JPH03183422A

JPH03183422A - 養液制御装置

Info

Publication number: JPH03183422A
Application number: JP1320637A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kikuchi; 宏菊池
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1991-08-09
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: US5598663A; NL194290B; NL9002723A; NL194290C; US5590490A; JP2592969B2

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）この発明は、養液（植物を栽培するために無機肥料を水
に溶かしたもの）を供給して植物を栽培する装置に係わ
り、特に、植物栽培の養液制御において、その制御の自
動化と長期に渡り安定的かつ効果的な養液管理を行うこ
とができる養液制御装置に関する。

（従来の技術）この種の栽培装置の養液管理は、従来、ｐＨおよび／ま
たは導電率を指標とし、これらを測定して行われている
。

例えば、養液の導電率が低下すれば、高濃度液肥を補充
して目標値まで上昇させ、逆に養液の導電率が上昇すれ
ば、水で希釈して目標値まで下げる様に制御させる。

ｐＨによる制御でも同様に、酸およびアルカリを使用し
て設定された目標値の範囲内に戻して対処している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、ｐＨおよび／または導電率とを指標とす
る従来の養液制御装置では、栽培すべき植物に必要な成
分の養液を的確に供給することが難しい。これは、栽培
の過程においては根より有機酸、その他の物質が溶出す
るために、植物の成長に不必要な成分が蓄積しているの
にも拘らず、ｐＨや導電率に表れず、追肥や養液の更新
が行われずに植物の生育を遅らせたりまたは枯らしたり
した。

また、ｐＨおよび導電率の情報は、的確に養液の状態を
反映していないので、栽培途中に植物の異常に気付いた
としてもｐＨと導電率との情報からでは異常の原因を見
つけることができず、従って、養液全体を更新しなくて
はならず、養液を無駄に使用することになる。

また、従来のｐＨ制御は、酸・アルカリとも１つづつ用
意して行なっている。ところがある時期には少量で制御
可能であるが異なる時期では、多量に使用しても制御で
きないことがあり、使用する酸・アルカリの種類も時期
に合わせる必要がある。

本発明は上記従来の課題に基づきなされたものであり、
その目的とするところは、植物栽培の養液制御において
、その制御の自動化及び経済的かつ、効率的な養液管理
を行うことができる養液制御装置を提供することにある
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明は、植物栽培に用いる養液中の導電率を測定する導電率計と
、前記養液中のｐＨを測定するｐＨ計と、前記養液中の各
イオン濃度を測定するイオン分析計と、測定された導電率が所定範囲外の場合に、液肥または希
釈水を補給して該導電率を目標値に一致させる導電率制
御手段と、イオン分析されたある陽イオンが所定濃度以下の場合に
は、この陽イオンを成分とするアルカリ性養岐を補給し
、イオン分析されたある陰イオンが所定濃度以下の場合
には、この陰イオンを成分とする酸、性養液を補給して
各イオン濃度値を目標値に一致させるイオン濃度制御手
段と、測定されたｐＨが所定範囲外の場合には、所定濃
度以下の陽イオンを成分とする前記アルカリ性養波又は
所定濃度以下の陰イオンを成分とする酸性養液を補給し
て該ｐＨを目標値に一致させるｐＨ制御手段と、を備えて成ることを特徴とする。

また、前記イオン濃度制御手段は、イオン分析されたあ
るイオンが所定濃度以上の場合には、その他のイオン濃
度を上昇させて全体のイオン濃度を平衡させる手段であ
ることを特徴とする。

（作用）植物は、その生育段階や日照、気温、養液温度などの外
部条件により特定成分のみを特に多く消費する場合があ
る。このような場合、導電率やｐＨだけで平均的に養液
を管理していると、個々の養液イオン成分が不足を来た
すことがある。

このような状態になると、植物がこのイオンを必要とし
ても、あまりに低濃度であるため吸収できなくなってし
まう。ただし、養液中のある成分イオンを制御したくと
もイオンは塩（例ＫＮＯ３）の形で存在するので、簡単
に制御することはできない。

また、ある種のイオンが非常に低濃度になる場合は、最
初に調製したイオンのバランスが崩れ、ｐＨが大きく変
動していることが多く見うけられる。

そこで、本発明では従来行なわれていた導電率の制御以
外に養液成分イオン濃度とｐＨの制御を同時に行い、な
おかつ確実に行うため、陽イオンはアルカリ性養液とし
、陰イオンは酸性養液として保持し、イオン濃度及びｐ
Ｈ制御をする。

（実施例）第１図は本発明に係る溶液制御装置の一実施例の構成図
であり、本実施例はＮＦＴ栽培に本発明を適用したもの
である。

同図に示すように、栽培パネル１上には植物が植え付け
られており、この栽培パネル１の上流側にはタンク２内
の養液が循環ポンプ３により組み上げられ、植物に栄養
素を与えた後、栽培パネルｌの下流側から再びタンク２
内に戻されるようになっている。

タンク２内の養液を制御するセンサ系としては、導電率
計４と、ｐＨ計５と、イオン分析計６とが設けられてい
る。

導電率計４は、養液中にどれだけの電流が流れるかを測
定するもので、この導電率は養液濃度と比例し、養液全
体のイオン濃度の指標となる。

ｐＨ計５は、酸（Ｈ＋）とアルカリ（ＯＨ−）の平衡状
態を測定する。

イオン分析計６は、タンク２内の養液中の各イオン濃度
を測定するものである。

また、タンク２内に養液を供給するために、各種栄養素
イオンが高い濃度で含有されている複数の高濃度液肥タ
ンク７と、この高濃度液肥の供給量を制御可能な液肥用
ポンプ８とが設けられている。

さらに、複数の酸タンクつと、複数のアルカリタンク１
０と、これら酸及びアルカリの供給量を制御可能な酸タ
ンク用ポンプ１１及びアルカリタンク用ポンプ１２とが
設けられ、また、タンク２内の養液を希釈するための水
道水１３の供給量を制御可能な水道水用電磁弁１４が設
けられている。

前記酸タンク９内には、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４。

Ｈ２ＳＯ４等の主成分イオンを持つ酸と、Ｈ３ＢＯ２、
Ｈ２Ｍ　ｏ　０４等の微量成分イオンを持つ酸が各タン
ク別に貯えられている。

前記アルカリタンク９内には、ＫＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）２
　、Ｍｇ　（ＯＨ）２　、ＮＨ４０Ｈ等の主成分イオン
を持つアルカリと、Ｆｅ　（ＯＨ）２　。

Ｆｅ　（ＯＨ）３　、Ｍｎ　（ＯＨ）２　、Ｚｎ　（Ｏ
Ｈ）２　、　　Ｃｕ　（ＯＨ）　２等の微量成分イオン
を持つアルカリが各タンク別に貯えられている。

前記導電計４、ｐＨ計５及びイオン分析計６の各計測信
号はコントローラ１５へ供給されており、このコントロ
ーラ１５では、第２図のフローチャートに示す処理を実
行して、液肥用ポンプ８、酸タンク用ポンプ１１、アル
カリタンク用ポンプ１２及び水道水用電磁弁１４を制御
してタンク２内の養液を栽培パネル１に植え付けられた
植物の種類やその生育段階等に応して最適制御する。

次に、本実施例の作用を第２図に示すコントローラ１５
の処理手順に基づいて系統的に説明する。

先ず、栽培に必要な養液を新たに作る場合には、植物の
生育段階に合わせ、液肥用ポンプ８及び水道用電磁弁１
４の動作時間を制御してタンク２内の養液を調製する。

調製された養液には、植物の成長に必要なイオンがバラ
ンス良く含有されている。

しかし、タンク２内の養液を栽培パネル１へ循環する操
作を繰返していると、吸収されやすい養液イオンが減小
したり、ｐＨが変動したりする。

そこで、コントローラ１５では、導電率計４、ｐＨ計５
及びイオン分析計６により、ある一定周期で検出された
導電率、ｐＨ及び各イオン濃度を取り込む（ステップ５
ＴＩ）。

次に、検出された導電率が許容範囲内にあるか否かが判
定される（ステップ５Ｔ２）。

導電率が許容範囲内にない場合（ステップ５Ｔ２ＮＯ）
　、導電率が低いときには液肥用ポンプ８が駆動されて
タンク２内に高濃度液肥タンク７内の高濃度液肥が所定
量補充される。また、導電率が高い場合には水道水用電
磁弁１４が開かれ、水道水１３により希釈される（ステ
ップ５Ｔ３）。

導電率が許容範囲内にある場合、あるいは許容範囲内に
制御された場合には、次にｐＨ制御が実行される（ステ
ップ５Ｔ４）。

ｐＨが高い場合、すなわち養液がアルカリ性に傾いてい
る場合には、イオン分析の結果、イオン濃度が小さいも
のを酸の形で酸タンク９から供給する（ステップ５Ｔ５
）。

例えば、ＮＯ３−イオン濃度が小さい場合には、ＨＮＯ
３を所定量混入する（ステップＳＴ６，５Ｔ７）。また
、ＰＯ４イオン濃度が小さい場合には、Ｈ３ＰＯ４を所
定量混入する（ステップＳＴ８．５Ｔ９）。

一方、ｐＨが低い場合、すなわち養液が酸性に傾いてい
る場合には、イオン分析の結果、イオン濃度が小さいも
のをアルカリの形でアルカリタンク１０から供給する（
ステップ５ＴＩＯ）。

例えば、Ｋ＋イオン濃度が小さい場合には、ＫＯＨを所
定量混入する（ステップ５ＴＩＩ、５Ｔ１２）。また、
Ｍ　ｇ　２＋イオン濃度が小さい場合には、Ｍｇ（ＯＨ
）２を所定量混入させるのである（ステップ５Ｔ１Ｂ、
５Ｔ１４）。

ところで、ｐＨ８度が許容範囲内にあっても、養液中の
各イオン濃度が全て許容範囲内にあるとは限らない。

そこで、イオン分析の結果、各イオン濃度が小さい場合
、陽イオン濃度の補正にはアルカリ性であるＫＯＨやＭ
ｇ（ＯＨ）２等を所定量混入しくステップＳＴＩ　５〜
５Ｔ１９）、また陰イオン濃度の補正には酸性であるＨ
ＮＯ３やＨ３ＰＯ４等を所定量混入させる（ステップ５
７２０〜５Ｔ２３）。

この場合、イオン濃度を調整した結果、ｐＨが変動した
場合には、再度ステップＳＴ４以降のｐＨ制御が実行さ
れる。

なお、本実施例では、イオン濃度の分析の結果、イオン
濃度が小さい場合について説明したが、養液中に一定範
囲より高い濃度のイオンがある場合には、このイオンを
含む酸タンク９又はアルカリタンク１０は使用しないよ
う制御し、その他のイオン濃度を上昇させ、全体のイオ
ンバランスが平衡した後に、水道水で希釈するようにし
てもよい。

また、上記実施例ではＮＦＴ方式の水耕作栽培について
説明したが、この発明はロックウール方式あるいはＤＦ
Ｔ方式等の養液制御にも適用することができるものであ
る。

また、タンク２内の養液の各種イオンの濃度設定値は栽
培する植物の種類の違いにより、また植物の栽培時期の
違い、生育段階の違い等により異なったものとなるため
、コントローラ１５において対応する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の養液制御装置によれば、
植物の成長状態に応じて導電率のみならず、ｐＨ及びイ
オン濃度をも最適に制御できる。

また、養液中のイオン濃度に応じて酸・アルカリの制御
ができるので、ｐＨ制御に酸・アルカリを使い過ぎるこ
とがない。このため、植物成育を効果的かつ安定的に制
御可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る養液制御装置の一実施例を示す構
成図、第２図は同実施例の作用を説明するフローチャー
トである。１・・・栽培パネル２・・・タンク３・・・循環ポンプ４・・・導電率計５・・・ｐＨ計６・・・イオン分析計７・・・高濃度液肥タンク８・・・液肥用ポンプ９・・・酸タンク１０・・・アルカリタンク１１・・・酸タンク用ポンプ１２・・・アルカリタンク用ポンプ１３・・・水道水１４・・・水道水用電磁弁１５・・・コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）植物栽培に用いる養液中の導電率を測定する導電
率計と、前記養液中のｐＨを測定するｐＨ計と、前記養液中の各イオン濃度を測定するイオン分析計と、測定された導電率が所定範囲外の場合に、液肥または希
釈水を補給して該導電率を目標値に一致させる導電率制
御手段と、イオン分析されたある陽イオンが所定濃度以下の場合に
は、この陽イオンを成分とするアルカリ性養液を補給し
、イオン分析されたある陰イオンが所定濃度以下の場合
には、この陰イオンを成分とする酸性養液を補給して各
イオン濃度値を目標値に一致させるイオン濃度制御手段
と、測定されたｐＨが所定範囲外の場合には、所定濃度以下
の陽イオンを成分とする前記アルカリ性養液又は所定濃
度以下の陰イオンを成分とする酸性養液を補給して該ｐ
Ｈを目標値に一致させるｐＨ制御手段と、を備えて成ることを特徴とする養液制御装置。
（２）前記イオン濃度制御手段は、イオン分析されたあ
るイオンが所定濃度以上の場合には、その他のイオン濃
度を上昇させて全体のイオン濃度を平衡させる手段であ
ることを特徴とする請求項（１）記載の養液制御装置。