JP2016015895A - Hydroponics apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水耕栽培装置に関する。 The present invention relates to a hydroponic cultivation apparatus.
水耕栽培法とは、土壌を使わず、植物の生長に必要な養分を溶かした水溶液(以下、「培養液」とする。)を用いて植物を育成する栽培法である。従来の土壌を用いた栽培法に比べ生産性が高く、また土壌を使わないので雑菌や病害虫の影響が少なく農薬の使用量を減らすことができる。 Hydroponics is a cultivation method in which plants are grown using an aqueous solution (hereinafter referred to as “culture solution”) in which nutrients necessary for plant growth are dissolved without using soil. Compared with conventional cultivation methods using soil, the productivity is high, and since no soil is used, there is little influence of germs and pests and the use of agricultural chemicals can be reduced.
ところで、水耕栽培においては、外気温や日射等の影響によって培養液の温度が変化するため、特に砂漠等の高温地帯では植物の育成が困難であった。 By the way, in hydroponics, since the temperature of the culture solution changes due to the influence of outside air temperature, solar radiation, and the like, it is difficult to grow plants particularly in a high temperature zone such as a desert.
このような問題を解決する水耕栽培装置として、特許文献1に記載されているものがある。かかる水耕栽培装置は、栽培容器が地中に埋められており、これによって培養液の温度変化を抑制している。 As a hydroponic cultivation apparatus that solves such a problem, there is one described in Patent Document 1. In such a hydroponic cultivation apparatus, the cultivation container is buried in the ground, thereby suppressing the temperature change of the culture solution.
しかしながら、上記の水耕栽培装置において地中に埋められているのは栽培容器のみであり、よってその他の培養液循環部、例えば、栽培容器に培養液を供給するための配管や、培養液を貯蔵するタンク等は依然として外気等の影響を受けるため、培養液の温度変化を十分に抑制できないという問題点があった。それゆえ、かかる水耕栽培装置は、培養液の温度を一定に保つために温度制御手段を備えなければならず、装置が大型化し高コストになるとともに、ランニングコストがかさむという問題を有していた。 However, in the hydroponic cultivation apparatus described above, only the cultivation container is buried in the ground, and therefore other culture solution circulation sections, for example, piping for supplying the culture solution to the cultivation container, Since the storage tank and the like are still affected by the outside air and the like, there has been a problem that the temperature change of the culture solution cannot be sufficiently suppressed. Therefore, such a hydroponic cultivation apparatus has to have a temperature control means in order to keep the temperature of the culture solution constant, and has a problem that the apparatus becomes large and expensive, and the running cost is increased. It was.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、例えば砂漠等の高温地帯であっても、培養液の温度変化を抑制することができる水耕栽培装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a hydroponic cultivation apparatus that can suppress a temperature change of a culture solution even in a high-temperature zone such as a desert.
本発明にかかる水耕栽培装置は、
主配管と、
前記主配管と流体的に接続するよう前記主配管から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管と、
前記複数の枝管各々の内部に配設された栽培容器と、
前記主配管の両端と流体的に接続され、前記主配管と前記枝管と前記栽培容器を循環する液体を貯蔵するタンクと、を備える。
The hydroponic cultivation apparatus according to the present invention is
Main piping,
A plurality of branch pipes branched substantially upward from the main pipe so as to be fluidly connected to the main pipe and disposed at substantially the same height;
A cultivation container disposed inside each of the plurality of branch pipes;
A tank that is fluidly connected to both ends of the main pipe and stores the liquid that circulates through the main pipe, the branch pipe, and the cultivation container;
このような構成によれば、タンクから栽培容器に培養液を供給するための主配管が栽培容器よりも下方に配設されるため、枝管及びその内部に配設される栽培容器と共に、主配管も地中に埋めることができ、培養液の温度変化を抑制することができる。 According to such a configuration, since the main pipe for supplying the culture solution from the tank to the cultivation container is arranged below the cultivation container, together with the branch pipe and the cultivation container arranged therein, the main pipe Piping can also be buried in the ground, and the temperature change of the culture solution can be suppressed.
また、前記タンクは、前記枝管よりも下方に配設されていてもよい。 The tank may be disposed below the branch pipe.
このような構成によれば、枝管及び主配管とともに、タンクも地中に埋めることができるため、培養液の温度変化をより効果的に抑制することができる。 According to such a configuration, since the tank can be buried in the ground together with the branch pipe and the main pipe, the temperature change of the culture solution can be more effectively suppressed.
また、前記栽培容器は、前記枝管に対し、脱着可能であってもよい。 Moreover, the said cultivation container may be detachable with respect to the said branch pipe.
このような構成によれば、栽培容器のメンテナンス性が向上する。 According to such a configuration, the maintainability of the cultivation container is improved.
また、前記栽培容器は、底面に植物の根を遮断するセパレータを有していてもよい。 Moreover, the said cultivation container may have the separator which interrupts | blocks the root of a plant on the bottom face.
このような構成によれば、植物の根がセパレータにより遮断され、根が枝管及び主配管に侵入することがなくなるため、装置の耐久性を向上させることができる。 According to such a configuration, the root of the plant is blocked by the separator, and the root does not enter the branch pipe and the main pipe, so that the durability of the apparatus can be improved.
また、前記栽培装置は、さらに淡水化装置を備え、
前記タンクに貯蔵される液体は、前記淡水化装置から供給されてもよい。
The cultivation apparatus further includes a desalination apparatus,
The liquid stored in the tank may be supplied from the desalination apparatus.
このような構成によれば、淡水化装置により海水等の原水を用いて水耕栽培を行うことができる。 According to such a configuration, hydroponic cultivation can be performed using raw water such as seawater by a desalination apparatus.
以上説明したように、本発明にかかる水耕栽培装置によれば、枝管及び栽培容器と共に、主配管も地中に埋めることができるため、培養液の水温が安定し、例えば砂漠等の温度変化が大きい地域においても水耕栽培が可能となる。 As described above, according to the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention, the main pipe can be buried in the ground together with the branch pipe and the cultivation container. Hydroponic cultivation is possible even in areas with significant changes.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, all of these embodiments are illustrative and do not give a limited interpretation of the present invention. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる水耕栽培装置10全体の基本構成を示す概略図である。第1の実施形態にかかる水耕栽培装置10は、主に、主配管20と、主配管20と流体的に接続するよう主配管20から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管30と、複数の枝管30の各々の内部に配設された栽培容器40と、主配管20の両端と流体的に接続され、主配管20と枝管30と栽培容器40を循環する液体を貯蔵するタンク50と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of the entire
主配管20の材質は、培養液を循環させることができるものであれば特に限定されない。安価で耐久性に優れる点で塩化ビニル樹脂が好適である。
The material of the
主配管20は直線状のものに限られず、培養液の循環を妨げない形状であれば屈曲等していてもよい。水耕栽培装置10の設置場所に応じて適宜変更が可能である。
The
主配管20の断面形状は、培養液の循環を妨げない形状であれば特に限定されない。主配管20に円筒管を用いた場合は、例えば直径100〜125mmの管を用いることができる。
The cross-sectional shape of the
枝管30は、主配管20から略上方に分岐する。枝管30と主配管20は流体的に接続されており、培養液が循環するようになっている。
The branch pipe 30 branches from the
枝管30の材質は、培養液を循環させることができるものであれば特に限定されない。安価で耐久性に優れる点で塩化ビニル樹脂が好適である。
The material of the
枝管30は主配管20と別部品として主配管20に結合されてもよく、あるいはT字管のように枝管30と主配管20が一体形成されていてもよい。
The
枝管30の内部には栽培容器40を配設できるようになっており、栽培容器40内で植物が栽培される。また、主配管20から分岐した複数の枝管30は互いに水平方向に略同じ高さになっている。これにより、枝管30に配設された栽培容器40内の培養液の水位を略同じにすることができる。
A
枝管30は、主配管20から等間隔に分岐していてもよい。これにより、枝管30内に配設される栽培容器40を等間隔に配置することができ、栽培容器40の各々における植物の育成環境を略平等とすることができる。
The
栽培容器40の材質は、培養液を循環させ内部で植物を栽培できるものであれば、特に限定されない。塩化ビニル配管が安価で耐久性に優れ好適である。
The material of the
栽培容器40の形状は、図1では上方が開放された略円筒形状であるが、形状はこれに限定されるものではなく、内部で培養液を循環させ植物を育成できるものであれば特に限定されない。直方体形状等を用いることも可能である。
The shape of the
栽培容器40は、枝管30に対して脱着可能であることが好ましい。植物は栽培容器40内で栽培されるため、植物の根、汚れ等の影響により栽培容器40は他の部分よりも早く劣化することが予想される。よって栽培容器40を取替え可能とすることで、メンテナンス性が向上するとともに装置10全体の耐久性を向上させることができる。
The
図2は、主配管20から分岐した枝管30、及び枝管30内に配設される栽培容器40の断面図である。栽培容器40は、底面にセパレータ41を備える。セパレータ41は水(培養液)と空気(酸素)を通すが、栽培容器40内で育成される植物の根はこの部分で遮断され、枝管30及び主配管20に侵入することはない。これにより、根の生長に起因する枝管30及び主配管20の劣化を防止することができる。また上述したように、栽培容器40を枝管30に対して脱着可能すれば、劣化の早い栽培容器40のみを取り替えることで水耕栽培装置10を使い続けることができ、装置10のメンテナンス性及び耐久性を向上させることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
セパレータ41は、水と空気を通し、根を遮断できるものであれば、特にその材質は限定されない。一般的な農業用の防根シートを用いることもできるが、本水耕栽培装置10は数十年の連続使用に耐えうるものであるので、安価でかつ耐久性に優れるという点で多孔質シリカからなるものが好適である。
The material of the
なお、栽培容器40は内部に植物を支持するための図示しない植物支持材を備えてもよい。植物支持材としては、ロックウール(岩綿)や椰子殻などの保水性の培地を用いることができる。
The
本実施形態にかかる水耕栽培装置10では、主配管20が、栽培容器40が設置される枝管30よりも下方に配設されるため、栽培容器40及び枝管30とともに、主配管20も地中に埋めることができる。よって、培養液が循環する大部分を地中に埋めることができるため、外気等による培養液の温度変化を効果的に抑制することができる。
In the
なお、砂漠等の高温地域で本装置10を用いる場合は、放熱器を備えてもよい。夜間に培養液を放熱器に循環させることで、放射冷却により培養液の温度を低下させることができる。
In addition, when using this
タンク50は、主配管20の両端と流体的に接続され、培養液が循環するようになっている。タンク50に貯蔵された培養液は、主配管20及び枝管30を介して、栽培容器40に供給される。
The
上述したように、本実施形態にかかる水耕栽培装置10では、枝管30とともに主配管20も地中に埋めることが可能であるが、タンク50を枝管30の下方に配設することによって、枝管30及び主配管20とともにタンク50も地中に埋めることができる。こうすることで、培養液の温度変化をより効果的に抑制することができる。
As described above, in the
培養液を循環させるため、タンク50は図示しない培養液循環用のポンプを備える。タンク50から主配管20に送り込まれた培養液は、枝管30を介して栽培容器40に供給される。
In order to circulate the culture solution, the
培養液は、栽培容器40の下方からセパレータ41を介して供給される。本水耕栽培装置10は、系全体が流体的に直列接続されているため、培養液の循環性に優れ、植物の育成に好適である。
The culture solution is supplied from below the
水耕栽培において、栽培容器40内の培養液の水位は、植物を健全かつ効率的に育成する上で重要となる。植物の根が常時培養液に浸っていると根腐れにより枯れてしまい、また根が十分な培養液を吸収できないと枯渇により枯れてしまう。一部の水耕栽培装置においては、植物の根の先端部分のみによって培養液を吸収させ、一方で根の根元部分のみによって呼吸を行わせるものがあるが、根は呼吸と培養液の吸収とを両方とも行うようにできており、根の一部のみを利用する育成法では根の生長が遅くなる等の問題が生ずる。そこで、根に対する培養液の水位を規則的に変化させることが好ましい。
In hydroponics, the water level of the culture solution in the
そこで、水耕栽培装置10は、図示しない水位調整機構を備えてもよい。かかる水位調整機構により、栽培容器40内の培養液の水位が調整される。
Therefore, the
水位調整機構の一形態として、タンク50から主配管20に続く培養液流路において、最も高い点(以下、「水位レベル設定点」とする。)を設ける。かかる水位レベル設定点は、ベローズ等を備えた伸縮可能な配管を用いる等して、手動または自動により変更できる構造としておく。水頭圧の原理により水位レベル設定点が栽培容器40内の培養液の水位となるため、水位レベル設定点を鉛直方向に上下させることによって、栽培容器40内の培養液の水位を調整することができる。
As one form of the water level adjusting mechanism, the highest point (hereinafter referred to as “water level level set point”) is provided in the culture fluid flow path that continues from the
また、水位調整機構の別形態として、タンク50から主配管20に培養液を送り込むポンプと培養液が主配管20からタンク50に戻ってくる流路の途中に設けられたバルブとの協働によって水位を調整してもよい。バルブを閉め、ポンプにより培養液を送出すれば、水圧の増加によって水位が上昇する。その状態から、ポンプの吐出量を低下させる、及び/または、バルブを開けることで、水圧は減少し水位も低下する。このように、ポンプとバルブとの協働によって、培養液の循環量ととともに栽培容器40内の培養液の水位を調整することが可能となる。
Further, as another form of the water level adjusting mechanism, it is possible to cooperate with a pump that feeds the culture solution from the
以上説明した本実施形態にかかる水耕栽培装置10についての効果をまとめると以下のようになる。
It is as follows when the effect about the
(1)本実施形態にかかる水耕栽培装置10は、栽培容器40、枝管30、及び主配管20を地中に埋めて用いる。地中は大気中に比べ温度が安定しているため、水耕栽培装置10を循環する培養液の温度は真夏の炎天下でもあまり上昇せず、冬の寒い時期でもあまり下がらない。このため、従来の水耕栽培装置で必要とされていた培養液の温度調整手段を備える必要がないか、あるいは小型のものにすることができ、装置の小型化、簡素化、低コスト化を実現できる。
(1) The
(2)栽培容器40は枝管30に対して脱着可能であり、メンテナンス性に優れる。よって、他の部品に比べ劣化の早い栽培容器40を取り替えることが可能となる。また栽培容器40の底面にセパレータ41を備えるため、植物の根が枝管30及び主配管20に侵入することがない。これらによって、水耕栽培装置10の耐久性を向上させることができる。
(2) The
(3)枝管30と主配管20が連結されているので、これらを地中に埋める際には取扱いが容易であり、作業性に優れる。
(3) Since the
(4)本水耕栽培装置10は、流体的に直列に接続されているため、培養液の循環性に優れ、植物の育生に好適である。
(4) Since the
(5)本水耕栽培装置10は、従来の水耕栽培装置にあったような培養液を垂れ流すものではなく、培養液を循環させるものであるため、原理的には植物が吸収した分のみ培養液を補給すればよく、水の使用効率が極めてよい。よって、水の確保が困難な場所(砂漠、汚染地など)においても使用し得る。
(5) The present
(6)栽培容器40は互いに独立している。これによって、ある栽培容器40において病気が発生しても、他の栽培容器40に被害が拡大することを抑制することができる。
(6) The
(第2の実施形態)
第2の実施形態にかかる水耕栽培装置60は、第1の実施形態にかかる水耕栽培装置10に、さらに太陽熱利用型の淡水化装置を備えるものである。
(Second Embodiment)
The hydroponic cultivation apparatus 60 according to the second embodiment has a
太陽熱利用型の淡水化装置とは、太陽の熱エネルギーによって海水等の原水を加熱・蒸発させ淡水を得るものをいう。加熱・蒸発の方式には減圧下で蒸発させるものと常圧下で蒸発させるものなど、種々のものが存在しているが、このような装置を用いることにより、砂漠地帯など、電源や水といったインフラ設備が必ずしも十分とはいえない地域においても水耕栽培用の水を確保することができ、水耕栽培が可能となる。 A solar heat utilization type desalination apparatus refers to an apparatus for obtaining fresh water by heating and evaporating raw water such as seawater by solar thermal energy. There are various heating / evaporation methods, such as those that evaporate under reduced pressure and those that evaporate under normal pressure. By using such devices, infrastructure such as power sources and water can be used in desert areas. Water for hydroponics can be secured even in an area where facilities are not necessarily sufficient, and hydroponics is possible.
(第3の実施形態)
第3の実施形態にかかる水耕栽培装置70は、第1の実施形態にかかる水耕栽培装置10に、さらに逆浸透膜(RO膜)型の淡水化装置を備えるものである。
(Third embodiment)
The hydroponic cultivation apparatus 70 according to the third embodiment includes a reverse osmosis membrane (RO membrane) type desalination apparatus in addition to the
逆浸透膜型の淡水化装置は、海水等の原水からナトリウムイオン等を除去して淡水を得る用途に用いられてきたが、近年の実験により、セシウムイオンやストロンチウムイオンも除去できることが確認されている。そこで、逆浸透膜型の淡水化装置を備えることにより、放射能によって汚染された水を浄化して水耕栽培に利用することができる。 Reverse osmosis membrane-type desalination devices have been used for the purpose of obtaining fresh water by removing sodium ions from raw water such as seawater. However, recent experiments have confirmed that cesium ions and strontium ions can also be removed. Yes. Therefore, by providing a reverse osmosis membrane type desalination device, water contaminated by radioactivity can be purified and used for hydroponics.
なお、上記で説明した水耕栽培装置10、60、70は地中に埋めて使用することを前提とするが、培養液の適切な温度管理がなされる環境であれば地中に埋めずに使用できることはいうまでもない。
Note that the
10 水耕栽培装置
20 主配管
30 枝管
40 栽培容器
41 セパレータ
50 タンク
60 水耕栽培装置
70 水耕栽培装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記主配管と流体的に接続するよう前記主配管から略上方に分岐し、互いに略同じ高さに配設された複数の枝管と、
前記複数の枝管各々の内部に配設された栽培容器と、
前記主配管の両端と流体的に接続され、前記主配管と前記枝管と前記栽培容器を循環する液体を貯蔵するタンクと、を備える
水耕栽培装置。 Main piping,
A plurality of branch pipes branched substantially upward from the main pipe so as to be fluidly connected to the main pipe and disposed at substantially the same height;
A cultivation container disposed inside each of the plurality of branch pipes;
A hydroponic cultivation apparatus comprising: a tank that is fluidly connected to both ends of the main pipe and that stores a liquid that circulates through the main pipe, the branch pipe, and the cultivation container.
請求項1に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1, wherein the tank is disposed below the branch pipe.
請求項1又は2に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1, wherein the cultivation container is detachable from the branch pipe.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the cultivation container has a separator that blocks plant roots on a bottom surface.
請求項4に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to claim 4, wherein the separator is made of porous silica.
前記タンクに貯蔵される液体は、前記淡水化装置から供給される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の水耕栽培装置。 The cultivation apparatus further includes a desalination apparatus,
The hydroponic cultivation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid stored in the tank is supplied from the desalination apparatus.
請求項6に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to claim 6, wherein the desalination apparatus is a solar heat utilization type.
請求項6に記載の水耕栽培装置。 The hydroponic cultivation apparatus according to claim 6, wherein the desalination apparatus is a reverse osmosis membrane type.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014138594A JP2016015895A (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Hydroponics apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014138594A JP2016015895A (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Hydroponics apparatus |
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JP2014138594A Pending JP2016015895A (en) | 2014-07-04 | 2014-07-04 | Hydroponics apparatus |
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Country | Link |
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2014
- 2014-07-04 JP JP2014138594A patent/JP2016015895A/en active Pending
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