KR20050090728A - 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도제어장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원예시설 내부에 설치된 온도센서에 의해 온풍난방기의 버너가 작동하는 단순점화방식을 개선시키는 동시에 원예시설 내부의 온도를 재배자가 목표로 하는 설정온도와의 편차를 최소화시키는 정밀한 조절이 가능하게 하고, 원예시설에서 작물을 재배하는 기간동안 안정적인 온도환경을 제공하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 자동적으로 원예시설내의 온도에 대한 시설관리가 용이하게 하여 농작물의 품질이 우수해지는 동시에 고품질 농산물의 생산량을 증대시키게 하고, 난방에너지의 효율적 절감으로 인한 난방비를 최소화시켜 원예시설 농가의 경쟁력 확보 및 소득을 증대시키도록 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 전체적인 원예시설의 농가에 생산성 및 경제성을 향상시키고, 이를 설치하여 사용하는 농가의 재배자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이를 위한, 본 발명은 온풍난방기의 작동에 따른 원예시설 내부의 온도 변화를 연속적으로 측정 및 연산처리하여 설정온도에 대한 편차를 점차 줄여나가도록 하고, 상기 설정온도에 근접해가도록 하는 제어로직을 프로그램화하여 마이크로프로세서에 내장하여 온도를 정밀하게 조절하도록 구성하여 이루어지는 것이다.
Description
본 발명은 밀폐도가 높은 원예시설(시설하우스 및 원예시설를 총칭함) 내부에 설치되어 겨울철 난방용으로 사용되는 온풍난방기를 정밀하게 제어시켜 온도에 대한 편차를 최소화시키고 최소의 난방에너지로 난방효율을 증대시키기 위한 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로,
좀 더 상세하게는 온풍난방기의 작동에 따른 원예시설 내부의 온도 변화를 연속적으로 측정 및 연산처리하여 설정온도에 대한 편차를 점차 줄여나가도록 하고, 상기 설정온도에 근접해가도록 하는 제어로직을 프로그램화하여 마이크로프로세서에 내장하여 온도를 정밀하게 조절하도록 구성함으로써, 원예시설 내부에 설치된 온도센서에 의해 온풍난방기의 버너가 작동하는 단순점화방식을 개선하도록 하는 동시에 원예시설 내부의 온도를 재배자가 목표로 하는 설정온도와의 편차를 최소화시키는 정밀한 조절이 가능하도록 하고, 원예시설에서 작물을 재배하는 기간동안 안정적인 온도환경을 제공하도록 하며, 자동적으로 원예시설내의 온도에 대한 시설관리가 용이하게 하여 농작물의 품질이 우수해지도록 하는 동시에 고품질 농산물의 생산량을 증대시키도록 하고, 난방에너지의 효율적 절감으로 인한 난방비를 최소화시켜 원예시설 농가의 경쟁력 확보 및 소득을 증대시키도록 하며, 이로 인해 전체적인 원예시설의 농가에 생산성 및 경제성을 향상시키고, 이를 설치하여 사용하는 농가의 재배자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화하도록 하는 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원예시설중 비닐하우스 및 유리온실에는 채소, 꽃, 토마토, 오이, 고추 및 딸기와 같은 여러 농작물을 계절에 관계없이 수확하기 위해 키우는 곳으로, 이는 상기 농작물이 온도에 민감하기 때문에 언제나 해당되는 농작물의 적정한 온도의 난방을 유지하는데 절대적으로 필요할 뿐만 아니라 원예시설내의 온도 변환즉 계절별, 농작물별 및 주간의 일사량의 정도에 따라 식물생리적 특징인 전류촉진대, 비례대, 호흡억제대, 조조가온대, 광합성촉진대 등의 설정온도를 신속하게 대처하고 전자동으로 변경하는 것이 중요한 실정이다.
그리고, 상기의 시설하우스와 같은 원예시설 내부의 작물재배에 있어, 지온 및 기온의 온도관리는 작물 뿌리의 신장 및 뿌리군의 형성에 직접적인 영향을 주고, 양수분 흡수에 관여하고 토양 미생물에도 영향을 미치기 때문에 작물의 생육과 생산성을 좌우하는 등의 중요한 재배기술의 하나이다.
또한, 적정하지 않은 온도의 영향으로 재배작물의 병해를 발생시켜 고품질의 농산물을 생산할 수 없기 때문에 작물재배 관리상 적정한 온도를 관리하는 것도 매우 중요한 기술중에 하나이다.
그러나, 종래의 원예시설 내에 설치된 온풍난방기는 낮동안의 기상조건과 계절을 전혀 고려하지 않고 획일적으로 타이머에 의해 온도를 조절하도록 이루어져 있어 농작물의 종류 및 광합성량의 대소와는 관계없이 작동하기 때문에 온도 변환에 대한 정밀한 대처가 이루어지지 못하는 문제가 있고, 또한 동절기(겨울철)의 저온기에 온풍난방기의 사용으로 주간에는 원예시설의 실내 온도가 20℃ 내외로 유지되는 반면에, 야간에는 온도가 15℃로 내외로 떨어지기 때문에 주, 야간의 온도차이가 심하게 발생되는 문제가 있다.
이와 같은, 종래의 온풍난방기가 설치된 원예시설에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 먼저 원예시설 내부에 설치된 온도센서와 버너가 직접 연결되어 있어 설정온도가 정해지면 원예시설 내부의 온도가 그 이하가 되어야 버너가 작동을 시작하는 단순 점화방식으로서, 외부의 온도가 낮은 경우에는 설정온도를 기준으로 한 온도변화의 상, 하한선이 하부로 치우치게 되어 일정수준 이상 온도가 하강하게 되고, 외부의 온도가 높은 경우에는 온도변화의 상, 하한선이 상부로 치우쳐 원예시설 내부의 온도가 실제로 원하는 온도보다 그 이상의 높은 온도로 상승했다가 하강하는 양상을 나타내게 됨으로 인해 설정온도에 대한 내부온도가 변화되는 진폭이 커지게 되어 온도의 편차가 매우 심하게 나타나고, 작물재배를 위한 원예시설 내부의 온도환경이 정밀하게 조절되지 않기 때문에 비효율적으로 난방에너지가 소비되는 문제가 있다.
따라서, 상기 원예시설 내에 발생되는 온도 변화에 대해 적정한 온도를 정밀하게 대처하지 못하여 고품질의 재배작물의 생산량이 감소될 뿐만 아니라 난방에너지의 효율적인 절감이 이루어지지 못하게 되고, 전체적으로 원예시설의 농가에는 소득의 감소와 같은 생산성 및 경제성이 저하되는 동시에 농가 및 국가적으로 볼 때 경쟁력이 저하되는 문제점들이 항상 있는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 원예시설 내부에 설치된 온도센서에 의해 온풍난방기의 버너가 작동하는 단순점화방식을 개선시키는 동시에 원예시설 내부의 온도를 재배자가 목표로 하는 설정온도와의 편차를 최소화시키는 정밀한 조절이 가능하게 하고, 원예시설에서 작물을 재배하는 기간동안 안정적인 온도환경을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 자동적으로 원예시설내의 온도에 대한 시설관리가 용이하게 하여 농작물의 품질이 우수해지는 동시에 고품질 농산물의 생산량을 증대시키게 하고, 난방에너지의 효율적 절감으로 인한 난방비를 최소화시켜 원예시설 농가의 경쟁력 확보 및 소득을 증대시키도록 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체적인 원예시설의 농가에 생산성 및 경제성을 향상시키고, 이를 설치하여 사용하는 농가의 재배자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도를 극대화시키는 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이를 달성하기 위한, 본 발명은 온풍난방기의 작동에 따른 원예시설 내부의 온도 변화를 연속적으로 측정 및 연산처리하여 설정온도에 대한 편차를 점차 줄여나가도록 하고, 상기 설정온도에 근접해가도록 하는 제어로직을 프로그램화하여 마이크로프로세서에 내장하여 온도를 정밀하게 조절하도록 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자 및 재배자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
먼저, 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 원예시설 내부에 설치된 상태를 보여주는 구성 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제어 및 실시상태를 설명하기 위한 흐름도를 나타낸 것이다.
즉, 본 발명은 채소, 꽃, 토마토, 오이, 고추 및 딸기와 같은 여러 재배작물을 겨울철에도 수확하기 위해 내부의 온도를 유지시켜 난방하도록 작동하는 온풍난방기가 설치된 비닐하우스 및 유리온실 등과 같은 원예시설에 있어서, 상기 원예시설(100) 내부의 온도에 대한 변화를 연속적으로 측정하기 위한 온도센서(10)와, 상기 온도센서(10)에 의해 연속적으로 측정된 온도 변화를 연산처리하여 원예시설 (100) 내부의 온도값을 계산하고 허용오차율과 비교하여 각 구성부들을 제어하도록 제어로직을 프로그램화하여 내장시킨 마이크로프로세서로 이루어진 정밀온도 제어부(20)와, 상기의 정밀온도 제어부(20)를 통해 전단계 및 다음단계 버너의 작동 및 정지 시점에서 원예시설(100) 내부의 온도값을 계산하고 허용오차율과 비교하여 제어가 필요한 현 단계에서의 작동 및 정지 여부를 결정한 제어신호에 의해 점화 또는 소화되도록 작동하는 온풍난방기(30)의 버너(31)와, 상기 버너(31)의 점화에 의해서 가열된 공기를 원예시설(100)의 내부로 용이하게 송풍시키기 위해 상기의 정밀온도 제어부(20)에서 출력되는 제어신호에 의해 작동하는 온풍난방기(30)의 송풍팬(32)과, 상기의 송풍팬(32)을 통해 배출되는 가열된 공기인 온풍을 재배작물의 식재(植栽)부위에 도달할 수 있도록 원예시설(100) 내부의 적정한 위치에 설치되어 있는 덕트(40)로 구성되어 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 제어방법은 온풍난방기(30)를 제어하기 위한 정밀온도 제어부(20)의 프로그램을 시작시켜 설정온도(Ts), 현재온도(Tp), 버너(31)의 정지온도(Boff), 버너(31)의 작동온도(Bon), 근접된 버너(31)의 정지온도(ABoff) 및 근접된 버너(31)의 작동온도(ABon)에 대한 인수를 정의한 후에 상기 근접된 버너(31)의 정지온도(ABoff) 및 근접된 버너(31)의 작동온도(ABon)에 대해 각각 버너(31)의 정지온도(Boff) 및 버너(31)의 작동온도(Bon)를 대입시키는 제1과정과, 상기의 현재온도(Tp)와 전단계 버너(31) 정지시점의 온도(Boff)를 비교하여 상기 현재온도 (Tp)가 버너(31)의 정지시점 온도(Boff)보다 클 경우 정지온도 이상의 값과 버너(31) 정지온도(Boff) 사이의 값을 누적하여 제1누적값(Tuc)을 구하는 제2과정과, 상기의 현재온도(Tp)가 버너(31) 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단하여 있을 경우 상기 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts) 사이의 값을 누적하여 제2누적값(Tuh)을 구하는 제3과정과, 상기의 현재온도(Tp)가 버너(31) 작동온도 (Bon)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단하여 있을 경우 설정온도(Ts) 이하의 값에 대한 제3누적값(Tlh)을 구하는 제4과정과, 상기의 현재온도(Tp)와 전단계 버너(31) 작동시점의 온도(Bon)를 비교하여 상기 현재온도(Tp)가 버너(31)의 작동시점 온도(Bon)보다 작을 경우 작동온도 이하의 값과 버너(31) 작동온도(Bon) 사이의 값을 누적하여 제4누적값(Tlc)을 구하는 제5과정과, 상기의 현재온도(Tp)가 설정온도(Ts)에 대한 근접값인 근접된 버너(31)의 정지온도(ABoff)와 비교하여 클 경우 버너(31)를 정지하도록 실행시키거나, 작을 경우에는 상기의 버너(31)를 작동하도록 실행하는 제6과정과, 상기에서 구한 제1누적값(Tuc)을 제2누적값(Tuh)으로 나눈 값(Tuc/Tuh)이 허용오차율보다 클 경우이거나 상기에서 구한 제4누적값(Tlc)을 제3누적값(Tlh)으로 나눈 값(Tlc/Tlh)이 허용오차율보다 클 경우에 점차 설정온도(Ts)에 근접해 가도록 버너(31)의 작동 및 정지 시점을 조정(ABoff=ABoff-0.01, ABon=ABon+0.01)하도록 하는 제7과정을 반복적으로 제어하여 실행하도록 이루어지는 것이다.
한편, 본 발명은 상기의 구성으로 이루어진 제어장치 및 제어방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 채소, 꽃, 토마토, 오이, 고추 및 딸기와 같은 여러 재배작물을 겨울철에도 수확하기 위해 내부의 온도를 유지시키는 원예시설에 대한 경영비 중 난방비가 차지하는 비중이 25~35% 정도로 높을 뿐만 아니라 경유가격의 지속적인 상승에 의해 원예시설 농가의 어려움이 가중되고 있는 현실에서 난방비 절감으로 인한 원예시설 농가의 경쟁력 확보와 농가의 소득을 증대시키도록 원예시설 내부의 온도 편차를 최소화하기 위해 온도를 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해, 종래의 온풍난방기는 원예시설 내부에 설치된 온도센서와 버너가 직접 연결되어 있기 때문에 설정온도가 정해지면 온도센서에 의해 측정된 원예시설 내부의 온도가 설정온도보다 그 이하로 떨어질 경우 버너가 작동을 시작하는 단순 점화방식인데 비해, 본 발명에서는 상기 원예시설(100) 내부에 설치된 온도센서 (10)에 의해 온도에 대한 변화를 연속적으로 측정한 다음 이를 정밀온도 제어부 (20)로 출력하게 되고, 상기 정밀온도 제어부(20)는 각 구성부들의 제어 및 연산처리하기 위해 제어로직을 프로그램화하여 내장시킨 마이크로프로세서로 이루어진 것으로, 이는 온도센서(10)에 의해 연속적으로 측정된 온도 변화를 연산처리하여 전단계 및 다음단계 온풍난방기(30)의 버너(31)에 대한 작동 및 정지 시점에서원예시설(100) 내부의 온도값을 계산하고 허용오차율(예를 들어 5%정도)과 비교하여 제어가 필요한 현 단계에서의 버너(31)에 대한 작동 및 정지 여부를 결정하게 된다.
이때, 상기의 정밀온도 제어부(20)를 통해서 버너(31)에 대한 작동을 실행하는 제어신호가 출력하게 되면 상기 온풍난방기(30)의 버너(31)는 점화가 되고, 반대로 상기 버너(31)에 대한 정지를 실행하는 제어신호가 출력하게 되면 상기 온풍난방기(30)의 버너(31)는 소화되게 된다.
상기에서 버너(31)의 작동에 의한 점화가 이루어지면 연소실의 온도는 상승하게 되고, 이때 상기 정밀온도 제어부(20)에서 출력되는 제어신호에 따라 작동하는 온풍난방기(30)의 송풍팬(32)에 의해 가열된 공기를 원예시설(100)의 내부로 용이하게 송풍시키며, 원예시설(100) 내부의 적정한 위치에 설치되어 있는 덕트(40)는 상기의 송풍팬(32)을 통해 배출되는 가열된 공기인 온풍을 재배작물의 식재(植栽)부위에 도달시키게 된다.
또한, 상기의 구성으로 이루어진 제어장치에 대한 설정온도 근접방식을 이용한 정밀온도 제어방법은, 먼저 상기 온풍난방기(30)를 제어하기 위한 정밀온도 제어부(20)의 프로그램을 시작(S1)시킨 다음 설정온도(Ts), 현재온도(Tp), 버너(31)의 정지온도(Boff), 버너(31)의 작동온도(Bon), 근접된 버너(31)의 정지온도 (ABoff) 및 근접된 버너(31)의 작동온도(ABon)에 대한 인수를 정의(S2)하게 된다.
상기에서 인수가 각각 정의가 되면, 상기 근접된 버너(31)의 정지온도 (ABoff) 및 근접된 버너(31)의 작동온도(ABon)에 대해 각각 버너(31)의 정지온도 (Boff) 및 버너(31)의 작동온도(Bon)를 대입(S3)시키게 된다.
상기의 대입이 완료된 후에 현재온도(Tp)와 전단계 버너(31) 정지시점의 온도(Boff)를 비교(S4)하게 되고, 이때 현재온도(Tp)가 버너(31)의 정지시점 온도 (Boff)보다 클 경우(Tp > Boff)에 정지온도 이상의 값과 버너(31) 정지온도(Boff) 사이의 값을 누적하여 제1누적값(Tuc)을 구하게(S5) 된다.
그리고, 상기의 현재온도(Tp)가 버너(31) 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단(S6)하여 있을 경우(Ts < Tp < Boff)에 상기 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts) 사이의 값을 누적하여 제2누적값(Tuh)을 구하게 되고(S7), 상기의 현재온도(Tp)가 버너(31) 작동온도(Bon)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단(S8)하여 있을 경우(Bon < Tp < Ts) 설정온도(Ts) 이하의 값에 대한 제3누적값(Tlh)을 구하게 된다(S9).
또한, 상기의 현재온도(Tp)와 전단계 버너(31) 작동시점의 온도(Bon)를 비교 (S10)하여 상기 현재온도(Tp)가 버너(31)의 작동시점 온도(Bon)보다 작을 경우(Tp < Bon)에 작동온도 이하의 값과 버너(31) 작동온도(Bon) 사이의 값을 누적하여 제4누적값(Tlc)을 구하게 된다(S11).
상기에서와 같이, 여러 누적값을 구한 다음에 상기의 현재온도(Tp)가 설정온도(Ts)에 대한 근접값인 근접된 버너(31)의 정지온도(ABoff)와 비교(S12)(S14)하여 클 경우(Tp > ABoff)에 버너(31)를 정지(S13)하도록 실행시키거나, 작을 경우(Tp < ABoff)에는 상기의 버너(31)를 작동(S15)하도록 실행하게 된다.
이때, 상기에서 구한 제1누적값(Tuc)을 제2누적값(Tuh)으로 나눈 값 (Tuc/Tuh)이 허용오차율(예를 들어 5% 정도)보다 클 경우(Tuc/Tuh > 5%) 이거나(S16), 상기에서 구한 제4누적값(Tlc)을 제3누적값(Tlh)으로 나눈 값 (Tlc/Tlh)이 허용오차율(예를 들어 5% 정도)보다 클 경우(Tlc/Tlh > 5%)에(S18) 점차 설정온도(Ts)에 근접해 가도록 버너(31)의 작동 및 정지 시점을 조정 (ABoff=ABoff-0.01, ABon=ABon+0.01)하게 된다(S17)(S18).
상기와 같이 실행되는 정밀온도 제어방법은 제어루틴의 과정을 반복적으로 제어하여 이루어지는 것이다.
첨부도면 도 3은 본 발명에 따른 제어방법의 실시를 보여주기 위한 예시도로서, 이는 도 2를 통해서 설명하고 있는 각각의 온도와 누적값에 대해서 용이하게 보여주기 위한 것이다.
그리고, 하기에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 오이를 재배작물로 키우는 폭 6.5m, 길이 20m를 갖는 원예시설를 선택하여 실험한 결과를 설명하기로 한다.
먼저, 첨부도면 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 온풍난방기(30)의 연소부에 대한 온도변화와 원예시설 내부의 온도변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 상기 온풍난방기(30)의 연소부 온도는 450℃에서 500℃ 정도까지 고온으로 상승하게 되고, 이에 따라 원예시설 내부의 온도 변화는 외부기온의 변화로 인해 14℃ 정도까지 하강하였다가 27℃ 정도까지 상승하는 진폭변화를 반복하면서 설정온도 18℃를 중심으로 온도편차가 ±6℃~8℃ 정도로 변화하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 첨부도면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이는 종래의 온풍난방기를 적용하여 사용하였을 경우 원예시설 내부의 온도 변화를 나타낸 그래프와 본 발명을 적용하여 사용하였을 경우 원예시설 내부의 온도 변화를 나타낸 그래프로서, 종래의 온풍난방기는 설정온도에 대해 일정 수준의 온도 편차가 유지되고 있음을 확인할 수가 있고(도 5a 참조), 이에 반하여 본 발명은 정밀온도 제어부(20)에 의해서 온풍난방기(30)가 작동함에 따라 온도 편차가 줄여들면서 점차 설정온도에 근접하고 있음을 확인할 수 있다(도 5b 참조).
하기의 표 1 및 표 2는 종래의 온풍난방기를 적용하여 사용하였을 경우와 본 발명을 적용하여 사용하였을 경우에 대한 재배작물인 오이의 생산량과 연료소모량을 각각 비교하여 나타낸 결과로서, 본 발명에 따른 오이의 생육 및 수량이 높게 이루어지고 있음을 확인할 수 있고(표 1 참조), 연료소모량 또한 절감되고 있음을 확인할 수가 있다(표 2 참조).
| 구분 | 경경(cm) | 초장(cm) | 엽장(cm) | 연폭(cm) | 마디수(개) | 마디길이(cm) | 평균과수(개/주) | 평균과중(g/개) | 주당수량(g/주) |
| 종래의온풍난방기 | 8.0 | 283.8 | 22.7 | 27.3 | 24.0 | 13.3 | 7.7 | 158.7 | 1,227 |
| 본 발명 | 8.2 | 283.1 | 23.7 | 29.3 | 25.1 | 13.4 | 7.9 | 162.8 | 1,291 |
| 구 분 | 난방용량(kcal/hr) | 온풍난방기가동기간 | 1일 평균연료소모량( ℓ) | 총 연료소모량( ℓ) |
| 종래의온풍난방기 | 40,000 | 1.2 ~4.15 | 3.89 | 350.1 |
| 본 발명 | 40,000 | 1.2 ~4.15 | 3.64 | 327.6 |
이와 같이, 설정온도를 기준으로 온도변화의 편차를 최소화하기 위해 현단계 버너의 작동 및 정지시의 온도를 다음 단계에서 설정온도와 비교하여 온도변화에 대한 허용편차 이상의 누적값을 줄여나감으로써 점차 설정온도에 자동적으로 근접해 가는 방식을 이용한 본 발명은 종래의 온풍난방기를 사용하는 단순 점화방식보다 재배작물인 오이의 수량이 증가하였을 뿐만 아니라 연료소모량도 절감되고 있음을 알 수가 있다.
따라서, 전체 원예시설 면적(52,135ha) 중 난방을 실시하고 있는 원예시설의 면적은 12,710ha로 전제의 약 24%가 가온재배를 하고 있으며, 난방연료는 90% 이상이 경유나 등유를 사용하고 있기 때문에 원예시설 농가에서 온도를 정밀하게 조절할 수 있고 난방에너지를 절감할 수 있는 본 발명을 적용하여 사용하게 되면 원예시설 농가 및 국가적인 경쟁력이 확보될 뿐만 아니라 농가의 소득이 증대될 수가 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 단순 점화방식을 개선하여 원예시설 내부의 온도를 재배자가 목표로 하는 설정온도와의 편차가 최소화되게 정밀한 조절이 가능한 효과와, 원예시설에서 작물을 재배하는 기간동안 안정적인 온도환경이 제공되는 효과가 있고, 자동적으로 원예시설내의 온도에 대한 시설관리가 용이하게 하여 농작물의 품질이 우수해지고 고품질 농산물의 생산량이 증대되는 효과가 있으며, 난방에너지의 효율적 절감으로 인한 난방비가 최소화되어 원예시설 농가의 경쟁력 확보 및 소득이 증대되는 효과로 인해 전체적인 원예시설의 농가에 생산성 및 경제성이 향상되고, 이를 설치하여 사용하는 농가의 재배자에게 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위해 원예시설 내부에 설치된 상태를 보여주는 구성 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 제어 및 실시상태를 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 제어방법의 실시를 보여주기 위한 예시도,
도 4a는 온풍난방기의 연소부에 대한 온도변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 4b는 원예시설 내부의 온도변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 5a는 종래의 온풍난방기를 적용하여 사용하였을 경우 원예시설 내부의 온도 변화를 나타낸 그래프,
도 5b는 본 발명을 적용하여 사용하였을 경우 원예시설 내부의 온도 변화를 나타낸 그래프.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 온도센서
20 : 정밀온도 제어부
30 : 온풍난방기
31 : 버너
32 : 송풍팬
40 : 덕트
100 : 원예시설
Claims (2)
- 채소, 꽃, 토마토, 오이, 고추 및 딸기와 같은 여러 재배작물을 겨울철에도 수확하기 위해 내부의 온도를 유지시켜 난방하도록 작동하는 온풍난방기가 설치된 비닐하우스 및 유리온실 등과 같은 원예시설에 있어서;상기 원예시설 내부의 온도에 대한 변화를 연속적으로 측정하기 위한 온도센서;상기 온도센서에 의해 연속적으로 측정된 온도 변화를 연산처리하여 원예시설 내부의 온도값을 계산하고 허용오차율과 비교하여 각 구성부들을 제어하도록 제어로직을 프로그램화하여 내장시킨 마이크로프로세서로 이루어진 정밀온도 제어부;상기의 정밀온도 제어부를 통해 전단계 및 다음단계 버너의 작동 및 정지 시점에서 원예시설 내부의 온도값을 계산하고 허용오차율과 비교하여 제어가 필요한 현 단계에서의 작동 및 정지 여부를 결정한 제어신호에 의해 점화 또는 소화되도록 작동하는 온풍난방기의 버너;상기 버너의 점화에 의해서 가열된 공기를 원예시설의 내부로 용이하게 송풍시키기 위해 상기의 정밀온도 제어부에서 출력되는 제어신호에 의해 작동하는 온풍난방기의 송풍팬; 및상기의 송풍팬을 통해 배출되는 가열된 공기인 온풍을 재배작물의 식재(植栽)부위에 도달할 수 있도록 원예시설 내부의 적정한 위치에 설치되어 있는 덕트;로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어장치.
- 온풍난방기를 제어하기 위한 정밀온도 제어부의 프로그램을 시작시켜 설정온도(Ts), 현재온도(Tp), 버너의 정지온도(Boff), 버너의 작동온도(Bon), 근접된 버너의 정지온도(ABoff) 및 근접된 버너의 작동온도(ABon)에 대한 인수를 정의한 후에 상기 근접된 버너의 정지온도(ABoff) 및 근접된 버너의 작동온도(ABon)에 대해 각각 버너의 정지온도(Boff) 및 버너의 작동온도(Bon)를 대입시키는 제1과정;상기의 현재온도(Tp)와 전단계 버너 정지시점의 온도(Boff)를 비교하여 상기 현재온도(Tp)가 버너의 정지시점 온도(Boff)보다 클 경우 정지온도 이상의 값과 버너 정지온도(Boff) 사이의 값을 누적하여 제1누적값(Tuc)을 구하는 제2과정;상기의 현재온도(Tp)가 버너 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단하여 있을 경우 상기 정지온도(Boff)와 설정온도(Ts) 사이의 값을 누적하여 제2누적값(Tuh)을 구하는 제3과정;상기의 현재온도(Tp)가 버너 작동온도(Bon)와 설정온도(Ts)의 사이에 있는지 판단하여 있을 경우 설정온도(Ts) 이하의 값에 대한 제3누적값(Tlh)을 구하는 제4과정;상기의 현재온도(Tp)와 전단계 버너 작동시점의 온도(Bon)를 비교하여 상기 현재온도(Tp)가 버너의 작동시점 온도(Bon)보다 작을 경우 작동온도 이하의 값과 버너 작동온도(Bon) 사이의 값을 누적하여 제4누적값(Tlc)을 구하는 제5과정;상기의 현재온도(Tp)가 설정온도(Ts)에 대한 근접값인 근접된 버너의 정지온도(ABoff)와 비교하여 클 경우 버너를 정지하도록 실행시키거나, 작을 경우에는 상기의 버너를 작동하도록 실행하는 제6과정;상기에서 구한 제1누적값(Tuc)을 제2누적값(Tuh)으로 나눈 값(Tuc/Tuh)이 허용오차율보다 클 경우이거나, 상기에서 구한 제4누적값(Tlc)을 제3누적값(Tlh)으로 나눈 값(Tlc/Tlh)이 허용오차율보다 클 경우에 점차 설정온도(Ts)에 근접해 가도록 버너의 작동 및 정지 시점을 조정(ABoff=ABoff-0.01, ABon=ABon+0.01)하도록 하는 제7과정;을 반복적으로 제어하여 실행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도 제어방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-2004-0015934A KR100538820B1 (ko) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도제어장치 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2004-0015934A KR100538820B1 (ko) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도제어장치 및 그 방법 |
Publications (2)
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| KR100538820B1 KR100538820B1 (ko) | 2005-12-26 |
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ID=37272651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2004-0015934A KR100538820B1 (ko) | 2004-03-09 | 2004-03-09 | 원예시설용 온풍난방기의 설정온도 근접방식 정밀온도제어장치 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR100538820B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100859124B1 (ko) * | 2007-08-10 | 2008-09-18 | 하나산업(주) | 농업용 온풍기 |
| KR102438735B1 (ko) * | 2022-03-30 | 2022-08-31 | 씨이에스 주식회사 | 작물의 온도 변화 스트레스를 최소화하는 스마트팜 온도 제어 시스템 |
-
2004
- 2004-03-09 KR KR10-2004-0015934A patent/KR100538820B1/ko active IP Right Grant
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| KR102438735B1 (ko) * | 2022-03-30 | 2022-08-31 | 씨이에스 주식회사 | 작물의 온도 변화 스트레스를 최소화하는 스마트팜 온도 제어 시스템 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100538820B1 (ko) | 2005-12-26 |
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