KR100202280B1 - 바닥분출 공조 시스템의 급기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조된 공기를 바닥으로부터 실내로 분출하는 바닥분출 공조(UFAC, Under Floor Air-conditioning) 시스템의 급기장치에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단과, 상기 제1 급기수단의 하부판아래에 회전가능하게 배설되어 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하는 제2 급기수단과, 상기 제1 및 제2 급기수단이 배설되도록 관통구멍의 하부에 형성된 제1플랜지를 가지며 상기 제1 급기수단을 통해서 배출되는 선회류를 수직방향으로 안내하는 제1 가이드수단과, 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단이 삽입배설되도록 관통구멍이 형성되며, 상기 제1 가이드수단의 제2 플랜지부상에 회전가능하게 배설되어서 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하도록 수직관통구멍이 형성된 제2 가이드수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

바닥분출 공조 시스템의 급기장치

본 발명은 공조된 공기를 바닥으로부터 실내로 분출하는 바닥분출 공조(UFAC,Under Floor Air-conditioning) 시스템의 급기장치에 관한 것이다.

일반적으로, 바닥분출 공조(UFAC,Under Floor Air-conditioning) 시스템은 종래의 천정분출 공조 방식과는 달리 공기조화기에서 공조된 공기를 바닥으로부터 분출시키는 것이다. 따라서, 바닥분출 공조시스템은 재실자나 작업 환경 주변에 대한 국부적인 부하 처리가 가능하므로 열효율은 물론 제어 측면에서 유리하고 또한 거주 영역을 대상으로 집중적으로 공조할 수 있으므로, 재실자가 느끼는 쾌적감이 천정이나 또는 실내의 측벽에서 공조공기를 분출하는 다른 공조방식에 비하여 높다.

특히, 바닥분출 공조시스템은 불필요한 열부하를 감소시킬 수 있고 또한 공조공기의 수송 동력이 적게 들기 때문에, 천정높이가 높은 대형홀, 극장, 교회 등의 공조 방식으로 적합할 뿐만 아니라, 에너지 절약에 매우 효과적이다. 또한 실내 구조 변경이나 부하 특성 변화에 대한 대응성이 우수하여 앞으로 천정높이가 높은 대형홀, 극장, 교회 등의 신축건물에 많이 적용될 전망이다.

그런데, 온풍 또는 냉풍으로 처리된 공조공기를 실내로 분출하는 바닥분출의 공조시스템의 급기장치는 공조처리된 공기를 정해진 속도와 선회류 강도로 원하는 곳으로 송출하는 기능을 가지므로, 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 급기수단으로 부터 분출된 공조된 공기가 선회류(swirl stream)의 형태로 재실자 주변을 감싸면서 배기구 쪽으로 향하는 흐름을 유지할 수 있도록 급기장치의 급기구가 설계되어야 한다.

특히 바닥분출용 공조시스템의 급기장치는 바닥에 설치되므로, 불순물이 급기구 내로 침입되지 않고 급기구가 통행에 방해가 되지 않도록 설계되어야 하고, 또 급기구는 재실자와 가깝게 설치되므로, 기존방식에 비하여 분출되는 공기가 재실자에게 더 많이 접촉되어 열원기기의 효율 측면에서는 유리하지만, 공조공기가 완충지대 없이 실내 거주영역에 직접 도달하므로, 재실자가 공조공기의 드래프트에 의한 불쾌감을 느끼지 않도록 공기의 속도를 충분히 저감시켜(일반적으로 0.15m/s 이하) 거주영역에 도달하도록 해야 한다.

또한, 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 일정 하중을 지지할 수 있도록 견고하게 제작되어야 하며, 또 여성 구두의 하이힐 또는 기타 작은 물체가 빠지는 것을 방지할 수 있도록 급기구의 폭은 7mm 이하로 제작하여야 한다.

공조된 공기의 급기온도와 실내의 온도가 다를 경우 온도차에 의해 실내가 서로 다른 블록이 형성되며, 이로 인하여 기류는 온도차에 따라 다른 특성을 보인다. 즉, 바닥분출 공조 시스템에서, 냉방시에는 차가운 공기가 하부로 향하는 유동특성 때문에 공조된 공기를 가능한 한 수직에 가깝게 분출시키는 것이 바람직하고, 난방시에는 더운 공기가 상부로 향하는 유동특성 때문에 주변으로 넓게 확산시키는 것이 바람직하므로, 냉난방 방식에 따라 기류 분산 각도가 조절되는 바닥분출 공조 시스템용 급기장치의 개발이 요망되고 있다.

본 발명의 설명에 있어서, 선회류라함은 급기수단에 형성된 급기구의 공기통로가 경사되어 있어 공조공기의 분출시에 발생되는 공조공기의 흐름을 의미하며, 상기 선회류는 주위의 공기를 유인하여 넓은 영역에 걸쳐 기류 분포를 확산시키는 특성을 가지고 있다. 그리고, 선회류의 강도를 나타내는 선회수는 축방향 운동량(axial momentum flux)에 대한 접선 방향의 운동량(tangential momentum flux)의 비를 의미한다.

본 발명은 상기 여러 가지 조건을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 분출구를 통해서 분출되는 공조공기의 강도를 조절할 수 있음과 동시에, 분출되는 공조공기의 확산각도를 조절할 수 있는 바닥분출 공조시스템의 급기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 난방 또는 온방에 따라 실내온도를 용이하게 조절할 수 있는 바닥분출 공조시스템의 급기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 실내공조를 쾌적으로 유지할 수 있는 바닥분출 공조시스템의 급기장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단과, 상기 제1 급기수단의 하부판아래에 회전가능하게 배설되어 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하는 제2 급기수단과, 상기 제1 및 제2 급기수단이 배설되도록 관통구멍의 하부에 형성된 제1 플랜지부를 가지며 상기 제1 급기수단을 통해서 배출되는 선회류를 수직방향으로 안내하는 제1 가이드수단과, 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단이 삽입배설되도록 관통구멍이 형성되며, 상기 제1 가이드수단의 제2 플랜지부상에 회전가능하게 배설되어서 공조된 공기를 배출함과 동시예 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하도록 수직관통구멍이 형성된 제2 가이드수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치에 적용되는 제1 급기수단을 개략적으로 도시한 평면도이다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치를 도시한 분해사시도이다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치를 도시한 사시도이다.

제4도는 제3도의 화살표IV-IV를 따라 취한 종단면도이다.

제5도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치로부터 분출되는 공조공기 속도장 특성(점선)과 가이드수단의 수직관통구멍을 폐쇄시킨 상태에서의 속도장 특성(실선)을 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1 급기수단 2 : 외측급기구

4 : 내측급기구 6 : 상부판

8 : 하부판 10 : 제2 급기수단

12 : 외측급기구 14 : 내측급기구

16 : 상부판 19 : 오목홈

20 : 가이드수단 22 : 관통구멍

24 : 제1 플랜지부 26a : 수직관통구멍

28 : 환형상의 외측플랜지부 29 : 제2 플랜지부

30 : 제2 가이드수단 36a : 수직관통구멍

이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치에 적용되는 제1 급기수단을 개략적으로 도시한 평면도이고, 제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치를 도시한 분해사시도이고, 제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치를 도시한 사시도이고, 제4도는 제3도의 화살표IV-IV를 따라 취한 종단면도이다.

제1도 내지 제4도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단(1)과, 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)아래에 회전가능하게 배설되어 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하는 제2 급기수단(10)과, 상기 제1 및 제2 급기수단(1,10)이 배설되도록 관통구멍(22)의 하부에 형성된 제1 플랜지부(24)를 가지며 상기 제1 급기수단(1)을 통해서 배출되는 선회류를 수직방향으로 안내하는 제1 가이드수단(20)과, 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단(1,10)이 삽입배설되도록 관통구멍(32)이 형성되며, 상기 제1 가이드수단(20)의 제2 플랜지부(29)상에 회전가능하게 배설되어서 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하도록 수직관통구멍(36a)이 형성된 제2 가이드수단(30)을 구비하고 있다.

상기 제2 급기수단(10)상에 재치되어서 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단(1)은 제1도 내지 제4도에 상세히 도시한 바와 같이, 공조된 공기를 선회시키면서 배출하도록 수직방향에 대한 경사각도(

)가 20

내지 80

로 경사지게 형성되며, 서로 32.73

의 각도를 두고 형성된 12개의 외측급기구(2)와, 공조된 공기를 선회하면서 배출시키도록 수직방향에 대한 각도(

)가 20

내지 80

로 경사지게 형성되며, 서로 120

의 각도를 두고 형성된 3개의 내측급기구(4)와, 상기 외측 및 내측급기구(2,4)를 상하부에서 각각 지지하는 상

하부판(6,8)과, 제2급기수단(10)에 형성된 오목홈(19)에 회전가능하게 수용하도록 상기 하부판(6)에 돌출형성된 샤프트(9)를 구비하고 있다.

상기 제1 가이드수단(20)의 제1 플랜지부(24)상에 재치됨과 동시에, 상기 제1 급기수단(1)의 하부에 회전가능하게 설치되어 공조된 공기를 분출 또는 차폐하는 제2 급기수단(10)은 제2도 및 제4도에 도시한 바와 같이 공조공기 분출시에 제1 급기수단(1)에 형성된 외측급기구(2)와 연통되도록 서로 32.73

의 각도를 두고 형성된 12개의 외측급기구(12)와, 제1 급기수단(1)에 형성된 내측급기구(4)와 연통되며 서로 120

의 각도를 두고 형성된 3개의 내측급기구(14)와, 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)에 형성된 돌기부(9)가 회전가능하게 삽입되는 오목홈(19)을 구비하고 있다.

상기 제1 가이드수단(20)은 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단(1,10)이 삽입배설되도록 형성된 관통구멍(22)과, 상기 제2 급기수단(10)을 하부에서 지지하도록 상기 관통구멍(22)의 하부에서 내측을 향해 환형상을 돌출된 제1 플랜지부(24)와, 공조된 공기를 수직으로 배출시켜서 상기 제1 급기수단(1)의 외측 및 내측급기구(2,4)를 통해 급기되는 선회류를 상부로 가이드하도록 다수의 수직관통구멍(26a)이 형성되며 상기 제2 가이드수단(30)이 재치되는 제2 플랜지부(29)와, 상기 제2 플랜지부(29)의 상부에서 방사방향으로 뻗어서 플로워(실내 바닥)상부면에 당접지지되는 환형상의 외측플랜지부(28)를 구비하고 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치의 작용 및 효과에 대하여 제7도를 참조하면서 설명한다.

먼저, 실내 바닥에 공조공기가 공급되는 통로(또는 바닥덕트)에 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치를 바닥면에 대해 평탄하게 설치한 다음, 상기 통로(또는 바닥덕트)내에 냉풍의 공조공기를 공급하면, 상기 제2 급기수단(10)에 각각 형성된 외측급기구(12) 및 내측급기구(14)를 통과한다.

상기 제2 급기수단(10)에 각각 형성된 외측급기구(12) 및 내측급기구(14)를 통과한 공조공기는 상기 제1 급기수단(1)의 외측 및 내측급기구(2,4)를 통과할 때, 선회류를 형성하면서 상부로 올라간다. 이와 같이 선회류를 형성하면서 상부로 올라가는 냉풍은 제1 가이드수단(20)의 제2플랜지부(29)에 형성된 다수개의 수직관통구멍(26a)을 통해서 배출되는 냉풍에 의해 가이드되어 확산됨이 없이 상부로 올라간다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치는 제2 및 제1 급기수단(1,10)으로부터 분출되는 냉풍의 공조공기 중심부와 제1 및 제2 가이드수단(20,30)의 수직관통구멍(26a,36a)으로부터 분출되는 풍량조절 비율(이 비율은 제1 급기수단(1)의 외측 및 내측 급기구(2,4)의 수 또는 크기를 제1 및 제2 가이드수단(20,30)에 각각 형성되는 수직관통구멍(26a,36a)의 수 또는 크기의 비율로 조정할 수 있다)에 따라 선회류 강도 및 확산각도의 조절이 가능하므로, 공조공기의 선회류강도 및 확산각도의 조절이 가능하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치를 사용하여 온풍을 배출할 경우에는 상기 제2 가이드수단(30)의 수직관통구멍(36a)에 볼펜 등의 기구를 넣고, 일정각도 회전시키면, 상기 제1 가이드수단(20)에 형성된 수직관통구멍(26a)이 상기 제2 가이드수단(30)의 구멍이 없는 부분에 의해 폐쇄되므로, 제1 급기수단(1)으로부터 배출되는 온풍은 제7도에 실선으로 표시한 바와 같이 넓게 확산되면서 상승하여 실내의 넓은 면적에 걸쳐서 따뜻하게 공조할 수 있다.

그리고, 실내공기를 공조하지 않거나, 또는 공조공기가 실내로 공급되는 것을 필요로 하지 않을 경우, 즉 장기간에 걸쳐서 본 발명의 바닥분출 공조시스템의 급기장치를 사용하지 않을 경우에는 상기 제2 가이드수단(30)을 잡고 일정각도를 회전시켜서 상기 제1 가이드수단(20)의 수직관통구멍(26a)을 폐쇄시킨 다음, 상기 제1 급기수단(1)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면 상기 제2 급기수단(10)의 외측 및 내측 급기구(12,14)가 폐쇄되므로, 공조공기가 실내로 배출되지 않는다.

따라서, 제1 급기수단(1)의 내측급기구(4) 및 외측급기구(2)를 통해서 공조공기가 실내로 유출되지 않으므로, 공조공기의 선회류가 발생되지 않을 뿐만 아니라, 제2 가이드수단(30)의 수직관통구멍(36a)을 통해서도 공조공기가 유출되지 않는다.

제5도는 본 발명의 일시시예에 의한 바닥분출 공조 시스템의 급기장치로부터 분출되는 공조공기 속도장 특성(실선)과 가이드수단의 수직관통구멍을 폐쇄시킨 상태에서의 속도장 특성(점선)을 설명하는 도면이다. 제5도에 있어서, 냉풍으로 공조된 공기의 흐름속도가 26.1m³일 때, x축은 제1 급기수단(1)의 중심으로부터 냉풍이 확산되는 거리이고, y축은 바닥으로부터 냉풍이 상승되는 높이를 표시하며, 제5도의 그래프는, 표 1의 조건하에서 실선그래프는 급기수단만을 통해서 배출되는 공조공기의 확산거리(제1 급기수단(1)의 중심으로부터 반경방향으로의 확산거리)를 실측한 값이고, 점선그래프는 제1 급기수단(1)과 제2 가이드수단(30)을 통해서 배출되는 공조공기의 확산거리(제1 급기수단(1)의 중심으로부터 반경방향으로의 확산거리)를 실측한 값이다.

표1에 있어서, b₁은 외측급기구(2,12)의 폭, L₁은 외측급기구(2,12)의 길이, d_i1은 제1 및 제2 급기수단(1,10)의 원점에서 외측급기구(2,12)의 내측단사이의 2배 거리, b₂는 내측급기구(4,14)의 폭, L₂은 내측급기구(4,14)의 길이, d₁₂은 내측급기구(4,14)의 하단면과 외측급기구(2,12)의 상부수평면의 거리, b₃는 가이드수단(20)의 수직관통구멍(26a)의 폭, L₃는 가이드수단(20)의 원통체(26)에 형성된 수직관통구멍(26a)의 길이, d_eq는 개구부에 의해 산출되는 등가직경, 개구율(%)은 제1 급기수단(1)의 전체면적에 대한 외측 및 내측급기구(2,4)의 전체면적의 비율, 선회수(S)는 축방향의 운동량에 대한 접선방향의 운동량의 비이다.

상기 설명에 있어서, 제1 및 제2급기수단(1,10) 및 가이드수단(20)의 형상을 원형형상으로 제조한 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 사각형, 사각형, 또는 다각형으로 형성해도 되며, 또 상기 제1 및 제2 급기수단(1,10)의 외측급기구(2,12)를 서로 32.73

의 각도를 두고 형성하고, 내측급기구(4,14)를 서로 120

각도를 두고 형성한 실시예를 예로 들어서 설명하였으나, 상기 외측급기구(2,12) 및 내측급기구(4,14)는 그 수를 늘리거나 줄여도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

상기 설명에 있어서. 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)에는 샤프트(9)를 형성하고, 상기 제2 급기수단(10)에는 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)에 형성되어 있는 상기 샤프트(9)가 회전가능하게 감입되도록 오목홈(19)이 형성된 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)에 오목홈을 형성하고, 상기 제2 급기수단(10)에 상기 제1 급기수단(1)의 하부판(8)에 형성되어 있는 오목홈에 회전가능하게 감입되도록 샤프트를 형성해도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 바닥분출 공조시스템의 급기장치에 의하면, 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단과, 상기 제1 급기수단의 하부판아래에 회전가능하게 배설되어 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하는 제2 급기수단과, 상기 제1 및 제2 급기수단이 배설되도록 관통구멍의 하부에 형성된 제1 플랜지부를 가지며 상기 제1 급기수단을 통해서 배출되는 선회류를 수직방향으로 안내하는 제1 가이드수단과, 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단이 삽입배설되도록 관통구멍이 형성되며, 상기 제1 가이드수단의 제2 플랜지부상에 회전가능하게 배설되어서 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하도록 수직관통구멍이 형성된 제2 가이드수단을 구비하고 있으므로, 선회류 강도와 확산 각도의 조절이 가능하여 실내 온도조건의 변화에 대응하여 기류 및 온도 분포를 난방시에는 선회류 강도와 확산각도를 크게 취하여 기류 및 온도 분포를 실내에 넓게 분포시켜서 따뜻하게 공조할수 있고, 냉방시에는 선회류 강도와 확산각도를 작게 취하여 실내온도를 낮게 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 난방 또는 온방에 따라 실내온도를 용이하게 조절할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 실내공조를 쾌적하게 유지할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 공조된 공기를 선회시키면서 배출하는 제1 급기수단과, 상기 제1 급기수단의 하부판아래에 회전가능하게 배설되어 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하는 제2 급기수단과, 상기 제1 및 제2 급기수단이 배설되도록 관통구멍의 하부에 형성된 제1 플랜지부를 가지며 상기 제1 급기수단을 통해서 배출되는 선회류를 수직방향으로 안내하는 제1 가이드수단과, 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단이 삽입배설되도록 관통구멍이 형성되며, 상기 제1 가이드수단의 제2 플랜지부상에 회전가능하게 배설되어서 공조된 공기를 배출함과 동시에 공조공기의 실내유출이 불필요할 경우에 공조공기의 실내유출을 차단하도록 수직관통구멍이 형성된 제2 가이드수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 바닥분출 공조시스템의 급기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드수단은 중앙에 상기 제1 및 제2 급기수단이 삽입배설되도록 형성된 관통구멍과, 상기 제2 급기수단을 하부에서 지지하도록 상기 관통구멍의 하부에 내측을 향해 환형상으로 돌출된 제1 플랜지부와, 공조된 공기를 수직으로 배출시켜서 상기 제1 급기수단의 외측 및 내측급기구를 통해 급기되는 선회류를 상부로 가이드하도록 다수의 수직관통구멍이 형성되며 상기 제2가이드수단이 재치되는 제2 플랜지부와, 상기 제2 플랜지부의 상부에서 방사방향으로 뻗어서 플로워(실내 바닥)상부면에 당접지지되는 환형상의 외측플랜지부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 바닥분출 공조시스템의 급기장치.

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