JPH044851B2

JPH044851B2 -

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Publication number: JPH044851B2
Application number: JP61107324A
Authority: JP
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1992-01-29
Also published as: JPS62262926A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、養液栽培などに用いる植物の栽培
装置に係り、特に、栽培植物側に養液を圧送する
圧送ポンプや養液の濾過手段の異常回避に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、植物の栽培には、土壌を用いて行う従来
からの土耕栽培に対して、繊維状物質などの人工
的な培養媒体に植物を植付けて、植物を育成する
のに必要な養分や水などの養液を供給して行う養
液栽培がある。

このような養液栽培は、土耕栽培に比較して衛
生的で、植物ごとに最適条件を設定でき、育成
上、栽培管理が行い易いなどの優れた特徴を有し
ているが、植物に対する養液の供給管理が極めて
重要である。

この養液栽培には、たとえば、植物に対して養
液を滴下あるいは噴霧する潅水方式などが用いら
れている。この潅水方式は、一定の時間間隔を以
て断続滴に養液を植物に供給するものである。し
たがつて、植物の根は潅水による湿潤状態と、潅
水停止（水切り）による養液の蒸散および空気と
の接触を交互に繰り返すことにより、植物は湿潤
状態においては養液からの養分の吸収、また、潅
水停止状態においては主として空気との接触によ
る酸素の吸収が十分に行なわれ、その育成が促進
される。

そして、栽培地では、人工的な培地に植物を植
付け、その培地に養液を供給して栽培を行うが、
その場合、養液はタンクに溜め、そのタンクから
栽培地の近傍に供給路を通して養液を圧送する。
圧送された養液は、供給路から培地に延長したド
リツプノズルによつて、噴霧し、あるいは滴下す
ることにより、養液が植物に供給される。

このような養液の供給管理には、供給路に圧力
計を設置してその圧力を監視し、管理者が供給、
停止を行うもの、自動制御によつて特定の時間間
隔を設定し、その時間間隔に日射量などの補正値
を加味して養液の供給量を制御するものなどが考
えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような養液栽培において、植物の育成に必
要な養液の供給量は、植物によつて異なるもの
の、一定の範囲で定まつており、その供給量が不
足すると、植物の育成を妨げたり、極端な場合に
は植物を枯死させてしまうおそれがある。

養液は、水または水と肥料との混合液からな
り、一定量をタンクに溜めて供給路を通して圧送
ポンプなどを用いて培地側に圧送するが、その場
合、フイルタを用いて濾過した後、ドリツプノズ
ル側に送られる。フイルタは、養液に含まれる固
形物によるドリツプノズルの詰まりを防止するた
めに設置される。そして、圧送ポンプは、このよ
うな養液によつて故障を生じ易く、また、フイル
タも目詰まりを生じ易い。

ところで、圧送ポンプが故障し、あるいは、養
液を通過させるフイルタの能力が低下すると、植
物に対する養液の供給量が低下するおそれがあ
る。養液を回収して再利用するリサイクル方式で
は、その回収量が不足する程度で済む場合もある
が、ドリツプ潅水により供給した養液を廃棄する
ワンウエイ方式では、植物に供給すべき養液の量
が不足することになる。

そこで、この発明は、養液の供給を安定化させ
て植物の育成の促進を図ることができる、植物の
栽培装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の植物の栽培装置は、植物２を植付け
た培地（栽培地７１）に供給すべき養液Wnを溜
める養液タンク３０と、この養液タンクと前記培
地との間に設置された養液路（供給管４）に設置
されて前記養液タンクからの前記養液を前記培地
に圧送する第１の圧送手段（圧送ポンプ６）と、
この第１の圧送手段に併設されて前記養液タンク
からの前記養液を前記培地に圧送する第２の圧送
手段（圧送ポンプ１０６）と、前記第１又は第２
圧送手段を選択的に駆動する圧送駆動手段（ポン
プ・バルブ駆動回路１１８）と、前記第１又は第
２の圧送手段を通して圧送される前記養液を濾過
する第１の濾過手段（フイルタ８）と、この第１
の濾過手段にバルブ（制御バルブ１１２）を通し
て併設され、前記第１又は第２の圧送手段を通し
て圧送される前記養液を濾過する第２の濾過手段
（フイルタ１１４）と、前記バルブを選択的に動
作させるバルブ駆動手段（ポンプ・バルブ駆動回
路１１８）と、前記第１及び第２の濾過手段と前
記培地との間の前記養液路に設置され、通過する
前記養液の圧力を検出する圧力検知手段（圧力ス
イツチ１０）と、この圧力検知手段が圧力異常を
検知したとき前記圧送駆動手段を動作させ、前記
第１又は第２の圧送手段を動作させるとともに前
記バルブを開く制御手段（切換・警報制御回路１
１６）と、この制御手段の制御出力に応じて警報
を発生する警報手段（警報器１２、警報駆動回路
８０）とを備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

このように構成すれば、養液タンクと培地との
間に設置された養液路に養液タンクからの養液を
培地に圧送する第１の圧送手段に対して、第２の
圧送手段が併設され、これら第１及び第２の圧送
手段と培地との間の養液路に設置された第１の濾
過手段に対してバルブを介して第２の濾過手段が
設置されているので、圧力検知手段による圧力異
常の検知に基づく制御手段の制御動作を以てバル
ブ駆動手段により第１又は第２の圧送手段を選択
的に動作させるとともに、バルブを開閉させて第
１又は第２の濾過手段を選択的に用いることがで
きる。また、圧力異常が生じたとき、制御手段の
制御出力によつて警報手段を通じて警報を発する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図は、この発明の植物の栽培装置の一実施
例を示す。

第１図において、地下水、雨水などの農業用水
からなる希釈水としての原水Wrは、フイルタ１
６によつて不純物などを濾過した後、供給管１８
を通して原液タンク２０，２２，２４に供給され
るとともに、供給管２６を通して養液混合希釈化
手段としての養液タンク３０に供給される。原水
Wrの流量はバルブ３２によつて調整されるが、
その流量は、流量センサ３４によつて電気的に検
出され、Ｍは流量を表わすその流量信号を示す。

また、原水Wrの水量は水量計３６によつて計
測されるとともに、各原液タンク２０，２２，２
４に対する原水Wrの供給量はバルブ３８，４０，
４２によつて個別に調整される。各原液タンク２
０，２２，２４には肥料や肥料とともにPH補正剤
を装填し、その肥料と原水Wrとを混合して原液
Wo₁、Wo₂、Wo₃が形成される。原液Wo₁、Wo₂
は成分の異なる肥料原液とし、原液Wo₃を養液
WnのPH補正原液としてもよい。各原液タンク２
０，２２，２４内の原液Wo₁、Wo₂、Wo₃は、フ
ロートスイツチ４４，４６，４８によつて電気的
に検出され、FSW₁、FSW₂、FSW₃は原液Wo₁、
Wo₂、Wo₃の容量を表わす容量信号を示す。そし
て、各原液タンク２０，２２，２４の原液Wo₁、
Wo₂、Wo₃は、駆動信号PC₁、PC₂、PC₃によつ
て個別に駆動される定量バルブなどの定量吐出器
５０，５２，５４およびボールバルブ２８を介し
て養液タンク３０に供給される。ボールバルブ２
８は、一定の液位に応じて開閉する弁であり、液
位の低下に従つて原液Wo₁、Wo₂、Wo₃が養液タ
ンク３０に供給される。したがつて、養液タンク
３０には供給管２６から原水Wrが所定量供給さ
れるとともに、各原液タンク２０，２２，２４か
ら原液Wo₁、Wo₂、Wo₃が供給され、両者が混合
されて養液Wnが形成されるので、養液タンク３
０は養液Wnを蓄積するとともに、原水Wrと原液
Wo₁、Wo₂、Wo₃との混合手段を兼ねている。こ
の養液タンク３０には、養液Wnの容量を電気的
に検出する水位センサ５５、養液Wnの温度を電
気的に計測する温度センサ５６、養液WnのPH濃
度を電気的に検出するPHセンサ５８、養液Wn
の濃度を電気的に検出する濃度センサ６０が設け
られ、ERは水位信号、RWは温度信号、PHはPH
信号、ECは濃度信号を表わす。

また、供給管１８はバルブ６２を挟んで分岐管
６４，６６が設けられ、各分岐管６４，６６には
バルブ６８，７０が設けられて養液タンク３０に
導かれ、各分岐管６４，６６からも原水Wrが養
液タンク３０に供給される。

そして、養液タンク３０には栽培地７１側へ養
液Wnを供給する養液路としての供給管４が設け
られており、養液Wnは供給管４を通してバルブ
７２を通過した後、圧送手段としての圧送ポンプ
６によつて圧送される。この圧送ポンプ６の吐出
側には原水Wrの供給管１８に連結された分岐管
７４が設けられて、原水Wrを供給管４に通すこ
とが可能であり、また、圧送ポンプ６によつて圧
送される養液Wnの管内圧力は、圧力計７６によ
つて計測される。

供給管４には、養液Wnを濾過する濾過手段と
してフイルタ８が設置されており、このフイルタ
８によつて養液Wnは濾過された後、圧力検知手
段としての圧力スイツチ１０によつて管内圧力の
異常が検出される。圧力スイツチ１０は所定の圧
力を検出して開閉する接点を備えており、その接
点は、所定圧力以上で閉、所定圧力未満で開とな
る。そこで、その接点に通電しておけば、接点の
開閉によつて接点間に電気的変化を生じ、所定圧
力以上であるか否かを表す検出出力として電気信
号を取り出すことができる。圧送ポンプ６の異常
又はフイルタ８の目詰まりが発生すると、管内圧
力が低下し、その結果、圧力スイツチ１０の接点
が開となり、圧力スイツチ１０にはその圧力低
下、即ち、異常状態を表す電気信号が得られる。
したがつて、警報制御回路７８は、圧力スイツチ
１０からの検出信号から養液Wnの圧力異常を検
知し、検知出力を警報駆動回路８０に加える。警
報駆動回路８０は、その警報駆動出力を警報器１
２に加え、異常を告知する。この場合、警報器１
２はランプなどの発光手段、ブザーなどの音響発
生手段などの告知手段を用いることができる。

そして、養液Wnは、供給管４を通して植物２
の栽培地７１に設置された複数のベツドB₁、B₂
……Bnに供給された後、植物２の栽培地７１か
ら戻り管８２を経て再び養液タンク３０に回収さ
れる。この場合、戻り養液Wn′は、バルブ８４の
開閉で調整される。

第２図は、栽培地７１および栽培制御装置を示
す。

栽培地７１は、特定の環境を設定する建屋８６
内に設定し、人工培地としてのベツドＢを形成し
て、その上面に苗木用培地８８を設置する。これ
らベツドＢおよび苗木用培地８８は、ロツクウー
ル（商標）としての栽培用媒体で構成して植物２
を植付ける。そして、栽培地７１に引いた養液
Wnの供給管４には、養液Wnを植物２に導く養
液ノズルとしてのドリツプノズル９０を設置し、
そのドリツプノズル９０を介して養液Wnを植物
２の根元に滴下または噴霧する。

この場合、栽培地７１には、建屋８６内に環境
状態を検出するための環境センサとして、日射を
電気的に検出する日射センサ９２、温度を電気的
に検出する温度センサ９４および湿度を電気的に
検出する湿度センサ９６を設置する。Ｓは日射信
号、Ｔは温度信号、Ｗは湿度信号を表わす。

また、栽培地７１の状況を検出する栽培センサ
として培地８８の温度を電気的に検出する温度セ
ンサ９８およびベツドＢの湿潤状態を電気的に検
出する湿度センサ１００を設置する。Ｒは温度信
号、TWは湿度信号を表わす。

そして、栽培地７１および管路系統などで得ら
れた日射信号Ｓ、温度信号Ｔ、湿度信号Ｗ、温度
信号Ｒ、湿度信号TW、流量信号Ｍ、容量信号
FSW₁、FSW₂、FSW₃、水位信号ER、温度信号
RW、PH信号PH、濃度信号ECは、栽培制御回路
１０２に加えられ、植物２の養液Wnの成分、養
液Wnの供給量、供給間隔などの最適条件が演算
あるいは設定されて、その制御信号が駆動回路１
０４に供給される。駆動回路１０４は、制御信号
に応じて駆動出力Ｐを圧送ポンプ６に供給して圧
送ポンプ６を駆動し、また、駆動信号PC₁、PC₂、
PC₃は定量吐出器５０，５２，５４に加えられて
原液Wo₁、Wo₂、Wo₃の供給量が制御される。こ
の場合、圧送ポンプ６は一定の時間間隔で駆動さ
れて、養液Wnが栽培地７１に送られる。送られ
た養液Wnは、供給管４からドリツプノズル９０
によつて植物２に滴下される。

なお、第１実施例において、警報制御回路７８
と栽培制御回路１０２とを一体に構成してもよ
く、また、マイクロコンピユータなどの演算制御
装置を用いて栽培制御および警報制御を実現する
こともできる。

第３図は、この発明の植物の栽培装置の一実施
例を示す。

この実施例の栽培装置は、養液路としての供給
管４に対して、養液路としての供給管１４ａを並
列に設けて、各供給管４，１４ａに養液Wnを培
地７１に圧送すべき第１及び第２の圧送手段とし
て圧送ポンプ６，１０６とともに逆止弁１０８，
１１０を設け、また、圧力計７６の計測点を通過
した供給管４に対して養液路としての供給管１４
ｂを設け、供給管４に第１の濾過手段としてのフ
イルタ８を設置し、供給管１４ｂに制御バルブ１
１２とともに第２の濾過手段としてのフイルタ１
１４を設置したものである。

このように構成すれば、圧力スイツチ１０の検
出信号が制御手段としての切換・警報制御回路１
１６に加えられ、圧力異常が生じていない場合に
は、供給管４側の圧送ポンプ６およびフイルタ８
の動作が優先される。この場合、ポンプ又はバル
ブの駆動を切換えかつ駆動する駆動手段としての
ポンプ・バルブ駆動回路１１８から圧送ポンプ６
に駆動信号Po₁が加えられるとともに、供給管１
４ｂの制御バルブ１１２は閉じられる。したがつ
て、養液Wnは供給管４によつて圧送されて、フ
イルタ８で濾過された後、栽培地７１に送られ
る。

また、圧送ポンプ６またはフイルタ８に故障が
発生して、圧力スイツチ１０の圧力信号Ｐによつ
て切換・警報制御回路１１６がその異常を検知す
ると、その切換・警報制御回路１１６の制御出力
によつてポンプ・バルブ駆動回路１１８からの圧
送ポンプ６に対する駆動信号Po₁が解除されて、
圧送ポンプ６が停止されるとともに、圧送ポンプ
１０６に対する駆動信号Po₂が出力されて、圧送
ポンプ１０６が駆動される。このとき、同時にポ
ンプ・バルブ駆動回路１１８から制御バルブ１１
２に駆動信号VCが加えられて、制御バルブ１１
２が開かれる。したがつて、供給管４が開通して
いた場合、圧力異常が生じたとき、供給管１４
ａ，１４ｂ側に切り換えられて、養液Wnが栽培
地７１に圧送される。また、このとき、その異常
状態は、切換・警報制御回路１１６によつて検知
され、その制御信号が警報駆動回路８０に与えら
れて、警報器１２によつて告知されるので、その
告知によつて、管理者は圧送ポンプ６の故障の修
理またはフイルタ８の交換を行う。

また、供給管１４ａ，１４ｂ側が開通している
とき、圧力スイツチ１０によつて圧力異常が検出
された場合には、供給管４側に動作を切り換えて
養液Wnを栽培地７１に圧送する。このとき、同
様に警報器１２によつて異常状態の発生が告知さ
れるので、供給管１４ａ，１４ｂ側の圧送ポンプ
１０６の故障や修理やフイルタ１１４の交換を行
う。

この結果、栽培地７１には養液Wnの供給が安
定して行われるので、養液供給の信頼性が高めら
れて、植物２の栽培の促進が図られる。

なお、第２実施例において、栽培制御回路１０
２と切換・警報制御回路１１６とを一体に構成し
てもよく、また、マイクロコンピユータなどの演
算制御装置を用いて栽培制御および警報制御を実
現することもできる。

また、各実施例では、養液Wnとして水と肥料
の混合液について説明したが、この発明は、水を
養液として供給する場合にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、養液
タンクから養液を培地に対して間断なく供給で
き、養液の供給の安定化を実現できるとともに、
管理者は、警報によつて第１又は第２の圧送手
段、第１又は第２の濾過手段の異常を知ることが
でき、植物に対する養液の供給を停止させること
なく、故障している第１又は第２の圧送手段の交
換や修理、目詰まりを起こしている第１又は第２
の濾過手段の交換や洗浄等を迅速に行うことがで
き、各設備の保守の容易化を図ることができ、植
物の育成を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の植物の栽培装置の一実施例
の配管系統を示す図、第２図は第１図の植物の栽
培装置の制御系統を示す回路図、第３図はこの発
明の植物の栽培装置の一実施例の配管系統を示す
図である。 Wn……養液、２……植物、４，１４ａ，１４
ｂ……供給管（養液路）、６……圧送ポンプ（第
１の圧送手段）、８……フイルタ（第１の濾過手
段）、１０……圧力スイツチ（圧力検知手段）、１
２……警報器（警報手段）、３０……養液タンク、
７１……栽培地（培地）、８０……警報駆動回路
（警報手段）、１０６……圧送ポンプ（第２の圧送
手段）、１１２……バルブ（制御バルブ）、１１４
……フイルタ（第２の濾過手段）、１１６……切
換・警報制御回路（制御手段）、１１８……ポン
プ・バルブ駆動回路（駆動手段）。

Claims

【特許請求の範囲】１植物を植付けた培地に供給すべき養液を溜め
る養液タンクと、この養液タンクと前記培地との間に設置された
養液路に設置されて前記養液タンクからの前記養
液を前記培地に圧送する第１の圧送手段と、この第１の圧送手段に併設されて前記養液タン
クからの前記養液を前記培地に圧送する第２の圧
送手段と、前記第１又は第２の圧送手段を選択的に駆動す
る圧送駆動手段と、前記第１又は第２の圧送手段を通して圧送され
る前記養液を濾過する第１の濾過手段と、この第１の濾過手段にバルブを通して併設さ
れ、前記第１又は第２の圧送手段を通して圧送さ
れる前記養液を濾過する第２の濾過手段と、前記バルブを選択的に動作させるバルブ駆動手
段と、前記第１及び第２の濾過手段と前記培地との間
の前記養液路に設置され、通過する前記養液の圧
力を検出する圧力検知手段と、この圧力検知手段が圧力異常を検知したとき前
記圧送駆動手段を動作させ、前記第１又は第２の
圧送手段を動作させるとともに前記バルブを開く
制御手段と、この制御手段の制御出力に応じて警報を発生す
る警報手段と、を備えたことを特徴とする植物の栽培装置。