JP6243043B2 - Hydroponics apparatus and hydroponics method - Google Patents
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Description
本発明は、水耕栽培装置及び水耕栽培方法に係り、特に、装置自体の構造により、栽培槽に貯留された液体を外部に排出することが可能な水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関するものである。 The present invention relates to a hydroponic cultivation apparatus and a hydroponic cultivation method, and more particularly, to a hydroponic cultivation apparatus and a hydroponic cultivation method that can discharge liquid stored in a cultivation tank to the outside due to the structure of the apparatus itself. Is.
従来から、土壌を利用せずに、植物の育成に必要な栄養分が含有された培養液のみで植物を栽培する装置(水耕栽培装置)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus (hydroponic cultivation apparatus) that cultivates a plant using only a culture solution containing nutrients necessary for plant growth without using soil is known.
一般に、このような水耕栽培装置では、植物を育成するための栽培槽に培養液を定期的に流入させるとともに、当該培養液の流入に伴って、栽培槽に貯留されていた培養液を水位調節用の溢水管(オーバーフロー管)から排出させるようにしている(特許文献1参照)。 In general, in such a hydroponic cultivation apparatus, a culture solution is periodically allowed to flow into a cultivation tank for growing plants, and the culture solution stored in the cultivation tank is added to the water level as the culture solution flows. It is made to discharge from the overflow pipe (overflow pipe) for adjustment (refer to patent documents 1).
ところで、栽培槽には、外部から塵や埃(以下、「ゴミ類」と称す)が進入しやすく、当該進入したゴミは、水面上で浮遊するほか、培養液中に混ざって栽培槽の底部に蓄積されることが多い。特に、栽培槽の底部に蓄積したゴミは、植物が根から培養液を吸収する際の妨げとなり、根腐れなどの不具合を生じさせる原因となっている。 By the way, dust and dust (hereinafter referred to as “garbage”) can easily enter the cultivation tank, and the entered garbage floats on the surface of the water and is mixed with the culture solution to the bottom of the cultivation tank. Is often accumulated in In particular, garbage accumulated at the bottom of the cultivation tank hinders the plant from absorbing the culture solution from the roots, causing problems such as root rot.
また、栽培槽で植物を育成していくと、培養液中に微細藻類や雑菌(以下、「雑菌類」と称す)が発生しやすく、当該雑菌類が、ゴミ類とともに栽培槽の底部に蓄積してしまう場合が少なくない。しかも、このような雑菌類は、植物が病気になる要因の一つでもあるため、速やかに除去するのが好ましい。 In addition, when plants are grown in a cultivation tank, microalgae and germs (hereinafter referred to as “miscellaneous fungi”) are easily generated in the culture solution, and the germs accumulate at the bottom of the cultivation tank along with garbage. There are many cases where this happens. In addition, such miscellaneous fungi are also one of the factors that cause plants to become ill, so it is preferable to remove them quickly.
しかしながら、特許文献1に記載の水耕栽培装置では、培養液の水面上に浮遊したゴミ類については、溢水管から排出させることにより、比較的簡単に除去することが可能であるが、栽培槽の底部に蓄積したゴミ類や雑菌類(以下、「ゴミ類等」と称す)については、その除去が困難であるといった問題があった。 However, in the hydroponic cultivation apparatus described in Patent Document 1, the waste floating on the surface of the culture solution can be removed relatively easily by discharging it from the overflow pipe. There is a problem that it is difficult to remove the trash and various germs (hereinafter referred to as “garbage etc.”) accumulated at the bottom of the tub.
そこで、栽培槽の底部に向けて開口する取水口を備えた略J字状の排水管(サイフォン管)を、栽培槽に設ける技術が提案されている(特許文献2参照)。 Then, the technique which provides a cultivation tank with the substantially J-shaped drainage pipe (siphon pipe) provided with the water intake opening toward the bottom part of a cultivation tank is proposed (refer patent document 2).
このような技術によれば、栽培槽に所定量の培養液を流入することによって、サイフォン現象を発生させることができるため、栽培槽の底部に蓄積しているゴミ類等を、排出管を介して栽培槽の外部に排出させることが可能である。 According to such a technique, since a siphon phenomenon can be generated by flowing a predetermined amount of the culture solution into the cultivation tank, the garbage accumulated at the bottom of the cultivation tank is removed via the discharge pipe. Can be discharged outside the cultivation tank.
しかしながら、特許文献2に記載の水耕栽培装置では、サイフォン現象が発生した際、主に、取水口の下方に存在する培養液に対して、当該取水口へ向かう、いわば、直線的な流れを生じさせるものである。しかも、特許文献2に記載の水耕栽培装置では、サイフォン現象を発生させる部材としての排出管が、極めて単純な形状であるパイプ状に形成されているにすぎないため、サイフォン現象が発生した際、さほど大きな吸引力を生じさせるものでもない。 However, in the hydroponic cultivation apparatus described in Patent Literature 2, when a siphon phenomenon occurs, a so-called linear flow toward the water intake is mainly performed with respect to the culture solution existing below the water intake. It is what is generated. Moreover, in the hydroponic cultivation apparatus described in Patent Document 2, the discharge pipe as a member that generates the siphon phenomenon is merely formed in a pipe shape that is an extremely simple shape, and therefore when the siphon phenomenon occurs. Also, it does not generate a great suction force.
このため、特許文献2に記載の水耕栽培装置では、取水口の真下に存在するゴミ類等については有効に除去することが可能であるが、取水口の真下から離れた部分に存在するゴミ類等については十分に除去することができないといった問題があった。 For this reason, in the hydroponic cultivation apparatus described in Patent Document 2, it is possible to effectively remove the garbage and the like that exist directly under the water intake, but the dust that exists in a portion away from directly under the water intake. There was a problem that it could not be removed sufficiently.
本発明は、上記不都合を解消するためになされたものであり、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することが可能な水耕栽培装置及び水耕栽培方法を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in order to eliminate the said inconvenience, and provides the hydroponic cultivation apparatus and hydroponic cultivation method which can remove effectively the garbage and miscellaneous bacteria in a cultivation tank. It is aimed.
本発明の目的を達成するための水耕栽培装置によれば、液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽から排出する排出機構と、を備え、前記排出機構は、前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第1排液部と、前記第1排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第2排液部と、前記第2排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第2排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、前記入液孔の下方で前記第2排液部の周壁部の内面から該第2排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、椀状に形成され、前記第1排液部及び前記第2排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を備える。 According to the hydroponic cultivation apparatus for achieving the object of the present invention, a cultivation tank for storing a liquid to grow a plant, a discharge mechanism for discharging the liquid stored in the cultivation tank from the cultivation tank, The drainage mechanism is connected to a pipe-shaped first drainage portion provided through the bottom of the cultivation tank in the vertical direction, and an upper end portion of the first drainage portion, and upward from the upper end portion. The second drainage part formed by expanding in a funnel shape toward the bottom, and the liquid formed in the peripheral wall part of the second drainage part and stored in the cultivation tank of the second drainage part There are a liquid inlet hole that can flow inward, and a projecting surface that projects from the inner surface of the peripheral wall portion of the second drainage portion along the circumferential direction of the second drainage portion below the liquid inlet hole. And a protrusion that creates a swirling flow in the liquid that has flowed into the second drainage part through the liquid inlet hole, and is formed in a bowl shape. In the state where each of the first drainage part and the second drainage part is covered from above, the liquid stored in the cultivation tank is placed inside the second drainage part via the inlet hole. A lid that can be allowed to flow into.
また、本発明の目的を達成するための水耕栽培方法によれば、液体を貯留して植物を育成させる栽培槽と、該栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽の外側に排出する排出機構とを備えた水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、前記排出機構は、前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第1排液部と、前記第1排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第2排液部と、前記第2排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第2排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、前記入液孔の下方で前記第2排液部の周壁部の内面から該第2排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、椀状に形成され、前記第1排液部及び前記第2排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を有し、前記栽培槽においてサイフォン現象が発生するまで前記液体を前記栽培槽に流入する工程を含む。 Moreover, according to the hydroponic cultivation method for achieving the objective of this invention, the cultivation tank which stores a liquid and grows a plant, and discharges the said liquid stored in this cultivation tank to the outer side of the said cultivation tank It is a hydroponic cultivation method using a hydroponic cultivation apparatus provided with a discharge mechanism, wherein the discharge mechanism is a pipe-shaped first drainage part provided vertically through the bottom of the cultivation tank; The second drainage part is connected to the upper end part of the first drainage part, and is formed on the peripheral wall part of the second drainage part. From the inner surface of the peripheral wall portion of the second drainage section below the liquid inlet hole, and a liquid inlet hole that allows the liquid stored in the cultivation tank to flow into the second drainage section. It has a protruding surface that protrudes along the circumferential direction of the second drainage part, and flows into the second drainage part via the inlet hole. The liquid stored in the cultivation tank in a state in which each of the first drainage part and the second drainage part is covered from above with a protruding part that causes a swirl flow in the liquid, and is formed in a bowl shape. And a lid that can flow into the second drainage part through the liquid inlet, and the liquid flows into the cultivation tank until a siphon phenomenon occurs in the cultivation tank. Process.
上記構成では、栽培槽に設けられた排出機構は、パイプ状の第1排液部と、液体を流入させることが可能な入液孔を有し、第1排液部に連結される漏斗状の第2排液部と、第1排液部及び第2排液部のそれぞれを上方から覆った状態で、栽培槽に貯留された液体を第2排液部の内側に流入させることが可能な蓋体とを備えている。 In the said structure, the discharge | emission mechanism provided in the cultivation tank has a pipe-shaped 1st drainage part, the liquid inlet which can flow in a liquid, and the funnel shape connected with a 1st drainage part It is possible to allow the liquid stored in the cultivation tank to flow into the inside of the second drainage part while covering each of the second drainage part, the first drainage part and the second drainage part from above. And a lid.
このため、本発明では、栽培槽に流入した液体の水位が第2排液部の入液孔を塞ぐ高さに達し、且つ、第1排液部及び第2排液部が液体で満たされた状態になると、サイフォン現象が発生し、栽培槽に貯留された液体が第2排液部及び第1排液部を介して排出される。なお、このような液体の排出は、水位が蓋体の下端部(開口端部)よりも低くなって、液体に空気が混入されるまで継続的に行われる。 For this reason, in the present invention, the water level of the liquid that has flowed into the cultivation tank reaches a height that closes the inlet hole of the second drainage section, and the first drainage section and the second drainage section are filled with the liquid. If it becomes a state, a siphon phenomenon will generate | occur | produce and the liquid stored in the cultivation tank will be discharged | emitted via a 2nd drainage part and a 1st drainage part. Note that such liquid discharge is continuously performed until the water level becomes lower than the lower end (opening end) of the lid and air is mixed into the liquid.
また、上記構成では、第2排液部は、上方に向かって拡径する(下方に向かって先細る)漏斗状に形成され、その内面には、液体に旋回流を生じさせる突出部が形成されている。このため、入液孔を介して第2排液部に流入した液体は、まず、突出部によって渦巻状の流れに強制的に変換されたうえ、流れ方向に向けて先細る形状(いわゆるベンチュリー管形状)に形成された第2排液部を介して、第1排液部に流入するようになっている。すなわち、上記構成では、突出部を有する第2排液部によって、培養液の流速を格段に増加させることが可能であるため、その結果として、必然的に、サイフォン現象による吸引力も向上させることができるようになっている。 Further, in the above configuration, the second drainage portion is formed in a funnel shape that expands upward (taperes downward), and a protruding portion that generates a swirl flow is formed on the inner surface thereof. Has been. For this reason, the liquid that has flowed into the second drainage part via the liquid inlet is first forcedly converted into a spiral flow by the protrusion and then tapered in the flow direction (so-called Venturi tube) It flows into the first drainage part via the second drainage part formed in the shape). That is, in the above-described configuration, the flow rate of the culture solution can be remarkably increased by the second drainage part having the protrusion, and as a result, the suction force due to the siphon phenomenon can be improved as a result. It can be done.
また、上記構成では、突出部によって第2排液部の内側に渦巻状の流れが生じると、その流れは、第1排液部及び第2排液部と蓋体との間、および、蓋体の周囲といった順で伝っていくこととなる。すなわち、上記構成では、蓋体の周囲に生じた渦巻状の流れによって、栽培槽の底部に蓄積されたゴミ類等を良好に拡散させることが可能である。 Further, in the above configuration, when a spiral flow is generated inside the second drainage portion by the protruding portion, the flow is between the first drainage portion, the second drainage portion and the lid, and the lid. It will be transmitted in order of the surroundings of the body. That is, in the said structure, it is possible to favorably diffuse the garbage etc. which were accumulate | stored in the bottom part of the cultivation tank with the spiral flow produced around the cover body.
このように、本発明では、栽培槽の底部に蓄積されたゴミ類等を、良好に拡散させた状態で、強い吸引力で排出機構に引き込むことが可能なため、これらゴミ類等の除去を効果的に行うことができる。 In this way, in the present invention, it is possible to draw the garbage accumulated at the bottom of the cultivation tank into the discharge mechanism with a strong suction force in a well-diffused state. Can be done effectively.
以上のように、本発明に係る水耕栽培装置及び水耕栽培方法によれば、比較的簡単な構成で、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することができる。 As described above, according to the hydroponic cultivation apparatus and the hydroponic cultivation method according to the present invention, it is possible to effectively remove garbage and various germs in the cultivation tank with a relatively simple configuration.
本発明の課題を解決するための手段、発明の効果をより深く理解するために、以下、本発明の実施形態において、図面を参照しながら本発明の技術特徴をより詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態、図面に示された構成に限定されない。 In order to better understand the means for solving the problems of the present invention and the effects of the present invention, the technical features of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings in the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the configurations shown in the following embodiments and drawings.
以下、図面を参照ながら、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明による水耕栽培装置について説明する。
図1は、本発明の一つの実施形態による水耕栽培装置10の構造を示す概略図である。図1に示すように、水耕栽培装置10は、培養液タンク11と、栽培槽12と、供液管13と、排出機構14と、排出管15とを備えている。なお、上記水耕栽培装置10と、栽培槽12と、排出機構14とは、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「水耕栽培装置」と、「栽培槽」と、「排出機構」とに該当する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the hydroponic cultivation apparatus by this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a
培養液タンク11は、植物の育成に必要な栄養分が含有された培養液を貯留するためのものである。培養液タンク11に貯留された培養液は、通常、ポンプ(図示せず)などの装置により、供給管13を介して栽培槽12に供給される。後述するが、栽培槽12に貯留された培養液は、排出管15を介して培養液タンク11に供給されるようになっている。このように、本実施形態では、培養液は、水耕栽培装置10内において循環するようになっている。なお、本実施形態では、栽培槽12に貯留される液体として培養液を用いるが、他の液体、例えば、(植物の育成に必要な栄養分が含有されていない)水を用いてもよい。また、本実施形態では、培養液タンク11、供給管13及び排出管15を介して、培養液を栽培槽12に供給するように構成したものを例示するが、培養液タンク11等を用いずに、例えば、手汲みによって培養液を栽培槽12に供給することも可能である。
The
栽培槽12は、培養液タンク11から供給された培養液によりレタス等の植物を育成させるためのものであって、本実施形態では、上面が開放した略長方形の箱状の容器である。栽培槽12の所定位置には、供液管13の一端13aが接続されて、培養液タンク11から供給される培養液は、供液管13を介して栽培槽12内に移送される。ここで、供液管13の一端13aは、栽培槽12の側面に貫通孔を開設して、その貫通孔から栽培槽12に挿入するように配置してもよく、栽培槽12の開放された上面から栽培槽12内に進入させて配置してもよい。なお、供液管13の他端13bは、培養液タンク11に接続される。また、栽培槽12の所定位置には、排出機構14が内設され、栽培槽12の他端の底面121には、後述する排出機構14の第2排液部142が貫通することが可能な貫通孔122が開設されている。
The
排出機構14は、栽培槽12に貯留された培養液を排出するためのものであり、栽培槽12に内設されている。この排出機構14は、いわゆるベル型サイフォンの動作原理に基づいて、サイフォン現象が発生するように構成される。
図2には、排出機構14の一部構成の正面図及び上面図が示されている。図2に示すように、排出機構14は、第1排液部141と、第2排液部142と、入液孔143と、突出部144と、蓋体145(図3参照)とにより構成されている。なお、上記第1排液部141と、第2排液部142と、入液孔143と、突出部144と、蓋体145とが、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「第1排液部」と、「第2排液部」と、「入液孔」と、「突出部」と、「蓋体」とに該当する。The
FIG. 2 shows a front view and a top view of a partial configuration of the
第1排液部141は、鉛直なパイプ部材であって、栽培槽12の貫通孔122(図1参照)を介して、栽培槽12の底面121から外部に露出する。
The
第2排液部142は、第1排液部141の上端部に連結される。第2排液部142は、図2(a)及び(b)に示すように、第1排液部141の上端部から上方に向かって漏斗状(円錐筒部142a)に拡径して形成されてもよく、また、図2(c)に示すように、第1排液部141の上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成された中空円錐台状の円錐筒部142aに、円柱筒部142bがさらに形成されてもよい。また、第2排液部142の上端部1421(または1421a)は、板材等により閉塞され、非開放面となっている。なお、第2排液部142に蓋体145が取り付けた状態で、上端部1421(または1421a)が蓋体145によって閉塞される場合(図3(b)参照)、上端部1421(または1421a)を板材等によって閉塞しなくてもよい。このように構成すれば、蓋体145を取り外すことによって、上方から第2排液部14(第1排液部141)の内側(内面)を清掃することが可能となる。
The
入液孔143は、第2排液部142の周壁部1422に形成され、図2(a)に示すように、円錐筒部142aの周壁部1422に形成されてもよく、図2(c)に示すように、円柱筒部142bに形成されてもよい。栽培槽12内の水位が入液孔143を塞ぐ水位(サイフォン現象が発生される水位)まで上昇し、且つ、第1排液部141及び第2排液部142が培養液で満たされた状態になると、栽培槽12に貯留された培養液は、入液孔143を介して第2排液部142の内側に流入される。即ち、サイフォン現象が発生される。なお、上記周壁部1422が特許請求の範囲に記載の「周壁部」に該当する。
The
また、排出機構14において、サイフォン現象を順調に発生させるためには、入液量と出液量を等しくするのが重要である。そこで、入液孔143の数及び直径を調整して、排出機構14への入液量と、排出機構14からの出液量を等しくする。つまり、入液孔143の直径の合計が、第1排液部141の直径と同じくなるように設計する。
なお、入液孔143の形状に対しては特に限定がない。Further, in order to cause the siphon phenomenon to occur smoothly in the
The shape of the
図3及び図4に示すように、突出部144は、板状に形成され、入液孔143の下方で、第2排液部142の周壁部1422の内面から該第2排液部142の周方向に沿って突設されている。突出部144は、入液孔143を介して第2排液部142の内側に流入した培養液に旋回流を生じさせる。突出部144の数については特に限定がなく、本実施形態では、二つ設けている。なお、突出部144は、第2排液部142の周壁部1422の内面から該第2排液部142の周方向に沿って突出する突出面144aが設けられていれば、必ずしも、板状に形成する必要はなく、例えば、図5に示すように、上方視において断面略L字状に形成することも可能である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the protruding
蓋体145は、図3に示すように、椀状に形成され、第1排液部141第2排液部142のそれぞれを上方から覆うために用いられる。蓋体145は、第1排液部141及び第2排液部142のそれぞれを上方から覆った状態で、栽培槽12に貯留された培養液を、入液孔143を介して第2排液部142の内側に流入させることができる。即ち、蓋体145の底部と栽培槽12の底面121との間には、培養液が流入される隙間H(図1参照)が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
図3では、蓋体145を、第1排液部141及び第2排液部142の覆った状態を示している。蓋体145は、図3(a)に示すように、第2排液部142の上端部1421と間隔を空けて覆ってもよく、図3(b)に示すように、第2排液部142の上端部1421に接触して覆ってもよい。蓋体145を第2排液部142の上端部1421に接触して覆った場合、第2排液部142の上端部1421を開放面に形成してもよい。つまり、栽培槽12に貯留された培養液が、第2排液部142の上端部1421ではなく、入液孔143を介して第2排液部142の内側に流入されるように設計すればよい。
FIG. 3 shows a state in which the
図1に示すように、排出管15は、その一端15aと他端15bとが、それぞれ、第1排液部141の下端部と培養液タンク11とに接続されて、栽培槽12の培養液(この場合、ゴミ類や雑菌類が含まれている液体)を培養液タンク11に回収するために用いられる。もちろん、栽培槽12から排出される培養液に対しゴミ類や雑菌類の除去処理を行う必要がある場合には、栽培槽12から排出した培養液を、培養液タンク11に直接回収しなくてもよい。例えば、回収タンク(図示せず)のような容器を用意して、排出管15の両端を、第1排液部141の下端部と回収タンクとにそれぞれ接続すればよい。
As shown in FIG. 1, one
以下、本発明による水耕栽培装置を使って植物を栽培する水耕栽培方法について説明する。特に、本発明のポイントとなる、培養液タンクと栽培槽との間で行う培養液の循環について説明する。植物の苗の植え込み方法、LED等による人工照射光源装置、栽培槽から回収した培養液に対するゴミ類や雑菌類の除去処理などについては、従来技術と同じであるため、本明細書では説明を省略する。 Hereinafter, the hydroponics method of growing a plant using the hydroponic cultivation apparatus by this invention is demonstrated. In particular, the circulation of the culture solution performed between the culture solution tank and the cultivation tank, which is a point of the present invention, will be described. The plant seedling implantation method, the artificial irradiation light source device using LEDs, etc., the removal processing of garbage and various germs for the culture solution collected from the cultivation tank, etc. are the same as the prior art, so the description is omitted in this specification. To do.
まず、ポンプ(図示せず)を駆動して、培養液タンク11から供液管13を介して栽培槽12に培養液を供給する。これにより、栽培槽12の内部には、培養液が貯留されていく。
そして、栽培槽12の内部に流入された培養液は、栽培槽12の内部に配置されている排出機構14にも流入される。図1〜図4に示すように、蓋体145の下端部(開口端部)と栽培槽12の底面12との間にある隙間Hから培養液が流入される。First, a pump (not shown) is driven to supply the culture solution from the
And the culture solution which flowed into the inside of the
そして、栽培槽12の内部に貯留された培養液が、排出機構14の入液孔143を塞ぐ高さに達し、且つ第1排液部141及び第2排液部142が培養液で満たされた状態になると、排出機構14のサイフォン現象が発生するとともに、ポンプの駆動が停止されて、培養液タンク11からの培養液の供給が停止される。
And the culture solution stored in the inside of the
この場合、サイフォン現象により、栽培槽12内の培養液は、排出機構14の入液孔143から吸い込まれ、排出管15を介して、培養液タンク11(または、回収タンク)に排出される。
In this case, due to the siphon phenomenon, the culture solution in the
ここで、排出機構14の内部における培養液の流れについて、図4(a)及び(b)を参照して説明する。
図4(a)及び(b)に示すように、培養液は、入液孔143から第2排液部142の内側に流入すると、まず、上方に向かって拡径する(下方に向かって先細る)漏斗状に形成された第2排液部142の内面に沿って、第1排液部141(第2排液部142の軸方向中心部)に向けて流下する。その後、流下する培養液が突出部144の突出面144a上を流れると、当該培養液は、液体に旋回流を生じさせるように形成された突出部144(突出面144a)によって、渦巻状の流れF1に強制的に変換され、漏斗状の第2排液部142の内面に沿って、高速且つ渦巻状のまま、第1排液部141に進入することとなる。この場合、第2排液部142と第1排液部141との間では、ベンチュリー効果が発生する。Here, the flow of the culture solution in the
As shown in FIGS. 4A and 4B, when the culture fluid flows into the
このため、第2排液部142の内側で生じる渦巻状の流れF1は、第1排液部141及び第2排液部142と、蓋体145との間、及び、蓋体145の周囲といった順で伝っていくこととなる。従って、蓋体145の周囲にも渦巻状の流れF2が生じ、それによって、栽培槽12の底部に著積されたゴミ類などは、良好に拡散されて、排出機構14の強い吸引力により、入液孔143から引き込まれることが可能となる(図4(a)参照)。
For this reason, the spiral flow F <b> 1 generated inside the
しかも、第1排液部141内を流れる培養液及び第1排液部141から排出される培養液の流れ方向の中心部では圧力が比較的高められた状態となる。つまり、排出機構14の内部には、液体に旋回流を生じさせるように形成された突出部144、及び、第2排液部142と第1排液部141との間で生じるベンチュリー効果により、ボルテックス効果が発生される。このため、栽培槽12から排出された雑菌や微細藻類などの雑菌類は、比較的高い圧力を有する高速且つ渦巻状の流れによって分解等され得る。
In addition, the pressure is relatively increased at the central portion in the flow direction of the culture fluid flowing through the
そして、培養液が排出機構14により排出され、栽培槽12の内部の水位が蓋体145の下端部(開口端部)よりも低くなって、隙間Hから空気が流入される水位になると、サイフォン現象が停止され、排出機構14による栽培槽12の内部の培養液の排出が終了される。このようにして、植物に対し成長に必要な培養液を供給するとともに、栽培槽12の内部に著積されたゴミ類などを効果的に除去することができる。
When the culture medium is discharged by the
なお、栽培槽12の内部に残る培養液の最終の水位は、蓋体145の下端部の程度まで下がるので、栽培槽12には大体隙間Hの高さの水量が貯留される。このため、蓋体145の下端部と栽培槽12の底面12との間の隙間Hを調整することにより、栽培槽12に貯留される培養液の量(水位)を決めることができるため、栽培する植物の根の環境を最適に維持することが可能である。
In addition, since the final water level of the culture solution remaining inside the
以下、図6を参照しながら、本発明による水耕栽培装置の他の実施形態を説明する。図6は、本発明の他の実施形態による水耕栽培装置20の構造を示す概略図である。図に示すように、水耕栽培装置20は、水耕栽培装置10の構造に対し、栽培槽を一段増加したものである。すなわち、栽培槽12の下方には、培養液を貯留することが可能な栽培槽12aがさらに設置されている。なお、上記栽培槽12aは、特許請求の範囲に記載の「第2栽培槽」に該当する。
Hereinafter, another embodiment of the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a
詳しくは、水耕栽培装置20において、上段の栽培槽12の内部に配置された排出機構14の第1排液部141は、その下端部が、下段の栽培槽12aの内側まで延びて位置するように設けられている。また、下段の栽培槽12aの内部では、上端からの排出機構14の第1排液部141の下端部が延びて進入した端部の反対側に、他の排出機構14aが配置されている。また、排出機構14aの第1排液部141aは、排出機構14の第1排液部141のように、排出管15を介して培養液タンク11(または、回収タンク)に接続されている。なお、水耕栽培装置20の他の構成は、水耕栽培装置10の対応する構成と同じであるため、説明は省略する。
Specifically, in the
水耕栽培装置20の構成によれば、排出機構14の第2排出部142に流入した培養液(この場合、ゴミ類や雑菌類が含まれている液体)は、前の実施形態でも説明したように、高速且つ渦巻状の流れのまま、パイプ状の第1排液部141に進入することとなる。このため、当該第1排液部141内を流れる培養液及び第1排液部141から排出される培養液の流れ方向の中心部では圧力が比較的高められた状態となる。
According to the configuration of the
従って、栽培槽12から排出された雑菌や微細藻類などの雑菌類は、比較的高い圧力を有する高速且つ渦巻状の流れによって分解等され得るため、栽培槽12aに流入する培養液を比較的クリーンな状態とすることが可能である。このため、栽培槽12aにおいて、雑菌や微細藻類などの雑菌類の発生を抑制することが可能となる。
Therefore, since various germs such as microbes and microalgae discharged from the
また、水耕栽培装置20の構成によれば、第1排液部141から排出される培養液は、高速且つ渦巻状の流れであるため、栽培槽12aに付着した汚れ物質(例えば、枯れた根の残りカスである残渣や分泌物)を勢いよく洗浄することが可能である。
Moreover, according to the structure of the
水耕栽培装置20を使って水耕栽培を行う場合には、水耕栽培装置10を使う場合と同じく、培養液タンク11から栽培槽12に培養液を供給して、培養液が一定の水位まで貯留されたら、排出機構14のサイフォン現象により、栽培槽12の内部の培養液を栽培槽12aに排出する。そして、栽培槽12aの内部の培養液がまた一定の水位まで貯留されたら、排出機構14aのサイフォン現象により、栽培槽12aの内部の培養液を培養液タンク11(または、回収タンク)に排出する。
When hydroponics is performed using the
以下、図7を参照しながら、本発明による水耕栽培装置のまた他の実施形態を説明する。図7は、本発明のまた他の実施形態による水耕栽培装置30の構造を示す概略図である。図に示すように、水耕栽培装置30は、水耕栽培装置20の構造に対し、栽培槽12aの底部に、第1排液部141の軸方向の延長線上の位置で下方に凹む凹部123を形成したものである。なお、上記凹部123は、特許請求の範囲に記載の「凹部」に該当する。
Hereinafter, another embodiment of the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view showing a structure of a
水耕栽培装置30の構成よれば、第1排液部141から排出される培養液は、栽培槽12aに形成された凹部123に溜まった培養液を、滝壺に流下する滝のごとく、強く叩きつけることが可能となる。このため、凹部123では、第1排液部141から排出される培養液が底部まで潜って逆流が生成され、栽培槽12aに貯留された培養液の溶存酸素量(DO)を増加させることができる。従って、水耕栽培装置30の湿度を維持するほか、栽培槽12aに貯留された培養液を、植物の育成に適した水質とすることが可能である。
According to the configuration of the
図6、図7に示すように、本発明による水耕栽培装置は、複数段の栽培槽を備えた場合でも適用される。また、栽培槽が複数段設置された場合でも、最上段のみに培養液を供給して、本発明の排出機構の動作により、全段の栽培槽に培養液を供給することができる。このため、本発明の水耕栽培装置に培養液を供給するときの装置全体の重量が、従来全段にそれぞれ培養液を供給する必要がある装置の場合と比べ、大幅に減少されて、装置の安全性を確保することができる。 As shown in FIGS. 6 and 7, the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention is applied even when a plurality of stages of cultivation tanks are provided. Further, even when a plurality of cultivation tanks are installed, the culture solution can be supplied to only the uppermost stage, and the culture solution can be supplied to all the cultivation tanks by the operation of the discharge mechanism of the present invention. For this reason, the weight of the whole apparatus when supplying the culture solution to the hydroponic cultivation apparatus of the present invention is significantly reduced compared to the case of the apparatus that conventionally needs to supply the culture solution to all stages. Can be secured.
なお、水耕栽培において、栽培槽に流入される培養液が高速に流れると、水圧が高くなるため、根の浸透圧が高くなり、根の培養液の吸収力が高くなる。このために、従来では吸水ポンプなどで高速流動を図ったが、本発明によれば、培養液が排出機構により高速に吸い込まれて排出されるため、別途の吸水ポンプなどの補助装置が要らず、エネルギーを節約することができる。 In hydroponics, when the culture solution flowing into the cultivation tank flows at high speed, the water pressure increases, so that the root osmotic pressure increases and the absorbability of the root culture solution increases. For this reason, in the past, high-speed flow was achieved with a water absorption pump or the like, but according to the present invention, since the culture solution is sucked and discharged at high speed by the discharge mechanism, an auxiliary device such as a separate water absorption pump is not required. Can save energy.
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. Further, embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different form examples are also included in the technical scope of the present invention.
本発明によれば、比較的簡単な構成で、栽培槽内のゴミ類や雑菌類を効果的に除去することが可能なため、水耕栽培に適した植物を育成することが可能な様々な水耕栽培装置に利用することができる According to the present invention, it is possible to effectively remove garbage and various germs in the cultivation tank with a relatively simple configuration, and thus various plants capable of growing plants suitable for hydroponics. Can be used for hydroponics equipment
10、20、30 水耕栽培装置
11 培養液タンク
12、12a 栽培槽
121 底面
122 貫通孔
123 凹部
13 供液管
14 排出機構
141、141a 第1排液部
142 第2排液部
142a 円錐筒部
142b 円柱筒部
1421、1421a 上端部
1422 周壁部
143 入液孔
144 突出部
144a 突出面
145 蓋体
15 排出管
H 隙間
F1、F2 流れDESCRIPTION OF
Claims (4)
前記栽培槽に貯留された前記液体を前記栽培槽から排出する排出機構と、を備え、
前記排出機構は、
前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第1排液部と、
前記第1排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第2排液部と、
前記第2排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第2排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、
前記入液孔の下方で前記第2排液部の周壁部の内面から該第2排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、
椀状に形成され、前記第1排液部及び前記第2排液部のそれぞれを上方から覆った状態で前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、
を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。A cultivation tank for storing liquid and growing plants;
A discharge mechanism for discharging the liquid stored in the cultivation tank from the cultivation tank,
The discharge mechanism is
A pipe-shaped first drainage portion provided through the bottom of the cultivation tank in the vertical direction;
A second drainage portion connected to the upper end portion of the first drainage portion and formed to expand upward from the upper end portion in a funnel shape;
A liquid inlet hole formed in the peripheral wall portion of the second drainage portion and capable of flowing the liquid stored in the cultivation tank into the second drainage portion;
A projecting surface projecting from the inner surface of the peripheral wall portion of the second drainage portion along the circumferential direction of the second drainage portion is provided below the fluid inlet hole, and the second drainage via the fluid inlet hole. A protrusion that creates a swirling flow in the liquid that has flowed into the liquid part;
The second drainage liquid is formed in a bowl shape and the liquid stored in the cultivation tank in a state of covering each of the first drainage part and the second drainage part from above through the inlet hole. A lid that can flow into the inside of the part;
A hydroponic cultivation apparatus comprising:
前記第1排液部の下端部は、前記第2栽培槽の内側に位置するように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の水耕栽培装置。It further comprises a second cultivation tank that is disposed below the cultivation tank and capable of storing the liquid,
The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1, wherein a lower end portion of the first drainage unit is provided so as to be located inside the second cultivation tank.
前記排出機構は、
前記栽培槽の底部を上下方向に貫通して設けられるパイプ状の第1排液部と、
前記第1排液部の上端部に連結され、該上端部から上方に向かって漏斗状に拡径して形成される第2排液部と、
前記第2排液部の周壁部に形成され、前記栽培槽に貯留された前記液体を前記第2排液部の内側に流入させることが可能な入液孔と、
前記入液孔の下方で前記第2排液部の周壁部の内面から該第2排液部の周方向に沿って突出する突出面を有し、前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入した前記液体に旋回流を生じさせる突出部と、
椀状に形成され、前記第1排液部及び前記第2排液部のそれぞれを上方から覆った状態で前記栽培槽に貯留された前記液体を前記入液孔を介して前記第2排液部の内側に流入させることが可能な蓋体と、を有し、
前記栽培槽においてサイフォン現象が発生するまで前記液体を前記栽培槽に流入する工程を含むことを特徴とする水耕栽培方法。A hydroponic cultivation method using a hydroponic cultivation apparatus comprising a cultivation tank for storing liquid and growing a plant, and a discharge mechanism for discharging the liquid stored in the cultivation tank to the outside of the cultivation tank. And
The discharge mechanism is
A pipe-shaped first drainage portion provided through the bottom of the cultivation tank in the vertical direction;
A second drainage portion connected to the upper end portion of the first drainage portion and formed to expand upward from the upper end portion in a funnel shape;
A liquid inlet hole formed in the peripheral wall portion of the second drainage portion and capable of flowing the liquid stored in the cultivation tank into the second drainage portion;
A projecting surface projecting from the inner surface of the peripheral wall portion of the second drainage portion along the circumferential direction of the second drainage portion is provided below the fluid inlet hole, and the second drainage via the fluid inlet hole. A protrusion that creates a swirling flow in the liquid that has flowed into the liquid part;
The second drainage liquid is formed in a bowl shape and the liquid stored in the cultivation tank in a state where each of the first drainage part and the second drainage part is covered from above is passed through the inlet hole. A lid that can flow into the inside of the part,
A hydroponics method comprising the step of flowing the liquid into the cultivation tank until a siphon phenomenon occurs in the cultivation tank.
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