KR102092357B1 - 자동 식물재배장치 - Google Patents

Abstract

복수의 층으로 구비되며, 각 층마다 길이방향을 따라 배양액이 이동될 수 있는 유로홈이 형성되되 상기 각 층에 형성된 유로홈의 끝단에서 적어도 두 개 이상의 층을 연통하지 않는 위치에 형성되어 배양액이 하층으로 이동되도록 하는 연통홀을 포함하는 메인프레임; 상기 메인프레임의 각 층에 설치되고, 식물을 고정하며 하측에 유로홈을 이동하는 배양액을 공급받을 수 있는 고정홀이 형성된 재배베드; 상기 메인프레임의 최하층에 설치되고 배양액을 설정된 양 저장할 수 있는 수조; 일측이 상기 수조에 연결되고, 타측이 상기 메인프레임의 최상층에 연결되어 상기 수조에 저장된 배양액을 이동시켜 상기 유로홈으로 공급하는 공급관; 및 상기 수조의 배양액의 수위, PH, 또는 전기전도도를 측정하여 기설정값과 비교하여 배양액을 공급, 배출하는 통로를 개방하거나 폐쇄하는 제어부; 를 포함하는 자동 식물재배장치가 개시된다.

Description

자동 식물재배장치{AUTOMATIC PLANT CULTIVATION APPARATUS}

본 기술은 식물을 재배할 수 있는 식물재배장치에 관한 것이다.

특히 배양액을 효율적으로 활용하며, 식물재배 시 식물이 죽지 않게 하기 위하여 신경을 써야 하는 부분을 자동으로 동작되도록 하여 편의성이 도모된 자동 식물재배장치에 관한 것이다.

일미칠근(一米七斤)은 "쌀 한 알에 농부의 땀이 일곱근 들어간다."라는 사자성어이다. 위와 같은 사자성어처럼, 식물을 재배하기 위하여는 많은 노력이 필요하다.

식물을 재배하기 위하여는 비옥한 토양, 충분한 양의 영양 공급, 신선한 공기 등의 필요조건이 충족되어야 한다. 이러한 각종 필요조건은 지속적으로 식물을 재배하는 관리자에 의하여 지속적으로 관리되어야 하며, 이러한 지속적 관리는 관리자에게 매우 피곤한 일이다.

한편, 최근에는 종래와 다르게 자연에 의존하지 않고, 과학의 힘을 이용하여 식물을 재배하는 식물재배장치를 활용하여 식물을 재배하고 있다.

식물재배장치는 공간을 효율적으로 활용하기 위하여 다층으로 형성된 프레임과 그에 배치되는 재배베드와 이러한 각층에 배양액을 공급하여 담아두는 배양액 저장부 및 상부에 설치되는 조명 등을 포함한다.

위와 같은 식물재배장치는 관리자의 피로를 덜어주기는 하였으나, 여전히 배양액을 제시간에 교체하여야 하는 점과 신선한 공기를 공급하기 위하여 환기를 시켜야 하는 점 등 신경을 써야 하는 부분이 존재한다.

선행문헌 국내 공개특허 공개번호 "특1998-087194" "지표면보다 높게 설치된 식물재배장치"에는 "식물재배장치(10)는 지표면(11)에 설치한 배양토 수용부(12)내에 배양토(13)를 충전하여 딸기(14) 등의 식물을 재배하기 위한 것으로, 복수의 판재(15, 16)를 대향시켜 형성한 배양토 수용부(12)를 수평유지부재(17)와 지주(支柱)(18)를 이용하여 지표면(11)상에 역V자 형상으로 배치하여, 서서 작업이 가능하고, 배양토의 충전, 배출작업이 용이하고, 배양토·물·비료 등의 사용량을 저감할 수 있는 식물재배장치"가 개시된다.

그러나 선행문헌에 공개된 식물재배장치는 관리인이 전술한 필요조건을 지속적으로 신경 써야 하는 문제점이 여전히 존재한다.

국내 공개특허 공개번호 "특1998-087194" "지표면보다 높게 설치된 식물재배장치" 국내 등록특허 등록번호 "10-1400375" "식물재배장치"

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위한 자동으로 식물을 재배하는 식물재배장치를 제공하는데 목적이 있다.

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.

본 발명인 자동 식물재배장치는 복수의 층으로 구비되며, 각 층마다 길이방향을 따라 배양액이 이동될 수 있는 유로홈이 형성되되 상기 각 층에 형성된 유로홈의 끝단에서 적어도 두 개 이상의 층을 연통하지 않는 위치에 형성되어 배양액이 하층으로 이동되도록 하는 연통홀을 포함하는 메인프레임; 상기 메인프레임의 각 층에 설치되고, 식물을 고정하며 하측에 유로홈을 이동하는 배양액을 공급받을 수 있는 고정홀이 형성된 재배베드; 상기 메인프레임의 최하층에 설치되고 배양액을 설정된 양 저장할 수 있는 수조; 일측이 상기 수조에 연결되고, 타측이 상기 메인프레임의 최상층에 연결되어 상기 수조에 저장된 배양액을 이동시켜 상기 유로홈으로 공급하는 공급관; 및 상기 수조의 배양액의 수위, PH, 또는 전기전도도를 측정하여 기설정값과 비교하여 배양액을 공급, 배출하는 통로를 개방하거나 폐쇄하는 제어부를 포함한다.

여기서, 수조는 설정된 영역을 구획하되 일부가 연통된 구획벽이 형성되어 있으며, 상기 구획벽을 통하여 폐쇄된 영역에는 재배베드가 설치되어 육묘를 재배할 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 메인프레임의 루프층에는 하측으로 공기를 공급하는 공기공급장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 메인프레임의 각 층의 양단에는, 설정된 간격을 두고 복수개의 에어홀이 형성된 블락벽이 설치되어, 상기 블락벽 사이에 위치한 재배베드가 고정되도록 하며, 상기 공기공급장치의 공기의 흐름을 막지 않는 것을 특징으로 한다.

여기서, 연통홀에는, 상기 연통홀을 통하여 통과되는 배양액이 하층에 형성된 유로홈으로 이동되도록 관의 형상의 가이드관이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 배양액의 상태를 측정하여 배양액을 공급하고, 배출하는 제어부를 통하여 자동으로 식물을 재배할 수 있다.

또한, 본 발명은 최상층부터 하층으로 이동되며 수조로 다시 공급되는 배양액을 통하여 식물에 영향을 충분하게 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 식물을 초기에 생육하는 장소를 포함하여 초기 식물을 안정적으로 생육할 수 있다.

또한, 본 발명은 신선한 공기를 지속적으로 공급할 수 있어서, 식물을 건강하게 생육할 수 있다.

도 1은 본 발명 자동 식물재배장치의 중요부분을 일부 절개한 절개 사시도이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 식물재배장치의 중요부분을 일부 절개한 절개 사시도이다.

본 발명인 식물재배장치는 자동으로 식물을 생육할 수 있다. 그러면서도 식물의 생육에 필요한 신선한 배양액, 공기, 빛을 공급할 수 있어서, 식물이 건강하게 생육될 수 있다.

본 발명인 자동 식물재배장치는 메인프레임(100), 재배베드(200), 수조(400), 공기공급장치(600), 공급관(800), 제어부(700)를 포함한다.

메인프레임(100)은 복수의 층으로 구비된다. 각 층에는 식물을 재배할 수 있는 공간 및 식물을 재배하기 위한 각종 장치가 설치될 수 있다.

메인프레임(100)은 도 1에서 확인되는 것과 같이 일예시적으로 4층으로 구성될 수 있다. 최상층은 루프로 명명될 수 있다.

메인프레임(100)에는 유로홈(110)이 복수개 형성된다. 도 1을 통하여 이를 확인하면 유로홈(110)은 최하층을 제외한 나머지 층에 모두 형성될 수 있다.

유로홈(110)은 배양액이 이동될 수 있는 홈으로 메인프레임(100)의 가로 길이방향을 따라서 형성된다. 일예시로 도 1에서 도시된 것과 같이 3개의 유로홈(110)이 형성될 수 있다. 그러나 메인프레임(100)의 최하층에는 수조(400)가 형성됨으로, 유로홈(110)이 형성되지 않는다. 또한, 루프층에도 마찬가지이다.

유로홈(110)의 끝단에는 배양액이 아래의 층으로 이동될 수 있도록 연통홀(120)이 형성된다. 연통홀(120)은 유로홈(110)의 끝단에 형성되되 적어도 두 개 이상의 층을 연통하지 않는 위치에 형성된다.

도 1에서 이를 확인하면, 4층에 형성된 연통홀(120)은 도 1을 기준으로 메인프레임(100)의 좌측에 형성되고, 3층에 형성된 연통홀(120)은 메인프레임(100)의 우측에 형성되고, 2층에 형성된 연통홀(120)은 메인프레임(100)의 좌측에 형성된다.

따라서, 유로홈(110)을 통하여 이동되는 배양액은 "ㄹ"의 형상으로 이동된다. 이를 통하여 배양액이 최상층의 유로홈(110)으로 공급되는 경우, 모든 층의 유로홈(110)을 흐를 수 있다.

한편, 연통홀(120)에는 가이드관(130)이 설치된다. 가이드관(130)은 상층의 연통홀(120)과 하층의 유로홈(110)을 연결한다. 따라서, 상층에 위치한 배양액이 연통홀(120)을 통하여 하층으로 이동되는 경우 다른 위치로 이동되지 않고, 하층의 연통홀(120)로 이동되도록 가이드의 역할을 한다.

한편, 가이드관(130)에는 이동양측정센서(131)가 설치된다. 이동양측정센서(131)는 가이드관(130)을 이동되는 배양액의 양을 측정한다. 이동양측정센서(131)는 제어부(700)와 연결되어 있다. 따라서, 제어부(700)는 가이드관(130)을 통하여 이동되는 배양액의 양을 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 각각의 가이드관(130)에는 개폐밸브(132)가 설치되어 있다. 개폐밸브(132)는 가이드관(130)의 유로를 개폐한다. 따라서 개폐밸브(132)의 동작에 의하여

메인프레임(100)의 각층에는 블락벽(300)이 설치된다. 블락벽(300)은 메인프레임(100)의 각 층에 설치될 수 있다. 블락벽(300)은 메인프레임(100)에 이격되어 수직 방향으로 설치된다. 여기서, 블락벽(300)이 유로홈(110)을 폐쇄하지 않도록 설치됨은 당연할 것이다.

블락벽(300)은 벽의 역할을 하여, 후술할 재배베드(200)가 설치 시 양측면과 맞닿다 재배베드(200)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 이는 배양액은 유로홈(110)을 따라 일방향으로 흐르는데, 이에 따라 식물이 고정, 배치되는 재배베드(200)가 이동될 수 있다.

또한, 블락벽(300)에는 복수개의 에어홀(310)이 형성되어 있다.

에어홀(310)은 후술할 공기공급장치(600)가 공급하는 공기를 막지 않고 이동시키는 역할을 한다. 블락벽(300)의 에어홀(310)이 형성된 부분에는 공기가이드(320)가 형성된다. 공기가이드(320)는 경사진 형태로 형성되어 있는데, 여기서 공기가이드(320)의 경사진 방향은 하측을 향하여 형성된 것이 바람직하다. 이에 따라 공기공급장치(600)가 공급하는 공기가 하측으로 하측으로 가이드되어 식물로 공급될 수 있다.

한편, 블락벽(300)에 형성된 공기가이드(320)는 식물로 공기를 공급하는 역할을 함으로, 블락벽(300)의 내측에 형성됨이 바람직할 것이다.

재배베드(200)는 메인프레임(100)의 각 층에 설치된다. 재배베드(200)는 유로홈(110)으로 공급되는 배양액이 식물에 공급될 수 있어야 함으로, 메인프레임(100)에 설치될 시 각각의 유로홈(110)에 대응되는 위치에 고정홀이 형성된다. 한편, 유로홈(110)은 메인프레임(100)의 가로 방향을 따라서 형성됨으로, 고정홀도 복수개가 가로 방향을 따라서 이격되어 형성됨은 당연할 것이다.

재배베드(200)는 양측면이 전술한 블락벽(300)에 고정된다. 따라서 이동되지 않고 안정적으로 고정된다.

메인프레임(100)의 루프층에는 하측으로 신선한 공기를 공급할 수 있는 공기 공급장치가 설치된다. 메인프레임(100)은 전술한 블락벽(300)에 의하여 막히는 부분 이외에 나머지 부분은 공기가 이동될 수 있는 부분이 형성된다.

이를 도 1을 통하여 살펴보면, 도 1의 메인프레임(100)의 좌측의 메인프레임(100)과 블락벽(300) 사이의 간격만큼에는 메인프레임(100)의 각 층을 연통하는 공간이 형성된다. 따라서 공기공급장치(600)가 메인프레임(100)의 좌측에 설치되어 공기를 하측으로 공급하면 블락벽(300)에 형성된 에어홀(310)을 통하여 공기가 공급된다.

수조(400)는 메인프레임(100)의 최하층에 설치된다. 수조(400)는 배양액을 설정된 양만큼 저장한다. 수조(400)는 구획벽(410)에 의하여 일부 영역이 구획될 수 있다. 구획벽(410)은 수조(400)의 일부분만을 구획하는 역할을 한다. 즉, 수조(400)의 하측은 폐쇄하지 않고, 상측 일부만을 폐쇄한다. 구획벽(410)에는 전술한 블락벽(300)과 동일한 에어홀(310)이 형성되어 있다. 여기서, 최하층에는 블락벽(300)과 이격된 위치에 다른 층과 마찬가지로 블락벽(300)이 설치된다. 도 1을 기준으로 이를 살펴보면 구획벽(410)은 메인프레임(100)의 중앙측에 설치되고, 블락벽(300)은 이를 기준으로 우측에 설치된다.

구획벽(410)과 블락벽(300) 사이에 의하여 형성된 공간에는 재배베드(200)가 설치될 수 있으며, 이 부분은 육묘존(500)이 될 수 있다. 육묘존(500)은 초기의 식물을 재배하는 장소가 된다.

수조(400)에는 수위감지센서(710), PH센서(720), 전기전도도측정센서가 설치된다.

수위센서는 수조(400)에 배양액의 수위를 측정하는 센서이다. 따라서 수조(400)에 배양액이 적절한 양으로 공급되어 있는지를 실시간으로 측정한다.

PH센서(720)는 배양액의 PH를 측정한다. 따라서 배양액의 PH를 실시간으로 측정하고, 이에 따라 배양액의 교체시기를 측정할 수 있다. 배양액은 PH는 5.5 ~ 6.5로 유지되면 적정하고, 4.5 이하이면 알카리성이 짙어지며, 7.0 이상인 경우 철 등이 침전되어 식물에 영양분으로 역할을 하지 못함으로 이를 실시간으로 측정하여 후술할 제어부(700)에 전송하여 자동으로 관리될 수 있도록 한다.

전기전도도측정센서는 배양액의 전기전도도를 측정한다. 이에 따라 배양액에 영양분의 양 정도를 측정하며, PH센서(720)와 마찬가지로 제어부(700)에 해당 신호를 측정된 값을 출력하여 제어부(700)에 의하여 자동으로 관리될 수 있도록 한다.

또한, 수조(400)에는 공기공급부(750)가 설치된다. 공기공급부(750)는 공기공급장치(600)와 동일하게 공기를 공급한다. 그러나 공기공급부(750)는 수조(400)의 하측에 설치된다. 즉, 수조(400)에 배양액이 공급되는 경우 공기공급부(750)는 배양액에 담기도록 설치된다. 따라서 공기공급부(750)는 배양액에 신선한 산소를 지속적으로 공급한다.

공급관(800)은 일측이 수조(400)에 연결되고 타측이 메인프레임(100)의 최상층에 연결되어 메인프레임(100)의 최상에 형성된 유로홈(110)에 배양액을 공급한다. 도 1을 기준으로 이를 살펴보면, 수조(400)에 일측이 연결되고, 메인프레임(100)의 우측에 설치되어 4층의 유로홈(110)으로 연결되어 있어서, 수조(400)의 배양액을 4층에 형성된 유로홈(110)의 우측으로 공급한다. 따라서, 배양액이 유로홈(110)을 따라 4층, 3층, 2층으로 이동된 후 수조(400)로 다시 돌아올 수 있도록 한다.

따라서 공급관(800)은 복수개의 유로홈(110)에 대응되게 단부측의 관의 형상은 복수로 구분되어 형성된다. 또한, 공급관(800)은 펌프(810)를 포함하여 메인프레임(100)의 최하층에 위치한 배양액이 최상층으로 이동되어 공급될 수 있도록 한다.

또한, 공급관(800)에는 조절밸브(820)가 설치되어 있다. 조절밸브(820)는 제어부(700)와 연결되어 있어서, 제어부(700)의 동작에 따라 동작되어 배양액이 이동되는 유로를 폐쇄하거나 개방한다. 따라서, 유로홈(110)에 배양액을 공급하되, 넘쳐 흐르지 않도록 조절한다.

또한, 수조(400)는 어느 일 측이 제1제어밸브(420)를 통하여 저장액보관탱크와 연결되어 있으며, 다른 측이 제2제어밸브(430)를 통하여 저장액배출탱크와 연결되어 있다.

제1제어밸브(420)와 제2제어밸브(430)는 제어부(700)와 연결되어 있어서, 제어부(700)의 신호에 따라 수조(400)에 저장된 배양액을 저장액배출탱크로 배출시키고, 저장액보관탱크에 보관된 신선한 배양액을 공급받을 수 있다.

램프(900)는 메인프레임(100)의 각 층의 상측에 설치된다. 램프(900)는 식물의 생장에 필요한 빛을 공급한다. 램프(900)는 각 층에 위치하는 식물에 빛을 공급하여야 함으로 유로홈(110)과 동일하게 가로방향을 따라서 설치됨이 바람직하다.

제어부(700)는 수조(400)의 배양액의 수위센서, 전기전도도센서(730), 이동양측정센서(131), 조절밸브(820), 개폐밸브(132), 펌프(810) 등과 연결되어 있다.

제어부(700)는 각종센서 등으로부터 신호를 수신하고, 그에 따라 적절한 대응 동작을 수행하도록 구성되어 있다.

일예시로, 제어부(700)는 수위센서가 센싱한 값과 기설정된 값을 비교하여 기설정된 값 이하인 경우, 제1제어밸브(420)를 개방하여 배양액을 수조(400)에 공급하거나 또는 개폐밸브(132)를 동작시켜 수조(400)로 배양액이 흘러 들어 오도록 동작시킬 수 있다.

또한, 일예시로, 제어부(700)는 PH센서(720), 전기전도도센서(730)로부터 수신받은 센싱한 값이 기설정된 값과 차이가 나거나 기설정된 값 이하인 경우, 제2제어밸브(430)를 개방하여 수조(400)에 저장된 배양액을 배출시키고, 제1제어밸브(420)를 개방하여 신선한 배양액을 수조(400)로 이동시킬 수 있다.

또한, 일예시로, 제어부(700)는 이동양측정센서(131) 및 수위센서를 통하여 수신한 값을 기설정된 값과 비교하여 배양액이 공급관(800)으로부터 이동되는 양 및 배출될 배양액의 양을 측정하여, 펌프(810)의 동작 여부, 및 공급관(800)의 조절밸브(820) 개폐여부를 등을 결정하고 각종 신호를 출력한다.

이처럼 제어부(700)는 각종 센서로부터 수신되는 센싱한 값을 통하여 피드백을 통하여 제어를 함으로써 식물을 건강하게 생육할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 메인프레임 110 : 유로홈
120 : 연통홀 130 : 가이드관
131 : 이동양측정센서 132 : 개폐밸브
200 : 재배베드 300 : 블락벽
310 : 에어홀 320 : 공기가이드
400 : 수조 410 : 구획벽
420 : 제1제어밸브 430 : 제2제어밸브
500 : 육묘존 600 : 공기공급장치
700 : 제어부 710 : 수위감지센서
720 : PH센서 730 : 전기전도도센서
750 : 공기공급부 800 : 공급관
810 : 펌프 820 : 조절밸브
900 : 램프

Claims (5)

1. 복수의 층으로 구비되며, 각 층마다 길이방향을 따라 배양액이 이동될 수 있는 유로홈이 형성되되 상기 각 층에 형성된 유로홈의 끝단에서 적어도 두 개 이상의 층을 연통하지 않는 위치에 형성되어 배양액이 하층으로 이동되도록 하는 연통홀을 포함하는 메인프레임;
   상기 메인프레임의 각 층에 설치되고, 식물을 고정하며 하측에 유로홈을 이동하는 배양액을 공급받을 수 있는 고정홀이 형성된 재배베드;
   상기 메인프레임의 최하층에 설치되고 배양액을 설정된 양 저장할 수 있는 수조;
   일측이 상기 수조에 연결되고, 타측이 상기 메인프레임의 최상층에 연결되어 상기 수조에 저장된 배양액을 이동시켜 상기 유로홈으로 공급하는 공급관; 및
   상기 수조의 배양액의 수위, PH, 또는 전기전도도를 측정하여 기설정값과 비교하여 배양액을 공급, 배출하는 통로를 개방하거나 폐쇄하는 제어부를 포함하며,
   상기 수조는, 설정된 영역을 구획하되 일부가 연통된 구획벽이 형성되어 있으며, 상기 구획벽을 통하여 폐쇄된 영역에는 재배베드가 설치되어 육묘를 재배하고,
   상기 메인프레임의 루프층에는 하측으로 공기를 공급하는 공기공급장치가 설치되며,
   상기 메인프레임의 각 층의 양단에는, 설정된 간격을 두고 복수개의 에어홀이 형성된 블락벽이 설치되어, 상기 블락벽 사이에 위치한 재배베드가 고정되도록 하되 상기 공기공급장치의 공기의 흐름을 막지 않으며,
   상기 에어홀에는 하부 방향으로 경사진 형태의 공기가이드가 형성되고,
   상기 연통홀에는, 상기 연통홀을 통하여 통과되는 배양액이 하층에 형성된 유로홈으로 이동되도록 관의 형상의 가이드관이 형성되며,
   상기 가이드관에는, 가이드관으로 이동되는 배양액의 양을 측정하는 이동양측정센서와 가이드관의 유로를 개폐하는 개폐밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 자동 식물재배장치.
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