植物栽培組件的制作方法

專利名稱：植物栽培組件的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及在氣候可控設施中栽培植物的領域。更具體地，本發明涉及一種 在栽培室中栽培植物的方法。
背景技術：
秧苗的栽培、發芽和鍛煉的商業過程通常出現在大型溫室中。在此過程中，個體秧 苗在沿淺箱(flat)散布的小塑料襯墊中生長。這些淺箱本身以均一高度遍及溫室地分布 在各種架或長凳上。在栽培過程中，這種布置結構產生許多缺陷，包括阻礙光線、相鄰植物 之間有空氣死區，并且淺箱的透光性差。另外，對植物的照料需要額外的體力勞動來移動這 些襯墊以及從襯墊上移走植物。諸如由Kertz的美國專利No. 5，511，340公開的栽培室展示了一種用于通過在懸 掛板上豎直地布置和栽培秧苗來提高生產率的溫室結構，該美國專利在此通過引用的方式 并入。存在著在可控環境中長時期地栽培植物的需求。例如，需要栽培系統在可控環境 中長時期地栽培牲畜飼料作物、谷物和糧食作物。此外，隨著人口持續增長和城區擴展，對 糧食作物的需求將增加。此外，也需要解決已發育到超過幼苗或幼芽階段的植物的空間需 求，并且不需要從所述設施中移走已發芽的秧苗以進行重新栽培。另外，還需要如下一種栽 培系統其允許私人房主在高密度的城區栽培植物，以培育新鮮果蔬。由此，需要一種新的豎直栽培設備來使栽培室的豎直布置結構的益處最大化。

發明內容
一種用于在栽培室中栽培植物的設備和方法，其包括懸掛構件，該懸掛構件具有 豎直定向的大致平面型構造。在該懸掛構件上布置有至少一個支架，以支撐栽培植物。營 養物配送系統具有用于向所述懸掛構件配送營養物以及使任何未用(unused)營養物再循 環的導管。在又一實施例中，一種用于在栽培室中支撐栽培容器的設備包括支撐骨架，該支 撐骨架適于被豎直支撐在栽培室中，該骨架包括至少一個張拉式(tensile)支撐構件以及 用于支撐栽培容器的一個或多個擱架。在另外的實施例中，一種用于向植物分配營養物的營養物分配系統包括與泵連通 的導管。該泵與營養物的供應源連通，并且該導管具有多個噴嘴，以在植物沿軌道移動通過 該栽培室時將營養物噴射到這些植物上。貯液器收集未用營養物并且與該供應源連通。另 外，該貯液器在栽培室中的軌道之下延伸一定距離，以捕集所流失和滴落的過多營養物，用 于使它再循環通過該系統。
上文相當寬泛地概括了本發明的特征和技術優點，以便可以更好地理解下文的本 發明詳細描述。稍后將對形成本發明權利要求主題的、本發明的其他特征和優點進行描述。 本領域的技術人員應當理解的是，所公開的構思和具體實施例可容易地作為修改或設計用 于實現本發明相同目的的其他結構的基礎。此外，本領域的技術人員還應當認識到，這些等 同構造并未偏離如所附權利要求中闡明的本發明的精神和范圍。因而，此處描述的實施例包括旨在解決與某些現有裝置相關的各種缺點的、特征 及優點的組合。對本領域的技術人員倆說，通過閱讀以下對優選實施例的詳細描述并且通 過參照附圖，上述各種特性以及其它特征將易于顯而易見。


為了詳細描述本發明的優選實施例，現在將對附圖進行參照，在附圖中圖IA示出了用于栽培室的栽培板的正視圖；圖IB是圖IA所示的栽培板的細節IB處的截面圖；圖2示出了用于栽培室的成熟或盆栽植物的栽培板的正視圖；圖加示出了用于栽培室的成熟或盆栽植物的栽培板的側視圖；圖3示出了用于植物的骨架支撐件的正視圖；圖4示出了圖3的具有植物筐的骨架支撐件的正視圖；圖5示出了圖4的骨架支撐件的側視圖；圖6是栽培室的示意性頂視圖；圖7示出了用于栽培室的水循環系統的內聯正視圖；并且圖8是用于栽培室的水循環系統的斜側視圖。
具體實施例方式以下討論致力于本發明的各個實施例。盡管這些實施例中的一個和多個可能是優 選的，但所公開的實施例不應理解為或以其它方式用作限制包括權利要求在內的本公開的 范圍。此外，本領域的技術人員將會理解，以下描述具有廣泛的適應性，并且對任何實施例 的討論僅意味著該實施例的示例，而非旨在暗示包括權利要求在內的本公開的范圍限于該 實施例。首先參照圖1，示出了植物栽培組件的植物栽培設備10的一個實施例。該植物栽 培設備10包括平板12，該平板12附接有用于將植物支撐在植物介質中的多個植物保持器 20。該板12可以是能夠支撐栽培介質和植物重量的任何材料。在實施例中，板12的材料 是半透明或可透光的，例如半透明聚合物或塑料。為了使光傳播穿過栽培室或溫室，板12 的材料是基本半透明的，從而使植物接收光而生長。在可替代實施例中，板12包括無材料的區域，例如切口 14。這些切口 14被構造為 在不妨礙植物生長或損害該板12的結構完整性的情況下使光和氣體能夠最大程度地通向 植物。另外，優選該板12由可透氣的材料制成。為本領域的技術人員所公知的諸如聚乙 烯、聚丙烯、ABS塑料、聚丙烯酸酯塑料等合成聚合物是可透氣且半透明的。在實施例中，植物栽培設備10具有在大約三英尺至大約六英尺之間、優選在大約三英尺至大約四英尺之間的寬度Ws。在另外的實施例中，該植物栽培設備可具有在大約四 英尺至大約十二英尺之間的長度Ls，優選具有大約十英尺至大約十一英尺的長度。可以想 到的是，根據用戶、植物、目的以及構建該板12所用的材料，植物栽培設備10可具有其他尺 寸。另外，張力重垂(weight) 16布置在栽培板12的下緣處且并入該下緣中。張力重 垂16可包括被構造為向板12施加輕微張力并使植物栽培設備10保持在大致豎直的平面 構造中的棒、桿或其它剛性線性材料。在一實施例中，板12和保持器20由生物聚合物(例如石油基聚合物材料的有機、 可再生替代物)構成。纖維素、淀粉、大豆塑料和壓制的泥炭是能夠構造為用于支撐所述栽 培植物的板12和保持器20的生物聚合物。在優選實施例中，板10和保持器12由纖維素 構成。來自植物和微生物源的纖維素可被包括牛、山羊、綿羊等在內的牛科動物及豬食用。 通過種植如燕麥、大麥、苜蓿和冰草屬等的重要牲畜飼料作物或飼料補充物，能將板10和 保持器20完整無損地喂給動物。由于能將整個板10和保持器20喂給動物，并且將不再必 須從植物栽培設備10收割植物，所以這代表了一種勞動力節省措施。在圖IB的橫截面圖中示出的其他實施例中，板12可分層并且具有用于支撐該板 12的由聚合材料制成的內芯板11以及用于支持植物生長的由可替代材料制成的可移除內 和/或外覆蓋板13。例如，內芯板11可由編織丙綸絲構成，而內和/或外覆蓋板13可由纖 維素構成。在特定實施例中，將種子結合(integrate)到該板12和/或保持器20的表面中。 為了將種子結合到或嵌入該板12的豎直表面25中或保持器20中，所述材料必須是松弛編 織的或具有松弛基質材料。該松弛基質使栽培植物的根能夠將該植物固定在板12和/或 保持器20的材料中。通過將種子結合到該材料的表面中，能夠將它作為整體快速地取下并 喂給牲畜。另外，在種子發芽時，板12和保持器20充當用于保護種子的裝置。谷物特別受 益于將種子結合到板12和/或保持器20中，因為它們往往是草狀的并且能夠在短時間內 生長得很稠密。另外，谷物是牲畜最主要的主食。在另外的應用中，可將結合有種子的植物 栽培設備10銷售給能夠將所述板布設在花園中的私人客戶。另外，植物栽培設備10包括用于將栽培介質中的栽培植物支撐在支撐板12的豎 直表面25上的裝置。非限制性地，該植物支撐結構或植物保持器20可以是囊、袋、勺或類 似結構，其布置在板12上，適于保持栽培介質。植物保持器20可類似于在Kertz的美國專 利No. 5，511，340中描述的栽培單元。植物保持器20優選由不透水但允許氣體交換的材料 例如聚合物、塑料或其它材料構成。盡管用于構建該植物保持器20的材料不可透水，但植 物保持器20構造為允許水穿過栽培介質。在可替代實施例中，該支撐結構或植物保持器20 是可透液體和氣體的，例如網或編織材料。在實施例中，植物保持器20可具有在大約一英寸至大約一英尺之間的寬度wp。植 物保持器20可具有在大約兩英寸至大約兩英尺之間的長度lp。此尺寸范圍是示例性的，因 為根據在植物栽培設備10上栽培的植物，植物保持器20的尺寸是可變的。在另外的實施 例中，多排植物保持器20之間以距離4隔開。距離4足以允許所述植物在無干擾的情況 下從保持器20豎直生長。植物保持器20的尺寸被設定得足以保持幼苗，而在另外的實施例中，植物保持器20大得足以保持較小植物。盡管優選栽培微型蔬菜、豆科植物、草本植物、香料和其它小型 蔬菜，但可以設想到的是，植物栽培設備10能夠支撐成熟植物。在理論上無限制的情況下，通過將栽培介質的含水量增加到飽和點，能夠完全防 止植物根層處的氣體交換。此情形對于栽培植物的過程是不利的，因此，優選形成將過多的 水從栽培介質中排出的裝置。因而，保持器20包括用于去除過多水的排水孔21。植物栽培設備10由懸掛裝置30豎直地支撐。懸掛裝置30包括懸掛構件32和板 附接構件；34。懸掛構件32可以是鉤、環或扣子，以豎直支撐植物栽培設備10的重量，而板 附接構件；34可包括夾子、桿或棒。懸掛構件30可通過各種裝置附于植物栽培設備10。在 一實施例中，將板12的上端在36處折疊并熱密封，以形成用于接收桿或棒38的環，該桿或 棒38在端部38A與端部38C之間將板12聯接到棒38。懸掛構件32穿過上述環中的開口 并且聯接到棒38的中心點38B。現在參照圖2，示出了植物栽培設備的另一實施例。植物栽培設備40包括具有植 物保持器20的平板12，該植物保持器20構造為植物容器支撐件42，該植物容器支撐件42 具有袋44。該袋44用于容納和保持帶有植物的、諸如由Grodan Hydroponics生產的巖 棉生長立方體46。巖棉是具有高保水性和透氣性的纖維礦棉。生長立方體46可以在大約 兩英寸至大約六英寸之間。在實施例中，植物栽培設備40能支撐大約80至大約120個巖 棉立方體46。袋44由與板12相同的材料構成并且能夠抵靠栽培板12折平。在特定實施例中， 袋44利用粘合劑附于板12并且抵靠該板以T形構造折平。袋側面44A垂直對折，而袋底 部44B橫向對折，使得外表面44C與豎直板12的表面48齊平。在圖2A所示的實施例中， 該袋展開，以提供用于巖棉立方體46的袋44。現在參照圖3，示出了用于保持植物的骨架支撐件50形式的植物栽培設備。骨架 支撐板50包括框架52，該框架52具有通過上支撐棒56聯接的豎直延伸承重支架M以及 多個擱架58。豎直延伸承重支架M可以是適于對載荷進行張拉式支撐的任何結構和材料。 繩、線、鏈、桿或棒是非限制性的示例結構。合適的材料包括金屬、塑料、合金以及使用其組 合的合成物。在另外的實施例中，豎直承重支架M可以是剛性材料。擱架58構造為形成水平擱板，用于放置被支撐在骨架支撐件50上的栽培植物。擱 架58通過緊固件59聯接到豎直承重支架M并且與地面平行地布置在擱架58之間。緊固 件59可包括螺釘、螺栓、鉚釘、焊接或任何其它如本領域技術人員所知的用于將擱架58附 于豎直承重支架M的手段。在另外的實施例中，擱架58和豎直承重支架M可成型為單一 實體。在實施例中，擱架58可另外由位于豎直承重支架M之間的至少一個輔助承重支架 55支撐。水平擱板或擱架58包含至少一個襯墊或基部57，用于支撐盆栽植物。在另外的實 施例中，該基部57包括用于保持栽培介質和植物的盆。根據所栽培的植物的類型和成熟植 物的期望尺寸，水平擱架58的數量是可變的。骨架50的尺寸與植物栽培設備10類似，以 便裝在栽培室中。在另外的實施例中，懸掛骨架支撐件50在栽培室中能介于植物栽培設備 10與30之間。骨架支撐件50由懸掛裝置60豎直支撐。懸掛裝置60包括懸掛構件62和板附接 構件64。懸掛構件62可以是鉤、環或扣子，以豎直支撐該支撐件50的重量，而板附接構件64可包括夾子或其它將懸掛構件62連接到框架52的連接件66。在一實施例中，懸掛構件 62連接到上支撐棒56。如圖4和圖5所示，布置在豎直承重支架M之間的擱架72設計用于對筐70進行 支撐，以保持小的盆栽。筐70可構造為沿著盆的邊緣、基部、盆側面或其組合對盆進行支 撐。在另外的實施例中，筐70包括周向支架以及豎直支撐件。筐70由線或其它材料制成并 且構造為保持用于植物的盆。所述盆的直徑在大約兩英寸至大約六英寸之間，優選該直徑 在大約兩英寸與大約四英寸之間，并且最優選該直徑在大約三英寸至大約四英寸之間。如 圖5所示，筐70相對于骨架74以傾斜角9b定位。傾斜離開豎直定向的骨架74為栽培植 物提供了額外的生長、發芽和分枝空間。該角度θ b在相對于豎直方向為大約45度至相對 于豎直方向為大約一度之間，優選相對于豎直方向在大約10度至大約30度之間。在可替 代實施例中，可以想到的是，角度θ b能根據所栽培的植物種類而變動或變化。現在參照圖6，示出了用于使栽培板、例如植物栽培設備10、40、50和74循環的栽 培室80，該栽培室80與美國專利5，511，340中公開的類似。栽培室80包括蛇形軌道82， 植物栽培設備10、40、50和74的懸掛裝置30和60可拆裝地連接到該蛇形軌道82上。該 軌道移動以便可移動地支撐植物栽培設備10、40、50和74。在一實施例中，該懸掛設備是諸 如在美國專利5，511，340所示的栽培室中的移動擱架。栽培室80可以是溫室或具有大致 半透明壁和頂部的其它建筑物。栽培室80可包括生長燈，用于在冬天繼續運行或在倉庫狀 結構中實施。另外，加熱、通風和空氣調節系統使空氣循環通過該栽培室并且為植物栽培設 備10、40、50和74上栽培的植物維持理想的生長溫度范圍。在循環期間，有必要以可控的間隔為植物栽培設備10、40、50和74提供水、肥料、 營養物和其它化學品。在實施例中，如圖7和圖8所示，營養物分配組件90用于向植物 栽培設備10、40、50和74提供液體營養物。對于在栽培室中為栽培板提供液體營養物而 言，安裝在頂棚上的大型噴淋系統是有效的，然而這些噴淋系統使所噴射的大多數液體沿 著排水孔向下而流失。噴霧或起霧系統、例如在美國專利5，511，340中公開的由Mentone， California 的 Baumac International 生產的 System IOOOMicroMist 系統可用于將栽培室 中的濕度維持在大約70%或以上。應當理解，植物栽培設備10、40、50和74可從諸如樹枝、房屋遮陽蓬和其它室外結 構等的任何構件懸垂。該懸掛設備可以是固定結構，例如溫室中的頂棚桁架。栽培室80可 用于栽培植物的任何植物栽培設備，包括本文之前描述過的那些植物栽培設備，這些植物 栽培設備可移動地循環通過栽培室以便使它們暴露于光。如圖7和圖8所示，植物栽培組件包括營養物分配組件90，其中，植物栽培設備 10,40,50和74在分配導管或分配環92之下但在固定貯液器94之上穿過。環92具有布置 在貯液器94中的流體表面95之下的第一端部96A和第二端部96B。環92布置在植物栽 培設備10、40、50和74以及懸掛設備30、60周圍。在可替代實施例中，環92可布置為半環 或僅部分布置在植物栽培設備10、40、50和74的循環路徑周圍。第一端部96A可聯接到泵 98并且與固定貯液器94流體連通。泵98以足以從布置在環92上的噴嘴100產生噴射的 壓力通過分配環92泵送水和營養物。該環的第二端部96B是構造為保持整個環92的流體 壓力的結構。在實施例中，第二端部96B可包括用于通過分配環92泵送流體的、另外的泵。貯液器94包括第一端部94A和第二端部94B，為了其功能，貯液器94的第一端部94A比第二端部94B更深。在第一端部94A處，所述環端部96A和96B彼此更近。貯液器94 的第二端部94B長且淺，作為當栽培板沿著栽培室80的軌道82持續移動通過該栽培室80 時從這些栽培板收集過多滴落液體的裝置。在另外的實施例中，貯液器的第二端部94B沿 軌道82的路徑延伸，以延長一段距離。在特定實施例中，該距離在大約12英尺至大約100 英尺之間。在這些情形中，第二端部94B保持朝著第一端部94A傾斜，從而水將向下流入貯 液器94的較深端部94A中。 盡管已示出并描述了本發明的優選實施例，但在不偏離本發明的精神和教導的情 況下，本領域的技術人員能夠對本發明作出修改。此處描述的實施例和提供的實例僅是示 例性的，而非旨在進行限制。此處公開的本發明的許多變形和修改都是可能的，并且處于本 發明的范圍內。因此，保護范圍不受上文給出的描述所限制，而是僅由下文的權利要求限 制，此范圍包括權利要求的主題的所有等同物。
權利要求
1.一種用于栽培植物的設備，所述設備包括懸掛構件，所述懸掛構件具有豎直定向的大致平面型構造，所述懸掛構件具有至少一 個表面；至少一個支架，所述至少一個支架布置在所述懸掛構件上，以在所述至少一個表面上 支撐栽培植物；以及營養物配送系統，所述營養物配送系統具有用于向所述懸掛構件配送營養物的導管， 所述營養物配送系統具有用于捕集未用營養物的容器，以及用于使任何未用營養物再循環 的導管。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述懸掛構件包括聯接到所述至少一個表面的 支撐板。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述支撐板包括多個半透明材料層。
4.根據權利要求2所述的設備，其中，所述支撐板能夠被牲畜食用。
5.根據權利要求4所述的設備，其中，所述支撐板由生物聚合物制成，所述生物聚合物 選自纖維素、淀粉、大豆、泥炭衍生物及其組合。
6.根據權利要求2所述的設備，其中，所述支撐板包括布置在所述至少一個表面上的 至少一個層，其中，所述至少一個層是可移除外層。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述栽培植物被直接結合到所述層的所述表面中。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述栽培植物還包括種子。
9.根據權利要求7所述的設備，其中，所述外層被構造成用于放置在地面上。
10.根據權利要求6所述的設備，其中，至少一個可移除層能夠被牲畜食用。
11.根據權利要求1所述的設備，其中，支撐構件包括支撐骨架，所述支撐骨架具有用 于支撐所栽培的盆栽植物的支撐件。
12.根據權利要求1所述的設備，其中，營養物配送組件導管包括形成環，所述懸掛構 件通過所述環行進，以將液體營養物噴射到所述懸掛構件上。
13.根據權利要求1所述的設備，還包括布置在所述至少一個支架上的一個或多個植 物保持器。
14.一種用于栽培植物的設備，所述設備包括懸掛構件，所述懸掛構件具有豎直定向的大致平面型構造；至少一個植物支撐件，所述至少一個植物支撐件布置在所述懸掛構件上，以支撐栽培 植物；并且所述懸掛構架和所述植物支撐件能夠被食用。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，所述懸掛構件還包括支撐骨架，所述支撐骨架適于被豎直支撐在栽培室中，所述支撐骨架包括至少一個張 拉式支撐構件；并且所述支撐骨架具有一個或多個擱架，以支撐栽培容器。
16.根據權利要求15所述的設備，其中，所述支撐骨架可以是剛性材料或柔性材料。
17.根據權利要求15所述的設備，其中，所述擱架在兩端處聯接到張拉性的第一材料。
18.一種用于向植物分配營養物的系統，所述系統包括導管，所述導管與泵連通； 所述泵，所述泵與營養物的供應源連通； 所述導管具有多個噴嘴，以將所述營養物噴射到植物上； 貯液器，所述貯液器用于收集未用營養物；并且 所述貯液器與所述供應源連通。
19.根據權利要求18所述的系統，還包括 懸掛支撐構件，所述懸掛支撐構件用于栽培至少一種植物； 閉合回路，所述閉合回路用于使至少一個支撐構件循環通過溫室栽培室； 營養物系統，所述營養物系統具有導管環，所述導管環具有噴射器以將液體營養物噴 射到至少一個支撐構件上，所述閉合回路穿過所述導管環；以及貯液器，所述貯液器用于捕集從所述懸掛支撐構件上滴落的過多營養物，以使過多的 營養物再循環，其位于所述的下方。
全文摘要
一種用于在栽培室中栽培植物的設備和方法，包括懸掛構件，該懸掛構件具有豎直定向的大致平面型構造。至少一個支架布置在該懸掛構件上，以支撐栽培植物。營養物配送系統具有用于向所述懸掛構件配送營養物以及使任何未用營養物再循環的導管。
文檔編號A01G9/02GK102149273SQ200980136027
公開日2011年8月10日 申請日期2009年7月28日 優先權日2008年7月29日
發明者馬爾科姆·格倫·柯茨 申請人:康利羅斯公司