[发明专利]植物工厂

说明书

本发明涉及一种植物工厂，其中，网状地板通过分层支承框架形成在栽培室中，并且地板被分隔成具有两层或更多层的多层式结构的栽培层，从而使投入资源最小化并使空间和能量利用效率最大化。另外，在该植物工厂中，栽培室空气循环供给部分形成栽培室被分隔成的所有栽培层内的水平空气流；层间空气循环部分形成通过网状地板形成栽培室被分隔成的栽培层之间的层间循环空气流；栽培台空气供给部分形成在栽培台内分隔成的种植层中的竖直下行气流。因此，该植物工厂的优点在于，无论在栽培室中的地点如何都均匀地提高了横跨栽培室的空气流速度，从而可以减小温度和二氧化碳(CO₂)浓度的偏差，由此增强了净光合速率和植物生长率从而提高了生产率。

技术领域

本发明涉及一种植物工厂，更具体地涉及一种能够利用植物工厂的结构和安装在该结构中的栽培系统进行超高密度栽培并以最佳生产率获得高品质农作物的植物工厂。

背景技术

众所周知，使用人造光的植物工厂于1957年在欧洲成立，并经过使用自然阳光且通过补充照明进行植物栽培的植物工厂，然后于20世纪60年代在美国发展成为仅使用人造光的完全受控的植物工厂。此后，在1989年，日本开发了一种人造光源，并将沙拉蔬菜投放市场，从而经历了植物工厂的复兴并获得了与植物工厂相关的技术。

然而，由于盈利能力差，大多数植物工厂因未产生期望的利润而破产。同时，在2011年3月日本发生福岛核事故之后，人类一直在寻找安全食品，并且现在正经历植物工厂的第二次复兴。

同时，由于全球变暖和异常天气现象，人类正面临着粮食短缺。另外，由于细粉尘、重金属污染以及病毒等疾病的传播而造成的全球环境破坏，获得安全食品正成为人类的新课题。在这样的背景下，植物工厂是必要的，并且正在经历商业化过程。然而，截至2015年，日本191家使用人造光的植物工厂中，有55％的公司经营亏损，只有23.5％的公司保持了盈亏平衡点(BEP)。在这种情况下，工厂在盈利能力方面仍存在很大困难。

这种盈利能力不足的最大原因是业务方面，但首先是因为诸如植物工厂的结构、照明设备、栽培系统、环境控制系统、自动化和节能等技术的完成水平低。另外，该不足可能是由于栽培品种的选择不够、幼苗管理、光照控制管理、水培栽培、生长环境控制和农作物生产技术以及低作物生产率而造成的。

韩国的植物工厂处境相同。特别地，考虑到就每单位资源面积的投入成本而言利用效率低下，有必要建造工厂，以在其设计时就对工程方面进行考虑。

从农产品生产率的角度来看，尽管系统技术和农作物生产技术应在产生高品质产品的前提下关于彼此进行开发、安装和操作，但这些技术是分开开发的。由此，即使植物工厂已经获得了出色的基础技术，但到目前为止仍未取得理想的结果。

作为这些情况的示例，制造和安装植物工厂系统的供给商在不忽视投入资源的利用效率的情况下开发工厂，并且引入和使用工厂的消费者仅在不知道植物工厂的机制的情况下经营植物工厂。结果，无法解决所发生的问题，从而导致技术进步或业务连续性降低。

现有专利中已经描述了移动式植物栽培系统，这些专利主要公开了容易确保工作空间和工作路径的发明(韩国专利公报No.10-1246782)和显著提高单位面积的产量的发明(韩国特开专利公报No.10-2011-0096618)。然而，这两个发明都是从系统或设施的角度出发而开发的，而不是考虑在植物栽培技术和要种植的农作物的栽培环境、光和电能效率等方面与投入资源相比的利用效率的结果。

植物工厂的成败不应仅讨论建造时初始投入成本过高的问题，而且还应确保可以通过高生产率降低成本并产生对消费者有利的品质的技术。