CN107404853B - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种植物栽培装置(99)，其设置有用于生长植物的栽培箱(19)，并设置有水箱(30)和集热部(56)。水箱(30)经由灌溉管道(38)将栽培水供应到栽培箱(19)。水箱(30)还经由吸水管(36)从栽培箱(19)吸入栽培水。集热部(56)具有与水箱(30)的上部连通的空气储存部(57)。集热部(56)接收日光(93)，且在空气储存部(57)内被加热的空气的压力按压水箱(30)内的水面。水箱(30)将已经被所述空气加压的栽培水经由灌溉管道(38)从上方供应到被布置在栽培箱(19)内的培养基材料(90)。由于被加热的空气因日光(93)的减少而被冷却，所以集热部(56)使水箱(30)内的水面升高。根据栽培水的上升，水箱(30)经由吸水管(36)从栽培箱(19)的底部(20)吸入栽培水。

Description

植物栽培装置

技术领域

本发明涉及一种植物栽培装置。

背景技术

专利文献1公开了一种通过水泵用水灌溉植物的植物栽培装置。该植物栽培装置还包括电力供应装置。电力供应装置将风或阳光转换成电力，并将该电力供应给水泵。

引用列表

专利文献

[专利文献1]日本专利申请特开第2003-210040号

发明内容

技术问题

专利文献1中描述的发明能够减少维护植物栽培装置所需的电力。然而，该植物栽培装置另外需要用于控制电力供应装置的电力。在用这种植物栽培装置栽培植物的过程中，不仅需要照顾植物，而且还需要管理电力供应装置。这给使用者带来了很大的负担。

本发明的目的是减少对植物栽培装置的外部电源和电子控制的依赖性。

解决方案

根据本发明的一个方案的植物栽培装置包括：栽培箱，用于使植物生长；以及太阳能热泵系统。该太阳能热泵系统包括水箱，其用于经由浇水通道将栽培水供应到栽培箱。该水箱也是经由吸水管从栽培箱吸入栽培水的水箱。该太阳能热泵系统还包括集热部，其具有与水箱的上部连通的空气储存部。集热部接收日光，并造成空气储存部内被加热的空气的压力按压水箱内部的水面。水箱将已受空气按压的栽培水供应到培养基材料。因此，水箱经由浇水通道供应水。水箱从被布置在栽培箱内的培养基材料的上方供应水。集热部使水箱内的水面升高。由于被加热的空气因日光的减少而被冷却，水位的升高发生。水箱经由吸水管从栽培箱的底部吸入栽培水。该吸入根据栽培水的上升而发生。

优选地，太阳热泵系统还包括排出止回阀，其防止从水箱供应到栽培箱的栽培水回流。优选地，太阳热泵系统还包括吸入止回阀，其防止从栽培箱吸入到水箱的栽培水回流。排出止回阀和吸入止回阀优选地具有比栽培水更大的比重的阀构件。该阀构件优选地具有向下逐渐变细的圆锥形状。这些止回阀优选还具有漏斗状形状的阀座。这种漏斗状形状优选地具有与阀构件的形状一致的向下逐渐变细的形状。

优选地，水箱内的表面被集热部按压的栽培水的压力超过浇水通道内的栽培水的压力。这优选地引起排出止回阀的阀构件和阀座彼此分离。优选地，这打开了浇水通道。同时，优选地，使吸入止回阀的阀构件与阀座由于重力而彼此表面接触以及通过水箱内的表面已经被集热部按压的栽培水的压力超过吸水管内栽培水的压力，来关闭吸水管。优选地，因此，水箱中的栽培水通过浇水通道被供给到栽培箱。优选地，水箱内的表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到吸水管内栽培水的压力之下。这优选地使吸入止回阀的阀构件和阀座彼此分离。优选地，这打开了吸水管。同时，优选地，使排出止回阀的阀构件与阀座由于重力彼此表面接触以及水箱内表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到浇水通道内栽培水的压力之下，来关闭浇水通道。优选地，因此，根据水箱中的栽培水的上升，从栽培箱通过吸水管供给栽培水。

排出止回阀和吸入止回阀优选地位于水箱的外部。优选地，这些止回阀对于浇水通道和吸水管能够拆卸。

排出止回阀和吸入止回阀均优选地还包括盖和基部。基部优选地具有阀座。阀构件优选地被设置在盖与阀座之间。盖和基部优选地具有螺纹。优选地，盖的螺纹与基部的螺纹可拆卸地配合。

植物栽培装置优选地还包括将栽培水补充到栽培箱的补水装置。该补水优选地经由布置在栽培箱的底部的过滤材料发生。补水装置优选地具有储存栽培水的补水箱。补水装置优选地还具有经由过滤材料将栽培水补充到栽培箱的吸入压力部。补水装置优选地还具有将储存在补水箱中的栽培水供给到吸入压力部的上部空间的补水管。通过吸入压力部补充栽培水优选地引起的吸入压力部中的水位下降。这优选地引起补水箱中的栽培水被供给到吸入压力部的上部空间。

吸入压力部优选地是与栽培箱分开的本体。

可选地，吸入压力部和栽培箱是一体的，并且共享壁。在这种情况下，过滤材料优选地延伸到吸入压力部的底部。

优选地，多个补水箱被阶梯式地布置。补水箱优选地被布置成使得在补水箱其中之一与补水箱其中之另一之间产生水位差。上侧补水箱优选地设置有供水装置。该供水装置优选地用于将上侧补水箱中的栽培水供应到下侧补水箱。

补水装置优选地还包括设置到补水管的调节器。调节器优选地调节补水管内的栽培水的流量。

栽培箱优选地还包括支撑培养基材料的支撑件。该支撑件优选地被布置在栽培箱的内部。支撑件具有向上或向下逐渐变细的漏斗状形状。通过具有该漏斗状形状，该支撑件优选地在过滤材料与培养基材料的底部之间形成空间。

植物栽培装置优选地包括两个或更多个栽培箱。植物栽培装置优选地包括一个集热部，其与两个或更多个栽培箱连通。植物栽培装置优选地还包括供气管，集热部通过该供气管与水箱连通。供气管优选地允许被集热部加热的空气的压力行进到水箱。供气管优选地允许被集热部冷却的空气的压力行进到水箱。集热部优选地通过供气管向水箱传递加热的空气的压力的变化。这优选地引起集热部用加热的空气的压力按压水箱中的水面。集热部优选地通过供气管向水箱传递冷却的空气的压力的变化。这优选地引起集热部用冷却的空气的压力升高水箱中的水面。

集热部优选地包括定位于空气储存部内的集热体。

培养基材料优选地具有向上逐渐变细的圆锥形状。当培养基材料漂浮在栽培水上时，培养基材料优选地在水面上方出现的圆锥形远端的方向上具有恢复性。培养基材料优选地在远端具有供植物的种子嵌入的种子接收部。培养基材料优选地在被浸入栽培水中时膨胀。

植物栽培装置优选地还包括补水装置，经由布置在栽培箱的底部的过滤材料将栽培水补充到栽培箱。补水装置优选地包括：补水箱，储存栽培水；储水部，经由过滤材料将栽培水补充到栽培箱；吸入压力部，与储水部连通并被定位于比储水部更高的位置，以通过重力将栽培水供给到储水部；以及补水管，将储存在补水箱中的栽培水供给到吸入压力部的上部空间。优选地，吸入压力部补充栽培水而引起的吸入压力部中的水位下降，使补水箱中的栽培水被供给到吸入压力部的上部空间。

植物栽培装置优选地还包括：排出止回阀，防止从水箱供应到栽培箱的栽培水回流；吸入止回阀，防止从栽培箱吸入到水箱的栽培水回流；连接管，连接排出止回阀和吸入止回阀；以及进水管，将连接管的中部与水箱连接。

优选地，通过使水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过吸水管内栽培水的压力，来封闭吸入止回阀，从而关闭吸水管。优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部按压的栽培水的压力超过浇水通道内栽培水的压力，来打开排出止回阀，从而打开浇水通道，因此水箱中的栽培水通过浇水通道被供给到栽培箱。优选地，通过使水箱内表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到浇水通道内栽培水的压力之下，来封闭排出止回阀，从而关闭浇水通道。优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到吸水管内栽培水的压力之下，来打开吸入止回阀，从而打开吸水管，以此根据水箱中的栽培水的上升，从栽培箱通过吸水管供给栽培水。

植物栽培装置优选地还包括：排出止回阀，防止从水箱供应到栽培箱的栽培水回流；以及吸入止回阀，防止从栽培箱吸入到水箱的栽培水回流。排出止回阀和吸入止回阀均由具有柔性喙部的阀构件形成。喙部优选地在喙部的远端的上侧具有狭缝和凹口。狭缝优选地仅设置在被定位在上侧的中心处的凹口中。

优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部按压的栽培水的压力超过所述吸水管内栽培水的压力，来关闭吸入止回阀的狭缝，从而关闭吸水管。优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部按压的栽培水的压力超过浇水通道内栽培水的压力，来打开排出止回阀的狭缝，从而打开浇水通道，以此水箱中的栽培水通过所述浇水通道被供给到栽培箱。优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到浇水通道内栽培水的压力之下，来关闭排出止回阀的狭缝，从而关闭所述浇水通道。优选地，通过使水箱内的表面已经被集热部升高的栽培水的压力下降到吸水管内栽培水的压力之下，来打开吸入止回阀的狭缝，从而打开吸水管，以此根据水箱中的栽培水的上升，从栽培箱通过吸水管供给栽培水。

植物栽培装置优选地包括两个或更多个栽培箱。浇水通道优选地是具有分支并通过分支将水分配到两个或更多个栽培箱中的每个的管道。海绵优选地被安装在通向栽培箱的浇水通道的排出口处。

植物栽培装置优选地还包括补水装置，经由布置在栽培箱的底部的过滤材料将栽培水补充到栽培箱。补水装置优选地包括：补水箱，储存栽培水；吸入压力部，经由过滤材料将栽培水供给到栽培箱；和补水管，将储存在补水箱中的栽培水供给到吸入压力部的上部空间。优选地，吸入压力部补充栽培水而引起的吸入压力部中的水位下降，使补水箱中的栽培水被供给到吸入压力部的上部空间。植物栽培装置优选地包括与补水箱连通并将栽培水供应到补水装置的给水器。给水器优选地具有浮球旋塞。

植物栽培装置优选地还包括另一个补水装置。另一个补水装置中的补水箱优选地经由与给水器连通的补水箱与给水器间接地连通。

培养基材料优选地包括含有肥料成分的凝胶颗粒。

本发明的有益效果

本发明能够减少植物栽培装置对电力和电子控制的依赖性。

附图说明

图1是根据一个实施例的植物栽培装置的端视图；

图2是根据示例1的植物栽培装置的端视图；

图3是根据示例1的止回阀的组装图；

图4是根据示例2的植物栽培装置的示意图；

图5是根据示例2的植物栽培装置的立体图；

图6是根据示例2的泵的排出操作的示意图；

图7是根据示例2的泵的吸入操作的示意图；

图8是根据示例2的补水装置的操作的示意图；

图9是根据示例2的变型的补水箱的侧视图；

图10是根据示例2的变型的培养基材料支撑件的示意图；

图11是根据示例2的变型的培养基材料的膨胀过程的示意图；

图12是根据示例3的双箱式装置的立体图；

图13是根据示例4的多箱式装置的立体图；

图14是根据示例5和示例6的植物栽培装置的示意图；

图15是根据示例7的止回阀的立体图；

图16是根据示例7的一对止回阀的端视图；

图17是根据示例7的一对止回阀的端视图；

图18是根据参考示例的止回阀的示意图；

图19是根据示例8的植物栽培装置的示意图；

图20是根据示例8的浇水通道的侧视图；

图21是根据示例9的浇水通道的局部剖视图；

图22是根据示例10的植物栽培装置的示意图；以及

图23是根据示例11的培养基材料的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的实施例和示例。使用相同的附图标记来表示在附图中彼此相同的构成要素，以省略对这些要素的冗余描述。为了更好地观察，在附图的端面处部分省略了阴影。

图1示出了根据实施例的植物栽培装置的装置99。在图中，进水管37和吸水管36之间的交点的图示被简化了。装置99包括栽培箱19和太阳热泵系统32。太阳热泵系统32包括水箱30。水箱30经由浇水通道38将栽培水供应到栽培箱19。水箱30经由吸水管36从栽培箱19吸取栽培水。

本文的栽培水包括营养液。本文的营养液是指根据需要加入离子、矿物质和其他营养物质的水，当植物从根部吸收该营养液时，该营养液适于植物的生长。本文的栽培水包括基本上不含这些营养物质的水。在下面的描述中，除非另有说明，栽培水有时可简称为“水”。

图1中所示的太阳热泵系统32还包括集热部56。集热部56具有空气储存部57。空气储存部57与水箱30的上部连通。集热部56用空气压力按压水箱30内的水面。空气压力通过集热部56接收太阳光或日光93，并加热空气储存部57内的空气而产生。

图1所示的水箱30将已经被空气按压的水供应到培养基材料90。因此，水箱30经由浇水通道38供应水。水箱30从被布置在栽培箱19内的培养基材料90的上方供应水。

图1所示的集热部56使水箱30内的水面升高。因为加热的空气因日光93的减少而冷却，因此发生水位的上升。水箱30经由吸水管36从栽培箱19的底部吸入水。该吸入根据上述水的上升而发生。

如图1所示，太阳热泵系统32从系统外部吸入水，使系统内部的水位升高，并将水排出系统。太阳热泵系统32借助集热部56获得水的这样移动所需的能量。优选地，太阳热泵系统32不包括电泵。

图1所示的太阳热泵系统32还包括排出止回阀43，该排出止回阀防止从水箱30供应到栽培箱19的水回流。太阳热泵系统32还包括吸入止回阀41，该吸入止回阀41防止从栽培箱19吸入到水箱30的水回流。

图1所示的装置99基本上不需要人力来供水。这是因为供水可以通过如上所述的日光循环来实现。借助装置99的使用，植物可以以比普通的水培法更低的成本生长。这是因为与水培法所需的装置相比，装置99几乎不依赖于或很少依赖于电力或电子控制。

示例1

图2是根据示例1的装置100的端视图。在附图中，简化了进水管37与吸水管36之间的交点的图示。装置100是水循环植物栽培装置。装置100包括栽培箱19、泵29和补水装置59。如后所述，水在栽培箱19和泵29之间循环。

图2所示的栽培箱19具有底部20和上面开口21。栽培箱19具有设置为壁的本体部23。本体部23从底部20延伸到上面开口21。本体部23优选为圆柱形。栽培箱19的内腔24主要由本体部23的中心的空腔组成。

图2所示的栽培箱19包括支撑件27。支撑件27支撑培养基材料90。随后将详细描述培养基材料90。支撑件27布置在内腔24中。相比于上面开口21，支撑件27优选地被布置成更靠近底部20。这样，栽培箱19可以容纳更大的培养基材料90。

图2所示的过滤材料25布置在底部20中。过滤材料25插入内腔24与吸水管36之间。过滤材料25优选地为包含沸石的多孔材料。过滤材料25优选地被包装在网袋(图中未示出)中。过滤材料25的上面22面向内腔24。过滤材料25可通过下压在上面22上的支撑件27被固定到底部20。

图2所示的泵29具有泵室39和一对止回阀40。一对止回阀40具有吸入止回阀41和排出止回阀43。吸入止回阀41和排出止回阀43中的至少一个优选地为重力止回阀。吸入止回阀41和排出止回阀43可以是弹簧止回阀。

图2中示出的吸入止回阀41防止产生从水箱30的内腔31朝向吸水管36行进而不经过栽培箱19的水流。排出止回阀43防止产生从内腔31朝向浇水通道38行进而不经过栽培箱19的水流。吸入止回阀41、水箱30和排出止回阀43被布置成使得水以该顺序流过吸入止回阀41、水箱30、排出止回阀43。

图2所示的吸入止回阀41和排出止回阀43中的至少一个被设置在泵室39的外面。优选地，吸入止回阀41和排出止回阀43两者都设置在泵室39的外面。甚至更优选地，吸入止回阀41和排出止回阀43彼此联接。这样的一对止回阀40可以容易地更换。

图2所示的一对止回阀40可以是一组止回阀。该组止回阀可包括多个吸入止回阀41。该组止回阀可包括多个排出止回阀43。

图3是一对止回阀40的一个示例的组装图。吸入止回阀41和排出止回阀43可具有与附图所示相同的构造。组装前的吸入止回阀41的端面在图的右侧表示。组装后的排出止回阀43的端面在图的左侧表示。一对止回阀40的上方和下方被示出了连接到止回阀的管的各个端部的侧面。

图3所示的一对止回阀40包括基部42、阀构件44a和44b以及盖46a和46b。基部42包括阀座45a和45b、环47a和47b以及接头48a和48b。吸入止回阀41的阀座45a和环47a形成在基部42的上面。排出止回阀43的阀座45b和环47b形成在基部42的上面。环47a和47b分别围绕阀座45a和45b。

图3所示的吸入止回阀41的接头48a和排出止回阀43的接头48b形成在基部42的下面。接头48a和48b分别与阀座45a和45b连通。阀座45a和45b具有向下逐渐变细的漏斗状形状。

螺纹形成在图3所示的基部42。螺纹优选地设置在环47a和47b的外表面上。阀构件44a和44b具有向下逐渐变细的圆锥形状。阀构件44a和44b的比重大于栽培水的比重。优选地，阀构件44a和44b的比重大于纯水的比重。阀构件44a的锥形外表面和阀座45a的漏斗状内表面优选地彼此紧密接触。

为了组装图3所示的一对止回阀40，阀构件44a和44b分别设置在盖46a与阀座45a之间以及盖46b与阀座45b之间。阀构件44a和44b通过环47a和47b的中心而被接收在阀座45a和45b中。螺纹形成在盖46a和46b的内表面。因此，盖46a和46b的螺纹与环47a和47b的螺纹匹配。

上述这些螺纹允许图3所示的盖46a和46b可拆卸地与环47a和47b匹配。因此，能够以有效的方式制造吸入止回阀41和排出止回阀43。盖46a和46b可以通过松开螺纹而从基部42移除。因此，阀构件44a和44b以及阀座45a和45b可以被清洁。

图3中的箭头表示进入和离开一对止回阀40的水流83和84的方向。进水管35连接到吸入止回阀41的盖46a。水从盖46a被供给到进水管35。吸水管36连接到接头48a。水从吸水管36被供给到接头48a。因此，从图2所示的吸水管36向水箱30行进的水流84就生成了，因此从栽培箱19吸入水。

当水试图沿与图3所示的水流84相反的方向流动时，阀构件44a与阀座45a表面接触并使水停止。即使在没有这样的水流时，阀构件44a通过重力下沉并与阀座45a的表面接触以使水停止。此外，阀构件44a和阀座45a由于水箱内表面受到集热部按压的栽培水的压力超过吸水管36内部的栽培水的压力而彼此紧密接触。由于阀构件44a和阀座45a紧密接触，所以防止水从水箱30向吸水管36泄漏。

进水管37与图3所示的排出止回阀43的接头48b连接。水从进水管37被供给到接头48b。形成浇水通道38的管连接到盖46b。水从盖46b被供给到浇水通道38。因此，从图2所示的水箱30朝向浇水通道38行进的水流83就生成了，因此水被排出到栽培箱19中。

当水试图沿与图3所示的水流83相反的方向流动时，阀构件44b与阀座45b表面接触并使水停止。即使在没有这样的水流时，阀构件44b由于重力而下沉，并与阀座45b的表面接触以使水停止。此外，阀构件44b和阀座45b由于水箱内表面已被集热部升高的栽培水的压力下降到浇水通道38内的栽培水的压力之下，而彼此紧密接触。由于阀构件44b和阀座45b紧密接触，所以防止水从浇水通道38泄漏到水箱30。

图3所示的排出止回阀43对于进水管37和浇水通道38是可拆卸的。吸入止回阀41对于进水管35和吸水管36是可拆卸的。因此，吸入止回阀41和排出止回阀43容易更换。如果吸入止回阀41和排出止回阀43是分离的部件，则吸入止回阀41和排出止回阀43可以单独地更换。

返回参照图2，图2所示的泵室39具有水箱30和空气箱50。水箱30具有密封塞33和供气管53。水箱30的内腔31和空气箱50的内腔51经由供气管53相互连通。图2所示的内腔31和内腔51可在没有供气管53的情况下连接，且它们可例如形成单个空间。该示例在上述图1中表示。

图2所示的水箱30连接到吸入止回阀41和排出止回阀43。泵29包括上述进水管35和37。进水管35的一端连接到吸入止回阀41的排出侧。进水管37的一端连接到排出止回阀43的吸入侧。进水管35和37的另一端连接到内腔31。

图2所示的空气箱50的功能与图1所示的集热部56的功能类似。空气箱50具有集热表面52。集热表面52是收集太阳热的表面。集热表面52吸收太阳热，从而可以将热量释放到内腔51中。集热表面52可被定位于空气箱的外表面上。太阳热随太阳光线或太阳热波到达集热表面。以下将简称为太阳热。

图2所示的空气箱50具有容器54和集热体55。容器54的功能与图1所示的空气储存部57类似。容器54的内腔为内腔51。集热体55具有集热表面52。集热体55被定位于内腔51中。在这种情况下，容器54是部分或全部透明的。集热体55与内腔51内的空气接触。因此，空气箱50可有效地加热空气箱50内的空气。

如果图2所示的容器54是透明的，则集热表面52可被定位于容器54的内表面(图中未示出)。集热表面52可被定位于容器54的外表面(图中未示出)。在这种情况下，集热表面52可接收已经透过透明容器54的太阳热、太阳射线或太阳热波。

图2所示的装置100包括上述吸水管36和浇水通道38。吸水管36将栽培箱19的底部20与泵29的吸入止回阀41连接。吸水管36连接到吸入止回阀41的吸入侧。

图2所示的浇水通道38从泵29的排出止回阀43延伸直到到达栽培箱19的上面开口21。浇水通道38连接到排出止回阀43的排出侧。浇水通道38可从排出止回阀43延伸直到到达内腔24。泵室39通过关闭密封塞33和一对止回阀40而形成气密。

图2所示的补水装置59与栽培箱19的底部20连接。补水装置59将水补充到栽培箱19。补水装置59具有补水箱60和吸入压力箱70。吸入压力箱70形成吸入压力部。补水箱60包括补充口63、排出管65和水位指示器67。旋塞设置到排出管65。

图2所示的吸入压力箱70具有外壳72和密封塞73。吸入压力箱70具有吸入压力室71。吸入压力室71由外壳72包围。吸入压力室71可以通过在其中引入水并关闭密封塞73而保持气密。

图2所示的补水装置59还具有补水管75。补水管75将补水箱60的内腔61与吸入压力室71连接。补水管75优选地连接到吸入压力室71的顶部或顶部附近。补水管75优选地将储存在补水箱60中的水供给到吸入压力箱70的上部空间。过滤材料25被插入在栽培箱19的内腔24与吸入压力室71之间。吸入压力箱70经由过滤材料25向栽培箱19补充水分。

图2所示的补水装置59还具有调节器78。调节器78设置到补水管75。调节器78内水流路的横截面积可以通过操作调节器78而自由地改变。因此，调节器78可以调节补水管75内的栽培水的流量。调节器78可以是阀或旋塞。通过调节栽培水的流量，可以根据植物的种类或外部环境而使栽培箱19中的水位为最佳。

补水管75可在设置调节器78的部分具有柔性。补水管75可由弹性体制成。在这种情况下，调节器78可以是夹具。优选的是辊夹。辊夹可以通过压缩补水管75将补水管75的内腔的横截面积变为给定的尺寸。因此，作为调节器78的辊夹可以调节补水管75内的栽培水的流量。

图2所示的补水装置59可不包括调节器78。在这种情况下，补水管75的内腔需要具有适当的横截面积。例如，可以将补水管75的内腔的横截面积设定成小于浇水通道38的内腔的横截面积。

图2所示的吸入压力箱70与栽培箱19分开。因此，装置100还可包括供水管77。供水管77将栽培箱19的底部20与吸入压力箱70连接。吸入压力箱70和栽培箱19可彼此一体成形，如下面的示例所示。

示例2

图4是根据示例2的植物栽培装置的装置101的示意图。在装置101中，栽培箱19位于吸入压力箱70的内部。栽培箱19的本体部23构成吸入压力室71的壁的一部分。换言之，吸入压力箱70和栽培箱19是整体的，并且共享壁。吸入压力室71可侧向地围绕栽培箱19。

图4所示的过滤材料25延伸到吸入压力室71的底部。因此，在该示例中，图1所示的供水管77已经被移除。换言之，补水装置59经由过滤材料25连接到栽培箱19。吸入压力箱70具有外壳72。由外壳72、本体部23和过滤材料25围绕的空间构成吸入压力室71。

在图4所示的装置101中，一对止回阀40被布置在水箱30的内部。因此，可以省略图1所示的进水管35和37。在装置101中，栽培箱19、水箱30、吸入压力箱70以及补水箱60是一体的。仅空气箱50与这些分开。由于需要接收日光，空气箱50优选地设置在装置101的外面。

图5是装置101的立体图。省略了一些部件。除了空气箱50之外的部件被一体化以围绕栽培箱19。装置101可以容易地设计成具有比图1所示的装置100更小的体积。因此，植物栽培装置可以作为一个单元被运输和安装。

由于图4所示的泵室39包括供气管53，所以空气箱50可以与水箱30分开。因此，如图5所示，空气箱50可以容易地被安装在可容易被接收日光93的位置。例如，空气箱50可远离平面上的其他部件。供气管53可如图5所示弯曲90度或以上。供气管53可具有足够的柔性，使得这种弯曲成为可能。

使用图4和图5所示的装置101培养植物的方法将在下面示出。首先，如图4所示，用水填充水箱30和栽培箱19。图中细水平阴影部分表示水的存在。这也适用于其他附图。当水倒入水箱30时，密封塞33打开。水通过打开的密封塞33被倒入内腔31中。此后，密封塞33被关上以使泵室39气密。

图4所示的培养基材料90优选地为在使用前含有如图5所示的吸水性压缩材料的材料90。吸水性压缩材料可以是干燥的天然材料。吸水性压缩材料优选地在浸入水中时通过吸收水而膨胀。

吸水性压缩材料的性能没有特别限制。优选地从水保持性、空气和水渗透性以及高膨胀效率的观点选择性能。从这些观点看来，纤维物质可以作为一个示例。纤维物质包括植物纤维和如石棉的矿物纤维。可选地，吸水性压缩材料可由植物肥料制成。植物肥料的优点在于，例如，与未成熟的植物纤维相比，在培养基材料90中难以发生氮缺乏。这是因为植物肥料中的纤维物质已被很好地分解。

图5所示的培养基材料90已经被干燥，使得其重量轻且可以容易地被储存。培养基材料90也被压缩，使得其可以容易地被运输。因此，优选地，培养基材料90(具有适于根据本示例的植物栽培方法的组分)被预先制造，储存、运输到栽培位置，并根据需要在栽培位置处打开包装。

使用前的培养基材料90优选地被包装在如图5所示的胶囊89中。胶囊89用作培养基材料90的包装材料。即使在合适的吸水性压缩材料不可用的区域中，胶囊89中的包装也有利于该方法的实施例。

如图5所示，将培养基材料90从胶囊89中取出。培养基材料90被压缩，且体积减小。因此，该培养基材料90可以容易地从栽培箱19的上面开口被插入栽培箱19的内腔。由于培养基材料90为吸水性压缩材料，所以在如图4所示浸入水中时其体积增大。为了植物的栽培，使培养基材料膨胀直到培养基材料90紧靠栽培箱19的内壁表面。

返回参照图4，将所需类型的植物种子91播种在图4所示的培养基材料90的上面。一种或多种类型的种子91可被播种在培养基材料90上。种子91可用与培养基材料90、土壤或其他培养基材料相同组分的培养基材料覆盖。因此，植物在培养基材料90的上面上栽培。

代替图4所示的种子91，可种植所需类型植物的幼株、幼苗、插条、鳞茎或其他植物组织。植物可以是蔬菜或水果。蔬菜可以是根菜、叶菜、茎菜、花菜和果菜。果菜包括西红柿、黄瓜和茄子，但不限于此。

日光93被引导到图5所示的集热表面52。这可以通过将空气箱50或装置101设置在日光93下来进行。集热表面52如上所述接收太阳热。在白天，集热表面52接收日光93并收集热量。在夜间，集热表面52不接收日光93，因此不会收集热量。因此，通过集热表面52的热量收集在每日循环中波动。虽然受纬度和天气条件的影响，但是每日循环中收集的热量继续波动而不需要人为力量。

图6是泵29的排出操作的示意图。在附图中，省略了作为补水装置一部分的补水箱。附图示出了在白天的装置101。当日光93在白天到达集热表面52时，集热表面52接收太阳热。

图6所示的集热体55将由集热表面52接收的热能释放到周围空气。热能升高内腔51内空气的温度和压力。此时，容器54由于容器54的内部与外部之间的压力差而不会遭受显著变形。因此，从接收日光93之前的水平的压力升高81发生在空气箱50内。

如图6所示，水箱30装有水。压力升高81通过供气管53行进到水箱30。压力85用于压下水箱30内的水面。换言之，水箱30内表面已被空气箱50按压的水的压力超过浇水通道38内水的压力。

因此，当图6中所示的压力85作用于水上时，阀构件44b被向上推。这使阀构件44b与阀座45b之间的紧密接触消除。阀构件44b和阀座45b彼此进一步分开。然后，在排出止回阀43中生成向上的水流83。换言之，浇水通道38被打开。

另一方面，如图6所示，水试图在吸入止回阀41中向下流动。然而，由于阀构件44a与阀座45a紧密接触，所以水被停止。换言之，吸水管36关闭。因此，主要产生水流83，泵29可以实施所需的排出操作。换言之，水箱30内的水通过浇水通道38被供给到栽培箱19。吸水管36中不产生水流。

当图6所示的阀构件44b被向上推时，水流83到达浇水通道38。水箱30内的水最终从浇水通道38的远端流出，并落到栽培箱19的上面开口21中。水落在培养基材料90的上面上。随着水与空气接触，氧气溶解在水中。

图6所示的幼苗92已经从图4所示的种子91发芽并生长。水箱30内的水通过浇水通道38被灌溉到培养基材料90。幼苗92的根部从培养基材料吸收水分。因此，当白天接收日光93时，幼苗92可以积极地蒸腾。

如上所述，图6所示的装置101可以加速幼苗92的生长。装置101可以在不接收电力供应或没有电子控制的情况下提供该功能。

随着生成图6所示的水流83，水箱30中的水减少。这增加了空气箱50和水箱30中的空气体积。空气体积的增加减小了压力升高81，使得压力85降低。

当图6所示的压力85减小时，压力85很快开始抵消排出止回阀43和浇水通道38中的大气压力、泵头压力和压力损失。当发生这种情况且水流83停止时，阀构件44b由于重力而下落，并与阀座45b表面接触。因此防止了与水流83反方向的水流的产生。

图7是泵29的吸入操作的示意图。在附图中，省略了作为补水装置的一部分的补水箱。附图示出了夜间的装置101。集热表面52在夜间不接收太阳热。当大气的温度低于集热表面52的温度时，辐射热94被释放到大气中。

从图7所示的集热表面52释放热量的集热体55被冷却。集热体55从内腔51中的空气吸收热能。内腔51中的空气的温度下降，压力也下降。因此，从接收日光93前的水平的压力减少82在空气箱50的内部发生。

如图7所示，水箱30装有水。压力减少82通过供气管53行进到水箱30。压力86用于提高水箱30内的水位。换言之，水箱30内表面已被空气箱50升高的水的压力降到吸水管36内的栽培水的压力以下。

因此，当图7所示的压力86作用于水时，阀构件44a被向上推。这使得阀构件44a和阀座45a之间的紧密接触消除。阀构件44a和阀座45b彼此进一步分开。这在吸入止回阀41中产生向上的水流84。换言之，吸水管36打开。

另一方面，在图7示出了水在排出止回阀43中向下流动。然而，由于阀构件44b与阀座45b紧密接触，所以水停止。换言之，浇水通道38关闭。因此，主要产生水流84，且泵29可以实施所需的吸入操作。换言之，根据水箱30内的水的上升，栽培箱19内的水通过吸水管36供给。浇水通道38中不产生水流。

当图7所示的阀构件44a被向上推时，水流84连接到吸水管36。水从培养基材料90通过底部20被吸入吸水管36中。培养基材料90内的水通过重力或毛细作用朝向底部20移动。由于如上所述在夜间浇水通道38中不产生水流，因此没有水从水箱30被供应到栽培箱19。

如图7所示，新鲜空气87通过上面开口21供应到培养基材料90中，如上所述，水已经从培养基材料被吸走。这带来了培养基材料90中的有氧条件，并促进培养基材料90中的细菌硝化。水经过位于底部20中的过滤材料25。过滤材料25过滤水中的废物并净化水。过滤材料25也可与水交换离子。

如上所述，图7所示的装置101可以改善培养基材料90中的土壤环境。装置101可以在不接收电力供应或没有电子控制的情况下提供该功能。

随着生成图7所示的水流84，水箱30中的水增加。因此，泵室39内的空气的体积减小。空气体积的增加减小了压力减少82，使得压力86降低。

当图7所示的压力86降低时，压力86很快就开始抵消吸入止回阀41和吸水管36中的大气压力、泵头压力和压力损失。当发生这种情况且水流84停止时，阀构件44a由于重力而下落并与阀座45a表面接触。因此，防止了与水流84反方向的水流的产生。

如图6和图7所示，泵29重复将水从水箱30供应到栽培箱19，并且将水从栽培箱19接收到水箱30的循环。因此，装置101用作水循环植物栽培装置。这种循环供应和接收水依赖于集热表面52收集的热量的每日循环波动。因此，装置101可以在不接收电力供应或没有电子控制的情况下提供这种水循环功能。

图7所示的泵29不仅可以在夜间进行吸入操作，而且也可以在太阳被云遮挡的情况下进行吸入操作。当太阳被云遮挡时，幼苗92的蒸腾作用不太积极。因此，与阳光直射相比，培养基材料90具有较低含水量。因此，装置101适于根据日光量来控制培养基材料90的含水量。

接下来，参照图8描述补水装置59的供水操作。在图8中，省略了泵和与其连接的部件。

首先，将说明图8所示的补水装置59的意义。如图6所示，幼苗92吸收培养基材料90中的水，并通过蒸腾将水分释放到大气中。因此，水从图6和图7所示的栽培箱19和泵29构成的循环系统中流失。

当种子91被播种时，如图4所示，补水箱60装有水。吸入压力室71被气密密封。补水装置59持续将补水箱60中的水补充到上述循环系统。补水期比提供泵29供应和接收水的一个每日循环要长。

图8所示的幼株95由图6所示的幼苗92长大。优选地，补水装置59持续将水补充到循环系统，直到图4所示的种子91生长成图8所示的幼株95，且直到幼株95结出果实即将收获。这一时期称为栽培期。栽培期间的耗水量表现为水位下降68。

图8所示的补水箱60的内腔61中的水位高于栽培箱19的内腔24中的水位。该水位差26使得补水箱60中的水流向栽培箱19。这表示存在一定程度的水压或水压差。该水压或水压差应被称为“压力损失”。补水箱60与栽培箱19之间的压力损失间接地通过吸入压力室71传播。

如上所述，图8所示的吸入压力室71是气密密封的。随着吸入压力箱70向栽培箱19补充水，吸入压力室71的水位下降。当吸入压力室71的水位下降时，空气74的体积膨胀。因此，空气74的压力降低。

当图8所示的空气74的压力降低时，吸入压力被应用于补水管75的面向吸入压力室71的开口76。因此，补水管75内的水从开口76进入吸入压力室71。换言之，补水箱60内的水被供给到吸入压力箱70的上部空间中。这些水滴落到吸入压力室71的水面上。这样，已经降低水位恢复。空气74的体积回到其原始水平。因此，空气74的压力恢复。

当图8所示的补水管75内的水从开口76移动到吸入压力室71中时，空气74的体积减小。因此空气74的压力上升。因此，水压被应用于面对吸入压力室71的过滤材料25。在吸入压力室71侧与栽培箱19侧之间的过滤材料25中产生水压差。由于过滤材料25中的压力损失，并不是所有的压力差都传送到栽培箱19。因此，与没有过滤材料25时相比，水从吸入压力室71朝向栽培箱19流动得更慢。

图8所示的吸入压力室71的操作连续地或间歇地进行，而不需要人为控制。即，通过上述的压力损失的作用，水从补水箱60朝向栽培箱19连续地或间歇地移动。水从补水箱60及时地朝向栽培箱19补充，以弥补从幼株95蒸腾而损失的量或从培养基材料90的上面干燥而损失的量。

图8所示的从补水箱60朝向栽培箱19行进的水的流量可以通过调节器78调节。如图7所示，水从培养基材料90通过底部20被抽到吸水管36中。如果从补水箱60朝向栽培箱19行进的水的流量过多，则培养基材料90保持补充水，使得水不能从培养基材料90被吸走。

同时，如图6所示，无论培养基材料90的含水量如何，都可以从浇水通道38供应水。因此，可能存在如图8所示向培养基材料90供应的水的总量过多的情况。这就是调节器78有助于控制供应到培养基材料90的水的总量之处。

如图6和图7所示，栽培箱19中的水位在每日循环中变化。因此，压力损失在每日循环中变化。水位差26可被认为是栽培箱19中每天的平均水位与补水箱60的水位之差。在整个栽培期间，压力损失保持不变。

例如，当在图8所示的补水箱60中观察到水位下降68时，栽培箱19中的平均水位也降低。随着栽培箱19中的平均水位下降，幼株95的根部深入生长到培养基材料90中。根部可到达过滤材料25。根部甚至可延伸穿过过滤材料25。借助根部长长延伸到培养基材料90中，幼株95可以更好地吸收营养。

在图8所示的补水装置59中，几乎不会发生水的回流。这是因为具有一定体积的空气74将开口76和吸入压力室71的水面分开。开口76小于吸入压力室71的水面也有助于此。即，这是由于，基于帕斯卡定律，从吸入压力室71侧按压补水管75中的水逆向流动所需的力比压下吸入压力室71的水面所需的力大得多。

上面已经参照图4到图8描述了根据示例的植物栽培方法。该方法在栽培植物方面提供了以下优点。借助于根据其他实施例或示例的装置的使用，也可以享有以下优点。

首先，根据该示例的方法能够使用有机肥料。这是普通水栽培中无法获得的优势。有机肥料含有包括有害细菌的大量微生物，且难以在水栽培中使用。在根据本示例的方法中，空气被周期性地引入培养基材料中，使得培养基材料中的微有机平衡可以保持在适于植物生长的条件下。

土壤可含有植物病原体或害虫，但通过根据示例的方法生长的植物较少受到它们的影响，因为栽培箱与地面分离。这是相对土壤栽培的优势。

借助根据该示例的方法，即使对单个植物进行，成本也不会太高。这是因为，根据示例，可以在不使用电子控制的情况下实现在栽培期间在日间通过浇水使植物生长，改善土壤环境，且持续补充水。

虽然也能够在普通水栽培中培养单个植物，但从工业实用性的角度来看是不实际的。在普通的水培法中，电子控制和减少有害细菌发生成本。在现实中将这些成本占栽培的全部成本的比例减小是必要的。除了增加栽培规模外，没有发现可行的方法来实现成本的降低。

图9是根据装置的变型的补水箱62a到62c的侧视图。除了下面提到的几点之外，补水箱62a、62b、62c的结构与上述补水箱60的结构相同。在该变型中，植物栽培装置包括两对或更多对栽培箱和补水装置。每对栽培箱和补水装置包括补水箱62a-62c。

图9所示的补水箱62a-62c被设置在台阶状基部69上。补水箱62a-62c从顶部按顺序布置。多个补水箱62a-62c阶梯式地布置。优选地，补水箱应该被布置成使得在一个补水箱与另一个补水箱之间存在水位差。

图9所示的装置包括一个供水通路或两个或更多个供水通路，代替上述的排出管65。在该变型中，装置包括供水通路64a-64c。供水通路64b和64c分别连接到补水箱62a和62b的侧面。

图9所示的供水通路64a-64c均从一对中包括的补水箱的侧面延伸到另一对中包括的补水箱的上面开口的上方。即，供水通路64b和64c分别从补水箱62a和62b的侧面延伸到补水箱62b和62c的上面开口的上方。排出口66a-66c设置到补水箱62a-62c的侧面。供水通路64b和64c可分别连接到排出口66a和66b。

在该变型示例中，供水通路64a-64c被设置为上侧补水箱的供水装置。这些供水通路64a-64c将一个或多个上侧补水箱中的水供应到一个或多个下侧补水箱。在该变型示例中，通过向最上面的补水箱供水，可以将水再装满所有的补水箱。

图10是根据装置的变型示例的栽培箱18a和18b的示意图。除了下面提到的几点之外，栽培箱18a和18b的结构与上述栽培箱19的结构相同。栽培箱18a和18b分别包括支撑件28a和28b。支撑件28a具有向下锥形的漏斗状形状，支撑件28a具有向下锥形的漏斗状形状。

在图3所示的栽培箱19中，培养基材料90与过滤材料25的上面22之间的空间很小。因此，当灌溉时，栽培箱19很快完全充满水。另一方面，图10所示的支撑件28a、28b借助它们的漏斗状形状可以在过滤材料25与培养基材料90的底部之间形成一些空间。

在图10所示的栽培箱18a和18b中，培养基材料90与过滤材料25的上面22之间的空间大于图3所示的栽培箱19的空间。因此，在灌溉时，栽培箱18a和18b不会很快完全充满水。即，支撑件28a和28b的形状用于缓冲水位的上升。

浸入水中之前的培养基材料90可具有向上锥形的漏斗状形状的下面，使得其可以适配图10所示的支撑件28a。或者，浸入水中之前的培养基材料90可具有向下锥形的下面，使得其可以适配支撑件28b。

图11是根据该方法的变型示例的培养基材料的膨胀过程的示意图。在根据预定的膨胀过程经过各种形式的培养基材料96b-96d之后，培养基材料96a、即吸水性压缩材料浸入水中，以获得培养基材料96e。

图11所示的培养基材料96a具有上部97a和下部97b。下部97b具有平底面。上部97a具有向上锥形的圆锥形状。因此，漂浮在水上的培养基材料96a具有恢复能力。即，培养基材料96a的具有圆锥形状的上部97a的尖端出现在水面的上方。

图11所示的培养基材料96a具有种子接收部98。上部97a的顶端形成为种子接收部98。种子接收部98的材料具有比培养基材料96a的主体的材料更高的水保持性。因此，非常适于种子萌发或为幼苗浇水。

图11所示的种子接收部98的材料优选地具有比培养基材料96a的主体的材料更大的粒径。种子接收部98优选地比培养基材料96a的主体含有更多的粘土物质。这样，种子接收部98具有合适的水保持性。

植物的种子91嵌入图11所示的种子接收部98中。因此，种子91几乎不会落在水下。培养基材料96a-96e难以翻倒。种子91将不可能到培养基材料96e下方的位置。

图11所示的培养基材料96a具有圆锥形状。因此，即使在培养基材料96a已经膨胀成培养基材料96e之后，种子接收部98仍然被定位在培养基材料的脊部或隆起上。因此，来自种子接收部98的水的排出88可以在植物栽培期间有效地进行。

示例3

图12是根据示例3的双箱型的装置102的立体图。下面，将主要描述装置102与图5所示的装置101之间的差异。该装置包括两个栽培箱17a和17b。浇水通道38延伸至栽培箱17a和17b的上面开口。

图12所示的装置102具有一个泵。该泵包括一个空气箱50。装置102的泵具有一个或两个水箱。一个或多个水箱连接到一个空气箱50。装置102具有比装置101更好的空间效率。

示例4

图13是根据示例的多箱式的装置103a-103c的立体图。下面，主要描述装置103a-103c与图5所示的装置101以及与图9所示的装置102之间的差异。装置103a包括三个或更多个栽培箱。

例如，图13所示的装置103a包括栽培箱17a-17f。装置103a具有一个泵。该泵包括一个空气箱50。装置103的泵具有一个水箱，或两个或更多个水箱。一个或多个水箱连接到一个空气箱50。装置103b和103c具有与装置103a相同的结构。

相当于图13所示的装置103a到103c的装置可以按可用地面积允许设置一样多的数量。另一方面，水不需要每天被供应到土地的整个表面来栽培植物。植物可仅通过只一次将装置103a-103c和其他装置的补水箱充满就能够良好地生长。水可根据需要被补充到补水箱。

使用图13所示的装置103a-103c使植物生长比直接在土地上种植的植物的生长需要更少的水。这是因为装置103a-103c中的水不像地下水一样渗入土地。这也表明，即使农药被加入装置103a-103c中循环的水中，农药污染土地的现象也几乎不会发生。当使用上述其他装置时同样适用。

示例5

图14所示的装置105是根据示例5和6的植物栽培装置。装置105具有补水装置119，而不是示例1和2(图2和图4)中的补水装置59。除了以下几点外，补水装置119具有与补水装置59相同的结构。补水装置119还具有储水部130。储水部130连接到过滤材料25。储水部130经由过滤材料25补充水到栽培箱19。

图14所示的补水装置119具有吸入压力部120和供水管127。除了以下几点外，吸入压力部120具有与示例1和2(图2和图4)中的吸入压力部70相同的结构。吸入压力部120经由供水管127与储水部130连通。吸入压力部120可以与补水箱60一体形成。

图14所示的吸入压力部120被定位成高于储水部130。因此，吸入压力部120可以通过重力将水供给到储水部130。优选地，吸入压力部120的底面131被定位成高于储水部130的上面132。吸入压力部120可以被设置在补水箱60的上部。吸入压力部120通过储水部130将水供给到过滤材料25。

在图14中，储水部130和栽培箱19彼此一体形成。储水部130和栽培箱19通过本体部23的壁分隔。储水部130和栽培箱19可彼此分离形成。在这种情况下，储水部130和过滤材料25可提供另一供水管连接。

图14所示的吸入压力部120的内部具有吸入压力室121。除以下几点外，吸入压力室121等同于示例1和2(图2、图4和图8)中的吸入压力室71。吸入压力室121经由供水管127与储水部130的内腔连通。

图14所示的供水管127的一端连接到吸入压力室121。供水管127的另一端被定位于储水部130的内腔中。该另一端被多孔材料129覆盖。调节器128被附接到供水管127。调节器128可以具有与示例1和2(图2和图4)中的调节器78相同的结构。

示例6

图14还示出了根据示例6的太阳热泵系统的结构。在装置105中，用于将一对止回阀40与水箱30连接的管结构在以下几点上与示例1和2中的结构不同。装置105包括连接管134和进水管135。连接管134设置在吸入止回阀41与排出止回阀43之间。连接管134连接吸入止回阀41和排出止回阀43。

进水管135的一端连接到图14所示的连接管134的中间部分。进水管135的另一端连接到水箱30。进水管135具有在示例1和2中的进水管35和37两者的功能。即，在浇水期间，进水管135将水从水箱30供给到连接管134。当水被吸入时，进水管135将水从连接管134供给到水箱30。

如图14所示，当水面被用作集热部的空气箱50按压时水箱30内发生的水的压力变化通过进水管135和连接管134行进。吸入止回阀41被连接管134中的水的压力关闭，该压力等于水箱30中的水的压力，超过吸水管36中的水的压力。因此，吸水管36关闭。

如图14所示，排出止回阀43被连接管134中的水的压力打开，该压力等于水箱30中的水的压力，超过浇水通道38中的水的压力。因此，浇水通道38打开。因此，水箱30内的水通过浇水通道38被供给到栽培箱19。

如图14所示，当通过用作集热部的空气箱50升高水位时，发生水箱30内的水的压力变化，水箱30内的水的压力变化通过进水管135和连接管134行进。排出止回阀43被连接管134中的水的压力封闭，该压力等于水箱30中的水的压力，降到浇水通道38中的水的压力之下。因此，浇水通道38关闭。

如图14所示，吸入止回阀41被连接管134中的水的压力打开，该压力等于水箱30中的水的压力，降到吸水管36中的水的压力之下。由此，吸水管36打开。因此，根据水箱30内的水的升高，水通过吸水管36从栽培箱19供给到水箱30。

示例7

图15示出了根据示例7的止回阀。在该示例中，使用图15所示的鸭嘴或喙形吸入止回阀141a代替示例1和2中使用的吸入止回阀41(图3)。吸入止回阀141a的阀构件具有形成喙部的两个唇部144a和144b。喙部具有包括唇部144a和144b的漏斗状形状。基部部分147a设置在喙部的下方。基部部分147a具有凹槽148a。

图15所示的唇部144a和144b具有柔性。唇部144a和144b优选地由橡胶制成。唇部144a和144b优选地在阀构件的内部弯曲。这种结构使唇部144a和144b的远端能够容易彼此紧密接触。

图15所示的吸入止回阀141a的阀构件具有狭缝145a和凹口146a。狭缝145a和凹口146a都被定位于上侧、即在由唇部144a和144b形成的喙部的远端处。凹口146a被定位在上侧的中心处。上侧在弧的两端处被倒角。狭缝145a仅设置在凹口146a中。优选地，凹口146a具有弧形形状。

图16和图17示出了根据示例7的一对止回阀140。一对止回阀140具有吸入止回阀141a和排出止回阀143a。排出止回阀143a具有与吸入止回阀141a相同的结构。

图16和图17所示的壳体142用于将一对止回阀140设置在泵内的预定位置处。壳体142具有开口139a到139c。开口139a和开口139b分别设置在壳体142的一端和另一端处。开口139c设置在壳体142的本体部中。壳体142的本体部充当示例6中的连接管134(图14)。一对止回阀140和壳体142可以被替换为一个整体单元。

图16和图17所示的吸入止回阀141a和排出止回阀143a被附接在壳体142的内腔中。吸入止回阀141a的喙部被导向到壳体142的中心。吸入止回阀141a的喙部被导向到开口139b。

图16和图17所示的壳体142在内腔中具有突起149a和149b。凹槽148a与突起149a适配。排出止回阀143a的凹槽148b与突起149b适配。排出止回阀143a的基部部分147a和基部部分147b与这些突起紧密接触以阻止水泄漏。

图16和图17示出了当水压平衡时或者当没有施加水压时(以下称为静止状态)，吸入止回阀141a和排出止回阀143a的形状。在该状态下，狭缝145a和排出止回阀143a的狭缝145b优选地关闭。

如图16和图17所示，吸入止回阀141a的唇部144a和144b优选地朝向远端变薄。这种结构使唇部144a和144b的远端能够容易彼此紧密接触。这同样适用于排出止回阀143a的唇部。

在图16中，水箱内表面已经被集热部按压的水的压力超过吸水管内和浇水通道中的水的压力。即，壳体142的本体部中的水压相对升高。此时，吸入止回阀141a的喙部变形为在远端处形成锐角(如附图标记141b所表示的)。因此，狭缝145a甚至比在静止状态下更紧密地关闭。因此，连接到开口139a的吸水管被关闭。

同时，图16所示的排出止回阀143a的喙部膨胀，使得远端为圆形(如附图标记143b所示)。因此，狭缝145b打开成与凹口146b的形状一致。由于凹口146b具有弧形形状，所以形成具有椭圆形横截面的孔。因此，连接到开口139b的浇水通道被打开。因此，水箱内的水通过开口139c、开口139b和浇水通道被供给到栽培箱。

在图17中，水箱内表面已经被集热部按压的水的压力低于吸水管内和浇水通道中的水的压力。即，壳体142的本体部中的水压相对降低。此时，排出止回阀143a的喙部变形为在远端处形成锐角(如附图标记143c所示)。因此，狭缝145b甚至比静止状态更紧密地关闭。因此，连接到开口139b的浇水通道被关闭。

同时，如图17所示的吸入止回阀141a的喙部膨胀，使得远端为圆形(如附图标记141c所示)。因此，狭缝145a打开成与凹口146a的形状一致。由于凹口146a具有弧形形状，所以形成具有椭圆形横截面的孔。因此，连接到开口139a的吸水管被打开。因此，根据水箱内的水的升高，水从栽培箱通过吸水管、开口139a和开口139c供给到水箱。

图18示意性地示出了根据参考示例的止回阀191。止回阀191具有形成喙部的唇部194a、194b。唇部194a和194b具有直的上侧。邻接表面196a和196b形成在唇部194a和194b的尖端处。邻接表面196a和196b形成止回阀191的狭缝195。

图18所示的邻接表面196a和196b彼此紧密接触。与其一致，狭缝195广泛地形成在喙部194的上侧。然而，水经过，例如在邻接表面196a和196b之间泄漏。因此，水压的损失很大。特别地，因为没有主动地计划通过来自喙形状的外面的吸入压力而打开狭缝195，所以当吸入水时狭缝不容易打开。

与上述参考例相比，该示例的止回阀的特征在于，其具有弧形形状的凹口。因此，当狭缝打开时，在止回阀的上侧形成大孔。形成喙部的唇部是弯曲的，且朝向远端逐渐变薄。当狭缝关闭时，唇部因此在凹口附近彼此紧密接触以关闭孔。因此，对水流阻力的程度在孔打开时与孔关闭时之间显著变化。

在由于喙部外部的压力减少而打开时、或在由于喙部内部的压力升高而打开时、或在由于喙部外部的压力升高而关闭时、或在由于喙部内部的压力减少而关闭时，该实施例的止回阀快速响应并一致地操作。因此，同样结构的止回阀可以有利地用于吸入止回阀和排出止回阀两者。

与示例1和2中所述的重力止回阀相比，该示例的鸭嘴止回阀具有更好的打开/关闭精度。换言之，它们可以高度准确地打开和关闭，而不依赖于阀构件等的加工精度。即使异物卡在止回阀中，止回阀仍然可以保持打开/关闭精度。因此，它们也适于例如将硝化细菌床引入水箱30的应用。由于止回阀不使用重力，所以在灌溉水和吸入水之间的打开和关闭操作没有变化。由于止回阀不使用重力，所以打开/关闭精度不依赖于止回阀的附接精度。止回阀可以容易地被生产为树脂或橡胶模塑产品。只要太阳热泵系统正常工作，止回阀的类型或结构就不受限制。即，可以有利地使用重力止回阀和鸭嘴止回阀。

示例8

图19示出了根据示例8的植物栽培装置106。装置106包括两个或更多个栽培箱。在附图中，装置106包括三个栽培箱155a到155c。栽培箱155a到155c均与示例1和2(图2和图4)中描述的栽培箱19具有相同的结构。

图19所示的装置106包括浇水通道150a。除了具有示例1和2中的浇水通道38(图2和图4)的特征之外，浇水通道150a还具有以下特征。浇水通道150a是具有分配器152的管道。主通道151和三个分支通道153a到153c连接到分配器152。流经浇水通道150a的水由分配器分配。

图19所示的分支通道153a-153c通向栽培箱155a-155c中的各自的培养基材料。浇水通道150被分支以将水分配到每个栽培箱155a-155c。浇水通道150a使得能够用一个太阳热泵系统将水供应到多个栽培箱。该示例适于需要使用多个相对小的栽培箱的应用。

示例9

图20示出了上述示例8的浇水通道150a的横截面端面。如上所述，存在没有水流过浇水通道150a的时间。因此，水以不规则形状的水池或水滴的形式留在分配器152内。由于水的强表面张力，该水池导致下一次浇水时水流不均匀。因此，有时难以将水均匀地分配到各个分支通路153a-153c。

图21示出了根据示例9的浇水通道150b。在下文中，浇水通道150b在以下几点与浇水通道150a(图20)不同。海绵157a-157c被安装在浇水通道150b的分支通道153a-153c的栽培箱侧上的排出口154a-154c上。更具体地，设置具有比排出口154a-154c更大横截面积的储水室156a-156c。海绵157a-157c设置在每个储水室156a-156c中。

海绵157c出现在图21所示的储水室156c的横截面中。由于浸水的海绵157c用作塞子，所以包括分配器152的浇水通道150总是装有水。因此防止了分配器152中形成水池。浇水通道150b适于将水均匀地分配到分支通道153a到153c。由海绵157a-157c引起的太阳热泵系统所产生的压力损失较小。因此，它们几乎不影响水的总流量。

示例10

图22示出了根据示例10的植物栽培装置107。装置107包括给水器160。给水器160经由排水管164a与补水装置的补水箱162a连通。补水箱162a与示例1、2和5中所示的补水箱60(图2、图4和图14)相同。

图22所示的给水器160包括一个浮球旋塞161。浮球旋塞161连接到供水口159。供水器160可以通过浮球旋塞161保持补水箱162a内的水位恒定。

图22所示的装置107还包括另一补水装置。另一补水装置包括补水箱162b。补水箱162b经由排水管164b与补水箱162a连通。即，补水箱162b经由补水箱162a与供水器160间接地连通。因此，可以用一个给水器160将水供应到多个补水箱162a和162b，且这些水箱中的水位还可以保持不变。一系列补水箱可以一连串地连接在一起，使用包括排水管164c的其他排水管。本示例关于补水箱与给水器间接连通的方案适于更大规模的植物栽培装置。

示例11

图23示出了培养基材料166。培养基材料166具有凝胶颗粒167。凝胶颗粒167含有肥料成分。凝胶颗粒167分散在培养基材料166中。凝胶颗粒长时间缓慢释放肥料成分。肥料成分包括氮、钾等。凝胶颗粒优选地由明胶制成。

尽管已经参考实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述描述。本领域技术人员可以理解，可以对本发明的构造和细节作出各种变化，而不超出本发明的范围。

附图标记列表

17a到17f栽培箱；18a、18b栽培箱；19栽培箱；20底部；21上面开口；22上面；23本体部；24内腔；25过滤材料；26水位差；27支撑件；28a、28b支撑件；29泵；30水箱；31内腔；32太阳热泵系统；33密封塞；35进水管；36吸水管；37进水管；38浇水通道；39泵室；40一对止回阀；41吸入止回阀；42基部；43排出止回阀；44a、44b阀构件；45a、45b阀座；46a、46b盖；47a、47b环；48a、48b接头；50空气箱；51内腔；52集热表面；53供气管；54容器；55集热体；56集热部；57空气储存部；59补水装置；60补水箱；61内腔；62a-62c补水箱；63补充口；64a-64c浇水通道；65排出管；66a-66c排出口；67水位指示器；68水位下降；69基部；70吸入压力箱；71吸入压力室；72外壳；73密封塞；74空气；75补水管；76开口；77供水管；78调节器；81压力上升；82压力下降；83、84水流；85、86压力；87新鲜空气；88排出；89胶囊；90培养基材料；91种子；92幼苗；93日光；94辐射热；95幼株；96a-96e培养基材料；97a上部；97b下部；98种子接收部；99、100到102、103a到103c装置；105-107装置；119补水装置；120吸入压力部；121吸入压力室；127供水管；128调节器；129多孔材料；130储水部；131底面；132上面；134连接管；135进水管；135进水管；139a-139c开口；140一对止回阀；141a-141c吸入止回阀；142壳体；143a-143c排出止回阀；144a、144b唇部；145a、145b狭缝；146a、146b凹口；147a、147b基部部分；148a、148b凹槽；149a、149b突起；150浇水通道；151主通道；152分配器；153a-153c分支通道；154a-154c排出口；155a-155c栽培箱；156a-156c储水室；157a-157c海绵；159供水口；160给水器；161浮球旋塞；162a、162b补水箱；164a-164c排水管；166培养基材料；167凝胶颗粒；191止回阀；194部件；194a、194b唇部；195狭缝；196a、196b邻接表面。

Claims (20)

1.一种植物栽培装置，包括：

栽培箱，用于生长植物；以及

泵系统；

其中，栽培水在所述栽培箱与所述泵系统的泵之间循环，以及

所述泵系统包括：

水箱，用于经由浇水通道将栽培水供应到所述栽培箱，并用于经由吸水管从所述栽培箱吸入栽培水，其中所述水箱是气密的；

集热部，具有与所述水箱的上部连通的空气储存部，

排出止回阀，防止从所述水箱供应到所述栽培箱的栽培水的回流；以及

吸入止回阀，防止从所述栽培箱吸入到所述水箱的栽培水的回流，

其中，

所述集热部接收日光，并使得在所述空气储存部内被加热的空气的压力按压所述水箱内的水面，

所述水箱将已经被空气按压的栽培水从上方通过所述浇水通道供应到被布置在所述栽培箱内的培养基材料，

由于被加热的空气因日光的减少而被冷却，所以所述集热部使所述水箱内的水面升高，

根据栽培水的上升，所述水箱经由所述吸水管从所述栽培箱的底部吸入栽培水。

2.根据权利要求1所述的植物栽培装置，其中，

所述排出止回阀和所述吸入止回阀均包括：阀构件，具有向下逐渐变细的圆锥形状且比重大于栽培水的比重；以及阀座，具有与所述阀构件的形状对应的向下逐渐变细的漏斗形状，

使所述吸入止回阀的阀构件与阀座由于重力彼此表面接触以及通过所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过所述吸水管内栽培水的压力，来关闭所述吸水管，

所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的所述栽培水的压力超过所述浇水通道内栽培水的压力，而使所述排出止回阀的阀构件与阀座彼此分开，来打开所述浇水通道，以此所述水箱中的栽培水通过所述浇水通道被供给到所述栽培箱，

使所述排出止回阀的阀构件与阀座由于重力彼此表面接触以及通过所述水箱内表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述浇水通道内栽培水的压力之下，来关闭所述浇水通道，以及

所述水箱内的表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述吸水管内栽培水的压力之下，而使所述吸入止回阀的阀构件与阀座彼此分开，来打开所述吸水管，以此根据所述水箱中的栽培水的上升，从所述栽培箱通过所述吸水管来供给栽培水。

3.根据权利要求2所述的植物栽培装置，其中，所述排出止回阀和所述吸入止回阀位于所述水箱的外部，且对于所述浇水通道和所述吸水管能够拆卸。

4.根据权利要求2或3所述的植物栽培装置，其中，所述排出止回阀和所述吸入止回阀均还包括盖和基部，

所述基部具有所述阀座，

所述阀构件被设置在所述盖与所述阀座之间，

所述盖和所述基部具有螺纹，以及

所述盖的螺纹与所述基部的螺纹能拆卸地配合。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的植物栽培装置，还包括：

补水装置，经由布置在所述栽培箱的底部的过滤材料将所述栽培水补充到所述栽培箱，其中

所述补水装置包括：

补水箱，储存栽培水，

吸入压力部，经由所述过滤材料将所述栽培水补充到所述栽培箱，和

补水管，将储存在所述补水箱中的栽培水供给到所述吸入压力部的上部空间，

通过所述吸入压力部补充栽培水而引起的所述吸入压力部中的水位下降，使所述补水箱中的栽培水被供给到所述吸入压力部的上部空间。

6.根据权利要求5所述的植物栽培装置，其中，所述吸入压力部是与所述栽培箱分开的本体。

7.根据权利要求5所述的植物栽培装置，其中，所述吸入压力部和所述栽培箱是一体的，并且共享壁，以及

所述过滤材料延伸到所述吸入压力部的底部。

8.根据权利要求5所述的植物栽培装置，其中

多个补水箱被阶梯式地布置，使得在所述补水箱的其中之一与所述补水箱其中之另一个之间产生水位差，以及

上侧补水箱设置有供水装置，所述供水装置用于将所述上侧补水箱中的栽培水供应到下侧补水箱。

9.根据权利要求5所述的植物栽培装置，其中，所述补水装置还包括设置到所述补水管的调节器，以及

所述调节器调节所述补水管内的栽培水的流量。

10.根据权利要求5所述的植物栽培装置，其中，所述栽培箱还包括被布置在所述栽培箱内部并支撑所述培养基材料的支撑件，以及

所述支撑件具有向上或向下逐渐变细的漏斗状形状，以在所述过滤材料与所述培养基材料的底部之间形成空间。

11.根据权利要求1到3中任一项所述的植物栽培装置，还包括：

两个或多个栽培箱；

一个集热部，与所述两个或更多个栽培箱连通；以及

供气管，所述集热部通过所述供气管与所述水箱连通，已经被所述集热部加热的空气的压力通过所述供气管行进，并且已经被所述集热部冷却的空气的压力通过所述供气管行进，其中

所述集热部通过所述供气管向所述水箱传递加热的空气的压力变化，以引起所述水箱中的水面受到所述加热的空气的压力的按压，以及

所述集热部通过所述供气管向所述水箱传递冷却的空气的压力变化，以引起所述水箱中的水面所述被冷却的空气的压力升高。

12.根据权利要求1到3中任一项所述的植物栽培装置，其中，所述集热部包括位于所述空气储存部内的集热体。

13.根据权利要求1到3中任一项所述的植物栽培装置，其中，

所述培养基材料具有向上逐渐变细的圆锥形状，

当所述培养基材料漂浮在栽培水上时，所述培养基材料在水面上方出现的圆锥形远端的方向上具有恢复性，

所述远端具有供植物的种子嵌入的种子接收部，

所述培养基材料在浸入栽培水中时膨胀。

14.根据权利要求1所述的植物栽培装置，还包括：

补水装置，经由布置在所述栽培箱的底部的过滤材料将所述栽培水补充到所述栽培箱，其中

所述补水装置包括：

补水箱，储存所述栽培水，

储水部，经由所述过滤材料将栽培水补充到所述栽培箱，

吸入压力部，与所述储水部连通并被定位得比所述储水部更高，以通过重力将所述栽培水供给到所述储水部；以及

补水管，将储存在所述补水箱中的栽培水供给到所述吸入压力部的上部空间，

通过所述吸入压力部补充栽培水而引起的所述吸入压力部中的水位下降，使所述补水箱中的栽培水被供给到所述吸入压力部的上部空间。

15.根据权利要求1所述的植物栽培装置，还包括：

连接管，连接所述排出止回阀和所述吸入止回阀；以及

进水管，将所述连接管的中部与所述水箱连接，

其中，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过所述吸水管内栽培水的压力，来封闭所述吸入止回阀，从而关闭所述吸水管，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过所述浇水通道内栽培水的压力，来打开所述排出止回阀，从而打开所述浇水通道，以此所述水箱中的栽培水通过所述浇水通道被供给到所述栽培箱，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述浇水通道内栽培水的压力之下，来封闭所述排出止回阀，从而关闭所述浇水通道，以及

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述吸水管内栽培水的压力之下，来打开所述吸入止回阀，从而打开所述吸水管，以此根据所述水箱中的栽培水的上升，从所述栽培箱通过所述吸水管供给栽培水。

16.根据权利要求1所述的植物栽培装置，其中，

所述排出止回阀和所述吸入止回阀均由具有柔性喙部的阀构件形成，

所述喙部在所述喙部的远端的上侧具有狭缝和凹口，

所述狭缝仅设置在被定位在所述上侧的中心处的所述凹口中，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过所述吸水管内栽培水的压力，来关闭所述吸入止回阀的所述狭缝，从而关闭所述吸水管，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部按压的栽培水的压力超过所述浇水通道内栽培水的压力，来打开所述排出止回阀的所述狭缝，从而打开所述浇水通道，因此所述水箱中的栽培水通过所述浇水通道被供给到所述栽培箱，

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述浇水通道内栽培水的压力之下，来关闭所述排出止回阀的所述狭缝，从而关闭所述浇水通道，以及

通过使所述水箱内的表面已经被所述集热部升高的栽培水的压力下降到所述吸水管内栽培水的压力之下，来打开所述吸入止回阀的所述狭缝，从而打开所述吸水管，以此根据所述水箱中的栽培水的上升，从所述栽培箱通过所述吸水管供给栽培水。

17.根据权利要求1所述的植物栽培装置，包括：

两个或更多个栽培箱，其中

所述浇水通道是具有分支并通过分支将水分配到所述两个或更多个栽培箱中的每个的管道，以及

海绵，被安装在通向所述栽培箱的所述浇水通道的排出口处。

18.根据权利要求1所述的植物栽培装置，还包括：

补水装置，经由布置在所述栽培箱的底部的过滤材料将所述栽培水补充到所述栽培箱，其中

所述补水装置包括：

补水箱，储存栽培水，

吸入压力部，经由过滤材料将栽培水供给到所述栽培箱，

补水管，将储存在所述补水箱中的栽培水供给到所述吸入压力部的上部空间，

所述吸入压力部补充栽培水而引起的所述吸入压力部中的水位下降，使所述补水箱中的栽培水被供给到所述吸入压力部的上部空间，

所述植物栽培装置还包括与所述补水箱连通并将栽培水供应到所述补水装置的给水器，

所述给水器具有浮球旋塞。

19.根据权利要求18所述的植物栽培装置，还包括另一个所述补水装置，其中

其他补水装置中的补水箱经由与所述给水器连通的所述补水箱与所述给水器间接地连通。

20.根据权利要求1所述的植物栽培装置，其中，所述培养基材料包括含有肥料成分的凝胶颗粒。