KR20190016729A - 식물 생장 환경 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물 생장 환경 조절 장치에 관한 것으로서, 근권부 항온 수단을 통해 시료 모판에 식재된 식물의 근권부 온도를 정밀 제어하도록 함과 아울러 상부에 지상부 항온 항습 수단을 통해 온실부 내부의 지상 공간부의 습도와 온도를 정밀 제어할 수 있도록 함으로써, 이를 통해 이상 고온?E저온 등 에 대응할 수 있는 불량환경 저항성 품종육성을 위한 유전자원 및 계통 선발 가능하고, 병저항성 품종 육성을 위한 병해별, 작물별 적정온도 유지 및 관리를 통한 저항성 유전자원 및 계통의 신뢰성 증대 가능하며, 박과작물을 비롯한 다양한 작물을 대상으로 한 근권부 온도와 작물의 생육에 관련한 정보 제공이 가능하고, 소규모의 기기를 활용하므로 에너지 절약 및 공간 활용성을 높일 수 있으며 시기에 구애 받지 않는 연구 진행 가능하며, 접목 활착 및 조직 배양 식물체 순화에 적합한 항온 항습이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

Description

식물 생장 환경 조절 장치{device for controlling plant growth environment}
본 발명은 식물 생장 환경 조절 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 근권부 항온 수단을 통해 식재된 식물의 근권부 온도를 정밀 제어함과 아울러 지상부 항온 항습 수단을 통해 가능한 온실부 내부에 구획된 지상 공간부의 습도와 온도의 정밀 제어가 가능한 식물 생장 환경 조절 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 기후변화에 의해 이상 고온 현상이나 저온 현상이 초래되고 있으며 그 강도가 커질 우려가 있어, 그에 대한 작물 재배 방법의 변화가 필요한 실정이다.
작물재배에 있어서 이상기상에 적응 가능한 품종 육성은 가장 우선적으로 해결해야 할 부분이다. 이상기상에 적응하는 품종의 조건으로는 고온, 저온 내성이며 그에 따른 다양한 병해의 발생에 대한 병저항성을 갖추어야 한다.
특히, 토양병 저항성, 저온신장성이 우수한 대목 선발을 위해서는 근권부 온도 조절을 위한 시스템의 확보가 우선적으로 필요하다.
근권부 온도에 따라 토양의 이화학성, 무기성분 및 물의 흡수, 지상부 및 지하부의 생육 등에 영향을 미치는 것으로 알려지고 있다. 특히 뿌리는 온도에 민감하여 1℃ 증가함에 따라 지하부 생육 변화와 함께 지상부도 그 영향을 받게 된다.
현재까지 근권부 온도의 중요성에 비해 지상부 온도를 조절하여 근권부는 지상부와 동일한 개념에서 온도 내성 식물체의 선발이 이루어지고 있다. 그로 인해 근권부 온도와 근권생육, 지상부 온도와 근권부 온도에 따른 식물의 생육 등에 대한 연구가 미진한 실정이다.
온도조절을 위한 가장 일반적인 방법으로 인공조명을 이용한 식물 생장상, 항온 항습실, 전열선을 이용한 전열온상을 이용하고 있다.
식물생장상의 온도조절 원리는 설정온도로 조절된 공기를 챔버 내에서 팬을 이용하여 순환시키는 방법이다. 이 방법은 실험 시 모판이 공기 순환의 장애를 일으켜 설정온도의 정밀한 유지가 어렵고 상부와 하부의 온도 편차가 크게 나타낸다.
또한, 항온 항습실은 폐쇄된 공간에 에어컨과 히터 등을 설치하는 방법과 식물 생장상과 유사한 방법으로 온도조절을 하는 방법을 이용하고 있다. 이 방법은 넓은 공간의 온도를 제어해야 하므로 설정온도 유지가 어려우며, 동시에 여러 연구를 진행하기 어렵고 소규모의 실험 시 전체 공간의 온도를 제어해야 하는 비효율적인 부분이 있다.
또한, 전열 온상은 겨울철 가온을 위한 방법으로 전열선을 지하부에 설치하여 온도 조절하는 방법으로 온도유지와 효율성이 우수한 방법으로 농가를 비롯해 많이 활용하는 방법이다. 이 방법은 가온 위주의 방법으로 저온조건을 위한 연구에는 부적합 하다.
따라서, 육종 및 생리연구를 위해 유리온실의 시스템을 최대한 활용할 수 있는 정밀한 온도 유지가 가능한 시스템 및 기기가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1316593호(등록일자 2013년10월02일) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0017556호(공개일자 2016년02월16일) 대한민국 공개실용신안공보 제20-2012-0000634호(공개일자 2012년01월30일)
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 근권부 항온 수단을 통해 식재된 식물의 근권부 온도를 정밀 제어함과 아울러 지상부 항온 항습 수단을 통해 가능한 온실부 내부에 구획된 지상 공간부의 습도와 온도를 정밀 제어하여 식물 병저항성, 내서성, 내저온성 선발, 접목 활착 등을 수행할 수 있는 식물 생장 환경 조절 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물 생장 환경 조절 장치는, 내부에 기구 설치를 위한 수용 공간이 구비되는 몸체부; 상기 몸체부의 상면에서 식물이 식재된 시료 모판들을 올려 배열하는 모판 거치부; 상기 모판 거치부의 하측에 구비되어 상기 시료 모판에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 유지하는 근권부 항온 수단; 상기 몸체부 상부에 일체로 구비되어 상기 모판 거치부 상측을 자연 투광이 가능하게 밀폐된 지상 공간부를 형성하는 온실부; 및 상기 몸체부 내에 구비되어 상기 온실부의 지상 공간부 내로 순환 공급되는 공기의 온도 및 습도를 일정하게 조절하여 유지시키도록 하는 지상부 항온 항습 수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 몸체부 상부에는 상기 근권부 항온 수단으로부터 상기 몸체부 내부로 전달되는 열을 차폐하기 위한 단열 차폐체가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모판 거치부는 상기 시료 모판들을 일정하게 올려 배열함과 아울러 상기 근권부 항온 수단에 의해 전달된 냉열 및 온열을 상기 시료 모판들에 식재된 식물들의 근권부에 일정하게 전달하는 시료 모판 온도 유지 블록; 및 상기 시료 모판 온도 유지 블록 하부에 구비되어 상기 시료 모판들에 식재된 식물에 공급된 후 흘러 내리는 양액들을 받도록 하는 시료 모판 물받이;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 시료 모판 유지 블록은 중심선을 기준으로 상기 시료 모판이 올려지는 상측 양면이 양측 단부로 갈수록 기설정된 하향 기울기를 가지고 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시료 모판 유지 블록의 중심선 부분에는 탈착 가능하게 설치되어 상기 시료 모판들의 배열 위치를 고정하기 위한 위치 기준대가 구비될 수 있다.
또한, 상기 근권부 항온 수단은 상기 시료 모판 물받이 하부에 구비되며 내부에 열매체 수납 공간이 형성되는 열매체 탱크; 상기 열매체 탱크 내부에서 열을 가하도록 일정 간격을 두고 설치되는 히팅 카트리지; 상기 열매체 탱크 내부에서 열을 냉각시키도록 상기 히팅 카트리지들과 번갈아 가며 일정 간격을 두고 설치되는 냉각관; 상기 열매체 탱크 내부에 채워져 상기 히팅 카트리지 및 상기 냉각핀에 가열 또는 냉각된 온도가 균일하게 상기 시료 모판 온도 유지 블록에 전달되도록 하는 항온 열매체;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 항온 열매체는 증류수 또는 부동액으로 이루어지는 액체 상태의 항온 열매체인 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 액상 상태의 항온 열매체 내에는 알루미늄 비드, 랩 아모르 비드(Lab Armor Bead), 유리 비드 또는 실리카 비드 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 고체 상태의 항온 열매체를 더 포함할 수 있다.
다른 상기 근권부 항온 수단으로는 상기 시료 모판 물받이 하부 바닥면에 균일하게 배열된 상태로 부착되어 균일하게 상기 시료 모판 온도 유지 블록을 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 펠티어 가열 냉각 패널들로 이루어질 수 있다.
또 다른 상기 근권부 항온 수단으로는 상기 시료 모판 물받이 하부 바닥면에 균일하게 배열되어 온도를 일정하게 유지한 상태로 상기 시료 모판 온도 유지 블록에 균일하게 전달하도록 하는 복수의 판형 히트 파이프; 및 상기 판형 히트 파이프들의 히트 파이프의 양단부를 따라 가열 및 냉각열을 전달하도록 상기 판형 히트 파이프를 통해 전달되는 온도를 조절하는 펠티어 가열 냉각 패널;을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 판형 히트 파이프는 열전도성이고 기설정 두께를 가지는 판상의 방열판부; 및 상기 방열판부 일면에 일체로 배열되는 하나 이상의 히트 파이프;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 온실부는 투광 가능한 투명 재질로 이루어지고 양측이 개폐 가능하게 하나 이상의 개방 도어; 및 상기 개방 도어의 외부 상측에 구비되어 상기 개방 도어들을 통해 상기 지상 공간부 내부로 투과하는 태양 광량을 조절하도록 하는 차광 스크린;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 온실부의 내부 상측에는 상기 지상 공간부 내부의 부족 광량을 보충하기 위한 하나 이상의 인조 광원이 더 구비되는 것이 바람직하며, 상기 인조 광원은 배열등, 형광등, LED등, 나트륨등 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지상부 항온 항습 수단은 상기 몸체부의 내부 수용 공간 내에 설치되어 공기의 온도 및 습도를 조절하는 에어컨디션너; 상기 모판 거치부의 일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되며 상기 에어컨디션너에서 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 지상 공간부 내부로 공급하는 복수의 공기 공급 취출구; 및 상기 공기 공급 취출구들에 대향하는 상기 모판 거치부의 타일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되며 상기 지상 공간부 내부로 공급된 공기를 상기 에어컨디셔너로 회수하는 복수의 공기 배출 취출구;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 본 발명의 식물 생장 환경 조절 장치에 따르면, 근권부 항온 수단을 통해 시료 모판에 식재된 식물의 근권부 온도를 정밀 제어하도록 함과 아울러 상부에 지상부 항온 항습 수단을 통해 온실부 내부의 지상 공간부의 습도와 온도를 정밀 제어할 수 있도록 함으로써, 이를 통해 이상 고온?E저온 등 에 대응할 수 있는 불량환경 저항성 품종육성을 위한 유전자원 및 계통 선발 가능하고, 병저항성 품종 육성을 위한 병해별, 작물별 적정온도 유지 및 관리를 통한 저항성 유전자원 및 계통의 신뢰성 증대 가능하며, 박과작물을 비롯한 다양한 작물을 대상으로 한 근권부 온도와 작물의 생육에 관련한 정보 제공이 가능하고, 소규모의 기기를 활용하므로 에너지 절약 및 공간 활용성을 높일 수 있으며 시기에 구애 받지 않고 연구 진행이 가능하며, 접목 활착 및 조직배양 식물체 순화에 적합한 항온 항습이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치에 대한 개방 사시도이다.
도 3은 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 본 정단면도이다.
도 5는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라서 본 측단면도이다.
도 6은 도 1의 제1 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 제2 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이다.
도 10 도 9의 제3 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 근권부 항온 수단을 도시한 배면 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치에 대한 개방 사시도이며, 도 3은 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치(1)는 크게 몸체부(10), 모판 거치부(50), 근권부 항온 수단(40), 온실부(20) 및 지상부 항온 항습 수단(60)을 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 본 실시예의 식물 생장 환경 조절 장치(1)를 이루는 몸체부(10), 모판 거치부(50), 근권부 항온 수단(40) 및 온실부(20), 지상부 항온 항습 수단(60)에 대한 세부 구성들은 첨부한 도 4 내지 도 6를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 본 정단면도이고, 도 5는 도 1의 식물 생장 환경 조절 장치의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 잘라서 본 측단면도이다.
도 3과 함께 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 몸체부(10)는 본 실시예의 식물 생장 환경 조절 장치(1)의 하부 베이스를 이루는 부분으로, 내부에는 후술하는 근권부 항온 수단(40) 및 지상부 항온 항습 수단(60)을 이루는 각종 기기들의 설치를 위한 기기 수용 공간(11)을 제공하도록 한다.
상기 모판 거치부(50)는 상기 몸체부(10)의 상면에서 식물이 식재된 시료 모판들(100)을 올려 배열하도록 구성된다.
본 실시예에서 모판 거치부(50)는 시료 모판 온도 유지 블록(51) 및 시료 모판 물받이(54)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.
여기서, 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)은 상기 시료 모판들(100)을 일층으로 올려 배열함과 아울러 상기 근권부 항온 수단(40)에 의해 전달된 냉열 및 온열을 상기 시료 모판들(100)에 식재된 식물들의 근권부에 일정하게 전달할 수 있게 일정 이상의 두께를 가지는 열전도성 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, 기존의 생장상의 수직 다단의 형태와 차이를 가질 뿐만 아니라 자연광을 이용한 온도 관련 연구가 가능하며 다단의 경우와는 달리 균일한 온도 관리가 가능하도록 한다.
또한, 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)은 기본적으로 폭 방향 중심선을 기준으로 상기 시료 모판들(100)이 올려지는 상측 양면이 양측 단부로 갈수록 기설정된 하향 기울기를 가지고 경사지게 형성되어, 상기 시료 모판들(100)에 식재된 식물의 성장을 위해 공급된 물(또는 양액)이 장시간 체류하지 않고 하부 시료 모판 물받이(54) 내부로 좀 더 쉽게 배출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)의 중심선 부분에는 위치 기준대(55)가 탈, 착 가능하게 설치하여, 이들 위치 기준대(55)를 통해 상기 시료 모판들(100)의 배열 위치를 가이드 하도록 한다.
본 실시예에서 위치 기준대(55)는 십자 구조로 이루어져 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)의 중심선을 따라 일정 간격을 두고 설치되어, 양측에 2열로 배열되는 시료 모판들(100) 중에서 서로 인접하게 배열되는 4개의 상측 모서리부가 놓이는 위치를 잡아주도록 하는 것을 예시한다.
그러나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 시료 모판 온도 유지 블록(51) 상에서 일층 구조로 상기한 시료 모판들(100)의 배열되는 위치를 가이드할 수 있는 한 좀 더 다양한 형태로 변형하여 적용할 수 있음은 당연하다.
상기 근권부 항온 수단(40)은 상기 모판 거치부(50)의 하측에 구비되어 상기 시료 모판들(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 유지하는 역할을 한다.
도 6은 도 1의 제1 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이다.
도 3과 함께 도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에서 근권부 항온 수단(40)은 열매체 탱크(41), 히팅 카트리지(42), 냉각관(43) 및 항온 열매체(45)를 포함하여 구성되는 것을 예시한다.
먼저, 열매체 탱크(41)는 상기 시료 모판 물받이(54) 하부에 인접하게 설치되며 내부에 히팅 카트리지(42), 냉각관(43) 및 항온 열매체(45)를 수납하기 위한 열매체 수납 공간(41a)을 갖도록 형성된다.
히팅 카트리지(42)는 상기 열매체 탱크(41) 내부에서 열을 가하도록 일정 간격을 두고 설치된다. 여기서, 히팅 카트리지(42)는 후술하는 몸체부에 구비되 제어기를 통해 인가된 전원을 이용해 열을 발생시키는 일종의 전열 기구로 구성될 수 있다.
냉각관(43)은 상기 열매체 탱크(41) 내부를 냉각시키도록 상기 히팅 카트리지(42)들과 번갈아 가며 일정 간격을 두고 설치된다.
여기서, 냉각관(43)은 몸체부(10)의 내부에 설치되는 냉동기기(압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어지는 구성)로부터 연장되어 내부를 흐르는 냉매의 상변화를 통해 열매체 탱크(41) 내부를 냉각하도록 구성될 수 있다.
한편, 냉각관(43)이 연결되는 냉동기기는 후술하는 지상부 항온 항습 수단(60)을 이루며 지상 공간부(5)로 순환 공급되는 공기를 냉각하기 위해 설치되는 냉동기기와 병행하여 사용되거나 이와는 별도의 냉동기기를 구비하여 구성할 수 있음은 당연하다.
항온 열매체(45)는 상기 열매체 탱크(1) 내부에 채워져 상기 히팅 카트리지(42) 및 상기 냉각관(43)을 통해 균일하게 가열 또는 냉각된 후, 가열 또는 냉각된 온도가 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)에 전달되도록 하는 역할을 한다.
여기서, 항온 열매체(45)는 증류수 또는 부동액으로 이루어지는 액체 상태의 항온 열매체(45a)만으로 구성되는 것 이외에도 알루미늄 비드, 랩 아모르 비드(Lab Armor Bead), 유리 비드 또는 실리카 비드 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 고체 상태의 항온 열매체(45b)를 더 추가하여 좀 더 균일한 온도로 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)을 통해 상기 시료 모판들(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 균일하게 가열하여 설정된 온도로 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이처럼, 상기한 근권부 항온 수단(40)을 통해 상기 시료 모판들(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 유지하도록 함으로써, 온도에 민감한 식물 뿌리의 온도 변화에 따른 생육 변화 및 이에 따라 지상부에 미치는 성장 변화 등을 좀 더 효과적으로 시험 및 관찰할 수 있게 된다.
한편, 상기 몸체부(10) 상부에는 단열 차폐체(30)를 설치하여, 이를 통해 상기 근권부 항온 수단(40)으로부터 후술하는 지상부 항온 항습 수단(60)이 구비되는 상기 몸체부(10) 기기 수용 공간 내부로 불필요하게 전달되는 열을 차단하도록 하다.
다시 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 온실부(20)는 상기 몸체부(10) 상부에 일체로 구비되어 상기 모판 거치부(50) 상측을 자연 투광이 가능하게 밀폐된 지상 공간부(5)를 형성하도록 한다.
본 실시예에서 온실부(20)는 전체적으로 투광 가능한 유리 또는 PC 재질의 패널로 이루어져 자연광이 투과될 수 있도록 구성되며, 양측에는 개폐 가능하게 하나 이상의 개방 도어(21)들이 형성된다.
여기서, 개방 도어(21)는 각각 일측에 유압 실린더(쇼바)를 적용하여 여닫힘 과정에서 충격이 발생하지 않고 안전하게 열림?E닫힘이 가능하도록 함과 아울러 개폐 동작시 일정한 힘이 가해지지 않는 한 여닫힘 상태를 유지할 수 있게 하여 작업자가 시료 모판들(100)의 배열 및 관찰 과정에서 도어의 개폐 조작을 좀 더 쉽게 구현할 수 있도록 한다.
또한, 상기 개방 도어(21)의 외부 상측에 각각 차광 스크린(25)을 설치하여 상기 개방 도어(21)들을 통해 상기 지상 공간부(5) 내부로 투과되는 자연광의 광량을 식재된 식물의 성장 조건에 맞게 적절이 조절함과 아울러 지상 공간부(5) 내부로 투과되는 자연광의 광량에 의해 지상 공간부(5) 내부가 필요 이상으로 온도가 올라가는 것을 방지할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 온실부(20)의 내부 상측에는 상기 지상 공간부(5) 내부의 부족 광량을 보충하기 위한 하나 이상의 인조 광원(70)이 더 구비될 수 있다. 본 실시예에서 인조 광원(70)은 온실부의 내부 천정에 설치되는 LED등 인 것을 예시한다.
그러나, 본 발명에서 상기 지상 공간부(5) 내부의 부족한 광량을 보충할 수 있는 한 LED등 이외에도 백열등, 형광등 또는 나트륨 등을 포함하여 좀 더 다양한 형태의 인조 광원들이 모두 적용될 수 있음은 당연하다.
그리고, 지상부 항온 항습 수단(60)은 상기 몸체부(10) 내에 구비되어 상기 온실부(20)의 지상 공간부(5) 내로 순환 공급되는 공기의 온도 및 습도를 일정하게 조절하여 유지시키도록 한다.
본 실시예에서 지상부 항온 항습 수단(60)은 에어컨디셔너(51), 복수의 공기 공급 취출구(65) 및 공기 배출 취출구들(66)을 포함하여 구성된다.
에어컨디셔너(61)는 몸체부(10)의 기기 수용 공간(11) 내에 설치되어 온실부 내부에 구획된 지상부로 순환 공급되는 공기의 온도 및 습도를 조절하여 일정하게 유지할 수 있도록 공기 순환팬(61a), 공기 가열기(61b), 공기 냉각기(61c) 및 가습기(61d)의 조합을 통해 이루어질 수 있다.
공기 공급 취출구(65)들은 상기 모판 거치부(50)의 일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되고, 각각 공기 공급 연결 배관(64)들을 통해 에어컨디셔너(61)에 연결되어 상기 에어컨디션너(61)에서 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 지상 공간부(5) 내부로 공급하도록 한다.
그리고, 공기 배출 취출구(66)들은 상기 공기 공급 취출구(65)들에 대향하는 상기 모판 거치부(50)의 타일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되어, 각각의 공기 회수 연결 배관(67)들을 통해 에이컨디셔너(61)에 연결되어 상기 지상 공간부(5) 내부로 공급된 공기를 상기 에어컨디셔너(61)로 회수하도록 한다.
이처럼, 본 실시예의 식물 생장 환경 조절 장치(1)는 근권부 항온 수단(40)을 통해 시료 모판(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 정밀 제어하도록 함과 아울러 상부에 지상부 항온 항습 수단(60)을 통해 온실부(20) 내부의 지상 공간부(5)의 습도와 온도를 정밀 제어할 수 있도록 함으로써, 이를 통해 이상 고온?E저온 등 에 대응할 수 있는 불량환경 저항성 품종육성을 위한 유전자원 및 계통 선발 가능하고, 병저항성 품종 육성을 위한 병해별, 작물별 적정온도 유지 및 관리를 통한 저항성 유전자원 및 계통의 신뢰성 증대 가능하며, 박과작물을 비롯한 다양한 작물을 대상으로 한 근권부 온도와 작물의 생육에 관련한 정보 제공이 가능하고, 소규모의 기기를 활용하므로 에너지 절약 및 공간 활용성을 높일 수 있으며 시기에 구애 받지 않는 연구의 진행 가능하며, 접목 활착 및 조직 배양 식물체 순화에 적합한 항온 항습이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 식물 생장 환경 조절 장치에 대한 다른 실시예들을 첨부한 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명하되, 전술한 제1 실시예와 비교해 동일 및 유사한 구성에 대해서는 같은 참조부호를 사용하고 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 제2 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치(1)는 전술한 제1 실시예와 비교해, 근권부 항온 수단(140)이 상기 시료 모판 물받이(54) 하부 바닥면에 균일하게 배열된 상태로 부착되어 균일하게 상기 시료 모판 온도 유지 블록을 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 펠티어 가열 냉각 패널(141)들로 이루어지는 구성의 차이를 갖는다.
여기서, 펠티어 가열 냉각 패널(141)은 몸체부(10)에 구비되는 제어기(15, 16)에 의해 인가되는 전류의 방향을 절환시키도록 제어함으로써, 가열을 위한 가열체로 사용하거나 냉각을 위한 냉각체로 사용이 가능하다.
이처럼, 펠티어 가열 냉각 패널(141)들을 사용하는 경우 전체 영역이 좀 더 균일하게 가열 및 냉각할 수 있어 장치의 구성을 좀 더 단순화시킬 수 있는 장점을 가질 뿐만 아니라, 이들을 통해 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)을 통해 상기 시료 모판(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 조절할 수 있다.
또한, 펠티어 가열 냉각 패널(141)들을 전술한 바와 같이 상기 시료 모판 물받이 하부 바닥면에 균일하게 배열함으로써, 시료 모판 물받이(54)에 채워지는 물(또는 양액)을 전술한 항온 열매체로 활용하여 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)을 통해 상기 시료 모판(100)에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 유지할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치의 분해 사시도이고, 도 10 도 9의 제3 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치에 적용된 근권부 항온 수단을 도시한 측단면도이며, 도 11은 도 10에 도시한 근권부 항온 수단을 도시한 배면 사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 식물 생장 환경 조절 장치(1)는, 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교해, 상기 근권부 항온 수단(240)이 복수의 판형 히트 파이프(241)와 한 쌍의 펠티어 가열 냉각 패널(245)들의 조합으로 이루어지는 구성의 차이를 갖는다.
여기서, 판형 히트 파이프(241)들은 측면이 서로 맞대어진 상태로 상기 시료 모판 물받이(54) 하부 바닥면에 균일하게 배열되어 시료 모판(100)이 거치된 상기 시료 모판 온도 유지 블록(51)에 균일하게 열을 전달하여 일정 온도를 유지하도록 한다.
여기서, 판형 히트 파이프(241)들은 기설정 두께를 가지는 판상으로 이루어지고 열전도성을 가지는 금속 재질로 이루어지는 방열판부(241a)와, 상기 방열판부(241) 일면에 일체로 배열되는 하나 이상의 히트 파이프부(241b)로 이루어진다.
그리고, 펠티어 가열 냉각 패널(245)들은 상기 판형 히트 파이프(241)들의 히트 파이프부(241b) 양단부를 따라 가열열 또는 냉각열을 전달하도록 설치되어 상기 판형 히트 파이프(241)들을 통해 가열열 또는 냉각열을 전달하여 온도를 조절하도록 한다.
한편, 판형 히트 파이프(241)들의 히트 파이프부(241b)는 밀폐된 내부 진공 공간 내부에 상변화물질을 포함하고 있어, 이들을 통해 펠티어 가열 냉각 패널(245)에 의해 가해진 가열열이나 냉각열에 의해 쉽게 상변화 과정을 거치며 증폭된 냉각열이나 가열열을 방열판부(241a)를 통해 전술한 시료 모판 온도 유지 블록(51)쪽으로 전달하도록 한다.
따라서, 판형 히트파이프(241)들의 방열판부(241a)를 통해 전달된 열은 전술한 시료 모판 온도 유지 블록(51) 통해 좀 더 균일하게 상기 시료 모판에 식재된 식물의 근권부로 전달되도록 하여 일정한 설정된 근권부의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 식물 생장 환경 조절 장치 5: 지상 공간부
10: 몸체부 11: 기기 수용 공간
15, 16: 제어기 20: 온실부
30: 단열 차폐체 40, 140, 240: 근권부 항온 수단
41: 열매체 탱크 41a: 열매체 수납 공간
42: 히팅 카트리지 43: 냉각관
45: 항온 열매체 50: 모판 거치부
51: 시료 모판 온도 유지 블록 54: 시료 모판 물받이
55: 위치 기준대 60: 지상부 항온 항습 수단
61: 에어컨디셔너 61a: 공기 순환팬
61b: 공기 가열기 61c: 공기 냉각기
61d: 가습기 64: 공기 공급 연결 배관
65: 공기 공급 취출구 66: 공기 배출 취출구
67: 공기 회수 연결 배관 70: 인조 광원
100: 시료 모판 141, 245: 펠티어 가열 냉각 패널
241: 판형 히트 파이프 241a: 방열판부
241b: 히트 파이프부

Claims (15)

  1. 내부에 기구 설치를 위한 수용 공간이 구비되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상면에서 식물이 식재된 시료 모판들을 올려 배열하는 모판 거치부;
    상기 모판 거치부의 하측에 구비되어 상기 시료 모판에 식재된 식물의 근권부 온도를 조절하여 일정하게 유지하는 근권부 항온 수단;
    상기 몸체부 상부에 일체로 구비되어 상기 모판 거치부 상측을 자연 투광이 가능하게 밀폐된 지상 공간부를 형성하는 온실부; 및
    상기 몸체부 내에 구비되어 상기 온실부의 지상 공간부 내로 순환 공급되는 공기의 온도 및 습도를 조절하여 일정하게 유지시키도록 하는 지상부 항온 항습 수단;을 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 몸체부 상부에는 상기 근권부 항온 수단으로부터 상기 몸체부 내부로 전달되는 열을 차폐하기 위한 단열 차폐재가 구비되는 식물 생장 환경 조절 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 모판 거치부는,
    상기 시료 모판들을 일정하게 올려 배열함과 아울러 상기 근권부 항온 수단에 의해 전달된 냉열 및 온열을 상기 시료 모판들에 식재된 식물들의 근권부에 일정하게 전달하는 시료 모판 온도 유지 블록; 및
    상기 시료 모판 온도 유지 블록 하부에 구비되어 상기 시료 모판들에 식재된 식물에 공급된 후 흘러 내리는 양액들을 받도록 하는 시료 모판 물받이;를 포함하여 구성되는 식물 생장 환경 조절 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 시료 모판 온도 유지 블록은,
    중심선을 기준으로 상기 시료 모판이 올려지는 상측 양면이 양측 단부로 갈수록 기설정된 하향 기울기를 가지고 경사지게 형성되는 식물 생장 환경 조절 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 시료 모판 온도 유지 블록의 중심선 부분에는 탈착 가능하게 설치되어 상기 시료 모판들의 배열 위치를 가이드하기 위한 위치 기준대가 더 구비되는 식물 생장 환경 조절 장치
  6. 제3항에서,
    상기 근권부 항온 수단은,
    상기 시료 모판 물받이 하부에 구비되며 내부에 열매체 수납 공간이 형성되는 열매체 탱크;
    상기 열매체 탱크 내부에서 열을 가하도록 일정 간격을 두고 설치되는 히팅 카트리지;
    상기 열매체 탱크 내부에서 열을 냉각시키도록 상기 히팅 카트리지들과 번갈아 가며 일정 간격을 두고 설치되는 냉각관;
    상기 열매체 탱크 내부에 채워져 상기 히팅 카트리지 및 상기 냉각핀에 가열 또는 냉각된 온도가 균일하게 상기 시료 모판 온도 유지 블록에 전달되도록 하는 항온 열매체;을 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 항온 열매체는,
    증류수 또는 부동액으로 이루어지는 액체 상태의 항온 열매체인 것을 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 액상 상태의 항온 열매체 내에 알루미늄 비드, 랩 아모르 비드(Lab Armor Bead), 유리 비드 또는 실리카 비드 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 고체 상태의 항온 열매체를 더 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치
  9. 제3항에서,
    상기 근권부 항온 수단은,
    상기 시료 모판 물받이 하부 바닥면에 균일하게 배열된 상태로 부착되어 균일하게 상기 시료 모판 온도 유지 블록을 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 펠티어 가열 냉각 패널들로 이루어지는 식물 생장 환경 조절 장치.
  10. 제3항에서,
    상기 근권부 항온 수단은,
    상기 시료 모판 물받이 하부 바닥면에 균일하게 배열되어 온도를 일정하게 유지한 상태로 상기 시료 모판 온도 유지 블록에 균일하게 전달하도록 하는 복수의 판형 히트 파이프; 및
    상기 판형 히트 파이프들의 양단부를 따라 가열 또는 냉각열을 전달하도록 설치되어 상기 판형 히트 파이프를 통해 유지되는 온도를 조절하는 펠티어 가열 냉각 패널;을 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 판형 히트 파이프는,
    열전도성이고 기설정 두께를 가지는 판상의 방열판부; 및
    상기 방열판부 일면에 일체로 배열되는 하나 이상의 히트 파이프부;를 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 온실부는,
    투광 가능한 투명 재질로 이루어지고 양측이 개폐 가능하게 하나 이상의 개방 도어; 및
    상기 개방 도어의 외부 상측에 구비되어 상기 개방 도어들을 통해 상기 지상 공간부 내부로 투과하는 태양 광량을 조절하도록 하는 차광 스크린;을 더 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 온실부의 내부 상측에는 상기 지상 공간부 내부의 부족 광량을 보충하기 위한 하나 이상의 인조 광원이 더 구비되는 식물 생장 환경 조절 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 인조 광원은,
    백열등, 형광등, LED등, 나트륨등 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어지는 식물 생장 환경 조절 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 지상부 항온 항습 수단은,
    상기 몸체부의 내부 수용 공간 내에 설치되어 공기의 온도 및 습도를 조절하는 에어컨디션너;
    상기 모판 거치부의 일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되며 상기 에어 컨디션너에서 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 지상 공간부 내부로 공급하는 복수의 공기 공급 취출구; 및
    상기 공기 공급 취출구들에 대향하는 상기 모판 거치부의 타일측 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되며 상기 지상 공간부 내부로 공급된 공기를 상기 에어컨디셔너로 회수하는 복수의 공기 배출 취출구;를 포함하는 식물 생장 환경 조절 장치.

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