(57)【要約】【課題】長期にわたり土壌の含水率を正確に検出することができる植物の栽培装置を提供することを課題とする。【解決手段】土壌２の含水率を検出する含水率センサ４を備えた植物１の栽培装置において、前記含水率センサ４を、感知部が土壌２と非接触な状態で含水率を検出することができる光学式の含水率センサ４で構成する。また、光学式の含水率センサ４は、土壌２に向けて光を出射するタングステンランプ９と、タングステンランプ９から出射された光が土壌２により反射する光を検出するシリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１と、タングステンランプ９、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１を覆うセンサケース１２とから構成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌の含水率を検出する含水率センサを備えた植物の栽培装置において、前記含水率センサを、感知部が土壌と非接触な状態で含水率を検出することができる光学式の含水率センサで構成したことを特徴とする植物の栽培装置。
【請求項２】
前記光学式の含水率センサは、土壌に向けて光を出射するタングステンランプと、タングステンランプから出射された光が土壌により反射する光を検出するシリコンフォトダイオード及び焦電素子と、タングステンランプ、シリコンフォトダイオード及び焦電素子を覆うセンサケースとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
【請求項３】
前記センサケースは、シリコンフォトダイオード及び焦電素子に、外乱光が入射しないように遮光処理が施されていることを特徴とする請求項２記載の植物の栽培装置。
【請求項４】
前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
【請求項５】
前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて、土壌への給水が必要な場合には報知を行うことを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
【請求項６】
前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて土壌の水分量を調整する水分量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
【請求項７】
前記水分量調整手段は、土壌に給水する給水口を有する水供給路と、水供給路を開閉する開閉手段とから構成されていることを特徴とする請求項６記載の植物の栽培装置。
【請求項８】
前記給水口は、土壌の上方に開口していることを特徴とする請求項７記載の植物の栽培装置。
【請求項９】
前記水分量調整手段は、貯水タンクに貯めた水を水供給路を介して土壌へ給水する構成とし、土壌への給水を開始しても土壌の含水率が変化していないことを前記光学式の含水率センサが検出した場合には、報知を行うことを特徴とする請求項６記載の植物の栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物を効率よく栽培することができる植物の栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の植物の栽培装置としては、土壌水分センサを土壌中に設置し、土壌水分センサによる土壌の含水率検出結果に基づいて灌水量を調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１２１６９９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の土壌水分センサの感知部は直接土壌に接触するため、土壌水分センサが土壌の塩分やｐＨの影響により劣化し、使用に伴い土壌の含水率を正確に測定することができなくなってしまう虞があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、長期にわたり土壌の含水率を正確に検出することができる植物の栽培装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段は、土壌の含水率を検出する含水率センサを備えた植物の栽培装置において、前記含水率センサを、感知部が土壌と非接触な状態で含水率を検出することができる光学式の含水率センサで構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサは、土壌に向けて光を出射するタングステンランプと、タングステンランプから出射された光が土壌により反射する光を検出するシリコンフォトダイオード及び焦電素子と、タングステンランプ、シリコンフォトダイオード及び焦電素子を覆うセンサケースとから構成されていることが好ましい。
【０００８】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記センサケースは、シリコンフォトダイオード及び焦電素子に、外乱光が入射しないように遮光処理が施されていることが好ましい。
【０００９】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果を表示する表示部を設けるようにしてもよい。
【００１０】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて、土壌への給水が必要な場合には報知を行うようにしてもよい。
【００１１】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて土壌の水分量を調整する水分量調整手段を設けるようにしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記水分量調整手段は、土壌に給水する給水口を有する水供給路と、水供給路を開閉する開閉手段とから構成されていることが好ましい。
【００１３】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記給水口は、土壌の上方に開口していることが好ましい。
【００１４】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記水分量調整手段は、貯水タンクに貯めた水を水供給路を介して土壌へ給水する構成とし、土壌への給水を開始しても土壌の含水率が変化していないことを前記光学式の含水率センサが検出した場合には、報知を行うようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明に係る植物の栽培装置の第１実施形態を図１または図２に基づいて説明する。
第１実施形態の植物の栽培装置は、植物１や土壌２の上方を覆う屋根３と、土壌２の含水率を光学式に検出する含水率センサ４と、土壌２中に配設され、土壌２に恒久的に給水される水供給路５と、水供給路５を開閉するバルブ等からなる開閉手段６と、含水率センサ４の出力に基づいて開閉手段６の開閉を制御する制御部７と、含水率センサ４の出力を表示する表示部８とから構成されている。
【００１６】
図２に示すように含水率センサ４は、土壌２に対応する位置に配設され、土壌２に向けて光を出射するタングステンランプ９と、タングステンランプ９からの光が土壌２により反射した光の量を検出するシリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１と、タングステンランプ９、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１を覆うセンサケース１２とから構成されている。この結果、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１等の感知部がセンサケース１２で覆われることにより含水率センサ４の感知部が土壌２と直接接触しないようになっている。
【００１７】
また、センサケース１２は、土壌２に埋設され、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光が透過可能な材料で形成された第１センサケース１２ａと、第１センサケース１２ａの上方から土壌２上に位置し、光を透過させない材料で形成された第２センサケース１２ｂとから構成されている。また、タングステンランプ９とシリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１間には遮光板１５が配置されており、タングステンランプ９から出射された光が直接シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１に入射されないようになっている。
【００１８】
タングステンランプ９は、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を出射する。シリコンフォトダイオード１０は０．５μｍ〜１．０μｍの比較的狭い波長域（可視光領域）に感度特性を有し、焦電素子１１は１．０μｍを超える広い波長域（近赤外光領域）に感度特性を有する。
【００１９】
可視光領域の光は水に吸収され難いため（水の透過率は略１）、土壌２の含水率が変化してもシリコンフォトダイオード１０が検出する光検出量には殆ど変化は見られない。また、近赤外光領域の光は水に吸収され易いため、土壌２の含水率が変化すると焦電素子１１が検出する光検出量は変化し、土壌２の含水率が高くなればなる程、焦電素子１１が検出する光検出量は少なくなる。
【００２０】
従って、タングステンランプ９から土壌２に向けて出射された光が、土壌２で反射してシリコンフォトダイオード１０に入射した光量に対する焦電素子１１に入射した光量の割合を含水率センサ４の検出値から算出することにより、土壌２の含水率を検出することができる。
【００２１】
また、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１を覆う土壌２から露出している第２センサケース１２ｂは、遮光性を有するため、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１には、外乱光が入射することはない。この結果、含水率センサ４の誤検出を防止することができる。
【００２２】
このように構成された第１実施形態では、土壌２の含水率が下限値以下に低下すると、この状態を含水率センサ４が検出し、制御部７は開閉手段６を開放させて水供給路５を介して土壌２へ水を供給する。そして、土壌２の含水率が上限値まで上昇すると、この状態を含水率センサ４が検出し、制御部７は開閉手段６を閉じて土壌２への水の供給を停止させる。このようにして土壌２の含水率を所定状態に保って植物１の栽培を効率よく行うことができる。
【００２３】
この時、土壌２の含水率検出手段を、光学式の含水率センサ４により構成しているため、含水率センサ４の感知部は、土壌２と非接触の状態で土壌２の含水率を検出することができ、土壌２による含水率センサ４の劣化を防いで、長期にわたり土壌２の含水率を正確に検出することができる。
【００２４】
また、含水率センサ４はタングステンランプ９をＯＮ・ＯＦＦさせるだけの光学式であるため、短時間で含水率を検出することができると共に、繰り返し連続して含水率を検出することができる。この結果、土壌２の含水率が下限値以下に低下した状態を迅速に検出して、土壌２への水補給を迅速に行うことができると共に、土壌２への水補給により土壌２の含水率が上限値まで上昇した際には、迅速に水の補給を停止させることができる。このように土壌２の含水率を所定範囲内に正確に維持させることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示している。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
第１実施形態では、植物１及び土壌２を屋根３で覆っていたが、第２実施形態では、植物１及び土壌２の上方は開放している。また、第１実施形態では、土壌２への給水は土壌２中から行っていたが、第２実施形態では、土壌２への給水は土壌２の上方に開口する給水口１３から行っている。また、第１実施形態では、土壌２への給水は恒久的に行えるようにしたが、第２実施形態では、土壌２への給水は貯水タンク１４から行うようにしている。
【００２７】
第２実施形態はこのように構成しているため、第１実施形態と同様に、土壌２と非接触の状態で土壌２の含水率を検出することができ、土壌２による含水率センサ４の感知部の劣化を防いで、長期にわたり土壌２の含水率を正確に検出することができる。
【００２８】
また、含水率センサ４はタングステンランプ９をＯＮ・ＯＦＦさせるだけの光学式であるため、短時間で含水率を検出することができると共に、繰り返し連続して含水率を検出することができる。この結果、土壌２の含水率が下限値以下に低下した状態を迅速に検出して、土壌２への水補給を迅速に行うことができると共に、土壌２への水補給により土壌２の含水率が上限値まで上昇した際には、迅速に水の補給を停止させることができる。このように土壌２の含水率を所定範囲内に正確に維持させることができる。
【００２９】
また、植物１及び土壌２の上方は開放しているため、例えば、雷等により急激に雨が降った時でも、雨による土壌２の急激な含水率変化も光学式の含水率センサ４により迅速に検出することができる。この結果、土壌２への給水作業中に急激な雨が降った場合でも、迅速に給水作業を停止させることができ、無駄に土壌２に給水することを防止できる。
【００３０】
また、貯水タンク１４に水が貯えられていない場合には、土壌２への給水作業を行っても土壌２の含水率が変化しない。この状態は、土壌２の含水率を検出する光学式の含水率センサ４により迅速に検出することができるため、貯水タンク１４に水が貯えられていないことを迅速に検出することができる。
【００３１】
また、ブザー等の報知手段を設けた場合には、この状態を使用者に迅速に報知することができる。
【００３２】
また、水供給路５の土壌２への給水口１３は土壌２の上方に設けて、土壌２の上方から土壌２へ給水するようにしているため、給水口１３が土壌２により目詰まりするようなことはない。
【００３３】
なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、含水率センサ４の出力に基づいて土壌２へ給水するように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、水供給路５を廃止し、含水率センサ４の出力を表示する表示部８を見た使用者が表示部８に表示されている内容に基づいて対応するように構成してもよい。
【００３４】
また、含水率センサ４の出力に基づいて土壌２へ給水する必要が生じた時には、ブザー等により使用者に報知するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１の構成によれば、土壌の含水率を光学式の含水率センサにより検出することができ、土壌の含水率を迅速に検出することができると共に、含水率センサの感知部を土壌と非接触にすることができ、土壌の含水率を長期にわたり正確に検出することができる等の効果を奏する。
【００３６】
本発明の請求項２の構成によれば、光学式の含水率センサを簡単な構成により実現することができる等の効果を奏する。
【００３７】
本発明の請求項３の構成によれば、光学式の含水率センサの、外乱光による誤検出を防止することができる等の効果を奏する。
【００３８】
本発明の請求項４の構成によれば、土壌への給水の必要性を表示部により確認することができる等の効果を奏する。
【００３９】
本発明の請求項５の構成によれば、土壌への給水の必要性を報知手段により認識することができる等の効果を奏する。
【００４０】
本発明の請求項６の構成によれば、土壌の含水率を光学式の含水率センサにより迅速に検出することができると共に、土壌の水分量を迅速に調整することができる等の効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項７の構成によれば、開閉手段を開閉するという簡単な構成により、土壌の水分量を調整することができる等の効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項８の構成によれば、水供給路の土壌への給水口は、土壌の上方に開口しているため、給水口が土壌により目詰まりすることを防止することができる等の効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項９の構成によれば、貯水タンク内に水が貯えられていないことを迅速に検出することができると共に、その旨も迅速に報知することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の植物の栽培装置を側方から見た断面図である。
【図２】同含水率センサの拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の植物の栽培装置を側方から見た断面図である。
【符号の説明】
１      植物
２      土壌
４      含水率センサ
５      水供給路
６      開閉手段
８      表示部
１４    貯水タンク
【図１】
2005013121.tif 000003
【図２】
2005013121.tif 000004
【図３】
2005013121.tif 000005