(57)【要約】【課題】過去の排液量に応じて潅液量の閾値や潅液量自体を変化させ、より細かな潅液量の制御を行うとともに排液量を目標排液率で維持することが可能な養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムを提供する。【解決手段】この養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムは、移動平均処理によって過去数日間の移動平均吸収量、移動平均潅液量を算出し、これらの移動平均値に基づいて潅液量の閾値及び潅液時間を変化させる。これにより、より細かな潅液量の制御が可能となり、目標排液率に近づくように潅液量の制御を行うことができる。また、過去数日間のデータの移動平均値を用いることで、天候等による吸収量の変動の影響を低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培槽に供給する養液の１日の日計潅液量を取得する潅液量取得ステップと、
前記栽培槽から排出される養液の１日の日計排液量を取得する排液量取得ステップと、
過去数日間の前記日計潅液量と日計排液量とに基づく移動平均処理により過去数日間の移動平均吸収量を算出する移動平均吸収量算出ステップと、
前記移動平均吸収量と予め設定された目標排液率とに基づいて目標排液量を算出する目標排液量設定ステップと、
前記目標排液量に基づいて前記栽培槽に供給する潅液量を変化させて潅液を行う潅液ステップと、を養液栽培装置の制御部に対し実行させることを特徴とする養液栽培制御プログラム。
【請求項２】
目標排液量に基づいて制御排液量を設定する制御排液量設定ステップと、
前回の排液量と前記制御排液量とに基づいて潅液動作を選択する潅液動作選択ステップと、を養液栽培装置の制御部に対しさらに実行させることを特徴とする請求項１記載の養液栽培制御プログラム。
【請求項３】
移動平均吸収量と目標排液率とに基づいて目標潅液量を算出する目標潅液量設定ステップと、
過去数日間の日計潅液量に対し移動平均処理を行って移動平均潅液量を算出する移動平均潅液量算出ステップと、
前記移動平均潅液量と目標潅液量とに基づいて潅液時間補正係数を算出する潅液時間補正係数算出ステップと、
前記潅液時間補正係数に基づいて潅液時間を変化させる潅液時間設定ステップと、を養液栽培装置の制御部に対しさらに実行させることを特徴とする請求項２記載の養液栽培制御プログラム。
【請求項４】
潅液時間補正係数算出ステップが、
下記式により一次補正係数を算出する一次補正係数ステップを有し、
一次補正係数＝（目標潅液量−移動平均潅液量）／（移動平均潅液量）
前記一次補正係数と前日の潅液時間補正係数とに基づいて潅液時間補正係数を算出することを特徴とする請求項３記載の養液栽培制御プログラム。
【請求項５】
作物を栽培する栽培槽と、
前記栽培槽に養液を供給する潅液配管と、
前記栽培槽の余剰な養液を排出する排液配管と、
前記栽培槽から排出される養液の排液量を取得する排液量取得手段と、
前記栽培槽に供給する養液の潅液量を制御する制御部と、を有する養液栽培装置において、
前記制御部は請求項１乃至請求項４のいずれかの養液栽培制御プログラムを実行して養液の潅液量を変化させることを特徴とする養液栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栽培槽から排出される余剰な排液量に応じて潅液量を変化させる養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
栽培槽に収容されたロックウールやヤシがら等の培地に作物を植え、この培地に所定の肥料成分を含有した養液を供給することで作物を栽培する養液栽培が広く行われている。このような養液栽培を行うにあたり、重要な管理項目として養液中の肥料濃度の目安であるＥＣ値や栽培槽から排出される余剰な養液の排液率が挙げられる。ここで、下記［特許文献１］では、作物の生育状態に応じて養液中の肥料の量を調整する施肥制御装置及び施肥制御プログラムに関する発明が開示されている。
【０００３】
また、本願発明者らは養液の排液量に応じて潅液量を変化させる養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムを開発した。この養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムは、制御排液量、パス排液量、割増排液量の３つの閾値を有しており、前回の潅液時の排液量の多少を上記の閾値でランク分けし供給する養液の潅液量を選択する。これにより、潅液量を養液の吸収量（潅液量−排液量）に応じて調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６９０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ユーザ等が規定する目標排液率に近づくように潅液量を制御するためには、これら閾値（制御排液量、割増排液量、パス排液量）を固定値としたままでは限界があり、更なる改善が望まれる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、過去の排液量に応じて潅液量の閾値や潅液量自体を変化させ、より細かな潅液量の制御を行うとともに、目標排液率に近づくように潅液量を制御する養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）栽培槽１０に供給する養液の１日の日計潅液量Ｋ（ｎ）を取得する潅液量取得ステップと、前記栽培槽１０から排出される養液の１日の日計排液量Ｈ（ｎ）を取得する排液量取得ステップと、過去数日間の前記日計潅液量Ｋ（ｎ）と日計排液量Ｈ（ｎ）とに基づく移動平均処理により過去数日間の移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）を算出する移動平均吸収量算出ステップＳ１１２と、前記移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）と予め設定された目標排液率Ｃとに基づいて目標排液量Ｈｔ（ｎ）を算出する目標排液量設定ステップＳ１１４と、前記目標排液量Ｈｔ（ｎ）に基づいて前記栽培槽１０に供給する潅液量を変化させて潅液を行う潅液ステップと、を養液栽培装置１００の制御部３０に対し実行させることを特徴とする養液栽培制御プログラムを提供する。
（２）目標排液量Ｈｔ（ｎ）に基づいて制御排液量Ｄ（ｎ）を設定する制御排液量設定ステップＳ１１６と、前回の排液量ｈ（ｍ−１）と前記制御排液量Ｄ（ｎ）とに基づいて潅液動作を選択する潅液動作選択ステップと、を養液栽培装置１００の制御部３０に対しさらに実行させることを特徴とする上記（１）記載の養液栽培制御プログラムを提供することにより、上記課題を解決する。
（３）移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）と目標排液率Ｃとに基づいて目標潅液量Ｋｔ（ｎ）を算出する目標潅液量設定ステップＳ１１５と、過去数日間の日計潅液量Ｋ（ｎ）に対し移動平均処理を行って移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）を算出する移動平均潅液量算出ステップと、前記移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）と目標潅液量Ｋｔ（ｎ）とに基づいて潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出する潅液時間補正係数算出ステップＳ３０２と、前記潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に基づいて潅液時間を変化させる潅液時間設定ステップＳ１１８と、を養液栽培装置１００の制御部３０に対しさらに実行させることを特徴とする上記（２）記載の養液栽培制御プログラムを提供することにより、上記課題を解決する。
（４）潅液時間補正係数算出ステップが、
下記式により一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）を算出する一次補正係数ステップを有し、
一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）＝（目標潅液量Ｋｔ（ｎ）−移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ））／（移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ））
前記一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）と前日の潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ−１）とに基づいて潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出することを特徴とする上記（３）記載の養液栽培制御プログラムを提供することにより、上記課題を解決する。
（５）作物１を栽培する栽培槽１０と、前記栽培槽１０に養液を供給する潅液配管２２と、前記栽培槽１０の余剰な養液を排出する排液配管２４と、前記栽培槽１０から排出される養液の排液量を取得する排液量取得手段３２ｂと、前記栽培槽１０に供給する養液の潅液量を制御する制御部３０と、を有する養液栽培装置において、
前記制御部３０は上記（１）乃至（４）のいずれかの養液栽培制御プログラムを実行して養液の潅液量を変化させることを特徴とする養液栽培装置１００を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムは、移動平均処理によって過去数日間の移動平均吸収量、移動平均潅液量を算出し、これらの移動平均値に基づいて潅液量の閾値及び潅液時間を変化させる。これにより、より細かな潅液量の制御が可能となり、目標排液率に近づくように潅液量の制御を行うことができる。また、本発明に係る養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムは、過去数日間のデータの移動平均値を用いることで、天候等による吸収量の変動の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る養液栽培装置を示す図である。
【図２】本発明に係る養液栽培制御プログラムのフローチャートである。
【図３】本発明適用時の稼働日数と日計排液率、移動平均排液率、累計排液率を示すグラフである。
【図４】本発明を適用したミニトマトの糖度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムの実施の形態について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る養液栽培装置１００を示す図である。本発明に係る養液栽培装置１００は、作物１を栽培する栽培槽（栽培ベット）１０と、この栽培槽１０に養液を供給する潅液配管２２と、栽培槽１０の余剰な養液を排出する排液配管２４と、栽培槽１０に供給される養液の潅液量を取得する潅液量取得手段３２ａと、栽培槽１０から排出される養液の排液量を取得する排液量取得手段３２ｂと、栽培槽１０に供給する養液の潅液量を制御する制御部３０と、栽培槽１０に供給する養液を貯留もしくは調製する養液供給手段２６と、を有している。また、潅液配管２２には開閉弁等の周知の開閉手段２８を有している。
【００１１】
また、栽培槽１０内にはロックウールやヤシがら等の周知の培地１２が設置され、この培地１２に作物１が定植され栽培される。また、養液供給手段２６は例えば水タンクと肥料原液タンクとを有しており、水タンクから取水した水に対し予め設定された量の液体肥料を肥料原液タンクから注入することで養液を調製する。そして、調製された養液は潅液配管２２を通して栽培槽１０の培地１２に供給される。また、潅液配管２２は制御部３０によって動作制御される開閉手段２８により開閉し、これにより制御部３０は栽培槽１０に供給する養液の潅液量を制御する。また、潅液量取得手段３２ａは例えば周知の流量計が用いられ、潅液配管２２を流下する養液の流量を取得して制御部３０に出力する。そして、制御部３０はこの潅液量取得手段３２ａから入力した流量によって潅液時の潅液量ｋ（ｍ）を取得する。尚、栽培槽１０への潅液は、通常、光合成が行われる日中に予め設定された回数（設定潅液回数Ｒ）に分けて行う。
【００１２】
そして、栽培槽１０に供給された養液は培地１２に浸潤する。尚、作物１が養液を吸収、蒸散するとその分、培地１２に浸潤した養液は減少する。従って、作物１の吸収量が多い程、培地１２の養液は減少し、その分、潅液時に培地１２が吸収する養液の量は多くなる。この場合、余剰な養液の量（排液量）は目標の排液率よりも少なくなる。また、作物１の吸収量が少なければ培地１２に浸潤した養液の減少量も少なく、潅液時における培地１２の吸収量も少ない。この場合、排液量は目標の排液率よりも多くなる。そして、これら余剰な養液は培地１２の下方から滴下し排液配管２４を通して栽培槽１０の外の排液タンク等に排出される。また、排液量取得手段３２ｂは排液タンクに排出された養液の重量等から、排液量を取得して制御部３０に出力する。制御部３０はこの排液量取得手段３２ｂから入力する排液量から潅液間（前回の潅液開始から今回の潅液開始までの間）の排液量ｈ（ｍ−１）を取得する。また、この排液量ｈ（ｍ−１）を日毎に累積加算して日計排液量Ｈ（ｎ）を取得する。尚、排出された排液は廃棄もしくは再利用などの然るべき措置がとられる。
【００１３】
次に、本発明に係る養液栽培装置１００の動作及び養液栽培制御プログラムを図２のフローチャートを用いて説明を行う。尚、ここでは養液栽培制御プログラムとして過去３日間のデータの移動平均処理を用いた例を説明するが、移動平均処理を行う日数は特に３日に限定されず、４日〜１週間等、何日としても良い。
【００１４】
先ず、制御部３０には、潅液時間の基本設定値であるＡタイマ設定値Ｔａ、Ｂタイマ設定値Ｔｂと、目標排液率Ｃと、設定潅液回数Ｒと、パス係数Ａ（ｐａｓｓ）と、割増係数Ａ（ａｄｄ）と、割増タイマ係数Ｔ（ａｄｄ）と、が設定されている。ここで、Ａタイマ設定値Ｔａ、Ｂタイマ設定値Ｔｂは栽培槽１０への養液の供給時間、即ち、開閉手段２８の開時間の基となる値であり、比較的長い値のＡタイマ設定値Ｔａと比較的短い値のＢタイマ設定値Ｔｂとを有している。尚、潅液配管２２の流量は基本的に一定であるから、潅液時間が長ければ長い程、栽培槽１０への潅液量は増大し、潅液時間が短ければ短い程、栽培槽１０への潅液量は減少する。尚、一般的にＡタイマ設定値ＴａはＢタイマ設定値Ｔｂの２倍〜３倍に設定される。
【００１５】
また、目標排液率Ｃ（％）は養液栽培装置１００が制御の目標とする排液率である。また、設定潅液回数Ｒは前述のように養液栽培装置１００が１日に潅液を行う回数である。また、パス係数Ａ（ｐａｓｓ）及び割増係数Ａ（ａｄｄ）は潅液量を増減させる閾値に関与する係数であり、また割増タイマ係数Ａｔ（ａｄｄ）は割増潅液を行う際の潅液時間に関与する係数である。さらに、養液栽培装置１００はこれらのパラメータに加えて後述する各補正値等を有する。尚、これらのパラメータは作業者が直接入力可能としても良いし、固定値としても良い。また、養液栽培装置１００のメモリにこれらのパラメータの最適な組み合わせを複数記録しておき、作業者が栽培する作物１等に応じて適宜選択するようにしても良い。
【００１６】
そして、養液供給手段２６をセットし、養液栽培装置１００を起動させる。これにより、制御部３０は上記の各パラメータを設定するとともに、日数カウンタｎを１とする。そして、計時手段を動作させ現在時間をモニタする（ステップＳ１００）。
【００１７】
次に、現在時間が予め設定された潅液開始時間に到達すると、制御部３０は先ず過去３日間の日計潅液量Ｋ（ｎ−３）、Ｋ（ｎ−２）、Ｋ（ｎ−１）と過去３日間の日計排液量Ｈ（ｎ−３）、Ｈ（ｎ−２）、Ｈ（ｎ−１）とに基づいて移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）を下記［数１］式により算出する（移動平均吸収量算出ステップＳ１１２）。尚、稼働日数が３日に満たない場合、養液栽培装置１００は各種データの取得と演算とは後述の通り行うものの、その結果は潅液量には反映せず、予め設定されている初期設定値を用いて潅液を行う。
【数１】
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【００１８】
ここで、日計潅液量Ｋ（ｎ）とは、１日に供給された養液の総潅液量であり、日計排液量Ｈ（ｎ）とは、１日に排出された養液の総排液量である。よって、日計潅液量Ｋｎから日計排液量Ｈｎを引いた（Ｋｎ−Ｈｎ）は１日の養液の消費量（日計吸収量Ｉｎ）であり、これは概ね作物１が１日に吸収、消費した養液の量に相当する。そして、移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）は、この日計吸収量Ｉｎの過去３日間の移動平均値である。
【００１９】
次に、制御部３０は、ステップＳ１１２で算出された移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）と目標排液率Ｃとに基づいて、目標排液量Ｈｔ（ｎ）を下記式により算出する（目標排液量設定ステップＳ１１４）。
Ｈｔ（ｎ）＝（ＩＡＶＥ（ｎ）×Ｃ）／（１００−Ｃ）
また、目標潅液量Ｋｔ（ｎ）を下記式により算出する（目標潅液量設定ステップＳ１１５）。
Ｋｔ（ｎ）＝（ＩＡＶＥ（ｎ）×１００）／（１００−Ｃ）
【００２０】
尚、このとき移動平均排液率ＨＡＶＥ（ｎ）を下記［数２］式に基づいて算出し、この移動平均排液率ＨＡＶＥ（ｎ）が目標排液率Ｃと同等であり、目標排液率Ｃの上下の所定の範囲内の値をとった場合には、後述の一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）を“０”として潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出するようにしても良い。
【数２】
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【００２１】
次に、制御部３０は、ステップＳ１１４で算出された目標排液量Ｈｔ（ｎ）と設定潅液回数Ｒとに基づいて制御排液量Ｄ（ｎ）を下記式により算出する（制御排液量設定ステップ：ステップＳ１１６）。
Ｄ（ｎ）＝Ｈｔ（ｎ）／Ｒ
尚、この制御排液量Ｄ（ｎ）の算出の際、予め設定された固定値としての制御排液量調整係数を掛けて制御排液量Ｄ（ｎ）を補正するようにしても良い。
【００２２】
次に、制御部３０はステップＳ１１６で算出された制御排液量Ｄ（ｎ）と予め設定されているパス係数Ａ（ｐａｓｓ）とからパス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）を下記式に基づいて算出する。また、制御排液量Ｄ（ｎ）と予め設定されている割増係数Ａ（ａｄｄ）とから、割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）を下記式に基づいて算出する。さらに、ステップＳ１１４で算出された目標排液量Ｈｔ（ｎ）を停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）として設定する。尚、停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）は、目標排液量Ｈｔ（ｎ）に予め設定された停止係数を掛けて補正するようにしても良い。このときの停止係数は養液の不足を防止するため１以上（停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）が上昇する方向）とすることが好ましい（ステップＳ１１７）。
Ｄｐａｓｓ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）×Ａ（ｐａｓｓ）
Ｄａｄｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）×Ａ（ａｄｄ）
Ｄｓｔｏｐ（ｎ）＝Ｈｔ（ｎ）
そして、これらパス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）、制御排液量Ｄ（ｎ）、割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）、停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）は、潅液時間の長短及び潅液動作の停止を選択するための閾値となる。
【００２３】
また、制御部３０は前日の潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ−１）とＡタイマ設定値Ｔａ、Ｂタイマ設定値Ｔｂとに基づいて下記式により潅液時間としてのＡタイマＴａ（ｎ）、ＢタイマＴｂ（ｎ）を算出する（潅液時間設定ステップＳ１１８）。尚、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）は目標潅液量Ｋｔ（ｎ）と後述する移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）とに基づいて算出されるものであり、その算出方法に関しては後に説明する。
Ｔａ（ｎ）＝Ｔａ×Ｑｔ（ｎ−１）
Ｔｂ（ｎ）＝Ｔｂ×Ｑｔ（ｎ−１）
【００２４】
次に、制御部３０は、潅液カウンタｍを１とする（ステップＳ１２０）。次に、制御部３０は、本日最初の潅液の潅液時間をＡタイマＴａ（ｎ）に設定する（ステップＳ１２２）。
【００２５】
次に、制御部３０は開閉手段２８をＡタイマＴａ（ｎ）時間、開状態とする。これにより、養液供給手段２６の養液が潅液配管２２を通して栽培槽１０に供給される（潅液ステップＳ２３０）。このとき、潅液量取得手段３２ａが潅液配管２２を流下する養液の流量を取得して制御部３０に出力する。制御部３０は潅液量取得手段３２ａが取得した流量から今回の潅液動作時の潅液量ｋ（ｍ）を取得する（ステップＳ２４０）。そして、ＡタイマＴａ（ｎ）時間が経過すると制御部３０は開閉手段２８を閉状態とする。これにより、栽培槽１０への養液の潅液は停止する。そして、制御部３０は今回の潅液動作時の潅液量ｋ（ｍ）を本日の日計潅液量Ｋ（ｎ）に累積加算する（ステップＳ２４２）。
【００２６】
また、潅液ステップにより栽培槽１０に供給された養液は培地１２に浸潤するとともに、余剰な養液は排液配管２４を通して排出される。このとき、排液量取得手段３２ｂは排液の量を適宜測定して制御部３０に出力する。そして、制御部３０は排液量取得手段３２ｂが出力した排液量を随時記録する。そして、計時手段が次回の潅液時間に到達すると、制御部３０は排液量取得手段３２ｂが出力した排液量に基づいて前回の潅液時から現在までの排液量ｈ（ｍ）を取得する（ステップＳ２００）。そして、排液量ｈ（ｍ）を日計排液量Ｈ（ｎ）に累積加算する（ステップＳ２４６）。
【００２７】
次に、制御部３０は、潅液カウンタｍが設定潅液回数Ｒに到達したか否かを判定する（ステップＳ２５２）。そして、潅液カウンタｍが設定潅液回数Ｒに到達した場合（ステップＳ２５２：Ｙｅｓ）、本日の潅液は終了したとして、ステップＳ３０２に移行する。この場合、ステップＳ２４２で積算された日計潅液量Ｋ（ｎ）は確定する（潅液量取得ステップ）。また、ステップＳ２４６で積算された日計排液量Ｈ（ｎ）は確定する（排液量取得ステップ）。
【００２８】
また、ステップＳ２５２において、潅液カウンタｍが設定潅液回数Ｒに満たない場合（ステップＳ２５２：Ｎｏ）、潅液カウンタｍには１が加算された後（ステップＳ２５４）、ステップＳ２５０に移行する。そして、制御部３０はステップＳ２５０において、ステップＳ２４６で累積加算された日計排液量Ｈ（ｎ）が停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）以上であるか否かを判定する。そして、日計排液量Ｈ（ｎ）が停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）以上の場合（ステップＳ２５０：Ｙｅｓ）、制御部３０は１日の潅液量が目標値に達したとしてステップＳ２４０に移行し、本日の以後の潅液を全てパスする。
【００２９】
また、日計排液量Ｈ（ｎ）が停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ）よりも少ない場合（ステップＳ２５０：Ｎｏ）、制御部３０は、前回の排液量ｈ（ｍ−１）が制御排液量Ｄ（ｎ）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。そして、前回の排液量ｈ（ｍ−１）が制御排液量Ｄ（ｎ）以上の場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４に移行する。そして、前回の排液量ｈ（ｍ−１）がパス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）以上であるか否かを判定する。そして、前回の排液量ｈ（ｍ−１）がパス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）以上の値を示した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、今回の潅液をパスしてステップＳ２４０に移行する。また、前回の排液量ｈ（ｍ−１）がパス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）よりも少ない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、制御部３０は今回の潅液時間として短時間のＢタイマＴｂ（ｎ）を選択する（ステップＳ２０６）。
【００３０】
また、ステップＳ２０２において前回の排液量ｈ（ｍ−１）が制御排液量Ｄ（ｎ）よりも少ない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０８に移行する。そして、前回の排液量ｈ（ｍ−１）が割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）を超えているか否かを判定する。そして、前回の排液量ｈ（ｍ−１）が割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）を超えている場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、制御部３０は今回の潅液時間として長時間のＡタイマＴａ（ｎ）を選択する（ステップＳ２２２）。また、前回の排液量ｈ（ｍ−１）が割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）以下の場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、制御部３０は今回の潅液時間としてＡタイマＴａ（ｎ）よりもさらに長い割増タイマ時間Ｔ（ａｄｄ）を選択する（ステップＳ２２０）。尚、割増タイマ時間Ｔ（ａｄｄ）はＡタイマＴａ（ｎ）と割増タイマ係数Ａｔ（ａｄｄ）と基づいて下記式により算出する。
Ｔ（ａｄｄ）＝Ｔａ（ｎ）×Ａｔ（ａｄｄ）
そして、これらステップＳ２００〜ステップＳ２２２が潅液動作選択ステップに相当する。
【００３１】
上記の潅液動作選択ステップによって潅液時間が選択されると、次に、制御部３０は潅液ステップＳ２３０に移行して、開閉手段２８を先の潅液動作選択ステップで選択された潅液時間の間、開状態とする。これにより、養液供給手段２６の養液が潅液配管２２を通して栽培槽１０に供給される。このとき、潅液量取得手段３２ａが潅液配管２２を流下する養液の流量を取得して制御部３０に出力する。また、制御部３０は潅液量取得手段３２ａが取得した流量から今回の潅液動作時の潅液量ｋ（ｍ）を取得する（ステップＳ２４０）。そして、潅液動作選択ステップで選択された潅液時間が経過すると制御部３０は開閉手段２８を閉状態とする。これにより、栽培槽１０への養液の潅液は停止する。そして、制御部３０は今回の潅液動作時の潅液量ｋ（ｍ）を本日の日計潅液量Ｋ（ｎ）に累積加算する（ステップＳ２４２）。そして、潅液ステップＳ２３０〜ステップＳ２４６〜潅液動作選択ステップの各ステップを潅液カウンタｍが設定潅液回数Ｒになるまで行う。
【００３２】
また、ステップＳ２５２において潅液カウンタｍが設定潅液回数Ｒであると判定された場合、制御部３０は前述の潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出する（潅液時間補正係数算出ステップＳ３０２）。この潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）は例えば次の様にして算出する。先ず、過去３日間の日計潅液量Ｋ（ｎ−３）、Ｋ（ｎ−２）、Ｋ（ｎ−１）に対して下記式による移動平均処理を施して、移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）を算出する（移動平均潅液量算出ステップ）。
ＫＡＶＥ（ｎ）＝（Ｋ（ｎ−３）＋Ｋ（ｎ−２）＋Ｋ（ｎ−１））／３
次に、この移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）とステップＳ１１５で算出された目標潅液量Ｋｔ（ｎ）とから下記式により一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）を算出する（一次補正係数ステップ）。尚、前述のように、移動平均排液率ＨＡＶＥ（ｎ）が目標排液率Ｃの上下の所定の範囲内の値をとった場合には、一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）は“０”とする。
Ｑｔ’（ｎ）＝（Ｋｔ（ｎ）−ＫＡＶＥ（ｎ））／ＫＡＶＥ（ｎ）
そして、一次補正係数ステップで算出されたＱｔ’（ｎ）と前日の潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ−１）と固定値としての補正係数Ａとから下記式により翌日の制御で使用する潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出する（潅液時間補正係数算出ステップ）。
Ｑｔ（ｎ）＝（Ｑｔ’（ｎ）×Ａ＋１）×Ｑｔ（ｎ−１）
尚、補正係数Ａは予め設定された固定値であり、目標潅液量Ｋｔ（ｎ）と移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）との差（Ｋｔ（ｎ）−ＫＡＶＥ（ｎ））をどの程度、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に反映させるかを調整する係数である。
【００３３】
また、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）の算出に当たり、日計排液量Ｈ（ｎ）が目標排液率Ｃから予め設定された比率以上の値をとった場合、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に予め設定された上限補正係数（＜１）を掛けて、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）が過度に大きな値を取らないようにしても良い。また、日計排液量Ｈ（ｎ）が目標排液率Ｃから予め設定された比率以下の値をとった場合、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に予め設定された下限補正係数（＞１）を掛けて、潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）が過度に小さな値を取らないようにしても良い。
【００３４】
上記ようにして潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）が算出されると制御部３０は日数カウンタｎに１を加算して日数カウンタｎを１日進める（ステップＳ３０４）。そして、ステップＳ１１２に移行して翌日の潅液量の制御を行う。
【００３５】
ここで、ヤシがらを培地１２として用いた長さ１０ｍの栽培槽１０に異なる品種の２種類のミニトマトの苗をそれぞれ５６株定植し、養液栽培装置１００を用いて１ヶ月間栽培を行った。尚、潅液はＡＭ７：００より２時間間隔で６回（設定潅液回数Ｒ＝６）点滴潅水により行った。また、目標排液率Ｃは１０％、２５％、４０％とした。
【００３６】
ここで、その稼働日数と日計排液率（Ｈ（ｎ）／Ｋ（ｎ））、移動平均排液率ＨＡＶＥ（ｎ）及び累計排液率（（日計排液量Ｈ（ｎ）の積算値）／（日計潅液量Ｋ（ｎ）の積算値））の関係を図３に示す。尚、図３（ａ）が目標排液率Ｃ＝１０％のグラフであり、図３（ｂ）が目標排液率Ｃ＝２５％のグラフであり、図３（ｃ）が目標排液率Ｃ＝４０％のグラフである。また、図３中の実線が移動平均排液率を示し、短破線が日計排液率を示し、長破線が累計排液率を示す。また、栽培開始から１カ月後に収穫されたミニトマトに切れ目を入れて絞り、得られた果汁の糖度（Ｂｒｉｘ）を糖度計（ＲＡ−２５０：京都電子工業株式会社製）により測定した。その結果を図４に示す。
【００３７】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、本発明に係る養液栽培装置１００及び養液栽培制御プログラムを用いた潅液制御の結果、稼働当初は日計排液率、移動平均排液率、累計排液率ともに目標排液率よりも低い値を示したものの、移動平均排液率の変動率は概ね±１５％以内で推移した。また、累計排液率は稼働日数ｎが進むにつれ目標排液率に近づき、稼働１ヶ月後では目標排液率１０％のものが累計排液率１１．３％、目標排液率２５％のものが累計排液率２４．８％、目標排液率４０％のものが累計排液率３９．３％と、設定した目標排液率Ｃとほぼ一致した。これにより、本発明に係る養液栽培装置１００及び養液栽培制御プログラムは、養液栽培の累計排液率を目標排液率Ｃに収束させ、また移動平均排液率の変動を抑えて、目標排液率に近づくように潅液量を制御可能なことがわかる。
【００３８】
また、図４より、品種Ａでは目標排液率２５％のものと目標排液率４０％のものの糖度は同等であったのに対し、目標排液率１０％のものの糖度は他の物よりも高い値を示した。また、品種Ｂでは目標排液率Ｃを低下させるにつれ、糖度は上昇する傾向を示した。尚、トマト類では一般的に排液率を減少させることで糖度は上昇する傾向を示す。よって、図４から、本発明に係る養液栽培装置１００及び養液栽培制御プログラムによる潅液量の制御は実際の作物１に影響を与えることが判明した。
【００３９】
以上のように、本発明に係る養液栽培装置１００及び養液栽培制御プログラムは、過去数日間の日計吸収量（日計潅液量Ｋｎ−日計排液量Ｈｎ）に対する移動平均処理を行って移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）を算出する。そして、この移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）に基づいて潅液時間及び潅液動作の停止を選択する際の閾値（パス排液量Ｄｐａｓｓ（ｎ）、制御排液量Ｄ（ｎ）、割増排液量Ｄａｄｄ（ｎ）、停止排液量Ｄｓｔｏｐ（ｎ））を変化させる。また、移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）に基づいて潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出し、この潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に基づいて潅液時間（ＡタイマＴａ（ｎ）、ＢタイマＴｂ（ｎ）、割増タイマ時間Ｔ（ａｄｄ））を変化させる。これにより、より細かな潅液量の制御が可能となり、目標排液率に近づくように潅液量を制御することができる。
【００４０】
尚、作物１の日計吸収量は日々の天候等によって大きく変動する。しかしながら、本発明に係る養液栽培装置１００及び養液栽培制御プログラムは、過去数日間のデータの移動平均値を用いることで、天候等による日計吸収量（日計排液量Ｈｎ）の急激な変動の影響を低減し、安定的な制御を行うことができる。
【００４１】
尚、本例で示した養液栽培装置及び養液栽培制御プログラムは一例であり、ステップの順序、各算出式、潅液量及び排液量の取得方法、装置構成等は上記の例に限定されるものではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１      作物
１０    栽培槽
２２    潅液配管
２４    排液配管
３０    制御部
３２ｂ  排液量取得手段
１００  養液栽培装置
【図１】
2019176810.tif 000005
【図２】
2019176810.tif 000006
【図３】
2019176810.tif 000007
【図４】
2019176810.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月8日(2019.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培槽に供給する養液の１日の日計潅液量を取得する潅液量取得ステップと、
前記栽培槽から排出される養液の１日の日計排液量を取得する排液量取得ステップと、
過去数日間の前記日計潅液量と日計排液量とに基づく移動平均処理により過去数日間の移動平均吸収量を算出する移動平均吸収量算出ステップと、
前記移動平均吸収量と予め設定された目標排液率とに基づいて目標排液量を算出する目標排液量設定ステップと、
前記目標排液量に基づいて制御排液量を設定する制御排液量設定ステップと、
前回の潅液開始から今回の潅液開始までの間の排液量である前回の排液量と前記制御排液量とに基づいて潅液動作を選択する潅液動作選択ステップと、
前記潅液動作選択ステップによって選択された潅液動作により前記栽培槽に供給する潅液量を変化させて潅液を行う潅液ステップと、を養液栽培装置の制御部に対し実行させることを特徴とする養液栽培制御プログラム。
【請求項２】
移動平均吸収量と目標排液率とに基づいて目標潅液量を算出する目標潅液量設定ステップと、
過去数日間の日計潅液量に対し移動平均処理を行って移動平均潅液量を算出する移動平均潅液量算出ステップと、
前記移動平均潅液量と目標潅液量とに基づいて潅液時間補正係数を算出する潅液時間補正係数算出ステップと、
前記潅液時間補正係数に基づいて潅液時間を変化させる潅液時間設定ステップと、を養液栽培装置の制御部に対しさらに実行させることを特徴とする請求項１記載の養液栽培制御プログラム。
【請求項３】
潅液時間補正係数算出ステップが、
下記式により一次補正係数を算出する一次補正係数ステップを有し、
一次補正係数＝（目標潅液量−移動平均潅液量）／（移動平均潅液量）
前記一次補正係数と前日の潅液時間補正係数とに基づいて潅液時間補正係数を算出することを特徴とする請求項２記載の養液栽培制御プログラム。
【請求項４】
作物を栽培する栽培槽と、
前記栽培槽に養液を供給する潅液配管と、
前記栽培槽の余剰な養液を排出する排液配管と、
前記栽培槽から排出される養液の排液量を取得する排液量取得手段と、
前記栽培槽に供給する養液の潅液量を制御する制御部と、を有する養液栽培装置において、
前記制御部は請求項１乃至請求項３のいずれかの養液栽培制御プログラムを実行して養液の潅液量を変化させることを特徴とする養液栽培装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、
（１）栽培槽１０に供給する養液の１日の日計潅液量Ｋ（ｎ）を取得する潅液量取得ステップと、前記栽培槽１０から排出される養液の１日の日計排液量Ｈ（ｎ）を取得する排液量取得ステップと、過去数日間の前記日計潅液量Ｋ（ｎ）と日計排液量Ｈ（ｎ）とに基づく移動平均処理により過去数日間の移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）を算出する移動平均吸収量算出ステップＳ１１２と、前記移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）と予め設定された目標排液率Ｃとに基づいて目標排液量Ｈｔ（ｎ）を算出する目標排液量設定ステップＳ１１４と、前記目標排液量Ｈｔ（ｎ）に基づいて制御排液量Ｄ（ｎ）を設定する制御排液量設定ステップＳ１１６と、前回の潅液開始から今回の潅液開始までの間の排液量である前回の排液量ｈ（ｍ−１）と前記制御排液量Ｄ（ｎ）とに基づいて潅液動作を選択する潅液動作選択ステップと、前記潅液動作選択ステップによって選択された潅液動作により前記栽培槽１０に供給する潅液量を変化させて潅液を行う潅液ステップと、を養液栽培装置１００の制御部３０に対し実行させることを特徴とする養液栽培制御プログラムを提供する。
（２）移動平均吸収量ＩＡＶＥ（ｎ）と目標排液率Ｃとに基づいて目標潅液量Ｋｔ（ｎ）を算出する目標潅液量設定ステップＳ１１５と、過去数日間の日計潅液量Ｋ（ｎ）に対し移動平均処理を行って移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）を算出する移動平均潅液量算出ステップと、前記移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ）と目標潅液量Ｋｔ（ｎ）とに基づいて潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出する潅液時間補正係数算出ステップＳ３０２と、前記潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）に基づいて潅液時間を変化させる潅液時間設定ステップＳ１１８と、を養液栽培装置１００の制御部３０に対しさらに実行させることを特徴とする上記（１）記載の養液栽培制御プログラムを提供することにより、上記課題を解決する。
（３）潅液時間補正係数算出ステップが、
下記式により一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）を算出する一次補正係数ステップを有し、
一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）＝（目標潅液量Ｋｔ（ｎ）−移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ））／（移動平均潅液量ＫＡＶＥ（ｎ））
前記一次補正係数Ｑｔ’（ｎ）と前日の潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ−１）とに基づいて潅液時間補正係数Ｑｔ（ｎ）を算出することを特徴とする上記（２）記載の養液栽培制御プログラムを提供することにより、上記課題を解決する。
（４）作物１を栽培する栽培槽１０と、前記栽培槽１０に養液を供給する潅液配管２２と、前記栽培槽１０の余剰な養液を排出する排液配管２４と、前記栽培槽１０から排出される養液の排液量を取得する排液量取得手段３２ｂと、前記栽培槽１０に供給する養液の潅液量を制御する制御部３０と、を有する養液栽培装置において、
前記制御部３０は上記（１）乃至（３）のいずれかの養液栽培制御プログラムを実行して養液の潅液量を変化させることを特徴とする養液栽培装置１００を提供することにより、上記課題を解決する。