KR101294325B1

KR101294325B1 - 스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치

Info

Publication number: KR101294325B1
Application number: KR1020120043896A
Authority: KR
Inventors: 김지하
Original assignee: 김지하
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-08-07

Abstract

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치가 개시된다. 개시된 와류형 국소배기장치는, 배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러와, 배기관에 설치되는 것으로, 스왈러에 연결되어 스왈러를 회전시키는 구동부를 구비한다. 스왈러는, 원판 형상을 가지며, 공기유입측면이 중심 영역의 평면부와 외측 가장자리 영역의 경사면부로 이루어진 오목한 홈 형상으로 형성된 후드부재와, 후드부재의 공기유입측면의 경사면부에 밀착되도록 설치되어, 후드부재와 함께 회전하면서 와류를 형성하는 다수의 하부 날개와, 후드부재의 외주면에 설치되어, 후드부재와 함께 회전하면서 수평 방향의 공기 흐름을 형성하는 다수의 외측 날개를 구비한다.

Description

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치{Local ventilator with swirler}

본 발명은 오염된 공기를 외부로 흡입 배출시키는 국소배기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전형 스왈러를 이용하여 와류를 형성시킴으로써 배기영역의 확대와 배기효율을 향상시키는 와류형 국소배기장치에 관한 것이다.

국소배기장치는 일반적으로 오염물질이 많이 발생하는 공장 내부나 가정, 음식점 등에서 사용되는데, 특히 부분적인 오염원이 배기구와 멀리 떨어진 바닥면에서 발생하는 경우나 다른 설치물에 의해 배기구가 오염원 근처에 설치되기 어려운 경우, 그리고 순간적으로 오염원이 발생하는 경우에 유용하게 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 용도로 사용되는 종래의 국소배기장치는 여러 가지 문제점을 가지고 있었다. 즉, 종래의 국소배기장치는 오염원이 배기관으로부터 멀어질수록 오염물질을 흡입하여 제거하는 효율이 급격히 저하되며, 이로 인해 국소배기장치는 가능한 한 오염물질 발생 위치에 가까이 설치되는 것이 바람직하지만, 작업 공정 및 작업자들의 움직임에 방해되기 때문에 설치 조건에 제약이 있었다.

이러한 종래의 국소배기장치의 문제점을 보완하기 위해 와류를 이용하여 배기영역을 확대시키고 배기효율을 향상시키는 국소배기장치들이 개발되었으며, 대한민국 등록특허 제10-0529002호, 제10-0821295호, 제10-0873521호 및 제10-0873522호에는 이러한 와류형 국소배기장치의 예들이 개시되어 있다. 와류형 국소배기장치는 배기관의 흡입구 측에 회전형의 스왈러(swirler)를 설치한 구성을 가지고 있으며, 스왈러가 회전하면서 배기관 주위에 도너츠 형태의 와류를 발생시킴으로써, 오염된 공기를 보다 넓은 영역에서 보다 효율적으로 배기관 내로 흡입하게 된다.

상기한 바와 같이, 와류형 국소배기장치는 배기관의 흡입구 측에 설치되는데, 그 효과를 더욱 높이기 위해 종래의 후드와 함께 사용되는 것이 일반적이다.

도 1에는 종래의 와류형 국소배기장치의 스왈러가 삿갓 형태의 후드와 함께 설치된 예가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 배기관(10)의 하단 흡입구 측에 삿갓 형태의 후드(20)와 와류를 형성시키는 스왈러(30)가 함께 설치된다. 후드(20)는 배기관(10)의 하단에 고정 설치되고, 스왈러(30)는 구동모터(41)의 회전축(43)에 연결되어 회전가능하도록 설치된다. 구동모터(41)는 지지대(42)에 의해 배기관(10) 내부에 설치된다. 스왈러(30)는 구동모터(41)에 의해 회전되는 회전판(31)과, 회전판(31)의 외측 가장자리를 따라 부착된 다수의 날개(32)를 포함한다.

배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지고 있는 상태에서, 스왈러(30)의 회전판(31)이 회전하면, 날개(32)는 회전판(31) 내측의 공기를 회전판(31)의 반경 방향 바깥쪽으로 밀어낸다. 그리고, 배기관(10)은 오염된 공기뿐만 아니라 그 주위의 공기도 배기관(10) 내부 및 회전판(31)의 내측으로 끌어들인다. 이와 같은 공기의 유동에 의해 회전판(31)의 하부에는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성되는데, 이와 같이 형성된 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 된다.

그런데, 후드(20)는 배기관(10)에 고정 설치되고, 스왈러(30)는 회전가능하도록 설치되어야 하므로, 후드(20)와 스왈러(30) 사이에는 소정의 틈새가 형성된다. 이에 따라, 스왈러(30)의 하부 양측부에는 날개(32)에 의해 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(30)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성될 뿐 아니라, 후드(20)와 스왈러(30) 사이의 틈새를 통해 배기관(10) 쪽으로의 공기 흐름(F3)도 형성된다.

이러한 공기 흐름(F3)은 배기관(10)의 배기압의 손실을 초래하고, 후드(20)의 가장자리 부위(A)에서 와류(F1)와 충돌하여 난류를 발생시킴으로써 원활한 와류(F1)의 형성을 방해하여 배기효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 공기 흐름(F3)이 고정된 후드(20)와 회전하는 스왈러(30) 사이의 좁은 틈새를 통과하면서 소음을 증가시키는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-0529002호 (2005. 11. 09. 등록) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 제10-0821295호 (2008. 04. 03. 등록) 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허 제10-0873521호 (2008. 12. 04. 등록) 특허문헌 4 : 대한민국 등록특허 제10-0873522호 (2008. 12. 04. 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 배기효율을 향상시키고 배기영역을 더욱 확장시킬 수 있도록 구성된 스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,

배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러; 및 상기 배기관에 설치되는 것으로, 상기 스왈러에 연결되어 상기 스왈러를 회전시키는 구동부;를 구비하며,

상기 스왈러는,

원판 형상을 가지며, 공기유입측면이 중심 영역의 평면부와 외측 가장자리 영역의 경사면부로 이루어진 오목한 홈 형상으로 형성된 후드부재; 상기 후드부재의 공기유입측면의 경사면부에 밀착되도록 설치되어, 상기 후드부재와 함께 회전하면서 와류를 형성하는 다수의 하부 날개; 및 상기 후드부재의 외주면에 설치되어, 상기 후드부재와 함께 회전하면서 수평 방향의 공기 흐름을 형성하는 다수의 외측 날개;를 구비하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치가 제공된다.

그리고 상기 후드부재의 중심 영역에는 상기 배기관과 연통되는 공기 흡입홀이 형성되며, 상기 평면부는 상기 공기 흡입홀의 둘레에 형성되고, 상기 경사면부는 상기 평면부의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수의 하부 날개는 상기 후드부재의 공기유입측면에 방사상으로 배치되며, 상기 다수의 외측 날개는 상기 후드부재의 외주를 따라 방사상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 다수의 하부 날개는 상기 경사면부로부터 상기 평면부의 일부까지 반경 방향으로 연장되고, 상기 다수의 외측 날개는 상기 후드부재의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 후드부재의 경사면부에는 반경 방향으로 연장되어 상기 후드부재의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈이 형성되며, 상기 다수의 날개 설치홈에 상기 다수의 하부 날개가 각각 삽입 설치되고, 상기 다수의 외측 날개는 상기 후드부재의 외주면에 고정 수단에 의해 고정 설치될 수 있다.

또한, 상기 후드부재의 경사면부에는 반경 방향으로 연장되어 상기 후드부재의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈이 형성되고, 상기 다수의 하부 날개와 다수의 외측 날개는 서로 대응되는 것끼리 반경 방향으로 연결되어 일체로 형성되며, 상기 다수의 날개 설치홈에 서로 연결된 상기 다수의 하부 날개와 다수의 외측 날개가 각각 삽입 설치될 수 있다.

또한, 상기 후드부재의 배기관대향면에 설치되어, 상기 후드부재와 함께 회전하면서 상기 다수의 외측 날개에 의해 형성된 공기 흐름과 합류하는 공기 흐름을 형성하는 다수의 상부 날개; 및 상기 후드부재의 배기관대향면으로부터 이격되게 설치되며 상기 다수의 상부 날개를 덮는 것으로, 상기 후드부재의 배기관대향면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부 날개에 의해 형성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드부재;를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 다수의 상부 날개는 상기 배기관의 둘레에 방사상으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 다수의 상부 날개는 상기 배기관의 외주면과 이격되도록 배치되고, 상기 후드부재의 외측 가장자리 밖으로 돌출되도록 반경 방향으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재는 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어지며, 상기 가이드부재의 내주면과 상기 배기관의 외주면 사이에 상기 공기흐름통로와 연통되는 간격이 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수의 상부 날개 각각은 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지며, 상기 가이드부재는 외주쪽으로 가면서 상기 후드부재와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 와류형 국소배기장치에 의하면, 후드와 스왈러가 일체로 형성되어 함께 회전하는 구성을 가지므로, 후드와 스왈러 사이에 틈새가 발생하지 않는다. 이에 따라, 후드와 스왈러 사이의 틈새에 기인한 배기압의 손실과 난류의 발생이 방지되어 원활한 와류가 형성됨으로써 배기효율이 향상되는 장점이 있으며, 이러한 틈새를 통한 공기 흐름에 기인하여 발생하는 소음을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 스왈러의 후드부재의 공기유입측면 가장자리부가 경사면부로 형성되어 있으므로, 와류를 형성하는 공기의 흐름이 경사면부에 의해 유도되어 종래에 비해 길쭉한 형상을 가지게 되며, 다수의 외측 날개에 의해 와류의 위쪽에 수평 방향으로 형성되는 공기 흐름에 의해, 그 부분의 압력이 낮아지게 되어 아래쪽의 와류는 압력이 낮아진 쪽으로 끌려 올라간다. 이에 따라, 와류는 종래에 비해 길쭉하고 넓게 퍼진 형상으로 형성되고, 와류 내측의 배기 흐름은 그 폭이 넓어지게 되어, 배기영역이 더욱 확장되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 와류형 국소배기장치의 스왈러가 삿갓 형태의 후드와 함께 설치된 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 스왈러의 후드부재와 하부 날개 및 외측 날개의 결합 방식의 일 예를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 스왈러의 후드부재와 하부 날개 및 외측 날개의 결합 방식의 다른 예를 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 스왈러의 상면을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 와류형 국소배기장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.

도 2와 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(110)와, 상기 스왈러(110)에 연결되어 상기 스왈러(110)를 회전시키는 구동부(120)를 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)은 개방된 흡입단부를 통해 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉시블 관 또는 금속 관 등의 다양한 종류의 관으로 이루어질 수 있다. 그리고, 오염된 공기는 자연 부압(負壓)에 의해 배기관(10) 내로 흡입되거나, 배기팬의 작동으로 강제 흡입될 수 있다.

상기 스왈러(swirler, 110)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치되며, 종래의 후드에 대응되는 후드부재(111)와, 상기 후드부재(111)의 저면에 설치된 다수의 하부 날개(112)와, 상기 후드부재(111)의 외주면에 설치된 다수의 외측 날개(113)를 포함하여 구성된다.

상기 후드부재(111)는, 종래의 후드에 대응되는 것으로, 원판 형상을 가지며, 그 하면, 즉 공기유입측면(118)은 소정 깊이의 오목한 홈 형상으로 형성된다. 상기 후드부재(111)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 공기 흡입홀(116)이 형성된다. 배기영역으로부터 흡입되는 오염 공기는 상기 공기 흡입홀(116)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다.

상기 공기 흡입홀(116)의 중심에는 돌출된 보스 형상의 회전축 결합부(125)가 마련되며, 상기 회전축 결합부(125)에는, 후술하는 바와 같이, 구동모터(121)의 회전축(123)이 연결된다. 이를 위해, 회전축 결합부(125)의 중심에는 회전축 삽입홀(126)이 수직으로 관통 형성되어 있으며, 상기 회전축 삽입홀(126)에 구동모터(121)의 회전축(123)이 삽입된 후 고정나사(127)에 의해 견고하게 결합된다.

상기 회전축 결합부(125)는 공기 흡입홀(116)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(117)에 의해 상기 후드부재(111)에 연결되어 지지된다.

상기한 바와 같이 배기영역과 대향하는 후드부재(111)의 공기유입측면(118)은 오목한 홈 형상으로 형성되는데, 중심 영역의 평면부(118a)와 외측 가장자리 영역의 경사면부(118b)로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 평면부(118a)는 공기 흡입홀(116)의 둘레에 형성되고, 상기 경사면부(118b)는 평면부(118a)의 둘레를 따라 형성된다. 상기 경사면부(118b)는 아래쪽으로 가면서, 즉 배기영역을 향해 직경이 점차 넓어지도록 형성된다.

상기 다수의 하부 날개(112)는 후드부재(111)와 함께 회전하면서 와류를 형성하는 작용을 하는 것으로, 상기 후드부재(111)의 하면, 즉 공기유입측면(118)에 설치되며, 후드부재(111)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치된다. 상기 다수의 하부 날개(112) 각각은 후드부재(111)의 공기유입측면(118)으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다. 상기 다수의 하부 날개(112) 각각의 높이는 후드부재(111)의 공기유입측면(118)의 깊이와 동일할 수 있다.

상기 다수의 하부 날개(112) 각각은 후드부재(111)의 공기유입측면(118)의 경사면부(118b)에 밀착되도록 설치된다. 따라서, 후드부재(111)의 공기유입측면(118)의 경사면부(118b)와 하부 날개(112) 사이에 틈이 발생하지 않는다. 그리고, 상기 다수의 하부 날개(112) 각각은 경사면부(118b)로부터 평면부(118a)의 일부까지 반경 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 다수의 하부 날개(112) 각각은 후드부재(111)의 공기유입측면(118)의 경사면부(118b)와 평면부(118a)에 걸쳐 형성될 수 있다.

상기 다수의 외측 날개(113)는 후드부재(111)와 함께 회전하면서 수평 방향의 공기흐름을 형성하는 작용을 하는 것으로, 후드부재(111)의 외주를 따라 방사상으로 배치된다. 그리고, 상기 다수의 외측 날개(113)는 후드부재(111)의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장된 형상을 가지며, 후드부재(111)의 외주면에 고정나사(114)를 이용하여 고정 설치될 수 있다. 또한, 상기 다수의 외측 날개(113)는 다수의 하부 날개(112)와 동일한 높이를 가질 수 있다.

상기 구동부(120)는, 상기 스왈러(110)에 연결되어 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 구동부(120)는 배기관(10)의 중심선 상에 배치된 구동모터(121)와, 배기관(10) 내부에서 구동모터(121)를 지지하는 모터 지지부재(122)와, 구동모터(121)로부터 인출된 회전축(123)을 포함한다. 상기한 바와 같이, 상기 회전축(123)이 스왈러(110)의 후드부재(111)의 중심부에 마련된 회전축 결합부(125)에 결합된다.

다만, 상기한 구성을 가진 구동부(120)는 예시적인 것으로서, 상기 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있는 다양한 구성을 가진 가질 수 있으며, 그 설치 위치도 상기한 바에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 구동부(120)는 브라켓과 같은 수단에 의해 배기관(10)의 내부 또는 외부에 설치되어, 벨트 또는 기어와 같은 동력전달수단을 통해 스왈러(110)를 회전시킬 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 스왈러의 후드부재와 하부 날개 및 외측 날개의 결합 방식의 일 예를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 스왈러의 후드부재와 하부 날개 및 외측 날개의 결합 방식의 다른 예를 도시한 부분 분해 사시도이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 상기 후드부재(111)의 경사면부(118a)에는 반경 방향으로 연장되어 후드부재(111)의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈(119)이 형성될 수 있으며, 상기 다수의 날개 설치홈(119)에 다수의 하부 날개(112)가 각각 삽입 설치될 수 있다. 상기 다수의 하부 날개(112)는 다수의 날개 설치홈(119)에 삽입 설치된 후, 용접이나 기타 부착 수단에 의해 후드부재(111)에 견고하게 고정될 수 있다. 한편, 상기 다수의 외측 날개(113)는, 전술한 바와 같이 후드부재(111)의 외주면에 고정나사(114)를 이용하여 고정 설치될 수 있으며, 이 외에도 용접이나 기타 고정 수단에 의해서도 후드부재(111)의 외주면에 고정 설치될 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 후드부재(111)의 경사면부(118a)에는 반경 방향으로 연장되어 후드부재(111)의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈(119)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 하부 날개(112)와 다수의 외측 날개(113)는 서로 대응되는 것끼리 반경 방향으로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 서로 연결된 하부 날개(112)와 외측 날개(113)를 상기 날개 설치홈(119)에 삽입 설치한 후, 용접이나 기타 부착 수단에 의해 후드부재(111)에 견고하게 고정할 수 있다. 이 경우, 다수의 외측 날개(113)를 후드부재(111)의 외주면에 별도로 설치할 필요가 없으므로, 제조 공정이 단순화되는 장점이 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하면서, 상기한 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)의 작동과 이에 따른 공기의 흐름을 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지고 있는 상태에서, 구동부(120)에 의해 스왈러(110)가 회전하게 되면, 다수의 하부 날개(112)는 후드부재(111) 내측의 공기를 반경 방향 바깥쪽으로 밀어낸다. 그리고, 배기관(10)은 오염된 공기뿐만 아니라 그 주위의 공기도 배기관(10) 내부 및 후드부재(111)의 내측으로 끌어들인다. 이와 같은 공기의 흐름에 의해 후드부재(111)의 하부에는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성되는데, 이와 같이 형성된 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 된다. 이와 같이, 스왈러(110)의 하부 가장자리부에는 다수의 하부 날개(112)에 의해 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(110)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성된다.

특히, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래의 후드에 대응되는 후드부재(111)와 와류를 형성하는 다수의 하부 날개(112)가 일체로 형성되어 함께 회전하는 구성을 가지므로, 종래의 후드와 스왈러 사이의 틈새가 본 발명에서는 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 틈새에 기인한 배기압의 손실과 난류의 발생이 방지되어 원활한 와류(F1)가 형성됨으로써 배기효율이 향상될 수 있으며, 이러한 틈새를 통한 공기 흐름에 기인하여 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

그리고, 스왈러(110)의 후드부재(111)의 공기유입측면(118) 가장자리부가 경사면부(118b)로 형성되어 있으므로, 와류(F1)를 형성하는 공기의 흐름이 경사면부(118b)에 의해 유도되어 종래에 비해 길쭉한 형상을 가지게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 다수의 외측 날개(113)에 의해 와류(F1)의 위쪽에 대략 수평 방향으로 공기 흐름(F3)이 형성된다. 이러한 공기 흐름(F3)으로 인해 그 부분의 압력이 낮아지게 되므로, 아래쪽의 와류(F1)는 압력이 낮아진 쪽으로, 즉 위쪽으로 끌려 올라간다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 와류(F1)는 종래에 비해 길쭉하고 넓게 퍼진 형상으로 형성되고, 와류(F1) 내측의 배기 흐름(F2)은 그 폭이 넓어지게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 국소배기장치(100)에 의하면, 배기효율이 향상될 뿐만 아니라 배기영역이 더욱 확장될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 스왈러의 상면을 도시한 사시도이며, 도 8은 도 6에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.

도 6 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(200)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(210)와, 상기 스왈러(210)에 연결되어 상기 스왈러(210)를 회전시키는 구동부(120)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 스왈러(210)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치되며, 종래의 후드에 대응되는 후드부재(111)와, 상기 후드부재(111)의 저면에 설치된 다수의 하부 날개(112)와, 상기 후드부재(111)의 외주면에 설치된 다수의 외측 날개(113)와, 상기 후드부재(111)의 상부에 이격되어 설치된 가이드부재(215)와, 상기 후드부재(111)의 상면과 가이드부재(215) 사이에 설치된 다수의 상부 날개(214)를 포함하여 구성된다.

상기 후드부재(111), 다수의 하부 날개(112) 및 다수의 외측 날개(113)는 전술한 일 실시예에서와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다. 그리고, 상기 구동부(120)도 전술한 일 실시예에서와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명도 생략한다.

상기 후드부재(111)의 상면, 즉 배기관대향면(115)은 평면으로 이루어지며, 이 배기관대향면(115)에 상기 다수의 상부 날개(214)가 고정 설치된다. 상기 다수의 상부 날개(214) 각각은 후드부재(111)의 배기관대향면(115)으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다.

상기 다수의 상부 날개(214)는 후드부재(111)와 함께 회전하면서 대략 수평 방향 또는 수평으로부터 아래쪽으로 약간 경사진 방향의 공기흐름을 형성하는 작용을 하는 것으로, 상기 배기관(10)의 둘레를 따라 방사상으로 배치된다. 그리고, 상기 다수의 상부 날개(214)는 후드부재(111)와 함께 회전하는데 반해, 배기관(10)은 고정되어 있으므로, 다수의 상부 날개(214)는 배기관(10)에 의해 회전을 방해받지 않도록 배기관(10)의 외측면과 소정 간격 이격되도록 배치된다.

상기 가이드부재(215)는 상기 후드부재(111)의 배기관대향면(115)과 소정 간격 이격되도록 배치되어 배기관대향면(115)과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써, 상기 다수의 상부 날개(214)에 의해 형성된 공기흐름을 가이드하는 작용을 하게 된다.

구체적으로, 상기 가이드부재(215)는 다수의 상부 날개(214)를 덮도록 형성되어 다수의 상부 날개(214)와 함께 회전한다. 상기 가이드부재(215)는 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어지며, 이에 따라 배기관(10)의 외측면과 가이드 부재(215)의 내주면 사이에 소정의 간격(D)이 형성되고, 이 간격(D)을 통해 배기관(10) 주변의 공기가 후드부재(111)와 가이드부재(215) 사이의 공기흐름통로로 흡입된다.

상기 다수의 상부 날개(214)와 가이드부재(215)의 외경은 후드부재(111)의 외경보다 클 수 있으며, 이에 따라 상기 다수의 상부 날개(214)와 가이드부재(215)는 후드부재(111)의 외측 가장자리 밖으로 돌출될 수 있다. 그리고, 다수의 상부 날개(214) 각각은 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가질 수 있으며, 상기 가이드부재(215)도 외주쪽으로 가면서 아래쪽으로 경사진 형상, 즉 후드부재(111)와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 후드부재(111)와 가이드부재(215) 사이의 공기흐름통로도 회전중심으로부터 멀어질수록 점차 좁아지게 된다. 이러한 공기흐름통로의 형상에 의해, 다수의 상부 날개(214)에 의해 형성되어 공기흐름통로를 빠져나오는 공기흐름(F4)은 수평으로부터 하향 경사진 방향으로 형성되고, 그 흐름 속도도 빨라지게 된다.

한편, 상기 다수의 상부 날개(214) 각각은 일정한 높이를 가질 수 있으며, 이에 따라 가이드부재(215)도 후드부재(111)의 배기관대향면(115)과 평행한 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 공기흐름통로를 빠져나오는 공기흐름(F4)은 대략 수평방향으로 형성된다.

이하에서는, 도 6을 참조하면서, 상기한 구성을 가진 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(200)의 작동과 이에 따른 공기의 흐름을 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지고 있는 상태에서, 구동부(120)에 의해 스왈러(210)가 회전하게 되면, 전술한 바와 같이, 스왈러(210)의 하부 가장자리부에는 다수의 하부 날개(112)에 의해 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(210)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성된다.

그리고, 상기 스왈러(210)의 후드부재(111)와 다수의 하부 날개(112)는 전술한 일 실시예에서와 동일하므로, 전술한 일 실시예와 동일한 장점을 가지게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 다수의 외측 날개(113)에 의해 와류(F1)의 위쪽에 대략 수평 방향으로 공기 흐름(F3)이 형성된다. 특히, 본 실시예의 스왈러(210)에 의하면, 후드부재(111)의 상면에 설치된 다수의 상부 날개(214)에 의해서도 공기 흐름(F4)이 형성되며, 이러한 공기 흐름(F4)은, 전술한 바와 같이 가이드 부재(215)의 경사 여부에 따라 수평 방향 또는 수평으로부터 약간 하향 경사진 방향으로 형성되지만, 다수의 외측 날개(113)에 의해 형성된 공기 흐름(F3)과 합류하게 되면서, 합류된 공기 흐름(F3, F4)는 대략 수평 방향으로 형성된다. 다만, 다수의 외측 날개(113)에 의해 형성되는 공기 흐름(F3)의 유량 및 유속과 다수의 상부 날개(214)에 의해 형성되는 공기 흐름(F4)의 유량 및 유속에 따라 합류된 공기 흐름(F3, F4)의 방향은 수평 방향 또는 수평으로부터 약간 하향 경사진 방향으로 달라질 수 있다.

상기한 바와 같이, 후드부재(111)의 상면에 설치된 다수의 상부 날개(214)에 의해 형성된 공기 흐름(F4)이 다수의 외측 날개(113)에 의해 형성된 공기 흐름(F3)과 합류하게 되고, 이에 따라 와류(F1)의 위쪽에 빠른 유속의 합류된 공기 흐름(F3, F4)이 형성될 수 있다. 특히, 다수의 상부 날개(214)를 덮고 있는 가이드 부재(215)가 경사진 경우에는, 후드부재(111)의 상면과 가이드 부재(215) 사이의 공기흐름통로가 좁아지면서 이를 통과하는 공기 흐름(F4)의 유속이 더욱 빨라지게 되고, 합류된 공기 흐름(F3, F4)의 유속도 더욱 빨라지게 된다.

이러한 빠른 유속의 공기 흐름(F3, F4)으로 인해 그 부분의 압력이 낮아지게 되므로, 아래쪽의 와류(F1)는 압력이 낮아진 쪽으로, 즉 위쪽으로 끌려 올라간다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 와류(F1)는 종래에 비해 더욱 길쭉하고 넓게 퍼진 형상으로 형성되고, 와류(F1) 내측의 배기 흐름(F2)은 그 폭이 더욱 넓어지게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 국소배기장치(200)에 의하면, 배기효율이 향상될 뿐만 아니라 배기영역이 더욱 더 확장될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...배기관 100,200...와류형 국소배기장치
110,210...스왈러 111...후드부재
112...하부 날개 113...외측 날개
114...고정나사 115...배기관대향면
116...공기 흡입홀 117...연결부
118...공기유입측면 118a...평면부
118b...경사면부 119...날개 설치홈
120...구동부 121...구동모터
122...모터 지지부재 123...회전축
125...회전축 결합부 126...회전축 삽입홀
127...고정나사 214...상부 날개
215...가이드부재

Claims

배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(110); 및
상기 배기관(10)에 설치되는 것으로, 상기 스왈러(110)에 연결되어 상기 스왈러(110)를 회전시키는 구동부(120);를 구비하며,
상기 스왈러(110)는,
원판 형상을 가지며 공기유입측면(118)이 오목한 홈 형상으로 형성된 후드부재(111)와;
상기 후드부재(111)의 공기유입측면(118)에 설치되는 것으로, 상기 후드부재(111)의 외측 가장자리를 따라 배치되어, 상기 후드부재(111)와 함께 회전하면서 와류를 형성하는 다수의 하부 날개(112)와;
상기 후드부재(111)의 외주면에 설치되어, 상기 후드부재(111)와 함께 회전하면서 수평 방향의 공기 흐름을 형성하는 다수의 외측 날개(113);를 포함하고,
상기 후드부재(111)의 공기유입측면(118)은 중심 영역의 평면부(118a)와 외측 가장자리 영역의 경사면부(118b)로 이루어지며, 상기 다수의 하부 날개(112) 각각은 상기 경사면부(118b)에 밀착되도록 설치된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항에 있어서,
상기 후드부재(111)의 중심 영역에는 상기 배기관(10)과 연통되는 공기 흡입홀(116)이 형성되며, 상기 평면부(118a)는 상기 공기 흡입홀(116)의 둘레에 형성되고, 상기 경사면부(118b)는 상기 평면부(118a)의 둘레를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항에 있어서,
상기 다수의 하부 날개(112)는 상기 후드부재(111)의 공기유입측면(118)에 방사상으로 배치되며, 상기 다수의 외측 날개(113)는 상기 후드부재(111)의 외주를 따라 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항에 있어서,
상기 다수의 하부 날개(112)는 상기 경사면부(118b)로부터 상기 평면부(118a)의 일부까지 반경 방향으로 연장되고, 상기 다수의 외측 날개(113)는 상기 후드부재(111)의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항에 있어서,
상기 후드부재(111)의 경사면부(118b)에는 반경 방향으로 연장되어 상기 후드부재(111)의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈(119)이 형성되며, 상기 다수의 날개 설치홈(119)에 상기 다수의 하부 날개(112)가 각각 삽입 설치되고,
상기 다수의 외측 날개(113)는 상기 후드부재(111)의 외주면에 고정 수단에 의해 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항에 있어서,
상기 후드부재(111)의 경사면부(118b)에는 반경 방향으로 연장되어 상기 후드부재(111)의 외측면까지 관통된 다수의 날개 설치홈(119)이 형성되고, 상기 다수의 하부 날개(112)와 다수의 외측 날개(113)는 서로 대응되는 것끼리 반경 방향으로 연결되어 일체로 형성되며,
상기 다수의 날개 설치홈(119)에 서로 연결된 상기 다수의 하부 날개(112)와 다수의 외측 날개(113)가 각각 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후드부재(111)의 배기관대향면(115)에 설치되어, 상기 후드부재(111)와 함께 회전하면서 상기 다수의 외측 날개(113)에 의해 형성된 공기 흐름과 합류하는 공기 흐름을 형성하는 다수의 상부 날개(214); 및
상기 후드부재(111)의 배기관대향면(115)으로부터 이격되게 설치되며 상기 다수의 상부 날개(214)를 덮는 것으로, 상기 후드부재(111)의 배기관대향면(115)과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부 날개(214)에 의해 형성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드부재(215);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 7항에 있어서,
상기 다수의 상부 날개(214)는 상기 배기관(10)의 둘레에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 8항에 있어서,
상기 다수의 상부 날개(214)는 상기 배기관(10)의 외주면과 이격되도록 배치되고, 상기 후드부재(111)의 외측 가장자리 밖으로 돌출되도록 반경 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 7항에 있어서,
상기 가이드부재(215)는 상기 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어지며, 상기 가이드부재(215)의 내주면과 상기 배기관(10)의 외주면 사이에 상기 공기흐름통로와 연통되는 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 7항에 있어서,
상기 다수의 상부 날개(214) 각각은 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지며, 상기 가이드부재(215)는 외주쪽으로 가면서 상기 후드부재(111)와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.