KR20230140945A - 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기 - Google Patents

강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기 Download PDF

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Abstract

연무기 내부에 설치되어 약액을 공급하는 약액 저장통; 상기 약액 저장통에 저장된 약액을 유연성을 가지는 도관을 통해 전달하고, 제어보드로부터 제어신호를 전달받아 상기 도관을 통해 전달되는 약액의 유량을 조절하는 이송펌프; 상기 이송펌프로부터 전달받은 상기 약액의 온도를 조절하는 히터 하우징; 상기 이송펌프 및 상기 히터 하우징과 전기적으로 연결되어 제어신호를 전달하는 제어보드; 및 상기 제어보드와 전기적으로 연결되고, 내부에 설치된 전자석에 전달되는 전류에 따라 출력신호를 변경하는 릴레이;를 포함하고, 상기 히터 하우징은 내부에 하나 이상의 열교환기를 통해 분사관을 통해 연무기 외부로 전달되는 상기 약액의 온도를 제어하고, 상기 제어보드는 와이파이 신호를 수신하여 제어신호를 발생시키는, 농업용 연무기를 제공할 수 있다.

Description

강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기{Straight Pipe Structure Type Agricultural Mister with Inserted Steel Wire.}
본 실시예는 농업용으로 사용되는 연무기에 관한 것으로서, 파이프 내에 일정 지름의 강선을 삽입하는 구조를 통해 와류 발생량을 증폭시켜 열교환 효율을 증대시키는 농업용 연무기에 관한 것이다.
농업용 연무기는 약액을 히터 등으로 가열하여 외부로 분사하는 열교환 장치를 구비하고, 살충약제를 고온의 히터에 통과시켜 유체를 기화시키거나 약제 분무에 용이한 형태로 고온 상태로 유지하는 역할을 한다.
기존의 농업용 연무기에 사용되는 히터 내부의 파이프는 열교환 면적 및 길이를 증대시키기 위해 코일 형태의 파이프를 사용하고 있다. 코일 형태의 파이프는 농약과 같은 약제가 가열됨에 따라 점도가 올라가거나, 내측 벽에 불순물이 유로를 막아 잦은 막힘 현상을 발생하게 되는 문제점이 발생한다.
농업용 연무기의 히터 내부의 파이프의 막힘 현상으로 인해 히터 전체를 교환해야 하는 문제가 발생하게 되고, 농업용 연무기의 제조 및 관리 비용 증가로 인한 원가 비용을 높이는 문제가 된다. 또한, 전자기기를 포함하는 농업용 연무기의 히터의 잦은 탈부착은 농업용 연무기의 수명을 떨어뜨리는 요인으로 지적된다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 코일 형태의 파이프를 채용하지 않고, 직선 형태의 관을 사용함으로써 막힘 현상을 줄이고, 막힘 현상이 발생한 경우에는 청소가 용이하도록 하는 농업용 연무기를 제공하는 것이다.
본 실시예의 목적은, 다른 측면에서, 코일 파이프 형태와 달리 열 교환 면적이 협소하여 정상적인 분사가 어려운 문제점을 해결하기 위하여 파이프 내에 일정 지름의 강선을 삽입하여 와류 발생으로 인한 열교환 효율 개선을 가능하도록 하는 농업용 연무기를 제공하는 것이다.
본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 다단 형태의 복수의 파이프를 채택하고, 파이프의 내부 및 외부 표면에 패턴-예를 들어, 나선형 빗금, 메쉬 형태의 망- 등을 형성하여 와류 효과 발생을 증폭시키는 농업용 연무기를 제공하는 것이다.
본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 파이프를 통과하는 유체의 체류시간을 줄이므로 약제의 사용을 최소화하고, 적은 무게로 운반이 용이한 연무기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제1 실시예는, 연무기 내부에 설치되어 약액을 공급하는 약액 저장통; 상기 약액 저장통에 저장된 약액을 유연성을 가지는 도관을 통해 전달하고, 약액의 유량을 조절하는 이송펌프; 내부에 설치된 하나 이상의 열교환기를 통해 상기 이송펌프로부터 전달받은 상기 약액의 온도를 조절하고, 분사관을 통해 연무기 외부로 전달되는 상기 약액의 온도를 제어하는 히터 하우징; 및 상기 히터 하우징에 삽입되어 와류를 발생시키는 강선을 포함하는, 농업용 연무기를 제공할 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 히터 하우징은 상기 약액을 통과시키는 직선 형태의 도관을 포함할 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 강선은 상기 약액의 이동경로의 반대 방향으로 삽입되어 일 단부가 고정될 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 강선의 표면 및 상기 히터 하우징의 내벽은 서로 반대 방향을 가지는 나선형으로 패터닝되어 있을 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 히터 하우징은 내부파이프 및 외부파이프를 포함하고, 상기 내부파이프 및 상기 외부파이프는 상기 약액의 이동경로를 분리할 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 강선은 나선형 패턴을 따라 형성된 복수의 홈을 포함할 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 강선을 지지하는 지지구조체를 더 포함하고, 상기 지지구조체는, 상기 강선을 둘러싸는 내주링; 및 상기 분사관의 표면에 부착되는 외주링을 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제1 실시예는, 약액을 가열하여 분무하는 농업용 연무기에 있어서, 상기 약액의 유량을 조절하여 전달하는 이송펌프; 상기 이송펌프로부터 전달되는 상기 약액을 통과시키는 내부도관; 상기 내부도관을 통과하는 상기 약액의 온도를 조절하여 외부로 전달하는 히터 하우징; 및 상기 내부도관의 중심부에 삽입되어 와류를 발생시키는 삽입구조체를 포함하는, 농업용 연무기를 제공할 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 내부도관은 직선형 파이프이고, 상기 삽입구조체는 상기 내부도관의 약액 이동경로의 반대방향으로 슬라이딩 삽입되어 일 단부가 고정될 수 있다.
농업용 연무기에서 상기 내부도관 또는 상기 삽입구조체의 표면은 상기 약액과의 마찰을 발생시키도록 패터닝되어 있을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 직선 파이프 구조를 채용하여 약액 분사시 유체의 이동속도 증가로 인한 히터관 내벽과의 접촉시간 감소 문제를 강선 삽입을 통해 해결할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 강선에 의한 와류 발생 및 체류시간 증대 효과에 기초하여 약액의 분사 효율을 향상시킬 수 있고, 대용량 히터를 사용하지 않아 농업용 연무기를 소형화할 수 있다.
본 실시에에 의하면, 히터 파이프 내부에 강선을 삽입하여 약액 이송시 걸리는 부하 및 진동으로 인하여 히터관 내벽에서 열교환이 이루어짐과 동시에 강선에서도 열교환이 이루어질 수 있고, 약액이 이송하는 과정에 강선을 타고 와류 현상이 일어나 약액과 히터관 내벽의 접촉 면이 현저하게 증가하여 약액을 매우 효율적으로 분사할 수 있다.
도 1은 스마트폰과 연계 구동되는 농업용 연무기의 동작 과정을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 농업용 연무기 내부의 히터 하우징의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 제어보드의 동작 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제1 예시 측면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 상면을 나타내는 상면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제2 예시 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제3 예시 측면도이다.
도 9는 코일 파이프 형태의 도관을 사용하는 농업용 연무기를 예시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 구성도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 단면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 파이프의 내부 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 강선의 표면 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 다단 파이프 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, a, b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 스마트폰과 연계 구동되는 농업용 연무기의 동작 과정을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연무기(30)는 스마트폰(10) 및 서버(20) 등과 연계되어 구동될 수 있다.
스마트폰(10)의 터치 입력을 통해 생성된 데이터는 서버(20)으로 전달될 수 있고, 서버(20)은 연무기(30)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 연무기(30)으로 전달할 수 있다.
스마트폰(10)은 어플리케이션 또는 컴퓨터프로그램을 구동할 수 있는 기기이면, 임의의 모바일 장치일 수 있다.
스마트폰(10)에서 구동되는 모바일 어플리케이션의 화면은 연무기(30)의 전원을 제어하거나, 히터 하우징 내부의 구성요소들을 제어하거나, 이송펌프의 출력을 제어하거나, 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode) 조명을 제어하기 위한 유저 인터페이스(UI: User Interface)를 제공할 수 있다.
서버(20)는 컴퓨터 장치에 설치된 내부 저장장치를 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 클라우드 서버 등을 포함할 수 있다.
서버(20)는 스마트폰(10)의 터치 입력으로 발생한 제어신호를 수신하고, 저장할 수 있고, 내부의 알고리즘을 통해 적절한 연산을 수행한 결과를 연무기(30) 내부에 저장된 제어보드로 전송할 수 있다.
연무기(30)은 농약 등의 방충을 위한 약액을 분사하기 위한 장치로서 약액 저장통(미도시), 이송펌프(미도시), 히터 하우징(미도시), 제어보드(미도시), 릴레이(미도시) 등을 포함할 수 있다.
연무기(30)는 스마트폰(10) 및 서버(20)을 통해 전달되는 무선통신 신호-예를 들어, 와이파이 신호-를 전달받아 사용자가 직접 연무기(30)의 작동을 제어하지 않더라도 원격으로 연무기(30)를 제어할 수 있다.
연무기(30)의 동작은 전원을 인가하는 단계, 어플리케이션을 실행시키는 단계, 연무기를 원격으로 제어하는 단계 등으로 구분될 수 있다.
연무기를 원격으로 제어하는 단계는 히터실을 가동시켜 연무기의 온도를 기준 온도로 유지시키는 단계, 이송펌프를 가동하는 단계, 약액의 분사를 수행하는 단계, 히터 하우징을 가동시켜 열교환을 수행하는 단계, 이송펌프를 재가동시키는 단계를 포함할 수 있고, 이러한 반복 동작은 필요한 설정 횟수에 따라 다르게 제어될 수 있다.
예시적으로, 사용자가 원터치 신호를 입력하는 경우 히터를 330초 가동한 이후 펌프를 20초 동안 가동할 수 있다. 연속하여, 히터를 80초동안 가동한 이후 펌프를 20초 동안 가동할 수 있고, 이러한 가동은 반복적으로 수행될 수 있으며, 모바일 어플리케이션에 의해 구동이 제어될 수 있다.
예시적으로, 사용자가 비우기 신호를 입력하는 경우 드레인 펌프를 가동할 수 있다.
예시적으로, 사용자가 조명 신호를 입력하는 경우 토글(toggled) 방식으로 타이머 기능을 가동시킬 수 있다.
예시적으로, 강제종료 신호를 입력하는 경우 제어보드-예를 들어, 마이크로프로세서(MCU) 보드-를 리셋할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 농업용 연무기(200)는 약액 저장통(110), 이송펌프(120-1, 120-2), 열교환기(130-1, 130-2), 부저(140), 온도측정기(150), 온도퓨즈(160), 제어보드(170), 릴레이(180), 차단기(190) 등을 포함할 수 있다.
농업용 연무기(200)은 히터 하우징(145)를 포함할 수 있고, 히터 하우징(145)은 열교환기(130-1, 130-2), 부저(140), 온도측정기(150), 온도퓨즈(160), 릴레이(180) 등을 포함한 것으로 정의될 수 있다.
약액 저장통(110)은 연무기 내부에 설치되어 살충제 등의 약액을 저장하기 위한 공간일 수 있고, 연무기의 작동시간 및 연무기의 무게에 따라 약액 저장통의 크기 및 형태는 다양하게 정의될 수 있다. 예시적으로, 약액 저장통(110)은 원통형, 직사각형 모양의 저장통일 수 있다.
이송펌프(120-1, 120-2)는 약액 저장통에 저장된 약액을 유연성을 가지는 도관(111, 121)을 통해 전달하고, 제어보드(170)로부터 제어신호를 전달받아 도관(111, 121)을 통해 히터 하우징(145)에 전달되는 약액의 유량을 조절할 수 있다.
유연성을 가지는 도관(111, 121)을 사용하는 경우 연무기(200) 내부의 공간을 절약할 수 있게 된다. 예시적으로, 약액 저장통(110)과 이송펌프(120-1, 120-1)가 인접한 경우이거나, 약액 저장통(110), 이송펌프(120-1, 120-1), 및 열교환기(130-1, 130-2)가 하나의 직선상에 위치하지 않는 경우에 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
도관(111, 121)을 비롯한 연무기 내부의 파이프 구성은 동 재질의 금속을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이송펌프(120-1, 120-2)의 구성은 회전 구동력 등의 구동력을 제공하기 위한 구동모터(미도시), 실린더 형태로 유량을 조절하는 펌프피스톤(미도시) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이송펌프(120-1, 120-2)의 개수는 열교환장치 및 분사관의 개수에 따라 다르게 정의될 수 있다. 예시적으로, 분사관(131)의 개수가 2개인 경우에는 이송펌프는 2개가 형성될 수 있다.
보다 효율적인 펌프 작동을 위해서는 이송펌프(120-1, 120-2) 사이에 물리적 또는 전기적 연결관계를 형성할 수 있다.
이송펌프(120-1, 120-2)는 도관(121) 또는 분사관(131)으로 전달되는 약액의 유량을 제어할 수 있고, 열교환기(130-1, 130-2)의 열교환 효율 또는 제어장치(170)의 제어신호에 따라 약액의 유량을 변경할 수 있다.
이송펌프(120-1, 120-2)는 가열되지 않은 약액을 열교환기(130-1, 130-2)로 전달시킬 수 있다.
열교환기(130-1, 130-2)는 도관(121)과 연결되어 약액의 온도를 증가시킬 수 있고, 직교유동 또는 대향유동을 위해 도관(121)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
열교환기(130-1, 130-2)는 도관(121)과 분사관(131)을 통과하는 내부도관(미도시)를 더 포함할 수 있고, 내부도관(미도시)를 통과하는 약액의 온도를 조절할 수 있다.
분사관(131)은 열교환기(130-1, 130-2)를 통해 전달되는 유체를 분무노즐(미도시) 등을 통해 분사할 수 있고, 필요에 따라 필터(미도시) 등을 포함하여 노즐 구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다.
분사관(131)을 통해 미세한 입자가 분사시킬 수 있으므로, 약제의 응착력을 향상시킬 수 있고, 필요에 따라 분무량을 제어할 수 있으므로 약제의 사용을 최적화할 수 있다.
부저(140)는 무인으로 구동되는 연무기(200)의 외부 충돌을 방지하거나, 안전상의 이유로 알람을 발생시키는 장치일 수 있다. 예시적으로, 부저(140)는 연무기(200)의 동작 시간에 계속하여 알람을 발생시킬 수 있다.
온도측정기(150)는 히터 하우징(145) 내부의 온도를 측정하거나, 열교환기(130-1, 130-2)의 온도를 측정하기 위한 장치일 수 있다.
온도측정기(150)가 측정한 온도는 제어보드(170)으로 전달될 수 있고, 제어보드(170)은 해당 온도 신호에 기초하여 온도퓨즈(160)의 전류를 차단하는 등의 제어신호를 발생시킬 수 있다.
온도퓨즈(160)는 일반적인 퓨즈와 마찬가지로 전류가 세게 흐르면 전기 부품보다 먼저 녹아 끊어져서 전류의 흐름을 끊어주는 금속선을 의미할 수 있고, 히터 하우징(145)의 내부의 온도에 직접적으로 반응하거나 제어보드(170)의 제어신호에 따라 전류를 차단할 수 있다.
히터 하우징(145)은 온도 스위치(미도시)를 더 포함할 수 있고, 온도 스위치(미도시)는 제어보드(170) 또는 릴레이(180)과 연결되어 내부에서 스위치 기능을 수행할 수 있다.
제어보드(170)은 마이크로컨트롤러(MCU: Micro Controller Unit)일 수 있고, 연무기(200) 내부의 구성요소의 동작을 제어하거나, 이러한 동작을 위한 연산을 수행하기 위한 프로세서(Processor)일 수 있다. 필요에 따라, 데이터 저장을 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어보드(170)는 히터 하우징(145) 동작을 제어할 수 있고, 히터 하우징(145)를 가동하여 예열시킬 수 있다. 연무기(200)가 초기에 가열되는 경우 예열하는 과정을 수행함으로써, 연무기(200)의 동작 효율을 향상시킬 수 있다.
제어보드(170)는 이송펌프(120-1, 120-2) 동작을 제어할 수 있고, 이송펌프(120-1, 120-2)를 가동하여 약액의 유량을 조절할 수 있다.
제어보드(170)는 열교환기(130-1, 130-2) 동작을 제어할 수 있고, 열교환기(130-1, 130-2)를 작동시켜 약액의 온도를 조절할 수 있다.
제어보드(170)은 연무기(100) 내부의 온도 또는 습도를 확인하고 조절하도록 제어신호를 생성할 수 있고, 환풍기(미도시)의 가동 여부 및 가동 출력에 관한 제어신호를 생성할 수 있으며, 히터의 가동 여부 및 가동 출력에 관한 제어신호를 생성할 수 있으며, LED 조명의 조도를 조절하는 제어신호를 생성할 수 있다.
릴레이(180)는 제어보드와 전기적으로 연결되고, 내부에 설치된 전자석에 전달되는 전류에 따라 출력신호를 변경할 수 있다. 릴레이(180)의 방향을 뒤집어 자석 부분이 상단에 위치하는 경우에는, 보다 높은 안정성을 나타낼 수 있다.
차단기(190)는 외부에서 전달되는 아날로그 신호-예를 들어, 전압 또는 전류-를 필요에 따라 차단할 수 있도록 구성되어 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 농업용 연무기 내부의 히터 하우징의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 열교환기(130)는 유체전송부(132), 열교환부(133) 등을 포함할 수 있다.
열교환기(130)는 이송펌프(미도시)가 도관(121)을 통해 전달하는 유체에 열을 전달하여 고온의 유체를 분사관(131)을 통해 배출할 수 있다.
유체전송부(132)는 열교환을 위해 가열된 유체를 열교환부(133)으로 전달할 수 있고, 유체전송부(132)의 형태는 다양하게 설계될 수 있다.
열교환부(133)는 도관(121) 및 분사관(131)과 인접하여 고온의 유체를 전달함으로써 분사관(131)을 통해 분무되는 유체의 온도를 증가시킬 수 있고, 온도의 변화량은 제어보드(170)에서 설정한 온도 데이터를 수신하고 이에 따라 실시간으로 변경될 수 있다.
열교환부(133), 도관(121), 분사관(131)은 코일 형태의 파이프가 채택될 수 있지만, 직선 형태의 파이프가 채택될 수 있다. 후술하는 이유로 직선 형태의 파이프가 사용되는 경우에 강선(미도시)을 삽입하여 와류 발생량을 증폭시키고, 약액의 열교환 시간 및 열교환 효율을 개선함으로써 히터 하우징의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
열교환기(130)가 직선 파이프 구조의 약액 이동경로를 형성하는 경우에는 약액 분사시 이송 속도가 빠르게 된다. 이로 인해 열교환부(133)와 약액의 접촉 시간 및 면적이 적어서 분사의 효율이 떨어지게 되고, 대용량의 히터 하우징이 사용되거나 약액의 이동경로를 증대시키는 방식으로 문제를 해결하고 있는 것이 일반적인 열교환기(130)의 구조이다.
열교환기(130)의 히터 파이프 내부에 강선(미도시)을 삽입하면 약액 이송시 강선에 걸리는 유체의 이동경로 변화-예를 들어, 유체와 강선의 충돌-로 인하여 히터관 내벽뿐만 아니라 강선에서도 열 교환이 이루어질 수 있다. 열교환기(130) 내부의 도관에 강선(미도시)이 삽입되어 약액이 이송하는 과정에 강선을 타고 와류 현상이 일어나 약액과 히터관 내벽의 접촉 시간이 증가하여 약액을 매우 효율적으로 분사하할 수 있다. 이로 인해, 적은 용량의 히터 하우징으로도 매우 효율적인 분사가 가능해지며, 히터 하우징의 사이즈를 감소시켜 농업용 연무기를 소형화할 수 있다.
대부분의 재래식 온실에서 가용하는 전기는 3kw 이하임에 반해, 직선 관 형태의 분사기로 분사 시에는 6kw 이상의 큰 히터과 필요하여 농촌의 설비에서 사용이 어렵게 된다. 이에 비해, 같은 크기의 히터실 직선관 내부에 강선을 삽입하면 2.5kw 이하의 작은 히터로도 분사의 효율이 크게 개선될 수 있고, 농가에서 별도의 없이 설비 추가 없이 연무기의 구동이 가능하게 된다.
도 3의 열교환기는 약액의 온도를 조절하기 위한 열교환 방법을 예시하기 위한 것으로서, 본 실시예의 기술적 사상은 이에 제한되지 않는다.
도 4는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 제어보드의 동작 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면 제어보드(370)은 전원제어부(371), 히터제어부(373), 펌프제어부(375), 조명제어부(377) 등을 포함할 수 있다.
전원제어부(371)는 연무기(380) 내부의 전원(381)을 제어하는 신호를 발생시키고, 전원(381)의 출력의 세기를 조절하거나 전원을 온(On), 오프(Off) 상태로 변경할 수 있다.
히터제어부(373)는 연무기(380) 내부의 히터(383)를 제어하는 신호를 발생시키고, 히터(383) 내부의 온도를 조절하거나 히터 내부로 전달되는 고온의 유체 유입을 조절함으로써 히터(383) 내부의 온도조건을 변경할 수 있다. 히터(383)는 히터 하우징(미도시)를 의미하는 것일 수 있으나, 히터 하우징의 내부 구성을 의미하는 것일 수 있다.
펌프제어부(375)는 연무기(380) 내부의 이송펌프(385)를 제어하는 신호를 발생시키고, 이송펌프(385)을 제어하여 도관(미도시)를 통해 전달되는 유체의 유량 또는 유압을 제어할 수 있다.
조명제어부(377)는 연무기(380) 내부의 LED 조명(387)를 제어하는 신호를 발생시키고, LED 조명(387)을 제어하여 각 소자의 발광량 또는 출력 세기를 변경할 수 있다.
제어보드(370)는 전원제어부(371), 히터제어부(373), 펌프제어부(375), 조명제어부(377)는 하나의 제어보드(370) 내에 실장된 개별 회로구성의 의미하는 것일 수 있으나, 별개의 회로로 구성되는 것일 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제1 예시 측면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 상면을 나타내는 상면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제2 예시 측면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 농업용 연무기의 측면을 나타내는 제3 예시 측면도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 농업용 연무기(400)는 약액 저장통(410), 약액 마개(411), 제1 이송펌프(420-1), 제2 이송펌프(420-2), 제1 열교환기(430-1), 제2 열교환기(430-1), 분사관(431), 제어보드(470), 손잡이(496), 프레임(497), 배기팬(498), 흡기팬(499) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 농업용 연무기(400)는 도 5 내지 도8와 같은 배치를 통해 보다 안정적인 구조를 가지고, 높은 분무 효율을 발생시킬 수 있다.
약액 저장통(410)은 프레임의 상기 약액의 주입이 가능하도록 상기 프레임의 상단에 고정되어 있을 수 있고, 약액 마개(411)을 통해 약액이 외부 공기와의 노출이 되는 것을 막을 수 있다.
약액 마개(411)는 약액의 주입 시에만 개방될 수 있다.
제1 이송펌프(420-1) 및 제2 이송펌프(420-2)는 약액 저장통(410)의 하단에 이격되어 설치될 수 있으며, 프레임의 하단에 고정되어 있을 수 있다.
제1 이송펌프(420-1) 및 제2 이송펌프(420-2)는 약액 저장통(410)의 주변에 설치될 수 있다.
제1 이송펌프(420-1) 및 제2 이송펌프(420-2)는 전술한 이송펌프일 수 있고, 플렉서블한 파이프에 의해 약액을 전달받을 수 있으므로, 공간상의 효율성을 증대시키도록 배치될 수 있다.
제1 이송펌프(420-1) 및 제2 이송펌프(420-2)는 내구력 향상을 위해 바닥으로부터 일정한 거리를 이격하여 설치될 수 있고, 프레임의 일 측면에 고정될 수 있다.
제1 열교환기(430-1) 및 제2 열교환기(430-1)는 이송펌프가 설치된 일 측면의 반대 측면에 설치되고, 배출구를 형성하여 분사관(431)을 연무기 외부로 돌출시킬 수 있다.
제1 열교환기(430-1) 및 제2 열교환기(430-1)는 복수 개의 분사관(431) 각각과 개별적으로 연결될 수 있다.
분사관(431)은 프레임(497)의 일 측면에 설치될 수 있고, 절공 후 용접되어 형성되는 것일 수 있다.
분사관(431)은 프레임(497)에 형성된 구멍을 통해 연무기 외부와 연결될 수 있다.
제어보드(470)는 전술한 제어보드의 기능을 발휘할 수 있고, 내구력 향상을 위해 연무기(400)의 중앙부에 설치되어 진동에 의한 내구력 감소를 방지할 수 있다.
제어보드(470)는 프레임(497)의 일 측면에 부착된 것일 수 있다.
손잡이(496)는 연무기(400)의 최상단부에 설치되어, 연무기(400)를 이동시키기 위해 사용될 수 있다.
프레임(497)은 연무기(400) 외부의 환경과 내부의 구성요소를 분리하고, 물리적인 격리 또는 열적인 격리 효과를 발생시킬 수 있다. 프레임(497)의 형태는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
배기팬(498)은 연무기(400) 내부의 공기를 배출시킬 수 있도록 팬을 형성할 수 있다.
흡기팬(499)은 연무기(400) 외부의 공기를 유입시킬 수 있도록 팬을 형성할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 실시예에 따른 농업용 연무기의 구조를 예시하기 위한 것으로서, 본 실시예의 기술적 사상은 이에 제한되지 않는다.
도 9는 코일 파이프 형태의 도관을 사용하는 농업용 연무기를 예시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 농업용 연무기(500)는 내부도관(510), 열교환기(520), 분무관(530) 등을 포함할 수 있다.
내부도관(510)은 열교환기(520)으로부터 열에너지를 전달받고 유체-예를 들어, 약액-의 온도를 조절하여 분무관(530)으로 전달할 수 있다.
종래의 내부도관(510)은 코일 파이프 형태의 도관을 사용하여 잦은 막힘 현상을 발생시키게 되고, 이로 인해 히터 하우징 전체를 교체해야 하는 문제를 발생시켰다. 이로 인해 원가 비용의 증가 및 사후관리(A/S)의 난이도를 증가하는 현실적 제약으로 작용하게 된다.
코일 파이프 형태(510)는 열교환 효율을 개선하기 위해 유체의 체류시간을 증가시켜 유효 열교환 시간을 증대시키는 효과를 발생시키나, 통과하는 유체가 혼합물인 경우에는 내부의 퇴적작용 또는 침전작용 등으로 인한 막힘 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.
내부도관(510)의 막힘 현상을 개선하기 위하여 직선 파이프 형태의 도관을 사용하게 되면, 막힘 현상을 줄일 수 있으나, 열교환 면적 및 시간이 줄어들게 되므로 필요한 온도까지 열교환을 수행할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 직선 파이프 구조에서는 약액 분사의 이동 속도가 증가하게 되고, 열교환 효율을 개선하기 위해서는 큰 용량의 히터하우징을 활용하여 도관의 길이를 증가시켜야 한다. 이로 인해 농업용 연무기의 크기가 증가하게 되고, 이로 인해 농업용 연무기의 휴대성이 급격히 저하되게 된다.
도 10은 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 구성도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 농업용 연무기(600)은 내부도관(610), 강선(650) 등을 포함할 수 있다.
농업용 연무기(600)는 연무기 내부에 설치되어 약액을 공급하는 약액 저장통(미도시), 약액 저장통에 저장된 약액을 유연성을 가지는 도관을 통해 전달하고 약액의 유량을 조절하는 이송펌프(미도시), 내부에 설치된 하나 이상의 열교환기를 통해 이송펌프로부터 전달받은 약액의 온도를 조절하고 분사관을 통해 연무기 외부로 전달되는 약액의 온도를 제어하는 히터 하우징(미도시)를 더 포함할 수 있다.
내부도관(610)은 히터 하우징(미도시) 내부에 형성되고, 약액을 통과시키는 도관일 수 있다.
내부도관(610)은 직선 파이프 구조를 활용하여 막힘 현상을 줄이고, 막힘 현상이 발생하는 경우에는 손쉽게 청소를 가능하게 할 수 있다. 내부도관(610)의 유체 이동경로-예를 들어, 도관의 중심부-에 강선(650)을 삽입하여 유체의 체류시간을 증대시켜 열교환 시간을 증대시킴으로써, 이러한 단점을 보완할 수 있다.
내부도관(610)은 복수의 돌출부(611) 및 홈(612)을 포함할 수 있고, 이로 인해 표면을 패턴화할 수 있으나, 필요에 따라 내부도관(611)의 패터닝은 생략될 수 있다.
강선(650)은 히터 하우징(미도시)에 삽입되어 와류를 발생시켜 유체의 이동경로를 변경시키고, 내부도관(610)에 삽입될 수 있는 구조체일 수 있다. 강선(650) 강철과 같은 재료가 채택될 수 있으나, 임의의 금속 물질이 채택될 수 있다.
강선(650)은 약액의 이동경로의 반대 방향으로 삽입되어 일 단부가 고정될 수 있다. 강선(650)은 일 단부가 고정되고, 타 단부가 고정되지 않는 상태로 유지될 수 있다. 강선(650)의 고정되지 않은 단부는 유체의 흐름에 의해 진동을 발생시킬 수 있고, 와류의 발생을 증폭시킬 수 있으며, 유체의 믹싱 효과를 발생시켜 열교환 효율을 개선할 수 있다. 강선(650)의 고정되지 않은 단부는 내부도관(610)의 표면에서 열교환이 이루어진 유체를 열교환이 이루어지지 않은 유체와 교환하는 역할을 할 수 있다.
강선(650)는 약액의 이동경로와 반대 방향으로 삽입되므로 사용자의 편의성을 증가시킬 수 있고, 강선(650)의 삽입 정도를 조절할 수 있다. 강선(650)의 고정되는 일 단부는 스크류 등의 지지구조체(655)에 의해 고정될 수 있고, 내부도관(610)의 표면 마찰에 의해 결합되어 고정될 수 있다. 강선(650)은 필요에 따라, 삽입구조체 등으로 정의될 수 있다.
강선(650)는 일정한 지름을 가지는 원기둥 형상의 구조체일 수 있으나, 원뿔 등의 테이퍼링 형상을 가지는 구조체로 형성되어 내부도관(610)의 내부에서 플렉서블한 움직임을 발생시키고 말단부에서는 결합력을 가지도록 설계될 수 있으며, 이에 제한되지 않는 다양한 변형 실시예를 가질 수 있다. 강선(650)의 길이 및 두께는 내부 약액의 타겟 열교환 효율을 미리 계산하여 정의된 사이즈일 수 있고, 이는 유체의 공진 주파수에 의해 정의될 수 있으나, 본 실시예는 이에 제한되지 않는 다양한 측정 기준을 채택할 수 있다.
강선(650)의 표면 및 히터 하우징의 내벽-예를 들어, 내부도관(610)의 내벽-은 서로 반대 방향을 가지는 나선형으로 패터닝되어 있을 수 있다. 예를 들어, 강선(650)의 표면이 시계 방향의 나선형 패턴을 가지고, 내부도관(610)의 내벽은 반시계 방향의 나선형 패턴을 가질 수 있다. 강선(650) 및 내부도관(610)의 표면 패터닝은 내부의 와류 효과 증대 및 열교환 효율을 높이기 위한 것으로서, 강선 및 도관의 지름에 따라 다양하게 정의될 수 있고, 각 표면 패터닝은 독립적, 선택적으로 수행될 수 있다.
강선(650) 및 내부도관(611)의 표면 패터닝은 와류 증폭을 위해 채택될 수 있으나, 필요에 따라 생략된 형태로 구현될 수 있다.
도 10 및 도 11에 표시된 약액의 흐름은 강선의 나선형 패터닝으로 인해 발생하는 와류를 예시하기 위한 것으로서, 농업용 연무기의 내부에서 약액의 흐름은 이에 제한되지 않는다.
도 12는 일 실시예에 따른 파이프의 내부 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 내부도관(610)은 표면의 내부 또는 외부에 복수의 돌출부(611) 및 홈(612)을 포함하여 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
농업용 연무기가 하나의 내부도관(610)을 사용하는 경우에는 내부에 돌출부(611) 및 홈(612)을 스크류 형태로 꼬인 형상으로 구현하여, 나선형 패터닝을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
농업용 연무기가 복수의 내부도관(610)을 사용하는 경우에는 내부 또는 외부에 돌출부(611) 및 홈(612)을 스크류 형태로 꼬인 형상으로 구현하여, 나선형 패터닝을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 13은 일 실시예에 따른 강선의 표면 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 강선(650)은 표면에 복수의 돌출부(651) 및 홈(652)을 포함하여 일정한 패턴을 형성할 수 있다.
복수의 돌출부(651) 및 홈(652)은 강선(650)에 형성된 나선형 패턴을 따라 형성될 수 있고, 각 돌출부(651) 및 홈(652)은 동일하거나 상이한 사이즈 및 형상을 가질 수 있다. 필요에 따라, 강선(650)은 무작위한 패턴을 형성하기 위해 돌출부(651) 및 홈(652)의 사이즈 및 형상을 다양하게 구성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
강선(650)은 N개(N은 2 이상의 자연수)의 메인 라인을 통해 1차적으로 패턴을 형성하고, 돌출부(651) 및 홈(652)을 통해 2차적으로 패턴을 형성함으로써 유체의 마찰 및 열교환을 향상시킬 수 있다. 돌출부(651) 및 홈(652)은 유체의 흐름 방향의 반대 방향으로 갈고리 형상을 가짐으로써, 마찰력을 증대시켜 유체의 체류시간을 늘리고 혼합율을 향상시킬 수 있다.
강선(650)은 와류 발생을 증폭시키기 위해 복수의 돌출부(651) 및 홈(652)을 포함할 수 있으나, 별도의 패터닝을 수행하지 않는 매끈한 형상의 표면을 가질 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 다단 파이프 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 농업용 연무기(700)는 복수의 파이프를 포함할 수 있고, 외부파이프(710-1), 내부파이프(710-2), 강선(750) 등을 포함할 수 있다.
외부파이프(710-1) 및 내부파이프(710-2)는 약액의 이동경로를 분리할 수 있고, 이로 인해 외부파이프(710-1) 및 내부파이프(710-2) 사이에 형성된 제1 약액 이동경로와 내부파이프(710-2) 및 강선(750) 사이에 형성된 제2 약액 이동경로의 분사 각도 및 분사 속도 등을 조절할 수 있다. 외부파이프(710-1), 내부파이프(710-2), 강선(750)의 단면적 및 직경을 조절함으로써, 약액의 분사량 및 거리를 적절하게 제어할 수 있고, 이러한 계산은 베르누이 정리 등을 고려하여 수행할 수 있다.
외부파이프(710-1), 내부파이프(710-2), 강선(750)은 표면에 패터닝을 수행하여 와류 효과를 효과적으로 수행할 수 있으며, 내부파이프(710-2) 및 강선(750)의 길이를 서로 다르게 조절하여 내부의 유체 이동경로를 변경시킬 수 있다.
내부파이프(710-2)는 나선형 패터닝을 수행할 수 있고, 필요에 따라 메쉬 형태 등의 홀을 형성하여 유체의 이동 경로를 혼합시킬 수 있다.
강선(750)은 내부파이프(710-2)의 이동경로에서 와류를 발생시키거나, 외부파이프(710-1)의 이동경로에서 와류를 발생시킬 수 있다.
외부파이프(710-1), 내부파이프(710-2), 강선(750)와 같은 다중관에 강선을 삽입함으로써 내부 유체의 와류 발생 효과를 극대화할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 강선이 삽입된 직선 파이프 구조형 농업용 연무기의 내부 구성도이다.
도 15를 참조하면, 농업용 연무기(800)은 내부도관(810), 분사관(830), 강선(850), 지지구조체(860) 등을 포함할 수 있다.
농업용 연무기(800)은 약액의 유량을 조절하여 전달하는 이송펌프(미도시), 이송펌프로부터 전달되는 약액을 통과시키고 약액의 온도를 조절하여 외부로 전달하는 히터 하우징(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
내부도관(810)은 이송펌프(미도시)로부터 약액을 전달받는 도관일 수 있고, 분사관(830)과 분리형 또는 일체형으로 구현될 수 있다. 내부도관(810)은 직선형 파이프일 수 있으며, 내부도관(810)의 표면은 일정한 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
분사관(830)는 노즐(831) 또는 디퓨저(832)를 선택적으로 포함할 수 있고, 필요에 따라 각 구성은 생략될 수 있다. 분사관(830)은 제1 흐름을 가지는 약액을 제2 흐름을 가지는 공기와 혼합하여 외부로 배출할 수 있고, 유체의 분사 목적에 따라 다양한 구성을 생략하거나 포함할 수 있다.
강선(850)은 내부도관(810), 분사관(830) 등의 유체 이동경로의 중앙부에 포함하여 유체의 분무 단면적을 감소시키고, 내부에서 와류를 발생시키는 구조체일 수 있다. 강선(850)은 도관 내에 투입되어 자유 운동을 수행할 수 있으나, 지지구조체(860) 등에 의해 일부 단부는 고정된 상태로 유지하고 다른 단부가 자유 운동을 수행하도록 유지할 수 있다. 강선(850)는 내부도관(810)의 유체 이동경로의 반대 방향으로 슬라이딩 삽입되어 결합될 수 있다. 강선(850)는 외부에서 삽입되어 결합되는 구조체로서 삽입구조체로 정의될 수 있다.
지지구조체(860)는 강선(850)의 움직임을 제한할 수 있는 것이면, 조임 나사와 같은 형태가 채택될 수 있으나, 유체의 흐름을 제한하지 않기 위하여 복수의 링을 포함하는 형태일 수 있다.
지지구조체(860)는 강선(850)의 표면에 부착되어 강선을 지지하는 구조체로서, 강선을 둘러싸는 내주링(861), 분사관의 표면에 부착되는 외주링(863), 링결합부(862) 등을 포함할 수 있다.
지지구조체(860)는 유체의 흐름을 고려하여 링결합부(862)의 개수, 또는 내주링(861)과 외주링(863)의 두께를 다양하게 변경할 수 있다. 내주링(861)은 강선의 표면에 탈부착되도록 결합되는 플렉서블한 링일 수 있고, 외주링(863)은 분사관(830)의 내부 표면에 압입맞춤되어 결합되는 플렉서블한 링일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
지지구조체(860)는 강선(850)의 떨림 효과를 증대시키기 위해서 유체가 분무되는 말단부에만 배치될 수 있고, 사용자의 압입 맞춤에 따른 편의성을 증대시키기 위해 복수의 지지구조체가 동일하거나 다른 사이즈로 제작될 수 있다.
도 15는 강선이 삽입된 농업용 연무기의 구조를 설명하기 위한 것으로서, 농업용 연무기의 내부의 구조 및 약액의 흐름은 이에 제한되지 않는다.

Claims (10)

  1. 연무기 내부에 설치되어 약액을 공급하는 약액 저장통;
    상기 약액 저장통에 저장된 약액을 유연성을 가지는 도관을 통해 전달하고, 약액의 유량을 조절하는 이송펌프;
    내부에 설치된 하나 이상의 열교환기를 통해 상기 이송펌프로부터 전달받은 상기 약액의 온도를 조절하고, 분사관을 통해 연무기 외부로 전달되는 상기 약액의 온도를 제어하는 히터 하우징; 및
    상기 히터 하우징에 삽입되어 와류를 발생시키는 강선을 포함하는, 농업용 연무기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하우징은 상기 약액을 통과시키는 직선 형태의 도관을 포함하는, 농업용 연무기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 강선은 상기 약액의 이동경로의 반대 방향으로 삽입되어 일 단부가 고정되는, 농업용 연무기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강선의 표면 및 상기 히터 하우징의 내벽은 서로 반대 방향을 가지는 나선형으로 패터닝되어 있는, 농업용 연무기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하우징은 내부파이프 및 외부파이프를 포함하고, 상기 내부파이프 및 상기 외부파이프는 상기 약액의 이동경로를 분리하는, 농업용 연무기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강선은 나선형 패턴을 따라 형성된 복수의 홈을 포함하는, 농업용 연무기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강선을 지지하는 지지구조체를 더 포함하고,
    상기 지지구조체는, 상기 강선을 둘러싸는 내주링; 및
    상기 분사관의 표면에 부착되는 외주링을 더 포함하는, 농업용 연무기.
  8. 약액을 가열하여 분무하는 농업용 연무기에 있어서,
    상기 약액의 유량을 조절하여 전달하는 이송펌프;
    상기 이송펌프로부터 전달되는 상기 약액을 통과시키는 내부도관;
    상기 내부도관을 통과하는 상기 약액의 온도를 조절하여 외부로 전달하는 히터 하우징; 및
    상기 내부도관의 중심부에 삽입되어 와류를 발생시키는 삽입구조체를 포함하는, 농업용 연무기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내부도관은 직선형 파이프이고,
    상기 삽입구조체는 상기 내부도관의 약액 이동경로의 반대방향으로 슬라이딩 삽입되어 일 단부가 고정되는, 농업용 연무기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 내부도관 또는 상기 삽입구조체의 표면은 상기 약액과의 마찰을 발생시키도록 패터닝되어 있는, 농업용 연무기.
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