水培養系統的制作方法
【專利摘要】水培養系統通常包括水族箱模塊、菜園模塊以及蓄水池模塊。所述水族箱模塊通常被設置安裝在支撐結構（比如櫥柜）上。所述菜園模塊通常被設置安裝在所述支撐結構上且靠近所述水族箱，在所述水族箱的前面、旁邊甚至四周圍。該菜園模塊通常被設置培養陸生和/或半水生植物。所述蓄水池模塊通常用設備（比如泵）安裝在所述支撐結構內。所述系統通常被設計以使來自所述水族箱模塊的廢水流向所述菜園模塊，在所述菜園模塊水灌溉植物并且在所述菜園模塊水被植物至少部分過濾，該植物消耗包含在水中的至少一些廢物產品。
【專利說明】水培養系統
[0001]對相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有申請號為61 / 680,812，名稱為“水培養系統”，并于2012年8月8日向美國專利商標局提交的美國臨時專利申請，以及申請號為61 / 756，234，名稱為“水培養系統”，并于2013年I月24日向美國專利商標局提交的美國臨時專利申請的優先權。所述兩個被要求優先權的申請的內容在此合并供參考。
【技術領域】
[0003]本實用新型通常涉及水培養裝置和系統。水培養裝置和系統通常將傳統的水產業(在水池里飼養水生品種比如魚、小龍蝦、螺或大蝦)和水栽培業(在水里種植植物)。
【背景技術】
[0004]水培養包含隨水生品種生長的植物栽培的共生集成。水培養系統是基于采用水生品種的廢物產品用作植物品種的營養。在利用水生品種的富含營養的廢物時，植物一定程度上凈化循環水，使其適于水生品種生存。
[0005]盡管水培養系統是公知的，現有技術的系統通常為了商業用途設計，例如，為了栽培羅非魚和萵苣。
[0006]但是，已經有一些系統為了室外使用設計以利用太陽光做采光光源。
[0007]但是，仍然有其他較小的系統為了室內使用設計。這樣的系統通常被用作家具并且通常將地平面的水族箱和在水族箱頂部的菜園結合。然而，這樣的系統的一些問題是其難以達到用于維護的最高水平部件并且位于地平面的水族箱的位置通常不是想要的因為它通常導致較少吸引力的安裝。
[0008]因此，需要一種水培養系統，其被合適地設計以用于室內使用，并且其通常以一種緩解至少一些上述缺點的方式被設計。

【發明內容】

[0009]因此，根據本實用新型原理的水培養系統通過提供一種菜園模塊位于相對于水族箱模塊較低水平的系統通常緩解了至少一些上文所提到的缺陷。
[0010]更特別的是,根據本實用新型原理的水培養系統(Aquaponic System)通常包括三個主要模塊:水族箱模塊、菜園模塊以及蓄水池模塊；所述三個主要模塊通過水管系統互相連通。
[0011]所述水族箱模塊通常被設計為了容納和培養任何合適的水生品種包括但不限于魚和/或甲殼類。該水族箱模塊通常被設置安裝在支撐結構(比如櫥柜或類似的家具)上以便將水族箱模塊提高到接近眼睛的水平。可以理解地，由于該水族箱經常是家中有視覺吸引力的特征，使水族箱模塊位于較高水平通常是需要的。
[0012]位于至少低于水族箱模塊水位線水平的所述菜園模塊通常被設置供養陸生和/或半水生植物品種。在這個意義上，該菜園模塊通常包括一個或多個包含由合適的多孔培養(substrate)材料制成的培養基的植物床。
[0013]所述菜園模塊的植物床通常位于靠近或鄰近一個或多個水族箱模塊的邊緣。取決于水族箱模塊的形狀，植物床可能會部分甚至完全包圍水族箱模塊。該菜園模塊也可以包括數個植物床，例如，水族箱模塊每個邊上一個。
[0014]所述菜園模塊進一步被設置接收從水族箱模塊流出的廢(或回)水。在這個意義上，廢水可以從水族箱模塊主動(比如通過泵)或被動(比如通過重力)或通過兩者結合流向菜園模塊。此處的通常包含魚排泄物、食物殘渣和其他廢棄物(effluents)(下文一般被稱為廢物(waste))的廢水為位于菜園模塊植物床的植物提供水，并進一步為植物提供營養。可以理解的是，通過消耗來自廢水的至少一部分廢物，植物有效地促進對水的過濾以及減少其廢物含量。
[0015]作為其一部分，所述蓄水池模塊通常位于比水族箱模塊水位低的水平并且通常也位于比菜園模塊低的水平。該蓄水池模塊被設計接收菜園模塊多余的水。該蓄水池模塊也通常被設置進一步處理水。該額外的處理通常包括進一步過濾水，加熱/冷卻水，以及把水抽回到水族箱模塊。
[0016]可以理解地，根據本實用新型原理的包括所述三個模塊和互相流體連通三個模塊的所述水管系統的水培養系統，形成基本上封閉的水循環回路，在該水循環回路中水從水族箱模塊流入菜園模塊，然后從菜園模塊流入蓄水池模塊，然后被抽回入水族箱模塊，在所述菜園模塊中水灌溉植物并至少部分被植物過濾，在所述蓄水池模塊中水被進一步處理(如果和/或在必要時)。
[0017]同樣地，根據本實用新型原理的水培養系統將通常或者處于過渡態，或者處于基本穩態。
[0018]當所述水培養系統處于過渡態(transient state)時就是當或者水族箱模塊中有顯著變化(比如魚類被增加或減少)、或者菜園模塊I中有顯著變化(比如植物生長、被增加或減少)中，或者二者都有顯著變化時，在所述系統達到平衡時各模塊之間的水循環可能需要額外的處理(比如過濾、化學處理等)來降低水的廢物含量至合適的水平，在所述平衡中植物消耗從水族箱模塊流出的水中的大部分廢物。
[0019]當所述系統達到該平衡時，如果在水族箱模塊中、菜園模塊中，或在二者中沒有發生顯著變化，該水培養系統達到基本穩態。當該水培養系統處于穩態時，菜園模塊的植物通常清除從水族箱模塊流出的水中的大部分廢物。
[0020]當所述水培養系統處于穩態時，所述水族箱模塊明顯減少換水需要。
[0021]然而在典型的非限制性實施方式中，所述菜園模塊包括規律地對(多個)植物床排水以便對植物的根和培養基提供空氣(比如氧氣)的鐘罩虹吸器(bell siphon)。在這樣的實施方式中，當鐘罩虹吸器對(多個)植物床排水時所述鐘罩虹吸器的蓋可以具有小孔徑(比如針孔)來減少抽吸噪聲。
[0022]然而在典型的非限定性實施方式中，所述水培養系統進一步包括額外的水處理設備和裝置(比如(多個)過濾器、(多個)起泡器(bubbler)、(多個)撇除器(skimmer)、(多個)虹吸器(siphon)等)，為了根據魚類和/或植物的需要控制、改變和/或調整水的特性和/或水的成分，該水處理設備和裝置可被集成在所述模塊和/或管路系統中的各種位置。[0023]然而在典型的非限定性實施方式中，所述水培養系統進一步包括照明系統，該照明系統被設置對位于水族箱模塊中的水生品種和位于菜園模塊中的植物品種兩者提供合適的光。
[0024]然而在典型的非限定性實施方式中，所述水培養系統是淡水水培養系統。然而，在一些實施方式中，所述水培養系統可以是鹽水水培養系統。
[0025]根據本實用新型的原理，通過在水族箱模塊旁邊或周圍設有較低水平的菜園模塊的(多個)植物床，可以獲得數個好處。例如，在這樣一個水培養系統中，水族箱模塊和菜園模塊二者通常將相對于現有技術系統更具視覺吸引力，在現有技術系統中菜園模塊位于水族箱模塊的頂部。另外，植物床或多個植物床的尺寸將不被限定于水族箱模塊的區域尺寸，使得植物床或多個植物床具有大于水族箱模塊的區域的區域。而且，接近魚類、植物和各種有用物通常更容易。
[0026]而且，當根據本實用新型的水培養系統安裝在室內時，額外的好處是通過室內環境提供了溫度控制。同樣地，溫度的相對恒定通常被住宅空間的室內溫度支配。進一步地，室內安裝通常提供了沒有破壞性昆蟲的環境。
[0027]因此，讓菜園模塊較低并在水族箱模塊旁邊將至少減少了一些現有技術系統的限制，所述現有技術系統中菜園模塊位于水族箱模塊的上部，植物根延伸到水族箱里面。在這樣的系統中，菜園模塊的尺寸被水族箱模塊的尺寸所限制。
[0028]根據本實用新型的原理，所述水培養系統的并排結構還使生活環境(植物和魚)隔離，因此通常導致水族箱模塊和菜園模塊二者更好的視覺展示。
[0029]綜上，根據本實用新型原理，技術方案概括如下。
[0030]一種水培養系統包括:
[0031]被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊，該水族箱模塊被設置保存水；
[0032]被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊與所述水族箱模塊流體連通以便接收從那里來的廢水，該廢水包含廢物產品;
[0033]被設置保存水的蓄水池模塊，該蓄水池模塊位于低于所述菜園模塊的水平，該蓄水池模塊與所述菜園模塊流體連通以便接收從那里來的水，該蓄水池模塊包括泵并且與所述水族箱模塊流體連通以便將水泵回到所述水族箱模塊；
[0034]其中，位于所述菜園模塊的植物消耗包含在所述廢水中的至少一部分廢物。
[0035]一種水培養系統包括:
[0036]被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊，該水族箱模塊被設置保存水；
[0037]被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于基本鄰近所述水族箱模塊并位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊經由至少一個第一排水管道與所述水族箱模塊流體連通以便接收來自該水族箱模塊的廢水，該廢水包含廢物產品；
[0038]被設置保存水的蓄水池模塊，該蓄水池模塊位于低于所述菜園模塊的水平，該蓄水池模塊經由至少一個第二排水管道與所述菜園模塊流體連通以便接收來自該菜園模塊的水，該蓄水池模塊經由至少一個回水管道與所述水族箱模塊流體連通，所述蓄水池模塊包括泵，該泵流體連通至少一個回水管道以便將水抽回到所述水族箱模塊；
[0039]其中所述水族箱模塊、所述菜園模塊、所述蓄水池模塊、所述至少一個第一排水管道、所述至少一個第二排水管道，以及所述至少一個回水管道形成水循環回路；并且，
[0040]其中位于所述菜園模塊中的所述植物消耗包含在所述廢水中的至少一部分廢物
女口
廣叩ο
[0041]—種水培養系統包括:
[0042]被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊；
[0043]被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于基本鄰近所述水族箱模塊并位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊經由至少一個排水管道與所述水族箱模塊流體連通以便接收來自該水族箱模塊的廢水，所述廢水包含廢物產品，所述菜園模塊經由至少一個回流管道與所述水族箱模塊流體連通，所述菜園模塊包括泵，該泵流體連通所述至少一個回流管道以便將水抽回到所述水族箱模塊；
[0044]其中所述水族箱模塊、所述菜園模塊、所述至少一個排水管道以及所述至少一個回流管道形成水循環回路；并且，
[0045]其中位于所述菜園模塊中的植物消耗包含在廢水中的至少一部分廢物產品。
[0046]本實用新型其他以及進一步的方面和優勢，在對即將被描述的說明性實施方式的理解上是明顯的，或者將在附隨的權利要求中指出，并且未提及的各種優點將在本領域技術人員實施本實用新型的實踐中產生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]以上和其他方面，本實用新型的特征和優點從以下描述將變得更顯而易見，附隨以下附圖做參考，其中:
[0048]圖1是根據本實用新型原理的水培養系統的一種實施方式的示意圖。
[0049]圖2是圖1的水培養系統的鐘罩虹吸區的詳細示意圖。
[0050]圖3是根據本實用新型原理的水培養系統的另一實施方式的示意圖，其中該系統尤其為半水生植物品種設置。
【具體實施方式】
[0051]新穎的水培養系統將在下文描述。雖然該實用新型依據特定的實施方式描述，應當理解的是本文所描述的實施方式僅僅是以例子的方式并且該實用新型的范圍不意在限定于此。
[0052]參見圖1，示出了根據本實用新型原理的水培養系統100的實施例的功能圖。該水培養系統100通常包括水族箱模塊(aquarium module) 15,菜園模塊(garden module) I,以及蓄水池模塊(water reservoir module) 6。應當理解的是為了清楚,一些結構被省略(比如該水族箱模塊下面的支撐結構)。
[0053]這三個模塊進一步通過各種管道conduits (比如管(pipe))互相流體連接,各種管道包括在水族箱模塊15和菜園模塊I之間的第一排水管13、菜園模塊I和蓄水池模塊6之間的第二排水管3，以及蓄水池模塊6和水族箱模塊15之間的回水管11。應當注意的是，所述模塊和使它們相互連接的各種管道(或管道)形成水在模塊之間循環的水循環回路。
[0054]可以理解地，雖然所述水培養系統100的本實施方式僅包括每種一個管道，其他實施方式可以包括每種不止一個管道。例如，水培養系統100的一個實施方式可以包括兩個獨立的菜園模塊6，水族箱模塊15每個邊上一個。在這一實施方式中，會有兩個第一排水管(drain pipe) 13,和兩個第二排水管3。
[0055]本實施方式中，參見圖1，所述水族箱模塊15通常包括透明水池47，該透明水池47通常旨在容納和培養任何合適的水生品種包括但不限于魚類和/或甲殼類。該水族箱模塊15也包括連接第一排水管13的排水管(water drain tube) 16。該排水管16通常被設置連續不斷地從水族箱模塊15中吸廢水，也就是包括廢物產品29 (比如動物排泄物、食物殘渣、污垢等)的水，并且通過重力經由在水族箱模塊15和菜園模塊I之間延伸并低于水族箱操作水位17的第一排水管13向菜園模塊I排水。
[0056]本實施方式中，所述排水管16是連接所述第一排水管13的豎管16。在其他實施方式中，所述排水管16可以被不同地設置(比如將管安裝到水族箱的一個面板上)。
[0057]所述水族箱模塊15還包括也連接第一排水管13的撇除器(skimmer) 26。該回收器26通常被設置連續不斷地收集位于水族箱模塊15中的頂層水并且經由第一排水管13向菜園模塊15引導。尤其地，這個頂層通常包括泡沫和其他漂浮廢物產品29。可以理解地，該撇除器26通常被放置在水池47中以便它的頂部開口 48位于與水族箱模塊15的操作水位17基本相同的水平。
[0058]本實施方式中，所述第一排水管13包括阻斷廢水流動以致促使廢水和空氣混合的向內延伸的突出物。
[0059]所述第一排水管13，所述排水管16和所述回收器26通常形成水族箱模塊回水系統30。
[0060]本實施方式中，所述排水管16包括被設置延伸到操作水平線17上方的頂部開口
25。增加這個開口 25可以在底部排水管16和撇除器26兩者都阻塞的情況下阻止水族箱模塊15的溢流。這樣的開口 25通常會起到失效保護的作用，水會上升直到它達到該溢流開口 25然后排回到第一排水管13，從而避免水溢出到水族箱模塊15的外面。可以理解地，其他實施方式中，該排水管16可以不設這樣的溢流開口 25。
[0061]如圖1所示，所述水培養系統100的本實施方式中，將來自水族箱模塊的廢水輸送到菜園模塊I的第一排水管13包括過濾器12。該過濾器12通常被設置清除包含在廢水中的至少一部分廢物產品，通常是最大的廢物產品。然而，其他實施方式中，比如，如果廢水的廢物含量幾乎不重要或者如果廢物產品29較小，這個過濾器12可以不設。
[0062]就其部分而言，所述菜園模塊I通常位于水族箱模塊15的操作水位17的下面以便廢水可以自然地(比如通過重力)從水族箱模塊15流向它。本實施方式中，該菜園模塊I也放置在與水族箱模塊15基本鄰近。
[0063]所述菜園模塊I通常包括一個或多個植物床49，其中每一個被設置支撐陸生和/或半水生植物23。在圖1中，為了清楚僅示出了一個植物床49。為了適當地支撐植物23，該植物床49包括培養基24 (substrate)。本實施方式中，所述培養基24由多孔材料制成的各種尺寸的珠子(beads)制成，比如陶瓷珠、燒結玻璃珠或赤陶珠。雖然其他襯底可以被使用，當為植物23的根27提供適當支撐的時候，由各種尺寸的珠子制成的培養基24可以讓水流過它。而且，正如下面將最好理解的，由多孔材料制成的培養基通常可以讓有益細菌在其上生長。[0064]為了讓水流過菜園模塊I到最終的出口并且流向蓄水池模塊6，該菜園模塊I包括連接第二排水管3的排水系統。本實施方式中，該排水系統是包括蓋2的鐘罩虹吸器38，該蓋2安裝在流體連接如圖1所示蓄水池模塊6的第二排水管3的頂部開口 41 (見圖2)上。
[0065]該鐘罩虹吸器38被設置基本上自動規律地對植物床49排水以便給植物23的根27通氣并且給生長在培養基24上的細菌充氧。在這個意義上，如圖1和圖2所示，當植物床49中的水位到達第一(比如高)水位4時該鐘罩虹吸器38將激活并對植物床49排水(will activate and drain the plant bed),該第一(比如高)水位(first level) 4 通常相當于第二排水管3的頂部開口 41的高度。當水開始以足夠大的速度涌入排水管3的開口 41時該虹吸活動將參與并開始將來自菜園模塊I的水排出。當所述鐘罩虹吸器38激活時，它將對植物床49排水直到植物床49的水位到達第二(比如低)水位5，可以理解地該第二(比如低)水位5低于第一水位4并且通常與鐘罩虹吸器38的蓋2的下開口 42的高度相當。可以理解地，植物床49的第一和第二水位通常取決于所述鐘罩虹吸器38的結構。
[0066]雖然其他實施方式中菜園模塊I的排水系統可以與鐘罩虹吸器38不同,所述鐘罩虹吸器38仍然提供了其他排水系統可能無法提供的好處。例如，所述鐘罩虹吸器38將讓植物床中的水位規律地下降，因此將植物23的根27和生長在培養基24的細菌暴露到環境空氣，并且提供給它們更多的氧氣。
[0067]另外參見圖2，本實施方式中，所述鐘罩虹吸蓋2具有至少一個小孔徑39(比如針孔)。通過設置經過蓋2 (在標準鐘罩虹吸器(bell siphon)中，蓋2是密封的)的頂面40的孔徑39，在虹吸器抽水活動期間，空氣將通過這個孔徑39被緩慢地逐漸地引入虹吸室43內部。隨著更多空氣填充虹吸室43這將減少其抽水活動直到它徹底并安靜地緩慢消除虹吸活動。因為像大部分常規鐘罩虹吸器(包括那些具有從虹吸蓋向下延伸到低水平線的側進氣管的鐘罩虹吸器)那樣沒有空氣從蓋42的底部開口沖入虹吸室43和室內部，因此所述孔徑39減少了噪音。可以理解地，因為所述水培養系統100通常旨在用于人在場的住宅和/或商業區(比如精品店、餐廳等)中，通常需要減少有害的抽吸噪音。然而，如果所述水培養系統100將用在已經有噪音的環境中，所述蓋2的孔徑39可以不設。
[0068]所述孔徑39也可以被調整使虹吸活動消除在介于菜園模塊I內部的第一水位4和第二水位5之間的水位。通過具有較大的孔徑39，由于更多的空氣將滲入虹吸室43直到虹吸活動逐漸消失，虹吸活動將在短時間內打破(break)。最佳地，對于這個水培養系統，所述孔徑39需要被調整為較小，以至于整個植物床49排水或在用于進水的蓋42底部開口42處排水。在空氣通過這個開口 42進入虹吸室43并發出抽吸噪音之前這也是最低(或最大)排水位。
[0069]雖然本實施方式中為了對植物的根27充氧，需要水的波動，不同的植物品種也可以要求維持固定的水量。同樣地，所述蓋2可能會被去除來保持水位不變(也就是在第一水位4)。因此，去除蓋2將導致通過第二排水管3放出多余的水并進入蓄水池模塊6。
[0070]返回參見圖1，所述蓄水池模塊6通常位于低于所述菜園模塊I的水平。這使得經由第二排水管3從菜園模塊I自然地(比如通過重力)排水并流入蓄水池模塊6中。
[0071]所述蓄水池模塊6通常被設置保存來自水培養系統100的多余的水并且將其抽回到水族箱模塊15來保持水循環回路的水循環。在這個意義上，該蓄水池模塊6通常包括至少一個連通回水管11的泵10。泵10將保存在蓄水池6中的水經由該管道11抽回到水族箱模塊15。
[0072]如果必要，在水回流到水族箱模塊15之前，所述蓄水池模塊6還通常被設置進一步處理水。例如，本實施方式中，所述蓄水池模塊6包括安裝在第二排水管3端部的過濾器7和位于蓄水池模塊6中的水加熱器(或冷卻器)9。可以理解地，其他實施方式中，如果這樣的部件沒有必要，可以不設額外的過濾器7和/或水加熱器(冷卻器)9。然而在其他實施方式中，可以有額外的水處理部件比如，但不限于撇除器、起泡器、CO2擴散器(C02diffUser)、自動終止器(auto top off)(為保持一定的水位8)、水位表、紫外線消毒器等。
[0073]然而，本實施方式中，所述過濾器7通常被設置過濾掉經過菜園模塊I的至少一部分廢物產品29。在這個意義上，當水以相對高的速度從植物床49經由鐘罩虹吸器38被放出，來自植物床49的累積的顆粒將通過鐘罩虹吸器被抽出并排向蓄水池模塊6。因此，所述過濾器7在這些顆粒進入蓄水池6之前將這些顆粒過濾。因此所述過濾器7防止顆粒被抽回到水族箱模塊15。可以理解地，為了魚也為了較好的視覺欣賞，需要具有清潔的水。
[0074]就其部分而言，所述水加熱器9被設置將水加熱到適于水生品種活在水族箱模塊15并適于植物品種活在菜園模塊I的溫度。可以理解地，如果所述水培養系統100將被用在已經炎熱的環境中，所述水加熱器9可以被將水冷卻到適于水生品種活在水族箱模塊15并適于植物品種活在菜園模塊I的溫度的水冷卻器所替換。盡管未顯示在附圖中，溫度傳感器通常會被安裝在蓄水池模塊6中或水族箱模塊15中來檢測水的溫度并在需要時打開或關閉水加熱器(或冷卻器)9。
[0075]如上所述，所述蓄水池模塊6的泵10被設置把水經由回水管11抽回到水族箱15。
[0076]本實施方式中，所述回水管11具有緩沖區域45、46。這些緩沖區域45、46提供為了在發動泵10期間減小水的速度和為了防止水噴到回水管11頂端的水緩沖區。這些緩沖區域45、46是具有內截面大于回水管11標稱內截面的區域。當回水管11上來的水穿過這些區域時，水流慢下來并且水充滿了該增大的區域。如圖1所示，回水管11的這些緩沖區域45、46可以設置在沿著回水管11的任何水平。可以理解地，雖然顯示了兩個緩沖區域45、46，通常僅需要一個緩沖區域45或46來提供水緩沖。
[0077]可以理解地，提供具有不同結構的緩沖區域45、46或者完全沒有緩沖區域45、46，這取決于回水管11的確切結構。
[0078]本實施方式中，回水管11的頂端流體連通包括水盆50的瀑布式結構19。該瀑布式結構19被設置當水滿溢該盆50 (當水到達圖1的水位20時)時讓水落入水族箱15中。而大多數現有技術系統用氣泵或其他類型的充氣設備，本實施方式中，當正在落下的水在水中產生自然的氣泡時瀑布21讓空氣進入水，同樣地向水箱模塊15的水充氧。這個連續充氧為魚類、植物和負責將水族箱的廢物產品分解成植物營養的細菌提供氧氣。雖然瀑布式結構19可以被另外設置，回來的水落入水族箱模塊15的水中仍然是有益的。
[0079]尤其地，本實施方式中，所述泵10連續不斷地起作用以便所述瀑布21向水族箱模塊15提供持續的水流。
[0080]另外，根據其結構，所述瀑布式結構19可以提供聽覺和視覺審美上令人愉快的環境。在這個意義上，本實施方式中，所述回水管11包括在與瀑布式結構19連接部上的緩沖區域45。當緩沖區域45被直接置于瀑布式結構19的底下時，它提供該瀑布式結構19內部較大的開口(port opening)。這個較大的開口可以供花瓶支撐目的之用，該花瓶支撐是為了放置作為對水族箱或瀑布的裝飾性特征的切花44。比起用不流動的或補充的水的常規花瓶中的死水，正在從蓄水池6抽出的水提供對花連續不斷的水流從而避免了花莖切割區過早腐爛并且普遍延長了切花的生命。
[0081]如上所述，所述三個模塊和使它們相互連接的各種管(或管道)形成水流從水族箱模塊15到菜園模塊1，然后從菜園模塊I到蓄水池模塊6，并且然后從蓄水池模塊6返回到水族箱模塊15的水循環回路。
[0082]根據本實用新型的原理，這個水循環回路使水族箱模塊15的廢物產品29得到處理并且由生長在花園模塊I中的植物23 (和細菌)所消耗。當生長在花園模塊I中的植物23 (和細菌)消耗廢物產品29時，水基本上被凈化并且所述水培養系統100需要更少的換水。
[0083]所以，使用中，所述水族箱模塊15將容納和培養水生動物品種比如但不限于魚類、甲殼類和/或軟體動物。這些水生動物品種將產生廢物產品29。這些廢物產品29，力口上任何其他廢物產品29比如食物殘渣，將或者浮在表面或者沉到底部。
[0084]在這一點上，當撇除器26收集水的頂層時所述排水管16將捕獲落下的食物殘渣和魚廢物產品29，所述頂層通常包括除漂浮的廢物產品29之外的任何漂浮的殘留物(比如泡沫、油等)。
[0085]被排水管16和撇除器26收集的廢物產品29將經由第一排水管13流向菜園模塊
15。本實施方式中，所述過濾器12將過濾掉至少一部分廢物產品29。尤其，在水進入菜園模塊I之前并入過濾器12使較大廢物殘渣29進入需氧細菌生長的植物培養基24之前，能夠捕獲較大廢物殘渣29。
[0086]當包含廢物產品29的水到達菜園模塊I時，它將灌溉植物23的根27。而且，至少一部分廢物產品29將在培養基24得到收集，使得生長在其中的細菌分解和/或新陳代謝它們為可以被植物23作為營養消耗的小組分。可以理解地，當植物23消耗廢物產品29時，這些廢物產品29從水中清除，有效地凈化水。
[0087]例如，由水族箱模塊15產生的主要廢物產品29之一是氨。盡管氨對水生品種來說是有毒的，它是植物23的必需營養氮的來源。同樣地，負責分解氨的細菌將以魚的排泄物和過量食物為食并且為植物23提供必要的營養。然后當植物23消耗存在于水中的氨時，它們將為水生品種去除有毒物質。
[0088]在這一點上，需要注意的是，使菜園模塊I安裝在水族箱模塊15旁邊而不是像現有技術系統中跨在其上面的主要好處之一是菜園模塊I的尺寸可以被調整為水族箱模塊15的尺寸(比如體積)而不用被水族箱模塊15的區域所限制。因此，可能的是將菜園模塊I設計成與所需的一樣大以便有足夠的植物23來消耗水族箱模塊15的大部分廢物產品29。
[0089]當植物床49中的水位上升到第一水位4(由于流入廢水來自水族箱模塊15)，所述鐘罩虹吸器38將激活并將水向下排到第二(比如低)水位5。當水位下降到第二水位5時，植物23的根27和生長在培養基上的細菌將被暴露，以允許它們通風。
[0090]當所述鐘罩虹吸器激活時，它通過第二排水管3向蓄水池模塊6排水。本實施方式中，為了清除不會被菜園模塊I收集的廢物產品29，這水將通過過濾器7。
[0091]累積在蓄水模塊6中的水可以根據生活在水族箱模塊15中的水生品種的需要被加熱或冷卻。然后水被泵10和回水管11抽回到水族箱模塊15。
[0092]由于活在水族箱模塊15中的水生品種和活在菜園模塊I中的植物和細菌品種的動態本性，所述水培養系統100可以被看成或者處于過渡態(transient state)或者處于基本穩態。
[0093]當所述水培養系統100處于過渡態時就是當或者水族箱模塊15 (比如水生品種被增加或減少)中發生顯著變化、或者菜園模塊I (比如植物23生長、被增加或減少)中發生顯著變化，或者二者都發生顯著變化時，在所述系統達到平衡時各模塊之間的水循環可能需要額外的處理(比如過濾、化學處理等)來降低水的廢物含量至合適的水平，在所述平衡中植物23消耗從水族箱模塊15流出的水的大部分廢物。
[0094]當所述系統100達到該平衡時，如果在水族箱模塊15中、菜園模塊I中，或在二者中沒有發生顯著變化，該水培養系統100達到基本穩態。當該水培養系統100處于穩態時，生長在菜園模塊I中的植物23(和細菌)通常清除和消耗從水族箱模塊15流出的水中的大部分廢物。
[0095]當所述水培養系統100處于穩態時，所述水族箱模塊的換水需要明顯減少。
[0096]參見圖1，所述水培養系統100可以進一步包括水族箱凈化系統28，該水族箱凈化系統28通常包含第三排水管14、手動啟動泵(priming hand pump) 22和凈化管(pipe)或管(tube) 18，該水族箱凈化系統28通常用于清除在水族箱模塊15底部發現的廢物和其他殘渣29。
[0097]本實施方式中，所述水族箱虹吸系統28可以經由適當的連接器和/或閥永久或臨時地連通到第一排水管13，直接讓菜園模塊I循環利用對魚類有毒的水族箱廢物和殘渣29，在其中廢物將用作植物23的營養。菜園模塊I處在低于水族箱模塊15的操作水位17的地方時這個功能基本上可以完成。尤其地，在大部分水族箱環境中，廢物和過量食物殘渣將沉淀在水族箱底部從而不能通過過濾系統捕獲。這樣積聚的廢物對魚來說是有毒的并且需要定期清除。當從水族箱模塊15中清除積聚的廢物時使用凈化系統28將使水再循環并且灌溉菜園模塊I中的植物23。因此，當換水需要明顯減少時維護水族箱模塊15就明顯更容易。
[0098]在其他實施方式中，所述凈化系統28可能會直接連接菜園模塊I。
[0099]尤其地，只有當水族箱模塊15位于比菜園模塊I高時所述虹吸凈化系統28才會工作。在這個意義上，在大部分現有技術系統中，植物床位于水箱頂上，使其不可能直接用虹吸凈化系統把水族箱中的廢水向上抽到植物床。在這樣的現有系統中，用廢水灌溉植物床需要額外的操作步驟比如從虹吸凈化系統中把廢水排入放置比水族箱低的桶里然后把廢水倒回植物床中。
[0100]參見圖3，根據本實用新型的原理，水培養系統200的另一實施方式在其中示出，該系統200被設計為了半水生植物品種或茂盛生長于水中的植物(比如萵苣)。這個實施方式通常包括水族箱模塊115、蓄水池模塊106和泵110。
[0101]圖3所示的系統200中，水循環系統135通常將所述水族箱15溢流的水轉移到排水管136和/或撇除器137，然后通過第一排水管113，在那里通常經過位于蓄水池模塊116內部的過濾器107。在蓄水池模塊116底部的泵110將水引導通過回水管111，在那里將充滿通常位于水族箱模塊115上的水盆119以便像瀑布121 —樣均勻地流到水族箱模塊115中。雖然本實施方式借助于瀑布121向水族箱模塊115返回該凈化后的水，簡易的回水管也可以被用來將水返回水族箱模塊115內。
[0102]圖3的實施方式中，沒有像圖1的實施方式中的菜園模塊。同樣地，植物123直接長進蓄水池106中。在圖3中，示出了三種生長方法。第一種方法中，植物123長在有孔的植物籃131中，該植物籃允許水從蓄水池116以允許接觸培養基124和植物123的方式滲入。第二種方法中，植物130直接長在蓄水池模塊106內。第三種方法中，植物132直接長在蓄水池模塊116中但長在置于該蓄水池模塊116底部的培養基124上。雖然只有三種植物在蓄水池116內部生長的方法被圖3的實施方式所公開，可以使用多余或少于三種方法。以上概括的不同方法的共同特征實際上是蓄水池116被放置在基本上比水族箱模塊115的操作水位低的水平。
[0103]就像所述水培養系統100，所述水培養系統200也可以包括手動虹吸凈化系統133，該手動虹吸凈化系統可以經由適當的閥或連接器114被臨時或永久地連通到第一排水管113。
[0104]水培養中容易理解的是來自水生品種的廢物和過量食物是植物的食物來源并且對于共生關系來說這有益于通過植物系統循環利用廢物。與常規的水族箱系統相反的地方在于為了不污染魚，廢物必須完全被清除，為了更好的收獲和減少維護，水培養系統優化了每個部分的使用。
[0105]可以理解地，根據本實用新型原理的水培養系統可以補充定時控制的成長光照系統34、134。這樣的光照系統34、134可以位于菜園模塊上方并可以讓水培養系統位于低光照環境中。大部分現有技術的水培養系統沒有集成人工光照系統34、134。缺少這樣的照明系統34、134將妨礙水培養系統安裝在低光照區。另外，定時控制的照明系統可以讓數個農作物在這一年內收獲。在這一年內收獲數個農作物在自然光取決于季節而變化的波動氣候中是不可能正常完成的。
[0106]然而本實用新型說明性和目前的優選實施方式已經在上文具體描述，可以理解的是實用新型構思可以被其他多方面地呈現和使用，并且除非現有技術所限制的范圍，所附權利要求旨在被解釋為包括這樣的變形。
【權利要求】
1.一種水培養系統，其特征在于，水培養系統包括: 被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊，該水族箱模塊被設置保存水； 被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊與所述水族箱模塊流體連通以便接收從那里來的廢水，該廢水包含廢物產品； 被設置保存水的蓄水池模塊，該蓄水池模塊位于低于所述菜園模塊的水平，該蓄水池模塊與所述菜園模塊流體連通以便接收從那里來的水，該蓄水池模塊包括泵并且與所述水族箱模塊流體連通以便將水泵回到所述水族箱模塊； 其中，位于所述菜園模塊的植物消耗包含在所述廢水中的至少一部分廢物。
2.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述水族箱模塊與所述菜園模塊經由至少一個第一排水管道流體連通。
3.如權利要求2所述的水培養系統，其中所述水族箱模塊包括至少一個撇除器，該撇除器與至少一個 第一排水管道連接。
4.如權利要求2或3所述的水培養系統，其中所述至少一個第一排水管道包括至少一個流體安裝到那的過濾器，該至少一個過濾器被設置清除包含在所述廢水中的至少一部分廢物產品。
5.如權利要求2或3所述的水培養系統，其中所述至少一個第一排水管道包括阻斷廢水流動以致促使廢水和空氣混合的向內延伸的突出物。
6.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述菜園模塊與所述蓄水池模塊經由至少一個第二排水管道流體連通。
7.如權利要求6所述的水培養系統，其中所述菜園模塊包括至少一個排水系統，該排水系統流體連接至少一個第二排水管道并被設置將包含在所述菜園模塊中的至少一部分水規律地排向所述蓄水池模塊。
8.如權利要求7所述的水培養系統，其中所述至少一個排水系統至少是一個鐘罩虹吸器。
9.如權利要求8所述的水培養系統，其中所述至少一個鐘罩虹吸器被設置當水達到第一水位時開始將包含在所述菜園模塊中的水排出，并在水達到低于第一水位的第二水位時停止將包含在所述菜園模塊中的水排出。
10.如權利要求9所述的水培養系統，其中所述鐘罩虹吸器包括蓋。
11.如權利要求10所述的水培養系統，其中所述蓋包括至少一個位于所述第一水位上方的孔徑，該至少一個孔徑被設置當所述鐘罩虹吸器排水時允許空氣流入所述鐘罩虹吸器。
12.如權利要求6-11的任一項所述的水培養系統，其中所述至少一個第二排水管道包括至少一個流體安裝的過濾器，該至少一個過濾器被設置清除包含在水中的至少一部分廢物產品。
13.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述蓄水池模塊與所述水族箱模塊經由至少一個回流管道流體連通，該至少一個回流管道流體連接所述泵。
14.如權利要求13所述的水培養系統，其中所述至少一種回水管道具有標稱內橫截面，并且其中所述至少一個回流管道包括至少一個緩沖區域，該緩沖區域具有大于所述標稱內橫截面的內橫截面。
15.如權利要求14所述的水培養系統，其中所述至少一種回流管道包括多個緩沖區域。
16.如權利要求13-15的任一項所述的水培養系統，其中所述至少一個回流管道的端部被設置以便離開該至少一個回流管道的水落入所述水族箱模塊。
17.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述菜園模塊包括至少一個植物床，該至少一個植物床包括用來培養植物的培養基。
18.如權利要求17所述的水培養系統，其中所述培養基包括多孔材料的珠。
19.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述蓄水池模塊包括對該蓄水池中的水加熱的加熱系統。
20.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述蓄水池模塊包括對該蓄水池中的水冷卻的冷卻系統。
21.如權利要求1所述的水培養系統，進一步包括與所述菜園模塊流體連通的手動凈化系統。
22.如權利要求21所述的水培養系統，其中所述手動凈化系統包括虹吸器。
23.如權利要求1所述的水培養系統，進一步包括光照系統，該光照系統被設置為水生品種和植物提供合適的光源。
24.如權利要求1所述的水培養系統，其中所述水生產品包括魚類。
25.一種水培養系統，其特征在于，水培養系統包括: 被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊，該水族箱模塊被設置保存水； 被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于基本鄰近所述水族箱模塊并位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊經由至少一個第一排水管道與所述水族箱模塊流體連通以便接收來自該水族箱模塊的廢水，該廢水包含廢物產品； 被設置保存水的蓄水池模塊，該蓄水池模塊位于低于所述菜園模塊的水平，該蓄水池模塊經由至少一個第二排水管道與所述菜園模塊流體連通以便接收來自該菜園模塊的水，該蓄水池模塊經由至少一個回水管道與所述水族箱模塊流體連通，所述蓄水池模塊包括泵，該泵流體連通至少一個回水管道以便將水抽回到所述水族箱模塊； 其中所述水族箱模塊、所述菜園模塊、所述蓄水池模塊、所述至少一個第一排水管道、所述至少一個第二排水管道，以及所述至少一個回水管道形成水循環回路；并且， 其中位于所述菜園模塊中的所述植物消耗包含在所述廢水中的至少一部分廢物產品。
26.一種水培養系統，其特征在于，水培養系統包括: 被設置容納和培養水生品種的水族箱模塊； 被設置培養植物品種的菜園模塊，該菜園模塊位于基本鄰近所述水族箱模塊并位于低于所述水族箱模塊水位的水平，該菜園模塊經由至少一個排水管道與所述水族箱模塊流體連通以便接收來自該水族箱模塊的廢水，所述廢水包含廢物產品，所述菜園模塊經由至少一個回流管道與所述水族箱模塊流體連通，所述菜園模塊包括泵，該泵流體連通所述至少一個回流管道以便將水抽回到所述水族箱模塊； 其中所述水族箱模塊、所述菜園模塊、所述至少一個排水管道以及所述至少一個回流管道形成水循環回路；并且， 其中位于所述菜園模塊中的植物消耗包含在廢水中的至少一部分廢物產品。
【文檔編號】A01K63/00GK203692110SQ201320483669
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2012年8月8日
【發明者】羅賓·普蘭特 申請人:羅賓·普蘭特