KR20190049960A - 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광을 이용하여 습도조절과, 항균작용, 살균작용 및 탈취작용과 같은 공기정화 기능을 수행할 수 있고, 구조가 간결, 단순하고 온실의 벽체 등에 용이하게 적용할 수 있어서 설비비를 절감할 수 있고, 열손실을 줄임으로써 농작물의 생산비용을 절감할 수 있는 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 광을 이용한 공기조화장치에 있어서, 내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체; 공기가 상기 인입구를 통해 유입된 후 상기 배기구를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 송풍부; 광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재; 상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단; 상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부; 및 상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실{AIR CONDITIONER USING LIGHT AND GREENHOUSE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광을 이용하여 습도조절과, 항균작용, 살균작용 및 탈취작용과 같은 공기정화 기능을 수행할 수 있고, 구조가 간결, 단순하고 온실의 벽체 등에 용이하게 적용할 수 있어서 설비비를 절감할 수 있고, 열손실을 줄임으로써 농작물의 생산비용을 절감할 수 있는 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 관한 것이다.
일반적으로, 농작물 재배는 토질, 기후 조건, 계절 등에 맞는 작물을 선택하여 노지에서 재배하는 것이 일반적이었으나, 이상기온에 따른 불확실성을 줄이고, 소비자들의 연중 수요를 충족하기 위한 방안으로 시설원예산업이 점차 확대되고 있다.
시설원예는 유리온실이나 비닐하우스 등의 온실 내부에 구성한 재배지에 작물을 식재하고, 작물의 재배에 이상적인 온도, 습도, CO2 등의 조건을 유지하도록 환경을 관리하면서 재배과정을 수행하게 된다.
온실은 통상 골격의 기능을 수행하도록 시공된 온실프레임과, 이 온실프레임에 설치되는 유리나 비닐시트로 이루어진 광투과성면상체로 구성되어 있다.
그리고, 온실은 내부에 온도, 습도, CO2 등의 조절을 위한 다양한 부가시설이 설치되는데, 온도의 조절을 위한 난방장치, 냉방장치, 이산화탄소의 공급을 위한 CO2 공급장치 등의 부가시설을 갖추고 있지만, 습도조절, 공기정화 등의 기능을 수행하는 공기조화구조는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1578187호에 개시된 바와 같은 기술이 제안되어 있으나 시설이 복잡하고 과도한 설비비가 요구되므로 갖추고 않고 대신에 온실의 측면에 형성된 측창이나 천정창을 개방하는 방식 등으로 공기조화를 실행하는 것이 현실이다.
하지만, 이러한 종래 공기조화 방식은 춥고 더운 외부환경의 변화에 따라 온실 내부의 환경도 급변하게 되므로 농작물의 성장에 악영향을 초래하고, 특히 에너지 손실로 인해 냉난방비의 증가에 따른 농작물 재배 단가를 상승시키는 단점이 있다.
그리고, 전술한 도어개폐식 공기조화 방식은 습도의 조절은 어느 정도 가능하지만 온실 내부의 공기중에 포함된 휘발성 유기화합물 등의 제거나 병원균의 살균기능 등은 전혀 수행할 수 없는 한계점이 있다.
한국등록특허 등록번호 제10-1578187호 "온실용 공기조화 구조" 한국등록특허 등록번호 제10-0785930호 "실내공기 정화를 위한 자동 온실시스템" 한국등록특허 등록번호 제10-1578085호 "냉난방 및 제습이 가능한 온실용 히트펌프시스템"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 광을 이용하여 습도조절과, 항균작용, 살균작용, 탈취작용과 같은 공기정화 기능을 수행할 수 있도록 한 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 구조가 간결, 단순하고 온실의 벽체 등에 용이하게 적용할 수 있어서 설비비를 절감할 수 있고, 열손실을 줄임으로써 농작물의 생산비용을 절감할 수 있도록 한 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 광을 이용한 공기조화장치에 있어서, 내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체; 광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재; 상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단; 상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부; 및 상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 광을 이용한 공기조화장치에 있어서, 내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체; 공기가 상기 인입구를 통해 유입된 후 상기 배기구를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 송풍부; 광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재; 상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단; 상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부; 및 상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 광촉매부재는 광촉매물질을 포함하는 광촉매층이 구비된 면상부재로 구성되고, 상기 수분분리수단은 상기 면상부재에 적층되는 소수성코팅층으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 면상부재는 부직포 또는 직물지로 형성되고, 상기 소수성코팅층은 부직포 또는 직물지 표면에 소수성화합물이 적층되거나, 상기 부직포 또는 직물지를 형성하는 필라멘트사에 소수성화합물이 적층될 수 있다.
한편, 상기 광촉매부재는 공기가 이동되는 지그재그 구조의 유동로가 형성되도록 복수 개로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 공기조화실의 내부 하측에 경사지게 설치되는 수분배출부재를 구비하고, 상기 광촉매부재는 상기 공기조화함체의 상부에 매달리는 형태로 설치되는 상고정광촉매부재와, 상기 수분배출부재에 설치되는 하고정광촉매부재로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 수분배출부재는 투명면상체에 의해 '∧' 형상으로 형성되고, 상기 광조사부는 인쇄회로기판에 복수의 UV발광다이오드가 배열, 형성되되, 상기 공기조화함체의 외측 내면에 설치된 외측광조사부, 상기 공기조화함체의 내측 내면에 설치된 내측광조사부, 상기 수분배출부재에 배치되는 하부광조사부와, 상기 공기조화실의 상부에 배치되는 상부광조사부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 공기조화함체는 태양광의 유입이 가능하도록 일부 또는 전부가 투명면상체로 구성될 수 있다.
또한, 상기 광조사부는 봉상 구조로 구성되어 상기 공기조화함체의 횡방향으로 설치되고, 상기 광촉매부재는 광촉매층이 형성된 직물지로 형성되어 상기 광조사부에 엇갈리는 형태가 되도록 설치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 구비한 온실은 공기조화장치를 구비한 온실에 있어서, 온실프레임; 상기 온실프레임에 설치되는 광투과성면상체; 및 온실의 측벽 또는 천정을 형성하는 부위에 설치되는 상기한 공기조화장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 구비한 온실은 온실프레임; 상기 온실프레임에 설치되는 광투과성면상체; 및 온실의 측벽 또는 천정을 형성하는 부위에 설치되는 공기조화장치를 포함하되, 상기 공기조화장치는 내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체, 공기가 상기 인입구를 통해 유입된 후 상기 배기구를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 송풍부, 광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재, 상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단, 상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부, 및 상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하여 구성되고, 온실 내부의 재배환경 데이터를 감지하도록 설치되고 온도센서, 습도센서, 조도센서, PH측정센서, 전기전도도측정센서, CO2측정센서, 이미지촬상모듈 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 센싱모듈; 상기 센싱모듈로부터 수신된 재배환경 데이터를 이용하여 온실을 모니터링하고 상기 모너터링 된 결과와 기 입력된 데이터를 비교하여 상기 송풍부 및 상기 광조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 의하면, 송풍부의 흡입력에 의해 공기를 순환시키는 과정에서 광조사부 및 광촉매부재를 이용한 광촉매 반응으로 수분을 제거하고 소수성코팅층을 통해 분리함으로써 습도의 조절작용과, 온실 공기 중에 함유된 휘발성 유기물질 등과 같은 각종 오염물질을 분해 및 제거함으로써 공기정화 및 살균작용을 수행할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실에 의하면, 두께가 얇은 육면체 형상으로 간결, 단순하게 구성할 수 있으므로 온실의 벽체 등에 용이하게 적용할 수 있어서 이를 습도조절 및 공기정화용으로 설치할 경우 설비비를 절감할 수 있고, 온실의 측창을 개방하지 않아도 되므로 열손실을 줄임으로써 농작물의 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한 광촉매 반응을 통해 생성되는 이산화탄소를 온실 내부로 이송하여 광합성에 필요한 CO2를 자체적으로 생산, 공급함으로써 별도의 CO2 공급으로 인한 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 제1 변형예를 설명하기 위한 모식도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 모식도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도5에 의거하여 상세히 설명하고, 도1 내지 도5에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
첨부도면 도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도로서, 종단면 구조를 간략화하여 나타낸 것이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 온실 등과 같이 공기조화가 필요한 시설이나 위치에 설치하여 광을 이용하여 습도조절과, 항균작용, 살균작용 및 탈취작용과 같은 공기정화 기능을 수행할 수 있도록 구성한 것으로, 공기조화함체(1), 송풍부(2), 광촉매부재(3), 수분분리수단(4), 광조사부(5) 및 수분배출부(6)가 구비되어 있다.
공기조화함체(1)는 내부에 광촉매부재(3) 및 광조사부(5) 등이 설치되는 공간인 공기조화실(r)이 형성될 수 있는 함체라면 외관 형상에 특별한 제한 없이 다양한 형상으로 형성될 수 있지만 본 실시예에서는 온실의 측벽 부분에 설치될 수 있도록 박판에 의해 두께가 얇은 직육면체 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 공기조화함체(1)는 내부에 형성된 공기조화실(r)로 공기의 유동을 위한 인입구(12)와 배기구(13)가 형성되어 있다. 이 인입구(12)와 배기구(13)에는 미세먼지 등의 여과를 위한 필터(미도시)가 설치될 수 있다.
송풍부(2)는 공기가 인입구(12)를 통해 유입된 후 배기구(13)를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 구성요소로서, 송풍팬을 인입구나 배기구에 설치하여 구성한다.
광촉매부재(3)는 광촉매반응을 통해 공기정화 기능을 수행하도록 하기 위해 공기조화실(r)에 설치되는 구성요소로서, 공기조화함체(1)의 내면에 광촉매물질을 포함하는 광촉매층(미도시)을 구성할 수도 있지만, 본 실시예에서는 보다 효과적인 광촉매반응을 위해 광촉매물질로 형성된 광촉매층(32)이 구비된 면상부재(31)로 구성되어 있다.
여기서, 면상부재(31)는 행거(15)나 체결수단에 의해 공기조화함체(1)에 고정할 수 있고, 광촉매물질이 용이하게 부착할 수 있는 있다면 특별한 제한 없이 다양한 면상체가 적용될 수 있지만 본 실시예에서는 광촉매층이 형성된 직물지 또는 부직포로 구성되어 있다.
광촉매층(32)은 이산화티탄과 같은 광촉매를 포함하는 것으로, 광촉매는 이산화티탄 외에도 산화텅스텐 또는 산화아연과 같은 금속산화물의 단일 또는 복합물을 사용할 수도 있다.
주지된 광촉매의 작용원리를 간단하게 설명하면, 광촉매는 가전자대 E, 전도대 D, 밴드갭 G를 가지며, 밴드갭 G는 광촉매의 고유 값으로 이산화티탄(TiO2)의 경우 약 3eV로 파장으로 환산하면 대략 400nm로서 이산화티탄(TiO2) 광촉매에 광에너지가 조사되면 광촉매 내부에 전자 e - , 정공 h+ 쌍이 생성되어 표면으로 취출되고, 흡착물질과 반응시키면 A는 A- 로 환원되고 알칼리 R은 R+ 로 산화되어 광촉매 반응이 일어난다.
전도대 D로 이동하는 전자의 여기 현상으로 전자 e- 가 빠져나간 곳에 정공 h+ 가 생기게 되는데, 이러한 상태가 광촉매의 여기 상태이다. 이때, 여기 전자 e- 가 갖는 환원력보다 정공 h+ 가 갖는 산화력이 훨씬 크므로, 전자 e- 가 여기 되면 가전자대 E에 남아있는 정공 h+ 에 온실 공기 중에 함유된 휘발성 유기물질 등과 같은 각종 오염물질이 전자의 도너로서 작용하여 각종 오염물질을 산화시켜 분해함으로써 광촉매의 표면으로부터 아래와 같은 화학반응이 발생하여 공기가 정화되는 것이다.
VOC(휘발성 유기화합물) → CO2+ H2 O + Mineral acid(무기산)
그리고 광에너지가 광촉매물질에 인가되면 공기 속의 유기물은 물(H2O)과 이산화탄소(CO2 )로 산화되어 냄새는 제거된다. 이러한 광촉매 탈취 반응은 산소의 환원에 의해 생성된 O2는 과산화수소를 거쳐 보다 산화력이 강한 수산 라디컬 OH로 되기도 하고 혹은 물과 산소로 된다.
한편, 수분분리수단(4)은 인입구(12)로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 공기조화실(r)에 설치되는 구성요소로서, 열전모듈(미도시)과 같은 냉각수단을 이용하여 응축수를 형성할 수도 있지만, 면상부재(31)에 적층되는 소수성코팅층으로 구성되어 있다.
상기 소수성코팅층은 부직포 또는 직물지 표면에 소수성화합물을 적층하거나, 부직포 또는 직물지를 형성하는 필라멘트사에 소수성화합물(Hydrophobic compounds)이 포함되도록 하여 구성할 수 있다. 여기서, 소수성화합물(Hydrophobic compounds)은 물분자와 친화성이 있는 기를 갖지 않는 물질로서 광촉매부재의 광촉매 반응에 따라 생성된 물이 흡수되지 않고 맺혀 분리될 수 있도록 조성한 공지된 다양한 제품을 적용할 수 있다.
광조사부(5)는 광촉매부재(3)에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 구성요소로서, 인쇄회로기판에 복수의 UV광선이 조사되는 발광다이오드가 배치된 LED모듈을 설치하여 구성한다. 이때, 광조사부(5)의 설치위치, 크기 및 용량은 광촉매부재(3)의 형상, 크기, 등에 따라 다양하게 변형하여 적용할 수 있지만, 본 실시예에서는 광촉매부재의 양면에서 골고루 광촉매 반응이 수행되도록 공기조화함체(1)의 외측 내면에 설치된 외측광조사부(51)와 공기조화함체(1)의 내측 내면에 설치된 내측광조사부(52)로 구성되어 있다.
수분배출부(6)는 공기조화실(r)에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 것으로서, 수분분리수단(4)으로부터 생성, 낙하한 물이 공기조화함체(1)의 하측 부분으로 낙하, 수용되면 이를 제거하는 기능을 수행한다.
그리고 수분배출부(6)는 노즐(61)을 공기조화함체(1)의 저부에 결합하여 수용된 물이 배출되도록 단순하게 구성할 수도 있지만, 송풍팬의 작동시 항상 개방된 노즐을 통해 외부 공기가 유입되어 온실 내부공기와 혼재되어 수분 제거효율이 저하되므로 배수밸브(62)가 설치된 구조로 되어 있다.
그리고, 배수밸브(62)는 수동밸브로도 구성될 수 있지만, 도1에 기호로 간략하게 약식으로 도시한 바와 같이 개폐작용을 수행하는 밸브체(621)와, 이 밸브체(621)의 개폐작용을 수행하는 밸브구동부(622)로 이루어진 자동밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
또한 공기조화함체(1)에는 레벨게이지와 같은 수위감지수단(미도시)이 설치되어 물의 레벨이 일정 수위일 경우 상기한 밸브구동부(622)를 작동시킴으로써 밸브체(621)가 개방되어 자동적인 배수가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 작용을 간략하게 설명한다.
도1에 도시된 바와 같이 광을 이용한 공기조화장치를 후술되는 온실(도5 참조)의 측벽으로 설치한 상태에서 송풍부(2)를 작동시키게 되면 온실공간의 공기가 인입구(12)를 통해 공기조화실(r)의 내부로 유입된다.
공기조화실로 유입되는 공기는 송풍부(2)의 흡입력에 의해 광촉매부재(3)를 경유하면서 배기구(13)로 이동한 후 배기된다. 이때, 광조사부(5)로부터 조사되는 UV광선이 광촉매부재(3)로 인가되어 광촉매 반응이 수행되면 위 반응식에서 알 수 있는 바와 같이 물이 생성되고, 이와 같이 생성된 물은 수분분리수단(4)으로 적용된 소수성코팅층의 작용에 의해 물분자로 맺힌 후 하방으로 미끄러져 이탈된다.
이와 동시에, 온실 공기 중에 함유된 휘발성 유기물질 등과 같은 각종 오염물질은 광촉매 반응에 의해 산화 및 분해되므로 공기정화 및 살균작용이 수행된다.
전술한 바와 같은 광촉매 반응이 수행되면 공기 중에 포함된 수분이 제거되므로 온실공간의 습도를 조절할 수 있다. 이러한 과정을 반복 수행하게 되면 수분분리수단(4)으로부터 생성, 낙하한 물이 공기조화함체(1)의 하측 부분에 수용되는데, 물의 레벨이 일정 수위 이상으로 상승 되면 배수밸브(62)가 작동되면서 외부로 물을 배수하게 된다.
첨부도면, 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 제1 변형예를 설명하기 위한 모식도로서, 종단면 구조를 간략화하여 나타낸 것이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 내부에 형성된 공기조화실(r)로 공기의 유동을 위한 인입구(12)와 배기구(13)가 형성된 공기조화함체(1), 공기가 인입구를 통해 유입된 후 배기구를 통해 배기되도록 공기유동을 형성하는 송풍부(2), 공기조화실에 설치되는 광촉매부재(3), 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 공기조화실에 설치되는 수분분리수단(4), 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부(5), 및 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부(6)를 구비하되, 인공적으로 광을 제공하는 광조사부(5) 외에 태양광을 이용하여 수분제거 및 공기정화 기능을 수행할 수 있도록 구성된 점에 특징이 있다.
이를 위해, 상기 공기조화함체(1)는 태양광의 유입이 가능하도록 투명면상체로 구성되어 있다. 예컨대 공기조화함체(1)는 일부 또는 전부가 투명 유리, 투명 폴리카보네이트, 투명 아크릴 등과 같은 소재로 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 공기조화함체(1) 전체가 투명면상체로 형성되어 있다.
그리고, 광조사부(5)는 태양광의 입사에 방해가 되지 않도록 공기조화함체(1)의 외측 면에는 설치하지 않고 공기조화함체(1)의 내측 면에만 설치하는 것이 바람직하다.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 공기조화함체(1)가 태양광의 유입이 가능한 투명면상체로 구성되어 있으므로 온실 내부로 태양광(파선 화살표)의 유입이 용이하여 식물의 성장에 악영향을 최소화할 수 있고, 주간의 경우 태양광에 의한 광촉매 반응이 가능하여 광조사부(5)의 사용시간을 줄임으로써 에너지 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다..
첨부도면, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 모식도로서, 종단면 구조를 간략화하여 나타낸 것이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 태양광의 유입이 가능하도록 투명면상체로 형성된 공기조화함체(1)에 송풍부(2), 광촉매부재(3), 수분분리수단(4), 광조사부(5), 및 수분배출부(6)가 구비되되, 광조사부(5)는 봉상 구조로 구성되어 공기조화함체(1)의 횡방향으로 설치되어 있다.
광조사부(5)는 투명한 원통형 부재에 LED모듈이 내장된 것으로, 일정한 상하 간격을 갖도록 복수 개가 공기조화함체(1)의 측벽에 고정, 설치된다.
광촉매부재(3)는 광촉매층이 형성된 직물지에 소수성코팅층이 형성된 것으로 봉상의 광조사부(5)에 엇갈리는 형태가 되도록 설치되어 있다.
도3에 도시된 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 태양광에 의한 광촉매 반응이 가능하여 광조사부(5)의 사용시간을 줄임으로써 에너지 비용을 절감할 수 있음은 물론이고, 봉상의 광조사부(5)에 엇갈리는 형태로 광촉매부재(3)를 설치할 수 있으므로 상대적으로 많은 양의 광촉매부재를 설치할 수 있고 UV광선이 근접하여 강하게 조사됨에 따라 광촉매 반응이 효과적으로 수행되므로 수분제거작용과 공기정화작용이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 제1 실시예에 나타난 구성요소 또는 서로 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
첨부도면, 도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도로서, 종단면 구조를 간략화하여 나타낸 것이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치는 내부에 형성된 공기조화실(r)로 공기의 유동을 위한 인입구(12)와 배기구(13)가 형성된 공기조화함체(1), 공기가 인입구를 통해 유입된 후 배기구를 통해 배기되도록 공기유동을 형성하는 송풍부(2), 광촉매물질을 포함하여 형성되고 공기조화실에 설치되는 광촉매부재(3), 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 공기조화실에 설치되는 수분분리수단(4), 광촉매부재(3)에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부(5), 및 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부(6)를 구비하되, 광촉매부재(3)는 단위 체적의 유동공기 중에 포함된 수분의 제거 및 정화 효율이 극대화되도록 복수 개로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 광촉매부재(3)는 지그재그 구조의 유동로가 형성되도록 복수 개가 서로 엇갈리는 형태로 배치된 것으로, 공기조화함체(1)의 상부에 매달리는 형태로 설치되는 상고정광촉매부재(3a)와, 후술되는 수분배출부재(7)에 설치되는 하고정광촉매부재(3b)로 구성되어 있다.
그리고, 공기조화실(r)의 내부 하측에는 수분의 배수작용이 용이하면서도 하고정광촉매부재(3b)를 설치할 수 있도록 경사지게 설치되는 수분배출부재(7)가 설치되어 있다.
여기서 수분배출부재(7)는 '∧' 형상으로 형성된 투명면상체로 구성되고, 경사면 하측에 배수공(72)이 형성되어 있다.
상기 광조사부(5)는 공기조화함체(1)의 외측 내면에 설치된 외측광조사부(51)와, 공기조화함체(1)의 내측 내면에 설치된 내측광조사부(52) 외에 수분배출부재(7)의 하부에 배치되는 하부광조사부(53)와, 공기조화실(r)의 상부에 배치되는 상부광조사부(54)가 추가로 구성되어 있다.
한편, 도4에서 미설명부호 d는 공기조화함체(1)의 배기구(13)에 접속되는 덕트로서 공기조화함체(1)의 내부에서 수분의 제거작용 및 공기 정화작용이 수행된 공기가 배기되어 온실의 내부로 인입되도록 설치된다.
전술한 제2 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치의 작용을 간략하게 설명하면 도4에 도시된 바와 같이 지그재그 구조의 유동로가 형성되도록 복수 개의 광촉매부재(3)가 서로 엇갈리는 형태로 배치되어 상대적으로 공기의 체류시간이 길고, 외측광조사부(51), 내측광조사부(52), 하부광조사부(53) 및 상부광조사부(54)로부터 입체적으로 조사되는 광에 의해 광촉매 반응이 활발하게 이루어지므로 수분의 제거작용과 공기의 정화작용이 효율적으로 수행되는 장점이 있다.
첨부도면, 도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치를 설명하기 위한 모식도로서, 종단면 구조를 간략화하여 나타낸 것이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치가 구비된 온실은 파이프, 형강재 등을 가로 및 세로 방향으로 결속하여 구성된 온실프레임(미도시)과 이 온실프레임(미도시)에 설치되고 투명유리나 투명비닐로 형성된 광투과성면상체(8)에 의해 내부에 온실공간이 마련되도록 구성된 것으로, 전술한 제1 및 제2 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치가 온실의 측벽으로 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광을 이용한 공기조화장치가 구비된 온실은 온실 내부의 재배환경 데이터를 감지하도록 설치되는 센싱모듈(미도시)과, 이 센싱모듈(미도시)로부터 수신된 재배환경 데이터를 이용하여 온실을 모니터링 하고 상기 모너터링 된 결과와 기 입력된 데이터를 비교하여 송풍부(2) 및 광조사부(5)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)가 구성되어 있는 한편, 제어부에 공기조화장치(p)의 작동을 위한 입력신호를 입력하기 위한 입력부(미도시)와, 공기조화장치(p)의 작동상태를 디스플레이하는 표시부 등이 구성될 수 있다.
여기서, 센싱모듈은 온실공간 내부의 재배환경을 감지할 수 있는 다양한 감지수단이 설치될 수 있는 것으로서, 예컨대 온도센서, 습도센서, 조도센서, PH측정센서, 전기전도도측정센서, CO2측정센서, 이미지촬상모듈 등이 설치될 수 있다.
전술한 광을 이용한 공기조화장치(p)를 온실의 측벽으로 설치한 후, 송풍부(2)의 송풍작용을 통해 온실공간의 공기를 공기조화실(r)의 내부로 유입시키게 되면 광조사부(5)와 광촉매부재(3)에 의한 광촉매 반응으로 공기 중에 포함된 수분이 제거되므로 습도를 조절할 수 있고, 온실 공기 중에 함유된 휘발성 유기물질 등과 같은 각종 오염물질을 산화, 분해하는 공기정화 작용과 살균작용이 수행된 후 배기구(13)를 통해 온실공간 내부로 재유입되는 순환과정을 거치게 되므로 온실공간을 식물 재배가 용이한 환경으로 조성할 수 있다.
그리고, 전술한 광을 이용한 공기조화장치(p)는 두께가 얇은 함체 형태로 구성되므로 온실의 측벽과 같은 벽체 등에 용이하게 적용할 수 있어서 종래와 같이 측창의 개방에 따른 열손실을 근본적으로 차단할 수 있고, 공기조화함체(1)가 태양광의 유입이 가능한 투명면상체로 구성할 경우 온실 내부로 태양광의 유입이 용이하여 식물의 성장에 악영향을 최소화할 수 있고, 주간에는 태양광에 의한 광촉매 반응이 가능하여 광조사부의 사용시간을 줄임으로써 에너지 비용을 절감할 수 있다.
또한 전술한 광을 이용한 공기조화장치(p)는 광촉매 과정을 거치면서 생산되는 CO2는 온실 작물의 광합성을 촉진시키는 시비물질로써, 작물의 생산성 향상을 위해 별도의 CO2 공급 수단을 통해 온실재배에 기 활용되고 있으므로 상기한 공기정화, 살균, 습도 제어의 수단 이외에 온실 시비를 위한 CO2를 자체 생산, 공급함으로써 기존 CO2 공급 수단을 대체, 혹은 부분 대체하여 비용 절감의 효과를 거둘 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광을 이용한 공기조화장치 및 이를 구비한 온실을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
1:공기조화함체 12:인입구
13:배기구 2:송풍부
3:광촉매부재 3a:상고정광촉매부재
3b:하고정광촉매부재 31:면상부재
32:광촉매층 4:수분분리수단
5:광조사부 51:외측광조사부
52:내측광조사부 53:하부광조사부
54:상부광조사부 6:수분배출부
61:노즐 62:배수밸브
7:수분배출부재 8:광투과성면상체
P:광을 이용한 공기조화장치 r:공기조화실

Claims (11)

  1. 광을 이용한 공기조화장치에 있어서,
    내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체;
    광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재;
    상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단;
    상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부; 및
    상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  2. 광을 이용한 공기조화장치에 있어서,
    내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체;
    공기가 상기 인입구를 통해 유입된 후 상기 배기구를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 송풍부;
    광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재;
    상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단;
    상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부; 및
    상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광촉매부재는 광촉매물질을 포함하는 광촉매층이 구비된 면상부재로 구성되고,
    상기 수분분리수단은 상기 면상부재에 적층되는 소수성코팅층으로 구성된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 면상부재는 부직포 또는 직물지로 형성되고,
    상기 소수성코팅층은 부직포 또는 직물지 표면에 소수성화합물이 적층되거나, 상기 부직포 또는 직물지를 형성하는 필라멘트사에 소수성화합물이 적층된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광촉매부재는 공기가 이동되는 지그재그 구조의 유동로가 형성되도록 복수 개로 구성된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공기조화실의 내부 하측에 경사지게 설치되는 수분배출부재를 구비하고,
    상기 광촉매부재는 상기 공기조화함체의 상부에 매달리는 형태로 설치되는 상고정광촉매부재와, 상기 수분배출부재에 설치되는 하고정광촉매부재로 구성된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수분배출부재는 투명면상체에 의해 '∧' 형상으로 형성되고,
    상기 광조사부는 인쇄회로기판에 복수의 UV발광다이오드가 배열, 형성되되, 상기 공기조화함체의 외측 내면에 설치된 외측광조사부, 상기 공기조화함체의 내측 내면에 설치된 내측광조사부, 상기 수분배출부재에 배치되는 하부광조사부와, 상기 공기조화실의 상부에 배치되는 상부광조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공기조화함체는 태양광의 유입이 가능하도록 일부 또는 전부가 투명면상체로 구성된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광조사부는 봉상 구조로 구성되어 상기 공기조화함체의 횡방향으로 설치되고,
    상기 광촉매부재는 광촉매층이 형성된 직물지로 형성되어 상기 광조사부에 엇갈리는 형태가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치.
  10. 공기조화장치를 구비한 온실에 있어서,
    온실프레임;
    상기 온실프레임에 설치되는 광투과성면상체; 및
    온실의 측벽 또는 천정을 형성하는 부위에 설치되는 제3항의 공기조화장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치를 구비한 온실.
  11. 온실프레임;
    상기 온실프레임에 설치되는 광투과성면상체; 및
    온실의 측벽 또는 천정을 형성하는 부위에 설치되는 공기조화장치를 포함하되,
    상기 공기조화장치는 내부에 형성된 공기조화실로 공기의 유동을 위한 인입구와 배기구가 형성된 공기조화함체, 공기가 상기 인입구를 통해 유입된 후 상기 배기구를 통해 배기되도록 유동을 형성하는 송풍부, 광촉매물질을 포함하여 형성되고 상기 공기조화실에 설치되는 광촉매부재, 상기 인입구로 유입되는 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위해 상기 공기조화실에 설치되는 수분분리수단, 상기 광촉매부재에 광촉매 반응을 위한 광을 조사하는 광조사부, 및 상기 공기조화실에서 발생되는 수분의 배출을 위해 설치되는 수분배출부를 포함하여 구성되고,
    온실 내부의 재배환경 데이터를 감지하도록 설치되고 온도센서, 습도센서, 조도센서, PH측정센서, 전기전도도측정센서, CO2측정센서, 이미지촬상모듈 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 센싱모듈;
    상기 센싱모듈로부터 수신된 재배환경 데이터를 이용하여 온실을 모니터링하고 상기 모너터링 된 결과와 기 입력된 데이터를 비교하여 상기 송풍부 및 상기 광조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 공기조화장치를 구비한 온실.
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