KR20090130488A - 농업용 탄소발열체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 특허는 농업용 탄소발열체의 제조방법에 관한 것으로, 값싼 전기를 이용하면서 농작물에 이로운 원적외선을 방사하는 탄소발열체를 이용하여 모종을 심기쉽고 생육촉진을 위해 원적외선과 지열을 동시에 올려줄 수 있는 농업용발열체를 제조하기 위한 것으로 양측면에 발열체가 위치하고 중간에 소정간격의 구멍을 뚫어 모종을 심을 수 있도록 하는 농업용 탄소발열체의 제조방법에 관한 것이다.

농업용난방, 하우스난방, 온실

Description

농업용 탄소발열체의 제조방법 {Agricultural heating system}

본 특허는 농업용 탄소발열체를 응용해 값싼 농업용 전기를 이용하여 비닐하우스내의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 기술분야이며, 농가의 경제적인 부담을 줄일 수 있는 비닐하우스 난방용 발열장치에 관한 것이다. 일반적으로 비닐하우스 시설재배 농가에서는 지금까지 화석연료를 이용한 기름, 연탄, 보일러와, 온풍기를 이용하여 난방하는 방식이였다. 그러나 이러한 난방장치은 발열부분만 급속히 가열되어 비닐하우스내의 전체적인 공간을 일정한 온도로 유지하기에는 어려운 점이 많이 있었으며, 또한 비닐하우스내의 전체적인 공간으로 열전달을 하기까지 많은 열손실이 있었다. 한편, 기름 또는 연탄 보일러에 의한 난방방식일 경우 보일러내에서 고온으로 가열된 온수가 비닐하우스내에 구비된 순환관을 통해 비닐하우스내를 난방할시 순환관의 매설을 통한 난방은 직접적인 고열에 의해 모종이 영향을 많이 받아 말라죽거나 생육이 부진하고 보일러와 멀리 떨어진 곳에서는 순환관 온도가 떨어져 모종에 직접적인 열이 모자라 생육이 부진하게 되는 등의 문제점과 고른 장소를 일정하게 난방하는데 문제점이 많았다. 또한 참외 재배농가와 원예농가를 대상으로한 실험으로 발열체의 매립에 따른 문제점과 열효율을 극대화하는 방안을 개발하는 과정에서 원적외선이 방사되는 탄소발열체를 응용해 표면에 매립하지않고 표면에 깔아줌으로서 열효율이 극대화됨을 발견하고 모종을 심기편하게 발열체 사이에 소정간격의 구멍을 내어 모종을 이식하도록 발명된것이다.

본 출원자는 “섬유보강 면상 전기 전도체" 및 "섬유보강 카본 발열체 및 그 발열체가 내장된 매트리스"란 발명의 명칭으로 섬유보강 면상 전기 전도체는 특허 등록번호 10-0479509-0000로 2000년 11월 16일 출원하여 2005년03월21일 특허등록하였으며 섬유보강 카본 발열체 및 그 발열체가 내장된 매트리스는 특허 등록번호 10-0689044-0000로 2004년 12월 28일 출원하여 2007년02월23일자로 등록을 받았으며 여기에 탄소발열체의 기술을 개시한 바 있습니다.

본 특허는 값싼 농업용 전기를 이용하여 비닐하우스 난방에 따른 농가의 경제적인 부담을 줄일 수 있는 비닐하우스 난방용 발열장치에 관한 것으로 기름, 연탄, 보일러와 온풍기를 이용하여 난방하는 방식이 발열부분만 급속히 가열되어 비닐하우스내의 전체적인 공간을 일정한 온도로 유지하는 어려운 점과 비닐하우스내의 전체적인 공간으로 열전달을 하기까지 많은 열손실이 있었던 것을 개선하며, 보일러내에서 고온으로 가열된 온수가 비닐하우스내에 구비된 순환관을 통해 비닐하우스내를 난방할시 순환관의 매설을 통한 난방은 직접적인 고열에 의해 모종이 영향을 많이 받아 말라죽거나 생육이 부진하고 보일러와 멀리 떨어진 곳에서는 순환관 온도가 떨어져 모종에 직접적인 열이 모자라 생육이 부진하게 되는 등의 문제점과 비닐하우스내를 일정하게 난방하는데 어려움이 있던 문제점을 해결하고자하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 특허는, 원적외선을 방사하는 탄소발열체를 이용하여 모종을 심기쉽고 생육촉진을 위해 원적외선과 지열을 동시에 올려줄 수 있는 농업용발열체를 제조하기 위한 것으로 양측면에 발열체가 위치하고 중간에 소정간격의 구멍을 뚫어 모종을 심을 수 있도록 하는 구조를 형성함으로서 발열체를 땅속에 묻지않고 표면에 깔기만하여 매립작업의 불편함을 해소하고 원적외선의 효과에의해 바닥을 향하는 면은 지열을 올려주고 농작물을 향하는 면은 원적외선을 방사하는 구조를 취함으로서 적은전력으로도 최대의 효과를 누릴 수 있는 농업용 탄소발열체를 제조하여 상기 과제를 해결하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제의 해결로 발열체를 땅속에 묻지않고 표면에 깔기만하여 매립작업의 불편함을 해소하고 원적외선의 효과에 의해 바닥을 향하는 면은 지열을 올려주고 농작물을 향하는 면은 원적외선을 방사하는 구조를 취함으로서 적은전력으로도 최대의 효과가 있는 것이다.

본 특허은 아래 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 특허는,

소정폭의 발열체를 제조하는 과정과;

발열체를 평행하게 배치하고 겔상 수지 또는 수지 필름으로 절연하는 과정;

절연된 발열체를 모종의 이식을 편하게 하기위해 타공하는 과정을 통하여 농업용 탄소발열체를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 농업용 탄소발열체의 내부 구성을 나타낸 부분 사시도이고, 도 2는 농업용 탄소발열체의 설치예를 나타낸 개략도이다.

도1에서 소정폭의 발열체를 제조하는 과정;은

금, 은, 동, 스텐, 니크롬, 닉켈 등 도전성 원료로 제조한 여러 가닥의 도전성 철선을 꼬아서 하나의 철선을 만들고, 혼합액의 흡수력을 높이기 위해 여러 가닥의 순면·면혼방사를 꼬아서 하나의 유연성 섬유를 만들며, 또한 유연성 섬유사는 순면, 면혼방사 등 혼합액을 흡수할 수 있는 소재면 족하고, 이들은 서로 혼용되어 사용할 수 있으며, 나이론사, PP, 유리섬유사 등 혼합액이 흡수되지 않고 내열성이 있는 강성합성수지사를 위사 또는 경사, 위사와 경사에 각각 혼용하여 사용하면 함침원단 자체의 발열온도는 유지하면서 단위면적당 사용하는 전력인 와트(W)를 조정하는 기능을 하고, 본 발열체에서 그물상 형태란 가장 단순한 형태의 사각망사구조가 가장 이상적이나 이에한하지 않고 육각형, 삼각형, 다각형 등 다양한 형태에 구애됨이 없고 각 구조는 크기를 크게하여 저항을 높이거나 크기를 작게하여 저항을 낮추는 각각의 기능을 수행한다. 기존의 면상발열체 및 선상발열체의 제품은 차체에 카본코팅을 많이하고 적게해서 와트(W)를 조정하였으나 본 발열체는 강성합성수지사의 혼용 또는 그물상 형태의 크기조정으로도 전체적인 와트(W)를 조정할 수 있는 것이다.

혼합액 제조를 위하여 카본재, PVA, EVA, 바인더, 침투제 분산제, 소포제를 사용하며, 물을 혼합한 다음 볼밀작업을 통해 충분히 분산되도록 혼합액을 제조한다. 여기서 중요한 것은 혼합액 제조에 필요한 원액의 선택과배합비율이며 원액 선택과 배합비율이 중요한 기술인 것이다. 상기의 배합비 및 철선의 종류와 가닥수는 고정적인 것이 아니고 전원전압, 소비전력, 발열량 등의 대소에 따라 각 용도에 따라 적절히 증감하거나 변경하여 사용될 수 있는 것을 이해해야 한다.

또한, 고른 온도분포를 위한 함침·건조공정은 망사원단을 혼합액에 함침하는 공정을 거처 압착 로라로 1차, 2차 짜면서 다져주는 공정이 고른 온도 분포를 갖게하는 과정이며, 짜면서 다지는 공정에 의해 혼합액이 망사에 막히는 것을 제거하기위해 강한 바람을 불어 구멍을 내는 송풍과정이 중요한 기술이며 기존에는 압착로라로 짜주며 다져주는 공정이 없어 원사 속까지 혼합액이 침투하지 않아 고른 온도분포를 가질 수 없었던 것이다. 압착공정에서 압착로라의 수는 구애됨이 없다. 망사에 구멍이 막힌 상태로 건조과정이 되면 막힌 부분의 저항이 낮아져 전원인가시 절연부분이 터지거나 온도 고른 온도분포를 이룰 수 가없어 문제가 발생하는것이다. 또한 건조과정은 건조통에서 1차 건조된 것을 홈파인 탑로라에서 원단이 고루 풀어지도록 회전풀림과정을 거쳐 열로라를 이용해 2차 건조하고 코팅시 저항의 변형 방지를 위해 열압착로라로 눌러주는 공정으로 고른 온도분포의 발열체 원단을 생산한다. 건조통은 폐열을 회수해 건조 열효율을 높이기 위해 열회수송풍관을 설치하여 게속 사용하도록 하고, 여기서 건조통에서의 건조과정은 상기 과정에 한하 지 않고 시중 구입 가능한 텐타기를 이용한 방법도 있는 것이다. 위와 같은 공정을 통해 소정폭의 발열체를제조하는것이며, PET필름 위에 도전성분을 갖는 탄소를 접착제와 혼합하고 스크린인쇄하여 발열부와 극선을 형성한 다음 그 위에 PET필름을 라미네이팅 합지로 절연거나 면포, 또는 부직포에 탄소를 함침하거나 분사 도포하여 발열체를 형성하거나 탄소종이를 제조하여 극선을 형성한다음 양측면에 라미네이팅 합지로 절연하여도 동일한 결과물이 됨을 이해해야 한다.

또한, 2열의 발열체를 절연합지하여 발열체를 형성하는 것과 1열의 발열체를 제조하여 중앙부위를 타공하고 외측을 절연한 다음 발열체의 타공 부위보다도 작게 타공하여 발열체를 형성하여도 동일한 결과물이 되며 필름형상의 발열체는 타공부위를 남겨두고 스크린인쇄하여 절연한다음 타공하는 방법 또한 본 특허의 효과가 동일함을 이해해야한다.

발열체를 평행하게 2열 배치하고 겔상 수지 또는 수지 필름으로 절연하는 과정;은

소정폭의 발열체가 양측면에 배치되고 유연성 수지로 절연을 하게되는 데 그 방법에 따른 기본 개념은 발열체를 기준으로 외측에 내열성이 강한 필림을 대고 발열체와 내열성이 강한 필림사이에 유연성이 강한 겔상 수지를 부어 넣어 합지하고, 합지된 발열체의 나머지 부분도 외측에 내열성이 강한 필림을 대고 발열체와 내열성이 강한 필림사이에 유연성이 강한 겔상 수지를 부어 넣어 합지하거나 녹는점 차이를 이용한 절연방법으로 외측에 내열성이 강한 필림에 유연성이 강한 겔상 수지 를 녹여 붙인 필림을 제조하고, 외측에 내열성이 강한 필림을 대고 내열성이 약한 겔상 수지를 녹여 붙인 필림을 유연성이 강한 수지를 마주보게하고 그 사이에 발열체를 넣고 열압착하여 절연하며 동종의 소재는 겔상수지에 의해 붙지만 서로다른 재질은 붙지않으므로 이때는 접착소재를 사용하여 일측면에 도포한 후 겔상 수지를 붙여 사용하는 것으로 접착제는 우레탄계, 페놀계, 실리콘계, 아크릴계 등 다양하나 재질에 따라 그사용 재질이 다르므로 실시예를 들어 설명하겠다.

제1실시예

고온으로 녹인 합성수지를 녹여 내리고 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 것의 일측면을 1차로 녹여 붙이고 고온으로 녹인 합성수지를 녹여내리며 1차 작업된 발열체가 향하게 녹여붙여 절연작업하는 것을 특징으로하는 절연방법.

제2실시예

합성수지 필름을 일측면에 대고 동종의 수지를 고온으로 겔상 녹여 내리고 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 것의 일측면을 1차로 녹여 붙이고 타측면에 합성수지 필름을 일측면에 대고 고온으로 녹인 동종의 합성수지를 녹여내리며 1차 작업된 발열체가 향하게 녹여붙여 절연작업하는 것을 특징으로하는 절연방법.

제3실시예

PET필림에 아크릴계 접착제를 도포하여 숙성한뒤 고온으로 녹인 액상PE를 1차 부착하고 2차로 부착된 PE면으로 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 발열체와 1차 작업된 필림에 액상 PE를 녹여넣어 부착하며, 3차로 발열체와 2차 작업된 필림 을 1차 작업된 필림으로 발열체와 부착된 PE면 사이로 액상 PE를 녹여넣어 몰딩압착하여 코팅하는 공정과

제4실시예

PET필림에 아크릴계 접착제를 도포하여 숙성한뒤 고온으로 녹인 액상PE를 1차 부착한 필림을 부착 PE가 마주보게 양 측면에 배치하고 그 사이에 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 발열체를 넣어 녹는점 차이를 이용해 열 융착하여 절연작업하는 공정과

제5실시예

PET필림에 접착성 수지를 도포하고 접착성 수지가 마주보게 양 측면에 배치하고 그사이에 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 발열체를 넣어 열 압착하여 절연작업하는 것을 특징으로하는 절연방법.

제6실시예

내열도 높은 수지필림에 접착제를 도포하고 겔상으로 녹인 내열도 낮은 수지를 1차 부착한 필림을 내열도 낮은 수지를 마주보게 양 측면에 배치하고 그 사이에 소정폭의 발열체가 양측면에 배치된 발열체를 넣어 열로라에서 내열도 낮은 수지를 녹이고 가압로라로 가압하여 합지하여 합지된 발열체는 냉각로라를 거처 권취기를 통하여 감기는 절연장치와 녹는점 차이를 이용해 열 융착하여 절연작업하는 것을 특징으로하는 절연방법

상기의 실시예에서 아크릴계접착제는 사용자에 따라 EVA계열, 우레탄계열 등 으로 교체가능하고, 동종의 제질인 경우는 접착제를 사용치 않아도 무방하다

상기 실시예에 사용된 필름이나 수지는 사용자에 따라서 우레탄, PVC, PP, LDPE, LLDPE 등 다양하게 사용되며, 사용자에 따라 레자, 부직포, 원단 등이 용도에 따라 부직포-PE-PET-발열체-PE-PET 등 으로 변형되어 적층될 수도 있으며 수지필림과 레자, 부직포 등 부자제의 적층 순서와 증감은 본 권리를 실시함에 있어 변형되는 실시예에 불과한 것임을 이해해야 한다.

절연된 발열체를 모종의 이식을 편하게 하기위해 타공하는 과정은

공지된 기술인 타공기에 의해 타공을 실시하며 타공의 형태는 원형, 4각형, 타원형, 삼각형, ┼형, 다각형 등 다양하게 구현가능하며 타공의 크기는 모종의 크기와 형태에 따라 달라질 수 있음을 이해해야한다.

상기와 같이 본 농업용 탄소발열체는 응용해 값싼 농업용 전기를 이용하여 비닐하우스내의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 비닐하우스 난방용 발열장치로 유용하게 사용될 수 있는 것이다.

제1도는 농업용 탄소발열체의 2열 적층 구성을 나타낸 분해도

제2도는 농업용 탄소발열체의 1열 적층 구성을 나타낸 분해도

제3도는 농업용 탄소발열체의 설치예를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 한 부호의 설명 *

100 : 대표도

10 : 상측 절연체

11 : 하측 절연체

20, 21, 22 : 발열체

30, 32 : + 극선

31, 33 : - 극선

40, 41 : 작은 타공구멍

42 : 큰 타공구멍

Claims (3)

1. 농업용 탄소발열체에 있어서

   소정폭의 발열체를 2열로 양측에 평행하게 배치하고 겔상 수지 또는 수지 필름으로 절연되며, 절연된 발열체에 발열체와 발열체 사이의 여백에 소정간격의 구멍을 뚫어 모종을 심을 수 있도록 하는 구조인 것을 특징으로 하는 농업용 탄소발열체의 제조(독립항)
2. 청구항 1항에 있어서 발열체는 1열의 발열체를 제조하여 중앙부위를 타공하고 외측을 절연한 다음 발열체의 타공 부위보다도 작게 절연부를 타공하여 발열체를 형성하는 것을 더 포함하는 농업용 탄소발열체의 제조(종속항)
3. 청구항 1항에 있어서 발열체는 1열의 발열체를 제조하여 외측을 절연한 다음 발열체의 여백 부위보다도 작게 절연부를 타공하여 발열체를 형성하는 것을 더 포함하는 농업용 탄소발열체의 제조(종속항)

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