JPH0394619A - 施設園芸におけるハウス環境制御装置 - 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］ 本発明は、施設園芸におけるハウス内の環境を制御する
ための制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、施設園芸におけるハウス内の温度、換気、給液、
日照量等の環境制御においてはマイクロコンピュータを
利用した制御装置が用いられている。

これは、第１図のハウス環境制御装置の概念構成図に示
すように感雨計１、日射計２、風速計３、等の気象観測
装置あるいはハウス５内の温度計６、湿度計７、炭酸ガ
ス濃度計９、養液タンク■０内の養液ｐＨ計１１、液温
計１２等の計測装置からの信号をコントロールボックス
１３を介してコンピュータ１５に入力させ、予め設置さ
れたプログラムに従って、例えば、天窓開閉用モータｌ
７、カーテン開閉用モータ１６、給液ボンプ１９、炭酸
ガス発生装置２０、暖房＠２１等を作動させるものであ
る。なお、養液タンク１０には、コントロールボックス
１３で制御される給水ポンブ２２、原液注入弁２３が設
けられ、これらもコンピュータ１５で制御されている。

例えば、ハウスにおける環境制御の基本となる温度制御
についての制御方法は次の通りである。

温度制御は、換気窓の開閉調節と暖房装置によって行う
ことが、一般的な方法である。上限温度として換気設定
温度、下限温度として暖房設定温度をあたえる。即ち、
温度制御の目標値は、換気設定温度と暖房設定温度との
間の温度域となる。

一日を４から６区分に分割して、ハウス内の温度を、そ
れぞれに設定できるようにしてある。

時間帯の区分は、早朝の光合成を活発にするために加温
する早朝加温時間帯、日中の光合或促進時間帯、夕刻か
ら夜間にかけて光合成戒分の葉から植物本体への移動を
促進するために温度を下げる転流促進時間帯、深夜の過
度な呼吸による消耗を抑えるための夜温時間帯など、植
物の一日の生理機能に対応させて時間帯に名称がつけら
れ、区分されている場合が多い。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来のコンピュータ利用のハウス環境制御装置
においては、各種センサの計測値と目標値とを比較し、
制御量を決める制御方式を用いるのが一般的であり、例
えば、天窓開閉制御において、感雨計の計測値が目標値
に達すれば天窓を閉じ、該計測値が目標値に達しなけれ
ば天窓は開放するという、いわゆるオン・オフ制御方式
が採用されていた。そのため、計測値の僅かの変化でも
それが目標値付近での変１ヒであれば、頻繁にオンオフ
がくり返され、作動部品が劣化するとか、オン指令を出
してから目標値に達するまでに時間がかかるとか、制御
量がオーバーシュー１・、アンダーシュートするといっ
た問題があった。しかも、各制御対象毎にそれぞれ独立
して制御を行っていたので、計測データ相互間の関連性
について考慮した制御が行われていたわけではなかった
。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、各制御対象に適
した制御手段に基づき、常に適切なハウス環境制御が行
える制御装置を提供することを目的とする。

具体的には本発明は一時的な降雨によりｌに天窓を開閉
することなく、天窓開閉用モータ等の耐久性を向上させ
ることを目的とし、また、遮光，保温カーテン開閉用モ
ータまたはカーテンレール等の経時劣化あるいはカーテ
ンの交換により重量変化があってもカーテンの開閉を常
にスムーズに行うことを目的とし、さらに、養液調整を
短時間にスムーズに行い養液調整中に原液の注入のしす
ぎによる過大濃度あるいは給水のしすぎによる過小濃度
になることを防止することを目的としている。

［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、本発明は、次の横戒を採
用する。すなわち、 降雨量により天窓を開閉制御するハウス環境制｛卸装置
において、降雨を検出する感雨手段と、感雨手段から信
号が出力された場合には今までの降雨量積算値に降雨量
を加算し、感雨手段からの信号が出力されない場合には
今までの降雨屋積算値から一定量の降雨量を減算する降
雨量積算手段と、該降雨量積算手段からの出力信号がハ
ウス室内の温度および湿度とによって予め設定された第
一の降雨量積算値以上になった場合には天窓を閉じ、該
降雨量積算手段からの出力信号がハウス室内の温度およ
び湿度とによって予め設定された第二の降雨量積算値以
下になった場合には天窓を開く天窓開閉制御手段と、を
設けたハウス環境制御装置、または、 ハウス室内温度と日射量とにより遮光、保温力−テンを
開閉制御するハウス環境制御装置において、数回のカー
テンの開閉動作に基づいてカーテン駆動モータの数種の
オン・オフデューティグラフを作成し、このデューティ
グラフによりカーテン駆動モータの起動から停止までの
パターンを作成するカーテン駆動モータの動作パターン
作成手段と、該動作パターンに従ってカーテンの開閉制
御をするカーテン駆動モータ制御手段と、を設けたハウ
ス環境制御装置、または、 養液タンク内の設定濃度に調整された養液を植物に給液
し、減少した養液に給水および／または原液を注入して
設定濃度の養液を作成するハウス環境制御装置において
、減少養液に給水後、原液注入開始時から養液濃度が設
定濃度より一定濃度分だけ低い値になるまでの原液注入
時間と、そのときの濃度と原液注入開始時の濃度との差
の関係から養液濃度が設定値になるまでの原液注入時間
を算出する原液注入時間算出手段と、その算出時間以内
の間、原液を注入する原液注入手段と、を設けたハウス
環境制御装置、 である． ［作用］ 降雨量により天窓を開閉制御するハウス環境制御装置に
おいては、感雨手段から感雨信号が出力された場合には
降雨量積算手段は今までの降雨量積算値に降雨量を加算
し、感雨手段から感雨信号が出力されない場合には今ま
での降雨量積算値から一定量の降雨量を減算する。そし
て、天窓開閉制御手段は該降雨量積算手段からの出力信
号がハウス室内の温度および湿度とによって予め設定さ
れた第一の降雨量積算値以上になった場合には天窓を閉
じ、該降雨量積算手段からの出力信号がハウス室内の温
度および湿度とによって予め設定された第二の降雨量積
算値以下になった場合には天窓を開き、該降雨量積算手
段からの出力信号が第一の降雨量積算値と第二の降雨量
積算値との間にある場合は天窓を現状のままに維持する
。

また、ハウス室内温度と日射量とにより遮光、保温カー
テンを開閉制御するハウス環境制御装置においては、カ
ーテン駆動モータの動作パターン作成手段が数回のカー
テンの開閉動作に基づいてカーテン駆動モータのデュー
ティ値の異なる数種のオン・オフデューティグラフを作
成し、このデューティグラフによりカーテン駆動モータ
の起動から停止までのパターンを作成し、カーテン駆動
モータ制御手段がカーテン駆動モータの動作パターンに
従ってカーテンの開閉制御をする。

また、養液タンク内の設定濃度に調整された簑液を植物
に給液し、減少した養液に給水および／または原液を注
入して設定濃度の養液を作成するハウス環境制御装置に
おいては、原液注入時間算出手段が減少養液に給水後、
原液注入開始時から養液濃度が設定濃度より一定濃度分
だけ低い値になるまでの原液注入時間と、そのときの濃
度と原液注入開始時の濃度との差の関係から養液濃度が
設定値になるまでの原液注入時間を算出し、原液注入手
段は、その算出時間以内の間原液を注入する。

［実施例］ 本発明の実施例はすべて第１図に示すハウス環境制御装
置である。

本発明の一実施例を図面と共に説明する。

（実施例１） 本実施例は天窓開閉制御装置である。

感雨計１で降雨検出したらその降雨量を積算し、その積
算値がハウス５内の室温と湿度とによって予め決められ
た規定値 α＝ｆ（Ｔ’Ｃ，ｈ％） 以上になったとき、天窓２５を閉じ β一ｆ　（Ｔ℃，ｈ％） 以下になったとき天窓２５を開くようにしたものである
。ただし、ここでＴ’Ｃは室温、ｈ％は湿度である。

第２図に本実施例の制御装置の制御部のブロック図を示
す。

感雨計１、室内温度計６および室内湿度計７の出力信号
はデイジタル入力インタフェース２６を介してコンピュ
ータ１５に入力され、ＣＰＵ２７により、メモリ２９中
に予め記憶された制御プログラムに従って、雨量を積算
し、かつ、規定値テーブル３０から算出される上記規定
値α、βを求め積算値と規定値との比較から天窓開閉用
信号をディジタル出力インタフェース３１を介して出力
し、天窓開閉用モータ１７を正転、逆転制御する。

第３図にこの天窓開閉制御のフローチャートを示し、第
４図にそのタイミングチャートを示す。

まず、コンピュータ１５を初期（ヒし（ステップ１〉、
室内温度計６および室内湿度計７の計測値に基づき、例
えば第５図のグラフに示すように規定値α、βを規定値
テーブル３０より算出する（ステップ２）。次いで２０
０ｍｓ毎に感雨計１で降雨検出を行い（ステップ３）、
感雨計１の出力信号が１であれば今までの降雨量積算値
に定数（ｘ）を加えて降雨量の積算を行い（ステップ４
）、感雨計１の出力信号がＯであれは今までの積算され
ていた降雨量から定数（ｙ）を減算していく（ステップ
５）。ただし、ここではｘ−１．、ｙ−＝ｔとした。

積算値がα以上だとくステップ６）天窓２５を閉じ（ス
テップ７）、積算値がα未満で、かつ、β以下だとくス
テップ８）天窓２５を開く（ステップ９）。また、積算
値がα未満でβを超える値だと天窓２５は現状のままと
する（ステップ１０）。

こうして、第４図に示すように一定量α以上の降雨があ
ってはじめて天窓２５を閉じ、しかも、降雨がやみ一定
降雨積算量β以下になってはしめて天窓２５を開き、一
時的に降雨があっても積算量が一定値α以上にならない
と天窓２５を閉じないため、一時的な降雨により頻繁に
天窓２５を開閉動作しないので、天窓開閉用モータ１７
等の耐久性を向上させることができる。

なお、降雨量積算値の算出方法は上記方法に限らず、例
えば、雨量計を用いて、規定値α、βを求める方法でも
よい （実施例２） 本実施例は室温および日射量により遮光、保温用カーテ
ン３２を，開閉するハウス環境制御装置である。この制
御装置の考え方は第６図に示すカーテン３２を一定長さ
のカーテンレール３３上で開閉させる場合に、例えば最
初の数回のカーテン３２の開閉でカーテン開閉用モータ
１６のオン　オフデューテイがそれぞれ１００％、７５
％、５０％、２５％、０％であるときのカーテン開閉所
要時間を測定してデューテイグラフを作成し、その作成
グラフに基づいてカーテン開閉の起動から停止までのパ
ターンを作戊し、このパターンによりカーテン３２の開
閉を行うというものである。

第７図に本実施例の制御装置の制御部のブロック図を示
す。

室内温度計６と日射計２からの入力信号をアナグロ入力
インタフェース３５を介してコンビュータ■５に入力し
、前述したようにカーテン開閉制御デューティグラフお
よび開閉起動〜停止パターンを作成し、メモリ２つに記
憶させておき上記パターンに基づいてカーテン３２を開
閉すべくデイジタル出力インタフェース３ｌを介してカ
ーテン開閉用モータ１６を駆動制御する。このカーテン
開閉制御のフローチャートを第８図に示す。第８図のフ
ローチャートはカーテン開放時における例である。まず
、デューティグラフ未作成状態にすべくコンピュータ１
５を初期化する（ステップ１）。

次いで、室温、日射量を測定し（ステップ２）、カーテ
ン３２を開けるかどうか判断する（ステップ３〉。カー
テン３２を開ける場合にはデューテイグラフを作成済み
か否かを判断しくステップ４）、未作成のときには、ｎ
回の数種のデューテイ値に基づく開閉動作を行い、その
データに基づき、例えは第９図に示すようなｎ個のデュ
ーテイグラフを作成する（ステップ５、ステップ６）。

このときカーテンレール３３の長さが、例えば２ｍの力
−テン３２において、カーテン３２の始動点から例えば
２０ｃｍの距離に達するまでに、カーテン開閉用モータ
１６のオン・オフデューティ５０％で要する時間ｔ１が
第９図におけるカーテン開放駆動加速時間であり、始動
点から２０〜１８０ｃｍ間におけるカーテン開閉用モー
タ１６のオン・オフデューティ１００％での所要時間ｔ
２が定速時間であり、始動点から１８０〜２００ｃｍ間
におけるカーテン開閉用モータ１６のオン・オフデュー
ティ５０％での所要時間ｔ，が減速時間である。

こうして、デューティグラフが作成できたらデューティ
グラフ作成済みとする（ステップ７）。そして次回より
室温および日射量の測定結果に応じてカーテン３２を開
放する必要が生じた場合に、デューティグラフが作成済
みであれば（ステップ４〉、そのデューティグラフに基
づいて例えば第１０図に示すカーテン開放用起動〜停止
パターンを作成し〈ステップ８〉、そのパターンに基づ
いてカーテン３２を開放する（ステップ９）。

なお、カーテン３２を閉しる場合についても同様な手順
でデューティグラフおよびカーテン閉鎖用起動〜停止パ
ターンを作成する。このように自動的にカーテン開閉用
起動〜停止パターンおよびデューティグラフを作成して
おけば、経時変化によりカーテン開閉用モータ１６の回
転数が変わっても、またはカーテンレール３３が摩耗し
ても、あるいはカーテン３２の交換により重量変化して
もカーテン３２の開閉をスムーズに行うことができる。

（実施例３） 本実施例は、植物に給液した後の養液タンク１０内の養
液濃度を設定値に維持するためのハウス環境制御装置で
ある。

この制御装置の考え方は、減少した養液に給水した後、
原液を設定養液濃度が得られるまで注入するもので、原
液注入時の養液タンク１０内の養液濃度が（設定値一定
数〉になるまでの時間ｔを測定し、この時間ｔの大小に
応じて原液注入終了時間を決定しようというものである
。

本実施例の制御装置の制御部のブロック図を第１１図に
示す。設定養液濃度値３６をディジタル入力インタフェ
ース２６から、また養液濃度計３７から測定養液濃度を
アナログ入力インタフェース３５を介してコンピュータ
１５に入力し、（設定濃度一定数）に基づいて原液注入
時間を算出し、その値をディジタル出力インタフェース
３１よりそれぞれ給水ポンプ２２、原液注入弁２３およ
び給液ポンプ１９に出力するものである。

本実施例のフローチャートを第１２図に、そのタイミン
グチャートと養液濃度との関係図を第１３図に示す。

まず、給液時刻か否か判断しくステップ１）、給液時刻
がきたら植物に給液する（ステップ２）．その結果養液
タンク１０内の液量が一定量以下になったかどうか判断
し（ステップ３）、液量が一定量を超えていると、必要
に応じて植物に給液する操作を繰り返し（ステップ２）
、液量が一定量以下になると給水ポンブ２２から井戸水
などの給水を行う（ステップ４）。給水が終了すると給
水後の養液濃度一（　ｙ　ｏ　）を養液濃度計３７で検
出する（ステップ５、６）。次いで、原液注入弁２３か
ら原液を注入しくステップ７）、注入中の養液濃度（ｙ
）を検出する（ステップ８）。ここで養液濃度（ｙ）が
設定濃度（ｙｓ）から一定数（δ）を減じた値以上であ
るか否が判断しくステップ９〉、まだ、その濃度に達し
ていないと原液注入開始時からの経過時間（１）の加算
を続け（ステップ１０〉、原液注入を続ける（ステップ
７）。もし、養液濃度が（ｙｓ一δ）の濃度に達してい
ると原液注入開始時からの経過時間（１）と養液濃度差
△：Ｉ＝Ｖ　　’ｉｏ および △ｙ　　　”ｙｓ−Δｙ を求めて、 ｔ’＝ｋ−ｔ・△ｙ’／△ｙ（ｋ≦１〉を算出しくステ
ップ１１）．ｔ’時間の間原液を注入しくステップ１２
）、ｔ’時間経過後、原液注入弁２３を閉じる（ステッ
プ１３、１４）。

なお、ここでは養液濃度が薄くなった場合に原液を注入
して調整する場合を説明したが、万一ｉＩ液濃度（　ｙ
ｏ）が設定濃度より濃すぎる場合には、ステップ７の原
液注入に代えて給水を行い、ステップ９において設定濃
度に定数（δ）を加えて、以後、同様の手順で給水を行
い、養液濃度を調整してもよい。

こうして養液調整を短時間にスムーズに行うことにより
、養液調整中に原液の注入のしすぎによる過大濃度ある
いは給水のしすぎによる過小濃度になることが防止でき
、原液消費量を最小限にとどめることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、各制御対象に適した制御手段を組み合
わせて、常に適切なハウス環境制御が行える。

降雨量により天窓を開閉制御するハウス環境制御装置に
おいては、ハウス内の温度、湿度に応じた第一の設定降
雨量積算値以上の降雨があってはじめて天窓を閉じ、し
かも、降雨がやみ第二の設定降雨量積算値以下になって
はじめて天窓を開くため、一時的な降雨により頻繁に天
窓を開閉動作しないので、ハウス内の温度、湿度をも勘
案して開閉用モータ等の耐久性を向上させることができ
る。

また、遮光、保温カーテン駆動用モータのオン・オフデ
ューティグラフおよびカーテン開閉用起動〜停止パター
ンを作成しておけば、経時変化によりモータ回転数が変
わっても、またはカーテンレールが摩耗しても、あるい
はカーテンの交換により重量変化してもカーテンの開閉
をいつもスムーズに行うことができる。

さらに、養液タンク内の設定濃度に調整された養液を植
物に給液し、減少した養液に給水および／または原液を
注入して設定濃度の養液を作成するハウス環境制御装置
においては、養液調整を短時間にスムーズに行うことが
でき、養液調整中に原液の注入のしすぎによる過大濃度
あるいは給水のしすぎによる過小濃度になることが防止
でき、原液消費量を最小限にとどめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハウス環境制御装置の概念構成図、第
２図は天窓開閉制御装置の制御部のプロック図、第３図
は天窓開閉制御のフローチャート、第４図は天窓開閉制
御のタイミングチャート、第５図は規定降雨量積算値と
ハウス室内温度、湿度との関係図、第６図は遮光、保温
カーテンの設置図、第７図は遮光、保温カーテン開閉制
御装置の制御部のブロック・図、第８図は遮光、保温カ
ーテン開閉制御のフローチャート、第９図は遮光、保温
カーテン駆動用モータのオン・オフデューティグラフ、
第１０図は遮光、保温カーテン駆動用モータの動作パタ
ーン、第１１図は養液タンクの給水、給液量制御装置の
制御部のブロック図、第１２図は養液タンクの給水、給
液量制御のフローチャー１〜、第１３図は養液タンクの
給水、給液量制御のタイミングと養液濃度との関係図で
ある。 ＷＣ　２　図 １・・・感雨計、２・・・日射計、１６・・・カーテン
開閉用モータ、１７・・・天窓開閉用モータ、１９・・
・給液ポンプ、２２・・・給水ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）降雨量により天窓を開閉制御するハウス環境制御
   装置において、降雨を検出する感雨手段と、感雨手段か
   ら信号が出力された場合には今までの降雨量積算値に降
   雨量を加算し、感雨手段からの信号が出力されない場合
   には今までの降雨量積算値から一定量の降雨量を減算す
   る降雨量積算手段と、該降雨量積算手段からの出力信号
   がハウス室内の温度および湿度とによって予め設定され
   た第一の降雨量積算値以上になった場合には天窓を閉じ
   、該降雨量積算手段からの出力信号がハウス室内の温度
   および湿度とによって予め設定された第二の降雨量積算
   値以下になった場合には天窓を開く天窓開閉制御手段と
   、を設けたことを特徴とする施設園芸におけるハウス環
   境制御装置。
2. （２）ハウス室内温度と日射量とにより遮光、保温カー
   テンを開閉制御するハウス環境制御装置において、数回
   のカーテンの開閉動作に基づいてカーテン駆動モータの
   数種のオン・オフデューティグラフを作成し、このデュ
   ーティグラフによりカーテン駆動モータの起動から停止
   までのパターンを作成するカーテン駆動モータの動作パ
   ターン作成手段と、該動作パターンに従ってカーテンの
   開閉制御をするカーテン駆動モータ制御手段と、を設け
   たことを特徴とする施設園芸におけるハウス環境制御装
   置。
3. （３）養液タンク内の設定濃度に調整された養液を植物
   に給液し、減少した養液に給水および／または原液を注
   入して設定濃度の養液を作成するハウス環境制御装置に
   おいて、減少養液に給水後、原液注入開始時から養液濃
   度が設定濃度より一定濃度分だけ低い値になるまでの原
   液注入時間と、そのときの養液濃度と原液注入開始時の
   濃度との差の関係から養液濃度が設定値になるまでの原
   液注入時間を算出する原液注入時間算出手段と、その算
   出時間以内の間、原液を注入する原液注入手段と、を設
   けたことを特徴とする施設園芸におけるハウス環境制御
   装置。