KR102027660B1 - 식물 성장 시스템 - Google Patents

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인팜-인도어 어반 파밍 게엠베하
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Abstract

본 발명은 능동적인 제어를 받는 성장하는 식물들을 이동시키기 위한 식물 성장 시스템에 관한 것으로서, 이 식물 성장 시스템은 이하의 특성들을 가지는데: - 제1 안내 패널 중심(10) 및 외측 방향으로 상기 제1 안내 패널 중심(10)에 인접한 영역으로부터 상기 제1 안내 패널(10) 안에서 연장되는 제1 안내 패널 슬롯들(11)을 가지는 제1 안내 패널(1), - 추가의 안내 패널 중심(20) 및 복수의 식물 고정 요소들을 위한 가이딩 트랙들을 제공하는 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 추가의 안내 패널(2), 이때 상기 제1 안내 패널 중심(10)을 가지는 상기 제1 안내 패널(1) 및 상기 추가의 안내 패널 중심(20)을 가지는 상기 추가의 안내 패널(2)은 동심축으로 배치되고 공통 회전 축(A) 주위로 서로 회전 이동을 제공하기 위해 서로의 위에 적용되고, 상기 식물 고정 요소들을 위한 식물 개구부들(O)은 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 교차점들에 형성되고, 이때 제1 원칙에 따르면 상기 식물 개구부들(O)은 회전 방향을 보여주는 상기 회전 축(A) 주위로 나선-유사 패턴으로 분포되고, 상기 나선-유사 패턴의 회전 방향에 있어서 수 개 또는 모든 나선-인접 식물 개구부들(O1)은 상기 회전 축(A)에 대하여 식물 개구부 각도(α)로 배치된다. 본 발명에 따르면 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11) 및 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 굽어져 있어 상기 나선-인접 또는 상기 원형-인접 식물 개구부들(O1) 사이에서 방사상-인접 식물 개구부(O2)는 상기 식물의 개구부 각도(α)의 이분선 상에서 외측 방향으로 위치되거나 또는 상기 이분선으로부터 10°보다 작은 각도, 바람직하게는 8°보다 작은 각도, 보다 바람직하게는 6°보다 작은 각도에서 벗어나 위치되는 것이 청구된다.

Description

식물 성장 시스템{PLANT GROWING SYSTEM}
본 발명은 능동적인 제어(positive control)를 받는 성장하는 식물들을 이동시키기 위한 식물 성장 시스템에 관한 것이다. 능동적인 제어를 받는다는 것은 성장하는 식물들의 이동이 구조적인 경계 조건들로 인해 정의된 가이딩 트랙을 따르도록 기계적으로 강제되는 것을 의미한다.
이러한 식물 성장 시스템은 WO 87/06094 A1로부터 알려져 있다. 이 종래 기술의 식물 성장 시스템은 이하의 특성들을 가진다: 제1 안내 패널 중심 및 제1 안내 패널 중심에 인접한 영역으로부터 외측 방향으로 상기 제1 안내 패널 내에서 연장되는 제1 안내 패널 슬롯들을 가지는 제1 안내 패널, 추가의 안내 패널 중심 및 복수의 식물 고정 요소들을 위한 가이딩 트랙들을 제공하는 추가의 안내 패널 슬롯들을 가지는 추가의 안내 패널. 이때 상기 제1 안내 패널 중심을 가지는 제1 안내 패널 및 상기 추가의 안내 패널 중심을 가지는 추가의 안내 패널은 동심축으로 배치되고 또한 공통 회전 축 주위로 서로 회전 움직임을 제공하기 위해 서로의 위에 적용되고, 이때 상기 식물 고정 요소들을 위한 식물 개구부들이 상기 추가의 안내 패널 슬롯들을 가지는 상기 제1 안내 패널 슬롯들의 교차점들에서 형성된다. 나아가, 제1 원칙에 따르면 상기 제1 식물 개구부들은 회전 감각을 보여주는 상기 회전 축 주위로 나선-유사 패턴으로 분포되어 있고, 이때 상기 나선-유사 패턴의 회전 방향에 있어서 수 개 또는 모든 나선-인접 식물 개구부들이 상기 회전 축에 대하여 식물 개구부 각도로 배치된다. 제2 원칙에 따른 대안으로, 상기 식물 개구부들은 상기 회전 축을 동심축으로 수 개의 원형-유사 패턴들로 분포되어 있고, 이때 동일한 원형-유사 패턴 상에서 수 개 또는 모든 원형-인접 식물 개구부들은 상기 회전 축에 대하여 식물 개구부 각도로 배치된다.
알려진 식물 성장 시스템의 장점은 서로 다른 성장 상태들을 보여주는 인접한 식물들의 분포가 단지 하나의 방향으로 미리 결정된다는 데 있다. 이 구조적인 경계 조건(boundary condition)은 식물 성장 시스템에 의해 커버되는 공간의 비효율적인 사용을 초래한다.
그러므로 본 발명의 목적은 개선된 효율성을 보여주는 식물 성장 시스템을 제공하는 데 있다.
이러한 과제는 청구항 1에 따른 식물 성장 시스템에 의해 해결된다. 본 발명에 따르면 상기 제1 안내 패널 슬롯들 및 상기 추가의 안내 패널 슬롯들은 굽어져 있어 상기 나선-인접 또는 상기 원형-인접 식물 개구부들 사이에서 방사상-인접 식물 개구부는 상기 식물의 개구부 각도의 이분선 상에서 방사상으로 외측 방향으로 위치되거나 또는 상기 이분선으로부터 10°보다 작은 각도, 바람직하게는 8°보다 작은 각도, 보다 바람직하게는 6°보다 작은 각도에서 벗어나 위치된다.
청구된 이분선(bisecting line)으로부터의 이탈이 0에 가깝거나 또는 0이면, 공간의 사용은 최적화된다. 이것은 나선-인접 또는 원형-인접 식물 개구부들은 공통 회전 축으로부터 볼 수 있는 외측 방향으로 다음 방사상으로 인접한 식물 개구부에 대하여 이등변 삼각형의 형태의 배치를 보여주기 때문이다. 상기 이분선으로부터의 이탈이 증가함에 따라 삼각형 배치는 점점 더 완벽한 이등변 삼각형 시나리오로부터 왜곡된다. 하지만, 원형-/나선-인접 및 방사상 인접 식물 개구부들 사이의 공간의 이용은 종래의 식물 성장 시스템과 비교하여 청구된 요지에 의해 여전히 더 효율적이다.
상기 식물 개구부들로 종자들 및 초기 배양 물질을 포함하는 식물 캡슐들이 심어진다. 이 종자들은 주변 환경으로 뻗어가는 뿌리들을 성장시킬 것이다. 이 식물 성장 시스템은 수경재배 및/또는 수기경재배(aeroponic) 방법들로 알려진 방법들에 의해 성장하는 식물 뿌리들로 영양분들을 제공하기 위해 배치된다. 배양 물질의 더 큰 조각에 내재되지 않고, 식물들은 능동적인 제어에 종속되는 식물 캡슐들을 대체하는 것에 의해 종자로부터 수확 영역들로 그 여정 상에 쉽게 대체될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 상기 제1 안내 패널 슬롯들은 제1 굴곡을 가지고 상기 제1 원칙을 다시 참조하면 상기 추가의 안내 패널 슬롯들은 연속적인 나선-유사 형태로 형성된다. 나선-유사 형태들의 특성은 완벽한 수학적인 나선들과 유사한 로그 나선들 또는 아르키메데스 나선들 뿐만 아니라 변형된 부분들에 의해 예를 들어 이 완벽한 형태들로부터 벗어난 형태들 등을 포함한다.
또는, 상기 제2 원칙을 다시 참조하면 상기 추가의 안내 패널 슬롯들은 외측으로 상기 추가의 안내 패널 중심에 인접한 영역으로부터 상기 추가의 안내 패널 안에서 연장되는 추가의 굴곡을 가지는 굽어 있는 슬롯들이 형성되고, 상기 추가의 굴곡은 상기 제1 안내 패널 슬롯들의 상기 제1 굴곡에 반대된다. 상기 슬롯들의 굴곡들은 모두 균일하거나 또는 가변될 수 있다.
상기 제2 원칙의 바람직한 실시예에 있어서 상기 제1 안내 패널 슬롯들 중 하나의 형태는 상기 추가의 안내 패널 슬롯들 중 하나의 형태와 거울 대칭이다. 이로써, 원형 패턴으로 식물 개구부들의 바람직한 균일한 분포가 제공된다.
성장하는 식물들을 위한 공간을 보다 더 효율적으로 이용하기 위해 패턴을 획득하기 위해 상기 추가의 안내 패널 슬롯들의 상기 추가의 굴곡들의 대부분 또는 모두는 동일한 것이 바람직하다.
상기 제1 원칙을 참조하면 상기 연속적인 나선-유사 형태는 그 굴곡에 관한 한 특정한 식물 종류들의 성장 주기에 적합하고 상기 제2 원칙을 참조하면 상기 제1 굴곡 및 상기 추가의 굴곡은 특정한 식물 종류들의 성장 주기에 적합하다. 상기 제1 안내 패널 및 상기 추가의 안내 패널 사이의 상대적인 회전의 속도에 따라, 중심 주위의 씨뿌림 영역으로부터 수확 영역까지의 이동 시간이 정의된다. 서로 다른 식물 종류들(예. 모르도어(Mordore), 레드 코스(red cos), 롤라 로사(Lola Rosa) 및 쇼콜라 레투스(chocolate lettuce)와 같은 샐러드들; 타이 바질(Thai basil), 본자이 바질(Bonzai basil) 및 와일드 오레가노(wild oregano)와 같은 허브들; 멜리사(Melissa), 시나몬 민트(cinnamon mint), 파인애플 세이지(pineapple sage) 및 베르베나(Verbena)와 같은 차 허브들; 미주나(Mizuma, 팩 초이(Pak Choi), 오색 스위스 근대(five color Swiss Chard) 및 터키 시금치(Turkish spinach)와 같은 센 불에 재빨리 볶아내는 채소들(stir fry greens) 및 아루굴라(Arugula), 미주나(Mizuna) 및 머스타드(Mustard)와 같은 매운 채소들)은 현저히 서로 다른 성장 역동을 보여준다. 이 다양한 특정한 역동은 성장 기간 동안 식물들 사이의 간격들의 보다 더 효율적인 사용을 제공하기 위해 상기 제1 안내 패널 슬롯들 및 상기 추가의 안내 패널 슬롯들 모두의 굴곡을 알맞게 변경하는 것에 의해 최적의 방식으로 쉽게 만족될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 있어서 식물 개구부 각도들 모두는 동일한 크기를 가진다. 다시 이 매우 대칭적인 실시예는 식물들을 위해 제공된 공간을 사용하는 데 있어서 가장 효율적이다. 동일한 이유들에 따라 식물 성장 시스템은 상기 제1 안내 패널 슬롯들의 상기 제1 굴곡들의 대부분 또는 모두가 동일한 것을 특징으로 하는 것이 유리하다. 다시 이 특징은 대칭성 및 성장하는 식물들을 위한 공간의 효율적인 사용을 증가시킨다.
바람직한 실시예에 있어서 유연성을 증가시키기 위해 식물 성장 시스템은 상기 제1 안내 패널 및 상기 추가의 안내 패널은 탈착가능한 방식으로 배치되어 이로써 서로 다른 식물 종류들을 위한 서로 다른 안내 패널들을 결합할 수 있는 가능성을 제공하게 되는 것을 특징으로 한다. 안내 패널들에 있어서의 슬롯들의 크기는 다양성에 따라 달라질 수 있다. 나아가, 계절 및 식물의 태양광 관련 성장 속도에 따른 서로 다른 패널들이 제공될 수 있다.
상기에서 언급된 모든 실시예들에 있어서, 상기 제1 안내 패널은 상기 회전 축 주위로 회전하도록 배치되는 디스크 형태로 형성되고, 이때 상기 추가의 안내 패널은 상기 회전 축과 관련하여 고정되는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 추가의 안내 패널은 구조에 고정된다. 능동적인 제어를 받는 식물 이동은 그후 디스크로서 형성되는 상기 제1 안내 패널을 구동하는 것에 의해 야기된다. 상기 제1 안내 패널의 회전 이동은 구동 부재의 모터의 도움으로 또는 수동으로 수행될 수 있다. 나아가, 상기 제1 안내 패널은 드라이브 구조를 가지는 디스크 둘레를 가지는데, 상기 드라이브 구조는 상기 디스크 둘레를 따라 배치되고 상기 회전 축 주위로 상기 제1 안내 패널을 회전시키기 위해 구동 부재에 의해 맞물리도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 드라이브 구조는 디스크 형태인 상기 제1 안내 패널을 구동시키기 위해 기계적으로 견고하고 신뢰성 있는 해법들을 제공하는 물림 기어(cogwheel) 구조로서 제공될 수 있다. 구동 부재를 가지는 동력 장치 구비 실시예는 식물 성장 시스템에 있어서 더 큰 자동화 정도를 허용하기 때문에 유리하다. 하지만, 저예산 개인 사용자 버전은 순수하게 수동 드라이브 메카니즘을 가질 수 있다.
상기에서 언급된 모든 실시예들은 상기 제1 안내 패널 및 상기 추가의 안내 패널은 컨테이너 상부에 배치되고, 상기 컨테이너는 상기 식물 성장 시스템에 의해 제어되는 식물 뿌리들을 수용하고 식물 영양분들 및/또는 물을 상기 식물 뿌리들에 제공하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 이러한 청구항 11에 따른 식물 성장 시스템은, 상기 컨테이너는 수경 재배 및/또는 수기경 재배 식물 성장 장치로서 배치되고 적용되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 특히 유리한 실시예는 상기 제1 원칙에 따른 상기 컨테이너는 채널 구조의 중심 영역으로부터 시작하는 채널 벽들을 가지는 나선-유사 채널 구조를 보여주거나 또는 상기 제2 원칙에 따른 상기 컨테이너는 외측 방향으로 채널 구조의 중심 영역으로부터 확장되고 채널 벽들에 의해 서로로부터 분리되어 있는 수 개의 굽은 채널들을 가지는 채널 구조를 보여주는 것을 특징으로 한다. 채널 벽들은 방사상으로 인접한 식물들의 뿌리들이 서로에게 접촉하지 못하도록 하는데, 이것은 식물들에게 스트레스를 야기하고 성장 조건들을 악화시킬 수 있기 때문이다.
다른 실시예에 있어서 상기 채널 구조 및 채널 벽들을 보여주는 식물 성장 시스템은 상기 채널 구조가 상기 채널 구조의 상기 중심 영역을 향하는 방향으로 상측으로 가는 기울기를 보여주는 것을 특징으로 한다. 이 기울기는 중력을 이용하여 상기 중심 영역으로 펌핑되는 물이 채널 구조를 씻어내리도록 허용해 준다.
상기에서 언급된 컨테이너를 가지는 식물 성장 시스템의 모든 실시예들에 있어서 상기 컨테이너는 상기 컨테이너 내부 및 외부의 온도, pH-값, 식물 비료 농도 및 물 수준으로 구성되는 군으로부터 변수들을 검출하는 제어 센서 장치를 포함하는 것이 유리하다.
나아가, 상기 제어 센서 장치는 상기 컨테이너 내부의 온도, 상기 pH-값, 상기 식물 비료 농도 및 상기 물 수준을 제어하기 위해 적용되는 것이 바람직하다. 이 제어 기능은 물, 비료 및 pH-균전제들의 필요한 양들이 제공되도록 해주는 펌프 시스템들과 결합되어 있는 가열 및/또는 냉각 장치에 의해 달성된다.
상기에서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따른 모든 식물 성장 시스템들에 있어서 상기 시스템은 상기 제1 안내 패널 위에 배치되는 상기 식물들의 조명을 위한 원예 조명 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 시스템은 태양광 조명에 독립적이고 또한 실내 또는 일광이 없는 영역들에서조차도 사용될 수 있다. 나아가, 인공광의 이용에 의해 식물들의 성장 속도는 조명 장치에 의해 제어하는 것이 더 쉬워진다. 바람직하게, 이러한 조명 장치는 원예 목적에 특히 적합한 방출 스펙트럼을 보여주는 발광 다이오드들을 포함한다. 핀란드 헬싱키의 제조업체 Valoya Oy는 이러한 LED들의 바람직한 공급자이다.
상기 조명 장치는 상기 식물 성장 시스템에 도달하는 태양광의 정도에 따라 조명을 감소시키기 위한 감광 장치(dimming device, 51)를 포함하는 것이 유리하다. 이 특성은 조명 장치와 태양광의 결합된 사용이 바람직하다면 에너지 비용을 감소시키는 데 도움을 준다.
조명 장치가 사용된다면 상기 조명 장치는 상기 회전 축 주위를 회전하도록 하기 위해 배치되는 이동가능한 광원을 포함하는 것이 유리하다. 식물들에 대하여 이동될 수 없는 광원들을 가진 조명과 비교하면, 이 실시예는 특히 에너지 비용을 감소시키는 데 도움을 준다. 이동가능한 광원은 식물들에 대하여 더 근접한 거리에 부착될 수 있다. 이로써, 광 량은 현저히 개선된다.
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본 발명의 이하의 수 개의 실시예들에 있어서 대응하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 원칙에 따른 디스크 형태의 제1 안내 패널(1)의 대략적인 상면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 원칙에 따른 디스크 형태의 추가의 안내 패널(2)의 대략적인 상면도이다.
도 3은 도 1로부터의 제1 안내 패널 및 도 2로부터의 제2 안내 패널의 동심축의 중첩의 대략적인 상면도이고, 이 중첩은 본 발명의 제1 원칙에 따른 나선-유사 패턴으로 분포된 식물 개구부들을 보여준다.
도 4는 본 발명의 제1 원칙에 따라 식물들이 배치되어 있는 대략적인 상면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 원칙에 따른 패널들의 동심축의 중첩 및 제1 안내 패널(1)과 함께 추가의 안내 패널(2)의 나선-유사 형태의 제1 대체 실시예이다.
도 6은 본 발명의 제1 원칙에 따른 패널들의 동심축의 중첩 및 제1 안내 패널(1)과 함께 추가의 안내 패널(2)의 나선-유사 형태의 제2 대체 실시예이다.
도 7은 본 발명의 제2 원칙에 따른 디스크 형태의 제1 안내 패널(1)의 대략적인 상면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 원칙에 따른 디스크 형태의 추가의 안내 패널(2)의 대략적인 상면도이다.
도 9는 도 7로부터의 제1 안내 패널과 도 8로부터의 추가의 안내 패널의 동심축의 중첩의 대략적인 상면도이고, 이 중첩은 본 발명의 제2 원칙에 따른 원형-유사 패턴으로 분포된 식물 개구부들을 보여준다.
도 10은 본 발명의 제2 원칙에 따라 식물들이 배치되어 있는 대략적인 상면도이다.
도 11은 수경재배 및/또는 수기경재배 환경에서 식물 뿌리들을 수용하기 위한 컨테이너(3)의 사시도이다.
도 12는 원예 조명 장치(5)를 포함하는 식물 성장 시스템의 대략적인 사시도이다.
도 13은 이동가능한 광원을 포함하는 본 발명의 제1 원칙에 따라 식물들이 배치되어 있는 대략적인 상면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 원칙에 따른 디스크 형태의 제1 안내 패널(1)의 대략적인 상면도를 보여준다. 제1 안내 패널(1)은 중심을 지나가는 회전축(A)를 가지는 제1 안내 패널 중심(10)을 가지고, 이 회전축(A)는 편평한 디스크 형태의 제1 안내 패널(1)에 의해 정의되는 평면에 수직하게 방향지어져 있다.
나아가, 제1 안내 패널(1)에는 복수의 제1 안내 패널 슬롯들(11)이 디스크 형태의 구조 상에 고르게 분포되어 있다. 이 제1 안내 패널 슬롯들(11)은 모두 동일한 굴곡(즉, 만곡 각도)을 보이고 그 각각은 제1 안내 패널의 둘레 방향으로 제1 안내 패널 중심(10)에 인접한 영역으로부터 연장되어 있다.
디스크 형태의 제1 안내 패널(1)은 그 둘레를 따라 드라이브 구조(12)를 보여주는 적절한 금속 또는 플라스틱으로 만들어져 있다. 이 드라이브 구조(12)는 구동 부재(4)의 기어 휠에 의해 맞물리는 톱니들의 주기적인 구조로서 형성된다. 구동 부재(4)에 의해 제1 안내 패널은 회전 축(A) 주위로 회전하게 된다.
도 2는 본 발명의 제1 원칙에 따른 디스크 형태의 추가의 안내 패널(2)의 대략적인 상면도를 보여준다. 추가의 안내 패널(2)은 추가의 안내 패널에 의해 정의되는 평면에 수직한 중심을 지나가는 회전 축(A)을 가지는 추가의 안내 패널 중심(20)을 가진다. 나아가, 추가의 안내 채널은 연속적인 나선 형태의 슬롯으로 형성되는 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 보여준다.
도 3은 도 1로부터의 제1 안내 패널 및 도 2로부터의 제2 안내 패널의 동심축의 중첩의 대략적인 상면도를 보여준다. 동일한 참조부호는 도 1 및 도 2에 대하여 동일한 요소들을 지시한다. 그러므로 설명에 따라 반복 없이 이에 포함된다. 패널들(1, 2) 모두는 동일한 회전 축(A)을 보여주고 중첩은 본 발명의 제1 원칙에 따라 나선-유사 패턴으로 분포된 식물 개구부들(O)로 귀결된다. 나선-유사 패턴은 추가의 안내 패널 슬롯들(21)에 의해 정의된다. 식물 개구부들(O)은 나선 형태의 추가 안내 패널 슬롯들(21)이 제1 안내 패널 슬롯들(11)에 의해 중첩되는 곳에서 나타난다. 연장된 나선 형태를 따라 서로에 인접한 식물 개구부들(O)은 소위 나선-인접 개구부들(O1)이다. 회전 축(A)에서 보면, 한 쌍의 나선-인접 식물 개구부들(O1)은 식물 개구부 각도(α)에 의해 분리되어 있다. 식물 개구부 각도(α)의 이분선을 따라 방사 방향으로 다음 인접 식물 개구부(O)는 소위 이분선 상에 놓여 있는 방사상-인접 식물 개구부(O2)이다. 방사상-인접 식물 개구부(O2)로부터 방사상 방향으로 더 나가면, 식물 개구부 각도(α)의 엔벨롭핑 렉들(enveloping legs)은 추가의 방사상-인접 식물 개구부들(O1)를 지나가고 방사상-인접 식물 개구부(O2)는 방사상 방향으로 이분선 상에서 더 따라갈 것이다. 나선 형태의 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 규칙적인 나선으로서 형성되고 또한 동일한 형태 및 굴곡을 보여주는 모든 제1 안내 패널 슬롯들(11)은 디스크 형태 상에서 고르게 분포되어 있다. 그러므로, 모든 나선-인접 식물 개구부들(O1)은 동일한 식물 개구부 각도(α)에 의해 분리되어 있다. 이 기하구조는 도 4에서 대략적으로 볼 수 있는 나선 형태의 추가의 안내 패널 슬롯들을 따라 자신의 방향을 따라 성장하는 식물들 사이의 간격 공간을 이용한다. 도 4는 본 발명의 제1 원칙에 따라 식물들(P)이 배치되어 있는 대략적인 상면도를 보여준다. 나선을 따르고 또한 서로 다른 지름을 가지는 각각의 원은 서로 다른 성장 단계에서 이상화된 식물을 나타낸다. 각각의 원의 중심에는 식물 개구부(미도시)가 존재한다. 간격 공간의 최적화된 사용에 의해 알려진 식물 성장 시스템들과 비교하여 동일한 표면 면적 상에서 더 높은 효율성이 획득될 수 있다. 도 4는 얼마나 쉽게 이 식물 성장 시스템이 확대 및 축소될 수 있는지 보여준다.
도 5는 본 발명의 제1 원칙에 따른 패널들의 동심축의 중첩 및 제1 안내 패널(1)과 함께 추가의 안내 패널(2)의 나선-유사 형태의 제1 대체 실시예를 보여준다. 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 위해 사용된다. 그러므로, 상세한 설명의 이하의 부분들에서 참조된다. 도 2에 도시된 나선 형태와 달리, 이러한 나선 형태의 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 모든 그 궤적 동안 고른 경로를 따라가지 않는다. 회전 축 주위로 대략 4번의 회전 후 나선의 최종 부분은 디스크 형태의 추가의 안내 패널(2)의 둘레까지 더 기울어진다. 이로써 나선-유사 추가의 안내 패널 슬롯들(21)의 마지막 회전은 둘레에 근접하게 돈다. 이로써 3/4보다 더 많은 둘레를 따라 쉽게 접근가능한 수확 영역이 제공된다.
도 6은 본 발명의 제1 원칙에 따른 패널들의 동심축의 중첩 및 제1 안내 패널(1)과 함께 추가의 안내 패널(2)의 나선-유사 형태의 제2 대체 실시예를 보여준다. 도 5와는 달리 추가의 안내 패널 슬롯들(21)의 나선-유사 형태는 둘레에 근접한 수확 영역에 들어가기 전에 회전 축(A) 주위를 3 번 돈다. 특정한 식물 종류들의 성장 특성들에 따라 제1 안내 패널(1) 및 추가의 안내 패널(2)은 식물들의 성장 동안 공간 및 시간 상의 필요한 특성들을 획득하기 위해 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 원칙에 따른 디스크 형태의 제1 안내 패널(1)의 대략적인 상면도를 보여준다. 이 제1 안내 패널(1)은 도 1에 도시된 제1 안내 패널에 대응한다. 유일한 차이점은 고르게 분포된 제1 안내 패널 슬롯들의 밀도이다.
도 8은 본 발명의 제2 원칙에 따른 디스크 형태의 추가의 안내 패널(2)의 대략적인 상면도이다. 추가의 안내 패널(2)은 도 7에 도시된 제1 안내 패널(1)과 같이 동일하게 굽은 동일한 크기의 슬롯들이 고르게 분포된 배치의 동일한 패턴을 보여준다. 하지만, 유일한 차이점은 추가의 안내 패널 슬롯들(21)의 굴곡의 방향이 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 굴곡의 방향과 반대라는 것이다. 도 9는 도 7로부터의 제1 안내 패널과 도 8로부터의 추가의 안내 패널의 동심축의 중첩의 대략적인 상면도를 보여준다. 이 중첩은 본 발명의 제2 원칙에 따라 동심의 원 형태로 고르게 분포된 식물 개구부들(O)을 보여준다. 회전 축(A)으로부터 보면, 원-인접 식물 개구구들(O1)의 각도는 이분선과 함께 2 개의 각도 렉들로 도시된 식물 개구부 각도(α)이다. 방사상 방향으로 2 개의 원-인접 식물 개구부들(O1) 사이의 이분선으로부터 시작하여 이분선은 방사상-인접 식물 개구부(O2)를 지나간다. 제1 원칙과는 달리 제2 원칙에 따라 성장 시간 동안 식물들은 회전 축(A) 주위로 수 번 회전하지 않는다. 반대의 굴곡을 가지는 슬롯들의 회전 중첩은 제1 안내 패널 중심(10)으로부터 둘레까지 그 궤적에서 각각의 식물을 위한 굽은 경로로 귀결된다. 2 개의 안내 패널들(1, 2)의 회전 이동은 제1 식물 성장 시스템 원칙과 비교하여 현저히 더 작다.
도 10은 본 발명의 제2 원칙에 따라 식물들이 배치되어 있는 대략적인 상면도를 보여준다. 도 4와 유사하게 대략적인 원-형태의 식물들(P) 사이의 간격 공간은 이 이상적인 배치에서 가장 효율적으로 이용된다. 도 4에 있어서, 성장 원 식물들(P)은 나선 경로를 따라 배치된다 - 도 10에 있어서 성장 원 식물들(P)은 쉽게 크기조절될 수 있는 시스템으로서 제공되는 동심 원들로 배치된다.
도 11은 수경재배 및/또는 수기경재배 환경에서 식물 뿌리들을 수용하기 위한 내부 공간을 갖는 컨테이너(3)의 사시도를 보여준다. 이 컨테이너 상부에는, 도 1 및 도 2에 도시된 제1 원칙의 제1 안내 패널(1) 및 추가의 안내 패널(2)(도 11에는 미도시)이 배치된다. 컨테이너(3)는 가장 쉬운 경우에 있어서 수경재배 시스템을 위한 물과 같은 액체들 또는 수기경재배 시스템을 위한 증기를 충분히 잡고 있을 수 있는 단순한 용기일 수 있다. 이 도면에 있어서 컨테이너(3)는 수직 벽들(31)을 가지는 채널 구조(30)를 보여주는 보다 더 복잡한 형태이다. 이러한 벽들은 구조적으로 나선 경로 상에서 서로 인접하지만 벽 구조에 의해 분리되어 있는 서로 다른 성장 상태들에 있는 식물들의 뿌리들을 분리시킨다. 나선-형태의 채널들 또는 중간에, 액체 또는 증기를 위한 입구(33)가 마련된다. 둘레 근처에 액체 또는 증기를 위한 출구(34)가 마련된다. 입구(33)로부터 출구(34)까지 채널 구조(30)의 바닥은 기울기를 보여준다. 특히, 바람직한 수경재배 시스템들에 있어서 물은 중력에 의해 입구(33)로부터 나선 경로를 따라 출구(34)까지 움직여진다. 도중에 제어 센서 장치(32)가 예를 들어 온도, pH-값, 비료 농도, 물 수준 등과 같은 주요 변수들을 감시 및 제어하기 위해 제공된다.
도 12는 원예 조명 장치(5)를 포함하는 식물 성장 시스템의 대략적인 사시도를 보여준다. 조명 장치(5)는 제1 원칙의 제1 안내 패널(1) 및 추가의 안내 패널(2)에 의해 덮이는 컨테이너(3) 상에 배치된다. 이러한 시스템은 랙(rack)에 배치될 수 있고, 이로써 수직으로 적재될 수 있다.
도 13은 이동가능한 광원(52)을 가지는 본 발명의 제1 원칙에 따라 배치된 식물들의 대략적인 상면도를 보여준다. 이동가능한 광원(52)은 회전 축(A)으로부터 방사사응로 외측으로 연장되는 선형 광원이다. 광원(52)을 회전시키는 것은 식물들에 훨씬 더 가까이 위치될 수 있고 회전 동안 식물들(P)을 터치할 수도 있다. 더 짧은 거리로 인해 흡수된 광량은 전체 시간에서 서로 다른 크기들의 모든 식물들을 커버해야만 하는 정적인 광원에 비교하여 더 크다.
1 : 제1 안내 패널 10 : 제1 안내 패널 중심
11 : 제1 안내 패널 슬롯들 12 : 드라이브 구조
2 : 추가의 안내 패널 20 : 추가의 안내 패널 중심
21 : 추가의 안내 패널 슬롯들 3 : 컨테이너
30 : 채널 구조 31 : 채널 벽들
32 : 제어 센서 장치 33 : 입구
34 : 출구 4 : 구동 부재
5 : 원예 조명 장치 51 : 감광 장치
52 : 이동가능한 광원 A : 회전 축
O : 식물 개구부들
O1 : 나선-인접 식물 개구부들 / 원-인접 식물 개구부들
O2 : 방사상-인접 식물 개구부들
α: 식물 개구부 각도

Claims (20)

  1. 능동적인 제어를 받는 성장하는 식물들을 이동시키기 위한 식물 성장 시스템에 있어서, 이 식물 성장 시스템은 이하의 특성들을 가지는데:
    - 제1 안내 패널 중심(10) 및 외측 방향으로 상기 제1 안내 패널 중심(10)에 인접한 영역으로부터 상기 제1 안내 패널(10) 안에서 연장되는 제1 안내 패널 슬롯들(11)을 가지는 제1 안내 패널(1),
    - 추가의 안내 패널 중심(20) 및 복수의 식물 고정 요소들을 위한 가이딩 트랙들을 제공하는 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 추가의 안내 패널(2),
    이때 상기 제1 안내 패널 중심(10)을 가지는 상기 제1 안내 패널(1) 및 상기 추가의 안내 패널 중심(20)을 가지는 상기 추가의 안내 패널(2)은 동심축으로 배치되고 공통 회전 축(A) 주위로 서로 회전 이동을 제공하기 위해 서로의 위에 적용되고, 상기 식물 고정 요소들을 위한 식물 개구부들(O)은 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 교차점들에 형성되고, 이때
    - 제1 원칙에 따라서 상기 식물 개구부들(O)은 회전 방향을 보여주는 상기 회전 축(A) 주위로 나선-유사 패턴으로 분포되고, 상기 나선-유사 패턴의 회전 방향에 있어서 수 개 또는 모든 나선-인접 식물 개구부들(O1)은 상기 회전 축(A)에 대하여 식물 개구부 각도(α)로 배치되고,
    - 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11) 및 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 굽어져 있어 상기 나선-인접 식물 개구부들(O1) 사이에서 방사상-인접 식물 개구부(O2)는 상기 식물의 개구부 각도(α)의 이분선 상에서 외측 방향으로 위치되거나 또는 상기 이분선으로부터 10°보다 작은 각도에서 벗어나 위치되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)은 제1 굴곡을 가지고 상기 제1 원칙을 참조하여 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 연속적인 나선-유사 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  3. 능동적인 제어를 받는 성장하는 식물들을 이동시키기 위한 식물 성장 시스템에 있어서, 이 식물 성장 시스템은 이하의 특성들을 가지는데:
    - 제1 안내 패널 중심(10) 및 외측 방향으로 상기 제1 안내 패널 중심(10)에 인접한 영역으로부터 상기 제1 안내 패널(10) 안에서 연장되는 제1 안내 패널 슬롯들(11)을 가지는 제1 안내 패널(1),
    - 추가의 안내 패널 중심(20) 및 복수의 식물 고정 요소들을 위한 가이딩 트랙들을 제공하는 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 추가의 안내 패널(2),
    이때 상기 제1 안내 패널 중심(10)을 가지는 상기 제1 안내 패널(1) 및 상기 추가의 안내 패널 중심(20)을 가지는 상기 추가의 안내 패널(2)은 동심축으로 배치되고 공통 회전 축(A) 주위로 서로 회전 이동을 제공하기 위해 서로의 위에 적용되고, 상기 식물 고정 요소들을 위한 식물 개구부들(O)은 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)을 가지는 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 교차점들에 형성되고, 이때
    - 제2 원칙에 따라 상기 식물 개구부들(O)은 상기 회전 축(A)에 동심축으로 수 개의 원형-유사 패턴들로 분포되고, 이때 동일한 원형-유사 패턴 상에 수 개 또는 모든 원형-인접 식물 개구부들(O1)은 상기 회전 축(A)에 대하여 식물 개구부 각도(α)로 배치되고,
    - 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11) 및 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 굽어져 있어 상기 원형-인접 식물 개구부들(O1) 사이에서 방사상-인접 식물 개구부(O2)는 상기 식물의 개구부 각도(α)의 이분선 상에서 외측 방향으로 위치되거나 또는 상기 이분선으로부터 10°보다 작은 각도에서 벗어나 위치되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)은 제1 굴곡을 가지고 상기 제2 원칙을 참조하여 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)은 외측으로 상기 추가의 안내 패널 중심(20)에 인접한 영역으로부터 상기 추가의 안내 패널 안에서 연장되는 추가의 굴곡을 가지는 굽어 있는 슬롯들이 형성되고, 상기 추가의 굴곡은 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 상기 제1 굴곡에 반대되는 방향인 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 원칙을 참조하여, 제1 안내 패널(1)에 형성되는 제1 안내 패널의 슬롯들(11)은 상기 추가의 안내 패널(2)에 형성되는 추가의 안내 패널 슬롯들(21)의 형태와 거울 대칭을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 추가의 안내 패널 슬롯들(21)의 각 슬롯은 동일한 만곡 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 식물 개구부 각도(α)의 대부분 또는 모두는 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  8. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널 슬롯들(11)의 각 슬롯은 동일한 만곡 각도를 갖는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널(1) 및 상기 추가의 안내 패널(2)은 탈착가능한 방식으로 배치되어 이로써 서로 다른 식물 종류들을 위한 서로 다른 안내 패널들을 결합할 수 있는 가능성을 제공하게 되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널(1)은 상기 회전 축(A) 주위로 회전하도록 배치되는 디스크 형태로 형성되고, 이때 상기 추가의 안내 패널(2)은 상기 회전 축(A)에 대하여 고정되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널(1)은 그 둘레를 따라 톱니 모양의 드라이브 구조(12)가 배치되고, 상기 회전 축(A) 주위로 상기 제1 안내 패널(1)을 회전시키기 위해 구동 부재(4)의 기어 휠이 상기 톱니 모양의 드라이브 구조(12)에 맞물리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제1 안내 패널(1) 및 상기 추가의 안내 패널(2)은 컨테이너(3) 상부에 배치되고, 상기 컨테이너의 내부 공간은 상기 식물 성장 시스템에 의해 제어되는 식물 뿌리들을 수용하고 식물 영양분들과 물 중 적어도 어느 하나를 상기 식물 뿌리들에 제공할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 컨테이너(3)는 수경 재배 장치와 수기경 재배 식물 성장 장치 중 적어도 어느 하나의 장치로서 배치되고 적용되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 제1 원칙에 따른 상기 컨테이너(3)는 채널 구조의 중심 영역으로부터 시작하는 채널 벽들(31)을 가지는 나선-유사 채널 구조(30)를 보여주는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서, 제2 원칙에 따른 상기 컨테이너(3)는 외측 방향으로 채널 구조의 중심 영역으로부터 확장되고 채널 벽들(31)에 의해 서로로부터 분리되어 있는 수 개의 굽은 채널들을 가지는 채널 구조(30)를 보여주는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 나선-유사 채널 구조(30)는 채널 구조의 중심 영역을 향하는 방향으로 갈수록 위로 올라가는 기울기를 보여주는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 컨테이너(3)의 내측 및 외측에는 상기 컨테이너(3) 내부 및 외부의 온도, pH-값, 식물 비료 농도 및 수위로 구성되는 군으로부터 각각의 변수들을 검출하여 제어하기 위한 복수 개의 제어 센서 장치(32)가 구비되는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  18. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제1 안내 패널(1) 상부에 배치되는 상기 식물들의 조명을 위한 원예 조명 장치(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 조명 장치(5)는 상기 식물 성장 시스템에 도달하는 태양광의 정도에 따라 조명을 감소시키기 위한 감광 장치(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 조명 장치(5)는 상기 회전 축(A) 주위를 회전하도록 하기 위해 배치되는 이동가능한 광원(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물 성장 시스템.
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