JPS61195629A - 栽培用給液方法およびその給液装置 - Google Patents

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】 〈産業−にの利用分野〉 本発明は、培養液を培地に供給する栽培用給液ブＪ法お
よびその給液装置に関し、特に、所定の時刻又は培地の
保液状態に応じて培養液を自動的に供給することのでき
る栽培用給液方法およびその給液装置に関する。

〈従来技術〉 水耕栽培においては、栄養成分の濃縮原液（以下、「原
液」という）と水を含む培養液を培地に供給する必要が
ある。この培養液は所定の濃度に設定されたものを使用
するのが好ましく、かつ培地内の保液量−は常に一定範
囲の量であることが好ましい。

しかし培地に含まれる培養液の量は、植物による吸収、
温度、日照、時間の経過等によりたえず変化するため、
これを常に−・定範囲に保つために多くの労力、手間を
要していた。

＜１］的〉 本発明のＬ１的は、培地に含まれる培養液の保液量の変
化に応じて、随時又は定時的に培地へ培養液の供給を自
動的に行うことのできる方法および装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、培地へ供給するための培養液を、
常に所定の濃度で所定の縫を貯液しておくことのできる
方法および装置を提供することにある。

く構成〉 本発明は「貯液槽内の培養液の液量および濃度を設定範
囲で保持するとともに、培地への給液を設定時刻の到来
および／又は培地内の培養液量の変化に応じて行ない、
また給液停止は所定の給液時間の終了又は培地内の培養
液量の変化に応じて行うことを特徴とする栽培用給液方
法」および「培養液を貯液するための貯液槽と、該貯液
槽から培地へ培養液を供給するための送液機構と、該貯
液槽へ水を供給するための給水機構と、原液を貯液する
ための原液タンクと、該原液をＬ記貯液槽へ供給するた
めの原液供給機構と、該貯液槽内上記設された液面セン
サおよび濃度センサと、−に記Ｊ？１ｉｔ！内の保液量
を検出するための保液量センサと、タイマー回路と、」
−配液面センサおよび濃度センサからの信号により」二
記給水機構および原液供給機構を制御するためのｌ貯液
量制御回路と、−１−配係液量センサからの信りにより
１一記送液機構を制御するための送液制御回路と、を有
する制御回路と、からなる栽培用給液装置」である。

〈実施例〉 次に本発明の実施例を図面により説明することとする。

第１図には本発明を適用した水耕栽培用の給液装置（１
）が示されている。

（２）は培養液を貯液する貯液槽、（３）はベッド状に
形成した培地、（４）　、　（５）は２種の原液の原液
を貯液するための原液タンク、Ｃ６）　、　（？）は該
原液タンク（４）（５）から貯液槽（２）に原液を供給
する配管（８）　（８）に設けられた電磁弁、（ｌＯ）
はＰＨ調節用の酸を貯液する酸液タンク、（１１）は該
酸液タンク（１０）から貯液槽（２）に酸を供給する配
管（１２）に設けられた電磁弁、（１３）は貯液槽（２
）内の培養液を循環させるための循環ポンプ、（１４）
は循環用配管である。

各配管（８）　（８）（１２）は、循環用配管（１４）
に接続されている。

而して原液供給機構は、上記配管（８）（９）、電磁弁
（８）（７）、循環用配管（１４）、循環ポンプ（１３
）により構成されている。また、給水機構は貯液槽（２
）に井戸からの水を供給するための給水ポンプ（１５）
、該給水用の給水管（１６）により構成されている。な
お、該給水機構は、貯液槽（２）に水道からの水を給水
管（１６）を会して供給するものとしてもよい。この場
合はポンプ（１３）に代えて電磁弁（図示せず）を設け
るものとする。

（１７）は貯液槽（２）内上記設されたＰＨ（ペーパー
）センサ、（１８）は同じく貯液槽（２）内上記設され
た濃度センサ、（１９）は同じく貯液槽（２）内上記設
された貯液量検出用の液面センサである。

送液機構は、貯液槽（２）から培１１！＋　（３）に培
養液を供給するための給液ポンプ（２ｏ）、送液用の給
液管（２１）、該給液管（２１）の貯液槽（２）内光端
上記設されたストレーナ（２２）から構成されている。

（２３）、（２４）はそれぞれ給液管（２１）の適所上
記設された圧力計、流量語。（２５）は給液調整管、（
２６）は調整弁である。

（２７）は制御ボックスであり、−上記の各機構の作動
を制御するための電気回路が収納されている。

この装置の動作の概略は次の通りであ る。貯液槽（２）に貯液されている培養液を必要に応じ
て給液ポンプ（２０）により給液管（２１）を介して培
地（３）に供給する。

而して培養液を調製する場合には、Ｌ配給液が停止トさ
れたとき、まず給水ポンプ（１５）により井戸等から水
を貯液槽（２）に補給する。液面センサ（１９）により
貯液槽（２）の液面が一定のレベルに達したことを検出
すると水の供給をＩにめ、循環ポンプ（１３）により貯
液槽（２）内の培養液を循環用配管（Ｉ４）を介して循
環させ、補給された水とすでに貯液されていた培養液と
を混合攪拌する。

次いで混合された培養液の濃度を濃度センナ（１８）に
より検出し、設定した濃度に達していない場合には、電
磁弁（Ｂ）　（７）を開いて原液タンク（４）（５）か
ら培養液の原液を貯液槽（２）に供給する。このとき、
循環ポンプ（１３）が作動するので攪拌混合される。

また原液供給の後に混合された培養液のＰＨをＰＨセン
サ（１７）により検出し、設定されたＰ　Ｈに達してい
ない場合には、電磁弁（１１）を開いて酸液タンク（１
０）から酸を貯液槽（２）に供給する。

このようにして貯液槽（２）内の培養液を常に一定の液
量、濃度およびＰＨに保っておくことにより、培地（３
）内の培養液の保液状態に応じて、給液と給液停止を自
動的に繰り返すことができるようにしたものである。

なお、ＰＨセンサ（１７）および酸液タンク（ｌＯ）は
必要に応じて設けるものとしてもよい。

次に第２図に示すタイミングチャートにより、貯液槽（
２）内に貯液する所定濃度の培養液を調製する動作につ
いてさらに詳細に説明する。

この調製は、設定時刻の到来による給 液、または設定時刻と無関係に測定される培地内液量の
最低基準値未満の信号検出による給液が終了したときに
開始される。また、設定時刻の到来による給液の途中に
おいて、貯液槽（２）内に貯液する培養液の液面があら
かじめ設定された下限レベルに達したことを液面センサ
（１８）により検出したときにも、培養液の調製が開始
される。

而してこの調製開始、は培地（３）に培養液を給液中で
ない場合には直ちに、また給液中に貯液下限レベルを検
出した場合にはｌ 給液を一旦停止して残りの給液時間を第３図に示すＲＯ
Ｍ回路（４５）に内臓のタイマー回路に保留して行われ
るものであり、まず、給水ポンプ（１５）を動作させて
水を給水管（１６）を介して貯液槽（２）に給水する。

次いで貯液槽（２）の液高が、あらかじめ設定された」
−眼レベルに達するまで送水されたとき、給水ポンプ（
１５）を停止して水の０ξ給を止め、次いで循環ポンプ
（１３）を動作させて貯液槽（２）内の培養液を循環用
配管（１４）を介して循環させ、供給した水と既に貯液
されていた培養液とを十分に攪拌混合する。

而して所定の時間後、例えば１分間経過したことを比較
演算回路（４３）内のタイマー回路から信号を出力して
、電磁弁（Ｅｆ）　（？）の双方又は一方を開き、原液
タンク（４）　（５）に貯液されている原液を貯液槽（
２）に供給する。

このとき循環ポンプ（１３）は依然として動作しており
、原液を補給された後の貯液槽（２）内の培養液が均一
の濃度になるように混合攪拌される。

而して　拌された培養液の濃度があらかじ・め設定され
た濃度に達するまで原液の供給を行い、設定された濃度
に達したことを濃度センサ（１８）により検出したとき
、電磁弁（１３）　（７）を閉じて原液の供給を１にめ
、次いで電磁弁（１１）を開いて酸液タンク（１０）に
貯液されている酸を貯液槽（２）に供給する。

このときも循環ポンプ（１３）は依然として動作してい
るから、酸補給後の貯液槽（２）内の培養液が均一のＰ
Ｈになるように攪拌混合される。

而して攪拌された培養液のＰＨがあらかじめ設定された
ＰＨに達するまで酸の供給を行い、設定されたＰＨに達
したことをＰＨセンサ（１７）により検出したとき、電
磁弁（１１）を閉じて酸の供給を止める。

酸の供給を止めてから例えば５分間経過したことをタイ
マー回路から出力して、循環ポンプ（１３）を停止する
ことにより培養液の調製−［程が終了する。

次に、このように調製され貯液槽（２）内に貯液された
所定濃度の培養液を、培地（３）へ給液する動作につい
て第１図、第３図を参照しつつ説明する。

培養液の培Ｊ′＃Ａ（３）への供給は、１日を１サイク
ルとして所定の時刻を任意にあらかじめ定めておき、原
則としてその時刻ごとに所定時間例えば１０分間づつ給
液することにより行う。例えばタイマー回路に午前６時
、午前１１時、午後３時、午後 ７詩、午後１２時のように時刻を設定する。この設定時
刻は栽培植物の種類、季節、等により適宜変更し、設定
するものとする。

而して設定された時刻になった時に、タイマー回路から
の信号により給液ポンプ（２０）が動作し、貯液槽（２
）内に貯液された培養液を、ストレーナ（２２）、給液
管（２１）を通して培地（３）に供給する。なお、培地
面積の規模に応じて分納管体（３７）の圧力を一定にす
るために調整弁（２６）を開き調整管（２５）を介して
培養液の一部を貯液槽（２）に返送する。また、給液中
に圧力計（２３）が異常な圧力を検出した場合に、調整
弁（２６）を自動的に開き調整管（２５）を介して培養
液の一部又は全部を貯液槽（２）に返送するものとして
もよい。

而して培Ｊｌ！！（３）に含まれる培養液の保液量が設
定された最大基準値以上であることを保液量センサ（３
８）により検出した場合には培養液の給液を止め、設定
された最大基準値未満である場合には培養液の給液を続
行する。

而して給液ポンプ（２ｏ）を動作させてから所定の時間
を経過した時に、例えば１０分間の給液を行った後に、
タイマー回路からの信号により、給液ポンプ（２ｏ）を
停止させて培養液の給液な終了せしめ、前述のように貯
液槽（２）における培養液の補給調製を行う。

尚、この１０分間の給液によって最大基準値に至らなく
ても、貯液槽における培養液の補充は行なわない。

一方、−に記の定時的な給液を行っていない時間帯にお
いて、培地（３）に含まれる培養液の量が設定された最
低基準値未満であることを保液量センサ（３８）により
検出した場合にも培養液の給液を随時行うものとする。

この場合には保液量センサ（３日）からの上記信号によ
り給液ポンプ（２０）を作動させ、培養液を給液する。

この随時の給液により培地（３）に含まれる培養液の量
が設定された最低基準値以上となったとき、保液量セン
サ（３８）からの信号により給液ポンプ（２０）を停止
し培養液の供給を終了する。

尚、この随時給液においてはタイマー回路による給液継
続の時間管理を行わない。

従って、培地（３）内の培養液の量は最低基準値以１−
であって最大基準値に達しない状態で保持されている。

このような給液方法は、培地（３）への給液量を常に最
大基準値まで行なうと、植物の培養液吸収が多鼠となっ
て栄養過多の弊害を生じたり、根部での通気性が不１−
分となって酸素欠ン状態となったりするので、これらを
防止するために補助的に行なう給液手段である。

」−記の随時の給液は２４時間を通して行なうものとし
てもよいが、特定の時間帯例えば湿度が高くまた培養液
の消費量の多い昼間の時間帯のみ行うものとしてもよい
。

これらはタイマー回路における任意設定要素とすること
で行ない得る。

以−Ｌのような本発明の動作を、第１図に示す装置（１
）に・おける制御ボックス（２７）に収納された制御盤
（図示せず）により制御して行うものであり、第４図に
示すブロフク図により該制御回路を説明する。

濃度センサ（１８）、　ＰＨセンサ（１７）、保液量セ
ンサ（３８）からの信号がＡ／Ｄコン八−へ（４１）、
インボー１−（４２）を介して、また液面センサ（１９
）、時計（２８）からの信号がインポート（４２）を介
してそれぞれ比較演算回路（４３）のＣＰ　Ｕ　（４４
）に入力される。各センサおよび時１ｌ（２Ｂ）から入
力されたデータは、ＣＰ　Ｕ　（４４）においてＲＯＭ
回路（４５）からの前記動作のプログラムに従い、ＲＡ
Ｍ回路（４６）にあらかじめ入力記憶されている設定値
と比較演算され、その結果の制御信号がアウトポート（
４７）を介して電磁弁（６）　（７）（１１）、給水ポ
ンプ（１５）、循環ポンプ（１３）、給液ポンプ（２０
）に出力されてこれらの作動が制御される。

なお、これらの制御は、マイクロコンピュータその他の
制御手段を用いて行うものとしてよい。

第４図には培地（３）の構成の実施例が示されている。

（３１）は保水性部材であり、任意の大きさ、厚みを有
する直方体の形状をなしている。この保水性部材（３１
）は無機繊維素材として吸水性ロックウール、グラスウ
ール、有機繊維素材として繊維系素材、発泡性合成樹脂
として吸水性ウレタンフオーム、およびくん炭、砂等に
より形成され、図示のようなマット状のものの他ブロツ
ク状のものでもよい。

また、くん炭、砂等により形成する場合には保形材が必
要である。

（３２）は、透水性部材であり、保水性部材（３１）の
下面および側面上記備され、ポリビニルアルコール、ポ
リエステル、ナイロン等の不織繊維からなる不織シート
状体により構成され、吸水性を有し栽培植物の根が通過
し得ない微細な孔隙を有するものとする。孔隙は例えば
直径５０ｐｍ以下とすることが好ましい。

（３３）は通気性部材であり、透水性部材（３２）の下
面上記備され、柔軟なフィルムを重合せしめ部分的に空
気を封入密閉せしめて形成したエアー封入シートであり
、その両端を透水性部材（３２）に溶着されている。通
気性部材（３３）は、板体を波板状に形成したもの、若
干厚みを有する網板、少なくとも上面に円柱状、角柱状
の凸起、毛状体を立設形成したもの、板体を組み合せて
複数の空隙部屋を形成したもの、通気性を有する素材に
より形成されたポーラス板等からなる（３４）は栽培植
物、（３５）は該栽培植物（３４）が育苗された保水性
培地であり、保水性部材（３１）−１＝に載置されてい
る。

（３８）は水密性の被覆部材であり、保水性培地（３５
）を載置した部分を除き、培地（３）を被覆している。

該被覆部材（３６）は下部が培養液の受皿となり、」一
部は保水性培地（３５）を支持するとともに培養液の太
陽熱等による液温変化を防止し、又は光の照射によるク
ロレラ発生を防止するため断熱、遮光性のよい材料によ
り形成する。

（３７）は分給用管体であり、給液管（２１）に接続さ
れ、通水性を有する素材により形成されたポーラス管や
、金属製・塩化ビニール等の合成樹脂製の管体ですくな
くとも保水性部材（３１）に接する部分に複数の散水用
小孔を穿設したものを採用する。

（３８）は保液量センサであり、保水性部材（３１）内
に２木の電極を配設し、保水性部材（３１）内に含まれ
る培養液の量をアナログ電気信号として測定検出するも
のである。

このような培地（３）において、培養液は給液管（２１
）、分給用管体（３７）を通って保水性部材（３１）に
必要な量が吸水保持されるとともに、余分な培養液は被
覆部材（３６）上を流れて集液手段（図示せず）に回収
または廃棄される。

したがって、分給用管体（３７）からの培養液供給が停
止１−されても、必要な培養液量は保水性部材（３１）
に保持されているから常時培養液供給を行わなくても済
み、停電等による給液トラブルに対して対応できる。

また、植物の成長に伴って根が延びて保水性培地（３５
）から突出し、保水性部材（３１）に進入するが、該保
水性部材（３１）の下面には透水性部材（３２）が配備
されているので、根の進出がここで阻止され、水密性の
被覆部材（３６）ｌにたまった培養液中に植物の根が入
り込むようなことがない。

したがって、植物の根が直接培養液に浸ることがなく過
剰の栄養付与による障害が生じない。また、通気性部材
（３３）が介在されていて透水性部材（３２）の下面か
ら保水性部材（３１）の下部に大気が入り込むようにな
っているので、成長して透水性部材（３２）の近傍まで
達した保水性部材（３１）中の根部は充分な酸素を吸収
できるので、酸素の欠乏による弊害が生じない。

く効果〉 本発明によれば、給液によって消費される毎に、また−
回の給液量として貯液績が不足する場合にはこれを補う
べく、常に好ましい濃度の培養液を自動的に調製補充す
ることができるので、一定サイズの小型貯液槽を用いて
大小規模の培地に対して幅広く対処することができ、設
置スペースの効率化、設備コストの低減化に資する。

また、補充貯液の度に貯液槽には新鮮な水と原液が追加
攪拌されるので、貯液槽内の培養液は常に活性化されて
新鮮さを保持することができる。

さらに、各制御値を任意に設定することにより、各種植
物の良好な生育にとって必要な量と質の培養液を、自動
的に給液することができる。

したがって従来、培養液の製造、貯液残料チェックに要
していた作業、さらには給液における培地内の保液量チ
ェック等に要していた多くの労力を省くことができ、良
好な水耕栽培を経済的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は給
液装置の概略構成図、第２図は各ポンプと電磁弁の作動
順序を示すタイミングチャート、第３図は制御回路の実
施例を示すブロック図、第４図は培地の断面図、である
。 （１）・・・・・・栽培用給液装置　（２）・・・・・
・貯液槽（３）・・・・・・培地 （４）　（５）・・・・・・原液タンク（６）（？）・
・・・・・電磁弁　　（ｌＯ）・・・・・・酸液タンク
（１１）・・・・・・電磁弁　　　（１３）・・・・・
・循環ポンプ（１５）・・・・・・給水ポンプ （１７）・・・・・・ＰＨセンサ （１８）・・・・・・濃度センサ （１８）・・・・・・液面センサ （２０）・・・・・・給液ポンプ （２１）・・・・・・給液管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、貯液槽内の培養液の液量および濃度を設定範囲で保
   持するとともに、培地への給液 を設定時刻の到来および／又は培地内の培 養液量の変化に応じて行ない、また給液停 止は所定の給液時間の終了又は培地内の培 養液量の変化に応じて行うことを特徴とす る栽培用給液方法。 ２、培養液が、水と栄養成分の濃縮原液とを混合したも
   のである前記特許請求の範囲 第１項記載の栽培用給液方法。 ３、貯液槽への水および上記原液の供給量 が、貯液槽内の培養液量および上記原液の 濃度に応じて調節されてなる前記特許請求 の範囲第２項記載の栽培用給液方法。 ４、設定された時刻の到来により培地への給液が開始さ
   れるとともに設定された給液時 間の終了により給液停止されてなる前記特 許請求の範囲第１項記載の栽培用給液方 法。 ５、培地への給液が、設定時刻の到来時における培地内
   液量の最大基準値以下の検出条 件により開始・続行されるとともに、給液 停止は、所定の給液時間の終了条件および 培地内液量の最大基準値以上の検出条件の うち一方の先行条件により行われてなる前 記特許請求の範囲第１項記載の栽培用給液 方法。 ６、培地への給液が、設定時刻と無関係に測定される培
   地内液量の最低基準値未満の検 出条件により開始・続行されるとともに、 給液停止は、培地内液量の最低基準値以下 の検出条件により行なわれてなる前記特許 請求の範囲第１項記載の栽培用給液方法。 ７、培養液を貯液するための貯液槽と、 該貯液槽から培地へ培養液を供給するた めの送液機構と、 該貯液槽へ水を供給するための給水機構 と、 原液を貯液するための原液タンクと、 該原液を上記貯液槽へ供給するための原 液供給機構と、 該貯液槽内に配設された液面センサおよ び濃度センサと、 上記培地内の保液量を検出するための保 液量センサと、 タイマー回路と、上記液面センサおよび 濃度センサからの信号により上記給水機構 および原液供給機構を制御するための貯液 量制御回路と、上記保液量センサからの信 号により上記送液機構を制御するための送 液制御回路と、を有する制御回路と、 からなる栽培用給液装置。