JP5591521B2 - イチゴ栽培ハウスの温度管理システム - Google Patents

Description

本発明は、高設ベンチを用いた養液栽培によるイチゴの栽培を行うイチゴ栽培ハウスの温度管理システムに関する。

イチゴ栽培は、ハウス内において、パイプ、アングル材などの線材を用いて細長いベンチ状の支持台を構成し、この上に細長い養液栽培容器を乗せ、養液栽培容器に培土を入れて栽培床を形成している。一般的に、このような高設ベンチ（高設ベッド）がハウス内において多数の列を形成するように配置される。

イチゴ栽培においては、本発明者等によって、イチゴの通年出荷を実現するために計画生産が試みられている。例えば、イチゴは一般的に定植から９０日程度で開花し、１回目の花は定植した順に咲くが、２回目の花は定植が遅くても、育苗期間が長いものの方が開花が早い。このような点に着目して、年間を通しての生産量の平準化、イチゴ園などにおいては来客の多い時期に合わせて生産量を増やすこと等の計画生産が可能になる。計画生産を実現するためには、特性の異なるイチゴの苗を作り、それらを使い分けると共に、定植時期を変えることが有効である。

特許文献１には、低温短日環境を継続することにより、イチゴの周年栽培を実現する方法が提案されている。特許文献２〜４には高設ベンチによる養液栽培装置が記載されている。

特開２００６−２９６２０２号公報 特開２００２−３３０６２４号公報 特開２００８−１１３６１３号公報 特開２００６−１２２０２２号公報

ここで、このような計画生産によるイチゴ栽培においては、特性の異なるイチゴの苗を育成するために精密な環境制御の元で苗を育成する必要があり、特に温度管理は重要である。しかしながら、ハウス内における各部分を均一な環境状態に維持することは困難である。

本発明の課題は、この点に鑑みて、温度管理を精度良く行うことのできるイチゴ栽培ハウスの温度管理システムを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のイチゴ栽培ハウスの温度管理システムは、
イチゴ栽培ハウス内に、イチゴの養液栽培用の高設ベンチを列状に配置し、
各列の高設ベンチの真下に位置するハウス床面部分に沿ってシート素材からなる可撓製ダクトを配置し、
前記可撓製ダクトの端を、前記ハウス床面部分から立ち上げた硬質素材からなる立ち上げダクトの上端に接続し、
前記立ち上げダクトの下端をハウス床下に配置した床下ダクトに接続し、
前記床下ダクトの端をハウス内暖房用の暖房機の送風口に接続し、
前記可撓製ダクトにおける上方を向いている外周面部分に、そのダクト長手方向に沿って所定の間隔で、空気吹き出し孔を開け、
前記イチゴ栽培ハウス内における各列の高設ベンチの上に沿って養液供給管を配置し、当該養液供給管に養液を供給し、前記養液供給管に供給された養液を前記高設ベンチに配置した養液栽培容器に供給し、
前記養液栽培容器の底に排水パイプを配置し、前記養液栽培容器の廃液を前記排水パイプを介して排水浄化タンクに回収して浄化し、
前記高設ベンチの真上には、当該高設ベンチの長手方向に沿って所定の間隔で、下方に向けて液体を噴射する液体噴霧ノズルを配置し、
前記排水浄化タンクに回収して浄化された後の液体を、ミスト冷却用の水として前記液体噴霧ノズルに供給することを特徴としている。

一般に植物栽培用のハウスにおける暖房は送風暖房機を用いて行われており、温風をダクトを介してハウス内の各部分からハウス内に噴き出すことによりハウス内をなるべく均一に暖房できるようにしている。しかしながら、ハウス内には高設ベンチが列状に配置され、それらの間は作業者の通行スペースとされているので、ダクトの引き回しは壁面に沿って行うしかない。また、採光が遮られないようにするために天井面にダクトを引き回すこともできない。このために、温風の吹き出し口は内周壁面からとなり、壁面から離れている各高設ベンチを均一な温度状態に維持することが困難である。

本発明では、高設ベンチの真下のハウス床面部分に沿ってビニールシート製のパイプなどの可撓製ダクトを配置し、可撓製ダクトに開けた空気吹き出し孔から温度制御された空気を上方に吹き出すようにしている。各高設ベンチの真下の近傍位置から空気が吹き付けられるので、高設ベンチを目標温度となるように精度良く管理できる。また、空気が供給されていない状態では、可撓製ダクトはハウス床面上に平らに潰れた状態となっており、空気供給時には円筒状に膨らむ。したがって、一般的な硬質のパイプあるいはダクトを引き回す場合に比べて配管作業が簡単であり、コストも掛らない。さらに、硬質のパイプ、ダクトを配置する場合には、高設ベンチに沿って作業用台車などを移動する際に作業用台車がパイプに当たりパイプが破損するなどのおそれがあるが、可撓製ダクトの場合にはこのような危険性がない。さらには、膨らみ状態を目視することにより空気が正常に各部分に供給されていることを簡単に確認できる。

また、本発明において、前記イチゴ栽培ハウス内における各列の高設ベンチの真上には、当該高設ベンチの長手方向に沿って所定の間隔で、下方に向けて液体を噴射する液体噴霧ノズルを配置し、各液体噴霧ノズルにミスト冷却用の水を供給可能にしている。液体噴霧ノズルからミストを吹き出して高設ベンチなどに向けて噴射することにより、気化熱利用により効率良く高設ベンチを冷却できる。

本発明において、前記暖房機の吸気口を前記イチゴ栽培ハウス外に連通する外気取り入れ口および当該イチゴ栽培ハウスの内部に連通する内気取り入れ口の一方に選択的に接続するシャッター機構を備えていることが望ましい。吸気口を内外に切り替え可能にすることにより、効率良く、イチゴ栽培ハウス内の温度管理を行うことができる。

本発明において、前記イチゴ栽培ハウス内には、ハウス床面から所定高さの位置において外光を遮断するために、光透過率の異なる少なくとも２枚の遮光カーテンを独立して横方向に開閉できるように配置し、前記遮光カーテンの上側には横方向に開閉可能な保温カーテンを配置することが望ましい。

光透過率の異なる少なくとも２枚の遮光カーテンを用いることにより、外光の照射量を少なくとも二段階に調整でき、これにより、高設ベンチの温度を管理することができる。また、保温カーテンを開閉することにより、高設ベンチの温度管理を更に精度良く行うことができる。

本発明において、各高設ベンチに、当該高設ベンチを保温するための電熱線を配置することが望ましい。従来においては高設ベンチには温水パイプが引き回されており、温水暖房によって高設ベンチが加温されていたが、電熱線を、例えば、高設ベンチの養液栽培容器の底面などに沿って配置しておくことにより、温水パイプを用いる場合に比べて効率良く高設ベンチを加温することができる。

次に、本発明においては、
前記イチゴ栽培ハウス内の温度、日射量、湿度を検出するハウス内センサ群を配置し、
前記イチゴ栽培ハウス外の外気温、日射量、降雨量、風向、風速を検出するハウス外センサ群を配置し、
前記暖房機、前記シャッター機構、前記遮光カーテンの開閉機構、前記保温カーテンの開閉機構、前記液体噴霧ノズルに液体を供給するための給水ポンプ、および、前記電熱線の給電制御器を含む制御対象を、通信回線を介して駆動制御するために、コンピューターを中心に構成したコントローラーを配置し、
前記コントローラーに対して通信回線を介して前記制御対象の駆動条件を入力するための手動入力操作盤を接続し、
前記手動入力操作盤を介して入力した駆動条件と、前記ハウス内センサ群および前記ハウス外センサ群からの検出信号とに基づき、前記コントローラーは、予め設定されている制御プログラムに従って、前記制御対象を駆動制御することが望ましい。

コントローラーによって各制御対象を集中管理すると、従来のように各制御対象を個別に制御する場合に比べて、イチゴ栽培ハウス内の温度管理を精度良く行うことができる。

本発明のイチゴ栽培ハウスの温度管理システムによれば、各高設ベンチの温度管理を精度良く行うことが可能であり、イチゴの通年出荷あるいは計画生産を行うために用いるのに適している。

本発明を適用したイチゴ栽培ハウスの温度管理システムを示す説明図である。 図１の高設ベンチを示す説明図である。 図２のＩＩ−ＩＩ線で切断した部分を示す横断面図である。 図１の温度管理システムの制御系を示す概略ブロック図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したイチゴ栽培ハウスの温度管理システムの実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る温度管理システムが備わっているイチゴ栽培ハウスを示す説明図であり、図２は高設ベンチを示す説明図である。イチゴ栽培ハウス１は、光透過性のシート、板材等から構成された一般的なものであり、その内部には、イチゴの養液栽培用の高設ベンチ２が並列配置されており、各列の高設ベンチ２の間には作業員、作業台車などの通過用の隙間が形成されている。図１においては一列分の高設ベンチ２を模式的に示してある。

図３は高設ベンチ２の横断面構成を示す説明図である。この図に示すように、高設ベンチ２は、パイプ材、アングル材を組み立てることにより構成した支持台３の上に、発泡プラスチック製の養液栽培容器４を乗せた構成となっている。養液栽培容器４は上方に開口した凹断面形状のものであり、その凹部５にはロックウール微粒綿などからなる培地６が形成されている。

培地６の上には、長手方向に水平に延びる養液供給管７が配置されており、ここに形成されている供給孔から養液が培地６に供給される。養液栽培容器４の凹部５の底部中央には長手方向に延びる排水溝８が形成されており、ここには網状パイプからなる排水パイプ９が配置されており、廃液が排水溝８に集められ、当該排水パイプ９に流れ込み、ここを通って排出される。

養液栽培容器４の凹部表面は防水シート１０で覆われており、その上には防根シート１１が敷かれている。凹部底面には、防水シート１０と防根シート１１の間に左右一対の電熱線テープ１２が貼り付けられている。電熱線テープ１２は養液栽培容器４の長手方向に延びている。

再び、図１を参照して説明すると、各高設ベンチ２の上に沿って配置されている養液供給管７は養液供給ポンプ１３を介して養液供給タンク１４につながっており、ここから養液が供給される。養液栽培容器４の底に配置されている排水パイプ９は例えば地下に設置した排水浄化タンク１５につながっており、廃液がここに回収されて浄化される。浄化後の液体は、給水タンク１６に戻される。給水タンク１６内の液体は、給水ポンプ１７から給水管１８を介して各部に供給される。例えば、高設ベンチ２の真上に沿って一定間隔で下向きに配置されている液体噴霧ノズル１９に供給される。これらの液体噴霧ノズル１９からの噴霧によって、高設ベンチ２のミスト冷却を行うことができる。

次に、図１〜図３を参照して説明すると、各列の高設ベンチ２の真下に位置するハウス床面部分２０に沿って、ビニールシートなどの可撓製シート素材からなる可撓製ダクト２１が配置されている。可撓製ダクト２１における上方を向いている外周面部分には、そのパイプ長手方向に沿って一定の間隔で空気吹き出し孔２１ａが形成されている。可撓製ダクト２１の先端は開口しており、後端は、ハウス床面部分２０から立ち上がっている硬質素材からなるエルボー型の立ち上げダクト２２の上端開口に接続されている。

各立ち上げダクト２２の下端は、図１に示すように、ハウス床下に配置した床下ダクト２３に接続されている。床下ダクト２３はハウス内暖房用の暖房機２４の送風口２５に接続されている。暖房機２４には、その吸気口２６を、イチゴ栽培ハウス１外に連通する外気取り入れ口２７および当該イチゴ栽培ハウス１の内部に連通する内気取り入れ口２８の一方に選択的に接続するシャッター機構２９が備わっている。

一方、イチゴ栽培ハウス１内において、その天井には、ハウス床面から所定高さの位置において光透過率の異なる複数枚、本例では２枚の遮光カーテン３１、３２が上下に所定の間隔を開けて配置されている。これらの遮光カーテン３１、３２は、それぞれ、開閉機構３３、３４によって左右に個別に開閉可能である。上側の遮光カーテン３１の上側には、保温カーテン３５が配置されており、保温カーテン３５も開閉機構３６によって左右に開閉可能となっている。なお、イチゴ栽培ハウス１の屋根には開閉可能な換気窓３７が配置されている。

図４は上記構成のイチゴ栽培ハウス１の温度管理システムの制御系を示す概略ブロック図である。制御系はマイクロコンピューターを備えたコントローラー４０を中心に構成されている。コントローラー４０には、温度管理用の駆動条件を入力設定するための手動入力操作盤４１が接続されている。

また、コントローラー４０は、イチゴ栽培ハウス１内の温度、日射量、湿度を検出するハウス内センサ群４２、および、イチゴ栽培ハウス１外の外気温、日射量、降雨量、風向、風速を検出するハウス外センサ群４３が接続されている。さらに、制御対象である、暖房機２４、シャッター機構２９、遮光カーテン３１、３２の開閉機構３３、３４、保温カーテン３５の開閉機構３６、液体噴霧ノズル１９に液体を供給するための給水ポンプ１７、電熱線テープ１２に対する給電制御器４４、換気窓３７の開閉機構３８などに接続されている。

コントローラー４０、および、上記の各部には、共通の通信規格により通信を行う入出力用の共通の通信モジュールが搭載されており、通信回線４５を介して通信を行うことが可能である。また、通信回線４５に、共通の通信モジュールを介してパーソナルコンピューターなどの通信端末４６を接続することにより、コントローラー４０との間の通信が可能であり、温度管理用の駆動条件設定を遠隔操作によって設定でき、また、温度管理状態を通信回線４５を介して監視可能である。なお、各部の駆動電力は電力盤４７から電力線４８を介して供給される。

コントローラー４０には温度管理用の制御プログラムがインストールされており、設定された状態に従って、センサ群４２、４３からの検出信号に基づき、制御対象の各部を駆動制御して、イチゴ栽培ハウス１内の温度管理を行う。

例えば、高設ベンチ２を加温する場合には、暖房機２４を駆動して温風を供給して、各高設ベンチ２の真下に沿って配置されている可撓製ダクト２１の空気吹き出し孔２１ａから温風を高設ベンチ２の底に吹き付ける。また、夜間などのように外気温が低い場合には、電熱線テープ１２を発熱させて高設ベンチ２を温める。さらに、保温カーテン３５を開閉制御して高設ベンチ２を所定の温度状態に維持する。一方、日中において日差しが強い場合には遮光カーテン３１、３２の双方あるいは一方を閉じて直射日光によって高設ベンチ２が過熱状態にならないように制御する。また、液体噴霧ノズル１９から液体を噴霧して、イチゴ栽培ハウス内をミスト冷却する。

１ イチゴ栽培ハウス
２ 高設ベンチ
３ 支持台
４ 養液栽培容器
５ 凹部
６ 培地
７ 養液供給管
８ 排水溝
９ 排水パイプ
１０ 防水シート
１１ 防根シート
１２ 電熱線テープ
１３ 養液供給ポンプ
１４ 養液供給タンク
１５ 排水浄化タンク
１６ 給水タンク
１７ 給水ポンプ
１８ 給水管
１９ 液体噴霧ノズル
２０ ハウス床面部分
２１ 可撓製ダクト
２１ａ 空気吹き出し孔
２２ 立ち上げダクト
２３ 床下ダクト
２４ 暖房機
２５ 送風口
２６ 吸気口
２７ 外気取り入れ口
２８ 内気取り入れ口
２９ シャッター機構
３１、３２ 遮光カーテン
３３、３４ 開閉機構
３５ 保温カーテン
３６ 開閉機構
３７ 換気窓
３８ 開閉機構
４０ コントローラー
４１ 手動入力操作盤
４２、４３ センサ群
４４ 給電制御器
４５ 通信回線
４６ 通信端末
４７ 電力盤
４８ 電力線

Claims (5)

1. イチゴ栽培ハウス（１）内に、イチゴの養液栽培用の高設ベンチ（２）を列状に配置し、
   各列の高設ベンチ（２）の真下に位置するハウス床面部分（２０）に沿ってシート素材からなる可撓製ダクト（２１）を配置し、
   前記可撓製ダクト（２１）の端を、前記ハウス床面部分（２０）から立ち上げた硬質素材からなる立ち上げダクト（２２）の上端に接続し、
   前記立ち上げダクト（２２）の下端をハウス床下に配置した床下ダクト（２３）に接続し、
   前記床下ダクト（２３）の端をハウス内暖房用の暖房機（２４）の送風口（２５）に接続し、
   前記可撓製ダクト（２１）における上方を向いている外周面部分に、そのダクト長手方向に沿って所定の間隔で、空気吹き出し孔（２１ａ）を開け、
   前記イチゴ栽培ハウス（１）内における各列の高設ベンチ（２）の上に沿って養液供給管（７）を配置し、当該養液供給管（７）に養液を供給し、前記養液供給管（７）に供給された養液を前記高設ベンチ（２）に配置した養液栽培容器（４）に供給し、
   前記養液栽培容器（４）の底に排水パイプ（９）を配置し、前記養液栽培容器（４）の廃液を前記排水パイプ（９）を介して排水浄化タンク（１５）に回収して浄化し、
   前記高設ベンチ（２）の真上には、当該高設ベンチ（２）の長手方向に沿って所定の間隔で、下方に向けて液体を噴射する液体噴霧ノズル（１９）を配置し、
   前記排水浄化タンク（１５）に回収して浄化された後の液体を、ミスト冷却用の水として前記液体噴霧ノズル（１９）に供給することを特徴とするイチゴ栽培ハウス（１）の温度管理システム。
2. 請求項１において、
   前記暖房機（２４）の吸気口（２６）を前記イチゴ栽培ハウス外に連通する外気取り入れ口（２７）および当該イチゴ栽培ハウスの内部に連通する内気取り入れ口（２８）の一方に選択的に接続するシャッター機構（２９）を備えていることを特徴とするイチゴ栽培ハウス（１）の温度管理システム。
3. 請求項２において、
   前記イチゴ栽培ハウス内には、ハウス床面から所定高さの位置において光透過率の異なる少なくとも２枚の遮光カーテン（３１、３２）を独立して横方向に開閉できるように配置し、
   前記遮光カーテン（３１、３２）の上側には横方向に開閉可能な保温カーテン（３５）を配置したことを特徴とするイチゴ栽培ハウス（１）の温度管理システム。
4. 請求項３において、
   各高設ベンチ（２）に、当該高設ベンチ（２）を保温するための電熱線（１２）を配置したことを特徴とするイチゴ栽培ハウス（１）の温度管理システム。
5. 請求項４において、
   前記イチゴ栽培ハウス内の温度、日射量、湿度を検出するハウス内センサ群（４２）を配置し、
   前記イチゴ栽培ハウス外の外気温、日射量、降雨量、風向、風速を検出するハウス外センサ群（４３）を配置し、
   前記暖房機（２４）、前記シャッター機構（２９）、前記遮光カーテンの開閉機構（３３、３４）、前記保温カーテンの開閉機構（３６）、前記液体噴霧ノズル（１９）に液体を供給するための給水ポンプ（１７）、および、前記電熱線（１２）に対する給電制御器（４４）を含む制御対象を、通信回線を介して駆動制御するために、コンピューターを中心に構成したコントローラー（４０）を配置し、
   前記コントローラー（４０）に対して通信回線（４５）を介して前記制御対象の駆動条件を入力するための手動入力操作盤（４１）を接続し、
   前記手動入力操作盤（４１）を介して入力した駆動条件と、前記ハウス内センサ群（４２）およびハウス外センサ群（４３）からの検出信号とに基づき、前記コントローラー（４０）は、予め設定されている制御プログラムに従って、前記制御対象を駆動制御することを特徴とするイチゴ栽培ハウス（１）の温度管理システム。

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