JP2015223118A - 植物生育環境の制御方法、制御装置および制御用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を精度良く効率的に制御可能な植物生育環境システムを提供すること。【解決手段】植物生育環境制御装置のコントローラー４０は、各日について、日の出・日の入り時刻によって規定される植物時間を記憶する記憶部４０ｂと、植物時間をカウントする植物時計４０ｃと、カウントされた時刻に基づき炭酸ガス濃度、温度等を制御する制御部４０ａを備えている。日の出・日の入り時刻には、植物生育場所を考慮して補正が施されている。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境の制御方法、制御装置および制御用プログラムに関する。

イチゴ、ブドウ等の果実、キュウリ、ナス等の野菜、その他の各種の植物は、太陽光を利用して、ビニールハウス、ガラス張りの温室等の栽培用の施設内で促成栽培される。施設内の植物生育環境は、タイマー、各種のセンサーに基づき制御される。

特許文献１に開示の植物の栽培促進方法では、コントロールユニットの制御部は、タイマーの動作により、燃焼装置を日没前の所定時刻に作動させ翌朝の所定時刻に停止させ、温室内における二酸化炭素の供給を制御している。特許文献２に開示のハウスの野菜果物の効率的育成方法では、ヒーターの発熱時間を日の出と日の入りを基準に制御して、野菜果実に供給される水を温めている。特許文献３に開示の植物栽培方法では、明るさセンサーを用いて日の出および日暮れを感知し、昼夜において異なる潅水条件で潅水制御を行っている。

特開平１１−２６６７０５号公報 特開平０９−２７５８１４号公報 特開２００７−２５２２３４号公報

ここで、植物は、その生育地域、生育場所の環境に即して生命活動を行っている。そのため、例えば同じ庭に植えた花でも、常に傍にある植木等の陰になるところでは、生育が遅れ、また、日当たりの良いところ、乾燥するところ等の間においても生育の差がはっきり表れる。さらに、地域の日の出、日の入りは緯度により明確に大きな時間差があり、季節感は大きく違う。

このように、植物は、その地域その場所で、その環境を認識し、生育する。したがって、人間の定めたカレンダーおよび２４時間の等間隔時間に従って植物は反応していない。よって、植物を人工環境の下で生育する場合、特に、太陽光利用型の施設（植物工場）内で生育する場合には、上記のような環境特性（日の出時刻、日の入り時刻）を考慮することが必須条件となる。

従来においては、上記のように、日の出時刻、日の入り時刻に基づき、太陽光利用型の植物生育用の施設内の植物生育環境が制御されているが、日の出時刻、日の入り時刻をどのように設定するのかについては何ら考慮されていない。特許文献１、２に記載されているようなタイマー制御を行う場合には、経験則に基づき、人為的に日の出・日の入り時刻を設定しているのが一般的である。このような制御では、設定者の経験と勘に頼らざるを得ず、また、一旦、タイマー設定されると設定が更新されることが無いのが現状である。よって、精度が高く、効率の良い形態での生育環境の制御を期待できない。

太陽光利用型の施設内の植物生育環境の制御を、精度が高く、効率の良い形態で行うためには、植物の生育場所の環境に応じて、日の出時刻、日の入り時刻を定め、これらの日
の出時刻、日の入り時刻を基準に、植物の生育を管理するプログラムを動作させることが求められる。このような１日の植物の活動の基準となる日の出時刻から日の入り時刻までの時間軸を設定することにより、植物生育環境を、精度良く、しかも効率良く行うことが可能になり、植物を効率良く促成栽培することが可能になる。

ここで、上記の特許文献３では明るさセンサーによって日の出および日没を検出し、これに基づき植物生育環境を制御している。この方法では、日の出時刻を事前に知ることができないので、日の出時刻よりも前の時点から、植物が活動を開始する日の出時刻に合わせて、植物生育環境を事前に整える予測制御を精度良く効率的に行うことができない。同様に、日没に合わせて、日没前の所定時間に亘って、必要とされる植物生育環境の予測制御を精度良く効率的に行うことができない。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、日の出・日の入り時刻を基準とする植物の毎日の時間軸を植物時間と定義し、日毎に変動する植物時間に基づき、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を精度良く効率的に制御する植物生育環境の制御方法、制御装置および制御用プログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境の制御方法であって、
前記施設内の植物生育環境を制御する植物生育環境制御装置に、前記施設内の生育環境制御の基準時計として、植物時間をカウントする植物時計の機能を持たせ、
前記植物時間に基づき、日毎の前記施設内の生育環境を前記植物生育環境制御装置によって制御させるようにし、
前記植物時間は、生育対象の植物の１日の単位を、日の出時刻から日の入り時刻までの時間帯として定義したものであり、
各日の前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記施設の立地場所の緯度に基づき算定される算定時刻に、少なくとも第１の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、
前記第１の時刻補正は、前記施設の日照に影響を与える前記施設の立地場所の標高および地形（地表の高低や起伏等）に基づく補正であることを特徴としている。

ここで、前記植物時間に基づく生育環境の制御には、一般的には、前記施設内の二酸化炭素の供給制御、温度制御、湿度制御、補光制御、および、水、養液あるいは肥料の供給制御のうちの少なくとも一つの制御が含まれる。

本発明では、所定の期間、例えば、３６５日の１年間分について、植物を生育する施設の日の出時刻、日の入り時刻を算出し、これによって定義される日毎に変動する各日の植物時間に基づき、植物生育環境制御装置によって、施設内の植物の生育環境の制御を行わせる。

例えば、或る１日における生育環境の炭酸ガス供給制御においては、当日が始まる時刻である日の出時刻を０時に設定し、０時を基準として施設内の炭酸ガス供給を制御する。例えば、０時よりも前の時刻から炭酸ガスの供給を開始して、植物の１日が始まる０時において、施設内の炭酸ガス濃度を目標とする濃度となるようにする。翌日が始まる時刻は、設定されている翌日の日の出時刻であり、これを基準として炭酸ガス供給制御を行う。以後、毎日、同様に制御を行う。

例えば、施設内の温度制御においては、当日が始まる時刻である日の出時刻を０時とすると、０時の所定時間後、例えば０時から１時間後の１時に、施設内温度が例えば１５℃に維持されるように、施設内の温度制御動作を行う。同様に、翌日が始まる時刻である翌
日の日の出時刻を基準として、その１時間後の１時に施設内温度が１５℃となるように温度制御を行い、以後、毎日同様に制御を行う。

例えば、施設の場所、季節等によっては、太陽光による日照量だけでは不足する場合がある。この場合には、例えば、日の入り時刻から所定の時間に亘って人工照明光により日照不足を補う補光制御が行われる。この場合、日の入り時刻が正確でないと、実際の日の入り時刻よりも前から補光制御が開始されてしまうことや、日の入り後に一定の時間を経過した後に補光制御が開始されてしまうことが頻発する。このような弊害を回避することが可能になる。また、日の出時刻から日の入り時刻までの間において、太陽光の光量を制御する光量制御も植物時間に基づき効率良く行うことができる。

このように、植物生育環境制御装置が、各日について、日の出時刻から日の入り時刻までの時間軸である植物時間を持つことにより、施設内の生育環境についてより高度な複合管理を行う場合に、日の出後の事象変化（炭酸ガス濃度、温度等）の事前予測の精度を上げることができる。これにより、より高度で、エネルギー効率の良い生育環境制御を実現でき、植物の生育を効率良く行うことが可能になる。

また、各日の日の出・日の入り時刻は、施設の立地場所の緯度に基づき算定される時刻を、施設の日照に影響を与える施設の立地場所の標高および地形（地表の高低や起伏等）に基づき補正したものである。したがって、実際に日が当って植物が光合成等の活動を行う活動時間帯に精度良く対応する時間帯を各日の植物時間として定義できる。よって、生育環境制御をより高い精度で、より効率良く行うことができる。

本発明において、生育対象の植物の活動に、より適した植物時間を定義するために、前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記算定時刻に、少なくとも前記第１の時刻補正および第２の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、前記第２の時刻補正は、前記施設の日照に影響を与える前記施設の周囲環境（隣接建物、隣接樹木の有無等）に基づく補正であることが望ましい。

施設に隣接して高い建物、樹木等がある場合には、それらによって施設内の植物の日照が遮られる。この結果、植物に日差しが当り始める日の出時刻が遅れ、また、植物に日差しが当らなくなる日の入り時刻が早まる。これらの周囲環境を考慮して設定された日の出・日の入り時刻によって各日の植物時間を定義することで、精度が高く、効率のよい生育環境制御を実現できる。

また、本発明において、前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記算定時刻に、前記第１の時刻補正、前記第２の時刻補正および第３の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、前記第３の時刻補正は、前記施設内の植物の生育場所の日照に影響を与える前記施設内における生育植物の周囲環境（施設内の位置による日当たりの良否等）に基づく補正であることが望ましい。

施設内の植物は、その生育場所によっても日照状態が変動する場合がある。例えば、壁際の生育場所では他の生育場所よりも日照の開始時間が遅れ、また、終了時間が早まることがある。また、冷暖房機器の近傍に位置する植物は、これらの機器によって日照の開始時間が遅れ、終了時間が早まることがある。さらに、多段の棚で高設栽培されている植物では、上段と下段とでは日当たりが相違する。これらの施設内の周囲環境を考慮して設定された日の出・日の入り時刻によって各日の植物時間を定義することで、より精度が高く、より効率的な生育環境制御を実現できる。

ここで、第２の時刻補正においては、施設の周囲環境に応じて、施設の各部分における
日の出・日の入り時刻が相違する。また、第３の時刻補正においては、施設内の生育場所に応じて、日の出・日の入り時刻が相違する。第２、第３の時刻補正においては、これらの相違を考慮して最適な補正値を算出して補正を施せばよい。

この代わりに、前記施設内を複数の植物生育ゾーン、例えば、施設内を平面方向あるいは上下方向において複数の植物生育ゾーンに分け、植物生育ゾーン毎に、前記第１、第２、第３の時刻補正のための補正値を算出して補正を行い、前記生育環境制御装置には、前記植物生育ゾーンのそれぞれに割り当てた前記植物時間をカウントする前記植物時計を持たせるようにしてもよい。

このように、施設内の複数の植物生育ゾーンのそれぞれに割り当てた複数の植物時間を定義しておくことで、より精度が高く、より効率的な生育環境制御を実現できる。

次に、本発明は、上記の制御方法を用いて、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を制御する植物生育環境制御装置であって、
日毎の前記日の出時刻および前記日の入り時刻を記憶保持する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記日の出時刻および前記日の入り時刻に基づき、前記植物時間をカウントする前記植物時計として機能する計時部と、
前記計時部によってカウントされる前記植物時間に基づき、毎日の前記施設内の植物生育環境を制御する制御部と、
を有していることを特徴としている。

ここで、本発明の植物生育環境制御装置は、前記日の出時刻および前記日の入り時刻が入力される入力部と、前記入力部から入力された情報を前記記憶部に保持させ、あるいは、前記情報によって前記記憶部の記憶情報を更新する時刻設定更新部とを有していることが望ましい。

次に、本発明は、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を制御するために、上記の制御方法を、コンピュータに実行させる植物生育環境制御用プログラムであって、
日毎の前記日の出時刻および前記日の入り時刻を記憶保持する記憶部、
前記記憶部に記憶されている前記日の出時刻および前記日の入り時刻に基づき、前記植物時間をカウントする前記植物時計として機能する計時部、および、
前記計時部によってカウントされる前記植物時間に基づき、毎日の前記施設内の植物生育環境を制御する制御部としてコンピュータを機能させることを特徴としている。

更に、コンピュータを、前記日の出時刻および前記日の入り時刻が入力される入力部、および、前記入力部から入力された情報を前記記憶部に保持させ、あるいは、前記情報によって前記記憶部の記憶情報を更新する時刻設定更新部として機能させることが望ましい。

本発明を適用したイチゴ栽培ハウスの全体構成を示す説明図である。 図１のイチゴ栽培ハウスに設置されている高設ベンチを示す説明図、および、ｂ−ｂ線で切断した部分を示す概略横断面図である。 図１のイチゴ栽培ハウスの生育環境制御システムの制御系を示す概略ブロック図である。 図３のシステムに設定されている各日の植物時間および制御動作例を示す説明図である。 植物時間を定義する日の出・日の入り時刻の補正内容を示す説明図である。 イチゴの生育環境制御動作例を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したイチゴ栽培ハウスの温度管理システムの実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る環境制御システムが備わっているイチゴ栽培ハウスを示す説明図であり、図２（ａ）は高設ベンチを示す説明図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線で切断した部分を示す高設ベンチ２の概略横断面構成を示す説明図である。

（イチゴ栽培ハウスの全体構成）
イチゴ栽培ハウス１は、光透過性のシート、板材等から構成された一般的なものであり、その内部には、イチゴの養液栽培用の高設ベンチ２が並列配置されており、各列の高設ベンチ２の間には作業員、作業台車などの通過用の隙間が形成されている。図１においては一列分の高設ベンチ２を模式的に示してある。

高設ベンチ２は、図２（ｂ）に示すように、パイプ材、アングル材を組み立てることにより構成した支持台３の上に、発泡プラスチック製の養液栽培容器４を載せた構成となっている。養液栽培容器４は上方に開口した凹断面形状のものであり、その凹部５にはロックウール微粒綿などからなる培地６が形成されている。

培地６の上には、長手方向に水平に延びる養液供給管７が配置されており、ここに形成されている供給孔から養液が培地６に供給される。養液栽培容器４の凹部５の底部中央には長手方向に延びる排水溝８が形成されており、ここには網状パイプからなる排水パイプ９が配置されており、廃液が排水溝８に集められ、当該排水パイプ９に流れ込み、ここを通って排出される。

養液栽培容器４の凹部表面は防水シート１０で覆われており、その上には防根シート１１が敷かれている。凹部底面には、防水シート１０と防根シート１１の間に左右一対の電熱線テープ１２が貼り付けられている。電熱線テープ１２は養液栽培容器４の長手方向に延びている。

図１に示すように、各高設ベンチ２の上に沿って配置されている養液供給管７は養液供給ポンプ１３を介して養液供給タンク１４につながっており、ここから養液が供給される。養液栽培容器４の底に配置されている排水パイプ９は例えば地下に設置した排水浄化タンク１５につながっており、廃液がここに回収されて浄化される。浄化後の液体は、給水タンク１６に戻される。給水タンク１６内の液体は、給水ポンプ１７から給水管１８を介して各部に供給される。例えば、高設ベンチ２の真上に沿って一定間隔で下向きに配置されている液体噴霧ノズル１９に供給される。これらの液体噴霧ノズル１９からの噴霧によって、高設ベンチ２のミスト冷却を行うことができる。

次に、各列の高設ベンチ２の真下に位置するハウス床面部分２０に沿って、ビニールシートなどの可撓製シート素材からなる可撓製ダクト２１が配置されている。可撓製ダクト２１における上方を向いている外周面部分には、そのパイプ長手方向に沿って一定の間隔で空気吹き出し孔２１ａが形成されている。可撓製ダクト２１の先端は開口しており、後端は、ハウス床面部分２０から立ち上がっている硬質素材からなるエルボー型の立ち上げダクト２２の上端開口に接続されている。

各立ち上げダクト２２の下端は、図１に示すように、ハウス床下に配置した床下ダクト
２３に接続されている。床下ダクト２３はハウス内暖房用の暖房機２４の送風口２５に接続されている。暖房機２４には、その吸気口２６を、イチゴ栽培ハウス１外に連通する外気取り入れ口２７および当該イチゴ栽培ハウス１の内部に連通する内気取り入れ口２８の一方に選択的に接続するシャッター機構２９が備わっている。

また、イチゴ栽培ハウス１内の炭酸ガス濃度を調整するために炭酸ガス発生装置３９が配置されている。炭酸ガス発生装置３９から発生する炭酸ガスは、外気取付け口２７および内気取り入れ口２８に供給可能となっている。炭酸ガス発生装置３９としては各種の構成のものを使用することができる。また、外気と内気の混合割合を調整することで、イチゴ栽培ハウス１内の炭酸ガス濃度を所定の範囲で調節することが可能である。

イチゴ栽培ハウス１内において、その天井には、ハウス床面から所定高さの位置において光透過率の異なる複数枚、本例では２枚の遮光カーテン３１、３２が上下に所定の間隔を開けて配置されている。これらの遮光カーテン３１、３２は、それぞれ、開閉機構３３、３４によって左右に個別に開閉可能である。上側の遮光カーテン３１の上側には、保温カーテン３５が配置されており、保温カーテン３５も開閉機構３６によって左右に開閉可能となっている。なお、イチゴ栽培ハウス１の屋根には開閉可能な換気窓３７が配置されている。

（生育環境制御システムの制御系）
図３はイチゴ栽培ハウス１の生育環境制御装置の制御系を示す概略ブロック図である。生育環境制御装置は、コントローラー４０を備え、コントローラー４０は、マイクロコンピューターを中心に構成され、制御部４０ａ、植物時間を記憶保持する記憶部４０ｂ、植物時間をカウントする植物時計４０ｃを備えている。また、記憶部４０ｂに植物時間（各日の日の出・日の入り時刻）を設定し、あるいは、入力情報に基づき植物時間を更新可能な時刻設定更新部４０ｄを備えている。

記憶部４０ｂ、植物時計４０ｃ、時刻設定更新部４０ｄは、コントローラー４０とは別個のモジュールとして配置し、後述の通信回線４５を介して通信接続されるように構成してもよい。

コントローラー４０には、植物時間、炭酸ガス濃度、温度、湿度、給液時間・回数、光量などの各種の制御用パラメータ管理用の駆動条件を入力設定するための手動操作盤４１（入力部）が接続されている。また、手動操作盤４１を介して、各日の植物時間の設定入力、更新入力が可能となっている。

コントローラー４０は、イチゴ栽培ハウス１内の炭酸ガス濃度、温度、日射量、湿度を検出するセンサー群４２、および、イチゴ栽培ハウス１外の外気温、日射量、降雨量、風向、風速を検出するセンサー群４３が接続されている。さらに、制御対象である、暖房機２４、シャッター機構２９、遮光カーテン３１、３２の開閉機構３３、３４、保温カーテン３５の開閉機構３６、液体噴霧ノズル１９に液体を供給するための給水ポンプ１７、電熱線テープ１２に対する給電制御器４４、換気窓３７の開閉機構３８、炭酸ガス発生装置３９などに接続されている。

コントローラー４０、および、上記の各部には、共通の通信規格により通信を行う入出力用の共通の通信モジュールが搭載されており、通信回線４５を介して通信を行うことが可能である。また、通信回線４５に、共通の通信モジュールを介してパーソナルコンピューターなどの通信端末４６を接続することにより、コントローラー４０との間の通信が可能であり、温度管理用の駆動条件設定を遠隔操作によって設定できる。また、炭酸ガス濃度管理状態、温度管理状態等を、通信回線４５を介して監視可能である。各部の駆動電力
は電力盤４７から電力線４８を介して供給される。

コントローラー４０には、炭酸ガス濃度管理、温度管理等を含むイチゴ生育環境制御用のプログラムがインストールされている。手動操作盤４１を介して設定された状態に従って、センサー群４２、４３からの検出信号に基づき、制御対象の各部を駆動制御して、イチゴ栽培ハウス１内の炭酸ガス濃度管理、温度管理等のイチゴ生育環境制御の動作を行う。また、補光制御を行う場合には、人工照明設備が追加される。

（植物時間）
本例のイチゴの生育環境制御システムでは、生育環境制御を記憶部４０ｂに設定した植物時間をカウントする植物時計４０ｂに基づき行われる。

図４は植物時間の例を示す説明図である。植物時間とは、生育対象の植物であるイチゴの１日の単位を、図４に示すように、日の出時刻Ｔ１から日の入り時刻Ｔ２までの時間帯として定義したものである。したがって、各日の植物時間によって定義される１日は、日ごとに増減する。また、日の出・日の入り時刻は、イチゴ栽培ハウス１（以下、単に「施設」と呼ぶ場合もある。）の立地場所の緯度に基づき算定される算定時刻に、第１の時刻補正、第２の時刻補正および第３の時刻補正を施して算出した補正時刻である。

例えば、図４に示すように、或る年の１０月１日から翌年の９月３０日までの１年間分（３６５日）について、植物を生育する施設の日の出時刻、日の入り時刻が事前に算出され、これによって各日の植物時間が定義されている。

図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、第１〜第３の時刻補正を示す説明図である。図５（ａ）に示す第１の時刻補正は、施設の日照に影響を与える施設の立地場所の標高、および地表の高低や起伏等の地形に基づく補正である。同一緯度に位置する施設であっても、立地場所の標高に応じて日の出・日の入り時刻が変化する。また、施設が平坦地にある場合と斜面にある場合においても日の出・日の入り時刻が変化する。例えば、施設１Ａが、図５（ａ）に示すように、東向きの斜面における高い場所にある場合には、施設１Ｂのような平坦な地形における低い場所にある場合に比べて、日の出時刻が早い。

図５（ｂ）に示す第２の時刻補正は、施設の日照に影響を与える施設の周囲環境、例えば隣接建物の有無およびそれらの高低等の形状、隣接樹木の有無およびそれらの高低等の形状、その等の状態に基づく補正である。

施設１Ｃに隣接して高い建物５１、樹木５２等がある場合には、それらによって施設１Ｃ内の植物の日照が遮られる。この結果、建物５１、樹木５２等から離れた位置にある施設１Ｄに比べて、植物に日差しが当り始める日の出時刻が遅れ、あるいは、植物に日差しが当らなくなる日の入り時刻が早まる。これらの周囲環境を考慮して、適切な時刻補正を日の出・日の入り時刻に施す。これにより、日の出・日の入り時刻を精度良く設定できる。また、落葉樹等の場合には、葉の茂っている季節では日照が完全に遮断され、冬等では日照が遮断されないので、季節に応じた周囲環境の変化も考慮することが望ましい。

図５（ｃ）に示す第３の時刻補正は、施設内のイチゴの生育場所の日照に影響を与える施設内におけるイチゴの周囲環境（施設内の位置による日当たりの良否等）に基づく補正である。

施設１Ｅ内で生育されるイチゴは、その生育場所によっても日照状態が変動する場合がある。例えば、図５（ｃ）に示すように、壁際、各種の機器５３の近傍等に設置された高設棚５４で生育されるイチゴは、中央側の高設棚５５で生育されるイチゴに比べて、日照
の開始時間が遅れ、あるいは、日照の終了時間が早まることがある。また、高設栽培において、二段の高設棚５６を用いる場合等においては、当該高設棚５６によって隣接する高設棚５７のイチゴへの日照が遮れ、日照の開始時刻が遅れることがある。

これらの施設内の周囲環境を考慮することで、日の出・日の入り時刻を精度良く設定できる。例えば、施設内の各位置での日照開始時刻、日照終了時刻を検出し、これらに基づき、適切な補正値を算出する。算出した補正値を用いて、日の出・日の入り時刻を補正する。

（生育環境の制御動作の例）
図６は、生育環境制御装置によるイチゴの生育環境の制御動作例を示すフローチャートである。

図６に示すように、或る１日における生育環境の炭酸ガス施肥動作の制御においては、コントローラー４０は、植物時計４０ｃに対して、当日が始まる時刻である日の出時刻を０時に設定し、０時を基準としてカウントされる植物時計４０ｃの時刻に基づき、施設内の炭酸ガス施肥動作を制御する。炭酸ガスの供給は、例えば、暖房機２４を送風モードで駆動し、炭酸ガス発生装置３９によって発生させた炭酸ガスを、外気取り入れ口２７あるいは内気取り入れ口２８に供給する。炭酸ガスを含む空気を、送風モードの暖房機２４によって、各高設ベンチ２の真下に沿って配置されている可撓製ダクト２１の空気吹き出し孔２１ａから高設ベンチ２の底に吹き出す。炭酸ガス濃度は、センサー群４２に含まれる炭酸ガス濃度センサーによって検出される。

炭酸ガス施肥動作では、０時（翌日の日の出時刻）よりも前の時刻から炭酸ガス施肥を開始して、イチゴの１日が始まる０時（日の出時刻）において、施設内の炭酸ガス濃度が目標とする濃度となるようにする。そのために、コントローラー４０の制御部４０ａは、翌日が始まる日の出時刻を、記憶部４０ｂから事前に読み込み、植物時計４０ｃに設定されている当日の日の出・日の入り時刻を更新する（ステップＳＴ１:植物時間の更新）。

植物時計４０ｃは、通常の計時機能を備え、毎日更新される日の出・日の入り時刻を基準として植物時間のカウントを行う。制御部４０ａは、植物時間のカウントに基づき、生育環境の制御動作を行う。

炭酸ガス濃度制御においては、翌日の日の出時刻よりも前の時刻、例えば、１．５時間前の時刻から、炭酸ガスの供給を開始する（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。炭酸ガスの供給開始後は、センサー群４２に含まれている炭酸ガス濃度センサーによって検出される濃度が、翌日が始まる日の出時刻において、予め設定されている濃度に到達するように、濃度制御を行う（ステップＳＴ４）。

植物時計４０ｃによって０時、すなわち、翌日が始まる日の出時刻になったことが検出された後は、設定濃度を維持しながら、炭酸ガスの供給を所定時間に亘って行う。例えば、炭酸ガスの吐出開始時刻から４〜６時間経過した後の時刻において炭酸ガスの供給を止める（ステップＳＴ５）。翌日が始まる時刻は、設定されている翌日の日の出時刻であり、これを基準として炭酸ガス施肥動作を制御する。以後、毎日、同様に制御を行う。

施設内の温度制御においても、同様に植物時間に基づき制御動作が行われる。すなわち、当日が始まる時刻である日の出時刻を０時とすると、０時の所定時間後、例えば０時から１時間後の１時に、施設内温度が例えば１５℃に維持されるように、施設内の温度制御動作を行う。

温度制御動作において、例えば、高設ベンチ２を加温する場合には、暖房機２４を駆動して温風を供給して、各高設ベンチ２の真下に沿って配置されている可撓製ダクト２１の空気吹き出し孔２１ａから温風を高設ベンチ２の底に吹き付ける。夜間などのように外気温が低い場合には、電熱線テープ１２を発熱させて高設ベンチ２を温め、保温カーテン３５を開閉制御して高設ベンチ２を所定の温度状態に維持する。一方、日中において日差しが強い場合には遮光カーテン３１、３２の双方あるいは一方を閉じて直射日光によって高設ベンチ２が過熱状態にならないように制御する。また、液体噴霧ノズル１９から液体を噴霧して、イチゴ栽培ハウス内をミスト冷却する。

給液管理動作においても同様に植物時間に基づき制御される。給液管理動作においては、当日の日の出時刻の所定時間前、例えば、３０分前の時刻において、当日のための第１回目の給液を行う。また、当日の日の入り時刻の２時間前の時刻において最後の給液が終了するように、給液動作を行う。

このように、本例の生育環境制御システムは、各日について、日の出時刻から日の入り時刻までの時間軸である植物時間を持っている。したがって、施設内の生育環境についてより高度な複合管理を行う場合に、日の出後の事象変化（炭酸ガス濃度、温度等）の事前予測の精度を上げることができる。これにより、より高度で、エネルギー効率の良い生育環境制御を実現でき、イチゴ等の植物の生育を効率良く行うことが可能になる。

（その他の実施の形態）
施設内を複数の植物生育ゾーン、例えば、施設内を平面方向あるいは上下方向において複数のイチゴ生育ゾーンに分けてもよい。この場合には、生育環境制御装置の記憶部４０ｂには、イチゴ生育ゾーンのそれぞれに割り当てた植物時間が設定される。

説明を簡単にするために、施設内を壁際部分と中央部分との２つのゾーンに分け、それぞれに異なる日の出・日の入り時刻によって規定される植物時間を設定する。ゾーン分けに合わせて、ダクト２１、養液供給管７等の制御系統を二系統に分け、独立して温風、炭酸ガス、養液の供給開始・停止を制御できるようにする。これに伴って、温度センサー、炭酸ガスセンサー等も各ゾーンに配置する。

植物時計４０ｃは、各イチゴ生育ゾーンについて別個の植物時間をカウントする。制御部４０ａは、各イチゴ生育ゾーンについて、個別にカウントされる植物時間に基づき、生育環境の制御動作を行う。例えば、中央側のゾーンでは、壁際のゾーンに比べて、日の出時刻が早いので、それに合わせて、炭酸ガスの供給制御、温度制御の開始時刻を早める。また、壁際のゾーンでは中央側のゾーンに比べて日の入り時刻が早いので、それに合わせて、給液施肥の終了時点を早める。

このように、１つの施設内において複数の植物時間を設定することで、より精度良く、各位置で生育されるイチゴの生育環境を制御できる。

１ イチゴ栽培ハウス
２ 高設ベンチ
３ 支持台
４ 養液栽培容器
５ 凹部
６ 培地
７ 養液供給管
８ 排水溝
９ 排水パイプ
１０ 防水シート
１１ 防根シート
１２ 電熱線テープ
１３ 養液供給ポンプ
１４ 養液供給タンク
１５ 排水浄化タンク
１６ 給水タンク
１７ 給水ポンプ
１８ 給水管
１９ 液体噴霧ノズル
２０ ハウス床面部分
２１ ダクト
２１ａ 空気吹き出し孔
２２ 立ち上げダクト
２３ 床下ダクト
２４ 暖房機
２５ 送風口
２６ 吸気口
２７ 外気取り入れ口
２８ 内気取り入れ口
２９ シャッター機構
３１、３２ 遮光カーテン
３３、３４ 開閉機構
３５ 保温カーテン
３６ 開閉機構
３７ 換気窓
３８ 開閉機構
３９ 炭酸ガス発生装置
４０ コントローラー
４０ａ 制御部
４０ｂ 記憶部
４０ｃ 植物時計
４０ｄ 時刻設定更新部
４１ 手動操作盤
４２、４３ センサー群
４４ 給電制御器
４５ 通信回線
４６ 通信端末
４７ 電力盤
４８ 電力線

Claims (10)

1. 太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境の制御方法であって、
   前記施設内の植物生育環境を制御する植物生育環境制御装置に、前記施設内の生育環境制御の基準時計として、植物時間をカウントする植物時計の機能を持たせ、
   前記植物時間に基づき、日毎の前記施設内の生育環境を前記植物生育環境制御装置によって制御させるようにし、
   前記植物時間は、生育対象の植物の１日の単位を、日の出時刻から日の入り時刻までの時間帯として定義したものであり、
   各日の前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記施設の立地場所の緯度に基づき算定される算定時刻に、少なくとも第１の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、
   前記第１の時刻補正は、前記施設の日照に影響を与える前記施設の立地場所の標高および地形に基づく補正であることを特徴とする植物生育環境の制御方法。
2. 前記植物時間に基づく生育環境の制御には、前記施設内の二酸化炭素の供給制御、温度制御、湿度制御、補光制御、および、水、養液あるいは肥料の供給制御のうちの少なくとも一方の制御を含むことを特徴とする請求項１に記載の植物生育環境の制御方法。
3. 前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記算定時刻に、少なくとも前記第１の時刻補正および第２の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、
   前記第２の時刻補正は、前記施設の日照に影響を与える前記施設の周囲環境に基づく補正である請求項１または２に記載の植物生育環境の制御方法。
4. 前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記算定時刻に、前記第１の時刻補正、前記第２の時刻補正および第３の時刻補正を施して算出した補正時刻であり、
   前記第３の時刻補正は、前記施設内の植物の生育場所の日照に影響を与える前記施設内における生育植物の周囲環境に基づく補正である請求項３に記載の植物生育環境の制御方法。
5. 前記施設内を複数の植物生育ゾーンに分け、
   前記植物生育環境制御装置には、前記植物生育ゾーンのそれぞれに割り当てた前記植物時間をカウントする前記植物時計を持たせ、
   前記植物時間のそれぞれにおける前記日の出時刻および前記日の入り時刻は、前記算定時刻に、前記植物生育ゾーン毎に、前記第１の時刻補正、前記第２の時刻補正および前記第３の時刻補正のうちの少なくとも一つの時刻補正を施して算出した補正時刻である請求項４に記載の植物生育環境の制御方法。
6. 前記植物生育環境制御装置は、前記植物時間の前記日の出時刻に基づき、二酸化炭素の供給開始時間および供給終了時間を制御し、前記日の出時刻および前記日の入り時刻に基づき、水、養液あるいは肥料の供給を制御する請求項１ないし５のうちのいずれか一つの項に記載の植物生育環境の制御方法。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の制御方法を用いて、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を制御する植物生育環境制御装置であって、
   日毎の前記日の出時刻および前記日の入り時刻を記憶保持する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている前記日の出時刻および前記日の入り時刻に基づき、前記植物時間をカウントする前記植物時計として機能する計時部と、
   前記計時部によってカウントされる前記植物時間に基づき、毎日の前記施設内の植物生育環境を制御する制御部と、
   を有している植物生育環境制御装置。
8. 前記日の出時刻および前記日の入り時刻が入力される入力部と、
   前記入力部から入力された情報を前記記憶部に保持させ、あるいは、前記情報によって前記記憶部の記憶情報を更新する時刻設定更新部と、
   を有している請求項７に記載の植物生育環境制御装置。
9. 太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を制御するために、請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の制御方法を、コンピュータに実行させる植物生育環境制御用プログラムであって、
   日毎の前記日の出時刻および前記日の入り時刻を記憶保持する記憶部、
   前記記憶部に記憶されている前記日の出時刻および前記日の入り時刻に基づき、前記植物時間をカウントする前記植物時計として機能する計時部、および、
   前記計時部によってカウントされる前記植物時間に基づき、毎日の前記施設内の植物生育環境を制御する制御部
   としてコンピュータを機能させることを特徴とする植物生育環境制御用プログラム。
10. 更に、コンピュータを、
    前記日の出時刻および前記日の入り時刻が入力される入力部、および、
    前記入力部から入力された情報を前記記憶部に保持させ、あるいは、前記情報によって前記記憶部の記憶情報を更新する時刻設定更新部
    として機能させる請求項９に記載の植物生育環境制御用プログラム。