トマトの収穫も一段落してきました。ここで、培養液に酸素を供給するツールとそのエネルギー源について考えます。
今まで行った水耕栽培は、水耕栽培の中でも水気耕栽培と呼ばれるものです。とくに1985年の筑波科学博で1株のトマトの巨木から期間中に1万個以上の実を収穫したことから広く知られるようになりました。
培養液に、酸素を供給するためには魚の飼育に利用するエアー・ポンプを利用しました。電源は主にAC100Vの交流電源を利用しています。これからは、エアー・ポンプのエネルギー源を太陽電池などほかのエネルギーを利用する方法などについて考えます。
エアー・ポンプの構造
手元にあるいくつかのエアー・ポンプの構造を確認してみました。基本的には図に示すようなゴム製のダイヤフラムでエアーを送り出しています。
AC100V電源のエアー・ポンプは電磁石の吸引・反発力を利用してダイヤフラムを動かしています。
この電磁石は消費電力も多くて5Ｗ以下です。太陽電池からの電力の供給を考えていますが、電磁石は交流が、100Vを前提としています。そのため太陽電池からの直流12Vの電源はそのまま利用できません。自動車の中でＡＣ100Ｖを利用するためのDC-ACインバータが利用できます。
DC電源のエアー・ポンプ
車で移動中の水槽に酸素を供給するエアー・ポンプがあります。乾電池2本で1.5Vから3.0Vの電圧で駆動できるエアー・ポンプです。エアーの吐出はダイヤフラムを利用しています。モータの回転力をクランプでダイヤフラムを駆動するピストンの往復運動に変換しています。１.5Ｖ電池を接続するすとスムーズに回転を始めます。9Ｗの太陽電池に接続しても回転を始めません。モータに加わる電圧は0.3Ｖくらいの低い値になっています。手でクランプを回してやると、勢いよく回転を始め止りません。モータに加わる電圧は2Ｖくらいで電池の駆動時より大きな音をあげて回転しエアーも強く吐き出しています。
直接太陽電池の出力をモータに接続しても回転が始まらないのは、太陽電池の出力特性によるものです。太陽電池の出力特性とモータの入力特性を考え少し工夫する必要があります。
ポンプで水流を作り培養液を循環する
今までは、エアー・ポンプで酸素が十分に供給された培養液に根を浸していました。このほかに培養液をポンプで循環して栄養素、酸素、水分を補給する方法があります。ポンプは必要な間隔で運転し、植物に対する水分補給の制御も行うこともできるようになります。
そうすれば、制御する因子も少し多くなります。
この場合、利用するポンプは安価な灯油のポンプ、金魚の水槽のフィルタ用循環ポンプ、ミニガーデンの噴水用ポンプなどが考えられます。
次回は 太陽電池の出力特性などを検討し利用する場合の留意事項を検討し、水耕栽培の設備の検討を広げていきます。