비닐하우스의 폐열을 이용한 축열식 난방장치(omitted)

등록특허 10-0413117
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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
A01G 9/24
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2003년12월31일
10-0413117
2003년12월16일
(21) 출원번호 10-2001-0013011 (65) 공개번호 특2001-0069328
(22) 출원일자 2001년03월08일 (43) 공개일자 2001년07월25일
(73) 특허권자 전석영
경상남도 양산시 북정동 290-4번지
(72) 발명자 전석영
경상남도 양산시 북정동 290-4번지
심사관 : 최준영
(54) 비닐하우스의 폐열을 이용한 축열식 난방장치
요약
본 발명은 비닐하우스의 폐열을 이용한 축열식 난방장치에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 낮시간 동안에 태양열로
인하여 상승된 비닐하우스 내부의 열을 축열탱크의 물속에 축열한 후, 이 열을 밤시간 동안에 비닐하우스의 내부로
재차 공급하여 난방함으로써 화석 연료를 사용하지 않고 난방을 실시할 수 있도록 하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목
적은 축열된 열을 비닐하우스 내부로 재차 공급하는데 있어서 온도는 물론 습도를 충분히 포함하도록 하는데 있으며,
또 다른 한편으로는 공급되는 열을 재배하는 식물의 주변에 국부적으로 한정하여 공급하므로써 열의 낭비를 철저히
차단하고자 하는데 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 수단은 비닐하우스 내부의 천정에서 길이 방향으로 다수 배열된 채
하나 이상의 온도감지센서1(113)를 구비하는 더운공기 흡입용 상부흡입튜브(111)들과, 상기 비닐하우스 내부의 바
닥부분에서 길이 방향으로 다수 배열된 난방공기 회수용 하부흡입튜브(112)들, 상기한 상부흡입튜브(111)들이 상반
부에 연결되고 상기한 하부흡입튜브(112)들이 하반부에 연결되며, 그 중간에서 흡입경로를 선택적으로 가변하기 위
한 댐퍼1(140)을 구비하는 메인흡입관(110), 상기 메인흡입관(110)의 일측에서 연장하여 그 중단에 강제 흡입용 공
기흡입펌프(130)를 가지는 공기흡입관(120)을 포함하는 공기흡입수단(100); 그리고 상기한 공기흡입수단(100)의 공
기흡입관(120)으로부터 연장된 채 다수의 기포발생용 노즐(211)을 가지는 기포헤드(210)가 중반부에 위치하도록 내
장하며, 상기 기포헤드(210)가 잠길정도로 물을 채운 채 상측으로 난방공기 배출구(221)를 가지는 축열탱크(220)와,
상기 축열탱크(220)의 일측으로부터 우회 배관하여 하반부의 물을 상반부로 순환시킬 수 있도록 하반부의 물펌프(23
1)와 상단부의 물분사 노즐부(232)를 가지는 물순환관(230)을 포함하는 축열수단(200); 그리고 상기한 축열수단(20
0)의 난방공기 배출구(221)로부터 댐퍼2(320)를 구비한 채 분리된 메인공급관(310)과, 상기 메인공급관(310)으로부
터 상기 비닐하우스의 바닥부분으로 설치된 채 하나 이상의 온도감지센서2(330)를 가지는 다수의 공급튜브(311)들
을 포함하는 공기공급수단(300)으로 구성하는 것이다.
대표도
도 1
색인어
비닐하우스, 태양열, 축열, 기포, 튜브, 국부난방
명세서
등록특허 10-0413117
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도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 단면도
도 2는 본 발명의 축열부를 보인 단면도
도 3은 본 발명의 튜브 구성을 보인 부분 사시도
도 4는 본 발명의 작동을 위한 구성요소의 연결을 보인 블럭도
도 5는 본 발명의 사용상태를 보인 비닐하우스의 내부 예시도 도 6은 본 발명의 기포헤드를 보인 부분 사시도 도 7은
본 발명의 물분사 노즐부를 보인 부분 사시도
〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉
100 : 공기흡입수단
101 : 스프링 102 : 구멍
110 : 메인흡입관 111 : 상부흡입튜브
112 : 하부흡입튜브 113 : 온도감지센서1
120 : 공기흡입관 130 : 공기흡입펌프
140 : 댐퍼1
200 : 축열수단 210 : 기포헤드 211 : 기포발생 노즐 220 : 축열탱크 221 : 난방공기 배출구 230 : 물순환관 231 : 물
펌프 232 : 물분사 노즐부 300 : 공기공급수단 310 : 메인공급관 311 : 공급튜브 320 : 댐퍼2 330 : 온도감지센서2 4
00 : 튜브위치 조절수단 410 : 핸들 420 : 장축 430 : 풀리 440 : 와이어 500 : 콘트롤러 510 : 파워스위치 520 : 타
이머
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 비닐하우스 내부의 폐열을 이용한 축열식 난방장치에 대한 것으로, 더 상세하게는 낮시간 동안에 태양열로
인하여 상승된 비닐하우스 내부의 열을 축열탱크의 물속에 축열하고, 그 축열된 열을 밤시간 동안에 비닐하우스 내부
의 식물주변에 국한적으로 공급하여 열 에너지이용 효율을 극대화 시키고자 하는데 특징이 있는 것이다.
일반적으로 농작물을 재배하기 위해 사용하는 비닐하우스는 그 내부의 온도를 높이기 위하여 대부분 석유나 가스, 또
는 전기에너지를 사용하는 난방장치를 구비한 후, 필요한 시간대에 수시로 난방열을 제공하고 있으며, 이와 같이 난
방을 목적으로 공급된 열은 농작물의 재배에 도움이 되기는 하지만 대부분의 열이 회수되지 못하고 비닐하우스 내부
의 천정으로 이동한 후, 환기창 또는 도어를 통해 유실된다.
한편, 밤시간 동안에 비닐하우스의 내부 전체 공기를 가열하는 것은 많은 화석연료 또는 전기에너지가 필요한데 그
열의 대부분이 즉시 천정부분으로 상승해 버리기 때문에 열 손실이 크고, 이는 고가의 많은 에너지를 낭비하는 결과
이므로 농작물을 재배하는 업주의 입장으로 비효율적이며 에너지 절약차원에 부합되지 못하는 것이다. 뿐만 아니라
종래 대부분의 난방장치는 습기 없이 난방 열만을 공급하고, 오히려 비닐하우스 내부의 습기를 건조시키는 것이기 때
문에 별도의 물 살포작업을 자주 병행해야 하는 단점도 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완하고자 안출한 것으로, 발명의 주된 목적은
낮시간 동안에 태양열로 인하여 상승된 비닐하우스 내부의 열을 축열탱크의 물속에 축열한 후, 이 열을 밤시간 동안에
비닐하우스의 내부로 재차 공급하여 난방함으로써 화석 연료를 사용하지 않고 난방을 실시할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 축열된 열을 비닐하우스 내부로 재차 공급하는데 있어서 온도는 물론 습도를 충분히 포함
하도록 하는데 있으며, 또 다른 한편으로는 공급되는 열을 재배하는 식물의 주변에 국부적으로 한정하여 공급하므로
써 열의 낭비를 철저히 차단하고자 하는데 목적이 있는 것이다.
발명의 구성 및 작용
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 수단은 비닐하우스 내부의 천정에서 길이 방향으로 다수 배열된 채
하나 이상의 온도감지센서1를 구비하는 더운공기 흡입용 상부흡입튜브들과, 상기 비닐하우스 내부의 바닥부분에서
길이 방향으로 다수 배열된 난방공기 회수용 하부흡입튜브들, 상기한 상부흡입튜브들이 상반부에 연결되고 상기한
하부흡입튜브들이 하반부에 연결되며, 그 중간에서 흡입경로를 선택적으로 가변하기 위한 댐퍼1을 구비하는 메인흡
입관, 상기 메인흡입관의 일측에서 연장하여 그 중단에 강제 흡입용 공기흡입펌프를 가지는 공기흡입관을 포함하는
공기흡입수단; 그리고 상기한 공기흡입수단의 공기흡입관으로부터 연장된 채 다수의 기포발생용 노즐을 가지는 기포
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헤드가 중반부에 위치하도록 내장하며, 상기 기포헤드가 잠길정도로 물을 채운 채 상측으로 난방공기 배출구를 가지
는 축열탱크와, 상기 축열탱크의 일측으로부터 우회 배관하여 하반부의 물을 상반부로 순환시킬 수 있도록 하반부의
물펌프와 상단부의 물분사 노즐부를 가지는 물순환관을 포함하는 축열수단; 그리고 상기한 축열수단의 난방공기 배
출구로부터 댐퍼2를 구비한 채 분리된 메인공급관과, 상기 메인공급관으로부터 상기 비닐하우스의 바닥부분으로 설
치된 채 하나 이상의 온도감지센서2를 가지는 다수의 공급튜브들을 포함하는 공기공급수단으로 구성하는 것이다.
이하 본 발명의 구성 및 작동을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 축열부를 보인 단면도, 도 3은 본 발명의 튜브 구성
을 보인 부분 사시도, 도 4는 본 발명의 작동을 위한 구성예의 블럭도이다.
먼저, 본 발명은 비닐하우스 내부의 더운공기를 흡입하기 위한 공기흡입수단(100)과, 흡입된 더운공기로 물을 가열하
는 축열수단(200)과, 축열수단에 의해 데워진 공기를 비닐하우스 내부로 공급하기 위한 공기공급수단(300)으로 이루
어 진다.
상기 공기흡입수단(100)은 도 1에서 보는 바와 같이 비닐하우스 내부의 천정에서 길이 방향으로 다수 배열된 채 하나
이상의 온도감지센서1(113)를 구비하는 더운공기 흡입용 상부흡입튜브(111)들과, 상기 비닐하우스 내부의 바닥부분
에서 길이 방향으로 다수 배열된 난방공기 회수용 하부흡입튜브(112)들, 상기한 상부흡입튜브(111)들이 상반부에 연
결되고 상기한 하부흡입튜브(112)들이 하반부에 연결되며, 그 중간에서 흡입경로를 선택적으로 가변하기 위한 댐퍼1
(140)을 구비하는 메인흡입관(110), 상기 메인흡입관(110)의 일측에서 연장하여 그 중단에 강제 흡입용 공기흡입펌
프(130)를 가지는 공기흡입관(120)을 포함하여 이루어 진다. 또한 상기 축열수단(200)은 도 2에서 보는 바와 같이 상
기한 공기흡입수단(100)의 공기흡입관(120)으로부터 연장된 채 다수의 기포발생용 노즐(211)을 가지는 기포헤드(21
0)가 중반부에 위치하도록 내장하며, 상기 기포헤드(210)가 잠길정도로 물을 채운 채 상측으로 난방공기 배출구(221
)를 가지는 축열탱크(220)와, 상기 축열탱크(220)의 일측으로부터 우회 배관하여 하반부의 물을 상반부로 순환시킬
수 있도록 하반부의 물펌프(231)와 상단부의 물분사 노즐부(232)를 가지는 물순환관(230)을 포함하여 이루어 진다.
이때의 기포헤드(210)는 도 6에서 자세히 볼 수 있고, 물분사 노즐부(232)는 도 7에서 자세히 볼 수 있다. 또, 공기공
급수단(300)은 상기한 축열수단(200)의 난방공기 배출구(221)로부터 댐퍼2(320)를 구비한 채 분리된 메인공급관(3
10)과, 상기 메인공급관(310)으로부터 상기 비닐하우스의 바닥부분으로 설치된 채 하나 이상의 온도감지센서2(330)
를 가지는 다수의 공급튜브(311)들을 포함하여 이루어 진다. 한편, 상기한 상부흡입튜브(111)와 하부흡입튜브(112)
와, 공급튜브(311)들은 도 3에서 보는 바와 같이 다수의 구멍(102)들을 측편 또는 하향 45°의 위치에 가진 비닐튜브
로 하면서 원통형의 모양을 유지시키기 위해 내부에 나선형 스프링(101)을 내장하여서 된 것이다. 여기서 상기 구멍(
102)들의 위치는 공기를 흡입하고 공급하기에 적합한 위치이다. 상기한 온도감지센서들과, 댐퍼들과, 펌프들은 도 4
에서 보는 바와 같이 그 효과적인 운행제어를 위하여 콘트롤러(500)에 연결되어 있고, 이 콘트롤러는 타이머(520)와
파워스위치(510)를 구비한다. 그 외의 구성수단으로는 튜브위치 조절수단(400)이 있다. 즉, 도 1에서 보는 바와 같이
비닐하우스(H)의 길이 방향을 가로지르는 장축(420)을 설치한 후, 그 장축에 다수의 풀리(430)를 끼워 축설하고, 이
풀리에 감긴 와이어(440)를 그 아래의 튜브(112)들에 묶어 둔다. 이와 같이 준비한 상태에서 상기 장축(420)의 일측
끝단에 마련한 핸들(410)(또는 모터)로써 장축(420)을 돌려주면 풀리(430)의 와이어(440)를 감거나 늦추거나 할 수
있으며, 와이어의 길이에 따라 튜브(112)들의 높이가 가변될 수 있는 것이다. 도면중 미설명 부호 240은 자동 물보충
밸브이다. 상기와 같이 구성된 본 발명은 낮시간 동안에 비닐하우스의 내부에서 상승되는 공기를 수집하는 일로부터
작동이 시작된다. 즉, 콘트롤러(500)에 연결된 파워스위치(510)를 ON 시키고, 태양빛과, 날씨와, 일몰시간을 감안하
여 적정한 시간으로 타이머(520)를 조작해 둔다. 파워스위치(510)가 ON되면 콘트롤러(500)는 본 발명의 장치 전부
가 자동적으로 작동되도록한다. 1차적으로 공기흡입펌프(130)를 가동시키면서 메인흡입관(110)의 댐퍼1(140)을 상
향개통 조작하여 비닐하우스(H) 내부의 공기들을 상부흡입튜브(111)로써 흡입하도록 작동한다. 비닐하우스(H) 내부
의 공기는 태양열을 받아 점차 가열되었으면서도 밀폐된 내부에 있기 때문에 일반 대기온도보다 10℃∼30℃가 높은
상태이다. 이러한 온도상태를 온도감지센서1(113)가 감지하게 되는데 충분한 온도가 못될때에는 콘트롤러(500)가
이후의 작동을 진행하지 않도록 지시한다. 온도가 충분하여 상부흡입튜브(111)와 메인흡입관(110)으로 흡입된 더운
공기는 축열탱크(220)의 내부에 마련된 기포발생 노즐(211)을 통해 분출되어 물속에 기포를 발생시키게 되고, 계속
적인 기포발생은 축열탱크(220) 내부의 물을 가열시키므로 점차 축열된다. 이와 같이 축열탱크(220) 내부의 물을 가
열하고 난 공기는 댐퍼2(320)를 통해 메인공급관(310)을 지나 공급튜브(311)를 타고 다시 비닐하우스(H)의 내부로
보내지며, 비닐하우스의 내부에서 다시 더운공기가 되도록 순환하는 것이다. 한편, 축열탱크(220) 내부의 물이 가열
된 상태에서 밤시간에 비닐하우스이 내부로 난방을 하고자 할 때는 순환관(230)으로 물을 순환시켜 습기를 가진 더운
공기를 생성한다. 즉, 공기흡입수단(100)의 댐퍼1(140)를 하향개통하고 공기흡입펌프(130)를 가동하게되면 농작물
의 주변 공기가 하부흡입튜브(112)들을 통하여 흡입되며, 이와 같이 흡입된 공기는 기포발생 노즐(211)을 통해 축열
탱크(220)의 물속으로 보내지고, 축열탱크의 물속에서 온도를 높인 후, 댐퍼2(320)를 통해 메인공급관(310)을 지나
공급튜브(311)를 타고 다시 비닐하우스(H)의 내부로 보내지며, 이때는 농작물의 하반부에서 분출된다. 더 자세히 말
해서 상기한 공기흡입수단(100)의 하부흡입튜브(112)들은 농작물의 직상부에 위치되어 있고, 상기한 공기공급수단(
300)의 공급튜브(311)들은 농작물의 하단에 위치되어 있기 때문에 공급 즉시 농작물을 난방하게 되며, 이 공기는 비
닐하우스이 상부로 올라가는 것이 아니라 그 열이 채 식기 전에 다시 하부흡입튜브(112)를 통해 축열탱크(220)속으
로 순환하게 되므로 농작물의 주면만 국부적으로 난방시켜 열손실을 극소화 시킬 수 있는 것이다. 특히, 축열탱크(22
0)에서는 물펌프(231)가 순환관(230)을 통해 물을 순환시켰을 때, 그 수면 상측으로 분사시키는 물분사 노즐부(232)
에 의해 수증기 입자를 발생시킬 수 있다. 따라서 습기를 가득 머금은 공기를 제공할 수 있게 되는 것이며, 이는 더운
공기와 함께 습기가 제공되므로 농작물에 별도의 물공급 작업을 생략할 수 있게 한다. 그리고 유사시 축열상태가 미
흡하거나 기온의 변화로 더운공기의 온도가 충분하지 않을 때는 축열탱크(220)의 상반부에 구비된 온도감지센서2(3
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30)가 이를 감지하여 콘트롤러(500)로 하여금 전체의 작동이 중지되게 한다. 상기와 같은 전체적인 작동은 관리자의
의도에 따라 일조량이 다른 여름철과 겨울철을 달리 설정하여 운행할 수 있다.
발명의 효과
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 낮시간 동안에 태양열로 인하여 상승된 비닐하우스 내부의 열을 방치하지
않고 모아서 축열탱크의 물속에 축열한 후, 이 열을 밤시간 동안에 비닐하우스의 내부로 재차 공급하여 난방할 수 있
도록 하였기 때문에 종래의 일반적인 비닐하우스 난방장치와 달리 화석 연료 또는 전기 에너지를 사용하지 않고 난방
을 실시할 수 있는 장점이 있으며, 아울러 화석 연료 또는 전기에너지를 사용하지 않는 만큼 환경보호에 일조할 수 있
다.
특히, 공급튜브를 통해 공급되는 더운공기는 농작물의 주변만을 국부적으로 한정하여 난방하고 즉시 축열탱크로 되
돌아 순환하도록 하였기 때문에 매우 적은 열로도 밤시간의 난방이 충분한 장점이 있다.
뿐만 아니라 축열탱크의 물속에 축열된 열로 공기를 가열하여 비닐하우스 내부로 재차 공급하는데 있어서, 온도가열
은 물론 습도를 충분히 포함하도록 할 수 있기 때문에 농작물 재배시 별도의 물공급 작업을 생략할 수 있는 잇점이 있
다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
비닐하우스 내부의 천정부분에서 길이 방향으로 다수 배열된 채 하나 이상의 온도감지센서1(113)를 구비하는 더운공
기 흡입용 상부흡입튜브(111)들과, 상기 비닐하우스 내부의 바닥부분에서 길이 방향으로 다수 배열된 난방공기 회수
용 하부흡입튜브(112)들, 상기한 상부흡입튜브(111)들이 상반부에 연결되고 상기한 하부흡입튜브(112)들이 하반부
에 연결되며, 그 중간에서 흡입경로를 선택적으로 가변하기 위한 댐퍼1(140)을 구비하는 메인흡입관(110), 상기 메
인흡입관(110)의 일측에서 연장하여 그 중단에 강제 흡입용 공기흡입펌프(130)를 가지는 공기흡입관(120)을 포함하
는 공기흡입수단(100);
상기한 공기흡입수단(100)의 공기흡입관(120)으로부터 연장된 채 다수의 기포발생용 노즐(211)을 가지는 기포헤드(
210)가 중반부에 위치하도록 내장하며, 상기 기포헤드(210)가 잠길정도로 물을 채운 채 상측으로 난방공기 배출구(2
21)를 가지는 축열탱크(220)와, 상기 축열탱크(220)의 일측으로부터 우회 배관하여 하반부의 물을 상반부로 순환시
킬 수 있도록 하반부의 물펌프(231)와 상단부의 물분사 노즐부(232)를 가지는 물순환관(230)을 포함하는 축열수단(
200);
상기한 축열수단(200)의 난방공기 배출구(221)로부터 댐퍼2(320)를 구비한 채 분리된 메인공급관(310)과, 상기 메
인공급관(310)으로부터 상기 비닐하우스의 바닥부분으로 설치된 채 하나 이상의 온도감지센서2(330)를 가지는 다수
의 공급튜브(311)들을 포함하는 공기공급수단(300); 으로 구성한 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폐열을 이용한
축열식 난방장치.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기한 상부흡입튜브(111)와 하부흡입튜브(112)와, 공급튜브(311)들은 다수의 구멍(102)들을 측편 또는 하향 45°
의 위치에 가진 비닐튜브로 하면서 원통형의 모양을 유지시키기 위해 내부에 나선형 스프링(101)을 내장하여서 된 것
을 특징으로 하는 비닐하우스의 폐열을 이용한 축열식 난방장치.
청구항 3.
제 1 항에 있어서,
상기한 공기흡입수단(100)의 하부흡입튜브(112)들은 농작물의 직상부에 위치시키고, 상기한 공기공급수단(300)의
공급튜브(311)들은 농작물의 하단에 위치시켜서 농작물의 주면만 국부적으로 난방시킬 수 있도록 하여서 된 것을 특
징으로 하는 비닐하우스의 폐열을 이용한 축열식 난방장치.
도면
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도면1
도면2
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도면3
도면4
도면5
등록특허 10-0413117
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도면6
도면7