KR100971231B1 - 가변 풍량 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내 공간에 토출되는 풍량을 조절할 수 있는 가변 풍량 조절 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치는, 공기 유로가 형성되는 프레임; 및 상기 프레임의 내부에 회전 가능하게 설치되는 댐퍼 블레이드;를 포함하고, 상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 유로를 개방시킬 때에 낮은 개도율에서 개도 면적을 확대시킬 수 있도록 상기 프레임의 외측으로 유로 확대부가 형성되고, 상기 댐퍼 블레이드는 상기 프레임의 공기 유로보다 크게 형성되어 상기 유로 확대부를 벗어난 높은 개도율에서 상기 공기 유로의 개도 면적을 감소시키고, 상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 상기 댐퍼 블레이드의 끝단부가 밀착되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 밀착부가 형성된다. 본 발명에 의하면, 댐퍼 블레이드의 개도 각도에 따라 풍량 변화율이 정비례에 근접하도록 하여 풍량을 정확하게 조절할 수 있다.

가변 풍량 조절 장치, 프레임, 유로 확대부

Description

가변 풍량 조절 장치{VARIABLE AIR VOLUME CONTROL APPARATUS}

본 발명은 가변 풍량 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건물에는 건물 내부의 실내 온도를 일정하게 유지시키거나 공기를 환기시키기 위해 실내 공간에 토출 공기를 가변시키기 위한 가변 풍량 조절 장치가 설치될 수 있다. 상기 가변 풍량 조절 장치는 건물에 설치된 덕트에 의해 공기 조화기에 연결된다.

상기 가변 풍량 조절 장치는 공기 유로를 형성하는 프레임의 내부에 댐퍼 블레이드를 회전 가능하게 설치하여 풍량을 제어한다. 상기 댐퍼 블레이드는 원통형 프레임의 유로를 개폐시킬 수 있도록 원판 형태로 형성된다.

상기 댐퍼 블레이드가 회전되어 상기 프레임의 공기 유로에 수직하게 배치되면 상기 프레임의 공기 유로가 밀폐된다. 또한, 상기 댐퍼 블레이드가 프레임의 공기 유로에 수직한 상태에서 소정 각도 회전됨에 따라 상기 공기 유로의 개방된 정도(이하, "개도"라고 한다)를 조절할 수 있다.

그러나, 종래의 가변 풍량 조절 장치는 댐퍼 블레이드의 개방 면적률이 개도 대비 정비례하지 못하므로, 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도에 따라 정비례하게 풍 량을 조절하기 곤란했다.

또한, 종래의 가변 풍량 조절 장치는 낮은 개도율에서 풍량을 조절하기 곤란하여 낮은 개도율을 배제시키고 상기 댐퍼 블레이드가 경사지게 설치되는 구조가 적용된다. 그러나, 이러한 가변 풍량 조절 장치는 댐퍼 블레이드의 개도 각도가 적은 구간에서의 풍량 특성을 향상시킬 수 있지만, 상기 댐퍼 블레이드가 경사진만큼 상기 댐퍼 블레이드의 실질적인 개도 조절 범위가 제한되므로 풍량의 제어 범위가 제한되었다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 댐퍼 블레이드의 개도 각도에 따라 풍량 변화율이 정비례에 근접하도록 하도록 상기 댐퍼 블레이드의 개도 면적률을 조정하여 풍량을 정확하게 조절할 수 있는 가변 풍량 조절 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 댐퍼 블레이드의 개도 각도가 작은 구간에서도 충분한 풍량을 확보하면서도 상기 댐퍼 블레이드의 실질적인 개도 각도 범위를 확대시킬 수 있는 가변 풍량 조절 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치는, 공기 유로가 형성되는 프레임; 및 상기 프레임의 내부에 회전 가능하게 설치되는 댐퍼 블레이드;를 포함하고, 상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 유로를 개방시킬 때에 낮은 개도율에서 개도 면적을 확대시킬 수 있도록 상기 프레임의 외측으로 유로 확대부가 형성되고, 상기 댐퍼 블레이드는 상기 프레임의 공기 유로보다 크게 형성되어 상기 유로 확대부를 벗어난 높은 개도율에서 상기 공기 유로의 개도 면적을 감소시키고, 상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 상기 댐퍼 블레이드의 끝단부가 밀착되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 밀착부가 형성된다.

상기 유로 확대부는 상기 밀착부에서 외측으로 확산되다가 상기 프레임의 내 면으로 수렴되도록 형성된다.

상기 유로 확대부는, 상기 프레임의 내면에 대하여 경사지게 확산되고, 곡률을 가지는 확산부; 및 상기 프레임의 내면 측으로 경사지게 수렴되고, 곡률을 가지는 수렴부를 포함한다.

상기 확산부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치로부터 20±10°까지의 회전 각도 범위에 형성된다.

상기 수렴부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치를 기준으로 20±10°로부터 50±20°까지의 회전 각도 범위에 형성된다.

상기 유로 확대부는 상기 확산부와 수렴부 사이에는 상기 확산부와 경사지게 형성된 개도 보상부를 더 포함한다.

상기 개도 보상부는 프레임의 내면과 나란하게 형성될 수 있다.

상기 개도 보상부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치로부터 15°~40°회전 각도 범위에 형성된다.

상기 프레임의 유로 단면은 원형으로 형성되고, 상기 유로 확대부의 최대 확장 깊이는 상기 프레임 유로 반경의 3~20% 범위로 형성된다.

상기 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 회전축 양측에 각각 형성되고, 하나의 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 일측이 공기 유입측으로 개방되는 위치에 배치되고, 나머지 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 타측이 공기 토출측으로 개방되는 위치에 배치된다.

상기 프레임의 단면적은 원형 또는 다각형일 수 있다.

상기 프레임의 내면과 상기 밀착부 사이의 모서리부는 유선형으로 형성된다.

상기 댐퍼 블레이드는 프레임의 유로 단면적보다 크게 형성된다.

본 발명에 의하면, 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도에 따라 풍량 변화율이 정비례에 근접하도록 하여 풍량을 정확하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 상기 댐퍼 블레이드의 개도 각도가 작은 구간에서도 풍량 변화율이 정비례에 근접하도록 하면서도 상기 댐퍼 블레이드의 실질적인 조절 범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 구체적인 실시예에 관해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제1실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 가변 풍량 조절 장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 가변 풍량 조절 장치의 프레임과 댐퍼 블레이드를 도시한 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 가변 풍량 조절 장치(100)는 건물의 내부에 설치된 덕트(미도시)에 연결되는 프레임(110)를 포함한다. 상기 프레임(110)에는 냉풍 또는 온풍이 공기 조화기(미도시)에 의해 공급된다.

상기 프레임(110)의 내부에는 대략 원형 또는 타원형 단면의 공기 유로가 형성된다. 상기 프레임이 원형 또는 타원형으로 형성되므로, 공기의 유동 저항이 감소된다.

상기 프레임(110)의 내부에는 회전 가능하도록 댐퍼 블레이드(130)가 설치된다. 상기 댐퍼 블레이드(130)는 원판 또는 타원판 형태를 가진다.

상기 댐퍼 블레이드(130)는 액츄에이터(143)(Actuator)에 의해 회전된다. 상기 액츄에이터(143)는 상기 댐퍼 블레이드(130)의 회전축(131)에 결합된다. 상기 회전축(131)은 프레임(110)의 중심부를 가로지르도록 배치된다.

상기 프레임(110)에는 프레임(110) 내부의 유량을 검출할 수 있도록 유량 검출부(141)가 설치된다. 또한, 상기 액츄에이터(143)와 유량 검출부(141)에는 제어부(145)가 전기적으로 연결된다. 상기 제어부(145)에는 실내의 온도를 감지할 수 있도록 온도 감지부(147)가 연결된다.

상기 프레임(110)에는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 닫힌 상태에서 유로를 개방시킬 때에 낮은 개도율에서 개도 면적을 확대시킬 수 있도록 상기 프레임(110)의 외측으로 볼록한 형태의 유로 확대부(120)가 형성된다.

이때, 하나의 유로 확대부(120)는 상기 댐퍼 블레이드(130)의 일측이 공기 유입측으로 개방되는 위치에 배치된다. 그리고, 나머지 유로 확대부(120)는 상기 댐퍼 블레이드(130)의 타측이 공기 토출측으로 개방되는 위치에 배치된다.

또한, 상기 하나의 유로 확대부(120)와 나머지 유로 확대부(120)는 서로 동일하거나 다른 크기로 형성될 수 있다.

상기 유로 확대부(120)는 상기 프레임(110)의 유로를 확대시키는 확대면부(121,123)와, 상기 확대면부(121,123)의 일측에 형성되어 상기 댐퍼 블레이드(130)가 유로를 밀폐시키도록 회전되었을 때에 상기 댐퍼 블레이드(130)의 끝단 부가 밀착되는 밀착부(125)를 포함한다.

상기 확대면부(121,123)는 상기 밀착부(125)에서 외측으로 확산되다가 상기 프레임(110)의 내면으로 수렴되도록 형성된다. 이러한 확대면부(121,123)는 상기 프레임(110)의 내면에 대하여 소정 각도(α5) 경사지게 확산되는 확산부(121)와, 상기 프레임(110)의 내면 측으로 소정 각도(α6) 경사지게 수렴되는 수렴부(123)를 포함한다.

상기 확산부(121)와 수렴부(123)는 직선 형태 또는 소정의 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 확산부(121)와 수렴부(123)는 동일한 곡률 또는 서로 다른 곡률로 형성될 수 있다. 상기 확산부(121)와 수렴부(123)가 곡률을 갖도록 라운드지게 형성됨에 따라 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

상기 확산부(121)의 경사각(α5)이 수렴부(123)의 경사각(α6)보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도 각도가 증가함에 따라 상기 개도 면적율을 증가시켜 풍량을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 확산부(121)는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 밀폐된 위치로부터 20±10°까지의 회전 각도 범위(α1)에 형성된다. 상기 확산부(121)는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 개방되는 초기 구간의 유로를 증대시킨다. 따라서, 상기 확산부(121)는 댐퍼 블레이드(130)의 개방 각도가 작은 구간(0˚~ 20±10°)에서 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도 각도에 따라 풍량이 정비례선에 근접하도록 한다.

또한, 상기 수렴부(123)는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 밀폐된 위치를 기준으로 20±10°로부터 50±20°까지의 회전 각도 범위(α2)에 형성된다. 상기 수렴 부(123)는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 개방되는 중간 구간의 유로를 증대시킨다. 따라서, 상기 수렴부(123)는 상기 확산부(121)에 의해 풍량이 늘어나는 초기 구간과 상기 댐퍼 블레이드(130)가 50±20° 이상 회전될 때에 갑자기 풍량이 증가하는 후기 구간 사이에 풍량 구배를 완만하게 한다.

또한, 상기 확대면부(121,123)의 최대 확장 깊이(Y)는 상기 프레임(110) 유로 반경의 3~20% 범위로 형성된다.

이때, 상기 프레임(110)의 개도 유로면적이 동일하더라도 상기 프레임(110) 내부의 정압이 커지면 풍량이 증가되므로, 상기 프레임(110) 내부의 정압이 커질수록 상기 확대면부(121,123)의 최대 확장 깊이(Y)를 감소시킨다. 반면, 상기 프레임(110)의 개도 유로면적이 동일하더라도 상기 프레임(110) 내부의 정압이 작아지면 풍량이 감소되므로, 상기 프레임(110) 내부의 정압이 작아질수록 상기 확대면부(121,123)의 최대 확장 깊이(Y)를 증가시킨다. 따라서, 상기 프레임(110)의 정압에 따라 상기 확대면부(121,123)의 최대 확장 깊이(Y)가 적절하게 설계되어야 할 것이다.

또한, 상기 밀착부(125)는 상기 댐퍼 블레이드(130)가 닫힌 상태에서 상기 댐퍼 블레이드(130)의 끝단부가 밀착되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 상기 프레임(110)의 내면에서 외측으로 연장된다. 이때, 상기 밀착부(125)는 프레임(110)의 내면과 대략 수직하도록 단차지게 형성된다. 또한, 상기 밀착부(125)와 프레임(110)의 내면 사이의 모서리는 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있도록 유선형으로 형성된다.

상기 확산부(121), 수렴부(123) 및 밀착부(125)에 의해 형성된 모서리부들은 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있도록 라운드지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 댐퍼 블레이드(130)는 2겹의 판형 부재(132,133)가 접합된 중심부에 회전축(131)이 결합되고 끝단부에는 씰링부재(135)가 끼워진 형태를 갖는다. 이때, 상기 씰링부재(135)로는 플랙시블한 고무부재 또는 실리콘부재 등이 적용될 수 있다. 또한, 상기 씰링부재(135)의 일면에는 상기 씰링부재(135)가 상기 밀착부(125)에 밀착될 때에 변형되는 것을 방지할 수 있도록 판형 부재(132,133)의 끝단부가 지지한다.

상기 댐퍼 블레이드(130)는 상기 프레임(110)의 단면적보다 크게 형성되어(D1<D2), 상기 유로 확대부(120)를 벗어난 높은 개도율에서 상기 공기 유로의 개도 면적을 감소시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 회전 반경(실선)이 r'이고 상기 유로 단면적의 반경(점선)이 r일 경우, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 끝단부가 상기 유로 확대부(120)를 벗어나도록 회전되면 상기 공기 유로의 개도를

만큼 감소시킨다.

이때, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 회전축(131)을 기준으로 상기 댐퍼 블레이드(130)의 양측이 타원형으로 연장된다. 따라서, 상기 댐퍼 블레이드(130)가 공기 유동 방향과 수직하게 회전되면, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 씰링부재(135)가 상기 밀착부(125)에 밀착됨에 따라 상기 프레임(110)의 유로가 밀폐된다. 또한, 상기 댐 퍼 블레이드(130)는 공기 유동 방향과 약간 경사진 상태에서 상기 밀착부(125)에 밀착됨에 따라 공기 유로를 밀폐시키도록 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치에 관한 제1실시예의 작용에 관해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 작용을 설명하기에 앞서 도 5에 나타난 그래프에 관해 설명하기로 한다. A은 유로 확대부(120)가 형성되지 않은 프레임(110)에서 개도율에 따른 개도 면적률 곡선을 나타낸 것이다. B는 유로 확대부(120)가 형성된 본 발명의 프레임(110)에서 개도율에 따른 개도 면적률 곡선을 나타낸 것이다. 또한, P는 유로 확대부(120)가 형성되지 않은 프레임(110)에서 개도율에 따른 풍량 변화율 곡선을 나타낸 것이다. Q는 유로 확대부(120)가 형성된 본 발명의 프레임(110)에서 개도율에 따른 풍량 변화율 곡선을 나타낸 것이다.

도 4는 가변 풍량 조절 장치에서 댐퍼 블레이드의 개도 각도를 도시한 단면도이고, 도 5는 가변 풍량 조절 장치에서 개도율에 따른 풍량 변화율의 곡선을 도시한 그래프이다.

도 4 및 5를 참조하면, 상기 감지부에서는 실내 온도를 측정하여 상기 제어부(145)에 전달한다. 이때, 상기 제어부(145)에서는 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도율을 조절하여 실내 공간에 토출되는 풍량를 적절하게 조절하여 실내 온도를 조절한다.

상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도율이 확산부(121) 구간(0°~ 20±10°구간)에 대응되게 회전되면, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도 면적율은 상기 확산 부(121)에 의해 현저히 증가된다.

이때, 상기 유로 확대부(120)가 형성되지 않은 프레임(110)에서는 상기 개도 면적률 곡선 A에 나타난 바와 같이 개도 면적률이 정비례선 L에서 아래로 과도하게 처지게 나타난다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 P에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선에서 아래로 과도하게 처지게 나타난다.

반면, 본 발명과 같이 상기 유로 확대부(120)가 형성된 프레임(110)에서는 상기 개도 면적률 곡선 B의 b1 이하 구간에 나타난 바와 같이 상기 개도 면적률이 정비례선에 근접하게 된다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 Q의 q1 이하 구간에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선 L에 근접하게 된다.

또한, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도율이 수렴부(123) 구간(20±10°~ 50±20°구간)에 대응되게 회전되면, 상기 프레임의 개도 면적율은 상기 수렴부(123)에 의해 증가된다.

이때, 상기 유로 확대부(120)가 형성되지 않은 프레임(110)에서는 상기 개도 면적률 곡선 A에 나타난 바와 같이 개도 면적률이 여전히 정비례선의 아래에 처지게 나타난다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 P에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율은 상대적으로 급격하게 증가하지만 정비례선 L의 아래에 처지게 나타난다.

반면, 본 발명과 같이 상기 유로 확대부(120)가 형성된 프레임(110)에서는 상기 개도 면적률 곡선 B의 b1~b2 구간에 나타난 바와 같이 상기 개도 면적률이 정비례선에 근접하지 않더라도 상기 풍량 변화율 곡선 Q의 q1~q2 구간에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선 L에 근접하게 된다.

또한, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도율이 유로 확대부(120)를 벗어난 구간(50±20°~ 90°구간)에 대응되게 회전되면(α3), 상기 프레임(110)의 개도 면적율은 상기 유로 확대부(120)가 형성된 부분의 개도 면적율보다 상대적으로 작아지게 된다.

따라서, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도율이 상기 유로 확대부(120)를 벗어나도록 회전되면 상기 공기 유로의 개도를

만큼 감소시키므로, 상기 개도 면적률 곡선 B의 b2 이상 구간에는 상기 개도 면적률 곡선 A의 약간 아래로 처지게 된다. 또한, 상기 풍량 증가율 곡선 Q의 q2 이상 구간에는 상기 풍량 증가율 곡선 P보다 상대적으로 정비례선 L에 근접하게 된다. 나아가, 상기 댐퍼 블레이드(130)가 유로 확대부(120)를 벗어나더라도 풍량 증가율이 현저하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따르면 댐퍼 블레이드(130)의 개도율에 따라 상기 풍량 증가율 곡선 Q가 전체적으로 정비례선 L에 근접하게 형성되므로, 상기 댐퍼 블레이드(130)의 개도 각도에 따라 거의 정비례하게 풍량을 조절할 수 있다. 또한, 상기 댐퍼 블레이드(130)가 회전 각도 0°~90°범위 내에서 회전됨에 따라 풍량의 제어 범위가 넓어질 수 있다.

한편, 상기 감지부에서 측정된 실내 온도가 목표 온도에 도달되었다고 판단되면, 상기 제어부(145)는 상기 댐퍼 블레이드(130)를 공기의 유동 방향과 수직하도록 회전시켜 상기 프레임(110)의 유로를 밀폐시킬 수 있다. 이때, 상기 댐퍼 블 레이드(130)의 테두리 양측이 상기 유로 확대부(120)의 밀착부(125)에 밀착되어 유로를 밀폐시킨다.

도 6은 가변 풍량 조절 장치에서 정압의 증감과 개도 면적률 곡선의 관계를 도시한 그래프이다.

도 6을 참조하면, 상기 가변 풍량 조절 장치(100)의 정압의 크기에 따라 상기 유로 확대부(120)를 적절하게 설계할 수 있다.

상기 가변 풍량 조절 장치(100)의 설계 정압이 큰 경우, 상기 확산부(121)와 수렴부(123)의 크기를 작게 형성할 수 있다. 상기 확산부(121)와 수렴부(123)를 작게 형성하면, 상기 개도 면적률 곡선 B에서 b1~b2 구간은 n1-n2 구간과 같이 아래로 이동하게 될 것이다. 이때, 상기 유로 확대부(120)에서 상기 개도 면적률은 감소되더라도 상기 프레임(110) 내부의 정압이 크므로, 상기 풍량 증가율 곡선 Q는 거의 변하지 않는다. 따라서, 상기 풍량 증가율 곡선이 정비례선 L에 근접하도록 할 수 있다.

또한, 상기 가변 풍량 조절 장치(100)의 설계 정압이 작은 경우, 상기 확산부(121)와 수렴부(123)를 크게 형성할 수 있다. 상기 확산부(121)와 수렴부(123)를 크게 형성하면, 상기 개도 면적률 곡선 B에서 b1~b2 구간은 m1-m2 구간과 같이 위로 이동하게 될 것이다. 이때, 상기 유로 확대부(120)에서 상기 개도 면적률은 증가되더라도 상기 프레임(110) 내부의 정압이 작으므로, 상기 풍량 증가율 곡선 Q는 거의 변하지 않는다.

다음으로, 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제2실시예에 관해 설명하기로 한다. 상기 제2실시예는 제1실시예에 비해 유로 확대부를 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 아래에서는 상기 제1실시예와 동일한 구성에 관해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제2실시예를 도시한 단면도이고, 도 8은 가변 풍량 조절 장치를 도시한 확대도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 유로 확대부(220)는 프레임(210)의 유로를 확대시키는 확대면부(221,222,223)와, 상기 확대면부(221,222,223)의 일측에 형성되어 댐퍼 블레이드(230)가 유로를 밀폐시키도록 회전되었을 때에 상기 댐퍼 블레이드(230)의 끝단부가 밀착되는 밀착부(225)를 포함한다.

상기 확대면부(221,222,223)는 상기 프레임(210)의 내면에 대하여 소정 각도(β5) 경사지게 확산되는 확산부(221)와, 상기 확산부(221)에서 경사지게 형성된 개도 보상부(222)와, 상기 개도 보상부(222)에서 상기 프레임(210)의 내면 측으로 소정 각도(β6) 경사지게 수렴되는 수렴부(223)를 포함한다.

상기 확산부(221), 개도 보상부(222) 및 수렴부(223)는 직선 형태 또는 소정의 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 확산부(221), 개도 보상부(222) 및 수렴부(223)는 동일한 곡률 또는 서로 다른 곡률로 형성될 수 있다. 상기 확산부(221)와 수렴부(223)가 곡률을 갖도록 라운드지게 형성됨에 따라 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

상기 확산부(221)는 상기 댐퍼 블레이드(230)가 밀폐된 위치로부터 20±5° 까지의 회전 각도 범위(β1)에 형성된다. 상기 확산부(221)는 상기 댐퍼 블레이드(230)가 개방되는 초기 구간의 유로를 증대시킨다. 따라서, 상기 확산부(221)는 댐퍼 블레이드(230)의 개방 각도가 작은 구간에서 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도 각도에 따라 풍량 변화율 곡선이 정비례선 L에 근접하도록 한다.

상기 개도 보상부(222)는 상기 댐퍼 블레이드(230)가 밀폐된 위치로부터 15°~ 40°까지의 개도 각도 범위(β2)에 형성된다. 상기 개도 보상부(222)는 상기 확산부(221)에 비해 프레임(210)의 내면측으로 경사지게 형성되므로, 상기 확산부(221)에서 급격히 증가되는 개도 면적률이 완만하게 증가되도록 한다.

이때, 상기 개도 보상부(222)는 상기 프레임(210)의 내면과 나란하거나 약간 경사지게 형성될 수 있다.

상기 수렴부(223)는 상기 댐퍼 블레이드(230)가 밀폐된 위치를 기준으로 35±5°로부터 50±20°까지의 회전 각도 범위(β3)에 형성된다. 상기 수렴부(223)는 상기 확산부(221)와 개도 보상부(222)에 의해 풍량이 늘어나는 구간과 상기 댐퍼 블레이드(230)가 50±20° 이상 회전될 때에 갑자기 풍량이 증가하는 구간 사이에 풍량 구배를 완만하게 한다.

상기 확대면부(221,222,223)의 최대 확장 깊이(Y)는 상기 프레임(210) 유로 반경의 3~20% 범위로 형성된다.

이때, 상기 프레임(210)의 개도 유로면적이 동일하더라도 상기 프레임(210) 내부의 정압이 커지면 풍량이 증가되므로, 상기 프레임(210) 내부의 정압이 커질수록 상기 확대면부(221,222,223)의 최대 확장 깊이(Y)를 감소시킨다. 반면, 상기 프 레임(210)의 개도 유로면적이 동일하더라도 상기 프레임(210) 내부의 정압이 작아지면 풍량이 감소되므로, 상기 프레임(210) 내부의 정압이 작아질수록 상기 확대면부(221,222,223)의 최대 확장 깊이(Y)를 증가시킨다. 따라서, 상기 프레임(210)의 정압에 따라 상기 확대면부(221,222,223)의 최대 확장 깊이(Y)가 적절하게 설계되어야 할 것이다.

또한, 상기 확산부(221), 개도 보상부(222) 및 수렴부(223)는 비슷한 길이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 확산부(221)의 경사각(β5)은 상기 수렴부(223)의 경사각(β6)보다 상대적으로 크거나 또는 동일하게 형성될 것이다. 따라서, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도 각도가 증가함에 따라 상기 개도 면적율이 상대적으로 작은 구간에서 상기 풍량 증가율을 급격하게 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도 각도가 증가함에 따라 상기 개도 면적율이 상대적으로 큰 구간에서 상기 풍량 증가율을 보다 완만하게 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 밀착부(225)는 상기 댐퍼 블레이드(230)가 닫힌 상태에서 상기 댐퍼 블레이드(230)의 끝단부가 밀착되어 기밀을 유지시키도록 상기 프레임(210)의 내면에서 외측으로 연장된다. 이때, 상기 밀착부(225)는 프레임(210)의 내면에 대하여 수직하도록 단차지게 형성된다. 또한, 상기 밀착부(225)와 프레임(210)의 내면 사이의 모서리는 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있도록 유선형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 확산부(221), 개도 보상부(222) 및 수렴부(223)에 의해 형성된 모서리부들은 공기의 유동 저항을 감소시킬 수 있도록 라운드지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 댐퍼 블레이드(230)는 2겹의 판형 부재(232,233)가 접합된 중심부에 회전축(231)이 결합되고 끝단부에는 씰링부재(235)가 끼워진 형태를 갖는다. 이때, 상기 씰링부재(235)로는 플랙시블한 고무부재 또는 실리콘부재 등이 적용될 수 있다. 또한, 상기 씰링부재(235)의 일면에는 상기 씰링부재(235)가 상기 밀착부(235)에 밀착될 때에 변형되는 것을 방지할 수 있도록 판형 부재(232,233)의 끝단부가 지지한다.

상기 댐퍼 블레이드(230)는 상기 프레임(210)의 유로 단면적보다 크게 형성되어(D1<D2), 상기 유로 확대부(220)를 벗어나도록 회전되면 상기 공기 유로의 개도 면적을 감소시킨다.

즉, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 회전 반경(실선)이 r'이고 상기 유로 단면적의 반경(점선)이 r일 경우, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 끝단부가 상기 유로 확대부(220)를 벗어나도록 회전되면 상기 공기 유로의 개도를

만큼 감소시킨다.

이때, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 회전축(231)을 기준으로 상기 댐퍼 블레이드(230)의 양측이 타원형으로 연장된다. 따라서, 상기 댐퍼 블레이드(230)가 공기 유동 방향과 수직하게 회전되면, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 씰링부재(235)가 상기 밀착부(225)에 밀착됨에 따라 상기 프레임(210)의 유로가 밀폐된다. 또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)는 공기 유동 방향과 약간 경사진 상태에서 상기 밀착부(225)에 밀착됨에 따라 공기 유로를 밀폐시키도록 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치에 관한 제2실시예의 작용에 관해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 작용을 설명하기에 앞서 도 10에 나타난 그래프에 관해 설명하기로 한다. A은 유로 확대부(220)가 형성되지 않은 프레임(210)에서 개도율에 따른 개도 면적률 곡선을 나타낸 것이다. B는 유로 확대부(220)가 형성된 본 발명의 프레임(210)에서 개도율에 따른 개도 면적률 곡선을 나타낸 것이다. 또한, P는 유로 확대부(220)가 형성되지 않은 프레임(210)에서 개도율에 따른 풍량 변화율 곡선을 나타낸 것이다. Q는 유로 확대부(220)가 형성된 본 발명의 프레임(210)에서 개도율에 따른 풍량 변화율 곡선을 나타낸 것이다.

도 9는 가변 풍량 조절 장치에서 댐퍼 블레이드의 회전 각도의 변화를 도시한 동작 상태도이고, 도 10은 가변 풍량 조절 장치에서 개도 면적률 곡선과 풍량 변화율의 곡선을 도시한 그래프이다.

도 7 및 8을 참조하면, 상기 감지부(247)에서는 실내 온도를 측정하여 상기 제어부(245)에 전달한다. 이때, 상기 제어부(245)에서는 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도율을 조절하여 실내 공간에 토출되는 풍량를 적절하게 조절하여 실내 온도를 조절한다.

상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도율이 확산부(221) 구간(0°~ 20±5°구간) 대응되게 회전되면, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도 면적율은 상기 확산부(221)에 의해 현저히 증가된다.

이때, 상기 유로 확대부(220)가 형성되지 않은 프레임(210)에서는 상기 개도 면적률 곡선 A에 나타난 바와 같이 개도 면적률이 정비례선 L에서 아래로 과도하게 처지게 나타난다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 P에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선 L에서 아래로 과도하게 처지게 나타난다.

반면, 본 발명과 같이 상기 유로 확대부(220)가 형성된 프레임(210)에서는 상기 개도 면적률 곡선 B의 b5 이하 구간에 나타난 바와 같이 상기 개도 면적률이 정비례선 L에 근접하게 된다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 Q의 q5 이하 구간에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선 L에 근접하게 된다.

또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도율이 개도 보상부(222) 구간(15°~ 40°)에 대응되게 회전되면, 상기 확산부(221)에서의 개도 면적률의 증가율과 상기 수렴부(223)에서 개도 면적률의 증가율 사이에 발생된 차이를 보상한다. 따라서, 상기 개도 면적률 곡선 B의 b5~b6 구간이 제1실시예보다 상기 정비례선에서 약간 멀어지게 되어 상기 개도 면적률 곡선 B가 직선에 가까워진다. 나아가, 상기 풍량 변화율 곡선 Q의 q5~q6 구간이 직선에 가까워지므로 상기 정비례선 L에 더욱 가까워진다.

또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도율이 수렴부(223) 구간(35±5°~ 50±20°구간)에 대응되게 회전되면, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도 면적률은 상기 수렴부(223)에 의해 증가된다.

이때, 상기 유로 확대부(220)가 형성되지 않은 프레임(210)에서는 상기 개도 면적률 곡선 A에 나타난 바와 같이 개도 면적률이 여전히 정비례선 L의 아래에 처지게 나타난다. 이 경우, 상기 풍량 변화율 곡선 P에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율은 상대적으로 급격하게 증가하지만 정비례선 L의 아래에 처지게 나타난다.

반면, 본 발명과 같이 상기 유로 확대부(220)가 형성된 프레임(210)에서는 상기 개도 면적률 곡선 B의 b5~b6 구간에 나타난 바와 같이 상기 개도 면적률이 정비례선에 근접하지 않더라도, 상기 풍량 변화율 곡선 Q의 q5~q6 구간에 나타난 바와 같이 상기 풍량 변화율 역시 정비례선 L에 근접하게 된다.

또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 개도율이 유로 확대부(220)를 벗어난 구간(50±20°~ 90°구간)에 대응되게 회전될 수 있다. 이때, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 회전 반경(실선)이 r'이고 상기 유로 단면적의 반경(점선)이 r일 경우, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 끝단부가 상기 유로 확대부(220)를 벗어나도록 회전되면 상기 공기 유로의 개도를

만큼 감소시킨다.

한편, 상기 댐퍼 블레이드(230)가 공기 유동 방향과 수직하게 회전되어 상기 공기 유로를 밀폐시키면, 상기 댐퍼 블레이드(230)의 씰링부재(235)가 상기 밀착부(225)에 밀착됨에 따라 상기 프레임(210)의 유로가 밀폐된다. 또한, 상기 댐퍼 블레이드(230)는 공기 유동 방향과 약간 경사진 상태에서 상기 밀착부(225)에 밀착됨에 따라 공기 유로를 밀폐시키도록 설치될 수도 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제3실시예에 관해 설명하기로 한다.

상기 제3실시예는 제1실시예에 비해 프레임의 형상에 기술적 특징이 있으므 로, 이하에서는 특징부에 관해서 설명하고 동일한 구성에 관해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제3실시예를 도시한 단면도이다.

도 11을 참조하면, 상기 가변 풍량 조절 장치는 유로 단면이 사각형태의 프레임(310)를 포함한다. 이때, 상기 프레임(310)은 정사각 또는 직사각 형태로 형성된다. 또한, 상기 프레임(310)의 양측면 또는 상하면에는 유로 확대부(320)가 형성된다.

상기 프레임(310)의 내부에는 사각판 형태의 블레이드 댐퍼(330)가 회전 가능하게 배치된다. 이때, 상기 블레이드 댐퍼(330)가 프레임(310)의 공기 유로를 밀폐시켰을 때에 상기 블레이드 댐퍼(330)의 양측 끝단부가 상기 유로 확대부(320)에 밀착된다.

도 11에서 도번 343은 엑츄에이터이고, 도번 321은 블레이드 댐퍼의 회전축이다.

다음으로, 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제4실시예에 관해 설명하기로 한다.

상기 제4실시예는 제1실시예에 비해 프레임의 형상에 기술적 특징이 있으므로, 이하에서는 특징부에 관해서 설명하고 동일한 구성에 관해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 12는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제4실시예를 도시한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 상기 가변 풍량 조절 장치는 유로 단면이 육각 형태의 프레임(410)를 포함한다.

상기 프레임(410)의 내부에는 육각판 형태의 블레이드 댐퍼(430)가 회전 가능하게 배치된다. 이때, 상기 프레임(410)의 대각선 모서리에는 상기 블레이드 댐퍼(430)의 회전축(431)이 결합된다. 상기 회전축(431)은 엑츄에이터(443)에 연결된다.

상기 블레이드 댐퍼(430)가 프레임(410)의 공기 유로를 밀폐시켰을 때에 상기 블레이드 댐퍼(430)의 양측 끝단부가 상기 유로 확대부(420)에 밀착된다.

다음으로, 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제5실시예에 관해 설명하기로 한다.

상기 제5실시예는 제1실시예에 비해 프레임의 형상에 기술적 특징이 있으므로, 이하에서는 특징부에 관해서 설명하고 동일한 구성에 관해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 13은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제5실시예를 도시한 단면도이다.

도 13을 참조하면, 상기 가변 풍량 조절 장치는 유로 단면이 육각 형태의 프레임(510)를 포함한다. 상기 프레임(510)의 양측에는 유로 확대부(520)가 형성될 수 있다.

상기 프레임(510)의 내부에는 육각판 형태의 블레이드 댐퍼(530)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 블레이드 댐퍼(530)의 회전축(531)은 상기 프레임(530)의 대각선 방향의 마주보는 면에 회전 가능하게 고정된다.

상기 블레이드 댐퍼(530)가 프레임(510)의 공기 유로를 밀폐시켰을 때에 상기 블레이드 댐퍼(530)의 양측 끝단부가 상기 유로 확대부(520)에 밀착된다.

본 발명은 풍량을 정확하게 조절하고, 실질적인 풍량의 조절 범위를 확대할 수 있으므로, 산업상으로 현저한 이용 가능성이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제1실시예를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1의 가변 풍량 조절 장치를 도시한 확대도이다.

도 3은 도 1의 가변 풍량 조절 장치에서 댐퍼 블레이드의 회전 각도의 변화를 도시한 동작 상태도이다.

도 4는 도 1의 가변 풍량 조절 장치에서 댐퍼 블레이드의 개도율과 풍량의 상관 관계를 도시한 그래프이다.

도 5는 도 1의 가변 풍량 조절 장치에서 개도 면적률 곡선과 풍량 변화율의 곡선을 도시한 그래프이다.

도 6은 도 1의 가변 풍량 조절 장치에서 정압의 증감과 개도 면적률 곡선의 관계를 도시한 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제2실시예를 도시한 단면도이다.

도 8은 도 7의 가변 풍량 조절 장치를 도시한 확대도이다.

도 9는 도 7의 가변 풍량 조절 장치에서 댐퍼 블레이드의 회전 각도의 변화를 도시한 동작 상태도이다.

도 10은 도 7의 가변 풍량 조절 장치에서 개도 면적률 곡선과 풍량 변화율의 곡선을 도시한 그래프이다.

도 11은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제3실시예를 도시한 단면도 이다.

도 12는 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제4실시예를 도시한 단면도이다.

도 13은 본 발명에 따른 가변 풍량 조절 장치의 제5실시예를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 가변 풍량 조절 장치 110: 프레임

120: 유로 확대부 121: 확산부

123: 수렴부 130: 댐퍼 블레이드

143: 액츄에이터 145: 제어부

147: 온도 감지부

Claims (13)

1. 공기 유로가 형성되는 프레임; 및

   상기 프레임의 내부에 회전 가능하게 설치되는 댐퍼 블레이드;를 포함하고,

   상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 유로를 개방시킬 때에 낮은 개도율에서 개도 면적을 확대시킬 수 있도록 상기 프레임의 외측으로 유로 확대부가 형성되고,

   상기 댐퍼 블레이드는 상기 프레임의 단면적보다 크게 형성되어 상기 유로 확대부를 벗어난 높은 개도율에서 상기 공기 유로의 개도 면적을 감소시키고,

   상기 프레임에는 상기 댐퍼 블레이드가 닫힌 상태에서 상기 댐퍼 블레이드의 끝단부가 밀착되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 밀착부가 형성되는 가변 풍량 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로 확대부는 상기 밀착부에서 외측으로 확산되다가 상기 프레임의 내면으로 수렴되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 유로 확대부는:

   상기 프레임의 내면에 대하여 경사지게 확산되고, 곡률을 가지는 확산부; 및

   상기 프레임의 내면 측으로 경사지게 수렴되고, 곡률을 가지는 수렴부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 확산부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치로부터 20±10°까지의 회전 각도 범위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 수렴부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치를 기준으로 20±10°로부터 50±20°까지의 회전 각도 범위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 유로 확대부는 상기 확산부와 수렴부 사이에는 상기 확산부와 경사지게 형성된 개도 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 개도 보상부는 프레임의 내면과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 개도 보상부는 상기 댐퍼 블레이드가 밀폐된 위치로부터 15°~40°회전 각도 범위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 프레임의 유로 단면은 원형으로 형성되고,

   상기 유로 확대부의 최대 확장 깊이는 상기 프레임 유로 반경의 3~20% 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 회전축 양측에 각각 형성되고,

    하나의 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 일측이 공기 유입측으로 개방되는 위치에 배치되고,

    나머지 유로 확대부는 상기 댐퍼 블레이드의 타측이 공기 토출측으로 개방되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 프레임의 단면적은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 프레임의 내면과 상기 밀착부 사이의 모서리부는 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 댐퍼 블레이드는 프레임의 유로 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 풍량 조절 장치.

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