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KR100191800B1 - 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치 - Google Patents

배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치 Download PDF

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KR100191800B1 KR1019960066140A KR19960066140A KR100191800B1 KR 100191800 B1 KR100191800 B1 KR 100191800B1 KR 1019960066140 A KR1019960066140 A KR 1019960066140A KR 19960066140 A KR19960066140 A KR 19960066140A KR 100191800 B1 KR100191800 B1 KR 100191800B1
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Abstract

본 발명은 배양액 조제용 액체 자동정밀 혼합배출장치에 관한 것으로; 물을 공급하는 물 공급부(10)와; 농축배양액을 공급하는 농축배양액 공급부(20)와; 상기 농축배양액 공급부(20)에서 공급되는 농축배양액을 계량 및 배출하는 농축배양액 계량 및 배출부(30)와; 상기 물 공급부(10)와 농축배양액 계량 및 배출부(30)에서 공급되는 물과 농축배양액을 혼합하는 양액 혼합부(50)와; 상기 농축배양액 계량 및 배출부(30)와 양액 혼합부(50) 사이에서 농축배양액의 역류를 방지하는 양액 역류방지부(40)를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 본 발명은 정밀한 배출 성능을 확보하여; 구동시간에 따라 증가하는 제품간 배출량 편차를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 소규모 농가에서 양액 자동조제 장치를 이용하여 양액 재배할 경우 정밀하고 저렴한 양액 조제가 가능하게 되며, 이를 표준화된 양액 자동 조제 시스템으로 채택하여 활용할 경우 양액 자동화 설비 및 경영의 경제성과 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치
본 발명은 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치에 관한 것으로; 특히 정밀한 배출 성능을 확보하여; 반복 구동에 따른 제품간 토출량 편차를 최소화 할 수 있고, 제작원가가 저렴하여 소규모의 양액 재배 농가에 적합한 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합장치에 관한 것이다.
최근들어 양액 재배에서 양액 조제의 자동화를 위하여 다양한 방식의 농축배양액 공급장치가 채택되어 이용되고 있으나, 대부분 고가의 화학용 정량펌프의 사용에 그치고 있다. 수경재배의 배양액 조제를 위해서는 두 종류의 농축배양액 공급의 정밀도가 우선적으로 고려되어야 하고, 전 작물생육기간에 걸쳐 일정한 토출량을 확보하여야 하며, 양액 자동 조제장치의 제작비용의 절감 등이 다양하게 고려되어야 한다.
현재까지 수경재배에 채용되어 왔던 농축배양액 공급용 장치로는 정량펌프, 벤츄리관 등이 있다. 정량펌프를 이용하는 방법은 미량의 액제 제어가 가능하고, 조작 및 제어가 간단하나, 장치의 가격이 높고, 반복 구동에 따른 제품간의 토출량 편차의 발생으로 인해 적용에 어려움이 잇다. 벤튜리관을 이용하는 방법은 구조가 간단하고 저가인 반면에 관내를 흐르는 유체의 압력을 이용하는 방식으로 인해 균일한 토출량의 확보가 어려운 문제점을 가지고 있다.
제1도는 종래 정량펌프를 사용한 양액 자동 혼합장치의 전체 구성을 보인 블록도로서, 물 공급부(1)로부터 물이 공급되고, 농축배양액 공급부(2)로부터 공급부(20) 농축배양액이 공급되어 양액 혼합부(3)에서 혼합되며, 이 혼합액이 양액 공급부(6)를 거쳐 작물에 공급되도록 되어 있으며, 양액 혼합부(3)가 양액 계측부(4)에 의해 계량되고, 양액 제어부(5)에 의해 장치가 제어되도록 되어 있다.
이러한 액제 자동 혼합장치는 농축배양액 공급부(2)의 정량펌프가 양액 계측부(4) 및 양액 제어부(5)의 전기 신호를 받아서 구동되나 장기간 사용할 때 제품간 토출량 편차의 발생으로 정밀한 양액 조제가 불가능하게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로 정밀한 배출 성능을 확보하여, 구동시간에 따라 증가하는 제품간 배출량 편차를 줄일 수 있고, 소규모의 양액재배 농가에 적합한 경제적인 배양액 조제용 액제 자동 정밀 혼합장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 물을 공급하는 물 공급부와; 농축배양액을 공급하는 농축배양액 공급부와; 상기 농축배양액 공급부에서 공급되는 농축배양액을 계량 및 배출하는 농축배양액 계량 및 배출부와; 상기 물 공급부와 농축배양액 계량 및 배출부에서 공급되는 물과 농축배양액을 혼합하는 양액 혼합부와; 상기 농축배양액 계량 및 배출부와 양액 혼합부 사이에서 농축배양액의 역류를 방지하는 양액 역류방지부를 포함하여 구성되는 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치를 제공한다.
보다 구체적으로 본 발명은 적은 토출량을 확보할 수 있는 농축 배양액 공급용 펌프, 공급용 펌프로부터 공급된 농축 배양액을 정밀 계량, 배출하기 위한 계량 용기, 파이프내의 유체 속도 및 압력을 조절하여 농축 배양액의 계량용기 내로 역류현상을 방지하기 위한 벤튜리관을 포함하여 구성되는 액제 자동정밀 혼합장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상용화된 소형 임펠리 펌프와 간단한 부자형 수위센서를 이용한 액제의 정밀 계량 및 배출장치로서 두 장치간의 배출편차량을 최소화하며, 장시간 사용할 때에도 배출량의 변화가 없게 되는 액제 자동정밀 혼합장치를 제공한다.
제1도는 종래 액제 자동 혼합장치의 블록도.
제2도는 본 발명에 의한 액체 자동정밀 혼합장치의 블록도.
제3도는 본 발명 장치의 요부 구성도.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동시간과 배출량과의 회귀그래프.
제5도는 본 발명 일 실시예에 따른 배출편차 그래프.
제6도는 및 제7도는 상용 정량펌프의 제품간 편차 그래프.
제8도는 본 발명의 적용예를 보인 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 물 공급부 20 : 농축배양액 공급부
21 : 공급펌프 22 : 수동밸브
30 : 농축배양액 계량 및 배출부 31 : 계량용기
32 : 수위센서 33 : 전자밸브
40 : 양액 역류방지부 41 : 벤튜리관
50 : 양액 혼합부
이하 이와 같은 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명을 사용한 양액 자동 혼합장치의 전체 구성을 보인 블록도를 이에 도시한 바와 같이, 물을 공급하는 물 공급부(10)와; 농축배양액을 공급하는 농축배양액 공급부(20)와; 상기 농축배양액 공급부(20)에서 공급되는 농축배양액을 계량 및 배출하는 농축배양액 계량 및 배출부(30)와; 상기 물 공급부(10)와 농축배양액 계량 및 배출부(30)에서 공급되는 물과 농축배양액을 혼합하는 양액 혼합부(50)와; 상기 농축배양액 계량 및 배출부(30)와 양액 혼합부(50) 사이에서 농축배양액의 역류를 방지하는 양액 역류방지부(40)와; 상기 양액 혼합부(50)에서 공급되는 혼합액으로 배지에 공급하는 양액 공급부(80)와; 상기 양액 혼합부(50)의 혼합액을 계측하는 양액 계측부(60)와; 상기 물 공급부(10), 농축배양액 공급부(20), 그리고 농축배양액 계량 및 배출부(30)를 제어하는 양액 제어부(70)를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 본 발명은 물 공급부(10)로부터 양액 혼합부(50)에 물이 공급되고, 농축배양액이 농축배양액 공급부(20)로부터 농축배양액 계량 및 배출부(30)로 공급되어 계량된 후, 양액 역류방지부(40)를 통하여 양액 혼합부(50)에 공급되어 물과 혼합되고, 양액 공급부(80)를 통하여 배지에 공급된다.
제3도는 본 발명 장치의 요부 구성도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이 농축배양액 공급부(20)가 공급펌프(21)와 수동밸브(22)로 이루어지고, 농축배양액 계량 및 배출부(30)는 계량용기(31)에 수위센서(32)가 결합됨과 아울러 하단부에 전자밸브(33)가 결합되어 있으며, 양액 역류방지부(40)에는 벤튜리관(41)이 이용되고 있다. 그리고 상기 농축배양액 공급부(20)와 전자밸브(33)를 제어하기 위한 양액 제어부(70)로서 퍼스널 컴퓨터(71)가 이용되고 잇다.
상기 농축배양액 공급부(20)의 공급펌프(21)는 계량용기(31) 내에 농축배양액을 공급하기 위한 펌프로 경제성 및 내구성을 선정기준으로 하였다. 또한 정밀한 양의 제어를 위하여 적은 토출량을 확보할 수 있어야 하나, 제품간의 토출량 편차는 계량용기(31)에서 제어 가능하도록 하였으므로 본 장치의 선정에는 고려되지 않았으며, 수동밸브(22)를 이용하여 공급유량을 결정하였다.
상기 공급펌프(21)는 일예를 들어 규격 200×100×150㎜, 재질 폴리프로필렌 중량 3㎏, 구동전원 110배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치 220V, 50배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치 60㎐인 것을 사용하고, 계량용기(31)는 일예를 들어 재질이 아크릴이고, 직경 80㎜, 높이 300㎜, 배출직경 9.53㎜(3/8in)인 것을 사용한다.
상기 농축배양액 계량 및 배출부(30)의 계량용기(31)는 공급펌프(21)로부터 공급된 농축배양액을 정밀 계량, 배출하기 우한 장치이며, 다음식 (1), (2)에 의해 계량용기(31)의 배출구 직경과 높이를 결정한다.
상기 농축배양액 계량 및 배출부(30)의 수위센서(32)는 농축배양액의 높이를 일정하게 유지시켜 주는 기능을 가지며, 계량된 농축배양액을 공급하기 위한 전자밸브(33)를 설치하여 정밀한 양의 유체를 액제 자동정밀 혼합장치 전용 프로그램을 적용함으로써 배출을 조절하였다.
상기 양액 역류방지부(40)의 벤튜리관(41)은 파이프 내의 유체 속도 및 압력을 조절하여 농축배양액의 계량용기(31)내로 역류 현상을 방지하도록 설계 되었다.
유량의 변화에 따른 벤튜리관(41)의 직경은 다음 식 (3)의 방정식과 식 (4)에 의하여 결정하였다.
제4도에 본 발명의 일 실시예에 따른 구동시간과 배출량과의 회귀그래프를 나타내었으며, 상관계수는 1로 나타냈다.
제5도에는 본 발명 일 실시예에 따른 배출편차 그래프를 나타내었으며, 제품간 편차는 ±0.33%로 나타냈다.
제6도 및 제7도에는 상용 정량펌프의 제품간 편차를 나태내었으며, 각각 ±2.45, ±1.38로 나타냈다.
예컨데 상기 공급펌프(21)에는 소형 임펠러 펌프가 이용되고, 상기 수위센서(32)에서는 간단한 부자형 수위센서가 이용될 수 있다.
제8도에는 본 발명에 따라 4가지 농축배양액을 액제 자동정밀 혼합장치를 이용하여 공급하는 실제 방법이 예시되어 있는 바, 농축배양액 공급부(20)에서 산, 알칼리, A액, B액이 각각 공급펌프(21)에 의해 공급되고, 농축배양액 계량 및 배출부(30)의 계량용기(31)가 4칸의 계량실로 구분 형성되어 상기 4종의 액제가 4칸의 계량실에 각각 공급되며, 계량용기(31)에서 역류방지부(40)의 벤튜리관(41)으로 공급된다. 그리고, 물 공급부(10)에서 원수가 혼합탱크(90), 여과기(92) 및 센서류(93)를 통하여 벤튜리관(41)에 공급되고, 벤튜리관(41)에 공급도는 농축배양액과 물이 양액 공급부(80)의 주펌프(81), 전자밸브(82) 및 여과기(83)를 통하여 배지(90)에 공급되며, 양액 제어부(70)의 중앙처리장치(CPU)(72)에 의해 농축배양액과 물의 유량이 제어되도록 되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출 장치는 정밀한 배출 성능을 확보하여, 구동시간에 따라 증가하는 제품간 배출량 편차를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 소규모 농가에서 양액 자동조제 장치를 이용하여 양액 재배할 경우 정밀하고 저렴한 양액 조제가 가능하게 되며, 이를 표준화된 양액 자동 조제 시스템으로 채택하여 활용할 경우, 양액 자동화 설비 및 경영의 경제성과 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 물을 공급하는 물 공급부(10)와; 농축배양액을 공급하는 농축배양액 공급부(20)와; 상기 농축배양액 공급부(20)에서 공급되는 농축배양액을 계량 및 배출하는 농축배양액 계량 및 배출부(30)와; 상기 물 공급부(10)와 농축배양액 계량 및 배출부(30)에서 공급되는 물과 농축배양액을 혼합하는 양액 혼합부(50)와; 상기 농축배양액 계량 및 배출부(30)와 양액 혼합부(50) 사이에서 농축배양액의 역류를 방지하는 양액 역류방지부(40)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치.
  2. 제1항에 있어서 농축배양액 공급부(20)가 공급펌프(21)와 수동밸브(22)로 구성되고, 농축배양액 계량 및 배출부(30)는 계량용기(31)에 수위센서(32)가 결합됨과 아울러 하단부에 전자밸브(33)가 결합되어 구성되며, 양액 역류방지부(40)는 벤튜리관(41)으로 구성된 것을 특징으로 하는 배양액 조제용 액제 자동정밀 혼합배출장치.
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