KR20130032689A - 통풍관의 송풍기직렬설치 및 송풍방법 - Google Patents

Abstract

종래의 환기방식이 전력소모에 비하여 환기능력이 크게 뒤떨어지고 있다.
전력소모의 60％가 환기장치라고 보도한 것을 기억하고 있다. 대형건물마다 각층마다 거대한 동력 모터 여러 대가 병렬로 연결되어 거대한 환풍기의 프로펠라(임펠라)를 돌리고 있다. 이런 단점을 개선하기 위하여 본 발명은 초절전의 에너지 절감효과를 얻을 수 있는 한 개의 파이프통로에 다수의 대용량의 송풍기도 직렬로 설치 가동이 가능하게 하는 기술이다.
송풍을 하나의 직렬 파이프에 송풍기 한대가 송풍을 보낼 수 있는 일정거리마다 송풍기를 직렬로 장착한다. 이렇게 되면 계주처럼 한 대의 송풍기가 송풍하면 이를 다음단의 송풍기까지 바람을 보내고 이를 받은 송풍기는 다시 다음단의 송풍기까지 바람을 보내는 것이다. 맨 처음에 보낸 송풍이 장거리까지 송풍할 수 있고 공기저항도 거의 받지 않는 것으로서 병이나 캔에 들어 있는 음료수를 가는 빨대로서 삽시간에 음료수 한 병을 다 마시는 위력처럼 성능이 나오는 것이다. 똑같은 규격의 모터라도 각각 그 회전수가 일치하지 않는 대형전력소모와 높은 마력수를 가진 송풍기의 경우에는 직렬로 한 파이프에 결합한다면 모터 하나는 송풍량이 많고 하나는 적어서 이들 사이에는 한쪽은 과잉송풍으로 파이프가 균열 진동하다가 터지고 한 쪽은 진공 상태가 되어서 역시 공기의 압력을 받아서 파이프가 터지게 되기 때문에, 이 기술은 아직껏 불가능한 것으로 되어왔던 것이다. 해결수단은 송풍기의 대형이라도 같은 규격의 날개를 가진 이 송풍기의 날개직경에 맞는 규격의 파이프로서 한 개의 송풍통로에 한 개의 송풍기가 송풍할 수 있는 일정거리마다 송풍기를 직렬로 연결하여 다수의 동일한 규격의 송풍기를 직렬로 가동케 할 수 있는 방법의 기술이다.
[색인어]
송풍관, 송풍기, 프로펠라(임펠라), 릴레이(계주식), Y자형의 바이패스파이프, 직렬설치, 반원형, 가로축, 날개마개

Description

통풍관의 송풍기직렬설치 및 송풍방법{Ventilation method on series installation of ventilation fans in air flow pipes}

본 발명은 하나의 송풍관에 다수의 송풍기를 직렬로 설치하는 송풍방법 및 기술에 관한 것이다.

모터의 회전수는 같은 회사, 같은 규격의 제품도 같게 만들지 못한다. 송풍을 할 때는 하나의 송풍기가 멀리 많은 양의 공기를 보낼 때에는 공기닥트의 규격이 커야 하는데 공기닥트가 크면 큰 만큼 공기저항을 많이 받는다. 그래서 송풍기의 마력수를 올리면 올리는 만큼 전력소모가 커진다. 공기를 멀리 보내려면 큰마력수의 송풍기를 병렬로 여러 대를 설치하고 이 송풍기들이 만드는 송풍 공기를 한테 모아서 하나의 닥트로 송풍하는 것이 종래의 송풍방식이다. 음료수를 좁은 구경의 빨대로 쭉 들이키면 삽시간에 음료수 한 병을 다 마신다는 빨대의 원리와, 혼자서는 빠른 속도로 멀리 뛰지 못하지만 여럿이 릴레이(계주)식으로 빨리 뛴다면 아주 멀리 끝없이도 갈 수 있다. 그리고 모두가 느려지지 않고 처음 뛰는 사람처럼 속도가 빠른 것과 같이 송풍방식을 계주 식으로 하나의 송풍관에 일정간격으로 직렬로 설치하면 송풍관 맨 끝에서 나가는 송풍기의 토출 력은 첫 번째 송풍기가 보낸 바람이 두 번째 송풍기에 도달할 때의 토출 력과 큰 차이 없는 바람이 마지막 송풍기 밖으로 토출한다. 그러나 막대한 전력소모를 하면서 거대한 송풍기의 용량으로 보내는 종래의 송풍은 맨 처음 단에서의 배기하는 공기는 토출 력이 강하지만 맨 마지막 단의 통풍관에서 토출하는 바람은 아주 미약하다. 따라서 직렬식 계주방식의 송풍은 송풍관을 대폭 규격을 줄이고 송풍관의 용량도 대폭 적은 것으로 하여도 송풍 력은 더 강하고 전력소모도 대폭 줄이게 된다. 그런데 이 직렬방법은 사용이 불가능한 것이었기 때문에 현재까지 채택되지 못하는 것이다. 2001년도에 한국에서 최초로 지하 공동구의 습기를 빼내는 방법으로 이 직렬방식을 출원(출원번호20-2001-14535)했었고 이에 의한 기술이 있었으나 대형송풍기에는 적용할 수없는 단점이 있다. 이 기술은 서울특별시 서울양천구목동신시가지지하공동구8단지지선막장100m구간 90도 커브통로3개소를 통과하는 곳에서 10년 가까이 고장 없이 1년365일 지속적으로 가동하고 있고, 서울강서구화곡동 우장산의 폴리텍대학서울캠퍼스의 지하공동구100m구간에서도 5년 이상 고장 없이 연속가동하고 있는데 전력소모가 너무 작아서 전력소비는 생각조차 포함하지 않고 있는 것이다. 이 방식이 우수하다는 것은 인정되었지만 이것은 전력소비22Watt, 임펠라날개직경150mm의 소형송풍기들을 일정간격으로 10여개씩 사용하였기 때문에 가능했을 뿐이다. 소형은 서로 회전수(rpm)가 틀리는 것을 동기화가 가능했지만 대형송풍기는 서로 틀리는 회전수의 동기화가 불가능하기 때문에 이 방법은 지하 공동구가 아닌 일반 건축물의 환기장치로는 채택되지 못했던 것이다. 그러므로 이 방법은 불가능하다고 판단해서 송풍기의 병렬방식만이 상용화되고 있는 것이다. 출원된 기술들도 이러한 직렬방식의 기술은 검색해도 없다.

종래의 환기방식이 현재로는 전력소모에 비하여 환기능력이 크게 뒤떨어지고 있기 때문이며, 송풍방식의 개혁이 요망된다. 공기저항과 커브통로에서의 토출력 극감등의 원인 때문에 송풍닥트의 규격을 평균400mmX800mm의 대형단면적을 가지는 것을 사용해도 송풍 력은 약하고 전력소모만 엄청나게 큰 것이다. 사람은 정지상태에서 1분간에 4L의 공기를 호흡하며 뛰거나 과격한 운동을 할 때는 1분간에 7L의 공기를 마신다는 학계발표가 있었다. 송풍기의 날개는 원형으로 회전하는데 닥트는 원형이 아니고 직각의 4각 닥트이므로 4각 닥트 내에서 날개는 원형으로 회전하면서 송풍하기 때문에 원형과 직4각형과는 틈새가 네 모퉁이에 생기고 이곳으로 송풍바람은 역류 즉 와류하는 현상이 생기는 것이고 이 또한 전력손실이다. 따라서 획기적으로 송풍방식을 혁신하고 원형닥트로 함으로서 송풍기날개와 근사치의 지름을 가진 원통파이프라야 송풍 력의 손실을 없애게 되는 것이며, 이보다 근본적 혁신방법을 하면 전국적으로 엄청난 전력이득을 볼 수 있는 것이다.

전력소모의 60％가 환기장치라고 보도한 것을 기억하고 있다. 대형건물의 각층마다 거대한 동력 모터 여러 대가 병렬로 연결되어 거대한 환풍기의 프로펠라(임펠라)를 돌리고 있다. 그러므로 환기장치에서 전력소비가 큰 만큼의 효과를 못 보면서 시설은 크게 하여 건축물내부에서 차지하는 공조 설비의 대규모 용적률의 단점을 개선해야 하기 때문에 초절전의 에너지 절감효과를 얻을 수 있는 한 개의 파이프 통로에 다수의 대용량의 송풍기도 직렬로 설치 가동이 가능하게 하는 것이 과제의 기술이다.

이 기술은 종래의 병렬식 송풍기설치방식보다 압도적인 송풍 토출 력을 발휘한다.

정확한 성적표는 설치장소의 여건에 따라 차이가 있기 때문에 표현하지 않지만 예로서 입증하면 젯트엔진의 비행기는 프로펠라와 원형으로 규격이 맞는 파이프 속에 장착되었기 때문에 공기저항도 최소화했고 종래의 송풍기의 송풍방식인 원형 회전으로 토출하는 송풍기에서처럼 프로펠라의 토출바람이 4각형의 닥트 내에서 원형과 4각의 틈새에서의 역류 또는 와류하는 현상을 없앴기 때문이고 직렬식의 본 발명의 방식은 릴레이(계주방식)식으로 작동하기 때문에 송풍기의 에너지를 낭비 없이 극대화해서 전부 사용한다는 장점이 있기 때문이다.

송풍을 하나의 직렬 파이프에 송풍기 한대가 송풍을 보낼 수 있는 일정거리마다 송풍기를 직렬로 장착한다. 이렇게 되면 계주처럼 한 대의 송풍기가 송풍하면 이를 다음단의 송풍기까지 바람을 보내고 이를 받은 송풍기는 다시 다음단의 송풍기까지 바람을 보내는 것이다. 맨 처음에 보낸 송풍이 장거리까지 송풍할 수 있고 공기저항도 거의 받지 않는 것으로서 병이나 캔에 들어 있는 음료수를 가는 빨대로서 삽시간에 음료수 한 병을 다 마시는 위력처럼 성능이 나오는 것이다. 똑같은 규격의 모터라도 각각 그 회전수가 일치하지 않는 대형전력소모와 높은 마력수를 가진 송풍기의 경우에는 직렬로 한 파이프에 결합한다면 모터 하나는 송풍량이 많고 하나는 적어서 이들 사이에는 한쪽은 과잉송풍으로 파이프가 균열 진동하다가 터지고 한 쪽은 진공 상태가 되어서 역시 공기의 압력을 받아서 파이프가 터지게 되기 때문에, 이 기술은 아직껏 불가능한 것으로 되어왔던 것이다. 해결수단은 송풍기의 대형이라도 같은 규격의 날개를 가진 이 송풍기의 날개직경에 맞는 규격의 파이프에 한 개의 송풍통로에 한 개의 송풍기가 토출 송풍할 수 있는 일정거리마다 송풍기를 직렬로 연결하여 다수의 동일한 규격의 송풍기를 직렬로 가동케 할 수 있는 방법을 예컨대 3대의 송풍기를 하나의 통로로 된 송풍파이프에 직렬로 설치했다고 가정하고 설명한다. 송풍기를 A, B, C의 송풍기라고 순서로 명칭하고 B송풍기 옆에 Y자형의 바이패스 송풍파이프를 설치한다, C송풍기도 마찬가지로 설치한다. A송풍기를 제외한 나머지 송풍기 옆에 바이패스 송풍기가 전단의 송풍기 쪽 즉 송풍기의 바로 전 측면에 출구는 전단의 송풍기 쪽을 향하게 설치하며, 이 송풍기의 출입구마개는 중심축을 가로 지르는 축대를 설치하고 이 축대의 상, 하에 송풍관을 막도록 반원형의 날개를 다는 것이다. 이 날개달린 축은 바람이 불면 상하로 날개가 열리게 반회전하며 바람이 멎으면 저절로 닫히도록 하부 측 날개무게를 상부 측 날개보다 약간 무겁게 한다.

이상의 설명에서와 같이 초절전의 효과로 전력수요를 줄이는 효과와 종래의 방식의 공조 설비용적을 크게 줄이고 환기성능도 향상시키면서 관리유지비가 최저5년 이상 최고10년 이상 제로단위가 가능하게 하는 효과를 제공한다.

도1은 대표도이다.

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도면에 의하여 설명한다. 송풍기A(1)가 보내는 송풍양이 송풍기B(2)가 송풍기C(3)로 보내는 송풍량보다 부족할 경우에는 바이패스파이프(4)의 출입구 날개 뚜껑이 열리고 부족한 양만큼의 바람을 합하여 송풍기C(3)로 보내며 반대로 송풍기A(1)의 회전수가 송풍기B(2)보다 높아서 송풍기B(2)가 송풍기C(3)로 보내는 송풍량보다 많을 경우에는 과잉 량의 송풍기A(1)가 송풍기B(2)로 보내진 바람은 송풍기B(2)의 바이패스 파이프(4)를 통하여 밖으로 배출되는 것으로서 직렬식으로 각기 회전스피드가 조금씩 틀리는 송풍기들을 직렬로 하여 설치하여 송풍기의 파열이나 임펠라 프로펠라 날개의 파손손상 같은 트러블 없는 송풍이 가능한 것이다. 즉 이 파이패스 송풍관(4)의 날개마개는 풍압(토출되는)에 의하여 개폐되는 것이다.

핵 발전은 앞으로 독일을 비롯한 세계 각국에서 반대하는 추세라서 더 이상 핵 발전소의 증설은 불가능하게 되어가고 있는데, 전력수요는 늘고 전력부족사태는 우려되는 세상에서 대형건물이 신개발도시에 아파트와 함께 증설되고 있으므로 전력수요를 줄이는 기술은 특히 본 발명의 기술은 소음피해가 전무하고 가동시의 비산하는 분진도 무시해도 되므로 산업상 큰 이용가능성을 가지고 있다.

Claims (1)

1. 도면과 같이 첫 번 째 송풍기(1)를 제외한 두 번째 송풍기(2)이하 연속으로 하나의 통풍통로(6)로 된 송풍관에 일정 거리 또는 일정거리보다 추가로 단축되는 거리마다 직렬로 복수개의 송풍기를 설치하고, 송풍기마다 송풍기의 바로 전단에 입출구가 전단의 송풍기 쪽을 향하고 중앙에 상하로 회전이 가능한 가로축이 형성되고 이 가로축(7)의 상, 하에 파이프의 단면적을 가로막는 반원형의 날개마개(4A, 5A)가 착설된 Y자 형의 바이패스용 송풍관(4, 5)을 결합하는 것을 특징으로 하는 통풍관의 송풍기직렬설치 및 송풍방법.

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