KR101760457B1 - 무동력 겸용 배기팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연풍과 모터를 활용하여 저전력으로 건물 내부의 환기 효율성을 높일 수 있는 무동력 겸용 배기팬에 관한 것으로, 건물 상부로 공기가 이동할 수 있도록 형성되는 덕트에 결합하는 하우징과; 상기 하우징에 결합하며 베어링을 포함하고 있는 회전축과; 상기 회전축에 결합되어 있으며, 가장자리 방향으로 연장되어 형성되는 다수의 임펠러와 내측에는 상측 방향으로 연장되어 형성되는 접촉면을 포함하여 구성되는 회전체와; 상기 회전체의 상측면 및 회전축에 형성되어 있는 베어링에 결합하여 회전축 및 회전체가 같이 회전할 수 있도록 연결하는 연결부재와; 상기 회전체의 상부에 결합하는 커버와; 상기 하우징에 고정 결합하는 모터 본체와 상기 모터 본체에서 연장되어 형성되어 있으며, 회전체의 접촉면과 접촉하여 회전체를 회전시킬 수 있도록 형성되는 회전자로 이루어진 모터;로 이루어져 있어, 상시에는 자연풍을 통해 회전체가 회전해 환기시키고, 자연풍이 발생하지 않을 때에는 적은 용량의 모터를 이용해 회전시켜 제조단가 및 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 회전체의 회전 속도를 일정 속도 이상으로 유지하여 환기 효율성을 향상시킬 수 있는 무동력 겸용 배기팬을 제공한다.

Description

무동력 겸용 배기팬{A exhaust fan}

본 발명은 자연풍과 모터를 활용하여 저전력으로 건물 내부의 환기 효율성을 높일 수 있는 무동력 겸용 배기팬에 관한 것이다.

일반적으로, 주거용 고층 건물의 옥상에는 건물 내부의 음식냄새, 화장실 등의 악취 또는 탁한 공기를 환기시키도록 실내 공기를 배출하는 무동력 환풍기가 설치된다.

무동력 환풍기는 풍력이 강한 기상조건에서는 풍속에 의해 스스로 회전하여 건물 내부의 공기를 정화시키는 고유의 기능을 수행할 수 있는 반면에, 바람이 불지 않거나 풍력이 약하여 무동력 환풍기가 스스로 회전하지 못하는 경우에는 특히, 밀폐구조인 화장실 등에서는 환기가 원활하게 이루어지지 않아 악취가 제때에 배출되지못하여 입주자 등은 열악한 환경조건에서 생활해야되는 불편함을 감수해야되는 문제점을 갖게 된다.

이를 감안하여 사용자에 의해 임의로 설정된 시간 동안에는 구동모터에 전원이 공급되어 무동력 환풍기가 강제적으로 회전되도록 타이머가 장착되어 사용되고 있으나, 타이머에 의해 설정되어 구동모터가 구동하는 시간대와 무동력 환풍기가 회전할 수 있을 정도로 바람이 강하게 부는 시간대가 일치하는 경우에는 무동력 환풍기를 구동시키는 전력이 불필요하게 소모되는 문제점을 갖게 된다.

이러한, 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로는 공개특허 특2002-0073043호가 제안된 바 있다.

이 공개특허는 임펠러를 포함하는 구동 회전체를 회전시킬 수 있을 정도로 풍력이 강하게 발생하는 경우에는 구동모터의 전원을 자동으로 차단하여 전력 소모를 방지하고, 구동회전체가 스스로 회전하지 못할 정도로 풍속이 약한 경우 구동 모터의 전원을 인가하여 구동 회전체를 강제로 회전시키도록 구성되어 있다.

하지만, 실내 공기의 배기 효율성은 단순히 구동회전체의 작동 유, 무에 의해 결정되는 것이 아니라, 일정 회전 속도 이상으로 구동회전체가 지속적으로 회전되어야만 배기 효율성이 높아지는데, 상술한 공개특허에서는 구동회전체의 회전 유, 무에 의해서만 구동모터가 개입하여 구동회전체를 회전시켜 실내 공기를 환기시키기 때문에 환기 효율성이 저하되는 문제가 있었다.

특히, 구동회전체를 회전시키기 위한 구동모터가 회전축에 결합된 구조로 이루어져 있기 때문에 회전축 및 이에 결합되어 있는 구동회전체를 회전시킬 수 있을 정도의 용량으로 이루어진 모터를 선정하여야 하기 때문에 제조단가가 높아짐은 물론, 이에 소비되는 전력량이 상승하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무동력 겸용 배기팬은 평상시에는 자연풍을 통해 회전체가 회전해 환기시키고, 자연풍이 발생하지 않을 때에는 적은 용량의 모터를 이용해 회전시켜 제조단가 및 에너지 소비를 줄일 수 있는 무동력 겸용 배기팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전체의 회전 속도를 일정 속도 이상으로 유지하여 환기 효율성을 향상 시키는데 있다.

본 발명은 임펠러를 포함한 회전체를 회전축의 베어링에 결합하여 미세한 자연 바람에 의해서도 회전체를 회전시킬 수 있다.

또한, 회전체를 회전시키는 보조 역할로 설치하는 모터를 가장자리 부분에 배치하여 적은 용량의 모터를 이용하더라도 회전체를 회전시킬 수 있게 된다.

그리고 모터를 일 방향으로만 회전할 수 있도록 하여 모터의 내구성을 향상시킴은 물론, 회전체가 역방향으로 회전하는 것을 방지하여 공기의 배기 효율성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 회전속도측정수단을 통해 회전체가 일정 회전 속도를 유지할 수 있도록 하여 환기 효율성을 높일 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 무동력 겸용 배기팬을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 1의 단면도.
도 4는 본 발명에서의 회전속도측정수단의 다른 실시 예를 도시한 상태도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 하우징(10)은 도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이 상, 하측이 개방되어 있는 원통형태의 프레임(11)이 형성되어 있고, 그 내측에는 지지 프레임(12)이 프레임(11)에 결합된 상태로 구성되어 있다.

이러한 하우징(10)은 건물 등의 상측에 형성되어 있는 공기가 배출될 수 있도록 형성된 덕트(D)에 설치된다.

다음으로, 회전축(20)은 상기 하우징(10)에 형성되어 있는 지지 프레임(12)에 회전 가능한 형태로 결합되며, 상측에는 베어링(21)이 구성되어 있다.

다음으로, 회전체(30)는 회전축(20)이 결합하는 상측 홀(33a)이 형성된 상측 플레이트(33)와 하측 홀(34a)이 형성된 하측 플레이트(34)가 원판 형태로 구성되어 있으며, 상기 상, 하측 플레이트(33, 34) 사이에는 덕트(D)를 통해 이동하는 내부 공기를 외부로 배출하기 위해 다수의 임펠러(31)가 형성되어 있다.

또한, 상기 하측 플레이트(34)의 하측 홀(34a)의 외주면에는 상측 방향으로 연장되어 형성되는 접촉면(32)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 접촉면(32)의 표면에는 거칠한 형태의 표면 조도가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 표면의 조도는 표면 처리를 통해 형성할 수도 있고, 표면 조도가 형성되어 있는 별도의 부재(도면에 미도시)를 부착할 수도 있다.

다음으로, 연결부재(40)는 상기 회전체(30)의 상측 플레이트(33) 및 회전축(20)에 형성된 베어링(21)에 결합하여 회전축(20)과 회전체(30)를 연결할 수 있도록 구성되어 있다.

다음으로, 커버(50)는 상기 회전체(30)의 상측에 배치되어 회저체(30)의 상측 플레이트(33)의 측면에 결합된다.

다음으로, 모터(60)는 상기 하우징(10)에 형성되어 있는 지지프레임(12)에 배치되어 고정결합하는 모터 본체(61)와 이 모터 본체(61)에서 연장되어 형성되어 있으며, 회전체(30)에 형성되어 있는 접촉면(32)과 접촉하는 회전자(62)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 모터(60)의 회전자(62)는 회전체(30)의 임펠러(31)를 통해 공기를 외부로 배출할 수 있는 방향으로 회전체(30)가 회전하는 방향과는 연동하여 회전하되, 그 반대 방향으로는 회전하지 않도록 구성하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에서는 회전속도측정수단(70)이 더 포함되어 구성될 수 있다.

상기 회전속도측정수단(70)은 회전체(30)의 회전속도를 측정하여 설정된 속도 이하로 회전하게 되면 모터(60)에 신호를 송신하여 모터(60)를 작동시키기 위해 형성된 것으로, 모터(60)에 연결하여 형성할 수도 있고, 하우징(10) 및 회전체(30)에 형성하여 속도를 측정할 수도 있다.

즉, 모터(60)에 형성할 경우에는 모터(60)의 회전자(62)가 회전하는 속도 및 회전체(30)의 회전 속도를 계산하여 이를 프로그램화시킨 후 회전자(62)가 회전하는 속도를 측정해 회전체(30)의 회전 속도를 간접적으로 알 수 있도록 할 수 있다.
또는, 도 4에서와 같이 하우징(10)에 제1 센싱부(71)를 형성하고, 회전체(30)에는 제2 센싱부(72)를 형성하여 제1, 2 센싱부(71, 72)가 교차할 때의 시간을 연산하여 회전체(30)의 속도를 측정하고, 측정한 회전체(30)의 회전속도가 낮을 때에는 회전체(30)의 회전속도를 높일 수 있도록 모터(60)를 구동시킬 수 있는 신호를 송신하는 방식으로 구성할 수도 있다.

이때에, 상기 제1, 2 센싱부(71, 72)는 마그네틱 센서 형태나 광센서 형태 등 다양하게 형성할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 무동력 겸용 배기팬의 바람직한 실시 예에 대해 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 무동력 겸용 배기팬(100)은 평상시 자연풍이 형성되어 있을 때에는 건물 내부의 공기를 외부로 배출하도록 회전체(30)가 회전하고, 자연풍에 의해 회전체(30)가 회전하지 않을 때에는 모터(60)를 이용해 회전체(30)를 강제 회전시켜 건물 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 함으로써 실내 환기를 할 수 있도록 작용한다.

즉, 평상시 자연풍이 발생할 경우 회전축(20)의 베어링(21)에 의해 회전 가능하도록 결합되는 회전체(30)가 미세한 자연풍에 의해서도 회전한다.

그러면 회전체(30)의 임펠러(31)에 의해 건물 내부의 공기가 이동하는 덕트(D)의 공기가 외부로 배출이 이루어지게 되는 것이다.

물론, 상기 회전체(30)는 임펠러(31)가 내부 공기를 외부로 배출할 수 있는 방향으로 회전이 이루어져야 함은 당연한 것이다.

한편, 상기와 같이 자연풍이 발생하였을 때에는 동력의 공급 없이도 회전체(30)가 회전하여 건물 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있지만, 자연풍이 발생하지 않는 조건에서는 회전체(30)의 회전이 이루어지지 않게 된다.

이럴 경우에는 모터(60)가 구동하여 회전체(30)를 강제로 회전시켜 건물 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 작용하게 된다.

즉, 모터(60)에 형성되어 있는 회전자(62)는 회전체(30)에 형성되어 있는 표면에 조도가 형성되어 있는 접촉면(32)과 맞닿도록 배치되어 있어, 모터(60)의 구동에 의해 회전자(62)가 회전하게 될 경우 베어링(21)에 결합된 회전체(60)가 적은 힘으로도 회전할 수 있게 되는 것이다.

특히, 상술한 모터(60)는 회전체(30) 중심부, 다시 말해 회전축(20)이 형성된 부분에 형성되는 것이 아니라, 회전체(30)의 가장자리 부분에 배치되어 있는 구조로 이루어져 있다.

즉, 상기와 같은 모터(60)의 배치는 종래의 배기팬에서 동력을 전달하는 모터가 회전체 중심부에 배치되어 있는 것과는 차별되는 구성으로서, 종래 기술과 같이 중심부에서 모터를 구비할 경우 회전축 자체를 회전시켜야 하기 때문에 많은 동력이 소모되는 반면, 본 발명은 회전체(30)의 가장자리에 형성되어 있는 접촉면(32)과 맞닿을 수 있는 위치에 모터(60)를 배치하여 적은 동력을 공급하더라도 회전이 이루어질 수 있도록 작용하게 된다.

특히, 상기 회전체(30)는 회전축(20)의 베어링(21)에 회전 가능하도록 결합되어 있어 상기와 같은 위치에 모터(60)가 배치되어 적은 용량의 모터(60)를 이용해 회전체(30)를 회전시키더라도 회전이 이루어질 수 있어 동력 소모를 최소한으로 줄일 수 있게 되는 것이다.

한편, 상술한 모터(60)의 회전자(62)는 어느 한 방향으로만 회전하는, 다시 말해, 회전체(30)가 임펠러(31)를 통해 공기를 외부로 배출할 수 있는 방향으로만 회전하였을 때에 맞닿아 회전할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 모터(60)의 역회전시 발전기능에 의한 전기가 생성되어 발생할 수 있는 모터(60)의 파손을 방지할 수 있도록 작용하게 된다.

또한, 상기와 같이 한 방향으로만 회전하는 회전자(62)는 회전체(30)가 공기를 배출할 수 있는 방향이 아닌 다른 방향으로 회전하는 현상을 막을 수 있도록 작용하는 기능도 동시에 수행할 수 있도록 작용한다.

한편본 발명에서는 회전체(30)의 회전속도가 일정 속도 이상을 유지할 수 있도록 회전속도측정수단(70)이 더 구비되어 있다.

즉, 회전속도측정수단(70)은 회전체(30)의 속도를 측정해 일정 회전 속도 이하로 회전할 경우 건물 내부의 공기 배출 효율성이 저하되는 현상을 방지하도록 작용하게 된다.

보다 상세하게는, 회전속도측정수단(70)을 통해 회전체(30)의 회전 속도가 설정치 이하일 경우에는 신호를 송신해 모터(60)를 구동시켜 일정 회전 속도를 유지할 수 있도록 작용하게 되는 것이다.

따라서, 회전체(30)는 건물 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있는 최적의 조건을 유지하기 때문에 건물 내부의 환기 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음을 명시한다.

D : 덕트
10 : 하우징
11 : 프레임 12 : 지지 프레임
20 : 회전축
21 : 베어링
30 : 회전체
31 : 임펠러 32 : 접촉면 33 : 상측 플레이트 33a : 상측 홀
34 : 하측 플레이트 34a : 하측 홀
40 : 연결부재
50 : 커버
60 : 모터
61 : 모터 본체 62 : 회전자
70 : 회전속도측정수단
71 : 제1 센싱부 72 : 제2 센싱부
100 : 무동력 겸용 배기팬

Claims (7)

1. 건물 상부로 공기가 이동할 수 있도록 형성되는 덕트(D)에 결합하되, 상, 하로 개방되어 있는 원통 형태의 프레임(11)과 상기 프레임(11) 내에 형성되어 있는 지지 프레임(12)으로 이루어진 하우징(10);
   상기 하우징(10)에 결합하며 베어링(21)을 포함하고 있는 회전축(20);
   상기 회전축(20)에 결합하되 상, 하측 홀(33a, 34a)이 형성된 상, 하측 플레이트(33, 34) 사이에 가장자리 방향으로 연장되어 형성되는 다수의 임펠러(31)가 배치되며, 하측 플레이트(34)의 하측 홀(34a) 외주면에는 상측방향으로 연장되어 형성되는 표면에 조도가 형성된 형태의 접촉면(32)이 형성되어 있는 회전체(30);
   상기 회전체(30)의 상측 플레이트(33) 및 회전축(20)에 형성된 베어링(21)에 결합하여 회전축(20) 및 회전체(30)가 같이 회전할 수 있도록 연결하는 연결부재(40);
   상기 회전체(30)의 상부에 결합하는 커버(50);
   상기 하우징(10)의 지지 프레임(12)에 배치되어 고정 결합하는 모터 본체(61)와 상기 모터 본체(61)에서 연장되어 형성되어 있으며, 회전체(30)의 접촉면(32)과 접촉하여 회전체(30)를 회전시킬 수 있도록 형성되는 회전자(62)로 이루어진 모터(60);로 구성되되,
   상기 모터(60)의 회전자(62)는 일 방향으로만 회전하고,
   상기 모터(60)는 회전체(30)의 회전 속도를 측정하기 위한 회전속도측정수단(70)에서 송신하는 신호에 의해 회전체(30)의 회전 속도가 낮을 때에만 작동하는 것에 특징이 있는 무동력 겸용 배기팬.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 회전속도측정수단(70)은 모터(60)에 장착되어 회전체(30)의 접촉면(32)과 맞닿는 모터(60)에 형성된 회전자(62)의 회전속도를 측정하도록 구성되는 것에 특징이 있는 무동력 겸용 배기팬.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 회전속도측정수단(70)은 하우징(10) 및 회전체(30)에 각각 제1, 2 센싱부(71, 72)를 형성해 회전 속도를 측정하도록 구성되는 것에 특징이 있는 무동력 겸용 배기팬.

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