KR102291473B1 - 소형 수경재배 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수경재배에 필요한 온도, 습도, 영양분, 광조건 등의 환경을 자체적으로 제어하여 사용자 편의성을 강화할 수 있고, 냉동사이클 만으로 수경재배기에 필요한 냉방과 난방을 효율적으로 실행하며, 부가적으로 발생하는 잔존물을 이용하여 수경재배에 필요한 요소를 제공할 수 있는 소형 수경재배 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 재배 공간을 제공하는 식물재배 본체; 상기 식물재배 본체의 재배 공간에 마련되는 하나 이상의 식재 지지체; 상기 식재 지지체의 상부에 구비되어 식물의 생육에 필요한 조명을 제공하기 위한 조명 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간을 소정 온도로 공조하기 위한 공조 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간을 가습하기 위한 가습 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간에 구비되어 재배 대상의 생육 환경에 필요한 생육인자를 검출하기 위한 식물 생육인자 검출유닛; 및 상기 조명 유닛과 공조 유닛과 가습 유닛 및 식물 생육인자 검출유닛을 제어하기 위한 제어 유닛;을 포함하는 소형 수경재배 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 소형 수경재배 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수경재배에 필요한 온도, 습도, 영양분, 광조건 등의 환경을 자체적으로 제어하여 사용자 편의성을 강화할 수 있고, 냉동사이클 만으로 수경재배기에 필요한 냉방과 난방을 효율적으로 실행하며, 부가적으로 발생하는 잔존물을 이용하여 수경재배에 필요한 요소를 제공할 수 있는 소형 수경재배 장치에 관한 것이다.
일반적으로 수경재배는 흙을 사용(땅을 이용하는 방법)하지 않고 물과 수용성 영양분으로 배양액 속에서 식물을 키우는 방법으로 통상 지면을 이용하여 식물을 재배하는 비닐온실과는 달리 지면으로부터 소정의 높이로 선반을 설치한 다음 그 선반 상부에 배양통을 거치하여 식물을 재배하는 시설규모가 큰 유리온실을 이용하게 된다.
종래 수경재배용 유리온실(이하 '수경재배온실'이라 칭함)에 사용된 난방장치는 전기, 기름, 석탄, 화목 등의 난로가 주로 이용되었는데, 이들은 규모가 비대한 온실 내부 전체의 난방에 비효율적이면서 열손실이 많아 에너지 낭비를 초래하였음은 물론 적정온도를 상시 유지시킬 수 없었던 문제를 가지고 있었고 더욱이 난방장치와의 거리 차에 따른 온도변화가 심하면서 일산화탄소 발생시켜 식물에 악영향으로 미쳤던 문제가 지적되었다.
그리고 근래에 들어서는 수경재배온실 천장으로 전기히팅장치를 구성하여 상온의 공기로 수경재배온실 내의 적정온도를 유지토록 한 방법이 제시된 바 있는데, 이 방법은 앞서 설명한 전기,기름,석탄,화목 등의 난로에 비해 그 사용의 편의성과 신속성이 기대되고 특히 식물재배의 적정온도를 상시 유지 및 조절하여 줄 수 있는 특징이 있다.
그러나 상기 전기히팅장치의 설비구성을 보았을 때 통상 수경재배온실의 천장 내지는 벽면에 거치사용하는 경우가 빈번하여 상온의 공기가 대류현상에 의해 수경재배온실 상부에 집중되는 현상이 있으므로 열손실이 극심하였음은 물론 지면 가까이에 위치한 식물에 주된 영향을 끼치지 못하였던 문제가 지적되었다.
보다 상세히 설명하자면 동절기에는 대기 공기의 온도 저하는 물론 지면온도의 저하로 수경재배온실 내부의 온도가 급격하게 떨어지는 문제가 발생하게 되는데, 이때 상기 구성의 전기히팅장치를 수경재배온실 실내 상부 내지는 실내 측부에 설치하여 사용하게 되면 전기히팅장치에서 발산되는 상온의 공기가 지면의 낮은 온도에 의해 발생된 저온의 공기에 의해 대류현상을 일으켜 실내 상부로 집중되는 현상이 일어난다.
따라서, 수경재배온실의 실내 내부 중심 내지는 상부로 전기히팅장치의 상온공기가 대류현상에 의해 집중되면 실내 하부 즉, 배양통이 위치한 지면 가까이는 실내 상부 온도에 비해 낮은 온도를 가지게 되어 지면의 저온에 많은 영향을 받는 배양통내의 식물들이 냉해를 입을 수 있는 문제가 있었고, 특히 지면의 저온에 의해 많은 열손실과 다량의 습도 발생을 초래하여 에너지의 과도한 소비를 야기하게 되는 문제가 있었던 실정이었다.
최근 산업화의 진행에 의한 인구증가에 따른 식량의 부족을 해결하기 위한 농약 등 화학 약품의 사용으로 농업 생산성은 향상되었으나, 재배하는 과정에서 성장촉진제나 인돌비와 같은 비료에 의존하여 인체에 유해한 성분이 포함되기도 하여 사람들이 섭취를 기피하고, 인체에 부작용을 초래하는 사례가 증가하는 실정이다.
이에 따라 안전한 먹거리의 문제가 중시되어 무공해 채소 등의 무농약에 의한 식량의 재배에 관심이 돌려지고 있으며 그에 따라 새로운 농업 기술의 개발에 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.
한편, 채소 등을 재배하기 위해서는 일정한 농지가 필요하기 때문에 도시에서 채소를 재배하기에는 실질적으로 어려움이 있고, 가정 등 실내에서 재배한다 하더라도 그늘진 곳에서 길러야 했으며 일정 장소를 차지하게 되어 외관상 보기 좋지 않을 뿐만 아니라 시간이 되면 물을 줘야하는 등 유지 관리 면에서 번거로움이 있었다.
이러한 문제점들을 해소하기 위하여 최근에는 일정한 시설 내에서 인공 조명과 인공 양액을 이용해 식물을 재배하는 기술들이 많이 개발되고 있다.
한편, 종래 가정용 수경재배기의 경우, 수경재배에 필요한 온도를 제공하기 위하여 기존 대형 수경재배기에서 이용하는 난방시스템을 적용하지 못하며, 대부분 히터를 이용하여 난방함으로써 경제성이 떨어지고, 화재 등 안전 사고를 발생시킬 우려가 있는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 수경재배에 필요한 온도, 습도, 영양분, 광조건 등의 환경을 자체적으로 제어하여 사용자 편의성을 강화할 수 있는 소형 수경재배 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉동사이클 만으로 수경재배기에 필요한 냉방과 난방을 효율적으로 실행하며, 부가적으로 발생하는 잔존물을 이용하여 수경재배에 필요한 물을 제공할 수 있는 소형 수경재배 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 재배 공간을 제공하는 식물재배 본체; 상기 식물재배 본체의 재배 공간에 마련되는 하나 이상의 식재 지지체; 상기 식재 지지체의 상부에 구비되어 식물의 생육에 필요한 조명을 제공하기 위한 조명 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간을 소정 온도로 공조하기 위한 공조 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간을 가습하기 위한 가습 유닛; 상기 식물재배 본체의 재배 공간에 구비되어 재배 대상의 생육 환경에 필요한 생육인자를 검출하기 위한 식물 생육인자 검출유닛; 및 상기 조명 유닛과 공조 유닛과 가습 유닛 및 식물 생육인자 검출유닛을 제어하기 위한 제어 유닛;을 포함하며, 상기 공조 유닛은 압축기와 응축기와 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉동사이클 수단과, 상기 응축기와 증발기 각각의 일측에 구비되는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기를 상기 식물재배 본체의 내부와 외부로 가이드하도록 구성되는 송풍 덕트, 및 상기 송풍 덕트에 구비되어 송풍 공기를 식물재배 본체의 내부 또는 외부로 선택적으로 변경하도록 구성되는 유로 변경 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 수경재배 장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 조명 유닛은 청색 및 적색의 엘이디를 포함하고, 상기 송풍 덕트는 타단부가 T자형으로 분지되어, 일측은 상기 식물재배 본체의 내측과 연통되고 타측은 식물재배 본체의 외측과 연통되게 구성되며, 상기 유로 변경 수단은 상기 T자형 분지부에 구성되어 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 유로전환 부재, 및 상기 유로전환 부재의 방향을 전환 구동시키는 구동 모터를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가습 유닛은 가습을 생성하는 가습기 모듈과, 상기 가습기 모듈에 물을 제공하기 위한 물 탱크, 및 상기 가습기 모듈에서 발생하는 가습을 상기 식물재배 본체의 재배 공간으로 제공하기 위한 가습 공급 덕트를 포함하며, 상기 식물 생육인자 검출유닛은 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 센서와, 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 습도를 검출하기 위한 습도 검출 센서와, 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 산소와 이산화탄소의 농도를 검출하기 위한 산소-이산화탄소 검출 센서, 및 상기 식물재배 본체에 구성되어 재배 공간에서 생육되는 식물의 높이를 감지하기 위한 복수의 위치검출 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 유닛은, 재배되는 식물에 맞는 생육 여건에 대한 데이터가 미리 구축 저장되어 있는 메모리부; 상기 각 센서에서 검출된 검출값과 상기 메모리부에 저장된 데이터를 비교하여 제어결정값을 결정하는 제어인자 결정부; 상기 제어인자 결정부에서 결정된 제어값으로 제어가 필요한 구성요소의 작동을 제어하는 제어 실행부; 및 상기 제어인자 결정부와 제어 실행부에서 실행되는 과정이나 데이터를 표시하기 위한 디스플레이부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 실행부는 상기 조명 유닛의 색광, 조도를 제어하기 위한 조명 제어부와, 상기 공조 유닛을 제어하기 위한 공조 제어부와, 상기 가습 유닛을 제어하기 위한 가습 제어부, 및 상기 물 탱크의 물을 펌핑하기 위한 펌프의 펌핑 동작을 제어하기 위한 펌핑 제어부를 포함하고, 상기 증발기에서 열교환에 의해 발생하는 응축수가 모아지는 응축수 저장 탱크와, 상기 응축수 저장 탱크와 상기 물 탱크를 연결하는 응축수 공급 관로와, 상기 응축수 공급 관로에 구비되어 이물질을 필터링하는 필터 부재, 및 상기 응축수 저장 탱크로부터 물 탱크로 물을 펌핑하는 응축수 펌프를 더 포함하며, 상기 제어 실행부는 상기 응축수 펌프를 제어하는 제2 펌핑 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 채소재배에 필요한 생육 환경을 자체적으로 제어하여 사용자 편의성을 강화할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 냉동사이클 만으로 수경재배기에 필요한 냉방과 난방을 효율적으로 실행할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 냉동사이클을 이용함으로써 부가적으로 발생하는 부산물을 수경재배에 이용함으로써 기능성과 사용성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어 유닛을 구성하는 제어 실행부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제1 동작 예시를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제2 동작 예시를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어 유닛을 구성하는 제어 실행부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제1 동작 예시를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제2 동작 예시를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 소형 수경재배 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어유닛의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 제어 유닛을 구성하는 제어 실행부의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제1 동작 예시를 나타내는 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 포함되는 공조 유닛에 의한 온도 조절 동작의 제2 동작 예시를 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 소형 수경재배 장치는, 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 크게 식물재배 본체(110); 식재 지지체(120); 조명 유닛(130); 공조 유닛(200); 가습 유닛; 식물 생육인자 검출유닛(400); 및 제어 유닛(500);을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치는, 재배 공간을 제공하는 식물재배 본체(110); 식물재배 본체(100)의 재배 공간에 마련되는 하나 이상의 식재 지지체(120); 상기 식재 지지체(120)의 상부 측에 구비되어 식물의 생육에 필요한 조명을 제공하기 위한 조명 유닛(130); 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간을 소정 온도로 공조하기 위한 공조 유닛(200); 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간을 가습하기 위한 가습 유닛; 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간에 구비되어 재배 대상의 생육 환경에 필요한 생육인자를 검출하기 위한 식물 생육인자 검출유닛(400); 및 상기 조명 유닛(130)과 공조 유닛(200)과 가습 유닛 및 식물 생육인자 검출유닛(400)을 제어하기 위한 제어 유닛(500);을 포함한다.
상기 식물재배 본체(110)는 가정에 구비될 수 있도록 상대적으로 소형의 구조의 함체형으로 형성되며, 일측에 개폐가능한 개폐 도어가 구성된다.
상기 하나 이상의 식재 지지체(120)는 식물 대상물을 식재하여 생육할 수 있는 형태 및 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 도면에서 식재 지지체(120)는 공기 유동 가능한 유통공이 형성된 격벽(121)이 구성된다. 이때, 상기 격벽(121)은 식물재배 본체(110) 내에 상하 방향으로 다층의 형태로 배열되게 형성되며, 그 상면에 상기 식재 지지체(120)가 설치되어 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 식재 지지체(120)는 일측으로 경사지게, 다시 말해서 일측에서 타측으로 경사 구배를 갖고 구성된다. 이에 따라, 상기 식재 지지체(120)에 제공되는 양액 등은 하향 구배된 측으로 흐르게 된다.
그리고 상기 조명 유닛(130)은 식물 대상물의 종류 및 생육 상태에 따라 특정 색광과 파장을 발생시키는 청색, 적색 등 다양한 엘이디(LED: Light Emitting Diode)가 채용되어 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 공조 유닛(200)은 압축기(210)와 응축기(220)와 팽창 밸브(230) 및 증발기(240)를 포함하는 냉동사이클 수단과, 상기 응축기(220)와 증발기(240) 각각의 일측에 구비되어 열교환된 열을 송풍하는 송풍팬(250)과, 상기 송풍팬(250)에 의해 송풍되는 공기를 상기 식물재배 본체(110)와 외부로 가이드하도록 구성되는 송풍 덕트(260), 및 상기 송풍 덕트(260)에 구비되어 송풍 공기의 방향을 식물재배 본체(110)의 내측 또는 외측으로 선택적으로 가이드하기 위한 유로 변경 수단을 포함한다.
상기 냉동사이클 수단은 공지의 구성을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 다만 본 발명에서는 상기 증발기(240)에서 열교환에 의해 발생되는 응축수를 수경재배용 물 또는 가습 유닛의 물로 활용하게 된다.
상기 송풍 덕트(260)는 타단부가 T자형으로 분지되어, 일측은 상기 식물재배 본체(110)의 내측과 연통되고 타측은 식물재배 본체(110)의 외측(외부)와 연통되게 된다.
그리고 상기 송풍 덕트(260)의 T자형 분지부에 구성되는 상기 유로 변경 수단에 의해 송풍 공기의 유로를 변환하게 되는데, 상기 유로 변경 수단은 송풍 덕트(260)의 타단부에 구비되어 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 밸브형 유로전환 부재(271), 및 상기 밸브형 유로전환 부재(271)의 방향을 전환 구동시키는 구동 모터(272)를 포함한다.
또한, 상기 공조 유닛(200)은 외기가 공급되도록 연통되는 외기 도입 덕트(미도시), 및 상기 제어 유닛(500)에 의해 제어되어 상기 외기 도입 덕트를 통해 공급되는 외기량을 제어하기 위한 밸브 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 가습 유닛은 가습을 생성하는 가습기 모듈(310)과, 상기 가습기 모듈(310)에 물을 제공하기 위한 물 탱크(320), 및 상기 가습기 모듈(310)에서 발생하는 가습을 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간으로 제공하기 위한 가습 공급 덕트(330)를 포함한다.
여기에서, 상기 물 탱크(320)에는 수위 센서가 구비되어 수위가 일정량 이하로 떨어지는 경우, 신호를 후술하는 제어 유닛(500)로 송신하고, 제어 유닛(500)에서는 증발기(240)에서 발생된 물을 필터링하여 저장한 보조 탱크(미도시)로부터 물을 보충하도록 제어한다. 물론, 상기 물 탱크(320)의 부족 시에는 사용자가 직접 물을 채워 보충할 수도 있다.
계속해서, 상기 식물 생육인자 검출유닛(400)은 식물재배 본체(110)의 재배 공간의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 센서(410)와, 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간의 습도를 검출하기 위한 습도 검출 센서(420)와, 상기 식물재배 본체(110)의 재배 공간의 산소와 이산화탄소의 농도를 검출하기 위한 산소-이산화탄소 검출 센서(430), 및 상기 식물재배 본체(110)에 구성되어 재배 공간에서 생육되는 식물의 높이를 감지하기 위한 복수의 위치검출 센서(440)를 포함한다.
상기 각 센서들의 구체적인 예시들은 공지의 것을 채용할 수 있으므로, 발명의 명확화 및 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 제어 유닛(500)은, 재배되는 식물에 맞는 생육 여건에 대한 데이터가 미리 구축 저장되어 있는 메모리부(510)와, 상기 각 검출 유닛으로부터 검출 신호를 수신하여 디지털 제어값으로 변환시키기 위한 AD 컨버터와 같은 신호 수신부(520)와, 상기 신호 수신부(520)에서 제공된 검출값과 상기 메모리부(510)에 저장된 데이터를 비교하여 제어결정값을 결정하는 제어인자 결정부(530)와, 상기 제어인자 결정부(530)에서 결정된 제어값으로 제어가 필요한 구성요소의 작동(조명, 가습, 공조, 펌프, 디스펜서 등)을 제어하는 제어 실행부(540), 유무선통신으로 외부 단말기와 통신할 수 있도록 구성되는 유무선 통신부(550), 및 상기 각 부에서 실행되는 실행 과정이나 데이터 등을 표시하기 위한 디스플레이부(560)를 포함한다. 또한 제어부(500)는 사용자의 스마트 단말기에 설치되는 연동 어플리케이션과 연동될 수 있는 어플리케이션 연동부(570)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리부(510)는 재배되는 식물에 따른 생육 환경에 맞는 조건, 예를 들면 조명, 양액 공급, 온도, 습도, 공조(산소량, 이산화탄소량) 등에 대한 데이터가 미리 저장되어 있어 이러한 데이터에 근거하여 실시간 또는 일정 주기로 제어하도록 하는 기본값을 제공하며, 생육 환경 및 실시간 검출되는 검출값에 대한 데이터를 저장할 수 있도록 이루어질 수 있다. 상기 데이터에는 위치 센서에 의해 센싱된 생육 작물의 생육 상태(높이)에 맞는 생육 환경 조건을 포함하고 있다.
이러한 상기 메모리부(510)는 생육되는 해당 식물에 맞는 데이터값을 갖는 교체가능한 메모리장치로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 메모리장치로 구성되는 경우, 작동 부하의 최소화, 장비의 간략화 및 시스템의 비용 절감을 도모하여 본 발명이 가정 등에 적용되는 상대적으로 소형의 재배 시스템에 적용될 수 있다.
상기 제어인자 결정부(530)는 미리 저장된 데이터와 비교 시, 예를 들면 검출된 온도, 습도, 조명 등에서 미리 저장된 데이터값과 동일하거나 소정 범위 내에 있는 경우, 이들 제어인자에 대해서는 제어 실행을 생략 또는 보류하고, 미리 저장된 데이터값과 다르거나 소정 범위를 벗어난 제어 인자에 대해서만 제어를 실행하도록 결정한다.
상기 제어 실행부(540)는 상기 조명 유닛(130)의 색광, 조도 등을 제어하기 위한 조명 제어부(541)와, 상기 공조 유닛(200)을 제어하기 위한 공조 제어부(542)와, 상기 가습 유닛을 제어하기 위한 가습 제어부(543), 및 회수 펌프와 배양액 펌프 등 각각의 펌핑 동작을 제어하기 위한 펌핑 제어부(544)를 포함한다. 또한, 상기 제어 실행부(540)는 아래에서 설명되는 응축수를 펌핑하기 위한 제2 펌핑 제어부(545)를 더 포함한다.
상기 펌핑 제어부(544)는 미리 설정된 소정 시간주기 또는 메모리부(510)에 미리 저장된 데이터과 검출값을 비교한 제어인자 결정값에 근거하여 부정기적으로 제어하도록 이루어진다.
다음으로, 유무선 통신부(550)는 근거리 무선통신이나 LTE통신망을 통해 스마트폰과 같은 사용자 단말장치와 통신할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 어플리케이션 연동부(570)는 사용자 단말장치에서 실행되는 어플리케이션에 마련된 실행부의 명령으로 상기 제어 실행부가 실행될 수 있도록 이루어질 수 있다.
여기에서, 스마트 단말 장치에는 시스템의 각종 데이터와 실시간 상황 등이 표출되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 소형 식물재배장치는 상기 공조 유닛을 구성하는 증발기(240)에서 열교환에 의해 발생하는 열교환수(응축수)가 모아지는 응축수 저장 탱크와, 상기 응축수 저장 탱크와 상기 물 탱크(320)를 연결하는 응축수 공급 관로와, 상기 응축수 공급 관로에 구비되어 이물질 등을 필터링하는 필터 부재, 및 상기 응축수 저장 탱크로부터 물 탱크(320)로 물을 펌핑하는 응축수 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 응축수 펌프는 상기 제어 유닛(500)의 제어 실행부(540)를 구성하는 제2 펌핑 제어부(545)에 의해 제어된다. 예를 들면, 상기 제2 펌핑 제어부(545)는 상기 물 탱크(320)에 구비된 수위 센서의 검출 신호를 전달받아 상기 응축수 저장 탱크로부터 물이 공급되도록 제어하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 소형 수경재배 장치에 의하면, 채소재배에 필요한 생육 환경을 자체적으로 제어하여 사용자 편의성을 강화할 수 있고, 냉동사이클 만으로 수경재배기에 필요한 냉방과 난방을 효율적으로 실행할 수 있으며, 냉동사이클을 이용함으로써 부가적으로 발생하는 부산물을 수경재배에 이용함으로써 기능성과 사용성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 식물재배 본체
120: 식재 지지체
130: 조명 유닛
200: 공조 유닛
210: 압축기
220: 응축기
230: 팽창 밸브
240: 증발기
250: 송풍팬
260: 송풍 덕트
271: 밸브형 유로전환 부재
272: 구동 모터
310: 가습기 모듈
320: 물 탱크
330: 가습 공급 덕트
400: 식물 생육인자 검출유닛
410: 온도 검출 센서
420: 습도 검출 센서
430: 산소-이산화탄소 검출 센서
440: 위치검출 센서
500: 제어 유닛
510: 메모리부
520: 신호 수신부
530: 제어인자 결정부
540: 제어 실행부
541: 조명 제어부
542: 공조 제어부
543: 가습 제어부
544: 펌핑 제어부
545: 제2 펌핑 제어부
550: 유무선 통신부
560: 디스플레이부
570: 어플리케이션 연동부
120: 식재 지지체
130: 조명 유닛
200: 공조 유닛
210: 압축기
220: 응축기
230: 팽창 밸브
240: 증발기
250: 송풍팬
260: 송풍 덕트
271: 밸브형 유로전환 부재
272: 구동 모터
310: 가습기 모듈
320: 물 탱크
330: 가습 공급 덕트
400: 식물 생육인자 검출유닛
410: 온도 검출 센서
420: 습도 검출 센서
430: 산소-이산화탄소 검출 센서
440: 위치검출 센서
500: 제어 유닛
510: 메모리부
520: 신호 수신부
530: 제어인자 결정부
540: 제어 실행부
541: 조명 제어부
542: 공조 제어부
543: 가습 제어부
544: 펌핑 제어부
545: 제2 펌핑 제어부
550: 유무선 통신부
560: 디스플레이부
570: 어플리케이션 연동부
Claims (5)
- 재배 공간을 제공하는 식물재배 본체;
상기 식물재배 본체의 재배 공간에 마련되는 하나 이상의 식재 지지체;
상기 식재 지지체의 상부에 구비되어 식물의 생육에 필요한 조명을 제공하기 위한 조명 유닛;
상기 식물재배 본체의 재배 공간을 소정 온도로 공조하기 위한 공조 유닛;
상기 식물재배 본체의 재배 공간을 가습하기 위한 가습 유닛;
상기 식물재배 본체의 재배 공간에 구비되어 재배 대상의 생육 환경에 필요한 생육인자를 검출하기 위한 식물 생육인자 검출유닛; 및
상기 조명 유닛과 공조 유닛과 가습 유닛 및 식물 생육인자 검출유닛을 제어하기 위한 제어 유닛;을 포함하고,
상기 공조 유닛은 압축기와 응축기와 팽창 밸브 및 증발기를 포함하는 냉동사이클 수단과, 상기 응축기와 증발기 각각의 일측에 구비되는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기를 상기 식물재배 본체의 내부와 외부로 가이드하도록 구성되는 송풍 덕트, 및 상기 송풍 덕트에 구비되어 송풍 공기를 식물재배 본체의 내부 또는 외부로 선택적으로 변경하도록 구성되는 유로 변경 수단을 포함하고,
상기 가습 유닛은 가습을 생성하는 가습기 모듈과, 상기 가습기 모듈에 물을 제공하기 위한 물 탱크, 및 상기 가습기 모듈에서 발생하는 가습을 상기 식물재배 본체의 재배 공간으로 제공하기 위한 가습 공급 덕트를 포함하고,
상기 식물 생육인자 검출유닛은 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 센서와, 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 습도를 검출하기 위한 습도 검출 센서와, 상기 식물재배 본체의 재배 공간의 산소와 이산화탄소의 농도를 검출하기 위한 산소-이산화탄소 검출 센서, 및 상기 식물재배 본체에 구성되어 재배 공간에서 생육되는 식물의 높이를 감지하기 위한 복수의 위치검출 센서를 포함하고,
상기 제어 유닛은, 재배되는 식물에 맞는 생육 여건에 대한 데이터가 미리 구축 저장되어 있는 메모리부; 상기 각 센서에서 검출된 검출값과 상기 메모리부에 저장된 데이터를 비교하여 제어결정값을 결정하는 제어인자 결정부; 상기 제어인자 결정부에서 결정된 제어값으로 제어가 필요한 구성요소의 작동을 제어하는 제어 실행부; 및 상기 제어인자 결정부와 제어 실행부에서 실행되는 과정이나 데이터를 표시하기 위한 디스플레이부;를 포함하고,
상기 제어 실행부는 상기 조명 유닛의 색광, 조도를 제어하기 위한 조명 제어부와, 상기 공조 유닛을 제어하기 위한 공조 제어부와, 상기 가습 유닛을 제어하기 위한 가습 제어부, 및 상기 물 탱크의 물을 펌핑하기 위한 펌프의 펌핑 동작을 제어하기 위한 펌핑 제어부를 포함하고,
상기 증발기에서 열교환에 의해 발생하는 응축수가 모아지는 응축수 저장 탱크와, 상기 응축수 저장 탱크와 상기 물 탱크를 연결하는 응축수 공급 관로와, 상기 응축수 공급 관로에 구비되어 이물질을 필터링하는 필터 부재, 및 상기 응축수 저장 탱크로부터 물 탱크로 물을 펌핑하는 응축수 펌프를 더 포함하며,
상기 제어 실행부는 상기 응축수 펌프를 제어하는 제2 펌핑 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
소형 수경재배 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 조명 유닛은 청색 및 적색의 엘이디를 포함하고,
상기 송풍 덕트는 타단부가 T자형으로 분지되어, 일측은 상기 식물재배 본체의 내측과 연통되고 타측은 식물재배 본체의 외측과 연통되게 구성되며,
상기 유로 변경 수단은 상기 T자형 분지부에 구성되어 유로를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 유로전환 부재, 및 상기 유로전환 부재의 방향을 전환 구동시키는 구동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는
소형 수경재배 장치.
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