(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培ベッドと給液手段と水分欠乏検知センサとからなり、前記栽培ベットにおける培地に前記水分欠乏検知センサを設置するともにこの水分欠乏検知センサを液体吸収部材とこの液体吸収部材に設置された一対の電極とから構成し、前記培地を、水分を通過する遮根容器を介して前記栽培ベッドにおける培地載置部に載置し、且つ、前記液体吸収部材を、前記遮根容器と前記栽培ベッドにおける培地載置部との間に設置するとともにこの液体吸収部材を延設し、この延設した液体吸収部材の適宜位置に前記一対の電極を設置し、これらの電極における通電量によって前記培地の水分量を検知し、当該水分量が所定量以下の場合に前記給液手段によって前記培地に給液する栽培ベッド用給液装置において、前記液体吸収部材は前記培地の上方にまで延びているとともに前記給液手段はこの液体吸収部材の先端部上方に配置されていることを特徴とする栽培ベッド用給液装置。
【請求項２】
請求項１の栽培ベッド用給液装置において、前記液体吸収部材に対する前記一対の電極の位置を調節可能とし、前記一対の電極は、支持具の垂直板と一対の電極用ビスとによって前記液体吸収部材を挟むように構成されていることを特徴とする栽培ベッド用給液装置。
【請求項３】
請求項２の栽培ベッド用給液装置において、前記給液手段によって前記培地に給液する時間を調節可能としたことを特徴とする栽培ベッド用給液装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は栽培ベッド用給液装置に関し、主として、トマト、イチゴなどのハウスを利用した養液栽培に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の栽培ベッド用給液装置は、栽培ベッドと給液手段と水分欠乏検知センサとからなり、前記栽培ベットにおける培地に前記水分欠乏検知センサを設置するともにこの水分欠乏検知センサを液体吸収部材とこの液体吸収部材に設置された一対の電極とから構成し、これらの電極における通電量によって前記培地の水分量を検知し、当該水分量が所定量以下の場合に前記給液手段によって前記培地に培養液を給液するものであった（特開平８−１４０５０８号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の栽培ベッド用給液装置にあっては、前記液体吸収部材を、中心部よりも乾燥しやすい培地の上表面に設置していたため、当該培地に含まれる水分量を適正に検知しにくく、この結果、前記培地の水分量を適正に管理することが難しいとういう不都合を有した。
【０００４】
この発明の課題は前記不都合を解消することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る栽培ベッド用給液装置においては、栽培ベッドと給液手段と水分欠乏検知センサとからなり、前記栽培ベットにおける培地に前記水分欠乏検知センサを設置するともにこの水分欠乏検知センサを液体吸収部材とこの液体吸収部材に設置された一対の電極とから構成し、前記培地を、水分を通過する遮根容器を介して前記栽培ベッドにおける培地載置部に載置し、且つ、前記液体吸収部材を、前記遮根容器と前記栽培ベッドにおける培地載置部との間に設置するとともにこの液体吸収部材を延設し、この延設した液体吸収部材の適宜位置に前記一対の電極を設置し、これらの電極における通電量によって前記培地の水分量を検知し、当該水分量が所定量以下の場合に前記給液手段によって前記培地に給液する栽培ベッド用給液装置において、前記液体吸収部材は前記培地の上方にまで延びているとともに前記給液手段はこの液体吸収部材の先端部上方に配置されているため、当該培地内で相対的に最も多水分となる下表面が前記液体吸収部材に略接触することができる結果、前記一対の電極によって当該培地に含まれる水分量を適正に検知しやすく、且つ、前記培地が所定の水分量に達するまでの時間を調節しやすく、更に、前記液体吸収部材を前記培地の上方にまで延ばすとともに前記給液手段をこの液体吸収部材の先端部上方に配置しているため、この給液手段が作動する際に前記液体吸収部材の先端部に液体が付着し、前記培地にともに当該液体吸収部材にも水分が吸収した状態にすることができるため、当該液体吸収部材に水分が吸収されるタイムラグを解消することができる。
【０００６】
なお、前記液体吸収部材に対する前記一対の電極の位置を調節可能とし、前記一対の電極は、支持具の垂直板と一対の電極用ビスとによって前記液体吸収部材を挟むように構成すれば、前記培地に含まれるよう管理すべき水分量を簡易な装置で適宜調節することがきる。
【０００７】
この場合、前記給液手段によって前記培地に給液する時間を調節可能とすれば、所定の水分量に達するまでの時間を調節することができる。
【０００８】
【実施例】
図１はこの発明に係る栽培ベッド用給液装置を使用した給液制御システムの説明図、図２は栽培ベッド用給液装置の実施例の斜視図、図３は側面図、図４は栽培ベッド用給液装置の他の実施例の斜視図、図５は同側面図、図６はこのシステムの制御ルーチンを示す流れ図、図７はこのシステムにおける電極ユニットの高さと給液開始時の培地内水分量との関係を示すグラフ、図８はこの発明の使用した給液制御システムでトマトを養液栽培した場合の給液回数の推移を示すグラフである。
【０００９】
図１において、Ｍは栽培ベッド用給液装置、10はこの装置Ｍの栽培ベッドである。この栽培ベッドＭは中央部に培地載置部11を備えている。この培地載置部11には、遮根容器12を介して培地13が載置されている。この培地13には作物Ｐが植えられている。なお、前記遮根容器12は培地13から作物根が延出するのを防止するためのものであり水分は自由に通過することができるものである。
【００１０】
図１，図２及び図３において、Ｓは水分欠乏検知センサであり、前記栽培ベッドＭにおける培地載置部11に着脱可能に設置されている。また、20はこの水分欠乏検知センサＳの支持具である。この支持具20は、水平板21に垂直板22を連設したものであり、合成樹脂（例えば、アクリル樹脂）によって形成されている。なお、支持具20を木材、金属材によって形成することもできる。また、23は補助板であり、前記垂直板22の上端縁に連設されている。この補助板23は前記水平板21と略並行して同方向に延びている。なお、補助板23の根幹部には長孔24が形成されている（図２及び図３を参照のこと）。この補助板23および前記長孔24の機能は後記する。
【００１１】
25は帯状不織布（この発明の「液体吸収部材」に相当する）であり、前記支持具20の内側に配置されている。この帯状不織布25は下端部を前記支持具20における水平板21の上面に重ね、前記垂直板22の内壁面に沿って上方に延び、前記補助板23の長孔24を貫通した後、この補助板23の上面に重ねられ、その先端縁を前記補助23の先端縁より僅かに垂らしている。この帯状不織布25は前記培地13の底面部の水分を導入、吸水する。そして、その給水量は前記培地13内の水分量に基づくものである。
【００１２】
Ｎは給液ノズル（この発明の「給液手段」を構成する）であり、前記補助板23に設置されている。この給液ノズルＮは液体を、前記補助板23上の帯状不織布25に注ぎ、この帯状不織布25の先端縁から当該液体を前記培地13に滴下するとともに前記帯状不織布25全体に液体を吸収させるものである。このように、培地13と同時に帯状不織布25に給液すれば、後記電極用ビス26,27 に接地する帯状不織布25の養液濃度を一定に維持でき、当該電極用ビス26,27 間の抵抗の変動を防止することができるとともに帯状不織布25が乾燥し毛管が切れたままの状態を防止するためである。
【００１３】
26,27 は電極用ビス（この発明の「電極」に相当する）であり、前記支持具20における垂直板22に所定間隔を介して上下方向に配置されている。これらの電極用ビス26,27 は前記帯状不織布25、スペーサ261,271 ひいては前記垂直板22を貫通し、ナット262,272 止めされている。これらの電極用ビス26,27 からはそれぞれリード線263,273 が延びている。これらの電極用ビス26,27 と前記帯状不織布25とがこの発明の「水分欠乏検知センサ」を構成する。なお、電極用ビス26,27 の高さ位置によって、給液が開始される培地内水分をコントロールすることができる。即ち、電極用ビス26,27 を高い位置に設置すると前記帯状不織布25の毛管が切れやすく、培地13内水分が多い状態で給液が始まり、低い位置に設置すると前記帯状不織布25の毛管が切れ難く通電が維持されやすいため、培地13内水分が少なくなるまで給液が始まらないものである。
【００１４】
なお、電極用ビス26,27 の高さと給液開始時の培地内水分量との関係を、実験的に示したのが図７のグラフである。この図から解るように、電極用ビス26,27 の高さと給液開始時の培地内水分量との間には正比例関係がみられる。すなわち、電極用ビス26,27 の位置が低いほど給液開始時の培地内水分量は少なく、位置が高いほど給液開始時の培地内水分量は多くなる。給液開始時の培地内水分は作物生育と密接な関係があり、培地内水分量が少ないほど作物に強い水分欠乏が生じるため作物の生育は抑制される。栽培者は作物のしおれ程度や生育状況に応じて電極用ビス26,27 の高さを調節することにより培地内水分量を調節し、目標とする生育、収量及び品質を得ることができる。なお、図５における電極用ビスの高さは実施例における電極用ビス27の高さを示している。
【００１５】
31はフロートレススイッチであり、片方の前記リード線263 に可変抵抗32を介して接続されている。このフロートレススイッチ31は前記電極用ビス26,27 間に電流が流れているか否かを検知するためのものである。また、前記可変抵抗32の抵抗値を変化させることにより、電極用ビス26,27 の高さを調節することと同様、給液開始時の培地13内の水分量を微調整することがきる。すなわち、電極用ビス26,27 の高さが等しくてもこの抵抗値を増加させると電極用ビス26,27 間の通電がなくなりやすくなり、その結果給液開始時の培地内水分量を大きくすることができる。
【００１６】
50はリレーであり、前記電極用ビス26,27 の間に電流が流れないことを前記フロートレススイッチ31が感知した際に作動する。このリレー50が作動すると、給液ポンプ（この発明の「給液手段」を構成する）60が作動して培養液タンク61内の培養液を供給管62、ひいては前記給液ノズルＮを介して前記培地13および前記帯状不織布25に供給される。また、前記リレー50の作動時間帯は２４時間タイマ52で設定され、一回当たりの作動時間はミニタイマ51で設定される。リレー50の作動回数はカウンタ53に記録される。なお、ブザー59は異常警報を発するためのものであり、前記給液ポンプ60が所定時間作動した後においても前記電極用ビス26,27 の間に未だ電流が流れないことを前記フロートレススイッチ31が感知した際に作動する。なお、70は電源ソケット用プラグである。
【００１７】
ところで、前記２４時間タイマ52による給液時間帯の設定によって生育や果実肥大の調節、裂果（果実にヒビが入る生理障害）を防止することができる。また、給液時間帯は作物生育と密接な関係があり、時間帯を長くして早朝や夕方にも給液すると生育が旺盛になるが、トマトでは夕方遅くに給液すると裂果が発生する可能性があるので、これらを考慮した調節が重要である。
【００１８】
また、前記電極用ビス26,27 の間の通電状態に関わらず一回当たりの給液時間（量）は前記ミニタイマ51で調節し生育コントロールができる。一回の給液量は作物の草勢を制御するとともに、草勢が弱い場合には給液時間を長くし、強い場合には短くする。
【００１９】
更に、前記したように、給液時間が終了した後に不織布電極センサへの給液不良や培養液濃度の低下等によって電極間の通電が回復していない場合には給液制御全体がストップするが、同時に警報ブザー59が鳴り異常を知らせるため、早めに対応することができ、安全性を向上させることができる。また、カウンター53によって給液回数が分かるので作動状況を確認することができ、給液設定条件を適正化するように参考となる。
【００２０】
なお、図４及び図５は他の実施例を表したものである。この実施例において、80は電極ユニットであり、前記垂直板22に前記帯状不織布25を挟んだ状態でクリップ、ゴム等の適宜手段に固定されている。この電極ユニット80は絶縁基板（例えば、アクリル樹脂板）81に前記電極用ビス26,27 を設置したものである。この電極ユニット80は前記垂直板22において着脱可能であるため、上下方向において適宜位置を選択することができる。また、82,82,…は複数の凸条部であり、前記垂直板22の内壁面に略並行に形成されている。前記電極ユニット80の電極用ビス26,27 の先端面はこの凸条部82,82,…の先端面とによって前記帯状不織布25を挟持するように設置される。なお、この実施例では、前記帯状不織布25の上端部は前記補助板23の先端縁に巻きかけられ、前記補助板23の上面で折り重ねられている。
【００２１】
次に、図６に基づいて、この栽培ベッド用給液装置の給液システムを説明する。
(1).システムをスタートさせる。初期値を設定する。ここに、初期値とは、前記可変抵抗32の抵抗値、前記２４時間タイマ52で設定される給液時間帯、前記ミニタイマ51で設定される給液時間である。
(2).  給液時間帯であるか否かを判断する。ＹＥＳのとき一回目の給液を行うが否かを判断する。ＮＯのとき再度給液時間帯であるか否かを判断する。
(3).一回目の給液を行うか否かの判断がＹＥＳのとき、給液を実行する。ＮＯのとき、電極間の通電を判断する。
(4).電極間の通電がＹＥＳのとき、再度給液時間帯であるか否かを判断する。ＮＯのとき給液を実行する。
(5). 給液の実行があると回数がカウントされ、ボンプが稼動し、給液時間内であるか否かが判断される。ＹＥＳのとき、ポンプは作動し続ける。ＮＯのときポンプの作動は停止する。
(6).ポンプ停止後、電極間の通電があるか否かを判断する。ＹＥＳのとき、元に戻って、給液時間帯であるか否かを判断する。ＮＯのとき（給液不良、養液濃度の低下等）ブザー警報を発し、システムは終了する。
【００２２】
次に、不織布電極センサを用いた給液制御システムでトマトを養液栽培した事例を説明する。
【００２３】
本給液システムにおける１日当たりの給液回数の時期別推移を図８に示す。なお、この試験では１株あたり約２００ｍｌのロックウール細粒綿を培地とし遮根シートで隔離した９ｍの栽培ベッド（トマト９０株）を用い、２段花房上の３葉を残して摘心する２段密植栽培を実施したものである。この栽培ベッド中央部の培地底面に図４および図５に示すとおり不織布電極センサ（電極ユニットの高さ５ｃｍ）を設置し、このセンサの指示によって栽培ベッド全体への給液をコントロールした。
【００２４】
この図のとおり、１日当たりの給液回数は栽培期間において１〜９回／日の範囲で変化している。給液１回当たりの給液量は１５分間で４０ｍｌ／株に設定したため、実際の給液量は４０〜３６０ｍｌ／株・日である。毎日の給液回数の変化に注目すると、給液回数は作物の吸水要求が多い晴天日に最も多く、次いで曇天日の順で、給水要求の少ない雨天日に最も少ない。また、定植後生育に伴って吸水量が増加するため給液回数は増加傾向を示している。このように、不織布電極センサを用いた給液制御システムによって、天候、日照時間及び作物の吸水要求等の条件で変化する培地内水分の多少に応じて給液回数（量）を自動的に調節することが可能である。なお、不織布電極センサにおける電極ユニットの高さ、抵抗値、給液時間帯、給液時間の設定を作物の生育状態に応じて変化させ、１日の給液回数を調節できる。
【００２５】
図８に示した給液制御によって養液栽培したトマト果実の品質特性を表１に示す。この表のとおり、収穫果実の糖度（Ｂｒｉｘ）は９．２〜９．８％を示し、普通栽培で得られる果実（約５％）の２倍程度の値を示している。これは、不織布電極センサを用いた給液システムによって培地内水分の多少に応じて給液が調節されトマトに適度な水分ストレスが与えられた結果である。ちなみに、このように糖度の高いトマトは普通栽培で得られるトマトの２倍以上の価格で売買されており、生産者の収益性向上に貢献することができる。さらに、不織布電極センサにおける電極ユニットの高さ、抵抗値、給液時間帯及び給液時間の設定値を変化させ給液回数（量）を調節することによって、収量を増加させたい、あるいは品質を向上させたいなど生産ニーズに応じた作物栽培を実現することが可能となる。
【００２５】
【表】
┌─────┬──────────┐
│収穫花房  │      糖度          │
│          │    （Ｂｒｉｘ％）  │
├─────┼──────────┤
│  １段    │  ９．２±０．５    │
├─────┼──────────┤
│  ２段    │  ９．８±０．６    │
└─────┴──────────┘
【００２６】
また、本発明の実施例ではトマト栽培について説明したが、生育、収量及び品質の向上を目的に培地水分量の制御を必要とする植物であれば、他にメロン、イチゴ、ナス、ピーマン等の果菜類やハネギ、ミツバ、コマナツ等の葉菜類、バラ、キク、トルコギキョウ等の花き類の植物栽培に利用することができる。さらに、本ぽにおける作物栽培だけでなく、上記果菜類、葉菜類、花き類の育苗において、健苗育成を目的とした培地内水分制御にも応用することができる。
【００２７】
本給液制御システムによる給液管理が可能な培地としては、ロックウール（スラブ、細粒綿）、セラミック、ピートモス、砂、れき、ウッドファイバー、ポリエステル等が例示できる。また、培地と不織布電極センサを遮断する遮根シートは透水性を有し、植物の根は通さない細かい網状のシート材である。
【００２８】
【発明の効果】
この発明に係る栽培ベッド用給液装置は、栽培ベッドと給液手段と水分欠乏検知センサとからなり、前記栽培ベットにおける培地に前記水分欠乏検知センサを設置するともにこの水分欠乏検知センサを液体吸収部材とこの液体吸収部材に設置された一対の電極とから構成し、前記培地を、水分を通過する遮根容器を介して前記栽培ベッドにおける培地載置部に載置し、且つ、前記液体吸収部材を、前記遮根容器と前記栽培ベッドにおける培地載置部との間に設置するとともにこの液体吸収部材を延設し、この延設した液体吸収部材の適宜位置に前記一対の電極を設置し、これらの電極における通電量によって前記培地の水分量を検知し、当該水分量が所定量以下の場合に前記給液手段によって前記培地に給液する栽培ベッド用給液装置において、前記液体吸収部材は前記培地の上方にまで延びているとともに前記給液手段はこの液体吸収部材の先端部上方に配置されているため、当該培地内で相対的に最も多水分となる下表面が前記液体吸収部材に略接触することができる結果、前記一対の電極によって当該培地に含まれる水分量を適正に検知しやすく、且つ、前記培地が所定の水分量に達するまでの時間を調節しやすく、更に、前記液体吸収部材を前記培地の上方にまで延ばすとともに前記給液手段をこの液体吸収部材の先端部上方に配置しているため、この給液手段が作動する際に前記液体吸収部材の先端部に液体が付着し、前記培地にともに当該液体吸収部材にも水分が吸収した状態にすることができるため、当該液体吸収部材に水分が吸収されるタイムラグを解消することができる。
【００２９】
よって、この栽培ベッド用給液装置を使用すれば、前記培地の適正な水分量によって前記給液手段を作動させることができるため、当該培地に含まれる水分量を適正に管理しやすいものである。更に、前記したように、当該液体吸収部材に水分が吸収されるタイムラグを解消することができるため、給液後直ちに前記センサによって前記培地の水分量を検知することができるものである。
【００３０】
なお、前記液体吸収部材に対する前記一対の電極の位置を調節可能とし、前記一対の電極は、支持具の垂直板と一対の電極用ビスとによって前記液体吸収部材を挟むように構成すれば、前記培地に含まれるよう管理すべき水分量を簡易な装置で適宜調節することがきる。
【００３１】
この場合、前記給液手段によって前記培地に給液する時間を調節可能とすれば、所定の水分量に達するまでの時間を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る栽培ベッド用給液装置を使用した給液制御システムの説明図である。
【図２】  栽培ベッド用給液装置の実施例の斜視図である。
【図３】  同側面図である。
【図４】  栽培ベッド用給液装置の他の実施例の斜視図である。
【図５】  同側面図である。
【図６】  このシステムの制御ルーチンを示す流れ図である。
【図７】  このシステムにおける電極ユニットの高さと給液開始時の培地内水分量との関係を示すグラフである。
【図８】  この発明の使用した給液制御システムでトマトを養液栽培した場合の給液回数の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｍ  …  栽培ベッド用給液装置
Ｓ  …  水分欠乏検知センサ
10  …  栽培ベッド
11  …  培地載置部
12  …  遮根容器
13  …  培地
20  …  支持具
22  …  垂直板
25  …  帯状不織布（液体吸収部材）
26  …  電極用ビス（電極）
27  …  電極用ビス（電極）
60  …  給液ポンプ（給液手段）
Ｎ  …  給液ノズル（給液手段）
【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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