【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置エネルギーを用いて、植物培地に底面より水や培養液及び液肥、活力液、薬液等の液体を供給する液体供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの培地への液体供給装置は、液面検出器を取り付けて自動制御系を構築し電動ポンプや自動弁の電気制御をして供給する方法、ボールタップやフロートボール及び液遮断弁等を用いて液面が適当な位置に来たら液の供給を停止する方法が取られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらは以下のような欠点があった。
イ．電動ポンプや自動弁を用いた方法では電力が必要であり、通常ビニルハウスや畑等農地に設置するには電源設備が必要であった。
ロ．ボールタップやフロートボール及び液遮断弁を用いた方法では、それらを設置するための液面調整槽が不可欠で、それらの部品は大きなスペースを必要としたので液を直接培地へ供給できず、吸水シート及び防根シートを通して培地容器内の培地へと供給しなければならなかった。
ハ．植物種によって或いは季節や生育ステージによっては供給液面の高さを変える必要が生じるが、その調整は大変面倒で調整範囲も狭かったため、深さの深い培地や一株用鉢のような小型培地には使用できなかった。
本発明は、これらの欠点を解決するために発明されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
液供給タンク（１）の下部に吸気管（２）及び給液管（３）を取り付け、その下端部において吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）より高位になる位置関係とし、液面検出部固定管（５）の中に吸気管（２）及び給液管（３）の下端を入れる。下部に液流出口（１５）を設けた液面検出部サポート管（４）の中に、液面検出部固定管（５）と吸気管（２）及び給液管（３）を入れる。
本発明は以上の構成よりなる、位置エネルギーを利用した液体供給装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（イ）容易に変形しない材質の密閉された液供給タンク（１）の下部に自由に可とうする吸気管（２）及び給液管（３）を横に並べて取り付け、その下端部は吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）よりも高い位置に来るよう配置する。
（ロ）液面検出部固定管（５）はその下部開口部に、細かい網目からなるごみ進入防止網（６）を取り付けて、それより上部の液面検出部固定管（５）の内側に吸気管（２）及び給液管（３）を動かないように固定する。
（ハ）液面検出部サポート管（４）の下部開口部に、細かい網目からなるごみ進入防止網（７）を取り付けて、最下端には下部フタ（８）が設けてある。
（ニ）その最下端より鉛直上方向にスリット状の液流出口（１５）が適当な間隔をもって開けられている。
本発明は以上のような構成よりなっている。
【０００６】
本発明を使用するときは、液供給タンク（１）は容易に変形しない材質であり架台（１０）等の上に培地（１６）上面よりも高い位置に設置し、液面検出サポート管（４）は培地容器（９）の底面より鉛直上方向に立て、その中に吸気管（２）及び給液管（３）を固定した液面検出部固定管（５）を入れ鉛直方向上下にスライドさせ、必要な液面の高さに合わせて液面検出部固定管（５）をセットする。また、必要に応じてその高さはいつでも簡単に広く変更できる。
【０００７】
図２において、初めに上部に設置された密閉された液供給タンク（１）から給液管（３）を通して下部の培地容器（９）に液が流れ落ちるが、その時吸気管（２）の吸入口（１２）には未だ液面が到達していないので、吸気管（２）からは空気が吸い込まれている。
【０００８】
やがて培地容器（９）の液面が吸気管（２）の吸入口（１２）に達すると、表面張力による毛細管現象と液供給タンク（１）の減圧による吸引力により、液は吸気管（２）の中を吸い上がってゆき液面の高さＨｉに達して停止する。これは、給液管（３）内の液の位置エネルギー、給液管内壁の表面エネルギー、液の表面張力、液と給液管分子の分子間力等が合算されたものと、吸気管（２）内のそれらのものが釣り合った結果停止したものである。
【０００９】
Ｅｉ１、Ｅｉ２、Ｅｉ３、ＥＳ１、ＥＳ２、ＥＳ３の力がかかる方向を図２の矢印のように取って、これを式で表すと以下のようになる。但し、Ｈｉは吸気管内液面高さ、ＨＳは給液管内液面高さ、Ｅｉ１は吸気管内液の位置エネルギー、Ｅｉ２は吸気管内壁の表面エネルギーと液の表面張力の差＝界面張力、Ｅｉ３は吸気管内液分子と吸気管分子の分子間力、ＥＳ１は給液管内液の位置エネルギー、ＥＳ２は給液管内壁の表面エネルギーと液の表面張力の差＝界面張力、ＥＳ３は給液管内液分子と給液管分子の分子間力とし、上部液供給タンクは容易に変形しないタンクなので、タンク内液の位置エネルギーは両管に同等にかかるからこれを無視すれば
吸気管内鉛直方向のエネルギー＝Ｅｉ１−Ｅｉ２＋Ｅｉ３
給液管内鉛直方向のエネルギー＝ＥＳ１＋ＥＳ２−ＥＳ３
となる。
【００１０】
この時液の流れが停止し釣り合ったので
Ｅｉ１−Ｅｉ２＋Ｅｉ３＝ＥＳ１＋ＥＳ２−ＥＳ３
Ｅｉ１＝ＥＳ１＋Ｅｉ２＋ＥＳ２−Ｅｉ３−ＥＳ３
のように表せる。
ここで、管内壁の表面エネルギー ＜ 液表面張力
となるような材質の管を使用すればＥｉ２＝ＥＳ２＜０となり力の方向は逆方向となるので記号を逆にすると
Ｅｉ１＝ＥＳ１−（｜Ｅｉ２｜＋｜ＥＳ２｜）−（Ｅｉ３＋ＥＳ３）
ここで｜Ｅｉ２｜＋｜ＥＳ２｜＞０、Ｅｉ３＋ＥＳ３＞０であるから
Ｅｉ１＜ＥＳ１ −−−−−−−−−−式（１）
となる。
【００１１】
これを位置エネルギーの一般式に当てはめる。但し、ｍは質量、Ｒは吸気管、給液管の半径、ρは液体の密度、ｇは重力加速度とすると
Ｅｉ１＝ｍｇｈ＝（πＲ２・ρ・Ｈｉ）・ｇ・Ｈｉ
ＥＳ１＝ｍｇｈ＝（πＲ２・ρ・ＨＳ）・ｇ・ＨＳ
のようになり、更に式（１）に代入すると
（πＲ２・Ｈｉ・ρ）・ｇ・Ｈｉ＜（πＲ２・ＨＳ・ρ）・ｇ・ＨＳ
πＲ２・ρ・ｇ・Ｈｉ ２＜πＲ２・ρ・ｇ・ＨＳ ２
Ｈｉ ２＜ＨＳ ２ 但し、Ｈｉ＞０、ＨＳ＞０
Ｈｉ＜ＨＳ
となる。
【００１２】
よって、吸気管（２）内に吸い込まれた液は給液管（３）の上端（１４）よりも低い位置で停止することがわかる。言い換えれば液供給タンク（１）内の液は培地容器（９）の液面が吸気管（２）の吸入口（１２）を境にして、その吸入口（１２）より低い位置では給液管（３）を通して培地容器（９）に供給され、吸入口（１２）より高くなると吸気管（２）内の液面高さもＨｉに達し、液供給は停止する。そして、これは液面の上下と共に繰り返される。図３及び図４は吸気管と給液管の下端部の形状を変形したものだが、これらもまた上記と同様に吸気管の吸入口付近を境にして、給液と停止動作を繰り返し行う。
【００１３】
【発明の効果】
本発明を使用することにより高価な液面検出器も要らず、電力なしで液面が自動的に制御できることになり、ボールタップやフロートボール及び液遮断弁もいらなくなったので液面調整槽がいらず、一株用小型鉢等の培地にも液を直接投入できるので吸水シートや防根シートも不要になった。また、植物種によって或いは季節や生育ステージ、及び培地の深さに合わせ液面の高さ調整が極めて簡単にできるようになり、画期的な効果がもたらされた。なお、本願実施例はあくまでも一実施例であり、本実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液供給装置の一実施例図である。
【図２】本発明を説明するための液面検出部拡大図である。
【図３】本発明による吸気管及び給液管の別実施例を示す図である。
【図４】本発明による吸気管及び給液管の別実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 液供給タンク
２ 吸気管
３ 給液管
４ 液面検出部サポート管
５ 液面検出部固定管
６ ごみ進入防止網
７ ごみ進入防止網
８ 下部フタ
９ 培地容器
１０ 架台
１１ 液
１２ 吸気管吸入口
１３ 給液管排出口
１４ 給液管上端
１５ 液流出口
１６ 培地[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid supply device that supplies liquid such as water, a culture solution, a liquid fertilizer, a vital fluid, or a chemical solution from a bottom surface to a plant medium using potential energy.
[0002]
[Prior art]
The conventional liquid supply device for the culture medium uses a method in which an automatic control system is constructed by attaching a liquid level detector and the electric pump and automatic valve are electrically controlled and supplied, and a ball tap, float ball, liquid shutoff valve, and the like are used. When the liquid level reaches an appropriate position, a method of stopping the supply of the liquid has been adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
These have the following disadvantages.
I. The method using an electric pump or an automatic valve requires electric power, and usually requires a power supply facility for installation on farmland such as a vinyl house or a field.
B. In the method using a ball tap, a float ball, and a liquid shutoff valve, a liquid level adjusting tank for installing them is indispensable, and since these parts require a large space, the liquid cannot be directly supplied to the culture medium, and a water absorbing sheet is required. And, it had to be supplied to the medium in the medium container through the root-proof sheet.
C. Depending on the type of plant or the season or growth stage, it is necessary to change the height of the supply liquid level, but the adjustment was very troublesome and the adjustment range was narrow, so a small medium such as a deep medium or a pot for one strain was required. Could not be used.
The present invention has been made to solve these drawbacks.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
An intake pipe (2) and a liquid supply pipe (3) are attached to a lower part of the liquid supply tank (1), and a suction port (12) of the intake pipe (2) has an outlet (12) of the liquid supply pipe (3) at a lower end thereof. 13) With the positional relationship being higher, the lower ends of the suction pipe (2) and the liquid supply pipe (3) are inserted into the liquid level detection unit fixing pipe (5). The liquid level detection unit fixing pipe (5), the suction pipe (2), and the liquid supply pipe (3) are placed in the liquid level detection unit support pipe (4) provided with the liquid outlet (15) at the bottom.
The present invention is a liquid supply device using the potential energy having the above configuration.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(A) At the lower part of a sealed liquid supply tank (1) made of a material that is not easily deformed, a freely flexible intake pipe (2) and a liquid supply pipe (3) are attached side by side, and the lower end is an intake pipe. The inlet (12) of (2) is located higher than the outlet (13) of the liquid supply pipe (3).
(B) The liquid level detection unit fixing pipe (5) is provided with a fine mesh-based dust entry prevention net (6) at the lower opening thereof, and the liquid level detection unit fixing pipe (5) above the liquid level detection unit fixing pipe (5). Fix the suction pipe (2) and the liquid supply pipe (3) so as not to move.
(C) A dust prevention net (7) composed of a fine mesh is attached to the lower opening of the liquid level detection unit support pipe (4), and a lower lid (8) is provided at the lowermost end.
(D) A slit-like liquid outlet (15) is provided at an appropriate interval vertically upward from the lowermost end thereof.
The present invention is configured as described above.
[0006]
When the present invention is used, the liquid supply tank (1) is made of a material that does not easily deform, and is installed on a gantry (10) or the like at a position higher than the upper surface of the culture medium (16). ) Stands vertically upward from the bottom surface of the culture medium container (9), into which a liquid level detection unit fixing tube (5) to which an intake pipe (2) and a liquid supply pipe (3) are fixed is inserted and slid vertically up and down. Then, the liquid level detection section fixing tube (5) is set according to the required liquid level. In addition, the height can be easily and widely changed at any time as needed.
[0007]
In FIG. 2, the liquid first flows down from the sealed liquid supply tank (1) installed at the upper part through the liquid supply pipe (3) to the lower culture medium container (9). At that time, the inlet of the intake pipe (2) Since the liquid level has not yet reached (12), air has been sucked in from the intake pipe (2).
[0008]
When the liquid level of the culture medium container (9) reaches the suction port (12) of the suction pipe (2), the liquid flows into the suction pipe (2) due to the capillary action due to surface tension and the suction force due to the reduced pressure of the liquid supply tank (1). ) stops reached within the height H i of the liquid level Yuki up suck in. The sum of the potential energy of the liquid in the liquid supply pipe (3), the surface energy of the inner wall of the liquid supply pipe, the surface tension of the liquid, the intermolecular force between the liquid and the liquid supply pipe molecules, and the intake pipe ( Those in 2) have stopped as a result of the balance.
[0009]
The direction in which the forces of E i1 , E i2 , E i3 , E S1 , E S2 , and E S3 are applied is taken as shown by the arrow in FIG. 2 and is expressed by the following equation. However, H i is the intake pipe liquid surface height, H S can supply fluid pipe liquid surface height, E i1 is the potential energy of the intake pipe fluid, E i2 is the difference between the surface tension of the surface energy and the liquid in the intake pipe wall = Interfacial tension, E i3 is the intermolecular force between the liquid molecules in the intake pipe and the intake pipe molecules, ES1 is the potential energy of the liquid in the liquid supply pipe, ES2 is the difference between the surface energy of the liquid supply pipe inner wall and the liquid surface tension = interfacial tension , ES3 is the intermolecular force between the liquid molecules in the liquid supply pipe and the liquid supply pipe molecules. Since the upper liquid supply tank is a tank that is not easily deformed, the potential energy of the liquid in the tank is equally applied to both pipes, so this can be ignored. For example, the energy in the vertical direction in the intake pipe = E i1 −E i2 + E i3
Energy in the vertical direction in the supply pipe = E S1 + E S2- E S3
It becomes.
[0010]
Since the flow of this time the liquid are balanced stopped E i1 -E i2 + E i3 = E S1 + E S2 -E S3
E i1 = E S1 + E i2 + E S2 −E i3 −E S3
Can be expressed as
Here, if a pipe made of a material that satisfies the surface energy of the inner wall of the pipe <the liquid surface tension is used, E i2 = E S2 <0, and the direction of the force becomes the opposite direction. Therefore, if the sign is reversed, E i1 = E S1 − (| E i2 | + | E S2 |) − (E i3 + E S3 )
Here, | E i2 | + | E S2 |> 0 and E i3 + E S3 > 0, so that E i1 <E S1 −−−−− (1)
It becomes.
[0011]
This is applied to the general formula of potential energy. Here, m is the mass, R is the radius of the intake pipe and the liquid supply pipe, ρ is the density of the liquid, and g is the gravitational acceleration, E i1 = mgh = (πR 2 · ρ · H i ) · g · H i.
E S1 = mgh = (πR 2 · ρ · H S ) · g · H S
It would be, further into equation (1) (πR 2 · H i · ρ) · g · H i <(πR 2 · H S · ρ) · g · H S
πR 2 · ρ · g · H i 2 <πR 2 · ρ · g · H S 2
H i 2 <H S 2 However, H i> 0, H S > 0
H i <H S
It becomes.
[0012]
Therefore, it is understood that the liquid sucked into the intake pipe (2) stops at a position lower than the upper end (14) of the liquid supply pipe (3). In other words, the liquid in the liquid supply tank (1) is connected to the liquid supply pipe at a position where the liquid level of the culture medium container (9) is lower than the suction port (12) of the suction pipe (2). (3) is supplied to the medium container (9) through the liquid surface height of the suction port (12) from the higher and the intake pipe (2) in the even reached H i, the liquid supply is stopped. This is repeated with the liquid level up and down. FIGS. 3 and 4 show modified shapes of the lower end portions of the intake pipe and the liquid supply pipe. These also repeat the liquid supply and the stop operation at the vicinity of the intake port of the intake pipe similarly as described above.
[0013]
【The invention's effect】
By using the present invention, an expensive liquid level detector is not required, the liquid level can be automatically controlled without electric power, and a ball tap, a float ball, and a liquid shutoff valve are not required. In addition, since the liquid can be directly poured into a medium such as a small pot for one strain, a water-absorbing sheet and a root-preventing sheet are not required. Further, the height of the liquid surface can be adjusted extremely easily according to the plant species or the season, the growth stage, and the depth of the culture medium, and an epoch-making effect was brought about. The embodiment of the present application is merely an example, and the present invention is not limited to this embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a liquid supply device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a liquid level detection unit for explaining the present invention.
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the intake pipe and the liquid supply pipe according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the intake pipe and the liquid supply pipe according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid supply tank 2 Intake pipe 3 Supply pipe 4 Liquid level detection part support pipe 5 Liquid level detection part fixed pipe 6 Dust entry prevention net 7 Dust entry prevention net 8 Lower lid 9 Culture medium container 10 Base 11 Liquid 12 Intake pipe suction port 13 supply pipe outlet 14 supply pipe top 15 liquid outlet 16 culture medium
