KR20220017594A - 식물재배용 지중온습도 조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물재배용 조절장치에 있어서, 비닐하우스 밖에 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 공기열 히트펌프(60)를 마련하고; 식물을 재배하는 비닐하우스 내에 공기열교환기 유니트가 설치되어, 비닐하우내에 설정온도 및 설정습도를 공급하고; 상기 공기열교환기 유니트로 부터 열원을 공급받거나, 또는 공기열 히트펌프로부터 열원을 공급받아 축열하고 공기열교환기 유니트로 열원을 공급하는 온수탱크를 마련하고; 상기 온수탱크로부터 비닐하우스 내의 온수파이프에 설정열원을 지중순환펌프에 의하여 지중에 제공하도록; 이루어 진 식물재배용 지중온습도 조절장치에 관한 것이다.
이는 비닐하우스 내에 재배하는 식물의 성장에 필요한 최적의 온도 및 습도를 제공하여, 식물성장의 효율에 효과가 있는 것이며, 열효율이 향상된 조절장치를 제공하여, 에너지 절감이 유리한 조절장치를 제공하며, 제어장치가 간편하여, 조작이나 사용이 편리한 효과가 있다.

Description

식물재배용 지중온습도 조절장치{Controlling apparatus of temperature and humidity for plant in greenhouse}
본 발명은 식물재배용 지중온습도 관리장치로서, 상세하게는 비닐하우스내의 식물재배를 온도 및 습도 조절장치를 위하여, 공기열 히트펌프 및 공기열교환기, 온수탱크로 이루어진 지중온습도 조절장치에 관한 것이다.
일반적인 농작물 재배용 온실과 비닐하우스는 동절기에 식물의 생육을 촉진시키기 위해서 사용된다. 그러한 농작물 재배용 온실과 비닐하우스는 실내 온도를 적정하게 유지시키고, 땅속 온도를 일정 이상의 온도로 유지하고 있다.
특히, 온실과 비닐하우스의 실내 온도 및 땅속 온도를 적정온도로 유지하기 위해서는 공지의 농업용 난방장치로부터 얻어지는 높은 발열량이 필요하다.
그러나, 농업용 난방장치는 온실과 비닐하우스의 실내온도를 적정한 온도로 유지하는데 매우 효과적이다. 그러나, 식물이 성장하는데 적정한 온도로 땅속 온도를 유지시키는데에는 열효율면에서 많은 어려움이 있다.
이런 이유로 인하여, 땅속을 적정한 온도로 유지시키는 장치에 대한 많은 연구와 노력이 있었으며, 그 결과, 다양한 형태의 지중가온 장치가 개발되어 있다.
종래 기술에 따른 지중가온 장치는 버너의 가열에 의해서 저온의 온수를 고온의 온수로 변환시키는 기존의 산업용 보일러와, 땅속에 매설된 방열파이프들과, 상기 방열파이프에 온수를 공급시키는 순환 펌프들 및, 상기 순환 펌프들이 땅속에 매설된 온도센서들에 의해서 제어되어서 설정 온도 이하로 땅속 온도가 떨어질 경우에 작동되도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 장치는 보일러에 배관된 순환펌프의 작동으로 고온의 온수를 방열파이프에서 순환시키는 과정에서 방열파이프의 온도와 땅속 온도와의 열전달에 의해서 땅속을 가열시킨다.
그러나, 종래의 장치는 온도를 방열파이프에 순환시키기 위해서 보일러에 직접적으로 배관된 저압의 순환펌프를 사용하여, 고온의 온수를 빠르게 방열파이프에 순환시키지 못하기 때문에, 효과적으로 땅속의 온도를 높이지 못하는 단점이 있다. 따라서, 종래의 장치는 온실 및 비닐하우스와 같은 큰 면적의 땅속에 설치된 방열파이프의 온수를 순환시키는데 현실적으로 불가능하다.
또한, 종래의 장치는 각지점의 땅속 온도의 차이로 인하여 전체 지면의 고른 온도분포를 유지시키지 못하는 단점이 있다.
또한, 종래 장치는 열효율이 매우 낮으며, 특히 식물이 성장 및 관리를 위한 습도제어에 대한 장치가 더욱 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1028827호 대한민국 실용신안등록공보 제20-174579호 대한민국 특허공개공보 제10-2014-133371호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 비닐하우스 내의 식물의 성장 및 관리에 필요한 조절장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 조절장치는 공기열 히트펌프, 공기열교환기 및 온수탱크가 상호 유기적으로 결합되어 이루어진 조절장치를 제공하는 것이다.
또한, 주간온실온도가 설정온도보다 높으며, 지중온도가 설정온도보다 낮은 경우에, 주간온실의 열원을 흡수하여, 온실온도를 감소시키며, 흡수된 열원은 지중에 공급하여, 지중온도를 증가시키는 조절장치를 제공하는 것이다.
또한, 야간온실온도가 설정온도보다 낮으며, 지중온도가 설정온도보다 낮은 경우에, 온실 밖의 공기열 히트펌프나 보일러 기기를 작동하여, 이를 온실내의 온도를 증가시키고, 지중온도를 증가시키는 조절장치를 제공하는 것이다.
하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 식물재배용 조절장치에 있어서, 비닐하우스 밖에 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 공기열 히트펌프를 마련하고; 식물을 재배하는 비닐하우스 내에 공기열교환기 유니트가 설치되어, 비닐하우내에 설정온도 및 설정습도를 공급하고; 상기 공기열교환기 유니트로 부터 열원을 공급받거나, 또는 공기열 히트펌프로부터 열원을 공급받아 축열하고 공기열교환기 유니트로 열원을 공급하는 온수탱크를 마련하고; 상기 온수탱크로부터 비닐하우스 내의 온수파이프에 설정열원을 지중순환펌프에 의하여 지중에 제공하도록; 이루어진 식물재배용 지중온습도 조절장치에 관한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 비닐하우스 내에 재배하는 식물의 성장에 필요한 최적의 온도 및 습도를 제공하여, 식물성장의 효율에 효과가 있는 것이다.
또한, 열효율이 향상된 조절장치를 제공하여, 에너지 절감이 유리한 조절장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 제어장치가 간편하여, 조작이나 사용이 편리한 효과가 있다.
또한, 온실내에는 일반적인 열교환기를 단순하게 부착하여, 온실내의 공간을 보다 효율적으로 이용하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 식물재배용 지중온습도 조절장치를 나타난 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예에 따른 식물재배용 지중온습도 조절장치를 나타난 계통도.
도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예에 따른 식물재배용 지중온습도 조절장치를 나타난 계통도.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 실시예를 살펴보면,
식물재배용 조절장치에 있어서,
비닐하우스 밖에 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 공기열 히트펌프(60)를 마련하고;
식물을 재배하는 비닐하우스 내에 공기열교환기 유니트(30)가 설치되어, 비닐하우내에 설정온도 및 설정습도를 공급하고;
상기 공기열교환기 유니트(30)로 부터 열원을 공급받거나, 또는 공기열 히트펌프(60)로부터 열원을 공급받아 축열하고 공기열교환기 유니트(30)로 열원을 공급하는 온수탱크(90)를 마련하고;
상기 온수탱크(90)로부터 비닐하우스 내의 온수파이프(10)에 설정열원을 지중순환펌프(72)에 의하여
지중에 제공하도록; 이루어 진 식물재배용 지중온습도 조절장치에 관한 것이다.
또한, 비닐하우스 내의 온실주간온도가 설정된 온도보다 높으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는.
상기 공기열 히트펌프(60) 및 제1순환펌프(73)는 작동하지 않으며, 제2순환펌프(71)에 의하여 공기열교환기 유니트(30)로 부터 온수탱크(90)로 열원을 공급하여, 주간온실열원을 공기열교환기 유니트(30)에서 흡수하여, 온수탱크(90)로 열을 공급하며,
상기 공기열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스에 설정된 온실주간온도에 도달되도록 열원을 온수탱크(90)로 공급하며, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 설정된 지중온도에 도달되도록 작동되며;
온실야간온도가 설정된 온도보다 낮으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는, 상기 공기열 히트펌프(60)로부터 제1순환펌프(73)에 의하여 온수탱크(90)에 열원을 공급하여 축열하고, 제2순환펌프(71)에 의하여 온수탱크(90)로부터 공기열교환기 유니트(30)로 열원을 공급하여, 공기 열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스 내에 열원을 공급하고, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 지중내의 지중설정온도로 도달되도록 이루어지며, 지중설정온도에 도달되면, 공기열 히트펌프(60), 제2순환펌프(71) 및 지중순환펌프(72)는 작동하지 않도록; 이루어 진 것이다.
또한, 지중순환펌프(72)가 작동하는 경우에 , 상기 온수파이프(10)로 부터 분기되어 지중밸브(11)의 개방에 의하여 온수를 지중에 공급하여, 지중 내에 설정된 지중습기온도에 도달되도록; 이루어 진 것이다.
또한, 상기 온수탱크(90)로 열원을 공급하는 기기는 보일러 열원기기로; 이루어 진 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 식물재배용 지중온습도 조절장치를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 식물재배용 조절장치에 관한 것이며, 구체적으로는 통상의 배추, 무우, 시금치, 수박등 일반적인 채소를 포함하여, 포도등과 같은 비닐하우스에서 재배가능한 과일의 각각의 특성에 맞는 온도 및 습도를 제공하여 성장을 촉진하는 조절장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 제1실시예는, 주간온실온도가 설정온도보다 높은 경우와 지중온도가 설정온도 보다 낮은 경우에는, 공기열교환기 유니트(30)에서 온실내의 열원을 흡수하여 온실 밖의 온수탱크(90)에 열원을 공급하며, 상기 온수탱크(90)로부터 지중파이프(10)에 열원을 공급하여 식물에 적합한 온도 및 습도를 제공하며, 온실 내의 온도를 설정온도에 도달되도록 작동시키는 것이다.
또한, 제2실시예는, 야간온실온도가 설정온도보다 낮은 경우와 지중온도가 설정온도 보다 낮은 경우에는, 비닐하우스 밖에 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 공기열 히트펌프(60)를 마련하여, 상기 공기열 히트펌프(60), 온수탱크(90) 및 열교환기 유니트(30)를 작동하여, 식물의 재배에 필요한 온도 및 습도 측정으로 위해 비닐하우스 내에 온도 및 습도를 장착하여 실시간으로 비닐하우스 내의 온도 및 습도를 관측하고, 각각의 식물특성에 적합한 온도를 설정하고, 상기 설정된 온도 및 습도에 도달되도록 지중파이프(10) 및 공기열교환기 유니트(30)로 부터 열원을 공급받는 것이다.
이에 대하여, 상세히 설명하면, 다음과 같다.
비닐하우스 ??에 온수탱크(90)를 마련하고, 상기 공기열 히트펌프(60)를 마련하고, 상기 공기열 히트펌프(60)으로부터 열원을 공급받아 열원을 온수탱크(90)에 축열하고, 상기 축열된 축열을 공기열교환기 유니트(30) 및 지중파이프(10)의 열원으로 공급하는 것이다.
또한, 비닐하우스 내에 식물에 재배되는 지중온도가 설정된 지중온도에 도달되도록 상기 온수탱크(90)로 부터 비닐하우스 내의 지중에 형성된 온수파이프(10)에 설정열원을 지중순환펌프(72)에 의하여 지중에 제공하도록; 이루어 진 식물재배용 지중온습도 조절장치에 관한 것이다.
상기에 기재된 구성간의 기능적인 연결관계는 제어부(80)에 연결되어 있으며, 제어부(80)는 비닐하우스 내의 온도 및 습도를 관측하고, 지중내의 지중온도 및 지중습도를 관측하여, 식물의 특성에 적합한 각각의 온도 및 습도에 도달되도록 상기 주요구성들을 작동시키거나, 작동시키지 않도록 조절하는 것이다.
이를 위한 제1실시예로서, 도 2에 나타난 바 와 같이,
비닐하우스 내의 주간온실온도가 설정된 온도 보다 높으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는. 주간의 온실온도의 설정온도보다 높은 온도를 공기열교환기 유니트(30)에서 흡수하여 지중으로 열을 전달하는 것이 필요하며, 이를 위하여,
비닐하우스 내의 주간온실 온도를 낯추기 위하여, 비닐하우스 내에 장착된 공기열교환기 유니트(30)를 작동하여, 내부에 내장된 열교환기로 열원을 흡수하여, 비닐하우스 내의 온도를 낮추는 것이 필요하며, 지중의 온도가 설정온도보다 낮으므로, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 설정된 지중온도에 도달되도록 작동되도록 하는 것이다
제2순환펌프(71)에 의하여 공기열교환기 유니트(30)로부터 온수탱크(90)로 열원을 공급하고, 상기 공기열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스에 설정된 주간온도에 도달되도록 열원을 흡수하며, 흡수된 열원은 온수탱크(90)에 공급되며, 이를 지중파이프(10)를 통해 설정된 지중온도에 도달되도록 지중에 열원을 공급하는 것이다. 이때에 상기 공기열 히트펌프(60) 및 제1순환펌프(73)는 작동하지 않는 것이다.
또한, 제2실시예로서, 도 3에 나타난 바 와 같이,
비닐하우스 내의 야간온도가 설정된 온도보다 낮으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는, 공기열 히트펌프(60)로부터 온수탱크(90)에 열을 공급하고, 축열된 온수탱크(90)의 열원을 공기열교환기 유니트(30)으로 열원을 공급하고, 열원을 공급받은 공기열교환기 유니트(30)는 온실내로 열원을 공급하여, 온실내의 온도를 설정온도에 도달되도록 형성되며, 지중 온도는 온수탱크(90)에 연결된 지중파이프(10)로 열원을 공급하는 것이다.
이를 위하여, 상기 공기열 히트펌프(60)로부터 제1순환펌프(73)에 의하여 온수탱크(90)에 열원을 공급하여 축열하고, 제2순환펌프(71)에 의하여 온수탱크(90)로부터 공기열교환기 유니트(30)로 열원을 공급하고, 공기 열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스 내에 열원을 공급하고, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 지중내의 지중설정온도로 도달되도록 이루어 지며, 지중설정온도에 도달되면, 공기열 히트펌프(60), 제2순환펌프(71) 및 지중순환펌프(72)는 작동하지 않도록; 이루어 진 것이다.
또한, 지중순환펌프(72)가 작동하는 경우에 , 상기 온수파이프(10)로 부터 분기되어 지중밸브(11)의 개방에 의하여 18℃ 내지 22℃의 온수를 지중에 공급하여, 지중에 설치된 지중온도센서(4) 및 지중습도센서(5)에 연계된 제어수단에 의하야 지중 내에 설정된 지중온도 및 지중습도에 도달되도록; 이루어 진 것이다.
이는 지중습도가 설정습도보다 낮은 경우에는 상기 지중밸브(11)를 개방하여, 온수를 지중에 공급하여, 식물에 적합한 지중환경에 도달되도록 형성시키며, 설정지중습도인 경우에는 상기 지중밸브(11)를 닫는 것이다.
또한, 상기 온수탱크(90)로 열원을 공급하는 기기는 보일러 열원기기로; 이루어 진 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
4: 지중온도센서
5: 지중습도센서
11: 지중밸브
10: 온수파이프
30: 공기열교환기 유니트
35: 응축액체 파이프
72: 지중순환펌프
60: 공기열 히트펌프
71:제2순환펌프
72:지중순환펌프
73: 제1순환펌프
90: 온수탱크

Claims (4)

  1. 식물재배용 조절장치에 있어서,
    비닐하우스 밖에 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어진 공기열 히트펌프(60)를 마련하고;
    식물을 재배하는 비닐하우스 내에 공기열교환기 유니트(30)가 설치되어, 비닐하우내에 설정온도 및 설정습도를 공급하고;
    상기 공기열교환기 유니트(30)로 부터 열원을 공급받거나, 또는 공기열 히트펌프(60)로부터 열원을 공급받아 축열하고 공기열교환기 유니트(30)로 열원을 공급하는 온수탱크(90)를 마련하고;
    상기 온수탱크(90)로부터 비닐하우스 내의 온수파이프(10)에 설정열원을 지중순환펌프(72)에 의하여
    지중에 제공하도록; 이루어 진 것을 특징으로 하는 식물재배용 지중온습도 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    비닐하우스 내의 온실주간온도가 설정된 온도보다 높으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는.
    상기 공기열 히트펌프(60) 및 제1순환펌프(73)는 작동하지 않으며, 제2순환펌프(71)에 의하여 공기열교환기 유니트(30)로 부터 온수탱크(90)로 열원을 공급하여, 주간온실열원을 공기열교환기 유니트(30)에서 흡수하여, 온수탱크(90)로 열을 공급하며,
    상기 공기열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스에 설정된 온실주간온도에 도달되도록 열원을 온수탱크(90)로 공급하며, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 설정된 지중온도에 도달되도록 작동되며;
    온실야간온도가 설정된 온도보다 낮으며, 장착된 지중온도센서(4)가 설정된 지중온도보다 낮은 경우에는, 상기 공기열 히트펌프(60)로부터 제1순환펌프(73)에 의하여 온수탱크(90)에 열원을 공급하여 축열하고, 제2순환펌프(71)에 의하여 온수탱크(90)로부터 공기열교환기 유니트(30)로 열원을 공급하여, 공기 열교환기 유니트(30)로부터 비닐하우스 내에 열원을 공급하고, 상기 지중순환펌프(72)에 의하여 온수파이프(10)로 열원을 공급하여, 지중내의 지중설정온도로 도달되도록 이루어지며, 지중설정온도에 도달되면, 공기열 히트펌프(60), 제2순환펌프(71) 및 지중순환펌프(72)는 작동하지 않도록; 이루어 진 것을 특징으로 하는 식물재배용 지중온습도 조절장치.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    지중순환펌프(72)가 작동하는 경우에 , 상기 온수파이프(10)로 부터 분기되어 지중밸브(11)의 개방에 의하여 18℃ 내지 22℃의 온수를 지중에 공급하여, 지중 내에 설정된 지중습기온도에 도달되도록; 이루어 진 것을 특징으로 하는 식물재배용 지중온습도 조절장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온수탱크(90)로 열원을 공급하는 기기는 보일러 열원기기로; 이루어 진 것을 특징으로 하는 식물재배용 지중온습도 조절장치.



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