(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水対象の水分不足を検出可能とする水分センサーと、
前記給水対象に水分を供給する給水手段と、
前記給水手段を制御する手段であって、再度の給水を行うか否かを判定するための所定時間を記憶し、タイマー部を有する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記給水手段による給水が終了すると前記タイマー部により前記所定時間の計測を開始し、該給水が終了してから該タイマー部により計測される時間が前記所定時間に至るまでの間に前記水分センサーが水分不足を検出した場合は前記給水手段による再度給水を実行し、前記所定時間まで水分不足を検出しない場合は前記計測時間を初期化することを特徴とする自動給水システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記所定時間の計測終了後に水分不足を検出した場合に給水対象の水分不足を維持する時間であるストレス時間を計測し、前記ストレス時間の計測終了後に給水を開始することを特徴とする請求項１記載の自動給水システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ストレス時間の計測中に水分充足を検出した場合に計測中のストレス時間を初期化することを特徴とする請求項２記載の自動給水システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記所定時間内に水分不足を検出しない場合に所定の給水間隔時間を計測し、該給水間隔時間の計測終了後に給水を開始することを特徴とする請求項１記載の自動給水システム。
【請求項５】
前記制御手段は、時期を更新するカレンダー部を有し、該カレンダー部が更新する時期に応じて、少なくとも前記所定時間を適宜変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動給水システム。
【請求項６】
前記給水対象が植物栽培領域の下方に設けられた貯水空間であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動給水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植栽されている土壌などの給水対象の水分不足を検出することにより、給水対象へ自動的に給水を行う自動給水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植栽されている土壌等の給水に関連する公知技術として、実開平２−１７０５４号の植木鉢がある。前記植木鉢は、土壌の内部に目標とする水分の含有量に応じて対向間隔の調整が可能な電極を埋設し、電極間の水分含有量が予め設定された下限値まで低下したことを対向する電極間の抵抗で検出し、その検出に応じて給水開始をランプ若しくはブザーで報知するものである。
【０００３】
また、他の公知技術に、実開昭６２−１６２５７号の自動灌水装置があり、前記自動灌水装置は、設定した時間間隔で自動的に灌水を行うものである。
【０００４】
また、他の公知技術として、実開平５−４８６２号の植物への自動給水装置があり、前記自動給水装置は、水が収容される貯水タンクと、貯水タンクの排出口と被給水土との間に配備された送水管と、送水管路に配備され貯水タンク内の水を送水する送水ポンプと、土中に挿入設置された土中の含水量の低下を検知して送水ポンプを作動させる検知器とからなるものである。
【０００５】
また、他の公知技術として、特開昭６２−２５７３２４号の農作物灌水装置の制御方法があり、前記制御方法は、水源からの水を弁の開閉により散水管へ圧送して灌水を行う灌水装置において、予め設定された灌水開始時刻より予め設定された短い時間宛、前記弁を所定の回数断続的に開放することにより、予め設定された前記短い時間宛断続的に繰り返し灌水するものである。
【０００６】
また、他の公知技術として、実用新案登録第２５０１９９２号の芝生の散水管理装置があり、前記散水管理装置は、散水する芝生地域近傍の気象情報を収集する気象情報収集手段と、芝生地域の地中情報を収集する地中情報収集手段と、気象情報収集手段からの入力により降雨予測を行い散水の要否を判定する気象状況判定手段と、地中情報収集手段から入力された水分量により散水の要否を判定しかつ地域各部の水分量に応じて散水量のランク付けを行う地中状況判定手段と、地中状況判定手段のランク付けに応じて散水可能水量の全部若しくは一部を配分し散水指令を出す散水判定手段と、散水指令によりランクに従って散水を実施する散水手段を具備するものである。
【０００７】
また、他の公知技術として、特開２００１−２１１７６８号の自動給水システムがあり、前記自動給水システムは、土壌等の給水対象の水分が不足したことを水分センサーにより検出し、その検出に応じてタイマー部が所定時間を計測し、前記所定時間内に水分センサーにより水分が充足したことを検出しない場合に給水し、前記所定時間内に水分が充足したことを検出した場合にタイマー部を初期化するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記実開平２−１７０５４号の植木鉢は、長期不在の場合等にランプ若しくはブザーで報知しても役に立たないことから、長期不在の場合等には対応することができず、植物を枯らしてしまう。また、ランプ若しくはブザーでの報知に応じて人為的に給水しなければならないものであるから、広大な緑化エリアに給水する場合等には給水作業に大変な労力を要する。また、人為的に給水した後に給水量が充分に足りているか否かを判断することが困難であり、給水量が充分に足りていない場合には何度も人為的に給水作業を行う必要が生ずるか、或いは給水量が足りていると思いこんで植物を枯らしてしまう不具合を生ずる。
【０００９】
上記実開昭６２−１６２５７号、実開平５−４８６２号、実開昭６２−２５７３２４号、実用新案登録第２５０１９９２号、特開２００１−２１１７６８号の技術は上記不具合をある程度解消することができるものの、実開昭６２−１６２５７号の自動灌水装置は、雨や晴天等の天候を考慮しておらず、植木鉢内の土壌等の給水対象に存在する水分量に関係なく、設定された時間間隔で決まった時間になると所定量の水分が給水されてしまうため、例えば降雨後は給水過多になって根腐れ等を起こし、植物が枯れると共に無駄な水を使用してしまう。また、土壌の種類等に応じて吸水速度が異なることから、晴天続き後に給水される際にも、給水された水が充分に土壌全体に吸水されずに土表から流れてしまう場合があり、水分不足で植物が枯れると共に水分の無駄使いになる不具合を生ずる。
【００１０】
また、実開平５−４８６２号の自動給水装置も、土壌の吸水能力を考慮せずに給水を行うものであるため、充分に給水を行っても、給水された水が実際には土壌に充分吸水されずに土表から流れてしまう場合があり、水分不足で植物が枯れると共に水分の無駄使いになる不具合を生ずる。
【００１１】
また、特開昭６２−２５７３２４号の制御方法は、土壌に充分に吸水させるという点では有効であるものの、例えば灌水中に降雨が発生しても断続的に灌水する等、灌水開始時の土壌の状態への考慮がなく、全て予め定められた回数断続的に灌水を行って、土壌がある程度湿っている場合と土壌に水分が全くない場合とで同回数、同量の灌水してしまい、土壌が湿っている場合には水分の無駄使いになると共に水分過多で植物を枯らし、水分が無い場合は水分不足で植物を枯らす不具合を生じ、灌水量を適切に制御できていない。
【００１２】
また、実用新案登録第２５０１９９２号の散水管理装置は、気象情報収集手段として、風向風速計、日射計、感雨計、温湿度計等、地中情報収集手段として、ＰＨ・ＥＣ計、地温計、水分計等を設ける必要があることに加え、これらの情報収集手段からの情報を収集して制御する必要があることから、膨大な費用を要する。また、情報収集手段として多数の器具を用いることから、故障が発生する可能性が高く信頼性にも欠ける。また、散水後の地中に吸水される水分は管理されておらず、散水後の水分が土表から流れてしまう場合には、水分不足で植物が枯れると共に水分の無駄使いになる不具合を生ずる。
【００１３】
また、特開２００１−２１１７６８号の自動給水システムには、給水終了後の給水管理に関する開示がない。
【００１４】
本発明は上記不具合を解消するために提案するものであって、給水終了後に土壌等の給水対象を管理して給水対象の水分量を適量に維持或いは調整し、植物の良好な育成を可能にすると共に、水分を無駄使いすることが無く、又安価で且つ故障が発生する可能性が低く信頼性が高い自動給水システムを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の自動給水システムは、給水対象の水分不足を検出可能とする水分センサーと、
前記給水対象に水分を供給する給水手段と、前記給水手段を制御する手段であって、再度の給水を行うか否かを判定するための所定時間を記憶し、タイマー部を有する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記給水手段による給水が終了すると前記タイマー部により前記所定時間の計測を開始し、該給水が終了してから該タイマー部により計測される時間が前記所定時間に至るまでの間に前記水分センサーが水分不足を検出した場合は前記給水手段による再度給水を実行し、前記所定時間まで水分不足を検出しない場合は前記計測時間を初期化することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の自動給水システムは、前記制御手段は、前記所定時間の計測終了後に水分不足を検出した場合に給水対象の水分不足を維持する時間であるストレス時間を計測し、前記ストレス時間の計測終了後に給水を開始することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の自動給水システムは、前記制御手段は、前記ストレス時間の計測中に水分充足を検出した場合或いは水分不足を検出しなくなった場合に計測中のストレス時間を初期化することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の自動給水システムは、前記制御手段は、前記所定時間内に水分不足を検出しない場合に所定の給水間隔時間を計測し、該給水間隔時間の計測終了後に給水を開始することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の自動給水システムは、前記制御手段は、時期を更新するカレンダー部を有し、該カレンダー部が更新する時期に応じて、少なくとも前記所定時間を適宜変更することを特徴とする。カレンダー部で設定される時期は、四季や月など適宜である。
【００２０】
さらに、本発明の自動給水システムは、前記給水対象が植物栽培領域の下方に設けられた貯水空間であることを特徴とし、さらに、本発明の自動給水システムは、前記給水手段が前記貯水空間に給水することを特徴とする。給水対象は例えば貯水トレー内の貯水空間の他にも、土壌など適宜である。
【００２１】
また、本発明は自動給水プログラムとして規定することも可能であり、例えば少なくとも、給水対象の水分不足を検出可能とする水分センサーと、給水対象へ給水する給水手段と、タイマー部を有し給水手段の給水の開始及び終了を制御可能な制御手段とを備える自動給水システムで、前記制御手段を、給水手段の給水終了後にタイマー部で所定時間を計測し、前記所定時間内に水分センサーにより給水対象の水分不足を検出した場合に給水手段による給水対象への給水を開始する制御をする手段として機能させる自動給水プログラム等である。
【００２２】
【作用】
本発明の自動給水システムは、給水終了後に所定時間を計測し、前記所定時間内に水分不足を検出した場合に再度給水を開始することにより、例えば晴天続きや気温が高い日が続いて土壌が非常に乾燥し、ある程度少ない量の一回の給水では土壌中の水分量が充分にならない場合等に再度給水し、土壌中の水分量を充分に高め、水分不足による枯れの発生を防止することが可能となる。又、例えば曇りの日が続いたり少量の自然降雨があって、１回の給水で土壌中の水分量が足りている状態になる場合等には、無駄に再度の給水を行って過剰な給水をすることが無く、必要最小限の給水で水分の無駄使いをすることが無い。従って、土壌或いは土壌中に必要且つ十分な水分を付与することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の自動給水システムは、前記所定時間後に水分センサーにより水分不足を検出すると、所定のストレス時間を計測し、このストレス時間中に水分不足状態を維持した場合のみ給水を行うことにより、例えば晴天が続いた場合に対応して出来るだけ給水を行わない等、より自然に近い状態の水分管理を行うことができ、丈夫な植物を栽培することが可能となる。又、例えばストレス時間の計測中に自然降雨等が発生して、水分センサーにより水分充足を検出した場合に計測中のストレス時間を初期化し、給水を行わない構成とすることにより、過剰な給水及び水分の無駄使いを防止することが可能となる。
【００２４】
また、別例として、本発明の自動給水システムは、前記所定時間内に水分センサーにより水分不足を検出しない場合に所定の給水間隔時間を計測し、この給水間隔時間後に給水を行うことにより、基本的に予め定められた給水間隔時間毎に給水を行うタイマー式の自動給水システムにも応用することが可能となり、かかる自動給水システムでも給水した水分を土壌全体に充分行き渡らすことが可能となる。
【００２５】
また、本発明の自動給水システムは、カレンダー部によって少なくとも前記所定時間の自動変更を可能にすることにより、例えば季節毎に対応して水分管理を行うことが可能となり、より水分の無駄使いを解消することができると共に、植物の特性にあった水分管理を行うことができる。また、地域毎に異なる気象、環境状況にも対応することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の自動給水システムは、例えば給水される給水対象を植物栽培コンテナによる植物栽培領域の下方に設けられた貯水トレー内の貯水空間とした場合に、一回の給水量を貯水トレーに貯水可能な上限水分量以下の所定量に設定する等により、給水した水がオーバーフローしてしまう等の水分の無駄使いを防止できる。更に、例えば貯水トレー内の貯水空間に給水手段で直接給水すると好適であり、例えば貯水トレー内に貯水トレーからオーバーフローしない水分量で給水され、貯水された水分は植物栽培コンテナ内の土壌や植物に毛細管現象で吸水され、植物栽培コンテナの土壌の状態によって貯水トレー内の水分だけでは不足する場合には再度給水される。つまり、貯水トレーから溢れない程度の給水を行い、不足する場合は再度給水を行い、土壌全体に水分が行き渡るまで給水を繰り返し、確実に土壌中の水分を必要且つ充分な状態とし、水分不足による枯れの発生を防止すること等ができると共に、オーバーフロー等による水分の無駄使いを防止することができる。
【００２７】
言い換えると、例えば晴天続きで土壌内の水分量が少ない場合は、給水手段で給水された貯水トレー内の水分は早い段階（所定時間内）で土壌や植物により吸水し尽くされてしまい、早い段階で水分不足を検出することとなり、即座に再度給水手段により給水が行われる。これを繰り返すことにより、徐々に土壌内の水分量が増えて土壌全体に行き渡っていき、給水手段による給水された貯水トレー内の水分の吸水速度が遅くなってくる。その結果、最終的に土壌全体に水分が行き渡り、所定時間内に水分不足を検出しなくなる。これに対して、例えば曇りが続き土壌内の水分量がある程度存在する場合は、給水手段で給水された貯水トレー内の水分はゆっくりと土壌や植物により吸水され、所定時間内に吸水し尽くされた場合にのみ即座に再度給水手段により給水される。つまり、本発明の着目点の一つは、土壌中の含水量に応じて土壌の吸水速度が異なる（含水量が少ない場合は吸水速度が速く、含水量が多い場合は吸水速度が遅い）ことにある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の自動給水システムの具体的な実施形態について図面にそって説明する。尚、下記実施形態の自動給水システムは、植物栽培コンテナを載置した貯水トレー内空間を給水対象とする場合について説明するが、本発明に於ける給水対象は、植物栽培コンテナ内の土壌、或いは一般的な公園、庭、農場、屋上緑化等の土壌等適宜で、下記実施形態に限定されるものではない。図１は第１実施形態の自動給水システムを示す全体構成図、図２は第１実施形態に於ける給水時間により給水制御する場合のシステムブロック図である。
【００２９】
本実施形態の自動給水システムは、図１に示すような上面が開放した植物栽培コンテナ１０が貯水トレー２０に載置されている底面給水型の植物栽培ユニットに給水を行うものであり、前記植物栽培ユニットを人工地盤上に複数敷設し、屋上緑化を実現するものである。
【００３０】
植物栽培コンテナ１０は、平面視略方形で上面が開放した箱体であり、その側面１１に内向きへこみ部１３が形成されていると共に、その底面１２には、突出方向の頂部に吸水孔１４１が穿設され下方に突出している吸水凸部１４と、吸水凸部１４より長く下方に突出している脚部１５がそれぞれ設けられている。植物栽培コンテナ１０の内部には土壌３１が充填して設けられ、土壌３１に植物３２が植えられている。尚、植物栽培コンテナ１０を屋上等に載置する場合には土壌３１として人工軽量育成材を使用すると好適である。
【００３１】
貯水トレー２０は、上面が開放し、主としてテーパ状に形成され且つ高さが植物栽培コンテナ１０の側面１１より低い側面２１と底面２２とからなるものであり、底面１１上には水分センサー４０が配設され、その内部には水分３３が貯水される。貯水トレー２０内に植物栽培コンテナ１０を載置した植物栽培ユニットを複数敷設した場合には、隣り合う植物栽培コンテナ１０・１０の内向きへこみ部１３・１３間及び側面２１・２１の頂部近傍に於ける貯水トレー２０上に空間部３４が形成され、空間部３４に水分センサー６０と後述する制御手段６０とを結ぶ有線、或いは後述する給水パイプ５１等を配設して介在させることができ、美観に優れた外観を維持することが可能な構成である。
【００３２】
植物栽培コンテナ１０が貯水トレー２０の底面２２上に載置され、貯水トレー２０内に貯水された状態では、吸水凸部１４より突出する脚部１５の支持によって植物栽培コンテナ１０の底面１２が貯水トレー２０の側面２１の頂部より高い位置に維持され、植物栽培コンテナ１０の底面１２と水面３３１との間に空気層３５が形成されると共に、吸水凸部１４の下方の頂部と貯水トレー２０の底面２２との間に空間部３６が形成される。
【００３３】
そして、貯水トレー２０内に貯水された水分３３は、植物栽培コンテナ１０の吸水凸部１４の吸水孔１４１から毛細管現象で吸い上げられ、植物栽培コンテナ１０内の土壌３１及び植物３２に水分３３が給水される構成である。尚、図１には省略したが、植物栽培コンテナ１０の底面１２には排水及び通気のための孔が例えば複数穿設されており、前記孔により自然降雨等による植物栽培コンテナ１０内の余剰水を貯水トレー２０内に排水して送ることができると共に、空気層３５から空気を植物栽培コンテナ１０内の土壌３１に送ることができ、植物３２の根腐れを防止することが可能である。
【００３４】
また、貯水トレー２０の底面２２上に設けられた水分センサー４０は、図１及び図２に示すように、後述する制御手段６０にインターフェイスＩ／Ｆを介して有線で接続されており、さらに前記制御手段６０は給水手段５０の給水パイプ５１の給水を制御する電磁弁５２にインターフェイスＩ／Ｆを介して有線で接続され、前記制御手段６０で電磁弁５２の開閉を制御して給水パイプ５１による給水の開始及び停止を制御する構成である。尚、本自動給水システムに於ける制御手段と水分センサー４０及び電磁弁５２等との接続は有線に限らず、無線とすることも可能である。
【００３５】
水分センサー４０の計測部は、少なくとも２つからなる電極体（導電性材）を所定間隔開けて配設され、前記電極体間に電気を流した時の抵抗値で水分量を計測するもので、水分量が多くなると電極体間の抵抗値が小さくなり、水分が少なくなると空気で絶縁されるため電極体間の抵抗値が大きくなる。そして、後述する制御手段６０の設定部で水分不足を規定する一定値を水分が無い状態若しくは水分が少ない状態の所要値で設定して記憶させ、前記制御手段６０は、水分センサー４０の計測部で計測される電極体間の抵抗値を取り込んで前記一定値と対比して、電極体間の抵抗値が一定値に達した或いは越えた場合に水分が不足している状態を検出し、一定値に達しない或いは越えない場合に水分が充足している状態を検出し、水分の充足と水分の不足を検出する。例えば前記一定値を６００ｋΩと設定した場合、抵抗値が設定した６００ｋΩに達する或いは越えると水分不足を検出し、給水手段５０で給水される或いは自然降雨等により水分が補給され電極体間の抵抗値が小さくなって抵抗値が６００ｋΩより小さくなると、水分が充足したことを検出する。
【００３６】
また、本実施形態の制御手段６０は、図２に示すように、主として中央処理手段であるＣＰＵに、時間を計測するタイマー部と、表示部と、所要の設定事項を設定する設定部と、ハードウェアと協働して自動給水処理を実行するプログラムや設定部で設定される設定事項等の所要事項を記憶する記憶手段であるＲＯＭやＲＡＭが接続されたものであり、ＣＰＵに接続されたインターフェイスＩ／Ｆを介してそれぞれ水分センサー４０及び給水手段に接続されている。
【００３７】
設定部は制御手段６０の自動給水処理で必要な内容を設定する部分であり、水分センサー４０の抵抗値と比較する一定値、後述する所定時間、ストレス時間或いは給水時間等様々な設定を行う部分である。タイマー部はＣＰＵの指示で時間の計測を行う部分であり、本実施形態に於いては所定時間を計測する第一タイマー部と、ストレス時間を計測する第二タイマー部と、給水時間を計測する第三タイマー部を含むものであって、同一の機器で計測してもよい。表示部はタイマー部の作動状況等、自動給水システム全体の動作状況や自動給水システムの設定内容等所要の内容を表示する部分で、例えばＬＥＤ、ＬＣＤ等であり、表示部に動作内容を随時表示することにより自動給水システムが正常に作動しているか一目で認識することが可能となる。尚、表示部としてＬＣＤを使用する場合は、設定部をタッチパネル式にする等適宜である。また、制御手段６０にはランプや警報機等の報知手段を設け、異常が検出された場合に報知するようにしても良い。
【００３８】
また、給水手段５０は、給水パイプ５１は水源から貯水トレー２０内に水分を供給するもので、その先端にある給水口５３は貯水トレー２０内に向けて配設され、給水パイプ５１に設けられた電磁弁５２で給水を制御するものである。給水手段５０の電磁弁５２はインターフェイスＩ／Ｆを介して制御手段６０のＣＰＵに接続されており、電磁弁５２の開閉ひいては給水手段５０による給水は、制御手段６０で制御され、電磁弁５２に制御手段６０から給水開始信号と給水終了信号が入力され前記信号に応じて電磁弁５２が開閉する構成である。尚、給水パイプ５１には、ドリップチューブ、点滴パイプ、多孔質パイプ、一般的な家庭用のホース等適宜のものを使用可能である。
【００３９】
次に、上記構成の自動給水システムで自動給水処理を行う過程について説明する。図３は第１実施形態に於ける制御手段の処理を示すフローチャート、図４は第１実施形態に於ける給水時間により給水制御する場合の制御手段の給水処理のサブルーチン及び給水手段の給水処理を示すフローチャートである。
【００４０】
先ず、図３に示すように、制御手段６０が初期化されている状態（Ｓ１１）に於いて、貯水トレー２０内の貯水空間で水分センサー４０の計測部が電極体間の抵抗値を連続して或いは所定時間毎に計測し、計測結果である前記抵抗値が水分センサー４０から制御手段６０のＣＰＵに入力されて取り込まれる。前記ＣＰＵは前記抵抗値が入力されたか判断して認識し或いは前記抵抗値を取得して認識し、認識した前記抵抗値と設定部で設定され記憶手段に記憶されている所定の一定値との比較を行って、水分が不足しているか充足しているか判定を行う（Ｓ１２）。
【００４１】
制御手段６０は、前記抵抗値と前記一定値を比較した結果、前記抵抗値が前記一定値を越える或いは抵抗値が一定値に達して水分が不足していることを検出した場合に、そのタイマー部の第二タイマー部を作動してストレス時間の計測を開始する（Ｓ１３）。一方で、前記抵抗値が前記一定値を越えない或いは達しない場合には、制御手段６０は、新たに水分センサー４０で計測され取り込んだ抵抗値と前記一定値を比較し、水分不足を検出しない限りは前記抵抗値と前記一定値との比較を繰り返す。
【００４２】
そして、第二タイマー部によるストレス時間の計測を終了するまでの間、制御手段６０は、水分センサー４０で新たに計測された抵抗値を連続して取り込み、前記抵抗値と前記一定値との比較を連続して行い、ストレス時間の計測中に取得した抵抗値と前記一定値との比較の結果、各抵抗値が前記一定値を越える或いは各抵抗値が前記一定値に達して水分が不足している限り、ストレス時間の計測及び新たな抵抗値と前記一定値の比較を継続し、新たに取得した抵抗値が前記一定値を越えない或いは抵抗値が前記一定値に達せずに水分が充足していることを検出した場合には、制御手段６０は第二タイマー部によるストレス時間の計測を停止し、計測した時間を初期化する等により、初期化された状態に戻る。前記処理はストレス時間の計測が終了するまで行われる（Ｓ１４、Ｓ１５）。
【００４３】
制御手段６０は、ストレス時間の計測の間、連続して取り込んだ抵抗値が全て前記一定値を越え或いは抵抗値が全て一定値に達して、水分が不足している状態を検出し続け、そのままストレス時間の計測が終了した場合には、ストレス時間の計測終了に応じて給水処理を実行する（Ｓ１６）。
【００４４】
前記給水処理では、図４に示すように、制御手段６０のＣＰＵが給水手段５０の電磁弁５２を開放状態にする給水開始信号を出力して電磁弁５２に伝送すると共に、前記給水開始信号の出力に応じて第三タイマー部で給水時間の計測を開始する（Ｓ１６１、Ｓ１６２）。他方で給水手段５０では、電磁弁５２がその制御手段等により入力された前記給水開始信号を認識し、前記認識に応じて電磁弁５２が開放され、給水パイプ５１による貯水トレー２０内への給水が開始される（Ｋ１６１、Ｋ１６２）。制御手段６０のＣＰＵは、第三タイマー部による給水時間の計測が終了したか否かを判断し（Ｓ１６３）、給水時間の計測が終了して第三タイマー部の作動が終了すると、ＣＰＵは電磁弁５２を閉鎖状態にする給水終了信号を出力して電磁弁５２に伝送し（Ｓ１６４）、制御手段６０は、計測した給水時間を初期化して初期状態に戻る（Ｓ１６５）。他方で給水手段５０では、電磁弁５２はその制御手段等により入力された前記給水終了信号を認識し、前記認識に応じて電磁弁５２が閉鎖され、給水パイプ５１による貯水トレー２０内への給水が終了する（Ｋ１６３、Ｋ１６４）。
【００４５】
前記給水処理が終了すると、給水停止信号の出力など給水処理の終了に応じ、制御手段６０は、第一タイマー部で所定時間の計測を開始し（Ｓ１７）、この所定時間の計測の間も水分センサー４０から新たに計測された抵抗値を認識し、前記一定値との比較を連続して行って水分不足或いは充足を検出し（Ｓ１８）、所定時間の計測中に抵抗値と前記一定値の比較した結果、各抵抗値が前記一定値を越えない或いは各抵抗値が前記一定値に達しない限り、所定時間の計測及び新たな抵抗値と前記一定値の比較を継続し、認識した抵抗値が前記一定値を越える或いは抵抗値が前記一定値に達した場合には、制御手段６０は、第一タイマー部による所定時間の計測を停止し、計測した時間等を初期化する等の処理が行い、再度給水処理を実行する（図７、図８参照）。また、前記所定時間の計測の間、連続して入力された抵抗値が全て前記一定値を越えない或いは抵抗値が前記一定値に達しない場合には、所定時間の計測を終了し、制御手段６０は、計測した所定時間を初期化して初期状態に戻る（Ｓ１９）。上記Ｓ１１〜Ｓ１９の処理は自動的に繰り返して行われ、貯水トレー２０への給水が自動的に管理される。
【００４６】
また、上記給水処理の例では、給水時間を計測し、給水時間の経過後に給水を停止する構成としたが、図５及び図６に示すように、例えば給水手段５０の給水パイプ５１からなる水路に流量計を設置し、前記流量計を制御手段６０のＣＰＵに接続し、制御手段６０の記憶手段に予め設定した上限流量値を記憶しておき、給水開始後に前記流量計で給水される流量を測定し、制御手段６０のＣＰＵが、前記流量計により測定される流量を取り込んで流量を積算し（Ｓ１６６）、その積算流量値を上限流量値と比較し（Ｓ１６７）、積算流量値が上限流量値に達する或いは越えた場合に給水終了信号を出力して給水を停止し、積算流量値を初期化する（Ｓ１６８）等の構成にしてもよい（図７、図８参照）。前記構成によって、貯水トレー２０の一杯分等のより正確な所定量の給水を行うことが可能となり、例えば集合住宅や建物の屋上等の水道により或いは時間帯により水道からの時間当たりの流量が異なるような場合にも、確実に適量の給水を行うことが可能となる。
【００４７】
上記第１実施形態の自動給水システムは、水分センサー４０の計測する抵抗値により水分が不足する状態を検出し、前記検出に応じてストレス時間を計測し、このストレス時間中に水分不足状態のストレスを植物に対して与えるので、出来るだけ自然に近い状態で植物を栽培することができ、丈夫な植物の育成を可能にする。また、ストレス時間の計測中に自然降雨等で水分が不足する状態が解消された場合には給水処理を実行しないことにより、過剰な給水を未然に防止することが可能となると共に根腐れを防止できる。
【００４８】
また、ストレス時間、所定時間、給水時間等を設定部にて設定することが可能であるため、例えばストレス時間を植物が水分不足でも枯れない期間（季節により異なるが、例えば５〜２０日程度）に設定し、所定時間を植物栽培コンテナ１０の土壌３１中の含水量が不足した状態で、貯水トレー２０の貯水可能な上限水分量を全て吸水するまでの時間（貯水トレー２０の貯水可能な上限水分量や土壌３１の種類によるが、例えば１０時間〜２４時間程度）に設定し、且つ給水時間を貯水トレー２０からオーバーフローしない貯水可能な上限水分量以下の給水が可能な時間に設定することにより、水分の無駄使いを未然に防止することが可能となる。
【００４９】
例えば水分センサー４０の計測により水分不足を検出する状態を貯水トレー２０内の水分が無い状態とし、前記検出に応じてストレス時間を計測する。このストレス時間内に水分センサー４０の計測による水分不足状態が維持された場合には、植物栽培コンテナ１０内の土壌３１中の含水量に関係なく、給水手段５０により貯水トレー２０の１杯分の水分を供給する。この際、１回の給水で貯水トレー２０の１杯分のみ給水するので貯水トレー２０からオーバーフローすることはない。より詳細には、貯水トレー２０の水分が無いが、雨水が全て土壌３１に吸水され貯水トレー２０まで達しない程度の少量の自然降雨がストレス時間内にあった場合等に、土壌３１中に充分な水分が存在する場合があるが、給水手段５０により供給する水分を貯水トレー２０の１杯分のみとすることにより、土壌３１が吸水しなくてもオーバーフローせず貯水され、その後土壌３１の水分が減少する或いは無くなるにつれて徐々に貯水トレー２０内の水分が吸水される。他方、ストレス時間中晴天や温度が高い日が続いた場合等で土壌３１の水分が不足する場合には、給水手段５０により供給された水分は貯水トレー２０の１杯分のみであるため、貯水トレー２０からオーバーフローすることなく貯水トレー２０に貯水され、貯水トレー２０内の水分を土壌３１が吸水する。
【００５０】
また、例えば植物栽培ユニットを屋上緑化等に使用し、植物栽培ユニット或いは植物栽培コンテナ１０を低く形成するため貯水トレー２０を薄型とし、貯水トレー２０内の貯水空間に貯水可能な上限水分量よりも植物栽培コンテナ１０内の土壌３１の保水可能量の方が多い場合等で、貯水トレー２０内の水分を全て吸水してもまだ土壌３１全体に行き渡らず、土壌含水量が異なる条件で次のストレス時間の計測が開始され、日照りが続くと土壌含水量が殆どない状態でストレス時間に突入して最終的には水分不足で植物３２が枯れてしまう等の場合も生じうるが、本発明はかような場合にも対応可能であり、例えば貯水トレー２０の１杯分の水分が乾燥状態やある程度水分を含む状態等の土壌３１に吸水される時間若しくは吸水されると予測される時間、或いは前記時間以上の時間若しくは前記時間を超える時間を所定時間として設定し、所定時間内に貯水トレー２０内の水分が土壌３１に吸水された場合は、水分が土壌３１の全体に行き渡らず土壌３１がまだ水分不足状態であると判断し、再度給水手段５０により給水を行うことが可能である。この処理を繰り返すことにより、給水後は土壌３１の全体に水分が行き渡り、水分不足による植物３２の枯れを防止することが可能となる。尚、前記処理を何度繰り返しても、給水開始時に貯水トレー２０内の水分が無い状態で貯水トレー２０の１杯分の給水を行うことで、オーバーフローを防止できる。また、土壌３１の含水量が不足していても、Ｎ（Ｎは１以上）回目の給水中にある程度の自然降雨があった場合等は、貯水トレー２０内の水分が所定時間内に吸水されず、所定時間の計測が終了し、次の給水はストレス時間経過後となるので、水分の無駄使いを防止することが可能とである。即ち、無駄な給水一切行わずに土壌３１の全体に水分を行き渡らすことができる。
【００５１】
次に本発明の自動給水システムの第２実施形態について、上記第１実施形態と異なる箇所を中心に説明する。図９は第２実施形態に関し、制御手段の処理を示すフローチャートである。
【００５２】
第２実施形態の自動給水システムは第１実施形態とほぼ同様の構成であるが、制御手段６０は、タイマー部によってストレス時間を計測する代わりに給水間隔時間を計測し、且つ所定時間の計測中以外或いは通常時には水分センサー４０の計測に基づく給水制御を行わない構成であり、基本的に予め定められた時間間隔毎に給水を行うタイマー式の自動給水システムに所定時間の計測及び水分不足の検出による給水処理が組み込まれた実施形態である。尚、水分センサー４０の計測及び前記計測に基づく水分不足の検出自体は、給水間隔時間の計測中に行っても、行わなくともよい。
【００５３】
制御手段６０のＣＰＵは、初期化されている状態において、タイマー部によって予め定められた給水間隔時間の計測を開始し（Ｓ２１、Ｓ２２）、給水間隔時間の計測終了を判定し（Ｓ２３）、この給水間隔時間の計測が終了すると、第１実施形態と同様に、給水処理の実行（Ｓ２４）、所定時間の計測開始（Ｓ２５）、所定時間の計測中の水分不足の検出（Ｓ２６）、所定時間の計測終了の判定（Ｓ２７）を行う。他の構成は第１実施形態と同じである。尚、本実施形態の所定時間後に水分不足を検出した場合及び所定時間中に水分不足を検出した場合のタイムチャートを図１０及び図１１に示す。
【００５４】
上記第２実施形態の自動給水システムを使用することにより、タイマー式の自動給水システムであっても、給水時に土壌３１の全体に水分を行き渡らすことが可能であり、水分不足により植物３２が枯れることを防止できる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態について第１実施形態及び第２実施形態と異なる箇所を中心に説明する。図１２及び図１３は第３実施形態に関し、図１２は自動給水システムのシステムブロック図であり、図１３はカレンダー部による時期と所定時間及びストレス時間の対応関係を説明する説明図である。
【００５６】
第３実施形態のシステム構成或いはハードウェア構成は、第１実施形態の制御手段６０に更に時期を更新するカレンダー部を設けた構成であり、他の構成は第１実施形態と同一である。制御手段６０の記憶手段には、例えば春として時期（期間）が３月から４月、夏として５月から９月、秋として１０月から１１月、冬として１２月から２月が設定され、これらの季節或いは時期に対応してそれぞれ所定時間が１８時間、２４時間、１５時間、１時間（比較的短い時間）に設定され、ストレス時間がそれぞれ１０日、５日、１５日、２０日（比較的長い時間（期間））に設定され記憶されている。
【００５７】
これは、例えば植物３２として芝生を使用した場合に、春は成長期としてある程度水分が必要な時期（期間）であり、夏は気温等のよる水分の蒸発を考えると水分が充分に必要な時期（期間）であり、対して秋から冬にかけては休眠期に向かうため殆ど水分を必要としないためであり、特に冬は休眠期であるため水分を必要とせず、ストレス時間を２０日にし、給水されたとしてもできるだけ１回で給水を終了させるために１時間に設定されている。尚、前記設定内容は適宜であり、例えば冬等は所定時間を０時間に設定しても良く、夏等は異常気象の場合は２４時間を念のために４８時間等に設定しても良く、また時期（期間）及びストレス時間に関しても同様である。つまり、所定時間を短くすれば、給水手段による給水或いは繰り返しの給水の終了後の土壌の含水量が少なめで終了し、所定時間を長くすれば給水手段による給水或いは繰り返しの給水の終了後に土壌の含水量が飽和状態に近づくことになる。
【００５８】
そして、制御手段６０のＣＰＵは、カレンダー部の更新した時期を認識し、記憶手段から認識した更新された時期に対応する所定時間及びストレス時間を抽出し、必要に応じて記憶手段にその時期に使用する所定時間及びストレス時間として設定し、自動給水処理の所要のタイミングで使用する。
【００５９】
上記第３実施形態の自動給水システムを使用することにより、より植物３２の種類に適合する、又は季節や地域等に適合する水分管理を行うことが可能となり、より丈夫に、枯らすことなく、且つ水分の無駄使いをせずに植物３２を栽培することが可能となる。
【００６０】
以上、本発明の自動給水システムの第１〜第３実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、以下のような拡張及び変形することができる。
【００６１】
第１実施形態から第３実施形態では、貯水トレー２０及び植物栽培コンテナ１０を一つずつの場合について説明したが、貯水トレー２０を複数敷設し、この複数の貯水トレー２０上にそれぞれ植物栽培コンテナ１０を載置してなる緑化エリア等にも使用することができ、例えば図１４に示すように、屋上等の人工地盤上に植物栽培コンテナ１０及び貯水トレー２０を複数敷設し、最外側を縁石１０１で覆って形成する、美観に優れた屋上緑化の緑化エリア１００に自動給水システムが使用可能である。この際、水分センサー４０等の有線、或いは給水パイプ５１等は全て貯水トレー２０上で、且つ隣り合う植物栽培コンテナ１０の側面１１或いは側壁の内向きへこみ部１３・１３相互間に収納される。尚、植物栽培コンテナ１０上に芝生等の植物３２以外にライト材１０２、デッキ材１０３等を載置し、様々なレイアウトの緑化エリア１００を形成することが可能である。
【００６２】
また、本発明の自動給水システムは、屋上緑化に関するあらゆる緑化システムや緑化構造に使用可能であり、例えば屋上面に直接或いは遮水層上に、或いは遮水層及び保水排水層上に人工軽量育成材等の土壌を敷き詰める一般的に客土タイプと呼ばれるものにも使用することができる。この場合は、例えば土壌３１中に水分センサー４０を設ける、或いは保水排水層を有する場合は保水層等に水分センサー４０を設ける等適宜である。
【００６３】
また、本発明に於ける所定時間は土壌３１の種類等に応じて様々設定することが可能であり、吸水性の高い土壌３１であれば、所定時間を短く設定し、吸水性が低い土壌３１であれば所定時間を長く設定する等適宜であり、例えば基準とする土壌の種類及び状態等に応じて貯水トレー２０から植物栽培コンテナ１０内の土壌３１への吸水が完了する時間等とする。更に、植物栽培コンテナ１０が複数存在する場合に、植物栽培コンテナ１０毎に異なる時間を各所定時間として設定する等適宜である。
【００６４】
また、制御手段６０にプリンター等を設ける或いは別体のプリンターに接続する等により、制御（動作）内容或いは設定内容等をプリントアウト可能に構成しても良く、これにより容易に故障箇所を確認或いは設定内容の確認をすることが可能となる。プリントアウトする場合は、例えば図１５に示すような自動給水システムの動作確認表を印刷する等適宜で、動作確認表で自動給水システムの動作状況を一目で把握することが可能となる。尚、図１５の動作確認表は、１９９９年度１年間分の動作状況を印刷したもので、３月１５日に実際に給水が行われ、１回の給水で土壌３１の全体に水分が行き渡ったことを示し、８月１８日に給水が行われ、その後１９日にも再度給水が行われ、２回の給水で土壌３１の全体に水分が行き渡ったことを示している。更に、図１６に示すような設定内容確認表を印刷する等も適宜で、設定内容確認表でメンテナンスの際に自動給水システムの設定内容を容易に確認することが可能となり、設定変更等を容易に行うことが可能となる。図１６に示す設定内容には、第３実施例で説明した季節或いは季節に対する時期（期間）の設定を行ったか否かを確認する季節設定と、季節切替を行うか否かの季節切替と、季節毎のそれぞれ期間、所定時間、ストレス時間の設定内容と、給水手段による給水時間と、給水方法を自動で行うか否かの設定内容である給水方法が印刷されている。
【００６５】
また、上記自動給水システムの動作確認、設定内容確認、その他故障内容等を無線或いはインターネット等により、遠隔地の管理者に報知する構成にしてもよく、更に図１５及び図１６の内容等を遠隔地等のパソコンの画面上に表示する等してもよく、且つ遠隔地のパソコンからネットワークで制御手段６０に接続され設定内容の変更等が可能な構成にしてもよく、これによりメンテナンスのために現場に出向く等の煩わしさを解消することが可能となる。
【００６６】
また、植物３２としては、例えば芝生、セダム、草花、樹木等適宜である。また、給水手段５０により給水されるものとして水分について説明したが、本発明は給水する液体は単なる水分に限定されるものではなく、液肥、成長促進剤（液体）、成長抑制剤（液体）、或いはこれらの混合液体、或いは混合物が含まれている水分等全ての液体が含まれる。
【００６７】
また、上記第３実施形態は基本的に第１実施形態の仕様により説明したが、第３実施形態を第２実施形態のタイマー式自動給水システムの仕様を基本にするものとしてもよく、この場合の設定内容としては、所定時間、給水間隔時間等を季節（時期（期間））毎に設定することが可能となり、上記第３実施形態と同様に季節、地域、植物の種類等に応じて様々な水分管理を行うことが可能となる。更に、カレンダー部を設けることにより、季節、地域、植物の種類によって様々な水分管理が可能となり、より丈夫な植物栽培が可能となる。
【００６８】
また、上記実施形態のように貯水トレー２０の貯水空間を給水対象とするとより好適であり、貯水空間内に水分センサー４０を設置することによって、土壌３１等の含水量の状態を土壌３１中に水分センサー４０等を設ける等の不安定な状態で土壌３１中の含水量を把握する必要がなくなり、確実な水分管理が可能となる。尚、土壌３１中に水分センサー４０を設けること自体を排斥するものではなく、又植物栽培コンテナ１０内の土壌３１に水分センサー４０を設け、貯水トレー２０内の貯水空間に給水する等、給水対象と直接給水する場所が同一である場合の他、異なる場合も本発明は包含する。
【００６９】
また、本発明に於いて、給水手段５０による１回の給水量を貯水トレー２０の１杯分以下に設定することで、給水時間（給水量）の設定に関して詳細に計算して設定する必要がなくなり、例えば予め決まった貯水トレー２０を使用する場合で且つ流量計で実施する場合は、決まった流量にて行うことが可能となる。尚、勾配によりある程度左右される場合もあるが、厳密な計算は要求されずに貯水可能な上限水分量以下の適当な流量に設定することが可能である。また、本発明では、１回の給水量が少なければ少ない程、より顕著に水分の無駄使いを未然に防止することが可能である。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の自動給水システムを使用することにより、給水後に土壌等の給水対象を管理して給水対象の水分量を適量に維持或いは調整し、給水で給水対象の水分量が過多或いは不足する状態になることを防止し、植物の良好な育成を可能にすることができると共に、水分を無駄使いすることが無くすことができるという効果を奏する。また、本発明の自動給水システムは、安価で提供することが可能であり、且つ故障が発生する可能性が低く信頼性が高いものである。更に、本発明の自動給水システムは、給水対象の水分不足の検出により自動的に給水するものであるから、給水作業への労力を要さず、長期不在等にも対応することができるものである。
【００７１】
例えば給水対象を土壌とし、本発明の自動給水システムで給水する場合に、給水終了後に確実に土壌全体に水分を行き渡らすことが可能であり、且つ適時に無駄なく適切な量の給水を行うことができる。また、例えば温度センサー、湿度センサー、降雨センサー、日照センサーなど気象状況を検出する検出部等、様々な情報検出部を設けなくてもよく、使用する器具或いは機器が少なくて済み、給水後の土壌中の水分状態を数少ない情報から把握することが可能で、少ない制御及び制御内容で済むことから、安価且つ高い信頼性で確実な給水管理或いは水分管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の自動給水システムを示す全体構成図。
【図２】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて給水時間により給水制御する場合のシステムブロック図。
【図３】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於ける制御手段の処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて、給水時間により給水制御する場合の制御手段の給水処理のサブルーチン及び給水手段の給水処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて流量により給水制御する場合のシステムブロック図。
【図６】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて、流量により給水制御する場合の制御手段の給水処理のサブルーチン及び給水手段の給水処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて所定時間後に水分不足を検出した場合のタイムチャート。
【図８】本発明の第１実施形態の自動給水システムに於いて所定時間中に水分不足を検出した場合のタイムチャート。
【図９】本発明の第２実施形態の自動給水システムに於ける制御手段の処理を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２実施形態の自動給水システムに於いて所定時間後に水分不足を検出した場合のタイムチャート。
【図１１】本発明の第２実施形態の自動給水システムに於いて所定時間中に水分不足を検出した場合のタイムチャート。
【図１２】本発明の第３実施形態の自動給水システムに於いて給水時間により給水制御する場合のシステムブロック図。
【図１３】本発明の第３実施形態の自動給水システムに於けるカレンダー部の時期と所定時間及びストレス時間の対応関係を説明する説明図。
【図１４】本発明の自動給水システムを使用した緑化エリアの一部拡大斜視図。
【図１５】本発明の自動給水システムの動作確認表の一例を示す帳票図。
【図１６】本発明の自動給水システムの設定内容表の一例を示す帳票図。
【符号の説明】
１０  植物栽培コンテナ
１４  吸水凸部
１４１  吸水孔
２０  貯水トレー
３１  土壌
３２  植物
３３  水分
４０  水分センサー
５０  給水手段
５１  給水パイプ
５２  電磁弁
６０  制御手段
１００  緑化エリア
【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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【図１５】
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【図１６】
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