JP7357651B2 - Nutrient extractor and hydroponic cultivation system - Google Patents

Nutrient extractor and hydroponic cultivation system Download PDF

Info

Publication number
JP7357651B2
JP7357651B2 JP2021031273A JP2021031273A JP7357651B2 JP 7357651 B2 JP7357651 B2 JP 7357651B2 JP 2021031273 A JP2021031273 A JP 2021031273A JP 2021031273 A JP2021031273 A JP 2021031273A JP 7357651 B2 JP7357651 B2 JP 7357651B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
suction
nutrient solution
suction nozzle
nozzle
suction machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021031273A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022131980A (en
Inventor
浩 片野
Original Assignee
株式会社日立産機中条エンジニアリング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立産機中条エンジニアリング filed Critical 株式会社日立産機中条エンジニアリング
Priority to JP2021031273A priority Critical patent/JP7357651B2/en
Publication of JP2022131980A publication Critical patent/JP2022131980A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7357651B2 publication Critical patent/JP7357651B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Landscapes

  • Hydroponics (AREA)

Description

本発明は、水耕栽培用トレイ（水耕パネル）等から培養液を吸い出す養液吸出機に関する。 The present invention relates to a nutrient solution suction machine that sucks out a culture solution from a hydroponic cultivation tray (hydroponic panel) or the like.

ここでいう水耕栽培用トレイは、培養液を入れたままコンベヤなどで自動搬送可能な栽培用トレイを指す。そして、水耕栽培の自動化に対応した栽培用トレイであり、移植用トレイならびに定植用トレイを指すものである。 The term "hydroponic cultivation tray" as used herein refers to a cultivation tray that can be automatically conveyed by a conveyor or the like while containing a culture solution. It is a cultivation tray compatible with automation of hydroponic cultivation, and refers to a tray for transplanting and a tray for fixed planting.

野菜栽培の自動化に伴い、最新の野菜工場では自動搬送対応の水耕栽培用トレイを用いて栽培の自動化を図っている。 With the automation of vegetable cultivation, the latest vegetable factories are using hydroponic cultivation trays that can be automatically transported to automate cultivation.

自動搬送対応の水耕栽培用トレイは、重量の軽量化と立体栽培棚の高さを低くするため、薄型形状をしている。トレイに注入する養液量も最適量を一定に注入することが求められる。また、野菜に水分と養分が吸収されるために、収穫までには培養液の入れ替えが必要である。トレイを用いた野菜栽培の自動化ラインにおいては、培養液の注入と吸い出しを自動で行う養液注入機、養液吸出機が不可欠である。 Hydroponic cultivation trays that can be automatically transported have a thin shape to reduce weight and the height of the three-dimensional cultivation shelves. It is also required that the optimum amount of nutrient solution be injected into the tray at a constant rate. Additionally, since water and nutrients are absorbed by vegetables, it is necessary to replace the culture medium before harvesting. In an automated vegetable cultivation line using trays, a nutrient solution injection machine and a nutrient solution suction machine that automatically inject and suck out the culture solution are essential.

なお、栽培トレイの上には苗パネルが載っていて、培養液の注入ならびに吸い出しはその苗パネルに設けた注入穴や吸出穴から行うが、この注入穴や吸出穴から光が入ると光合成により藻が繁殖するため開口穴はできるだけ小さいほうが望ましい。 A seedling panel is placed on top of the cultivation tray, and the culture solution is injected and sucked out through the injection holes and suction holes provided on the seedling panel.When light enters through these injection holes and suction holes, photosynthesis occurs. It is desirable that the opening hole be as small as possible to prevent algae from growing.

なお、自動搬送に対応する水耕栽培用トレイに、培養液を自動で注入する養液注入機ならびに養液吸出機は例をみない。 There is no example of a nutrient solution injection machine or nutrient solution suction machine that automatically injects culture solution into a hydroponic cultivation tray that supports automatic transportation.

自動搬送用ではないが、特許文献１には、水耕液を送給する栽培ベッド上面に栽培パネルを設置し、栽培パネルに培地体を支持させて作物を育成する水耕栽培装置であって、肥料タンクの液肥等を水と混合して水耕液を構成する液タンクを備え、循環ポンプにより水耕液を液タンクから送水管を介して栽培ベッドに供給し、栽培ベッドから配水管により水耕液を液タンクに循環させるようにした水耕栽培装置、が開示されている。（図１参照） Although not for automatic transportation, Patent Document 1 discloses a hydroponic cultivation device in which a cultivation panel is installed on the top surface of a cultivation bed for feeding hydroponic liquid, and a culture medium is supported by the cultivation panel to grow crops. , is equipped with a liquid tank that mixes liquid fertilizer, etc. in the fertilizer tank with water to form a hydroponic liquid, and a circulation pump supplies the hydroponic liquid from the liquid tank to the cultivation bed via a water pipe, and from the cultivation bed to the water pipe. A hydroponic cultivation apparatus is disclosed in which a hydroponic solution is circulated in a liquid tank. (See Figure 1)

特開平４－１４４６２１号公報Japanese Patent Application Publication No. 4-144621

自動搬送対応の水耕栽培用トレイから培養液を吸い出す際には、短時間で培養液を吸い出すとともに、残液量を少なくする必要がある。図９に、下向き吸出ノズル２を用いて栽培用トレイ４から培養液６を吸い出す図を示す。図９（ａ）に示すように、栽培用トレイ４に対して吸出ノズル２の位置が高い場合には、培養液を吸い込む有効断面積が大きく、配管内の負圧が低いため、吸出ノズル２がトレイの底面に吸い付く力は働かないが、トレイ内の残液量が多くなる。他方、栽培用トレイ４に対して吸出ノズル２の位置が低い場合には、図９（ｂ）に示すように、トレイに残る残液量は少なくなるが、吸い込む有効断面積が小さく配管内の負圧が高くなり、吸出ノズル２がトレイの底面に吸い付こうとする。そして、図９（ｃ）に示すように、吸出ノズル２がトレイの底面に吸着すると、吸い出しができなくなる。また、空気を吸い込むと吸い出し能力が低下し、最後には吸い出しができなくなる。また、トレイの底面に吸い付こうとする力とノズルを支持する駆動モータの保持力とが干渉して振動が発生する場合がある。 When sucking out the culture solution from a hydroponic cultivation tray that supports automatic transportation, it is necessary to suck out the culture solution in a short time and to reduce the amount of remaining solution. FIG. 9 shows a diagram in which the culture solution 6 is sucked out from the cultivation tray 4 using the downward suction nozzle 2. As shown in FIG. 9(a), when the position of the suction nozzle 2 is high relative to the cultivation tray 4, the effective cross-sectional area for sucking the culture solution is large and the negative pressure inside the piping is low. The liquid will not stick to the bottom of the tray, but the amount of liquid remaining in the tray will increase. On the other hand, when the position of the suction nozzle 2 is low relative to the cultivation tray 4, as shown in FIG. The negative pressure increases and the suction nozzle 2 tries to stick to the bottom surface of the tray. Then, as shown in FIG. 9(c), when the suction nozzle 2 is attracted to the bottom surface of the tray, suction cannot be performed. Also, when air is sucked in, the suction ability decreases, and eventually the suction becomes impossible. In addition, vibration may occur due to interference between the force of the nozzle to stick to the bottom surface of the tray and the holding force of the drive motor that supports the nozzle.

本発明は、水耕栽培用トレイから迅速かつ安定した培養液の吸い出しを行う、自動化ラインに対応した養液吸出機を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nutrient solution suction machine compatible with an automated line that quickly and stably sucks out a culture solution from a hydroponic cultivation tray.

上記課題を解決するための、本発明の「養液吸出機」の一例を挙げるならば、
吸出ノズルを待機位置から吸出位置へ移動させ、前記吸出ノズルを用いて栽培用トレイから培養液を吸い出す養液吸出機であって、前記吸出ノズルは、先端に１つまたは複数の突起を備え、前記突起によりトレイ底面と吸出ノズルの先端との間隔を一定に保持することを特徴とする。 An example of the "nutrient solution suction machine" of the present invention for solving the above problems is as follows.
A nutrient solution suction machine that moves a suction nozzle from a standby position to a suction position and sucks out a culture solution from a cultivation tray using the suction nozzle, the suction nozzle having one or more protrusions at its tip, It is characterized in that the distance between the bottom surface of the tray and the tip of the suction nozzle is maintained constant by the protrusion.

本発明によれば、水耕栽培用トレイから迅速かつ安定した培養液の吸い出しを行う、自動化ラインに対応した養液吸出機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nutrient solution suction machine compatible with an automated line that quickly and stably sucks out a culture solution from a hydroponic culture tray.

上記した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the description of the embodiments below.

実施例の養液吸出機をコンベヤに取り付けた状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where the nutrient solution suction machine of an example was attached to a conveyor. 実施例の養液吸出機を示す正面図、側面図および上面図である。It is a front view, a side view, and a top view which show the nutrient solution suction machine of an Example. 実施例の養液吸出機の吸出ノズルユニットを示す正面図および上面図である。It is a front view and a top view which show the suction nozzle unit of the nutrient solution suction machine of an Example. 実施例の養液吸出機の吸出ノズルを示す正面図、側面図、底面図、および正面断面図である。They are a front view, a side view, a bottom view, and a front sectional view showing a suction nozzle of a nutrient solution suction machine of an example. 実施例の養液吸出機の吸出ノズルユニットの各位置を示す図である。It is a figure which shows each position of the suction nozzle unit of the nutrient solution suction machine of an Example. 実施例の養液吸出機の吸出ポンプユニットの正面図、側面図および上面図である。It is a front view, a side view, and a top view of the suction pump unit of the nutrient solution suction machine of an Example. 実施例の養液吸出機の、電気系のブロック構成図である。It is a block diagram of the electric system of the nutrient solution suction machine of the example. 実施例の養液吸出機を用いた水耕栽培システムを説明する図である。It is a figure explaining the hydroponic culture system using the nutrient solution suction machine of an example. 本発明の課題を説明する図である。It is a figure explaining the subject of this invention.

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし主旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
以下に説明する発明の構成において、同一または類似する構成または機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention should not be construed as being limited to the contents described in the Examples shown below. Those skilled in the art will readily understand that the specific configuration can be changed without departing from the spirit or gist of the present invention.
In the configuration of the invention described below, the same or similar configurations or functions are denoted by the same reference numerals, and overlapping explanations may be omitted.

図１に、本発明の実施例の養液吸出機を、水耕栽培用トレイを上部に有するコンベヤに取り付けた斜視図を示す。図において、水耕栽培用トレイ２００を搬送するコンベヤ４００の側部に、養液吸出機１００が取り付けられている。また、図２に、養液吸出機を示し、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は上面図である。 FIG. 1 shows a perspective view of a nutrient solution suction machine according to an embodiment of the present invention attached to a conveyor having a hydroponic culture tray on the top. In the figure, a nutrient solution suction machine 100 is attached to the side of a conveyor 400 that conveys a hydroponic cultivation tray 200. Moreover, FIG. 2 shows a nutrient solution suction machine, with FIG. 2(a) being a front view, FIG. 2(b) being a side view, and FIG. 2(c) being a top view.

養液吸出機１００は、吸出ノズルを有する吸出ノズルユニット１０と、吸出ノズルを通して培養液を吸い出すポンプユニット３０と、吸出ノズルユニットおよびポンプユニットを制御する制御ユニット４０から構成されている。 The nutrient solution suction machine 100 includes a suction nozzle unit 10 having a suction nozzle, a pump unit 30 that sucks out the culture solution through the suction nozzle, and a control unit 40 that controls the suction nozzle unit and the pump unit.

図３に、本実施例の吸出ノズルユニットを示し、図３（ａ）はその正面図を、図３（ｂ）は上面図を示す。吸出ノズルユニット１０は、先端を略９０度折り曲げた吸出ノズル１２と、吸出ノズル１２を初期位置と吸出位置とに駆動する駆動モータ２６と、電気信号を伝達する防水中継コネクタ２８を備えている。図に示すように、吸出ノズル１２は、略垂直な初期位置から、先端部を栽培パネル２１０の注入穴２１２から栽培用トレイ２００に入れた吸出位置へ、駆動モータ２６により駆動される。駆動モータ２６は、初期位置と吸出位置との間の途中の位置で停止可能な、例えばステッピングモータで構成される。 FIG. 3 shows the suction nozzle unit of this embodiment, with FIG. 3(a) showing its front view and FIG. 3(b) showing its top view. The suction nozzle unit 10 includes a suction nozzle 12 whose tip is bent approximately 90 degrees, a drive motor 26 that drives the suction nozzle 12 between the initial position and the suction position, and a waterproof relay connector 28 that transmits electrical signals. As shown in the figure, the suction nozzle 12 is driven by the drive motor 26 from a substantially vertical initial position to a suction position in which the tip is inserted into the cultivation tray 200 through the injection hole 212 of the cultivation panel 210. The drive motor 26 is composed of, for example, a stepping motor that can be stopped at a position halfway between the initial position and the suction position.

吸出ノズルユニット１０の吸出動作は、次の通りである。
起動指令が入力されると、吸出ノズル１２を回転移動させて、栽培パネル２１０の吸出穴２１２に挿入し、トレイ底面高さ位置で停止する。
吸出ポンプを起動させて、培養液２２０を吸い出す。
液面センサーが水位を検知したら、制御装置が動作し、吸い出しを停止する。
吸出ノズル１２を排水位置まで上昇させ、吸出ノズル内の培養液が排出されるまで、停止する。
初期位置まで吸出ノズルを戻して、動作を終了する。 The suction operation of the suction nozzle unit 10 is as follows.
When the activation command is input, the suction nozzle 12 is rotated, inserted into the suction hole 212 of the cultivation panel 210, and stopped at the tray bottom height position.
The suction pump is activated to suck out the culture solution 220.
When the liquid level sensor detects the water level, the control device operates and stops suction.
The suction nozzle 12 is raised to the draining position and stopped until the culture solution inside the suction nozzle is discharged.
Return the suction nozzle to the initial position to complete the operation.

図４に、本実施例の吸出ノズルの先端部の拡大図を示す。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）はその底面図、図４（ｃ）は正面図、図４（ｄ）は正面断面図である。吸出ノズル１２は、パイプ（配管）の先端部を略９０度折り曲げて形成する。吸出ノズル１２の先端に密着防止用の突起１４が設けてあり、トレイの底面とノズル先端との距離を一定に維持する。密着防止用の突起１４は１個若しくは複数個設ける。密着防止用の突起１４を設けることにより、ポンプ吸引によりノズルがトレイ底面に引き寄せられて密着することを防止し、吸引面積を一定に保ち、吸出効率を低下させないようにしている。吸出動作では最終的にノズルからエアーを吸うようになり、吸出効率が極端に低下する。トレイ底面とノズルとの間隔を大きくすると残水量が増し、小さくすると吸出効率が低下して時間がかかる。ポンプ能力に適した隙間に相当する突起をあらかじめのノズル先端に設けることで、トレイ底面との距離を容易に維持できる。そして、振動を低減し安定した吸い出しを行うことができる。 FIG. 4 shows an enlarged view of the tip of the suction nozzle of this example. 4(a) is a side view, FIG. 4(b) is a bottom view, FIG. 4(c) is a front view, and FIG. 4(d) is a front sectional view. The suction nozzle 12 is formed by bending the tip of a pipe (piping) approximately 90 degrees. A protrusion 14 for preventing adhesion is provided at the tip of the suction nozzle 12 to maintain a constant distance between the bottom of the tray and the nozzle tip. One or more protrusions 14 for preventing close contact are provided. By providing the protrusion 14 for preventing close contact, the nozzle is prevented from being attracted to the bottom surface of the tray by pump suction and comes into close contact with the bottom surface of the tray, the suction area is kept constant, and the suction efficiency is not reduced. In the suction operation, air is eventually sucked through the nozzle, and the suction efficiency is extremely reduced. If the distance between the bottom of the tray and the nozzle is increased, the amount of remaining water will increase, and if it is decreased, the suction efficiency will decrease and it will take time. By providing a protrusion corresponding to a gap suitable for the pump capacity at the tip of the nozzle in advance, the distance from the bottom of the tray can be easily maintained. Then, vibration can be reduced and stable suction can be performed.

吸出ノズル１２は、ノズル先端のパイプ径を拡大してパイプ断面積を増やす。すなわち、図に示すように、パイプの径φＤ１に対してノズル先端の径φＤ２を大きくする。一方で、トレイ底面とノズル先端の間隔を小さくしてトレイの残水量を減らすように調整する。これにより、吸引面積を確保しつつ残水量を少なくできる。 The suction nozzle 12 increases the pipe diameter at the nozzle tip to increase the pipe cross-sectional area. That is, as shown in the figure, the diameter φD2 of the nozzle tip is made larger than the diameter φD1 of the pipe. On the other hand, adjust the distance between the bottom of the tray and the nozzle tip to reduce the amount of water remaining in the tray. This makes it possible to reduce the amount of remaining water while ensuring the suction area.

吸出ノズル１２の材料は、弱アルカリ性の養液に浸食されることがなく、安価な塩化ビニル製のパイプが好ましい。吸出ノズル１２は、φ２ｍｍの小径の液面検出センサー１８をポリエチレン収縮チューブ２２で固定し、ノズル外径を最小に仕上げている。これにより、栽培パネル２１０の注入穴２１２の径を小さく抑えることができる。注入穴２１２を小さくすることにより、栽培用トレイ２００内に光が入ることによる、藻の繁殖を抑えることができる。 The suction nozzle 12 is preferably made of a pipe made of vinyl chloride, which is inexpensive and will not be eroded by the slightly alkaline nutrient solution. The suction nozzle 12 has a liquid level detection sensor 18 with a small diameter of φ2 mm fixed with a polyethylene shrink tube 22 to minimize the nozzle outer diameter. Thereby, the diameter of the injection hole 212 of the cultivation panel 210 can be kept small. By making the injection hole 212 small, it is possible to suppress the growth of algae due to light entering the cultivation tray 200.

吸出ノズル１２を用いて吸い出す場合、吸出ポンプを停止した後にノズル内に溜まった培養液が排出される。そのため、ノズル上昇時に液だれが発生する恐れがある。吸出終了後に吸出ノズル１２を上昇端まで戻す過程で一旦停止させて、積極的に排水を行う制御を行う。排水停止位置は、吸出ノズルの先端部が栽培パネルの穴に近い位置とし、栽培パネルの上面には滴下しないようにする。 When sucking out using the suction nozzle 12, the culture solution accumulated in the nozzle is discharged after the suction pump is stopped. Therefore, there is a risk that dripping may occur when the nozzle rises. After the suction is completed, the suction nozzle 12 is temporarily stopped in the process of returning to the rising end, and control is performed to actively drain water. The drainage stop position is such that the tip of the suction nozzle is close to the hole in the cultivation panel so that it does not drip onto the top surface of the cultivation panel.

さらに、図に示すように、滴を受ける滴ポケット２４をノズルに設け、栽培パネル２１０への養液滴下を防止する。滴ポケット２４は、樹脂収縮チューブ２２で形成すればよい。 Furthermore, as shown in the figure, a drop pocket 24 for receiving drops is provided in the nozzle to prevent the nutrient solution from dripping onto the cultivation panel 210. Drop pocket 24 may be formed from resin shrink tube 22.

図５に、吸出ノズルユニットの各位置の状態を示す。
図５（ａ）の吸出位置では、吸出ノズル１２を栽培用トレイ２００に入れて、培養液をトレイから吸い出す。
図５（ｂ）の排水位置では、吸出ノズル１２を水面よりも高い排水位置で停止させて、ノズル内部の培養液を排水する。すなわち、吸出終了後に吸出ノズル１２を上昇させ戻す過程で一旦停止させて、ノズル先端から排水を行う。
図５（ｃ）の中間位置（注入位置と初期位置との間の位置）では、吸出ノズル１２の先端に少量の滴２３がつく。
図５（ｄ）の、吸出ノズル１２が垂直となる初期位置では、吸出ノズル先端の滴は傾斜したノズルを伝わって滴ポケット２４に入るため、吸出ノズルユニットを汚すことがない。 FIG. 5 shows the state of each position of the suction nozzle unit.
At the suction position shown in FIG. 5(a), the suction nozzle 12 is placed in the cultivation tray 200, and the culture solution is sucked out from the tray.
In the draining position shown in FIG. 5(b), the suction nozzle 12 is stopped at a draining position higher than the water surface, and the culture solution inside the nozzle is drained. That is, after the suction is completed, the suction nozzle 12 is raised and returned, and the suction nozzle 12 is temporarily stopped to drain water from the tip of the nozzle.
At the intermediate position in FIG. 5(c) (the position between the injection position and the initial position), a small amount of droplet 23 is deposited on the tip of the suction nozzle 12.
In the initial position where the suction nozzle 12 is vertical as shown in FIG. 5(d), the droplet at the tip of the suction nozzle passes through the inclined nozzle and enters the droplet pocket 24, so that the suction nozzle unit is not contaminated.

図６に、本実施例の養液吸出機の吸出ポンプユニットを示す。図６（ａ）はカバーをとった正面図、図６（ｂ）はカバーをとった左側面図、図６（ｃ）は右側面図、図６（ｄ）は上面図である。図に示すように、本実施例のポンプユニット３０は、第１のポンプ３２および第２のポンプ３４とポンプを２台備え、並列運転を可能としている。 FIG. 6 shows a suction pump unit of the nutrient solution suction machine of this embodiment. 6(a) is a front view with the cover removed, FIG. 6(b) is a left side view with the cover removed, FIG. 6(c) is a right side view, and FIG. 6(d) is a top view. As shown in the figure, the pump unit 30 of this embodiment includes two pumps, a first pump 32 and a second pump 34, and is capable of parallel operation.

自動化ラインにおける養液注入機や養液吸出機はラインタクト内で短時間に注入ならびに吸い出しを行う必要があるだけでなく、多くの工程が連動しているため故障によりラインを停止させないようにする必要がある。 Nutrient solution injectors and nutrient solution suction machines in automated lines not only need to perform injection and suction in a short time within the line tact, but also because many processes are linked together, so it is necessary to prevent the line from stopping due to failure. There is a need.

この対応として、安価なポンプ２台を並列運転することで必要とする流量を確保する。そして、ポンプ２台運転時と１台運転時での液面センサーが動作するまでの時間差が生じることに着目し、液面センサーの動作時間によりポンプ１台故障を判別して警報表示する。また、ポンプ１台運転で液面センサーが動作してから適正液量となるまでのポンプ動作時間をあらかじめ設定しておき、ポンプ動作停止タイミングを自動切換えすることにより、ポンプが１台故障しても安定して稼働を継続できるようにする。このことにより、ポンプ１台が故障しても自動化ラインを停止させることなく、自動化ラインが稼働していない時間に計画的にポンプ交換のメンテナンス作業を実施できる。 In response to this, two inexpensive pumps are operated in parallel to ensure the required flow rate. Focusing on the fact that there is a time difference between when two pumps are in operation and when one pump is in operation until the liquid level sensor operates, a failure of one pump is determined based on the operating time of the liquid level sensor and an alarm is displayed. In addition, by setting in advance the pump operation time from when the liquid level sensor operates until the appropriate liquid level is reached when one pump is operated, and automatically switching the pump operation stop timing, it is possible to prevent one pump from malfunctioning. also ensure stable and continuous operation. As a result, even if one pump breaks down, the automated line does not have to be stopped, and maintenance work such as pump replacement can be carried out in a planned manner during times when the automated line is not in operation.

図７に、本実施例の養液吸出機の電気系のブロック構成図を示す。
制御ユニット４０内には、制御装置４２を備え、制御装置４２にはタイマ４４を備えている。吸出ノズル１２に設けた液面センサー１８から、栽培用トレイ２００内の液面の検出信号が制御装置４２に入力される。制御装置４２は、ポンプユニット３０の第１のポンプ３２および第２のポンプ３４の運転を制御する。また、制御装置４２は、吸出ノズルユニット１０の駆動モータ２６を制御して、注入ノズルユニット１０の停止位置を変更する。操作部４６は、必要な操作指令を入力する。 FIG. 7 shows a block diagram of the electrical system of the nutrient solution suction machine of this embodiment.
The control unit 40 includes a control device 42, and the control device 42 includes a timer 44. A detection signal of the liquid level in the cultivation tray 200 is input to the control device 42 from the liquid level sensor 18 provided in the suction nozzle 12 . The control device 42 controls the operation of the first pump 32 and the second pump 34 of the pump unit 30. Further, the control device 42 controls the drive motor 26 of the suction nozzle unit 10 to change the stop position of the injection nozzle unit 10. The operation unit 46 inputs necessary operation commands.

養液吸出機において吸出終了タイミングは、エアーを吸い込み始めたタイミングでは残水量がまだ多いため、エアーを吸いつつさらに吸い込み動作を継続する必要がある。養液の吸い出しが進んでトレイ内の液量が減少すると、液が吸出ノズルに集まりにくくなる。このことは培養液トレイの底にわずかに傾斜を設けていても解消されない。また、トレイ内の液量が少ない状態で吸い上げ能力の高いポンプで吸い出そうとすると、ノズル周囲に液が集合して満たされるスピードを超えるためエアーを吸う状態が発生する。エアーを吸う状態のトレイ内の水位では吸い出しが十分ではなく、ポンプを停止すると水位が均等になるがノズル周囲の水位はかえって停止前より高くなる。また、エアーを吸い込むとノズル内に吸い上げられた養液が逆流して排出されるため、ノズル吸い込み口周囲の水面に波立ちが発生し、水位が上下変動する。 In the nutrient solution suction machine, when the suction ends, there is still a large amount of water remaining at the time when air is started to be sucked, so it is necessary to continue the suction operation while sucking air. As the suction of the nutrient solution progresses and the amount of liquid in the tray decreases, it becomes difficult for the liquid to collect at the suction nozzle. This problem cannot be solved even if the bottom of the culture solution tray is slightly sloped. Furthermore, if the amount of liquid in the tray is small and a pump with high suction capacity is used to suck out the liquid, the liquid will gather around the nozzle and exceed the speed at which the tray is filled, resulting in a situation where air is sucked. The water level in the tray while air is being sucked out is not sufficient for suction, and although the water level becomes even when the pump is stopped, the water level around the nozzle is actually higher than before it was stopped. Additionally, when air is sucked in, the nutrient solution sucked into the nozzle flows back and is discharged, causing ripples on the water surface around the nozzle suction port, causing the water level to fluctuate up and down.

なお、エアーを吸う現象が間欠的に発生した場合では吸出効率が低下しつつも吸い出させているため、ポンプの動作を継続することでさらに残水量は減らすことができる。しかし、吸出効率の低下に伴い単位時間当たりの吸出量が大幅に少なくなるため、適当なタイミングで吸い出しを中止する必要がある。このタイミングを安定して実行するための制御が必要である。つまり、エアーを吸い込む状態では液面が上下するため、液面センサーの動作でポンプを停止させる制御では停止タイミングが安定しないという問題がある。 Note that when the phenomenon of air sucking occurs intermittently, the amount of remaining water can be further reduced by continuing the operation of the pump, since the air is sucked out even though the suction efficiency decreases. However, as the suction efficiency decreases, the amount of suction per unit time decreases significantly, so it is necessary to stop the suction at an appropriate timing. Control is required to stably execute this timing. In other words, since the liquid level rises and falls when air is being sucked in, there is a problem in that the stop timing is not stable when controlling the pump to stop based on the operation of the liquid level sensor.

本実施例の養液吸出機では、液面センサーの取付位置をエアーが混入しない位置とし、液面センサーが動作してからあらかじめ設定しておいたポンプ停止までの時間を加算したタイミングでポンプを停止させる制御とすることで、停止タイミングを安定させる。また、この制御にすることで、トレイ内の液量に左右されずに最適なポンプ停止タイミングとすることが可能となる。停止タイミングの調整は、制御装置４２内のタイマ４４により行う。 In the nutrient solution suction machine of this example, the liquid level sensor is installed in a position where air does not get mixed in, and the pump is started at a timing that adds up the preset time from when the liquid level sensor operates until the pump stops. By controlling to stop, the stop timing is stabilized. Moreover, by using this control, it becomes possible to set the optimum pump stop timing without being influenced by the amount of liquid in the tray. The stop timing is adjusted by a timer 44 within the control device 42.

本実施例の養液吸出機は、吸出ノズル１２を前後上下など２軸以上に動作させる複雑な構造ではなく、回転方向の一軸だけで吸出ノズルの上下を行う単純な構造のノズル駆動ユニットとする。そして、コンベヤからの幅方向の出張り寸法を抑えたレイアウトとすることで、コンパクト化と低価格化を図った養液吸出機となる。 The nutrient solution suction machine of this embodiment does not have a complicated structure in which the suction nozzle 12 is moved in two or more axes such as back and forth and up and down, but is a nozzle drive unit with a simple structure that moves the suction nozzle up and down with only one axis in the rotational direction. . By adopting a layout that suppresses the widthwise protrusion from the conveyor, the nutrient solution suction machine becomes more compact and less expensive.

本実施例の養液吸出機は、トレイ内に培養液がない場合には吸出動作を行わない。また、吸出ノズルが下降したときに液面センサー１８が培養液を検知ない場合は、吸出動作を行わないで完了させ、ポンプの空運転を防止するとともに、無駄時間を防止する。 The nutrient solution suction machine of this embodiment does not perform a suction operation when there is no culture solution in the tray. Further, if the liquid level sensor 18 does not detect the culture solution when the suction nozzle is lowered, the suction operation is completed without performing the suction operation, thereby preventing idle operation of the pump and wasting time.

図８に、本実施例の養液吸出機を用いた水耕栽培システムの一例を示す。図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は上面図である。コンベヤ４００上には、コンベヤで搬送される栽培用トレイ２００を有し、コンベヤ４００の側部に、本実施例の養液吸出機１００と、養液注入機３００が向かい合うように取り付けられている。なお、図示していないが、コンベヤ４００は左右に続いており、コンベヤ４００の先には多数の栽培用トレイを置く栽培棚を備えている。 FIG. 8 shows an example of a hydroponic cultivation system using the nutrient solution suction machine of this embodiment. FIG. 8(a) is a front view, FIG. 8(b) is a side view, and FIG. 8(c) is a top view. On the conveyor 400, there is a cultivation tray 200 conveyed by the conveyor, and on the side of the conveyor 400, the nutrient solution suction machine 100 of this embodiment and the nutrient solution injector 300 are attached so as to face each other. . Although not shown, the conveyor 400 continues from side to side, and the tip of the conveyor 400 is equipped with a cultivation shelf on which a large number of cultivation trays are placed.

水耕栽培システムにおいて、移植時には養液注入機で栽培トレイに培養液を注入し、入れ替え時には溶液注入機および養液吸出機を用いて培養液の入れ替えを行い、収穫時には養液吸出機を用いて培養液の吸い出しを行う。 In a hydroponic cultivation system, when transplanting, the culture solution is injected into the cultivation tray using a nutrient solution injector, when replacing the culture solution, the culture solution is replaced using a solution injector and a nutrient solution suction machine, and when harvesting, a nutrient solution suction machine is used. Aspirate the culture solution.

１０…吸出ノズルユニット
１２…吸出ノズル
１４…突起
１８…液面センサー
２２…収縮チューブ
２３…滴
２４…滴ポケット
２６…駆動モータ
２８…防水中継コネクタ
３０…ポンプユニット
３２…第１のポンプ
３４…第２のポンプ
４０…制御ユニット
４２…制御装置
４４…タイマ
４６…操作部
１００…養液吸出機
２００…栽培用トレイ
２１０…栽培パネル
２１２…注入穴
２２０…培養液
３００…養液注入機
４００…コンベヤ 10...Suction nozzle unit 12...Suction nozzle 14...Protrusion 18...Liquid level sensor 22...Shrink tube 23...Drop 24...Drop pocket 26...Drive motor 28...Waterproof relay connector 30...Pump unit 32...First pump 34...First pump No. 2 pump 40...Control unit 42...Control device 44...Timer 46...Operation unit 100...Nutritional solution suction machine 200...Cultivation tray 210...Cultivation panel 212...Injection hole 220...Culture solution 300...Nutritional solution injector 400...Conveyor

Claims (13)

吸出ノズルを待機位置から吸出位置へ移動させ、前記吸出ノズルを用いて栽培用トレイから培養液を吸い出す養液吸出機であって、
前記吸出ノズルは、先端に１つまたは複数の突起を備え、前記突起によりトレイ底面と吸出ノズルの先端との間隔を一定に保持することを特徴とする養液吸出機。 A nutrient solution suction machine that moves a suction nozzle from a standby position to a suction position and sucks out a culture solution from a cultivation tray using the suction nozzle,
The suction nozzle has one or more protrusions at its tip, and the protrusions maintain a constant distance between the bottom surface of the tray and the tip of the suction nozzle. 請求項１に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、先端部の径を、ノズルの配管部よりも大きくしたことを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 1,
The suction nozzle is characterized in that the diameter of the tip thereof is larger than that of the piping portion of the nozzle. 請求項１に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、吸出ノズルを待機位置に移動したときに配管内の培養液による滴をためる滴ポケットを有することを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 1,
A nutrient solution suction machine characterized in that the suction nozzle has a droplet pocket that collects droplets of the culture solution in the piping when the suction nozzle is moved to a standby position. 請求項３に記載の養液吸出機において、
前記滴ポケットは、樹脂収縮チューブで形成したことを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 3,
The nutrient solution suction machine is characterized in that the droplet pocket is formed of a resin shrink tube. 請求項１に記載の養液注入機において、
前記吸出ノズルは、ノズルの先端部に液面センサーを備え、前記液面センサーを樹脂収縮チューブで取り付けたことを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution injection machine according to claim 1,
The suction nozzle is equipped with a liquid level sensor at the tip of the nozzle, and the liquid level sensor is attached with a resin shrink tube. 請求項１に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、配管の先頭部を略９０度折り曲げた形状であることを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 1,
The nutrient solution suction machine is characterized in that the suction nozzle has a shape in which the leading end of the pipe is bent approximately 90 degrees. 請求項１に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、配管の先頭部を略９０度折り曲げた形状で、駆動モータにより待機位置と吸出位置とを移動するものであり、吸出位置から待機位置へ移動する途中において一時停止し、吸出ノズル内の残液を排水することを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 1,
The suction nozzle has a shape in which the leading end of the pipe is bent approximately 90 degrees, and is moved between a standby position and a suction position by a drive motor, and temporarily stops while moving from the suction position to the standby position, and the suction nozzle A nutrient solution suction machine characterized by draining the remaining liquid inside. 培養液を吸出ノズルを用いて水耕栽培用トレイから吸い出す養液吸出機であって、
配管の先頭部を略９０度折り曲げた、液面センサーを備える吸出ノズルと、前記吸出ノズルを上下方向に１軸で回転可能で複数位置に位置決め停止可能な駆動機構と、を備える吸出ノズルユニットと、
ポンプを収納したポンプユニットと、
前記各ユニットの制御を行う制御ユニットと、
を備える養液吸出機。 A nutrient solution suction machine that sucks out a culture solution from a hydroponic cultivation tray using a suction nozzle,
A suction nozzle unit comprising a suction nozzle with a liquid level sensor, the leading end of the piping being bent approximately 90 degrees, and a drive mechanism capable of rotating the suction nozzle vertically on one axis and positioning and stopping the suction nozzle at multiple positions. ,
A pump unit that houses the pump,
a control unit that controls each of the units;
A nutrient solution suction machine equipped with 請求項８に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、先端に１つまたは複数の突起を備え、前記突起によりトレイ底面と吸出ノズルの先端との間隔を一定に保持することを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 8,
The suction nozzle has one or more protrusions at its tip, and the protrusions maintain a constant distance between the bottom surface of the tray and the tip of the suction nozzle. 請求項８に記載の養液吸出機において、
前記ポンプユニットは、ポンプを複数台並列運転するものであり、
前記制御ユニットは、前記液面センサーの動作時間によりポンプの故障を判別することを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 8,
The pump unit operates multiple pumps in parallel,
The nutrient solution suction machine is characterized in that the control unit determines a failure of the pump based on the operation time of the liquid level sensor. 請求項８に記載の養液吸出機において、
前記制御ユニットは、液面センサーが動作してからあらかじめ設定した時間を加算したタイミングでポンプを停止させることを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 8,
The nutrient solution suction machine is characterized in that the control unit stops the pump at a timing equal to a preset time after the liquid level sensor operates. 請求項８に記載の養液吸出機において、
前記吸出ノズルは、駆動モータにより、待機位置と吸出位置とを移動するものであり、吸出位置から待機位置へ移動する途中において、一時停止し、吸出ノズル内の残液を排水することを特徴とする養液吸出機。 In the nutrient solution suction machine according to claim 8,
The suction nozzle is moved between a standby position and a suction position by a drive motor, and on the way from the suction position to the standby position, the suction nozzle is temporarily stopped and the remaining liquid in the suction nozzle is drained. Nutrient solution suction machine. 水耕栽培用トレイと、
前記水耕栽培用トレイを搬送するコンベヤと、
請求項１～１２の何れか１項に記載の養液吸出機と、
を備える水耕栽培システム。 Hydroponic cultivation tray,
a conveyor that conveys the hydroponic cultivation tray;
The nutrient solution suction machine according to any one of claims 1 to 12,
A hydroponic cultivation system equipped with
JP2021031273A 2021-02-26 2021-02-26 Nutrient extractor and hydroponic cultivation system Active JP7357651B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021031273A JP7357651B2 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Nutrient extractor and hydroponic cultivation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021031273A JP7357651B2 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Nutrient extractor and hydroponic cultivation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022131980A JP2022131980A (en) 2022-09-07
JP7357651B2 true JP7357651B2 (en) 2023-10-06

Family

ID=83152982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021031273A Active JP7357651B2 (en) 2021-02-26 2021-02-26 Nutrient extractor and hydroponic cultivation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7357651B2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000217727A (en) 1999-02-03 2000-08-08 Chofu Seisakusho Co Ltd Circulation mouthpiece with bathtub washing function
JP2001061360A (en) 1999-08-30 2001-03-13 M Shiki Suiko Kenkyusho:Kk Hydroponic arrangement
JP2007278684A (en) 2006-03-16 2007-10-25 Rinnai Corp Drainage discharging device
JP2008223465A (en) 2007-02-15 2008-09-25 Kumamoto Univ Deposit removal equipment
JP2012060927A (en) 2010-09-16 2012-03-29 Anlet Co Ltd Hydroponic apparatus
JP2020010645A (en) 2018-07-19 2020-01-23 藤澤建機株式会社 Cultivation method, cultivation facility, and cultivation device
JP2020141649A (en) 2019-03-08 2020-09-10 総司 鈴木 Siphon type underwater cleaning device
JP2022023725A (en) 2020-07-27 2022-02-08 藤澤建機株式会社 Cultivation equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4896198U (en) * 1972-02-25 1973-11-15
JPH04144621A (en) * 1990-10-05 1992-05-19 Yanmar Agricult Equip Co Ltd Apparatus for water culture
JPH06230014A (en) * 1993-02-02 1994-08-19 Olympus Optical Co Ltd Automatic analysis device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000217727A (en) 1999-02-03 2000-08-08 Chofu Seisakusho Co Ltd Circulation mouthpiece with bathtub washing function
JP2001061360A (en) 1999-08-30 2001-03-13 M Shiki Suiko Kenkyusho:Kk Hydroponic arrangement
JP2007278684A (en) 2006-03-16 2007-10-25 Rinnai Corp Drainage discharging device
JP2008223465A (en) 2007-02-15 2008-09-25 Kumamoto Univ Deposit removal equipment
JP2012060927A (en) 2010-09-16 2012-03-29 Anlet Co Ltd Hydroponic apparatus
JP2020010645A (en) 2018-07-19 2020-01-23 藤澤建機株式会社 Cultivation method, cultivation facility, and cultivation device
JP2020141649A (en) 2019-03-08 2020-09-10 総司 鈴木 Siphon type underwater cleaning device
JP2022023725A (en) 2020-07-27 2022-02-08 藤澤建機株式会社 Cultivation equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022131980A (en) 2022-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150282437A1 (en) Plant cultivation apparatus
JPH09285230A (en) Hydroponic apparatus
WO2010097562A1 (en) Apparatus for growing plants
EP2856859A1 (en) Wall Module System, a Method of cultivating plants, and Use of a wall module system for cultivating plants
CA2812144A1 (en) A watering and drainage arrangement for a multi-layer horticultural structure
JP7357651B2 (en) Nutrient extractor and hydroponic cultivation system
US11974529B2 (en) Cultivation equipment
WO2013018460A1 (en) Watering device for plant culturing device
CN106572641A (en) Hydroponic tray and hydroponic system
KR101605608B1 (en) Bean sprouts culturing apparatus
JPH0990643A (en) Substrate treating device
JP2014036580A (en) Plant processing apparatus and plant cultivation apparatus
JP7495367B2 (en) Nutrient injection machine and hydroponic cultivation system
US6053220A (en) Volume-based auto seed-dispensing apparatus
WO2014061200A1 (en) Cultivation container and cultivation system
FR2926003B1 (en) DEVICE FOR VEGETABLE CULTURE COMPRISING A SUBSTRATE BIN AND A WATER RESERVE FOR GRAVITY WATERING
KR100506499B1 (en) Cultivation system for potted plants and ciltivation method thereby
WO2021154069A1 (en) System for cultivation of plants in receptacles with a supply hub and trolleys supporting the receptacles
EP3986117B1 (en) System for cultivating plants and operation method thereof
JP7153098B2 (en) Hydroponic cultivation device with low water level adjustment mechanism
JPH0391423A (en) Culturing equipment of transferable vertical cylinder type and nutritive solution-feeding device used therefor
KR100517656B1 (en) Constant Level Water Storage Apparatus for Water Jet Loom
CN220755779U (en) Composite seed incubator
CN115279175B (en) Rapid fill and drain valve assembly and associated system
CN212184358U (en) Seedling culture production line capable of supplying liquid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230907

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230919

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230926

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7357651

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150