(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培槽と、前記栽培槽から排水する水を揚水する揚水ポンプと、前記栽培槽に前記揚水した水を散水する散水器と、前記揚水ポンプに給電する発電用ソーラーパネルとからなる栽培装置において、前記栽培槽の上面より上方に設け予め決めた貯水する水量の上限と下限を有する貯水タンクと、前記貯水タンクの水量を検知する検知手段と、前記揚水ポンプの駆動を制御する制御装置を備え、前記の検知手段から得た前記下限情報によって前記揚水ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限情報によって前記揚水ポンプを停止し続け、貯水タンクは散水器に排水し続け、前記排水は貯水タンクが空になるまで続行され、前記揚水ポンプの駆動と停止とによって前記栽培槽への散水が制御されることを特徴とする栽培装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記貯水タンクの水量によって変位する作動体と、前記作動体に応じてオン、オフするスイッチ手段を有し、前記作動体が前記下限に変位した時は前記スイッチ手段がオン情報を発する位置に維持し続け、前記作動体が前記上限に変位した時は前記スイッチ手段がオフ情報を発する位置に維持し続けることを特徴とする請求項１に記載の栽培装置。
【請求項３】
前記のソーラーパネルの出力について、揚水ポンプを駆動させても前記貯水タンクに揚水させるに至らない出力範囲あるいは環境が栽培に適しない温度条件を含む環境範囲において、前記ソーラーパネルの電流経路を遮断するか、もしくは切り替え、電力を下流側（揚水ポンプ側）に流さない機能を有する出力制限装置を付加したことを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の栽培装置。
【請求項４】
前記栽培槽を含む水の循環系内において、多孔性の礫材など心材の有り無しに関わりなく、予め調整した一定の溶解性あるいは分解性を有する栄養養分を１層から多層にコーティングもしくは融合して粒状に形成し、使用時には周囲の水分や温度によって必要な養分が必要とする量だけ滲出あるいは分散するように調整した養分礫材を適量混在させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の栽培装置。
【請求項５】
前記栽培槽を含む水の循環系内において、一定の水量と水質を確保し水生植物を含む植物や魚介類を養殖して共生することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物や魚介類の栽培などに供する栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物や魚介類の栽培において、太陽光発電によって栽培槽の水遣りや水循環をする試みがある。特許文献１には、ソーラーパネルで発電した電力で水や養液を循環する例を示している。特許文献２には、鉢植えの植物用の自動水遣り装置で代表として吊るしたマスター吊るし鉢植え植物の重量変化を２位置間で可動する電気スイッチ手段で検知して水ラインの供給制御をする例を示している。また、特許文献３には、貯水タンクの重量変化を電気信号で受け給水弁を調節する例を示している。この例では保水材の乾燥による重量変化や貯水タンク内に保水材の一方を浸し他方を大気に開放して貯水タンク内の水が毛細管現象で蒸発することで貯水タンクの重量が変化して電気信号を発生させ、あるいは貯水タンク内にフロートを入れてフロートの上下移動や水面計の変化で電気信号を発生させる。特許文献４には、太陽電池と電気二重層キャパシタを用い光感知制御装置と連動して給水する例を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９５６３３号公報
【特許文献２】米国特許第６１６１３２９号和文抄録
【特許文献３】特開２００８−２９５４３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電の電力を使用して栽培に利用する試みの１つに水遣りに使う例がある。前記する特許文献１の例は電源として利用するためバッテリーも用意して２４時間タイマーを用いて設定した時刻に設定した時間だけ水やりするものである。また、前記特許文献２及び３は太陽光発電については明記なく、しかも指標として前者は代表するマスター吊るし鉢物植物、後者はタンク内の水分のそれぞれアンバランスを検知して水ラインを制御するもので水源としては上水道に制御弁を直接つなぐものであると想定できる。また、前記特許文献４では特許文献１と同様にバッテリー（電気二重層キャパシタ）に充電した電力を使って光感知制御装置によって、（予め）設定した照度から日照時間をカウントして設定した時間だけタイマーによって給水機からの水を分配するものである。しかし、自然界においては天候も重要なファクターであり、雨天や嵐のような天候時にタイマーに予約されたからといって一律に水やりする弊害や植物が必要とする水分は単に大気の乾燥状態や土壌などの水分含有量によってのみ決まるものではない。植物それぞれの成長力や勢いによっても異なり、水遣りを電気回路上で制御しようとすると結構複雑であり、しかも自然の天候に支配される不安定な電力によって影響されるため低コストの装置の提供は十分とは言いがたい現状がある。更に、植物の栽培は水遣り以外にも多くの課題があり総合的な対応が必要である。本発明は、日照時にソーラーパネルは発電量を増し、植物は水を欲するという自然の摂理と水資源を有効活用しつつ極力手間をかけずに栽培できる栽培装置を簡単な道具とペットボトルなどの廃材を利用して実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
栽培槽と、前記栽培槽から排水する水を揚水する揚水ポンプと、前記栽培槽に前記揚水した水を散水する散水器と、前記揚水ポンプに給電する発電用ソーラーパネルとからなる栽培装置において、前記栽培槽の上面より上方に設け予め決めた貯水する水量の上限と下限を有する貯水タンクと、前記貯水タンクの水量を検知する検知手段と、前記揚水ポンプの駆動を制御する制御装置を備え、前記の検知手段から得た前記下限情報によって前記揚水ポンプを駆動し続け、前記検知手段から得た前記上限情報によって前記揚水ポンプを停止し続け、貯水タンクは散水器に排水し続け、前記排水は貯水タンクが空になるまで続行され、前記揚水ポンプの駆動と停止とによって前記栽培槽への散水が制御されるようにする。また、前記検知手段は、前記貯水タンクの水量によって変位する作動体と、前記作動体に応じてオン、オフするスイッチ手段を有し、前記作動体が前記下限に変位した時は前記スイッチ手段がオン情報を発する位置に維持し続け、前記作動体が前記上限に変位した時は前記スイッチ手段がオフ情報を発する位置に維持し続ける。また、前記のソーラーパネルの出力について、揚水ポンプを駆動させても前記貯水タンクに揚水させるに至らない出力範囲あるいは環境が栽培に適しない温度を含む温度範囲において、前記ソーラーパネルの電流経路を遮断するか、もしくは切り替え、電力を下流側（揚水ポンプ側）に流さない機能を有する出力制限装置を付加する。また、前記栽培槽を含む循環系内において、多孔性の礫材の孔や外周に予め調整した一定の溶解性あるいは分解性を有する栄養養分を１層から多層にコーティングもしくは融合して、使用時には周囲の水分や温度によって必要な養分が必要とする量だけ滲出あるいは分散するように調整した養分礫材を適量混在させる。また、栽培槽を含む水の循環系内において、一定の水量と水質を確保し水生植物を含む植物や魚介類を養殖して共生する。更に、詳しくは後記する実施例において詳述する。
以上の手段による主な作用は次の通りである。すなわち、日照があり発電能力の高い日中にはソーラーパネルが発電した電力が検知手段と制御装置によって揚水ポンプに接続される。即ち、貯水タンクは空の場合、電力は揚水ポンプに繋がり駆動して栽培槽や水溜めの水を貯水タンクに移送する。貯水タンクは検知手段によって常時チェックされ、例えば、作動体が空の信号を発し続けるため揚水ポンプは駆動し続ける。貯水タンクが上限になると制御装置によって電流が切り替えられ揚水ポンプは停止する。貯水タンクは栽培槽への散水器につながっているので排水し続け、下限または空になると検知手段が信号を発して再び電力が揚水ポンプに接続して貯水タンクへの給水が再開する。電力が一定能力以上の間これが繰り返される。天候によって発電する電力が低下し揚水ポンプの揚力が低下したり、あるいは駆動しない状態になれば、貯水タンクへの給水は途中で停止するだけで、それまで続いていた貯水タンクからの排水（散水）は貯水タンクが空になるまで続行する。再び、日照による発電が始まれば、スタートから再開するだけでよく何ら新たな対応は不要である。また、植物の栽培にあっては、栽培槽を一定角度傾斜させ土壌として礫材や養分礫材などを使用すれば水や養分が循環する。水は定期的に交換・補充することにより水資源の有効利用をしつつ極力手間を省ける効果が期待できる。また、この自然な断続的あるいは間欠的な刺激は植物にとっては水ストレスとして成長促進の効果も期待できる可能性がある。
【発明の効果】
【０００６】
本願の装置によって、プランターなどを利用してトマトなどの植物栽培が未経験でも簡単に可能となり、家庭であれば、数日、家を空けて放置しても栽培は自動的に継続され安全で美味しい、且つ沢山の収穫が可能となった。日照時のみ水が循環し雨天時や夜間は自然に停止するなど、数日放置しても毎日の水や養分が自動供給され、低コストのハウス工場や植物工場への利用はもちろん、ベランダや駐車場を利用した農園など家庭菜園への応用も期待できる。水の完全有効利用のほか衛生的なため病気や害虫が激減し農薬も不要となるなど環境にも優しい。土壌の再生が容易であり、ソーラーパネルによって発電した電気で水を循環使用するため乾燥地帯や砂漠など栽培不適地にも容易に応用できる。これによって水の循環が天候によって自動化され、水資源を有効利用しつつ極力手間をかけない植物や魚介類の栽培装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施例を示すシステム全体のフロー図
【図２】ソーラーパネルによる典型的な発電出力の一例を示す図
【図３】検知手段の一実施例で要部の断面立面図
【図４】図３とそれに付属する部品例の部分側面図
【図５】検知手段のその他の実施例で要部の断面立面図
【図６】出力制限装置の一実施例で要部の部分断面図
【図７】図５の出力制限装置の配線説明図
【図８】図６のその他の配線説明図
【図９】本発明を利用したシステムの実施例を示す概要の斜視図
【図１０】本発明を利用したシステムのその他の実施例を示す概要の斜視図
【図１１】散水器の一実施例を示す概要の斜視図
【図１２】散水機のその他の実施例を示す説明図
【図１３】本発明を利用したその他の実施例を示す配線説明図
【図１４】本発明を利用したその他の実施例を示す配線説明図
【図１５】本発明を利用したその他の実施例を示す概要の斜視図
【図１６】本発明を利用したその他の実施例を示す概要の斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は一実施例として一般的な植物用栽培装置のフロー図を示している。土壌４を入れた栽培槽１の下方には水溜め３と繋がり、水溜め３には揚水ポンプ２が設けられ循環パイプ１２によって栽培槽１の上方にある貯水タンク６の上部とつながっている。貯水タンク６の排出口は散水器７に繋がり栽培槽の上に散水されるようになっている。検知手段５は支柱などに吊下げられ、その下に貯水タンク６が吊り下げられている。貯水タンクの排水速度よりポンプの揚水速度が速いと貯水タンク６に一時溜められた循環水が計量され下限重量以下になると信号が発せられ制御装置９がソーラーパネル８からの電力を揚水ポンプ２に流し続け上限重量になると揚水ポンプ２への電力を遮断する。これによって、ソーラーパネル８が太陽光を受けて十分に発電する間は水の補充が繰り返され散水が継続する。制御装置９は検知手段５、あるいはソーラーパネル８に一体として付属させることもできる。土壌４は一般の土壌でも良いし、塊状、礫材、砂、保水マットなど種々のものがあり限定されない。また、検知手段５は吊下げ型に拘る必要はない。植物１０は養分を含んだ循環水から滲出した養分を吸収して成長する。尚、揚水ポンプはインペラなどを回転する型も含め形式にとらわれない。
【０００９】
また、栽培槽は、ベランダやフェンスなどの手すりや支柱あるいはガレージの支柱に容易に取付けられ且つ傾斜の角度も任意に選択できると共に固定も簡単にできればより多くの家庭で手軽に採用できる。栽培槽の下方には循環する水を受ける水溜めを有し、水溜めでのポンプの装着や水の補充も容易にすることがよい。この水の補充については水溜めの水レベルを感知して作動する自動給水装置を有することも含まれる。また、栽培槽においても内部各所に一定量の保水が出来るように底部に仕切り堰や窪みを有することも可能である。
また、U字状の2枚の端面板を距離をあけて対面させ側面と底面の外周に横板を渡して覆い内面に防水シートを貼り一端から排水できるようにした簡易栽培槽や容器の上段と下段を穴付き分離板で区切り下段を養液が循環する水溜めとした栽培槽もできる。また、広い栽培槽を造るために、平地や傾斜地の浅い土地を一定深さ掘下げて下層を難透水性層もしくは耐水性シートを敷き詰め、その下方の最下方に循環水を集める貯水溜めを有し、礫層や砂など適度な保水性と透過性を備えた土壌を配することも可能である。また、肥料として液体肥料の他、粒状の無機質肥料や有機質肥料などを使用することもできる。また、多孔性の礫材など心材の有り無しに関わりなく、予め調整した一定の溶解性あるいは分解性を有する栄養養分を１層もしくは多層にコーティングもしくは融合して粒状に形成し、使用時には周囲の温度や水分によって外周から必要な養分が植物の必要とする量だけ滲出するように調整した養分礫材を適量混在させることも有効である。この養分礫材には活性炭やミネラル顆粒材なども含まれる。また、老廃物などの吸着や無害化のための吸着顆粒材なども含まれる。また、循環水は定期的に新水と交換することも有効である。更に循環水を循環する、しないは飽くまでも利用者の選択であり、貯水タンクの容量、散水管のサイズ、あるいは出力の切替え時間などを調節して土壌にあった、且つ、植物の生育に最適な水遣りが選定されることは言うまでもない。
【００１０】
図２はソーラーパネルによる太陽光発電の一般的な発電曲線を出力（Ｗ）と時間（Ｔ）のグラフに表したものである。（１）は晴天時、（２）は曇天時（あるいは雨天）の日中の一例を示している。一般的に太陽光発電では、日照の弱い間は発電電圧があっても電流が伴わないと発電量も少ないこと、そしてそのような天候では散水の必要性が少ないことから一定の出力レベル１５以下の微弱な電力の範囲はカットすることも考えられる。その場合は範囲１７のみが揚水ポンプに通電される範囲となる。（２）図のように曇天で発電してもレベル以下の場合はポンプへ通電せず一時晴れ間が出た時の１７の範囲のみ通電され散水されることになる。このように、ソーラーパネルの出力を制限する装置を出力制限装置と称し詳細は後記する。制限しない場合は、微弱であっても下流の揚水ポンプに電流が流れるため、一部のポンプでは水封シールや熱的制約から３０分以上の連続運転は寿命に影響するとされているので、これの対策になる。また、折角発電したのに使用しないのはもったいないので、バッテリー装置に充電するか、その他の利用も考えられる。これについても後記する。
【００１１】
図３、図４は検知手段を機械的な手段で実現した一実施例の要部の断面立面図と部分側面図を示している。側面図では検知手段の下にペットボトルを逆向きにして貯水タンクの代用とした例を示している。先ず、図３について説明する。図では他の図と同様、個々の実際の配線は省略している。尚、作動体は採用するスイッチ手段に合わせ種々の形状が可能であり、本図ではその一例を示している。中央付近に長穴２１ａを有する作動体２１が支点２２周りに回転自由に支持されている。荷重を受けるスライド軸２４はこの長穴２１ａにネジ部２４と調整ナット２６のリミッター３２を貫通させ、中間のサドル２５とケーシング３１の内底との間にバネ２３を挟むように取付けられている。スライド軸２４はケーシング３１の下孔３１ａに回転不能でスライド自由な角孔などで案内されている。本図ではバネ２３は圧縮バネであるがこれには拘らない。又、マグネット２８が作動体２１を磁力で吸引／離脱した時に相対するスイッチ手段２７がオン／オフするように調整される。前記したリミッター３２ が作動体２１の長穴２１aに入りリミッター３２の上下の段差が軸方向に移動することによって、丁度タイミング良く作動体２１を動かすように調整ナット２６が前記スライド軸２４のネジ部２４ａにねじ込まれている。
【００１２】
動作の一端を更に詳しく説明すると、図３は今、作動体２１がマグネット２８に密着しスイッチ手段２７がオンになった状況を示している。図４をみるとスライド軸２４には吊り具３３によって空のペットボトル３４が逆向きに取り付けられ循環パイプ１２が差し込まれている。作動体２１と調整ナット２６のリミッター３２の下面３２ｂと作動体２１の間が少し開きスイッチ手段２７がオンになっている。貯水タンクの水が排水して軽くなりこれまで圧縮していたバネ２３の復帰と共に斜めに傾いていた作動体２１がリミッター３２の下面３２ｂによって押し上げられてマグネット２８に近づき遂にマグネットに引き寄せられ、作動体２１がマグネット２８に密着すると同時にスイッチ手段２７が入った瞬間である。これが下限スイッチ手段である。揚水ポンプが作動してペットボトル３４に水が入るにつれてバネ２３が圧縮されリミッター３２の上面３２ａが作動体２１に接触し更に作動体２１を押し下げマグネット２８の引力から作動体２１が離れると同時にスイッチ手段２７が開放される。この装置では、スイッチ手段が開放されると揚水ポンプが止まるように設定されているのでペットボトル３４への揚水が停止される。すなわち、これが上限スイッチ手段である。ペットボトル３４の排出口は散水器につながり散水し続けるので、排水に伴いペットボトル３４が軽くなってバネ２３が復元し、作動体２１を押し上げ再び作動体２１がマグネット２８に密着する。以上の動作をソーラーパネルが十分発電する日照りの時間続くことになる。尚、リミッター３２の形状は一例であり部分的にリミッターを省略することも出来る。ペットボトル３４の小孔３５は空気抜きである。
【００１３】
図５は検知手段のその他の実施例で要部の断面立面図を示している。図３との違いはマグネット２８の高さ位置の調節と、上限調整ネジ２９ａと下限調整ネジ２９ｂの調節を個別に可能としている。図３、図５の実施例では、作動体２１の重力やマグネット２８からの引力、そしてスイッチ手段２７からの反力に加えリミッター３２からの作用力を受けながら、作動体２１がマグネット２８の高さ調節によってスイッチ手段のオン／オフとマグネットへの着脱が同期するように予め調節してある。この同期を確実なものとするため、マグネットやスイッチ手段の配置も含めた作動体との連動メカニズムを改良することも含まれる。この検知手段には、電子的な回路はもちろん、歪みゲージやロードセルなどによる電気的な重量検知や力学的にはバネなどの変位によって重量を検知してフィードバック制御をするものも含まれる。また、直接重量を検知するものの他、間接的にレベルを検知もしくは状態を感知してその重量を認識するものも含まれる。また、前記の揚水ポンプやソーラーパネルは方式や形態に拘わらず前記する検知手段と一体となって制御するものも含まれる。
【００１４】
図６は出力制限装置の一実施例の要部を示す部分断面図を示している。４１はコイルで電線を多数筒状に巻きつけたものである。芯棒４２がコイル４１の筒の中を接触せずに移動できるように座屈板４３の一端にネジで固定され他端が支持台４８に固持されている。座屈板４３は薄い板からなり端部の中央が座屈調節ネジで押し弧を描くように固定されているため座屈板４３自身は一方向の曲げには座屈作用を持つ（本図では右方向に）。座屈作用とはある変位までは比例的に反力が増加するが、ある一線を超えると急に反力が減少し変位してしまう状態のことである。又、芯棒４２が出入りするコイル４１の他端側にはバネ４４を有しスイッチ手段４６自身も押し込み力があり、これらがコイル４１と芯棒４２の吸引力に対抗して作用する。コイル４１の吸引力が勝り、芯棒４２が吸引された時スイッチ手段が作動するように調節される。すなわち、スイッチ手段が作動することは一定以上の発電出力がある証拠であり、それ以下の場合は自動的に出力回路から遮断される。芯棒４２が吸引された後は座屈によって反力は低減され消費電流も低下する。尚、本図で座屈板４３はバネ４４で予め与圧を与えて一定程度反力を調節できれば上記に限定されるものではない。図では配線を省略しているので動作の説明を回路図で説明する。
【００１５】
図７では1台のソーラーパネル８による出力制限装置の場合、図８では２台のソーラーパネル８、８’による出力制限装置の場合について夫々説明する。図７の場合はソーラーパネル８の出力ケーブルに並列にコイル４１が接続され下流のプラス側のケーブルにスイッチ手段４６のＡ接点（ノーマルオープン）が直列接続される配線を示している。一方、図８ではメインのソーラーパネル８とは別の補助のソーラーパネル８’があって、後者の出力ケーブルにコイル４１を接続しメインのソーラーパネル８のプラス側のケーブルにスイッチ手段４６のＡ接点が直列接続される配線を示している。図７のケースではコイル４１が働き座屈作用とバネの反力に抗して芯棒４２が吸引されスイッチ手段４６が入るとソーラーパネル８の出力が下流に流れるが、そのことがコイル４１に流れる電流を減少させ芯棒の吸引動作とスイッチ手段４６の動作に影響を及ぼすため、より多くの安定した電力を必要とする。一方、図８のケースでは全く別の電源系とすることにより安定した動作が期待できる。この出力制限装置は、電圧による制限のほか電流による制限も含まれ、電子回路によって形成することもできる。また、一般的なリミットスイッチ手段などはスイッチ手段作用するレバー自体がバネ作用を有しているため、これを反力とすればリミットスイッチ手段も含まれる。また、前記コイルを使用した機器は一般にソレノイドとも称されるが、これを利用することも出来る。また、これらの仕組みはマグネットリレー（継電器）の構成でありこれの利用も含まれる。また、前記の出力制限装置に加え、ソーラーパネルからの電力のほかバッテリー等の補助電源や系統電源による調節可能な一定時間毎の切替え（オン／オフ切替え）をすることも有効である。この調節には当然前記したようにソーラーパネルの出力による調節も含まれるし、一定時間毎の切替えをして間欠的な出力をすることも含まれる。また、温度などの環境範囲についてはバイメタルなどの活用による出力制限装置も含まれる。
【００１６】
次に、図９は本発明を利用したシステムの一実施例を示す斜視図である。例えば、日当たりの良い傾斜角度６３をもつ傾斜地があって栽培槽１を並べて配列し管理用の通路を確保して配置した状況を示している。栽培槽の上方に植栽に合わせた縦ネット６１と天井ネット６２を設けネット端部に検知手段５と貯水タンク６を吊り下げ散水器７に連結する例を示している。ソーラーパネルと揚水ポンプ、そして循環パイプを省略している。６４、６５は水溜めであるが、右２列は多列の水循環共用の例を示している。傾斜角度６３と栽培槽１の長さによってポンプの揚水高さが計算でき、植物の吸収予定水量と循環中の予測蒸発量、更に時間当たりの循環回数とによって揚水量が算出されるため、ポンプの能力と必要なソーラーパネルが決定できる。また、ポンプの揚水能力により略本システムのユニットサイズが決定される。また、貯水タンクを集中配備する水遣り自動システムや、植栽の最適栽培法を探るための自動栽培システムなども含まれる。ソーラーパネルを除く、あるいはソーラーパネルを含め、全体をハウス内や工場内に収容して管理することも含まれる。
【００１７】
次に、図１０は本発明を利用したシステムのその他の実施例を示す概要の斜視図である。上記が平面的といえばこちらは立体的ということができる。本図は２台の栽培槽をつないだ例で栽培槽１の下方に栽培槽１’があり配水管１ａで連結されている。装置が装置箱１５に収められた状況を示している。水溜め３にある揚水ポンプにより循環パイプ１２で貯水タンク６に揚水された水は栽培槽１に散水され順次循環する様子を示している。栽培槽１、１’がネット６１を挟むように配置しているが少し上下の間隔を空けて同じ立地にしても良い。前図と同じく、ソーラーパネルや揚水ポンプは図示していない。栽培槽１と栽培槽１’が同じ傾きにして貯水タンク６から水溜め３までを並列に縦に並べることも出来る。更にまた、前記の水溜めに関して、一定の水量と水質を確保して水生植物や魚類を養殖して植物と共生することも含まれる。また、必要によりエアレーションをすることも含まれる。
【００１８】
図１１、図１２は散水器の実施例を示している。図１１（１）はいわゆる“しし脅し”（添水《そうず》とも言う）の例であり、間欠的な散水方式を実現する。すなわち、図では鳥に似せているが点線で示した容器７１の中央付近で、例えば、羽根の内側の足７２の先端に回転支軸７３があり背中７６に口があって受け具の穴７４に差し込んだ管７５からの水で容器７１が満たされると反転してくちばし７７の穴から排水する。排水した後は元に復帰して繰り返す。一度に一定量の散水はより広い表面の土壌に散布される。植栽の中には夫々の植物の根元に直接水遣りが必要なものもある。図１１（２）は溝樋７８の実施例を示し可撓性を持つため土壌の上に植栽の根元を経由して自由に曲げられる。水を撒きたい場所に切り欠き７９を取れば自動的に水を撒いてくれる。上から落ち葉などにより塞がれてもパイプのように詰まる心配がない散水器の一例である。
【００１９】
図１２は散水器の一実施例を示す概要説明図である。給水入口８４から入った水を回転羽根８２により栽培槽の上面に散布するもので、これの動力に検知手段で切替えたソーラーパネルの発電電力を当てようというものである。すなわち、この散水器の向う側に省略した防水モータがあって、栽培槽表面の最も適した場所に置かれ貯水タンクからの循環パイプが８４につながれる。循環パイプ８４からの水が回転羽根８２によって飛ばされ散水が栽培槽内全体に行き渡るように方向とガイドフード８５が調節される。検知手段によって電気接点が揚水ポンプに接続して貯水タンクへの揚水が完了すると電気接点が切り替わり散水器のモータに接続され水が栽培槽全域に散布される。貯水タンクが下限レベルになると回転羽根８２が停止し、再び、揚水ポンプが回り揚水が始まりこれが繰り返される。従って、同じソーラーパネルの電力を利用して貯水タンクへの水の移送も、散水器の回転も間欠的に変わり栽培槽全体が水で適度に潤う。また、前記散水器に関し、途中に分岐を取ったり水量調節バルブを付けたりして各植栽に滴下給水することもできる。
【００２０】
次に図１３は、本発明を利用したその他の実施例を示す配線説明図である。前記した出力制限装置に関して、出力制御した結果使用しなかったり、あるいは検知手段で切替え使用しなかった電力を極力充電できるようにしたバッテリー装置を備え、必要なときには選択することにより、本システムに用途の広がりを期待することができる。例えば、植栽に向けた栽培用のLED照明を備え、夕暮れ時や夜間にそのLED照明を発光させ日照時間の延長への代用としたり、また、温度制御するため抵抗線を樹脂などで覆い前記土壌に埋め込みあるいは土壌表面に被せた保温ヒーターを備え、環境温度が一定温度以下になった場合にその保温ヒーターに通電して防寒対策の代用としたり、また、植栽に向けた送風ファンを備え、環境温度が一定温度以上になった場合にその送風ファンに通電して高温対策の代用としたりすることもできる。図１３のＰで表した９３は揚水ポンプであり９２は検知手段を示している。すなわち、ソーラーパネル８で発電して揚水ポンプ９３で揚水し、検知手段９２が上限を検知した時点で切り替わりＢで表示するバッテリー９４に接続されて充電される。９７は逆流防止のダイオードである。図のＬ表示９５は前記したＬＥＤ照明や保温ヒーターや送風ファンなどの負荷を表しており、その他のケースにおいても同様に想定することが出来る。従って、ソーラーパネル８の発電に余裕があり充電しながら負荷９５を稼動する場合、ソーラーパネルのみで稼動する場合、そしてソーラーパネルは休みでバッテリーのみで稼動する場合と連動スイッチ手段９６や専用スイッチ手段９８を使って切替えることができる。尚、本図では過充電防止や充電のための回路など詳細の説明は省略している。更に、２個以上の検知手段を一方の検知手段が作動していない時に別の検知手段が作動するように連結して別ラインの栽培槽用として使用することも含まれる。図１４はこのことを配線の回路上で簡潔に示したものである。ソーラーパネル８からの出力によって、先ず第１ラインの検知手段１２１が作動して処理１２２が実行される。具体的には重量を評価して足らなければ揚水ポンプにより水を貯水タンクに上限まで入れることを指している。この時点でスイッチ手段１２３が切り替わり第２ラインの検知手段１２４が作動する。同様にして、第１ライン、第２ラインのスイッチ手段が切り替わらない間は順次下位のラインにまで至り給水作用が進むことがわかる。
【００２１】
更に、図１５は、本発明を利用したその他の実施例で屋上緑化に使用した例を示す。図はその概要の斜視図である。１０１はビルの屋上の縁を示すが屋上床が一定程度の広さと排水口１０２があれば実施可能である。屋上床に防水マット１０３を敷き詰め端部は防水処理をしている。排水口に合わせ排水溜め管１０４を挿入して異物除去網１０５で覆っている。排水溜め管１０４は既設の排水口に上から挿入できるように細長く底が閉じて一定量の水量が溜められる。上部には排水堰１０６があり予定水量以上の水は溢れて既設の排水口１０２に排出される。そして、前記異物除去網１０５を貫通して前記排水溜め管１０４に入る大きさの揚水ポンプ２を挿入して循環パイプ１２を近くに置いた貯水タンク６の入口に接続する。貯水タンク６は検知手段５によって支持される。屋上防水マット１０３の上には保水マット、あるいは栽培マット１０７が敷き詰められ貯水タンクからの散水器や散水ホース１０８が適した位置に配置される。そして、屋上の一部コーナーにはソーラーパネル８が設置されている。図示していないが、前記排水溜め管１０４の水位が一定以下の水位になると新水が供給される。保水マットの場合は屋上の水冷化のよる冷房コスト削減の面でも有効である。
【００２２】
更に、図１６は、本発明を利用したその他の実施例で養殖生簀に利用した例を示す。養殖生簀１１０の水面より上方に貯水タンク６があり検知手段５によって支持されている。生簀には揚水ポンプ２があり循環パイプ１２により貯水タンク６の上部に接続されている。貯水タンク６の上部を開放にして空気との混合、餌や養分などの供給、あるいはフィルター１１１を備えて異物除去などにも有効である。貯水タンク６の排出口１１２は生簀の水流が一定方向になるように戻している。ソーラーパネル２によって山中や海上など僻地であっても自然のエネルギーで水の流れに作用や変化をもたらすことができる。
【符号の説明】
【００２３】
１            栽培槽
２            揚水ポンプ
１ａ          排水管
３            水溜め
５            検知手段
６            貯水タンク
７            散水器
８            ソーラーパネル
９            制御装置
１２          循環パイプ
２１          作動体
２１ａ        長穴
２２          支点
２３          バネ
２４          スライド軸
２６          調整ナット
２７          スイッチ手段
２８          マグネット
２９ａ        上限調整ネジ
２９ｂ        下限調整ネジ  
３１          ケーシング
３２          リミッター
【要約】
【課題】  
自然の摂理と水資源を有効活用しつつ極力手間をかけずに栽培できる栽培装置を提供する。
【解決手段】
栽培槽と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプによって水を循環させ栽培槽に散水する散水器と、前記揚水ポンプに給電する発電用ソーラーパネルとからなる栽培装置において、前記栽培槽の上面より上方に置いた貯水タンクと、この貯水タンクの水量を検知する検知手段と、前記揚水ポンプの駆動を制御する制御装置を備え、検知手段から得た水量の下限以下の情報によって揚水ポンプを駆動し続け、且つ水量の上限情報によって揚水ポンプを停止し続けるようにする。これによって水の循環が天候によって自動化され、水資源を有効利用しつつ極力手間をかけない植物や魚介類の栽培装置が提供できる。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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