KR960000495B1 - 부압차 관수장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부압차 관수장치

제1도는 본 발명에 따른 부압차 관수장치의 일실시예에 대한 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 부압차 관수장치의 다른 실시예에 대한 개략도.

제3도는 종래의 부압차 관수장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 물 공급 탱크 14 : 물 수납 탱크

16 : 물 공급 파이프 17-20,33 : 다공관

27 : 복귀 파이프 28 : 순환 펌프

32 : 순환 파이프

본 발명은 부압차 관수(灌水)장치, 더구체적으로는 다공관 안팎의 압력차를 이용하여 식물재배용수를 자동으로 관수하는 부압차 관수장치에 관한 것이다.

농장의 식물을 적절히 성장시키기 위해서는 적정량의 물, 영양성분, 햇빛 등이 절대적으로 필요하며, 특히 물이 너무 희박하면 식물이 고사하고 너무 많으면 뿌리의 썩음 등과 같은 병해가 발생하기 때문에 관수가 식물의 적절한 성장에 특히 중요하다.

종래의 관수장치에서는 토양중에 지하수위를 설정하고 모세관 상승에 의해 적당한 물을 경급하는 방법 또는 통양중에 다공관을 매설하고 가압급수를 하는 방법이 채용되고 있다.

그러나, 이들 관수장치에서는 수분의 토양속으로의 강하침투에 의한 수분 손실이 크고, 또 지하수위의 설정만으로 토양속의 수분을 최적으로 제어하는 것이 어려움과 아울러 수분의 과잉공급의 장애를 초래하기도 한다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위하여 제3도에서 예시된 바와같이 토양속의 물의 부압차를 이용하는 부압차 관수장치가 제안되었다. 제3도에 도시된 종래의 부압차 관수장치는 물(2)이 지하수위(4)보다 높은 수위(3)까지 들어 있는 물 탱크(1)를 포함한다. 이 높이차는 수위(3)에서는 물의 부압 △h에 해당한다. 물 탱크(1)는 수위(3) 아래서 파이프(5)의 일단에 연결되고, 파이프(5)의 타단은 예컨대 세라믹 또는 법랑질의 다공관(6)에 연결된다. 이 다공관(6)은 중공의 부재로서, 그 개방단(7)은 파이프(5)에 연결되고 타단(8)은 폐쇄되어 있다. 다공관(6)은 물 탱크(1)안의 수위(3)보다 높은 위치(10)에서 토양(9)속에 매립되며, 이에 따라 수위(3)에 대한 부압차 hP를 발생시킨다. 따라서 지하수위(4)에 대한 다공관(6)에서는 부압 수두는 hS이며, 이것은 △h와 hP의 합이다.

중력에 의한 물의 강하침투를 제외하고, 농장토양속의 물은 보통 농장물의 물 흡수와 지표면으로부터의 물 증발에 의한 소모에 따라 감소한다.

이때 토양(9)속의 물 함량의 부압 hS은 증가한다. 농작물의 뿌리의 유효범위내에 매립된 다공관(6)이 물로 채워지고 다공관안의 수압이 일정한 부압 hP에서 제어되는때 토양속의 물과 다공관(6)속의 물 사이에 부압차(△h=｜hS-hP｜)가 발생한다.

따라서 부압차 관수장치에 의해 토양속의 수분장력분포가 수위 조절에 의해 세라믹 다공관 안의 부압을 적절히 제어함으로써 최적으로 유지될 수 있으므로, 강하침투에 의한 물 손실과 물의 과잉공급으로 인한 식물에 대한 나쁜 영향이 감소될 수 있으며, 또 물 공급량이 연속적으로 자동 조절될 수 있다.

그러나, 전술한 바와같은 종래의 부압차 관수장치에서는 대기온도가 높아질 때 다공관과 공급 파이프 속에 잔류해 있는 물 속의 용해 기체가 증발하여 기포가 되고, 이 기포는 세라믹의 다공관 속에 계속 머물러 있는다. 그러므로 세라믹 다공과의 개방구멍 속에는 물의 표면장력에 의해 유지되는 부압상태가 파과되며 또한 다공관의 외부의 공기가 부압차에 의해 세라믹 다공관 안으로 유입되므로, 부압차에 의한 관수가 전반적으로 중단된다.

기포를 일소하기 위해 세라믹 다공관과 파이프 사이의 연결부에 송풍 펌프를 연결하는 것이 제안되어 있으나, 세라믹 다공관 속에 실제로 기포가 포함되었는지의 여부에 관계없이 주기적으로 실시하여야 한다. 이것은 많은 시간과 수고를 요한다.

또한 각 세라믹 다공관마다 공기 펌프가 설치되어야 하기 때문에 설치 비용이 크게 증가하고 전체적인 장치의 구조도 매우 복잡해진다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 관수장치의 전술한 문제점을 해결한 부압차 관수장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 다른 목적은 물이 필요에 따라 자동으로 공급될 수 있는 부압차 관수장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조가 간단하고 저렴한 부압차 관수장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 유지보수가 간단한 부합차 관수장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 부합차 관수장치는 제1수위에서 수면을 형성하는 물 탱크를 포함한다. 물 공급 파이프는 물탱크에 연결되고 물 공급 지역을 관통하여 뻗어 있다. 물 공급 파이프의 유입단은 탱크안의 제1수위 밑에서 개방되어 있으며, 유출단은 제1수위 보다 낮은 제2높이에서 개방되어 있다. 물 공급 파이프는 제1수위 보다 높은 제3높이에서 뻗어 있다. 또한 관수장치는 유입단과 유출단 사이에서 물광급 파이프에 연결되는 적어도 1이상의 다공관을 포함하며, 이 다공관은 그 안팎의 상대적인 수압차에 따라 물을 공급하도록 되어 있다.

관수장치는 물 공급 파이프의 유출단에서 방출되는 물을 수납하는 물 탱크를 포함할 수 있다.

또한 관수장치는 물 공급 파이프와 물탱크 사이에 연결되는 순환 파이프와, 물 탱크와 물 공급 탱크 사이에서 물을 순환시키는 순환 파이프를 포함할 수 있다.

부압차 관수장치는 순환 파이프의 유입단과 유출단이 연결되는 하나의 물 탱크를 포함할 수도 있다. 순환파이프에는 관수 지역에 배치되는 적어도 1 이상의 다공관과 다공관의 아래쪽에 배치되고 탱크로부터 물을 유입하는 순환 펌프가 연결된다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명을 한다.

제1도는 본 발명에 따른 부압차 관수장치의 일실시예에 대한 개략도이다. 이 부입차 관수장치는 제1수위(13)까지 물(12)이 차 있는 물 공급 탱크(11)와, 제1수위(13)보다 낮은 수위(15)까지 물이 차있는 물수납 탱크(14)를 포함한다. 상기 제1 및 제2탱크(11 및 14)는 4개의 세라믹제 다공관(17,18,19 및 20)이 연결된 물 공급 파이프(16)에 의해 서로 연결된다. 상기 물 공급 파이프(16)의 유입단(21)은 제1수위(13) 아래의 위치에서 물 공급 탱크(11) 안으로 개방되어 있고 유출단(23)은 제2탱크(14)안의 수위(15)보다 약간 높은 제1수위(13) 아래의 제2높이(24)에서 개방되어 있다.

예시된 실시예에서, 물 공급 파이프(16)는 사이펀(siphon)을 구성하는 역 U형의 형상으로 되어 있다. 즉 물 공급 파이프는 (16)는 제1탱크(11)에서부터 이 제1탱크(11)안의 수위(13)보다 높은 제3높이(25)를 경유하여 제2탱크(14)까지 뻗어 있다. 물 공급 파이프(16)안에 삽입된 세라믹제의 다공관(17-20)은, 다공관(17-20) 안팎의 상대적인 수압차에 의해 다공관(17-20)을 통해 물을 공급하도록 되어 있는 본 발명의 관수장치에 의해 관수지역(26)에 위치된다.

관수장치는 또한 물 수납 탱크(14)와 물 공급 탱크(11)를 연결하고 수납 탱크(14)안의 물을 더 높은 물 공급 탱크(11)로 복귀시키는 복귀 파이프(27)와, 이 복귀 파이프(27)에 연결되고 수납탱크(14)안의 물을 공급 탱크(11)로 펌핑하는 순환 펌프(28)를 포함한다.

제1도에 예시된 부압차 관수장치에 있어서, 제1수위(13)와 파이프(16)의 유출단(23)이 개방되어 물을 방출하는 높이(24) 사이의 대기압차 때문에 물 공급 파이프(16)와 세라믹제의 다공관(17-20) 안에 탱크(11)안의 수압에 대해 부압이 발생하게 된다. 따라서 탱크(11)안의 물(12)이 유입단(21)을 통해 물 공급 파이프(16)안으로 유입되고 세라믹제의 다공관(17-20)을 경유하여 유출단(23)을 통해 수납 탱크(14)로 방출된다. 이와같이 세라믹제의 다공관(17-20)은 항상 파이프(16)를 통해 흐르는 새로운 물로 채워진다.

그러므로, 다공관(17-20)안의 수압이 토양안의 수압보다 높은 때는 즉 토양안의 수위가 낮아 건조한때는 다공관(17-20)안의 물이 이 다공관으로부터 다공관의 벽을 통해 주위의 토양으로 유출된다. 한편 토양안의 수압이 다공관(17-20)의 수압 보다 높을때는 즉 토양인의 수위가 비교적 높아 다량의 물이 포함되어 있을 때는 토양안의 물이 다공관(17-20)안으로 유입되어 수납 탱크(14)로 방출된다. 따라서 토양안의 물 함량이 임의의 특별한 조작없이 적당한 수준으로 자동으로 유지된다.

제1도에 예시된 바와같이 세라믹제의 다공관(17-20)이 상이한 높이에 위치할때에 다공관(17-20) 간에 압력차가 나타나는 한편, 각 다공관 간의 압력차는 식물의 물 흡수력에 의해 보상된다.

본 발명에 사용된 다공관(17-20)은 이 다공관이 묻혀 있는 토양의 다공성에 따라 적절하게 가변적인 다공성을 갖는 세라믹을 재질로 하는 원통형 튜브이며, 파이프(16)와 다공관(17-20) 사이에 접착된 적절한 어답터(도시 안됨)를 통하여 또는 접착제로 물 공급 파이프(16)에 직접 연결될 수 있다. 물 공급 파이프(16)는 세라믹 다공관(17-20)의 중심 구멍내로 삽입된다.

본 발명의 관수장치에 의하면, 물 공급 탱크(11)와 수납 탱크(14)사이에서의 물 흐름은 펌프와 같은 임의의 가압수단을 필요로 하지 않는 사이펀에 의해 발생되므로, 흐름에 의한 물의 가압으로 인한 다공관으로부터 토양으로의 물 누출은 발생하지 않는다. 또한 다공관 안에 발생되는 부압차는 물 탱크와 수납 탱크간의 수위차를 적절이 조절함에 의해 적당한 값으로 결정될 수 있다.

제2도는 부압차 관수장치가 하나의 물 탱크(31)를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 대한 개략도이다. 이 부압차 관수장치는 또한 전술한 실시예의 것들과 유사한 다수의 세라믹제 다공관(33)이 끼워진 순환 파이프(32)를 포함한다. 이 순환 파이프(32)의 유입단(34)은 탱크(31) 속에 넣어져 있고 수위(35) 밑에서 개방되어 있으며, 유출단(36)은 수위(35)의 위쪽에 위치한다. 순환 파이프(32)는 다공관(33)의 아래쪽에 배치된 펌프(37)를 가지며, 이 펌프는 탱크안의 물을 유입단(34)을 통해 유입하여 유출단(36)으로 방출하는데 충분한 부압이 파이프(32)안에 발생되도록 한다.

또한 이 실시예에 있어서도, 세라믹제의 다공관(33)안의 물은 다공관(33) 안팎의 입력차에 따라 다공관의 다공벽을 통해 다공관 안팎으로 유출입된다.

본 발명에 사용된 다공관(33)은 이 다공관이 묻혀 있는 토양의 다공성에 따라 적절하게 가변적인 다공성을 갖는 세라믹을 재질로 하는 윈통형 튜브이며, 순환 파이프(32)와 다공관(33) 사이에 접착된 적절한 어답터(도시 안된)를 통하여 또는 접착제로 순환 파이프(32)에 직접 연결될 수 있다. 순환 파이프(32)는 세라믹 다공관(33)의 중심 구멍내로 삽입된다.

전술한 바와같이, 본 발명의 부압차 관수장치에 의하면 토양속에 삽입되는 세라믹제의 다공관에 발생하는 기포는 비교적 간단한 저가의 사이펀을 가진 공급 파이프안의 물 흐름에 의해 자동으로 일소될 수 있다.

출원인의 약 270m²되는 파일럿 농장에서 물 공급 파이프의 직경이 8nm인 경우 10와트의 작은 펌프로 충분하였다.

일반적으로 물과 영양성분을 계속 찾아서 뻗는 식물의 뿌리는, 본 발명의 부압차 관수장치를 이용할 때 식물 뿌리의 근방에서 물 공급이 신뢰성 있게 이루어질 수 있기 때문에, 뻗어나가지 않으므로 식물의 성장에 필요한 토양의 양이 적어도 무방하다.

토양에 과량의 물이 공급되지 않으므로, 필요 이상의 물에 의해 토양이 굳어지는 일이 없다. 그러므로 토지양은 굳지 않으며 재배후에도 충분한 산소공급이 이루어지므로, 토양을 경작할 필요없이 다음번 재배를 할 수 있다.

또한, 이 관수장치에서는 지중에서 관수를 실시하기 때문에 관수나 우수의 비말 등에 의한 토양 중의 병원균의 확산이 없으므로 병해가 적다.

Claims (11)

1. 물이 제1수위의 수면까지 들어 있는 물 탱크(11)와, 상기 물탱크(11)에 연결되고, 관수지역(26)을 관통하는 물 공급 파이프로서. 그 유입단(21)은 상기 물 탱크안의 제1위 아래에서 개방되고 유출단(23)은 제1수위 보다 낮은 제2위치에서 개방되며, 제1수위 보다 높은 제3위치에서 뻗어 있는 물공급 파이프(16)와, 상기 관수지역(26)내에서 상기 유입단(21)과 유출단(23) 사이의 물 공급 파이프에 연결되는 1이상의 다공관으로서, 그 안팎의 상대적인 수압차에 따라 물을 통과시키도록 되어 있는 다공관(17-20)으로 이루어지는 부압차 관수장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 물 공급 파이프(16)의 유출단(23)과 상기 물 공급 탱크(11)를 연결하는 복귀파이프(27)와, 이 복귀 파이프에 연결되고 상기 유출단(23)으로부터의 물을 상기 복귀 파이프(27)를 통해 물 공급 탱크(11)로 복귀시키는 순환 펌프(28)를 더 포함하는 부압차 관수장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 물 공급 파이프(16)의 유출단(23)에서 방출되는 물을 수납하기 위한 물 탱크(14)를 더 포함하는 부압차 관수장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 물 공급 탱크(11)와 물 수납 탱크(14)사이에 연결되는 복귀 파이프(27)와, 이 복귀 파이프(27)에 연결되고 물 탱크(14)로부터의 물을 상기 복귀 파이프를 통해 물 공급 탱크(11)로 공급하는 순환 펌프(28)를 더 포함하는 부압차 관수 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 다공관(17-20)은 세라믹재로 만들어지는 부압차 관수장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 1이상의 다공관(17-20)은 다수의 다공관으로 이루어지는 부압차 관수장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 다수의 다공관(17-20)은 두곳 이상의 다른 위치에 배치되는 부압차 관수장치.
8. 물이 제1수위의 수면까지 들어 있는 물 탱크(31)와, 상기 물 탱크(31)에 연결되고 관수지역을 관통하는 물 공급 파이프로서, 그 유입단(34)은 상기 물 탱크(3 1)안의 제1수위 아래에서 개방되고 유출단(36)은 상기 물 탱크(31) 안에서 개방되며, 상기 제1수위 보다 높은 제3높이에 뻗어 있는 순환 파이프(32)와, 상기 관수지역 내에서 상기 유입단(34)과 유출단(36) 사이의 순환 파이프(32)에 연결되는 1이상의 다공관으로서, 그 안팎의 상대적인 수압차에 따라 물을 통과 시키도록 되어 있는 다공관(33)과, 상기 다공관(33)의 아랫쪽에서 순환 파이프(32)에 연결되는 펌프(37)로 이루어지는 부압차 관수장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 다공관(33)은 세라믹재로 만들어지는 부압차 관수장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 1이상의 다공관(33)은 다수의 다공관으로 이루어지는 부압차 관수장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 다수의 다공관(33)은 두 곳 이상의 다른 위치에 배치되는 부압차 관수장치.