KR101860099B1 - 실내온도 및 습도 제어용 저속 정류 급기 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내에 일정한 온도의 공기를 공급하기 위한 저속 정류 급기 유니트에 관한 것으로서, 송풍팬에 의해 공급되는 고속의 난류성 기류를 저속의 균일한 층류성 기류로 정류하여 실내로 공급할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 실내에 공기를 송풍하기 위한 송풍팬(10)의 전방에 설치되어, 공조장치로부터 공급되는 냉풍 또는 온풍을 실내로 공급하기 위한 급기 유니트에 있어서, 상기 급기 유니트는, 사각 평판상에 다수의 제1 관통공(32)이 형성되어, 상기 송풍팬(10)의 전방에 설치되는 제1 기류정류 플레이트(30)와, 사각 평판상에 다수의 제2 관통공(42)이 형성되어, 상기 제1 기류정류 플레이트(30)의 전방에 설치되는 제2 기류정류 플레이트(40)와, 단면이 벌집모양으로 형성되어 상기 제2 기류정류 플레이트(40)의 전방에 설치되는 하니콤(Honeycomb) 부재(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실내온도 및 습도 제어용 저속 정류 급기 유니트{Low Turbulence Displacement Ventilation Unit}

본 발명은 전산센터의 서버 룸, 정밀 측정실, 실험실 등과 같이 실내의 온도를 정밀하게 제어할 필요가 있는 장소에 설치되는 저속 정류 급기 유니트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실내의 온도 및 습도를 일정하게 유지하기 위한 항온항습장치 등에서 공급되는 고속의 난류성 기류를 저속의 층류성 기류로 정류하여 균일한 풍속으로 공급함으로써, 실내의 온도를 균일하고 정밀하게 제어할 수 있는 저속 정류 급기 유니트에 관한 것이다.

전산센터의 서버 룸, 정밀 측정실, 실험실 등과 같이 정밀한 전자 장비를 구비하고 있는 장소에서는, 실내의 온도와 습도를 항상 일정하게 유지해야 할 필요가 있다.

이를 위해 항온항습장치를 사용하고 있는데, 상기 항온항습장치는 실내에 냉풍 또는 온풍을 공급하여 실내의 온도와 습도를 일정하게 유지시킨다.

도 1은 전산센터에 설치되는 항온항습장치의 일례를 도시한 것이다.

전산센터에 설치되는 항온항습장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내 바닥에 공기 공급라인을 설치하고, 바닥에 구비된 취출구를 통해 냉풍 또는 온풍을 공급한다.

그런데 상기한 바닥 공조장치는, 건물의 바닥에 별도의 공기 공급라인을 설치해야 하므로 공사비가 많이 소요되고, 실내에 설치된 서버 랙(S) 전체에 걸쳐 균일한 온도의 공기를 공급하기가 어렵다는 문제가 있다.

즉 바닥 공조방식은, 서버 랙(S)에서 발생하는 열을 균일하게 냉각시키기가 어렵고, 실내의 일부분에 핫 스팟(Hot Spot) 현상이 발생하게 된다는 문제가 있다.

한편 도 2에 도시된 바와 같이, 실내의 일측에 직립식 공조장치를 설치하고 냉풍 또는 온풍을 공급하여 실내의 온도를 조절하기도 한다.

상기한 직립식 공조장치는, 냉각장치에서 공급되는 냉풍을 송풍팬(10)을 통해 실내로 공급하며, 상기 송풍팬(10)의 전방에는 평판 형상의 다수의 댐퍼(20)가 구비되어 있다.

상기 평판 형상의 다수의 댐퍼(20)는, 수직 또는 수평방향으로 배치되어 송풍팬(10)에 의해 공급되는 기류의 방향을 조절한다.

그런데 상기한 평판 형상의 댐퍼(20)에 의해 기류를 조절하는 방식은, 기류의 방향만 조절할 수 있을 뿐, 공기를 균일한 풍속으로 공급할 수가 없다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 송풍팬(10)의 중심과 외주부분에서 기류의 편차가 발생하게 되어 난류성 기류가 형성된다는 문제점이 있다.

즉 평판상의 댐퍼에 의한 기류 조절방식에 의하면, 일정한 풍속의 기류를 공급하기가 어렵고, 기류가 난류성이 되어 압력차에 의한 기류 재순환 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.

또한 기류의 교차에 의해 도달거리가 짧아지게 되어 공조시스템의 효율이 저하된다는 문제가 있다.

이에 따라 전산센터의 서버 룸, 정밀 측정실, 실험실 등과 같이 실내의 온도를 균일하고 정밀하게 제어할 필요가 있는 곳에서는 사용하기가 부적합하다는 문제가 있다.

공개특허 특2001-0070831호 등록실용 20-0407844호 등록특허 10-0730304호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 송풍팬에 의해 공급되는 고속의 난류성 기류를 유니트 전면에서 저속의 균일한 층류성 기류로 전환하여 실내로 공급할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실내 전체에 걸쳐 직접 급기방식으로 일정한 온도의 공기를 저정압 및 균일한 풍속으로 공급할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 실내 일부분에 핫 스팟 현상이 발생하는 것을 방지하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 송풍팬과 급기 유니트를 일체화함으로써 공간의 활용도를 증대시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 급기 유니트를 탈착식으로 구성하여 기존의 공조장치에도 손쉽게 설치할 수 있고 급기 유니트를 간편하게 유지보수 할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공조시스템의 설치에 따르는 공사비를 절감하고 공조장치의 에너지 소비량을 감소시키는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실내에 공기를 송풍하기 위한 송풍팬의 전방에 설치되어, 공조장치로부터 공급되는 냉풍 또는 온풍을 실내로 공급하기 위한 급기 유니트에 있어서, 상기 급기 유니트는, 사각 평판상에 다수의 제1 관통공이 형성되어, 상기 송풍팬의 전방에 설치되는 제1 기류정류 플레이트와, 사각 평판상에 다수의 제2 관통공이 형성되어, 상기 제1 기류정류 플레이트의 전방에 설치되는 제2 기류정류 플레이트와, 단면이 벌집모양으로 형성되어 상기 제2 기류정류 플레이트의 전방에 설치되는 하니콤 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2 기류정류 플레이트에 형성되는 제2 관통공의 직경은, 상기 제1 기류정류 플레이트에 형성되는 제1 관통공의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하니콤 부재의 각 셀의 크기는, 상기 제2 관통공의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하니콤 부재는, 알루미늄 박판에 일정 간격으로 서로 어긋나게 본드를 도포하면서 적층하고, 핫 프레싱 공정에 의해 압착한 후 일정 폭으로 절단한 다음, 양 측면을 잡아당겨 하니콤 형상의 각 셀을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하니콤 부재를 구성하는 각 셀의 관통공은 일정한 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 송풍팬과, 제1 기류정류 플레이트와, 제2 기류정류 플레이트와, 하니콤 부재는 하나의 하우징 내부에 일체형으로 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 기류정류 플레이트와, 제2 기류정류 플레이트와, 하니콤 부재는 하나의 유니트로 제조되어, 송풍팬의 전방에 탈착식으로 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하니콤 부재의 전방에, 알루미늄 바 형상의 가드 부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하니콤 부재의 전방에, 패브릭 안전망 또는 격자상의 금속 메시 스크린이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 송풍팬에 의해 공급되는 고속의 난류성 기류를 유인비가 낮은 저속의 균일한 층류성 기류로 전환하여 실내로 공급할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라 실내 전체에 걸쳐 일정한 온도의 기류를 균일한 풍속으로 공급할 수 있으므로, 실내 전체의 온도를 정밀하게 제어할 수가 있다.

또한 실내에 핫 스팟 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 송풍팬과 급기 유니트가 일체화된 구조이므로, 실내 공간의 활용도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 급기 유니트가 송풍팬에 탈착식으로 조립되므로, 기존의 공조장치에도 손쉽게 설치할 수 있고, 하니콤 부재를 용이하게 유지보수 할 수 있는 효과가 있다.

또한 액세스 플로어(Access Floor) 방식의 바닥 공조장치에 비해 공사비를 절감할 수 있고, 에너지 소비량을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 바닥 공조장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래기술에 따른 댐퍼식 급기 유니트를 나타낸 사시도.
도 3은 종래 기술에 따른 댐퍼식 급기 유니트에서 기류의 분포상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 급기 유니트의 개략적인 구성도.
도 5는 도 4의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 급기 유니트에서 기류의 분포상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하니콤 부재의 제조과정을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하니콤 부재의 도면 및 사진.
도 9는 종래기술에 따른 급기 유니트의 풍속 실험결과를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 급기 유니트의 풍속 실험결과를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

본 발명의 제1 실시예에 따른 급기 유니트는, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 실내에 공기를 송풍하기 위한 송풍팬(10)의 전방에 설치되어, 공조장치로부터 공급되는 냉풍 또는 온풍을 실내로 공급하기 위한 급기 유니트에 있어서, 상기 급기 유니트는, 사각 평판상에 다수의 제1 관통공(32)이 형성되어, 상기 송풍팬(10)의 전방에 설치되는 제1 기류정류 플레이트(30)와, 사각 평판상에 다수의 제2 관통공(42)이 형성되어, 상기 제1 기류정류 플레이트(30)의 전방에 설치되는 제2 기류정류 플레이트(40)와, 단면이 벌집 모양으로 형성되어 상기 제2 기류정류 플레이트(40)의 전방에 설치되는 하니콤(Honeycomb) 부재(50)를 포함하여 구성된다.

상기 송풍팬으로는 EC 원심팬을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 기류정류 플레이트(30) 및 제2 기류정류 플레이트(40)는 1.2t 이상의 냉간압연강판을 사용하는 것이 바람직하다.

정또한 상기 제1 관통공(32) 및 제2 관통공(42)은, 일정한 두께의 금속 판재를 프레스에 의해 타공하여 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제2 기류정류 플레이트(40)에 형성되는 제2 관통공(42)의 직경은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기류정류 플레이트(30)에 형성되는 제1 관통공(32)의 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

예컨대 상기 제1 관통공(32)의 직경은 4.5mm 이상, 개구율은 50% 미만, 제2 관통공(42)의 직경은 8mm 이상, 개구율은 58% 미만으로 제작될 수 있다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 제1 관통공(32) 및 제2 관통공(42)의 직경은 설치 환경에 따라 적절히 변경될 수 있다.

또한 상기 하니콤 부재(50)를 형성하는 각 셀의 크기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관통공(42)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 하니콤 부재(50)의 각 셀의 크기 역시 설치 환경에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 예컨대 상기 하니콤 부재(50)는 셀의 크기를 매우 작게 하여 마이크로 셀 형태로 제조할 수 있다.

상기한 구조에 의해, 송풍팬(10)으로부터 송풍되는 고속의 난류성 기류를 저속의 층류성 기류로 변환할 수 있다.

즉, 송풍팬(10)으로부터 송풍되는 고속의 난류성 기류는(도 4의 F 참조), 제1 기류정류 플레이트(30)와 제2 기류정류 플레이트(40) 사이의 제1 공간(S1)에서 1차로 정류된다.

상기 제1 공간(S1)을 통과한 기류는, 제2 기류정류 플레이트(40)와 하니콤 부재(50) 사이의 제2 공간(S2)에서 2차로 정류된다.

이어서 상기 기류는, 하니콤 부재(50)를 거치면서 선형의 층류성 기류로 병환된 후 실내로 공급된다.

또한 상기 송풍팬(10)과, 제1 기류정류 플레이트(30)와, 제2 기류정류 플레이트(40) 및 하니콤 부재(50)는, 하나의 하우징(60) 내부에 일체형으로 조립되는 것이 바람직하다.

상기한 구조에 의해, 급기 유니트의 구조를 단순화할 수 있고, 벽면에 용이하게 설치할 수가 있다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상기 하니콤 부재(50)의 전방에는 알루미늄 바 형상의 가드 부재(70)가 더 구비될 수 있다.

상기 가드 부재(70)는, 알루미늄 박판으로 구성된 하니콤 부재(50)의 손상을 방지하기 위한 것이다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 하니콤 부재(50)의 전방에 패브릭(Fabric) 안전망 또는 격자상의 금속 메시 스크린(Mesh Screen)이 더 구비될 수도 있다.

또한 하니콤 부재(50)의 전방에 패브릭 안전망을 설치할 경우, 그 전면에 보호 도어를 더 설치하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 하니콤 부재(50)의 제조과정을 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저 도 7a에 도시된 바와 같이, 알루미늄 박판을 사각 형상으로 절단한 후 일정 간격으로 접착제를 도포한 이를 다수 적층한다.

즉 알루미늄 박판에 가로 방향으로 일정 간격으로 접착제를 도포하고, 그 위의 박판에는 밑의 박판과 서로 어긋나게 가로 방향으로 접착제를 도포한다.

상기 알루미늄 박판은 0.06mm 정도의 두께를 갖는 ASTM E8 1.2%, D696을 사용하는 것이 바람직하다.

이어서 도 7b에 도시된 바와 같이, 핫 프레스를 사용하여 적층된 알루미늄 박판을 가압하면, 접착제가 도포된 부분이 서로 접합된다.

이어서 도 7c에 도시된 바와 같이, 적층된 알루미늄 박판을 20 ~ 30mm의 폭으로 절단한다. 상기 폭은 기류의 난류도에 따라 증감될 수 있다.

이어서 적층된 알루미늄 박판을 양쪽에서 잡아당기면, 도 7d에 도시된 바와 같이, 접착제가 도포되지 않은 박판 부분이 벌어지면서 단면이 벌집 모양인 하니콤 부재가 제조된다.

항온항습장치에 구비되는 종래의 급기 유니트는, 도 1에 도시된 바와 같이 바닥면에 급기 장치를 설치하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 직립식 송풍팬의 전방에 그릴 형태의 댐퍼(20)를 구비하여 기류를 조절하고 있다.

그런데 상기한 바닥 공조방식은, 바닥에 별도의 공기 공급배관을 설치해야 하므로 공사비가 많이 소요되고, 에너지 소비량이 많으며, 실내 전체에 걸쳐 공기를 균일하게 공급하기가 어렵다는 문제가 있다.

또한 그릴 형태의 댐퍼를 구비한 종래의 급기 유니트는, 기류의 방향을 조절할 수는 있으나, 고속의 난류성 기류가 형성되어 균일한 풍속의 공기를 공급하기가 어렵다는 문제가 있다.

이에 따라 전산센터, 정밀 측정실, 실험실 등과 같이 온도의 정밀한 제어가 요구되는 장소에서는 적합하지 않다는 문제가 있다.

그러나 본 발명에 의하면, 제1 기류정류 플레이트(30), 제2 기류정류 플레이트(40) 및 하니콤 부재(50)에 의해, 송풍팬으로부터 송풍되는 고속의 난류성 기류를 저속의 층류성 기류로 정류한 후 실내에 공급할 수 있다.

이에 따라 실내 전체에 걸쳐 균일한 풍속의 공기를 공급할 수 있으므로, 실내의 온도를 정밀하고 균일하게 제어할 수가 있다.

도 9는 댐퍼를 구비한 종래의 급기 유니트의 풍속 실험결과로서, 도 9a는 풍속 측정장비, 9b는 실험사진, 9c는 각 지점에서의 풍속을 나타낸 것이다.

풍속의 측정은 AMCA 203 Field Performance Measurement of Fan Systems 기준에 의해 실시하였으며, 풍속 측정장비는 Testo 480 및 베인측정 프로브를 사용하였다.

또한 급기 유니트의 측정 포인트를 32개로 선정하여 각 지점에서의 풍속을 측정하였다.

측정결과, 종래의 급기 유니트에서 각 지점에서의 풍속은 1.1 m/s에서 6.5 m/s로 많은 편차를 보였다. 즉 최대 풍속과 최소 풍속의 차이는 5.5m/s로 나타났다.

한편 도 10은 본 발명에 따른 급기 유니트의 실물사진 및 풍속 실험결과를 나타낸 것으로서, 실험은 도 9와 동일한 방법으로 실시하였다.

측정결과, 본 발명에 따른 급기 유니트의 지점에서의 풍속은, 2.0 m/s에서 2.7 m/s의 분포를 보였다. 즉 최대 풍속과 최소 풍속의 차이는 0.7 m/s에 불과하였다.

위 실험에 의하면, 본 발명에 따른 급기 유니트는 전체 면적에 걸쳐 균일한 풍속을 토출하고 있음을 알 수 있다.

<제2 실시예>

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 급기 유니트는, 하니콤 부재(50)의 각 셀을 일정 각도로 경사지게 배치한 것이다.

상기 경사각은 10 ~ 45로 형성되는 것이 바람직하여, 25도로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 제2 실시예는, 기류를 일정한 방향을 향해 토출하는 이른바 편각 토출시 유용하게 사용될 수 있다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

<제3 실시예>

본 발명의 제3 실시예는, 제1 기류정류 플레이트(30)와, 제2 기류정류 플레이트(40) 및 하니콤 부재(50)를 하나의 유니트로 제조하여, 송풍팬(10)의 전방에 탈착식으로 조립하도록 한 것이다.

본 발명의 제3 실시예에 의하면, 기존 공조장치의 전방에 급기 유니트를 손쉽게 설치할 수 있고, 하니콤 부재의 유지보수도 매우 간편해진다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되지 아니한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 송풍팬 20: 댐퍼(Damper)
30: 제1 기류정류 플레이트(Plate) 32: 제1 관통공
40: 제2 기류정류 플레이트 42: 제2 관통공
50: 하니콤(Honeycomb) 부재 60: 하우징(Housing)
70: 가드(Guard) 부재

Claims (9)

1. 실내에 공기를 송풍하기 위한 송풍팬(10)의 전방에 설치되어, 공조장치로부터 공급되는 냉풍 또는 온풍을 실내로 공급하기 위한 급기 유니트에 있어서,
   상기 급기 유니트는,
   사각 평판상에 다수의 제1 관통공(32)이 형성되어, 상기 송풍팬(10)의 전방에 설치되는 제1 기류정류 플레이트(30)와,
   사각 평판상에 다수의 제2 관통공(42)이 형성되어, 상기 제1 기류정류 플레이트(30)의 전방에 설치되는 제2 기류정류 플레이트(40)와,
   단면이 벌집 모양으로 형성되어, 상기 제2 기류정류 플레이트(40)의 전방에 설치되는 하니콤(Honeycomb) 부재(50)를 포함하여 구성되고,
   상기 제2 기류정류 플레이트(40)에 형성되는 제2 관통공(42)의 직경은, 상기 제1 기류정류 플레이트(30)에 형성되는 제1 관통공(32)의 직경보다 크게 형성되며,
   상기 하니콤 부재(50)를 형성하는 각 셀의 크기는, 상기 제2 관통공(42)의 직경보다 작게 형성되고,
   상기 하니콤 부재(50)는,
   알루미늄 박판에 일정 간격으로 서로 어긋나게 접착제를 도포하면서 적층하고, 핫 프레싱 공정에 의해 압착한 다음 일정 폭으로 절단하고, 양 측면을 잡아 당겨 벌집 모양의 셀이 형성되도록 제조되며,
   상기 하니콤 부재(50)를 구성하는 각 셀의 관통공은 일정각도로 경사지게 형성되고,
   상기 송풍팬(10)과, 제1 기류정류 플레이트(30)와, 제2 기류정류 플레이트(40) 및 하니콤 부재(50)는 하나의 하우징(60) 내부에 일체형으로 조립되며,
   상기 제1 기류정류 플레이트(30)와, 제2 기류정류 플레이트(40)와, 하니콤 부재(50)는 하나의 유니트로 제조되어, 송풍팬(10)의 전방에 탈착식으로 조립되고,
   상기 하니콤 부재(50)의 전방에, 알루미늄 바 형상의 가드 부재(70)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실내온도 및 습도 제어용 저속 정류 급기 유니트.
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9. 제 1 항에 있어서,
   상기 하니콤 부재(50)의 전방에 패브릭 안전망 또는 격자상의 금속 메시 스크린이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실내온도 및 습도 제어용 저속 정류 급기 유니트.

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