TWI598036B - Plant and its production methods - Google Patents

Description

植物工廠及其生產方法

本發明係與植物種植有關；特別是指一種植物工廠及其生產方法。

隨著經濟的發展，國民生活所得逐年提升，在飲食方面，逐漸偏向精緻的飲食，因而患有高血壓、糖尿病等文明病的人口也隨之增加。許多研究表示，最好的藥物是均衡的飲食，多攝取蔬菜、水果等食物可以有效增進人體的健康。然而，目前市售的蔬菜、水果的農藥污染問題相當嚴重，為此，遂有業者推出植物工廠，於室內採用無土的方式種植植物，以避免病蟲害，而免去農藥污染的問題。

習知的植物工廠係以採分區種植的方式，將植物工廠內劃分出不同的種植區域，並先後於不同時期分別在該些種植區域種植植物，讓每一種植區域的植物先後成長，最後再於不同時期分區採收。然，習知的植物工廠所佔的土地面積大，且人員在不同時期需在不同的種植區進行採收及新種植的作業，將造成作業效率不張。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種植物工廠及其生產方法，可增進作業的效率，並提升產能。

緣以達成上述目的，本發明提供的植物工廠，用以種植複數個植物，該些植物分別處於不同的成長階段，依序為一第一成長階段、一第二成長階段與一第三成長階段；該植物工廠包含有至少一第一水槽、複數個一栽植盤、複數個第二水槽、複數個第二栽植盤與至少一第三水槽，其中：該第一水槽其係呈長形，用以容裝營養液；該些第一栽植盤係沿該第一水槽之長軸向依序置於該第一水槽，且可沿該第一水槽之長軸向移動；各該第一栽植盤用以種植該第一成長階段之植物；各該第二水槽係呈長形，用以容裝營養液；該些第二水槽為並列設置且與該第一水槽相並列；該些第二栽植盤係沿各該第二水槽之長軸向依序置於各該第二水槽，且可沿各該第二水槽之長軸向移動；各該第二栽植盤用以種植該第二成長階段之植物；該第三水槽係呈長形，用以容裝水或稀釋的營養液，且鄰近各該第二水槽的一端；該些第三栽植盤係沿該第三水槽之長軸向置於該第三水槽，且可沿該第三水槽之長軸向移動；各該第三栽植盤用以種植該第三成長階段之植物。

本發明所提供之植物工廠的生產方法，包含有下列步驟：Ａ. 提供複數個第一栽植盤；B. 於一該第一栽植盤上種植一第一成長階段之植物，且於種植完成後，將該第一栽植盤置於該第一水槽；C. 重複步驟B複數次，使該些第一栽植盤依序排列於該第一水槽；D. 於該些第一栽植盤上的植物之中一部分成長至一第二長成階段時，將成長至該第二長成階段的植物移株至複數個第二栽植盤，並將該些第二栽植盤置放至該些第二水槽；E. 於該些第二栽植盤上的植物之中至少一部分成長至一第三長成階段時，將載有第三成長階段之植物的第二栽植盤移至該第三水槽中，以形成置於該第三水槽的複數個第三栽植盤；F. 於各該第三栽植盤中的植物之根部泡在水或稀釋的營養液中並照光達到一預定時間後，將各該第三栽植盤移出第三水槽，以進行採收。

本發明之效果在於，藉由本發明之植物工廠的配置及生產方法，整體的作業流程有如流水線的作業，有效增進作業的效率，並且讓每單位土地的產能提升。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖１所示，為本發明一較佳實施例之植物工廠，該植物工廠用以種植複數個植物，且該些植物分別處於複數個不同的成長階段，依植物由幼苗至成株的成長期依序區分為一第一成長階段、一第二成長階段與一第三成長階段，舉例而言，以植物的成長期24天為例，第一至第二成長階段分別為12天，第三成長階段即為成株可採收之階段，前述中每一階段的天數依不同的植物各不相同，非用以限定本發明。

該植物工廠包含有至少一第一水槽10、複數個第一栽植盤12、至少一暫存水槽14、複數個第二栽植盤16、複數個第二水槽18、至少一第三水槽22與複數個第二栽植盤24，其中：

該第一水槽10係呈長形，用以容裝營養液N。該第一水槽10的兩端分別為一第一起始端102與一第一末端104。

請配合圖１及圖２、圖３，各該第一栽植盤12具有一第一預定數量的栽植孔122，本實施例中為25個栽植孔122，各該栽植孔122中用以置放種有第一成長階段之植物P的培養盆124，而植物P的根部由培養盆124的穿孔124a穿出，實務上，除了採用培養盆124之外，亦可採用海棉、岩棉等支撐介質。該些第一栽植盤12係沿該第一水槽10之長軸向依序置於該第一水槽10且跨於該第一水槽10的頂部，使植物P的根部浸於營養液N中，且各該第一栽植盤12可受推動而沿該第一水槽10之長軸向移動。該第一水槽10上方則設置有光源L，以提供植物P成長所需的光線。請配合圖４，置於各該第一栽植盤12上的植物，將於該第一水槽上10逐漸成長至該第二成長階段，而形成中苗。

實務上，亦可設計成第一栽植盤12寬度小於第一水槽10的槽寬，使各該第一栽植盤12置於第一水槽10中使其漂浮於營養液N上。

請配合圖１、圖５與圖６，該暫存水槽14係呈長形，用以容裝營養液N，且供暫時放置部分之第二栽植盤16。該暫存水槽14的兩端分別為一起始端142與一末端144，且該暫存水槽14的該起始端142鄰近該第一水槽10的第一末端104。本實施例中，該第一水槽10與該暫存水槽14的配置係實質上相垂直。

各該第二栽植盤16具有一第二預定數量的栽植孔162，該第二預定數量小於該第一預定數量，本實施例中第二預定數量為9個。各該栽植孔162中用以置放種有第二成長階段之植物P的培養盆164，而植物P的根部由培養盆164的穿孔164a穿出，實務上，除了採用培養盆164之外，亦可採用海棉、岩棉等支撐介質。其中第二成長階段之植物P係由第一栽植盤12上成長到第二成長階段初期的植物P移株而得。

該些第二栽植盤16係沿該暫存水槽14之長軸向依序跨置於該暫存水槽14的頂部，且各該第二栽植盤16可受推動而沿該暫存水槽14之長軸向移動。該暫存水槽14只是供暫時放置第二栽植盤16，因此其上方可不設置光源L。實務上，各該第二栽植盤16亦可置於暫存水槽14中使其漂浮於營養液N上。

請配合圖１與圖７，各該第二水槽18係呈長形，用以容裝營養液N。該些第二水槽18為並列設置，且亦與該第一水槽10相並列。各該第二水槽18的兩端分別為一第二起始端182與一第二末端184，且各該第二水槽18的第二起始端182相較於第二末端184鄰近該暫存水槽14。本實施例中，各該第二水槽18與該暫存水槽14的配置係實質上相垂直，且該第二水槽18的槽寬與該暫存水槽14的槽寬相同。

該些第二水槽18上的第二栽植盤16係由該暫存水槽14上的第二栽植盤16所移置，且該些第二栽植盤16分別置於該些第二水槽18，使植物P的根部浸於營養液N中，各該第二水槽18上的第二栽植盤16係沿各該第二水槽18之長軸向依序跨置於各該第二水槽18的頂部，且各該第二栽植盤16可受推動而沿各該第二水槽18之長軸向移動。該第二水槽18上方設置有光源L，以提供植物P成長所需的光線。實務上，各該第二栽植盤16亦可置於第二水槽18中使其漂浮於營養液N上。

請配合圖８，第二成長階段之植物P於該第二水槽18上逐漸成長至第三成長階段（成株可採收）。

請配合圖１及圖９該第三水槽22係呈長形，用以容裝水W，且鄰近各該第二水槽18的第二末端184。本實施例中，該第三水槽22包括一第一槽段222與一第二槽段224，該第一槽段222鄰近各該第二水槽18的第二末端184。該第三水槽22之兩側壁的頂部分別設置有至少一輸送帶226，本實施例為二個輸送帶226，各該輸送帶226係沿該第三水槽22的長軸向延伸。該第三水槽22的槽寬與該第二水槽18的槽寬相同。實務上，第三水槽22亦可容裝稀釋之營養液，且稀釋之營養液的濃度低於第一水槽10、暫存水槽14及第二水槽18中之營養液N的濃度。

各該第三栽植盤24與各該第二栽植盤16的結構相同，用以種植該第三成長階段之植物P，該些第三栽植盤24係由該些第二水槽18上的第二栽植盤16移至第三水槽22而形成。該些第三栽植盤24係沿該第三水槽22之長軸向跨置於該第三水槽22的輸送帶226上，且各該第三栽植盤24受輸送帶226帶動而沿該第三水槽22之長軸向移動。該第三水槽22上方設置有光源L，以提供植物P充足的光線，增進植物P進行充分的光合作用，減少硝酸鹽殘留。實務上，亦可不設置輸送帶226，而將各該第三栽植盤24置於第三水槽22的頂部或置於第三水槽22中使其漂浮於水W上，再以外力推動該些第三栽植盤24移動。

藉由上述之架構，即可進行本實施例的生產方法，包含有圖10所示之下列步驟：

步驟S01中，係先提供複數個空的該第一栽植盤12。

步驟S02中，於一該第一栽植盤12上將複數個植有第一成長階段之植物P的培養盆124置於第一栽植盤12的栽植孔122中。於種植完成後，將該第一栽植盤12置於該第一水槽10。本實施例中，係自該第一起始端102將該第一栽植盤12置於該第一水槽10。

步驟S03中，重覆步驟S02複數次，使該些第一栽植盤12依序排列於該第一水槽10。本實施例中，於每次放置第一栽植盤12時，係將前次置於該第一水槽10的第一栽植盤12往該第一末端104的方向移動，以使先置放的第一栽植盤12鄰近該第一末端104，後置放的第一栽植盤12鄰近該第一起始端102。

前述步驟S02與S03係周期性地進行，例如每天，或每兩天進行。以每天執行為例，該第一水槽10上便會有當天及昨天以前所種的植物。重複執行步驟S02與S03數天後，第1天所置放的第一栽植盤12之植物即成長達到第二成長階段的初期（圖４參照）。此後，植物P成長所需的空間逐漸增大，則繼續進行步驟S04~S05以將成長至該第二長成階段的植物P移株至複數個第二栽植盤16，並將該些第二栽植盤16置放至該些第二水槽18進行第二成長階段的成長，其中，各該第二栽植盤16上植物P的株數小於各該第一栽植盤12上植物P的株數。

步驟S04中，請配合圖１、圖５與圖６，將第一水槽10上成長至該第二長成階段初期的植物P移株至第二栽植盤16，並將完成移株的第二栽植盤16置於該暫存水槽14，待該暫存水槽14上累積多個完成移株的第二栽植盤16後，再往下進行步驟S05。本實施例中，係將至少一個空的第二栽植盤16置於該暫存水槽14的起始端142，再由該第一水槽10的該第一末端104往該第一起始端102的順序，由該第一末端104開始將該第一水槽10的第一栽植盤12上的植物P（即達到第二成長階段之植物P）移株至培養盆164，再將培養盆164置於第二栽植盤16的栽植孔162，待置於該起始端142的第二栽植盤16的栽植孔162皆置入植物P後即得到完成移株的第二栽植盤16。在該起始端142的第二栽植盤16完成移株後將其往該末端144的方向推移，再將另外至少一個空的第二栽植盤16置於該暫存水槽14的起始端142繼續完成移株，並往該末端144的方向推移。如此重覆至少一次後，即在該暫存水槽14上累積形成多個完成移株的第二栽植盤16。

而移株後的第一栽植盤12則自該第一水槽10上移除，若移株後的第一栽植盤12的數量為一預定數量，則在等同於該預定數量的第一栽植盤12上新種植該第一成長階段之植物P，並將新種植有該第一成長階段之植物P的第一栽植盤12自該第一起始端102置於該第一水槽10。藉此，補足該第一水槽10上空缺的位置。

步驟S05中，將該暫存水槽14上完成移株的第二栽植盤16移至該些第二水槽18，且係自各該第二起始端182將各該第二栽植盤16置於各該第二水槽18。讓該些第二栽植盤16上之植物P於該些第二水槽18進行第二長成階段的成長（圖７參照），直至成長至該第三長成階段（圖８參照）。

前述步驟S01~S05重覆經過數個周期後，各該第二水槽18上的即會有不同批置放的第二栽植盤16，且先放置的第二栽植盤16會被逐漸移往該第二末端184。

步驟S06中，於該些第二栽植盤16上的植物P之中至少一部分成長至第三長成階段時（圖８參照），將載有第三成長階段之植物P的第二栽植盤16移至該第三水槽22中，以形成置於該第三水槽22的複數個該第三栽植盤24（圖９參照）。本實施例中，係自各該第二水槽18的第二末端184將載有第三成長階段之植物P的第二栽植盤16移至該第三水槽22的第一槽段222，以形成該些第三栽植盤24。

步驟S07中，於各該第三栽植盤24中的植物P之根部泡在水W中並照光達到一預定時間後，將各該第三栽植盤24移出第三水槽22，即可進行採收。此步驟的目的是為了讓植物P的根部吸收水W，同時藉由光合作用使植物P將硝酸鹽轉換成胺基酸與蛋白質，以降低硝酸鹽含量。本實施例中，係透過輸送帶226將第一槽段222上的第三栽植盤24逐漸移往該第二槽段224，且控制該二輸送帶226的一輸送速度，使該第一槽段222上的第三栽植盤24移往該第二槽段224的時間等於該預定時間。如此一來，第三栽植盤24相對第三水槽22中的水W移動，讓第三水槽22中的水W形成有如流動的水流一般清洗植物P的根部，增進降低硝酸鹽的效果。第三水槽22中容裝稀釋的營養液同樣可以達到降低硝酸鹽的效果。

上述中的第一水槽10、第二水槽18上方的光源L亦可省略而採用陽光作為光源。又，暫存水槽14亦可省略，而直接將第一水槽10上第二長成階段的植物P移株至第二栽植盤16後，直接將該些第二栽植盤16置放至該些第二水槽18。此外，前述係以一個第一水槽10為例說明，實務上，亦可如圖11所示為多個第一水槽10的配置，該些第一水槽10係設置於一層架26上，而光源L亦設置於第一水槽10上方。而暫存水槽14、第三水槽22的數量亦可為複數個，且暫存水槽14、第二水槽18、第三水槽22亦可如圖11以層架26分隔之擺設方式，於此容不贅述。

據上所述，藉由本發明之植物工廠的配置及生產方法，整體的作業流程為在第一水槽10的第一起始端102旁補充種有第一成長階段之植物P的第一栽植盤12、於該第一水槽10的第一末端104將第一栽植盤12分株至暫存水槽14上的第二栽植盤16、將暫存水槽14上完成分株的第二栽植盤16移至第二水槽18，及將第二水槽18上載有可採收階段的第二栽植盤16移至第三水槽22以進行去硝酸鹽步驟。整個生產方法之步驟有如流水線的作業，有效增進作業的效率，並且讓每單位土地的產能提升。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］
10‧‧‧第一水槽
102‧‧‧第一起始端
104‧‧‧第一末端
12‧‧‧第一栽植盤
122‧‧‧栽植孔
124‧‧‧培養盆
124a‧‧‧穿孔
14‧‧‧暫存水槽
142‧‧‧起始端
144‧‧‧末端
16‧‧‧第二栽植盤
162‧‧‧栽植孔
164‧‧‧培養盆
164a‧‧‧穿孔
18‧‧‧第二水槽
182‧‧‧第二起始端
184‧‧‧第二末端
22‧‧‧第三水槽
222‧‧‧第一槽段
224‧‧‧第二槽段
226‧‧‧輸送帶
24‧‧‧第三栽植盤
26‧‧‧層架
L‧‧‧光源
N‧‧‧營養液
P‧‧‧植物
W‧‧‧水
S01~S07‧‧‧步驟

圖１為本發明一較佳實施例之植物工廠示意圖。 圖２為上述較佳實施例之第一栽植盤示意圖。 圖３為上述較佳實施例第一栽植盤與第一水槽示意圖。 圖４為上述較佳實施例第一栽植盤的植物成長至第二成長階段初期示意圖。 圖５為上述較佳實施例之第二栽植盤示意圖。 圖６為上述較佳實施例第二栽植盤置於暫存水槽示意圖。 圖７為上述較佳實施例第二栽植盤置於第二水槽示意圖。 圖８為上述較佳實施例植物於第二水槽成長至第三成長階段示意圖。 圖９為上述較佳實施例第三栽植盤與第三水槽示意圖。 圖10為上述較佳實施例之植物工廠的生產方法流程圖。 圖11為複數個第一栽植盤及複數個第一水槽的配置示意圖。

10‧‧‧第一水槽

102‧‧‧第一起始端

104‧‧‧第一末端

12‧‧‧第一栽植盤

14‧‧‧暫存水槽

142‧‧‧起始端

144‧‧‧末端

16‧‧‧第二栽植盤

18‧‧‧第二水槽

182‧‧‧第二起始端

184‧‧‧第二末端

22‧‧‧第三水槽

222‧‧‧第一槽段

224‧‧‧第二槽段

24‧‧‧第三栽植盤

Claims (12)

1. 一種植物工廠，用以種植複數個植物，該些植物分別處於不同的成長階段，依序為一第一成長階段、一第二成長階段與一第三成長階段；該植物工廠包含有： 至少一第一水槽，其係呈長形，用以容裝營養液； 複數個第一栽植盤，係沿該第一水槽之長軸向依序置於該第一水槽，且可沿該第一水槽之長軸向移動；各該第一栽植盤用以種植該第一成長階段之植物； 複數個第二水槽，各該第二水槽係呈長形，用以容裝營養液；該些第二水槽為並列設置且與該第一水槽相並列； 複數個第二栽植盤，係沿各該第二水槽之長軸向依序置於各該第二水槽，且可沿各該第二水槽之長軸向移動；各該第二栽植盤用以種植該第二成長階段之植物； 至少一第三水槽，係呈長形，用以容裝水或稀釋的營養液，且鄰近各該第二水槽的一端；以及 複數個第三栽植盤，係沿該第三水槽之長軸向置於該第三水槽，且可沿該第三水槽之長軸向移動；各該第三栽植盤用以種植該第三成長階段之植物。
2. 如請求項1所述之植物工廠包含有一暫存水槽，係呈長形，且鄰近各該第二水槽的另一端，且該暫存水槽的一端鄰近該第一水槽的一端；該暫存水槽供置放部分之第二栽植盤。
3. 如請求項1所述之植物工廠，其中各該第一栽植盤具有一第一預定數量的栽植孔，各該第二栽植盤具有一第二預定數量的栽植孔，該第二預定數量小於該第一預定數量。
4. 如請求項2所述之植物工廠，其中該第二水槽的槽寬與該暫存水槽的槽寬相同。
5. 如請求項3所述之植物工廠，其中各該第三栽植盤具有複數個栽植孔，各該第三栽植盤之栽植孔與各該第二栽植盤之栽植孔數量相同。
6. 一種植物工廠的生產方法，其中該植物工廠包含有至少一第一水槽，其係呈長形，用以容裝營養液；複數個第二水槽，各該第二水槽係呈長形，用以容裝營養液；該些第二水槽為並列設置且與該第一水槽相並列；以及至少一第三水槽，係呈長形，用以容裝水或稀釋的營養液，且鄰近各該第二水槽的一端；該生產方法包含有下列步驟： Ａ. 提供複數個第一栽植盤； B. 於一該第一栽植盤上種植一第一成長階段之植物，且於種植完成後，將該第一栽植盤置於該第一水槽； C. 重複步驟B複數次，使該些第一栽植盤依序排列於該第一水槽； D. 於該些第一栽植盤上的植物之中一部分成長至一第二長成階段時，將成長至該第二長成階段的植物移株至複數個第二栽植盤，並將該些第二栽植盤置放至該些第二水槽； E. 於該些第二栽植盤上的植物之中至少一部分成長至一第三長成階段時，將載有第三成長階段之植物的第二栽植盤移至該第三水槽中，以形成置於該第三水槽的複數個第三栽植盤；以及 F. 於各該第三栽植盤中的植物之根部泡在水或稀釋的營養液中並照光達到一預定時間後，將各該第三栽植盤移出第三水槽，以進行採收。
7. 如請求項6所述之植物工廠的生產方法，其中該植物工廠包含有一暫存水槽，係呈長形，且鄰近各該第二水槽的另一端；步驟D中，係將完成移株的第二栽植盤置於該暫存水槽，待該暫存水槽上累積多個完成移株的第二栽植盤後，再將該暫存水槽上完成移株的第二栽植盤移至該些第二水槽的該另一端。
8. 如請求項7所述之植物工廠的生產方法，其中該第一水槽的兩端分別為一第一起始端與一第一末端，該第一末端相較於該第一起始端鄰近該暫存水槽；步驟B中係自該第一起始端將該第一栽植盤置於該第一水槽；步驟C中每次放置第一栽植盤時，係將前次置於該第一水槽的第一栽植盤往該第一末端的方向移動，以使先置放的第一栽植盤鄰近該第一末端，後置放的第一栽植盤鄰近該第一起始端。
9. 如請求項8所述之植物工廠的生產方法，其中步驟D中係將一預定數量的第一栽植盤上的植物移株到該些第二栽植盤，且將移株後的第一栽植盤自該第一水槽上移除；步驟D中包含在等同於該預定數量的第一栽植盤上種植該第一成長階段之植物，並將種植有該第一成長階段之植物的第一栽植盤自該第一起始端置於該第一水槽。
10. 如請求項9所述之植物工廠的生產方法，其中該暫存水槽的兩端分別為一起始端與一末端，該起始端鄰近該第一末端；步驟D中係將至少一個空的第二栽植盤置於該暫存水槽的起始端，再由該第一末端往該第一起始端的順序將該第一水槽的第一栽植盤上的植物移株至該起始端的第二栽植盤上，並在該起始端的第二栽植盤完成移株後將其往該末端的方向移動，再將另外至少一個空的第二栽植盤置於該暫存水槽的起始端繼續完成移株，以在該暫存水槽上累積形成多個完成移株的第二栽植盤。
11. 如請求項7所述之植物工廠的生產方法，其中各該第二水槽的兩端分別為一第二起始端與一第二末端，該第二起始端相較於該第二末端鄰近該暫存水槽；該第三水槽包括一第一槽段與一第二槽段，該第一槽段鄰近各該第二水槽的第二末端；步驟D中係自各該第二起始端將各該第二栽植盤置於各該第二水槽；步驟E中係自各該第二水槽的第二末端將載有第三成長階段之植物的第二栽植盤移至該第三水槽的第一槽段，以形成該些第三栽植盤；步驟F中係將第一槽段上的第三栽植盤逐漸移往該第二槽段。
12. 如請求項11所述之植物工廠的生產方法，其中步驟F中係透過一輸送帶將該第一槽段上的第三栽植盤逐漸移往該第二槽段，且控制該輸送帶的一輸送速度，使該第一槽段上的第三栽植盤移往該第二槽段的時間為該預定時間。