水耕栽培装置的制作方法

本发明涉及一种水耕栽培装置。

背景技术：

以往，已知有不使用土壤和太阳光在室内栽培植物，尤其是栽培蔬菜类的水耕栽培装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1的说明

专利文献1公开了由于培养液以及光源的重量大，在水平多层设置的供水通道中，层叠栽培架的层数受到限制；或者，为了获得栽培用的建筑物的强度而导致成本变高的问题。为了解决该问题，专利文献1公开了一种技术，该技术是通过在栽培板与供水流路的水面之间，使根部吸收二氧化碳，并通过水流摇动根部，逐渐向供水流路供水，以减少培养液的总量，从而使供水流路处于满水状态和小水状态，并允许以少量的光量栽培，从而减轻光源的重量。

所需技术

然而，近年来，在水资源稀缺的地区，例如通过海水的淡水化而获得淡水的干燥地区，需要一种能够最大限度地节水的水耕栽培装置。然而，专利文献1中所公开的技术，由于向供水流路不断地供给培养液，并且由于供水流路多层层叠，因此存在不能说生长阶段的节水效果充分的问题。进一步，由于植物的叶部和根部位于同一空间，因此有害生物易于在叶部繁殖，存在即使在收获后也需要用水进行清洗的问题。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本特许公开2015-029423号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

因此，本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于提供一种水耕栽培装置，该装置能够在生长阶段充分发挥节水效果，并且能够使植物尽可能地在抑制有害生物的存在状态下生长，从而不需要在收获后进行清洗。

解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明采用以下的构成：

(1)本发明所涉及的一个实施方式是一种水耕栽培装置，其特征在于具备：栽培单元，用于栽培植物；以及管理单元，用于管理所述栽培单元；其中，所述栽培单元具备主体、设置在所述主体的前面，且具有正的倾斜角的栽培板、设置在所述主体的下部的循环槽以及配置在所述栽培板的背面，用于向所述栽培板上所种植的所述植物的根部以雾状喷洒培养液的喷嘴；所述管理单元具备喷雾泵，用于从所述循环槽向所述喷嘴供给培养液；所述喷嘴具有0.3mpa～1mpa的喷雾压力；所述培养液的水具有0.1次/分钟～10次/分钟的循环周转速度。

(2)如上述(1)的实施方式中所述的水耕栽培装置的结构，其中，所述主体可以相对于外部基本上密闭。

(3)如上述(1)或者(2)的实施方式中所述的水耕栽培装置的结构，其中，所述栽培板可以具有植物种植孔，所述种植孔相对于所述栽培板向上呈5度～45度的角度。

发明效果

根据本发明，可以提供一种水耕栽培装置，该装置能够在生长阶段充分发挥节水效果，并且能够使植物尽可能地在抑制有害生物的存在状态下生长，从而不需要在收获后进行清洗。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的水耕栽培装置的立体图。

图2a是表示本发明的实施方式所涉及的栽培单元的侧视图。

图2b是表示本发明的实施方式所涉及的管理单元的侧视图。

图2c是表示本发明的实施方式所涉及的管理单元的后视图。

图2d是表示本发明的实施方式所涉及的栽培单元和管理单元的俯视图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的水耕栽培装置的工作的视图。

具体实施方式

实施方式的说明-1

以下，参照附图对本发明的实施方式(以下，称为实施方式)进行详细说明。在实施方式的整个内容中，对相同的部件标注相同的附图标记。

实施方式的说明-2

(实施方式的结构)

首先，基于图1～图2d对本实施方式所涉及的水耕栽培装置1的结构进行说明。

水耕栽培装置1的整体结构

图1示出了本实施方式所涉及的水耕栽培装置1。如图1所示，水耕栽培装置1具备栽培单元10以及管理单元20。栽培单元10为栽培目标植物的单元，管理单元20为管理栽培单元10的单元。此外，还具备对植物进行照明的照明单元30(参照图2a)。以下，对各单元分别进行说明。

栽培单元10

首先，对栽培单元10进行说明。栽培单元10为栽培目标植物的单元。如图2a所示，栽培单元10具备主体11、栽培板12、循环槽13以及喷嘴14。

主体11

主体11构成为箱状体，用于收纳栽培单元10各部件，为了方便移动，在其底部安装有脚轮11a。主体11构成为，在侧视图中观察时，其正面(前面)侧具有正的倾斜角，栽培板12以具有同样的正的倾斜角的方式配置在其正面。此处，正的倾斜角是指相对于主体11的底边呈逆时针旋转的锐角(例如85度，优选在60度至90度的范围)，是指栽培板12的下边位于主体11的前侧，其上边位于主体11的后侧。

主体11-2

主体11的正面由栽培板12包围，除此以外的面由构成主体11的壁面(在图1以及图2a中，示出了壁面由上面、两侧面、底面以及背面构成的例子)所包围。由此，主体11相对于外部基本上密闭。通过该密闭性，使得植物的叶片部分与根部部分的环境分离，从而能够确保对植物生长有害的生物，例如厌氧菌不会泄露至主体11的外部。此外，能够防止因在主体11的内部以雾状喷洒而雾化的培养液泄漏而导致栽培板12的表面侧的栽培空间成为过湿状态，进而能够避免植物叶部的气孔开放减少而使植物的生长容易变慢的情况。此外，基本上密闭是指，如上所述，其被密闭到能够防止厌氧菌等泄漏到主体11的外部的程度。

栽培板12

作为栽培板12的材料，并无特别限定，但由于聚氨酯、发泡聚苯乙烯等为轻质材料，因此特别优选，也可以在栽培板12的周围设置由铝等所形成的板框。根据植物的生长阶段，栽培板12可以将种入植物的孔数相对较多的临时种植板替换为种入植物的孔数相对较少的固定种植板。植物经过播种、育苗后，在1至2周左右的生长天数中挑选出优良的植株，并移植至临时种植板。在此阶段，需要特别注意培养液和温度管理，以保持最佳的生长环境，当发现生长不良或者异常的苗时进行间苗。然后，当植物生长到相邻的植株的叶片彼此接触的程度时，为了使植物生长到可以收获，将其移植到种植间隔较大的固定种植板上，但茎或者叶柄折断的除外。

栽培板12-2

如前所述，栽培板12被配置成在侧视图中观察时具有正的倾斜角，种植植物的孔朝向斜上方。由此，与上述主体11的密闭性相结合，能够防止存在于栽培板12的内部的例如厌氧菌等的有害生物泄漏到主体11的外部。进一步，为了确保有害生物不会泄漏到主体11的外部，优选栽培板12具有相对于所述栽培板向上呈5度～45度的角度的植物种植孔。

将栽培板12安装于主体11

主体11在其上部(主体11的上端)以及下部(主体11与循环槽13的边界)具有卡止栽培板12的上引导部件111以及下引导部件112。栽培板12被横向插入，并且，其上端由上引导构件111所形成的上凹槽111a，其下端由下引导构件112所形成的下凹槽112a支撑。

循环槽13

循环槽13设置在主体11的下部，贮存用于向植物供给的水或者水与肥料等混合而成的培养液。循环槽13回收由喷嘴14向植物的根部以雾状喷洒的培养液中，除了被植物根部吸收的培养液、因蒸发或蒸腾而损失的培养液外的自喷嘴14喷雾后落下的培养液。回收的培养液通过后述的喷雾泵221被重新泵回喷嘴14。并且，为了从外部补给逐渐减少的水量，虽然此处未图示，但如后所述，自来水供水管225通向循环槽13。优选培养液的水的循环周转速度为0.1次/分钟～10次/分钟。这样，能够抑制水的消耗量，而且能够使所回收的培养液高效地循环周转。此外，关于循环槽13的储水量，例如，当水耕栽培装置1具有实验工厂程度的规模时，则可为30l～100l。

喷嘴14

喷嘴14位于栽培板12的背面侧，设置在从喷雾泵221延伸的支柱141上。贮存于循环槽13中的培养液通过喷雾泵221被泵回，并由喷嘴14以雾状喷洒到种植在栽培板12的植物的根部。图2a中示出了在上下方向上设置了三个喷嘴14的示例，喷嘴14的数量也可以是两个以下或者四个以上，这取决于栽培板12的大小，以及要种植的植物的数量。另外，喷嘴14的支柱141可以为固定型或者伸缩型。另外，当支柱141为固定型的情况时，支柱141可以构成为轨道状，使得喷嘴14能够在支柱141的上下进行移动。优选喷嘴14的喷射角度为30度～180度，喷雾压力为0.3mpa～1mpa。喷雾压力设定为以能够防止有害生物附着于植物的根部，并能够杀死有害生物的卵。

管理单元20

接着，对管理单元20进行说明。管理单元20为管理栽培单元10的单元。图2b以及图2c分别示出了管理单元20的侧视图以及后视图，管理单元20具备主体21、以及从下开始按顺序依次设置在主体21上的水供给部件22、肥料供给部件23、仪表部件24以及控制盘25。

主体21

主体21构成为收纳管理单元20的各部件的箱状体，为了方便移动，在其底部安装有脚轮21a。主体21在侧视图以及后视图中观察时大致呈矩形，正面侧与栽培单元10的主体11的背面相对配置。水供给部件22、肥料供给部件23、仪表部件24及控制盘25从主体21的背面侧进行操作。

水供给部件22

水供给部件22具备喷雾泵221、循环水吸入管222、循环水供给管223、设置于循环水供给管223中途的过滤器224、自来水供水管225及开关自来水供水管225的电动阀226。

喷雾泵221、循环水吸入管222

喷雾泵221为可以在打开和关闭之间切换的开╱关型，其经由吸入管222吸入贮存在栽培单元10的循环槽13中的培养液，并经由循环水供给管223泵回到喷嘴14。喷雾泵221的液体输送速度例如可以为10l╱分钟～100l╱分钟，以确保喷嘴14的喷雾压力。喷雾泵221的数量可以为一个，然而，为了确保与水耕栽培装置1的规模相应的能力，也可以以串联配置第1喷雾泵和第2喷雾泵的方式，设置2个以上的喷雾泵。

循环水供给管223以及过滤器224

过滤器224配置于循环水供给管223的中间，过滤循环槽13中所贮存的培养液。过滤器224用于除去积存于所循环的培养液中的有机物等的杂质，可以优选使用即使混有较大的杂质也可除去的过滤性能优异、耐久性高且故障少的盘式过滤器。此外，由于盘式过滤器是具有凹槽的盘的堆叠，因此杂质能够通过盘上的凹槽过滤，而不会削弱水的流势。

自来水供水管225、电动阀226

本实施方式所涉及的水耕栽培装置1实现了节水效果良好的水耕栽培。因此，水耕栽培装置1设置有自来水供水管225，以及用于开启和关闭自来水供水管225的电动阀226，从而确保运转开始时的初始水量，或者补充运转过程中逐渐减少的水，据此，可用从装置的外部补充最少量的所需用水。尽管此处未示出，但是自来水供水管225具有朝向栽培单元10的循环槽13开口。

肥料供给部件23

肥料供给部件23是为了向水中供给肥料等而设置的，并且在此，除了肥料a和肥料b的两种肥料之外，还示出了可以供给酸、碱和还原剂的示例。即为肥料a、肥料b、酸、碱以及还原剂分别设置了肥料等注入泵231，并且在每个泵下方设置有盛装相应的各溶液的肥料等存储罐232。通过肥料等注入泵231从肥料等存储罐232中抽吸出各种溶液并通过各自的配管(未图示)被供给到循环槽13。

仪表部件24

仪表部件24具备ec/ph计241(电导率╱氢离子指数)以及orp计242(氧化还原电位)。根据ec/ph计241的测定结果，肥料供给部件23的肥料a、肥料b、酸以及碱被供给，并且，根据orp计(氧化还原电位)242的测定结果，肥料供给部件23的还原剂被供给。

控制盘25

在主体21的最上层设置有控制管理单元20的控制盘25。控制盘25上配置有控制部件，以根据需要使喷雾泵221、过滤器224、电动阀226、肥料等注入泵231等工作或停止。

栽培单元10与管理单元20的配置

在水耕栽培装置1运转时，如图1所示，管理单元20被配置为与栽培单元10的背面侧连接。图2d是从上方观察两者连接的状态的俯视图。管理单元20的循环水吸入管222以及循环水供给管223分别与栽培单元10的循环槽13以及支柱141连接。

照明单元30

返回图2a，在栽培单元10的正面侧设置有向植物照射光的照明单元30。照明单元30具备框架31以及水平安装在框架31上的光源32。作为光源32，其种类并无特别限定，可适当使用荧光灯或led等。另外，根据植物的生长阶段，亦可并用发黄光的高压钠灯。此外，提供给植物的光不一定仅限于人工光源，也可以构成为对植物照射自然光(太阳光)。

水耕栽培装置1的工作

在图3中，对本实施方式所涉及的水耕栽培装置1的工作进行了说明。图3主要以水或培养液的流动为中心，示意性地示出了水耕栽培装置1的工作。在运转开始时，通过打开电动阀226将水从自来水供水管225供给到循环槽13。循环槽13中设置有ec传感器131、ph传感器132以及orp传感器133，测量值显示于ec/ph计241以及orp计242。基于这些的测量值，使肥料等注入泵231工作，将必要量的肥料等从肥料等存储罐232经由肥料等供给管134供给到循环槽13。喷雾泵221从循环水吸入管222中抽吸培养液，并经由循环水供给管223以及支柱141泵回到喷嘴14。在通过循环水供给管223的流路中的过滤器224(盘式过滤器)时杂质被除去。由喷嘴14所喷出的培养液以雾状喷洒到植物的根部，未被根部吸收或蒸发的残留的培养液被回收到循环槽13中。

水耕栽培装置1的规格

参照图1至图3说明的上述实施方式示出了实验工厂的一个示例，在大量的生产植物时，可以在本发明的要旨的范围内设置具有各种规格的水耕栽培装置1。因此，上述水耕栽培装置1的各构成部件的规格应理解为可以根据实验工厂、生产工厂等的使用目的、植物的所需产量等进行适当设定。

实施方式的效果

以上，如与实施方式一并具体说明的那样，由于本实施方式的水耕栽培装置1以倾斜的方式设置栽培板12，将培养液以雾状喷洒到种植在栽培板12的植物的根部，因此，能够有效地使所回收的培养液循环周转，并且能够抑制水的消耗量。因此，能够提供一种在干燥地区等的区域中充分发挥节水效果的水耕栽培装置1。另外，还可提供一种水耕栽培装置1，其能够在尽可能抑制有害生物的存在状态下使植物生长，从而使得植物在收获之后无需清洗。

结语

以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。对本领域的技术人员而言显而易见的是，可对上述实施方式作出多种变动或改进。此外，根据权利要求书的记载，有关变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。

例如，在上述实施方式中，设置有一枚栽培板12，但也可以并列设置两枚以上的栽培板12。在此情况下，优选彼此相邻的栽培板12构成为在侧端具有相互重叠的接合部。通过采用该结构，能够避免下述情况，即，以雾状喷洒而雾化的培养液从彼此邻接的栽培板12之间的间隙泄漏而使板的表面侧的栽培空间成为过湿状态，使植物叶部的气孔开放减少，植物的生长容易变慢的情况。

另外，在上述实施方式中，尽管在一个栽培单元10的背面侧配置一个管理单元20，然而，也可以由一个管理单元20管理多个栽培单元10。例如，以一个管理单元20为中心，可以在其两侧设置两个管理单元20。

附图标记说明

1水耕栽培装置

10栽培单元

11主体

12栽培板

13循环槽

131ec传感器

132ph传感器

133orp传感器

134肥料等供给管

14喷嘴

141支柱

20管理单元

21主体

22水供给部件

221喷雾泵

222循环水吸入管

223循环水供给管

224过滤器

225自来水供水管

226电动阀

23肥料等供给部件

231肥料等注入泵

232肥料等存储罐

24仪表部件

241ec/ph计

242orp计

25控制盘