JPH1189451A - 植物生産用水管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 植物生産施設において、天候等の環境変化に
拘わらず培地を適湿状態に維持管理し、生産植物の品質
および均一性を向上させる。 【解決手段】 栽培ベッド２に複数載置される育苗トレ
ー１に底面給水を行うにあたり、栽培ベッド２に複数載
置される育苗トレー１のうち、所定のサンプル育苗トレ
ー１の重量を測定し、該測定重量に基づいて複数の育苗
トレー１に対する底面給水量を自動的に調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、野菜・花卉育苗施
設等の植物生産施設に導入される植物生産用水管理シス
テムの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、野菜苗等の植物を大量生産する植
物生産施設には、栽培ベッドに複数載置される培地（植
物および栽培容器を含む）に対し、自動的に頭上灌水ま
たは底面給水を行う植物生産用水管理システム（以下、
水管理システムという。）が導入されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、植物生産施
設においては、良質かつ均一な植物の生産が課題であ
り、特に、接木ロボットを用いて自動接木を行う接木苗
育苗施設では、より高度な品質および均一性が要求され
ている。しかるに、従来の水管理システムは、所定量の
頭上灌水または底面給水を所定時間毎に行うものである
ため、天候等の環境変化に基づいて灌水過多や灌水不足
となって、その結果、徒長、曲り、倒れ、萎れ、生育障
害等が発生して品質が低下する許りでなく、品質にバラ
ツキが生じて必要な均一性を確保できないとの欠陥があ
った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、栽培ベッドに複数載置される培地
に対し、自動的に頭上灌水または底面給水を行う植物生
産用水管理システムであって、該植物生産用水管理シス
テムに、特定の培地の重量を測定する培地重量測定手段
と、測定した重量に基づいて複数の培地に対する頭上灌
水量または底面給水量を決定する水量決定手段とを設け
たことを特徴とするものである。つまり、培地の湿り具
合に応じて変化する培地重量を測定し、該測定重量に基
づいて頭上灌水量または底面給水量を決定するため、天
候等の環境変化に拘わらず培地を適湿状態に維持するこ
とが可能になる。従って、過湿による品質低下（徒長、
曲り、倒れ等）や乾燥による品質低下（萎れ、生育不良
等）を防止することができる許りでなく、品質のバラツ
キも少なくすることができ、その結果、自動接木にも対
応し得る良質かつ均一な植物を生産することができる。
また、培地重量測定手段は、特定の培地を持ち上げて重
量を測定することを特徴とするものである。つまり、測
定対象となる特定の培地（サンプル）を、常時は他の培
地と同一条件下で栽培することができるため、サンプル
としての品質を確保することができ、しかも、他の培地
等と干渉しない状態で重量を測定することができるた
め、測定精度も向上させることができる。また、培地重
量測定手段は、植物の生育に応じて重さが調節される錘
と、該錘が一端部に連結される天秤と、該天秤の他端部
に特定の培地を吊持可能に連結する培地連結手段と、天
秤の中間点を昇降させる天秤昇降手段と、上昇した天秤
の傾斜を検出する天秤傾斜検出手段とを備えていること
を特徴とするものである。つまり、培地重量測定手段
は、構造が簡単な所謂天秤計りで構成されているため、
コストダウンに貢献できる許りでなく、良好なメンテナ
ンス性および信頼性を確保することができる。また、栽
培ベッドに敷設した吸水マット上に培地を載置すると共
に、吸水マットから垂下する吸上シートを給水容器内の
水または養液に浸して培地に底面給水を行うにあたり、
水量決定手段が決定した底面給水量に基づいて給水容器
の水位を調節する水位調節手段を設けたことを特徴とす
るものである。つまり、毛細管現象を利用した吸上式底
面給水設備において、その底面給水量を培地の重量に応
じて調節することができるため、天候等の環境変化に拘
わらず培地を適湿状態に維持することができる。また、
栽培ベッドに設けた給水容器上に培地を載置すると共
に、給水容器に水または養液を所定時間湛えて培地に底
面給水を行うにあたり、水量決定手段が決定した底面給
水量に基づいて湛水深さおよび湛水時間を調節する湛水
調節手段を設けたことを特徴とするものである。つま
り、湛水式底面給水設備において、その底面給水量を培
地の重量に応じて調節することができるため、天候等の
環境変化に拘わらず培地を適湿状態に維持することがで
きる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の一つ
を図面に基づいて説明する。図面において、１は野菜苗
や花卉苗の育苗に用いられる育苗トレーであって、該育
苗トレー１は、上面が開口し、かつ下面に吸水孔（水抜
き孔）が形成される逆四角錐台形状のセル１ａを縦横に
複数配列すると共に、各セル１ａの上端部同志を一体的
に連結したものである。そして、本実施形態において
は、前記各セル１ａに培地（培養土等）を装填する土入
れ処理、各セル１ａの略中心位置に種を播く播種処理、
播かれた種に覆土をする覆土処理、培地に灌水をする灌
水処理、出芽を促す出芽処理等を行った後、これを所定
期間育苗して自動接木用の台木苗を生産するが、育苗ト
レー１としては、全体寸法が同一で、各セル１ａの寸法
および個数が相違する複数の種類があり、育苗する苗の
種類や育苗期間に適応するものが選択的に使用されるよ
うになっている。

【０００６】２は温室内に複数設置される栽培ベッドで
あって、該栽培ベッド２は、栽培ベンチ３の上面に所定
間隔を存して複数のベース鉄骨４を並設すると共に、該
複数のベース鉄骨４上に、栽培テーブル５を架け渡し状
に設置して形成されている。

【０００７】前記栽培テーブル５は、エキスパンドメタ
ル等で形成される通水性底敷き板６、ロックウール等で
形成される吸上シート７および吸水マット８、不織布等
で形成される根切りシート９等を積層して形成されてお
り、上層の根切りシート９上に複数の育苗トレー１を載
置して育苗を行うが、前記吸上シート７の一部は、栽培
テーブル５と栽培ベンチ３との間に複数配設される給水
容器（給水樋）１０内まで垂下すると共に、給水容器１
０に貯溜される養液を所謂毛細管現象によって吸い上げ
るため、吸水容器１０の水位に応じた量の養液が吸水マ
ット８に常に供給され、延ては吸水マット８に浸透した
養液が同様の原理で育苗トレー１内の培地に吸水される
ようになっている。

【０００８】前記複数の給水容器１０は、各栽培ベッド
２に１個ずつ設置される水位調節容器１１に連通パイプ
１２を介して連通されるため、各給水容器１０内の養液
水位が水位調節容器１１内の養液水位と同一水位に保た
れることになるが、別途設けられる貯水タンク１３内の
養液を、給水用ポンプ１４が介在する給水パイプ１５を
経由して水位調節容器１１に供給することができる一
方、水位調節容器１１内の養液を、排水用電磁バルブ１
６が介在する排水パイプ１７を経由して貯水タンク１３
に戻すことができるため、給水用ポンプ１４および排水
用電磁バルブ１６の操作に基づいて水位調節容器１１お
よび給水容器１０の水位を任意に調節することができ、
延ては、吸上シート７の吸上量変化に伴って育苗トレー
１に対する底面給水量を調節することができるようにな
っている。尚、図中、１８はその他の給水源（地下水
等）から給水用電磁バルブ１９を介して水位調節容器１
１に給水をする給水ライン、２０は液肥タンク２１内の
液肥を給水ライン１８の水に所定の割合で混入する液肥
混入器である。

【０００９】一方、２２は前記栽培ベッド２の上方に複
数設けられる固定式もしくは移動式の細霧灌水ノズルで
あって、該細霧灌水ノズル２２は、所定の圧力で供給さ
れる水もしくは養液を細かい霧状にして育苗トレー１に
頭上灌水するが、細霧灌水を行った場合には、育苗トレ
ー１の周囲湿度を上昇させることができる許りでなく、
所謂気化熱に基づいて育苗トレー１の周囲温度を低下さ
せることができるようになっている。

【００１０】ところで、本実施形態では、動力噴霧機２
３を用いて細霧灌水ノズル２２に水もしくは養液を高圧
供給するが、動力噴霧機２３から各栽培ベッド２の細霧
灌水ノズル２２に至る給水ライン２４には、それぞれ細
霧灌水用電磁バルブ２５が介設されているため、細霧灌
水用電磁バルブ２５の操作に基づいて各栽培ベッド２に
対する細霧灌水を個別に実行することができると共に、
細霧灌水用電磁バルブ２５のＯＮ時間設定等に基づいて
細霧灌水量を調節することができるようになっている。

【００１１】２６は各栽培ベッド２にそれぞれ設けられ
る重量測定装置であって、該重量測定装置２６は、所定
の中間点を支点として揺動自在な天秤２７の一端部に錘
２８を吊持した所謂天秤計りで構成されている。そし
て、天秤２７の他端部には、予め特定した育苗トレー１
（以下、サンプル育苗トレーという。）の四隅を吊持す
るトレー吊持具２９（培地連結手段）が連結されている
ため、サンプル育苗トレー１の重量測定（重量比較）を
行うことが可能であるが、前記錘２８は、内部に注入さ
れる水の量に応じて重量調節可能な水量調節式可変錘で
あるため、錘重量を、適湿状態の育苗トレー重量（苗の
生育に応じて変化）に調節すれば、サンプル育苗トレー
１における培地の湿り具合を判断することができるよう
になっている。

【００１２】３０は前記天秤２７の上方に配設される巻
取ドラムであって、該巻取ドラム３０は、下端部に天秤
２７の中間点が連結されるワイヤ３１を巻装すると共
に、電動モータ３２の正逆駆動に伴ってワイヤ３１の巻
取り・繰出しを行うため、電動モータ３２の正逆駆動操
作に基づいて天秤２７を昇降させることができるように
なっている。そして、非重量測定時には、天秤２７を下
降位置に保持してサンプル育苗トレー１および錘２８を
栽培ベッド２上に載置するため、サンプル育苗トレー１
を他の育苗トレー１と同一環境下で栽培することがで
き、一方、重量測定時には、天秤２７と一緒にサンプル
育苗トレー１および錘２８を上昇させるため、他の育苗
トレー１等と干渉しない状態で両者の重量比較を行うこ
とができるようになっている。

【００１３】３３〜３５は第一〜第三の接触センサであ
って、該接触センサ３３〜３５のうち、第三の接触セン
サ３５は、前記天秤２７の下限位置を検出するものであ
るが、第一および第二接触センサ３３、３４は、天秤２
７の両腕上方位置に同一高さとなるように配設されてい
る。つまり、前記巻取ドラム３０の巻取回転に伴って天
秤２７を上昇させると、サンプル育苗トレー１の重量に
応じて天秤２７が傾斜し、その傾斜方向を、先に天秤２
７との接触を検出した接触センサ３３、３４の検出信号
に基づいて判断するようになっている。

【００１４】さらに、３６はマイクロコンピュータを用
いて構成される制御装置であって、該制御装置３６の入
力側には、前述した接触センサ３３〜３５の他に、水位
調節容器１１の水位を検出する水位検出センサ３７、温
室内の温度を検出する温度センサ３８、温室内の湿度を
検出する湿度センサ３９、温室内の日射量を検出する日
射センサ４０等が所定の入力インタフェース回路を介し
て接続される一方、出力側には、前述した給水用ポンプ
１４、排水用電磁バルブ１６、給水用電磁バルブ１９、
液肥混入器２０、動力噴霧機２３、細霧灌水用電磁バル
ブ２５、電動モータ３２等が所定の出力インタフェース
回路を介して接続されている。即ち、制御装置３６に
は、水管理用制御プログラムとして、「トレー重量測
定」、「底面給水制御」、「天候判断」、「細霧灌水制
御」等が予め登録されており、以下、各制御の手順をフ
ローチャートに基づいて説明する。

【００１５】「トレー重量測定」では、まず、測定開始
フラグを参照して測定実行状態であるか否かを判断し、
非実行状態（フラグリセット状態）である場合には、予
め設定される定期測定時刻データとの比較に基づいて現
在時刻が定期測定時刻であるか否かを判断する。ここで
定期測定時刻でないと判断した場合には、電動モータ３
２を停止状態に維持するが、定期測定時刻である場合に
は、測定開始フラグをセットして電動モータ３２を上昇
側に駆動させるようになっている。そして、上昇駆動状
態では、第一もしくは第二接触センサ３３、３４に天秤
２７が接触したか否かを判断し、先に第一接触センサ３
３に天秤２７が接触した場合には、水位下げフラグをセ
ットした後、モータ駆動停止処理および測定終了フラグ
セット処理を実行する一方、先に第二接触センサ３４に
天秤２７が接触した場合には、水位上げフラグをセット
した後、モータ駆動停止処理および測定終了フラグセッ
ト処理を実行するが、一方の接触センサ３３、３４に天
秤２７が接触した後、所定時間以内に他方の接触センサ
３３、３４に天秤２７が接触した場合には、天秤２７が
略水平状態であると判断し、水位下げフラグおよび水位
上げフラグをセットすることなくモータ駆動停止処理お
よび測定終了フラグセット処理を実行するようになって
いる。また、測定終了フラグがセットされた状態では、
電動モータ３２を下降側に駆動させると共に、天秤２７
が第三接触センサ３５に接触したか否かを判断し、該判
断に基づいてモータ駆動停止処理、測定開始フラグリセ
ット処理および測定終了フラグリセット処理を実行して
定期重量測定を終了するようになっている。

【００１６】「底面給水制御」では、まず、水位下げフ
ラグもしくは水位上げフラグがセットされているか否か
を判断し、水位下げフラグがセット状態である場合に
は、排水用電磁バルブ１６を切換えて水位調節容器１１
の水位を低下させる一方、水位上げフラグがセット状態
である場合には、給水ポンプ１４を駆動して水位調節容
器１１の水位を上昇させる。そして、水位低下調節中に
おいては、水位が一段階もしくは下限水位まで低下した
か否かを判断し、該判断に基づいて排水用電磁バルブ１
６のＯＦＦ処理および水位下げフラグのリセット処理を
行う一方、水位上昇調節中においては、水位が一段階も
しくは上限水位まで上昇したか否かを判断し、該判断に
基づいて給水ポンプ１４の停止処理および水位上げフラ
グのリセット処理を行うようになっている。

【００１７】「天候判断」では、まず、日射量が晴判断
基準日射量（設定値）よりも多いか否かを判断し、該判
断がＮＯである場合には、天候データに曇データ（雨等
の悪天候も含む）をセットするが、ＹＥＳと判断した場
合には、さらに室温が急上昇しているか否かを判断す
る。そして、急上昇判断がＮＯの場合には、天候データ
に通常の晴データをセットする一方、ＹＥＳの場合に
は、天候データに急変化データをセットするようになっ
ている。

【００１８】「細霧灌水制御」では、まず、天候データ
が急変化であるか否かを判断し、該判断がＮＯである場
合には、予め設定される定期灌水時刻データとの比較に
基づいて現在時刻が定期灌水時刻であるか否かを判断す
ると共に、天候データが晴であるか否かを判断する。そ
して、定期灌水時刻ではないと判断した場合、もしくは
天候データが晴ではないと判断した場合には、細霧灌水
実行判断データおよび細霧灌水量指令データとして機能
する灌水量データをリセット状態に維持する一方、現在
時刻が定期灌水時刻で、かつ天候データが晴であると判
断した場合には、灌水量データに晴用設定灌水量（湿度
に応じて中量灌水、少量灌水、灌水無し）をセットして
「細霧灌水実行ルーチン」による細霧灌水を実行するよ
うになっている。一方、天候データが急変化である場合
には、晴用設定灌水量よりも灌水量が多くなるように設
定される急変化用灌水量（湿度に応じて多量灌水、中量
灌水、少量灌水）を直ちに灌水量データにセットし、定
期灌水時刻に拘わらず「細霧灌水実行ルーチン」による
細霧灌水を実行するようになっている。尚、本実施形態
では、細霧灌水が連続的に行われることを防止すべく、
細霧灌水完了直後に灌水禁止タイマをセットし、該灌水
禁止タイマ時間が経過するまで「細霧灌水実行ルーチ
ン」の実行を禁止するようになっている。

【００１９】叙述の如く構成されたものにおいて、栽培
ベッド２に複数載置される育苗トレー１に底面給水を行
うものであるが、栽培ベッド２に複数載置される育苗ト
レー１のうち、所定のサンプル育苗トレー１の重量を測
定し、該測定重量に基づいて複数の育苗トレー１に対す
る底面給水量を自動的に調節するため、天候等の環境変
化に拘わらず育苗トレー１の培地を適湿状態に維持する
ことが可能になり、その結果、過湿による徒長、曲り、
倒れ等や、乾燥による萎れ、生育不良等を防止すること
ができる許りでなく、品質のバラツキを少なくして自動
接木にも対応し得る均一な苗を生産することができる。

【００２０】また、サンプル育苗トレー１は、常時は栽
培ベッド２上に載置され、重量測定時にのみ持ち上げら
れるため、サンプル育苗トレー１を他の育苗トレー１と
殆ど同一の条件下で栽培することができる許りでなく、
他の育苗トレー１等と干渉しない状態で重量を測定でき
る利点がある。

【００２１】また、本実施形態では、構造が簡単な所謂
天秤計りを用いてサンプル育苗トレー１の重量を測定す
るため、コストダウンに貢献できる許りでなく、良好な
メンテナンス性および信頼性を確保することができる。

【００２２】また、本実施形態では、栽培ベッド２に敷
設した吸水マット８上に育苗トレー１を載置すると共
に、吸水マット８から垂下する吸上シート７を給水容器
１０内の養液に浸して育苗トレー１に底面給水を行う吸
上式底面給水を採用しているため、前記給水容器１０の
水位を変更するだけで底面給水量を調節することがで
き、その結果、底面給水量調節を速やかに行うことがで
きる許りでなく、制御の簡略化に貢献することができ
る。

【００２３】また、栽培ベッド２に載置される育苗トレ
ー１に対し、栽培植物の曲りや倒れが少ない底面給水
と、加湿作用および冷却作用に基づいて栽培植物の萎れ
を防止可能な細霧灌水とを複合的に行う許りでなく、天
候判断に基づいて細霧灌水量（天候判断による灌水量調
節）と底面給水量（サンプル重量による給水量調節）と
の比率を自動的に調節するため、天候変化や季節（特に
夏季）に拘わらず、曲り、倒れ、萎れ等の無い良質かつ
均一な苗を生産することができる。

【００２４】また、天候が晴以外である場合には、細霧
灌水を行わないようにしたため、過剰な頭上灌水による
苗の曲りや倒れを防止することができる。

【００２５】また、天候が晴に急変化した場合には、通
常の晴判断時よりも多量の細霧灌水を行うため、仮令底
面給水量を控え目に管理していたとしても、苗の蒸散量
が急激に増える状況では、多量の細霧灌水による加湿作
用および冷却作用に基づいて苗の蒸散を抑えることがで
き、その結果、底面給水量を控え目に管理して苗の徒長
を回避しつつ、天候の急変化に伴う苗の萎れや生育障害
を防止することができる。

【００２６】また、本実施形態では、細霧灌水を定期的
に実行するが、天候の急変化に伴う温度急上昇時には、
定期灌水時刻以外でも細霧灌水を実行するため、天候の
急激な変化に対応した迅速な細霧灌水を行うことがで
き、その結果、天候の急変化に伴う苗の萎れや生育障害
を防止することができる。

【００２７】尚、本発明は、前記実施形態に限定されな
いものであることは勿論であって、例えば前記実施形態
では、吸上式底面給水を採用しているが、図１３および
図１４に示す湛水式底面給水を採用した植物生産施設で
も実施できることは言うまでもなく、以下、湛水式底面
給水設備を図面に基づいて説明する。

【００２８】前記湛水式底面給水設備は、栽培ベッド２
上に設置される給水容器４１に、通水性を有する底敷き
板４２およびアンダートレー４３を敷設すると共に、該
アンダートレー４３上に複数載置される育苗トレー１に
対し、給水容器４１に水または養液を所定時間湛えて底
面給水を行うものである。そして、図１３の湛水式底面
給水設備においては、前記給水容器４１を、第一実施形
態と同等の機能を有する水位調節容器１１に連通させて
いるため、給水容器４１の湛水深さおよび湛水時間を調
節することにより、育苗トレー１に対する底面給水量を
コントロールすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】植物生産用水管理システムの概略図である。

【図２】栽培ベッドの断面図である。

【図３】制御装置の入出力を示すブロック図である。

【図４】「メインルーチン」を示すフローチャートであ
る。

【図５】「トレー重量測定」を示すフローチャートであ
る。

【図６】「底面給水制御」を示すフローチャートであ
る。

【図７】「天候判断」を示すフローチャートである。

【図８】「細霧灌水制御」を示すフローチャートであ
る。

【図９】本発明の作用説明図である。

【図１０】従来例（頭上灌水のみ）の作用説明図であ
る。

【図１１】従来例（底面給水のみ）の作用説明図であ
る。

【図１２】従来例（控え目の底面給水のみ）の作用説明
図である。

【図１３】植物生産施設の他例を示す概略図である。

【図１４】栽培ベッドの他例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 育苗トレー ２ 栽培ベッド ７ 吸上シート ８ 吸水マット １０ 給水容器 １１ 水位調節容器 ２２ 細霧灌水ノズル ２６ 重量測定装置 ２７ 天秤 ２８ 錘 ３０ 巻取ドラム ３２ 電動モータ ３３ 第一接触センサ ３４ 第二接触センサ ３６ 制御装置 ３８ 温度センサ ４０ 日射センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 栽培ベッドに複数載置される培地に対
   し、自動的に頭上灌水または底面給水を行う植物生産用
   水管理システムであって、該植物生産用水管理システム
   に、特定の培地の重量を測定する培地重量測定手段と、
   測定した重量に基づいて複数の培地に対する頭上灌水量
   または底面給水量を決定する水量決定手段とを設けたこ
   とを特徴とする植物生産用水管理システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、培地重量測定手段
   は、特定の培地を持ち上げて重量を測定することを特徴
   とする植物生産用水管理システム。
3. 【請求項３】 請求項１において、培地重量測定手段
   は、植物の生育に応じて重さが調節される錘と、該錘が
   一端部に連結される天秤と、該天秤の他端部に特定の培
   地を吊持可能に連結する培地連結手段と、天秤の中間点
   を昇降させる天秤昇降手段と、上昇した天秤の傾斜を検
   出する天秤傾斜検出手段とを備えていることを特徴とす
   る植物生産用水管理システム。
4. 【請求項４】 請求項１において、栽培ベッドに敷設し
   た吸水マット上に培地を載置すると共に、吸水マットか
   ら垂下する吸上シートを給水容器内の水または養液に浸
   して培地に底面給水を行うにあたり、水量決定手段が決
   定した底面給水量に基づいて給水容器の水位を調節する
   水位調節手段を設けたことを特徴とする植物生産用水管
   理システム。
5. 【請求項５】 請求項１において、栽培ベッドに設けた
   給水容器上に培地を載置すると共に、給水容器に水また
   は養液を所定時間湛えて培地に底面給水を行うにあた
   り、水量決定手段が決定した底面給水量に基づいて湛水
   深さおよび湛水時間を調節する湛水調節手段を設けたこ
   とを特徴とする植物生産用水管理システム。