TWM673819U - 氣霧耕植物栽培系統 - Google Patents

Abstract

提供一種氣霧耕植物栽培系統。該系統包含一結構架體、一旋轉基座、一植栽塔、及一第一噴霧管。該結構架體包括一底部。該旋轉基座係設置於該底部上，包括一具有複數個固定單元之旋轉主動表面。該植栽塔包括一具有一開口之上方端部、一具有一旋轉從動表面之下方端部及一具有複數個種植穴之塔壁，其中該塔壁位於該上方端部及該下方端部之間。該旋轉主動表面係藉由該複數個固定單元傳遞旋轉運動至該旋轉從動表面，從而該旋轉基座驅動該植栽塔一起旋轉。該第一噴霧管係由該上方端部之該開口伸入至該塔壁之內，及朝向該塔壁噴灑一第一液體。

Description

氣霧耕植物栽培系統

本揭露涉及一種氣霧耕植物栽培系統，特別指一種具有可旋轉植栽塔之氣霧耕系統。

近來農作物生長更多不以土壤(無土栽培；soilless culture)來進行栽培，而是利用營養液體供給農作物生長所需養份之養液栽培，可避免土壤病害或連作障礙，也可省略施肥及除草等所需要的作業。養液栽培中氣霧耕栽培係將培養液噴霧至目標作物的根部，係在可控制作物生長環境的人工系統中進行耕作，依照目標作物所需空間訂製結構高度，並提供霧化的水和養分供植物吸收。

現有習知技術(如中華民國專利公告號I863340B及M544768)提供一種淋根淋葉立體旋轉植栽設備，係由一機架、複數個植栽轉筒、一驅動單元、一噴霧單元、一照明單元及一智能控制總成所組成。複數個植栽轉筒係由設於上方之減速馬達、齒輪組及皮帶所驅動而產生旋轉運動。此種設備採用多種傳動元件，其中齒輪及傳動軸(即公告號I863340B中上蓋及下蓋)之重量大，故驅動旋轉所需之電力大而較為耗能。且因為複數個植栽轉筒共同接受減速馬達及時規皮帶傳遞動力，若有一個植栽轉筒需要停下維修或保養，則所有植栽轉筒都要暫停旋轉。

再者，上述習知設備之動力元件、傳動元件、水箱及泵浦等均設置於機架之頂部，因此會遮住太陽從上而來的光線照射，並不利於植物於晴天時充分接受日照。

鑒於習知的技術所存在的問題及不足，本案提供一種氣霧耕植物栽培系統，以較節能之動力機構驅動各植栽塔運動，並可以分別獨立產生旋轉。該系統有大面積無遮蔽物之頂部，允許更多陽光穿透並進入，植物可以接受充分之日照。

在本揭露的一態樣，本案提供一種氣霧耕植物栽培系統，包含：一結構架體，包括一底部；一旋轉基座，係設置於該底部上，包括一具有複數個固定單元之旋轉主動表面；一植栽塔，包括一具有一開口之上方端部、一具有一旋轉從動表面之下方端部及一具有複數個種植穴之塔壁，其中該塔壁位於該上方端部及該下方端部之間；以及一第一噴霧管，係由該上方端部之該開口伸入至該塔壁之內；其中該旋轉主動表面係藉由該複數個固定單元傳遞旋轉運動至該旋轉從動表面，從而該旋轉基座驅動該植栽塔一起旋轉。

在本揭露的又一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一防蟲網，係具有促進光合作用之一特定顏色，其中該結構架體包括一頂部及至少一側部，及該防蟲網覆蓋該頂部或該至少一側部。

在本揭露的又一態樣，該結構架體包括一第一側部、一與該第一側部相對之第二側部、一第三側部及一與該第三側部相對之第四側部，該第 三側部及該第四側部分別與該第一側部及該第二側部相連接，又該第一側部、該第二側部及該第三側部允許該結構架體之外部的空氣進入。

在本揭露的又一態樣，該第一側部、該第二側部及該第三側部係分別設有可收折或可收捲之遮蔽屏幕。

在本揭露的又一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一液體輸送模組，其包括設有複數個第一噴頭之該第一噴霧管、一第一液體輸送管路、一第一液體槽、一設有複數個第二噴頭之第二液體輸送管路及一第二液體槽，其中該第一液體輸送管路將該第一液體槽內之一第一液體輸送至該第一噴霧管，該第二液體輸送管路將該第二液體槽內之一第二液體輸送至該複數個第二噴頭，又該複數個第二噴頭係在該塔壁之外噴灑該第二液體。

在本揭露的又一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一回收模組，其包括一具有一排水孔之集水槽及一回收管路，其中該回收管路係穿越過該旋轉基座與該排水孔相連通，其中該第一噴霧管朝向該塔壁噴灑該第一液體，及該集水槽接受落下之該第一液體，並由該回收管路輸送至該第一液體槽；其中該集水槽係設置於該植栽塔之下方端部及該旋轉基座之間，並與該複數個固定單元相互連接，而傳遞該旋轉運動至該旋轉從動表面。

在本揭露的又一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一脈衝裝置，係設置於該第一液體輸送管路之中。

在本揭露的又一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一微氣泡產生裝置或一臭氧產生裝置，其係產生富含溶氧的養液或富含臭氧的養液至該第一液體槽內之該第一液體中。

在本揭露的另一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一照明模組，其包括該複數個LED燈具及一光感測器，其中該複數個LED燈具分別設置於該第一側部、該第二側部及該第三側部，又當該光感測器偵測日光照度低於一閾值，則啟動該複數個LED燈具。

在本揭露的另一態樣，該氣霧耕植物栽培系統另包含一太陽能板，其中該結構架體包括一容置該植栽塔之栽培區及一與該栽培區隔開之機電設備區，該太陽能板設置於該機電設備區之上方，產生電能以供應該機電設備區所需之電力。

10:氣霧耕植物栽培系統

11:結構架體

12:植栽塔

13:集水槽

14、44:旋轉基座

15:支撐座

16:風扇

18:LED燈具

19:防蟲網

21:太陽能板

22:回收泵浦

23:第一液體槽

24:第一泵浦

25:第二液體槽

26:第二泵浦

27:脈衝裝置

28:電控箱

29:微氣泡產生裝置

31:回收模組

32:液體輸送模組

81:網盆

82:植物

91:第一液體

92:第二液體

10A:栽培區

10B:機電設備區

11B:第二側部

11D:底部

11F:第一側部

11L:第四側部

11R:第三側部

11U:頂部

171、172:遮蔽屏幕

111:立柱

113:支柱

114:玻璃

121:種植穴

122:下方端部

123:上方端部

124:塔壁

131:排水孔

141:固定單元

142:旋轉主動表面

311:回收管路

321:第一噴霧管

322:第一噴頭

323:第一液體輸送管路

324:第二液體輸送管路

325:第二噴頭

441:外導軌

442:內導軌

443:旋轉環圈

444:固定單元

445:旋轉主動表面

446:滾珠

447:馬達

448:動力輪

112a、112b:橫樑

1221:旋轉從動表面

1231:開口

為了充分理解本揭露的本質、優點以及較佳的實施例，參閱所附圖式可以更清楚地理解以下的詳細描述。

圖1描繪根據本揭露的一實施例，係氣霧耕植物栽培系統之立體組合示意圖。

圖2A描繪根據本揭露的一實施例，係氣霧耕植物栽培系統中結構架體及相關組件之立體示意圖。

圖2B描繪根據本揭露的一實施例，係氣霧耕植物栽培系統中結構架體及相關組件之另一立體示意圖。

圖3描繪根據本揭露的一實施例，係栽培區內植栽塔及養液輸送模組之立體示意圖。

圖4描繪根據本揭露的又一實施例，係氣霧耕植物栽培系統之組合的一剖面示意圖。

圖5描繪根據本揭露的又一實施例，係旋轉基座之剖面示意圖。

以下的描述顯示本揭露的較佳實施例。以下將藉由參閱實施例以及圖式來描述本揭露。因此，本揭露並不用於局限在所顯示的實施例，而是要符合本文所揭露的原則。此外，本技術領域中具有通常知識者將根據本揭露提出各種修改或變化，並將其納入本案的精神以及範圍以及所附請求項的範圍內。

圖1係本揭露提供一種氣霧耕植物栽培系統之立體組合示意圖。氣霧耕植物栽培系統10分為栽培區10A及機電設備區10B，前者會將培養液噴霧至目標植物的根部以生產作物，後者係集中收納生產作物所需之機電設備。

參見圖1，氣霧耕植物栽培系統10包含結構架體11、複數個植栽塔12、複數個集水槽13、複數個旋轉基座14、複數個支撐座15、一或多個風扇16、可收折或可收捲之遮蔽屏幕(171、172)及太陽能板21。結構架體11主要係由金屬或塑鋼管體所組成之結構體，內部空間被隔板115分隔為栽培區10A及機電設備區10B。複數個植栽塔12係收容於栽培區10A內。風扇16設置於結構架體11之側面，可以讓內部及外部之空氣強制對流，以調節栽培區10A之溫度。太陽能板21係設置機電設備區10B之上方，產生電能以供應風扇16、複數個旋轉基座14及泵浦等所需之電力。

結構架體11主要係包含複數個立柱111、複數個橫樑(112a、112b)及複數個支柱113所組成之長方形結構體，如圖2A所示。然本案不受此實施例限制，結構架體11也可以設計其他形狀，例如：正方形或六角形等。結構 架體11包括頂部11U、底部11D、第一側部11F、與第一側部11F相對之第二側部11B、第三側部11R及與第三側部11R相對之第四側部11L。第三側部11R及第四側部11L分別與第一側部11F及第二側部11B二者相連接，又第一側部11F、第三側部11R及第四側部11L允許結構架體11之外部的空氣進入。頂部11U有玻璃114覆蓋，可避免雨水落入內部。第一側部11F、第三側部11R及第四側部11L之周邊設有可收折或可收捲之遮蔽屏幕(171、172)，下雨時可以完整伸展以阻擋雨水進入。

照明模組包含複數個LED燈具18及光感測器(photodetector；圖未示)，複數個LED燈具18可設置於複數個立柱111及複數個支柱113之內側表面，當遇到陰雨天時會產生光線以照射植物，或根據控制單元(圖未示)之設定時間發光以填補日照之不足。當光感測器偵測到日光照度低於一閾值，也可啟動複數個LED燈具18。

圖2B描繪根據本揭露的一實施例，係氣霧耕植物栽培系統中結構架體及相關組件之立體示意圖。位於頂部11U之玻璃114下方可選擇置放防蟲網19及多種感測器，然本案不受此實施例限制，防蟲網19也可以選擇設置於第一側部11F、第三側部11R及第四側部11L。防蟲網19係由一種可回收的塑膠材質製成，網線之顏色並不限於桃紅色，可針對植物行光合作用的有效能量區域設計而得到適合之顏色。因此，可以促進植物光合作用，提高作物產量並提前收成。由於防蟲網19的特殊顏色設計，其顏色呈現之光波長範圍與昆蟲視力之可見光波長範圍不同，故能達到有效抑制蟲害效果，從而減低農藥用量。感測器可設置於結構架體11之適當位置(圖未示)，偵測結構架體11內之溫度、濕度、光合作用的光子通量密度(PPFD)等，可透過AI模型進行更多人工智能化的精細控制。

圖3描繪根據本揭露的一實施例，係栽培區內植栽塔及養液輸送管路之立體示意圖。具有複數個種植穴121之植栽塔12和集水槽13相互結合，並一同固定於旋轉基座14上。當旋轉基座14產生旋轉運動時，植栽塔12和集水槽13也會一起運動，可以是360度旋轉。旋轉基座14設置於支撐座15上。支撐座15及旋轉基座14之中央均有開口，可允許位於支撐座15下方之回收管路311之端口部分越過旋轉基座14，並和集水槽13相連通。回收模組31包括集水槽13及回收管路311，可以回收未被吸收及利用之營養液。

旋轉基座14包括具有複數個固定單元141之旋轉主動表面142，藉由複數個固定單元141和集水槽13之底面相互黏著或栓鎖，集水槽13可傳遞旋轉運動至更上方的植栽塔12，從而植栽塔12之下方端部122的旋轉從動表面1221(此實施例係和集水槽13接合之表面，於其他實施例可以和旋轉主動表面142直接接合)就被帶動，亦即旋轉基座14驅動植栽塔12一起旋轉。集水槽13可以和植栽塔12整合為一體，或為分離之可結合之兩個組件，另植栽塔12可以是分段射出成形之複數個組件，然後由下至上套接卡合成為一個塔體。

植栽塔12之上方端部123有一開口1231，可允許第一噴霧管321伸入植栽塔12之塔壁124之內。第一噴霧管321之外部可設有複數個第一噴頭322，可朝向該塔壁124內之植物根部噴灑一第一液體，例如營養液。第一液體輸送管路323會將第一液體輸送至第一噴霧管321。位於兩行之植栽塔12中間，一或多個第二液體輸送管路324同樣設置於結構架體11之頂部11U下方，第二液體輸送管路324之外部可設複數個第二噴頭325，可朝向該塔壁124外之植物莖葉噴灑第二液體，例如：可依據氣候條件及用途不同，噴灑有降溫功用之清水或生物防治之藥液。第一噴霧管321、第一噴頭322、第一液體輸送管路323、 第二液體輸送管路324及第二噴頭325構成液體輸送模組32，負責輸送栽培區10A所需之營養液、水分及/或藥液等。植栽塔12內可視需要設置數個不同種類之感測器(圖未示)，偵測塔內之溫度、濕度、溶氧等，可透過AI模型進行更多人工智能化的精細控制。

圖4描繪根據本揭露的又一實施例，係氣霧耕植物栽培系統之組合的一剖面示意圖。植栽塔12之種植穴121內可放置一個網盆81，內有植物82、作物或種苗被栽種。當植栽塔12被驅動旋轉時，複數個第一噴頭322，可朝向該塔壁124內之植物82之根部噴灑第一液體91，有部分未被吸收及利用之第一液體91的噴霧會落至下方之集水槽13，支撐座15下方之回收管路311之端口部分越過旋轉基座14，並和集水槽13中央之排水孔131相連通。藉由回收泵浦22將第一液體91送回第一液體槽23。集水槽13之底面可以是斜面，收集落下之第一液體91沿斜面流至位於中央之排水孔131(或排水管)，排水孔131(或排水管)未和回收管路311接觸，故可以於回收管路311中旋轉並排除液體。

第一液體槽23內之第一液體91經由第一泵浦24抽取，往第一液體輸送管路323及第一噴霧管321輸送。同樣，第二液體槽25內之第二液體92經由第二泵浦26抽取，往第二液體輸送管路324輸送。脈衝裝置27係設置於第一液體輸送管路之中，可以於管路內產生脈衝波，以抑制管路水垢、藻類及降低微生物滋生。微氣泡產生裝置29或一臭氧產生裝置位於第一液體槽23內或上方，其係供應空氣或臭氧至第一液體槽23內之該第一液體91中。

回收泵浦22、第一泵浦24及第二泵浦26均容置於機電設備區10B內，可接受電控箱28內之控制單元(圖未示)的訊號及電力供應。太陽能板21係設置機電設備區10B之上方，產生電能可轉換及被儲存致電控箱28內之儲能裝 置(圖未示)，以供應風扇16、複數個旋轉基座14、回收泵浦22、第一泵浦24及第二泵浦26所需之電力。電控箱28還可包括多種感測器，例如：可偵測栽培區10A內之溫度、濕度等，並依不同作物及不同生長階段決定營養液噴霧時間及噴霧量。除系統獨立調整及控制栽培區10A內之生長條件，也可透過wi-fi或乙太網路，以手機或遠端電腦及平板控制單一系統或多個系統，收集這些數據(大數據)還可以利用人工智慧(AI)去深度學習，而更智慧化監控生長條件。

圖5描繪根據本揭露的又一實施例，係旋轉基座之剖面示意圖。旋轉基座44包含外導軌441、內導軌442及旋轉環圈443，又旋轉環圈443可相對被固定之外導軌441及內導軌442運動，中間有滾珠446以減少磨擦力而減少耗能。旋轉環圈443之上方為旋轉主動表面445。並有複數個固定單元444設於旋轉主動表面445，可以和集水槽13之底面相互黏著或栓鎖。旋轉環圈443接受馬達447及動力輪448直接驅動而產生旋轉運動。

儘管本揭露是針對具體的實施例以及實施方式而寫的，但對於本技術領域中具有通常知識者來說，可提出各種變化以及修改。其目的是使本揭露包含落入所附請求項的範圍內的這種變化以及修改。

10:氣霧耕植物栽培系統

11:結構架體

12:植栽塔

13:集水槽

14:旋轉基座

15:支撐座

16:風扇

21:太陽能板

10A:栽培區

10B:機電設備區

115:隔板

171、172:遮蔽屏幕

Claims (10)

1. 一種氣霧耕植物栽培系統，包含：一結構架體，包括一底部；一旋轉基座，係設置於該底部上，包括一具有複數個固定單元之旋轉主動表面；一植栽塔，包括一具有一開口之上方端部、一具有一旋轉從動表面之下方端部及一具有複數個種植穴之塔壁，其中該塔壁位於該上方端部及該下方端部之間；以及一第一噴霧管，係由該上方端部之該開口伸入至該塔壁之內；其中該旋轉主動表面係藉由該複數個固定單元傳遞旋轉運動至該旋轉從動表面，從而該旋轉基座驅動該植栽塔一起旋轉。
2. 如請求項1所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一防蟲網，係具有促進光合作用之一特定顏色，其中該結構架體包括一頂部及至少一側部，及該防蟲網覆蓋該頂部或該至少一側部。
3. 如請求項1所述的氣霧耕植物栽培系統，其中該結構架體包括一第一側部、一與該第一側部相對之第二側部、一第三側部及一與該第三側部相對之第四側部，該第三側部及該第四側部分別與該第一側部及該第二側部相連接，又該第一側部、該第二側部及該第三側部允許該結構架體之外部的空氣進入。
4. 如請求項3所述的氣霧耕植物栽培系統，其中該第一側部、該第二側部及該第三側部係分別設有可收折或可收捲之遮蔽屏幕。
5. 如請求項1所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一液體輸送模組，其包括設有複數個第一噴頭之該第一噴霧管、一第一液體輸送管路、一第一液體槽、一設有複數個第二噴頭之第二液體輸送管路及一第二液體槽，其中該第一液體輸送管路將該第一液體槽內之一第一液體輸送至該第一噴霧管，該第二液體輸送管路將該第二液體槽內之一第二液體輸送至該複數個第二噴頭，又該複數個第二噴頭係在該塔壁之外噴灑該第二液體。
6. 如請求項5所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一回收模組，其包括一具有一排水孔之集水槽及一回收管路，其中該回收管路係穿越過該旋轉基座與該排水孔相連通，其中該第一噴霧管朝向該塔壁噴灑該第一液體，及該集水槽接受落下之該第一液體，並由該回收管路輸送至該第一液體槽；其中該集水槽係設置於該植栽塔之下方端部及該旋轉基座之間，並與該複數個固定單元相互連接，而傳遞該旋轉運動至該旋轉從動表面。
7. 如請求項5所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一脈衝裝置，係設置於該第一液體輸送管路之中。
8. 如請求項5所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一微氣泡產生裝置或一臭氧產生裝置，其係產生富含溶氧的養液或富含臭氧的養液至該第一液體槽內之該第一液體中。
9. 如請求項3所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一照明模組，其包括複數個LED燈具及一光感測器，其中該複數個LED燈具分別設置於該第一側部、該第二側部及該第三側部，又當該光感測器偵測日光照度低於一閾值，則啟動該複數個LED燈具。
10. 如請求項1所述的氣霧耕植物栽培系統，另包含一太陽能板，其中該結構架體包括一容置該植栽塔之栽培區及一與該栽培區隔開之機電設備區，該太陽能板設置於該機電設備區之上方，產生電能以供應該機電設備區所需之電力。