KR20220021316A - 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치 - Google Patents

식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 폐양액의 여과작용과 살균작용을 효과적으로 수행할 수 있고, 여과조 등의 세정작업를 편리하게 수행할 수 있어서 사용상의 편의성과 유지보수성을 향상시킬 수 있는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 양액 정화장치에 있어서, 여과제가 수용되는 여과조; 상기 여과조를 경유한 용수가 저장되는 수조부를 구비한 외부케이스; 상기 수조부에 수용된 용수를 흡입하여 펌핑하는 펌핑수단; 바이러스를 포함하는 오염물질의 제거를 위해 정화수라인을 매개로 상기 펌핑수단과 연결되는 필터부; 및 상기 여과조의 세척을 위해 설치되는 크리닝장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치{PRETREATMENT PURIFICATION DEVICE FOR CIRCULATION HYDROPONIC NUTRIENT SOLUTION SYSTEM IN PLANT FACTORY AND GROWING SYSTEM}
본 발명은 양액 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 폐양액의 여과작용과 살균작용을 효과적으로 수행할 수 있고, 여과조 등의 세정작업를 편리하게 수행할 수 있어서 사용상의 편의성과 유지보수성을 향상시킬 수 있는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 식물 재배에 이용되는 양액의 재처리 과정은 이물질의 제거하는 여과과정 뿐만 아니라 바이러스, 병원균과 같은 유해미생물을 제거하는 살균과정이 필요하고, 이러한 살균과정은 주로 물리적 방법과 화학적 방법에 의해 수행된다.
물리적 방법을 이용한 살균방법은 고온 또는 고압의 상태를 만들기 위해 긴 처리 시간이 요구되고, 고온 또는 고압의 상태를 형성하기 위한 장비의 제조에 많은 비용이 필요한 단점이 있다.
그리고, 화학적 방법은 특정 살균제와 살균성 가스를 사용하여 박테리아를 제거하는 방식으로 유독물질을 사용하므로 인체에 악영향을 초래하고 환경오염을 유발하는 단점이 있다.
근래에는 물리적 및 화학적 살균방법 대신 자외선(UV) 살균장치와 같이 광을 이용한 살균장치가 많이 사용되고 있다.
예컨대, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0080200호로 개시된 양액 재배 시스템과 제균 정화용 수처리 장치가 제안되어 있다.
상기한 양액 재배 시스템과 제균 정화용 수처리 장치는 도1에 도시된 바와 같이 시스템 본체(20)에 있어서, 양액 탱크(22)와 재배 베드(23)는 공급 라인(24)과 반송 라인(25)에 의해 접속되어 순환 라인(26)이 구성되고, 이 순환 라인(26)의 양액 탱크(22)와 재배 베드(23) 사이에는 폐액 탱크(27)와 제균 정화용의 수처리 장치(30)가 접속되어 있다. 또, 시스템 본체(20)에는 이들 이외에도 순환 펌프(31), pH 조정기(32), EC 조정기(33), 보급수 라인(34), 양액 혼합기(35)가 접속되어 있다.
수처리 장치(30)는 도2에 나타내는 바와 같이 오존 공급부(40)와, 자외선 조사부(41)와, 광촉매 작용부(42)를 가지고 있고, 오존 공급부(40)는 배양액(21)에 오존을 공급하고, 자외선 조사부(41)는 배양액(21)에 자외선을 조사하고, 광촉매 작용부(42)는 배양액(21)에 광촉매를 작용시키도록 되어 있다. 오존 공급부(40)는 오조나이저(43) 내에 설치되고, 자외선 조사부(41)와 광촉매 작용부(42)는 자외선광촉매 유닛(44) 내에 각각 설치되어 있다. 이 오조나이저(43)와 자외선광촉매 유닛(44)은 별도 유닛으로서 형성되고, 오조나이저(43)의 하류측에 자외선광촉매 유닛(44)이 접속되어 있다.
전술한 종래 제균 정화용 수처리 장치는 오존 공급부(40), 자외선 조사부(41), 광촉매 작용부(42)가 구비되어 살균효율은 우수하지만, 구성부품이 많고 이를 서로 연결하여야 하는 등 구조가 매우 복잡하므로 자재비 및 조립비용이 비싸고, 넓은 설치공간을 요구하므로 협소한 장소에 설치하기가 곤란하며, 사용, 취급 및 이동이 어려울 뿐만 아니라 고장요인이 많아 유지보수에 많은 비용과 시간이 요구되는 단점이 있다.
그리고, 종래 제균 정화용 수처리 장치는 살균과정이 비교적 효과적으로 수행될 수 있지만 양액에 포함된 이물질을 여과할 수 없고 이로 인해 탁도가 불량한 단점이 있을 뿐만 아니라 구조가 복잡하여 청소작업이 어렵고 유지보수성이 결여되는 단점이 있다.
특히, 종래 제균 정화용 수처리 장치는 전술한 문제점으로 인해 근래 각광받고 있는 소형 양액 재배장치에는 적용할 수 없으므로 이를 대체할 수 있도록 구조가 간결, 단순하고, 사용이 간편한 양액 정화장치가 절실히 요구되고 있다.
한국공개특허 공개번호 제10-2012-0080200호 "양액 재배 시스템과 제균 정화용 수처리 장치" 한국공개특허 공개번호 제10-2014-0140140호 "수처리 방법 및 이를 이용한 수처리 시스템"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 여과작용과 살균작용을 효과적으로 수행할 수 있고, 세정작업를 편리하게 수행할 수 있어서 사용상의 편의성과 유지보수성을 향상시킬 수 있도록 한 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 양액 정화장치에 있어서, 여과제가 수용되는 여과조; 상기 여과조를 경유한 용수가 저장되는 수조부를 구비한 외부케이스; 상기 수조부에 수용된 용수를 흡입하여 펌핑하는 펌핑수단; 바이러스를 포함하는 오염물질의 제거를 위해 정화수라인을 매개로 상기 펌핑수단과 연결되는 필터부; 및 상기 여과조의 세척을 위해 설치되는 크리닝장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 크리닝장치는, 상기 여과조에 설치되는 세정브러쉬부; 상기 세정브러쉬부를 구동시키는 브러쉬구동부; 및 상기 여과조에 생성된 오염수를 제거하기 위해 오염수드레인장치부를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 드레인장치부는, 상기 펌핑수단의 흡입측에 위치하는 상기 정화수라인에 접속되는 제1 역류방지수단; 상기 오염수의 유입을 위해 상기 여과조에 일단이 배치되고 타단이 상기 펌핑수단과 상기 제1 역류방지수단 사이에 접속되는 오염수라인; 상기 오염수라인에 설치되는 제2 역류방지수단; 및 상기 펌핑수단과 상기 필터부 사이에 해당되는 상기 정화수라인에 접속되는 드레인밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 역류방지수단 및 상기 제2 역류방지수단은 2방향 제어밸브 또는 체크밸브로 구성되고, 상기 드레인밸브는 3방향 제어밸브로 구성되는 한편, 상기 오염수라인의 일단에 설치되는 이물질여과망을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 상기 브러쉬구동부를 포함하는 세정브러쉬부를 이동 시키도록 상기 외관케이스에 설치되는 브러쉬이동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 세정브러쉬부는 브러쉬축과, 상기 브러쉬축의 하단에 설치되는 브러쉬를 포함할 수 있다.
상기 브러쉬구동부는 상기 브러쉬축에 출력축이 접속되는 기어드모터로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 브러쉬이동장치는 상기 브러쉬구동부가 설치되는 모터고정부, 상기 모터고정부를 전후로 이동시키도록 접속되는 병진이동용 액츄에이터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 외관케이스는 격벽에 의해 상기 수조부와 장치실로 구획되고, 상기 필터부는 상기 장치실에 설치되는 멤브레인필터를 포함하고, 상기 수조부는 수위를 감지하는 레벨감지수단이 설치될 수 있다.
상기 여과조는 상기 수조부의 상부에 설치되는 여과박스, 상기 여과박스에 설치되는 여과필터, 양액유입라인을 통해 유입되는 양액을 고르게 분배하도록 상기 여과박스의 내부에 설치되는 분배수단이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치에 의하면, 외부케이스의 내부에 여과조, 펌핑수단 및 필터부가 구비되어 폐양액의 여과작용과 살균작용을 수행하여 반복적으로 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간결, 단순하여 다양한 식물재배장치에 탑재하여 편리하게 사용할 수 있고, 크리닝장치가 구비되어 여과조 등의 세정과정을 편리하게 수행할 수 있어서 사용상의 편의성과 유지보수성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도1 및 도2는 종래 양액 재배 시스템과 제균 정화용 수처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도,
도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 도4a는 폐양액 정화모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도4b는 여과조 세정모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도,
도6a 및 도6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 도6a는 폐양액 정화모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도6b는 여과조 세정모드를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도3 내지 도6b에 의거하여 상세히 설명하되, 도3 내지 도6b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.
한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 양액 정화장치에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도, 도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 도4a는 폐양액 정화모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도4b는 여과조 세정모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도3 내지 도4b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 여과작용과 살균작용 등을 효과적으로 수행할 수 있으면서 세정 등 유지관리와 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있도록 구성한 것으로, 외부케이스(1), 여과조(2), 크리닝장치(3) 필터부(4) 및 펌핑수단(6)이 구비되어 있다.
외부케이스(1)는 여과조(2), 크리닝장치(3) 필터부(4) 및 펌핑수단(6) 등이 설치되는 메인케이스의 기능을 수행하는 것으로서, 양액을 이용하여 식물을 재배하는 식물재배장치(미도시)에 용이하게 설치할 수 있다면 구조나 형태에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 대략 내부에 공간부가 마련된 육면체 형상으로 형성된 외부케이스본체(11)와, 이 외부케이스본체(11)의 상부에 설치되는 외부케이스커버(12)로 구성되어 있다.
그리고 외부케이스본체(11)는 격벽(13)에 의해 여과조(2)를 경유한 양액이 저장되는 수조부(11a)와, 펌핑수단(6) 및 필터부(4)가 내장되는 장치실(11b)로 구획되어 있다.
여과조(2)는 폐양액에 포함된 이물질을 제거할 수 있는 여과제가 수용되는 여과제수용공간이 마련된 용기 구조로 형성된 것으로서, 외부케이스(1)의 내부에 설치될 수 있는 구조라면 형태나 구조에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 대략 사각용기 형태의 여과박스(21)로 구성되어 있다.
여과박스(21)는 후술되는 수조부(11a)의 상부에 접합, 볼트 고정 등의 방식으로 설치되는 것으로서, 저면에 다수의 유동공(22)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 여과조(2)는 여과박스(21)의 하부에 설치되는 여과필터(23)와, 양액유입라인(51)을 통해 유입되는 양액을 고르게 분배하도록 여과박스(21)의 내부에 설치되는 분배수단(52)이 구비되어 있다.
여기서, 여과필터(23)는 여과작용을 수행할 수 있다면 특별한 제한 없이 적용할 수 있는 것으로서, 본 실시예에서는 면상체로 형성된 여과시트를 설치한 예를 도시하고 있지만, 원통형으로 형성된 통상의 여과필터를 설치할 수도 있다.
분배수단(52)은 양액을 여과조에 등분포하여 배출할 수 있다면 특별한 제한 없이 적용할 수 있는 것으로서, 본 실시예에서는 양액유입라인(51)에 복수의 분사노즐이 설치된 형태를 도시하고 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 여과조(2)에 삽입되는 여과제는 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 이물질을 제거하여 탁도 개선작용을 수행하는 용도로 널리 사용되는 모래가 적용되어 있다.
수조부(11a)는 여과조(2)를 경유하면서 1차 정화되어 탁도가 개선된 양액이 저장되는 수조 역활을 수행하는 공간부로서 레벨감지수단(53)이 설치되어 있다.
여기서 레벨감지수단(53)은 양액의 수위를 감지하여 제어부(미도시)에 감지신호를 인가함으로써 펌핑수단(6)의 구동을 제어할 수 있도록 하는 것으로서, 레벨감지수단(53)에 의해 수위가 정해진 이상으로 감지되는 경우 펌핑수단(6)을 작동시키고 수위가 정해진 레벨 이하일 경우 펌핑수단이 정지되도록 하는 제어동작이 수행되도록 한다.
필터부(4)는 펌핑수단(6)에 의해 압송되는 폐양액 중에 혼재한 바이러스를 포함하는 오염물질의 제거를 위한 구성요소로서 여과조를 통과하여 1차 정화된 양양이 통과하는 정화수라인(7)에 설치되어 있다. 여기서, 정화수라인(7)은 수조부(11a)의 내부에 일단이 배치되고 타단이 장치실(11b)을 경유하여 배치되어 재배지로 향하는 공급배관(미도시)을 의미한다.
펌핑수단(6)은 수조부(11a)에 수용된 용수를 흡입하여 펌핑하는 구성요소로서, 정화수라인(7)에 접속되는 압송용 펌프로 구성되어 있다
한편, 크리닝장치(3)는 여과조(2)의 표면에 부착된 미생물, 물때 등이나 여과조에 수용된 모래와 같은 여과제의 표면을 세정을 위한 구성요소로서, 세정브러쉬부(31), 브러쉬구동부(32) 및 드레인장치부(33)가 구비되어 있다.
세정브러쉬부(31)는 여과조(2)에 설치되어 실질적으로 세정작용을 수행하는 부분으로서 브러쉬구동부(32)로부터 구동력을 전달받도록 설치되는 브러쉬축(311)과, 이 브러쉬축(311)의 하단에 설치되어 회전되는 브러쉬(312)로 구성된다. 여기서, 브러쉬(312)는 여과제 등을 효과적으로 세정할 수 있다면 특별한 제한은 없지만 브러쉬축(311)에 결합되는 브러쉬바디(313)에 다수의 브러싱 솔이 고정된 구조로 되어있다.
브러쉬구동부(32)는 세정브러쉬부(31)를 구동시키기 위해 구동력을 생성, 인가하는 브러쉬축(311)에 출력축이 접속되는 기어드모터로 구성되어 있다.
한편, 드레인장치부(33)는 세정브러쉬부(31)의 세정작용으로 생성된 오염수를 제거하기 위한 구성요소로서, 오염수의 배출을 위해 여과조(2)에 일단이 접속되는 오염수배출라인(331)과, 이 오염수배출라인(331)에 접속되어 개폐되는 오염수개폐밸브(332)로 구성되어 있다.
한편, 필터부(4)는 여과조(2)를 통과한 양액에 포함된 바이러스, 중금속 등을 제거하기 위한 구성요소로서, 여과조(2)를 통과하면서 탁도가 개선된 양액에 포함된 바이러스 등을 효과적으로 제거할 수 있다면 특별한 제한 없이 다양한 형태로 구성할 수 있다.
필터부(4)는 복수의 필터가 장치실(11b)에 설치되되, 본 실시예에서는 펌핑수단(6)과 접한 정화수라인(7)에 설치되는 전처리필터(41)와, 이 전처리필터(41)와 접하여 정화수라인에 설치되는 멤브레인필터(42)로 구성되어 있다.
예컨대, 전처리필터(41)는 통상 수처리분야에서 전처리필터로 널리 사용되고 있는 카본필터가 설치될 수 있고, 멤브레인필터(42)는 통상 중공사막필터로도 호칭되고 있는 중공사(Hollow Fiber)형 UF멤브레인필터가 설치될 수 있다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도4a에 도시된 바와 같이 식물재배지에 공급되어 식물의 재배에 이용된 폐양액이 양액유입라인(51)을 통해 회수되면서 분배수단(52)을 통해 여과조(2)로 유입되고, 여과조(2)에 채워진 모래 층에 의한 정화작용과 여과필터(23)의 여과작용에 의해 탁도의 개선효과가 발휘된다.
여과조(2)를 통과하면서 1차 정화된 폐양액은 수조부(11a)로 유입되어 채워지게 되고, 펌핑수단(6)의 펌핑작용에 의해 흡인된 후 정화수라인(7)을 따라 압송된다. 이때, 레벨감지수단(53)은 양액의 수위를 감지하여 제어부(미도시)에 감지신호를 인가함으로써 펌핑수단(6)의 구동을 제어하게 되는데, 레벨감지수단에 의해 감지된 수위가 일정 수준 이하 일 경우 펌핑수단(6)의 작동을 중지시켜 압송용 펌프에 구비된 모터의 과열을 방지할 수 있다.
이와 같이 압송되는 폐양액은 전처리필터(41)와, 이 전처리필터(41)와 접한 멤브레인필터(42)를 통과하면서 폐양액 중에 혼재한 바이러스, 중금속 등이 제거된 후 양액 재배장치와 같은 재배지로 공급되어 재활용 된다.
한편, 전술한 바와 같은 폐양액의 정화과정이 일정 기간 지속하게 되면 여과조(2)의 여과제, 전처리필터(41) 및 멤브레인필터(42) 등이 심하게 오염되므로 교환이나 세척과정을 수행할 필요가 있다. 예컨대 전처리필터(41) 및 멤브레인필터(42)가 장시간 사용으로 오염되면 사용자가 교체하여 사용할 수 있고, 여과조(2)나 여과조에 수용된 모래는 크리닝장치(3)를 이용하여 세정한 후 반복적으로 사용할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면 크리닝장치(3)는 도4b에 도시된 바와 같이 브러쉬구동부(32)를 회전시키게 되면 브러쉬축(311)의 하단에 설치된 브러쉬(312)가 회전하면서 브러싱 동작을 수행하여 모래 표면 및 여과조(2) 표면에 부착된 미생물이나 이물질을 제거한다. 이러한 브러싱 동작은 여과조(2)의 바닥에 위치한 여과필터(23)를 분리하고 방수시트(미도시)를 여과조(2)의 바닥에 삽입하거나 부착한 다음 시행하는 것이 바람직하다.
그리고, 모래의 브러싱 수행 중이나 수행 후에 세척수를 여과조(2)에 투입하여 모래를 씻어준 다음 오염수개폐밸브(332)를 개방하여 오염수배출라인(331)를 통해 상등수를 외부로 배출하여 주는 과정을 반복 시행하는 방식으로 세정작업을 시행한다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 제1 실시예에 나타난 구성요소 또는 서로 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도, 도6a 및 도6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 도6a는 폐양액 정화모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도6b는 여과조 세정모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도5 내지 도6b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 용수가 저장되는 수조부(11a) 및 장치실(11b)을 구비한 외부케이스(11), 여과제가 수용되는 여과조(2), 수조부(11a)에 수용된 용수를 흡입하여 펌핑하는 펌핑수단(6), 바이러스를 포함하는 오염물질의 제거를 위해 정화수라인(7)을 매개로 펌핑수단과 연결되는 필터부(4), 및 여과조(2)의 세척을 위해 설치되는 크리닝장치(3)를 구비하되, 크리닝장치(3)는 세정브러쉬부(31), 브러쉬구동부(32) 및 오염수드레인장치부(33)와 함께 세정브러쉬부(31)를 이동 시키도록 외관케이스(1)에 설치되는 브러쉬이동장치(34)가 더 구성되어 있다.
세정브러쉬부(31)는 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 브러쉬축(311)과, 브러쉬축(311)의 하단에 설치되는 브러쉬(312)를 구비하고, 브러쉬구동부(32)는 브러쉬축(311)에 출력축이 접속되는 기어드모터로 구성되어 있다.
한편 브러쉬이동장치(34)는 기어드모터가 설치되는 모터고정부(341), 모터고정부(341)에 전후로 이동시키는 병진이동용 액츄에이터(342)로 구성되어 있다.
여기서 병진이동용 액츄에이터(342)는 피이동물을 전후진 시킬 수 있는 장치라면 특별한 제한 없이 적용할 수 있는 것으로서 작동이 적확한 볼스크류형 전기식 액츄에이터 등으로 구성할 수 있지만, 본 실시예에서는 비교적 가격이 저렴한 공압실린더가 적용된 예를 도시하고 있다.
그리고, 브러쉬이동장치(34)는 병진이동용 액츄에이터의 후방에 마련된 힌지부(35)가 축받이부재(36)에 힌지축(37)에 의해 접속되어 회전 가능하게 구성된 것으로써 유지보수시, 여과조 청소 등 필요시 세정브러쉬부(31) 및 브러쉬구동부(32)를 상방으로 들어올리거나 분리할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 브러쉬이동장치(34)는 도면에 도시되지는 않았으나 세정브러쉬부(31)의 상방 이동을 위해 별도의 상승장치(미도시)를 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 브러쉬이동장치(34)의 작동시에 브러쉬구동부(32)를 포함하는 세정브러쉬부(31)가 이동될 수 있도록 외관케이스커버(12)에 브러쉬축(311)의 이동을 위한 장공 형태로 천공된 이동홀(미도시)이 형성되어 있다.
드레인장치부(8)는 세정브러쉬부(31)의 세정작용으로 생성되는 오염수를 제거하기 위해 구성요소로서, 정화된 양액의 펌핑작용과 여과조(2)의 세정과정에서 생성된 오염수의 펌핑작용을 단일의 펌핑수단에 의해서도 가능하게 구성한 특징이 있다. 이와 같이 단일의 펌핑수단으로 2가지의 펌핑작용을 수행할 수 있도록 구성하게 되면 고가의 펌핑수단(6)을 복수로 구매하지 않아도 되므로 제작비용을 절감할 수 있고 양액 정화장치를 간결, 단순하게 구성할 수 있는 장점이 있다.
이를 위해, 드레인장치부(8)는 펌핑수단(6)의 흡입측에 위치하는 정화수라인(7)에 접속되는 제1 역류방지수단(81), 오염수의 유입을 위해 여과조(2)에 일단이 배치되고 타단이 펌핑수단(6)과 제1 역류방지수단(81) 사이에 접속되는 오염수라인(82), 오염수라인(82)에 설치되는 제2 역류방지수단(83), 펌핑수단(6)과 필터부(4) 사이에 해당되는 정화수라인(7)에 접속되는 드레인밸브(84)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 제1 역류방지수단(81) 및 제2 역류방지수단(83)은 개방 및 폐쇄동작이 가능한 2방향 제어밸브로도 구성할 수 있지만, 별도의 수조작 없이도 역류를 방지할 수 있도록 체크밸브로 구성된 점에 특징이 있다.
상기 드레인밸브(84)는 유체의 흐름방향이 3개소로서 유체의 흐름을 다양하게 제어할 수 있는 3방향 제어밸브로 구성되어 있다.
그리고, 상기 오염수라인(82)에는 여과조(2)의 세정과정에서 생성된 오염수의 배출, 제거시에 오염수에 포함된 고형 이물질을 걸러낼 수 있도록 그 일단에 이물질여과망(85)이 설치되어 있다.
이하 본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 작용을 간략하게 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치는 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 도6a에 도시된 바와 같이 식물재배지에 공급되어 식물의 재배에 이용된 폐양액이 양액유입라인(51)을 통해 회수되어 분배수단(52)을 통해 여과조(2)로 유입되고, 여과조(2)에 채워진 모래층에 의한 정화작용과 여과필터(23)의 여과작용에 의해 탁도의 개선효과가 발휘된다.
여과조(2)를 통과한 폐양액은 수조부(11a)로 유입되어 채워지게 되고, 펌핑수단(6)의 펌핑작용에 의해 흡인되어 전처리필터(41) 및 멤브레인필터(42)를 통과하면서 폐양액 중에 혼재한 바이러스, 중금속 등이 제거되어 최종 정화된 후 양액재배장치와 같은 재배지로 공급되어 재활용 된다. 이때, 제2 역류방지수단(83)은 여과조(2) 방향으로의 역류방지 작용을 수행하고, 드레인밸브(84)는 전처리필터(41)를 향하여 유로가 개방되게 조작됨으로써 재배지로 정화 양액이 원활하게 공급되도록 한다.
한편, 전술한 바와 같은 폐양액의 정화과정이 일정 기간 지속하게 되면 여과조(2)나 여과조에 수용된 모래의 세정작업을 크리닝장치(3)를 이용하여 반복적으로 사용할 수 있다.
크리닝장치(3)는 도6b에 도시된 바와 같이 브러쉬구동부(32)가 회전 되면 브러쉬축(311)의 하단에 설치된 브러쉬(312)가 회전하면서 브러싱 동작을 수행하여 모래 표면 및 여과조(2) 표면에 부착된 미생물이나 이물질을 제거한다. 이러한 브러싱 동작과정에서 브러쉬이동장치(34)를 작동시켜 모터고정부(341)를 이동시키게 되면 크리닝장치(3)가 연동되어 이동되므로 여과조(2)가 크기가 클 경우나 모서리 부분의 세정작용을 효과적으로 수행할 수 있다.
그리고, 모래의 브러싱 수행 중이나 수행 후에 세척수를 여과조(2)에 투입하여 모래를 씻어준 다음 드레인밸브(84)를 작동시켜 전처리필터(41)를 향하여 유로가 차단되고 오염수 배출방향으로 유로가 개방되도록 한 다음 펌핑수단(6)을 작동시키게 되면 오염수라인(82)을 흡인된 상등수가 정화수라인(7)의 일부를 경유한 후 외부로 배출된다. 이때 제1 역류방지수단(81)은 수조부(11a) 방향으로의 역류방지 작용을 수행하므로 오염수인 상등수가 섞이지 않아서 보다 안정적으로 배출할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:외부케이스 11:외부케이스본체
12:외부케이스커버 2:여과조
21:여과박스 22:유동공
23:여과필터 3:크리닝장치
31:세정브러쉬부 32:브러쉬구동부
33:드레인장치부 34:브러쉬이동장치
4:필터부 41:전처리필터
42:멤브레인필터 51:양액유입라인
52:분배수단 6:펌핑수단
7:정화수라인 8:드레인장치부
81:제1 역류방지수단 82:오염수라인
83:제2 역류방지수단 84:드레인밸브

Claims (8)

  1. 양액 정화장치에 있어서,
    여과제가 수용되는 여과조;
    상기 여과조를 경유한 용수가 저장되는 수조부를 구비한 외부케이스;
    상기 수조부에 수용된 용수를 흡입하여 펌핑하는 펌핑수단;
    바이러스를 포함하는 오염물질의 제거를 위해 정화수라인을 매개로 상기 펌핑수단과 연결되는 필터부; 및
    상기 여과조의 세척을 위해 설치되는 크리닝장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 크리닝장치는,
    상기 여과조에 설치되는 세정브러쉬부;
    상기 세정브러쉬부를 구동시키는 브러쉬구동부; 및
    상기 여과조에 생성된 오염수를 제거하기 위해 오염수드레인장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 드레인장치부는,
    상기 펌핑수단의 흡입측에 위치하는 상기 정화수라인에 접속되는 제1 역류방지수단;
    상기 오염수의 유입을 위해 상기 여과조에 일단이 배치되고 타단이 상기 펌핑수단과 상기 제1 역류방지수단 사이에 접속되는 오염수라인;
    상기 오염수라인에 설치되는 제2 역류방지수단;
    상기 펌핑수단과 상기 필터부 사이에 해당되는 상기 정화수라인에 접속되는 드레인밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 역류방지수단 및 상기 제2 역류방지수단은 2방향 제어밸브 또는 체크밸브로 구성되고,
    상기 드레인밸브는 3방향 제어밸브로 구성되며,
    상기 오염수라인의 일단에 설치되는 이물질여과망을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 브러쉬구동부를 포함하는 세정브러쉬부를 이동 시키도록 상기 외관케이스에 설치되는 브러쉬이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세정브러쉬부는 브러쉬축과, 상기 브러쉬축의 하단에 설치되는 브러쉬를 포함하고,
    상기 브러쉬구동부는 상기 브러쉬축에 출력축이 접속되는 기어드모터로 구성되고,
    상기 브러쉬이동장치는 상기 브러쉬구동부가 설치되는 모터고정부, 상기 모터고정부를 전후로 이동시키도록 접속되는 병진이동용 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외관케이스는 격벽에 의해 상기 수조부와 장치실로 구획되고,
    상기 필터부는 상기 장치실에 설치되는 멤브레인필터를 포함하고,
    상기 수조부는 수위를 감지하는 레벨감지수단이 설치된 것을 특징으로 하는 식물공장 및 재배기 전용 순환식 수경재배 양액 전처리 정화장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 여과조는 상기 수조부의 상부에 설치되는 여과박스, 상기 여과박스에 설치되는 여과필터, 양액유입라인을 통해 유입되는 양액을 고르게 분배하도록 상기 여과박스의 내부에 설치되는 분배수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양액 정화장치.
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