特許 6951743 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6951743

(24)【登録日】2021年9月29日

(45)【発行日】2021年10月20日

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20211011BHJP

   A01G 7/00 20060101ALI20211011BHJP

【ＦＩ】

   A01G31/00 612

   A01G7/00 603

   A01G31/00 601B

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-193316(P2017-193316)

(22)【出願日】2017年10月3日

(65)【公開番号】特開2019-62837(P2019-62837A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】510193153

【氏名又は名称】山本電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098936

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100098888

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 明子

(72)【発明者】

【氏名】大澤 政敏

【審査官】 佐藤 智子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２３７１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３９４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０１８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１７９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１７１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２８５４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｇ ３１／００−３１／０６

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ ９／００−９／０８

Ａ０１Ｇ ９／２４

Ｇ０１Ｎ ２１／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後方向で開口した筒状体と、前記筒状体を前後方向で仕切る仕切り部と、前記筒状体の前端開口と後端開口をそれぞれ開閉自在に閉塞する蓋部とを備えたボックスに、
第１散乱光センサ部を、前記筒状体の仕切り部前方を遮光部、前記前端開口側の蓋部を透光部とし、前方を受光面として前記仕切り部に受光素子を配設して構成し、
第２散乱光センサ部を、上方を受光面として前記仕切り部後方の上側部に受光素子を配設して構成し、更に、
温度・湿度センサ部を、前方を感温・感湿面として前記仕切り部に感温・感湿素子を配設して構成したことを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

請求項１に記載したセンサ装置において、
受光素子および感温・感湿素子は基板に着脱自在に取り付けられてモジュール化されており、前記基板は仕切り部後方側に収容され固定されていることを特徴とするセンサ装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載したセンサ装置において、
筒状体の仕切り部後方側には、ベントフィルタが配設されていることを特徴とするセンサ装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載したセンサ装置において、
ボックスは、仕切り部及び前記仕切り部前方の筒状体が遮光材で一体成形されており、前記仕切り部後方の筒状体が直状に連設されていることを特徴とするセンサ装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載したセンサ装置において、
筒状体の対向する隅部が内方に膨出し、その膨出隅部の前後方向両端側にはネジ孔が形成されており、蓋部が前記ネジ孔を利用したネジ止めにより固定されていることを特徴とするセンサ装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載したセンサ装置において、
感湿素子が感温素子と共に温度・湿度センサ部を構成していることを特徴とするセンサ装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載したセンサ装置において、
温室内での植物への養液を制御する給液制御システムの一部を構成することを特徴とするセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温室内の植物生育環境の監視に適したセンサ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

最近では、トマト等の養液栽培では、肥料成分として養液を植物の吸収状況に応じて供給しようとする培養液管理法が採用されている。当該培養液管理法では、必要な肥料を必要なタイミングで供給することが可能となっているため、品質の向上と共に、余剰な肥料の流出を抑えて環境負荷も低減されることが期待されている。
当該培養液管理法を効果的に実施するためには、栽培対象となっている植物の生育段階を先ず正確に把握する必要があり、特許文献１では、天候に基づく温室内の日射量と植物群落の繁茂程度を考慮して、植物群落の受光環境をモニタリングし、この結果から植物の生育段階を把握することが提案されている。

【0003】

而して、この特許文献１のアイデアを実際の温室での培養液管理法に導入するためには、植物群落の内外にそれぞれ複数の散乱光センサ部を設置すると共に、温度・湿度依存性を考慮するために温度・湿度センサ部も併設することが求められるが、実際の設置作業は当該温室を経営する農家が行うことになるため、植物群落の内側に設置するもの外側に設置するものについてそれぞれまとめてパッケージ化できれば設置個数も減るので、農家の負担も軽減され、導入が促進されるものと期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２３７１６１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、複数の散乱光センサ部と温度・湿度センサ部を物理的に合わせて単純に一体化するのでは、それぞれのセンサ機能の信頼性を担保できない。
それ故、本発明は、上記した問題点を解消し、複数の散乱光センサ部と温度・湿度センサ部をそれぞれのセンサ機能の信頼性を担保しつつ、パッケージ化できたセンサ装置を提供することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記目的を達成するために為されたものであり、請求項１の発明は、前後方向で開口した筒状体と、前記筒状体を前後方向で仕切る仕切り部と、前記筒状体の前端開口と後端開口をそれぞれ開閉自在に閉塞する蓋部とを備えたボックスに、第１散乱光センサ部を、前記筒状体の仕切り部前方を遮光部、前記前端開口側の蓋部を透光部とし、前方を受光面として前記仕切り部に受光素子を配設して構成し、第２散乱光センサ部を、上方を受光面として前記仕切り部後方の上側部に受光素子を配設して構成し、更に、温度・湿度センサ部を、前方を感温・感湿面として前記仕切り部に感温・感湿素子を配設して構成したことを特徴とするセンサ装置である。

【0007】

請求項２の発明は、請求項１に記載したセンサ装置において、受光素子および感温・感湿素子は基板に着脱自在に取り付けられてモジュール化されており、前記基板は仕切り部後方側に収容され固定されていることを特徴とするセンサ装置である。

【0008】

請求項３の発明は、請求項１または２に記載したセンサ装置において、筒状体の仕切り部後方側には、ベントフィルタが配設されていることを特徴とするセンサ装置である。

【0009】

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載したセンサ装置において、ボックスは、仕切り部及び前記仕切り部前方の筒状体が遮光材で一体成形されており、前記仕切り部後方の筒状体が直状に連設されていることを特徴とするセンサ装置である。

【0010】

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載したセンサ装置において、筒状体の対向する隅部が内方に膨出し、その膨出隅部の前後方向両端側にはネジ孔が形成されており、蓋部が前記ネジ孔を利用したネジ止めにより固定されていることを特徴とするセンサ装置である。

【0011】

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載したセンサ装置において、感湿素子が感温素子と共に温度・湿度センサ部を構成していることを特徴とするセンサ装置である。

【0012】

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載したセンサ装置において、温室内での植物への養液を制御する給液制御システムの一部を構成することを特徴とするセンサ装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明のセンサ装置は、複数の散乱光センサ部と温度・湿度センサ部を備え、パッケージ化されたものであり、温室の植物群落の内外にそれぞれ少なくとも１つずつ設置すれば、植物の生育段階を正確に把握するのに利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係るセンサ装置の斜視図である。

【図2】図１の分解斜視図である。

【図3】図１の前面図である。

【図4】図１の上面図である。

【図5】図１の左側面図である。

【図6】図１の右側面図である。

【図7】図１の後面図である。

【図8】図１のセンサ装置を植物群落の外側に設置した状態を示す。

【図9】図１のセンサ装置を植物群落の内側に設置した状態を示す。

【図10】図８と図９のそれぞれのセンサ装置の電気的構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態に係るセンサ装置１を図面に従って説明する。
図１、図２に示すように、このセンサ装置１はボックス３にパッケージ化されている。このボックス３は略直方体形状になっており、温室の骨材Ｆ（後述）に載せて固定するようになっている。
このボックス３の前後方向に延びる角筒状体の前後方向断面がほぼ正方形であり、２つの角筒状体が前後方向で直状に連設され接合されて一体化している。軸方向、すなわち前後方向で見ると、前方の角筒状体５が３／４程度の寸法になっている。図３に示すように、この前方角筒状体５の後端開口が平板状の仕切り部７で閉塞されている。
この仕切り部７の中心と隅部寄りにはそれぞれ連通孔９、１１が形成されており、これらの連通孔９、１１を介して前後方向の空間が連通されている。前方角筒状体５の４つの角隅部１３は内側に丸く膨出していずれも厚肉部になっている。この角隅部１３には前面から前方角筒状体５の軸方向に沿って内方に延びるネジ孔１５が形成されている。

【0016】

前方角筒状体５と仕切り部７は一体に成形されており、素材は塩ビになっている。素材の地色（灰色）がそのまま表出しており、黒にはなっていないが、十分な遮光性を備えている。
前方角筒状体５の前端開口には、透光性の蓋部１７が取り付けられている。この蓋部１７はほぼ正方形の平板状をしており、前端開口に当てて閉塞させると、その縁部は前方角筒状体５の外縁部とほぼ面一になる。蓋部１７の四隅には挿通孔１９がそれぞれ形成されており、上記したように閉塞させると、前方角筒状体５側のネジ孔１５に一対一対応で相対するようになっている。
従って、ネジ２１、２１、……を蓋部１７の挿通孔１９、１９、……に挿通し、更に、前方角筒状体５のネジ孔１５、１５、……に螺入して蓋部１７を前方角筒状体５に対して締結すると、前方角筒状体５の内部は前端側で閉塞された状態となり、ネジ２１、２１、……を緩めれば、蓋部１７は取り外すことができる。蓋部１７の素材はグラスファイバー入りポリカーボネート（ＰＣ）になっている。

【0017】

仕切り部７の連通孔９には受光素子２３が前方を受光面として表出した状態で配設されている。この受光素子２３はシリコンフォトダイオードで構成されている。また、連通孔１１には感温・感湿素子２５が前方を感温・感湿面として表出した状態で配設されている。この感温・感湿素子２５は、バンドギャップ式感温素子と静電容量式感湿素子が１チップになっている。
受光素子２３、感温・感湿素子２５とも、仕切り部７の後面側に固定され、連通孔９、１１から露出した回路基板上にコネクタによる着脱式で取り付けられてモジュール化されている。

【0018】

第１散乱光センサ部は、前方角筒状体５側に構成されており、前方角筒状体５及び仕切り部７が遮光部と、蓋部１７が透光部となっていることから、受光素子２３の受光面の前方側を除いて周囲が遮光された状態になっている。従って、受光素子２３の受光面が北方向を向くようにボックス３を設置すると、直達光は遮光され、温室の骨材の影響も阻止されるので、受光素子２３は散乱光のみを受光できる。しかも、前方角筒状体５の内面側には受光の妨げとなる凸部も形成されていない。結果として、信頼性のあるセンシング結果が得られる。

【0019】

温度・湿度センサ部は、前方角筒状体５及び仕切り部７と、蓋部１７とで形成された閉鎖空間の温度をセンシングするようになっている。いずれの部材の素材も断熱性が低く、特に上方からの直達光の熱を蓄えるような蓄熱部位も形成されていないので、ボックス３の内部環境が周囲環境に追従して信頼性のあるセンシング結果が得られる。なお、湿度も同時にセンシングしており、結露の発生も確認できるようになっている。

【0020】

図１、図２、図７に示すように、前方角筒状体５の後方には角筒状体２７が直状に連設され、接合により一体化されている。この後方角筒状体２７の４つの隅部も前方角筒状体５の４つの隅部１３と同様にネジ孔（図示省略）が形成されている。後方角筒状体２７の後端開口には、蓋部２９が取り付けられている。この蓋部２９の蓋面はほぼ正方形の平板状をしており、縁付きになっている。後方角筒状体２７の後端開口側には段差が設けられているので、その段差に蓋部２９の縁部を嵌め込んで閉塞させると、その縁部の外面は後方角筒状体２７の外面とほぼ面一になる。蓋部２９の四隅には挿通孔３１がそれぞれ形成されており、上記したように蓋部２９を取り付けると、後方角筒状体２７側のネジ孔に一対一対応で相対する。

【0021】

従って、ネジ３３を蓋部２９の挿通孔３１、３１、……に挿通し、更に、後方角筒状体２７のネジ孔に螺入して蓋部２９を後方角筒状体２７に対して締結すると、後方角筒状体２７の内部は後端側で閉塞された状態となり、ネジ３３を緩めれば、蓋部２９を取り外すことができる。
後方角筒状体２７と蓋部２９の素材はグラスファイバー入りポリカーボネート（ＰＣ）になっている。

【0022】

図４に示すように、後方角筒状体２７の４つの側部のうち、上側部３５の中間には連通孔３７が形成されている。この連通孔３７は前方角筒状体５の連通孔９と同様の目的で利用されている。連通孔３７を挟んで両側にはネジ孔３９、３９が形成されている。
連通孔３７には受光素子２３が上方を受光面として表出した状態で配設されている。この受光素子２３の装着先の回路基板は、上側部３５の下面側、換言すれば、後方角筒状体２７の内面側に固定されている。

【0023】

受光素子２３は上側部３５の板厚内に収まっており、上面からは突出していない。この受光素子２３の受光面は長方形の保護板４１で上側から覆われて保護されている。この保護板４１は透光性になっており、その長手方向両側に挿通孔４３、４３が形成されている。ネジ４５を保護板４１の挿通孔４３、４３に挿通し、更に、上側部３５のネジ孔３９、３９に螺入して保護板４１を上側部３５に対して締結すると、保護板４１が上側部３５に重なり、受光素子２３の受光面が保護された状態となる。ネジ４５を緩めれば、保護板４１は取り外すことができる。保護板４１の素材はアクリルになっている。

【0024】

第２散乱光センサ部は、後方角筒状体２７側に構成されており、散乱光センサ部の受光素子２３の受光面を北方向に向けてボックス３を設置すると、光合成有効光量子束密度センサ部の受光素子２３の受光面が自動的に上方向を向くことになる。しかも、保護板４１で受光面は保護されている。従って、受光素子２３は直達光を確実に受光でき、信頼性のあるセンシング結果が得られる。

【0025】

図５、図６に示すように、後方角筒状体２７の左側部４７と右側部４９にはそれぞれベントフィルタ５１、５１が設けられている。左側部４７では下側に、右側部４９では上側に配置され、対角線上で対向している。このベントフィルタ５１、５１の利用により、蓋部１７、２９でボックス３の内部を閉塞しても内外の気圧に差が出ないように自動調整されている。
また、右側部４９にはケーブルグランド５３が取り付けられており、このケーブルグランド５３から電線（電源線、センサ線）Ｗが引き出されるようになっている。従って、電線Ｗは折れが防止され、且つ引出穴からの水の侵入が阻止されている。
これらの工夫により、ボックス３としての保安性が担保されている。

【0026】

センサ装置１は、上記した構成になっており、散乱光センサ部と光合成有効光量子束密度センサ部と温度・湿度センサ部を備え、パッケージ化されたものであり、温室の植物群落の内外にそれぞれ少なくとも１つずつ設置すれば、植物の生育段階を正確に把握するのに利用することができる。
図８、図９に示すように、センサ装置１は、温室の骨材Ｆを利用して、その上に架け渡した支持板Ｂに載せることで簡単に設置できる。
また、センサ装置１は、蓋部１７や保護板４１を取り外すことができるので、基板にコネクタ接続させた受光素子２３や感温・感湿素子２５を取り外して新しいものと交換することができる。素子の交換時期が来たら素子だけを交換でき、ボックス３はそのまま使用できるので、コスト的にも有利である。

【0027】

センサ装置１は、温室内での植物への養液を制御する給液制御システムの一部を構成しており、図１０に示すように、２つのセンサ装置１、１を上下で鉛直方向に一直線上になるように設置する。それぞれのボックス３から引き出された電線Ｗは温室の外に設置したコントローラＣに接続される。コントローラＣはセンシング結果を受け取って、養液の供給手段（図示省略）を作動させ、栽培ベッドに養液を過不足なく適切なタイミングで供給するようになっている。

【0028】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
センサ装置１でのセンシング結果をどのような理論に基づいて養液の制御に利用するかは限定されておらず、例えば、２つの散乱光センサ部における出力差の積算値で給液制御をしてもよいし、出力差が所定の閾値を超えたタイミングで給液してもよい。

【符号の説明】

【0029】

１…センサ装置 ３…ボックス ５…前方角筒状体 ７…仕切り部
９…連通孔 １１…連通孔 １３…角隅部 １５…ネジ孔
１７…蓋部 １９…挿通孔 ２１…ネジ ２３…受光素子
２５…感温・感湿素子 ２７…後方角筒状体 ２９…蓋部 ３１…挿通孔
３３…ネジ ３５…上側部 ３７…連通孔 ３９…ネジ孔
４１…保護板 ４３…挿通孔 ４５…ネジ ４７…左側部
４９…右側部 ５１…ベントフィルタ ５３…ケーブルグランド
Ｆ…温室の骨材 Ｂ…支持板 Ｃ…コントローラ Ｗ…電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】