CN105638427B - 一种自然光利用型植物栽培箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自然光利用型植物栽培箱，包括内置栽培植物的栽培箱箱体，在栽培箱箱体上还设有用以调节栽培植物生长环境的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构(15)，所述的栽培箱箱体采用能够利用自然光照的透明框架结构，所述的光照度控制机构包括设置在栽培箱箱体上的辅助照明组件和栽培箱箱体内部的光照强度传感器，所述的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构(15)均与外部的控制系统连接。与现有技术相比，本发明具有自然光利用率高、人工补光效率高，可精准方便的控制栽培植物的光照度、温度和湿度等生长环境等优点。

Description

一种自然光利用型植物栽培箱

技术领域

本发明涉及一种植物栽培箱，尤其是涉及一种自然光利用型植物栽培箱。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，对绿色健康蔬菜越来越重视。室外种植蔬菜受到自然环境地域等影响，当发生自然灾害时，蔬菜的产量及质量等会受到严重的影响，同时绿叶蔬菜因水多鲜嫩，也容易受到害虫的侵袭。因而从追求品质和食品安全的角度出发，出现了室内利用植物生长箱培养蔬菜的栽培方式，但是，由于受一般家庭蔬菜栽培经验的限制以及家庭的空间有限和室内光照条件的限制，目前家庭蔬菜种植主要采用的是隔热、保温和补光型植物生长箱，能耗、运行成本高，限制了室内蔬菜生产的发展和推广，不能满足普通家庭安全蔬菜自给的需求。

中国专利201510248438.6公开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。该植物栽培装置将补光与自然光利用相结合进行植物栽培，虽然能部分的利用自然光照，但是其自然光照利用条件受限，利用率较低，此外，该装置操作较为麻烦，与外界气体交换程度不高，植物生长受限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自然光利用型植物栽培箱。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自然光利用型植物栽培箱，包括内置栽培植物的栽培箱箱体，在栽培箱箱体上还设有用以调节栽培植物生长环境的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构，所述的栽培箱箱体采用能够利用自然光照的透明框架结构，所述的光照度控制机构包括设置在栽培箱箱体上的辅助照明组件和栽培箱箱体内部的光照强度传感器，所述的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构均与外部的控制系统连接；

光照强度传感器检测栽培箱箱体内部的光照强度并反馈信息给控制系统，当光照强度低于设定值时，控制系统控制辅助照明组件开启，进行自动补光。

所述的栽培箱箱体包括栽培箱底座、下部开口并盖设在栽培箱底座上的箱体主体，该箱体主体内部放置栽培植物，所述的箱体主体由透明的栽培箱外侧板和栽培箱顶盖板围绕而成，栽培箱外侧板的其中一块为可开启的栽培箱箱门。栽培箱外侧板和栽培箱顶盖板优选为真空玻璃材质，从而可以最大限度的提高太阳光的利用率，节省能耗。

所述的辅助照明组件包括补光照明灯、滑块固定杆和移动滑块，所述的滑块固定杆分别设置在栽培箱外侧板的顶部和底部，所述的移动滑块设置在滑块固定杆上并沿其滑动，所述的补光照明灯的两端分别连接栽培箱外侧板顶部和底部的移动滑块；

自然光照充足时，补光照明灯随移动滑块移动到栽培箱外侧板的左右端部；

当需要补光时，补光照明灯开启，并随移动滑块移动到栽培箱外侧板的中部位置，进行补光。优选的，补光照明灯为LED照明灯，LED照明灯的光照亮度可以根据需要自动调节。

所述的移动滑块上设有用于固定安装补光照明灯的安装板，在安装板上设有垂直于栽培箱外侧板所在平面的滑槽，所述的补光照明灯上设有与滑槽匹配的安装插销，通过安装插销导向补光照明灯沿滑槽移动，并用紧固螺母将安装插销与安装板之间锁紧，从而可实现补光照明灯与栽培箱外侧板之间距离的调节。这样还可以人工调节补光照明灯与栽培植物的距离，从而调节人工补光的光照强度。

所述的温度控制机构包括温度传感器、加热板和散热通风组件，所述的温度传感器设置在箱体主体内部，所述的加热板设置在栽培箱底座上，所述的散热通风组件包括设置在栽培箱顶盖板上的通风口，以及设置在箱体主体与栽培箱底座之间的栽培箱栅栏，所述的通风口上设有可开启的栽培箱翻盖，在通风口处还设有风扇，所述的栽培箱底座上设有用于封住栽培箱栅栏的可升降组件；

温度传感器检测箱体主体内部的温度并反馈信号给控制系统，当温度在设定范围内时，栽培箱翻盖盖住通风口，可升降组件上升并封住栽培箱栅栏，此时，箱体主体内部形成密闭空间；

当温度过低时，箱体主体内部为密闭空间，加热板工作，风扇起匀风作用，对箱体主体内部进行均匀升温；

当温度过高时，栽培箱翻盖打开，可升降组件下降至栽培箱底座内，风扇起抽气作用，开通的通风口与栽培箱栅栏使箱体主体内部形成开放空间，箱体主体内部形成烟囱效应，使箱体主体上下贯通形成对流，内部热空气从顶部通风口排出。

当栽培箱翻盖闭合，可升降组件封住栽培箱栅栏时，风扇成为匀风风扇，起到混合均匀箱体主体内的空气的效果；当栽培箱翻盖打开，可升降组件下降并开通栽培箱栅栏时，风扇起到加强烟囱效应的作用，特别是在栽培箱底座上的加热板的辅助作用下，箱体主体内的热空气不断从顶部的通风口排出，起到一个散热通风的作用，从而降温降湿。

所述的可升降组件包括升降玻璃板、升降气缸和升降调节杆，所述的升降玻璃板通过升降调节杆与升降气缸连接，并由升降气缸驱动上下移动；

所述的栽培箱底座上设有用于放置下降的升降玻璃板的预留凹槽和防止升降气缸的底座卡口。

所述的湿度调节机构包括设置在箱体主体内的湿度调节喷头、横向连接杆和纵向连接杆，以及设置在栽培箱底座内的控制电机，所述的湿度调节喷头设置在横向连接杆上并沿其上下移动，所述的横向连接杆与纵向连接杆转动连接，所述的控制电机与纵向连接杆连接，并带动其旋转。湿度调节机构可以根据需求自由组合数量和设置位置，不需要的连接杆接头上的连接孔可以用连接杆接头盖盖上。

所述的湿度调节喷头安装在喷头调节杆上，所述的喷头调节杆套设在横向连接杆上，并沿其上下移动，所述的横向连接杆与纵向连接杆通过带多个连接孔的连接杆接头转动连接。湿度调节喷头、横向连接杆和纵向连接杆可以进行距离和角度的调节，从而方便对箱体主体内部空间实行均匀增湿。

所述的箱体主体内设有多个带通气孔的内置托盘，所述的内置托盘上放置水培箱，所述的水培箱内设有用于放置带栽培植物的种植盘的预留种植孔；

水培箱的底面面积小于内置托盘，便于气流上下畅通流动。通气孔的设置，方便栽培箱内部的气体与外界交换时能够顺利流通。

相对的两栽培箱外侧板上对称设有托盘安装横杆，所述的托盘安装横杆上设有沿其移动的至少一个托盘安装纵杆，所述的内置托盘的两端分别放置在托盘安装纵杆上。

在栽培箱箱体内还可以设置紫外线消毒系统，紫外线消毒机构包括设置在箱体主体内的紫外消毒灯以及将紫外消毒灯与外部控制系统与电路连接的线路组件，在没有种植植物的时候，开启紫外消毒灯，对箱体主体内部进行消毒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的箱体主体采用四周和顶部均透明的框架结构(优选真空玻璃材质)，植物栽培以自然光利用为主，在连续阴雨和光照严重不足时采用辅助人工补光方式，从而有效的节省了能源。

(2)补光照明灯设有至少一个，并采用移动补光的形式，通过光照强度传感器与控制系统的联合反馈控制，可以有针对性的对自然光照强度不高的区域实行人工补光，不仅可以充分利用自然光，还能提高自动补光的光利用率。

(3)栽培箱箱体内升降玻璃与镂空的栽培箱栅栏，栽培箱翻盖等的配合，可以与风扇形成烟囱效应，使得栽培箱内部的温度湿度更加均匀，在使用较低的能耗的情况下快速降低栽培箱内部的温度，从而可以快速方便的实现对箱体主体内的温度、湿度和空气状况的调节。

(4)通过调节杆、横向连接杆和纵向连接杆之间的相对空间距离和角度可以灵活调节，从而方便湿度调节喷头对向内湿度的精准调节，而且湿度调节机构的湿度调节喷头的数量与位置都可以根据需求自由组合。

(5)托盘安装纵杆和托盘安装横杆的相对位置可以灵活变化，从而可以灵活调节同一托盘安装横杆上的托盘安装纵杆的间距，进而便于放置不同大小的内置托盘。

(6)本发明的箱体主体内的栽培植物的生长环境(如光照强度、温度、湿度等)都是采用传感器反馈控制的方式进行，使得栽培植物的生长环境极为稳定，此外，种植因为采用自动化控制的方式，也较为方便，运行操作简单，结构自由灵活，运行费用和管理费用低廉，节省人力物力财力。

附图说明

图1为本发明的植物栽培箱的结构示意图；

图2为本发明的植物栽培箱的外部示意图；

图3为本发明的湿度调节机构的结构示意图；

图4为本发明的连接杆接头的结构示意图；

图5为本发明的连接杆接头盖的结构示意图；

图6为本发明的喷头调节杆与横向连接杆的装配示意图；

图7为本发明的辅助照明组件的装配细节示意图；

图8为本发明的辅助照明组件的结构示意图；

图9为本发明的内置托盘的结构示意图；

图10为本发明的栽培箱底座的可升降组件的结构示意图；

图11为本发明的栽培箱底座的结构示意图；

图12为本发明的栽培箱底座的俯视结构示意图；

图13为本发明的水培箱的结构示意图；

图中，1-栽培箱翻盖，2-风扇，3-移动滑块，4-滑块固定杆，5-补光照明灯，6-栽培箱外侧板，7-栽培箱栅栏，8-栽培箱前遮板，9-栽培箱底座，10-升降玻璃板，11-托盘安装纵杆，12-内置托盘，13-水培箱，14-托盘安装横杆，15-湿度调节机构，16-种植盘，17-栽培箱顶盖板，18-栽培箱箱门，19-加热板，20-升降调节杆，21-升降气缸，22-底座卡口，23-紧固螺母，24-安装插销，25-安装板，26-通气孔，151-湿度调节喷头，152-喷头调节杆，153-横向连接杆，154-连接杆接头，155-连接杆接头盖，156-纵向连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种自然光利用型植物栽培箱，其结构如图1和图2所示，包括内置栽培植物的栽培箱箱体，栽培箱箱体包括栽培箱底座9、下部开口并盖设在栽培箱底座9上的箱体主体，该箱体主体内部放置栽培植物，箱体主体由透明的栽培箱外侧板6和栽培箱顶盖板17围绕而成，栽培箱外侧板6的其中一块为可开启的栽培箱箱门18。栽培箱外侧板6和栽培箱顶盖板17为真空玻璃材质，从而可以最大限度的提高太阳光的利用率，节省能耗。

在栽培箱箱体上还设有用以调节栽培植物生长环境的光照度控制机构、温度控制机构、湿度控制机构和紫外线消毒机构，光照度控制机构、温度控制机构、湿度控制机构和紫外线消毒机构均与外部的控制系统连接。

栽培箱箱体采用能够利用自然光照的透明框架结构，光照度控制机构包括设置在栽培箱箱体上的辅助照明组件和栽培箱箱体内部的光照强度传感器，辅助照明组件，其结构如图7和图8所示，包括补光照明灯5、滑块固定杆4和移动滑块3，滑块固定杆4分别设置在栽培箱外侧板6的顶部和底部，移动滑块3设置在滑块固定杆4上并沿其滑动，补光照明灯5的两端分别设置在栽培箱外侧板6顶部和底部的移动滑块3上，移动滑块3上设有用于固定安装补光照明灯5的安装板25，在安装板25上设有垂直于栽培箱外侧板6所在平面的滑槽，补光照明灯5上设有与滑槽匹配的安装插销24，通过安装插销24导向补光照明灯5沿滑槽移动，并用紧固螺母23将安装插销24与安装板25之间锁紧，从而可实现补光照明灯5与栽培箱外侧板6之间距离的调节；

自然光照充足时，补光照明灯5随移动滑块3移动到栽培箱外侧板6的左右端部，从而最大限度的利用自然光；

当需要补光时，补光照明灯5开启，并随移动滑块3移动到栽培箱外侧板6的中部位置，进行补光，补光照明灯5为LED照明灯，LED照明灯的光照亮度可以根据需要自动调节。

温度控制机构包括温度传感器、加热板19和散热通风组件，温度传感器设置在箱体主体内部，加热板19设置在栽培箱底座9上，散热通风组件包括设置在栽培箱顶盖板17上的通风口，以及设置在箱体主体与栽培箱底座9之间的栽培箱栅栏7，通风口上设有可开启的栽培箱翻盖1，通风口处还设有风扇2，栽培箱底座9上设有用于封住栽培箱栅栏7的可升降组件，可升降组件，其结构如图10所示，包括升降玻璃板10、升降气缸21和升降调节杆20，升降玻璃板10通过升降调节杆20与升降气缸21连接，并由升降气缸21驱动上下移动，栽培箱底座9上设有用于放置下降的升降玻璃板10的预留凹槽和防止升降气缸21的底座卡口22，如图11和图12所示，温度传感器、加热板19和散热通风组件均与外部控制系统连接；

温度传感器检测箱体主体内部的温度并反馈信号给控制系统，当温度在设定范围内时，栽培箱翻盖1盖住通风口，可升降组件上升并封住栽培箱栅栏7，此时，箱体主体内部形成密闭空间；

当温度过低时，箱体主体内部为密闭空间，加热板19工作，风扇2起匀风作用，对箱体主体内部进行均匀升温；

当温度过高时，栽培箱翻盖1打开，可升降组件下降至栽培箱底座9内，风扇2起抽气作用，开通的通风口与栽培箱栅栏7使箱体主体内部形成开放空间，箱体主体内部形成烟囱效应，使箱体主体上下贯通形成对流，内部热空气从顶部通风口排出。

湿度调节机构15，其结构如图3～图6所示，包括设置在箱体主体内的湿度调节喷头151、横向连接杆153和纵向连接杆156，以及设置在栽培箱底座9内的控制电机，湿度调节喷头151设置在横向连接杆153上并沿其上下移动，横向连接杆153与纵向连接杆156转动连接，控制电机与纵向连接杆156连接，并带动其旋转，湿度调节喷头151安装在喷头调节杆152上，喷头调节杆152套设在横向连接杆153上，并沿其上下移动，横向连接杆153与纵向连接杆156通过带多个连接孔的连接杆接头154转动连接，连接杆接头154上未使用的连接孔用连接杆接头盖155盖上，栽培箱底座9内部设有一侧开口的容纳空腔，该容纳空腔内用于放置控制电机等，其开口处设有可开启的栽培箱前遮板8。湿度调节喷头151、横向连接杆153和纵向连接杆156可以进行距离和角度的调节，从而方便对箱体主体内部空间实行均匀增湿。

紫外线消毒机构包括设置在箱体主体内的紫外消毒灯以及将紫外消毒灯与外部控制系统与电路连接的线路组件，在没有种植植物的时候，开启紫外消毒灯，对箱体主体内部进行消毒。

箱体主体内设有三个带通气孔26的内置托盘12，其结构如图9所示，内置托盘12上放置水培箱13，如图13所示，水培箱13内设有用于放置带栽培植物的种植盘16的预留种植孔，水培箱13的底面面积小于内置托盘12的上表面面积，便于气流的上下流动畅通。通气孔26的设置，方便栽培箱内部的气体与外界交换时能够顺利流通，相对的两栽培箱外侧板6上对称设有托盘安装横杆14，托盘安装横杆14上设有沿其移动的托盘安装纵杆11，分别设置在对称的托盘安装横杆14上的相对的两托盘安装纵杆11的距离小于内置托盘12的宽度，从而形成用于放置内置托盘12的放置架。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自然光利用型植物栽培箱，包括内置栽培植物的栽培箱箱体，在栽培箱箱体上还设有用以调节栽培植物生长环境的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构(15)，其特征在于，所述的栽培箱箱体采用能够利用自然光照的透明框架结构，所述的光照度控制机构包括设置在栽培箱箱体上的辅助照明组件和栽培箱箱体内部的光照强度传感器，所述的光照度控制机构、温度控制机构和湿度控制机构(15)均与外部的控制系统连接；

光照强度传感器检测栽培箱箱体内部的光照强度并反馈信息给控制系统，当光照强度低于设定值时，控制系统控制辅助照明组件开启，进行自动补光；

所述的栽培箱箱体包括栽培箱底座(9)、下部开口并盖设在栽培箱底座(9)上的箱体主体，该箱体主体内部放置栽培植物，所述的箱体主体由透明的栽培箱外侧板(6)和栽培箱顶盖板(17)围绕而成，栽培箱外侧板(6)的其中一块为可开启的栽培箱箱门(18)；

所述的温度控制机构包括温度传感器、加热板(19)和散热通风组件，所述的温度传感器设置在箱体主体内部，所述的加热板(19)设置在栽培箱底座(9)上，所述的散热通风组件包括设置在栽培箱顶盖板(17)上的通风口，以及设置在箱体主体与栽培箱底座(9)之间的栽培箱栅栏(7)，所述的通风口上设有可开启的栽培箱翻盖(1)，在通风口处还设有风扇(2)，所述的栽培箱底座(9)上设有用于封住栽培箱栅栏(7)的可升降组件；

温度传感器检测箱体主体内部的温度并反馈信号给控制系统，当温度在设定范围内时，栽培箱翻盖(1)盖住通风口，可升降组件上升并封住栽培箱栅栏(7)，此时，箱体主体内部形成密闭空间；

当温度过低时，箱体主体内部为密闭空间，加热板(19)工作，风扇(2)起匀风作用，对箱体主体内部进行均匀升温；

当温度过高时，栽培箱翻盖(1)打开，可升降组件下降至栽培箱底座(9)内，风扇(2)起抽气作用，开通的通风口与栽培箱栅栏(7)使箱体主体内部形成开放空间，箱体主体内部形成烟囱效应，使箱体主体上下贯通形成对流，内部热空气从顶部通风口排出。

2.根据权利要求1所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的辅助照明组件包括补光照明灯(5)、滑块固定杆(4)和移动滑块(3)，所述的滑块固定杆(4)分别设置在栽培箱外侧板(6)的顶部和底部，所述的移动滑块(3)设置在滑块固定杆(4)上并沿其滑动，所述的补光照明灯(5)的两端分别连接栽培箱外侧板(6)顶部和底部的移动滑块(3)。

3.根据权利要求2所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的移动滑块(3)上设有用于固定安装补光照明灯(5)的安装板(25)，在安装板(25)上设有垂直于栽培箱外侧板(6)所在平面的滑槽，所述的补光照明灯(5)上设有与滑槽匹配的安装插销(24)，通过安装插销(24)导向补光照明灯(5)沿滑槽移动，并用紧固螺母(23)将安装插销(24)与安装板(25)之间锁紧，从而可实现补光照明灯(5)与栽培箱外侧板(6)之间距离的调节。

4.根据权利要求1所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的可升降组件包括升降玻璃板(10)、升降气缸(21)和升降调节杆(20)，所述的升降玻璃板(10)通过升降调节杆(20)与升降气缸(21)连接，并由升降气缸(21)驱动上下移动；

所述的栽培箱底座(9)上设有用于放置下降的升降玻璃板(10)的预留凹槽和防止升降气缸(21)的底座卡口(22)。

5.根据权利要求1所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的湿度调节机构包括设置在箱体主体内的湿度调节喷头(151)、横向连接杆(153)和纵向连接杆(156)，以及设置在栽培箱底座(9)内的控制电机，所述的湿度调节喷头(151)设置在横向连接杆(153)上并沿其上下移动，所述的横向连接杆(153)与纵向连接杆(156)转动连接，所述的控制电机与纵向连接杆(156)连接，并带动其旋转。

6.根据权利要求5所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的湿度调节喷头(151)安装在喷头调节杆(152)上，所述的喷头调节杆(152)套设在横向连接杆(153)上，并沿其上下移动，所述的横向连接杆(153)与纵向连接杆(156)通过带多个连接孔的连接杆接头(154)转动连接，所述的连接杆接头(154)上未使用的连接孔用连接杆接头盖(155)盖上。

7.根据权利要求1所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，所述的箱体主体内设有多个分布有通气孔(26)的内置托盘(12)，所述的内置托盘(12)上放置水培箱(13)，所述的水培箱(13)内设有用于放置带栽培植物的种植盘(16)的预留种植孔；

水培箱(13)的底面面积小于内置托盘(12)的上表面面积。

8.根据权利要求7所述的一种自然光利用型植物栽培箱，其特征在于，相对的两栽培箱外侧板(6)上对称设有托盘安装横杆(14)，所述的托盘安装横杆(14)上设有沿其移动的至少一个托盘安装纵杆(11)，所述的内置托盘(12)的两端分别放置在托盘安装纵杆(11)上。