TW201433261A - 植物栽培系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係於具有植物栽培區域及在其上面側照射光之照明燈而成之植物栽培室中，植物栽培室之內面至少一部分由植物栽培室內面構成構件形成，該植物栽培室內面構成構件係以含有放射、吸收遠紅外線且遠紅外線放射率為0.6以上之遠紅外線放射物質的材料所構成者；照明燈之表面係具有被覆層而成，該被覆層含有與前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質；又，設置有具有冷卻及/或加熱面之冷卻及/或加熱源，前述冷卻及/或加熱面係以含有與植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料所構成者，且以下述方式構成：當冷卻源之冷卻面冷卻時，該冷卻面之遠紅外線放射物質會吸收植物栽培室內面構成構件及照明燈之遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線，或者，當前述加熱源之加熱面加熱時，植物栽培室內面構成構件及照明燈之遠紅外線放射物質會吸收該加熱面之遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線。依據本發明，可於植物工廠等栽培室空間中，提供一種不論是對植物或作業者皆具有優異的舒適性、且具有極高能量效率之溫度調節系統的植物栽培裝置之植物栽培系統。
Description
本發明係有關於一種植物工廠、育苗裝置等植物栽培裝置中的植物栽培系統。
針對在已控制植物生長環境之建屋內的栽培植物之植物工廠進行各種檢討。在此植物工廠中，具有以人工光重現此生長環境之人工光單獨型與同時利用人工光和太陽光之太陽光併用型。在人工光單獨型之植物工廠中，特別是，相較於暖房，冷房則成為問題。亦即，用以確保日照條件之照明中，由於具有來自光源燈的發熱(成為光者，係以約30%將剩餘的能量成為熱而被放出)，因此，不用說夏季無疑的必須實行冷房，連在冬季也有實行冷房的必要。又，在植物工廠內，為了抑制因植物呼吸所造成的消耗，暗期(夜間)的室溫設定成比使用於照明之明期更低。因此，特別是，在夏季，考量到來自地板面或構造材物的放熱與來自外部的熱流入，而有必要在暗期也實行冷房。另一方面，冬季的夜間，考量到無暖房或來自地板面或構造材的放熱，以少量的暖房熱量即足夠的情況很多。因此，
在植物工廠中，一般是採用藉由熱泵的冷暖房設備，且，作為暖房用，大多是進一步設置使用重油的溫風暖房機。另一方面，在太陽光併用型之植物工廠的情況下，由於一般是在施設的壁面上使用塑膠膜，因此，壁面的絕緣性是低的，且在冬季的夜間，暖房成為不可或缺的。因此，冬季的暖房一般是溫風暖房機、溫水鍋爐。藉此，為了達到確保植物工廠為最適當的植物生長環境，不管季節或時間，適當的操作冷暖房系統是有必要的。然而，由該等裝置所產生的空調空氣，是從經由導管而被附加至各處的噴嘴吹向栽培室，以產生空氣對流來施行空調。
然而，藉由隨著這樣必然的空氣對流之空氣調和方式，來控制栽培室空間的空氣溫度或濕度之習知的空調系統，對植物而言，由於每個場所之冷風或溫風效果的不同或直接接觸氣流而成為所受壓力，因此，未必可謂是適當的生長環境，且，對於在植物工廠內進行作業的作業者而言，也會使其感到不舒適。特別是，在夏季，冷房負載增加而導致氣流增加，冷風直接吹入而成為了植物、作業者所受之很大的壓力。於此，習知為了解決該等課題，而提出了各種提案(例如，專利文獻1)。
專利文獻1：特開2011-223892號公報
本發明之目的係於植物工廠等栽培室空間中，提供一種不論對植物或作業者皆具有優異舒適性、且具有極高能量效率之溫度調節系統的植物栽培系統。
本發明係為了解決上述問題，而提供以下發明者。
(1)一種植物栽培系統，其於具有植物栽培區域及在其上面側照射光之照明燈而成之植物栽培室中，前述植物栽培室之內面至少一部分由植物栽培室內面構成構件形成，該植物栽培室內面構成構件係以含有放射、吸收遠紅外線且遠紅外線放射率為0.6以上之遠紅外線放射物質的材料所構成者，前述照明燈之表面係具有被覆層而成，該被覆層含有與前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質；又，設置有具有冷卻及/或加熱面之冷卻及/或加熱源，前述冷卻及/或加熱面係以含有與前述植物栽培室內面構成構件之前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料所構成者，且以下述方式構成：當前述冷卻源之前述冷卻面冷卻時，該冷卻面之前述遠紅外線放射物質會吸收前述植物栽培室內面構成構件及照明燈之前述遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線，或者當前述加熱源之前述加熱面加熱時，前述植物栽培室內面構成構件及照明燈之前述遠紅外線放射物質會吸收該加熱面之前述遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線。
(2)如上述(1)所載之植物栽培系統，其中植物栽培室之內面為側壁面及/或天花板面。
(3)如上述(1)或(2)所載之植物栽培系統，其中植物栽培室內面構成構件含有1質量%以上的遠紅外線放射物質。
(4)如上述(1)~(3)中任一項所載之植物栽培系統，其中遠紅外線放射物質之遠紅外線的放射率為0.8以上。
(5)如上述(1)~(4)中任一項所載之植物栽培系統，其中遠紅外線放射物質之遠紅外線的放射率為0.9以上。
(6)如上述(1)~(5)中任一項所載之植物栽培系統，其植物栽培為土壤方式或水耕方式。
(7)如上述(6)所載之植物栽培系統，其植物栽培為土壤方式的情況下，將含有與植物栽培室內面構成構件之前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料摻合於土壤中。
(8)如上述(7)所載之植物栽培系統，其在土壤內及/或土壤表面抑或其附近設置有加熱或冷卻用管。
(9)如上述(6)所載之植物栽培系統，其植物栽培為水耕方式的情況下，水耕水為遠紅外線放射物質之水溶液。
(10)如上述(9)所載之植物栽培系統，其中經溶解之遠紅外線放射物質的濃度為0.001wt%~3wt%。
依據本發明，可提供一種植物栽培系統，其具有在植物工廠等之栽培室空間中，對於植物或作業者皆具有優異的舒適性，且具有非常高能量效率的溫度調節系統。
1‧‧‧植物栽培室
2‧‧‧植物栽培區域
3‧‧‧植物
4‧‧‧照明燈
5‧‧‧側壁面
6‧‧‧天花板面
7‧‧‧散熱器
8‧‧‧冷溫水発生裝置
圖1為本發明之植物栽培系統之一態樣的示意圖。
本發明中，植物栽培裝置係指在植物工廠、育苗裝置等已控制植物生長環境之建屋內栽培植物的裝置，且係具有植物栽培區域及在其上面側照射光之照明燈而成。植物栽培區域只要是可以使各種植物生長的區域，並沒有特別限制，可採用單數或複數的托盤、栽培容器、栽培板、田地等任何的方式，亦可為如下所述之土壤方式、水耕方式之任一者。
本發明之植物栽培室之內面至少一部分由植物栽培室內面構成構件形成，該植物栽培室內面構成構件係以含有放射、吸收遠紅外線且遠紅外線放射率(積分放射率)為0.6以上之遠紅外線放射物質的材料所構成者。其內面具有露出植物栽培室空間內的面且為側壁面及/或天花板面，亦可具有如門或窗等之開閉機構。又，在側壁面的內側設置窗簾，對於防止在夜間使放射冷卻下降的情況等而言，該窗簾亦包含於側壁面上。植物栽培室內面構成構件為構成該等面之構件。植物栽培室內面構成構件之至少一部分係由放射、吸收遠紅外線之遠紅外線放射物質所構成，或混入遠紅外線放射物質之所構成，又或者具有遠紅外線放射物質所構成之皮膜。為了使遠紅外線之放射及吸
收效率更好，混入植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質宜露出植物栽培室內空間。植物栽培室內面構成構件中的遠紅外線放射物質，不直接露出植物栽培室內空間，且亦可藉由不會有意妨礙遠紅外線放射物質之遠紅外線的放射、吸收程度的保護層(例如，約1mm以下之厚度的塗裝膜)等來覆蓋著。
雖然遠紅外線放射物質係放射、吸收遠紅外線
的物質，但是，本發明所使用之遠紅外線放射物質為遠紅外線放射率0.6以上，且宜為0.8以上的遠紅外線放射物質。如此的遠紅外線放射物質，一般為所謂的無機材料，除了有天然及人工礦物、金屬及半金屬之氧化物、氮化物、硫化物、氫氧化物等、碳酸鹽等鹽或此等鹽之複合物(複鹽)、碳等之外，也包含貝殼等天然素材等。又，本發明之遠紅外線放射物質幾乎為廣義的陶瓷材料(稱為金屬以外的無機材料)，然而，即使是有機物或源自有機物之物質，只要是滿足上述放射率條件的話，亦可使用。
本發明中，含有遠紅外線放射物質之構件中之
遠紅外線放射物質的形態，含有遠紅外線放射物質之構件只要是能放射、吸收遠紅外線，並無特別的限制，以代表性而言，可為由遠紅外線放射物質構成之平板或磁磚狀等一體物、含有遠紅外線放射物質之粒子、粉末、骨材等(亦稱此等材料之綜合粒子)之構件、具有遠紅外線放射物質之皮膜的構件等形態。在粒子的情況下，其直徑一般是選自約200μm以下。
所謂混入上述遠紅外線放射物質之材料係指以
含有遠紅外線放射物質之材料作為構成成分的一部分。此情況的遠紅外線放射物質，典型上係將作為天然或人工無機材料粒子混入植物栽培室內面構成構件之製造材料中。
植物栽培室內面構成構件係以含有遠紅外線放射物質1質量%以上者為較佳，更佳為3質量%以上。
所謂由遠紅外線放射物質構成之皮膜係指形成
於植物栽培室內面構成構件之表面上的遠紅外線放射物質之皮膜。此皮膜可藉由適當的皮膜形成技術，例如，熔射、蒸鍍等PVD技術或CVD技術，來將遠紅外線放射物質被覆於對象表面而形成。
本發明所使用之遠紅外線放射物質之遠紅外線
的放射率，如上所述，為0.6以上，較佳為0.8以上，更佳為0.9以上。遠紅外線係指波長3μm~1000μm的電磁波。材料的放射率係將同一條件中理想的黑體遠紅外線之放射能量設為W0，並將該材料之遠紅外線之放射能量設為W時，依據W/W0來定義。
進一步，於本發明中，作為照明燈，可使用白
色螢光燈、發光二極體(LED)、高壓鈉燈、金屬鹵素燈等之光源。然後，於本發明中，照明燈之表面具有被覆層，其含有與植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質。舉例而言，形成藉由混合了顯示遠紅外線放射率超過0.9數值之花崗岩粉碎後之粉碎物的白色塗料來構成厚度約200μm之被覆層。被覆層中之花崗岩
的粒徑，例如為100μm以下。該花崗岩之被覆層中的含有率，依塗料的硬化狀態(乾燥狀態)宜為0.1~5質量%。其厚度一般是選自約0.1~1mm。
並且，於本發明中，設置有冷卻及/或加熱源，
其係具有冷卻及/或加熱面，而該冷卻及/或加熱面係以含有與植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料所構成者。當冷卻源之冷卻面冷卻時，該冷卻面之遠紅外線放射物質會吸收植物栽培室內面構成構件及照明燈之遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線，又，當加熱源之加熱面加熱時，植物栽培室內面構成構件及照明燈之遠紅外線放射物質會吸收該加熱面之前述遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線。
本發明中之冷卻及/或加熱面，宜藉由具有被覆
有遠紅外線放射物質之散熱片的散熱器所構成，由於冷房運轉時，在散熱器表面空氣中的水分結露而生成水滴排出至屋外，因此，設置有從散熱器下方的水滴收集部之排水溝至屋外之排水出口的排水系統。散熱器，例如，具有複數片表面經被覆加工之鋁製散熱片。此散熱片為薄板狀且朝上下延伸。散熱片亦可藉由熱傳導良好之其他金屬或合金材料，例如鐵或銅、此等之合金等來製作。該散熱片的表面係藉由遠紅外線放射物質之粉碎物與黏著劑混合，並將其塗布成層狀而加以乾燥來被覆。
散熱片一般是與鋁製支撐板一體形成。支撐板
的內面側露出於冷媒通路。在冷媒通路中，係以冷水循環
作為冷媒。此冷媒係藉由冷卻源之冷媒冷卻裝置冷卻。冷媒冷卻裝置之冷卻機構係與一般空調裝置或冰箱所利用者相同。
冷卻面的下方設置有排水溝。當冷卻水循環於
冷媒通路內時，散熱片被冷卻，散熱片表面的遠紅外線物質層也被冷卻，吸收來自地板面、壁面、天花板面之室內面構成構件所放射的遠紅外線，而進行房間內環境的冷卻。又，室內空間之空氣中所包含的水分結露於冷卻面的表面。此已結露之水滴滴下至排水溝，再由排水溝往排水出口移動，而被再利用或被排出至室外。
用以冷卻及/或加熱源，宜使用冷熱放射裝置，
可進行切換冷放射與熱放射。所謂冷放射係以被冷卻而吸收來自周圍的熱放射的作用，所謂熱放射係以被加熱而朝向周圍進行熱放射的作用。
這樣的冷熱放射裝置係連接於室外機之冷溫水
產生裝置。冷溫水產生裝置具有加熱器泵功能，可產生冷水或溫水。此加熱泵功能係依據與一般空氣調節機等使用者相同的原理來運作。又，若是只要獲得冷房效果，則僅具產生冷水的功能即可。又，若是只要獲得暖房效果，則僅具產生溫水的功能即可。
從冷溫水產生裝置供給冷水至冷熱放射裝置
時，散熱片被冷卻，藉由結露進行除濕。又，在被冷卻時，散熱片表面具有作為進行冷放射之冷卻面的功能。此外，從冷溫水產生裝置供給溫水至冷熱放射裝置時，上述
散熱片被加溫，此散熱片表面具有作為加熱面(熱放射面)的功能。又，所謂冷水是指藉由冷溫水產生裝置之冷卻功能而被冷卻的水，而所謂溫水則是指藉由冷溫水產生裝置之加熱功能而被加熱的水。又，如上所述，已結露在散熱片的水滴滴下並收集於下方的托盤，從排水溝排放至屋外。
於本發明之一態樣中，在散熱片的表面，形成
藉由混合了顯示遠紅外線放射率超過0.9數值之花崗岩粉碎後之粉碎物的白色塗料來構成厚度約200μm之被覆層。
被覆層中的石粉粒徑為50μm以下。此石粉在被覆層中的含有率，依塗料的硬化狀態(乾燥狀態)而設為20重量%。
此被覆層具有作為冷卻除濕面及加熱面的功能。
本發明中之植物栽培可為土壤方式或水耕方式
之任一者，亦可依據一般方法。在植物栽培是藉由田地的土壤方式之情況下，可將含有與植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質之材料摻合於土壤中。較佳為在土壤內及/或土壤表面或者其附近設置有加熱或冷卻用管。其等材料粒徑一般是選自約1μm~2mm。
另一方面，在植物栽培為水耕方式的情況下，水耕水較佳為遠紅外線放射物質之水溶液。溶解於水耕水之遠紅外線放射物質的濃度為0.001wt%~3wt%水溶液，較佳為0.01wt%~1wt%水溶液。藉此，依據本發明，可獲得更進一步的效果。亦即，植物係藉由裝入水溶液中之遠紅外線放
射物質，而變成植物本身可直接參與遠紅外線之前述吸收機構(稱為共鳴)。遠紅外線放射物質之水溶液的調製可依據一般方法。
土壤係依據栽培植物的種類而調整成適當的條
件。在該土壤內或土壤表面或者其附近，設置有加熱或冷卻用管，藉由將介質流動於其內部所形成之流路中，可加熱或冷卻摻合於土壤中之含有遠紅外線放射物質的材料。
作為介質方面，一般可使用25~55℃之溫水或其他液體，或者5~20℃之冷水或不凍液體等液體，而加熱或冷卻用管在土壤中形成脊部的情況下，一般為每1脊部埋入約1~4條，較佳為每1脊部埋入2~3條。埋設深度是依據土壤深度，一般是埋設在靠近土壤深度中心約3~20cm為佳。或者是，也可外加地將加熱或冷卻用管設置在土壤表面或其附近以取代埋設。加熱或冷卻用管的內徑，一般約為10~30mm、厚度例如約為2mm。
進一步，於本發明中，加熱或冷卻用管之外側
表面可形成有被覆層，該被覆層係以含有1質量%以上之與植物栽培室內面構成構件之遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料構成。且，於本發明中，亦可為加熱或冷卻用管本身以含有1質量%以上之與前述植物栽培室內面構成構件之前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料來構成。
此等構成的採用，可藉由將介質流動於加熱或
冷卻用管之內部所形成的流路中，以進一步提高摻合於土
壤中之含有遠紅外線放射物質之材料的加熱或冷卻效率。
在摻合遠紅外線放射物質於土壤中的情況下，
以使得從其表面至20mm深度的表面層中含有0.01質量%以上的遠紅外線放射物質為佳，更佳為0.1質量%以上，特佳為1質量%以上。
於本發明的植物栽培系統中，如上所述，雖然
可使用散熱片及/或加熱或冷卻用管作為加熱或冷卻源，但，特佳為在暖房時使用加熱用管，而在冷房時使用散熱片。
以下進一步具體說明有關於圖1與本發明之植物
栽培系統。圖1為本發明之植物栽培系統之一態樣的示意圖。在圖1中，1為植物栽培室、2為植物栽培區域、3為植物、4為照明燈、5為植物栽培室的側壁面、6為天花板面、7為具有散熱片的散熱器(冷熱放射裝置)、8為冷溫水產生裝置。照明燈4之表面、側壁面5、天花板面6及在散熱片表面形成藉由混合了遠紅外線放射物質之花崗岩粉碎後之粉碎物的白色塗料來構成厚度約10~1000μm的被覆層。當散熱片冷卻時，其冷卻面之遠紅外線放射物質吸收側壁面5、天花板面6及照明燈之遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線，又，當散熱片加熱時，側壁面5、天花板面6及照明燈之遠紅外線放射物質吸收其加熱面之遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線。
藉此，本發明之植物栽培系統相較於習知的空
調方式，由於空氣的流動非常的小，因此，賦予植物舒適
的環境，且可有效的防止病原菌的傳播。
依據本發明，可於植物工廠等栽培室空間中，提供一種不論對植物或作業者皆具有優異舒適性、且具有極高能量效率之溫度調節系統的植物栽培裝置之植物栽培系統。
1‧‧‧植物栽培室
2‧‧‧植物栽培區域
3‧‧‧植物
4‧‧‧照明燈
5‧‧‧側壁面
6‧‧‧天花板面
7‧‧‧散熱器
8‧‧‧冷溫水產生裝置
Claims (10)
- 一種植物栽培系統，其於具有植物栽培區域及在其上面側照射光之照明燈而成之植物栽培室中，前述植物栽培室之內面至少一部分由植物栽培室內面構成構件形成，該植物栽培室內面構成構件係以含有放射、吸收遠紅外線且遠紅外線放射率為0.6以上之遠紅外線放射物質的材料所構成者，前述照明燈之表面係具有被覆層而成，該被覆層含有與前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質；又，設置有具有冷卻及/或加熱面之冷卻及/或加熱源，前述冷卻及/或加熱面係以含有與前述植物栽培室內面構成構件之前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料所構成者，且以下述方式構成：當前述冷卻源之前述冷卻面冷卻時，該冷卻面之前述遠紅外線放射物質會吸收前述植物栽培室內面構成構件及照明燈之前述遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線，或者當前述加熱源之前述加熱面加熱時，前述植物栽培室內面構成構件及照明燈之前述遠紅外線放射物質會吸收該加熱面之前述遠紅外線放射物質所放射的遠紅外線。
- 如請求項1之植物栽培系統，其中植物栽培室之內面為側壁面及/或天花板面。
- 如請求項1或2之植物栽培系統，其中植物栽培室內面構成構件含有1質量%以上的遠紅外線放射物質。
- 如請求項1~3中任一項之植物栽培系統，其中遠紅外線放射物質之遠紅外線的放射率為0.8以上。
- 如請求項1~4中任一項之植物栽培系統，其中遠紅外線放射物質之遠紅外線的放射率為0.9以上。
- 如請求項1~5中任一項之植物栽培系統，其植物栽培為土壤方式或水耕方式。
- 如請求項6之植物栽培系統，其植物栽培為土壤方式的情況下，將含有與植物栽培室內面構成構件之前述遠紅外線放射物質同一遠紅外線放射物質的材料摻合於土壤中。
- 如請求項7之植物栽培系統，其在土壤內及/或土壤表面抑或其附近設置有加熱或冷卻用管。
- 如請求項6之植物栽培系統，其植物栽培為水耕方式的情況下，水耕水為遠紅外線放射物質之水溶液。
- 如請求項9之植物栽培系統，其中經溶解之遠紅外線放射物質的濃度為0.001wt%~3wt%。
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