TWI522033B - Double trough plant cultivation device that can automatically adjust tidal level - Google Patents

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TWI522033B TW103137404A TW103137404A TWI522033B TW I522033 B TWI522033 B TW I522033B TW 103137404 A TW103137404 A TW 103137404A TW 103137404 A TW103137404 A TW 103137404A TW I522033 B TWI522033 B TW I522033B
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Description

可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置
本發明係關於一種水耕植物的栽培裝置,尤指一種可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,係非常適用於植物工場的立體栽培,具有非常節能、節水及節省空間等優點,亦可加裝一檢知器以供掌控植物栽培的生長,並設定植物於收成時,剛好把栽培液用完,既省栽培液、水份,也免去排液或回收之麻煩和環保問題。
水耕植物為近年廣泛使用的農作物生產方式之一,主要是利用栽培液(營養液)供給植物生長所需物質,其非常適合室內栽培,完全擺脫土壤種植的諸多限制,相對容易控制植物的生長環境,且水耕方式能產生更多負離子、芬多精與氧氣,亦較能防範發生病蟲害,及避免菌類汙染;常見的水耕灌溉方式,大多無法提供潮汐般的灌溉效果,多數是將水耕植物根部持續浸潤在栽培液中,故難以獲得充足的氧氣供應量,容易造成植物根毛發育不良,不但影響栽種品質,亦可能導致植物根部的腐爛壞死。
目前,或亦有利用潮汐方式來供應栽培液的習知水耕植物栽培技術,其關於栽培液的供應,於各栽培床(或栽培架)都必須共用一個或兩個大型栽培液槽,並使各 層栽培槽相通,而採取定時循環定時供給,用以產生潮汐方式來供應栽培液,例如第M453348號新型專利,即提供一種「水耕植物之潮汐灌溉裝置」,該潮汐灌溉裝置係包括:一儲液槽、至少一植栽區、一組輸液管路、一幫浦、一組回液管路、一水位閥、一組洩液管路、一電磁閥,以及一控制模組;但其中的儲液槽就是專供儲存潮汐灌溉裝置運作所需的栽培液,而該儲液槽的容積空間係相對大於裝置所需栽培液之儲液量,因此,現有已知的水耕植物栽培,均必須提供可觀的動力能源,將栽培液揚水到最高層(或各層)的栽培槽,再全部收集流回大型儲液槽內,各栽培槽並沒有專為植物需求的栽培液濃度供應系統,且栽培液全部必須通過循環、回收、排液等流程,因此顯得相當浪費而不夠節約,也容易導致所有的水耕植物同時傳染疾病,是以不易管控,又耗費成本,實有改進必要。
本發明之主要目的,乃在於提供一種可自動調 節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,其至少包括:兩個栽培槽、一蓋板及兩組抽水裝置,係於各栽培槽內注入定量的栽培液(營養液),將蓋板蓋合於兩栽培槽,蓋板設有多數個可供容納栽培容器的開孔,而兩組抽水裝置係分別設於兩栽培槽,兩組抽水裝置係採交錯引水方式,並控制時間將栽培液循環交錯的抽引至彼此相對的栽培槽,使兩個栽培槽之間的栽培液可相互交換而產生潮汐水位的變化,以誘發植物根系生長,並達到溶氧換氣及栽培液均勻混合 等目的,依此組合的植物栽培裝置,其非常適用於植物工場的立體栽培,具有非常節能、節水及節省空間等多項優點。
本發明之次要目的,乃在於提供一種可自動調 節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,進一步係可於任一栽培槽中加裝一檢知器,該檢知器係供同時測量栽培液濃度(EC值)、液溫、水位,為三合一功能的檢知器,經由其檢測回饋資訊,動態自動修正控制清水及栽培液內的沉水馬達抽水補充,達到設定的栽培液濃度、溫度及潮汐水位,並自動化的配合作物的生長時程,掌控植物栽培的生長,逐漸減少栽培液,精確控制栽培槽內的栽培液恰可於植物收成時,剛好被吸乾而幾無所剩(或已調節到變成清水狀態),以達到不排液、不回收,最環保及最節約的栽培成效。
本發明之又一目的,乃在於提供一種可自動調 節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,其中,各組抽水裝置均包含一固定板、一沉水馬達及一引水管,固定板係固定設於兩個栽培槽之間,分別供沉水馬達及引水管結合固定,沉水馬達係沉置於栽培槽內,並連接引水管,利用引水管可將栽培槽內的栽培液相互交錯的抽引至彼此相對的栽培槽,因兩個栽培槽係呈並排相鄰且又相等容積,因此引水管的配管長度只需使用短短數公分長,只要小功率需求的沉水馬達即已足夠,而通過引水管達成相互交錯循環的效果,故循環使用的電力也非常節省,並不須額外採用大型循環的栽培槽,整體組合非常精簡,可節省空間。
1、1’‧‧‧栽培槽
2‧‧‧蓋板
3‧‧‧抽水裝置
A‧‧‧栽培容器
A1‧‧‧海綿塊
21‧‧‧開孔
B‧‧‧植物
C‧‧‧栽培液
B1‧‧‧根系
4‧‧‧檢知器
41‧‧‧本體裝置
42‧‧‧上限水位檢知探棒
43‧‧‧中間水位檢知探棒
44‧‧‧下限水位檢知探棒
45‧‧‧溫度檢知探棒
46‧‧‧栽培液濃度檢知探棒
47‧‧‧防水接線口
48‧‧‧防水蓋
31‧‧‧固定板
32‧‧‧沉水馬達
33‧‧‧引水管
331‧‧‧噴灑頭
34‧‧‧清水注入孔
35‧‧‧清水導引管
36‧‧‧栽培液注入孔
37‧‧‧栽培液導引管
第一圖為本發明之分解立體圖。
第二圖為本發明提供植物栽培之組合立體圖。
第三圖為第二圖之A-A斷面圖。
第四圖為第二圖之B-B斷面圖。
第五圖為本發明中具有三合一功能檢知器之正視圖。
第六圖為本發明中具有三合一功能檢知器之側視圖。
茲依附圖實施例將本發明結構特徵及其他作用、目的詳細說明如下:如第一圖所示,本發明所為「可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置」,其至少包括:兩個栽培槽1、1’、一蓋板2及兩組抽水裝置3,其中:兩個栽培槽1、1’,係呈並排相鄰且相等容積,為可供注入定量的栽培液,但其形狀大小不拘,可視實際需求而任意改變;一蓋板2,係供蓋合於上述兩個栽培槽1、1’,並設有多數個可供容納栽培容器A的開孔21;兩組抽水裝置3,係分別設於兩個栽培槽1、1’,兩組抽水裝置3係採交錯引水方式,並控制時間將栽培液循環交錯抽引至彼此相對的栽培槽1或1’,使兩個栽培槽1、1’之間的栽培液可相互交換而產生潮汐水位的變化,以誘發植物根系生長,並達到溶氧換氣及栽培液均勻混合等目的。
利用上述兩個栽培槽1、1’、蓋板2及兩組抽水裝置3,係於各栽培槽1、1’內預先注入定量的栽培液,並於蓋板2的多數個開孔21逐一容納置入一栽培容器A,以供選定植物B栽種植入(如第二圖),該栽培容器A係可預置一海綿塊A1,並切割十字切槽以供選定植物B栽種植入,而兩組抽水裝置3係可控制時間將栽培液C循環交錯的抽引至彼此相對的栽培槽1或1’,即如第三圖所示,其中一抽水裝置3係將栽培液C抽引至相對另一栽培槽1,使另一栽培槽1’的栽培液C到達預定液量時即停止抽水,當預定的時間過後,則啟動另一抽水裝置3係將栽培液C再抽引回到相對另一栽培槽1’(如第四圖),因此可通過預定時間的控制,令兩栽培槽1、1’的兩組抽水裝置3可形成相互交錯引水,將栽培液C循環交錯的抽引至彼此相對的栽培槽1、1’,使兩個栽培槽1、1’之間的栽培液C可相互循環交換,進而產生潮汐水位的變化,故可誘發植物B根系B1的生長,並達到溶氧換氣及栽培液均勻混合等目的,而此項組合的植物栽培裝置,其非常適用於植物工場的立體栽培,具有非常節能、節水及節省空間等多項優點。
依本發明所為之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,其進一步係可於任一栽培槽1或1’中加裝一檢知器4,該檢知器4係可供同時測量栽培液濃度(EC值)、液溫、水位,為三合一功能的檢知器,經由其檢測回饋資訊,動態自動修正控制清水及栽培液內的沉水馬達抽水補充,達到設定的栽培液濃度、溫度及潮汐水位,並自 動化的配合作物的生長時程,掌控植物栽培的生長,逐漸減少栽培液,因此可精確控制栽培槽內的栽培液恰可於植物收成時,剛好被吸乾而幾無所剩(或已調節到變成清水狀態),以達到不排液、不回收,最環保及最節約的栽培成效。
如第五圖及第六圖所示,上述具有三合一功能 的檢知器4,係包含:一本體裝置41、一上限水位檢知探棒42、一中間水位檢知探棒43、一下限水位檢知探棒44、一溫度檢知探棒45、一栽培液濃度檢知探棒46、一防水接線口47及一防水蓋48,其中:本體裝置41,為圓柱狀的外形,全天候的放入所欲監測的栽培槽1內;上限水位檢知探棒42,係置於最上面,即栽培液允許之最高水位,以供檢知上限水位;中間水位檢知探棒43,係置於中間處,以供檢知栽培液之中間水位;下限水位檢知探棒44,係置於下端處,以供檢知栽培液之最低水位;一溫度檢知探棒45,係置於栽培液內,以供檢知栽培液之溫度;栽培液濃度檢知探棒46,係置於栽培液內,以供檢知栽培液之濃度;防水接線口47,係便於配合一控制器可通過該防水接線口47而連結各個探棒42-46;防水蓋48,係供蓋合於防水接線口47,提供防 水作用;依上述檢知器4之構成,其係通過一控制器及各個探棒42-46,而可測量相互之間的阻抗值,再經由程式之計算和處理,便可得知當下的水位,以及濃度和液溫等各項資訊,然後根據所測得之資訊以控制清水和栽培液的供給比例,調節設定的濃度和用量,讓植物在收成時,正好可以把栽培液吸收完畢,或在最後收成之前,自動換成清水供應狀態。
如圖所示,本發明中所述各組抽水裝置3,均 係包含一固定板31、一沉水馬達32及一引水管33,其中:固定板31,係固定設於兩個栽培槽1、1’之間,分別供沉水馬達32及引水管33結合固定;沉水馬達32,係沉置於栽培槽1、1’內,並連接引水管33,而利用引水管33可將栽培槽1內的栽培液C相互交錯的抽引至彼此相對的栽培槽1或1’,引水管33的出水端則可連接一噴灑頭331;如上述各組抽水裝置3的固定板31,係另於選定位置開設一清水注入孔34及一栽培液注入孔36,並可供連接一清水導引管35及一栽培液導引管37,以便視需要而將外界的清水導引注入各栽培槽1、1’。
如本發明所揭實施例,上述兩個栽培槽1、1’ 係可呈並排相鄰且又相等容積,因此引水管33的配管長度只需使用短短數公分長,亦只要小功率需求的沉水馬達即已足夠,而可通過引水管33達成相互交錯循環的效果,故 循環使用的電力也非常節省,並不一定要額外採用大型循環的栽培槽,故整體組合及應用皆可非常精簡,亦能非常有效地節省空間,是以本發明的實施應用,不僅可供適用於大規模建構的立體栽培植物工場,也同時非常適合一般居家提供小規模的植物栽培。
依本案創作精神,上述的兩個栽培槽1、1’,其 於實施時,並不局限於以兩個分別獨立的槽座所合併相鄰,其必要時亦可成型為單一栽培槽,再以一隔間片將該單一栽培槽區隔形成兩個獨立的槽室,利用兩個獨立槽室以取代前述實施例的兩個栽培槽1、1’,亦屬可行。
同理,於蓋板2而言,除可成型為一單片的蓋 板2以供蓋合於兩個栽培槽1,其必要時亦可利用複數片的小片蓋板,共同拼組構成一可供蓋合於兩個栽培槽1、1’的完整蓋板2,亦屬等效實施。
在本實施例中,兩栽培槽1、1’係由兩個容積相 等的容器所組成,並利用兩個栽培槽1、1’分別所設的組抽水裝置3,採交錯引水方式,將其中一栽培槽1內的栽培液C抽出,注入到另一栽培槽1’內,在注入時,並可經由引水管33出水端的噴灑頭331,將注入的栽培液C往四面噴灑而接觸空氣,以增加水中溶氧量;同理,另一栽培槽1’也是以抽水裝置3將栽培液C抽出,而注入到另一栽培槽1內,並通過引水管33的噴灑頭331,將注入的栽培液C往四面噴灑而接觸空氣,因此使兩個栽培槽1、1’都能增加水中溶氧量。
另所述具有三合一功能的檢知器4,其係可隨 時檢測栽培液C之濃度(EC)、及溫度和水位,其輸出可接到一控制器(未顯示),整個流程全由該控制器內之微控器所掌控,其流程步驟如下:
(1)、啟動其中一抽水裝置3,將栽培槽1的栽培液C全抽到另一栽培槽1’,此時已通過引水管33的噴灑頭331噴灑作用,而可增加水中的溶氧量,這時栽培槽1的水位降至最低,可吸入新鮮空氣到該栽培槽1的植物根部,在這同時,也讓引水的栽培槽1’水位上升到最高水位,逼出根部空氣。
(2)、啟動檢知器4,可偵測當下的栽培液濃度和水位,這時控制器便根據測量資料之數據和預設數值作比較,以供控制清水或栽培液的適當供應量。
(3)、間隔一段時間後,啟動高水位栽培槽1’的抽水裝置3(沉水馬達32運作),將栽培槽1’的栽培液C抽取注入低水位栽培槽1,一樣產生噴灑溶氧,並使兩槽停在適當的水位,然後再間隔一段時間,又重新啟動一次栽培槽1’的抽水裝置3,即分時,分次將該栽培槽1’栽培液逐次階梯狀下降,而另一栽培槽1的栽培液則逐次階梯狀上升,進而產生潮汐現象,以誘發植物根系生長,同時一併達到噴灑溶氧,根部換氣,以及濃度均勻攪拌等目的。
(4)、由檢知器4得知栽培槽1’已達最低水位時,此時就是另一栽培槽1呈最高水位,此時再啟動高水位栽培槽1’的抽水裝置3,逐次將高水位栽培槽1’的水位分時分次抽引到另一栽培槽1,再次製造階梯狀的潮汐現象,及 相同於前述第3項所述各項目的。
(5)、最後又回到上述第1項動作,當栽培槽1 又升到最高水位時,即再次啟動檢知器4測量當下栽培液的濃度、水位等,並適量補充所需水份或栽培液,以維持吾人所期望的設定值,如此周而復始,即能全自動控制並提供植物立體栽培所需的栽培液之質和量,以及製造水耕栽培促進根部生長所需的環境需求。
綜上所述,可見本發明所為可自動調節潮汐水 位的雙槽式植物栽培裝置,不僅可自動調節潮汐水位,且具有不排液不回收之環保效益,亦具節能、節水及節省空間等優點,又同時可適合於大規模或小規模的室內栽培,顯已符合新穎進步要件,為此依法申請專利,敬祈 依法賜准本案發明專利之審定處分,實感德便。
1、1’‧‧‧栽培槽
2‧‧‧蓋板
3‧‧‧抽水裝置
A‧‧‧栽培容器
A1‧‧‧海綿塊
21‧‧‧開孔
4‧‧‧檢知器
31‧‧‧固定板
32‧‧‧沉水馬達
33‧‧‧引水管
331‧‧‧噴灑頭
34‧‧‧清水注入孔
35‧‧‧清水導引管
36‧‧‧栽培液注入孔
37‧‧‧栽培液導引管

Claims (10)

  1. 一種可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,其至少包括:兩個栽培槽、一蓋板及兩組抽水裝置,而其中:兩個栽培槽,為可供注入定量的栽培液;一蓋板,係供蓋合於上述兩個栽培槽,並設有多數個可供容納栽培容器的開孔;兩組抽水裝置,係分別設於兩個栽培槽,兩組抽水裝置係採交錯引水方式,並控制時間將栽培液循環交錯的抽引至彼此相對的栽培槽,使兩個栽培槽之間的栽培液可相互交換而產生潮汐水位的變化;利用上述兩個栽培槽、蓋板及兩組抽水裝置,係於各栽培槽內預先注入定量的栽培液,並於蓋板的多數個開孔逐一容納置入栽培容器,以供選定植物栽種植入,兩組抽水裝置係依控制時間將栽培液循環交錯的抽引至彼此相對的栽培槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,係於任一栽培槽中裝設一可同時測量栽培液濃度、液溫、水位的檢知器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,該檢知器係包含一本體裝置、一上限水位檢知探棒、一中間水位檢知探棒、一下限水位檢知探棒、一溫度檢知探棒、一栽培液濃度檢知探棒、一防水接線口及一防水蓋,其中: 本體裝置,為全天候放入所欲監測的栽培槽內;上限水位檢知探棒,係置於最上面,以供檢知栽培液之上限水位;中間水位檢知探棒,係置於中間處,以供檢知栽培液之中間水位;下限水位檢知探棒,係置於下端處,以供檢知栽培液之最低水位;一溫度檢知探棒,係置於栽培液內,以供檢知栽培液之溫度;栽培液濃度檢知探棒,係置於栽培液內,以供檢知栽培液之濃度;防水接線口,係便於配合一控制器通過該防水接線口而連結各個探棒;防水蓋,係供防水蓋合於防水接線口。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,該檢知器係通過一控制器及各個探棒,而測量相互之間的阻抗值,再經由程式之計算和處理,以得知當下的水位,以及濃度和液溫等各項資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述兩組抽水裝置,均係包含一固定板、一沉水馬達及一引水管,其中:固定板,係固定設於兩個栽培槽之間,分別供沉水馬達及引水管結合固定; 沉水馬達,係沉置於栽培槽內,並連接引水管,利用引水管將栽培槽內的栽培液相互交錯的抽引至彼此相對的栽培槽。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述各抽水裝置的引水管,係於出水端連接一噴灑頭。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述各組抽水裝置的固定板,係於選定位置開設一清水注入孔及一栽培液注入孔,並供連接一清水導引管及一栽培液導引管。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述兩個栽培槽係呈並排相鄰且容積相等。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述兩個栽培槽係成型為單一栽培槽,再以一隔間片區隔形成兩個獨立的槽室而構成兩個栽培槽。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之可自動調節潮汐水位的雙槽式植物栽培裝置,所述蓋板係利用複數片的小片蓋板,共同拼組構成一可蓋合於兩個栽培槽的完整蓋板。
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CN108651258A (zh) * 2017-03-27 2018-10-16 鱼生菜农业科技(北京)有限公司 一种潮汐种植床系统
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