FI121296B - Laitteisto kasvien vesiviljelyyn - Google Patents

Description

LAITTEISTO KASVIEN VESIVILJELYYN TEKNIIKAN ALA.

Keksintö liittyy kasvien vesiviljelyyn. Keksinnön kohteena on erityisesti uudenlainen laitteisto 5 kasvien vesiviljelyn toteuttamiseksi.

KEKSINNÖN TAUSTA

Vesiviljely on viljelytekniikka, jossa kasveja kasvatetaan ilman maa-ainesta. Maa-aineksen sijasta 10 kasvit sijoitetaan vesiviljelyjärjestelmään siten, että kasvien juuret pääsevät kosketuksiin nestemäisen ravinneliuoksen kanssa. Vesiviljelyjärjestelmien tulee sisältää laitteet kasvien tukemiseksi sekä ravinneliuoksen ja veden toimittamiseksi kasvien saataville. 15 Seuraavassa vettä ja ravinneliuosta kutsutaan yhteisnimellä "neste".

Neste tuodaan tunnetuissa vesiviljelyjärjestelmissä kasvien saataville monin eri tavoin. Passiivisissa järjestelmissä neste voidaan imeyttää säiliös-20 tään ylöspäin esimerkiksi ohuita kapillaareja pitkin, kuten on esitetty esimerkiksi julkaisussa US2005241231. Kasveja voidaan myös kelluttaa nesteessä, jolloin kasvit kiinnitetään kelluvaan tukirakenteeseen .

25 Edellä mainittujen vesiviljelyjärjestelmien ongelmana on, että neste kulkeutuu kasvien saataville suljetussa tilassa tai suoraan suuremmasta tilavuudesta, jolloin nesteen happipitoisuus jää alhaiseksi. Alhainen happipitoisuus hidastaa kasvien kasvua tai 30 saattaa aiheuttaa niiden kuoleman.

Nesteen happipitoisuuden suurentamiseksi on kehitetty vesiviljelyjärjestelmiä, joissa neste tuodaan kasvien saataville suihkeena. Tällainen järjestelmä on esitetty esimerkiksi julkaisussa US6807770. 35 Kasvien juurien suihkutusta voidaan usein säätää ajastimien avulla. Tämänkaltaisten järjestelmien ongelmana 2 on kuitenkin suihkutusjärjestelmän monimutkaisuus sekä vaikeus juurien kasvaessa huolehtia siitä, että kaikkien kasvien juuret altistuvat nesteelle tasaisesti.

Lisäksi kasvien tukemiseksi vesiviljelyjär-5 jestelmissä tulisi pystyä ottamaan huomioon erityyppisten kasvien vaatimukset. Samassa kasvissa saattaa olla useita erityyppisiä juuria ja esimerkiksi ilma-juuret ottavat tarvitsemansa hapen suoraan ilmasta. Tunnetusta tekniikasta esimerkiksi suihkutusjärjestel-10 miin perustuvat vesiviljelylaitteistot vaativat usein, että juuret roikkuvat vapaana ilmassa. Tämä on ongelmallista yritettäessä ottaa huomioon juurien erikoistumisen tuomat vaatimukset.

15 KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainittuja tunnetun tekniikan ongelmia ja tuoda esille uudenlainen, yksinkertainen, laitteisto nestekierron toteuttamiseksi, nesteen hapettamiseksi ja kasvien tu-20 kemiseksi vesiviljelyjärjestelmässä.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaa-25 timuksessa 1.

Keksinnön mukainen laitteisto käsittää kansi-laitteiston nesteen jakelemiseksi kasveille, johon kansilaitteistoon kuuluu kansiosa, jonka yläpinnan päällä olevia uria pitkin neste on kuljetettavissa 30 kasveille.

Eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kansilaitteiston kansiosa käsittää kasvuaukot, joiden kohdalla kasvit sijaitsevat kasvuaukkojen alla oleviin kasvatusalustoihin tuettuna. Kansiosan päällä 35 olevat urat on edullisesti mitoitettu pituutensa, leveytensä ja kaltevuutensa puolesta siten, että kunkin 3 uran läpi virtaa sama määrä nestettä, jolloin vesivil-jelmän kunkin kasvin kasvatusolosuhteet voidaan säätää samoiksi. Uriin voidaan myös asentaa säätömekanismeja esimerkiksi säädettäviä kuristuksia, joilla yksittäis-5 ten urien virtausmääriä voidaan säätää.

Edelleen eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa keksinnön mukainen kansilaitteisto käsittää telineosan, joka asetetaan nestealtaaseen. Nes-teallas voi olla mikä tahansa astia, joka pitää nes-10 tettä ja johon keksinnön mukainen kansilaitteisto voidaan asettaa. Telineosan alaosassa on paikka nestepum-pulle, joka pumppaa nesteen nestealtaasta putkea pitkin kansilaitteiston kansiosan päällä olevaan nes-tesäiliöön. Kansiosan päällä olevat urat yhdistävät 15 nestesäiliön ja kunkin kasvuaukon. Urat ovat edullisesti kaltevat siten, että neste virtaa nestesäiliöstä kohti kasvuaukkoja painovoiman vaikutuksesta. Kasvuaukon reunalta neste valuu kasvuaukon alla olevaan kasvatusalustaan, johon kasvi on tuettu juuristaan. Nes-20 tesäiliön täyttymistä säätelee edullisesti nestesäili-össä oleva reikä, josta neste valuu takaisin nesteas-tiaan nestekierron ollessa pois päältä.

Kasvatusalusta on edullisesti huokoista materiaalia, jolloin kasvatusalustan kanssa kosketuksiin 25 joutunut neste leviää tasaisesti koko huokoiseen alustaan kastaen näin tasaisesti koko juurakon. Keksinnön mukaisesti huokoiset kasvatusalustat asetetaan edullisesti juuriputkien sisään ja juuriputket kiinnitetään kansilaitteiston kansiosaan sen alapuolelta. Juuriput-30 ket suojaavat kasvin juuria ja ehkäisevät nesteen haihtumista kasvatusalustasta, jolloin kosteus juuri-putken sisällä on nostettavissa korkeaksi. Lisäksi juuriputket suojaavat nestepumppua tukkeutumiselta ehkäisemällä juurien kulkeutumista nestepumpul1e.

35 Nesteen haihtumista juuriputkista ehkäisee edullisesti juuriputkien päälle asetettava rengas, jossa olevasta aukosta kasvi pääsee kasvamaan ja josta 4 neste voidaan tuoda huokoiseen kasvatusalustaan. Lisäksi rengas ehkäisee suoran valon pääsemistä kasvatusalustaan. Juuriputkien alaosassa on myös aukot joiden kautta nestealtaassa oleva neste pääsee kiertä-5 mään. Nämä aukot on edullisesti sijoitettu osoittamaan poispäin nestepumpusta.

Edelleen eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa nesteastian pohjalle on asetettavissa il-maletku, joka ilmaa nestettä ja kierrättää astiaan 10 uutta ilmaa huoneesta laitteiston ulkopuolisella ilma-pumpulla. Ilma siirtyy ilmaletkusta nestealtaassa olevaan nesteeseen ilmaletkussa olevien huokosten tai pienien reikien läpi. Ilmaletku on kiinnitettävissä telineosaan. Juuriputkissa on myös aukot, joiden läpi 15 ilmaletku voidaan viedä juuriputken läpi juurien hapensaannin tehostamiseksi. Näin ilmaletkusta vapautuva ilma nostaa myös juuriputkien sisällä olevan ilmatila-vuuden happipitoisuutta ja hiilidioksidipitoisuutta.

Eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodos-20 sa keksinnön mukaisen kansilaitteiston kansiosa käsittää reunuksen ylimääräisen nesteen pitämiseksi kannen päällä. Tällöin nesteen mahdollisesti kulkeutuessa kansiosan päälle pois urista tai nestesäiliöstä neste ei pääse valumaan kansiosan ulkopuolelle. Kansilait-25 teiston kansiosa käsittää lisäksi edullisesti viemäri-aukon kannen päälle joutuneen nesteen poistamiseksi kannen päältä takaisin kansilaitteiston kansiosan alle nestealtaaseen.

Viemäriaukossa on edullisesti tulppa, joka 30 ehkäisee suoran valon pääsemistä nestealtaan sisään, mutta, jonka reunoilla olevista pienemmistä aukoista kansiosan päälle joutunut neste valuu takaisin nes-tealtaaseen. Kun viemäriaukossa ei ole tulppaa, voidaan viemäriaukon läpi lisätä nestettä nestealtaaseen. 35 Eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodos sa kansilaitteiston kansiosa käsittää mittausaukon, jonka kautta kansilaitteiston kansiosan alla olevan 5 nestealtaan nestepinnan korkeus voidaan havaita esimerkiksi kohomittarilla. Kohomittari voi olla esimerkiksi kelluva koho nesteen pinnalla. Koho on kirkkaan putken sisällä, ja putken yläpäässä on reikä, joka 5 mahdollistaa kohon vapaan liikkumisen putken sisällä ilman päästessä purkautumaan reiästä. Putken alaosa on tällöin avoin, jolloin neste pääsee putkeen.

Telineosa toimii tukena ja yhdistää keksinnön mukaisen laitteiston osia toisiinsa. Telineosa, kan-10 siosa, juuriputket, juuriputkien sisällä olevat kasvatusalustat, kasvit, nestepumppu ja ilmarengas voidaan nostaa pois astiasta yhtenä kokonaisuutena, kun nes-teastian neste vaihdetaan. Keksinnön mukainen kansi-laitteisto tekee näin ollen tavallisesta nestealtaasta 15 vesiviljelylaitteiston.

Nestekiertoa keksinnön mukaisessa laitteistossa voidaan ohjata esimerkiksi ajastinpiirillä, joka on kytketty säätämään nestepumpun ja ilmapumpun toimintaa. Ajastinpiiri voidaan kytkeä lisäksi säätämään 20 kasvien valaistusta ja muita vesiviljelyyn mahdollisesti liittyviä sähkölaitteita.

Yksinkertaisen rakenteensa lisäksi nestekier-to on keksinnön mukaisessa laitteistossa toteutettu siten, että neste hapettuu tehokkaasti. Tätä edesaut-25 taa erityisesti nesteen kulkeutuminen kasvatusalustoihin kansiosan päällä olevia uria pitkin, jolloin neste pääsee tehokkaasti kosketuksiin ilman kanssa. Lisäksi hapettumista voidaan tehostaa juuriputkien läpi vietävällä ilmaletkulla.

30 Keksinnön mukainen kasvien tukeminen huokoi siin kasvatusalustoihin mahdollistaa monien erityyppisten kasvien viljelyn. Laitteistossa kasvien juurakon ja nestealtaan nestepinnan väliin jää ilmatila-vuus, jonka suuruutta voidaan säätää nestepinnan kor-35 kenttä muuttamalla. Tämä tuo mahdollisuuden optimoida olosuhteet esimerkiksi kasvien ilmajuurille; ilmatila-vuuden ansiosta ilmajuuret eivät kasva suoraan nestee- 6 seen vaan kosteaan ja hiilidioksidipitoiseen ilmatila-vuuteen.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa oheisten piirustusten avulla, joissa kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista kan-silaitteistoa ja erästä keksinnön mukaista juuriputkea kolmiulotteisesti kuvattuna viistosti kansiosan ylä-10 puolelta.

kuva 2 esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista kansilaitteistoa sivulta kuvattuna tilanteessa, jossa laitteisto on asetettu nestealtaaseen.

Kuvan 1 kansilaitteisto 1 käsittää kansiosan 15 2 ja telineosan 3 sekä kansiosan 2 alapuolelle kiinni tettävissä olevat juuriputket 4. Juuriputkien 4 sisällä on huokoiset kasvatusalustat 5 kasvin 6 tukemiseksi juuristaan. Laitteiston kansiosassa 2 on kasvuaukot 7, joiden kohdalla on kiinnikkeet juuriputkille 4, sekä 20 mittausaukko 8 nestealtaassa olevan nesteen pinnan korkeuden mittaamiseksi. Kansiosassa 2 on lisäksi vie-märiaukko 9, viemäriaukkoon 9 asetettavissa oleva tulppa 10, nestesäiliö 11, nestesäiliön 11 ja kunkin kasvuaukon 7 yhdistävät urat 12 sekä nestesäiliössä 11 25 kiinni oleva, toisesta päästään nestepumppuun kiinnitettävissä oleva, putki 13. Kuvan 1 esimerkin mukaisesti kansilaitteiston 1 telineosassa 3 on paikka 14 nestepumpulle. Juuriputkissa on lisäksi aukot 20 nes-tekierrolle ja aukot 21 ilmaletkulle. Kansilaitteiston 30 1 kansiosassa 2 on reunus 19 ylimääräisen nesteen pi tämiseksi kannen päällä.

Kuvassa 2 kansilaitteisto 1 on asetettu nestealtaaseen 15 siten, että nestepumppu 16 on nesteal-taan 15 pohjalla kiinnitettynä telineosaan 3, neste-35 pumpulle 16 varatulle paikalle 14. Telineosa 3 ei tue nestealtaan 15 pohjaan, jolloin kansiosa 2 painaa nes-tealtaan 15 reunoja. Tämä antaa mahdollisuuden tiivis- 7 tää kansiosa 2 nestealtaan 15 reunaan esimerkiksi tiivisteen avulla. Kansilaitteiston 1 ollessa paikallaan nestealtaan 15 päällä nestepumppu 16 pääsee kosketuksiin nesteen 17 kanssa. Kuvaan 2 on lisäksi merkitty 5 kasvatusalustan 5 ulkopuolella kasvavat juuret 18, joista pisimmät voivat ulottua nestepinnan alapuolelle nestealtaan 15 pohjalle. Kasvatusalustan 5 ja nesteen 17 pinnan välille jää ilmatilavuus 22, jossa osa kasvin 6 juurista mahtuu kasvamaan ilman, että juuret 10 osuvat nesteeseen 17.

Kun nestepumppu 16 on käynnissä, se pumppaa nestettä 17 nestepumppuun 16 kiinnitettyä putkea 13 pitkin ylöspäin kansiosan 2 nestesäiliöön 11. Nes-tesäiliössä 11 nesteen pinnan noustessa riittävän kor-15 kealle neste kulkeutuu kaltevia uria 12 pitkin painovoiman vaikutuksesta kasvuaukoille 7, joiden reunalta neste valuu huokoiselle, juuriputkeen 4 kiinnitetylle, kasvatusalustalle 5, mahdollisesti juuriputken 4 päälle asetetun renkaan läpi. Näin neste kastaa kasva-20 tusalustan 5 sisällä olevan juurakon.

Kasvit 6 kasvavat juuriputkiin 4 kiinnitetyissä kasvatusalustoissa 5 juuriputkien 4 päälle mahdollisesti asetettujen renkaiden ja kasvuaukkojen 7 läpi. Kasvien kasvaessa niiden pitkät juuret 18 saat-25 tavat ulottua nestealtaan 15 nestepinnan alapuolelle, jolloin ne kykenevät itse imemään nestettä 17 altaasta. Tämän takia juuriputkissa 4 on aukot 20, joista neste 17 pääsee kiertämään juuriputkissa 4. Kasvien 6 lyhyemmät juuret sekä ilmajuuret kasvavat kasva-30 tusalustan 5 ja nesteen 17 pinnan väliin jäävässä ilmat ilavuudessa 22. Juuriputkissa 4 on lisäksi aukot 21, joiden kautta voidaan viedä ilmaletku juuriputkien 4 sisällä olevan nesteen 17 hapettumisen tehostamiseksi, kuten edellä on esitetty.

35 Kansilaitteiston 1 kansiosa 2 käsittää reu nuksen 19 ylimääräisen nesteen pitämiseksi kannen päällä. Tällöin nesteen mahdollisesti kulkeutuessa 8 kansiosan 2 päälle pois urista 12 tai nestesäiliöstä 11 neste ei pääse valumaan kansiosan 2 ulkopuolelle. Kansilaitteiston 1 kansiosa 2 käsittää lisäksi edullisesti viemäriaukon 9 kannen päälle joutuneen nesteen 5 poistamiseksi kannen päältä takaisin kansilaitteiston 1 kansiosan 2 alle nestealtaaseen 15. Viemäriaukossa 9 voidaan käyttää tulppaa 10, joka ehkäisee suoran valon pääsemistä nestealtaan 15 sisään, mutta, jonka reunoilla olevista pienemmistä aukoista kansiosan 2 pääl-10 le joutunut neste valuu takaisin nestealtaaseen 15. Kun viemäriaukossa 9 ei ole tulppaa 10, voidaan viemäriaukon läpi lisätä nestettä nestealtaaseen 15.

Keksintöä ei rajata edellä esitettyihin esimerkkeihin vaan sen toteutusmuoto voi vapaasti vaih-15 della patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (15)

1. Laitteisto kasvien viljelemiseksi vesiviljelyllä käsittäen kasvatusalustat (5) ja välineet nesteen jakelemiseksi kasveille (6) tunnettu siitä, 5 että laitteisto käsittää kansilaitteiston (1), johon kuuluu vaakatasoon nestealtaan (15) pohjan yläpuolelle asetettavissa oleva oleellisesti tasomainen kansiosa (2) sekä kansiosan (2) oleellisesti tasomaisella pinnalla olevat nestesäiliö (11) ja kasvuaukot (7) kasvi- 10 en (6) kasvattamiseksi kasvuaukkojen (7) läpi kasvu- aukkojen (7) kohdalla olevista kasvatusalustoista (5), ja kansiosan (2) yläpinnan päällä olevat urat (12), joita uria (12) pitkin neste on kuljetettavissa kasvu-aukoille (7), ja että kansiosan (2) päällä olevat urat 15 (12) ovat kallistettu niin, että neste virtaa uria (12) pitkin nestesäiliöstä (11) kohti kasvuaukkoja (7) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston (1) kan- 20 siosassa (2) olevat urat (12) ovat mitoitukseltaan ja kaltevuudeltaan sellaisia, että kunkin uran (12) kautta kulkeva nestemäärä on sama.

3. Jonkin patenttivaatimuksista 1-2 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston 25 (1) kansiosassa (2) olevien urien (12) kautta kulkevaa nestemäärää voidaan säätää uriin (12) asennettavilla kuristuksilla.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston 30 (1) kansiosa (2) käsittää viemäriaukon (9) ylimääräi sen nesteen poistamiseksi kansiosan (2) päältä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston (1) kansiosan (2) viemäriaukkoon (9) on asetettavissa tulppa 35 (10) .

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston (1) kansiosa (2) käsittää reunuksen (19) ylimääräisen nesteen pitämiseksi kansiosan (2) päällä.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteiston 5 (1) kansiosa (2) käsittää mittausaukon (8) nestealtaan (15) nestepinnan korkeuden mittaamiseksi.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteisto (1) käsittää telineosan (3) kansilaitteistoon (1) lii- 10 tettävien laitteiden kiinnittämiseksi kansilaitteistoon (1) .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että telineosa (3) käsittää paikan (14) nestepumpulle (16).

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kansilaitteisto (1) käsittää putken (13) nesteen siirtämiseksi nes-tealtaasta (15) nestepumpun (16) avulla putkea (13) pitkin kansiosassa (2) olevaan nestesäiliöön (11).

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukai nen laitteisto tunnettu siitä, että kasvatusalustat (5) ovat huokoista materiaalia.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kasvatusalus- 25 tat (5) on sijoitettu kasvuaukkojen (7) alle.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että kasvatusalustojen (5) ympärillä on kansilaitteiston (1) kansiosaan (2) kiinnitettävissä olevat juuriputket (4).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteis to tunnettu siitä, että juuriputkien (4) alaosassa on aukot (20) nestekierrolle ja aukot (21) ilmalet-kulle.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-14 mukai- 35 nen laitteisto tunnettu siitä, että kasvatusalustojen (5) ja nestealtaassa (15) olevan nesteen (17) pinnan välillä on ilmatilavuus (22) juurien kasvattamiseksi ilmaan ulos kasvatusalustoista (5).