KR102054080B1 - 살균 장치 및 이를 이용한 수경재배장치 - Google Patents

살균 장치 및 이를 이용한 수경재배장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 살균 장치 및 이를 이용한 수경 재배 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 살균 장치는, 기판; 상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부; 상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 배양액이 유동되는 배양액 살균관; 및 상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부;를 포함한다.

Description

살균 장치 및 이를 이용한 수경재배장치{APPARATUS FOR STERILIZATION AND APPARATUS FOR HYDROPONICS USING THE SAME}
본 발명은 살균 장치 및 이를 이용한 수경 재배 장치에 관한 것으로, 보다 상세히 광원을 이용하여 살균을 수행하는 살균 장치 및 이를 이용한 수경 재배 장치에 관한 것이다.
수경 재배는, 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 방법으로, 시설재배의 연작장해를 피할 수 있으며, 장치화와 기계화 등으로 규모확대가 가능한 장점이 있다.
최근 도시농업 기술 및 스마트팜 기술에 대한 관심이 증가되고 있으며, 수경 재배는 한정된 공간에서 작물의 생산성을 극대화시킬 수 있는 재배 방법으로 주목을 받고 있다.
다만, 수경 재배의 경우, 배양액을 지속적으로 순환하여 작물에 공급하기 때문에, 배양액 내에 유해 미생물이 증식하여, 작물의 생장에 좋지 않은 영향을 미치게 되고, 이로 인한 생산량의 감소가 발생될 수 있는 문제가 있다.
한국특허등록 제10-1413135호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배양액 내의 유해 미생물 등을 제거하기 위한 살균 장치 및 이를 이용한 수경재배장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 살균 장치는, 기판; 상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부; 상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 배양액이 유동되는 배양액 살균관; 및 상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부;를 포함한다.
또한, 상기 광원부는, 상기 기판에 설치되며 상기 광을 발산하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛의 상방에 배치되며 상기 광원 유닛에서 발산되는 빛을 집광하기 위한 렌즈유닛과, 상기 렌즈 유닛의 측면 둘레를 완전하게 감싸며 상기 측면 둘레를 통하여 상기 광이 발산되는 것을 억제하는 반사링 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원 유닛은 200nm 내지 300nm 파장 대역의 광을 발산하는 LED(Light emitting diode)일 수 있다.
또한, 상기 렌즈 유닛은, 돔 형상으로 형성되는 렌즈유닛 상부 및 상기 렌즈유닛 상부의 하측에 배치되며 원기둥 형상으로 형성되는 렌즈유닛 하부를 포함하고, 상기 광원 유닛은 상기 렌즈유닛 하부의 하면에 상기 광을 조사하며, 상기 반사링 유닛은 상기 렌즈유닛 하부의 측면 테두리를 완전하게 감싸고, 상기 반사링 유닛의 하면 일부는 상기 광원유닛의 상면 테두리와 접하며, 상기 반사링 유닛은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 집광부는 투명한 재질로 형성되며, 단면이 상방을 향하여 두께가 감소되는 반원 형상으로 형성되고, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장 형성되며, 복수의 상기 광원부는, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 배치되고, 상기 렌즈유닛의 상기 렌즈유닛 상부의 곡률반경은, 상기 집광부의 상기 곡률 반경보다 클 수 있다.
또한, 상기 배양액 살균관은 투명한 석영 재질로 형성되며, 상기 배양액 살균관의 상측에 배치되며, 상기 배양액 살균관의 외면 전체 면적의 40 % 내지 70 %를 감싸는 반사유닛;을 더 포함하고 상기 반사유닛은 알루미늄 재질로 형성되며, 상기 반사유닛이 배치되지 않은 상기 배양액 살균관의 외면 일부는 상기 집광부와 마주볼 수 있다.
또한, 상기 기판이 설치되는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스;를 더 포함하고, 상기 기판, 상기 광원부, 상기 집광부 및 상기 배양액 살균관은 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 사이의 수용 공간에 배치될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스에 의하여 둘러싸이는 상기 수용 공간의 일단 및 타단에 각각 배치되어, 상기 수용 공간의 일단 및 타단을 차폐하는 차폐 브래킷;을 더 포함하고, 상기 차폐 브래킷에는, 상기 배양액 살균관이 관통되는 배양액 살균관 관통홀과, 상기 집광부의 일단 또는 타단이 끼워지는 집광부 설치홀이 형성되며, 상기 집광부 설치홀을 통하여 상기 집광부의 일부가 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 하부 케이스의 상면에는 상기 하부 케이스의 하방을 향하여 함몰되며, 상기 기판이 배치되는 기판 설치홈이 상기 하부 케이스의 길이 방향으로 형성되고, 상기 하부 케이스의 양 측면에는 각각 상기 기판 설치홈과 접하는 하부 케이스 테두리부가 형성되며, 상기 기판 설치홈은 상측에서 상기 하부케이스의 상면과 접하는 하측으로 갈수록 단면 크기가 연속적으로 감소되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 차폐 브래킷은, 육면체 형상으로 형성되며 상기 배양액 살균관 관통홀, 상기 집광부 설치홀이 상기 하부 케이스의 연장 방향으로 관통 형성되는 차폐 브래킷 상부유닛과, 상기 차폐 브래킷 상부유닛의 하측에 배치되며 상기 기판 설치홈의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 기판 설치홈의 일단 또는 타단에 기워지는 차폐 브래킷 하부유닛을 포함하고, 상기 차폐 브래킷 상부유닛의 하면의 적어도 일부는 상기 하부 케이스 테두리부의 상면과 접할 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스에는, 상기 상부 케이스의 하방을 향하여 개구되며, 상부 케이스의 일단 및 타단을 관통하는 상부 수용공간이 형성되고, 상기 상부 수용공간은 단면이 반원 형상으로 형성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역과 연결되며 단면이 사각형으로 형성되며 상기 상부 케이스의 하방을 향하여 개구되는 제2 영역을 포함하고, 상기 배양액 살균관의 일부는 상기 제1 영역에 배치되고 나머지 일부는 상기 제2 영역에 배치되며, 상기 기판 설치홈 및 상기 상부 수용공간은 상기 수용공간을 형성하고, 상기 상부 케이스에는 상기 상부 수용공간의 상기 제1 영역과 접하며 라운드지게 형성되는 제1 내면과, 상기 상부 수용공간의 상기 제2 영역과 접하며 평면으로 형성되는 제2 내면이 형성되며, 상기 상부 수용공간의 너비는 상기 기판 설치홈의 너비보다 작게 형성되어, 상기 상부 케이스의 측면 테두리 하면의 적어도 일부는 상기 기판 설치홈과 접할 수 있다.
또한, 상기 배양액 살균관의 상측에 배치되며, 상기 배양액 살균관의 외면 전체 면적의 40 % 내지 70 %를 감싸는 반사유닛;을 더 포함하고, 상기 반사유닛의 적어도 70 %의 영역은 상기 제1 내면과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 반사유닛의 일면은 상기 배양액 살균관에 완전하게 접촉되며, 상기 반사 유닛의 이면은 상기 제1 내면과 접촉될 수 있다.
또한, 상기 수용 공간내부에 조사되는 상기 광의 광량을 감지하기 위한 감지유닛을 더 포함하고, 상기 감지유닛의 감지부는 상기 집광부와 상기 상부 케이스의 측면 테두리 내면 사이에 배치되며, 상기 감지유닛의 일단은 상기 차폐 브래킷에 관통 형성되는 감지유닛 배치홀에 설치될 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 금속 재질로 형성되며, 상기 하부 케이스에는, 상기 하부 케이스의 일단 및 타단을 관통하고 상기 하부 케이스의 상면 및 하면 사이에 배치되는 방열홀이 형성되고, 상기 하부 케이스의 상기 상면에 배치되는 상기 기판은 금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 측면에 따른 수경 재배 장치는, 배양액이 공급되는 적어도 하나의 수경 재배 트레이를 포함하는 수경 재배 모듈; 및 상기 배양액이 유동되는 배양액 공급관; 및 상기 배양액 공급관을 통하여 상기 수경 재배 모듈과 연결되며, 유동되는 상기 배양액을 살균처리하기 위한 살균 장치;를 포함하고, 상기 살균 장치는 기판과, 상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부와, 상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 상기 배양액이 유동되는 배양액 살균관과, 상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부를 포함하고, 상기 광원부는, 상기 기판에 설치되며 상기 광을 발산하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛의 상방에 배치되며 상기 광원 유닛에서 발산되는 빛을 집광하기 위한 렌즈유닛과, 상기 렌즈 유닛의 측면 둘레를 완전하게 감싸며 상기 측면 둘레를 통하여 상기 광이 발산되는 것을 억제하는 반사링 유닛을 포함하고, 상기 광원 유닛은 200nm 내지 300nm 파장 대역의 광을 발산하는 LED(Light emitting diode)이다.
또한, 상기 배양액 공급관은 불투명한 재질로 형성되며, 상기 배양액 살균관은 상기 배양액 공급관보다 취성이 높은 투명한 재질로 형성되고, 상기 배양액 공급관과 상기 배양액 살균관을 연결하기 위한 연결 유닛;을 더 포함하고, 상기 연결 유닛은 상기 배약액 살균관의 외주면을 감싸는 탄성부재를 포함할 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 수경 재배 과정에서, 배양액 내의 유해 미생물을 제거함으로써, 유해 미생물에 의한 생산량의 감소를 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 살균을 위한 광을 2차례에 걸쳐 집광함으로써, 살균 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수경 재배 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 살균 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 살균 장치의 내부 구성을 상세하게 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 살균 장치의 일부가 절개된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 V-V 선도에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1의 살균 장치의 단면을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수경 재배 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수경 재배 장치(1)는, 작물을 수경재배 하기 위한 장치로서, 작물이 식재되며 배양액이 공급되는 복수의 수경 재배 트레이(110, 120)를 포함하는 수경 재배 모듈(100)과, 배양액이 유동되는 배양액 공급관(500)과, 배양액 공급관을 통하여 수경 재배 모듈(100)과 연결되며 유동되는 상기 배양액을 살균처리하기 위한 살균장치(200)와, 배양액 공급관(500) 내부에서 상기 배양액이 일방향 또는 타방향으로 유동되도록 압력을 제공하는 펌핑수단(400)과, 수경 재배 장치(1) 내에서 순환되는 상기 배양액의 유동량을 제어하며, 상기 배양액에 대하여 유기물질 또는 무기물질을 공급하기 위한 유동량 제어부(300)를 포함한다.
수경 재배 모듈(100)로부터 배출된 상기 배양액이 배양액 공급관(500)을 통하여 살균장치(200) 측으로 유동되며, 살균장치(200)는 수경 재배 트레이(110, 120)를 거친 상기 배양액을 살균하여, 상기 배양액 내의 유해 미생물을 제거할 수 있다.
수경 재배 트레이(110, 120)에 공급 및 배출되는 상기 배양액은, 기설정된 순환 시간(T1) 동안 유동된 이후, 유동이 멈추고, 다시 기설정된 비순환 시간(T2)이 도과된 이후, 다시 수경 재배 장치(1)를 순환할 수 있다. 다만, 재배되는 작물의 종류 또는 환경에 따라 상기 배양액이 수경 재배 트레이(110, 120)에 공급 및 배출되는 과정이 연속적으로, 즉 배양액 공급관(500) 내에서 상기 배양액이 연속적으로 유동되는 구성도 본 발명의 실시예에 포함된다.
살균장치(200)는, 배양액 공급관(500) 내에서 유동되는 상기 배양액에 예시적으로 200nm 내지 300nm 파장 대역, 보다 상세히 265 nm ~285nm 파장 대역의 UVC 광을 조사하여, 상기 배양액 내의 유해 미생물을 제거한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 살균 장치(200)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 살균 장치를 보여주는 도면이며, 도 3은 도 1의 살균 장치의 내부 구성을 상세하게 보여주는 도면이다. 그리고, 도 4는 도 1의 살균 장치의 일부가 절개된 상태를 보여주는 도면이며, 도 5는 도 4의 V-V 선도에 따른 단면도이다. 그리고, 도 6은 도 1의 살균 장치의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 살균 장치(200)는, 예시적으로 일방향으로 길게 형성되는 육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 기판(220)과, 광원부(230)와, 배양액 살균관(250)과, 집광부(240)와, 반사유닛(260)과, 하부 케이스(210)와, 상부 케이스(270)와, 차폐 브래킷(290)과, 감지유닛(280)을 포함한다.
보다 상세히, 기판(220)은, 살균 장치(200)의 연장 방향을 따라서 길게 형성되는 판상으로 형성되며, 예시적으로 열 전도율이 높은 금속 재질로 형성될 수 있다. 기판(220)에는 복수의 회로가 형성될 수 있다.
광원부(230)는, 복수 개로 마련될 수 있으며, 기판(220) 상에 설치되어 상기 배양액 내의 상기 유해 미생물을 제거할 수 있는 광을 발산한다. 복수의 광원부(230)는 기판(220)의 연장 방향을 따라서 1개 열로, 기판(220)의 상면에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 광원부(230)가 1개 열로, 기판(220)의 상면에 배치되는 구성으로 설명되고 있으나, 광원부(230)가 2개 이상의 열로 기판(220)의 상면에 배치되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
광원부(230)는, 기판(220)에 설치되며 상기 광을 발산하는 광원 유닛(231)과, 광원 유닛(231)의 상방에 배치되며 광원 유닛(231)에서 발산되는 광(L)을 집광하기 위한 렌즈유닛(233)과, 렌즈 유닛(232)의 측면 둘레를 완전하게 감싸며 상기 측면 둘레를 통하여 광(L)이 발산되는 것을 억제하는 반사링 유닛(232)을 포함한다.
광원 유닛(231)은, 200nm 내지 300nm 파장 대역의 광을 발산하는 LED(Light emitting diode)일 수 있으며, 광원 유닛(231)에서 발산되는 광(L)은 상기 배양액 내의 유해 미생물을 제거하기 위한 UV-C 자외선 일 수 있다.
광원 유닛(231)은 광(L)을 발산하는 발광면(235)와, 발광면(235)를 둘러싸며 광원 유닛(231)의 외형을 형성하는 광원 유닛 몸체(234)를 포함한다. 광원 유닛 몸체(234)는 패키지(Package)일 수 있다.
렌즈유닛(233)은, 투명한 재질로 형성되며, 광원 유닛(231)으로부터 투사되는 광(L)을 1차 집광할 수 있다. 렌즈유닛(233)은 돔 형상으로 상면이 라운드지게 형성되는 렌즈유닛 상부(237) 및 렌즈유닛 상부(237)의 하측에 배치되며 원기둥 형상으로 형성되는 렌즈유닛 하부(236)를 포함하고, 광원 유닛(231)은 렌즈유닛 하부(236)의 하면에 광(L)을 조사한다. 렌즈유닛 하부(236)를 통하여 렌즈유닛(233) 내부로 인입되는 빛은, 렌즈유닛 상부(237)의 상면을 통하여, 렌즈유닛(233)의 상방으로 조사된다. 이때, 렌즈유닛 상부(237)의 상면이 상방을 향하여 라운드지게 돌출되는 형상으로 형성됨에 따라, 렌즈유닛 상부(237)의 상면에서 렌즈유닛(233)의 외부로 조사되는 광(L)은 렌즈유닛 하부(236)의 하면에 입사될 때보다, 집광된 상태로 형성될 수 있다.
이때, 렌즈유닛(233)의 하면과 광원 유닛(231)은 기설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 렌즈 유닛(233)과 광원 유닛(231)은 상호 이격된 상태로 배치될 수 있다. 그리고, 렌즈유닛 하부(236)의 너비는 광원 유닛(231)의 발광부(235)의 너비에 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
반사링 유닛(232)은 렌즈유닛 하부(236)의 측면 테두리를 완전하게 감싸고, 반사링 유닛(232)의 하면 일부는 광원유닛(231)의 상면 테두리, 즉 광원 유닛 몸체(234)의 상면 일부와 접한다. 반사링 유닛(232)은 아노다이징(Anodizing) 처리된 고반사 알루미늄 재질로 형성된다. 즉, 반사링 유닛(232)은 광원유닛(231)에서 발산되는 광(L)이 외부로 누설되지 않고, 렌즈유닛(233) 측으로 발산되도록 할 수 있으며, 렌즈 유닛(233) 내에서 렌즈 유닛 하부(236)의 상기 측면 테두리측으로 광(L)이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 배양액 살균관(250)은 광원부(230)의 상방에 배치되며, 광원부(230)에서 발산되는 광(L)이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 상기 배양액이 유동된다. 배양액 살균관(250)은, 살균 장치(200)의 길이 방향으로 연장 형성될 수 있다.
배양액 살균관(250)은 투명한 석영 재질로 형성될 수 있으며, 배양액 살균관(250)으로 입사되는 광(L)에 의하여, 배양액 살균관(250) 내에서 유동되는 상기 배양액 내의 유해 미생물이 제거될 수 있다. 배양액 살균관(250) 내에서 상기 배양액의 유동은 연속적 또는 단계적으로 이루질 수 있다.
반사 유닛(260)은 배양액 살균관(250)의 상측에 배치되며, 배양액 살균관(250)의 외면 전체 면적의 40 % 내지 70 %를 감쌀 수 있다. 반사유닛(260)은 아노다이징 처리된 고반사 알루미늄 재질로 형성되며, 반사유닛(260)이 배치되지 않은 배양액 살균관(250)의 외면 일부는 상기 집광부와 마주본다. 즉, 배양액 살균관(250)의 하면측 일부는 반사유닛(260)에 의하여 둘러싸이지 않고 외부로 노출되며, 상기 하면측 일부를 통하여 광(L)이 입사되며, 입사된 광이 반사유닛(260)에 의하여 반사됨으로써, 투명재질의 배양액 살균관(250)의 외면을 통하여 광(L)이 누설되는 것을 억제할 수 있다. 반사 유닛(260)은 배양액 살균관(250)의 길이방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있으며, 배양액 살균관(250)의 외면 일부에 밀착된 상태로 마련될 수 있다.
집광부(240)는, 광원부(230)들과 배양액 살균관(250) 사이에 배치되며, 상기 광원부(230)에서 발산되는 광(L)을 2차 집광하여, 집광된 광(L)이 배양액 살균관(250)측으로 조사되도록 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 살균 장치(200)은 광원부(230)에서 발산되는 UV-C 대역의 광(L)을 렌즈 유닛(233)을 통한 1차 집광, 집광부(240)를 통하여 2차 집광하고, 집광된 광(L)을 배양액 살균관(250) 측으로 조사함으로써, 살균력 및 살균효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
집광부(240)는 투명한 재질로 형성되며, 단면이 상방을 향하여 두께가 감소되는 반원 형상으로 형성되고, 배양액 살균관(250)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장 형성된다.
이때, 렌즈유닛(233)의 렌즈유닛 상부(237)의 곡률반경은, 상기 집광부(240)의 곡률 반경보다 크게 형성된다. 즉, 집광부(240)의 상면의 곡률 반경이 렌즈유닛(2330)의 곡률 반경보다 작게 형성되어, 집광부(240)에 의한 집광이 렌즈유닛(233)에 의한 집광보다 더 강하게 이루어진다. 또한, 발광유닛(231)에서 발산되는 광(L)이 투명한 고체 재질로 형성되는 렌즈유닛(233) 및 집광부(240)를 통하여 배양액 살균관(250)으로 조사됨에 따라, 발산되는 광(L)이 균일한 면광원으로 형성될 수 있다.
한편, 렌즈유닛 상부(237)의 곡률반경은, 집광부(240)의 곡률 반경에 대응되는 크기로 형성되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.
하부 케이스(210) 및 상부 케이스(270)는 상호 결합되며, 하부 케이스(210) 및 상부 케이스(270) 사이의 수용 공간(214, 273)에는 기판(220), 광원부(230), 집광부(240), 배양액 살균관(250), 반사유닛(260) 및 감지 유닛(280)이 배치된다.
하부 케이스(210)는 금속재질로 형성되는 하부 케이스 몸체(211)를 포함하고, 하부 케이스 몸체(211)는 일방향으로 길게 연장 형성되고, 일면에는 기판(230)이 설치된다.
하부 케이스(210)의 상면에는 하부 케이스(210)의 하방을 향하여 함몰되며 기판(220)이 배치되는 기판 설치홈(214)이 하부 케이스(210)의 길이 방향으로 형성되고, 하부 케이스(210)의 양 측면에는 상기 기판 설치홈(214)과 접하는 하부 케이스 테두리부(213)가 상방을 향하여 돌출된 형상으로 형성된다.
기판 설치홈(214)은 기판 설치홈(214)의 상측에서 하부케이스(210)의 상기 상면과 접하는 기판 설치홈(214)의 하측으로 갈수록 단면 크기가 연속적으로 감소되는 형상으로 형성된다. 예시적으로 기판 설치홈(214)의 단면은 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 하부 케이스 테두리부(213)는 상측에서 하측으로 갈수록, 단면두께가 증가된다.
하부 케이스(210)에는, 하부 케이스(210)의 일단 및 타단을 관통하고 상기 하부 케이스(210)의 상면, 즉 기판 설치홈(214)과 하면 사이에 배치되는 방열홀(212)이 형성된다.
방열홀(212)은 하부 케이스(210)를 길이 방향으로 관통하는 사각기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 공기와의 접촉 면적을 증가시켜, 하부 케이스(210)의 상면, 즉 기판 설치홈(214)에 설치된 기판(230)을 통하여 전달되는 열을 공기중으로 원활하게 방출시킨다.
즉, 살균장치(200)의 살균 과정에서 광원부(230)에서 열이 발생하게 되며, 발생된 열은 금속재질로 형성되는 기판(220) 및 하부 케이스(210)를 통하여 외부로 발산될 수 있다.
한편 방열홀(212)에는, 방열홀(212)의 형성으로 인한 하부 케이스(210)의 강성 저하를 방지하기 위하여, 방열홀(212)의 길이 방향으로 연장되며, 하부 케이스(210)의 하부 케이스 몸체(211)에서 방열홀(212)을 향하여 돌출 형성되는 보강수단(214)이 형성될 수 있다. 보강수단(214)은 라운드지게 형성될 수 있다.
상부 케이스(270)는, 하부 케이스(210)와 마찬가지로 일방향으로 길게 연장 형성되며 금속재질로 형성되는 상부 케이스 몸체(271)를 포함하고, 상부 케이스 몸체(271)에는, 상부 케이스 몸체(271)의 하방을 향하여 개구되며, 상부 케이스(270)의 일단 및 타단을 관통하는 상부 수용공간(273)이 형성된다. 즉, 상부 수용공간(273)은 상부 케이스(270)의 일단 및 타단과 하면을 통하여 외부로 개구된다.
상부케이스(270)의 상부 수용공간(273)과 하부 케이스(210)의 기판 설치홈(214)은 상기 수용공간을 형성할 수 있다.
상부 수용공간(273)은 단면이 반원 형상으로 형성되는 제1 영역과, 제1 영역과 연결되며 단면이 사각형으로 형성되며 상부 케이스(270)의 하방을 향하여 개구되는 제2 영역을 포함한다.
그리고, 배양액 살균관(250)의 일부는 제1 영역에 배치되고 나머지 일부는 제2 영역(275)에 배치된다. 이때, 배양액 살균관(250)의 반경은 제1 영역(276)의 반경보다 작게 형성된다.
상부 케이스(270)에는 상부 수용공간(273)의 상기 제1 영역과 접하며 라운드지게 형성되는 제1 내면(276)과, 상부 수용공간(273)의 상기 제2 영역과 접하며 평면으로 형성되는 제2 내면(275)이 형성된다.
그리고, 상부 수용공간(273)의 너비는 기판 설치홈(214)의 너비보다 작게 형성되어, 상부 케이스(270)의 측면 테두리(272) 하면의 적어도 일부는 기판 설치홈(214)과 접하고, 상부 케이스(270)의 측면 테두리(272) 하면의 다른 일부는 하부 케이스(210)의 하부 케이스 테두리부(213)의 상면과 접촉된다.
이때, 반사유닛(260)은 배양액 살균관(250)의 상측에 배치된 상태에서, 배양액 살균관(250)의 외주면 일부를 감싸고, 상부 케이스(270)의 제1 내면(276)과 배양액 살균관(250) 사이에 배치된다. 이때, 반사유닛(260)의 적어도 70 %의 영역은 제1 내면(276)과 배양액 살균관(250) 사이에 배치되어, 배양액 살균관(250) 측으로 조사되는 광(L)이 상부 케이스(270) 측으로 흡수되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 반사유닛(260)의 두께와 배양액 살균관(250)의 반경의 합과, 상부 케이스(270)의 상기 제1 영역의 반경의 합은 동일하게 형성된다. 즉, 반사유닛(260)의 일면은 배양액 살균관(250)에 완전하게 접촉되며, 반사 유닛(260)의 이면은 제1 내면(276)과 접촉된다.
따라서, 반사유닛(260)이 배양액 살균관(250)에 결합된 상태에서, 반사유닛(260) 및 배양액 살균관(250)은 제1 내면(276)에 완전하게 밀착될 수 있다. 반사유닛(260) 및 배양액 살균관(250)이 제1 내면(276)에 완전하게 밀착됨에 따라, 취성이 높은 투명한 재질로 형성되는 배양액 살균관(250)이 예기치 않은 진동에 의하여, 파손되는 것을 방지할 수 있다.
차폐 브래킷(290)은, 상부 케이스(270) 및 하부 케이스(260)에 의하여 둘러싸이는 수용 공간(214, 273)의 일단 및 타단에 각각 배치되어, 수용 공간(214, 273)의 일단 및 타단을 차폐한다.
차폐 브래킷(290)은 하부 케이스(210) 및 상부 케이스(270)와 동일한 재질로 형성되며, 판상 또는 육면체 형성으로 형성되는 차폐 브래킷 상부 유닛(291)과, 차폐 브래킷 상부유닛(291)의 하측에 배치되며 기판 설치홈(214)의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 기판 설치홈(231)의 일단 또는 타단에 기워지는 차폐 브래킷 하부유닛(292)을 포함한다.
한편, 차폐브래킷(290)의 차폐브래킷 상부유닛(291)의 상면에는 상부 케이스 몸체(271)에서 길이 방향으로 연장 형성되는 상부 케이스 연장부(274)가 배치되며, 차폐 브래킷 상부 유닛(291)의 일측 테두리는 상부 케이스(270)의 특면 테두리(272)의 일단과 접촉된다.
차폐 브래킷 상부 유닛(291)에는 배양액 살균관(250)이 관통되는 배양액 살균관 관통홀(295), 집광부(294)의 일단 또는 타단이 끼워지는 집광부 설치홀(294)이 상부 케이스(270) 및 하부 케이스(210)의 연장 방향을 따라 관통 형성된다.
이때, 집광부(240)의 일부, 즉 집광부(240)의 일단 또는 타단은 집광부 설치홀(294)을 통하여 외부로 노출된다.
살균장치(200)가 살균동작을 수행하는 경우, 광원부(230)에서 광(L)이 발산되어 집광부(240)를 거쳐 배양액 살균관(250)으로 조사되는데, 집광부(240)의 일부가 집광부 설치홀(294)을 통하여 외부로 노출됨에 따라서, 사용자는 집광부 설치홀(294)을 노출된 집광부(240)의 일부를 통하여 광(L)이 보여지는 지 여부를 확인함으로써, 살균장치(200)의 정상 동작 여부를 직관적으로 확인할 수 있다.
한편, 감지유닛(280)은, 수용 공간(214, 273)내부에 조사되는 광(L)의 광량을 감지한다. 감지유닛(280)는 예시적으로 포토센서인 감지부를 포함하고, 상기 감지부는 집광부(260)와 상부케이스(270)의 측면 테두리(272)의 내면 사이에 배치된다. 그리고, 감지 유닛(280)의 일단은 차폐 브래킷(290)에 관통 형성되는 감지 유닛 배치홀(292)에 설치될 수 있다. 즉, 감지 유닛(280)의 상기 감지부는 기판(220)의 상면에 대하여 상방으로 이격된 상태로 배치되며, 차폐 브래킷(290)에 인접하여 배치될 수 있다.
본 실싱에서, 감지유닛(280)은 수용 공간(214, 273)의 일단 및 타단 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
살균장치(200)는, 감지유닛(280)에서 감지되는 광(L)의 광량이 원하는 광량보다 높은 수준 또는 낮은 수준인 경우, 광원부(230)를 제어하여, 광(L)의 광량이 원하는 수준으로 발산될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 배양액 살균관(250)의 일부는 살균장치(200)의 외부로 노출될 수 있으며, 노출된 배양액 살균관(250)은 불투명한 금속 또는 고분자물질로 제조되는 배양액 공급관(500)과 연결되어, 살균장치(200)에서 살균된 배양액이 배양액 공급관(500)으로 공급되도록 하거나, 배양액 공급관(500)으로부터 살균되지 않은 배양액이 살균장치(200) 측으로 유동되도록 할 수 있다.
이때, 배양액 살균관(250) 및 배양액 공급관(500)은 일단은 배양액 살균관(250)의 단부를 감싸며 타단은 배양액 공급관(500)의 단부를 감싸는 연결 유닛(600)에 의하여 연결될 수 있다. 이때, 연결유닛(600)은 석영과 같은 투명하며 취성이 높은 재질로 형성되는 배양액 살균관(250)의 파손을 방지하기 위하여 배양액 살균관(250) 단부의 외주면을 감싸는 탄성부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 살균장치(200)의 살균 동작이 개시되면, 먼저 기판(220)에 설치된 광원부(230)에서 광(L)이 상방, 즉 배양액 살균관(250)을 향하여 발산된다.
이때, 광(L)은 광원부(230)의 렌즈유닛(233)을 거치면서 1차 집광(L1)된다. 1차 집광(L1)된 광(L)은 집광부(240)를 거치면서 2차 집광(L2)되고, 2차 집광(L3)된 광(L)은 배양액 살균관(250) 측으로 전달되어, 배양액 살균관(250) 내부의 배양액 유동공간(251)에서 유동되는 상기 배양액 내의 유해 미생물을 제거한다. 이때, 배양액 살균관(250)을 통과하는 광(L3)은 반사 유닛(260)에 의하여 반사되어 다시 배양액 살균관(250)의 배양액 유동공간(251) 측으로 조사될 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 수경 재배 과정에서, 배양액 내의 유해 미생물을 제거함으로써, 유해 미생물에 의한 생산량의 감소를 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 살균을 위한 광을 2차례에 걸쳐 집광함으로써, 살균 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부;
    상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 배양액이 유동되는 배양액 살균관; 및
    상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부;를 포함하고,
    상기 광원부는, 상기 기판에 설치되며 상기 광을 발산하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛의 상방에 배치되며 상기 광원 유닛에서 발산되는 빛을 집광하기 위한 렌즈유닛과, 상기 렌즈 유닛의 측면 둘레를 완전하게 감싸며 상기 측면 둘레를 통하여 상기 광이 발산되는 것을 억제하는 반사링 유닛을 포함하고,
    상기 렌즈유닛은, 돔 형상으로 형성되는 렌즈유닛 상부 및 상기 렌즈유닛 상부의 하측에 배치되며 원기둥 형상으로 형성되는 렌즈유닛 하부를 포함하고,
    상기 광원 유닛은 상기 렌즈유닛 하부의 하면에 상기 광을 조사하며,
    상기 집광부는 투명한 재질로 형성되며, 단면이 상방을 향하여 두께가 감소되는 반원 형상으로 형성되고, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장 형성되며,
    복수의 상기 광원부는, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 배치되고,
    상기 렌즈유닛의 상기 렌즈유닛 상부의 곡률반경은, 상기 집광부의 상기 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 살균장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 유닛은 200nm 내지 300nm 파장 대역의 광을 발산하는 LED(Light emitting diode)인 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반사링 유닛은 상기 렌즈유닛 하부의 측면 테두리를 완전하게 감싸고,
    상기 반사링 유닛의 하면 일부는 상기 광원유닛의 상면 테두리와 접하며,
    상기 반사링 유닛은 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 배양액 살균관은 투명한 석영 재질로 형성되며,
    상기 배양액 살균관의 상측에 배치되며, 상기 배양액 살균관의 외면 전체 면적의 40 % 내지 70 %를 감싸는 반사유닛;을 더 포함하고
    상기 반사유닛은 알루미늄 재질로 형성되며,
    상기 반사유닛이 배치되지 않은 상기 배양액 살균관의 외면 일부는 상기 집광부와 마주보는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  7. 기판;
    상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부;
    상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 배양액이 유동되는 배양액 살균관; 및
    상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부;를 포함하고, 상기 기판이 설치되는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스;를 더 포함하고,
    상기 기판, 상기 광원부, 상기 집광부 및 상기 배양액 살균관은 상기 하부 케이스 및 상기 상부 케이스 사이의 수용 공간에 배치되며,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스에 의하여 둘러싸이는 상기 수용 공간의 일단 및 타단에 각각 배치되어, 상기 수용 공간의 일단 및 타단을 차폐하는 차폐 브래킷;을 더 포함하고,
    상기 차폐 브래킷에는, 상기 배양액 살균관이 관통되는 배양액 살균관 관통홀과, 상기 집광부의 일단 또는 타단이 끼워지는 집광부 설치홀이 형성되며,
    상기 집광부 설치홀을 통하여 상기 집광부의 일부가 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 하부 케이스의 상면에는 상기 하부 케이스의 하방을 향하여 함몰되며, 상기 기판이 배치되는 기판 설치홈이 상기 하부 케이스의 길이 방향으로 형성되고,
    상기 하부 케이스의 양 측면에는 각각 상기 기판 설치홈과 접하는 하부 케이스 테두리부가 형성되며,
    상기 기판 설치홈은 상측에서 상기 하부케이스의 상면과 접하는 하측으로 갈수록 단면 크기가 연속적으로 감소되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 차폐 브래킷은, 육면체 형상으로 형성되며 상기 배양액 살균관 관통홀, 상기 집광부 설치홀이 상기 하부 케이스의 연장 방향으로 관통 형성되는 차폐 브래킷 상부유닛과, 상기 차폐 브래킷 상부유닛의 하측에 배치되며 상기 기판 설치홈의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 기판 설치홈의 일단 또는 타단에 기워지는 차폐 브래킷 하부유닛을 포함하고,
    상기 차폐 브래킷 상부유닛의 하면의 적어도 일부는 상기 하부 케이스 테두리부의 상면과 접하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 상부 케이스에는, 상기 상부 케이스의 하방을 향하여 개구되며, 상부 케이스의 일단 및 타단을 관통하는 상부 수용공간이 형성되고,
    상기 상부 수용공간은 단면이 반원 형상으로 형성되는 제1 영역과, 상기 제1 영역과 연결되며 단면이 사각형으로 형성되며 상기 상부 케이스의 하방을 향하여 개구되는 제2 영역을 포함하고,
    상기 배양액 살균관의 일부는 상기 제1 영역에 배치되고 나머지 일부는 상기 제2 영역에 배치되며,
    상기 기판 설치홈 및 상기 상부 수용공간은 상기 수용공간을 형성하고,
    상기 상부 케이스에는 상기 상부 수용공간의 상기 제1 영역과 접하며 라운드지게 형성되는 제1 내면과, 상기 상부 수용공간의 상기 제2 영역과 접하며 평면으로 형성되는 제2 내면이 형성되며,
    상기 상부 수용공간의 너비는 상기 기판 설치홈의 너비보다 작게 형성되어, 상기 상부 케이스의 측면 테두리 하면의 적어도 일부는 상기 기판 설치홈과 접하는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 배양액 살균관의 상측에 배치되며, 상기 배양액 살균관의 외면 전체 면적의 40 % 내지 70 %를 감싸는 반사유닛;을 더 포함하고,
    상기 반사유닛의 적어도 70 %의 영역은 상기 제1 내면과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며,
    상기 반사유닛의 일면은 상기 배양액 살균관에 완전하게 접촉되며, 상기 반사 유닛의 이면은 상기 제1 내면과 접촉되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 수용 공간내부에 조사되는 상기 광의 광량을 감지하기 위한 감지유닛을 더 포함하고,
    상기 감지유닛의 감지부는 상기 집광부와 상기 상부 케이스의 측면 테두리 내면 사이에 배치되며,
    상기 감지유닛의 일단은 상기 차폐 브래킷에 관통 형성되는 감지유닛 배치홀에 설치되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 상부 케이스 및 상기 하부 케이스는 금속 재질로 형성되며,
    상기 하부 케이스에는, 상기 하부 케이스의 일단 및 타단을 관통하고 상기 하부 케이스의 상면 및 하면 사이에 배치되는 방열홀이 형성되고,
    상기 하부 케이스의 상기 상면에 배치되는 상기 기판은 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 살균 장치.
  15. 배양액이 공급되는 적어도 하나의 수경 재배 트레이를 포함하는 수경 재배 모듈; 및
    상기 배양액이 유동되는 배양액 공급관; 및
    상기 배양액 공급관을 통하여 상기 수경 재배 모듈과 연결되며, 유동되는 상기 배양액을 살균처리하기 위한 살균 장치;를 포함하고,
    상기 살균 장치는 기판과, 상기 기판에 실장되며, 상기 기판의 상방을 향하여 광을 발산하는 복수의 광원부와, 상기 광원부의 상방에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질로 형성되고, 내부에 상기 배양액이 유동되는 배양액 살균관과, 상기 광원부들과 상기 배양액 살균관 사이에 배치되며, 상기 광원부에서 발산되는 상기 광을 집광하여, 집광된 상기 광이 상기 배양액 살균관측으로 조사되도록 하는 집광부를 포함하고,
    상기 광원부는, 상기 기판에 설치되며 상기 광을 발산하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛의 상방에 배치되며 상기 광원 유닛에서 발산되는 빛을 집광하기 위한 렌즈유닛과, 상기 렌즈 유닛의 측면 둘레를 완전하게 감싸며 상기 측면 둘레를 통하여 상기 광이 발산되는 것을 억제하는 반사링 유닛을 포함하고,
    상기 광원 유닛은 200nm 내지 300nm 파장 대역의 광을 발산하는 LED(Light emitting diode)이며,
    상기 렌즈유닛은, 돔 형상으로 형성되는 렌즈유닛 상부 및 상기 렌즈유닛 상부의 하측에 배치되며 원기둥 형상으로 형성되는 렌즈유닛 하부를 포함하고,
    상기 광원 유닛은 상기 렌즈유닛 하부의 하면에 상기 광을 조사하며,
    상기 집광부는 투명한 재질로 형성되며, 단면이 상방을 향하여 두께가 감소되는 반원 형상으로 형성되고, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장 형성되며,
    복수의 상기 광원부는, 상기 배양액 살균관의 연장 방향과 동일한 방향으로 배치되고,
    상기 렌즈유닛의 상기 렌즈유닛 상부의 곡률반경은, 상기 집광부의 상기 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 수경 재배 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 배양액 공급관은 불투명한 재질로 형성되며,
    상기 배양액 살균관은 상기 배양액 공급관보다 취성이 높은 투명한 재질로 형성되고,
    상기 배양액 공급관과 상기 배양액 살균관을 연결하기 위한 연결 유닛;을 더 포함하고,
    상기 연결 유닛은 상기 배약액 살균관의 외주면을 감싸는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수경 재배 장치.
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