TW201642732A - 水栽托盤和水栽系統 - Google Patents

Abstract

本發明的托盤(10)是被用於水裁。該托盤具有一個第一端與一個第二端，在兩者之間有一縱軸。一個入口(20)被提供在該第一端以接收營養以及一個出口(30)被提供在第二端以排出營養液。一個包含垂直延伸到該托盤的縱軸之葉片組裝體的堤防系統被配置在該托盤的第一端和第二端之間。該葉片組裝體被用來分割該托盤以形成隔間盤並且阻擋從該第一端的營養液下流液流到該第二端。該葉片組裝體為可調整的，這樣可調節該在每個隔間盤中的營養液深度，以便給在每個隔間盤內的栽培植物之最佳灌溉。為了完成一個水栽系統，本發明的托盤連接至少一個儲液槽以保存營養液。該儲液槽包含一個與該托盤的入口和出口流動連通的導管。保存在儲液槽中的營養液藉由該入口被提供到該托盤，並且在該托盤中的營養液藉由該出口被排出到該儲液槽內。

Description

水栽托盤和水栽系統

本發明係關於一個水栽托盤。特別是關於一個可以調整在托盤內的營養液深度的托盤。

水栽是一種在沒有土壤下使用營養液栽培植物的方法。通常植物從土壤得到的營養是溶解在溶液中。該植物通常被懸吊或栽培在一個例如珍珠岩或是砂礫的惰性媒介中，以提供根部錨固並做為營養液暫時儲存之用。

充滿和排出系統為一種常用的水栽系統。它是一個主要包括充滿階段和排出階段兩個階段的連續循環系統。在該充滿階段，一營養液被傳輸到該栽培植物的根部。在一預定的時間之後，該排出階段開始並且該營養液被排出。該排出階段可以使空氣到達該根部。該營養液通常被再循環並且在下個充滿階段被傳輸到該根部，然後再連續循環。

在另外一方面，營養膜技術令營養液的淺流被連續供應給栽培的植物。因此，營養液在任何時間被傳輸到該栽培的植物之根部，並且營養液通常在該系統中被再循環以將營養液連續的供應。

美國專利US 2010/0269409 A1係關於一個水栽裝置包含一個高於一個第二端的第一端之開放托盤。一個第一儲液槽被設置鄰近於該 第一端，並且一個第二儲液槽設置鄰近於該托盤的第二端。在運作中，該營養液藉由泵而供應到該托盤去。當該泵關閉，該營養液被排出回到該儲液槽中。

美國專利US 2013/0074408 A1係關於一個使用於水栽灌溉系統中的充滿控制閥。該閥具有一個入口和一個出口，其被一個彈性橡膠膜分開，且當營養液被抽入到該栽培室中時，操作該供給壓力來關閉該出口。當該泵被停止時，營養液因為反壓自動排出。

習知的水栽系統，例如該上述的US 2010/0269409 A1以及US 2013.0074408 A1，並沒有允許客製化適用該栽培植物的灌溉要求。無論植物的種類或是栽培的階段，所有栽培於該系統中的植物將會接受相同的灌溉處理。因此，一個使用者將無法在同一個單一系統中栽培不同種類的植物或是不同栽培階段的植物。因為該前述的系統只能在給予的時間中允許一特定的充滿深度或是充滿時間，該使用者將會被要求提供不同系統以栽培不同種類的植物或是不同栽培階段的植物，而此將包含了較高的成本和空間需求以及時間和精力。

前述的水栽系統在使用於充滿和排出系統中時，需要一個泵在該整個供應營養液到該栽培植物時進行運作。要操作泵必須能穩定的供應能量。該泵的頻繁使用將需要定期的保養或是更壞損壞的零件。其中相關涉及的成本會相當可觀且是不可取的，特別是在商業農場。

在另外一方面，前述之用於營養膜技術中的水栽系統是不能調整傳輸到該栽培植物的營養液的液流的深度。該營養液的液流通常極淺，並且因此營養液只能被傳輸到長根，接觸到該水栽系統的底座的根尖 端。此會造成該栽培植物成長所需的營養和水分攝取不足。

本發明的目的在減少習知技術部分或全部的問題。

如本發明的第一形式，在提供一個用於水栽的托盤。該托盤具有一第一端和一具有一個設定在兩者之間之縱向軸的第二端。在第一端設有一個入口以接受營養，以及在第二端設有一個出口以排出營養液。一個堤防系統包含一個正交於該托盤的縱軸的葉片組裝體，其葉片組裝體被設置在該托盤的第一端和第二端之間。該葉片組裝體被用來將該托盤分割成隔間盤並且阻擋從該第一端到第二端之營養液的下液流。該葉片組裝體是可以調整的以控制該在每個隔間盤中的營養液的深度，藉以令栽培於每個隔間盤內的植物有最佳的灌溉。

本發明的托盤允許在一個單一托盤內同時栽培不同灌溉要求的不同組植物。該托盤中每個隔間盤可包含有一組該相同灌溉條件的植物。該葉片組裝體在每個隔間盤可有不同的營養液深度。因此，本發明的一個單一托盤可以具有複數個隔間盤，其為各自獨立並具有針對不同植物組的個別營養液深度，並且能在最小限度的空間中提供栽培不同植物於的解決方法。

在該葉片組裝體阻擋該營養液的下液流下，用來產生壓力以驅動該營養液的流動到該托盤的泵，可以較現有水栽系統的泵早停止，因為現有水栽系統的泵必須在整個循環中都運作。當該泵被關閉，該營養液被封閉在本發明的托盤中，特別是在該上流隔間盤，將逐漸流到該下流隔間盤並且從該出口離開。所有隔間盤會有在該營養液離開該托盤之前在預 定的時間間隔達到該營養液的預定深度。

在一個實施例中，該托盤的該第一端會高於該托盤的該第二端。如此，重力會引導該營養液會從托盤的從一端到流到另外一端。

在更進一步的實施例中，該堤防系統會包含複數個葉片組裝體。

在更進一步的實施例中，該葉片組裝體會分別地從托盤中提供。這提供使用者根據栽培植物的需要來配置該隔間盤的數量以及每隔隔間盤的營養液深度之彈性。

在另一實施例中，每個葉片組裝體會包含一組從一個軸徑向延伸的葉片。該葉片會連續或非連續地沿著整個該軸的長度延伸。該葉片會是一致或是非一致的大小。該葉片組裝體也會包含一致或非一致尺寸的葉片。

在一個實施例中，該葉片組裝體相互平行對準。

根據本發明的第二形式，提供一個水栽系統，包含一個根據本發明第一形式的托盤以及一個儲液槽以保存營養液。該儲液槽包含一個與該托盤的入口和出口流動連通的導管。由於該托盤的入口從儲液槽接收營養液並且營養液藉由出口從該托盤將營養液排到該儲液槽，該營養液在本系統中可以再循環。在此種系統中，由於該營養液可以在該系統中再循環，損耗就會較少。

如本發明的第三形式，是提供一種水栽系統，包含一個根據本發明第一形式的托盤以及一個第一和第二儲液槽以保存營養液。該第一儲液槽包含一個與該托盤的入口流動連通的導管，其中該第二儲液槽包含 一個與該托盤的出口流動連通的導管。該托盤的入口從該第一儲液槽接收營養液且營養液藉由該出口從該托盤排出到該第二儲液槽。

在本發明第二和第三形式中更進一步的實施例中，該儲液槽會進一步包含一個泵以產生壓力來驅動該營養液流到該托盤。在使用該本發明的托盤之充滿和排出系統時，泵將不會需要在整個該充滿階段期間都運作。該泵會在該充滿階段間歇性運作，或是只在該充滿階段初始時運作。

本發明的托盤在使用於一個營養膜技術時，可調整營養液流動到該栽培植物的根部的深度。較深的營養液的液流深度可讓更多根部浸入到該液流中以獲得足夠的營養和水分校吸收促使該栽培植物成長。

本發明之植物栽培容器的更多優點將會在下面闡述。

10‧‧‧托盤

11‧‧‧側邊牆

12‧‧‧底座

20‧‧‧入口

30‧‧‧出口

40‧‧‧葉片組裝體

41‧‧‧葉片

41a‧‧‧最長葉片

41b‧‧‧較短葉片

42‧‧‧軸

50‧‧‧機械接合

51‧‧‧凹槽

52‧‧‧夾持爪

60‧‧‧支撐桿

本發明會藉由下列的實施例，但不限制，參照如下附圖被闡述，其中：圖一所示為本發明之托盤的透視圖。

圖二所示為據本發明之托盤的上視圖。

圖三所示為本發明之托盤的側視圖。

圖四所示為從該托盤分離的葉片組裝體。

圖五所示為一個該托盤的葉片組裝體和機械接合之間的作動的放大圖。

圖六所示為本發明之實施例，於一個托盤中的充滿階段之順序圖。

圖七所示為本發明之實施例，於一個托盤中的排出階段之順序圖。

圖八所示為本發明之實施例，於一個托盤中的葉片組裝體的安排。

圖九所示為本發明之實施例，於一個托盤中的葉片組裝體之不同位置。

圖十所示為本發明之實施例，於一個托盤中的葉片組裝體之不同位置。

圖十一所示為本發明之實施例，於一個托盤中的葉片組裝體之不同位置。

圖十二所示為本發明之實施例，於一個托盤中的葉片組裝體之不同位置。

不同類型的植物以及在不同栽培階段的植物具有不同灌溉條件。本發明允許一組不同植物組合被同時栽培在同一個水栽托盤之內，在個別隔間盤內根據該位於每隔隔間盤內的植物的條件提供最佳灌溉。這能節省空間並且有成本效益。

在一個充滿和排出系統中，植物根部在該充滿階段時被一個營養液灌溉，讓該營養和水分被該根部吸收，在該排出階段則讓空氣到達該根部。

在一個營養膜技術中，營養液被穩定的流到植物根部。

根據水栽系統的類型，例如在一個充滿和排出系統中，本發明的托盤10令泵在提供營養液流到該植物的運作時間會相當的減少，並且有效保持該水栽系統較長的時間。

當本發明的托盤10使用於一個營養膜技術中時，允許該營樣液的傳輸不止流到長根部，還能到達長度沒有達到該托盤的底座的短根部。

本發明的托盤10主要包含一個入口20，出口30以及一個 堤防系統。該托盤10最好是用於栽培植物於一個例如珍珠岩或是砂礫的惰性媒介中，以提供根部錨固以及進行一個營養液暫時儲存作用之個別盆或是網盆中。水栽系統的盆的底部通常設有洞孔以便液體排出或空氣流通。網盆通常包含網孔牆，特別是在其底部，以便根部成長於牆之外。

該托盤10會通常是一個任何適合形狀或尺寸之開頂或是閉頂容器。舉例來說，該托盤會具有一個沿著其縱軸的較窄寬度，如此該托盤類似一個溝槽。在閉頂容器，該頂包含接收孔以便可從該此容器的頂懸吊的植物盆或網盆。如圖一所示，該托盤10包含側邊牆11，一個底座12和一個開頂。該托盤10的高度可為相同的高度，或是具有錐狀外形。該托盤10的錐狀外形會向該底座12或頂傾斜，例如向上或向下傾斜。該托盤10會由任何適合的材料，像是聚氯乙烯(PVC)所製成。任何該托盤10的所有元件可以由相同類型材料或不同類型材料所製成。

該入口20和出口30沿著該托盤10的縱軸設置，最好是在該托盤10的相反端，像是在一個第一端和一個第二端。該入口20和出口30會是設在該底座12的簡單開口，供液體流過。該開口的周緣可進一步包含一個升起邊，無論是從該托盤10的內部或該托盤10的外部升起。該升起邊可作為一個接頭，用於與營養液儲液槽中的導管連接讓流體通過。

該堤防系統包含葉片組裝體40與該托盤10的縱軸垂直。該葉片組裝體40會從該托盤分開設置。該葉片組裝體40被設置在該托盤10的第一端和第二端之間。該托盤10，從該第一端到該第二端，被由該葉片組裝體40分割以形成隔離室。該隔離室可以是如圖八中所示的為相等尺寸，或是如圖九和圖十所視為不相等尺寸。該葉片組裝體40阻擋液體從該 托盤10的第一端的向下游流到該第二端。

一個托盤10內可裝有複數個葉片組裝體40。當設有複數個葉片組裝體40時，會相互平行對準。該葉片組裝體40會延伸到該托盤10的側邊牆11。該葉片組裝體40可為是一個單一結構單元其延伸到該側邊牆11，分開建構組裝以形成一個單元其延伸到該側邊牆11或是複數個結構隨機地設置在該托盤10內。

該葉片組裝體40可個別設置並以及安裝在該托盤10中，或是與該托盤10形成一整體。較佳實施例中，該葉片組裝體40以及該托盤10為分開結構，並且該葉片組裝體40會以是各種不同的相關位置的各式組合，像圖八和圖十，安裝在該托盤10的底座上。可使用任何適當的安裝方法。

該托盤10的該底座12會進一部包含支撐桿60。該支撐桿最好是於被配置在該營養液從該第一端流到該第二端的液流方向，因此不會阻止於該托盤10中之營養液的流動。如圖二所示，該支撐桿60被沿該托盤10的縱軸的平行方向設置。該支撐桿60作為一個升起的平台供該栽培植物用。該栽培植物的盆會放置在該平台上，並且因此不會直接置於該托盤10的底座12上。此將避免在該充滿和排出系統的排出階段中該殘留營養液的干擾。該殘留營養液不會和該植物盆接觸，並且讓空氣藉由該洞孔進入以便讓空氣在該盆中流通。

該支撐桿60會藉由機械接合50被和該葉片組裝體40互鎖。該機械接合50與該葉片組裝體40的互鎖元件的外圍形狀互補。舉例來說，如圖五所示，該機械接合50可是一卡夾包含一個有夾持爪52之凹槽 51，期在該互鎖過程中簡單偏轉以將該葉片組裝體40夾於該凹槽51中。要從該機械接合50將該葉片組裝體40脫離，該夾持爪52簡單偏轉，如同其被從該凹槽51中拉走來釋放該葉片組裝體40。

每個葉片組裝體40會包含一組從一個軸42徑向延伸之葉片41。該葉片41會連續地向該軸42延伸，或是非連續地形成一個夾持部分以和該支撐軸60互鎖。該夾持部分會是一個內桿以在和該支撐桿60的機械接合50互鎖時調節旋轉。該葉片41的大小和形狀與其鄰接的該托盤10之底座12的表面形狀配合，以便當安裝在該托盤10上時該葉片41可安裝上。該葉片組裝體40和該側邊牆11可以劃定成一個隔離室，在該托盤10內形成一個分隔部分。

該每個組裝體之葉片41可以是相同或不同大小。每個葉片組裝體40也包含相同或不同尺寸的葉片41。較佳地，該葉片組裝體40包含一組不同尺寸的葉片41。當安裝在該托盤10上時的該葉片41的不同尺寸的排列提供一可變的高度分布給該葉片組裝體40使用。該高度代表於使用中之該葉片組裝體40的垂直測量值。要達到一個較大高度，該葉片組裝體40的最長葉片41a會如圖七中所示被旋轉到一個垂直方向。如圖八中可見，一個在直立方向中之較短葉片41b將會提供一個較低高度。

該葉片組裝體40的高度是配合該營養液在一個隔間盤內的預定深度，以及引入的液流將連續地充滿該隔間盤直到該液體溢出到該下個隔間盤前到達該預定深度。充滿每個隔間盤的期間是依據該需要填充到其預定深度的液體容量而定。該葉片組裝體40的位置和高度可根據每個隔間盤內栽培的植物的灌溉條件來調整以設定出一個隔間盤的尺寸。

為建立一個完整的水栽系統，本發明的該托盤10會被連接到至少一個儲液槽以保存營養液。該儲液槽進一步包含與該托盤10的入口20或該托盤10的出口30流動連通的導管。營養液容置於該儲液槽中以藉由該入口20被提供到該托盤10，並且在該托盤10中的營養液藉由該出口30被排洩到該儲液槽內。

在只有一個儲液槽的水栽系統中，該托盤10從該儲液槽接收營養液，並且營養液被排回到該儲液槽。該營養液會被再循環到該系統中以重複循環。

在具有兩個儲液槽的水栽系統中，該托盤10從該第一儲液槽接收營養液，並且營養液被排洩到一個第二儲液槽。該第二儲液槽可能是一個廢水回收槽。在此系統中，新的營養液必定是經常被提供到該第一儲液槽。

依據相對於該托盤10的該儲液槽的位置，一個泵會被用來引導營養液流到該托盤10。如果該儲液槽位於一個較托盤10為高的位置，重力形成自然壓力以驅動該營養液流到該托盤10。然而，如果該儲液槽被位在較托盤10為低或是相同的位置，就必須使用一個泵來產生壓力差以使營養液流動到該托盤10內。

在使用之前，使用者將必須決定該隔間盤的需求數量，以及在各個隔離室內的栽培植物之營養液深度以及營養液供應週期。將選好的葉片組裝體40當安裝到該托盤10時，將會有一個相對該相鄰上流隔間盤的營養液之預定深度的高度。該葉片組裝體40會在上流隔間盤之營養液未在預定時間達到預定高度前延緩下流隔間盤充入營養液，該葉片組裝體40的 高度是依據該葉片41的長度而定。複數個葉片組裝體40會被安裝到該托盤10上以形成複數個隔間盤。該托盤10會包含不同高度的葉片組裝體40，從而提供隔間盤能有營養液充滿不同的高度。

當該隔間盤的數量，該營養液的深度以及每個隔間盤營養液提供週期一旦被決定，該葉片組裝體40的適合數量以及外型可以被選擇並用葉片41以合適的方向來安裝到該托盤10內的合適位置。

如圖五所示，該葉片組裝體40的夾持部分被推入到支撐桿60之夾持爪的凹槽51內。從而該夾持組件以及夾持爪被互鎖在一起。該葉片組裝體40的一個葉片41會被調整到一個直立位置以提供一個相對於該相鄰上流隔間盤的營養液的預定深度高度。該夾持組件以及夾持爪的互鎖提供一個緊密配合以保持該葉片41穩固。更進一步，該葉片41的外形與構造係配合該相鄰托盤10的底座12的表面形狀藉以讓葉片組裝體40能固定到托盤10上。

當使用時，該托盤的入口20以及出口30被分別連結到一個儲存營養液的儲液槽以及廢水槽，或是入口20和出口30都連接到一個儲存營養液的儲液槽。較佳地，入口20和出口30都連接到一個儲液槽以讓該營養液在循環到該托盤10。依據連接到該托盤入口20的儲液槽之位置，營養液會自然地流到該托盤內，或是被吸取到該托盤10內。

充滿和排出系統

在該充滿階段，引入的營養液從該托盤10的第一端流到第二端。該上流隔間盤將因為該葉片組裝體40干擾該營養液流到該下流隔間盤而較快充滿。因此，該托盤10之包含該出口30的第二端在該初期充滿階 段時會有一個相較於該托盤10的第一端水位較低的營養液。該流出的營養液汁液流最好較引入的營養液為較低，藉以避免營養液從該托盤10的快速排出。

如圖六a所示，當該溶液深度達到該葉片組裝體40的高度，該溶液溢出到下個下流隔間盤。如該圖六b到六d所示，重複該同樣過程且該營養液逐漸充滿該下流隔間盤。

最終，該營養液高度將如圖六e所示均勻於所有該托盤10的隔間盤中。在此階段，該引入的營養液的液流會相等於該輸出的營養液的液流。

在開始該排出階段，引入的營養液被人工地或是由一個自動計時器控制而停止。當該入口20被關閉時，在該上流隔間盤中的營養液流到該第二端，如同營養液藉由該出口30被排洩出去。如圖七a到七d所示，營養液高度開始在一個連續順序中隨著下流隔間盤於該上流隔間盤下降。

該封閉在該托盤10內的營養液會逐漸流到該出口30，其在排出階段是打開的。類似於該充滿階段，該葉片組裝體40直立葉片41阻止營養液流到該下流隔間盤，因此延遲每個隔間盤中的營養液之快速下降。

營養膜技術

在營養膜技術中，營養液會連續被提供到該栽培植物，而該營養液提供週期是無關緊要。

在習用的營養膜技術中，該在水栽托盤中的營養液液流深度不能被調整。

在本發明的托盤10中，該葉片組裝體40的存在允許該托盤 10做成隔間化且該營樣液流的深度根據每個隔間盤中栽培植物的需要予以被調整。

圖十一和十二所示栽培植物從該托盤10的頂被懸吊。該根向該托盤10的底座12生長。該流動於該托盤內的營養液的深度環繞至少該托盤10一半的高度，而此通常在習知的營養膜技術是不可能的。

該營養液的深度依據該葉片組裝體40整體高度。如果需要一個較高的營養液深度，該最長的葉片41a會被調整到一個直立高度以配合該相鄰上流隔間盤的營養液之預定深度的高度。

圖十一和十二同時表示各種相關於使用於營養膜技術中的本發明的一個托盤中的該葉片組裝體的位置以及該葉片的方向之組合。這允許該托盤10的再利用，其可以被客製化以適合每次不同的栽培植物的灌溉條件。

所有像是前/前頭，後/後部，上，下，側，內部，外部的方向描述，在此說明書中所載是相關於該植物栽培容器在使用中時所形成。

顯而易見於習知技術者，本發明可以在不被離其範圍或必要特點下，被以其他特定形式製造。因此本實施例僅被考慮為說明並非加以限制，該發明的範圍被申請專利範圍而非前面敘述所標明，並且因此包和在其內的所有變化。

10‧‧‧托盤

11‧‧‧側邊牆

12‧‧‧底座

20‧‧‧入口

30‧‧‧出口

40‧‧‧葉片組裝體

41‧‧‧葉片

41a‧‧‧最長葉片

41b‧‧‧較短葉片

60‧‧‧支撐桿

Claims (15)

1. 一種使用於水栽的托盤(10)，其包含：一第一端和一具有一個設定在兩者之間之縱向軸的第二端；一入口(20)設置在該第一端以接收營養液；一出口(30)設置在該第二端以排出營養液；以及一堤防系統其包含延伸正交到該縱軸的葉片組裝體(40)並且配置在該第一端和第二端之間，該葉片組裝體被用來將該托盤適當的劃分以形成隔間盤並且阻止該從該一端到第二端的下液流，該葉片組裝體可調整以調整到在每個隔離室內的營養液的深度，因此允許每個隔間盤內的栽培植物的最佳灌溉。
2. 如申請專利範圍第1項所述的托盤(10)，其中該第一端高過於該第二端。
3. 如任一前申請專利範圍所述的托盤(10)，其中該堤防系統包含複數個葉片組裝體(40)。
4. 如任一前申請專利範圍所述的托盤(10)，其中該葉片組裝體(40)被分別從該托盤提供。
5. 如任一前申請專利範圍所述的托盤(10)，其中每個葉片組裝體(40)包含一組從一個軸(42)徑向延伸的葉片(41)。
6. 如申請專利範圍第5項所述的托盤(10)，其中該葉片(41)連續地或非連續地沿著一個該軸(42)的整個長度延伸。
7. 如申請專利範圍第5項和第6項所述的托盤(10)，其中該葉片有一致大小。
8. 如申請專利範圍第5項和第6項所述的托盤(10)，其所中該葉片(41)大小非一致。
9. 如申請專利範圍第5項和第6項所述的托盤(10)，其中每個葉片組裝體(40)包含一致尺寸的葉片(41)。
10. 如申請專利範圍第5項和第6項所述的托盤(10)，其每個葉片組裝體(40)包含非一致尺寸的葉片(41)。
11. 如任一前申請專利範圍所述的托盤(10)，其中該葉片組裝體(40)相互平行對齊。
12. 一種水栽系統，其包括：一如申請專利範圍1到11所述的托盤(10)；以及一儲液槽以保存營養液，該儲液槽進一步包括一導管以和該托盤的入口(20)流動連通；以及一導管以和該托盤的出口(30)流動連通，其中該托盤的入口從該儲液槽接收營養液並且該營養液藉由該出口從該托盤排出到所述的儲液槽，讓營養液在該系統能再循環。
13. 如申請專利範圍第12項所述的水栽系統，其中該儲液槽還包含一泵以產生壓力來導引該營養液的液流到該托盤。
14. 一種水栽系統，其包括：一如申請專利範圍第1到11項所述的托盤(10)；一第一儲液槽以保存營養液，該第一儲液槽進一步包括一導管和該托盤的入口(20)流動連通；以及一第二儲液槽以保存營養液，該第二儲液槽進一步包含 一導管和該托盤的出口(30)流動連通，其中該托盤的入口從該第一儲液槽接收營養液並且該營養液藉由該出口從該托盤排出到該第二儲液槽。
15. 如申請專利範圍第14項所述的水栽系統，其中該第一儲液槽進一步包含一個泵以產生一個壓力以驅動該營養液的液流到該托盤。