KR20190071775A

KR20190071775A - 재배 장치, 다층 입체 재배 시스템 및 식물 공장 식재 시스템

Info

Publication number: KR20190071775A
Application number: KR1020197014500A
Authority: KR
Inventors: 주어 잔; 잉 천; 즈인 리
Original assignee: 푸지엔 산안 시노-사이언스 포토바이오테크 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-06-24
Also published as: EP3586609B1; CA3057386A1; KR102319549B1; FI3586609T3; CA3057386C; WO2019071656A1; IL268870B2; IL268870A; CN107750935A; US11246274B2; JP2020500025A; JP6785378B2; EP3586609A4; CN107750935B; EP3586609A1; IL268870B; US20200120884A1; SG11201907822WA

Abstract

본 발명은 재배 장치(1), 상기 재배 장치(1)를 포함하는 다층 입체 재배 시스템, 및 상기 다층 입체 재배 시스템을 포함하는 식물 공장 식재 시스템에 관한 것이다. 재배 장치(1)는 일체형으로 이동 가능한 식재상자(10)와 식재판(20)을 포함하고, 영양액 진입구(101)와 배출구(102)는 식재상자(10)의 동일 측에 위치하며, 다층 입체 재배 시스템은 지지층 선반과 지지층 선반 상에 장착되는 영양액 공급 시스템을 포함하고, 재배 장치(1)를 지지층 선반 상에 일체형으로 착탈 가능하도록 설치할 수 있다. 재배 장치(1)의 식재상자(10)와 식재판(20)을 함께 꺼내고 넣음으로써 식물 모종이 손상되지 않도록 보호하고 영양액의 누설 현상을 방지하며 각각의 재배 장치(1)를 독립적으로 꺼내고 넣더라도 지지층 선반에 있는 다른 식물의 성장에 영향을 미치지 않으므로 생산 관리가 간소화된다. 제공하는 다층 입체 재배 시스템은 식물 입체 재배, 특히 고층 입체 재배가 액체 공급, 자동화 조작, 재배 장치 및 관로 청소, 환경 제어 등 측면에서 나타내는 난제를 해결하였다.

Description

재배 장치, 다층 입체 재배 시스템 및 식물 공장 식재 시스템

본 발명은 식물 입체 재배 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물의 다층 입체 재배에 주로 사용되는 재배 장치, 상기 재배 장치를 포함하는 다층 입체 재배 시스템과 상기 다층 입체 재배 시스템을 포함하는 식물 공장 식재 시스템에 관한 것이다.

종래의 식물 재배 수경 재배 베드 프레임 구조는 주로 재배층 선반, LED 램프, 재배 베드, 식재판 및 상응하는 영양액 순환 파이프로 구성된다. LED 램프와 재배 베드는 층상 선반 구조 상에 고정되고, 식재판은 재배 베드 상에 놓여진다. 재배 과정에서 식재판은 식물과 함께 꺼내거나 넣음으로써 식물을 주기적으로 식재할 수 있다. 현재 대부분의 식물 공장에서는 식재 시 매년 연속적으로 생산하는 것을 목표로 삼고 있다. 매일 고정된 채소를 생산하며 공장 내부에서는 매일 파종, 분재, 수확 등의 작업을 진행해야 하고, 동일한 재배 구역 내에 다른 품종 및 동일 품종의 다른 시기 식물을 분포시키는데, 심지어 일부 베드 프레임 타입의 식물 공장은 동일 재배 베드 상에 다른 시기의 식물이 있을 수도 있다. 이 경우 재배와 수확이 서로 간섭받으며 특히 수확 후 영양액 교환 및 재배 시설 청소를 동시에 진행할 수 없어 영양액 이온 불균형, 재배 베드 조류(algae)와 세균 번식 등의 문제가 발생할 수 있다.

동시에 채소를 베드 프레임에서 전체 판으로 꺼내고 넣을 때, 식물 뿌리가 재배 베드 상의 영양액에서 분리되어 식물 뿌리 손상, 잎 탈락, 영양액 배출 등의 문제를 야기해 모종의 품질에 영향을 미칠 수 있고, 동시에 운반 과정에서 영양액이 재배 통로 상에 뿌려져 생산 관리에 큰 어려움이 생길 수 있다.

또한, 인공 광원 식물 재배의 가장 큰 특징은 밀폐된 공장 공간 내에서 다층 입체 재배 방식을 채택함으로써 토지 이용률이 크게 향상되고 효율적인 생산이 가능하다는 점이다. 층이 높을수록 공장의 이용률이 높고 유효한 재배 면적이 커진다. 그러나 고층 입체 재배를 구현하기 위해서는 층수의 증가에 따라 공장의 설계 난이도도 높아지는데, 여기에는 재배 설비의 부하, 상하 선반 작업의 난이도와 안전성, 자동화 정도, 영양액 및 순환 제어 시스템의 정밀 제어 등 측면에서 모두 비교적 큰 기술적 어려움이 존재하기 때문에 종래의 식물 공장은 대부분이 6층, 7층 이내이며 고층(20 내지 30층 또는 이상)의 입체 재배 시스템은 적다. 또한, 고층 식물 재배 공장에서는 각층의 재배층 선반의 청소 작업도 커다란 난제이다. 이는 많은 노동력이 필요하며, 작업자는 각층에 올라가기 위해 도구를 사용해야 하는데 식물 재배층 공간이 제한적이라서 작업이 매우 어렵고, 고층 공장의 경우 고공 작업자에게 안전 위험이 있다.

상기 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 재배 장치, 상기 재배 장치를 포함하는 다층 입체 재배 시스템과 상기 다층 입체 재배 시스템을 포함하는 식물 공장 식재 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있으며, 상기 재배 장치의 식재상자와 식재판은 일체형으로 이동 가능하기 때문에 식재판과 재배 베드를 동시에 이동할 수 없어 발생하는 다수 문제를 해결할 수 있다.

상기 목적 및 기타 관련 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 재배 장치를 제공하며, 여기에는 식재상자와 식재판이 포함되고, 상기 식재상자에는 바닥판과 측벽이 포함되고, 식재상자 내에는 영양액 출입 영역과 식재 영역이 포함되고, 상기 식재판은 상기 식재 영역을 커버하고; 상기 영양액 출입 영역은 영양액 진입 영역과 영양액 배출 영역을 포함하고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 영양액 배출 영역은 식재상자의 동일 측에 위치하고, 상기 동일 측의 식재상자 측벽은 진입 영역 측벽이고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 영양액 배출 영역은 상기 출입 영역 측벽에 연결되는 격리부재를 통해 격리되고; 상기 영양액 진입 영역에 위치하는 식재상자 꼭대기부에 영양액 진입구가 개설되고, 상기 영양액 배출 영역에 위치하는 식재상자 바닥판 상에 영양액 배출구가 개설되고; 상기 식재상자 내에 중간 격리판이 설치되고, 상기 중간 격리판은 상기 격리부재와 함께 연결되어 상기 출입 영역 측벽에 수직인 방향을 따라 상기 재배 영역 내에서 연장되고, 상기 출입 영역 측벽과 마주보는 일측의 식재상자 측벽에 일정한 간격을 유지한다.

일 실시예에 있어서, 상기 식재상자 내에 측면 격리판이 설치되고 상기 측면 격리판은 상기 출입 영역 측벽과 평행하게 배치되고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 식재 영역은 분리되고; 상기 격리부재, 상기 출입 영역 측벽과 상기 영양액 진입 영역에 위치하는 측면 격리판은 액체 출입 완충홈을 한정하고, 상기 영양액 진입 영역에 위치하는 측면 격리판 상에 영양액 유입구가 개설되고; 상기 영양액 배출 영역에 위치하는 측면 격리판 상에 영양액 유출구가 개설된다.

일 실시예에 있어서, 상기 식재상자에 액체 수용홈이 설치되고, 상기 액체 수용홈은 바닥판, 두 개의 마주보는 측벽과 하나의 단부 벽을 포함하며, 상기 단부 벽의 마주보는 액체 수용홈 일단은 개방 단부이고, 상기 액체 수용홈은 상기 식재상자의 영양액 진입구 지점에 고정되고, 상기 개방 단부는 상기 영양액 진입 영역을 향한다.

일 실시예에 있어서, 상기 식재 영역에 위치하는 식재상자 바닥판 상에 출입 영역 측벽에 평행하는 복수개의 액체 차단 돌출선이 설치되고, 상기 식재 영역을 복수개의 액체 저장 영역으로 분할한다.

일 실시예에 있어서, 상기 영양액 유출구 지점에 필터가 설치되고, 상기 필터는 풀(full) 여과망 면과 하프(half) 여과망 면을 포함하고, 각각의 여과망 면은 모두 가로로 배치된 직사각형 기판과 기판 상 개구 내에 설치된 여과망을 포함하고, 두 개의 기판은 서로 평행하며 높이가 같고, 두 개의 기판은 서로 일정한 간격으로 이격되어 함께 고정되고, 하프 여과망 면의 여과망 높이는 풀 여과망 면의 여과망 높이보다 낮다.

일 실시예에 있어서, 상기 필터의 양단은 각각 상기 영양액 유출구 양측의 측면 격리판 상에 걸려 설치된다.

일 실시예에 있어서, 본 발명은 다층 입체 재배 시스템을 제공하며, 여기에는 지지층 선반, 지지층 선반 상에 장착되는 영양액 공급 시스템 및 상기 실시예 중 어느 하나의 재배 장치가 포함되고, 상기 재배 장치는 상기 지지층 선반 상에 일체형으로 착탈 가능하도록 설치되고; 상기 영양액 공급 시스템은 상기 지지층 선반 꼭대기부에 설치되는 영양액 메인 파이프, 깔때기형 도류 장치 및 상기 지지층 선반 바닥부에 설치되는 배액관을 포함하고, 상기 깔때기형 도류 장치는 상기 지지층 선반의 각 층 상에 설치되어 상기 재배 장치 영양액 진입구 상방에 위치하고, 상기 깔대기형 도류 장치는 위에서 아래로 수직 중심선을 따라 일렬 또는 복수열로 배열된다.

일 실시예에 있어서, 상기 다층 입체 재배 시스템은 통풍 열발산 시스템을 포함하고, 상기 통풍 열발산 시스템은 상기 지지층 선반 꼭대기부에 설치되는 냉기 메인 파이프와 CO₂ 메인 파이프, 각각 냉기 메인 파이프와 CO₂ 메인 파이프로부터 아래로 연장되는 냉기 서브 파이프와 CO₂ 서브 파이프를 포함하고, 상기 냉기 서브 파이프와 CO₂ 서브 파이프는 상기 지지층 선반의 각층에 복수개의 공기 출구가 개설된다.

일 실시예에 있어서, 상기 다층 입체 재배 시스템은 상기 지지층 선반의 각층 상에 장착된 광원 모듈을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 발명은 식물 공장 식재 시스템을 제공하며, 여기에는 상기 실시예 중 어느 하나의 다층 입체 재배 시스템을 포함한다.

본 발명에서 제공하는 재배 장치의 식재상자와 식재판은 함께 넣거나 꺼내어 전체를 운송할 수 있기 때문에 식물 모종을 손상으로부터 보호할 뿐만 아니라 영양액이 누설되는 현상을 방지하여 생산 작업장의 청결한 관리에 도움이 되고, 각각의 재배 장치를 독립적으로 넣거나 꺼낼 수 있어 지지층 선반 상에 있는 다른 식물의 성장에 영향을 미치지 않으므로 생산관리 측면에서 동일한 작업장 내에서 다른 식물을 관리하거나 동일한 작물을 다른 시기에 영역을 분리해서 관리해야하는 번거로움을 줄였으며, 재배 장치의 모듈화 역시 기계 자동화를 이용하기 용이하게 해 준다. 본 발명에서 제공하는 다층 입체 재배 시스템은 식물 입체 재배, 특히 고층 입체 재배가 액체 공급, 자동화 조작, 재배 장치 및 관로 청소, 환경 제어 등 측면에서 나타내는 난제를 해결하였다.

도 1은 본 발명에 있어서 다층 입체 재배 시스템의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다층 입체 재배 시스템의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 있어서 재배 장치의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 4는 본 발명에 있어서 식재상자의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 5는 본 발명에 있어서 액체 수용홈이 설치된 식재상자의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 6은 본 발명에 있어서 액체 수용홈의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 7은 본 발명에 있어서 위치제한판의 일 실시예에 따른 저면도이다.
도 8은 본 발명의 액체 수용홈이 도 7에서 도시하는 위치제한판에 의해 고정되는 국부 정면도이다.
도 9는 본 발명에 있어서 필터의 일 실시예에 따른 정면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 필터의 배면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 필터의 평면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 필터의 깊은 액체 모드 하의 배면도이다.
도 13은 본 발명의 필터를 식재상자 내에 설치한 일 실시예의 국부 사시도이다.
도 14는 도 1에 도시된 다층 입체 재배 시스템 중의 재배 장치의 인출삽입 설치도이다.
도 15는 본 발명에 있어서 다층 입체 재배 시스템의 또 다른 실시예의 사시도이다.

이하에서는 특정한 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 실시방식을 설명하며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 명세서에 개시된 내용을 통해 본 발명의 기타 장점 및 효과를 용이하게 이해할 수 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에 도시된 구조, 비율, 크기 등은 모두 명세서에 개시된 내용과 함께 사용하는 것으로서 본 발명이 속한 기술분야의 당업자의 이해를 돕기 위한 것이며 결코 본 발명의 실시 가능한 조건을 한정하는 것이 아니므로 기술적으로 실질적인 의미를 가지지 않는다. 따라서 임의 구조의 수식, 비율 관계의 변경 또는 크기의 조절은 본 발명에서 구현하려는 효과 및 달성하려는 목적에 영향을 미치지 않는 한 모두 본 발명에서 개시하는 기술내용의 보호범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 인용한 "상", "하", "좌", "우", "중간" 및 "하나" 등의 용어는 설명의 편의를 위한 것으로서 본 발명의 실시 가능한 범위를 한정하지 않으며, 그 상대적인 관계의 변경 또는 조절은 실질적으로 기술 내용이 바뀌지 않는 한 본 발명의 실시 가능한 범위 내에 속하는 것으로 간주된다.

본 발명은 고층 작업장 공간의 입체 식재 및 기타 적합한 장소의 입체 식재에 적용 가능한 다층 입체 재배 시스템을 제공한다. 상기 다층 입체 재배 시스템은 영양액 공급 시스템과 일체형으로 이동 가능한 재배 장치를 포함하며, 통풍 열발산 시스템과 광원 모듈을 더 포함한다. 각각의 다층 입체 재배 시스템은 독립적인 유닛을 형성하며, 독립적으로 사용할 수 있고 복수개의 다층 입체 재배 시스템을 병렬시켜 식물 공장의 식재 시스템으로 구성할 수도 있다. 상기 식재 시스템에 있어서, 각각의 독립 유닛의 운행은 상대적으로 독립적이며 각 유닛의 재배 식물은 서로 영향을 미치지 않고, 각 유닛의 층수, 재배층 높이는 모두 맞춤 제작할 수 있다. 이하에서는 실시예를 통해 본 발명에서 제공하는 다층 입체 재배 시스템 및 각 구성 요소를 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다층 입체 재배 시스템 중 재배 장치(1), 영양액 공급 시스템, 통풍 열발산 시스템 및 광원 모듈(4)은 모두 지지층 선반 상에 장착된다. 지지층 선반은 코벨(corbel)형, 선반형 등 다양한 유형의 지지 구조일 수 있으며 본 실시예에서는 코벨형 지지층 선반을 예로 든다. 지지층 선반은 수직으로 설치된 메인 브래킷(51)을 포함하며 I형강을 채택할 수 있고, 메인 브래킷(51) 상에는 다층의 수평 설치된 서브 브래킷(52)이 상하로 설치되며 U형강을 채택할 수 있고, 상기 서브 브래킷(52)은 메인 브래킷(51) 상에 고정될 수 있고, 위치가 조절될 수도 있으며, 예를 들어 메인 브래킷(51) 상에 복수개의 서브 브래킷 장착 지점이 배치되고, 각 층의 서브 브래킷(52)이 장착 지점에서 착탈 가능하도록 고정되며, 필요에 따라 층 높이를 조절할 수 있다.

영양액 공급 시스템은 영양액 메인 파이프(21), 깔때기형 도류 장치(22) 및 배액관(23)을 포함한다. 영양액 메인 파이프(21)는 지지층 선반의 꼭대기부에 설치되고, 영양액 메인 파이프(21)는 액체 배출관(24)을 통해 깔때기형 도류 장치(22)로 액체를 공급하고, 영양액 메인 파이프(21)는 액체 배출관(24)의 입구와 연통하며, 액체 배출관(24)의 출구는 그 하방의 깔때기형 도류 장치(22)와 연통하고, 여기에서 연통이라 함은 액체 배출관(24)의 출구와 깔때기형 도류 장치(22)의 입구를 하나로 연결하는 것을 의미할 수 있으며, 액체 배출관(24)의 출구가 깔때기형 도류 장치(22) 입구 내 또는 입구 상방에 위치하며 양자가 직접적으로 연결되지 않은 것을 의미할 수도 있다. 각 층의 서브 브래킷(52)의 상측에 하나의 깔때기형 도류 장치(22)가 설치되고, 각각의 깔때기형 도류 장치(22)는 입구와 출구를 포함하고, 모든 깔대기형 도류 장치(22)는 메인 브래킷(51) 상에 설치되고 상하로 수직 중심선을 따라 배열되어 영양액이 재배 장치가 없는 상황에서 상층의 깔때기형 도류 장치(22)로부터 곧바로 하층의 깔때기형 도류 장치(22) 내로 흐르도록 만들 수 있다. 최하층 서브 브래킷(52)의 하방에 배액관(23)이 설치되고, 상기 배액관(23)은 액체 회수관(25) 출구와 연통하고, 액체 회수관(25) 입구는 깔때기형이며 최하층 재배 장치의 배출구의 정하방에 위치한다. 영양액 공급 시스템은 영양액 총 풀(total pool)(도시하지 않음)을 더 포함하고, 순환 펌프(도시하지 않음)와 액체 분배기(도시하지 않음)를 통해 영양액 메인 파이프에 영양액을 수송하고, 영양액 총 풀과 순환 펌프 사이, 순환 펌프와 액체 분배기 사이, 액체 분배기와 영양액 메인 파이프 사이 및/또는 영양액 메인 파이프와 액체 배출관 사이에 전자밸브(도시하지 않음)를 설치해 영양액의 유량을 제어하는데 사용할 수 있다. 배액관(23)을 통해 회수된 영양액은 멸균여과 등 처리를 거친 후 영양액 총 풀로 되돌아와 순환 이용할 수 있다. 도 2의 화살표는 영양액의 유동 방향을 나타낸다.

통풍 열발산 시스템은 냉기 메인 파이프(31)와 냉기 서브 파이프(32)를 포함한다. CO₂ 시스템은 CO₂ 메인 파이프(33)와 CO₂ 서브 파이프(34)를 포함한다. 냉기 메인 파이프(31)와 CO₂ 메인 파이프(33)는 지지층 선반의 꼭대기부에 설치되고, 냉기 서브 파이프(32)와 CO₂ 서브 파이프(34)는 각각 액체 배출관(24)의 양측에 위치하며 각각 냉기 메인 파이프(31)와 CO₂ 메인 파이프(33)로부터 메인 브래킷(51)을 따라 아래로 메인 브래킷(51)의 바닥단까지 연장되고, 적어도 최하면에서 하나의 서브 브래킷(52)의 상측에 위치한다. 각층 서브 브래킷(52) 상측의 냉기 서브 파이프(32)와 CO₂ 서브 파이프(34) 상에는 재배 장치(1) 및 그 내부에 심어진 식물에 각각 냉기와 CO₂를 공급하기 위한 복수개의 공기 출구(35)가 개설된다. 광원 모듈(4)은 본 실시예에서 LED 광원 모듈이고, 지지층 선반의 각층에 설치되어 서브 브래킷(52) 하방에 매달리고, 각각의 광원 모듈(4)에서 하나의 전원 인터페이스가 병렬 방식으로 3방향 메인 케이블선 상에 연결된다. 광원은 모듈화를 채택하며 훼손될 경우 직접 분해하여 교체할 수 있어 유지보수가 편리하다.

재배 장치(1)는 식물을 배양하는 장치이며, 도 3에 도시하는 바와 같이 식재상자(10)와 식재판(20)을 포함하고, 식재판(20)은 식재상자(10) 꼭대기부에 위치하며 복수개의 식재구멍(201)이 개설되어 식재컵(도시하지 않음)을 거치하는데 사용되고, 식재컵 내에 재배하는 식물을 심으며 식물 뿌리를 식재상자(10) 내에 삽입한다. 식재상자(10)의 꼭대기부에 영양액 진입구(101)가 있고, 바닥부에 영양액 배출구(102)가 있고(도 5에서 도시), 지지층 선반의 서브 브래킷(52) 상에 장착한 후, 영양액 진입구(101)는 동일 층의 깔때기형 도류 장치(22)의 출구와 연통하고, 영양액 배출구(102)는 하층의 깔대기형 도류 장치(22)의 입구와 연통한다. 여기에서 연통이라 함은 착탈 가능하게 또는 인출삽입 가능하게 함께 연결하는 것을 의미할 수 있으며, 직접 연결하지 않고 제 위치에 위 아래로 설치하는 것을 의미할 수도 있다. 두 번째 방식을 채택할 경우, 영양액 진입구(101)와 영양액 배출구(102)는 식재상자(10)의 동일 측에 위치하고, 재배 장치(1)를 제 위치에 설치한 경우 영양액 진입구(101)가 동일 층의 깔때기형 도류 장치(22)의 출구 하방에 위치하고, 영양액 배출구(102)는 하층 깔대기형 도류 장치(22)의 입구 상방에 위치한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 경우 식재상자(10) 내에 중간 격리판(103)을 설치하고, 중간 격리판(103)은 영양액 진입구(101)와 배출구(102)에 상반되는 일측의 식재상자 측벽(105) 사이에 간격이 존재하고, 식재상자(10) 내에 영양액 진입구(101)로부터 배출구(102)까지의 O형 영양액 유동 경로가 형성된다. 재배 장치(1)는 모듈화할 수도 있으며, 식재상자(10)와 식재판(20) 및 그 내부에서 재배된 식물을 일체형으로 이동 가능하도록 지지층 선반에 장착하거나 지지층 선반으로부터 제거하며, 바람직하게는 인출삽입 방식을 채택해 서브 브래킷과 결합하며, 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같이, 지게차를 이용해 재배 장치(1)를 서브 브래킷(52) 상방에 삽입하거나 서브 브래킷(52) 상으로부터 이동시킬 수 있다.

상기 실시예의 다층 입체 재배 시스템에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 서브 브래킷(52)은 메인 브래킷(51)의 양측에 대칭으로 배치될 수 있고, 이에 상응하여 액체 배출관(24), 깔대기형 도류 장치(22), 냉기 서브 파이프(32), CO₂ 서브 파이프(34), 배액관(24), 액체 회수관(25) 등도 메인 브래킷(51)의 양측에 대칭으로 배치된다.

도 15는 지지층 선반에 선반형을 채택한 일 실시예를 도시한 것이다. 여기에서 메인 브래킷(51)은 수직으로 설치된 복수개의 기둥과 기둥 사이에 연결된 가로 막대 또는 경사 막대를 포함하며, 서브 브래킷(52)는 메인 브래킷(51) 상에 수평으로 장착된다. 상기 도면은 선반형 지지층 선반의 기본 구조만 도시한 것이며, 실제 수요에 따라 더 많은 층수와 더 많은 배열을 조합할 수도 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 있어서 재배 장치의 일 실시예를 도시한 것이다. 재배 장치는 식재상자(10)와 식재판(20)을 포함하고, 식재상자(10)는 바닥판(104)과 측벽(105)을 포함하고, 식재상자(10) 내부는 식재 영역과 영양액 출입 영역으로 구분되고, 식재판(20)은 식재 영역을 커버한다. 식재상자(10)의 한 측벽(105)과 그 내부에 평행하게 설치된 측면 격리판(106)은 영양액 출입 영역을 한정하고, 상기 측면 격리판(106)을 통해 영양액 출입 영역과 식재 영역을 분할한다. 영양액 출입 영역은 측면 격리판(106)에 연결되고 영양액 출입 영역을 한정하는 식재상자 측벽(105) 사이의 격리부재(107)를 통해 영양액 진입 영역과 영양액 배출 영역으로 분할되고, 영양액 배출 영역의 식재상자 바닥판(104)에 영양액 배출구(102)가 개설되고, 영양액 진입 영역은 격리부재(107), 영양액 출입 영역을 한정하는 식재상자 측벽(105)과 측면 격리판(106) 사이에 한정되는 액체 진입 완충홈(108)이다. 식재상자(10)는 중간 격리판(103)을 더 포함하고, 중간 격리판(103)은 측면 격리판(106)으로부터 영양액 출입 영역을 한정하는 식재상자 측벽(105)와 마주보는 다른 식재상자 측벽(105)을 향해 연장되고, 상기 다른 식재상자 측벽(105) 사이에 간격이 남는다. 영양액 배출 영역의 측면 격리판(106) 상에 영양액이 흐르는 영양액 유출구(1062)가 남는다. 영양액 진입 영역의 측면 격리판(106) 상에 영양액 유입구(1061)가 개설되는데, 예를 들어 도 4에서 도시하는 측면 격리판(106) 상에 개설된 두 개의 노치이며, 바람직하게는 원호형의 노치이다. 다른 실시예에서 하나 또는 두 개 이상의 노치를 선택할 수도 있다. 영양액은 영양액 공급 시스템으로부터, 상세하게는 깔대기형 도류 장치(22)로부터 액체 진입 완충홈(108)으로 진입할 때, 액체 진입 완충홈(108)의 사방 벽에 의해 완충되어 액체 흐름을 원활해진다. 영양액 유입구(1061)에는 균일한 액체 흐름을 위한 2개 또는 2개 이상의 노치가 설치되고, 액체 흐름이 측면 격리판(106)을 넘칠 때 상기 노치에서 식재 영역으로 균일하게 흐를 수 있다. 영양액은 식재상자(10)의 영양액 진입 영역, 즉 액체 진입 완충홈(108)에서 식재 영역의 중간 격리판(103)의 일측으로 유입되고, 중간 격리판(103)과 식재상자 측벽(105) 사이의 간격을 거쳐 식재 영역 중간 격리판(103)의 타측으로 유입된 후, 영양액 배출 영역으로 진입하고, 영양액 배출구(102)를 통해 유출되어 O형의 영양액 유동 경로를 형성함으로써 영양액이 동일측으로 진입 배출하도록 만들고, 더 나아가 영양액 공급 시스템과 함께 작동하여 식물 배양의 영양액 다층 순환 방식을 구현한다.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 재배 장치는 액체 수용홈(109)을 더 포함할 수 있고, 액체 수용홈(109)은 바닥판(1091), 2개의 마주보는 측벽(1092) 및 하나의 단부 벽(1093)을 포함하고, 단부 벽(1093)의 마주보는 일측은 개방되고, 즉 액체 수용홈 단부 벽(1093)의 마주보는 일단은 개방 단부(1094)이다. 본 실시예에 있어서, 식재상자(10)의 영양액 출입 영역 상부에는 띠 모양의 위치제한판(110)이 씌워져 있고, 액체 수용홈(109)는 상기 위치제한판(110) 상에 설치되고, 예를 들어 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스냅핏(snap-fit)(112)을 통해 고정하고, 더 나아가 액체 수용홈 측벽(1092)(심지어 그 단부 벽(1093)) 상에 위치제한판 바닥부 보강재(111)에 매칭되는 위치제한 구멍(1095)을 더 개설하고, 위치제한 구멍(1095)과 보강재(111)을 매칭시켜 액체 수용홈(109)의 위치를 제한하고, 설치한 후의 액체 수용홈(109)의 개방 단부(1094)는 액체 진입 완충홈(108)의 상방에 위치한다. 본 실시예에서 제공하는 액체 수용홈(109)을 식재상자(10) 상에 설치하는 구체적인 구조는 예시에 불과하며, 다른 실시예에서는 액체 수용홈(109)을 다른 적절한 방식으로 식재상자(10) 상에 설치할 수도 있는데, 예를 들어 식재상자 측벽(105)과 측면 격리판(106) 상에 끼워 설치할 수 있으며, 반드시 위치제한판(110)을 사용해 구현할 필요는 없다. 도 3에 도시된 바와 같이, 위치제한판(110)이 포함되는 경우 위치제한판(110) 상에는 액체 수용홈(109) 상방에 위치하는 개구, 즉 영양액 진입구(101)가 개설되고, 위치제한판(110)이 없는 경우에는 식재상자 영양액 진입 영역의 상부 개구를 모두 영양액 진입구(101)로 간주할 수 있다. 재배 장치(1)가 지지층 선반의 제 위치에 설치될 때, 영양액 진입구(101)는 영양액 공급 시스템의 깔때기형 도류 장치(22)의 출구 하방에 위치한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 액체 수용홈 바닥판(1091)은 단부 벽(1093)로부터 개방 단부(1094)를 향해 경사지며 영양액이 액체 진입 완충홈(108) 내부를 향해 유동하기 용이하게 만들며, 액체 수용홈 측벽(1092)과 바닥판(1091)의 결합지점에 원호형의 챔퍼를 더 형성할 수 있고, 이를 통하여 해당 지점으로 낙하하는 영양액의 충격력을 완화할 수 있으며, 영양액의 흐름을 보다 유리하게 안내할 수 있다. 위치제한판(110)은 액체 수용홈의 위치를 제한할 뿐만 아니라 차광 기능도 갖는다. 재배 장치(1)의 입구 지점에 액체 수용홈(109)을 추가함으로써 영양액 진입구로부터 떨어지는 액체 유입의 압력을 완충시킬 수 있으며, 잎 표면 및 지면에 튀는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 식재상자(10) 내의 영양액 흐름을 보다 균일하게 만들기 위하여 식재 영역의 식재상자 바닥판(104) 상에 영양액의 흐름 방향에 수직인 복수개의 띠 모양 액체 차단 돌기(120)를 더 설치하며, 이러한 액체 차단 돌기(120)는 식재 영역을 복수개의 액체 저장 영역으로 분할한다. 영양액이 식재 영역에 진입한 후, 액체 차단 돌기(120)에 의해 차단되어 점차 제1 액체 저장 영역 내에 고르게 분포되며, 저장된 액체가 일정 높이에 도달하면 액체 차단 돌기(120)를 넘어서 다음 액체 저장 영역으로 진입하고, 상기 액체 저장 영역 내에 고르게 분포된 후 다음 액체 저장 영역으로 다시 진입한다. 상기 구조를 채택하여 영양액을 파동 형태로 유동시켜 식재 영역에서 영양액의 유동을 더욱 균일하게 만듦으로써 식물 뿌리에 영양이 충분히 흡수될 수 있도록 보장한다. 바람직하게는, 상기 액체 차단 돌기(120)는 호형 돌기로 설계하여 호형 액체 차단 구조를 형성시킨다.

도 9 내지 도 13에 도시하는 바와 같이, 재배 장치(1)의 상기 실시예에 있어서, 영양액 배출 영역 일측에 필터(130)를 더 설치하며, 이때 영양액 배출 영역측의 측면 격리판(106)은 끊어진 두 부분이고, 끊어진 이 부분이 바로 전술한 영양액 유출구(1062)이다. 필터(130)는 상기 유출구(1062) 지점에 설치되며 일측면에서는 여과의 기능을, 타측면에서는 액위 조절의 기능을 구현할 수 있다. 이하에서는 도 9 내지 도 12에 도시된 실시예를 예로 들어 필터의 구조를 설명한다. 상기 필터는 이면 구조로서 풀 여과망 면(131)과 하프 여과망 면(132)을 포함하고, 2개의 여과망 면은 모두 가로로 설치된 직사각형 기판(1311, 1321)과 기판 상 개구 내에 설치되는 여과망(1312, 1322)을 포함하는데, 예를 들어 일체형 사출성형 공정을 통해 일정한 메쉬를 가진 나일론을 기판(1311, 1321) 상에 부착하여 여과망을 형성한다. 하프 여과망 면(132)의 여과망(1322) 높이는 풀 여과망 면(131)의 여과망(1312) 높이의 일부분에 불과하며, 예를 들어 절반 또는 절반의 높이보다 작다. 2개의 기판은 서로 평행하며, 기판 사이는 기판에 수직인 2개의 대칭하는 수직판(133)에 의해 함께 연결된다. 사용 시, 하프 여과망 면(132)의 여과망(1322)을 하부에 위치시키는 경우 얕은 액체 모드이고(도 10에서 도시), 하프 여과망 면(132)의 여과망(1322)을 상부에 위치시키는 경우 깊은 액체 모드이고(도 12에서 도시), 얕은 액체 모드와 깊은 액체 모드의 변화를 통해 식물 성장의 수요에 따라 다양한 액위 높이를 제어할 수 있다. 구조를 보강하기 위하여, 기판 개구 내에 하나 또는 하나 이상의 기둥(134)(도 10에서 도시)을 추가해 필터 변형을 방지할 수 있으며, 도 10에서는 하프 여과망 면(132) 내에만 기둥(134)을 도시하였으나 풀 여과망 면(131)에도 마찬가지로 이러한 구조를 갖출 수 있다. 액체 공급이 정지 된 후 영양액의 자동 유동 건조를 용이하게 만들기 위하여, 두 기판의 꼭대기부와 바닥부(전술한 바와 같이 상기 꼭대기부와 바닥부는 서로 마주보며, 사용 시 상호 교환이 가능함)에 오버플로우 포트(overflow port)(135)를 설치해 액체 배출 작업량을 줄이는데, 예를 들어 야간에 단수된 후 상기 오버플로우 포트(135)를 통해 식재상자(10) 내의 영양액을 자연적으로 배출시켜 건조한다.

도 11 및 도 13은 상기 필터의 고정 방식을 도시하였다. 2개 기판의 양단은 모두 수직판을 넘어 연장되는 초과 구간(136)을 포함하고, 양단의 초과 구간(136)은 상기 영양액 유출구 양측의 측면 격리판(106) 상에 끼워져 식재상자 내에 고정 설치한다. 고정 위치의 안정성을 증가시키기 위해, 기판 초과 구간(136)의 단부 내측에 수직 리브(137)를 더 설치하여, 측면 격리판(106) 상에 더욱 긴밀하게 끼워 설치한다. 수직판(133) 중간부 외측에 수직 리브(137)를 더 설치하고 설치 시 측면 격리판(106)의 단면에 맞대어 고정 위치의 안정성을 더욱 증가시킨다. 상기 리브(137)를 채택함으로써 고정 위치의 안정성을 높이는 동시에 수밀성을 증가시키는 효과를 더 나타낸다.

상기 실시예에 대한 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제공하는 다층 입체 재배 시스템은 식물 입체 재배, 특히 고층 입체 재배가 액체 공급, 자동화 조작, 재배 장치 및 관로 청소, 환경 제어 등 측면에서 나타내는 난제를 해결하였다. 재배와 수확 시, 재배 장치, 즉 식재상자와 식재판 상의 식물은 예를 들어 인출삽입 방식을 통해 함께 넣거나 꺼내어 전체적으로 수송함으로써, 식물 모종이 손상되지 않도록 보호하고 영양액의 누설이 발생하는 것을 방지하며 생산 작업장을 깨끗하게 관리하는데 도움이 된다. 각각의 재배 장치를 독립적으로 꺼내고 넣더라도 지지층 선반에 있는 다른 식물의 성장에 영향을 미치지 않으므로 동일한 작업장 내에서 다른 식물 또는 동일한 작물을 다른 시기에 영역을 나누어 관리해야 하는 번거로움이 줄어든다. 재배 장치의 모듈화, 특히 인출삽입식으로 꺼내고 넣는 방식은 기계 자동화를 이용하기에 용이하며, 예를 들어 잔적기 또는 레일 지게차를 통해 신속하게 인출삽입 및 운송을 진행하기에 용이하다. 영양액 공급 시스템 내 영양액의 운송은 지지층 선반 상에 고정된 도류 장치를 통해 구현하며, 영양액은 지지층 선반의 꼭대기부로부터 유입되고 바닥부에서 유출되어 회수되며, 각 중간층의 도류 장치를 흘러 거치며 상하 방향의 중력 흐름을 구현한다. 도류 장치 상의 흐름 경로와 재배 장치는 상대적으로 독립되어 있으며, 지지층 선반 상에 재배 장치를 넣어 배양하는 경우, 영양액은 상층 도류 장치로부터 상기 층 재배 장치로 유입되어 순환한 후, 다시 하층 도류 장치로 진입하여 다음 층 순환으로 들어간다. 지지층 선반 상에 재배 장치가 없는 경우, 영양액은 곧바로 각 층 사이의 도류 장치를 통해 바닥부의 배액관으로 흘러 회수되고, 재배 장치를 꺼내면 즉시 새로운 재배 장치로 교환할 수 있으며, 교환하는 동안 영양액의 순환이 중단되지 않기 때문에 단전, 단수가 필요 없으며 영양액이 다른 곳으로 튀지 않는다. 재배 장치를 꺼낸 후 지지층 선반 상에 광원 모듈 및 영양액 공급 시스템만 남기 때문에 사람이 청소할 필요가 없으며, 재배 장치를 꺼낸 후 작업대까지 집중적으로 운반하여 식재, 수확, 식재상자 청소 등 작업을 진행하고, 새로 심은 전체 판의 식물을 식재상자와 함께 지지층 선반 상으로 운송해 다시 배양함으로써, 지지층 선반의 회전율을 향상시키는 동시에 작업자의 노동 강도와 작업 안전 위험을 감소시켰다.

상기 실시예는 본 발명의 원리와 그 효과를 예시적으로 설명하기 위한 것으로서 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상기 실시예를 수식 또는 변경할 수 있다. 따라서 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명에서 개시한 정신과 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 동등한 수식 또는 변경을 진행할 수 있으며 이는 모두 본 발명의 청구범위에 속한다.

1: 재배 장치
10: 식재상자
101: 영양액 진입구
102: 영양액 배출구
103: 중간 격리판
104: 식재상자 바닥판
105: 식재상자 측벽
106: 측면 격리판
1061: 영양액 유입구
1062: 영양액 유출구
107: 격리부재
108: 액체 진입 완충홈
109: 액체 수용홈
1091: 액체 수용홈 바닥판
1092: 액체 수용홈 측벽
1093: 액체 수용홈 단부 벽
1094: 액체 수용홈 개방 단부
1095: 위치제한 구멍
110: 위치제한판
120: 액체 차단 돌기
130: 필터
131: 풀 여과망 면
1311: 기판
1312: 여과망
132: 하프 여과망 면
1321: 기판
1322: 여과망
133: 수직판
134: 기둥
135: 오버플로우 포트
136: 초과 구간
137: 수직 리브
20: 식재판
201: 식재구멍
21: 영양액 메인 파이프
22: 깔때기형 도류 장치
23: 배액관
24: 액체 배출관
25: 액체 회수관
31: 냉기 메인 파이프
32: 냉기 서브 파이프
33: CO₂ 메인 파이프
34: CO₂ 서브 파이프
35: 공기 출구
4: 광원 모듈
51: 메인 브래킷
52: 서브 브래킷

Claims

식재상자와 식재판이 포함되고,
상기 식재상자에는 바닥판과 측벽이 포함되고, 식재상자 내에는 영양액 출입 영역과 식재 영역이 포함되고, 상기 식재판은 상기 식재 영역을 커버하고;
상기 영양액 출입 영역은 영양액 진입 영역과 영양액 배출 영역을 포함하고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 영양액 배출 영역은 식재상자의 동일 측에 위치하고, 상기 동일 측의 식재상자 측벽은 진입 영역 측벽이고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 영양액 배출 영역은 상기 출입 영역 측벽에 연결되는 격리부재를 통해 격리되고;
상기 영양액 진입 영역에 위치하는 식재상자 꼭대기부에 영양액 진입구가 개설되고, 상기 영양액 배출 영역에 위치하는 식재상자 바닥판 상에 영양액 배출구가 개설되고;
상기 식재상자 내에 중간 격리판이 설치되고, 상기 중간 격리판은 상기 격리부재와 함께 연결되어 상기 출입 영역 측벽에 수직인 방향을 따라 상기 재배 영역 내에서 연장되고, 상기 출입 영역 측벽과 마주보는 일측의 식재상자 측벽에 일정한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 재배 장치.
제1항에 있어서,
상기 식재상자 내에 측면 격리판이 설치되고, 상기 측면 격리판은 상기 출입 영역 측벽과 평행하게 배치되고, 상기 영양액 진입 영역과 상기 식재 영역은 분리되고;
상기 격리부재, 상기 출입 영역 측벽과 상기 영양액 진입 영역에 위치하는 측면 격리판은 액체 출입 완충홈을 한정하고, 상기 영양액 진입 영역에 위치하는 측면 격리판 상에 영양액 유입구가 개설되고;
상기 영양액 배출 영역에 위치하는 측면 격리판 상에 영양액 유출구가 개설되는 것을 특징으로 하는 재배 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 식재상자에 액체 수용홈이 설치되고, 상기 액체 수용홈은 바닥판, 두 개의 마주보는 측벽과 하나의 단부 벽을 포함하며, 상기 단부 벽의 마주보는 액체 수용홈 일단은 개방 단부이고, 상기 액체 수용홈은 상기 식재상자의 영양액 진입구 지점에 고정되고, 상기 개방 단부는 상기 영양액 진입 영역을 향하는 것을 특징으로 하는 재배 장치.
제1항에 있어서,
상기 식재 영역에 위치하는 식재상자 바닥판 상에 출입 영역 측벽에 평행하는 복수개의 액체 차단 돌출선이 설치되고, 상기 식재 영역을 복수개의 액체 저장 영역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 재배 장치.
제2항에 있어서,
상기 영양액 유출구 지점에 필터가 설치되고, 상기 필터는 풀(full) 여과망 면과 하프(half) 여과망 면을 포함하고, 각각의 여과망 면은 모두 가로로 배치된 직사각형 기판과 기판 상 개구 내에 설치된 여과망을 포함하고, 두 개의 기판은 서로 평행하며 높이가 같고, 두 개의 기판은 서로 일정한 간격으로 이격되어 함께 고정되고, 하프 여과망 면의 여과망 높이는 풀 여과망 면의 여과망 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 재배 장치.
제5항에 있어서,
상기 필터의 양단은 각각 상기 영양액 유출구 양측의 측면 격리판 상에 걸려 설치되는 것을 특징으로 하는 재배 장치.
지지층 선반, 지지층 선반 상에 장착되는 영양액 공급 시스템을 포함하고,
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 재배 장치가 포함되고, 상기 재배 장치는 상기 지지층 선반 상에 일체형으로 착탈 가능하도록 설치되고;
상기 영양액 공급 시스템은 상기 지지층 선반 꼭대기부에 설치되는 영양액 메인 파이프, 깔때기형 도류 장치 및 상기 지지층 선반 바닥부에 설치되는 배액관을 포함하고, 상기 깔때기형 도류 장치는 상기 지지층 선반의 각 층 상에 설치되어 상기 재배 장치 영양액 진입구 상방에 위치하고, 상기 깔대기형 도류 장치는 위에서 아래로 수직 중심선을 따라 일렬 또는 복수열로 배열되는 것을 특징으로 하는 다층 입체 재배 시스템.
제7항에 있어서,
상기 다층 입체 재배 시스템은 통풍 열발산 시스템을 포함하고, 상기 통풍 열발산 시스템은 상기 지지층 선반 꼭대기부에 설치되는 냉기 메인 파이프와 CO₂ 메인 파이프, 각각 냉기 메인 파이프와 CO₂ 메인 파이프로부터 아래로 연장되는 냉기 서브 파이프와 CO₂ 서브 파이프를 포함하고, 상기 냉기 서브 파이프와 CO₂ 서브 파이프는 상기 지지층 선반의 각층에 복수개의 공기 출구가 개설되는 것을 특징으로 하는 다층 입체 재배 시스템.
제7항에 있어서,
상기 다층 입체 재배 시스템은 상기 지지층 선반의 각층 상에 장착된 광원 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 입체 재배 시스템.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 다층 입체 재배 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 공장 식재 시스템.