【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、養液栽培において、液体肥料原液を希釈して供給する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】養液栽培においては、液体肥料原液を水で適当な濃度に希釈して培地に供給することが行われている。 液体肥料原液を希釈して培地に供給する液体肥料原液の自動希釈供給装置については、例えば実公昭６３
−５７７０号公報や実公平１−３３１５０号公報に示されたものが挙げられる。 これらの液体肥料原液の自動希釈供給装置は、定量ポンプを利用して一定量の液体肥料原液を一定量の水で希釈して、一定時間、培地に供給するものである。 したがって、これらの装置により一定時間に一定量の液体肥料原液を供給できることが上記の実用新案公報に示されている。

【０００３】また、養液栽培においては、一般に、灌水とは、水または液体肥料原液を水で希釈した液体肥料希釈液を培地に供給することをいうが、本明細書では、水のみを供給する場合を給水と呼び、液体肥料原液を水で希釈した液体肥料希釈液を供給する場合を灌水という。
したがって、灌水では、水分と肥料分が同時に供給される。 また、本明細書ではそれぞれの場合に、培地に供給される水の量を給水量、灌水液（すなわち、液体肥料希釈液）の量を灌水量という。 また、本明細書では、培地に供給された液体肥料原液の量を施肥量という。 液体肥料原液をｎ倍に水で希釈して灌水する場合、施肥量と灌水量の関係は、次式（１）で表される。 ｎ×（施肥量）＝（灌水量）・・・式（１） 通常、ｎは固定された値である。 特に断らない限り、本明細書では、給水量、灌水量、施肥量は当該期間における累積値である。

【０００４】通常、給水または灌水一回当たりの量は培地の保水量により或る量（給水と灌水とで同じ量である）に決定されるので、或る期間における給水量は一回当たりの給水量と当該期間の給水回数の積に、また或る期間における灌水量は一回当たりの灌水量と当該期間の灌水回数の積となる。 養液栽培においては、通常、一日に数回の灌水がなされる。 ここで、灌水回数は、培地中の水分の蒸発の程度により変わりうる。 例えば、日照時間が長くかつ湿度の低い日は、培地からの水分の蒸発が多いので、水分を多く供給する必要があり、その日の灌水量は多くなる。 上述のように一回当たりの灌水量は一定量なので、その日の灌水回数は多くなる。 逆に、日照時間が短くかつ湿度の高い日は、灌水液の蒸発が少ないので、灌水回数は少なくなる。 つまり、一定期間の灌水回数は、天候により必ずしも一定ではなく、当該期間の灌水量も必ずしも一定ではない。 上記のように灌水液の肥料分の濃度は固定された値であるので、一定期間に培地に供給される灌水液中の肥料分の量（すなわち、施肥量）は、必ずしも一定ではない。

【０００５】培地に水を供給するという観点からは、上記の灌水方法でよいが、施肥の観点からは、上記の灌水方法では、必要以上に液体肥料原液が供給されてしまったり（過剰施肥）、必要なだけの液体肥料原液が供給されなかったりしてしまい具合が悪い。 そこで、通常は、
培地の水分の蒸発に応じた水分の供給と、必要なだけの液体肥料原液の供給とのバランスを取り、数日ないし十数日単位で期間を定め、当該期間の施肥量が一定になるように施肥管理が行われている。 すなわち、当該期間の灌水量を一定にするために、各日の灌水回数の過不足を相殺し当該期間を通じて灌水回数を一定にすることが行われている。

【０００６】ところが、天候によっては、上記の施肥管理では調節しきれず、その期間内の灌水液の供給量を、
期間途中から当初予定量よりも多くせざるを得ないときがある。 たとえば、晴れた日が続き、培地の水分の蒸発が多く、水分の供給を優先しなければならないときである。 その場合の施肥管理は、それまでは固定値であった灌水液の液体肥料原液濃度を下げることになる。 しかし、必ずしも正確に濃度を下げることができなかったり、あるいは下げ忘れる、という人為的なミスのため過剰施肥となり、栽培する作物が多すぎる肥料のため生育不良となることが間々あった。

【０００７】逆に、その期間内の灌水液の供給量を、期間途中から当初予定量よりも少なくせざるを得ないときがある。 その場合は、灌水液中の液体肥料原液濃度を上げること、あるいは次の施肥期間にその不足量が補われることが行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、養液栽培において、過剰施肥による作物の生育不良を防ぐための過剰施肥防止機能を持つ液体肥料原液の希釈供給装置を提供することを目的とする。

【０００９】上記の過剰施肥防止とは、二つの場合に分けられる。 一つは施肥量の過不足がない場合であり、もう一つは施肥量が不足する場合である。 本発明では、過不足なく施肥できる過剰施肥防止機能を持つ液体肥料原液の希釈供給装置および施肥量が不足した場合、その不足量を補う機能を持つ液体肥料原液の希釈供給装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の状況に鑑み、過剰施肥による作物の生育不良を防ぐためには、施肥量そのものを管理し、期間内に必要な施肥量に達した場合、該期間終了まで給水のみ行い、灌水を行わないようにすることが必要と考えた。 また、期間内に必要な施肥量に達しないときは、過剰施肥の場合ほど深刻な生育不良が生じないことから、該期間の次の期間に不足分だけ供給すればよいと考え、以下に述べる過剰施肥防止装置機能を有する液体肥料原液の希釈供給装置の発明に至った。

【００１１】すなわち、本発明により、以下の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置が提供される。 １． 液体肥料原液送出手段、水送出手段および送出管からなる灌水部ならびに制御部からなり、施肥量測定手段を該灌水部、該灌水部の近傍または該制御部に有しており、それらの各部および手段は電気的信号伝達経路により結ばれてなり、該液体肥料原液送出手段により送出された液体肥料原液と該水送出手段により送出された水とが混合、希釈されて液体肥料希釈液となって培地に供給される液体肥料原液の希釈供給装置であって、灌水開始前に予め灌水期間と該灌水期間中に培地に供給すべき液体肥料原液の量すなわち設定施肥量を該制御部の入力手段に主力して、該灌水期間および該設定施肥量を該制御部の記憶手段に記憶させ、灌水開始直後より該制御部の時間監視手段は灌水開始後の経過時間を監視し、該灌水期間が満了するまでの間において、該液体肥料測定手段が灌水開始後の液体肥料原液の供給量すなわち施肥量を測定して該制御部の演算手段が該施肥量と該設定施肥量とを比較し該施肥量が該設定施肥量未満である限り該液体肥料希釈液の供給を続け、該施肥量が該設定施肥量に達したときに、該制御部の命令手段が上記液体肥料原液送出手段に液体肥料原液の送出を停止する命令を伝達することにより、該液体肥料希釈液の供給を自動的に停止する機能を有することを特徴とする、過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。

【００１２】２． 施肥量が設定施肥量に達しないうちに灌水期間が満了した場合、次回の灌水期間を直前の灌水期間と同一とし、次回の設定施肥量を直前の設定施肥量と直前の施肥量との差の量を直前の設定施肥量に追加した液体肥料原液量として、自動的に次の灌水を再開始する機能を有することを特徴とする、上記１に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 該装置は長期に亘って使用しても施肥不足が生じない。

【００１３】３． 施肥量が設定施肥量に達しないうちに灌水期間が満了した場合、直前の設定施肥量と直前の施肥量との差の量を表示手段に表示する機能を有することを特徴とする、上記１に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 該装置は、長期に亘る灌水において、次回施肥量の決定に有効な情報を提供する。

【００１４】４． 施肥量の測定が液体肥料原液または液体肥料希釈液の体積の測定である上記１ないし３に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 ５． 灌水部の送出管が液体肥料原液送出管、水送出管および液体肥料希釈液送出管からなり、液体肥料原液送出管に設けられた流量計により、液体肥料原液の体積の測定を行う上記４に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 ６． 灌水部の送出管が液体肥料原液送出管、水送出管および液体肥料希釈液送出管からなり、液体肥料希釈液送出管に設けられた流量計により、液体肥料希釈液の体積の測定を行う上記４に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 ７． 液体肥料原液送出手段の一回の駆動で送出される液体肥料原液の体積を固定し、該送出が何回行われたかを計測して一回の送出量とその回数をかけて、送出した合計液体肥料原液の体積を求めることにより、液体肥料原液の体積の測定を行う上記４に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。 ８． 高さが決まれば容積が求まる容器に液体肥料原液を保存しておき、液面の低下量を該容器の内部または外部に設けられたセンサにより測定し、該低下量に相当する容器内の液体肥料原液の体積を求めることにより、体積の測定を行う上記４に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。

【００１５】９． 施肥量の測定が液体肥料原液の重量の測定である上記１ないし３に記載の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の液体肥料原液の希釈供給装置は、灌水部、制御部からなり、施肥量測定手段を該灌水部、該灌水部の近傍または該制御部に有している。
各部および各手段間は電気的信号伝達経路により結ばれている。

【００１７】灌水部は、液体肥料原液送出手段、水送出手段、送出管からなる。 送出管はさらに、液体肥料原液送出管、水送出管および液体肥料希釈液送出管からなる。

【００１８】灌水部について、以下に図１を利用して説明する。 液体肥料原液送出手段１により送出された液体肥料原液６は送出管３ａ（液体肥料原液送出管）を通り、水送出手段２により図示されていない水源から送出されて送出管３ｂ（水送出管）を通ってきた水と、それぞれの送出管が合流される合流地点７において混合、希釈される。 この希釈された液体肥料希釈液は、送出管３
ａと送出管３ｂとが合流した送出管３ｃ（液体肥料希釈液送出管）を通り、図示されていない培地に供給される。 液体肥料原液の希釈率は、液体肥料原液送出手段１、水送出手段２のそれぞれの送出量を調節して決定できる。 また、水送出手段２のみを稼働させ、水のみ供給することももちろん可能である。

【００１９】液体肥料原液送出手段および水送出手段としては、例えばポンプが挙げられる。

【００２０】また、必要に応じて、送出管中に弁が適宜設置されてもよい。 設置の場合は、液体肥料原液送出手段１の下流であって上記合流地点７より上流である位置および水送出手段２の下流であって上記合流地点７より上流である位置にそれぞれ１つづ設置することが好ましい。

【００２１】次に施肥量測定手段について説明する。 施肥量の測定は、液体肥料原液の体積または重量を測定することにより、直接行うことができる。 また、液体肥料希釈液の体積を測定し、その測定値を該液体肥料希釈液の液体肥料原液濃度で割ることにより、施肥量を知ることができる。

【００２２】液体肥料原液の体積の測定について、以下に図１を利用して説明する。 液体肥料原液の体積の測定手段の一として、流量計が挙げられる。 液体肥料原液送出手段１の下流から合流地点７までの間に流量計８を設置し、供給された液体肥料原液の量を直接測定できる。
また、合流地点７より培地側の送出管３ｃに流量計を設置した場合は、液体肥料希釈液の流量から上記のように施肥量を知ることができる。 この場合施肥量測定手段は、灌水部に設置されたことになる

【００２３】また、なお、既述のように灌水一回当たりの施肥量は固定された値であるので、灌水回数を計測することにより当該期間の施肥量を求めることも可能である。 例えば、液体肥料原液送出手段１として定量ポンプを用いた場合、一回の灌水で該定量ポンプが駆動する回数は予め決められている。 ここでその回数をｋ回とすると、或る灌水期間において、定量ポンプの駆動を開始するｋ回目の信号が制御部から出されるたびに、その回数すなわちそれが該灌水期間で何回目のｋ回目の信号であるかを制御部の記憶手段に記憶させ必要なときにそのデータを取り出すことにより、該期間で何回灌水されたか計測することができる。

【００２４】また、上記定量ポンプが一回の駆動動作で送出する送出液量は固定されているので、該送出が何回行われたかを計測して、一回の駆動で送出される液量とその駆動回数をかけて、送出した液体肥料原液の量（すなわち施肥量）を求めることも可能である。 送出の回数の測定は、ポンプの駆動操作の回数を機械的または電気的に制御部で監視すればよい。 例えば、駆動操作の開始時または終了時に電気的信号が制御部に伝達され、その回数が記憶手段に記憶されるようにすることで回数を数えることができる。 制御部の演算手段でこの回数に一回の送出液量をかけて送出した液体肥料原液の量を求めることが可能である。 この方法は、上記の灌水回数を計測することに比し、より精細に施肥量測定が可能な点で好ましい。

【００２５】上記の二つの場合、施肥量測定手段は灌水部の定量ポンプおよび制御部であるので、施肥量測定手段が、灌水部と制御部の双方に設置されたことになる。

【００２６】また、液体肥料原液の体積を測定する別の方法として、高さが決まれば容積が求まる容器に液体肥料原液を保存しておき、液面の低下量を測定し、該低下量に相当する容器内の液体肥料原液の体積を求める方法が挙げられる。 このときの容器は、例えば、ｎ角柱（ｎ
は自然数）、円筒や円錐台のような回転体である。 液面の低下量の測定は、例えば、水面を検出可能でありかつ鉛直方向に移動可能であるように設けられたセンサにより液面を検出し、液面検出までに該センサが移動した距離を求めることにより可能である。 この場合、施肥量測定手段は、灌水部の近傍に設置することになる。

【００２７】センサとしては、気相と液相の違いを検出できるものであればよく、例えば、温度、電気伝導度、
光や音などの波を測定するものが挙げられる。 電気伝導度の測定のようにセンサを液体肥料原液と接触させて測定するものは、センサを容器内部に設ければよい。 図１
で施肥量測定手段４の一部が液体肥料原液６に浸されたように示されているが、この部分が上記センサの設け方を示すものである。 また、光センサのように非接触測定が可能なものは、例えば、ガラス容器の外部および内部にセンサを対向するようにして設けることも可能である。 図１で施肥量測定手段４の一部が、液体肥料原液６
の入った容器９の図でみて右側の外部と内部とを挟むように示されているが、この部分が上記のセンサの設け方を示すものである。

【００２８】センサの移動距離の測定には、センサを移動させるためのモーターの回転数やモーターを回転させるための電気パルス数を測定し、それぞれ１回あたりのセンサの移動距離をかけて求めることが挙げられる。

【００２９】次に、重量を測定する場合の施肥量測定手段としては、ロードセルや圧力センサが挙げられる。 図１で施肥量測定手段４は、その一部が、液体肥料原液６
の入った容器９の下に示されているが、これが重量を測定する場合の施肥量測定手段４の設け方の例である。 施肥開始時の液体肥料原液重量から現在の液体肥料原液重量を引くことで現在の施肥量が求められる。 この場合、
施肥量測定手段は、灌水部の近傍に設置することになる。

【００３０】上記の各過程で必要な演算は、施肥量測定手段に設けた計算機で行ってもよく、後述の制御部で行ってもよい。 施肥開始時からの累積の施肥量の計算についても同様である。

【００３１】制御部は、図１に示すように、入力手段５
１、記憶手段５２、表示手段５３、時間監視手段５４、
演算手段５５、命令手段５６を有する。 制御部の例としては、コンピューターが挙げられる。

【００３２】本発明の液体肥料原液の希釈供給装置を用いた液体肥料原液の希釈供給作業および該装置の制御部のプログラムのフローの例を以下に説明する。

【００３３】灌水開始前に灌水期間、設定施肥量（当該灌水期間に培地に供給すべき液体肥料原液）が、入力手段５１により入力され、記憶手段５２により記憶される。 上記入力された灌水期間、設定施肥量は、表示手段５３によって表示され、灌水期間内、作業者は随時これらの情報を確認することが可能である。

【００３４】灌水期間中、時間監視手段５４により、灌水開始からの経過期間（以下単に経過期間ということがある）が監視され、経過期間が当初入力された灌水期間を越えない限り、以下のフローで灌水が行われる。

【００３５】命令手段５６により、液体肥料原液送出手段１および水送出手段２それぞれに液体肥料原液、水を送出するようにまたは送出を停止する命令が電気的信号として伝達される。 この命令により、液体肥料原液と水が送出、停止され、灌水が開始または停止される。 前述のように、通常、灌水は一日に数回行われる。 すなわち、灌水期間中、実際に培地に灌水液が供給されることは断続的に行われ、通常の状態では、上記の送出信号、
停止信号は一日に数回ずつ交互に伝達される。 灌水中、
施肥量測定手段から施肥量が制御部に伝達される。 より詳細には、施肥量が制御部の演算手段５５に伝達される。 この伝達は、一回の灌水ごとに行ってもよいが、より精度を上げるには、灌水中常時行うのが好ましい。

【００３６】演算手段５５に伝達された施肥量は、演算手段５５により、灌水中常時または一回の灌水ごとに設定施肥量と比較され、以下の場合に分けられ、それぞれの場合に、以下のステップに進む。 １−１）施肥量が設定施肥量未満である場合、灌水を続ける。 １−２）施肥量が設定施肥量に達した場合、液体肥料原液の送出を停止する命令を制御部の命令手段５６から灌水部の液体肥料原液送出手段２に伝達する。 該液体肥料原液送出手段２はこの停止命令を受けると直ちに作動を停止する。 このときから、灌水開始時に記憶させた灌水期間が終了するまで、命令手段５６から液体肥料原液送出手段２に液体肥料原液原液の送出を命令することを止めることで、液体肥料原液送出手段２は作動せず、給水のみ行われる。

【００３７】次に、施肥量が設定施肥量に達しないうちに灌水期間が満了した場合について、以下に説明する。
時間監視手段５４により、灌水開始からの経過期間が監視され、当初入力した灌水期間に達した時点で、演算手段５５により灌水開始からの累積の施肥量と設定施肥量の差が計算される。 そして、演算手段５５から記憶手段５２、表示手段５３および時間監視手段５４にリセット信号が伝達される。 このまま、次の灌水の指示が作業者によって入力されるまで、命令手段５６から液体肥料原液送出手段２に液体肥料原液の送出を命令することを止めることで、給水のみ行うようにしてもよいが、灌水期間を改めて自動的に灌水を再開始することが好ましい。
このとき、記憶手段５２に記憶される灌水期間は、直前の灌水期間と同一とし、設定施肥量は、直前の灌水での不足分（設定施肥量と施肥量の差）を直前の設定施肥量に加えた量とすればよい。 これにより、直前の灌水における施肥量の不足量を補った液体肥料原液の希釈供給が行える。

【００３８】また、自動的に灌水期間を改めて灌水を再開始するまでもなく、不足量を表示手段５３で表示して、作業者がその分を勘案して次回の設定施肥量を決定できるようにしてもよい。

【００３９】上記の施肥量が演算手段５５に伝達される場合、同時に表示手段５３にも施肥量が伝達され、表示手段５３によって表示されるのが好ましい。 この場合、
灌水中刻々と変化する施肥量を表示し、灌水と灌水の間は直前の灌水の最終値を表示することにより、灌水期間内、作業者は随時この情報を確認することが可能である。

【００４０】

【実施例】平成８年７月に、１，０００ｍ ²の砂栽培ハウスで、サラダ菜を３０日間栽培した。 液体肥料原液は住友液肥２号（登録商標、住友化学社製）を用い、灌水期間を１０日間、設定施肥量を１０リットルとした。 制御部には、コンピューターを用いた。

【００４１】操作の手順を以下に示す。 まず、灌水期間（１０日間）をコンピューターに入力し記憶させた。 次に、当該期間に供給すべき設定施肥量（１０リットル）
をコンピューターに入力し記憶させた。 次に、一回当たりの灌水時間（１０分）、一回当たりに供給する液体肥原液の量（３００ｃｃ）および水の量（５００リットル）をコンピューターに入力し記憶させた。 上記の入力の後、本発明の液体肥料原液の希釈供給装置を作動させ、灌水を行った。

【００４２】各回の灌水で供給された液体肥料原液の量（施肥量）がコンピューターで累積される。 この累積の施肥量と設定施肥量との比較がコンピューターより行われ、以下の場合に分け、１−２）および２）の場合に灌水部の液体肥料原液送出手段に液体肥料原液の送出を停止する命令が送られるようにした。 １）灌水開始からの経過期間が灌水期間以下である場合 １−１）施肥量が設定施肥量未満である場合 １−２）施肥量が設定施肥量以上である場合 ２）経過期間が設定期間を越えた場合 実際には、当初入力した施肥期間（１０日間）に達する前（８日後）に、施肥量が設定期間に達し（上記１−
２）の場合に相当）、コンピューターから液体肥料原液の送出を停止する命令が液体肥料原液送出手段である液体肥料原液送出ポンプに伝達され、以降、残りの設定期間内に液体肥料原液送出ポンプが作動することはなく、
給水のみが行われた。

【００４３】本発明に係る液体肥料原液の希釈供給装置は、灌水期間中の肥料濃度の設定変更は不要で、装置の動作チェックを１０日に１度行ったのみで、そのトータル作業時間は、３０分／１作であった。 液体肥料原液の供給が過剰に行われることなく、１００ｇ／株の収穫物の標準に対する歩留まりは９０％であった。

【００４４】比較例として、従来法で、平成８年７月に、１，０００ｍ ²の砂栽培ハウスで、サラダ菜を３０
日間栽培した。 液体肥料原液は住友液肥２号（登録商標、住友化学社製）を用い、灌水期間を１０日間、設定施肥量を１０リットルとした。 従来法では、肥料の消費を毎日チェックし、液体肥料原液濃度を３日に１度の割合で設定し直した（１０００倍希釈→１３００倍希釈→
２０００倍希釈→２５００倍希釈）。 そのトータル作業時間は、２時間／１作であった。 しかも人為的ミスにより液体肥料原液が過剰に供給されていた（２５００倍希釈とするところを１５００倍希釈とした）ため、収穫物は不良品が多く、１００ｇ／株の収穫物の標準に対する歩留まりは５０％であった。

【００４５】

【発明の効果】本発明の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置の使用により、養液栽培時において人為的ミスによる過剰施肥が防止でき、作物の生育不良の発生をなくすことができる。 また、施肥管理（液体肥料原液濃度の調節）に要する時間を従来の４分の１まで削減し、作業の効率化が可能となる。

【００４６】また、施肥量が設定施肥量に達しないうちに灌水期間が満了した場合、施肥量の不足分を次回の施肥量に加えて自動的に灌水を再開始することで、過剰施肥がないことと合わせて長期間に亘って施肥量の不足がなく、作物の生育不良をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の過剰施肥防止機能付液体肥料原液の希釈供給装置の構成を表す図である。

【符号の説明】

１：液体肥料原液送出手段 ２：水送出手段 ３ａ，３ｂ，３ｃ：送出管 ４：施肥量測定手段 ５：制御部 ６：液体肥料原液 ７：合流地点 ８：流量計 ９：容器