KR20150115222A - 매트타입 지중용 카본히터 및 매설방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열에너지의 공급이 요구되는 비닐하우스, 축사, 발효소 등의 지중에 매설되어 열에너지를 공급할 수 있도록 한 구성의 히터를 구현하여 식물, 동물 등의 성장률을 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 히터에 의해 낮은 초기시설비, 낮은 전력의 공급으로 높은 열에너지 공급효율을 얻을 수 있도록 함과 동시에 소음과 유독성 물질의 방출이 없이 친환경적인 열에너지 공급을 실시할 수 있도록 하고, 카본히터에서 방출되는 원적외선과 음이온에 의해 식물과 동물의 성장에 유익할 수 있도록 한 매트타입 지중용 카본히터 및 매설방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 외부의 전원을 공급받아 발열되는 히팅발열메쉬의 외면에 실리콘을 주재료로 하는 코팅재에 의해 평판형태로 제조되는 히팅원단과; 상기 히팅원단의 양면에 부착되어 외면에 부착될 보호시트와의 접착 및 외부의 하중에 대한 히팅원단의 보호와 히팅원단에서 발생되는 전자파의 차단 및 히팅원단에서 발생된 열의 방출기능을 갖추어 구성된 부직포와; 상기 부직포 외면에 부착되어 지중에 매립된 후 외부의 하중에 대하여 히팅원단 및 부직포를 보호하도록 한 보호시트;를 포함하여 구성된다.
또한 본 발명은, 상기와 같이 카본히터를 제조하고, 열에너지의 공급이 요구되는 시설하우스 내의 지중에 상기 카본히터를 매설하며, 상기 카본히터는 길이방향을 갖도록 형성되어 다수의 열로 배열되어 매설되거나, 매설될 지면 형상에 대응하는 다수의 조각형태로 형성되어 이들 조각을 매설하여 지중에서 열에너지를 공급할 수 있도록 한다.

Description

매트타입 지중용 카본히터 및 매설방법{Mat type carbon heater for be buried undergraund and laying method}

본 발명은 매트타입 지중용 카본히터 및 매설방법에 관한 것이다.

상세하게 본 발명은, 열에너지의 공급이 요구되는 비닐하우스, 축사, 발효소 등의 지중에 매설되어 열에너지를 공급할 수 있도록 한 구성의 히터를 구현하여 식물, 동물 등의 성장률을 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 히터에 의해 낮은 초기시설비, 낮은 전력의 공급으로 높은 열에너지 공급효율을 얻을 수 있도록 함과 동시에 소음과 유독성 물질의 방출이 없이 친환경적인 열에너지 공급을 실시할 수 있도록 하고, 카본히터에서 방출되는 원적외선과 음이온에 의해 식물과 동물의 성장에 유익할 수 있도록 한 매트타입 지중용 카본히터 및 매설방법에 관한 것이다.

열에너지의 공급이 요구되는 시설로 겨울철 농작물을 재배하기 위한 비닐하우스와, 각종 가축을 키우기 위한 축사 및 각종 효소 등을 발효시키도록 하는 발효소 등(이하, 시설하우스)을 예시할 수 있다. 상기 비닐하우스, 축사 등에 실시되는 열에너지의 공급은 농작물의 생장을 촉진시킬 수 있도록 하며, 소, 돼지, 닭 등의 가축이 항상 일정한 온도조건에서 우수한 품종으로 성장할 수 있도록 하기 위한 것임은 주지된 것과 같다.

대한민국 실용신안등록출원 제2000-0026111호(명칭: 전열관체와 열매체유를 이용한 비닐하우스 및 축사난방장치, 이하, 기출원발명)에는 전술된 비닐하우스, 축사, 발효소 등지에서 열에너지를 공급하기 위한 구성이 제시되고 있다.

기출원발명의 난방장치는「전열선(電熱線)이나 전열체가 일체형 또는 분리형으로 설치된 전열관체(전열호스 또는 전열 파이프)와 열매체유(熱媒體油)를 이용한 비닐하우스 및 축사 난방장치에 관한 것으로, 특히 열매체유가 충입되는 전열관체 내부에 전열선을 끼워 설치하거나 전열체가 몸체부분에 일체형으로 설치된 전열관체의 내부(중공부)에 열매체유를 충입시켜 직접 가열하는 방식으로 비닐하우스 및 축사의 실내난방이 이루어지도록 함으로서 대기오염과 온도 편차없이 시공과 사용이 간편한 고효율의 난방장치를 제공」하도록 하고 있다.

보다 구체적으로, 상기 기출원발명의 난방장치는「전열수단을 갖는 전열관체에 열매체유를 충입하여 전열관체를 구성한 다음 비닐하우스 및 축사의 바닥에 깔아 설치하거나 바닥으로 부터 다소 상승된 공간에 설치하고, 전열관의 양측 단부는 일정수위의 열매체유가 공급되는 팽창탱크에 연결하고, 전열선의 양측단부는 전원이 공급되는 제어기에 접속하고, 비닐하우스 및 축사의 실내에는 제어기에 접속되는 온도감지기를 설치하여 비닐하우스 및 축사의 실내난방이 설정된 온도로 항온유지되도록」구성된다.

상기와 같은 기출원발명의 난방장치는 열매체유가 진행되는 전열관체와 전열관체 내에서 열매체유를 진행시키기 위한 팽창탱크 및 제어기 등을 설치하기 위한 비용이 상당히 소모되며, 특히, 팽창탱크에서 열매체유를 특정 압력으로 진행시키기 위한 컴프레서 등의 장치를 구동시키기 위한 전력이 과도하게 공급되어야 하는 문제점이 노출된다.

또한, 상기 난방장치는 컴프레서 등의 장치 구동에 따른 소음이 발생되어 식물이나 동물, 특히 소음에 민감한 닭 등의 가축의 경우 전술된 기계소음에 의해 알을 낳지 못하는 등의 문제점이 노출되기 때문에 소음에 민감한 가축의 축사에는 대형의 난로 등을 이용하여 난방을 수행하기는 하지만, 이들 대형의 난로는 주로 가스나 석유를 연소시키기 때문에 상당한 에너지 공급과 가스 및 석유의 연소에 따른 유독성 물질이 방출되어 가축의 성장을 저해하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, 열에너지의 공급이 요구되는 비닐하우스, 축사, 발효소 등의 지중에 매설되어 열에너지를 공급할 수 있도록 한 구성의 히터를 구현하여 식물, 동물 등의 성장률을 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 히터에 의해 낮은 초기시설비, 낮은 전력의 공급으로 높은 열에너지 공급효율을 얻을 수 있도록 함과 동시에 소음과 유독성 물질의 방출이 없이 친환경적인 열에너지 공급을 실시할 수 있도록 하고, 카본히터에서 방출되는 원적외선과 음이온에 의해 식물과 동물의 성장에 유익할 수 있도록 한 카본히터 및 매설방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 외부의 전원을 공급받아 발열되는 히팅발열메쉬의 외면에 실리콘을 주재료로 하는 코팅재에 의해 평판형태로 제조되는 히팅원단과; 상기 히팅원단의 양면에 부착되어 외면에 부착될 보호시트와의 접착 및 외부의 하중에 대한 히팅원단의 보호와 히팅원단에서 발생되는 전자파의 차단 및 히팅원단에서 발생된 열의 방출기능을 갖추어 구성된 부직포와; 상기 부직포 외면에 부착되어 지중에 매립된 후 외부의 하중에 대하여 히팅원단 및 부직포를 보호하도록 한 보호시트;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 코팅재는 히팅발열메쉬의 외면에 도포 또는 히팅발열메쉬를 함침하여 취출한 후 가열챔버에서 80℃ ~ 170℃의 온도로 30초 ~ 5분 동안 건조경화되어 제조된다.

또한, 상기 히팅원단은 히팅발열메쉬가 카본계열 소재를 실 형태로 형성하여서 된 카본사, 동선, 내열성 섬유사로 직조되어 300㏀ ~ 3000㏀의 전기저항을 갖도록 제조된다.

한편, 상기 부직포는 전자파 차단 및 열의 방출을 위해 부직포 제조시 세라믹 또는 그라파이트 원료를 혼합하여 제조하거나, 부직포의 표면에 세라믹 또는 그라파이터 원료를 도포하여 제조된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 방법이 제시된다.

본 발명은, 상기와 같이 카본히터를 제조하고, 열에너지의 공급이 요구되는 시설하우스 내의 지중에 상기 카본히터를 매설하며, 상기 카본히터는 길이방향을 갖도록 형성되어 다수의 열로 배열되어 매설되거나, 매설될 지면 형상에 대응하는 다수의 조각형태로 형성되어 이들 조각을 매설하여 지중에서 열에너지를 공급할 수 있도록 한다.

이상에서와 같이 본 발명은, 전기전원의 공급에 의해 일정한 열을 방출할 수 있도록 한 매트형태의 카본히터를 지중 일정깊이에 매설하여 열에너지를 공급할 수 있도록 함에 따라 초기 시설비용이 대폭 감소되며, 특히, 적은 전력공급으로 목적하는 온도의 발열이 이루어지는 카본히터에 의해 공급전력 대비 단위 공간에 대한 높은 발열효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 별도의 발열유체의 순환 없이도 카본히터 자체의 발열에 의한 열에너지 공급이 이루어져 소음발생이나 유독성 물질의 방출이 없어 농작물과 가축의 성장 저해요인이 배제되며, 특히, 카본히터 자체에서 방출되는 원적외선과 음이온에 의해 농작물과 가축의 성장을 더욱 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 카본히터의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 의한 카본히터의 제조과정 공정도.
도 3은 본 발명에 의한 카본히터의 제품 예시사진.
도 4는 본 발명에 의한 카본히터의 매설과정 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 카본히터의 매설과정 예시사진.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 카본히터의 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 카본히터는 히팅원단(10), 부직포(20), 보호시트(30)로 이루어진다. 도면에 도시된 카본히터는 길이방향을 갖는 형태로 제작된 것을 제시하지만, 여러 다각형태의 상당한 면적을 갖는 형태로 제작되어 목적하는 형태로 제단되어 제품으로 적용될 수 있는 것임을 밝혀둔다.

상기 히팅원단(10)은 히팅발열메쉬(11)의 외면에 실리콘을 주재료로 하는 코팅재(12)가 코팅되어 구성된다.

상기 히팅발열메쉬(11)는 일반 카본, 탄소나노튜브(CNT) 계열의 소재를 실(fiber) 형태로 형성된 카본사와, 동선, 내열성 섬유사를 직조하여 제작되며, 그 직조 구성은 주지된 것과 같다. 참고적으로, 상기 내열성 섬유사로 폴리에스터, 아라미드, 폴리아라미드 계열의 섬유사로 적용된다.

이때, 상기 히팅발열메쉬(11)는 전술된 카본사, 동선, 내열성 섬유사로 직조되어 300㏀ ~ 3000㏀의 전기저항을 갖도록 제조되는데, 상기 저항조건에 의해 카본히터를 지중 50㎝ ~ 60㎝에 매설한 후, 카본히터를 가장 적은 전원을 공급하는 상태에서 지중의 온도를 15℃ ~ 18℃로 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 코팅재(12)는 히팅발열메쉬(11)의 외면에 도포되어 히팅원단(10)을 평판 형태로 형성하게 되거나 히팅발열메쉬(11)를 함침하여 취출하여 히팅원단(10)을 평판 형태로 형성하게 된다.

이때, 상기 코팅재(12)는 가열챔버에서 80℃ ~ 170℃의 온도로 30초 ~ 5분 동안 건조경화되어 제조된다. 여기서, 상기 코팅재(12)를 가열하기 위한 가열챔버의 온도가 80℃ 미만일 경우 경화도가 현저히 낮아 외력에 의해 쉽게 파손되어지게 되며, 170℃를 초과할 경우 과도한 가열에 의해 코팅재가 타버리는 현상이 발생된다. 특히, 상기 온도조건에 따라 코팅재(12)를 건조경화시키는 시간이 설정된 것으로 전술된 30초 ~ 5분 사이에서 건조경화된 코팅재의 경도가 가장 우수하였으며 높은 작업성을 나타내었다.

상기 부직포(20)는 히팅원단(10)의 양면에 부착되어 구성된다. 이와 같은 부직포(20)는 외면에 부착될 보호시트(30)와의 접착 및 외부의 하중에 대한 히팅원단(10)의 보호와 히팅원단(10)에서 발생되는 전자파의 차단 및 히팅원단(10)에서 발생된 열의 방출기능을 갖추기 위한 구성이다.

구체적으로, 상기 부직포(20)가 전자파 차단 및 열의 방출기능을 수행하기 위해 부직포 제조시 세라믹 또는 그라파이트 원료를 혼합하여 제조할 수 있다. 이와 다르게 전자파 차단 및 열의 방출기능을 위해 상기 부직포(20)의 표면에 세라믹 또는 그라파이터 원료를 도포하여 제조할 수도 있다.

상기 보호시트(30)는 부직포(20) 외면에 부착되어 지중에 매립된 후 외부의 하중에 대하여 히팅원단(10) 및 부직포(20)를 보호하도록 한 구성이다. 이와 같은 보호시트(30)는 내열성을 갖는 합성수지로 제작된다.

특히, 상기 보호시트(30)는 아크릴, 폴리에스터, 우레탄, 에폭시 등을 내열성을 갖는 합성비닐로 조성하여 적용되며, 상기 내열성 소재로 보호시트(30)를 제작할 때 열전도성 물질을 혼합하여 조성하면 방열성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 카본히터의 제조과정 공정도, 도 3은 본 발명에 의한 카본히터의 제품 예시사진이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 카본히터는 히팅원단(10)을 제조하기 위해 히팅발열메쉬(11)를 직조하게 된다. 여기서, 상기 히팅발열메쉬(11)는 전술된 것과 같이 카본사, 동성, 내열성 섬유사를 집합직조한 후 목적하는 면적의 그물망의 형태로 형성하게 된다.

상기와 같이 제조된 히팅발열메쉬(11)에 실리콘을 주재료로하는 코팅재(12)를 코팅하여 평판형태의 히팅원단(10)을 형성하게 되는데, 이때, 상기 코팅재(12)의 코팅은 히팅발열메쉬(11)를 코팅원료에 함침하거나 코팅원료를 히팅발열메쉬(11)의 외면에 목적하는 두께로 도포하여 실시한 후 가열챔버에 투입시켜 일정시간 가열경화시켜 실시하게 된다.

이와 같이 히팅원단(10)이 제작되면, 상기 히팅원단(10)의 외면에 부직포(20)를 합지하고, 그 외측에 보호시트(30)를 합지한 후 상당한 온도로 가열된 가열롤러(2)의 사이를 통과시켜 매트형태의 카본히터(1)를 완성하게 된다.

도 4는 본 발명에 의한 카본히터의 매설과정 예시도, 도 5는 본 발명에 의한 카본히터의 매설과정 예시사진이다. 도면에서 상기 카본히터가 설치되는 시설로 농작물을 재배하기 위한 비닐하우스를 예시한다.

도면을 참조하면, 상기 카본히터를 매설하기 위해 시설하우스 내의 지면에서 50㎝ ~ 60㎝의 매설홈(3)을 형성하고, 상기 매설홈(3)의 내부에 카본히터(1)를 투입한 후 매설홈(3) 형성할 때 파낸 흙을 다시 덮어 카본히터(1)의 매설이 완료된다.

이때, 상기 카본히터(1)는 비닐하우스에서와 같이 열에너지를 공급해야 할 대상물이 길이방향을 갖는 다수의 열로 배치된 경우, 이와 대응되도록 길이방향을 갖도록 형성되어 다수의 열로 배열되어 매설된다.

또한, 이와 다르게 열에너지가 바닥면 전체에 걸쳐 균일하게 공급되어야 할 경우에는, 매설될 지면 형상에 대응하는 다수의 조각형태로 형성하여 이들 조각을 매설함에 의해 카본히터(1)의 매설을 실시할 수 있게 된다.

10: 히팅원단 11: 히팅발열메쉬
12: 코팅재 20: 부직포
30: 보호시트

Claims (5)

1. 외부의 전원을 공급받아 발열되는 히팅발열메쉬(11)의 외면에 실리콘을 주재료로 하는 코팅재(12)에 의해 평판형태로 제조되는 히팅원단(10)과;
   상기 히팅원단(10)의 양면에 부착되어 외면에 부착될 보호시트(30)와의 접착 및 외부의 하중에 대한 히팅원단(10)의 보호와 히팅원단(10)에서 발생되는 전자파의 차단 및 히팅원단(10)에서 발생된 열의 방출기능을 갖추어 구성된 부직포(20)와;
   상기 부직포(20) 외면에 부착되어 지중에 매립된 후 외부의 하중에 대하여 히팅원단(10) 및 부직포(20)를 보호하도록 한 보호시트(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트타입 지중용 카본히터.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅재(12)는
   히팅발열메쉬(11)의 외면에 도포 또는 히팅발열메쉬(11)를 함침하여 취출한 후 가열챔버에서 80℃ ~ 170℃의 온도로 30초 ~ 5분 동안 건조경화되어 제조된 것을 특징으로 하는 매트타입 지중용 카본히터.
   
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 히팅원단(10)은
   히팅발열메쉬(11)가 카본계열 소재를 실 형태로 형성하여서 된 카본사, 동선, 내열성 섬유사로 직조되어 300㏀ ~ 3000㏀의 전기저항을 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 매트타입 지중용 카본히터.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 부직포(20)는
   전자파 차단 및 열의 방출을 위해 부직포 제조시 세라믹 또는 그라파이트 원료를 혼합하여 제조하거나, 부직포의 표면에 세라믹 또는 그라파이터 원료를 도포하여 제조된 것을 특징으로 하는 매트타입 지중용 카본히터.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 의해 카본히터(1)를 제조하고, 열에너지의 공급이 요구되는 시설하우스 내의 지중에 상기 카본히터(1)를 매설하며, 상기 카본히터(1)는 길이방향을 갖도록 형성되어 다수의 열로 배열되어 매설되거나, 매설될 지면 형상에 대응하는 다수의 조각형태로 형성되어 이들 조각을 매설하여 지중에서 열에너지를 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 매트타입 지중용 카본히터의 매설방법.
   

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