JPH044849B2 - - Google Patents

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
養液調合装置に係り、特に、肥料などの栽培に必
要な養液の高濃度原液などの混合ならびに農業用
水などによる高濃度養液の希釈化に関する。

〔従来の技術〕

植物の栽培には、土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、育成上必要な肥料などの
養分を水に溶かした養液を供給して栽培を行う培
地耕がある。

培地耕は、土耕栽培に比較して衛生的で、栽培
植物ごとに育成上の最適条件を設定でき、また、
その栽培管理が行い易いなど、優れた特徴を有し
ているが、植物に対する養液の濃度などの管理が
極めて重要である。

第２図は、植物の一般的な養液栽培装置の概要
を示す。この養液栽培装置は、養液混合希釈化装
置２に農業用水などの希釈水Wrとともに、養液
Wmの基礎としての肥料などを溶かした高濃度養
液（以下原液Ｍという）を原液タンク４から供給
し、この原液Ｍと希釈水Wrとを混合して原液Ｍ
を希釈化することにより、植物の栽培に適した肥
料濃度の養液Wmを得る。

そして、この養液Wmは、圧送ポンプや濾過器
などからなる養液供給装置６および供給管路８を
経て栽培地１０に送られる。栽培地１０では、供
給管路８に取り付けた複数の分岐管１２を、植物
１４を植付けたベツド１６の近傍に配設し、各分
岐管１２に対して植物単位ごとに供給ノズルとし
てのドリツプノズル１８を設ける。したがつて、
供給管路８を通して圧送された養液Wmは、分岐
管１２を経てドリツプノズル１８から植物１４の
近傍に滴下して供給される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような養液栽培装置において、養液Wmの
調合は、植物１４に対して最適な肥料配分および
濃度などに設定することが必要であり、その肥料
配分や濃度は、植物ごとに異なる上、その生育状
態や気象条件などによつても大きく異なつている
ので、その都度、生育データや気象データを参照
しながら、養液Wmの肥料配分や濃度を設定する
ことが必要である。

従来、原液Ｍを希釈水Wrと混合して希釈化す
るための養液Wmの混合希釈化において、希釈水
Wrを吸入して引き込む希釈器では、希釈水Wrの
流量wrや圧力変動によつて原液Ｍの希釈倍率が
変動し、一定の養液Wmの濃度を得ることができ
ず、自由に濃度変更を行うことができないもので
あつた。そこで、希釈倍率が変動した場合、原液
Ｍの肥料濃度を変更して対応しなければならず、
非常に面倒な作業を必要としていた。

また、従来の養液Wmの調合を自動化したもの
として、養液混合希釈化装置２に一定量の希釈水
Wrを込んだ後、その中に特定濃度の原液Ｍを
徐々に入れて養液Wmの濃度を濃度センサなどを
用いて監視しながら、必要な濃度を設定するもの
がある。これは、希釈水Wrを一定量単位で取り
込んで養液Wmを調合するので、濃度補正を連続
的に行う手数はないが、養液Wmの調合量が一定
量ごとに行われるので、調合した養液Wmの連続
的な供給制御を行うことができず、また、養液
Wmに一定の濃度を設定するためには、高価な濃
度センサを必要とするものであつた。

このため、濃度設定に対して希釈水Wrの流量
wrに応じた原液Ｍの供給量を連続的に制御して
養液Wmを得る植物の栽培養液調合方法が提案さ
れている。

そこで、この発明は、濃度設定および希釈水の
流量に応じて調合された養液の濃度データを参酌
して適正な濃度管理を可能にした植物の栽培養液
調合装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の植物の栽培養液調合装置は、希釈水
供給路（供給管路３０）から希釈水Wrの供給を
受け、第１及び第２の原液Ma，Mbを希釈化し
て得られる養液Wmを溜める混合希釈化タンク２
２と、この混合希釈化タンクに供給すべき前記第
１の原液を溜める第１の原液タンク２８Ａと、前
記混合希釈化タンクに供給すべき前記第２の原液
を溜める第２の原液タンク２８Ｂと、前記第１の
原液タンクと前記混合希釈化タンクとの間の原液
供給路に設置されて前記第１の原液を前記混合希
釈化タンクに供給する第１の定量吐出器２６Ａ
と、前記第２の原液タンクと前記混合希釈化タン
クとの間の原液供給路に設置されて前記第２の原
液を前記混合希釈化タンクに供給する第２の定量
吐出器２６Ｂと、前記第１または第２の定量吐出
器を駆動する駆動手段（定量吐出器駆動回路３
２）と、前記希釈水供給路に設置されて前記希釈
水の流量を検出する流量センサ２０と、前記混合
希釈化タンクの底部から前記養液ポンプ（撹拌ポ
ンプ２７）で引いて前記混合希釈化タンク内に戻
して前記混合希釈化タンク内の養液を撹拌する撹
拌手段（撹拌管路２５）と、前記混合希釈化タン
クに設置されて前記養液中のイオン量に基づく電
気伝導度を以て前記養液の濃度を検出する濃度セ
ンサ２３と、前記流量センサからの流量データ
と、予め栽培条件によつて設定される濃度データ
とから前記混合希釈化タンクに供給すべき前記第
１または第２の原液の供給量を算出する原液量演
算部２４１が設置され、この原液量演算部で算出
された原液量を前記濃度センサで得られた濃度デ
ータで補正する原液量補正部２４２が設置され、
この原液量補正部で補正された補正原液量に基づ
く制御出力を発生し、この制御出力に応じて前記
駆動手段を通して前記第１または第２の定量吐出
器を動作させ、前記第１または第２の原液または
双方の原液を前記混合希釈化タンクに供給させる
原液量制御装置２４とを備えたことを特徴とする
ものである。

〔作用〕

この栽培養液調合装置によれば、養液Wmの濃
度設定および希釈水Wrの流量wrに対して必要な
原液量mnが得られるが、この原液量mnを養液
Wmの濃度データを参酌して補正し、適正な原液
量moを設定し、この原液量moに設定された原液
Ｍと希釈水Wrとを混合するので、希釈水Wrの流
量変動に即応して原液量moが制御されるととも
に、最終出力の養液Wmの濃度を常に監視しつ
つ、設定された濃度の養液Wmの調合が連続的に
行われる。したがつて、このようにすれば、養液
Wmの濃度を精密に制御し、安定した濃度を維持
することができる。

この場合、養液Wmの調合は、複数の原液Ma，
Mbを用いる場合には各原液Ma，Mbおよび希釈
水Wrの混合希釈化、また、単一の原液Ｍを用い
る場合にはその原液Ｍと希釈水Wrとの混合希釈
化をいう。

そして、この栽培養液調合装置では、原液Ｍと
希釈水Wrとを混合して原液Ｍを希釈化する混合
希釈化タンク２２を設置し、この混合希釈化タン
ク２２中の養液Wmを撹拌する撹拌手段（撹拌管
路２５）を設置すれば、養液Wmを撹拌しつつ濃
度検出ができるので、濃度制御を精密に行うこと
ができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の植物の栽培溶液調合装置
の実施例を示す。

特定濃度の養液Wmを得るための希釈水Wrに
は、たとえば、地下水、雨水などの農業用水を用
いる。この希釈水Wrは、図示していないタンク
などから希釈水供給路としての供給管路３０を通
して連続的に供給されるが、供給管路３０の途上
に、希釈水Wrの流量wrを検出する流量検出手段
として流量センサ２０が設置され、この流量セン
サ２０によつて希釈水Wrの流量wrが電気的に検
出される。

Vwrは、希釈水Wrの流量wrを表わす流量信号
を示す。

この希釈水Wrは、第１および第２の原液Ma，
Mbと混合するための混合希釈器として設置され
た混合希釈化タンク２２に供給される。そして、
この混合希釈化タンク２２には、その内部の養液
Wmを底側から取り出して再び混合希釈化タンク
２２に戻すことにより、養液Wmを撹拌する撹拌
手段としての撹拌管路２５が設けられている。撹
拌管路２５には養液Wmを循環させる撹拌ポンプ
２７が設置されており、養液Wmは混合希釈化タ
ンク２２から取り出されてその上方から落下し撹
拌される。この結果、原液Ma，Mbと希釈水Wr
とが混合されて、希釈水Wrによる原液Ma，Mb
の希釈化が速やかに行われる。

混合希釈化タンク２２に供給するための第１お
よび第２の肥料原液を溜める原液貯留手段として
の第１および第２の原液タンク２８Ａ，２８Ｂが
設置されており、これら原液タンク２８Ａ，２８
Ｂの原液Ma，Mbは、電気的に制御される原液
供給手段としての第１および第２の定量吐出器２
６Ａ，２６Ｂを介して混合希釈化タンク２２に供
給される。原液Ma，Mbの混合希釈化タンク２
２への供給は、たとえば、定量吐出器２６Ａ，２
６Ｂを通して必要な量の原液MaまたはMbが重
力または特定の圧力によつて滴下するように設定
する。

また、混合希釈化タンク２２には、養液Wmの
濃度を検出するための濃度検出手段として養液
Wmの濃度を電気的に検出する濃度センサ２３が
設置されている。周知のように、養液Wm中のイ
オン量が肥料濃度に依存し、それが電気伝導度に
比例していることから、養液Wm中に電極を浸
し、その電極間に流れる電流値を測定する手段と
して濃度センサ２３が用いられる。肥料等を水に
溶かすと、イオン化し、水の電気伝導度が変化す
る。この電気伝導度によつて肥料濃度を測定する
ことができるが、電気伝導度は温度が上昇すると
高くなるので、実際には温度補正によつて養液
Wmの濃度を算出する。

そして、流量センサ２０で得られた流量信号
Vwrは、原液量制御手段として設置された原液
量制御装置２４の原液量演算部２４１に加えられ
る。原液量演算部２４１は、刻々と変化する流量
信号Vwrによつて得られる流量データと、必要
に応じて設定された濃度Xnを表わす濃度データ
とから、その濃度Xnを得るのに必要な原液量mn
を算出する。たとえば、この原液量演算部２４１
は、流量データと濃度データに対して、流量デー
タに応じた原液量データを記憶した記憶手段を設
置しておき、流量データと濃度データの入力によ
つて、必要な原液量データを読み出すようにす
る。

この原液量演算部２４１によつて算出された原
液量mnを表わす原液量信号Vmnは、養液Wmの
濃度に応じて適正な原液量moに補正する原液量
補正部２４２に加えられる。原液量補正部２４２
は、濃度センサ２３からの濃度信号Vnと設定濃
度信号Xnとを比較してその偏差を求め、その偏
差を用いて原液量演算部２４１からの原液量mn
を表わす原液量信号Vmnを補正して、適正な原
液量moを表わす原液量信号Vmoを出力する。

また、原液量補正部２４２は、原液量補正を特
定時間行つても、設定濃度と実際の養液Wmの濃
度との間の誤差が大きくなり、その補正が行われ
ない場合には、その誤差が一定値以上となつたと
きに濃度異常信号Vxを発生する。このような濃
度異常は、たとえば、原液Ma，Mbの不足や定
量吐出器２６Ａ，２６Ｂの故障などによつて生じ
る。この濃度異常信号Vxを取り出して濃度異常
警報器３１を駆動し、その濃度異常を告知させる
ことができる。濃度異常警報器３１は、ランプな
どの光学的手段、ブザーなどの音響発生手段など
で構成できる。

そして、原液量補正部２４２で得られた原液量
moを表わす原液量信号Vmoは、原液量供給制御
部２４３に加えられて、必要な原液量moを供給
するための原液制御信号Vcmを発生する。この
場合、たとえば、原液量信号Vmoに基づいて原
液Ma，Mbの配合比率も同時に演算し、たとえ
ば、濃度データに応じて自動的に各原液Ma，
Mbの配合比率を設定すれば、濃度の決定に対し
て配合比が得られる。したがつて、原液制御信号
Vcmは、必要な濃度を設定するための原液Ma，
Mbの量と、その配合比率を表わすデータ信号で
ある。

原液制御信号Vcmは、原液供給駆動手段とし
て設置された定量吐出器駆動回路３２に加えら
れ、定量吐出器駆動回路３２は原液制御信号
Vcmに応じた駆動信号Va，Vbを出力して各定量
吐出器２６Ａ，２６Ｂに加える。定量吐出器２６
Ａ，２６Ｂは、原液制御信号Vcmに設定された
原液Ma，Mbの供給比率に対して定量吐出器２
６Ａ，２６Ｂの動作時間が制御されて、希釈水
Wrの流量wrに対して設定濃度Xnを得るに必要
な量の原液Maまたは原液Mbあるいは双方が混
合希釈化タンク２２に供給される。

供給された原液Ma，Mbは、混合希釈化タン
ク２２の内部で希釈水Wrと撹拌されて必要な濃
度の養液Wmが得られ、栽培地１０側に供給路３
４を通して供給される。その場合、養液Wmは、
第２図に示したように、養液供給装置６によつて
栽培地に必要な圧送圧力を以て送られる。

したがつて、このような養液調合装置によれ
ば、養液Wmの原液濃度が設定されると、希釈水
Wrの流量wrに応じて必要な量の原液Ma，Mbを
供給して調合し、希釈水Wrの流量変動に即応し
て必要な原液Ma，Mbの供給量を制御するとと
もに、設定濃度と養液Wmの濃度とを比較してそ
の偏差を求め、その偏差に応じて原液量mnを適
正な原液量moに補正するので、常に安定した濃
度の養液Wmが得られる。そして、原液量制御装
置２４は、マイクロコンピユータなどの演算処理
装置によつて構成し、原液量の制御を行うことが
できる。

ところで、この植物の栽培養液の調合におい
て、原液を希釈する方法は、先ず希釈水の流量を
検出し、設定された濃度になるように理論値を出
し、定量吐出器をフイード・フオワード制御を行
つている。この関係は、濃度データに応じた駆動
信号Va，Vbを得ていることから明らかである。
即ち、この制御を行う場合、流量計、定量突出
器、肥料原液濃度に誤差があるため、設定された
濃度に希釈できるとは限らない。このため、希釈
された養液濃度を濃度センサで測定し、その測定
値と設定濃度とを比較し、その差を算出すること
が必要となる。このような差の算出は、次回の希
釈動作に参酌され、前回の誤差を補正するように
理論値を補正してフイード・フオワード制御を行
うのである。植物の栽培では、迅速な制御は不要
であり、多少の誤差があつても、それが枯死等に
繋がるものではなく、このような緩やかな制御が
可能である。そして、このような理論値の補正を
繰り返すことで、誤差の無い理想的な希釈が可能
になる。この栽培養液の調合は、基本的にはフイ
ード・フオワード制御を行つているが、用いられ
ている機器の誤差をフイードバツクして理論値即
ち、目標値を補正している点で一種の学習制御を
行つているのである。

なお、実施例では、第１および第２の原液タン
ク２８Ａ，２８Ｂを設置して二種の原液Ma，
Mbを用いた場合について説明したが、予め必要
な成分の肥料を配合して必要な原液タンクを設定
し、または、肥料間の化合による不都合を回避す
るために肥料ごとに原液タンクを設置して、肥料
を濃度設定に応じて配合してもよい。

また、この発明は、第１の原液タンク２８Ａに
肥料原液を貯留し、第２の原液タンク２８ＢにPH
濃度補正原液を貯留すれば、PH濃度の補正に利用
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
の濃度設定に応じて希釈水の流量に対して必要な
原液量が演算され、その演算結果に基づいて混合
希釈化タンクに供給する原液量を制御するので、
希釈水の流量の変動に即応して原液量を制御でき
るとともに、設定濃度の養液濃度とを比較してそ
の誤差によつて原液量を補正するので、設定され
た原液濃度の養液を混合、希釈化して連続的に調
合して培地に供給でき、しかも、養液濃度の適正
化を図ることができ、植物の育成を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の植物の栽培養液調合装置の
実施例を示すブロツク図、第２図は植物の一般的
な養液栽培装置の概要を示すブロツク図である。 Wm……養液、Wr……希釈水、Ma……第１の
原液、Mb……第２の原液、２０……流量セン
サ、２２……混合希釈化タンク、２３……濃度セ
ンサ、２４……原液量制御装置、２５……撹拌管
路（撹拌手段）、２６Ａ……第１の定量吐出器、
２６Ｂ……第２の定量吐出器、２７……撹拌ポン
プ（撹拌手段）、２８Ａ……第１の原液タンク、
２８Ｂ……第２の原液タンク、３０……供給管路
（希釈水供給路）、３１……濃度異常警報器、３２
……定量吐出器駆動回路（駆動手段）、３４……
供給路（養液供給路）、２４１……原液量演算部、
２４２……原液量補正部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 希釈水供給路から希釈水の供給を受け、第１
   及び第２の原液を希釈化して得られる養液を溜め
   る混合希釈化タンクと、 この混合希釈化タンクに供給すべき前記第１の
   原液を溜める第１の原液タンクと、 前記混合希釈化タンクに供給すべき前記第２の
   原液を溜める第２の原液タンクと、 前記第１の原液タンクと前記混合希釈化タンク
   との間の原液供給路に設置されて前記第１の原液
   を前記混合希釈化タンクに供給する第１の定量吐
   出器と、 前記第２の原液タンクと前記混合希釈化タンク
   との間の原液供給路に設置されて前記第２の原液
   を前記混合希釈化タンクに供給する第２の定量吐
   出器と、 前記第１または第２の定量吐出器を駆動する駆
   動手段と、 前記希釈水供給路に設置されて前記希釈水の流
   量を検出する流量センサと、 前記混合希釈化タンクの底部から前記養液をポ
   ンプで引いて前記混合希釈化タンク内に戻して前
   記混合希釈化タンク内の前記養液を撹拌する撹拌
   手段と、 前記混合希釈化タンクに設置されて前記養液中
   のイオン量に基づく電気伝導度を以て前記養液の
   濃度を検出する濃度センサと、 前記流量センサからの流量データと、予め栽培
   条件によつて設定される濃度データとから前記混
   合希釈化タンクに供給すべき前記第１または第２
   の原液の供給量を算出する原液量演算部が設置さ
   れ、この原液量演算部で算出された原液量を前記
   濃度センサで得られた濃度データで補正する原液
   量補正部が設置され、この原液量補正部で補正さ
   れた補正原液量に基づく制御出力を発生し、この
   制御出力に応じて前記駆動手段を通して前記第１
   または第２の定量吐出器を動作させ、前記第１ま
   たは第２の原液または双方の原液を前記混合希釈
   化タンクに供給される原液量制御装置と、 を備えたことを特徴とする植物の栽培養液調合装
   置。 ２ 前記原液量制御装置は、設定濃度に対して養
   液濃度の誤差が大きくなつたとき、濃度異常信号
   を発生するように構成し、前記濃度異常信号によ
   つて警報器を動作させるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の植物の栽培養
   液調合装置。