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特開2022-68454栽培装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022068454

(43)【公開日】2022-05-10

(54)【発明の名称】栽培装置

(51)【国際特許分類】

A01G 27/00 20060101AFI20220427BHJP

A01G 7/00 20060101ALI20220427BHJP

【ＦＩ】

A01G27/00 504B

A01G27/00 502F

A01G7/00 601Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020177135

(22)【出願日】2020-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】514231295

【氏名又は名称】株式会社テヌート

(71)【出願人】

【識別番号】513144453

【氏名又は名称】藤原慶太

(74)【代理人】

【識別番号】100200942

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本高史

(72)【発明者】

【氏名】藤原慶太

【テーマコード（参考）】

2B022

【Ｆターム（参考）】

2B022DA17

2B022DA19

2B022DA20

(57)【要約】（修正有）

【課題】植物の水分吸収状況を踏まえた潅水を可能とする栽培装置を提供する。
【解決手段】植物が定植された培養土１１に水を供給する水供給手段Ｄと、前記培養土１１の温度を検出する温度検出手段Ｓと、前記水供給手段Ｄを制御する制御手段Ｃとを備え、前記制御手段Ｃは、前記温度検出手段Ｓによって培養土１１の温度変化率を算出し、前記温度変化率が所定値以上であることを条件として、前記水供給手段Ｄの制御により培養土１１に潅水を行うよう構成された栽培装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物が定植された培養土に水を供給する水供給手段と、前記培養土の温度を検出する温度検出手段と、前記水供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって培養土の温度変化率を算出し、
前記温度変化率が所定値以上であることを条件として、前記水供給手段の制御により培養土に潅水を行うよう構成されたことを特徴とする栽培装置。

【請求項2】

前記温度検出手段は、非接触で前記培養土の温度情報を取得可能な撮影装置であることを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。

【請求項3】

さらに、植物が定植された培養土に空気を供給する空気供給手段を備え、
前記制御手段は、前記温度変化率が、前記所定値よりも小なる値である設定基準値以下であることを条件として、前記培養土に空気を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の栽培装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物を栽培する栽培装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、植物が定植された培養土の水分値を水分センサによって検出し、水分値が所定値を下回ると自動で培養土に潅水するように構成された栽培装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１０２７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、培養土は、一つの袋体や容器の中であっても、収容されている培地の性質などにより、水分量の分布にはバラツキが生じる。このため、特許文献１等の技術を用いた潅水方法によれば、植物の水分吸収状況（例えば、植物の水分を吸収する速度など）を踏まえた潅水制御は困難であり、その結果、水枯れが発生して植物の品質低下が起こるおそれが存在した。

【0005】

そこで、本発明は、このような問題を解消し、植物の水分吸収状況を踏まえた潅水を可能とする栽培装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の発明は、上記の目的を達成するため、
植物が定植された培養土に水を供給する水供給手段と、前記培養土の温度を検出する温度検出手段と、前記水供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって培養土の温度変化率を算出し、
前記温度変化率が所定値以上であることを条件として、前記水供給手段の制御により培養土に潅水を行うよう構成されたことを特徴とする栽培装置を提供する。

【0007】

上記第１の発明によれば、植物が適切に水分を吸収しているタイミングで潅水でき、その結果、植物の水分吸収状況を踏まえた潅水が可能となり、水枯れを好適に防止して、植物Ｐの品質を向上できる。

【0008】

第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、
前記温度検出手段は、非接触で前記培養土の温度情報を取得可能な撮影装置であることを特徴とする。

【0009】

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、培養土全体の温度変化を迅速かつ的確に取得でき、水枯れをさらに好適に防止することができる。また、植物の病気による吸水の異常を早期に発見することができる。

【0010】

第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、
さらに、植物が定植された培養土に空気を供給する空気供給手段を備え、
前記制御手段は、前記温度変化率が、前記所定値よりも小なる値である設定基準値以下であることを条件として、前記培養土に空気を供給するように構成されたことを特徴とする。

【0011】

上記第３の発明によれば、上記第１または第２の発明の効果に加え、植物Ｐの吸水が遅い場合には、培養土に空気を供給して、培養土を乾燥させ、根腐れを好適に防止できる。

【0012】

本発明によれば、植物の水分吸収状況を踏まえた潅水を可能とする栽培装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の好ましい第１実施形態に係る栽培装置の概略構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態の制御手段の制御ブロック図である。

【図3】図３は、第１実施形態の栽培装置１の潅水制御に係る動作例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、潅水後における時間経過に応じた温度検知手段による検知温度の温度変化を示す説明図である。

【図5】図５（ａ）は、通常のカメラで培養土を撮影した場合のイメージ図であり、図５（ｂ）は、本発明に係る撮影装置で培養土を撮影した場合のイメージ図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る栽培装置の概略構成図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る制御手段の制御ブロック図である。

【図8】図８は、第２実施形態の栽培装置の潅水制御に係る動作例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、第３実施形態に係る栽培装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第１実施形態］
＜１－１．基本構成＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の好ましい第１実施形態に係る栽培装置１の概略構成図である。
図１に示されるように、栽培装置１は、基本構成として、植物Ｐ（例えば、トマトなど）が定植された培養土１１に、水を供給する水供給手段Ｄと、培養土１１の温度を検出する温度検出手段Ｓと、前記水供給手段Ｄを制御する制御手段Ｃと、を備えている。なお、本実施形態において、培養土１１は、栽培容器１２に収容されており、この栽培容器１２は、赤外線を透過しやすい素材で形成されることが好ましい。

【0015】

温度検出手段Ｓは、培養土１１の温度情報を非接触で取得可能な撮影装置である赤外線サーモグラフィカメラであり、培養土１１を撮影して画像データである温度情報を取得し、取得した温度情報を、後述の制御手段Ｃに無線通信を用いてリアルタイムで送信するよう構成されている。

【0016】

水供給手段Ｄは、図１に示されるように、水を供給する水供給源（貯水タンク）ｄ１と、該水供源ｄ１と配管接続された供給路ｄ２上に配設された電磁弁Ｂと、該供給路ｄ２に配管接続され、培養土１１中に埋設されて水を供給可能に構成された水供給パイプｄ３とを備えている。なお、水供給パイプｄ３は、所謂ポーラスパイプと呼ばれる多孔質管状体で形成されている。この電磁弁Ｂの開閉制御により、培養土１１中への水の供給状態（潅水）と供給停止状態とが切換えられる。

【0017】

図２は、第１実施形態の制御手段Ｃの制御ブロック図である。
制御手段Ｃは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成された情報処理装置である。制御手段Ｃの入力側には、温度検出手段Ｓである赤外線サーモグラフィカメラが通信可能に接続されている。また、出力側には、電磁弁Ｂが接続されている。

【0018】

＜１－２．潅水制御＞
図３は、第１実施形態の栽培装置１の潅水制御に係る動作例を示すフローチャートである。
制御手段Ｃは、温度検出手段Ｓから、リアルタイムで温度情報を取得し、所定の時間間隔（例えば、３分）における培養土１１の温度変化率Δｔの算出を繰り返し、これを記憶する（ステップＳ１）。

【0019】

次に、制御手段Ｃは、電磁弁Ｂを開制御する条件である供給開始条件を充足するか判定する（ステップＳ２）。ここで、本実施形態において、供給開始条件は、温度変化率Δｔが、所定値以上であることを条件としている。これにより、制御手段Ｃは、温度変化率Δｔが、所定値以上となると、電磁弁Ｂを開制御し、水供給手段Ｄによって、培養土１１に水の供給を開始する（ステップＳ３）。

【0020】

水の供給開始後、制御手段Ｃは、電磁弁Ｂを閉制御する条件である供給終了条件を充足するか判定する（ステップＳ４）。ここで、本実施形態において、供給終了条件は、水の供給開始から所定時間の経過（例えば、５分）を条件としている。

【0021】

制御手段Ｃは、供給終了条件が充足されると、電磁弁Ｂを閉制御して水の供給を停止し（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。

【0022】

＜１－３．技術的意義＞
次に、本発明の技術的意義について説明する。
図４は、潅水後における時間経過に応じた温度検知手段による検知温度の温度変化を示す説明図である。図４中において、実線Ａおよび二点鎖線Ｂは、温度検知手段Ｓによる検知温度の温度変化の一例を示している。このうち実線Ａは、植物Ｐが定植されていない培養土１１の温度変化（以下「植物無時温度変化Ａ」という）であり、二点鎖線Ｂは、植物Ｐが定植された培養土１１の温度変化（以下「植物有時温度変化Ｂ」という）である。

【0023】

図４に示されるように、潅水後、植物無時温度変化Ａは、時間の経過とともに一定の温度変化率Δｔ１で温度上昇を続けて、常温に到達する。一方、植物有時温度変化Ｂは、植物Ｐが水を吸収することにより、植物無時温度変化Ａよりも温度変化率Δｔ２は、大きくなり、培養土１１に水分が行き渡っている状態においては、植物Ｐが水を吸収する速度が速いほど、温度変化率Δｔ２は大きくなる。

【0024】

そこで、上記実施形態のように、培養土１１の温度変化率Δｔが所定値以上であることを条件として、潅水を開始する構成によれば、植物Ｐが適切に水分を吸収しているタイミングで潅水でき、その結果、植物Ｐの水分吸収状況を踏まえた潅水が可能となり、水枯れを好適に防止して、植物Ｐの品質を向上できる。

【0025】

なお、図４においては、水温＜常温の場合（例えば、夏場）が示されているが、例えば、水温＞常温の場合（例えば、冬場）においても、温度変化率Δｔ１の大きさを監視することにより、同様に、植物Ｐが適切に水分を吸収しているタイミングで潅水することができる。

【0026】

図５（ａ）は、通常のカメラで培養土を撮影した場合のイメージ図であり、図５（ｂ）は、本発明に係る撮影装置（赤外線サーモグラフィカメラ）で培養土を撮影した場合のイメージ図である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示されるように、非接触で培養土１１の温度情報を取得可能な赤外線サーモグラフィカメラによって、培養土１１の温度情報をリアルタイムで取得する構成によれば、培養土１１全体の温度変化を迅速かつ的確に取得でき、水枯れをさらに好適に防止することができる。また、植物Ｐの病気による吸水の異常を早期に発見することができる。

【0027】

［第２実施形態］
＜２－１．基本構成＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、第２実施形態に係る栽培装置１の概略構成図である。
なお、第２実施形態のうち、上記第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。

【0028】

第２実施形態に係る栽培装置１は、第１実施形態に係る栽培装置１の基本構成に加え、培養土１１に空気を供給する空気供給手段Ｄ２を備え、さらに、植物Ｐの培養土１１上には、適宜の箇所に、植物Ｇ周囲の照度を測定する照度計Ｓ２と、培養土１１の水分濃度を検出する水分計Ｓ３が配されている。

【0029】

空気供給手段Ｄ２は、図１に示されるように、空気を供給する空気供給源（空気貯蔵ボンベ）ｄ２１と、該空気供源ｄ２１と配管接続された第２供給路ｄ２２上に配設された第２電磁弁Ｂ２と、第２供給路ｄ２２に配管接続され、培養土１１中に埋設されて空気を供給可能に構成された空気供給パイプｄ２３とを備えている。なお、この空気供給パイプｄ２３は、所謂ポーラスパイプと呼ばれる多孔質管状体で形成されている。この第２電磁弁Ｂ２の開閉制御により、培養土１１中への空気の供給状態と供給停止状態とが切換えられる。

【0030】

図６は、第２実施形態に係る制御手段Ｃの制御ブロック図である。
制御手段Ｃは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成された情報処理装置である。制御手段Ｃの入力側には、第１実施形態の構成に加え、照度計Ｓ２及び水分計Ｓ３から測定値を取得可能に通信接続され、また、出力側には、第２電磁弁Ｂ２が接続されている。

【0031】

＜２－２．潅水制御＞
図７は、第２実施形態の栽培装置１の潅水制御に係る動作例を示すフローチャートである。

【0032】

制御手段Ｃは、温度変化検出手段Ｓから、リアルタイムで温度情報を取得し、所定の時間間隔（例えば、１分）における培養土１１の温度変化率Δｔを算出し、これを記憶する（ステップＳ２０１）。

【0033】

次に、制御手段Ｃは、照度計Ｓ２から照度の測定値を取得する（ステップＳ２０２）。次に、照度の測定値が所定値以上か判定する（ステップＳ２０３）、照度の測定値が所定値以上のとき、ステップＳ２０４に進み、所定値よりも小さいときは、ステップＳ２０１に戻る。

【0034】

次に、照度の測定値が所定値以上のとき、制御手段Ｃは、水分計Ｓ３から培養土１１の水分濃度の測定値を取得する（ステップＳ２０４）。続いて、制御手段Ｃは、水分濃度の測定値が所定値（例えば、３０％）以下か判定し（ステップＳ２０５）、所定値以下であれば、ステップＳ２０６に進み、所定値よりも小さければ、ステップＳ２０１に戻る。

【0035】

次に、制御手段Ｃは、電磁弁Ｂを開制御する条件である供給開始条件を充足するか判定する（ステップＳ２０６）。ここで、本実施形態において、供給開始条件は、温度変化率Δｔが、所定値以上であることを条件としている。

【0036】

したがって、制御手段Ｃは、温度変化率Δｔが、所定値以上のとき、電磁弁Ｂを開制御し、水供給手段Ｄによって、培養土１１に水の供給を開始する（ステップＳ２０７）。

【0037】

水の供給開始後、制御手段Ｃは、電磁弁Ｂを閉制御する条件である供給終了条件を充足するか判定する（ステップＳ２０８）。ここで、本実施形態において、供給終了条件は、水の供給開始から所定時間の経過（例えば、５分）を条件としている。

【0038】

制御手段Ｃは、供給終了条件が充足されると、電磁弁Ｂを閉制御して水の供給を停止し（ステップＳ２０９）、ステップＳ２０１に戻る。

【0039】

一方で、ステップＳ２０６において、電磁弁Ｂを開制御する条件である供給開始条件を充足しないと判定した場合、第２電磁弁Ｂ２を開制御する条件である空気供給開始条件を充足するか否か判定する（ステップＳ２１１）。ここで、本実施形態において、空気供給開始条件は、温度変化率Δｔが、供給開始条件の所定値よりも小なる値である設定基準値以下であることを条件としている。なお、上記設定基準値は予め制御手段Ｃに設定されて記憶されている。

【0040】

したがって、制御手段Ｃは、温度変化率Δｔが、設定基準値以下のとき、第２電磁弁Ｂ２を開制御し、空気供給手段Ｄ２によって、培養土１１に空気の供給を開始する（ステップＳ２１２）。一方、温度変化率Δｔが、設定基準値より大きいとき、ステップＳ２０１に戻る。

【0041】

空気の供給開始後、制御手段Ｃは、第２電磁弁Ｂ２を閉制御する条件である空気供給終了条件を充足するか判定する（ステップＳ２１３）。ここで、本実施形態において、供給終了条件は、空気の供給開始から所定時間の経過（例えば、５分）を条件としている。

【0042】

制御手段Ｃは、供給終了条件が充足されると、第２電磁弁Ｂ２を閉制御し（ステップＳ２１４）、ステップＳ２０１に戻る。

【0043】

＜２－３．技術的意義＞
次に、本発明の第２実施形態に係る栽培装置１の技術的意義について説明する。
本発明の第２実施形態における栽培装置１は、照度計Ｓ２によって植物Ｐの周囲の照度を測定し、その照度が所定値より小さいときは、潅水を行わないよう構成されている。さらに、水分計Ｓ３によって、培養土１１の水分濃度を検出し、水分濃度が所定値より大きいときは潅水を行わないよう構成されている。これらの制御によって、培養土１１の過湿状態を抑止し、植物Ｐの根腐れを防止することができる。

【0044】

また、培養土１１の温度変化率Δｔが、設定基準値以下であることを条件として、培養土１１に空気を供給するように構成されている。これにより、植物Ｐの吸水が遅い場合には、培養土１１に空気を供給して、培養土１１を乾燥させ、根腐れをさらに好適に防止できる。

【0045】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、第３実施形態のうち、上記第１実施形態、上記第２実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。

【0046】

図８は、第３実施形態に係る栽培装置１の概略構成図である。
第３実施形態における栽培装置１は、複数の栽培区画（図示例では４つであり、各栽培区画に、順に、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と付番している。）毎に、それぞれ、植物Ｐが定植された培養土１１と、水を供給する水供給手段Ｄと、培養土１１の温度を検出する温度検出手段Ｓと、培養土１１に空気を供給する空気供給手段Ｄ２と、培養土１１の水分濃度を検出する水分計Ｓ３と、植物Ｇ周囲の照度を測定する照度計Ｓ２と、培養土１１に紫外線を照射するＬＥＤである紫外線照射手段Ｌ１と、殺菌用の薬剤を散布する薬剤散布手段Ｌ２が配設されている。さらに、温度検出手段Ｓである赤外線サーモグラフィカメラは、複数の栽培区画Ａ１～Ａ４全体を撮影し、各栽培区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の培養土１１の温度を取得するように構成されている。

【0047】

制御手段Ｃは、温度検出手段Ｓから画像データである温度情報を取得し、各栽培区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４毎の培養土１１の温度を判断し、これらを記憶することが可能に構成されている。さらに、各栽培区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に配された水供給手段Ｄ、空気供給手段Ｄ２を、各栽培区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４毎にそれぞれ独立して制御可能に構成されている。

【0048】

さらに、制御手段Ｃは、各栽培区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４毎にそれぞれ独立して、図７に示される制御を実行するよう構成されている。これにより、例えば、栽培ハウス内に複数の栽培区画を設けて、それぞれの栽培区画で植物Ｐを栽培する場合においても、植物の水分吸収状況を踏まえた潅水が可能となり、各培養土１１の過湿状態を抑止し、植物Ｐの根腐れを防止することができる。

【0049】

さらに、制御手段Ｃは、温度検出手段Ｓによって、異常な温度変化が検出された栽培区画Ａ１～Ａ４に対し、紫外線照射手段Ｌ１によって、紫外線を照射し、殺虫を行うよう構成されている。加えて、薬剤散布手段Ｌ２によって、殺菌用の薬剤を散布するよう構成されている。これにより、異常が発生した栽培区画Ａ１～Ａ４の植物Ｐの生育環境を改善することができる。

【符号の説明】

【0050】