KR20040037855A - 버블을 이용한 온실 온도 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버블을 이용한 온실 온도 조절장치에 관하여 개시한다. 개시된 버블을 이용한 온실 온도 조절장치는, 이중 시트로 형성된 벽체 사이의 소정의 보온 공간에 설치되어서 거품을 생성시키는 버블 제너레이터와, 상기 버블 제너레이터로 거품 용액을 공급하는 거품 용액 저장소 및 상기 온실의 상기 벽체의 하부에 마련되어서 거품을 액체로 회수하며, 회수된 거품 용액을 상기 거품 용액 저장조로 되돌리는 거품 용액 회수조를 구비한다. 이에 따르면, 낮이나 여름에는 버블을 발생하여서 햇빛 가리개 역할을 하며, 밤이나 겨울에는 추운 외기로부터의 냉각을 방지하는 보온 역할을 수행하며, 결국 에너지 절감을 이룰 수 있는 이점이 있다.

Description

버블을 이용한 온실 온도 조절장치{Temperature modulator for greenhouse using bubbles}

본 발명은 버블을 이용한 온실 온도 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 거품을 단열재로 사용하여 외기의 온도 및 태양광의 방향에 따라서 버블을 쉐이드(shade)로 이용하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 온실 내의 재배작물의 종류에 따라 재배작물의 성장과정에 영향을 미치는 온도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 재배작물의 생육에 필수적인 햇빛의 투과가 필요하므로 투명한 창이 형성되어야 한다.

이를 위해서 종래에는 온실의 보온덮개를 사용하는 방법이 널리 이용되어 왔다. 즉, 주야간의 기온 편차에 의한 온도 변화를 최소화하기 위해서 야간에는 보온을 위해서, 그리고 주간에는 차광막을 위해서 온실을 덮을 수 있는 보온덮개를 사용하였다. 이러한 보온덮개로는 검은 차광시트가 주로 사용된다.

그러나, 상기 차광시트를 비교적 큰 온실에 사용하기 위해서는 차광시트를 온실 상부를 덮고 갤수 있게 하는 기계적 장치가 필요하게 된다.

이러한 기계장치는 온실의 일측에 길이방향으로 샤프트를 설치하고, 상기 샤프트를 정역 회전하는 모터와, 상기 샤프트의 회전에 따라서 상기 샤프트에 감기거나 또는 풀리는 보온시트를 기본적으로 구비한다.

그러나. 상기와 같은 보온장치는 장기적으로 사용하게 되면 샤프트의 변형 등으로 수명이 짧아진다. 또한, 보온효과가 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 버블을 단열막 및 차광막으로 사용하며, 필요에 따라서 버블의 생성 및 제거가 용이한 버블을 이용한 온실 온도 조절장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버블을 이용한 온실 온도 조절장치를 포함하는 온실의 개략적인 도면이다.

도 2는 버블 제너레이터(20)의 구성의 일례를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 겨울과 같은 추울 때, 또는 추운 지역에서 본 발명에 따른 비닐 하우스의 사용방법을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 온실을 여름에 사용하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

1: 제1프레임 2: 제2프레임

3: 제1 플라스틱 시트 4: 제2 플라스틱 시트

5: 보온 공간 6: 플레이트

10: 벽체 20: 버블 제너레이터

21: 튜브 22: 스크린

23: 스프레이 노즐 24: 에어 팬

25: 드레인 라인 30: 저장조

31: 회수조 32: 펌프

33: 3-웨이 밸브 34,35: 전자밸브

36: 파이프 37: 노즐 파이프

D:거품 용액

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 버블을 이용한 온실 온도 조절장치는,

이중 시트로 형성된 벽체 사이의 소정의 보온 공간이 형성된 온실의 보온 장치에 있어서,

상기 보온공간에 설치되어서 거품을 생성시키는 버블 제너레이터;

상기 버블 제너레이터로 거품 용액을 공급하는 거품 용액 저장소; 및

상기 온실의 상기 벽체의 하부에 마련되어서 거품을 액체로 회수하며, 회수된 거품 용액을 상기 거품 용액 저장조로 되돌리는 거품 용액 회수조;를 구비한다.

상기 버블 제너레이터는,

상기 양측이 개방된 일정한 직경 또는 일정한 단면을 가지며, 상기 벽체의길이 방향에 대해서 대략 직각으로 배치되는 튜브;

상기 튜브 내의 전면에 배치되는 스크린;

상기 튜브의 배면에 배치되는 에어 팬;

상기 스크린 및 에어 팬 사이에 배치되며, 그 일단은 상기 저장조에 파이프를 통해서 연결되어서 상지 저장조 내의 거품 용액을 상기 스크린에 분사하는 스프레이 노즐;

상기 저장조 및 상기 스프레이 노즐 사이의 파이프에 배치되어서 소정 압력으로 상기 저장조 내의 거품 용액을 상기 스프레이 노즐로 공급하는 펌프; 및

상기 튜브의 하부에 연결되게 설치되어서 상기 저장조에 연결되는 드레인용 파이프;를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저장조로부터 거품 용액을 공급받아서 상기 벽체의 시트를 냉각시키는 노즐 파이프;가 더 마련되는 것을이 바람직하다.

한편, 상기 펌프의 출구 파이프에는 쓰리웨이 밸브가 설치되고,

상기 쓰리웨이 밸브의 일단은 상기 버블제너레이터로 연결되며, 다른 일단은 상기 노즐 파이프에 연결되며, 상기 쓰리웨이 밸브의 선단부에는 각각 전자밸브가 마련되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버블을 이용한 온실 온도 조절장치를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버블을 이용한 온실 온도 조절장치를 포함하는 온실의 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 온실은 돔(dome) 형상의 제1(1) 및 제2프레임(2)이 이중으로 설치되어 있으며, 각각의 프레임(1,2)에는 투명한 제1(3) 및 제2 플라스틱 시트(4)가 지지되어서 온실의 벽체(10)를 구성하고 있다. 이들 플라스틱 시트(3,4)는 서로 대략 소정의 간격, 예컨대 5~20 cm 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 상기 온실의 전면 및 배면은 벽체(10)를 밀봉하게 다른 플라스틱 시트 등으로 커버된다.

또한, 상기 플라스틱 시트 대신에, 유리와 같은 투명 매체가 사용될 수도 있다.

상기 플라스틱 시트들(3,4) 사이에는 소정의 공간(이하, 보온 공간으로 함)(5)이 형성된다. 이 보온공간(5)은 플레이트(6)에 의해서 2개의 공간으로 구분되어 있으며, 각각의 보온공간에 버블을 생성하여 공급하는 버블 제너레이터(bubble generator)(20)가 배치되어 있다. 버블 제너레이터(20)의 하방에는 거품 용액(D), 바람직하게는 3~10 중량% 의 거품 용액(D) 예컨대, 3~10 중량%의 라우릴 황산나트륨(Sodium lauryl sulfate)이 물에 녹아 있는 액이 저장된 거품 용액 저장조(30)가 배치되어 있다.

또한, 보온 공간(5)의 양단부의 하부에는 각각 거품 용액 회수조(31)가 설치되어 있으며, 이 회수조(31)로부터 상기 거품 용액 저장조(30) 사이에는 연결파이프(39)가 배치되어서 거품 용액 회수조(31)로부터 회수된 거품 용액(D)은 거품 용액 저장조(30)로 모인다.

도 2는 버블 제너레이터(20)의 일례를 보인 구성도면이다.

도 2를 참조하면, 양측이 개방된 튜브(21) 내에서 전면 스크린(22), 스프레이 노즐(23) 및 에어 팬(24)이 각각 소정 거리를 두고 배치되어 있다. 스프레이 노즐(23)의 일단은 스크린(22)을 향하여 분사되게 배치되며, 타단은 파이프(36)를 통해서 저장조(30)에 연결되어 있다. 그리고, 파이프(36)의 중간에는 저장조(30)로부터 거품 용액(D)을 소정의 압력으로 토출시키는 펌프(32)가 연결되어 있다. 또한 튜브(21)의 바닥에는 드레인 라인(25)이 배치되어서 튜브(21)의 바닥에 고인 거품 용액(D)을 저장조(30)로 회수시킨다. 그리고 펌프(32)의 출구 및 스프레이 노즐(23) 사이에는 쓰리웨이 밸브(3-way valve)(33)가 배치되어 있으며, 쓰리웨이(33)의 출구 양단에는 각각 전자밸브(34)(35)가 배치되어서 저장조(30)로부터의 거품 용액(D)을 스프레이 노즐(23) 또는 후술하는 노즐 파이프(37)로 선택적으로 공급한다.

쓰리웨이 밸브(33)의 일단에 연결된 노즐 파이프(37)는 바람직하게는 벽체(10)의 길이 방향으로 보온 공간(5) 내에 배치되고 노즐 파이프(37)에는 다수의 홀(37a)이 형성되어서 저장조(30)로부터 공급된 거품 용액(D)이 일측의 보온 공간(5)을 적셔서 증발되어 냉각작용을 수행한다.

상기 버블제너레이터(20)는 일반적으로 포움 제너레이터로 알려진 소방기구 등과 같이 펌프, 노즐 및 스크린을 가지고 버블을 직접 배출하는 장비도 사용가능하다.

한편, 버블 제너레이터(20)는 벽체(5)의 길이방향에 거의 직각방향으로튜브(21)가 설치되며, 플레이트(6)으로 구분되는 양쪽의 벽체(10)의 보온 공간(5)을 각각 채우도록 2개의 버블 제너레이터(20)를 서로 다른 방향으로 향하도록 배치하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 버블을 생성하기 위해서는 스크린(22)에 분사된 거품 방울에 소정의 압력을 가해서 공기가 거품 방울을 팽창시키면서 버블을 형성하여야 한다. 이렇게 형성된 버블은 스크린(22)의 크기 및 에어 팬(24)의 압력에 따라서 조절이 가능하며, 바람직하게는 0.05~2 cm 직경의 버블 생성이 바람직하다.

상기 구조를 가지는 온실의 작용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 보온공간을 설치하는 과정을 설명한다.

벽체(10)의 양단이 동서를 향하도록 온실의 제1(1) 및 제2프레임(2)을 설치하고, 각각의 프레임(1,2) 상에는 제1(3) 및 제2 플라스틱 시트(4)를 설치한다. 그리고 제1(1) 및 제2 프레임(2)의 양단을 밀봉하여 제1(3) 및 제2 플라스틱 시트(4) 사이에 밀봉 공간인 보온 공간(5)을 형성한다.

도 3은 겨울과 같은 추울 때, 또는 추운 지역에서 본 발명에 따른 비닐 하우스의 사용방법을 설명하는 도면이다.

북쪽을 향하는 벽체(10)를 버블로 채우는 과정을 도 3 및 도 2를 참조하여 설명한다. 먼저, 스프레이 노즐(23)로 가는 쓰리웨이 밸브(33)의 전자밸브(34)를 오픈(open)하고, 노즐파이프(37)로 가는 전자밸브(35)를 클로즈(close)한다. 이어서 펌프(32)를 가동하여서 저장조(30)의 거품 용액(D)을 스프레이 노즐(23)로 공급한다. 스프레이 노즐(23)에 공급된 거품 용액(D)은 분사되어서 전면의 스크린(22)을 적신다. 에어 팬(24)으로부터 소정 압력의 공기를 스크린(22)으로 송풍하면, 이 공기는 스크린(22)의 메쉬(mesh) 사이의 거품 용액(D)을 공기로 팽창시켜서 소정 크기, 바람직하게는 직경 1 cm 정도의 버블들을 토출시킨다. 이렇게 토출된 버블들은 에어 팬(24)으로부터의 잉여의 공기에 의해서 분산되면서 아래쪽으로 퍼져서 벽체(10)의 일면을 채워나간다. 대략 2~4분 정도면 벽체(10)의 일측의 보온공간(5)이 버블로 채워진다. 이어서 펌프(32) 및 에어 팬(24)을 정지시킨다. 이렇게 생성된 버블은 보온층을 형성하여서 겨울에 연료비를 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 생성된 버블은 시간 경과, 대략 3~4 시간 후에 증발되어서 액체로 변환되면서 제1 시트(3)를 따라서 거품 용액 회수조(31)로 회수되고, 파이프(39)를 통해서 저장조(30)로 다시 회수되어서 재사용된다. 따라서, 버블이 소멸되기 전에 상기의 버블 생성과정을 반복하면, 원하는 시간 동안 버블을 이용한 보온 시스템을 가질 수 있다.

또한, 시간경과에 따른 버블층 뿐만 아니라 펌프(32)를 사용하지 않고 에어 팬(24)만 가동시키면, 스크린(22)을 통과한 에어가 버블들을 하방으로 밀면서 버블 끼리 부딪혀서 터지게 하여서 쉽게 버블을 제거할 수 있게 된다.

한편, 햇빛을 받고 있어서 냉각이 필요한 남쪽 방향 벽체(10)에 거품 용액(D)을 공급하는 과정을 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 스프레이 노즐(23)로 향하는 전자밸브(34)를 클로즈(close)하고, 노즐 파이프(37)로 향하는 전자밸브(35)를 오픈(open)한 상태에서 펌프(32)를 가동한다. 펌프(32)를 가동함에 따라서 저장조(30)로부터 노즐 파이프(37)로 소정 량의 거품용액(D)이 공급되고, 이 공급된 거품 용액(D)은 노즐파이프(37)의 다수의 홀들(37a)로부터 분출되어서 플라스틱 시트들(3,4)을 적시면서 일부는 회수조(32)로 회수되고, 일부는 증발하면서 그 주위를 냉각시킨다.

이와 같이 햇빛을 받지 않는 곳은 버블층을 이용하여서 보온하고, 햇빛을 직접 받아서 가열되는 곳을 필요에 따라서 쿨링을 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 온실을 여름에 사용하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 여름에는 햇빛이 남쪽 방향에서 강력하게 비추므로 온실 내의 작물들이 고사하지 않도록 낮에는 햇빛 가리개를 필요로 하므로, 이 햇빛 가리개 대신에 버블 쉐이드를 형성한다. 그리고, 북쪽 방향의 측벽(10)에는 펌프(32)를 가동하여서 거품 용액(D)으로 제1시트(3) 및 제2시트(4) 사이의 보온 공간(5)에 분사하여 냉각시킬 수도 있다. 상기 남쪽 측벽에 버블을 채우는 동작과, 상기 북쪽 측벽에 거품 용액(D)을 분사시키는 과정은 상술한 바로부터 용이하게 유추되므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 실시예에서는 보온 공간을 형성하기 위해서 두 개의 프레임(1,2) 상에 각각 플라스틱 시트(3,4)를 부착하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1프레임(1)만 설치하고 제1프레임(1)의 상부에 2중 플라스틱 시트를 배치한다. 그리고 제1프레임의 상부에서 2중 플라스틱 시트 사이에 버블 제너레이터를 배치하고 2중 플라스틱 시트 사이에 에어 팬 또는 에어 블로워(air blower)를 연결하여서 에어 팬을 작동하면, 소정 압력의 에어가 2중 플라스틱 시트에 채워져서 소정 볼륨을 형성하며, 또한, 2중 플라스틱 시트로부터 리크(leak)되는 에어를 보충하게 된다.

또한, 상기 실시예에서는 2개의 버블 제너레이터(20) 각각에 하나의 노즐 파이프(37)를 연결하여 사용하였으나, 상기 버블 제너레이터(20)를 회전하는 수단, 예컨대 회전 모터(미도시)를 더 장착하고 두 개의 노즐 파이프(37)를 각각 플레이트(6)로 구분된 보온공간에 벽체에 대해서 길이방향으로 설치할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 버블을 이용한 온실 온도 조절장치는 낮이나 여름에는 버블을 발생하여서 햇빛 가리개 역할을 하며, 밤이나 겨울에는 추운 외기로부터의 냉각을 방지하는 보온 역할을 수행하며, 결국 에너지 절감을 이룰 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 이중 시트로 형성된 벽체 사이의 소정의 보온 공간이 형성된 온실의 보온 장치에 있어서,

   상기 보온공간에 설치되어서 거품을 생성시키는 버블 제너레이터;

   상기 버블 제너레이터로 거품 용액을 공급하는 거품 용액 저장소; 및

   상기 온실의 상기 벽체의 하부에 마련되어서 거품을 액체로 회수하며, 회수된 거품 용액을 상기 거품 용액 저장조로 되돌리는 거품 용액 회수조;를 구비하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 버블 제너레이터는,

   상기 양측이 개방된 일정한 직경 또는 일정한 단면을 가지며, 상기 벽체의 길이 방향에 대해서 실질적으로 직각으로 배치되는 튜브;

   상기 튜브 내의 전면에 배치되는 스크린;

   상기 튜브의 배면에 배치되는 에어 팬;

   상기 스크린 및 에어 팬 사이에 배치되며, 그 일단은 상기 저장조에 파이프를 통해서 연결되어서 상지 저장조 내의 거품 용액을 상기 스크린에 분사하는 스프레이 노즐;

   상기 저장조 및 상기 스프레이 노즐 사이의 파이프에 배치되어서 소정 압력으로 상기 저장조 내의 거품 용액을 상기 스프레이 노즐로 공급하는 펌프; 및

   상기 튜브의 하부에 연결되게 설치되어서 상기 저장조에 연결되는 드레인용 파이프;를 구비하는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 저장조로부터 거품 용액을 공급받아서 상기 벽체의 시트를 냉각시키는노즐 파이프;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 펌프의 출구 파이프에는 쓰리웨이 밸브가 설치되고,

   상기 쓰리웨이 밸브의 일단은 상기 버블제너레이터로 연결되며, 다른 일단은 상기 노즐 파이프에 연결되며, 상기 쓰리웨이 밸브의 선단부에는 각각 전자밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 튜브를 회전시키는 수단;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 버블을 이용한 온실 온도 조절장치.