KR101418258B1 - 실내 다단식 작물재배 시설 - Google Patents

Abstract

다단식 작물 재배 장치는 복수개가 매트릭스 형태로 배치되는 재배 선반; 상기 재배 선반의 상부에 단속적으로 배치된 지지대; 상기 재배 선반의 전방에 배치되며 상기 지지대의 상부를 향해 온도가 조절된 공기를 제공하는 공기조화기; 및 상기 지지대에 병렬 방식으로 상호 이격되어 걸쳐지는 적어도 2 개의 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 양쪽 단부들에 각각 결합되어 상기 플랙시블막에 장력을 인가하는 웨이트를 포함하여 상기 공기조화기에서 제공하는 냉풍을 분산하는 공기 분산 유닛을 포함한다. 또한, 다단식 작물 재배 장치는 상기 재배선반의 수평 프레임들 사이에 서로 다른 높이로 형성된 지지 프레임에 걸쳐진 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 단부에 결합된 웨이트를 포함하는 배수물받이를 포함한다.

Description

실내 다단식 작물재배 시설{MULTIPLE-STAGE TYPE INDOOR CULTIVATING FACILITY}

본 발명은 실내 다단식 작물재배 시설에 관한 것이다. 특히 본 발명은 시설재배 작물 중 사계절 내 실내 온도와 습도 조절이 필요한 작물을 다단식으로 재배할 경우, 냉방과 난방시설의 설치비와 운용비의 고비용 문제, 상층과 하층간의 온도차이 발생에 따른 작물생장의 불균일과 에너지 과투입 문제, 상·하층과 좌·우 재배상자들간의 급수유량 불균형 문제를 해결하는 실내 다단식 작물재배 시설에 관한 것이다.

일반적으로, 예를 들어, 현재 온실하우스에서 재배되고 있는 과일, 채소류는 일반적으로 봄이나 여름에 생산되는 작물들이다. 이러한 작물들을 계절에 상관없이 수확할 수 있는 것은 온실하우스의 내부를 봄이나 여름철의 기온과 유사하게 태양열 또는 난방장치를 이용하여 온실하우스의 실내 온도를 조절하기 때문에 가능하다. 그러나, 온실하우스의 난방을 위한 난방 비용 문제 및 온실 내부의 상부와 하부간의 온도차이로 인한 에너지 손실 문제가 현존하고 있다.

특히 사계절 내 일정온도를 요구하는 작물을 재배하는 실내재배시설의 경우는 여름 철에 시설의 내부 온도를 낮추고, 겨울 철에는 시설의 내부 온도를 높이는 냉·난방기가 실내 재배시설 내에 설치되어야 한다.

최근에는, 실내재배시설의 단위 면적 내에서 생산되는 작물들의 수확량을 증가시키기 위해서 다단식으로 작물들을 재배하는 방법이 시도 되고 있다.

이러한 다단식 실내재배시설의 문제점은 냉방과 난방을 위한 시설의 설치비와 운용비의 고비용이 문제가 되고 있으며, 실내 다단식 시설재배의 각 층에 재배되는 작물들에 물을 공급하는 급수장치와 배수장치에 있어서도 해결해야 할 문제점이 발생하고 있다. 다단으로 설치되는 배수장치는 작물 토양에 열전달을 방해하고 설치비용이 많이 소요된다. 급수장치의 장치의 경우는 층마다 가해지는 수압의 차로 인해 층간 급수량이 달라지고, 물이 공급되는 부분에서부터 멀어질수록 분사량이 적어져 작물들이 균일하게 성장하지 못하는 문제점이 있다.

실내 다단식 작물재배 시설의 냉방과 난방을 위한 시설의 설치비와 운용비의 고비용 문제는 냉방과 난방을 위한 냉방기와 난방기를 별도로 구입함으로써 발생되는 제품구입비의 상승과 냉, 난방기로부터 나오는 냉풍 또는 온풍을 시설 내부에 효율적으로 균일하게 공급하기 위하여 설치되는 덕트들을 철판, 또는 PVC 등과 같은 재료로 전용제품으로 제작하기 때문에 제작설치비의 고비용 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서는 냉방과 난방 겸용기기를 활용할 수 있는 덕트의 구조가 필요하고, 동시에 저렴한 덕트 구조를 고안하는 것이 필요하다.

실내 다단식 작물재배 시설의 급수 및 배수장치에 현존하는 문제점을 해결하기 위해서는 층 간과 노즐거리에 따른 압력손실 보정 시스템을 고안하는 것이 필요하고, 보다 저렴한 시설구조를 고안하는 것이 필요하다.

본 발명은 적은 시설 투자 비용으로 실내 다단식 재배시설의 저비용의 냉·난방시설을 고안하고, 시설내부에 발생하는 상층 및 하층간의 온도차를 동시에 해소하고, 다단 시설에 재배되는 작물들에 공급되는 물의 양이 어느 위치에서나 거의 동일하도록 유지시켜주고, 배수장치도 작물의 토양부분에 열전달을 저해하는 구조를 해결하고 보다 저렴한 비용의 배수장치를 가지는 다단식 작물 재배 장치를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실내 다단식 재배시설의 고비용 냉방 장치 해결수단의 일실시예로서, 실내 다단식 작물 재배 장치는 복수개가 매트릭스 형태로 배치되는 재배 선반; 상기 재배 선반의 상부에 단속적으로 배치된 지지대; 상기 재배 선반의 전방에 배치되며 상기 재배선반의 작물에 적당한 온도의 공기를 제공하기 위한 냉·난방공용조화기; 및 상기 지지대에 병렬 방식으로 상호 이격되어 걸쳐지는 적어도 3 개 이상의 비닐과 같은 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 양쪽 단부들에 각각 결합되어 상기 플랙시블막에 장력을 인가하는 웨이트를 포함하여 상기 공기 조화기에서 제공하는 냉풍을 실내 전체에 고르게 분산하는 공기 분산 유닛을 포함한다.

실내 다단식 작물재배 시설은 고비용 난방 장치 해결수단으로 별도의 난방기를 설치하지 않고 상기 냉·난방공용조화기를 사용하여 조화기의 토출구에 일측이 결합되고 상기 일측과 대향하는 타측은 상기 재배 선반의 하단으로 연장되어 상기 재배 선반의 하단에 온풍을 제공하는 난방 덕트를 더 포함한다.

실내 다단식 작물재배 시설은 작물에 물을 공급하기 위한 급수장치 압력손실을 해결수단으로 상기 재배 선반으로 제공되는 물이 수납되는 물통, 상기 물통의 물을 펌핑하는 펌프, 상기 펌프로부터 펌핑된 물을 상기 재배 선반의 상부로 이송하는 메인 파이프, 상기 메인 파이프로부터 상기 재배 선반 내부로 분기된 복수개의 분기 파이프, 상기 분기 파이프에 공급되는 물의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브 및 상기 분기 파이프에 형성된 복수개의 정압노즐들을 포함하는 물 공급 장치를 포함한다.

실내 다단식 작물재배 시설은 작물에 공급된 물을 배수하기 위한 배수장치 설치비용을 절감하기 위한 수단으로, 상기 재배 선반 사이에 서로 다른 높이로 형성된 지지 프레임, 상기 지지 프레임에 걸쳐진 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 단부에 결합된 웨이트를 포함하는 배수물받이를 포함한다.

본 발명에 따른 다단식 작물 재배 장치에 의하면, 재배 선반의 상부에 일정 간격으로 배치되고 장력에 의해 평평하게 펼쳐진 플랙시블막들을 이용하여 공기 조화기에서 토출된 냉풍이 고르게 분산되어 재배 선반의 상부에서 하부까지 전달되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 다단식 작물 재배 장치에 의하면, 물을 공급하는 물 공급 장치 중 각 층의 재배 선반 내부로 분기된 각각의 분기 파이프에 제공되는 물의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브 및 일정한 압력이 가해질 때 물이 분사되는 정압 분사 노즐을 설치하여, 재배 선반의 층수 및 재배 선반의 길이와 관계 없이 재배 선반 어느 부분에서나 동일한 양의 물을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 다단식 작물 재배 장치에 의하면, 각 층의 재배 선반들 사이에 일정한 기울기를 갖는 배수물받이를 배치하여 각 층의 배수 선반에서 떨어진 물을 지는 물을 배수부로 이동시켜 실내의 바닥에 물이 고이는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 다단식 작물 재배 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 도 1에 도시된 재배 선반의 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 재배 선반의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실내 다단식 작물 재배 장치의 상부에서 하부 방향으로 내려다 본 정도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 공기 분산 유닛의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 공기 분산 유닛에 의해 냉풍이 고르게 분산되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 실내 다단식 작물 재배 장치의 겨울철 운용을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 재배 선반의 폭방향 측면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 배수 물받이의 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 공기 순환 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 및 제2 공기 순환 유닛의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 제1 및 제2 공기 순환 유닛의 분해 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 습기 흡수관의 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실내 다단식 작물 재배 장치의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 다단식 작물 재배 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2a는 도 1에 도시된 재배 선반의 사시도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 재배 선반의 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 실내 다단식 작물 재배 장치의 상부에서 하부 방향으로 내려다 본 정도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 공기 분산 유닛의 사시도이다. 도 5는 도 3에 도시된 공기 분산 유닛에 의해 냉풍이 고르게 분산되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 1의 실내 다단식 작물 재배 장치의 겨울철 운용을 도시한 도면이다. 도 7은 도 1에 도시된 재배 선반의 폭방향 측면도이다. 도 8은 도 7에 도시된 배수 물받이의 사시도이다. 도 9는 도 1에 도시된 공기 순환 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10은 도 9에 도시된 제1 및 제2 공기 순환 유닛의 단면도이다. 도 11은 도 9에 도시된 제1 및 제2 공기 순환 유닛의 분해 사시도이다. 도 12는 도 11에 도시된 습기 흡수관의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 실내 다단식 작물 재배 장치(300) 실내에 냉풍을 제공하는 장치로, 재배 선반(1), 공기 조화기(60), 지지대(70)) 및 공기 분산 유닛(80)을 포함한다. 이에 더하여 실내 다단식 작물 재배 장치(300)는 배수 물받이(90, 도 7 참조), 물 공급 장치(100)를 포함한다. 이에 더하여, 실내 다단식 작물 재배 장치(300)는 공기 순환 장치(200)를 더 포함할 수 있다.

도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 재배 설반(1)은 복수개가 매트릭스 형태로 수직 배치된다. 재배 선반(1)은 수직 프레임(10, 도 2b 참조), 수평 프레임(20, 22) 및 작물 재배 상자(30)를 포함한다.

수직 프레임(10)은 재배 선반(1)이 매트릭스 형태가 되도록 4개의 모서리에 수평 프레임(10)이 처지지 않도록 지면에 대하여 수직한 방향으로 세워진다.

수평 프레임(20)은 수직 프레임(10)을 가로질러 설치되고, 수직 프레임(10)을 수직방향으로 분할하여 복수개의 층을 형성하며 수직 프레임(10)에 고정된다.

수평 프레임(20)에 의해 분할 된 층은 도시된 바와 같이 재배자의 손이 쉽게 닿고 눈으로 재배 상태를 확인할 수 있는 높이 내에서 3개의 층으로 분할하는 것이 적당하다. 각 층의 수평 프레임(20) 사이에는 재배 선반(1)의 폭 방향을 가로지르는 바(bar) 형태의 지지용 수평 프레임(22)이 일정 간격으로 복수개 설치된다.

도 2b를 참조하면, 작물 재배 상자(30)는 바닥면(32) 및 바닥면(32)의 가장자리에 접하여 수직으로 배치된 4개의 측벽(34)들을 포함한다. 작물 재배 상자(30)는 각 층의 수평 프레임(20, 22) 상에 형성되어 수평 프레임(20, 22)에 의해 지지된다.

바닥면(32)은 각 층의 수평 프레임(20, 22)의 상면에 수평 프레임(20, 22) 덮도록 형성된다. 바닥면(32)은 내부에 채워진 흙(40)과 재배 작물의 무게를 지지하고, 작물 재배 상자(30)의 외부로 흙(40)이 유출되는 것을 방지함과 아울러, 물은 작물 재배 상자(30)의 외부로 배출되도록 수평 프레임(20, 22)의 상면에 철망(32a)과 망사(32b)를 차례 대로 적층하여 형성한다.

측벽(34)들은 바닥면 및 수직 프레임과 접하도록 바닥면(32)의 가장자리와 접하도록 수직으로 세워져 작물 재배 상자(30) 내에 공간을 형성한다. 예를 들어, 측벽(34)들의 높이는, 예를 들어, 450mm일 수 있다.

작물 재배 상자(30)에, 예를 들어, 천마를 재배 할 경우, 작물 재배 상자(30)의 바닥면(32)에 톱밥과 사양토를 조합한 제1 흙층(42)을 깔고, 제1 흙층(42) 위에 부엽토, 사양토를 조합한 제2 흙층(44)을 깐다. 제2 흙층(44)의 외부로 참나무(50)의 외주면이 약간 노출되도록 복수개의 참나무(50)들을 이격시켜 묻고, 참나무(50) 사이에 참나무(50)의 절단면에 접하도록 종균(도시 안됨)을 배치시킨다. 그리도, 제2 흙층(44)의 외부로 노출된 참나무(50)의 외주면에 일정 간격으로 종균(62)을 접합한다.

제2 흙층(44) 위에 참나무(50) 및 종균(52)이 덮이도록 펄라이트, 톱밥 및 사양토가 조합된 제3 흙층(46)을 깔아 작물 재배 상자(30)에서 천마를 재배한다.

본 발명의 일실시예에서, 작물 재배 상자(30)를 삼층 구조로 형성함으로써 천마 재배의 작황을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 공기 조화기(60)는 재배 선반(1)의 폭 방향과 마주보도록 재배 선반(1)의 전방에 배치되며, 공기 조화기(60)는 몸체(62) 및 토출구(64)를 포함한다.

몸체(62)의 내부에는 공기 온도를 조절하여 공기 온도 조절 장치가 설치되어 냉풍 또는 온풍을 발생시킨다.

토출구(64)는 몸체(62)의 상부에 재배 선반(1)과 마주보도록 형성되어 몸체(62)에서 발생시킨 냉풍 또는 온풍을 공기 조화기(60)의 외부로 분사한다.

토출구(64)는 재배 선반(1)의 높이 보다 높게 형성되며, 토출구(64)에는 외부로 토출 되는 냉풍의 방향을 전환하여 실내의 전체 영역에 냉풍을 고르게 분사하는 날개(66; 도 5참조)들이 배치된다. 날개(66)들은 토출구의 좌측, 우측 방향으로 움직인다.

상기 토출구(64)에서 나오는 냉 온풍의 활용에 있어서 여름철 냉풍을 실내공간에 골고루 공급하기 위한 본 발명의 장치로 ; 지지대(70)를 길이가 긴 봉 형상으로 재배 선반(1)의 상부로부터 이격되어 작물이 재배되는 실내의 천장 및 재배 설반(1) 사이에 복수개가 단속적으로 배열되는데, 지지대(70)들은 토출구(64)의 높이 보다 낮게 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(70)들은 실내에 배열된 재배 선반(1)과 매트릭스 형태가 되도록 재배 선반(10)의 폭방향을 가로지르게 배치된다.

공기 조화기(60)로부터 토출된 냉풍의 균일한 분산을 위해 각 지지대(70)들의 높이를 서로 다르게 배치하는 것이 바람직한데, 예를 들어, 공기 조화기(60)로부터 멀어질수록 지지대(70)들의 높이가 낮아지게 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 공기 분산 유닛(80)은 지지대(70)들의 상부면에 걸쳐지도록 상호 이격되어 병렬 방식으로 배치되며, 공기 분산 유닛(80)은 플랙시블막(82) 및 웨이트(84)를 포함한다.

플랙시블막(82)은 지지대(70)들을 가로지르도록 재배 선반(1)의 길이 방향을 따라 길게 펼쳐지며, 지지대(70)의 상부에 재배 선반(1)의 폭 방향으로 적어도 3개 이상이 병렬로 배열된다.

플랙시블막(80)의 양쪽 단부는 지지대(70)의 외부로 노출되며 자중에 의해서 재배 선반(1)쪽으로 처진다.

플랙시블막(82)은 구입 및 설치가 용이하고 가격이 저렴한 비닐을 포함할 수 있다.

웨이트(84)는 지지대(70)에서 재배 선반(1)쪽으로 처진 플랙시블막(82)의 양쪽 단부에 각각 결합되어, 플랙시블막(82)이 지지대(70)의 상부면에서 냉풍에 의한 처짐이나 부양되지 않고 항상 팽팽하도록 플랙시블막(82)에 장력을 인가한다.

웨이트(84)는 각각의 플랙시블막(82)의 일측 단부 및 타측 단부를 개별적으로 결합 또는 도시되지는 않았지만 길이가 긴 하나의 웨이트를 이용하여 지지대들에 병렬로 배열된 플랙시블막(82)들 일측 단부들과 타측 단부들을 모두 결합할 수 있다.

도 5를 참조하면, 공기 조화기(60)에서 발생된 냉풍은 토출구(64)를 통해는 토출되고 토출된 냉풍은 좌, 우측으로 움직이는 날개(66)들에 의해 실내의 좌, 우측으로 분산된다. 이후, 공기 분산 유닛(80)의 플랙시블막(82)의 표면에 부딪친 냉풍은 플랙시블막(82)의 표면에서 분산되어 플랙시블막(82)을 타고 플랙시블막(82) 사이의 이격 공간을 통해 실내의 바닥쪽으로 하강한다.

그리고, 플랙시블막(82)의 표면에 부딪히지 않은 냉풍은 플랙시블막(82) 사이의 이격 공간을 통해 곧바로 실내의 바닥쪽으로 하강하여 냉기가 실내의 전체 공간에 고르게 분산된다.

도 1, 도 6을 참조하면 상기 토출구(64)에서 나오는 온풍을 겨울철에 실내공간에 골고루 공급하기 위하여 도 6의 난방 덕트(250)는 공기 조화기(60)의 토출구(64)에 일측이 결합되고 일측과 대향하는 타측은 재배 선반(1)의 하단으로 연장되고, 난방 덕트(250)에는 제공된 온풍을 난방 덕트(250)의 외부로 토출시키는 개구부(255)들이 난방 덕트(250)를 따라 복수개 형성된다.

난방 덕트(250)의 개구부(255)의 위치를 재배선반의 하부에 설치하게 된다. 하부에 설치함으로써 열대류 현상으로 따뜻한 공기는 상부로 상승하고 상승하는 과정에서 열전달에 의해 주위의 찬 공기를 데우게 된다. 수개의 개구부(255)에서 나온 열풍은 상승과 함께 주위의 찬 공기를 데두게 됨으로 실내 어느 위치에서나 공기의 온도가 요구하는 오차 범위 내에서 난방을 유지시킨다.

난방 덕트는(250)는 가격이 저렴하고, 설치 및 제조가 용이한 비닐로 형성된다.

도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 배수 물받이(90)는 재배 선반(1)의 각 층에 사이에 기울기를 가지고 배치되어 작물 재배 상자(30)의 외부로 배출된 물을 정해진 장소로 이동시켜 재배 선반(1)의 하부층으로 갈수록 천마에 제공되는 물의 양이 증가되는 것을 방지하고, 실내의 바닥에 물이 고여 습도가 높아지는 것을 방지한다.

배수 물받이(90)는 지지 프레임(92), 플랙시블막(96) 및 웨이트(96)를 포함한다.

지지 프레임(92)은 재배 선반(1)의 각 층의 수평 프레임(20) 사이에 배치되며, 지지 프레임(92)은 제1 지지 프레임(92a), 제2 지지 프레임(92b) 및 제3 프레임(92c)을 포함한다.

제1 지지 프레임(92a) 및 제2 지지 프레임(92b)은 서로 마주보도록 배치되는데, 제1 지지 프레임(92a)은 재배 선반(1)의 일측 길이 방향을 따라 수평으로 설치되고, 제2 지지 프레임(92b)은 제1 지지 프레임(92a)과 대향되는 재배 선반(1)의 타측 길이 방향을 따라 수평으로 설치된다. 제1 지지 프레임(92a)은 제2 지지 프레임(92b)의 높이보다 높게 설치된다.

제3 지지 프레임(92c)은 제1 및 제2 지지 프레임(92a, 92b) 사이에 일정 간격으로 복수개 배치되어 플랙시블막(94)이 자중에 처지는 것을 방지한다. 제3 지지 프레임(92c)의 일측 단부는 제1 지지 프레임(92a)에 고정되고, 제3 지지 프레임(92c)의 타측 단부는 제2 지지 프레임(92b)에 고정되어 제3 지지 프레임(92c)은 기울기를 갖는다.

플랙시블막(94)은 지지 프레임(92)을 덮도록 지지 프레임(92)의 상부에 배치되어 상부 층의 배치된 작물 재배 상자에서 배출된 물을 정해진 장소로 이동시킨다. 제1 지지 프레임(92a)에 접하는 플랙시블막(94)의 일측 단부는 제1 지지 프레임(92a)에 고정되고, 플랙시블막(94)의 타측 단부는 제2 지지 프레임(92b)의 외부로 노출된다.

플랙시블막(94)은 구입 및 설치가 용이하고 가격이 저렴한 비닐을 사용할 수 있다.

웨이트(94)는 제2 지지 프레임(92b)의 외부로 처진 플랙시블막(94)의 타측 단부에 결합되어 플랙시블막(94)이 지지 프레임(92)의 상부면에서 항상 팽팽하도록 플랙시블막(92)에 장력을 인가한다.

도 1을 다시 참조하면, 물 공급 장치(100)는 재배 작물의 성장에 필요한 물을 작물 재배 상자(30)의 내부에 균일하게 공급하는 것으로, 물통(102), 펌프(103), 메인 파이프(104), 분기 파이프(105), 압력 조절 밸브(106) 및 노즐(107)들을 포함한다.

물통(102)은 재배 작물에 공급되는 물을 저장하고, 펌프(103)는 물통(103)에 저장된 물을 펌핑하여 메이 파이프(104)에 제공한다.

메인 파이프(104)는 물통(102) 및 펌프(103)에 연결되어 제공된 물을 재배 선반(1)의 상부 방향으로 이송시킨다.

분기 파이프(105)는 복수개로 각각 메인 파이프(104)에 연결되고, 메인 파이프(104)로부터 재배 선반(1)의 각 층의 내부로 분기되어 메인 파이프(104)로부터 물을 제공 받는다. 각각의 분기 파이프(105)는 작물 재배 상자(30) 및 배수 물받이(90) 사이에 배치되고, 재배 선반(1)의 길이 방향을 따라 길게 연장된다.

압력 조절 밸브(106)는 각각의 분기 파이프(105)에 연결되어 메이 파이프(104)에서 제공된 물의 압력을 서로 동일하게 조절하여 각각의 분기 파이프(105)로 제공한다. 압력 조절 밸브(106)는 메인 파이프(104)에 결합되는 분기 파이프(105)의 일측 단부에 연결된다.

노즐(107)들은 작물 재배 상자(30)와 마주보는 분기 파이프(105)의 하측 외주면에 일정 간격으로 복수개 배치되어 분기 파이프(105)에 제공된 물을 일정한 압력으로 분사한다. 노즐(107)은 일정한 세기의 압력이 가해질 때만 분기 파이프(105)에 제공된 물을 작물 재배 상자(30) 쪽으로 분사하는 정압 분사 노즐이다.

도 1 및 도 9 내지 도 11을 참조하면, 공기 순화 장치(200)는 제1 공기 순환 유닛(210a), 제2 공기 순환 유닛(210b) 및 정역 송풍기(240)를 포함한다.

제1 공기 순환 유닛(210a)은 파이프 형상으로 재배 선반(1)의 하부에 배치되어 재배 선반(1)의 하부쪽 차가운 공기를 흡수하거나 제1 공기 순환 유닛(210a)에 제공된 공기를 배출시키면서 공기에 포함된 수분을 제거한다.

제2 공기 순환 유닛(210b)은 파이프 형상으로 제1 공기 순환 유닛(210a)과 마주하여 재배 선반(1)의 상부에 배치되어 재배 선반(210a)의 상부쪽 더운 공기를 흡수하거나 제2 공기 순환 유닛(210b)에 제공된 공기를 배출시키면서 공기에 포함된 수분을 제거한다.

제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b)은 제1 파이프(212), 제2 파이프(222) 및 습기 흡수 관(232)을 포함한다.

제1 파이프(212))의 외주면에는 제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b)의 내부로 외부 공기를 유입시키거나 제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b)의 내부의 공기를 외부로 유출시키는 제1 개구(214)들이 복수개 형성된다. 제1 개구(214)들은 제1 파이프(212)의 일측 외주면과 이에 대향하는 제1 파이프(212)의 타측 외주면에 일렬로 배열된다.

제1 파이프(212)의 일측 단면에는 제1 파이프(212)의 직경보다 직경이 작은 커버(216)가 결합되어 제1 파이프(212)의 일측 단면을 폐쇄시킨다. 커버(216)가 결합된 제1 파이프(212)의 일측 단면과 대향되는 제1 파이프(212)의 타측 단면 중 정역 송풍기(240)와 접하는 부분은 반원 형상의 홈(218)이 형성된다.

제2 파이프(222)는 제1 파이프(212)의 직경보다 직경이 작게 형성되어 제1 파이프(212)의 내부에 삽입된다. 제2 파이프(222)의 외주면에는 제1 파이프(212) 내의 공기를 유입시키거나 제2 파이프(222) 내의 공기를 제1 파이프(212) 쪽으로 유출시키는 제2 개구(224)들이 복수개 형성된다. 제2 개구(224)는 제1 개구(214)와 상호 어긋나게 배치되어 제1 및 제2 파이프(212, 222)로 유입 또는 유출되는 공기의 경로를 증가시켜 공기 중에 포함된 습기의 제거 효율을 향상시킨다.

습기 흡수관(232)은 제1 및 제2 파이프(212, 222) 사이에 개재되어 제1 및 제2 파이프(212, 222) 쪽으로 유입 또는 유출되는 공기 내의 습기를 흡수한다. 도 11을 참조하면, 습기 흡수관(232)은 한 쌍의 고정 파이프(233)들, 와이어(236)들 및 제습포(237)를 포함한다.

고정 파이프(233)는 원통 형상의 파이프로, 한 쌍이 서로 이격되어 상호 마주하도록 배치된다. 각 고정 파이프(233)의 일측 단면에는 리브(234)가 형성되며, 리브(234)에는 복수개의 결합 홀(235)들이 형성된다.

와이어(236)들은 서로 이격된 고정 파이프(233)들 사이를 가로질러 고정 파이프(233)들을 연결하는데, 와이어(233)들의 일측 단부 및 와이어(233)의 타측 단부는 각 고정 파이프(233)의 결합 홀(235)들에 끼워져 고정 파이프(233)에 고정된다.

제습포(237)는 와이어(236)들의 표면을 감싸 다각형상의 관을 형성하고 와이어(236)들에 의하여 지지된다. 제습포(237)의 폭방향 길이는 와이어(236)의 길이보다 약간 짧아 와이어(236)들의 양측 단부가 제습포(237)의 외부로 노출된다.

제습포(237)는 가격이 저렴하고, 구입이 용이한 부직포 또는 제습천이다.

다시 도 9을 참조하면, 정역 송풍기(240)는 제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b) 사이에 배치되어 제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b)을 상호 연결한다. 정역 송풍기(240)는 제1 공기 순환 유닛(210a)으로부터 유입된 공기를 제2 공기 순환 유닛(210b)으로 제공하여 공기를 제2 공기 순환 유닛(210b)의 외부로 배출시키거나, 이와 반대로, 제2 공기 순환 유닛(210b)으로부터 유입된 공기를 제1 공기 순환 유닛(210a)으로 제공하여 공기를 제1 공기 순환 유닛(210a)의 외부로 배출시켜 실내의 공기를 순환시킨다.

정역 송풍기(240)는 연결 파이프(242) 및 정역 송풍 유닛(245)을 포함한다.

연결 파이프(242)는 수평 연결관(242a) 및 수직 연결관(242b)을 포함하는 "T"자 형상으로, 제1 및 제2 공기 순환 유닛(210a, 210b)과 정역 송풍 유닛(245)을 상호 연결시킨다.

수직 연결관(242b)을 기준으로 수평 연결관(242a)의 양쪽에는 서로 마주하는 한 쌍의 제1 공기 순환 유닛(210a) 또는 한 쌍의 제2 공기 순환 유닛(210b)이 서로 접하도록 연결된다. 제2 파이프(222)들은 수직 연결관(242b)을 기준으로 수평 연결관(242a)의 양쪽에 연결 플러그(243)에 의해 결합된다.

제1 파이프(212)들은 커버(216)가 결합되지 않은 제1 파이프(212)들의 단면이 서로 접하도록 결합 되는데, 제1 파이프(212)에 형성된 반원 형상의 홈(218)에 의해 서로 접하는 한 쌍의 제1 파이프(212)들은 수직 연결관(242b)의 외주면을 감싼다.

정역 송풍 유닛(245)은 수직 연결관(242b)에 연통된다. 정역 송풍 유닛(245)은 송풍기함(246), 모터(247), 회전 날개(248) 및 회전축(248)을 포함한다. 모터(247), 회전 날개(248) 및 회전축(249)은 송풍기함(246)의 내부에 설치된다. 모터(247)는 회전 날개(248)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키고, 회전축(249)은 모터(247) 및 회전 날개(248)를 연결시킨다.

정역 송풍 유닛(245)의 모터(247)가 정방향으로 회전하면, 회전 날개(248)에 의해서 재배 선반(1)의 하부쪽 냉기가 제1 공기 순환 유닛(210a)의 내부로 유입된다. 이때, 냉기는 제1 개구(214)들을 통해 제1 파이프(212)로 유입되고, 유입된 냉기는 습기 흡수관(232)을 통과하면서 냉기 중에 포함된 습기가 1차적으로 제거되어 제2 개구(224)들을 통해 제2 파이프(222)로 유입된다.

제2 파이프(222)로 유입된 냉기는 정역 송풍기(240)를 통해 제2 공기 순환 유닛(210b)의 제2 파이프(222)로 제공된다. 제2 파이프(222)로 제공된 냉기는 제2 개구(224)들을 통해 배출되고, 배출된 냉기는 습기 흡수관(232)을 통과하면서 냉기 중에 포함된 습기가 2차적으로 제거된 후 제1 파이프(212)의 제1 개구(214)들을 통해 재배 선반(1)의 상부로 배출된다.

상술한 과정을 거쳐 정역 송풍기(240)에 의해 재배 선반(1)의 하부쪽 차가운 공기가 하부쪽 보다 따뜻해진 재배 선반(1)의 상부쪽 공기와 계속 섞이면서 공기의 온도를 보다 균일할 유지할 수 있고, 실내의 많은 습기를 제거할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실내 다단식 작물 재배 장치의 측면도이다. 도 13에 도시된 실내 다단식 작물 재배 장치는 면상발열체를 제외하면 앞서 도 1 내지 도 12에 도시된 실내 다단식 작물 재배 장치와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.

도 1 및 도 13을 참조하면, 공기 조화기(60)로부터 온풍을 발생시키지 않으면서 수직하게 배치된 상부 및 하부 작물 재배 상자(30)에 동시에 열을 제공하기 위하여 플랙시블막(94)의 하부에는 면상발열체(290)가 각각 배치된다.

면상발열체(290)는 플레이트 형상으로 형성되며, 내부에 전기저항에 의하여 열 및 원적외선을 발생시키는 발열체가 내장되어 있다. 면상발열체(290)는 플랙시블막(94)의 하부에 배치되고 상부 작물 재배 상자(30) 및 하부 작물 재배 상자(30)를 동시에 균일하게 난방할 수 있고, 온풍기나 난방기 같은 강제대류 방식은 작물을 건조시키는 문제점이 있지만, 면상발열체(290)는 원적외선과 자연대류 형태로 난방을 하기 때문에 작물의 건조피해를 줄일 수 있다.

특히, 실내 다단식 재배에서 온풍기나 난방기로 난방을 할 때 더운 공기는 위로 상승함으로 실내의 하층, 중층 및 상층 순으로 온도가 높은 층이 형성된다. 즉 층간 온도편차가 발생한다. 온도 편차는 식물생장의 불 균일을 초래함으로 작물의 품질관리에 악 영향을 준다. 그러나 층마다 설치된 면상발열체(290)에 온도 센서와 제어장치를 더 결합함으로써 층간 방사열량을 조절할 수 있어, 층간의 온도편차를 해소하여 층간 작물 생장을 일정하게 관리할 수 있는 이점이 있다. 또한, 면상발열체(290)로부터 원적외선이 발생 되도록 함으로써 작물 재배 상자(30)의 작물의 생장을 촉진시키고 곰팡이 성장 등을 억제할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 일실시예에서, 면상발열체(290)의 방사열랑 제어는 면상발열체(290)로부터 발생 된 열 및 원적외선은 온도 센서로부터 출력된 온도 신호에 의하여 결정된다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 재배 선반의 상부에 일정 간격으로 배치되고 장력에 의해 평평하게 펼쳐진 플랙시블막들을 이용하여 공기 조화기에서 토출된 냉풍이 고르게 분산되어 재배 선반의 상부에서 하부까지 전달되도록 하고, 실내의 상, 하부층 공기를 순환시키는 정역 송풍기에 연결되는 배관 내에 수분을 습수하는 천을 배치함으로써, 실내의 상, 하층부 및 중간층부의 온도를 오차 범위 내에서 동일하게 유지시키고, 실내의 과도한 습기를 온도 변화 없이 쉽게 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 물을 공급하는 물 공급 장치 중 각 층의 재배 선반 내부로 분기된 각각의 분기 파이프에 제공되는 물의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브 및 일정한 압력이 가해질 때 물이 분사되는 정압 분사 노즐을 설치하여, 재배 선반의 층수 및 재배 선반의 길이와 관계 없이 재배 선반 어느 부분에서나 동일한 양의 물을 제공하는 효과가 있다.

또한, 각 층의 재배 선반들 사이에 일정한 기울기를 갖는 배수물받이를 배치하여 각 층의 배수 선반에서 떨어진 물을 지는 물을 배수부로 이동시켜 실내의 바닥에 물이 고이는 것을 방지할 수 있는 효과가 있고, 배수물받이를 비닐과 같은 열 투과성 재료로 구비함으로써, 플라스틱이나 금속으로 만든 배수물받이 보다는 난방열과 냉방 열이 작물의 토양(뿌리) 부분에 잘 전달될 수 있는 효과가 있다.

또한, 가격이 저렴한 천을 이용하여 실내의 수분을 제거하고, 가격이 저렴하고, 제조 및 설치가 용이한 비닐을 이용하여 냉기를 분산시키는 플랙시블막, 온풍을 전달하는 난방 덕트 및 배수 물받이를 형성함으로써, 실내 다단식 작물 재배를 위한 시설 투자 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

300...실내 다단식 작물 재배 장치 1...재배 선반
60...공기 조화기 20...제2 핀셋부
70...지지대 80...공기 분산 유닛
90...배수 물받이 100...물 공급 장치
200...공기 순환 장치 250...난방 덕트

Claims (7)

1. 복수개가 매트릭스 형태로 배치되는 재배 선반;
   상기 재배 선반의 상부에 단속적으로 배치된 지지대;
   상기 재배 선반의 전방에 배치되며 상기 지지대의 상부를 향해 온도가 조절된 공기를 제공하는 공기조화기; 및
   상기 지지대에 병렬 방식으로 상호 이격되어 걸쳐지는 적어도 2 개의 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 양쪽 단부들에 각각 결합되어 상기 플랙시블막에 장력을 인가하는 웨이트를 포함하여 상기 공기조화기에서 제공하는 냉풍을 분산하는 공기 분산 유닛;을 포함하며,
   상기 재배 선반은 수직으로 세워진 수직 프레임, 상기 수직 프레임을 가로질러 설치되며 복수개가 복층으로 설치되는 수평 프레임들 및 상기 수평 프레임 상에 각각 배치되어 작물이 재배되는 작물 재배 상자를 포함하는 실내 다단식 작물 재배 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수평 프레임들 사이에 서로 다른 높이로 형성된 지지 프레임, 상기 지지 프레임에 걸쳐진 플랙시블막 및 상기 플랙시블막의 단부에 결합된 웨이트를 포함하는 배수물받이를 더 포함하며,
   상기 웨이트는 상기 지지 프레임 중 높이가 낮은 쪽의 지지 프레임을 지나는 상기 플랙시블막의 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 다단식 작물 재배 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 배수물받이의 하부에 배치 및 수직으로 배치된 한 쌍의 작물 재배 상자의 사이에 개재되어 상기 한 쌍의 작물 재배 상자로 각각 열을 제공하는 면상발열체를 더 포함하는 다단식 작물 재배 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 공기 조화기의 토출구에 일측이 결합되고 상기 일측과 대향하는 타측은 상기 재배 선반의 하단으로 연장되어 상기 재배 선반의 하단에 온풍을 제공하는 난방 덕트를 더 포함하는 실내 다단식 작물 재배 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 재배 선반으로 제공되는 물이 수납되는 물통, 상기 물통의 물을 펌핑하는 펌프, 상기 펌프로부터 펌핑된 물을 상기 재배 선반의 상부로 이송하는 메인 파이프, 상기 메인 파이프로부터 상기 재배 선반 내부로 분기된 복수개의 분기 파이프, 상기 분기 파이프에 공급되는 물의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브 및 상기 분기 파이프에 형성된 복수개의 노즐들을 포함하는 물 공급 장치를 포함하는 다단식 작물 재배 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 노즐은 일정한 압력이 가해지면 물이 분사되는 정압 분사 노즐인 다단식 작물 재배 장치.

Images