專利名稱：植物通氣的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及植物生長與通氣，更具體地講但不限于涉及用于在具有液體和空氣(和/或其它氣體)這兩者的環(huán)境中促進(jìn)植物生長的方法和設(shè)備，所述環(huán)境例如是溶液培養(yǎng)系統(tǒng)、濕地建設(shè)或重建、廢水處理系統(tǒng)、水基農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、和/或藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多種植物生長與通氣系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)和/或在現(xiàn)有技術(shù)中被使用。一些傳統(tǒng)的植物根系通氣方法涉及將空氣配送到液體中、或者將液體與空氣流配送到液體中。在一個(gè)實(shí)施例中，含水的藻類在懸掛透明包內(nèi)設(shè)置并暴露于光。一些通氣方法涉及利用潮流以將大體水下的植物根系周期性地暴露于空氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及不同的實(shí)施例，包括植物通氣系統(tǒng)、植物通氣方法、植物通氣隔室、環(huán)境整治方法、藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)、以及藻類通氣設(shè)備。本發(fā)明的用于一個(gè)或多個(gè)植物的植物通氣系統(tǒng)的一些實(shí)施例包括植物通氣隔室，其中所述植物通氣隔室包括空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料； 以及根系保持單元，所述根系保持單元可連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口 ；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括植物生長隔室，所述植物生長隔室被構(gòu)造成以與所述植物通氣隔室操作性相關(guān)的方式被設(shè)置，所述植物生長隔室限定一開口區(qū)域，在所述開口區(qū)域內(nèi)適于生長一個(gè)或多個(gè)植物，所述植物生長隔室包含篩網(wǎng)材料。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)附加的植物通氣隔室，每個(gè)所述附加的植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包括不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包含第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口 ；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)附加的植物生長隔室，每個(gè)所述附加的植物生長隔室被構(gòu)造成以與一個(gè)或多個(gè)植物通氣隔室操作性相關(guān)的方式設(shè)置，每個(gè)所述植物生長隔室限定一開口區(qū)域，在所述開口區(qū)域中適于生長一個(gè)或多個(gè)植物，并且每個(gè)所述植物生長隔室包括篩網(wǎng)材料。在一些實(shí)施例中，每個(gè)植物通氣隔室的空氣存儲單元與根系保持單元彼此一體相連。在一些實(shí)施例中，第一組中的開口包括一個(gè)開口。在一些實(shí)施例中，第二組中的開口包括一個(gè)開口。在一些實(shí)施例中，第一組中的開口包括多個(gè)開口。在一些實(shí)施例中，第二組中的開口包括多個(gè)開口。
在一些實(shí)施例中，每個(gè)植物通氣隔室具有從上方看過去的大體矩形的形狀。在一些實(shí)施例中，每個(gè)根系通氣隔室的根系保持單元包括第一側(cè)和第二側(cè)，在所述第一側(cè)中設(shè)置所述第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口，在所述第二側(cè)中設(shè)置所述第二組中的一個(gè)或多個(gè)開口，并且所述第二側(cè)以相對于所述第一側(cè)非零的角度被指向。在其它實(shí)施例中，第一側(cè)和第二側(cè)彼此相互平行。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)植物通氣隔室具有從上方看過去的大體六邊形的形狀。在一些實(shí)施例中，每個(gè)根系通氣隔室的根系保持單元包括第一側(cè)和第二側(cè)，在所述第一側(cè)中設(shè)置第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口，在所述第二側(cè)中設(shè)置第二組中的一個(gè)或多個(gè)開口，所述第二側(cè)以相對于所述第一側(cè)非零的角度被指向。在一些實(shí)施例中，所述植物通氣隔室包括六個(gè)區(qū)段，它們彼此相連并限定了一由第一組的一個(gè)或多個(gè)開口包圍的中央開口空間。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括抗霉劑，所述抗霉劑在每個(gè)植物通氣隔室的外表面的至少一部分上設(shè)置。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括在每個(gè)植物通氣隔室的內(nèi)表面的至少一部分上設(shè)置的抗霉劑。在一些實(shí)施例中，每個(gè)植物通氣隔室包括具有白色或灰白色的外表面。在一些實(shí)施例中，每個(gè)植物通氣隔室包括具有黑色或深色(暗色)的內(nèi)表面。用于植物通氣的本發(fā)明的方法的一些實(shí)施例包括設(shè)置植物通氣隔室，所述植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包含第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口，所述空氣存儲單元和所述根系保持單元形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。一些實(shí)施例還包括在連續(xù)地或至少間斷地暴露于液體的環(huán)境中設(shè)置所述隔室，以使得植物根系通過所述第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口延伸并進(jìn)入到所述存儲器中；并且液體可流入所述存儲器內(nèi)達(dá)到所述第一組和第二組開口之上的液位，從而氣體在所述液體的液位上方被捕獲在所述存儲器內(nèi)。用于一個(gè)或多個(gè)植物通氣的本發(fā)明的系統(tǒng)的一些實(shí)施例包括根系保持托盤，所述根系保持托盤包含底層和頂層，所述底層和頂層共操作地限定多個(gè)根系存儲器，每個(gè)根系存儲器包含頂部和底部，根系保持托盤的頂層包含多個(gè)開口，每個(gè)開口與根系存儲器連通并設(shè)置在所述根系存儲器的頂部之下一距離處；空氣存儲托盤，其限定一空氣存儲器，所述空氣存儲器包含封閉的頂端和開口的底端；以及托盤支架，所述托盤支架被構(gòu)造成連接至一個(gè)或多個(gè)根系保持托盤以及一個(gè)或多個(gè)空氣存儲托盤，從而所述一個(gè)或多個(gè)根系保持托盤與所述一個(gè)或多個(gè)空氣存儲托盤以堆疊、交替的方位設(shè)置；并且所述系統(tǒng)被構(gòu)造成如果根系保持托盤在托盤支架內(nèi)被設(shè)置，則空氣存儲托盤在根系保持托盤之上設(shè)置在托盤支架內(nèi)，并且托盤支架浸沒在液體中，根系保持托盤的每個(gè)根系存儲器的至少一部分將充滿液體，并且空氣存儲器的封閉的頂端將捕獲空氣。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括多個(gè)附加的托盤支架、根系保持托盤和空氣存儲托盤；其中所述托盤支架和所述附加的托盤支架彼此相連。在一些實(shí)施例中，所述托盤支架和所述附加的托盤支架彼此相連以限定了一環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的中間具有一開口空間。本發(fā)明的植物通氣隔室的一些實(shí)施例包括本體，所述本體包含頂側(cè)、底側(cè)、外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁，所述外側(cè)壁具有一高度并至少部分地限定所述植物通氣隔室的外周，所述內(nèi)側(cè)壁具有一高度并限定內(nèi)通道，所述內(nèi)通道從頂側(cè)至底側(cè)延伸穿過所述植物通氣隔室，所述外側(cè)壁和所述內(nèi)側(cè)壁共操作地限定所述外周與所述內(nèi)通道之間的空氣存儲器，所述內(nèi)側(cè)壁包含一個(gè)或多個(gè)根系開口，所述根系開口在所述空氣存儲器與所述內(nèi)通道之間延伸穿過內(nèi)側(cè)壁，并且所述本體包含一個(gè)或多個(gè)連接部，所述連接部被構(gòu)造成將所述植物通氣隔室連接至相鄰的植物通氣隔室；其中，所述植物通氣隔室被構(gòu)造成如果所述植物通氣隔室以所述底側(cè)朝向下的方式在一平坦表面上設(shè)置并且水被引入到所述平坦表面上以使得水達(dá)到所述根系開口之上的液位，則氣體將在所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲。 環(huán)境整治的本發(fā)明的方法的一些實(shí)施例包括沿高潮點(diǎn)與低潮點(diǎn)之間的海岸設(shè)置多個(gè)植物通氣隔室，每個(gè)植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口 ；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括在所述多個(gè)植物通氣隔室附近設(shè)置多個(gè)植物，以使得來自每個(gè)植物的至少一個(gè)根系延伸穿過至少一個(gè)植物通氣隔室的第一組和第二組開口中的至少一個(gè)開口。用于藻類養(yǎng)殖的本發(fā)明的系統(tǒng)的一些實(shí)施例包括明亮循環(huán)容器，其包含外側(cè)壁， 所述外側(cè)壁限定容腔；并包含多個(gè)空氣存儲器，所述明亮循環(huán)容器被構(gòu)造成(a)如果所述明亮循環(huán)容器充滿液體，則所述多個(gè)空氣存儲器中的至少一部分將捕獲氣體；并且(b)如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則所述入射光的至少一部分被允許通過所述側(cè)壁進(jìn)入所述容腔；暗循環(huán)容器，其包含外側(cè)壁，所述外側(cè)壁限定容腔，所述暗循環(huán)容器包含多個(gè)所述容腔內(nèi)的空氣存儲器，所述暗循環(huán)容器被構(gòu)造成(a)如果所述暗循環(huán)容器充滿液體，則所述多個(gè)空氣存儲器中的至少一部分將捕獲氣體；并且(b)如果光入射到所述暗循環(huán)容器上，則所述入射光的至少一部分并不被允許通過所述側(cè)壁進(jìn)入所述容腔；以及控制單元，所述控制單元連接至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器，所述控制單元被構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)中，則所述控制單元可以將所述液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)。在一些實(shí)施例中，所述明亮循環(huán)容器包括將所述容腔劃分成外容腔和內(nèi)容腔的內(nèi)側(cè)壁，所述多個(gè)空氣存儲器在所述內(nèi)容腔中設(shè)置。在一些實(shí)施例中，所述明亮循環(huán)容器的外側(cè)壁被構(gòu)造成如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則至少一部分入射的紫外(UV)光不被允許通過所述外側(cè)壁進(jìn)入所述外容腔中并且至少一部分入射的非UV光被允許通過所述外側(cè)壁進(jìn)入所述外容腔。在一些實(shí)施例中，所述明亮循環(huán)容器被構(gòu)造成如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則所述外容腔充滿淡水，并且所述內(nèi)容腔充滿咸水，則至少一部分入射光在其已經(jīng)穿過所述外側(cè)壁之后在所述外側(cè)壁內(nèi)被內(nèi)反射，從而入射光的內(nèi)反射的部分不被允許從所述外側(cè)壁輸出。在一些實(shí)施例中，所述暗循環(huán)容器包括將所述容腔劃分成外容腔和內(nèi)容腔的內(nèi)側(cè)壁，所述多個(gè)空氣存儲器在所述內(nèi)容腔內(nèi)設(shè)置，并且所述控制單元被進(jìn)一步構(gòu)造成(a)如果第一液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的內(nèi)容腔中，則所述控制單元可以將所述第一液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的內(nèi)容腔；并且(b)如果第二液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的外容腔中，則所述控制單元可以將所述第二液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的外容腔。
在一些實(shí)施例中，明亮循環(huán)容器包括靠近所述外側(cè)壁的反射器。在一些實(shí)施例中，控制單元進(jìn)一步被構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔內(nèi)以使得氣體在至少一部分相應(yīng)的所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲，則所述控制單元可以(a)將所述液體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔中泵出；(b)將氣體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出，并泵入到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔內(nèi)；并且(c)將所述液體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述控制單元被進(jìn)一步構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔內(nèi)以使得氣體在至少一部分相應(yīng)的所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲，并且所述液體包含藻類，則所述控制單元可以(a)將所述液體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出；(b)將氣體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出；(c)將來自所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的氣體的一部分與來自外部環(huán)境的氣體交換；(d)將氣體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔中；(e)從所述液體收獲一部分所述藻類；并且(f)將所述液體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔中。用于藻類養(yǎng)殖的本發(fā)明的設(shè)備的一些實(shí)施例包括托盤，所述托盤包含上側(cè)和下側(cè)，所述托盤限定多個(gè)存儲器，每個(gè)存儲器包含封閉的頂部和開口底部，并被構(gòu)造成如果所述托盤以下側(cè)朝向下的方式設(shè)置在一容器內(nèi)并且液體被引入到所述容器內(nèi)直至所述存儲器的開口底端，則所述存儲器的封閉的頂端可捕獲空氣。任何本發(fā)明的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的任何實(shí)施例可以包括或基本上包括——而非包含/含有/涵蓋/具有——任何所述的步驟、元件和/或特征。因而，在任何權(quán)利要求中， 術(shù)語“包括”或“基本上包括”可以由如上所述的任何開放式連詞代替，從而將利用開放式連詞所導(dǎo)致的給定的權(quán)利要求的范圍改變。本發(fā)明可參照以下標(biāo)號的方案被進(jìn)一步理解。以如上所述的實(shí)施例有關(guān)的細(xì)節(jié)和其它內(nèi)容在以下給出。


以下附圖以示例方式并非限制性地示出。出于簡化與清楚的原因，給定的結(jié)構(gòu)的每個(gè)特征并不總是在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的每個(gè)附圖中被標(biāo)出。相同的附圖標(biāo)記并不必須代表同一結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，同一附圖標(biāo)記被用于表示類似的特征或具有類似功能的特征，就好像沒有相同的附圖標(biāo)記。如圖19至22和29A至30所示的各隔室按照比例繪制。圖1示出了具有開口的包圍件的剖視圖，其中液體位于開口的頂部下方的液位；圖2示出了圖1的包圍件的剖視圖，其中液體恰好位于開口的頂部之上的液位；圖3示出了圖1的包圍件的剖視圖，其中液體位于開口的頂部上方的液位；圖4示出了矩形植物通氣隔室的實(shí)施例的端視圖；圖4A和4B示出了圖1的通氣隔室的側(cè)視圖；圖5示出了針對圖1的多個(gè)隔室的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖6示出了針對圖1所示的多個(gè)隔室以及植物的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖7示出了用于圖4的隔室的矩形植物生長隔 室；
圖8示出了針對多個(gè)圖4的矩形通氣隔室以及多個(gè)圖7的矩形植物生長隔室的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的俯視圖；圖9示出了六邊形植物生長隔室；圖IOA示出了可用于圖8的六邊形 物生長隔室的六邊形植物通氣隔室的實(shí)施例的透視圖；圖IOB示出了圖9A的隔室的剖視圖；圖11示出了針對多個(gè)圖IOA和IOB的六邊形通氣隔室以及多個(gè)圖9的六邊形植物生長隔室的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的俯視圖；圖12示出了具有多個(gè)根系保持托盤以及空氣存儲托盤的矩形植物通氣托盤系統(tǒng)的實(shí)施例的透視圖；圖13A示出了用于圖5的系統(tǒng)的矩形根系保持托盤；圖13B示出了沿圖13A的線13B-13B的圖13A的根系保持托盤的剖視圖；圖14A示出了用于圖5的系統(tǒng)的矩形空氣存儲托盤；圖14B示出了沿圖14A的線14B-14B的圖14A的空氣存儲托盤的剖視圖；圖15示出了包括六個(gè)框架區(qū)段的六邊形植物通氣系統(tǒng)的實(shí)施例；圖16示出了圖8的框架區(qū)段的透視圖；圖17示出了用于圖15的框架區(qū)段的六邊形根系保持托盤的透視圖；圖18示出了用于圖15的框架區(qū)段的六邊形空氣存儲托盤的透視圖；圖19示出了六邊形植物通氣隔室的另一實(shí)施例；圖20示出了沿圖19的線20-20的圖19的隔室的剖視圖；圖21示出了針對多個(gè)圖20的六邊形植物通氣隔室的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖22示出了沿圖21的線21-21的圖21的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；圖23A和23B示出了環(huán)境整治方法的兩個(gè)實(shí)施例；圖24示出了用于藻類養(yǎng)殖系統(tǒng)的實(shí)施例；圖25示出了用于圖24的系統(tǒng)的控制單元的概念框圖；圖26示出了用于圖24的系統(tǒng)的明亮循環(huán)容器的剖視圖；圖27示出了用于圖26的明亮循環(huán)容器的存儲托盤的側(cè)向剖視圖；圖28A和28B示出了用于圖24的系統(tǒng)的暗循環(huán)容器的兩個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖29A至29C示出了圖19和20的六邊形植物通氣隔室的另一實(shí)施例的不同的視圖；并且圖30示出了圖29A至29C的實(shí)施例的工程視圖。
具體實(shí)施例方式術(shù)語“相連”被限定為連接，盡管不必是直接地，并且不必是機(jī)械地；“相連”的兩個(gè)物體可以是彼此一體的。術(shù)語“一”和“一個(gè)”被限定為一個(gè)或多個(gè)，除非這樣的公開內(nèi)容明確地需要其它含義。術(shù)語“大致”、“大約”和“大概”被限定為基本地但整體不必是所規(guī)定的，就像本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣。術(shù)語“包括”(以及任何形式的包括，例如“由...組成”和“含有”)、“具有”(以及任何形式的具有，例如“有”和“帶有”)、“包含”(以及任何形式的包含，例如“涵蓋有”和“包含有”)以及“容納”(以及任何形式的容納，例如“容納有”和“容置”)是開放式連接動(dòng)詞。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“容納”一個(gè)或多個(gè)的元件的系統(tǒng)或設(shè)備擁有這些一個(gè)或多個(gè)元件，但是并不限于僅僅擁有這些元件。同樣，“包括”、“具有”、“包含”或“容納” 一個(gè)或多個(gè)步驟的方法擁有這些一個(gè)或多個(gè)步驟，但是并不限于僅僅擁有這些一個(gè)或多個(gè)步驟。例如，在包括明亮循環(huán)容器與暗循環(huán)容器的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括所指出的元件但并不限于僅僅具有這些元件。例如，這種系統(tǒng)還可包括控制單元。 此外，以特定的方式被構(gòu)造的裝置或結(jié)構(gòu)至少是以這種方式被構(gòu)造，但是其還可以以具體所述不同的其它方式被構(gòu)造。現(xiàn)在參看附圖，并且更具體地參看附圖1至3所示，其中示出了由附圖標(biāo)記10表示的包圍件。更具體地講，示出了包圍件10的剖視圖。包圍件10例如可以是半圓形的圓柱體，其具有開口底部14以及封閉的端部18。如圖所示，包圍件10被示出具有開口 22，所述開口具有頂部26和底部30。包圍件10相對于液體34被示出，所述液體例如為水、海水、 或者任何其它合適的液體。在圖1中，液體34被示出處于開口 22的底部下方的液位。在圖2中，液體34被示出處于恰好在開口 22的頂部之上的液位。在圖3中，液體34被示出處于離開口 22的頂部之上的一距離38處的液位。本發(fā)明的各種不同的實(shí)施例涉及發(fā)明人在實(shí)際中所發(fā)現(xiàn)的理論。數(shù)學(xué)證明在以下示出。借助于附圖，在液體34的液位從圖1的液位上升至圖2的液位時(shí)，一定容積的氣體 (例如空氣)42可以被捕獲在包圍件內(nèi)(例如，在包圍件的頂部)。在液體34的液位從圖2 的液位上升至圖3的液位時(shí)，被捕獲的容積的空氣可由于增加的壓力而被減小。這種容積的減小大體上在本實(shí)施例可利用的應(yīng)用中小到足以忽略不計(jì)。然而，在一些實(shí)施例或使用中，容積的減小不可忽略不計(jì)(例如，其大到足以考慮是重要的或有利的的或通過計(jì)算或測量而考慮和/或量化)。在圖1中，液體34的液位在開口 22的底部之下。包圍件內(nèi)的空氣仍與包圍件外的空氣流體連通。空氣包圍件內(nèi)的空氣的壓力是Po、一個(gè)大氣壓(或等于包圍件外的壓力)， 并且空氣包圍件內(nèi)最高開口高度以上的空氣的容積是V0。在圖2中，液體34的液位恰好位于開口 22的底部之上?？諝獍鼑?nèi)的空氣不再與包圍件外的空氣流體連通(例如，液體34已經(jīng)高效地密封了開口 22之上的包圍件的部分)?？諝獍鼑?nèi)的空氣的壓力仍為P0、一個(gè)大氣壓，并且空氣包圍件內(nèi)最高開口高度之上的空氣的容積仍為V0。在圖3中，液體34的液位處于開口 22的頂部之上的一距離38處，并且包圍件仍包含如圖1和2所示的同一摩爾量的空氣。如圖2所示，包圍件內(nèi)的空氣并不與包圍件外的空氣流體連通。在液體34的液位上升時(shí)，液體由于增加的液體壓力而進(jìn)入空氣包圍件， 并且空氣包圍件內(nèi)的液體表面高度升高一距離38 (即，開口 22的頂部之上液體34的高度 38)。包圍件內(nèi)的空氣的壓力增加至P1，并且包圍件內(nèi)的空氣的容積減小至VI，甚至在包圍件內(nèi)的空氣的摩爾量仍恒定時(shí)。P0、V0、P1與Vl之間的關(guān)系由公式(1)表示P0*V0 = P1*V1 (1)其中，PO為一個(gè)大氣壓，大約1030每平方厘米克；VO和Vl具有立方厘米或毫升的單位；并且Pi具有每平方厘米克的單位。在圖3中，包圍件內(nèi)液體34的表面上的壓力平衡由公式(2)表示
Pl = P0+p*H-p*h (2)其中，ρ是液體的密度，單位是每立方厘米克；h是開口 22的頂部之上液體的高度， 單位是厘米；并且H是包圍件之外開口 22的頂部之上液體34的高度，單位是厘米。將公式(1)與(2)結(jié)合得到公式(3)；

Vo-Vl = p*(H-h)*Vl/P0 (3)因?yàn)榘鼑?nèi)空氣的容積由于較高的液體液位而減小，所以得到公式(4)和(5)h > 0(4)Vl < VO (5)將公式(3)、(4)、(5)結(jié)合得到公式(6)，由公式(6)可得到公式(7)VO-Vl < p*H*V0/P0(6)(VO-Vl)/VO < ρ*Η/Ρ0 (7)公式(7)表明，在圖2與3之間，在液體液位增加至開口 22的頂部之上的H時(shí)，在包圍件內(nèi)捕獲的空氣的容積減小不超過Ρ*Η/Ρ0?！安东@的空氣容積壓縮率”(EAVC)在說明書中由公式⑶表示EAVC = ρ*Η/Ρ0 (8)其中，ρ是液體的密度，單位是每立方厘米克；H是包圍件外側(cè)開口 22的頂部之上的液體34的高度，單位是厘米；PO是一個(gè)大氣壓，1030每平方厘米克。例如，對于淡水，ρ =1每立方厘米克。在液體液位增加到開口 22的頂部之上H = IOOcm時(shí)，EAVC由公式(10)給出EAVC = ρ*Η/Ρ0 = IX 100/1030 = 9. 7% (10)如圖所示，在H= 100cm時(shí)，被捕獲的空氣的容積壓縮不超過9.7%。表1表明了在不同的值的H時(shí)淡水的EAVC。表1.在不同的值的H時(shí)淡水的EAVC
H (厘米)| EAVC 1%
201.9%
302.9%
403.9%
504.9%
605.8%
706.8%
807.8%
權(quán)利要求
1.一種用于一個(gè)或多個(gè)植物通氣的植物通氣系統(tǒng)，包括植物通氣隔室，所述植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包括不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括植物生長隔室，所述植物生長隔室以與所述植物通氣隔室操作性相關(guān)的方式設(shè)置，所述植物生長隔室限定一開口空間，在所述開口空間中可生長一個(gè)或多個(gè)植物，所述植物生長隔室包括篩網(wǎng)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)或多個(gè)附加的植物通氣隔室，每個(gè)附加的植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出； 以及一個(gè)或多個(gè)附加的植物生長隔室，每個(gè)所述附加的植物生長隔室被構(gòu)造成以與一個(gè)或多個(gè)植物通氣隔室操作性相關(guān)的方式設(shè)置，每個(gè)所述植物生長隔室限定一開口區(qū)域，在所述開口區(qū)域內(nèi)可生長一個(gè)或多個(gè)植物，并且每個(gè)所述植物生長隔室包括篩網(wǎng)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室的空氣存儲單元和根系保持單元彼此一體相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組中的開口包括一個(gè)開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的系統(tǒng)，其中，所述第二組中的開口包括一個(gè)開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組中的開口包括多個(gè)開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的系統(tǒng)，其中，所述第二組中的開口包括多個(gè)開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室具有從上方看過去的大體矩形的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室的根系保持單元包括第一側(cè)和第二側(cè)，在所述第一側(cè)中設(shè)置所述第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口，在所述第二側(cè)中設(shè)置所述第二組中的一個(gè)或多個(gè)開口，所述第二側(cè)以相對于第一側(cè)非零的角度被指向。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室具有從上方看過去的大體六邊形的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室的根系保持單元包括第一側(cè)和第二側(cè)，在所述第一側(cè)中設(shè)置所述第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口，在所述第二側(cè)中設(shè)置所述第二組中的一個(gè)或多個(gè)開口，所述第二側(cè)以相對于第一側(cè)非零的角度被指向。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一所述的系統(tǒng)，其中，所述植物通氣隔室包括六個(gè)區(qū)段，所述六個(gè)區(qū)段彼此相連并限定一由所述第一組的一個(gè)或多個(gè)開口包圍的中央開口空間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一所述的系統(tǒng)，還包括在每個(gè)植物通氣隔室的外表面的至少一部分上設(shè)置的抗霉劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括在每個(gè)植物通氣隔室的內(nèi)表面的至少一部分上設(shè)置的抗霉劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室包括具有白色或灰白色的外表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)植物通氣隔室包括具有黑色或深色(暗色)的內(nèi)表面。
18.一種植物通氣方法，包括設(shè)置植物通氣隔室，所述植物通氣隔室包含 空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口 ；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出；在連續(xù)地或至少間斷地暴露于液體的環(huán)境中設(shè)置所述隔室，以使得 植物根系通過所述第一組中的一個(gè)或多個(gè)開口延伸并進(jìn)入到所述存儲器中；并且液體可流入所述存儲器內(nèi)達(dá)到所述第一組和第二組開口之上的液位，從而氣體在所述液體的液位上方被捕獲在所述存儲器內(nèi)。
19.一種用于一個(gè)或多個(gè)植物的通氣系統(tǒng)，包括根系保持托盤，所述根系保持托盤包含底層和頂層，所述底層和頂層共操作地限定多個(gè)根系存儲器，每個(gè)根系存儲器包含頂部和底部，根系保持托盤的頂層包含多個(gè)開口，每個(gè)開口與根系存儲器連通并設(shè)置在所述根系存儲器的頂部之下一距離處；空氣存儲托盤，其限定一空氣存儲器，所述空氣存儲器包含封閉的頂端和開口的底端；以及托盤支架，所述托盤支架被構(gòu)造成連接至一個(gè)或多個(gè)根系保持托盤以及一個(gè)或多個(gè)空氣存儲托盤，從而所述一個(gè)或多個(gè)根系保持托盤與所述一個(gè)或多個(gè)空氣存儲托盤以堆疊、 交替的方位設(shè)置；并且所述系統(tǒng)被構(gòu)造成如果根系保持托盤在托盤支架內(nèi)被設(shè)置，則空氣存儲托盤在根系保持托盤之上設(shè)置在托盤支架內(nèi)，并且托盤支架浸沒在液體中，根系保持托盤的每個(gè)根系存儲器的至少一部分將充滿液體，并且空氣存儲器的封閉的頂端將捕獲空氣。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括多個(gè)附加的托盤支架、根系保持托盤和空氣存儲托盤； 其中所述托盤支架和所述附加的托盤支架彼此相連。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述托盤支架和所述附加的托盤支架彼此相連，以限定一環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的中央具有一開口空間。
22.—種植物通氣隔室，包括本體，所述本體包含頂側(cè)、底側(cè)、外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁，所述外側(cè)壁具有一高度并至少部分地限定所述植物通氣隔室的外周，所述內(nèi)側(cè)壁具有一高度并限定內(nèi)通道，所述內(nèi)通道從頂側(cè)至底側(cè)延伸穿過所述植物通氣隔室，所述外側(cè)壁和所述內(nèi)側(cè)壁共操作地限定所述外周與所述內(nèi)通道之間的空氣存儲器，所述內(nèi)側(cè)壁包含一個(gè)或多個(gè)根系開口，所述根系開口在所述空氣存儲器與所述內(nèi)通道之間延伸穿過內(nèi)側(cè)壁，并且所述本體包含一個(gè)或多個(gè)連接部， 所述連接部被構(gòu)造成將所述植物通氣隔室連接至相鄰的植物通氣隔室；其中，所述植物通氣隔室被構(gòu)造成如果所述植物通氣隔室以所述底側(cè)朝向下的方式在一平坦表面上設(shè)置并且水被引入到所述平坦表面上以使得水達(dá)到所述根系開口之上的液位，則氣體將在所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲。
23.—種環(huán)境整治的方法，包括沿高潮點(diǎn)與低潮點(diǎn)之間的海岸設(shè)置多個(gè)植物通氣隔室，每個(gè)植物通氣隔室包含空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包含不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出； 并且在所述多個(gè)植物通氣隔室附近設(shè)置多個(gè)植物，以使得來自每個(gè)植物的至少一個(gè)根系延伸穿過至少一個(gè)植物通氣隔室的第一組和第二組開口中的至少一個(gè)開口。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述多個(gè)植物包括谷物。
25.一種用于藻類養(yǎng)殖的系統(tǒng)，包括明亮循環(huán)容器，其包含外側(cè)壁，所述外側(cè)壁限定容腔；并包含多個(gè)空氣存儲器，所述明亮循環(huán)容器被構(gòu)造成(a)如果所述明亮循環(huán)容器充滿液體，則所述多個(gè)空氣存儲器中的至少一部分將捕獲氣體；并且(b)如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則所述入射光的至少一部分被允許通過所述側(cè)壁進(jìn)入所述容腔；暗循環(huán)容器，其包含外側(cè)壁，所述外側(cè)壁限定容腔，所述暗循環(huán)容器包含多個(gè)所述容腔內(nèi)的空氣存儲器，所述暗循環(huán)容器被構(gòu)造成(a)如果所述暗循環(huán)容器充滿液體，則所述多個(gè)空氣存儲器中的至少一部分將捕獲氣體；并且(b)如果光入射到所述暗循環(huán)容器上，則所述入射光的至少一部分并不被允許通過所述側(cè)壁進(jìn)入所述容腔；以及控制單元，所述控制單元連接至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器，所述控制單元被構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)中，則所述控制單元可以將所述液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述明亮循環(huán)容器包括將所述容腔劃分成外容腔和內(nèi)容腔的內(nèi)側(cè)壁，所述多個(gè)空氣存儲器在所述內(nèi)容腔中設(shè)置。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或沈所述的系統(tǒng)，其中，所述明亮循環(huán)容器的外側(cè)壁被構(gòu)造成如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則至少一部分入射的紫外(UV)光不被允許通過所述外側(cè)壁進(jìn)入所述外容腔中并且至少一部分入射的非UV光被允許通過所述外側(cè)壁進(jìn)入所述外容腔。
28.根據(jù)權(quán)利要求25至27任一所述的系統(tǒng)，其中，所述明亮循環(huán)容器被構(gòu)造成如果光入射到所述明亮循環(huán)容器上，則所述外容腔充滿淡水，并且所述內(nèi)容腔充滿咸水，則至少一部分入射光在其已經(jīng)穿過所述外側(cè)壁之后在所述外側(cè)壁內(nèi)被內(nèi)反射，從而入射光的內(nèi)反射的部分不被允許從所述外側(cè)壁輸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求25至觀任一所述的系統(tǒng)，其中，所述暗循環(huán)容器包括將所述容腔劃分成外容腔和內(nèi)容腔的內(nèi)側(cè)壁，所述多個(gè)空氣存儲器在所述內(nèi)容腔內(nèi)設(shè)置，并且所述控制單元被進(jìn)一步構(gòu)造成(a)如果第一液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的內(nèi)容腔中， 則所述控制單元可以將所述第一液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的內(nèi)容腔；并且(b)如果第二液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的外容腔中， 則所述控制單元可以將所述第二液體泵送至所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的外容腔。
30.根據(jù)權(quán)利要求25至四任一所述的系統(tǒng)，其中，所述明亮循環(huán)容器包括靠近所述外側(cè)壁的反射器。
31.根據(jù)權(quán)利要求25至30任一所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元進(jìn)一步被構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔內(nèi)以使得氣體在至少一部分相應(yīng)的所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲，則所述控制單元可以(a)將所述液體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔中泵出；(b)將氣體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出，并泵入到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔內(nèi)；并且(c)將所述液體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25至31任一所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元進(jìn)一步被構(gòu)造成如果液體出現(xiàn)在所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔內(nèi)以使得氣體在至少一部分相應(yīng)的所述空氣存儲器內(nèi)被捕獲，并且所述液體包含藻類，則所述控制單元可以(a)將所述液體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出；(b)將氣體從所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的容腔泵出；(c)將來自所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的一個(gè)的氣體的一部分與來自外部環(huán)境的氣體交換；(d)將氣體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔中；(e)從所述液體收獲一部分所述藻類；并且(f)將所述液體泵送到所述明亮循環(huán)容器和所述暗循環(huán)容器中的另一個(gè)的容腔中。
33.一種用于藻類養(yǎng)殖的設(shè)備，所述設(shè)備包括托盤，所述托盤包含上側(cè)和下側(cè)，所述托盤限定多個(gè)存儲器，每個(gè)存儲器包含封閉的頂端和開口底端，并被構(gòu)造成如果所述托盤以下側(cè)朝向下的方式設(shè)置在一容器內(nèi)并且液體被引入到所述容器內(nèi)直至所述存儲器的開口底端，則所述存儲器的封閉的頂部可捕獲空氣。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，提供了一種用于一個(gè)或多個(gè)植物通氣的植物通氣系統(tǒng)，包括植物通氣隔室，所述植物通氣隔室包含 空氣存儲單元，所述空氣存儲單元包括不可透氣的材料；以及根系保持單元，所述根系保持單元適于連接至所述空氣存儲單元，所述根系保持單元包括第一組的一個(gè)或多個(gè)開口以及第二組的一個(gè)或多個(gè)開口；所述空氣存儲單元和所述根系保持單元在彼此相連時(shí)形成一存儲器，在所述存儲器由液位高于所述第一組和第二組開口中的開口的液體占據(jù)時(shí)，氣體不可從所述存儲器逃出。
全文摘要
公開了植物通氣系統(tǒng)、植物通氣方法、植物通氣隔室、環(huán)境整治方法、藻類培養(yǎng)系統(tǒng)和藻類通氣設(shè)備。
文檔編號A01G33/00GK102159064SQ200980134010
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月30日
發(fā)明者章謙 申請人:德克薩斯生態(tài)科學(xué)有限公司