3 液、Mn(OH)2 液、Zn(OH)2 液、Cu
(OH)2 液等が使用される。
【0020】また、液肥供給部9は各種の液肥を貯留し
ている複数の液肥タンク19と、前記コントローラ2か
ら供給される信号に基づいて前記各液肥タンク19に貯
留されている各種液肥のいずれかを選択的に汲み出して
前記タンク5に供給する複数のポンプ20とを備えてお
り、前記コントローラ2から供給される信号に基づいて
各種液肥のいずれかを選択して前記タンク5に供給す
る。
【0021】また、水供給部4は前記コントローラ2か
らの信号に基づいて給水栓17を介して供給される水の
通過を制御する電磁弁18を備えており、前記コントロ
ーラ2から駆動信号が供給されたとき、給水栓17を介
して供給される水を通過させて前記タンク5に供給す
る。
【0022】次に、図1を参照しながらこの実施例の動
作を説明する。
【0023】まず、栽培に必要な養液8を新たに作る場
合、コントローラ2は作物の栽培ステージに応じて各ポ
ンプ14、16を制御して各種酸液や各種アルカリ液を
タンク5に供給したり、各ポンプ20を制御して各種の
液肥をタンク5に供給したり、電磁弁18を制御して水
前記タンク5に供給したりして植物の成長に必要なイオ
ンや微量成分等をバランス良く含有した養液8を調製す
る。
【0024】この後、コントローラ2は導電率計12お
よびpH計11、イオン分析計10の各出力に基づいて
養液8の状態を常に監視する。
【0025】そして、栽培パネル7上にある植物の栽培
経過とともに、養液8の導電率が低くなったときには、
コントローラ2は液肥用のポンプ20を制御して高濃度
の液肥タンク19から液肥を汲み出してこれをタンク5
内に補充させる。
【0026】また、検出された養液8の導電率が高いと
きには、コントローラ2は水道水用の電磁弁18を開い
てタンク5内に水を補充させて養液8を希釈させる。
【0027】そして、この場合、このような導電率の制
御を行なうとき、pH制御を行なわないようにする。
【0028】また、栽培パネル7上にある植物の栽培経
過とともに、養液8のpHが高くなってこれが所定の値
を越えると、コントローラ2は各種イオン分析計10の
測定結果に基づいて養液8中の不足している酸イオンを
検知し、NO3 - イオンが少なければ、酸・アルカリ供
給部3の各ポンプ14を選択的に駆動してタンク5にH
NO3 液を供給し、またNO3イオン、PO4 3-が共に
少なければ、酸・アルカリ供給部3の各ポンプ14を選
択的に駆動してタンク5にHNO3 液と、H3 PO4
とを供給し養液8のpHを所定値まで下げる。
【0029】また、養液8のpHが低くなってこれが所
定の値以下になると、コントローラ2は各種イオン分析
計10の測定結果に基づいて養液8中の不足しているア
ルカリイオンを検知し、この検知結果に基づいて、酸・
アルカリ供給部3の各ポンプ16を選択的に駆動してK
OH液、Ca(OH)2 液、Mg(OH)2 液、NH3
OH液等のいずれかを選択してこれをタンク5に供給し
養液8中の不足しているアルカリイオンを補いながら養
液8のpHを所定値まで上げる。
【0030】この場合、このようなpH制御の制御を行
なうとき、導電率制御を行なわないようにする。
【0031】また、各種イオン分析計10の測定結果に
基づいて養液8中に含まれるイオン濃度の1つ、例えば
+ イオン濃度が低くくなりこれが所定の値以下になっ
ているとき、コントローラ2は酸・アルカリ供給部3の
各ポンプ16を選択的に駆動してKOH液を選択してこ
れをタンク5に小刻みに供給し養液8中の不足している
+ イオン濃度を所定値まで上げる。
【0032】また、各種イオン分析計10の測定結果に
基づいて養液8中に含まれるイオン濃度の1つ、例えば
+ イオン濃度が高くなりこれが所定の値を越えている
とき、コントローラ2は酸・アルカリ供給部3の各ポン
プ16を選択的に駆動して高濃度のイオン以外のイオン
濃度、例えばNO3 - 、Ca2-、PO4 3-等を増加させ
るのに必要な酸液、またはアルカリ液を選択してこれを
タンク5に小刻みに供給し養液8中のイオン濃度を均衡
させた後、水供給部4から水を小刻みに供給させてK+
イオン濃度およびNO3 - 、Ca2+、PO4 3-等が目標
濃度範囲に入いるまで下げる。
【0033】このようにこの実施例においては、各種の
酸液や各種のアルカリ液を選択的に使用して養液8の各
イオン濃度を個々に調整するようにしたので、養液8の
各種イオン濃度や導電率、pHを最適に管理して養液8
の無駄を無くすことができるとともに、植物を効果的に
生育させることができる。
【0034】また、上述した実施例においては、K+
オン濃度が所定濃度以下になった場合、アルカリタンク
15の中のKOHを使用するようにしているが、高濃度
の液肥タンク19を適切に組み合わせて使用することに
より、K+ イオン濃度のみ、他のイオンと比べて選択的
に多く注入するようにしても良い。
【0035】この場合、K+ イオン濃度のみ、上昇させ
たい場合は、液肥タンク19の中からK+ イオンを含有
している液肥(例えば、大塚液肥1号、3号、5号、K
2 PO4 、K2 HPO4 、KSO4 等)を多く配合
し、K+ イオンを含有していない液肥(例えば、大塚液
肥2号、6号、7号、NH4 NO3 、NH4 2
4 、MgSO4 等)を少なく配合する。また、反対に
すれば、K+ イオン濃度のみ少ない液肥をタンク5に注
入することができる。これらの配合方法は個々のケース
に応じてコントローラ2が決定する。
【0036】またこのとき、K+ イオン濃度のみを変化
させるときの注意点として、他のイオン濃度のバランス
をも考慮して制御終了時は全てのイオン濃度が目標濃度
範囲に入るように液肥の配合割合を決定する。
【0037】また、上述した各実施例においては、イオ
ン分析計10が連続的に測定を行なうようにしている
が、イオン分析計10が間欠測定機器の場合には次に述
べるように制御する。
【0038】今、あるイオンの濃度が所定濃度範囲外に
なったとき、酸用のポンプ14、アルカリ用のポンプ1
6または液肥用のポンプ20のうち、どれかを動作させ
る。
【0039】このとき、これらポンプ14、16、20
を駆動する方法として、単位時間(イオン制御時間に比
べて明らかに少ない時間)動作させた後、これらポンプ
14、16、20を休止させるとともに、休止中にイオ
ン分析計10で各イオンの濃度を再チェツクし、全部の
イオン濃度が目標濃度になるまでこの動作を単位時間単
位で繰り返し行なう。
【0040】また、他の動作方法としては、コントロー
ラ2によって決定された各ポンプ14、16、20の動
作時間の複数分の1(1/n)を動作させ、その後休止
させる。そして、イオン分析計10で各イオンの濃度を
再チェツクし、全部のイオン濃度が目標濃度になるまで
この動作を繰り返し行なう。但し、各ポンプ14、1
6、20が動作している最中でも、導電率計12やpH
計11によって養液8の導電率値やpH値を監視し、導
電率値やpH値が所定範囲外になった場合、制御を中止
できるようにする。
【0041】また、イオン制御時間を短縮したい場合に
は、イオン分析計10によって各イオンの濃度が所定の
濃度範囲を外れたかどうかを判断し、導電率計12やp
H計11の導電率値やpH値がある所定範囲を外れてい
るかどうかで制御の終了を判断する。このように制御す
ることにより、イオン制御時間を短縮することができ
る。
【0042】また、上述した各実施例においては、各微
量成分をも個々に供給して養液8のイオン濃度を制御す
るようにしているが、これらの微量成分を1つの液にし
てタンク5内に供給するようにし、これによって制御を
簡素化するようにも良い。
【0043】また、上述した各実施例においては、NT
F方式の水耕作栽培について説明したが、他の方式、例
えばロックウール方式やDFT方式等の養液制御に対
し、本発明を適用するようにしても良い。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、養
液の各種イオン濃度や導電率、pHを最適に管理して養
液の無駄を無くすことができるとともに、植物を効果的
に生育させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による養液栽培装置の一実施例を示す構
成図である。
【符号の説明】
2 コントローラ(導電率制御部、pH制御部、イオン
濃度制御部) 3 酸・アルカリ供給部 5 タンク 7 栽培パネル 8 養液 9 液肥供給部 10 イオン分析計 11 pH計 12 導電率計 13 酸タンク 15 アルカリタンク 19 液肥タンク

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 養液を供給して植物を栽培する養液栽培
    装置において、 植物栽培に用いる養液中の導電率を測定する導電率計
    と、 前記養液中のpHを測定するpH計と、 前記養液中の各種イオン濃度を間欠的に測定するイオン
    分析計と、 測定された導電率が所定範囲外にあるとき、液肥または
    希釈水を補給して前記導電率を目標値に一致させる導電
    率制御部と、 測定されたpH値が所定範囲外になったときには、複数
    のアルカリ性溶液または複数の酸溶液のうち、適切など
    れかを補給して前記pH値を目標値に一致させるpH制
    御部と、 イオン分析されたあるイオン濃度が所定濃度範囲外にな
    ったとき、各酸溶液、各アルカリ溶液、各種液肥のう
    ち、必要なものを補給量の複数分の1だけ補給した後、
    一時休止し、その後イオン分析結果に基づいて各イオン
    濃度が目標値に一致するまで、同じ動作を繰り返すイオ
    ン濃度制御部と、 を備えたことを特徴とする養液栽培装置。
  2. 【請求項2】 前記イオン濃度制御部はイオン分析計に
    よる分析結果が予め指定されている所定濃度範囲外にな
    ったとき、各種の酸溶液、各種のアルカリ溶液、各種の
    液肥を注入して養液の調整をするとき、養液中の導電率
    値およびpH値が所定範囲を外れたかどうかに基づい
    て、注入動作を終了する、 ことを特徴とする請求項1記載の養液栽培装置。
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