KR101911732B1

KR101911732B1 - 식물 재배용 근권부 난방장치

Info

Publication number: KR101911732B1
Application number: KR1020160159051A
Authority: KR
Inventors: 김상철; 전하준
Original assignee: 가온에너지 주식회사
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-10-25
Also published as: KR20180060042A

Abstract

본 발명은 수경재배온실에서 식물을 효율적으로 난방할 수 있는 식물 재배용 난방장치에 관한 것이다. 상기 식물 재배용 난방장치는, 지상에서 식물을 재배할 수 있도록 구획된 공간을 갖는 베드 내에 설치되고, 식물의 뿌리 주변부를 따라 연장되는 난방 파이프; 상기 난방 파이프 내부를 따라 연장되고 전기에 의해 발열되는 히팅 케이블; 상기 히팅 케이블에 전기를 공급하기 위한 전원부; 를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 수경재배온실에서 식물의 뿌리 주변부를 난방하되 온실 내부의 위치에 관계없이 난방 온도를 균일하게 유지하면서 효율이 높아서 난방비를 저렴하게 유지할 수 있는 식물 재배용 난방장치를 제공할 수 있다.

Description

식물 재배용 근권부 난방장치{System for heating near root of plant}

본 발명은 수경재배온실에서 식물을 효율적으로 난방할 수 있는 식물 재배용 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 수경재배는 흙을 사용(땅을 이용하는 방법)하지 않고 물과 수용성 영양분으로 식물을 키우는 방법이다. 이러한 수경재배는 땅을 이용하여 식물을 재배하는 비닐온실과는 달리, 지면으로부터 소정의 높이로 선반을 설치한 다음, 그 선반 상부에 배양통을 거치하여 식물을 재배하는 방식으로 시설규모가 큰 유리온실을 이용하게 된다.

수경재배는 식물의 뿌리를 배양액에 직접 접촉하는 순수 수경과, 뿌리를 지탱하는 지지체가 있는 상태에서 지지체에 배양액을 공급하는 고형배지경이 있다.

종래 수경재배온실에 사용된 난방장치는 전기, 기름, 석탄, 화목 등의 난로가 주로 이용되었는데, 이들은 규모가 큰 온실 전체의 난방에 비효율적이면서 난방장치와의 거리에 따른 온도차가 심하고 일산화탄소를 발생시켜 식물에 악영향을 미치는 문제가 있었다.

최근에는 수경재배온실 내부에 히터를 설치하여 공기를 데우는 방식도 사용되고 있지만, 더운 공기는 위로 상승하고 찬 공기는 아래로 내려와서, 온실의 위아래의 온도차가 있고 히터로부터 가까운 곳과 먼 곳의 온도차가 발생되는 문제도 있었다.

또한, 수경재배온실에서 식물의 뿌리 주위를 난방수를 이용해 데우는 방식도 사용되는데, 이 경우 난방수가 긴 난방 배관을 통과하는 과정에서 온도가 점점 낮아지게 되므로 난방 시점과 난방 종점의 온도차가 심하게 발생된다는 문제가 있었다.

결국, 종래의 수경재배온실의 난방 방식은 온실 내부의 온도가 균일하지 않은 반면에 효율이 낮아 난방비가 증가되는 문제가 있었다.

대한민국 특허 등록 제10-1538774호

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 수경재배온실에서 식물의 뿌리 주변부를 난방하되 온실 내부의 위치에 관계없이 난방 온도를 균일하게 유지하면서 효율이 높아서 난방비를 저렴하게 유지할 수 있는 식물 재배용 난방장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 식물 재배용 난방장치는, 지상에서 식물을 재배할 수 있도록 구획된 공간을 갖는 베드 내에 설치되고, 식물의 뿌리 주변부를 따라 연장되는 난방 파이프; 상기 난방 파이프 내부를 따라 연장되고 전기에 의해 발열되는 히팅 케이블; 상기 히팅 케이블에 전기를 공급하기 위한 전원부; 를 포함한다.

또한, 상기 난방 파이프의 외부에 밀착되게 끼워지는 방열관; 상기 방열관과 일체로 상기 방열관의 외측으로 연장되는 방열핀; 을 포함한다.

또한, 상기 히팅 케이블은, 전기가 공급되는 제1 열선; 상기 제1 열선을 덮는 제1 피복; 전기가 공급되는 제2 열선; 상기 제2 열선을 덮는 제2 피복; 상기 제1 피복과 상기 제2 피복을 덮는 외피부; 를 포함하고, 상기 제1 열선과 상기 제2 열선은 서로 통전된다.

본 발명의 식물 재배용 난방 방법은, 지상에서 식물을 재배할 수 있도록 구획된 공간을 갖는 수경재배용 베드 내에 이식되는 식물의 뿌리 주변부를 따라 난방 파이프를 설치하고, 상기 난방 파이프 내부를 따라 전기에 의해 발열되는 히팅 케이블을 설치하고, 상기 난방 파이프와 상기 히팅 케이블 사이 공간에 난방수를 충전하여, 히팅 케이블의 발열에 의한 열전달로 난방수를 가열한다.

본 발명에 따르면, 수경재배온실에서 식물의 뿌리 주변부를 난방하되 온실 내부의 위치에 관계없이 난방 온도를 균일하게 유지하면서 효율이 높아서 난방비를 저렴하게 유지할 수 있는 식물 재배용 난방장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 수경재배용 베드를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식물 재배용 난방장치의 위치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식물 재배용 난방장치의 일부 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 식물 재배용 난방장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 히팅 케이블의 구성을 상세히 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4의 탄성 성형체의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 탄성 성형체가 난방 파이프에 끼워진 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 6의 탄성 성형체가 팽창탱크에 끼워진 상태를 도시하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1을 참조하면, 수경재배용 베드(10)는 지면으로부터 소정 높이에 설치되고, 상부가 개방된 구획된 공간인 재배부(11)와, 이러한 재배부(11) 하단의 배수로(12)를 포함한다. 재배부(11)에는 재배 시트(20)가 위치되고, 재배 시트(20) 하단에는 배수구(21)가 형성된다.

수경재배는 식물의 뿌리를 배양액에 직접 접촉하는 순수 수경과, 뿌리를 지탱하는 지지체가 있는 상태에서 지지체에 배양액을 공급하는 고형배지경이 있다. 본 발명의 식물 재배용 난방장치(100)는 고형배지경에 주로 사용되지만, 순수 수경에 사용될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 식물(30)의 뿌리(31)는 재배 시트(20)에 채워지는 지지체에 지지된다. 본 발명의 식물 재배용 난방장치(100)는 난방 파이프(110), 히팅 케이블(120), 전원부(130), 방열관(111), 방열핀(112)을 포함한다.

난방 파이프(110)는 수경재배용 베드(10) 내에 설치되고, 식물(30)의 뿌리(31) 주변부를 따라 연장된다. 난방 파이프(110)는 뿌리(31)의 하부 또는 측면에 위치될 수 있다.

히팅 케이블(120)은 난방 파이프(110) 내부를 따라 연장되고 전기에 의해 발열된다. 히팅 케이블(120)은 전원부(130)에 의해 전기가 공급되면 발열되어, 히팅 케이블(120)과 난방 파이프(110) 사이에 위치하는 난방수(50)를 데우게 된다. 히팅 케이블(120)은 전기 공급시 200℃ 이상 온도가 올라간다. 여기서, 난방수는 물뿐만 아니라 난방유도 포함하는 의미이다.

히팅 케이블(120)은 발열량에 맞도록 저항값이 미리 설정되어 있어, 원하는 길이로 자를 경우 발열량이 설계값과 달라지므로 자르지 않고 출시되는 제품 그대로 사용한다.

전원부(130)는 히팅 케이블(120)에 전기를 공급한다.

방열관(111)은 난방 파이프(110)의 외부에 밀착되게 끼워진다. 이러한 방열관(111)과 일체로 방열관(111)의 외측으로는 방열핀(112)이 연장된다. 방열핀(112)은 난방수(50)의 열이 뿌리(31) 주변의 넓은 면적으로 전달될 수 있게 한다.

히팅 케이블(120)은 전기에 의해 발열되므로, 난방 파이프(110)의 위치에 관계없이 난방수(50)의 온도를 일정하게 유지될 수 있다. 히팅 케이블(120)에 의해 난방수(50)의 온도는 대략 60℃ 정도로 올라가고, 난방수(50)의 열은 난방 파이프(110), 방열관(111) 및 방열핀(112)을 통해 전달된다.

방열관(111)과 방열핀(112)의 열은 뿌리(31) 주변의 지지체를 데우게 되고, 이 상태에서 뿌리(31)는 배양액을 흡수할 수 있다. 뿌리(31)에 의해 흡수된 배양액은 식물(30)의 줄기와 잎으로 전달되어 식물(30) 전체를 난방하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 식물(30)의 뿌리(31)는 구획된 공간에 위치하므로, 외기에 의한 영향을 최소화할 수 있어 난방 효율을 높일 수 있다.

이와 같이, 히팅 케이블(120), 방열관(111) 및 방열핀(112)에 의해 식물(30)의 뿌리(31) 주변부를 난방함으로써, 난방 파이프(110)의 위치에 관계없이 난방수(50)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 히팅 케이블(120) 등은 온실 전체를 난방하는 것이 아니라 식물(30)의 뿌리(31) 주변부만 난방하므로 난방 효율을 극대화하여 난방비를 획기적으로 절감할 수 있다.

본 발명의 식물 재배용 난방장치(100)의 전체 구성을 도시하는 도 4를 참조하면, 난방 파이프(110), 히팅 케이블(120), 전원부(130), 커넥터(140), 보호캡(145), 탄성 성형체(160) 등이 도시된다. 도면에서, 방열관(111)과 방열핀(112)은 생략되었다.

도 5를 참조하면, 히팅 케이블(120)은 전기가 공급되는 제1 열선(121) 및 제2 열선(123)과, 이러한 제1 열선(121)과 제2 열선(123)을 절연 가능하게 각각 덮는 제1 피복(122) 및 제2 피복(124), 제1 피복(122)과 제2 피복(124)을 한꺼번에 덮는 외피부(126)를 포함한다. 제1 피복(122)과 제2 피복(124)은 동편조(125)에 의해 덮여질 수 있다.

본 실시예에서, 제1 열선(121)과 제2 열선(123)은 하나의 히팅 케이블(120) 내에 위치되어 전기의 공급으로 발열된다. 커넥터(140)는 히팅 케이블(120)의 일단부에 위치되어 제1 열선(121)과 제2 열선(123)이 서로 통전되게 연결하고, 이러한 커넥터(140)에 의해 전류는 제1 열선(121)을 지나 제2 열선(123)을 따라 흐를 수 있게 된다. 보호캡(145)은 커넥터(140) 및 난방 파이프(110)를 덮어서 보호하는 역할을 한다. 보호캡(145)은 난방 파이프(110) 내에 채워지는 난방수(50)가 외부로 누설되지 않도록 하는 역할도 한다.

도 6을 참조하면, 제1 열선(121)은 제1 연결부(156)에서 전원부(130)의 양극과 접속되는 제1 전선(151)과 연결된다. 제2 열선(123)은 제2 연결부(157)에서 전원부(130)의 음극과 접속되는 제2 전선(152)과 연결된다. 그에 따라, 난방 파이프(110) 내로 한 가닥의 히팅 케이블(120)이 삽입되지만, 실질적으로는 두 가닥의 히팅 케이블이 삽입된 것과 같은 효과를 갖게 된다.

종래에는 원하는 난방수(50) 온도를 맞추기 위해 난방 파이프 내에 두 가닥의 히팅 케이블이 삽입되었고, 두 가닥의 단부를 맞추기 위해 어느 한쪽을 당길 경우 저항값이 달라져 원하는 난방 성능을 얻을 수 없는 문제가 있었다. 또한, 히팅 케이블의 양단부를 전원부에 연결하기 위해 일부 면적을 건너뛰거나 히팅 케이블(120)을 자를 경우 원하는 난방 성능이 얻어지지 않는 문제가 있었다.

본 발명의 경우, 난방 파이프(110) 내로 한 가닥의 히팅 케이블(120)만 삽입되고, 히팅 케이블(120)의 일 단부는 난방패널(10)에 위치하고, 타 단부는 전원부(130)와 연결된다. 그에 따라, 히팅 케이블(120)을 난방 파이프(110)에 삽입하는 작업이 편리해지고, 히팅 케이블(120)의 양단부를 전원부(130)에 연결할 필요가 없으므로 히팅 케이블(120)의 설치 및 운용이 편리하다. 또한, 두 가닥의 히팅 케이블의 길이를 맞추기 위해 히팅 케이블(120)을 잡아당길 필요가 없어, 발열량에 변화가 생기는 문제도 발생되지 않는다.

히팅 케이블과 전선의 연결부에서 히팅 케이블(120)이 끊어지는 종래의 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 탄성 성형체(160)에 의해 연결부를 긴밀하게 성형한다. 이러한 탄성 성형체(160)는 제1 열선(121), 제2 열선(123), 제1 전선(151), 제2 전선(152), 제1 연결부(156) 및 제2 연결부(157)를 덮어서 보호한다. 탄성 성형체(160)의 일측으로는 히팅 케이블(120)이 돌출되고, 타측으로는 두 가닥의 전선이 돌출된다.

탄성 성형체(160)는 예를 들어, 실리콘으로 성형된 것으로 적절한 탄성을 가지며, 열선에 의해 전달되는 200℃ 이상의 온도를 견딜 수 있어야 한다.

탄성 성형체(160)는 제1 연결부(156) 및 제2 연결부(157)의 주위를 긴밀하게 감싸서 보호하고, 제1 연결부(156) 및 제2 연결부(157)가 외부에 노출되지 않도록 하면서 위치가 이동되지 않게 한다. 이러한 탄성 성형체(160)에 의해 히팅 케이블(120)이 연결부에서 끊어지는 문제가 발생되지 않으므로, 난방 시스템을 설치한 후 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 탄성 성형체(160)는 히팅 케이블(120) 측에 경사지는 테이퍼부(161)를 갖는다. 이러한 테이퍼부(161)를 난방 파이프(110)에 가압 끼움식으로 밀어넣으면, 탄성 성형체(160)는 난방 파이프(110)의 단부에 수밀식으로 결합되고, 탄성 성형체(160)의 타측으로 돌출되는 두 가닥의 전선을 각각 전원부(130)의 양극과 음극에 연결할 수 있다. 난방 파이프(110)의 단부에는 배관 연결부(116)가 끼워져, 탄성 성형체(160)의 일부를 덮을 수 있다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 식물 재배용 난방장치는 난방수(50)의 체적 변화를 수용할 수 있도록 팽창탱크(117)를 더 구비할 수 있고, 팽창탱크(117)의 양단에는 배관 연결부(116, 118)가 위치할 수 있다.

이 경우, 탄성 성형체(160)는 팽창탱크(117)의 일단에 테이퍼부(161)에 의해 수밀식으로 가압끼움되고, 탄성 성형체(160)의 일부는 배관 연결부(118)에 의해 덮여질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 식물 재배용 난방장치는 식물의 뿌리 주변부를 난방하여 온실 내부의 위치에 관계없이 난방 온도를 균일하게 유지하면서 효율이 높아서 난방비를 저렴하게 유지할 수 있다. 또한, 식물 재배용 난방장치는 히팅 케이블(120)의 일측 단부만 전원에 연결되도록 하여 히팅 케이블의 길이에 따른 문제를 해결하고, 히팅 케이블(120)과 전선의 연결부에서 히팅 케이블(120)이 끊어지는 문제를 방지하여 유지보수 비용을 줄일 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 식물 재배용 난방장치
110 : 난방 파이프
111 : 방열관
112 : 방열핀
120 : 히팅 케이블
121 : 제1 열선
122 : 제1 피복
123 : 제2 열선
124 : 제2 피복
125 : 동편조
126 : 외피부
130 : 전원부
140 : 커넥터
145 : 보호캡
151 : 제1 전선
152 : 제2 전선
156 : 제1 연결부
157 : 제2 연결부
160 : 탄성 성형체
161 : 테이퍼부

Claims

식물 재배용 난방장치에 있어서,
지상에서 식물을 재배할 수 있도록 구획된 공간을 갖는 베드 내에 설치되고, 식물의 뿌리 주변부를 따라 연장되는 난방 파이프(110);
상기 난방 파이프(110) 내부를 따라 연장되고 전기에 의해 발열되는 히팅 케이블(120);
상기 히팅 케이블(120)에 전기를 공급하기 위한 전원부(130);
를 포함하고,
상기 히팅 케이블(120)은, 전기가 공급되는 제1 열선(121); 상기 제1 열선(121)을 덮는 제1 피복(122); 전기가 공급되는 제2 열선(123); 상기 제2 열선(123)을 덮는 제2 피복(124); 상기 제1 피복(122)과 상기 제2 피복(124)을 덮는 외피부(126); 를 포함하고,
상기 제1 열선(121)과 상기 제2 열선(123)은 서로 통전되고,
상기 제1 열선(121)은 제1 연결부(156)에서 상기 전원부(130)의 양극과 접속되는 제1 전선(151)과 연결되고,
상기 제2 열선(123)은 제2 연결부(157)에서 상기 전원부(130)의 음극과 접속되는 제2 전선(152)과 연결되고,
상기 식물 재배용 난방장치는,
상기 제1 열선(121), 상기 제2 열선(123), 상기 제1 전선(151), 상기 제2 전선(152), 상기 제1 연결부(156) 및 상기 제2 연결부(157)를 긴밀하게 감싸서 보호하도록 실리콘으로 성형되는 탄성 성형체(160);
를 더 포함하고,
상기 탄성 성형체(160)의 일단부로는 상기 히팅 케이블(120)이 돌출되고, 타단부로는 상기 제1 전선(151) 및 상기 제2 전선(152)이 돌출되고,
상기 탄성 성형체(160)는 상기 히팅 케이블(120)측 단부에 경사지는 테이퍼부(161)를 구비하여, 상기 테이퍼부(161)를 상기 난방 파이프(110)에 가압 끼움식으로 밀어넣음으로써, 상기 탄성 성형체(160)는 상기 난방 파이프(110)의 단부에 수밀식으로 결합되는 식물 재배용 난방장치.
제1항에 있어서,
상기 난방 파이프(110)의 외부에 밀착되게 끼워지는 방열관;
상기 방열관과 일체로 상기 방열관의 외측으로 연장되는 방열핀;
을 포함하는 식물 재배용 난방장치.
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