KR100833122B1

KR100833122B1 - 수막재배용 온도조절장치

Info

Publication number: KR100833122B1
Application number: KR1020070102939A
Authority: KR
Inventors: 홍만표
Original assignee: 홍만표
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-05-28

Abstract

본 발명은 재활용되는 용수에 의한 수막 형성으로 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고갈되기 쉽고 하루 60~70톤이 소요되는 낭비가 심한 지하수를 이용하는 대신에 3톤 정도의 소량의 용수만으로 용수 히터/쿨러를 이용하여 원하는 온도를 유지시켜서 비닐하우스 내부의 온도 유지를 위한 수막형성에 사용하고, 사용된 용수는 다시 정화시켜 재활용하여 지하수 고갈에 대한 걱정 없이 전전후로 비닐하우스의 온도를 유지할 수 있다. 특히 상기 용수 히터/쿨러는 통상의 저렴한 보일러를 사용하고 전체 시설은 그 구조가 간단하여 초기 설치비용이 기존의 지하수 관정 및 수로 설치에 비해 저렴하며, 유지비용 또한 농촌에서 이용 가능한 저렴한 농업용 전기를 사용하면 경제적으로 구현될 수 있다.

수막재배, 온도조절장치, 비닐하우스, 용수 재활용

Description

수막재배용 온도조절장치{Temperature Control Apparatus for a vinyl plastic hothouse using water curtain}

본 발명은 재활용되는 용수에 의한 수막 형성으로 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고갈되기 쉽고 낭비가 심한 지하수를 이용한 수막재배 대신 소량의 용수를 저렴한 농업용 전기를 사용하는 전기보일러와 같은 용수 히터/쿨러를 이용하여 원하는 온도를 유지시켜서 비닐하우스 내부의 온도 유지를 위한 수막형성에 사용하고, 사용된 용수는 다시 정화시켜 재활용하는 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치에 관한 것이다.

농업은 자연의 기상 조건에 따라서 생육 환경이 조성되므로 작황이 한 해의 기상 조건에 따라 변동이 심하다. 기존에 변동이 심한 자연 조건에만 의존하여 농업을 수행하는 대신에 많은 수확을 이루거나 또는 해당 지역의 자연 조건상 생산이 불가한 계절에 작물을 생육시켜 작물의 희소성으로 높은 부가가치를 얻을 수 있도록 하기 위하여 시설재배가 다양하게 이루어지고 있다. 대표적인 시설 재배로는 비 닐하우스를 이용한 재배로, 일정한 생육 조건을 인공적으로 조성하여 계절적으로 재배가 어려운 시기에도 농업을 가능하게 하고 있다.

일반적으로 비닐하우스는 철제 파이프 등을 밴딩하여 터널 형태의 프레임을 짜고 그 위로 염화비닐필름, 폴리에틸렌필름 등의 비닐필름 종류의 피복비닐을 덮어 고정한 것으로, 주로 채소류, 화훼류, 과실류의 재배에 쓰임은 물론, 축산업계에서도 두루 사용되고 있다.

통상 동절기에 농작물을 속성 재배시키거나 비닐하우스 내의 농작물에 냉해를 방지하기 위하여 적절한 보온 방법이 강구되어야 한다. 필요에 따라서는 비닐하우스에 담요와 같은 추가 보온재를 덮어 보온하거나 비닐하우스 내에 온풍난방기를 작동시켜 비닐하우스를 난방시키는 방법이 통상 사용된다.

일반적으로, 국내의 시설재배용 비닐하우스 및 축양장의 난방은 시설비가 저렴한 온풍난방기를 주요수단으로 사용하며 국내의 온실 난방면적의 95% 이상을 차지한다. 이러한 온풍난방은 공기를 가열하여 실내를 가열하므로 공기가 건조해지고 실내온도 변화가 심한 단점이 있다. 식물을 재배하는 시설재배용 비닐하우스의 경우에 특히 잎이 마르면 생육에 영향을 주는 오이, 토마토 등의 작물에는 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 또한 여름철에는 지나친 고온으로 작물이나 생물의 생육과 성장에 피해를 주므로 냉방을 위해서는 에어컨 및 냉수발생 장치를 별도로 설치하거나 시설에 환기팬 등으로 적정온도로 유지하고 있으므로, 작물이나 가축류 등의 적정온도를 위해 냉방이 필요한 실정이며, 이를 위하여 별도로 냉방시스템을 구비하여야 하는 문제점을 안고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 종래의 기술로 등록실용신안공보 제20-0362982호(공고일 2004.09.22.)에는 첨부된 도1(a)에 기재된 바와 같이 계절적 요인에 대하여 관정을 개발하여 수온의 변화가 적은 지하수를 이용하여 겨울철에는 제설용으로, 여름에는 비닐하우스 또는 가건물의 온실효과에 따른 내부온도 상승을 막아 온도조절기능을 함께 작물의 재배 또는 가건물 내 작업을 원활하게 하거나, 공개특허공보 특2003-0023912호(공개일 2003.03.26.)에는 첨부된 도1(b)에 기재된 바와 같이 비닐하우스는 내,외측의 2중 구조로 조성되어 내,외측 비닐하우스 사이의 상단에는 급수호스(20)가 구성되는데 이 급수호스(20)를 통하여 용수를 공급함으로써 내측 비닐하우스의 외벽으로 수막을 형성케 하여 내측 비닐하우스 내의 온도를 항상 적정온도로 유지시키게 되는 지하수를 이용한 수막재배가 제시되고 있다.

그러나 이러한 종래 기술의 장치에서 초기에 관정이나 수로를 설치하는 비용이 과다하게 소요되고, 이러한 수막 형성을 위한 용수는 통상 10∼15℃, 더욱 바람직하게는 13℃ 정도의 용수를 요구하고 있으나 통상 사용되는 지하수는 겨울철 보온을 위해 하루 60~70톤 정도를 필요로 하고, 하우스가 밀집되어 있는 관계로 수량이 절대부족 하여 충분한 수막 형성을 통한 비닐하우스 난방 효과를 얻을 수 없다. 또한 지하수가 풍부한 곳이라도 극심한 가뭄이나 지하수 남용에 따른 지표수 고갈이 발생할 경우 수막재배에 필요한 지하수가 고갈되어 시설재배 작물의 피해 사례가 발생한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고갈되기 쉽고 낭비가 심한 지하수를 이용한 수막재배 대신 소량의 용수를 저렴한 농업용 전기를 사용하는 전기보일러와 같은 용수 히터/쿨러를 이용하여 원하는 온도를 유지시켜서 비닐하우스 내부의 온도 유지를 위한 수막형성에 사용하고 사용된 용수는 다시 정화시켜 재활용하는 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수막재배용 온도조절장치는 비닐하우스가 설치된 지표면 근처에 설치되어 비닐하우스의 외부 표면에 수막을 형성시키면서 흘러내리는 용수를 회수하는 회수용 물받이(120); 상기 회수용 물받이(120)에 연결되며 회수된 용수가 통과하는 용수 환류관(122); 상기 용수 환류관(122)을 통과한 용수가 모여서 저장되며 상기 용수에 포함된 이물질이나 벌레를 가라앉혀서 정화작용을 수행하는 회수 물탱크(130); 상기 회수 물탱크(130)의 측면에 설치된 관을 통해 상기 정화된 용수를 수막 형성을 위해 재활용하여 공급하는 용수 공급 펌프(140); 상기 용수 공급 펌프(140)에 의해 공급된 용수에 대해 온도센서(152)를 이용하여 용수의 온도를 측정하고 이에 기초하여 원하는 소정의 온도로 유지시키도록 가열 기능을 수행하는 히터/쿨러 제어장치(154)를 포함하는 용수 히터/쿨러(150); 상기 용수 히터/쿨러(150)의 용수 출력부에 연결되며 상기 비닐하우스의 상부까지 연장되는 상기 용수 히터/쿨러(150)에 의해 원하는 소정의 온도가 된 용수가 통과하는 용수 공급관(160); 상기 용수 공급관(160)의 끝단에 설치되고 상기 비닐하우스 외부 표면 상부에 설치되며, 상기 용수 공급관을 통과한 용수를 자체에 형성된 다수 개의 분사공을 통해 상기 비닐하우스의 표면으로 흘러내리게 하여 수막을 형성하며 열전달에 의해 비닐하우스 내부를 보온하는 수막형성용 용수 공급노즐(164);을 포함하되,
상기 용수 히터/쿨러(150)는 가열기능을 수행하기 위해 내부에 히팅선이 포함된 히팅판을 구비한 순간보일러로 구현되며, 고장 시에 상기 히팅판만을 교체할 수 있게 모듈형으로 탈부착되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 수막재배용 온도조절장치(100)는 고갈되기 쉽고 하루 60~70톤이 소요되는 낭비가 심한 지하수를 이용하는 대신에 3톤 정도의 소량의 용수만으로 용수 히터/쿨러(150)를 이용하여 원하는 온도를 유지시켜서 비닐하우스 내부의 온도 유지를 위한 수막형성에 사용하고, 사용된 용수는 다시 정화시켜 재활용하여 지하수 고갈에 대한 걱정 없이 전전후로 비닐하우스의 온도를 유지할 수 있다. 특히 상기 용수 히터/쿨러(150)는 통상의 저렴한 보일러를 사용하고 전체 시설은 그 구조가 간단하여 초기 설치비용이 기존의 지하수 관정 및 수로 설치에 비해 저렴하며, 유지비용 또한 농촌에서 이용 가능한 저렴한 농업용 전기를 사용하면 경제적으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음 과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수막재배용 온도조절장치(100)의 개략단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 일 실시 예인 재활용되는 용수에 의한 수막 형성으로 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치(100)는 비닐하우스가 설치된 지표면 근처에 설치되어 비닐하우스의 외부 표면에 수막을 형성시키면서 흘러내리는 용수를 회수하는 회수용 물받이(120); 상기 회수용 물받이(120)에 연결되며 회수된 용수가 통과하는 용수 환류관(122); 상기 용수 환류관(122)을 통과한 용수가 모여서 저장되며 상기 용수에 포함된 이물질이나 벌레를 가라앉혀서 정화작용을 수행하는 회수 물탱크(130); 상기 회수 물탱크(130)의 측면에 설치된 관을 통해 상기 정화된 용수를 수막 형성을 위해 재활용하여 공급하는 용수 공급 펌프(140); 상기 용수 공급 펌프(140)에 의해 공급된 용수에 대해 온도센서(152)를 이용하여 용수의 온도를 측정하고 이에 기초하여 원하는 소정의 온도로 유지시키도록 가열 기능을 수행하는 히터/쿨러 제어장치(154)를 포함하는 용수 히터/쿨러(150); 상기 용수 히터/쿨러(150)의 용수 출력부에 연결되며 상기 비닐하우스의 상부까지 연장되는 상기 용수 히터/쿨러(150)에 의해 원하는 소정의 온도가 된 용수가 통과하는 용수 공급관(160); 상기 용수 공급관(160)의 끝단에 설치되고 상기 비닐하우스 외부 표면 상부에 설치되며, 상기 용수 공급관(160)을 통과한 용수를 자체에 형성된 다수 개의 분사공을 통해 상기 비닐하우스의 표면으로 흘러내리게 하여 수막을 형성하며, 열전달에 의해 비닐하우스 내부를 보온하는 수막형성용 용 수 공급노즐(164)로 구성된다.

상기 회수 물탱크(130)와 상기 용수 공급 펌프(140) 사이에서는 상기 회수 물탱크(130)에 의해 정화되지 않는 이물질을 추가로 거르는 여과기(142)가 추가로 형성될 수 있다.

또한 상기 용수 공급관(160)에는 용수의 공급을 개폐시키는 밸브(162)가 추가로 형성될 수 있다.

특히 수막재배용 온도조절장치(100)가 적용된 상기 비닐하우스는 단일 구조의 비닐하우스에도 적용될 수 있지만, 바람직하게는 외측 비닐하우스(110)와 내측 비닐하우스(112)로 이루어진 2중 구조로 형성되며, 이 가운데 상기 내측 비닐하우스(112)에 수막을 형성하기 위해 상기 내측 비닐하우스(112)의 외부 상부 표면에 상기 수막형성용 용수 공급노즐(164)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 회수 물탱크(130)의 경우 한겨울에 저온으로 인해 얼어서 제 기능을 수행하지 못할 수 있으므로, 상기 회수 물탱크(130)에도 선택적으로 온도센서를 이용하여 용수의 온도를 측정하고 이에 기초하여 원하는 소정의 온도로 유지시키도록 가열 기능을 수행하는 용수 히터/쿨러(150)가 추가로 설치될 수 있다.

그리고 상기 용수 히터/쿨러(150)는 낮에는 햇빛에 의해 적정한 온도가 확보되는 경우 가동을 중지하고 야간에 주로 사용할 수 있으며, 전기료를 절약할 수 있는 저렴한 농업용 전기를 이용하는 전기보일러를 사용할 수 있다. 다른 방법으로는 가열기능을 수행하기 위해 내부에 히팅선이 포함된 히팅판을 구비한 순간 보일러로 구현될 수 있으며, 고장 시에 상기 히팅판만을 교체할 수 있게 모듈형으로 탈부착 가능하게 만들어 유지 보수를 간편하게 만들 수 있다.

한편 상기 용수 히터/쿨러(150)는 여름에 지나친 고온이 되는 경우 이를 적정한 수준으로 낮추는 기능을 추가로 구비할 수 있으며, 구체적으로 위해 재활용되는 용수의 온도가 원하는 소정의 온도보다 높은 경우 용수의 온도를 낮추는 냉각 기능을 추가로 구비하여 수행할 수 있다.

또한, 상기 용수 히터/쿨러(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 바닥에 위치된 통공에 찌꺼기를 외부로 배출시키는 배출관(155)이 연결되며 상기 배출관(155)과 연결되는 배출밸브(156)가 추가로 형성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 수막재배용 온도조절장치(100)의 작동상태를 도면 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선 비닐하우스 외부 표면을 흘러내리면서 비닐하우스 내부 온도를 유지하는 적정온도로 유지된 수막을 형성한 용수는 상기 비닐하우스가 형성된 지표면 근처에 설치된 회수용 물받이(120)를 통해 수막형성에 사용된 용수를 회수하게 된다. 이렇게 회수된 용수는 열교환에 의해 온도가 내려가게 되며 용수 환류관(122)을 통과하여 회수 물탱크(130)로 모이게 된다. 상기 회수 물탱크(130)는 다양한 크기를 가질 수 있지만 통상적으로 3톤 정도의 소량의 용량을 가지면 충분하며, 회수된 물은 상기 회수 물탱크(130) 내부에서 중력에 의해 자연스럽게 용수에 포함된 이물질이나 벌레 등이 가라앉게 된다. 겨울철에 주위 온도가 영하로 내려간 경우 상기 회수 물탱크(130)는 얼게 되어 용수의 순환이 제대로 작동하지 않을 수 있으므로 이를 예방하기 위해 선택적으로 상기 회수 물탱크에 온도센서를 이용하여 용수의 온 도를 측정하고 이에 기초하여 원하는 소정의 온도로 유지시키도록 가열 기능을 수행하는 용수 히터/쿨러가 추가로 설치하여 동작시킬 수 있다.

이렇게 정화된 용수는 상기 회수 물탱크(130)의 측면에 설치된 관과 연결된 용수 공급 펌프(140)를 통해 재활용되어 수막형성을 위해 다시 공급되며, 상기 용수 공급 펌프(140)와 상기 회수 물탱크(130) 사이에는 상기 회수 물탱크(130)에서 미쳐 정화되지 않은 이물질이나 벌레 등을 추가로 거를 수 있는 여과기(142)를 추가로 형성하는 것이 바람직하다.

이렇게 여과된 용수는 온도가 낮아진 상태로 원하는 소정의 온도로 맞추는 용수 히터/쿨러(150)를 통과하게 된다. 상기 용수 히터/쿨러(150)에는 온도센서(152)와 히터/쿨러 제어장치(154)가 내장되어 현재의 온도를 피드백 받아 원하는 온도가 되도록 용수 히터/쿨러(150)가 작동하게 된다. 통상적으로 겨울에는 상기 용수 히터/쿨러(150)가 가열기능을 수행하는 보일러면 충분하지만, 한 여름에 비닐하우스 내 온도가 너무 높은 경우는 가열 없이 용수만으로 수막 기능을 수행할 수 있으며, 이것으로도 부족한 경우에는 추가적으로 상기 용수 히터/쿨러(150)에는 용수 냉각 기능을 추가로 구비하여 설치될 수 있다.

이렇게 적정한 온도가 된 용수는 상기 용수 히터/쿨러(150)의 출력부에 연결된 용수 공급관(160)을 통과하여 최종적으로 비닐하우스 상부에 설치된 수막형성용 용수 공급노즐(164)에 형성된 분사공을 통해 분출되어 상기 비닐하우스 외부 표면을 따라 흘러내리게 되면서 열전달에 의해 내부의 온도를 적정하게 유지하게 된다. 이렇게 흘러내린 물은 다시 상기 회수용 물받이(120)로 회수되어 상기 과정을 반복 하게 된다.

상기 용수 히터/쿨러(150)의 바닥에 찌꺼기가 쌓이면 배출밸브(156)를 열어서 찌꺼기를 걸러내고 걸러진 찌꺼기를 배출관(155)을 통해 외부로 배출된다.

도 3은 도 2를 확대하여 도시한 도면으로서, 상기 용수 히터/쿨러(150)는 중간 측면에 착탈가능한 히팅부/쿨러부(157)가 형성되어 있고, 하부에는 배출관(155)이 형성되어 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

도 1은 종래 기술인 지하수를 이용한 비닐하우스 보호/보온장치(a)와 수막형성용 비닐하우스 사용상태도(b).

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수막재배용 온도조절장치의 개략단면도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용수 히터/쿨러의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 수막재배용 온도조절장치,

110 : 외측 비닐하우스, 112 : 내측 비닐하우스,

120 : 회수용 물받이, 122 : 용수 환류관,

130 : 회수 물탱크,

140 : 용수 공급 펌프, 142 : 여과기,

150 : 용수 히터/쿨러, 152 : 온도센서, 154 : 히터/쿨러 제어장치,

155 : 배출관, 156 : 배출밸브 157 : 히팅부/쿨러부

160 : 용수 공급관, 162 : 밸브, 164 : 수막형성용 용수 공급노즐

Claims

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재활용되는 용수에 의한 수막 형성으로 비닐하우스의 온도를 유지하는 수막재배용 온도조절장치(100)에 있어서,

비닐하우스가 설치된 지표면 근처에 설치되어 비닐하우스의 외부 표면에 수막을 형성시키면서 흘러내리는 용수를 회수하는 회수용 물받이(120);

상기 회수용 물받이(120)에 연결되며 회수된 용수가 통과하는 용수 환류관(122);

상기 용수 환류관(122)을 통과한 용수가 모여서 저장되며 상기 용수에 포함된 이물질이나 벌레를 가라앉혀서 정화작용을 수행하는 회수 물탱크(130);

상기 회수 물탱크(130)의 측면에 설치된 관을 통해 상기 정화된 용수를 수막 형성을 위해 재활용하여 공급하는 용수 공급 펌프(140);

상기 용수 공급 펌프(140)에 의해 공급된 용수에 대해 온도센서(152)를 이용하여 용수의 온도를 측정하고 이에 기초하여 원하는 소정의 온도로 유지시키도록 가열 기능을 수행하는 히터/쿨러 제어장치(154)를 포함하는 용수 히터/쿨러(150);

상기 용수 히터/쿨러(150)의 용수 출력부에 연결되며 상기 비닐하우스의 상부까지 연장되는 상기 용수 히터/쿨러(150)에 의해 원하는 소정의 온도가 된 용수가 통과하는 용수 공급관(160);

상기 용수 공급관(160)의 끝단에 설치되고 상기 비닐하우스 외부 표면 상부에 설치되며, 상기 용수 공급관을 통과한 용수를 자체에 형성된 다수 개의 분사공을 통해 상기 비닐하우스의 표면으로 흘러내리게 하여 수막을 형성하며 열전달에 의해 비닐하우스 내부를 보온하는 수막형성용 용수 공급노즐(164);

을 포함하되,

상기 용수 히터/쿨러(150)는

가열기능을 수행하기 위해 내부에 히팅선이 포함된 히팅판을 구비한 순간보일러로 구현되며, 고장 시에 상기 히팅판만을 교체할 수 있게 모듈형으로 탈부착되는 것을 특징으로 하는 수막재배용 온도조절장치.
제 6항에 있어서,

상기 용수 히터/쿨러(150)는

재활용되는 용수의 온도가 원하는 소정의 온도보다 높은 경우 용수의 온도를 낮추는 냉각 기능을 추가로 구비하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수막재배용 온도조절장치.
제 6항에 있어서,

상기 용수 히터/쿨러(150)는

바닥에 위치된 통공에 찌꺼기를 외부로 배출시키는 배출관(155)이 연결되며 상기 배출관(155)에는 배출밸브(156);가

추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수막재배용 온도조절장치.