KR102474291B1 - Heat circuration system for plant factory - Google Patents

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KR102474291B1
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신세계
안정탁
이광호
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주식회사 엔씽
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Abstract

The present invention provides a heat circulation system of a closed plant factory capable of maximizing production by precisely controlling the temperature of a nutrient solution and the atmosphere in the closed plant factory to increase temperature uniformity. A heat circulation system of a plant factory according to one aspect of the present invention comprises: a container isolated from the outside to allow crops, arranged in a cultivation module, to grow; a water pump supplying a nutrient solution or water to the cultivation module; a nutrient solution container connected to the water pump to store the nutrient solution or water; and a chiller heating or cooling the nutrient solution or water stored in the nutrient solution container. The nutrient solution container includes a circulation part and a cooling part which are sealed from each other, and the chiller heats or cools the cooling part.

Description

식물공장의 열 순환 시스템{HEAT CIRCURATION SYSTEM FOR PLANT FACTORY} Heat circulation system of plant factory {HEAT CIRCURATION SYSTEM FOR PLANT FACTORY}

본 발명은 열 순환 시스템에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐쇄형 식물공장 내부의 오염을 막으면서 양액 및 분위기 온도를 정밀하게 제어하는 열 순환 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a heat circulation system, and more particularly, to a heat circulation system that precisely controls nutrient solution and atmospheric temperature while preventing contamination inside a closed plant factory.

식물공장은 내부 환경을 조절한 폐쇄적 공간에서 식물을 폐쇄적으로 생산하는 기술로서, 안전한 식료공급, 식재의 주년 공급을 목적으로 하는 환경 보전형의 생산 체계라고 할 수 있다.A plant factory is a technology that produces plants in a closed space in which the internal environment is controlled.

이러한 식물공장은 이론적으로는 안정공급, 냉하 또는 난동, 태풍 등의 기상변동의 영향을 받는 경우가 없고, 병원균 또는 해충의 피해를 받는 경우가 없으며 일정한 양, 일정한 형 또는 맛, 영양가 등의 품질, 그리고 안정된 가격으로 작물의 공급이 가능한 것이 장점으로 언급되고 있다. 또한, 식물공장은 높은 안정성, 병원균 또는 해충의 침입이 없기 때문에 이들의 예방, 구제를 위한 농약의 살포도 필요하지 않게 되고, 무농약에 의한 안전한 생산도 가능할 것으로 전망된다. These plant factories theoretically have a stable supply, are not affected by weather changes such as cooling or riots, typhoons, and are not damaged by pathogens or pests. In addition, it is mentioned as an advantage that crops can be supplied at a stable price. In addition, since the plant factory has high stability and no invasion of pathogens or pests, it is not necessary to spray pesticides for their prevention and control, and it is expected that safe production without pesticides will be possible.

그러나, 현재까지 개발된 식물공장은 아직 초기 단계에 불과하다. 즉, 식물공장의 폐쇄된 환경을 제어하는 것은 매우 세밀한 제어가 필요하다. 다시 말해 식물공장은 폐쇄된 환경에서 각종 타켓 디바이스의 작동을 제어해야 되는데 모든 타겟 디바이스의 작동이 서로 관련되어 제어되어야 한다. 일례로 내부의 온도를 제어하는 경우에도 공조기와 인접한 영역의 온도만을 제어하는 경우에는 작물이 배치된 재배기 등의 전체적인 온도 제어가 이루어지지 못해 결국 식물의 생육 환경이 빠른 속도로 파괴된다. However, the plant factories developed so far are still in their infancy. That is, controlling the closed environment of a plant factory requires very detailed control. In other words, the plant factory needs to control the operation of various target devices in a closed environment, and the operations of all target devices must be controlled in relation to each other. For example, even when the internal temperature is controlled, if only the temperature of the area adjacent to the air conditioner is controlled, the overall temperature control of the cultivation device where the crop is placed is not achieved, and eventually the growth environment of the plant is rapidly destroyed.

나아가 식물공장에서는 재배기에 공급되는 양액의 경우에도 세밀한 온도제어가 필요하게 된다. 특히 재배기의 길이가 증가할수록 일단과 타단의 온도편차가 발생하게 되는데 이러한 온도편차는 작물 성장의 편차를 유발하게 되므로 결국 품질의 편차로 이어진다. 따라서 분위기 온도제어와 더불어 양액 또는 물의 온도제어는 식물공장에서 매우 중요하다. Furthermore, in the plant factory, detailed temperature control is required even in the case of the nutrient solution supplied to the cultivation machine. In particular, as the length of the growing season increases, temperature deviations between one end and the other end occur. Such temperature deviations cause deviations in crop growth, eventually leading to deviations in quality. Therefore, temperature control of nutrient solution or water along with atmospheric temperature control is very important in plant factories.

그러나 현재까지는 선행기술문헌과 같이 추상적인 식물공장의 구조와 작물 재배를 위해 추상적으로 환경을 제어하는 내용만이 개시되고 있는 실정이다. However, to date, only the abstract structure of a plant factory and the content of abstractly controlling the environment for crop cultivation have been disclosed, such as in the prior art literature.

한국등록특허 제10-2128166호(2020.6.23), 발명의 명칭: 식물 재배 시스템Korean Patent Registration No. 10-2128166 (2020.6.23), Title of Invention: Plant Cultivation System

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 폐쇄형 식물공장에서의 양액과 분위기 온도를 정밀하게 제어하여 온도의 균일도를 증대시켜 생산량을 극대화할 수 있는 폐쇄형 식물공장의 열 순환 시스템을 제공한다. The present invention is to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to precisely control the nutrient solution and atmospheric temperature in a closed plant factory to increase the uniformity of temperature and maximize production. Provides the plant's heat circulation system.

본 발명의 일 측면에 따른 식물공장 열순환 시스템은 외부로부터 격리되어 재배모듈에 배치된 작물이 생장하는 컨테이너, 상기 재배모듈에 양액 또는 물을 공급하는 워터펌프, 상기 워터펌프와 연결되어 양액 또는 물을 저장하는 양액통 및 상기 양액통에 저장된 양액 또는 물을 가온 또는 냉각하는 칠러를 포함하고, 상기 양액통은 서로 밀폐된 순환부와 냉각부로 구성되고, 상기 칠러는 상기 냉각부를 가온 또는 냉각한다. A plant factory heat circulation system according to an aspect of the present invention is a container isolated from the outside and arranged in a cultivation module to grow crops, a water pump for supplying nutrient solution or water to the cultivation module, and a nutrient solution or water connected to the water pump. It includes a nutrient solution container for storing and a chiller for heating or cooling the nutrient solution or water stored in the nutrient solution container.

이때, 상기 칠러는 상기 양액통에 냉매를 공급하는 칠러펌프를 포함하고, 상기 칠러펌프는 상기 컨테이너 내부에 배치될 수 있다. In this case, the chiller may include a chiller pump supplying refrigerant to the nutrient solution container, and the chiller pump may be disposed inside the container.

또한, 상기 열순환 시스템은 컨테이너의 일측에 배치되어 제1방향으로 설정 온도의 공기를 배출하는 공조기를 더 포함하고, 상기 재배모듈은 적어도 하나의 층으로 구성되어 높이 구배에 따라 제2방향에 따라 양액 또는 물이 이동하고, 상기 워터펌프는 상기 재배모듈이 제2방향에 따라 양액 또는 물을 이동시키도록 상기 재배모듈에게 양액 또는 물을 공급할 수 있다. In addition, the heat circulation system further includes an air conditioner disposed on one side of the container to discharge air having a set temperature in a first direction, and the cultivation module is composed of at least one layer and flows in a second direction according to a height gradient. The nutrient solution or water moves, and the water pump may supply the nutrient solution or water to the cultivation module so that the cultivation module moves the nutrient solution or water in the second direction.

또한, 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 반대로 형성될 수 있다.Also, the first direction and the second direction may be opposite to each other.

또한, 상기 열순환 시스템은 온도센서를 더 포함하고, 상기 온도센서는 재배모듈의 양액 또는 물의 온도를 측정하며, 상기 칠러는 상기 재배모듈의 양액 또는 물의 온도에 따라 냉매를 가온 또는 냉각할 수 있다. In addition, the heat circulation system further includes a temperature sensor, the temperature sensor measures the temperature of the nutrient solution or water of the cultivation module, and the chiller heats or cools the refrigerant according to the temperature of the nutrient solution or water of the cultivation module. .

또한, 상기 온도센서는 재배모듈에서 상기 칠러와 최장거리 이격된 지점과 재배모듈의 중앙 영역 사이에 배치될 수 있다. In addition, the temperature sensor may be disposed between a point spaced the longest distance from the chiller in the cultivation module and a central region of the cultivation module.

또한, 상기 양액통은 열교환부에 의해 순환부와 냉각부로 구획되고, 상기 순환부의 부피는 상기 냉각부의 부피보다 작게 형성될 수 있다. In addition, the nutrient solution container may be divided into a circulation unit and a cooling unit by a heat exchange unit, and the circulation unit may have a smaller volume than the cooling unit.

또한, 상기 원터펌프, 양액통, 및 칠러는 원터펌프, 양액통, 및 칠러의 순서대로 컨테이너의 일측에 형성될 수 있다. In addition, the winter pump, the nutrient solution container, and the chiller may be formed on one side of the container in the order of the winter pump, the nutrient solution container, and the chiller.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 식물공장의 열순환 시스템은 외부로부터 격리되어 재배모듈에 배치된 작물이 생장하는 컨테이너, 상기 재배모듈에 양액 또는 물을 공급하는 워터펌프, 상기 워터펌프와 연결되어 양액을 또는 물을 저장하는 양액통, 상기 양액통에 저장된 양액 또는 물을 가온 또는 냉각하는 칠러 및 상기 컨테이너 내부에 배치되어 제1방향으로 설정 온도의 공기를 배출하는 공조기를 포함하고, 상기 양액통에 저장된 양액 또는 물은 상기 칠러의 냉매와 접촉되지 않도록 온도가 조절되며, 상기 칠러에 의해 냉각된 양액통의 양액 또는 물은 펌프에 의해 재배모듈에서 이동되고 상기 재배모듈에서 양액 또는 물이 이동되는 방향은 상기 제1방향과 반대로 형성된다. In addition, the heat circulation system of the plant factory according to another aspect of the present invention is isolated from the outside and is connected to a container in which crops placed in the cultivation module grow, a water pump for supplying nutrient solution or water to the cultivation module, and the water pump A nutrient solution container for storing nutrient solution or water, a chiller for heating or cooling the nutrient solution or water stored in the nutrient solution container, and an air conditioner disposed inside the container for discharging air at a set temperature in a first direction, the nutrient solution container The temperature of the nutrient solution or water stored in the chiller is controlled so that it does not come into contact with the refrigerant of the chiller, and the nutrient solution or water in the nutrient solution tank cooled by the chiller is moved from the cultivation module by the pump, and the nutrient solution or water is moved from the cultivation module The direction is opposite to the first direction.

본 발명은 양액통에 직접 연결된 칠러에 의해 간접 접촉의 방식으로 양액 또는 물의 온도를 설정범위로 유지시키므로 양액의 오염을 막고, 이와 함께 공조기, 제습부, 및 환풍부를 유기적으로 설치하고 함께 제어하여 작물의 재배에 최적화된 온도 제어를 달성할 수 있다. The present invention maintains the temperature of the nutrient solution or water within the set range by means of an indirect contact by means of a chiller directly connected to the nutrient solution container, thereby preventing contamination of the nutrient solution, and organically installing and controlling the air conditioner, dehumidifier, and ventilation unit together to crop crops. It is possible to achieve temperature control optimized for the cultivation of

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장 열 순환 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 센서부를 더욱 자세하게 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 타겟 디바이스를 더욱 자세하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐쇄형 식물공장 열 순환 시스템에서 각 타겟 디바이스의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram of a plant factory heat circulation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing the sensor unit of FIG. 1 in more detail.
FIG. 3 is a diagram showing the target device of FIG. 1 in more detail.
4 is a diagram for explaining the operation of each target device in the closed plant factory heat circulation system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement it. Since the present invention can have various changes and various embodiments, it will be described in detail by exemplifying specific embodiments in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장의 열 순환 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장의 열순환 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 센서부를 더욱 자세하게 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 타겟 디바이스를 더욱 자세하게 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장 열순환 시스템에서 각 타겟 디바이스의 작용을 설명하기 위한 도면이다. Hereinafter, a heat circulation system 1000 of a plant factory according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a block diagram of a heat circulation system of a plant factory according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing the sensor unit of FIG. 1 in more detail, and FIG. 3 is a view showing the target device of FIG. 1 in more detail. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of each target device in the plant factory heat circulation system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장의 열순환 시스템(1000)은 외부 분위기 및 외부 광과 차단되어 내부의 작물 생육 조건을 별도로 독립 제어하게 되는데 크게 센서부(100), 제어부(200), 타겟 디바이스(300), 재배모듈(400) 및 서버(500)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 1, the heat circulation system 1000 of a plant factory according to an embodiment of the present invention is blocked from the external atmosphere and external light to separately and independently control internal crop growth conditions. Largely, the sensor unit 100, It includes a control unit 200, a target device 300, a cultivation module 400 and a server 500.

도 2를 참조하면, 센서부(100)는 내부의 환경 조건을 감지하는데 더욱 상세하게 내부의 온도를 감지하는 온도센서(110), 내부의 습도를 감지하는 습도센서(120), 내부의 CO2 농도를 측정하는 CO2센서(130), 및 물의 흐름을 감지하는 유량센서(140)를 함하고 양액통에 마련되는 pH센서(미도시), 및 EC센서(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the sensor unit 100 detects internal environmental conditions, and more specifically, includes a temperature sensor 110 for detecting internal temperature, a humidity sensor 120 for detecting internal humidity, and an internal CO2 concentration. It may further include a CO2 sensor 130 for measuring and a flow sensor 140 for detecting the flow of water, and a pH sensor (not shown) and an EC sensor (not shown) provided in the nutrient solution container.

이때 상기한 습도센서(120) 및 CO2센서(130)는 내부의 기체 분위기 상 배치되는 것이 바람직하고 구역별로 복수 개 배치되어 평균값을 취득하도록 하는 것이 바람직하다. 대면적의 컨테이너를 이용하여 내부 공간을 구획하는 경우에도 온도 구배가 발생될 수 있기 때문이다. At this time, it is preferable that the humidity sensor 120 and the CO2 sensor 130 are disposed in an internal gas atmosphere, and a plurality of them are arranged for each zone to obtain an average value. This is because a temperature gradient may be generated even when the internal space is partitioned using a large-area container.

그런데 온도센서(110)는 내부의 기체 분위기에 배치되는 것 이외에 재배모듈(400)에 추가적으로 배치되는 것이 바람직하다. 양액 또는 물의 온도를 측정하기 위함이다. 이때 온도센서(110)는 재배모듈(400)에서 칠러(390)와 최장거리 이격된 타단 지점과 재배모듈(400)의 중앙 영역 사이에 배치되는 것이 바람직하다. However, it is preferable that the temperature sensor 110 be additionally disposed in the cultivation module 400 in addition to being disposed in the internal gas atmosphere. This is to measure the temperature of the nutrient solution or water. At this time, the temperature sensor 110 is preferably disposed between the other end point of the cultivation module 400 that is the longest distance away from the chiller 390 and the central region of the cultivation module 400 .

칠러(390)와 최장거리 이격된 타단 지점은 양액 또는 물이 이동됨에 따라 온도가 가장 크게 상승되기 때문에 그 지점에 배치된 식물의 피로도를 야기할 수 있으므로 가장 중요한 감지 포인트가 되기 때문이며, 칠러(390)와 최장거리 이격된 지점은 후술하는 공조기(310)의 가동에 따라 냉각된 공기를 최초로 접촉하게 되는 부분이므로 공조기의 가동에 따라 일시적인 온도 하강이 발생하게 되므로 재배모듈(400)의 타단에서 중앙 영역 사이에 있는 양액 또는 물이 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 이때 칠러(390)는 측정된 양액 또는 물의 온도에 따라 냉매를 가온 또는 냉각하게 된다. This is because the other end point, which is the longest distance from the chiller 390, is the most important sensing point because the temperature rises the most as the nutrient solution or water moves, which can cause fatigue of plants placed at that point. ) and the point spaced the longest distance is the part that first contacts the cooled air according to the operation of the air conditioner 310 to be described later, so a temporary temperature drop occurs according to the operation of the air conditioner, so that the center area at the other end of the cultivation module 400 It is preferable to measure the temperature of the nutrient solution or water in between. At this time, the chiller 390 heats or cools the refrigerant according to the measured temperature of the nutrient solution or water.

한편, 제어부(200)는 센서부(100)의 감지값에 따라 타겟 디바이스(300)를 제어하여 내부 환경 조건을 최적화하는 역할을 수행한다. 더욱 상세하게 제어부는 타겟 디바이스(400)인 공조기(310), 광원(320), 제습부(330), 환풍부(340), 로컬팬(350), CO2밸브(360). 양액통(370), 워터펌프(380), 칠러(390)을 제어하여 전체 열순환을 제어하게 된다. 이때, 각 타겟 디바이스(400)의 공간적인 유기성이 함께 매우 중요하게 된다. Meanwhile, the control unit 200 controls the target device 300 according to the detected value of the sensor unit 100 to optimize internal environmental conditions. In more detail, the control unit is the target device 400, which is the air conditioner 310, the light source 320, the dehumidifying unit 330, the ventilation unit 340, the local fan 350, and the CO2 valve 360. The entire heat circulation is controlled by controlling the nutrient solution container 370, the water pump 380, and the chiller 390. At this time, the spatial organicity of each target device 400 becomes very important.

이에 도 4를 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템(1000)은 외부로부터 격리되어 재배모듈(400)이 배치된 작물이 생장하는 컨테이너(C)를 구비한다. Referring to FIG. 4 , first, the air circulation system 1000 according to an embodiment of the present invention is isolated from the outside and includes a container C in which crops in which the cultivation module 400 is placed grow.

본 실시예에 따른 재배모듈(400)은 컨테이너(C) 내부에서 복수개(400a, 400b)의 단을 이루며 배치된다. 도면에서 재배모듈(400)은 2개로 형성되어 있으나 이에 한정되지 않으며 내무 면적이 허용되는 한도에서 행과 열의 개수가 최대가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. The cultivation modules 400 according to the present embodiment are arranged in a plurality of stages 400a and 400b inside the container C. In the drawing, the cultivation module 400 is formed of two, but is not limited thereto, and is preferably arranged so that the number of rows and columns is maximized within the allowable internal area.

기본적으로 재배모듈(400)은 복수개의 작물(11)이 작물베이스(12)에서 배치되어 생육되도록 하고, 작물베이스(12)의 하부에 뿌리가 나오도록 한다. 이때, 워터펌프(380)는 하부의 물을 재배모듈(400)로 이송하므로 각 작물(11)은 물 또는 양액을 공급받게 된다. 즉, 워터펌프(380)는 재배모듈(400)에서 제2방향으로 양액 또는 물이 이동되도록 양액 또는 물을 공급한다. Basically, the cultivation module 400 allows a plurality of crops 11 to be arranged and grown on the crop base 12, and causes roots to emerge from the lower portion of the crop base 12. At this time, since the water pump 380 transfers water from the bottom to the cultivation module 400, each crop 11 receives water or nutrient solution. That is, the water pump 380 supplies the nutrient solution or water so that the nutrient solution or water is moved in the second direction in the cultivation module 400 .

이때 재배모듈(400)은 높이 구배를 형성하여 한쪽으로 물이 중력에 따라 이동되도록 하고 최종 이동된 물은 관수통(미도시)으로 낙하되도록 한다. 더욱 상세하게 재배모듈(400a,400b)의 각층에서는 워터펌프(380)에 의해 일단에서 공급된 양액 또는 물이 모두 동일한 방향으로 이동하게 되고 타단에서 자유낙하에 의해 관수통에 취합되어 다시 순환하게 된다. At this time, the cultivation module 400 forms a height gradient so that water moves to one side according to gravity, and the finally moved water falls into a watering can (not shown). More specifically, in each layer of the cultivation modules 400a and 400b, the nutrient solution or water supplied from one end by the water pump 380 moves in the same direction, and is collected in the watering can by free fall at the other end and circulated again. .

이를 위해 도 4를 참조하면 참조부호 ha의 길이가 hb의 길이보다 크게 형성되다. 즉, 재배모듈(400)의 오른쪽에서 왼쪽으로 양액 또는 물이 흐르게 된다. 이때, 도 4에서는 ha와 hb의 길이가 큰 차이가 없게 도시되었으나 실제 대용량 컨테이너에서 하나의 재배모듈이 높이 구배를 가지는 경우에 실제 길이의 편차는 매우 크게 발생될 수 있다. To this end, referring to FIG. 4 , the length of reference numeral ha is greater than the length of hb. That is, nutrient solution or water flows from the right side of the cultivation module 400 to the left side. At this time, in FIG. 4, there is no significant difference in the lengths of ha and hb, but when one cultivation module has a height gradient in an actual large-capacity container, the actual length deviation may be very large.

이러한 양액 또는 물은 양액통(380)에서 냉매를 인가하는 칠러(390)에 의해 설정 온도로 맞춰진다. 여기서의 설정온도란 주로 냉각된 온도를 의미하지만 가온의 경우도 포함됨을 물론이다. The nutrient solution or water is adjusted to a set temperature by the chiller 390 applying the refrigerant in the nutrient solution container 380. The set temperature here mainly means a cooled temperature, but of course also includes a case of warming.

이때 제1 공조기(310a)는 컨테이너(C)의 일측(왼쪽) 상방에 배치되어 타측(오른쪽, 제1방향)으로 제1 설정 온도의 공기를 배출한다. 또한 여기서 제1 설정 온도는 설정 시간 후의 타겟 온도보다 크거나 작은 온도를 말한다. 그러나, 제1 설정 온도는 제어 온도 조건에 따라서 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다. At this time, the first air conditioner 310a is disposed above one side (left side) of the container C and discharges air having a first set temperature to the other side (right side, first direction). Also, here, the first set temperature refers to a temperature greater than or less than the target temperature after a set time. However, it is obvious that the first set temperature may be variously changed according to the control temperature conditions.

여기서 그런데 양액 또는 물이 흐르는 방향(제2방향)은 제1 공조기(310a)가 공기를 배출하는 방향과 반대로 설정되는 것이 바람직하다. 양액 또는 물이 흐르는 방향은 제1 공조기(310a)가 공기를 배출하는 방향과 같게 형성되는 경우에는 칠러(390)에 의한 양액의 냉각과 공조기(310)에 의한 냉각이 중복되게 된다. Here, however, it is preferable that the direction in which the nutrient solution or water flows (the second direction) is set opposite to the direction in which the first air conditioner 310a discharges air. When the direction in which the nutrient solution or water flows is the same as the direction in which the first air conditioner 310a discharges air, cooling of the nutrient solution by the chiller 390 and cooling by the air conditioner 310 are overlapped.

이는 식물의 냉해를 유발하게 되면서 공조기의 전력소모를 현저하게 만든다. 따라서 전술한 것과 같이 칠러에 의해 냉각된 양액 또는 물이 최장거리 이동된 영역(바람직하게는, 온도 편차를 줄이도록 최장거리와 재배모듈의 중간 영역 사이 영역)의 근방에 공조기가 설치되는 것이 바람직하다. As this causes cold damage to plants, power consumption of the air conditioner becomes significant. Therefore, as described above, it is preferable to install an air conditioner in the vicinity of the region where the nutrient solution or water cooled by the chiller has moved the longest distance (preferably, the region between the longest distance and the intermediate region of the cultivation module to reduce the temperature difference). .

한편, 제1 환풍부(340a)는 제1 공조기(310a)에서 배출된 공기를 타측으로 유도하도록 상측에 배치된다. 여기서 제1 환풍부(340a)는 일측에서 타측방향으로(도 4의 오른쪽 방향) 공기를 유도하는 역할을 수행한다. 다만, 도 4에서 제1 환풍부(340a)는 1개로 도시되었지만 재배모듈(400)의 길이에 비례하여 복수개로 배치 형성될 수 있다. Meanwhile, the first ventilation unit 340a is disposed on the upper side to guide the air discharged from the first air conditioner 310a to the other side. Here, the first ventilation unit 340a serves to induce air from one side to the other side (right direction in FIG. 4 ). However, although the first ventilation unit 340a is shown as one in FIG. 4 , a plurality of first ventilation units 340a may be disposed in proportion to the length of the cultivation module 400 .

제2 공조기(310b)는 컨테이너의 타측에 배치되어 제1 환풍부(310a)에서 전달된 공기와 주변 공기를 인입하여 하방으로 제2 설정 온도의 공기를 배출한다. 여기서 제2 설정 온도는 상기한 제1 설정 온도와 같거나 주변 타겟 다바이스가 가동하여 열 방출이 있는 지의 여부에 따라 다르게 설정할 수 있다. The second air conditioner 310b is disposed on the other side of the container, draws in air transferred from the first ventilation unit 310a and ambient air, and discharges air having a second set temperature downward. Here, the second set temperature may be the same as the above-described first set temperature or set differently depending on whether heat is emitted due to operation of the peripheral target device.

제습부(400)는 작물이 증산 작용에 의해 발생시킨 수분을 제거하는 역할을 수행하는데 대용량 식물공장에서는 광범위한 수분의 제거가 필요하고 이때 열 방출이 큰 폭으로 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템(1000)에서는 제습부(330)가 적어도 하나의 제습기로 이루어지고, 제습기에서 토출되는 공기가 제1 공조기(310a) 또는 제2 공조기(310b) 쪽으로 향하도록 하여 최소 경로 상에서 방출된 열이 흡수되도록 한다. 이에 도 4에서는 제1 제습기(330a)가 발산한 열을 제1 공조기(310a)이 최단 경로 상에서 흡수하도록 하고, 제2 제습기(330b)가 발산한 열을 제2 공조기(310b)가 최단 경로 상에서 흡수하도록 제습된 공기가 토출되는 것이 도시되어 있다. The dehumidifying unit 400 serves to remove moisture generated by transpiration of crops. In a large-capacity plant factory, a wide range of moisture is required to be removed, and at this time, a large amount of heat is released. Therefore, in the air circulation system 1000 according to an embodiment of the present invention, the dehumidifier 330 includes at least one dehumidifier, and the air discharged from the dehumidifier is supplied to the first air conditioner 310a or the second air conditioner 310b. direction, so that the heat released on the minimum path is absorbed. 4, the first air conditioner 310a absorbs the heat emitted by the first dehumidifier 330a on the shortest path, and the heat emitted by the second dehumidifier 330b is absorbed by the second air conditioner 310b on the shortest path. It is shown that air dehumidified for absorption is discharged.

광원(320)은 재배모듈(400) 상에 배치되어 재배모듈(400)에 광을 인가하는 복수개의 LED로 이루어질 수 있다. 이때 LED는 통상의 백색광과 통상의 백색광에서 부족한 파장 피크인 레드 계열의 광을 보충하기 위해서 적색 계열의 광을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이때 백색광은 최초 블루 계열의 베어칩을 사용하여 출사된 광이 형광체에 의해 여기되어 백색을 표출하는 경우에는 블루 계열의 파장 피크가 두드려져 광합성에 필요한 블루계열의 광을 보충하는데 사용할 수 있으나, 베어칩 자체의 파장 피크가 블루계열에서 이격된 광인 경우에는 별도로 블루광을 출사하는 또 다른 LED를 추가하는 것도 바람직하다. 이에 작물의 엽록소가 청자색광(430~460nm)과 적색광(630~680nm)을 주로 흡수하도록 하여 성장 속도를 증대시킬 수 있다. The light source 320 may include a plurality of LEDs disposed on the cultivation module 400 to apply light to the cultivation module 400 . At this time, the LED is preferably used by mixing red-based light to compensate for red-based light, which is a wavelength peak lacking in normal white light and normal white light. In addition, at this time, when the light emitted by using the blue-based bare chip is excited by the phosphor and expresses white, the blue-based wavelength peak is struck and can be used to supplement the blue-based light required for photosynthesis. In the case where the wavelength peak of the bare chip itself is light separated from the blue series, it is also desirable to add another LED separately emitting blue light. Accordingly, the growth rate can be increased by allowing the chlorophyll of crops to mainly absorb blue-violet light (430-460 nm) and red light (630-680 nm).

그런데, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐쇄형 식물공장 공기 순환 시스템(1000)은 LED에 공급되는 직류를 변환하는 교류-직류 변환부(325)가 재배모듈(400) 상에서 이격되어 설치된다. 다시 말해, 교류-직류 변환부(325)는 복수개의 LED가 구성하는 LED 모듈과 설정 거리 이상 이격되어 전기적으로 연결 배치된다. 더욱 나아가 도 4에 도시된 것과 같이 교류-직류 변환부(325)는 제습부(330)에서 토츨되는 공기가 제1 공조기(310a) 또는 제2 공조기(310b)를 향하는 경로와 인접한 영역에 설치된다. By the way, in the closed plant factory air circulation system 1000 according to an embodiment of the present invention, an AC-DC conversion unit 325 for converting DC supplied to LEDs is installed on the cultivation module 400 at a distance. In other words, the AC-DC conversion unit 325 is disposed electrically connected to the LED module constituted by the plurality of LEDs and spaced apart by a set distance or more. Furthermore, as shown in FIG. 4, the AC-DC conversion unit 325 is installed in an area adjacent to a path through which the air discharged from the dehumidifying unit 330 is directed toward the first air conditioner 310a or the second air conditioner 310b. .

따라서, 교류-직류 변환부(325)가 방출하는 열은 전술한 제습부(330)가 방출하는 열과 같이 제1 공조기(310a) 또는 제2 공조기(310b)에 최단 거리를 형성하면서 인입되게 되므로 열의 증가를 최소화할 수 있다. 이 경우에 도 4에서 도시한 것과 달리 교류-직류 변환부(325)는 복수개로 형성되면서 동일한 개수가 대칭적으로 배치될 수 있다. 즉, 교류-직류 변환부(325)는 복수개이되 짝수개로 형성되고 동일한 개수가 각각 컨테이너의 일측과 타측에 설치되면서 공조기(310)에 인접하게 설치되어 열의 차별적 인가를 최소화할 수 있게 된다. Therefore, the heat emitted by the AC-DC conversion unit 325 is introduced while forming the shortest distance to the first air conditioner 310a or the second air conditioner 310b, like the heat emitted by the dehumidifying unit 330 described above. increase can be minimized. In this case, unlike the case shown in FIG. 4, AC-DC converters 325 may be formed in plurality and the same number may be symmetrically arranged. That is, the AC-DC conversion unit 325 is formed in an even number, and the same number is installed adjacent to the air conditioner 310 while installed on one side and the other side of the container, respectively, so that differential application of heat can be minimized.

제2 환풍부(340b)는 제2 공조기(310b)에서 배출된 공기를 일측 하방으로 유도하도록 컨테이너(C)의 하측에 배치된다. 여기서 제2 환풍부(340b)는 타측에서 일측방향으로(도 4의 왼쪽 방향) 공기를 유도하는 역할을 수행한다. 마찬가지로, 도 4에서 제2 환풍부(340b)는 1개로 도시되었지만 재배모듈(400)의 길이에 비례하여 복수개로 배치 형성될 수 있다. 이때 공기 순환의 정합성을 담보하기 위해서 재배모듈(400)은 제1 환풍부(340a)와 제2 환풍부(340b) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. The second ventilation unit 340b is disposed below the container C to guide the air discharged from the second air conditioner 310b downward to one side. Here, the second ventilation unit 340b serves to induce air from the other side to one side (left direction in FIG. 4). Similarly, although the second ventilation unit 340b is shown as one in FIG. 4 , a plurality of second ventilation units 340b may be disposed in proportion to the length of the cultivation module 400 . At this time, in order to ensure the integrity of air circulation, the cultivation module 400 is preferably disposed between the first ventilation unit 340a and the second ventilation unit 340b.

한편, 전술한 바와 같이 재배모듈(400)은 고집약적 양산을 위해 복수개의 단을 이루며 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우에 집적도를 더욱 높이게 되면 각 재배모듈 사이에는 와류가 발생하게 되어 공기 순환의 장애로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템(1000)에서는 각 재배모듈(400a,400b)에 일측 방향으로의 공기 유도를 위한 적어도 하나의 로컬팬(350)이 부착된다. Meanwhile, as described above, the cultivation module 400 is preferably formed in a plurality of stages for high-intensity mass production. In this case, if the degree of integration is further increased, vortexes are generated between each cultivation module, which may act as an obstacle to air circulation. Therefore, in the air circulation system 1000 according to an embodiment of the present invention, at least one local fan 350 for guiding air in one direction is attached to each of the cultivation modules 400a and 400b.

이때, 최상단에 배치된 로컬팬(350)의 공기 유도 방향과 최하단에 비치된 로컬팬(350)의 공기 유도 방향이 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 도 4에서 최상단에 배치된 로컬팬(350)의 경우에는 주된 공기의 이동 방향과 같은 오른편으로 공기 유도를 보조하고 있으며 최하단에 배치된 로컬팬의 경우에는 주된 공기의 이동 방향과 같은 왼편으로 공기 유도를 보조하고 있는 것이 도시되어 있다. 이러한 로컬팬(350)의 작용에 의해 주된 방향으로의 공기 순환이 보조되게 되므로 보다 균일한 공기 순환 및 온도 제어가 가능하게 된다. At this time, it is preferable that the air induction direction of the local fan 350 disposed at the top and the air induction direction of the local fan 350 provided at the bottom are formed differently from each other. In the case of the local fan 350 disposed at the top in FIG. 4, air is assisted in guiding the air to the right side same as the main air movement direction, and in the case of the local fan disposed at the bottom, the air is induced to the left side same as the main air movement direction It is shown that it is assisting. Since air circulation in the main direction is assisted by the action of the local fan 350, more uniform air circulation and temperature control are possible.

양액통(370)은 워터펌프(380)에 연결되어 양액 또는 물을 저장하는데 칠러(390)는 양액통(370)에 저장된 양액 또는 물을 가온 또는 냉각하게 된다. 이를 위해 양액통(370)은 재배모듈(400)와 물순환계를 구성하는 순환부(371)과 냉매가 유입되는 냉각부(372)로 구성된다. 칠러는 냉각부(372)를 가온 또는 냉각하여 양액 또는 물이 설정온도로 유지하도록 한다. The nutrient solution container 370 is connected to the water pump 380 to store nutrient solution or water, and the chiller 390 heats or cools the nutrient solution or water stored in the nutrient solution container 370. To this end, the nutrient solution tank 370 is composed of the cultivation module 400, the circulation unit 371 constituting the water circulation system, and the cooling unit 372 into which the refrigerant flows. The chiller heats or cools the cooling unit 372 to maintain the nutrient solution or water at a set temperature.

그런데 대용량 식물공장에서는 양액 또는 물의 빠른 실시간 제어가 매우 중요하다. 작물의 생장 정도는 항상 일정 수준이 담보되어야 하기 때문이다. 따라서 냉각부(372)의 부피를 순환부(371)의 부피보다 작게 형성하여 설정온도의 도달 시간이 빨라지도록 하는 것이 바람직하다. However, in large-capacity plant factories, rapid real-time control of nutrient solution or water is very important. This is because the growth rate of crops must always be guaranteed at a certain level. Therefore, it is preferable to make the volume of the cooling unit 372 smaller than the volume of the circulation unit 371 so that the time required to reach the set temperature becomes faster.

한편, 칠러(390)는 양액통에 냉매를 공급하도록 하는 칠러펌프(미도시)를 더 포함하는데, 칠러펌프는 컨테이너(C)의 내부에 배치되는 것이 바람직하다. 나아가 워터펌프(380), 양액통(370), 칠러펌프, 및 칠러(390)는 최단거리에서 순차적으로 기재된 순서대로 컨테이너의 일측에 배치되는 것이 바람직하다. 전력의 낭비를 막고 오염물질의 냉매 삽입을 최소화하기 위함이다. 이와 함께 양액통(370)의 양액 또는 물은 칠러의 냉매가 접촉되지 않도록 설치되므로 오염물질에 의한 양액의 오염을 더욱 최소화하게 된다. Meanwhile, the chiller 390 further includes a chiller pump (not shown) for supplying refrigerant to the nutrient solution container, and the chiller pump is preferably disposed inside the container C. Furthermore, it is preferable that the water pump 380, the nutrient solution container 370, the chiller pump, and the chiller 390 are disposed on one side of the container in the order described sequentially from the shortest distance. This is to prevent waste of power and to minimize the insertion of contaminants into the refrigerant. In addition, since the nutrient solution or water in the nutrient solution container 370 is installed so that the refrigerant of the chiller is not contacted, contamination of the nutrient solution by contaminants is further minimized.

이상과 같이 본 발명은 양액의 오염을 방지하면서 양액의 온도를 공조기, 제습부, 및 환풍부와 유기적으로 연결시켜 함께 제어하므로 현저하게 균일한 온도 제어를 달성할 수 있다. As described above, the present invention can achieve remarkably uniform temperature control by controlling the temperature of the nutrient solution by organically connecting it to the air conditioner, the dehumidifying unit, and the ventilation unit while preventing contamination of the nutrient solution.

나아가, 본 발명은 광원이 배출하는 열을 분리하여 그 분리된 부분을 공조기에 바로 흡수되도록 하여 더욱 균일한 온도 제어를 달성할 수 있다.Furthermore, according to the present invention, more uniform temperature control can be achieved by separating the heat emitted from the light source so that the separated portion is directly absorbed by the air conditioner.

또한, 본 발명은 공조기가 제어하는 열과 다른 타켓 디바이스가 방출한 열을 하나의 공기 순환 경로에서 함께 제어하면서 이러한 순환경로와 반대방향의 양액 이동을 도모하므로 작물의 최적 재배 및 소비전력을 더욱 저감할 수 있다. In addition, the present invention controls the heat controlled by the air conditioner and the heat emitted by other target devices together in one air circulation path, while promoting the movement of the nutrient solution in the opposite direction to this circulation path, so that optimal cultivation of crops and power consumption can be further reduced. can

이상 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. In the above specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms have been used, they are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help understanding of the present invention, and the present invention It is not intended to limit the scope of It is obvious to those skilled in the art that other modified examples based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

C: 컨테이너
11: 작물
12: 작물베이스
100: 센서부
110: 온도센서
120: 습도센서
130: CO2센서
140: 물흐름감지센서
200: 제어부
300: 타겟 디바이스
310,310a,310b: 공조기
320: 광원
325: 교류-직류 변환부
330,330a,330b: 제습부
340: 환풍부
350: 로컬팬
360: CO2밸브
370: 양액통
371: 순환부
372: 냉각부
375: 열교환부
380: 워터펌프
390: 칠러
400,400a,400b: 재배모듈
500: 서버
1000: 식물공장 열순환 시스템
C: container
11: crops
12: crop base
100: sensor unit
110: temperature sensor
120: humidity sensor
130: CO2 sensor
140: water flow sensor
200: control unit
300: target device
310, 310a, 310b: air conditioner
320: light source
325 AC-DC converter
330,330a,330b: dehumidification unit
340: ventilation
350: local fan
360: CO2 valve
370: nutrient solution container
371: circulation unit
372: cooling unit
375: heat exchange unit
380: water pump
390: chiller
400, 400a, 400b: cultivation module
500: server
1000: plant factory heat circulation system

Claims (9)

외부로부터 격리되어 재배모듈에 배치된 작물이 생장하는 컨테이너;
상기 재배모듈에 양액 또는 물을 공급하는 워터펌프;
상기 워터펌프와 연결되어 양액 또는 물을 저장하는 양액통;
상기 양액통에 저장된 양액 또는 물을 가온 또는 냉각하는 칠러; 및
컨테이너의 일측에 배치되어 제1방향으로 설정 온도의 공기를 배출하는 공조기;
를 포함하고,
상기 양액통은 서로 밀폐된 순환부와 냉각부로 구성되고, 상기 칠러는 상기 냉각부를 가온 또는 냉각하며,
상기 재배모듈은 높이 구배에 따라 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향에 따라 양액 또는 물이 이동하고,
상기 워터펌프는 상기 재배모듈이 제2방향에 따라 양액 또는 물을 이동시키도록 상기 재배모듈에게 양액 또는 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
A container in which crops isolated from the outside and placed in the cultivation module grow;
a water pump supplying nutrient solution or water to the cultivation module;
a nutrient solution container connected to the water pump to store nutrient solution or water;
a chiller for heating or cooling the nutrient solution or water stored in the nutrient solution container; and
An air conditioner disposed on one side of the container to discharge air having a set temperature in a first direction;
including,
The nutrient solution container is composed of a circulation part and a cooling part that are sealed to each other, and the chiller heats or cools the cooling part,
In the cultivation module, the nutrient solution or water moves in a second direction opposite to the first direction according to the height gradient,
The water pump supplies nutrient solution or water to the cultivation module so that the cultivation module moves the nutrient solution or water in the second direction.
제1항에 있어서,
상기 칠러는 상기 양액통에 냉매를 공급하는 칠러펌프를 포함하고,
상기 칠러펌프는 상기 컨테이너 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
According to claim 1,
The chiller includes a chiller pump supplying refrigerant to the nutrient solution container,
The chiller pump is a heat circulation system of a plant factory, characterized in that disposed inside the container.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열순환 시스템은 온도센서를 더 포함하고,
상기 온도센서는 재배모듈의 양액 또는 물의 온도를 측정하며,
상기 칠러는 상기 재배모듈의 양액 또는 물의 온도에 따라 냉매를 가온 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
According to claim 1,
The heat circulation system further includes a temperature sensor,
The temperature sensor measures the temperature of the nutrient solution or water of the cultivation module,
The chiller is a heat circulation system of a plant factory, characterized in that for heating or cooling the refrigerant according to the temperature of the nutrient solution or water of the cultivation module.
제5항에 있어서,
상기 온도센서는 재배모듈에서 상기 칠러와 최장거리 이격된 지점과 재배모듈의 중앙 영역 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
According to claim 5,
The temperature sensor is a heat circulation system of a plant factory, characterized in that disposed between a point spaced the longest distance from the chiller in the cultivation module and a central region of the cultivation module.
제1항에 있어서,
상기 양액통은 열교환부에 의해 순환부와 냉각부로 구획되고,
상기 순환부의 부피는 상기 냉각부의 부피보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
According to claim 1,
The nutrient solution container is divided into a circulation part and a cooling part by a heat exchange part,
The heat circulation system of the plant factory, characterized in that the volume of the circulation portion is formed smaller than the volume of the cooling portion.
제1항에 있어서,
상기 워터펌프, 양액통, 및 칠러는 원터펌프, 양액통, 및 칠러의 순서대로 컨테이너의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 열순환 시스템.
According to claim 1,
The water pump, the nutrient solution container, and the chiller are heat circulation systems of plant factories, characterized in that formed on one side of the container in the order of the winter pump, the nutrient solution container, and the chiller.
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