KR20090031423A - 유체 유동 라비린스 - Google Patents

Abstract

바닥 표면 및 대향하는 제1 및 제2 벽을 가지며, 채널 내에서 유동하는 액체의 유동 속도 및/또는 압력을 감소시키기 위한 라비린스 채널이며, 평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부 내에서 종결되도록 제1 벽으로부터 제2 벽을 향해 연장되는 이격된 제1 배플 치의 제1 어레이 및 평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부 내에서 종결되도록 제2 벽으로부터 제1 벽을 향해 연장되는 이격된 제2 배플 치의 제2 어레이를 포함하며, 상이한 어레이 내의 배플 치는 대체로 동일한 형상을 가지며, 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 상류 면들은 상이하고, 그리고/또는 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 하류 면들은 상이하다.

라비린스 채널, 배플 치, 어레이, 선단-에지 표면, 후단-에지 표면.

Description

유체 유동 라비린스 {FLUID FLOW LABYRINTH}

본 발명은 유체 유동 제어 라비린스에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 점적 관개(drip irrigation)에 사용되는 에미터(emitter)로부터 물 유동을 제한하기 위해 사용되는 라비린스에 관한 것이다.

식물 영양제, 살충제 및/또는 약제를 종종 포함하는 물을 관개 파이프의 망(network)을 통해 식물로 이송하는 관개 시스템은 널리 주지되어 있다. 그러한 많은 관개 망에서, 관개 파이프로부터의 물은, 파이프의 길이를 따라 설치되거나 연결되며 이하에서 대개 에미터로 지칭되는 "에미터" 또는 "드리퍼(dripper)"에 의해 식물로 이송된다. 각각의 에미터는 파이프 내에서 유동하는 물이 에미터로 관통해 유입되는 적어도 하나의 입구 또는 입구의 어레이(array) 및 에미터로 유입되는 물이 에미터를 관통해 빠져나가는 출구를 포함한다. 에미터는 파이프 내에서 유동하는 비교적 소량의 물을 전환시키며, 전환된 물을 에미터의 위치 주위에 있는 식물을 관개하도록 배출한다.

대개, 에미터에 의한 물 배출 속도를 제어하기 위해, 에미터는 물 유동 및 압력 감소 채널, 즉 에미터에 유입된 물이 에미터 출구에 도달하기 위해 관통해 유동해야 하는 "라비린스 채널" 또는 "라비린스"를 포함한다. 라비린스 채널은 대체 로 에미터 입구 또는 그 근처에 보급되는 비교적 높은 수압으로부터 대체로 에미터 출구 또는 그 근처의 대체로 약 0과 같은 계기 압력인 비교적 낮은 배출 압력으로 라비린스 채널에 따른 거리에 따라 에미터를 통해 유동하는 물의 압력이 비교적 빠르게 낮아지는 고 저항 유동 채널이다. 라비린스 채널은 에미터에 의한 수압 및 물의 배출을 감소시키도록 라비린스 내에서 유동하는 물에 난류(turbulence)를 발생시키는 굴곡된 "장애물" 유동 경로를 대체로 포함한다. 대개 장애물 경로는 물 유동 내로 난류를 유도하고 방해하는 배플(baffle)의 구조를 포함한다.

개시 내용이 참고로 본 명세서에 통합된 메호우더(Mehoudar)의 미국 특허 제4,060,200호는 채널의 대향 벽으로부터 서로를 향해 밖으로 연장되는 동일하게 이격된 배플 "치(teeth)"의 두 개의 대향하는 어레이를 포함하는 라비린스 채널을 기술한다. 각각의 치는 대체로 절두된, 즉, 삼각형의 정점이 절단된 이등변 삼각형의 형상으로 벽에 직각인 단면을 갖는다. 배플 치의 어레이는 서로 대체로 거울상이지만 배플 치의 반복 주기의 절반만큼, 즉, 인접한 배플 치 사이의 거리의 절반만큼 채널을 따라 서로에 대해 변위된다. 따라서 한 배플 어레이 내의 한 치는 다른 어레이 내의 인접한 배플 치 사이의 대체로 절반인 이하에서 "베이(bay)"인 공간 내의 한 점과 대면한다. 라비린스 내의 한 배플 어레이 내의 인접한 두 개의 배플 치의 팁(tip)들 및 인접한 배플 치에 의해 형성된 베이와 대면하는 대향 배플 어레이 내의 치의 팁은 대체로 동일 평면상에 있다.

또한 기재 내용이 참고로 본 명세서에 통합된 메호우더의 미국 특허 제5,207,386호는 물 유동에 대한 장애물을 포함하지 않는 중심 "유동-관통" 유동 채 널을 포함하는 라비린스 채널을 기술한다. 장애물 없는 유동-관통 채널은 미국 특허 제4,060,200호에 기술된 배플 치의 어레이와 유사한 동일하게 이격된 대칭 배플 치의 어레이에 의해 각각의 측부와 측면을 접하고 있다. 미국 특허 제4,060,200호에서와 같이, 미국 특허 제5,207,386호의 배플 치 어레이는 배플 치의 반복 주기의 절반만큼 라비린스 채널을 따라 서로에 대해 변위된다.

미국 특허 제5,207,386호는 중앙의 장애물 없는 유동-관통 채널을 포함하는 라비린스 채널이 다른 라비린스 채널보다 라비린스의 단위 길이당 물 유동 압력에 더 큰 감소를 제공한다는 것을 기술한다. 상기 특허는 유동-관통 채널의 폭에 대한 범위 및 배플 치의 치수에 대한 폭의 최적값을 제공한다. 상기 특허는 압력 감소 상관성 증가가 에미터로의 입구 수압의 변화에 대한 에미터로부터의 물의 유출의 "비교적 낮은" 감도를 초래하는 것을 기술한다. 또한, 개선된 압력 감소 상관성은 보다 짧은 라비린스 채널이 에미터 내의 수압을 감소시키는데 사용될 수 있게 하며, 결과적으로 에미터가 보다 저렴하게 제조될 수 있게 한다.

개시 내용이 본 명세서에 참고로 통합된 미국 특허 공개 번호 제2003/0150940호는 채널의 대향 벽으로부터 서로를 향해 밖으로 연장되는 동일하게 이격된 배플 "핑거(finger)"의 두 개의 대향 열(row)들을 포함하는 라비린스 채널을 제시한다. 핑거 배플의 팁은 계단식 단으로 되어 있어서 핑거의 팁은 채널의 바닥으로부터 떨어진 핑거의 높이에 따라 크기 측면에서 계단식으로 감소시킨다. 라비린스 채널은 유동-관통 채널을 포함하지 않으며 각 열에서 핑거의 팁은 다른 열의 핑거들 사이의 공간, 즉, 핑거 메쉬(mesh) 내로 연장된다. 모든 핑거는 물 유동의 하류 방향을 향해 동일한 각도로 경사져 나타난다.

개시 내용이 본 명세서에 참고로 통합된 PCT 공개 번호 제WO 00/01219호는 관개 파이프의 유체 유동 조절 채널 내에 포함된 "톱날형 지그재그(sawblade-shape zig-zagging)" 패턴을 기술한다. 지그재그 패턴은 가요성 플라스틱 재료의 비교적 얇은 웨브(web) 상에 엠보싱(emboss)된다. 웨브는 웨브의 종방향 에지들이 중첩되도록 절첩되며 중첩 에지의 구역은 지그재그 패턴을 포함하는 관개 파이프 및 조절 채널을 형성하도록 용접된다.

본 발명의 몇몇 실시예의 태양은 채널을 통해 유동하는 유체 내의 압력 및/또는 채널을 통한 유체 유동 속도를 감소시키기 위한 새로운 배플의 구조를 포함하는 라비린스 채널을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예의 태양은 채널의 대향 측벽으로부터 서로를 향해 연장되는 배플 치의 대향 어레이를 포함하는 라비린스 채널을 제공하는 것에 관한 것이며 배플 치의 상류 및 하류 측은 상이한 구조를 갖고 평행하지 않다. 상이한 어레이 내의 배플 치는 동일한 형상을 가지며 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 상류 측은 상이한 구조를 갖고 그리고/또는 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 하류 측은 상이한 구조를 갖는다. 배플 치의 측면의 구조는 측면의 기하학적 형상 및/또는 측면의 방위를 참조한다. 배플 치의 상류 측 또는 하류 측은 이하 "면(face)"으로 지칭되며 상이한 구조를 갖는 배플 면은 상이한 것으로 지칭된다.

본 발명의 일 실시예에서, 라비린스 채널 내의 배플 치의 어레이 각각은 상어의 등 지느러미를 연상시키는 단면 형상을 갖는 배플 치, 이하 "상어-지느러미 배플 치(shark-fin baffle teeth)"를 포함한다. 각각의 상어-지느러미 배플 치는 선택적으로 평면인 "선단-에지 면 표면(leading-edge face surface)" 및 선택적으로 평면인 "후단-에지 면 표면"을 갖는다. 선단-에지 면 표면은 치가 연장되는 채널의 측벽에 대해 후단-에지 면 표면보다 더 후퇴되어 있다. 선단-에지 면 표면은 후단-에지 면 표면이 측벽과 이루는 각보다 더 예각인 각으로 측벽에 대해 지향된다.

본 발명의 일 실시예에서, 한 어레이 내의 상어-지느러미 배플 치의 선단-에지 면 표면 및 다른 어레이 내의 그들의 최근접 상어-지느러미 배플 치 "이웃들(neighbors)"은 대향 상류 및 하류 방향으로 대면한다. 즉 제1 어레이 내의 배플 치의 선단-에지 면 표면 및 다른 어레이 내의 그들의 최근접 배플 치 이웃들의 후단-에지 표면이 동일한 상류 또는 하류 방향으로 대면한다.

선택적으로, 동일한 어레이 내의 상어-지느러미 배플 치는 서로로부터 등거리에 있으며 한 어레이 내의 배플 치가 다른 어레이 내의 인접 배플 치 사이의 베이 구역에 대향하여 위치되도록 위치 설정된다. 선택적으로, 대향하는 어레이 내의 배플 치는 맞물린다(mesh). 선택적으로, 라비린스의 한 배플 어레이 내의 인접한 두 개의 상어-지느러미 배플 치의 팁 및 인접한 두 개의 배플 치 사이의 베이와 대면하는 대향 배플 어레이 내의 상어-지느러미 배플 치의 팁은 대체로 동일 평면상에 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 라비린스 채널은 상어-지느러미 배플의 대향 어레이 사이에 위치된 유동-관통 채널을 포함한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 채널 내에서 유동하는 액체의 유동 속도 및/또는 압력을 감소시키기 위한 라비린스 채널이 제공되며, 라비린스 채널은 바닥 표면과 제1 및 제2 대향 벽을 가지며, 평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부에서 종결되도록 제1 벽으로부터 제2 벽을 향해 연장되는 이격된 제1 배플 치의 제1 어레이와, 평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부에서 종결되도록 제2 벽으로부터 제1 벽을 향해 연장되는 이격된 제2 배플 치의 제2 어레이를 포함하며, 상이한 어레이 내의 배플 치는 대체로 동일한 형상을 갖고 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 상류 면들은 상이하고 그리고/또는 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 하류 면들은 상이하다.

선택적으로, 제1 치의 단부들은 라비린스 유동 채널의 윤곽을 따르는 동일한 제1 표면과 교차하거나 인접한다. 선택적으로, 제2 치의 단부들은 라비린스 유동 채널의 윤곽을 따르는 동일한 제2 표면과 교차하거나 인접한다. 선택적으로, 채널 윤곽을 따르는 제1 및 제2 표면들은 일치한다. 다르게는, 채널 윤곽을 따르는 제1 및 제2 표면들은 평행하고 서로 다른 표면으로부터 변위된다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 각각의 치는 치가 연장되는 벽과 외각(β)을 형성하는 평면 후단-에지 표면을 갖는다. 선택적으로, β는 100˚이하의 값을 갖는다. 다르게는 또는 추가적으로, β는 선택적으로 80˚ 이상의 값을 갖는다. 선택적으로, β는 대체로 90˚와 같은 값을 갖는다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 각각의 치는 후단-에지 표면과 끼인각(α)을 형성하는 평면 선단-에지 표면을 갖는다. 선택적으로, α는 45˚ 이하의 값을 갖는다. 추가적으로 또는 다르게는, α는 선택적으로 15˚ 이상의 값을 갖는다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, α의 값은 모든 배플 치에 대해 동일하다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, β의 값은 모든 배플 치에 대해 동일하다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 치의 선단-에지 면 표면 및 후단-에지 면 표면들 중 하나는 치의 상류 면이다. 선택적으로, 제1 치의 상류 면이 치의 선단-에지 표면인 경우, 최근접 제2 치의 하류 면은 제2 치의 선단-에지 표면이다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 배플 치의 상류 면 및 하류 면들은 최근접 제2 배플 치의 하류 면 및 상류 면들과 각각 평행하다. 선택적으로, 제1 배플 치의 상류 면과 제2 배플 치의 최근접 하류 면 사이의 거리는 제1 배플 치의 하류 면과 제2 배플 치의 최근접 상류 면 사이의 동일한 거리("A")와 같다. 선택적으로, A는 3mm 이하이다. 추가적으로 또는 다르게는, A는 0.3mm 이상이다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 치의 단부들은 그들이 연장되는 각각의 벽으로부터 동일한 거리(B)에 위치된다. 선택적으로, 채널은 2B를 초과하는 폭을 갖는다. 다르게는, 채널은 선택적으로 2B 미만의 폭을 갖는다. 선택적으로, 채널은 대체로 약 2B와 같은 폭을 갖는다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, B는 A보다 크다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 선단-에지 면 표면 및 후단-에지 면 표면은 치의 단부 표면을 형성하도록 공통 표면의 상이한 위치에서 공통 표면과 교차한다. 선택적으로, 공통 표면은 평면형이다. 선택적으로, 선단 및 후단 에지 표면의 교차부들은 상이한 평행 직선이다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 라비린스 채널 또는 그 일부는 직선형이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 라비린스 채널 또는 그 일부는 원형이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 라비린스 채널 또는 그 일부의 바닥 표면은 대체로 원형인 원통형 표면이다.

본 발명의 실시예의 비제한적인 예시들은 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 하기에 기술된다. 도면에서, 하나 이상의 도면에서 나타난 동일한 구조, 요소 또는 부품들은 그들이 나타나는 모든 도면에서 동일한 부호로 대개 나타내어진다. 도면에 도시된 구성 요소 및 특성부들의 치수는 표시의 편리함과 명확함을 위해 선택되며, 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않는다. 도면은 다음과 같다.

도1A는 본 발명의 실시예에 따라, 라비린스 채널을 포함하는 선택적으로 내부에 장착된 에미터를 갖는 관개 파이프의 사시도를 개략적으로 도시한다.

도1B는 도1A에 도시된 에미터의 일부의 확대도를 개략적으로 도시한다.

도1C는 도1A에 도시된 에미터의 평면도를 개략적으로 도시한다.

도1D는 도1C에 도시된 평면도의 일부가 확대된 확대도를 개략적으로 도시한다.

도2A 및 도2B는 본 발명의 실시예에 따른 원형 라비린스의 사시 평면도를 개략적으로 도시한다.

도3A 및 도3B는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 라비린스의 사시 및 측면도를 개략적으로 도시한다.

도4는 본 발명의 실시예에 따라 도1B 및 도1D에 도시된 라비린스와 유사한 라비린스의 일부의 평면도를 개략적으로 도시한다.

도1A는 본 발명의 실시예에 따른 라비린스 채널(40)을 포함하는 내부 장착형 에미터(30)를 갖는 관개 파이프(20)의 일부의 사시도를 개략적으로 도시한다. 에미터(30)의 일부의 확대도가 도1B에 도시된다. 도1B에 도시된 에미터의 확대부는 도1A에서 타원으로 표시된다. 도1C는 에미터(30)의 평면도를 개략적으로 도시하며, 도1C에서 타원(33)으로 표시된 에미터(30)의 일부는 도1D에 확대되어 도시된다. 에미터(30)는 플라스틱으로 선택적으로 형성되며, 본 기술 분야에 공지된 열 또는 초음파 용접과 같은 다양한 임의의 방법을 사용하여 관개 파이프(20)의 내부 표면(22)에 접합된다. 표면(22)에 접합된 후에, 접합된 표면의 부분은 라비린스 채널(40)에 경계를 이루는 에미터의 "루프(roof)" 또는 벽을 선택적으로 형성한다. 도1B 내지 도1D에서 파이프(20)의 내부 표면(22)에 접합된 에미터(30)의 표면들은 음영으로 도시된다. 관개 파이프(20)는 에미터(30)가 파이프 내에서 유동하는 유체로부터 전환시키는 유체가 배출되는 출구 오리피스(21)를 구비하여 형성된다.

에미터(30)는 관개 파이프(20)의 내부 표면(22)에 접합된 에미터의 상부 에지 표면을 따라 선택적으로 위치된 복수의 입구 구멍(32)을 가지면서 선택적으로 형성된다. 선택적으로, 에미터(30)는 그 표면이 도1A 내지 도1D의 사시도에 도시되지 않은 에미터의 바닥 표면 상에 추가적인 입구 구멍들(미도시)을 구비하여 형성된다.

관개 파이프(20) 내의 물은 에미터의 위치에서 관개 파이프 내의 수압과 동등한 비교적 높은 입구 압력으로 입구 구멍(32)을 통해 에미터(30)로 유입되며, 선택적으로 주연 방향인 입구 채널(34) 내로 유동한다. 입구 구멍(32)을 통해 에미터로 유입되는 물은 굵은 점선 화살표(24)로 몇몇 구멍들에 대해 개략적으로 표시된다. 입구 채널(34)에서 물은 라비린스 채널(40)의 입구 포탈(inlet portal:36)에 도달하여 유입될 때까지 굵은 점선 화살표(25)로 표시된 선택적으로 반시계 방향으로 유동한다. 입구 포탈, 라비린스 채널(40) 및 라비린스 채널 내의 물 유동은 도1C 및 도1D에 가장 명확하게 도시되어 있다.

라비린스 입구 포탈(36)에 유입되는 물은 라비린스를 빠져나가 배출 저장통(discharge reservoir:39)으로 흘러드는 라비린스 출구 포탈(37)에 도달할 때까지 라비린스 채널(40)을 통해 화살표(27)로 표시된 선택적으로 시계 방향으로 대개 유동한다. 배플 치 어레이(45, 46)의 존재 및 구조 때문에, 라비린스 채널(40)은 라비린스의 단위 길이당 물 유동에 대한 비교적 높은 저항을 특징으로 한다. 그 결과, 물이 라비린스를 통해 유동하고 물이 선택적으로 대체로 약 0과 같은 비교적 낮은 유동 속도 및 계기 압력으로 배출 저장통(39) 내로 유동함에 따라, 비교적 높은 입구 압력으로 채널에 유입된 물의 압력은 라비린스의 단위 길이에 대하여 빠르게 강하한다. 물 저장통(39) 내의 물은 비교적 낮은 "점적(drip)" 유동 속도로 물 저장통(39)과 연통하는 배출 구멍(21)을 거쳐 관개 파이프(20)의 밖으로 점적한다. 배출 구멍으로부터 배출되는 물은 도1A에 점선 화살표(29)로 표시된다.

라비린스 채널(40)은 채널 바닥으로부터 연장되고 채널의 주연 및 두 채널 부(40a, 40b)를 형성하는 내부 벽(42)과 외부 벽(41)을 선택적으로 포함한다. 라비린스 채널(40)은 본 발명의 실시예에 따른 배플 치의 대향 어레이(45, 46)와 정렬된다. 어레이(45)는 내부 벽(42)을 향해 외부 벽(41)으로부터 연장하는 상어-지느러미 배플 치(47)를 선택적으로 포함하며, 어레이(46)는 외부 벽(41)을 향해 내부 벽(42)으로부터 연장하는 상어-지느러미 배플 치(48)를 선택적으로 포함한다. 선택적으로, 배플 치(47, 48)는 유사한 형상을 가지며, 회전 및/또는 병진 운동에 의해 둘 사이에 변환될 수 있다. 인접 배플 치(47)의 각각의 쌍은 그들 사이에 베이(51)를 형성하며 인접 배플 치(48)의 각각의 쌍은 그들 사이에 베이(52)를 형성한다. 선택적으로, 배플 치는 동일 거리만큼 그들 각각의 어레이에서 둘 사이에 동등하게 이격된다. 상어-지느러미 배플 치(47, 48)의 세부 사항은 도1B 및 도1D에 가장 명확하게 도시되어 있다.

각각의 상어-지느러미 배플 치(47, 48)는 후퇴된 선단-에지 면 표면(61) 및 후단-에지 면 표면(62)을 갖는다. 주어진 배플 치(47 또는 48)에서 후단-에지 표면(62)은 그것이 연장되는 벽(41 또는 42)과 각각 외각(β)(도1D)을 형성하고, 주어진 배플 치의 선단-에지 면 표면(61)과 내부의 "끼인" 치 각(α)을 형성한다. 각(α)는 선택적으로 15˚와 45˚ 사이이며, 각(β)는 선택적으로 80˚와 100˚ 사이이고 양호하게는 대체로 90˚와 같다. 본 발명의 실시예에 따라, 도1A 내지 도1D에 도시된 바와 같이, 한 어레이 내의 배플 치의 상류 면은 대향 어레이 내의 최근접 이웃의 하류 면과 평행하다. 주어진 배플 치(47 또는 48)의 선단 및 후단-에지 면 표면(61, 62)은 치의 비교적 좁은 선택적으로 직각인 평면 단부 표면(64)(도 1B)과 교차한다. 선택적으로, 대향 배플 치 어레이(45, 46) 내의 치의 단부 표면(64)은 대체로 동일 평면상에 있으며, 도1B 및 도1D에 점선(50)으로 개략적으로 도시된 동일 평면상에 대체로 놓이거나 교차한다.[라비린스(40)와 같은 라비린스가 사출 성형에 의해 제조되는 경우, 라비린스를 제조하기 위한 다이(die)는 몇몇 예에서 배플 치(47, 48)의 면 및 단부 표면들(61, 62, 64)과 같은 라비린스의 특성부 표면들이 릴리스(release) 각도로 약간 경사질 필요가 있을 수 있다는 것을 알 수 있다. 해체 각도는 제조 후에 라비린스를 제조한 다이로부터 라비린스의 만족스러운 릴리스를 가능케 한다. 도1D에서 다이 릴리스 각도는 도면의 평면에 수직으로 이격되어 약간 경사진 표면들(61, 62, 64)을 야기한다. 그런 다음 단부 표면(64)은 릴리스 각도로 참조 번호(50)로 표시된 평면 표면과 교차하며 표면 상에 완전히 놓이지 않는다.]

본 발명의 실시예에 따라, 한 어레이 내의 배플 치의 상류 면은 대향 어레이 내의 최근접 이웃의 상류 면과 각각 상이하고, 즉, 상이한 구조를 갖고, 그리고/또는 한 어레이 내의 배플 치의 하류 면은 대향 어레이 내의 최근접 이웃의 하류면과 상이하다. 선택적으로, 라비린스(40)의 부분(40a)에서, 어레이(45) 내의 각각의 배플 치(47)의 선단-에지 면 표면(61)은 상류와 대면하고 어레이(46) 내의 최근접 배플 치 이웃(48)의 선단-에지 면 표면(61)은 하류와 대면한다. 선택적으로, 라비린스(40)의 부분(40b)에서, 최근접 대향 이웃의 선단-에지 면 표면은 상류와 대면하는 반면에 각각의 배플 치(47)의 선단-에지 면(61)은 하류와 대면한다. 라비린스(40)에서, 어레이의 상이한 부분(즉 40a, 40b)의 배플 치는 대향 상류 및 하류 방향에 대면하여 도시되는 반면, 라비린스(40)와 유사한 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 동일한 방향에 대면하는 라비린스의 상이한 부분 내의 동일한 어레이 내에 배플 치를 가질 수 있다는 것을 알 수 있다.

라비린스 채널(40)의 특성부의 치수들이 도1D에 표시되어 있다. 라비린스 채널은 폭("W") 및 도면의 평면에 직각인 방향을 표시하기 위해 내부에 X표를 가진 원으로 개략적으로 표시되는 깊이("D")를 갖는다. 배플 치(47)는 합체된 벽(41)으로부터 채널 내로 거리("B1")만큼 연장되고 배플 치(48)는 합체된 벽(42)으로부터 채널 내로 거리("B2")만큼 연장된다. 그 결과, 베이(51, 52)는 B1 및 B2와 같은 각각의 깊이를 갖는다. 선택적으로, 도1D에 표시된 바와 같이, 배플 치(47, 48)의 단부 표면(64)은 대체로 동일 평면상에 있으므로 W=B1+B2이다. 선택적으로 B1은 B2와 같다. 배플 치(47)의 선단-에지 면 표면(61)과 배플 치(48)의 최근접 선단-에지 면 표면(61)은 거리("A1")만큼 분리된다. 배플 치(47)의 후단-에지 면 표면(62)과 배플 치(48)의 최근접 후단-에지 면 표면(61)은 거리("A2")만큼 분리된다. 선택적으로, A1=A2이다. 선택적으로, 주어진 배플 치(47, 48)의 단부 표면(64)과 주어진 치가 연장하는 대향 벽(42, 41) 사이의 거리는 A1 또는 A2보다 각각 크며 양호하게는 적어도 B2 또는 B1과 각각 같다. 단부 표면(64)은 폭("e")를 갖고 동일한 어레이(45, 46) 내의 배플 치(47, 48) 각각은 거리("L") 만큼 분리된다. 도1A 내지 도1D에 도시된 본 발명의 예시 실시예에 대하여, 한 어레이 내에서 배플 치의 상류 면이 대향 어레이 내의 최근접 이웃의 하류 면에 평행한 경우, L=A1/cosα+A2/sinβ+2e이다.

수치적인 예시에 의해, 선택적으로, A1 및 A2는 3mm≥A1, A2≥0.3mm 및 A1=A2=A의 관계를 만족한다. 선택적으로 B1=B2=B 이며, A와 B는 2A≥B≥A의 관계를 만족시킨다. 선택적으로, 2A≥D≥0.5A 및 0≥e≥0.25A 이다.

본 발명자는 라비린스 채널(40)과 유사하고 전술된 것과 유사한 치수를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 라비린스 채널의 효율성에 대한 이론적인 연구를 수행하였다. 본 연구는 단위 길이당, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스 채널은 유사한 치수를 갖는 종래 기술의 라비린스 채널에 의해 제공된 것보다 큰 저항을 유체 유동에 제공한다는 것을 나타낸다. 특히, 본 연구는 본 발명의 실시예에 따른 라비린스 내의 단일 배플 치에 대한 난류 또는 "헤드 손실(head loss)" 계수("K")는 유사한 치수를 갖는 종래 기술의 라비린스의 종래 배플 치의 것보다 16% 만큼 더 클 수 있다는 것을 나타낸다.

단위 길이당 유체 유동에 대한 저항을 개선한 결과, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스 구조는 종래의 라비린스 구조보다 라비린스의 입구와 출구 사이의 압력 감소 및/또는 라비린스를 통한 유동 속도를 주어진 소정 범위로 라비린스를 맞출시에 더 큰 설계 허용도를 제공한다.

예컨대, 주어진 소정의 또는 기대되는 압력 감소에 대하여, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 종래의 라비린스보다 대개 짧게 제조될 수 있다. 보다 짧은 라비린스를 포함하는 에미터는 대개 제조하는데 비용이 덜 들며, 보다 긴 라비린스를 포함하는 에미터보다 에미터에 의해 배출되는 유체 내의 입자상 물질에 의해 막히는 경향이 덜하다. 다르게는, 주어진 압력 감소 및 동일한 길이에 대해, 본 발 명의 실시예에 따른 라비린스는 종래의 라비린스보다 넓게 제조될 수 있다. 보다 넓은 라비린스는 보다 좁은 라비린스보다 입자상 물질을 포획하고 막히는 경향이 대개 덜 하며 라비린스를 포함하는 에미터에 의해 배출되는 유체가 입자상 물질에 의해 보통과 달리 불순해질 것이 기대되는 환경에 사용하기에 특히 유리할 수 있다. 추가적으로, 동일한 길이, 폭 및 작동 압력 범위 감소에 대하여, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 종래의 라비린스보다 낮은 유체 유동 속도를 제공하는데 유리하게 사용될 수 있다. 예컨대, 관개 에미터의 동일한 압력 작동 범위 및 에미터 내의 라비린스의 동일한 길이 및 폭에 대하여, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스를 포함하는 에미터는 종래의 에미터보다 낮은 점적 속도를 제공할 수 있다.

도1A 내지 도1D에 도시된 본 발명의 예시 실시예에서, 라비린스 채널(40)은 직선 부분을 포함하는 반면, 본 발명은 직선 라비린스에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 예컨대, 곡선형, 타원형, 원형 또는 원통형일 수 있으며 평면 라비린스에 제한되지 않는다.

도2A 및 도2B는 본 발명의 실시예에 따른 원형 에미터 라비린스 채널(100)의 사시 평면도를 개략적으로 도시한다. 도면에는 라비린스 채널(100)에 적절한 에미터의 특징부만이 도시된다. 물은 입구 포탈(101)을 통해 라비린스 채널(100)로 선택적으로 유입되며 출구 포탈(103)을 거쳐 배출 저장통(102) 내로 흘러든다. 물 유동은 점선 화살표(104)로 표시되어 있다.

라비린스 채널(100)은 선택적으로 상어-지느러미 배플 치(112)의 내부 어레이(110) 및 상어-지느러미 배플 치(113)의 대향 외부 어레이(111)를 포함한다. 상 어-지느러미 배플 치(112, 113)는 선단-에지 면 표면(116)(도2B)과 후단-에지 면 표면(118) 및 단부(117)를 갖는다. 선택적으로, 단부(117)는 점선(121)으로 표시된 동일한 원형인 원통형 표면 상에 대체로 놓이거나 교차한다. 예시에 의해, 어레이(110) 내의 배플 치(112)의 선단 에지 표면(116)은 하류에 대면하는 반면, 어레이(111) 내의 배플 치(113)의 선단-에지 표면(116)은 상류에 대면한다. 도2A 및 도2B에 도시된 바와 같이 선택적으로, 라비린스 채널(100) 내의 동일한 어레이의 모든 배플 치는 동일한 방향을 대면한다.

도3A 및 도3B는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 에미터 라비린스 채널(140)의 사시 평면도를 개략적으로 도시한다. 라비린스 채널(140)에 적절한 에미터의 특성부만이 도시된다. 물은 입구 포탈(141)을 통해 라비린스 채널(140)로 선택적으로 유입되고, 출구 포탈(142)을 거쳐 물 저장통(미도시) 내로 흘러든다. 도3B에서 물 유동은 점선 화살표(144)로 표시된다.

라비린스 채널(140)은 선택적으로 상어-지느러미 배플 치(152)의 상부 어레이(150) 및 상어-지느러미 배플 치(153)의 대향 하부 어레이(151)를 포함한다. 상어-지느러미 배플 치(152, 153)는 선단-에지 면 표면(156), 후단-에지 면 표면(158) 및 단부(157)를 갖는다. 선택적으로 단부(157)는 대체로 동일 평면상에 있으며 점선(221)으로 개략적으로 도시된 동일 평면 상에 대체로 놓이거나 교차한다. 예시에 의해, 배플 치(153)의 선단-에지 표면(156)은 상류에 대면하는 반면, 배플 치(152)의 선단-에지 표면(156)은 하류에 대면한다.

본 발명의 상기 실시예들에서, 라비린스에 포함된 배플 치의 상이한 대향 어 레이 내의 배플 치의 단부들은 라비린스의 윤곽을 따르는 동일 표면, "윤곽 표면"과 인접한 것으로 표시된다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 라비린스(100)의 대향 어레이 내의 배플 치는 동일한 원형인 원통형 표면(도2A, 도2B) 상에 놓이거나 교차하는 반면, 라비린스(40, 140)(도1B, 도1D, 도3A, 도3B)의 대향 어레이 내의 배플 치의 단부들은 동일 평면 내에 놓이거나 교차하는 것으로 표시된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 상이한 대향 어레이 내의 배플 치의 단부들은 동일한 윤곽 표면과 인접하지 않는다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 상이한 어레이 내의 배플 치의 단부들은 상이한 평행 윤곽 표면과 인접하는 반면, 라비린스 내의 배플 치의 대향 어레이의 동일 어레이 내의 배플 치의 단부들은 동일한 윤곽 표면과 인접한다.

예시에 의해, 도4는 도1B 및 도1D에 도시된 라비린스(40)와 유사한 라비린스(200)의 일부의 평면도를 개략적으로 도시한다. 그러나, 라비린스(40)에서 대향 배플 치(47, 48)의 단부(64)는 동일 평면(50)과 대체로 인접한 반면, 라비린스(200)에서 배플 치(47)의 단부(64)는 평면(201)과 동일 평면상에 있으면서 대향 배플 치(48)의 단부(64)는 평면(201)과 평행인 상이한 평면(202)과 동일 평면상에 있지만 거리("d")만큼 평면(201)로부터 변위된다.

상기 논의에서 라비린스가 사출 성형에 의해 제조될 수 있다는 것이 나타난 반면, 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 사출 성형에 의한 제조로 제한되지 않고 본 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 방법을 사용해서도 제조될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 적절한 플라스틱 재료 상에 엠보싱함으로써 제조될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 라 비린스의 "루프"는 함께 사용되는 관개 파이프의 벽에 의해 제공되어야만 하는 것이 아니라 벽의 부분이 아닌 구성 요소에 의해 부분적으로 또는 완전히 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 라비린스는 관개 파이프의 내부에 장착된 에미터와 함께 사용되도록 제한되는 것이 아니라 관개 파이프의 일부 사이의 인라인(inline) 또는 관개 파이프의 외부에 결합된 에미터 내에도 물론 포함될 수 있다. 본 출원의 명세서 및 특허청구범위에서, "포함하다(comprise)", "포함하다(include)" 및 "가지다(have)" 동사 각각과 그의 변형들은 그 동사의 목적어 또는 목적어들이 그 동사의 주어 또는 주어들의 부재, 구성 요소, 요소 또는 부품을 완전히 나열해야만 하는 것은 아니라는 것을 나타내도록 사용된다.

본 발명은 예시의 방식으로 제공되고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는 본 발명의 실시예를 참조하여 기술되었다. 기술된 실시예들은 상이한 특징부들을 포함하며 그들 모두가 본 발명의 모든 실시예에 필요한 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예들은 몇몇 특징부들만을 이용하거나 특징부들의 가능한 조합을 이용한다. 기술된 발명의 실시예들 및 기술된 실시예들 내에 언급된 것들과 상이한 특징부들의 조합을 포함하는 본 발명의 실시예들의 변경들이 당업자들에 의해 실행될 것이다. 본 발명의 범위는 하기의 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (31)

1. 바닥 표면 및 대향하는 제1 및 제2 벽을 가지며, 채널 내에서 유동하는 액체의 유동 속도 및/또는 압력을 감소시키기 위한 라비린스 채널이며,

   평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부 내에서 종결되도록 제1 벽으로부터 제2 벽을 향해 연장되는 이격된 제1 배플 치의 제1 어레이와,

   평행하지 않은 상류 및 하류 면을 갖고 단부 내에서 종결되도록 제2 벽으로부터 제1 벽을 향해 연장되는 이격된 제2 배플 치의 제2 어레이를 포함하며,

   상이한 어레이 내의 배플 치는 대체로 동일한 형상을 가지며, 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 상류 면들은 상이하고, 그리고/또는 상이한 어레이 내의 최근접 배플 치의 하류 면들은 상이한 라비린스 채널.
2. 제1항에 있어서, 제1 배플 치의 단부들은 라비린스 유동 채널의 윤곽을 따르는 동일한 제1 표면과 인접하거나 교차하는 라비린스 채널.
3. 제2항에 있어서, 제2 배플 치의 단부들은 라비린스 유동 채널의 윤곽을 따르는 동일한 제2 표면과 인접하거나 교차하는 라비린스 채널.
4. 제3항에 있어서, 채널 윤곽을 따르는 제1 및 제2 표면은 일치하는 라비린스 채널.
5. 제3항에 있어서, 채널 윤곽을 따르는 제1 및 제2 표면은 평행하며 둘 사이에 변위되는 라비린스 채널.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 치는 치가 연장되는 벽과 외각(β)을 형성하는 평면 후단-에지 표면을 갖는 라비린스 채널.
7. 제6항에 있어서, β는 100˚ 이하의 값을 갖는 라비린스 채널.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, β는 80˚ 이상의 값을 갖는 라비린스 채널.
9. 제6항에 있어서, β는 대체로 90˚와 같은 값을 갖는 라비린스 채널.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 치는 후단-에지 표면과 끼인각(α)을 형성하는 평면 선단-에지 표면을 갖는 라비린스 채널.
11. 제10항에 있어서, α는 45˚ 이하의 값을 갖는 라비린스 채널.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, α는 15˚ 이상의 값을 갖는 라비린스 채널.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, α의 값은 모든 배플 치에 대해 동일한 라비린스 채널.
14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, β의 값은 모든 배플 치에 대해 동일한 라비린스 채널.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 치의 선단-에지 면 표면 및 후단-에지 면 표면 중의 하나는 치의 상류 면인 라비린스 채널.
16. 제15항에 있어서, 제1 치의 상류 면이 치의 선단-에지 표면인 경우, 최근접 제2 치의 하류 면은 제2 치의 선단-에지 표면인 라비린스 채널.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 배플 치의 상류 면 및 하류 면은 최근접 제2 배플 치의 하류 면 및 상류 면과 각각 평행한 라비린스 채널.
18. 제17항에 있어서, 제1 배플 치의 상류 면과 제2 배플 치의 최근접 하류 면 사이의 거리는 제1 배플 치의 하류 면과 제2 배플 치의 최근접 상류 면 사이의 동일한 거리("A")와 같은 라비린스 채널.
19. 제18항에 있어서, A는 3mm 이하인 라비린스 채널.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서, A는 0.3mm 이상인 라비린스 채널.
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 치의 단부들은 치들이 연장되는 각각의 벽으로부터 동일한 거리(B)에 위치되는 라비린스 채널.
22. 제21항에 있어서, 채널은 2B보다 큰 폭을 갖는 라비린스 채널.
23. 제21항에 있어서, 채널은 2B보다 작은 폭을 갖는 라비린스 채널.
24. 제21항에 있어서, 채널은 약 2B와 대체로 같은 폭을 갖는 라비린스 채널.
25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, B는 A보다 큰 라비린스 채널.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 선단-에지 면 표면 및 후단-에지 면 표면은 치의 단부 표면을 형성하도록 공통 표면의 상이한 위치에서 공통 표면과 교차하는 라비린스 채널.
27. 제26항에 있어서, 공통 표면은 평면인 라비린스 채널.
28. 제27항에 있어서, 선단-에지 표면 및 후단-에지 표면의 교차부는 상이한 평행 직선인 라비린스 채널.
29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 라비린스 채널 또는 라비린스 채널의 일부는 직선형인 라비린스 채널.
30. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 라비린스 채널 또는 라비린스 채널의 일부는 원형인 라비린스 채널.
31. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 라비린스 채널 또는 라비린스 채널의 일부의 바닥 표면은 대체로 원형인 원통형 표면인 라비린스 채널.

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