JPH07313005A - 水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方法と装置 - Google Patents
水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方法と装置Info
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- JPH07313005A JPH07313005A JP6136426A JP13642694A JPH07313005A JP H07313005 A JPH07313005 A JP H07313005A JP 6136426 A JP6136426 A JP 6136426A JP 13642694 A JP13642694 A JP 13642694A JP H07313005 A JPH07313005 A JP H07313005A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/235—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids for making foam
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/311—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
- B01F25/3111—Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続的に効率よく酸素を水耕栽培用の培養液
等の液体中に溶解させることができるとともに、その液
体中に長時間滞留可能な微細な気泡を、大量に形成す
る。 【構成】 植物の水耕栽培用の液体の流路に設けられた
ベンチュリ管やオリフィス等の絞り部１２と、この絞り
部１２につづいてこの流路１４を徐々に広げた広がり部
１６とを設ける。上記絞り部１２のわずかに下流側の広
がり部１６に設けられた気体流入口１８と、上記広がり
部１６の下流に設けられ流路中の液体と上記気体流入口
１８から流入した酸素もしくは酸素混合気体とを混合す
る混合部２０と、植物の水耕栽培用の培養液２６を収容
した培養槽２８と、この混合部２０の出口側に設けられ
上記培養槽２８中に直接または間接的に接続されたバル
ブや固定絞りやノズル口等のノズル部２４とを備える。
等の液体中に溶解させることができるとともに、その液
体中に長時間滞留可能な微細な気泡を、大量に形成す
る。 【構成】 植物の水耕栽培用の液体の流路に設けられた
ベンチュリ管やオリフィス等の絞り部１２と、この絞り
部１２につづいてこの流路１４を徐々に広げた広がり部
１６とを設ける。上記絞り部１２のわずかに下流側の広
がり部１６に設けられた気体流入口１８と、上記広がり
部１６の下流に設けられ流路中の液体と上記気体流入口
１８から流入した酸素もしくは酸素混合気体とを混合す
る混合部２０と、植物の水耕栽培用の培養液２６を収容
した培養槽２８と、この混合部２０の出口側に設けられ
上記培養槽２８中に直接または間接的に接続されたバル
ブや固定絞りやノズル口等のノズル部２４とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水耕栽培用の培養液
等の液体に、酸素もしくは空気等の酸素混合気体を送り
込み、上記液体中の溶存酸素濃度を向上させるととも
に、上記液体中に気泡を供給するための水耕栽培用酸素
及び微細気泡供給方法と装置に関する。
等の液体に、酸素もしくは空気等の酸素混合気体を送り
込み、上記液体中の溶存酸素濃度を向上させるととも
に、上記液体中に気泡を供給するための水耕栽培用酸素
及び微細気泡供給方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】植物を水耕栽培するには、その培養液中
には各種の養分が溶解していなければならないととも
に、酸素も溶解している必要があり、さらに、培養液に
漬けられている根に空気を当てる必要がある。そこで、
従来、培養液中に空気の気泡を送り込み空気中の酸素を
溶解させているとともに、一定の周期で植物自体を培養
液から引き離して、一旦空気中に根をおいて再び培養液
中に漬ける作業を繰り返していた。ここで、培養液中に
気泡を送り込む手段は、多数の微小な透孔が形成された
散気板を通して、空気を培養液中に送り込み、散基板の
透孔から出た空気が気泡となって培養液中に拡散し、所
望の酸素溶解濃度の培養液を得ていたものである。
には各種の養分が溶解していなければならないととも
に、酸素も溶解している必要があり、さらに、培養液に
漬けられている根に空気を当てる必要がある。そこで、
従来、培養液中に空気の気泡を送り込み空気中の酸素を
溶解させているとともに、一定の周期で植物自体を培養
液から引き離して、一旦空気中に根をおいて再び培養液
中に漬ける作業を繰り返していた。ここで、培養液中に
気泡を送り込む手段は、多数の微小な透孔が形成された
散気板を通して、空気を培養液中に送り込み、散基板の
透孔から出た空気が気泡となって培養液中に拡散し、所
望の酸素溶解濃度の培養液を得ていたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の散気
板を用いたものの場合、酸素の溶解度を上げ、気泡の培
養液中での滞留時間を長くするには、散気板の穴を小さ
くして気泡を細かくする必要があった。しかし、透孔の
小さい散気板の製作が難しく、透孔が小さいと、目づま
りし易いという問題があった。しかも、散気板の目づま
りを解消するには、セラミックス製の散気板を、一旦焼
成することにより穴内のごみを燃やして、目づまりを解
消しなければならず、維持管理に工数及びコストがかか
るものであった。また、透孔の小さい散気板でも、気泡
の直径は１００μｍ程度が限界でそれ以上小さい気泡は
形成されず、長時間培養液中に滞留可能な微細な気泡は
できないものであった。
板を用いたものの場合、酸素の溶解度を上げ、気泡の培
養液中での滞留時間を長くするには、散気板の穴を小さ
くして気泡を細かくする必要があった。しかし、透孔の
小さい散気板の製作が難しく、透孔が小さいと、目づま
りし易いという問題があった。しかも、散気板の目づま
りを解消するには、セラミックス製の散気板を、一旦焼
成することにより穴内のごみを燃やして、目づまりを解
消しなければならず、維持管理に工数及びコストがかか
るものであった。また、透孔の小さい散気板でも、気泡
の直径は１００μｍ程度が限界でそれ以上小さい気泡は
形成されず、長時間培養液中に滞留可能な微細な気泡は
できないものであった。
【０００４】この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み
て成されたもので、連続的に効率よく酸素を植物の水耕
栽培用の液体中に溶解させることができるとともに、こ
の液体中に長時間滞留可能な微細な気泡を、大量に形成
可能な水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方法と装置を提
供することを目的とする。
て成されたもので、連続的に効率よく酸素を植物の水耕
栽培用の液体中に溶解させることができるとともに、こ
の液体中に長時間滞留可能な微細な気泡を、大量に形成
可能な水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方法と装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、植物の水耕
栽培用の液体である、新しい培養液や培養槽中培養液を
還流した液体や、養分等を溶かす水や培養槽に供給する
水等の液体の流路に、ベンチュリ管やオリフィス等の絞
り部を設けて流路の一部を絞り、この絞り部の下流側で
徐々にこの流路を広げるとともに、上記絞り部のわずか
に下流側で酸素もしくは空気等の酸素混合気体を流入さ
せ気液混合流を形成し、この流路の下流にノズル部を設
けてこのノズル部の上流側の流路内の圧力を上昇させ、
このノズル部の上流側の流路内部で培養液に酸素混合気
体中の酸素や窒素等を溶解させ、酸素等が溶解した気液
混合流を、上記ノズル部を経て酸素を溶解させる培養液
中に噴射して溶存酸素濃度を向上させるとともに培養液
中に微細気泡を滞留させる水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法である。さらに、この発明の水耕栽培用酸素及
び微細気泡供給方法は、上記ノズル部の下流側で、上記
培養液を上記気液混合流に混ぜて、上記気液混合流の酸
素濃度を希釈するものである。また、上記気液混合流の
培養液中に、酸素を過飽和状態まで溶解させ、培養槽中
で溶存酸素を微細気泡として析出させるものである。
栽培用の液体である、新しい培養液や培養槽中培養液を
還流した液体や、養分等を溶かす水や培養槽に供給する
水等の液体の流路に、ベンチュリ管やオリフィス等の絞
り部を設けて流路の一部を絞り、この絞り部の下流側で
徐々にこの流路を広げるとともに、上記絞り部のわずか
に下流側で酸素もしくは空気等の酸素混合気体を流入さ
せ気液混合流を形成し、この流路の下流にノズル部を設
けてこのノズル部の上流側の流路内の圧力を上昇させ、
このノズル部の上流側の流路内部で培養液に酸素混合気
体中の酸素や窒素等を溶解させ、酸素等が溶解した気液
混合流を、上記ノズル部を経て酸素を溶解させる培養液
中に噴射して溶存酸素濃度を向上させるとともに培養液
中に微細気泡を滞留させる水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法である。さらに、この発明の水耕栽培用酸素及
び微細気泡供給方法は、上記ノズル部の下流側で、上記
培養液を上記気液混合流に混ぜて、上記気液混合流の酸
素濃度を希釈するものである。また、上記気液混合流の
培養液中に、酸素を過飽和状態まで溶解させ、培養槽中
で溶存酸素を微細気泡として析出させるものである。
【０００６】またこの発明は、植物の水耕栽培用の液体
である、新しい培養液や培養槽中培養液を還流した液体
や、養分等を溶かす水や培養槽に供給する水等の液体の
流路に設けられたベンチュリ管やオリフィス等の絞り部
と、この絞り部につづいてこの流路を徐々に広げた広が
り部と、上記絞り部のわずかに下流側の広がり部に設け
られた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けられ流
路中の上記液体と上記気体流入口から流入した酸素混合
気体とを混合する混合部と、上記培養液を収容した培養
槽と、この混合部の出口側に設けられ上記培養槽中に直
接または間接的に接続されたバルブや固定絞りやノズル
口等のノズル部とを備えた水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給装置である。
である、新しい培養液や培養槽中培養液を還流した液体
や、養分等を溶かす水や培養槽に供給する水等の液体の
流路に設けられたベンチュリ管やオリフィス等の絞り部
と、この絞り部につづいてこの流路を徐々に広げた広が
り部と、上記絞り部のわずかに下流側の広がり部に設け
られた気体流入口と、上記広がり部の下流に設けられ流
路中の上記液体と上記気体流入口から流入した酸素混合
気体とを混合する混合部と、上記培養液を収容した培養
槽と、この混合部の出口側に設けられ上記培養槽中に直
接または間接的に接続されたバルブや固定絞りやノズル
口等のノズル部とを備えた水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給装置である。
【０００７】さらに、上記ノズル部の下流側には、上記
培養液を上記気液混合流に還流させる還流管路と、この
還流管路が上記ノズル部の下流側の流路と交わった希釈
部とを有し、上記還流管路には還流用のポンプが設けら
れているものである。また、上記流路の気体流入口が開
口した部分は、上記絞り部から上記気液混合流の流れる
方向に断面積の等しい気体流入部が形成され、この気体
流入部から連続して下流側に上記広がり部を設けたもの
である。上記気体流入部には、酸素もしくは酸素混合気
体を供給するポンプ等の圧送手段が接続されている。さ
らに、上記混合器の前又は後に設けられ上記培養液に溶
解させる養分を混合する混合部材と、酸素及び養分が溶
解し微細気泡が分散した培養液を送る管路と、この管路
の先端部が開口し上記気液混合流が培養液中に噴射され
る培養槽を設けたものである。
培養液を上記気液混合流に還流させる還流管路と、この
還流管路が上記ノズル部の下流側の流路と交わった希釈
部とを有し、上記還流管路には還流用のポンプが設けら
れているものである。また、上記流路の気体流入口が開
口した部分は、上記絞り部から上記気液混合流の流れる
方向に断面積の等しい気体流入部が形成され、この気体
流入部から連続して下流側に上記広がり部を設けたもの
である。上記気体流入部には、酸素もしくは酸素混合気
体を供給するポンプ等の圧送手段が接続されている。さ
らに、上記混合器の前又は後に設けられ上記培養液に溶
解させる養分を混合する混合部材と、酸素及び養分が溶
解し微細気泡が分散した培養液を送る管路と、この管路
の先端部が開口し上記気液混合流が培養液中に噴射され
る培養槽を設けたものである。
【０００８】
【作用】この発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方
法と装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか
下流側の負圧部から酸素混合気体を培養液の流れの中に
流入させた後、流れが遅くなり静圧が増大する混合部
で、流入した酸素混合気体中の酸素や窒素等を加圧溶解
させ、出口のノズル部から培養液中に、この酸素混合気
体が溶解した培養液を噴射し、培養液中の溶存酸素濃度
を向上させるとともに、培養液中に微細気泡を形成し長
時間滞留させるものである。また、混合部で過飽和状態
にまで酸素混合気体が溶解され、上記ノズル部の下流側
で、培養液により気液混合流を希釈することにより、還
流した培養液により水耕栽培用の酸素混合気体の濃度が
下げられ、溶存酸素等と、気泡として析出する酸素混合
気体との比率を、自由に変えることができるようにした
ものである。
法と装置は、ベンチュリ管ののど部等の絞り部のわずか
下流側の負圧部から酸素混合気体を培養液の流れの中に
流入させた後、流れが遅くなり静圧が増大する混合部
で、流入した酸素混合気体中の酸素や窒素等を加圧溶解
させ、出口のノズル部から培養液中に、この酸素混合気
体が溶解した培養液を噴射し、培養液中の溶存酸素濃度
を向上させるとともに、培養液中に微細気泡を形成し長
時間滞留させるものである。また、混合部で過飽和状態
にまで酸素混合気体が溶解され、上記ノズル部の下流側
で、培養液により気液混合流を希釈することにより、還
流した培養液により水耕栽培用の酸素混合気体の濃度が
下げられ、溶存酸素等と、気泡として析出する酸素混合
気体との比率を、自由に変えることができるようにした
ものである。
【０００９】
【実施例】以下この発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法と装置の実施例について図面に基づいて説明す
る。図１はこの発明の第一実施例を示すもので、図示す
るように、この実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡供
給装置は、水に各種の肥料や栄養分が溶解した水耕栽培
用の培養液中に、酸素もしくは空気等酸素混合気体（以
下単に酸素混合気体と称す）を混合する混合器１０を有
し、この混合器１０の流入口１１に図示しない培養液の
管路の先端部が取り付けられる。混合器１０内には、絞
り部であるのど部１２が中央部に設けられたベンチュリ
管状の流路１４が形成されている。このベンチュリ管状
の流路１４の下流側には、広がり部１６が形成され、の
ど部１２と広がり部１６との間の流路１４には、のど部
１２よりわずかに内径が大きく円筒状の気体流入部１７
が形成され、この気体流入部１７に、流入した酸素混合
気体を流路１４中に混合させるための気体流入口１８が
形成されている。また、気体流入口１８の外側端部に
は、酸素混合気体を導く図示しない気体流入管路の先端
部が接続される。
供給方法と装置の実施例について図面に基づいて説明す
る。図１はこの発明の第一実施例を示すもので、図示す
るように、この実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡供
給装置は、水に各種の肥料や栄養分が溶解した水耕栽培
用の培養液中に、酸素もしくは空気等酸素混合気体（以
下単に酸素混合気体と称す）を混合する混合器１０を有
し、この混合器１０の流入口１１に図示しない培養液の
管路の先端部が取り付けられる。混合器１０内には、絞
り部であるのど部１２が中央部に設けられたベンチュリ
管状の流路１４が形成されている。このベンチュリ管状
の流路１４の下流側には、広がり部１６が形成され、の
ど部１２と広がり部１６との間の流路１４には、のど部
１２よりわずかに内径が大きく円筒状の気体流入部１７
が形成され、この気体流入部１７に、流入した酸素混合
気体を流路１４中に混合させるための気体流入口１８が
形成されている。また、気体流入口１８の外側端部に
は、酸素混合気体を導く図示しない気体流入管路の先端
部が接続される。
【００１０】広がり部１６の下流側には、気体流入口１
８から流入した酸素混合気体と流路中の培養液とを混合
する混合部２０が設けられている。混合部２０は、その
外径を加圧の程度に合わせて任意に設定し得るものであ
り、ここでは広がり部１６の最大径よりわずかに広い内
径の円筒状に形成されている。この混合部２０の先端部
には、複数のノズル口２２が形成されたノズル部２４が
形成されている。そして、ノズル部２４は、培養液２６
が収容された培養槽２８に連結部２９を介して接続され
ている。
８から流入した酸素混合気体と流路中の培養液とを混合
する混合部２０が設けられている。混合部２０は、その
外径を加圧の程度に合わせて任意に設定し得るものであ
り、ここでは広がり部１６の最大径よりわずかに広い内
径の円筒状に形成されている。この混合部２０の先端部
には、複数のノズル口２２が形成されたノズル部２４が
形成されている。そして、ノズル部２４は、培養液２６
が収容された培養槽２８に連結部２９を介して接続され
ている。
【００１１】この実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法と装置の作用について以下に説明する。先ず、
図示しない培養液管路から混合器１０の流入口１１に流
入した培養液は、流路１４ののど部１２で加速されて、
一旦静圧が低下し、広がり部１６を経て流速が遅くなり
再び静圧が増大する。このとき、気体流入口１８から空
気等の酸素混合気体が流路１４の気体流入部１７に吸い
込まれる。この気体流入口１８が形成された気体流入部
１７は、のど部１２より下流側でわずかに内径がのど部
１２より大きいが、この部分での流体の静圧は相対的に
混合部２０より小さく負圧になっているため、酸素混合
気体が流路１４中に流入する。なお、この気体流入口１
８を、静圧が最低となるのど部１２に開口させないの
は、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではあるが、
のど部１２に気体流入口１８を開口させると、酸素混合
気体の流入が良くなく、流路が若干広がり始めた個所の
方が酸素混合気体が流入しやすいためである。
供給方法と装置の作用について以下に説明する。先ず、
図示しない培養液管路から混合器１０の流入口１１に流
入した培養液は、流路１４ののど部１２で加速されて、
一旦静圧が低下し、広がり部１６を経て流速が遅くなり
再び静圧が増大する。このとき、気体流入口１８から空
気等の酸素混合気体が流路１４の気体流入部１７に吸い
込まれる。この気体流入口１８が形成された気体流入部
１７は、のど部１２より下流側でわずかに内径がのど部
１２より大きいが、この部分での流体の静圧は相対的に
混合部２０より小さく負圧になっているため、酸素混合
気体が流路１４中に流入する。なお、この気体流入口１
８を、静圧が最低となるのど部１２に開口させないの
は、のど部１２が最も静圧が低くなる部分ではあるが、
のど部１２に気体流入口１８を開口させると、酸素混合
気体の流入が良くなく、流路が若干広がり始めた個所の
方が酸素混合気体が流入しやすいためである。
【００１２】気体流入口１８から流入した酸素混合気体
は、気泡となって流路１４中の培養液とともに混合部２
０に流れ、気泡となった酸素混合気体は、混合部２０の
静圧がのど部１２より高いので培養液中に溶解してい
く。そして、混合部２０からノズル口２２を経て、酸素
混合気体中の酸素や窒素等が溶解した培養液が、培養槽
２８の培養液２６中に連結部２９を介して噴射される。
は、気泡となって流路１４中の培養液とともに混合部２
０に流れ、気泡となった酸素混合気体は、混合部２０の
静圧がのど部１２より高いので培養液中に溶解してい
く。そして、混合部２０からノズル口２２を経て、酸素
混合気体中の酸素や窒素等が溶解した培養液が、培養槽
２８の培養液２６中に連結部２９を介して噴射される。
【００１３】酸素混合気体が溶解した培養液を、接続部
２９を介して培養槽２８中に噴射するのは、混合部２０
を経た気液混合流は、酸素混合気体が過飽和状態で培養
液中に溶解しており、この過飽和の酸素混合気体を混合
部２０と比べて圧力の低い連結部２９中で微細気泡とし
て析出させ、培養液中に拡散させた方がより効果的に微
細気泡が形成されるからである。なお、微細気泡の量
と、培養液中の溶存酸素濃度とは、適宜設定すれば良い
ものであり、溶存酸素量を多くしたい場合は、連結部２
９を短くしたりノズル部２４を直接培養槽２８に接続し
ても良い。即ち、過飽和状態の気液混合流を培養槽２８
中に直接噴射することにより、過飽和状態の酸素混合気
体が析出する前に希釈され、溶存酸素濃度を効果的に向
上させることができるからである。
２９を介して培養槽２８中に噴射するのは、混合部２０
を経た気液混合流は、酸素混合気体が過飽和状態で培養
液中に溶解しており、この過飽和の酸素混合気体を混合
部２０と比べて圧力の低い連結部２９中で微細気泡とし
て析出させ、培養液中に拡散させた方がより効果的に微
細気泡が形成されるからである。なお、微細気泡の量
と、培養液中の溶存酸素濃度とは、適宜設定すれば良い
ものであり、溶存酸素量を多くしたい場合は、連結部２
９を短くしたりノズル部２４を直接培養槽２８に接続し
ても良い。即ち、過飽和状態の気液混合流を培養槽２８
中に直接噴射することにより、過飽和状態の酸素混合気
体が析出する前に希釈され、溶存酸素濃度を効果的に向
上させることができるからである。
【００１４】ここで、この実施例の水耕栽培用酸素及び
微細気泡供給装置の気体流入部１７と、ノズル口２２の
断面積の総和との関係は、以下の式を満たすものであれ
ば良い。 ＰA＜ＰG …（１） ＰGは気体流入口１８から流入する酸素混合気体の圧
力。ＰAは流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理
と連続の式による以下の式によって与えられる気体流入
部１７での静圧である。 ＰA＝（１−Ｓ2 B／Ｓ2 A）Ｐ1＋（δＰ＋ＰB）Ｓ2 B／Ｓ2 A …（２） ここで、ＳAは気体流入部１７の断面積、ＳBはノズル口
２２の断面積の総和、Ｐ1は気体流入部１７の総圧、δ
Ｐは気体流入部１７からノズル口２２までの圧力損失、
ＰBはノズル口２２の出口の静圧である。
微細気泡供給装置の気体流入部１７と、ノズル口２２の
断面積の総和との関係は、以下の式を満たすものであれ
ば良い。 ＰA＜ＰG …（１） ＰGは気体流入口１８から流入する酸素混合気体の圧
力。ＰAは流体力学上の連続の式及びベルヌーイの定理
と連続の式による以下の式によって与えられる気体流入
部１７での静圧である。 ＰA＝（１−Ｓ2 B／Ｓ2 A）Ｐ1＋（δＰ＋ＰB）Ｓ2 B／Ｓ2 A …（２） ここで、ＳAは気体流入部１７の断面積、ＳBはノズル口
２２の断面積の総和、Ｐ1は気体流入部１７の総圧、δ
Ｐは気体流入部１７からノズル口２２までの圧力損失、
ＰBはノズル口２２の出口の静圧である。
【００１５】従って、上記式（１）、（２）を満たす様
に気体流入部１７及びノズル口２２の大きさを設定する
ことにより、培養液中に酸素混合気体を効率的に混合し
溶解させる最適な条件が得られるものである。また、混
合部２０は、加圧下で、培養液に酸素混合気体が溶解し
過飽和状態となるまで気液の接触時間が得られるもので
あればより好ましい。気液の接触時間は混合部の体積に
依存するので、混合部２０の長さがある程度長い方がよ
い。
に気体流入部１７及びノズル口２２の大きさを設定する
ことにより、培養液中に酸素混合気体を効率的に混合し
溶解させる最適な条件が得られるものである。また、混
合部２０は、加圧下で、培養液に酸素混合気体が溶解し
過飽和状態となるまで気液の接触時間が得られるもので
あればより好ましい。気液の接触時間は混合部の体積に
依存するので、混合部２０の長さがある程度長い方がよ
い。
【００１６】この実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法と装置によれば、連続的に効率よく空気等の酸
素混合気体中の酸素を培養液中に溶解させ、培養液中に
長時間滞留可能な数μｍ〜数十μｍ程度の微細気泡を大
量に形成することができ、混合器１０の維持管理も容易
なものである。又、この微細気泡により、培養液中の肥
料が確実に分散され、植物に万遍なく肥料が行きわたる
ものである。また、酸素混合気体として空気を培養液中
に加圧溶解させることにより、植物が必要とする窒素も
培養液２６に溶解し、肥料として必要な窒素の補給を兼
ねることもできる。
供給方法と装置によれば、連続的に効率よく空気等の酸
素混合気体中の酸素を培養液中に溶解させ、培養液中に
長時間滞留可能な数μｍ〜数十μｍ程度の微細気泡を大
量に形成することができ、混合器１０の維持管理も容易
なものである。又、この微細気泡により、培養液中の肥
料が確実に分散され、植物に万遍なく肥料が行きわたる
ものである。また、酸素混合気体として空気を培養液中
に加圧溶解させることにより、植物が必要とする窒素も
培養液２６に溶解し、肥料として必要な窒素の補給を兼
ねることもできる。
【００１７】次にこの発明の第二実施例について図２を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器３０は、気体流入部２７が、広がり部１６の上流側の
一部分の斜面部分に形成されたものである。従って、の
ど部１２のわずかに下流側の広がり部１６にこの気体流
入部２７が形成されているものである。そして、この気
体流入部２７に、酸素混合気体を流路１４中に混合させ
るための気体流入口１８が開口しているものである。こ
の実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置によっ
ても、水耕栽培用の培養液に連続的に効率よく酸素混合
気体を溶解させることができるとともに、微細な気泡を
大量に形成することができるものである。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器３０は、気体流入部２７が、広がり部１６の上流側の
一部分の斜面部分に形成されたものである。従って、の
ど部１２のわずかに下流側の広がり部１６にこの気体流
入部２７が形成されているものである。そして、この気
体流入部２７に、酸素混合気体を流路１４中に混合させ
るための気体流入口１８が開口しているものである。こ
の実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置によっ
ても、水耕栽培用の培養液に連続的に効率よく酸素混合
気体を溶解させることができるとともに、微細な気泡を
大量に形成することができるものである。
【００１８】次にこの発明の第三実施例について図３を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例は、ノ
ズル部２４の下流側に、培養液２６を還流させるための
還流管路３２を設け、この還流管路３２が、連結部３３
に設けられた希釈部３４に接続されている。そして、ノ
ズル部２４を通過した気液混合流に培養液２６が流入し
希釈された後、培養液２６中に噴射されるものである。
なお、還流管路３２の途中には、培養液２６を還流させ
るためのポンプ３６が設けられている。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例は、ノ
ズル部２４の下流側に、培養液２６を還流させるための
還流管路３２を設け、この還流管路３２が、連結部３３
に設けられた希釈部３４に接続されている。そして、ノ
ズル部２４を通過した気液混合流に培養液２６が流入し
希釈された後、培養液２６中に噴射されるものである。
なお、還流管路３２の途中には、培養液２６を還流させ
るためのポンプ３６が設けられている。
【００１９】この実施例によれば、ノズル部２４から送
られた培養液中には、酸素混合気体が過飽和状態で溶解
しており、培養槽２８内の培養液２６中に噴射されて、
過飽和状態で溶解した培養液が微細気泡として析出して
しまう前に、培養液２６により希釈し、過飽和状態で溶
解した酸素混合気体の溶解度を下げて、そのまま培養液
中に溶存させるようにしたものである。これにより、培
養液中に過飽和状態まで溶解した酸素混合気体を、培養
液中に効率よく溶解させることができるとともに、ポン
プ３６を調整して、適宜の量を気泡として析出させるこ
ともできる。なお、希釈部３４に培養液２６を還流させ
る手段は、ポンプ３６により圧送する他、ノズル部２４
の出口側の希釈部３４に空間部を形成して、希釈部３４
が負圧状態になるようにした、いわゆるエゼクター構造
に形成し、培養液２６を吸引するようにしても良い。
られた培養液中には、酸素混合気体が過飽和状態で溶解
しており、培養槽２８内の培養液２６中に噴射されて、
過飽和状態で溶解した培養液が微細気泡として析出して
しまう前に、培養液２６により希釈し、過飽和状態で溶
解した酸素混合気体の溶解度を下げて、そのまま培養液
中に溶存させるようにしたものである。これにより、培
養液中に過飽和状態まで溶解した酸素混合気体を、培養
液中に効率よく溶解させることができるとともに、ポン
プ３６を調整して、適宜の量を気泡として析出させるこ
ともできる。なお、希釈部３４に培養液２６を還流させ
る手段は、ポンプ３６により圧送する他、ノズル部２４
の出口側の希釈部３４に空間部を形成して、希釈部３４
が負圧状態になるようにした、いわゆるエゼクター構造
に形成し、培養液２６を吸引するようにしても良い。
【００２０】次にこの発明の第四実施例について図４を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器１０には、気体流入口１８に圧送手段としてのコンプ
レッサ４０が接続され、酸素混合気体が圧送されるよう
にしたものである。この場合、気体流入部１７の静圧Ｐ
Aと酸素混合気体の圧送圧ＰCと、混合部２０内の静圧Ｐ
Mは、以下の式を満たすものであれば良い。 ＰA＜ＰC＜ＰM （３）
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の混合
器１０には、気体流入口１８に圧送手段としてのコンプ
レッサ４０が接続され、酸素混合気体が圧送されるよう
にしたものである。この場合、気体流入部１７の静圧Ｐ
Aと酸素混合気体の圧送圧ＰCと、混合部２０内の静圧Ｐ
Mは、以下の式を満たすものであれば良い。 ＰA＜ＰC＜ＰM （３）
【００２１】これにより、酸素混合気体の量及び圧力を
任意に調整可能であり、効率よく酸素混合気体を溶解さ
せることができるばかりでなく、酸素混合気体の圧送圧
を利用して、気液混合流の圧送効率も上げることができ
るものである。また、酸素混合気体の圧送は、コンプレ
ッサ４０以外に、酸素混合気体が圧入されたボンベを用
いても良く、酸素混合気体を所定の圧力で供給可能なも
のであれば良い。
任意に調整可能であり、効率よく酸素混合気体を溶解さ
せることができるばかりでなく、酸素混合気体の圧送圧
を利用して、気液混合流の圧送効率も上げることができ
るものである。また、酸素混合気体の圧送は、コンプレ
ッサ４０以外に、酸素混合気体が圧入されたボンベを用
いても良く、酸素混合気体を所定の圧力で供給可能なも
のであれば良い。
【００２２】次にこの発明の第五実施例について図５、
図６を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様
の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施例
の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置は、上記第一実
施例の混合部として、図５に示すように、上から下に培
養液が流れ落ちる流路５２が形成された気液混合槽５０
を設けたものである。そして、流路５２の入口５３の上
流側に流入管路５４を介して混合器１０が設けられ、出
口５５側の下流の流出管路５６にはノズル部２４が設け
られている。
図６を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様
の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施例
の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置は、上記第一実
施例の混合部として、図５に示すように、上から下に培
養液が流れ落ちる流路５２が形成された気液混合槽５０
を設けたものである。そして、流路５２の入口５３の上
流側に流入管路５４を介して混合器１０が設けられ、出
口５５側の下流の流出管路５６にはノズル部２４が設け
られている。
【００２３】この実施例の気液混合槽５０は、緩急を繰
り返しながら段階的に培養液が上から下に向う流路５２
を有し、この流路５２に気液混合流を流すことにより、
流路５２内では、流路５２の上部に酸素混合気体、下部
に培養液が流れる状態になり、気液の接触面積が広い流
れが得られるものである。そして、緩急を繰り返しなが
ら段階的に上から下に培養液が流れ落ちる流路５２の出
口５５の流出管路５６に、絞りとしてのノズル部２４を
設けることによって、この流路内部の静圧を高め、酸素
混合気体の溶解効率を高めるものである。また、気液混
合流の流入管路５４の入り口より出口の流出管路５６の
位置が低いため、流路５２内に気液混合流が滞る形にな
り、さらに、流路５２において、密度の大きい培養液の
方が酸素混合気体よりも流出が容易になるため、酸素混
合気体が培養液よりも流路５２内により多く滞り、流入
管路５４の段階では比較的酸素混合気体の比率が低い場
合であっても、流路５２内では酸素混合気体の比率が高
いものとなる。このため、気液混合槽５０内部では、高
効率に酸素混合気体の溶解が行われる。
り返しながら段階的に培養液が上から下に向う流路５２
を有し、この流路５２に気液混合流を流すことにより、
流路５２内では、流路５２の上部に酸素混合気体、下部
に培養液が流れる状態になり、気液の接触面積が広い流
れが得られるものである。そして、緩急を繰り返しなが
ら段階的に上から下に培養液が流れ落ちる流路５２の出
口５５の流出管路５６に、絞りとしてのノズル部２４を
設けることによって、この流路内部の静圧を高め、酸素
混合気体の溶解効率を高めるものである。また、気液混
合流の流入管路５４の入り口より出口の流出管路５６の
位置が低いため、流路５２内に気液混合流が滞る形にな
り、さらに、流路５２において、密度の大きい培養液の
方が酸素混合気体よりも流出が容易になるため、酸素混
合気体が培養液よりも流路５２内により多く滞り、流入
管路５４の段階では比較的酸素混合気体の比率が低い場
合であっても、流路５２内では酸素混合気体の比率が高
いものとなる。このため、気液混合槽５０内部では、高
効率に酸素混合気体の溶解が行われる。
【００２４】次にこの発明の第六実施例について図７を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例は、こ
の発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置を用いた
水耕栽培システムの実施例を示すもので、混合器１０の
流入口１１に接続された供給管路６０と、加圧混合部を
兼ね混合器１０から気液混合流を放出する放出管路６２
とを有し、この放出管路６２は、肥料等を混合する混合
部材である混合槽６４に接続されている。混合槽６４に
は、放出管路６２の他に、養分を与える肥料や薬品を注
入する管路６８が接続されている。そして、混合槽６４
から培養槽２８に、肥料等が混合され酸素混合気体が溶
解している気液混合流を供給する管路７０が取り付けら
れている。この管路７０の培養槽側端部には、図示しな
いノズル部が形成され、気液混合流が微細気泡とともに
培養液中に噴射されるように設けられている。この実施
例の混合槽６４は、上記実施例とは逆に、混合器１０の
手前に設けて、養分等の解けた培養液に、酸素混合気体
を加圧混合しても良い。又、混合槽６４から供給する培
養液と、気泡及び酸素混合気体が溶けた液とを別々に培
養槽２８中に供給しても良い。
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例は、こ
の発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置を用いた
水耕栽培システムの実施例を示すもので、混合器１０の
流入口１１に接続された供給管路６０と、加圧混合部を
兼ね混合器１０から気液混合流を放出する放出管路６２
とを有し、この放出管路６２は、肥料等を混合する混合
部材である混合槽６４に接続されている。混合槽６４に
は、放出管路６２の他に、養分を与える肥料や薬品を注
入する管路６８が接続されている。そして、混合槽６４
から培養槽２８に、肥料等が混合され酸素混合気体が溶
解している気液混合流を供給する管路７０が取り付けら
れている。この管路７０の培養槽側端部には、図示しな
いノズル部が形成され、気液混合流が微細気泡とともに
培養液中に噴射されるように設けられている。この実施
例の混合槽６４は、上記実施例とは逆に、混合器１０の
手前に設けて、養分等の解けた培養液に、酸素混合気体
を加圧混合しても良い。又、混合槽６４から供給する培
養液と、気泡及び酸素混合気体が溶けた液とを別々に培
養槽２８中に供給しても良い。
【００２５】この実施例の装置を用いて、トマトの栽培
実験を行ったところ、従来の散気板を用いて培養液中に
気泡を送り込む従来の方法の水耕栽培の場合と比べて、
５０％近く成長が早くなったという結果が得られた。
実験を行ったところ、従来の散気板を用いて培養液中に
気泡を送り込む従来の方法の水耕栽培の場合と比べて、
５０％近く成長が早くなったという結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】この発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給方法と装置は、簡単な装置で長時間培養液等の水耕
栽培用の液体中に滞留可能な微細な気泡を、効率的に形
成することができ、しかも、酸素混合気体も容易に効率
よく溶解可能なものである。従って、水耕栽培時の植物
に十分な酸素等の供給が可能であり、微細気泡も大量に
液体中に形成することができ、植物の管理も容易になる
ものである。
供給方法と装置は、簡単な装置で長時間培養液等の水耕
栽培用の液体中に滞留可能な微細な気泡を、効率的に形
成することができ、しかも、酸素混合気体も容易に効率
よく溶解可能なものである。従って、水耕栽培時の植物
に十分な酸素等の供給が可能であり、微細気泡も大量に
液体中に形成することができ、植物の管理も容易になる
ものである。
【図１】この発明の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装
置の第一実施例を示す概略縦断面図である。
置の第一実施例を示す概略縦断面図である。
【図２】この発明の第二実施例の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置の混合器の縦断面図である。
細気泡供給装置の混合器の縦断面図である。
【図３】この発明の第三実施例の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置の概略縦断面図である。
細気泡供給装置の概略縦断面図である。
【図４】この発明の第四実施例の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置の混合器の部分破断側面図である。
細気泡供給装置の混合器の部分破断側面図である。
【図５】この発明の第五実施例の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置の気液混合槽を示す概略縦断面図であ
る。
細気泡供給装置の気液混合槽を示す概略縦断面図であ
る。
【図６】この第五実施例の水耕栽培用酸素及び微細気泡
供給装置の概略図である。
供給装置の概略図である。
【図７】この発明の第六実施例の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置を示す概略斜視図である。
細気泡供給装置を示す概略斜視図である。
１０ 混合器 １２ のど部 １４ 流路 １６ 広がり部 １７ 気体流入部 １８ 気体流入口 ２０ 混合部 ２２ ノズル口 ２４ ノズル部 ２６ 培養液 ２８ 培養槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏 雅一 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番40 号 和泉電気株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 植物の水耕栽培用の液体の流路に、絞り
部を設けて流路の一部を絞り、この絞り部の下流側で徐
々にこの流路を広げるとともに、上記絞り部のわずかに
下流側で酸素もしくは酸素混合気体を流入させて気液混
合流を形成し、この流路の下流にノズル部を設けてこの
ノズル部の上流側の流路内の圧力を上昇させ、このノズ
ル部の上流側の流路内部で上記液体に酸素もしくは酸素
混合気体を溶解させ、酸素もしくは酸素混合気体が溶解
した気液混合流を上記ノズル部を経て植物の水耕栽培用
の培養液中に噴射し、この培養液中の溶存酸素濃度を向
上させるとともに培養液中に微細気泡を滞留させる水耕
栽培用酸素及び微細気泡供給方法。 - 【請求項２】 上記ノズル部の下流側で、上記培養液を
上記気液混合流に混ぜて、上記気液混合流を希釈する請
求項１記載の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給方法。 - 【請求項３】 上記気液混合流に混ぜる上記培養液の量
を調整することにより、その培養液中の溶存酸素濃度と
微細気泡の量とを調整する請求項２記載の水耕栽培用酸
素及び微細気泡供給方法。 - 【請求項４】 植物の水耕栽培用の液体の流路に設けら
れた絞り部と、この絞り部に続いてこの流路を徐々に広
げた広がり部と、上記絞り部のわずかに下流側の上記広
がり部に設けられた気体流入口と、上記広がり部の下流
に設けられ流路中の上記液体と上記気体流入口から流入
した酸素もしくは酸素混合気体とを混合する混合部と、
植物の水耕栽培用の培養液を収容した培養槽と、この混
合部の出口側に設けられ上記培養槽中に直接または間接
的に接続されたノズル部とを設けた水耕栽培用酸素及び
微細気泡供給装置。 - 【請求項５】 上記ノズル部の下流側には、上記培養槽
中の培養液を上記酸素もしくは酸素混合気体が混合され
た気液混合流に還流させる還流管路と、この還流管路が
上記ノズル部の下流側の流路と交わった希釈部とを有し
た請求項４記載の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装
置。 - 【請求項６】 上記気体流入口には、酸素もしくは酸素
混合気体を上記流路の気体流入部に供給する圧送手段が
接続された請求項４又は５記載の水耕栽培用酸素及び微
細気泡供給装置。 - 【請求項７】 上記混合部は、その流路が段階的に緩急
を繰り返す形状に形成されていることを特徴とする請求
項４，５又は６記載の水耕栽培用酸素及び微細気泡供給
装置。 - 【請求項８】 上記混合器の前又は後に設けられ植物の
水耕栽培用の上記液体に溶解させる養分を混合する混合
部材と、酸素等及び養分が溶解し、微細気泡が分散した
培養液を送る管路と、この管路の先端部が開口し上記気
液混合流が培養液中に噴射される培養槽を設けた請求項
４，５，６又は７記載の水耕栽培用酸素及び微細気泡供
給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6136426A JP2741342B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6136426A JP2741342B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07313005A true JPH07313005A (ja) | 1995-12-05 |
| JP2741342B2 JP2741342B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=15174878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6136426A Expired - Lifetime JP2741342B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 水耕栽培用酸素及び微細気泡供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741342B2 (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-05-26 JP JP6136426A patent/JP2741342B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2741342B2 (ja) | 1998-04-15 |
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