KR101371684B1 - 유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치. - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치는 관수 또는 양액탱크에 원수를 공급하기 위한 원수탱크와, 상기 원수탱크와 연결되어 작물에 관수 원수의 배출을 위한 배출관을 구비하며,상기 관수탱크와 단부가 연결된 제1순환관과 제 2순환관과 연결되어 원수탱크의 물을 가열함과 아울러 마이크로버블을 공급하기 위한 제1유체발열유닛를 구비한다.

Description

유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치.{heating apparatus of equipment house utilizing the heat generator apparatus}

본 발명은 시설하우스 난방장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 응폭(implosio) 및 케비테이션(cavitation) 현상 등을 활성화시켜 유체의 온도를 상승시킬 수 있는 유체열 발생유닛을 이용하여 시설하우스 및 재배시설을 난방 할 수 있는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치에 관한 것이다.

통상적으로 물을 가열하기 위한 수단으로서는 가장 다양한 용도로 사용되는 보일러가 있다. 보일러는 알려진 바와 같이 전기적 에너지 또는 석유, 석탄 등의 화석연료를 이용하여 물을 가열하거나 증발시켜 각종 산업시설 및 난방에 이용된다.

그러나 이러한 보일러의 열원으로 이용되는 화석연료는 매장량의 한정적이고 지역적인 편중이 심하며, 연소 시 대기를 오염시키는 문제점이 있다. 또한 화석연료는 사용되는 장소에 제약을 받는다. 이러한 점을 감안하여 지열, 히트펌프를 사용하고 있으나 이는 초기에 많은 시설비용이 소요된다.

한편, 대한민국 실용신안 등록 제 0404661호에는 시설하우스 난방장치가 게시되어 있으며, 공개특허 2010-052427호에는 하우스 난방장치가 게시되어 있으며, 공개특허 제 2010-084076호에는 비닐하우스용 난방장치가 게시되어 있다. 그리고 특허등록 제 1227973호에는 지열을 보조 열원으로 이용하는 시설하우스의 냉, 난방장치가 게시되어 있으며, 특허등록 제 1209092호에는 태양열과 지열을 이용한 무동력 하우스의 난방장치가 게시되어 있으며, 특허등록 제 0915701호에는 지열히트 펌프를 이용한 하우스의 냉난방장치가 게시되어 있다.

게시된 난방장치는 지열, 화석연료 또는 전기적 에너지를 이용하여 하우스를 난방하게 되므로 상술한 바와 같은 문제점을 근본적으로 해결할 수 없다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유체인 물의 충돌과 회전 시 발생되는 마찰열을 이용하여 온도를 상승시킬 수 있는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 유체열 발생장치로부터 발생된 열과 더블어 부족한 열원을 전기 히타나 화석연료, 고압펌프를 이용한 미세기포 발생장치 등과 같이 사용할 수 있는 유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 버블을 초미립자화 하여 양액 또는 원수의 용존산소량을 높일 수 있으며, 물속의 병원성 세균을 박멸시켜 무균수로 공급할 수 있고, 난방효율을 향상시킬 수 있는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시설하우스 재배설비인 배지의 근권난방 또는 관수의 온도를 높일 수 있는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스의 난방장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치는 관수 또는 양액탱크에 원수를 공급하기 위한 원수탱크와, 상기 원수탱크와 연결되어 작물에 관수의 배출을 위한 배출관을 구비하며, 상기 원수탱크와 단부가 연결된 제1순환관과 제 2순환관과 연결되어 원수탱크의 물을 순환시킴으로써 물을 가열함과 아울러 마이크로버블을 공급하기 위한 제1유체발열유닛를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 원수탱크 또는 배출관과 연결된 제 1공급관과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지에 설치되는 제1보온관들과 상기 제1보온관들과 연결되어 원수탱크와 연결되는 제 1리턴관을 구비한 제1배지/토양보온유닛을 더 구비하며, 상기 제1순환관 또는 제 1공급관에 설치되어 제1공급관을 통하여 공급되는 원수와 시설하우스 내의 공기와 열교환하기 위한 열교환기가 설치된다.

그리고 상기 원수탱크와 각각 원수공급관에 의해 연결되는 양액탱크들과, 상기 양액탱크들과 연결되어 토양 또는 배지에 양액을 공급하기 위한 양액공급관을 구비한 양액공급유닛을 더 구비한다.

또한 상기 원수탱크와 연결된 제1순환관과 제2순환관과 각각 제 1,2분기관에 의해 연결되는 수열탱크와, 상기 수열탱크와 연결된 제 2공급관과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지에 설치되는 보온관들과 상기 보온관들과 연결되어 원수탱크와 연결되는 제 2리턴관을 구비한 제2배지/토양보온유닛을 구비한다.

그리고 상기 제 1유체열발생유닛 또는 제 2유체얼발생유닛은 내부에 공간부를 가지는 하우징과; 하우징의 상부측에 설치되며 공간부의 내측으로 연장되며 공간부의 물이 배출되는 제 1관로와; 상기 제 1관로의 공간부측에 위치되는 단부에 설치되는 것으로, 제1중공을 가지며 제1중공의 내주면에 중심방향으로 연장되는 기부와 상기 기부의 단부에 상기 기부의 폭보다 널은 폭을 가진 유도부을 가진 복수개의 유도돌기들을 구비한 제 1디스크와, 상기 제 1중공의 제 1디스크들의 사이에 설치되며 상기 제 1중공의 직경과 같거나 큰 제 2중공이 형성된 제 2디스크가 교번하여 적층되고, 상기 제 1,2디스크가 체결유닛에 의해 적층된 상태로 고정된 유체열 발생노즐유닛과;

상기 하우징의 공간부 하부측에 바닥면으로부터 소정간격 이격되며 내부공간을 구획하는 다공판들과; 상기 하우징에 설치되어 가열을 위한 물을 공급하기 위한 것으로 공간부에 위치되는 단부가 다공판에 의해 구획된 하우징의 하부측공간과 연결되는 제 2관로와, 상기 제 2관로와 연결되며 가열하기 위한 물을 펌핑하는 펌프를 구비한다.

본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치는 전기적에너지를 구동에너지로 변환시키고 이를 원수탱크 내의 유체를 물리적으로 충돌을 유발시킴으로써 온도를 상승시킬 수 있으며, 시설하우스 시설 및 시설하우스 내부를 난방 할 수 있다. 동시에 초미세기포를 발생시켜 물속의유기물 제거와 병원성 세균을 살균하여 무균수를 공급할 수 있다. 그리고 원수탱크내의 물과 이를 이용한 양액탱크 내의 양액의 용존산소를 높여 작물 생산증대와 함께 작물의 품질향상, 작물의 경도(신선도 향상) 증가에 기여할 수 있다.

그리고 시설하우스 또는 식물재배시설의 난방에 따른 유지비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치를 나타내 보인 도면,
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치의 다른 실시예들을 보인 도면,
도 6 내지 7은 본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면,
도 8는 본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 나타내 보인 사시도,
도 9은 도 8에 도시된 유체열 발생유닛의 단면도,
도 10는 도 8에 도시된 유체열 발생노즐유닛을 발췌하여 도시한 분리사시도,
도 11는 유체열 발생노즐유닛의 제 1,2디스크가 적층된 상태를 나타내 보인 평면도,
도 12는 도 8에 도시된 유체열 발생노즐유닛을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.

본 발명에 따른 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치는 물 등과 같은 유체를 물리적으로 충돌 시켜 마찰열이 발생하도록 함으로써 원수 내의 물 또는 양액의 온도를 상승시키고, 이를 이용하여 식물 재배시설 및 시설하우스의 내부를 난방 할 수 있는 것으로, 실시예를 도 1 내지 도 5에 내 보였다. 이러한 본 발명읜 난방장치는 토경재배, 양액재배, 수경재배 등에 적용될 수 있으며, 또한 기존의 근권난방 배관에 연결하여 사용할 수 있다.

도면을 참조하면, 유체열발생유닛을 이용한 시설하우스 난방장치(100)는 관수 또는 양액탱크들에 원수를 공급하기 위한 원수탱크(101)와, 상기 원수탱크(101)와 연결되어 작물에 관수를 공급하거나 양액탱크 또는 수열탱크에 원수의 배출을 위한 배출관(102)을 구비한다. 그리고 상기 원수탱크(101)와 각각 내부와 연통되는 제 1,2순환관(103)(104)과 연결되어 원수탱크의 물을 가열함과 아울러 마이크로버블을 공급하기 위한 제1유체발열유닛(10)을 구비한다.

상기 원수탱크(101)는 지하수(지표수)가 공급되어 저장되는데, 공급되는 지하수 즉, 물의 온도는 12 내지 16℃를 유지하며, 용존산소는 0 내지 4ppm을 가진다.

그리고 상기 난방장치(100)는 원수탱크(101)에 저장된 물을 이용하여 배지 또는 토양의 온도를 유지시키기 위한 제1배지/토양보온유닛(120)을 더 구비한다. 상기 배지/토양보온유닛(120)은 원수탱크(101) 또는 배출관(102)과 연결되며 배지 및 토양을 가온하기 위한 열교환매체인 물을 순환시키기 위한 제 1순환펌프(124)가 설치된 제 1공급관(121)과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지(300)의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지(300)에 설치되는 제1보온관(122)들과 상기 제1보온관(122)들과 연결되어 원수탱크(101)와 연결되는 제 1리턴관(123)을 구비한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 독립적으로 배지 또는 토양을 가온하기 위한 제 2배지/토양보온유닛(130)이 독립적으로 설치될 수 있다. 제 2배지/토양보온유닛(130)은 지하수 또는 지표수 등이 저장된 수열탱크(131)와, 상기 수열탱크와 연결되는 제 2공급관(132)과, 상기 제 2공급관(132)과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지(300)의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 설치되는 제2보온관(133)들과 상기 제 2보온관(133)들과 연결되어 수열탱크(131)와 연결되는 제 2리턴관(134)을 구비한다. 그리고 상기 제 2공급관(131)에는 배지 및 토양을 가온하기 위한 열교환매체인 물을 순환시키기 위한 제 2순환펌프(135)가 설치된다. 그리고 상기 수열탱크(131)에는 제 3순환관(105)과 제 4순환관(106)에 의해 연결되어 수열탱크(131) 내의 물을 가열하기 위한 제 2유체가열유닛(10')을 더 구비할 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 제 1순환관과 제 2순환관과 각가 연결된 제 1,2분기관(107)(108)들에 의해 연결될 수 있다.(도 4참조) 이 경우, 상기 제 1순환관과 제 1분기관의 연결부위 및 제 2순환관과 제 2분기관의 연결부위에는 3웨이밸브(201)(202)가 설치될 수 있다.

그리고 도 2 및 도 3,4에 도시된 바와 같이 본 발명의 난방장치(100)는 토양 배지에 액비나 양액을 공급하기 위한 양액공급유닛(140)을 더 구비한다.

상기 양액공급유닛(140)은 상기 원수탱크(101)와 연결관(142)에 의해 연결되는 복수개의 양액탱크(141)들과, 상기 각 양액탱크(141)와 연결되어 토양 또는 배지에 양액을 공급하기 위한 양액공급관(143)을 구비하며, 상기 양액공급관(143)에는 양액의 공급을 위한 펌프(144)가 설치될 수 있다. 상기 양액탱크(141)에는 저장되는 양액은 원수탱크(101)로부터 공급받은 원수에 각종 양분을 이루는 약재를 희석시켜 제조될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 양액공급유닛은 양액탱크에 저장된 양액의 성분,토양의 배지의 산도, 온도 등을 검출할 수 있는 검출센서들이 더 구비될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1유체열 발생유닛(10)이 설치된 원수탱크(101)에 수경재배를 위한 액이 저장되고, 이와 수경재배액공급관(311)에 의해 연결되며 식물이 재배를 위한 수경재배조(310)에 공급될 수 있다. 그리고 수경재배조(310)에 공급된 수경재배액은 수경재배액리턴관(312)에 의해 탱크와 연결되거나 별도의 회수탱크(미도시)에 저장될 수 있다. 이 경우 수경재배조(310)에 공급되는 양액을 제1유체열발생유닛(10)에 의해 식물의 성장을 위한 최상의 온도로 유지할 수 있다.

여기에서 상기 도 7에 도시된 바와 같이 상기 수경재배조(310)에 공급된 수경재배액을 공급하기 위한 수경재배액공급관(311)과 수경재배액리턴관(312)에 제 제 1유체열발생유닛과 연결되는 제 1순환관(103)과 제 2순환관(104)가 각각 연결되어 수경재배조(310) 내의 수경재배액의 온도를 일정하기 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 난방장치(100)에 있어서, 상기 제 1,2유체열발생유닛(10)(10')은 실질적으로 동일한 기술적 구성을 가지는데, 상기 제 1,2유체열발생유닛(10)(10')는 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이 각각 내부에 공간부(21)를 가지는 하우징(20)이 구비되고, 상기 하우징(20)의 일측에 외부로부터 내부로 연장되며 단부가 상기 공간부(21) 내에서 상부를 향하며, 제 2순환관(104)과 연결되는 제1관부재(22)가 설치되고, 상기 하우징(20)의 하부측에는 하우징(20)의 외측으로부터 내부공간부로 연장되며 단부가 하부를 향하도록 절곡되며 제1순환관(103)과 연결된 제 2관부재(23)가 설치된다. 상기 하우징(20)은 복수개로 분할되어 상호 결합될 수 있다. 즉, 하우징(20)은 본체부(20a)가 상부 또는 상하부가 개방된 원통형으로 이루어지며, 이 본체부(20a)의 상부 또는 하부에는 커버부재(20b)가 결합되어 이루어진다. 상기 본체부(20a)와 커버부재(20b)는 가장자리에 플랜지부가 형성되어 상호 볼트에 의해 결합된다.

상기 제 1관부재(22)의 내측 단부, 즉, 공간부(21)에 위치되며 상방향으로 연장되는 제 1관부재(22)의 단부에는 유체열발생노즐유닛(30)이 설치된다. 그리고 상기 하우징(20)의 하부측에는 다공판(50)들에 의해 공간부가 구획되는데, 상기 제 2관부재(23)는 상기 다공판(50)에 의해 구획된 하부공간을 향하여 노출된다. 상기 제 2관부재(23)의 단부는 하우징의 바닥면과 대향되도록 설치된다. 상기 다공판(50)에는 상기 제 2관부재(23)가 삽입되는 삽입공(51)이 형성된다. 상기 다공판(50)에는 다수의 관통공이 형성된 판상의 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 다공판들이 상호 적층되거나 상기 관통공이 형성된 다공판(50)과 매쉬판이 결합되어 와류의 발생을 활성화 시킬 수 있다. 상기 다공판은 후술하는 버블공급유닛으로부터 상기 제 2관부재(23)를 통하여 유입되는 버블을 미세하게 분쇄할 수 있으며, 와류를 발생시킬 수 있는 구조이면 가능하다.

상기 유체열발생노즐유닛(30)은 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 와류발생의 발생을 유도하기 위한 제 1디스크(31)들과, 상기 제 1디스크(31)의 사이에 위치되어 와류의 활성화 및 캐비테이션을 발생시키기 위한 제 2디스크(35)들이 적층된 상태로 체결유닛(40)에 의해 결합된 상태를 가진다.

상기 제 1디스크(31)는 중앙부에 제 1중공(32)이 형성되고, 상기 제 1디스크(31)에는 제 1중공(32)의 내주면으로부터 제 1중공(32)의 중심방향으로 연장되는 기부(33a)와 상기 기부(33a)의 단부에 설치되며 기부(33a)의 폭보다 넓은 폭을 가지는 유도부(33b)를 가진 유도돌기(33)들이 소정의 각도간격으로 설치되는데, 상기 유도돌기(33)들은 3 내지 6개가 설치되는데, 유도돌기는 4개를 설치함이 바람직하다. 제 1디스크(31)에 형성된 유도돌기(33b)는 인접하는 제 1디스크(31')에 설치된 유도돌기(33')와 35도 내지 55도의 위상차를 갖도록 형성되는데, 45도의 위상차를 갖도록 형성함이 바람직하다.

한편, 상기 유도돌기(33)의 유도부(33b)는 기부(33a)의 단부에 설치되어 물의 마찰을 위한 와류를 발생시키기 위한 것으로, 기부(33a)의 폭보다 넓은 폭을 가지는 반원형의 평상으로 형성된다. 상기 유도부는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 물의 통과 시 와류를 발생시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 유도부의 가장자리를 따라 인입 및 인출부가 형성될 수 있으며, 상기 기부의 단부에 형성된 유도부가 분기되어 복수개가 형성될 수 있다.

그리고 상기 제 2디스크(35)는 판상으로 이루어지며 중앙부에 제 2중공(36)이 형성된다. 상기 제 2중공(36)의 직경(d2)은 상기 제 1디스크(31)에 형성된 제 1중공(31)의 직경(d1)과 동일하게 형성되거나 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 상기 제 2디스크(35)의 두께(t2)는 제 1디스크(31)의 두께(t1)보다 두껍게 형성된다. 상기 제 2디스크(35)의 두께가 상기 제 1디스크(31)의 두께보다 얇게 형성되는 경우 본 발명인의 실험에 의하면, 유도돌기(33)에 의해 형성되는 와류가 제 2중공(36)에서 충분히 활성화 될 수 없다. 상기 제 2중공(36)의 직경이 상기 제 1중공(32)의 직경보다 작게 형성되는 경우 상기 제 1중공(32)을 통과한 유체인 물이 제 2중공(36)을 통과하면서 교축되게 되어 와류를 충분히 발생시킬 수 없다. 그리고 상기 제 1중공(32)의 직경보다 상기 제 2중공(36)의 직경을 크게 형성하는 경우, 제1중공(32)을 통과한 물이 제 2중공(36)을 통과하면서 팽창되게 되어 케이테이션(cavitation)현상의 발생을 유도하여 기포의 발생을 유발시킬 수 있으며, 기포의 분자붕괴(collapse)현상을 통한 음파섬광과 플라즈마 상태에서 응폭(implosion)을 통하여 물의 온도 상승을 유도할 수 있다.

한편, 상기 하우징(20)에 설치되는 제 2관부재(23)는 물을 펌핑하기 위한 펌프(70)의 토출구와 제1순환관(103)에 의해 연결된다. 그리고 상기 펌프의 흡입구와 연결되는 측의 제1순환관(103)에는 공기 압축기(81) 또는 가스탱크를 포함하는 가스 공급유닛(80)과 연결되어 제1순환관(104)에 버블형성을 위한 공기를 공급하는 공기 공급관(81)이 연결된다. 상기 기스 공급유닛(80)은 대기중의 공기를 공급할 수 있도록 흡입관에 연결되며 밸브가 설치되는 도입관으로 이루어질 수 있다. 이 도입관의 입구측은 대기중에 노출되어 있다.

상기 제 1관부재(22)의 출구측의 내부측 또는 열유체발생유닛의 입구측 중 적어도 일측에는 물의 와류를 활성화시키기 위한 스크류부재(90)가 더 구비될 수 있다.

제1,2유체열발생유닛은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 마이크로 바블을 발생시킬 수 있으며, 유체들 상호 마찰시켜 열을 발생시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 대한민국 특허등록 제 1191365호에는 원심력 및 마찰력을 이용한 열발생장치, 대한민국 특허등록 제780822호에 회전력을 이용한 열 발생장치, 대한민국 공개 특허 제 2010-0072940호에는 사이크론 열발생장치, 공개 특허 제 2011-0032049호에는 유체를 이용한 열에너지 발생장치 등이 이용될 수 있다. 또한 상기 유체열 발생유닛은 고압의 펌프를 이용한 마이크로버블발생장치가 이용될 수도 있으며, 상대적으로 열용량이 적은 경우 전열히터, 또는 보조 보일러와 결합되어 이루어질 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제 2순환관에 또는 제 2분기관에는 시설하우스 내부의 공기와 가열된 원수와의 열교환을 위한 열교환기(150)들이 설치될 수 있다. 상기 열교환기는 토출되는 물을 보조 난방 또는 메인난방에 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체열 발생장치를 이용한 시설하우스 난방장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스 장치(100)로서 시설하우스의 재배시설을 난방 함과 아울러 및 원수의 용존산소를 높이기 위해서는 원수탱크(101)에 12 내지 16℃의 지하수를 공급하여 저장한다. 이 상태에서 상기 제 1유체열발생유닛(20)을 이용하여 원수탱크(101) 내의 원수를 가열함과 아울러 마이크로버블을 공급함으로서 용존산소를 높인다.

즉, 원수탱크(101)와 제1순환관(101)에 의해 연결된 제1유체열발생유닛(10)의 펌프(70)를 구동시켜 원수탱크(100) 내의 물을 펌핑한다. 이때에 펌프(70)의 제1순환관(103)에 연결된 버블공급유닛(80)과 공기공급관(81)을 통하여 공기를 공급한다. 이 과정에서 상기 공기는 펌프(70)의 흡입에 영향을 주지 않은 범위내에서 공급한다. 상기 이 제1순환관(103)을 통하여 공급되는 공기는 펌프의 임펠라를 통과하면서 분쇄되어 물에 편승된다.

이와 같이 펌프(70)에 의해 펌핑 된 물은 제 2관부재(23)를 통하여 하우징 유입되어 토출되고, 이 토출된 물은 하우징의 내면에 충돌하여 일차적으로 와류가 발생됨과 아울러 가스공급유닛(80)을 통하여 공급되는 공기 버블이 더욱 미세하게 분쇄된다. 상기 제 2관부재(23)를 통하여 유입된 물은 하우징(20)의 공간부(21)를 채우면서 상승하게 된다. 이러한 과정에서 상기 제 2관부재(23)로부터 배출되어 하우징(20)의 공간부(21) 내면에 충돌한 물은 상기 다공판(40)을 통과한 후 하우징의 내부공간을 채우면서 상승하게 되고, 공간부를 채운 물은 상기 열유체발생노즐유닛(30)을 통과한 후 제 1관부재(22)를 통하여 배출되고, 배출된 물은 제 2순환관(104)을 통하여 원수탱크(101)로 회수된다.

이때에 하우징(20)의 공간부(21)에 물이 채워지는 동안 공간부(21)의 내의 공기는 제 1관부재를 통하여 배출되고, 상기 하우징(20)의 공간부(21)에 물이 채워지게되면, 펌프(70)의 토출압력이 하우징(20)의 내부에 저장된 물에 그대로 전달됨에 따라 하우징(20)의 내부압력이 펌프(70)의 토출압력과 동일하게 유지된다. 따라서 상기 제 1관부재(22)를 통과하는 물의 속도는 펌프(70)의 토출구를 통하여 토출되는 물의 속도와 실질적으로 동일(관내 손실수두는 고려하지 않음)하다.

상기 제 2관부재(23)를 통하여 배출된 후 상부로 이동하는 과정에서 상기 분쇄된 버블이 포함된 물은 다공판을 통과하면서 와류가 발생되고, 분쇄된 버블들은 더욱 미세하게 분쇄되어 무화된다. 이와 같이 무화된 버블들은 하우징(20) 내의 압력이 펌프에 의해 토출되는 물의 토출압과 같은 압력을 유지하고 있으므로 물에 녹아들어가 용존산소량을 높일 수 있다.

한편, 상기 하우징(20) 내의 물이 열유체 발생노즐유닛(30)의 제 1중공(32)을 통과하면서 이의 내주면으로부터 돌출형성된 유도돌기(33)에 의해 충돌 및 와류가 발생된다. 이때에 상기 유도돌기(33)의 기부(33a)의 단부에 형성된 유도부(33b)는 기부의 폭보다 넓은 폭으로 형성되어 있으므로 기부(33a)들의 사이와 유도부(33b)들의 사이에서 심하게 와류가 발생된다. 즉, 상기 기부(33a)의 상면과 유도부(33b)의 상면으로 유입된 물은 표면을 따라 외측으로 이동하게 되고, 기부(33a)의 사이와 유도부(33b)의 사이를 통과하는 물과 물리적 충돌을 일으키면서 상기 출구측으로 이동하게 된다. 이때에 기부(33a)의 가장자리와 유도부(33b)의 하면측 가장자리 특히, 모서리부위에서는 유속에 의해 부분적으로 캐비테이션 현상이 발생되어 기포가 생성되고, 이 기포의 붕괘현상(collapse)을 통한 음파섬광(sonoluminescence)과 플라즈마(plasma) 상태에서의 내파(implosion)를 통하여 물의 온도가 상승하게 된다. 이러한 현상은 상기 물에 미세한 버블들이 포함되어 있으므로 더욱 활성화 되고, 버블은 더욱 미세화 된다.

상기와 같이 제 1디스크(31)를 통과한 물은 제 2디스크(35)의 제2중공(35)을 통과하게 되는데, 제 2중공(36)에는 유도돌기(33)가 형성되어 있지 않으므로 상기 제 2중공(36)을 통과하는 물의 속도는 느려지게 되고, 와류현상이 일시적으로 완화된 후 하부측에 위치되는 제 1디스크를 통과하게 되면서 상술한 바와 같은 작용의 반복으로 물의 온도가 상승하게 된다.

상술한 바와 같이 제 1순환관(103), 제 1유체열발생유닛(10), 제 1순환관(104)을 순환하면서 원수의 온도를 설정된 온도 즉, 20 내지 25도의 온도로 상승시킬 수 있으며, 용존산소를 25 내지 30 ppm으로 높일 수 있다. 특히, 원수에 다량의 마이크로 버블이 공급됨으로써 원수를 살균할 수 있으며, 온도의 상승으로 인한 용존산소가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 온도가 상승한 원수는 관수로서 배출관을 식물에 공급될 수 있다. 특히, 기포의 붕괘현상(collapse)을 통한 음파섬광(sonoluminescence)과 플라즈마(plasma) 상태에서의 내파(implosion)를 통하여 온도가 상승한 물(20-25℃)을 작물재배 기간 내에 사용하게 되므로 계절별 또는 환절기에 대기 온도 편차에 따라 식물이 받을 수 있는 스트레스를 줄일 수 있으며, 나아가서는 재배식물의 성장을 촉진시킬 수 있다.

그리고 본원 발명의 유체열발생유닛을 이용한 난방장치는 원수탱크에 의해 가열된 물을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 열교환기(150)를 이용하여 시설우스 내부의 공기와 열교환시킴으로써 시설하우스 내부의 난방 할 수 있다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이 원수탱크(101) 내의 물은 제1배지/토양보온유닛(120)을 통하여 토양 또는 배지의 온도를 높일 수 있다. 즉, 제1공급관(121)을 통하여 원수탱크(101)내의 물을 펌핑함에 따라 제 1공급관을 통하여 공급된 물은 배지(300)에 설치된 제 1보온관(122)을 통과하면서 배지(300)와 열교환이 이루어져 배지를 보온하게 된다. 그리고 제 1보온관(122)을 통과하면서 열교환이 이루어진 물은 제 1리턴관(123)을 통하여 원수탱크로 회수된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 수열탱크(131)를 별도로 설치하고, 이 수열탱크(131) 내의 물을 제 2열유체발열유닛(10')에 의하여 가열하고, 이물을 상술한 바와 같은 방법으로 제 2공급관(132), 제 2보온관(133) 및 제 2리턴관(134)을 통하여 수열탱크로 유입됨으로써 배지 또는 토양을 보온 할 수 있다.

그리고 양액공급유닛(140)은 원수탱크 내의 물 즉, 마이크로버블에 의해 살균되고, 용존산소가 25 내지 30ppm인 물을 양액탱크(141)에 공급받고 이 물을 이용하여 양액을 제조하게 되므로 양액의 품질을 높일 수 있다.

상기와 같이 유체발열유닛을 이용하여 적은 전기에너지로서 원수탱크 내부의 물을 살균 및 용존산소를 높일 수 있으며, 및 토양이나 배지를 식물의 성장이 적당한 온도로 상승시킬 수 있다. 또한 원수탱크내의 물을 이용하여 시설하우스 내부를 난방할 수 있으므로 난방에 따른 비용을 절감할 수 있다. 그리고 본 발명인의 실험에 의하면, 1년 동안 농가에서 직접 시설하우스 작물재배 실험결과 생산량 15% 증산, 품질의 상품비율 95% 이상, 신선도를 가름하는 경도가 기존 작물에 비해 2배 이상 단단한 것으로 나타났다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명의 유체열 발생유닛을 이용한 난방장치는 시설하우스 난방 뿐만아니라 물의 가열 및 건물의 보조난방 등에 이용될 수 있다.

Claims (8)

1. 관수 또는 양액탱크에 원수를 공급하기 위한 원수탱크와,
   상기 원수탱크와 연결되어 작물에 관수의 배출을 위한 배출관을 구비하며,
   상기 원수탱크와 단부가 연결된 제1순환관과 제 2순환관과 연결되어 원수탱크의 물을 가열함과 아울러 마이크로버블을 공급하기 위한 제1유체발열유닛를 구비하며,
   상기 제 1유체열발생유닛은 내부에 공간부를 가지는 하우징과; 하우징의 상부측에 설치되며 공간부의 내측으로 연장되며 공간부의 물이 배출되는 제 1관로와; 상기 제 1관로의 공간부측에 위치되는 단부에 설치되는 것으로, 제1중공을 가지며 제1중공의 내주면에 중심방향으로 연장되는 기부와 상기 기부의 단부에 상기 기부의 폭보다 널은 폭을 가진 유도부을 가진 복수개의 유도돌기들을 구비한 제 1디스크와, 상기 제 1중공의 제 1디스크들의 사이에 설치되며 상기 제 1중공의 직경과 같거나 큰 제 2중공이 형성된 제 2디스크가 교번하여 적층되고, 상기 제 1,2디스크가 체결유닛에 의해 적층된 상태로 고정된 유체열 발생노즐유닛과;
   상기 하우징의 공간부 하부측에 바닥면으로부터 소정간격 이격되며 내부공간을 구획하는 다공판들과; 상기 하우징에 설치되어 가열을 위한 물을 공급하기 위한 것으로 공간부에 위치되는 단부가 다공판에 의해 구획된 하우징의 하부측공간과 연결되는 제 2관로와, 상기 제 2관로와 연결되며 가열하기 위한 물을 펌핑하는 펌프를 구비한 것을 특징으로 하는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스의 냉난방장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 원수탱크 또는 배출관과 연결된 제 1공급관과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지의 보온을 위한 근권난방으로 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지에 설치되는 제1보온관들과 상기 제1보온관들과 연결되어 원수탱크와 연결되는 제 1리턴관을 구비한 제1배지/토양보온유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 유체열발생유닛을 이용한 시설하우스의 난방장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1순환관 또는 제 1공급관에 설치되어 제1공급관을 통하여 공급되는 원수와 시설하우스 내의 공기와 열교환하기 위한 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 유체열유닛을 이용한 시설하우스의 난방장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 원수탱크와 연결관에 의해 연결되는 양액탱크들과, 상기 양액탱크들과 연결되어 토양 또는 배지에 양액을 공급하기 위한 양액공급관을 구비한 양액공급유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 유체열발생유닛과 이를 이용한 시설하우스 난방장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 원수탱크와 연결된 제1순환관과 제2순환관과 각각 제 1,2분기관에 의해 연결되는 수열탱크와, 상기 수열탱크와 연결된 제 2공급관과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지에 설치되는 제2보온관들과, 상기 제2보온관들과 연결되어 원수탱크와 연결되는 제 2리턴관을 구비한 제2배지/토양보온유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 유체열발생유닛과 이를 이용한 시설하우스 난방장치.
6. 제 4항에 있어서,
   수열탱크와, 상기 수열탱크와 연결된 제 2공급관과 연결되며 재배식물의 뿌리 및 배지의 보온을 위해 식물의 뿌리와 인접되는 토양 또는 배지에 설치되는 제 2보온관들과 상기 제 2보온관들과 연결되어 원수탱크와 연결되는 제 2리턴관을 구비하며,
   상기 수열탱크 내의 물이 순환할 수 있도록 양단부가 수열탱크와 연결된 제 3순환관과 제 4순환관과 연결되어 수열냉크 내의 물을 가열하기 위한 제 2유체열발생유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 유체열발생유닛을 이용한 냉난방장치.
7. 삭제
8. 제 1항에 또는 제 6항에 있어서,
   상기 제 2순환관 또는 제 4순환관에는 시설하우스 내부의 공기와 열교환을 위한 열교환기가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 유체열 발생유닛을 이용한 시설하우스의 냉난방장치.
   

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