TWI332819B - - Google Patents

Description

1332819 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於植物立體栽培塔，特別地 展的塔台結構體，在無人參與決策過程下， 口側經各疊層熟成後向出口側方向推進，形 的植物生產線。 【先前技術】 植物水耕法即一般所謂無土栽培法，不 全在室內進行，甚至不需要自然陽光能完全 代，植物的根部生長於水槽中或攀附在無 上。在養份充足供應的情況下，其產量幾乎 土壤栽培的2〜4倍，且在室內還可免除極端 害及大部分的病蟲害等。 爲了爭取更多的植物栽培空間，已知有 的相關文獻被提出，例如第4圖所示，係轉 專利公告第 M317159號，揭露一種多層式 置，其主要包括多數個用來栽培植物的倒錐 器（40)，共同被支持在一支撐架（20)上， 上、下不同高、低位差之立體架設狀態：及 栽容器（40)上方罩設一網罩（60)等。如 用及節省蔬菜栽培面積，增加栽培產能效益 又，例如第5圖所示，係轉繪自台灣新 158107號，揭露一種立體栽培系統，其主 (1〇)，其內部具有一容置空間。二輸送帶 指—種向上發 植物小苗自進 成多數個連貫 需要土壤可完 以人工光照取 機物質的架構 可達同等面積 氣候變化的殘 許多立體栽培 繪自台灣新型 之蔬菜栽培裝 形筒狀植栽容 彼此之間互呈 ，在最頂層植 此，能充分利 〇 型專利公告第 要包括一架體 (3 1 )，相隔固 1332819 定間距，兩者互相對應平行樞設在該架體（10)且位於該 容置空間二側，其上方對應具有一連續波形之採光段 (311)，下方則形成一水平的給養段（312)。多數栽培床 (40)，用以栽培植物’可拆卸地吊掛在該輸送帶（31)上 隨之移動。一傳動裝置（50)，用以驅動該二輸送帶（31) 同步轉動。如此，藉由該傳動裝置（50)將該栽培床（40) 在採光段（311)和給養段（312)之間交互地移動等。 上述公開案，基本上都以立體栽培來爭取更多的植物 栽培空間，惟一般所屬技術領域中具有通常知識者可以理 解的是，該等公開案所節省的空間非常有限，仍有改善的 空間。 【發明內容】 本發明之主要目的在於提供一種植物立體栽培塔，能 以最小的土地成本、最少的人力需求，以達到最大的經濟 效益。 本發明另一目的在於提供一種植物立體栽培塔，能以 植物工廠一貫化生產線來生產植物。 本發明又一目的在於提供一種植物立體栽培塔，可在 無人參與決策過程下，生產控制管理包括養液供給、人工 光照 '氣體補充等達到自動化。 爲達成上述目的及其他目的，本發明植物立體栽培 塔’其主要包括由側壁圍成具有內部空間之塔台結構體， 在該內部空間中以隔板分隔成多數個疊層，及該塔台結構 體的底部一側作有進口及另一側作有出口。其中，該疊層 1332819 底面上，分別設置有支持架，對應於該支持架特定位置® 配置有培養液管路，及頂面上配置多數個光源裝置。至少 一儲槽，用以儲存培養液，及經由一水泵裝置將培養液泉 送至各疊層的管路中。多數個栽培槽，用於定置植栽° s 少一上架裝置，配置在進口側，其至少包含一垂直輸送機 構，受控將栽種有植物小苗的栽培槽自進口輸送至各® ‘ 層；至少一平移機構，用以將栽培槽平移上支持架。多數 * 個水平推進裝置’至少每一疊層配置一個，受控將栽培槽 ® 向出口側方向推進。至少一下架裝置，配置在出口側’其 至少包含一平移機構，用以將熟成植物的栽培槽平移下支 持架；及至少一垂直輸送機構，受控將栽培槽輸送至出口 ° 一控制單元，經由設定反饋成控制信號，以控制該光源裝 置在光照不足時補光，控制該水泵裝置定時定量補充培# 液，控制該上架裝置、水平推進裝置及下架裝置之運轉等。 如此，植物小苗分批次沿其進口推進經疊層空間熟成後再 輸送至出口分批次採收，形成多數個連貫的植物生產線。 ® 又，根據本發明，在該塔台結構體最高層的頂部上， 配置有太陽能集電設備或風能發電設備，並經由一儲能設 備儲存，能以自生能源提供植物工廠所需之部分能源，可 以更低成本來生產植物。此爲本發明再一目的。 【實施方式】 以下將配合實施例對本發明技術特點作進一步地說 明，該實施例僅爲較佳代表的範例並非用來限定本發明之 實施範圍，謹藉由參考附圖結合下列詳細說明而獲致最好 1332819 的理解。 首先’請參考第1圖至第lb圖，根據本發明植物立體 栽培塔’其主要包括由側壁10圍成具有內部空間之塔台結 構體1’在該內部空間中以隔板11分隔成多數個疊層12, 該塔台結構體1可以是一般大樓建築物，該隔板11可以是 樓層地板等。及，該塔台結構體1的一側形成有一通道la 及其底部作有進口 15，另一側形成有一通道lb及其底部 作有出口 1 7。 該每一疊層12底面上，分別設置有支持架13，對應 於該支持架13特定位置處配置有培養液管路20，及每一 囊層12頂面上配置多數個光源裝置30等。其中，在該塔 台結構體1最高層12η的頂部上配置有太陽能集電設備90 或風能發電設備91，並經由一儲能設備（未圖示）儲存以 備用。 至少一儲槽14，用來儲存培養液，該儲槽14可以設 % 鹰在該塔台結構體1地下層1讪，及經由一水泵裝置Hi 将培養液泵送至各疊層12的管路20中。 多數個栽培槽40，例如配合該支持架13寬度裁切成 固定長度的中空槽型鋼，將兩端封閉後，在其一端設有一 承接培養液的進水口 41，另一端設有一排放培養液的出水 Ρ 42;及，沿該栽培槽40長度方向的表面上形成多數個 栽培孔43，用來定置植栽例如蔬菜或花卉等（成如第la 及1 b圖所示）。 至少一上架裝置50，配置在該塔台結構體1進口 15 1332819 側的通道中，其至少包含一垂直輸送機構5 1，例如習知鏈 條帶動的起重機等，較佳地有一對沿該栽培槽40長度方向 兩端均衡配置，該垂直輸送機構51至少設有一爪部511能 挾持或釋放該栽培槽40，受控將栽種有植物小苗的栽培槽 40自進口 15輸送至各疊層12。及，至少一平移機構52, 例如習知的機械臂等，較佳地有一對沿該栽培槽40長度方 向兩端均衡配置，可在該垂直輸送機構51輸送到達定位 時，用以將栽培槽40平移上支持架13。 多數個水平推進裝置60，至少每一疊層12配置一個， 例如步進式輸送帶等，較佳地有一對，沿該栽培槽40長度 方向兩端均衡配置，可受控將栽培槽40向出口 17側方向 固定距離推進。 至少一下架裝置70，配置在該塔台結構體1出口 17 側的通道中，其至少包含一平移機構72，例如習知的機械 臂等，較佳地有一對沿該栽培槽40長度方向兩端均衡配 置，用以將熟成植物的栽培槽40平移下支持架13。及， 至少一垂直輸送機構71，例如習知鏈條帶動的起重機等， 較佳地有一對沿該栽培槽40長度方向兩端均衡配置，該垂 直輸送機構71至少設有一爪部711能挾持或釋放該栽培槽 40，可受控將下架的熟成植物栽培槽40輸送至出口 17採 收。 一控制單元8 0，由習知的控制電路及控制元件所組 成，可依照植物生長期而設定反饋成控制信號，以控制該 光源裝置30在光照不足時補光，控制該水泵裝置141定時 1332819 定量補充培養液，控制該上架裝置50、水平推進 及下架裝置70之運轉等。 根據本發明，誠如第la圖及第lb圖所示， 層12中’培養液管路20形成多數個分歧管21， 分別導引至栽培槽40的進水口 41中。上述水泵裝 例如一種可調控幫浦等，可經由一計時器（未圖矛 將培養液定時定量從儲槽14經由進水管20 a輸送 層12的管路20中，並以一壓力自分歧管21擠壓 每一栽培槽4 0，如此能控制管路2 0流量或壓力 體變量輸出的效果。該培養液從進水口 41進入流 40從另一端的出水口 42流出。其中，包括集水槽 分別承接在該栽培槽40的進水口 41和出水口 42 培養液被收集後經一排水管2 Ob迴流至儲槽1 4形 迴路。又，位於該儲槽14上方設有一給料裝置1 由一檢測器（未圖示）控制，用以在培養液濃度 養料補充至儲槽14中。另外，包括一空氣補充裝 可經由一計時器控制定時定量將空氣補充至儲槽 養液中，以增加養液溶氧量。 根據本發明，該塔台結構體1的側壁1 0可由 所構成，形成密閉式。該光源裝置30配置在除' 四周邊緣之外，集中在各疊層12中央的頂面上， 光源裝置30的使用數量。該光源裝置30，例如 一波長或組合波長之發光二極體LED所構成之光 或光盤等，其部分電源可來自上述太陽能集電設命 裝置60 該每一疊 將培養液 !置 1 4 1， :)控制， 到每一疊 出分配到 可達到液 經栽培槽 25、255， 的下方， 成一循環 4 2，其經 不足時將 置 143， 1 4的培 透光材料 Γ疊層12 可以節省 由多數單 管、光條 I 90或風 -10- 1332819 能發電設備9 1輸出經儲能設備所儲存之儲備電源。該控制 單元8 0至少包括一光感測控制器（未圖示），用以控制光 源裝置30在光照不足時補光。及，該控制單元80亦可經 由設定允許各疊層空間12採不同的給光時機，以控制各疊 層空間12的植株處於亮期或暗期，如此暗期植物所產生的 二氧化碳可以提供給處於亮期植株以進行光合作用之使 用。另外，又包括一氣體補充裝置81，經由一氣體感測器 (未圖示）控制’用以感測二氧化碳濃度低於預設値時， 經由該氣體補充裝置81補充二氧化碳，維持塔內各疊層 12中的二氧化碳濃度於一適當範圍，以提升植物光合作用 等。 如此，可依植物例如蔬菜或花丼等的生長期而設定， 小苗分批次沿其進口進入被輸送至各疊層空間中，生長期 間被依先後批次順序向出口方向推進，且將熟成植物再輸 送至出口採收，形成多數個連貫的植物生產線，能以最小 的土地成本、最少的人力需求，以達到最大的經濟效益等。 第2圖用來說明本發明植物立體栽培塔之第二種實施 例。本實施例基本上與前述實施例相同，故不重複贅述， 本實施例不同之處在於：該控制單元8 0經由設定，控制該 上架裝置50、水平推進裝置60及下架裝置70等，將栽種 有植物小苗的栽培槽40自進口 15輸送至疊層12的最低層 121，且生長期間被依先後批次順序交互地接駁向最高層 12η方向推進，及將最高層12η之熟成植物之栽培槽40輸 送至出口 17採收，形成多數個連貫的植物生產線，能以最 -11- 1332819 小的土地成本、最少的人力需求，以達到最大的經濟效益 等。 第3圖用來說明本發明植物立體栽培塔之第三種實施 例。本實施例基本上與第二種實施例恰恰相反，其不同之 處在於：該控制單元80經由設定，控制該上架裝置50、 水平推進裝置60及下架裝置70等，將栽種有植物小苗的 栽培槽40自進口 15輸送至疊層12的最高層12η，且生長 期間被依先後批次順序交互地接駁向最低層1 2 1方向推 ® 進，及將最低層121之熟成植物之栽培槽40輸送至出口 17採收，形成多數個連貫的植物生產線，能以最小的土地 成本、最少的人力需求，以達到最大的經濟效益等。 以上’僅爲本發明代表說明的較佳實施例，並不侷限 本發明之實施範圍，即不偏離本發明申請專利範圍所作之 均等變化與修飾，應仍屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖爲本發明植物立體栽培第一種實施例之縱斷面 ® 示意圖’其中顯示植物小苗自進口側經各疊層熟成後向出 口側方向推進。 第la圖顯示從第1圖中ia_ ia方向之局部剖面示意圖。 第lb圖顯示第la圖之局部立體示意圖。 第2圖爲本發明植物立體栽培第二種實施例之縱斷面 示意圖，其中顯示植物小苗自進口側沿最低疊層向最高疊 層方向推進，熟成後至出口側。 第3圖爲本發明植物立體栽培第三種實施例之縱斷面 < S ) -12- 1332819 示意圖，其中顯示植物小苗自進口側沿最高疊層向最低疊 層方向推進，熟成後至出口側。 第4圖爲習知技術，係轉繪自台灣新型專利公告第 M3 17159號，揭示一種多層式之蔬菜栽培裝置之示意圖。 第5圖爲習知技術，係轉繪自台灣新型專利公告第 158107號，揭示一種立體栽培系統之示意圖。 【主要元件符號說明】

1 塔台結構體 10 側壁 11 隔板 12 疊層 121 最低層 12η 最高層 12b 地下層 13 支持架 14 儲槽 15 進口 17 出口 20 管路 20a 進水管 20b 排水管 25 ' 25! 集水槽 3 0 光源裝置 40 栽培槽 -13- 1332819

4 1 進 水 P 42 出 水 □ 43 栽 培 孔 50 上 架 裝 置 5 1 垂 直 輸 送 機 構 52 平 移 機 構 60 水 平 推 進 裝 置 70 下 架 裝 置 7 1 垂 直 輸 送 機 構 72 平 移 機 構 80 控 制 單 元 8 1 氣 體 補 充 裝 置 90 太 陽 能 集 電 設備 9 1 風 能 發 電 設 備 14 1 水 泵 裝 置 142 給 料 裝 置 143 空 氣 補 充 裝 置

Claims (1)

1332819 十、申請專利範圍： 1.—種植物立體栽培塔，其主要包括由側壁（10)圍成具 有內部空間之塔台結構體（1 )，在該內部空間中以隔板 (11)分隔成多數個疊層（12)，及該塔台結構體（1) 的底部一側作有進口（ 1 5 )及另一側作有出口（丨7 ); 其特徵在於： 該疊層（12)底面上，分別設置有支持架（13)，對 應於該支持架（13)特定位置處配置有培養液管路（2〇)， 及頂面上配置多數個光源裝置（3〇); 至少一儲槽（1 4 ),用以儲存培養液，及經由—水泵 裝置（141)將培養液泵送至各疊層（12)的管路（2〇) 中； 多數個栽培槽（40)，用於定置植栽； 至少一上架裝置（50) ’配置在進口（15)側，其至 少包含一垂直輸送機構（51)，受控將栽種有植物小苗 的栽培槽（40)自進口（15)輸送至各疊層（12);至 少一平移機構（52) ’用以將栽培槽（4〇)平移上支持 架（1 3 ) ; 多數個水平推進裝置（6〇)，至少每一疊層（12)配 置一個’受控將栽培槽（4〇)向出口（ 17)側方向推進； 至少一下架裝置（70)，配置在出口（η)側，其至 少包含一平移機構（72)，用以將熟成植物的栽培槽（4〇) 平移下支持架（13);至少一垂直輸送機構（71)，受 控將栽培槽（40)輸送至出口（17); 1332819 —控制單元（8 Ο ) ’經由設定反饋成控制信號，以控 制該光源裝置（3 0 )在光照不足時補光，控制該水泵裝 置（141)定時定量補充培養液，控制該上架裝置（5〇)、 水平推進裝置（60)及下架裝置（70)之運轉。 2.—種植物立體栽培塔，其主要包括由側壁（1〇)圍成具 有內部空間之塔台結構體（1)，在該內部空間中以隔板 (11)分隔成多數個疊層（12)，及該塔台結構體（1) 的底部一側作有進口（ 1 5 )及另一側作有出口（丨7 ); 其特徵在於： 該疊層（12)底面上，分別設置有支持架（13)，對 應於該支持架（13)特定位置處配置有培養液管路（2〇)， 及頂面上配置多數個光源裝置（30); 至少一儲槽（1 4 ) ’用以儲存培養液，及經由一水泵 裝置（141)將培養液泵送至各疊層（12)的管路（20) 中； 多數個栽培槽（40)，用於定置植栽； 至少一上架裝置50，配置在進口（15)側，其至少包 含一垂直輸送機構（51)，受控垂直輸送該栽培槽（4〇); 至少一平移機構（52 ) ’用以將栽培槽（4〇 )平移上支 持架（13 ); 多數個水平推進裝置（60)，至少每一疊層（12)配 置一個，受控將栽培槽（40)作線性推進； 至少—下架裝置（7〇) ’配置在出口（Η)側其至 少包含一平移機構（72) ’用以將栽培槽（4〇)平移下 -16- 1332819 支持架（13);至少一垂直輸送機構（71)，受控將栽 培槽（40)輸送至出口（17); —控制單元（8 0 )，經由設定反饋成控制信號，以控 制該光源裝置（3 0 )在光照不足時補光，控制該水泵裝 置（141)定時定量補充培養液，控制該上架裝置5〇、水 平推進裝置（60)及下架裝置（7〇)，將栽種有植物小 苗的栽培槽（40)自進口（15)輸送至疊層（12)的最 低層（121) ’且交互地接駁向最高層（12n)方向推進， 及將最高層（12η)之熟成植物之栽培槽（40)輸送至出 口（ 1 7 )。 3.—種植物立體栽培塔，其主要包括由側壁（10)圍成具 有內部空間之塔台結構體（1)，在該內部空間中以隔板 (11)分隔成多數個疊層（12)，及該塔台結構體（1) 的底部一側作有進口（ 1 5 )及另一側作有出口（ 1 7 ); 其特徵在於： 該疊層（12)底面上，分別設置有支持架（13)，對 應於該支持架（13)特定位置處配置有培養液管路（20), 及頂面上配置多數個光源裝置（30); 至少一儲槽（1 4 )，用以儲存培養液，及經由一水泵 裝置（141)將培養液泵送至各疊層（12)的管路（2〇) 中； 多數個栽培槽（40)，用於定置植栽： 至少一上架裝置（5〇)，配置在進口（15)側，其至 少包含一垂直輸送機構（51)，受控垂直輸送該栽培槽 -17- 1332819 (40);至少一平移機構（52)，用以將栽培 平移上支持架（13 ); 多數個水平推進裝置（60)，至少每一疊層 置一個，受控將栽培槽（4〇)作線性推進； 至少一下架裝置（70)，配置在出口（17) 少包含一平移機構（72)，用以將栽培槽（40 支持架（13);至少一垂直輸送機構（η), 培槽（40)輸送至出口（17); 一控制單元（8 0 )，經由設定反饋成控制信 制該光源裝置（3 0 )在光照不足時補光，控制 置（141)定時定量補充培養液，控制該上架裝| 水平推進裝置（60)及下架裝置（70),將栽 小苗的栽培槽（40)自進口（15)輸送至疊層 最高層（12η)，且交互地接駁向最低層（121 進’及將最低層（121)之熟成植物之栽培槽（ 至出口（ 1 7 )。 4 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植 培塔，其中該塔台結構體（1)爲一般大樓建築 板（1 1 )爲樓層地板。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植 培塔，其中該塔台結構體（1)最高層（12η) 置有太陽能集電設備（90)或風能發電設備（ 經由一儲能設備儲存備用。 6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植 槽（40 ) (12 )配 側，其至 )平移下 受控將栽 號，以控 該水栗裝 1(50)、 種有植物 (12)的 )方向推 40 )輸送 物立體栽 物，該隔 物立體栽 的頂部配 91 )，並 物立體栽 -18- 1332819 培塔，其中在該塔台結構體（1)地下層（l2b)至少設 有一培養液儲槽（14)。 7·如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔’其中該栽培槽（4〇)爲中空的槽型鋼，其兩端分 別設有一進水口（ 4 1 )和一出水口（ 4 2 )，且沿其長度 方向的表面上形成多數個栽培孔（43)。 8. 如申請專利範圍第7項所述之植物立體栽培塔，其中該 管路（20)形成多數個分歧管（21)，將培養液分別導 引至栽培槽（40)的進水口（41)。 9. 如申請專利範圍第8項所述之植物立體栽培塔，其中至 少包括一集水槽（25)承接在該栽培槽（40)的出水口 (42)，且經由一排水管（20b)將培養液排放至儲槽（14)。 1 0 _如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔，其中又包括一給料裝置（142)，用以在培養液濃 度不足時，將養料補充至儲槽（14)中。 11.如申請專利範圍第10項所述之植物立體栽培塔，其中又 包括一檢測器，用以檢測培養液濃度及控制該給料裝置 (142)在培養液濃度不足補充養料。 12_如申請專利範圍第1至3項中任—項所述之植物立體栽 培塔，其中又包括一空氣補充裝置（143)，用以定時定 量將空氣補充至儲槽（14)的培養液中。 1 3 如申請專利範圍第1 2項所述之植物立體栽培塔，其中至 少包括一計時器，用以控制該水泵裝置（14丨）定時定量 將培養液泵送至管路（20)中，及控制該空氣補充裝置 (S ) -19- 1332819 (143)定時定量將空氣補充至儲槽（14)的培養液中。 14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔’其中該光源裝置（30)分別由多數的發光二極體 LED所組成。 15. 如申請專利範圍第14項所述之植物立體栽培塔，其中該 光源裝置（30)其部分電源來自該儲能設備。 16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔，其中該塔台結構體（1)的側壁（10)由透光材料 所構成。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之植物立體栽培塔，其中該 光源裝置（30)配置在除了疊層（12)四周邊緣之外， 集中在各疊層（12)中央的頂面上。 18. 如申請專利範圍第17項所述之植物立體栽培塔，其中至 少包括一光感測控制器’用以感測光照不足時經由該光 源裝置（3 0 )補光’或經由設定控制各疊層採不同的給 光時機。 19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔’其中該塔台結構體（1 )的側壁成密閉式。 20. 如申請專利範圍第19項所述之植物立體栽培塔，其中又 包括一氣體補充裝置（81)，用以維持各疊層（12)中 的二氧化碳濃度於一適當範圍。 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之植物立體栽培塔，其中至 少包括一氣體感測器’用以感測二氧化碳濃度低於預設 値時’經由該氣體補充裝置81補充二氧化碳。

-20 - 1332819 2 2.如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之植物立體栽 培塔，其中該植物爲蔬菜或花卉等其中一種。

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