(57)【要約】【課題】電力を必要とせず、ボールタップやフロートボール及び液遮断弁を使用しないで液面高さを自動的に制御し、吸水シートや防根シートを使用しないで液を直接培地に供給できる液供給装置を提供する。【解決手段】液供給タンク（１）の下部に吸気管（２）及び給液管（３）を取り付け、その下端部において吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）より高位になるよう配置し、下部にごみ進入防止網（６）を設けた液面検出部固定管（５）の中に吸気管（２）及び給液管（３）の下端を入れる。下部にスリット状液流出口（１５）、ごみ進入防止網（７）及び下部フタ（８）を設けた液面検出部サポート管（４）の中に、液面検出部固定管（５）と固定された吸気管（２）及び給液管（３）を入れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液供給タンク（１）の下部に吸気管（２）及び給液管（３）を取り付け、その下端部において吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）より高位になる位置関係とし、液面検出部固定管（５）の中に吸気管（２）及び給液管（３）の下端を入れ、下部に液流出口（１５）を設けた液面検出部サポート管（４）の中に、液面検出部固定管（５）と吸気管（２）及び給液管（３）を入れたことを特徴とする位置エネルギーを利用した液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置エネルギーを用いて、植物培地に底面より水や培養液及び液肥、活力液、薬液等の液体を供給する液体供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの培地への液体供給装置は、液面検出器を取り付けて自動制御系を構築し電動ポンプや自動弁の電気制御をして供給する方法、ボールタップやフロートボール及び液遮断弁等を用いて液面が適当な位置に来たら液の供給を停止する方法が取られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらは以下のような欠点があった。
イ．電動ポンプや自動弁を用いた方法では電力が必要であり、通常ビニルハウスや畑等農地に設置するには電源設備が必要であった。
ロ．ボールタップやフロートボール及び液遮断弁を用いた方法では、それらを設置するための液面調整槽が不可欠で、それらの部品は大きなスペースを必要としたので液を直接培地へ供給できず、吸水シート及び防根シートを通して培地容器内の培地へと供給しなければならなかった。
ハ．植物種によって或いは季節や生育ステージによっては供給液面の高さを変える必要が生じるが、その調整は大変面倒で調整範囲も狭かったため、深さの深い培地や一株用鉢のような小型培地には使用できなかった。
本発明は、これらの欠点を解決するために発明されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
液供給タンク（１）の下部に吸気管（２）及び給液管（３）を取り付け、その下端部において吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）より高位になる位置関係とし、液面検出部固定管（５）の中に吸気管（２）及び給液管（３）の下端を入れる。下部に液流出口（１５）を設けた液面検出部サポート管（４）の中に、液面検出部固定管（５）と吸気管（２）及び給液管（３）を入れる。
本発明は以上の構成よりなる、位置エネルギーを利用した液体供給装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（イ）容易に変形しない材質の密閉された液供給タンク（１）の下部に自由に可とうする吸気管（２）及び給液管（３）を横に並べて取り付け、その下端部は吸気管（２）の吸入口（１２）が給液管（３）の排出口（１３）よりも高い位置に来るよう配置する。
（ロ）液面検出部固定管（５）はその下部開口部に、細かい網目からなるごみ進入防止網（６）を取り付けて、それより上部の液面検出部固定管（５）の内側に吸気管（２）及び給液管（３）を動かないように固定する。
（ハ）液面検出部サポート管（４）の下部開口部に、細かい網目からなるごみ進入防止網（７）を取り付けて、最下端には下部フタ（８）が設けてある。
（ニ）その最下端より鉛直上方向にスリット状の液流出口（１５）が適当な間隔をもって開けられている。
本発明は以上のような構成よりなっている。
【０００６】
本発明を使用するときは、液供給タンク（１）は容易に変形しない材質であり架台（１０）等の上に培地（１６）上面よりも高い位置に設置し、液面検出サポート管（４）は培地容器（９）の底面より鉛直上方向に立て、その中に吸気管（２）及び給液管（３）を固定した液面検出部固定管（５）を入れ鉛直方向上下にスライドさせ、必要な液面の高さに合わせて液面検出部固定管（５）をセットする。また、必要に応じてその高さはいつでも簡単に広く変更できる。
【０００７】
図２において、初めに上部に設置された密閉された液供給タンク（１）から給液管（３）を通して下部の培地容器（９）に液が流れ落ちるが、その時吸気管（２）の吸入口（１２）には未だ液面が到達していないので、吸気管（２）からは空気が吸い込まれている。
【０００８】
やがて培地容器（９）の液面が吸気管（２）の吸入口（１２）に達すると、表面張力による毛細管現象と液供給タンク（１）の減圧による吸引力により、液は吸気管（２）の中を吸い上がってゆき液面の高さＨｉに達して停止する。これは、給液管（３）内の液の位置エネルギー、給液管内壁の表面エネルギー、液の表面張力、液と給液管分子の分子間力等が合算されたものと、吸気管（２）内のそれらのものが釣り合った結果停止したものである。
【０００９】
Ｅｉ１、Ｅｉ２、Ｅｉ３、ＥＳ１、ＥＳ２、ＥＳ３の力がかかる方向を図２の矢印のように取って、これを式で表すと以下のようになる。但し、Ｈｉは吸気管内液面高さ、ＨＳは給液管内液面高さ、Ｅｉ１は吸気管内液の位置エネルギー、Ｅｉ２は吸気管内壁の表面エネルギーと液の表面張力の差＝界面張力、Ｅｉ３は吸気管内液分子と吸気管分子の分子間力、ＥＳ１は給液管内液の位置エネルギー、ＥＳ２は給液管内壁の表面エネルギーと液の表面張力の差＝界面張力、ＥＳ３は給液管内液分子と給液管分子の分子間力とし、上部液供給タンクは容易に変形しないタンクなので、タンク内液の位置エネルギーは両管に同等にかかるからこれを無視すれば
吸気管内鉛直方向のエネルギー＝Ｅｉ１−Ｅｉ２＋Ｅｉ３
給液管内鉛直方向のエネルギー＝ＥＳ１＋ＥＳ２−ＥＳ３
となる。
【００１０】
この時液の流れが停止し釣り合ったので
Ｅｉ１−Ｅｉ２＋Ｅｉ３＝ＥＳ１＋ＥＳ２−ＥＳ３
Ｅｉ１＝ＥＳ１＋Ｅｉ２＋ＥＳ２−Ｅｉ３−ＥＳ３
のように表せる。
ここで、管内壁の表面エネルギー  ＜  液表面張力
となるような材質の管を使用すればＥｉ２＝ＥＳ２＜０となり力の方向は逆方向となるので記号を逆にすると
Ｅｉ１＝ＥＳ１−（｜Ｅｉ２｜＋｜ＥＳ２｜）−（Ｅｉ３＋ＥＳ３）
ここで｜Ｅｉ２｜＋｜ＥＳ２｜＞０、Ｅｉ３＋ＥＳ３＞０であるから
Ｅｉ１＜ＥＳ１                          −−−−−−−−−−式（１）
となる。
【００１１】
これを位置エネルギーの一般式に当てはめる。但し、ｍは質量、Ｒは吸気管、給液管の半径、ρは液体の密度、ｇは重力加速度とすると
Ｅｉ１＝ｍｇｈ＝（πＲ２・ρ・Ｈｉ）・ｇ・Ｈｉ
ＥＳ１＝ｍｇｈ＝（πＲ２・ρ・ＨＳ）・ｇ・ＨＳ
のようになり、更に式（１）に代入すると
（πＲ２・Ｈｉ・ρ）・ｇ・Ｈｉ＜（πＲ２・ＨＳ・ρ）・ｇ・ＨＳ
πＲ２・ρ・ｇ・Ｈｉ２＜πＲ２・ρ・ｇ・ＨＳ２
Ｈｉ２＜ＨＳ２    但し、Ｈｉ＞０、ＨＳ＞０
Ｈｉ＜ＨＳ
となる。
【００１２】
よって、吸気管（２）内に吸い込まれた液は給液管（３）の上端（１４）よりも低い位置で停止することがわかる。言い換えれば液供給タンク（１）内の液は培地容器（９）の液面が吸気管（２）の吸入口（１２）を境にして、その吸入口（１２）より低い位置では給液管（３）を通して培地容器（９）に供給され、吸入口（１２）より高くなると吸気管（２）内の液面高さもＨｉに達し、液供給は停止する。そして、これは液面の上下と共に繰り返される。図３及び図４は吸気管と給液管の下端部の形状を変形したものだが、これらもまた上記と同様に吸気管の吸入口付近を境にして、給液と停止動作を繰り返し行う。
【００１３】
【発明の効果】
本発明を使用することにより高価な液面検出器も要らず、電力なしで液面が自動的に制御できることになり、ボールタップやフロートボール及び液遮断弁もいらなくなったので液面調整槽がいらず、一株用小型鉢等の培地にも液を直接投入できるので吸水シートや防根シートも不要になった。また、植物種によって或いは季節や生育ステージ、及び培地の深さに合わせ液面の高さ調整が極めて簡単にできるようになり、画期的な効果がもたらされた。なお、本願実施例はあくまでも一実施例であり、本実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液供給装置の一実施例図である。
【図２】本発明を説明するための液面検出部拡大図である。
【図３】本発明による吸気管及び給液管の別実施例を示す図である。
【図４】本発明による吸気管及び給液管の別実施例を示す図である。
【符号の説明】
１    液供給タンク
２    吸気管
３    給液管
４    液面検出部サポート管
５    液面検出部固定管
６    ごみ進入防止網
７    ごみ進入防止網
８    下部フタ
９    培地容器
１０  架台
１１  液
１２  吸気管吸入口
１３  給液管排出口
１４  給液管上端
１５  液流出口
１６  培地
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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