KR20150031927A - 온실용 투명 열교환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온실용 투명 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 열교환 효율을 향상시키면서도 온실 전 영역에 대해 온기 또는 냉기의 확산 속도가 빠르고 균일하게 이루어지며 열교환 장치에 의해서 그늘이 형성되는 것을 최소화할 수 있도록 할 목적으로, 온실 내부에 설치되는 온실용 투명 열교환장치로서, 태양광 투과 및 열 전도 가능한 소재로서 내부에 순환영역이 형성되고 상부 및 측부가 폐쇄되며 상기 측부가 요철부로 이루어진 하우징과; 상기 하우징의 하부에 구비되어 상기 순환영역을 경유한 물을 집수하도록 마련된 집수조와; 상기 집수조의 일측에 연결되어 집수조의 배출수를 난방시스템으로 송출하도록 하는 제1밸브 및 배출수를 온실 외부로 배출하도록 하는 제2밸브가 구비된 배수관과; 상기 하우징의 상부를 관통하는 입수관과 연결되어 상기 순환영역으로 유입수를 살포하기 위한 살수관; 을 포함하는 온실용 투명 열교환장치가 제공된다.

Description

온실용 투명 열교환장치{TRANSPARENT HEATEXCHANGER FOR GREENHOUSE}

본 발명은 온실용 투명 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 열교환장치 내부를 순환하는 물이 태양광의 가시광은 투과시키고 적외선은 흡수하도록 열 전도도(傳導度)가 높은 투명 소재를 이용하여 벽면이 요철 형상으로 된 선형의 판 형태의 하우징을 이룸으로써 온실 중앙에 설치시에도 작물에 그늘이 형성되는 것을 방지하는 동시에 냉기 또는 온기가 온실 전 영역에 대해 신속하고 균일하게 확산될 수 있도록 하며, 하절기에는 낮에 순환수가 태양열을 흡수하여 온실 외부로 배출하도록 함으로써 냉방에너지를 절약할 수 있고, 동절기에는 낮에 순환수가 태양열을 흡수하여 난방시스템으로 송출함으로써 난방에너지를 절약할 수 있게 하는 온실용 투명 열교환장치에 관한 것이다.

일반적으로, 농축산업에서는 개방된 자연환경에서 재배 및 사육이 어려운 시기에도 작물을 재배하거나 가축을 사육시켜서 생산성을 높이고 고부가가치의 농축산물을 얻기 위해 비닐하우스 등의 시설재배 및 사육이 이루어지고 있다.

농업에서 볼 수 있는 시설재배의 예로서 온실을 들 수 있으며, 온실은 하절기 낮에는 태양열에 의하여 온실 내부기온이 상승하여 고온장애가 발생하고, 동절기 밤에는 온실 내부기온이 하락하여 냉해가 발생하므로 온실 내에 냉난방장치 등을 설치하고 있다.

그러나 대부분의 냉난방장치는 예를 들어 대용량 온풍기나 냉풍기를 넓은 온실 공간의 한구석에 설치하거나 중앙에 설치하여 열기나 냉기를 방출하도록 한 것인데, 이는 에너지 소모량이 많아서 유지비용이 고가인데다 냉온풍기를 온실 한구석에 설치했을 경우 냉온기가 온실 영역 전체에 대해 균일하게 확산되기 어려워서 위치별도 온도 편차가 크고, 태양열을 흡수할 수 없으며, 또한 온실 중앙에 설치한 경우에는 냉온풍기 등의 장치에 의해 그늘이 형성되므로 작물의 작황이 좋지 않다는 문제점이 있다.

또한, 냉난방장치의 다른 예로서 산업용 열교환기 또는 자동차용 라디에이터 등과 같은 구조의 열교환장치 또는 대한민국 공개실용신안 제 20-1998-0012623호(특허문헌 1)와 같은 열교환장치를 들 수 있으나, 이들은 시설비가 많이 소요되고, 태양열을 흡수할 수 없으며, 시설에 의해 그늘이 형성되어 설치장소에 제한이 따르는 등의 문제점이 있다.

1. 대한민국 공개실용신안 제 20-1998-0012623호 공개공보(1998.6.5 공개)

상기 종래 기술이 가지는 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 열교환 효율을 향상시키면서도 온실 전 영역에 대해 온기 또는 냉기의 확산 속도가 빠르고 균일하게 이루어지고, 태양광의 가시광선은 투과시키고 적외선은 흡수할 수 있어 냉방에너지가 절약됨은 물론 열교환 장치에 의해서 그늘이 형성되는 것을 최소화할 수 있도록 하는 온실용 투명 열교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온실 내부에 설치되는 온실용 투명 열교환장치로서, 태양광 투과 및 열 전도(傳導) 가능한 소재로서 내부에 순환영역이 형성되고 상부 및 측부가 폐쇄되며 상기 측부가 요철부로 이루어진 하우징과; 상기 하우징의 하부에 구비되어 상기 순환영역을 경유한 물을 집수하도록 마련된 집수조와; 상기 집수조의 일측에 연결되어 집수조의 배출수를 난방시스템으로 송출하도록 하는 제1밸브 및 배출수를 온실 외부로 배출하도록 하는 제2밸브가 구비된 배수관과; 상기 하우징의 상부를 관통하는 입수관과 연결되어 상기 순환영역으로 유입수를 살포하기 위한 살수관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 하우징의 요철부는 측단면 관측상 지그재그 형태로 경사면이 반복 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 살수관은 외주면에 분사노즐이 복수 개 설치된 원통 관 형태이고, 상기 하우징 상부는 상기 원통 관 형태의 살수관 외주면과 일정 거리 이격되도록 하여 살수 공간을 형성한 원통 관 형태이며, 상기 요철부는 상기 원통 관 형태의 하우징 상부 아래에 배치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 태양광의 투과가 가능하고 열 전도도가 높은 투명 소재를 이용하여 벽면이 요철 형상으로 된 하우징을 이룸으로써 하절기 낮에는 태양열을 흡수한 순환수를 온실외부로 배출하여 냉방에너지를 절약할 수 있고, 동절기 낮에는 태양열을 흡수한 순환수를 난방시스템에 송출하여 냉방에너지를 절약할 수 있으며, 열교환장치를 온실 중앙에 설치하더라도 작물에 그늘이 형성되는 것을 방지하는 동시에 냉기 또는 온기가 온실 전 영역에 대해 신속하고 균일하게 확산될 수 있을 뿐 아니라 열 교환효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 순환수가 순환되는 하우징 내부 영역이 온실 영역과 격리되어 있으므로 온실 영역의 과습을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온실용 투명 열교환장치의 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 형태의 구조를 예시하고 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 형태만으로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온실용 투명 열교환장치의 구성도이다.

도 1을 참조하는 바와 같이, 본 발명의 온실용 투명 열교환장치는 온실(미도시)의 내부 공간인 온실영역(S2) 내에 설치되는 것으로, 특히 온실영역(S2)의 중앙에 설치될 수 있으며, 하우징(10), 집수조(13), 살수관(20)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징(10)은 예컨대 투명 유리 또는 투명 플라스틱과 같이 태양광이 투과될 수 있는 동시에 열 전도도가 높은 소재로 제조되고, 내부에는 물이 순환할 수 있는 일정 크기의 공간인 순환영역(S1)이 형성되며, 상기 순환영역(S1)을 이루는 상부 및 측부는 상기 온실영역(S2)과 실질적으로 폐쇄되도록 선형의 판 형태로 이루어질 수 있다.

이때 상기 하우징(10)의 측부는 요철부(11)로 이루어져 있어서 하우징(10) 벽면이 상기 순환영역(S1) 및 온실영역(S2)과 접촉되는 면적을 가급적 넓게 할 수 있으며, 이때 순환수가 순환영역(S1)에서 오래 머무를 수 있도록 하기 위해 경사면(12)의 경사도를 작게 하는 것이 바람직하다.

상기 집수조(13)는 상기 하우징(10)의 하부에 배치되어 상기 순환영역(S1)에서 살포되어 흐르는 물이 자중에 의해 아래로 흘러내릴 때 물을 집수할 수 있도록 한 것으로, 일측에는 배수관(14)이 구비되어 물을 배출할 수 있게 마련되고, 상기 집수조(13)에 집수된 물을 상기 배수관(14)에 설치된 제1밸브(22)에 의하여 난방시스템(미도시)으로 배출하거나 제2밸브(23)에 의하여 온실 외부로 배출할 수 있게 구성된다.

상기 살수관(20)은 상기 순환영역(S1)의 상부에 배치된 것으로, 상기 하우징(10)의 상부를 관통하여 물이 공급되는 입수관(21)과 연결된다. 이때 도시하지는 않았지만, 상기 입수관(21)의 외측에는 유입수(W1)를 고압으로 펌핑하기 위한 워터펌프가 설치될 수 있고, 상기 입수관(21)의 외측 단부는 유입수(W1)를 가열하거나 냉각시키기 위한 냉각장치 또는 가열장치가 설치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예로서 상기 하우징(10)의 요철부(11)는 온실영역(S2) 및 순환영역(S1)과의 접촉면적을 증가시키기 위해 도시한 바와 같이 측단면 관측상 지그재그 형태로 경사면(12)이 반복하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 살수관(20)에서 살포된 물이 상기 요철부(11)의 경사면(12) 상에서 장시간 접촉될 수 있도록 물의 흐름 속도를 정체시키기 위해 도시한 바와 같이 상기 하우징(10)의 각 경사면(12)은 측단면 관측상 경사면(12)의 공기 흐름이 방해되지 않는 범위 내에서 경사도를 최소화하도록 설계할 수 있으며, 또한 요철부(11)가 형성된 순환영역(S1)의 내부 폭은 10mm 이하일 수 있다.

바람직한 실시 형태로서, 도면에 예시된 바와 같이 상기 살수관(20)은 외주면에 분사노즐이 복수 개 설치된 원통 관 형태일 수 있고, 이러한 형태에 대응하여 상기 하우징(10) 상부는 상기 원통 관 형태의 살수관(20) 외주면과 일정 거리 이격되도록 하여 살수 공간을 형성하도록 원통 관 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 요철부(11)는 상기 하우징(10) 상부, 즉 원통 관 형태의 아래 쪽에 배치되어 살수공간에서 살포된 물이 요철부(11) 내측 공간을 따라 지그재그 형태로 흘러내릴 수 있게 한다.

이하, 본 발명의 온실용 투명 열교환장치의 작용에 대하여 설명하며, 이를 통해 본 발명이 더욱 구체화될 것이다.

하절기 태양광(Q)이 조사되는 낮에 태양광(Q)에 의하여 온실영역(S2)의 기온이 작물 재배에 적정한 조건의 온도(이하 ‘설정온도’라 한다)보다 매우 높아져 작물이 고온장해를 입는 경우가 빈번하게 발생하는데, 본 발명에서는 하절기에 온실영역(S2)의 기온 상승을 억제하기 위하여 살수관(20)을 통해 냉수를 살포하며, 이때 살수관(20)에서 살포된 물이 순환영역(S1)을 경유하는 동안 하우징(10) 주변의 온도를 낮추어서 온실영역(S2)의 기온 상승을 억제할 수 있다.

더욱이 냉수가 순환영역(S1)을 경유하면서 태양광(Q)의 가시광은 투과시키고 적외선은 흡수하게 되므로 그만큼 태양광(Q)의 많은 열을 흡수할 수 있게 되어 온실영역(S2)의 기온 상승 억제율을 높일 수 있으며, 이에 따라 냉방장치를 가동할 때 소모되는 냉방에너지를 줄일 수 있는 것이다.

하우징(10)에서 발생하는 열교환 작용에 의해 데워진 물은 집수조(13)에 집수된 후 배수관(14)을 통해 배출되고, 배출수(W2)는 제2밸브(23)를 통해 온실 외부로 배출된다.

한편, 동절기에는 온실 외부기온이 매우 낮아 온실영역(S2)의 온도가‘설정온도’보다 낮아져서 작물이 냉해를 입는 경우가 빈번하게 발생하는데, 본 발명에서는 동절기에 온실영역(S2)의 기온 하락을 억제하기 위하여 살수관(20)을 통해 온수를 살포하며, 이때 살수관(200에서 살포된 온수가 순환영역(S1)을 경유하는 동안 하우징(10) 주변의 온도를 높일 수 있으므로 온실영역(S2)의 기온 하강을 억제할 수 있다.

더욱이 온수가 순환영역(S1)을 경유하면서 태양광(Q)의 가시광은 투과시키고 적외선은 흡수하게 되므로 집수조(13)에는 따뜻하게 데워진, 즉 열이 식지 않은 온수가 저장되는데, 이를 배수관(14)으로 배출할 때 제1밸브(22)를 열어서 난방시스템(미도시)으로 송출하면 그만큼 물을 온수로 전환시키기 위한 난방장치의 난방에너지 소모량를 줄일 수 있게 된다.

이와 같이 상술한 설명은 본 발명의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하고, 그러한 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

10... 하우징 11... 요철부
12... 경사면 13... 집수조
14... 배수관
20... 살수관 21... 입수관
22... 제1밸브 23... 제2밸브
S1... 순환영역 S2... 온실영역
W1... 유입수 W2... 배출수

Claims (3)

1. 온실 내부에 설치되는 온실용 투명 열교환장치로서,
   태양광 투과 및 열 전도 가능한 소재로서 내부에 순환영역이 형성되고 상부 및 측부가 폐쇄되며 상기 측부가 요철부로 이루어진 하우징과;
   상기 하우징의 하부에 구비되어 상기 순환영역을 경유한 물을 집수하도록 마련된 집수조와;
   상기 집수조의 일측에 연결되어 집수조의 배출수를 난방시스템으로 송출하도록 하는 제1밸브 및 배출수를 온실 외부로 배출하도록 하는 제2밸브 중 어느 하나가 구비된 배수관과;
   상기 하우징의 상부를 관통하는 입수관과 연결되어 상기 순환영역으로 유입수를 살포하기 위한 살수관;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 온실용 투명 열교환장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 요철부는 측단면 관측상 지그재그 형태로 경사면이 반복 형성된 것을 특징으로 하는 온실용 투명 열교환장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 살수관은 외주면에 분사노즐이 복수 개 설치된 원통 관 형태이고, 상기 하우징 상부는 상기 원통 관 형태의 살수관 외주면과 일정 거리 이격되도록 하여 살수 공간을 형성한 원통 관 형태이며, 상기 요철부는 상기 원통 관 형태의 하우징 상부 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 온실용 투명 열교환장치.

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