JPH0440835A

JPH0440835A - 養液栽培システム

Info

Publication number: JPH0440835A
Application number: JP2147492A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamaguchi; 山口　征治; Hiroshi Kikuchi; 宏菊池
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1992-02-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は養液によって植物を栽培する養液栽培システム
に係わり、特に養液の成分を制御して植物生育のために
過剰に含まれている有害な成分の管理を適切に行なって
養液管理の効率を向上させる養液栽培システムに関する
。

（従来の技術）植物の生育に必要な無機肥料成分を水に溶かした養液を
使用する養液栽培システムにおいては、ＰＨや導電率（
養液濃度の指標として使用）を指標として、これらを測
定し養液管理を行なっている。

この場合、例えば、養液の導電率が低下したら、濃度の
高い養液を補充して目標値（最適な範囲）まで導電率を
上昇させ、また逆に養液の導電率が上昇したら、水を′
補充して希釈し目標値まで導電率を下げる。

また、ＰＨによる制御についても同様に、酸やアルカリ
を用いてＰＨ値が目標値に納まるように制御する。

（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システムでは、Ｐ
Ｈや導電率を指標として養液管理を行なっているので、
栽培期間を通して植物の生育（栽培）に必要な成分を常
に過不足なく供給することが難しい。

このため、栽培の過程においては、植物の根から出る有
機酸やその他の物質が養液中に溶は出したり、希釈水中
に含まれる滅菌用の残留塩素や塩素イオン等が養液中に
蓄積されたりしているにもかかわらず、ＰＨや導電率を
指標としているため、これを把握できず、追肥や養液の
更新が行われずに植物の生育障害が発生することがあっ
た。

また、ＰＨや導電率等による情報は的確に養液の状態（
成分濃度など）を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や導電率の情報では異
常の原因を追求することが難しく、養液全体を交換（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。

そこで、最近では、特願昭６２−２７９３８１号公報、
特願昭６３−３８４３９号公報、特願平１−３２０６３
７号公報等に記載された各装置のように養液中の個々の
無機イオン成分濃度を測定し、これを指標して不足成分
を含む高濃度養液を補充したり、水を補充したりして養
液管理や養液制御を行なう装置も提案されている。

しかしながら、このような各装置においては、個々の無
機イオン成分濃度を指標としているので、目的とする成
分イオンが不足したり、過剰になったりした場合、これ
を目標値の範囲に制御することができるものの、長期間
のうちには、有機酸や塩素イオンなど、植物の生育に不
必要な成分が蓄積されてしまうという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、養液管理や養液制御を自動
化することができるとともに、長期間にわたって安定に
、かつ確実に、効率良く稼動させることができる養液栽
培システムを提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（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シス
テムは、養液を供給して植物を栽培する養液栽培システ
ムにおいて、養液中の植物の生育に不要な成分または過
剰に含まれていると有害な成分を測定する測定部と、こ
の測定部によって得られた測定結果に基づいて前記養液
の濃度制御、交換制御の少なくともいずれか一方を行な
う制御部とを備えたことを特徴としている。

（作用）上記の構成において、測定部によって養液中の植物の生
育に不要な成分または過剰に含まれていると有害な成分
を測定するとともに、制御部によって前記測定部の測定
結果に基づいて前記養液の濃度制御、交換制御の少なく
ともいずれか一方を行ない植物の生育に最適な養液を得
る。

（実施例）第１図は本発明による養液栽培システムの一実施例を示
すブロック図である。

この図に示す養液栽培システムは養液供給部１と、養液
再生部２と、栽培ベツド部３とを備えており、養液供給
部１によって養液４のり成分を調整するとともに、これ
を栽培ベツド部３に供給し、また養液供給部１の養液４
に不要な成分が所定範囲以上蓄積される毎に養液供給部
１の養液４を養液再生部２に移して養液４の成分を調整
して不要な成分を所定範囲内にした後、養液供給部１に
戻す。

養液供給部１は養液タンク５と、センサ部６と、コント
ローラ７と、酸アルカリ供給部８と、濃厚養液供給部９
と、水供給部１０と、２つの養液送出部１１．１２とを
備えており、成分を調整した養液４を栽培ベツド部３に
供給するとともに、養液供給部１の養液４に不要な成分
が所定範囲以上蓄積される毎に養液４を養液再生部２に
送出する。

養液タンク５は矩形状の箱によって構成されており、そ
の内部に養液４が貯留される。

また、センサ部６は前記養液タンク５に貯留されている
養液４の導電率を測定する導電率計１１と、前記養液タ
ンク５に貯留されている養液４のＰＨを測定するＰＨ計
１２と、前記養液タンク５に貯留されている養液４の塩
素イオン濃度を測定する塩素イオンセンサ１３と、前記
養液タンク５に貯留されている養液４の有機酸濃度を測
定する有機酸センサ１４と、前記養液タンク５に貯留さ
れている養液４の液面レベルが所定レベル以下になった
ときこれを検出する低位側レベルセンサ１５と、前記養
液タンク５に貯留されている養液４の液面レベルが所定
レベル以上になったときこれを検出する高位側レベルセ
ンサ１６とを備えている。

そして、これら導電率計１１〜高位側レベルセンサ１６
によって得られた各測定値や検出結果をコントローラ７
に供給する。

コントローラ７は前記センサ部６から供給される各測定
値や検出結果に基づいて酸アルカリ供給部８や濃厚養液
供給部９、水供給部１０．２つの養液送出部１１．１２
、養液再生部２を制御して養液タンク５内にある養液４
の成分を調整したり。

前記養液タンク５内の養液４を栽培ベツド部３に供給し
たり、養液再生部２に供給したりする。

酸アルカリ供給部８は硫酸溶液等の酸性液を貯留する酸
性液タンク１７と、前記コントローラ７から駆動信号が
供給されたとき前記酸性液タンク１７内の酸性液を汲み
出して前記養液タンク５内に供給するポンプ１８と、水
酸化カリウム溶液等のアルカリ性液を貯留するアルカリ
性液タンク１９と、前記コントローラ７から駆動信号が
供給されたとき前記アルカリ性液タンク１９内のアルカ
リ性液を汲み出して前記養液タンク５内に供給するポン
プ２０とを備えており、前記コントローラ７から駆動信
号が供給されたとき、この駆動信号に応じて酸性液やア
ルカリ性液を前記養液タンク５内に供給する。

また、濃厚養液供給部９は濃厚養液Ａを貯留する濃厚養
液タンク２１と、前記コントローラ７から駆動信号が供
給されたとき前記濃厚養液タンク２１内の濃厚養液Ａを
汲み出して前記養液タンク５内に供給するポンプ２２と
、濃厚養液Ｂを貯留する濃厚養液タンク２３と、前記コ
ントローラ７から駆動信号が供給されたとき前記濃厚養
液タンク２３内の濃厚養液Ｂを汲み出して前記養液タン
ク５内に供給するポンプ２４とを備えており、前記コン
トローラ７から駆動信号が供給されたとき、この駆動信
号に応じて濃厚養液Ａや濃厚養液Ｂを前記養液タンク５
内に供給する。

また、水供給部１ｏは電磁弁２５を備えており、前記コ
ントローラ７から駆動信号が供給されたとき電磁弁２５
を開状態にして前記養液タンク５に水を供給する。

また、一方の養液送出部１１はポンプ２６を備えており
、前記コントローラ７から駆動信号が供給されたとき前
記養液タンク５内の養液４を汲み出してこれを栽培ベツ
ド部３に供給する。

また、他方の養液送出部１２はポンプ２７を備えており
、前記コントローラ７からｌ＠駆動信号供給されたとき
前記養液タンク５内の養液４を汲み出してこれを養液再
生部２に供給する。

また、栽培ベツド部３はＮＦＴ方式等の養液循環式の栽
培ベツド２８と、養液戻しパイプ２９とを備えており、
前記養液供給部１から供給される養液４によって植物を
生育させ、また使用済みの養液４を養液戻しパイプ２９
を介して前記養液タンク５に戻す。

また、養液再生部２は養液再生タンク３０と。

センサ部３１と、コントローラ３２と、エア供給部３３
と、酸アルカリ供給部３４と、濃厚養液供給部３５と、
水供給部３６と、養液送出部３７と、養液排出部３８と
を備えており、前記養液供給部１から供給された養液４
の成分を調整し、これを前記養液供給部１に戻す。

養液再生タンク３０は矩形状の箱によって構成されてお
り、その内部に前記養液供給部１から供給された養液４
が貯留される。

また、センサ部３１は前記養液タンク３０に貯留されて
いる養液４の導電率を測定する導電率計４０と、前記養
液タンク３０に貯留されている養液４のＰＨを測定する
ＰＨ計４１と、前記養液タンク３０に貯留されている養
液４の塩素イオン濃度を測定する塩素イオンセンサ４２
と、前記養液タンク３０に貯留されている養液４の有機
酸濃度を測定する有機酸センサ４３と、前記養液タンク
３０に貯留されている養液４の液面レベルが所定レベル
以上になったときこれを検出する高位側レベルセンサ４
４とを備えており、これら導電率計４０〜高位側レベル
センサ４４によって得られた各測定値や検出結果をコン
トローラ３２に供給する。

コントローラ３２は前記コントローラ７から供給される
制御信号や前記センサ部３１から供給される各測定値、
検出結果に基づいてエア供給部３３や酸アルカリ供給部
３４、濃厚養液供給部３５、水供給部３６、養液送出部
３７、養液排出部３８を制御して養液再生タンク３０内
の養液成分を調整したり、前記養液再生タンク３０内の
養液４を前記養液供給部１に供給したり、排出したりす
る。

エア供給部３３は前記コントローラ３２から駆動信号が
供給されたときエアを取り込むエアポンプ４５と、この
エアポンプ４５によって取り込まれたエアによって前記
養液再生タンク３０内の養液４中に気泡を発生させる散
気管４６とを備えており、前記コントローラ３２から駆
動信号が供給されたとき、エアポンプ４５を動作させて
散気管４６から気泡を発生させ養液再生タンク３０内の
養液４を曝気させる。

また、酸アルカリ供給部３４は酸性液を貯留する酸性液
タンク４７と、前記コントローラ３２から駆動信号が供
給されたとき前記酸性液タンク４７内の酸性液を汲み出
して前記養液タンク３０内に供給するポンプ４８と、ア
ルカリ性液を貯留するアルカリ性液タンク４９と、前記
コントローラ３２から駆動信号が供給されたとき前記ア
ルカリ性液タンク４９内のアルカリ性液を汲み出して前
記養液タンク３０内に供給するポンプ５０とを備えてお
り、前記コントローラ３２から駆動信号が供給されたと
き、この駆動信号に応じて酸性液やアルカリ性液を前記
養液再生タンク３０内に供給する。

また、濃厚養液供給部３５は濃厚養液Ａを貯留する濃厚
養液タンク５１と、前記コントローラ３２から駆動信号
が供給されたとき前記濃厚養液タンク５１内の濃厚養液
Ａを汲み出して前記養液タンク３０内に供給するポンプ
５２と、濃厚養液Ｂを貯留する濃厚養液タンク５３と、
前記コントローラ３２から駆動信号が供給されたとき前
記濃厚養液タンク５３内の濃厚養液Ｂを汲み出して前記
養液タンク３０内に供給するポンプ５４とを備えており
、前記コントローラ３２から駆動信号が供給されたとき
、この駆動信号に応じて濃厚養液Ａや濃厚養液Ｂを前記
養液再生タンク３０内に供給する。

また、水供給部３６は電磁弁５５を備えており、前記コ
ントローラ３２から駆動信号が供給されたとき電磁弁５
５を開状態にして前記養液再生タンク３０に水を供給す
る。

また、養液送出部３７はポンプ６０を備えており、前記
コントローラ３２から駆動信号が供給されたとき前記養
液再生タンク３０内の養液４を汲み出してこれを前記養
液タンク５に戻す。

また、養液排出部３８はポンプ６１を備えており、前記
コントローラ３２から駆動信号が供給されたとき前記養
液再生タンク３０内の養液４を排呂して廃棄する。

次に、第１図を参照しながらこの実施例の栽培工程、養
液再生工程を説明する。

（通常の栽培工程）まず、栽培工程においては、コントローラ７の制御の下
にポンプ２６によって養液タンク５内の養液４が汲み出
されて栽培ベツド２８に供給されるとともに、栽培ベツ
ド２８を通過して流出した養液４が養液戻しパイプ２９
を介して前記養液タンク５内に戻される。

また、導電率計１１、Ｐ　Ｈ計１２、塩素イオンセンサ
１３、有機酸センサ１４によって養液タンク５内にある
養液４の導電率、ＰＨ１塩素イオン濃度、有機酸濃度が
測定されてこれらの各測定結果がコントローラ７に供給
されるとともに、低位側レベルセンサ１５、高位側レベ
ルセンサ１６の検出結果がコントローラ７に供給される
。

そして、導電率やＰＨ５塩素イオン濃度、有機酸濃度、
低位側レベルセンサ１５、高位側レベルセンサ１６の検
出結果が目標値や許容値の範囲外であるとき、コントロ
ーラ７によってこれが検知されてこの検知結果に応じて
各ポンプ１８〜２７や電磁弁２５が駆動される。

例えば、養液タンク５内にある養液４のレベルが低位側
レベルセンサ１５の位置より下がった場合には、養液タ
ンク５内にある養液４の導電率が許容範囲内に納まるよ
うに各ポンプ２２．２４や電磁弁２５が駆動されて濃厚
養液Ａおよび濃厚養液Ｂ、水が養液タンク５に供給され
、高位側レベルセンサ１６の位置まで養液４が満たされ
たとき各ポン２２．２４プや電磁弁２５の駆動が停止さ
せられる。

また、養液タンク５内にある養液４の濃度、即ち導電率
が目標値範囲より低くなった場合には、各ポンプ２２．
２４が駆動されて濃厚養液Ａや濃厚養液Ｂが養液タンク
５内に供給され導電率が目標値範囲にされ、また養液タ
ンク５内にある養液４の濃度（導電率）が目標値範囲よ
り高くなった場合には、電磁弁２５が開かれて養液タン
ク５内に水が供給され導電率が目標値範囲にされる。

この場合、養液タンク５内にある養液４のレベルが上限
値になっても、まだ導電率が高過ぎるときには、ポンプ
２７が駆動されて養液４の一部が養液再生タンク３０内
に移されて養液タンク５内にある養液４の導電率が目標
値範囲にされる。

また、ＰＨが目標値範囲外になったときも同様に、各ポ
ンプ１８．２０が選択的に駆動されて酸性液またはアル
カリ性液のいずれかが養液タンク５内に供給されてＰＨ
が目標値範囲内にされる。

また、塩素イオン濃度が許容値以上となった場合には、
電磁弁２５が開かれて養液タンク５内に水が供給され塩
素イオン濃度が許容値にされるとともに、各ポンプ２２
．２４が駆動されて水の供給によって導電率が下がった
分だけ養液タンク５内に濃厚養液Ａおよび濃厚養液Ｂが
供給され導電率が目標値範囲にされる。

またこの場合も、養液タンク５内にある養液４のレベル
が上限値になっても、まだ導電率が高過ぎるときには、
ポンプ２７が駆動されて養液４の一部が養液再生タンク
３０内に移さ九て養液タンク５内にある養液４の導電率
が目標値範囲にされる。

また、有機酸濃度が許容値以上になった場合も同様に電
磁弁２５が開かれて養液タンク５内に水が供給されると
ともに、各ポンプ２２．２４が駆動されて養液タンク５
内に濃厚養液Ａや濃厚養液Ｂが供給され有機酸濃度が許
容値以下にされる。

またこのとき、養液タンク５内にある養液４のレベルが
上限値になっても、まだ有機酸濃度が高過ぎるときには
、ポンプ２７が駆動されて養液４の一部が養液再生タン
ク３０内に移されて養液タンク５内にある養液４の有機
酸濃度が許容値以下にされる。

（養液再生工程工程）また、養液タンク５内の塩素イオン濃度または有機酸濃
度が許容値よりも高くなり過ぎて、栽培用の養液タンク
５内だけでは処理しきれなくなり、養液４が養液再生タ
ンク３０に移されたとき、導電率計４Ｃ）、ＰＨ計４１
、塩素イオンセンサ４２、有機酸センサ４３によって養
液再生タンク３０内にある養液４の導電率やＰＨ，塩素
イオン濃度。

有機酸濃度が測定され、これらの各測定結果がコントロ
ーラ３２に供給される。

そして、導電率やＰＨ，＠素イオン濃度、有機酸濃度が
目標値や許容値の範囲外であるとき、コントローラ３２
によってこれが検知されてこの検知結果に応じて各ポン
プ４５〜５４や電磁弁５５．６１が駆動される。

例えば、塩素イオン濃度が過剰な場合には、電磁弁５５
が駆動されて養液再生タンク３０内に水が供給されて塩
素イオン濃度が許容値以下にされるとともに、各ポンプ
４８．５０が駆動されて養液再生タンク３０内に濃厚養
液Ａおよび濃厚養液Ｂが供給されて導電率が目標値範囲
にされる。

またこのとき、養液再生タンク３０内に水を供給して養
液４のレベルが高位側レベルセンサ４４の位置に達して
も、塩素イオン濃度が許容値以下にならない場合には、
電磁弁６１が開かれて養液４の一部が排出されて廃棄さ
れる。

また、ＰＨが目標値範囲でない場合には、各ポンプ５２
．５４が選択的に駆動されて養液再生タンク３０内に酸
性液またはアルカリ性液のいずれかが供給されてＰＨが
目標値範囲にされる。

また、有機酸濃度が過剰な場合には、まずポンプ４８が
駆動されて養液再生タンク３０内に酸性液が供給され、
養液４のＰＨが“３”以下にされた後、エアポンプ４５
が駆動されて養液再生タンク３ｏの底に設置されている
散気管４６から気泡が放出される。これによって、養液
４が曝気されて養液４中の有機酸が分子状態にされガス
とじて大気中に揮散されるとともに、曝気によって養液
４中の有機酸量が低減させられて養液４中の残留塩素が
低減させられる。

この後、ポンプ５０が駆動されて養液再生タンク３０内
にアルカリ性液が供給されＰＨが目標値にされた後、電
磁弁５５が開かれるとともに、各ポンプ５２．５４が駆
動されて養液再生タンク３０内に水や濃厚養液Ａ、濃厚
養液Ｂが供給され導電率が目標値範囲にされる。

またこのとき、養液再生タンク３０内の養液４が上限レ
ベルになっても、有機酸濃度が許容値以下にならないと
きには、電磁弁６１が開かれて養液再生タンク３０内の
養液４の一部が排出されて廃棄される。

そして、上述した処理によって養液４の再生が終了した
とき、ポンプ６０が駆動されて養液再生タンク３０内の
養液４が養液タンク５に戻されたり、他の植物の栽培工
程（図示は省略する）に供給されたりする。

このようにこの実施例においては、養液タンク５内にあ
る養液４の有機酸濃度や塩素イオン濃度をも制御するよ
うにしているので、養液管理や養液制御を自動化するこ
とができるとともに、長期間にわたって安定に、かつ確
実に、効率良く稼動させることができる。

また、上述した実施例においては、植物の生育に不要な
成分として塩素イオンや有機酸に注目したシステムにし
ているが、植物の生育に不要な成分または過剰にあると
有害な成分として亜鉛やナトリウム等を検知するセンサ
を設け、養液４中の亜鉛濃度やナトリウム濃度等を監視
しながら養液４の管理を行なうようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、養液管理や養液制
御を自動化することができるとともに、長期間にわたっ
て安定に、かつ確実に、効率良く稼動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による養液栽培システムの一実施例を示
すブロック図である。１・・・養液供給部２・・・養液再生部３・・・栽培ベツド部４・・・養液５・・・養液タンク６・・・測定部（センサ部）７・・・制御部（コントローラ）３０・・・別のタンク（養液再生タンク）３３・・・空
気供給部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）養液を供給して植物を栽培する養液栽培システム
において、養液中の植物の生育に不要な成分または過剰に含まれて
いると有害な成分を測定する測定部と、この測定部によ
って得られた測定結果に基づいて前記養液の濃度制御、
交換制御の少なくともいずれか一方を行なう制御部と、を備えたことを特徴とする養液栽培システム。
（２）前記測定部は植物の生育に不要な成分または過剰
に含まれていると有害な成分として塩素イオン濃度、有
機酸濃度、亜鉛濃度、ナトリウム濃度の少なくともいず
れか１つを測定する請求項１記載の養液栽培システム。
（３）前記制御部は通常の栽培工程に用いる養液タンク
内で処理しきれない濃度の不要成分が蓄積されていると
き、養液タンク内にある養液の一部または全部を別のタ
ンクに移送して希釈や養液成分の調整を行なって養液を
再生する請求項１または２記載の養液栽培システム。
（４）養液を曝気して植物の生育に不要な成分または過
剰に含まれていると有害な成分を低減させる請求項１な
いし３のいずれかに記載の養液栽培システム。