JP2018531028A6 - 改良された水耕植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

ザーバ12の第1の部分18を画成する基部14と、リザーバ12の第2の部分20を画定するカバー16とを有するリザーバ12を含む水耕栽培植物栽培装置10は、12）。カバー（16）には上部開口（28）が画成されている。中空の内部を有する植付支柱（24）が上部開口（28）の上方に配置される。植付柱（24）には、少なくとも1つの植付口（46）が画成されている。導管（54）は、植え付け柱（24）の中空内部を通り、リザーバ（12）と流体連通している。流体分配器（58）は、配管（54）と流体連通する植付柱（24）の上に配置される。流体は、リザーバ（12）から植え付け柱（24）の導管（54）を通って流体分配器（58）に選択的に循環され、流体は植え付け柱（24）の中空内部に向けて戻され、リザーバ（12）。複数のローラ（104）に配置されたリザーバ（12）を含む水耕栽培植物栽培装置（10）。

Description

本開示は、一般に、植物栽培用の水耕装置、または土壌を使用するのとは対照的に、植物を生長させるために強壮剤とも呼ばれ得る栄養豊富な水を使用する植物栽培システムに関する。

本開示は、改良された水耕栽培システムに関する。従来の水耕栽培システムの例は、ブライアン（Bryan）の米国特許第7,055,282号に見ることができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。従来の水耕栽培栽培システムでは、貯水池が栄養豊富な水を保持し、この水が栽培塔の頂部に汲み上げられ、そこで水が植え付け柱に含まれる植物の根の上に下向きに向けられる。従来のシステムでは、栄養豊富な水を保持するリザーバは、典型的には、平坦なカバーと、ほぼ正方形、長方形、または円筒形の形状を有していた。このような形状のリザーバに含まれる水は、熱を不均等に分散させることがあり、そのような不均一な温度分布は、栄養豊富な水の全体にわたって生成することができる。

水耕栽培植物栽培システムのために水に含まれる植物栄養素は、栽培システムで使用される栄養素の寿命および有効性を延長するのに役立ち得る最適な貯蔵温度および条件を有することができる。リザーバ全体の不均一な温度分布は、リザーバ内の高温および低温スポットを生成し、リザーバの高温および低温スポット内の水の温度が栄養素の最適貯蔵条件の外にある場合、栄養に悪影響を及ぼし得る。不適当な貯蔵条件は、栄養素の有効寿命および効力に悪影響を及ぼし、栽培システム内の植物成長に影響を及ぼす可能性がある。
従来の水耕植物栽培システムのもう一つの問題は、水耕システムのリザーバの蓋またはカバーが概して平坦であることである。このように、システムが稼動し、流体とリッドまたはカバーとの間のリザーバ内に湿気が蓄積すると、リッドまたはカバーに水分が形成され、リザーバの内部にカビが形成される可能性がある。リザーバ内の金型は、システム内の栄養素の品質に影響を与える可能性があり、リザーバの洗浄が必要になることもあります。リザーバを清掃するために、植え付け柱をリザーバから取り外す必要があり、植物への水の流れを止めなければならず、これは植物への栄養素の供給が中断されるときに望ましくない。
従来の水耕植物栽培システムのもう一つの問題は、移動または移動が困難であるということである。従来のシステムは、システムを別の場所に移動させるために持ち上げる必要があります。再配置プロセス中、水はリザーバ内に留まり、装置自体の重量に加えて持ち上げなければならないかなりの重量を加えることができる。システムによっては、水の重さが非常に重いため、栄養豊富な水を除去してシステムを持ち上げたり移動したりする必要があり、その結果、栄養豊富な水が無駄になります。さもなければ、オペレーターはシステムを動かす前に水が使い尽くされるまで待たなければなりません。さらに、従来の解決策では、水耕システムをリザーバ内に残った水で持ち上げると、再配置プロセス中に水が移動し、リザーバから溢れる可能性があり、再びリザーバ内の栄養豊富な水を無駄にする可能性がある。
次に必要とされるものは、水耕性植物栽培システムの改良である。

本開示の一態様は、流体を保持するリザーバと、ベースとカバーとを有し、ベースがリザーバの第1の部分を画定し、カバーが第2の部分を画定する水耕栽培植物栽培装置である。リザーバー。上部開口部は、カバー内に画定することができる。中空の内部を有する植付カラムは、リザーバのカバー内の上部開口の上方に配置することができる。少なくとも1つの植付ポートを植栽コラムに画定することができ、植付ポートは、植え付けコラムの中空内部に少なくとも部分的に植物を受け入れるように構成されている。導管は植え付け柱の中空内部を通り抜けることができ、導管はリザーバと流体連通している。植付カラムの頂部に流体分配器を配置することができ、流体分配器は導管と流体連通する。流体は、リザーバから植え付け柱の導管を通って流体分配器に選択的に循環することができ、流体は植付け柱の中空内部にリダイレクトされ、リザーバに戻される。いくつかの実施形態では、カバーはベースから上方に弓形になり、丸い壁を有し、カバーは上部開口部に収束する。

本開示の別の態様は、流体を保持するリザーバを含む水耕栽培植物栽培装置である。この装置は、複数のローラを含み、複数のローラ上のリザーバ位置を含むことができる。植付カラムは中空の内部を有することができ、植付カラムはリザーバの上に配置されます。少なくとも1つの植付ポートは、少なくとも部分的に植え付け柱の中空内部に植物を受け入れるため植え付け柱に画定することができ、植付柱の中空内部を通過する導管であって、前記導管は、前記リザーバと流体連通している。植付カラムの頂部に流体分配器を配置することができ、流体分配器は導管と流体連通する。流体は、リザーバから植え付け柱の導管を通って流体分配器へ選択的に循環することができ、流体は、植え付け柱の中空内部を通ってリザーバに戻される。
本開示の1つの目的は、水耕栽培植物栽培装置のリザーバ内の水または流体の温度を維持するのを助けることである。
本開示の別の目的は、水耕栽培植物栽培装置の移動または再配置のプロセスを容易にするのに役立つことである。
本開示の別の目的は、水耕栽培植物栽培装置の植え付け柱のリザーバと導管との間の改善された密封特性を提供することである。
本開示の多くの他の目的、利点および特徴は、以下の図面および好ましい実施形態の説明を検討すれば、当業者には容易に明らかになるであろう。

本開示の温室植物栽培装置の一実施形態の斜視図である。 図1の水耕栽培栽培装置のリザーバの断面図である。 図1の水耕栽培装置の断面図である。 本発明の水耕栽培装置の分解図である。 図1の水耕栽培栽培装置の植付柱用モジュールの上面図である。 モジュールの断面図である。 図1の水耕植物の栽培装置の部分断面図であり、導管を通って植物への植え付け柱の中空空間への水の流れを示している。 図1の水耕栽培栽培装置の植え付け柱と貯蔵器との間の接続を示す部分断面図である。 図1の水耕栽培栽培装置の植栽柱における2つのモジュールの結合の詳細図である。 本発明のシードバスケットの一実施形態の斜視図である。 水耕栽培植物栽培装置のモジュールに挿入された図10の種子バスケットの断面図である。 ほぼ球形のリザーバを有する水耕栽培植物栽培システムの別の実施形態の斜視図である。 水門植物栽培システムのさらなる実施形態の様々な図を示す。

本発明の様々な実施形態の作成および使用を以下に詳細に説明するが、本発明は、広範囲の特定の状況において具体化される多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い付く他の例を含むことができる。本明細書で論じられる特定の実施形態は、本発明を実施および使用するための特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、本明細書に記載の特定の装置および方法に対する多数の等価物を認識するであろう。そのような等価物は、本発明の範囲内にあると考えられ、特許請求の範囲に含まれる。

本明細書に記載された実施形態の理解を容易にするために、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義される用語は、本発明に関連する分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。「a」、「an」、および「the」などの用語は、単数の実体のみを指すことを意図するものではなく、具体例が例示のために使用され得る一般的なクラスを含む。本明細書における用語は、本発明の特定の実施形態を説明するために使用されるが、特許請求の範囲に記載されている場合を除き、その使用は本発明の範囲を限定しない。

図面では、分かり易くするために、各図面にすべての参照番号が含まれているわけではない。さらに、「上」、「下」、「側」、「上」、「下」、「水平」、「垂直」などの位置的用語は、図面に示された向きのときに装置を指す。当業者であれば、装置は使用時に異なる向きをとることができることを認識するであろう。

水耕栽培植物栽培装置10の一実施形態を図1および図2に示す。1-4。装置10は、ベース14およびカバー16を有するリザーバ12を含むことができる。ベース14は、リザーバ12の第1部分18を画定することができ、カバー16は、図2に示すように、リザーバ12の第2部分20を画定することができる。カバー16は、ベース14から概して上方に伸びることができ、いくつかの実施形態では、カバー16は、ベース14の上端22から上方に延びてリザーバ12の第2部分20を画定することができる。

いくつかの実施形態では、充填ゲージ17は、カバー16を通ってリザーバ12内に延び、リザーバ12内の栄養豊富な水のレベルを示すゲージ17を充填することができる。いくつかの実施形態では、図15および図22に示すように、 17は、上向きに延びるロッドを有するフロートとすることができる。上向きに延びるロッドは、カバー16内の穴17aを通って伸びることができ、充填ゲージ17のロッドは、カバー16内の穴17aを通って上下に移動可能であり、リザーバ12内の水位が変化すると、充填ゲージ17のカバー16の外への突出は、それに応じて変えることができる。いくつかの実施形態では、充填時ゲージ17は、リザーバ12内の栄養豊富な水のレベルを視覚的に示すことができ、栄養豊富な水を追加すべきかどうかを示すカラーマーキングを含むことができるしたがって、充填ゲージは、ユーザがリザーバ12の水位を容易に確認し、リザーバ12を補充する必要があるか否かを容易に確認することを可能にする。いくつかの実施形態では、図13に示すように、カバー16は、リザーバ12の内部を見てリザーバ12内の水位を検査できるように持ち上げることができるアクセスポート蓋93を含むこともできる。
再び図1~4を参照する。図1~図4に示すように、カバー16は上部開口28を含むことができる。

基部14から上方に延びるカバー16は、平らなカバーを有する従来の水耕システムと比較して、カバー16の上側開口部28をベース14の上端22から垂直方向にオフセットさせることができる。いくつかの実施形態では、カバー16は、正方形、角柱、円錐形、ピラミッド形、ドーム形、半球形など様々な形状を有することができ、上部開口部28を垂直方向にずらすことができる基部14の上端部22から突出している。

植付柱24は、中空の内部を有することができ、少なくとも1つの植付口46を植付柱24に画定することができる。植付口46は、少なくとも植物を受け入れるように構成することができる装置10の動作中に、水が植え付け柱24の中空内部に位置する植物の根に接触できるように、栄養豊富な水が植え付け柱24を通って供給され、続いて植物が栽培されるいくつかの実施形態では、植付口46は、植付柱24に対して角度をなして配置することができ、その結果、植付口46は、概して上向きに配向された下壁を有し、植え付け直後に植物を育て、植物を育てる
いくつかの実施形態では、穿孔ポート46の配向角は、植付カラム24の外壁に対して30度から60度の間である。

いくつかの実施形態では、図1および図10~図12に示すシードバスケット47を、植え付け柱24の各植え込み口46に配置することができる。シードバスケット47を使用して、植物の種子を保持することができる。種子バスケット47は、複数の開口部を有することができ、植え付けポート46内の植物の根が種子バスケット47を通って植え付け柱24に入り、そこで栄養豊富な水を受け取り、植え付けポート46から植物自体を導く種子バスケット47そのようなものとして、種子バスケット47は、植物の根が栄養豊富な水を受け入れることを可能にしながら、植物が植え付け柱24の内部に閉じ込められないように助けることができる。

いくつかの実施形態では、耐熱材料が植物栽培システム内の一定の温度プロファイルを維持するのを助けることができるように、ベース14、カバー16、および植え付け柱24は、樹脂材料のような耐熱材料で作ることができるこれは、より一貫して効率的な植物の成長を助けることができる。いくつかの実施形態では、樹脂材料はポリスチレンであってもよい。ポリスチレンなどの耐熱性樹脂は、耐衝撃性および軽量特性を提供しながら、有益な熱特性を提供することができる。

場合によっては、カバー16および植え付け柱24をベース14から取り外すことが必要な場合がある。基部14から上向きに延びるカバー16と、基部14の上縁部22から垂直にオフセットした上側開口部28とを有することにより、カバー16と植付柱24を基部14から分離して地面に置くことができる。植え付けコラム24から上部開口28を通って水が排出され、植え付けコラム24の水が植物を過飽和にするのを防ぐのを助ける。

いくつかの実施形態では、図2に示すように、カバー16は、ベース14の垂直軸32に対して上部開口28に向かって鋭角30でベース14から上方に延びるものとして一般に説明することができる。いくつかの実施形態では、カバー16は、ベース14から円弧状に上方に延びており、カバー16は、ベース14から上方に延びており、カバー16は、カバー16の上部開口28に収斂している。曲がった、アーチ状の、湾曲した、または丸い形状を有する。カバー16が基部14から上方にアーチ状になる実施形態では、カバー16のそれぞれの接線34と垂直軸32との間に形成される角度30は、カバー16に沿って変化することができ、カバー16は、カバー16が上部開口28に向かって伸びている鋭角がカバー16に沿って変化しているが、カバー16は、垂直軸32を上部開口28に向かって一定の鋭角で延在する実質的に真っ直ぐな壁を有することができる。例えば、カバー16が円錐形またはピラミッド形状を有するときに、垂直軸32を横切る。

いくつかの実施形態では、カバー16は、実質的にドーム状または丸みを帯びた形状を有することができ、ドーム状カバー16は上部開口部28に収束する。図2に示すように、カバー16はS字形の断面36このような実施形態では、断面36は、断面36の凹面が変化する変曲点38を有することができる。このように、カバー16は、図1に示す屈曲線40を含むことができ、いくつかの実施形態では、カバー16は、基部14から下向きの凹面を有して弓状に上方に伸び、カバー16は、屈曲線40を横切って、カバー16が上方開口部28に収束するにつれて上向き凹部に変化するカバー16は、図2に示すように上側開口部28を画定する上方延長部42を形成することができる。また、上方延長部42は、図3に示すように、入れ子式の列44を植えるための座席を備えている。

図2に示すように、いくつかの実施形態では、ベース14は、カバー16から下方向に弧状に延びる側壁48を有することができる。側壁48はまた、カバー16の下縁50から円弧状に内側に延びることができる。いくつかの実施形態では、ベース14およびカバー16は、図1および図12に示すように、ほぼ球形のリザーバ12を形成することができる。リザーバ12内に貯蔵されている栄養豊富な水52は、球形のリザーバがリザーバ内の熱放散を最適化するのを助けることができるので、ほぼ球形のリザーバ12を有することにより、リザーバ12内に貯蔵された水52の温度が均一な温度分布を維持できるようになる。

従来の水耕栽培植物栽培システムの1つの問題点は、このようなシステム内のリザーバは一般に正方形または長方形であることである。このように、高温または低温のスポットがリザーバーのコーナーに発生する可能性があります。ホットスポットまたはコールドスポットが栄養豊富な水の最適貯蔵温度範囲外になると、そのホットスポットに位置する栄養素の有効性および有効寿命に悪影響を及ぼし、システムによる植物成長を阻害する可能性がある。全体的に球形のリザーバを有することは、リザーバ内の高温または低温のスポットを除去し、リザーバ12内の栄養素豊富な水52のすべてを最適な保存温度に保つのを助けることができる。

装置10の動作中に、カバー16と栄養豊富な水52との間の空間が湿って、カバー16の下面に水分が形成される可能性がある。ベースから上方に弓形になるカバー16図2に示すように、リザーバ12内のカバー16の下側に形成された水分は、カバー16に沿って下方に付勢され、栄養豊富な水供給源52に戻ることができるという点で、ドーム形状を有する。

フラットカバーを有する従来の水耕栽培システムでは、水分がフラットカバーの下側に残り、最終的にカビがカバーの下側に成長する可能性がある。リザーバ内のカビは、栄養豊富な水の供給の質およびシステム内の植物の成長に悪影響を与える可能性がある。モールドの成長はまた、リザーバをより頻繁に清掃する必要があり、これは装置の動作を中断する必要があり、したがって植物の成長に悪影響を与える。基部14から上方へ下方に延びて水供給部52の中へ上方に弓状に延びるカバー16上の湿気を促すことは、装置10の洗浄時間及び停止時間を短縮するのに役立ち得る成形型の成長を減少させるのに役立つ。

導管54は、植え付け柱24の中空内部56を通過することができる。導管54は、リザーバ12と流体連通することができる。流体分配器58は、流体分配器58は、複数の分散孔60を有する下部壁62を含むことができ、その結果、流体分配器58に入る水は、

植付カラム24の中空部56と、分散孔60を介して植付カラム24の中空内部56に収容された植物の上に栽培されている。このように、栄養豊富な水52は、植え付けカラム24の導管54を通ってリザーバ12から、流体分配器58によって、分散穴60を通って、植付柱24の中空内部56を通って下方へ、そして上方開口部28を通ってリザーバ12内に戻される。

図3に示すように、ポンプ64をリザーバ12内に配置することができる。供給ラインまたはホース66は、ポンプ64から植え付けカラム24の導管54まで延在することができる。このように、ポンプ64は、いくつかの実施形態では、カバー16は、供給ライン66を導管54に効果的に連結することができる流体連結器76を含むことができ、その結果、流体連結器は、供給ライン66いくつかの実施形態では、流体カップラ76は、旋回ベアリングまたは供給ライン66をカプラ76に対して回転させる他の特徴を含むことができ、植付カラム24またはカバー16が回転すると供給ラインがねじれない潜在的によじれます。このように、供給ライン66はスイベルホースを含むことができる。
他の実施形態では、供給ライン66は、ポンプ

64をスプリッタに接続します。第2の供給ラインは、スプリッタからスイベルコネクタに延びて水を導管54内に上向きに導くことができる。また、スプリッタから排出ラインを設けることができ、排出ラインは取り外し可能なプラグを含む。排出ラインは、リザーバ12から延びることができる。プラグが排出ライン上に配置されると、ポンプ64は、装置10の通常の動作中に第2供給ラインを介して導管54に水を導くことができる。必要に応じて水52をリザーバ12から排出することができるようにする。

電源コード77は、ポンプ64から延びることができる。電源コード77は、ポンプ64および水耕栽植装置10に電力を供給するために電力グリッドに差し込むことができる。いくつかの実施形態では、下縁50は、電源コード77がカバー16を通過できるように電源コード77を受ける。いくつかの実施形態では、ポンプ64は、電源がポンプ64に供給されるときに連続的に作動することができる。ポンプ64が所定の間隔で動作するようにプログラムすることができるようなタイマを含む。ポンプ64用のタイマは、装置10が無人で動作することを可能にすることができる。

図8に示すように、いくつかの実施形態では、カバー16は、上部開口部28に配置された流体カプラ76を含むことができる。流体カプラ76は、植付柱24が配置されるときに供給ライン66と導管54を流体的に結合するカバー16がリザーバ12の基部から上方に延びているか、またはアーチ状になっているので、流体カップラ76は上方開口から下方に延びて、上方開口28の上または上方に延びている。平らなカバーを有する従来の水耕栽培システムでは、このような流体カップラーは、カバーの上部開口の下方に延在することができなかった。なぜなら、カバーが任意にベースから取り外されて地面に置かれた場合、導管と流体供給ラインとの間のシールの完全性に悪影響を及ぼす恐れがある。

カバー16が上向きに延びているかまたは湾曲していることにより、流体カップラ76がリザーバ12の第2の部分20内に下がり、清掃、メンテナンスなどの間にカバー16が任意に地面に置かれたときに流体カプラ76が亀裂または破損する危険がない。このようなカバー16は、導管54と供給ライン66との間の接合部のためのより良好な密封ジャケットを製造することができる、従来技術のものよりかなり長い流体連結器76を含むことができる。より良好な密封は、導管54を流体分配器に接続する。

いくつかの実施形態では、植付支柱24は、少なくとも第1のモジュール78および第2のモジュール80を含むことができる。図5および図6に示すように、各モジュール78および80は、中空内部56と、複数の排水孔84を含む底壁82と、開放頂端86とを含むことができる。各モジュール78および80は、少なくとも部分的に受け入れるように構成された少なくとも1つの植え付けポート46いくつかの実施形態では、モジュール78および80は、4つの植え付けポート

モジュール78および80の各側に配置された1つの植付ポート46を含む。このように、モジュールは、モジュール78および80の4つの側面すべてから成長することができる。

図9から分かるように、第1のモジュール78の底壁82は、第2のモジュール80の上部開口端86に係合するように構成することができ、第1および第2のモジュール78および80は、いくつかの実施形態では、モジュール78および80の底壁82は、モジュール78および80の上部開口端86に配置されたプラントポート46と整列することができる複数の突出部85を含むことができ、いくつかの実施形態では、突出部85および植付ポート46は、底壁82および頂部開放端部に対応する角度停止要素として作用することができるモジュールが互いに積み重ねられ、底壁82が頂部開放端部86に係合するとき、第1および第2のモジュール78および80の間の相対回転を防止する角度停止要素が設けられている。
いくつかの実施形態では、図3および図4に示すように、植付柱

支持ロッド81は、植え付けコラム24内の各モジュールを通って延び、支持ロッド81が植え付けコラム24に構造的完全性を提供し、モジュールが互いに離れたり、互いに対して動くことがなくなります。支持ロッド81は、いくつかの実施形態ではステンレス鋼を含む任意の適切な材料で作ることができる。

図2及び図3に示すように、図14および図19を参照すると、いくつかの実施形態では、装置10は、支持柱81および流体分配器58を介して支持ロッド81を所定位置に固定するために使用され得る複数のナット83を含むことができる。ナット83が支持柱24の最も低いモジュールの底壁82に当接するまで、ロッド81を支持柱24に挿入することができる。いくつかの実施形態では、最下部のモジュールの底壁82の反対側に追加のナット83を配置することができる支柱24が支柱24内の最下部のモジュールに対して所定の位置に固定されるように、支柱24内に配置されている。モジュールが直線的に互いに係合するようにモジュールを支持ロッド81上に滑り込ませることによって、 。次いで、流体分配器58を、流体分配器58をさらに通って延びる支持ロッド81と共に支持カラム24の上に配置することができる。次に、ナット83を、流体分配器58の下部壁62の上の支持ロッド81上に配置して、流体分配器58は、一緒にしっかりと接続され、支持ロッド81によって支持されることができる.1つ以上の支持ロッド81を有する実施形態では、上記の手順を各ロッド81に対して繰り返すことができる。

図6および図7を参照すると、モジュール78および80の各々は、底壁82から上部開口端86まで延びるモジュール導管88を有することができる。モジュール導管88は、モジュール導管88を、第1のモジュール78上のモジュール導管88は、第2のモジュール80上のモジュール導管88と係合することができる。複数のモジュール導管88の係合は、植え付け柱24を通って延びる全体導管54を形成することができる。したがって、モジュール78および80は、植え付け柱24を形成して、モジュール78および80から植物が成長するにつれて、植え付け柱24から延びる植物の混雑または干渉を減らすために、必要に応じてモジュール78および80を再構成し、再スタックすることができる。植付カラム24に栽培することができる植物の量を増加させるために、植付けカラム24に供給する。

第1および第2モジュール78および80が互いに積み重ねられた状態で、連続導管54が支持柱24を通って延在することができる。流体分配器58を第1モジュール78の上に配置することができ、流体分配器58を導管水がリザーバ上の導管54から流体分配器58にポンプ輸送されると、水が流体分配器58に集められ、分散孔60を介して植え付け柱24およびモジュール78および80の中空内部56に流入する。流体分配器流体分配器58に入る水を下方に向け直し、水が分配孔60を出ることを確実にすることができる上部プレート90を有することができる。水は、底部の分配孔84を通過することにより、モジュール78と80と、水がリザーバに戻るまで、各モジュールの壁82に取り付けられている。水が各モジュールに入ると、水は各モジュール78および80の中空内部56に受け入れられた植物の根元90に垂れ落ち、それにより植物の成長を促進することができる。いくつかの実施形態では、中空内部56は、空気、岩綿、または土壌の必要性を緩和することができる任意の他の適切な植え付け媒体を含むがこれらに限定されない植え付け媒体を含むことができる。

いくつかの実施形態では、図8に示すように、上部開口部28および植え付け柱24は、第1対の対応する入れ子要素92ならびに第2対の入れ子要素94を有することができる。第1リップ96を含むことができる。植付柱24の底壁82、または植付柱24の最も低いモジュールの底壁82は、上部開口の第1リップ96の内側に入れ子になるように構成することができ、さらに、上部開口部28は、第2のリップまたは溝98を含むことができ、植付柱24の底壁82は、第2のリップまたは溝98内に入れ子状に配置され得る環状リブ100をさらに備えることができるこのように、植付支柱24および上部開口部28は、上部開口部28に植え付け柱24の着座を改善することができる2対の入れ子要素92および94を含むことができる。入れ子要素92および94はまた、植付柱24相対 装置10が使用されているときに導管54を通ってシールの完全性を維持するのを助けることができる上部開口部28に接続されている。いくつかの実施形態では、第1リップ96は、植付柱24の底壁82または植付柱24の最下部モジュールから延びる突起85と係合することができる上部開口アンギュラストップ102を含むことができる。このように、植付柱24の上部開口28さらに別の実施形態では、支持柱24上の1つ以上の入れ子要素92と94との間に摩擦または締り嵌めを形成することができ、カバー16の上側開口部28は、支柱とカバー16。

さらに、図19に示すように、流体分配器58および支持柱24は、流体分配器58の下壁62に形成された段部を含むことができる第3の組の入れ子要素95を含むことができる。流体分配器58が支持柱24上に入れ子状になることができるように、流体分配器58の第1および第2の端部62,62は、

いくつかの実施形態では、第3のネスティング要素95は、流体分配器58と支持柱24との間のより良好な係合を提供するために、流体分配器58と支持柱24との間に干渉または摩擦嵌めを形成することもできる。

従来の水耕栽培システムの別の問題は、特に貯水池に残っている水を用いて移動または輸送することが困難であることである。従来のリザーバは平らな底を地面に置いています。従来のシステムを移動するには、システム全体を持ち上げて新しい場所に移動する必要があります。水がリザーバ内に存在する場合、システムはますます重くなり、システムが動かされる前に水が排出されなければならず、それによって栄養豊富な水が浪費される。さらに、貯水槽内の水とともにシステムを動かすと、水は輸送中に移動して貯水池から流出する可能性があり、栄養素を浪費し、またオペレータが掃除するための混乱を招く。

この問題を軽減するために、装置10のいくつかの実施形態は、図1に示すように、リザーバ12に接続された複数のローラ104を含むことができる。リザーバ12は、ローラ104上に配置され、このように、オペレータが装置10を動かすことを望むとき、オペレータは、潜在的に重い装置10を持ち上げることなく、かつ水をリザーバ12から排出させる必要なく、ローラ104を介して新しい場所に装置10を容易に転がすことができる。いくつかの実施形態では、図2に示すように、環状インデンテーション106を、ローラ104を受け入れるように構成された環状インデンテーション106、リザーバ12の底部に画定することができる他の実施形態では、リザーバの底部いくつかの実施形態では、ローラ104はリザーバ12にスナップ嵌めするように構成することができ、ローラ104をリザーバ12上に迅速に組み付けることができる。さらに、いくつかの実施形態では、ローラ104は、ローラ104および装置10が不用意に動くことを防止するために作動可能な1つまたは複数のストッパまたは調整可能なロックを含む。

ローラ104のさらなる利点は、リザーバ12が地面から離れることができることである。そのため、リザーバ12の底壁108は、ローラ104がリザーバに取り付けられたときに装置10の重量を支持する必要はない。このように、底壁108の直径は、内向き湾曲を収容するために小さくすることができる

いくつかの実施形態では、リザーバ12の底壁108は、リザーバ12内の熱放散および熱連続性を最適化するのを助けるために、リザーバ12に球形をさらに提供するように丸くすることができる。

図17から分かるように、いくつかの実施形態では、モジュール78,80の底壁82に排水孔84のラインを画定することができ、そのラインは導管54から半径方向に延在する。導管54から半径方向に延びる8列の排水孔84を含み、各管路には3つの排水孔84が設けられている。

いくつかの実施形態では、1つまたは複数のロッド孔87をモジュール78および80の底壁82に画定することができ、ロッド孔87は、支持ロッドがロッド孔87および支持柱を通って延びることができるような大きさである。

同様に、図20から分かるように、いくつかの実施形態では、流体分配器58の下壁62に分散孔60のラインを画定することができ、そのラインは導管54から半径方向に延びる。いくつかの実施形態では、流体分配器58の下部壁62に1つ以上のロッド孔87を画定することができ、ロッド孔87は、流体分配器58の下部壁62に形成することができる。支持ロッドがロッド穴87および流体分配器58を通って延びることを可能にする大きさである。

いくつかの実施形態では、図22に示すように、流体分配器58が支持カラム24の上に配置されているとき、支持カラム24のモジュールの支持孔85を流体分配器58のロッド孔87と整列させることができ、このような実施形態では、装置10を通過する栄養豊富な水が一般に下方に流れるように、支持塔24のモジュールおよび流体分配器の分散孔60の排水孔84を実質的に整列させることができる直線で。

いくつかの実施形態では、図22に見られるように、分散孔60は、排出孔84の直径よりも小さい直径を有することができる。ある量の栄養豊富な水または強壮剤を流体このように、一般的に小さい直径を有する分散孔60は、流体分配器60内に栄養豊富な水を蓄積させることができる。流体分配器58内の栄養豊富な水が、蓄積された栄養豊富な水の重量によって生成されたあるレベルの圧力によって、水が分散孔60を均一に分散させることができる。分散孔60の直径が大きすぎると、栄養豊富な水が流体分配器58内に保持されず、栄養豊富な水が分散孔60、ひいては装置10を均一に分散せず、成長に悪影響を及ぼす可能性がある装置10内に含まれる植物の数

支持カラム24の様々なモジュールの排水孔84が小さすぎると、栄養豊富な水が保持されて1つのモジュールに貯留され、他の下部モジュールに水不足が生じる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態における排水孔84は、モジュールおよび支持柱24を通る栄養豊富な水の無制限の流れを許容するような大きさにすることができる。このように、分散孔60の直径より大きな直径を有する排水孔84は、一旦流体が分散孔60を通過すると同時に流体が支持カラム24の全てのモジュールを通って自由に流れることを可能にするように、流体分配装置58内に構築されるべき流体を含む。分散孔60の直径は約3mmとすることができ、排水孔84の直径は約6mmとすることができる。

したがって、本発明の特定の実施形態が、新規で有用な改善された水耕植物の栽培装置について記載されているが、そのような参照は、本発明の範囲に対する限定として解釈されることを意図していない。

本開示は概して、植物栽培のための水耕機器、または土壌を使用するのとは対照的に、植物を生育するために強壮剤とも呼ばれ得る栄養豊富な水を使用する植物栽培システムに関する。

本開示は、改良された水耕栽培システムに関する。従来の水耕栽培システムの一例は、Ｂｒｙａｎの米国特許第７，０５５，２８２号に見ることができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。従来の水耕植物栽培システムでは、容器が、植え付け柱の頂部に汲み上げられた栄養豊富な水を保持し、そこでその水は、下向きに向けらて、植え付け柱内に収容された植物の根に戻る。従来のシステムでは、栄養豊富な水を保持する容器は、典型的には、平坦なカバーと、ほぼ正方形、長方形、または円筒形の形状とを有していた。このような形状の容器に収容された水は、熱を不均一に分散させることがあり、したがって、不均一な温度分布が栄養豊富な水全体にわたって生成される可能性がある。

水耕植物栽培システム用の水に含有される植物栄養素は、栽培システムで使用される栄養素の寿命及び有効性を延ばすのに役立ち得る最適な貯蔵温度及び条件を有し得る。容器全体の不定な温度分布は、容器内の高温及び低温スポットを生成し、容器の高温及び低温スポットの水の温度が栄養素の最適貯蔵条件から外れる場合、栄養素に悪影響を及ぼし得る。不適当な貯蔵条件は、栄養素の有効寿命及び有効性に悪影響を及ぼし、同様に、栽培システム内の植物成長に影響を及ぼす可能性がある。

従来の水耕植物栽培システムの別の問題は、水耕システムの容器の蓋またはカバーがほぼ平坦であることである。このように、システムが稼動し、流体と蓋またはカバーとの間の容器内に湿気が蓄積すると、蓋またはカバーに水分が形成され、容器内部にカビが形成される可能性がある。容器内部のカビは、システム内の栄養素の品質に影響を与える可能性があり、容器の洗浄が必要になることもある。容器を洗浄するために、植え付け柱を容器から取り外す必要があり、植物への水の流れを止めなければならず、これは植物への栄養素の供給が中断されるので望ましくない。

従来の水耕植物栽培システムの別の問題は、移動または再配置が困難であることである。従来のシステムは、システムを別の場所に移動させるために持ち上げる必要がある。再配置プロセス中、水は容器内に留まり、装置自体の重量に加えて持ち上げなければならないかなりの重量が加わる場合がある。システムによっては、水の重さが非常に負担になるため、栄養豊富な水を除去してシステムを持ち上げたり再配置したりする必要があり、その結果、栄養豊富な水が無駄になる。さもなければ、操作者は、システムを動かす前に、扱いやすい重量になるまで水が使い尽くされるのを待たなければならない。さらに、従来の解決策では、水耕システムを容器内に水が残った状態で持ち上げると、再配置プロセス中に水の位置が変わり、容器から溢れる可能性があり、再び容器内の栄養豊富な水を無駄にする可能性がある。

したがって、水耕植物栽培システムの改善が必要である。

本開示の一態様は、流体を保持する容器を含む水耕植物栽培装置であり、この容器がベース及びカバーを有し、このベースが容器の第１の部分を画定し、このカバーが容器の第２の部分を画定する。上部開口部は、カバー内に画定され得る。中空内部を有する植え付け柱は、容器のカバー内の上部開口部の上に位置付けられ得る。少なくとも１つの植え付けポートを植え付け柱に画定することができ、植え付けポートは、植え付け柱の中空内部に少なくとも部分的に植物を受け入れるように構成されている。導管は、植え付け柱の中空内部を通り抜けることができ、導管は容器と流体連通している。植え付け柱の頂部に流体分配器を位置付けることができ、流体分配器は、導管と流体連通している。流体は、容器から植え付け柱の導管を通って流体分配器に選択的に循環することができ、流体は、向きを変えられて植え付け柱の中空内部を下り、容器に戻される。いくつかの実施形態では、カバーは、ベースから上方に弓形になり、丸みを帯びた壁を有し得、カバーは上部開口部に向かって集中する。

本開示の別の態様は、流体を保持するための容器を含む水耕植物栽培装置である。この装置は、複数のローラを含むことができ、容器が複数のローラ上に位置付けられている。植え付け柱は、中空内部を有することができ、この植え付け柱は容器の上に位置付けられている。植え付け柱の中空内部に少なくとも部分的に植物を受け入れるために、少なくとも１つの植え付けポートを植え付け柱内に画定することができ、導管は植え付け柱の中空内部を通り抜け、この導管は容器と流体連通している。植え付け柱の頂部に流体分配器を位置付けることができ、流体分配器は、導管と流体連通している。流体は、容器から植え付け柱内の導管を通って流体分配器に選択的に循環することができ、流体は、向きを変えられて植え付け柱の中空内部を下り、容器に戻される。

本開示の１つの目的は、水耕植物栽培装置の容器内の水または流体の温度を維持するのに役立つことである。

本開示の別の目的は、水耕植物栽培装置を移動するまたは再配置するプロセスを容易にするのに役立つことである。

本開示の別の目的は、水耕植物栽培装置の植え付け柱内の容器と導管との間の改良された密閉特性を提供することである。

本開示の多くの他の目的、利点及び特徴は、以下の図面及び好ましい実施形態の説明を検討すれば、当業者には容易に明らかになるであろう。

本開示の水耕植物栽培装置の一実施形態の斜視図である。 図１の水耕植物栽培装置の容器の断面図である。 図１の水耕栽培装置の断面図である。 図１の水耕栽培装置の分解立体図である。 図１の水耕植物栽培装置の植え付け柱用モジュールの上面図である。 図５のモジュールの断面図である。 導管を上り、植物に対して植え付け柱の空間に入る水の流れを示す、図１の水耕植物栽培装置の部分断面図である。 植え付け柱と容器との間の接続部を示す、図１の水耕植物栽培装置の部分断面図である。 図１の水耕植物栽培装置の植え付け柱における２つのモジュールの連結の詳細図である。 本発明の種子かごの一実施形態の斜視図である。 水耕植物栽培装置のモジュールに挿入された図１０の種子かごの断面図である。 ほぼ球形の容器を有する水耕植物栽培システムの別の実施形態の斜視図である。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。 水耕植物栽培システムの追加の実施形態の様々な図を示す。

本発明の様々な実施形態の作成及び使用を以下に詳細に説明するが、本発明は、多種多様な特定の状況において具体化される多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い付く他の実施例を含み得る。本明細書で説明される特定の実施形態は、本発明を実施及び使用するための特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、本明細書に記載の特定の装置及び方法に対する多数の等価物を認識するであろう。そのような等価物は、本発明の範囲内にあると考えられ、特許請求の範囲に含まれる。

本明細書に記載された実施形態の理解を容易にするために、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義される用語は、本発明に関連する分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの用語は、単数の実体のみを指すことを意図するものではなく、具体例が例示のために使用され得る汎用クラスを含む。本明細書における用語は、本発明の特定の実施形態を説明するために使用されるが、特許請求の範囲に記載されている場合を除き、その使用は本発明の範囲を限定しない。

図面では、分かりやすくするために、各図面に全ての参照番号が含まれているわけではない。さらに、「上部」、「下部」、「側部」、「頂部」、「底部」、「水平」、「垂直」などの位置的用語は、図面に示された向きのときの装置を指す。当業者であれば、装置は使用時に異なる向きをとれることを認識するであろう。

水耕植物栽培装置１０の一実施形態が図１〜４に示される。装置１０は、ベース１４及びカバー１６を有する容器１２を含み得る。ベース１４は、図２に示すように、容器１２の第１の部分１８を画定することができ、カバー１６は、容器１２の第２の部分２０を画定し得る。同様に、カバー１６は、ベース１４から概して上方に延びることができ、いくつかの実施形態では、カバー１６は、容器１２の第２の部分２０を画定するように、ベース１４のトップエッジ２２から上方に延在し得る。

いくつかの実施形態では、フィルゲージ１７は、カバー１６を通って容器１２の中に延び、このフィルゲージ１７は、容器１２内の栄養豊富な水のレベルを示す。いくつかの実施形態では、図１５及び２２に示すように、フィルゲージ１７は上方に延在しているロッドを備えたフロートとし得る。上方に延びているロッドは、カバー１６内の孔１７ａを通って延在することができ、フィルゲージ１７のロッドは、カバー１６内の孔１７ａを通って上下に移動可能であり、容器１２内の水位が変化すると、フィルゲージ１７のロッドがカバー１６の外へ延在する量は、それに応じて変化し得る。このように、フィルゲージは容器１２の外部から視認可能である。いくつかの実施形態では、フィルゲージ１７上のロッドは、容器１２内の栄養豊富な水のレベルと栄養豊富な水を容器１２内に追加するべきか否かを視覚的に表示できるカラーマーキングを含み得る。したがって、フィルゲージは、ユーザが容器１２の水位と容器１２を補充する必要があるか否かを容易に確認することを可能にする。いくつかの実施形態では、図１３に示すように、カバー１６はまた、ユーザが容器１２の内部を見て、容器１２の内部の水位を点検できるように、持ち上げられるアクセスポート蓋９３を含むこともできる。

再度図１〜４を参照して、カバー１６は上部開口部２８を含み得る。ベース１４から上方に延在しているカバー１６は、平坦なカバーを備えた従来の水耕システムと比較して、カバー１６の上部開口部２８をベース１４のトップエッジ２２から垂直方向にずらし得る。いくつかの実施形態では、カバー１６は、それらに限らないが、正四角柱、直角プリズム、円錐形、ピラミッド形、ドーム形、半球形など様々な形状を有することができ、各形状は、上部開口部２８をベース１４のトップエッジ２２から垂直方向にずらし得る。

植え付け柱２４は、上部開口部２８の上に位置付けられ得る。植え付け柱２４は、中空内部を有することができ、少なくとも１つの植え付けポート４６が植え付け柱２４内に画定され得る。植え付けポート４６は、植え付け柱２４の中空内部に少なくとも部分的に植物を受け入れるように構成され得る。装置１０の動作中に、水が植え付け柱２４の中空内部に位置する植物の根に接触し、その後、植物が植え付けポート４６から成長できるように、栄養豊富な水が植え付け柱２４を通って供給される。いくつかの実施形態では、植え付けポート４６は、植え付けポート４６が概して上方角度に配向された下壁を有するように、植え付け柱２４に対してある角度で配向することができ、これは植え付けポート４６への植物の挿入を容易にするとともに、植物を上方に成長させて植え付け柱２４から出ることを推奨する。いくつかの実施形態では、植え付けポート４６の配向角度は、植え付け柱２４の外壁に対して３０〜６０度である。

いくつかの実施形態では、図１及び図１０〜１２に示す種子かご４７は、植え付け柱２４内の植え付けポート４６の各々に位置付けられ得る。種子かご４７は、植物の種子を保持するために使用され得る。種子かご４７は、植え付けポート４６内の植物の根が種子かご４７を通り抜けて、栄養豊富な水を受け取れる植え付け柱２４の中に入り得る複数の開口部を有し得、種子かご４７はまた、植物自体を植え付けポート４６の外に導く。このように、種子かご４７は、植え付け柱２４の内部に植物が閉じ込められるのを防ぎ、さらに植物の根が栄養豊富な水を受け取れることを可能にする。

いくつかの実施形態では、ベース１４、カバー１６、及び植え付け柱２４は、樹脂材料などの耐熱材料で作られ得、耐熱材料が植物栽培システム１０内の一定の温度プロファイルを維持するのに役立ち、より一貫して効率的な植物の成長を支援し得る。いくつかの実施形態では、樹脂材料はポリスチレンであってもよい。ポリスチレンなどの耐熱性樹脂は、有益な熱特性を提供できるのと同時に、耐衝撃性及び軽量特性をも提供することができる。

場合によっては、カバー１６及び植え付け柱２４をベース１４から取り外す必要がある。ベース１４から上方に延在するカバー１６と、ベース１４の上縁部２２から垂直にずらした上部開口部２８とを有することにより、カバー１６及び植え付け柱２４をベース１４から分離して地面に置くことができ、上部開口部２８は、地面から垂直方向にずれており、水が植え付け柱２４から上部開口部２８を通って排出されるのを可能にし、植え付け柱２４内の水が植物を浸し過ぎるのを防ぐのに役立つ。

いくつかの実施形態では、図２に示すように、カバー１６は、ベース１４の垂直軸３２に対して上部開口部２８に向かって鋭角３０でベース１４から上方に延在するものとして一般に説明できる。いくつかの実施形態では、カバー１６は、ベース１４から上方に弓形になるまたは延在し、丸みを帯びた壁２６を有し、カバー１６及び丸みを帯びた壁２６は、カバー１６の上部開口部２８に向かって集中する。いくつかの実施形態では、カバー１６は、ベース１４から上方に弓形に延在し得、カバー１６は、曲がった、弓形の、湾曲した、または丸みを帯びた形状を有し得る。カバー１６がベース１４から上方に弓形になる実施形態では、カバー１６のそれぞれの接線３４と垂直軸３２との間に形成される角度３０は、カバー１６に沿って変化することができ、カバー１６が上部開口部２８に向かって延在している鋭角が、カバー１６に沿って変化し得ても、カバー１６は一般に、垂直軸３２に対して上部開口部２８に向かって鋭角３０で延在すると説明できる。他の実施形態では、カバー１６は、例えば、カバー１６が円錐形またはピラミッド形状を有する場合に、垂直軸３２に対して一定の鋭角で延在する実質的に真っ直ぐな壁を有し得る。

いくつかの実施形態では、カバー１６は、実質的にドーム形または丸みを帯びた形状を有し、ドーム形のカバー１６は、上部開口部２８に向かって集中する。いくつかの実施形態では、図２に示すように、カバー１６は、複合曲線を形成するＳ字形の断面３６を有することができ、この断面３６は、カバー１６を形成するように、垂直軸３２の周りで概ね回転可能である。そのような実施形態では、断面３６は、断面３６の凹面が変化する変曲点３８を有し得る。このように、カバー１６は、図１に示す変曲線４０を含むことができ、いくつかの実施形態では、カバー１６は、下向きの凹面を備えてベース１４から上方に弓形に延在することができ、カバー１６が上部開口部２８に向かって集中するにつれて、カバー１６は変曲線４０を横切って凹面を変化させ得る。カバー１６が上部開口部２８に向かって集中するにつれて上向きの凹面に変化させるカバー１６は、図２に示すように、上部開口部２８を画定する上向き延長部分４２を形成できる。上向き延長部分４２はまた、図３に示すように、入れ子式の植え付け柱４４のための垂直座を提供できる。

いくつかの実施形態では、図２に示すように、ベース１４は、カバー１６から下向き方向に弓形に延在する側壁４８を有し得る。側壁４８はまた、カバー１６の下縁部５０から弓形に内方に延在し得る。このように、ベース１４及びカバー１６は、いくつかの実施形態では、図１及び図１２に示すように、ほぼ球形を有する容器１２を形成できる。容器１２内に貯蔵されている栄養豊富な水５２は、最適な貯蔵温度を有し得る。球形の容器が、容器内の熱放散を最適化するのを支援するので、ほぼ球形の容器１２を有することにより、容器１２内に貯蔵された水５２の温度が均一な温度分布を維持できることを確実にするのに役立つ。

従来の水耕植物栽培システムの問題の一つは、そのようなシステムの容器がほぼ正方形または長方形であることである。このため、容器のコーナーに高温または低温スポットが発生する可能性がある。高温または低温スポットが栄養豊富な水の最適貯蔵温度範囲外になると、これらの高温スポットに位置する栄養素の有効性及び有効寿命に悪影響が及ぼされ、システムによる植物成長を阻害する可能性がある。ほぼ球形の容器を有することによって、容器内の高温または低温スポットを除去し、容器１２内の栄養豊富な水５２の全てを最適貯蔵温度に保つのに役立つ。

装置１０の動作中に、カバー１６と栄養豊富な水５２との間の空間は湿り、カバー１６の下側に水分が形成される可能性がある。ベース１４から上方に弓形になるか、またはドーム形状を有するカバー１６を有する別の潜在的な利点は、図２に示すように、容器１２内のカバー１６の下側に形成される水分をカバー１６に沿って下向きに押し進めて栄養豊富な水５２に戻し得ることである。

平坦なカバーを備えた従来の水耕システムでは、平坦なカバーの下側に水分が残り、最終的にカバーの下側にカビが生えることがある。容器内のカビは、栄養豊富な水の供給の質及びシステム内の植物の成長に悪影響を与える可能性がある。カビの成長はまた、容器をより頻繁に洗浄する必要があり、これは装置の動作を中断する必要があり、したがって植物の成長に悪影響を与える。ベース１４から上方へ下方に、そして水供給部５２の中へ弓形に延びるカバー１６上の水分を押し進めることは、カビの成長を減少させるのに役立ち、装置１０の洗浄時間及び停止時間を短縮するのに役立ち得る。

図１の断面図が図３に示されている。導管５４は、植え付け柱２４の中空内部５６を通り抜け得る。導管５４は、容器１２と流体連通し得る。植え付け柱２４の頂部に流体分配器５８を位置付け得、流体分配器５８は、導管５４と流体連通している。流体分配器５８は、複数の分散孔６０を有する下壁６２を含み得、それにより、流体分配器５８に入る水が、分散孔６０を通って植え付け柱２４の中、そして植え付け柱２４の中空内部５６に収容される植物上に分散することができる。このように、栄養豊富な水５２は、容器１２から植え付け柱２４内の導管５４を通って流体分配器５８に循環させることができ、水は、分散孔６０を通って流体分配器５８によって下向きに向きを変えられ、植え付け柱２４の中空内部５６を下り、上部開口部２８を通って容器１２に戻され得る。

図３に示すように、ポンプ６４は、容器１２内に位置付けられ得る。供給線またはホース６６は、ポンプ６４から植え付け柱２４の導管５４まで延在できる。このように、ポンプ６４は、栄養豊富な水を容器１２から導管５４内に、植え付け柱２４の頂部に押し込み得る。いくつかの実施形態では、カバー１６は、供給線６６と導管５４との間のシーリングジャケットとして機能するように、供給線６６を導管５４に効果的に接続し得る流体カプラ７６を含み得る。いくつかの実施形態では、流体カプラ７６は、植え付け柱２４またはカバー１６が回転すると、供給線がねじれたり、潜在的に捩れたりしないように、供給線６６をカプラ７６に対して回転させ得る旋回軸受または他の特徴を含み得る。このように、供給線６６は、旋回ホースを含み得る。

他の実施形態では、供給線６６は、ポンプ６４からスプリッターまで延在し得る。第２の供給線は、水を導管５４の中に上方に導くために、スプリッターから旋回コネクタまで延在し得る。排出線はまた、スプリッターから提供され得、この排出線は取り外し可能なプラグを含む。排出線は、容器１２から延在し得る。プラグが排出線上に位置付けられた状態で、ポンプ６４は、装置１０の通常の動作中に、第２の供給線を通って導管５４に水を導き得る。プラグが取り外された状態で、ポンプ６４は、所望の場合、水５２を容器１２から排出できるように、排出線を通して水を推し進め得る。

電源コード７７は、ポンプ６４から延在できる。ポンプ６４及び水耕植え付け装置１０に電力を供給するために、電源コード７７を配電網に差し込み得る。いくつかの実施形態では、下縁部５０は、電源コード７７がカバー１６を通過でき、同時にカバー１６がベース１４上に適切に着座し得るように、電源コード７７を受け入れ得るノッチを含み得る。いくつかの実施形態では、ポンプ６４に電力が供給されると、ポンプ６４は連続的に作動し得る。他の実施形態では、ポンプ６４は、所定の間隔で動作するようポンプ６４をプログラムできるように、タイマーを含み得る。ポンプ６４のタイマーは、装置１０が無人で動作することを可能にし得る。

いくつかの実施形態では、図８に示すように、カバー１６は、上部開口部２８内に位置付けられている流体カプラ７６を含み得る。流体カプラ７６は、植え付け柱２４が上部開口部２８上にまたは上に位置付けられているとき、供給線６６と導管５４とを一緒に流体連結するように構成され、流体カプラ７６は、導管５４と供給線６６との間の接合のためのシーリングジャケットとして機能する。カバー１６は、容器１２のベースから上方に延在するまたは弓形になっているので、流体カプラ７６は、上部開口部から容器１２の第２の部分２０の中に下向きに延在できる。平坦なカバーを備えた従来の水耕システムでは、このような流体カプラは、カバーを任意にベースから取り外して地面に置くと、カプラは地面に当たって潜在的に亀裂または破損し、これは、導管と流体供給線との間のシールの完全性に悪影響を与えるため、カバーの上部開口部の下まで延在し得なかった。

上方に延びている、または弓形になっているカバー１６によって、洗浄、保守などの間にカバー１６が任意に地面に置かれたとき、流体カプラ７６が亀裂または破損する危険なしに、流体カプラ７６が容器１２の第２の部分２０の中に延在することを可能にする。このように、カバー１６は、従来技術のものよりもかなり長い流体カプラ７６を含むことができ、導管５４と供給線６６との間の接合のためのより良好なシーリングジャケットを生成し得る。より良好なシールは、導管５４を通って流体分配器に汲み上げられる水の効率を高め得る。

図１の装置１０の分解図が図４に示されている。いくつかの実施形態では、植え付け柱２４は、少なくとも第１のモジュール７８及び第２のモジュール８０を含み得る。図５及び６に示すように、各モジュール７８及び８０は、中空内部５６、複数の排出孔８４を含む底壁８２、及び開放上端８６を含み得る。各モジュール７８及び８０は、モジュール７８及び８０の中空内部５６に少なくとも部分的に植物を受け入れるように構成された少なくとも１つの植え付けポート４６を含み得る。いくつかの実施形態では、モジュール７８及び８０は、４つの植え付けポート４６を含み得、１つの植え付けポート４６は、モジュール７８及び８０の各側面に位置する。このように、植物はモジュール７８及び８０の４つの側面全てから成長し得る。

図９で見ることができるように、第１のモジュール７８の底壁８２は、第２のモジュール８０の上部開放端８６と係合するように構成され得、第１及び第２のモジュール７８及び８０は、植え付け柱２４の少なくとも一部を形成するために、端部と端部形状との間で積み重ねられ得る。いくつかの実施形態では、モジュール７８及び８０の底壁８２は、モジュール７８及び８０の上部開放端８６に位置する植え付けポート４６と整列し得る複数の突出部８５を含むことができ、１つのモジュールが別のモジュール上に配置されたとき、突出部８５が植え付けポート４６の中を摺動し、底壁８２を上部開放端８６と係合させる。いくつかの実施形態では、突出部８５及び植え付けポート４６は、底壁８２及び上部開放端８６上に、対応する角度停止要素として機能し得、この角度停止要素は、モジュールが互いに積み重ねられて底壁８２が上部開放端８６と係合するとき、第１のモジュール７８と第２のモジュール８０との間の相対回転を防止する。

いくつかの実施形態では、図３及び図４に示すように、植え付け柱２４は、モジュール７８及び８０内の孔を通って延在する１つ以上の支持ロッド８１を含み得る。支持ロッド８１は、支持ロッド８１が植え付け柱２４に構造的完全性を提供し、モジュールが互いに崩壊したり移動したりすることを防止するのに役立つように、植え付け柱２４内の各モジュールを通って延在するように構成され得る。支持ロッド８１は、いくつかの実施形態ではステンレス鋼を含む、任意の適切な材料で作られてもよい。

図１４及び１９で見ることができるように、いくつかの実施形態では、装置１０は、支柱２４及び流体分配器５８を通る位置に支持ロッド８１を固定するために使用され得る複数のナット８３を含み得る。ナット８３を支持ロッド８１の上に挿入することができ、次に、支持ロッド８１は、ナット８３が支柱２４内の最下部モジュールの底壁８２に当接するまで、支柱２４を通って挿入され得る。いくつかの実施形態では、支持ロッド８１が支柱２４内の最下部モジュールに対して所定の位置に固定されるように、支柱２４の最下部モジュールの底壁８２の反対側に追加のナット８３を位置付け得る。その後、モジュールが直線的に一緒に係合されるように、モジュールを支持ロッド８１上に滑り込ませることにより、追加のモジュールを支柱２４上に位置付け得る。次いで、流体分配器５８は、流体分配器５８をさらに通って延在する支持ロッド８１とともに支柱２４の上部に位置付けられ得る。次に、ナット８３が、流体分配器５８の下壁６２の上側の支持ロッド８１上に位置付けられ得、支柱２４及び流体分配器５８が支持ロッド８１によって一緒に強固に接続され得る。２つ以上の支持ロッド８１を備えた実施形態では、上記の手順が各ロッド８１に対して繰り返され得る。

図６及び７を参照して、モジュール７８及び８０の各々は、底壁８２から上部開放端８６に延在しているモジュール導管８８を有し得る。モジュール導管８８は、第１のモジュール７８上のモジュール導管８８が第２のモジュール８０上のモジュール導管８８と係合し得るように、隣接するモジュール上のモジュール導管８８と係合するように構成され得る。複数のモジュール導管８８の係合により、植え付け柱２４を通って延在する前回の導管５４を形成し得る。したがって、モジュール７８及び８０は、植物がモジュール７８及び８０から成長するにつれて、必要に応じてモジュール７８及び８０が再編成され、かつ再積み重ねられ、植え付け柱２４から延在している植物の混雑または干渉を低減するように、互いの上に交換可能に積み重ねられて植え付け柱２４を形成し得る。追加のモジュールは、植え付け柱２４に容易に追加され、植え付け柱２４内で成長させ得る植物の量を増加させることもできる。

第１及び第２のモジュール７８及び８０が互いの上に積み重ねられた状態で、連続する導管５４は支柱２４を通って延在し得る。第１のモジュール７８の頂部に流体分配器５８を位置付けることができ、流体分配器５８は、導管５４と流体連通し得る。水が容器から導管５４を上り流体分配器５８に汲み上げられると、流体分配器５８内に水が集められ、分散孔６０を介して流体分配器５８から出て、植え付け柱２４及びモジュール７８及び８０の中空内部５６に流入する。流体分配器５８は、流体分配器５８に入る水を下向きに向きを変えて、水が分配孔６０を通って出ることを確実にし得る上部プレート９０を有し得る。水は、水が容器に戻るまで、モジュールの各々の底壁８２内の分配孔８４を通過することによって、モジュール７８及び８０と植え付け柱２４内の他の任意のモジュールとの間を通り得る。水が各モジュールに入ると、水は各モジュール７８及び８０の中空内部５６に受け入れられた植物の根９０上に垂れ落ち得、それにより、植物の成長を促進する。いくつかの実施形態では、中空内部５６は、それらに限らないが、空気、岩綿、または土壌の必要性を緩和できる任意の他の適切な植え付け媒体を含む、植え付け媒体を含み得る。

いくつかの実施形態では、図８に示すように、上部開口部２８及び植え付け柱２４は、第１の対応する入れ子要素の対９２、並びに第２の入れ子要素の対９４を有し得る。いくつかの実施形態では、上部開口部は第１の縁９６を含み得る。植え付け柱２４の底壁８２、または植え付け柱２４内の最下部モジュールの底壁８２は、植え付け柱２４が上部開口部２８の内側に入れ子状になるように、上部開口部の第１の縁９６の内側に入れ子にするように構成され得る。加えて、上部開口部２８は、第２の縁または溝９８を含むことができ、植え付け柱２４の底壁８２は、第２の縁または溝９８内に入れ子にするように構成され得る環状リブ１００をさらに含み得る。このように、植え付け柱２４及び上部開口部２８は、上部開口部２８上に植え付け柱２４の改良された着座を提供できる２対の入れ子要素９２及び９４を含み得る。入れ子要素９２及び９４はまた、上部開口部２８に対する植え付け柱２４の横方向の移動を防止するのに役立ち得、装置１０が使用されているとき、導管５４を通ってシールの完全性を維持するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、第１の縁９６は、植え付け柱２４の底壁８２、または植え付け柱２４の最下部モジュールから延在している突出部８５と係合し得る上部開口部の角度停止部１０２を含み得る。このように、上部開口部２８に対する植え付け柱２４の回転は、角度停止部１０２によって防止され得る。さらに別の実施形態では、支柱２４及びカバー１６の上部開口部２８上の１つ以上の入れ子要素９２及び９４との間に形成され得る摩擦または締り嵌めは、支柱とカバー１６との間のより確実な係合を提供するのに役立ち得る。

加えて、図１９に示すように、流体分配器５８及び支柱２４は、第３の入れ子要素９５の組を含み得、流体分配器５８の下壁６２に画定されたステップを含み得る。流体分配器５８の下壁６２内のステップは、流体分配器５８を支柱２４上に入れ子にするように、支柱２４内の最上部モジュールの上部開放端８６上に入れ子にしてもよい。いくつかの実施形態では、第３の入れ子要素９５はまた、流体分配器５８と支柱２４との間のより良好な係合を提供するために、流体分配器５８と支柱２４との間の締りまたは摩擦嵌めを形成し得る。

従来の水耕栽培システムの別の問題は、特に容器内に水が残っている状態で、移動や輸送が困難なことである。従来の容器は、地面に置く平坦な底を有する。従来のシステムを移動させるために、全体のシステムを持ち上げて新たな場所に移動させなければならない。水が容器内に存在する場合、システムはますます重くなり、システムを移動する前に水を排出する必要があり、それにより、栄養豊富な水を無駄にする。加えて、容器内の水とともにこのシステムを移動する場合、輸送中に水の位置が変わり、容器から溢れる可能性があり、栄養素を無駄にして操作者が清掃する面倒も生じさせる。

この問題を軽減するために、装置１０のいくつかの実施形態は、図１に示すように、容器１２に接続された複数のローラ１０４を含み得る。容器１２は、装置１０の重量がローラ１０４によって搬送されるように、ローラ１０４上に位置付けられ得る。このように、操作者が装置１０を移動させたいとき、操作者は、潜在的に重い装置１０を持ち上げる必要なく、かつ容器１２から水を排出させることなく、ローラ１０４によって装置１０を新たな場所に容易に動かす。いくつかの実施形態では、環状凹部１０６は、図２に示すように、容器１２の底に画定され得、環状凹部１０６は、ローラ１０４を受け入れるように構成されている。他の実施形態では、各ローラ１０４に対して容器１２の底に別個の凹所を画定し得る。いくつかの実施形態では、ローラ１０４を容器１２上に迅速に組み付け得るように、ローラ１０４を容器１２の中にスナップ嵌めできる。加えて、いくつかの実施形態では、ローラ１０４は、ローラ１０４及び装置１０が意図せずに動くことを防止するために作動させ得る１つ以上のストッパまたは調整可能なロックを備え得る。

ローラ１０４のさらなる利点は、容器１２が地面から離れることが可能なことである。このため、容器１２の底壁１０８は、ローラ１０４が容器に装着されているとき、装置１０の重量を支える必要はない。このように、底壁１０８の直径は、ベース１４の内側に湾曲する側壁４８に対応するために、より小さくされ得る。いくつかの実施形態では、容器１２の底壁１０８を丸くして、容器１２内の熱放散及び熱持続性を最適化するのに役立つ球形の容器１２をさらに提供する。

図１７で見ることができるように、いくつかの実施形態では、モジュール７８、８０の底壁８２に排出孔８４の列を画定することができ、この列は、導管５４から半径方向に延在している。いくつかの実施形態では、モジュール７８及び８０は、導管５４から半径方向に延在している８本の排出孔８４の列を含み得、各列が、３つの排出孔８４を含んでいる。

いくつかの実施形態では、１つ以上のロッド孔８７をモジュール７８及び８０の底壁８２に画定することができ、ロッド孔８７は、支持ロッドがロッド孔８７及び支柱を通って延在することを可能にする大きさである。

同様に、図２０で見ることができるように、いくつかの実施形態では、流体分配器５８の下壁６２に分散孔６０の列を画定することができ、この列は、導管５４から半径方向に延在している。いくつかの実施形態では、流体分配器５８は、導管５４から半径方向に延在している８本の分散孔６０の列を含み得、各列が、３つの分散孔６０を含んでいる。いくつかの実施形態では、１つ以上のロッド孔８７を流体分配器５８の下壁６２に画定することができ、ロッド孔８７は、支持ロッドがロッド孔８７及び流体分配器５８を通って延在することを可能にする大きさである。

いくつかの実施形態では、図２２に示すように、流体分配器５８が支柱２４の上に位置付けられているとき、支持ロッド８１が支柱２４及び流体分配器５８を通って延在できるように、支柱２４のモジュール内の支持孔８５を流体分配器５８のロッド孔８７と整列できる。そのような実施形態では、装置１０を通過する栄養豊富な水が概して直線状に下向きに流れるように、支柱２４のモジュール内の排出孔８４及び流体分配器内の分散孔６０を整列できる。

いくつかの実施形態では、図２２で見ることができるように、分散孔６０は、排出孔８４の直径よりも小さい直径を有し得る。一定量の栄養豊富な水または強壮剤が流体分配器５８内に収容されることが望ましくあり得、次いで、この栄養素豊富な水が分散孔６０を通って定期的に分散される。このように、概して小さい直径を有する分散孔６０は、流体分配器６０内に栄養豊富な水を蓄積させ得る。流体分配器５８内の栄養豊富な水が一定のレベルに達すると、その後、蓄積された栄養豊富な水の重量によって生成された圧力は、水が分散孔６０を通って均一に分散するようにさせる。分散孔６０の直径が大きすぎると、栄養豊富な水が流体分配器５８内に保持されず、栄養豊富な水が分散孔６０、ひいては装置１０を通って潜在的に均一に分散せず、装置１０内に収容される植物の成長に悪影響を及ぼし得る。

支柱２４の様々なモジュール内の排出孔８４が小さすぎると、栄養豊富な水が保持されて１つのモジュール内に貯留され、他の下部モジュール内に水不足が生じる可能性がある。このため、いくつかの実施形態での排出孔８４は、モジュール及び支柱２４を通る栄養豊富な水の無制限の流れを一般に可能にするような大きさにされ得る。このように、分散孔６０の直径よりも大きな直径を有する排出孔８４は、流体が装置１０を通って均一に分配され、同時に流体が支柱２４の全てのモジュールを通って自由に流れることを可能にするように、一旦流体が分散孔６０を通過すると、流体が流体分配器５８に蓄積されることを可能にする。いくつかの実施形態では、分散孔６０の直径は、約３ｍｍであってもよく、排出孔８４の直径は約６ｍｍであってもよい。

したがって、本発明の特定の実施形態が、新規で有用な改良された水耕植物栽培装置について記載されているが、そのような参照が本発明の範囲を限定するものと解釈されることは意図されていない。

Claims (20)

1. 水耕栽培装置であって、
   底部とカバーとを有し、ベースから上方に弓状に延び、丸い壁を有し、上部開口部に収束するカバーと、流体を保持するリザーバと、
   中空内部を有する植付柱であって、前記植付柱は、前記リザーバの前記カバーの前記上部開口の上方に配置され、
   植付柱の中空内部に少なくとも部分的に植物を収容するための植付柱に画成された少なくとも1つの植付口と、
   植付柱の中空内部を通ってリザーバと流体連通する導管と、
   植付カラムの頂部に配置され、導管と流体連通する流体分配器と、
   ここで、流体は、リザーバから植え付け柱の導管を通って流体分配器へ選択的に循環され、流体は植え付け柱の中空内部に向けてリザーバに戻される、水耕栽培装置。
2. 前記カバーは、ドーム形状を有する、請求項1に記載の装置。
3. 前記カバーは、前記基部から弓状に上方に延びている、請求項1に記載の装置。
4. 請求項1に記載の装置であって、
   カバーは下方に凹んだリザーバの基部から上方に弧状に延び、そして
   カバーは変曲線を含み、カバーは上部カバーに収束するにつれて変曲線を横切って凹所を変える。
5. 前記カバーがS字形状の断面を有する、請求項1に記載の装置。
   前記植付支柱および前記カバーの前記上部開口部は、第1対の対応する入れ子要素および
6. 第2対の対応する入れ子要素を含む、請求項1に記載の装置。
7. 複数のローラをさらに備え、前記リザーバの前記基部は、前記複数のローラ上に配置される、請求項1に記載の装置。
8. 前記植付柱は、少なくとも第1のモジュールと第2のモジュールとをさらに備え、各モジュールは、
   中空内部、
   複数の排水孔を含む底壁と、
   前記第1のモジュールの前記底壁は、前記第2のモジュールの開放された上端と係合するように構成され、そして
   前記底壁から前記モジュールの開放された上端まで延びるモジュール導管と、前記第1のモジュールの前記モジュール導管は、前記第1のモジュールの前記底壁が前記第2のモジュールの前記開口上端に係合するときに、前記第2のモジュールの前記モジュール導管に係合するように構成される。
9. 前記第1のモジュールの前記底壁および前記第2のモジュールの前記開放上端は、対応する角度停止要素を含み、前記角度停止要素は、前記第1および第2のモジュール間の相対回転を防止する、請求項6に記載の装置。第1のモジュールは、第2のモジュールの開いた上端に係合する。
10. 前記ベースは、前記リザーバの第1の部分を画定し、前記カバーは、前記リザーバの第2の部分を画定する、請求項1に記載の装置。
11. 請求項10に記載の装置であって、
    装置は、リザーバ内に配置されたポンプと、ポンプから導管に向かって延びる供給ラインとをさらに備え、そして
    カバーは、上方開口部に配置され、上方開口部からリザーバの第2部分内に下方に延在する流体カップラをさらに備え、流体カプラは、導管を供給ラインに流体接続するように構成される。
12. 前記リザーバの前記ベースは、前記カバーから下方に弧状に延びる側壁を有する、請求項1に記載の装置。
13. 水耕栽培装置であって、
    流体を保持するリザーバと、
    複数のローラ上に配置された複数のローラと、
    中空の内部を有する植え付け柱であって、前記植付柱が前記容器の上方に配置され、
    植付柱の中空内部に少なくとも部分的に植物を収容するための植付柱に画成された少なくとも1つの植付口と、
    植付柱の中空内部を通ってリザーバと流体連通する導管と、
    植付カラムの頂部に配置され、導管と流体連通する流体分配器と、
    ここで、流体は、リザーバから植え付け柱の導管を通って流体分配器へ選択的に循環され、流体は植え付け柱の中空内部に向けてリザーバに戻される。
14. 前記リザーバの底部に形成された環状凹部をさらに備え、前記複数のローラは、前記環状凹部によって受けられるように構成されている、請求項13に記載の装置。
15. 前記カバーが前記ベースから上方にアーチ状になっている、請求項13に記載の装置。
16. 水耕栽培装置であって、
    流体を保持するためのリザーバであって、ベースとカバーとを有し、ベースがリザーバの第1の部分を画定し、カバーがリザーバの第2の部分を画定し、
    前記カバーに形成された上部開口部と、
    中空内部を有する植付柱であって、前記植付柱は、前記リザーバの前記カバーの前記上部開口の上方に配置され、
    植付柱の中空内部に少なくとも部分的に植物を収容するための植付柱に画成された少なくとも1つの植付口と、
    植付柱の中空内部を通ってリザーバと流体連通する導管と、
    植付カラムの頂部に配置され、導管と流体連通する流体分配器と、
    ここで、流体は、リザーバから植え付け柱の導管を通って流体分配器へ選択的に循環され、流体は植え付け柱の中空内部に向けてリザーバに戻される。
17. 前記カバーは、前記基部の垂直軸線に対して鋭角を成して、前記基部から前記上方開口部に向かって上方に延びている、請求項16に記載の装置。
18. 複数のローラーをさらに備え、前記ベースが前記複数のローラー上に配置される、請求項16に記載の装置。
19. 前記カバーは、前記上部開口に配置され、前記リザーバの前記第2の部分の中に下方に延びる流体カップラをさらに備える、請求項16に記載の装置。
20. 前記少なくとも1つの植え付けポートに配置された少なくとも1つのシードバスケットをさらに備える、請求項16に記載の装置。