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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】P2025157961
(43)【公開日】2025-10-16
(54)【発明の名称】追肥管理装置及び水耕栽培システム
(51)【国際特許分類】
A01G 31/00 20180101AFI20251008BHJP
【ＦＩ】
A01G31/00 601A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024060344
(22)【出願日】2024-04-03
(71)【出願人】
【識別番号】000002059
【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142022
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 一晃
(72)【発明者】
【氏名】北地 一成
(72)【発明者】
【氏名】藤原 亜紀子
(72)【発明者】
【氏名】橋本 直樹
【テーマコード（参考）】
2B314
【Ｆターム（参考）】
2B314MA18
2B314MA51
2B314MA52
2B314PA03
2B314PA05
2B314PA17
2B314PA18
2B314PB27
2B314PB37
(57)【要約】
【課題】水耕栽培システム中に流れる肥料成分のうち、一部の肥料成分が低下している場合でも、精度良く肥料成分のバランスを改善できる追肥管理装置を提供する。
【解決手段】濃度管理装置１１は、トリガイベント検出部１１３と、第２測定値取得部１１４と、第２肥料供給制御部１１５と、を有する。第２肥料供給制御部１１５は、トリガイベント検出部１１３がトリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で第２肥料濃度センサ５４によって測定された第２肥料の濃度の測定値に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を生成して、第２肥料供給部４０に出力する。
【選択図】図２
【解決手段】濃度管理装置１１は、トリガイベント検出部１１３と、第２測定値取得部１１４と、第２肥料供給制御部１１５と、を有する。第２肥料供給制御部１１５は、トリガイベント検出部１１３がトリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で第２肥料濃度センサ５４によって測定された第２肥料の濃度の測定値に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を生成して、第２肥料供給部４０に出力する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
肥料の溶媒を供給する溶媒供給部と、
前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、
前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、を有する水耕栽培システムの追肥管理装置であって、
複数の肥料成分を含む第１肥料の前記混合槽への供給に関するトリガイベントを検出するトリガイベント検出部と、
前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む第２肥料の前記混合液における濃度を選択的に、所定間隔で測定する第２肥料濃度センサの測定値を取得する測定値取得部と、
前記第２肥料の供給を指示する第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料を前記混合槽に供給する第２肥料供給部に出力する第２肥料供給制御部と、
を有し、
前記第２肥料供給制御部は、前記トリガイベント検出部が前記トリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料供給部に出力する、
追肥管理装置。
前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、
前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、を有する水耕栽培システムの追肥管理装置であって、
複数の肥料成分を含む第１肥料の前記混合槽への供給に関するトリガイベントを検出するトリガイベント検出部と、
前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む第２肥料の前記混合液における濃度を選択的に、所定間隔で測定する第２肥料濃度センサの測定値を取得する測定値取得部と、
前記第２肥料の供給を指示する第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料を前記混合槽に供給する第２肥料供給部に出力する第２肥料供給制御部と、
を有し、
前記第２肥料供給制御部は、前記トリガイベント検出部が前記トリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料供給部に出力する、
追肥管理装置。
【請求項2】
請求項１に記載の追肥管理装置において、
前記第２肥料供給制御部は、前記対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の複数の前記測定値の平均に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
前記第２肥料供給制御部は、前記対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の複数の前記測定値の平均に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
【請求項3】
請求項１に記載の追肥管理装置において、
前記第２肥料供給制御部は、前記イベント間隔のうちの後半の期間を前記対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
前記第２肥料供給制御部は、前記イベント間隔のうちの後半の期間を前記対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
【請求項4】
請求項１に記載の追肥管理装置において、
前記第２肥料供給制御部は、前記第２肥料を追肥しておらず、且つ、連続する複数のイベント間隔のそれぞれの一部を対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
前記第２肥料供給制御部は、前記第２肥料を追肥しておらず、且つ、連続する複数のイベント間隔のそれぞれの一部を対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する、
追肥管理装置。
【請求項5】
肥料の溶媒を供給する溶媒供給部と、
前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、
前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、
を有する水耕栽培システムであって、
請求項１から４のいずれか一つに記載の追肥管理装置と、
前記第２肥料供給部と、
前記第２肥料濃度センサと、
前記第１肥料を前記混合槽に供給する第１肥料供給部と、
複数の肥料成分を含む第１肥料と前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む前記第２肥料と前記溶媒とを含む混合液における前記肥料の前記混合槽内における濃度を測定する濃度センサと、
前記溶媒供給部から前記溶媒が供給された場合、前記濃度センサによって測定された前記肥料の濃度の測定値に基づいて、前記第１肥料の前記混合槽への供給を制御する第１肥料供給制御部と、
を有する、
水耕栽培システム。
前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、
前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、
を有する水耕栽培システムであって、
請求項１から４のいずれか一つに記載の追肥管理装置と、
前記第２肥料供給部と、
前記第２肥料濃度センサと、
前記第１肥料を前記混合槽に供給する第１肥料供給部と、
複数の肥料成分を含む第１肥料と前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む前記第２肥料と前記溶媒とを含む混合液における前記肥料の前記混合槽内における濃度を測定する濃度センサと、
前記溶媒供給部から前記溶媒が供給された場合、前記濃度センサによって測定された前記肥料の濃度の測定値に基づいて、前記第１肥料の前記混合槽への供給を制御する第１肥料供給制御部と、
を有する、
水耕栽培システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水耕栽培システムにおける肥料の濃度を管理する追肥管理装置及び水耕栽培システムに関する。
【背景技術】
【0002】
水耕栽培システムにおいて、ＥＣ（Electrical Conductivity）調整、及び、ｐＨ調整によって養液の濃度管理を行うことが知られている。ＥＣ調整は、例えば、複数の肥料原液を調合した調合肥料の濃度をターゲットに行う。しかしながら、水耕栽培によって栽培する植物には、養液に含まれる成分のうち特定の成分の吸収が早い種類または個体がある。このため、ＥＣ調整だけでは、特定の成分が不足することによって、養液成分のバランスが崩れる可能性がある。養液成分のバランスが崩れた場合、植物の収量または品質が低下する可能性がある。
【0003】
養液成分のバランスを保つためには、水耕栽培システムにおける養液全体を入れ替えることも行われる場合がある。しかしながら、養液全体の入れ替えは、作業負担または資源ロスも大きく、さらには、コスト増加にもつながる。
【0004】
栽培する植物に必要な成分を適宜補充することが望まれている。例えば、特許文献１では、選択性イオン電極センサによって、養液中の特定の成分の濃度を定期的に検出した結果に応じて、前記特定の成分を補給する養液栽培装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平０２－３０８７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、水耕栽培システムにおいて、給水を行う場合、肥料の濃度が大きく変動する。前記特許文献１に開示されている養液栽培装置では、給水が行われる前提となっていない。このため、前記特許文献１に開示されている養液栽培装置において、給水時の測定値に基づいて補給を行うと、成分の誤差が大きくなる可能性がある。
【0007】
また、選択性イオン電極センサは、測定に時間がかかったり、精度が高くなかったりする。例えば、選択性イオン電極センサにおいて精度を高めるには、校正頻度を上げなければならない場合がある。また、上述のように、水耕栽培システムには、給水、ＥＣ調整等のイベントが発生するため、これらのイベントを前提とした養液成分の調整が望まれる。
【0008】
本発明の目的は、水耕栽培システム中に流れる肥料成分のうち、一部の肥料成分が低下している場合でも、精度良く肥料成分のバランスを改善できる追肥管理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施形態に係る追肥管理装置は、肥料の溶媒を供給する溶媒供給部と、前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、複数の肥料成分を含む第１肥料を前記混合槽に供給する第１肥料供給部と、前記混合槽内の混合液における前記肥料の濃度である第１測定値を測定する濃度センサと、を有する水耕栽培システムの追肥管理装置である。前記追肥管理装置は、複数の肥料成分を含む第１肥料の前記混合槽への供給に関するトリガイベントを検出するトリガイベント検出部と、前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む第２肥料の前記混合液における濃度を選択的に、所定間隔で測定する第２肥料濃度センサの測定値を取得する測定値取得部と、前記第２肥料の供給を指示する第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料を前記混合槽に供給する第２肥料供給部に出力する第２肥料供給制御部と、を有する。前記第２肥料供給制御部は、前記トリガイベント検出部が前記トリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料供給部に出力する（第１の構成）。
【0010】
上述の構成では、所定のトリガイベントが発生する間のイベント間隔の期間内に、第１肥料に含まれる一部の肥料成分が低下している場合でも、前記肥料成分を含む第２肥料を追肥することによって、前記肥料成分を補うことができる。また、前記イベント間隔のうちの一部を対象期間とすることにより、特定のタイミングで計測した計測値に基づいた制御に比べて、突発的な誤差の発生を抑制することができる。これにより、水耕栽培システム中に流れる肥料成分のうち、一部の肥料成分が低下している場合でも、肥料成分バランスを改善することができる。
【0011】
第１の構成において、前記第２肥料供給制御部は、前記対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の複数の前記測定値の平均に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する（第２の構成）。
【0012】
上述の構成では、対象期間内に測定された第２肥料の濃度の測定値の平均に基づいて精度よく第２肥料の濃度を制御できる。
【0013】
前記第１の構成において、前記第２肥料供給制御部は、前記イベント間隔のうちの後半の期間を前記対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する（第３の構成）。
【0014】
上述の構成では、溶媒または第１肥料の供給の影響を受けにくい期間を対象期間として、第２肥料の濃度を制御できる。これにより、第２肥料の過剰施肥を抑えることができる。
【0015】
前記第１の構成において、前記第２肥料供給制御部は、前記第２肥料を追肥しておらず、且つ、連続する複数のイベント間隔のそれぞれの一部を対象期間として、前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を出力する（第４の構成）。
【0016】
上述の構成では、第２肥料供給制御部は、第２肥料供給制御信号の出力処理において、第２肥料の供給の影響が少ない複数のイベント間隔における第２肥料の濃度の測定値を参照する。これにより、参照する前記測定値の数を増やすことができる。このため、精度よく第２肥料の濃度を制御できる。
【0017】
本発明の一実施形態に係る水耕栽培システムは、肥料の溶媒を供給する溶媒供給部と、前記肥料及び前記溶媒を混合する混合槽と、前記混合槽から混合液が供給される供給経路及び前記混合槽に排出液を排出する排出経路によって前記混合槽に対して接続されている栽培ベッドと、を有する。前記水耕栽培システムは、第１から第４のいずれか一つの構成に係る追肥管理装置と、前記第２肥料供給部と、前記第２肥料濃度センサと、前記第１肥料を前記混合槽に供給する第１肥料供給部と、複数の肥料成分を含む第１肥料と前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む前記第２肥料と前記溶媒とを含む混合液における前記肥料の前記混合槽内における濃度を測定する濃度センサと、前記溶媒供給部から前記溶媒が供給された場合、前記濃度センサによって測定された前記肥料の濃度の測定値に基づいて、前記第１肥料の前記混合槽への供給を制御する第１肥料供給制御部と、を有する。（第５の構成）。
【0018】
上述の構成では、所定のトリガイベントが発生する間のイベント間隔の期間内に、第１肥料に含まれる一部の肥料成分が低下している場合でも、前記肥料成分を含む第２肥料を追肥することによって、前記肥料成分を補うことができる。また、前記イベント間隔のうちの一部を対象期間とすることにより、特定のタイミングで計測した計測値に基づいた制御に比べて、突発的な誤差の発生を抑制することができる。これにより、水耕栽培システム中に流れる肥料成分のうち、一部の肥料成分が低下している場合でも、肥料成分バランスを改善することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一実施形態に係る追肥管理装置は、複数の肥料成分を含む第１肥料の前記混合槽への供給に関するトリガイベントを検出するトリガイベント検出部と、前記第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む第２肥料の前記混合液における濃度を選択的に、所定間隔で測定する第２肥料濃度センサの測定値を取得する測定値取得部と、前記第２肥料の供給を指示する第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料を前記混合槽に供給する第２肥料供給部に出力する第２肥料供給制御部と、を有する。前記第２肥料供給制御部は、前記トリガイベント検出部が前記トリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時とその１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で前記第２肥料濃度センサによって測定された前記第２肥料の濃度の前記測定値に基づいて、前記第２肥料供給制御信号を生成して、前記第２肥料供給部に出力する。
【0020】
これにより、水耕栽培システム中に流れる肥料成分のうち、一部の肥料成分が低下している場合でも、肥料成分バランスを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【0023】
＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、実施形態１に係る水耕栽培システム１の概略構成を示す図である。水耕栽培システム１は、植物を水耕栽培によって栽培するシステムである。水耕栽培システム１は、水供給部（溶媒供給部）２０と、混合槽２２と、栽培ベッド９０と、第１肥料供給部３０と、第２肥料供給部４０と、レベルセンサ５１と、濃度センサ５２と、第２肥料濃度センサ５４と、濃度管理装置（追肥管理装置）１１と、撹拌装置８１と、を有する。
（全体構成）
図１は、実施形態１に係る水耕栽培システム１の概略構成を示す図である。水耕栽培システム１は、植物を水耕栽培によって栽培するシステムである。水耕栽培システム１は、水供給部（溶媒供給部）２０と、混合槽２２と、栽培ベッド９０と、第１肥料供給部３０と、第２肥料供給部４０と、レベルセンサ５１と、濃度センサ５２と、第２肥料濃度センサ５４と、濃度管理装置（追肥管理装置）１１と、撹拌装置８１と、を有する。
【0024】
水供給部２０は、原水槽２１と、水供給ポンプＰ２１とを有する。原水槽２１は、肥料の溶媒としての水を貯留している。水供給ポンプＰ２１は原水槽２１に貯留されている水（溶媒）を、混合槽２２に供給する。
【0025】
混合槽２２は、肥料及び水を混合する槽である。
【0026】
栽培ベッド９０は、植物を栽培する栽培槽と、栽培槽に流す養液の給液管と、栽培槽から養液を排出する排出管とを含む。栽培ベッド９０は、養液の供給経路９１及び排出経路９２によって混合槽２２に対して接続されている。供給経路９１は、養液供給ポンプＰ２２と、流量計Ｆ２２と、制御弁Ｂ９０とを含む。養液供給ポンプＰ２２は混合槽２２に貯留されている養液を、栽培ベッド９０に供給する。流量計Ｆ２２は、供給経路９１における養液の流量を測定し、測定値を濃度管理装置１１に送信する。制御弁Ｂ９０は、濃度管理装置１１から出力される制御信号に応じて開閉する。制御弁Ｂ９０は、例えば、電磁弁により構成することができる。排出経路９２は、第１排液管９２１と、排液槽２３と、第２排液管９２２と、排液ポンプＰ２３とを有する。
【0027】
第１排液管９２１は、前記排出管に一端が接続されているとともに、他端が排液槽２３に配置されている。栽培ベッド９０を通過した養液は、第１排液管９２１によって排液槽２３に排出される。
【0028】
排液槽２３は、栽培ベッド９０から排出された養液を一時的に貯留する。
【0029】
第２排液管９２２は、一端が排液槽２３に配置されているとともに、他端が混合槽２２に配置されている。
【0030】
排液ポンプＰ２３は、排液槽２３に貯留されている養液を混合槽２２に還流させる。
【0031】
第１肥料供給部３０は、第１肥料貯留槽３１，３２と、第１肥料ポンプＰ３１，Ｐ３２とを有する。第１肥料貯留槽３１，３２は、互いに異なる肥料成分の肥料原液を貯留している。第１肥料貯留槽３１は、窒素Ｎ（ＮＯ３、ＮＨ４）、リンＰ（ＰＯ４）、カリウムＫ、カルシウムＣａ、マグネシウムＭｇ、または、硫黄Ｓ（ＳＯ４）等のうち、少なくとも１つの成分である第１肥料成分を含む肥料原液を貯留している。第１肥料貯留槽３２は、窒素Ｎ（ＮＯ３、ＮＨ４）、リンＰ（ＰＯ４）、カリウムＫ、カルシウムＣａ、マグネシウムＭｇ、または、硫黄Ｓ（ＳＯ４）等のうち少なくとも１つの成分を含み、前記第１肥料成分とは異なるバランスで配合された第２肥料成分を含む肥料原液を貯留している。また、第１肥料成分または第２肥料成分の少なくとも一方は、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ホウ素Ｂ、亜鉛Ｚｎ、モリブデンＭｏ、銅Ｃｕ等の微量要素のうち少なくとも１つの要素を含んでいてもよい。第１肥料ポンプＰ３１は、第１肥料貯留槽３１に貯留されている肥料原液を混合槽２２に供給する。第１肥料ポンプＰ３２は、第１肥料貯留槽３２に貯留されている肥料原液を混合槽２２に供給する。第１肥料供給部３０によって、第１肥料成分及び第２肥料成分が混合槽２２に供給される。言い換えれば、第１肥料貯留槽３１に貯留されている第１肥料成分を含む肥料原液と、第１肥料貯留槽３２に貯留されている第２肥料成分を含む肥料原液とが混合槽２２において所定の割合で調合される。第１肥料供給部３０によって供給される液肥を、以下では「第１肥料」と称する。第１肥料成分は、複数の肥料成分を含む。
【0032】
第２肥料供給部４０は、第２肥料貯留槽４１と、第２肥料ポンプＰ４１とを有する。第２肥料貯留槽４１には、第１肥料に含まれる一部の肥料成分を含む液肥が貯留されている。第２肥料貯留槽４１には、第１肥料の第１肥料成分及び第２肥料成分のうちの一部の成分を含む第２肥料が貯留されている。第２肥料は、例えば、単肥である。第２肥料貯留槽４１に貯留される第２肥料としては、例えば、第１肥料に含まれる複数の肥料成分のうち、窒素Ｎ（ＮＯ３、ＮＨ４）、リンＰ（ＰＯ４）、カリウムＫ、カルシウムＣａ、マグネシウムＭｇ、または、硫黄Ｓ（ＳＯ４）等の１つの成分を含む肥料が挙げられる。第２肥料は、例えば、第１肥料に含まれる肥料成分のうち、栽培ベッド９０で栽培されている植物による吸収が早い成分を含む。ただし、ＫＮＯ３など成分が結合された材料を使う場合や、減少する成分が複数ある場合には成分を組み合わせてもよい。肥料として第２肥料ポンプＰ４１は、第２肥料貯留槽４１に貯留されている液肥を混合槽２２に供給する。
【0033】
レベルセンサ５１は、混合槽２２内の混合液の水位を計測する。
【0034】
濃度センサ５２は、混合槽２２内の混合液における肥料の濃度を測定する。濃度センサ５２は、例えば、電気伝導率に基づいて肥料の濃度を測定するＥＣセンサによって構成できる。
【0035】
第２肥料濃度センサ５４は、混合槽２２内の混合液における第２肥料の濃度を、選択的に、所定間隔で測定する。第２肥料濃度センサ５４は、例えば、選択性イオン電極センサによって構成できる。
【0036】
濃度管理装置１１は、水耕栽培システム１の各種制御を行う。例えば、濃度管理装置１１は、各ポンプに制御信号を出力することによって各ポンプを開閉制御する。また、濃度管理装置１１は、撹拌装置８１のモータＭ８１の駆動を制御する。また、濃度管理装置１１は、レベルセンサ５１、濃度センサ５２、第２肥料濃度センサ５４及び流量計Ｆ２２の測定データを定期的に取得し、図示しない記憶部に記憶する。濃度管理装置１１の詳細については後述する。
【0037】
撹拌装置８１は、混合槽２２内の肥料及び溶媒を混合する。撹拌装置８１は、例えば、モータＭ８１の駆動力によって駆動する撹拌翼を有する。
【0038】
（濃度管理装置の詳細）
図２は、実施形態１に係る水耕栽培システム１が有する濃度管理装置１１の概略構成を示す機能ブロック図である。
図２は、実施形態１に係る水耕栽培システム１が有する濃度管理装置１１の概略構成を示す機能ブロック図である。
【0039】
濃度管理装置１１は、水供給制御部１１１と、第１肥料供給制御部１１２と、トリガイベント検出部１１３と、第２測定値取得部（測定値取得部）１１４と、第２肥料供給制御部１１５とを有する。
【0040】
水供給制御部１１１は、レベルセンサ５１が測定した水位が、所定の水位になった場合、水の供給を指示する水供給制御信号ＳＩＧ１１を生成し、水供給部２０に出力する。具体的には、水供給制御部１１１は、水供給制御信号ＳＩＧ１１を、水供給ポンプＰ２１に出力する。
【0041】
第１肥料供給制御部１１２は、水供給部２０から水が供給された場合、濃度センサ５２によって測定された前記肥料の濃度の第１測定値（測定値）に基づいて、前記第１肥料の供給を指示する第１肥料供給制御信号ＳＩＧ１２を生成し、第１肥料供給部３０に出力する。具体的には、第１肥料供給制御部１１２は、第１肥料ポンプＰ３１，Ｐ３２に第１肥料供給制御信号ＳＩＧ１２を出力する。
【0042】
トリガイベント検出部１１３は、前記第１肥料の混合槽２２への供給に関するトリガイベントを検出する。前記トリガイベントは、例えば、水供給制御部１１１による給水である。
【0043】
第２測定値取得部１１４は、第２肥料濃度センサ５４の第２測定値（第２肥料の濃度の測定値）を取得する。第２測定値取得部１１４は、取得した第２測定値を第２肥料供給制御部１１５に出力する。
【0044】
第２肥料供給制御部１１５は、トリガイベント検出部１１３が前記トリガイベントを検出した場合、検出されたトリガイベントの発生時と、その１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時とのイベント間隔のうち一部の対象期間内で第２肥料濃度センサ５４によって測定された前記第２肥料の濃度の第２測定値に基づいて、前記第２肥料の供給を指示する第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を生成し、第２肥料供給部４０に出力する。具体的には、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を、第２肥料ポンプＰ４１に出力する。
【0045】
上述したように、水耕栽培システム１の濃度管理装置１１は、追肥管理装置としての機能を有する。すなわち、濃度管理装置１１は、トリガイベント検出部１１３と、第２測定値取得部１１４と、第２肥料供給制御部１１５と、を有する。上述の構成では、所定のトリガイベントが発生する間のイベント間隔の期間内に、第１肥料に含まれる一部の肥料成分が低下している場合でも、前記肥料成分を含む第２肥料を追肥することによって、前記肥料成分を補うことができる。また、前記イベント間隔のうちの一部を対象期間とすることにより、特定のタイミングで計測した計測値に基づいた制御に比べて、突発的な誤差の発生を抑制することができる。これにより、肥料成分バランスを改善することができる。
【0046】
＜実施形態２＞
（全体構成）
図３は、実施形態２に係る水耕栽培システム２の概略構成を示す図である。実施形態２に係る水耕栽培システム２は、ｐＨ調整を行う点で、実施形態１に係る水耕栽培システム１と異なる。以下では、実施形態１と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
（全体構成）
図３は、実施形態２に係る水耕栽培システム２の概略構成を示す図である。実施形態２に係る水耕栽培システム２は、ｐＨ調整を行う点で、実施形態１に係る水耕栽培システム１と異なる。以下では、実施形態１と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【0047】
水耕栽培システム２は、水供給部（溶媒供給部）２０と、混合槽２２と、栽培ベッド９０と、第１肥料供給部３０と、第２肥料供給部４０と、ｐＨ調整剤供給部６０と、レベルセンサ５１と、濃度センサ５２と、第２肥料濃度センサ５４と、ｐＨセンサ５５と、濃度管理装置（追肥管理装置）１２と、撹拌装置８１と、を有する。
【0048】
ｐＨ調整剤供給部６０は、ｐＨアップ剤貯留槽６１と、ｐＨアップ剤ポンプＰ６１と、ｐＨダウン剤貯留槽６２と、ｐＨダウン剤ポンプＰ６２とを有する。ｐＨアップ剤貯留槽６１は、ｐＨアップ剤を貯留している。ｐＨアップ剤ポンプＰ６１は、ｐＨアップ剤貯留槽６１に貯留されているｐＨアップ剤を混合槽２２に供給する。ｐＨアップ剤には、水酸化カリウム等、ｐＨを上げる公知の薬剤を使用できる。ｐＨダウン剤貯留槽６２は、ｐＨダウン剤を貯留している。ｐＨダウン剤には、例えば、正リン酸等、ｐＨを下げる公知の薬剤を使用できる。ｐＨダウン剤ポンプＰ６２は、ｐＨダウン剤貯留槽６２に貯留されているｐＨダウン剤を混合槽２２に供給する。
【0049】
ｐＨセンサ５５は、混合槽２２内の混合液におけるｐＨを測定する。ｐＨセンサには、公知のセンサを用いることができる。
【0050】
（濃度管理装置の詳細）
図４は、実施形態２に係る水耕栽培システム２が有する濃度管理装置１２の概略構成を示す機能ブロック図である。
図４は、実施形態２に係る水耕栽培システム２が有する濃度管理装置１２の概略構成を示す機能ブロック図である。
【0051】
濃度管理装置１２は、水供給制御部１１１と、第１肥料供給制御部１１２と、ｐＨ調整剤供給制御部１２１と、トリガイベント検出部１１３と、第２測定値取得部１１４と、第２肥料供給制御部１１５とを有する。
【0052】
ｐＨ調整剤供給制御部１２１は、ｐＨセンサ５５によって測定されたｐＨ測定値に基づいて、ｐＨ調整剤の供給を指示するｐＨ調整剤供給制御信号ＳＩＧ２１を生成し、ｐＨ調整剤供給部６０に出力する。具体的には、ｐＨ測定値が目標値以上である場合、ｐＨ調整剤供給制御部１２１は、ｐＨダウン剤ポンプＰ６２にｐＨ調整剤供給制御信号ＳＩＧ２１を出力する。また、ｐＨ測定値が目標値未満である場合、ｐＨ調整剤供給制御部１２１は、ｐＨアップ剤ポンプＰ６１にｐＨ調整剤供給制御信号ＳＩＧ２１を出力する。
【0053】
ｐＨ調整剤供給制御部１２１によるｐＨ値の調整によって、肥料の濃度が変化する場合にも対応できる。これにより、ｐＨ値の調整を行いつつ、第２肥料の濃度をより精度よく管理できる。
【0054】
（濃度管理装置による濃度管理方法）
図３及び図４に加えて、図５から図１０を参照して、濃度管理装置１２による濃度管理方法Ｓ１について説明する。図５は、実施形態２に係る濃度管理装置１２による濃度管理方法Ｓ１の流れを示すフローチャートである。図６は、濃度管理方法Ｓ１における給水、ＥＣ調整、ｐＨ調整及び追肥のタイムラインを示す図である。なお、図６から図１０の各図の「Ｔ」は、ある時の給水とその次の給水とのイベント間隔の単位を示している。言い換えれば、「Ｔ］は、給水の周期を表している。また、図６のタイムラインに示す目盛りは、例えば、各種の測定を行う周期である測定期間である。図６では、例示的に、１周期（＝１Ｔ）が１２の測定期間を含む。実際の給水のタイミングは、水位に基づくが、説明の便宜上、おおむね１Ｔごとに行われることを前提とする。すなわち、測定期間は時間間隔に基づく周期であるが、実際の給水の周期は水位に基づく周期であるため、測定期間の周期と、実際の給水の周期とは非同期である。このため、厳密には、測定のタイミングと給水のタイミングとにズレが生じる。このズレによる測定値の誤差は、無視可能な誤差の範囲とみなすことができる。
図３及び図４に加えて、図５から図１０を参照して、濃度管理装置１２による濃度管理方法Ｓ１について説明する。図５は、実施形態２に係る濃度管理装置１２による濃度管理方法Ｓ１の流れを示すフローチャートである。図６は、濃度管理方法Ｓ１における給水、ＥＣ調整、ｐＨ調整及び追肥のタイムラインを示す図である。なお、図６から図１０の各図の「Ｔ」は、ある時の給水とその次の給水とのイベント間隔の単位を示している。言い換えれば、「Ｔ］は、給水の周期を表している。また、図６のタイムラインに示す目盛りは、例えば、各種の測定を行う周期である測定期間である。図６では、例示的に、１周期（＝１Ｔ）が１２の測定期間を含む。実際の給水のタイミングは、水位に基づくが、説明の便宜上、おおむね１Ｔごとに行われることを前提とする。すなわち、測定期間は時間間隔に基づく周期であるが、実際の給水の周期は水位に基づく周期であるため、測定期間の周期と、実際の給水の周期とは非同期である。このため、厳密には、測定のタイミングと給水のタイミングとにズレが生じる。このズレによる測定値の誤差は、無視可能な誤差の範囲とみなすことができる。
【0055】
以下に説明する濃度管理方法Ｓ１は、説明のための前提として、混合槽２２の満水状態から開始する（図６から図１０に示す「０Ｔ」の開始時刻のタイミング）。図７では、水位が満水状態に対してどの程度の割合であるかに応じて０から１までの指数値によって水位を表している。図７では、水位が満水状態の場合、水位指数は「１」である。
【0056】
濃度管理方法Ｓ１の処理を開始すると（ＳＴＡＲＴ）、水供給制御部１１１は、給水の要否を判定する。図７は、水位の時間推移を示すグラフである。水供給制御部１１１は、レベルセンサ５１によって計測される水位が、所定の給水水位Ｔｈ１以上である場合、次の測定期間において給水の要否の判定をさらに継続する（Ｓ１１において「ＮＯ」）。水供給制御部１１１は、レベルセンサ５１によって計測される水位が、所定の給水水位Ｔｈ１未満である場合（Ｓ１１において「ＹＥＳ」）、水供給制御部１１１は、水供給部２０を制御して給水を行う（Ｓ１２）。図７の１Ｔの位置に示すように、水供給制御部１１１は、水位が満水になるまで給水制御を行う。
【0057】
次に、第１肥料供給制御部１１２が、第１肥料供給部３０を制御して第１肥料を供給するとともに、ｐＨ調整剤供給制御部１２１が、ｐＨ調整剤供給部６０を制御してｐＨ調整剤を供給する（Ｓ１３）。図８は、肥料全体の濃度の時間推移を示すグラフである。図８では、混合槽２２の混合液中における肥料の濃度の目標値を指数化して示している。「１」が目標となる濃度指数の値である。濃度値は、濃度センサ５２の第１測定値に基づいて調整される。第１測定値は、上述の通り、例えば、ＥＣ値である。図８に示すように、給水直後には、肥料の濃度が希釈されている。そこで、第１肥料供給制御部１１２は、第１肥料供給部３０を制御することによって、ＥＣ調整を行う。ＥＣ調整では、目標となる第１肥料の濃度指数である「１」に対応するＥＣ値となるように第１肥料が、第１肥料貯留槽３１，３２から投入される。これにより、図８に示すように、濃度指数が目標値「１」に調整される。なお、前述の図７及び図８では、グラフを簡略化して示しているが、実際には、植物による水分または肥料の吸収量が変動したり、調整に時間がかかったりするため、直線的に変化しない場合もある。また、ｐＨについても、ｐＨ調整剤供給制御部１２１によって、目標値に調整される。
【0058】
次に、トリガイベント検出部１１３が前記第１肥料の供給に関するトリガイベントを検出したことに応じて、第２肥料の供給の要否を判断するために、第２肥料供給制御部１１５が、第２肥料の濃度を計算する（Ｓ１４）。図９は、管理を行わない場合における第２肥料の濃度の時間推移を示すグラフである。図１０は、管理を行う場合における第２肥料の濃度の時間推移を示すグラフである。なお、図９及び図１０では、第２肥料の濃度の目標値を指数化して示している。「１」が目標となる濃度指数の値である。上述のように第１肥料の投入によってＥＣ調整だけを行った場合、図９に示すように、第２肥料の濃度が減少することがある。なお、詳しくは説明しないが、上述の通りＥＣ調整を行う場合、第２肥料の濃度が減少した分は、別の成分の割合が増加しているといえる。
【0059】
第２肥料の濃度は、植物が第２肥料に含まれる成分を吸収することによって減少する。このため、図９に示す例では、第２肥料の濃度は、目標値「１」に対して、時間の経過とともに、より乖離する。実際は、給水、ＥＣ調整またはｐＨ調整が行われた場合、これらによる調整が循環系にいきわたるためには、養液が循環系を少なくとも１回巡回する程度以上の時間を要する。したがって給水の周期を考慮せずに濃度の測定データを使って平均すると測定誤差が大きくなる。なお、循環系とは、例えば、混合槽２２と、供給経路９１と、排出経路９２と、栽培ベッド９０とから構成される閉じた養液の経路のことを意味する。
【0060】
そこで、第２肥料供給制御部１１５は、以下のように対象期間を抽出し、第２肥料の追肥制御を行う。まず、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料の供給の要否を判断するために、例えば、検出されたトリガイベントの発生時と、その１つ前に発生した前回トリガイベントの発生時（０Ｔ）とのイベント間隔のうち一部の対象期間において第２肥料濃度センサ５４によって測定された前記第２肥料の濃度の第２測定値の平均値を求める。図６に示す例では、前記対象期間は、トリガイベントの発生時（＝１Ｔの開始時刻）から前の６つの測定期間ＤＴ１である。
【0061】
第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料の濃度の第２測定値の前記平均値に基づいて、第２肥料の供給の要否を判定する（Ｓ１５）。第２測定値の前記平均値が所定の閾値Ｔｈ２以上である場合（Ｓ１５において「ＮＯ」、図１０も参照）、次の給水を待ち受ける（Ｓ１１に戻る）。なお、Ｓ１５では、閾値Ｔｈ２は、目標値（＝１）に一致していてもよい。第２測定値の前記平均値が、閾値Ｔｈ２よりも低い場合（Ｓ１５において「ＹＥＳ」）、第２肥料供給制御部１１５は、例えば、以下に説明するとおり、第２肥料の追肥量Ｖｆを算出する（Ｓ１６）。
【0062】
まず、式（１）に従って追肥濃度Ｃａａを設定する。
Ｃａａ＝２・（Ｃｔｇ－Ｃｍ） ・・・ （１）
上述の式（１）及び以下に説明する式（２）及び（３）における記号の意味及び単位は以下の通りである。
目標濃度 Ｃｔｇ （ｐｐｍ）
追肥濃度 Ｃａａ （ｐｐｍ）
測定値（平均濃度） Ｃｍ （ｐｐｍ）
追肥量（容量） Ｖｆ （Ｌ）
養液容量 Ｖｓｏｌ （Ｌ）
追肥原液濃度 Ｃｕｎｄ （ｐｐｍ）
なお、上述の式（１）において「２倍」しているのは、追肥のタイミングが追肥量Ｖｆの算出時よりも未来にあるので、その追肥時までにさらに成分が減少していることを予め織り込むためである。
Ｃａａ＝２・（Ｃｔｇ－Ｃｍ） ・・・ （１）
上述の式（１）及び以下に説明する式（２）及び（３）における記号の意味及び単位は以下の通りである。
目標濃度 Ｃｔｇ （ｐｐｍ）
追肥濃度 Ｃａａ （ｐｐｍ）
測定値（平均濃度） Ｃｍ （ｐｐｍ）
追肥量（容量） Ｖｆ （Ｌ）
養液容量 Ｖｓｏｌ （Ｌ）
追肥原液濃度 Ｃｕｎｄ （ｐｐｍ）
なお、上述の式（１）において「２倍」しているのは、追肥のタイミングが追肥量Ｖｆの算出時よりも未来にあるので、その追肥時までにさらに成分が減少していることを予め織り込むためである。
【0063】
追肥後の養液全体の濃度は以下の式（２）に示す通り表すことができる。なお、以下では、説明の便宜上、ｐｐｍ≒ｍｇ／Ｌとみなして計算している。
追肥後の濃度 ＝ （Ｃｍ・Ｖｓｏｌ ＋ Ｃｕｎｄ・Ｖｆ）／（Ｖｓｏｌ ＋ Ｖｆ） ＝ Ｃｍ＋Ｃａａ ・・・ （２）
式（２）を追肥量Ｖｆについて整理すると以下の式（３）を得る。
Ｖｆ＝Ｖｓｏｌ・Ｃａａ／（Ｃｕｎｄ－Ｃｍ－Ｃａａ） ・・・ （３）
次に、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料の追肥時刻まで待機する（Ｓ１７）。追肥は、図６の第３周期２Ｔの開始時刻の位置に示す次の給水までに行う。例えば、追肥時刻は、以下に示す（Ａ１）または（Ａ２）の通り決定することができる。
（Ａ１）処理開始における第１周期０Ｔの開始時刻と、対象期間の６つの測定期間ＤＴ１の中心時刻との間を時間ｔ１１とする。次の第２周期１Ｔの開始時刻からｔ１１経過した時刻を追肥時刻ｔ１２とする（図６参照）。
（Ａ２）満水水位から給水水位Ｔｈ１（図７参照）の範囲の所定の水位になった時刻を追肥時刻とする。なお、給水水位Ｔｈ１は、満水水位の１／４以下であってもよい。また、前記所定の水位は、例えば、水位が満水水位の１／４となる値とすることができる。
追肥後の濃度 ＝ （Ｃｍ・Ｖｓｏｌ ＋ Ｃｕｎｄ・Ｖｆ）／（Ｖｓｏｌ ＋ Ｖｆ） ＝ Ｃｍ＋Ｃａａ ・・・ （２）
式（２）を追肥量Ｖｆについて整理すると以下の式（３）を得る。
Ｖｆ＝Ｖｓｏｌ・Ｃａａ／（Ｃｕｎｄ－Ｃｍ－Ｃａａ） ・・・ （３）
次に、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料の追肥時刻まで待機する（Ｓ１７）。追肥は、図６の第３周期２Ｔの開始時刻の位置に示す次の給水までに行う。例えば、追肥時刻は、以下に示す（Ａ１）または（Ａ２）の通り決定することができる。
（Ａ１）処理開始における第１周期０Ｔの開始時刻と、対象期間の６つの測定期間ＤＴ１の中心時刻との間を時間ｔ１１とする。次の第２周期１Ｔの開始時刻からｔ１１経過した時刻を追肥時刻ｔ１２とする（図６参照）。
（Ａ２）満水水位から給水水位Ｔｈ１（図７参照）の範囲の所定の水位になった時刻を追肥時刻とする。なお、給水水位Ｔｈ１は、満水水位の１／４以下であってもよい。また、前記所定の水位は、例えば、水位が満水水位の１／４となる値とすることができる。
【0064】
現在時刻が、上述の（Ａ１）または（Ａ２）によって決定された追肥時刻となった場合（Ｓ１７において「ＹＥＳ」）、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料供給部４０を制御して、算出した追肥量の第２肥料を供給する（Ｓ１８）。図１０に示すように、第２周期１Ｔにおいて追肥が行われることで、第２肥料の濃度を目標値である「１」まで増加させることができる。
【0065】
処理は、再度、次の給水を待ち受ける（Ｓ１１に戻る）。
【0066】
以上に説明したように、第２肥料供給制御部１１５は、前記イベント間隔のうちの後半の期間を前記対象期間として、前記第２測定値に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を出力する。このため、給水、第１肥料によるＥＣ調整またはｐＨ調整の供給の影響を受けにくい期間を対象期間として、第２肥料の濃度を制御できる。これにより、第２肥料の過剰施肥を抑えることができる。
【0067】
また、第２肥料供給制御部１１５は、前記対象期間内で第２肥料濃度センサ５４によって測定された前記第２肥料の濃度の複数の前記第２測定値の平均に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を出力する。
【0068】
養液の循環に伴って養液は均一化されるため、前記イベント間隔のうちの後半の期間には均一化が進む。養液の均一化が進んだ前記イベント間隔の後半に位置する複数の測定期間において測定を行って平均値を求めることで、濃度管理の精度を向上させることができる。よって、精度よく第２肥料の濃度を制御できる。また、第２肥料濃度センサ５４を構成する選択性イオン電極センサを頻繁に校正しなくても、濃度管理の精度を保つことができる。
【0069】
【0070】
図１１に示すように、第２肥料供給制御部１１５は、前記第２肥料を追肥しておらず、且つ、連続する複数のイベント間隔のそれぞれの一部を対象期間として、前記第２測定値に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を出力してもよい。例えば、第２周期１Ｔ及び第３周期２Ｔでは、追肥を行わなかった場合、第４周期３Ｔの給水時に、第２肥料供給制御部１１５は、第１周期０Ｔ、第２周期１Ｔ及び第３周期２Ｔのそれぞれの一部を対象期間として、前記対象期間の第２測定値に基づいて追肥量を算出する。なお、図１１では、給水、ＥＣ調整及びｐＨ調整を「給水等」と表している。
【0071】
より詳細には、第２肥料供給制御部１１５は、トリガイベントである第４周期の給水の発生時に、図１１に示す第１周期０Ｔの第１測定期間ＤＴ１１、第２周期１Ｔの第２測定期間ＤＴ１２及び第３周期２Ｔの第３測定期間ＤＴ１３において測定された第２測定値の平均値を算出する。第１測定期間ＤＴ１１、第２測定期間ＤＴ１２及び第３測定期間ＤＴ１３は、例えば、それぞれの周期の後半である。第４周期３Ｔでは、第２測定値の平均値は所定の閾値Ｔｈ２を下回っているので、第２肥料供給制御部１１５は、上述したように追肥量及び追肥時刻を決定する。第２肥料供給制御部１１５は、第４周期３Ｔにおいて追肥を行う。以後、第２肥料供給制御部１１５は、第５周期４Ｔ、第６周期５Ｔ及び第７周期６Ｔの測定期間ＤＴ２１、ＤＴ２２及びＤＴ２３の第２測定値の平均値に基づいて、第８周期７Ｔにおける追肥を決定する。第９周期８Ｔ以降も同様である。
【0072】
上述の構成では、第２肥料供給制御部１１５は、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３の出力処理において、第２肥料の供給の影響が少ない複数のイベント間隔における第２測定値を使用する。平均値の算出に使用する測定値の数を増やすことができる。このため、精度よく第２肥料の濃度を制御できる。例えば、上述した測定値の誤差をより小さくするには、必要な精度に応じて、平均値の算出に使用する測定値の数を増やせばよい。
【0073】
＜実施形態３＞
（全体構成）
図１２は、実施形態３に係る水耕栽培システム３の概略構成を示す図である。図１３は、実施形態３に係る水耕栽培システム３が有する濃度管理装置１３及び追肥管理装置１４の概略構成を示す機能ブロック図である。実施形態３に係る水耕栽培システム３は、濃度管理装置１３とは別に追肥管理装置１４を有する点で、実施形態２に係る水耕栽培システム２と異なる。以下では、実施形態２と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態２と異なる部分についてのみ説明する。
（全体構成）
図１２は、実施形態３に係る水耕栽培システム３の概略構成を示す図である。図１３は、実施形態３に係る水耕栽培システム３が有する濃度管理装置１３及び追肥管理装置１４の概略構成を示す機能ブロック図である。実施形態３に係る水耕栽培システム３は、濃度管理装置１３とは別に追肥管理装置１４を有する点で、実施形態２に係る水耕栽培システム２と異なる。以下では、実施形態２と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態２と異なる部分についてのみ説明する。
【0074】
水耕栽培システム３は、水供給部２０と、混合槽２２と、栽培ベッド９０と、第１肥料供給部３０と、第２肥料供給部４０と、ｐＨ調整剤供給部６０と、レベルセンサ５１と、濃度センサ５２と、第２肥料濃度センサ５４と、ｐＨセンサ５５と、濃度管理装置１３と、追肥管理装置１４と、撹拌装置８１と、を有する。
【0075】
濃度管理装置１３は、水耕栽培システム３において水供給制御、第１肥料供給制御及びｐｈ調整剤供給制御を行う。濃度管理装置１３は、水供給制御部１１１と、第１肥料供給制御部１１２と、ｐＨ調整剤供給制御部１２１と、を有する。
【0076】
追肥管理装置１４は、第２肥料の追肥を制御する。追肥管理装置１４は、レベルセンサ５１、濃度センサ５２、第２肥料濃度センサ５４及び流量計Ｆ２２の測定データを定期的に取得し、図示しない記憶部に記憶してもよい。追肥管理装置１４は、ネットワーク通信によって、濃度管理装置１３から各種測定データを取得してもよい。追肥管理装置１４は、トリガイベント検出部１４１と、第２測定値取得部１４２と、第２肥料供給制御部１４３とを有する。
【0077】
トリガイベント検出部１４１は、前記第１肥料の供給に関するトリガイベントを検出する。トリガイベント検出部１４１は、例えば、濃度管理装置１３から給水を行った旨の通知を受信することによって、前記トリガイベントを検出してもよい。また、トリガイベント検出部１４１は、レベルセンサ５１から、直接、水位の測定データを取得することによって、前記トリガイベントを検出してもよい。
【0078】
第２測定値取得部１４２は、第２肥料濃度センサ５４の第２測定値を取得する。第２測定値取得部１４２は、取得した第２測定値を第２肥料供給制御部１４３に出力する。
【0079】
第２肥料供給制御部１４３は、第２測定値取得部１４２が取得した第２測定値に基づいて、第２肥料供給制御信号ＳＩＧ１３を生成し、第２肥料ポンプＰ４１に出力する。
【0080】
上述の構成では、濃度管理装置１３よって水供給制御、第１肥料供給制御及びｐｈ調整剤供給制御を行う水耕栽培システム３に追肥管理装置１４を追加することにより、後付けで水耕栽培システム３に追肥制御機能を追加することができる。
【0081】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【0082】
前記各実施形態では、特に説明しなかったが、追肥管理装置としての濃度管理装置は、水耕栽培システムの専用の制御装置であってもよいし、サーバ装置、ＰＣ（Personal Computer）端末、又は、タブレット端末等であってもよい。濃度管理装置は、演算装置及び記憶装置を有していてもよく、濃度管理装置における各種機能は、プログラムによってソフトウェア的に実現されていてもよい。また、濃度管理装置における各種機能は、専用の回路によってハードウェア的に実現されていてもよい。水耕栽培システムに含まれる各構成要素は、互いに、電気的に接続されていてもよいし、有線又は無線の通信ネットワークによって通信可能に接続されていてもよい。
【0083】
前記各実施形態では、栽培ベッド９０は、植物を栽培する栽培槽を含む。しかしながら、栽培ベッドは、植物を栽培する培地を含んでいてもよい。
【0084】
前記各実施形態では、特に説明しなかったが、図６等に示すイベント間隔の１周期（＝１Ｔ）は、例えば、２４時間であってもよいし、１２時間であってもよいし、その他の時間であってもよい。また、前記１周期は、１２個の測定期間に分割されている。測定期間は、２時間であってもよいし、０．５時間であってもよいし、その他の時間であってもよい。また、前記実施形態２では、対象期間とする測定期間の数は、６である。しかしながら、測定期間の数は、１から５、または、７以上であってもよい。
【0085】
前記各実施形態では、特に説明しなかったが、排出経路は、排出された養液の殺菌を行う殺菌装置を含んでいてもよい。殺菌装置は、第２排液管に位置していてもよい。殺菌装置は、紫外線を照射して殺菌を行う機能を有していてもよい。濃度管理装置は、殺菌装置における紫外線の照射を制御してもよい。また、排出経路は、排出された養液をろ過するろ過装置を有していてもよい。
【0086】
前記各実施形態では、第１肥料供給部３０と、第２肥料供給部４０とは、液肥を供給する。しかしながら、第１肥料供給部と、第２肥料供給部とは、固体または粉体の肥料を供給してもよい。
【0087】
前記各実施形態では、第１肥料供給部３０の第１肥料貯留槽３２に貯留されている肥料原液の第２肥料成分は、第１肥料貯留槽３１に貯留されている肥料原液の前記第１肥料成分とは配合バランスが異なる。しかしながら、前記第１肥料成分の配合バランスと前記第２肥料成分の配合バランスとは、一致していてもよい。すなわち、２つの第１肥料貯留槽は、互いに同じ成分の肥料原液を貯留していてもよい。
【0088】
前記各実施形態では、前記トリガイベントは、給水である。しかしながら、前記トリガイベントは、第１肥料の供給によるＥＣ調整であってもよいし、ｐＨ調整であってもよい。
【0089】
前記各実施形態では、第１肥料供給部３０は、２つの貯留槽である第１肥料貯留槽３１，３２を有する。しかしながら、第１肥料供給部は単一の貯留槽に複数の成分の肥料を貯留していてもよい。
【0090】
前記各実施形態では、第２肥料供給制御部１１５は、イベント間隔のうち一部の対象期間において第２肥料濃度センサ５４によって測定された前記第２肥料の濃度の第２測定値に基づいて追肥を決定する。しかしながら、第２肥料供給制御部は、給水、ＥＣ調整及びｐＨ調整が実施されていないタイミングまたは前記タイミングから所定期間が経過してから測定された第２測定値を抽出してもよい。第２肥料供給制御部は、給水、ＥＣ調整及びｐＨ調整が実施されていないタイミングを、濃度管理装置が制御を行っているか否かを検出して判断してもよい。第２肥料供給制御部は、各種ポンプの制御信号の出力を検出してもよい。例えば、第２肥料供給制御部は、濃度管理装置が水供給制御信号、第１肥料供給制御信号、第２肥料供給制御信号またはｐＨ調整剤供給制御信号を出力しているかどうかを検出してもよい。第２肥料供給制御部は、流量計によって計測される養液の流量に基づいて濃度管理装置が制御を行っているか否かを判断してもよい。第２肥料供給制御部は、制御弁の開閉に基づいて、濃度管理装置が制御を行っているか否かを判断してもよい。
【0091】
前記各実施形態では、第２肥料は、例えば、第１肥料に含まれる複数の肥料成分のうち、所定の１つの成分を含む単肥である。しかしながら、減少する成分が複数ある場合には減少する複数の成分にそれぞれ対応する複数の単肥を組み合わせた混合物を第２肥料として第２肥料貯留槽に貯留してもよい。第２肥料供給制御部は、前記複数の成分のうち、最も減少する成分に対応する単肥の濃度に基づいて、前記複数の単肥の組み合わせの第２肥料を追肥してもよい。すなわち、第２肥料供給制御部は、前記複数の成分のうち、最も減少する成分に対応する単肥を追肥したことに連動して、残りの成分に対応する単肥を追肥してもよい。なお、水耕栽培システムは、それぞれが前記単肥を個別に貯留する複数の第２肥料貯留槽を有していてもよい。水耕栽培システムは、複数の成分それぞれに対応する濃度を計測するセンサを有していてもよい。この場合、第２肥料供給制御部は、前記センサの各濃度の計測値に基づいて、対応する単肥の追肥制御をそれぞれ行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0092】
本発明は、水耕栽培システムにおける肥料の濃度を管理する追肥管理装置及び水耕栽培システムに利用可能である。
【符号の説明】
【0093】
１、２、３ 水耕栽培システム
１１、１２、１３ 濃度管理装置
１４ 追肥管理装置
２０ 水供給部
２１ 原水槽
２２ 混合槽
２３ 排液槽
３０ 第１肥料供給部
３１、３２ 第１肥料貯留槽
４０ 第２肥料供給部
４１ 第２肥料貯留槽
５１ レベルセンサ
５２ 濃度センサ
５４ 第２肥料濃度センサ
５５ ｐＨセンサ
６０ ｐＨ調整剤供給部
６１ ｐＨアップ剤貯留槽
６２ ｐＨダウン剤貯留槽
８１ 撹拌装置
９０ 栽培ベッド
９１ 供給経路
９２ 排出経路
１１１ 水供給制御部
１１２ 第１肥料供給制御部
１１３、１４１ トリガイベント検出部
１１４、１４２ 第２測定値取得部
１１５、１４３ 第２肥料供給制御部
１２１ ｐＨ調整剤供給制御部
９２１ 第１排液管
９２２ 第２排液管
Ｂ９０ 制御弁
Ｆ２２ 流量計
Ｍ８１ モータ
Ｐ２１ 水供給ポンプ
Ｐ２２ 養液供給ポンプ
Ｐ２３ 排液ポンプ
Ｐ３１、Ｐ３２ 第１肥料ポンプ
Ｐ４１ 第２肥料ポンプ
Ｐ６１ ｐＨアップ剤ポンプ
Ｐ６２ ｐＨダウン剤ポンプ
ＳＩＧ１１ 水供給制御信号
ＳＩＧ１２ 第１肥料供給制御信号
ＳＩＧ１３ 第２肥料供給制御信号
ＳＩＧ２１ ｐＨ調整剤供給制御信号
１１、１２、１３ 濃度管理装置
１４ 追肥管理装置
２０ 水供給部
２１ 原水槽
２２ 混合槽
２３ 排液槽
３０ 第１肥料供給部
３１、３２ 第１肥料貯留槽
４０ 第２肥料供給部
４１ 第２肥料貯留槽
５１ レベルセンサ
５２ 濃度センサ
５４ 第２肥料濃度センサ
５５ ｐＨセンサ
６０ ｐＨ調整剤供給部
６１ ｐＨアップ剤貯留槽
６２ ｐＨダウン剤貯留槽
８１ 撹拌装置
９０ 栽培ベッド
９１ 供給経路
９２ 排出経路
１１１ 水供給制御部
１１２ 第１肥料供給制御部
１１３、１４１ トリガイベント検出部
１１４、１４２ 第２測定値取得部
１１５、１４３ 第２肥料供給制御部
１２１ ｐＨ調整剤供給制御部
９２１ 第１排液管
９２２ 第２排液管
Ｂ９０ 制御弁
Ｆ２２ 流量計
Ｍ８１ モータ
Ｐ２１ 水供給ポンプ
Ｐ２２ 養液供給ポンプ
Ｐ２３ 排液ポンプ
Ｐ３１、Ｐ３２ 第１肥料ポンプ
Ｐ４１ 第２肥料ポンプ
Ｐ６１ ｐＨアップ剤ポンプ
Ｐ６２ ｐＨダウン剤ポンプ
ＳＩＧ１１ 水供給制御信号
ＳＩＧ１２ 第１肥料供給制御信号
ＳＩＧ１３ 第２肥料供給制御信号
ＳＩＧ２１ ｐＨ調整剤供給制御信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】