KR100873522B1 - 와류형 국소배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 공기를 외부로 흡입 배출시키는 국소배기(局所排氣)장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 회전형 스월러를 구비하여 와류(渦流)를 형성시키는 와류형 국소배기장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 회전형 스월러를 회전시켜 와류를 형성함으로써 배기영역을 확대할 수 있다. 더욱이 본 발명은 스월러에 부착된 날개가 경사지게 형성됨으로써, 소음 발생 또는 동력 소모를 감소시키거나 아니면 배기영역을 보다 더 넓게 확대하여 오염된 공기를 보다 많이 흡입 배출할 수 있는 장점이 있다.

국소배기장치, 와류, 스월러(swirler), 날개(fin), 경사, 배기관

Description

와류형 국소배기장치{Local Ventilator for Variable Swirl}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 와류형 국소배기장치의 정면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 와류형 국소배기장치의 내부를 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 A 영역을 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 날개의 경사 정도를 나타낸 개략도이다.

도 6은 도 4에 도시된 회전판과 날개가 다른 형상으로 변형 교체될 수 있음을 도시한 사시도이다.

도 7은 도 4에 도시된 회전판과 날개가 일체로 형성됨을 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배기관 20 : 회전판

30 : 날개 100 : 스월러(Swirler)

본 발명은 오염된 공기를 외부로 흡입 배출시키는 국소배기(局所排氣)장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 회전형 스월러를 구비하여 와류(渦流)를 형성시키고 이를 이용하여 배기영역을 확대시키는 와류형 국소배기장치에 관한 것이다.

국소배기장치는 일반적으로 오염물질이 많이 발생하는 공장 내부나 가정, 음식점 등에서 사용된다. 특히 국소배기장치는 배기구로부터 떨어진 바닥면에서 부분적인 오염원이 발생하거나, 다른 설치물에 의해 배기구를 오염원 근처에 설치하기 어렵거나, 순간적으로 오염원이 발생하는 경우에 유용하게 사용된다.

그러나, 이런 용도로 사용되는 국소배기장치는 여러 가지 문제점을 내포하고 있다. 즉, 국소배기장치는 배기관으로부터 멀어질수록 오염물질을 제거하는 효율이 급격하게 저하된다. 이런 이유 때문에 국소배기장치는 가능한 오염물질의 발생 위치에 가까이 설치되는 것이 바람직하지만, 작업공정 및 작업자들의 움직임에 방해되기 때문에 설치 조건상의 제약이 있다.

그래서, 종래에는 와류를 이용하여 배기영역을 확대시키는 국소배기장치가 개발되었다. 와류형 국소배기장치는 배기관의 흡입구 측에 스월러를 설치하고서, 스월러를 회전시킨다. 그러면, 스월러는 배기관 주위에서 도너츠(donuts) 형상과 같이 와류를 발생시켜서, 오염된 공기를 배기관 내로 보다 효율적으로 흡입시킨다.

하지만, 종래기술의 와류형 국소배기장치는 오염원 영역(배기영역)이 넓어질수록 그에 비례하여 와류도 상대적으로 커져야만, 오염원을 배기관 내로 용이하게 흡입할 수 있다. 그래서, 종래기술의 와류형 국소배기장치는 배기영역 내에 넓게 분포하는 오염된 공기를 보다 효율적으로 흡입 배출하기 위해서 개선될 필요성이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 스월러를 회전시켜 와류를 형성함으로써 배기영역을 확대하면서도, 소음 발생 또는 동력 소모를 감소시키거나 아니면 배기영역을 보다 넓게 확대하여 오염된 공기를 보다 많이 흡입 배출하도록 개선된 와류형 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 와류형 국소배기장치는 배기관의 흡입구에 설치되어 외부의 동력 공급에 따라 상기 배기관을 중심으로 회전하는 스월러(swirler), 및 상기 스월러에 연결되면서 상기 스월러를 회전시키는 구동부를 포함한다. 그리고, 상기 스월러는 상기 배기관의 흡입구에 설치되는 회전판, 및 상기 회전판의 반경방향 바깥쪽을 향하여 세워져 고정되고, 상기 회전판의 일면과 설정된 각도로 기울어진 날개(fin)를 포함한다.

상기 회전판에는 반경방향 바깥쪽에서 내측으로 길쭉하게 파여진 체결홈이 형성되고, 상기 날개는 상기 체결홈에 끼워져 고정되는 체결 헤드를 구비한다.

상기 체결홈과 상기 체결 헤드는 상호 대응하여 억지 끼움되는 원형 단면으로 각각 형성된다.

상기 체결홈과 상기 체결 헤드는 상호 대응하여 맞물리는 톱니 형상 단면으로 각각 형성된다.

상기 날개는 상기 체결 헤드가 상기 체결홈에 끼워져 상기 회전판과 일체로 용접 결합된다.

상기 날개는 상기 회전판의 회전 진행 방향으로 기울어지고, 상기 회전판의 일면과 이루는 예각이 45°~ 80°로 설정된다. 또는 상기 날개는 상기 회전판의 회전 진행 방향의 후방으로 기울어지고, 상기 회전판의 일면과 이루는 예각이 45°~ 80°로 설정된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 와류형 국소배기장치의 정면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 와류형 국소배기장치의 내부를 절단하여 정면에서 바라본 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 와류형 국소배기장치는 대기 중으로 방출된 오염물질에 의해 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시킨다. 특히, 본 실시예의 와류형 국소배기장치는 와류를 형성시키는 날개(fin ; 30)가 회전판(20)에 대하여 경사지게 형성됨으로써, 소음 발생 또는 동력 소모를 감소시키거나 아니면 배기영역을 보다 넓게 확대하여 오염된 공기를 보다 많이 흡입 배출할 수 있다. 이를 위해 본 실시예는 다음과 같은 구성요소를 구비한다.

배기관(10)은 오염된 공기를 외부로 방출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉서블 관 또는 금속 관과 같은 어떠한 형태의 관로가 사용되어도 무방하다. 이때, 본 실시예는 자연 부압(負壓)에 의해 배기관(10) 내로 오염된 공기를 흡입하거나, 구동모터 팬의 작동으로 강제 흡입할 수도 있다.

스월러(swirler ; 100)는 배기관(10)의 흡입구에 설치되어, 구동부(50)로부터 공급되는 동력에 의해 배기관(10)을 중심으로 회전한다. 스월러(100)는 배기관(10)의 흡입구에 설치되는 회전판(20)과, 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽 가장자리를 따라 부착되는 다수 개의 날개(30)들을 포함한다.

회전판(20)은 배기관(10)의 흡입구 선단에 설치된 베어링 또는 별도의 구동장치를 매개로 하여 회전한다. 회전판(20)은 환형 원판으로서, 배기관(10)의 내부 직경에 대응하는 관통 구멍이 형성되고, 배기관(10)의 축중심과 동일한 회전축을 갖는다.

날개(30)는 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽 가장자리를 따라 다수 개가 배치된다. 즉, 다수 개의 날개(30)들은 방사(放射) 형상으로 각각 동일 간격으로 배치된다. 이때, 배기관(10)이 회전판(20)의 일 측면에 위치한다면, 날개(30)는 회전판(20)의 타 측면에 위치한다. 특히, 본 실시예의 날개(30)는 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽을 향하여 세워져 고정되면서도, 회전판(20)에 대해 설정된 각도로 기울어지게 형성되는 특징이 있다.

구동부(50)는 스월러(100)에 연결되어 스월러(100)를 회전시키는 동력을 제공한다. 구동부(50)는 배기관(10)의 중심 선상에 위치하는 모터(51), 배기관(10) 의 내부에서 모터(51)를 지지하는 모터 지지부재(52), 모터(51)로부터 인출되는 모터축(53), 및 모터축(53)과 회전판(20)을 상호 연결하는 연결부재(54)를 포함한다. 이와 같은 구성으로 인해 구동부(50)는 모터(51)의 작동에 따라 회전판(20)이 연동하면서 회전시킬 수 있다.

다만, 본 실시예는 구동부(50)를 예시적으로 도시하고 설명하였을 뿐이며, 스월러(100)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있다면 그 어떠한 구조도 가능하며, 설치 위치도 한정하지 않는다. 즉, 구동부(50)는 브라켓과 같은 수단에 의해서 배기관(10)의 내면 또는 외면에 설치되어, 벨트 연결 또는 기어 결합 방식으로 스월러(100)와 연동할 수 있다(도면에 도시되지 않음).

아래에서는 도 3을 참조하여, 와류형 국소배기장치의 공기 유동 흐름을 살펴보겠다.

와류형 국소배기장치는 와류를 형성하여 배기영역내의 오염된 공기를 흡입 배출한다. 즉, 회전판(20)이 회전하면, 날개(30)는 회전판(20)의 내측에 위치한 공기를 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽 방향으로 밀어낸다. 그리고, 배기관(10)은 오염된 공기 뿐만 아니라 그 주위의 공기도 배기관(10) 내부 및 회전판(20)의 내측으로 끌어들인다. 이와 같은 공기의 유동 흐름에 의해서 회전판(20)의 하부에는 와류가 각각 형성된다. 특히, 본 실시예의 와류형 국소배기장치는 종래기술과 달리 날개(30)가 회전판(20)의 일면에 경사지게 형성된다. 이때, 와류형 국소배기장치는 날개(30)의 경사 각도가 조절되도록 구성하여 와류 크기를 가변시킬 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 A 영역을 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 날개의 경사 정도를 나타낸 개략도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전판(20)에는 체결홈(22)이 형성된다. 이런 체결홈(22)은 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽에서 내측으로 길쭉하게 파여져 형성되며, 체결홈(22)의 일부는 오염된 공기가 흡입되는 방향 측에 해당하는 회전판(20)의 일면으로 노출되게 형성된다.

한편, 날개(30)는 사각 면판 형상의 날개 면판(31)을 구비한다. 날개 면판(31)은 공기와 맞닿으면서 회전판(20)의 회전시 공기 유동을 유발한다. 또한, 날개(30)는 날개 면판(31)의 일측 모서리를 따라 부착되는 체결 헤드(32)를 더 구비한다. 이런 체결 헤드(32)는 체결홈(22)에 억지 끼움됨으로써, 날개(30)는 회전판(20)에 세워져 고정될 수 있다.

체결홈(22)은 그 내측면이 곡면진 대략적인 원형 단면이고, 체결 헤드(32)는 체결홈(22)에 대응하는 원형 단면으로 각각 형성된다. 그러면, 날개(30)는 체결 헤드(32)가 체결홈(22)으로부터 분리된 후에 다시 억지 끼움됨으로써, 회전판(20)의 일면에 대한 경사진 정도를 달리할 수 있다. 이때, 날개(30)의 경사 각도에 따라 와류 크기는 달라지며, 그로 인한 여러 요인이 변화된다.

날개(30)는 회전판(20)의 회전 진행 방향으로 기울어지는데, 회전판(20)의 일면과 이루는 각도(θ)가 45°~ 80°로 설정될 수 있다. 그러면, 날개(30)는 회전판(20)의 회전시 맞닿는 공기가 하부로 빠져 나가지 못하게 차단하면서, 회전판(20)의 내측에 위치한 공기를 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽으로 보다 확실하게 밀어낸다. 이로 인해, 와류 강도는 종래기술에 비해 강해지고, 와류의 크기는 종 래기술에 비해 회전판(20)으로부터 멀리 떨어진 위치까지 확대된다.

다만, 날개(30)의 경사 각도(θ)가 45°미만인 경우에는 회전판(20)의 회전시 맞닿는 공기와의 접촉 저항이 커져서, 인간이 참기 힘든 정도 수준까지 소음이 급격하게 커질 뿐만 아니라 그로 인한 동력 소모도 급격하게 증가하는 문제점이 있다. 날개(30)의 경사 각도(θ)가 80°를 초과하는 경우에는 종래기술과 같이 회전판(20)을 직립되게 고정한 경우와 비교하여 와류 강도 및 와류 크기 변화가 미미한 문제점이 있다.

날개(30)는 회전판(20)의 회전 진행 방향의 후방으로 기울어지는데, 회전판(20)의 일면과 이루는 예각이 45°~ 80°로 설정될 수 있다. 즉, 회전판(20)의 회전 진행 방향을 기준으로 판단한다면, 날개(30)는 회전판(20)의 일면과 이루는 각도(θ)가 100°~ 135°로 설정될 수 있다. 그러면, 날개(30)는 회전판(20)의 회전시 맞닿는 공기의 저항이 적기 때문에, 종래기술에 비해 소음이 적을 뿐만 아니라 그로 인한 동력 소모가 작아진다.

다만, 날개(30)의 경사 각도(θ)가 100°미만인 경우에는 종래기술과 같이 회전판(20)을 직립되게 고정한 경우와 비교하여 소음 감소 및 동력 소모 감소 효과가 미미한 문제점이 있다. 날개(30)의 경사 각도(θ)가 135°초과하는 경우에는 회전판(20)의 회전시 맞닿는 공기가 날개(30)를 따라 회전판(20)의 하부로 빠져 나가기 때문에, 와류 형성이 어려워지는 문제점이 있다.

도 6은 도 4에 도시된 스월러와 날개가 다른 형상으로 변형 교체될 수 있음을 도시한 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 날개(30)를 경사지게 형성하는 구성은 도 4에 도시된 바와 다르게 변형 교체되어도, 날개(30)의 경사 각도가 조절될 수 있다. 즉, 체결홈(23)은 회전판(20)의 반경방향 바깥쪽에서 내측으로 길쭉하게 파여져 형성되며, 체결홈(23)의 일부는 오염된 공기가 흡입되는 방향 측에 해당하는 회전판(20)의 일면으로 노출되게 형성된다. 특히, 도 6에 도시된 체결홈(23)은 그 내측 면이 굴곡진 톱니 형상 단면을 갖는다.

날개(30)는 사각 면판 형상의 날개 면판(31), 및 이런 날개 면판(31)의 일측 모서리를 따라 부착되는 체결 헤드(33)를 더 구비한다. 그리고, 도 6에 도시된 체결 헤드(33)는 체결홈(23)에 대응하는 톱니 형상 단면으로 형성됨으로써, 체결홈(23)에 끼워져 고정될 수 있다. 그러면, 날개(30)는 체결 헤드(33)를 체결홈(23)으로부터 분리한 후에 맞물리는 위치에서 다시 끼워져 고정될 수 있다. 이와 같은 조작에 의해 날개(30)는 회전판(20)에 대한 경사지는 정도가 달라진다.

도 7은 도 4에 도시된 회전판과 날개가 일체로 형성됨을 도시한 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 와류형 국소배기장치는 날개(30)의 경사 각도가 조절되도록 구성하는 것이 바람직하지만, 필요 선택에 따라 회전판(20)과 날개(30)를 용접에 의해 일체로 결합시키거나 스월러의 성형 단계에서 일체로 주물 성형시킬 수도 있다.

그 외에도 본 실시예의 회전판(20)은 환형 원판이라고 설명하였지만, 그 외에 다른 형상으로 변형되어도 무방하다. 그리고, 본 실시예는 회전판(20)의 외측에 날개(30)의 회전 반경보다 큰 영역을 차지하는 보호수단을 더 구비할 수도 있 다. 즉, 보호수단은 설비 보호 뿐만 아니라, 고속 회전하는 회전판(20)에 의한 안전사고를 방지하기 위함이다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 와류형 국소배기장치는 회전형 스월러를 회전시켜 와류를 형성함으로써 배기영역을 확대할 수 있다. 더욱이 본 발명은 회전판에 부착된 날개가 경사지게 형성됨으로써, 소음 발생 또는 동력 소모를 감소시키거나 아니면 배기영역을 보다 더 넓게 확대하여 오염된 공기를 보다 많이 흡입 배출할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 배기관의 흡입구에 설치되어, 외부의 동력 공급에 따라 상기 배기관을 중심으로 회전하는 스월러(swirler); 및

   상기 배기관에 설치되어, 상기 스월러에 연결되면서 상기 스월러를 회전시키는 구동부;를 포함하고,

   상기 스월러는

   상기 배기관의 흡입구에 설치되는 회전판; 및

   상기 회전판의 반경방향 바깥쪽 가장자리를 따라 다수 개가 배치되며, 상기 회전판의 반경방향 바깥쪽을 향하여 세워져 고정되고, 상기 회전판의 일면과 설정된 각도로 기울어진 날개(fin);를 포함하며,

   상기 각도는 상기 회전판의 일면과 상기 날개 사이에서 예각을 형성하고,

   상기 회전판에는 반경방향 바깥쪽에서 내측으로 길쭉하게 파여진 체결홈이 형성되고,

   상기 날개는 상기 체결홈에 끼워져 고정되는 체결 헤드를 구비하는 와류형 국소배기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 체결홈과 상기 체결 헤드는 상호 대응하여 억지 끼움되는 원형 단면으로 각각 형성되는 와류형 국소배기장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 체결홈과 상기 체결 헤드는 상호 대응하여 맞물리는 톱니 형상 단면으로 각각 형성되는 와류형 국소배기장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 날개는 상기 체결 헤드가 상기 체결홈에 끼워져 상기 회전판과 일체로 용접 결합되는 와류형 국소배기장치.
6. 삭제
7. 삭제

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