2011/02/27
■Windowfarms自作しました。ver.1【植物栽培(1)】

結構苦労した。メンテナンス性に重点をおいて、オリジナルな設計で作ってみました。個人的メモ的な意味も含めて作り方を紹介します。エアポンプを利用して水を2m上まで送るメカニズムに関してはどうにかうまく動いていますが、検討の余地ありです。空気に交じって水滴がチューブを上っていく様子はちょっとサイバーな感じで面白いです。綺麗に作ればインテリア的にもアリかもしれない。
↓動いているところのビデオ(※横向きになっています。左が上です)


★材料(ホームセンターや100円ショップで購入可能なものばかりです)

左：クランプ、窓際にヒモをつるすところを作るために使用。大きさによるが、1つ100円〜300円程度。
右：ヒモとペットボトル、ヒモとヒモをつなぐ時に使う二重リング、100円ショップで14個入り100円。今回の出来上がり図で15個使用しています。スチール製なのでサビが心配。


左：500mlペットボトル。30分ほど川沿いをジョギングして10個拾ったw。フタも同じ。
右：家にあった水槽用エアポンプ。清音タイプ。「水心」ってブランド。楽天で1200円ほど。写真を取り忘れたが、停電時の安全のため、200円で購入した逆流防止弁(楽天)を装着して使用した。ポンプの消費電力は3W程度、ずっとつけっぱなしで電気代は月30円程度と推定。


左：シリコンチューブ、5mで300円。耐久性を考えるとシリコンが一番。また後述するチューブに水を流入させる部分がうまくいっているのはシリコンの柔軟な素材によるところが多い気がする。
右：ポリエチレン糸(1.2mm)、100mで150円(別に何でも良いと思う)。慣れればハンダごてで溶かして結び目を固定出来る。やったこと無い人は縛ってしっかり固定出来る木綿糸などが良いかもしれない。


左：種。今回はクレソン、ルッコラ、チマサンチュを植えた。全部で400円
右：ペットボトルを切断するための大きめのカッター、100円ショップで100円


左：シリコンチューブ同士を連結するために使われる「つなぎ」。ペットボトルのふたにチューブを接続するために使用。10個で78円。
右：水槽用の濾過フィルター(ポリエステル性)何でも良い、種を蒔くのに一番安そうなものを探した。40cm×10cmのフィルターが6枚入って250円。

★加工
カッター以外の工具としては、ペットボトルに穴を開けたり、ポリエチレン糸の結び目を固定したりするのにハンダごてを使用した。溶かした後はすぐにこて先をティッシュで拭き取れば特に汚れは残らない。

左：ポリエチレンのヒモの両側に輪を作る。(輪と輪の間が同じになるように正確に長さを揃える)。これを15本(3箇所×5)作成。長さが違うと吊したペットボトルが傾くので正確に。
右：ペットボトルのフタにハンダごてで小さめの穴を開け、フタの素材が溶けているうちに、すぐにチューブのつなぎを無理矢理押し込む。当初はシリコン接着剤も併用して密閉性を上げようと思ったが、押し込むだけで水は漏れなかった。一番下の水タンク用には3つ差込口(エア流入、水を含んだエア流出、一番下の植物から戻ってきた水流入)があるものを1つ作成、その他は1つ差込口があるタイプを5個作成。


左：一番上の部分。二重リングに3本のヒモをつなげる。このリングを窓上部に固定したクランプにひっかける。
右：ペットボトルの下1／3部分をカッターで切り取り、写真のように等間隔で3カ所穴開ける。そこに作成したヒモを通しリングをつなげ固定する。外側に出たリングには、さらに下のペットボトルから来るヒモを通す(この記事の一番上の写真参照)


基本の1ユニット。このユニットの下部の飲み口に「つなぎ」を差し込んだキャップをはめ植物を植える。ボトルとボトルの間が開く時はシリコンチューブを接続して下にたらし水が横に漏れるのを防ぐ。稼働後もこのユニットごとに取り外したり移動が出来るのが便利なはず。

書き忘れましたが、水に加える養分としては水耕栽培用肥料のスタンダードであるハイポニカ(楽天)を使用する予定。この方(youtube)のように、肥料を自作するモジュールと取り付けるのを後でやってみたい。

★エアポンプで水を上に送る部分(色々考察)
現在は下図のPlan:Bでどうにか動いているが、たまたま微妙なバランスがとれてうまく動いているだけかもしれない。

(1)Plan:Aについて。
Windowfarms本家のHPを見るとPlan:Aの大きく水の流入口がある方式でうまく動いているようだが、どうやってもPlan:Aの方式では水を2m上まで送ることは出来なかった。
・上に延びるチューブが細い場合。チューブ内の圧力が高く、空気が下の水取り入れ口から勢いよくあふれ出し、水の流入を完全に遮断、よって水を送ることが出来ない。
・上に延びるチューブが太い場合。チューブ内の圧力は低いため水はAIR流入口まで入ってきて、AIRによりブクブクと泡が起こるが、パイプが太いため水が2m上まで上がっていかない。
この方式で成功するためには
「チューブ内の圧力＜水圧」かつ「エアリフト方式で水を送れる細いチューブ」を実現することが必要であると思われる。

(2)Plan:Bについて
「水の流入口は極めて小さく(太めの針で穴をあけた程度)、空気が水タンクに漏れないが、水は少しずつ徐々に流入してくる」という状況を作り出しどうにか水を2m上まで少しずつ送ることに成功している。
　これは絶妙なバランスであり、穴が小さすぎると水が流入してこない。穴が大きすぎると、空気が漏れだす。空気が漏れない程度であっても水の流入量が多すぎると、2m上まで延びているチューブ内に多くの水がたまり、たまった水の重さにより、チューブ内が通常以上の空気圧となるのか小さく開けた穴から空気が漏れてしまい、送液がストップする。
　上に延びるチューブ内に多くの水がたまる問題は、穴の開け方が不適切であった場合に加えて、いったんポンプを停止した場合にも起こる(停止中に水がエアチューブ内を満たしてしまう)が今回用いてるエアポンプは空気量を調整出来るので一時的に空気量を増やし、チューブ内にたまりすぎた水を除去することにより通常運転に持っていける。(通常は空気量最小で運転)

(3)水深は深い方が良い
Plan:Bにおいても、穴から水が流入するかどうかは穴の存在する水深による。またPlan:Aも充分な水深があれば(水圧が大きければ)成功する可能性もあると思う。すなわち水深をなるべく深くすると有利と考えられる。今回も、当初は水タンクとして500mlペットボトルを使用していたが、どうしてもうまくいかず2Lペットボトルに変更してどうにか成功した。いずれにしても、空気と水のチューブの配置や接続方法など細かい問題では無く、純粋に水圧と空気圧の問題のように思える。

エアポンプの消費電力が3W、家に余っている水槽用の水ポンプの消費電力が5Wなので、この装置を5個とか並べるなら、エアポンプを用いて水を循環するなんて考えないで素直に水ポンプ使った方がいいかもしれない。ただ、水ポンプは100Vの電源コードがつながった機器を水に沈める必要があるのでちょっと怖いんだよね・・・・・

■　■　■　コメント　■　■　■

001 [02/27 21:33]匿名さん@Biglobe:Plan:Aの水と空気の流入口に逆支弁付けて、空気を一定間隔で送ってやればいけそうな気がする（要は心臓と同じ方式）てか、普通に上面ろ過用のポンプじゃ駄目ですか？値段もそう変わらないし、スクリューで送水するから電気系統は水に浸からないですよ。ただ、水量が多すぎるので調整が難しそうですが。
002 [02/27 22:34]匿名さん@Biglobe:でっかい図解発見 http://our.windowfarms.org/2010/04/26/our-hydroponic-window-farm-experience/ 注射針みたいなの使っているみたいだけど、入手性考えたらやっぱり水側に逆止弁付けた方が楽だと思う。
003 [02/27 22:40]匿名さん@Biglobe:あとエアリフトポンプの構造見ていると、エアストーンとかで細かい気泡を発生させた方がよさそうな気がする。
004 [02/27 22:52]ふお@So-net:開園おめでとうございます。当方の農園はぬこにタンクを倒されかけて瀕死状態wペットボトルを真ん中で切るのはいいアイデアでつね。苗床の数が稼げそう。
005 [02/28 00:45]ふぇちゅいん(冬眠失敗)★32:>>002 情報ありがとうございます。う〜む、色々試したけど、この設計図だとうまくいかないと思うんだけどなぁ・・・・・、注射針も、ボールに空気入れる針も試したけど無理でした。空気の逆流防止弁は水は通さないんだよね・・・・
006 [02/28 00:45]ふぇちゅいん(冬眠失敗)★32:>>004 どもです。色々と参考になりました♪
007 [02/28 01:51]匿名さん@Biglobe:逆止弁を逆に付けたら水素通りしませんかね？あと、002の写真見るとかなり深めの容器つかっているから、考察の通り単純に水圧の問題かも(^^;　それと、3/8インチと結構太めのパイプ使っているのも気になる…
008 [02/28 12:52]@Dti:アクア関係用の小型の水中ポンプの方が簡単かも。音もほとんどしないし。流量が大きくてダメかな・・・
009 [02/28 13:37]のり@Biglobe:ペリスタポンプ使った方が簡単かも。
010 [02/28 13:44]費用対効果を@Dion:考えると野菜は買ったほうが安い罠。娯楽にはいいが。