JP2013146221A

JP2013146221A - 定量液供給装置および該定量液供給装置を用いた水耕栽培システム

Info

Publication number: JP2013146221A
Application number: JP2012009148A
Authority: JP
Inventors: Yukiyoshi Saito; 之良斎藤
Original assignee: SHISEI DEETAMU KK
Current assignee: SHISEI DEETAMU KK
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】高価な定量ポンプに替え得る定量液供給装置を提供する。また、定量液供給装置を用いる水耕栽培システムを提供する。
【解決手段】定量液供給装置は、エアを供給する加圧ポンプ２０と、加圧ポンプ２０からのエアによって養液タンク２２内の養液を吐出する吸液器２４と、吸液器２４から吐出された養液が導入され、所定量の養液の導入を検出するセンサが設けられた定量シリンダ４０と、定量シリンダ４０のセンサが所定量の養液を検出したとき、加圧ポンプ２０の駆動を停止させる制御部１０とを有する。水耕栽培システムは、定量液供給装置が液肥を定量供給する液肥供給装置であり、液肥供給装置の定量シリンダ４０から液肥を供給される液肥槽３０と、液肥槽３０から液肥が供給される栽培槽５０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、定量液供給装置に関し、特に、高価な定量ポンプを使用しないで、液体の定量を供給する定量液供給装置に関する。本発明は、水耕栽培システムにおいて、養液タンク等から肥料等の液を液肥槽に定量供給するために用いるのに適しているので、水耕栽培システムにおける定量液供給装置として説明する。また、本明細書では、養液タンク、養液の用語を説明の便宜上用いているが、タンクは任意の液体のタンクであってもよく、また、養液は任意の液体であってもよいものである。本発明は、さらに、定量液供給装置を用いた水耕栽培システムに関する。

従来例の水耕栽培システム全体を図４を参照して説明する。水耕栽培システムには、例えば、肥料Ａ、肥料Ｂ、ＰＨ調整液（ＰＨ＋、ＰＨ−）のそれぞれを蓄えておく養液タンク２２と、各養液タンク２２から肥料Ａ等を液肥槽３０に定量供給するための定量ポンプ１００が設けられている。図面の簡略化のために、養液タンク２２、定量ポンプ１００は１つだけ図示している。肥料Ａ等が供給される液肥槽３０内には、液肥の電気伝導度を測定するＥＣセンサ３２と液肥のＰＨ値を測定するためのＰＨセンサ３４が配置されている。ＥＣセンサ３２およびＰＨセンサ３４で検出された液肥の電気伝導度および液肥のＰＨ値は制御部１０に入力され、制御部１０はこれらの値に応答してそれぞれの定量ポンプ１００を駆動して、液肥槽３０に肥料Ａ等を追加供給して液肥槽３０内の液肥の電気伝導度および液肥のＰＨ値を所定の値に維持する。

液肥槽３０内には循環ポンプ３６が配置されており、循環ポンプ３６によって液肥槽３０から養液（液肥）が配管６０を通して栽培槽５０に供給される。栽培槽５０には植物の培地（図示せず）が配置されており、培地に供給される養液によって植物は生育する。栽培槽５０の水位（液肥レベル）は水位調節排水パイプ（図示せず）によって一定に保たれ、水位を超えた液肥は排出されて配管６２を通して液肥槽３０に戻され、再び栽培槽５０に循環されるようになっている。

定量ポンプは機械的駆動部を有する極めて高価なものであり、従来例の水耕栽培システムで用いた場合には、養液タンクごとに設けなければならず、全数量を合計すると非常に高価なものとなる問題がある。

本発明の定量液供給装置は、エアを供給する加圧ポンプと、前記加圧ポンプからのエアによって養液タンク内の養液を吐出する吸液器と、前記吸液器から吐出された養液が導入され、所定量の養液の導入を検出するセンサが設けられた定量シリンダと、前記定量シリンダのセンサが前記所定量の養液を検出したとき、前記加圧ポンプの駆動を停止させる制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の水耕栽培システムは、定量液供給装置が液肥を定量供給する液肥供給装置であり、前記液肥供給装置の前記定量シリンダから液肥を供給される液肥槽と、前記液肥槽から液肥が供給される栽培槽と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、極めて安価な部材を用いて、従来例の定量ポンプとほぼ同等の精度を達成できる安価な定量液供給装置が得られる。また、安価な定量液供給装置を用いることができる水耕栽培システムが得られる。

本発明の定量液供給装置を用いるのに適した水耕栽培システム全体を示す図である。本発明の養液タンク内の吸液器の動作を説明するための図である。本発明の定量シリンダを示す図である。従来例の水耕栽培システム全体を示す図である。

本発明の定量液供給装置は、エアを供給する加圧ポンプと、加圧ポンプからのエアによって養液タンク内の養液を吐出する吸液器と、吸液器から吐出された養液が導入され、所定量の養液の導入を検出するセンサが設けられた定量シリンダと、定量シリンダのセンサが所定量の養液を検出したとき、加圧ポンプの駆動を停止させる制御部と、を有する。

本発明の水耕栽培システムは、定量液供給装置が液肥を定量供給する液肥供給装置であり、液肥供給装置の定量シリンダから液肥を供給される液肥槽と、液肥槽から液肥が供給される栽培槽と、を有する。

最初に、本発明の定量液供給装置を用いるのに適した水耕栽培システム全体を図１を参照して説明する。水耕栽培システムには、例えば、肥料Ａ、肥料Ｂ、ＰＨ調整液（ＰＨ＋、ＰＨ−）のそれぞれを蓄えておく養液タンク２２と、各養液タンク２２から肥料Ａ等（養液）を液肥槽３０に定量供給するための定量液供給装置が設けられている。定量液供給装置は加圧ポンプ２０、養液タンク２２内に配置された吸液器２４、定量シリンダ４０、制御部１０からなる。図面の簡略化のために、加圧ポンプ２０、養液タンク２２は１つだけ図示している。なお、この実施例では、４つの定量シリンダが示されてされているが、供給される養液の種類だけ定量シリンダは設けられ、加圧ポンプ２０、養液タンク２２も同等の数だけ設けられている。

肥料Ａ等が供給される液肥槽３０内には、液肥の電気伝導度を測定するＥＣセンサ３２と液肥のＰＨ値を測定するためのＰＨセンサ３４が配置されている。ＥＣセンサ３２およびＰＨセンサ３４で検出された液肥の電気伝導度および液肥のＰＨ値は制御部１０に入力され、制御部１０はこれらの値に応答してそれぞれの加圧ポンプ２０を駆動して、液肥槽３０に肥料Ａ等を追加供給して液肥槽３０内の液肥の電気伝導度および液肥のＰＨ値を所定の値に維持する。なお、液肥槽内には、ＥＣセンサ３２およびＰＨセンサ３４以外に、液肥の温度を測定する水温センサ（図示せず）、溶存酸素量を測定する溶存酸素量センサ（図示せず）が配置されており、液肥槽の外部には気温センサ（図示せず）、湿度センサ（図示せず）、日射量センサ（図示せず）等が配置されている。前述の維持される電気伝導度および液肥のＰＨ値の所定の値は水温センサ、溶存酸素量センサにより測定された値によって微調整されるように制御部１０においてプログラムされている。

液肥槽３０内には循環ポンプ３６が配置されており、循環ポンプ３６によって液肥槽３０から養液（液肥）が配管６０を通して栽培槽５０に供給される。栽培槽５０には植物の培地（図示せず）が配置されており、培地に供給される養液によって植物は生育する。栽培槽５０の水位（液肥レベル）は水位調節排水パイプ（図示せず）によって一定に保たれ、水位を超えた液肥は排出されて配管６２を通して液肥槽３０に戻され、栽培槽５０に循環されるようになっている。

次に、図２を参照して、吸液器２４の構造と動作について説明する。図２に示すように吸液器２４は密封構造の箱本体２５からなり、箱本体２５の底部には逆止弁２６が設けられており、また、加圧ポンプ（コンプレッサ）２０からのエアを吸液器２４の上部に導入するための配管２７および箱本体２５の内部に逆止弁２６の開放時に養液タンク２２から導入された養液を定量シリンダ４０に供給するための配管２８が設けられている。このように、本発明で用いられる吸液器は極めて簡単な構造であり、また安価な部品で製造されうるものである。

図２ａに示すように、加圧ポンプからエアが導入されると、吸液器内の圧力は上昇し、逆止弁２６は完全閉鎖し、吸液器内から定量シリンダ４０への養液の吐出を開始する。次に、図２ｂに示すように、内部圧力が上昇し、内部養液が減少する。一方、図３を参照して後述するが、定量シリンダに供給された養液によって、定量シリンダ内の養液が所定の水位（レベル）に達すると、その水位が水位センサによって検出され、水位値が制御部１０に送られ、制御部１０によって加圧ポンプ２０の駆動が停止される。次に、図２ｃに示すように、加圧ポンプ側の気道が開放され、逆止弁２６が開き、養液タンクから吸液器へ養液が流入され、水位が同一値になると流入が停止する。

次に、図３を参照して定量シリンダを説明する。定量シリンダ４０は底部に小径の貫通孔４０ｂが設けられた中空円筒体本体（シリンダ本体）４０ａからなる。貫通孔の大きさは養液を滴下させる所望の速度によって適切に選ばれる。シリンダ本体４０ａ内にはフロート４２が入れられており、また、シリンダ本体４０ａの上部はゴム栓４９によって蓋をされている。ゴム栓４９には吸液器２４からの養液をシリンダ本体内に導入するためのチューブ４６と空気抜きチューブ４８が取り付けられている。シリンダ本体４０ａの外側にはフロート４２の位置（最上部部分）を検出するための、例えば、赤外線センサのような水位センサ４４がシリンダ本体４０ａ内の養液の所望の量に対応するような適切な位置に取り付けられている。

定量シリンダ４０内に養液が導入されると、定量シリンダ４０の底部の貫通孔４０ｂは小径であるので、シリンダ本体４０ａには養液が貯まり始め、フロート４２は上昇する。フロートの最上部部分が水位センサ４４で検出されると、その水位値は制御部１０に送られ、加圧ポンプ２０の駆動が停止させられる。この結果、吸液器２４からの定量シリンダ４０への養液の導入も停止することになる。すなわち、滴下される養液の定量が定量シリンダに導入されることになる。一方、そのときまでにシリンダ本体４０ａに導入された養液は小径の貫通孔４０ｂを通して少しずつ滴下される。このように、本発明で用いられる定量シリンダも極めて簡単な構造であり、また安価な部品で製造されうるものである。

なお、制御部１０は予め設定した時間間隔とシーケンスに基づいて液肥を制御するように構成することが好ましい。また、制御部１０はパソコン７０に接続され、さらにパソコン７０は通信インターフェースを通じて外部に接続され、ＥＣ値やＰＨ値のデータの確認や、液肥の制御を行ってもよい。また、予め設定したＥＣ値やＰＨ値が制御不能になった場合や故障などの異常状態が検出されたときに、警報ブザーや通信手段を通じて警告情報を使用者に報知するようにしてもよい。

１０制御部
２０加圧ポンプ
２２養液タンク
２４吸液器
３０液肥槽
３２ＥＣセンサ
３４ＰＨセンサ
３６循環ポンプ
４０定量シリンダ
４２フロート
４４水位センサ
５０栽培槽

Claims

エアを供給する加圧ポンプと、
前記加圧ポンプからのエアによって養液タンク内の養液を吐出する吸液器と、
前記吸液器から吐出された養液が導入され、所定量の養液の導入を検出するセンサが設けられた定量シリンダと、
前記定量シリンダのセンサが前記所定量の養液を検出したとき、前記加圧ポンプの駆動を停止させる制御部と、
を有することを特徴とする定量液供給装置。
請求項１記載の定量液供給装置において、前記吸液器は、密閉状態の箱本体と、前記箱本体の底部に設けられた逆止弁と、前記箱本体の上部に配置された前記加圧ポンプからのエアを箱本体に導入するための配管および養液を前記定量ポンプに吐出するための配管とを有することを特徴とする定量液供給装置。
請求項１記載の定量液供給装置において、前記定量シリンダは、底部に小径の貫通孔が設けられたシリンダ本体と、養液のシリンダ本体内への導入によって上昇する、前記シリンダ本体の内部に配置したフロートと、をさらに有することを特徴とする定量液供給装置。
請求項１記載の定量液供給装置を用いる水耕栽培システムにおいて、定量液供給装置は液肥である養液を定量供給する液肥供給装置であり、前記液肥供給装置の前記定量シリンダから液肥を供給される液肥槽と、前記液肥槽から液肥が供給される栽培槽と、を有することを特徴とする水耕栽培システム。
請求項４記載の水耕栽培システムにおいて、前記液肥槽内には電気伝導度を測定するＥＣセンサおよびＰＨ値を測定するＰＨセンサが配置されており、前記制御部は電気伝導度およびＰＨ値に応答して前記加圧ポンプを駆動することを特徴とする水耕栽培システム。
請求項５記載の水耕栽培システムにおいて、前記制御部は電気伝導度およびＰＨ値を微調整するようにプログラムされていることを特徴とする水耕栽培システム。
請求項４〜６のいずれか１つに記載の水耕栽培システムにおいて、前記制御部は予め設定した時間間隔とシーケンスに基づいて液肥を制御することを特徴とする水耕栽培システム。