KR102367279B1 - Agricultural Green houses equipped with energy-saving heating functions and smart heating systems including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스 및 이를 포함하는 스마트 난방 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 단시간 내에 난방이 이루어지는 동시에 에너지의 사용량이 최소화될 수 있고, 설치가 간단하고 유지보수가 용이하며, 하절기에는 냉방기능을 추가로 수행할 수 있는, 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스 및 이를 포함하는 스마트 난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an agricultural house equipped with an energy-saving heating function and a smart heating system including the same. Specifically, the present invention has an energy-saving heating function that can be heated within a short time while minimizing the amount of energy used, easy to install and easy to maintain, and can additionally perform a cooling function in summer It relates to an agricultural house and a smart heating system including the same.
일반적으로 농산물 건조실, 원예용 온실, 비닐하우스와 같이 농업용하우스를 이용하는 농업 방법은 추운 겨울철에 농작물을 생산할 수 있어 노동력이나 경제적으로 유리하기 때문에 널리 사용되는 농업용 시설이나, 농업용하우스마다 개별 난방이 필요하여 난방설비의 구축비용 및 난방비가 농가의 상당한 부담이 되고 있다.In general, agricultural methods using agricultural houses, such as agricultural drying rooms, horticultural greenhouses, and plastic houses, can produce crops in the cold winter, which is advantageous for labor and economics. The cost of constructing heating facilities and heating costs is becoming a significant burden on farm households.
종래 농업용하우스의 난방설비는 열원과 히트파이프의 결합에 의해 구축될 수 있고, 예를 들어 히트파이프는 내부에 열매체가 주입되어 열교환에 의해 난방기능을 수행할 수 있는 열전도 파이프 등일 수 있다.Conventional heating equipment of an agricultural house may be constructed by combining a heat source and a heat pipe, for example, the heat pipe may be a heat conduction pipe or the like in which a heat medium is injected to perform a heating function by heat exchange.
그러나, 이러한 종래 농업용하우스의 난방설비는 열원과 히트파이프의 결합이 매우 중요하여 열의 전달이 신속 정확하게 이루어지기 어렵고 열을 전달하기 위한 조립구조가 까다롭고 복잡하여 설치 및 유지보수가 어려운 문제가 있으며, 동절기에만 효용성이 있고 하절기에는 효용성이 없다.However, in the conventional heating equipment for agricultural houses, the combination of the heat source and the heat pipe is very important, so it is difficult to transfer heat quickly and accurately, and the assembly structure for transferring heat is difficult and complicated, so installation and maintenance are difficult, It is effective only in the winter season and not in the summer season.
따라서, 단시간 내에 난방이 이루어지는 동시에 에너지의 사용량이 최소화될 수 있고, 설치가 간단하고 유지보수가 용이하며, 하절기에는 냉방기능을 추가로 수행할 수 있는, 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스 및 이를 포함하는 스마트 난방 시스템이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, heating is performed within a short time and energy consumption can be minimized, installation is simple and maintenance is easy, and an agricultural house equipped with an energy-saving heating function that can additionally perform a cooling function in summer and There is an urgent need for a smart heating system including this.
본 발명은 단시간 내에 난방이 이루어지는 동시에 에너지의 사용량이 최소화될 수 있는, 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스 및 이를 포함하는 스마트 난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an agricultural house equipped with an energy-saving heating function, in which heating is performed within a short time and energy consumption can be minimized, and a smart heating system including the same.
또한, 본 발명은 설치가 간단하고 유지보수가 용이하고, 하절기에는 냉방기능을 추가로 수행할 수 있는, 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스 및 이를 포함하는 스마트 난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to provide an agricultural house equipped with an energy-saving heating function, which is simple to install and easy to maintain, which can additionally perform a cooling function in summer, and a smart heating system including the same. do.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,
농업용하우스로서, 골격을 형성하는 프레임; 및 상기 프레임에 부착되는 보호지를 포함하고, 상기 프레임은 내부에 열매체가 이동할 수 있는 중공 구조를 보유하며, 상기 프레임의 외측 표면을 적어도 부분적으로 감싸는 면상발열체를 추가로 포함하는, 농업용하우스를 제공한다.An agricultural house comprising: a frame forming a skeleton; and a protective paper attached to the frame, wherein the frame has a hollow structure inside which a heating medium can move, and further comprises a planar heating element that at least partially surrounds the outer surface of the frame, it provides an agricultural house .
여기서, 상기 면상발열체는 하부 발열체, 하부 발열체 위에 일정한 패턴으로 서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 전극, 및 상기 전극 위에 형성되는 상부 발열체를 포함하고, 상기 하부 발열체 및 상기 상부 발열체는 각각 도전성 실리콘 고무 조성물로부터 형성되는, 농업용하우스를 제공한다.Here, the planar heating element includes a lower heating element, a pair of electrodes spaced apart from each other in a predetermined pattern on the lower heating element, and an upper heating element formed on the electrode, wherein the lower heating element and the upper heating element are each conductive silicone rubber composition It provides an agricultural house, which is formed from.
또한, 상기 전극은 금속 플레이트 형상을 갖고, 상기 전극은 하나 이상의 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.In addition, the electrode has a metal plate shape, the electrode provides an agricultural house, characterized in that provided with one or more through-holes.
그리고, 상기 전극은 금속 소선이 연합된 연선 또는 편조선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.And, the electrode provides an agricultural house, characterized in that it comprises a stranded wire or a braided wire to which a metal element wire is combined.
한편, 상기 도전성 실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무 및 상기 실리콘 고무 내에 분산된 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.On the other hand, the conductive silicone rubber composition provides an agricultural house, characterized in that it comprises a silicone rubber and conductive particles dispersed in the silicone rubber.
그리고, 상기 도전성 실리콘 고무 조성물은 가소제 및 경화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.And, the conductive silicone rubber composition provides an agricultural house, characterized in that it further comprises a plasticizer and a curing agent.
여기서, 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로, 상기 도전성 입자의 함량은 60 내지 70 중량부, 상기 가소제의 함량은 1 내지 10 중량부, 상기 경화제의 함량은 0.4 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.Here, based on 100 parts by weight of the silicone rubber, the content of the conductive particles is 60 to 70 parts by weight, the content of the plasticizer is 1 to 10 parts by weight, and the content of the curing agent is 0.4 to 20 parts by weight, characterized in that provide a house.
한편, 상기 도전성 입자는 입자크기가 30 내지 50 nm, 비표면적(BET)이 60 내지 100 ㎡/g, 부피밀도가 0.001 내지 0.1 g/cc이고, 상기 도전성 입자의 표면이 친수성으로 개질된 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.On the other hand, the conductive particles have a particle size of 30 to 50 nm, a specific surface area (BET) of 60 to 100 m 2 /g, and a bulk density of 0.001 to 0.1 g/cc, and the surface of the conductive particles is modified to be hydrophilic. To provide an agricultural house.
또한, 상기 가소제는 양 말단에 하이드록시기(-OH)를 갖고 측쇄에 비닐기를 갖는 메틸비닐 실록산 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스를 제공한다.In addition, the plasticizer provides an agricultural house, characterized in that it comprises a methylvinyl siloxane polymer having a hydroxyl group (-OH) at both ends and a vinyl group in the side chain.
한편, 상기 농업용하우스; 상기 농업용하우스에 공급할 열매체를 저장하고 있는 저장탱크; 및 상기 저장탱크로부터 열매체를 공급받아 상기 농업용하우스에 제공하는 펌프를 포함하는, 난방 시스템을 제공한다.On the other hand, the agricultural house; a storage tank for storing the heating medium to be supplied to the agricultural house; and a pump that receives the heating medium from the storage tank and provides it to the agricultural house, providing a heating system.
여기서, 상기 저장탱크는 상기 펌프로 열매체를 공급하는 제1 공급관 및 상기 농업용하우스로부터 회수되는 열매체를 회수하는 회수관을 포함하고, 상기 회수관은 상기 농업용하우스의 프레임 중 높이가 가장 낮은 위치에 배치되는 프레임과 연결되는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템을 제공한다.Here, the storage tank includes a first supply pipe for supplying the heating medium to the pump and a recovery pipe for recovering the heating medium recovered from the agricultural house, wherein the recovery pipe is disposed at a position with the lowest height among the frames of the agricultural house It provides a heating system, characterized in that connected to the frame to be.
그리고, 상기 펌프는 상기 열매체를 상기 농업용하우스의 프레임 중 하나 이상의 프레임과 연결된 제2 공급관을 통해 상기 프레임으로 공급하고, 상기 제2 공급관을 통해 공급되는 열매체는 높이가 가장 높은 위치에 배치된 프레임으로 이송된 후 상기 프레임에 연결된 다른 프레임을 통해 상대적으로 높이가 낮은 위치에 배치된 프레임으로 순차적으로 이송되는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템을 제공한다.And, the pump supplies the heating medium to the frame through a second supply pipe connected to one or more frames among the frames of the agricultural house, and the heating medium supplied through the second supply pipe is a frame disposed at the highest height. After being transported, it provides a heating system, characterized in that it is sequentially transported to a frame disposed at a position having a relatively low height through another frame connected to the frame.
본 발명에 따른 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스는 열교환 매체가 순환하는 프레임의 표면을 적어도 부분적으로 면상발열체가 감싸도록 하는 구조로 단시간 내에 난방이 이루어지는 동시에 에너지의 사용량이 최소화될 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.The agricultural house equipped with an energy-saving heating function according to the present invention has a structure such that a planar heating element at least partially surrounds the surface of the frame through which the heat exchange medium circulates, so that heating is performed in a short time and the energy consumption can be minimized at the same time. show the effect.
또한, 본 발명에 따른 에너지 절감형 난방기능이 구비된 농업용하우스는 별도의 히트파이프가 구비되지 않고 하우스 프레임 자체가 히트파이프의 기능을 동시에 수행하기 때문에 설치가 간단하고 유지보수가 용이한 우수하며, 하절기에는 냉방기능을 추가로 수행할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.In addition, the agricultural house equipped with an energy-saving heating function according to the present invention is excellent in that it is easy to install and maintain because a separate heat pipe is not provided and the house frame itself performs the function of a heat pipe at the same time, In summer, it has an excellent effect of additionally performing a cooling function.
도 1은 본 발명에 따른 농업용하우스를 포함하는 난방 시스템의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 농업용하우스의 프레임 단면 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 면상발열체의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 면상발열체의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 및 2 각각의 면상발열체의 발열시 열화상 카메라 사진이다.1 is a schematic schematic diagram of a heating system including an agricultural house according to the present invention.
Figure 2 schematically shows a cross-sectional view of the frame of the agricultural house according to the present invention.
Figure 3 schematically shows a perspective view of the planar heating element shown in Figure 2;
Figure 4 schematically shows a cross-sectional view of the planar heating element shown in Figure 2;
5 is a thermal imaging camera photograph during heat generation of each of the planar heating elements in Examples 1 and 2;
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 농업용하우스를 포함하는 난방 시스템의 개략적인 모식도이다.1 is a schematic schematic diagram of a heating system including an agricultural house according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 절감형 난방기능을 갖는 농업용하우스를 포함하는 스마트 난방 시스템은 농작물을 재배하기 위한 농지에 설치되어 외부로부터 분리된 내부 공간을 형성함으로써 농작물의 재배를 위한 온도 조건을 구현할 수 있는 농업용하우스(100), 상기 농업용하우스(100)에 공급할 열매체, 예를 들어, 물을 저장하고 있는 저장탱크(200), 상기 저장탱크(200)로부터 열매체를 공급받아 상기 농업용하우스(100)에 제공하는 펌프(300) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the smart heating system including an agricultural house having an energy-saving heating function according to the present invention is installed in farmland for cultivating crops and forms an internal space separated from the outside to cultivate crops. The
구체적으로, 상기 농업용하우스(100)는 골격을 형성하는 프레임(110)과 상기 프레임(110)에 부착되어 외부로부터 분리된 상기 농업용하우스(100)의 내부 공간을 형성하는 비닐 등의 보호지를 포함할 수 있고, 특히 상기 프레임(110)은 상기 농업용하우스(100)의 골격을 형성하는 동시에 내부에 중공 구조를 보유함으로써 상기 농업용하우스(100)의 난방기능을 구현하기 위한 열매체의 이동 통로를 형성할 수 있다.Specifically, the
특히, 상기 프레임(110)은 지면과 수직 또는 수평으로 배치된 복수개의 프레임과 아치형의 복수개의 프레임을 포함할 수 있고, 이러한 복수개의 프레임(110)들은 서로 연결됨으로써 열매체가 상기 농업용하우스(100)를 전체적으로 순환할 수 있도록 하나 이상의 열매체 이동 통로를 형성하게 된다.In particular, the
또한, 상기 프레임(110)은 이를 통해 이동하는 열매체와의 열교환이 신속하고 효과적으로 이루어질 수 있도록 열전도도가 높은 금속, 예를 들어, 구리, 알루미늄 등의 소재로 이루어질 수 있다.In addition, the
한편, 상기 저장탱크(200)는 상기 농업용하우스(100)에 공급될 열매체, 예를 들어, 물, 온수, 냉수 등을 저장하고, 제1 공급관(210)을 통해 상기 펌프(300)로 열매체를 공급하고, 회수관(220)을 통해 상기 농업용하우스(100)로부터 회수되는 열매체를 다시 회수할 수 있다. 또한, 상기 저장탱크(200)에 저장되는 열매체는 지하수나 빗물을 수집하거나 상하수도를 통해 공급되는 용수를 이용할 수 있다.On the other hand, the
여기서, 상기 회수관(220)은 상기 농업용하우스(100)의 프레임(110) 중 높이가 가장 낮은 위치에 배치되는 프레임(110)과 연결됨으로써 별도의 구동력 없이 열매체를 효과적으로 회수할 수 있다.Here, the
상기 제1 공급관(210)을 통해 상기 저장탱크(200)로부터 열매체를 공급받는 상기 펌프(300)는 상기 열매체를 상기 농업용하우스(100)의 프레임(110) 중 하나 이상의 프레임(110)과 연결된 제2 공급관(310)을 통해 상기 프레임(110)으로 공급하고, 상기 프레임(110)과 열매체 사이의 열교환, 즉 동절기에는 열매체로서 온수와 프레임(110) 사이의 열교환 그리고 하절기에는 열매체로서 상온수 또는 냉수와 프레임(110) 사이의 열교환을 통해 난방기능 또는 냉방기능을 수행하게 된다.The
여기서, 상기 제2 공급관(310)을 통해 공급되는 열매체는 우선적으로 높이가 가장 높은 위치에 배치된 프레임(110)으로 이송된 후 상기 프레임(110)에 연결된 다른 프레임(110)을 통해 상대적으로 높이가 낮은 위치에 배치된 프레임(110)으로 순차적으로 이송됨으로써 최소한의 구동력으로 전체 프레임(110)을 열매체가 순환할 수 있다.Here, the heating medium supplied through the
또한, 상기 펌프(300)는 내부에 열교환기가 구비되어 있어 열매체를 가열하거나 냉각하는 기능을 추가로 수행할 수 있다. 예를 들어, 동절기에는 열원을 통해 상기 열매체를 일정 온도 이상으로 가열하고, 하절기에는 냉매와의 열교환을 통해 상기 열매체를 일정 온도 이하로 냉각시킴으로써, 상기 농업용하우스(100)의 난방기능 또는 냉방기능을 더욱 효과적으로 선택적으로 수행할 수 있다.In addition, since the
도 2는 본 발명에 따른 농업용하우스의 프레임 단면 모습을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 2 schematically shows a cross-sectional view of the frame of the agricultural house according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 농업용하우스(100)의 프레임(110)은 내부에 열매체가 이동할 수 있는 중공 구조를 보유할 수 있고, 외측 표면에는 적어도 부분적으로 면상발열체(120)에 의해 감싸여질 수 있다. 상기 면상발열체(120)는 얇을 플레이트 형상을 갖고 굴곡성이 우수한 소재로 이루어져 있어 상기 프레임(110) 외측 표면을 용이하게 밀착하여 감쌀 수 있고 외부로부터 전원을 공급받아 발열함으로써 상기 프레임(110) 및 상기 프레임(110) 내부 중공 구조를 통해 이송되는 열매체를 추가로 가열하는 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
상기 프레임(110)을 통해 농업용하우스(100)를 전체적으로 순환하는 열매체는 열원으로부터 멀어질 수록 상기 프레임(110)과의 열교환에 의해 열에너지를 상실하게 되므로 상기 열매체의 전체적인 순환 경로에 있어서 열원과 일정 거리 이상 이격된 지점의 프레임(110) 부분부터 상기 면상발열체(120)가 적용될 수 있다.Since the heating medium circulating as a whole through the
도 3은 도 2에 도시된 면상발열체의 사시도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 도 2에 도시된 면상발열체의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically shows a perspective view of the planar heating element shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the planar heating element shown in FIG.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 면상발열체(120)는 하부 발열체(121), 상기 하부 발열체(121) 위에 일정한 패턴으로 서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 전극(122), 상기 전극(122) 위에 형성되는 상부 발열체(123) 등을 포함할 수 있다.3 and 4, the
여기서, 상기 한 쌍의 전극(122)은 구리, 알루미늄, 이들의 합금 등의 금속으로 이루어진 플레이트 형상을 보유하거나 복수개의 금속 소선이 연합된 연선이나 편조선 등으로 이루어질 수 있다.Here, the pair of
상기 한 쌍의 전극(122)이 금속 플레이트 형상을 보유하는 경우 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상기 전극(122)의 길이 방향으로 이격된 하나 이상의 관통홀(122a)을 추가로 구비할 수 있고, 상기 발열체(121,123)를 형성하는 도전성 실리콘 고무 조성물이 상기 관통홀(122a) 내부를 메우는 방식으로 상기 발열체(121,123)가 형성되므로, 상기 한 쌍의 전극(122)은 상기 하부 발열체(121)과 상기 상부 발열체(123) 사이에서 쉽게 빠져 나오지 않고 견고히 결합될 수 있다.When the pair of
한편, 상기 한 쌍의 전극(122)이 복수개의 금속 소선이 연합된 연선이나 편조선 등으로 이루어지는 경우 상기 연선이나 편조선을 구성하는 금속 소선 사이 사이에 상기 하부 발열체(121)와 상기 상부 발열체(123)를 형성하는 도전성 실리콘 고무 조성물이 침투한 상태로 경화되기 때문에 더욱 견고히 발열체(121,123)와 전극(122)이 결합될 수 있다.On the other hand, when the pair of
상기 한 쌍의 전극(122)을 통해 외부로부터 전원이 공급되면, 상기 한 쌍의 전극(122) 사이에 배치된 하부 발열체(121) 및 상부 발열체(123)에는 전류가 흐르고 상기 하부 발열체(121) 및 상기 상부 발열체(123)가 갖고 있는 고유저항에 의해 상기 하부 발열체(121) 및 상기 상부 발열체(123)는 발열을 하게 된다.When power is supplied from the outside through the pair of
구체적으로, 상기 하부 발열체(121) 및 상기 상부 발열체(123)는 각각 도전성 실리콘 고무 조성물을 가열, 압축 및 경화함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 도전성 실리콘 고무 조성물은 겔상태의 HTV(High Temperature Vulcanizing) 또는 액상 상태의 LSR(Liquid Silicon Rubber)의 실리콘 고무 및 상기 실리콘 고무 내에 분산된 도전성 입자를 포함할 수 있고, 추가로 가소제, 경화제 등을 포함할 수 있으며, 상기 도전성 입자는 카본블랙, 아세틸렌블랙 등을 포함할 수 있다.Specifically, the
상기 도전성 실리콘 고무 조성물에 있어서, 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로, 상기 도전성 입자의 함량은 60 내지 70 중량부, 상기 가소제의 함량은 1 내지 10 중량부, 상기 경화제의 함량은 0.4 내지 20 중량부일 수 있다.In the conductive silicone rubber composition, based on 100 parts by weight of the silicone rubber, the content of the conductive particles is 60 to 70 parts by weight, the content of the plasticizer is 1 to 10 parts by weight, and the content of the curing agent is 0.4 to 20 parts by weight. can
여기서, 상기 도전성 입자의 함량이 기준 미달인 경우 상기 발열체(121,123)의 저항이 과도하여 발열 조절이 어려운 반면, 기준 초과인 경우 상기 실리콘 고무 내에서의 분산이 어려워 서로 응집함으로써 오히려 상기 발열체(121,123)의 저항이 급증하고 불균일 할 수 있다.Here, when the content of the conductive particles is less than the standard, the resistance of the
또한, 상기 도전성 입자는 입자크기가 30 내지 50 nm, 비표면적(BET)이 60 내지 100 ㎡/g, 부피밀도가 0.001 내지 0.1 g/cc일 수 있고, 여기서 상기 도전성 입자의 입자크기가 기준 미달이거나 비표면적이 기준 초과인 경우 상기 실리콘 고무 내에서의 분산이 어려워 서로 응집함으로써 오히려 상기 발열체(121,123)의 저항이 급증하고 불균일 할 수 있다.In addition, the conductive particles may have a particle size of 30 to 50 nm, a specific surface area (BET) of 60 to 100 m 2 /g, and a bulk density of 0.001 to 0.1 g/cc, wherein the particle size of the conductive particles is less than the standard Otherwise, if the specific surface area exceeds the standard, it is difficult to disperse in the silicone rubber and agglomerate with each other, so that the resistance of the
나아가, 상기 도전성 입자는 상기 실리콘 고무 내에서의 분산성을 향상시키기 위해 표면을 산처리, 오존처리, 산소 플라즈마 처리 등을 통해 친수성을 개질시킬 수 있고, 상기 산소 플라즈마 처리는 산소플라즈마 장치(13.56 MHz, 0.1Kpa, 60W)를 이용하여 30분 이상 수행할 수 있다.Further, the conductive particles may modify the hydrophilicity of the surface through acid treatment, ozone treatment, oxygen plasma treatment, etc. to improve dispersibility in the silicone rubber, and the oxygen plasma treatment is performed using an oxygen plasma device (13.56 MHz). , 0.1Kpa, 60W) can be used for more than 30 minutes.
한편, 상기 가소제는 상기 실리콘 고무 내에서의 상기 도전성 입자의 분산성을 추가로 향상시키고, 상기 도전성 실리콘 고무 조성물의 유동성, 성형성, 유연성 등을 추가로 향상시키는 기능을 수행하며, 예를 들어, 양 말단에 하이드록시기(-OH)를 갖고 측쇄에 비닐기를 갖는 메틸비닐 실록산 폴리머를 포함할 수 있다.On the other hand, the plasticizer further improves the dispersibility of the conductive particles in the silicone rubber, and performs a function of further improving the fluidity, moldability, flexibility, etc. of the conductive silicone rubber composition, for example, It may include a methylvinyl siloxane polymer having a hydroxyl group (-OH) at both ends and a vinyl group in the side chain.
특히, 상기 양 말단에 하이드록시기(-OH)를 갖고 측쇄에 비닐기를 갖는 메틸비닐 실록산 폴리머는 양 말단에 하이드록시기(-OH)가 친수성으로 표면 개질된 도전성 입자와의 계면 결합력을 높이고, 측쇄의 비닐기는 실리콘 고무와의 결합력이 우수하여 상기 발열체(121,123) 내부 결합력 및 전기전도도를 향상시킬 수 있다.In particular, the methylvinyl siloxane polymer having a hydroxyl group (-OH) at both ends and a vinyl group at the side chain increases the interfacial bonding force with conductive particles surface-modified with a hydroxyl group (-OH) at both ends to be hydrophilic, Since the vinyl group of the side chain has excellent bonding strength with the silicone rubber, the internal bonding strength and electrical conductivity of the
또한, 상기 경화제는 상기 도전성 실리콘 고무 조성물로부터 상기 발열체(121,123)를 제조함에 있어서 상기 도전성 실리콘 고무 조성물의 경화를 촉진시키는 기능을 수행한다.In addition, the curing agent serves to accelerate curing of the conductive silicone rubber composition in manufacturing the
상기 하부 발열체(121)와 상기 상부 발열체(123) 각각의 두께는 0.5 내지 5 mm일 수 있고, 상기 하부 발열체(121)와 상기 상부 발열체(123) 사이에 구비되고 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전극(122)은 서로 7 내지 15 cm의 간격으로 이격될 수 있으며, 상기 전극(122)은 구리, 은, 알루미늄, 이들의 합금 등의 금속으로 이루어질 수 있다.The thickness of each of the
이러한 면상발열체(120)는 평균체적저항이 2.5 내지 12 Ω·cm, 바람직하게는 4 내지 9 Ω·cm이고, 체적저항의 표준편차인 저항균일도, 즉 온도균일도는 8 내지 25, 바람직하게는 11 내지 23일 수 있고, 12V 인가시 100 내지 120℃의 발열을, 24V 인가시 약 250℃의 발열을 구현할 수 있으며, 특히 200℃ 유지를 기준으로 소비전력량은 약 34 내지 37 Wh일 수 있다. 이로써 최소한의 전력으로 균일한 발열을 구현하는 동시에 국소적인 저항 조절의 실패에 의한 과전류 및 과열로 파손되는 문제를 유발하지 않게 된다.This
앞서 기술한 구성을 통해, 본 발명에 따른 농업용하우스(100) 및 이를 포함하는 난방 시스템은 단시간 내에 난방이 이루어지는 동시에 에너지의 사용량이 최소화될 수 있고, 설치가 간단하고 유지보수가 용이하며, 하절기에는 냉방기능을 추가로 수행할 수 있는 우수한 효과를 달성할 수 있다.Through the above-described configuration, the
[실시예][Example]
1. 제조예1. Preparation example
아래 표 1에 기재된 구성성분을 함량으로 혼련하여 도전성 실리콘 고무 조성물을 제조했다. 아래 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.A conductive silicone rubber composition was prepared by kneading the components shown in Table 1 below in an amount. The unit of the content shown in Table 1 below is parts by weight.
구체적으로, 실리콘 고무와 가소제를 믹서 블레이드(mixer blade)가 설치된 니더(kneader)에 투입하여 80℃, 30 rpm으로 10분간 교반한 후, 도전재를 3등분하여 서서히 투입하면서 가열 혼련 또는 단순 혼련하여 교반한다. 다음, 하이드로 실리콘을 2 내지 20 중량부 투입하여 80℃, 30 rpm으로 20분간 교반하고 수거한 후, 경화제를 배합하고 투롤밀을 이용하여 20회 블렌딩하고 두께 2 mm 정도의 상부 발열체 및 하부 발열체를 각각 제조한다. 제조한 상부 발열체와 하부 발열체 사이에 10 cm의 간격으로 한 쌍의 구리 전극을 배치하여 면상발열체를 제조했다.Specifically, silicone rubber and plasticizer are put into a kneader equipped with a mixer blade and stirred at 80° C. and 30 rpm for 10 minutes, then the conductive material is divided into thirds and slowly added while heating and kneading or simply kneading. Stir. Next, 2 to 20 parts by weight of hydrosilicone was added, stirred at 80° C., 30 rpm for 20 minutes, and collected, then a curing agent was mixed and blended 20 times using a two-roll mill, and an upper heating element and a lower heating element having a thickness of about 2 mm manufacture each. A planar heating element was manufactured by arranging a pair of copper electrodes at an interval of 10 cm between the manufactured upper heating element and the lower heating element.
고무silicon
- 실리콘 고무 : 메틸비닐실록산 - Silicone rubber: methylvinylsiloxane
- 가소제1 : 양말단 하이드록시 및 측쇄 비닐기를 가진 메틸비닐 실록산 폴리머- Plasticizer 1: Methylvinyl siloxane polymer having both terminal hydroxyl and side chain vinyl groups
- 가소제2 : 양말단 하이드록시 및 측쇄 메틸기를 가진 메틸 실록산 폴리머- Plasticizer 2: Methyl siloxane polymer having both terminal hydroxyl and side chain methyl groups
- 도전재1 : 아세틸렌 블랙(입경 : 48 nm; 비표면적 : 39㎡/g; 밀도 : 0.15 g/cc; 표면처리 : 산소 플라즈마 처리)- Conductive material 1: Acetylene black (Particle size: 48 nm; Specific surface area: 39 m2/g; Density: 0.15 g/cc; Surface treatment: Oxygen plasma treatment)
- 도전재2 : 아세틸렌 블랙(입경 : 48 nm; 비표면적 : 39㎡/g; 밀도 : 0.15 g/cc; 표면처리 : 처리하지 않음)- Conductive material 2: Acetylene black (Particle size: 48 nm; Specific surface area: 39m2/g; Density: 0.15 g/cc; Surface treatment: No treatment)
- 도전재3 : 아세틸렌 블랙(입경 : 23 nm; 비표면적 : 133㎡/g; 밀도 : 0.05 g/cc; 표면처리 : 처리하지 않음)- Conductive material 3: Acetylene black (Particle size: 23 nm; Specific surface area: 133m2/g; Density: 0.05 g/cc; Surface treatment: No treatment)
- 경화제 : 2,5-디메틸 2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 페이스트(45%)- Hardener: 2,5-dimethyl 2,5-di(t-butylperoxy)hexane paste (45%)
- 혼련1 : 가열 혼련(170℃)- Kneading 1: Heat kneading (170℃)
- 혼련2 : 단순 혼련(80℃)- Kneading 2: Simple kneading (80℃)
2. 물성 평가2. Physical property evaluation
1) 시트 작업성 평가1) Sheet workability evaluation
실시예 및 비교예 각각의 면상발열체의 제조시 발열체 시트의 경화에 소요되는 시간이 3시간 이하의 경우 ◎, 3시간 초과 5 시간 이하인 경우 ○, 5시간 초과인 경우 ×이다.Examples and Comparative Examples When the time required for curing the heating element sheet in the manufacture of each of the planar heating element is 3 hours or less, ◎ when it is 3 hours or less, ○ when it is more than 3 hours and 5 hours or less, and × when it exceeds 5 hours.
2) 외관 평가2) Appearance evaluation
실시예 및 비교예 각각의 면상발열체에서 표면의 기포 상태를 평가한 것으로 지름 100um 이상 표면 기포가 3개 이하의 경우 ◎, 3개 초과 5개 이하인 경우 ○, 5개 초과인 경우 ×이다.In each of Examples and Comparative Examples, the bubble state of the surface of the planar heating element is evaluated. When the number of surface bubbles of 100 μm or more is 3 or less, it is ◎, when it is more than 3 and less than 5, ○ when it is more than 5, and it is ×.
3) 체적저항 평가3) Volume resistance evaluation
실시예 및 비교예 각각의 면상발열체의 임의의 5곳에서 체적저항을 측정한 후 평균값을 계산했다. 평균 체적저항은 2.5 내지 12 Ω·cm이어야 한다.After measuring the volume resistance at random 5 places of each of the planar heating elements in Examples and Comparative Examples, the average value was calculated. The average volume resistance should be 2.5 to 12 Ω·cm.
4) 저항균일성 평가4) Resistance uniformity evaluation
실시예 및 비교예 각각의 면상발열체의 임의의 5곳에서 체적저항을 측정한 후 평균값을 계산하고, 이로부터 표준편차를 계산했으며, 표준편차가 23 이하인 경우 ◎, 23 초과 25 이하인 경우 ○, 25 초과인 경우 ×이다.After measuring the volume resistance at random 5 places of each of Examples and Comparative Examples, the average value was calculated, and the standard deviation was calculated therefrom, ◎ when the standard deviation is 23 or less, ○, 25 In case of excess, it is ×.
평가 결과는 아래 표 2 및 도 5에 도시된 바와 같다.The evaluation results are shown in Table 2 and FIG. 5 below.
상기 표 2 및 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 면상발열체는 시트 작업성, 외관, 체적저항, 저항균일성 등이 모두 우수하여 최소한의 전력으로 균일한 발열을 구현하는 동시에 국소적인 저항 조절의 실패에 의한 과전류 및 과열로 파손되는 문제를 유발하지 않는 것으로 확인되었다.As shown in Table 2 and FIG. 5, the planar heating element of Examples 1 to 4 according to the present invention is excellent in sheet workability, appearance, volume resistance, resistance uniformity, etc. to realize uniform heating with minimum power At the same time, it was confirmed that it did not cause damage due to overcurrent and overheating due to the failure of local resistance control.
반면, 비교예 1의 면상발열체는 발열체에 첨가된 도전재의 표면이 친수성으로 처리되지 않아 실리콘 고무와의 상용성, 즉 실리콘 고무 내에서의 분산성 저하로 발열체 시트의 작업성 저하, 체적저항 증가, 저항균일성 저하 등의 문제가 발생했고, 비교예 2의 면상발열체 역시 발열체에 첨가된 도전재의 표면이 친수성으로 처리되지 않고 도전재의 함량도 기준 미달로 비교예 1에 비해 시트의 작업성은 저하되지 않았으나, 체적저항과 저항균일성이 더욱 크게 저하되었다.On the other hand, in the planar heating element of Comparative Example 1, since the surface of the conductive material added to the heating element is not treated as hydrophilic, compatibility with silicone rubber, that is, the dispersibility in the silicone rubber decreases, the workability of the heating element sheet decreases, the volume resistance increases, Problems such as a decrease in resistance uniformity occurred, and in the planar heating element of Comparative Example 2, the surface of the conductive material added to the heating element was not treated as hydrophilic, and the content of the conductive material was less than the standard. , the volume resistance and resistance uniformity were further reduced.
또한, 비교예 3 및 4의 면상발열체는 발열체에 첨가된 가소제가 측쇄에 비닐기를 갖지 않는 이유로 발열체 내부 결합력이 저하되어 체적저항이 증가하고 외관 불량의 문제가 발생했고, 특히 비교예 4의 면상발열체는 도전재 역시 표면이 친수성으로 처리되지 않아 실리콘 고무와의 상용성, 즉 실리콘 고무 내에서의 분산성 저하로 발열체 시트의 외관 불량, 체적저항 증가, 저항균일성 저하 등의 문제가 발생했다.In addition, in the planar heating element of Comparative Examples 3 and 4, because the plasticizer added to the heating element did not have a vinyl group in the side chain, the internal bonding force of the heating element was lowered, so that the volume resistance increased and a problem of poor appearance occurred, especially the planar heating element of Comparative Example 4 The conductive material also has problems such as poor appearance of the heating element sheet, increase in volume resistance, and decrease in resistance uniformity due to compatibility with silicone rubber, that is, a decrease in dispersibility in silicone rubber, because the surface of the conductive material is not treated as hydrophilic.
마지막으로, 비교예 5의 면상발열체는 실리콘 고무와 도전재의 혼합시 가열혼련이 아닌 단순혼련이 적용됨으로써 실리콘 고무의 유동성이 저하되어 실리콘 고무 내에서의 도전재의 분산성이 저하됨으로써 발열체 시트의 작업성, 외관, 체적저항 증가, 저항균일성 저하 등의 문제가 발생했다.Finally, in the planar heating element of Comparative Example 5, simple kneading, not heat kneading, is applied when mixing the silicone rubber and the conductive material, so that the fluidity of the silicone rubber is lowered and the dispersibility of the conductive material in the silicone rubber is lowered, so that the workability of the heating element sheet , problems such as appearance, increase in volume resistance, and decrease in resistance uniformity occurred.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
100 : 농업용하우스 200 : 저장탱크
300 : 펌프100: agricultural house 200: storage tank
300: pump
Claims (12)
골격을 형성하는 프레임; 및 상기 프레임에 부착되는 보호지를 포함하고,
상기 프레임은 내부에 열매체가 이동할 수 있는 중공 구조를 보유하며,
상기 프레임의 외측 표면을 적어도 부분적으로 감싸는 면상발열체를 추가로 포함하고,
상기 면상발열체는 서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 전극 및 상기 전극 위에 형성되는 발열체를 포함하고,
상기 발열체는 도전성 실리콘 고무 조성물로부터 형성되며,
상기 도전성 실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무 및 상기 실리콘 고무 내에 분산된 도전성 입자와 가소제를 포함하고,
상기 가소제는 양 말단에 하이드록시기(-OH)를 갖고 측쇄에 비닐기를 갖는 메틸비닐 실록산 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.As an agricultural house,
a frame forming a skeleton; and a protective paper attached to the frame,
The frame has a hollow structure inside which the heating medium can move,
Further comprising a planar heating element at least partially surrounding the outer surface of the frame,
The planar heating element includes a pair of electrodes spaced apart from each other and a heating element formed on the electrode,
The heating element is formed from a conductive silicone rubber composition,
The conductive silicone rubber composition includes a silicone rubber, conductive particles and a plasticizer dispersed in the silicone rubber,
The plasticizer, characterized in that it comprises a methylvinyl siloxane polymer having a hydroxyl group (-OH) at both ends and a vinyl group in the side chain, agricultural house.
상기 면상발열체는 하부 발열체, 하부 발열체 위에 일정한 패턴으로 서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 전극, 및 상기 전극 위에 형성되는 상부 발열체를 포함하고,
상기 하부 발열체 및 상기 상부 발열체는 각각 도전성 실리콘 고무 조성물로부터 형성되는, 농업용하우스.According to claim 1,
The planar heating element includes a lower heating element, a pair of electrodes spaced apart from each other in a predetermined pattern on the lower heating element, and an upper heating element formed on the electrode,
The lower heating element and the upper heating element are each formed from a conductive silicone rubber composition, an agricultural house.
상기 전극은 금속 플레이트 형상을 갖고,
상기 전극은 하나 이상의 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.3. The method of claim 2,
The electrode has a metal plate shape,
The electrode is characterized in that one or more through-holes are provided, agricultural house.
상기 전극은 금속 소선이 연합된 연선 또는 편조선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.3. The method of claim 2,
The electrode is an agricultural house, characterized in that it comprises a stranded wire or a braided wire in which a metal element wire is combined.
상기 도전성 실리콘 고무 조성물은 경화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.According to claim 1,
The conductive silicone rubber composition, characterized in that it further comprises a curing agent, agricultural house.
상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로, 상기 도전성 입자의 함량은 60 내지 70 중량부, 상기 가소제의 함량은 1 내지 10 중량부, 상기 경화제의 함량은 0.4 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.7. The method of claim 6,
Based on 100 parts by weight of the silicone rubber, the content of the conductive particles is 60 to 70 parts by weight, the content of the plasticizer is 1 to 10 parts by weight, the content of the curing agent is 0.4 to 20 parts by weight, agricultural house.
상기 도전성 입자는 입자크기가 30 내지 50 nm, 비표면적(BET)이 60 내지 100 ㎡/g, 부피밀도가 0.001 내지 0.1 g/cc이고,
상기 도전성 입자의 표면이 친수성으로 개질된 것을 특징으로 하는, 농업용하우스.According to claim 1,
The conductive particles have a particle size of 30 to 50 nm, a specific surface area (BET) of 60 to 100 m 2 /g, and a bulk density of 0.001 to 0.1 g/cc,
An agricultural house, characterized in that the surface of the conductive particles is modified to be hydrophilic.
상기 농업용하우스에 공급할 열매체를 저장하고 있는 저장탱크; 및
상기 저장탱크로부터 열매체를 공급받아 상기 농업용하우스에 제공하는 펌프를 포함하는, 난방 시스템.The agricultural house of any one of claims 1 to 4;
a storage tank for storing the heating medium to be supplied to the agricultural house; and
A heating system comprising a pump that receives the heating medium from the storage tank and provides it to the agricultural house.
상기 저장탱크는 상기 펌프로 열매체를 공급하는 제1 공급관 및 상기 농업용하우스로부터 회수되는 열매체를 회수하는 회수관을 포함하고,
상기 회수관은 상기 농업용하우스의 프레임 중 높이가 가장 낮은 위치에 배치되는 프레임과 연결되는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.11. The method of claim 10,
The storage tank includes a first supply pipe for supplying the heating medium to the pump and a recovery pipe for recovering the heating medium recovered from the agricultural house,
The recovery pipe is a heating system, characterized in that it is connected to a frame disposed at the lowest height among the frames of the agricultural house.
상기 펌프는 상기 열매체를 상기 농업용하우스의 프레임 중 하나 이상의 프레임과 연결된 제2 공급관을 통해 상기 프레임으로 공급하고,
상기 제2 공급관을 통해 공급되는 열매체는 높이가 가장 높은 위치에 배치된 프레임으로 이송된 후 상기 프레임에 연결된 다른 프레임을 통해 상대적으로 높이가 낮은 위치에 배치된 프레임으로 순차적으로 이송되는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.11. The method of claim 10,
The pump supplies the heating medium to the frame through a second supply pipe connected to one or more frames among the frames of the agricultural house,
The heating medium supplied through the second supply pipe is transferred to a frame arranged at a position with the highest height and then sequentially transferred to a frame arranged at a position with a relatively low height through another frame connected to the frame. , heating systems.
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2020
- 2020-12-14 KR KR1020200174786A patent/KR102367279B1/en active IP Right Grant
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