JPS63109726A - 植物の栽培養液制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、植物栽培養液の制御方法に係り、たとえば
、養液栽培において、植物を植付けた培地に対する養液
供給量の最適化に関する。

〔従来の技術〕

従来、ロックウール（商標）などの人工培地を用いて植
物を栽培する場合において、その植物の生育制御は、培
地の水分量の制御を行うことを基本としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような培地の水分量の制御には、培地内の水分量に
対応して、日射量、温度、湿度などの気象条件と蒸散量
との相関関係を確立するとともに、植物の生育日数と蒸
散量の関係を知ることなど、複雑なパラメータを把握す
ることが必要であるが、これらの関係を正確に把握する
ことは極めて困難である。

そして、このような制御では、培地内の水分量を正確に
検出する必要があるが、その検出機器に適正なものがな
く、しかも、植物に対する必要水分量は解明されていな
い問題点も多く、水分量の制御を誤るとＩＩ腐れや水分
の不足による枯死などを起こすおそれがある。このため
、このような制御では、制御精度を高めるとともに、安
全対策が必要となり、高価なセンサを必要とするなど、
制御システムが複雑化し、高価になる欠点があった。

そこで、この発明は、培地に対する養液供給時刻を設定
して養液の供給量に余裕を持たせ、培地が吸収する養液
に応じた供給量とした植物栽培養液の制御方法の提供を
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の植物栽培養液の制御方法は、植物１６の栽培
に必要な養液ＷＯの供給時刻を設定し、その時刻の到来
に応じて養液ＷＱを植物１６の培地１４に対して供給し
、培地１４を通過して溜められる養液ＷＱを検出して養
液Ｗｏの供給を停止することを内容とする。

（作　　　用〕 栽培植物に対する必要な養液量は、植物、その育成度、
気象条件などで大まかに算定することができる。

このような養液量から日射量などの気象条件に対応して
必要かつ最適な供給時刻を算定することも可能である。

そこで、この算定された供給時刻を計測し、その供給時
刻の到来に応じて培地１４に対して養液ＷＱの供給を行
い、培地１４を通過した養液ＷＯを監視し、その有無に
基づいて養液ＷＱの供給継続および停止を制御する。

そして、たとえば、培地１４を通過した養液Ｗｏは、培
地１４に対する養液供給の有無によって開閉する開閉手
段（底板２６、開閉駆動部２８、開閉機構２８０）を設
けた検出タンク２４に溜め、その貯留量に対応して養液
ＷＯの供給を停止すれば、植物１６の生育に必要な養液
量の最適化が実現される。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明の植物栽培養液の制御方法の実施例
を示す。

養液供給装置２は、栽培制御部４によって制御され、農
業用水などの水Ｗｒと肥料原液Ｑとを混。

合して植物の栽培に必要な養液Ｗｏを作るとともに、栽
培制御部４からの供給制御信号Ｖｗに応じてその養液Ｗ
ｏを管路８を通してドリップ側配管ｌＯに流し、ドリッ
プノズル１２を通じて培地１４に滴下する。

培地１４は、ロックウールなどによって構成されており
、特定の植物１６が植え付けられて、容器１Ｂに収容さ
れている。容器１８は、培地１４を支持するとともに、
培地１４に供給された養液Ｗｏを受ける手段として設置
され、その底面には培地１４との間に空間を形成するた
めの突部２０が設けられ、この突部２０によって培地１
４が支持されている。

容器１８の底面部には養液ＷＱの排出管２２が設けられ
、矢印ａで示すように、排出管２２を通して排出される
養液ＷＯは、養液検出を行う検出タンク２４に導かれる
。検出タンク２４は、底板２６を矢印すで示すように開
閉自在にし、その開閉を開閉駆動部２８によって行う、
開閉駆動部２８は、油圧シリンダ装置、気圧シリンダ装
置、ダイヤフラム機構または電磁駆動装置などを用いて
、養液Ｗｏの供給に応じてその開閉を行う。

養液供給検出器３０は、開閉駆動部２８を制御するため
の養液Ｗｏの供給を検出するものであり、ドリップ側配
管１０に養液Ｗｏ・が到来したことを、機械的、化学的
または電気的に検出し、その検出信号を開閉制御部３２
に加える。開閉制御部３２は、ドリップ側配管１０に養
液Ｗｏが到来したことを表わす養液供給検出器３０の検
出結果、または、養液Ｗｏの供給が解除されたことを表
わす養液供給検出器３０の検出結果に基づいて開閉駆動
部２８の駆動を制御し、これによって、底板２６は、養
液ＷＯの供給時に閉、養液ＷＯの供給解除時に開に制御
される。たとえば、ドリップ側配管１Ｇに到来する養液
Ｗｏの圧力を検出して、その圧力信号を駆動信号に変換
し、底板２６の開閉を行う、底板２６が開かれたとき、
検出タンク２４に溜まっていた養液ＷＱは、矢印Ｃで示
すように排出される。

そして、養液Ｗｏの供給時、培地１４から滲み出して検
出タンク２４に溜まった養液ＷＯは、高さがり、になる
と、水分検出器３４の検出電極３４ａ、３４ｂに触れる
ので、その電気抵抗の変化に応じて養液ＷＯの高さがｈ
ｌになったことを表わす水分検知信号３ｗが水分検出器
３４から出力され、栽培制御部４に加えられる。この場
合、養液ＷＱの供給時、検出タンク２４社溜まった養液
ＷＱの高さがｈ！を越えると、矢印ｄで示すように排出
孔３６から外部に自然排出される。

栽培制御部４は水分検知信号Ｓｗや条件設定データとし
て補充時間信号Ｓｔなどの各種の信号を取り込む入力部
４０を備えており、入力部４０に加えられた信号は時分
割制御などによって演算部４２に加えられる。演算部４
２は、ディジタル演算を行う演算回路、またはアナログ
演算を行う演算回路で構成され、記憶部４４に記憶され
ている栽培プログラムに従って演算処理を行う、この場
合、養液Ｗｏの供給時刻の制御について、その時限設定
およびその計測を行うためのタイマー４６が設置されて
おり、タイマー４６は植物」６の栽培に必要な養液量か
ら算定された養液供給時刻を設定し、その到来時刻の計
測を行う。したがって、演算部４２は、供給時刻の到来
に応じた養液ＷＯの供給開始、また、水分検知信号Ｓｗ
の到来に基づいた供給解除時刻を算出し、その算出結果
として、養液供給制御信号Ｖｗが出力部４８を通じて養
液供給装置２に加えられる。すなわち、養液供給制御信
号ＶＷは、養液ＷＯの開始時刻、その時刻からの継続供
給時間の双方の情報を表わす信号である。

また、このような養液ＷＯの供給について、養液ＷＯの
供給時間は、予め、補充時間信号８丁を入力部４０に加
えて、その補充時間を水分検知信号Ｓｗの到来時を基準
にして加算することにより設定される。たとえば、第２
図は、ｎ回目の養液ＷＯの供給および（ｎ＋１）回目の
養液ＷＯの供給を示しており、ｔ、はｎ回目の養液供給
開始時刻、ｔ２はｎ回目の水分検知信号ＳＷの到来によ
る供給停止基準時刻、ｔ、は補充終了時刻、ｔ４は（ｎ
＋１）回目の養液供給開始時刻、ｔ、は（ｎ＋１）回目
の水分検知信号Ｓｗの到来による供給停止基準時刻、ｔ
６は補充終了時刻を表わす。

したがって、ｎ回目の供給時間Ｔ７は、時間Ｔ１と補充
時間０．ＩＴＩの換算時間、（ｎ＋１）回目の供給時間
Ｔ７．．は、時間Ｔ、と補充時間０、ＩＴ、の換算時間
となる。

第３図は、この発明の植物栽培養液の制御方法の一例で
ある植物栽培養液の制御プログラムを示す。

制御開始に先立って、ステップＳｌにおいて、予め植物
１６の生育日数、日射量、季節変化、気温、湿度などの
生育、環境条件に応じて１日の供給回数、供給時刻（間
隔）の算定を行い、供給開始時刻をタイマー４６に設定
するとともに、必要に応じて補充時間の設定を行う。

このような設定の後、制御動作を行い、ステップＳ２で
は養液ＷＯの供給開始時刻の計測を行う。

この時刻の計測の結果、ステップＳ、で供給開始時刻が
到来したか否かを判断する。供給開始時刻が到来してい
ない場合には、ステップＳｔで時刻の計測を持続し、ま
た、供給開始時刻が到来している場合には、ステップＳ
４に移行して養液ＷＯの供給を行う。

この養液ＷＱの供給は、養液供給制御信号Ｖｗが演算部
４２から出力され、その養液供給制御信号Ｖｗに基づい
て開始する。

養液ＷＯは、管路８を通じてドリップ側配管１０に導か
れ、ドリップノズル１２を通じて培地１４に温液（滴下
または噴霧）される。このとき、ドリップ側配管１０に
養液ＷＱが通じると、ステップＳ、で養液供給検出器３
０が養液ＷＱの圧力などに基づいて養液ＷＱの供給を検
出し、その検出信号に基づいて開閉制御部３２を動作さ
せる。

この動作によって、開閉駆動部２８が動作し、ステップ
Ｓ６に示すように、検出タンク２４の底板２６を閉塞す
る。

培地１４に滴下された養液ＷＱは、培地１４に滲み込み
（吸収）、植物１６に養液Ｗｏが供給される。この場合
、培地１４を通過した養液Ｗｏは、容器１８に受けられ
て排出管２２から検出タンク２４に矢印ａで示すように
流れ込んで溜まる。

そして、ステップＳ、において、養液ＷＯの有無が検出
され、検出タンク２４に溜まった養液Ｗｏの量が少ない
場合には、その水分が検出されないため、ステップＳ４
に移行し、養液Ｗ□の供給をｍ続する。また、検出タン
ク２４に溜まった養液ＷＱの量が所定量（その高さがｈ
＋）を越えると、水分検出器３４が養液Ｗｏが所定量に
到達したことを表わす水分検知信号Ｓｗを発生し、水分
検知信号３ｗが栽培制御部４の入力部４０に取り込まれ
る。

次に、ステップＳ、で補充時間の有無が判定され、補充
時間の設定がない場合には、水分検知信号ＳＷの到来で
、ステップＳ、に移行し、養液ＷＱの供給時間の終了を
表わす停止信号として養液供給制御信号Ｖｗを解除し、
養液Ｗｏの供給を終了する。また、ステップＳ、で補充
時間の設定があると判断された場合には、ステップＳ、
に移行して養液Ｗｏの供給を継続するとともに、その補
充時間の計測を行う。このとき、検出タンク２４の底板
２６は閉塞状態に維持される。

次に、ステップＳ１゜では、補充時間が到来したか否か
を判定し、補充時間が到来しない場合にはステップＳ、
で養液Ｗｏの供給および補充時間の計測を行う。また、
ステップＳ１゜で補充時間が到来したと判断された場合
には、ステップ３１１に移行して養液Ｗｏの供給を終了
する。

そして、ステップＳ１ｇにおいて、養液供給検出器３０
によって養液Ｗｏの供給解除が成されたことを検知し、
その検知信号に基づき開閉制御部３２の出力により、開
閉駆動部２８の駆動を解除し、破線で示すように、底板
２６を解放する。この結果、検出タンクｚ４に溜まった
養液ＷＱが矢印Ｃで示すように、外部に排出される。

このように養液ＷＱの供給は、植物１６の生育状況や気
象条件などによって定まる要求量に応じて供給開始時刻
を設定するが、供給終了時刻は、培地１４から流出した
養液ＷＯの検知に基づくため、養液Ｗ、が植物１６に供
給された量は、培地１４の乾燥度や植物１６の吸収度に
よって任意に制御され、定量化されていない。

この結果、このような制御では、植物１６の固体差、気
象条件などで供給開始時刻のみをプログラムすればよく
、その供給時間は、晴天時には第４図のＡ１曇天時には
第４図のＢ、雨天時には第４図のＣに示すようにその気
象状態で任意に制御される。第４図において、Ｔ＾、Ｔ
Ｂ　、Ｔ（（Ｔ＾＞ＴＢ　＞Ｔｃ　）はその供給時間を
表わす。

また、第５図のＤに示すような１日の日射量（Ｓｎ）に
対する養液Ｗ、の供給時刻（１）およびその供給された
量（Ｌ）は、第５図の已に示すように、供給時刻ｔａｓ
　ｔｂ、、ｔｃ・・・に対して日射量に比例したものと
なる。ここで、養液ＷＯの供給された量とは、養液供給
装置２からの供給量から検出タンク２４側に排出された
量を減算した値である。なお、第５図において、ｔｒは
日の出時刻、ｔｎは正午、ｔｓは日の入り時刻、Ｌａｓ
　Ｌｂ、Ｌｃ　−−−は各時刻ｔａ、ｔｂ。

ｔｃ・・・において供給された養液ＷＯの供給量を表わ
す。

次に、養液Ｗｏの供給時間を生育日数で見ると、定植時
には第６図のＦ、定植後１月では第６図のＧ、定植後２
月では第６図のＨに示すように、その生育に従って延び
ることが確認された。なお、第６図において、ＴＦ　５
Ｔｔａ　−、ＴＨ（ＴＦ　＜Ｔｃ＜ＴＨ）は供給時間を
表わす。

そして、このような制御方法では、培地１４の水分量を
高く設定することになるので、培地１４には通気性がよ
く、吸水性が高い材料が適する。

また、養液Ｗｏは、植物１６の生育状況などに応じて肥
料濃度を変える。

なお、栽培制御部４には、第７図に示すように、任意に
養液Ｗｏの供給時刻の設定ができるタイマー４０１を設
け、そのタイマー４０１の設定出力に応じて養液供給制
御信号Ｖｗを出力するとともに、水分検出器３４からの
水分検知信号Ｓｗでその養液供給制御信号Ｖｗを解除す
るスイッチング回路で構成される制御器４０２を用いて
もよい。

このようにすれば、種々の栽培条件を設定する複雑な制
御の場合には第１図に示す栽培制御部４を用いて行い、
簡単な制御では第７図に示す栽培制御部４を用いて、効
率的な制御を行うことができる。

また、検出タンク２４の底板２６の開閉についても、ド
リップ側配管１０における養液ＷＯの供給時の水圧上昇
を直接利用して底板２６の開閉を行う開閉機構２８０を
用いてもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、植物の生育状況や、日射量、湿度、
温度などの気象状況などから算定される養液の供給量か
ら供給時刻を設定し、その時刻の到来に応じて養液の供
給を行い、その供給停止は培地を通過した養液に応じて
行うので、植物および培地に適した養液供給を行うこと
ができ、養液供給の最適化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の植物栽培養液の制御方法の実施例を
示すブロック図、第２図は養液の供給制御を表わす図、
第３図はこの発明の植物栽培養液の制御方法を表わすプ
ログラムを示す図、第４図は気象条件に対応した養液の
供給時間を表わす図、第５図は日射量に対する養液の供
給時刻およびその供給された量を表わす図、第６図は植
物の生育日数に対応゛した養液の供給時間を表わす図、
第７図は第１図に示した実施例の栽培制御部および検出
タンクの開閉手段の変形例を示すブロック図である。 ＷＯ・・・養液、４・・・栽培制御部、１４・・・培地
、１６・・・植物、３０・・・養液供給検出器、３４・
・・水分検出器。 １４＜Ｈ＜　　　区 （Ｃｔ）Ｑ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）植物の栽培に必要な養液の供給時刻を設定し、そ
   の時刻の到来に応じて養液を植物の培地に対して供給し
   、培地を通過して溜められる養液を検出して養液の供給
   を停止する植物栽培養液の制御方法。
2. （２）培地を通過した養液は、培地に対する養液供給の
   有無によって開閉する開閉手段を設けたタンクに溜めて
   検出する特許請求の範囲第１項に記載の植物栽培養液の
   制御方法。