WO2018051651A1 - 農業用ハウス - Google Patents
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- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
Definitions
- the present invention relates to an agricultural house, and more particularly to an agricultural house provided with a nozzle that generates mist.
- Patent Literature a configuration has been proposed in which nozzles capable of spraying fine mist having a particle size of about several [ ⁇ m] to about a dozen [ ⁇ m] are arranged in place in a greenhouse (agricultural house) (Patent Literature). 1). In this technique, when a fine mist is supplied, the room temperature decreases due to heat of vaporization.
- Patent Document 2 a technique for reducing the leaf temperature of a plant body by directly discharging minute water droplets onto the plant body has been proposed (see Patent Document 2).
- spray nozzles are placed at intervals of 2 [m], the spray nozzle is provided so that the spray port faces 15 ° above the horizontal plane, and minute water droplets having a particle size of about 30 [ ⁇ m] are formed on the plant body. It is described that it is sprayed in the vicinity of the growth point.
- Patent Document 1 since the entire room of the greenhouse (agricultural house) is cooled, a large amount of water is required, and the plant body cannot be cooled with a small amount of water.
- Patent Document 2 since the technique described in Patent Document 2 is a configuration in which fine water droplets (mist) are discharged from the spray nozzle to the local area of the cultivated plant, it is not necessary to cool the entire room. However, it is necessary to arrange a spray nozzle so that a minute water droplet can be discharged to all of a plurality of cultivated plants. That is, there is a problem that the arrangement density of the spray nozzles is high, and as a result, the equipment cost tends to increase.
- the object of the present invention is to provide an agricultural house that can reduce the arrangement density when arranging a plurality of nozzles and suppresses the equipment cost required for the nozzles.
- the agricultural house includes an outer shell, a plurality of nozzles, and an airflow forming device.
- the outer shell is disposed so as to surround a space where a plurality of plants are grown.
- the plurality of nozzles are installed above the ground on which the plant body is cultivated inside the outer shell, and generate mist obtained by atomizing a liquid.
- the airflow forming device creates an airflow inside the outer shell.
- the plurality of nozzles are arranged so that the ground is divided into a plurality of first regions and a plurality of second regions based on the density of the mist generated from each of the plurality of nozzles and reaching the ground. Yes.
- the density of the first region is not less than a first reference value
- the density of the second region is not more than a second reference value that is smaller than the first reference value.
- the nozzle is arranged so that at least one first region of the plurality of first regions is adjacent to each of the plurality of second regions.
- the airflow forming device is configured to generate cold air generated by vaporization of mist that reaches a first region adjacent to each of the plurality of second regions of the plurality of first regions in an upper space of each of the plurality of second regions. It is configured to produce an airflow that moves.
- an agricultural house 30 described below includes an outer shell 20 that is disposed so as to surround a space in which a plant body 40 is grown.
- the season in which the plant body 40 can be cultivated is generally determined according to the type of the plant body 40 and the region where the plant body 40 is cultivated.
- the plant body 40 can be cultivated in a period different from the open field.
- the same type of plant body 40 or different types of plant bodies 40 may be cultivated several times a year.
- the plant body 40 cultivated in the agricultural house 30 can be selected from leaf vegetables, fruit vegetables, beans, fruits, flower buds and the like.
- Leafy vegetables are spinach, komatsuna, lettuce, cabbage, Chinese cabbage and the like
- fruit vegetables are tomato, cucumber, eggplant and the like.
- the technique described below is applicable regardless of the type of plant body 40 to be cultivated.
- the soil culture cultivation which plants the plant body 40 in soil is assumed. However, even when the plant body 40 is cultivated on an isolation floor in which a root-proof water-permeable sheet or the like is laid on the soil, the technology described below can be employed.
- the outer shell 20 includes a frame 21 standing on the ground and a covering 22 supported by the frame 21.
- the shape occupied by the outer shell 20 on the ground is a rectangular shape having a large aspect ratio (see FIG. 3).
- the dimension in the longitudinal direction of the outer shell 20 is about several tens [m]
- the dimension in the short direction of the outer shell 20 is about several [m].
- the frame 21 includes a plurality of arch-shaped main frames 21A and a plurality of connecting frames 21B that connect the plurality of main frames 21A to each other (see FIG. 2).
- Each of the main frames 21 ⁇ / b> A is formed in an arch shape by a pair of linear supports 211 standing on the ground and an arcuate bridge 212 that integrally connects upper ends of the pair of supports 211.
- the main frame 21A and the connecting frame 21B are formed of metal pipes. As the metal, aluminum with surface treatment, iron with zinc coating, or the like is selected.
- the plurality of main frames 21A are arranged in a line in the longitudinal direction of the outer shell 20 (direction perpendicular to the plane of FIG. 2).
- the pair of supports 211 of one main frame 21 ⁇ / b> A stand apart in the short direction of the outer shell 20 (left and right direction in FIG. 2).
- the connection frame 21B is disposed along the longitudinal direction of the outer shell 20, and is coupled to the plurality of main frames 21A.
- the covering 22 is a light-transmitting synthetic resin film and is disposed so as to cover the frame 21. Part of the covering 22 is provided with an opening used as a window for ventilation, an opening serving as an entrance / exit, and the like.
- various facilities such as a watering device for spraying the plant body 40 and a curtain for adjusting solar radiation incident on the outer shell 20 are provided inside the outer shell 20. Below, it demonstrates paying attention to the installation which produces the mist which atomized the liquid among the various installations for adjusting the environment which grows the plant body 40, and the facility which produces airflow in the outer shell 20. .
- Mist mainly adjusts the temperature in the environment where the plant body 40 is cultivated. That is, it contributes to the cooling of the plant body 40 by at least one of the action of the mist contacting the plant body 40 to cool the plant body 40 and the action of the mist evaporating and taking the heat of vaporization from the surrounding air to generate cold air. To do. Further, by generating an air flow inside the outer shell 20, the cold air generated by the vaporization of mist moves inside the outer shell 20. Accordingly, when the cold air generated by the vaporization of mist is moved to the periphery of the plant body 40, the temperature of the environment in which the plant body 40 is cultivated can be lowered. Specific configurations of the mist generating device and the airflow generating device will be described later.
- the outer shell 20 includes a pair of side walls 23 corresponding to the support 211 of the main frame 21A, a roof 24 corresponding to the bridge 212 of the main frame 21A, and a pair of end walls 25 that are both end faces in the longitudinal direction of the outer shell 20. have.
- An opening used as a window is provided in the side wall 23, and an opening used as an entrance is provided in the end wall 25.
- an opening used as a window may be provided not only on the side wall 23 but also on the roof 24.
- the outer shell 20 is formed in a shape that protrudes upward in a cross section that intersects the longitudinal direction as a whole.
- the main frame 21A has an arch shape, but the bridge 212 of the main frame 21A may have an inverted V shape, and the bridge 212 has a plurality of apexes instead of one. May be.
- the bridge 212 of the main frame 21A may have an inverted W shape.
- the covering 22 may be glass as long as it is transparent. Since the procedure for assembling the outer shell 20 is general, the description thereof is omitted.
- a plurality of (for example, three) ridges 31 are formed in which the soil is raised with respect to the surroundings in order to grow the plant body 40.
- the dimension of one ridge 31 is substantially equal to the dimension of the outer shell 20 in the longitudinal direction of the outer shell 20 (for example, about 80%), and is several times the dimension of the outer shell 20 in the shorter direction of the outer shell 20. 1 or so.
- a work passage 32 is formed between the flanges 31 adjacent to each other in the short direction of the outer shell 20.
- a plurality of plant bodies 40 are planted on the plurality of bushes 31 at approximately equal intervals.
- single row planting and double row planting are widely employed.
- the single row planting means that a plurality of plant bodies 40 are planted in a line along the longitudinal direction of one ridge 31.
- the double row planting means that a plurality of plant bodies 40 are planted in two rows along the longitudinal direction of one ridge 31.
- the plurality of plant bodies 40 arranged in a row are planted at almost equal intervals.
- the plant bodies 40 in the other row may be arranged between the two plant bodies 40 adjacent in one row in the longitudinal direction of the rod 31. In this case, if the interval between the two plant bodies 40 adjacent in one row is 2d, the plant bodies 40 are arranged in different rows for each interval d in double row planting.
- the agricultural house 30 is intended to adjust the environment in which the plant body 40 is grown.
- it is considered to ventilate the air inside the outer shell 20 with the outside air, or to adjust the incidence of sunlight into the outer shell 20. It is done.
- the temperature inside the outer shell 20 cannot be lower than the temperature outside the outer shell 20.
- an increase in the temperature inside the outer shell 20 can be suppressed, but the temperature inside the outer shell 20 is still kept outside the outer shell 20. It cannot be lowered below the temperature.
- a plurality of nozzles 11 for generating mist are arranged inside the outer shell 20. As shown in FIG. 4, a water supply pipe 12 is connected to each of the plurality of nozzles 11, and a liquid such as water is supplied through the water supply pipe 12. Each of the plurality of nozzles 11 includes a blower outlet that generates mist obtained by atomizing the liquid supplied through the water supply pipe 12.
- the nozzle 11 may be disposed above the passage 32, but is desirably disposed above the trough 31. That is, the nozzle 11 is disposed above and away from the upper surface of the straw 31 as the ground on which the plant body 40 is cultivated.
- the height from the ground (the upper surface of the ridge 31) on which the plant body 40 is cultivated to the nozzle 11 is determined according to the height of the plant body 40, and is generally set to 50 [cm] or more and 300 [cm] or less.
- the liquid supplied to the nozzle 11 may be water containing raw water such as rain water, river water, well water, or tap water, or water containing chemicals useful for plants.
- the liquid supplied to the nozzle 11 is referred to as water regardless of whether or not it contains a medicine.
- the nozzle 11 is not directly above the plant body 40, but the outer shell 20 It is desirable to arrange at a position shifted in the longitudinal direction or the lateral direction.
- one nozzle 11 has a plurality of (for example, two or four) outlets. However, one nozzle 11 may be provided with only one outlet.
- the nozzle 11 is arranged so that the direction in which the mist is blown is within a relatively small angle range (about ⁇ 15 degrees with respect to the horizontal plane) with respect to the horizontal plane (the plane along the ground).
- the direction in which the nozzle 11 blows out the mist is the direction in which the mist flies along the center line of the region where the mist immediately after blowing out from the nozzle 11 is present.
- the direction in which the mist is blown out from the nozzle 11 is determined by the center line of the region where the mist immediately after the blowout exists.
- the region where the mist immediately after blowing is present has a shape such as a circle, an ellipse, or a rectangle in a cross section perpendicular to the direction in which the nozzle 11 blows the mist.
- the nozzle 11 may be arrange
- the mist generated by the nozzle 11 preferably has a mode of particle diameter of 10 [ ⁇ m] or more and 100 [ ⁇ m] or less. It is not essential that the mode value of the particle diameter of the mist generated by the nozzle 11 is in the above-described range, but if the mode value of the particle diameter is in this range, the mist does not float so much and is relatively short. Fall in time. Therefore, not all of the mist evaporates in the air, and if the plant body 40 is not planted in the rod 31, part of the mist generated by the nozzle 11 reaches the upper surface of the rod 31. That is, a part of the mist generated by the nozzle 11 falls on the upper surface of the straw 31 as the ground on which the plant body 40 is grown.
- the nozzle 11 When the mist is blown out from the nozzle 11 having the two outlets, the nozzle 11 is arranged so that the mist is blown out along the longitudinal direction of the outer shell 20 above the plants 40 arranged in a row.
- the nozzle 11 When the mist is blown out from the nozzle 11 having four outlets, the nozzle 11 is arranged above the passage 32 if the plant body 40 is planted in a single row, and arranged in two rows if the plant body 40 is planted in two rows. It is desirable that the nozzles 11 are disposed above the rows of the plant bodies 40.
- the plant body 40 When mist is blown downward from the nozzle 11 having one outlet, the plant body 40 is planted so that at least one plant body 40 is located immediately below the nozzle 11.
- the nozzle 11 is disposed above the ridge 31 and one nozzle 11 blows out mist corresponding to one ridge 31.
- the nozzle 11 having two or four outlets is arranged above the passage 32 and mist is blown from the one nozzle 11 to the two flanges 31.
- the plurality of nozzles 11 are arranged in a line along the flange 31.
- the nozzles 11 are also arranged in a plurality of rows.
- Water is supplied from a common header 13 to a plurality of water supply pipes 12 (see FIG. 4) respectively connected to the plurality of nozzles 11 arranged in a row. That is, a plurality of headers 13 along the longitudinal direction of the outer shell 20 are disposed on the outer shell 20, and one end of the plurality of water supply pipes 12 is coupled to each header 13.
- the material of the header 13 may be hard or soft, but the material of the water supply pipe 12 is preferably flexible.
- the header 13 is formed of a material selected from synthetic resin, metal, rubber, and the like, and the water supply pipe 12 is formed of a material selected from rubber, synthetic resin, and the like.
- the water supply pipe 12 and the header 13 may be formed of a composite material in which a plurality of materials are combined instead of a single material.
- the nozzle 11 When the water supply pipe 12 connected to the nozzle 11 is coupled to the header 13 fixed to the frame 21, the nozzle 11 is disposed above the ground while being suspended from the header 13. If the length of the water supply pipe 12 is sufficient, the height of the nozzle 11 relative to the ground can be adjusted by adjusting the distance of the water supply pipe 12 from the frame 21 to the nozzle 11.
- the loop 121 is formed in a part of the water supply pipe 12 between the header 13 and the nozzle 11, and the height of the nozzle 11 from the ground is higher than when the loop 121 is not formed. Is getting bigger.
- the height of the nozzle 11 with respect to the ground is adjusted according to the diameter of the loop 121 and is lowest when the loop 121 is not formed.
- the fixing member 122 is formed of, for example, a synthetic resin in a shape in which two C-shaped holding parts are integrally coupled. Each of the two holding portions is in close contact with the outer surface of the water supply pipe 12 by the elasticity of the holding portion in a state where the water supply pipe 12 is fitted.
- a part of the water supply pipe 12 is fitted in each of the two holding portions in the overlapping part of the water supply pipe 12 generated by the formation of the loop 121, the position of the overlapping part in the water supply pipe 12 is fixed by friction with the fixing member 122. In this configuration, the diameter of the loop 121 formed in the water supply pipe 12 is maintained by the fixing member 122.
- the fixing member 122 is not limited to the configuration described above, and may be any member that can be attached to the water supply pipe 12 so that the position of the overlapping portion of the water supply pipe 12 does not shift.
- a member such as a binding wire using a metal wire, a binding band formed of a synthetic resin, or an adhesive tape can be used as the fixing member 122.
- the fixing member 122 may be a clamp configured to sandwich an overlapping portion of the water supply pipe 12.
- the water supply pipe 12 that is flexible enough to form the loop 121 and the fixing member 122 that keeps the diameter of the loop 121 are used. That is, the adjusting device 14 that can adjust the height of the nozzle 11 from the ground includes the water supply pipe 12 and the fixing member 122.
- the adjusting device 14 may be configured to meander the water supply pipe 12 in addition to the structure in which the loop 121 is formed in the water supply pipe 12.
- the adjusting device 14 may be realized by a water supply pipe 12 that expands and contracts.
- the adjusting device 14 may be configured by a water supply pipe 12 having a bellows-shaped pipe wall or a water supply pipe 12 wound in a spiral shape.
- the water supply pipe 12 can be deformed so that the distance between the nozzle 11 and the header 13 changes, and thus the height of the nozzle 11 from the ground can be adjusted.
- the material of the water supply pipe 12 needs to have a hardness that holds the nozzle 11 at an arbitrary height.
- the adjusting device 14 may be configured to adjust a member that suspends the nozzle 11 or the water supply pipe 12 and a feeding amount of the member.
- the adjusting device 14 may be configured by a string-like member that suspends the nozzle 11 or the water supply pipe 12 and a member such as a reel that enables winding and rewinding of the string-like member.
- the adjusting device 14 may be configured by a vertical guide fixed to the frame 21 and a slider that slides up and down along the guide. In this configuration, the nozzle 11 is attached to the slider.
- the plurality of nozzles 11 are arranged so as to be relatively far apart from each other. That is, the nozzle 11 is arranged on the ground on which the plant body 40 is cultivated so that a region where the mist reaches and a region where the mist does not reach are formed.
- a plurality of first regions A1 and a plurality of second regions A2 having different mist densities are formed on the ground (the upper surface of the straw 31) on which the plant body 40 is cultivated.
- the plurality of nozzles 11 are arranged such that a second region A2 is formed between two adjacent first regions A1 of the plurality of first regions A1.
- the first region A1 and the second region A2 It is determined in a state where the velocity of the airflow inside the shell 20 is a predetermined value or less.
- the first reference value and the second reference value described above are determined such that the second reference value is smaller than the first reference value.
- the first reference value is set to 50 [%]
- the second reference value is set to 20 [%], and the like.
- region A2 are defined on the assumption that the airflow is not produced. That is, assuming that the velocity of the airflow inside the outer shell 20 is 0 [m / s], the ratio at which the mist blown from the nozzle 11 reaches the ground (the upper surface of the ridge 31) is obtained.
- the ratio of the mist blown from the nozzle 11 to the ground (the upper surface of the ridge 31) is the specifications of the nozzle 11, the pressure of water supplied from the water supply pipe 12 to the nozzle 11, the height from the ground to the nozzle 11, It is influenced by factors such as the temperature and humidity inside the outer shell 20 and the temperature of water supplied to the nozzle 11. Therefore, the rate at which the mist blown from the nozzle 11 reaches the ground is estimated empirically in consideration of the influence of these factors.
- the ratio of the mist blown from the nozzle 11 to the ground may be obtained by simulation or actual measurement.
- the speed of the air current is such that a person cannot substantially perceive the air current and no mist is allowed to flow. Therefore, the velocity of the airflow when actually measuring the rate at which the mist blown from the nozzle 11 reaches the ground is, for example, 0.3 [m / s] or less, preferably 0.1 [m / s] or less.
- the amount of mist blown from the nozzle 11 is calculated based on the specifications of the nozzle 11 and the pressure of water supplied from the water supply pipe 12 to the nozzle 11.
- first reference value the density of mist reaching the ground is equal to or higher than a predetermined value (for example, 50 [%]), and in the second area A2, the density of mist reaching the ground is lower than the predetermined value. May be.
- the plurality of nozzles 11 are arranged so that the intervals are relatively large, and the mist is on the ground during the first area A1 where the mist reaches the ground (the upper surface of the basket 31) by natural fall.
- a second region A2 that does not reach is formed. Therefore, most of the mist blown out from the nozzle 11 contacts the plant body 40 planted in the first region A1, but the mist hardly contacts the plant body 40 planted in the second region A2.
- the outer shell 20 is provided with an airflow forming device 15 configured to generate an airflow at least from the first region A1 to the second region A2 in the outer shell 20.
- the air flow created by the air flow forming device 15 moves the cold air generated by the vaporization of mist in the vicinity of the first region A1 to the vicinity of the second region A2.
- the ambient temperature of the plant body 40 can be lowered by cold air. That is, it is possible to lower the temperature at which the plant body 40 is cultivated regardless of whether the plant body 40 is planted in the first region A1 or the second region A2.
- the nozzle 11 be arranged so that the dimension of the first area A1 in the longitudinal direction of the outer shell 20 is larger than the dimension of the second area A2.
- the plant body 40 is cooled by either vaporization of mist or cold air generated by vaporization of mist.
- an intake fan 151 that takes outside air into the outer shell 20
- an exhaust fan 152 that exhausts air from the inside of the outer shell 20 to the outside
- a blower fan 153 that forms an air flow inside the outer shell 20.
- the intake fan 151 is disposed on the upper portion of one end wall 25 of the outer shell 20
- the exhaust fan 152 is disposed on the upper portion of the other end wall 25 of the outer shell 20. That is, an air flow from one end to the other end in the longitudinal direction of the outer shell 20 is formed by the intake fan 151 and the exhaust fan 152 in the upper part of the outer shell 20.
- the intake fan 151 and the exhaust fan 152 are disposed on the upper portion of the end wall 25, if the opening of the outer shell 20 is closed, the lower airflow is in the upper portion of the outer shell 20. Slower than air current.
- the intake fan 151 and the exhaust fan 152 are disposed in the central portion in the short direction, the airflow on both sides in the short direction of the outer shell 20 is slower than the airflow in the central portion inside the outer shell 20. It is.
- the airflow forming device 15 needs to generate an airflow for carrying the cold air in the lower part inside the outer shell 20.
- a plurality (three in this case) of blower fans 153 are arranged inside the outer shell 20.
- the plurality of blower fans 153 are arranged on one end side where the intake fan 151 is arranged in the longitudinal direction of the outer shell 20, and are arranged at almost equal intervals along the short direction of the outer shell 20.
- the plurality of blower fans 153 create an air flow along the flange 31 formed inside the outer shell 20.
- the individual blower fans 153 are suspended from the upper part of the outer shell 20 or placed on the ground.
- the blower fan 153 When the blower fan 153 is suspended from the upper part of the outer shell 20, the blower fan 153 is attached to the outer shell 20 via a plurality of chains or a plurality of pipes. If it is this structure, arrangement
- FIG. 5 as an example, a configuration in which a blower fan 153 is disposed between two pipes 161 fixed to the outer shell 20, and the blower fan 153 is coupled to the pipe 161 via a grip 162 attached to the blower fan 153.
- the position where the grip 162 is coupled to the pipe 161 can be adjusted. For example, when the bolt provided on the grip 162 is loosened, the grip 162 can be slid with respect to the pipe 161, and when the bolt is tightened, the grip 162 is fixed to the pipe 161.
- the pipe 161 and the grip 162 constitute a changing device 16 that adjusts the height of the blower fan 153 from the ground.
- the airflow created by the blower fan 153 with respect to the plant body 40 planted in the cocoon 31 has a speed range of, for example, 0.3 [m / s] or more and 2.0 to the extent that the growth of the plant body 40 is not impaired. It is set to [m / s] or less. Therefore, when the particle diameter of the mist is relatively large as in the above-described range, the influence of the airflow generated by the blower fan 153 on the mist is limited.
- the blower fan 153 When the blower fan 153 is placed on the ground, the blower fan 153 is provided with legs. The legs stand on the ground and support the blower fan 153. The blower fan 153 is supported by the legs so that the vertical angle can be adjusted. For example, if the leg includes a bearing and the blower fan 153 includes a shaft supported by the bearing, the blower fan 153 can adjust the angle up and down around the shaft. By adjusting the vertical angle of the blower fan 153 with respect to the legs, the direction of the airflow created by the blower fan 153 is changed, and the speed distribution of the airflow created by the airflow forming device 15 inside the outer shell 20 can be adjusted. .
- the chain or pipe for attaching the blower fan 153 to the outer shell, and the shaft and bearing for supporting the blower fan 153 with the legs are all used to change the velocity distribution of the airflow created by the airflow forming device 15 inside the outer shell 20. Contribute. That is, these members function as the changing device 16 that changes the velocity distribution of the airflow.
- the airflow forming device 15 is an airflow at such a speed that the cold air generated by the vaporization of mist moves from the first region A1 to the second region A2 and the temperature of the plant body 40 planted in the second region A2 is lowered by the cold air. Configured to produce.
- the surface of the plant body 40 gets wet, and the humidity inside the outer shell 20 increases, which may suppress the transpiration action of the plant body 40.
- the amount of mist that contacts the plant body 40 is excessive, or when the humidity of the environment in which the plant body 40 is cultivated is excessive, disease is likely to occur in the plant body 40. Therefore, after the temperature of the plant body 40 or the ambient temperature of the plant body 40 is lowered by the mist, the mist adhering to the surface of the plant body 40 is quickly vaporized, and the moisture in the air exceeding an appropriate amount is contained in the outer shell 20. It is desirable to discharge quickly from
- the airflow forming device 15 forms an airflow around the plant body 40, an effect of promoting vaporization of mist attached to the plant body 40 can be expected. Further, the water vapor generated by the vaporization of the mist rises with a density lower than that of the surrounding air, and thus functions as a heat medium for carrying the heat taken away from the surroundings by the vaporization of the mist to the upper part of the outer shell 20. Since the airflow forming device 15 includes the intake fan 151 and the exhaust fan 152 at the upper part of the outer shell 20, the water vapor carried to the upper part of the outer shell 20 is externally generated by the airflow created by the intake fan 151 and the exhaust fan 152. It is quickly discharged out of the shell 20.
- the water vapor generated by the vaporization of mist carries the heat of the lower part of the outer shell 20 to the upper part, and the water vapor carried to the upper part of the outer shell 20 is discharged to the outside of the outer shell 20 by the intake fan 151 and the exhaust fan 152.
- heat is discharged from the outer shell 20 to the outside.
- the heat of the lower part of the outer shell 20 is exhausted to the outside of the outer shell 20.
- the water vapor generated by the vaporization of the mist is discharged to the outside of the outer shell 20, an increase in humidity inside the outer shell 20 is suppressed despite the generation of mist.
- the adjusting device 14 adjusts the height of the nozzle 11 with respect to the ground, and the changing device 16 adjusts the velocity distribution of the airflow created by the blower fan 153.
- Fruit vegetables such as tomatoes, cucumbers, and eggplants that are assumed in this configuration example generally have a high height during the cultivation process.
- the mode value of the mist particle diameter is 10 [ ⁇ m] or more and 100 [ ⁇ m] or less.
- the lower limit value of the particle diameter is set so that the mist ejected from the nozzle 11 does not disappear before reaching the plant body 40.
- the upper limit value of the particle diameter is set so as to reduce the possibility of physiological disorders due to excessive wetting of fruit and vegetables.
- Physiological disorder here means fruit tearing, corkification of the heel and the like.
- the amount of mist that contacts the plant body 40 depends on the distance between the nozzle 11 and the plant body 40. . Further, the rate at which the mist blown from the nozzle 11 reaches the plant body 40 also varies depending on the temperature inside the outer shell 20, radiant heat, the speed of airflow, and the like. Furthermore, the amount of mist to be brought into contact with the plant body 40 needs to be adjusted according to the size of the plant body 40.
- the distance from the ground to the nozzle 11 is reduced for the plant body 40 having a small height, and the nozzle from the ground is used for the plant body 40 having a large height as shown in FIG. 6B. It is desirable to increase the distance to 11. That is, the height of the nozzle 11 from the ground is adjusted according to the height of the plant body 40 so that the distance between the nozzle 11 and the upper end of the plant body 40 does not change significantly regardless of the height of the plant body 40. It is desirable.
- the plant body 40 can be cooled.
- the opening of the outer shell 20 such as the window or the entrance / exit is closed.
- the season in which the mist is blown from the nozzle 11 is mainly in the summer, and in the summer the outside air is applied to the outer shell 20.
- the opening is opened to take In the state where the opening is open, apart from the air flow formed by the air flow forming device 15, an air flow is generated inside the outer shell 20 by the wind blown into the outer shell 20. That is, when the opening is open, the airflow inside the outer shell 20 changes due to the influence of the wind blown into the outer shell 20.
- the mist blown from the nozzle 11 may be scattered in an unexpected place.
- the height of the nozzle 11 is fixedly set on the assumption that the plant body 40 has a large height, the mist flows to the plant body 40 having a small height before the mist reaches the plant body 40. The mist may not fall into the intended location.
- the adjusting device 14 for adjusting the height of the nozzle 11 from the ground is provided.
- the influence of the wind on the mist can be suppressed. That is, even when the height of the plant body 40 is small, it is possible to drop the mist to a target place as in the case where the height of the plant body 40 is large. As a result, the plant body 40 can be cooled with mist as intended, regardless of the height of the plant body 40. Further, by adjusting the nozzle 11 to a low position with respect to the plant body 40 having a small height, the possibility that the mist is scattered in an unnecessary place is reduced, so that the possibility that the operator gets wet with the mist is also reduced.
- the agricultural house 30 of the structural example mentioned above is provided with the adjustment apparatus 14 for adjusting the height from the ground of the nozzle 11, the adjustment apparatus 14 is not essential and can be abbreviate
- the velocity distribution of the airflow created by the blower fan 153 is adjusted so that the airflow created by the airflow forming device 15 has an appropriate speed at a site close to the ground for the plant body 40 having a small height.
- the velocity distribution of the air flow created by the blower fan 153 is adjusted so that the air flow created by the air flow forming device 15 has an appropriate speed at a site away from the ground.
- the change device 16 is adjusted so that the blower fan 153 is positioned higher as the height of the plant body 40 is larger.
- the above-described blower fan 153 assumes a configuration in which the direction of airflow created is in the direction along the ground. Since the dimension in the longitudinal direction of the outer shell 20 is about several tens [m], if the direction of the airflow is inclined with respect to the ground, the influence of the airflow on the plants 40 arranged in the longitudinal direction of the outer shell 20 may vary. is there. Therefore, the blower fan 153 is arranged to form an airflow along the ground, and the changing device 16 sets the height of the blower fan 153 from the ground to a height according to the height of the plant body 40. It is desirable that the configuration be adjusted.
- the blower fan 153 may be configured so that the direction of the airflow created can be changed up and down.
- the ventilation fan 153 installed in the ground, the structure which can adjust the direction of an airflow up and down is known.
- the blower fan 153 having this configuration if the direction of the airflow is fixed, the airflow may not reach all the plant bodies 40. Therefore, when this type of blower fan 153 is used, it is desirable to employ a configuration in which the direction of the blower fan 153 is changed over time (that is, a configuration that automatically swings).
- a configuration is known in which a mist having a particle diameter smaller than the above-described range is used and the mist blown out by the nozzle 11 is vaporized without reaching the plant body 40.
- this configuration cools air other than the surroundings of the plant body 40, more mist is required to cool the plant body 40 to the same extent as the configuration in which the mist is brought into contact with the plant body 40. To do.
- an expensive nozzle 11 is required to generate finer mist. That is, when a mist having a smaller particle diameter is used, both the equipment cost and the operation cost may increase as compared with the case where a mist having a particle diameter in the above-described range is used.
- the nozzle 11 In the configuration in which the nozzle 11 is disposed so that only a part of the plurality of plant bodies 40 planted in the cocoon 31 is in contact with the mist, all the plurality of plant bodies 40 planted in the cocoon 31 are in contact with the mist.
- the number of nozzles 11 is reduced as compared with the case of making them.
- the configuration in which the first region A1 where the mist reaches and the second region A2 where the mist does not reach has a cost required for the nozzle 11. It is possible to reduce the equipment cost.
- the timing for generating the mist is instructed by the control device 50 as shown in FIG.
- a pump 17 is connected to the header 13 that supplies water to the nozzle 11 that blows out mist, and water pressurized by the pump 17 is supplied to the nozzle 11. Therefore, when the control device 50 instructs the operation of the pump 17, the timing at which mist is generated and the amount of mist generated per unit time are determined.
- the control device 50 may be configured to perform not only mist control but also airflow control. Normally, the airflow forming device 15 is continuously operated, the intake fan 151 and the exhaust fan 152 contribute to the ventilation of the outer shell 20, and the blower fan 153 contributes to the agitation of air inside the outer shell 20. Yes. However, since the air flow forming device 15 has not only the agitation of air but also a function of moving the cold air generated by the vaporization of the mist, the control device 50 controls the mist as shown by a broken line in FIG. The operation of the airflow forming device 15 may be controlled in conjunction with the control. For example, the control device 50 may control the operation of the blower fan 153 so that the airflow created by the blower fan 153 has an appropriate speed for sending cool air during a period in which mist is blown from the nozzle 11.
- the control device 50 obtains information on the temperature measured by the temperature sensor 51 arranged in the vicinity of the plant body 40 planted in the fence 31 and information on the humidity measured by the humidity sensor 52 arranged in the vicinity of the plant body 40. get.
- a solar radiation sensor 53 for monitoring the intensity of sunlight incident on the outer shell 20 may be disposed inside the outer shell 20 as indicated by a broken line in FIG. Although the solar radiation sensor 53 is not essential, when the solar radiation sensor 53 is provided, the control device 50 also acquires information on the solar radiation intensity measured by the solar radiation sensor 53.
- the temperature sensor 51 measures the temperature in the vicinity of the plant body 40
- the humidity sensor 52 measures the relative humidity.
- the solar radiation sensor 53 measures the intensity of radiation energy incident on the outer shell 20.
- the solar sensor 53 can measure the solar radiation intensity regardless of whether the curtain is opened or closed, and the space between the covering 22 constituting the outer shell 20 and the curtain. Placed in.
- the control device 50 is configured by a computer including a processor that operates according to a program.
- the control device 50 can select the automatic mode and the manual mode, and limits the period during which the pump 17 can be operated according to the schedule determined by the timer in either the automatic mode or the manual mode.
- the timer may be an annual timer in which an annual schedule is set in addition to a 24-hour timer in which a daily schedule is set.
- the control apparatus 50 is a computer provided with a processor, when the hardware resources of the control apparatus 50 are sufficient, the control apparatus 50 is configured so as to also function as a timer without providing a separate timer. It may be.
- a time period during which mist may be blown from the nozzle 11 within a day is set as a schedule.
- This time zone is represented by a pair of start time and end time.
- this time zone is referred to as “permitted time zone”.
- the permission time zone it is desirable that a default value is determined according to the region where the outer shell 20 is installed, the season in which the plant body 40 is cultivated, the type of the plant body 40, and the like. If the default value is determined, the user can use the agricultural house 30 immediately after the introduction of the agricultural house 30. Further, it is desirable that the permission time zone can be adjusted by the user. If the permission time zone can be adjusted by the user, the schedule can be changed if the user is not satisfied with the permission time zone set as the default value.
- the control device 50 determines the operation of the pump 17 using the temperature information measured by the temperature sensor 51 and the humidity information measured by the humidity sensor 52 and gives an instruction to the pump 17.
- the control device 50 may use the solar radiation intensity measured by the solar radiation sensor 53 in addition to the temperature and humidity information.
- the control device 50 includes an interface unit 501 that acquires temperature information from the temperature sensor 51 and acquires humidity information from the humidity sensor 52. Further, when the solar radiation sensor 53 is disposed on the outer shell 20, the interface unit 501 acquires information on solar radiation intensity from the solar radiation sensor 53.
- the processing unit 502 receives information acquired by the interface unit 501.
- the processing unit 502 creates an instruction based on the information acquired by the interface unit 501, and gives an instruction to the pump 17 through the drive circuit 503.
- the drive circuit 503 is a circuit for raising the output of the processing unit 502 to electric power necessary for the operation of the pump 17.
- the control device 50 shown in FIG. 7 is configured to control only the operation and stop of the pump 17. That is, the processing unit 502 that gives an instruction to the pump 17 instructs the pump 17 to stop when the temperature and humidity are in the target range, and instructs the operation of the pump 17 when one of the temperature and humidity is not within the target range. To do.
- the processing unit 502 also compares the solar radiation intensity monitored by the solar radiation sensor 53 with the target range.
- a target range for each of temperature, humidity, and solar radiation intensity is set in the target setting unit 504.
- the target range determined in the target setting unit 504 is determined by the user according to the type of the plant body 40, the degree of growth of the plant body 40, the season, the region, and the like.
- the target setting unit 504 preferably has a configuration in which the target range is automatically set by receiving information such as the type of the plant body 40, the degree of growth of the plant body 40, the season, and the region from the user.
- An upper limit value is set for the temperature target range, and an upper limit value is also set for the humidity target range.
- a lower limit is set for the target range of solar radiation intensity.
- the influence of solar radiation on the plant body 40 is adjusted by a dimming curtain, but the curtain is omitted in the configuration example described here. That is, solar radiation is treated as an energy source that raises the internal temperature of the outer shell 20.
- the processing unit 502 is configured such that the temperature measured by the temperature sensor 51 exceeds the upper limit value of the target range, the humidity measured by the humidity sensor 52 is less than the upper limit value of the target range, and the solar radiation intensity measured by the solar sensor 53 is the target.
- the pump 17 is instructed to operate. That is, when the heat energy of the environment where the plant body 40 is cultivated is large and the humidity of the environment where the plant body 40 is cultivated is not too high, the pump 17 is instructed to operate, and mist is generated from the nozzle 11.
- the processing unit 502 instructs the pump 17 to operate only during the permitted time zone set in the timer, and the pump 17 is not operated unless the permitted time zone. Usually, the permitted time zone is set to the daytime during summer.
- the control device 50 adjusts the amount of water supplied per unit time by controlling the timing of the operation and stop of the pump 17.
- the amount of water supplied per unit time can be adjusted by changing the number of rotations of the pump 17, but here it is adjusted by intermittently repeating the blowing of mist. That is, the blowing period in which the mist is blown from the nozzle 11 and the pause period in which the mist is not blown from the nozzle 11 are repeated, and the length of the blowing period and the pause period is adjusted to supply water per unit time. The amount is adjusted.
- the blowing period is longer than the time until the mist is stably blown out from all the nozzles 11 after the pump 17 is started, and the time is such that the mist attached to the plant body 40 does not collect and fall. For example, it is determined to be about several seconds or more and tens of seconds or less.
- the amount of water adhering to the plant body 40 and the amount of water evaporating from the plant body 40 can be optimized. That is, if the one blowing period is shortened, the amount of water adhering to the plant body 40 is reduced, and if one pause period is extended, the residual moisture adhering to the plant body 40 is suppressed. In other words, comparing the case where the blowing period and the resting period are repeated with the case where mist is continuously blown out during the operation period, when the amount of water supplied per unit time is equal, the former is the plant body 40. The time during which moisture is attached to can be shortened.
- the plant body 40 by setting the blowing period so that the water adhering to the plant body 40 does not fall into the ground as water droplets, the water vaporized in the plant body 40 out of the water blown from the nozzle 11 The proportion is higher than the latter. That is, the ratio which contributes to cooling of the plant body 40 among the mists blown from the nozzle 11 may increase. In other words, the plant body 40 can be cooled with the former having a smaller amount of water than the latter.
- the target setting unit 504 automatically determines the blowing period and the rest period according to the target range set by the user. For example, the target setting unit 504 sets the blowing period to a constant value according to the type of the plant body 40, the degree of growth of the plant body 40, the season, the region, etc., and the temperature and humidity measured by the temperature sensor 51 for the rest period. It is desirable to adjust based on the humidity measured by the sensor 52. In order to adjust the supply amount of mist per unit time, it is desirable to set the blowing period to a constant value and change only the rest period.
- the blowing period is a constant value, the amount of mist adhering to the plant body 40 can be kept in a substantially constant range, and if the resting period is variable, the mist adhering to the plant body 40 is sufficiently vaporized. It is possible.
- the operation of the control device 50 is summarized in FIG.
- the processing unit 502 of the control device 50 determines that the permitted time zone is set in the timer (S1: Yes), it determines whether the automatic mode is selected or the manual mode is selected (S2).
- the processing unit 502 compares information acquired from the temperature sensor 51, the humidity sensor 52, and the solar radiation sensor 53 through the interface unit 501 with the target range (S3). ).
- step S2 manual
- the user instructs operation and stop of the pump 17 (S8). If it is determined in step S1 that it is not the permitted time zone (S1: No), the pump 17 is instructed to stop (S9).
- the operation period of the pump 17 is a period in which the above-described blowing period and the suspension period are repeated, and even if the pump 17 is stopped, the operation period is an operation period.
- the stop period of the pump 17 is a period that is neither the blowout period nor the pause period.
- FIG. 9 shows the relationship between the permission time zone TZ1, the operation period ST1 and the stop period ST2, the blowing period T1 and the suspension period T2. That is, the permitted time zone TZ1 during which mist can be blown out during one day is based on the information acquired by the interface unit 501 and the operation period ST1 in which the pump 17 can be operated and the pump 17 is stopped. It is divided into a period ST2.
- the operation period ST1 is divided into a blowing period T1 and a rest period T2 according to the amount of mist supplied. As is apparent from FIG. 9, the operation period ST1 is longer than the blowing period T1 and the rest period T2, and is determined to be about several minutes and several tens of minutes. Further, the time interval at which the interface unit 501 acquires information is determined in a range of, for example, 1 second or more and 5 minutes or less.
- water is supplied to the plurality of nozzles 11 arranged in the longitudinal direction of the outer shell 20 through the header 13 along the longitudinal direction of the outer shell 20, and the header 13 is pressurized with water at one end in the longitudinal direction.
- the distance of the water supply path from the pump 17 differs in the some nozzle 11 by each position. Therefore, depending on the distance from the pump 17 to the nozzle 11, there is a difference in the time from when the pump 17 is started until mist is generated, and there is a difference in the time from when the pump 17 is stopped until the mist stops. From this, there is a possibility that a difference occurs in the contact amount of the mist between the plant body 40 on one end side in the longitudinal direction of the outer shell 20 and the plant body 40 on the other end side.
- a configuration in which a pressure tank and a valve are provided in the water supply path between the pump 17 and the header 13 in order to suppress variation in the amount of mist blown out by each of the plurality of nozzles 11 may be employed. That is, a configuration may be adopted in which the water pressurized by the pump 17 is stored in a pressure tank, the valve is opened when mist is generated, and the valve is closed when mist is stopped.
- This configuration increases the equipment cost compared to a configuration in which only the pump 17 is provided, but the frequency of repairing or replacing the pump 17 is reduced because the number of repetitions of the operation and stop of the pump 17 per unit period is reduced. There is a possibility that.
- the control device 50 sets the blowing period T1 for blowing mist to a constant value, and the rest period T2 for not blowing mist based on the temperature measured by the temperature sensor 51 and the humidity measured by the humidity sensor 52. Adjusting. Moreover, the case where the solar radiation sensor 53 is provided is assumed, and the control apparatus 50 adjusts the resting period T2 in consideration of solar radiation intensity. That is, it can be said that the control device 50 estimates the vaporization speed of the mist attached to the plant body 40 from the temperature, humidity, and solar radiation intensity, and adjusts the supply amount of the mist according to the vaporization speed of the mist.
- an agricultural house 30 ⁇ / b> A including an imaging device 54 that includes at least a part of the first region A ⁇ b> 1 in the field of view will be described.
- the same configurations as those of the agricultural house 30 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the control device 50 obtains the evaluation value of the wet state of the plant body 40 based on the image of the plant body 40 photographed by the photographing device 54, and determines the wet state.
- the environment for cultivating the plant body 40 is adjusted based on the evaluation value.
- the evaluation value of the wet state is referred to as “moisture value”.
- the moisture value is not used alone, but is used in combination with at least the temperature measured by the temperature sensor 51 and the humidity measured by the humidity sensor 52. Furthermore, the moisture value is preferably combined with the solar radiation intensity measured by the solar radiation sensor 53.
- the imaging device 54 and the control device 50 transmit information through either a wired communication path or a wireless communication path. Since the imaging device 54 needs to be supplied with power, and a cable is usually used for supplying power, a transmission line serving as a wired communication path is laid together with the cable for supplying power to the imaging device 54. . However, when information is transmitted between the photographing device 54 and the control device 50 through a wireless communication path, a wireless station of a wireless communication standard such as Wi-Fi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) is configured. Or a specific low-power radio station may be configured.
- Wi-Fi registered trademark
- Bluetooth registered trademark
- the control device 50 controls equipment selected from a watering device, a curtain, equipment for generating mist, equipment for generating airflow, and the like in order to adjust the environment in which the plant body 40 is grown. Below, paying attention to the wet state of the plant body 40 by mist, the control device 50 obtains the moisture value of the plant body 40 based on the image of the plant body 40 photographed by the photographing device 54, and the pump 17 according to the moisture value. A case of controlling the operation and stop of will be described.
- the reason for paying attention to the wet state of the plant body 40 is that if the plant body 40 is excessively wet, there is a high possibility that the plant body 40 will be damaged. That is, if the plant body 40 is excessively wet, the morbidity rate of diseases caused by filamentous fungi is increased, and physiological disorders such as ripening or corking are likely to occur in the fruit, or dirt is attached to the plant body 40. It becomes easy to do.
- the control device 50 not only controls the pump 17 but also other equipment according to the wet state of the plant body 40.
- the photographing device 54 includes a camera and a lighting device. Further, the photographing device 54 is configured with dustproof and dripproof specifications for use inside the outer shell 20.
- the camera includes an imaging element, a circuit for driving the element and signal processing, a lens, and the like.
- the illumination device includes a light source and a lighting device, and irradiates light on an object in the field of view of the camera.
- the image sensor of the camera is selected from a CCD image sensor (CCD: Charged Coupled Device), a CMOS image sensor (CMOS: Complementary Metal Metal Oxide Semiconductor), and the like.
- the signal processing circuit is assumed to be a circuit that converts the output of the image sensor into a digital signal, and the digital signal has grayscale image information.
- the field of view of the camera is determined to include the plant body 40.
- the light source of the lighting device is selected from LED (Light Emitting Diode), laser diode, xenon lamp and the like. These light sources can be controlled to emit light for a short time and can emit a relatively large light beam during the light emission period.
- the lighting device is configured to cause the light source to emit light for a short time with a light emission time that is greater than one hundredth of a second and less than one second. That is, the lighting device is an electronic flash and emits relatively strong light for a short time.
- the reason why the light emission period of the lighting device is shortened is that if the plant body 40 is irradiated with light for a long time, the growth of the plant body 40 may be affected.
- the image for obtaining the moisture value of the plant body 40 is an image of a part of the plant body 40 close to the nozzle 11.
- the mist blown out from the nozzle 11 adheres to various parts in the chute of the plant body 40.
- the shoot is a portion exposed to the ground in the plant body 40, and has stems and leaves as main elements. That is, the mist adheres to the stem and leaves of the plant body 40. If the plant body 40 has a flower, the mist also adheres to the flower. If the plant body 40 has a fruit, the mist adheres to the fruit.
- the mist adhering to the part of the plant body 40 having a large inclination with respect to the ground aggregates and falls as water droplets when the density of the adhering mist increases.
- part with a small inclination with respect to the ground among the plant bodies 40 stays in the adhering place easily. Therefore, it is desirable that the part of the plant body 40 that evaluates the wet state by the mist is a part that is close to the nozzle 11 and that has a small inclination with respect to the ground. Therefore, it is desirable that the imaging device 54 captures a leaf having a small inclination with respect to the ground (for example, an inclination angle of 15 degrees or less) above the plant body 40.
- the photographing device 54 is arranged to photograph the plant body 40 from above the plant body 40, even if the plant body 40 grows, the plant body 40 included in the field of view of the camera The part does not move greatly. Therefore, it is possible to photograph the plant body 40 without adjusting the position of the photographing device 54 over a relatively long period.
- the photographing device 54 is coupled to the nozzle 11.
- the imaging device 54 is fixed at a fixed position with respect to the nozzle 11.
- the mist adhering to the plant body 40 is photographed from a fixed point on the mist generation side. Therefore, the fluctuation
- photography of the mist adhering to the plant body 40 is suppressed.
- the height of the imaging device 54 is adjusted by adjusting the height of the nozzle 11, a configuration for adjusting the height of the imaging device 54 is unnecessary.
- the surface of the plant body 40 has fine irregularities, the surface of the plant body 40 is diffusely reflective. Therefore, if the mist is not attached to the plant body 40, the reflected light incident on the camera during the light emission period of the illumination device is diffuse reflected light, and the intensity of the reflected light incident on the camera is relatively small.
- fruits like tomatoes have a glossy surface, if there are fruits like tomatoes in the field of view of the camera, regular reflection light may enter the camera. Since the effect of specular reflection from the fruit is limited, the reflection from the fruit is negligible.
- the control device 50 obtains the intensity of the reflected light incident on the camera during the period when the plant body 40 is irradiated with light from the lighting device, and obtains the moisture value corresponding to the intensity of the reflected light.
- the moisture value corresponding to the intensity of the reflected light is associated in advance as a data table.
- the moisture value of the plant body 40 is represented by, for example, an integer value.
- the intensity of light incident on the camera is obtained from a specific part of the plant body 40 photographed by the camera when the lighting device is turned on, and the intensity of the incident light is predetermined for each pixel of the image photographed by the camera. Evaluate whether the reference value is exceeded. Since there is a significant difference between the intensity of diffuse reflected light and the intensity of specular reflected light, pixels corresponding to diffuse reflected light can be determined by appropriately setting a reference value for the gray value of the pixel of the image captured by the camera. And pixels corresponding to the regular reflection light are separated. That is, the camera outputs a grayscale image, and the control device 50 regards a pixel whose grayscale value exceeds the reference value as a pixel on which regular reflection light is incident.
- the gray value of the pixel is associated with the intensity of the incident light so as to increase monotonously. That is, when the intensity of light incident on the camera is small, a small gray value is associated, and when the intensity of light incident on the camera is large, a large gray value is associated.
- the control device 50 uses, as the moisture value of the plant body 40, the number of pixels whose gray value exceeds the reference value in the image captured by the image capturing device 54.
- the lighting device has a shorter lighting period within the range of camera sensitivity. It is also desirable to associate the time of one frame of the camera with the lighting period of the lighting device. For example, when a camera capable of outputting 60 frames per second is used for the photographing apparatus 54, it is desirable that the lighting period of the lighting apparatus is set to about 1/60 second.
- the control device 50 permits the operation of the pump 17 when the moisture value is smaller than a predetermined threshold value (S3A: Yes) as shown in FIG. That is, if the moisture value is smaller than the threshold value, the control device 50 considers that the plant body 40 does not get wet excessively even if an appropriate amount of mist is generated, and permits the operation of the pump 17. In short, by using the moisture value, the control device 50 permits the generation of mist when the plant body 40 can be regarded as not so wet.
- the control device 50 has a condition that the temperature measured by the temperature sensor 51 exceeds the upper limit value of the target range, and the humidity measured by the humidity sensor 52 is less than the upper limit value of the target range, and the moisture value is less than the threshold value.
- step 3A and step 3B can be interchanged.
- Other operations of the control device 50 are the same as the operations shown in FIG.
- the plant body 40 changes its height, leaf size, leaf position and orientation, etc. as it grows. Therefore, even if the photographing device 54 photographs a specific leaf of the plant body 40, the distance from the photographing device 54 to the leaf changes as the plant body 40 grows, and the position of the leaf, the leaf in the image Changes occur in the direction of the.
- the number of pixels corresponding to specularly reflected light within the field of view of the camera may vary greatly even though the actual wet state of the plant body 40 is the same. That is, the determination result in the control device 50 may vary with respect to the same wet state.
- the simulation member 41 is mechanically coupled to the imaging device 54 so that the orientation with respect to the imaging device 54 does not change.
- the imaging device 54 and the simulation member 41 are connected via the attachment member 42.
- the attachment member 42 is fixed to the nozzle 11 or the imaging device 54 to which the imaging device 54 is coupled, and holds the simulation member 41.
- the attachment member 42 is assumed to be a metal wire in FIG. 13, but may be a processed product of a metal plate, a synthetic resin molded product, or the like.
- the simulation member 41 is disposed at a distance of about several tens [cm] from the imaging device 54 within the field of view of the imaging device 54.
- the types of plants 40 cultivated in the agricultural house 30A include fruit and vegetables such as tomatoes, cucumbers and eggplants, leafy vegetables such as spinach, lettuce, cabbage and shungiku, and florets such as roses, lilies and chrysanthemums. is assumed. Therefore, the size and material of the simulation member 41 are selected so as to simulate the leaves of these plant bodies 40.
- the shape of the simulated member 41 is not particularly limited, and is selected from a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, and the like. Moreover, the shape of the simulation member 41 may be a shape similar to the shape of the leaves of the plant body 40. The simulation member 41 may have any other shape, but it is desirable to avoid a shape that is extremely elongated with respect to the aspect ratio of the image sensor used in the camera. As for the size of the simulation member 41, for example, when the simulation member 41 is rectangular, the dimensions of the long side and the short side are both preferably larger than 1 [cm] and smaller than 30 [cm]. Even if the simulation member 41 has another shape, the size of the simulation member 41 is the same as that of the rectangular simulation member 41.
- the surface of the simulation member 41 has a water evaporation rate and a water droplet contact angle that are comparable to the leaves of the plant body 40 to be simulated. Moreover, the surface of the simulation member 41 has smoothness that does not include a dent for collecting water droplets, and the simulation member 41 has rigidity that does not cause deformation due to its own weight or adhesion of water droplets. Is desirable.
- the material of the simulated member 41 is selected from synthetic resin, ceramics, metal, wood material, woven fabric, non-woven fabric, paper, and the like.
- the simulation member 41 is a synthetic resin film, woven fabric, non-woven fabric, paper, or the like, it is desirable to combine it with a bone for providing rigidity.
- the simulation member 41 is a wood material, woven fabric, nonwoven fabric, paper, or the like, it is desirable to process or treat the surface or increase the surface area per volume so that moisture does not infiltrate.
- the surface processing method includes a method of forming a large number of minute irregularities on the surface of the simulation member 41, and the surface treatment method includes a substance that suppresses the penetration of moisture into the surface of the simulation member 41.
- the method of increasing the surface area per volume of the simulated member 41 includes a method of reducing the thickness dimension of the simulated member 41, a method of using a coarse woven cloth for the simulated member 41, and a plurality of holes in the simulated member 41. For example, there is a method of using paper or nonwoven fabric.
- the surface area per volume is large, the water evaporation rate increases, so even if the simulation member 41 is a material that easily infiltrates water, the water evaporation rate is adjusted to be about the same as the leaves of the plant body 40. Is possible.
- the moisture value of the plant body 40 is obtained based on the image of the simulated member 41 photographed by the photographing device 54. That is, the control device 50 determines the number of pixels whose gray value exceeds the reference value in the image photographed by the photographing device 54 when using the simulation member 41 as in the case of obtaining the moisture value from the image of the plant body 40.
- the moisture value of the body 40 is obtained.
- the moisture value of the plant body 40 is obtained, as described above, the moisture value is compared with a predetermined threshold value, and the operation of the pump 17 is permitted when the moisture value is smaller than the threshold value.
- the control device 50 compares the moisture value with a threshold value in order to evaluate the wet state of the plant body 40.
- the moisture value of the plant body 40 is based on the number of pixels whose gray value exceeds the reference value in the image taken by the photographing device 54. That is, the control device 50 described above obtains the moisture value of the plant body 40 as an absolute value.
- the absolute value here means a value that is not affected by conditions such as the type of the plant body 40 and the environment in which the plant body 40 is grown.
- the reflectance of the leaves of the plant body 40 is different, so that the gray value of the pixel corresponding to the mist particles adhering to the plant body 40 varies, and the gray value is The number of pixels that exceed the reference value may vary.
- the moisture value of the plant body 40 is obtained by the simulation member 41, it is not influenced by the type of the plant body 40, but may be influenced by the environment in which the plant body 40 is cultivated. For example, when the solar radiation intensity changes in the environment where the plant body 40 is cultivated, the intensity of light incident on the camera changes.
- the threshold value may be adjusted according to the type of the plant body 40, the environment in which the plant body 40 is cultivated, and the like. is necessary.
- the control device 50 described below is configured to compare the relative value of the moisture value of the plant body 40 with the threshold value instead of comparing the absolute value of the moisture value of the plant body 40 with the threshold value.
- the relative value of the moisture value of the plant body 40 means a moisture value obtained based on a comparison result between a basic image serving as a reference for the wet state of the plant body 40 and a target image photographed by the photographing device 54.
- the basic image is preferably an image taken in a time zone in which the simulated member 41 is expected to be dry.
- the time zone in which the simulation member 41 is expected to be dry is, for example, a time zone in which mist is not generated and within a predetermined time before the time zone in which mist is generated is started.
- This time zone corresponds to, for example, one hour before the start time of the permission time zone TZ1 among the time periods that are not the permission time zone TZ1 (see FIG. 9).
- a state in which the temperature measured by the temperature sensor 51 exceeds a predetermined drying temperature and the solar radiation intensity exceeds a predetermined drying intensity continues for a predetermined period. It is desirable to be in the time zone after reaching the time. Under these conditions, the temperature, solar radiation intensity, and duration are determined experimentally. Moreover, it is desirable to change duration time according to the combination of temperature and solar radiation intensity.
- the time zone in which the simulated member 41 is expected to be dry means the time zone in which the simulated member 41 is estimated to be dry if the simulated member 41 exists even if the simulated member 41 does not exist. It is.
- the basic image is an image taken when the above-described conditions are satisfied.
- the control device 50 instructs the imaging device 54 to perform imaging and receives the basic image from the imaging device 54.
- the control device 50 updates the basic image every day. However, the basic image does not have to be updated every day in a state where the simulation member 41 can be photographed by the photographing device 54. For example, if the imaging device 54 continues to capture the simulated member 41, the basic image may be updated every few days. For example, the basic image may be updated once a week. On the other hand, if the simulated member 41 cannot be photographed by the photographing device 54 due to the displacement of the simulated member 41 or the simulated member 41 hidden behind the plant body 40, the basic image needs to be updated.
- the control device 50 photographs the target image with the photographing device 54 before generating mist.
- the control device 50 obtains the difference between the captured target image and the held basic image, and sets the number of pixels whose difference exceeds a predetermined value as the moisture value. That is, with respect to the target image and the basic image, a difference value between gray values of pixels at the same position is obtained, and a difference image having the difference value as a pixel value is obtained.
- the difference value is obtained by subtracting the gray value of the basic image from the gray value of the target image.
- the difference value of each pixel of the difference image is compared with a predetermined value, the number of pixels whose difference value exceeds the predetermined value is counted, and the counted number is used as the moisture value.
- the control device 50 may generate a binary image obtained by binarizing each pixel of the difference image with a predetermined value, and count the number of pixels in which the difference exceeds the predetermined value in the binary image.
- the control device 50 obtains the moisture value based on the difference image obtained from the target image and the basic image, the obtained moisture value is a relative value.
- the moisture value of the plant body 40 obtained in this way is less varied depending on the environment in which the plant body 40 is cultivated than the absolute value. That is, an index having high objectivity with respect to the wet state of the plant body 40 is obtained.
- the timing for capturing the target image is the timing for determining whether or not to generate mist. Therefore, when the temperature exceeds the upper limit value of the target range, the humidity does not reach the upper limit value of the target range, and the solar radiation intensity exceeds the lower limit value of the target range in the permission time zone TZ1.
- the photographing device 54 may be instructed to photograph the target image. Further, the control device 50 may periodically capture the target image in order to easily determine the timing for capturing the target image.
- the control device 50 operates the pump 17 when the conditions of temperature, humidity, and solar radiation intensity are satisfied and the moisture value is smaller than a predetermined threshold value in the permitted time zone TZ1.
- the mist is generated from the nozzle 11.
- control device 50 when the control device 50 creates a difference image, it is necessary to exclude an image around the simulated member 41.
- the difference image is preferably created within the range of the simulated member 41, and the basic image and the target image are preferably images in the same range of the simulated member 41. Therefore, the control device 50 has a function of extracting a region corresponding to the simulation member 41 in the grayscale image photographed by the photographing device 54.
- the control device 50 treats a specific area in the grayscale image as an area within the range of the simulation member 41, and this specific area Create a difference image for. If the relative position between the imaging device 54 and the simulation member 41 is determined so that the imaging device 54 captures only the simulation member 41, the control device 50 creates a difference image for the entire region of the grayscale image.
- One of the two methods described above may be employed to easily create the difference image.
- the control device 50 can extract the existence area of the simulation member 41 from the grayscale image, the existence area of the simulation member 41 is extracted and a difference image is created based on the extracted existence area.
- the control device 50 performs binarization processing on the grayscale image or performs differentiation processing on the grayscale image to extract the contour (edge) of the object included in the grayscale image, and then the simulation member 41 is known.
- Template matching may be performed using the outline of the template as a template. In template matching, a region having the highest degree of coincidence with a template is extracted by performing translational movement and rotational movement of the template in the edge image from which the contour has been extracted.
- the control device 50 regards the extracted area as the area of the simulation member 41, and creates a difference image within the extracted area.
- the simulation member 41 When performing template matching, if the orientation of the simulation member 41 with respect to the imaging device 54 does not change and the simulation member 41 is within the field of view of the imaging device 54, the simulation member 41 is allowed to move relative to the imaging device 54. That is, when performing template matching, the moisture value of the plant body 40 can be obtained even if the position of the simulation member 41 changes within the range of the field of view of the imaging device 54.
- the processing capability of the processor of the control device 50 may be similar to that of a personal computer, a tablet terminal, a smartphone, or the like.
- the control device 50 may include a dedicated processor in order to perform binarization processing, differentiation processing, template matching processing, and the like on the grayscale image.
- the processor that performs image processing may be a general-purpose processor, but may be a processor dedicated to image processing using an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or the like.
- the solar radiation sensor 53 is used, but the solar radiation sensor 53 can be omitted. That is, even if the agricultural house 30 ⁇ / b> A includes the temperature sensor 51 and the humidity sensor 52 and does not include the solar radiation sensor 53, the control device 50 determines whether or not to generate mist based on the moisture value of the plant body 40. You may decide. Further, the photographing device 54 may be coupled to the frame 21 instead of the nozzle 11. Although the simulation member 41 is coupled to the photographing device 54 via the attachment member 42, the simulation member 41 may be attached to a support column that stands on the ground to be attached to the plant body 40. In some cases, the simulation member 41 may be attached to the plant body 40. When the simulation member 41 is attached to the plant body 40, the simulation member 41 may move due to the growth of the plant body 40, and thus the control device 50 desirably updates the basic image at an appropriate timing.
- the agricultural house 30, 30 ⁇ / b> A includes an outer shell 20, a plurality of nozzles 11, and an airflow forming device 15.
- the outer shell 20 is disposed so as to surround a space where the plurality of plant bodies 40 are grown.
- the plurality of nozzles 11 are installed above the ground (upper surface of the cocoon 31) on which the plant body 40 is cultivated in the outer shell 20, and generate mist obtained by atomizing a liquid.
- the air flow forming device 15 creates an air flow inside the outer shell 20.
- the plurality of nozzles 11 are arranged so that the ground is divided into a plurality of first regions A1 and a plurality of second regions A2 based on the density of mist generated from each of the plurality of nozzles 11 and reaching the ground. Yes.
- the density of the first area A1 is equal to or higher than the first reference value
- the density of the second area A2 is equal to or lower than the second reference value that is smaller than the first reference value.
- the nozzle 11 is arrange
- the air flow forming device 15 is generated in the upper space of each of the plurality of second regions A2 by vaporization of mist reaching the first region A1 adjacent to each of the plurality of second regions A2 among the plurality of first regions A1. It is configured to create an airflow that moves cold air.
- the plant body 40 to be planted in the first region A1 is cooled by mainly contacting the mist. Further, the plant body 40 planted in the second region A2 is cooled by the cold air generated mainly by the vaporization of the mist being carried by the airflow forming device 15. That is, even if it is the plant body 40 which does not contact mist among the several plant bodies 40 planted inside the outer shell 20, it can be cooled by making it contact with cold. Therefore, in the structure which cools the plant body 40 using mist, it is not necessary to cool the whole outer shell 20 by mist, and it is not necessary to contact the mist with each of the plurality of plant bodies 40.
- the arrangement density of the nozzles 11 can be reduced as compared with the configuration in which the mist is brought into contact with each of the plurality of plant bodies 40.
- an increase in the number of nozzles 11 installed in the outer shell 20 is suppressed, and there is an advantage that the equipment cost required for the relatively expensive nozzle 11 is reduced.
- the plurality of nozzles 11 are arranged in a row, and the plurality of nozzles 11 are arranged in a row in the one direction. It is desirable that one region A1 and a plurality of second regions A2 are alternately formed.
- the arrangement of the nozzles 11 is easy.
- the first regions A1 and the second regions A2 are alternately arranged in one direction, it is easy to create an airflow that moves the cold air mainly generated by vaporization in the first region A1 to the second region A2.
- the plurality of nozzles 11 generate mist having a mode value of the particle diameter of 10 [ ⁇ m] or more and 100 [ ⁇ m] or less. It is desirable to be configured so that
- the time for the mist to float in the air is short, and the mist falls to a position near the nozzle 11. That is, it is easy to determine the position where the plant body 40 is planted with respect to the position of the nozzle 11.
- the particle diameter of the mist is relatively large, it is possible to employ a nozzle 11 that is cheaper than the nozzle 11 that has a small particle diameter of the mist, which also makes it possible to reduce the equipment cost.
- the particle diameter of the mist is relatively large, solid matter (sand, etc.) contained in water is not easily clogged in the nozzle, and clogging of the nozzle due to the adhesion of scale is suppressed.
- the outer shell 20 has a rectangular cross section along the ground, and the plurality of nozzles 11 are along the ground. It is desirable that the plurality of first regions A1 and the plurality of second regions A2 be arranged in the longitudinal direction of the outer shell 20.
- the airflow forming device 15 may be configured to form an airflow in the longitudinal direction of the outer shell 20.
- the air flow forming device 15 forms an air flow mainly for moving the cool air generated in the first region A1 mainly to the second region A2, and therefore the air flow is more than in the case where the air flow is formed in the short direction of the outer shell 20.
- the forming device 15 is arranged in a narrow range. In other words, the airflow forming device 15 can be downsized.
- the agricultural houses 30 and 30A according to the fifth aspect may include the adjusting device 14 that adjusts the height of the plurality of nozzles 11 with respect to the ground in any of the first to fourth aspects.
- the distance between the nozzle 11 and the plant body 40 is made approximately the same regardless of the height of the plant body 40. It is possible. As a result, the ratio of the mist blown from the nozzle 11 to reach the plant body 40 can be made the same regardless of the height of the plant body 40. Further, if the distance between the nozzle 11 and the plant body 40 is made substantially constant regardless of the height of the plant body 40, it is a case where outside air is taken into the outer shell 20, and mist is blown into the outer shell 20. Even if mist is swept away, the spraying range of mist is kept almost constant.
- the agricultural houses 30 and 30A according to the sixth aspect may include the changing device 16 that changes the velocity distribution of the airflow created by the airflow forming device 15 in any of the first to fifth aspects.
- this configuration it is possible to send the cold air generated by the vaporization of mist to a place where it is necessary, and in particular, by changing the velocity distribution of the airflow according to the height of the plant body 40, it is caused by the vaporization of the mist. It is possible to bring the cool air into contact with the plant body 40. That is, by changing the velocity distribution of the airflow, it is possible to carry the cold air toward the plant body 40 that needs to contact with the cold air. As a result, the cold heat can be efficiently used for cooling the plant body 40. It becomes possible to use.
- the agricultural house 30A according to the seventh aspect includes the imaging device 54 and the control device 50 in any one of the first to sixth aspects.
- the imaging device 54 captures an image using at least a part of the first area A1 as a field of view.
- the control device 50 obtains an evaluation value of the wet state of the plant body 40 from the image taken by the photographing device 54, and equipment (a watering device, a watering device, and the like) for adjusting the environment for cultivating the plant body 40 based on the evaluation value of the wet state Curtains, mist generating devices, airflow generating devices, etc.).
- the wet state of the plant body 40 can be optimized, and the control device 50 does not generate mist when the plant body 40 does not need to be wetted or when the plant body 40 should not be wetted. Control is possible. Therefore, the equipment for generating mist is not wastefully operated, which saves energy, and the consumption of liquid used for generating mist is reduced.
- the imaging device 54 is desirably coupled to at least one nozzle 11 of the plurality of nozzles 11.
- the photographing device 54 is coupled to the nozzle 11, the wet state of the plant body 40 by the mist is monitored under almost constant photographing conditions. As a result, the reliability of the evaluation value of the wet state of the plant body 40 based on the image photographed by the photographing device 54 is increased.
- the agricultural house 30A according to the ninth aspect includes the simulation member 41 configured to simulate the wet state of the plant body 40 in the seventh or eighth aspect. It is desirable that the simulation member 41 is coupled to the imaging device 54 so as to be positioned within the field of view of the imaging device 54.
- the simulation member 41 has a constant relationship with the imaging device 54, the variation in the evaluation value of the wet state of the plant body 40 is reduced as compared with the case where the mist attached to the actual plant body 40 is captured. .
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Abstract
複数のノズルを配置する場合に、ノズルの配置密度の低減を可能にし、ノズルに要する設備費用を抑制する。農業用ハウス(30)は、外殻(20)と複数のノズル(11)と気流形成装置(15)とを備える。複数のノズル(11)は、それぞれから発生した後に地面に達するミストの密度に基づいて、密度が第1の基準値以上である複数の第1領域(A1)と、密度が第1の基準値より小さい第2の基準値以下である複数の第2領域(A2)とに地面が区分されるように配置されている。さらに、ノズル(11)は、複数の第2領域(A2)のそれぞれに複数の第1領域(A1)のうちの少なくとも1つの第1領域(A1)が隣り合うように配置されている。気流形成装置(15)は、複数の第2領域(A2)それぞれの上方空間に、第1領域(A1)に達するミストの気化で生じた冷気を移動させる気流を作り出すように構成されている。
Description
本発明は、農業用ハウスに関し、とくにミストを発生させるノズルを備えた農業用ハウスに関する。
従来、温室(農業用ハウス)の内部に、粒径が数[μm]から十数[μm]程度の細霧を噴霧することができるノズルを適所に配置した構成が提案されている(特許文献1参照)。この技術では、細霧を供給すると、気化熱により室温が低下する。
一方、植物体に微小水滴を直接吐出することにより植物体の葉温を低下させる技術が提案されている(特許文献2参照)。特許文献2には、噴霧ノズルが2[m]間隔で置かれ、噴霧ノズルは噴霧口が水平面から15°上に向くように設けられ、粒径約30[μm]の微小水滴が植物体の成長点付近に噴霧されることが記載されている。
特許文献1に記載された技術では、温室(農業用ハウス)の室内全体を冷却するから、大量の水が必要であり、植物体を少量の水で冷却することができない。
一方、特許文献2に記載された技術は、栽培植物の局所に対して微小水滴(ミスト)を噴霧ノズルから吐出させる構成であるから、室内全体を冷却する必要がない。しかしながら、複数の栽培植物のすべてに対して微小水滴を吐出することができるように噴霧ノズルを配置する必要がある。すなわち、噴霧ノズルの配置密度が高く、結果的に設備費用が増加しやすいという問題がある。
本発明は、複数のノズルを配置する際の配置密度の低減を可能にし、ノズルに要する設備費用を抑制した農業用ハウスを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る農業用ハウスは、外殻と複数のノズルと気流形成装置とを備えている。前記外殻は、複数の植物体が栽培される空間を囲むように配置される。前記複数のノズルは、前記外殻の内部において前記植物体が栽培される地面より上方に設置され、かつ液体を微粒子化したミストを発生させる。前記気流形成装置は、前記外殻の内部に気流を作り出す。前記複数のノズルは、前記複数のノズルからそれぞれ発生した後に前記地面に達する前記ミストの密度に基づいて、複数の第1領域と複数の第2領域とに地面が区分されるように配置されている。前記第1領域は前記密度が第1の基準値以上であり、前記第2領域は前記密度が前記第1の基準値より小さい第2の基準値以下である。さらに、前記ノズルは、前記複数の第2領域のそれぞれに前記複数の第1領域のうちの少なくとも1つの第1領域が隣り合うように配置されている。前記気流形成装置は、前記複数の第2領域それぞれの上方空間に、前記複数の第1領域のうち前記複数の第2領域それぞれに隣り合っている第1領域に達するミストの気化で生じた冷気を移動させる気流を作り出すように構成されている。
(実施形態1)
図1、図2、図3に示すように、以下に説明する農業用ハウス30は、植物体40を栽培する空間を囲むように配置される外殻20を備える。露地で植物体40を栽培する場合であれば、植物体40の種類および植物体40を栽培する地域に応じて、植物体40を栽培可能な季節がおおむね決まっている。対して、農業用ハウス30で植物体40を栽培する環境を調節すると、露地とは異なる期間に植物体40の栽培が可能である。また、農業用ハウス30で植物体40を栽培する環境を調節すると、同じ種類の植物体40または異なる種類の植物体40を年間に複数回栽培できる場合がある。
図1、図2、図3に示すように、以下に説明する農業用ハウス30は、植物体40を栽培する空間を囲むように配置される外殻20を備える。露地で植物体40を栽培する場合であれば、植物体40の種類および植物体40を栽培する地域に応じて、植物体40を栽培可能な季節がおおむね決まっている。対して、農業用ハウス30で植物体40を栽培する環境を調節すると、露地とは異なる期間に植物体40の栽培が可能である。また、農業用ハウス30で植物体40を栽培する環境を調節すると、同じ種類の植物体40または異なる種類の植物体40を年間に複数回栽培できる場合がある。
農業用ハウス30で栽培する植物体40は、葉菜類、果菜類、豆類、果物、花卉などから選択可能である。葉菜類は、ホウレンソウ、コマツナ、レタス、キャベツ、ハクサイなどのことであり、果菜類は、トマト、キュウリ、ナスなどのことである。以下では、栽培する植物体40がトマト、キュウリ、ナスなどの果菜類である場合を想定して説明する。ただし、以下に説明する技術は、栽培する植物体40の種類によらず適用可能である。また、植物体40を土壌に植える土耕栽培を想定している。ただし、土壌に防根透水シートなどを敷いた隔離床で植物体40を栽培する場合でも、以下に説明する技術を採用することが可能である。
外殻20は、図2のように、地面に立てられるフレーム21と、フレーム21が支持する被覆体22とを備える。外殻20を地面に設置した状態で、外殻20が地面に占める形状は縦横比の大きい矩形状である(図3参照)。たとえば、外殻20の長手方向の寸法は数十[m]程度、外殻20の短手方向の寸法は数[m]程度である。
フレーム21は、アーチ状の複数の主フレーム21Aと、複数の主フレーム21Aを互いに連結する複数の連結フレーム21Bとを備える(図2参照)。主フレーム21Aのそれぞれは、地面に立てられる直線状の一対のサポート211と、一対のサポート211の上端同士を一体に連結する弧状のブリッジ212とによりアーチ状に形成されている。主フレーム21Aおよび連結フレーム21Bは、金属製パイプで形成されている。金属は、表面処理が施されたアルミニウム、亜鉛被覆が施された鉄などが選択される。複数の主フレーム21Aは、外殻20の長手方向(図2の面に直交する方向)に一列に並べて配置される。したがって、1つの主フレーム21Aの一対のサポート211が外殻20の短手方向(図2の左右方向)に離れて立つ。連結フレーム21Bは、外殻20の長手方向に沿って配置されており、複数の主フレーム21Aに結合されている。
一方、被覆体22は、透光性を有する合成樹脂フィルムでありフレーム21を覆うように配置される。被覆体22の一部には、通気のための窓に用いる開口、出入口となる開口などが設けられている。外殻20の内部には、植物体40を栽培する環境を調節するために、植物体40に散水する散水装置、外殻20に入射する日射を調節するカーテンなどの種々の設備が設けられる。以下では、植物体40を栽培する環境を調節するための種々の設備のうち、液体を微粒子化したミストを発生させる設備と、外殻20の内部に気流を作り出す設備とに着目して説明する。
ミストは、植物体40を栽培する環境のうち主として温度を調節する。すなわち、ミストが植物体40に接触して植物体40を冷却する作用と、ミストが気化し周囲の空気から気化熱を奪って冷気を生み出す作用との少なくとも一方により、植物体40の冷却に寄与する。また、外殻20の内部に気流を作り出すことにより、ミストの気化により生じた冷気が外殻20の内部で移動する。したがって、ミストの気化により生じた冷気を植物体40の周辺に移動させると、植物体40を栽培する環境の温度を低下させることが可能である。ミストを発生させる装置および気流を発生させる装置の具体的な構成は後述する。
外殻20は、主フレーム21Aのサポート211に対応する一対の側壁23と、主フレーム21Aのブリッジ212に対応する屋根24と、外殻20の長手方向の両端面である一対の妻壁25とを有している。窓として用いる開口は側壁23に設けられており、出入口として用いる開口は妻壁25に設けられている。農業用ハウス30の仕様によっては、窓として用いる開口が側壁23だけではなく屋根24にも設けられる場合がある。図2に示すように、外殻20は、全体として長手方向に交差する断面において上に凸となる形状に形成されている。
なお、図2に示す構成例では、主フレーム21Aがアーチ状であるが、主フレーム21Aのブリッジ212は逆V字状であってもよく、またブリッジ212の頂点は1つではなく複数であってもよい。たとえば、主フレーム21Aのブリッジ212は逆W字状であってもよい。また、被覆体22は、透明であればガラスであってもよい。なお、外殻20を組み立てる手順は、一般的であるから説明を省略する。
外殻20に囲まれている地面には、植物体40を栽培するために周囲に対して土を盛り上げた複数(たとえば、3つ)の畝31が形成されている。1つの畝31の寸法は、外殻20の長手方向においては外殻20の寸法にほぼ等しく(たとえば、8割程度)、外殻20の短手方向においては外殻20の寸法の数分の1程度である。外殻20の短手方向において隣り合う畝31の間には、作業用の通路32が形成される。
複数の畝31には、それぞれ複数の植物体40がおおむね等間隔に植えられる。植物体40の畝31への配置としては、一条植えと二条植えとが広く採用されている。一条植えは、複数の植物体40を1つの畝31の長手方向に沿って一列に並ぶように植えることを意味している。二条植えは、図2のように、複数の植物体40を1つの畝31の長手方向に沿って二列に並ぶように植えることを意味している。一条植えと二条植えとのどちらでも、一列に並ぶ複数の植物体40はほぼ等間隔に植えられる。また、二条植えでは、畝31の長手方向において、一方の列で隣り合う2つの植物体40の間に他方の列の植物体40が配置されることがある。この場合、一方の列で隣り合う2つの植物体40の間隔を2dとすると、二条植えでは、植物体40が間隔dごとに異なる列に配置される。
ところで、農業用ハウス30は、植物体40を栽培する環境を調節することを目的としている。植物体40を栽培する環境のうち温度を調節するには、外殻20の内部の空気を外部の空気と換気すること、外殻20の内部への太陽光の入射を調節することなどが考えられる。ただし、換気では、外殻20の内部の気温を外殻20の外部の気温より下げることはできない。また、外殻20の内部への太陽光の入射を調節すれば、外殻20の内部の気温の上昇を抑制することができるが、依然として外殻20の内部の気温を外殻20の外部の気温より下げることはできない。
外殻20の内部には、ミストを発生させるための複数のノズル11が配置されている。複数のノズル11それぞれには、図4に示すように、給水管12が接続され、給水管12を通して水のような液体が供給される。複数のノズル11は、給水管12を通して供給された液体を微粒子化したミストを発生させる吹出口をそれぞれ備える。
ノズル11は、通路32の上方に配置してもよいが、畝31の上方に配置されることが望ましい。つまり、ノズル11は、植物体40が栽培される地面としての畝31の上面から離れて上方に配置される。植物体40を栽培する地面(畝31の上面)からノズル11までの高さは、植物体40の背丈に応じて定められ、おおむね50[cm]以上かつ300[cm]以下に定められる。ノズル11に供給される液体は、雨水、河川水、井戸水などを原水とする水、あるいは水道水のほか、植物に有用な薬剤を含む水であってもよい。以下では、ノズル11に供給される液体は、薬剤を含むか否かにかかわらず水という。畝31に植物体40が植えられた状態であって、畝31の上方にノズル11が配置される場合、ノズル11は、植物体40の直上ではなく、植物体40に対して外殻20の長手方向または短手方向にずれた位置に配置されることが望ましい。
1つのノズル11は複数個(たとえば、2個または4個)の吹出口を備えていることが望ましい。ただし、1つのノズル11は1個だけ吹出口を備えていてもよい。ノズル11は、ミストを吹き出す向きが、水平面(地面に沿う面)に対して比較的小さい角度範囲(水平面に対して±15度程度)となるように配置される。ここに、ノズル11がミストを吹き出す向きは、ノズル11から吹き出した直後のミストが存在する領域の中心線に沿って、ミストが飛翔する向きである。すなわち、ミストは吹出口から広がるように吹き出すから、ノズル11からミストが吹き出す向きは、吹出直後のミストが存在する領域の中心線で定められる。吹出直後のミストが存在する領域は、ノズル11がミストを吹き出す向きに直交する断面において、円形、楕円形、四角形などの形状をなす。なお、ノズル11が1個だけ吹出口を備える場合には、ミストを吹き出す向きが下向きとなるようにノズル11が配置されることがある。
ノズル11が発生させるミストは、粒子径の最頻値が10[μm]以上かつ100[μm]以下であることが望ましい。ノズル11が発生させるミストの粒子径の最頻値が、上述した範囲であることは必須ではないが、粒子径の最頻値がこの範囲であると、ミストはあまり浮遊せずに比較的短時間で落下する。そのため、ミストは空気中で全部が蒸発するのではなく、畝31に植物体40が植えられていなければ、ノズル11で発生したミストの一部が畝31の上面に到達する。すなわち、植物体40を栽培する地面としての畝31の上面に、ノズル11で発生したミストの一部が落下する。
2個の吹出口を有するノズル11からミストを吹き出す場合には、一列に並ぶ植物体40の上方において、外殻20の長手方向に沿ってミストが吹き出されるようにノズル11が配置される。4個の吹出口を有するノズル11からミストを吹き出す場合には、植物体40が一条植えであれば通路32の上方にノズル11が配置され、植物体40が二条植えであれば二列に並ぶ植物体40の列間の上方にノズル11が配置されることが望ましい。なお、1個の吹出口を有するノズル11から下向きにミストを吹き出す場合には、ノズル11の直下に少なくとも1つの植物体40が位置するように植物体40が植えられる。
上述した構成例では、ノズル11が畝31の上方に配置され、1つのノズル11が1つの畝31に対応してミストを吹き出す構成を想定している。ただし、2個あるいは4個の吹出口を有したノズル11が通路32の上方に配置され、1つのノズル11から2つの畝31にミストを吹き出す構成を採用することも可能である。
個々のノズル11における吹出口の個数および複数のノズル11と畝31との位置関係にかかわらず、複数のノズル11は畝31に沿った列をなすように並ぶ。図3に示すように、外殻20の内部に複数の畝31が形成されているから、ノズル11も複数の列をなすように並ぶ。1列に並ぶ複数のノズル11にそれぞれ接続されている複数の給水管12(図4参照)には、共通のヘッダ13から水が供給される。すなわち、外殻20の長手方向に沿った複数のヘッダ13が外殻20に配置されており、各ヘッダ13に複数の給水管12の一端が結合されている。ヘッダ13の材質は硬質でも軟質でもよいが、給水管12の材質は柔軟であることが望ましい。ヘッダ13は、合成樹脂、金属、ゴムなどから選択される材料で形成され、給水管12は、ゴム、合成樹脂などから選択される材料で形成される。給水管12およびヘッダ13は、単独の材料ではなく複数の材料を組み合わせた複合材料で形成されていてもよいのはもちろんのことである。
ノズル11に接続された給水管12がフレーム21に固定されたヘッダ13に結合されることによって、ノズル11は、ヘッダ13から吊り下げられた状態で地面の上方に配置される。ここに、給水管12の長さに余裕があれば、フレーム21からノズル11までの給水管12の距離を調節することによって、地面に対するノズル11の高さを調節することが可能である。
たとえば、図4に示す構成例では、ヘッダ13とノズル11との間の給水管12の一部にループ121が形成されており、ループ121が形成されない場合よりも、地面からのノズル11の高さが大きくなっている。地面に対するノズル11の高さはループ121の直径に応じて調節され、ループ121を形成しない場合にもっとも低くなる。1本の給水管12にループ121が形成されると、1本の給水管12に重なり部分が生じる。すなわち、給水管12にループ121が形成されると、ループ121のうちヘッダ13に近い端部とノズル11に近い端部とが重なる。図4に示す構成例では、この重なり部分の位置がずれないように給水管12に固定部材122が取り付けられている。
固定部材122は、たとえば、C字状の2つの保持部を一体に結合した形状に合成樹脂で形成される。2つの保持部それぞれは、給水管12が嵌まった状態において、保持部の弾性によって給水管12の外側面に密着する。ループ121の形成により生じる給水管12の重なり部分において2つの保持部それぞれに給水管12の一部が嵌まると、給水管12における重なり部分の位置が固定部材122との摩擦で固定される。この構成では、給水管12に形成されたループ121の直径が固定部材122により保たれる。
固定部材122は上述した構成に限らず、給水管12の重なり部分の位置がずれないように給水管12に取付可能な部材であればよい。たとえば、金属線を用いた結束線、合成樹脂で形成された結束バンド、粘着テープなどの部材も固定部材122として採用可能である。固定部材122は、給水管12の重なり部分を挟み込むように構成されたクランプであってもよい。
地面に対するノズル11の高さを調節するために、上述した構成例では、ループ121を形成可能な程度に柔軟である給水管12と、ループ121の直径を保つ固定部材122とを用いている。すなわち、地面からのノズル11の高さを調節可能とする調節装置14は、給水管12と固定部材122とを備える。調節装置14は、給水管12にループ121を形成する構成のほか、給水管12を蛇行させる構成であってもよい。
上述した調節装置14は一例であり、外殻20の内部でノズル11を吊り下げ、かつ地面に対するノズル11の高さが調節可能であれば、他の構成の調節装置14を採用可能である。すなわち、地面からのノズル11の高さを調節する構成は、フレーム21に取り付けたフックに給水管12の一部を引っ掛ける構成、フレーム21に対してヘッダ13を取り付ける高さを調節する構成などであってもよい。前者の構成では、調節装置14は給水管12とフックとを備え、後者の構成では、調節装置14はフレーム21にヘッダ13を取り付ける部材を備える。
調節装置14は、伸縮する給水管12で実現してもよい。たとえば、調節装置14は、管壁が蛇腹状である給水管12、または螺旋状に巻かれた給水管12で構成されていてもよい。この構成を採用すると、ノズル11とヘッダ13との距離が変化するように給水管12を変形させることができるから、ノズル11の地面からの高さが調節可能になる。この構成を採用する場合、給水管12の材料は、ノズル11を任意の高さに保持する程度の硬さを有している必要がある。
さらに、調節装置14は、ノズル11または給水管12を吊り下げる部材と、この部材の繰り出し量を調節する構成でもよい。たとえば、調節装置14は、ノズル11または給水管12を吊り下げる紐状部材と、紐状部材の巻き取りと巻き戻しとを可能にするリールのような部材とで構成されていてもよい。調節装置14は、フレーム21に固定した上下方向のガイドと、ガイドに沿って上下にスライドするスライダとにより構成されていてもよい。この構成では、ノズル11がスライダに取り付けられる。
ところで、ノズル11から吹き出したミストは落下し、ミストの一部は消滅することなく地面に到達する。複数のノズル11は互いに比較的大きく離れるように配置されている。すなわち、植物体40が栽培される地面に、ミストが到達する領域とミストが到達しない領域とが形成されるようにノズル11が配置される。
実際には、図1に示すように、植物体40が栽培される地面(畝31の上面)には、ミストの密度が異なる複数の第1領域A1と複数の第2領域A2とが形成される。第1領域A1は地面に到達したミストの密度が第1の基準値以上であり、第2領域A2は地面に到達したミストの密度が第2の基準値以下である。複数のノズル11は、複数の第1領域A1のうちの隣り合う2つずつの第1領域A1の間に第2領域A2が形成されるように配置される。ここに、外殻20の内部に気流が生じていると、ミストが気流によって運ばれ、第1領域A1と第2領域A2とを確定できないから、第1領域A1および第2領域A2は、外殻20の内部における気流の速度が所定値以下である状態において定められる。
上述した第1の基準値と第2の基準値とは、第2の基準値が第1の基準値よりも小さい値に定められる。たとえば、第1の基準値は50[%]、第2の基準値は20[%]などに定められる。また、第1領域A1および第2領域A2は、気流が生じていない状態を想定して定められる。すなわち、外殻20の内部における気流の速度が0[m/s]であるときを想定し、ノズル11から吹き出したミストが地面(畝31の上面)に到達する割合が求められる。ここに、ノズル11から吹き出したミストが地面(畝31の上面)に到達する割合は、ノズル11の仕様、給水管12からノズル11に供給する水の圧力、地面からノズル11までの高さ、外殻20の内部の気温および湿度、ノズル11に供給される水の温度などの要素の影響を受ける。したがって、ノズル11から吹き出したミストが地面に到達する割合は、これらの要素の影響を加味して経験的に推定される。
ノズル11から吹き出したミストが地面に到達する割合はシミュレーションあるいは実測により求めてもよい。実測の場合、気流の速度は、人が気流を実質的に知覚できず、ミストが流されない程度であることが望ましい。したがって、ノズル11から吹き出したミストが地面に到達する割合を実測する際の気流の速度は、たとえば0.3[m/s]以下とし、望ましくは0.1[m/s]以下とする。なお、ノズル11から吹き出したミストの量は、ノズル11の仕様および給水管12からノズル11に供給した水の圧力により算出される。また、外殻20の内部の気温および湿度、ノズル11に供給される水の温度などによってミストが気化する速さが変化し、ノズル11から吹き出したミストが地面に到達する割合に変化が生じるが、これらの要素の影響は補正演算により修正される。なお、上述した数値(第1の基準値、第2の基準値、気流の速度)は目安を示しているだけであり、これらの数値に限定されない。また、第1の基準値以上と第2の基準値以下の関係は、所定値以上と所定値未満の関係であってもよい。たとえば、第1の領域A1は、地面に到達したミストの密度が所定値(たとえば50[%])以上であり、第2の領域A2は、地面に到達したミストの密度が所定値未満であってもよい。
上述したように、複数のノズル11は間隔が比較的大きくなるように配置されており、ミストが自然落下によって地面(畝31の上面)に到達する第1領域A1の間に、ミストが地面に到達しない第2領域A2が形成される。そのため、第1領域A1に植えられた植物体40にはノズル11から吹き出したミストの多くが接触するが、第2領域A2に植えられた植物体40にはミストがほとんど接触しない。
ミストの一部は植物体40に接触することなく気化するが、ミストの粒子径が比較的大きいために、比較的多くのミストが植物体40に到達し、植物体40に接触した後に気化する。そのため、第1領域A1に植えられた植物体40は比較的よく冷却される。一方、第2領域A2に植えられた植物体40にはミストがほとんど接触せず、第2領域A2に植えられた植物体40はミストの気化による冷却が期待できない。そのため、外殻20には、少なくとも第1領域A1から第2領域A2に向かう気流を外殻20の内部に作り出すように構成された気流形成装置15が配置される。
気流形成装置15が作り出した気流は、第1領域A1の近傍でミストの気化により生じた冷気を第2領域A2の近傍に移動させる。これによって、第2領域A2に植物体40が植えられていれば、その植物体40の周囲温度を冷気によって下げることが可能である。すなわち、植物体40が第1領域A1と第2領域A2とのどちらに植えられても植物体40を栽培する温度を下げることが可能である。ここに、外殻20の長手方向における第1領域A1の寸法が第2領域A2の寸法よりも大きくなるようにノズル11が配置されることが望ましい。なお、実際には、気流が生じるとミストの一部が第1領域A1から第2領域A2に流される。この場合でも、植物体40は、ミストの気化と、ミストの気化により生じた冷気とのいずれかによって冷やされる。
図1、図2、図3に示す構成例では、気流形成装置15として、外殻20の内部に外気を取り入れる吸気ファン151と、外殻20の内部から外部への排気を行う排気ファン152と、外殻20の内部で気流を形成する送風ファン153とを備える。吸気ファン151は外殻20の一方の妻壁25の上部に配置されており、排気ファン152は外殻20の他方の妻壁25の上部に配置されている。すなわち、外殻20の内部における上部には、吸気ファン151と排気ファン152とにより、外殻20の長手方向の一端から他端に向かう気流が形成される。
ところで、吸気ファン151と排気ファン152とは妻壁25の上部に配置されているから、外殻20の開口が閉じている状態であれば、外殻20の内部において、下部の気流は上部の気流よりも低速である。また、吸気ファン151および排気ファン152は、短手方向の中央部に配置されるから、外殻20の内部において、外殻20の短手方向の両側部の気流は中央部の気流よりも低速である。ここに、ミストの気化による冷気は外殻20の内部における下部で生じるから、気流形成装置15は、冷気を運ぶための気流を外殻20の内部における下部で作り出す必要がある。
そのため、図2、図3に示すように、外殻20の内部には複数(ここでは3台)の送風ファン153が配置される。複数の送風ファン153は、外殻20の長手方向において吸気ファン151が配置されている一端側に配置され、外殻20の短手方向に沿ってほぼ等間隔に並べられている。複数の送風ファン153は、外殻20の内部に形成されている畝31に沿うように気流を作り出す。個々の送風ファン153は、外殻20の上部から吊り下げられるか、地面に置かれる。
送風ファン153が外殻20の上部から吊り下げられる場合、送風ファン153は外殻20に対して、複数のチェーンまたは複数のパイプを介して取り付けられる。この構成であれば、チェーンの長さを調節するか、送風ファン153をパイプに結合する位置を調節することにより、外殻20における送風ファン153の配置が調節される。すなわち、送風ファン153の配置が調節されることにより、吸気ファン151と排気ファン152と送風ファン153とにより形成される気流の速度分布が変更される。
図5には、一例として、外殻20に固定した2本のパイプ161の間に送風ファン153を配置し、送風ファン153に取り付けたグリップ162を介して送風ファン153をパイプ161に結合する構成を示している。パイプ161に対してグリップ162を結合する位置は調節可能である。たとえば、グリップ162に設けられたボルトを緩めるとグリップ162をパイプ161に対してスライド可能になり、ボルトを締めるとグリップ162がパイプ161に対して固定される構成が採用される。このようにパイプ161とグリップ162とは、送風ファン153の地面からの高さを調節する変更装置16を構成する。
畝31に植えられた植物体40に対して送風ファン153が作り出す気流は、植物体40の成長を損なわない程度に、速度の範囲が、たとえば0.3[m/s]以上かつ2.0[m/s]以下に設定されている。したがって、ミストの粒子径が上述した範囲のように比較的大きい場合、送風ファン153が作り出す気流がミストに及ぼす影響は限定的である。
送風ファン153が地面に置かれる場合、送風ファン153には脚が付設される。脚は地面に自立し、送風ファン153を支える。また、送風ファン153は、上下の角度が調節できるように脚に支持される。たとえば、脚が軸受を備え、軸受に支持される軸を送風ファン153が備えていれば、送風ファン153は軸の周りで上下に角度を調節することができる。送風ファン153が脚に対して上下の角度を調節すれば、送風ファン153が作り出す気流の向きを変化させ、気流形成装置15が外殻20の内部に作り出す気流の速度分布の調節が可能になる。
送風ファン153を外殻に取り付けるためのチェーンまたはパイプ、送風ファン153を脚で支持するための軸および軸受は、いずれも気流形成装置15が外殻20の内部に作り出す気流の速度分布の変更に寄与する。すなわち、これらの部材は、気流の速度分布を変更する変更装置16として機能する。気流形成装置15は、ミストの気化で生じた冷気が第1領域A1から第2領域A2に移動し、かつ第2領域A2に植えられた植物体40の温度が冷気で下がる程度の速度の気流を作り出すように構成される。
ところで、外殻20の内部でミストを発生させると、植物体40の表面が濡れ、外殻20の内部における湿度が上昇することにより、植物体40の蒸散作用が抑制される可能性がある。植物体40に接触するミストの量が過剰である場合、あるいは植物体40を栽培する環境の湿度が過剰である場合には、植物体40に病害が生じやすくなる。そのため、ミストにより植物体40の温度あるいは植物体40の周囲温度が下がった後は、植物体40の表面に付着したミストが迅速に気化し、適量を超える空気中の水分は外殻20の内部から迅速に排出されることが望ましい。
気流形成装置15は、植物体40の周囲に気流を形成するから、植物体40に付着したミストの気化を促進する効果が期待できる。また、ミストの気化により生じた水蒸気は、周囲の空気よりも密度が小さく上昇するから、ミストの気化により周囲から奪った熱を外殻20の上部に運ぶ熱媒として機能する。そして、気流形成装置15は、外殻20の上部に吸気ファン151および排気ファン152を備えるから、外殻20の上部に運ばれた水蒸気は、吸気ファン151と排気ファン152とが作り出す気流によって外殻20の外部に迅速に排出される。
すなわち、ミストの気化で生じた水蒸気が外殻20における下部の熱を上部に運び、外殻20の上部に運ばれた水蒸気が吸気ファン151と排気ファン152とにより外殻20の外部に排出されることにより、外殻20から外部に熱が排出される。その結果、外殻20の下部の熱が外殻20の外部に排出されることになる。また、ミストの気化により生じた水蒸気が外殻20の外部に排出されるから、ミストを発生させているにもかかわらず、外殻20の内部の湿度の上昇が抑制される。
上述したように、調節装置14は地面に対するノズル11の高さを調節し、変更装置16は送風ファン153により作り出される気流の速度分布を調節する。この構成例で想定しているトマト、キュウリ、ナスなどの果菜類は、一般的には栽培の過程において背丈が大きくなる。一方、ミストの粒子径は、上述したように、最頻値が10[μm]以上かつ100[μm]以下である。粒子径の下限値は、ノズル11から噴出したミストが植物体40に到達するまでに消滅しない程度に設定されている。一方、粒子径の上限値は、果菜類が過剰に濡れることによる生理障害の可能性を低減するように設定されている。ここでの生理障害は、果実の裂皮、へたのコルク化などを意味する。
ところで、ミストは、ノズル11から吹き出した後、植物体40に到達する過程で一部が蒸発するから、植物体40に接触するミストの量は、ノズル11と植物体40との距離に依存する。また、ノズル11から吹き出したミストが植物体40に到達する割合は、外殻20の内部の気温、輻射熱、気流の速度などでも変化する。さらに、植物体40に接触させるミストの量は、植物体40のサイズに応じて調節する必要がある。
したがって、図6Aのように、背丈の小さい植物体40に対しては、地面からノズル11までの距離を小さくし、図6Bのように、背丈の大きい植物体40に対しては、地面からノズル11までの距離を大きくすることが望ましい。すなわち、植物体40の背丈によらず、ノズル11と植物体40の上端との距離が大幅に変化しないように、植物体40の背丈に合わせて地面からのノズル11の高さが調節されることが望ましい。たとえば、背丈の小さい植物体40に対してノズル11の地面からの距離を小さくすると、ノズル11の地面からの距離が大きい場合に比べると、空中でのミストの蒸発量が低減され、少量のミストで植物体40を冷却することが可能になる。
上述した動作は、外殻20の窓あるいは出入口のような開口が閉じている状態で説明しているが、ノズル11からミストを吹き出す季節は、主として夏季であり、夏季には外殻20に外気を取り入れるために、開口を開放していることが多い。開口が開いている状態では、気流形成装置15が形成する気流とは別に、外殻20に吹き込む風によって外殻20の内部に気流が発生する。すなわち、開口が開いている状態では、外殻20に吹き込む風の影響で外殻20の内部の気流は変化する。このように外殻20に吹き込む風の影響で外殻20の内部の気流が変化すると、ノズル11から吹き出したミストが想定外の場所に飛散する可能性がある。とくに、背丈の大きい植物体40を想定してノズル11の高さが固定的に設定されていると、背丈の小さい植物体40に対しては、ミストが植物体40に達するまでにミストが気流に流されて、狙い通りの場所にミストが落下しない可能性がある。
これに対し、上述した構成例では、ノズル11の地面からの高さを調節する調節装置14(図4参照)が設けられているから、植物体40の背丈が小さければ、ノズル11を植物体40に近づけることによって、ミストへの風の影響を抑制することができる。つまり、植物体40の背丈が小さい場合でも、植物体40の背丈が大きい場合と同様に、ミストを狙い通りの場所に落下させることが可能である。その結果、植物体40の背丈によらず、植物体40を狙い通りにミストで冷やすことが可能になる。さらに、背丈の小さい植物体40に対してノズル11を低い位置に調節することにより、ミストが不必要な場所に飛散する可能性が低減されるから、作業者がミストで濡れる可能性も低減される。
なお、上述した構成例の農業用ハウス30は、ノズル11の地面からの高さを調節するための調節装置14を備えているが、調節装置14は必須ではなく省略することが可能である。すなわち、植物体40の背丈にかかわりなくノズル11の地面からの高さを一定に設定することも可能である。
ところで、植物体40の背丈が小さければ植物体40に接触したミストは地面に比較的近い場所で気化し、植物体40の背丈が大きければ植物体40に接触したミストは地面から比較的遠い場所で気化する。したがって、背丈の小さい植物体40に対しては、気流形成装置15の作り出す気流が地面に近い部位で適正な速度となるように、送風ファン153が作り出す気流の速度分布が調節される。一方、背丈の高い植物体40に対しては、気流形成装置15の作り出す気流が地面から離れた部位で適正な速度となるように、送風ファン153が作り出す気流の速度分布が調節される。言い換えると、植物体40の背丈が大きいほど、送風ファン153が上方に位置するように変更装置16が調節される。
上述した送風ファン153は作り出す気流の向きが地面に沿う方向である構成を想定している。外殻20の長手方向における寸法は数十[m]程度であるから、気流の向きを地面に対して傾けると、外殻20の長手方向に並ぶ植物体40に対する気流の影響がばらつく可能性がある。したがって、送風ファン153は、地面に沿った気流を形成するように配置され、変更装置16は、送風ファン153の地面からの高さを、植物体40の背丈に応じた高さになるように調節する構成であることが望ましい。
一方、送風ファン153は、作り出す気流の向きが上下に変更できるように構成されている場合がある。たとえば、地面に設置される送風ファン153であれば、気流の向きを上下に調節できる構成が知られている。この構成の送風ファン153では、気流の向きを固定すると、気流がすべての植物体40には行き渡らない可能性がある。そのため、この種の送風ファン153を用いる場合には、送風ファン153の向きを時間経過に伴って変化させる構成(つまり、自動的に首振りを行う構成)を採用することが望ましい。
ところで、上述した構成例では、畝31の上面が、ノズル11が吹き出したミストの到達する第1領域A1と、ノズル11が吹き出したミストの到達しない第2領域A2とに区分されている。すなわち、畝31の第1領域A1と第2領域A2との両方に植物体40が植えられている場合に、複数の植物体40のうちの一部の植物体40にだけミストが接触し、複数の植物体40のうちの残りの植物体40にミストは接触しない。そのため、一部の植物体40に接触したミストが気化することで生じた冷気を、気流形成装置15が作り出した気流で移動させることにより、残りの植物体40の周囲温度を引き下げている。
上述した構成に対して、粒子径が上述した範囲よりも小さいミストを用い、ノズル11が吹き出したミストを植物体40に到達させることなく気化させる構成が知られている。しかしながら、この構成は、植物体40の周囲以外の空気を冷却しているから、植物体40にミストを接触させる構成と同程度に植物体40を冷却するには、より多くのミストを必要とする。しかも、より微細なミストを発生させるために高価なノズル11が必要である。すなわち、粒子径がより小さいミストを用いる場合、粒子径が上述した範囲のミストを用いる場合と比べると、設備費用および運用費用がともに増加する可能性がある。
また、畝31に植えられた複数の植物体40の一部にのみミストを接触させるようにノズル11が配置された構成では、畝31に植えられた複数の植物体40のすべてにミストを接触させる場合よりもノズル11の個数が低減される。その結果、複数の植物体40のすべてにミストを接触させる構成と比べると、ミストが到達する第1領域A1とミストが到達しない第2領域A2とを形成する構成は、ノズル11に要する費用が低減され、設備費用の抑制が可能になる。
ところで、ミストを発生させるタイミングは、図7に示すように、制御装置50が指示する。ミストを吹き出すノズル11に水を供給するヘッダ13には、ポンプ17が接続されており、ポンプ17で加圧された水がノズル11に供給される。したがって、制御装置50がポンプ17の動作を指示することによって、ミストが発生するタイミングと、ミストの単位時間当たりの発生量とが定まる。
制御装置50は、ミストの制御だけではなく気流の制御も行うように構成されていてもよい。通常、気流形成装置15は継続的に運転され、吸気ファン151と排気ファン152は外殻20の換気に寄与しており、送風ファン153は外殻20の内部での空気の攪拌に寄与している。ただし、気流形成装置15は、空気の攪拌だけではなく、ミストの気化により生じた冷気を移動させる機能も有しているから、制御装置50は、図7に破線で示すように、ミストの制御に連動させて気流形成装置15の動作を制御するように構成されていてもよい。たとえば、制御装置50は、ノズル11からミストを吹き出している期間に、送風ファン153が作り出す気流が冷気を送るための適正な速度になるように送風ファン153の動作を制御してもよい。
制御装置50は、畝31に植えられる植物体40の近傍に配置された温度センサ51が計測した温度の情報と、植物体40の近傍に配置された湿度センサ52が計測した湿度の情報とを取得する。外殻20の内部には、図7に破線で示すように、外殻20に入射する太陽光の強度を監視する日射センサ53が配置されていてもよい。日射センサ53は必須ではないが、日射センサ53を備える場合、日射センサ53が計測した日射強度の情報も制御装置50が取得する。
温度センサ51は、植物体40の近傍の気温を計測し、湿度センサ52は相対湿度を計測する。また、日射センサ53は、外殻20に入射する輻射エネルギーの強度を計測する。外殻20が日射を制限するカーテンを備えている場合、日射センサ53は、カーテンの開閉に関係なく日射強度を計測できるように、外殻20を構成する被覆体22とカーテンとの間の空間に配置される。
制御装置50は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたコンピュータで構成される。制御装置50は、自動モードと手動モードとを選択可能であり、自動モードと手動モードとのいずれであっても、タイマに定められたスケジュールに従ってポンプ17が運転可能である期間を制限している。タイマは、1日のスケジュールが設定される24時間タイマのほか、年間のスケジュールが設定される年間タイマであってもよい。なお、制御装置50はプロセッサを備えたコンピュータであるから、制御装置50のハードウェア資源に余裕がある場合には、タイマを別に設けずに、制御装置50がタイマの機能を兼ねるように構成されていてもよい。
タイマには、1日のうちでノズル11からミストを吹き出してもよい時間帯がスケジュールとして設定される。この時間帯は、開始時刻と終了時刻とを対にして表されている。以下では、この時間帯を「許可時間帯」という。許可時間帯は、外殻20が設置される地域、植物体40を栽培する季節、植物体40の種類などに応じたデフォルト値が定められていることが望ましい。デフォルト値が定められていれば、ユーザは、農業用ハウス30の導入後、ただちに使用することが可能である。また、許可時間帯はユーザによる調節が可能であることが望ましい。ユーザによる許可時間帯の調節が可能であれば、ユーザがデフォルト値として設定された許可時間帯に満足できない場合、スケジュールを変更することができる。
制御装置50は、自動モードでは、温度センサ51が計測した温度の情報および湿度センサ52が計測した湿度の情報を用いて、ポンプ17の動作を定め、ポンプ17に指示を与える。制御装置50は、ポンプ17の動作を定めるために、温度および湿度の情報に加えて、日射センサ53が計測した日射強度を用いてもよい。
ところで、制御装置50は、温度センサ51から温度の情報を取得し、湿度センサ52から湿度の情報を取得するインターフェイス部501を備える。また、日射センサ53が外殻20に配置される場合、インターフェイス部501は日射センサ53から日射強度の情報を取得する。インターフェイス部501が取得した情報は処理部502が受け取る。処理部502は、インターフェイス部501が取得した情報に基づく指示を作成し、ドライブ回路503を通してポンプ17に指示を与える。ドライブ回路503は、処理部502の出力をポンプ17の運転に必要な電力に引き上げるための回路である。
図7に示す制御装置50は、ポンプ17の運転と停止とだけを制御する構成である。すなわち、ポンプ17への指示を与える処理部502は、温度および湿度が目標範囲であればポンプ17の停止を指示し、温度と湿度との一方が目標範囲ではない場合にポンプ17の運転を指示する。日射センサ53が外殻20に配置される場合、処理部502は、日射センサ53が監視した日射強度も目標範囲と比較する。
いま、温度センサ51と湿度センサ52とに加えて日射センサ53も設けられている場合を想定する。温度と湿度と日射強度とのそれぞれに対する目標範囲は、目標設定部504に定められている。目標設定部504に定められる目標範囲は、植物体40の種類、植物体40の成長度合、季節、地域などに応じてユーザが定める。目標設定部504は、植物体40の種類、植物体40の成長度合、季節、地域などの情報をユーザから受け取ることにより、目標範囲が自動的に設定される構成であることが望ましい。温度の目標範囲は上限値が設定され、湿度の目標範囲も上限値が設定される。また、日射強度の目標範囲は下限値が設定される。通常、植物体40への日射の影響は、減光用のカーテンにより調節されるが、ここに説明している構成例ではカーテンを省略している。すなわち、日射は、外殻20の内部温度を上昇させるエネルギー源として扱われる。
処理部502は、温度センサ51が計測した温度が目標範囲の上限値を超え、かつ湿度センサ52が計測した湿度が目標範囲の上限値未満であり、かつ日射センサ53が計測した日射強度が目標範囲の下限値を超えている場合に、ポンプ17に運転を指示する。つまり、植物体40を栽培する環境の熱エネルギーが大きく、植物体40を栽培する環境の湿度が高すぎない場合にポンプ17に運転が指示され、ノズル11からミストが発生する。なお、処理部502がポンプ17に運転を指示するのは、タイマに設定されている許可時間帯においてのみであり、許可時間帯でなければポンプ17の運転は行われない。通常、許可時間帯は夏季の日中の時間帯に定められる。
ポンプ17の運転が指示されると、制御装置50は、ポンプ17の運転と停止とのタイミングを制御することにより、単位時間当たりの水の供給量を調節する。単位時間当たりの水の供給量は、ポンプ17の回転数を変化させることにより調節可能であるが、ここでは、ミストの吹き出しを断続的に繰り返すことにより調節している。すなわち、ノズル11からミストを吹き出させる吹出期間と、ノズル11からミストを吹き出させない休止期間とが繰り返され、吹出期間と休止期間との長さが調節されることによって、単位時間当たりの水の供給量が調節される。吹出期間は、ポンプ17が起動した後に、すべてのノズル11からミストが安定して吹き出すまでの時間よりも長く、かつ植物体40に付着したミストが集まって落下することがない程度の時間が望ましく、たとえば数秒以上かつ数十秒以下の程度に定められる。
吹出期間と休止期間との少なくとも一方が調節可能であることにより、植物体40に付着する水分の量と、植物体40から蒸発する水分の量との適正化が可能である。つまり、1回の吹出期間を短縮すれば植物体40に付着する水分量が低減され、1回の休止期間を延長すれば植物体40に付着した水分の残留が抑制される。言い換えると、吹出期間と休止期間とが繰り返される場合と、動作期間において連続的にミストが吹き出される場合とを比較すると、単位時間当たりの水の供給量が等しいときには、前者のほうが植物体40に水分が付着している時間を短縮できる。
また、前者の動作では、植物体40に付着した水分が水滴となって地面に落ちることがないように吹出期間を定めることにより、ノズル11から吹き出した水のうち植物体40で気化する水分の割合が後者より多くなる。すなわち、ノズル11から吹き出したミストのうち植物体40の冷却に貢献する割合が高まる可能性がある。言い換えると、前者のほうが後者よりも少ない水量で、植物体40の冷却が可能になる。
目標設定部504は、ユーザが設定した目標範囲に応じて吹出期間と休止期間とを自動的に定める。たとえば、目標設定部504は、吹出期間を、植物体40の種類、植物体40の成長度合、季節、地域などに応じた一定値に定め、休止期間を、温度センサ51が計測した温度と湿度センサ52が計測した湿度とに基づいて調節することが望ましい。単位時間当たりのミストの供給量を調節するために、吹出期間は一定値に定め、休止期間だけを変化させることが望ましい。すなわち、吹出期間が一定値であれば植物体40に付着するミストの量をほぼ一定範囲に保つことが可能であり、休止期間が可変であれば植物体40に付着したミストを十分に気化させることが可能である。
制御装置50の動作を図8にまとめて示す。制御装置50の処理部502は、タイマに設定された許可時間帯と判定すると(S1:Yes)、自動モードが選択されているか手動モードが選択されているかを判定する(S2)。ステップS2において自動モードが選択されていると(S2:自動)、処理部502は、温度センサ51と湿度センサ52と日射センサ53とからインターフェイス部501を通して取得した情報を目標範囲と比較する(S3)。
処理部502は、温度が目標範囲の上限値以下であるか、または湿度が目標範囲の上限値以上であるか、または日射強度が目標範囲の下限値以下であるとき(S3:No)、ポンプ17が運転期間であれば(S4:Yes)、ポンプ17に停止の指示を与え(S5)、その後、ステップS1の処理に戻る。また、処理部502は、ステップS4においてポンプ17が停止期間であれば(S4:No)、ポンプ17に指示を与えることなくステップS1の処理に戻る。
一方、処理部502は、温度が目標範囲の上限値を超え、かつ湿度が目標範囲の上限値に達しておらず、かつ日射強度が目標範囲の下限値を超えているとき(S3:Yes)、ポンプ17が停止期間であれば(S6:Yes)、ポンプ17に運転の指示を与え(S7)、その後、ステップS1の処理に戻る。また、処理部502は、ステップS6においてポンプ17が運転期間であれば(S6:No)、ポンプ17に指示を与えることなくステップS1の処理に戻る。
ステップS2で手動モードが選択されている場合(S2:手動)、ユーザがポンプ17の運転と停止とを指示する(S8)。また、ステップS1において許可時間帯でないと判断されると(S1:No)、ポンプ17は停止が指示される(S9)。
ここに、ポンプ17の運転期間は、上述した吹出期間と休止期間とが繰り返される期間であって、ポンプ17が停止していたとしても休止期間であれば運転期間である。また、ポンプ17の停止期間は、吹出期間と休止期間とのいずれでもない期間である。図9に、許可時間帯TZ1、運転期間ST1および停止期間ST2、吹出期間T1および休止期間T2の関係を示す。すなわち、1日のうちミストを吹き出すことができる許可時間帯TZ1は、インターフェイス部501が取得した情報に基づいて、ポンプ17の運転が可能な運転期間ST1とポンプ17を停止させた状態に保つ停止期間ST2とに分けられる。さらに、運転期間ST1は、ミストの供給量に応じて、吹出期間T1と休止期間T2とに分けられる。図9から明らかなように、運転期間ST1は、吹出期間T1および休止期間T2よりも長い期間であって、数分以上かつ数十分以下の程度に定められる。また、インターフェイス部501が情報を取得する時間間隔は、たとえば1秒以上かつ5分以下などの範囲で定められる。
ところで、外殻20の長手方向に配置された複数のノズル11には、外殻20の長手方向に沿ったヘッダ13を通して水が供給され、ヘッダ13には長手方向の一端に加圧された水が導入される。すなわち、複数のノズル11は、それぞれの位置によってポンプ17からの給水経路の距離が異なっている。そのため、ポンプ17からノズル11までの距離に応じて、ポンプ17の起動時点からミストが発生するまでの時間に差が生じ、ポンプ17の停止時点からミストが停止するまでの時間に差が生じる。このことから、外殻20の長手方向の一端側の植物体40と他端側の植物体40とでは、ミストの接触量に差異が生じる可能性がある。
そこで、複数のノズル11それぞれが吹き出すミスト量のばらつきを抑制するために、ポンプ17とヘッダ13との間の給水経路に、圧力タンクとバルブとを設ける構成を採用してもよい。すなわち、ポンプ17で加圧した水を圧力タンクに蓄え、ミストを発生させる際にバルブを開き、ミストを停止させる際にバルブを閉じる構成を採用してもよい。この構成は、ポンプ17のみを設ける構成に比べると設備費用が増大するが、単位期間当たりのポンプ17の運転と停止との繰り返し回数が低減されるから、ポンプ17の修理あるいは交換の頻度が低減される可能性がある。
(実施形態2)
実施形態1において、制御装置50は、ミストを吹き出させる吹出期間T1を一定値に定め、ミストを吹き出させない休止期間T2を、温度センサ51が計測した温度と湿度センサ52が計測した湿度とに基づいて調節している。また、日射センサ53を備える場合を想定しており、制御装置50は、日射強度も加味して休止期間T2を調節している。すなわち、制御装置50は、植物体40に付着したミストが気化する速度を、温度、湿度、日射強度から推定し、ミストが気化する速度に応じてミストの供給量を調節していると言える。
実施形態1において、制御装置50は、ミストを吹き出させる吹出期間T1を一定値に定め、ミストを吹き出させない休止期間T2を、温度センサ51が計測した温度と湿度センサ52が計測した湿度とに基づいて調節している。また、日射センサ53を備える場合を想定しており、制御装置50は、日射強度も加味して休止期間T2を調節している。すなわち、制御装置50は、植物体40に付着したミストが気化する速度を、温度、湿度、日射強度から推定し、ミストが気化する速度に応じてミストの供給量を調節していると言える。
以下では、図10に示すように、第1領域A1の少なくとも一部を視野に含む撮影装置54を備えた農業用ハウス30Aを説明する。本実施形態の農業用ハウス30Aのうち実施形態1の農業用ハウス30と同様の構成は、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態の農業用ハウス30Aでは、図11のように、制御装置50は、撮影装置54が撮影した植物体40の画像に基づいて植物体40の濡れ状態の評価値を求め、濡れ状態の評価値に基づいて植物体40を栽培する環境の調節を行うように構成されている。以下では、濡れ状態の評価値を「水分値」と呼ぶ。水分値は、単独で用いられるのではなく、少なくとも、温度センサ51が計測した温度および湿度センサ52が計測した湿度と組み合わせて用いられる。さらに、水分値は、日射センサ53が計測した日射強度とも組み合わせることが望ましい。
撮影装置54と制御装置50とは、有線通信路と無線通信路とのいずれかを通じて情報を伝送する。撮影装置54には電力の供給が必要であり、電力の供給には通常はケーブルを用いるから、撮影装置54への電力の供給を行うケーブルと併せて有線通信路となる伝送線が敷設される。ただし、撮影装置54と制御装置50との間の情報の伝送を無線通信路を通して行う場合には、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)のような無線通信規格の無線局を構成するか、特定小電力無線局を構成すればよい。
制御装置50は、植物体40を栽培する環境を調節するために、散水装置、カーテン、ミストを発生させる設備、気流を作り出す設備などから選択される設備を制御する。以下では、ミストによる植物体40の濡れ状態に着目し、撮影装置54が撮影した植物体40の画像に基づいて、制御装置50が植物体40の水分値を求め、水分値に応じてポンプ17の運転と停止とを制御する場合について説明する。
植物体40の濡れ状態に着目しているのは、植物体40が過剰に濡れていると、植物体40に障害が発生する可能性が高くなるからである。すなわち、植物体40が過剰に濡れていると、糸状菌などによる病害の罹患率が高くなり、また果実に裂果あるいはコルク化などの生理障害が発生しやすくなり、あるいは植物体40に汚れが付着しやすくなる。ここに、制御装置50は、植物体40の濡れ状態に応じて、ポンプ17を制御するだけではなく、他の設備も制御することが望ましい。
撮影装置54は、カメラと照明装置とを備える。また、撮影装置54は、外殻20の内部で使用するために、防塵および防滴の仕様で構成されている。カメラは、撮像素子、素子駆動および信号処理のための回路、レンズなどを備える。照明装置は、光源と点灯装置とを備え、カメラの視野内の対象物に光を照射する。
カメラの撮像素子は、CCDイメージセンサ(CCD:Charge Coupled Device)、CMOSイメージセンサ(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor)などから選択される。信号処理のための回路は、撮像素子の出力をデジタル信号に変換する回路を想定しており、デジタル信号は濃淡画像の情報を持つ。カメラが撮影した画像から植物体40の水分値を求めるために、カメラの視野は植物体40を含むように定められる。
照明装置の光源は、LED(Light Emitting Diode)、レーザダイオード、キセノンランプなどから選択される。これらの光源は、短時間の発光を行うように制御可能であり、かつ発光期間に比較的大きい光束を放射することが可能である。点灯装置は、数百分の1秒より大きく1秒より小さい程度の発光時間で短時間だけ光源を発光させるように構成されている。すなわち、照明装置は、エレクトロニックフラッシュであって、比較的強い光を短時間だけ放射する。ここに、照明装置の発光期間を短くしているのは、植物体40に光を長時間照射すると、植物体40の成長に影響する可能性があるからである。
ところで、ミストによる植物体40への水分の付着量は、植物体40のうちノズル11に近い部位が遠い部位よりも多くなると考えられる。すなわち、ノズル11から吹き出したミストは拡散し、ノズル11から遠ざかるほどミストの密度が低下する。また、ノズル11から遠ざかるほどノズル11との間の障害物(たとえば、葉など)が増えるから、ノズル11から遠ざかるほど植物体40へのミストの付着量が減少する。
したがって、植物体40の水分値を求めるための画像は、植物体40のうちノズル11に近い部位の画像であることが望ましい。ノズル11から吹き出したミストは、植物体40のシュートにおける様々な部位に付着する。シュートは、植物体40において地上に表出している部分であり、茎と葉とを主な要素とする。すなわち、ミストは植物体40の茎と葉とに付着し、植物体40に花があれば花にもミストが付着し、植物体40に果実があれば果実にもミストが付着する。
植物体40のうち地面に対する傾斜の大きい部位に付着したミストは、付着しているミストの密度が高まると凝集し水滴となって落下する。一方、植物体40のうち地面に対する傾斜の小さい部位に付着したミストは、付着した場所に留まりやすい。したがって、植物体40のうちミストによる濡れ状態を評価する部位は、ノズル11に近い部位であり、かつ地面に対する傾斜の小さい部位であることが望ましい。それゆえ、撮影装置54は、植物体40の上部において地面に対する傾斜が小さい葉(たとえば、傾斜角度が15度以下)を撮影することが望ましい。
また、ノズル11は、通常、植物体40の背丈よりも高い位置に配置され、ノズル11から吹き出したミストは、植物体40に対して上方から落下する。したがって、植物体40の葉に付着したミストを撮影するために、撮影装置54は、植物体40の葉を上方から下向きに撮影するように配置されることが望ましい。ところで、植物体40は、成長に伴って変形し、撮影装置54が定位置に固定されていると、カメラの視野においてミストが付着する部位が移動する。上述のように、撮影装置54が植物体40の上方から下向きに植物体40を撮影するように配置されていれば、植物体40が成長しても、カメラの視野に含まれる植物体40の部位が大きく移動することがない。したがって、比較的長い期間にわたって撮影装置54の位置調節を行わずに、植物体40の撮影を行うことが可能である。
図10に示す農業用ハウス30Aでは、撮影装置54はノズル11に結合されている。ノズル11に撮影装置54が結合されることにより、撮影装置54がノズル11に対する定位置に固定される。言い換えると、植物体40に付着するミストがミストの発生側の定点から撮影される。そのため、植物体40に付着したミストを撮影する際の撮影条件の変動が抑制される。また、ノズル11の高さを調節することにより撮影装置54の高さが調節されるから、撮影装置54の高さを調節するための構成が不要である。
ところで、植物体40の表面には微細な凹凸があるため、植物体40の表面は拡散反射性である。したがって、ミストが植物体40に付着していなければ、照明装置の発光期間においてカメラに入射する反射光は拡散反射光であり、カメラに入射する反射光の強度は比較的小さい。また、トマトのような果実は表面に光沢があるから、カメラの視野内にトマトのような果実が存在していれば、カメラに正反射光が入射する可能性があるが、カメラの視野において果実からの正反射光の影響は限られているから、果実からの反射光は無視できる。
一方、植物体40の表面にミストが付着した状態では、照明装置から植物体40に光を照射すると、ミストからの正反射光がカメラに入射する。すなわち、植物体40に付着した水粒子それぞれから正反射光がカメラに入射するから、カメラに入射する正反射光の強度は、植物体40に付着したミストの量を反映する。通常、植物体40に付着しているミストの量が多くなるに従ってカメラに入射する正反射光の強度が大きくなる。すなわち、植物体40に付着するミストの量が増加するに従って、カメラに入射する光の強度が大きくなる。
したがって、カメラで撮影される植物体40の画像においてミストによる濡れ状態を監視する範囲を定め、定めた範囲における光の強度を計測すれば、植物体40の濡れ状態を評価することが可能である。すなわち、制御装置50は、照明装置から植物体40に光を照射している期間においてカメラに入射する反射光の強度を求め、反射光の強度に対応する水分値を求める。反射光の強度に対応する水分値は、あらかじめデータテーブルとして対応付けられる。植物体40の水分値は、たとえば整数値で表される。
具体的には、照明装置の点灯時にカメラで撮影される植物体40の特定部位からカメラに入射した光の強度を求め、カメラが撮影した画像の画素ごとに、入射した光の強度が所定の基準値を超えるか否かを評価する。拡散反射光の強度と正反射光の強度とには大幅に差異があるから、カメラが撮影した画像の画素の濃淡値に対して適宜に基準値を定めることにより、拡散反射光に対応する画素と正反射光に対応する画素とが分離される。すなわち、カメラは濃淡画像を出力し、制御装置50は濃淡値が基準値を超えている画素を正反射光が入射した画素とみなす。ここに、画素の濃淡値は、入射した光の強度に対して単調に増加するように対応付けられている。すなわち、カメラに入射した光の強度が小さいと小さい濃淡値が対応付けられ、カメラに入射した光の強度が大きいと大きい濃淡値が対応付けられる。
正反射光が入射する画素の位置は時間経過に伴って変動する可能性があるが、照明装置の点灯期間が上述のように短時間であるから、照明装置の点灯期間において濃淡値が基準値を超えた画素の総数は、植物体40に付着したミストの量に対応するとみなしてよい。すなわち、制御装置50は、撮影装置54が撮影した画像において、濃淡値が基準値を超える画素の個数を植物体40の水分値に用いる。
ただし、照明装置の点灯期間が長くなるほど、ミストの1個の粒子に対応する画素数のばらつきが大きくなると考えられるから、カメラの感度の範囲内において照明装置の点灯期間は短いほうが望ましい。また、カメラの1フレームの時間と照明装置の点灯期間とを対応付けることが望ましい。たとえば、1秒間に60フレームの出力が可能なカメラが撮影装置54に用いられている場合、照明装置の点灯期間は60分の1秒程度に設定されていることが望ましい。
制御装置50は、図12のように、水分値が所定の閾値より小さいときに(S3A:Yes)、ポンプ17の運転を許可する。すなわち、水分値が閾値より小さければ、制御装置50は、植物体40に適量のミストを発生させても過剰に濡れることがないとみなし、ポンプ17の運転を許可する。要するに、制御装置50は、水分値を用いることにより、植物体40があまり濡れていない状態とみなせる場合に、ミストの発生を許可する。ここで、制御装置50は、温度センサ51の計測した温度が目標範囲の上限値を超え、かつ湿度センサ52の計測した湿度が目標範囲の上限値未満であるという条件と、水分値が閾値より小さいという条件とが成立すると(S3B:Yes)、ポンプ17に運転を指示する。2つの条件に対する成否の判定は、どちらを先に行ってもよい。すなわち、ステップ3Aとステップ3Bとは入れ替え可能である。制御装置50の他の動作は、図8に示した動作と同様である。
上述したように、植物体40は、成長に伴って背丈、葉の大きさ、葉の位置および向きなどを変化させる。したがって、撮影装置54が植物体40の特定の葉を撮影していても、植物体40の成長に伴って、撮影装置54から葉までの距離が変化し、画像内での葉の位置、葉の向きなどに変化が生じる。植物体40に変化が生じると、植物体40の実際の濡れ状態が同様であるにもかかわらず、カメラの視野内で正反射光に対応する画素の個数に大きな変動が生じる可能性がある。すなわち、同様の濡れ状態に対して制御装置50での判定結果にばらつきが生じる可能性がある。
そこで、図13のように、実際の植物体40ではなく植物体40を模擬する模擬部材41を用いることが望ましい。すなわち、模擬部材41の濡れ状態から植物体40の濡れ状態を評価することが望ましい。模擬部材41は、撮影装置54に対する向きが変化しないように、撮影装置54と機械的に結合される。撮影装置54と模擬部材41とは取付部材42を介して連結される。取付部材42は、撮影装置54が結合されたノズル11あるいは撮影装置54に固定され、模擬部材41を保持する。取付部材42は、図13では金属線を想定しているが、金属板の加工品、合成樹脂成形品などであってもよい。
模擬部材41は、撮影装置54の視野内で撮影装置54から数十[cm]程度の距離に配置される。農業用ハウス30Aで栽培される植物体40の種類は、トマト、キュウリ、ナスのような果菜類、ホウレンソウ、レタス、キャベツ、シュンギクのような葉菜類、バラ、ユリ、キクのような花卉類などが想定される。そのため、模擬部材41は、これらの植物体40の葉を模擬するように、サイズおよび材料が選択される。
模擬部材41の形状についてはとくに制限はなく、多角形状、円形状、楕円形状などから選択される。また、模擬部材41の形状は、植物体40の葉の形状に似た形状であってもよい。模擬部材41は、他のどのような形状でもよいが、カメラに用いる撮像素子の縦横比に対して極端に細長い形状は避けることが望ましい。模擬部材41のサイズについては、たとえば、模擬部材41が長方形状である場合、長辺と短辺との寸法は、ともに1[cm]より大きく30[cm]より小さい程度が望ましい。模擬部材41が他の形状であっても、模擬部材41のサイズは長方形状の模擬部材41に準じる。
模擬部材41の表面は、水分の蒸発の速度および水滴の接触角が、模擬しようとする植物体40の葉と同程度であることが望ましい。また、模擬部材41の表面は、水滴が溜まるような窪みが存在しない程度の平滑性を有し、模擬部材41は、自重あるいは水滴の付着による変形が生じない程度の剛性を有していることが望ましい。
上述のような条件を満たすために、模擬部材41の材料は、合成樹脂、セラミックス、金属、木質材、織布、不織布、紙などから選択される。模擬部材41が、合成樹脂のフィルム、織布、不織布、紙などである場合、剛性を持たせるための骨と組み合わせることが望ましい。模擬部材41が、木質材、織布、不織布、紙などである場合、水分が浸潤しないように、表面の加工あるいは処理を行うか、体積当たりの表面積を大きくすることが望ましい。
表面の加工を行う方法には、模擬部材41の表面に多数の微小な凹凸を形成する方法などがあり、表面の処理を行う方法には、模擬部材41の表面に水分の浸透を抑制する物質を塗布する方法などがある。また、模擬部材41の体積当たりの表面積を大きくする方法には、模擬部材41の厚み寸法を小さくする方法、模擬部材41に目の粗い織布を用いる方法、模擬部材41に複数の孔を備えた紙あるいは不織布を用いる方法などがある。体積当たりの表面積が大きければ水分の蒸発速度が大きくなるから、模擬部材41が水分の浸潤しやすい材料であっても、水分の蒸発速度を、植物体40の葉と同程度になるように調節することが可能である。
模擬部材41を用いる場合、植物体40の水分値は、撮影装置54が撮影した模擬部材41の画像に基づいて求められる。つまり、制御装置50は、植物体40の画像から水分値を求めるときと同様に、模擬部材41を用いるときも、撮影装置54が撮影した画像において濃淡値が基準値を超える画素の個数を植物体40の水分値として求める。植物体40の水分値が求められると、上述したように、水分値が所定の閾値と比較され、水分値が閾値より小さいときに、ポンプ17の運転が許可される。
上述したように、制御装置50は、植物体40の濡れ状態を評価するために、水分値を閾値と比較している。植物体40の水分値は、撮影装置54が撮影した画像において濃淡値が基準値を超える画素の個数を基にしている。すなわち、上述した制御装置50は、植物体40の水分値を絶対値として求めている。ここでの絶対値は、植物体40の種類、植物体40を栽培する環境などの条件による影響を受けない値という意味である。
ここで、植物体40の種類が異なると、植物体40の葉の反射率が異なるから、植物体40に付着しているミストの粒子に対応する画素の濃淡値にばらつきが生じ、濃淡値が基準値を超える画素の個数が変動する可能性がある。模擬部材41により植物体40の水分値を求める場合には、植物体40の種類の影響を受けないが、植物体40を栽培する環境の影響を受ける可能性がある。たとえば、植物体40を栽培する環境のうち、日射強度が変化すると、カメラに入射する光の強度が変化する。そのため、日射強度が変化すると、ミストの粒子に対応する画素の濃淡値が変化し、濃淡値が基準値を超える画素の個数が変動する可能性がある。したがって、植物体40の水分値を一定値である閾値と比較することによって濡れ状態を評価するには、植物体40の種類、植物体40を栽培する環境などに応じて閾値を調節することが必要である。
以下に説明する制御装置50は、植物体40の水分値の絶対値を閾値と比較する代わりに、植物体40の水分値の相対値を閾値と比較するように構成されている。植物体40の水分値の相対値とは、植物体40の濡れ状態の基準となる基本画像と撮影装置54で撮影した対象画像との比較結果に基づいて求められる水分値を意味する。
基本画像は、模擬部材41が乾燥していると予想される時間帯に撮影した画像が望ましい。模擬部材41が乾燥していると予想される時間帯は、たとえば、ミストを発生させない時間帯であって、ミストを発生させる時間帯が開始される前の所定時間内であることが望ましい。この時間帯は、許可時間帯TZ1(図9参照)ではない期間のうち、許可時間帯TZ1の開始時刻前の1時間内などが相当する。あるいは、模擬部材41が乾燥していると予想される時間帯は、温度センサ51が計測した温度が所定の乾燥温度を超え、かつ日射強度が所定の乾燥強度を超えている状態が所定の継続時間に達した後の時間帯であることが望ましい。この条件において、温度、日射強度、継続時間は実験的に定められる。また、温度と日射強度との組み合わせに応じて継続時間を変化させることが望ましい。
ここに、模擬部材41が乾燥していると予想される時間帯は、模擬部材41が存在しない場合でも、仮に模擬部材41が存在していれば乾燥していると推定される時間帯という意味である。要するに、基本画像は、上述した条件が成立しているときに撮影された画像である。制御装置50は、基本画像を撮影する条件が成立すると、撮影装置54に撮影を指示し、撮影装置54から基本画像を受け取る。
制御装置50は、基本画像を毎日更新する。ただし、撮影装置54による模擬部材41の撮影が可能である状態では、基本画像は毎日更新しなくてもよい。たとえば、撮影装置54で模擬部材41を撮影できる状態が継続していれば、基本画像の更新は数日ごとに行えばよい。たとえば、基本画像の更新は1週間に1回でもよい。一方、模擬部材41の位置がずれること、あるいは模擬部材41が植物体40に隠れることなどによって、撮影装置54で模擬部材41を撮影できなくなれば、基本画像の更新が必要である。
制御装置50は、基本画像が得られると、ミストを発生させる前に撮影装置54で対象画像を撮影する。制御装置50は、撮影された対象画像と保持している基本画像との差分を求め、差分が所定値を超える画素の個数を水分値とする。すなわち、対象画像と基本画像とについて、同じ位置の画素が持つ濃淡値同士の差分値が求められ、この差分値を画素値に持つ差分画像が得られる。ここに、差分値は、対象画像の濃淡値から基本画像の濃淡値を引くことにより求められる。差分画像の各画素の差分値は所定値と比較され、差分値が所定値を超える画素の個数が計数され、計数された個数が水分値として用いられる。ここに、制御装置50は、差分画像の各画素を所定値で二値化した二値画像を生成し、二値画像において差分が所定値を超えた画素の個数を計数してもよい。
上述のように、制御装置50は、対象画像と基本画像とから求められる差分画像に基づいて水分値を求めるから、求めた水分値は相対値になる。このようにして求めた植物体40の水分値は、絶対値に比べると、植物体40を栽培する環境によるばらつきが少ない。すなわち、植物体40の濡れ状態について高い客観性を持つ指標が得られる。
対象画像を撮影するタイミングは、ミストを発生させるか否かを判断するタイミングであることが望ましい。そのため、制御装置50は、許可時間帯TZ1において、温度が目標範囲の上限値を超え、湿度が目標範囲の上限値に達しておらず、日射強度が目標範囲の下限値を超えているときに、撮影装置54に対象画像の撮影を指示すればよい。また、制御装置50は、対象画像を撮影するタイミングを簡易に定めるために、対象画像を定期的に撮影してもよい。
制御装置50は、対象画像を撮影するタイミングにかかわらず、許可時間帯TZ1において、温度、湿度、日射強度の条件が満たされ、かつ水分値が所定の閾値より小さいときに、ポンプ17に運転を指示し、ノズル11からミストを発生させる。このように、植物体40があまり濡れていない状態でミストを発生させるから、植物体40に過剰に水分が付着することによる障害の発生が抑制される。
ところで、制御装置50が差分画像を作成する際に、模擬部材41の周囲の画像を除外する必要がある。言い換えると、差分画像は模擬部材41の範囲内で作成され、かつ基本画像と対象画像とは模擬部材41における同じ範囲の画像であることが望ましい。したがって、制御装置50は、撮影装置54が撮影した濃淡画像の中で模擬部材41に対応する領域を抽出する機能を有している。
撮影装置54と模擬部材41との相対位置が変化しないとみなしてもよい場合、制御装置50は濃淡画像のうちの特定の領域を、模擬部材41の範囲内の領域として扱い、この特定の領域について差分画像を作成する。また、撮影装置54が模擬部材41のみを撮影するように撮影装置54と模擬部材41との相対位置が定められていれば、制御装置50は濃淡画像の全領域について差分画像を作成する。差分画像を簡易に作成するには上述した2つの方法のいずれかを採用すればよい。
制御装置50において、濃淡画像から模擬部材41の存在領域を抽出する処理が可能である場合には、模擬部材41の存在領域を抽出し、抽出した存在領域に基づいて差分画像を作成してもよい。たとえば、制御装置50は、濃淡画像に対する二値化処理を行うか、濃淡画像に対する微分処理を行って、濃淡画像に含まれている物体の輪郭(エッジ)を抽出した後、模擬部材41の既知の輪郭をテンプレートとしてテンプレートマッチングを行えばよい。テンプレートマッチングでは、輪郭を抽出したエッジ画像の中で、テンプレートの並進移動および回転移動を行うことにより、テンプレートとの一致度がもっとも高い領域が抽出される。制御装置50は、抽出された領域を模擬部材41の領域とみなし、抽出された領域の範囲で差分画像を作成する。
テンプレートマッチングを行う場合、撮影装置54に対する模擬部材41の向きが変わらず、模擬部材41が撮影装置54の視野に収まっていれば、撮影装置54に対する模擬部材41の移動が許容される。すなわち、テンプレートマッチングを行う場合、模擬部材41の位置が撮影装置54の視野の範囲で変化しても、植物体40の水分値を得ることが可能である。
テンプレートマッチングの処理を行う場合でも、制御装置50のプロセッサの処理能力は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォンなどと同程度でよい。ただし、濃淡画像に対する二値化処理、微分処理、テンプレートマッチングの処理などを行うために、制御装置50は専用のプロセッサを備えていてもよい。画像処理を行うプロセッサは汎用のプロセッサでよいが、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などを用いた画像処理専用のプロセッサであってもよい。
上述した農業用ハウス30Aでは、日射センサ53を用いているが、日射センサ53は省略可能である。すなわち、農業用ハウス30Aが、温度センサ51と湿度センサ52とを備え、日射センサ53を備えていない構成であっても、制御装置50は、植物体40の水分値によりミストを発生させるか否かを決定してもよい。また、撮影装置54は、ノズル11ではなく、フレーム21に結合されていてもよい。模擬部材41は、取付部材42を介して撮影装置54に結合されているが、植物体40に添えるために地面に立てた支柱に模擬部材41が取り付けられていてもよい。また、場合によっては、模擬部材41は、植物体40に取り付けられていてもよい。模擬部材41が植物体40に取り付けられている場合、植物体40の成長により模擬部材41が移動することがあるから、制御装置50は、適宜のタイミングで基本画像を更新することが望ましい。
上述した第1態様に係る農業用ハウス30、30Aは、外殻20と複数のノズル11と気流形成装置15とを備えている。外殻20は、複数の植物体40が栽培される空間を囲むように配置される。複数のノズル11は、外殻20の内部において植物体40が栽培される地面(畝31の上面)より上方に設置され、かつ液体を微粒子化したミストを発生させる。気流形成装置15は、外殻20の内部に気流を作り出す。複数のノズル11は、複数のノズル11からそれぞれ発生した後に地面に達するミストの密度に基づいて、複数の第1領域A1と複数の第2領域A2とに地面が区分されるように配置されている。第1領域A1は密度が第1の基準値以上であり、第2領域A2は密度が第1の基準値より小さい第2の基準値以下である。さらに、ノズル11は、複数の第2領域A2のそれぞれに複数の第1領域A1のうちの少なくとも1つの第1領域A1が隣り合うように配置されている。気流形成装置15は、複数の第2領域A2それぞれの上方空間に、複数の第1領域A1のうち複数の第2領域A2それぞれに隣り合っている第1領域A1に達するミストの気化で生じた冷気を移動させる気流を作り出すように構成されている。
この構成によれば、第1領域A1に植えられる植物体40は、主としてミストが接触することにより植物体40が冷やされる。また、第2領域A2に植えられる植物体40は、主としてミストの気化により生じた冷気が気流形成装置15で運ばれることにより冷やされる。すなわち、外殻20の内部に植えられる複数の植物体40のうちミストに接触しない植物体40であっても冷気に接触させることによって冷やすことが可能である。したがって、ミストを利用して植物体40を冷やす構成において、外殻20の全体をミストで冷却する必要がなく、しかも複数の植物体40それぞれにミストを接触させる必要がない。このことから、ミストを発生させるノズル11の個数の増加が抑制され、ノズル11の配置密度の低減が可能であり、結果的に設備費用と運営費用との抑制につながる。なお、ミストに接触しない植物体40であっても、ミストの気化により生じた冷気に接触させることによって、夏季のような高温期でも植物体40の栽培が可能であることは確認済みである。
つまり、この構成によれば、複数のノズル11を配置する場合に、複数の植物体40それぞれにミストを接触させる構成よりもノズル11の配置密度の低減が可能である。その結果、外殻20の内部に設置するノズル11の個数の増加が抑制され、比較的高価であるノズル11に要する設備費用の抑制につながるという利点がある。
第2態様に係る農業用ハウス30、30Aでは、第1態様において、複数のノズル11は列をなすように配置されており、複数のノズル11が列をなして並ぶ一方向において、複数の第1領域A1と複数の第2領域A2とが交互に形成されることが望ましい。
この構成によれば、複数のノズル11が列をなすように並ぶからノズル11の配置が容易である。しかも、第1領域A1と第2領域A2とが一方向に交互に並ぶから、主として第1領域A1での気化による冷気を第2領域A2に移動させる気流を作り出すことが容易である。
第3態様に係る農業用ハウス30、30Aでは、第1又は第2態様において、複数のノズル11は、粒子径の最頻値が10[μm]以上かつ100[μm]以下であるミストを発生させるように構成されていることが望ましい。
この構成によれば、粒子径の比較的大きいミストを発生させるから、ミストが空中を浮遊する時間が短く、ノズル11から近い位置にミストが落下する。すなわち、ノズル11の位置に対して植物体40を植える位置を定めることが容易である。また、ミストの粒子径が比較的大きいから、ミストの粒子径が小さいノズル11に比べて安価なノズル11を採用することが可能であり、このことからも設備費用の抑制が可能である。さらには、ミストの粒子径が比較的大きいから、水に含まれる固形物(砂など)がノズルに詰まりにくく、またスケール(scale)の付着によるノズルの目詰まりが抑制される。
第4態様に係る農業用ハウス30、30Aでは、第1~第3態様のいずれかにおいて、外殻20は、地面に沿った断面が矩形状であって、複数のノズル11は、地面に沿った外殻20の長手方向に、複数の第1領域A1と複数の第2領域A2とが並ぶように配置されていることが望ましい。
この構成であれば、外殻20の長手方向に気流を形成するように気流形成装置15が構成されていればよい。すなわち、気流形成装置15は、主として第1領域A1で生じた冷気を主として第2領域A2に移動させるための気流を形成するから、外殻20の短手方向に気流を形成する場合よりも気流形成装置15が狭い範囲に配置される。言い換えると、気流形成装置15の小型化が可能である。
第5態様に係る農業用ハウス30、30Aでは、第1~第4態様のいずれかにおいて、複数のノズル11の地面に対する高さを調節する調節装置14を備えていてもよい。
この構成によれば、植物体40の背丈に応じてノズル11の地面に対する高さを調節することにより、植物体40の背丈によらず、ノズル11と植物体40との距離を同程度にすることが可能である。その結果、ノズル11から吹き出したミストのうち植物体40に到達する割合を、植物体40の背丈によらず、同程度にすることが可能である。また、ノズル11と植物体40との距離を、植物体40の背丈によらずほぼ一定にすれば、外殻20に外気を取り入れた場合であって、風が外殻20に吹き込むことによってミストが流されたとしても、ミストの散布範囲がほぼ一定に保たれる。
第6態様に係る農業用ハウス30、30Aでは、第1~第5態様のいずれかにおいて、気流形成装置15が作り出す気流の速度分布を変更する変更装置16を備えていてもよい。
この構成によれば、ミストの気化により生じた冷気を必要とする場所に送ることが可能であり、とくに植物体40の背丈に応じて気流の速度分布を変更することによって、ミストの気化により生じた冷気を植物体40に接触させることが可能である。すなわち、気流の速度分布が変更可能であることにより、冷気との接触を必要とする植物体40に向けて冷気を運ぶことが可能であり、結果的に冷熱を植物体40の冷却に効率よく利用することが可能になる。
第7態様に係る農業用ハウス30Aは、第1~第6態様のいずれかにおいて、撮影装置54と制御装置50とを備えることが望ましい。撮影装置54は、第1領域A1の少なくとも一部を視野として撮影する。制御装置50は、撮影装置54が撮影した画像から植物体40の濡れ状態の評価値を求め、濡れ状態の評価値に基づいて植物体40を栽培する環境を調節するための設備(散水装置、カーテン、ミストを発生させる装置、気流を作り出す装置など)を制御する。
すなわち、撮影装置54が撮影した画像から求めた植物体40の濡れ状態の評価値に応じて植物体40を栽培する環境を調節することが可能である。そのため、植物体40の過剰に濡れることにより生じる植物体40の障害が回避できる可能性が高くなる。たとえば、植物体40の濡れ状態を適正化することが可能であり、植物体40を濡らす必要がないとき、あるいは植物体40を濡らすべきではないときに、制御装置50は、ミストを発生させないという制御が可能である。そのため、ミストを発生させる設備が無駄に稼働しないから省エネルギーであり、またミストの発生に用いる液体の消費量が低減される。
第8態様に係る農業用ハウス30Aでは、第7態様において、撮影装置54は、複数のノズル11のうちの少なくとも1つのノズル11と結合されていることが望ましい。
すなわち、撮影装置54がノズル11に結合されるから、ミストによる植物体40の濡れ状態がおおむね一定の撮影条件で監視される。その結果、撮影装置54が撮影した画像に基づく植物体40の濡れ状態の評価値の信頼性が高まる。
第9態様に係る農業用ハウス30Aは、第7又は第8態様において、植物体40の濡れ状態を模擬するように構成された模擬部材41を備えることが望ましい。模擬部材41は、撮影装置54の視野内に位置するように撮影装置54と結合されていることが望ましい。
すなわち、模擬部材41は撮影装置54との関係が一定であるから、実際の植物体40に付着したミストを撮影する場合に比べて、植物体40の濡れ状態の評価値のばらつきが低減される。
なお、上述した構成例は本発明の一例である。このため、本発明は、上述した構成例に限定されることはなく、上述した構成例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。
11 ノズル
14 調節装置
15 気流形成装置
16 変更装置
20 外殻
30 農業用ハウス
30A 農業用ハウス
40 植物体
41 模擬部材
54 撮影装置
A1 第1領域
A2 第2領域
14 調節装置
15 気流形成装置
16 変更装置
20 外殻
30 農業用ハウス
30A 農業用ハウス
40 植物体
41 模擬部材
54 撮影装置
A1 第1領域
A2 第2領域
Claims (9)
- 複数の植物体が栽培される空間を囲むように配置される外殻と、
前記外殻の内部において前記植物体が栽培される地面より上方に設置され、かつ液体を微粒子化したミストを発生させる複数のノズルと、
前記外殻の内部に気流を作り出す気流形成装置とを備えており、
前記複数のノズルは、
前記複数のノズルからそれぞれ発生した後に前記地面に達する前記ミストの密度に基づいて、前記密度が第1の基準値以上である複数の第1領域と前記密度が前記第1の基準値より小さい第2の基準値以下である複数の第2領域とに、前記地面が区分され、かつ前記複数の第2領域のそれぞれに前記複数の第1領域のうちの少なくとも1つの第1領域が隣り合うように配置されており、
前記気流形成装置は、
前記複数の第2領域それぞれの上方空間に、前記複数の第1領域のうち前記複数の第2領域それぞれに隣り合っている第1領域に達するミストの気化で生じた冷気を移動させる気流を作り出すように構成されている
ことを特徴とする農業用ハウス。 - 前記複数のノズルは列をなすように配置されており、
前記複数のノズルが列をなして並ぶ一方向において、前記複数の第1領域と前記複数の第2領域とが交互に形成される
請求項1記載の農業用ハウス。 - 前記複数のノズルは、粒子径の最頻値が10[μm]以上かつ100[μm]以下であるミストを発生させるように構成されている請求項1又は2記載の農業用ハウス。
- 前記外殻は、前記地面に沿った断面が矩形状であって、
前記複数のノズルは、前記地面に沿った前記外殻の長手方向に、前記複数の第1領域と前記複数の第2領域とが並ぶように配置されている請求項1~3のいずれか1項に記載の農業用ハウス。 - 前記複数のノズルの前記地面に対する高さを調節する調節装置をさらに備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の農業用ハウス。 - 前記気流形成装置が作り出す前記気流の速度分布を変更する変更装置をさらに備える
請求項1~5のいずれか1項に記載の農業用ハウス。 - 前記第1領域の少なくとも一部を視野として撮影する撮影装置と、
前記撮影装置が撮影した画像から前記植物体の濡れ状態の評価値を求め、前記濡れ状態の評価値に基づいて前記植物体を栽培する環境を調節するための設備を制御する制御装置とをさらに備える
請求項1~6のいずれか1項に記載の農業用ハウス。 - 前記撮影装置は、前記複数のノズルのうちの少なくとも1つのノズルと結合されている
請求項7記載の農業用ハウス。 - 前記植物体の濡れ状態を模擬するように構成された模擬部材をさらに備え、
前記模擬部材は、前記撮影装置の前記視野内に位置するように前記撮影装置と結合されている
請求項7又は8記載の農業用ハウス。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17850557 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018539554 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17850557 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |