(57)【要約】【課題】本発明は、人工光を利用した植物栽培器に関するものである。【解決手段】本発明の植物栽培器は、植物栽培用の養液を収容する内部空間を有する養液保管部と、前記養液保管部の上部面で形成され植物の種子が置かれた栽培ポットを備えた栽培ベッドを含む栽培ハウジングと；前記養液保管部が置かれた基部と、前記栽培ベッドの上部面に形成されて前記栽培ベッドの栽培ポットに置かれた植物の生長のための人工光を設けたヘッド部を含む本体ハウジングからなり、前記養液保管部の内部空間には、栽培ベッドの種子に養液を供給するノズルと、前記ノズルに養液を注入するための水中ポンプと、前記養液保管部の水位を測定するためのフロートバルブが更に設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物栽培用の養液を収容する内部空間を有する養液保管部と、前記養液保管部の上部面に形成されて植物の種子が置かれた栽培ポットを備えた栽培ベッドを含む栽培ハウジングと；
前記養液保管部が置かれた基部と、前記栽培ベッドの上部で位置し前記栽培ベッドの栽培ポットに置かれた植物の生長のための人工光を備えたヘッド部を含む本体ハウジングから構成され、
前記ヘッド部に形成された人工光は植物の生長のため前記ヘッド部の下部面から植物を向くように形成され、且つ前記ヘッド部の下部面には良質の植物生長のためのストレス刺激を誘導する風を生成する送風部がさらに形成され、前記ヘッド部の一側面には熱発散又は前記送風部に空気を供給するための空気出入口が形成されたことを特徴とする、人工光を利用した植物栽培器。
【請求項２】
前記養液保管部の内部空間には、栽培ベッドの種子に養液を供給するノズルと、前記ノズルに養液を注入するための水中ポンプと、前記養液保管部の水位を測定するためのフロートバルブが更に備えられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項３】
前記フロートバルブは、
養液保管部の内部空間に詰めた養液の水位に対応して上下に流動し、養液の水位が一定水準の以下になった場合、水中ポンプの動作を停止させることを特徴とする、第２項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項４】
前記養液保管部の外部の底面には押し部と電源連結部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項５】
前記栽培ベッドの上部面には栽培ポットが複数形成され、前記栽培ポットの内側下部には「Ｌ」型に折曲した安着部材支持部が複数形成され、前記安着部材支持部によって種子安着部材が支持されることを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項６】
前記栽培ベッドの上部面の一側には養液を補充するための養液補充口が更に備えられたことを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項７】
前記栽培ベッドにおいて複数形成される栽培ポットごとに暗室幕が設けられたことを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項８】
前記栽培ベッドで形成された複数の栽培ポットごとに支持棒固定部が更に設けられ、前記支持棒固定部に支持棒が挿入固定できることを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項９】
前記栽培ベッドの下部面には、各栽培ポットの周囲に落水ガイド部が更に設けられたことを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１０】
前記落水ガイド部は、ノズルから噴射された養液が栽培ポットの種子安着部材へ流れ込むように一定角度の勾配を有し、前記落水ガイド部には養液の流れをガイドするためのガイドラインが複数形成されたことを特徴とする、第９項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１１】
前記栽培ベッドの下部面の周辺内側には、内側突出部が更に設けられたことを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１２】
前記養液保管部の内部空間に、前記養液保管部の内部空間に相当する大きさで形成され、養液の水面に浮遊した状態で落水による騒音を防止し植物から落ちた細根をフィルタリングする水面パッドが更に設けられたことを特徴とする、第５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１３】
前記水面パッドには、フロートバルブとノズルが通過できる溝が設けられたことを特徴とする、第１２項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１４】
前記本体ハウジングの基部には安全運転のためのボタン部、電源を供給する電源供給部、及び装置の動作制御のための動作ボタン部が更に備えられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１５】
前記本体ハウジングの基部の一側には、ヘッド部の高さを調節する高さ調節部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１６】
前記高さ調節部は、前記基部と連結して固定される固定部、ヘッド部と連結して上下移動が可能な移動部及び前記固定部と移動部を連結し前記移動部の高さを調節できる調節ピンから構成されることを特徴とする、第１５項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１７】
前記人工光は、栽培ベッドで形成された栽培ポットの直上部ことに形成される第１人工光と、前記第１人工光の間に形成された第２人工光で構成されることを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１８】
前記第１人工光は、６００〜８００ｎｍの波長を発するＬＥＤからなり、前記第２人工光はそれぞれ４００〜５００ｎｍの波長を発するＬＥＤからなることを特徴とする、第１７項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項１９】
前記第１人工光が発散する角度は３０〜６０°の範囲であり、前記第２人工光が発散する角度は７０〜９０°の範囲であることを特徴とする、第１８項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項２０】
前記人工光に供給される電源は周期的にオン・オフすることを特徴とする、第１項、第１７項、第１８項、第１９項のいずれか一つに記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項２１】
前記支持棒は植物の生長に従って段階的に高さが調節できることを特徴とする、第８項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項２２】
前記人工光は、放熱ＰＣＢで実蔵されて、前記放熱ＰＣＢは二つ以上の多層になり、ＬＥＤ光の放熱面積を広くすることを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光を利用した植物栽培器に関するものである。より詳しくは、ノズルを通した養液の噴射方式により養液の使用量が少なく植物根への酸素供給が円滑になることで、植物の生長が促進され、土や人工土壌を使用しないため維持管理が容易であり、養液保管部を分離した状態で洗濯が容易であるため衛生的であり、植物の生長に有利な波長を有する人工光を周期的に断続して提供することによって植物の生長を極大化できる、人工光を利用した植物栽培器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水の供給を使用者が周期的に行う必要がある植物栽培器は、水の供給時期を逃さずにチェックすることが容易でない。水耕栽培は、土や人工土壌を利用しないから便利であるが、水中で植物の根が持続的に位置するようになり酸素供給が円滑でなく、水を比較的頻繁に換えなければならない煩わしさがあった。
【０００３】
特に室内で使用する植物栽培器の場合、植物の生長に必要な日光の供給が十分でないので植物の生長が遅いことがある。韓国公開特許公報第２０１１−００５１９３４号（公開日：２０１１．０５．１８．）はＬＥＤを利用したキャビネット型の植物栽培器に関するものであり、キャビネット型の植物栽培器でＬＥＤ光の照明の提供と循環水の供給を行い、室内での植物栽培が可能であることを特徴とする。しかし、上記の技術は植物の生長に従って単にＬＥＤ照明の強さを調節するだけであり、植物の生長に役立つ波長を利用することはできず、植物の生長に効果的でないという問題がある。また、上記の技術はオガクズなどの人工土壌を利用するため維持管理が容易でなく、水を流しながら使用するため水を頻繁に換えなければならない厄介さがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために案出されたものである。本発明は、ノズルを通した養液の周期的噴射方式によって、植物根への酸素供給が円滑になって植物の生長が促進され、根が水中に位置しないから溜まった水による悪影響を受ける恐れがなく、土や人工土壌を使用せず分離状態で洗濯が可能であるので維持管理が容易であり、植物の生長に有利な波長を有する人工光を採択して提供し、前記人工光を周期的にオン・オフして植物の生長を極大化すると共にエネルギー節約と人工光の寿命が延長される、植物栽培器に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明の植物栽培器は、植物栽培用の養液を収容する内部空間を有する養液保管部と、前記養液保管部の上部面に形成されて植物の種子が置かれた栽培ポットを備えた栽培ベッドを含む栽培ハウジングと；前記養液保管部が置かれた基部と、前記栽培ベッドの上部面に形成されて前記栽培ベッドの栽培ポットに置かれた植物の生長のための人工光を有するヘッド部を含む本体ハウジングから構成され、前記養液保管部の内部空間には、栽培ベッドの種子に養液を供給するノズルと、前記ノズルに養液を注入するための水中ポンプと、前記養液保管部の水位を測定するためのフロートバルブが更に設けられたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の植物栽培器に設けられたフロートバルブは、養液保管部の内部空間に満たした養液の水位に対応して上下流動し、養液の水位が一定水準以下になった場合、水中ポンプの動作を停止させ、前記養液保管部の外部の底面には押し部と電源連結部が更に設けられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の栽培ベッドの上部面には栽培ポットが複数形成され、前記栽培ポットの内側下部には「Ｌ」型で折曲した安着部材支持部が複数形成され、前記安着部材支持部によって種子安着部材が支持され、前記栽培ベッドの上部面の一側には養液を補充するための養液補充口が更に設けられたことを特徴とする。また、前記栽培ベッドで形成された複数の栽培ポットごとに暗室幕が設けられ、前記栽培ベッドで形成された複数の栽培ポットごとに支持棒固定部が更に設けられ、前記支持棒固定部に支持棒が挿入と固定できるようにし、前記栽培ベッドの下部面には各栽培ポットの周囲に落水ガイド部が更に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
前記落水ガイド部はノズルから噴射された養液が栽培ポットの種子安着部材まで流れこまれるために一定角度の勾配を有し、前記落水ガイド部では養液の流れをガイドするためのガイドラインが複数形成される。
【０００９】
また、栽培ベッドの下部面の周辺の内側には内側突出部が更に設けられ、栽培ベッドを養液保管部から分離するとき、栽培ベッドの下部面に残っている養液の水分が植物栽培器の周辺外部に落ちて周辺が汚れることを防止することができる。
【００１０】
本発明の植物栽培器の養液保管部の内部空間には、前記養液保管部の内部空間に相当する大きさで形成され、養液の水面に浮遊した状態で落水による騒音を防止し、植物から離れ落ちった細根をフィルタリングする水面パッドが更に設けられ、前記水面パッドにはフロートバルブとノズルの通過が可能な溝がある。
【００１１】
本発明の植物栽培器の本体ハウジングの基部には安全運転のためのボタン部、電源を供給する電源供給部、及び装置の動作を制御のための動作ボタン部が更に設けられ、前記本体ハウジングの基部の一側にはヘッド部の高さを調節する高さ調節部が更に設けられ、前記高さ調節部は基部の一側に固定される固定部、上下移動が可能な移動部及び前記固定部と移動部を連結して移動部の高さを調節する調節ピンによって構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の植物栽培器のヘッド部の下部面には植物の生長のための人工光と良質の植物生長のためのストレス刺激を誘導する風を生成する送風部が形成され、前記ヘッド部の一側面には熱発散又は前記送風部へ空気を供給するための空気出入口が形成される。前記人工光は栽培ベッドで形成された栽培ポットの直上部ごとに形成される第１人工光と、前記第１人工光の間に形成される第２人工光によって構成されることを特徴とする。前記第１人工光は６００〜８００ｎｍ、前記第２人工光は４００〜５００ｎｍの波長を発するＬＥＤによって構成され、前記第１人工光の光が発散する角度は３０〜６０°の範囲であり、前記第２人工光の光が発散する角度は７０〜９０°の範囲であり、栽培ポットの植物の生長に最適の条件を提供する。
【００１３】
本発明において、植物栽培器の人工光への供給電源は、周期的にオン・オフされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ノズルを通した養液の周期的噴射方式によって、植物根への酸素供給が円滑になって植物の生長が促進され、根が水中に位置しないため養液の交換周期を伸ばすことができる。
【００１５】
また、本発明は、土や人工土壌を使用せず、栽培ベッドと養液保管部の栽培ハウジングが本体ハウジングから分離されるから、維持管理が容易である。
【００１６】
また、本発明は、植物の生長に必要な波長を有する人工光を周期的にオン・オフして植物に与えるため、植物の生長が最適に行われる。また、本発明は、適切なストレスを、送風部を通して植物に加えることができるため、植物の良質生長が行われる。
【００１７】
また、本発明は、人工光を周期的オン・オフし、エネルギー低減、人工光の寿命延長、人工光の発生熱の減少ができる。また、本発明は、空気出入口と送風部によって、人工光からの発散熱が外部へ効果的に発散する。また、本発明は、栽培ベッド部によって、人工光による養液の変質を防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、ノズルによる噴射式水耕栽培を利用し、土や人工土壌の使用を排除するため、病虫害が発生せず、農薬使用の必要もなく、無公害栽培が可能であるという長点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の植物栽培器を示す全体斜視図。
【図２】図２は、本発明の植物栽培器から支持棒固定部が分離された斜視図。
【図３】図３は、図２から暗室幕が分離された斜視図。
【図４】図４は、図３から栽培ベッドが分離された斜視図。
【図５】図５は、図４から水面パッドが分離された斜視図。
【図６】図６は、図５から養液保管部が分離された斜視図。
【図７ａ】図７ａは、本発明の植物栽培器において、養液保管部の内部と外部の底面をそれぞれ示す斜視図。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の植物栽培器において、養液保管部の内部と外部の底面をそれぞれ示す斜視図。
【図８】図８は、本発明の植物栽培器において、本体ハウジングのヘッド部の下部面に形成された人工光と送風部を示す図面。
【図９】図９は、本発明の植物栽培器において、本体ハウジングのヘッド部の一側面と、高さ調節部を調節する様子を示す図面。
【図１０】図１０は、本発明の植物栽培器において、栽培ベッドの下部面を示す図面。
【図１１】図１１は、本発明の植物栽培器において、基部を示す図面。
【図１２】図１２は、本発明の植物栽培器のフロートバルブを示す図面。
【図１３】図１３は、本発明の植物栽培器の種子安着部材を示す図面。
【図１４】図１４は、本発明の植物栽培器のノズルを示す図面。
【図１５ａ】図１５ａは、本発明の支持棒の高さを植物の生長段階に応じて調節できることを示す図面。
【図１５ｂ】図１５ｂは、本発明の支持棒の高さを植物の生長段階に応じて調節できることを示す図面。
【図１５ｃ】図１５ｃは、本発明の支持棒の高さを植物の生長段階に応じて調節できることを示す図面。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施例をより詳しく説明する。
図１は、本発明の植物栽培器を示す斜視図であり、前記植物栽培器は大別して栽培ハウジング１００と本体ハウジング２００に分けられる。図６は、栽培ハウジング１００が分離された本体ハウジング２００を示す。
【００２１】
本発明は、栽培ハウジング１００が本体ハウジング２００から分離され得るので、養液交換などの維持管理が容易である。栽培ハウジング１００も各構成の分離と結合が可能であるため、植物の生長に応じて必要な構成の分離と結合ができ、非常に便利である。
【００２２】
図１ないし図５は、栽培ハウジング１００を構成する各構成の分離又は結合が可能であることを示す図面であり、図１の支持棒１４７は植物が生長するとき茎を前記支持棒１４７に縛るためのものであり、前記支持棒１４７は栽培ポット１４２ごとに形成された支持棒固定部１４８にそれぞれ固定して一定の高さで形成される。
【００２３】
但し、前記支持棒１４７は植物の生長に応じて高さを段階的に高める必要があり、植物の生長初期から支持棒１４７の高さを図１で示した通り一定の高さで固定されたら、ヘッド部２６０の下部面から発散される人工光の光が支持棒によって遮られ植物の生長が円滑でない可能性がある。また、植物の生長初期では、人工光の高さを低くして植物に与えられる光で生長を図るべきであるが、支持棒１４７の高さが一定の高さに固定されたら、生長初期の植物の光合成が円滑でない可能性がある。
【００２４】
本発明は、前記支持棒１４７の高さを段階的に調節することができ、植物の初期生長において光合成と発育が円滑に行われる。このため、図１５ａ〜１５ｃで示した通り、前記支持棒１４７の高さを植物の生長に応じて段階的に高め、これによりヘッド部２６０の高さも調節できるようにした。図１５ａは１段階の高さを示すものであり、第１支持棒１４７ａのみ支持棒固定部１４８に固定された様子を示す。前記図１５ａは、植物の生長初期で前記第１支持棒１４７ａのみを設けて、人工光の発散が妨げられずに植物に影響を与えるようにし、必要に応じてヘッド部２６０の高さを調節して植物の近くで人工光を照らすことができる。図１５ｂは２段階の高さを示すものであり、第１支持棒１４７ａの上に第２支持棒１４７ｂが結合した様子を示す。図１５ｃは３段階の高さであり、前記第２支持棒１４７ｂの上に第３支持棒１４７ｃを結合して高さが調節された様子を示す。
【００２５】
本発明は、植物の生長に従って段階的に支持棒を高めることで、植物の生長が初期から円滑に行われる。図１５ａ〜１５ｃは支持棒の高さ調節を３段階にしているが、高さ調節段階は必要に応じてその加減が可能であり、本発明は図１５ａ〜１５ｃの実施例に限定されない。
【００２６】
図１と図２において、暗室幕１４６は植物の初期生長に必要であり、前記暗室幕１４６は栽培ポット１４２ごとに設けられ、初期に種子が前記栽培ポット１４２ごとに安着した後から発芽時まで、種子が光から影響を受けないようにする。
【００２７】
図３は、暗室幕１４６が分離された植物栽培器の斜視図であり、栽培ベッド１４０の上部面で栽培ポット１４２が複数形成された様子を示す。前記栽培ポット１４２は種子が安着して生長する場所であり、栽培ポット内部の支持ホール１４４ａに種子安着部材１４３が位置した状態で、前記種子安着部材１４３の内部で種子が置かれて生長する。
【００２８】
図１３は、本発明で適用される種子安着部材１４３を示す図面であり、前記種子安着部材１４３は水分の吸収が容易で酸素供給を円滑にする材質であれば何でも可能であり、前記種子安着部材１４３の中心部には安着溝１４３ａが形成され種子が安定的に置かれる。
【００２９】
図１０は、栽培ベッド１４０を下から見た斜視図であり、栽培ポットの下部で支持ホール１４４ａが形成され、前記支持ホール１４４ａの端部が支持ホールの内部に曲がった「Ｌ」形態を有する複数の安着部材支持部１４４によって包まれた形態で構成される。また、前記安着部材支持部１４４は後述のノズル１１４で養液を噴射するとき、養液が種子安着部材１４３の面を濡らすことができるように相互十分な離隔が必要である。
【００３０】
図４は図３から栽培ベッド１４０が分離された斜視図であり、養液保管部１１０の内部に水面パッド１１７が設けられている様子を示す。前記水面パッド１１７はノズル１１４から上部へ噴射された養液が栽培ベッド１４０の下部面に当たった後、養液保管部の内部に落下したり、又は栽培ポット１４２に置かれた種子安着部材１４３で養液が十分に濡らされた後余分の養液が流れ落ちたりする場合、下に落ちて養液の水面と当たる騒音を防止するためのものである。夜には落水が養液の水面に落ちる音が気になることもあるから、本発明は水面パッドを利用し落水の騒音を防止する。前記水面パッドは表面で複数の細かいホール（ｈｏｌｅ）が形成され、落水が前記細かいホールを通して自然的に養液と合流する。
【００３１】
また、前記水面パッド１１７は植物の細根が養液の水中へ浸透させないようにするものであり、植物の細根が養液内に落ちた後、後述する水中ポンプ１１２の吸入口１１３へ流れこむと、水中ポンプ１１２の故障の原因となり得る。前記水面パッド１１７は養液保管部１１０の内部に相当する大きさと形態で形成されるのが好ましく、また前記水面パッド１１７は養液の水面上で浮遊されるよう水より軽い材質で構成されるのが好ましい。前記水面パッド１１７は、養液を噴射するノズル１１４と養液の水位を感知するフロートバルブ１１６の位置には、一定の溝を形成することで、養液の噴射と水位感知が円滑に行われるようにする。
【００３２】
図５は図４から水面パッド１１７が分離された様子を示す斜視図であり、養液保管部１１０の下部面で水中ポンプ１１２、ノズル１１４及びフロートバルブ１１６が設けられている。養液保管部１１０の内部側面には一定の間隔で離隔されて上下方向に形成された歪み防止部１１８が設けられ、養液保管部１１０が歪まずに安定した形態を維持することができる。
【００３３】
図７ａと図７ｂは、図５から養液保管部１１０のみを分離した様子を示す図面であり、養液保管部の内部と外部の底面をそれぞれ示している。図７ａを参照すると、前記水中ポンプ１１２は外部からの電源供給によって駆動し、電源連結ライン１１１を介して外部の常用電源の供給により駆動するが、ＡＣ常用電源をＤＣ電源に変換する電源供給装置によって駆動するのが好ましい。
【００３４】
前記水中ポンプ１１２は吸入口１１３を通して養液を吸入した後、ノズル連結ライン１１５を通してノズル１１４へ養液を伝達し、前記ノズル１１４は養液を上部へ噴射して栽培ポット１４２内に安着した種子へ養液を供給する。本発明の図面を参照すると、栽培ベッド１４０に栽培ポット１４２が８個形成され、養液保管部１１０の下部でノズル１１４が２個形成されている。即ち、各ノズルは上部の栽培ポット１４２を４個ずつ分担して養液を噴射できることがわかる。しかし、栽培ポットとノズルの数は必要に応じてその加減が可能であり、添付した図面の個数のみで限定されるのではない。
【００３５】
本発明のノズル１１４はノズル固定部１１４ｂに安着された後、回転と流動せず安定的に養液を噴射することができる。図１４は本発明で適用されるノズル１１４を示した図面であり、前記ノズル１１４で形成されたノズル突出部１１４ａがノズル固定部１１ｂに溝に安着して結合することでノズルの回転を防止することができる。
【００３６】
図１２は本発明のフロートバルブ１１６を示した図面であり、前記フロートバルブ１１６は養液の水位に応じて上下流動できるように密閉した形態を持って内部の空気と外部を遮断し、下部には一定の重さを有する磁石１１６ｂを設けた。また、前記フロートバルブ１１６の外部面ではカバー１１６ａを設けて、前記カバー１１６ａの一側には養液の通過が可能な養液通路１１６ｄを形成し、前記カバー１１６ａは養液保管部１１０の下部に固定される。
【００３７】
よって、前記フロートバルブ１１６はカバー１１６ａ内部の一定範囲で制限的に流動し、養液の水位は低くなったら磁石の重さによって下部へ段々下降する。養液が足りなくなったら、水中ポンプを回転しても養液の噴射ができなくなり、このとき水中ポンプに過負荷がかかるなど植物栽培器に異常が発生し得る。
【００３８】
水位が低くなったら前記フロートバルブ１１６が養液保管部の下部面に接するようになるが、本発明はフロートバルブ１１６の下部にある磁石１１６ｂが電器供給回路に影響を与えて水中ポンプへの印加電源の供給が遮断される。即ち、本発明の場合、フロートバルブの磁石１１６ｂと対応する基部２１０の内部に磁力と反応する材質のリードスイッチ（未図示）が設けられ、前記リードスイッチは磁力の影響を受けないときには相互離隔した状態を維持して水中ポンプの駆動回路に影響を与えないが、磁力の影響を受けたときにはスイッチの両側が相互短絡して供給電源のバイパス回路として作用する。
【００３９】
従って、養液が養液保管部の下部の底をつく程度まで足りなくなったら、供給電源が前記リードスイッチによってバイパスされ、結局水中ポンプの動作が停止する。養液の水位が低くなって養液の噴射が不可能になる程度になったら、フロートバルブの磁石１１６ｂがリードスイッチを短絡させ水中ポンプが動作が停止し、安全運転が可能となる。動作ボタン部２４０の中には養液不足を知らせる表示灯２４５を設けることと、又はアラーム機能を付加して水位に下がって養液が足りなくなった場合、一定時間アラームを鳴らせることができる。
【００４０】
図７ｂは、養液保管部１１０の外部の底面を示す図面であり、前記養液保管部の外部の底面には底面突出部１１９、押し部１２０及び電源連結部１３０がそれぞれ形成される。前記底面突出部１１９は養液保管部１１０が本体ハウジング２００の基部２１０に安着された後流動させないためのものであり、栽培ハウジング１００が分離された図６と基部２１０を示す図１１を参照すれば、前記基部２１０で養液保管部安着溝２１１が形成されていることが分かる。栽培ハウジングを本体ハウジングに結合する際、養液保管部の底面突出部１１９が前記養液保管部安着溝２１１で安着すると、栽培ハウジングが本体ハウジングから流動しなくなり安定性が向上する。
【００４１】
図６と図１１を参照すれば、本体ハウジングの基部２１０でボタン部２２０と電源供給部２３０がそれぞれ形成されている。前記ボタン部２２０は養液保管部の押し部１２０と対応し、前記電源供給部２３０は電源連結部１３０と対応するようになり、本体ハウジングの基部に栽培ハウジングの養液保管部を結合すると、養液保管部の押し部１２０が基部のボタン部２２０を押すことになり、基部の電源供給部２３０が養液保管部の電源連結部１３０と接するようになる。
【００４２】
基部で形成されたボタン部２２０は安全装置であり、前記ボタン部２２０が押された状態でのみ電源供給が行われる。即ち、外部からの電源供給があっても、前記ボタン部２２０が押された状態でなければ外部電源の供給が遮断される。従って、養液保管部１１０が基部２１０で安着されなかった状態では外部からの電源供給が自動的に遮断され、養液保管部１１０の押し部１２０が基部２１０のボタン部２２０を押した状態でのみ電源の供給が可能である。
【００４３】
図１０は栽培ベッド１４０の下部面を示す図面であり、栽培ポットの支持ホール１４４ａを中心とし、前記支持ホール１４４ａの方向に一定角度の勾配を有し下向する落水ガイド部１５０が形成される。養液保管部１１０の下部で形成されたノズル１１４を通して養液が上部へ噴射される場合、噴射された養液が各栽培ポットの支持ホール１４４ａの内部へ正確に噴射される必要があるが、噴射された養液の中の一部は栽培ベッド１４０の下部面に噴射された後、再び下部へ落ちることもある。
【００４４】
本発明は、養液が支持ホール１４４ａ内部へ正確に噴射されないときにも、前記支持ホール１４４ａの周囲に形成された落水ガイド部１５０を通して下部面に噴射された養液が支持ホール１４４ａへガイドされることで、養液が支持ホール１４４ａで安着した種子安着部材１４３を十分に濡らすことができる。前記落水ガイド部１５０は支持ホール１４４ａの方に段々下がるように一定角度の勾配を有し、前記角度は特に限定されないが、植物栽培器の大きさと栽培ベッドで形成された栽培ポットの数に応じて適宜調節でき、本発明では水平面に対して３〜１５°の範囲で形成された。
【００４５】
また、前記落水ガイド部１５０では落水が支持ホールの方へ効果的にガイドできるために、ガイドライン１５１が更に設けられ、前記ガイドライン１５１は落水ガイド部に対して外部へ突出、又は内部へ陥没した形態で構成される。
【００４６】
図１０を参照すると、栽培ベッド１４０の下部面の外部周辺には外側突出部１４５ａが形成され、前記外側突出部１４５ａが前記栽培ベッド１４０を養液保管部１１０の上部周辺を包んだ形態で結合する。栽培ベッド１４０の下部面の内部周辺には内側突出部１４５が更に設けられ、前記内側突出部１４５はノズル１１４から噴射された養液が養液保管部１１０の外部へ流れ出ないように遮断する役割をし、また栽培ベッド１４０を養液保管部１１０から分離する際前記栽培ベッドの下部面に残っている養液が外部に落ちて周辺を汚すことを防止する。
【００４７】
本発明の栽培ベッド１４０の一側には養液を補充するための養液補充口１４１が更に設けられる。養液は自然的に蒸発し、蒸発した養液が室内の湿度を調節し得る。よって、植物の根に吸収されたり自然蒸発した養液の水位を肉眼で観察することができ、また足りなくなった養液を満たすため栽培ベッドの一側に養液補充口を設ける。
【００４８】
図６は、本発明の植物栽培器の本体ハウジング２００を示す図面である。前記本体ハウジング２００は養液保管部１１０が安着する基部２１０と、栽培ベッド１４０の上部で位置して前記栽培ベッドの栽培ポットに置かれた植物の生長のための人工光を備えたヘッド部２６０が含まれて構成される。また、前記本体ハウジング２００は基部２１０で一側端部が固定した状態で前記ヘッド部２６０の高さを調節する高さ調節部２５０を更に有する。前記高さ調節部２５０は前記基部２１０と連結して固定される固定部２５１、ヘッド部と連結して上下移動が可能な移動部２５２及び前記固定部と移動部を連結して前記移動部の高さを調節する調節ピン２５３から構成される。
【００４９】
図９は、高さ調節部２５０の移動部２５２が上下移動してヘッド部２６０の高さの調節が可能であることを示し、植物の生長に応じてヘッド部の高さを調節して植物への人工光の影響を最適に維持することができる。高さ調節部２５０の高さは、例えば、ハサミ形態の調節ピン２５３を開閉して移動部２５２を固定部２５１に対して上下移動して調節することができる。
【００５０】
図８は、本体ハウジングヘッド部の下部面に形成された人工光と送風部を示す図面である。人工光は各栽培ポットの直上部ごとに形成された第１人工光（２６１ａ〜２６１ｈ）と前記第１人工光の間に形成された第２人工光（２６２ａ〜２６２ｄ）から構成される。本発明の人工光は大別して２種類の波長を発生するＬＥＤで形成され、第１人工光は植物の光合成を促進するための波長帯域（６４０〜６９０ｎｍ）を発生し、第２人工光は植物の発育を促進するための波長帯域（４００〜４７０ｎｍ）を発生する。
【００５１】
本発明において、第１人工光は６００〜８００ｎｍ帯域の波長を発生し、３０〜６０°の範囲で集中して垂直下方の当該栽培ポットまで到達できるようにし、栽培ポットで光合成が効果的に行われる。また、第２人工光は、４００〜４５０ｎｍ帯域の波長を発生し、７０〜９０°の範囲で栽培ベッドまで到達できるようにして両側の栽培ポットで育つ植物の発育が均等に行われる。前記第１人工光と第２人工光の発散角度を調節するために集光レンズを用いることもできる。
【００５２】
図８ａは、ヘッド部２６０の下部面で形成された第１人工光（２６１ａ〜２６１ｈ）及び第２人工光（２６２ａ〜２６２ｄ）を示し、前記第１人工光は栽培ベッドで形成された各栽培ポットと対応して形成され、第２人工光は前記第１人工光の間で形成される。図８ｂは第１人工光（２６１ａ〜２６１ｈ）から発生した光が垂直下部へ発散する角度（θ１）を示し、図８ｃは第２人工光（２６２ａ〜２６２ｄ）から発生した光が垂直下部へ発散する角度（θ２）を示す。
【００５３】
図８を参照すると、ヘッド部２６０の下部面で人工光とともに送風部２６３が形成されている。また、図９を参照すると、前記ヘッド部２６０の一側に空気出入口２６４が形成されている。ＬＥＤからなる人工光の場合、光を発散することによって熱が多く発生し、人工光の寿命を延長するためには発生した熱を適切に排出しなければならない。
【００５４】
発光効率を高めるため１Ｗ内外の出力を有するＬＥＤを人工光として採択する場合、ＬＥＤ光に発熱量が非常に多くなり放熱対策が必要である。適切な放熱対策がない場合、ＬＥＤ光の老化が急激に進み照度が下がって植物の生長に影響を与える恐れがある。ＬＥＤからの発生熱を放出するため、一般的に放熱に優秀な特性を持つアルミニウムＰＣＢをＬＥＤパッケージとして用いたり、又は別度の放熱板と共に水冷又は空冷式冷却装置を用いたりする。
【００５５】
しかし、前記アルミニウムＰＣＢは比較的高価であるから製造費用を上昇させる原因となり、水冷／空冷式冷却装置は別度の装置を付加することで製造費用が上昇すると共に製造工程が複雑となり、外部電源を利用しなければならないという問題がある。本発明は、基本的に用いられるＬＥＤ用の一般放熱ＰＣＢを２個以上の複層で構成する構造によってＬＥＤ光が実質的に接触する外部層及び内部層が直放熱構造で連結されるようにして放熱面積を広げ、アルミニウムＰＣＢの半分以下の製造費用のみで効果的放熱が可能である。
【００５６】
本発明のヘッド部の一側に形成された空気出入口は基本的に人工光から発生した熱を外部へ排出する役割をする。ただし、送風部２６３が駆動される時には外部から空気を吸入する役割をし、前記送風部を通して人工光から発生した熱が外部へ強制的に排出される。前記送風部を通して下部へ排出された空気は植物の生長に役立つストレスとして作用し、良質の植物生長に非常に有益である。
【００５７】
前記送風部の駆動はプログラムされた時間ごとに自動調節、又は動作ボタン部２４０で手動調節できるようにして、植物が室内生長する場合にも良質の生長ができる。
【００５８】
植物は明反応と暗反応によって生長がなされる。明反応は、葉緑素によって吸収された光エネルギーで水を分解して酸素を生成し化学エネルギーとして転換する過程であり、暗反応は光は関与しない状態で明反応から生成された科学物質（ＡＴＰ、ＮＡＤＰＨ２）を利用して二酸化炭素からグルコースなどの炭水化物を合成する過程である。植物の光合成作用は外部から光を受けて行われる明反応と光が関与しない暗反応の繰り返した過程によって行われ、前記明反応と暗反応によって植物が生長する。
【００５９】
本発明は、供給電源を適切な周期でオン・オフして、植物の光合成作用を最適化することができ、電源の周期的オン・オフは節電効果と共に、人工光の寿命延長と、人工光の発生熱を減らす効果がある。供給電源のオン・オフ断続の周期は、基部２１０の下端で位置したＰＣＢ基板のＭＣＵ（Ｍａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）上でプログラム化されてセーブされ、動作ボタン部の手動操作によっても調節することができる。
【００６０】
本発明において、電源のオン・オフ断続周期を１ｍｓ内外にすることができる。植物の光合成において昼夜間で持続的に明反応と暗反応動作が行われているので、本発明は植物の前記特性に応じて電源を１ｍｓ内外の比較的高速でオン・オフするように制御し、植物の円滑な発育を図る。断続周期１ｍｓ内で明反応と暗反応のサイクルはそれぞれ５０：５０、６０：４０、７０：３０又は８０：２０のいずれか一つであることができ、１ｍｓ内外の断続周期は必要に応じてその加減が可能であることはもちろんである。
【００６１】
本発明は、下部からノズルを通して養液を噴射する方式であり、湛水式、循環式などの他の水耕栽培と異なって少量の養液使用が可能であり、また植物根への酸素供給が円滑になる長所があり、噴射式水耕栽培を利用して土や人工土壌の使用が排除されるため病虫害が発生せず、農薬使用の必要がないから無公害栽培が可能であるという長所がある。また、本発明は栽培ベッドが養液の水中に入っておらず一定の高さで形成され、人工光による養液の変質を防止することができる。本発明の水中ポンプの駆動も周期的にオン・オフ断続させて、適切な時間でプログラム化され自動駆動が可能となり、また動作ボタン部による手動操作も可能である。
【００６２】
図１１は、本発明の植物栽培器の中の基部を示す図面であり、動作ボタン部２４０を拡大して示している。動作ボタン部には、大体、動作／確認ボタン２４１、人工光オン・オフボタン２４２、及び給水時間オン・オフボタン２４３を備えることが可能であり、電源動作表示ＬＥＤ２４４と養液状態表示ＬＥＤ２４５、及び／又は、システ及び設定状態表示ＬＥＤ２４６を備えることができる。
【００６３】
以上において本発明の好ましい実施例をもって説明したが、本発明の権利範囲はこれによって限定されなく、本発明の実施例と実質的に均等範囲のものまで本発明の権利範囲が及ぶことと理解すべきであり、本発明の趣旨を超えない範囲内で当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により様々な変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の人工光を利用した植物栽培器は、ノズルを通した養液の噴射方式により養液の使用量が少なく植物根への酸素供給が円滑になることで、植物の生長が促進され、土や人工土壌を使用しないため維持管理が容易であり、養液保管部を分離した状態で洗濯が容易であるため衛生的であり、植物の生長に有利な波長を有する人工光を周期的に断続して提供することによって植物の生長を極大化できるという、有用性がある。
【符号の説明】
【００６５】
１００：栽培ハウジング
１１０：養液保管部
１１１：電源連結ライン
１１２：水中ポンプ
１１３：吸入口
１１４：ノズル
１１４ａ：ノズル突出部
１１４ｂ：ノズル固定部
１１５：ノズル連結ライン
１１６：フロートバルブ
１１６ａ：カバー
１１６ｂ：磁石
１１６ｃ：空気
１１６ｄ：養液通路
１１７：水面パッド
１１８：歪み防止部
１１９：底面突出部
１２０：押し部
１３０：電源連結部
１４０：栽培ベッド
１４１：養液補充口
１４２：栽培ポット
１４３：種子安着部材
１４３ａ：安着溝
１４４：安着部材支持部
１４４ａ：支持ホール
１４５：内側突出部
１４５ａ：外側突出部
１４６：暗室幕
１４７：支持棒
１４８：支持棒固定部
１５０：落水ガイド部
１５１：ガイドライン
２００：本体ハウジング
２１０：基部
２１１：養液保管部安着溝
２２０：ボタン部
２３０：電源供給部
２４０：動作ボタン部
２５０：高さ調節部
２５１：固定部
２５２：移動部
２５３：調節ピン
２６０：ヘッド部
２６１ａ〜２６１ｈ：第１人工光
２６２ａ〜２６２ｄ：第２人工光
２６３：送風部
２６４：空気出入口
【図１】
2015532839.tif 000003
【図２】
2015532839.tif 000004
【図３】
2015532839.tif 000005
【図４】
2015532839.tif 000006
【図５】
2015532839.tif 000007
【図６】
2015532839.tif 000008
【図７ａ】
2015532839.tif 000009
【図７ｂ】
2015532839.tif 000010
【図８】
2015532839.tif 000011
【図９】
2015532839.tif 000012
【図１０】
2015532839.tif 000013
【図１１】
2015532839.tif 000014
【図１２】
2015532839.tif 000015
【図１３】
2015532839.tif 000016
【図１４】
2015532839.tif 000017
【図１５ａ】
2015532839.tif 000018
【図１５ｂ】
2015532839.tif 000019
【図１５ｃ】
2015532839.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月27日(2015.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物栽培用の養液を収容する内部空間を有する養液保管部と、前記養液保管部の上部面に形成されて植物の種子が置かれた栽培ポットを備えた栽培ベッドを含む栽培ハウジングと；
前記養液保管部が置かれた基部と、前記栽培ベッドの上部で位置し前記栽培ベッドの栽培ポットに置かれた植物の生長のための人工光を備えたヘッド部を含む本体ハウジングから構成されたことを特徴とする、人工光を利用した植物栽培器。
【請求項２】
前記養液保管部の外部の底面には押し部と電源連結部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項３】
前記栽培ベッドで形成された複数の栽培ポットごとに支持棒固定部が更に設けられ、前記支持棒固定部に支持棒が挿入固定できることを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項４】
前記栽培ベッドの下部面には、各栽培ポットの周囲に落水ガイド部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項５】
前記養液保管部の内部空間には、前記養液保管部の内部空間に相当する大きさで形成され、養液の水面に浮遊した状態で落水による騒音を防止し植物から落ちた細根をフィルタリングする、水面パッドが更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項６】
前記本体ハウジングの基部の一側には、ヘッド部の高さを調節する高さ調節部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項７】
前記ヘッド部で形成された人工光は植物の生長のため、前記ヘッド部の下部面から植物を向くように形成され，前記ヘッド部の下部面に植物の良質生長のためのストレス刺激を誘導する風を生成する送風部が更に設けられたことを特徴とする、第１項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項８】
前記人工光は、栽培ベッドで形成された栽培ポットの直上部ことに形成される第１人工光と、前記第１人工光の間に形成された第２人工光で構成されることを特徴とする、第７項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【請求項９】
前記人工光は、放熱ＰＣＢで実蔵されて、前記放熱ＰＣＢは二つ以上の複層であり、ＬＥＤ光の放熱面積を広めたことを特徴とする、第７項に記載の人工光を利用した植物栽培器。
【国際調査報告】
2015532839.tif 000021
2015532839.tif 000022
2015532839.tif 000023
2015532839.tif 000024