KR100298628B1 - 세라믹히터를이용한꿀벌산란촉진장치및방법 - Google Patents
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Abstract
세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 장치는, 꿀벌을 양육하여 벌꿀을 생산하기 위한 벌통에 있어서, 상기 벌통내부 봉구온도(蜂球溫度)를 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기에 적합한 산란촉진 온도로 유지하는 세라믹히터 및 상기 세라믹히터로 전원을 공급하는 전원공급기로 구성된다. 본 방법은, 꿀벌을 양육하여 벌꿀을 생산하기 위한 벌통에 있어서, 벌통내부의 밑바닥에 세라믹히터를 설치하고, 세라믹히터에 전원을 공급하여 세라믹히터가 벌통을 가온한다. 세라믹히터는 벌통내부의 봉구온도를, 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기에 적합한 산란촉진 온도로 유지한다.
Description
본 발명은 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하도록 하기 위해, 벌통의 내부 봉구온도(蜂球溫度)를 동태온도(動態溫度)로 유지하는 방법에 관한 것이다.
여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기 위해서는 봉구온도가 동태온도인 33℃ ~ 35℃를 유지하여야 한다. 꿀벌의 알은 21℃, 유충은 15℃, 어린 성충은 12℃에서 동사하고, 성충은 5℃에서 전신이 마비된다. 그러나 봉구온도가 38℃를 넘으면, 꿀벌은 정상적인 수밀활동을 중단하고 소문밖에 밀집하여 더위를 이기려 한다. 일반적으로 외기온도가 33℃이상이면 꿀벌의 수밀은 줄고, 금수벌의 활동이 크게 증가하며, 일부 일벌들은 선풍활동에 전념한다.
봉구온도는 여왕벌의 산란에 매우 큰 영향을 준다. 일벌은 출방 14일이 되어야 외역활동으로 꿀을 채취할 능력을 갖게 되므로, 조기산란은 꿀의 채취에 있어 매우 중요하다. 우리 나라는 연간 벌꿀생산의 70% 이상을 아카시아 밀원에서 채밀하고 있으며, 앞으로도 아카시아 밀원을 통한 벌꿀생산은 더욱 증가될 것이다. 우리나라 2~3월의 중부 이북지방에서, 밤과 낮의 기온차는 10℃가 넘는다. 그러므로 전문 양봉인들은 2월 중순에 남부지방으로 이동하여 봉구온도를 동태온도로 유지함으로써, 여왕벌의 조기산란을 촉진한다. 이러한 경우 양봉인들은 벌통을 남쪽으로 이동하면서 발생하는 이동 경비 및 관리비용을 부담해야 한다.
그러므로 양봉인들은 벌통을 이동하지 않고 여왕벌의 조기산란을 촉진하기 위하여, 일반적으로 스치로폴이나 비닐, 전기장판 등을 사용하여 벌통을 감싸거나, 히터를 벌통에 설치하여 봉구온도를 동태온도로 유지한다. 도 1 은 종래 기술에 의한 꿀벌산란 촉진장치의 실시예의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 열선으로 구성되며 벌통외부의 밑바닥에 설치되는 전열판(120)과; 벌통 내부에 설치되어 있으며 벌통 내부의 온도를 감지하는 온도 감지기(130); 온도 감지기에서 감지된 온도에 의하여 상기 전열판으로 가해지는 전원을 제어하는 전원공급 및 제어기(110) 및 상기 온도 감지기에서 감지한 온도를 디지털 숫자로 표시하는 온도 표시기(140)로 구성된다. 상기와 같이 구성된 꿀벌산란 촉진장치는 단락으로 인한 누전을 방지하기 위하여 전열판(120)에 2개의 바이메탈을 접지시켰으며, 벌통 내부에 온도 감지기를 설치하였다. 전원공급 및 제어기(110)는 관리자에 의해 설정된 온도 범위 내에서 전열판의 전원을 자동으로 차단한다.
상기와 같이 구성된 전열판을 사용하는 전기 가온법은, 화재를 일으키거나 과열로 인하여 벌의 정상적인 산란을 저해한다. 즉, 전열판이나 전구 등의 저항체는 온도조절이 어려워 화재와 누전, 감전 등의 위험이 있었으며, 외부에 온도 감지기와 온도에 의해 전열판으로 가해지는 전원을 차단하는 별도의 제어기를 설치해야 했다. 전열판은, 전선의 안전성(허용전류)을 고려하여 10개의 벌통을 한 조(set)로 하여 각각 전원을 공급받아야 하므로, 많은 전력을 필요로 한다. 전열판은 고장이 발생하기 쉬우며, 설치시 일손이 많이 가고 비용이 많이 든다는 문제점이 있었다. 또한 열선을 사용하는 전열판 등은 전자파를 발생하여 꿀벌의 산란에 유해한 영향을 끼친다.
본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하는데 필요한 동태온도를 가장 적합하게 유지할 수 있도록 세라믹히터를 벌통에 장착하는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.
제1도는 종래 기술에 의한 꿀벌산란 촉진장치의 실시예의 구성도.
제2도는 본 발명에 사용되는 꿀벌산란 촉진장치의 구성도.
제3도는 본 발명에 의해 세라믹히터의 설치구조도.
제4도는 본 발명에 사용되는 세라믹히터의 회로도.
제5도는 본 발명에 의한 꿀벌산란 촉진방법을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 직류전원 20 : 저항
30 : 세라믹 소자 110 : 전원공급 및 제어기
120 : 전열판 130, 230 : 온도 감지기
140, 240 : 온도 표시기 210 : 전원공급기
220 : 세라믹히터 300 : 벌통
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치의 바람직한 실시예는, 꿀벌을 양육하여 벌꿀을 생산하기 위한 벌통에 있어서, 상기 벌통내부 봉구온도(蜂球溫度)를 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기에 적합한 산란촉진 온도로 유지하는 세라믹히터 및 상기 세라믹히터로 전원을 공급하는 전원공급기로 구성된다.
본 발명에 따른 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진방법의 바람직한 실시예는, 꿀벌을 양육하여 벌꿀을 생산하기 위한 벌통에 있어서, 상기 벌통내부의 밑바닥에 세라믹히터를 설치하는 단계와; 상기 세라믹히터에 전원을 공급하여 세라믹히터가 벌통을 가온하는 단계; 및 벌통내부의 봉구온도(蜂球溫度)를, 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기에 적합한 산란촉진 온도로 유지하는 단계로 구성된다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 벌통내부의 봉구온도를 여왕벌의 산란에 가장 적합하도록 유지하고, 벌통의 보온시 전자파의 발생과 화재 및 과열 등의 위험을 방지하기 위하여, PTC 세라믹히터를 벌통에 설치한다.
PTC 써미스터(Positive Temperature Coefficient Thermistor) 소자는 세라믹스 성분을 재료로 하므로, 별도의 온도조절기 없이도 원하는 온도를 스스로 감지하여 일정한 온도를 유지하는 정온 발열 특성이 있으며, 또한 일정온도 이상으로 발열시 전기저항이 자동으로 상승하여 과열온도를 억제하고 일정온도를 유지케 하므로 화재로부터 안전하다는 이점을 갖고 있다.
PTC 세라믹히터는 룸 에어콘, 온풍상 난방기, 식품건조기 등의 다수 제품에 응용되어 왔다. PTC 세라믹히터로는 디스크형 PTC와, honey comb형 PTC 및 하모니카형 PTC가 있다. 디스크형 PTC는 디스크의 양면에 무전해 도금, 소부 등에 의한 금속에 전극을 가한 형태이며, honey comb형 PTC는 두께 10mm의 단형소자에 6각형의 통풍로를 다수 설치하여 통풍에 의한 강제방열을 행하는 형태이고, 하모니카형 PTC는 전극을 대는 일반 금속재료의 사이에 두께 1mm의 각형소자를 하모니카 형태로 구성하여 통풍에 의한 강제방열을 시키는 구조이다.
세라믹은 BaTiO3계열로 이트륨의 첨가량에 따라 비저항과 큐리온도가 달라지는 특성을 나타낸다. 그러므로 본 발명에서는 이 특성을 이용하여, 가온시 표면온도가 85℃ 내지 100℃까지 상승할 수 있는 구조의 세라믹히터를 제작한다. 본 발명에 의한 꿀벌산란 촉진장치는, 벌통의 밑바닥에 세라믹히터를 부착한 형태를 가진다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명에 사용되는 꿀벌산란 촉진장치의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 세라믹 소자로 구성되며 벌통내부의 밑바닥 중앙에 설치되는 세라믹히터(220)와; 상기 세라믹히터로 전원을 공급하는 전원공급기(110)로 구성된다.
세라믹히터는 발열에 대하여 저항이 급격히 증가하여 전류를 제한하는 큐리온도의 특성을 나타내기 때문에, 80~90℃ 정도의 온도를 항상 유지한다. 그러므로 본 발명에 의한 꿀벌산란 촉진장치는, 별도의 온도 감지기와 제어기를 필요로 하지 않는다. 그러나 관리자가 벌통내부의 온도를 알 수 있도록 하기 위하여, 벌통 내부의 온도를 감지하는 온도 감지기(130)와 상기 온도 감지기에서 감지한 온도를 디지털 숫자로 표시하는 온도 표시기(140)를 추가로 설치한다.
상기 세라믹히터(220)의 소재는 지름 16.20mm 두께 2.50mm 크기를 가지는 세라믹 소자이다. 세라믹히터는 절연물질 및 발열판을 포함하는 경우, 20x 35x 5mm의 작은 크기를 가지므로, 설치가 용이하다. 세라믹히터는 벌통 내부의 밑바닥 중앙에 설치된다. 누전과 안전성을 고려할 때, 세라믹히터는 절연물을 이용하여 바닥으로 부터 10mm 정도 떨어지도록 설치 고정되는 것이 바람직하다. 도 3 은 본 발명에 의해 세라믹히터의 설치구조를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 벌통(300)의 내부에 세라믹히터(200)를 설치한다. 하나의 전원공급기(210)는 초기전류(가열전)를 고려할 때, 20개의 세라믹히터에 전원을 공급할 수 있다.
표 1 은 세라믹히터를 설치한 이후 외부온도 10~12℃에서 변화된 벌통의 온도를 나타낸 것이며, 단위는 ℃이다.
상기 표에 나타낸 바와 같이, 1개의 세라믹히터를 설치했을 때 벌통의 내부 온도는 외부온도에 관계없이 가장 적합하게 유지되었다. 자연조건 상태에서 외기 온도가 17℃ 이상이 되면, 벌통은 여왕벌의 산란에 적합한 동태온도를 스스로 유지한다. 그러므로 1개의 벌통에 세라믹히터를 1개만 설치하여도 벌통내부온도를 17.3℃, 봉구온도를 34.3℃로 유지할 수 있다.
세라믹히터가 필요로 하는 소비전력량을 산출하기 위하여, 세라믹히터에 직류전원을 가하고 세라믹히터의 온도별 전압과 저항변화의 특성을 측정한다. 도 4는 본 발명에 사용되는 세라믹히터의 회로도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 직류전원 Vs(10)와 저항 R(20) 및 세라믹소자(30)를 직렬로 연결하였다. 직류전원 Vs(10)는 20V인 것이 바람직하며, 저항 R(20)은 260KΩ 인 것이 바람직하다. 상기된 바와 같은 회로를 통해 세라믹소자(30)의 온도별 전압과 저항변화의 특성을 측정할 수 있다.
저항 R에 걸리는 전압을 V라 할 때, 세라믹히터의 회로에 흐르는 전류는 수학식 1에 의해 구할 수 있으며, 결과적으로 세라믹소자의 저항값 RPTC는 수학식 2에 의해 구할 수 있다.
또한 세라믹소자의 비저항에 의하여 구할 수 있다. 상기된 바와 같이 온도별 전압과 저항의 변화를 측정하게 되면, 가정용 교류 220V를 사용하는 경우의 소비전력량을 산출할 수 있다. 표 2 는 10개의 봉군에 설치된 세라믹히터가 필요로 하는 소비전력량을 나타낸 것이다.
표 2 에 나타낸 바와 같이, AC 220V를 사용하는 세라믹히터는 85℃정도의 표면온도에서 0.3W 정도의 전력을 소모하므로, 약 30W의 전력을 소모하는 종래의 전열판에 비해 매우 적은 전력으로 가동된다.
상기와 같이 구성되는 세라믹히터는 야외에 설치되기 때문에 접합부의 절연에 특히 주의해야 한다. 또한 단락으로 인한 누전이나 화재를 예방하기 위하여 전원공급기는 자동차단 기능을 추가로 가지며, 세라믹히터의 전원을 통제할 수 있다. 세라믹히터는 협소한 벌통 내부에 설치되는 것이기 때문에, 안전성을 고려하면서 가능한 소형화하여 필요한 가온 성능만을 나타내도록 하는 것이 바람직하다.
도 5 는 본 발명에 의한 꿀벌산란 촉진방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 단계(s110)에서, 벌통내부의 밑바닥에 세라믹히터를 설치하고, 단계(s120)에서, 세라믹히터에 전원을 공급하여 세라믹히터가 벌통을 가온한다. 단계(s130)에서, 세라믹히터는, 벌통내부의 봉구온도(蜂球溫度)를, 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기에 적합한 산란촉진 온도로 유지한다.
벌통 내부의 온도는 관리자에 의해 설정된 온도설정 범위 내에서 자동 조절될 수 있도록 하며, 벌통의 온도를 항상 측정할 수 있도록 벌통의 외부와 내부에 디지털 온도계(온도 감지기(130)와 온도표시기(240))를 설치한다. 벌통에 세라믹히터를 설치하여 가온하는 시기는 2월 중순부터 4월 중순까지가 바람직하다. 표 3 은 2월 중순부터 4월 중순까지 각 벌통에 1개의 세라믹히터를 설치하고, 자연조건의 벌통과 세라믹히터로 가열한 인공조건의 벌통간의 꿀벌 증식 결과를 나타낸 것이다.
실험결과, 세라믹히터를 사용함으로써 자연상태보다 산란이 촉진되어, 20통의 벌통을 기준으로 할 때, 꿀벌의 수는 209%정도 증대되었으며 벌꿀의 생산량은 연간 180% 정도 증대되었다. 또한, 가온한 상태의 봉군은 세력이 강하여 분봉(分蜂)이 자연상태보다 1개월 정도 빨랐으며 6월 하순부터 2차 분봉을 할 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 꿀벌산란 촉진장치는 벌통의 내부온도를 18~19℃로 가온하여, 봉구온도가 산란에 적합한 33℃~35℃로 유지시킨다. 그러므로 양봉인들은 여왕벌의 산란을 촉진하기 위하여 벌통을 외기가 보다 따뜻한 남부지방으로 이동할 필요가 없게 되어, 이동 경비 및 관리비용을 크게 절감할 수 있다.
본 발명은 세라믹히터를 사용하기 때문에, 화재의 염려가 없고 안전성이 뛰어나며, 표면온도가 항상 83℃~85℃로 유지된다. 그러므로 벌통의 내부온도를 18℃~19℃로 적정하게 유지시킨다. 또한 세라믹히터는 하나의 전원공급기로 20개의 벌통을 가온할 수 있으며, 벌통당 0.3W 정도를 소모하기 때문에 매우 경제적이며, 발열판에 비하여 저렴한 비용으로 설치가 가능하다.
Claims (8)
- 꿀벌을 양육하여 벌꿀을 생산하기 위한 벌통내에 설치되는 꿀벌산란 촉진장치에 있어서, 상기 벌통내부 봉구온도(蜂球溫度)를 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하기 위해 산란촉진 온도인 33 ~ 35℃로 유지하는 세라믹히터; 및 상기 세라믹히터에 전원을 공급하는 전원공급기로 구성되는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 제1항에 있어서, 전기적 절연을 위해 상기 세라믹히터를 상기 벌통 내부의 밑바닥 중앙부에서 10mm 떨어진 위치에 고정되도록 설치하는 것이 특징인, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹히터는, 전원 공급시 80 ~ 100℃의 표면온도를 자동으로 유지하는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹히터는, 80~100℃의 표면온도에서 0.3W의 전력을 소모하도록 구성되는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹히터는, 관리자에 의해 설정된 온도범위 내에서 벌통내부의 온도를 자동적으로 유지하는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전원공급기는, 다수의 벌통에 각각 설치된 다수의 세라믹히터에게 동시에 전원을 공급하는, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진장치.
- 벌통을 써서 꿀벌을 양육하는 벌꿀을 생산하는 경우에 있어서, 세라믹히터를 상기 벌통내부의 밑바닥 중앙부에서 10mm 떨어진 위치에 고정 되도록 설치하는 단계; 상기 고정되도록 설치된 세라믹히터에 전원을 공급하여 세라믹히터가 벌통을 가온하는 단계; 및 상기 가온에 의해 상기 벌통내부 봉구온도(蜂球溫度)를 여왕벌이 알을 낳고 유충을 육성하도록 하기 위해 산란촉진 온도인 33 ~ 35℃로 유지하는 단계로 구성되는 것이 특징인, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진방법.
- 제7항에 있어서, 상기 봉구온도를 산란촉진 온도인 33 ~ 35℃로 유지하기 위해 상기 벌통내부 온도를 17 ~ 19℃로 유지하는 것이 특징인, 세라믹히터를 이용한 꿀벌산란 촉진방법.
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1998
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