JP2018174730A - Plant hydroponic apparatus, plant hydroponic system, and cultivation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法に関し、特に、液体を溜める貯留容器に提供する液体の水位を液体の種類に応じて調整することに関するものである。 The present invention relates to a plant hydroponic cultivation apparatus, a plant hydroponic cultivation system, and a cultivation method, and more particularly to adjusting the water level of a liquid provided to a storage container for storing the liquid according to the type of liquid.
従来から、植物栽培においては、栽培植物の収穫量を増大させるために、光合成量が増大するように二酸化炭素ガスを栽培植物に供給することが行われている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, in plant cultivation, in order to increase the yield of cultivated plants, carbon dioxide gas is supplied to the cultivated plants so as to increase the amount of photosynthesis (see, for example, Patent Document 1). .
たとえば、特許文献1には、炭酸水を作成群落上部からスプレー状に噴霧し、噴霧されたスプレー状の炭酸水をファンで送付して効率よく植物の葉に付着させるようにしたものがある。 For example, Patent Document 1 discloses a method in which carbonated water is sprayed in a spray form from the top of a production community, and the sprayed spray of carbonated water is sent by a fan so as to be efficiently attached to plant leaves.
しかしながら、簡便かつより効率的な植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法が必要とされている。 However, there is a need for a simple and more efficient plant hydroponic cultivation apparatus, a plant hydroponic cultivation system and a cultivation method.
本発明者らは、鋭意研究開発の結果、植物に水分を供給するための液体の貯留容器に対して、異なる液体を異なる水位で簡便に提供することによって、簡便かつ効果的な植物水耕栽培を行うことができることを見出して、本発明を完成させた。 The present inventors have made simple and effective plant hydroponic cultivation by simply providing different liquids at different water levels to liquid storage containers for supplying water to plants as a result of earnest research and development. It has been found that the present invention can be carried out.
本発明は、以下の項目を提供する。 The present invention provides the following items.
(項目1)
液体を溜めるための貯留容器と、
第1液体を前記貯留容器に、第1水位で提供する第1液体供給機構と、
第2液体を前記貯留容器に、第2水位で提供する第2液体供給機構と、
を備える、植物水耕栽培装置。
(Item 1)
A reservoir for storing liquid,
A first liquid supply mechanism for providing a first liquid to the storage container at a first water level;
A second liquid supply mechanism for providing a second liquid to the storage container at a second water level;
, A plant hydroponic cultivation apparatus.
(項目2)
前記貯留容器は、その内部に植物を収容する収容容器が配置されるように構成されており、前記第1水位は、前記収容容器内に前記第1液体が浸入する水位であり、前記第2水位は、前記収容容器内に前記第2液体が浸入しない水位である、項目1に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 2)
The storage container is configured such that a storage container for storing a plant is disposed therein, and the first water level is a water level at which the first liquid intrudes into the storage container, and the second water level is the second water level. The plant hydroponic cultivation apparatus according to Item 1, wherein the water level is a water level at which the second liquid does not infiltrate into the storage container.
(項目3)
前記第1液体供給機構は、前記貯留容器の底面から前記第1液体を供給するように構成されている、項目1または2に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 3)
The plant hydroponic cultivation apparatus according to Item 1 or 2, wherein the first liquid supply mechanism is configured to supply the first liquid from the bottom surface of the storage container.
(項目4)
前記第2液体供給機構は、前記第1液体の供給位置よりも高い位置から第2気液を供給するように構成されている、項目1〜3のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 4)
The plant hydroponic cultivation according to any one of Items 1 to 3, wherein the second liquid supply mechanism is configured to supply the second gas and liquid from a position higher than the supply position of the first liquid. apparatus.
(項目5)
前記第1液体は、第1気体を液体中に混合した第1気液であり、前記第2液体は、第2気体を液体中に混合した第2気液である、項目1〜4のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 5)
Any of the items 1 to 4, wherein the first liquid is a first gas-liquid in which a first gas is mixed in the liquid, and the second liquid is a second gas-liquid in which a second gas is mixed in the liquid The plant hydroponic cultivation apparatus according to any one of the preceding claims.
(項目6)
前記第1気体が、酸素またはオゾンである、項目5に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 6)
The plant hydroponic cultivation apparatus according to item 5, wherein the first gas is oxygen or ozone.
(項目7)
前記第2気体が、二酸化炭素である、項目5または6に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 7)
The plant hydroponic cultivation apparatus according to Item 5 or 6, wherein the second gas is carbon dioxide.
(項目8)
前記第1気体および/または第2気体がマイクロバブルの状態である、項目5〜7のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 8)
The plant hydroponic cultivation apparatus of any one of the items 5-7 whose said 1st gas and / or 2nd gas are the states of a micro bubble.
(項目9)
前記第1気体および/または第2気体がナノバブルの状態である、項目5〜7のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 9)
The plant hydroponic cultivation apparatus of any one of the items 5-7 whose said 1st gas and / or 2nd gas are the states of a nano bubble.
(項目10)
前記第1液体供給機構と前記第2液体供給機構とを排他的に駆動するように制御する液体供給機構制御部を備える、項目1〜9のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 10)
The plant hydroponic cultivation apparatus of any one of items 1-9 provided with the liquid supply mechanism control part which controls so that the said 1st liquid supply mechanism and the said 2nd liquid supply mechanism may be driven exclusively.
(項目11)
前記第1液体供給機構が、酸素またはオゾンから第1気体を選択する第1気液制御部を備える、項目1〜10のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 11)
11. The plant hydroponic cultivation apparatus according to any one of Items 1 to 10, wherein the first liquid supply mechanism includes a first gas-liquid control unit that selects a first gas from oxygen or ozone.
(項目12)
植物の状態を検出するためのセンサーを備える、項目1〜11のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 12)
The plant hydroponic cultivation apparatus of any one of the items 1-11 provided with the sensor for detecting the state of a plant.
(項目13)
前記貯留容器が、前記第1水位に対応する第1開口部と、前記第2水位に対応する第2開口部とを備える、項目1〜12のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 13)
The plant hydroponic cultivation apparatus according to any one of items 1 to 12, wherein the storage container includes a first opening corresponding to the first water level and a second opening corresponding to the second water level. .
(項目14)
前記第1開口部は、前記第2開口部よりも高い位置に設けられる、項目13に記載の植物水耕栽培装置。
(Item 14)
The plant hydroponic cultivation apparatus according to
(項目15)
植物を収容する収容容器と、
項目1〜14のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置とを備える、植物水耕栽培システム。
(Item 15)
A container for containing the plant;
The plant hydroponic cultivation system provided with the plant hydroponic cultivation apparatus of any one of items 1-14.
(項目16)
植物の栽培方法であって、
項目1〜14のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置、または項目15に記載の植物水耕栽培システムを用いて、植物を栽培する工程
を包含する、栽培方法。
(Item 16)
It is a cultivation method of a plant, and
The cultivation method including the process of cultivating a plant using the plant hydroponic cultivation apparatus of any one of item 1-14, or the plant hydroponic cultivation system of item 15.
本発明によれば、簡便かつより効率的な植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法が実現される。 According to the present invention, a simple and more efficient plant hydroponic cultivation apparatus, a plant hydroponic cultivation system and a cultivation method are realized.
以下に本発明を、必要に応じて、添付の図面を参照して例示の実施例により説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。 The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, where necessary. Throughout the specification, it is to be understood that the singular form also includes the concepts of the plural, unless specifically stated otherwise. In addition, it is to be understood that the terms used in the present specification are used in the meanings commonly used in the art unless otherwise stated. Thus, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.
(定義)
本明細書において、「マイクロバブル」とは、概ね気泡径が直径約1〜50μm以下の気泡をいう。
(Definition)
As used herein, “microbubbles” generally refer to cells having a cell diameter of about 1 to 50 μm or less.
本明細書において、「ナノバブル」とは、概ね気泡径が直径約1μm未満の気泡をいう。 As used herein, "nanobubbles" generally refers to cells having a cell diameter of less than about 1 μm in diameter.
(貯留容器)
本発明の貯留容器は、内部に植物収容容器を収納し、栽培される植物に供給される液体を貯留できる任意の容器であり得る。貯留容器は、代表的には上面が開口した容器であり、容器の形状および大きさは任意の形状および大きさであり得る。例えば、本発明の貯留容器の形状は直方体形状であってもよいし、円柱体形状であってもよい。1つの好ましい実施形態として、栽培する設置場所の形状および大きさに併せた形状とする。また本発明の貯留容器は、任意の材質のものであり得る。例えば、ステンレス鋼板などの金属であってもよいし、アクリルなどの樹脂で構成された樹脂製であってもよい。例えば、耐腐食性や加工容易性などの観点でステンレス鋼板を用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
(Reserved container)
The storage container of the present invention may be any container that accommodates a plant storage container and can store a liquid supplied to a plant to be grown. The reservoir is typically a top open container, and the shape and size of the container may be any shape and size. For example, the shape of the storage container of the present invention may be rectangular or cylindrical. In one preferred embodiment, the shape and size of the installation site to be cultivated are combined. The storage container of the present invention may be of any material. For example, a metal such as a stainless steel plate may be used, or a resin made of a resin such as acrylic may be used. For example, although it is preferable to use a stainless steel plate from the viewpoint of corrosion resistance, ease of processing, etc., the present invention is not limited thereto.
本発明の貯留容器は、貯留された液体を排出するための任意の排出機構を備え得る。この排出機構は、貯留容器の底部に備えられた開口部であってもよいし、能動的に液体を排出するポンプのような装置であってもよい。 The reservoir of the present invention may comprise any discharge mechanism for discharging the stored liquid. The discharge mechanism may be an opening provided at the bottom of the storage container, or may be a device such as a pump that actively discharges the liquid.
(液体供給機構)
本発明の装置は、第1水位で第1液体を、そして第2水位で第2液体を供給する任意の機構を含む。
(Liquid supply mechanism)
The apparatus of the present invention includes any mechanism that provides a first liquid at a first water level and a second liquid at a second water level.
代表的な実施形態において、本発明の装置は、第1水位で第1液体を供給する第1液体供給機構と、第2水位で第2液体を供給する第2液体供給機構とを含む。 In a representative embodiment, the apparatus of the present invention includes a first liquid supply mechanism for supplying a first liquid at a first water level and a second liquid supply mechanism for supplying a second liquid at a second water level.
第1液体は、第1気体を混合させた第1気液であり得る。この第1気体は、植物の根から浸透させるのに適した気体であれば任意の気体であり得る。例えば、植物の呼吸に必要な酸素であってもよいし、植物の肥料の要素となる窒素であってもよいし、植物の殺菌効果を奏するに適したオゾンであってもよいし、酸素および窒素を含む空気であってもよい。液体は、代表的には水である。 The first liquid may be a first gas-liquid mixed with a first gas. This first gas may be any gas that is suitable for penetration from the roots of plants. For example, it may be oxygen necessary for respiration of a plant, nitrogen as an element of fertilizer of a plant, or ozone suitable for exerting a bactericidal effect of a plant, oxygen and It may be air containing nitrogen. The liquid is typically water.
1つの実施形態において、第1液体供給機構は、酸素が混合された水(「酸素水」という。)と、オゾンが混合された水(「オゾン水」という。)との双方を貯留容器に供給し得る。酸素は植物の生育に好ましく、オゾンは植物の殺菌に好ましい。このように酸素とオゾンとは目的・用途が異なるため、第1液体供給機構は、酸素水とオゾン水とを別個に供給するが、本発明はこれに限定されない。第1液体供給機構によって供給される第1液体の、酸素水とオゾン水との切り替えは、手動で行ってもよいし、任意のセンサーやタイマーによって自動で行ってもよい。第1液体機構における当該センサーは、代表的には、植物の疾患や根における病原体の存在を検出するものであり得る。 In one embodiment, the first liquid supply mechanism stores both water mixed with oxygen (referred to as "oxygen water") and water mixed with ozone (referred to as "ozone water") in the storage container. It can be supplied. Oxygen is preferred for plant growth and ozone is preferred for plant sterilization. As described above, the first liquid supply mechanism separately supplies oxygen water and ozone water because oxygen and ozone have different purposes and applications, but the present invention is not limited thereto. The switching between the oxygen water and the ozone water of the first liquid supplied by the first liquid supply mechanism may be performed manually, or may be performed automatically by any sensor or timer. The sensor in the first fluid mechanism can typically detect plant diseases and the presence of pathogens in roots.
1つの実施形態において、第1液体供給機構は、酸素濃度計測器によって計測された酸素濃度に応じて、供給する酸素水の酸素濃度を調整し得る。この酸素濃度計測器は、当該分野で公知の装置であり得る。酸素濃度計測器を有することにより、得られた計測結果に基づいて、液体供給機構によって供給される酸素水の所望の酸素濃度への調整が可能となるため、本発明の装置が酸素濃度計測器を有することが好ましい。 In one embodiment, the first liquid supply mechanism may adjust the oxygen concentration of the supplied oxygen water according to the oxygen concentration measured by the oxygen concentration meter. The oximeter may be a device known in the art. Since the oxygen concentration meter can be adjusted to the desired oxygen concentration of the oxygen water supplied by the liquid supply mechanism based on the measurement result obtained by having the oxygen concentration meter, the device of the present invention is an oxygen concentration meter. It is preferable to have
1つの実施形態において、第1液体供給機構は、オゾン濃度計測器によって計測されたオゾン濃度に応じて、供給するオゾン水のオゾン濃度を調整し得る。このオゾン濃度計測器は、当該分野で公知の装置であり得る。代表的な実施形態において、オゾン濃度計測器は、生成されたオゾン水に含まれるオゾンを真空引きにより気化させて濃度を計測する装置である。オゾン濃度計測器を有することにより、得られた計測結果に基づいて、液体供給機構によって供給されるオゾン水の所望のオゾン濃度への調整が可能となるため、本発明の装置がオゾン濃度計測器を有することが好ましい。 In one embodiment, the first liquid supply mechanism may adjust the ozone concentration of the supplied ozone water according to the ozone concentration measured by the ozone concentration meter. This ozone concentration meter may be a device known in the art. In a representative embodiment, the ozone concentration meter is a device that vaporizes ozone contained in the generated ozone water by vacuum and measures the concentration. By having an ozone concentration measuring device, adjustment of the ozone water supplied by the liquid supply mechanism to a desired ozone concentration becomes possible based on the obtained measurement result, and therefore the device of the present invention is an ozone concentration measuring device. It is preferable to have
好ましい実施形態において、第1気液において、第1気体はマイクロバブルの状態で第1液体に混合されており、より好ましくは、第1気体はナノバブルの状態で第1液体に混合されている。第1液体に混合された第1気体の粒径をより小さくすることによって、第1気体(典型的には、酸素)の植物の根からの吸収が促進され、そして/または第1気体(典型的には、オゾン)による病原体の殺菌作用が増強され得る。また、酸素水またはオゾン水に含まれるマイクロバブルまたはナノバブルは、貯留容器内で圧壊する瞬間に活性酸素を発生させ、それによる殺菌効果も見込める。 In a preferred embodiment, in the first gas-liquid, the first gas is mixed with the first liquid in the form of microbubbles, and more preferably, the first gas is mixed with the first liquid in the form of nanobubbles. By making the particle size of the first gas mixed into the first liquid smaller, absorption of the first gas (typically oxygen) from the plant roots is promoted and / or the first gas (typically) is removed. In particular, the bactericidal action of pathogens by ozone) can be enhanced. In addition, microbubbles or nanobubbles contained in oxygen water or ozone water generate active oxygen at the moment they are crushed in the storage container, and a bactericidal effect thereby can be expected.
第1気体がマイクロバブルまたはナノバブルの状態で第1液体に混合される実施形態においては、植物の根に第1気体が接触するまでバブルの状態を維持することが好ましいため、貯留容器の底部から第1液体を供給することが好ましい。底部から供給することにより、貯留容器内に供給される際に第1液体が貯留容器上に着水した際の衝撃で溶解した気泡が破損したり、空中を飛行時に空気を巻き込み大きな泡が発生することで微細気泡(マイクロバブルおよびナノバブル)が水面に浮上して消滅してしまうことを抑制することが可能となる。また、第1液体を貯留容器に向けて供給する供給口は、大きな開口(例えば、直径約10mm〜約25mm)とし、供給口を通過する際の水圧(例えば、約0.01MPa〜約0.1MPa)を低くすること、もしくは密閉容器を介して水圧を減圧することがさらに好ましい。このようにすることにより、小さい開口(例えば、直径約1mm程度)で高い水圧(例えば、約0.3MPa以上)で第1液体を供給する場合の、供給口を通過する際の微細気泡(マイクロバブルおよびナノバブル)の破損を抑制することが可能となるからである。 In the embodiment where the first gas is mixed with the first liquid in the form of microbubbles or nanobubbles, it is preferable to maintain the state of the bubbles until the first gas comes in contact with the roots of the plant. It is preferred to supply the first liquid. By supplying from the bottom, the bubbles that were dissolved by the impact when the first liquid landed on the storage container when supplied into the storage container were broken or the air was caught in the air and large bubbles were generated By doing this, it becomes possible to suppress the fine bubbles (micro bubbles and nano bubbles) from rising and disappearing on the water surface. In addition, the supply port for supplying the first liquid to the storage container has a large opening (for example, a diameter of about 10 mm to about 25 mm), and water pressure (for example, about 0.01 MPa to about 0. It is further preferred to lower 1 MPa) or to reduce the water pressure via a closed vessel. By doing this, when the first liquid is supplied at a high water pressure (for example, about 0.3 MPa or more) at a small opening (for example, about 1 mm in diameter), fine bubbles (micro It is because it becomes possible to control breakage of a bubble and a nano bubble).
加えて、第1液体には、第1気体の他に、植物の根から吸収されて植物の生育を促進する任意の養分が含まれてもよい。 In addition, the first liquid may contain, in addition to the first gas, any nutrient which is absorbed from the roots of the plant to promote the growth of the plant.
第2液体は、第2気体を混合させた第2気液であり得る。この第2気体は、植物の光合成に必要な二酸化炭素であり得る。液体は、代表的には水である。代表的な実施形態において、本発明の第2液体供給機構は、二酸化炭素が混合された水(「炭酸水」という。)を供給し得る。 The second liquid may be a second gas-liquid mixed with a second gas. This second gas may be carbon dioxide necessary for photosynthesis of plants. The liquid is typically water. In an exemplary embodiment, the second liquid supply mechanism of the present invention may supply water mixed with carbon dioxide (referred to as "carbonated water").
好ましい実施形態において、第1気液と同様に第2気液においても、第2気体はマイクロバブルの状態で第2液体に混合されており、より好ましくは、第2気体はナノバブルの状態で第2液体に混合されている。第2気液が炭酸水である場合、より小さな粒径のバブルとして供給されるほど、空気に触れてもすぐには放出されず、炭酸水から二酸化炭素が徐々に発生することになる。そのため、栽培する植物の周囲に緩やかに、かつ長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素が供給され得る。従来は、二酸化炭素を直接植物に向けて与えたり、炭酸水を植物に向けてスプレー状(ミスト状)で噴射する植物栽培装置が知られているが、このような従来の植物栽培装置と比較して、栽培する植物の周囲に緩やかに、長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素が供給される点は本発明の1つの利点であり得る。 In a preferred embodiment, in the second gas-liquid as well as the first gas-liquid, the second gas is mixed with the second liquid in the form of microbubbles, and more preferably, the second gas is in the form of nanobubbles It is mixed in 2 liquids. When the second gas-liquid is carbonated water, the smaller the particle size of the bubble is supplied, the more quickly it is not released upon contact with air, and carbon dioxide is gradually generated from the carbonated water. Therefore, carbon dioxide can be supplied little by little and stably over a long period of time around the plants to be grown. In the past, plant cultivation devices that direct carbon dioxide directly to plants or spray carbonated water toward plants in a spray form (mist form) are known, but in comparison with such conventional plant cultivation apparatuses Thus, it can be an advantage of the present invention that the carbon dioxide is supplied gradually and stably little by little over the plant to be grown for a long period of time.
第1気液(例えば、酸素水および/またはオゾン水)とは異なり、第2気液(例えば、炭酸水)は貯留容器への供給と同時に第2気体が植物の周囲に向けて放出され始めるのが好ましいため、貯留容器への供給時にバブルに衝撃を与えてもよい。二酸化炭素がマイクロバブルまたはナノバブルとして存在する実施形態において、炭酸水を滴下、吐出または放出することによって、貯留容器への供給時にバブルに衝撃が与えられ、二酸化炭素が水から放出されるため、好ましい。したがって、1つの具体的な実施形態において、第2気液供給機構による第2気液の供給口は、第1気液供給機構による第1気液の供給口よりも高い位置に存在する。 Unlike the first gas-liquid (for example, oxygen water and / or ozone water), the second gas-liquid (for example, carbonated water) starts to be released toward the surrounding of the plant simultaneously with the supply to the storage container. The bubble may be impacted when it is supplied to the storage container. In the embodiment where carbon dioxide is present as microbubbles or nanobubbles, it is preferable to drop, discharge or release carbonated water so that the bubbles are impacted when supplied to the storage container and carbon dioxide is released from the water. . Therefore, in one specific embodiment, the supply port for the second gas / liquid by the second gas / liquid supply mechanism is located higher than the supply port for the first gas / liquid by the first gas / liquid supply mechanism.
好ましい実施形態においては、第2気液供給機構は、浮遊しない液滴によって貯留容器に供給し得る。大気中に浮遊するスプレー状またはミスト状の場合は第2気液が外気に触れることですぐに液体に含まれる二酸化炭素が液体から放出されてしまうが、浮遊しない液滴とすることで二酸化炭素の早すぎる放出が抑制される。そのため、液滴が外気に触れても、そこに含まれた二酸化炭素がすぐに放出されることなく、ゆっくりと放出される。本発明は、このように炭酸水から二酸化炭素をゆるやかに放出させることによって、長時間にわたり安定して二酸化炭素を植物に供給することを企図する。さらに第2気液供給機構は、炭酸水の温度を上昇させる加熱手段を備えていてもよい。加熱手段により炭酸水の温度を上昇させることにより、炭酸水から二酸化炭素の気化を促進することが可能となる。加熱手段は第2液体を加温できる任意の手段であり得る。例えば、一つの実施形態において、第2液体を送出するポンプが発する熱を利用して第2液体の温度を徐々に上昇させる加熱手段がある。 In a preferred embodiment, the second gas and liquid supply mechanism may supply non-floating droplets to the reservoir. In the case of a spray or mist floating in the air, carbon dioxide contained in the liquid will be released from the liquid as soon as the second gas / liquid comes in contact with the air, but carbon dioxide will be released by making it a non-floating droplet. Premature release is suppressed. Therefore, even if the droplet is exposed to the atmosphere, the carbon dioxide contained therein is released slowly without being released immediately. The present invention contemplates providing carbon dioxide to plants stably for an extended period of time by thus releasing carbon dioxide slowly from carbonated water. The second gas-liquid supply mechanism may further include a heating means for raising the temperature of the carbonated water. By raising the temperature of the carbonated water by the heating means, it becomes possible to accelerate the vaporization of carbon dioxide from the carbonated water. The heating means may be any means capable of warming the second liquid. For example, in one embodiment, there is a heating means that gradually raises the temperature of the second liquid using heat generated by a pump that delivers the second liquid.
第2液体供給機構による第2液体である炭酸水の供給開始・停止の切り替えは、手動で行ってもよいし、任意のセンサーやタイマーによって自動で行ってもよい。第2液体機構における当該センサーは、代表的には、植物水耕栽培装置内の日射を測定する照度センサや二酸化炭素濃度を測定するCO2センサーなどであり得る。代表的な実施形態においては、例えば、タイマーにより予め設定した時間(例えば、朝6時から午後3時までの時間)、炭酸水の供給を行うように制御してもよい。第2液体供給機構によって供給される炭酸水における二酸化炭素の濃度は特に限定されないが、二酸化炭素濃度が高くなるとpHが低くなる。例えば、炭酸水濃度は約1000ppmでpH約4.5である。 Switching of the supply start / stop of the carbonated water, which is the second liquid, by the second liquid supply mechanism may be performed manually, or may be performed automatically by any sensor or timer. The sensor in the second fluid mechanism may typically be an illuminance sensor that measures solar radiation in a plant hydroponic cultivation apparatus, a CO 2 sensor that measures carbon dioxide concentration, or the like. In a representative embodiment, for example, the supply of carbonated water may be controlled to be performed for a time preset by a timer (for example, from 6 am to 3 pm). The concentration of carbon dioxide in the carbonated water supplied by the second liquid supply mechanism is not particularly limited, but the pH decreases as the carbon dioxide concentration increases. For example, the carbonated water concentration is about 1000 ppm and pH is about 4.5.
本発明の液体供給機構は、第1液体と第2液体とをそれぞれ異なる水位(第1液体を第1水位で、第2液体を第2水位で)で供給し得る。第1液体が酸素水および/またはオゾン水であり、第2液体が炭酸水である本発明の好ましい実施形態においては、第1液体は植物の根に接触することが好ましく、第2液体は植物の根に接触しないことが好ましい。炭酸水は植物の根が酸素などを吸収するのを妨げ、根腐れなど傷つけてしまうリスクがあり得るからである。したがって、好ましい実施形態において、第1水位は、第1液体が植物を収容する収容容器内に侵入するような水位であり、第2水位は、第2液体が植物を収容する収容容器内には侵入しないような水位であり得る。 The liquid supply mechanism of the present invention can supply the first liquid and the second liquid at different water levels (the first liquid at the first water level and the second liquid at the second water level). In a preferred embodiment of the present invention in which the first liquid is oxygenated water and / or ozone water and the second liquid is carbonated water, the first liquid is preferably in contact with the root of a plant, and the second liquid is a plant It is preferable not to contact the roots of Carbonated water prevents the roots of plants from absorbing oxygen etc., and there is a risk that it may cause damage such as root rot. Thus, in a preferred embodiment, the first water level is such that the first liquid penetrates into the container containing the plants, and the second water level is contained within the container into which the second liquid contains the plants. It may be a water level that does not intrude.
第1水位と第2水位との調整は、当該水位をそれぞれ超えないような位置に開口部を備えることによって達成されてもよいし、液体供給機構による第1液体または第2液体の供給量を調整することによって達成されてもよい。好ましい実施形態においては、第1水位に対応する位置に第1液体の排出のための開口部を設け、第2水位に対応する位置に第2液体の排出のための開口部を設けてもよい。代表的には、第1水位は第2水位よりも高い位置にあるが、好ましくはこれに限定されない。 Adjustment of the first water level and the second water level may be achieved by providing the openings at positions not exceeding the water levels respectively, or the supply amount of the first liquid or the second liquid by the liquid supply mechanism may be adjusted. It may be achieved by adjusting. In a preferred embodiment, an opening for discharging the first liquid may be provided at a position corresponding to the first water level, and an opening for discharging the second liquid may be provided at a position corresponding to the second water level. . Typically, the first water level is located higher than the second water level, but is preferably not limited thereto.
第1液体供給機構と第2液体供給機構とは、排他的に駆動するようにしてもよい。これにより異なる液体である第1液体と第2液体とが混ざり合うのを回避することが可能となる。2つの液体供給機構の排他的な駆動は公知の制御機構によって達成され得る。 The first liquid supply mechanism and the second liquid supply mechanism may be driven exclusively. This makes it possible to avoid the mixing of the first liquid and the second liquid which are different liquids. Exclusive actuation of the two liquid supply mechanisms can be achieved by known control mechanisms.
(植物収容容器)
本発明の植物を収容する容器は、水耕栽培に用いることができる任意の容器であり、少なくとも植物の根を内部に収容することができればどのようなものであってもよい。本発明の植物収容容器は、代表的には上面が開口した容器である。容器の形状および大きさは任意の形状および大きさであり得る。例えば、本発明の収容容器の形状は直方体状の形状であってもよいし、円柱体状の形状であってもよい。1つの好ましい実施形態において、収容容器の形状および大きさは、収容する植物の形状および大きさや収容容器を収納する貯留容器の形状および大きさに併せた形状および大きさとする。
(Plant container)
The container which accommodates the plant of this invention is any container which can be used for hydroponic cultivation, and as long as it can accommodate at least the root of a plant inside, it may be anything. The plant storage container of the present invention is typically a container whose top surface is open. The shape and size of the container may be of any shape and size. For example, the shape of the storage container of the present invention may be a rectangular parallelepiped shape or a cylindrical body shape. In one preferred embodiment, the shape and size of the storage container are the shape and size of the plant to be stored, and the shape and size of the storage container for storing the storage container.
また、収容容器は、一重の容器であってもよいし、第1液体を貯留する外容器と、外容器の中に収納され、植物の根を支持する内容器とを含む多重容器であってもよい。植物の根に対する通気性を確保して根腐れを防止するためや植物に対する第1液体の水位を調整可能とする観点などから、外容器と内容器とを含む多重容器とすることが好ましい。多重容器とした場合、内容器の底部には外容器に貯留される第1液体を植物の根に供給するための液体導入孔を有している。また、内容器は外容器に対して固定されていてもよいし、着脱可能であってもよい。植物の根切り作業などを容易に行うなどの観点で、内容器を外容器に対して着脱可能とすることが好ましい。外容器1つに内容器1つを収納するようにしてもよいし、外容器1つに複数の内容器を収納するようにしてもよい。 Also, the storage container may be a single layer container, or a multiple container including an outer container storing the first liquid and an inner container stored in the outer container and supporting the root of the plant, It is also good. It is preferable to use a multi-container including an outer container and an inner container from the viewpoint of ensuring air permeability to the roots of plants to prevent root rot and making it possible to adjust the water level of the first liquid to the plants. In the case of multiple containers, the bottom of the inner container is provided with a liquid inlet for supplying the first liquid stored in the outer container to the root of the plant. In addition, the inner container may be fixed to the outer container or may be removable. It is preferable to make the inner container attachable to and detachable from the outer container from the viewpoint of, for example, easy rooting operation of plants. One outer container may store one inner container, or one outer container may store a plurality of inner containers.
本発明の収容容器は、植物に対する第1液体の水位調整手段を備えることが好ましい。この水位調整手段は、代表的には、外容器に対する内容器の相対的な高さを調整することによって、内容器に収容される植物と、外容器に貯留される第1液体との位置関係を調整するものであり得る。水位調整手段としては、植物の高さを規定する突起もしくは外容器および内容器とは別体のスペーサが挙げられるが、これらに限定されない。水位調整手段は、外容器の上面に設けられてもよいし、かつ/または内容器の下面に設けられてもよい。このような水位調整手段を設けることにより、植物の高さを第1液体の水位に対して適切な位置に配設することが可能となる。さらに、外容器には、外容器内に貯留された第1液体を排出するための排出穴を設けてもよい。本発明の収容容器は、任意の材質のものであり得る。例えば、ステンレス鋼板などの金属であってもよいし、アクリルなどの樹脂で構成された樹脂製であってもよい。例えば、耐腐食性や軽量などの観点で樹脂を用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。 It is preferable that the storage container of this invention is equipped with the water level adjustment means of the 1st liquid with respect to a plant. The water level adjusting means typically adjusts the relative height of the inner container with respect to the outer container to position the relationship between the plant contained in the inner container and the first liquid stored in the outer container. Can be adjusted. Water level adjustment means include, but are not limited to, protrusions or outer containers that define the height of the plant and spacers separate from the inner container. The water level adjusting means may be provided on the upper surface of the outer container and / or on the lower surface of the inner container. By providing such a water level adjusting means, it is possible to arrange the height of the plant at an appropriate position with respect to the water level of the first liquid. Furthermore, the outer container may be provided with a discharge hole for discharging the first liquid stored in the outer container. The container of the present invention may be of any material. For example, a metal such as a stainless steel plate may be used, or a resin made of a resin such as acrylic may be used. For example, although it is preferable to use a resin in terms of corrosion resistance and light weight, the present invention is not limited thereto.
(液体排出・循環機構)
本発明の装置は、第1液体供給機構によって貯留容器(収容容器を含む)に供給された第1液体および第2液体供給機構によって貯留容器に供給された第2液体を排出する任意の機構を含む。第1液体の排出と第2液体の排出とは、同一の機構によって行ってもよいし別個の機構によって行ってもよい。第1液体および第2液体の排出のための機構は、底部の開口部や液体吸出し用ポンプなどが挙げられるが、これらに限定されない。
(Liquid discharge / circulation mechanism)
The device according to the present invention comprises any mechanism for discharging the first liquid supplied to the storage container (including the storage container) by the first liquid supply mechanism and the second liquid supplied to the storage container by the second liquid supply mechanism. Including. The discharge of the first liquid and the discharge of the second liquid may be performed by the same mechanism or by different mechanisms. The mechanism for discharging the first liquid and the second liquid includes, but is not limited to, an opening at the bottom, a liquid suction pump, and the like.
好ましい実施形態においては、排出した第1液体および第2をそれぞれ第1液体供給機構および第2液体供給機構に循環させて、排出した液体を再利用し得る。このためには、第1液体の排出と第2液体の排出とは、それぞれ別個の機構によって行うことが好ましくあり得る。 In a preferred embodiment, the discharged first liquid and second liquid can be circulated to the first liquid supply mechanism and the second liquid supply mechanism, respectively, to recycle the discharged liquid. For this purpose, it may be preferable to discharge the first liquid and the second liquid by separate mechanisms.
第1液体排出機構から排出された第1液体および第2液体排出機構から排出された第2液体は、再利用可能とするために、それぞれ第1液体供給機構および第2液体供給機構に戻すようにしてもよいし、植物水耕栽培システムの外部に排出するようにしてもよい。 The first liquid discharged from the first liquid discharge mechanism and the second liquid discharged from the second liquid discharge mechanism are respectively returned to the first liquid supply mechanism and the second liquid supply mechanism so as to be reusable. It may be discharged to the outside of the plant hydroponic culture system.
上記のとおり、本発明はさらに、第1水位に対応する位置に第1液体の排出のための開口部を設け、第2水位に対応する位置に第2液体の排出のための開口部を設けてもよい。これらの開口部を設けることによって、第1水位を超えて供給された第1液体および第2水位を超えて供給された第2液体を排出することができ、意図した水位の調整が達成される。 As described above, the present invention further provides an opening for discharging the first liquid at a position corresponding to the first water level, and provides an opening for discharging the second liquid at a position corresponding to the second water level. May be By providing these openings, it is possible to discharge the first liquid supplied above the first water level and the second liquid supplied above the second water level, and the intended adjustment of the water level is achieved. .
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による植物水耕栽培システム1000の構成を説明するためのブロック図である。発明者は、図1に示す植物水耕栽培システム1000を、「マルチステージ式ファインバブル栽培システム」と命名している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of a plant
実施形態1の植物水耕栽培システム1000は、植物を収容する収容容器100aと、収容容器100aに収容された植物を水耕栽培する植物水耕栽培装置100とを有する。
The plant
植物水耕栽培装置100は、酸素水W、オゾン水Ow、炭酸水Swなどの液体を溜めるための貯留容器101と、貯留容器101に第1水位で第1液体を提供する第1液体供給機構M1と、貯留容器101に第2水位で第2液体を提供する第2液体供給機構M2とを備えている。
The plant
第1液体供給機構M1は、第1気体を発生させる第1気体発生部13と、第1気体発生部13で発生する第1気体を外部から供給される水(液体)に混合させて第1液体を生成する第1液体生成部12と、第1液体を溜める第1液体タンク11と、第1液体タンク11に溜まった第1液体を貯留容器101に送水する送水部10とを有する。
The first liquid supply mechanism M1 mixes the first gas generated by the first
本実施形態においては、第1気体は酸素またはオゾンであり、第1液体は酸素水またはオゾン水の酸素含有水の場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。ここで、第1液体タンク(酸素含有水タンク)11には貯留容器101から回収された第1液体および第1液体生成部(酸素含有水生成部)12から供給された酸素水Wまたはオゾン水Owが溜められ、第1液体タンク11と第1液体生成部12との間で酸素水Wまたはオゾン水Owが循環するようになっている。
In the present embodiment, the first gas is oxygen or ozone, and the first liquid is oxygen water or oxygen-containing water of ozone water, but the present invention is not limited thereto. Here, the first liquid recovered from the
第2液体供給機構M2は、第2液体を貯留容器101に供給する第2液体供給部20を有する。さらに、第2液体供給機構M2は、貯留容器101から回収される第2液体を溜める第2液体タンク21を有していてもよい。本実施形態においては、第2気体として二酸化炭素であり、第2液体を炭酸水とした場合について説明するが、これに限定されない。ここで、貯留容器101から回収され、第2液体タンク21(炭酸水タンク)に溜まった炭酸水を第2液体供給部(炭酸水供給部)20に戻して循環利用できるようにしてもよい。循環させることで、炭酸ガスが溶解した炭酸水を有効に利用することができる。
The second liquid supply mechanism M2 includes a second
さらに、植物水耕栽培装置100は、第1液体供給機構M1および第2液体供給機構M2を動作させるための操作部30を有し、操作部30から第1気体発生部13、第1液体生成部12、送水部10、第2液体供給部20には、これらを動作させるための操作信号C13、C12、C10、C20が出力されるようになっている。
Furthermore, the plant
さらに、貯留容器101は、貯留容器101内に収容容器100aを配置可能に構成されており、収容容器100aは、貯留容器101内に配置された収容容器100aに収容された植物に、貯留容器101に提供される液体が液体のままで、あるいは気体となって供給されるように構成されている。
Furthermore, the
なお、貯留容器101には、各種液体の水位を検出する水位検出センサーが設けられていてもよく、その場合、水位検出センサーの出力信号に基づいて送水部10による酸素水Wあるいはオゾン水Owである酸素含有水の貯留容器101への供給および第2液体供給部20による炭酸水Swの貯留容器101への供給が制御されるように植物水耕栽培装置100を構成することが好ましい。
Note that the
以下、植物水耕栽培システム1000の具体的な構成について説明する。
Hereinafter, the specific structure of the plant
図2〜図4はそれぞれ、図1に示す植物水耕栽培システム1000の具体的構成を説明するための図であり、図2は、植物水耕栽培システム1000の外観を示す斜視図、図3は、植物水耕栽培装置100の貯留容器101を透視して貯留容器101の内部に配置されている収容容器100aを示す斜視図、図4(a)及び図4(b)はそれぞれ、図2に示す植物水耕栽培システム1000をA2方向およびB2方向から見た構造を示す平面図である。
2 to 4 are diagrams for explaining the specific configuration of the plant
この貯留容器101は、容器脚部101aにより床面より一定高さに支持されている。貯留容器101には、長手方向に延びる対向する側壁に沿って炭酸水供給管103が取り付けられており、この炭酸水供給管103の一端は、連結ホースH1を介して炭酸水供給部20に連結されている。炭酸水供給部20には、炭酸ガスを水と混合して炭酸水Swを生成する炭酸混合機が用いられている。炭酸混合機には、微細気泡発生装置が設けられていてもよい。微細気泡発生装置は、微細気泡(マイクロバブルおよび/またはナノバブル)を発生する任意の装置であり得る。炭酸水に含む気体が微細気泡状態とすることにより、栽培する植物の周囲に緩やかに、長期間にわたって安定して少しずつ二酸化炭素を供給することが可能となる。さらに、貯留容器101のうちの炭酸混合機が配置されている側の端部の下側には炭酸水タンク21が配置されており、貯留容器101には、貯留容器101内から炭酸水Swを炭酸水タンク21に排出するための第1の第2液体排出部である第1の炭酸水排出管105aおよび第2の第2液体排出部である第2の炭酸水排出管105bが連結されている。第1の炭酸水排出管105aおよび第2の炭酸水排出管105bにより第2液体排出機構を構成する。
The
ここで、第1の炭酸水排出管105aの貯留容器101に連結された開口端は、貯留容器101の底面と一致しており、第2の炭酸水排出管105bの貯留容器101に連結された開口端は、貯留容器101の底面より所定寸法だけ高い位置まで突出している。第1の炭酸水排出管105aおよび第2の炭酸水排出管105bにはそれぞれ第1の開閉バルブ105a1および第2の開閉バルブ105b1が取り付けられている。従って、第1の開閉バルブ105a1を開けることにより、第1の炭酸水排出管105aは、貯留容器101から炭酸水Swを抜き取るためのドレイン配管として機能し、第1の開閉バルブ105a1を閉じて第2の開閉バルブ105b1を開けることにより、第2の炭酸水排出管105bは、貯留容器101内での炭酸水Swの水位を一定高さ(第2の炭酸水排出管105bの一端が貯留容器101の底面より突出する高さ)に制限するオーバーフロー配管として機能する。なお、第1の開閉バルブ105a1および第2の開閉バルブ105bは電磁弁など電動式開閉バルブでもよいし、手動式の開閉バルブでもよい。
Here, the open end of the first carbonated
さらに、第1の炭酸水排出管105aおよび第2の炭酸水排出管105bの炭酸水タンク21側の端部に、葉やゴミなどの異物を除去する炭素水排出フィルタ105cを取り付けてもよい。
Furthermore, a carbon
さらに、貯留容器101の底面部の下側には、送水部10に接続された送水管102が取り付けられている。ここで、送水管102は、貯留容器101の長手方向に沿って延びる送水幹管102aと、送水幹管102aと貯留容器101の底面部に形成された液体流入穴101b(図9(a)参照)とを連結する送水枝管102cと、送水部10である送水ポンプに送水幹管102aを連結するための送水連結管102bと、送水幹管102aに接続された送水連結管102bとを有する。この送水連結管102bの一端は送水幹管102aに連結され、送水連結管102bの他端は、送水ポンプの吐出管10aに連結ホースH2を介して連結されている。送水連結管102bには開閉バルブ102b1が設けられており、送水ポンプの吐出管10aにも開閉バルブ10a1が設けられている。
Further, a
貯留容器101のうちの炭酸混合機が配置されている側の端部とは反対側の端部の下側には、酸素含有水タンク11が配置されており、貯留容器101には、貯留容器101内から酸素水Wまたはオゾン水Owを酸素含有水タンク11に排出するための第1の第1液体排出部である第1の酸素含有水排出管104aおよび第2の第1液体排出部である第2の酸素含有水排出管104bが連結されている。第1の酸素含有水排出管104aおよび第2の酸素含有水排出管104bにより、第1液体排出機構を構成している。
An oxygen-containing
ここで、第1の酸素含有水排出管104aの貯留容器101に連結された開口端は、貯留容器101の底面と一致しており、第2の酸素含有水排出管104bの貯留容器101に連結された開口端は、貯留容器101の底面より所定寸法だけ高い位置まで突出している。第1の酸素含有水排出管104aおよび第2の酸素含有水排出管104bにはそれぞれ第1の開閉バルブ104a1および第2の開閉バルブ104b1が取り付けられている。
Here, the open end of the first oxygen-containing
従って、第1の開閉バルブ104a1を開けることにより、第1のオゾン水排出管104aは、貯留容器101から酸素水Wあるいはオゾン水Owを抜き取るためのドレイン配管として機能し、第1の開閉バルブ104a1を閉じて第2の開閉バルブ104b1を開けることにより、第2の酸素含有水排出管104bは、貯留容器101内での酸素水Wあるいはオゾン水Owの水位を一定高さ(第2の酸素含有水排出管104bの一端が貯留容器101の底面より突出する高さ)に制限するオーバーフロー配管として機能する。なお、第1の開閉バルブ104a1および第2の開閉バルブ104b1は電磁弁など電動式開閉バルブでもよいし、手動式の開閉バルブでもよい。
Therefore, by opening the first on-off valve 104a1, the first ozone
さらに、第1の酸素含有水排出管104aおよび第2の酸素含有水排出管104bの酸素含有水タンク11側の端部に、葉やゴミなどの異物を除去する酸素含有水排出フィルタ104cを取り付けてもよい。
Furthermore, an oxygen-containing
酸素含有水タンク11には、酸素含有水吸入管11aおよび酸素含有水吐出管11bが取り付けられており、酸素含有水吐出管11bは、送水ポンプ10の吸水管10bに連結ホースH3により連結されている。酸素含有水タンク11の酸素含有水吸入管11aは、酸素含有水生成部12の酸素含有水吐出管12bに連結ホースH4により連結されている。酸素含有水吸入管11aおよび酸素含有水吐出管11bにはそれぞれ、開閉バルブ11a1および開閉バルブ11b1が設けられている。また、酸素含有水タンク11内には、微細気泡発生装置11cが設けられていてもよい。微細気泡発生装置11cは、微細気泡(マイクロバブルおよび/またはナノバブル)を発生する任意の装置であり得る。微細気泡発生装置11cで生成された微細気泡(マイクロバブルおよび/またはナノバブル)を含む酸素水Wあるいはオゾン水Owは、酸素含有水生成部12の酸素含有水回収管12aに連結ホースH5により連結されている。この酸素含有水生成部12には酸素発生部13から酸素ガスOgおよびオゾンガスが供給されるようになっている。
The oxygen-containing
ここで、第2の酸素含有水排出管104bの貯留容器101に連結された開口端の位置、つまり、貯留容器101の底面からの高さは、第2の炭酸水排出管105bの貯留容器101に連結された開口端の位置、つまり、貯留容器101の底面からの高さより高い。
Here, the position of the open end of the second oxygen-containing
これにより、貯留容器101に供給される酸素水Wあるいはオゾン水Owの水位は、貯留容器101に供給される炭酸水Swの水位よりも高くなり得る。
Thereby, the water level of the oxygen water W or the ozone water Ow supplied to the
〔収容容器100a〕
図5は、図4に示す収容容器100aを説明するための図であり、図5(a)は、収容容器100aを示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示す収容容器100aをB5方向から見た構造を示し、図5(c)および図5(d)はそれぞれ、図5(a)及び図5(b)に示す収容容器100aを透視して収容容器100aの内部でのカップ状体122の配置を示す。
[
FIG. 5 is a view for explaining the
収容容器100aは、複数のカップ状体122を有する栽培ユニット120(内容器)と、栽培ユニット120を載せる収容トレイ110(外容器)とを有する。栽培ユニット120が収容トレイ110に収容されるように栽培ユニット120を収容トレイ110上に載せることにより、収容された植物に液体を供給するための収容容器100aが形成される。
The
〔収容トレイ110〕
図6は、図5(a)に示す収容容器100aにおける収容トレイ110を説明するための図であり、図6(a)は、収容トレイ110を示す斜視図であり、図6(b)は、図6(a)に示す収容トレイ110をB6方向から見た構造を示し、図6(c)は、図6(a)のC−C線断面の構造を示す。
[Containing tray 110]
6 is a view for explaining the
収容トレイ110は、側壁部112と、側壁部112の下端に形成された底面部111と、側壁部112の上端縁に形成されたフランジ部113とを有し、収容トレイ110の上面は、栽培ユニット120を収容トレイ110の内部に出し入れするための開口となっている。収容トレイ110は、その内部に一定深さまで第1液体が溜まるように構成されている。
The
この収容トレイ110の側壁部112の高さは、第2の炭酸水排出管105bの一端が貯留容器101の底面から突出する高さより高く、かつ、第2の酸素含有水排出管104bの一端が貯留容器101の底面から突出する高さより低い。これにより、貯留容器101に炭酸水Swを供給する場合に、第2の炭酸水排出管105bをオーバーフロー配管として機能させたとき、炭酸水Swが収容トレイ110の側壁部112を超えて収容トレイ110内に入り込むのを回避しつつ、収容トレイ110の周りでは炭酸水Swの水位を一定の水位に保つことができる。
The height of the
また、貯留容器101に酸素水Wあるいはオゾン水Owを供給する場合に、第2の酸素含有水排出管104bをオーバーフロー配管として機能させたとき、貯留容器101に供給された酸素水Wあるいはオゾン水Owが収容トレイ110の側壁部112を超えて収容トレイ110内に侵入するようにすることができる。
When the oxygen water W or the ozone water Ow is supplied to the
なお、収容トレイ110が酸素水Wあるいはオゾン水Owにより完全に水没した状態でも、第2の酸素含有水排出管104bはオーバーフロー配管として機能するので、酸素水Wあるいはオゾン水Owが貯留容器101からあふれ出ることはない。
Even when the
〔栽培ユニット120〕
図7は、図5(a)に示す収容容器100aにおける栽培ユニット120を説明するための図であり、図7(a)は、栽培ユニット120を示す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)に示す栽培ユニット120をB7方向から見た構造を示し、図7(c)は、図7(a)のC7−C7線断面の構造を示し、図7(d)は、図7(a)に示す栽培ユニット120をD7方向から見た構造を示す。
[Cultivation unit 120]
Fig. 7 is a view for explaining the
栽培ユニット120を構成する板状体121には縦横に並ぶように複数の開口121aが形成されており、板状体121の下側には、複数の開口121aに対応する位置にカップ状体122が取り付けられており、カップ状体122の内部が植物栽培部123となっている。図7に示す実施形態において、栽培ユニットの大きさは、複数のカップ状体を収納可能な大きさである場合を示しているが、これに限定されない。例えば、栽培ユニットの大きさの大きさを、一つのカップ状体を収納可能な程度の大きさとしてもよい。カップ状体122の底面部にはカップ状体122の内部に第1液体(例えば、酸素水Wあるいはオゾン水Ow)を導入するための液体導入穴122aが形成されている。
A plurality of
栽培ユニット120は、収容トレイ110上に栽培ユニット120を載置した状態では、収容トレイ110に溜まった第1液体がカップ状体122の液体導入穴122aから植物栽培部123に導入されるように構成されている。
In the state where the
〔植物水耕栽培システム1000の使用方法〕
図8および図9は、図2に示す植物水耕栽培システム1000の使用方法を説明するための図であり、図8は、収容容器100aを組み立てる作業を示し、図9は、収容容器100aを植物水耕栽培装置100の貯留容器101に配列する作業を示す。
[How to use plant hydroponic cultivation system 1000]
8 and 9 are diagrams for explaining the method of using the plant
まず、栽培ユニット120の植物栽培部123に、例えば、イチゴやトマトなどの栽培する植物の根、茎、あるいは苗などを収容する。
First, the
次に、図8に示すように、収容トレイ110の内部に栽培ユニット120の複数のカップ状体122が収容されるように収容トレイ110上に栽培ユニット120を載せることにより、収容容器100aを組み立てる。
Next, as shown in FIG. 8, the
その後、図9に示すように、植物水耕栽培装置100の貯留容器101の底面上に収容容器100aを一定の間隔を空けて配置する。
Then, as shown in FIG. 9, the
これにより、植物水耕栽培システム1000により植物の生育が可能な状態(スタンバイ状態)となる。
As a result, the plant
〔植物水耕栽培システム1000の動作〕
図10は、図2に示す植物水耕栽培システム1000のスタンバイ状態(液体を供給する前の状態)を示す図であり、図10(a)および図10(b)はそれぞれ、図4(a)のX−X線断面及びY−Y線断面を示す。
[Operation of plant hydroponic cultivation system 1000]
FIG. 10 is a diagram showing the standby state (the state before supplying the liquid) of the plant
植物水耕栽培システム1000のスタンバイ状態では、図10に示すように、植物水耕栽培装置100の貯留容器101には液体は供給されていない。
In the standby state of the plant
第1液体供給機構M1から第1液体として酸素水を貯留容器101に供給する場合、このスタンバイ状態で、第1の炭酸水排出管105aの開閉バルブ105a1および第2の炭酸水排出管105bの開閉バルブ105b1を閉じ、第1の酸素含有水排出管104aの開閉バルブ104a1を閉じ、第2の酸素含有水排出管104bの開閉バルブ104b1を開ける。
When oxygen water is supplied to the
その後、第1液体供給機構M1から第1液体として酸素水が貯留容器101に供給されるように操作者が操作部30を操作すると、酸素含有水生成部12が動作することで、水に酸素が混合された酸素水Wが酸素含有水タンク11に供給されて酸素含有水タンク11に酸素水が溜まる。
Thereafter, when the operator operates the
酸素含有水タンク11に溜まった酸素水が送水部10により送水管102に送り出されると、酸素水Wが送水管102を通って貯留容器101の底面部に形成された液体流入穴101b(図9参照)から貯留容器101の内部に供給される。これにより貯留容器101内には液体流入穴101bから酸素水Wが流れ込み、貯留容器101内に溜まった酸素水の水位が徐々に上昇することとなる。
When the oxygen water accumulated in the oxygen-containing
図11は、図2に示す植物水耕栽培システム1000の稼働状態(酸素水Wが貯留容器101に供給されている状態)を説明するための図であり、図11(a)および図11(b)はそれぞれ、図4(a)のX−X線断面及びY−Y線断面を示す。
FIG. 11 is a view for explaining the operating state of the plant
図11に示すように、貯留容器101の底面部の液体流入穴101bから貯留容器101に供給された酸素水Wの水位が、収容トレイ110の側壁部112の高さに達するまでは、酸素水Wは収容トレイ110の内側には入り込まない。その後、貯留容器101に供給された酸素水Wの水位が上がって収容トレイ110の側壁部112の高さを越えると、貯留容器101内に供給された酸素水Wが収容トレイ110の側壁部112を超えて収容トレイ110の内部に流れ込む。
As shown in FIG. 11, until the water level of the oxygen water W supplied to the
図12は、植物水耕栽培装置100の貯留容器101に供給された酸素水Wが収容トレイ110の内側に流れ込む様子を示す図であり、図12(a)および図12(b)はそれぞれ、図4(a)のX−X線断面及びY−Y線断面を示す。
FIG. 12 is a view showing how oxygen water W supplied to the
図12(a)に示すように、貯留容器101に供給された酸素水Wの水位が収容トレイ110の側壁部112の高さを越えると、収容トレイ110の内部に流れ込んで収容トレイ110の内部に酸素水Wが溜まる。
As shown in FIG. 12A, when the water level of the oxygen water W supplied to the
収容トレイ110の内部に酸素水Wが溜まると、収容トレイ110内に配置されている栽培ユニット120のカップ状体122の液体導入穴122aから植物栽培部123に酸素水Wが浸入することとなる。これによりカップ状体122に収容されている植物に酸素水Wが供給される。
When the oxygen water W is accumulated in the
植物の呼吸に必要な量の酸素を含んだ酸素水Wが収容トレイ110内に溜まった時点で、操作者の操作あるいは水位検出センサーの検出出力により送水部10が停止すると、貯留容器101から収容トレイ110内への酸素水Wの流入も止まる。
When oxygen water W containing an amount of oxygen necessary for breathing a plant is accumulated in the
図13は、植物水耕栽培装置100の貯留容器101から収容トレイ110への酸素水Wの流れが停止した状態を説明するための図であり、図13(a)および図13(b)はそれぞれ、図4(a)のX−X線断面及びY−Y線断面を示す。
FIG. 13 is a figure for demonstrating the state which the flow of the oxygen water W from the
図13に示すように、送水部10の停止により貯留容器101に溜まった酸素水Wの水位が収容トレイ110の側壁の高さを下回ると、貯留容器101から収容トレイ110への酸素水Wの流入が停止する。その後、貯留容器101に溜まった酸素水Wは、第1の酸素含有水排出管104を通して酸素含有水タンク11に排出される。
As shown in FIG. 13, when the water level of the oxygen water W accumulated in the
これにより、植物水耕栽培システム1000は、図10に示すように、植物水耕栽培装置100の貯留容器101への第2液体の供給が可能なスタンバイ状態となる。
Thereby, the plant
この状態で、炭酸水Swを貯留容器101に供給する場合、第1の酸素含有水排出管104aおよび第2の酸素含有水排出管104bの開閉バルブ104a1および104b1を閉じ、第1の炭酸水排出管105aの開閉バルブ105a1を閉じ、第2の炭酸水排出管105bの開閉バルブ105b1を開けておく。これにより、貯留容器101に溜まる炭酸水Swの水位が、第2の炭酸水排出管105bの一端が貯留容器101の底面より突出する高さに相当する水位に設定されることとなる。
In this state, when the carbonated water Sw is supplied to the
その後、第2液体供給機構M2から第2液体として炭酸水Swが貯留容器101に供給されるように操作者が操作部30を操作すると、炭酸水供給部20としての炭素混合機が起動して炭酸水Swを炭酸水供給管103に送り出す。これにより炭酸水Swが炭酸水供給管103に形成された供給穴(図示せず)から滴下して貯留容器101内に溜まる。
Thereafter, when the operator operates the
図14は、図2に示す植物水耕栽培システム1000の稼働状態(炭酸水が容器本体101に供給されている状態)を説明するための図であり、図14(a)および図14(b)はそれぞれ、図4(a)のX−X線断面及びY−Y線断面の構造を示す。
FIG. 14 is a figure for demonstrating the working state (state which carbonated water is supplied to the container main body 101) of the plant
炭酸水Swの貯留容器101への供給では、貯留容器101につながる第1の酸素含有水排出管104a、第2の酸素含有水排出管104b、第1の炭酸水排出管105aおよび第2の炭酸水排出管105bのうちの第2の炭酸水排出管105bの開閉バルブ105b1のみが開いているので、第2の炭酸水排出管105bの一端が貯留容器101の底面部から突出する高さで炭酸水Swの水位が決まる。この場合、炭酸水Swの水位は、収容トレイ110の側壁の高さを越えない水位となっている。
In the supply of the carbonated water Sw to the
従って、炭酸水Swは図14に示すように収容トレイ110を越えて栽培ユニット120に供給されることはなく、収容トレイ110の周りで蒸発した二酸化炭素が栽培ユニット120の植物栽培部123に収容されている植物の葉から吸収される。このため、栽培ユニット120の周辺では、長時間にわたって二酸化炭素濃度を一定に保つことができ、植物の光合成を効率よく行われることとなる。
Therefore, the carbonated water Sw is not supplied to the
植物の光合成の時間帯が過ぎると、炭酸水供給管103による炭酸水Swの供給が停止し、第1の炭酸水排出管105aの開閉バルブ105a1を開けることにより、貯留容器101に溜まっている炭酸水Swを炭酸水タンク21に排出する。炭酸水Swは貯留容器などの装置の殺菌する効果を奏する。必要に応じて、貯留容器などの装置の殺菌を行う場合に、炭酸水Swを供給してもよい。殺菌するために炭酸水を供給する場合、二酸化炭素濃度が高いほど殺菌効果を得ることができるため、二酸化炭素濃度を高くしてもよい。
When the photosynthesis time zone of the plant is over, the supply of carbonated water Sw by the carbonated
その後、植物の生育状態に応じて殺菌などの処理を行う場合は、第1液体供給機構M1により収容トレイ110の内部にオゾン水Owを供給する。
After that, when processing such as sterilization is performed according to the growth state of the plant, the ozone water Ow is supplied to the inside of the
この場合、操作者は、第2の酸素含有水排出管104bの開閉バルブ104b1を開け、第1の酸素含有水排出管104aの開閉バルブ104a1、第1の炭酸水排出管105aの開閉バルブ105a1、および第2の炭酸水排出管105bの開閉バルブ105b1を閉じておく。これにより、貯留容器101に溜まるオゾン水Owの水位が第2の酸素含有水排出管104bの一端が貯留容器101の底面から突出する寸法により設定されることとなる。
In this case, the operator opens the on-off valve 104b1 of the second oxygen-containing
その後、操作者は、第1液体供給機構M1が収容トレイ110の内部にオゾン水Owを供給するように送水部10を操作すると、酸素発生部13が起動した状態で酸素含有水生成部12が動作することで、オゾン水Owが酸素含有水タンク11に供給されて酸素含有水タンク11にオゾン水Owが溜まる。
Thereafter, when the operator operates the
酸素含有水タンク11に溜まったオゾン水Owが送水部10により送水管102に送り出されると、オゾン水Owが送水管102を通って貯留容器101の底面部に形成された液体流入穴101b(図9参照)から貯留容器101の内部に供給される。
When the ozone water Ow accumulated in the oxygen-containing
この場合、酸素水Wの供給で説明したように、図11に示すように、貯留容器101の底面部の液体流入穴101bから貯留容器101に供給されたオゾン水Owの水位が、収容トレイ110の側壁部112の高さに達するまでは、収容トレイ110の内側には入り込まない。その後、貯留容器101に供給されたオゾン水Owの水位が上がって収容トレイ110の側壁部112の高さを越えると、貯留容器101内に供給されたオゾン水Owが収容トレイ110の側壁部112を超えて収容トレイ110の内部に流れ込み、収容トレイ110の内部に流れ込んで収容トレイ110の内部にオゾン水Owが溜まる。
In this case, as described in the supply of the oxygen water W, as shown in FIG. 11, the water level of the ozone water Ow supplied to the
収容トレイ110の内部にオゾン水Owが溜まると、収容トレイ110内に配置されている栽培ユニット120のカップ状体122の液体導入穴122aから植物栽培部123にオゾン水Owが浸入することとなる。これによりカップ状体122に収容されている植物にオゾン水Owが供給され、殺菌が行われる。オゾン水Owは植物の殺菌以外に、貯留容器などの装置の殺菌効果も奏する。植物の殺菌に代えて、必要に応じて、貯留容器などの装置の殺菌を行う場合に、オゾン水Owを供給してもよい。
When the ozone water Ow is accumulated inside the
植物の殺菌に必要な量のオゾンを含むオゾン水Owが収容トレイ110内に溜まった時点で、操作者の操作あるいは水位検出センサーの検出出力により送水部10が停止すると、貯留容器101から収容トレイ110内への水の流入も止まる。
When ozone water Ow containing an amount of ozone necessary for sterilizing a plant accumulates in the
図13に示すように、送水部10の停止により貯留容器101に溜まったオゾン水の水位が収容トレイ110の側壁の高さを下回ると、貯留容器101から収容トレイ110へのオゾン水の流入が停止する。その後、操作者が、第1の酸素含有水排出栓104aの開閉バルブ104a1を開けることにより、貯留容器101に溜まったオゾン水は、第1の酸素含有水排出管104aを通して酸素含有水タンク11に排出される。
As shown in FIG. 13, when the water level of the ozone water accumulated in the
これにより、植物水耕栽培システム1000は、植物水耕栽培装置100の貯留容器101への液体の供給が可能なスタンバイ状態となる。
Thereby, the plant
なお、実施形態では、第1の酸素含有水排出管104a、第2の酸素含有水排出管104b、第1の炭酸水排出管105a、および第2の炭酸水排出管105bの開閉バルブの開閉や、送水部10および炭酸水供給部20の起動および停止を操作者が行う場合について説明したが、これらの操作は、タイマーや植物の状態を検知する各種センサーの出力に基づいて自動で行うようにしてもよい。
In the embodiment, the opening and closing valves of the first oxygen-containing
例えば、植物の状態(例えば、病気や成長不良)を検出するセンサーを設け、操作部に搭載された制御装置により、その検出出力に基づいて殺菌のためのオゾン水Owを植物に供給したり、養分となる溶液を供給したりするようにしてもよい。 For example, a sensor for detecting the condition of a plant (for example, disease or poor growth) is provided, and ozone water Ow for sterilization is supplied to the plant based on the detection output by a control device mounted on the operation unit, A nutrient solution may be supplied.
また、貯留容器101への第1液体もしくは第2液体の供給を自動制御で行う場合は、第1液体供給機構M1と第2液体供給機構M2とを排他的に駆動するようにしてもよい。これにより異なる液体である第1液体と第2液体とが混ざり合うのを回避することが可能となる。
In addition, when the supply of the first liquid or the second liquid to the
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although the present invention is illustrated using a preferred embodiment of the present invention, the present invention should not be construed as being limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be interpreted only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement the equivalent scope based on the description of the present invention and common technical knowledge, from the description of the specific preferred embodiments of the present invention. It is understood that the documents cited in the present specification are incorporated by reference to the present specification as the content itself is specifically described in the present specification.
本発明は、植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法の分野において、栽培する植物に提供する液体の種類に応じて植物による液体の吸収および液体から蒸発した気体の吸収をより均一に行われるようにすることができる植物水耕栽培装置、植物水耕栽培システムおよび栽培方法を実現することができるものとして有用である。 The present invention, in the field of plant hydroponic cultivation apparatus, plant hydroponic cultivation system and cultivation method, makes absorption of liquid by plants and absorption of gas evaporated from liquid more uniform according to the type of liquid provided to the plant to be grown A plant hydroponic cultivation apparatus, a plant hydroponic cultivation system, and a cultivation method that can be implemented in the present invention are useful.
10 送水部
10a 吸水管
10a1 吸水管栓
10b 水吐出管
10b1 水吐出管栓
11 酸素含有水タンク(第1液体タンク)
11a 酸素含有水吸入管
11a1 酸素含有水吸入管栓
11b 酸素含有水吐出管
11b1 酸素含有水吐出管栓
11c 微細気泡発生装置
12 酸素含有水生成部(第1液体生成部)
12a 酸素含有水回収管
12b 酸素含有水吐出管
13 酸素発生部(第1気体生成部)
20 炭酸水供給部(第2液体供給部)
21 炭酸水タンク(第2液体タンク)
30 操作部
100 植物水耕栽培装置
101 貯留容器
101a 容器脚部
101b 液体流入穴
102 送水管
102a 送水幹管
102b 送水連結管
102b1 送水連結管弁
102c 送水枝管
103 炭酸水供給管
104a 第1の酸素含有水排出管
104b 第2の酸素含有水排出管
104c 酸素含有水排出フィルタ
105a 第1の炭酸水排出管
105a1、105b1 開閉バルブ
105b 第2の炭酸水排出管
105c 炭酸水排出フィルタ
100a 収容容器
110 収容トレイ(外容器)
111 トレイ底面部
112 トレイ側壁部
113 トレイフランジ部
120 栽培ユニット(内容器)
121 板状体
122 カップ状体
122a 液体導入穴
123 植物栽培部
1000 植物水耕栽培システム
C10、C11、C12、C20 制御信号
H1〜H5 連結ホース
W 酸素水
Ow オゾン水
Sw 炭酸水
DESCRIPTION OF
11a Oxygen-containing water suction pipe 11a1 Oxygen-containing water
12a oxygen-containing
20 Carbonated water supply unit (second liquid supply unit)
21 Carbonated water tank (second liquid tank)
111
121 plate-
Claims (16)
第1液体を前記貯留容器に、第1水位で提供する第1液体供給機構と、
第2液体を前記貯留容器に、第2水位で提供する第2液体供給機構と、
を備える、植物水耕栽培装置。 A reservoir for storing liquid,
A first liquid supply mechanism for providing a first liquid to the storage container at a first water level;
A second liquid supply mechanism for providing a second liquid to the storage container at a second water level;
, A plant hydroponic cultivation apparatus.
請求項1〜14のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置とを備える、植物水耕栽培システム。 A container for containing the plant;
The plant hydroponic cultivation system provided with the plant hydroponic cultivation apparatus of any one of Claims 1-14.
請求項1〜14のいずれか1項に記載の植物水耕栽培装置、または請求項15に記載の植物水耕栽培システムを用いて、植物を栽培する工程
を包含する、栽培方法。 It is a cultivation method of a plant, and
The cultivation method including the process of cultivating a plant using the plant hydroponic cultivation apparatus of any one of Claims 1-14, or the plant hydroponic cultivation system of Claim 15.
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