植物培育系統的製作方法

2023-05-30 05:50:41 2

這樣的植物培育系統在WO87/06094A1中是已知的。現有技術的植物培育系統有如下特徵：第一導向面板具有第一導向面板中心和第一導向面板槽，第一導向面板槽在所述第一導向面板裡從臨近第一導向面板中心的區域以向外的方向延伸，第二導向面板具有第二導向面板中心和第二導向面板槽，第二導向面板槽具有用於大量植物保持元件的導軌。其中具有第一導向面板中心的第一導向面板與具有所述第二導向面板中心的第二導向面板設置為共軸且配置在彼此的頂部，以提供繞著共同旋轉軸的彼此間的旋轉運動，其中用於植物保持元件的種植開口在第一導向面板槽和第二導向面板槽的交點處形成。此外，根據第一方面，種植開口呈螺旋形圖案分布在旋轉軸周圍從而顯示出一種旋轉感，其中在螺旋形圖案的旋轉感中，幾個或所有螺旋形相鄰的種植開口設置為相對旋轉軸呈種植開口角度。作為替代方案，根據第二方面，種植開口呈若干圓形圖案與旋轉軸共軸分布，其中在相同的圓形圖案中，幾個或所有呈圓形的相鄰的種植開口設置為相對旋轉軸呈種植開口角度。

技術實現要素：

已知的植物培育系統的缺點在於，顯示出不同的生長狀態的相鄰植物的分布為僅僅以單個朝向預先設定的。這個邊界條件導致植物培育系統所覆蓋空間的不充分利用。因此，本發明的目的在於提供一種植物培育系統，其顯示出提高了效率。

這個問題由根據權利要求1所述的植物培育系統解決。根據本發明，第一導向面板槽和第二導向面板槽為彎曲的，以使得在螺旋形相鄰的或圓形相鄰的種植開口之間，徑向相鄰的種植開口以徑向向外的方向位於種植開口角度的角平分線上或者偏離所述角平分線的角度小於10度，優選地小於8度，更優選地小於6度。

如果聲稱偏離角平分線接近0或者就是0，空間的利用就優化了。這是因為從共同旋轉軸看來，相對在向外方向上的下一個徑向相鄰的種植開口，螺旋形相鄰或者圓形相鄰的種植開口顯示出等腰三角形的排列。隨著離角平分線的偏離增加，三角形排列越來越失真於理想的等腰三角形情況。然而，要求保護的主題與現有技術中植物培育系統相比，在圓形/螺旋形相鄰的和徑向相鄰的種植開口之間，空間的利用仍然是更高效的。

在種植開口裡插入包含種子和初始培育基質的植物膠囊。種子將長出伸出到環境中的根部。植物培育系統設置和適配為通過已知的水培法和/或氣培法給培育植物根部提供營養。在無需嵌入大片培育基質的情況下，通過移動受到正控制的植物膠囊，植物可以輕易地從種子區域被移動到收穫區域。

根據優選的實施例，第一導向面板槽具有第一曲率，且重新參考第一方面，第二導向面板槽形成連續的螺旋形形狀。螺旋形形狀的特徵包括理想的精確的像對數螺旋或阿基米德螺旋這樣的螺旋，以及偏離這些理想形式的形狀，例如變形的部分或類似的。只要曲線的每個旋轉是鑑於通過增加它到中心點的距離而圍繞中心點延伸，都認為它是具有螺旋形的形狀。

可替換地，重新參考第二方面，第二導向面板槽形成具有第二曲率的彎曲的槽，所述第二曲率在第二導向面板內從鄰近第二導向面板中心處以向外的方向延伸，其中第二曲率與第一導向面板槽的第一曲率相反。槽的曲率可以是統一或變化的。

在第二方面的優選實施例中，第一導向面板槽的其中一個的形狀鏡像對稱於第二導向面板槽的其中一個的形狀。因此，提供優選的呈圓形圖案統一分布的種植開口。

為了得到植物培育系統利用空間更高效的圖案，優選地，大多數或者所有第二導向面板槽的第二曲率為相同的。

參考第一方面，連續的螺旋形形狀就其曲率適配特定植物品種的生長周期，且參考第二方面，第一曲率和第二曲率適配特定植物品種的生長周期，這將是有利的。根據第一導向面板和第二導向面板之間的相對旋轉速度，限定了植物膠囊從中心附近的種子區域到收穫區域的行進時間。不同的植物品種(例如，沙拉用植物，如金褐色(Mordore)、紅色萵苣(cos)，朱槿(Lola Rosa)和巧克力色的生菜；草本植物，如泰國羅勒、盆景羅勒和野生牛至；茶草本植物，如蜜蜂花、肉桂薄荷、鳳梨鼠尾草和馬鞭草的；炒蔬菜(stir fry greens)，如日本蕪菁、小白菜、五色瑞士牛皮菜和土耳其菠菜，以及辣蔬菜，如芝麻菜、日本蕪菁和芥菜)顯示出明顯不同的生長動態。這些多樣的特定動態能被輕易地用優化方式滿足，即通過調節第一導向面板槽和第二導向面板槽的曲率，以於培育期在植物之間提供更高效的空隙利用。

在進一步的優選實施例中，所有種植開口角度具有相同的大小。此外這個高度對稱的實施例在利用提供的種植空間方面是最高效的。根據相同的理由，植物培育系統的特徵在於大多數或所有第一導向面板槽的第一曲率是相同的，這是有利的。此外這個特徵增加了培育植物空間的對稱性和有效利用。

為了增加靈活性，在優選的實施例中，植物培育系統的特徵在於，第一導向面板和第二導向面板設置為可拆卸的方式從而提供將不同導向面板相結合用於不同植物品種的可能性。導向面板槽的大小可以根據品種而改變。此外，根據與植物生長率有關的季節和陽光，可以提供不同的面板。

對於所有上述的實施例，優選地，第一導向面板形成圓盤形狀，圓盤形狀設置和適配為圍繞旋轉軸旋轉，其中第二導向面板相對旋轉軸是固定的。因此，第二導向面板固定至一結構。然後通過驅動形成圓盤的第一導向面板來引起受到正控制的植物移動。第一導向面板的旋轉運動可以手動或在驅動部件的電機的幫助下執行。此外，優選地，第一導向面板具有包括驅動結構的圓盤形圓周，驅動結構設置為沿著圓盤形圓周且適配為通過驅動部件使第一導向面板圍繞旋轉軸旋轉。此驅動結構可以是鈍齒輪(cogwheel)結構，其提供以圓盤形式驅動第一導向面板的機械穩定性和可靠的解決方案。具有驅動部件的電動實施例是有利的，因為它允許植物培育系統更高程度的自動化。然而，低預算的家庭用戶版本可以帶有純手動驅動機構。

所有以上提到的實施例優選地特徵在於，第一導向面板和第二導向面板設置在容器的頂部，容器適配為容納由植物培育系統控制的植物根部，且適配為給植物根部提供植物養分和/或水。優選地，根據權利要求11所述的此植物培育系統，其特徵在於，容器適配和設置為水培和/或氣培植物培育裝置。

此外，一特別有利的實施例的特徵在於，根據第一方面容器顯示出具有通道壁的螺旋形通道結構，通道壁從通道結構的中心區域開始，或者根據第二方面容器顯示出具有幾個彎曲通道的通道結構，彎曲通道以向外的方向從通道結構的中心區域延伸且通過通道壁彼此分開。通道壁預防徑向相鄰植物的根部接觸彼此，其會給植物造成壓力或惡化培育條件。

在另一個實施例中，顯示出通道結構和通道壁的植物培育系統的特徵在於，通道結構以朝向通道結構中心區域的方向向上傾斜。這種傾斜允許利用重力以讓抽到中心區域的水衝洗通道結構。對於所有上述具有容器的植物培育系統的實施例，有利的是，容器包括控制傳感裝置，控制傳感裝置探測包括容器內外溫度、pH值、植物肥料濃度和水位的組中的參數。

另外，優選地，控制傳感裝置配置為控制容器內部的溫度、pH值、植物肥料濃度和水位。這個控制功能通過與水泵系統結合的加熱和/或冷卻裝置來完成，以保證提供必需量的水、肥料和pH均化劑。

根據上述任一種實施例所述的所有植物培育系統，優選地，系統包括用於照明設置在第一導向面板上的植物的園藝照明設備。因此，系統獨立於太陽光照明且能用於室內或甚至在沒有日光的區域。另外，通過人造光的使用，更容易通過照明設備控制植物的生長率。優選地，此照明設備包括顯示出專門為園藝目的配置的發射光譜的發光二極體。來自芬蘭赫爾辛基的生產商Valoya Oy是此LED的優選供應商。

如果照明設備包括根據到達植物培育系統的太陽光的量來減少照明的調光設備，這將是有利的。如果需要將照明設備和太陽光的結合使用，則這個特徵幫助減少能源成本。如果照明設備在使用中，有利的是，照明設備包括設置和適配為圍繞旋轉軸旋轉的可移動光源。相比於具有不能相對植物移動的光源的照明，這個實施例尤其有助於減少能源成本。可移動的光源能被附著在相對植物更近的距離。因此，光輸出顯著提高了。

對於所有上述的植物培育系統實施例，如果第一導向面板和/或第二導向面板顯示出在第一導向面板中心處和周圍的部分從所述面板平面處被抬高和向外延伸，這將是有利的，其中第一導向面板和/或第二導向面板主要在共同面板平面裡延伸或平行於共同面板平面延伸。如果植物培育系統的直徑為大約60cm或超過60cm，則此抬高區域很容易被作業系統的人接觸到。

在本發明的以下幾個實施例中，將參考相應的附圖具體描述。

圖1為根據本發明第一方面的圓盤形第一導向面板1的俯視圖的示意圖；

圖2為根據本發明第一方面的圓盤形第二導向面板2的俯視圖的示意圖；

圖3為根據本發明第一方面的圖1中第一導向面板和圖2中第二導向面板的共軸疊加俯視圖的示意圖，其中疊加顯示出種植開口以螺旋形的圖案分布；

圖4為根據本發明第一方面的關於植物排列的俯視圖的示意圖；

圖5為根據本發明第一方面的第二導向面板2的螺旋形形狀和第一導向面板1，以及兩個面板的共軸疊加的第一可選實施例；

圖6為根據本發明第一方面的第二導向面板2的螺旋狀形狀和第一導向面板1，以及兩個面板的共軸疊加的第二可選實施例；

圖7為根據本發明第二方面的圓盤形第一導向面板1的俯視圖的示意圖；

圖8為根據本發明第二方面的圓盤形第二導向面板1的俯視圖的示意圖；

圖9為根據本發明第二方面的圖7中第一導向面板和圖8中第二導向面板的共軸疊加俯視圖的示意圖，其中疊加顯示了種植開口以圓圈狀的圖案分布；

圖10為根據本發明第一方面的關於植物排列的俯視圖的示意圖；

圖11為在水培和/或氣培環境中容納植物根部的容器3的透視圖；

圖12為包括園藝照明設備5的植物培育系統的圖示的透視圖；

圖13為根據本發明第一方面包括可移動光源的關於植物排列的俯視圖的示意圖。

圖1顯示了根據本發明第一方面的平坦的圓盤形第一導向面板1的俯視圖的示意圖。第一導向面板1具有第一導向面板中心10以及貫穿中心的旋轉軸A，旋轉軸A朝向為垂直於由平坦的圓盤形第一導向面板1定義的平面。

此外，在第一導向面板1裡大量的第一導向面板槽11均勻地分布在圓盤形結構上。這些第一導向面板槽11均相同地顯示出同樣的曲率，且每個槽從第一導向面板中心10相鄰的區域以第一導向面板圓周的方向延伸。

圓盤形第一導向面板1是由合適的金屬或塑料製成，其沿著它的圓周顯示出驅動結構12。驅動結構12形成壓痕的周期性結構，壓痕與驅動部件4的齒輪吻合。通過驅動部件4，第一導向面板設置成圍繞旋轉軸A旋轉。

圖2顯示了根據本發明第一方面的圓盤形第二導向面板2的俯視圖的示意圖。第二導向面板2具有第二導向面板中心20以及貫穿中心的旋轉軸A，旋轉軸A垂直於由第二導向面板定義的平面。此外，第二導向通道顯示了形成連續螺形槽的第二導向面板槽21。

圖3顯示了圖1中第一導向面板和圖2中第二導向面板的共軸疊加俯視圖的示意圖。相對圖1和圖2，相同的附圖標記指代相同的部件。因此包含的一致描述不再重複。根據本發明第一方面，兩個面板1、2顯示了相同的旋轉軸A，疊加導致種植開口O以螺旋形的圖案分布。螺旋形的圖案由第二導向面板槽21來定義。種植開口O在螺旋形的第二導向面板槽21被第一導向面板槽11疊覆(superimposed)的地方顯現。沿著延伸的螺旋形圖案彼此相鄰的種植開口O稱作螺旋形相鄰的開口O1。從旋轉軸A來看，一對螺旋形相鄰的種植開口O1以種植開口角度α分開。跟隨種植開口角度α角平分線的徑向方向，下一個相鄰的種植開口O稱作位於角平分線上的徑向相鄰的植物開口O2。進一步，從徑向相鄰的種植開口O2的徑向方向上，種植開口角度α的包角貫穿下一個徑向相鄰的種植開口O1，且徑向相鄰的種植開口O2將進一步以徑向方向跟隨角平分線。螺旋形的第二導向面板槽21形成規則的螺旋，且均顯示出相同形狀和曲率的第一導向面板槽11均勻地分布在圓盤形上。因此所有螺旋形相鄰的種植開口O1以相同的種植開口角度α分開。這個幾何結構利用植物間的空隙空間，其中植物沿著它們跟隨圖4中所示的螺旋形第二導向面板槽的路徑生長。圖4顯示了根據本發明第一方面的關於植物P排列的俯視圖的示意圖。每個跟隨螺旋且具有不同直徑的圓代表不同生長階段的理想植物。植物開口(沒有顯示)存在每個圓的每個中心上。相比於已知的植物培育系統，通過空隙空間的優化使用，在相同的表面區域上可以得到更高的效率。圖4顯示了這個植物培育系統可以多麼容易按比例增大和減少。

圖5顯示了根據本發明第一方面的第二導向面板2的螺旋狀形狀和第一導向面板1，以及兩個面板的共軸疊加的第一可選實施例。相同的附圖標記用於相同的部件。因此，參考說明書前面部分。能夠看出不像圖2中所示的螺旋形狀，這些螺旋形的第二導向面板槽21不會一路跟隨均勻的路徑。在大約圍繞旋轉軸四圈後，螺旋的最後部分進一步傾向圓盤形第二導向面板2的圓周。從而螺旋形第二導向面板槽21的最後一圈接近圓周。從而沿著超過圓周的四分之三提供容易接近的收穫面積。

圖6顯示了根據本發明第一方面的第二導向面板2的螺旋形形狀和第一導向面板1，以及兩個面板的共軸疊加的第二可選實施例。與圖5不同的是，第二導向面板槽21的螺旋形形狀在它們進入接近圓周的收穫區域之前僅圍繞旋轉軸轉了三次。根據特定植物品種的生長特點，第一導向面板槽1和第二導向面板槽2能夠變化以在植物生長期間獲得關於空間和時間需要的特性。

圖7顯示了根據本發明第二方面的圓盤形第一導向面板1的俯視圖的示意圖。這個第一導向面板1與圖1中所示的第一導向面板一致。唯一的區別是均勻分布的第一導向面板槽的密度。

圖8顯示了根據本發明第二方面的圓盤形第二導向面板1的俯視圖的示意圖。第二導向面板槽2顯示出類似圖7中所示的第一導向面板1的同樣彎曲的相同尺寸槽的均勻分布排列的相同圖案。然而，唯一的區別在於第二導向面板槽21的曲率的符號和第一導向面板槽11的曲率的符號相反。圖9顯示了圖7中第一導向面板1和圖8中第二導向面板2的共軸疊加俯視圖的示意圖。疊加顯示了根據本發明第二方面的種植開口O以同心的圓形圖案均勻分布。從旋轉軸A來看，圓形相鄰的種植開口O1的角度為種植開口角度α，種植開口角度α用它的兩條角邊以及角平分線來顯示。從兩個圓形相鄰的植物開口O1之間的角平分線開始，角平分線在徑向方向上貫穿徑向相鄰的種植開口O2。與第一方面不同的是，根據第二方面，在植物生長期間植物不會圍繞旋轉軸A轉幾次。具有相反曲率的槽的旋轉疊加引起每個植物以彎曲的路徑從第一導向面板中心10到圓周的方向。兩個導向面板1、2的旋轉運動相對於植物培育系統的第一方面來說明顯更小。

圖10顯示了根據本發明第二方面的關於植物P排列的俯視圖的示意圖。與圖4類似，在示意的圓形植物P之間的空隙空間在這種理想排列下利用最高效。在圖4中生長的圓形植物P隨著螺旋形路徑排列—在圖10中生長的圓形植物P以同心的圓形排列，其中同心的圓形提供容易擴展的系統。

圖11顯示了在水培和/或氣培環境中容納植物根部的容器3的透視圖。在此容器之上，設置了圖1和2中所示的第一方面中的第一導向面板1和第二導向面板2(在圖11中沒有顯示)。在最簡單的情況中，容器3可以只是簡單的管道，該管道能夠容納足夠的用於水培系統的如水這樣的液體或者用於氣培系統的蒸汽。在圖中，容器3更複雜的顯示出具有垂直壁31的通道結構30。這些壁在結構上將螺旋形通道上彼此相鄰但被壁結構分開的處於不同生長狀態的植物的根部分開。在中間的或螺旋形通道裡，提供用於液體或蒸汽的進口33。在圓周附近提供用於液體或蒸汽的出口34。從進口33到出口34，通道結構30的底部顯示出傾斜。尤其對於優選的水培系統，水從進口33處由於重力被推動向下沿著螺旋路徑直到出口34。途中提供了控制傳感裝置32，以檢測和控制例如溫度、pH值、化肥濃度、水位等重要參數。

圖12顯示了包括園藝照明設備5的植物培育系統的圖示的透視圖。照明設備5放在被第一方面中的第二導向面板2和第一導向面板1覆蓋的容器3之上。此系統能夠設置在機架裡且因此能夠垂直堆疊。

圖13顯示了根據本發明第一方面的包括可移動光源52的關於植物P排列的俯視圖的示意圖。可移動光源52是從旋轉軸A徑向向外延伸的線性光源。旋轉光源52時，它可被定位至更接近植物甚至接觸植物P的位置。相比於總是必須覆蓋所有不同大小植物的靜態光源，由於更短的距離，吸收的光子的量更高。

附圖標記：

1 第一導向面板

10 第一導向面板中心

11 第一導向面板槽

12 驅動結構

2 第二導向面板

20 第二導向面板中心

21 第二導向面板槽

22

3 容器

30 通道結構

31 通道壁

32 控制傳感裝置

33 進口

34 出口

4 驅動部件

5 園藝照明設備

51 調光設備

52 可移動光源

A 旋轉軸

O 種植開口

O1 螺旋形相鄰的種植開口/圓形相鄰的種植開口

O2 徑向相鄰的種植開口

α 植物開口角度