CN101883484A - 水耕栽培装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水耕栽培装置,在培育植物中,降低初始成本和运行费用,同时,实现培育高生产性和高品质的植物。在栽培室(1)内保持上下方向指定间隔多层配置栽培器单元(2),上述栽培器单元(2)具有以下构成:储有培养液(L)的栽培容器(3)的底壁(3a)的底面安装有数个照明器(4);并且,使培养液(L)在培养液罐(25)与各栽培器单元(2)的各培养液容器(3)之间循环,同时培养液(L)的循环路径中设有冷却单元(27),将来自各培养液容器(3)的回流培养液(L)散热冷却,再提供给各培养液容器(3)。通过相关构成,来自照明器(4)侧的热量的一部分通过栽培容器(3)的底壁(3a)被培养液(L)吸收,该吸收热量使传达到下层侧栽培器单元(2)的植物(11)的热量减少,减轻对植物(11)的热影响。结果,上层侧栽培器单元(2)与下层侧栽培器单元(2)的配置间隔缩小,其配置层数增加空间利用率提高。

Description

水耕栽培装置
技术领域
本发明涉及进行植物水耕栽培的水耕栽培装置。
背景技术
近年来,如图5所示,在通过植物水耕栽培进行培育时,多使用水耕栽培装置100,即在具有多层架101的培育架102的各个架101上分别载置栽培容器103,同时,通过设置在各个架101上的照明装置104,照射种在上述各栽培容器103中的植物(直接照明方式),促进其生长。并且,此时,惯例是将上述培育架102设置于空调环境的栽培室107内,在最适宜的生长环境下培育植物,另外,一般是在各个架101的上方位置,配置数根直荧光灯105作为照明装置104(参照专利文献1)。
另外,使用直荧光灯105的直接照明方式的照明装置104中,为了使照度均等化,惯例是使用反射罩106(参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2001-346450号公报
专利文献2:日本特开昭60-225302号公报。
发明内容
发明要解决的问题
这里,如图5或者专利文献1所示的现有水耕栽培装置,设置数根直荧光灯105所构成的照明装置104照射种在上述各栽培容器103中的植物108的水耕栽培装置100中,存在以下问题。
即,因为照明装置104是采用直接照明方式,如果是接近植物108的接近照明,会有因荧光灯105发热和放射热而使植物108发生叶枯焦的危险。因此,不得不采用使荧光灯105和植物108间隔扩大的疏远照明方式,导致,各个架101之间的间隔扩大,在指定高度范围内所能设置的架101的层数变少,空间利用率下降,造成水耕栽培装置100的初始成本及运行费用上升,同时降低水耕栽培装置100的生产性。
另外,因为是疏远照明,照明效率差,所以应该确保最适宜植物108生长的光照条件,需要增多荧光灯105的数量,结果,因荧光灯105使用数量增多而造成照明耗电量增大水耕栽培装置100的运行费用进一步上升,同时荧光灯104发热使周围空气温度升高造成对植物108生长环境的不利影响,以及因荧光灯104发热使水耕栽培装置100内上下方向温差扩大,种在高温的上层侧的栽培容器103中的植物108与种在低温的下层侧的栽培容器103中的植物108的生长进度不一致、均一性低下等问题,为了避免上述情况在栽培室107内使用空调,费用高,以致水耕栽培装置100的运行费用上升。
因此,本发明目的在于提供一种水耕栽培装置,在培育植物中,降低初始成本和运行费用,同时,能够实现提高生产性和培育高品质的植物。
解决问题的技术方案
采用以下构成作为本发明涉及课题的解决方式。
本发明第1方案所涉及的水耕栽培装置,其特征在于:在能调节室温的栽培室1内,保持上下方向指定间隔多层配置栽培器单元2,上述栽培器单元2具有以下构成:上面开口且储有培养液L的栽培容器3的底壁3a的底面安装有数个照明器4;此外,使培养液罐25内的培养液L在上述各栽培器单元2的各培养液容器3之间循环,同时上述培养液L的循环路径中设有冷却单元27,将来自上述各培养液容器3的回流培养液L散热冷却,再提供给上述各培养液容器3。
本发明第2方案所涉及的水耕栽培装置,其特征在于:在上述第1方案所涉及的水耕栽培装置中,在上述栽培器单元2上设置透明或半透明材质的外壳件5,上述外壳件5覆盖上述各照明器4外侧。
本发明第3方案所涉及的水耕栽培装置,其特征在于:在上述第2方案所涉及的水耕栽培装置中,在上述外壳件5上设置通气口6、7,使该外壳件5的内部空间8与上述栽培室1内连通。
本发明第4方案所涉及的水耕栽培装置,其特征在于:在上述第1方案所涉及的水耕栽培装置中,浮置于上述栽培容器3内培养液L上的水耕床10具有由树脂或金属形成的浅皿状形体,具有薄板状底壁10a和从该底壁10a的边缘竖起的周壁10b,并且,上述底壁10a上设有在该底壁10a上开口、向上竖起的筒状栽种用开口13
发明效果
本发明可以得到以下效果。
(a)本发明第1方案所涉及的水耕栽培装置具有以下构成:在能调节室温的栽培室1内保持上下方向指定间隔多层配置栽培器单元2,上述栽培器单元2具有以下构成:上面开口且储有培养液L的栽培容器3的底壁3a底面安装有数个照明器4,并且,培养液罐25内的培养液L在该营养液罐25和上述各栽培器单元2的各培养液容器3之间循环,同时上述培养液L的循环路径中设有冷却单元27,将来自上述各培养液容器3的回流培养液L散热冷却,再提供给上述各培养液容器3。
(a-1)因此,上层侧的栽培器单元2的上述照明器4与下层侧的栽培器单元2的栽培容器3上下方向相对,栽种在浮置于该栽培容器3内的培养液L上的水耕床10中的植物11,直接面对上层侧的栽培器单元2的上述照明器4,因暴露于该照明器4发热而升温的高温空气以及来自该照明器4的放射热之下,植物11有发生叶枯焦的危险。
但是,本发明中,因为上述照明器4安装在上述栽培容器3的底壁5a的底面,该照明器4产生的热和来自照明器4的放射热的一部分沿上述栽培容器3的底壁3a进行热传递而转移,被该栽培容器3内的培养液L吸收,因该培养液L侧吸收热量,向下层侧的栽培器单元2的植物11传递的热量减少(换言之,对植物11的热影响减少)。另外,培养液L吸收的热量,在该培养液L循环于上述栽培容器3和培养液罐25之间时,被上述冷却单元27释放,所以该栽培容器3内的培养液L尽管吸收上述热量,还能常时维持适当温度,继续执行上述栽培容器3中的培养液L的吸热作用。
因此,通过上述栽培容器3的培养液L侧的吸热,减轻了对上述植物11的热影响,例如,能够缩小上层侧的栽培器单元2与下层侧的栽培器单元2之间的配置间隔,即,能够增加上述栽培器单元2的多层配置的层数,提高空间利用率,因此,能够降低水耕栽培装置的初始成本及运行费用,同时提高全体水耕栽培装置的植物生产性。
(a-2)此外,因为上层侧栽培器单元2和下层侧栽培器单元2的配置间隔缩小,提高了照明器4的照明效率。结果,例如,因照明率提高照明器4的配置数目得以相应减少,能够降低照明用耗电量,进一步减少水耕栽培装置的运行费用。
(b)本发明第2方案中,在上述第1发明所涉及的水耕栽培装置中,在上述栽培器单元2上设置覆盖上述各照明器4外侧的透明或半透明材质的外壳件5,通过该外壳件5,热源即各照明器4附近的内部空间8与其外侧空间被区划,阻止了上述内部空间8向外侧空间的对流所产生的热传递。结果,促进上述栽培容器3的培养液L侧的吸热作用,同时对下层侧栽培器单元2中的植物11的热影响减轻,通过这些相乘作用,促进上述(a)所述的效果更进一步。
(c)本发明第3方案中,在上述外壳件5上设置通气口6、7,使该外壳件5的内部空间8与上述栽培室1内连通,伴随随上述栽培室1的空调作用,在该栽培室1内循环的空气流的一部分,从上述通气口6、7流入流出上述内部空间8,此时,上述内部空间8内存在的热量中未被上述栽培容器3的培养液L侧吸收的热量,被流入流出该内部空间8的室内空气吸收,结果,更减轻了对下层侧的栽培器单元2中的植物11的热影响,使上述(b)所述的效果更进一步。
(d)本发明第4方案中,浮置于上述栽培容器3内培养液L上的水耕床10具有由树脂或金属形成的浅皿状形体,具有薄板状底壁10a和从该底壁10a的边缘竖起的周壁10b,并且,上述底壁10a上设有在该底壁10a上开口、向上竖起的筒状栽种用开口13,所以,上述水耕床10,例如,与由塑料泡沫(発泡樹脂)构成的情况相比,热传导性高,因此,即使上述培养液L的表面侧浮置于其上的水耕床10覆盖,也可以确保下层侧栽培器单元2中的栽培容器3内的培养液L对上层侧的栽培器单元2的各照明器4产生热量的吸收作用。即,能促进上下方向相对的一对栽培器单元2,2之间的热移动。
结果,通过与同一栽培器单元2内的热移动的相乘作用,即,通过与经过栽培容器3的底壁3a向该栽培容器3内的培养液L的热移动的相乘作用,促进上述(a)所述的效果更进一步。
附图说明
图1为本发明第1实施方式所涉及的具备栽培器单元的水耕栽培装置整体构成的斜视图。
图2为图1中II-II的剖视放大图。
图3为本发明第2实施方式所涉及栽培器单元的剖视图,对应图2。
图4为图3所示水耕床的斜视图。
图5为现有水耕栽培装置的侧视图。
标号说明
1 栽培室
2 栽培器单元
3 栽培容器
4 照明器
5 外壳件
6 通气口
7 通气口
8 内部空间
10 水耕床
11 植物
12 栽种用开口
13 栽种用开口
20 培养液循环系统
21 培养液供给管
22 培养液回流管
25 培养液罐
26 培养液泵
27 冷却单元
28 空调
40 栽培架
41 支柱
42 横梁
43 支撑条木
44 安装托架
L 培养液
A 气流
具体实施方式
以下,基于本发明最优实施方式,具体说明。
A:第1实施方式
图1表示本发明第1实施方式所涉及的水耕栽培装置。该水耕栽培装置具有以下构成:在通过空调28来调节室温的指定大小的栽培室1内,在上下方向多层(例如,6层或8层)配置下述栽培器单元2。
如图1及图2所示,栽培器单元2具有下述栽培容器3和各照明器4。
上述栽培容器3具有外观为指定大小的矩形浅皿状形体,其内部储有培养液L,同时该培养液L的液面上浮置有栽种有植物11的数个水耕床10。因为上述培养液L在接下来的叙述中要作为放热用热媒来使用,所以该栽培容器3要由导热性优良的材料形成,例如,铜板,铁板,导热性优良的树脂板等。并且,上述水耕床10由高浮力材料构成,例如泡沫苯乙烯等,因为在这里要种植植物11,所以形成有适当个数的栽种用开口12。
另外,因该栽培容器3是构成后述培养液循环系统的一部分,所以从该栽培容器3的长边方向的一端,通过培养液供给管21,供给培养液L,同时,从该栽培容器3的另一端,通过培养液回流管22,排出该栽培容器3内的培养液L。
在上述栽培容器3的底壁3a的底面,通过安装件9,安装有数个(在本实施方式中为9个)直管状荧光灯而构成的照明器4,上述照明器4在该栽培容器3的长边方向上保持指定间隔,并且向下照射光线。
具有上述结构的栽培器单元2,如图1及图2所示,被分别载置于后述的栽培架40。
如图1及图2中各虚线所示,上述栽培架40是有矩形平面形体的多层框状体,具有以下结构:数根支柱41;在多层位置水平方向上连接前面侧各个支柱41间及背面侧各个支柱41间的横梁42;连接前面侧和背面侧的横梁42的支撑木条43。
上述栽培器单元2分别载置于上述栽培架40的各层支撑木条43上。上述栽培器单元2的载置状态如图2所示。在上述载置状态中,上述栽培容器3的底壁3a直接载置于上述栽培架40的支撑木条43上,安装在上述底壁3a上的上述各个照明器4位于上述支撑木条43之间。
并且,载置于最上层的栽培器单元2中,其栽培容器3的上面覆有盖子9,该栽培容器3中,与其他栽培器单元2相同,储有培养液L,但是这里没有设置上述水耕床10。
如此载置上述栽培器单元2的状态下,在该栽培器单元2的下方侧安装有后述外壳件5。上述外壳件5由透明或半透明丙烯板或薄膜构成(本实施方式中使由透明丙烯板构成),从上述各照明器4的下侧及侧方开始覆盖上述各照明器4外侧,具有以下结构:从上述各照明器4的下侧开始覆盖上述各照明器4的底面部5a;从上述各照明器4的侧方开始覆盖上述各照明器4的侧面部5b;通过安装托架44、安装在上述支柱41侧。
并且,上述外壳件5的安装状态中,在该外壳件5的底面部5a的边缘部分设有通气口6;在该外壳件5的侧面部5b的顶端部分设有通气口7。因此,上述外壳件5内侧的内部空间8,通过上述通气口6及通气口7,与上述栽培室1的室内空间连通。
图1表示上述栽培器单元2分别载置于上述栽培架40的格层的状态。在该状态下,上述各栽培器单元2被保持上下方向指定间隔多层设置。为了使培养液L循环于如此被多层配置的上述各栽培器单元2的各栽培容器3与配置在上述栽培室内1的培养液罐25之间,要具备后述培养液循环系统20。
上述培养液循环系统20具有以下构造:培养液供给管21,使培养液L通过培养液泵26的压送作用供给上述各栽培容器3;培养液回流管22,使各栽培容器3内的培养液L回流到上述培养液罐25;同时在该培养液供给管21与培养液回流管22之间,设置有位于上述栽培室1的室外侧的冷却单元27。
上述冷却单元27冷却导入自培养液回流管22的培养液L,再输出给上述培养液供给管21侧,由冷却器构成,例如水冷或气冷。
以下,对具有上述栽培器单元2构成的水耕栽培装置的使用状态进行说明。
使用上述水耕栽培装置培育植物时,如图1所示,将多层载置于上述栽培架40上的栽培器单元2中的各栽培容器3灌满培养液L,之上浮置适当数目的栽种有植物11的水耕床10。另外,点亮安装在上述各栽培器单元2下面的上述各照明器4,对位于其下侧的下层侧栽培器单元2中栽培容器3的植物11进行照明,促进光和作用、促使其生长。
此外,通过上述空调28将上述栽培室1的室内温度调至最适宜植物11生长的温度。另外,在上述各栽培容器3中,来自上述培养液罐25的培养液L被上述冷却单元27冷却(放热)到最适宜水耕栽培的温度(19℃左右),经培养液供给管21被供给,同时,该栽培容器3内的培养液L通过上述培养液回流管22回流到上述培养液罐25侧,由此,培养液L(因吸热而升温的培养液L)在上述各栽培容器3与上述培养液罐25之间循环。
使用这样的水耕栽培装置培育植物11,但是此时,上层侧的栽培器单元2的上述照明器4与下层侧的栽培器单元2的栽培容器3上下方向相对,浮置于该栽培容器3的培养液L上的水耕床10上所栽种的植物11直接面对上层侧的栽培器单元2的上述照明器4,暴露于因该照明器4发热而升温的高温空气以及来自该照明装置4的放射热。
但是,本实施方式中
(甲)因为上述照明器4直接安装在上述栽培容器3的底壁3a的下面,该照明器4产生的热量或者照明器4的放射热的一部分,通过上述栽培容器3的底壁3a的热传导而转移(参考图2的白色箭头H1),被该栽培容器3内的培养液L吸收,因为上述培养液L侧吸收了热量,使传达到下层侧的栽培器单元2中植物11的热量减少。另外,因吸热而升温的培养液L,在上述栽培容器3和培养液罐25之间循环时,因在上述冷却单元27中被放热,即使该栽培容器3内的培养液L吸收上述热量,也能常时维持适宜温度,持续吸热。
(乙)此外,因上述栽培器单元2上设有覆盖上述各照明器4外侧的透明或半透明材料制外壳件5,所以该外壳件5内侧的内部空间8内的空气,即使因上述各照明器4的发热而升温,通过对流向下层侧的栽培器单元2的植物11附近的移动也会被抑制,能够抑制对该植物11的热影响。另外,此情况下,上述内部空间8内的高温空气被封入上述内部空间8内,能促进上述栽培容器3的培养液L侧的吸热作用。
(丙)上述外壳件5上,设置有连通上述内部空间8和上述栽培室1的通风口6、7,通过空调28,随上述栽培室1内空调作用,在该栽培室1内循环的气流A的一部分,如图2中的A所示,从下侧的通气口6流入到上述内部空间8内,从上侧通气口7流出到栽培室1内。此时,上述内部空间8内存在的热量中,未被上述栽培容器3的培养液L侧吸收的热量,被流入、流出该内部空间8的气流A吸收,通过上述空调28的热交换释放到外部。
作为(甲)-(丙)的相乘效果,上述各照明器4产生的热量以及各照明器4的放射热对下层侧栽培器单元2中的植物11的热影响被尽可能减少,因此能够缩小上层侧栽培器单元2与下层侧栽培器单元2的配置间隔。
结果,实现了通过照明器4进行接近照明,能够实现减少照明器4个数而降低初始成本或降低照明器4的耗电量而降低运行费用。
另外,增加上述栽培器单元2的多层配置的层数而提高空间有效利用率,同时,能够降低栽培室1的高度,从而能够进一步降低水耕栽培装置的初始成本及运行费用。
B:第2实施方式
图3表示本发明第2实施方式所涉及的水耕栽培装置中的栽培器单元2部分。本实施方式的栽培器单元2,其基本构成与上述第1实施方式的栽培器单元2相同,相异处在于,浮置于上述栽培容器3的上述水耕床10的构成。
所以,以下只对上述水耕床10的构成及作用效果进行说明,其他部分援用上述第1实施方式的说明。
如图3及图4所示,上述水耕床10为,具有薄板状底壁10a和从该底壁10a的边缘竖起的周壁10b的浅皿状形体,由树脂或金属一体化形成。并且,上述底壁10a上设有筒状栽种用开口13,在该底壁10a上开口、向上竖起。
如此,上述水耕床10由树脂材料或金属材料形成浅皿状形体的情况下,例如,与由塑料泡沫(発泡樹脂)构成的情况相比,热传导性高,因此,即使上述培养液L的表面侧被浮置于其上的水耕床10所覆盖,也可以确保下层侧的栽培容器3内的培养液L对上层侧的栽培器单元2的各照明器4产生热量的吸收作用。即,能促进上层侧的栽培器单元2与下层侧的栽培器单元2之间的热移动(参考图3的白色箭头H2)。
结果,通过与同一栽培容器单元2内的热移动的相乘作用,即,通过与经过上述栽培容器3的底壁3a进行的从上述各照明器4侧向上述栽培容器3内的培养液L侧的热移动(参考图3的白色箭头H1)的相乘作用,上述各照明器4对下层侧的栽培器单元2中的上述植物11的热影响被进一步降低,以至能够更接近的进行照明,能够进一步降低水耕栽培装置的初始成本和运行费用。

Claims (4)

1.一种水耕栽培装置,其特征在于具有以下构成:在能调节室温的栽培室(1)内保持上下方向指定间隔多层配置栽培器单元(2),上述栽培器单元(2)具有以下构成:上面开口且储有培养液(L)的栽培容器(3)的底壁(3a)的底面安装有数个照明器(4),
并且,使培养液罐(25)内的培养液(L)在上述培养液罐(25)与上述各栽培器单元(2)的各培养液容器(3)之间循环,
同时在上述培养液(L)的循环路径中设置冷却单元(27),将来自上述各培养液容器(3)的回流培养液(L)散热冷却,再提供给上述各培养液容器(3)。
2.根据权利要求1中所述的水耕栽培装置,其特征在于:
在上述栽培器单元(2)上设置透明或半透明材质的外壳件(5),覆盖上述各照明器(4)的外侧。
3.根据权利要求2中所述的水耕栽培装置,其特征在于:
在上述外壳件(5)上设置通气口(6)、(7),使该外壳件(5)的内部空间(8)与上述栽培室(1)内连通。
4.根据权利要求1中所述的水耕栽培装置,其特征在于:
浮置于上述栽培容器(3)内培养液(L)上的水耕床(10)具有由树脂或金属形成的浅皿状形体,具有薄板状底壁(10a)和从该底壁(10a)的边缘竖起的周壁(10b),并且,上述底壁(10a)上设有在该底壁(10a)上开口、向上竖起的筒状栽种用开口(13)。
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