KR200169146Y1 - 나선식 타원형 흡배기 덕트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 굴뚝에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성소재로 된 판재를 나선형으로 감아 타원형으로 형성한 관체를 이중 또는 3중으로 설치하여 된 굴뚝에 관한 것이다.

본 고안은 내부표면의 마찰 저항이 현저히 낮고, 부식에 대한 저항이 큰 재료 예를들면 스테인레스 스틸로 된, 폭에 비해 길이가 상대적으로 긴 판재를 임의의 나선각을 가지고 진행하여, 요구되어지는 직경의 타원형으로 감은 타원형몸통부와; 상기 나선형몸통부에서 판재들간의 경계부분을 절곡하여 상호 걸어 맞춘 이음새부와; 연돌의 끝단에 설치하여 빗물, 이물질 등이 유입되는 것을 막고 아울러 상기 끝단부 부근의 대기의 유속을 빠르게하여 부분적 압력강하를 유도하므로써, 연돌내 배기가스의 배출 작용을 원활하게 하는 캡부를 포함하여 된 것이다.

본 고안은 별도의 강제배출수단 없이도, 배기가스의 배출 유속이 우수하고, 설치 및 시공이 간편하며, 설치공간의 효율을 극대화 할 수 있고아울러, 굴뚝의 벽을 이중으로 함으로써 배기가스의 급격한 냉각을 막아, 연돌의 출구에서의 배기가스의 배출이 극대화 되고, 온도 변화에 따른 굴뚝의 변형이 거의 없고, 아울러, 굴뚝제작 시 필요에 따라 굴뚝의 길이 조정이 자유로와 설치 및 시공이 간편한 개선된 굴뚝이다.

Description

나선식 타원형 굴뚝{Elliptic intake/exhaust duct of helical-type}

본 고안은 굴뚝에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성 소재 예를들면, 스테인레스 스틸로 된 판재를 나선형으로 감아 타원형으로 형성한 관체를 이중 및/또는 3중으로 설치한 굴뚝에 관한 것이다.

통상적으로, 굴뚝이라 함은 배기가스를 배출시키기 위한 장치을 말하며, 가정용, 산업용으로 구분 할 수 있다. 굴뚝은 연도 또는 연돌이라 칭하기도 하며, 일반적으로, 굴뚝은 옥외로 연장된 배기가스의 통로의 통칭이고, 연도는 연소장치의 배기가스출구에서 부터, 옥내와 옥외의 경계까지의 배기가스유로를 의미하며, 연돌은 상기 경계에서부터 옥외로 연장된 흔히 직립형태의 배기가스유로를 의미한다. 연소장치는 용도에 따라 즉, 가정용, 산업용에 따라 폐가스용량, 성분, 출구의 압력등에 현저한 차이가 있게 마련이다. 굴뚝은 이러한 변수들을 고려하여 길이, 지름, 소재, 및 설치공간의 효율등을 고려하여 결정해야한다.

종래의 굴뚝은 내화벽돌을 적층으로 쌓아 단면을 대체로 사각형 또는 원형으로 형성하는 내화벽돌 연돌이었다. 이는 고온의 폐가스에 견딜 수 있도록 내화벽돌을 사용하고, 벽돌간의 틈새를 없애기 위해 및/또는 벽돌들 간에 결합력을 부여하기 위해 몰탈을 사용한다.

그러나, 이러한 내화벽돌 연돌은 몰탈을 사용하는 습식 시공이므로 인하여, 시공기간이 길어지고, 배기가스의 발생원인 연소장치의 가동 여부에 따른 온도 차이가 심함에 따라 균열 또는 파열이 발생하기 쉽고, 배기가스 중에 흔히 있는 일산화탄소, 염소가스, 아황산 가스등에 의한 부식 및 침식이 우려되고, 아울러, 연돌 내부표면의 거칠기가 심하여 마찰저항이 큼에따라 배기가스의 배출이 원활하지 못한 단점이 있었다.

또다른 종래기술은 본원 출원인이 출원한 실용신안 출원번호 제86-11044호에서 개시한 "조립식 굴뚝"이 있다. 이는 일정 길이의 단위굴뚝체들을 상호결합하여 요구되어지는 높이 만큼 형성하는 것으로서, 내화벽돌로 된 연돌의 단점들을 개선한 것이지만 설치공정이 복잡하고, 제작비가 상대적으로 고가이며, 공간효율면에서 바람직하지 못한 단점들이 있었다.

이에 본 고안의 제1목적은 별도의 강제배출수단이 없이도, 연도, 연돌 내부표면의 마찰저항이 극히 낮아 배기가스의 배출 유속이 우수한 굴뚝을 공급하는 것이다.

본 고안의 제2목적은 설치 및 시공이 간편한 굴뚝을 제공 하는 것이다.

본 고안의 제3목적은 설치공간의 효율을 극대화 할 수 있는 굴뚝을 제공하는 것이다.

본 고안의 제4목적은 굴뚝의 벽을 이중으로 함으로써 배기가스의 급격한 냉각을 막아, 연돌의 출구에서의 배기가스의 배출이 극대화 되게 하는 굴뚝을 제공 하는 것이다.

본 고안의 제5목적은 연도, 연돌의 수축 및/또는 이완에 따른 굴뚝의 변형을 방지할 수 있는 나선형 이음부를 가지는 굴뚝을 제공 하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따르는 굴뚝의 사시도.

도 2는 도 1에 도시한 A-A선을 따라 절단한 면을 도시한 단면도.

도 3은 도 1에 도시한 이음새부의 확대 단면도.

도 4는 본고안에 따르는 굴뚝의 캡부를 도시한 사시도.

도 5a, 도 5b는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

<도면 주요부에 대한 부호 설명>

11 벽체 12 타원형 관 13 고정수단

21 내부관 22 외부관 25 접속수단

41 덮개 42 지지간 43 지지대

44 결합부

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 내부표면의 마찰 저항이 현저히 낮고, 부식에 대한 저항이 큰 재료 예를들면 스테인레스 스틸로 된, 폭에 비해 길이가 상대적으로 긴 판재를 임의의 나선각을 가지고 진행하여, 요구되어지는 직경의 타원형으로 감은 타원형몸통부와, 상기 나선형몸통부에서 판재들간의 경계부분을 절곡하여 상호 걸어 맞춘 이음새부와, 연돌의 끝단에 설치하여 빗물, 이물질 등이 유입되는 것을 막고 아울러 상기 끝단부 부근의 대기의 유속을 빠르게하여 부분적 압력강하를 유도하므로써, 연돌내 배기가스의 배출 작용을 원활하게 하는 캡부를 포함하고 있다.

도 1은 본 고안에 따르는 굴뚝의 사시도이다. 도면에 도시한 선택된 실시예에 따르는 굴뚝(10)은 단면이 타원형 형상으로 되어 있고, 폭에 비하여 길이가 긴 금속재료 예를들면 스테인레스 스틸로 된 소재를 나선형으로 감아 굴뚝을 성형한 것이다. 나선형으로 감을 때 상기 소재의 일부가 겹치게 되는데 이부분은 배기가스가 누설되지 않도록 밀폐를 유지하기위한 이음새부(20)로 형성되어 있다. 본 실시예에 따르는 굴뚝은 서로 다른 지름을 가지며, 동심원을 가진 2개의 나선형 관을 이중으로 설치한 것이다. 따라서 내부관(21)과 외부관(22)은 서로 별개의 나선형 관으로서, 내부관 (21)과 외부관(22) 사이에 일정 공간이 형성되도록 설치한 후에는 상기한 두 개의 관들이 서로 요동하지 않도록 접속수단(25)으로 고정한다.

상기 관(21,22)들은 상향으로 10 내지 15도의 경사각을 가지면서 시계방향으로 감은 나선형상을 가진다. 내부관(21)과 외부관(22)의 사이는 거의 빈 공간으로 하여 공기의 순환을 돕고, 상기한 접속수단(25)을 결합하여도 상기 관(21,22)들 사이가 밀폐되지는 않는다.(도 2 참조)

본 고안에 따르는 다른 실시예에서는 상기 내부관(21)과 외부관(22) 사이의 공간을 별도의 단열재(23)로 채울 수도 있다. 이는 고온의 배기가스의 열에 의해 인접한 시설물품등에 미칠 수 있는 나쁜 영향을 미연에 방지하기 위함이다.

상기 내부관(21)과 외부관 (22) 사이의 거리는 대체로 10 내지 55mm범위 내로 하는 것이 바람직하다.

배기가스의 온도는 연도 내에서 섭씨 180도 내지 250도이고, 연돌 출구에서 는 섭씨 100 내지 150도에 이르지만 이만큼의 온도변화는 가스배출에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 가스가 냉각되면 중력에 의해 하강하려는 현상이 발생하므로 가급적 배기가스가 급격히 냉각되는 것을 피하는 것이 바람직 하다.

상기한 외부관(22)은 고정수단(13)에 의해 벽체(11)에 고정 지지되어 있다.상기한 고정수단(13)은 1내지 2미터 간격으로 설치하는 것이 바람직하다.

상기한 내부관(21)의 직경은 이론적으로 다음의 수학식에 의해 계산할 수 있다.

여기서, I는 연소장치의 총발열량이고, M은 연소율이고, △P는 저항에 의한 압력손실 값이고, B는 대기압, K는 저항계수, Tm는 연소장치의 가스온도이다.

또한 굴뚝내의 배기가스의 유속은 다음식으로 계산할 수 있다.

여기서, W는 연료중량, C는 비례상수(MKS단위에서 0.03413), M은 연소장치출구에서부터 굴뚝출구까지의 유효높이 이고, D는 내부관의 지름 이다.

상기 식들은 ASHRAE(American Society of Heating, refrigeration and Air-Conditioning Engineers Inc.)에 따른 것이다.

필요에 따라서, 상기 이중관을 삼중관으로 할 수도 있다. 이 경우, 내관과 외관 사이의 공간을 필요에 따라 단열재등으로 채울 수 있다.

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절단한 면의 단면도이다.

상술한 바와 같이 외부관(22)과 내부관(21) 사이는 빈 공간으로 하여 공기가 유동하게 한다. 그러나 필요에 따라 별도의 단열재를 충진하여 배기가스의 급격한 온도 변화를 막을 수 있다.

본 고안의 고안자는 여러 가지 반복 실험을 통하여, 타원형 굴뚝의 내면에 나선식 돌출부를 제공하면 종래기술의 사각형으로 하는 것 보다 배기가스의 배출 유속이 더욱 빨라 지는 것을 알 수 있었다. 또한 내부관의 재료를 표면이 매끄러운 금속으로 하면, 내면에 나선형 방향으로 형성된 돌기와 더불어 배기가스가 나선형 내면을 따라 상승하게 함으로써 가스의 배출속도가 현저히 개선 될 수 있음을 알 수 있었다.

본 고안은 배기가스에 포함된 각종 부식 성분들에 의해 굴뚝내면이 부식 되는 것을 방지하기 위해 내부관(21) 및/또는 외부관(22)을 스테인레스 스틸로 하였다. 그러나 이에 한정되지 않는다.

도 3은 도 1의 이음새부(30)의 확대 단면도이다. 판재의 가장자리부위는 나선형으로 감겨질 때 마다 "7"자 형상으로 절곡되어, 도면에 도시한 바와 같이 이웃하는 부위(31, 32)와 걸어맞춤된다. 따라서 상기 이음새부(30)는 나선형을 이루어 가면서 계속적으로 형성된다. 본 실시예에서와 같이 스테인레스 스틸재를 사용하는 경우에는 재료의 수축, 이완의 정도가 심하지는 않으나 대체로 1미터 당 3.78mm 의 선팽창이 일어나는데, 상기 이음새부(30)는 이러한 수축, 이완을 수용하므로써, 굴뚝이 변형되는 것을 미연에 방지 할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시한 캡부(40)를 보다 상세하게 도시한 도면이다.

상기한 캡부(40)는 원추형상의 덮개(41)와, 상기 덮개(41)를 지지대(43)에 지지하는 지지간(42)과, 상부에는 지지간(42)를 결합하여 상기 덮개(41)의 하중과 연돌 상부의 대기의 풍력을 지지하고 하부는 연돌 출구에 캡부(40)를 접속하는 결합부(44)를 가진 지지대(43)를 가지고 있다.

도면에 도시한 ??는 덮개(41)와 지지대(43)의 기울기를 나타낸 것인데, 10 내지 15도 범위로 하는 것이 바람직하다. 연돌은 지상으로 부터 상당한 높이에 위치하므로 대기의 유동이 지상에서 보다 심하고, 바람의 세기도 더 크다. 따라서 상기한 캡부(40)가 없으면 대기의 유속에 의해 연돌의 출구부분에서 배기가스의 배출 이 방해 받거나 눈이나 비 등 가스배출에 좋지않은 이물질들이 연돌내에 들어가 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 이러한 폐단을 방지하고, 또한 배기가스의 배출을 보다 양호하게 하기 위해 도면에 도시한 바와 같이 덮개(41)의 기울기와 지지대(43)의 기울기를 상기한 범위내로 하면 덮개(40)와 지지대(43)의 사이에 대기의 유속이 빨라지면 일시적으로 압력강하가 생겨 연돌내의 배기가스의 압력보다 더 낮게 되므로 연돌 출구 주변에 바람이 심하게 불어도 가스가 신속하게 외부로 배출된다.

상기한 지지간(43)은 덮개(41)의 크기에 따라 다르나 대체로 3개 내지 5개 범위내에서 설치 하는 것이 바람직하다. 덮개(41)의 밑면 단면적은 연돌의 외부관(22)의 단면적에 약 1.5 내지 2배로 하는 것이 바람직 하고, 높이 (H)는 상기 외부관(22)의 지름이 20인치 이상이면 약 500mm 이상으로 적절히 하고, 20인치 이하이면 500mm로 하는 것이 바람직하다.

도 5a, 도 5b는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 따르면 상술한 동심원을 가진 이중관 즉, 나선형으로 감은 타원형의 관체를 이중관으로 설치하는 것이 아니라, 복관 즉, 나선형으로 감은 타원형 관체(51,54)내에 역시 나선형으로 감은 원형관체(52, 53, 55, 56, 57)를 2 이상 포함하는 굴뚝이다.

상기한 본 고안의 다른 실시예도 상술한 제1실시예에서와 같이 지름, 유속등을 동일한 방법으로 설계할 수 있고, 내부관들과 외부관을 고정하는 접속수단도 상기한 실시예에서와 동일하다.

이상에서 도면에 도시한 실시예를 참조하여 본 고안을 설명하였으나 이는 본 고안의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 고안이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 상기한 실시예들 외에도 다른 변형이 가능하며, 본 고안의 진정한 권리범위는 첨부한 실용신안등록 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 별도의 강제배출수단 없이도, 배기가스의 배출 유속이 우수하고, 설치 및 시공이 간편하며, 설치공간의 효율을 극대화 할 수 있고아울러, 굴뚝의 벽을 이중으로 함으로써 배기가스의 급격한 냉각을 막아, 연돌의 출구에서의 배기가스의 배출이 극대화 되고, 온도 변화에 따른 굴뚝의 변형이 거의 없고, 아울러, 굴뚝제작 시 필요에 따라 굴뚝의 길이 조정이 자유로와 설치 및 시공이 간편한 개선된 굴뚝이다.

Claims (8)

1. 표면의 마찰 저항이 현저히 낮고, 내식성 재료로 되고, 폭에 비해 길이가 상대적으로 긴 판재를 임의의 나선각을 가지고 진행하여 요구되어지는 직경의 타원형으로 감은 나선형 몸통부(10)와; 와류가 형성되어 배출유속을 빨라지도록 상기 나선형몸통부에서 판재간의 경계부분을 절곡하여 상호 걸어 맞추어 상기 몸통부(10)의 내경면에 나선형으로 돌출되게 형성된 이음새부(30)와; 연통의 끝단에 설치하여 빗물, 이물질의 유입을 막음과 함께 상기 끝단부 부근의 대기의 유속을 빠르게 하여 부분적 압력강하를 유도함으로써, 연통내 배기가스의 배출 작용을 더욱 원활하게 하는 캡부(40)를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 몸통부(10)가 동심원을 가진 내부관(21)과 외부관(22)의 이중관으로 된 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 몸통부(10)가 동심원을 가진 3중관으로 된 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
4. 제2항에 있어서,

   상기한 몸통부(10)를 이루는 관(21,22)들이 일정 거리만큼 이격되어 공기의 유동이 가능하고, 상기 관(21,22)들을 접속수단(25)으로 고정한 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
5. 제2항 또는 제4항에 있어서,

   상기 관(21,22)들 사이에 단열재가 충전된 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
6. 제1항에 있어서,

   상기한 이음새부(30)는 서로 인접하는 부위가 "7"자 형상으로 절곡되어 걸어 맞춤 된 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
7. 제1항에 있어서,

   상기한 나선각이 10 내지 15도인 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.
8. 제1항에 있어서,

   상기한 몸통부(10)가 서로 다른 이심을 가진 나선식 원통관을 2이상 포함하는 타원형 관체인 것을 특징으로 하는 나선식 타원형 흡배기 덕트.