JP2004298055A

JP2004298055A - Culture solution production and supply system

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Publication number: JP2004298055A
Application number: JP2003093857A
Authority: JP
Inventors: Etsuyo Sasagawa; 悦世笹川; Hiroshi Takano; 浩高野; Fumito Ishizu; 文人石津; Masaru Kitagawa; 優北川; Minoru Miyazaki; 稔宮崎; Mitsuru Tanaka; 充田中
Original assignee: TANAKA SHUBYO KK; Shimane Prefecture
Current assignee: TANAKA SHUBYO KK; Shimane Prefecture
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP3845668B2

Abstract

【課題】作製される培養液の肥料濃度を目標肥料濃度に高精度で一致させる培養液の作製供給システムを提供することを課題としている。
【解決手段】液肥３と希釈用の原水１とを合流させて下流側に送出する供給路中に設けられ、両液１，３が合流した液を濾過する濾過部２８をケース３１内にフィルタエレメント２９を収容して構成するとともに、液肥３と原水１とを均一に混合させて培養液を作製せしめる混合機と兼用させ、濾過部２８によって混合された培養液の電気伝導度を電気伝導度測定装置３２によって測定し、測定される電気伝導度に比例させて液肥３を供給路に供給する液肥ポンプ１３の駆動を制御し、培養液の肥料濃度を目標肥料濃度に一致させる。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a culture solution production / supply system that makes the fertilizer concentration of a produced culture solution match the target fertilizer concentration with high accuracy.
A filter unit is provided in a supply path provided in a supply path for combining a liquid fertilizer 3 and raw water for dilution 1 and sending the combined liquid to a downstream side, and filtering a liquid in which the two liquids 1 and 3 are combined. In addition to containing the element 29, the liquid fertilizer 3 and the raw water 1 are mixed uniformly to also serve as a mixer for producing a culture solution, and the electric conductivity of the culture solution mixed by the filtration unit 28 is used as the electric conductivity. The drive of the liquid fertilizer pump 13 that supplies the liquid fertilizer 3 to the supply path is controlled in proportion to the measured electric conductivity measured by the measuring device 32, and the fertilizer concentration of the culture solution is made to coincide with the target fertilizer concentration.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、培養液を作製して供給する培養液の作製供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来希釈用の水（原水）と液肥とを混合した培培養液（培養液）を培養液供給用チューブから培地に滴下し、該培養液を培地に拡散・浸透させ、施肥と灌水とを同時に行う培養液栽培が公知となっている。また上記培養液を作製する培養液作製システムとして、ポンプ等によって供給される原水に、ポンプによって供給される液肥を混合させるものが公知となっている。
【０００３】
そして上記培養液作製システムにおいては、原水と液肥とをタンク内に供給して混合するとともに、該タンク内の培養液の肥料濃度を、培養液の電気伝導度（ＥＣ）によって測定し、このＥＣの値（ＥＣ値）に基づいて、タンクに原水を供給するポンプの駆動と、タンクに液肥を供給するポンプの駆動とを制御し、タンク内の培養液のＥＣ値を一定に維持して、作製される培養液の肥料濃度を一定に維持する電気伝導度比例制御（ＥＣ比例制御）を備えたものが公知となっている（例えば特許文献１及び特許文献２の図１参照）。
【０００４】
これは培養液の上記ＥＣ値が、培養液の肥料濃度に比例するため、肥料濃度の値の代理値としてＥＣ値を使用する制御である。また原水の流量を測定し、原水の流量に比例して液肥の供給量が増加するように液肥を供給するポンプの駆動を制御し、作製される培養液の肥料濃度を一定に維持する流量比例制御を備えたものが公知となっている（例えば特許文献２の図２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２８９２２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５９２２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方上記ＥＣ比例制御は、タンク内の培養液のＥＣ値に基づく制御であるため、ＥＣ値の測定をリアルタイムに、且つ正確に行う必要がある。しかし原水と液肥とを素早く、且つ培養液全体が一定濃度となるように混合する装置が無く、ＥＣ比例制御には遅れが発生する。
【０００７】
特に供給される原水の流量の変化量が大きい場合は、原水に添加すべき液肥の変化量が増加するため、原液と液肥の混合液は、各部の肥料濃度のばらつきが増大し、測定されるＥＣ値が安定せず、作製される培養液の濃度のばらつきが大きくなるという欠点があった。すなわちＥＣ比例制御は、原水の流量が大きく変化する環境での使用に、本質的に不向きであるといえる。
【０００８】
また流量比例制御は、原水の電気伝導度及び液肥の電気伝導度にばらつきがないことを前提とし、原水の流量に対して液肥の流量を比例させて原水に液肥を混合することによって培養液の電気伝導度、すなわち肥料濃度を一定にしようとするものである。このため単に原水の流量に対する液肥の流量の比率を一定に保つ制御であって、原水流量の変動がいかに大きくても、液肥の流量を原水流量の変動に追従させ、両者の混合割合を常に一定にする。
【０００９】
しかし、流量比例制御の機構には、混合の結果、実際に培養液の電気伝導度が目標電気伝導度に達したかを確認し、両者の差異を補正するように働く作用はなく、液肥の濃度（電気伝導度））にばらつきがあるときや、原水の電気伝導度にばらつきがあるときは作製した培養液の電気伝導度にもばらつきが現れる。すなわち流量比例制御は、培養液の電気伝導度（肥料濃度）を高精度で正確にしたい場合には、本質的に不向きであるといえる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の培養液の作製供給システムは、液肥３と希釈用の原水１とを合流させて下流側に送出する供給路中に、両液１，３が合流した液を濾過する濾過部２８を設け、該濾過部２８の下流側に原水１と液肥３とが混合された培養液を取出す培養液取出し部３３を設け、上記供給路に液肥３を供給する液肥ポンプ１３と、濾過部２８より下流側において培養液の電気伝導度を測定する電気伝導度測定装置３２と、液肥ポンプ１３の作動を制御するコントローラ４１とを備え、該コントローラ４１が、上記電気伝導度測定装置３２からのデータに基づき、培養液の電気伝導度を目標電気伝導度に一致維持させるように、測定される電気伝導度に比例させて液肥ポンプ１３の駆動を制御し、培養液の肥料濃度を目標肥料濃度に一致させる電気伝導度比例制御機能を有するものにおいて、上記濾過部２８を、ケース３１内にフィルタエレメント２９を収容して構成するとともに、液肥３と原水１との混合機と兼用させてなることを第１の特徴としている。
【００１１】
第２に供給路中に供給される原水１の流量を測定する流量センサ２４を設け、該流量センサ２４からのデータに基づき、原水１の流量に比例させて液肥ポンプ１３の駆動を制御し、作製される培養液の肥料濃度を目標肥料濃度に一致させる流量比例制御機能をコントローラ４１に設けたことを特徴としている。
【００１２】
第３に予め設定された原水１の流量の変動値より大きな原水１の流量変動時に、流量比例制御機能による液肥ポンプ１３の制御を行わせ、上記設定変動値より小さな原水１の流量変動時に電気伝導度比例制御機能による液肥ポンプ１３の制御を行わせる制御切換機能をコントローラ４１に設けたことを特徴としている。
【００１３】
第４に原水供給開始時から所定時間内は、流量比例制御機能による液肥ポンプ１３の制御を行わせる制御限定機能をコントローラ４１に設けたことを特徴としている。
【００１４】
第５に培養液取出し部３３を、培養液を外部に排出せしめる培養液取出し管３７と、該培養液取出し管３７と供給路との間に設けられる電磁弁３６とから構成し、電磁弁３６の入り切りをコントロールする電磁弁コントローラ４２を設けたことを特徴としている。
【００１５】
第６に供給路が管１４からなり、電磁弁３６と加圧ポンプ１１とを、電磁弁３６の入り作動時に加圧ポンプ１１が駆動され、電磁弁３６の切り作動時に加圧ポンプ１１が停止せしめられるように連係せしめたことを特徴としている。
【００１６】
第７に複数の培養液取出し部３３を設け、電磁弁コントローラ４２に、各培養液取出し部３３の電磁弁３６を、同時に複数の電磁弁３６が入り作動しないように、予め設定された順に排他的に入り作動させる排他制御機能と、各電磁弁３６の入り作動の順序を、入り作動開始時刻によって設定することができる開始時刻設定手段５７を設けたことを特徴としている。
【００１７】
第８に作製する培養液の目標肥料濃度又は該肥料濃度の代理値を、各培養液取出し部３３毎に設定することができる濃度設定手段５３を設けたことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の培養液の作製送出システムの概略ブロック図であり、図２は、作動の概要を示す線図である。本培養液の作製送出システムは、原水１を供給する原水供給装置２と、液肥３を供給する液肥供給装置４と、原水１と液肥３とを混合して培養液を作製して送出する混合装置６と、液肥供給装置４及び混合装置６の作動を制御する管理装置７とから構成されている。
【００１９】
上記原水供給装置４は、原水１が収容される原水タンク８と、原水タンク８内の原水１を加圧して送り出す加圧ポンプ９と、原水タンク８に供給される原水の濾過を行うフィルタ１１とから構成されており、フィルタ１１によって濾過されて原水タンク８内に収容されている原水１を加圧ポンプ９により外部に送り出す構造となっている。
【００２０】
上記液肥供給装置４は、液肥３が収容された液肥タンク１２と、液肥タンク１２内の液肥３を送り出す液肥ポンプ１３とからなり、液肥ポンプ１３の駆動によって液肥タンク１２内の液肥３を外部に送り出す構造となっている。なお本実施形態では液肥タンク１２が２つ設けられ、且つ液肥ポンプ１３が各液肥タンク１２に対応して２つ設けられているが、液肥タンク１２は１つ又は３つ以上でもよい。
【００２１】
上記混合装置６は、原水１及び液肥３を合流流通させて混合し下流側に送り出する混合管１４と、該混合管１４側において原水１及び液肥３が混合されて作製される培養液を外部に送出する培養液送出管１６とから構成され、混合管１４と培養液送出管１６とによって管状の供給路が形成せしめられている。そして上記混合管１４には、加圧ポンプ９の排水ポート側に接続される原水導入管１７が一体的に設けられており、加圧ポンプ９によって加圧された原水１が該原水導入管１７を介して導入され、培養液送出管１６側に圧送される。
【００２２】
なお混合管１４における、原水導入管１７より下流側には、混合管１４に導入された原水１を原水タンク８に戻す余水排出管１８が、余水弁１９を介して接続されており、余水弁１９の開度に応じて、原水導入管１７から混合管１４に送り出される余分な原水１が原水タンク８に戻される。
【００２３】
また混合管１４における余水排出管１８より下流側には、混合管１４内に存在する液体を排出させる排出管２１（図２においては省略）が、排出弁２２を介して接続されており、該排出弁２２を開くことによって、混合管１４内の上記液体を排出させることができる。
【００２４】
さらに混合管１４における排出管２１より下流側には、調節弁２３が設けられており、混合管１４内に供給される原水１の量を手動で調節することができる。そして混合管１４における調節弁２３より下流側には、流体の流量を検出することができる羽根車式の流量センサ２４が設けられており、該流量センサ２４によって調節弁２３により調節された後の混合管１４に導入される原水１の流量の測定が行われる。
【００２５】
一方混合管１４における流量センサ２４の下流側には、液肥供給ポンプ１３の出力（排液ポート）とパイプ２６を介して接続される液肥導入部２７が液肥供給ポンプ１３に対応して設けられており、該液肥導入部２７を介して液肥供給ポンプ１３から液肥が混合管１４内に導入供給され、培養液送出管１６側に圧送される。すなわち液肥３は原水１の流量の測定後に原水１に混入される。
【００２６】
そして混合管１４における液肥導入部２７の下流側に、上記液肥導入部２７から原水１に液肥３が混入された後の原水１と液肥３の混合液の濾過を行う混合液濾過部２８が設けられている。このとき混合液濾過部２８は、図３に示されるように、濾過用のエレメント（フィルタエレメント）２９がフィルタケース３１内に収容された構造となっており、流体をフィルタエレメント２９によって濾過して出力する構成となっている。
【００２７】
これにより混合管１４における混合液濾過部２８より下流側には、該混合液濾過部２８（フィルタエレメント２９）によって濾過された混合液のみが流通する。ただし混合液濾過部２８による濾過後の原水１と液肥３の混合液は、混合液濾過部２８による濾過工程（フィルタエレメント２９の通過及び通過後の合流工程）において原水１と液肥３とが均一に混合され、各部の肥料濃度が概ね均一な培養液となっている。
【００２８】
すなわち混合液濾過部２８は、上記濾過工程において両液１，３を混合する混合機能を備えており、混合機を兼用している。これにより混合管１４における混合液濾過部２８より下流側には、原水１と液肥３とが均一に混合されて作製された培養液が流通する。
【００２９】
そして混合管１４における混合液濾過部２８の下流側に、液体の電気伝導率（ＥＣ値）を測定するＥＣセンサ３２が設けられており、これにより上記のように作製された培養液のＥＣ値が測定される。このとき該培養液はＥＣセンサ３２によってＥＣ値が測定される時点では上記のように、原水１と液肥３とが均一に混合され各部の肥料濃度が概ね均一であるため、測定値のばらつきが少なく、測定値は正確である。
【００３０】
なお通常ＥＣ比例制御を行う場合のＥＣ値は、原水と液肥を樽に取り、十分に混合して得られた培養液のＥＣ値を測定して得られた値を使用する。このため所定量の原水と液肥とを、上記のように樽に取って得られた培養液と、上記フィルタエレメント２９を通過させることによって得られた本件の培養液のＥＣ値の測定を比較した。
【００３１】
この比較結果は、図４に示され、本件の培養液のＥＣ値は、樽に取って得られた培養液に比較して、若干の誤差を有するが、バラツキは同程度であり、後述するＥＣ比例制御に十分使用することが可能であると言える。すなわち上記混合液濾過部２８は十分な混合機能を備えているといえる。
【００３２】
一方ＥＣセンサ３２の下流側に前述の培養液送出管１６が、混合管１４に接続されて設けられており、該培養液送出管１６には、複数の自動培養液取出し管３７が、各止水弁３４を介して接続されている。このとき各自動培養液取出し管３７には電磁弁３６が設けられており、電磁弁３６の入り切りによって、各自動培養液取出し管３７からの培養液の送出が制御される。
【００３３】
すなわち自動培養液取出し管３７と電磁弁３６とによって、培養液送出管１６から培養液を外部に送出供給せしめる培養液取出し部３３が構成され、培養液送出管１６には、培養液取出し部３３が設けられている。そして各自動培養液取出し管３７には、培地への培養液供給機３０等が接続されており、各自動培養液取出し管３７を各別の培養液の供給先（培養液供給機３０等）に割り当て、入り作動させる電磁弁３６を切換えることによって、供給先を切り換えて培養液の送出供給を行うことができる。
【００３４】
なお各電磁弁３６は、入り作動により、培養液送出管１６から入り作動した電磁弁３６に対応する自動培養液取出し管３７に培養液を供給し、切り作動により、切り作動した電磁弁３６に対応する自動培養液取出し管３７への培養液の供給を停止させるように設定されている。
【００３５】
なお培養液送出管１６における最上流側の止水弁３４とＥＣセンサ３２との間には、手動散水ポート３８が設けられており、培養液送出管１６における手動散水ポート３８に対応する部分に設けられた手動散水弁３９によって、手動散水ポート３８側と自動培養液取出し管３７側とに送出される培養液の量を調節することができる。
【００３６】
そして手動散水ポート３８にホース等を接続し、手動散水ポート３８に培養液が送出されるように手動散水弁３９を設定することにより、上記ホース等を介して培養液を手動で散布することができる。
【００３７】
一方前述の管理装置７は、前述の液肥供給ポンプ１３の作動を制御するポンプコントローラ４１と、自動培養液取出し管３７の電磁弁３６及び加圧ポンプ９及び液肥供給ポンプ１３の作動を制御する送出制御コントローラ４２とを備えている。
【００３８】
上記ポンプコントローラ４１は、図５に示されるように、前述の流量センサ２４からの原水１の流量データに基づき、原水１の流量に比例して液肥３の供給量が増加するように液肥供給ポンプ９の駆動速度を制御する流量比例制御部４３と、前述のＥＣセンサ３２からの情報に基づき、測定された培養液のＥＣ値が、目標となるＥＣ値となるように、液肥供給ポンプ９の駆動速度を制御するＥＣ比例制御部４４とを備えており、すなわち液肥供給ポンプ９の駆動の制御用に、流量比例制御機能とＥＣ比例制御機能の２つの制御機能を備えている。
【００３９】
なおいずれの制御においても、作製される培養液のＥＣ値を目標とする目標ＥＣ値に一致維持させることにより、所定の肥料濃度（上記目標ＥＣ値に対応する）の培養液を作製することを目的としており、流量比例制御の場合、原水１の流量に比例させて液肥３の導入量を増減させることにより、ＥＣ比例制御の場合、作製される培養液のＥＣ値を測定してフィードバックさせて目標とする目標ＥＣ値に一致維持させるものである。
【００４０】
なお本ポンプコントローラ４１の流量比例制御は、図６に示されるように、液肥供給ポンプ９の機種により定められる定数（Ｋ１）と、比例定数（Ｋ２）とを予め設定し、目標ＥＣ値（一定に維持すべき肥料濃度に対応するＥＣ値＝ＥＣ０）と、予め測定した原水のＥＣ値（ＥＣ１）と、上記Ｋ１とＫ２とを掛け、このＫ１×Ｋ２×（ＥＣ０−ＥＣ１）を比例定数として、該比例定数に流量センサ２４のデータに基づく原水の流量Ｑを掛けて、液肥供給ポンプ９の駆動速度Ｐの算出を行う。
【００４１】
すなわち液肥供給ポンプ９の駆動速度Ｐを、Ｐ＝Ｋ１×Ｋ２×（ＥＣ０−ＥＣ１）×Ｑで算出し、算出結果に基づき液肥供給ポンプ１３を駆動する。このためＥＣ０の値を変更することによって、作製する培養液の肥料濃度を容易に変更することができる。
【００４２】
また本ポンプコントローラ４２のＥＣ比例制御は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）の２つのパターンのいずれか一方が採用され、本実施形態においては図７（Ｂ）のパターンが採用されている。
【００４３】
すなわち図７（Ａ）に示される制御を行う場合は、前述のＥＣセンサ３２の測定値（ＥＣ２）のデータと、目標ＥＣ値（ＥＣ０）のデータとをオペアンプからなる比較変換機４６に入力し、ＥＣ値の偏差（ΔＥＣ）を、ΔＥＣ＝｜ＥＣ０−ＥＣ２｜として演算し、この演算結果にオペアンプ４７の増幅率Ｇを掛け、現在の液肥供給ポンプ９の駆動速度Ｐ１に対する修正量を演算し、ＥＣ０＜ＥＣ２の場合には、液肥供給ポンプ９の駆動速度ＰをＰ＝Ｐ１−Ｇ×ΔＥＣとして算出し、ＥＣ０＞ＥＣ２の場合には、Ｐ＝Ｐ１＋Ｇ×ΔＥＣとして算出する。
【００４４】
そして算出結果に基づき算出結果に基づき液肥供給ポンプ９を駆動する。この場合もこのためＥＣ０の値を変更することによって、作製する培養液の肥料濃度を容易に変更することができる。
【００４５】
一方図７（Ｂ）に示される制御を行う場合は、まず図７（Ａ）の場合と同様に、ＥＣ２とＥＣ０のデータをオペアンプからなる比較器４７に入力し、ΔＥＣを、ΔＥＣ＝｜ＥＣ０−ＥＣ２｜として演算する。そして前述の流量比例制御の場合のＫ１とＫ２と流量センサ２４のデータに基づく原水の流量Ｑとを掛け比例定数とし、ＥＣ０＜ＥＣ２の場合には、液肥供給ポンプの駆動速度ＰをＰ＝Ｋ１×Ｋ２×（ＥＣ０−ΔＥＣーＥＣ１）×Ｑとして算出し、ＥＣ０＞ＥＣ２の場合には、Ｐ＝Ｋ１×Ｋ２×（ＥＣ０＋ΔＥＣーＥＣ１）×Ｑとして算出する。なおＥＣ１は、前述の流量比例制御の場合と同様に予め測定した原水のＥＣ値である。
【００４６】
そして算出結果に基づき算出結果に基づき液肥供給ポンプ９を駆動する。この場合もＥＣ０の値を変更することによって、作製する培養液の肥料濃度を容易に変更することができる。
【００４７】
なお、原水のＥＣ値を制御のパラメータとして使用するのは、原水として使用される水道水、あるいは河川水、地下水には肥料成分に相当する、あるいは、これに近い成分が溶解しており、原水は所定のＥＣ値を持つ（極弱い液肥としての機能を持つ）ためである。このためＥＣ０≦ＥＣ１すなわち目標ＥＣが原水ＥＣよりも小さい値に設定された場合は当然ながらＰ＝０すなわち液肥の混入は強制的に行われない。
【００４８】
ポンプコントローラ４１は以上のように液肥供給ポンプ９の駆動を制御し、いずれの場合も培養液の肥料濃度をほぼ一定に維持することができる。特にＥＣセンサ３２により前述のように各部の濃度が略均一な培養液の測定を行うため、測定される培養液のＥＣ値（ＥＣ２）は正確であり、ＥＣ比例制御により、培養液の肥料濃度維持を高精度で行うことができる。
【００４９】
一方従来技術の項で説明したように、ＥＣ比例制御は、原水１の流量が大きく変化する環境での使用に対して、流量比例制御は、培養液の電気伝導度（肥料濃度）を高精度で正確にしたい場合に、本質的に不向きであるといえる。これは短時間に原水流量が大きく変化する場合、液肥３の供給量を短時間で増減させる必要があり、ＥＣ比例制御における制御の遅れの悪影響が大きく出るためであり、本件においても上記問題を本質的に避けることはできない。
【００５０】
このため本ポンプコントローラ４１には、図５に示されるように、原水１の流量の変化率に応じて流量比例制御とＥＣ比例制御とを切り換えて行わせる制御切換部４８が設けられている。該制御切換部４８は、オペアンプからなる比較器４９に、原水１の流量から演算される流速の時間微分により得られる原水１の流量の変化率と、予め設定（入力）されている変化率とが入力され、比較器４９の出力がＡＮＤ回路５１に入力されて構成されている。
【００５１】
そして比較器４９の出力が前述の比較器４７からの出力を入り切りするスイッチ５２側に接続されており、ＡＮＤ回路５１がスイッチ５２を入り切りを比較器４９からの出力、すなわち原水１の流量の変化率と所定値（予め設定されている変化率の値）との比較結果に基づき切り換えられ、変化率が所定値以上の場合に、スイッチ５２が切り作動され、流量比例制御が行われ、変化率が所定値未満の場合に、スイッチ５２が入り作動されＥＣ比例制御が行われる。
【００５２】
これにより加圧ポンプ９の駆動が開始され、原水１が供給される際も、原水１の流量が０から急激に増加することとなるため、流量の変化率が所定値以下に安定するまでは、所定時間の間、流量比例制御が行われ、すなわち上記制御切換部４８による上記のような制御切換機能には、原水１の供給開始時から所定時間内は、流量比例制御を行わせる制御限定機能が含まれる。
【００５３】
ただしポンプコントローラ４１側にタイマ（図示せず）を設け、制御限定機能を、原水１の供給開始時から所定時間内は、原水１の流量に関係なく強制的に流量比例制御を行わせるように構成してもよい。この場合は、例えば図８のフローチャートに示されるように、ステップＳ１において、加圧ポンプ９のＯＮ，ＯＦＦをチェックし、ＯＮ（入り）の場合は、ステップＳ２に進み、流量比例制御を開始させ、ステップＳ３に進み、前述のタイマを作動させる。
【００５４】
その後ステップＳ４においてタイマの終了を待ち、タイマの終了後は、ステップＳ５において原水流量の変化率を演算し、ステップＳ６に進み、ステップＳ５で演算された変化率が所定値以上か、所定値未満かをチェックし、変化率が所定値以上の場合に、ステップＳ７に進み、前述の流量比例制御を行い、変化率が所定値未満の場合に、ステップＳ８に進み、前述のＥＣ比例制御を行う。
【００５５】
以上によりいずれの場合も、図９に示されるように、培養液の作製開始時期（加圧ポンプ９の稼動開始時）の原水１の導入直後から所定時間内の期間Ａは、ＥＣセンサ３２による測定値が安定しないため、流量比例制御が行われ、その後原水１の流量の変化率が所定値より大きいＢの期間は、流量比例制御が継続して行われることにより、短時間で目標とするＥＣ値に近い培養液が作製される。
【００５６】
ただし前述のように流量比例制御では、高精度に培養液の電気伝導度を所定の値に維持することは困難であり、このためその後原水１の流量の変化率が安定して所定値未満となるＣの期間においては、ＥＣ比例制御が行われ、培養液のＥＣ値を微妙にコントロールし、目標とするＥＣ値により近いＥＣ値を有する培養液が作製される。
【００５７】
特に原水１の流量変化が少なく、原水１に添加すべき液肥３の量を微妙にコントロールする必要がある場合は、ＥＣ比例制御が行われ、原水１の流量の変化が大きく、原水１に添加すべき液肥３の変化量が大きいケースでは、流量比例制御が行われるため、培養液の肥料濃度維持を特に高精度で行うことができる。
【００５８】
一方前述の送出制御コントローラ４２は、前述のポンプコントローラ４１側に接続されており、図１０に示されるように作製される培養液の目標ＥＣ値（目標肥料濃度）を入力することができる入力部５３が、各自動培養液取出し管３７に対応して設けられているとともに、各自動培養液取出し管３７の電磁弁３６をそれぞれ、独立して入り切りすることができるように構成されている。
【００５９】
ただし送出制御コントローラ４２には、複数の電磁弁３６が同時に入り作動することを規制する排他制御部５５が設けられており、該排他制御部５５による排他制御機能によって、複数の電磁弁３６の同時に入り作動が規制され、複数の自動培養液取出し管３７に同時に培養液が供給されることが規制されている。
【００６０】
そしてＯＲ回路５４によって、いずれかの電磁弁３６の入り作動に伴い加圧ポンプ９を入り作動させるとともに、ＯＲ回路５６によって液肥供給ポンプ１３を入り作動させ、上記電磁弁３６の切り作動に伴い加圧ポンプ９及び液肥供給ポンプ１３の駆動を停止させるように構成されている。
【００６１】
すなわち所定の自動培養液取出し管３７への培養液の送出時には、他の自動培養液取出し管３７への培養液の送出は行われないため、当該自動培養液取出し管３７に出力する培養液が専用に作製される。そしてこのとき作製される培養液の目標ＥＣ値は、入力部５３から入力されるＥＣ値となり、所定の自動培養液取出し管３７には、入力部５３から入力されるＥＣ値に基づく肥料濃度の培養液が、その都度作製されて供給される。
【００６２】
なお上記排他制御機能には、作動電磁弁記憶機能も設けられており、設定等のミスにより、複数の電磁弁３６が同時に駆動する設定が行われた場合には、電磁弁３６を順次入り作動させる。
【００６３】
すなわち上記作動電磁弁記憶機能により、所定の電磁弁３６の入り作動中に、他の電磁弁３６の入り指示が行われた場合、入り指示が行われた電磁弁３６を、入り指示の時刻が早い順に記憶するとともに、入り指示の時刻が早い順に優先順位を高く設定し、優先順位の高い順に、直前に入り作動している電磁弁３６が停止せしめられた後に電磁弁３６を入り作動させる。
【００６４】
そして上記送出制御コントローラ４２には、予め設定された時刻になると、電気信号を出力する時刻検出装置５７が、各電磁弁３６に対してそれぞれ設けられている。なお該時刻検出装置５７として、例えばアナログ式の目覚し時計のように、設定された時間にスイッチが入り作動するアナログタイプのものや、クロックカウントにより所定時刻を検出してデータ出力するデジタルタイプのもの等が考えられる。
【００６５】
さらに上記送出制御コントローラ４２には、各時刻検出装置５７に対応して、時刻検出装置５７から上記電気信号が出力されると、該電気信号の出力時点（時刻）から所定時間の間、対応する電磁弁３６を入り作動させる時間を設定する時間保持設定装置（タイマ設定器）５８も時刻検出装置５７に対応して設けられている。
【００６６】
そして各タイマ設定器５８に対して、タイマ設定器５８によって設定された時間をカウントするタイマ５９が設けられている。なお各タイマ設定器５８とタイマ５９は、独立して各電磁弁３６の入り作動時間を設定することができる。
【００６７】
以上に示される送出制御コントローラ４２によって、各自動培養液取出し管３７毎に、時刻検出装置５７において設定された所定の時刻から、所定の時間、予め設定されたＥＣ値の培養液を供給することができ、すなわち作業者は、培養液を培地に滴下させるチューブ等を所定の自動培養液取出し管３７に接続することによって、作業者が設定した培地位置毎に、異なるＥＣ値の培養液を容易に供給することができる。
【００６８】
また各自動培養液取出し管３７毎に時刻検出装置５７とタイマ設定器５８，タイマ５９とＥＣ値の入力部５３とが設けられているため、自動培養液取出し管３７から送出させる培養液の送出開始及び停止時間，作製される培養液のＥＣ値を容易に設定することができる。このとき作製される培養液の肥料濃度は前述のように所定の肥料濃度に高精度に一致する。
【００６９】
そしてこの際前述の排他制御機能により、同時に他の自動培養液取出し管３７に培養液が供給されることは無い。また誤って同時に電磁弁３６が入り作動する設定を行った場合も、作動電磁弁記憶機能により、優先順位の高い順（入り指示の行われた時間が早い順）に、直前に入り作動している電磁弁３６が停止せしめられた後に電磁弁３６が入り作動せしめられ、同時に他の自動培養液取出し管３７に培養液が供給されることは無い。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明の構造によると、濾過部の下流側には、濾過部（フィルタエレメント）によって濾過された液肥と原水との混合液のみが流通し、この混合液の電気伝導率が、電気伝導度測定装置によって測定される。
【００７１】
ただし濾過部は液肥と原液の混合機を兼ねており、濾過部による濾過後の原液と液肥の混合液は、濾過時のフィルタエレメントの通過及び通過後の合流工程において原液と液肥とが均一に混合されており、別途混合機等を設けることなく、各部の肥料濃度が概ね均一な培養液となっている。
【００７２】
このため電気伝導度測定装置によって測定される培養液の電気伝導率は、培養液の部分的なばらつきが少ないため正確であり、目標とする肥料濃度を有する培養液を、簡単な構造の装置で高精度に作製することができるという効果がある。
【００７３】
また原水の流量センサを設け、コントローラに流量比例制御機能を設けることによって、培養液の作製をケースに応じて、前述の電気伝導度比例制御機能と流量比例制御機能とを使い分けることができ、目標とする肥料濃度を有する培養液を、より高精度に作製することが可能となる。
【００７４】
このためコントローラに制御切換機能を設け、原水の流量の変動値に基づき、所定の変動値に対応する流量の変動より大きな流量変動時に流量比例制御機能による液肥ポンプの制御を、上記流量の変動より小さな流量変動時に電気伝導度比例制御機能による液肥ポンプの制御を行わせることにより、原水の流量変化が少なく、原水に添加すべき液肥の量を微妙にコントロールする必要がある場合は、電気伝導度比例制御が行われ、原水の流量の変化が大きく、原水に添加すべき液肥の変化量が大きいケースでは、流量比例制御が行われるため、培養液の肥料濃度維持を特に高精度で行うことができる。
【００７５】
さらにコントローラに制御限定機能を設けることにより、電気伝導度の測定に必ず大きな遅れが生じる培養液の作製開始時期（原水供給開始時）に、流量比例制御によって液肥ポンプの制御を行わせることができ、培養液の作製開始時に目標肥料濃度に近い培養液を容易に作製することができる他、作製される培養液のＥＣ値が安定する加圧ポンプの稼動開始直後から、前述の制御切換機能を作動させることにより、目標とする肥料濃度により近い肥料濃度を有する培養液を円滑に、且つ素早く作製することができる。
【００７６】
一方培養液取出し部を、培養液取出し管と電磁弁コントローラによりコントロールされる電磁弁とから構成することによって、培養液の液収容体からの取り出しを電磁弁コントローラを介して容易にコントロールして行うことができる。
【００７７】
そして管からなる供給路において、電磁弁の入り作動時に加圧ポンプを駆動し、電磁弁の切り作動時に加圧ポンプを停止せしめることによって、培養液取出し管を介して培養液を外部に送出せしめる毎に、培養液を新規に作成することができ、培養液の管理を容易に行うことができる。
【００７８】
このため培養液取出し部を複数設け、電磁弁コントローラに、各培養液取出し部の電磁弁を、同時に複数の電磁弁が入り作動しないように、予め設定された順に排他的に入り作動させる排他制御機能と、各電磁弁の入り作動の順序を、入り作動開始時刻によって設定することができる開始時刻設定手段を設けることによって、各培養液取出し部に対して専用の培養液を作製して所定の順序で、液収容体側から送り出すことができる。
【００７９】
このとき各電磁弁の入り作動の順序を入り作動開始時刻によって設定することができる開始時刻設定手段を設けることにより、各培養液取出し部への培養液の送り出しシーケンスを容易に設定することができるという利点もある。
【００８０】
そして濃度設定手段を設け、作製される培養液の目標となる肥料濃度又は該肥料濃度の代理値を、各入り作動する電磁弁毎に設定することができるように構成することによって、複数の培養液取出し部から、所定のシーケンスで、それぞれ異なった肥料濃度の培養液を送出させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本培養液の作製送出システムの概略ブロック図である。
【図２】本培養液の作製送出システムの作動の概要を示す線図である。
【図３】混合液濾過部の構造を示す概略図である。
【図４】本システムにおけるＥＣ値の測定結果のサンプルを示すグラフ図である。
【図５】ポンプコントローラの概略ブロック図である。
【図６】流量比例制御の制御状態を示す概略図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）はＥＣ比例制御の制御状態を示す概略図である。
【図８】他の制御切換機能のフローチャート図である。
【図９】養液作成時の原水の流量，加圧ポンプの駆動速度，ＥＣ値を示すグラフ図である。
【図１０】送出制御コントローラの概略ブロック図である。
【符号の説明】
１原水
３液肥
１１加圧ポンプ
１３液肥供給ポンプ（液肥ポンプ）
２４流量センサ
２８混合液濾過部（濾過部）
２９フィルタエレメント
３１フィルタケース（ケース）
３２ＥＣセンサ（電気伝導度測定装置）
３３培養液取出し部
３６電磁弁
３７自動培養液取出し管（培養液取出し管）
４１ポンプコントローラ（コントローラ）
４２送出制御コントローラ（電磁弁コントローラ）
５３入力部（濃度設定手段）
５７時刻検出装置（開始時刻設定手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a culture solution production and supply system for producing and supplying a culture solution.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a culture medium (culture medium) obtained by mixing water for dilution (raw water) and liquid fertilizer is dropped into the culture medium from the culture medium supply tube, and the culture medium is diffused and penetrated into the culture medium. The culture cultivation to be performed is known. Further, as a culture solution production system for producing the above-mentioned culture solution, a system in which liquid fertilizer supplied by a pump is mixed with raw water supplied by a pump or the like is known.
[0003]
In the culture solution production system, the raw water and the liquid fertilizer are supplied into the tank and mixed, and the fertilizer concentration of the culture solution in the tank is measured by the electric conductivity (EC) of the culture solution. Based on the value (EC value), the drive of the pump for supplying the raw water to the tank and the drive of the pump for supplying the liquid fertilizer to the tank are controlled, and the EC value of the culture solution in the tank is maintained constant. It is known to provide an electric conductivity proportional control (EC proportional control) for maintaining a constant fertilizer concentration of a produced culture solution (see, for example, FIG. 1 of Patent Documents 1 and 2).
[0004]
This is a control that uses the EC value as a substitute for the value of the fertilizer concentration because the EC value of the culture solution is proportional to the fertilizer concentration of the culture solution. It also measures the flow rate of the raw water, controls the drive of the pump that supplies the liquid fertilizer so that the supply rate of the liquid fertilizer increases in proportion to the flow rate of the raw water, and maintains the fertilizer concentration in the produced culture solution at a constant flow rate. A device with control is known (for example, see FIG. 2 of Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-228922 A
[Patent Document 2]
JP 2002-159228 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, since the EC proportional control is control based on the EC value of the culture solution in the tank, it is necessary to measure the EC value in real time and accurately. However, there is no device for mixing raw water and liquid fertilizer quickly and so that the whole culture solution has a constant concentration, and thus delay occurs in EC proportional control.
[0007]
In particular, when the amount of change in the flow rate of the supplied raw water is large, the amount of change in the liquid fertilizer to be added to the raw water increases, so that the mixed liquid of the raw liquid and the liquid fertilizer has a variation in the fertilizer concentration of each part, which is measured. There is a drawback that the EC value is not stable and the concentration of the culture solution to be prepared varies widely. That is, the EC proportional control is essentially unsuitable for use in an environment where the flow rate of raw water changes greatly.
[0008]
The flow rate proportional control assumes that there is no variation in the electric conductivity of the raw water and the electric conductivity of the liquid fertilizer, and mixes the liquid fertilizer with the raw water by making the flow rate of the liquid fertilizer proportional to the flow rate of the raw water. It is intended to keep the electric conductivity, that is, the fertilizer concentration constant. For this reason, it is a control that simply keeps the ratio of the flow rate of the liquid manure to the flow rate of the raw water constant.No matter how large the fluctuation of the flow rate of the raw water, the flow rate of the liquid fertilizer follows the fluctuation of the flow rate of the raw water, and the mixing ratio of both is always constant. To
[0009]
However, the mechanism of flow rate proportional control does not work to confirm whether the electric conductivity of the culture solution has actually reached the target electric conductivity as a result of mixing, and does not act to correct the difference between the two. When the concentration (electric conductivity) varies, or when the electric conductivity of raw water varies, the electrical conductivity of the prepared culture solution also varies. That is, it can be said that the flow rate proportional control is essentially unsuitable when the electric conductivity (fertilizer concentration) of the culture solution is desired to be high and accurate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The system for producing and supplying a culture solution according to the present invention for solving the above-mentioned problem is a solution in which the two solutions 1 and 3 are combined in a supply path that combines the liquid fertilizer 3 and the raw water 1 for dilution and sends them downstream. A liquid fertilizer pump for supplying a liquid fertilizer 3 to the above-mentioned supply path; a filtration unit 28 for filtering the liquid fertilizer; 13, an electrical conductivity measuring device 32 for measuring the electrical conductivity of the culture solution downstream of the filtration unit 28, and a controller 41 for controlling the operation of the liquid fertilizer pump 13. Based on the data from the measuring device 32, the driving of the liquid fertilizer pump 13 is controlled in proportion to the measured electric conductivity so that the electric conductivity of the culture solution is maintained at the target electric conductivity. Target fertilizer concentration In the filter having the electric conductivity proportional control function, the filter unit 28 is configured by accommodating the filter element 29 in the case 31 and is also used as a mixer of the liquid fertilizer 3 and the raw water 1. Is the first feature.
[0011]
Secondly, a flow sensor 24 for measuring the flow rate of the raw water 1 supplied into the supply path is provided, and based on data from the flow sensor 24, the drive of the liquid fertilizer pump 13 is controlled in proportion to the flow rate of the raw water 1, The controller 41 is provided with a flow rate proportional control function for matching the fertilizer concentration of the produced culture solution to the target fertilizer concentration.
[0012]
Thirdly, when the flow rate of the raw water 1 is larger than the preset fluctuation value of the flow rate of the raw water 1, the liquid fertilizer pump 13 is controlled by the flow proportional control function. The controller 41 is provided with a control switching function for controlling the liquid fertilizer pump 13 by the conductivity proportional control function.
[0013]
Fourth, the controller 41 is provided with a control limitation function for controlling the liquid fertilizer pump 13 by the flow rate proportional control function within a predetermined time from the start of raw water supply.
[0014]
Fifth, the culture solution take-out section 33 is composed of a culture solution take-out tube 37 for discharging the culture solution to the outside, and a solenoid valve 36 provided between the culture solution take-out tube 37 and the supply path. And a solenoid valve controller 42 for controlling the turning on and off.
[0015]
Sixth, the supply path is made up of the pipe 14, and the electromagnetic valve 36 and the pressurizing pump 11 are driven when the electromagnetic valve 36 is turned on, and the pressurizing pump 11 is stopped when the electromagnetic valve 36 is turned off. The feature is that they are linked so that they can be squeezed.
[0016]
Seventh, a plurality of culture medium take-out sections 33 are provided, and the solenoid valves 36 of the culture medium take-out sections 33 are mutually exclusive in the electromagnetic valve controller 42 in a predetermined order so that the plurality of electromagnetic valves 36 do not enter and operate simultaneously. It is characterized in that an exclusive control function for performing the on-coming operation and a start time setting means 57 capable of setting the on-coming operation order of each solenoid valve 36 by the on-coming operation start time are provided.
[0017]
Eighth, the present invention is characterized in that a concentration setting means 53 capable of setting a target fertilizer concentration of a culture solution to be produced or a proxy value of the fertilizer concentration for each culture solution take-out section 33 is provided.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic block diagram of a culture solution production and delivery system of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an outline of operation. The system for producing and sending the main culture solution includes a raw water supply device 2 for supplying the raw water 1, a liquid fertilizer supply device 4 for supplying the liquid fertilizer 3, and a mixing system for preparing and sending the culture solution by mixing the raw water 1 and the liquid fertilizer 3. It comprises a device 6 and a management device 7 for controlling the operation of the liquid fertilizer supply device 4 and the mixing device 6.
[0019]
The raw water supply device 4 includes a raw water tank 8 in which the raw water 1 is stored, a pressurizing pump 9 that pressurizes and sends the raw water 1 in the raw water tank 8, and a filter 11 that filters the raw water supplied to the raw water tank 8. The raw water 1, which is filtered by the filter 11 and stored in the raw water tank 8, is sent to the outside by the pressurizing pump 9.
[0020]
The liquid manure supply device 4 includes a liquid manure tank 12 containing the liquid manure 3 and a liquid manure pump 13 that sends out the liquid manure 3 in the liquid manure tank 12. The liquid manure 3 in the liquid manure tank 12 is externally driven by the liquid manure pump 13. It has a structure to send out. In the present embodiment, two liquid fertilizer tanks 12 are provided and two liquid fertilizer pumps 13 are provided corresponding to each liquid fertilizer tank 12, but one or three or more liquid fertilizer tanks 12 may be provided.
[0021]
The mixing device 6 mixes the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 in a combined flow, mixes and sends the mixture downstream, and a culture solution prepared by mixing the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 on the mixing tube 14 side. , And a mixing tube 14 and a culture solution delivery tube 16 form a tubular supply path. The mixing pipe 14 is provided integrally with a raw water introducing pipe 17 connected to the drain port side of the pressurizing pump 9, and the raw water 1 pressurized by the pressurizing pump 9 is supplied to the raw water introducing pipe 17. And fed under pressure to the culture solution delivery pipe 16 side.
[0022]
A spill discharge pipe 18 for returning the raw water 1 introduced into the mixing pipe 14 to the raw water tank 8 is connected via a spill valve 19 downstream of the raw water introduction pipe 17 in the mixing pipe 14. Excess raw water 1 sent out from the raw water introduction pipe 17 to the mixing pipe 14 is returned to the raw water tank 8 according to the opening degree of the spill valve 19.
[0023]
Further, a discharge pipe 21 (omitted in FIG. 2) for discharging the liquid present in the mixing pipe 14 is connected to a downstream side of the sewage discharge pipe 18 in the mixing pipe 14 via a discharge valve 22. The liquid in the mixing pipe 14 can be discharged by opening the discharge valve 22.
[0024]
Further, a control valve 23 is provided downstream of the discharge pipe 21 in the mixing pipe 14 so that the amount of the raw water 1 supplied into the mixing pipe 14 can be manually adjusted. An impeller-type flow sensor 24 capable of detecting the flow rate of the fluid is provided downstream of the control valve 23 in the mixing pipe 14, and the flow rate after being adjusted by the control valve 23 by the flow sensor 24 is provided. The flow rate of the raw water 1 introduced into the mixing pipe 14 is measured.
[0025]
On the other hand, on the downstream side of the flow rate sensor 24 in the mixing pipe 14, a liquid manure introduction unit 27 connected to the output (drainage port) of the liquid manure supply pump 13 via a pipe 26 is provided corresponding to the liquid manure supply pump 13. The liquid fertilizer is introduced into the mixing pipe 14 from the liquid fertilizer supply pump 13 through the liquid fertilizer introduction section 27, and is fed to the culture solution delivery pipe 16 side. That is, the liquid fertilizer 3 is mixed into the raw water 1 after measuring the flow rate of the raw water 1.
[0026]
In the mixing pipe 14 downstream of the liquid fertilizer introduction unit 27, a mixed liquid filtration unit 28 for filtering a mixed liquid of the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 after the liquid fertilizer 3 is mixed into the raw water 1 from the liquid fertilizer introduction unit 27 is provided. Have been. At this time, as shown in FIG. 3, the mixed liquid filtering section 28 has a structure in which a filtering element (filter element) 29 is accommodated in a filter case 31, and the fluid is filtered by the filter element 29. It is configured to output.
[0027]
Thus, only the mixed liquid filtered by the mixed liquid filtering section 28 (the filter element 29) flows downstream of the mixed liquid filtering section 28 in the mixing pipe 14. However, the mixed liquid of the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 after the filtration by the mixed liquid filtration unit 28 is uniform in the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 in the filtration step (the passing step of the filter element 29 and the merging step after the passage) by the mixed liquid filtration unit 28. And the fertilizer concentration in each part is almost uniform.
[0028]
That is, the mixed liquid filtration unit 28 has a mixing function of mixing the two liquids 1 and 3 in the filtration step, and also serves as a mixer. As a result, a culture solution produced by uniformly mixing the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 flows downstream of the mixed liquid filtration unit 28 in the mixing tube 14.
[0029]
An EC sensor 32 for measuring the electric conductivity (EC value) of the liquid is provided downstream of the mixed liquid filtration unit 28 in the mixing tube 14, whereby the EC value of the culture solution prepared as described above is provided. Is measured. At this time, at the time when the EC value is measured by the EC sensor 32, the raw water 1 and the liquid fertilizer 3 are uniformly mixed and the fertilizer concentration in each part is substantially uniform as described above. Less and the measurements are accurate.
[0030]
As the EC value in the case of performing the normal EC proportional control, a value obtained by measuring the EC value of a culture solution obtained by taking raw water and liquid fertilizer in a barrel and mixing them sufficiently is used. For this reason, the EC values of the culture solution obtained by taking a predetermined amount of raw water and liquid fertilizer into a barrel as described above and the culture solution of the present case obtained by passing through the filter element 29 were compared. .
[0031]
The result of this comparison is shown in FIG. 4, and the EC value of the culture solution of the present case has a slight error as compared with the culture solution obtained in a barrel, but the variation is almost the same, and will be described later. It can be said that it can be used sufficiently for EC proportional control. That is, it can be said that the mixed liquid filtering section 28 has a sufficient mixing function.
[0032]
On the other hand, on the downstream side of the EC sensor 32, the above-described culture solution delivery pipe 16 is provided so as to be connected to the mixing pipe 14. The culture solution delivery pipe 16 has a plurality of automatic culture fluid taking-out pipes 37, each of which has a stopper. It is connected via a water valve 34. At this time, an electromagnetic valve 36 is provided in each automatic culture medium take-out tube 37, and the supply of the culture medium from each automatic culture medium take-out tube 37 is controlled by turning on / off the electromagnetic valve 36.
[0033]
That is, the culture medium take-out section 33 for sending and supplying the culture medium from the culture medium delivery pipe 16 to the outside is constituted by the automatic culture medium take-out pipe 37 and the electromagnetic valve 36. Is provided. The culture medium supply device 30 or the like for the culture medium is connected to each automatic culture medium take-out tube 37, and each automatic culture medium take-up tube 37 is connected to a different culture medium supply destination (such as the culture medium supply device 30). By switching the electromagnetic valve 36 to be assigned to and operated to switch the supply destination, the culture medium can be sent and supplied.
[0034]
In addition, each solenoid valve 36 supplies the culture solution to the automatic culture medium take-out pipe 37 corresponding to the solenoid valve 36 that has entered and operated from the culture solution delivery pipe 16 by the entry operation, and the solenoid valve 36 that has been turned off by the cut operation. The supply of the culture solution to the corresponding automatic culture solution take-out tube 37 is set to be stopped.
[0035]
Note that a manual watering port 38 is provided between the water stop valve 34 on the most upstream side of the culture solution delivery pipe 16 and the EC sensor 32, and a portion corresponding to the manual watering port 38 in the culture solution delivery pipe 16. With the manual watering valve 39 provided, the amount of culture solution sent to the manual watering port 38 side and the automatic culture solution take-out pipe 37 side can be adjusted.
[0036]
Then, by connecting a hose or the like to the manual watering port 38 and setting the manual watering valve 39 so that the culture solution is sent out to the manual watering port 38, the culture solution can be manually sprayed through the hose or the like. it can.
[0037]
On the other hand, the management device 7 includes a pump controller 41 that controls the operation of the liquid fertilizer supply pump 13, and a transmission controller that controls the operations of the solenoid valve 36 and the pressurizing pump 9 of the automatic culture liquid take-out pipe 37 and the operation of the liquid fertilizer supply pump 13. And a control controller 42.
[0038]
As shown in FIG. 5, the pump controller 41 controls the liquid fertilizer supply pump so that the supply amount of the liquid fertilizer 3 increases in proportion to the flow rate of the raw water 1 based on the flow rate data of the raw water 1 from the flow rate sensor 24 described above. Based on the information from the flow rate proportional control unit 43 for controlling the driving speed of the EC 9 and the EC sensor 32, the EC value of the culture solution is adjusted so that the measured EC value of the culture solution becomes the target EC value. An EC proportional control unit 44 for controlling the drive speed is provided, that is, two control functions of a flow rate proportional control function and an EC proportional control function for controlling the driving of the liquid fertilizer supply pump 9 are provided.
[0039]
In any control, by maintaining the EC value of the culture solution to be produced at the target EC value, it is possible to produce a culture solution having a predetermined fertilizer concentration (corresponding to the target EC value). In the case of EC proportional control, the EC value of a culture solution to be produced is measured and fed back by increasing or decreasing the amount of liquid fertilizer 3 introduced in proportion to the flow rate of the raw water 1 in the case of flow rate proportional control. This is to maintain the target EC value in agreement with the target.
[0040]
As shown in FIG. 6, in the flow rate proportional control of the pump controller 41, a constant (K1) determined by the model of the liquid fertilizer supply pump 9 and a proportional constant (K2) are set in advance, and a target EC value (constant) is set. The EC value corresponding to the concentration of fertilizer to be maintained at EC0 = EC0), the EC value of raw water measured in advance (EC1), and the above K1 and K2 are multiplied, and this K1 × K2 × (EC0−EC1) is defined as a proportional constant. The drive speed P of the liquid manure supply pump 9 is calculated by multiplying the proportional constant by the flow rate Q of the raw water based on the data of the flow rate sensor 24.
[0041]
That is, the drive speed P of the liquid manure supply pump 9 is calculated by P = K1 × K2 × (EC0−EC1) × Q, and the liquid manure supply pump 13 is driven based on the calculation result. Therefore, by changing the value of EC0, the fertilizer concentration of the culture solution to be prepared can be easily changed.
[0042]
In the EC proportional control of the pump controller 42, one of the two patterns shown in FIGS. 7A and 7B is employed. In the present embodiment, the pattern shown in FIG. 7B is employed. I have.
[0043]
That is, when the control shown in FIG. 7A is performed, the data of the measured value (EC2) of the EC sensor 32 and the data of the target EC value (EC0) are input to the comparison converter 46 including an operational amplifier. , EC value deviation (ΔEC) as ΔEC = | EC0−EC2 |, multiplying the calculation result by the amplification factor G of the operational amplifier 47 to calculate the correction amount for the current driving speed P1 of the liquid fertilizer supply pump 9. , EC0 <EC2, the driving speed P of the liquid manure supply pump 9 is calculated as P = P1-G × ΔEC, and if EC0> EC2, P = P1 + G × ΔEC.
[0044]
Then, the liquid fertilizer supply pump 9 is driven based on the calculation result. Also in this case, by changing the value of EC0, the fertilizer concentration of the culture solution to be prepared can be easily changed.
[0045]
On the other hand, when performing the control shown in FIG. 7 (B), first, as in the case of FIG. 7 (A), the data of EC2 and EC0 are input to a comparator 47 composed of an operational amplifier, and ΔEC is converted into ΔEC = | EC0 -EC2 | Then, K1 and K2 in the flow rate proportional control described above are multiplied by the flow rate Q of the raw water based on the data of the flow rate sensor 24 to obtain a proportionality constant. When EC0 <EC2, the driving speed P of the liquid fertilizer supply pump is P = K1 It is calculated as × K2 × (EC0−ΔEC−EC1) × Q, and when EC0> EC2, it is calculated as P = K1 × K2 × (EC0 + ΔEC−EC1) × Q. Note that EC1 is an EC value of raw water measured in advance as in the case of the flow rate proportional control described above.
[0046]
Then, the liquid fertilizer supply pump 9 is driven based on the calculation result. Also in this case, by changing the value of EC0, the fertilizer concentration of the culture solution to be prepared can be easily changed.
[0047]
The EC value of raw water is used as a control parameter because tap water used as raw water, or river water or groundwater contains a component equivalent to or close to a fertilizer component. Is because it has a predetermined EC value (has a function as an extremely weak liquid fertilizer). Therefore, when EC0 ≦ EC1, that is, when the target EC is set to a value smaller than the raw water EC, P = 0, that is, mixing of liquid fertilizer is not forcibly performed.
[0048]
The pump controller 41 controls the driving of the liquid fertilizer supply pump 9 as described above, and in any case, the fertilizer concentration of the culture solution can be maintained substantially constant. In particular, since the EC sensor 32 measures the culture solution having a substantially uniform concentration in each part as described above, the EC value (EC2) of the measured culture solution is accurate, and the fertilizer concentration of the culture solution is controlled by the EC proportional control. Maintenance can be performed with high accuracy.
[0049]
On the other hand, as explained in the section of the prior art, the EC proportional control is used in an environment in which the flow rate of the raw water 1 changes greatly, whereas the flow proportional control is a technique that accurately controls the electric conductivity (fertilizer concentration) of the culture solution. It is essentially unsuitable if you want to be accurate. This is because when the raw water flow rate changes greatly in a short time, it is necessary to increase or decrease the supply amount of the liquid fertilizer 3 in a short time, and the adverse effect of the control delay in the EC proportional control greatly appears. It is essentially inevitable.
[0050]
For this reason, as shown in FIG. 5, the pump controller 41 is provided with a control switching unit 48 for switching between the flow proportional control and the EC proportional control in accordance with the rate of change of the flow rate of the raw water 1. The control switching unit 48 provides a comparator 49 composed of an operational amplifier with a change rate of the flow rate of the raw water 1 obtained by time differentiation of the flow rate calculated from the flow rate of the raw water 1 and a change rate set (input) in advance. , And the output of the comparator 49 is input to the AND circuit 51.
[0051]
The output of the comparator 49 is connected to the side of the switch 52 for turning on and off the output from the comparator 47, and the AND circuit 51 turns on and off the switch 52 to change the output from the comparator 49, ie, the change in the flow rate of the raw water 1. Switching is performed based on a comparison result between the rate and a predetermined value (a value of a preset change rate). When the change rate is equal to or more than the predetermined value, the switch 52 is turned off to perform flow rate proportional control, and the change rate is changed. Is less than the predetermined value, the switch 52 is turned on and operated to perform EC proportional control.
[0052]
As a result, the driving of the pressurizing pump 9 is started, and even when the raw water 1 is supplied, the flow rate of the raw water 1 rapidly increases from 0. Therefore, until the rate of change of the flow rate is stabilized to a predetermined value or less. During the predetermined time, the flow rate proportional control is performed. That is, the control switching function as described above by the control switching unit 48 includes a control limitation in which the flow rate proportional control is performed within a predetermined time from the start of supply of the raw water 1. Features included.
[0053]
However, a timer (not shown) is provided on the pump controller 41 side so that the control limiting function is performed so that the flow proportional control is forcibly performed regardless of the flow rate of the raw water 1 within a predetermined time from the start of supply of the raw water 1. You may comprise. In this case, as shown in the flowchart of FIG. 8, for example, ON and OFF of the pressurizing pump 9 are checked in step S1, and if ON (ON), the process proceeds to step S2 to start the flow rate proportional control. Then, the process proceeds to step S3, and the timer is operated.
[0054]
Thereafter, the end of the timer is waited for in step S4, and after the end of the timer, the rate of change of the raw water flow rate is calculated in step S5, and the process proceeds to step S6. It is checked whether the rate of change is equal to or greater than a predetermined value, and the process proceeds to step S7 to perform the flow rate proportional control described above. If the rate of change is less than the predetermined value, the process proceeds to step S8 to perform the aforementioned EC proportional control. .
[0055]
As described above, in any case, as shown in FIG. 9, the period A within a predetermined time immediately after the introduction of the raw water 1 at the time of starting the production of the culture solution (at the start of operation of the pressurizing pump 9) is determined by the EC sensor 32. Since the measured value is not stable, the flow proportional control is performed, and thereafter, during a period B in which the rate of change of the flow rate of the raw water 1 is larger than a predetermined value, the flow proportional control is continuously performed, thereby achieving a target in a short time. A culture solution close to the EC value is produced.
[0056]
However, as described above, in the flow rate proportional control, it is difficult to maintain the electric conductivity of the culture solution at a predetermined value with high accuracy, and therefore, the rate of change of the flow rate of the raw water 1 is stably maintained below the predetermined value. In the period C, EC proportional control is performed to finely control the EC value of the culture solution, and a culture solution having an EC value closer to the target EC value is produced.
[0057]
In particular, when the flow rate of the raw water 1 is small and the amount of liquid fertilizer 3 to be added to the raw water 1 needs to be delicately controlled, EC proportional control is performed. In the case where the change amount of the liquid fertilizer 3 to be large is large, the flow rate proportional control is performed, so that the fertilizer concentration of the culture solution can be maintained with particularly high accuracy.
[0058]
On the other hand, the above-mentioned delivery controller 42 is connected to the above-mentioned pump controller 41 side, and is an input unit that can input a target EC value (target fertilizer concentration) of the culture solution prepared as shown in FIG. 53 are provided corresponding to the respective automatic culture medium take-out tubes 37, and are configured such that the electromagnetic valves 36 of the respective automatic culture medium take-out tubes 37 can be independently turned on and off.
[0059]
However, the transmission control controller 42 is provided with an exclusive control unit 55 for restricting the simultaneous operation of the plurality of solenoid valves 36. The exclusive control function of the exclusive control unit 55 allows the simultaneous control of the plurality of solenoid valves 36. The entry operation is regulated, and the simultaneous supply of the culture solution to the plurality of automatic culture solution extraction tubes 37 is regulated.
[0060]
The OR circuit 54 turns on the pressurizing pump 9 in response to the turning-on operation of one of the solenoid valves 36, and the OR circuit 56 turns on and turns on the liquid fertilizer supply pump 13. The drive of the pressure pump 9 and the liquid fertilizer supply pump 13 is stopped.
[0061]
That is, when the culture solution is sent to the predetermined automatic culture medium extraction pipe 37, the culture medium is not sent to the other automatic culture medium extraction pipe 37, so that the culture medium output to the automatic culture medium extraction pipe 37 is not used. Made for exclusive use. Then, the target EC value of the culture solution produced at this time is the EC value input from the input unit 53, and the predetermined automatic culture solution extraction pipe 37 has a fertilizer concentration based on the EC value input from the input unit 53. A culture solution is prepared and supplied each time.
[0062]
The exclusive control function is also provided with an operation solenoid valve storage function. If a setting such as a plurality of solenoid valves 36 is simultaneously driven due to a setting error or the like, the solenoid valves 36 are sequentially turned on and activated. Let it.
[0063]
That is, by the above-mentioned operation solenoid valve storage function, when an entry instruction of another solenoid valve 36 is given during the entry operation of the predetermined solenoid valve 36, the solenoid valve 36 to which the entry instruction was given is changed to the entry instruction time. The priority is set in descending order of the entry instruction time, and the priority is set to be higher. In the descending order of priority, the solenoid valve 36 that is operating immediately before is stopped and then the solenoid valve 36 is activated.
[0064]
The transmission control controller 42 is provided with a time detecting device 57 for outputting an electric signal when a preset time comes, for each of the solenoid valves 36. The time detecting device 57 is, for example, an analog type that switches on and operates at a set time, such as an analog alarm clock, or a digital type that detects a predetermined time by a clock count and outputs data. And so on.
[0065]
Further, when the electric signal is output from the time detection device 57 corresponding to each time detection device 57 to the transmission control controller 42, the output control controller 42 responds for a predetermined time from the output time (time) of the electric signal. A time holding setting device (timer setting device) 58 for setting the time for turning on and operating the solenoid valve 36 is also provided corresponding to the time detecting device 57.
[0066]
Each timer setter 58 is provided with a timer 59 for counting the time set by the timer setter 58. Each timer setting unit 58 and timer 59 can independently set the ON operation time of each solenoid valve 36.
[0067]
The above-described delivery controller 42 supplies a culture solution having a preset EC value for a predetermined time from a predetermined time set in the time detection device 57 to each of the automatic culture solution take-out tubes 37. That is, by connecting a tube or the like for dropping the culture solution to the culture medium to the predetermined automatic culture medium take-out tube 37, the operator can easily culture the culture medium having a different EC value for each position of the culture medium set by the worker. Can be supplied to
[0068]
Further, since a time detecting device 57, a timer setting device 58, a timer 59 and an EC value input section 53 are provided for each of the automatic culture medium take-out tubes 37, the culture medium sent from the automatic culture medium take-out tube 37 is sent. The start and stop times and the EC value of the culture solution to be prepared can be easily set. At this time, the fertilizer concentration of the culture solution produced matches the predetermined fertilizer concentration with high accuracy as described above.
[0069]
At this time, the culture solution is not supplied to another automatic culture solution take-out tube 37 at the same time by the exclusive control function described above. Also, when the solenoid valve 36 is set to be turned on and operated at the same time by mistake, the operating solenoid valve memory function allows the solenoid valve 36 to be operated immediately before and in descending order of priority (in order of time when the entry instruction was issued). After the solenoid valve 36 is stopped, the solenoid valve 36 is turned on and operated, and at the same time, the culture solution is not supplied to the other automatic culture solution take-out tube 37.
[0070]
【The invention's effect】
According to the structure of the present invention configured as described above, only the mixture of the liquid fertilizer and the raw water filtered by the filtration unit (filter element) flows downstream of the filtration unit, and the electric conduction of the mixture is The rate is measured by a conductivity measuring device.
[0071]
However, the filtration unit also serves as a mixer for liquid fertilizer and undiluted solution. The mixture is mixed, and the fertilizer concentration in each part is substantially uniform without providing a separate mixer or the like.
[0072]
For this reason, the electric conductivity of the culture solution measured by the electric conductivity measurement device is accurate because there is little partial variation of the culture solution, and a culture solution having a target fertilizer concentration can be obtained with a device having a simple structure. There is an effect that it can be manufactured with high accuracy.
[0073]
In addition, by providing a raw water flow sensor and providing a controller with a flow proportional control function, the above-described electric conductivity proportional control function and flow proportional control function can be selectively used according to the case of preparing a culture solution. It is possible to produce a culture solution having a fertilizer concentration of higher accuracy.
[0074]
For this reason, the controller is provided with a control switching function, and based on the fluctuation value of the flow rate of the raw water, the control of the liquid fertilizer pump by the flow rate proportional control function is performed based on the fluctuation value of the flow rate corresponding to the predetermined fluctuation value. When the liquid fertilizer pump is controlled by the electric conductivity proportional control function when the flow rate is small, the flow rate of the raw water is small and the amount of liquid fertilizer to be added to the raw water needs to be delicately controlled. In the case where the proportional control is performed and the change in the flow rate of the raw water is large and the change amount of the liquid fertilizer to be added to the raw water is large, the flow rate proportional control is performed, so that the fertilizer concentration maintenance of the culture solution can be performed with particularly high accuracy. it can.
[0075]
In addition, by providing the controller with a limited control function, it is possible to control the liquid fertilizer pump by proportional control of the flow rate at the time of starting the production of the culture solution (at the start of raw water supply), where there is always a large delay in the measurement of electric conductivity. In addition, a culture solution close to the target fertilizer concentration can be easily produced at the start of the production of the culture solution, and the above-described control switching function can be performed immediately after the start of operation of the pressurizing pump that stabilizes the EC value of the produced culture solution. By operating, a culture solution having a fertilizer concentration closer to the target fertilizer concentration can be produced smoothly and quickly.
[0076]
On the other hand, the culture solution take-out section is constituted by a culture solution take-out tube and an electromagnetic valve controlled by an electromagnetic valve controller, so that the removal of the culture solution from the liquid container is easily controlled and controlled through the electromagnetic valve controller. be able to.
[0077]
Then, in the supply path composed of a pipe, the pressurizing pump is driven when the solenoid valve is turned on and the pressurizing pump is stopped when the solenoid valve is turned off, so that the culture solution is sent to the outside through the culture fluid take-out tube. Each time, a new culture solution can be prepared, and the management of the culture solution can be easily performed.
[0078]
For this reason, a plurality of culture medium take-out sections are provided, and the solenoid valve controller is provided with an exclusive control in which a solenoid valve of each culture medium take-out section is exclusively operated in a predetermined order so that a plurality of solenoid valves are not simultaneously operated. By providing a start time setting means that can set the function and the order of the on-off operation of each solenoid valve by the on-off operation start time, a dedicated culture solution is prepared for each culture solution take-out unit, and a predetermined culture solution is prepared. In this order, the liquid can be sent out from the liquid container side.
[0079]
At this time, by providing the start time setting means that can set the order of the ON operation of each solenoid valve by the ON operation start time, it is possible to easily set the culture solution sending sequence to each culture solution takeout unit. There is also an advantage.
[0080]
Then, a concentration setting means is provided, and a target fertilizer concentration or a proxy value of the fertilizer concentration of a culture solution to be produced can be set for each of the solenoid valves to be operated. There is an effect that culture solutions having different fertilizer concentrations can be sent out from the liquid extracting unit in a predetermined sequence.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a system for producing and sending a main culture solution.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of an operation of a system for producing and sending a main culture solution.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a structure of a mixed liquid filtration unit.
FIG. 4 is a graph showing a sample of a measurement result of an EC value in the present system.
FIG. 5 is a schematic block diagram of a pump controller.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a control state of flow rate proportional control.
FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams showing a control state of EC proportional control.
FIG. 8 is a flowchart of another control switching function.
FIG. 9 is a graph showing a flow rate of raw water, a driving speed of a pressurizing pump, and an EC value when a nutrient solution is prepared.
FIG. 10 is a schematic block diagram of a transmission control controller.
[Explanation of symbols]
1 raw water
3 Liquid fertilizer
11 Pressure pump
13 Liquid fertilizer supply pump (liquid fertilizer pump)
24 Flow sensor
28 Mixed liquid filtration unit (filtration unit)
29 Filter element
31 Filter case (case)
32 EC sensor (electrical conductivity measuring device)
33 Culture medium take-out part
36 Solenoid valve
37 Automatic culture medium take-out tube (culture medium take-out tube)
41 Pump controller (controller)
42 Sending controller (solenoid valve controller)
53 Input unit (density setting means)
57 time detection device (start time setting means)

Claims

A filtration section (28) for filtering a liquid in which the two liquids (1) and (3) are combined is provided in a supply path for combining the liquid fertilizer (3) and the raw water for dilution (1) and sending the liquid downstream. At the downstream side of the filtration unit (28), there is provided a culture solution take-out unit (33) for taking out a culture solution in which raw water (1) and liquid fertilizer (3) are mixed, and the liquid fertilizer (3) is supplied to the supply path. A liquid fertilizer pump (13), an electric conductivity measuring device (32) for measuring the electric conductivity of the culture solution downstream of the filtration unit (28), and a controller (41) for controlling the operation of the liquid fertilizer pump (13). The controller (41) adjusts the measured electric conductivity based on the data from the electric conductivity measuring device (32) so as to maintain the electric conductivity of the culture solution at the target electric conductivity. The drive of the liquid fertilizer pump (13) is controlled in proportion to the fertilizer concentration of the culture solution. In a device having an electric conductivity proportional control function to match a target fertilizer concentration, the filter section (28) is configured by housing a filter element (29) in a case (31), and a liquid fertilizer (3) and raw water (1) A system for producing and supplying a culture solution which is also used as a mixer.

A flow sensor (24) for measuring the flow rate of the raw water (1) supplied into the supply path is provided. Based on the data from the flow sensor (24), the liquid fertilizer pump (13) is set in proportion to the flow rate of the raw water (1). 3. The system for producing and supplying a culture solution according to claim 1, wherein the controller (41) is provided with a flow rate proportional control function for controlling the driving of the step (1) and making the fertilizer concentration of the produced culture solution coincide with the target fertilizer concentration.

When the flow rate of the raw water (1) is larger than the preset fluctuation value of the raw water (1), the control of the liquid fertilizer pump (13) is performed by the flow rate proportional control function, and the raw water (1) smaller than the set fluctuation value is performed. 3. The culture medium production and supply system according to claim 2, wherein the controller (41) is provided with a control switching function for controlling the liquid fertilizer pump (13) by the electric conductivity proportional control function when the flow rate changes.

4. The culture solution production and supply system according to claim 2, wherein a control limiting function for controlling the liquid fertilizer pump (13) by the flow rate proportional control function is provided in the controller (41) within a predetermined time from the start of raw water supply.

The culture solution take-out section (33) is composed of a culture solution take-out tube (37) for discharging the culture solution to the outside, and an electromagnetic valve (36) provided between the culture solution take-out tube (37) and the supply path. 5. The system for producing and supplying a culture solution according to claim 1, further comprising an electromagnetic valve controller (42) for controlling the on / off of the electromagnetic valve (36).

The supply path comprises a pipe (14), and the pressure pump (11) is driven when the solenoid valve (36) and the pressurizing pump (11) for supplying raw water to the supply path are turned on when the solenoid valve (36) is turned on. 6. The system for producing and supplying a culture solution according to claim 5, wherein the pressurizing pump (11) is linked so as to be stopped when the solenoid valve (36) is turned off.

A plurality of culture solution take-out sections (33) are provided, and the solenoid valve controller (42) is operated so that the electromagnetic valves (36) of each culture solution take-out section (33) are not operated simultaneously when the plurality of electromagnetic valves (36) enter. An exclusive control function for exclusively performing the ON operation in a predetermined order and a start time setting means (57) capable of setting the ON operation sequence of each solenoid valve (36) by the ON operation start time are provided. A system for producing and supplying a culture solution according to claim 6.

8. A method for producing and supplying a culture solution according to claim 7, further comprising a concentration setting means (53) capable of setting a target fertilizer concentration of the culture solution to be produced or a proxy value of the fertilizer concentration for each culture solution take-out section (33). system.