KR102498282B1 - 유해물질 배출 및 환기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 공간의 유해물질을 배출하여 환기하는 시스템에 있어서: 상기 공간의 유해물질을 흡입구로 흡입하는 이젝터(10); 상기 이젝터(10)에 고압탱크(32)의 공기를 공급하여 음압을 유발하는 급기수단(30); 상기 이젝터(10)에서 분출되는 공기를 저압탱크(42)로 회수하는 회수수단(40); 및 상기 이젝터(10), 급기수단(30), 회수수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선박이나 해양플랜트의 건조 현장은 물론 공간상으로 송풍팬의 배치가 어려운 옥내 작업장이나 화물 탱크 내부 등에 설치되어 용접 흄을 효율적으로 제거하므로 용접을 비롯한 각종 작업 시 작업자의 건강과 안전을 도모하는 효과가 있다.

Description

유해물질 배출 및 환기 시스템 {System for discharging and ventilating harmful material}

본 발명은 제조 현장의 공기조절에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박 및 해양플랜트를 건조하는 현장에 적용하기 위한 유해물질 배출 및 환기 시스템에 관한 것이다.

선박 및 해양플랜트 제작 시 용접 및 보온재 설치 등 작업 시 인체에 유해한 용접 흄 및 미세먼지 등을 포함한 유해물질이 발생하여 작업자의 건강과 안전을 위하여 유해물질 배출 및 환기 시스템이 필요하다. 특히 용접작업 시 발생하는 용접 흄은 용접시 열에 의해 증발된 물질이 냉각되어 생기는 미세한 소립자로 철, 아연, 알루미늄, 망간, 티타늄 등 독성 유해물질이 다량 함유되어 있다. 흡입된 흄의 53%는 인체에 흡수되고, 47%만 체외로 배출되는 것으로 알려진다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제1646602호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2015-0066162호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 에어컨 내부에 집진용수로 공기보다 무거운 유해가스 및 먼지를 집진하는 탱크; 실내의 유해가스를 흡입하여 상기 탱크로 유도하는 유해가스 흡기부; 및 먼지가 집진된 실내공기를 외부로 배출되도록 유도하는 유해가스 배기부;를 포함한다. 이에, 주거시설 실내 축적되는 유해가스 및 먼지들을 제거하여 건강을 향상시키는 효과를 기대한다.

그러나, 이는 공기보다 무거운 유해가스 및 먼지의 집진을 요지로 하므로 용접 현장에 적용하기 적합하지 않아 개선의 여지가 크다.

선행문헌2는 흡출기의 배출구로 내부 공기를 불어내기 위해 천장에 매달려 설치되는 천장부 송풍 팬; 원추 나선형으로 상승공기 흐름을 유도하여 천장부 송풍 팬까지 보내는 복수의 상승류 형성용 송풍 팬을 포함한다. 이에, 상층부에서 내부의 공기를 모아 배출하므로 선박 건조 현장의 환기 효율을 향상하고 작업 환경을 개선하는 효과를 기대한다.

그러나, 이는 용접 현장 등의 전체적인 환기에 적합한 구성이므로 국부적인 작업 영역을 고려한 최적의 상태를 유지하기에 한계성을 드러낸다.

한국 등록특허공보 제1646602호 "실내 유해가스 배출시스템" (공개일자 : 2016.05.17.) 한국 공개특허공보 제2015-0066162호 "환기 시스템" (공개일자 : 2015.06.16.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박이나 해양플랜트의 건조 현장은 물론 공간상으로 송풍팬의 배치가 어려운 옥내 작업장이나 화물 탱크 내부 등에 설치되어 용접 흄을 효율적으로 제거할 수 있는 유해물질 배출 및 환기 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 특정 공간의 유해물질을 배출하여 환기하는 시스템에 있어서: 상기 공간의 유해물질을 흡입구로 흡입하는 이젝터; 상기 이젝터에 고압탱크의 공기를 공급하여 음압을 유발하는 급기수단; 상기 이젝터에서 분출되는 공기를 저압탱크로 회수하는 회수수단; 및 상기 이젝터, 급기수단, 회수수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이젝터는 레일 또는 매그스위치를 개재하여 위치변동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이젝터의 흡입구는 주름관을 이용하여 유로단면적의 변동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 주름관은 내부에 복수의 연결부재를 개재하여 연결된 조절링의 승강운동으로 유로단면적 변동을 유발하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 조절링은 이젝터의 노즐 측에 압력으로 작동되는 구동기에 의하여 승강되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 회수수단의 저압탱크는 유해물질을 여과하는 여과재, 유해물질의 응집을 유발하는 냉각기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 알고리즘을 저장하고 실행하는 제어기, 이젝터에서 유해물질을 검출하는 오염검출기, 이젝터의 위치를 검출하는 위치검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박이나 해양플랜트의 건조 현장은 물론 공간상으로 송풍팬의 배치가 어려운 옥내 작업장이나 화물 탱크 내부 등에 설치되어 용접 흄을 효율적으로 제거하므로 용접을 비롯한 각종 작업 시 작업자의 건강과 안전을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1실시예를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 주름관을 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 작동 상태를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 특정 공간의 유해물질을 배출하여 환기하는 시스템에 관하여 제안한다. 특정 공간은 선박이나 해양플랜트의 건조 현장, 공간상으로 송풍팬의 배치가 어려운 옥내 작업장, 선박의 블록이나 화물 탱크 내부를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 유해물질은 용접 흄을 비롯한 각종 독성의 가스와 먼지를 포함한다.

본 발명에 따르면 상기 공간의 유해물질을 흡입구로 흡입하는 이젝터(10)가 구비된다. 이젝터(10)는 밀폐구역에서 폭발을 유발할 수 있는 전기를 사용하지 않고 압축공기를 이용하여 흡입구로 유해물질을 흡입하고 공기 흐름을 만들어 안전한 작업이 가능하다. 또한 이젝터(10)는 노즐(12)과 디퓨저(13)로 구성되어 구조가 간단하면서 운동부가 없어 자체 고장이 적어 내구성 있는 시스템 구성이 가능하다. 이에 따라, 특정 공간(작업장)에서 유해물질을 이젝터(10)로 바로 흡입하여 제거하므로 유해물질이 다른 공간으로 이동하여 다른 작업자에 흡입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이젝터(10)는 레일(15) 또는 매그스위치(17)를 개재하여 위치변동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다. 도 1과 같은 비교적 넓은 작업장에는 레일(15)이 적절하고, 도 2의 탱크와 같이 좁은 작업장에는 매그스위치(17)가 적절하다. 레일(15)을 사용하는 경우에는 이젝터(10)의 이동을 유발하는 주행기(도시 생략)를 부가할 수 있다. 매그스위치(17)는 레버를 전환함에 따라 자력의 온오프가 가능하다. 물론 레일(15) 또는 매그스위치(17)는 동시에 사용하는 구성도 가능하다.

상기한 어느 경우에나 레일(15) 또는 매그스위치(17)로 이젝터(10)의 이동이 원활하기 때문에 작업장의 전체적으로 원활한 오염방지가 가능하다. 즉, 작업자 주변으로 공기 흐름을 만들어 적정산소 농도가 유지되므로 쾌적하고 안전한 작업장 유지가 가능하다.

한편, 이젝터(10)는 와이어 등을 이용하여 현수되는 구조로서 상하의 높이도 조절이 가능하도록 구성한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 이젝터(10)의 흡입구는 주름관(21)을 이용하여 유로단면적의 변동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다. 이젝터(10)는 노즐(12)에서 작동유체(압축공기)가 공급되는 동안 흡입구에서 유해물질이 흡입되고 디퓨저(13)를 통하여 공기와 유해물질이 도출되는 구조이다. 흡입구는 고깔형(원추형)이면서 주름관(21)과 의한 자바라 구조로 되어 있어 흡입 직경(유로단면적)을 조절할 수 있다.

이에, 특정 공간에 발생하는 유해물질의 농도와 양에 따라서 흡입구인 주름관(21)의 직경을 변동할 수 있다. 예컨대 유해물질의 농도와 양이 기준치 이하로 떨어지면 환기만 수행할 수준의 공기흐름만 유발한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 주름관(21)은 내부에 복수의 연결부재(24)를 개재하여 연결된 조절링(23)의 승강운동으로 유로단면적 변동을 유발하는 것을 특징으로 한다. 연결부재(24)는 스틸바나 와이어를 사용할 수 있다. 도 3에서 주름관(21)의 중앙에 위치하는 조절링(23)이 4개의 연결부재(24)를 개재하여 주름관(21)의 내면에 연결된 상태를 예시한다. 도 4(a)처럼 조절링(23)이 하단에 위치하면 주름관(21)이 탄성에 의하여 벌어져 최대의 유로단면적을 유지한다. 이 경우 흡입구의 개도를 증가시켜 넓은 영역의 유해물질을 흡입한다. 도 4(b)처럼 조절링(23)이 상승되면 주름관(21)이 내측으로 수축되면서 유로단면적의 축소를 유발한다. 이 경우 흡입구의 개도를 축소시켜 음압에 의한 흡인력을 증대한다.

이때, 상기 조절링(23)은 이젝터(10)의 노즐(12) 측에 압력으로 작동되는 구동기(25)에 의하여 승강되는 것을 특징으로 한다. 도 4에서 구동기(25)는 에어실린더로 예시되며, 노즐(12)에 작동관(26)으로 연결되어 작동된다. 즉, 후술하는 고압탱크(32)의 작동유체(압축공기)가 노즐(12)에 작용하는 공압의 변동에 대응하여 구동기(25)가 작동하고, 구동기(25)의 작동은 링크(27)를 통하여 조절링(23)의 승강운동을 유발하여 흡입구의 유로단면적을 변동한다. 이와 같이 하면 이젝터(10)와 마찬가지로 구동기(25)도 전기 사용을 배제할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 급기수단(30)이 상기 이젝터(10)에 고압탱크(32)의 공기를 공급하여 음압을 유발하는 구조이다. 급기수단(30)은 이젝터(10)의 상류측에 급기관(38)을 개재하여 연결되는 고압탱크(32)를 기반으로 한다. 도 1 및 도 2처럼 고압탱크(32)의 공기는 후술하는 저압탱크(42)에서 압축기(34)를 통하여 충진할 수 있다. 고압탱크(32)와 다수의 이젝터(10) 사이의 급기관(38) 상에는 분배기(36)를 설치한다. 분배기(36)는 과도한 압력 변동을 완충하는 버퍼탱크 기능을 지니는 동시에, 각각의 이젝터(10)에 공급되는 압축공기의 압력과 양을 변동하도록 유량조절밸브를 구비한다. 물론 도시에는 생략하나 고압탱크(32)에 기존의 설치된 압축공기 라인을 연결하면 설비 간소화에 유리하다.

또, 본 발명에 따르면 회수수단(40)이 상기 이젝터(10)에서 분출되는 공기를 저압탱크(42)로 회수하는 구조이다. 회수수단(40)은 이젝터(10)의 디퓨저(13)에 회수관(48)을 개재하여 연결되는 저압탱크(42)를 기반으로 한다. 이젝터(10)에서 토출된 공기 및 유해물질은 저압탱크(42)로 회수되며, 저압탱크(42) 측에는 공기가 역으로 토출되는 것을 방지하는 체크밸브가 설치된다. 체크밸브는 각각의 이젝터(10)의 회수관(48)에 연결되도록 구성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 회수수단(40)의 저압탱크(42)는 유해물질을 여과하는 여과재(44), 유해물질의 응집을 유발하는 냉각기(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 저압탱크(42)로 유입된 공기 및 유해물질은 여과재(44)를 지나면서 제거된다. 여과된 공기는 저압탱크(42)에서 압축기(34)를 거쳐 고압탱크(32)에 저장되어 작동유체로 재사용할 수 있다. 이와 같이 작동유체를 대기로 방출하지 않고 재사용하면 시스템의 효율 향상(압축효율 향상)에 유리하다. 냉각기(46)는 저압탱크(42)의 내부에서 여과재(44)의 상측으로 설치되고, 회수되는 공기와 유해물질을 냉각시켜 고체 미립자로 응집시켜 여과 효율을 높인다. 냉각기(46)는 열전소자를 이용하여 패드 형태로 설치할 수 있다. 물론 공기를 냉각시키면 저압탱크(42) 및 고압탱크(32)의 저장효율도 높아진다.

한편, 도시에는 생략하나 저압탱크(42)에서 여과재(44)의 상측과 하측으로 차압게이지를 설치하여 차압을 모니터링하면 여과재(44)의 교체시기를 판단할 수 있다. 저압탱크(42)의 상부에는 일정한 압력을 유지하면서 과압시 대기 중으로 공기를 배출하는 릴리프밸브도 설치한다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 이젝터(10), 급기수단(30), 회수수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어한다. 제어수단(50)은 이젝터(10), 급기수단(30), 회수수단(40)에 설치된 전동 기능품과 연결되어 특정 공간의 오염도를 낮추는 알고리즘을 수행한다. 전동 기능품은 전술한 구동기(25), 압축기(34), 냉각기(46) 등을 포함한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 알고리즘을 저장하고 실행하는 제어기(52), 이젝터(10)에서 유해물질을 검출하는 오염검출기(54), 이젝터(10)의 위치를 검출하는 위치검출기(56)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 제어기(52)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 지닌 마이컴 회로로 구성된다. 오염검출기(54)는 이젝터(10)의 흡입구에 설치되지만, 작업장 내부에 일정한 간격으로 배치되는 것도 포함한다. 위치검출기(56)는 이젝터(10)가 레일(15) 또는 매그스위치(17)를 이용하여 이동된 위치를 검출한다. 이에 따라, 제어기(52)는 작업장의 전체적 감시를 통하여 유해물질을 감지하면 그 위치로 이젝터(10)를 이동시켜 유해물질을 제거함과 동시에 환기를 수행한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 이젝터 11: 흡입구
17: 매그스위치 21: 주름관
23: 조절링 24: 와이어
25: 구동기 26: 작동관
27: 링크 30: 급기수단
32: 고압탱크 34: 압축기
36: 분배기 40: 회수수단
42: 저압탱크 44: 여과재
46: 냉각기 50: 제어수단
52: 제어기 54: 오염검출기
56: 위치검출기

Claims (7)

1. 특정 공간의 유해물질을 배출하여 환기하는 시스템에 있어서:
   상기 공간의 유해물질을 흡입구로 흡입하는 이젝터(10);
   상기 이젝터(10)에 고압탱크(32)의 공기를 공급하여 음압을 유발하는 급기수단(30);
   상기 이젝터(10)에서 분출되는 공기를 저압탱크(42)로 회수하는 회수수단(40); 및
   상기 이젝터(10), 급기수단(30), 회수수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하되,
   상기 회수수단(40)의 저압탱크(42)는 유해물질을 여과하는 여과재(44), 유해물질의 응집을 유발하는 냉각기(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이젝터(10)는 레일(15) 또는 매그스위치(17)를 개재하여 위치변동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이젝터(10)의 흡입구는 주름관(21)을 이용하여 유로단면적의 변동이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 주름관(21)은 내부에 복수의 연결부재(24)를 개재하여 연결된 조절링(23)의 승강운동으로 유로단면적 변동을 유발하는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 조절링(23)은 이젝터(10)의 노즐(12) 측에 압력으로 작동되는 구동기(25)에 의하여 승강되는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어수단(50)은 알고리즘을 저장하고 실행하는 제어기(52), 이젝터(10)에서 유해물질을 검출하는 오염검출기(54), 이젝터(10)의 위치를 검출하는 위치검출기(56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유해물질 배출 및 환기 시스템.

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