KR101240375B1 - 식물재배장치 - Google Patents

Abstract

경제적이고 효율적으로 양액의 공급상태를 조절할 수 있도록, 본 발명은 식물을 재배하기 위한 수용공간이 내부에 형성된 캐비닛; 상기 캐비닛의 내측에 다단으로 적층 구비되되 내부에 식물의 생육을 위한 양액이 수용되는 트레이; 상기 각 트레이로 빛을 조사하는 광조사부; 상기 캐비닛 내부에 배치되어 선택적으로 냉난방을 수행하는 냉난방장치; 상기 트레이로 양액을 공급하는 공급배관 및 순환펌프가 연결되는 양액회수함; 및 상기 트레이 내부로 공급된 양액을 상기 양액회수함으로 선택적으로 회수하도록, 상기 트레이 바닥면으로부터 설정된 높이로 돌출되어 상기 설정된 높이의 수위 이상의 양액을 회수하는 제1회수관부와, 상기 트레이 바닥면에 연결되어 양액을 회수하는 제2회수관부를 포함하는 양액회수장치를 포함하는 식물재배장치를 제공한다.

Description

식물재배장치{plants cultivation apparatus}

본 발명은 식물재배장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경제적이고 효율적으로 양액의 공급상태를 조절할 수 있는 식물재배장치에 관한 것이다.

일반적으로 식물재배장치는 한정된 공간 내에 양액이 공급되는 트레이를 다단으로 구성하고 LED 등을 사용한 인공적인 조명으로 식물을 재배하는 장치이다. 근래들어 기후에 상관없는 안정적인 식물의 재배와 소비자에게 신선한 채소의 공급을 위해 토지가격이 비교적 높은 도심의 실내에 설치되는 식물재배장치가 각광을 받고 있다.

이러한 식물재배장치는 좁은 공간을 매우 효율적으로 활용해야만 하는 필요성과 악천후와 상관없는 식물의 안정적인 생장환경을 확보할 수 있는 밀폐된 공간 내부에 온도가 조절된 상태로 빛과 양액의 공급되도록 하고, 식물 재배를 위한 트레이의 다단 적층이 가능한 구성을 제공한다.

상기 식물재배장치(밀폐된 케이스 내부에 식물을 넣고 재배하는 소규모 장치 포함)은 결국 좁은 공간을 최대한 활용해서, 가능한 많은 식물을, 기후에 상관없이 안정적으로 키울 수 있어야 한다. 결국 공간의 효율적인 활용을 위해 종래의 식물공장용 식물재배장치는 대개 적층식으로 이루어지게 되고, 이를 위해 금속재질의 파이프 등을 이용해 일정 간격의 받침대를 구비하는 프레임을 제조한 다음, 상기 받침대 위에는 배양액 공급을 위한 배관이 연결된 식물재배용 트레이를 얹고, 상기 식물재배용 트레이 상부에는 트레이를 향해 빛을 조사할 수 있는 LED를 설치하는 구조를 갖는다.

한편, 상기 트레이 내부에는 식물의 생육에 필요한 물과 영양분을 공급하는 양액이 공급되는데, 종래에는 식물의 종류에 따라 이러한 양액의 공급양을 조절하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 상기 트레이가 다단으로 적층되어 내부 여유공간이 협소함에 따라 식물의 관리를 위한 작업자의 처리가 불편한 구조적 어려움이 있었다.

한국 공개특허 제10-2012-42304호

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 경제적이고 효율적으로 양액의 공급상태를 조절할 수 있는 식물재배장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다단으로 적층 구비되되 내부에 식물의 생육을 위한 양액이 수용되는 트레이; 상기 각 트레이로 빛을 조사하는 광조사부; 상기 트레이로 양액을 공급하는 공급배관 및 순환펌프가 연결되는 양액회수함; 및 상기 트레이 내부로 공급된 양액을 상기 양액회수함으로 선택적으로 회수하도록, 상기 트레이 바닥면으로부터 설정된 높이로 돌출되어 상기 설정된 높이의 수위 이상의 양액을 회수하는 제1회수관부와, 상기 트레이 바닥면에 연결되어 양액을 회수하되 양액의 흐름을 선택적으로 차단하는 조절밸브가 구비되는 제2회수관부를 포함하는 양액회수장치를 포함하는 식물재배장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1회수관부와 상기 제2회수관부는 상호 병렬로 연결되며 하단부에서 상호 합류되어 상기 양액회수함으로 연결됨이 바람직하다.

그리고, 상기 조절밸브는 기설정된 주기로 상기 제2회수관부를 개폐하도록 제어부에 의해 제어됨이 바람직하다.

또한, 상기 트레이는 그의 양측에 구비된 가이드 레일이 캐비닛의 내측부에 구비된 롤러와 구름접촉되어 전후방향으로 슬라이딩되도록 구비됨이 바람직하다.

본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 각 트레이에 제1회수관부 및 제2회수관부의 조합된 구성이 각각 연결되되, 단순하고 경제적인 구조로서 상기 제1회수관부에 의해 자동적으로 양액의 수위를 관리함과 아울러 필요에 따라 주기적으로 상기 제2회수관부의 조절밸브가 개방되어 간편하게 식물의 뿌리가 공기 중에 노출되도록 함으로써 식물의 생육을 효율적으로 촉진할 수 있다.

둘째, 상기 트레이가 다단으로 적층식으로 구비되어 그의 상부공간이 협소하지만, 작업자가 상기 트레이를 간편하게 슬라이딩하여 전방으로 추출할 수 있으므로 작업공간이 확보되어 편리하고 효율적으로 트레이 및 그의 상부에서 재배되는 식물을 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치의 개요도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치에 적용되는 트레이의 양액회수장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치에 적용되는 트레이의 수납 구조를 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물재배장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치의 개요도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치에 적용되는 트레이의 양액회수장치를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 식물재배장치는 캐비닛(10), 트레이(20), 광조사부(30, Light-Emitting Diode), 양액회수함(50), 그리고 양액회수장치(40)를 포함한다.

여기서, 상기 캐비닛(10)은 식물을 재배하기 위한 수용공간이 내부에 형성되며, 전면에 작업자가 내부를 개방할 수 있는 도어(미도시)가 설치됨이 바람직하다. 상기 캐비닛(10)의 내측에는 복수개의 트레이(20)가 다단으로 적층 구비되는데, 상기 트레이(20)의 내부에는 식물의 생육을 위한 양액이 수용된다. 또한, 상기 트레이(20)의 상부에는 식물의 씨앗 내지 모종이 고정되기 위한 고정수단(25)이 배치될 수 있다.

그리고, 상기 광조사부(30)는 상기 각 트레이(20)로 식물의 광합성을 위한 빛을 조사하도록 적.녹.청색의 LED 소자 등을 취사선택 및 사용하여 구성됨이 바람직하다. 여기서, 식물재배에 필요한 광원은 엽채류의 생육에 최적화된 적색광(660nm)과 청색광(450nm)의 혼합비율(R:B=2;1)의 LED 소자를 이용하거나, 다른 형광등 등의 광원을 교체하면서 설치할 수 있다. 물론, 필요에 따라서 광원은 평판형 및 소켓형으로 쉽게 교체할 수도 있다. 이때, 식물체에 도달하는 광도 및 색의 조합은 식물의 건실한 생육과 고농도의 색소 및 기능성 물질의 함량을 가진 엽채류 생산물을 획득하기 위하여 조절될 수 있다.

또한, 상기 캐비닛(10) 내부의 온도를 조절하기 위하여, 상기 캐비닛(10) 내부에 배치되어 선택적으로 냉난방을 수행하는 냉난방장치(60)가 구비될 수 있다. 이러한 냉난방장치(60)로부터의 냉풍 또는 온풍의 순환은 하단에 설치된 공기순환팬(61)을 통하여 후면으로부터 전면으로 순환되도록 설계될 수 있으며, 실제 식물재배에 이용되는 각 층의 트레이(20)에 고른 온도와 습도 분포를 위하여 층별로 소형 팬을 각각 설치할 수도 있다.

한편, 상기 양액회수함(50)은 상기 트레이(20)로 양액을 공급하는 공급배관(51) 및 순환펌프(52)가 연결되며, 그 내부에 양액이 저수되는 공간이 형성된다. 따라서, 상기 순환펌프(52)의 구동에 의하여 상승되는 양액은 상기 공급배관(51)의 분지된 유로를 따라 각 층의 트레이(20)로 공급될 수 있다. 이때, 각 층의 트레이(20)에 심겨진 식물의 종류에 따라 양액의 유량 내지 공급 여부를 조절하도록 상기 각 분지된 유로에는 밸브(미도시)가 각각 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 양액회수장치(40)는 트레이(20) 내부로 공급된 양액을 상기 양액회수함(50)으로 선택적으로 회수하도록, 각각 중공형 관으로 형성된 제1회수관부(41)와 제2회수관부(45)를 포함한다. 여기서, 상기 제1회수관부(41)와 상기 제2회수관부(45)는 상호 병렬로 연결되되 상기 트레이(20)의 바닥면을 관통하여 용접 등을 통하여 결합되며, 각각의 하단부는 상호 합류되어 회수관(53)을 통해 상기 양액회수함(50)으로 회수되는 양액을 안내한다.

이때, 상기 제1회수관부(41)는 상기 트레이(20) 바닥면으로부터 설정된 높이로 돌출되어 상기 설정된 높이의 수위 이상의 양액을 회수하여 수위를 조절하며, 상기 제2회수관부(45)는 상기 트레이(20) 바닥면에 연결되어 양액을 선택적으로 드레인 배수하도록 구비된다.

상세히, 상기 제1회수관부(41)의 돌출된 상단에 형성된 중공형 유로를 통하여 상기 트레이(20)에 공급된 양액이 회수되면서 상기 트레이 내측의 양액 수위를 일정 수위로 조절될 수 있다. 이때, 상기 제1회수관부(41)의 상단에는 별도의 연결조절관(42)이 결합되어 상기 양액이 회수되는 수위를 변경할 수 있다.

즉, 상기 제1회수관부(41)의 상단과 상기 연결조절관(42)은 상호 나사결합되되, 상호 간의 결합되는 부분의 사이에는 밀폐링(43)이 개재된다. 따라서, 상기 제1회수관부(41)의 상단에 연결된 연결조절관(42)의 상단을 통하여 양액이 회수되므로, 상기 연결조절관(42)에 의해 더해진 높이만큼 상기 양액의 수위가 상승되도록 조절될 수 있다. 더욱이, 상기 제1회수관부(41)에 연결조절관(42)이 나사결합되는 깊이를 조절함으로써 상기 양액의 수위를 더 높게 조절될 수도 있다.

한편, 상기 제2회수관부(45)에는 선택적으로 양액의 유동을 차단하는 조절밸브(46)가 구비된다. 여기서, 상기 트레이(20)로의 양액 공급이 중단되도록 한 상태에서 상기 조절밸브(46)가 개방된 경우 상기 트레이(20) 내부의 양액은 그 수위가 상기 트레이(20)의 바닥까지 내려가도록 실질적으로 모두 배출될 수 있으며, 이때 식물의 뿌리는 공기 중으로 노출된다.

물론, 상기 트레이(20) 바닥면과 실질적으로 일치되게 배치되는 상기 제2회수관부(45)의 상단부에도 전술된 바와 같은 연결조절관이 밀폐링이 개재된 채로 나사결합되어 추가적으로 연결될 수도 있다. 이를 통해, 상기 제2회수관부(45)를 통해 배출된 양액의 수위의 상기 추가적인 연결조절관의 상단에 일치되도록 잔존될 수 있다. 상기 조절밸브(46)가 개방되더라도 상기 식물의 뿌리가 공기 중에 노출될 수 있는 정도라면 양액이 상기 트레이(20)에 일부 잔존하도록 함으로써 불필요한 양액의 배출에 따른 순환을 방지하여 에너지를 절감할 수 있다.

이와 같이, 양액에 의한 수경재배시 식물의 뿌리가 주기적으로 공기 중으로 노출되면 상기 뿌리에 산소가 공급되고 생육이 촉진될 수 있다. 실험적으로도 이와 같이 주기적으로 뿌리가 공기 중에 노출된 식물의 생육이 촉진됨을 확인되고 있다.

또한, 상기 조절밸브(46)는 기설정된 주기로 상기 제2회수관부(45)를 개폐하도록 제어부(70)에 의해 제어될 수 있다. 상기 기설정된 주기는 실험적으로 관찰된 주기와 일치되도록 상기 제어부(70)에 구비된 타이머에 의해 설정될 수 있으며, 상기 트레이(20) 내의 양액이 배출된 후 설정된 시간 경과 후 상기 조절밸브(46)가 폐쇄되도록 제어된 후 상기 순환펌프(52)가 구동되어 상기 트레이(20) 내부로 다시 양액이 공급되도록 한다.

물론, 다단으로 적층된 복수개의 트레이(20) 중 식물의 종류에 따라 각 층의 트레이의 제2회수관부에 연결된 조절밸브의 개폐를 위한 주기를 상이하게 설정할 수 있다.

이와 같이, 상기 각 트레이(20)에 제1회수관부(41) 및 제2회수관부(45)의 조합된 구성이 각각 연결되되, 상기 제1회수관부(41)에 의해 트레이(20) 내부의 양액 수위가 적정 수준으로 유지됨과 아울러 식물의 생육을 촉진하기 위하여 트레이(20) 내부의 양액이 주기적으로 조절밸브(46)의 개방에 의해 제2회수관부(45)를 통해 배출되도록 할 수 있다. 이를 통해, 단순하고 경제적인 구조로서 자동적으로 양액의 수위를 관리하고 필요에 따라 간편하게 식물의 뿌리가 공기 중에 노출되도록 함으로써 생육을 촉진할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치에 적용되는 트레이의 수납 구조를 나타낸 사시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 상기 트레이(20)는 그의 양측에 구비된 가이드 레일(21)이 상기 캐비닛(10)의 내측부에 설치된 롤러(12)와 구름접촉되어 전후방향으로 슬라이딩되도록 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 캐비닛(10) 양측에서 가이드 레일(12)로부터 하측으로 이격된 지점에는 상기 롤러(12)의 탈거를 방지하는 지지부(22)가 구비됨이 바람직하다.

따라서, 상기 트레이(20)가 다단으로 적층식으로 구비되어 그의 상부공간이 협소하지만, 작업자가 상기 트레이(20)를 간편하게 슬라이딩하여 전방으로 추출할 수 있으므로 작업공간이 확보되어 편리하고 효율적으로 트레이(10) 및 그의 상부에 재배되는 식물을 관리할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

10: 캐비닛 20: 트레이
30: 광조사부 40: 양액회수장치
41: 제1회수관부 45: 제2회수관부
46: 조절밸브 50: 양액회수함
60: 냉난방장치 70: 제어부

Claims (5)

1. 다단으로 적층 구비되되 내부에 식물의 생육을 위한 양액이 수용되는 트레이;
   상기 각 트레이로 빛을 조사하는 광조사부;
   상기 트레이로 양액을 공급하는 공급배관 및 순환펌프가 연결되는 양액회수함; 및
   상기 트레이 내부로 공급된 양액을 상기 양액회수함으로 선택적으로 회수하도록, 상기 트레이 바닥면으로부터 설정된 높이로 돌출되어 상기 설정된 높이의 수위 이상의 양액을 회수하는 제1회수관부와, 상기 트레이 바닥면에 연결되어 양액을 회수하되 양액의 흐름을 선택적으로 차단하는 조절밸브가 구비되는 제2회수관부를 포함하는 양액회수장치를 포함하는 식물재배장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1회수관부와 상기 제2회수관부는 상호 병렬로 연결되며 하단부에서 상호 합류되어 상기 양액회수함으로 연결됨을 특징으로 하는 식물재배장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 조절밸브는 기설정된 주기로 상기 제2회수관부를 개폐하도록 제어부에 의해 제어됨을 특징으로 하는 식물재배장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 트레이는 그의 양측에 구비된 가이드 레일이 캐비닛의 내측부에 구비된 롤러와 구름접촉되어 전후방향으로 슬라이딩되도록 구비됨을 특징으로 하는 식물재배장치.

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