KR101650501B1 - 분사방향 가변형 콤팩트 구조의 약액 자동 분사장치 - Google Patents

Abstract

분사방향을 수직과 수편방향으로 가변시킬 수 있는 컴팩트 구조의 약액 자동 분사장치가 개시된다. 약액분사부는 약액을 환상의 분사관로 내부에 고속 분사하여 약액충돌부재와 충돌시켜 미립화시킴과 동시에, 분사관로로 둘러싸인 송풍관로에 강제 기류를 만들어 그 미립화된 분무 약액이 그 강제 기류에 실려 멀리 골고루 퍼져나가도록 한다. 약액분사부는 지지프레임에 의해 지지되고 수직선회구동부와 수평회전구동부에 의해 출구 방향이 수평방향 및 수직방향으로 가변된다. 제어부가 프로그램을 실행하여, 수직선회구동부 및 수평회전구동부의 작동 제어, 강제 기류의 생성 제어, 약액의 분사를 위한 압축공기 및 약액의 공급제어를 비롯한 전반적인 동작을 자동으로 제어한다. 환상의 분사관로의 출구부는 말단으로 가면서 점점 좁아져 큰 사이즈의 약액입자가 분사관로 내벽면에 붙잡혀 약액통으로 회수되고 아주 작은 사이즈의 약액입자만 분무되도록 한다. 미립화된 분무 약액의 분무방향을 수직과 수평방향으로 가변되어 약액의 고른 분무를 통한 방제 효과 극대화 및 약해 발생 방지, 약액 손실 및 토양 오염 최소화, 컴팩트한 구조에 따른 사용상의 편의성 증대 등의 효과를 가져다준다.

Description

분사방향 가변형 콤팩트 구조의 약액 자동 분사장치 {Compact structured agricultural chemicals sprayer capable of varying a spray direction thereof}

본 발명은 농약, 탈취제, 소독제 또는 영양제 등을 물에 희석한 액체(이하에서는 '약액'으로 통칭함)을 자동으로 분사하는 약액 분사기에 관한 것이다.

분사기를 이용하여 약액을 분사함에 있어서 여러 가지 이슈들이 제기되고 있다. 농약을 농작물에 분사하는 경우에는, 약해가 발생하지 않도록 농약을 분사할 수 있어야 한다. 병해충 및 잡초로부터 농작물을 보호하기 위하여 사용한 농약이 의외로 농작물의 조직파괴와 증산작용·동화작용·호흡작용 등의 생리작용을 방해하고 억제하며, 정상적인 생육을 저해하는 현상이 발생할 수 있다. 이를 약해(藥害: Phytotoxicity)라고 하는데, 잎과 줄기의 발아 장해, 생육억제, 잎의 변색이나 외형변화 등, 과실의 기형화, 결실저해, 과피 장해, 착색 저해 등을 들 수 있다. 농약을 살포할 때 이런 약해가 일어나지 않도록 주의할 필요가 있다. 스스로 이동할 수 없는 비자주형 약액 분무기는 사용자가 위치를 옮겨주지 않는 한, 한 자리에서 약액을 분사한다. 그런 비자주형 약액 분무기가 약액을 분사하는 방향을 가변시킬 수 없으면 약액은 같은 방향으로만 분무되어 농작물에 고르게 가해지지 못한다. 약액이 분사되는 방향과 마주보는 부위에 약액이 집중적으로 가해지고 나머지 부위에는 상대적으로 적은 양의 약액이 가해진다. 농작물의 특정 부위에 약액이 편중되어 분사되면, 병충해 방제 효과가 떨어지는 것은 물론, 그 특정 부위에 치명적인 약해가 발생할 가능성이 크다.

약액 분무기는 약액을 가능한 한 멀리까지 골고루 보낼 수 있어야 한다. 그러하지 못하면, 비자주형 분무기의 경우 사용자가 분무기의 위치를 자주 이동시켜줘야 하는 번거로움이 있고, 그에 따라 작업 효율이 떨어진다. 약액을 멀리 고르게 보내려면, 약액 입자를 매우 작은 사이즈로 미립화 할 수 있어야 한다. 그리고 고속의 강제 기류를 만들어 그 기류에 편승하여 보내야 한다.

하지만, 분사대상이 농작물이 아니라 가축의 분뇨인 경우(분뇨에서 발생하는 악취 제거 및 세균 방제 목적)에는 오히려 약액의 미립화는 바람직하지 않을 수 있다. 즉, 약액의 종류, 약액 분사의 목적과 대상 등에 따라서 약액을 미립화 하여 분무하는 것이 요구될 때도 있고 비미립화 하여 분사하는 것이 더 나는 경우도 있다. 하나의 약액 자동 분사장치가 이 두 가지 용도를 모두 충족시킬 수 있다면 더할 나위 없이 바람직할 것이다.

농약은 토양 오염의 원인 중 한 가지이므로, 농약의 분무 과정에서 토양에 직접 떨어지는 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 토양에 떨어지는 농약의 양이 많으면 토양 오염의 문제 외에도, 손실되는 농약의 양만큼 경제적으로 손해가 발생한다. 농작물에 대한 농약의 전달률을 최대화 할 수 있는 약액 분무가 요구된다.

또한, 약액 분무기를 이용하여 약액을 분무하고 나면, 약액 공급관로 내에 약액 찌꺼기가 남게 되고, 그 약액 찌꺼기는 시간이 흐르면서 굳어져 약액 공급관로를 막아버리는 문제를 일으킨다. 따라서 약액 분무기는 이런 문제가 발생되지 않도록 자체 세척기능을 갖추는 것이 바람직하다.

기존의 약액 분사장치들은 위의 여러 가지 이슈들의 일부에만 초점을 맞추어 그것만을 해결할 수 있었을 뿐, 그 모든 이슈들을 종합적으로 해결할 수 있도록 설계되지 못하였다.

위와 같은 점들을 감안하여, 본 발명은 약액의 분사 내지 분무 방향을 프로그램된 대로 수직 및 수평 방향으로 가변시켜 농작물의 약해를 예방할 수 있고, 약액을 멀리 골고루 보낼 수 있으며, 약액을 분사 대상물에 최대한 많이 전달될 수 있게 하여 손실 최소화 및 토양 오염 방지를 도모할 수 있고, 동시에 분사 후 자동 세척이 가능하도록 설계되어 약액의 무인 자동 분무를 효과적으로 수행할 수 있는 컴팩트한 구조의 약액 자동 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 환상의 분사관로 내부로 고속 분사되는 약액을 그 분사관로 내의 약액 미립화를 위한 부재와 충돌시켜 미립화 된 상태로 그 분사관로의 출구 바깥으로 분무되게 함과 동시에, 그 미립화된 분무 약액을 상기 분사관로로 둘러싸인 원통형의 송풍관로 내에서 발생되어 상기 송풍관로의 출구 바깥으로 송풍되는 강제 기류에 실어 멀리 골고루 퍼져나가도록 하는 약액분사부; 상기 약액분사부를 지지하되, 상기 약액분사부의 출구 방향이 수평방향 및 수직방향으로 가변될 수 있도록 지지해주는 지지프레임; 모터에 의한 제1 회전력을 발생시키고, 그 제1 회전력을 이용하여 상기 약액분사부의 출구 방향이 아래위로 가변되도록 상기 약액분사부를 제1 각도범위 내에서 수직방향으로 선회시키는 수직선회구동부; 모터에 의한 제2 회전력을 발생시키고, 그 제2 회전력을 이용하여 상기 약액분사부의 출구 방향이 수평방향으로 가변되도록 상기 약액분사부를 수평방향으로 제2 각도 범위 내에서 회전시키는 수평회전구동부; 및 프로그램을 실행하여, 상기 수직선회구동부 및 상기 수평회전구동부의 작동 제어, 상기 강제 기류의 생성 제어, 약액의 분사를 위한 압축공기 및 약액의 공급 제어를 비롯한 전반적인 동작을 상기 프로그램에 의해 지시된 대로 자동으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치가 제공된다.

상기 약액 자동 분사장치에 있어서, 상기 약액분사부는, 입구와 출구가 개방된 원통형 팬 하우징 안에 송풍 팬이 상기 강제 기류를 출구방향으로 송풍하도록 설치된 팬 유닛; 상기 팬 하우징을 바깥에서 둘러싸는 고리형 노즐장착부재와 상기 고리형 노즐장착부재를 따라 소정 간격으로 환상 배치를 이루되 각각의 노즐출구에서의 약액 분사방향이 상기 팬 유닛의 출구방향과 나란하도록 설치된 복수 개의 분사노즐을 포함하며, 각 분사노즐은 서로 다른 입구로 각각 입력되는 약액과 압축 공기를 내부에서 혼합하여 노즐출구를 통해 고속으로 분사하는, 분사노즐부; 상기 팬 유닛과 상기 분사노즐부를 내부에 수납하여 일체로 결합시켜주는 원통형 팬-노즐 하우징부; 및 상기 팬 하우징에 외삽되어 서로 연통되게 결합되는 내부관과, 상기 내부관보다 더 큰 지름을 갖고 상기 팬-노즐 하우징부에 내삽되어 결합되는 외부관과, 상기 외부관이 상기 내부관을 내포하여 그들 사이에 환상의 분사관로가 마련되도록 상기 외부관과 상기 내부관의 입구부를 연결하여 지지해주되 상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 약액의 통과를 허용해주는 관연결부와, 상기 분사관로 안에 배치되어 상기 복수 개의 분사노즐로부터 분사된 약액이 충돌하여 미립화 되게 해주는 약액충돌부재를 포함하며, 상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 약액을 미립화하여 상기 분사관로를 통해 바깥으로 분무되게 하면서 상기 송풍 팬이 발생시키는 강제 기류에 실려 멀리 날아가도록 해주는 기화부를 포함할 수 있다.

상기 약액 자동 분사장치에 있어서, 상기 내부관은 출구부가 나팔 형상으로 벌어진 원통형이고, 상기 외부관은 출구부가 점점 좁아지는 테이퍼 형상인 원통형이어서, 환상의 상기 분사관로의 출구부는 말단으로 가면서 점점 좁아지고, 원통형의 상기 송풍관로의 출구부는 말단으로 가면서 점점 넓어지는 것이 바람직하다.

상기 약액 자동 분사장치에 있어서, 상기 약액충돌부재는 상기 내부관을 한 바퀴 휘감으면서 상기 복수 개의 분사노즐의 분사출구와 대면하도록 상기 환상의 분사관로 내에 고정되어, 상기 복수 개의 분사노즐에서 고속 분사되는 약액 입자들이 충돌하여 더 작은 크기의 약액 입자들로 쪼개지게 만들어주는 환상의 봉 또는 관 부재일 수 있다.

상기 약액 자동 분사장치는, 상기 지지프레임의 아래쪽으로 연장됨과 동시에 상기 각 분사노즐의 약액 입구까지 연결되는 약액공급관로; 상기 각 분사노즐의 압축공기 입구에서 상기 지지프레임의 일측까지 연결되는 압축공기공급관로; 및 상기 지지프레임의 아래쪽으로 연장됨과 동시에 상기 약액공급관로의 일 지점에서 커넥터를 매개로 연통되는 세척수공급관로를 더 구비하며, 상기 제어부는 약액분사모드에서는 상기 세척수공급관로를 막아 약액과 압축 공기가 상기 각 분사노즐에 공급되도록 하여 약액이 분사되도록 하고, 세척모드에서는 상기 약액공급관로를 막아 세척수와 압축 공기가 상기 각 분사노즐에 공급되도록 하여 상기 각 분사노즐이 세척되도록 제어할 수 있다.

상기 약액 자동 분사장치는 상기 지지프레임을 밑에서 받쳐주는 받침부; 및 서로 대면하는 상기 지지프레임의 저면과 상기 받침부의 상면 사이에 제공되어 상기 지지프레임을 상기 받침부 위에서 수평방향으로 회전가능 하게 받쳐주는 복수 개의 회전 롤러를 더 구비하며, 상기 수평회전구동부는, 상기 지지프레임과 상기 받침부 중 어느 하나에 장착되어 상기 제어부의 구동 제어에 따라 구동되어 회전력을 생성하는 제1 모터부; 상기 제1모터부가 생성하는 회전동력을 상기 지지프레임과 상기 받침부 중 나머지 하나에 전달하는 동력전달부를 구비하여, 상기 지지프레임이 상기 받침부에 대하여 수평방향으로 회전할 수 있도록 해주는 것이 바람직하다.

상기 약액 자동 분사장치에 있어서, 상기 지지프레임은, 상기 약액분사부의 원통형 몸체 일부를 수용하는 반원통형 내면을 가지며 마주보는 두 지점에 한 쌍의 고정핀 장착부가 마련된 분사부 거치대; 상기 약액분사부의 수직선회가 필요 없는 경우에는 상기 한 쌍의 고정핀 장착부를 관통하여 상기 약액분사부의 몸체에 조임 체결되도록 해둠으로써 상기 약액분사부를 상기 분사부 거치대에 붙잡혀 지지되도록 해주고, 상기 약액분사부의 수직선회가 필요한 경우에는 상기 조임 체결을 해제해둠으로써 상기 약액분사부의 수직선회가 허용될 수 있는 상태로 만들어주는 한 쌍의 고정핀; 및 상기 분사부 거치대를 밑에서 받쳐주고 적어도 약액통이 수용될 수 있는 공간을 제공하며 상기 제어부가 장착되는 거치대 지지프레임을 포함하며; 상기 수직선회구동부는, 상기 약액분사부의 적어도 일 지점에 고정된 선회축; 및 상기 제어부의 구동 제어에 따라 구동되어 회전력을 생성하고, 몸체가 상기 분사부 거치대에 장착되고 회전축이 상기 선회축과 동력전달이 가능하게 맞물린 채 상기 약액분사부를 지지해주는 제2 모터부를 포함하여, 상기 제2 모터부가 발생시킨 동력이 상기 선회축을 수직방향으로 선회시키는 것에 의해 상기 약액분사부를 수직방향으로 선회되게 한다.

상기 약액 자동 분사장치에 있어서, 상기 약액분사부는 상기 분사관로의 저부에 마련된 약액회수공과, 상기 약액회수공에 연결되어 약액통이 있는 아래쪽으로 연장된 약액회수관을 더 구비하여, 약액 분사 과정에서 상기 분사관로를 빠져나가지 못하고 상기 분사관로의 내측면에 붙잡혀 상기 분사관로의 저부로 내려오는 약액이 약액통으로 회수되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 약액의 살포 방향을 프로그램에서 미리 설정해둔 대로 가변시킬 수 있다. 즉, 약액 분사방향을 상하방향(수직방향)과 좌우방향(수평방향)로 가변시킬 수 있도록 설계되어 있어, 약액이 한 방향으로만 나아가지 않고 여러 방향으로 골고루 퍼져나갈 수 있다. 그에 따라 농작물의 특정 부위에 약액이 집중 분사되는 일이 생기지 않아 약해를 방지하고 약액의 효과를 높일 수 있게 된다.

본 발명은 약액을 아주 작은 나노 크기의 입자로 미립화시키고, 그렇게 미립화 된 약액만 분무되도록 하는 구조로 설계되어 있다. 또한, 그 미립화된 약액이 고리형으로 배출되고 그 가운데로 강제 기류를 흘림으로써 분무 약액이 멀리 그리고 고르게 퍼져나갈 수 있다.

약액분사부(기화부)의 약액 분사관로의 출구 구조가 끝으로 가면서 점점 좁아지는 형태로 되어 있어, 크기가 큰 약액 입자는 그 분사관로의 내벽에 포획이 잘 되어 아주 작은 사이즈의 약액 입자만 배출이 쉽도록 되어 있다. 이런 구조 또한 약액의 균일 분사 및 장거리 분사에 효과적이다. 뿐만 아니라, 큰 약액 입자는 분무되지 못하고 분사관로에 붙잡혀 약액통으로 회수되도록 함으로써, 약액의 손실을 최소화함과 동시에, 토양에 낙하하는 약액의 양을 최소화 하여 농약에 의한 토양 오염 방지도 할 수 있다.

본 발명에 따른 약액 자동 분사장치는 복수 개의 분사노즐들이 팬 유닛을 감싸고 이들을 하나의 분사관 유닛으로 일체하여 약액분사부에 내장되게 설계하여, 전체적으로 콤팩트한 구조를 이룬다. 따라서 장소가 협소한 비닐하우스 내에서 사용하기에 유리하다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약액 자동 분사장치를 앞쪽과 뒤쪽에서 각각 본 사시도이고,
도 3은 도 2의 약액 자동 분사장치에서 기화부를 약액분사부로부터 분리한 상태를 나타내며,
도 4는 도 2의 약액 자동 분사장치의 세부적인 구조와 결합관계를 나타낸 분해사시도이며,
도 5는 도 2에서의 절단선 A-A'를 따라서 본 단면도이며,
도 6은 약액분사부의 수직선회구동부의 구성을 나타낸 도면이며,
도 7은 약액 자동 분사장치의 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 약액 자동 분사장치(10)의 구조를 상세하게 보여준다. 이 약액 자동 분사장치(10)는 약액분사부(50), 거치대 지지프레임(30)(이하, 간단히 '지지프레임'이라 함), 수직선회구동부, 수평회전구동부, 제어부(100)를 구비한다.

약액분사부(50)는 환상의 분사관로(140) 내부로 고속 분사되는 약액을 그 분사관로(140) 내의 약액 미립화를 위한 부재(68)와 충돌시켜 미립화 된 상태로 그 분사관로의 출구 바깥으로 분무되게 한다. 약액분사부(50)는 이와 동시에 그 환상의 분사관로(140)로 둘러싸인 원통형의 송풍관로(150) 내에서 발생되어 그 송풍관로(150)의 출구 바깥으로 송풍되는 강제 기류를 생성한다. 이에 의해, 그 미립화된 분무 약액은 강제 기류에 실려 멀리 골고루 퍼져나가도록 해준다.

이를 위한 일 구성예로서, 약액분사부(50)는 팬 유닛(56), 분사노즐부(60), 팬-노즐 하우징부(52, 55), 그리고 기화부(70)를 구비한다. 팬 유닛(56)은 입구와 출구가 개방된 원통형 팬 하우징(54) 안에 송풍 팬(57)이 출구방향으로 강제된 기류를 송풍하도록 설치된 형태로 구성된다. 분사노즐부(60)는 이 팬 하우징(54)을 바깥에서 둘러싸는 환형 노즐장착부재(61)와 복수 개의 분사노즐(62)을 포함하는 분사노즐부(60)를 구비한다. 복수 개의 분사노즐(62)은 이 노즐장착부재(61)를 따라 소정 간격으로 환상 배치를 이루되 각각의 노즐출구에서의 약액 분사방향이 약액분사부(50)의 출구방향과 나란하도록 설치된다. 각 분사노즐(62)은 별도의 입구 즉, 압축공기 흡입구(62-1)와 약액 흡입구(62-2)로 입력되는 압축 공기와 약액을 내부에서 혼합하여 노즐출구를 통해 고속으로 분사한다. 스프레이타입의 분사노즐을 분사노즐(62)로 사용할 수 있다. 팬-노즐 하우징부(52, 55)는 원통형 부재로서 팬 유닛(56)과 분사노즐부(60)를 내부에 수납하여 일체로 결합시켜주는 원통형 팬-노즐 하우징부(52)과 이의 입구부분을 공기가 유입되는 구멍을 남겨두고 덮는 하우징입구 커버부(55)를 포함한다.

기화부(70)는 복수 개의 분사노즐(62)에서 분사되는 약액을 미립화 하여 분사관로(140)를 통해 바깥으로 분무되게 함과 동시에, 그 분무 약액이 송풍 팬(57)이 발생시키는 강제 기류에 실려 멀리 날아가도록 해주는 역할을 한다. 이 기화부(70)는 팬 하우징(54)에 외삽되어 서로 연통되게 결합되는 내부관(76)과, 그 내부관(76)보다 더 큰 지름을 갖고 팬-노즐 하우징부(52, 55)에 내삽되어 결합되는 외부관(72)과, 외부관(72)이 내부관(76)을 둘러싸서 내포함으로써 그들(72, 76) 사이에 환형의 분사관로(140)가 마련되도록 외부관(72)과 내부관(76)의 입구부를 연결하여 지지해주되 복수 개의 분사노즐(62)로부터의 분사 약액의 통과를 허용해주는 분사공(71)들이 분사노즐(62)들과 대면하는 지점에 마련되어 있는 관연결부(75)를 포함한다.

기화부(70)는 또한 분사관로(140) 안에 배치되어 그 복수 개의 분사노즐(62)로부터 분사된 약액이 자신에 충돌되어 미립화 되도록 해주는 약액충돌부재(68)를 포함한다. 이 약액충돌부재(68)는 내부관(76)을 한 바퀴 휘감으면서 복수 개의 분사노즐(62)의 분사출구와 대면하도록 환상의 분사관로(140) 내에 고정되는 환상의 봉 또는 관 부재로 구성하는 것이 바람직하다. 이런 부재는 복수 개의 분사노즐(62)에서 고속 분사되는 약액 입자들이 자신과 충돌하여 더 작은 크기의 약액 입자들로 쪼개지게 만들어주는 것과 그러게 쪼개져 미립화 된 약액 입자가 출구로 원환하게 배출되게 하는 데 효과적인 구조이다.

약액을 먼 거리까지 고르게 퍼져나가도록 하기 위해서는 가능한 사이즈가 작은 약액 입자들이 큰 사이즈의 약액 입자들에 비해 더 많이 분사관로(140)를 빠져나갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 내부관(76)은 출구부가 나팔 형상으로 벌어진 원통형이고, 외부관(72)은 출구부가 점점 좁아지는 테이퍼 형상인 원통형이어서, 환상의 분사관로(140)의 출구부는 말단으로 가면서 점점 좁아지고, 원통형의 송풍관로(150)의 출구부는 말단으로 가면서 점점 넓어지는 형상으로 마련하는 것이 바람직하다.

이처럼 약액분사부(50)는 약액을 아주 작은 나노 크기의 입자로 미립화시키고, 그렇게 미립화 된 약액만 분무되도록 하되, 그 미립화된 약액이 고리형으로 배출되도록 설계되어 있다. 또한, 그 가운데로 고속의 강제 기류를 흘림으로써 분무 약액이 그 강제 기류에 실려 멀리 그리고 고르게 퍼져나갈 수 있다. 이에 의해 약액은 농작물의 특정 부위에만 집중적으로 가해지는 일 없이 골고루 가해지고, 대상 농작물 전체에 대해서도 고른 분사가 이루어질 수 있다.

아울러 복수 개의 분사노즐(62)들이 팬 유닛(56)을 감싸고 이들을 하나의 분사관 유닛으로 일체하여 약액분사부(50)에 내장되게 설계하여, 전체적으로 컴팩트한 구조를 이룬다. 따라서 장소가 협소한 비닐하우스 내에서 사용하기에 유리하다.

약액분사부(50)는 또한 미처 바깥으로 빠져나가지 못하고 분사관로(140)의 내측면에 포획되어 분사관로(140)의 저부로 내려오는 약액을 다시 약액통(160)으로 회수되도록 하기 위한 약액회수구조를 더 마련하는 것이 바람직하다. 예시적인 약액회수구조는 분사관로(140)의 저부에 마련된 약액회수공(74)과, 그 약액회수공(74)에 연결되어 약액통(160)이 있는 아래쪽으로 연장된 약액회수관(53)으로 구성된다.

지지프레임(30)은 약액분사부(50)의 출구 방향이 아래위로 소정의 각도 범위 예컨대 30° 범위 내에서 선회할 수 있도록 지지함과 동시에 수평방향으로도 소정의 각도 범위 예컨대 180° 범위 내에서 회전할 수 있도록 약액분사부(50)를 지지해주는 수단이다. 구체적으로, 지지프레임(30)은 분사부 거치대(90), 한 쌍의 고정핀(58), 그리고 지지프레임(30)을 포함한다. 분사부 거치대(90)는 약액분사부(50)의 원통형 몸체 일부를 수용하는 반원통형 내면을 가지며, 마주보는 두 지점에 약액분사부(50)를 고정하기 위한 한 쌍의 고정핀(58)을 장착할 수 있는 한 쌍의 고정핀 장착부(96)가 마련된다. 약액분사부(50)의 원통형 몸체의 일부가 이 분사부 거치대(90)의 반원통형 내면 안에 수용되어 지지된다. 한 쌍의 고정핀(58)은 약액분사부(50)의 수직선회가 필요 없는 경우에는 한 쌍의 고정핀 장착부(96)에 마련된 통공을 관통하여 약액분사부(50)의 몸체에 조임 체결되어 그 약액분사부(50)를 분사부 거치대(90)에 붙잡혀 지지되도록 해준다. 반면, 약액분사부(50)의 수직선회가 필요한 경우에는 사용자가 그 한 쌍의 고정핀(58)을 그 한 쌍의 고정핀 장착부(96)에서 풀어둠으로써, 약액분사부(50)의 수직선회 움직임이 허용된다. 고정핀 장착부(96)의 통공은 수직으로 긴 형태로 형성하여 그 통공의 수직 길이가 약액분사부(50)의 수직선회범위를 제한하도록 한다.

지지프레임(30)은 분사부 거치대(90)를 밑에서 받쳐주면서 적어도 약액통이 수용될 수 있는 공간을 제공하고, 또한 제어부(100)가 장착되어 지지되도록 해주는 등 약액 자동 분사장치(10)의 전체적인 지지 골격을 제공한다.

수직선회구동부는 모터에 의한 제1 회전력을 발생시키고, 그 제1 회전력을 이용하여 약액분사부(50)의 출구 방향이 아래위로 가변되도록 약액분사부를 제1 각도범위 내에서 예를 들어 30°의 범위 내에서 수직방향으로 선회시켜준다. 도 6에 수직선회구동부의 구성예가 도시되어 있다. 그에 따르면, 수직선회구동부는, 약액분사부(50)의 적어도 일 지점에 고정된 선회축(86)과, 지지프레임(30)에 장착되고 자신의 회전축이 선회축(86)과 동력전달이 가능하게 맞물린 채 약액분사부(50)를 지지해주는 모터부(80)를 포함한다.

모터부(80)는 제어부(100)에 의한 구동 제어에 따라 선회축(86)에 약액분사부(50)를 수직 선회시키는 데 필요한 동력을 제공한다. 예컨대 스테핑 모터를 이용하여 모터부(80)를 구현할 수 있다. 선회축(86)은 일측이 약액분사부(50)의 분사노즐부(60)에 고정된 채 출구의 반대 방향으로 연장된다. 이 모터부(80)는 모터(비도시)를 내장한 모터하우징(82)이 분사부 거치대(9)의 상측 일 모서리(모따기된 형태)에 모터고정판(98)을 매개로 하여 고정된다. 모터부(80)의 축(84)은 그 모터고정판(98)의 지지벽을 관통하여 선회축(86)의 일 지점에 관통, 삽입된다. 모터축(84)은 모따기 가공이 되어 있고, 선회축(86)의 대응 삽입공도 같은 모양을 가진다. 이러한 모터고정판(98) 및 모터부(80)와 선회축(86)으로 구성되는 수직선회구동부는 도 2에 도시된 것처럼 분사부 거치대(90)의 좌우 양쪽 상단에 각각 한 세트씩 설치되어, 약액분사부(50)의 좌우 양쪽에서 선회 동력을 제공하도록 구성할 수 있다. 하지만, 분사부 거치대(90)의 좌측과 우측 중 어느 한 곳은 모터부(80) 대신에 단순히 선회축(86)을 지지하는 축만 제공하여 한 대의 모터부(80)로 선회 동력을 제공하는 구성을 가져갈 수도 있을 것이다.

이와 같은 수직선회구동부에 의해, 모터축(84)의 회전력이 선회축(86)을 아래위로 선회시킬 수 있고, 그에 따라 약액분사부(50)도 수직방향으로 아래위로 선회하게 된다. 이러한 약액분사부(50)의 선회 동작을 위해, 한 쌍의 고정핀(58)은 한 쌍의 고정핀 장착부(96)와의 결합을 느슨하게 해준다. 또한, 분사부 거치대(90)의 내측 저부에 마련된 약액회수관(53) 관통용 개공(94)은 약액분사부(50)가 수직 선회 동작을 할 때 약액회수관(53)이 움직일 수 있는 공간을 제공하기 위해 약액분사부(50)의 축방향으로 길게 연장된 형상으로 마련한다.

수평회전구동부 역시 모터에 의한 제2 회전력을 발생시키고, 그 제2 회전력을 이용하여 약액분사부(50)의 출구 방향이 수평방향으로 가변되도록 그 약액분사부(50)를 수평방향으로 제2 각도 범위 내에서, 예를 들어 180°의 범위 내에서 회전시킨다. 수평회전구동부는, 한 가지 구성예에 따르면, 받침부(20)의 저부 가운데에 고정되고 그 축은 그 받침부(20)를 관통하여 수직상방으로 연장되고, 제어부(100)의 제어에 따라 구동되어 회전력을 생성하는 모터부(40)와, 그 모터부(40)가 생성하는 회전동력을 지지프레임(30)에 전달하는 동력전달부(42)를 구비한다. 이 동력전달부(42)는 모터부(40)의 회전축에 결합된 제1기어와 지지프레임(30)의 저면에 고정된 채 상기 제1기어와 맞물려 있는 제2기어를 포함한다. 이에 따르면, 받침부(20)가 움직이지 않도록 고정된 상태에서 모터부(40)를 구동하면, 그 모터부(40)가 생성한 회전력이 동력전달부(42)를 통해 지지프레임(30)에 전달되어 지지프레임(30)이 수평방향으로 회전할 수 있게 된다. 제어부(100)는 모터부(40)의 구동을 제어하여 회전각도를 조절할 수 있다.

위와 반대로, 모터부(40)가 지지프레임(30)에 장착되고, 동력전달부(42)의 제2기어가 받침부(42)에 고정한 구성으로도 지지프레임(30)의 받침부(42)에 대한 동일한 수평방향 회전을 얻을 수 있을 것이다.

약액 자동 분사장치(10)는 약액통(160)에 담겨진 약액을 복수 개의 분사노즐(62) 각각의 약액 흡입구(62-2)까지 전달하는 약액공급관로와, 압축공기를 복수 개의 분사노즐(62) 각각의 압축공기 흡입구(62-1)까지 전달하는 압축공기공급관로를 더 포함한다. 또한, 약액 분사 도중 및/또는 분사 완료 후 복수 개의 분사노즐(62) 내에 남아 있을 수 있는 약액 찌꺼기를 물로 세척하기 위한 세척수공급관로를 더 포함하는 것이 바람직하다. 도면의 복잡함을 피하기 위해, 약액공급관로, 압축공기공급관로, 그리고 세척수공급관로는 도면에 전체가 아닌 일부만 도시하였다. 도시된 부분은 지지프레임(30)에 고정되어 아래쪽의 약액통(160) 속으로 연장되는 약액공급관(130)이 약액공급관로의 일부로서 도시되어 있고, 지지프레임(30)에 고정되어 아래쪽의 물통(170) 속으로 연장된 세척수 공급관(134)이 세척수공급관로의 일부로서 도시되어 있다. 세척수 공급관로는 약액공급관로의 일 지점에서 커넥터(비도시)를 매개로 연결된다. 별도의 외부 컴프레서(비도시)를 압축공기 발생기로 사용하는 경우를 고려해서, 압축공기 공급관로의 말단을 지지프레임(30)의 소정 위치에 노출되게 고정하여 그 컴프레서와 호스로 연결할 수 있도록 마련하는 것이 바람직하다. 자체 컴프레서(110)를 채용하는 경우, 거기에서부터 복수 개의 분사노즐(62)의 압축공기 흡입구(62-1)까지 압축공기를 전달할 수 있는 관로(비도시)를 연결한다.

약액공급관로와 세척수공급관로 각각의 일 지점에는 약액의 공급과 세척수의 공급을 기계적으로 차단하기 위한 체크밸브가 각각 마련되는 것이 바람직하다.

약액통(160)에 분무해야 할 약액이 남아있는지 여부를 검출하기 위해, 약액통(160) 안의 약액의 수위가 바닥까지 내려가면 그것을 검출하여 제어부(100)로 제공하는 수위센서(133)가 지지프레임(30)에 고정되어 약액통(160) 속으로 연장되게 설치된다.

제어부(100)는 본 발명의 약액 자동 분사장치(10)의 동작 전반을 프로그램을 실행을 통해 제어하여 무인 자동방제를 실행하는 수단으로서 기능한다. 모터부(40, 80)의 구동을 제어하여 약액분사부(50)의 약액 분사방향을 프로그램이 지시하는 바에 따라 수직 방향과 수평방향으로 가변시킨다. 또한, 제어부는 송풍 팬(57)의 동작 제어를 통한 강제 기류의 생성 제어, 약액의 분사를 위한 압축공기 및 약액의 각 분사노즐(62)에 대한 공급 제어 등을 비롯한 전반적인 동작을 상기 프로그램에 의해 지시된 대로 자동으로 제어한다.

이러한 제어를 위해, 제어부(100)는 사용자의 조작용 버튼으로서 전원 버튼(102), 무인방제버튼(103), 세척 버튼(104), 정지버튼(105), 예약버튼(106) 등을 박스형 케이스(108) 외부에 노출되게 마련한다. 전원 버튼(102)은 전원 공급을 온시키거나 오프 시키기 위한 것이며, 무인방제버튼(103)은 그것이 눌려지면 제어부(100)가 프로그램의 실행을 통해 약액의 무인 방제를 자동으로 수행하도록 하기 위한 것이며, 세척 버튼(104)는 약액 분사 시 순간적인 세척(압축 공기를 이용)하거나 또는 약액 분사 완료 후 이 버튼을 작동시키면 예컨대 물청소 15분, 압축공기 청소 5분을 수행하도록 하기 위한 것이다. 정지버튼(105)은 현재 진행하고 있는 작동을 순간 정지시키기 위한 것이다. 예약버튼(106)은 지금으로부터 원하는 시간이 지난 후 약액의 방제가 시작되게 설정하기 위한 것이다. 제어부(100)는 이 버튼으로부터 인가되는 신호를 받아서 그 신호에 대응하여 정해져 있는 동작을 일어나도록 제어를 수행한다.

제어부(100)는 프로그램을 내장하고 사용자의 설정값이나 지시사항 등을 저장하는 메모리와, 프로그램을 실행하여 필요한 제어신호를 생성하는 연산처리기 , 그리고 수위 센서, 버튼들, 모터 등으로부터 신호를 입력받거나 제어신호를 제공한다. 이 메모리와 연산처리기를 예컨대 마이크로프로세서나 PLC(programmable logic controller) 등과 같은 디바이스로 구현할 수 있을 것이다.

제어부(100)는 약액을 분사하는 동안에는 세척수공급관로의 체크밸브를 닫혀있도록 함으로써 분사노즐(62)에 세척수가 유입되지 못하도록 하고, 분사노즐(62)들을 세척하는 동안에는 약액공급관로의 체크밸브를 닫혀있도록 함으로써 약액이 분사노즐(62)에 유입되지 못하도록 한다. 하지만 제어부(100)는 약액을 분사하는 경우 및 세척을 하는 경우 모두 압축공기는 분사노즐(62)에 공급되도록 제어한다.

그 밖의 제어부(100)의 제어 내용은 통상적인 것들로서, 본 발명자가 먼저 한 대한민국 특허등록 제10-1370690호(발명의 명칭: 약제를 나노포그 미립화 상태로 분무하여 최상 방제 효과를 얻고 농약중독 예방이 가능한 무인방제시스템)에서 설명된 내용을 참조하면 되고, 그 내용을 본 발명의 일부 내용으로서 도입함을 선언한다. 전반적으로, 약액을 분사하는 중간에 압축 공기로 분사노즐(62)들을 세척하고, 약액이 전부 분사되고 난 다음에는 물 세척이 수행되도록 하는 제어가 이루어진다. 약액 분사 및 세척과 관련한 제어 방식은 다양하게 설정할 수 있을 것이므로, 위의 설명은 예시적인 것에 불과하다.

예컨대, 약액공급관로, 압축공기공급관로, 세척수공급관로 등에 대한 밸브의 배치와 종류, 제어부(100)의 제어로직, 약액분사부(50)의 수직 및 수평 회전의 제어모드 등에 관해서는 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 위의 설명 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 특허청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 발명의 권리범위 안에 속함을 밝혀둔다.

본 발명은 농약, 영양제, 소독제, 탈취제 등과 같은 약제를 분무하는 기기에 널리 적용될 수 있다.

10: 약액 자동 분사장치 20: 받침부 22: 바퀴
30: 거치대 지지프레임 32: 프레임 상면 33: 개공
34: 프레임 측벽 35: 개공 36: 프레임 저면
38: 롤러 40: 수평구동 모터부 42: 동력전달부
50: 약액분사부 52: 팬-노즐 하우징(케이스)
53: 약액회수관 54: 팬 하우징 55: 하우징입구 커버
56: 송풍 팬 유닛 57: 팬 58: 수동 고정핀
59: 브라켓 60: 분사노즐부 61: 노즐 장착부재
62: 분사노즐 62-1: 압축공기 흡입구
62-2: 약액 흡입구 68: 약액충돌부재 70: 기화부
72: 기화부 외부관 73: 내향 테이퍼 74: 약액회수공
75: 관연결부 71: 분사구멍 76: 기화부 내부관
77: 외향 테이퍼 80: 수직구동 모터부 86: 선회축
90: 분사부 거치대 92: 반원통형 내면 94: 개공
100: 제어부 130: 약액공급관 131, 135: 체크밸브
132: 세척수 공급관 133: 수위센서 134: 급기관
140: 분사관로 150: 송풍관로

Claims (8)

1. 환상의 분사관로 내부로 고속 분사되는 약액을 그 분사관로 내의 약액 미립화를 위한 부재와 충돌시켜 미립화 된 상태로 그 분사관로의 출구 바깥으로 분무되게 함과 동시에, 그 미립화된 분무 약액을 상기 분사관로로 둘러싸인 원통형의 송풍관로 내에서 발생되어 상기 송풍관로의 출구 바깥으로 송풍되는 강제 기류에 실어 멀리 골고루 퍼져나가도록 하는 약액분사부;
   상기 약액분사부를 지지하되, 상기 약액분사부의 출구 방향이 수평방향 및 수직방향으로 가변될 수 있도록 지지해주는 지지프레임;
   모터에 의한 제1 회전력을 발생시키고, 그 제1 회전력을 이용하여 상기 약액분사부의 출구 방향이 아래위로 가변되도록 상기 약액분사부를 제1 각도범위 내에서 수직방향으로 선회시키는 수직선회구동부;
   모터에 의한 제2 회전력을 발생시키고, 그 제2 회전력을 이용하여 상기 약액분사부의 출구 방향이 수평방향으로 가변되도록 상기 약액분사부를 수평방향으로 제2 각도 범위 내에서 회전시키는 수평회전구동부; 및
   프로그램을 실행하여, 상기 수직선회구동부 및 상기 수평회전구동부의 작동 제어, 상기 강제 기류의 생성 제어, 약액의 분사를 위한 압축공기 및 약액의 공급 제어를 비롯한 전반적인 동작을 상기 프로그램에 의해 지시된 대로 자동으로 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 지지프레임은, 상기 약액분사부의 원통형 몸체 일부를 수용하는 반원통형 내면을 가지며 마주보는 두 지점에 한 쌍의 고정핀 장착부가 마련된 분사부 거치대; 상기 약액분사부의 수직선회가 필요 없는 경우에는 상기 한 쌍의 고정핀 장착부를 관통하여 상기 약액분사부의 몸체에 조임 체결되도록 해둠으로써 상기 약액분사부를 상기 분사부 거치대에 붙잡혀 지지되도록 해주고, 상기 약액분사부의 수직선회가 필요한 경우에는 상기 조임 체결을 해제해둠으로써 상기 약액분사부의 수직선회가 허용될 수 있는 상태로 만들어주는 한 쌍의 고정핀; 및 상기 분사부 거치대를 밑에서 받쳐주고 적어도 약액통이 수용될 수 있는 공간을 제공하며 상기 제어부가 장착되는 거치대 지지프레임을 포함하며,
   상기 수직선회구동부는, 상기 약액분사부의 적어도 일 지점에 고정된 선회축; 및 상기 제어부의 구동 제어에 따라 구동되어 회전력을 생성하고, 몸체가 상기 분사부 거치대에 장착되고 회전축이 상기 선회축과 동력전달이 가능하게 맞물린 채 상기 약액분사부를 지지해주는 수직구동 모터부를 포함하여, 상기 수직구동 모터부가 발생시킨 동력이 상기 선회축을 수직방향으로 선회시키는 것에 의해 상기 약액분사부를 수직방향으로 선회되게 하는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 약액분사부는,
   입구와 출구가 개방된 원통형 팬 하우징 안에 송풍 팬이 상기 강제 기류를 출구방향으로 송풍하도록 설치된 팬 유닛;
   상기 팬 하우징을 바깥에서 둘러싸는 고리형 노즐장착부재와 상기 고리형 노즐장착부재를 따라 소정 간격으로 환상 배치를 이루되 각각의 노즐출구에서의 약액 분사방향이 상기 팬 유닛의 출구방향과 나란하도록 설치된 복수 개의 분사노즐을 포함하며, 각 분사노즐은 서로 다른 입구로 각각 입력되는 약액과 압축 공기를 내부에서 혼합하여 노즐출구를 통해 고속으로 분사하는, 분사노즐부;
   상기 팬 유닛과 상기 분사노즐부를 내부에 수납하여 일체로 결합시켜주는 원통형 팬-노즐 하우징부; 및
   상기 팬 하우징에 외삽되어 서로 연통되게 결합되는 내부관과, 상기 내부관보다 더 큰 지름을 갖고 상기 팬-노즐 하우징부에 내삽되어 결합되는 외부관과, 상기 외부관이 상기 내부관을 내포하여 그들 사이에 환상의 분사관로가 마련되도록 상기 외부관과 상기 내부관의 입구부를 연결하여 지지해주되 상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 약액의 통과를 허용해주는 관연결부와, 상기 분사관로 안에 배치되어 상기 복수 개의 분사노즐로부터 분사된 약액이 충돌하여 미립화 되게 해주는 약액충돌부재를 포함하며, 상기 복수 개의 분사노즐에서 분사되는 약액을 미립화하여 상기 분사관로를 통해 바깥으로 분무되게 하면서 상기 송풍 팬이 발생시키는 강제 기류에 실려 멀리 날아가도록 해주는 기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 내부관은 출구부가 나팔 형상으로 벌어진 원통형이고, 상기 외부관은 출구부가 점점 좁아지는 테이퍼 형상인 원통형이어서, 환상의 상기 분사관로의 출구부는 말단으로 가면서 점점 좁아지고, 원통형의 상기 송풍관로의 출구부는 말단으로 가면서 점점 넓어지는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 약액충돌부재는 상기 내부관을 한 바퀴 휘감으면서 상기 복수 개의 분사노즐의 분사출구와 대면하도록 상기 환상의 분사관로 내에 고정되어, 상기 복수 개의 분사노즐에서 고속 분사되는 약액 입자들이 충돌하여 더 작은 크기의 약액 입자들로 쪼개지게 만들어주는 환상의 봉 또는 관 부재인 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 지지프레임의 아래쪽으로 연장됨과 동시에 상기 각 분사노즐의 약액 입구까지 연결되는 약액공급관로; 상기 각 분사노즐의 압축공기 입구에서 상기 지지프레임의 일측까지 연결되는 압축공기공급관로; 및 상기 지지프레임의 아래쪽으로 연장됨과 동시에 상기 약액공급관로의 일 지점에서 커넥터를 매개로 연통되는 세척수공급관로를 더 구비하며,
   상기 제어부는 약액분사모드에서는 상기 세척수공급관로를 막아 약액과 압축 공기가 상기 각 분사노즐에 공급되도록 하여 약액이 분사되도록 하고, 세척모드에서는 상기 약액공급관로를 막아 세척수와 압축 공기가 상기 각 분사노즐에 공급되도록 하여 상기 각 분사노즐이 세척되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임을 밑에서 받쳐주는 받침부; 및 서로 대면하는 상기 지지프레임의 저면과 상기 받침부의 상면 사이에 제공되어 상기 지지프레임을 상기 받침부 위에서 수평방향으로 회전가능 하게 받쳐주는 복수 개의 회전 롤러를 더 구비하며,
   상기 수평회전구동부는, 상기 지지프레임과 상기 받침부 중 어느 하나에 장착되어 상기 제어부의 구동 제어에 따라 구동되어 회전력을 생성하는 수평구동 모터부; 상기 수평구동 모터부가 생성하는 회전동력을 상기 지지프레임과 상기 받침부 중 나머지 하나에 전달하는 동력전달부를 구비하여, 상기 지지프레임이 상기 받침부에 대하여 수평방향으로 회전할 수 있도록 해주는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 약액분사부는 상기 분사관로의 저부에 마련된 약액회수공과, 상기 약액회수공에 연결되어 약액통이 있는 아래쪽으로 연장된 약액회수관을 더 구비하여, 약액 분사 과정에서 상기 분사관로를 빠져나가지 못하고 상기 분사관로의 내측면에 붙잡혀 상기 분사관로의 저부로 내려오는 약액이 약액통으로 회수되도록 하는 것을 특징으로 하는 약액 자동 분사장치.
   

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