特開 2024-125540 植物栽培設備

(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】P2024125540

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】植物栽培設備

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/24 20060101AFI20240911BHJP

【ＦＩ】

A01G9/24 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033404

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003834

【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中田 次郎

(72)【発明者】

【氏名】坂井 義明

(72)【発明者】

【氏名】山本 和彦

(72)【発明者】

【氏名】手塚 達也

(72)【発明者】

【氏名】武田 康志

(72)【発明者】

【氏名】松下 悟

(72)【発明者】

【氏名】多田 誠人

(72)【発明者】

【氏名】大越 崇博

【テーマコード（参考）】

2B029

【Ｆターム（参考）】

2B029MA06

2B029MA08

2B029NA02

2B029NB05

2B029NB07

(57)【要約】

【課題】飽差を基準として段階的に換気制御することにより、温度、湿度調整を徐々に変更する制御を行うことを課題とする。
【解決手段】栽培室１の屋根部に設ける天窓３５ａ，３５ｂを開閉自在に構成し、温度センサ３７や湿度センサ３６による温度検出値又は湿度検出値と予め設定した温度設定値α又は湿度設定値βと比較し、いずれかが設定値α，βを超えると天窓３５ａ，３５ｂを開くよう制御する植物栽培設備において、栽培室１内に飽差センサ５１を設け、飽差検出値が予め設定した規定値範囲内であるか否か判定され、規定値範囲外であると判定されると天窓３５ａ，３５ｂを開くが、規定値範囲内であると判定されると天窓５ａ，３５ｂを閉じるよう構成した。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

栽培室（１）に設ける天窓（３５ａ，３５ｂ）を開閉自在に構成し、温度センサ（３７）や湿度センサ（３６）による温度検出値又は湿度検出値と予め設定した温度設定値（α）又は湿度設定値（β）と比較し、いずれかが設定値（α，β）を超えると天窓（３５ａ，３５ｂ）を開くよう制御する植物栽培設備において、栽培室（１）内に飽差センサ（５１）を設け、飽差検出値が予め設定した規定値範囲内であるか否か判定され、規定値範囲外であると判定されると天窓（３５ａ，３５ｂ）を開くが、規定値範囲内であると判定されると天窓（３５ａ，３５ｂ）を閉じるよう構成したことを特徴とする植物栽培設備。

【請求項2】

制御部（Ｃ）には前記温度設定値（α）の年間に渡る換気設定温度を記憶する構成とした請求項１に記載の植物栽培設備。

【請求項3】

制御部（Ｃ）は各設定された日付から次の日付までの間は滑らかに変化するよう演算によって温度設定する構成とした請求項２に記載の植物栽培設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物栽培設備に関する。

【背景技術】

【0002】

植物栽培設備において、温室内に設置された気温センサによる検出値と予め設定した換気開始温度及び換気停止温度とを比較することによって換気装置の運転を制御したり、また、栽培室内の温湿度より飽差を算出しミスト発生装置を制御する構成がある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－９３９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１によると、温室の換気を気温で制御でき、また飽差基準でミスト発生を制御できる効果がある。

【0005】

しかしながら、ミスト装置では、部分的に湿度が高くなったり、あるいは調整が極端になったりし、植物にストレスを与える可能性が高い。

【0006】

本発明は、飽差を基準として段階的に換気制御することにより、温度、湿度調整を徐々に変更する制御を行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、栽培室１に設ける天窓３５ａ，３５ｂを開閉自在に構成し、温度センサ３７や湿度センサ３６による温度検出値又は湿度検出値と予め設定した温度設定値α又は湿度設定値βと比較し、いずれかが設定値α，βを超えると天窓３５ａ，３５ｂを開くよう制御する植物栽培設備において、栽培室１内に飽差センサ５１を設け、飽差検出値が予め設定した規定値範囲内であるか否か判定され、規定値範囲外であると判定されると天窓５ａ，３５ｂを開くが、規定値範囲内であると判定されると天窓５ａ，３５ｂを閉じるよう構成した。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御部Ｃには前記温度設定値αの年間に渡る換気設定温度を記憶する構成とした。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、制御部Ｃは各設定された日付から次の日付までの間は滑らかに変化するよう演算によって温度設定する構成とした。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に記載の発明によると、飽差を加味した天窓３５ａ，３５ｂ開閉による制御によって、植物にストレスを与えにくい。

【0011】

請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加え、翌年以降も合理的な温度設定とすることができる。

【0012】

請求項３に記載の発明によると、請求項２に記載の効果に加え、年間を通じて合理的な温度設定とすることができ、植物にストレスを与えない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態にかかる植物栽培設備の概要図である。

【図2】同上植物栽培設備一部の概念図である。

【図3】同上植物栽培設備一例の側断面を示す概要図である。

【図4】同上植物栽培設備一例の平面を示す概要図である。

【図5】（Ａ）同上実施形態の遮蔽カーテンの平面図、（Ｂ）一部の側断面図である。

【図6】同上実施形態における制御のフローチャート

【図7】同上実施形態の一年の換気設定温度グラフである。

【図8】同上の別例を示すグラフである。

【図9】同上実施形態の氷室利用の栽培施設の概要図である。

【図10】（Ａ）同上実施形態の暖房用配管経路概要図、（Ｂ）従来の暖房用配管経路概要図である。

【図11】同上実施形態のかん水配管一例を示す概要図である。

【図12】同上実施形態の雨樋支持構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態の温室設備について以下説明する。

【0015】

図１は栽培施設の一例を示すものであり、この栽培施設は、温室である栽培室１と、該栽培室１に隣接する出荷室２とを備えている。前記栽培室１内の中央には作業者又は作業移動車（作業台車）３あるいは防除作業車等が通過できるメイン通路４を設けており、このメイン通路４は、路面がコンクリートで構成されたコンクリート通路である。メイン通路４の両側の側方位置には、栽培ユニットとなる栽培ベッド５を多数列配置した作物を栽培するための栽培スペース６を構成している。尚、前記栽培ベッド５は培地となるロックウールで形成された栽培床部であり、出荷室２内の養液供給装置７から各栽培ベッド５へ養液が供給される構成となっている。

【0016】

また、メイン通路４の両端には開閉扉を備える栽培室１への出入り口８を設け、一方の出入り口８を介して隣接する出荷室２へ行き来できる構成となっている。尚、他方の出入り口８は、栽培施設の屋外から出入りできる構成となっている。そして、作業移動車３をメイン通路４から各々の栽培ベッド５の間のサブ通路９に移動させ、該サブ通路９で栽培ベッド５に沿って作業移動車３を移動させながら栽培する植物に対する各種作業を行うことができる。サブ通路９は、各々の栽培ベッド５の左右間で前後方向に形成される通路となる。尚、作業移動車３は、サブ通路９上に敷設された温室全体を暖房する左右の暖房用管を走行用のレール１３として走行する。

【0017】

前記出荷室２内には、前述した養液供給装置７と、収穫されたトマト等の収穫物（果実）を重量や大きさあるいは等級別に選別する選別装置１０とを備えている。尚、該選別装置１０が、栽培された作物を出荷前に処理する前処理装置となる。選別装置１０は、収穫物を搬送して選別する選別コンベア１１と、該選別コンベア１１の両側の側方に設けられた各階級毎の収穫物収容部１２とを備えて構成され、選別コンベア１１から各収穫物収容部１２へ収穫物を供給して各階級に選別する構成となっている。尚、前記選別コンベア１１は、平面視でＬ字状に屈曲した構成となっている。また、各々の収穫物収容部１２には収穫物を収容する収容箱を設けて、この収容箱ごとに収穫物を出荷すればよい。

【0018】

栽培ベッド５の上側には、該栽培条に沿う誘引ワイヤ１５を設け、栽培される植物Ｐの栽培株は、誘引ワイヤ１５により誘引される構成となっており、誘引ワイヤ１５から誘引フック１６を介して垂れ下がる誘引紐１７により誘引される。尚、誘引フック１６は、誘引ワイヤ１５に吊り下げられる構成であり、巻き付けた誘引紐１７を適宜繰り出して下方に垂れ下がらせる周知の構成となっている。また、植物が所定の高さ（誘引フック１６の近く）まで成長した以降は、誘引フック１６から誘引紐１７を繰り出しながら、順次誘引紐１７を前記複数の栽培株の配列方向、すなわち栽培ベッド５の長手方向にずらせて植物の高さを低下させ、植物を継続的に栽培する。従って、例えばトマトを栽培する場合、トマトの茎が栽培ベッド５から誘引紐１７を伝って伸長することになる。

【0019】

作業移動車３は、前後左右の走行車輪２０と、作業者が搭乗する作業台２１と、走行車輪２０を駆動する駆動源となる電動モータを備え、作業者が作業台２１に搭乗し機体を走行させながら、栽培植物の葉欠き、芽欠き及び収穫等の作業を行う周知の構成となっている。走行車輪２０は、前記レール１３に沿って移動できる。

【0020】

栽培室１は、鉄骨構造で枠組みされ、四周及び天井部にビニールを張設して温室とし、その平面視は矩形に構成され、長辺を東西方向に短辺を南北方向に設定している。栽培室１の外側四周において、多数の細霧噴出ノズル２５を備えた細霧噴出手段２６を備える。細霧噴出手段２６は後述の水圧送ポンプや電磁弁を伴うものである。そして細霧噴出手段２６は、上記長辺側の両外側面の第１細霧噴出手段２６ａ及び第２細霧噴出手段２６ｂ、及び上記短辺側の両外側面の第３細霧噴出手段２６ｃ及び第４細霧噴出手段２６ｄである。すなわち、図例では、方角北に面（北面）して第１細霧噴出手段２６ａを配置するもので、以下、南面に第２細霧噴出手段２６ｂを、東面に第３細霧噴出手段２６ｃを、西面に第４細霧噴出手段２６ｄを配置する。これら第１～第４細霧噴出手段２６ａ～２６ｄの夫々には、第１電磁弁～第４電磁弁２７ａ～２７ｄを対応させてあり、ポンプ２８駆動によって水タンク２９から給水される水を第１～第４細霧噴出手段２６ａ～２６ｄに独立的に供給し又は遮断できる構成としている。ポンプ２８駆動によって給水された水は第１電磁弁２７ａを介して第１細霧噴出手段２６ａに供給され複数の細霧噴出ノズル２５から水は細霧化され噴出される。同様に、第２電磁弁２７ｂを介して第２細霧噴出手段２６ｂの細霧噴出ノズル２５から、第３電磁弁２７ｃを介して第３細霧噴出手段２６ｃの細霧噴出ノズル２５から、第４電磁弁２７ｄを介して第４細霧噴出手段２６ｄの細霧噴出ノズル２５からそれぞれ水が細霧化され噴出される。

【0021】

噴出される細霧は外気温で気化し、その気化熱により栽培室１のビニール外側の空気を外気温度より低い温度に冷やすこととなる。そして、冷やされた空気は、栽培室１の側壁に設ける外気導入口３０から栽培室１内に入り、栽培室１内温度を低下させることができる。したがって、夏季の日光によって昇温した栽培室１内を所謂細霧冷房することができ、植物生育環境や作業者の作業環境の改善を図ることができる。なお、外気導入口３０は栽培室１の四周側壁に構成するもので、開閉自在の窓形態や冷気を導入し易く低位置に形成する通気孔形態など種々である。なお図例では、側壁の下方に作業者の足元程度の高さとして複数の開閉プレートを可動自在とした公知のブラインドスクリーン形態としている。

【0022】

本実施例では、栽培室１の四周に第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄを配置し、独立的に細霧噴出できる構成としたから、四周全体はもちろん必要な場所に選択的に細霧冷房を施すことができる。風向及び風速を検出できる風向計３１を備え、風向と風速の検出値を制御部Ｃに入力できる構成とし、この検出値にもとづいて前記４台の第１電磁弁～第４電磁弁２７ａ～２７ｄのＯＮ，ＯＦＦを制御するものである。例えば所定風速以上の場合に、風向が北の場合には第１電磁弁２７ａをＯＮ他の制御弁２７ｂ～２７ｄをＯＦＦとし、第１細霧噴出手段２６ａのみを作動させる。このように構成すると、風向北の風を受けて細霧冷房された空気は栽培室１内に導入し易い。また、他の位置で細霧冷房された空気は風に流されて栽培室１内に導入し難い。したがって効率的な細霧噴出を行うことができる。図５に風向きと第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄの作動一例を示す。

【0023】

前記栽培室１の屋根部は左右傾斜する天窓３５ａ，３５ｂに構成し、それぞれ棟部中心に開閉自在に設けられる。湿度センサ３６や温度センサ３７あるいは後述の日射量センサ４５の検出値によって開閉制御される。すなわち、湿度や温度が所定以上に達すると天窓３５ａ，３５ｂは開かれて換気され、これらが所定範囲に収まると閉じられる構成である。なお、天窓３５ａ，３５ｂの開閉は駆動手段３８（例えば正逆転駆動モータ）による。 図５において、栽培室１の天井１ｓ部には、複数の遮光カーテン４０を所定間隔おきに設けている。この遮光カーテン４０は、巻取軸４１に巻き取られて開くようになっている。栽培室１内の一端にはカーテン開閉モータ４２を設けており、該モータ４２の駆動によりカーテン開閉ワイヤ４３を介して複数の遮光カーテン４０を同時に巻取軸４１から引き出す構成となっている。尚、この複数の遮光カーテン４０により、栽培室１の天井部の全面を遮光することができる。カーテン開閉モータ４２部には、該モータ４２の回転位置により遮光カーテン４０の開閉度（開閉量）を検出する遮光カーテン開閉センサ４４を設けている。そして栽培室１外の南側には、日射量センサ４５を設けている。この日射量センサ４５により検出される日射量に基づいて、遮光カーテン４０が所望の開閉度となるよう、カーテン開閉モータ４２を駆動制御して遮光カーテン４０の開閉度を変更し、日射量が大きいときは遮光カーテン４０を大きく閉じて遮光率を上げるようになっている。また、遮光カーテン開閉センサ４４の検出情報に基づいて、所定以上の遮蔽状態であるときに、前記第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄによる細霧冷房の実施を許容する構成とする。夏季の定植直後の植物の葉は薄く柔らかいため、細霧が付着すると葉やけを生じやすいが、上記のように構成すると、遮蔽状態になければ細霧冷房を実施できないため当該葉やけを回避できる。

【0024】

ところで、上記遮光カーテン４０を穴あきパネルとし、上面に高反射フィルムを貼付し、下面に銀イオンを吹き付け加工した構成としてもよい。このように構成すると、上面の加工構成によって植物の生育促進，電気代節約に寄与し、下面の加工によってかびや汚れを予防でき、清掃作業の簡易化が図れる。

【0025】

また、栽培室１内に飽差センサ５１を設け、制御部Ｃに検出値を送信し、制御部Ｃは、飽差を判定する。飽差が規定値範囲、すなわち３～６ｇ／ｍ^３でないと光合成できない知見に基づき、検出した飽差と予め設定した設定飽差の差に基づいて湿度補正、すなわち前記第１細霧噴出手段２６ａ～第４細霧噴出手段２６ｄによる細霧を制御することで、植物の生長量のコントロールが可能となる。

【0026】

また、上記飽差センサ５１の検出結果は、前記天窓３５ａ，３５ｂの開閉制御においても有効に用いられる。図６のフローチャートに示すように、制御部Ｃは、湿度センサ３６、温度センサ３７及び飽差センサ５１の各検出値を読み込み（Ｓ１０１）、温度検出値及び湿度検出値と予め設定した温度設定値α、湿度設定値βと比較し（Ｓ１０２，Ｓ１０３）、いずれかが設定値α，βを超える場合は、Ｓ１０４に移行して飽差検出値が前記規定値範囲内であるか否か判定され、規定値範囲外であると判定されると、天窓駆動手段３８に開出力されるものである（Ｓ１０５）。Ｓ１０４で飽差検出値が前記規定値範囲内であると判定されると、当該環境条件を維持すべく天窓駆動手段３８に開出力はなされないよう構成されている。したがって、換気のため天窓３５ａ，３５ｂを開くことで温度と湿度が同時に変わるため調整し難いが、上記のように飽差を基準とすることで天窓３５ａ，３５ｂ開閉による制御が容易となる上、植物にストレスを与えにくい。

【0027】

なお、前記天窓駆動手段３８としての正逆転モータ３８ａ，３８ｂは、可変モータ形態とし、前記飽差検出値と規定値との差の大小に応じて駆動速度を変更する構成としている。このように構成すると、飽差検出値と規定値との差が小さい場合は極力モータ速度を低下して換気による悪影響を防止することができ、ひいては植物にストレスを与えない。

【0028】

次いで、検出温度と予め設定した温度設定値αについて改良した環境制御について説明する。図７に示すグラフは、天窓３５を開いて換気する換気設定温度の年間の推移を示すものである。夏場は冬場に対して高い設定としている。予め集積した換気設定温度を記憶することにより、翌年以降、対応する日の換気温度として採用できる。なお各設定された日付から次の日付までの間は滑らかに変化するよう演算によって温度設定している。例えば２月１０日の換気設定温度は２０℃とし、３月１０日は２１℃とすると、０．０３℃／日であるから、実質制御可能な温度となるよう例えば４日分積算して２月１４日は２０．１℃に設定する。すなわち数値差を日数で割り規定の数値まで積算するものである。このように構成することで、翌年以降も合理的な温度設定とすることができる。

【0029】

図８は季節ごとの標準設定として記憶する例である。１０月１日は秋設定の例、１２月１０日は冬設定の例、以下３月１日は春設定の例、５月２０日は夏設定の例となる。そして設定した季節ごとの標準設定に適宜の期間を設け、その間は標準設定のままで設定するものである。適宜期間に該当しない狭間期間においては前記の滑らかな変化設定を利用して設定できる。また、図８の８月１５日の例は定植後の育苗設定とし、植物の状態が異なる時期は季節による場合とは別に設定時期を設けておくものである。このように構成することで、翌年以降も合理的な温度設定とすることができる。

【0030】

上記のように、年間にあるいは季節毎に換気設定温度を設定するが、天窓３５の開閉制御は温度湿度に加えて前記飽差検出に基づくものとし、年間を通じて合理的な温度設定とすることができ、植物にストレスを与えない。

【0031】

次いで、図９に基づき氷室の雪を夏季の栽培室１冷却に利用する構成について説明する。氷室５５で溶けた冷水は熱交換ポンプ５６を経由して熱交換器５７に至り熱交換された冷水が栽培室１に供給される構成である。なお、熱交換器５７の熱交換水は原水タンク５８に貯水され適宜に養液として利用される構成である。このように構成すると、栽培室１内における植物を高温障害になることを防ぐことができる。また、氷室５５で溶けだした水は純度が高いので熱交換して利用した後は植物に潅水する養液として利用することで有効利用できる。

【0032】

前記熱交換システムには温水ボイラ５９を備え、主として冬季に利用する。温水は熱交換器５７にて熱交換され温水が栽培室１に供給されることとなる。

【0033】

図１０（Ａ）は温水ボイラ５９Ａの湯を循環する暖房制御における配管６０への供給方法の改良に関する。ボイラ５９Ａの湯はポンプ６１、第１の三方切替弁６２を介して配管６０の第１管路６０ａ側に又は第２管路６０ｂ側に供給でき、第２三方切替弁６３を経てボイラ５９Ａに還元される。第１管路６０ａと第２管路６０ｂは途中放熱管路６０ｃを有して連通している。したがって、図１０（Ｂ）の従来構成の場合には循環経路が一定のため強風側が常時低温状態となる欠点があるが、上記図１０（Ａ）の場合には、温水が第１管路６０ａ→放熱管路６０ｃ→第２管路６０ｂの経路を辿るか、第２管路６０ｂ→放熱管路６０ｃ→第１管路６０ａの経路を辿るよう選択設定できる構成であるから、前記風向計３１の検出情報及び風力情報に基づいて、強風の吹き付ける側にはボイラ５９Ａ直後の熱い温水が流通するよう設定することにより、強風下であっても栽培室１全体を暖房することができる。

【0034】

また、暖房制御においては、専用の空調設備を設置する構成があり、栽培室１の設定温度（例えば１８℃）となるよう暖房温度制御される。ところが、無風時に対して強風状態では栽培室１の熱が奪われ易く、暖房機６４は頻繁にＯＮ、ＯＦＦを繰り返すこととなる。通常設定温度に達すると暖房機６４停止、設定温度マイナスＴ（例えば１℃）まで下がる（１７℃＝１８℃－１℃）と暖房機（図示せず）を運転再開となるが、ここで、風速情報を加味し、強風時には温度変動が激しくなるため、変動を加味して１９℃で暖房機を停止し、１７℃で再開となるよう自動的に温度幅を広げていくものである。このように構成すると、暖房機のＯＮ、ＯＦＦの切替頻度を少なくできる。

【0035】

次いで、図１１に基づき潅水用バッファタンクの溢出防止構成について説明する。かん水配管ライン６５に圧力計６６を設け、かん水戻りライン６７に流量計６８と調合電動弁６９を設け、調合電動弁６９は原水供給ライン７０と連通している。配管の経年変化により配管の圧力が変わり余計な負荷がかかるようになるが、上記の構成では、圧力計６６でかん水配管ライン６５の圧力を測定し、圧力が高圧過ぎる場合には調合電動弁６９を適度な開度で開いてバッファタンク７１に戻す。そして調合電動弁６９により原水供給は減少しバッファタンク７１の溢出を防止できる。

【0036】

次いで、図１２に基づき、園芸用大型栽培施設におけるアルミ製屋根の基礎不動沈下時の雨樋レベル修正構造について説明する。アルミ製屋根７５の下端部において、桁７６に対して雨樋７７を支持させる構成とし、桁７６は桁受けプレート７８に支持されている。この桁受けプレート７８は支柱７９に対して上下調整可能に構成している。すなわち、支柱７９の上部補強部７９ａに鞘管ナット８０を固定し、一方桁受けプレート７８の下面には調整ボルト８１を固定し、この調整ボルト８１を鞘管ナット８０と螺合させている。符号８２はロック用ナットである。したがって支柱７９に対して桁受けプレート７８および桁７６を上下調整可能に構成している。したがって、支持地盤に不動沈下が起こり、雨樋７７がレベル不良となり、オーバーフロー、滞留、逆流が起こった際、雨樋７７部の防水工事や、大掛かりなものは支柱７９部でレベル修正をしていたが、桁７６と雨樋７７のレベル調整で対応でき、作業が簡単容易である。

【符号の説明】

【0037】

１ 栽培室
３５ａ 天窓
３５ｂ 天窓
３６ 湿度センサ
３７ 温度センサ
５１ 飽差センサ
Ｃ 制御部
α 温度設定値
β 湿度設定値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】