KR102283841B1 - 식물 자동 재배시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물 자동 재배시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 생육 단계에 맞게 재배환경이 조성된 재배챔버 내부공간으로 식물을 자동적으로 이송시키면서 효과적으로 재배할 수 있고, 식물이 탑재된 트레이를 수평방향 뿐만 아니라 수직방향으로도 이송함으로써 재배과정 및 수확과정을 편리하게 수행할 수 있는 식물 자동 재배시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템은 식물 자동 재배시스템에 있어서, 재배프레임; 상기 재배프레임에 복수의 층으로 형성된 재배챔버; 상기 재배챔버에 이동 가능하게 설치되고 식물이 식재되는 다수의 트레이; 상기 트레이를 향해 광을 제공하는 광원부; 및 상기 트레이의 이송동작을 수행하도록 설치되는 트레이이송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물 자동 재배시스템{AUTOMATIC PLANT CULTIVATION SYSTEM}

본 발명은 식물 자동 재배시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 생육 단계에 맞게 재배환경이 조성된 재배챔버 내부공간으로 식물을 자동적으로 이송시키면서 효과적으로 재배할 수 있고, 식물이 탑재된 트레이를 수평방향 뿐만 아니라 수직방향으로도 이송함으로써 재배과정 및 수확과정을 편리하게 수행할 수 있는 식물 자동 재배시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 식물공장은 인공 광원을 활용하여 작물을 재배하는 형태로서 계절이나 기후와 관계없이 식물의 연중 생산이 가능하고, 생물학적, 화학적 유해요인의 제거를 통해 친환경 작물을 재배할 수 있는 농업기술로서 근래 다양한 연구활동이 이루어지고 있다.

그리고, 식물공장에는 식물이 식재되고 인공조명 및 양액을 공급받아 성장하는 식물재배장치가 사용되고 있고, 이러한 식물재배장치는 공간효율을 높이기 위해 식물재배부가 다층으로 구비되고, 각 층의 식물재배부에 인공조명이나 양액공급장치가 구비된 구조로 이루어진 것이 일반적인 형태이다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1703139호에는 식물공장에서 사용되는 식물재배장치로서 '실내 식물공장용 식물 재배 장치'가 제안되어 있다.

전술한 식물재배장치(100)는 도1에 도시된 바와 같이 전체가 사각 형태로 구비되고, 최상부에는 전원을 공급하고 파종 및 모종된 식물의 생육 조건 및 과정을 모니터링하는 전원 및 모니터부(10)가 구비되고, 최하부에는 파종 및 모종된 식물에 양액과 함께 수분을 공급하는 수분공급부(20)가 구비되며, 상기 전원 및 모니터부(10)의 하부와 상기 수분공급부(20)의 상부에 다단으로 구비되고 다단의 각단은 전방 및 좌,우방으로 각각 확장하여 넓은 재배면적으로 파종 및 모종된 식물을 재배하는 재배부(30)가 구비되며, 상기 전원 및 모니터부(10)의 내부에 에너지저장장치(40)와, 음성수단(50)이 구비되어 있다.

재배부(30)는 전원 및 모니터부(10)의 하부와 수분공급부(20)의 상부 사이에 적어도 하나 이상의 다단으로 설치되어 파종 및 모종을 재배하는 메인 재배트레이(31)와 서브 재배트레이(32)를 구비하고 있다.

전술한 종래 식물재배장치(100)는 다단으로 구성된 재배부를 이용하여 비교적 식물을 대량으로 재배할 수는 있지만 식물이 재배되는 메인 재배트레이(31)가 이동이 불가능한 고정식 구조이므로 여러 가지 한계점이 있다.

먼저, 식물은 효율적인 성장과 최상의 품질을 확보하기 위해서는 온도, 습도, 광량, 양액 및 이산화탄소의 시비량 등의 생육 단계별로 서로 다른 재배환경 조건이 필요하지만, 종래 고정식 재배부에서는 생육 단계별로 재배환경을 적절하게 조절할 수 없는 단점이 있다.

그리고, 종래 식물재배장치(100)는 재배과정, 수확과정 등 식물의 재배 전과정에서 재배트레이 등의 이동을 수작업에 의존하여야 하므로 많은 시간이 소요되고, 인건비가 상승될 뿐만 아니라 작물 재배관리의 효율성이 저하되는 단점이 있다.

한국등록특허 등록번호 제10-1703139호 '실내 식물공장용 식물 재배 장치' 한국등록특허 등록번호 제10-1321336호 '식물공장 재배작물의 다단형 재배장치'

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 생육 단계에 맞게 재배환경이 조성된 재배챔버 내부공간으로 식물을 자동적으로 이송시키면서 효과적으로 재배할 수 있도록 한 식물 자동 재배시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 식물이 탑재된 트레이를 수평방향 뿐만 아니라 수직방향으로도 이송함으로써 재배과정 및 수확과정을 편리하게 수행할 수 있도록 한 식물 자동 재배시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템은 식물 자동 재배시스템에 있어서, 재배프레임; 상기 재배프레임에 복수의 층으로 형성된 재배챔버; 상기 재배챔버에 이동 가능하게 설치되고 식물이 식재되는 다수의 트레이; 상기 트레이를 향해 광을 제공하는 광원부; 및 상기 트레이의 이송동작을 수행하도록 설치되는 트레이이송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 트레이이송부는, 상기 트레이를 상기 재배챔버의 수평방향으로 이동시키는 수평이동장치; 및 상기 트레이를 상기 재배챔버의 수직방향으로 이동시키는 수직이동장치;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 재배챔버는 상기 트레이의 이동을 안내하는 측벽이 구비된 복수의 소챔버가 서로 다른 각도를 갖도록 연통되게 연결될 수 있다.

상기 복수의 소챔버는 'ㄷ'자 형상으로 배열되게 구성되고, 상기 수평이동장치는 상기 트레이를 상기 소챔버의 직선구간을 따라 이송시키도록 상기 소챔버의 진입부에 각각 구성될 수 있다.

상기 수평이동장치는, 상기 트레이에 이송력을 인가하도록 복수의 링크가 교차되게 조립된 링크조립체; 상기 링크조립체가 절첩되도록 상기 링크에 접속되는 링크조작부; 상기 링크조립체 및 상기 링크조작부가 수용되는 수평이동부하우징; 및 상기 링크조작부에 구동력을 인가하도록 상기 수평이동부하우징에 설치되는 링크구동부;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 링크조립체는 상기 트레이에 가압력을 인가하도록 설치되는 푸셔수단을 구비하고, 상기 링크조작부는 상기 링크구동부의 회전시에 회전되는 나사봉, 상기 나사봉에 나사 결합되는 나사결합부에 상기 링크가 연결되는 링크접속부가 연장, 형성된 링크브라켓을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 푸셔수단은, 상기 링크조립체와 연결되는 수평부와 수직부를 갖는 푸셔베이스; 상기 푸셔베이스의 수직부에 설치되는 앵글 형상의 수평롤러브라켓; 상기 푸셔베이스의 수평부에 설치되는 앵글 형상의 수직롤러브라켓; 상기 수평롤러브라켓에 설치되는 복수의 수평푸셔롤러; 및 상기 수직롤러브라켓에 설치되는 복수의 수직푸셔롤러를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 재배챔버에는 상기 트레이의 이동 경로를 따라 상기 재배챔버에 설치되는 제1 안내수단프레임, 상기 제1 안내수단프레임에 설치되는 막대 형상의 제1 캐스터설치부재, 상기 제1 캐스터설치부재에 설치되는 복수의 제1 볼캐스터, 상기 제1 안내수단프레임에 설치되고 'ㄱ'자 단면형상을 갖는 막대 형상의 제2 캐스터설치부재, 상기 제1 볼캐스터와 마주보게 이격 배치되도록 상기 제2 캐스터설치부재에 설치되는 복수의 제2 볼캐스터를 포함하는 제1 트레이안내수단이 구성될 수 있다.

그리고, 상기 재배챔버에는 상기 제1 트레이안내수단과 접하여 상기 재배챔버에 설치되는 제2 안내수단프레임, 상기 제2 안내수단프레임에 설치되고 이탈방지수직부와 롤러설치수평부를 갖는 안내수단베이스, 상기 롤러설치수평부에 설치되는 롤러레일, 상기 롤러레일에 설치되는 복수의 롤러를 포함하는 제2 트레이안내수단이 구성될 수 있다.

이때, 상기 제1 트레이안내수단은 상기 수평이동장치에 접하여 배치되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 수평이동장치는, 상기 트레이에 이송력을 인가하는 이송부재; 및 상기 이송부재에 접속되는 슬라이더를 구비한 로드리스 실린더;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템은 상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향으로 이동 가능하게 구성되고, 상기 수직이동장치가 설치되는 리프트프레임; 및 상기 수직이동장치에 접속되어 상기 리프트프레임에 상하 이동가능하게 설치되고 적재된 상기 트레이를 이동시키기 위한 상기 수평이동장치가 설치되는 적재부재;를 포함하는 이동식운반장치가 구성될 수 있다.

상기 적재부재는, 상기 수직이동장치가 접속되는 밑판; 상기 밑판의 가장자리부 중에서 일부 가장자리부에 직립되는 적재측판; 상기 적재측판이 형성되지 않은 상기 밑판의 가장자리부에 형성되는 가이드핀; 및 상기 적재측판에 설치되는 복수의 미끄럼부재를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 리프트프레임은 하부에 설치되는 이송바퀴가 더 구비되고, 상기 이송바퀴가 구름이동 되도록 상기 리프트프레임의 이동경로를 따라 설치되는 바퀴이동레일을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 이동식운반장치는 상기 리프트프레임이 상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향에 정위치한 상태를 유지하기 위해 구성된 위치유지수단을 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 위치유지수단은, 상기 리프트프레임과 상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향 부위에 배치되는 영구자석을 포함하는 영구자석부 또는 잠금장치로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 광원부는 생육단계 및 재배목적에 따라 교체 가능한 구조로 형성된 인공광원 또는 생육단계 및 재배목적에 따라 선택적으로 점등할 수 있도록 구성된 인공광원 조합체로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템에 의하면, 생육 단계에 맞게 재배환경이 조성된 복수의 소챔버를 구비한 재배챔버 내부공간을 식물이 자동적으로 이동하면서 성장과정 및 수확과정이 수행되므로 생육과정의 단축에 따른 생산성의 향상과, 인건비의 절감 및 재배관리의 효율성 향상으로 생산원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 재배환경의 균일화에 따른 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템에 의하면, 복수의 수평이동장치와, 이동식운반장치에 구비된 수직이동장치로 이루어진 트레이이송부에 의해 트레이를 수평방향 뿐만 아니라 수직방향으로도 효과적으로 이송함으로써 재배과정 및 수확과정을 편리하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

도1은 종래 실내 식물공장용 식물 재배 장치를 설명하기 위한 도면,
도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 전체적인 외관을 나타낸 사시도로서, 도2a는 전방에서 도시되는 형상을, 도2b는 후방에서 도시되는 형상을 나타낸 것이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 제1 트레이안내수단 및 제2 트레이안내수단을 나타낸 사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 트레이이송부를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 푸셔수단을 설명하기 위한 사시도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 이동식운반장치를 설명하기 위한 사시도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2a 내지 도7에 의거하여 상세히 설명하되, 도2a 내지 도7에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.

한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 식물 자동 재배시스템에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.

도2a 및 도2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 전체적인 외관을 나타낸 사시도로서, 도2a는 전방에서 도시되는 형상을, 도2b는 후방에서 도시되는 형상을 나타낸 것이다.

도2a 및 도2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템은 작물의 생육 단계별로 생육 조건을 다르게 조성한 재배 챔버 내부를 재배 작물이 자동적으로 이동하면서 재배할 수 있도록 구성한 것으로서 재배프레임(1), 재배챔버(2), 트레이(3), 광원부(미도시), 트레이이송부(5) 등이 구성되어 있다.

재배프레임(1)은 재배챔버(2)이 설치되어 지지될 수 있다면 구조나 형태에 특별한 제한은 없지만, 본 실시예에서는 'ㄷ'자 형상이 되도록 배치된 복수의 소챔버(2a,2b,2c)를 지지할 수 있도록 종방향으로 설치되는 복수의 지주(11)와, 지주(11)의 상단에 설치되는 커버부(12)가 구비되어 있다.

재배챔버(2)는 식물이 재배되는 트레이(3)가 내장되거나 올려지는 구성으로서 재배프레임에 2층 이상의 복수 층으로 구성될 수 있다.

그리고, 재배챔버(2)는 층 수나 형태에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 수경 재배가 가능한 함체 형태를 갖는 복수의 소챔버(2a,2b,2c)가 서로 다른 각도를 갖도록 연통되게 연결되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면 재배챔버는 식물의 생육 단계별로 서로 다른 3개의 생육 조건을 조성하여 재배할 수 있도록 3개의 소챔버(2a,2b,2c)가 직교되게 연결된 형태로 구성되어 있다. 각 소챔버(2a,2b,2c)는 대략 'ㄷ'자 형상이 되도록 배열되는 바닥판(21)과, 이 바닥판(21)의 가장자리 둘레로 돌출되고 트레이(3)가 이동 가능하게 올려지는 측벽(22)이 형성된 구조로 되어 있다.

첨부도면, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 제1 트레이안내수단 및 제2 트레이안내수단을 나타낸 사시도이다.

도3을 참조하면, 재배챔버(2)는 후술되는 수평이동장치(51)에 의한 트레이(3)의 이송과정에서 보다 원활한 이송동작을 위해 수평이동장치(51)와 접하여 제1 트레이안내수단(6)과 제2 트레이안내수단(7)이 구성되어 있다.

제1 트레이안내수단(6)은 트레이(3)의 이동 경로를 따라 재배챔버(2)에 설치되는 제1 안내수단프레임(61), 제1 안내수단프레임(61)에 설치되는 막대 형상의 제1 캐스터설치부재(62), 제1 캐스터설치부재(62)에 설치되는 복수의 제1 볼캐스터(63), 제1 안내수단프레임(61)에 설치되는 'ㄱ'자 단면구조를 갖는 막대 형상의 제2 캐스터설치부재(64), 제1 볼캐스터(63)와 마주보게 이격 배치되도록 제2 캐스터설치부재(62)에 설치되는 복수의 제2 볼캐스터(65)로 구성되어 있다.

전술한 제1 트레이안내수단(6)은 제1 및 제2 볼캐스터(63,65) 사이에 형성된 틈새(d1) 부위에 트레이의 가장자리 부분이 끼워짐에 따라 수평이동장치(51)로부터 가압력이 트레이(3)에 인가되더라도 상방으로 들어올려져 이탈되지 않고 원활하게 미끄럼 이동된다.

제2 트레이안내수단(7)은 제1 트레이안내수단(6)와 접하여 재배챔버(2)에 설치되는 제2 안내수단프레임(71), 제2 안내수단프레임(71)에 설치되고 이탈방지수직부(721)와 롤러설치수평부(722)를 갖는 안내수단베이스(72), 롤러설치수평부(722)에 설치되는 롤러레일(73), 롤러레일(73)에 설치되는 복수의 롤러(74)가 구비된 것으로서, 제1 트레이안내수단(6)를 통과한 트레이(3)의 미끄럼 이송을 안내하는 작용을 수행한다.

트레이(3)는 식물이 식재되어 재배챔버(2)에 이동 가능하게 설치되는 구성으로서, 재배되는 식물의 종류나 재배방식 등에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 분화류(화분에 식재되어 재배되는 식물을 의미함)의 재배가 용이하도록 판상의 트레이판(31)에 다수의 식재홀(32)이 천공된 구조로 형성되어 있다.

광원부(미도시)는 식물의 재배에 이용되는 광을 제공하기 위한 구성요소로서, 커버부(12) 및 재배챔버(2)의 저면에 설치되는 LED조명부(미도시)로 구성된다.

LED조명부는 생육 단계별로 최적의 생육조건을 구현할 수 있도록 소챔버마다 서로 다르게 구성될 수 있다. 예컨대 LED조명부는 식물의 생육 단계별로 광량 및 광양자밀도(PPFD)가 최적의 조건이 되도록 식물의 성장을 촉진하는 적색LED와 식물의 성장을 억제하는 청색LED의 배치비율을 적절하게 조절하여 구성할 수 있다.

그리고, LED조명부는 생육단계 및 재배목적(화색발현, 기능성분 증가, 생육억제)에 따른 식물반응 유도 등 보다 다양한 환경과 목적으로 활용할 수 있도록 인공광원의 교체가 가능한 슬롯방식으로 구성하거나, 처음부터 멀티 라이팅(청색/청색/화이트/UV LED) 등의 다양한 인공광원 조합체로 구성하여 필요한 조합만을 선택적으로 점등할 수 있다.

예컨대, LED조명부는 식물재배 초기 단계에서 생육 억제를 위해 첫 번?? 소챔버(2a)에 UV LED를 점등시키거나 추가할 수 있고, 식물의 출하 시점에서 화훼류의 화색발현을 위해 세 번째 소챔버(2c)에 UV LED를 점등시키거나 추가할 수 있으며, 식물의 초장(Plant height) 제어를 위해 두 번째 소챔버(2c)에서 적색LED 또는 고출력 LED 등을 점등할 수 있다.

첨부도면, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 트레이이송부를 설명하기 위한 도면으로서, 수평이동장치를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도4를 참조하면, 트레이이송부(5)는 트레이(3)의 이송동작을 수행하도록 설치되는 구성요소로서, 트레이(3)를 재배챔버(2)의 수평방향으로 이동시키는 수평이동장치(51)와, 트레이(3)를 재배챔버(2)의 수직방향으로 이동시키는 수직이동장치(52)로 구성되어 있다.

상기 수평이동장치(51)는 트레이(3)를 재배챔버(2)상에서 이송시키는 이송수단으로서 소챔버(2a,2b,2c)의 직선구간을 따라 이송시키도록 각 소챔버의 진입측에 설치된다.

그리고, 수평이동장치(51)는 후술되는 적재부재(92)에 설치되는 제1 수평이동장치(51a), 재배챔버(2)의 제1 굴곡부에 설치되는 제2 수평이동장치(51b), 및 재배챔버의 제2 굴곡부에 설치되는 제3 수평이동장치(51c)로 구성되어 있다.

또한, 수평이동장치(51)는 트레이(3)에 이송력을 인가하도록 복수의 링크(5111)가 'X'자 형상으로 교차되게 조립된 링크조립체(511), 링크조립체(511)가 절첩되도록 링크에 접속되는 링크조작부(512), 링크조립체(511) 및 링크조작부(512)가 수용되는 수평이동부하우징(513), 및 링크조작부(512)에 구동력을 인가하도록 수평이동부하우징(513)에 설치되고 구동모터로 구성되는 링크구동부(514)가 구비되어 있다.

링크조작부(512)는 링크구동부(514)의 구동시 회전되는 나사봉(5121)와, 나사봉(5121)에 나사 결합되는 나사결합부(5122a)에 링크가 연결되는 링크접속부(5122b)가 연장, 형성된 링크브라켓(5122)으로 구성된 것으로서, 링크브라켓(5122)은 링크구동부(514)의 정역 구동시 정역 회전되는 나사봉(5121)의 회전동작에 따라 전후진 되면서 링크조립체(5)를 접첩시키는 동작을 수행한다. 여기서 미설명부호 515는 트레이(3) 또는 후술되는 푸셔수단(8)과 접촉되는 베어링이다.

한편, 상기 수평이동장치(51)는 도4에 도시된 링크조립체(511)를 이용한 방식 외에도 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 수평이동장치(51)는 트레이에 이송력을 인가하도록 막대 형태로 형성된 이송부재(미도시)와, 이송부재에 접속되는 슬라이더를 구비한 로드리스 실린더(Rodless Cylinder,미도시)로 구성될 수 있다. 이러한 로드리스 실린더를 이용한 수평이동장치는 로드리스 실린더의 작동에 따른 슬라이더의 전진 동작시에 이에 접속된 이송부재가 트레이를 밀어 전진 이동시키는 동작을 반복 수행할 수 있다.

그 외에도 수평이동장치는 전후진 시킬 수 있다면 공압실린더, 전기식 액츄에이터 등 특별한 제한 없이 다양한 형태의 직선이동기구가 선택되어 적용될 수 있다.

첨부도면, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 푸셔수단을 설명하기 위한 사시도이다.

도5를 참조하면, 본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템은 수평이동장치(51)의 이송력이 트레이(3)에 보다 안정적으로 인가되도록 푸셔수단(8)이 더 구성될 수 있다.

푸셔수단(8)은 링크조립체(511)와 연결되는 수평부(811)와 수직부(812)를 갖는 푸셔베이스(81), 푸셔베이스(81)의 수직부(812)에 설치되는 앵글 형상의 수평롤러브라켓(82), 푸셔베이스(81)의 수평부(811)에 설치되는 앵글 형상의 수직롤러브라켓(83), 수평롤러브라켓(82)에 설치되는 복수의 수평푸셔롤러(84), 및 수직롤러브라켓(83)에 설치되는 복수의 수직푸셔롤러(85)로 구성되어 있다.

전술한 푸셔수단(8)은 트레이(3)가 수평푸셔롤러(84)와 수직푸셔롤러(85)의 외주면이 트레이의 가장자리 부분에 밀착되는 형태로 정위치하게 되므로 수평이동장치(51)로부터 이송력이 인가될 경우 트레이가 이탈 없이 보다 원활하게 이동된다.

첨부도면, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 이동식운반장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도6을 참조하면, 수직이동장치(52)는 복수 층으로 구성된 재배챔버(2)상에서 트레이(3)를 승강시키기 위한 리프트로서, 재배프레임(1)이나 재배챔버(2)에 설치될 수도 있지만 본 실시예에서는 이동식운반장치(9)에 구성된 예를 기준으로 설명한다.

여기서, 리프트는 승강작용을 수행한다면 형태나 구조에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 통상 전동 리프팅 컬럼(Automotive lifting columns)으로 호칭되는 출몰식 막대형 리프트로 구성된다.

도6을 참조하면, 본 발명에 따른 식물 자동 재배시스템은 트레이(3)의 원활한 상하 이동을 위해 수직이동장치(52)가 설치되는 리프트프레임(91)과, 이 리프트프레임(91)에 설치되고 트레이가 올려지는 적재부재(92)를 포함하는 이동식운반장치(9)가 구성되어 있다.

리프트프레임(91)은 재배챔버(2)의 유입방향 및 유출방향으로 이동 가능하게 구성되는 것으로서, 복수의 종부재(911), 이 종부재(911) 사이에 연결되는 횡부재(912), 종부재(911)의 하측에 설치되고 수직이동장치(52)의 하단이 고정되는 리프트고정판(913), 및 종부재(911)의 하부에 설치되는 이송바퀴(914)가 구비되어 있다.

적재부재(92)는 수직이동장치(52)에 접속되어 리프트프레임(91)에 상하 이동가능하게 설치되는 것으로서, 적재된 트레이(3)를 이동시키기 위한 제1 수평이동장치(51a)가 설치되어 있다.

적재부재(92)는 수직이동장치(52)의 상측이 접속되는 밑판(921), 밑판(921)의 가장자리부 중에서 일부 가장자리부에 직립되는 적재측판(922), 적재측판(922)이 형성되지 않은 밑판(921)의 가장자리부에 형성되는 가이드핀(923), 및 적재측판(922)에 설치되는 복수의 미끄럼부재(924)로 구성되어 있다. 여기서, 미끄럼부재(924)는 볼캐스터로 구성된다.

그리고, 재배프레임(1)과 근접한 위치에는 이송바퀴(914)가 구름이동되도록 리프트프레임(91)의 이동경로를 따라 설치되는 바퀴이동레일(93)이 설치되어 있다.

아울러, 상기 이동식운반장치(9)는 리프트프레임(91)이 재배챔버(2)의 유입방향 및 유출방향에 정위치한 상태를 유지하기 위한 위치유지수단(미도시)이 더 구성될 수 있다.

위치유지수단은 이동식운반장치(9)의 정위치한 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 수단이라면 특별한 제한 없이 적용할 수 있는 것으로서, 리프트프레임(91)과 재배챔버(2)의 유입방향 및 유출방향 부위에 배치되는 영구자석(미도시)을 포함하는 영구자석부 또는 잠금장치(미도시)로 구성될 수 있다.

예컨대, 영구자석부는 리프트프레임(91)이 자성체로 제작된 경우 자성에 의해 서로 결속 및 해제될 수 있도록 재배챔버의 유입방향 및 유출방향의 측벽(22)에 설치되는 영구자석(미도시)으로 구성될 수 있다. 그리고, 잠금장치는 리프트프레임(91)과 재배챔버(2)의 유입방향 및 유출방향 부위에 결속 및 해제되는 자물쇠와 같은 시건장치(미도시) 등으로 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템은 재배챔버(2)를 둘러싸는 밀폐창(미도시)이 구비될 수 있고, 재배챔버(2)의 내부온도의 조절을 위한 냉난방장치(미도시), 이산화탄소의 공급을 위한 이산화탄소 시비장치(미도시) 및 습도의 조절을 위한 습도조절장치(미도시) 등이 더 구성될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 작용을 간략하게 설명한다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 식재홀에 분화류 화분을 설치한 트레이(3)를 이동식운반장치(9)의 적재부재(92)에 올려놓고 바퀴이동레일(93)를 따라 재배프레임(1)으로 이동시켜 재배챔버(2)의 인입부에 정위치 시킨다.

이러한 상태에서 수직이동장치(52)를 작동시켜 희망하는 층의 재배챔버(2)와 일치하도록 적재부재(92)를 상승시키고, 제1 수평이동장치(51a)를 작동시켜 트레이(3)를 내부로 인입시키는 방식으로 재배챔버(2)의 각 층마다 정해진 수량의 트래이를 첫 번째 소챔버(2a)에 채워넣어 배치한다.

그리고, 제1 수평이동장치(51a)의 작동과정은 도6에 도시된 바와 같이 구동모터로 구성되는 링크구동부(514)가 구동되면 나사봉(5121)의 회전동작에 따라 링크브라켓(5122)가 이동되고 이에 링크조립체(511)를 구성하는 링크(5111)가 펼쳐지면서 트레이(3)를 밀어내게 된다. 이때, 적재부재(92)에는 볼캐스터로 구성된 미끄럼부재(924)가 설치되어 있으므로 트레이(3)가 미끄럼 이동되면서 이송동작이 원활하게 이루어진다.

전술한 첫 번째 소챔버(2a)에 채워진 분화류가 최초 생육 단계에 맞게 광량 및 광양자밀도(PPFD)가 최적의 조건으로 설정된 LED조명부로부터 제공되는 광과, 최적으로 조건으로 설정된 온도 및 습도 조건에서 제1 생육과정을 거치게 된다.

상기한 제1 생육과정이 정해진 시간 또한 수행되면 재배챔버(2)의 제1 굴곡부에 설치되는 제2 수평이동장치(51b)가 작동되어 최선단의 트레이(3)를 두 번째 소챔버(2b)로 밀어내게 된다. 이때, 푸셔수단(8), 제1 트레이안내수단(6)과 제2 트레이안내수단(7)은 트레이(3)가 들어올려져 이탈되지 않고 원활하게 미끄럼 이동되도록 안내하는 작용을 수행한다.

그리고, 전술한 제2 수평이동장치(51b)의 작동과정은 제1 수평이동장치(51a)에 의한 신규한 트레이(3)의 공급과정과 연계하여 첫 번째 소챔버(2a)의 트레이가 두 번째 소챔버(2b)로 모두 이동할 때까지 반복적으로 시행한다.

한편, 전술한 두 번째 소챔버(2b)에 채워진 분화류는 2단계 생육 단계에 맞게 설정된 광, 온도 및 습도 조건에서 제2 생육과정을 거치게 된다. 이때, 첫 번째 소챔버(2b)에 새롭게 채워진 분화류는 첫 번째 생육 단계에 맞게 설정된 광, 온도 및 습도 조건에서 제1 생육과정을 거치게 된다.

이후, 두 번째 소챔버(2b)에 채워진 분화류의 제2 생육과정이 정해진 시간 동안 수행되면 재배챔버(2)의 제2 굴곡부에 설치되는 제3 수평이동장치(51c)가 작동되어 최선단의 트레이(3)를 세 번째 소챔버(2c)로 밀어내게 된다. 이러한 작동과정은 전술한 제1 수평이동장치(51a) 및 제2 수평이동장치(51b)에 의한 트레이(3)의 이동과정과 연계하여 두 번째 소챔버(2b)의 트레이가 세 번째 소챔버(2c)로 모두 이동할 때까지 반복적으로 시행한다.

한편, 세 번째 소챔버(2c)에 채워진 분화류의 제3 생육과정이 정해진 시간 동안 수행되어 재배과정이 완료되면 분화류를 인출하는 인출과정이 수행한다.

인출과정은 이동식운반장치(9)를 바퀴이동레일(93)를 따라 이동시켜 재배챔버(2)의 인출부에 정위치 시키고, 수직이동장치(52)를 작동시켜 분화류의 인출이 예정된 층의 재배챔버(2)와 일치하도록 적재부재(92)를 상승시킨 다음, 제3 수평이동장치(51c)를 작동시켜 트레이(3)를 외부로 인출시키는 방식으로 시행한다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 자동 재배시스템의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1:재배프레임 11:지주
12:커버부 2:재배챔버
2a,2b,2c:소챔버 21:바닥판
22:측벽 3:트레이
5:트레이이송부 51:수평이동장치
511:링크조립체 512:링크조작부
513:수평이동부하우징 514:링크구동부
52:수직이동장치 6:제1 트레이안내수단
7:제2 트레이안내수단 8:푸셔수단
81:푸셔베이스 82:수평롤러브라켓
83:수직롤러브라켓 84:수평푸셔롤러
85:수직푸셔롤러 9:이동식운반장치
91:리프트프레임 92:적재부재

Claims (14)

1. 식물 자동 재배시스템에 있어서,
   재배프레임; 상기 재배프레임에 복수의 층으로 형성된 재배챔버; 상기 재배챔버에 이동 가능하게 설치되고 식물이 식재되는 다수의 트레이; 상기 트레이를 향해 광을 제공하는 광원부; 및 상기 트레이의 이송동작을 수행하도록 설치되는 트레이이송부;를 포함하고,
   상기 트레이이송부는, 상기 트레이를 상기 재배챔버의 수평방향으로 이동시키는 수평이동장치, 및 상기 트레이를 상기 재배챔버의 수직방향으로 이동시키는 수직이동장치를 포함하고,
   상기 재배챔버는 상기 트레이의 이동을 안내하는 측벽이 구비된 복수의 소챔버가 서로 다른 각도를 갖도록 연통되게 연결되고,
   상기 수평이동장치는, 상기 트레이에 이송력을 인가하도록 복수의 링크가 교차되게 조립된 링크조립체, 상기 링크조립체가 절첩되도록 상기 링크에 접속되는 링크조작부, 상기 링크조립체 및 상기 링크조작부가 수용되는 수평이동부하우징, 및 상기 링크조작부에 구동력을 인가하도록 상기 수평이동부하우징에 설치되는 링크구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 소챔버는 'ㄷ'자 형상으로 배열되게 구성되고,
   상기 수평이동장치는 상기 트레이를 상기 소챔버의 직선구간을 따라 이송시키도록 상기 소챔버의 진입부에 각각 구성되는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 링크조립체는 상기 트레이에 가압력을 인가하도록 설치되는 푸셔수단을 구비하고,
   상기 링크조작부는 상기 링크구동부의 회전시에 회전되는 나사봉, 상기 나사봉에 나사 결합되는 나사결합부에 상기 링크가 연결되는 링크접속부가 연장, 형성된 링크브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 푸셔수단은,
   상기 링크조립체와 연결되는 수평부와 수직부를 갖는 푸셔베이스;
   상기 푸셔베이스의 수직부에 설치되는 앵글 형상의 수평롤러브라켓;
   상기 푸셔베이스의 수평부에 설치되는 앵글 형상의 수직롤러브라켓;
   상기 수평롤러브라켓에 설치되는 복수의 수평푸셔롤러; 및
   상기 수직롤러브라켓에 설치되는 복수의 수직푸셔롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 재배챔버는 상기 트레이의 이동 경로를 따라 상기 재배챔버에 설치되는 제1 안내수단프레임, 상기 제1 안내수단프레임에 설치되는 막대 형상의 제1 캐스터설치부재, 상기 제1 캐스터설치부재에 설치되는 복수의 제1 볼캐스터, 상기 제1 안내수단프레임에 설치되고 'ㄱ'자 단면형상을 갖는 막대 형상의 제2 캐스터설치부재, 상기 제1 볼캐스터와 마주보게 이격 배치되도록 상기 제2 캐스터설치부재에 설치되는 복수의 제2 볼캐스터를 포함하는 제1 트레이안내수단; 및
   상기 제1 트레이안내수단과 접하여 상기 재배챔버에 설치되는 제2 안내수단프레임, 상기 제2 안내수단프레임에 설치되고 이탈방지수직부와 롤러설치수평부를 갖는 안내수단베이스, 상기 롤러설치수평부에 설치되는 롤러레일, 상기 롤러레일에 설치되는 복수의 롤러를 포함하는 제2 트레이안내수단;을 구비하되,
   상기 제1 트레이안내수단은 상기 수평이동장치에 접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 수평이동장치는,
   상기 트레이에 이송력을 인가하는 이송부재; 및
   상기 이송부재에 접속되는 슬라이더를 구비한 로드리스 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향으로 이동 가능하게 구성되고, 상기 수직이동장치가 설치되는 리프트프레임; 및 상기 수직이동장치에 접속되어 상기 리프트프레임에 상하 이동가능하게 설치되고 적재된 상기 트레이를 이동시키기 위한 상기 수평이동장치가 설치되는 적재부재;를 포함하는 이동식운반장치가 구비된 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 적재부재는, 상기 수직이동장치가 접속되는 밑판; 상기 밑판의 가장자리부 중에서 일부 가장자리부에 직립되는 적재측판; 상기 적재측판이 형성되지 않은 상기 밑판의 가장자리부에 형성되는 가이드핀; 및 상기 적재측판에 설치되는 복수의 미끄럼부재를 포함하고,
    상기 리프트프레임은 하부에 설치되는 이송바퀴가 더 구비되고, 상기 이송바퀴가 구름이동 되도록 상기 리프트프레임의 이동경로를 따라 설치되는 바퀴이동레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 이동식운반장치는 상기 리프트프레임이 상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향에 정위치한 상태를 유지하기 위해 구성되는 위치유지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 위치유지수단은, 상기 리프트프레임과 상기 재배챔버의 유입방향 및 유출방향 부위에 배치되는 영구자석을 포함하는 영구자석부 또는 잠금장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 생육단계 및 재배목적에 따라 교체 가능한 구조로 형성된 인공광원 또는 생육단계 및 재배목적에 따라 선택적으로 점등할 수 있도록 구성된 인공광원 조합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 자동 재배시스템.

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