KR200454046Y1 - 장방형 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링 - Google Patents

Abstract

환기덕트의 연결부에서 덕트의 단부(端部)가 처져 유동공기가 새는 틈새가 생기는 것을 막기 위한 기술이 개시된다.

연결되는 두 환기덕트 중 소경덕트의 단부 내주면에 단면성능 개선용 보강링()을 끼워 소경덕트의 경시적(經時的) 처짐변형을 효율적으로 방지한다. 장방형 환기덕트의 장변 단부(端部)의 처짐을 방지할 수 있는 보강링은, 개구부인 덕트 단부(端部) 외주면에, 그 둘레를 따라 일주(一周)하여 연속 형성되는 요입단차부(206)가 구비되고, 내주면에, 그 둘레를 따라 일주(一周)하여 연속 형성되는 후육부(厚肉部)를 가지며, 한 쌍의 마주보는 두 장변 벽부의 마주보는 두 내면을 직각방향으로 가로질러 지지하는 적어도 하나의 처짐방지용 기둥부(210)를 가진다.

이러한 보강링을 소경덕트의 단부 내주면에 끼운 상태에서 대경덕트에 삽입하여 연결하면 소경덕트는 그 장면의 경시적(經時的) 처짐이 방지된다.

환기덕트, 연결, 공기누출, 처짐, 연결구

Description

장방형 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링{REINFORCING RING FOR PREVENTING DEFLECTION OF END WALL OF RECTANGULAR VENTILATING DUCT}

본 발명은 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링에 관한 것이다.

최근 에너지의 과다 사용과 이산화 탄소의 증가와 같은 여러가지 이유로, 지구의 온난화와 그에 따른 예측할 수 없는 기상이변과 같은 문제가 지구촌 전체가 함께 노력하여 해결하지 않으면 과제로 되고 있으며, 이러한 지구촌 노력중의 하나로서, 빌딩뿐만 아니라 아파트와 같은 일정 규모 이상의 공동주택에서 여름이나 겨울에 냉난방을 할 때 빌딩 및 주택을 효과적으로 열환기(熱換氣)하기 위한 열교환기(heat exchanger)의 사용을 의무화하고 있다.

환기(換氣)는 실내에서 실외를 향하여 흐르는 제1공기흐름과 실외에서 실내를 향하여 흐르는 제2공기흐름의 동시적 발생으로서, 환기시 공기의 흐름과 함께 열의 흐름도 함께 생기는 열환기가 일어나게 되는데, 종래처럼 단순히 창문을 열어 환기하는 자연환기는 손쉽게 탁해진 공기를 버리고 신선한 공기를 얻을 수 있지만, 이 과정에서 생기는 열환기는 열이 곧 에너지라는 관점에서 볼 때, 비경제적이고 전술한 것과 같은 지구촌 문제를 해결하려는 노력에 도움이 되지 않는다. 지구촌 에너지 사용을 둘러싼 이러한 일상생활에서의 문제인식의 성장과 지구촌 환경을 되살리려는 각국의 다양한 노력의 하나로서, 빌딩이나 아파트와 같은 각종 공용건물들에 대하여 열교환기를 사용하는 열환기가 적극 권장되고 있으며, 이에 따라 각 세대는 종래와 같이 자유로이 창문을 여닫는 형태의 자연환기를 지양하는 대신에 외벽 창호를 각 세대 임의로는 여닫을 수 없는 붙박이형으로 설계하되, 각 세대마다 중앙에서 제어되는 공조시설에 의해 환기 및 냉난방 공조하고, 그 환기시 열의 이동을 가능한 한 억제하는 형태로 건축환경이 바뀌고 있다.

이러한 건축환경의 변화에 따라 아파트 주거문화가 발달한 우리나라에서도 최근 중앙집중식 공조시설을 갖춘 건축이 활발하게 도입되고 있는 추세에 힘입어 열환기용 열교환기에 대한 연구뿐만 아니라 천장 내부에 설치되는 공조덕트에 대한 연구도 다양한 형태로 이루어지고 있는데, 환기덕트와 관련한 대표적인 연구로는 층고를 낮추기 위한 덕트의 평편화, 덕트의 범용적 시공을 위한 규격화, 모듈화, 덕트연결을 위한 각종 조립 연결부재의 개발 등이 있다.

한편, 과거에도 어느 정도 규모를 넘는 대형 오피스 빌딩 등에서 옥상이나 지하공간에 열교환기와 송풍기를 설치하여 이루어지는 적어도 하나 이상의 중앙통제식 공기조화시설(중앙공조실)을 설치하고, 실내의 각 공간의 천정에 중앙공조실과 연결되는 냉난방 공기공급용 덕트 및 환기용 덕트를 설치하여 공기조화를 실시하는 것이 일반적이었지만, 과거의 중앙집중식 공조시설에서는 대개의 경우 천정 반자 안쪽에 설치되는 공조덕트들이 아연도금 박강판(薄鋼板)으로 만들어지고 그 연결부나 굴곡부 또는 분기부가 용접에 의해 일체로 되는 것이었기 때문에, 시간이 지남에 따라 덕트연결부에서의 변형이라든지 그러한 변형에 따른 공기누출과 같은 문제는 생기지 않았다.

그러나 앞서 기술한 것처럼 중앙집중식 열환기 시스템 및 중앙집중식 공조시스템를 장려하고 유도하는 최근 건축환경의 변화에 따라 개발되는 각종 공조덕트들, 특히 아파트와 같은 비교적 균질한 실내 공간을 갖는 공동주택에서 채용되는 공조덕트들은, 그 편리하고 신속한 시공, 즉 범용적인 시공을 위한 규격화 및 모듈화를 위해 그 소재가 합성수지재로 이루어지는 조립식 덕트인 경우가 많으며, 또한 건축물 층고를 낮추기 위하여 그 덕트의 단면형상이 납작한 사각형 단면형상을 이루는 경우가 많다. 이러한 경우에 단면이 대략 직사각형인 합성수지제 장방형 덕트를 그 길이방향으로 조립식으로 연결하여 긴 길이의 연장덕트를 만들거나 또는 분기(分岐)용 연결덕트를 사용하여 메인덕트로부터 일정한 각도(대개 90도)를 두어 분기하는 조립식 분기덕트를 만들 때, 대개 직경이 큰 대경(大徑)덕트 내에 직경이 작은 소경(小徑)덕트를 끼워 연장덕트나 분기덕트를 만들게 된다. 그런데 대경덕트 내에 끼워지는 소경덕트는 처음에는 그 소경덕트를 이루는 각 벽의 바깥면이 대경덕트나 덕트 연결구의 각 벽의 안쪽면에 기밀(氣密)하게 맞닿게 결합됨으로써 덕트 내부를 흐르는 공기가 그 결합부를 통해 누설되지 않지만, 시간이 지남에 따라, 도 1(a)(b)에 도시한 것처럼, 흔히 소경덕트(30)의 장변측 단부(長邊側 端部)(32)가 대경덕트(50) 내에서 안쪽으로 처침변형(휨변형)이 생기게 되고, 이러한 소경덕트 장변(32)의 처짐변형에 의해 그 처진 공간(g)(대경덕트의 내면과 소경덕트의 처진 외면 사이의 공간)을 통해 덕트 내부의 공기가 덕트의 외부로 누출되는 문제가 생기게 된다.

이러한 공기누출이 생기게 되면 유체(공기) 공급압(供給壓)의 압력손실이 생기게 되는데, 여러 세대에 걸쳐 여러 곳에서 나타나는 이러한 압력손실의 누적은 중앙공조실에서 송풍동력을 대단히 크게 높이지 않으면 안될 정도의 큰 문제를 가져오는 원인의 하나로 된다.

종래 이러한 문제와 관련하여, 국내 이기동씨에 의해 발명된 국내 특허 제591538호에서는, 도 2에 도시한 것처럼, 환기덕트(30) 상호 간을 연결하는 몸체부(100)와, 이 몸체부(100)의 내주면을 따라서 일주회 돌출 형성되어 있는 멈춤 돌기테(110)와, 그리고 이 멈춤 돌기테(110)에 일체로 수직 단차지게 형성되어, 몸체부(100)의 내주면과 이루는 공간에 환기덕트(30)가 끼워지도록 하여 환기덕트(30) 내부의 공기 누설을 차단하는 덕트끼움루프(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 누설 차단형 환기덕트 연결구를 소개하고 있는데, 이러한 특허 제591538호에서는 몸체부(100)의 내주면과 멈춤 돌기테(110)와 덕트끼움루프(112)가 이루는 환형 공간 내에 환기덕트(30)의 단부를 끼워 구속함으로써 그 처짐변형을 막아 환기덕트 연결구의 결합시 발생하는 덕트 내부의 공기 누설을 차단할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 특허 제591538호에서와 같은 공기누설 차단형 환기덕트 연결구의 몸체부(100)는 그 내주면에 반드시 멈춤돌기테(110) 및 덕트 끼움루프(112)를 구비하지 않으면 안되는데, 이러한 멈춤돌기테 및 덕트 끼움루프를 몸체 내주면에 성형하 기 위한 금형이 복잡하고 성형 수지량이 많이 드는 등 제조 코스트가 많이 드는 문제가 있다.

본 고안은 전술한 종래 특허 제591538호 기술에서 개시한 것과 같은 복잡하고 제조 코스트가 많이 드는 환기덕트 연결구를 사용하지 않고도, 극히 간단한 수단에 의해 연결된 두 덕트에서 안쪽에 삽입된 덕트의 단부 변형을 막아 공기누설을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여,

한 쌍의 마주보는 장변 벽부와;

상기 한 쌍의 장변 벽부와 함께 단면이 대략 직사각형 형상의 링을 이루게 하는 한 쌍의 마주보는 단변 벽부와;

상기 장변과 단변의 일단(一端) 외주면에 그 둘레를 따라 연속하여 형성된 환형요입단차부와;

상기 장변과 단변의 내주면에 그 둘레를 따라 연속하여 형성된 후육부(厚肉部)와; 그리고

상기 한 쌍의 마주보는 두 장변의 내면을 직각방향으로 가로질러 서로 연결하여 그 내면을 지지하는 적어도 하나의 처짐방지용 기둥부

를 구비하여 이루어지는, 상기 환형요입단차부를 장방형 덕트의 단부 내주면 에 끼워 그 장방형 덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은 전술한 구성의 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링을, 연결되는 두 환기덕트 중 소경덕트 단부 내주면에 끼움으로써, 종래 특허 제591538호 기술에서 개시한 것과 같은 복잡하고 제조 코스트가 많이 드는 환기덕트 연결구를 사용하지 않고도 연결된 소경덕트의 경시적(經時的) 처짐변형을 효율적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 덕트의 연결부를 통해 공기가 누출되지 않는 효과가 있다.

이하, 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링의 사시도이고, 도 4 및 도 5는 각각 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도 및 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 의해 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링(200)은, 덕트(300) 단부의 내주면에 끼워져 사용되는 부재로서, 덕트단부의 취약한 단면성능, 특히 덕트단부 장변(302)의 취약한 단면 2차 모멘트를 키우기 위한 링 형상의 인너 캡(INNER CAP)이라고 말할 수 있다.

일반적으로 합성수지를 사용하여 소정의 노즐을 통해 압출되어 성형되는 사 각형상의 덕트는, 그 압출성형 제법 때문에 덕트의 전 길이에 걸쳐 덕트의 벽 두께가 균일하게 성형되기 마련이며, 이 때문에 압출성형과정에서 덕트의 길이방향의 어느 특정부위에서만 단면 두께를 더 키운다거나 단면을 가로질러 황단보강부재를 일체로 성형하는 것이 불가능하다. 이런 점과 관련하여, 본 고안에 따른 보강링(200)은, 덕트의 단면 두께의 얇음과 균일함에서 오는 단면성능의 취약성을 그 덕트 단부 내주면에, 별로로 사출성형하여 만든 극히 간단한 형상의 단면성능 개선용 링(RING)을 사후적으로 조립식으로 끼움으로써 그 덕트의 단면성능을 키워 그 처짐을 방지하는 것이다.

이를 위하여 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링은 도 3 내지 도 5에 의해 알 수 있듯이,

한 쌍의 마주보는 장변 벽부(202)(202)와;

상기 한 쌍의 마주보는 장변 벽부와 함께 단면이 대략 직사각형 형상의 링을 이루게 하는 한 쌍의 마주보는 단변 벽부(204)(204)와;

상기 장변과 단변의 일단 외주면에 그 둘레를 따라 연속하여 형성된 환형 요입단차부(206)와;

상기 장변과 단변의 내주면에 그 둘레를 따라 연속하여 형성된 후육부(厚肉部)(208)와; 그리고

상기 한 쌍의 마주보는 두 장변(202)(202)의 내면을 직각방향으로 가로질러 서로 연결하여 그 내면을 지지하는 적어도 하나의 처짐방지용 기둥부(210)

를 구비하여 이루어지는, 상기 환형요입단차부(206)를 장방형 덕트(300)의 단부 내주면에 끼워 그 장방형 덕트의 장변벽(302) 단부(端部)의 처짐을 방지할 수 있는 보강링에 의해 달성될 수 있다.

도 6은 본 고안에 따른 환기덕트의 장변 단부의 처짐을 방지할 수 있는 보강링을 덕트의 단부 내주면에 끼워 대경덕트(400)에 연결하는 상태를 도시한 분해 사시도이다. 이들 도면에 의해 알 수 있듯이, 장변(202) 및 단변(204)의 외주면 일단에 둘레를 따라 일주(一周)하여 연속 형성된 환형요입단차부(206)는, 단면성능을 보강하고자 하는 덕트(300)의 단부(端部), 즉 소경덕트 단부의 내주면이 접하는 부위로서, 그 환형요입단차부의 깊이(d)는 그 환형요입단차부에 끼워지는 덕트의 두께(t)와 동일한 크기이며, 환형요입단차부의 외주면 간격(W1)은 끼워지는 덕트의 내주면의 폭(W2)와 똑같은 길이(W1=W2), 바람직하게는 덕트(300)의 내주면이 환형요입단차부(206)에 억지끼움되는 정도의 간격인 것이 바람직하다. 따라서 본 고안에 따른 환기덕트(300)의 단부벽(端部壁)의 처짐을 방지할 수 있는 보강링(200)을 덕트 단부 내주면에 끼웠을 때, 링의 어느 부분도 그 끼워지는 덕트의 외경 범위를 벗어나지 않기 때문에 소경덕트(300)의 단부에 본 고안에 따른 보강링을 끼운 상태에서 대경덕트(400)에 삽입하는 작업이 쉽게 이루어진다.

한편, 상기 본 고안에 따른 보강링의 내주면에 형성된 전술한 후육부(208)는 유동(流動)하는 공기에 대한 마찰저항을 줄이기 위하여 부드러운 유선형 단면을 갖는 것, 즉 길이방향 각 전후단에 소정의 곡률(R1, R2)을 갖는 것이 바람직하며, 보강링의 바깥쪽 선단에도 대경덕트에 잘 끼워지도록 하기 위해 안쪽을 향해 직경이 줄어드는 소정의 곡률(R3)을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

도면부호 210은 상기 한 쌍의 마주보는 두 장변(202)(202)의 마주보는 두 내면을 직각방향으로 가로질러 서로 연결하는 처짐방지용 기둥부로서, 본 고안에 따른 보강링은 전술한 후육부에 의해 개선되는 단면성능에 의해 덕트벽의 처짐이 방지되는 것 외에, 더 확실한 처짐방지를 꿰하기 위한 요소이다. 도 4에서는 처짐방지용 기둥(210)이 가운데 한 개 구비된 것을 도시하였으나 연결하고자 하는 덕트의 크기에 따라 복수개 설치될 수도 있다.

본 고안은 이상에서 설명한 것처럼, 극히 간단한 형상의 보강링(200)을 환기덕트(300)의 단부에 끼워 그 보강링을 환기덕트와 일체화되게 함으로써 덕트의 단면성능 키워 장시간의 시간이 경과하여도 그 덕트의 장변이 처지지 않게 된다.

본 고안에 따른 환기덕트의 단부 장변벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링(200)은 도 3 내지 도 6을 통해 설명한 것과 같은 구성을 가지는 것뿐만 아니라, 덕트의 내주면에 끼워짐으로써 그 처짐에 저항할 수 있는 단선성능 개선부재라면 그 형상을 반드시 전술한 형상과 동일한 것으로 한정할 필요는 없으며, 예컨대 도 4에 도시한 환형요입단차부(206)를 구비함이 없이, 도 7에 도시한 것과 같이, 보강링의 축방향 전 길이가 모두 소경덕트 안쪽으로 수납되는 형태도 가능하며, 도시하지는 않았으나, 링형상이 아니라 단면이 I자 형상의 기둥형태만으로 이루어진 지주(支柱)를 환기덕트의 두 장변 사이에 끼워 사용하는 형태도 가능할 것이다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 각각 종래 합성수지제 환기덕트의 연결부에서 소경덕트의 장변이 처짐에 따라 소경덕트 장변과 대경덕트의 내주면 사이에 틈새가 생긴 것을 도시한 사시도 및 단면도이다.

도 2는 각각 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지하기 위하여 내주면에 멈춤돌기테 및 덕트 끼움루프가 구비된 환기덕트 연결구를 개시한 종래 특허 제591538호에 개시된 환기덕트 연결구의 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링의 사시도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링을 소경덕트의 단부에 끼워 대경덕트에 연결하는 상태를 도시한 분해 사시도이다

도 7은 본 고안에 따른 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 또다른 실시예의 단면도이다.

Claims (5)

1. 한 쌍의 마주보는 장변벽부(202)(202)와;

   상기 한 쌍의 마주보는 장변 벽부와 함께 단면이 직사각형 형상의 링을 이루게 하는 한 쌍의 마주보는 단변벽부(204)(204)와; 그리고

   상기 한 쌍의 마주보는 두 장변벽부의 내면을 직각방향으로 가로질러 서로 연결하여 그 내면을 지지하는 적어도 하나의 처짐방지용 기둥부(210)

   를 구비하여 이루어지는, 장방형 덕트의 단부 내주면에 끼워져 그 장방형 덕트의 단부벽의 처짐을 방지하며,

   상기 장변벽부와 단변벽부의 내주면에 그 벽부의 두께보다 더 두꺼운 후육부(厚肉部)(208)가 그 내주면 둘레를 따라 연속하여 형성되되,

   상기 후육부는 유선형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장방형 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링.
2. 청구항 1에서, 상기 장변벽부와 단변벽부의 일단 외주면에 그 둘레를 따라 연속하여 형성된 환형요입단차부(206)가 더 형성되며;

   상기 환형요입단차부(206)를 장방형 덕트의 단부 내주면에 끼워 그 장방형 덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에서,

   상기 보강링의 바깥쪽 선단부가 안쪽을 향하여 그 직경이 좁아지는 소정의 곡률(R3)을 갖는 것을 특징으로 하는, 장방형 환기덕트의 단부벽의 처짐을 방지할 수 있는 보강링.
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5. 삭제

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