KR101950880B1

KR101950880B1 - 에너지 자립형 온실

Info

Publication number: KR101950880B1
Application number: KR1020180103968A
Authority: KR
Inventors: 김영춘
Original assignee: (주)효성에너지
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-02-21

Abstract

본 발명에 의한 에너지 자립형 온실은 지상에 설치되는 다수 개의 골조재와 지붕재로 구성되는 이중구조의 온실에 있어서, 상부보온판과 하부보온판으로 구성되는 지붕재, 상판급수부, 하판급수부, 조명부, 실내온도감지기, 히터, 상기 상판급수부 및 하판급수부와 순환수집수정을 연결하는 1차순환수공급파이프, 상기 1차순환수공급파이프로 순환수집수정의 물을 공급하는 1차순환수공급펌프, 상기 상부보온판 및 하부보온판에 뿌려져 벽체를 타고 흘러내린 물인 1차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 1차순환수수급파이프, 순환수집수정으로 돌아온 1차순환수를 다시 온실지붕으로 이동시키는 2차순환수공급파이프, 상기 2차순환수공급파이프로 1차순환수를 공급하는 2차순환수공급펌프, 온실지붕으로 이동된 1차순환수를 태양열을 이용하여 재가열시키는 히트파이프, 상기 히트파이프를 거쳐 재가열된 물인 2차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 2차순환수수급파이프 및 상기 상판급수부, 하판급수부, 조명부, 실내온도감지기. 히터, 1차순환수공급펌프 및 2차순환수공급펌프를 제어하는 제어기를 포함한다.
본 발명에 의한 에너지 자립형 온실에 따르면, 온실운영에 필요한 열에너지와 전기 및 담수생산을 태양광 및 태양열을 이용하여 자체적으로 해결할 수 있다는 장점이 있다.

Description

에너지 자립형 온실{Greenhouse of self-supporting energy}

본 발명은 에너지 자립형 온실에 관한 것으로, 온실운영에 필요한 열에너지와 전기 및 담수생산을 태양광을 이용하여 자체적으로 해결할 수 있는 에너지 자립형 온실에 관한 것이다.

일반적으로, 온실 소요 에너지로는 주로 화석연료(석유, 등유 등)에 의존하였으나 연료비 상승으로 작물재배를 포기하는 사례까지 나타나고 있다. 이를 해결하기 위하여 보일러(온풍기)의 성능을 개선, 지열이용, 지하수 이용 등 많은 방법이 시도되고 있으나 시설자금의 과다, 효율저하 등의 이유로 확실한 난방이 되지 못하고 있다는 문제점이 있다.

또한, 화석 연료의 사용으로 온난화가 더욱 심각해지고 있는 상황에서 청정에너지의 필요성이 한층 더 절실해지고 있는 시점으로 본 발명은 저렴한 에너지와 친환경 청정에너지를 생산하기 위한 발명으로 온실 운영 농가에 직접적인 수익성과 고급 작물 재배를 위한 기초를 제공하는 기능성 온실을 만들고자 하는 것이다.

특허문헌 1: 등록특허공보 제 10-1094972호(2011년 12월 9일 등록) 특허문헌 2: 등록특허공보 제 10-1090416호(2001년 11월 30일 등록)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로 온실운영에 필요한 열에너지의 자립을 위하여 순환수집수정의 순환수 수온을 더 높이는 방안으로 별도의 2차순환수 순환파이프를 설치하고 여기에 이중진공관식 히트파이프를 병행설치하고 순환수를 통과시켜 고온의 순환수를 얻기 위함에 그 목적이 있다.

또한, 온실운영에 필요한 전기 에너지(온실 내외의 조명, 각종 기기, 자동화 기기, 보조 히타 등)를 해결하기 위하여 온실지붕에 태양전지를 설치하여 태양 빛으로부터 전기를 생산하며, 농업용수가 부족한 지역(특히 사막지역이나 아프리카지역 등지)에서도 작물재배가 가능하도록 바닷물을 순환시켜 태양열에 의한 담수생산으로 외부의 농업용수 공급 없이 온실 내에서 작물재배가 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 지상에 설치되는 다수 개의 골조재와 지붕재로 구성된 이중구조의 온실에 있어서, 상기 지붕재는 봉상의 지지구에 의하여 대칭되어 이격되는 다수 개의 상/하부지지프레임과, 대향되는 테두리부가 인접하는 상부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 상부보온판과, 대향되는 테두리부가 인접하는 하부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 하부보온판으로 구성되며, 순환수집수정으로부터 공급되는 물을 상기 상부보온판 상면에 뿌려주는 상판급수부와; 순환수집수정으로부터 공급되는 물을 상기 하부보온판 상면에 뿌려주는 하판급수부와; 다수 개의 조명구가 전기적으로 연결된 조명블럭을 다수 개 연결하여 상기 상부보온판 또는 하부보온판을 향하여 발광하는 조명부와; 온실 내부의 공기온도를 감지하는 실내온도감지기와; 온실내부에 열에너지를 공급하는 히터와; 상기 상판급수부 및 하판급수부와 상기 순환수집수정을 연결하는 1차순환수공급파이프와; 상기 1차순환수공급파이프로 순환수집수정의 물을 공급하는 1차순환수공급펌프와; 상기 상부보온판 및 하부보온판에 뿌려져 벽체를 타고 흘러내린 물인 1차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 1차순환수수급파이프와; 순환수집수정으로 돌아온 1차순환수를 다시 온실지붕으로 이동시키는 2차순환수공급파이프와; 상기 2차순환수공급파이프로 1차순환수를 공급하는 2차순환수공급펌프와; 온실지붕으로 이동된 1차순환수를 태양열을 이용하여 재가열시키는 히트파이프와; 상기 히트파이프를 거쳐 재가열된 물인 2차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 2차순환수수급파이프와; 상기 상판급수부, 하판급수부, 조명부, 실내온도감지기. 히터, 1차순환수공급펌프 및 2차순환수공급펌프를 제어하는 제어기와; 상기 온실의 내부 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정수단과; 상기 먼지 측정수단에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 먼지 측정수단은, 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 구성하며; 상기 적외선 송신수단(A)은, 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과; 상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와; 상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과; 상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 적외선 송신수단(A)은, 상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과; 상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와; 상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 고정부는, 케이스의 내부에 설치되어 상하 양방향으로 탄발력을 제공하는 탄발 스프링(4a)과, 상기 탄발 스프링의 끝단부에 설치되어 탄발 스프링에 의해서 상하방향으로 밀리면서 하우징(5)에 임시 고정되는 슬라이딩 볼(4b)을 포함하여 구성함이 특징이다.

본 발명은 온실 운영에 필요한 각 에너지를 태양열과 태양빛으로부터 얻게 되어 친환경 청정에너지를 얻을 수 있고 추후 친환경 청정 에너지 생산으로 탄소배출권을 획득하여 온실 운영농가에 제2의 수익원을 가질 수 있다.

또한, 에너지 자립으로 화석연료(석유,등유)에 지불되는 경비와 전기료를 획기적으로 줄이기 때문에 온실운영 농가에서 직접적인 수익성과 경쟁력을 가질 수 있게 된다.

아울러, 농업용수가 부족한 지역에서 담수 생산으로 온실에서 작물 재배가 가능하게 하며 특히 주야의 온도 차가 심한 사막 지역에서도 온도 조절기능(냉,난방)을 통하여 작물재배를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 온실의 사시도.
도 2는 순환수의 경로를 나타낸 모식도.
도 3은 도 2의 A부분을 확대한 부분확대도.
도 4는 본 발명의 에너지 자립형 온실에 태양전지를 설치한 사시도.
도 5는 본 발명의 온실에 적용되는 태양전지의 사시도.
도 6은 태양전지모듈에 태양전지셀이 배열된 모습을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.
도 8은 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.
도 9는 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.
도 10은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.
도 11은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.
도 12는 본 발명에 있어서 고정부 일실시예도.
도 13은 본 발명에 적용되는 오목렌즈 구성도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 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 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 온실의 사시도.

도 2는 순환수의 경로를 나타낸 모식도.

도 3은 도 2의 A부분을 확대한 부분확대도.

도 4는 본 발명의 에너지 자립형 온실에 태양전지를 설치한 사시도.

도 5는 본 발명의 온실에 적용되는 태양전지의 사시도.

도 6은 태양전지모듈에 태양전지셀이 배열된 모습을 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 먼지측정수단 및 경보신호 출력부 구성 블록도.

도 8은 본 발명의 먼지 측정수단을 구성하는 적외선 송신수단과 적외선 수신수단 개념도.

도 9는 본 발명의 적외선 송신수단과 적외선 수신수단을 이용하여 먼지를 측정하는 개념도.

도 10은 본 발명에 있어서 형상기억 스프링을 갖는 먼지측정수단 제 1 실시예도.

도 11은 본 발명에 있어서 발열수단과 열전소자 및 형상기억 스프링을 갖는 제 2 실시예도.

도 12는 본 발명에 있어서 고정부 일실시예도.

도 13은 본 발명에 적용되는 오목렌즈 구성도로서,

먼저, 도 1을 참조하면 본 발명의 에너지 자립형 온실(100)은 기본적으로 지상에 설치되는 다수 개의 골조재와 지붕재로 구성된 이중구조로, 상기 지붕재는 봉상의 지지구에 의하여 대칭되어 이격되는 다수 개의 상/하부지지프레임과, 대향되는 테두리부가 인접하는 상부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 상부보온판(110)과, 대향되는 테두리부가 인접하는 하부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 하부보온판으로 구성되며, 순환수집수정(160)으로부터 공급되는 물을 상기 상부보온판 상면에 뿌려주는 상판급수부와 순환수집수정(160)으로부터 공급되는 물을 상기 하부보온판 상면에 뿌려주는 하판급수부와 다수 개의 조명구가 전기적으로 연결된 조명블럭을 다수 개 연결하여 상기 상부보온판 또는 하부보온판을 향하여 발광하는 조명부와 온실 내부의 공기온도를 감지하는 실내온도감지기 및 온실내부에 열에너지를 공급하는 히터(185)를 포함한다.

이는 실용등록 0440359호에 기재된 내용이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.

이하 본 발명에 대한 설명은 열에너지 생산, 담수 생산, 전기에너지 생산의 3가지 부분으로 되어 있으며 먼저 열에너지 생산에 대하여 설명하도록 하겠다.

도 2는 1차순환수의 경로와 2차순환수의 경로를 나타내며 도 2를 참조하면, 1차순환수공급파이프(130)는 순환수집수정(160)의 물을 상기 하판급수부(116)로 이동시키는 통로역할을 하며 1차순환수공급펌프(131)는 순환수집수정(160)의 물을 1차순환수공급파이프(130)로 공급한다.

하판급수부(116)로 이동한 물은 하부보온판(115)을 거쳐 온실의 벽체로 흐르면서 태양열로 인하여 가열되면서 태양열을 축적하게 되며 1차순환수수급파이프(137)를 통하여 다시 순환수집수정(160)으로 이동한다.

순환수집수정(160)으로 이동한 물은 다시 2차순환수공급펌프(141)에 의하여 가압되고 2차순환수공급파이프(140)를 통하여 온실지붕 쪽으로 이동한다. 2차순환수공급파이프(140)에는 다수 개의 히트파이프(145)가 연결되어 있으며 이동한 물은 태양열로 인하여 가열된 히트파이프(145)를 통과하면서 다시 재가열되고, 2차순환수수급파이프(147)를 통하여 순환수집수정(160)으로 이동한다.

여기서 상기 히트파이프(145)는 이중진공관식 히트파이프인 것이 바람직하며, 1차로 가열된 물인 1차순환수가 이중진공관식 히트파이프를 통과하며 재가열된 물인 2차순환수는 약 70℃까지 가열된다.

따라서, 주간에 온실 내의 온도가 설정온도 이상이 되면 자동으로 1차순환수공급펌프(131)가 가동되고 순환수집수정(160)의 순환수를 1차순환수공급파이프(130)로 보내어 지붕과 벽체로 흘려 온실 내의 온도를 설정온도로 유지하게 하고, 다음으로 2차순환수공급펌프(141)가 가동하여 1차순환수가 2차순환수공급파이프(140)를 지나 히트파이프(145)를 통과하면서 재가열되어 1차순환수 보다 높은 온도의 2차순환수가 되어 순환수집수정(160)으로 되돌아가는 과정을 반복함으로써 높은 온도의 순환수를 집적할 수 있게 된다.

상기와 같이 높은 온도로 집적된 순환수집수정(160)의 순환수는 온실 내의 온도가 설정온도 이하가 되면 자동으로 1차순환수공급펌프(131)가 가동되어 1차순환수공급파이프(130)를 통하여 온실 지붕과 벽체로 공급되어 온실 내의 온도를 유지할 수 있도록 한다.

그리고, 흐린 날 또는 비상시를 대비한 열에너지 공급을 위한 보조전기히터(161)를 순환수집수정(160)에 설치하여 유사시에도 순환수의 온도를 보상할 수 있다.

또한, 1차순환수공급펌프(131)와 2차순환수공급펌프(141) 및 보조전기히터(161)의 가동과 정지는 온실 내에 설치된 온도센서의 신호를 받아 제어기(180)에서 자동으로 제어하게 한다.

순환수집수정(160)의 크기는 1일 단위로 주야를 통해 순환수가 충분히 순환할 수 있는 용량으로 하고, 수량도 1개 또는 복수 개로 설치할 수 있다.

도 3은 도 2의 A부분을 확대한 부분확대도이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 담수 생산에 대하여 설명하도록 하겠다.

본 발명에서는 담수 생산을 하는 경우 순환수를 해수로 사용하며 이 해수는 1차순환 및 2차순환을 거치면서 고온으로 가열되며 수증기를 발생하게 된다.

냉각수공급파이프(150)는 상기 해수에서 발생하는 수증기와 접하도록 위치하며 내부로 냉각수가 이동하므로 해수에서 발생하는 수증기를 액화시키는 역할을 한다. 액화된 수증기는 담수화되어 담수집수정(170)으로 이동되어 저장된다.

즉, 본 발명은 농업용수가 부족한 지역에서 사용시에는 순환수를 해수로 대체하고 담수를 생산할 수 있는 온실로 운용할 수 있는 것이다.

더욱 자세하게 살펴보면 2차순환수공급파이프(140)에 설치된 히트파이프(145)를 거쳐나온 고온의 순환수(해수)는 2차순환수수급파이프(142)로 흐르면서 수증기를 발생하게 되며 이 수증기는 2차순환수수급파이프(142) 상부에 설치된 냉각수공급파이프(150)와 접촉하면서 액화되어 담수파이프(175)를 통하여 담수집수정(170)에 집수된다.

이때, 냉각수공급파이프(150)의 내부를 통과하는 냉각수(해수)는 외부에서 유입되므로 2차순환수보다 훨씬 낮은 온도이므로, 이러한 온도차이를 이용하여 수증기를 액화시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 에너지 자립형 온실에 태양전지를 설치한 사시도이다. 도 4를 참조하면 온실운영(온실 내외의 각종 조명, 각종 기기, 자동화 기기, 보조히터 등)에 필요한 전기에너지를 얻기 위하여 온실의 지붕부에 태양광발전부(190)가 설치되어 있는 모습을 볼 수 있다.

도 5는 본 발명의 온실에 적용되는 태양전지모듈의 사시도이며, 도 6은 태양전지모듈에 태양전지셀이 배열된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면 태양광발전부(190)는 다수 개의 태양전지모듈(195)을 포함하며 이 태양전지모듈(195)은 일정규격의 판유리 한 면에 일정규격의 태양전지셀(196)이 매트릭스 형태로 배열되고 셀 바로 옆으로 연결전선(197)이 배치된다.

그리고, 태양전지모듈(195)의 하단 좌우에 각각 양극(+)커넥터(198)와 음극(-)커넥터(198)가 설치되며 상부에는 각 부품의 고정, 절연, 수밀을 위하여 코팅부(199)가 위치한다. 상기 코팅부(199)는 에폭시수지 또는 UV수지를 이용하여 코팅마감처리되는 것이 바람직하다.

온실의 하부보온판(115)을 일정규격의 판유리로 만들고 이 판유리의 한면에 일정 면적의 동일한 태양전지셀(196)을 일정간격을 두고 종방향과 횡방향으로 매트릭스 형태로 배열한다. 여기서 태양전지셀(196)을 매트릭스 형태로 배열하는 이유는 각각의 태양전지셀(196) 사이의 간격을 일정하게 유지하고 종방향과 횡방향으로 배열하여 그 사이로 태양 빛이 충분히 들어와 재배하는 작물이 생육하는데 지장이 없게 하기 위함이다.

특히, 태양전지셀(196)이 투명일 경우 각 태양전지셀(196)과의 간격을 최소화하여 발전용량을 늘릴 수 있으며, 상기 태양전지모듈(195)을 상기 상부보온판(110)과 하부보온판(115)에 각각 부착된 2층의 구조로 할 수 있어 발전 용량을 더욱 늘릴 수 있다는 장점이 있다. 여기서 투명한 태양전지셀로(196)는 투명염료감응형 또는 투명박막형 태양전지셀이 사용될 수 있다.

또한, 일정 크기의 태양전지셀(196)을 일정간격으로 매트릭스형태로 배열하면 태양전지셀(196) 당 발전용량이 모두 같기 때문에 횡방향의 셀단위 발전용량과 종방향의 셀 발전용량이 모두 같아지고 발전용량이 같은 경우 내부 저항차 또는 전압차가 없기 때문에 열 단위로 직렬 또는 병렬의 전기배선이 모두 가능하다.

아울러, 태양전지모듈(195) 역시 모듈 당 횡방향과 종방향에 같은 수량의 태양전지셀(196)로 배열되어 있기 때문에 모듈당 발전용량이 같아지므로 직렬 또는 병렬배선이 모두 가능하다.

이때 태양전지셀(196)로 실리콘태양전지 등의 불투명한 태양전지가 사용될 경우에는 태양전지셀(196) 사이에 간격을 두어 온실내 작물재배를 위한 일정량의 태양빛이 통과할 수 있도록 하며, 그 간격은 임의 조정이 가능하다. 또한, 투명염료감응형 또는 투명박막형 태양전지셀이 사용될 경우에는 태양전지셀(196) 사이에 간격을 두지 않아도 된다.

그리고, 태양전지모듈(195)의 좌, 우에 각각의 양극(+)커넥터(198)와 음극(-)커넥터(198)를 두어 전기 출력시 모듈단위로 전압을 직,병렬 배선만으로 임의로 조정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 일정한 간격으로 설치되어 있는 골조재의 위쪽에는 상지붕재(판유리)를 고정하고 아래 쪽에는 하지붕재 즉, 태양전지모듈(판유리)을 셀 부분이 온실 내부쪽으로 향하도록 설치하고 그 사이의 공간에 1차순환수를 뿌려 흐르게 하면 1차순환수는 하지붕재(태양전지모듈)을 타고 흐르게 된다. 이렇게 하면 고온의 태양열로 인한 태양전지모듈(195)의 기능 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 온실의 내부 일단에 먼지 측정수단(1000)을 더 설치하며, 상기 먼지 측정수단(1000)의 측정 결과 기준이상의 먼지가 있는 것으로 판단되면 경보신호 출력부(2000)를 통해 경보신호를 출력하여 온실의 내부에 미세먼지가 기준치 이상이므로 작업자가 대피하거나 먼지를 적절히 제거토록 유도한다.

본 발명의 먼지 측정수단(1000)은 적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 적외선 송신수단(A)은 먼지 측정 제어부(C)로부터 적외선 송신 제어신호를 인가받아 적외선 송신량을 결정하여 변화된 적외선 송신량을 출력한다.

즉, 적외선 수신수단(B)의 결과값을 먼지 측정 제어부(C)에 전송하면, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 데이터를 근거로 먼지 발생량을 예측하고, 먼지 발생량에 따라서 적외선 송신수단(A)에 제어신호를 출력하여 적외선 송신량을 조절하여 출력토록 유도하는 것이다.

즉, 먼지 측정 제어부에서 적외선 수신수단에서 출력되는 광량 데이터를 읽고, 이를 근거로 적외선 발광수단의 광량을 자동 제어하여 감도조절이 자동적으로 일정하게 유지되도록 하여 먼지로 인한 오염 상황에서도 먼지 검출을 최적의 감도상태로 유지하여 측정할 수 있도록 한 것이다.

다시말해서, 먼지 측정 제어부(C)는 적외선 수신수단(B)의 수신 광량이 미약하면 오염 정도가 높은 것으로 판단하여 보다 정밀한 먼지 측정을 위해서 적외선 송신수단(A)의 광량을 높이도록 제어신호를 출력하며, 적외선 수신수단(C)의 수신 광량이 너무 세면 오염이 없는 상태이나 정밀한 측정이 어려워지므로 적외선 송신수단(A)의 광량을 낮추도록 제어신호를 출력하는 것이다. 즉, 적외선 송신 광량을 적절한 상태로 유지할 필요가 있다. 그래야만 적외선 수신수단을 통해 측정되는 적외선량이 정확해져서 먼지 발생량을 보다 정밀하게 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명의 먼지 측정 제어부에 의해서 측정되는 먼지량 데이터는 신뢰도가 높은 먼지 측정 결과를 출력할 수 있게 된다.

본 발명은 다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군(1)과;

상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자(2)와;

상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링(3)과;

상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부(4)를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 스프링과 고정부를 수납하는 하우징(5)과;

상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단(6)과;

상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링(3)의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링(3)을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자(7)와;

상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부(8)를 포함하여 구성한다.

그리고, 상기 고정부(4)가 위치하는 하우징의 테두리에는 다수개의 홀(5a, 5b 5c)을 형성하고, 상기 홀에는 고정부(4)의 위치를 세팅하기 위한 자석(9)을 삽입 결합하여 이루어진다.

즉, 고정부(4)는 금속으로 구성하며, 자석(9)을 홀에 삽입하여 고정부를 임시 고정시킨다. 이에 따라 기온이 낮은 지역은 자석을 중앙홀(5b) 또는 왼쪽홀(5a)에 위치시켜 세팅하고, 기온이 높은 지역은 자석(9)을 중앙홀(5b) 또는 오른쪽(5c)에 위치시켜 세팅한다.

그러면 최초 송신소자(2) 위치가 오목렌즈군(1)의 중앙에 위치되고, 이후 온도변화에 따라서 적절히 팽창과 수축을 하여 먼지의 농도를 정확하게 판별할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 고정부(4)는 원터치에 의해서 결합토록 구성할 수 있는바, 고정부 케이스 내부에 설치되는 탄발 스프링(4a)과, 상기 탄발 스프링의 끝단부에 설치되는 슬라이딩 볼(4b)를 설치하여 구성하며, 하우징(5)에 딸깍 하면서 결합되도록 구성한다.

즉, 미리 하우징(5)에 일정 간격으로 홀을 형성하고, 상기 고정부를 움직이면서 슬라이딩 볼(5b)이 홀에 임시 결합되도록하고, 이때 탄발 스프링(4a)의 작용으로 슬라이딩 볼이 좌우로 펼쳐지면서 고정상태가 지속되도록 한 것이다.

이에 따라 고정부의 위치를 사용자가 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

본 발명은 온도의 변화에 따라서 송신소자(2)의 출력이 자동으로 조절되도록 구성하였는바, 형상기억 스프링(3)이 기본 온도로 세팅되어 있으며, 이후 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 늘어나면서 송신소자의 광을 줄여서 출력시키고, 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 줄어들면서 송신소자(2)의 광을 낮추어서 출력시킨다.

즉, 먼지는 기체속에 분포되기 때문에 온도가 올라가면 움직임이 활발해져서 송신소자(2)의 출력을 낮추었을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 채크할 수 있으며, 온도가 낮아지면 움직임이 둔해지기 때문에 송신소자(2)의 출력을 높였을때 보다 더 정밀한 먼지 농도를 체크할 수 있다.

이에 따라 본 발명은 온도변화를 반영하여 오목렌즈군(1)을 유동시켜 먼지 농도를 보다 더 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.

실제로의 동작을 살펴보면 먼저 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 송신소자의 빛이 출력된다.

그리고, 주변 온도가 올라가면 형상기억 스프링이 팽창되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 낮은 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 낮추어서 출력하게 된다. 그리고, 주변 온도가 내려가면 형상기억 스프링(3)이 수축되면서 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 위치하며 동시에 함몰각도가 제 3 오목렌즈(1c)보다 높은 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자(2)의 위치에 오게 되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광 출력을 높여서 출력하게 된다.

상기와 같이 본 발명은 주변 온도에 반응하여 형상기억 스프링(3)이 자동으로 팽창과 수축을 함으로서 먼지의 움직임에 따른 광량 변화를 촉진하여 보다 더 정밀한 먼지 농도를 파악할 수 있고, 보다 더 정확한 경보출력이 이루어진다.

한편, 본 발명은 먼지 농도에 따라 송신 제어부(8)가 강제로 오목렌즈군(1)을 움직여서 가장 정확한 먼지 농도를 파악할 수 있도록 구성하는바, 온도 변화가 없더라도 먼지의 농도에 따라 송신소자의 광량을 조절하여 정확한 먼지의 농도를 파악할 수 있도록 하였다.

즉, 본 발명은 적외선 송신수단의 광량 변화를 용이하게 하기 위해서 먼지 측정 제어부(C)가 제어신호를 출력하면 송신 제어부(8)에서 이를 인지하여 발열수단(6) 및 열전소자(7)를 구동하여 가장 적절한 적외선 송신이 이루어지도록 하였다.

먼저, 기본적으로 오목렌즈군(1)의 가장 중심에 설치되는 제 3 오목렌즈(1c)를 통해 적외선 광을 출력토록하며, 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 발생시켜 형상기억 스프링이 팽창되도록하고 이에 따라 송신소자(2)가 고정되어 있으므로 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되는 제 2 오목렌즈(1b)가 송신소자(2) 위치로 움직이면서 송신소자의 출력광이 제 2 오목렌즈를 통해 출력된다.

그리고, 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 발열수단(6)을 가동시켜 열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 팽창되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 1 오목렌즈(1a)가 송신소자(2)의 위치로 이동되도록 가열하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 1 오목렌즈(1a)를 통해 출력한다.

그리고, 적외선 광을 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽이 설치되는 제 4 오목렌즈(1d)가 송신소자에 위치하며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 4 오목렌즈(1d)를 통해 출력된다.

그리고, 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우 송신제어부(8)가 열전소자(7)를 구동하여 냉각열을 더 많이 발생시켜 형상기억 스프링(3)이 더 많이 수축되도록하고 이에 따라 오목렌즈군(1)이 이동하되 제 5 오목렌즈(1e)가 송신소자(2) 위치로 이동되며, 이에 따라 송신소자(2)의 광이 제 5 오목렌즈(1e)를 통해 광을 출력한다.

그리고, 상기 오목렌즈군은 중심부의 함몰 각도에 따라서 적외선 광의 출력 정도를 달리하도록 설계되며, 제 3 오목렌즈(1c)는 기본적으로 작동봉의 가장 중심에 설치되며 함몰각도를 25도로 형성시킨다.

그리고, 제 2 오목렌즈(1b)는 적외선 광을 조금 줄여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 15도로 형성시킨다.

그리고, 제 1 오목렌즈(1a)는 적외선 광을 더 많이 줄여서 출력해야할 경우에 사용되며 제 2 오목렌즈(1b)의 오른쪽에 설치되며 함몰각도를 5도로 형성시킨다.

그리고, 제 4 오목렌즈(1d)는 적외선 광을 더 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 3 오목렌즈(1c)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 35도로 형성시킨다.

그리고, 제 5 오목렌즈(1e)는 적외선 광을 더 많이 높여서 출력해야할 경우에 사용되고, 제 4 오목렌즈(1d)의 왼쪽에 설치되며 함몰각도를 45도로 형성시킨다.

100 : 에너지 자립형 온실 110 : 상부보온판
111 : 상판급수부 115 : 하부보온판
116 : 하판급수부 120 : 제설수수급파이프
121 : 제설수공급펌프 130 : 1차순환수공급파이프
131 : 1차순환수공급펌프 132 : 1차순환수수급파이프
140 : 2차순환수공급파이프 141 : 2차순환수공급펌프
142 : 2차순환수수급파이프 145 : 히트파이프
150 : 냉각수공급파이프 151 : 냉각수공급펌프
160 : 순환수집수정 161 : 보조전기히터
162 : 순환수집수정온도센서 170 : 담수집수정
175 : 담수파이프 180 : 제어기
185 : 히터 190 : 태양광발전부
195 : 태양전지모듈 196 : 태양전지셀
197 : 연결전선 198 : 커넥터
199 : 코팅부

Claims

지상에 설치되는 다수 개의 골조재와 지붕재로 구성된 이중구조의 온실에 있어서,
상기 지붕재는 봉상의 지지구에 의하여 대칭되어 이격되는 다수 개의 상/하부지지프레임과, 대향되는 테두리부가 인접하는 상부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 상부보온판과, 대향되는 테두리부가 인접하는 하부지지프레임 일측에 각각 고정되는 다수 개의 하부보온판으로 구성되며,
순환수집수정으로부터 공급되는 물을 상기 상부보온판 상면에 뿌려주는 상판급수부와;
순환수집수정으로부터 공급되는 물을 상기 하부보온판 상면에 뿌려주는 하판급수부와;
다수 개의 조명구가 전기적으로 연결된 조명블럭을 다수 개 연결하여 상기 상부보온판 또는 하부보온판을 향하여 발광하는 조명부와;
온실 내부의 공기온도를 감지하는 실내온도감지기와;
온실내부에 열에너지를 공급하는 히터와;
상기 상판급수부 및 하판급수부와 상기 순환수집수정을 연결하는 1차순환수공급파이프와;
상기 1차순환수공급파이프로 순환수집수정의 물을 공급하는 1차순환수공급펌프와;
상기 상부보온판 및 하부보온판에 뿌려져 벽체를 타고 흘러내린 물인 1차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 1차순환수수급파이프와;
순환수집수정으로 돌아온 1차순환수를 다시 온실지붕으로 이동시키는 2차순환수공급파이프와;
상기 2차순환수공급파이프로 1차순환수를 공급하는 2차순환수공급펌프와;
온실지붕으로 이동된 1차순환수를 태양열을 이용하여 재가열시키는 히트파이프와;
상기 히트파이프를 거쳐 재가열된 물인 2차순환수를 다시 순환수집수정으로 돌려보내는 2차순환수수급파이프와;
상기 상판급수부, 하판급수부, 조명부, 실내온도감지기. 히터, 1차순환수공급펌프 및 2차순환수공급펌프를 제어하는 제어기와;
상기 온실의 내부 일단에 설치되어 먼지를 측정하고, 기준이상이면 경보신호를 출력하는 먼지 측정수단과;
상기 먼지 측정수단에 전기적으로 연결되며 먼지 측정수단의 제어신호에 따라 외부로 경보신호를 출력하는 경보신호 출력부를 포함하고;

상기 먼지 측정수단은,
적외선을 방출하기 위한 적외선 송신수단(A)과, 상기 적외선 송신수단과 대향되도록 위치하며 상기 적외선 송신수단으로부터 방출된 빛을 수신하여 그 수신량의 정도에 따라 먼지유입을 판단하도록 하기 위한 적외선 수신수단(B)과, 상기 적외선 수신수단(B)의 출력전압이 설정된 값보다 작으면 상기 적외선 송신수단(A)의 입력전압이 증가되도록 제어하기 위한 먼지 측정 제어부(C)를 포함하여 구성하며;
상기 적외선 송신수단(A)은,
다수개의 오목렌즈가 탑재되어 적외선의 출력을 제한시키는 오목렌즈군과;
상기 오목렌즈군에 근접되어 적외선을 출력시키는 적외선 송신소자와;
상기 오목렌즈군의 일측에 설치되어 오목렌즈군을 유동시켜 적외선 출력이 조절되도록하되 온도의 변화량에 따라서 주변 온도가 높으면 오목렌즈군을 좌측으로 유동시켜 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 높아지도록 제어하고, 주변 온도가 낮으면 오목렌즈군을 우측으로 유동시켜 함몰각도가 높은 렌즈로 적외선이 통과되도록함으로서 적외선 출력이 낮아지도록 제어하는 형상기억 스프링과;
상기 형상기억 스프링의 우측 끝단에 위치하여 형상기억 스프링의 움직임을 지지하는 고정부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 에너지 자립형 온실.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 적외선 송신수단(A)은,
상기 형상기억 스프링과 고정부를 수납하는 하우징과;
상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 일측에 설치되어 발열을 통해 형상기억 스프링을 강제로 팽창시켜 오목렌즈군을 좌측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 낮은 렌즈로 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 높아지도록 유도하는 발열수단과;
상기 하우징의 내측에 설치하되 형상기억 스프링의 타측에 설치되어 냉각열을 전달하여 형상기억 스프링을 강제로 수축시켜 오목렌즈군을 우측으로 이동시키고, 이에 따라 함몰각도가 높은 렌즈와 적외선이 통과되도록하여 적외선 출력이 강제로 낮아지도록 유도하는 열전소자와;
상기 발열수단과 열전소자에 전기적으로 연결되며, 먼지가 많을 경우 발열수단을 동작시켜 적외선 출력을 높이도록 제어하고, 먼지가 적을 경우 열전소자를 동작시켜 적외선 출력을 낮추도록 제어하는 송신제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 에너지 자립형 온실.
제 1 항에 있어서,
상기 고정부는,
케이스의 내부에 설치되어 상하 양방향으로 탄발력을 제공하는 탄발 스프링(4a)과, 상기 탄발 스프링의 끝단부에 설치되어 탄발 스프링에 의해서 상하방향으로 밀리면서 하우징(5)에 임시 고정되는 슬라이딩 볼(4b)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 에너지 자립형 온실.