將太陽光應用于植物工廠的栽種設備的制作方法
將太陽光應用于植物工廠的栽種設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備包括導光結構及集光結構，導光結構包含多數個導光單元，各導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個導光單元進入該容置空間內；集光結構連接在該導光結構上。借此，能夠節省植物工廠的電力和設備的使用，還能達成資源的有效運用及降低生產成本。
【專利說明】將太陽光應用于植物工廠的栽種設備
【技術領域】
[0001]本實用新型有關一種栽種設備，特別有關于一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備。
【背景技術】
[0002]植物工廠，又稱溫室，一般結構為玻璃室或暖房，是一座專門用于種植植物的建筑物，主要提供植物適合生長所需要的最佳溫度、濕度、照度等環境參數，形成最佳的生長環境以使植物生長加快并獲得較高的生產效率。溫室一般具有透明的屋頂與墻壁，并隔出獨立空間供植物生長，該溫室導入可受控制的參數以隔絕外部的所有有害因子，并且可突破季節如冬季及雨季等環境限制，得到更高的經濟利益。同時為了控制上述這些參數，植物工廠需要復雜的環境控制裝備及較高的維護成本。
[0003]此外為達到單位土地面積的最高利用，植物工廠中普遍會設置多層栽培架，使單位土地面積上的栽培面積增加，以增加產量，然而如此設計會造成只有栽培架最上層的栽培物能接受到足夠陽光，栽培架下層會受到上層的遮蔽，為了克服該物理空間的障礙，使所有植物都獲得足夠的日光，需在栽培架每層中都加入人工電力照明，這將造成更多的能源損耗，此外人工照明提供的光源波段有限，栽培物與渾然天成的概念有所差距。
[0004]目前植物工廠除大型玻璃溫室外，都直接設置于密閉空間，完全與外界隔離后以電力照明供植物生長，增加了營運成本，而太陽光仍是地球上最直接也最有效的光源，因此需要一種方法來增加植物工廠使用日光的效率，提升現代農業的競爭力。
實用新型內容
[0005]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其能夠利用導光結構和集光結構將太陽光引入容置空間內，不僅可節省植物工廠的電力和設備使用問題，更能達成資源的有效運用及降低生產成本。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備包括導光結構及集光結構，所述導光結構包含多數個導光單元，各所述導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個所述導光單元進入所述容置空間內；以及所述集光結構連接在所述導光結構上。
[0007]較佳地，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個斜頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述斜頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
[0008]較佳地，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個平頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述平頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
[0009]較佳地，所述集光結構連接在所述中央導光單元的頂端。
[0010]較佳地，所述中央導光單元設有鋸齒微結構。[0011 ] 較佳地，所述導光單元為偏光片或散光片。
[0012]較佳地，所述導光單元為導光墻或導光柱。
[0013]較佳地，所述集光結構為球形集光器或漏斗形集光器。
[0014]較佳地，該栽種設備還包括栽培架，該栽培架設置在所述容置空間內。
[0015]較佳地，所述栽培架包含承載平板及位于該承載平板下方的多數個承載斜板，各所述承載斜板和所述承載平板之間是以間隔層疊的方式設置。
[0016]較佳地，所述承載斜板呈倒V字型。
[0017]較佳地，所述承載斜板的背面設有反射鏡面。
[0018]較佳地，所述栽培架還包含發光體，該發光體安置在所述承載斜板和所述承載平板的背面。
[0019]較佳地，所述栽培架還包含多數個直立導光柱，各所述直立導光柱供所述承載平板和各所述承載斜板架設連接。
[0020]與現有技術相比較，本實用新型的栽種設備能夠通過導光單元及集光結構引導植物工廠外的太陽光以水平方向照射各栽培層，借此可使光線穿過栽培層，以避免垂直方向由栽培架本身導致的物理障礙，同時能夠對該植物工廠進行環境控制，以產生適合植物生長的環境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的栽種設備的組合主視示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的斜頂式導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的側立式導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0024]圖4為本實用新型的中央導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0025]圖5為本實用新型的各栽培架的光照示意圖；
[0026]圖6為本實用新型的中央導光單元的另一實施例和栽培架的光照示意圖；
[0027]圖7為本實用新型的栽種設備的另一實施例的組合主視示意圖；
[0028]圖8為本實用新型的栽培架的另一實施例的光照示意圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]1、1a栽種設備10、1Oa導光結構
[0031]11側立式導光單元12斜頂式導光單元
[0032]12a平頂式導光單元13、13a中央導光單元
[0033]14容置空間20、20a集光結構
[0034]30栽 培架31承載平板
[0035]32承載斜板321反射鏡面
[0036]33發光體34直立導光柱
[0037]7太陽入射光71a~71f散射光
[0038]72a出射光72b出射光
[0039]8栽培物
【具體實施方式】[0040]有關本實用新型的詳細說明及技術內容，將配合【專利附圖】
【附圖說明】如下，然而所附附圖僅作為說明用途，并非用于局限本實用新型。
[0041]請參照圖1至圖5所示，本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備I主要包括導光結構10及集光結構20。本實施例的導光結構10包含至少兩個側立式導光單元11、至少兩個斜頂式導光單元12及中央導光單元13，各導光單元11、
12、13共同圍設出容置空間14，且各導光單元11、12、13可為太陽導向玻璃(Sun-directingGlass)或菱柱光導(Prismatic light Guide),也可以是以雷射切割信道(Laser-cutPanel)方式制作出的組件。其中集光結構20連接在中央導光單元13的頂端。
[0042]如圖1所示，各導光單元11、12、13和集光結構20可借由貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式設置在植物工廠上，其他未設置導光單元的部分可設置透明隔板，以產生隔絕外部環境的效果。各斜頂式導光單元12設置在植物工廠建筑物的頂部，本實施例中的斜頂式導光單元12為光線散射片，其將太陽光導入植物工廠，由于一天中單一時間的太陽光僅有一個入射角度與出射角度，因此通過斜頂式導光單元12均衡光線的出射方向(如圖2所示)。圖2中的太陽入射光7通過各斜頂式導光單元12后形成散射光71b，以具有各方向的光源照射至植物工廠內的栽培物8上。本實施例中的各導光單元11、12、13也可為偏光片，其可由矩形或圓弧面的微菱鏡結構組成，且設置于植物工廠的墻面，以改變太陽光的出射角度。
[0043]進一步，本實用新型的栽種設備還包括栽培架30，其設置在上述容置空間14內，植物工廠為了增加土地單位面積的使用效率，會從單一平面種植轉為多平面種植，也就是轉為立體式的植物工廠，以增加種植面積，但隨著層數的增加會造成光線照射上的障礙，除上層之外，其他層間的栽培物無法獲得足夠的陽光照射，影響生長速度甚至造成植物死亡，使經濟效益下降。
[0044]本案的栽培架30為多層設計，其需要水平橫向的光源才能貫通，一天之中太陽入射角約為0°至60°，而日照量最高時的入射角約0°至30°，其并不有利于多層栽培架，因此利用各側立式導光單元11將光線折射至水平方向并散射，也可結合不同菱鏡結構以產生不同波段的出射光與出射方向，使光線進入栽培架30，各側立式導光單元11作用如圖3所示。
[0045]在圖3中的太陽入射光7，經過側立式導光單元11后改變光線行經路線形成出射光72a,并結合斜頂式導光單兀12使出射光72a的方向均勻，該太陽入射光7經側立式導光單元11，再經斜頂式導光單元12形成出射光72b，進而從近水平方向照射至栽培架30。本實施例的栽培架30包含有上層的承載平板31及位于承載平板31下方的多數個承載斜板32，承載斜板32大致呈倒V字型，且各承載斜板32和承載平板31之間是以間隔層疊的方式來設置，其上都可用以承載栽培物8，以提高單位土地面積的利用率，傾角的目的為增加水平散射太陽光的利用率。
[0046]圖5為多層具有傾角的栽培架與散射光線的關系說明，整體栽培架30除最頂端可接受日常散射光71a照明，其余各承載斜板32主要接受側向散射光(如71b至71f)照明。散射光71b可直接照射在栽培物上，角度較為水平的散射光71c除已照射在栽培物的部分夕卜，其余可穿過栽培架層照射在另一列栽培架上。
[0047]此外，各承載斜板32的背面為反射鏡面321，使得經側立式導光單元11偏光改變出射方向并散射的方向如散射光71d至71f的光源也同樣可以被利用。借此，由植物工廠外部導入的散射光可直接照射在栽培物8上或經由反射鏡面321反射，以達到充分利用的效果，如此可使早晨至傍晚一整天的太陽光均勻照射在整個植物工廠中的栽培架30上，以促進栽培物8生長。當遇到夜晚、陰天或日照強度不足時，可以配設發光體33，該發光體33連接電力系統后可提供輔助的光源，其可為LED或白熾燈等。
[0048]本實施例提供的各導光單元11、12、13和栽培架30的配置，能夠使大多數栽培架30的各層承載斜板32上的栽培物8都能獲得充足陽光，但對于大型的植物工廠，靠近中央的位置有光照明顯不足的問題。為了有效的解決上述問題，可利用集光結構20與中央導光單元13的連接，在無法通過屋頂及墻面的各導光單元11和12獲得足夠光照時，提供足夠的太陽光給植物工廠內部的各栽培物8。
[0049]本實施例的集光結構20為球形集光器，有主動追日式及固定式，集光結構20由透鏡或反射鏡或兩者互相結合組成，目的是將照射在一定面積上的太陽光聚焦集中，并導入中央導光單元13中，因此可在植物工廠屋頂覆蓋一定面積比例的集光結構20，以取得供給植物工廠內部部分栽培架30所需的太陽光。由集光結構20搜集并集中的太陽光被導入中央導光單元13中。本實施例的中央導光單元13為導光柱，其利用反射、折射或全反射使光線在導光柱中傳導，例如光纖或光導管等。太陽光進入中央導光單元13后，從植物工廠頂部傳導至栽培架30的一側或四周，以使栽培物8具有足夠的陽光照明，如圖4所示。
[0050]圖4中的太陽入射光7照射于植物工廠外部的集光結構20后，將被集中并導入中央導光單元13中進行傳導，并階段性散射出部分光線72b照射到栽培架30上的栽培物8上，中央導光單元13可借由設在表面或內部的鋸齒微結構(圖中未示出)或是利用貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式結合在中央導光單元13上的放光組件，階段性的放出適當的太陽光形成放光柱進行放光，其也可借由降低中央導光單元13的導光性質，使其形成部分放光，并結合增加光導性質的鏡面屏蔽以形成放光柱進行階段性放光。
[0051]圖6中的中央導光單元13a為導光墻，其作用與上述的中央導光單元13大致相同，其利用反射、折射或全反射使光線在墻面中傳導，例如光導板。太陽光進入中央導光單元13a后，從植物工廠頂部傳導至栽培架30的一側，通過放光裝置照射栽培架30以供栽培物8足夠的陽光照明，該中央導光單元13a可借由其上設置鋸齒微結構或是利用貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式結合在中央導光單元13a的放光組件，形成放光墻，進行放光。
[0052]此外，圖6中的集光結構20a為漏斗形集光器，其反射鏡面為機械式構造，用以主動追日。因太陽東升西落，因此中央導光單元13a的軸向宜設置為南北向，集光結構20a固定在軸向位置，集光口朝東或西轉動以接收并集中太陽入射光7，其集中的太陽光導入導光板型式的中央導光單元13a，該中央導光單元13a上具有放光裝置或導光單元。中央導光單元13a本身為部分導光與部分不放光的低導光率的導光板，其散射光72b照射至栽培架30與其承載的栽培物8。
[0053]圖7所示，本實用新型提供另一種多樓層植物工廠的栽種設備la，其中導光結構IOa通過平頂式導光單元12a提供陽光給頂樓層的栽培物8，其他樓層利用側立式導光單元11，以及集光結構20搭配中央導光單元13，并通過放光裝置將太陽光照射至位于其他樓層的栽培架30的各承載斜板32，進而將太陽光分布在整個植物工廠中，因此，本實施例可以更進一步增加土地的使用效率。也可通過采光程度及不涂紅光穿透率的偏光片制造不同的人工環境，以同時種植多種作物。栽培架30可充分利用于植物工廠內散射的水平與垂直光源，因此栽培物8雖有縱向的栽培架30與樓層板的遮蔽，但仍可從側向獲得足夠的太陽光，不僅種植、檢查或采收時工作都更為便利，增加了生產速度與效率，更有效的降低了單位面積的營運成本。
[0054]圖8所示，栽培架30還包含有多數個直立導光柱34，各直立導光柱34供上述的承載平板31和各承載斜板32架設連接，進而使各導光單元同時兼具有支撐功能，栽培架30的各承載斜板32的背面為反射鏡面321，直立導光柱34將集光結構20集中的太陽入射光7散射在反射鏡面321上，同時也能散射至其他相鄰的各栽培架30。該栽培架30的設計目的是為了減少空間占用，使植物工廠中單位面積能放置更多栽培架，以增加產量。
[0055]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例的具體說明，并非用以局限本實用新型的保護范圍，其它任何等效變換均應屬于本申請的權利要求范圍。
【權利要求】
1.一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，該栽種設備包括: 導光結構，包含多數個導光單元，各所述導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個所述導光單元進入所述容置空間內；以及 集光結構，連接在所述導光結構上。
2.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個斜頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述斜頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
3.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個平頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述平頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
4.如權利要求2或3所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述集光結構連接在所述中央導光單元的頂端。
5.如權利要求4所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述中央導光單元設有鋸齒微結構。
6.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光單元為偏光片或散光片。
7.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光單元為導光墻或導光柱。
8.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述集光結構為球形集光器或漏斗形集光器。
9.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，該栽種設備還包括栽培架，該栽培架設置在所述容置空間內。
10.如權利要求9所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架包含承載平板及位于該承載平板下方的多數個承載斜板，各所述承載斜板和所述承載平板之間是以間隔層疊的方式設置。
11.如權利要求10所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述承載斜板呈倒V字型。
12.如權利要求11所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述承載斜板的背面設有反射鏡面。
13.如權利要求12所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架還包含發光體，該發光體安置在所述承載斜板和所述承載平板的背面。
14.如權利要求10所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架還包含多數個直立導光柱，各所述直立導光柱供所述承載平板和各所述承載斜板架設連接。
【文檔編號】A01G9/14GK203723156SQ201420046883
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】張景翔, 黃麒然 申請人:張景翔, 黃麒然
【專利摘要】本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備包括導光結構及集光結構，導光結構包含多數個導光單元，各導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個導光單元進入該容置空間內；集光結構連接在該導光結構上。借此，能夠節省植物工廠的電力和設備的使用，還能達成資源的有效運用及降低生產成本。
【專利說明】將太陽光應用于植物工廠的栽種設備
【技術領域】
[0001]本實用新型有關一種栽種設備，特別有關于一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備。
【背景技術】
[0002]植物工廠，又稱溫室，一般結構為玻璃室或暖房，是一座專門用于種植植物的建筑物，主要提供植物適合生長所需要的最佳溫度、濕度、照度等環境參數，形成最佳的生長環境以使植物生長加快并獲得較高的生產效率。溫室一般具有透明的屋頂與墻壁，并隔出獨立空間供植物生長，該溫室導入可受控制的參數以隔絕外部的所有有害因子，并且可突破季節如冬季及雨季等環境限制，得到更高的經濟利益。同時為了控制上述這些參數，植物工廠需要復雜的環境控制裝備及較高的維護成本。
[0003]此外為達到單位土地面積的最高利用，植物工廠中普遍會設置多層栽培架，使單位土地面積上的栽培面積增加，以增加產量，然而如此設計會造成只有栽培架最上層的栽培物能接受到足夠陽光，栽培架下層會受到上層的遮蔽，為了克服該物理空間的障礙，使所有植物都獲得足夠的日光，需在栽培架每層中都加入人工電力照明，這將造成更多的能源損耗，此外人工照明提供的光源波段有限，栽培物與渾然天成的概念有所差距。
[0004]目前植物工廠除大型玻璃溫室外，都直接設置于密閉空間，完全與外界隔離后以電力照明供植物生長，增加了營運成本，而太陽光仍是地球上最直接也最有效的光源，因此需要一種方法來增加植物工廠使用日光的效率，提升現代農業的競爭力。
實用新型內容
[0005]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其能夠利用導光結構和集光結構將太陽光引入容置空間內，不僅可節省植物工廠的電力和設備使用問題，更能達成資源的有效運用及降低生產成本。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備包括導光結構及集光結構，所述導光結構包含多數個導光單元，各所述導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個所述導光單元進入所述容置空間內；以及所述集光結構連接在所述導光結構上。
[0007]較佳地，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個斜頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述斜頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
[0008]較佳地，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個平頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述平頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
[0009]較佳地，所述集光結構連接在所述中央導光單元的頂端。
[0010]較佳地，所述中央導光單元設有鋸齒微結構。[0011 ] 較佳地，所述導光單元為偏光片或散光片。
[0012]較佳地，所述導光單元為導光墻或導光柱。
[0013]較佳地，所述集光結構為球形集光器或漏斗形集光器。
[0014]較佳地，該栽種設備還包括栽培架，該栽培架設置在所述容置空間內。
[0015]較佳地，所述栽培架包含承載平板及位于該承載平板下方的多數個承載斜板，各所述承載斜板和所述承載平板之間是以間隔層疊的方式設置。
[0016]較佳地，所述承載斜板呈倒V字型。
[0017]較佳地，所述承載斜板的背面設有反射鏡面。
[0018]較佳地，所述栽培架還包含發光體，該發光體安置在所述承載斜板和所述承載平板的背面。
[0019]較佳地，所述栽培架還包含多數個直立導光柱，各所述直立導光柱供所述承載平板和各所述承載斜板架設連接。
[0020]與現有技術相比較，本實用新型的栽種設備能夠通過導光單元及集光結構引導植物工廠外的太陽光以水平方向照射各栽培層，借此可使光線穿過栽培層，以避免垂直方向由栽培架本身導致的物理障礙，同時能夠對該植物工廠進行環境控制，以產生適合植物生長的環境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的栽種設備的組合主視示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的斜頂式導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的側立式導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0024]圖4為本實用新型的中央導光單元和栽培架的光照示意圖；
[0025]圖5為本實用新型的各栽培架的光照示意圖；
[0026]圖6為本實用新型的中央導光單元的另一實施例和栽培架的光照示意圖；
[0027]圖7為本實用新型的栽種設備的另一實施例的組合主視示意圖；
[0028]圖8為本實用新型的栽培架的另一實施例的光照示意圖。
[0029]附圖標記說明
[0030]1、1a栽種設備10、1Oa導光結構
[0031]11側立式導光單元12斜頂式導光單元
[0032]12a平頂式導光單元13、13a中央導光單元
[0033]14容置空間20、20a集光結構
[0034]30栽 培架31承載平板
[0035]32承載斜板321反射鏡面
[0036]33發光體34直立導光柱
[0037]7太陽入射光71a~71f散射光
[0038]72a出射光72b出射光
[0039]8栽培物
【具體實施方式】[0040]有關本實用新型的詳細說明及技術內容，將配合【專利附圖】
【附圖說明】如下，然而所附附圖僅作為說明用途，并非用于局限本實用新型。
[0041]請參照圖1至圖5所示，本實用新型提供一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，該栽種設備I主要包括導光結構10及集光結構20。本實施例的導光結構10包含至少兩個側立式導光單元11、至少兩個斜頂式導光單元12及中央導光單元13，各導光單元11、
12、13共同圍設出容置空間14，且各導光單元11、12、13可為太陽導向玻璃(Sun-directingGlass)或菱柱光導(Prismatic light Guide),也可以是以雷射切割信道(Laser-cutPanel)方式制作出的組件。其中集光結構20連接在中央導光單元13的頂端。
[0042]如圖1所示，各導光單元11、12、13和集光結構20可借由貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式設置在植物工廠上，其他未設置導光單元的部分可設置透明隔板，以產生隔絕外部環境的效果。各斜頂式導光單元12設置在植物工廠建筑物的頂部，本實施例中的斜頂式導光單元12為光線散射片，其將太陽光導入植物工廠，由于一天中單一時間的太陽光僅有一個入射角度與出射角度，因此通過斜頂式導光單元12均衡光線的出射方向(如圖2所示)。圖2中的太陽入射光7通過各斜頂式導光單元12后形成散射光71b，以具有各方向的光源照射至植物工廠內的栽培物8上。本實施例中的各導光單元11、12、13也可為偏光片，其可由矩形或圓弧面的微菱鏡結構組成，且設置于植物工廠的墻面，以改變太陽光的出射角度。
[0043]進一步，本實用新型的栽種設備還包括栽培架30，其設置在上述容置空間14內，植物工廠為了增加土地單位面積的使用效率，會從單一平面種植轉為多平面種植，也就是轉為立體式的植物工廠，以增加種植面積，但隨著層數的增加會造成光線照射上的障礙，除上層之外，其他層間的栽培物無法獲得足夠的陽光照射，影響生長速度甚至造成植物死亡，使經濟效益下降。
[0044]本案的栽培架30為多層設計，其需要水平橫向的光源才能貫通，一天之中太陽入射角約為0°至60°，而日照量最高時的入射角約0°至30°，其并不有利于多層栽培架，因此利用各側立式導光單元11將光線折射至水平方向并散射，也可結合不同菱鏡結構以產生不同波段的出射光與出射方向，使光線進入栽培架30，各側立式導光單元11作用如圖3所示。
[0045]在圖3中的太陽入射光7，經過側立式導光單元11后改變光線行經路線形成出射光72a,并結合斜頂式導光單兀12使出射光72a的方向均勻，該太陽入射光7經側立式導光單元11，再經斜頂式導光單元12形成出射光72b，進而從近水平方向照射至栽培架30。本實施例的栽培架30包含有上層的承載平板31及位于承載平板31下方的多數個承載斜板32，承載斜板32大致呈倒V字型，且各承載斜板32和承載平板31之間是以間隔層疊的方式來設置，其上都可用以承載栽培物8，以提高單位土地面積的利用率，傾角的目的為增加水平散射太陽光的利用率。
[0046]圖5為多層具有傾角的栽培架與散射光線的關系說明，整體栽培架30除最頂端可接受日常散射光71a照明，其余各承載斜板32主要接受側向散射光(如71b至71f)照明。散射光71b可直接照射在栽培物上，角度較為水平的散射光71c除已照射在栽培物的部分夕卜，其余可穿過栽培架層照射在另一列栽培架上。
[0047]此外，各承載斜板32的背面為反射鏡面321，使得經側立式導光單元11偏光改變出射方向并散射的方向如散射光71d至71f的光源也同樣可以被利用。借此，由植物工廠外部導入的散射光可直接照射在栽培物8上或經由反射鏡面321反射，以達到充分利用的效果，如此可使早晨至傍晚一整天的太陽光均勻照射在整個植物工廠中的栽培架30上，以促進栽培物8生長。當遇到夜晚、陰天或日照強度不足時，可以配設發光體33，該發光體33連接電力系統后可提供輔助的光源，其可為LED或白熾燈等。
[0048]本實施例提供的各導光單元11、12、13和栽培架30的配置，能夠使大多數栽培架30的各層承載斜板32上的栽培物8都能獲得充足陽光，但對于大型的植物工廠，靠近中央的位置有光照明顯不足的問題。為了有效的解決上述問題，可利用集光結構20與中央導光單元13的連接，在無法通過屋頂及墻面的各導光單元11和12獲得足夠光照時，提供足夠的太陽光給植物工廠內部的各栽培物8。
[0049]本實施例的集光結構20為球形集光器，有主動追日式及固定式，集光結構20由透鏡或反射鏡或兩者互相結合組成，目的是將照射在一定面積上的太陽光聚焦集中，并導入中央導光單元13中，因此可在植物工廠屋頂覆蓋一定面積比例的集光結構20，以取得供給植物工廠內部部分栽培架30所需的太陽光。由集光結構20搜集并集中的太陽光被導入中央導光單元13中。本實施例的中央導光單元13為導光柱，其利用反射、折射或全反射使光線在導光柱中傳導，例如光纖或光導管等。太陽光進入中央導光單元13后，從植物工廠頂部傳導至栽培架30的一側或四周，以使栽培物8具有足夠的陽光照明，如圖4所示。
[0050]圖4中的太陽入射光7照射于植物工廠外部的集光結構20后，將被集中并導入中央導光單元13中進行傳導，并階段性散射出部分光線72b照射到栽培架30上的栽培物8上，中央導光單元13可借由設在表面或內部的鋸齒微結構(圖中未示出)或是利用貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式結合在中央導光單元13上的放光組件，階段性的放出適當的太陽光形成放光柱進行放光，其也可借由降低中央導光單元13的導光性質，使其形成部分放光，并結合增加光導性質的鏡面屏蔽以形成放光柱進行階段性放光。
[0051]圖6中的中央導光單元13a為導光墻，其作用與上述的中央導光單元13大致相同，其利用反射、折射或全反射使光線在墻面中傳導，例如光導板。太陽光進入中央導光單元13a后，從植物工廠頂部傳導至栽培架30的一側，通過放光裝置照射栽培架30以供栽培物8足夠的陽光照明，該中央導光單元13a可借由其上設置鋸齒微結構或是利用貼附、鎖附、卡合或懸掛等方式結合在中央導光單元13a的放光組件，形成放光墻，進行放光。
[0052]此外，圖6中的集光結構20a為漏斗形集光器，其反射鏡面為機械式構造，用以主動追日。因太陽東升西落，因此中央導光單元13a的軸向宜設置為南北向，集光結構20a固定在軸向位置，集光口朝東或西轉動以接收并集中太陽入射光7，其集中的太陽光導入導光板型式的中央導光單元13a，該中央導光單元13a上具有放光裝置或導光單元。中央導光單元13a本身為部分導光與部分不放光的低導光率的導光板，其散射光72b照射至栽培架30與其承載的栽培物8。
[0053]圖7所示，本實用新型提供另一種多樓層植物工廠的栽種設備la，其中導光結構IOa通過平頂式導光單元12a提供陽光給頂樓層的栽培物8，其他樓層利用側立式導光單元11，以及集光結構20搭配中央導光單元13，并通過放光裝置將太陽光照射至位于其他樓層的栽培架30的各承載斜板32，進而將太陽光分布在整個植物工廠中，因此，本實施例可以更進一步增加土地的使用效率。也可通過采光程度及不涂紅光穿透率的偏光片制造不同的人工環境，以同時種植多種作物。栽培架30可充分利用于植物工廠內散射的水平與垂直光源，因此栽培物8雖有縱向的栽培架30與樓層板的遮蔽，但仍可從側向獲得足夠的太陽光，不僅種植、檢查或采收時工作都更為便利，增加了生產速度與效率，更有效的降低了單位面積的營運成本。
[0054]圖8所示，栽培架30還包含有多數個直立導光柱34，各直立導光柱34供上述的承載平板31和各承載斜板32架設連接，進而使各導光單元同時兼具有支撐功能，栽培架30的各承載斜板32的背面為反射鏡面321，直立導光柱34將集光結構20集中的太陽入射光7散射在反射鏡面321上，同時也能散射至其他相鄰的各栽培架30。該栽培架30的設計目的是為了減少空間占用，使植物工廠中單位面積能放置更多栽培架，以增加產量。
[0055]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例的具體說明，并非用以局限本實用新型的保護范圍，其它任何等效變換均應屬于本申請的權利要求范圍。
【權利要求】
1.一種將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，該栽種設備包括: 導光結構，包含多數個導光單元，各所述導光單元共同圍設出容置空間，所述太陽光能夠穿經每個所述導光單元進入所述容置空間內；以及 集光結構，連接在所述導光結構上。
2.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個斜頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述斜頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
3.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光結構包含至少兩個側立式導光單元、至少兩個平頂式導光單元及中央導光單元，所述容置空間由各所述側立式導光單元、各所述平頂式導光單元及所述中央導光單元圍設形成。
4.如權利要求2或3所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述集光結構連接在所述中央導光單元的頂端。
5.如權利要求4所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述中央導光單元設有鋸齒微結構。
6.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光單元為偏光片或散光片。
7.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述導光單元為導光墻或導光柱。
8.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述集光結構為球形集光器或漏斗形集光器。
9.如權利要求1所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，該栽種設備還包括栽培架，該栽培架設置在所述容置空間內。
10.如權利要求9所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架包含承載平板及位于該承載平板下方的多數個承載斜板，各所述承載斜板和所述承載平板之間是以間隔層疊的方式設置。
11.如權利要求10所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述承載斜板呈倒V字型。
12.如權利要求11所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述承載斜板的背面設有反射鏡面。
13.如權利要求12所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架還包含發光體，該發光體安置在所述承載斜板和所述承載平板的背面。
14.如權利要求10所述的將太陽光應用于植物工廠的栽種設備，其特征在于，所述栽培架還包含多數個直立導光柱，各所述直立導光柱供所述承載平板和各所述承載斜板架設連接。
【文檔編號】A01G9/14GK203723156SQ201420046883
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】張景翔, 黃麒然 申請人:張景翔, 黃麒然
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