CN103650994A - 空气净化及增氧式植物栽培系统 - Google Patents

空气净化及增氧式植物栽培系统 Download PDF

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陈肇和
王镜竣
朱维屏
张淑美
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Abstract

本发明提供一种空气净化及增氧式植物栽培系统(VegiBox)，包括：一箱体、至少一栽培模块、至少一可见光发光二极管模块、一气体循环模块及一液体循环模块，其可用于提供室内或密死循环境的植物栽培的环境，能够完全掌控植物生长环境，且可以净化所述室内或密死循环境的空气及增加氧含量。

Description

空气净化及增氧式植物栽培系统
技术领域
本发明关于一种空气净化及增氧式植物栽培系统，特别是关于一种适用于室内或密死循环境的空气净化及增氧式植物栽培系统。
背景技术
传统植物栽培系统，通常使用荧光灯管或发光二极管(LED)的特定波长，以便辅助、促进植物的生长。现有技术中已公开了各种植物栽培系统，例如：TW M422860公开了使用LED作为光源的植物培育箱；JPA2008-118957公开了完全控制型有机栽培式植物工厂；上述现有技术通过改善光源、培养基(或培养液)等，提高植物栽培效率，或者利用光触媒，抑制引起植物疫病的因素(细菌、病毒、霉菌等)(如JPA2006-050992、JPA2011-000026等中所公开的)，以期提高植物的生长效率。
另一方面，作为观赏用的室内植栽，逐渐盛行，除可美化环境，又可清新空气，然而过去室内植栽的盆栽，通常即使定时浇水，因为光源不足，容易导致植物枯萎，所以，此类的盆栽存在实用化的问题。植物的光合作用虽可产生氧气，但是此类的盆栽小且因光源不足，产生的氧气更少，再加上无光源时植物呼吸会放出二氧化碳，难以达到清新空气的目的。
于现有技术文献JPA2011-000026中，其利用光触媒抑制引起植物疫病的因素，使用包含光触媒粉体的防疫剂，再通过光照射方法，活化所述光触媒粉体，以达到除去细菌、病毒、霉菌等的效果。
但是，于室内或密死循环境中的植物生长或栽培系统，通常除了植物栽培的目的外，期望提供空气净化、氧含量增加的效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的之一，在于提供一种空气净化及增氧式植物栽培系统，其可提供室内或密死循环境的植物栽培的环境，能够完全掌控植物生长环境，且可以净化所述室内或密死循环境的空气及增加氧含量。
本发明的目的之一，在于提供一种兼具空气清净机功能的植物栽培系统，除植物光合作用的空气清净功能外，其通过光触媒薄膜及与环境的气体循环，得以一并除去空气中的过剩二氧化碳、有毒有害气体(如：甲醛、苯、甲苯、氨、TVOC等)、有效杀灭各种细菌、霉菌、病毒、除去各种异味、烟味、吸附粉尘等。
为了达到上述目的，本发明提供一种空气净化及增氧式植物栽培系统，其包括：一箱体、至少一栽培模块、至少一可见光发光二极管模块、一气体循环模块及一液体循环模块；其中，所述述箱体包括多个隔板，用以构成一容置空间及可进出所述容置空间的一箱门，于所述多个隔板的表面，覆盖有光触媒薄膜，所述容置空间中，还包括一具有至少一层的载置台；所述栽培模块，设置于所述载置台的其中一层上，所述栽培模块包括一栽培床；所述可见光发光二极管模块，设置于所述载置台的各层的上方或者经由一导光构件，使所述可见光发光二极管模块发出的光可照射所述栽培模块的所述栽培床；所述气体循环模块，包括一气体入口及一气体出口，分别设置于所述多个隔板中的2个隔板或分别设置于相同隔板的相对侧，所述气体循环模块还包括一风扇、一气体通道及一紫外线发光二极管模块，所述风扇用以由所述气体入口吸入空气，所属气体通道的一端与所述气体入口连通，另一端与所述容置空间连通，使吸入的空气流经所述栽培模块的所述栽培床后，由所述气体出口流出所述容置空间，所述气体通道中设置一光触媒薄膜，所述紫外线发光二极管模块设置于所述气体通道中，使所述光触媒薄膜可接收所述紫外线发光二极管模块发出的光；所述液体循环模块，用以提供包含营养成分的水至各所述栽培床，所述液体循环模块包括一循环泵及多个输送管，所述多个输送管连接至各所述栽培床。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述气体循环模块还包括：一设置于所述气体入口的二氧化碳选择膜及一设置于所述气体出口的氧气选择膜。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述空气净化及增氧式植物栽培系统还包括：一温度湿度控制器，用以控制所述容置空间的温度及湿度。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述导光构件为一导光板，用以将线光源转换为面光源。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述气体通道中，还包含多个侧翼板，所述光触媒薄膜同时保留原形地覆盖且形成于所述多个侧翼板的表面，以增加空气与光触媒涂覆膜的接触面积。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述光触媒薄膜是通过电浆辅助化学沉积法形成。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述可见光发光二极管模块之一与所述紫外线发光二极管模块组合成为一体，使其一面发出紫外光，另一面发出蓝色及红色可见光。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述可见光发光二极管模块为一可挠式发光二极管模块，其可发出蓝色及红色可见光。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述可见光发光二极管模块，具有多个通孔，所述多个通孔贯穿所述可见光发光二极管模块的两面，以便让气体流通。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述紫外光的波长为320-400nm，所述蓝色可见光的波长为400-520nm，所述红色可见光的波长为610-720nm。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述隔板是由透明塑料板或玻璃板所构成。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述光触媒薄膜是由二氧化钛先驱物，使用电浆辅助化学沉积法所形成，所述二氧化钛先驱物包括四乙氧化钛、四异丙氧化钛(Titanium Tetraisopropoxide)、四丁氧化钛(titanium butoxide，Ti(OBu)4)、钛酸四丁酯(Tetrabutyl titanate)、四氯化钛(Titanium tetrachloride)等中的一种或几种的组合。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，于所述侧翼板的表面，具有多个凹凸构造，所述多个凹凸构造的表面覆盖有光触媒薄膜。
根据本发明的具体实施方式，优选地，所述空气净化及增氧式植物栽培系统还包括：一外部电源，提供电源予所述风扇及所述发光二极管模块；以及一控制器，用以控制所述气体循环模块及所述液体循环模块。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述气体通道是由1片打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片(pleated stainless steel porous plate)所构成，所述光触媒薄膜同时保留原形地覆盖且形成于所述打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片的表面。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述系统中，所述气体通道是由拉丝处理过的不锈钢板所构成。
本发明的空气净化及增氧式植物栽培系统，兼具空气清净机的功能，可完全掌控植物生长环境，且能够净化所述室内或密死循环境的空气及增加氧含量。
附图说明
图1为实施例1的空气净化及增氧式植物栽培系统的箱体的示意图。
图2为实施例1的空气净化及增氧式植物栽培系统的侧视示意图。
图3为图2中AA面的示意图。
图4为实施例1及2的气体循环模块的示意图。
图5为实施例2的空气净化及增氧式植物栽培系统的正视示意图。
图6为实施例2的空气净化及增氧式植物栽培系统的侧视示意图。
主要组件符号说明：
1：箱体
12：上板
14：下板
16：背板
18：前板
20：侧板
22：箱门
10，100：空气净化及增氧式植物栽培系统
200：发光二极管模块
210：可见光发光二极管模块
300，300’：载置台
310，311，320，321，330，331，340，341，350，351，360，361：栽培模块
400：气体循环模块
404：气体通道
410：气体入口
420，430：气体出口
500：液体循环模块
510：循环泵
520：输送管
600：温度湿度控制器
AA：侧面
A1：气体通道404的入口侧
A2：气体通道404的出口侧
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图及实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。图标中，相同的组件是以相同的符号表示。
实施例1
本实施例提供一空气净化及增氧式植物栽培系统。图1为本实施例的空气净化及增氧式植物栽培系统的箱体的示意图。箱体1包括多个隔板(上板12、下板14、背板16、前板18、侧板20及箱门22)，用以构成一容置空间及可进出所述容置空间的一箱门22，于所述多个隔板的表面，覆盖有光触媒薄膜，所述容置空间中，包括具有一层的载置台300。所述隔板可由透明塑料板(例如PMMA等)或玻璃板所构成。
图2为本实施例的空气净化及增氧式植物栽培系统的侧视示意图。图3为表示图2中侧面AA的示意图。空气净化及增氧式植物栽培系统10包括箱体1、置于载置台300上的栽培模块、发光二极管模块200(可见光发光二极管模块210及紫外光发光二极管模块的组合)、气体循环模块400、液体循环模块500及温度湿度控制器600。所述液体循环模块500包括循环泵510及输送管520。所述温度湿度控制器600控制所述容置空间的温度及湿度。气体循环模块400，包括气体入口410及气体出口420或430(气体出口430以虚线表示，是指气体出口430可以不存在，只有一个气体出口420)。于本实施例的空气净化及增氧式植物栽培系统10中，气体循环模块400包括气体入口410及气体出口420时，气体入口410与气体出口420分别设置于相同隔板的相对侧。
空气净化及增氧式植物栽培系统10包括多个栽培模块时，所述多个栽培模块可设置于载置台300上，各栽培模块包括一栽培床。栽培床与输送管520连通，保持液体循环模块500所提供的包含营养成分的水。
发光二极管模块200，是由可见光发光二极管模块210与紫外线发光二极管模块所组合而成，使其一面发出紫外光，另一面发出蓝色及红色可见光。其中，紫外光的波长可为320-400nm，所述蓝色可见光的波长可为400-520nm，所述红色可见光的波长可为610-720nm。或者，所述可见光发光二极管模块210为一可挠式发光二极管模块，发出蓝色及红色可见光。
或者，所述可见光发光二极管模块210可经由一导光构件，使所述可见光发光二极管模块发出的光可照射所述栽培模块的所述栽培床。
再者，所述可见光发光二极管模块210，可具有多个通孔，贯穿所述可见光发光二极管模块的两面，以便让气体流通。
当所述气体循环模块400包括气体入口410及气体出口430时，气体入口410与气体出口430分别设置于多个隔板中的2个隔板。
图4为本实施例的气体循环模块的示意图。所述气体循环模块400可还包括一风扇(图未标)、一气体通道404(剖面放大图表示图4的右侧)及一紫外线发光二极管模块(于本实施例，其与可见光发光二极管模块210为一体成形，表示为发光二极管模块200)，所述风扇是用以由所述气体入口吸入空气，可设置于气体通道404的入口侧A1，气体通道404的出口侧A2位于发光二极管模块200侧，与所述容置空间连通，使所述吸入的空气流经所述栽培模块的所述栽培床后，由所述气体出口流出所述容置空间，所述气体通道中设置光触媒薄膜，所述紫外线发光二极管模块设置于所述气体通道中，使所述光触媒薄膜可接收所述紫外线发光二极管模块发出的光。
实施例2
本实施例提供一空气净化及增氧式植物栽培系统。图5为本实施例的空气净化及增氧式植物栽培系统的正视示意图。图6为本实施例的空气净化及增氧式植物栽培系统的侧视示意图。空气净化及增氧式植物栽培系统100与空气净化及增氧式植物栽培系统10的不同之处，在于载置台300’具有3层，每一层可放置多个栽培模块(310，311，320，321，330，331，340，341，350，351，360，361)，液体循环模块500包括循环泵510及多个输送管520。所述多个栽培模块分别包含多种植物栽培用的栽培床，亦即可为多种的栽培模块，各栽培模块具备一特定种类的栽培床。
在实施例1及实施例2中，上述植物栽培系统中的气体循环模块可还包括：一设置于所述气体入口的二氧化碳选择膜(membrane)及一设置于所述气体出口的氧气选择膜。
在实施例1及实施例2中，上述植物栽培系统可只包括一发光二极管模块，经由一导光构件，使所述可见光发光二极管模块发出的光可照射所述栽培模块的所述栽培床，所述导光构件为一导光板，用以将线光源转换为面光源，可使用公知的导光板，例如液晶显示器所使用的导光板。
如图4所示，在实施例1及实施例2中，所述气体通道中包含多个侧翼板，光触媒薄膜覆盖形成于所述多个侧翼板的表面，以增加空气与光触媒涂覆膜的接触面积，增加空气净化的效果。此外，于所述侧翼板的表面，可具有多个凹凸构造，所述多个凹凸构造的表面覆盖有光触媒薄膜。或者，所述气体通道只在其表面具有光触媒薄膜，以及气体出口、入口，而不具有侧翼板。
在实施例1及实施例2中，所述气体通道可由1片打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片(pleated stainless steel porous plate)所构成，所述光触媒薄膜同时保留原形地覆盖且形成于所述打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片的表面。此外，所述气体通道还可由拉丝处理过的不锈钢板所构成。
在实施例1及实施例2中，所述光触媒薄膜可通过电浆辅助化学沉积法形成。所述光触媒薄膜可由二氧化钛先驱物，使用电浆辅助化学沉积法所形成，所述二氧化钛先驱物包括四乙氧化钛、四异丙氧化钛(Titanium Tetraisopropoxide)、四丁氧化钛(titaniumbutoxide，Ti(OBu)4)、钛酸四丁酯(Tetrabutyl titanate)、四氯化钛(Titanium tetrachloride)等中的一种或几种的组合。
在实施例1及实施例2中，上述系统可还包括：一外部电源，提供电源予所述风扇及所述发光二极管模块；以及一控制器，用以控制所述气体循环模块及所述液体循环模块。
综上所述，本发明的空气净化及增氧式植物栽培系统，兼具空气清净机的功能，可以完全掌控植物生长环境，且能够净化所述室内或密死循环境的空气及增加氧含量。
以上虽以特定实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，本领域一般技术人员在不脱离本发明的意图及范围下可进行各种变形或变更。另外本发明的任一实施例不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻，并非用来限制本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种空气净化及增氧式植物栽培系统，其包括：
一箱体，其包括多个隔板，构成一容置空间及可进出所述容置空间的一箱门，于所述多个隔板的表面，覆盖有光触媒薄膜，所述容置空间中，还包括一具有至少一层的载置台；
至少一栽培模块，其设置于所述载置台的其中一层上，所述栽培模块包括一栽培床；
至少一可见光发光二极管模块，其设置于所述载置台的各层的上方或者经由一导光构件，使所述可见光发光二极管模块发出的光可照射所述栽培模块的所述栽培床；
一气体循环模块，其包括一气体入口及一气体出口，分别设置于所述多个隔板中的2个隔板或分别设置于相同隔板的相对侧，所述气体循环模块还包括一风扇、一气体通道及一紫外线发光二极管模块，所述风扇用以由所述气体入口吸入空气，所述气体通道的一端与所述气体入口连通，另一端与所述容置空间连通，使所述吸入的空气流经所述栽培模块的所述栽培床后，由所述气体出口流出所述容置空间，所述气体通道中设置一光触媒薄膜，所述紫外线发光二极管模块设置于所述气体通道中，使所述光触媒薄膜可接收所述紫外线发光二极管模块发出的光；以及
一液体循环模块，其用以提供包含营养成分的水至各所述栽培床，所述液体循环模块包括一循环泵及至少一输送管，所述输送管连接至各所述栽培床。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述气体循环模块还包括：一设置于所述气体入口的二氧化碳选择膜及一设置于所述气体出口的氧气选择膜。
3.如权利要求1所述的系统，其还包括：一温度湿度控制器，用以控制所述容置空间的温度及湿度。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述导光构件为一导光板，用以将线光源转换为面光源。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述气体通道中，还包含多个侧翼板，光触媒薄膜同时保留原形地覆盖且形成于所述多个侧翼板的表面，以增加空气与光触媒薄膜的接触面积。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述光触媒薄膜是通过电浆辅助化学沉积法形成。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述可见光发光二极管模块之一与所述紫外线发光二极管模块组合成为一体，使其一面发出紫外光，另一面发出蓝色及红色可见光。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述可见光发光二极管模块为一可挠式发光二极管模块，发出蓝色及红色可见光。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述可见光发光二极管模块具有多个通孔，所述多个通孔贯穿所述可见光发光二极管模块的两面，以便让气体流通。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述紫外光的波长为320-400nm，所述蓝色可见光的波长为400-520nm，所述红色可见光的波长为610-720nm。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述隔板由透明塑料板或玻璃板所构成。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述光触媒薄膜是由二氧化钛先驱物，使用电浆辅助化学沉积法所形成，所述二氧化钛先驱物包括四乙氧化钛、四异丙氧化钛、四丁氧化钛、钛酸四丁酯、四氯化钛中的一种或几种的组合。
13.如权利要求5所述的系统，其中，于所述侧翼板的表面，具有多个凹凸构造，所述多个凹凸构造的表面覆盖有光触媒薄膜。
14.如权利要求1所述的系统，还包括：
一外部电源，提供电源予所述风扇及所述发光二极管模块；以及
一控制器，用以控制所述气体循环模块及所述液体循环模块。
15.如权利要求1所述的系统，其中，所述气体通道是由1片打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片所构成，所述光触媒薄膜同时保留原形地覆盖且形成于所述打褶不锈钢网片或打褶的具有孔洞的不锈钢片的表面。
16.如权利要求1所述的系统，其中，所述气体通道是由拉丝处理过的不锈钢板所构成。
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