(57)【要約】【課題】植物が気孔を開けて蒸散を行った形跡に応じて、適切なタイミング及び量での灌水が可能な植物の生育管理を行う。【解決手段】生育管理システム１０は、ハウス１２に設けられたＣＯ２濃度測定部２０，ＣＯ２供給装置６４，灌水装置６６と、制御装置３０により構成される。制御装置３０では、制御部３２によって各種演算処理が行われる。入力部３４を用いて一日を複数のステップに区切り、その切替時刻とＣＯ２濃度を設定し、メモリ３８に記憶する。制御部３２は、前記ＣＯ２濃度測定部２０によって測定されたＣＯ２測定濃度と、ＣＯ２設定濃度を比較し、ハウス１２内が、前記ＣＯ２設定濃度を保つように、前記ＣＯ２供給装置６４の駆動を制御する。また、該ＣＯ２供給装置６４の駆動時間の積算値が所定の閾値に達したら灌水装置６６に灌水指示を行うとともに、駆動時間積算値４０Ｃをリセットする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度を測定するＣＯ２濃度測定手段と、
前記ハウス内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給手段と、
前記ハウス内に灌水する灌水手段と、
前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定されたＣＯ２測定濃度に基づいて、前記ＣＯ２供給手段及び前記灌水手段の駆動を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする植物の生育管理システム。
【請求項２】
前記ハウス内のＣＯ２濃度を設定するＣＯ２濃度設定手段、
を備えるとともに、
前記制御手段は、
前記ＣＯ２濃度設定手段で設定されたＣＯ２設定濃度と、前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定されたＣＯ２測定濃度を比較し、比較結果に応じて前記ＣＯ２供給手段の駆動を制御するとともに、前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値が、予め定めた所定の閾値に達したときに、前記灌水手段へ灌水指示をし、かつ、前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値をリセットする基本灌水制御、
を行うことを特徴とする請求項１記載の植物の生育管理システム。
【請求項３】
前記ＣＯ２濃度設定手段は、
１日を経時的に任意の複数のステップに区切り、各ステップの切替時刻と、各ステップにおけるＣＯ２濃度を設定可能であることを特徴とする請求項２記載の植物の生育管理システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
夜間に、前記ＣＯ２供給手段から前記ハウス内にＣＯ２が供給されていない場合において、前記ハウス内のＣＯ２測定濃度の最大濃度をサンプリングし、該最大濃度から降下した所定の点において、
ＣＯ２測定濃度の降下値と、前記ハウスの室内容量から、前記植物が吸収したＣＯ２吸収量を算出し、該算出されたＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したか否かを判断し、
所定の閾値に達していると判断したときは、前記算出されたＣＯ２吸収量に基づいて灌水指示を行う早朝灌水制御を行い、
該早朝灌水制御の実行時以外は、前記基本灌水制御を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の植物の生育管理システム。
【請求項５】
ソーラー電池と、
前記ハウスの室内外の換気を行う換気手段と、
を備えており、
前記制御手段は、
前記ソーラー電池の出力電圧に基づいて、日の出前の薄日が差した時刻を検知し、該検知時刻から所定時刻までの間、又は、前記検知時刻から所定時間が経過するまでの間で、前記ハウス内のＣＯ２濃度が、所定のＣＯ２設定濃度まで下がるように、前記換気手段の駆動を制御する早朝換気処理を行い、
該早朝換気処理を行ったときは、換気が終了した時点のＣＯ２濃度から降下した所定の点において、前記植物によるＣＯ２吸収量を算出し、前記早朝灌水制御を行う、
ことを特徴とする請求４記載の植物の生育管理システム。
【請求項６】
太陽光の明るさを検出する日射センサ、
を備えており、
前記制御手段は、
前記日射センサにより検出される日射量に応じて、
光合成開始後の前記ハウス内のＣＯ２測定濃度が、所定の早朝時のハウス内のＣＯ２設定濃度を下回った時点から、所定時間経過するまで又は所定のＣＯ２最低濃度に達するまで、前記ＣＯ２の供給を停止するか否かを判断し、該判断結果に応じて、前記ＣＯ２供給装置の駆動を制御する早朝気孔開処理、
を行うことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の植物の生育管理システム。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記日射センサにより検出される日射量に応じて、前記ＣＯ２濃度設定手段により設定された各ステップのＣＯ２設定濃度又は前記各ステップの切替時刻の少なくとも一方の補正を行うＣＯ２設定濃度補正処理を行うことを特徴とする請求項６記載の植物の生育管理システム。
【請求項８】
地域に対応した日の出、南中、日の入り時刻を含むカレンダ情報、
を備えるとともに、
前記制御手段は、
前記ＣＯ２設定濃度補正処理において、前記カレンダ情報を参照して、前記ハウスが設置された地域に対応する日の出、南中、日の入り時間に基づき、前記各ステップの切替時刻の補正を行うことを特徴とする請求項７記載の植物の生育管理システム。
【請求項９】
前記ハウスが開閉可能な天窓を有しており、
前記制御手段が、
前記天窓の開閉に連動して、前記ハウス内のＣＯ２の設定濃度を変更する天窓連動処理を行うことを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の植物の生育管理システム。
【請求項１０】
前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定された前記ハウス内のＣＯ２濃度が、所定の範囲外のときに、その旨を報知する警報手段、
を備えるとともに、
前記制御手段は、前記ＣＯ２濃度測定手段による測定結果に応じて、前記警報手段を駆動することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の植物の生育管理システム。
【請求項１１】
前記ＣＯ２濃度測定手段が、
定期的に前記ハウスの外部の空気を導入し、該外部の空気を基準ガスとして、測定値の校正をする自動校正手段，
備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の植物の生育管理システム。
【請求項１２】
植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度の変化に基づいて、前記ハウス内における灌水制御及びＣＯ２の供給制御を行うことを特徴とする植物の生育管理方法。
【請求項１３】
植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度を測定するステップと、
予め設定されたハウス内のＣＯ２設定濃度と、前記ステップにより測定されたＣＯ２測定濃度を比較するステップと、
該ステップによる比較の結果、ＣＯ２設定濃度よりも、ＣＯ２測定濃度が低いときは、前記ハウス内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給手段の駆動を開始するステップと、
前記ステップによる比較の結果、ＣＯ２設定濃度よりも、ＣＯ２測定濃度が高いときは、前記ＣＯ２供給手段の駆動を停止するステップと、
を含むとともに、
前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値が、予め定めた所定の閾値に達したか否かを判断し、閾値に達したときに、前記ハウス内に灌水する灌水手段へ灌水指示をし、かつ、前記積算値をリセットする基本灌水制御を行うことを特徴とする植物の生育管理方法。
【請求項１４】
夜間に、前記ＣＯ２供給手段から前記ハウス内にＣＯ２が供給されていない場合において、前記ハウス内のＣＯ２測定濃度の最大濃度をサンプリングするステップと、
前記最大濃度から降下した所定の点において、ＣＯ２測定濃度の降下値を算出するステップと、
該ステップによって算出されたＣＯ２測定濃度の降下値と、前記ハウスの室内容量から、前記植物が吸収したＣＯ２吸収量を算出するステップと、
該ＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したか否かを判断するステップと、
該ステップにおいて、算出されたＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したと判断したときに、該算出されたＣＯ２吸収量に基づいて、前記灌水手段に灌水指示を行うステップと、
を含む早朝灌水制御を行うとともに、
該早朝灌水制御の実行時以外は、前記基本灌水制御を行うことを特徴とする請求項１３記載の植物の生育管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施設栽培における植物の生育管理システム及び生育管理方法に関し、更に具体的には、ハウス内のＣＯ２濃度に基づく灌水制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の植物の施設栽培における灌水装置としては、１日に数回決められた時刻に、決めた時間の間、所定量の灌水を施す装置や、日射センサによって天候に応じて日射量を積算し、その積算値から蒸散を判断して灌水タイミングと灌水量を調整して施す装置がある。例えば、下記特許文献１には、日射量を検出するセンサーと潅水装置を作動する手段をコントローラに接続し、該コントローラにて前記センサーからの値を積算して演算し、積算日射量が設定値以上になった時に潅水装置を起動すべく構成し、該潅水許可時刻の範囲をコントローラに入力して、その範囲内でのみ潅水可能とし、前記積算日射量を日毎にクリアすべく構成した育苗機における潅水制御装置が開示されている。
【０００３】
また、樹木などについては、幹を流れる水分を検出して灌水量を調整する技術もある。例えば、下記特許文献２には、ブドウの樹木への灌水を行う灌水部と、制御部と、ブドウの樹木への日射量を検出する日射量検出手段とを備えて、制御部が、検出された日射量に基づいてブドウの樹木への灌水量を制御する灌水装置において、ブドウの樹木の樹幹内の含水量を検出する含水量検出手段を設け、制御部が上記日射量及び含水量に応じて灌水量を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８９６３９号公報
【特許文献２】特開２０１１−９２１５２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、植物は、日射量だけではなく、葉面付近の湿度（飽差）や植物の生育時期によって必要とする灌水タイミングや灌水量が異なる。このため、日射があっても気孔が閉じていて蒸散できない状態の場合に、上述した特許文献１のように、日射量のみに基づく灌水制御を行うと、灌水過多となり、根腐れなどが発生するという課題がある。また、前記特許文献２で用いられるような樹木の幹を流れる水分を検出するサップフローセンサは、高価なうえ、台数が必要だったり、植物を痛めたりするため、現実的ではないという課題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような点に着目したもので、植物が気孔を開けて蒸散を行った形跡に応じて、適切なタイミング及び量で灌水を行うことができる植物の生育管理システム及び生育管理方法を提供することを、その目的とする。他の目的は、前記灌水制御のもととなる施設内のＣＯ２設定濃度などを、各種条件に基づいて調整することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の植物の生育管理システムは、植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度を測定するＣＯ２濃度測定手段と、前記ハウス内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給手段と、前記ハウス内に灌水する灌水手段と、前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定されたＣＯ２測定濃度に基づいて、前記ＣＯ２供給手段及び前記灌水手段の駆動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記ハウス内のＣＯ２濃度を設定するＣＯ２濃度設定手段、を備えるとともに、前記制御手段は、前記ＣＯ２濃度設定手段で設定されたＣＯ２設定濃度と、前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定されたＣＯ２測定濃度を比較し、比較結果に応じて前記ＣＯ２供給手段の駆動を制御するとともに、前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値が、予め定めた所定の閾値に達したときに、前記灌水手段へ灌水指示をし、かつ、前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値をリセットする基本灌水制御、を行うことを特徴とする。他の形態の一つは、前記ＣＯ２濃度設定手段は、１日を経時的に任意の複数のステップに区切り、各ステップの切替時刻と、各ステップにおけるＣＯ２濃度を設定可能であることを特徴とする。
【０００９】
更に他の形態の一つは、前記制御手段は、夜間に、前記ＣＯ２供給手段から前記ハウス内にＣＯ２が供給されていない場合において、前記ハウス内のＣＯ２測定濃度の最大濃度をサンプリングし、該最大濃度から降下した所定の点において、ＣＯ２測定濃度の降下値と、前記ハウスの室内容量から、前記植物が吸収したＣＯ２吸収量を算出し、該算出されたＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したか否かを判断し、所定の閾値に達していると判断したときは、前記算出されたＣＯ２吸収量に基づいて灌水指示を行う早朝灌水制御を行い、該早朝灌水制御の実行時以外は、前記基本灌水制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
更に他の形態の一つは、ソーラー電池と、前記ハウスの室内外の換気を行う換気手段と、を備えており、前記制御手段は、前記ソーラー電池の出力電圧に基づいて、日の出前の薄日が差した時刻を検知し、該検知時刻から所定時刻までの間、又は、前記検知時刻から所定時間が経過するまでの間で、前記ハウス内のＣＯ２濃度が、所定のＣＯ２設定濃度まで下がるように、前記換気手段の駆動を制御する早朝換気処理を行い、該早朝換気処理を行ったときは、換気が終了した時点のＣＯ２濃度から降下した所定の点において、前記植物によるＣＯ２吸収量を算出し、前記早朝灌水制御を行う、ことを特徴とする。
【００１１】
更に他の形態の一つは、太陽光の明るさを検出する日射センサ、を備えており、前記制御手段は、前記日射センサにより検出される日射量に応じて、光合成開始後の前記ハウス内のＣＯ２測定濃度が、所定の早朝時のハウス内のＣＯ２設定濃度を下回った時点から、所定時間経過するまで又は所定のＣＯ２最低濃度に達するまで、前記ＣＯ２の供給を停止するか否かを判断し、該判断結果に応じて、前記ＣＯ２供給装置の駆動を制御する早朝気孔開処理、を行うことを特徴とする。
【００１２】
更に他の形態の一つは、前記制御手段は、前記日射センサにより検出される日射量に応じて、前記ＣＯ２濃度設定手段により設定された各ステップのＣＯ２設定濃度又は前記各ステップの切替時刻の少なくとも一方の補正を行うＣＯ２設定濃度補正処理を行うことを特徴とする。更に他の形態の一つは、地域に対応した日の出、南中、日の入り時刻を含むカレンダ情報、を備えるとともに、前記制御手段は、前記ＣＯ２設定濃度補正処理において、前記カレンダ情報を参照して、前記ハウスが設置された地域に対応する日の出、南中、日の入り時間に基づき、前記各ステップの切替時刻の補正を行うことを特徴とする。
【００１３】
更に他の形態の一つは、前記ハウスが開閉可能な天窓を有しており、前記制御手段が、前記天窓の開閉に連動して、前記ハウス内のＣＯ２の設定濃度を変更する天窓連動処理を行うことを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記ＣＯ２濃度測定手段によって測定された前記ハウス内のＣＯ２濃度が、所定の範囲外のときに、その旨を報知する警報手段、を備えるとともに、前記制御手段は、前記ＣＯ２濃度測定手段による測定結果に応じて、前記警報手段を駆動することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記ＣＯ２濃度測定手段が、定期的に前記ハウスの外部の空気を導入し、該外部の空気を基準ガスとして、測定値の校正をする自動校正手段，備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の植物の生育管理方法は、植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度の変化に基づいて、前記ハウス内における灌水制御及びＣＯ２の供給制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
他の発明の植物の生育管理方法は、植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度を測定するステップと、予め設定されたハウス内のＣＯ２設定濃度と、前記ステップにより測定されたＣＯ２測定濃度を比較するステップと、該ステップによる比較の結果、ＣＯ２設定濃度よりも、ＣＯ２測定濃度が低いときは、前記ハウス内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給手段の駆動を開始するステップと、前記ステップによる比較の結果、ＣＯ２設定濃度よりも、ＣＯ２測定濃度が高いときは、前記ＣＯ２供給手段の駆動を停止するステップと、を含むとともに、前記ＣＯ２供給手段の駆動時間の積算値が、予め定めた所定の閾値に達したか否かを判断し、閾値に達したときに、前記ハウス内に灌水する灌水手段へ灌水指示をし、かつ、前記積算値をリセットする基本灌水制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
主要な形態の一つは、夜間に、前記ＣＯ２供給手段から前記ハウス内にＣＯ２が供給されていない場合において、前記ハウス内のＣＯ２測定濃度の最大濃度をサンプリングするステップと、前記最大濃度から降下した所定の点において、ＣＯ２測定濃度の降下値を算出するステップと、該ステップによって算出されたＣＯ２測定濃度の降下値と、前記ハウスの室内容量から、前記植物が吸収したＣＯ２吸収量を算出するステップと、該ＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したか否かを判断するステップと、該ステップにおいて、算出されたＣＯ２吸収量が所定の閾値に達したと判断したときに、該算出されたＣＯ２吸収量に基づいて、前記灌水手段に灌水指示を行うステップと、を含む早朝灌水制御を行うとともに、該早朝灌水制御の実行時以外は、前記基本灌水制御を行うことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度の変化等に基づいて、植物のＣＯ２の取込量（ないし蒸散量）を近似的に推量し、その結果に基づいて灌水制御することとした。このため、適切なタイミングと量での灌水が可能となり、植物の生育管理において、水分不足を補って乾燥を防ぐとともに、水分過多による根腐れも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の植物生育管理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】前記実施例１のＣＯ２濃度測定部を示すブロック図である。
【図３】前記実施例１の植物生育管理システムによる生育管理制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】前記実施例１における日中の灌水出力のタイミングを示す説明図である。
【図５】前記実施例１の植物生育管理システムにおけるＣＯ２濃度上下限監視処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】前記実施例１の植物生育管理システムにおけるＣＯ２濃度測定部の自動校正手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】前記実施例１における基本ＣＯ２濃度制御の一例を示すフローチャートである。
【図８】前記実施例１における早朝換気処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】前記実施例１における早朝気孔開処理（早朝飢餓処理）の一例を示すフローチャートである。
【図１０】前記実施例１における天窓連動制御の一例を示すフローチャートである。
【図１１】前記実施例１における日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】前記実施例１における灌水制御の一例を示すフローチャートである。
【図１３】前記実施例１における灌水制御の一例を示すフローチャートである。
【図１４】前記実施例１によるハウス内のＣＯ２濃度、ＣＯ２制御，灌水制御及び換気のタイミングと経過時間の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
最初に、図１〜図１４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。
＜本発明の概要＞・・・植物の施設栽培において、蒸散を考慮せずに日射量等のみに基づいて灌水すると、灌水過多となって根腐れしたり、反対に、灌水不足となって乾燥したりするという問題がある。そこで、本発明は、植物が気孔を開けて蒸散を行った形跡から判断して、灌水のタイミングと量を制御することとした。前記蒸散は、ＣＯ２の取り込みと引き換えに行われる。すなわち、蒸散があるということは気孔が開いており、気孔が開いているということはＣＯ２を取り込んでいる。そして、ＣＯ２を取り込んだ量から、灌水必要量を算出するという具合である。
【００２１】
その際、ＣＯ２の取込量（ないし吸収量）を直接測ることは難しいため、本発明では、ＣＯ２の取り込みが行われたか否かは、ハウス内のＣＯ２濃度と、前記ハウス内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置の駆動のＯＮ／ＯＦＦを監視し、駆動時間の積算値から、所定の計算に基づいて蒸散量を近似的に推量する。ＣＯ２の吸収量が分かれば、消費した水が推測でき、不足する水分を補うことで乾燥によるしおれを防ぎ、水分の供給過多による根腐れを防止するような灌水制御を行うことができる。さらに、このような前提の上で、各種条件（例えば、早朝時間帯であるか、天窓が空いているか、日射量はどの程度か等）により、前記ハウス内のＣＯ２設定濃度などを調整することで、植物の生育管理をより確実に行うことができる。
【００２２】
＜システム構成＞・・・まず、図１及び図２を参照して、本発明の植物の生育管理システム（以下「管理システム」とする）の全体構成を説明する。図１は、本実施例の管理システムの全体構成を示すブロック図である。図２は、前記管理システムのＣＯ２濃度測定部の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の管理システム１０は、植物が栽培されるハウス内１２に設けられたＣＯ２濃度測定部２０と、ＣＯ２供給装置６４と、灌水装置６６と、前記ハウス１２外に設けられた制御装置３０を中心に構成されている。前記ＣＯ２濃度測定部２０は、ハウス１２内のＣＯ２濃度を測定するものであって、後述するように自動校正機能を備えている。また、前記ＣＯ２濃度測定部２０にはＣＯ２センサのみを設け、後述する制御部３２に設けた検出部２１によって濃度を算出する構成としてもよい。前記ＣＯ２供給装置６４は、前記ハウス１２内にＣＯ２を供給するものであって、暖房装置がこれを兼ねていてもよい。また、前記灌水装置６６は、前記ハウス１２内の植物に灌水するものであって、前記制御装置３０からの指示に基づいて、灌水を開始・停止する。このほか、前記ハウス１２には、天窓６０，換気扇６２，警報機６８，ソーラー電池５０，日射センサ５２が設けられている。これらの各部については、後述する各処理において説明する。
【００２３】
次に、前記制御装置３０は、各種演算処理や信号の入出力を行うための制御部３２を中心に構成されている。該制御部３２により行われる各種制御は、以下の各処理の説明において詳述する。そして、入力部３４，表示部３６，メモリ３８，時計４６，タイマ４８が前記制御部３２に接続されている。前記入力部３４は、例えば、キーボードやマウス，タッチパネル等であって、ハウス１２内のＣＯ２濃度を所定の値に設定したり、その他の各種条件等を入力したりするとき等にも用いられる。前記表示部３６は、ディスプレイ等であって、前記入力部３４によってデータを入力するための画面を表示したり、設定された各種条件を表示したり、前記ＣＯ２濃度測定部２０によって測定された測定値等を表示するものである。
【００２４】
前記メモリ３８には、前記ＣＯ２濃度測定部２０によって測定されたＣＯ２濃度測定値４０Ｂや、前記入力部３４を用いて設定されたＣＯ２濃度設定情報４０Ａや、前記ＣＯ２供給装置６４の駆動時間の積算値である駆動時間積算値４０Ｃが記憶される。これらのうち、前記ＣＯ２濃度設定情報４０Ａは、植物の種類や栽培時期などによって、ハウス１２内のＣＯ２濃度が適切になるように、ユーザ側で設定する。例えば、一日を複数のステップに区切り、その開始時刻（各ステップの切替時刻）や、各ステップ毎のＣＯ２設定濃度を任意に設定し、その情報を記憶する。このようなＣＯ２設定濃度の一例が、図１４(A)の破線ＬＡに示されており、一日が、ＣＯ２設定濃度が異なる複数のステップに分かれていることが分かる。
【００２５】
＜基本制御＞・・・次に、図３及び図４を参照しながら、本実施例の管理システム１０による基本制御を説明する。図３は、本実施例の管理システムによる生育管理処理の一例を示すフローチャートである。図４は、本実施例における日中の灌水出力のタイミングを示す説明図である。なお、図３の生育管理処理を開始するにあたっては、事前に、前記入力部３４により、上述したように、例えば、一日を複数のステップに所定の時刻で区切り、各ステップ毎に所望のＣＯ２濃度を設定しておくものとする。生育管理処理ＳＡの基本制御は、図３に示す基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）と灌水制御（ステップＳ１００）により行われる。なお、図３中、破線で囲った内側の早朝換気処理（ステップＳ３０）、早朝気孔開処理（ステップＳ５０）、天窓連動制御（ステップＳ７０）、日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理（ステップＳ９０）については、必要に応じて行えばよい。したがって、ここでは、基本制御の理解を容易にするため、ステップＳ１０の基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）と、灌水制御（ステップＳ１００）について説明し、ステップＳ２０〜Ｓ９０の処理については、後述することとする。
【００２６】
(1)ＣＯ２吸収量の監視による灌水時期の設定・・・植物は、光と水とＣＯ２で光合成を行う。水は根より吸収し、気孔から蒸散していく。
ＣＯ２は気孔より吸収され、
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋８光量子→ＣＨ２Ｏ（糖）＋Ｏ２
が生成される。したがって、ＣＯ２の吸収量が分かれば、消費した水が推測でき、不足する水分を補うことで、乾燥によるしおれ、水分過多による根腐れを防ぐことができる。
【００２７】
具体的には、図４に示すように、ハウス１２内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置６４の出力のＯＮ／ＯＦＦを監視し（同図のＬＰ）、その駆動時間を積算する（同図のＬＱ）。そして、積算値が予め設定している累積時間（閾値）（同図のＬＲ）に達したら、予め設定した時間灌水を行う（同図のＬＳ）。また、灌水の開始と同時に、同図のＬＱに示すように、駆動時間の積算値をリセットする。このように、ＣＯ２供給装置６４の駆動のＯＮ／ＯＦＦを監視することで、直接蒸散量を量ることは困難であっても、間接的かつ近似的に、蒸散量を推量することができる。
【００２８】
(2)基本ＣＯ２濃度制御・・・次に、図７を参照して、前記基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）を説明する。図７は、本実施例による基本ＣＯ２濃度制御の一例を示すフローチャートである。本実施例の管理システム１０では、制御部３２が時計４６を参照して現在時刻を読み出し、更に、前記ＣＯ２濃度設定情報４０Ａを参照して、現在がいずれの制御ステップに相当するか決定する（ステップＳ１２）。そして、決定されたステップにおけるＣＯ２設定濃度と、ＣＯ２濃度測定部２０によって測定されたＣＯ２測定濃度を比較し（ステップＳ１４）、ＣＯ２設定濃度の方が高ければ（ステップＳ１４のＹｅｓ）、前記制御部３２は、前記ＣＯ２供給装置６４が駆動するよう出力をＯＮとする（ステップＳ１６）。一方、前記ステップＳ１４において、ＣＯ２測定濃度のほうが、ＣＯ２設定濃度より高ければ（ステップＳ１４のＮｏ）、ＣＯ２供給装置６４を駆動させる必要はないため、制御出力をＯＦＦとする（ステップＳ１８）。
【００２９】
(3)灌水制御・・・次に灌水制御について説明する。上述した通り、本発明は、ＣＯ２センサ２２（図２に参照）の検知結果に基づいてハウス１２内のＣＯ２濃度を測定するＣＯ２濃度測定部２０と、前記ハウス１２内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置６４と、前記ハウス１２内に灌水する灌水装置６６を備えている。そして、前記入力部３４等により任意に設定された一日を区分する複数のステップごとにＣＯ２濃度を設定し、該ＣＯ２設定濃度と、前記ＣＯ２濃度測定部２０により測定されたＣＯ２濃度を比較する。そして、前記ステップＳ１０に示した基本ＣＯ２濃度制御により、ＣＯ２測定濃度に応じて、前記ＣＯ２供給装置６４の駆動のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、ハウス１２内を指定した濃度に保つ。このときに、前記制御部３２が、前記ＣＯ２供給装置６４の駆動時間を積算し、予め設定した累積時間（閾値）に達すると、予め指定した時間だけ灌水装置６６を駆動する。このような灌水制御は、日中に行われる（日中灌水制御Ａ）。
【００３０】
なお、植物は、夜間はＣＯ２を排出する。したがって、ハウス１２内の濃度が上昇していくが（例えば、１０００ｐｐｍ程度まで上昇）、日が当たると光合成を開始するため、自分で排出したＣＯ２を吸収する。よって、ハウス１２内のＣＯ２測定濃度が、前記ＣＯ２設定濃度に降下するまでの間は、前記ＣＯ２供給装置６４は稼働しないが、蒸散を行っていることになる。このため、本実施例では、上述した灌水制御中の明け方に、早朝灌水制御Ｂを取り入れている。具体的には、夜間に植物から排出されたＣＯ２により、ハウス１２内のＣＯ２濃度はある点でピークに達する。そこで、ハウス１２内のＣＯ２測定濃度が、ピーク濃度から下降したある時点において、ピーク時と比較した濃度の降下値と、ハウス１２の室内容量を乗算して植物のＣＯ２吸収量を推定する。そして、ＣＯ２吸収量が所定の閾値に達した時点で灌水を行う。これを繰り返す。例えば、ハウス１２の容量から計算して灌水の目安をＣＯ２吸収量０．２ｋｇと設定すると、ピーク時から０．２ｋｇ吸収した時点で１回灌水し、更にピークから０．４ｋｇ吸収した時点で２回目の灌水をするという具合である。また、ＣＯ２施用の設定濃度に達した時点で残りの施用量（前回の灌水からの余り）を前日の施用ＯＮ積算時間の余りに加算して、早朝灌水制御を引き継ぐという具合である。なお、この早朝灌水処理は、後述する早朝換気処理を行っている間は実行せず、早朝換気処理が終了した時点のＣＯ２濃度をピークとして、その後、同様に早朝灌水処理を行う。
【００３１】
(4)灌水制御の具体例・・・図１２及び図１３は、上述した(3)の灌水制御（ステップＳ１００）の一例を具体的なフローチャートで示したものである。まず、制御部３２によって時刻が０：００と判断されると（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、現在のＣＯ２測定濃度がＣＯ２ピーク濃度であると設定し（ステップＳ１０４）、降下サンプルを開始する場合は（ステップＳ１０６，ステップＳ１０８のＹｅｓ）、現在のＣＯ２測定濃度とＣＯ２ピーク値の比較（ステップＳ１１０）に進む。なお、ここでいう「降下サンプル」とは、ハウス１２内のＣＯ２濃度が、ピークから設定濃度へ下がるまでの挙動を定義するものとする。また、前記ステップＳ１０２において、時刻が０：００ではなく（ステップＳ１０２のＮｏ）、降下サンプルを開始しない場合（ステップＳ１０８のＮｏ）は、後述のステップＳ１２４へ進む。
【００３２】
また、前記ステップＳ１０８において、降下サンプルを開始し（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、現在のＣＯ２測定濃度がサンプリングしたＣＯ２ピーク濃度よりも高い場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ）には、ＣＯ２ピーク値を現在のＣＯ２測定濃度で書き換え（ピーク値を更新し）（ステップＳ１１２）、現在ＣＯ２濃度と設定ＣＯ２濃度の比較（ステップＳ１１４）へ進む。あるいは、前記ステップＳ１１０において、現在ＣＯ２測定濃度が、サンプリングしたＣＯ２ピーク値より低い場合（ステップＳ１１０のＮｏ）にも、前記ステップＳ１１４へ進む。
【００３３】
前記ステップ１１４では、現在のＣＯ２測定濃度とＣＯ２設定濃度の比較が行われ、ＣＯ２設定濃度の方が高ければ（ステップＳ１１４のＹｅｓ）、降下サンプルを終了し（ステップＳ１１６）、ＣＯ２ピーク値と現在ＣＯ２測定濃度の差から、余りＣＯ２濃度を算出する（ステップＳ１１８）。そして、算出した余りＣＯ２濃度とハウス１２の容積と１．９７５（ｍｇ／ｍ３／ｐｐｍ）の乗算によって、ＣＯ２施用量を算出する（ステップＳ１２０）。そして、前日の施用ＯＮ積算時間の残りに、前記ＣＯ２施用量／ＣＯ２発生量（kg/hm）に６０(s)を乗じたものを加え、施用ＯＮ積算時間（ＣＯ２供給装置６４の駆動積算時間）を算出し（ステップＳ１２２）、降下サンプルを開始する否かの判断（ステップＳ１２４）に進む。一方、前記ステップＳ１１４において、現在ＣＯ２測定濃度が、ＣＯ２設定濃度より高い場合（ステップＳ１１４でＮｏ）にも、降下サンプルを開始するか否かの判断（ステップＳ１２４）に進む。
【００３４】
前記「１．９７５ｍｇ／ｍ３／ｐｐｍ」というのは、１ｍ３に４００ｐｐｍの濃度だとＣＯ２が７９０ｍｇ含まれているため、「７９０ｍｇ／ｍ３／４００ｐｐｍ＝１．９７５ｍｇ／ｍ３／ｐｐｍ」となる。具体例を示すと、平均高さ３ｍ、幅１０ｍ、奥行き１００ｍのハウスは、容積が、３×１０×１００で３０００ｍ３である。そして、ピークが１０００ｐｐｍで、第一ステップの設定（ＣＯ２供給装置６４を初めてＯＮする時のＣＯ２設定濃度）を６００ｐｐｍとしていた場合、４００ｐｐｍ×３０００ｍ３×１．９７５ｍｇ／ｍ３／ｐｐｍ＝２．４Ｋｇとなる。従って、２．４Ｋｇ減る過程で、途中閾値で灌水することになる。なお、前記第一ステップの設定濃度は、例えば、後述する早朝気孔開処理（ステップＳ５０）を行った場合には、気孔開終了時の濃度とし、早朝気孔開処理を行わないときは、例えば、図１４(A)に示す「天窓開」までのＣＯ２設定濃度である。
【００３５】
前記ステップＳ１２４以降は、ステップＳ１２４でＹｅｓに進む場合は、植物が自身で排出したＣＯ２を吸収していく状態での灌水処理であり、ステップＳ１２４でＮｏに進む場合は、ＣＯ２設定濃度に達した後、ＣＯ２供給装置６４の施用したＣＯ２量に応じた灌水処理である。具体的には、前記ステップＳ１２４において、降下サンプルを開始するときには（ステップＳ１２４のＹｅｓ）、上述した早朝灌水処理Ｂへ移行する。具体的には、現在ＣＯ２測定濃度とＣＯ２ピーク値を比較し、現在ＣＯ２測定濃度のほうが低ければ（ステップＳ１３０のＹｅｓ）、早朝のＣＯ２吸収量Ｂを算出する（ステップＳ１３２）。前記早朝のＣＯ２吸収量Ｂは、ＣＯ２ピーク値と現在ＣＯ２測定濃度の差に、ハウス１２の容積と、１．９７５（ｍｇ／ｍ３／ｐｐｍ）を乗じることにより算出される。そして、前記早朝のＣＯ２吸収量Ｂが早朝の閾値を超えているときは（ステップＳ１３４のＹｅｓ）、灌水タイマをスタートし（ステップＳ１３６）、灌水出力をＯＮにして（ステップＳ１３８）、ＣＯ２ピーク値＝現在ＣＯ２測定濃度と設定して（ステップＳ１４０）、灌水タイマがＵＰするまで灌水を継続する（ステップＳ１７２のＮｏ）。灌水タイマがＵＰしたら（ステップＳ１７２のＹｅｓ）、灌水出力をＯＦＦにし（ステップＳ１７４）、前記基本ＣＯ２制御（ステップＳ１０）へ戻る。なお、前記灌水タイマ（＝灌水時間）は、ユーザがＣＯ２消費に応じて適宜決定する。ＣＯ２を何ｋｇ施用したら何秒灌水するかは、水圧やパイプ径などで異なる。一方、前記ステップＳ１３０において、現在ＣＯ２測定濃度が、ＣＯ２ピーク値よりも高いときも（ステップＳ１３０のＮｏ）、前記基本ＣＯ２制御（ステップＳ１０）へ戻る。
【００３６】
一方、前記ステップＳ１２４において、降下サンプルを開始しないとき（ステップＳ１２４のＮｏ）には、上述した日中灌水処理Ａへ移行する。具体的には、１秒変化し（ステップＳ１５０のＹｅｓ）、施用出力をＯＮにしたら（ステップＳ１５２のＹｅｓ）、前記ステップＳ１２２で算出した施用ＯＮ積算時間（ＣＯ２供給装置６４の駆動積算時間）に１秒加え、日中のＣＯ２吸収量Ａを算出する（ステップＳ１５６）。具体的には、日中のＣＯ２吸収量Ａは、前記施用ＯＮ積算時間（秒）に、ＣＯ２発生量（Ｋｇ／ｈｍ）と６０（秒）を乗じて算出される（ステップＳ１５６）。そして、前記日中のＣＯ２吸収量Ａが、日中の閾値を超えているときは（ステップＳ１５８のＹｅｓ）、灌水タイマをスタートし（ステップＳ１６０）、灌水出力をＯＮにし（ステップＳ１６２）、施用ＯＮ積算時間（ＣＯ２供給装置６４の駆動積算時間）をリセットして０にする（ステップＳ１６４）。なお、前記ステップＳ１５２で施用出力ＯＮにするか否かの判断は、上述した基本ＣＯ２濃度制御のステップＳ１４（図７）の判断による。
【００３７】
そして、日の入り以降（ステップＳ１６６のＹｅｓ）であり、日暮れ以降（ステップＳ１６８のＹｅｓ）（ソーラーセンサで判断）の場合には、降下サンプルを終了し（ステップＳ１７０）、灌水タイマがアップするまで灌水を継続する（ステップＳ１７２のＮｏ）。灌水タイマがアップしたら（ステップＳ１７２のＹｅｓ）、灌水出力をＯＦＦにし（ステップＳ１７４）、前記基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）に戻る。なお、前記ステップＳ１７０の「降下サンプルを終了」は、念のため、日中設定を下回らなかったときのためである。例えば、雨などで光がないとＣＯ２を吸収しないため、排出したＣＯ２だけで、一日ＣＯ２供給装置６４が一度もＯＮしない可能性もあり、そのために前記ステップＳ１７０が設けられている。また、前記ステップＳ１６６で日の入り以降でなく、また、前記ステップＳ１６８で日暮れ以降でもない場合には、前記ステップＳ１７０を経ることなく、前記ステップ１７２に進む。
【００３８】
(5)ＣＯ２濃度上下限監視処理・・・以上のような基本ＣＯ２制御（ステップＳ１０）及び灌水制御（ステップＳ１００）と平行して、本実施例では、ＣＯ２濃度上下限監視処理を行っている。図５は、本実施例によるＣＯ２濃度上下限監視処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、ＣＯ２濃度が下限を下回るときとは、暖房装置の燃焼器が前記ＣＯ２供給装置６４を兼ねているような場合であって、植物によってＣＯ２吸収が行われているときに、前記燃焼器が燃料切れになり、ＣＯ２濃度が低下する場合などである。また、ＣＯ２濃度が上限を上回るときとは、例えば、前記燃焼器の不具合により連続燃焼が行われ、ＣＯ２濃度が上がりすぎてしまう場合などである。なお、前記ＣＯ２濃度の上限及び下限は、ユーザが適宜設定することができ、その値は、例えば、前記メモリ３８のＣＯ２濃度設定情報４０Ａとして記憶される。
【００３９】
また、前記上限又は下限を超えるときに警報を出力する手段として、図１に示すように、前記ハウス１２内には、警報機６８が設けられている。該警報機６８は、前記制御部３２に接続され、警報出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。そして、制御部３２は、現在のＣＯ２測定濃度と、上限濃度を比較し（ステップＳ１８２）、現在濃度が上限濃度を上回る場合（ステップＳ１８２のＹｅｓ）には、警報出力をＯＮにし（ステップＳ１８４）、ＣＯ２測定濃度が上下限値内におさまるまで警報出力を継続する。
【００４０】
一方、前記ステップＳ１８２において、現在濃度が上限濃度を超えていないと判断されたら（ステップＳ１８２のＮｏ）、現在濃度と下限濃度を比較し（ステップＳ１８６）、現在濃度が下限濃度を下回っていれば（ステップＳ１８６のＹｅｓ）、前記ステップＳ１８４に進み警報を出力する。また、現在濃度が下限濃度より高ければ、警報出力をＯＦＦにし（ステップＳ１８８）、前記ステップＳ１８２に戻る。
【００４１】
(6)ＣＯ２濃度測定部の自動校正処理・・・更に、本実施例の管理システムでは、前記ＣＯ２濃度測定部２０の自動校正が可能な構成となっている。従来、経年変化などでセンサの値がずれた場合には校正ガスを用いて手動で校正を行うか、ＣＯ２計測器を外に出して手動で大気にて校正を行っていたが手間であった。そこで、自動で外気を基準として校正を行うことができるように、本実施例では、前記ＣＯ２濃度測定部２０を、図２に示すような構成とした。図２は、前記ＣＯ２濃度測定部２０の構造を示すブロック図である。ＣＯ２濃度測定部２０は、ＣＯ２センサ２２と、ＣＯ２計測器２４と、ポンプ２６と、３方弁２８により構成されている。前記ＣＯ２センサ２２は、前記ＣＯ２計測器２４に信号を送り、前記ＣＯ２計測器２４は、前記制御部３２に接続されている。また、前記ＣＯ２計測器２４は、前記ポンプ２６及び３方弁２８にＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する。前記３方弁３８は、２つ配管が接続されており、一方の配管Ｐ１は、ハウス１２内の測定箇所に繋がり、他方の配管Ｐ２は、ハウス１２外の外気を取り込み可能な位置に配設されている。
【００４２】
図２において、矢印ＦＡは電気的信号を示し、矢印ＦＢは通常測定時の空気の流れを示し、矢印ＦＣは校正時の空気の流れを示している。自動校正時には、ＣＯ２計測器２４により３方弁２８をＯＮさせて、外気の空気をポンプ２６で吸引して大気濃度での校正を行う。このように自動で校正を行うことで、手動で校正を行う手間が省ける。また、高価な校正ガスを使う必要がなくなる。
【００４３】
図６を参照して、本実施例による自動校正を行う具体的な手順を説明する。図６には、前記図２の構造のＣＯ２濃度測定部２０において、自動校正を行う手順の一例がフローチャートとして示されている。自動校正を開始し（ステップＳ２００）、自動校正実施日が到来し（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、自動校正開始時刻になったら（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、前記３方弁２８をＯＮし、外気を測定する（ステップＳ２０６）。そして、所定時間（図示の例では１０分）経過したら（ステップＳ２０８のＹｅｓ）、外気濃度と基準値の差（補正値）を記憶する（ステップＳ２１０）。前回までの総補正値に、今回の補正値を加えて、総補正値を算出する（ステップＳ２１２）。その結果、総補正値が±１０００ｐｐｍ以内であれば（ステップＳ２１４のＹｅｓ）、総補正値を記憶し（ステップＳ２１６）、３方弁をＯＦＦする（ステップＳ２１８）とともに、ＣＯ２濃度表示値を、測定ＣＯ２濃度に前記総補正値を加えた値となるよう校正し（ステップＳ２２０）、自動校正を終了する（ステップＳ２２４）。一方、前記ステップＳ２１４において、総補正値が±１０００ｐｐｍを超えている場合には（ステップＳ２１４のＮｏ）、校正エラーを表示し（ステップＳ２２２）、３方弁をＯＦＦし（ステップＳ２１８）、自動校正を終了し（ステップＳ２２４）、手動で校正を行う。
【００４４】
＜応用制御＞・・・次に、本発明による灌水制御の応用例を説明する。前記図３の基本ＣＯ２制御（ステップＳ１０）と灌水制御（ステップＳ１００）の間に、早朝換気処理（ステップＳ３０）、早朝気孔開処理（ステップＳ５０）、天窓連動制御（ステップＳ７０）、日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理（ステップＳ９０）を設けることで、更に植物の生育管理を適切に行うことができる。以下、順に説明する。
【００４５】
(7)早朝換気処理・・・例えば、暖房機の燃焼ガスをハウス１２の室内に排出するタイプの暖房機は、ＣＯ２供給装置６４として利用できる。しかし、早朝は、夜間に植物が呼吸で排出したＣＯ２と、ＣＯ２供給装置６４によって供給されたガスによって、ハウス１２内はＣＯ２が高濃度になり、そのまま光合成が始まると植物の光合成でできた糖が転流（葉面にできた光合成産物を根や果実にいきわたらせる）されにくくなり、養分が葉内に蓄積し、色素に変化障害を起こす。したがって、このような場合には、早朝の高濃度のＣＯ２を速やかに適切なＣＯ２濃度まで下げる必要がある。ＣＯ２を一定濃度まで下げるには、ハウス１２の外に排出してやる必要があるが、夜間において常に任意の濃度に制御しようとすると、室内で温めた空気などを排出することになり、暖房効率が悪くなり不経済である。
【００４６】
そこで、本発明では、図１に示すようにソーラー電池５０を設け、日の出前の薄日が差した時点の時刻を検知し、実際の日の出又は日の出以降の任意に設定できる時間（ないし時刻）までの間に集中して、ＣＯ２設定濃度に下がるまで、前記ハウス１２に設けられた換気扇６２を用いて換気を行うこととした（図１４(D)参照）。ソーラー電池５０は、天気にかかわらず日の出時間の約３０分前に薄日を検知できることが知られている。逆に、従来のセンサ(全天日射計)は日出後の日射が強くないと反応しないため、日の出前に検出することはできない。図８には、本実施例における早朝換気処理の一例を示すフローチャートが示されている。前記図３に示す基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）の後、破線内の追加処理を行う場合には、早朝処理が１回目かどうかを判断し（ステップＳ２０）、早朝処理が一回目であるときは早朝換気処理（ステップＳ３０）に進む。なお、早朝処理の回数は、０：００にリセットされるものとする（ステップＳ２０）。
【００４７】
図８に示すように、早朝換気処理を開始すると（ステップＳ３０）、太陽電池電圧と目標値を比較し、太陽電池電圧が目標値を超えていれば（ステップＳ３２のＹｅｓ）、制御部３２は換気扇６２への出力をＯＮにして換気を開始する（ステップＳ３４）。そして、ハウス１２内のＣＯ２測定濃度が、換気目標濃度よりも下がれば（ステップＳ３６のＹｅｓ）、換気を停止し（ステップＳ３８）、例えば、次の早朝気孔開処理（ステップＳ５０）へ進む。また、ＣＯ２測定濃度が換気目標濃度よりも高い場合（ステップＳ３６のＮｏ）であっても、予め定めた換気終了時刻になったら（ステップＳ４０のＹｅｓ）、換気を停止し（ステップＳ３８）、早朝気孔開処理（ステップＳ５０）等に進む。以上のような早朝換気処理を行うことで、植物の健康障害防止や、省エネ効果を図ることができる。
【００４８】
(8)早朝気孔開処理（早朝飢餓処理）・・・植物は、一般的に朝のＣＯ２濃度を低くすると気孔が開く生理があるが、これまでは、光合成を促進させるために、このような現象が積極的に活用されることはなかった。植物は、朝、光が当たると、夜中に植物自身の呼吸で排出したＣＯ２を光合成により吸収する。それに伴って、ハウス内のＣＯ２は減少し続け、設定されたＣＯ２濃度を下回る。本実施例では、その後も、指定された時間（早朝タイマないし「早朝時間帯」）までは、ＣＯ２供給装置６４による施用を中止し、指定した時間が経過してから施用を開始することで、故意にＣＯ２濃度の低い環境を作る早朝気孔開処理（ないし早朝飢餓処理）を実施することで、光合成を促進することとした。また、前記気孔開処理を行うために、天気が晴れているか否かを判断する必要があることから、日射センサ５２を備えている。図９には、本実施例による早朝気孔開処理の手順の一例がフローチャートで示されている。
【００４９】
例えば、前記ステップＳ３０による早朝換気処理の後、図９に示す早朝気孔開処理（ステップＳ５０）に進むとする。制御部３２は、前記日射センサ５２の検知結果から、天気が晴れか否かを判断し（ＳステップＳ５２）、晴れていると判断したときは（ステップＳ５２のＹｅｓ）、ＣＯ２測定濃度がＣＯ２設定濃度を下回るか否かを判断する（ステップＳ５４）。そして、ＣＯ２測定濃度がＣＯ２設定濃度を下回るときは（ステップＳ５４のＹｅｓ）、気孔開処理を開始する（ステップＳ５６）。ここでいう「気孔開処理」とは、「指定された時間（早朝タイマないし早朝時間帯）までは、ＣＯ２供給装置６４による施用を中止し、前記指定された時間が経過したら施用を開始する」というものである。しかし、ＣＯ２測定濃度が所定の最低濃度を下回るときには（ステップＳ５８のＹｅｓ）、気孔開処理を終了して（ステップＳ６０）、ＣＯ２供給装置６４によるＣＯ２の施用を開始する。
【００５０】
また、ＣＯ２測定濃度が前記最低濃度より高い場合には（ステップＳ５８でＮｏ）、所定の早朝タイマが終了するまで（ステップＳ６２のＮｏ）、気孔開処理を継続し、前記早朝タイマが終了したら（ステップＳ６２のＹｅｓ）、気孔開処理を終了して（ステップＳ６０）、例えば、後述の天窓連動制御（ステップＳ７０）に進む。なお、前記ステップＳ５２において、天気が晴れでないと判断されたとき（ステップＳ５２のＮｏ）も、前記気孔開処理は行わず、前記天窓連動制御（ステップＳ７０）等に進む。なお、「晴れではない」とは、雨天のみならず曇天の場合も含むものとする。光が弱いと気孔の開き方が小さく、気孔開処理よりも、光合成を行うことの優先度が高いためである。このように、晴天のときに気孔開処理を行うことによって、光合成を促進できるという効果がある。
【００５１】
(9)天窓連動制御・・・従来、ハウスにおいて天窓が開くころにＣＯ２を高濃度で施用してしまうことがあり、ＣＯ２がハウス外に拡散して不経済だった。そこで、従来は、天窓の状態を目視したり、ハウス内の温度の変化を観測したりしてＣＯ２設定濃度を下げていたが、温度変化に基づいて変更する場合には、外気温の温度で条件が変わり、設定がうまくいかないことがあった。そこで、本応用例では、ハウス１２の天窓６０の開閉を、その図示しないスイッチ等と連動させることで、正確にタイミングを計り、ＣＯ２設定濃度を変更する。また、図示しない温度センサにより、天窓コントローラの温度設定値と同様な値を前記制御部３２に入力することで、開閉を監視するようにしてもよい。図１０には、天窓との連動によるＣＯ２設定濃度の変更処理の一例のフローチャートが示されている。
【００５２】
例えば、前記ステップＳ２０において、早朝処理がすでに一度行われていると判断されたとき（ステップＳ２０でＮｏ）や、前記早朝気孔開処理（ステップＳ５０）の後に、本天窓連動制御（ステップＳ７０）に進む。図１０に示すように、天窓連動制御を行う場合には（ステップＳ７０）、天窓６０の開閉を監視する（ステップＳ７２）。そして、天窓６０が開いたのが１回目のときは（ステップＳ７４のＹｅｓ）、制御部３２は、ＣＯ２設定濃度を、朝ステップから昼ステップに切り替える（ステップＳ７８）。そして、天窓６０が閉まっていると判断したときは、（ステップＳ７８でＹｅｓ）、ＣＯ２設定濃度を、例えば、２００ｐｐｍ上げ（ステップＳ８０）、次の日射量補正（ステップＳ９０）等に進む。なお、ここでは、約２００ｐｐｍ上げることとしたが、植物の種類等に応じて、０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲内で任意に補正することができる。
【００５３】
一方、前記ステップＳ７８において、天窓６０が閉まっていない（すなわち開いていると）と判断されたときは（ステップＳ７８のＮｏ）、ＣＯ２設定濃度は調整せず設定通りとし（ステップＳ８２）、次の日射量補正（ステップＳ９０）等に進む。また、前記ステップＳ７４において、天窓６０が開いたのが２回目以降のときは（ステップＳ７４のＮｏ）、前記ステップＳ７８に進む。このような天窓連動処理を行うことにより、予定よりも早く天窓が開き、夕方に予定よりも早く天窓６０が閉まる場合であっても、時間で制御していた場合よりも、ＣＯ２設定濃度を早く下げることができ、省エネにつながる。また、予定よりも遅く天窓が開き、夕方予定より遅く閉まる場合、従来方法よりもＣＯ２設定濃度を下げるのも遅くなり、光合成を促進することができる。更に、従来の方法では、朝ステップから昼ステップに切り替わった後に、天窓６０が開閉した場合、従来は一定の昼ステップ用のＣＯ２設定濃度のままであるのが、本実施例では、そのような場合に備えて任意の値を設定することで、光合成促進につながる。また、天窓６０の開閉に応じて朝ステップのＣＯ２設定濃度と昼ステップのＣＯ２設定濃度を切り替えるときに、徐々に設定濃度を下げることで、ＣＯ２欠乏予防にもなる。
【００５４】
(10)日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理・・・従来は、時間帯や天候状態に応じて手動でＣＯ２設定濃度を変更していた。例えば、日の出を迎え日がさしてきた時点、天窓６０が開き密閉状態から大気と連通状態になった時、日射が強まったり、日射が弱まったり、夕方に天窓６０が閉まって再び密室状態になったとき、日の入りの後などに手動でＣＯ２設定濃度を変更していた。そこで、本応用例では、メモリ３８に記憶したカレンダ情報４２を参照するとともに、日射センサ５２を利用して、前記カレンダ情報４２により得た地域に応じた日中／南中／日の入時刻を用い、更に日射センサ５２により得られた日射量に応じてＣＯ２設定濃度の切替時刻（ステップの切替時刻）や日中のＣＯ２設定濃度の変更を行う。
【００５５】
なお、日中の濃度の上／下選択はできるが、指定した一定範囲の日射より高い場合は比例して濃度にバイアスを加える。また、指定した一定範囲の日射より弱い場合も比例して濃度を上げる（日射が弱い場合は、少ない日射を大事にして光合成を促進させるため、葉内のＣＯ２濃度と、空気中に空気中のＣＯ２濃度の濃度差によって葉中に送る）。図１１は、日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理の一例を示すフローチャートである。例えば、前記天窓連動制御（ステップＳ７０）の後に、日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理（ステップＳ９０）に進むとする。まず、天窓６０が閉まっており（ステップＳ９２のＹｅｓ）、日射量が設定値の範囲内であれば（ステップＳ９４のＹｅｓ）、設定通りにＣＯ２制御を行う（ステップＳ９６）。また、日射量が設定値の範囲外であれば（ステップＳ９４でＮｏ）、設定よりも高濃度となるようにＣＯ２設定濃度を補正して、ＣＯ２制御を行う（ステップＳ９８）。前記ステップＳ９６，ステップＳ９８のいずれのステップの後も、前記灌水制御（ステップＳ１００）に進む。また、前記ステップＳ９２において、天窓６０が開いている場合も（ステップ９２でＮｏ）、前記灌水制御（ステップＳ１００）へ進む。以上のような日射量に応じたＣＯ２設定濃度の補正を行うことにより、光合成を促進することができる。以上のような応用処理も取り入れた場合における、ＣＯ２濃度（設定濃度及び測定濃度）、ＣＯ２供給装置６４のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、灌水装置６６のＯＮ／ＯＦＦのタイミング，換気扇６２のＯＮ／ＯＦＦのタイミングの一日を通した変化の一例が、図１４に示されている。
【００５６】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)植物が生育されるハウス１２内のＣＯ２濃度の変化や、所定のＣＯ２設定濃度に保つためにＣＯ２供給装置６４が駆動した時間の積算値から、植物のＣＯ２の取込量（ないし蒸散量）を近似的に推量し、その結果に基づいて、制御部３２が灌水装置６６の出力を制御することとした。このため、適切なタイミングと量での灌水が可能となり、水分不足を補って乾燥（しおれ）を防ぎ、水分過多による根腐れを防止して、植物の生育管理を適切に行うことができる。
(2)上述したＣＯ２濃度基本制御及び灌水制御に加え、必要に応じて、早朝換気処理，早朝気孔開処理（早朝飢餓処理），天窓連動処理，日射量に応じたＣＯ２設定濃度補正処理などの応用処理を行うこととしたので、より適切な条件で生育管理を行うことができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した管理システム１０の全体構成は一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。例えば、前記メモリ３８に記憶する情報も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例で示したＣＯ２濃度測定部２０の構造も一例であり、同様の自動校正機能を有するものであれば、適宜設計変更可能である。
(3)前記図１２及び図１３に示したフローチャートも一例であり、同様の効果を奏する範囲内で、必要に応じて適宜処理手順を変更してよい。
(4)前記実施例では、図３に示す応用制御（ステップＳ３０，Ｓ５０，Ｓ７０，Ｓ９０）を、基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）と灌水制御（ステップＳ１００）の間に設けたが、これも一例であり、これら応用制御は必要に応じて適宜行えばよい。また、必ずしも順番に行う必要はなく、実際には、いくつかの応用制御と、前記基本ＣＯ２濃度制御（ステップＳ１０）及び灌水制御（ステップＳ１００）は平行して実行されていてもよい（図１４参照）。
【００５８】
(5)前記実施例で示した応用制御以外の制御を行うことを妨げるものではない。例えば、前記実施例では、天窓６０の開閉に合わせてＣＯ２設定濃度を変更することとしたが、換気扇６２の開閉と合わせてＣＯ２設定濃度を変更するようにしてもよいし、これらの処理を併用してもよい。
(6)２４時間を単位として、前記実施例における各ステップ毎のＣＯ２濃度設定値情報を記憶し、植物の定植から収穫終了に至る一連の生育における各ステージのＣＯ２設定濃度を、例えば、前記メモリ３８のパターン情報４４として複数登録しておき、必要に応じて植物の生長や品種で読み出して利用することで、品種や作物の違いに応じて、オリジナルな生育パターンを生かした植物栽培が可能となる。
【００５９】
(7)前記実施例では、ハウス１２が天窓６０を有するものとして各種応用制御などを説明したが、これも一例であり、例えば、換気扇６２のみで外気を取り込んで室内の温度調整が行われるハウス１２においては、設定換気温度に到達する２℃（任意）程度手前までは高濃度のＣＯ２設定濃度とし、それ以降から前記設定換気温度までは、外気濃度とするように制御するようにしてもよい。従来は、天窓がなく換気扇のみで温度制御を行う場合には、ＣＯ２設定濃度を高くすると、温度が高くなって換気するときに、多くのＣＯ２をハウス１２外に捨ててしまい無駄となっていた。そこで、ハウス内温度が換気設定温度まで上昇すると、換気扇６２がＯＮされ、ＣＯ２供給装置６４がＯＦＦされるが、その手前の２℃手前から、換気までは大気のＣＯ２濃度（４００ｐｐｍ）と同じにハウス内のＣＯ２設定濃度とすることで、光合成を促進し、省エネも図ることができる。
(8)前記実施例に示した制御部３２によるＣＯ２供給装置６４の制御も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。例えば、ハウス１２内の容積と比較して明らかに大容量のＣＯ２供給装置６４を使用した場合、前記ＣＯ２センサ２２の信号を測定して、ＣＯ２供給装置６４を間欠駆動するように制御することで、ＣＯ２のオーバーシュート抑制機能を実現するという具合である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、植物が生育されるハウス内のＣＯ２濃度の変化等に基づいて、植物によるＣＯ２の取込量（≒蒸散量）を近似的に推量し、その結果に基づいて灌水出力を制御することとした。このため、適切なタイミングと量での灌水制御が可能となり、水分不足を補って乾燥を防ぎ、水分過多による根腐れを防止することができるため、植物の生育管理システムの用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０：生育管理システム
１２：ハウス
２０：ＣＯ２濃度測定部
２１：検出部
２２：ＣＯ２センサ
２４：ＣＯ２計測器
２６：ポンプ
２８：３方弁
３０：制御装置
３２：制御部
３４：入力部
３６：表示部
３８：メモリ
４０Ａ：ＣＯ２濃度設定情報
４０Ｂ：ＣＯ２濃度測定値
４０Ｃ：駆動時間積算値
４２：カレンダ情報
４４：パターン情報
４６：時計
４８：タイマ
５０：ソーラー電池
５２：日射センサ
６０：天窓
６２：換気扇
６４：ＣＯ２供給装置
６６：灌水装置
６８：警報機
Ｐ１，Ｐ２：配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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