CN115768256A - 水培容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水培容器，其将多个单独的植物盛放器结合到植物架中并且将多个照明元件结合到照明面板中。部件可以垂直定向以最小化空间要求并允许在单个容器内操作多个植物架和照明面板。所述照明面板安装在轨道上，以允许在所述容器内移动，以接近所述植物架以监测生长和收割。

Description

水培容器

技术领域

本说明书一般涉及水培，尤其涉及一种用于生长多种植物的水培容器。

背景技术

以下包括可用于理解本公开的信息。这不是承认本文提供的任何信息是现有技术，也不是当前描述或要求保护的发明的材料，也不是承认具体或隐含引用的任何出版物或文件是现有技术。

水培是一种使用富含营养物的水基溶液在没有土壤的情况下生长植物的方法。由于水培种植比土基种植需要更少的水，因此在城市和其他空间受限的环境中，水培种植越来越受欢迎。此外，人们对大型水培系统越来越感兴趣，特别是具有可扩展性潜力的水培系统。

然而，水培系统是非常耗能的，并且废热的控制和分散提出了随着所述容器变大和植物数量增加而非线性增加的持续挑战。此外，取决于植物的类型，可能难以获得向所有植物递送足够的水和营养物以及向所有植物提供足够的光照，特别是在需要高强度光照的情况下，例如在大麻生长的情况下。如果要在水培容器内生长多种类型的植物，则该问题也会进一步增加。

因此，期望有一种水培容器，其既提供了对现有技术的一些改进，又可能减轻现有技术中当前已知的一些缺点。

因此，仍然需要本领域的改进。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有多个植物生长部件的可扩展水培容器。

根据本发明的实施例，提供了一种水培容器，包括分离的植物架和照明面板。所述部件可以垂直定向以最小化空间需求并允许在单个容器内操作多个植物架。所述照明面板安装在轨道上，以允许在所述容器内容易地移动，以接近所述植物架以监测生长和收割。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种水培系统，包括：一个或多个植物架，每个植物架包括多个植物盛放器；一个或多个照明面板，每个照明面板包括多个照明元件；多个轨道，每个轨道的尺寸设计成容纳植物架或照明面板中的一者，使得所述植物架和所述照明面板安装在交替的轨道上，其中，任何一个照明面板上的所述照明元件面向相对的植物架上的所述植物盛放器；耦接到每个植物架的水系统，其向每个植物架中的每个植物盛放器提供水流；以及耦接到每个照明面板的冷却系统。所述照明面板可沿着所述轨道移动，以接近所述植物架。

另外，所述照明面板在与所述冷却系统不分离的情况下可以是可移动的。优选地，所述冷却系统使用水基传热流体，例如水或水/丙二醇混合物。所述照明元件优选地为LED面板。

所述植物盛放器的尺寸设计成容纳透水容器中的单个植物。所述透水容器可以是以下中的一种或多种：可重复使用的、可回收的和可堆肥的。

在一个实施例中，所述植物架、所述照明面板和所述轨道位于单个容器内，所述容器还包括用于所述水系统和所述冷却系统的外部连接。所述容器可以是可运输的(例如，通过卡车或火车)。

在另一个实施例中，所述植物架、所述照明面板、所述轨道、所述水系统和所述冷却系统位于单个容器内。同样，所述容器可以是可运输的，如上文和本文所讨论的。

所述植物架中的所述植物盛放器可以垂直组或水平组定向放置。所述植物盛放器的尺寸也可以设计成容纳单个植物架内或多个植物架上的多种植物类型。

优选地，相对于开/关设置、强度、颜色和温度中的一者或多者独立地控制所述照明面板中的所述照明元件。所述照明面板中的所述照明元件还可以编程为以日/夜循环操作。

为了总结本发明的目的，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何一个特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化本文教导的一个优点或一组优点的方式实现或实施，而不必实现如本文所教导或建议的其他优点。在说明书的结论部分中特别指出并清楚地要求保护被认为是新颖的本发明的特征。参考以下附图和具体实施方式，将更好地理解本发明这些和其他特征、方面和优点。

附图说明

现在将参考附图，附图仅通过示例的方式示出了本发明的实施例以及可以如何实施这些实施例，并且其中：

图1是根据实施例的水培容器的正面透视图；

图2A是根据实施例的植物架的前视图；

图2B是图2A的植物架的侧视图；

图3A是根据实施例的照明面板的前视图；

图3B是图3A的照明面板的侧视图；

图4是图1的水培容器的框图；以及

图5是根据实施例的图1的水培容器的控制系统的框图。

具体实施方式

本发明一般涉及水培，具体涉及一种用于生长多种植物的水培容器。

参考与此一起提交的附图在本文中讨论本发明的实施例。本领域技术人员将理解，本文关于这些附图的具体实施方式是出于解释的目的，并且在本发明范围内预期替代实施例是合理的。作为示例而非限制，根据本发明的教导，本领域技术人员将认识到除了本文描述的实施例中的特定实施选择之外，根据特定应用的需要的多种替代和合适的方法来实现本文描述的任何给定细节的功能。各种修改和实施例都在本发明的范围内。

还应理解，本发明不限于本文所述的特定方法、材料、用途和应用，因为这些可以变化。此外，还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明的范围。必须注意，如本文和权利要求书中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“元件”为提及一个或多个元件，并且包括本领域技术人员已知的其等同物。所使用的所有连词应理解为最具包容性的意义。因此，词语“或”应当被理解为具有逻辑“或”的定义而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文另有明确要求。本文描述的结构还应理解为指代这些结构的功能等同物。除非上下文另有明确规定，否则应如此理解可解释为表达近似的语言。

提及“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等可以指示如此描述的本发明的(一个或多个)实施例可以包括特定特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包括该特定特征、结构或特性。

根据图1所示的实施例，水培容器100包括交替布置的多个植物架110和多个照明面板120，使得每个植物架110由一个或多个照明面板120照明。所述照明面板120安装在轨道130上，使得所述照明面板120可以移动以接近所述植物架110上生长的植物以进行监测和收割，而不需要人在所述植物架110和所述照明面板120之间移动，从而使得所述植物架110和所述照明面板120能够比其他方式更靠近地放置在一起。

参考图2A和2B，所述植物架110由框架形成，该框架具有垂直堆叠的单个植物盛放器210的结构化布置。水输入端耦接到管道系统220，该管道系统220使得水能够被运送到所述植物架110中的每个植物盛放器210。用于植物生长的营养物和添加剂可以添加到水中并由水携带，并且每个植物盛放器的单个输入允许在液体向下传播通过所述植物架110时减轻营养物损失。相应地，当所述植物盛放器210内的植物生长时，它们将向外繁殖并且可能向上繁殖，并且所述植物盛放器210应配置成根据正在生长的植物的类型允许足够的生长空间。

在典型的配置中，所述植物盛放器210间隔18至24英寸，这取决于正在生长的植物，既允许适当生长的空间，又防止对来自相邻植物的入射光的任何干扰。植物可以作为根球直接插入所述植物盛放器210中，或者植物可以设置在透水容器中，其中，所述容器直接插入植物盛放器210中。根据需要，这样的容器可以是可堆肥的或可重复使用的。此外，如果需要，该植物盛放器可以容纳不同的植物类型，从而允许不同的植物架上或甚至单个植物架上的不同植物的生长。

如图1所示，多个植物架110可通过横向构件230联接在一起，以形成待装载到所述水培容器100中的多个植物架110的整体结构。或者，虽然示出为垂直植物架和水平横向构件，但是所述植物架110可以水平定向并且所述横向构件垂直定向，以产生类似的结果。在这种情况下，由于仍然预期植物生长向上进行，因此沿着所述横向构件的单独的植物架110之间的间距应该为18至24英寸，如上所述。

现在参考图3A和3B，照明面板120由单个照明元件310的阵列形成，优选LED面板，用于电效率、亮度和热量减少的混合。如图3B所示，照明元件310可以安装到所述照明面板的前侧和后侧。类似于如上所述的植物架110，多个照明元件310可以与横向构件320联接在一起以形成照明面板120并装载到如图1所示的所述水培容器中。

在典型的布置中，从所述照明面板120到所述植物架110的间距为12英寸，以允许在降低的能量需求下用于植物生长(例如用于大麻)的高强度照明。另外，紧密接近还可以通过调节所述照明面板120内的各个照明元件310来允许单个植物架中的不同植物类型的生长，如上所述。

然而，无论使用何种类型的光照，光照产生的废热以及相关的废热去除仍然是一个问题。虽然一定量的热量产生对于某些植物和某些生长环境可能是有益的，但通常预期产生的热量超过提供最佳生长条件所必需和期望的热量。因此，冷却系统集成在所述照明面板120内以循环热量并从所述系统去除热量。优选地，通过为所述照明面板120提供流体填充元件来提供冷却系统，该流体填充元件允许传热流体(诸如水或水/丙二醇混合物)的循环，如图3B中的箭头所示。因此，传热流体围绕所述照明元件310连续流动，然后在系统外部流动，以耗散来自所述照明元件310的热量。此外，通过提供液体冷却，可以最小化用于冷却的风扇的使用，从而避免可能对植物生长有害的来自风扇的破坏性气流。优选地，使用可延伸的软管等设计所述冷却系统，以允许所述照明面板120在与所述冷却系统不分离的情况下在所述轨道130上移动。

在图4的框图中示出整个系统。将水、营养物、电力和冷却剂的来源引导到所述水培容器100中。然后，该容器将水和营养物分配到所述植物架，将电力分配到光照，并将冷却剂分配到所述冷却系统。因此，单个容器能够处理布置在轨道130上的多个植物架110和照明面板120，如图所示。该容器可以是房间、独立结构或预制或定制结构，例如标准化船运集装箱。该容器还可以设计成可移动的，以便通过卡车、火车等运输。在可能的情况下，所述水系统、所述冷却系统和电源中的任何一者或全部可以形成该容器的一部分。或者，该容器可以设置有联接到水、冷却剂和电力的外部来源的一个或多个联接件。

图5示出了水培容器的控制系统的框图。中央控制器经由所述容器上的手动控件操作或经由无线连接远程操作。显示器也可以设置在所述容器上，即在外壁上，或者可以通过无线连接发送信息。然后，该中央控制器控制和监测系统内的照明、水、营养物流和温度。控件可以基于所需的植物生长针对操作条件进行预编程，其中，通过无线通信以进行远程警报和调整。

光照

如上所述，所述照明面板内的所述照明元件优选是基于LED的，以最小化热输出并提供最大的电效率。光照还可以提供一定范围的强度和色谱，以适应该水培系统内的各种类型的植物生长。光设置(开/关、亮度、颜色、温度)可以由程序和计时器(例如，用于日/夜循环)收集或单独控制，具有在本地或远程手动调节或超控设置的选项。

水/营养物

如上所述，水流入所述植物架。可以通过将该容器联接到外部水源，或者通过向该容器提供单独的储水部件来提供水。可以结合传感器以监测水位和温度。可以使用水泵或类似机构(再次作为该容器的一部分或位于外部)来确保水定期循环到该系统内的植物。可以提供类似的系统用于使营养液循环通过所述植物架。

温度

将该系统作为一个整体考虑，热量主要由所述照明面板产生，并且预期为植物生长提供足够的热量。如所讨论的，通过所述冷却系统去除废热。因此，可能不需要用于温控的单独加热器、空调机组和/或风扇。对于某些尺寸和类型的容器，可能需要提供这些附加的温度调节元件。

其他特征

该容器可以包含本领域已知的未示出的附加特征和元件。作为一个示例，可以在关键点处结合各种空气和水过滤器，以确保质量并允许根据需要进行更换。除了远程监控之外，还可以提供外部显示器以允许现场视觉检查。还可以设置用于远程控制和监测的无线连接。

还应当注意，在使用方法中描述的步骤可以根据用户偏好以许多不同的顺序执行。在本文的权利要求中，“...的步骤”的使用不应被解释为“用于...步骤”，并且无意援引《美国法典》第35卷第112(f)条的规定。还应当注意，在适当的情况下，考虑到诸如设计偏好、用户偏好、营销偏好、成本、结构要求、可用材料、技术进步等问题，本文教导了其他方法。

本文所述的本发明的实施例是示例性的，并且可以容易地设想许多修改、变化和重新布置以实现基本上等同的结果，所有这些修改、变化和重新布置都旨在包含在本发明的精神和范围内。此外，前述摘要的目的是使美国专利商标局和公众，特别是不熟悉专利或法律术语或措辞的本领域的科学家、工程师和从业者，能够从粗略检查中快速确定本申请的技术公开的性质和本质。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其它具体形式实施。本发明的某些改编和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，当前讨论的实施例被认为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是前述描述来指示。因此，在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化旨在包含在其中。

Claims (15)

1.一种水培系统，包括：

一个或多个植物架，每个植物架包括多个植物盛放器；一个或多个照明面板，每个照明面板包括多个照明元件；

多个轨道，每个轨道的尺寸设计成容纳植物架或照明面板中的一者，使得所述植物架和所述照明面板安装在交替的轨道上，其中，任何一个照明面板上的所述照明元件面向相对的植物架上的所述植物盛放器；

水系统，其耦接到每个植物架，向每个植物架中的每个植物盛放器提供水流；以及

冷却系统，其耦接到每个照明面板；

其中，所述照明面板可沿着所述轨道移动，以接近所述植物架。

2.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述照明面板在与所述冷却系统不分离的情况下是可移动的。

3.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述冷却系统使用水基传热流体。

4.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物盛放器的尺寸设计成容纳透水容器中的单个植物。

5.根据权利要求4所述的水培系统，其中，所述透水容器是以下中的一种或多种：可重复使用的、可回收的和可堆肥的。

6.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述照明元件为LED面板。

7.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物架、所述照明面板和所述轨道位于单个容器内，所述容器还包括用于所述水系统和所述冷却系统的外部连接。

8.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述容器是可运输的。

9.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物架、所述照明面板、所述轨道、所述水系统和所述冷却系统位于单个容器内。

10.根据权利要求9所述的水培系统，其中，所述容器是可运输的。

11.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物架中的所述植物盛放器以竖直组定向放置。

12.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物架中的所述植物盛放器以水平组定向放置。

13.根据权利要求1所述的水培系统，其中，相对于开/关设置、强度、颜色和温度中的一者或多者独立地控制所述照明面板中的所述照明元件。

14.根据权利要求13所述的水培系统，其中，所述照明面板中的所述照明元件编程为以日/夜循环操作。

15.根据权利要求1所述的水培系统，其中，所述植物盛放器容纳单个植物架内多种植物类型。

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