CN104904584B - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物栽培领域，特别涉及一种植物栽培装置。本发明提供了一种基于中心辐射方式的植物栽培装置，所述植物栽培装置包括竖直圆筒形植物栽培架，所述植物栽培架上有多层栽培槽和圆筒形光源，所述光源竖直设置在所述植物栽培架的中心位置。这种植物栽培装置具有高光源空间效率、可利用自然光照并且光源热量易于管理的优点。

Description

植物栽培装置

技术领域

本发明属于植物栽培领域，特别涉及一种植物栽培装置。

背景技术

植物栽培箱是目前常见的植物栽培装置，已知的植物栽培箱都是底部部分具有植物栽培区域，在其上方设置有光源，这些光源从位于植物上方的特定高度处产生用于植物的光，使得光从上方抵达植物。

这些植物栽培箱的已知缺点包括：

较低的光源空间效率，即在使用能够提供均匀光照的面光源的时候，单位面积的光源区域对应着相同面积的植物栽培区域。

难以利用自然光照，由于栽培槽及光源的阻挡，栽培箱中基本只能利用人工光照。

难以有效排除光源所散发的热量，由于光源呈平面分布，光源所散发的热量均匀传递至栽培空间中去，大大增加了其排除难度。

发明内容

本发明在目的在于提供一种具有高光源空间效率、可利用自然光照并且光源热量易于管理的植物栽培装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于中心辐射方式的植物栽培装置。

所述植物栽培装置包括植物栽培架和光源，其中：植物栽培架为竖直圆筒形，其上有多层栽培槽；光源为圆筒形，竖直设置在植物栽培架的中心位置。

如上所述的植物栽培装置，其中：光源包括基底和发光元件，基底为高导热圆筒结构，发光元件安置于基底的外表面上，并与基底良好热接触。

如上所述的植物栽培装置，其中：发光元件为半导体发光元件。

如上所述的植物栽培装置，其中：基底为高导热双层圆筒结构。

如上所述的植物栽培装置，其中：栽培槽之间通过水管相互顺次联接，水管竖直安放于栽培槽内，其上管口低于栽培槽的上表面，使得营养液可以顺次流过各层栽培槽。

如上所述的植物栽培装置，还包括风扇，风扇水平安放于植物栽培架下方。

如上所述的植物栽培装置，还包括遮盖件，遮盖件安放于植物栽培架上方。

如上所述的植物栽培装置，其中：植物栽培架由2个半圆筒形植物栽培架闭合构成，2个半圆筒形植物栽培架之间采用转轴铰链联接。

如上所述的植物栽培装置，其中：半圆筒形植物栽培架具有外壁，外壁的内里面上贴有反光膜。

相比于光源水平放置的常规多层栽培装置，本发明提供的基于中心辐射方式的植物栽培装置具有更高的光源空间效率。采用本发明所提供的植物栽培装置，光源和栽培架均为竖直圆筒状结构，光源置于栽培架中间，光源所发射光线水平照射至植物表面，单位面积的光线发射面经发散之后可以照射到更大面积的植物栽培区域，但由于各植物离光源的距离一样,故而所能接收的光照强度也一致，同时，由于光源竖直置中安放，栽培槽之间的间距可以更小，从而具有更大的栽培密度。

其次，本发明提供的基于中心辐射方式的植物栽培装置可以部分地利用自然光照。当栽培架外面没有外壁时，植物背向内部光源的一面可以接收自然光照，而面向内部光源的一面则可以接收人工光照。

再次，本发明提供的基于中心辐射方式的植物栽培装置可以高效地管理光源所散发热量。首先是可以高效地排除光源所散发热量。由于光源为竖直圆筒状结构，光源基底具有良好的导热性，光源所散发热量可以集中于基底上，并在圆筒内部自发形成向上的热气流，将热量排除至栽培装置外部；在栽培架下部安放风扇可以进一步加强这种气流排热效果；当光源基底采用了双层圆筒结构时，可以使冷却水流经双层筒之间，从而更加高效带走光源所散发热量。其次是可以充分利用光源所散发热量。当栽培架具有圆筒形外壁时，可以将植物栽培空间封闭起来，但是气流却可以在内部自下而上流动，当将栽培装置置于开放的低温环境中时，可以控制风扇的使用，从而控制这种气流的强度，从而控制其所能排除的热量， 从而能够利用光源热量在栽培装置内部形成一个温暖的植物生长环境。

附图说明

在下文中，通过示例的方式并且参照附图将更为详细地描述植物栽培装置，其中：

图1—图3图解了植物栽培装置的第一实施例，其中图1为植物栽培装置的整体示意图，图2示出了图1的植物栽培装置在A处的横截面视图，图3示出了图1 的植物栽培装置在A处过中心线的纵截面视图。

图4—图5图解了植物栽培装置的第二实施例，其中图4为植物栽培装置处于闭合状态的示意图，图5为植物栽培装置处于打开状态的示意图。

图1—图5中，附图标记1为植物栽培架，2为光源，3为风扇，4为遮盖件，11为栽培槽，12为水管，13为半圆筒形植物栽培架，131为转轴铰链，132为外壁，133为反光膜，21为基底，22为发光元件。

具体实施方式

图1至图3图解了栽培装置的第一实施例。该栽培装置的圆筒形植物栽培架1由6层圆形栽培槽11组成，栽培槽11之间通过牢固的支架连接，根据预期栽培植物的不同，栽培槽11之间的间距可以调整以适应植物的高度。栽培槽11中可以填充栽培基质，也可以以纯营养液栽培植物而无需填充栽培基质，但不管怎样，在上下层栽培槽之间通过水管12将由上层栽培槽溢出的水引至下层栽培槽，水管12的上端管口应低于栽培槽11的栽培面以控制槽内的水体深度。

该栽培装置有圆筒形光源2，用以向所栽培的作物提供光照。所述光源2竖直安置于植物栽培架1的中心位置，也就是与圆筒形植物栽培架1基本同轴，其长度应与各层栽培槽11的高度之和基本一致。可在植物栽培架1的不同高度处产生均匀一致的光照，确保各层栽培槽上的植物均接受到充分的光照。所述光源2包括基底21和发光元件22，基底21为圆筒形构造，具有较好的导热性，其制造材料可以是铝等金属，也可以是高导热性的塑材。进一步地，基底21还可以是双层圆筒结构，可以使冷却液体流经两层筒体之间，以进一步加快热量排除速度。发光元件22可以发出符合植物生长需求的光线，发光元件22可以是不同颜色发光二极管或激光二极管的组合。发光元件22的引线端固定于基底21上，并与基底21具有良好的热联接，其电子部件产生的热量可以迅速传递至基底21上。

采用圆筒形的光源是极为有益的。首先，在常规栽培箱以及常见的人工光照下，光线是从植物顶部发出，光源发光面与植物受光面是平行的两个水平面或者是由发光点照射到受光面上，在第一种情况下，光源发光面积是与植物受光面积相等的，光源空间效率只有1，在第二种情况下，尽管光源空间效率大于1，但由于植物受光面上边缘位置与中心位置距离发光点的距离不等，故而受到的光照强度也极为不均匀，不利于培育出均匀一致的植物。本发明采用了基于中心辐射的光照方式，可保证植物受光面上各点与光源的距离一致，这种方式从根本上保证了植物接受光照强度的均匀一致，另一方面，在满足光照强度的前提下，圆筒形植物栽培架1的直径可以大于圆筒形光源2的直径数倍，也就是说，在满足光照强度及光照均匀度的前提下，单位面积的光源发光面可以照射至数倍的栽培面上，大大提高了光源空间效率。此处术语“光源空间效率”指的是传递至植物上的有效光照面积与光源发光面积的比，高的光源空间效率意味着用更小更紧凑的光源即可满足较大面积植物的光照需求。其次，光源2工作时，其电子部件将产生大量热量，这些热量可以高效地集中于基底21上，并在圆筒中产生自下而上的热气流，将多余的热量排除至栽培装置外部。

为了简单起见，图中并没有标出光源2上的电路及其控制装置等，但本技术领域的技术人员应当知道，为了实现光源的正常工作，电路及其控制装置是必须的，这些电路以及控制装置、以及发光元件22与基底21之间的热联接都是可以利用本技术领域的现有技术实现的。

为了进一步提高光源散发热量的排除效率，栽培装置还在植物栽培架1下面设置了风扇3，所述风扇3可以产生向上的气流，促进圆筒中以及光源2与植物栽培架1间的空气流动，从而加快热量排除速度。

在一些情况下，生产者可能不希望雨水等直接落到植物栽培装置上，这时候可以在植物栽培架1上方设置遮盖件4。

采用该植物栽培装置栽培植物时，植物背向光源2的一面依然可以接收来自外部的自然光照，为保证植物生长的均匀性，可以定期将植物翻转，使其各个方向均有机会接收相同量的自然光照和人工光照。

图4和图5图解了了栽培装置的第二实施例，其与第一实施例的差别在于圆筒形植物栽培架1是由2个半圆筒形植物栽培架13闭合而成的，所述半圆筒形植物栽培架13上有半圆形栽培槽。2个半圆筒形植物栽培架13之间采用转轴铰链131联接，使得植物栽培架1可以打开和闭合。所述2个半圆筒形植物栽培架13可以具有外壁132，在这种情况下，当植物栽培架1处于闭合状态时，可以形成一个相对封闭的环境，外壁132阻碍了栽培架内与外部之间的水平气流运动，但依然可以在光源2的圆筒中以及光源2与植物栽培架1间的空间内形成上下的气流。在设置外壁132的情况下，为了改善栽培槽11上植物的光照环境，可以在外壁132 的内里面设置反光膜133，以将光线发射到那些背向光源的植物叶片上。

在半圆筒形植物栽培架13上设置外壁132的目的在于为所栽培的植物创造一个相对封闭的环境，使得其中的环境因素，譬如光照、温度等可以更加可控，这样做的有益效果在于：可以将栽培装置置于开放的环境中并同时为植物提供一个适宜的生长环境。譬如，可以将这一的一个个栽培装置置于低温环境中，在光源2工作时，其发散出大量的热量，控制风扇3的转动从而控制栽培架内上下气流的大小，进而控制热量的散发速度，使得栽培架内可以达到一个适宜的高温并保持栽培架内外热量的平衡。

应当理解的是，上述实施例描述中的“圆筒形”、“半圆筒形”、“圆形”、“半圆形”等术语所指代的不应局限于圆形，其它类似的形状，譬如正多边形，也是可以用于本发明的植物栽培装置的。

应当理解的是，上文描述和附图仅仅旨在解释本发明。对于本领域中的技术人员将显而易见的是，在不悖离本发明的范围的前提下，可以改变和修改本发明。

Claims (8)

1.一种植物栽培装置，包括植物栽培架（1）和光源（2），其特征在于：所述植物栽培架（1）的主体为竖直圆形筒状结构，其内部有多层栽培槽（11）；所述栽培槽（11）为圆环状结构，其上表面有沿圆周方向设有一排栽培孔的圆环形盖板；所述光源（2）为圆形筒状结构，竖直设置在所述植物栽培架（1）的中心位置；所述光源（2）包括基底（21）和发光元件（22），所述基底（21）为高导热圆形筒状结构，所述发光元件（22）安置于所述基底（21）的外表面上，并与所述基底（21）良好热接触。

2.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于：所述发光元件（22）为半导体发光元件。

3.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于：所述基底（21）为高导热双层圆筒结构。

4.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于：所述栽培槽（11）之间通过水管（12）相互顺次联接，所述水管（12）竖直安放于所述栽培槽（11）内，其上管口低于栽培槽（11）的上表面，使得营养液可以顺次流过各层栽培槽。

5.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于：还包括风扇（3），所述风扇（3）水平安放于所述植物栽培架（1）下方。

6.如权利要求1所述的植物栽培装置，其特征在于：还包括遮盖件（4），所述遮盖件（4）安放于所述植物栽培架（1）上方。

7.如权利要求1-6任意一项所述的植物栽培装置，其特征在于：所述植物栽培架（1）由2个半圆筒形植物栽培架（13）闭合构成，所述2个半圆筒形植物栽培架（13）之间采用转轴铰链（131）联接。

8.如权利要求7所述的植物栽培装置，其特征在于：所述半圆筒形植物栽培架（13）具有外壁（132），所述外壁（132）的内里面上贴有反光膜（133）。