KR20150006774A

KR20150006774A - 공기충전식비닐하우스 및 자동제어장치

Info

Publication number: KR20150006774A
Application number: KR20140072719A
Authority: KR
Inventors: 김태현; 김석희
Original assignee: 김태현; 김석희
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2015-01-19
Also published as: KR101623706B1

Abstract

본 발명은 비닐하우스를 형성하는 내, 외부 비닐의 지중 매설을 용이하면서도 견고히 할 수 있고, 비닐하우스의 내부에 냉온도 유지를 이룰 수 있도록 하면서 쏠라셀판넬을 이용한 전원으로 에너지활용을 경제적이고 효율적으로 이룰 수 있고, 내부의 온도 및 습기 등을 용이하게 조정하면서 온도조절을 위해 사용된 물의 재활용할 수 있도록 한 공기 충전식 비닐 하우스 및 자동제어장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 상,하부비닐(10)(10a)의 가장자리가 고정되며 지면에 배설된 고정구(44)(44a)와; 상기 고정구(44)(44a) 상단에 설치되어 태양광발전을 이루는 쏠라셀판넬(50)과; 상기 고정구(44)(44a)와 쏠라셀판넬(50)을 수용할 수 있도록 상,하부비닐(10)(10a)에 송풍기(21)로 주입된 공기로 형성된 충진부(10c)를 포함하고, 상기 충진부(10c)에서 하부비닐(10a) 상부에 설치되어 냉,온수를 선택적으로 공급하는 플랙시블관(30)과; 상기 비닐하우스 내실에 온풍을 공급하는 송풍시스템(80)을 포함하여 구성되고,
또한, 비닐하우스(100) 내부의 온도를 감지하는 온도 센서부(1101)와; 비닐하우스(110) 내부의 습도를 감지하는 습도 센서부(1102)와; 비닐하우스(110) 내부의 압력을 감지하는 압력 센서부(1103)와; 비닐하우스(100) 내부의 조도를 감지하는 조도 센서부(1104)와; 비닐하우스(100) 내부의 온도, 습도, 압력 및 조도의 설정값을 설정하는 키입력부(1105)와; 온도 센서부(1101), 습도 센서부(1102), 압력 센서부(1103), 조도 센서부(1104) 및 키입력부(1105)로부터 출력되는 데이터를 입력받아 출력단에 연결된 온도, 습도, 압력, 조도 표시부(1111)와 히터/환풍기 구동부(1112), 냉각팬 구동부(1113), 스프링쿨러 구동부(1114), 환풍기 구동부(1115), 조명 구동부(1116)의 동작을 총괄적으로 제어하는 메인제어부(1110)와; 메인제어부(1110)에 동작 전원을 공급하는 전원부(1117)를 포함하여 구성된다.

Description

공기충전식비닐하우스 및 자동제어장치{An air filling type greenhouse and automatic controller}

본 발명은 비닐의 가장자리를 땅속에 매설한 후 그 내측으로 공기를 불어 넣어 공기의 압력으로 비닐 하우스 형태를 유지시키는 공기 충전식 비닐 하우스에 관한 것으로, 특히 비닐하우스를 형성하는 내, 외부 비닐의 지중 매설을 용이하면서도 견고히 할 수 있고, 비닐하우스의 내부에 냉온도 유지를 이룰 수 있도록 하면서 쏠라셀판넬을 이용한 전원으로 에너지활용을 경제적이고 효율적으로 이룰 수 있고, 내부의 온도 및 습기 등을 용이하게 조정하면서 온도조절을 위해 사용된 물의 재활용할 수 있도록 한 공기 충전식 비닐 하우스 및 자동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 농작물 등을 재배하는데 사용되는 비닐 하우스는 농작물을 재배할 지면 위에 쇠파이프나 플라스틱파이프로 된 아치 형태의 지지대를 일정한 간격으로 배열 설치한 후, 그 상단에 비닐을 덮어 씌어서 외부와 격리되는 특정한 공간을 형성하는 구조로 이루어진다.

그러나, 상기한 바와 같은 통상적인 비닐 하우스에 있어서는, 쇠파이프 등을 절곡시켜 제작하는 지지대의 크기가 제한되기 때문에 비닐 하우스의 크기 또한 일정 크기 이상으로는 제작할 수 없어 키가 큰 농작물의 재배가 어려운 문제점이 있었다.

또한 커다란 농기계의 출입이 어려워 인력에 의존한 작업을 수행할 수밖에 없음으로써 작업 능률의 저하를 초래하는 문제가 있고. 그리고 일반적인 비닐 하우스에서는 낮과 밤의 기온 차이와 습도 차이 등을 줄이고자 난방장치 및 급수장치를 사용하고, 또 상기 난방장치 및 급수장치의 사용으로 인한 막대한 관리비의 지출을 줄이고자 비닐하우스의 외부에 섬유재질의 보온재를 덮어 보온 효과를 얻고 있는데, 상기 보온재를 덮고 걷어내는 작업이 매우 번거롭고 불편할 뿐만 아니라 상기 보온재에 의해 태양 빛이 차단됨으로써 비닐 하우스에 공급되는 태양열이 감소되어 농작물을 효과적으로 재배할 수 없었다.

한편, 상기와 같은 일반적인 비닐 하우스의 단점을 해소하기 위하여, 지지대를 사용하지 않고 공기의 압력으로 비닐 하우스 형태를 유지시킴으로써 비교적 넓은 내부 공간을 형성할 수 있는 에어 비닐 하우스가 제공되어 있다.

이와 같은 에어 비닐 하우스의 구조는 재래식의 비닐 하우스와는 달리 쇠파이프로 된 지지대를 사용치 않고 농작물을 재배할 지면에 비닐을 설치한 후, 송풍기를 통하여 상기 비닐의 내측으로 공기를 불어 넣게 되면 공기 압력에 의해 비닐이 부풀어 오르면서 비닐 내부에 소정의 공간이 형성되는 구조로 되어 있다.

상기 부풀어 오른 비닐의 외측에는 그 비닐을 보호하기 위한 그물망이 씌워져 있고, 상기 송풍기는 비닐의 하부 측에 설치되어 공기를 하우스 내측으로 공급하도록 되어 있다.

또한 비닐의 상측 소정의 위치에는 다수개의 환기구가 관통 형성되어 신선한 공기를 하우스 내측의 농작물에 공급할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 에어 비닐 하우스에 있어서는, 송풍기가 비닐에 직접 설치되고 상측에 다수개의 환기구가 형성되어 있어, 바람이 심하게 부는 경우(태풍)에는 비닐과 송풍기를 연결한 부위가 환기구부터 찢어지게 되는 폐단이 있었다.

또 상기 환기구가 하우스의 천정에 형성되어 있으므로 난방장치 또는 태양열에 의해 데워진 하우스 내측의 따뜻한 공기가 상기 환기구를 통해 자연 배출되는 비경제적인 문제점이 있었다.

상기와 같은 점을 개선한 다른 형태의 에어 비닐 하우스도는 내부동과 외부동으로 분리되어 있고, 내부동과 외부동에는 공기가 소정의 압력으로 충진되고 상기 내부동과 외부동을 형성하는 내외부 비닐은 그 가장자리가 지중에 소정깊이로 매설되어있다.

상기 비닐의 일측 매설 위치에는 그 내측으로 공기를 불어 넣기 위한 송풍기의 송풍관이 매설되어 있고, 또 반대 측에는 환기장치의 배기관이 매설되어 있다.

그리고 상기 외부동의 외부에는 비닐 보호용 그물망이 덮어 씌어져 있는 바, 이 그물망은 비닐과 같이 지중에 매설되어 있으며, 이 매설부에는 보온재가 매장되어 있다. 다시 말하면 상기와 같은 에어 비닐 하우스는 복층 구조로 형성하면서 내부동 및 외부동에 충진되는 공기를 땅속을 통하어 흡,배기시킴으로서 비닐의 손상을 방지하고, 또 보온재와 공기 충전부가 형성된 외부 비닐을 채용함으로써 뛰어난 보온력으로 난방 비용을 비롯한 관리 비용을 절감시키고자 시도하였다.

그러나, 상기한 바와 같은 다른 형태의 에어 비닐하우스에 있어서는, 내,외부비닐의 지중 매설부위가 약하여 공기 누설의 우려가 있고, 또 비닐의 매설 부분 경계에서부터 찢어짐이 발생하는 등 비닐의 손상 우려가 있는 불완전한 것이었다.

국내 특허등록 제10-0430790호 국내 특허등록 제10-0128228호 국내 특허등록 제10-0128227호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 감안하여 창출한 것으로, 내부 및 외부를 이루는 내, 외부 비닐의 지중 매설을 견고히 하여 공기의 누설을 방지하면서 축전수단으로 충전된 전원을 공급할 수 있도록 하고 상, 하부비닐 중 하부비닐 외면에 냉수 또는 온수를 선택적으로 공급하여 내실의 온도를 항상 적정온도로 유지할 수 있도록 함으로써, 안정되며 경제적인 전력사용을 이루게 하면서 하우스 내부의 온도 및 습기조정으로 작물재배가 양호하게 이루어지도록 하는 공기충전식비닐하우스 및 자동제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 온도조절을 위하여 분사된 물을 배수할 수 있도록 배수로를 형성하고 그 배수로의 물을 재활용하여 경제적인 물 사용으로 에너지 절약을 이루도록 하는 공기충전식 비닐하우스 및 자동제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 송풍기에 유분을 여과할 수 있는 필터를 적용하여 유분이 없는 송풍을 이루도록 하여 유분이 걸러진 환경조성으로 유기농작물재배를 가능하도록 하는 공기충전식 비닐하우스 및 자동제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비닐하우스의 출입구 일측에 설치된 자동제어장치(컨트롤러)에 의해 비닐하우스 내부의 여러조건 설정을 자동으로 제어하도록 하는 공기충전식 비닐하우스 및 자동제어장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 공기충전식 비닐하우스는 상,하부비닐을 고정수단으로 고정되어 형성된 공기충전식 비닐하우스에 있어서, 상기 상,하부비닐의 가장자리가 고정되며 지면에 배설된 고정구와; 상기 고정구 상단에 설치되어 태양광발전을 이루는 쏠라셀판넬과; 상기 고정구와 쏠라셀판넬을 수용할 수 있도록 상,하부비닐에 송풍기로 주입된 공기로 형성된 충진부를 포함하고, 상기 충진부에서 하부비닐 상부에 설치되어 냉온수를 선택적으로 공급하는 플랙시블관과; 상기 비닐하우스 내실에 온풍을 공급하는 송풍시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 공기충전식 비닐하우스의 자동제어장치는 비닐하우스 내부의 온도를 감지하는 온도 센서부와; 상기 비닐하우스 내부의 습도를 감지하는 습도 센서부와; 상기 비닐하우스 내부의 압력을 감지하는 압력 센서부와; 상기 비닐하우스 내부의 조도를 감지하는 조도 센서부와; 상기 비닐하우스 내부의 온도, 습도, 압력 및 조도의 설정값을 설정하는 키입력부와; 상기 온도 센서부, 습도 센서부, 압력 센서부, 조도 센서부 및 키입력부로부터 출력되는 데이터를 입력받아 출력단에 연결된 온도, 습도, 압력, 조도 표시부와 히터/환풍기 구동부, 냉각팬 구동부, 스프링쿨러 구동부, 환풍기 구동부, 조명 구동부의 동작을 총괄적으로 제어하는 메인제어부와; 상기 메인제어부에 동작 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 비닐하우스 내에 태양광발전장치를 적용하여 경제적이고 효율적인 전력공급을 이룰 수 있으면서, 비닐하우스의 계절별에 맞는 온도를 항상 유지할 수 있고, 이에 따라 비닐하우스의 재배 작물의 성장에 최적 환경을 제공하여 작물수입을 배양할 수 있는 효과가 있다.

또한, 비닐하우스를 형성하는 내, 외부 비닐의 고정을 견고히 하여 충진부에 주입된 공기의 누출을 예방하고, 축전수단으로 충전된 전원을 공급할 수 있도록 하고, 상, 하부비닐 중 하부비닐 외면에서 냉수 또는 온수를 선택적으로 공급하여 내실의 온도를 항상 적정온도로 유지할 수 있도록 함으로써, 비닐하우스가 안전한 상태로 유지될 수 있고 안정되며 경제적인 전력사용을 이루게 하면서 하우스 내부의 온도 및 습기조정으로 작물재배가 양호하게 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한 온도조절을 위하여 분사된 물이 배수로를 통하여 안전하게 배수되어 청결한 환경을 조성하면서 배수된 물을 재활용하여 경제적인 물 사용을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한 송풍기에 유분을 여과할 수 있는 필터를 적용하여 유분이 없는 송풍을 이루도록 하여 유분이 걸러진 공기를 순환시켜 비닐 하우스의 내부를 재배 작물의 성장에 최적 환경으로 조성하여 유기농작물재배가 가능한 효과가 있다.

또한 비닐하우스의 출입구 일측에 설치된 자동제어장치(컨트롤러)에 의해 비닐하우스 내부의 여러조건 설정을 자동으로 제어함으로서 비닐하우스 관리의 효율화를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 비닐하우스의 전체 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 비닐하우스의 전체구성을 보인 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 플래시블관의 요부 종단면도.
도 4는 본 발명에 의한 자동제어장치의 블록구성도.
도 5는 본 발명에 의한 온도센서부의 상세회로도.
도 6은 본 발명에 의한 습도센서부의 상세회로도.
도 7은 본 발명에 의한 압력센서부의 상세회로도.
도 8은 본 발명에 의한 조도센서부의 상세회로도.
도 9는 본 발명에 의한 키입력부의 상세회로도.
도 10은 본 발명에 의한 메인제어부의 상세회로도.
도 11은 본 발명에 의한 온도,습도,압력,조도 표시부의 상세회로도.
도 12는 본 발명에 의한 히터/온풍기, 냉각팬, 스프링쿨러, 환풍기 구동부의 상세회로도.
도 13은 본 발명에 의한 조명구동부의 상세회로도.
도 14는 본 발명에 의한 전원부의 상세회로도이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 공기 충전식 비닐 하우스를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 비닐하우스를 전체 사시도로 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 비닐하우스의 전체구성을 개략적인 구성도로 나타내고, 도 3은 본 발명에 의한 플래시블관을 요부 종단면도로 나타내고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 공기충전식 비닐 하우스(100)는 하우스(100)의 전후에 설치되는 반원형지지대(1)와, 상기 반원형지지대(1) 상부에 설치되는 상,하부비닐(10)(10a)과, 상기 상,하부비닐(10)(10b)의 충진부(10c)에 공기를 불어주는 송풍기(21)와, 상기 하우스(100) 내에 설치된 히터(40)와, 상기 상하비닐(10)(10a)의 충진부(10c) 최상단 영역에 배치하여 냉수 또는 온수를 분사하는 플랙시블관(30)과, 태양광발전으로 상기 비닐하우스(100)의 전원을 공급하는 쏠라셀판넬(50)을 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

상기 반원형지지대(1)는 하우스(100) 설치할 면의 전,후에 반원형지지대(1)가 설치되고, 위에는 2겹의 상,하부비닐(10)(10a)이 덮어 씌어져 소정의 특정 공간을 형성하고 있다.

또한 반원형 지지대(1)는 상,하부비닐(10)(10a)의 전,후단을 지지하는 것으로서, 철파이프나 플라스틱 파이프 등을 아치 형태로 형성하며, 그 양단을 소정 깊이로 땅속에 매설하여 설치하도록 되어 있다.

이때 상기 반원형 지지대(1)는 쓰러지지 않도록 매설되어 지지함이 매우 중요하다. 또한 상기와 같은 비닐의 지지역할을 하는 반원형 지지대(1)는 하우스 설치 지면의 전,후에 설치하는 것이 바람직하나, 그 중간부에서 하부비닐(10a)이 처지는 것을 방지하기 위하여 중간부에 하나, 또는 그 이상의 지지대(1)를 일정 간격을 유지하여 설치할 수 있다.

이와 같이 각각의 반원형 지지대(1)는 도시를 생략한 지지간으로 서로 연결하면 반원형 지지대(1)의 설치 상태가 더욱 견고하게 될 뿐만 아니라 비닐의 어느 곳에서도 처짐이 발생하지 않으므로 비닐 하우스(100)의 설치를 보다 용이하게 할 수 있다.

상기 상,하부비닐(10)(10a)은 반원형 지지대(1) 위에 설치되어 중앙에 충진부(10c)를 형성하며 상하 복층으로 이루어진다.

여기서 상기한 상,하부비닐(10)(10a) 간격을 유지하여 형성되는 공기 충진부(10c)는 종단면 형상이 반원형이 되도록 함이 좋으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며 타원형상을 하여도 무방하다. 또한 크기는 공기나 가스를 주입하여 비닐 전체가 약간 뜨는 정도의 상승력을 갖는 정도의 크기이면 바람직하다.

이와 같은 상,하부비닐(10)(10a)은 반원형지지대(1)를 에워싸는 형태이며 상,하부비닐(10)(10a)의 내부에 공기를 주입하면 공기 충진부(10c)가 형성되면서 충진이 되고 상기 하부비닐(10a)의 하부가 팽창하면서 반원형지지대(1)에 대응하면서 하우스 형태를 유지하게 된다.

상기와 같이 상,하부비닐(10)(10a)의 공기 충진부(10c)에 외부 공기를 주입하기 위한 장치는, 지면에 매설되거나 또는 놓이게 되는 통상의 송풍기(21)와, 상기 송풍기(21)와 주름관(22)으로 연결되며 충진부(10c)에 대응하는 공기주입구(23a)가 형성되어 상,하부비닐(10)(10a)의 가장자리를 따라 고정, 설치되는 공기 주입관(23)으로 구성되어 있다.

상기 상,하부비닐(10)(10a)의 가장자리에서 상기 충진부(10a)에 배치된 끝자락은 땅속에 매설되는 복수개의 고정구(44)(44a)에 의해 고정되어 있고, 상기 복수개의 고정구(44)(44a)의 상단에는 태양광발전장치인 쏠라셀판넬(50)이 설치되어 있다.

그리고 상기 복수개의 고정구(44)(44a)의 내면에 위치한 지면에는 반원형 배구홈(70)이 형성되고, 이 배수홈(70)은 상기 상,하부비닐(10)(10a)의 충진부(10c)에서 중앙에 배치하는 플랙시블관(30)에서 분사하는 냉수 또는 온수가 흘러 유입됨과 동시에 도시를 생략한 저장탱크로 모아서 재사용을 이루도록 하고 있다.

또 상기 플랙시블관(30)에 냉.온수를 분사하는 대용으로 냉온풍을 송풍하여 냉온의 공기를 송풍할수 도 있다.

여기서 상기 배수홈(70)으로 통하여 저장탱크로 유입되는 구조는 일반적인 배수구조와 저장탱크와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.

한편 상기 플랙시블관(30)은 하부로 복수 개의 분사공(32)이 마련되어 온수 또는 냉수를 상기 하부비닐(10a) 상면에서 분사하여 하부비닐(10a)을 타고 흘러 배수홈(70)으로 배수되도록 함으로써, 겨울철에는 비닐하우스(100)의 실내온도를 높이고, 여름철에는 실내온도를 낮추는 온도조정기능을 갖도록 되어 있다.

또 플렉시블관(30)에 냉.온의 공기를 보내 냉.온의 공기를 송풍할수도 있다.

상기 쏠라셀판넬(50)은 직사각형 단면을 가지고 상기 고정구(44)(44a)에 올려진 상태로 고정되어 있고 축전지와 인버터와 전환기로 이루어지고 있다.

상기 쏠라셀판넬(50)은 평상시에는 A.C 220V가 입력되어 사용되고 있으며 축전지 100% 완충시에는 자동으로 D.C로 연결되고 축전지가 50% 방전이 되면 자동으로 A.C로 전환되는 기능을 가지는 형태를 이루고 있다.

상기 송풍시스템(80)은 비닐하우스(100) 내실에 설치되는 온풍기(84)와, 그 온풍기(84)에서 나온 온풍이 통과하며 내실 천정에 고정네트(82)로 고정되는 덕트(86)로 이루어지고 있다.

한편, 비닐하우스(100)의 온수난방장치(90)는 열교환기(92)로 이루어진 보일러(94)에서 고온으로 가열된 온수를 온수공급관(96)을 통하여 상기 플랙시플관(30)으로 공급하여 온수공급을 이루도록 하고 있다.

상기 온수난방장치(90)는 배수홈(70)으로 통하여 재활용되고 회수된 저온수를 보일러(94)로 유입하여 열교환기(92)에서 재가열하여 온수탱크(98)를 통하여 플랙시블관(30)으로 보내어지는 연속순환되는 구조를 이루고 있다.

또한 상기 온수난방장치(90)에는 냉각팬(95)이 설치되어 열교환기(92)에서 냉각된 냉수를 공급할 수 있도록 되어 있다.

여기서 상기 온수탱크(98)와 열교환기(92) 사이의 온수공급관(96)에는 순환펌프를 설치하여 온수공급을 원활하게 이루어지도록 하였고, 열교환기(92)에는 물보충관(93)을 연결하여, 적당량의 물을 외부로부터 공급하여 온수장치(90)에 사용되는 물이 부족하지 않도록 하였다.

한편, 상기 송풍기(21)는 필터(24)와 팬(26)과 히터(28)가 순차적으로 배열된 형태를 이루고 있다.

상기 필터(24)는 팬(26)의 전방에 설치되어 외기를 통과하고 외기에 포함하고 있는 먼지, 분진, 유분 등을 여과는 기능을 가지게 된다.

후술하는 바와 같이 본 발명은 상기 히터(28)(40), 팬(26), 송풍기(21), 쏠라셀판넬(50), 송풍시스템(80) 및 온수장치(90)를 제어하기 위한 컨트롤러(110)를 구비하고 있다.

이상과 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 상,하부비닐(10)(10a)는 충진부(10c)내에서 양끝 가장자리가 다수개 지중 매설된 고정구(44)(44a)에 고정되어 있다.

상기 고정구(44)(44a)에 의해서 상,하부비닐(10)(10a)을 보다 견고하게 고정할 수 있으며, 또 쏠라셀판넬(50)을 견고하게 고정하여 태양광발전기능으로 경제적이고 효율적인 전원사용을 이룰 수 있는 것이다.

한편, 상기 상, 하부비닐(10)(10a)에 의하여 형성되는 충진부(10c)의 최상단영역에는 온수 또는 냉수를 필요에 의하여 분사공(33)으로 분사할 수 있는 플랙시블관(30)이 길이방향으로 설치되어 있다. 또 상기 분사공(33)을 통하여 분사되는 냉수 또는 온수가 하부비닐(10) 상부을 따라 비닐면을 흘러서 하부의 배수홈(70)을 통하여 저장탱크로 보내어지는 배수상태를 이루게 된다.

그리고, 상기 송풍기(21)에 의해 주름관(22)을 통하여 공기주입구(23a)로 공기를 주입하게 되면 상,하부비닐(10)(10a)이 부풀게 되고 이어서 충진부(10c)가 형성되므로 비닐하우스(100)를 완성할 수 있고, 상기 하부비닐(10a)의 전, 후 및 중앙영역에는 반원형지지대(1)로 지지하여 주므로 안정되고 양호한 설치상태를 이루게 한다.

상기 쏠라셀판넬(50)은 고정구(44)(44a)에 올려지고 축전지와 인버터와 전환기로 이루어지고 있다.

상기 쏠라셀판넬(50)은 평상시에는 A.C 220V가 입력되어 사용되고 있으며 축전지 100% 완충시에는 자동으로 D.C로 연결되고 축전지가 50% 방전이 되면 자동으로 A.C로 전환되는 기능이 있어 항상 절약적인 전원사용을 이루게 되어 있다.

한편, 본 발명의 비닐하우스(100)의 내실에는 상기 쏠라셀판넬(50)과 전선 연결되고 비닐하우스(100)의 내실을 조명하는 LED램프(200)가 설치되어 조명에 의한 식물육성을 도모하고 있다.

이상과 같은 본 발명은 비닐하우스(100) 내부의 여러 조건 설정을 자동으로 할 수 있도록 되어 있는바, 출입문(112)의 일측에 설치된 컨트롤러(110)에 각각의 히터(28)(40), 팬(26), 송풍기(21), 쏠라셀판넬(50), 송풍시스템(80) 및 온수장치(90)를 제어와, 환기구개폐수단의 모터 등을 연결하여 이들을 자동으로 제어하도록 되어있다.

도 4는 본 발명에 의한 자동제어장치의 블록구성도를 나타낸다. 도4에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 자동제어장치(컨트롤러)(110)는 비닐하우스(100) 내부의 온도를 감지하는 온도 센서부(1101)와; 비닐하우스(110) 내부의 습도를 감지하는 습도 센서부(1102)와; 비닐하우스(110) 내부의 압력을 감지하는 압력 센서부(1103)와; 비닐하우스(100) 내부의 조도를 감지하는 조도 센서부(1104)와; 비닐하우스(100) 내부의 온도, 습도, 압력 및 조도의 설정값을 설정하는 키입력부(1105)와; 온도 센서부(1101), 습도 센서부(1102), 압력 센서부(1103), 조도 센서부(1104) 및 키입력부(1105)로부터 출력되는 데이터를 입력받아 출력단에 연결된 온도, 습도, 압력, 조도 표시부(1111)와 히터/환풍기 구동부(1112), 냉각팬 구동부(1113), 스프링쿨러 구동부(1114), 환풍기 구동부(1115), 조명 구동부(1116)의 동작을 총괄적으로 제어하는 메인제어부(1110)와; 메인제어부(1110)에 동작 전원을 공급하는 전원부(1117)로 구성된다.

도 5는 본 발명에 의한 온도센서부의 상세회로도를 나타내고, 도 6은 습도센서부의 상세회로도를 나타내고, 도 7은 압력센서부의 상세회로도를 나타내고, 도 8은 본 발명에 의한 조도센서부의 상세회로도를 나타내며, 도 9는 키입력부의 상세회로도를 나타낸 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이 온도센서부(1101)는 온도센서(S1)의 일단에 제2 저항(R2)을 통해 제1 OP 증폭기(U2A)의 비반전단자(+)를 연결하고, 상기 OP 증폭기(U2A)의 반전단자(-)에는 제4 저항(R4) 및 제1 가변저항(R6)을 연결하여서 구성된다.

도 6에 도시한 바와 같이 습도센서부(1102)는 습도센서(S2)의 일단에 제3 저항(R3)을 통해 제2 OP 증폭기(U2B)의 비반전단자(+)를 연결하고, 상기 제2 OP 증폭기(U2B)의 반전단자(-)에는 제5 저항(R5) 및 제2 가변저항(R7)을 연결하여서 구성된다.

도 7에 도시한 바와 같이 압력센서부(1103)는 컨넥터(CON2)를 거쳐 제1 다이오드(D1), 제10 저항(R10) 및 제4 캐패시터(C4)를 병렬접속하고, 제9 저항(R9)을 통해 제5 캐패시터(C5)를 연결하여서 구성된다.

도 8에 도시한 바와 같이 조도센서부(1104)는 조도센서(X1)의 일단에 병렬 접속된 제6 캐패시터(C6) 및 제11 저항(R11)과 제3 OP 증폭기(U3A)의 비반전단자(+)를 연결하고, 상기 제3 OP 증폭기(U3A)의 반전단자(-)에는 제3 가변저항(R12)을 연결하여서 구성된다.

도 9에 도시한 바와 같이 키입력부(1105)는 온도, 습도, 압력, 조도의 설정값을 업시키는 설정업 버튼(SW1)과, 온도, 습도, 압력, 조도의 설정값을 다운시키는 설정다운 버튼(SW2)과, 설정 메뉴를 선택하는 선택 버튼(SW3)과, 제32 내지 제34 저항(R32,R33,R34), 제17 내지 제19 캐패시터(C17,C18,C19)를 연결하여서 구성된다.

도 10은 본 발명에 의한 메인제어부의 상세회로도를 나타낸 것이다.도 10에 도시한 바와 같이 메인제어부(1110)는 중앙처리장치(CPU)와 16Mhz수정 발진기(Y1)로 구성된다.

도 11은 본 발명에 의한 온도,습도,압력,조도 표시부의 상세회로도를 나타낸 것이다.

도 11에 도시한 바와 같이 온도,습도,압력,조도 표시부(1111)는 액정표시소자(LCD)(U10)와 제4 가변저항(R31)으로 구성된다.

도 12는 본 발명에 의한 히터/온풍기, 냉각팬, 스프링쿨러, 환풍기 구동부의 상세회로도를 나타낸 것이다.

도 12에 도시한 바와 같이 히터/온풍기 구동부(1112)는 제1 발광다이오드(D4), 제1 다이액 커플러(PD1), 제1 트라이악(Q2), 제21, 제22 저항(R21, R22) 및 제13 캐패시터(C13)로 구성된다.

냉각팬 구동부(1113)는 제2 발광다이오드(D5), 제2 다이액 커플러(PD2), 제2 트라이악(Q3), 제23, 제24 저항(R23, R24) 및 제14 캐패시터(C14)로 구성된다.

스프링쿨러 구동부(1114)는 제3 발광다이오드(D6), 제3 다이액 커플러(PD3), 제3 트라이악(Q4), 제25, 제26 저항(R25, R26) 및 제15 캐패시터(C15)로 구성된다.

환풍기 구동부(1115)는 제4 발광다이오드(D8), 제4 다이액 커플러(PD4), 제4 트라이악(Q5), 제28, 제29 저항(R28, R29) 및 제16 캐패시터(C16)로 구성된다.

도 13은 본 발명에 의한 조명구동부의 상세회로도를 나타낸 것이다.도 13에 도시한 바와 같이 조명구동부(1116)는 제5 발광다이오드(D7), 제9 다이오드(D9), 전계효과 트랜지스터(Q6) 및 제27, 제30 저항(R27, R30)으로 구성된다.

도 14는 본 발명에 의한 전원부의 상세회로도를 나타낸 것이다. 도 14에 도시한 바와 같이 전원부(1117)는 전원트랜스(T1)양단 간에 브리지 다이오드(BD1)를 연결하고, 도 2에 도시된 쏠라셀판넬(50)에 상응하는 태양전지(1117A)의 +단자에는 제3 다이오드(D3), 충전 배터리(BT1), 제4 OP 증폭기(U3B)의 비반전단자(+)를 연결하고, 상기 제4 OP 증폭기(U3B)의 반전단자(-)에는 제4 가변저항(R20)을 연결하며, 상기 제4 OP 증폭기(U3B)의 출력단에는 제19 저항(R19)을 통해 트랜지스터(Q1)를 연결하고, 벅 발진회로(U4)에 정전압 다이오드(D2), 제13 내지 제16 저항(R13,R14,R15,R16), 인덕터(L1) 및 제9 내지 제12 캐패시터(C9,C10,C11,C12)를 연결하여서 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 자동제어장치(컨트롤러)(110)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도4에 도시한 바와 같이 온도 센서부(1101)는 비닐하우스(100) 내부의 온도를 감지한다.

또한, 습도 센서부(1102)는 비닐하우스(110) 내부의 습도를 감지한다.

또한, 압력 센서부(1103)는 비닐하우스(110) 내부의 압력을 감지한다.

또한, 비닐하우스(100) 내부의 조도를 감지한다.

또한, 키입력부(1105)는 비닐하우스(100) 내부의 온도, 습도, 압력 및 조도의 설정값을 설정한다.

메인제어부(1110)는 온도 센서부(1101), 습도 센서부(1102), 압력 센서부(1103), 조도 센서부(1104) 및 키입력부(1105)로부터 출력되는 데이터를 입력받아 출력단에 연결된 온도, 습도, 압력, 조도 표시부(1111)와 히터/환풍기 구동부(1112), 냉각팬 구동부(1113), 스프링쿨러 구동부(1114), 환풍기 구동부(1115), 조명 구동부(1116)의 동작을 총괄적으로 제어한다.

전원부(1117)는 메인제어부(1110)에 동작 전원을 공급한다.

도5에 도시된 온도센서부(1101)에서 온도센서(S1)는 반도체 온도센서를 사용한다.

이 온도센서(S1)는 5V 에 동작하고, 온도가 mV 로 출력된다.

예를 들면, 현재 온도가 25도 라면 250mV가 출력된다. 이를 제1 OP 증폭기(U2A)를 사용하여 증폭한다.

이 제1 OP 증폭기(U2A)는 직진성과 증폭도가 일정하여 0 ~ 5V 까지의 전압증폭도를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 가변저항(R6)으로 증폭도를 조절하여 0 ~ 100mV를 0 ~ 5V 전압으로 증폭하여 메인제어부(1110)내의 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTF,0)인 ADC0에 전달한다.

도6에 도시된 습도센서부(1102)에서 습도센서(S2)는 반도체 습도센서를 사용한다.

이 습도센서(S2)는 5V에 동작하고, 습도 퍼센트가 0 ~ 100 mV 로 출력된다.

예를 들면, 현재 습도가 50% 라면 50mV가 출력된다. 이를 제2 OP 증폭기(U2B)를 사용하여 증폭한다.

이 제2 OP 증폭기(U2B)는 직진성과 증폭도가 일정하여 0 ~ 5V 까지의 전압증폭도를 가질 수 있다. 이 경우 제2 가변저항(R7)으로 증폭도를 조절하여 0 - 100mV를 0 ~ 5V 전압으로 증폭하여 메인제어부(1110)내의 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTF,1)인 ADC1에 전달한다.

도7에 도시된 압력센서부(113)에서 압력센서는 아날로그형인 마노미터를 사용한다.

대기와 어떤 공간의 압력이 변화가 생기게 되면 변화한 만큼의 압력 차가 4 ~ 20mA의 전류로 출력된다.

이를 입력단에서 제10 저항(R10)을 사용하여 전압을 1 ~ 5V 로 변환한다.

이 전압을 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTF,2)로 전달하면 중앙처리장치(CPU)는 이 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환하여 비닐하우스의 내부에서 환풍기를 가동하는지 안하는지 여부를 설정한 압력과 비교하여 환풍기의 동작을 제어한다.

도8에 도시된 조도센서부(1104)에서 조도센서(X1)는 광도전셀(CDS)을 사용한다.

CDS는 밝으면 저항이 작아지고, 어두우면 저항이 커지는 특성을 가진다.

조도센서(X1)는 제3 OP 증폭기(U3A)의 비반전단자(+)에 연결하여 전압 변화를 감시한다.

이 경우, 제3 OP 증폭기(U3A)의 반전단자(-)의 기준전압을 약 2V 정도로 설정한 상태에서 날이 흐리면 저항이 커져서 제3 OP 증폭기(U3A)의 비반전단자(+)의 전압이 반전단자(-)의 전압보다 낮아지면 제3 OP 증폭기(U3A)는 0V 전압을 출력하게 되고, 중앙처리장치(CPU)의 포트(ADC3)에서 종합적으로 판단하여 제어한다.

도9에 도시된 키입력부(1105)는 택트키를 사용한다.

평상시는 VCC(5V)의 제32, 제33, 제34 저항(R32, R33, R34)에 연결되어 있다가 버튼을 누르면 0V 가 되면서 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTD,0,1,2)에 연결된다.

설정업 버튼(SW1)은 한번 누를때 마다 설정값이 +1씩 증가한다.

설정다운 버튼(SW3)은 한번 누를때 마다 설정값이 -1씩 감소한다.

그리고, 선택버튼(SW2)은 온도, 습도, 압력, 조도 설정값을 설정할 때(설정하는 대상을 바꿀때)사용한다.

한번 누르면 커서가 나오면서 설정온도를 설정하고,

또 한번 누르면 커서가 나오면서 설정습도를 설정하고,

또 한번 누르면 커서가 나오면서 설정압력을 설정하고,

또 한번 누르면 커서가 나오면서 설정조도를 설정하며,

또 한번 누르면 커서가 없어지면서 설정을 종료한다.

도10에 도시된 메인제어부(1110)의 중앙처리장치(CPU)의 포트(PC0~PC7)는 액정표시장치(LCD)의 데이터를 출력한다.

즉, 온도, 습도, 압력, 조도를 표시하기 위한 데이터를 전달하는데 포트(PC0~PC7)를 사용한다.

그리고 액정표시장치(LCD)의 데이터를 쓰고 읽기 위해 제어포트로는 포트(PORTD)의 PD5 PD6 PD7을 사용한다.

도5 내지 도8에 도시된 센서입력으로는 포트(ADC)의 ADC0~ADC3를 사용한다.

따라서 온도, 습도, 압력, 조도의 아날로그 값을 포트(PORTF)의 PF0부터 PF3까지 연결하고, 중앙처리장치(CPU)에서 디지털로 변환하여 연산 비교하고, 비교 결과값을 액정표시장치(LCD)를 통해 표시한다.

출력부는 포트(PORTA)에서 포트(PA0)는 히터/온풍기, 포트(PA1)는 냉각팬, 포트(PA2)는 스프링쿨러, 포트(PA3)는 환풍기, 포트(PA4)는 조명 ON/OFF 하는데 사용한다.

키입력부는 포트(PORTD)에서 PD0, PD1, PD2를 입력으로 사용한다.

그리고 클럭은 16Mhz 수정발진기(Y1)를 사용하고, 내부에 ISP 컨넥터(ISP-CON)가 구비되어 있어 프로그램 다운로드가 용이하다.

도11에 도시된 온도 습도 압력 조도 표시부(1111)의 액정표시장치(LCD)로는 2X16 문자형으로 사용한다.

액정표시장치(LCD)는 온도, 습도, 압력, 조도 등을 표시하고 각각의 설정값을 표시한다.

어두운 곳에서도 잘보이는 LED 백 라이트가 있는 것을 사용한다.

그리고, 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTC)에서 PC0~PC7을 통해 데이터를 주고 받고, 포트(PORTD)에서 PD5~PD7을 통해 쓰고 읽는 제어를 한다.

다음에, 도12 및 도13에 도시된 히터/온풍기, 냉각팬, 스프링쿨러, 환풍기 조명구동부(1112, 1113, 1114, 1115, 1116)의 동작을 설명한다.

먼저, 히터/온풍기, 냉각팬, 스프링쿨러, 환풍기 구동부(1112, 1113, 1114, 1115)는 중앙처리장치(CPU)의 포트(PORTA)에서 출력하는 신호를 입력 구동부(U7)에서 받아서 다이액 커플러(PD1~PD4)를 구동하고, 이어서 트라이악(Q2~Q5)의 게이트(3번 단자)를 구동하여 교류전원(AC220V)을 ON/OFF 시킨다.

LED(D4, D5, D6, D7, D8)를 부착하여 이 회로가 ON이 되면 LED를 점등시켜서 동작을 알리는 역할을 한다.

중앙처리장치(CPU)에서 5V를 출력하면 입력 구동부(U7)를 거쳐 0V로 반전되면서 전류 500mA를 흐르게 할 수 있다.

이어서 다이액 커플러(PD1~PD4)를 턴온시켜 트라이악(Q2~Q5)의 제1,제2단자(T1, T2)를 ON시키게 된다.

다음에, 조명 구동부(1116)는 LED 램프를 구동한다. 전원에 따라서 DC12V 의 LED 조명을 전계효과 트랜지스터(Q6)를 사용하여 100W 이상의 LED 조명램프를 ON/OFF 구동할 수 있다.

도14에 도시된 전원부(1117)는 교류사용전원부, 태양광사용충전기, 배터리 충전 체인져로 구분된다.

먼저, 교류사용전원부는 AC 220V를 다운 전원트랜스(T1) 및 브리지 다이오드(BD1)를 사용하여 DC 12V를 만들어서 충전용배터리의 소모가 많아지면 축전지에 연결하여 자동 충전이 되게 한다.

다음에, 태양광사용충전기에서 태양전지(1117A)는 50W급을 사용하여 DC 전압 18V, 2A 정도를 생성한다.

이를 축전지에 저장하고 전체의 시스템 전원으로 사용한다.

DC12V는 LED 조명으로 사용하고, 벅 발진회로(U4)를 사용하여 저항(R15),( R16)에 의해 DC 전압 5V를 생성하고, 전류는 1.5A정도까지 사용가능하다. 벅 발진회로(U4)를 사용한 이유는 AC220V 의 노이즈를 100Khz의 발진주파수로 통과하지 못하게 하여 DC 5V는 노이즈가 없는 깨끗한 전원을 공급 받기 위한 것이고, 저항(R13, (R14)에 의해 출력전류를 결정한다.

*

다음에. 배터리 충전 체인져는 배터리의 소모를 OP 증폭기(U3B)를 사용하여 기준전압인 저항(R20)에서 배터리전압이 기준전압보다 높으면 즉 충전이 많이 되어있으면 OP 증폭기(U3B)의 출력단에서 12V를 출력하여 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압을 0V로 만들어 충전기의 전류를 차단한다.

그러나 반대로 OP 증폭기(U3B)를 사용하여 기준전압인 저항(R20)에서 배터리전압이 기준전압보다 낮으면 즉 배터리가 많이 소모되었으면 OP 증폭기(U3B)의 출력단에서 0V를 출력하여 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압을 18V로 만들어 충전기에서 배터리를 충전한다.

한편 본 발명에서는 정전이 되었을 경우에도 비닐하우스(100) 내부의 제반 조건을 그대로 유지시킬 수 있도록 하기 위하여 설치된 발전기가 사용될 수 있으며, 이 발전기는 정전이 되었을 때 센서에 의하여 자동으로 작동하도록 되어 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100; 비닐하우스 1; 반원형지지대
10,10a; 상,하부비닐 10c; 충진부
21; 송풍기 22; 주름관
23; 공기주입관 23a; 공기주입구
24; 필터 28,40; 히터
30; 플랙시블관 32; 분사공
44,44a; 고정구 50; 쏠라셀판넬
70; 배수홈 80; 송풍시스템
82; 고정네트 84; 온풍기
86; 덕트 90; 온수장치
92; 열교환기 93; 물보충관
94; 보일러 95; 냉각팬
96; 온수공급관 98; 온수탱크
110; 컨트롤러(자동제어장치) 112; 출입문
200; LED램프 1101; 온도센서부
1102; 습도센서부 1103; 압력센서부
1104; 조도센서부 1105; 키입력부
1110; 메인제어부 1111; 온도,습도,압력,조도 표시부
1112; 히터/온풍기 구동부 1113; 냉각팬 구동부
1114; 스프링쿨러 구동부 1115; 환풍기 구동부
1116; 조명 구동부 1117; 전원부

Claims

상,하부비닐을 고정수단으로 고정되어 형성된 공기충전식 비닐하우스에 있어서,
상기 상,하부비닐의 가장자리가 고정되며 지면에 배설된 고정구와;
상기 고정구 상단에 설치되어 태양광발전을 이루는 쏠라셀판넬과;
상기 고정구와 쏠라셀판넬을 수용할 수 있도록 상,하부비닐에 송풍기로 주입된 공기로 형성된 충진부를 포함하고,
상기 충진부에서 하부비닐 상부에 설치되어 냉온수를 선택적으로 공급하는 플랙시블관과;
상기 비닐하우스 내실에 온풍을 공급하는 송풍시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 고정구는 복수개로 이루어지고, 고정구와 고정구 사이에는 배수홈이 형성됨을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 플랙시블관과 연결되고 비닐하우스의 일측에 설치되어 온수와 온풍을 공급하는 열교환기와 일체로 형성되는 보일러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 송풍시스템은 상기 비닐하우스 내부에 배치된 온풍기를 고정네트로 고정된 덕트로 연결하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 플랙시블관은 상기 보일러와 배관 연결되고 하부에 다수개의 분사공이 형성되어 하부비닐의 상단 길이방향으로 온수 또는 냉수 중 어느하나를 분사하는 것을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 송풍시스템은 송풍기에 필터와 팬 및 히터를 순차적으로 배열하여 공기를 필터로 여과하고 냉.온풍을 방출하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.
제 1항에 있어서,
상기 비닐하우스 내실에는 쏠라셀판넬과 연결되고 비닐하우스의 내부를 조명하는 LED램프가 설치된 것을 특징으로 하는 공기충전식 비닐하우스.