KR102254546B1 - 스마트팜 탄소제로 일체 자가용 태양광 온실 시스템 - Google Patents

Abstract

태양전지로부터 전원을 공급받아 동작되는 LED, 난방장치, 산소수 양액 순환 공급시스템을 포함하는 온실 시스템에 있어서, 상기 산소수 양액 순환 공급시스템은 작물에 산소수를 공급하기 위한 산소 용해장치와, 양액을 공급하기 위한 양액 공급장치와, 상기 산소 용해장치와 양액 공급장치로부터 산소수와 양액을 공급받는 작물 재배용 베드 및 상기 작물 재배용 베드에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 회수하여 재활용하는 순환장치를 포함하되, 상기 산소 용해장치는, 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 상단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 산소 공급구가 형성되며 하단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 물 공급구가 형성된 하부몸체와, 상기 하부몸체의 상부에 이격 설치되되 내부에 제 2 공간부가 형성되고 하단 일측에 유입구가 형성되며 외면 일측에 유출구가 형성된 상부몸체와, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체를 연결하는 지지체를 포함하는 본체부와; 중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부와; 임펠러가 회전가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 개방된 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구에 결합되는 압송부;를 포함하고, 상기 회전 유도부는 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱이 돌출 형성되되, 상부에는 복수개의 홀이 형성되고, 하부에는 회전방지 리브가 형성되며, 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간과, 제 1 구간의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간으로 형성되고, 상기 압송부의 하단부는 상기 환턱에 형성된 홀과 대응되게 형성된 복수개의 고정부가 구비되고, 상기 홀과 고정부가 결합되는 것에 의해 회전 유도부가 상측으로 이탈되는 현상 및 회전되는 것을 방지하며, 상기 다수개의 유입공은 상기 제 1 구간에 형성되되, 중공이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 나선 형상으로 만곡지게 형성되고, 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과 상기 산소 공급구는 동일 수평선상에 위치되며, 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공의 위치와 대응되게 상기 회전 유도부의 내측에는 산소를 물에 용해시키는 폭기부가 구비되고, 상기 산소 공급구에는 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과의 거리를 조절하며, 산소를 공급하는 위치 변경 노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템이 개시된다.

Description

스마트팜 탄소제로 일체 자가용 태양광 온실 시스템{Smart Farm Carbon Zero All-in-one Private Solar Greenhouse System}

본 발명은 스마트팜 탄소제로 일체 자가용 태양광 온실 시스템에 관한 것이다.

스마트팜의 협의적인 개념은 인터넷과 연결된 컴퓨터나 스마트폰을 이용하여 시간과 장소의 구애 없이 언제 어디서나 농사 환경을 관측하고 원격 제어 관리함으로써 편의성이 향상되고, 그로 인해 측정된 빅데이터를 분석하고, 정밀한 생산관리를 통하여 품질과 생산성이 향상된 농장을 말한다.

광의의 개념으로 살펴보면, 스마트팜은 생산 분야외에 유통과 소비를 포함한 모든 농촌 생활에 폭넓게 적용되는 것을 말한다. 또한, 기존 농업과 ICT융합기술이 결합하여 좀 더 정밀한 생산과 지능화된 유통의 실현과 경영기법의 선진화를 통해 새로운 가치를 창출하는 것이다.

정부에서도 2015년 스마트팜에 대한 확산대책을 수립하여 시행하면서, 생산 분야를 넘어 농산물의 유통과 소비 등 농업 관련분야 전반에 걸쳐 ICT융복합을 추진하고 있다.

스마트팜을 실현함으로써 여러 긍정적인 효과를 기대할 수 있는데, 대표적인 몇 가지를 정리하면 첫째, 농장에 대한 자동화로 인건비에 대한 절감효과를 기대할 수 있다. 이는 최근 부족한 농촌의 인력 부족을 해결할 수 있으며, 농업인들의 삶의 질도 향상 시킬 수 있다. 둘째, 생산성을 보다 높이고 고품질의 작물을 재배 할 수 있다는 것이다. 주변 환경의 영향을 덜 받으면서 작물의 생육에 필요한 정보들을 관리하여 최적의 생육환경을 조성할 수 있어서 작물의 품질을 높일 수 있다. 셋째, 스마트팜 관련 산업에 있어 시장에 대한 선점 효과를 기대할 수 있다는 것이다. 스마트팜을 활용한 농업에 대한 관심은 우리나라 뿐만 아니라 해외에서도 관심이 높아 폭넓은 시장에서의 우리나라 기술과 제품에 대한 우수성을 알릴 수도 있다. 넷째, 다양한 환경에 대한 제약으로부터 최소화된 농업을 실현할 수 있다는 것이다. 최근에 온난화 등 이상 기후변화로 인해 우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 농작물의 피해가 많이 발생하고 있다. 스마트팜은 이러한 이상 기후로부터 자유로우며, 더 나아가 제어가 가능해서 기후나 계절적 제약마저도 극복할 수 있다.

이러한 스마트팜의 종래기술로서, 등록특허공보 제10-2137674호는 수경재배와 배드재배를 복합하여 식물을 재배하기 위한 복합 재배시설 내에서 식물로 양액을 공급하면서 식물을 재배하도록 하는 양액 공급 및 순환장치와, 식물재배에 적합한 양액을 준비 및 저장 관리하여 양액 공급 및 순환 장치로 공급하는 양액 제조 및 저장관리장치와, 양액 공급 및 순환장치를 통해 식물 재배에 사용된 폐양액을 회수하고 재이용 가능하도록 처리하여 양액 제조 및 저장관리장치로 공급하는 폐양액 회수 및 처리장치와, 양액 제조 및 저장관리장치로 원수를 공급하기 위한 원수 공급부와, 양액 공급 및 순환장치와 양액 제조 및 저장관리장치와 폐양액 회수 및 처리장치와 원수 공급부를 제어하는 제어장치 및, 복합 재배시설의 내외의 환경을 모니터링하는 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양액 재이용 절수형 온실 물공급 시스템을 개시하고 있다.

등록특허공보 제10-2094997호는 온실 시스템에 있어서, 온실 내부의 보온을 위하여 마련된 보온 스크린; 온실 외부 조도, 상기 보온 스크린에 의하여 차폐된 영역의 내부 온도, 및 상기 보온 스크린에 의하여 차폐된 영역의 외부 온도에 관한 정보를 기초로 상기 보온 스크린의 개폐 여부를 결정하는 개폐판단부; 및 상기 개폐판단부의 결정에 대응하여 상기 보온 스크린의 개폐동작을 제어하는 개폐제어부를 포함하고, 상기 차폐된 영역의 외부 온도는 차폐된 상태의 상기 보온 스크린과 인접하는 온실 내부 중간층 온도이고, 상기 개폐판단부는, 온실 외부 온도 변화에 대응한 온실 내부 중간층 온도 데이터를 기초로 규정된 상기 온실 내부 중간층의 온도모델을 저장하고, 온도 센서에 의해 측정된 온실 외부 온도와 상기 온도모델을 기초로 상기 온실 내부 중간층 온도를 추정하는 것을 특징으로 하는 온실 시스템을 개시하고 있다.

등록특허공보 제10-2074420호는 외부와 공기가 차단되는 구조의 하우스 형태로 형성되는 제1온실; 하우스 형태로 형성되어 상기 제1온실 내부에 배치되고 농작물이 재배되는 제2온실; 상기 제1온실과 제2온실의 사이의 지면에 배치되고, 혐기성 미생물에 양분을 공급하기 위한 목재 칩이 적재되는 칩 적재부; 상기 칩 적재부에 공기를 공급할 수 있도록 상기 칩 적재부의 하부에 매설되는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관에 연결되어 공기를 공급하는 공기 펌프를 구비하는 공기 공급 유닛; 상기 칩 적재부에 호기성 미생물이 포함된 미생물 배양액을 공급할 수 있도록 상기 칩 적재부에 매설되는 액비 공급관과, 상기 액비 공급관에 연결되고 상기 미생물 배양액이 저장되는 액비 탱크를 구비하는 액비 공급 유닛; 및 상기 칩 적재부에 매설되어 상기 칩 적재부에서 발생하는 열을 수집하는 흡열관과, 상기 제2온실 내부에 배치되어 열을 상기 제2온실 내부로 배출하는 라디에이터와, 상기 흡열관과 라디에이터를 연결하는 순환관과, 상기 순환관에 연결되어 상기 흡열관과 라디에이터로 온수를 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 열 교환 유닛;을 더 포함하고, 상기 액비 공급 유닛의 액비 공급관 및 상기 열 교환 유닛의 흡열관은 각각 복수 세트로 마련되어 상기 칩 적재부에 교번하여 적층되고, 상기 공기 공급 유닛의 공기 공급관은 상기 액비 공급관 및 흡열관보다 하측에 배치되는 호기성 미생물을 이용한 농작물 재배용 온실 시스템을 개시하고 있다.

그런데 이러한 스마트팜 기술은 작물에 직접적으로 산소를 제공하는 기술이 적용되어 있지 않아, 작물이 필요로 하는 산소요구량을 충족시키는데 한계가 있다. 이에 작물이 필요로 하는 산소량을 충족시키기 위하여 종래기술인 잠수식 다공성 확산부재 또는 벤츄리 노즐을 통해 산소를 수중으로 유입하여 산소와 물사이의 접촉면적을 증가시켜 산소를 용해하는 방식을 채택함으로써 산소수를 생성하여 이를 작물에 살포하는 것을 생각해 볼 수 있겠으나, 이와 같은 방식은 산소의 공급량에 비해 산소의 용해효율이 낮아 산소의 소모량이 많아 비경제적일 뿐 아니라, 물에 용해된 산소가 쉽게 탈기되는 단점이 있어 식물이 필요로 하는 산소요구량을 충족시킬 수 있는 고농도의 용존 산소수를 생성하는데 한계가 있다. 이 같은 이유로 최근에는 물속의 용존 산소량을 증대시키기 위해 밀폐된 용기에 물과 산소를 충전하고 가압된 상태에서 장시간 체류시켜 용해하는 가압 용해방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 가압 용해방식은 견고한 탱크, 고양정 펌프 및 고압산소 탱크를 필요로 하기 때문에 장치의 부피가 크고 중량이 무거우며 산소수의 단위 생산비용이 높은 문제점이 있다.

또한 종래 스마트팜 기술은 시설 내부의 구성들이, 예를들어 냉난방 시스템의 에너지 사용량을 확인하고 에너지를 절약할 수 있는 능동적인적인 에너지 절감을 목적으로 구성되어 있으나, 동일한 효과를 내면서도 저전력을 소모하는 장치들에 대한 고려는 개시되어 있지 않다.

등록특허공보 제10-2137674호(공고일자 2020년07월24일) 등록특허공보 제10-2094997호(공고일자 2020년03월31일) 등록특허공보 제10-2074420호(공고일자 2020년02월06일)

본 발명의 목적은 태양광 발전으로 생산된 전력으로도 충분히 운용될 수 있는 저전력 장치를 적용함으로써, 탄소 제로를 달성하는 태양광 온실 시스템을 제공하려는데 있다.

또한, 가압용해 방식에 필수적으로 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소를 포화시킬 수 있도록 한 산소 용해장치가 구비된 태양광 온실 시스템을 제공하려는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 태양전지로부터 전원을 공급받아 동작되는 LED, 난방장치, 산소수 양액 순환 공급시스템을 포함하는 온실 시스템에 있어서, 상기 산소수 양액 순환 공급시스템은 작물에 산소수를 공급하기 위한 산소 용해장치와, 양액을 공급하기 위한 양액 공급장치와, 상기 산소 용해장치와 양액 공급장치로부터 산소수와 양액을 공급받는 작물 재배용 베드 및 상기 작물 재배용 베드에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 회수하여 재활용하는 순환장치를 포함하되, 상기 산소 용해장치는, 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 상단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 산소 공급구가 형성되며 하단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 물 공급구가 형성된 하부몸체와, 상기 하부몸체의 상부에 이격 설치되되 내부에 제 2 공간부가 형성되고 하단 일측에 유입구가 형성되며 외면 일측에 유출구가 형성된 상부몸체와, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체를 연결하는 지지체를 포함하는 본체부와; 중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부와; 임펠러가 회전가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 개방된 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구에 결합되는 압송부;를 포함하고, 상기 회전 유도부는 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱이 돌출 형성되되, 상부에는 복수개의 홀이 형성되고, 하부에는 회전방지 리브가 형성되며, 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간과, 제 1 구간의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간으로 형성되고, 상기 압송부의 하단부는 상기 환턱에 형성된 홀과 대응되게 형성된 복수개의 고정부가 구비되고, 상기 홀과 고정부가 결합되는 것에 의해 회전 유도부가 상측으로 이탈되는 현상 및 회전되는 것을 방지하며, 상기 다수개의 유입공은 상기 제 1 구간에 형성되되, 중공이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 나선 형상으로 만곡지게 형성되고, 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과 상기 산소 공급구는 동일 수평선상에 위치되며, 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공의 위치와 대응되게 상기 회전 유도부의 내측에는 산소를 물에 용해시키는 폭기부가 구비되고, 상기 산소 공급구에는 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과의 거리를 조절하며, 산소를 공급하는 위치 변경 노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 산소수 양액 순환 공급시스템은 산소 용해장치가 물탱크 내부에 수용되고, 상기 물탱크에는 물과 양액 공급장치의 양액이 공급되며, 상기 산소 용해장치의 산소 공급구에 고압으로 공급되는 산소의 압력에 의해 물 공급구로 유입되는 물과 양액을 혼합시키고 동시에 산소를 포화시키는 것일 수 있다.

또한, 상기 순환장치는 작물 재배용 베드에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 집수하는 양액 집수탱크와, 잉여 산소수와 양액이 상기 물탱크로 순환되게 이동 경로를 제공하는 회수라인과, 상기 회수라인의 일측에 구비되는 백필터를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 순환장치의 회수라인에는 회수되는 산소수와 양액을 살균하는 살균기를 더 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 하부몸체, 상기 상부몸체 및 상기 지지체의 내부에는 상기 제 1 공간부와 상기 제 2 공간부를 연통하는 바이패스유로가 더 형성되는 것일 수 있다.

본 발명에 의하면, 태양광 발전으로 생산된 전력으로도 충분히 운용될 수 있는 저전력 장치가 적용되기에 온실 시스템에 있어서 탄소 제로를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 산소 용해장치는 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소를 포화시킬 수 있어 제작비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 산소 용해장치는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않아 고압펌프 및 고압탱크의 설치를 위한 별도의 설치공간이 필요하지 않을 뿐 아니라 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 물 탱크에 바로 설치하여 사용할 수 있으므로 사용상의 편의성을 제공하게 된다.

본 발명의 효과는 이상의 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명에 따른 태양광 온실 시스템의 일예를 나타낸 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 태양광 온실 시스템의 산소수 양액 순환 공급시스템의 일예를 나타낸 도면이고,
도3 내지 도8은 본 발명에 따른 태양광 온실 시스템의 산소 용해장치의 일예를 나타낸 도면이고,
도9 내지 도12는 본 발명에 따른 태양광 온실 시스템의 산소 용해장치의 다른예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이하에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한 공지기술의 경우에도 상세한 설명을 생략할 수 있다.

본 발명에 따른 태양광 온실 시스템(1000)은 저전력 소모 및 효율성이 우수한 장치들로 구성되어, 태양광으로 생산된 전기에너지만으로도 충분히 운용되게 함으로써, 탄소 제로를 달성할 수 있는 스마트팜 탄소제로 일체 자가용 태양광 온실 시스템에 관한 것이다.

도1을 참조하면, 태양광 온실 시스템(1000)은 태양전지(200)로부터 전원을 공급받아 동작되는 LED(300), 난방장치(400), 산소수 양액 순환 공급시스템(100)을 포함한다. 태양광 온실 시스템(1000)의 외관은 보온력이 우수한 자재들로 이루어지거나, 보온력을 향상시키는 공지의 장치들을 이용할 수 있다.

태양전지(200)는 태양광으로 전기에너지를 생산하는 구성으로, LED(300), 난방장치(400), 산소수 양액 순환 공급시스템(100)에 전력을 공급한다. 본 발명은 이와 같은 태양전지(200)를 대체할 수 있는 수단으로 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열을 이용하여 전기에너지를 생산하는 장치를 채택할 수도 있다.

LED(300)는 태양광을 대신하여 작물에 필요한 빛을 공급하는데 이용되고, 난방장치(400)는 작물의 성장에 적합한 온도를 유지하는데 이용되며, 산소수 양액 순환 공급시스템(100)은 작물의 성장에 필요한 산소수 및 양액을 공급한다.

상기 산소수 양액 순환 공급시스템(100)은 작물에 산소수를 공급하기 위한 산소 용해장치(1)와, 양액을 공급하기 위한 양액 공급장치와, 상기 산소 용해장치(1)와 양액 공급장치로부터 산소수와 양액을 공급받는 작물 재배용 베드(44,45) 및 상기 작물 재배용 베드(44,45)에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 회수하여 재활용하는 순환장치를 포함한다.

이러한 산소수 양액 순환 공급시스템(100)은 산소 용해장치(1)가 물탱크(42) 내부에 수용되고, 상기 물탱크(42)에는 물과 양액 공급장치의 양액이 공급되며, 상기 산소 용해장치(1)의 산소 공급구에 고압으로 공급되는 산소의 압력에 의해 물 공급구로 유입되는 물과 양액을 혼합시키고 동시에 산소를 포화시키는 것일 수 있다.

상기 순환장치는 작물 재배용 베드(44,45)에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 집수하는 양액 집수탱크(46)와, 잉여 산소수와 양액이 상기 물탱크(42)로 순환되게 이동 경로를 제공하는 회수라인(56)과, 상기 회수라인(56)의 일측에 구비되는 백필터를 포함한다. 또한 상기 순환장치의 회수라인(56)에는 회수되는 산소수와 양액을 살균하는 살균기(48)가 더 구비될 수 있다. 상기 살균기(48)는 등록특허 10-1527384의 트리이오다이드 살균수지를 이용한 살균기(48)로서, 녹농균, 대장균, 살모넬라균, 식중독균, 황색포도상구균 등을 살균하는데 탁월하다.

도3은 본 발명에 따른 온실 시스템의 산소 용해장치(1)의 사시도이고, 도4는 산소 용해장치(1)의 분해사시도이고, 도5는 산소 용해장치(1)의 단면도이고, 도6은 도5의 A-A'의 단면도이다. 도4 내지 도6을 참조하면, 산소 용해장치(1)는 본체부(10), 회전 유도부(20), 압송부(30)를 포함하여 이루어진다.

본체부(10)는 하부몸체(11), 상부몸체(12) 및 지지체(13)를 포함하여 이루어진다.

하부몸체(11)는 대략 원형의 블럭 형상으로서 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부(S1)가 형성되고, 상단부 외면 일측에 제 1 공간부(S1)와 연통되는 산소 공급구(11a)가 형성되며, 하단부 외면 일측에 제 1 공간부(S1)와 연통되는 물 공급구(11b)가 형성된다.

그리고, 제 1 공간부(S1)가 형성된 하부몸체(11)의 내주면 중 산소 공급구(11a)의 상부와 대응되는 내주면 일측에는 둘레 방향으로 따라 걸림턱(11c)이 돌출 형성된다.

이러한 하부몸체(11)는 제 1 공간부(S1)를 통해 산소 공급구(11a) 및 물 공급구(11b)를 통해 외부에서 공급되는 산소와 물을 수용할 수 있는 공간을 제공함과 아울러, 제 1 공간부(S1)에 수용되어 제 1 공간부(S1)로 유입된 산소와 물을 회전 믹싱하여 산소수를 생성하는 후술할 회전 유도부(20)의 설치영역을 제공한다.

상부몸체(12)는 하부몸체(11)의 상부에 이격 설치되되 내부에 제 2 공간부(S2)가 형성되고, 하단 일측에 유입구(12a)가 형성되며, 외면 일측에 유출구(12b)가 형성된다.

이러한 상부몸체(12)는 유입구(12a)를 통해 하부몸체(11)에서 생성된 산소수를 압송부(30)로부터 전달받아 제 2 공간부(S2)에 수용함과 아울러 유출구(12b)를 통해 산소수를 외부로 배출하는 역할을 한다.

지지체(13)는 양단이 하부몸체(11)의 일측과 상부몸체(12)의 일측에 각각 결합되어 하부몸체(11)와 상부몸체(12) 간에 이격공간(S3)을 형성하는 역할을 하며, 이러한 이격공간(S3)에 의해 후술한 압송부(30)의 설치영역이 제공된다.

회전 유도부(20)는 중공(S)의 원통 형상으로서 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱(21)이 돌출 형성되고, 이러한 환턱(21)이 하부몸체에 형성된 걸림턱(11c)에 지지되어 제 1 공간부(S1)에 수용된다.

이러한 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)은 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간(T1)과, 제 1 구간(T1)의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간(T2)으로 형성된다.

그리고, 제 1 구간(T1)과 대응되는 회전 유도부(20)의 외면에는 상하 및 둘레방향을 따라 일정 간격 이격되게 형성되고, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)과 연통되는 다수개의 유입공(22)이 형성되며, 다수개의 유입공(22)은 도 6에 도시된 바와 같이, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 나선 형상으로 만곡지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)은 물 공급구(11b)를 통해 제 1 공간부(S1)로 유입된 물이 이동되는 경로를 제공하고, 다수개의 유입공(22)은 산소 공급구(11a)를 통해 제 1 공간부(S1)로 유입된 산소가 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)으로 유입되는 경로를 제공한다.

위와 같은 회전 유도부(20)는 내부 중공(S)으로 유입되는 물을 다수개의 유입공(22)을 통해 유입되는 산소를 통해 회전시켜 와류가 형성되도록 하여 이를 통해 산소를 마이크로 버블 형태로 쪼갬으로써, 산소를 물에 용해시켜 산소수를 생성하는 역할을 한다.

압송부(30)는 본체(10)의 제 3 공간부(S3)에 배치되어 하부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)에 수용된 회전 유도부(20)에 의해 생성된 산소수를 상부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 압송시키기 위한 수단으로서, 하우징(31), 임펠러(32) 및 동력수단(33)을 포함한다.

하우징(31)은 통 형상으로서 하단에 흡입구(31a)가 형성되고, 상단 일측에 배출구(31b)가 형성되며, 흡입구(31a)가 형성된 하단부가 하부몸체(11)의 개방된 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측에 형성된 배출구(31b)가 상부몸체(12)의 유입구(12a)에 결합된다.

임펠러(32)는 흡입구가 형성된 하우징의 하단부 내부에 회전 가능하게 설치되고, 판상으로 형성된 다수개의 수직날개(32a)가 방사상으로 형성되며, 동력수단(32)에 의해 회전함으로써 하부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)에서 생성된 산소수를 흡입하여 상방으로 이송시키게 된다.

이 때, 제 1 공간부(S1)에서 생성된 산소수는 흡입구(31a)를 통해 유입되면서 회전하는 임펠러(32)에 의해 부딪혀 산소가 한번 더 마이크로 버블 형태로 잘게 쪼개어지면서 보다 효율적으로 물에 용해 된다.

이에 따라, 고농도의 용존산소가 포화된 산소수의 생성이 가능하게 된다.

그리고, 동력수단(32)은 임펠러(32)에 회전력을 제공하기 위한 것으로서, 일반적인 모터가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 압송부(30)가 본체부(10)의 제 3 공간부(S3)에 배치되어 본체부(10)에 착탈 가능하게 결합되는 구조로 인해 압송부(30)의 교체가 요구되는 경우 유지보수가 보다 용이한 장점이 있다.

한편, 이러한 압송부(30)는 수심이 깊은 기존 물탱크에 용이하게 설치할 수 있도록 측면 일측으로부터 상방으로 절곡 연장 형성되는 파지 와이어(34)를 더 포함한다.

아울러, 하부몸체(11), 상부몸체(12) 및 지지체(13)의 내부에는 하부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)와 상부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)를 연통하는 바이패스 유로(14)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 바이패스 유로(14)는 제 2 공간부(S2)로 유입되는 산소수 중 물속에 미처 용해되지 못해 제 2 공간부(S2)의 상부로 부상하는 산소를 제 1 공간부(S1)로 재유입시키는 역할을 한다.

그리고, 바이패스 유로(14)와 유출구(12b) 사이에 위치하는 상부몸체(12)의 내부 일측 중 바이패스 유로(14)와 인접한 상부몸체(12)의 내부 일측에는 산소 유입 방지격벽(12c)이 하방으로 돌출 형성된다.

이러한 산소 유입 방지격벽(12c)은 상부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 유입된 산소수 중에 미처 용해되지 않은 산소가 유출구(12b) 방향으로 이동되어 외부로 배출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도7은 산소 용해장치(1)의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도8은 회전 유도부(20)에 산소가 유입되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도7 및 도8을 참조하여 산소 용해장치(1)의 동작을 설명하면, 물 공급구(11b)를 통해 하부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)로 유입된 물은 산소 공급구(11a)를 통해 하부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)로 유입되는 산소의 압력에 의해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입된다.

그리고, 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입된 물은 내경이 좁아지는 제 1 구간(T1)의 상부로 이동되면서 속도가 빨라짐에 따라 압력의 강하가 발생하게 되고, 이에 따라 제 1 공간부(S1)로 유입된 산소는 회전 유도부(20)의 외면에 형성된 다수개의 유입공(22)을 통해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입되게 된다.

이 때, 도8에 도시된 바와 같이, 회전 유도부(20)에 형성된 다수개의 유입공(22)이 중공(S)이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 나선 형상으로 만곡지게 형성됨에 따라 다수개의 유입공(22)을 통해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입되는 산소가 물을 회전시키게 되고, 이러한 물의 회전에 의해 중공(S) 내부에서는 와류가 형성되면서 유입되는 산소가 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개지면서 물에 용해되어 고농도의 용존산소가 포함된 산소수가 생성된다.

한편, 회전 유도부(20)에 의해 생성된 산소수는 압송부(30)에 의해 상부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 이동하게 되는데 회전 유도부(20)에서 미처 물에 용해되지 못한 산소는 압송부(30)의 흡입구(31a)로 유입되면서 임펠러(32)의 수직날개(32a)에 부딪혀 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개짐에 따라 보다 많은 산소가 물에 용해되어 보다 많은 양의 산소수가 생성되게 된다.

그리고, 압송부(30)에 의해 상부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 이동된 산소수는 상부몸체(12)의 유출구(12b)를 통해 외부로 유출되고, 물에 미처 용해되지 못한 산소는 제 2 공간부(S2)의 상부로 부상한 후, 바이패스 유로(14)를 통해 제 1 공간부(S1)로 재유입되게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 간단한 구조의 회전유도부(20)에 의해 유입되는 산소가 마이크로 버블 형태로 쪼개지면서 고농도로 포화됨에 따라 종래 가압용해 방식에 필수적으로 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소수를 생성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 종래 가압용해 방식에 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않아 고압펌프 및 고압탱크의 설치를 위한 별도의 설치공간이 필요하지 않을 뿐 아니라 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 파지 와이어(34)를 통해 기존 물탱크에 바로 설치하여 사용할 수 있으므로 사용자에게 사용의 편의성을 제공하게 된다.

한편, 도9 내지 도12는 산소 용해장치(1)의 다른 실시예로서, 도9는 산소 용해장치(1)의 일실시예와 차별화되는 부분(도7의 D부분)만 추출된 단면도이고, 도10은 도9에 따른 산소 용해장치(1)의 위치 변경 노즐의 동작관계를 나타낸 도면이고, 도11은 도9의 F-F 단면도이고, 도12는 도9의 E-E 단면도이다. 다른 실시예에 따른 산소 용해장치(1)는 대부분의 구성이 일실시예에 따른 산소 용해장치(1)와 동일하여 차이가 있는 부분에 대해서만 설명한다.

회전 유도부(20)는 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱(21)이 돌출 형성되고, 환턱(21)의 상부에는 복수개의 홀(21a)이 형성되며, 환턱(21)의 하부에는 회전방지 리브(미도시)가 형성된다.

압송부(30)의 하단부는 상기 환턱(21)에 형성된 홀(21a)과 대응되게 형성된 복수개의 고정부(31e)가 구비되고, 상기 홀(21a)과 고정부(31e)가 결합되는 것에 의해 회전 유도부(20)가 상측으로 이탈되는 현상 및 회전되는 것을 방지한다.

따라서, 고압의 산소가 회전 유도부(20)에 전달되더라도, 상기 회전 유도부(20)가 이탈되는 것을 방지함으로써, 산소가 유입공(22)을 통해 회전 유도부(20)의 중공(S)에 안정적으로 진입할 수 있고, 이를 통해 중공(S)에서의 안정적 와류발생으로 산소가 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개질 수 있다.

또한 상기 회전 유도부(20)의 하부측에 형성된 유입공(22)과 상기 산소 공급구(11a)는 동일 수평선상에 위치되며, 상기 회전 유도부(20)의 하부측에 형성된 유입공(22)의 위치와 대응되게 상기 회전 유도부(20)의 내측에는 산소를 물에 용해시키는 폭기부가 구비된다. 상기 폭기부는 회전 유도부(20)의 중공(S)에 수용되며 제1유로(81a)가 형성된 상판(81)과, 회전 유도부(20)의 하단에 결합되며 제2유로(82a)가 형성된 하판(82) 및 상판(81)과 하판(82) 사이에 개재되어 상기 유입공(22)에서 중공(S)으로 유입되는 고압의 산소에 의해 회전되며 폭기홀(83a)이 형성된 제2임펠러(83)로 구성된다.

유입공(22)을 통해 유입되는 산소에 의해 제2임펠러(83)는 회전되고, 제2임펠러(83)의 회전으로 산소가 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개질 수 있다. 또한 제2임펠러(83)의 회전시 폭기홀(83a)에 의해서도 산소가 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개질 수 있다.

한편, 상기 산소 공급구(11a)에는 상기 회전 유도부(20)의 하부측에 형성된 유입공(22)과의 거리를 조절하며, 산소를 공급하는 위치 변경 노즐이 구비될 수 있다. 위치 변경 노즐은 산소탱크(41)의 공급라인(52)과 연결되는 복귀부(72)와 선단으로 갈수록 직경이 좁아지는 노즐(71)로 이루어진다. 위치 변경 노즐은 고압의 산소가 공급될 때 산소가 유입공(22)으로 바로 들어갈 수 있도록 유입공(22)과 근접되게 위치가 변경된다. 즉, 고압의 산소가 회전 유도부(20)의 중공(S)에 바로 진입할 수 있도록 하면서 동시에 제2임펠러(83)의 회전력을 향상시키는데 기여한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 리프트형 산소 용해장치 10 : 본체부
11 : 하부몸체 11a : 산소 공급구
11b : 물 공급구 11c : 걸림턱
12 : 상부몸체 12a : 유입구
12b : 유출구 12c : 산소 유입 방지격벽
13 : 지지체 14 : 바이패스 유로
20 : 회전 유도부 21 : 환턱
22 : 유입공 30 : 압송부
31 : 하우징 31a : 흡입구
31b : 배출구 32 : 임펠러
32a : 수직날개 33 : 동력수단
34 : 파지 와이어 S : 중공
S1 : 제 1 공간부 S2 : 제 2 공간부
S3 : 제 3 공간부

Claims (5)

1. 태양전지로부터 전원을 공급받아 동작되는 LED, 난방장치, 산소수 양액 순환 공급시스템을 포함하는 온실 시스템에 있어서,
   상기 산소수 양액 순환 공급시스템은 작물에 산소수를 공급하기 위한 산소 용해장치와, 양액을 공급하기 위한 양액 공급장치와, 상기 산소 용해장치와 양액 공급장치로부터 산소수와 양액을 공급받는 작물 재배용 베드 및 상기 작물 재배용 베드에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 회수하여 재활용하는 순환장치를 포함하되,
   상기 산소 용해장치는,
   내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 상단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 산소 공급구가 형성되며 하단부 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 연통되는 물 공급구가 형성된 하부몸체와, 상기 하부몸체의 상부에 이격 설치되되 내부에 제 2 공간부가 형성되고 하단 일측에 유입구가 형성되며 외면 일측에 유출구가 형성된 상부몸체와, 상기 하부몸체와 상기 상부몸체를 연결하는 지지체를 포함하는 본체부와;
   중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부와;
   임펠러가 회전가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 개방된 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구에 결합되는 압송부;를 포함하고,
   상기 회전 유도부는 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱이 돌출 형성되되, 상부에는 복수개의 홀이 형성되고, 하부에는 회전방지 리브가 형성되며, 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간과, 제 1 구간의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간으로 형성되고,
   상기 압송부의 하단부는 상기 환턱에 형성된 홀과 대응되게 형성된 복수개의 고정부가 구비되고, 상기 홀과 고정부가 결합되는 것에 의해 회전 유도부가 상측으로 이탈되는 현상 및 회전되는 것을 방지하며,
   상기 다수개의 유입공은 상기 제 1 구간에 형성되되, 중공이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 나선 형상으로 만곡지게 형성되고,
   상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과 상기 산소 공급구는 동일 수평선상에 위치되며,
   상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공의 위치와 대응되게 상기 회전 유도부의 내측에는 산소를 물에 용해시키는 폭기부가 구비되고,
   상기 산소 공급구에는 상기 회전 유도부의 하부측에 형성된 유입공과의 거리를 조절하며, 산소를 공급하는 위치 변경 노즐이 구비되되,
   상기 폭기부는 회전 유도부의 중공에 수용되며 제1유로가 형성된 상판과, 회전 유도부의 하단에 결합되며 제2유로가 형성된 하판 및 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 유입공에서 중공으로 유입되는 고압의 산소에 의해 회전되며 폭기홀이 형성된 제2임펠러로 구성되어,
   상기 위치 변경 노즐은 산소탱크의 공급라인과 연결되는 복귀부와 선단으로 갈수록 직경이 좁아지는 노즐로 구성되어, 고압의 산소가 공급될 때 산소가 유입공으로 바로 들어갈 수 있도록 유입공과 근접되게 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 산소수 양액 순환 공급시스템은 산소 용해장치가 물탱크 내부에 수용되고, 상기 물탱크에는 물과 양액 공급장치의 양액이 공급되며, 상기 산소 용해장치의 산소 공급구에 고압으로 공급되는 산소의 압력에 의해 물 공급구로 유입되는 물과 양액을 혼합시키고 동시에 산소를 포화시키는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 순환장치는,
   작물 재배용 베드에 공급되고 남은 잉여 산소수와 양액을 집수하는 양액 집수탱크와, 잉여 산소수와 양액이 상기 물탱크로 순환되게 이동 경로를 제공하는 회수라인과, 상기 회수라인의 일측에 구비되는 백필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 순환장치의 회수라인에는 회수되는 산소수와 양액을 살균하는 살균기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하부몸체, 상기 상부몸체 및 상기 지지체의 내부에는 상기 제 1 공간부와 상기 제 2 공간부를 연통하는 바이패스유로가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 온실 시스템.

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