KR101864467B1 - 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배기가스를 높은 위치까지 신속하고 원활하게 배출시킬 수 있는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 선박의 선상에 설치되고 내부에 공간이 형성된 연돌; 상기 연돌 내부에 복수개가 배치되며 연소기관의 배기가스가 배출되는 배기파이프; 상기 연돌 측면에 형성되고 외부 공기를 배기파이프 내부로 유입시키기 위해 관통된 흡입구; 및 상기 흡입구와 연통되도록 연돌 내부에 설치되어 흡입구를 통해 유입된 외부 공기를 복수개의 배기파이프에 공급하는 분기관;을 포함하여 이루어지는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조를 제공한다.

Description

배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조{Funnel structure to facilitate the emission}

본 발명은 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배기가스를 높은 위치까지 신속하고 원활하게 배출시킬 수 있는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조에 관한 것이다.

일반적으로 선박에서는 인체에 유해한 배기가스를 대기 중으로 배출하기 위하여 거주구 또는 선교보다 높은 위치에 연돌(funnel)이 설치되며, 엔진의 배기가스가 연돌을 통해 대기 중으로 배출된다.

연돌은 통상 거주구 또는 선교의 뒤편에 위치되며, 배기가스를 거주구 또는 선교에서 보다 멀리 배출시키기 위해 되도록 높게 설치하게 된다.

또한, 엔진에서 배출된 배기가스는 연돌을 통과하여 선박 후미를 벗어난 대기 중으로 신속하게 배출되어야 하나, 연돌의 출구 주변부의 바람의 영향 등으로 충분한 유속을 가지지 못하므로 배기가스가 원활히 배출되지 않게 되고, 선박 거주구의 형상에 의해 경계층이 형성되면 배기가스가 경계층을 통과하지 못하여 거주구 주위로 확산 될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 선미쪽으로 흘러 선박을 오염시키거나 선원에게 좋지 못한 영향을 줄 수 있다.

이와 같이 선박 주기관, 보일러, 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스는 인접한 갑판 및 선실 환경을 오염시키는 주요 원인이 되고 있으며, 특히 개방된 상부갑판 상에 위락시설을 설치하는 크루즈선의 경우 배기가스는 승객의 쾌적한 레저 활동을 방해하는 치명적 요소가 되고 있다.

이러한 상기와 같은 문제를 해결하고자 종래에는 연돌로부터 배출되는 배기가스의 방향을 제어하기 위한 별도의 막을 설치하거나 단순히 연돌의 높이를 높이고 있으나 이는 선박의 구조적인 설계의 문제로도 발생할 수 있다는 점에서 바람직한 해결책이 될 수 없는 실정이다.

도 1은 배기가스가 배출되는 모습을 나타낸 종래의 선박 연돌의 계략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이, 종래에는 선박(1)의 엔진으로부터 발생된 배기가스가 연돌(2)을 통해 배출되는데, 이때 바람이 비교적 강하게 불거나 측면에서 부는 측풍으로 불 경우 난기류가 형성되어 연돌(2)의 상부 대기중으로 원활하게 배출되지 못하면서 선실(3) 또는 엔진의 공기 흡입구 등의 내부로 유입되면서 선박 내부의 환경을 오염시키고 있다.

이로 인해, 선박의 선실(3) 및 작업장 내부의 공기를 오염시켜 선원의 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-0807421

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 선박 외형을 변형시키거나 부설하지 않고 배기가스를 신속하고 원활하게 높은 위치로 배출시킬 수 있는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 선박의 선상에 설치되고 내부에 공간이 형성된 연돌; 상기 연돌 내부에 복수개가 배치되며 연소기관의 배기가스가 배출되는 배기파이프; 상기 연돌 측면에 형성되고 외부 공기를 배기파이프 내부로 유입시키기 위해 관통된 흡입구; 및 상기 흡입구와 연통되도록 연돌 내부에 설치되어 흡입구를 통해 유입된 외부 공기를 복수개의 배기파이프에 공급하는 분기관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 흡입구에는, 외부 공기의 유입을 촉진시키기 위해 팬이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡입구에는, 외부 공기의 유입을 촉진시키기 위해 팬이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배기파이프 끝단에는, 공기를 압축시켜 강제 배출 되도록 하기 위해 터빈이 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배기파이프 내측에는, 외부의 바람에 저항력을 갖기 위해 배기파이프를 관통하는 공기에 와류가 형성되도록 하는 와류형성부가 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조는 다음과 같은 효과가 있다.

선박의 연돌 내부로 외부 공기가 유입되도록 하여 배출가스의 배출 압력을 상승시킴으로써 배기가스의 난기류 형성을 억제하고, 높은 위치의 대기까지 직진성을 갖은 상태로 배출될 수 있게 된다.

이에 따라, 연돌로부터 배출되는 배기가스가 선박의 선실 내부로 유입되지 않아 선실 및 작업장 내부의 공기가 오염되는 문제를 해결할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 배기가스가 배출되는 모습을 나타낸 종래의 선박 연돌의 계략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조를 나타낸 선박의 계략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조의 내부를 나타낸 요부 단면도.
도 4는 분기관을 나타낸 요부 사시도.
도 5는 체크밸브를 나타낸 요부 사시도.
도 6은 흡입구에 팬이 설치된 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 단면도.
도 7은 연돌 내부에 터빈이 설치된 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 단면도.
도 8은 배기파이프에 형성된 나선가이드의 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 요부 단면 사시도.
도 9는 배기파이프에 형성된 나선홈의 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 요부 단면 사시도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조를 나타낸 선박의 계략적인 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조의 내부를 나타낸 요부 단면도, 도 4는 분기관을 나타낸 요부 사시도, 도 5는 체크밸브를 나타낸 요부 사시도, 도 6은 흡입구에 팬이 설치된 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 단면도, 도 7은 연돌 내부에 터빈이 설치된 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 단면도, 도 8은 배기파이프에 형성된 나선가이드의 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 요부 단면 사시도, 도 9는 배기파이프에 형성된 나선홈의 모습을 나타낸 본 발명의 다른 실시예 요부 단면 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조는 크게, 연돌(110), 배기파이프(120), 흡입구(130), 분기관(140)을 포함하여 구성된다.

연돌(110)은 선박(1)의 선상에 설치되어 후술하는 배기파이프(120)를 보호하는 역할을 한다.

상기 연돌(110)은 내부에 공간이 형성되고 수직으로 연장되도록 형성되어 바람의 저항에 의해 배기파이프(120)가 파손되지 않도록 보호한다.

따라서, 상기 연돌(110)의 정면부분, 즉 선박(1)의 선수 측 방향은 바람의 저항을 적게 받도록 곡면으로 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 배기파이프(120)는 선박(1)의 엔진(미도시)과 같은 연소기관으로부터 발생된 배기가스를 외부로 배출시키는 부분이다.

상기 배기파이프(120)는 엔진과 연결되어 선박(1)의 상부까지 연장되도록 설치된다.

이때, 상기 배기파이프(120)는 엔진의 출력 또는 규격에 따라 복수개가 설치될 수 있게 된다.

이렇게 배기파이프(120)는 엔진과 연결되어 연장되고 선박(1)의 상부까지 연결되어 상기 연돌(110)을 관통하여 외부로 일부가 돌출되도록 설치되고 끝단에 관통된 배출구(121)를 통해 배기가스가 대기중으로 배출되게 된다.

이때, 상기 배출구(121) 방향은 수직으로 개방될 수도 있지만, 경우에 따라 선박(1)의 후측 사선방향으로 배기파이프(120)가 절곡된 형태로 형성될 수도 있다.

한편, 복수의 배기파이프(120) 일측에는 후술하는 분기관(140)이 연통되도록 설치되기 위한 관통공(122)이 형성되어 있다.

다음으로, 흡입구(130)는 외부의 공기를 배기파이프(120) 내부로 유입시키기 위한 역할을 한다.

상기 흡입구(130)는 연돌(110)의 외측에 관통 형성된다.

이때, 흡입구(130)의 관통 위치는 선박(1)의 중심을 기준으로 각각 좌, 우로 30˚ 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 선박(1)이 진행할 때, 정면에서 부는 바람을 받을 때보다 좌, 우 30˚ 측면에서 부는 측풍의 경우에 배기가스가 수직으로 높게 배출되지 못하고 난기류가 발생하여 선실 및 작업장으로 배기가스가 유입되는 비율이 큰 것에 근거하여 위치를 설정한 것으로, 약 좌, 우 60˚ 정도 범위까지의 외부 공기가 유입되게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 30˚ 위치에 흡입구(130)가 형성될 수도 있으나, 경우에 따라 좌측 30˚부터 우측 30˚까지 연결되도록 하나의 관통된 흡입구(130)를 형성할 수도 있다.

한편, 상기 흡입구(130)를 통해 유입된 외부의 공기는 배기파이프(120)가 위치한 연돌(110)의 내부로 보내진다.

다음으로, 분기관(140)은 흡입구(130)를 통해 유입된 외부 공기를 배기파이프(120)로 공급하기 위한 역할을 한다.

상기 분기관(140)은 흡입구(130)와 연통되도록 연돌 내부에 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도 4를 참조하여 설명하면, 분기관(140)은 크게 흡입구(130)와 연통되는 유입관(141)과 배기파이프(120) 내부에 설치되는 배출관(142)으로 구성된다.

상기 유입관(141)은 연돌(110)에 형성된 흡입구(130)의 위치 및 개수에 대응되도록 입구(141a)가 형성된다.

또한, 상기 유입관(141) 외주면에 배출관(142)이 배기파이프(120)의 개수에 대응되도록 부착 설치된다.

상기 배출관(142)은 유입관(141) 외주면에 수평관(142a)이 수평되게 설치되고, 상기 수평관(142a)과 수직되게 절곡된 수직관(142b)이 형성되며, 상기 수직관(142a) 끝단은 관통된 출구(142c)가 형성된다.

여기서 상기 배기파이프(120)의 관통공(122)으로 분기관(140)의 수평관(142a)가 관통되도록 설치되며, 수직관(142b)은 배기파이프(120) 내부의 공간에 배치되도록 설치되게 된다.

즉, 상기 분기관(140)은 흡입구(130)를 통해 유입된 외부 공기가 유입관(141)을 통해 유입되고 배출관(142)까지 이송되면서 배기파이프(120) 내부로 이송될 수 있도록 연통되게 설치되는 것이다.

이렇게 상기와 같이 흡입구(130)를 통해 외부의 공기가 유입되도록 하고, 분기관(140)을 거쳐 배기파이프(120)로 배출되도록 함으로써 배기가스가 배출되는 것에 배출 압력을 더해 수직으로 높게 직진성을 가지고 배출될 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 체크밸브(150)는 배기파이프(120) 내부의 배기가스가 분기관(140)으로 역류하여 유입되는 것을 방지하기 위해 역류된 배기가스를 단속하는 역할을 한다.

상기 체크밸브(150)는 분기관(140)의 배출관(142) 끝단에 인접한 위치에 설치된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 체크밸브(150)는 크게 힌지(151)와 차단막(152)로 이루어진다.

상기 힌지(151)는 배출관(142)의 내측면에 고정된 상태로 설치되며, 상기 차단막(152)은 힌지(151)에 일측이 고정되고 배출관(142)의 내부 직경과 대응되어 밀폐 가능한 형태로 형성된다.

이때, 상기 차단막(152)은 힌지(151)를 중심으로 양쪽이 분리 작동되는 형태이며, 일방향으로만 회동되도록 구성된다.

또한, 힌지(151)와 차단막(152)이 결합되는 데 있어 복원력을 갖는 별도의 스프링(미도시)을 설치하여 분기관(140)을 관통하는 공기에 의해 차단막(152)이 열리고 공기의 흐름이 없어 압력이 없을 경우에는 자동으로 스프링에 의해 복원되어 배출관(142)을 차단할 수 있게 된다.

이에 따라, 차단막(152)을 통해 분기관(140)을 통해 이송된 공기가 배출 가능하되, 배기파이프(120)의 배기가스는 유입되지 못하도록 차단할 수 있게 된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡입구(130)에는 외부 공기의 유입을 촉진시키기 위해 팬(160)이 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기 팬(160)은 연돌(110)에 설치된 복수개의 흡입구(130)에 각각 설치된다.

이렇게 흡입구(130)에 팬(160)을 설치함으로써 외부에서 자연스럽게 유입될 때보다 시간대비 좀 더 많은 양의 공기가 유입될 수 있고, 압축된 공기를 분기관(140)으로 보낼 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 배기파이프(120)의 배기가스를 강제적으로 배출시키는데 유리한 작용을 하게 되는 것이다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 배기파이프(120) 끝단에는 터빈(170)이 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기 터빈(170)은 별도의 동력이 없이 배기파이프(120)를 지나는 배기가스와 압축공기의 흐름에 의해 작동된다.

상기 터빈(170)은 배기가스와 배출관(142)에서 배출된 압축공기에 의해 작동됨에 따라 배기가스와 압축공기를 다시 압축하게 되고 이를 통해 강제적으로 배출시키기 용이하게 된다.

한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 배기파이프(120) 내주면에는 외부의 바람에 저항력을 갖도록 하여 외부로 배출되는 배기가스의 직진성을 향상시키기 위해 와류형성부(180)가 설치될 수도 있다.

상기 와류형성부(180)는 배기파이프(120)로 지나는 배기가스에 와류를 형성하여 압축된 형태의 공기로 만들기 위함이다.

또한, 와류형성부(180)는 그 형태에 따라 배기파이프(120)의 내주면을 따라 일부가 나선 형태로 돌출되도록 나선가이드(180')로 형성되거나, 배기파이프(120)의 내주면을 따라 일부가 나선 형태로 홈이 형성된 나선홈(180")으로 형성될 수 있다.

이렇게 배기파이프(120) 내주면에 나선가이드(180')와 나선홈(180")를 형성함으로써 분기관(140)을 거쳐 배출된 압축공기와 배기파이프(120)의 배기가스가 만나 와류를 형성하게 되고, 와류가 형성된 배기가스는 압축된 형태로 외부 바람의 저항에 대한 저항력이 향상됨으로 좀 더 높은 곳까지 직진성을 유지한 채 배출되게 되는 것이다.

이하에서는 도 2 내지 도 9를 참조하여 상기 설명한 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 선박(1)이 운행하게 되면 연돌(110) 측면에 형성된 흡입구(130)를 통해 외부의 공기가 유입된다.

여기서 흡입구(130)를 통해 유입된 공기는 흡입구(130)와 연통된 분기관(140)의 유입관(141)으로 이동되고 배기파이프(120)와 연결된 배출관(142)으로 압축된 공기가 보내지게 된다.

그 다음, 배출관(142)을 거쳐 배기파이프(120)의 내부 공간으로 압축된 공기가 보내지면 엔진으로부터 발생된 배기가스는 배기파이프(120)를 통해 배출되는데, 이때 상기 배출관(142)에서 배출된 압축공기와 만나 직진성을 향상시켜 좀 더 빠른 속도로 수직방향 외부로 배출되게 된다.

이렇게 배출된 배기가스는 압축된 공기의 흐름에 따라 수직방향의 대기중으로 배출되게 되면서 배출가스 배출시 발생되는 난기류로 인해 선박(1)의 선실(3) 및 작업장으로 배기가스가 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기 설명한 바와 같이, 선박(1)의 연돌(110) 내부로 외부 공기가 유입되도록 하여 배출가스의 배출 압력을 상승시킴으로써 배기가스의 난기류 형성을 억제하고, 높은 위치의 대기까지 직진성을 갖은 상태로 배출될 수 있게 된다.

이에 따라, 연돌(110)로부터 배출되는 배기가스가 선박(1)의 선실(3) 및 작업장 내부로 유입되지 않아 선실(3) 내부 및 작업장의 공기가 오염되는 문제를 해결할 수 있게 되는 특징이 있는 것이다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

110: 연돌 120: 배기파이프
121: 배출구 122: 관통공
130: 흡입구 140: 분기관
141: 유입관 141a: 입구
142: 배출관 142a: 수평관
142b: 수직관 142c: 출구
150: 체크밸브 151: 힌지
152: 차단막 160: 팬
170: 터빈 180: 와류형성부
180': 나선가이드 180": 나선홈

Claims (5)

1. 선박의 선상에 설치되고 내부에 공간이 형성된 연돌;
   상기 연돌 내부에 복수개가 배치되며 연소기관의 배기가스가 배출되는 배기파이프;
   상기 연돌 측면에 형성되고 외부 공기를 상기 복수개의 배기파이프 내부로 유입시키기 위해 관통된 흡입구; 및
   상기 흡입구와 연통되도록 연돌 내부에 설치되어 흡입구를 통해 유입된 외부 공기를 상기 복수개의 배기파이프에 공급하는 분기관을 포함하고,
   상기 분기관은 상기 흡입구와 연통되는 유입관, 및 상기 복수개의 배기파이프 각각의 내부에 외부 공기를 공급하기 위한 복수개의 배출관을 포함하며,
   상기 복수개의 배기파이프는 각각 상기 배출관이 설치되는 관통공을 포함하고,
   상기 배출관들은 각각 일측이 상기 복수개의 배기파이프의 외부에서 상기 유입관에 설치됨과 아울러 타측이 상기 복수개의 배기파이프의 내부에 설치되어서 상기 흡입구 및 상기 유입관을 통해 유입된 외부 공기를 상기 복수개의 배기파이프의 내부에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분기관 일측 끝단에는, 배기가스가 역류하여 분기관 내부로 유입되지 못하도록 단속하기 위해 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 흡입구에는, 외부 공기의 유입을 촉진시키기 위해 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 복수개의 배기파이프 각각의 끝단에는, 공기를 압축시켜 강제 배출 되도록 하기 위해 터빈이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수개의 배기파이프 각각의 내측에는, 외부의 바람에 저항력을 갖기 위해 배기파이프를 관통하는 공기에 와류가 형성되도록 하는 와류형성부가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 배출을 촉진시키는 연돌 구조.

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