KR20100008657A - 코안다 급기구 및 이를 구비한 환기시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코안다 급기구 및 이를 구비한 환기시스템에 관한 것으로서, 특히, 기존에 비해 코안다 효과를 증대시켜 높은 유인효율을 갖는 급기구를 제공하는 동시에, 이 코안다 급기구를 구비한 환기시스템을 통해 환기역(換氣域)의 덥고 불쾌한 공기를 신속하게 배출함으로써 거주역(居住域)과 환기역의 공기 혼합에 의한 열손실은 저감시키며, 오염물질이 부유하고 있는 환기역을 대상으로 신속하고 효과적인 배기를 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

우선, 본 발명의 코안다 급기구는, 급기관로(30)의 말단에 연통 형성되어 실내로 급기를 실시하는 급기구(10)에 있어서; 몸체(100) 내부에 서로 다른 곡률 반경으로 형성된 상부패널(200)과 하부패널(300)의 사이로부터 그 상하 유속 차이에 의한 코안다 효과에 의해 천장(40) 저면을 따라서 급기가 이루어지는 것이고, 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템은, 상술한 급기구(10)가 배기구(20)를 향하여 천장(40)에 다수 개 직렬 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로(30)를 공유하는 것이다.

이에 따라, 기존에 비해 코안다 효과를 증대시켜 높은 유인효율을 갖는 급기구를 제공하는 동시에, 공기 청정 효율과 에너지 효율을 극대화시킨 실내 환기시스템을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

코안다, 급기, 패널, 배기, 환기, 거주역, 환기역

Description

코안다 급기구 및 이를 구비한 환기시스템{Coanda intake and ventilation system for utilizing the intake}

본 발명은 코안다 급기구 및 이를 구비한 환기시스템에 관한 것으로서 특히, 기존에 비해 코안다 효과를 증대시키는 급기구를 제공하는 동시에, 이 코안다 급기구를 구비한 환기시스템을 통해, 거주역(居住域) 상부로부터 오염물질이 부유하고 있는 2.2~2.5m 높이의 환기역(換氣域)까지의 온도구배를 줄여서 거주역과 환기역의 공기 혼합에 의한 열부하를 저감시키기 위한 환기를 실시하기 위한 장치로써, 기존에 비해 높은 유인 효율을 갖는 급기구를 제공하는 동시에, 에너지 효율을 극대화시킨 실내 환기시스템을 제공할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 또는 상업용 식당의 주방이나 지하구조물 즉, 지하상가 내부 통로, 지하철과 지하상가의 연결 통로, 또는 건물과 건물 사이의 지하 연결 통로 및 지하주차장과 건물과의 지하 통로 등을 포함한 지하구조물에 있어서 내부 취사 시설이나 조명기구에 의한 내부발열이나 지하상가 또는 지하통로 사무실에 설 치된 에어컨디셔너의 배기열과 배기열에 의한 축열 현상으로 거주역에서의 온도는 하절기 외기 온도와 대비하여도 매우 높아서 재실자 또는 일반인들이 활동 또는 작업을 하기에 부적절하다.

특히, 지하상가의 경우, 내부 취사 시설 등 시설물이나 진열 제품에 의한 냄새, 악취, 열 등이 혼합되어 공조 시설이 구비되어 있음에도 불구하고 실내 공기질이 불량하여 거주자 및 이용자의 건강을 크게 저해하고 있는 실정이다.

종래의 일반적인 건축물의 급기 방식은 모두 급기와 실내공기를 적절하게 혼합한 뒤에 배기를 하면서 실내 공기질을 유지하는 것으로, 상부의 더운 공기가 급기구에 의해서 조화된 급기가 강제로 혼합되어 실내에 공급되므로, 냉방 능력을 아무리 키워도 상부 환기역의 더운 공기와의 혼합에 의한 에너지 비용만 증가할 뿐만 아니라, 실내 공기질 개선 효과도 극히 미비하다는 종래 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 기존에 비해 코안다 효과를 증대시켜 높은 유인효율을 갖는 급기구를 제공하는 동시에, 이 코안다 급기구를 구비한 환기시스템을 통해 환기역의 덥고 불쾌한 공기를 신속하게 배출함으로써 거주역과 환기역의 공기 혼합에 의한 열손실은 저감시키며, 오염물질이 부유하고 있는 환기역을 대상으로 신속하고 효과적인 배기를 실시함으로써, 공기 청정 효율과 에너지 효율을 극대화시킨 실내 환기시스템을 제공하고자 한다.

즉, 통상적으로 가정용 또는 상업용 주방이나 지하 구조물의 층고는 2.2~2.5m로 사람의 평균키는 1.8m 미만인데 반하여 대부분 고열의 불쾌한 공기는 열적부력(thermal force)에 의하여 지상에서 1.8m 이상으로부터 천장 사이에 밀집되어 있어 지상에서 1.8m 지점과 천장 사이의 온도가 급격하게 상승하는 원인이 되고 있다.

이 때문에 대략 지상 2.0~2.5m 사이의 공기를 최대한 신속하게 유인하여 배기를 하면 급격한 상하 온도차를 줄일 수가 있고 이로 인하여 상부의 공기와 급기구에 의해서 조화된 급기가 혼합되어 실내에 공급되더라도 상부 환기역의 공기와 거주역의 온도차가 없으므로 냉방 부하를 크게 줄일 수 있어, 에너지를 절감할 수 있으며 동시에 실내 공기질을 획기적으로 개선할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 코안다 급기구는 급기관로의 말단에 연통 형성되어 실내로 급기를 실시하는 급기구에 있어서; 몸체 내부에 서로 다른 곡률 반경으로 형성된 상부패널과 하부패널의 상하 유속 차이에 의한 극대화된 코안다 효과에 의해 천장 저면을 따라서 급기가 이루어져, 신속하게 천장 주위의 덥고 불쾌한 공기가 유인되어 배기가 이루어지는 것으로써 달성된다.

그리고, 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제1실시예는, 상술한 급기구가 배기구를 향하여 천장에 다수 개 직렬 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로를 공유하는 것으로써 달성된다.

또한, 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제2실시예는, 상술한 급기구가 배기구를 중심으로 방사상의 천장에 다수 개 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로를 공유하는 것으로써 달성된다.

이상과 같은 본 발명은 기존에 비해 코안다 효과를 증대시켜 높은 유인효율을 갖는 급기구를 제공하는 동시에, 이 코안다 급기구를 구비한 환기시스템을 통해 환기역의 덥고 불쾌한 공기를 신속하게 배출함으로써 거주역과 환기역의 온도차를 줄여 공기 혼합에 의한 열손실은 저감시키며, 오염물질이 부유하고 있는 환기역을 대상으로 신속하고 효과적인 배기를 실시함으로써, 공기 청정 효율과 에너지 효율을 극대화시킨 실내 환기시스템을 제공할 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 코안다 급기구를 도시하는 측단면도로서 급기 유속이 높은 상태를 도시하는 도이며, 도 2는 본 발명의 코안다 급기구를 도시하는 측단면도로서 급기 유량이 높은 상태를 도시하는 도이다.

먼저, 본 발명의 코안다 급기구는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 급기관로(30)의 말단에 연통 설치되며, 몸체(100) 내부에 서로 다른 곡률 반경을 갖고 그 상호 간격이 점차적으로 협소해지는 상부패널(200)과 하부패널(300)의 사이로부터 상하 유속 차이에 의한 코안다 효과에 의해 천장(40) 저면을 따라 최대한 유인 급기가 이루어지는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 코안다 효과(Coanda Effect)란 유체(流體)가 만곡면(彎曲面)을 흐를 때 표면에 흡착하는 경향을 지칭하는 것으로, 본 발명에 있어서는 이 코안다 효과를 이용하여 천장(40) 저면을 따라 급기가 이루어지게 된다.

특히, 본 발명의 코안다 급기구(이하 간단히 '급기구(10)'라 한다)에 대한 바람직한 실시예는 급기관로(30)의 말단에 연통 형성되어 실내로 급기를 실시하는 것으로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 천장(40)의 상측 내부에 마련된다.

이때, 상기 급기관로(30)는 덕트로 이루어진 것으로 그 반대편이 미도시한 급기팬에 연통 형성되어, 이 급기팬의 동작에 따라 상기 급기관로(30)를 통해 본 급기구(10)에서 실내로 급기가 이루어지게 된다.

상기와 같은 급기구(10)는 크게 몸체(100), 상부패널(200), 그리고 하부패 널(300)로 이루어져 있으며, 상기 몸체(100) 내부에 상부패널(200) 및 하부패널(300)이 수용되어 있다.

여기에서 상기 상부패널(200) 및 하부패널(300)은 각 구간별로 서로 다른 곡률 반경으로 형성되어 있으며, 이 상부패널(200)과 하부패널(300)은 점차적으로 상호 간격이 협소해지면서 서로 다른 곡률 반경에 의해 인위적으로 상하 유속 차이를 유발시킨 뒤 분사함으로써 상기 천장(40) 저면을 따라 코안다 효과에 의한 유인 유도 급기가 신속하게 이루어지게 되는 것이다.

이때, 상기 상부패널(200) 및 하부패널(300)은 소정 두께를 갖는 판재로 이루어져 소성 가공을 통해 원호형 단면을 이루게 되며, 이후 이 단면 형상은 변형되지 않을 정도의 강성을 지닌 것으로 상기 몸체(100)의 내면에 용접 등을 통해 고정된 것이다.

이와 같은 구성을 통해 상기 급기구(10)로부터 코안다 효과에 의해 천장(40) 저면을 따라 유인 유도 급기가 이루어지게 되는 것이다.

지금까지는 상기 하부패널(300)이 상기 몸체(100)에 고정된 예를 설명하였지만, 이하에서는 상기 하부패널(300)이 상기 몸체(100)로부터 도면상 좌우 방향으로 이동 가능한 예에 대하여 설명한다.

예를 들어, 상기와 같은 본 발명에 있어서, 상기 하부패널(300)에는 가이드슬롯(330)이 형성되어, 이 가이드슬롯(330)을 관통하여 볼트 및 너트와 같은 체결수단(50)으로 상기 하부패널(300)이 상기 몸체(100)에 고정되어, 상기 상부패널(200)과 하부패널(300)의 사이 간격을 조절 가능한 것이 바람직하다.

즉, 상기 하부패널(300)의 저면에 도면상 좌우방향으로 소정 구간의 가이드슬롯(330)을 관통 형성한다.

그리고, 상기 급기구(10)의 몸체(100) 하부에 예를 들어 용접 볼트를 하측 방향으로 고정시킨 뒤, 이 볼트가 상기 가이드슬롯(330)을 통과하도록 한 후, 너트를 체결하는 것으로, 상기 하부패널(300)을 도면상 좌우로 이동시켜 고정시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 상부패널(200)은 고정된 상태를 유지하는 반면 상기 하부패널(300)은 설치 작업자의 의도에 따라 그 고정 위치를 도면상 좌우로 이동시켜 고정시킬 수 있어, 결과적으로 상기 상부패널(200)과 하부패널(300) 사이의 간격을 임의로 조절할 수 있게 된다.

따라서, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 상부패널(200)이 고정되어 있는 상태에서 상기 하부패널(300)을 도면상 우측으로 완전히 이동시켜 고정시키면, 최대의 급기 유속을 얻을 수 있게 된다.

반대로, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 상부패널(200)이 고정되어 있는 상태에서 상기 하부패널(300)을 도면상 좌측으로 완전히 이동시켜 고정하면, 최대의 급기 유량을 얻을 수 있게 되는 것이다.

즉, 상기 급기구(10)의 설치 위치에 따라 희망하는 유속 또는 유량의 급기를 얻을 수 있도록 조절이 가능한 것이다.

그리고, 상기와 같은 본 발명의 코안다 급기구에 있어서, 상기 상부패널(200)은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 점차적으로 곡률반경이 작아지는 제1 안내부(210), 제2안내부(220) 그리고 상부 돌부(230)로 이루어지고, 상기 하부패널(300)은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 점차적으로 곡률반경이 커지는 하부 돌부(310) 및 안내부(320)로 이루어지는 것이 양호하다.

즉, 상기 상부패널(200)은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 순서대로 제1안내부(210), 제2안내부(220) 그리고 상부 돌부(230)로 이루어지며, 그 곡률반경은 점차적으로 작아지는 단면을 갖는다.

또한, 상기 하부패널(300)은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 순서대로 안내부(320) 및 하부 돌부(310)로 이루어지고, 그 곡률반경은 점차적으로 커지는 단면을 갖는다.

여기에서, 본 출원인은 상기와 같이 두 부분 이상으로 구분되는 상기 상부패널(200) 및 하부패널(300)의 각 부위의 곡률반경을 다양하게 변경시키면서 급기의 유속 및 유량을 검출해본 결과, 상기 제1안내부(210)와 상기 안내부(320)의 곡률반경은 서로 같고, 상기 제2안내부(220) 및 상기 상부 돌부(230) 곡률반경은 각각 상기 제1안내부(210) 곡률반경의 1/2 및 1/8이며, 상기 하부 돌부(310) 곡률반경은 상기 안내부(320) 곡률반경의 1/4인 것이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

즉, 상기 상부패널(200)의 제1안내부(210) 곡률반경을 r이라 했을 때, 제2안내부(220)의 곡률반경은 r/2이고, 상부 돌부(230)의 곡률반경이 r/8에서 코안다 효과에 의한 급기 효율이 가장 양호한 것으로 나타났다.

또한, 상기 하부패널(300)의 하부 돌부(310) 곡률반경은 r/4이고, 안내부(320)의 곡률반경이 r에서 코안다 효과에 의한 급기 효율이 가장 높게 나타났다.

이에 따라, 상술한 바와 같이 코안다 효과에 의한 높은 유인 유도 급기 효율의 급기구(10)를 제공하는 것이 가능하다.

다음으로, 상기와 같은 본 발명의 코안다 급기구를 적용한 환기시스템에 대하여 이하 설명한다.

도 3은 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제1실시예를 도시하는 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제2실시예를 도시하는 평면도이다.

우선, 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제1실시예는 통로 등을 따라 길이방향으로 설치되는 예로서 도 3에 도시한 바와 같이, 상술한 급기구(10)가 배기구(20)를 향하여 천장(40)에 다수 개 직렬 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로(30)를 공유하는 것이다.

여기에서는 다수 개의 급기구(10)가 하나의 급기관로(30)를 공유한 예를 예시하여 이하 설명한다.

즉, 도 3과 같이 천장(40)의 상측 내부에 상술한 급기구(10)가 배기구(20)를 향하여 다수 개 나란하게 설치되며, 다수의 상기 급기구(10a)(10b)(10c)(10d)는 하나의 급기팬(11)으로부터 분기되는 급기관로(30)를 공유하게 되는 것이다.

이에 따라, 각각의 급기구(10a)(10b)(10c)(10d)에서 코안다 효과에 의한 급기는 천장(40) 저면을 따라 배기구(20)를 향하여 이루어지게 된다.

따라서, 하절기에 냉방이 실시되고 있는 상태에서 지면으로부터 대략 1.8m 높이 사이의 거주역에서는 환기역의 급기가 기존 거주역의 실내공기와 혼합되지 않기 때문에 냉방 손실을 예방하게 된다.

반면에, 지면으로부터 2.2~2.5m 높이의 환기역에서 부유하고 있는 오염 물질은 각각의 급기구(10a)(10b)(10c)(10d)에서 코안다 효과에 의한 급기에 의해 도면상 우측으로 이동하여 배기팬(21)의 동작에 따라 배기구(20)를 통해 실외로 배출되는 것이다.

따라서, 냉방 손실이 거의 발생치 않으면서도 환기역에 부유하고 있는 잉여열과 오염물질만을 효과적으로 실외로 배출시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지니게 된다.

이와 같은 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 있어서, 다수의 상기 급기구(10a)(10b)(10c)(10d)는 상기 배기구(20)를 향하여 인접할수록 상기 상부패널(200)과 하부패널(300) 사이 간격이 점차적으로 넓게 설정되어, 상기 배기구(20)에 인접할수록 상기 급기구(10a)(10b)(10c)(10d) 각각에서의 급기는 점차적으로 유속은 감소하고 유량은 증가하는 것이 바람직하다.

즉, 도 1과 같이 하부패널(300)을 도면상 우측으로 이동시켜 고정한다면 상기 하부패널(300)과 상부패널(200) 사이 간격이 좁아지게 되어 급기의 유속이 증가하게 되며, 이와 같은 급기구(10a)를 도 3에 있어서 좌측 첫 번째에 설치하게 된다.

그리고, 도 2와 같이 하부패널(300)을 도면상 좌측으로 이동시켜 고정한다면 상기 하부패널(300)과 상부패널(200) 사이 간격이 넓어지게 되어 급기의 유량이 증 가하게 되며, 이와 같은 급기구(10d)를 도 3에 있어서 우측 끝에 설치하게 된다.

이와 마찬가지로, 도면상 좌측으로부터 두 번째 급기구(10b) 및 세 번째 급기구(10c)는 도 1에 도시한 첫 번째 급기구(10a)보다 하부패널(300)을 점차적으로 상부패널(200)로부터 이격시켜 설치한다.

이에 따라, 각 급기구(10a)(10b)(10c)(10d)는 도면상 좌측으로부터 우측을 향하여 점차적으로 유속은 줄어들고 유량이 증가하는 급기 특성을 지니게 되어, 급기팬(11)으로부터 배기팬(21)을 향하여 환기역에 부유하고 있는 오염물질을 보다 신속하고 효율적으로 이동 배출시키게 되는 것이다.

따라서, 급배기 덕트를 새롭게 설치할 수 없는 지하 통로 등에 가상의 환기역을 형성하여 이 환기역 내에서만 국부적으로 급배기가 효율적으로 신속하게 이루어질 수 있어, 하절기 냉방 손실을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

다음으로 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제2실시예에 대하여 이하 설명한다.

본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제2실시예는 주방 등 오염도가 국부적으로 높은 영역에 설치되는 것으로 도 4에 도시한 바와 같이, 상술한 급기구(10)가 배기구(20)를 중심으로 방사상의 천장(40)에 다수 개 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로(30)를 공유하는 것이다.

여기에서는 다수 개의 급기구(10)가 하나의 급기관로(30)를 공유한 예를 예시하였다.

이에 따라, 주방이나 고급 빌딩에서 조리 시 발생하는 열과 냄새를 효과적으로 처리하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 코안다 급기구는 코안다 효과에 의한 유인 효율을 극대화시킬 수 있는 동시에, 급기에 대한 유속 및 유량을 조절할 수 있으며, 이러한 코안다 급기구를 구비한 환기시스템은 하나의 급기관로(30)로부터 다수의 급기구(10)가 나란하게 혹은 방사형으로 배치되어 배기구(20)를 향하여 급기를 실시함으로써, 지상으로부터 1.8m 이하의 거주역에 대한 열손실은 막으면서, 오염물질이 부유하고 있는 2.2~2.5m 높이의 환기역에 대하여 효과적인 급배기를 실시할 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 코안다 급기구를 도시하는 측단면도로서 급기 유속이 높은

상태를 도시하는 도,

도 2는 본 발명의 코안다 급기구를 도시하는 측단면도로서 급기 유량이 높은

상태를 도시하는 도,

도 3은 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제1실시예를

도시하는 측단면도,

도 4는 본 발명의 코안다 급기구를 구비한 환기시스템에 대한 제2실시예를

도시하는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 급기구 11 : 급기팬

20 : 배기구 21 : 배기팬

30 : 급기관로 40 : 천장

50 : 체결수단 100 : 몸체

200 : 상부 패널 210 : 제1안내부

220 : 제2안내부 230 : 상부 돌부

300 : 하부 패널 310 : 하부 돌부

320 : 안내부

Claims (7)

1. 급기관로의 말단에 연통 형성되어 실내로 급기를 실시하는 급기구에 있어서;

   몸체 내부에 서로 다른 곡률 반경으로 형성된 상부패널과 하부패널의 상하 유속 차이에 의한 극대화된 코안다 효과에 의해 천장 저면을 따라서 급기가 이루어져, 신속하게 천장 주위의 덥고 불쾌한 공기가 유인되어 배기가 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 급기구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하부패널에는 가이드슬롯이 형성되어, 이 가이드슬롯을 관통하여 볼트 및 너트와 같은 체결수단으로 상기 하부패널이 상기 몸체에 고정되어, 상기 상부패널과 하부패널의 사이 간격을 조절 가능한 것을 특징으로 하는 코안다 급기구.
3. 제 2항에 있어서, 상기 상부패널은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 점차적으로 곡률반경이 작아지는 제1안내부, 제2안내부 그리고 상부 돌부로 이루어지고, 상기 하부패널은 입구 측으로부터 출구 측을 향하여 점차적으로 곡률반경이 커지는 안내부 및 하부 돌부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코안다 급기구.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제1안내부와 상기 안내부의 곡률반경은 서로 같고, 상기 제2안내부 및 상기 상부 돌부 곡률반경은 각각 상기 제1안내부 곡률반경의 1/2 및 1/8이며, 상기 하부 돌부 곡률반경은 상기 안내부 곡률반경의 1/4인 것을 특징으로 하는 코안다 급기구.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 급기구가 배기구를 향하여 천장에 다수 개 직렬 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로를 공유하는 것을 특징으로 코안다 급기구를 구비한 환기시스템.
6. 제 5항에 있어서, 다수의 상기 급기구는 상기 배기구를 향하여 인접할수록 상기 상부패널과 하부패널 사이 간격이 점차적으로 넓게 설정되어, 상기 배기구에 인접할수록 상기 급기구 각각에서의 급기는 점차적으로 유속은 감소하고 유량은 증가하는 것을 특징으로 하는 코안다 급기구를 구비한 환기시스템.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 급기구가 배기구를 중심으로 방사상의 천장에 다수 개 설치되고, 하나 또는 둘 이상의 급기관로를 공유하는 것을 특징으 로 하는 코안다 급기구를 구비한 환기시스템.

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