特許 7568215 栽培施設

(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】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】栽培施設

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/02 20060101AFI20241008BHJP

   A01G 31/00 20180101ALI20241008BHJP

   A01G 9/24 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

A01G7/02

A01G31/00 612

A01G9/24 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020177136

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068455

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】513144453

【氏名又は名称】藤原 慶太

(73)【特許権者】

【識別番号】514231295

【氏名又は名称】株式会社テヌート

(74)【代理人】

【識別番号】110002734

【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】藤原 慶太

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－３５０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００２３３５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－７５５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－２９９９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－４４９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ ９／２４

Ａ０１Ｇ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の栽培ベッドと、
前記複数の栽培ベッド毎にそれぞれ配設され、前記複数の栽培ベッドに資源として二酸化炭素を供給する資源供給パイプと、
前記資源供給パイプに二酸化炭素を供給する資源供給源と、
前記資源供給源と前記資源供給パイプとの間に、前記複数の栽培ベッド毎にそれぞれ、制御装置によって開閉制御される電磁弁が介設され、
前記複数の栽培ベッド上を移動可能な移動手段を備え、前記複数の栽培ベッド毎に、それぞれの二酸化炭素濃度を測定可能に構成されたセンサユニットを備え、
前記センサユニットが測定した、前記複数の栽培ベッド毎の測定値に応じて、前記制御装置が、前記電磁弁を開閉制御して、前記複数の栽培ベッド毎にそれぞれ、二酸化炭素の供給時間を決定することを特徴とする栽培施設。

【請求項2】

前記制御装置は、前記複数の栽培ベッドのうち二酸化炭素の供給対象となる栽培ベッドを順次決定し、
供給対象として決定した前記栽培ベッド上に、前記センサユニットを前記移動手段により移動させ、
前記センサユニットが測定した二酸化炭素濃度の測定値の情報を取得し、
取得した二酸化炭素の測定値の情報から、供給対象として決定した前記栽培ベッドへの二酸化炭素の供給時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の栽培施設。

【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施設に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の栽培ベッドのそれぞれに配された気体供給用の枝ダクトから、植物に温風や二酸化炭素等の気体を送り込む気体送出装置を備えた栽培施設が開示されている。

【0003】

上記気体送出装置は、各栽培ベッド上を延びる枝ダクトのそれぞれが、主ダクトと連結されており、温風機によって主ダクトへと気体を送出する。これにより、送出された気体が、それぞれの枝ダクトに設けられた小穴から吹き出されて、各栽培ベッドに供給される仕組みとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１１００７４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、上記気体送出装置の構成によれば、温風機から離れた枝ダクトほど気体の流量が低下し、各栽培ベッドに供給される気体の量に斑が生じる問題が存在する。その結果、例えば、枝ダクトから二酸化炭素等の植物生育促進用の気体を供給する場合、植物の生育に斑が生じ、品質にバラツキが生じる原因となる。

【0006】

そこで、本発明は、このような問題を解消し、各栽培ベッドに気体等の各種資源を均等に供給できる栽培施設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】

【0007】

第１の発明は、上記の目的を達成するため、
複数の栽培ベッドと、
前記複数の栽培ベッドにそれぞれ配設され、前記栽培ベッドに各種資源を供給する複数の資源供給パイプと、
前記複数の資源供給パイプに各種資源を供給する資源供給源と、
前記資源供給源と前記複数の資源供給パイプとの間に、前記資源供給パイプ毎にそれぞれ、制御装置によって開閉制御される電磁弁が介設されたことを特徴とする栽培施設を提供する。

【0008】

上記第１の発明によれば、前記資源供給パイプ毎にそれぞれ設けられた電磁弁の開閉制御によって、各栽培ベッドへの各種資源の供給量を均一化することができる。これにより、各栽培ベッドに供給される各種資源の量に斑が生じる問題が解消される。

【0009】

第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、
前記制御装置は、前記複数の栽培ベッドのうち各種資源の供給対象となる一つの前記栽培ベッドを決定し、前記複数の栽培ベッドに順番に各種資源を供給するよう前記電磁弁を制御することを特徴とする。

【0010】

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、各栽培ベッドに順番に各種資源を供給するよう制御されることにより、各栽培ベッドに供給される各種資源の量を、さらに良好に均一化できる。

【0011】

第３の発明は、上記第２の発明の構成に加え、
前記複数の栽培ベッド上を移動可能な移動手段を備えたセンサユニットを備え、
前記センサユニットが測定した測定値に応じて、前記制御装置が前記各種資源の供給時間を決定すること特徴とする。

【0012】

上記第３の発明によれば、上記第２の発明の効果に加え、各栽培ベッドにセンサユニットをそれぞれ設ける場合と比べ、設備コストを大幅に削減できる。

【0013】

第４の発明は、上記第３の発明の構成に加え、
前記制御装置は、前記複数の栽培ベッドのうち各種資源の供給対象となる一つの前記栽培ベッドを決定すると、
決定された栽培ベッド上に、前記センサユニットを前記移動手段により移動させ、
前記センサユニットが測定した二酸化炭素濃度の測定値の情報を取得し、
取得した二酸化炭素の測定値の情報から、前記決定された栽培ベッドへの二酸化炭素の供給時間を決定することを特徴とする。

【0014】

上記第４の発明によれば、上記第３の発明の効果に加え、
二酸化炭素を効率的に各栽培ベッドに供給して、植物の生育を促進できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、各栽培ベッドに気体等の資源を均等に供給できる栽培施設を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の好ましい実施形態に係る栽培施設１の概略斜視図である。

【図2】図２は、図１の栽培ベッド周辺の概略縦断面図である。

【図3】図３は、図１の栽培施設内の模式的平面図である。

【図4】図４は、図１の制御装置の制御ブロック図である。

【図5】図５は、図１の制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図１の制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜１．全体構成＞
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る栽培施設１の概略斜視図である。
図１に示されるように、栽培施設１は、鉄骨等の骨組みで組み立てられたプラスチックハウスＨの内部空間に、所定方向を長手とする略長方形の領域を有する栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）が並列配設されており、栽培ベッドＡの間は、栽培対象である植物Ｔの自動収穫装置や作業者が通る通路Ｒが形成されている。なお、植物Ｇは、例えば、トマト等の農作物である。

【0018】

＜２．栽培ベッドの構成＞
図２は、図１の栽培ベッドＡ周辺の概略縦断面図である。
栽培ベッドＡは、図２に示されるように、高設ベンチａ１に培地ａ２を収容した栽培容器ａ３が載置固定され、さらに、培地ａ２の地中を貫通するように埋設された地中供給パイプａ４と、培地ａ２の地上に配設された地上供給パイプａ５とを備えて構成されている。なお、以下では、栽培ベッドＡが４列である場合について説明するが、本発明の実施形態は、これに限定されない。

【0019】

この地中供給パイプａ４及び地上供給パイプａ５は、植物Ｇへ生育用の各種資源を供給する資源供給パイプとして機能するものであり、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。

【0020】

また、地中供給パイプａ４及び地上供給パイプａ５は、栽培ベッドＡの長手方向に沿って延びるように設けられており、管内を通過する水等の液体や、二酸化炭素等の気体を管外に放出して栽培ベッドＡの全域に供給可能となっている。

【0021】

さらに、各栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）上を跨ぐように横架されたフレームＦが設けられており、該フレームＦ上には、ピニオンラック機構ＰＧにより、該フレームＦに敷設されたレールｐｇ１に沿って移動可能に構成されたスライダｐｇ２が設けられており、該スライダｐｇ２にセンサユニットＳが載置固定されている。

【0022】

＜３．供給手段の構成＞
図３は、栽培施設１内の模式的平面図である。
図３に示されるように、各種資源を供給する資源供給源Ｔとして、主供給管ａ６に、水を供給する水供給源Ｔ１、液肥を供給する液肥供給源Ｔ２、抗体菌を供給する抗体菌供給源Ｔ３、炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給源Ｔ４、空気を供給する空気供給源Ｔ５、酸素を供給する酸素供給源Ｔ６が、制御装置Ｃによって開閉制御可能な電磁弁Ｂ（Ｂ１～Ｂ６）を介して、主供給管ａ６と配管接続されている。

【0023】

主供給管ａ６は、電磁弁Ｂ７，Ｂ８を介して、第１供給管ａ７及び第２供給管ａ８にそれぞれ配管接続されている。この第１供給管ａ７及び第２供給管ａ８には、双方向から栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）へと気体や液体が供給できるよう、複数の地上供給パイプａ５と複数の地中供給管ａ４の両側が配管接続されており、複数の地上供給パイプａ５と複数の地中供給管ａ４の両側には、それぞれ、電磁弁Ｂ（Ｂ９～Ｂ２４）が介設されている。これにより、圧力損失などや流量不足にならないように双方向から地上供給パイプａ５及び地中供給管ａ４に気体や液体が供給できる。

【0024】

このような構成によって、栽培施設１は、制御装置Ｃによる電磁弁Ｂ（Ｂ１～Ｂ２４）の開閉制御により、各栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）に、地中供給パイプａ４及び／または地上供給パイプａ５から、水、液肥、抗体菌、炭酸ガス、空気、酸素のいずれかを、適宜のタイミングで供給することが可能となっている。その結果、栽培施設１は、各栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）のうち特定の１列を選択して、地中供給パイプａ４及び／または地上供給パイプａ５から、水、液肥、抗体菌、炭酸ガス、空気、酸素のいずれかを供給することが可能となっている。

【0025】

例えば、図３における左から１列目の栽培ベッドＡ１に、液体である水、液肥、抗体菌のいずれかを供給するとき、制御装置Ｃは、電磁弁Ｂ１、電磁弁Ｂ２、または電磁弁Ｂ３を開制御し、さらに、電磁弁Ｂ７，Ｂ８，Ｂ１１，Ｂ１２を開制御し、その他の電磁弁Ｂを閉制御する。これにより、左から１列目の栽培ベッドＡ１の地中供給パイプａ４から、水、液肥、抗体菌のいずれかが供給される。

【0026】

また、例えば、左から２列目の栽培ベッドＡ２に気体である炭酸ガス、空気、酸素のいずれかを供給するとき、制御装置Ｃは、電磁弁Ｂ４、電磁弁Ｂ５、または電磁弁Ｂ６を開制御し、さらに、電磁弁Ｂ７，Ｂ８，Ｂ１５，Ｂ１６を開制御し、その他の電磁弁Ｂを閉制御する。これにより、左から２列目の栽培ベッドＡ２の地中供給パイプａ４から、炭酸ガス、空気、酸素のいずれかが供給される。

【0027】

また、左から２列目の栽培ベッドＡ２に気体である炭酸ガス、空気、酸素のいずれかを供給するとき、制御装置Ｃは、上記制御に代え、電磁弁Ｂ４、電磁弁Ｂ５、または電磁弁Ｂ６を開制御し、さらに、電磁弁Ｂ７，Ｂ８，Ｂ１５，Ｂ１６を開制御し、その他の電磁弁Ｂを閉制御してもよい。これにより、左から２列目の栽培ベッドＡ２の地上供給パイプから、炭酸ガス、空気、酸素のいずれかが供給される。

【0028】

また、左から２列目の栽培ベッドＡ２に気体である炭酸ガス、空気、酸素のいずれかを供給するとき、制御装置Ｃは、上記制御に代え、電磁弁Ｂ４、電磁弁Ｂ５、または電磁弁Ｂ６を開制御し、さらに、電磁弁Ｂ７，Ｂ８，Ｂ１３，Ｂ１４，Ｂ１５，Ｂ１６を開制御し、その他の電磁弁Ｂを閉制御してもよい。これにより、左から２列目の栽培ベッドＡ２の地中供給パイプａ４及び地上供給パイプａ５から、炭酸ガス、空気、酸素のいずれかが供給される。

【0029】

＜４．制御装置の構成＞
図４は、制御装置Ｃの制御ブロック図である。
制御装置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。制御装置Ｃの入力側には、センサユニットＳ、計時部Ｃ１が接続されている。また、出力側には、電磁弁Ｂ（Ｂ１～Ｂ１６）、ピニオンラック機構ＰＧが接続されている。

【0030】

センサユニットＳは、栽培施設１内の温度や湿度、照度、二酸化炭素濃度等の植物Ｇの生育に関連する環境を数値として測定するための複数のセンサを備えた測定センサ群であって、各測定値の情報を制御装置Ｃへ送信するよう構成されている。

【0031】

計時部Ｃ１は、特定時点からの経過時間の計測等を行う電子装置であり、計測結果を制御装置Ｃへ送信するよう構成されている。なお、計時部Ｃ１は、現在の時刻を計時する時計機能及び現在の月日を特定するカレンダー機能を備えていてもよい。

【0032】

電磁弁Ｂは、電気的に制御可能なアクチュエータやボールバルブ等の機構を備え、各ポートの連通・遮断を切換え可能となっている。

【0033】

ピニオンラック機構ＰＧは、図示しない電動モータを備え、この電動モータが制御装置Ｃと電気的に接続されて正逆回転制御可能に構成されている。この電子モータの回転により、栽培ベッドＡ上方に横架されたフレームＦ上に敷設されたレールｐｇ１をスライダｐｇが移動可能となっており、その結果、該スライダｐｇに載置固定されたセンサユニットＳが各栽培ベッドＡ（Ａ１～Ａ４）上に移動可能となっている。このようにして、制御装置Ｃは、センサユニットＳの位置を制御可能となっている。

【0034】

＜５．制御装置による制御方法＞
図５は、制御装置Ｃの動作例を示すフローチャートである。
図５においては、各栽培ベッドＡに１列ずつ順番に炭酸ガスを供給する際の動作例が示されている。なお、図示例において、供給対象となっている栽培ベッドＡをＮ列目、栽培ベッドＡの総数をＭ列とする。

【0035】

制御装置Ｃは、変数Ｎに１をセットし、炭酸ガスの供給対象となる栽培ベッドＡを１列目に決定する（ステップＳ１）。

【0036】

制御装置Ｃは、ピニオンラック機構ＰＧを制御し、Ｎ列目の栽培ベッドＡ上にセンサユニットＳを移動させる。そして、センサユニットＳによって、Ｎ列目の植物Ｇ近傍の二酸化炭素濃度を測定し、測定された測定値の情報を取得する（ステップＳ２）。

【0037】

制御装置Ｃは、取得した測定値の情報を参照し、二酸化炭素濃度が基準値以下であるか否かを判定し、基準値以下である場合、二酸化炭素が不足していると判断されるため、Ｎ列目の栽培ベッドＡと地中供給パイプａ４及び／または地上供給パイプａ５の電磁弁Ｂ、その他の必要な電磁弁Ｂを開制御して、Ｎ列目の栽培ベッドＡに炭酸ガスを供給する（ステップＳ３でＹＥＳ）。

【0038】

次に、制御装置Ｃは、計時部Ｃ１により時間をカウントし、所定時間が経過するまで、Ｎ列目の栽培ベッドＡへの炭酸ガスの供給を継続する（ステップＳ５）。この所定時間は、予め制御装置に設定されているが、センサユニットＳによって測定された日射量に応じて増減するよう構成されてもよい。例えば、日射量が所定値以上の場合に、所定時間を５分から３分に短縮するように構成されてもよい。これにより、栽培ベッドＡに効率よく炭酸ガスを供給できる。

【0039】

続いて、制御装置Ｃは、所定時間が経過すると、必要な電磁弁Ｂを制御し、Ｎ列目の栽培ベッドＡへの炭酸ガスの供給を停止する。そして、一連の処理を終了する処理終了条件（例えば、日没時間の経過など）を満たすか判定する（ステップＳ１）。

【0040】

処理終了条件を満たす場合、一連の処理を終了し（ステップＳ６でＹＥＳ）、満たさない場合、変数Ｎを１増加し、次の列の栽培ベッドＡを炭酸ガスの供給対象として（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。なお、このとき、変数Ｎの値がＭより大きくなると、最終列の栽培ベッドＡ４が二酸化炭素の供給対象となっていたと判断されるため、ステップ２ではなくステップＳ１に戻り、変数Ｎに再び１をセットして初期化する（ステップＳ８）。

【0041】

図６は、制御装置Ｃの動作例を示すフローチャートである。
図６においては、各栽培ベッドＡに１列ずつ順番に水を供給する際の動作例が示されている。

【0042】

制御装置Ｃは、変数Ｎに１をセットし、炭酸ガスの供給対象となる栽培ベッドＡを１列目に決定する（ステップＳ２１）。

【0043】

制御装置Ｃは、ピニオンラック機構ＰＧを制御し、Ｎ列目の栽培ベッドＡ上にセンサユニットＳを移動させる。そして、センサユニットＳによって、Ｎ列目の植物Ｇ近傍の沿う度を測定し、測定された測定値の情報を取得する（ステップＳ２２）。

【0044】

制御装置Ｃは、取得した測定値の情報を参照し、測定値に応じて水を供給する供給時間（例えば、３～５分）を設定する（ステップＳ２３）。

【0045】

次に、制御装置Ｃは、Ｎ列目の栽培ベッドＡと地中供給パイプａ４の電磁弁Ｂ、その他の必要な電磁弁Ｂを開制御して、Ｎ列目の栽培ベッドＡに水を供給する（ステップＳ２４）。

【0046】

続いて、制御装置Ｃは、計時部Ｃ１により時間をカウントし、設定された供給時間が経過するまで、Ｎ列目の栽培ベッドＡへ水の供給を継続する（ステップＳ２５）。これにより、栽培ベッドＡに効率よく水を供給できる。

【0047】

続いて、制御装置Ｃは、設定時間が経過すると、必要な電磁弁Ｂを制御し、Ｎ列目の栽培ベッドＡへの水の供給を停止する。そして、一連の処理を終了する処理終了条件（例えば、日没時間の経過など）を満たすか判定する（ステップＳ２６）。

【0048】

供給終了条件を満たす場合、一連の処理を終了し（ステップＳ２６でＹＥＳ）、満たさない場合、変数Ｎを１増加し、次の列の栽培ベッドＡを水の供給対象として（ステップＳ２７）、ステップＳ２２に戻る。なお、このとき、変数Ｎの値がＭより大きくなると、最終列の栽培ベッドＡ４が二酸化炭素の供給対象となっていたと判断されるため、ステップ２２ではなくステップＳ２１に戻り、変数Ｎに再び１をセットして初期化する（ステップＳ８）。

【0049】

＜７．技術的意義＞
上記実施形態によれば、前記資源供給パイプａ４，ａ５毎にそれぞれ設けられた電磁弁Ｂの開閉制御によって、各栽培ベッドＡへの各種資源の供給量を均一化することができる。これにより、各栽培ベッドＡに供給される各種資源の量に斑が生じる問題が解消される

【0050】

また、制御装置Ｃは、各栽培ベッドＡに１列ずつ順番に各種資源を供給するよう制御するため、さらに良好に、各栽培ベッドＡに各種資源を均等に供給できる。同時に、これらの資源の消費量を抑え、効率よく供給することができる。

【0051】

また、ピニオンラック機構ＰＧを制御し、Ｎ列目の栽培ベッドＡ上にセンサユニットＳを移動させるによう構成されたため、各栽培ベッドＡにセンサユニットＳをそれぞれ設ける場合と比べ、設備コストを大幅に削減できる。

【0052】

＜８．変形例＞
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0053】

例えば、図５のフローチャートにおいては、制御装置Ｃによって、炭酸ガスを供給する動作例を示したが、これに限定されず、ステップＳ２、ステップＳ３において、センサユニットＳによって測定される各種測定値を参照し、その測定値に基づいて、ステップＳ４、ステップＳ５において、電磁弁Ｂを開閉制御して、水、液肥、抗体菌、空気、酸素を最適なタイミングで供給するように構成されてもよい。

【0054】

また、図１、図４において、ピニオンラック機構ＰＧにより、センサユニットＳが各栽培ベッドＡ上を移動可能とした構成を示したが、これに加えて、電動アクチュエータ等の移動機構の追加により、センサユニットＳを各栽培ベッドＡの長手方向に沿って所定範囲で移動可能としてもよい。これにより、各栽培ベッドＡにおいて広範囲な測定が可能となり、より細かい制御が可能となる。

【0055】

＜８．変形例＞
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上記に説明した実施形態等に限定されるものではない。したがって、本発明の要旨の範囲内において、実施形態は、種々の変形又は変更が可能である。
例えば、図５において、栽培ベッドＡ１～Ａ４に１列ずつ順番に二酸化炭素濃度を取得して炭酸ガスを供給する構成を示したが、Ｎ列目の栽培ベッドの二酸化炭素濃度が十分に大きいときは、１列飛ばしてＮ＋２列目の栽培ベッドについて、炭酸ガス供給の処理を行うこともできる。

【符号の説明】

【0056】

１ 栽培施設
Ａ 栽培ベッド
ａ１ 高設ベンチ
ａ２ 培地
ａ３ 栽培容器
ａ４ 地中供給パイプ
ａ５ 地上供給パイプ
ａ６ 主供給管
ａ７ 第１供給管
ａ８ 第２供給管
Ｃ 制御装置
Ｃ１ 計時部
Ｂ 電磁弁
Ｈ プラスチックハウス
ＰＧ ピニオンラック機構
Ｔ１ 水供給源
Ｔ２ 液肥供給源
Ｔ３ 抗体菌供給源
Ｔ４ 炭酸ガス供給源
Ｔ５ 空気供給源
Ｔ６ 酸素供給源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】