KR101376178B1

KR101376178B1 - 회전 순환형 수경재배장치

Info

Publication number: KR101376178B1
Application number: KR1020130024924A
Authority: KR
Inventors: 임병훈; 안경욱
Original assignee: 텔스타홈멜 주식회사
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-03-20

Abstract

본 발명은 회전 순환형 수경재배장치를 개시한 것으로서, 배양액이 수용되는 도너츠형 수조와, 복수의 단위 재배 식물 용기를 방사상으로 정렬하여 배양액에 침지되어 부유된 상태로 지지하도록 수조에 회전 가능하게 동심원상으로 설치되는 베이스 프레임과, 그 베이스 프레임을 회전 구동시켜 주기 위한 구동부와, 베이스 프레임의 회전 구동시 상기 각 단위 재배 식물 용기를 구속하여 위치 좌표를 이동시켜 주도록 상기 수조에 설치되는 가이드 프레임을 포함하는 구성을 특징으로 가진다. 이러한 구성에 의하면, 단위 재배 작물의 성장에 따라 연동하여 점진적으로 최적의 재배공간을 확보하는 동시에 균등한 일조량을 제공할 수 있으므로, 농작물 재배공간의 효율성 제고와 최적화된 재배환경의 제공에 의해 품질향상과 원가절감을 도모할 수 있는 양질의 재배 농작물을 제공할 수 있다.

Description

회전 순환형 수경재배장치{ROTARY TYPE HYDROPONICS PLANT CULTIVATION APPARATUS}

본 발명은 수경재배장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단위 재배작물의 성장에 따라 연동하여 최적의 재배공간과 균등한 일조량을 확보할 수 있도록 단위 재배작물의 위치가 순환 이동 가능한 상태로 회전 구동되는 회전 순환형 수경재배장치에 관한 것이다.

일반적으로, 식물공장은 통제된 시설 내부의 빛과 공기, 열, 온도, 양분 등의 생육환경을 최적의 상태로 인공 제어하고 작업공정을 자동화함으로써, 농작물을 기상 조건에 관계없이 생력화(省力化)에 의해 공산품처럼 계획 생산이 가능한 농업 형태를 지칭하는 것으로, 북부 유럽의 일부 국가에서 부족한 일조량을 보충하기 위해 시작된 것을 계기로 지금은 일본과 미국 등의 선진국에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 식물공장은 기후와 지역에 관계없이 농산물을 재배할 수 있는 장점 이외에도 이산화탄소 발생량을 30% 정도 줄일 수 있으며, 농업용 로봇, LED 등의 인공광, 생산 자동화 시스템 등의 농업 기술을 IT(Information Technology), BT(Biotechnology), RT(Robot Technology) 산업분야와 연계하여 농업과 공업 나아가 서비스업 등의 협력까지 도모할 수 있는 신성장 산업의 동력이 될 수 있는 잠재력을 가지는 것으로 잘 알려져 있다.

또한, 식물공장은 최근의 기상 이변 등으로 인한 미래의 식량 위기에 대응하고, 중동과 극지 등과 같이 농사를 지을 수 없는 지역에서 작물을 재배할 수 있는 미래 농업의 대안으로 주목을 받고 있다. 이에 따라 유럽과 미국 및 일본에서는 이미 식물공장에 대한 연구와 설립이 활발하게 진행되고 있으며, 최근 우리나라에서도 기후 변화나 기상이변 등의 날씨와 장소에 관계없이 신선한 채소를 재배하여 생산할 수 있는 식물공장에 대한 관심이 증폭하고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 우리나라 정부는 2009년 1월 녹색 성장을 위한 녹색기술 연구, 개발 전략에 대한 종합 대책을 발표하면서 27대 중점 녹색기술을 선정한 바 있으며, 그 중에 '친환경 식물성장 촉진기술'이 중점 육성 분야로 지정되어 2010년 12월 농촌진흥청 국립농업과학원의 '미래형 식물생산 공장시스템'을 저탄소 녹색성장을 선도할 우수한 녹색기술로도 선정한 바 있다.

한편, 우리나라에서는 1990년대부터 식물공장에 대한 관심을 집중하면서 실험과 연구를 추진해 왔으며, 그와 관련된 개발 기술이 대한민국 등록특허공보 제10-1136032호, 제10-1226031호, 제10-1036598호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0013790호, 제10-2012-0100345호, 제10-2012-0074128호 등에 상세하게 개시되어 있다.

그러나, 국내의 식물공장은 초기 설립과 운영비용이 많이 들고, 무농약 작물 재배과정에서 새로운 병균의 전염 등에도 연구, 대비해야 하는 등 문제점과 과제 또한 많은 것으로 나타나 아직 초기단계로서, 점차 그 보급의 확대를 모색하고 있는 중이다.

따라서, "식물공장"이라고 통칭되는 "식물공장생산시스템"은 예를 들어 통상의 공업제품 생산방식과 같이 환경제어와 자동화 등의 고도기술을 이용하여 생산시설 내에서 농산물을 연중에 걸쳐 생산하는 시스템을 지칭하는 경우도 있으나, 현재까지는 대체로 완전제어형과 태양광병용형의 수경재배시스템을 식물공장생산시스템이라고정의하고 있다.

일반적으로, 수경재배(水耕栽培, water culture, 물재배, 물가꾸기)는 환경원예분야로서 근교농업의 주류인 비닐하우스 원예단지에 연작피해를 줄이고 생산력을 높이며 토양경작이 불가능한 곳을 효율적으로 활용할 수 있으므로, 토양으로부터 발생되는 많은 병충해를 근본적으로 해결하여 무농약 청정재배가 가능하고, 작업환경의 청결과 노동력 절감 등을 실현시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

즉, 수경재배는 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 방법을 말하는 것으로, 새싹채소, 열매채소, 넝쿨식물, 기타 일반식물 등이 수경재배로 재배할 수 할 수 있으며, 수경재배를 적용하여 식물 등을 용이하게 재배할 수 있는 다양한 형태의 수경재배 장치가 개발되어 있다.

통상적인 수경재배장치로서, 간단하게는 박스 내부에 부직포(또는 거즈나 스펀지)를 깔아놓거나 설치한 구조이며, 그 부직포에 씨를 뿌리거나, 모종을 안착시킨 다음, 주기적으로 배양액을 공급하여 식물을 재배하는 것으로, 이와 관련된 기술이 대한민국 등록특허공보 제10-0515690호, 제10-0722702호, 제10-0789472호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0017139호, 제10-2012-0112986호, 제10-2010-0129507호 등에 상세하게 개시되어 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 기존의 통상적인 수경재배장치는 단위 재배작물의 생육과정에서 최대로 성장했을 때의 재배공간이 미리 최대한으로 확보되어 있어야 하므로, 재배공간의 사용 효율성이 저하되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 재배공간의 확보에 따른 생산원가의 상승 요인으로 작용하는 문제점이 있다.

또한, 기존의 통상적인 수경재배장치는 단위 재배작물에 균등한 일조량을 조사하기가 용이하지 않아 동일한 재배공간에서 균등한 품질의 재배작물을 확보하기가 어려운 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 다량의 인공 조명광 설치 등에 의해 시설비용이 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 바와 같은 종래 수경재배 장치가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단위 재배작물의 성장에 따라 연동하여 최적의 재배공간을 점진적으로 확보할 수 있는 동시에 균등한 일조량의 제공에 의해 양질의 재배작물을 수확할 수 있는 회전 순환형 수경재배장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치는, 배양액을 투입하여 식물을 생장시키기 위한 수경재배장치에 있어서, 상기 배양액이 수용되는 도너츠형 수조와; 복수의 단위 재배식물 용기를 방사상으로 정렬하여 상기 배양액에 침지되어 부유된 상태로 지지하도록 상기 수조에 회전 가능하게 동심원상으로 설치되는 베이스 프레임과; 상기 베이스 프레임을 회전 구동시켜 주기 위한 구동부와; 상기 베이스 프레임의 회전 구동시 상기 각 단위 재배식물 용기를 구속하여 위치 좌표를 이동시켜 주도록 상기 수조에 설치되는 가이드 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 베이스 프레임은, 상기 수조의 내주에서 외주로 갈수록 간격이 점차 확장되어 테이퍼지도록 방사상으로 나란하게 배열되는 복수의 단위 패널과; 상기 단위 재배식물 용기를 지지하도록 상기 단위 패널의 각 측단부에 상호 대응하도록 나란하게 설치되는 지지프레임과; 상기 복수의 단위 패널 끝단부를 각각 서로 연결하여 일체화시키도록 상기 수조의 내주측과 외주측에 각각 설치되는 제 1 연결부재 및 제 2 연결부재;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 복수의 단위 패널에는 상기 구동부에 연결된 기어가 선택적으로 맞물리도록 형성된 치형홈이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수조의 내주면과 상기 제 1 연결부재의 사이에 복수의 회전 롤러가 지지되도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 구동부는 상기 베이스 프레임을 피치 단위로 스텝 회전 구동시키는 것이 바람직하다.

상기 가이드 프레임은, 상기 수조의 내주에서 외주에 걸치도록 반경 방향으로 설치되는 1쌍의 지지봉과; 상기 지지봉에 양단이 지지되도록 일정한 간극으로 배열되어 상기 베이스 프레임의 회전시 상기 단위 재배식물 용기를 구속하여 위치 좌표를 이동시켜 주기 위한 복수의 가이드 플레이트;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 가이드 플레이트는 평판 부재의 양측단부 사이에 형성된 절곡부에 의해 경사부를 가지며, 그 경사부에 의해 양측단부가 위상 차이를 가지는 계단형 구조로 이루어지고, 상기 베이스 프레임의 회전시 상기 단위 재배식물 용기가 상기 경사부를 따라 이동하여 위치 좌표가 이동되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 단위 재배식물 용기를 향하여 배양액을 분사하도록 상기 수조의 상방에 반경 방향으로 설치되는 복수의 배양액 분사 노즐을 더 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 수조의 일측에는 수용된 배양액의 용존 산소 공급을 위해 구비되는 급기유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 수조는 다층 구조로 설치되고, 각각의 수조에 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임이 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 수조는 동심원상으로 배치되는 격판에 의해 서로 격리되어 서로 다른 배양액이 충전되는 복수의 섹터로 구획되고, 상기 각 섹터의 수조에는 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임이 각각 구비되는 구성을 가질 수도 있다. 이러한 구성은 각 섹터의 수조에 생장상태에 따른 재배 식물에 적합한 배양약을 서로 다르게 충전하여 최적의 생육조건을 갖추도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 도너츠형 수조와 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임은 투광창을 가지는 하우스 프레임의 내부에 마련되어 모듈화되도록 설치될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치를 나타내 보인 개략적 외관 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치를 나타내 보인 개략적 측면도,
도 3은 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치를 나타내 보인 개략적 평면도,
도 4는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 일부를 발췌하여 확대 도시해 보인 개략적 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 수조의 내부 구성을 설명하기 위해 요부를 발췌하여 나타내 보인 개략적 단면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 요부를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 구동부를 발췌하여 확대 도시해 보인 개략적 사시도,
도 8은 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 가이드 프레임을 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 가이드 프레임 구동부를 발췌하여 도시해 보인 개략적 사시도,
도 10은 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치의 가이드 프레임의 작용상태를 모식적으로 설명하기 나타내 보인 개략적 평면도,

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 회전 순환형 수경재배장치를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 회전 순환형 수경재배장치(100)는, 배양액이 수용되는 도너츠형의 수조(110)와, 예를 들어 화분과 같은 기능을 수행하는 복수의 단위 재배식물 용기(도 4 및 도 6b의 부호 10 참조)를 방사상으로 정렬하여 상기 배양액에 침지되어 부유된 상태로 지지하도록 상기 도너츠형 수조(110)에 회전 가능하게 동심원상으로 설치되는 베이스 프레임(120)과, 상기 베이스 프레임(120)을 일정한 피치 단위로 스텝 회전 구동시켜 주기 위한 구동부(130)와, 상기 베이스 프레임(120)의 회전 구동시 상기 각 단위 재배식물 용기(10)를 구속하여 그 위치 좌표를 내주측에서 외주측으로 이동시켜 주도록 상기 도너츠형 수조(110)에 설치되는 가이드 프레임(140)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 회전 순환형 수경재배장치(100)는 상기 수조(110)와 베이스 프레임(120)과 구동부(130) 및 가이드 프레임(140)이 투광창으로 이루어진 하우스 프레임(101)의 내부에 설치되어 모듈화되도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 4의 미설명 도면 부호 105는 상기 수조(110)의 상방에 반경 방향으로 배치되는 배양액 분사 노즐을 나타낸 것이며, 106은 그리고, 상기 수조(110)에 수용된 배양액에 용존 산소 공급을 위해 구비되는 급기 유닛을 나타내 보인 것이다.

상기 수조(110)는 일정한 높이를 가지며 상부가 개방된 프레임 탱크의 중앙에 원형 작업장(102)이 마련된 도너츠형 구조를 가지는 것으로서, 방수 처리된 프레임 탱크의 내부에는 농작물의 수경재배를 위한 배양액이 공급되어 충전된다. 도 1 내지 도 3의 미설명 참조부호 104는 배양액 공급유닛을 나타낸 것이다.

상기 도너츠형 수조(110)는 도 5에 예시해 보인 바와 같이 스티로폼(1)과 반사지(2), 배양액(W)이 순차적으로 적층된 통상적인 수경재배장치의 다층 구조 충전물이 수용되는 것으로, 재배작물에 종류에 따라 수경재배를 위한 공지공용의 다양한 충전구조물이 수용될 수 있으며, 참조 부호 3과 같이 온수 파이프가 내장되도록 구성할 수도 있다.

상기 베이스 프레임(120)은 개략적인 전체의 형상 구조가 예컨대, 자전거 또는 손수레의 바퀴와 같은 형상 구조를 가지는 것으로서, 도 4와 도 6a 및 도 6b에 발췌하여 도시해 보인 바와 같이 상기 도너츠형 수조(110)의 내주측과 외주측에 각각 동심원상으로 설치되는 제 1 연결부재(121)와 제 2 연결부재(122)가 각각 내측 테두리와 외측 테두리를 형성하고, 상기 제 1 연결부재(121)와 제 2 연결부재(122)의 사이에 복수의 단위 패널(123)이 방사상의 배치 구조로 연결되어 예컨대, 바퀴살을 형성하도록 설치되는 형상 구조를 가진다.

본 발명에 따르면, 상기 단위 패널(123)은 도 5에 예시된 바와 같이 상기 수조(110)의 배양액(W)에 부유되도록 장방형의 평판 구조를 가지는 것으로서, 도 4에 개략적으로 나타나 있는 바와 같이 상기 수조(110)의 내주에서 외주로 갈수록 간격이 점차 확장되어 테이퍼지도록 방사상으로 나란하게 배열된 상태로 설치된다.

상기 각 단위 패널(123)의 외측 끝단부에는 일측이 오목하게 형성되도록 가공된 치형홈(123a)이 구비되며, 그 치형홈(123a)은 도 7a 및 도 7b에 발췌하여 도시해 보인 바와 같이 상기 구동부(130)의 스프로켓(sprocket)(132)이 선택적으로 맞물리게 된다.

상기 구동부(130)는 상기 베이스 프레임(120)을 피치 단위로 스텝 회전 구동시킬 수 있도록 예를 들면, 인버터 제어를 위한 기어드 모터(131) 및 그 출력축에 구비된 스프로켓(또는 기어)(132)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 구동부(130)의 모터(131)가 구동하여 스프로켓(132)이 회전하면서 상기 각 단위 패널(123)의 치형홈(123a)에 순차적으로 치합되어 각 단위 패널(123)을 상기 수조(110)에서 피치 단위로 스텝 회전운동시키게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 구동부(130)는 예를 들어 타이밍 벨트나 인덱스 테이블 등과 같이 상기 베이스 프레임(120)을 피치 단위로 스텝 회전 구동시킬 수 있는 공지공용의 다양한 구동 메커니즘의 채용이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 상기 각 단위 패널(123)의 양측단부에는 1쌍의 지지프레임(124)이 상호 대응하도록 나란하게 설치되며, 그 1쌍의 지지프레임(124)에 단위 재배식물 용기(10)가 일렬로 배열되도록 지지된다. 따라서, 상기 단위 재배식물 용기(10)는 다수가 동심원을 이루며 방사상의 패턴으로 배열되도록 상기 베이스 프레임(120)의 각 단위 패널(123)에 구비된 지지프레임(124)에 양단이 지지되도록 설치된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 단위 패널(123)은 예를 들어 목재나 합성수지재 및 경량 금속재 등과 같은 다양한 재질을 적용하여 성형할 수 있으며, 그 재질에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치(100)에 따르면, 전체적으로 다수의 단위 재배식물 용기(10)가 동심원 형태로 상기 베이스 프레임(120)에 방사상의 배열 구조로 설치된다. 이때, 상기 베이스 프레임(120)의 각 단위 패널(123)은 상기 수조(110)의 내주에서 외주로 갈수록 인접된 간격이 점차 확장되어 테이퍼지도록 설치되므로, 상기 수조(110)의 내주에서 외주로 갈수록 인접된 각 단위 재배식물 용기(10)의 이격된 거리가 점진적으로 벌어져 재배작물의 생장속도에 따른 적합한 재배공간을 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 연결부재(121)는 도 4 및 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 단위 패널(123)의 내주측 끝단부를 연속적으로 연결하도록 지지되어 상기 수조(110)의 내주면과 나란하게 배치되는 링형 또는 환형 고리형태의 프레임부재로 이루어지며, 상기 수조(110)의 내주측 내주면과 상기 제 1 연결부재(121)의 사이에 설치된 복수의 회전 롤러(103)에 의해 회전운동 가능한 상태로 지지되도록 설치된다.

상기 제 2 연결부재(122)는 도 6b에 도시된 바와 같이 인접한 각 단위 패널(123)의 외주측 끝단부를 서로 연결하여 이어지도록 브릿지 형태로 설치되는 링크부재로 이루어진다.

따라서, 상기 베이스 프레임(120)은 상기 도너츠형 수조(110)의 내부에 방사상으로 배열된 복수의 단위 패널(123)이 상기 제 1 연결부재(121)와 제 2 연결부재(122)에 의해 각각 내측 테두리와 외측 테두리가 환형상으로 연결되어 개략적인 전체의 형상 구조가 예컨대, 자전거 또는 손수레의 바퀴와 같이 일체적으로 이루어진 형상 구조를 가진다.

상기 가이드 프레임(140)은 도 8 내지 도 10에 도시해 보인 바와 같이 상기 수조(110)의 내주에서 외주에 걸치도록 반경 방향으로 설치되는 1쌍의 지지봉(141)과, 그 지지봉(141)에 양단이 각각 지지되도록 일정한 간극으로 배열되는 복수의 가이드 플레이트(142)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드 플레이트(142)는 상기 베이스 프레임(120)의 단위 패널(123)의 회전시 상기 단위 재배식물 용기(10)를 구속하여 그 위치 좌표를 내주측에서 외주측으로 이동시켜 주기 위한 기능을 수행한다.

상기 가이드 플레이트(142)는 평판 부재의 양측단부 사이에 형성된 절곡부(142a)에 의해 구획되는 경사부(142b)를 가지며, 그 경사부(142b)에 의해 양측단부가 위상 차이를 가지는 계단형 구조로 이루어진다.

상기 가이드 플레이트(142)는 도 10에 모식적으로 나타내 보인 바와 같이 상기 베이스 프레임(120)의 단위 패널(123)의 회전시 단위 재배식물 용기(10)가 상기 경사부(142a)를 따라 이동하도록 구속하여 그 위치 좌표를 내주측에서 외주측으로 이동시키는 작용을 수행하게 된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 가이드 프레임(140)은 상기 지지봉(141)을 승강 구동시켜 주기 위하여 예컨대, 유압 또는 공압 실린더와 같은 액튜에이터(143)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 상기 가이드 프레임(140)은 상기 수조(110)의 내부에서 일정한 레벨을 유지하도록 고정된 상태로 설치된 구성을 가질 수 있으며, 다른 한편으로는 액튜에이터(143)에 의해 승강운동 가능한 상태로 설치된 구성을 가질 수도 있다. 이러한 구성을 가질 경우 상기 가이드 프레임(140)은 상기 수조(110)에 침지된 상태에서 상기 단위 재배식물 용기(10)의 좌표 이동이 필요할 경우에만 승강운동을 통하여 기능할 수 있게 되므로, 재배작물의 종류에 따라 대응하여 능동적인 좌표 이동 제어가 가능하여 그 기능성의 적용을 확장할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치(100)는 상기 단위 재배식물 용기(10)를 향하여 배양액을 분사하도록 상기 수조(110)의 상방에 반경 방향으로 배치되는 복수의 배양액 분사 노즐(105)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 수조(110)의 일측에는 수용된 배양액의 용존 산소 공급을 위해 구비되는 급기 유닛(106)이 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 도면으로 예시해 보이지는 않았으나, 상기 수조(110)는 다층 구조로 설치되고, 각각의 수조(110)에 상술한 바와 같은 베이스 프레임(120)과 구동부(130) 및 가이드 프레임(140)이 단위 유닛 형태로 설치되어 전체적으로 다층형 회전 순환형 수경재배장치로 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 도면으로 예시해 보이지는 않았으나, 상기 수조(110)는 동심원상으로 배치되는 격판에 의해 서로 격리되어 다른 배양액이 충전되는 복수의 섹터로 구획되고, 상기 각 섹터별 수조에 상술한 바와 같은 베이스 프레임(120)과 구동부(130) 및 가이드 프레임(140)이 각각 단위 유닛 형태로 구비되도록 설치된 구성을 가질 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 각 섹터별 수조에 재배식물의 생장속도 또는 재배식물의 종류 등에 따라 적합한 배양액을 각각 서로 다르게 충전하여 최적의 맞춤형 재배환경을 제공할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 회전 순환형 수경재배장치(100)의 작동상태를 상세하게 설명한다.

상기 수조(110)의 중앙 원형 작업장(102)의 정해진 작업 포인트에서 작업자가 화분과 같은 기능을 수행하는 단위 재배식물 용기(10)에 재배작물의 모종 이양작업을 수행한다. 이때, 상기 단위 재배식물 용기(10)는 상기 베이스 프레임(120)을 이루고 있는 각 단위 패널(123)의 양측단부에 구비된 1쌍의 지지프레임(124)에 의해 상기 수조(110)의 배양액에 침지된 상태로 지지된다.

그리고, 상기 구동부(130)는 도시되어 있지 않은 제어부의 오퍼레이팅 모드에 의해 상기 베이스 프레임(120)의 단위 패널(123)을 일정한 피치 단위로 스텝 회전 구동시킨다. 이러한 스텝 회전 구동제어에 의해 상기 베이스 프레임(120)의 각 단위 패널(123)이 상기 수조(110)의 내부에서 일정한 피치 단위로 스텝 회전 구동하게 된다. 이러한 베이스 프레임(120)의 스텝 회전 동작에 따라 작업자는 상기 수조(110)의 중앙 원형 작업장(102)의 정해진 작업 포인트를 세트 포지션으로 활용하여 고정된 위치에서 복수의 단위 재배식물 용기(10)를 순차적으로 베이스 프레임(120)의 단위 패널(123)에 세팅할 수 있게 되므로, 1인 작물재배에 의한 효율적인 영농활동이 가능하여 작물재배의 생산성 향상과 원가절감에 대한 기대효과를 대폭 상승시킬 수 있다.

그리고, 상기 베이스 프레임(120)의 스텝 회전 동작에 의해 단위 패널(123)에 세팅된 복수의 단위 재배식물 용기(10)가 연동하여 회전 운동하게 되므로, 하우스 프레임(101)의 투광창을 통해 각 방위에서 균등한 일조량을 제공할 수 있게 되므로 양질의 재배작물을 수확할 수 있게 된다.

한편, 상기 베이스 프레임(120)의 단위 패널(123)에 세팅된 단위 재배식물 용기(10)에 식재된 재배식물은 재배기간의 경과에 따라 생장을 위해 확장된 재배공간을 필요로 하게 되므로, 재배기간에 따라 상기 가이드 프레임(140)을 상승시켜 상기 베이스 프레임(120)의 회전시 단위 패널(123)에 지지되도록 세팅된 각 단위 재배식물 용기(10)가 대응되는 상기 가이드 플레이트(142)의 경사부(142b)를 따라 이동하여 단위 패널(123)에서 세팅된 위치 좌표가 내주측에서 외주측으로 이동하게 된다.

다른 한편으로는, 상기 가이드 프레임(140)이 상기 수조(110)의 내부에 미리 정해진 위치에서 각 단위 재배식물 용기(10)의 위치 좌표를 이동시키도록 세팅될 수도 있다.

상술한 바와 같은 가이드 프레임(140)의 가이드 플레이트(142)의 경사부(142b)의 작용에 의해 각 단위 재배식물 용기(10)가 상기 베이스 프레임(120)의 회전 운동과 연동하여 수조(110)의 내주측에서 외주측을 향하여 점진적 이동하게 된다. 이때, 인접된 단위 패널(123) 사이의 간극이 점진적으로 확장되더라도 상기 단위 재배식물 용기(10)는 외연이 확장된 지지부(미도시)가 각 단위 패널(123)의 양측단에 구비된 지지프레임(124)에 안정된 상태로 지지되도록 세팅된다.

따라서, 상기 베이스 프레임(120)의 서로 인접된 단위 패널(123)의 사이에 형성되는 간격이 내주측에서 외주측으로 갈수록 확장되므로, 단위 재배식물 용기(10)에 식재된 재배식물은 재배기간의 경과에 따라 생육상태에 적합하도록 확장된 재배공간을 점진적으로 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의해 다층형 회전 순환형 수경재배장치의 구성을 가지는 경우에도, 각 층에 마련되는 수조에서 상술한 바와 같은 베이스 프레임(120)의 스텝 회전 운동과 가이드 프레임(140)의 연계작용에 의해 각 단위 재배식물 용기가 수조의 내주측에서 외주측을 향하여 점진적으로 이동하도록 동작하게 됨으로써, 단위 재배식물 용기에 식재된 재배식물은 재배기간의 경과에 따라 생육상태에 적합하도록 확장된 재배공간을 점진적으로 확보할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의해 격판에 의해 서로 격리되어 다른 배양액이 충전되는 복수의 섹터를 가지는 수조가 설치되는 구성에 있어서도, 각 수조의 섹터에서 상술한 바와 같은 베이스 프레임(120)과 구동부(130) 및 가이드 프레임(140)이 각각 별개로 작동하여 단위 재배식물 용기에 식재된 재배식물은 재배기간의 경과에 따라 생육상태에 적합하도록 확장된 재배공간을 점진적으로 확보할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

110 : 수조 120 : 베이스 프레임
121 : 제1연결부재 122: 제2연결부재
123 : 단위 패널 124 : 지지프레임
130 : 구동부 131 : 구동 모터
132 : 스프로켓 140 : 가이드 프레임
141 : 지지봉 142 : 가이드 플레이트

Claims

배양액을 투입하여 식물을 생장시키기 위한 수경재배장치에 있어서,
상기 배양액이 수용되는 도너츠형의 수조와;
복수의 단위 재배식물 용기를 방사상으로 정렬하여 상기 배양액에 침지되어 부유된 상태로 지지하도록 상기 수조에 회전 가능하게 동심원상으로 설치되는 베이스 프레임과;
상기 베이스 프레임을 회전 구동시켜 주기 위한 구동부와;
상기 베이스 프레임의 회전 구동시 상기 각 단위 재배 식물 용기를 구속하여 위치 좌표를 이동시켜 주도록 상기 수조에 설치되는 가이드 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스 프레임은,
상기 수조의 내주에서 외주로 갈수록 간격이 점차 확장되어 테이퍼지도록 방사상으로 나란하게 배열되는 복수의 단위 패널과;
상기 단위 재배 식물 용기를 지지하도록 상기 단위 패널의 각 측단부에 상호 대응하도록 나란하게 설치되는 지지프레임과;
상기 복수의 단위 패널 끝단부를 각각 서로 연결하여 일체화시키도록 상기 수조의 내주측과 외주측에 각각 설치되는 제 1 연결부재 및 제 2 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 단위 패널에는 상기 구동부에 연결된 기어가 선택적으로 맞물리도록 형성된 치형홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 2 항에 있어서,
상기 수조의 내주면과 상기 제 1 연결부재의 사이에 복수의 회전 롤러가 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 베이스 프레임을 피치 단위로 스텝 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 프레임은,
상기 수조의 내주에서 외주에 걸치도록 반경 방향으로 설치되는 1쌍의 지지봉과;
상기 지지봉에 양단이 지지되도록 일정한 간극으로 배열되어 상기 베이스 프레임의 회전시 상기 단위 재배 식물 용기를 구속하여 위치 좌표를 이동시켜 주기 위한 복수의 가이드 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 6 항에 있어서,
상기 가이드 프레임은 상기 지지봉을 승강 구동시켜 주기 위한 액튜에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 가이드 플레이트는 평판 부재의 양측단부 사이에 형성된 절곡부에 의해 경사부를 가지며, 그 경사부에 의해 양측단부가 위상 차이를 가지는 계단형 구조로 이루어지고, 상기 베이스 프레임의 회전시 상기 단위 재배 식물 용기가 상기 경사부를 따라 이동하여 위치 좌표가 이동되는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 단위 재배 식물 용기를 향하여 배양액을 분사하도록 상기 수조의 상방에 반경 방향으로 설치되는 복수의 배양액 분사 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수조의 일측에는 수용된 배양액의 용존 산소 공급을 위해 구비되는 급기 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수조는 다층 구조로 설치되고, 각각의 수조에 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임이 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수조는 동심원상으로 배치되는 격판에 의해 서로 격리되어 다른 배양액이 충전되는 복수의 섹터로 구획되고, 상기 각 섹터의 수조에는 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임이 각각 구비되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.
제 1 항에 있어서,
상기 도너츠형 수조와 상기 베이스 프레임과 상기 구동부 및 상기 가이드 프레임은 투광창을 가지는 하우스 프레임의 내부에 마련되어 모듈화되도록 설치된 것을 특징으로 하는 회전 순환형 수경재배장치.