JP7468125B2 - 植物栽培設備 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培設備に関する。

植物栽培設備において、外部細霧冷房装置からの細霧による気化熱で外気温度より冷やし、ハウス内の空気をハウス外に排出する排気ファンを設けることで、ハウス側面の防虫ネットを通して外気をハウス内に導入させるようにした構成がある（特許文献１）。

特許第６０８１００３号公報

特許文献１によると、ハウス内の空気を外気温度以下に維持させることができる。

しかしながら、ハウス側面の外側四周の防虫ネットから細霧を導入するため細霧で直接作業者や植物が濡れる恐れがある。

本発明は、簡易な方法で上記欠点を解消して、作業者や植物が直接的に細霧を浴びないですむ環境を得ることを課題とする。

第１の本発明は、
栽培室（１）の側壁に外気導入口（３０）を設け、栽培室（１）の外側四周に複数の細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を設け、複数の細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）に独立して水を供給する構成とし、
栽培室（１）には、室内空気を室外に送出するファン（３５ａ～３５ｄ）を四周にそれぞれ設け、これらファン（３５）はそれぞれ独立的に駆動，停止できる構成とし、
風向計（３１）を設け、風向計（３１）の検出値に基づいて、風向によって風が吹き付ける側に設置されるファン（３５）を停止し、対向する側に設置されるファン（３５）を回転するよう構成した植物栽培設備である。
第２の本発明は、
栽培される植物（Ｐ）の近傍に濡れセンサ（３６）を備え、濡れセンサ（３６）が濡れを検知した場合には、細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を停止する構成とした第１の本発明の植物栽培設備である。
第３の本発明は、
栽培室（１）の天井部（１ｓ）に遮光カーテン（４０）を開閉可能に設け、遮光カーテン（４０）が所定以上の遮蔽状態のときに細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を作動する構成とした第１の本発明の植物栽培設備である。
本発明に関連する第１の発明は、栽培室１の側壁に外気導入口３０を設け、栽培室１の四周に複数の細霧噴出手段２６ａ～２６ｄを設け、複数の細霧噴出手段２６ａ～２６ｄに独立して水を供給する構成とした。

本発明に関連する第２の発明は、本発明に関連する第１の発明において、風向計３１を設け、風向計３１の検出結果に基づいて細霧噴出手段２６ａ～２６ｄへの水の供給を制御する構成とする。

本発明に関連する第３の発明は、本発明に関連する第２の発明において、栽培室１内から栽培室１外に空気を排出する複数のファン３５ａ～３５ｄを設け、風向計３１で検出される風向により駆動するファン３５ａ～３５ｄを切り換える構成とした。

本発明に関連する第４の発明は、本発明に関連する第３の発明において、栽培される植物Ｐの近傍に濡れセンサ３６を備え、濡れセンサ３６が濡れを検知した場合には、細霧噴出手段２６ａ～２６ｄを停止する構成とした。

本発明に関連する第５の発明は、本発明に関連する第１から第４のいずれかの発明において、栽培室１の天井部１ｓに遮光カーテン４０を開閉可能に設け、遮光カーテン４０が所定以上の遮蔽状態のときに細霧噴出手段２６ａ～２６ｄを作動する構成とした。

本発明に関連する第６の発明は、本発明に関連する第１から第５のいずれかの発明において、植物Ｐの生長量を検出する生長検出手段５０ｆ，５０ｒを設け、生長検出手段５０ｆ，５０ｒの検出結果に基づいて細霧制御する構成とした。

本発明によって、側壁をビニールで囲う栽培室１であっても外気導入口３０を介して冷やした空気を取り込むことができる。さらに、風向きに関わらず栽培室１内に細霧を取り込むことができる。すなわち風の吹きつける側の壁面のファンは停止し対向する側のファンを駆動すると、この対向する側のファンの吸引風作用で細霧を栽培室１内に取り込むことができる。
本発明に関連する第１の発明によると、側壁をビニールで囲う栽培室１であっても外気導入口３０を介して冷やした空気を取り込むことができる。栽培室１外での細霧であるから植物や作業者は濡れることがない。また、複数の細霧噴出手段２６ａ～２６ｄのうちいずれか一部を作動することができ節水となる。

本発明に関連する第２の発明によると、本発明に関連する第１の発明の効果に加え、風向きによって作動する細霧噴出手段２６ａ～２６ｄを選定できるので節水になる。

本発明に関連する第３の発明によると、本発明に関連する第２の発明の効果に加え、風向きに関わらず栽培室１内に細霧を取り込むことができる。すなわち風の吹きつける側の壁面のファンは停止し対向する側のファンを駆動すると、この対向する側のファンの吸引風作用で細霧を栽培室１内に取り込むことができる。

本発明に関連する第４の発明は、本発明に関連する第３の発明の効果に加え、不要な細霧による植物や作業者の濡れを防止できる。

本発明に関連する第５の発明は、本発明に関連する第１から第４の発明の効果に加え、夏季の定植直後の植物の葉は薄く柔らかいため、細霧が付着すると葉やけを生じやすいが、遮蔽状態になければ細霧を実施できないため当該葉やけを回避できる。

本発明に関連する第６の発明は、本発明に関連する第１から第５の発明の効果に加え、植物の生長量のコントロールが可能となる。

本発明における実施の形態の植物栽培設備の概要図である。 本発明における実施の形態の栽培設備一部の概念図である。 本発明における実施の形態の栽培設備一例の側断面を示す概要図である。 本発明における実施の形態の栽培設備一例の平面を示す概要図である。 本発明における実施の形態の風向と細霧噴出手段の作動状況の関係一例を示す図である。 （Ａ）本発明における実施の形態の遮蔽カーテンの平面図、（Ｂ）本発明における実施の形態の一部の側断面図である。 本発明における実施の形態の栽培植物の生長状況を示す図と生長度と湿度補正の関係一例を示す図である。 本発明における実施の形態の飽差と湿度補正の関係一例を示す図である。 （Ａ）本発明における実施の形態のトマトの発達ステージと積算温度の関係一例を示すグラフ図、（Ｂ）本発明における実施の形態の発達ステージと収穫までに必要な積算温度を示す検量線一例のグラフ図である。

本発明の実施の形態の温室設備について以下説明する。

図１は栽培施設の一例を示すものであり、この栽培施設は、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、栽培ユニットとなる栽培ベッド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は培地となるロックウールで形成された栽培床部であり、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３をメイン通路４から各々の栽培ベッド５の間のサブ通路９に移動させ、該サブ通路９で栽培ベッド５に沿って作業移動車３を移動させながら栽培する植物に対する各種作業を行うことができる。サブ通路９は、各々の栽培ベッド５の左右間で前後方向に形成される通路となる。尚、作業移動車３は、サブ通路９上に敷設された温室全体を暖房する左右の暖房用管を走行用のレール１３として走行する。

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。尚、該選別装置１０が、栽培された作物を出荷前に処理する前処理装置となる。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各階級毎の収穫物収容部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。

栽培ベッド５の上側には、該栽培条に沿う誘引ワイヤ１５を設け、栽培される植物Ｐの栽培株は、誘引ワイヤ１５により誘引される構成となっており、誘引ワイヤ１５から誘引フック１６を介して垂れ下がる誘引紐１７により誘引される。尚、誘引フック１６は、誘引ワイヤ１５に吊り下げられる構成であり、巻き付けた誘引紐１７を適宜繰り出して下方に垂れ下がらせる周知の構成となっている。また、植物が所定の高さ（誘引フック１６の近く）まで成長した以降は、誘引フック１６から誘引紐１７を繰り出しながら、順次誘引紐１７を前記複数の栽培株の配列方向、すなわち栽培ベッド５の長手方向にずらせて植物の高さを低下させ、植物を継続的に栽培する。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１７を伝って伸長することになる。

作業移動車３は、前後左右の走行車輪２０と、作業者が搭乗する作業台２１と、走行車輪２０を駆動する駆動源となる電動モータを備え、作業者が作業台２１に搭乗し機体を走行させながら、栽培植物の葉欠き、芽欠き及び収穫等の作業を行う周知の構成となっている。走行車輪２０は、前記レール１３に沿って移動できる。

栽培室１は、鉄骨構造で枠組みされ、四周及び天井部にビニールを張設して温室とし、その平面視は矩形に構成され、長辺を東西方向に短辺を南北方向に設定している。栽培室１の外側四周において、多数の細霧ノズル（細霧噴出ノズル）２５を備えた細霧噴出手段２６を備える。細霧噴出手段２６は後述の水圧送ポンプや電磁弁を伴うものである。そして細霧噴出手段２６は、上記長辺側の両外側面の第１細霧噴出手段２６ａ及び第２細霧噴出手段２６ｂ、及び上記短辺側の両外側面の第３細霧噴出手段２６ｃ及び第４細霧噴出手段２６ｄである。すなわち、図例では、方角北に面（北面）して第１細霧噴出手段２６aを配置するもので、以下、南面に第２細霧噴出手段２６ｂを、東面に第３細霧噴出手段２６ｃを、西面に第４細霧噴出手段２６ｄを配置する。これら第１～第４細霧噴出手段２６ａ～２６ｄの夫々には、第１電磁弁～第４電磁弁２７ａ～２７ｄを対応させてあり、ポンプ２８駆動によって水タンク２９から給水される水を第１～第４細霧噴出手段２６ａ～２６ｄに独立的に供給し又は遮断できる構成としている。ポンプ２８駆動によって給水された水は第１電磁弁２７ａを介して第１細霧噴出手段２６ａに供給され複数の細霧ノズル２５から水は細霧化され噴出される。同様に、第２電磁弁２７ｂを介して第２細霧噴出手段２６ｂの細霧ノズル２５から、第３電磁弁２７ｃを介して第３細霧噴出手段２６ｃの細霧ノズル２５から、第４電磁弁２７ｄを介して第４細霧噴出手段２６ｄの細霧ノズル２５からそれぞれ水が細霧化され噴出される。噴出される細霧は外気温で気化し、その気化熱により栽培室１のビニール外側の空気を外気温度より低い温度に冷やすこととなる。そして、冷やされた空気は、栽培室１の側壁に設ける外気導入口３０から栽培室１内に入り、栽培室１内温度を低下させることができる。したがって、夏季の日光によって昇温した栽培室１内を所謂細霧冷房することができ、植物生育環境や作業者の作業環境の改善を図ることができる。なお、外気導入口３０は栽培室１の四周側壁に構成するもので、開閉自在の窓形態や冷気を導入し易く低位置に形成する通気孔形態など種々である。なお図例では、側壁の下方に作業者の足元程度の高さとして複数の開閉プレートを可動自在とした公知のブラインドスクリーン形態としている。

本実施例では、栽培室１の四周に第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄを配置し、独立的に細霧噴出できる構成としたから、四周全体はもちろん必要な場所に選択的に細霧冷房を施すことができる。風向及び風速を検出できる風向計３１を備え、風向と風速の検出値を制御部Ｃに入力できる構成とし、この検出値にもとづいて前記４台の第１電磁弁～第４電磁弁２７ａ～２７ｄのＯＮ，ＯＦＦを制御するものである。例えば所定風速以上の場合に、風向が北の場合には第１電磁弁２７ａをＯＮ他の制御弁２７ｂ～２７ｄをＯＦＦとし、第１細霧噴出手段２６ａのみを作動させる。このように構成すると、風向北の風を受けて細霧冷房された空気は栽培室１内に導入し易い。また、他の位置で細霧冷房された空気は風に流されて栽培室１内に導入し難い。したがって効率的な細霧噴出を行うことができる。図５に風向きと第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄの作動一例を示す。

前記栽培室１には、室内空気を室外に送出するファン３５を設けるもので、第１ファン３５ａ～第４ファン３５ｄを四周に配設している。第１ファン３５ａ～第４ファン３５ｄの符号は第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄに各対応させている。第１ファン３５ａ～第４ファン３５ｄは、図外モータによって駆動され、これらモータはそれぞれ独立的にＯＮ，ＯＦＦできる構成としている。そして、前記風向計３１の検出値に基づいて、風向及び／又は所定風速によって風が吹き付ける側壁に設置されるファン３５のモータをＯＦＦして停止し、対向するファン３５を回転するよう構成している。例えば、設定風速以上の風が南向きで検出されると第１ファン３５ａを停止、対向する第２ファン３５ｂを駆動するものである。このように構成すると、外側の南風と第２ファン３５ｂの送風作用によって停止状態の第１ファン３５ａの隙間から細霧冷房された空気が栽培室1内に導入されることとなる。このように、種々の風向きに対応してファン３５ａ～ファン３５ｄを駆動して細霧を適切に栽培室１内に取り込むことができる。

栽培される前記植物Ｐの近傍には、濡れセンサ３６を備える。濡れセンサ３６は水滴の付着によって導通する検知部を備える公知の構成である。この濡れセンサ３６が濡れを検知した場合には、細霧噴出を停止する構成としている。このように構成すると、細霧による植物Ｒや作業者の濡れを防止できる。なおトマト栽培に関しては果実が濡れると裂果し出荷停止とされるが、上記構成によりこの欠点を解消できる。

図６において、栽培室１の天井部１ｓには、複数の遮光カーテン４０を所定間隔おきに設けている。この遮光カーテン４０は、巻取軸４１に巻き取られて開くようになっている。栽培室１内の一端にはカーテン開閉モータ４２を設けており、該カーテン開閉モータ４２の駆動によりカーテン開閉ワイヤ４３を介して複数の遮光カーテン４０を同時に巻取軸４１から引き出す構成となっている。尚、この複数の遮光カーテン４０により、栽培室１の天井部の全面を遮光することができる。カーテン開閉モータ４２部には、該カーテン開閉モータ４２の回転位置により遮光カーテン４０の開閉度（開閉量）を検出する遮光カーテン開閉センサ４４を設けている。そして栽培室１外の南側には、日射量センサ４５を設けている。この日射量センサ４５により検出される日射量に基づいて、遮光カーテン４０が所望の開閉度となるよう、カーテン開閉モータ４２を駆動制御して遮光カーテン４０の開閉度を変更し、日射量が大きいときは遮光カーテン４０を大きく閉じて遮光率を上げるようになっている。また、遮光カーテン開閉センサ４４の検出情報に基づいて、所定以上の遮蔽状態であるときに、前記第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄによる細霧冷房の実施を許容する構成とする。夏季の定植直後の植物の葉は薄く柔らかいため、細霧が付着すると葉やけを生じやすいが、上記のように構成すると、遮蔽状態になければ細霧冷房を実施できないため当該葉やけを回避できる。

作業移動車３は、進行方向の前後に撮像カメラ５０ｆ，５０ｒを備え、作業移動車３を移動させながら栽培株の果実、葉及び茎の撮像データを作業移動車制御部（コントローラ）Ｃｖに送信できる。なお、コントローラＣｖには撮像データの他予め取得し又は演算された各種データを記憶している。コントローラＣｖは前記制御部Ｃに通信接続されていて各種データを送受信可能に構成している。したがって、過去の茎長と今回の茎長から茎の伸びを演算し、茎の伸びに応じて前記第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄによる細霧を制御し所定の湿度設定となるよう制御するよう構成できる。ところで、栽培室１内の湿度状況と植物生長の関係について、多湿の場合は植物の気孔が開き光合成が活発化し生長度が大となり、乾燥の場合は気孔が閉じ光合成が鈍化し生長度は小となる。このように知見に基づき、生長量検出手段としての撮像カメラ５０ｆ，５０ｒの検出結果に基づく細霧制御の実施によって栽培室１内湿度管理を行うことで、植物の生長量のコントロールが可能となる。なお、湿度管理のための細霧の具体的手段としては、細霧の噴霧時間と休止時間の調整など、噴霧時間管理によることで実施できる。茎の伸びと湿度補正の関係を図７に示す。

また、栽培室１内に飽差センサ５１を設け、制御部Ｃに検出値を送信し、制御部Ｃは、飽差を判定する。飽差が所定範囲、すなわち３～６ｇ／ｍ^３でないと光合成できない知見に基づき、検出した飽差と予め設定した設定飽差の差に基づいて湿度補正、すなわち前記第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄによる細霧を制御することで、植物の生長量のコントロールが可能となる。図８に飽差の差と湿度補正の関係を示す。

前記撮像カメラ５０ｆ，５０ｒにより植物Ｐの萎れ具合を測定し、この萎れ具合によって細霧制御する構成とする。なお、萎れ具合の数値化にあたっては、朝の植物全体の撮像面積を基準面積（１００％）とし、以後の撮像面積と基準面積との比率から萎れ具合（％）を算出できる。たとえば萎れ具合９０％以下になると細霧を開始し、１００％に戻ると噴霧停止制御する。また、萎れ具合の程度によって細霧の噴霧時間と休止時間の調整を行う（オンタイム制御）構成としてもよい。このように、作業者が確認し難い萎れ具合を測定して細霧制御を行うことで、植物の健全な状態を維持でき、高温期の果実生理障害を低減できる。

次いで、トマトを例に発達ステージを色相により細分化するとともに、色相により収穫適期を評価する方法について説明する。色相は撮像カメラ５０ｆ，５０ｒによる画像を解析することによって演算して数値化し、発達ステージを横軸に積算温度Ｔを縦軸にとって関係性を示すと、図９（Ａ）のようになる。すなわち発達ステージは、図例では薄緑色の催色期Ｇ１～Ｇ５、桃色の桃熟期Ｐ１～Ｐ３、赤色の赤熟期Ｒ１～Ｒ３の順に移行し、所定積算温度ＮＴを超えると収穫適期に達したものと評価判断するものである。なお図例では積算温度Ｔが桃熟期Ｐ１に達すると収穫適期とし、赤熟期Ｒ１に至ると収穫遅れで市場流通に不適の判定としている。このような知見に基づいて、現在の発達ステージＧ１～Ｇ５，Ｐ１～Ｐ３，Ｒ１～Ｒ３において検出される積算温度Ｔと上記収穫までに必要な積算温度ＮＴとの差（差異）ΔＴを各発達ステージに対して演算し検量線Ｌを作成する（同図Ｂ）。そして、従来視認で収穫の見通しを立てていたが、この検量線Ｌを作成しておくことにより現在の発達ステージにおける積算温度Ｔを検出することにより今後必要な積算温度である差ΔＴを客観的に判断できる。そしてこの検量線Ｌを利用することによって次のように発展させることができる。撮像された果実毎に色相を数値化し、発達ステージ毎の果実数ｘ１～ｘ１１を集計する構成とすることにより、未収穫果実の集計を行うことができ収穫計画立案に有効である。また、未収穫果実毎に現在の積算温度Ｔと上記所定積算温度ＮＴの差異を計算し収穫時期までを予測するもので、経験や勘に頼ることなく収穫計画を立てることができる。また所定積算温度Ｔが所定積算温度ＮＴを過ぎてしまった果実数ｘ９～ｘ１１が予定個数以上になるとアラームを作動する構成とすることで、収穫作業の遅れの挽回に寄与できる。更に、気象予報データをダウンロードしておき、栽培室１内設定温度と最高気温とを比較し、または栽培室１内設定温度と最低気温とを比較することにより、積算温度Ｔ算出による収穫予測に用いる平均気温を補正し、収穫予測日を補正する。特に夏季には栽培室１内温度が高くなるので収穫までの日数は短くなり、これを補正によって精度を高くすることができて収穫遅れを防止できる。

さらに、前記したように、未収穫果実毎に現在の積算温度Ｔと収穫適期積算温度ＮＴの差異ΔＴを計算し収穫時期までを予測する構成において、果実温度測定器を備え、果実温度が設定気温（積算温度Ｔ算出に用いる平均気温）に達していない場合には、遮光カーテン４０を強制的に開く構成とする。冬季の早朝のように設定気温に達していない場合に行うと収穫時期の遅れを少なくできる。また、遮光カーテン４０に加え又は代替してグローパイプ（図示せず）により果実近傍の加温を行うことができるよう構成すると、収穫時期の遅れを少なくする。

１ 栽培室
１ｓ 天井部
３０ 外気導入口
２６ａ 細霧噴出手段
２６ｂ 細霧噴出手段
２６ｃ 細霧噴出手段
２６ｄ 細霧噴出手段
３１ 風向計
３５ａ ファン
３５ｂ ファン
３５ｃ ファン
３５ｄ ファン
３６ 濡れセンサ
４０ 遮光カーテン
５０ｆ 撮像カメラ（生長検出手段）
５０ｒ 撮像カメラ（生長検出手段）

Claims (3)

1. 栽培室（１）の側壁に外気導入口（３０）を設け、栽培室（１）の外側四周に複数の細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を設け、複数の細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）に独立して水を供給する構成とし、
   栽培室（１）には、室内空気を室外に送出するファン（３５ａ～３５ｄ）を四周にそれぞれ設け、これらファン（３５）はそれぞれ独立的に駆動、停止できる構成とし、
   風向計（３１）を設け、風向計（３１）の検出値に基づいて、風向によって風が吹き付ける側に設置されるファン（３５）を停止し、対向する側に設置されるファン（３５）を回転するよう構成した植物栽培設備。
2. 栽培される植物（Ｐ）の近傍に濡れセンサ（３６）を備え、濡れセンサ（３６）が濡れを検知した場合には、細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を停止する構成とした請求項１に記載の植物栽培設備。
3. 栽培室（１）の天井部（１ｓ）に遮光カーテン（４０）を開閉可能に設け、遮光カーテン（４０）が所定以上の遮蔽状態のときに細霧噴出手段（２６ａ～２６ｄ）を作動する構成とした請求項１に記載の植物栽培設備。

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