KR101048867B1 - 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치에 관한 것으로, 상세하게는 공기 유로를 형성하는 메인덕트 내부에 오염된 실내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍수단이 구비되고, 상기 메인덕트의 둘레에는 보조덕트가 구비되어 상기 메인덕트와 보조덕트 사이에 공간부가 형성된 이중 구조를 이루며, 상기 보조덕트 내부에는 상기 공간부를 통해 실외 공기를 실내로 분사하여 에어커튼을 형성할 수 있도록 분사수단이 구비된 환기장치에 있어서, 상기 메인덕트와 보조덕트 단부에는 에어커튼이 방사상으로 확장, 형성되면서 후방으로 형성되도록 선단이 상기 메인덕트 후방을 향하는 나팔관 형상의 곡면부가 형성되고, 상기 곡면부의 선단의 각도를 조절하도록 상기 곡면부의 선단과 보조덕트 사이에 폭 조절을 가능하게 하는 각도조절수단이 구비되며, 상기 메인덕트와 보조덕트 사이에는 상기 공간부의 간격을 조절할 수 있는 간격조절수단이 구비되는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 메인덕트 후방에 있는 깨끗한 공기의 유입을 차단하고 순수한 오염물질만 흡입하여 흡입성능이 크게 향상되며, 메인덕트 흡입구로부터 원거리에 있는 오염물질도 용이하게 흡입할 수 있어 실내에 오염물질의 확산을 방지하여 실내 오염도를 신속하고 효과적으로 낮출 수 있다.

에어커튼, 환기, 덕트, 송풍, 분사, 곡면부, 간격조절, 각도조절, 공간부

Description

에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치{Ventilation device with double ducts making air curtain}

본 발명은 환기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내의 오염된 공기를 흡입하여 실외로 배출하여 실내를 환기할 수 있는 환기장치에 관한 것이다.

일반적으로 환기장치는 구동모터에 의해 송풍팬이 회전하면서 환기장치의 앞쪽에 위치한 공기를 흡입하여 뒤쪽으로 배출하는 장치이다.

도 1은 종래 환기장치를 나타내는 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 흡입구(1)의 앞 부분에 전동기(2)에 의해 구동되는 동익(3)이 배치되고, 상기 동익(3)의 뒤쪽에 고정익(4)이 설치되어 있는데, 상기 고정익(4)은 전동기(2)를 고정지지하기 위한 역할과 공기의 유동 방향을 배출구(5)와 일치하는 방향으로 유도하기 위한 역할을 겸한다. 그리고 상기 전동기(2)는 덕트(6)의 중앙에 위치하며, 상기 전동기(2)의 회전축(7)이 동익(3)을 장착하고 있는 허브(8)와 연결되어 동익(3)을 회전시킨다.

상기 동익(3)은 평판형상이 아니라 회전축(7)을 중심으로 외측으로 갈수록 그 형상이 달라지는데, 상기 허브(8)에 가까운 부분에서는 회전축(7) 방향과 일치 하는 방향으로 휘어지게 되며 덕트(6)에 가까운 동익(3) 끝 부분에서는 회전축(7) 방향에 수직하도록 휘어져 있어 마치 비틀린 평판 형상을 가진다. 따라서 공기는 동익(3)의 형상을 따라 흐르게 되는데, 이를 다시 덕트(6)의 방향과 일치하도록 수정하기 위해 동익(3)의 뒤쪽에 고정익(4)이 설치되는 것이다.

이러한 구조로 이루어진 일반적인 환기장치는 공기를 흡입하여 배출하는데 사용되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 흡입구(1)의 주변에 있는 공기만 흡입하게 된다. 도 2는 도 1에 도시된 환기장치의 공기 흡입 상태를 나타내는 상태도이며, (a)는 덕트의 흡입구가 직선인 경우이며, (b)는 흡입구가 벌어진 나팔관 형상인 경우를 나타낸다.

(a)경우 흡입구(1)의 선단에는 공기가 흡입될 때 재순환영역(와류)이 크게 형성되며 이러한 재순환영역이 흡입구(1)의 직경을 감소시키는 결과를 초래하여 흡입효율이 상당히 떨어지게 된다. 또한, 보통 흡입구(1) 전방에 위치하는 오염원 뿐만 아니라 흡입구(1)의 후방에 있는 깨끗한 공기들이 대부분 빨려들어가게 되어 전방에 위치하는 오염된 공기는 제대로 흡입되어 배출되어지지 못하고 오히려 오염된 공기가 실내에서 순환하여 실내 전체가 탁해지는 문제가 있다.

그래서 만일 용접을 하는 경우 등에 발생하는 유해가스나 기타 다른 장치 등에 의해 발생하는 매연 등을 제거하기 위해서, 환기장치를 유해가스 발생원 또는 매연 발생원에 근접하여 설치하여야만 하므로 작업에 방해가 되며, 환기장치를 유해가스 발생원에 가까이 설치하지 않으면 상기에서 기술한 바와 같이 흡입구(1)의 주변에 있는 공기만 흡입하고 실제 유해가스는 일부분 또는 거의 흡입하지 못하고 오히려 실내에 퍼지는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 어느 정도 해결한 것이 (b)의 경우인데, 도시한 바와 같이 흡입구(1)가 벌어지면서 확장되도록 나팔관(bell mouth) 형상의 공기 유도구(9)를 설치할 수 있다. 이런 경우 (a)에서 처럼 흡입구(1) 선단에서 형성되던 재순환영역이 없어지게 되어 덕트(6)의 직경이 감소되는 문제점은 해결된다. 하지만 이 경우에도 흡입구(1) 전방에 있는 공기 뿐 아니라 덕트 후방에 있는 깨끗한 공기들이 일부 흡입되기 때문에 환기장치의 위치가 유해가스 발생원(x)으로부터 멀면 오염물질 흡입 효과를 충분히 기대할 수 없다.

상기 공기 유도구(9)를 더 연장하게 되면 이러한 문제가 조금은 해결되나 공간상의 제약 때문에 무한정 크게 만들기도 곤란하다.

따라서 덕트의 후방에 있는 오염되지 않은 공기의 유입을 차단하고 전방에 있는 오염된 공기만을 흡입하여 흡입성능을 향상시킬 수 있는 환기장치가 요구된다 할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 에어커튼을 분사하여 덕트 후방의 공기가 흡입되는 것을 차단함으로써 실내의 오염물질의 흡입 효율을 향상시킨 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공기 유로를 형성하는 메인덕트 내부에 오염된 실내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍수단이 구비되고, 상기 메인덕트의 둘레에는 보조덕트가 구비되어 상기 메인덕트와 보조덕트 사이에 공간부가 형성된 이중 구조를 이루며, 상기 보조덕트 내부에는 상기 공간부를 통해 실외 공기를 실내로 분사하여 에어커튼을 형성할 수 있도록 분사수단이 구비된 환기장치에 있어서, 상기 메인덕트와 보조덕트 단부에는 에어커튼이 방사상으로 확장, 형성되면서 후방으로 형성되도록 선단이 상기 메인덕트 후방을 향하는 나팔관 형상의 곡면부가 형성되고, 상기 곡면부의 선단의 각도를 조절하도록 상기 곡면부의 선단과 보조덕트 사이에 폭 조절을 가능하게 하는 각도조절수단이 구비되며, 상기 메인덕트와 보조덕트 사이에는 상기 공간부의 간격을 조절할 수 있는 간격조절수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

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바람직하게는, 상기 각도조절수단은 상기 보조덕트와 곡면부 사이에 구비되는 텐션볼트와 상기 텐션볼트의 중앙에 결합되어 상기 텐션볼트의 길이를 조절할 수 있는 조절구로 이루어지고, 상기 간격조절수단은 상기 공간부를 관통하는 볼트와, 상기 볼트에 체결하여 상기 공간부의 간격을 조절할 수 있는 너트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 덕트를 이중으로 구성하여 에어커튼을 형성시킴으로서 덕트 후방에 있는 깨끗한 공기의 유입을 차단하고 순수한 오염물질만 흡입하여 흡입성능이 크게 향상된다.

또한 덕트 입구에서 원거리에 있는 오염물질도 용이하게 흡입할 수 있어 실내에 오염물질의 확산을 방지하여 실내 오염도를 신속하고 효과적으로 낮출 수 있게 된다.

뿐만 아니라 에어커튼에 의해 실외의 신선하고 깨끗한 공기가 실내로 공급되는 효과도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 내부에 송풍수단(110)이 구비된 메인덕트(100) 외측 둘레에 보조덕트(200)가 이중으로 구비되고 상기 보조덕트(200) 내부에 분사수단(220)이 설치 되어 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 사이에 형성된 공간부(210)를 통해 실내로 공기를 분사하여 에어커튼(c)을 형성시킬 수 있는 구성이다.

먼저, 상기 메인덕트(100)와 송풍수단(110)에 대해 설명하자면, 상기 메인덕트(100)는 실내의 오염된 공기를 흡입구(120)를 통해 흡입, 유도하여 배출구(130)를 통해 실외로 배출하는 것으로서 일반적으로 단면이 사각형 또는 원형을 가지는 덕트이며 주로 실내의 천정이나 벽 등에 설치된다.

또한 상기 메인덕트(100) 내부에는 실내의 오염공기를 빨아들이는 송풍수단(110)이 내설되는데, 상기 송풍수단(110)은 보통 구동모터(112)에 부착된 송풍팬(114)이 회전함으로써 공기를 흡입하고 유동시켜 외부로 배출한다.

다음으로 상기 보조덕트(200)에 대해 설명한다.

상기 보조덕트(200)는 도시된 바와 같이 상기 메인덕트(100)와 동일한 형상의 단면을 가지되 상기 메인덕트(100)보다 큰 단면적을 가지도록 구비되어 상기 메인덕트(100)를 내부에 포함하도록 상기 메인덕트(100) 둘레를 완전히 감싸도록 설치된다. 이때 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 사이는 일정간격 이격되어 공간부(210)를 형성한다.

상기 보조덕트(200)는 도시된 바와 같이 상기 메인덕트(100)의 외측을 따라 설치되어 연장되지만 상기 메인덕트(100) 후방에서 일측으로 굴곡되어 상기 메인덕트(100)와 별도 배치되며 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200)가 교차하는 지점에서 공기의 누설이 발생하지 않도록 실리콘이나 접착제 등으로 밀봉해야 한다.

이러한 상기 보조덕트(200) 내에는 분사수단(220)이 구비되는데, 상기 보조 덕트(200) 내부에 구비된 분사수단(220)은 상기 송풍수단(110)과 마찬가지로 공기를 송풍하는 장치이나 상기 송풍수단(110)과 달리 실외의 공기를 흡입하여 상기 공간부(210)를 통해 실내로 분사해주는 구성이다. 즉 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 내에 흐르는 공기는 상호 유동방향이 반대가 된다.

상기 분사수단(220) 역시 구동모터에 팬이 부착되어 있는 일반적인 구성으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 압축공기를 사용해 분사해주는 것과 같은 구성도 가능할 것이다.

이렇게 분사된 공기는 상기 공간부(210)를 통해 실내로 분사되면서 상기 메인덕트(100) 주위로 에어커튼(air curtain)을 형성하게 된다.

여기서 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 단부에는 외측으로 확장되는 나팔관(bell mouth) 형상의 곡면부(300)가 형성되어 있다.

상기 곡면부(300)는 상기 메인덕트(100)의 단부에서 재순환 영역(와류)이 발생하지 않게 하여 실내공기의 유입을 원활하게 하며, 상기 공간부(210)에서 분사되어 형성되는 에어커튼(c)이 방사상으로 형성되게 하여 상기 메인덕트(100) 후방 다시 말해, 에어커튼(c) 후방의 실내공기와 상기 메인덕트(100) 흡입구(120) 측의 오염공기를 분리시켜 준다.

상기 곡면부(300)는 다양한 각도로 굴곡될 수 있으나 바람직하게는 상기 메인덕트(100) 후방을 향해 에어커튼(c)이 형성되도록 상기 메인덕트(100) 후방 측으로 휘어진 형상을 가지는 것이 좋다. 수차례의 실험결과 상기 곡면부(300)의 선단이 후방으로 약 45°정도의 각을 이루면서 공기를 분사하여 에어커튼(c)을 형성하 는 것이 좋다.

왜냐하면, 상기 곡면부(300)의 선단이 상기 메인덕트(100)의 전방이 측면으로 향하면 분사되는 공기가 상기 메인덕트(100)의 흡입구(120)로 흡입되어 오히려 오염공기의 흡입을 방해하는 현상이 나타난다. 이에 대한 공기흐름을 나타내는 유동장 그래프가 도 5에 나타나 있는데, 이후에 좀더 살펴보기로 한다.

이와 같이 형성된 에어커튼(c)에 의해 오염물질 발생원에서 발생하는 오염공기가 넓게 확산되는 것을 차단할 수 있고 상기 송풍수단(110)이 흡입할 수 있는 오염물질의 흡입영역이 증가되어 상기 흡입구(120)에서 멀리 떨어진 곳의 오염물질도 흡입하여 배출가능하다. 따라서 종전에 비해 작은 용량의 구동모터(112)를 사용하더라도 동일한 흡입성능을 발휘한다.

본 발명에서는 상기 곡면부(300) 선단의 각을 조절할 수 있는 각도조절수단(310)이 더 구비된다. 도 4는 본 발명의 각도조절수단 및 간격조절수단을 나타내는 단면도이다.

상기 각도조절수단(310)은 상기 보조덕트(200)와 곡면부(300) 사이에 길이조절이 가능한 텐션 볼트(tension bolt, 312)와 같은 것이 적절하며 상기 텐션 볼트(312)을 작동하여 상기 곡면부(300)의 선단이 상기 보조덕트(200) 쪽으로 근접하도록 하거나 멀어지게 함으로써 조절가능하다. 참고로 상기 텐션 볼트(312)는 중앙의 조절구(314)를 조절하면 전체 길이가 늘어나거나 줄어들게 할 수 있는 것으로 공지된 구성이다.

또한 에어커튼(c)의 분사량이나 분사속도를 조절하기 위해 상기 공간부(210) 의 간격을 조절할 수 있는 간격조절수단(320)이 상기 메인덕트(100)의 곡면부(300)와 보조덕트(200)의 곡면부(300) 사이에 구비될 수 있다.

상기 간격조절수단(320)은 볼트(322)와 너트(324)로 구비되되, 상기 볼트(322)는 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200)의 곡면부(300) 사이를 관통하게 결합되고 상기 볼트(322)는 너트(324)로 체결하여 상기 너트(324)의 체결정도를 조절하여 간격을 조절할 수 있다.

참고로 상기 간격조절수단(320)은 간격조절뿐 아니라 상기 보조덕트(200)가 상기 메인덕트(100)에 고정되게 하여 공간부(210)의 간격을 일정하게 유지하게 한다. 따라서, 바람직한 것은 상기 간격조절수단(320)은 다수개가 상기 곡면부(300) 상에 일정간격으로 구비되는 것이 좋은데, 보통 3 ~ 4개 정도가 적절하다.

이하에서는 본 발명의 작동상태에 관해 설명한다.

도 5는 본 발명에 있어서 흡입되는 공기의 유동상태를 나타내는 유동장 그래프이다.

앞서 언급한 바와 같이 상기 곡면부(300)의 선단이 상기 메인덕트(100)의 후방을 향하도록 형성함으로써 상기 메인덕트(100) 내로 흡입되는 공기와 반대방향으로 공기를 분사하는 것이 에어커튼(c)의 형성 및 후방공기 차단에 효과적임을 실험을 통해 알아냈는데, 도 5는 상기 곡면부(300)의 선단이 45°를 이루는 경우를 나타내며, (a)는 에어커튼(c)을 형성하는 분사공기가 속도가 낮을 때 분사공기가 상기 메인덕트(100) 내로 흡입되어지는 경우이고 (b)는 에어커튼(c)을 형성하는 분사 공기의 속도가 높을 때 에어커튼(c)을 형성하면서 상기 메인덕트(100) 후방으로 분사공기가 유동되는 경우를 보여준다.

부가하면, (a)와 같이 분사공기의 속도가 낮으면 에어커튼을 형성하지 못하고 바로 상기 메인덕트(100)의 흡입구(120)로 흡입되어 버리기 때문에 차단효과를 발휘하지 못하며, 결국 상기 메인덕트(100) 후방에 있는 깨끗한 공기도 상기 메인덕트(100) 내로 유입되어 유동하게 된다. 따라서 오염공기의 흡입을 방해하게 되고 오염공기를 흡입할 수 있는 영역이 줄어들게 된다.

그러나 (b)와 같이 분사공기의 속도가 일정속도 이상이 되면 에어커튼(c)을 형성하게 되어 후방의 공기 유입을 차단할 수 있게 되며, 이로 인해 흡입할 수 있는 오염공기의 영역이 더 늘어나게 되기 때문에 흡입 효율이 향상될 수 있음을 명백히 알 수 있다.

이상과 같이 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 단지 일 실시 예에 지나지 않으므로 본 발명의 진정한 보호범위는 청구범위에 의해 결정되며 그 범위 내에서 당업자의 변형이나 응용은 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것임을 일러둔다.

도 1은 종래 환기장치를 나타내는 개략도.

도 2는 도 1에 도시된 환기장치의 공기 흡입 상태를 나타내는 상태도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 각도조절수단 및 간격조절수단을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에서 흡입되는 공기의 유동상태를 나타내는 유동장 그래프.

<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>

100 : 메인덕트 110 : 송풍수단

112 : 구동모터 114 : 송풍팬

120 : 흡입구 130 : 배출구

200 : 보조덕트 210 : 공간부

220 : 분사수단 300 : 곡면부

310 : 각도조절수단 312 : 텐션 볼트

314 : 조절구 320 : 간격조절수단

322 : 볼트 324 : 너트

c : 에어커튼

Claims (5)

1. 공기 유로를 형성하는 메인덕트(100) 내부에 오염된 실내 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 송풍수단(110)이 구비되고, 상기 메인덕트(100)의 둘레에는 보조덕트(200)가 구비되어 상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 사이에 공간부(210)가 형성된 이중 구조를 이루며, 상기 보조덕트(200) 내부에는 상기 공간부(210)를 통해 실외 공기를 실내로 분사하여 에어커튼(c)을 형성할 수 있도록 분사수단(220)이 구비된 환기장치에 있어서,

   상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 단부에는 에어커튼(c)이 방사상으로 확장, 형성되면서 후방으로 형성되도록 선단이 상기 메인덕트(100) 후방을 향하는 나팔관 형상의 곡면부(300)가 형성되고,

   상기 곡면부(300)의 선단의 각도를 조절하도록 상기 곡면부(300)의 선단과 보조덕트(200) 사이에 폭 조절을 가능하게 하는 각도조절수단(310)이 구비되며,

   상기 메인덕트(100)와 보조덕트(200) 사이에는 상기 공간부(210)의 간격을 조절할 수 있는 간격조절수단(320)이 구비되는 것을 특징으로 하는 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 각도조절수단(310)은 상기 보조덕트(200)와 곡면부(300) 사이에 구비되는 텐션볼트(312)와 상기 텐션볼트(312)의 중앙에 결합되어 상기 텐션볼트(312)의 길이를 조절할 수 있는 조절구(314)로 이루어지고,

   상기 간격조절수단(320)은 상기 공간부(210)를 관통하는 볼트(322)와 상기 볼트(322)에 체결하여 상기 공간부(210)의 간격을 조절할 수 있는 너트(324)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어커튼을 이용한 이중덕트형 환기장치.

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