KR100666135B1

KR100666135B1 - 가변 풍량 조절장치

Info

Publication number: KR100666135B1
Application number: KR1020060021944A
Authority: KR
Inventors: 백완기
Original assignee: 백완기
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-01-09
Also published as: US20070218830A1; US7967669B2

Abstract

댐퍼 블레이드의 개폐 시 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 낮은 개도율에서 개도 율에 정비례하는 개방 면적율이 되도록 하므로서 정확하고 정밀한 풍량 조절을 이룰 수 있는 가변 풍량 조절장치가 제공된다.

본 발명은, 덕트 내의 풍량을 가변시키도록 된 가변 풍량 조절 장치에 있어서, 상기 덕트 내에서 회전되어 유로를 개폐시키는 댐퍼 블레이드; 상기 댐퍼 블레이드를 회전 구동하는 조작기; 및 상기 댐퍼 블레이드의 개폐 시, 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 유로를 확장시키도록 된 곡면을 형성한 유로 확장 수단;을 포함하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 유로 확장 수단을 통한 간단한 구조적인 개선을 통하여 낮은 개도율에서 개도 율에 정비례하는 개방 면적 율을 얻을 수 있고, 이렇게 되므로서 개도율 대비 풍량 변화율도 정비례 특성으로 개선되어 종전보다 정확하고 정밀하게 풍량 조절이 가능한 가변 풍량 조절장치가 제공된다.

댐퍼 블레이드, 개도 율, 개방 면적 율, 풍량 변화율, 가변 풍량 조절장치, 유로 확장 수단

Description

가변 풍량 조절장치{Variable Air Volume Control Apparatus}

제 1도는 종래의 기술에 따른 가변 풍량 조절장치를 도시한 구성도.

제 2도는 종래의 다른 기술에 따른 가변 풍량 조절장치를 도시한 구성도.

제 3도는 종래의 기술에 따른 가변 풍량 조절장치에서 얻어지는 개도 율 대비 개방 면적 율과 풍량 변화율을 도시한 그래프도.

제 4도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치를 도시한 전체 구성도.

제 5도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치를 도시한 단면도.

제 6도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치에서 얻어지는 개도 율 대비

개방 면적 율과 풍량 변화율을 도시한 그래프도.

제 7도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치의 변형 실시 예로서, 타원형의 내경 부를 갖는 유로 확장 수단을 구비한 단면도.

제 8도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치의 변형 실시 예로서, 유로 확장 수단 이 내경으로 향한 접음 부로 성형된 구조를 도시한 측 단면도.

제 9도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치의 또 다른 변형 실시 예로서, 유로 확장 수단이 외경으로 향한 접음 부로 성형된 구조를 도시한 측 단면도.

제 10도의 a),b)는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치의 또 다른 변형 실시 예로 서, 댐퍼 블레이드의 회전 축이 하부 측으로 편심된 구조를 도시한 단면도.

제 11도는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치의 또 다른 변형 실시 예로서, 사각 덕트 단면을 갖는 구조를 도시한 측 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1..... 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치

10.... 덕트 20.... 유량검출 센서(Flow Sensor)

30.... 댐퍼 블레이드 40.... 조작기(Actuactor)

50.... 실내 온도검출기 60....제어기

70.... 유로 확장 수단 70a.... 곡면

72.... 스크류 74,76.... 링 구조체

78.... 내경 절곡 부 80.... 외경 절곡 부

200.... 종래의 기술에 따른 가변 풍량 조절장치

210.... 덕트 220.... 유량검출 센서(Flow Sensor)

230.... 댐퍼 블레이드 240.... 조작기(Actuactor)

250.... 실내 온도검출기 260.... 제어기

θ..... 댐퍼 블레이드 개도 각도 L.... 편심 거리

본 발명은 실내 온도 센서(Room Thermostat)의 설정 온도에 적합하도록 실내로 공급되는 공기의 풍량을 조절해 주는 가변 풍량 조절 장치에 관한 것이다.

가변 풍량 조절 장치(VAV:Variable Air Volume Terminal Unit)는 가변 풍량 조절 시스템에서 가장 중요한 장치로서, 풍량을 조절하여 실내의 온도를 변화시켜 실내 환경을 쾌적하게 유지시키고, 에너지 절감을 실현시키는 중요한 장치로서,

이와 같은 가변 풍량 조절 장치(VAV:Variable Air Volume terminal Unit)는 실내 온도의 변화에 따라 풍량을 조절할 때에 조절 댐퍼의 개도 율에 따른 풍량 변화량의 특성 곡선이 매우 중요한 역할을 하게 된다.

본 발명은 댐퍼의 개도율에 따른 풍량 특성 곡선을 종래의 비선형에서 직선형으로 획기적으로 개선하여 정밀 제어를 실현시킬 수 있도록 하려는 것이다.

도 1 및 도 2 는 통상적으로 설치되어 사용되고 있는 종래의 가변 풍량 조절 장치(200)를 보인 것으로써, 원통형으로 된 덕트(210)의 내부에 원형 판 상으로 된 댐퍼 블레이드(230)를 축(232)으로 설치하였으며, 다음과 같은 방법에 의해 풍량을 제어하게 된다.

실내에 설치된 실내 온도 조절기(Room Thermostat:250 구체적으로 도시하지 아니함)에서 실내 온도를 감지하여 그 정보(신호)를 제어기(Controller:260 구체적으로 도시하지 아니함)에 보내면 정보를 제공받은 제어기(260)는 실내 온도 조절기(250)에서 받은 정보와 설정 온도를 연산하여 필요한 풍량을 계산한다.

그리고 이 풍량에 해당되는 개도 각도를 모터(Motor)또는 조작기(Actuator:240)와 같은 작동 장치에 신호를 보내 작동시키고, 가변 풍량 조절 장치(200)의 입구측에 설치되어 있는 풍속 검출기 또는 차압 검출기(220)와 같은 풍량 측정 장치에 의해 입구 측의 풍량을 측정하여 상기 제어기(260)에 정보(신호)를 보낸다.

제어기(260)는 풍량 측정장치에서 제공되는 정보(신호)를 받아 비교하여 다시 과,부족분의 풍량 만큼 작동 장치의 축(232)을 회전시켜 댐퍼 블레이드(230)의 각도를 조절하여 줌으로써 실내 온도 조절기(250)로부터 받은 정보(신호)만큼의 풍량으로 유지시켜 주게 된다.

그러나, 도 1에 예시된 바와 같이 종래의 가변 풍량 조절장치(200)는 덕트(210)의 내부를 통과하는 풍량이 댐퍼 블레이드(230)의 개도 각도에 따라 개도율 대비 개방 면적율의 언밸런스(Unbalance)가 너무 크고, 유체의 쏠림 현상 및 덕트(210) 내면과의 마찰 등으로 인하여, 풍량 변화율 곡선(C)은 선형이 아닌 상당히 왜곡된 곡선 형태로 나타나게 된다.

이것은 도 3에 예시된 바와 같이 댐퍼의 개도율 선(A)에 따라 열리는 개방 면적율 곡선(B)이 왜곡된 곡선이며 또한 그 개방 면적율에 따라서 유통되는 풍량은 더더욱 정비례하여 유통되지 못하게 되므로 풍량 변화율 곡선(C)은 상당히 왜곡된 곡선 형태로 나타나게 된다.

이와 같은 풍량 특성 곡선에서 확인되는 바와 같이, 개도율 0 ~ 30% 정도의 낮은 개도율 즉 닫힘(Close) 부근(D1) 에서는 개도율의 변화에도 불구하고 풍량의 변화가 너무 적어 풍량을 조절하기 어렵다는 문제가 있고, 개도율 70 ~ 100% 정도의 높은 개도율 즉 열림(Open) 부근(D2)에서도 개도율에 따른 풍량의 변화가 매우 적어 정확하고 정밀하게 제어할 수 없는 문제가 있었다.

그리고 개도율 30% ~ 70%의 사이에서는 댐퍼 블레이드의 작은 각도 변화 즉, 개도율의 작은 변화에도 풍량의 변화량은 급격하게 변화하여 정밀 제어에 커다란 어려움이 있었다.

또한 도 2에 예시된 종래의 풍량 조절 댐퍼(200)는 도 3에 예시된 풍량 특성곡선에서 닫힘(Close) 부근(D1)에서 개도율 대비 풍량 변화율이 너무 적은 것을 배제하고 직선성 부분만을 이용하기 위하여 덕트(210)의 내부에 댐퍼 블레이드(230)를 축(232)을 중심으로 설치함에 있어 댐퍼 블레이드(230)를 타원형 판 상으로 하여 덕트(210)의 폐쇄위치(θ1)를 30도 정도 기울여주어 개도 조절 각도(θ2)가 30도 ~ 90도 정도까지의 조절 범위를 갖도록 하였다.

댐퍼 블레이드(230)의 개도 조절 각도(θ2)가 30도 ~ 90도, 즉 조절 범위가 0 ~ 60도 정도의 개도 각도 변화에 대하여 0 ~ 100%의 풍량 변화를 갖도록 한 것은, 0 ~ 90도의 개도 각도 변화로 0 ~ 100%의 풍량 변화를 주는 것보다 조절 각도 범위가 33% 감소 된다는 단점이 있다.

이것은 개도 각도 조절 범위가 작기 때문에 정밀한 조절을 할 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 풍량 조절 댐퍼(200)의 개도 각도 조절 범위의 감소를 배제시키고 0 ~ 90 도의 개도 각도 변화로 0 ~ 100%의 풍량 변화를 주어야만 풍량을 더 정확하고 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

그러나 왜곡된 풍량 곡선을 직선형의 풍량 곡선으로 개선시켜 주기 위해서는 낮은 개도 율에서 개방 면적(Open Area)을 증가시켜야만 한다.

이렇게 함으로서 낮은 댐퍼 개도율에서 풍량 조절 댐퍼의 개도 각도에 비례하는 선형적인 풍량 변화를 얻을 수가 있고, 따라서 풍량을 정확하고 정밀하게 제어 할 수 있게 된다.

상기에서 인지되는 바와 같이 VAV용 풍량 조절 댐퍼(Flow Control Damper)는 가변 풍량 조절 장치에서 가장 핵심적인 구성품으로, 가변 풍량 조절 시스템을 적용하는 냉/난방 공기 조화 시스템에서 가변 풍량 조절장치의 내부로 유입되는 공기의 량을 조절하는 것으로 풍량 조절 댐퍼의 직선성 풍량 조절 능력은 VAV의 효율적인 운영에 결정적인 역할을 하게 된다.

근래에 VAV 제어기(Controller)는 정밀한 전자식 VAV 제어기가 개발되어 거의 모든 냉/난방 공기조화 시스템에 적용되고 있으나, VAV 제어기의 성능 및 제어능력과 가변 풍량 조절 장치 입구 측의 풍량 변화를 감지하여 VAV 제어기에 차압 신호를 보내는 풍량 센서(Flow Sensor)의 정확도와 신뢰성이 우수하고, 풍량 센서로부 터 전달되는 차압 신호를 실내의 부하변화와 비교 및 연산하여 조작기(Actuator)(240)를 제어하여 조절 댐퍼(Control Damper)를 지속적으로 피드-백(Feed-Back) 제어하더라도 조작기(240)에 의해 구동되는 조절 댐퍼의 유량 특성(Flow Characteristics)이 제어가 용이한 직선성의 풍량 특성을 갖지 못하게 되면 VAV시스템을 정밀하게 효율적으로 구현할 수 없게 된다.

덕트나 도관을 흐르는 유체는 덕트나 도관의 중심부분에서 풍속이 가장 빠르고 벽면의 근처에서는 마찰 저항에 의해 속도가 떨어지게 되므로 속도 분포도는 댐퍼의 개도 위치가 100% 개방되어 있는 경우에는 풍속이 다소 변하기는 하지만, 단위 시간당 유통되는 유체의 양도 유입 손실과 유출 손실이 거의 없이 100%에 근접하게 된다.

그러나 댐퍼의 개도율이 50%로 감소하는 경우 즉, 댐퍼 블레이드(230)가 45도 기울어져 있는 경우에 유통되는 유체의 풍량도 50%가 감소되어야 하지만 실질적으로는 그 이하의 유체가 흐르게 되는데, 이는 원형 덕트(210)에서 댐퍼 블레이드(230)의 개도 율이 50%(45도)로 기울었을 경우, 개방 면적율은 29.29%로 너무 작기 때문에 풍량 변화율도 40% 정도로 적게 나타나는 문제점이 있다.(도 3 참조)

또한 댐퍼(200)의 개도율이 30% 이하인 경우에서는 개방 면적율이 10% 이하로 너무 협소하여 유통되는 유체의 량이 매우 적게 되므로 정확하고 정밀한 제어가 어렵다는 커다란 문제점이 있었다.

또한 댐퍼 블레이드(230)의 개도 각도가 70% 이상에서는 개방 면적은 정비례 곡선보다 적으나 흐르는 유체의 풍량은 포화 현상으로 인하여 너무 많이 흐르므로 정확한 정밀제어가 어렵다는 문제점이 있었다.

이와 같이 종래의 가변 풍량 조절 장치(200)는 댐퍼 블레이드(230)의 개도율에 따른 풍량의 변화가 도 3에서 곡선(C)으로 예시된 바와 같이 직선형이 아닌 상당히 왜곡된 곡선형이었던 것이다.

도 3에는 상기와 같은 종래의 가변 풍량 조절장치에 대한 개도 율 대비 개방 면적 율 및 풍량 변화율에 대한 특성 값들이 그래프로서 도시되어 있다.

따라서 종래의 가변 풍량 조절장치(200)는 도 3의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 개도 율이 30 ~ 40% 이하에서 실제 개방 면적율 곡선(B)은 이상적인 개방 면적 율, 즉 댐퍼 블레이드(230)의 개도 율과 정비례하는 직선(A) 과는 심하게 차이가 발생하고, 그 결과 정확한 풍량 조절이 어려운 문제점을 갖는 것이다.

따라서 종래의 가변 풍량 조절장치(200)는 실내로 유입되는 공기를 정확하게 제어할 수 없어서 실내에 쾌적한 공기를 공급하지 못하고, 보다 많은 에너지를 소비하는 결점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 실용신안등록 제0346769호(명칭: 돔형 풍량 조절장치)가 제안되어 있다. 이와 같은 종래의 돔형 풍량 조절장치는 원통형의 양단에 플랜지가 설치된 몸체를 구비하고, 상기 몸체 내부에는 날개유 닛과 조절유닛을 연결하고 있으며, 날개유닛은 상기 몸체 내부의 일측에 다수의 날개와 연결하여 돔 형상을 이루고, 상기의 조절유닛은 날개의 각도를 조절하여 다수의 날개를 동시에 작동시키면, 상기 날개 동작에 의해서 토출구의 개방면적이 변화되면서 공기의 양을 조절할 수 있는 구조이다.

그렇지만, 이와 같은 종래의 구조는 구조적인 복잡성으로 제작하기 어렵고 고가이며, 풍량 특성 곡선이 직선성을 이루지 못하는 단점이 있다.

이와는 다른 방식의 종래의 기술로는 대한민국 실용신안등록 제0376799호(명칭: 가변 풍량 조절장치)가 제안되어 있다.

이와 같은 종래의 가변 풍량 조절장치는 기체의 외부에 장치되어 실내온도 감지센서로 작동되는 댐퍼 작동기의 안내 레버에 작동 축이 진퇴 가능하도록 연결되고, 작동 축의 선단에 유착된 양측 링크에는 각기 대칭으로 위치된 유선형 풍량 조절 댐퍼가 개폐 구동되며, 기체의 하부에 형성된 유인공기 입구와 최초 공기 출구의 사이에 공기 유도관이 설치되어 혼합공기 출구에 연통되는 구조이다.

그렇지만 이와 같은 종래의 구조도 구조적인 복잡성으로 인하여 제작하기 어렵고 고가이며, 링크 구조의 안내 레버를 이용하기 때문에 소음을 발생시키고, 풍량 특성 곡선이 직선성을 이루지 못하는 단점이 있다.

한편, 이와는 다른 또 다른 구조의 경우, 미국특허 제5,333,835호(명칭: Electric Motor Driven Air Valve)가 제시되어 있다.

이는 모터가 스크류 축을 회전시키고, 상기 스크류 축에 연결된 댐퍼를 이동시킴으로써 그 사이를 흐르는 공기 풍량을 조절하도록 된 것이다.

그렇지만 이와 같은 종래의 구조도 댐퍼의 궤도에 따른 정확한 풍량을 조절하는 것이 어렵고, 그 구조적인 복잡성으로 인하여 제작하기가 복잡하고 고가라는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 간단한 구조적인 개선을 통하여 정확한 풍량 조절을 이룰 수 있고, 저가로도 우수한 성능을 발휘할 수 있도록 개선된 가변 풍량 조절장치를 제공함에 있다.

그리고 본 발명은 댐퍼 블레이드의 개폐 시 낮은 개도율에서 댐퍼 블레이드의 개도 율에 비례하여 유로 개방이 이루어지고, 그에 따라서 정확한 풍량 조절을 이룰 수 있는 가변 풍량 조절장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

덕트 내의 풍량을 가변시키도록 된 가변 풍량 조절 장치에 있어서,

상기 덕트 내에서 회전되어 유로를 개폐시키는 댐퍼 블레이드;

상기 댐퍼 블레이드를 회전 구동하는 조작기; 및

상기 댐퍼 블레이드의 개폐 시, 댐퍼 블레이드의 각도 위치에 따라 유로를 확장시키도록 된 곡면을 형성한 유로 확장 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단의 곡면은 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 그 개도 율에 정비례하는 개방 면적이 되도록 유로를 보상 확장시킬 수 있는 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단은 상기 덕트의 내면에 장착된 링 구조체로 이루어지고, 상기 링 구조체의 내경에 일치하도록 댐퍼 블레이드가 형성된 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 링 구조체는 원형의 내경부를 갖는 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 링 구조체는 수평방향의 내경, 즉 댐퍼 블레이드 축 방향이 수직방향의 내경보다 크고 수평방향으로부터 수직방향으로 향할수록 크기가 작아지는 타원형의 내경부를 갖는 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단은 상기 덕트를 내측으로 성형하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단은 상기 덕트를 외측으로 성형하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 댐퍼 블레이드는 그 축이 덕트의 중심으로부터 상하방향으로 치우쳐 편심 위치된 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 댐퍼 블레이드는 사각 덕트에 장착되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단의 곡면은 낮은 개도 율에서 (θ/90)-(1-COSθ)의 개도 면적을 보상하도록 형성된 것이고,

상기에서 θ는 댐퍼 블레이드가 닫친 상태로부터 열린 임의 개도 각도임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 외부 공기가 유입되는 덕트(10)에 장착되어 지며, 외부로부터 유입되는 공기량을 감지하기 위한 유량검출 센서(Flow Sensor)(20)를 구비하고, 외부로부터 유입되는 공기의 실내 유입량을 조절하기 위한 댐퍼 블레이드(30)와, 이를 회전시키기 위한 조작기(Actuactor)(40)를 구비하고 있다.

또한 실내의 온도를 검출하고, 설정할 수 있는 실내 온도검출기(50)와 가변 풍량 조절장치(1)를 제어하기 위한 제어기(60)를 구비하고 있다.

상기 유량검출 센서(20), 조작기(40) 및 실내 온도검출기(50)들은 제어기(60)에 전기적으로 연결되어 제어되는 것이다.

그리고 본 발명은 상기 댐퍼 블레이드(30)의 개방 시 댐퍼 블레이드(30)의 개도 각도(θ) 위치에 따라 유로를 확장시키도록 된 곡면(70a)을 형성한 유로 확장 수단(70)을 포함한다.

상기 유로 확장 수단의 곡면(70a)은 바람직하게는 상기 댐퍼 블레이드(30)의 개도 각도 위치에 따라 특히 낮은 개도율(이하 0 ~ 30 % 개도 각도라 함)에서 그 개도 각도 대비 정비례하는 개방 면적율에서 "1-COSθ" 함수를 제외한 부족되는 유로 면적을 보상 확장시키도록 된 것이다.

그리고 상기 유로 확장 수단(70)은 바람직하게는 상기 덕트(10)의 내면에 장 착되는 링 구조체(74)로 이루어지고, 상기 링 구조체(74)의 내경에 일치하도록 댐퍼 블레이드(30)가 형성된 구조이다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유로 확장 수단(70)은 덕트(10)의 내면에 링 구조체(74)를 장착하며, 상기 링 구조체(74)의 원형 내경부에 일치하도록 댐퍼 블레이드(30)가 형성된 구조이다.

상기 유로 확장 수단(70)은 다수의 스크류(72) 들이 덕트(10)를 관통하여 링 구조체(74)의 외면에 고정시키므로서 덕트(10) 내에 장착가능하고, 상기 댐퍼 블레이드(30)는 링 구조체(74)의 내측에 위치되며, 그 회전축(32)은 상기 링 구조체(74)를 관통하고 덕트(10)를 관통하여 댐퍼 블레이드(30)를 회전 가능하도록 하고 있다.

그리고 상기 회전축(32)의 일단은 상기 덕트(10)의 외측으로 연장되어 조작기(40)에 의해서 정역회전 구동되도록 연결되는 것이다.

또한 상기 유로 확장 수단(70)은 댐퍼 블레이드(30)의 개도 위치에 따라 그 개도 각도(θ)의 COS 함수(1-COSθ)를 제외한 부족분만큼 유로를 보상 확장시키도록 된 곡면(70a)을 내 측면에 형성하는 것이다.

상기 곡면(70a)은 낮은 개도율 즉 개도율이 0 ~ 30% 정도까지는(θ/90)-(1-COSθ)의 곡선으로 보상 확장하고, 개도율이 30% 이상에서는 보상 확장을 끝내므로서, 개도율 30% 까지는 댐퍼 블레이드(30)의 개도율 대비 개방 면적율을 정비례 특 성이 되도록 보상 확장이 되는 것이다.

또한 이와 같은 곡면(70a)은 댐퍼 블레이드(30)가 수직으로 위치된 상태로부터 수평으로 위치된 상태까지 댐퍼 블레이드(30)의 회전축(32)을 기준으로 상부영역에서는 후방 방향(backward direction) 즉 유체의 유입구 측으로 형성되고, 댐퍼 블레이드(30)의 하부영역에서는 전방 방향(forward direction) 즉 유체의 출구 측으로 형성되는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 댐퍼 블레이드(30)가 낮은 개도율(0 ~ 30%)에서 임의 개도 각도(θ)로 열리는 경우, 종래에는 1-COSθ의 개도 면적율로 열리는 것이지만, 본 발명은 상기 링 구조체(74)의 곡면(70a)이(θ/90)-(1-COSθ) 만큼의 개도 면적 율을 추가적으로 보상하여 개도 율에 근사하는 직선형으로 개도 면적율이 형성되는 것이다.

그리고 본 발명은 상기 유로 확장 수단(70)은 원형의 내경부를 갖는 링 구조체(74) 대신에 수평방향, 즉 댐퍼 블레이드의 축(32) 방향의 내경이 수직방향의 내경보다 크고 수평방향으로부터 수직방향으로 향할수록 크기가 작아지는 타원형의 내경부를 갖는 링 구조체(76)로 이루어질 수 있다.

이와 같은 구조는 도 7에 도시된 바와 같이 형성된 것으로서, 이는 도 5에 도시된 구조에 비하여 덕트(10)의 유로면적을 조금 더 확보하면서 댐퍼 블레이드 축(32)의 설치가 용이 하다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단(70)은 상기 덕트(10)를 내측으로 절곡 부(78)를 성형하여 이루어질 수 있다. 이는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(10)를 가공하여 덕트(10)의 내경 측으로 절곡 부(78)를 성형한 것으로서, 상기 유로 확장 수단(70)의 곡면(70a)은 바람직하게는 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 특히 낮은 개도율, 즉 0 ~ 30 % 개도 각도에서 그 개도 각도 대비 정비례하는 개방 면적율에서 "1-COSθ" 함수를 제외한 부족되는 유로 면적을 보상 확장시키도록 된 것이다.

이와 같은 구조는 별도의 링 구조체를 필요로 하지 않고, 덕트(10)를 가공하여 형성될 수 있으므로, 보다 재료비의 추가 없이 본 발명을 구현할 수 있다.

이와 같은 내경 절곡 부(78)도(θ/90)-(1-COSθ)의 개도 면적 율을 추가적으로 보상하는 곡면(70a)을 형성하고 있는 것임은 물론이다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 유로 확장 수단(70)이 상기 덕트(10)를 가공하여 외경측으로 절곡 부(80)를 성형한 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(10)에 외측으로 향한 절곡 부(80)를 성형한 것으로서, 낮은 개도율(0 ~ 30%)에서 임의 개도 각도(θ)로 열리는 경우, 종래에는 1-COSθ의 개도 면적율로 열리는 것이지만, 상기 절곡부(80)의 곡면(70a)이(θ/90)-(1-COSθ) 만큼의 개도 면적 율을 추가적으로 보상하여 개도 율에 근사하는 직선형으로 개도 면적율이 형성되는 것이다.

이와 같은 구조도 별도의 링 구조체를 필요로 하지않고, 덕트(10)를 가공하여 형성될 수 있으므로, 링 구조체와 같은 재료비의 추가 없이 본 발명을 구현할 수 있으며, 동시에 덕트(10)를 통한 풍량의 저하를 초래하지 않는다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 댐퍼 블레이드(30)가 덕트(10)의 중심(P)으로부터 상하 방향으로 치우쳐 회전 축(32)이 편심 위치된 구조이다.

이는 도 10의 a),b)에 도시된 바와 같이, 덕트(10)의 중심(P)으로부터 하부 방향으로 그 회전 축(32)이 편심 거리(L) 만큼 치우쳐 형성될 수 있다.

이와 같은 경우에 상기 댐퍼 블레이드(30)의 형상은 원판이 아닌 구조로 이루어지지만, 상기 유로 확장 수단(70)은 상기 댐퍼 블레이드(30)의 외면에 내면이 일치하도록 된 링 구조체의 형상으로, 또는 덕트(10)에 절곡 부를 성형한 구조로 이루어질 수 있다.

그리고 이와 같은 편심 위치는 비록 상기에서 하부 방향으로 편심된 것이지만, 이와는 다르게 상부 방향으로 편심될 수 있는 것은 물론이다.

그리고 본 발명은 상기 덕트(10')의 형상이 원형 덕트 형상이 아닌 사각 단면의 구조에도 효과적으로 적용 가능하다. 이와 같은 경우 상기 유로 확장 수단(70)은 링 구조체 대신에 상하로 분리된 제1 및 제2 곡면 구조체(82a)(82b)로 이루어지고, 덕트(10')의 상하 내면에 각각 고정된 구조일 수 있다.

이와 같은 본 발명은 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 곡면 구조체(82a)(82b) 상에 각각 댐퍼 블레이드(30)가 종래의 개도 면적 율 "1-COSθ"를 본 발명의 "θ/90"로 추가적으로 보상하도록 된 곡면들이 형성된 것임은 물론이고, 상기 곡면은(θ/90)-(1-COSθ)의 개도 면적 율을 갖는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 댐퍼 블레이드(30)가 수직으로 배치되어 유로를 막은 상태,즉 0도로부터 임의의 개도 각도(θ)로 열리고, 최종적으로 댐퍼 블레이드(30)가 수평으로 배치되어 유로를 완전 개방한 상태, 즉 90도 사이에서 동작 된다.

이러한 동작 과정에서, 본 발명에 따른 가변 풍량 조절장치(1)는 댐퍼 블레이드(30)가 임의의 개도 각도(θ)로 열리는 경우(0~30%정도의 낮은 개도율), 댐퍼 블레이드(30)에 의해서 개방되는 실제 개방 면적 율은, 댐퍼 블레이드(30)가 수직으로 배치되어 유로를 막은 상태로부터 열린 개도 각도(θ)에서, 종래의 개방 면적 율에 해당하는(1-COSθ)와, 그 해당 개도 각도에서 유로 확장 수단(70)에 의해서 보상되는 개방 면적 율 θ/90-(1-COSθ)의 합산 값에 해당되고, 결과적으로는 이와 같은 합산된 개방 면적 율은 댐퍼 블레이드(30)가 열린 임의 개도 각도(θ),즉 개도 율에 정비례하는 θ/90의 특성으로 개선된다.

이와 같이 본 발명에 의해서 개선된 개도율 대비 개방 면적 율 및 풍량 변화율의 그래프가 도 6에 도시되어 있다.

도 6에 도시된 본 발명에 의한 개선된 개방 면적율 곡선(B')은 종래의 개방 면적 율 곡선(B)에 비하여 낮은 개도율(0 ~ 30%)에서 개도율 선(A)과 정비례하는 것임을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 댐퍼 블레이드(30)가 닫친 상태, 즉 유로를 막은 상태로부터 임의의 개도 각도(θ)로, 예를 들면 개도 각도(θ)가 9°(개도율 10%)만큼 개방되면, 상기 유로 확장 수단(70)은 9/90-(1-COS 9°)만큼 유로 개방 면적을 보상 확장시키고, 점차 개도되어 개도 각도(θ)가 27°(개도율 30%)만큼 개방되면, 상기 유로 확장 수단(70)은 27/90-(1-COS 27°)만큼 유로 개방 면적을 보상 확장 증대시켜 풍량의 증가를 가져오는 것이다.

또한 30%(27°)이상에서는 별도의 보상 없이 기존의 댐퍼 블레이드(30)의 개도율 대비 개방 면적율 곡선(B)과 유사하게 된다.

상기에서와 같이, 도 6에 도시된 곡선(b)으로부터 본 발명은 상기 유로 확장 수단(70)이 개도 율 30% 이내, 즉 댐퍼 블레이드(30)의 개도 각도(θ)가 27°이내에서는 개도 율 대비 개방 면적 율이 정비례함으로서 종래에 비하여 정비례 특성으로 획기적으로 개선되는 것이다.

그에 따라서 개도율이 0 ~ 50% 정도까지는 개도율 대비 풍량 변화율이 정비례 특성으로 개선되어 풍량 조절이 더욱 더 정확하고 정밀하게 이루어질 수 있는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면 유로 확장 수단을 통한 간단한 구조적인 개선을 통하여 개도 율에 근접하는 개방 면적 율을 얻을 수 있고, 그에 따라서 보다 정확하고 정밀한 풍량 조절을 이룰 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 간단한 구조의 유로 확장 수단을 장착하는 것만으로도 정확한 풍량 조절이 가능함으로써 저가의 우수한 성능의 가변 풍량 조절장치를 얻을 수 있는 것이다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims

덕트 내의 풍량을 가변시키도록 된 가변 풍량 조절 장치에 있어서,

상기 덕트 내에서 회전되어 유로를 개폐시키는 댐퍼 블레이드;

상기 댐퍼 블레이드를 회전 구동하는 조작기; 및

상기 댐퍼 블레이드의 개폐 시 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 유로를 확장시키도록 된 곡면을 형성한 유로 확장 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 유로 확장 수단의 곡면은 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도 위치에 따라 그 개도 율에 정비례하는 개방 면적이 되도록 유로를 보상 확장시킬 수 있는 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제2항에 있어서,

상기 유로 확장 수단은 상기 덕트의 내면에 장착된 링 구조체로 이루어지고, 상기 링 구조체의 내경에 일치하도록 댐퍼 블레이드가 형성된 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 링 구조체는 원형의 내경부를 갖는 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제3항에 있어서,

상기 링 구조체는 수평방향, 즉 댐퍼 블레이드 축 방향의 내경이 수직방향의 내경보다 크고 수평방향으로부터 수직방향으로 향할수록 크기가 작아지는 타원형의 내경부를 갖는 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 유로 확장 수단은 상기 덕트를 내측으로 성형하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 유로 확장 수단은 상기 덕트를 외측으로 성형하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 댐퍼 블레이드는 댐퍼 블레이드의 축이 덕트의 중심으로부터 상하 방향으로 치우쳐 편심 위치된 것임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항에 있어서, 상기 댐퍼 블레이드는 사각 덕트에 장착되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 유로 확장 수단의 곡면은 낮은 개도 율에서 (θ/90)-(1-COSθ)의 개도 면적을 보상하도록 형성된 것이고,

상기에서 θ는 댐퍼 블레이드가 닫친 상태로부터 열린 임의 개도 각도임을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.