KR20140007043A

KR20140007043A - 스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치

Info

Publication number: KR20140007043A
Application number: KR1020120073490A
Authority: KR
Inventors: 김지하
Original assignee: 김지하
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-01-16
Also published as: WO2014007535A1; KR101444338B1

Abstract

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치가 개시된다. 개시된 와류형 국소배기장치는, 배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 것으로, 중심 영역에 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성된 원판 형상의 회전판부재와, 회전판부재의 상면과 하면 중 적어도 일면에 설치된 다수의 날개를 포함하는 스왈러와, 배기관에 설치되는 것으로, 스왈러의 회전판부재에 연결되어 회전판부재와 다수의 날개를 회전시키는 구동부와, 스왈러의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 설치되어 그 일부 영역에서 와류가 형성되는 것을 제한하는 제한 수단을 구비한다.

Description

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치{Local ventilator with swirler}

본 발명은 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 국소배기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전형 스왈러를 이용하여 와류를 형성시킴으로써 배기영역의 확대와 배기효율을 향상시키는 와류형 국소배기장치에 관한 것이다.

국소배기장치는 일반적으로 오염물질이 많이 발생하는 공장 내부나 가정, 음식점 등에서 사용되는데, 특히 부분적인 오염원이 배기구와 멀리 떨어진 바닥면에서 발생하는 경우나 다른 설치물에 의해 배기구가 오염원 근처에 설치되기 어려운 경우, 그리고 순간적으로 오염원이 발생하는 경우에 유용하게 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 용도로 사용되는 종래의 국소배기장치는 여러 가지 문제점을 가지고 있었다. 즉, 종래의 국소배기장치는 오염원이 배기관으로부터 멀어질수록 오염물질을 흡입하여 제거하는 효율이 급격히 저하되며, 이로 인해 국소배기장치는 가능한 한 오염물질 발생 위치에 가까이 설치되는 것이 바람직하지만, 작업 공정 및 작업자들의 움직임에 방해되기 때문에 설치 조건에 제약이 있었다.

이러한 종래의 국소배기장치의 문제점을 보완하기 위해 와류를 이용하여 배기영역을 확대시키고 배기효율을 향상시키는 국소배기장치들이 개발되었으며, 대한민국 등록특허 제10-0529002호, 제10-0821295호, 제10-0873521호 및 제10-0873522호에는 이러한 와류형 국소배기장치의 예들이 개시되어 있다.

와류형 국소배기장치는 일반적으로 배기관의 흡입구 측에 와류 형성용 스왈러(swirler)를 설치한 구성을 가지고 있다. 스왈러가 회전하게 되면, 배기관의 흡입구를 향해 상승하는 배기 흐름의 둘레에 도너츠 형태의 와류가 생성되고, 이와 같이 생성된 와류는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 됨으로써, 오염된 공기를 더욱 넓은 영역에서 보다 효율적으로 배기관 내로 흡입할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 종래의 와류형 국소배기장치에 있어서는, 스왈러의 회전 중심축을 따라 배기관의 흡입구를 향해 상승하는 배기 흐름의 둘레 전체에 와류가 형성된다.

그런데, 스왈러의 주위에 인접하여 벽과 같은 방해물이 있는 경우에는, 스왈러의 회전에 의해 형성된 공기 흐름이 그 벽에 간섭되어 정상적인 와류를 형성하지 못하거나, 그 벽에 부딪혀 스왈러의 회전 중심축 쪽으로 밀려들게 되면서 오히려 스왈러의 회전 중심축을 따라 상승하는 정상적인 배기 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.

그리고, 오염 영역이 넓은 경우, 예컨대 공장의 대규모 오염 발생 작업 구역이나 공항이나 역 등의 흡연 구역 등에는, 넓은 오염 영역을 커버하기 위해 다수의 스왈러를 설치할 필요가 있다. 그런데, 이 경우에는 인접한 스왈러 각각에 의해 생성되는 와류들이 서로 간섭되므로, 정상적인 형태의 와류가 형성되지 못하여 배기 효율이 저하되거나, 난류가 발생되어 오히려 정상적인 배기 흐름을 방해하는 문제점이 발생하게 된다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-0529002호 (2005. 11. 09. 등록) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 제10-0821295호 (2008. 04. 03. 등록) 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허 제10-0873521호 (2008. 12. 04. 등록) 특허문헌 4 : 대한민국 등록특허 제10-0873522호 (2008. 12. 04. 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 스왈러에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 수단을 구비한 와류형 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,

배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 것으로, 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성된 원판 형상의 회전판부재와, 상기 회전판부재의 상면과 하면 중 적어도 일면에 설치된 다수의 날개를 포함하는 스왈러;

상기 배기관에 설치되는 것으로, 상기 스왈러의 회전판부재에 연결되어 상기 회전판부재와 다수의 날개를 회전시키는 구동부; 및

상기 스왈러의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 설치되어 상기 일부 영역에서 와류가 형성되는 것을 제한하는 제한 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치가 제공된다.

그리고, 상기 제한 수단은, 상기 스왈러의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 위치 고정되도록 상기 배기관에 대해 고정 설치되며, 상기 다수의 날개에 의해 생성된 공기 흐름을 차단함으로써 상기 일부 영역에서 와류가 형성되는 것을 제한할 수 있다.

또한, 상기 제한 수단은, 상기 일부 영역에서 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 하면에 설치된 다수의 하부날개를 포함하고, 상기 제한 수단은, 상기 다수의 하부날개와 간격을 유지하면서 상기 다수의 하부날개에 인접하게 배치되어 상기 일부 영역에서 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차단판은, 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 다수의 하부날개의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며, 상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정될 수 있다.

또한, 상기 회전판부재는 그 하면이 중심 영역의 평면부와 외측 가장자리 영역의 경사면부로 이루어진 오목한 홈 형상으로 형성되고, 상기 다수의 하부날개는 상기 경사면부에 밀착되도록 설치되며, 상기 차단판은 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치되며, 상기 고정부재의 일단은 상기 차단판의 외측단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정될 수 있다.

또한, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 하면에 설치된 다수의 하부날개와, 상기 회전판부재의 외주면에 설치된 다수의 외측날개를 포함하고, 상기 제한 수단은, 상기 다수의 하부날개 및 다수의 외측날개와 간격을 유지하면서 상기 다수의 하부날개 및 다수의 외측날개에 인접하게 배치되어 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차단판은, 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 다수의 외측날개의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며, 상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정될 수 있다.

또한, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개를 포함하고, 상기 스왈러는, 상기 다수의 상부날개의 상부와 내측부에 설치되어 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 생성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드수단을 더 포함하며, 상기 회전판부재에는 상기 제1 공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2 공기흡입홀이 형성되고, 상기 가이드수단은, 상기 다수의 상부날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 상부날개를 덮는 상부가이드부재와, 상기 배기관의 외주면과 상기 다수의 상부날개의 내측 단부 사이에 배치되며 하단은 상기 회전판부재의 상면에 고정되고 상단은 상기 상부가이드부재에 고정된 측부가이드부재를 포함하며, 상기 제한 수단은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구와 상기 다수의 제2공기흡입홀에 인접하게 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차단판은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구의 하부와 상기 제2 공기흡입홀의 하부에 인접하도록 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며, 상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정될 수 있다.

또한, 상기 고정부재는, 막대 형상의 부재로 이루어지며, 상기 차단판과 상기 배기관의 외주면 사이에 원주 방향으로 간격을 두고 다수개가 배치될 수 있다.

또한, 상기 고정부재는 상기 차단판과 상기 배기관의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 배기관의 외주면에는 링 형상의 고정 브라켓이 고정 설치되고, 상기 고정부재는 상기 고정 브라켓에 결합됨으로써, 상기 배기관에 대해 고정될 수 있다.

또한, 상기 배기관에는 상기 스왈러의 상부에 삿갓 형태의 후드가 고정 설치되고, 상기 고정부재는 상기 후드에 고정될 수 있다.

또한, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개를 포함하고, 상기 스왈러는 상기 다수의 상부날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 상부날개를 덮는 것으로, 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 형성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드부재를 더 포함하며, 상기 제한 수단은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로의 출구를 통해 배출되는 상기 공기 흐름을 차단하는 제1차단판과, 상기 배기관에 대해 고정 설치되며 상기 배기관의 외주면과 상기 가이드부재의 내주면 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 입구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로로 공기가 유입되는 것을 차단하는 제2차단판과, 상기 제1차단판을 상기 제2차단판에 연결하여 고정시키는 고정부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1차단판은, 상기 공기흐름통로의 출구의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며, 상기 제2차단판은, 상기 공기흐름통로의 입구에 인접하여 수평으로 배치되며 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되고, 상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 제2차단판의 외측단부에 결합될 수 있다.

또한, 상기 회전판부재에는 상기 제1 공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2 공기흡입홀이 형성되며, 상기 제1차단판의 하부차단판은 상기 다수의 제2 공기흡입홀의 하부까지 수평으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 배기관의 외주면에는 링 형상의 고정 브라켓이 고정 설치되고, 상기 제2차단판은 상기 고정 브라켓에 결합됨으로써, 상기 배기관에 대해 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 와류형 국소배기장치에 의하면, 스왈러에 의한 와류의 형성을 제한하는 제한 수단이 설치되지 않은 영역에서만 와류가 형성되므로, 스왈러의 회전에 의해 형성된 공기 흐름이 인접한 벽에 간섭되거나 인접한 스왈러에서 각각 발생된 와류들이 서로 간섭됨으로써 발생되는 종래의 문제점이 해소될 수 있다.

또한, 오염 영역이 넓은 경우, 예컨대 공장의 대규모 오염 발생 작업 구역이나 공항이나 역 등의 흡연 구역 등에는, 오염 영역의 테두리를 따라 다수의 국소배기장치를 소정 간격으로 설치하면서, 각 국소배기장치의 스왈러에 회전 중심축을 기준으로 오염 영역의 안쪽에 위치하도록 제한 수단을 설치함으로써, 각 국소배기장치의 스왈러에 의해 형성되는 와류가 스왈러의 회전 중심축을 기준으로 오염 영역의 바깥쪽에만 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다수의 국소배기장치를 이용하면, 넓은 오염 영역의 테두리를 따라 오염 영역을 완전히 둘러싸는 에어 빌딩과 같은 형태로 에어 커튼을 형성할 수 있으므로, 에어 커튼 안쪽의 오염 영역을 바깥쪽의 오염되지 않은 영역으로부터 효과적으로 밀폐할 수 있으며, 오염 영역으로부터의 배기 효율도 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 2는 도 1에 표시된 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제한 수단의 변형예를 도시한 수평 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제한 수단의 다른 변형예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제한 수단의 또 다른 변형예를 도시한 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 제한 수단의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 와류형 국소배기장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A'선을 따른 수평 단면도이다.

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(110)와, 상기 스왈러(110)에 연결되어 상기 스왈러(110)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(110)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(130)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)은 개방된 흡입단부를 통해 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉시블 관 또는 금속 관 등의 다양한 종류의 관으로 이루어질 수 있다. 그리고, 오염된 공기는 자연 부압(負壓)에 의해 배기관(10) 내로 흡입되거나, 배기팬의 작동으로 강제 흡입될 수 있다.

상기 스왈러(swirler, 110)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(111)와, 상기 회전판부재(111)의 하면에 설치된 다수의 하부날개(112)를 포함하여 구성된다.

상기 회전판부재(111)는 원판 형상으로서 일정한 두께와 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 상기 회전판부재(111)는, 그 회전 중심축이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부에 설치된다. 상기 회전판부재(111)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1공기흡입홀(118)이 형성되며, 배기영역으로부터 흡입되는 오염 공기는 상기 제1공기흡입홀(118)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다.

상기 회전판부재(111)는 상기 구동부(120)에 결합되어 회전된다. 이를 위해, 상기 회전판부재(111)의 회전 중심부에는 돌출된 보스 형상의 회전축 결합부(125)가 마련되며, 상기 회전축 결합부(125)에는, 후술하는 바와 같이, 구동모터(121)의 회전축(123)이 연결된다. 구체적으로, 상기 회전축 결합부(125)의 중심에는 회전축 삽입홀(126)이 수직으로 관통 형성되어 있으며, 상기 회전축 삽입홀(126)에 구동모터(121)의 회전축(123)이 삽입된 후 고정나사(127)에 의해 견고하게 결합된다. 상기 제1공기흡입홀(118)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1공기흡입홀(118)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(119)에 의해 회전판부재(111)에 연결되어 지지된다.

상기 다수의 하부날개(112)는 회전판부재(111)와 함께 회전하면서 공기 흐름을 생성하는 작용을 하며, 이 공기 흐름은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 하부날개(112)는 상기 제1공기흡입홀(118)의 둘레에 방사상으로 배치되도록 상기 회전판부재(111)의 하면, 즉 배기영역 대향면에 고정 설치된다. 상기 다수의 하부날개(112) 각각은 회전판부재(111)의 하면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다.

상기 구동부(120)는, 상기 스왈러(110)에 연결되어 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 구동부(120)는 배기관(10)의 중심축 상에 배치된 구동모터(121)와, 배기관(10) 내부에서 구동모터(121)를 지지하는 모터 지지부재(122)와, 구동모터(121)로부터 인출된 회전축(123)을 포함한다. 상기한 바와 같이, 상기 회전축(123)이 스왈러(110)의 회전판부재(111)의 회전 중심부에 마련된 회전축 결합부(125)에 결합된다.

다만, 상기한 구성을 가진 구동부(120)는 예시적인 것으로서, 상기 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있는 다양한 구성을 가진 가질 수 있으며, 그 설치 위치도 상기한 바에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 구동부(120)는 브라켓과 같은 수단에 의해 배기관(10)의 내부 또는 외부에 설치되어, 벨트 또는 기어와 같은 동력전달수단을 통해 스왈러(110)를 회전시킬 수 있다.

상기한 구성을 가진 국소배기장치(100)에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지면, 배기관(10)은 배기영역으로부터 오염된 공기뿐만 아니라 그 주위의 공기도 배기관(10) 내부로 끌어들인다. 그리고, 구동부(120)에 의해 스왈러(110)가 회전하게 되면, 다수의 하부 날개(112)는 주변의 공기를 반경 방향 바깥쪽으로 밀어낸다. 이와 같은 공기의 흐름에 의해 스왈러(110)의 하부 가장자리에는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(110)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성된다. 이와 같이 형성된 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 됨으로써, 오염된 공기를 더욱 넓은 영역에서 보다 효율적으로 배기관(10) 내로 흡입할 수 있게 된다.

그런데, 스왈러(110)의 주위에 인접하여 벽(20)과 같은 방해물이 있거나, 넓은 오염 영역을 커버하기 위해 다수의 스왈러(110)가 인접하여 설치된 경우에는, 전술한 바와 같이 스왈러(110)의 회전에 의해 형성된 공기 흐름이 그 벽(20)에 간섭되거나 인접한 스왈러(110) 각각에 의해 생성되는 와류들이 서로 간섭되어, 정상적인 형태의 와류가 형성되지 못하여 배기 효율이 저하되거나, 난류가 발생되어 오히려 정상적인 배기 흐름(F2)을 방해하는 문제점이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는, 스왈러(110)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(130)을 구비한다.

구체적으로, 상기 제한 수단(130)은, 상기 스왈러(110)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 와류(F1)의 형성을 제한하는 역할을 한다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 국소배기장치(100)의 스왈러(110)가 벽(20)에 인접하여 설치된 경우에, 상기 제한 수단(130)은 벽(20)에 인접한 영역에 와류(F1)가 형성되지 않도록 구성될 수 있다. 한편, 두 개의 스왈러(110)가 인접하여 설치된 경우에는, 상기 제한 수단(130)은 두 개의 스왈러(110) 사이의 영역에 와류(F1)가 형성되지 않도록 구성될 수 있다. 이 외에도, 상기 제한 수단(130)은 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 이에 대해서는 뒤에서 설명하기로 한다.

이하에서는, 상기 국소배기장치(100)의 스왈러(110)가 벽(20)에 인접하여 설치된 경우를 예로 들어 상기 제한 수단(130)을 설명하기로 한다.

구체적으로, 상기 제한 수단(130)은, 상기 스왈러(110)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에, 예컨대 벽(20)에 인접한 영역에 설치된다. 상기 제한 수단(130)은, 상기 스왈러(110)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 대략 60도 내지 120도, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 대략 90도 정도의 각도 범위로 설치될 수 있다.

상기 제한 수단(130)은, 상기 스왈러(110)의 다수의 하부날개(112)의 하부와 외측부에 인접하게 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판(131)과, 상기 차단판(131)을 배기관(10)에 고정시키는 고정부재(133)를 포함한다.

상기 스왈러(110)는 회전하는데 반하여, 상기 차단판(131)은 회전하지 않고 일정 위치에 유지되어야 한다. 이에 따라, 상기 차단판(131)은 회전하는 스왈러(110)의 하부날개(112)와 간섭되지 않으면서 공기 흐름을 차단하여야 하므로, 하부날개(112)와 소정 간격을 유지하면서 가능한 한 인접하여 배치된다.

구체적으로, 상기 차단판(131)은, 다수의 하부날개(112)의 하부에 수평으로 배치되어 다수의 하부날개(112)에 의해 형성된 공기 흐름이 아래쪽으로 향하는 것을 차단하는 하부차단판(131a)과, 상기 하부차단판(131a)의 외측단부와 연결되면서 다수의 하부날개(112)의 외측부에 인접하여 수직으로 배치되어 다수의 하부날개(112)에 의해 형성된 공기 흐름이 바깥쪽으로 향하는 것을 차단하는 외측부차단판(131b)으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(133)는, 상기 차단판(131)이 일정 위치에 유지되도록 상기 차단판(131)을 회전하지 않는 배기관(10)의 외주면에 고정시키는 것으로, 상기 외측부차단판(131b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 소정 간격을 두고 다수개가 배치될 수 있다. 상기 다수의 고정부재(133) 각각은 막대 형상의 부재로 이루어질 수 있으며, 각각의 일단은 외측부차단판(131b)의 상단부에 용접이나 기타 체결 수단에 의해 결합되고, 각각의 타단은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(134)를 사용하여 고정될 수 있다. 한편, 상기 고정부재(133)는, 도 3에 도시된 바와 마찬가지로 상기 외측부차단판(131b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 제한 수단의 변형예를 도시한 수평 단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 국소배기장치(100)의 스왈러(110)의 주위에 인접하여 직교하는 벽(20)이 있는 경우, 즉 직교하는 벽(20)의 구석부위에 국소배기장치(100)가 설치된 경우에는, 상기 제한 수단(130)은 스왈러(110)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 대략 150도 내지 210도, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 대략 180도 정도의 각도 범위로 설치될 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(133)는, 상기 외측부차단판(131b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수 있다. 상기 고정부재(133)의 일단은 외측부차단판(131b)의 상단부에 용접이나 기타 체결 수단에 의해 결합되고, 타단은 배기관(10)의 외주면에 도 1에 도시된 바와 마찬가지로 체결나사(134)를 사용하여 고정될 수 있다. 한편, 상기 고정부재(133)는, 도 2에 도시된 바와 마찬가지로, 외측부차단판(131b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 소정 간격을 두고 배치된 다수의 막대 형상의 부재로 이루어질 수도 있다.

도 4는 도 2에 도시된 제한 수단의 다른 변형예를 도시한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 제한 수단(130)은 배기관(10)의 외주면에 고정 설치된 링 형상의 고정 브라켓(137)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정 브라켓(137)은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(138)를 사용하여 고정될 수 있다. 상기 고정 브라켓(137)에는 원주 방향을 따라 다수의 볼트구멍(139)이 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 배기관(10)의 외주면에 상기 고정 브라켓(137)이 설치된 경우에는, 상기 다수의 고정부재(133) 각각의 일단은 외측부차단판(131b)의 상단부에 결합되고, 각각의 타단은 상기 고정 브라켓(137)에 볼트(135)를 사용하여 고정될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 판 형상의 고정부재(133)의 경우도 상기 고정 브라켓(137)을 사용하여 배기관(10)에 고정될 수 있다.

상기 고정부재(133)를 배기관(10)의 외주면에 직접 고정하는 경우에 비해, 상기 고정 브라켓(137)을 사용하여 배기관(10)에 고정하는 것이 설치 작업이 용이하고, 또한 제한 수단(130)의 설치 위치를 옮길 경우에도 훨씬 편리할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 제한 수단의 또 다른 변형예를 도시한 수직 단면도이다.

도 5를 참조하면, 배기관(10)의 하단부에 상기 스왈러(110)와 함께 삿갓 형태의 후드(30)가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 후드(30)는 스왈러(110)의 상부에 배치되고 배기관(10)에 대해 고정되어 회전하지 않는다. 따라서, 상기 제한 수단(130)의 고정부재(133)는, 그 일단이 외측부차단판(131b)의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 후드(30)에 체결나사(134)를 사용하여 고정될 수 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)에 의하면, 스왈러(110)가 회전하여 다수의 하부날개(112)에 의해 공기 흐름이 형성되더라도, 상기 제한 수단(130)의 차단판(131)이 설치된 영역, 즉 벽(20)에 인접한 영역에서는 아래쪽과 바깥쪽으로 향하는 공기 흐름이 차단되므로 와류(F1)의 형성이 제한되며, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 차단판(131)이 설치되지 않은 영역(S)에서만 와류(F1)가 형성된다. 따라서, 스왈러(110)의 회전에 의해 형성된 공기 흐름이 인접한 벽(20)에 간섭됨으로써 발생되는 종래의 문제점이 해소될 수 있다.

또한, 와류 형성 영역(S)에서는 와류(F1)가 오염물질이 발생되는 배기 영역을 둘러싸는 에어 커튼 역할을 하게 되고, 차단판(131)이 설치된 영역에서는 벽(20)이 배기 영역을 둘러싸게 된다. 즉, 배기 영역은 와류(F1)와 벽(20)에 의해 오염물질이 발생되지 않는 외부로부터 완전히 차단됨으로써, 배기 영역에서 발생되는 오염된 공기는 보다 효율적으로 배기관(10) 내로 흡입될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(200)도, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(210)와, 상기 스왈러(210)에 연결되어 상기 스왈러(210)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(210)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(230)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)과 구동부(120)는 전술한 제1 실시예와 동일하며, 구동부(120)와 후술하는 회전판부재(211)의 결합 구조도 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

상기 스왈러(swirler, 210)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(211)와, 상기 회전판부재(211)의 하면에 설치된 다수의 하부날개(212)를 포함하여 구성된다.

상기 회전판부재(211)는 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진 원판 형상으로서, 그 하면(215)은 소정 깊이의 오목한 홈 형상으로 형성된다. 상기 회전판부재(211)는, 그 회전 중심축이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부에 설치된다. 상기 회전판부재(211)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1공기흡입홀(218)이 형성되며, 배기영역으로부터 흡입되는 오염 공기는 상기 제1공기흡입홀(218)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다. 상기 제1공기흡입홀(218)은 회전판부재(211)를 구동부(120)에 결합하기 위한 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1공기흡입홀(218)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(219)에 의해 회전판부재(211)에 연결되어 지지된다.

상기한 바와 같이 배기영역과 대면하는 회전판부재(211)의 하면(215)은 오목한 홈 형상으로 형성되는데, 중심 영역의 평면부(215a)와 외측 가장자리 영역의 경사면부(215b)로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 평면부(215a)는 제1공기흡입홀(218)의 둘레에 형성되고, 상기 경사면부(215b)는 평면부(215a)의 둘레를 따라 형성된다. 상기 경사면부(215b)는 아래쪽으로 가면서, 즉 배기영역을 향해 직경이 점차 넓어지도록 형성된다.

상기 다수의 하부날개(212)는 회전판부재(211)와 함께 회전하면서 공기 흐름을 생성하는 작용을 하며, 이 공기 흐름은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 하부날개(212)는 상기 제1공기흡입홀(218)의 둘레에 방사상으로 배치되도록 회전판부재(211)의 하면(215), 즉 배기영역 대향면에 고정 설치된다. 상기 다수의 하부날개(212) 각각은 회전판부재(211)의 하면(215)으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다. 상기 다수의 하부날개(212) 각각의 높이는 회전판부재(211)의 하면(215)의 깊이와 동일할 수 있다.

상기 다수의 하부날개(212) 각각은 회전판부재(211)의 하면(215)의 경사면부(215b)에 밀착되도록 설치된다. 그리고, 상기 다수의 하부날개(212) 각각은 경사면부(215b)로부터 평면부(215a)의 일부까지 반경 방향으로 연장될 수 있다.

상기한 구성을 가진 국소배기장치(200)에 있어서도, 다수의 하부날개(212)에 의해 생성된 공기 흐름에 의해 스왈러(210)의 하부 가장자리에는 에어 커튼 역할을 하는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(210)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성된다.

특히, 스왈러(210)의 회전판부재(211)의 하면(215) 가장자리부가 경사면부(215b)로 형성되어 있으므로, 와류(F1)를 형성하는 공기의 흐름이 배기영역을 향해 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류(F1)가 아래쪽으로, 즉 배기영역 쪽으로 더 길쭉한 형상을 가지게 된다. 따라서, 배기관(10)으로부터 멀리 떨어진 오염된 공기도 보다 용이하게 배기관(10) 내로 흡입될 수 있다.

그런데, 상기한 구성을 가진 국소배기장치(200)에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 국소배기장치(200)에도 스왈러(210)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(230)이 마련된다.

구체적으로, 상기 제한 수단(230)은, 상기 스왈러(210)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 와류(F1)의 형성을 제한하는 역할을 한다. 상기 제한 수단(230)은, 상기 스왈러(210)의 다수의 하부날개(212)의 하부에 인접하게 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판(231)과, 상기 차단판(231)을 배기관(10)에 고정시키는 고정부재(233)를 포함한다.

상기 차단판(231)과 고정부재(233)의 구체적 구성과, 배치 및 작용은 전술한 제1실시예와 거의 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에서는, 스왈러(210)의 구조상 다수의 하부날개(212)에 의해 생성된 공기흐름이 스왈러(210)의 바깥쪽으로 향하지는 않으므로, 상기 차단판(231)은 다수의 하부날개(212)의 하부에 수평으로 배치되어 다수의 하부날개(212)에 의해 형성된 공기 흐름이 아래쪽으로 향하는 것을 차단하는 역할만 하면 된다. 그리고, 상기 고정부재(233)는, 상기 차단판(231)이 일정 위치에 유지되도록 상기 차단판(231)을 회전하지 않는 배기관(10)의 외주면에 고정시키는 것으로, 일단은 상기 차단판(231)의 외측단부에 결합되고, 타단은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(234)를 사용하여 고정될 수 있다.

상기 고정부재(233)는, 도 2에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 배치된 다수의 막대 형상의 부재로 이루어질 수 있으며, 또한, 도 3에 도시된 바와 마찬가지로, 상기 차단판(231)의 외측단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 제한 수단(230)에도 도 4에 도시된 링 형상의 고정 브라켓(137)이 포함될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 후드(30)에 고정부재(233)가 고정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(300)도, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(310)와, 상기 스왈러(310)에 연결되어 상기 스왈러(310)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(310)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(330)을 포함하여 구성된다.

상기 스왈러(swirler, 310)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(311)와, 상기 회전판부재(311)의 하면에 설치된 다수의 하부날개(312)와, 상기 회전판부재(311)의 외주면에 설치된 다수의 외측날개(313)를 포함하여 구성된다. 상기 스왈러(310)는 도 6에 도시된 제2실시예의 스왈러(210)에 다수의 외측날개(313)가 더 포함된 것이고, 회전판부재(311)와 다수의 하부날개(312)의 구체적 구성은 제2실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 간략하게 설명하기로 한다.

상기 회전판부재(311)는 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진 원판 형상으로서, 그 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1공기흡입홀(318)이 형성된다. 상기 제1공기흡입홀(318)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1공기흡입홀(318)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(319)에 의해 회전판부재(311)에 연결되어 지지된다.

상기 회전판부재(311)의 하면(315)은 소정 깊이의 오목한 홈 형상으로 형성되는데, 중심 영역의 평면부(315a)와 외측 가장자리 영역의 경사면부(315b)로 이루어질 수 있다.

상기 다수의 하부날개(312)는 회전판부재(311)와 함께 회전하면서 공기 흐름을 생성하는 작용을 하며, 이 공기 흐름은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 하부날개(312)는 상기 제1공기흡입홀(218)의 둘레에 방사상으로 배치되도록 회전판부재(311)의 하면(315)의 경사면부(315b)에 밀착되도록 설치된다.

상기 다수의 외측날개(313)는 회전판부재(311)와 함께 회전하면서 수평 방향의 공기 흐름(F3)을 형성하는 작용을 하는 것으로, 회전판부재(311)의 외주를 따라 방사상으로 배치된다. 그리고, 상기 다수의 외측날개(313)는 회전판부재(311)의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장된 형상을 가지며, 회전판부재(311)의 외주면에 고정나사(미도시)를 이용하여 고정 설치될 수 있다. 또한, 상기 다수의 외측날개(313)는 다수의 하부날개(312)와 동일한 높이를 가질 수 있다.

상기한 구성을 가진 국소배기장치(300)에 있어서도, 다수의 하부날개(312)에 의해 생성된 공기 흐름에 의해 스왈러(310)의 하부 가장자리에는 에어 커튼 역할을 하는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성되고, 스왈러(310)의 하부 중심부에는 배기영역으로부터 배기관(10) 쪽으로의 정상적인 배기 흐름(F2)이 형성된다.

또한, 제2실시예와 마찬가지로, 스왈러(310)의 회전판부재(311)의 하면(315) 가장자리부가 경사면부(315b)로 형성되어 있으므로, 와류(F1)를 형성하는 공기의 흐름이 배기영역을 향해 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류(F1)가 아래쪽으로, 즉 배기영역 쪽으로 더 길쭉한 형상을 가지게 된다. 따라서, 배기관(10)으로부터 멀리 떨어진 오염된 공기도 보다 용이하게 배기관(10) 내로 흡입될 수 있다.

특히, 다수의 외측날개(313)에 의해 와류(F1)의 위쪽에 대략 수평 방향으로 공기 흐름(F3)이 형성된다. 이러한 공기 흐름(F3)으로 인해 그 부분의 압력이 낮아지게 되므로, 아래쪽의 와류(F1)는 압력이 낮아진 쪽으로, 즉 위쪽으로 끌려 올라간다. 이에 따라, 와류(F1)는 종래에 비해 길쭉하고 넓게 퍼진 형상으로 형성되고, 와류(F1) 내측의 배기 흐름(F2)은 그 폭이 넓어지게 되므로, 배기효율이 향상될 뿐만 아니라 배기영역이 더욱 확장될 수 있다.

그런데, 상기한 구성을 가진 국소배기장치(300)에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 국소배기장치(300)에도 스왈러(310)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(330)이 마련된다.

구체적으로, 상기 제한 수단(330)은, 상기 스왈러(310)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 와류(F1)의 형성을 제한하는 역할을 한다. 상기 제한 수단(330)은, 상기 스왈러(310)의 다수의 하부날개(312)의 하부와 다수의 외측날개(313)의 외측부에 인접하게 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판(331)과, 상기 차단판(331)을 배기관(10)에 고정시키는 고정부재(333)를 포함한다.

상기 차단판(331)은, 다수의 하부날개(312)의 하부에 수평으로 배치되어 다수의 하부날개(312)에 의해 형성된 공기 흐름이 아래쪽으로 향하는 것을 차단하는 하부차단판(331a)과, 상기 하부차단판(331a)의 외측단부와 연결되면서 다수의 외측 날개(313)의 외측부에 인접하여 수직으로 배치되어 다수의 외측날개(313)에 의해 형성된 공기 흐름(F3)이 바깥쪽으로 향하는 것을 차단하는 외측부차단판(331b)으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(333)는, 상기 차단판(331)이 일정 위치에 유지되도록 상기 차단판(331)을 회전하지 않는 배기관(10)의 외주면에 고정시키는 것으로, 그 일단은 외측부차단판(331b)의 상단부에 용접이나 기타 체결 수단에 의해 결합되고, 그 타단은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(334)를 사용하여 고정될 수 있다.

상기 고정부재(333)는, 도 2에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 배치된 다수의 막대 형상의 부재로 이루어질 수 있으며, 또한, 도 3에 도시된 바와 마찬가지로, 상기 외측부차단판(331b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 제한 수단(330)에도 도 4에 도시된 링 형상의 고정 브라켓(137)이 포함될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 후드(30)에 고정부재(333)가 고정될 수 있다.

상기 제한 수단(330)의 차단판(331)과 고정부재(333)의 구체적 배치 및 작용은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(400)도, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(410)와, 상기 스왈러(410)에 연결되어 상기 스왈러(410)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(410)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(430)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)과 구동부(120)는 전술한 제1 실시예와 동일하며, 구동부(120)와 후술하는 회전판부재(411)의 결합 구조도 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

상기 스왈러(swirler, 410)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(411)와, 상기 회전판부재(411)의 상면에 설치된 다수의 상부날개(412)와, 상기 다수의 상부날개(412)를 덮는 가이드부재(413)를 포함하여 구성된다.

상기 회전판부재(411)는 원판 형상으로서 일정한 두께와 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 상기 회전판부재(411)는, 그 회전 중심축이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부에 설치된다. 상기 회전판부재(411)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1공기흡입홀(418)이 형성된다. 상기 제1공기흡입홀(418)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1공기흡입홀(418)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(419)에 의해 회전판부재(411)에 연결되어 지지된다.

상기 다수의 상부날개(412)는 회전판부재(411)와 함께 회전하면서 공기 흐름(F3)을 생성하는 작용을 하며, 이 공기 흐름(F3)은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 상부날개(412)는 상기 배기관(10)의 둘레를 따라 방사상으로 배치되도록 상기 회전판부재(411)의 상면, 즉 배기관대향면에 고정 설치된다. 상기 다수의 상부날개(112) 각각은 회전판부재(411)의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다.

상기 다수의 상부날개(412)는 회전판부재(411)와 함께 회전하는데 반해, 배기관(10)은 고정되어 있으므로, 다수의 상부날개(412)의 내측 단부는 배기관(10)에 의해 회전을 방해 받지 않도록 배기관(10)의 외측면과 소정 간격 이격된다. 또한, 상기 다수의 상부날개(112)의 외측 단부는 회전판부재(411)의 외측 가장자리 밖으로 소정 길이 돌출된다. 즉, 상기 다수의 상부날개(412)는 그 외경이 회전판부재(411)의 외경보다 크도록 형성된다.

상기 가이드부재(413)는 상기 회전판부재(411)의 상면과 소정 간격 이격되도록 배치되어 회전판부재(411)의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써, 상기 다수의 상부날개(412)에 의해 형성된 공기 흐름(F3)을 가이드하는 작용을 하게 된다.

구체적으로, 상기 가이드부재(413)는 다수의 상부날개(412)를 덮도록 다수의 상부날개(412)의 상단에 부착되어 다수의 상부날개(412)와 함께 회전한다. 즉, 상기 회전판부재(411)와 가이드부재(413) 사이에 다수의 상부날개(412)가 고정 설치되며, 이들은 함께 회전하게 되는 것이다.

상기 가이드부재(413)는 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어지며, 이에 따라 배기관(10)의 외주면과 가이드부재(413)의 내주면 사이에 소정의 간격(D)이 형성되고, 이 간격(D)을 통해 배기관(10) 주변의 공기가 회전판부재(411)와 가이드부재(413) 사이에 형성된 공기흐름통로로 흡입된다. 또한, 상기 가이드부재(413)는 다수의 상부날개(412)의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의해, 배기관(10)의 외주면과 가이드부재(413)의 내주면 사이에 공기흐름통로의 입구가 형성되고, 회전판부재(411)의 외측 가장자리와 가이드부재(413)의 외측 가장자리 사이에 공기흐름통로의 출구가 형성된다.

그리고, 상기 다수의 상부날개(412)에 의해 생성되는 공기 흐름(F3)의 유속을 증가시키기 위해, 다수의 상부날개(412) 각각을 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지도록 하고, 가이드부재(413)도 외주쪽으로 가면서 아래쪽으로 경사진 형상, 즉 회전판부재(411)와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가지도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 회전판부재(411)와 가이드부재(413) 사이에 형성된 공기흐름통로도 회전중심으로부터 멀어질수록 점차 좁아지게 되므로, 다수의 상부날개(412)에 의해 형성되어 공기흐름통로를 빠져 나오는 공기 흐름(F3)은 그 유속이 빨라지게 되며, 경사진 가이드부재(413)에 의해 가이드되어 수평으로부터 하향 경사진 방향으로 형성된다.

상기한 구성을 가진 국소배기장치(400)에 있어서, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지면 배기영역으로부터 배기관(10) 내로의 배기흐름(F2)이 형성된다. 이와 같은 상태에서, 구동부(120)에 의해 스왈러(310)가 회전하게 되면, 배기관(10)의 주변으로부터 회전판부재(411)와 가이드부재(413) 사이의 공기흐름통로로 공기가 유입되며, 이와 같이 유입된 공기는 다수의 상부날개(412)에 의해 외측 방향으로 공기흐름(F3)을 형성한다. 전술한 바와 같이, 가이드부재(413)가 경사지게 형성되어 있으므로, 다수의 상부날개(412)에 의해 형성된 공기흐름(F3)은 수평으로부터 하향 경사진 방향으로 형성되면서 그 흐름 속도가 더욱 빨라지게 된다.

상기한 바와 같은 배기흐름(F2)과 다수의 상부날개(412)에 의해 형성된 공기흐름(F3)에 의해 스왈러(410)의 하부 외측에는 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성된다. 이와 같이 형성된 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 되면서, 와류(F1) 내측의 배기흐름(F2)을 통한 오염물질의 배기효율이 향상된다.

그리고, 다수의 상부날개(412)가 스왈러(410) 위쪽의 배기관(10) 주변의 깨끗한 공기를 흡입하여 공기흐름(F3)을 형성하고, 배기영역으로부터 배기관(10)으로 향하는 배기흐름(F2)과 접하지 않는다. 따라서, 다수의 상부날개(412)가 배기흐름(F2)에 포함된 오염물질에 의해 오염되는 현상이 발생하지 않고 이러한 오염물질이 다시 외측으로 비산되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 가이드부재(413)가 하향 경사지게 형성되고, 회전판부재(411)와 가이드부재(413) 사이의 공기흐름통로의 출구는 아래쪽을 향하고 있으므로, 다수의 상부날개(412)에 의해 형성된 공기흐름(F3)이 배기영역을 향해 하향 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류(F1)가 아래쪽으로, 즉 배기영역 쪽으로 경사지게 길쭉한 형상을 가지게 된다. 따라서, 와류(F1)에 의한 에어 커튼이 수직 방향으로 더 길게 형성될 수 있으므로, 배기관(10)으로부터 멀리 떨어진 오염된 공기도 보다 용이하고 효율적으로 배기관 내로 흡입될 수 있다. 즉, 배기영역이 더 멀리 확장될 수 있으므로, 오염원이 배기관(10)으로부터 멀리 떨어져 있는 경우에 더욱 유용하다.

그런데, 상기한 구성을 가진 국소배기장치(400)에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 국소배기장치(400)에도 스왈러(410)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(430)이 마련된다.

구체적으로, 상기 제한 수단(430)은, 상기 스왈러(410)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 와류(F1)의 형성을 제한하는 역할을 한다. 상기 제한 수단(430)은, 회전판부재(411)의 외측 가장자리와 가이드부재(413)의 외측 가장자리 사이에 형성된 공기흐름통로의 출구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로의 출구를 통해 배출되는 공기 흐름(F3)을 차단하는 제1차단판(431)과, 배기관(10)에 고정 설치되며 배기관(10)의 외주면과 가이드부재(413)의 내주면 사이에 형성된 공기흐름통로의 입구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로로 공기가 유입되는 것을 차단하는 제2차단판(432)과, 상기 제1차단판(431)을 제2차단판(432)에 연결하여 고정시키는 고정부재(433)를 포함한다.

상기 제1차단판(431)은, 상기 공기흐름통로의 출구의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판(431a)과, 상기 하부차단판(431a)의 외측단부와 연결되면서 상기 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판(431b)으로 구성될 수 있다.

상기 제2차단판(432)은, 상기 공기흐름통로의 입구에 인접하여 수평으로 배치되며 일정 위치에 유지되도록 배기관(10)의 외주면에 체결나사(434)를 사용하여 고정된다. 상기 제2차단판(432)은 회전하는 다수의 상부날개(412) 및 가이드부재(413)와 간섭되지 않도록 이들로부터 소정 간격을 두고 설치된다.

그리고, 상기 고정부재(433)는, 상기 제1차단판(431)이 일정 위치에 유지되도록 상기 제1차단판(431)을 회전하지 않는 배기관(10)의 외주면에 고정 설치된 제2차단판(432)에 고정시키는 것으로, 그 일단은 외측부차단판(431b)의 상단부에 용접이나 기타 체결 수단에 의해 결합되고, 그 타단은 제2차단판(432)의 외측단부에 용접이나 기타 체결 수단에 의해 결합된다.

상기 고정부재(433)는, 소정 간격을 두고 배치된 다수의 막대 형상의 부재로 이루어질 수 있으며, 또한, 하나의 판으로 이루어질 수도 있다.

상기 제한 수단(430)의 구체적 배치 및 작용은 전술한 제1실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 도 8에 도시된 제한 수단의 변형예를 도시한 사시도이다.

도 9를 참조하면, 상기 제한 수단(430)은 배기관(10)의 외주면에 고정 설치된 링 형상의 고정 브라켓(437)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정 브라켓(437)은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(438)를 사용하여 고정될 수 있다. 상기 고정 브라켓(437)에는 원주 방향을 따라 다수의 볼트구멍(439)이 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 배기관(10)의 외주면에 상기 고정 브라켓(437)이 설치된 경우에는, 상기 제2차단판(432)은 상기 고정 브라켓(437)에 볼트(435)를 사용하여 고정될 수 있다.

상기 제2차단판(432)을 배기관(10)의 외주면에 직접 고정하는 경우에 비해, 상기 고정 브라켓(437)을 사용하여 배기관(10)에 고정하는 것이 설치 작업이 용이하고, 또한 제한 수단(430)의 설치 위치를 옮길 경우에도 훨씬 편리할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(500)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(510)와, 상기 스왈러(510)에 연결되어 상기 스왈러(510)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(510)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(530)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)과 구동부(120)는 전술한 제1 실시예와 동일하며, 구동부(120)와 후술하는 회전판부재(511)의 결합 구조도 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

상기 스왈러(swirler, 510)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(511)와, 상기 회전판부재(511)의 상면에 설치된 다수의 상부날개(512)와, 상기 다수의 상부날개(512)를 덮는 가이드부재(513)를 포함하여 구성된다.

상기 다수의 상부날개(512)와 가이드부재(513)의 구체적 구성과 작용은 도 8에 도시된 제4 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 회전판부재(511)도 다수의 제2 공기흡입홀(516)을 가지는 점을 제외하고는 전술한 제4 실시예에서와 동일하다. 즉, 상기 회전판부재(511)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1 공기흡입홀(518)이 형성된다. 상기 제1 공기흡입홀(518)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1 공기흡입홀(518)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(519)에 의해 회전판부재(511)에 연결되어 지지된다.

상기 다수의 제2 공기흡입홀(516)은 상기 회전판부재(511)를 관통하여 형성되며, 상기 제1 공기흡입홀(518)의 둘레에 배치되어 상기 회전판부재(511)의 상면과 가이드부재(513) 사이의 공기흐름통로와 연통된다. 구체적으로, 상기 다수의 제2 공기흡입홀(516)은 배기관(10)의 외주면과 가이드부재(513)의 내주면 사이의 간격(D)과 대응되는 위치에 형성된다. 그리고, 상기 다수의 제2 공기흡입홀(516)은 다수의 상부날개(512) 각각의 사이에 형성될 수 있으며, 각각 원형으로 형성되거나 타원형 또는 기타 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 다수의 제2 공기흡입홀(516)은 배기관(10)의 바깥쪽에 위치하고 있으므로, 배기관(10)을 향하는 배기흐름(F2)으로부터 벗어나 있어서, 배기흐름(F2)이 다수의 제2 공기흡입홀(516)로 유입되는 것은 최소화된다. 대신에, 와류(F1)의 일부가 다수의 제2 공기흡입홀(516)로 유입될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명된다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 국소배기장치(500)에 있어서는, 다수의 상부날개(512)의 회전에 따라 배기관(10)의 외주면과 가이드부재(513)의 내주면 사이의 간격(D)을 통해 배기관(10) 주변의 공기가 흡입됨과 동시에, 회전판부재(511)에 형성된 다수의 제2 공기흡입홀(516)을 통해 와류(F1)의 일부, 구체적으로 와류(F1) 내측의 상승하는 공기 흐름 일부가 다수의 제2 공기흡입홀(516)을 통과하여 회전판부재(511)와 가이드부재(513) 사이의 공기흐름통로로 흡입된다. 이와 같이, 다수의 제2 공기흡입홀(516)을 통해 흡입된 공기는 상기 간격(D)을 통해 흡입된 공기와 합류하여 공기흐름통로를 통과하는 공기흐름(F3)을 형성하게 된다.

상기한 바와 같이, 와류(F1) 내측의 상승하는 공기 흐름 일부가 다수의 제2 공기흡입홀(516)로 흡입됨에 따라, 와류(F1)의 내측 하단이 중심쪽으로 당겨지게 된다. 이로 인해, 와류(F1)의 전체 형상이 길쭉한 형상으로 세워지게 되므로, 배기영역의 폭은 좁아지게 되지만 배기 효율은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 오염원이 배기관(10)으로부터 멀리 떨어져 있고 오염 발생 영역이 좁은 경우에 더욱 유용하다.

그런데, 상기한 구성을 가진 국소배기장치(500)에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 국소배기장치(500)에도 스왈러(510)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(530)이 마련된다.

구체적으로, 상기 제한 수단(530)은, 상기 스왈러(510)의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 와류(F1)의 형성을 제한하는 역할을 한다. 상기 제한 수단(530)의 구성은 도 8에 도시된 제4 실시예의 제한 수단(430)의 구성과 거의 동일하다. 즉, 상기 제한 수단(530)도, 공기흐름통로의 출구에 인접하여 배치된 제1차단판(531)과, 공기흐름통로의 입구에 인접하여 배치되며 배기관(10)의 외주면에 체결나사(534)에 의해 고정되는 제2차단판(532)과, 제1차단판(531)을 제2차단판(532)에 고정시키는 고정부재(533)를 포함하고, 상기 제1차단판(531)은 하부차단판(531a)과 외측부차단판(531b)으로 구성되는데, 이들 각각의 구성과 작용은 도 8에 도시된 제4 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 제5 실시예에 있어서는, 상기 공기흐름통로의 출구의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판(531a)이 공기흐름통로의 출구를 통해 배출되는 공기 흐름(F3)을 차단할 뿐만 아니라, 다수의 제2 공기흡입홀(516)을 통해 공기흐름통로로 공기가 유입되는 것을 차단하는 역할도 하도록 구성된다는 점에서, 제4 실시예와 차이가 있다. 이를 위해, 상기 하부차단판(531a)은 상기 다수의 제2 공기흡입홀(516)의 하부까지 수평으로 연장된다.

상기 제한 수단(530)의 구체적 배치 및 작용은 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(600)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(610)와, 상기 스왈러(610)에 연결되어 상기 스왈러(610)를 회전시키는 구동부(120)와, 상기 스왈러(610)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단(630)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)과 구동부(120)는 전술한 제1 실시예와 동일하며, 구동부(120)와 후술하는 회전판부재(611)의 결합 구조도 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

상기 스왈러(swirler, 610)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(611)와, 상기 회전판부재(611)의 상면에 설치된 다수의 상부날개(612)와, 상기 다수의 상부날개(612)에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 가이드수단으로서 다수의 상부날개(612)의 상부와 내측부에 각각 설치된 상부가이드부재(613)와 측부가이드부재(614)를 포함하여 구성된다.

상기 회전판부재(611)는 원판 형상으로서 일정한 두께와 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 상기 회전판부재(611)는, 그 회전 중심이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부에 설치된다. 상기 회전판부재(611)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1 공기흡입홀(618)이 형성되며, 상기 제1 공기흡입홀(618)의 둘레에는 다수의 제2 공기흡입홀(616)이 형성된다. 상기 제1 공기흡입홀(618)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1 공기흡입홀(618)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(619)에 의해 회전판부재(611)에 연결되어 지지된다. 배기영역으로부터 흡입되는 오염 공기는 회전판부재(611)의 제1 공기흡입홀(618)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다. 상기 다수의 제2 공기흡입홀(615)은 상기 회전판부재(611) 하부의 공기를 회전판부재(611)의 상부에 설치된 상부날개(612) 쪽으로 흡입하기 위한 것으로, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.

상기 다수의 상부날개(612)는 회전판부재(111)와 함께 회전하면서 공기흐름을 생성하는 작용을 하며, 이 공기흐름은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 상부날개(612)의 구체적 구성은 전술한 제5실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 상부가이드부재(613)와 측부가이드부재(614)는 상기 회전판부재(611)의 상부에 설치되어 회전판부재(611)의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써, 상기 다수의 상부날개(612)에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 작용을 하게 된다.

구체적으로, 상기 상부가이드부재(613)는 회전판부재(611)의 상면과 소정 간격 이격되도록 배치되며, 다수의 상부날개(612)를 덮도록 다수의 상부날개(612)의 상단에 부착되어 다수의 상부날개(612)와 함께 회전한다. 즉, 상기 회전판부재(611)와 상부가이드부재(613) 사이에 다수의 상부날개(612)가 고정 설치되며, 이들은 함께 회전하게 되는 것이다.

상기 상부가이드부재(613)는 환형의 형상으로 이루어지며, 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가지고 다수의 상부날개(612)의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다.

상기 측부가이드부재(614)는 배기관(10)의 외주면과 다수의 상부날개(612)의 내측 단부 사이에 배치되며, 회전판부재(611)의 상면에 고정 설치된다. 상기 측부가이드부재(614)는 배기관(10)을 둘러싸는 원통 형상을 가지며, 하단은 회전판부재(611)의 상면에 고정되고, 상단은 상부가이드부재(613)에 고정된다. 즉, 상기 측부가이드부재(614)는 회전판부재(611)와 상부가이드부재(613)를 수직으로 연결하도록 설치된다. 그리고, 상기 측부가이드부재(614)의 외주면은 다수의 상부날개(612)의 내측 단부와 접할 수 있다.

상기 측부가이드부재(614)는 회전판부재(611)와 함께 회전하는데 반해, 배기관(10)은 고정되어 있으므로, 측부가이드부재(614)의 회전이 배기관(10)에 의해 방해받지 않도록, 측부가이드부재(614)의 내주면과 배기관(10)의 외주면 사이에 소정의 간격(D)이 형성된다.

상기한 구성에 의해, 회전판부재(611)의 상면과 상부가이드부재(613) 및 측부가이드부재(614) 사이에는 공기흐름통로가 형성되고, 이 공기흐름통로 내에 다수의 상부날개(612)가 배치된다. 그리고, 상기 회전판부재(6110의 외측단부와 상부가이드부재(613)의 외측단부 사이에 공기흐름통로의 출구가 형성된다. 상기 공기흐름통로는 상부가이드부재(613) 및 측부가이드부재(614)에 의해 회전판부재(611) 위쪽의 배기관(10) 주변 영역과는 완전히 격리되므로, 다수의 상부날개(612)가 회전하더라도 배기관(10) 주변의 공기가 공기흐름통로 내부로 흡입되지 않는다.

상기 공기흡입통로 내부로의 공기의 흡입은 전술한 바와 같이 회전판부재(611)에 형성된 다수의 제2 공기흡입홀(616)을 통해 이루어지게 된다. 즉, 상기 다수의 제2 공기흡입홀(616)이 공기흐름통로의 입구가 되는 것이다.

상기 다수의 제2 공기흡입홀(616)은, 전술한 바와 같이, 상기 회전판부재(611)를 관통하여 형성되며, 상기 제1 공기흡입홀(618)의 둘레에 배치되어 상기 공기흐름통로와 연통된다. 상기 다수의 제2 공기흡입홀(616)은 다수의 상부날개(612) 각각의 사이에 배치될 수 있으며, 각각 원형으로 형성되거나 타원형 또는 기타 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 국소배기장치(600)에 있어서, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지면 배기영역으로부터 배기관(10) 내로의 배기흐름(F2)이 형성된다. 이와 같은 상태에서, 구동부(120)에 의해 스왈러(610)가 회전하게 되면, 다수의 상부날개(612)도 회전하게 되며, 이에 따라 회전판부재(611)의 하부로부터 다수의 제2 공기흡입홀(616)을 통해 회전판부재(611)와 가이드부재들(613, 614) 사이의 공기흐름통로로 공기가 흡입되고, 이와 같이 흡입된 공기가 공기흐름통로를 통과하여 외측으로 하향 경사지게 배출되는 공기흐름이 생성된다. 이와 같이 생성된 공기흐름에 의해 스왈러(610)의 하부 외측에 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성하며, 이러한 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 되면서, 와류(F1) 내측의 배기흐름(F2)을 통한 오염물질의 배기효율이 향상된다.

그리고, 상부가이드부재(613)가 하향 경사지게 형성되므로, 다수의 상부날개(612)에 의해 형성된 공기흐름이 배기영역을 향해 하향 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류(F1)가 아래쪽으로, 즉 배기영역 쪽으로 경사지게 길쭉한 형상을 가지게 된다. 또한, 회전판부재(611)에 형성된 다수의 제2 공기흡입홀(616)을 통해 회전판부재(611) 하부의 공기를 흡입하게 되는데, 이러한 흡입공기의 흐름은 와류(F1)의 일부, 구체적으로 와류(F1) 내측의 상승하는 공기흐름이 된다. 상기한 바와 같이, 와류(F1) 내측의 상승하는 공기흐름이 다수의 제2 공기흡입홀(616)로 흡입됨에 따라, 와류(F1)의 내측 하단이 중심쪽으로 당겨지게 된다. 이로 인해, 와류(F1)의 전체 형상이 길쭉한 형상으로 세워지게 되므로, 배기영역의 폭은 좁아지게 되지만 배기 효율은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 오염원이 배기관(10)으로부터 멀리 떨어져 있고 오염 발생 영역이 좁은 경우에 더욱 유용하다.

그런데, 상기한 구성을 가진 국소배기장치(600)에 있어서도, 전술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 국소배기장치(600)에도 스왈러(610)에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한하는 제한 수단(630)이 마련된다.

구체적으로, 상기 제한 수단(630)은, 상기 공기흐름통로의 출구와 입구에 인접하여 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판(631)과, 상기 차단판(631)을 배기관(10)에 고정시키는 고정부재(633)를 포함한다.

구체적으로, 상기 차단판(631)은, 상기 회전판부재(611)의 외측단부와 상부가이드부재(613)의 외측단부 사이에 형성된 공기흐름통로의 출구의 하부와 상기 제2 공기흡입홀(616)의 하부에 인접하도록 수평으로 배치된 하부차단판(631a)과, 상기 하부차단판(631a)의 외측단부와 연결되면서 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판(631b)으로 구성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 상기 공기흐름통로의 출구를 통해 배출되는 공기흐름은 상기 하부차단판(631a)과 외측부차단판(631b)에 의해 차단되고, 상기 다수의 제2 공기흡입홀(616)을 통한 공기의 유입은 상기 하부차단판(631a)에 의해 차단될 수 있다.

그리고, 상기 고정부재(633)는, 상기 차단판(631)이 일정 위치에 유지되도록 상기 차단판(631)을 회전하지 않는 배기관(10)의 외주면에 고정시키는 것으로, 일단은 상기 외측부차단판(631b)의 상단부에 용접 또는 기타 체결 수단에 의해 결합되고, 타단은 배기관(10)의 외주면에 체결나사(634)에 의해 고정될 수 있다.

상기 고정부재(633)는, 도 2에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 배치된 다수의 막대 형상의 부재로 이루어질 수 있으며, 또한, 도 3에 도시된 바와 마찬가지로, 상기 외측부차단판(631b)의 상단부와 배기관(10)의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 제한 수단(630)에도 도 4에 도시된 링 형상의 고정 브라켓(137)이 포함될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 후드(30)에 고정부재(633)가 고정될 수 있다.

상기 제한 수단(630)의 구체적 배치 및 작용은 전술한 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 본원 발명에 따른 와류형 국소배기장치는 스왈러에 의한 와류의 형성을 부분적으로 제한 수단을 구비한 것을 특징으로 하며, 이러한 제한 수단은 도면들에 도시된 바와 같이 다양한 구성을 가진 스왈러에 적합하도록 구성될 수 있다. 도면들에는 회전판부재의 상면 또는 하면에 와류 형성용 날개들이 설치된 스왈러에 상기 제한 수단이 설치된 예들이 도시되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 제한 수단은 회전판부재의 상면과 하면에 각각 와류 형성용 날개들이 설치된 스왈러에도 채용될 수 있다. 이 경우, 본원의 도면들에 회전판부재의 상면에 상부날개가 설치된 구성을 가진 스왈러에 채용된 제한 수단과 회전판부재의 하면에 하부날개가 설치된 구성을 가진 스왈러에 채용된 제한 수단이 도시되어 있는 바, 이러한 제한 수단들의 구성 중 적합한 것을 그대로 채용할 수 있다. 또한, 이러한 제한 수단들의 구성을 조합하여, 회전판부재의 상면과 하면에 각각 와류 형성용 날개들이 설치된 구성을 가진 스왈러에 적합한 제한 수단의 구성을 용이하게 도출할 수 있을 것이다.

그리고, 본원의 도면들에서는 국소배기장치의 스왈러가 벽과 방해물에 인접하여 설치된 경우를 예로 들어 상기 제한 수단이 설명되었다. 그러나, 전술한 바와 같이, 다수의 스왈러가 인접하여 설치된 경우에도 상기 제한 수단이 채용될 수 있으며, 이 경우 상기 제한 수단은 서로 인접한 스왈러 사이에 배치되어 인접한 스왈러 사이의 영역에 와류가 형성되지 않도록 구성될 수 있을 것이다.

상기한 구성에 의하면, 전술한 바와 같이, 제한 수단이 설치되지 않은 영역에서만 와류가 형성되므로, 스왈러의 회전에 의해 형성된 공기 흐름이 인접한 벽에 간섭되거나 인접한 스왈러에서 각각 발생된 와류들이 서로 간섭됨으로써 발생되는 종래의 문제점이 해소될 수 있다.

또한, 오염 영역이 넓은 경우, 예컨대 공장의 대규모 오염 발생 작업 구역이나 공항이나 역 등의 흡연 구역 등에는, 넓은 오염 영역을 커버하기 위해 다수의 국소배기장치가 설치된다. 이 경우, 오염 영역의 테두리를 따라 본 발명에 따른 다수의 국소배기장치를 소정 간격으로 설치하면서, 각 국소배기장치의 스왈러에 회전 중심축을 기준으로 오염 영역의 안쪽에 위치하도록 제한 수단을 설치하면, 각 국소배기장치의 스왈러에 의해 형성되는 와류는 스왈러의 회전 중심축을 기준으로 오염 영역의 바깥쪽에만 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 다수의 국소배기장치를 이용하면, 넓은 오염 영역의 테두리를 따라 오염 영역을 완전히 둘러싸는 에어 빌딩과 같은 형태로 에어 커튼을 형성할 수 있으므로, 에어 커튼 안쪽의 오염 영역을 바깥쪽의 오염되지 않은 영역으로부터 효과적으로 밀폐할 수 있으며, 오염 영역으로부터의 배기 효율도 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...배기관 20...벽
30...후드
100,200,300,400,500,600...와류형 국소배기장치
110,210,310,410,510,610...스왈러 111,211,311,411,511,611...회전판부재
112,212,312...하부날개
118,218,318,418,518,618...제1공기흡입홀
119,219,319,419,519,619...연결부 120...구동부
121...구동모터 122...모터 지지부재
123...회전축 125...회전축 결합부
126...회전축 삽입홀 127...고정나사
130,230,330,430,530,630...제한 수단
131,231,331,631...차단판 133,233,333,433,533,633...고정부재
137,437...고정 브라켓 313...외측날개
412,512,612...상부날개 413,513...가이드부재
431,531...제1차단판 432,532...제2차단판
516,616...제2공기흡입홀 613...상부가이드부재
614...측부가이드부재

Claims

배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 것으로, 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성된 원판 형상의 회전판부재와, 상기 회전판부재의 상면과 하면 중 적어도 일면에 설치된 다수의 날개를 포함하는 스왈러;
상기 배기관에 설치되는 것으로, 상기 스왈러의 회전판부재에 연결되어 상기 회전판부재와 다수의 날개를 회전시키는 구동부; 및
상기 스왈러의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 설치되어 상기 일부 영역에서 와류가 형성되는 것을 제한하는 제한 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 1항에 있어서,
상기 제한 수단은, 상기 스왈러의 회전 중심축 둘레의 원주 방향으로 일부 영역에 위치 고정되도록 상기 배기관에 대해 고정 설치되며, 상기 다수의 날개에 의해 생성된 공기 흐름을 차단함으로써 상기 일부 영역에서 와류가 형성되는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 2항에 있어서,
상기 제한 수단은, 상기 일부 영역에서 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 2항에 있어서,
상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 하면에 설치된 다수의 하부날개를 포함하고,
상기 제한 수단은, 상기 다수의 하부날개와 간격을 유지하면서 상기 다수의 하부날개에 인접하게 배치되어 상기 일부 영역에서 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 4항에 있어서,
상기 차단판은, 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 다수의 하부날개의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며,
상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항에 있어서,
상기 회전판부재는 그 하면이 중심 영역의 평면부와 외측 가장자리 영역의 경사면부로 이루어진 오목한 홈 형상으로 형성되고,
상기 다수의 하부날개는 상기 경사면부에 밀착되도록 설치되며,
상기 차단판은 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치되며,
상기 고정부재의 일단은 상기 차단판의 외측단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 2항에 있어서,
상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 하면에 설치된 다수의 하부날개와, 상기 회전판부재의 외주면에 설치된 다수의 외측날개를 포함하고,
상기 제한 수단은, 상기 다수의 하부날개 및 다수의 외측날개와 간격을 유지하면서 상기 다수의 하부날개 및 다수의 외측날개에 인접하게 배치되어 상기 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 7항에 있어서,
상기 차단판은, 상기 다수의 하부날개의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 다수의 외측날개의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며,
상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 2항에 있어서,
상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개를 포함하고,
상기 스왈러는, 상기 다수의 상부날개의 상부와 내측부에 설치되어 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 생성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드수단을 더 포함하며,
상기 회전판부재에는 상기 제1 공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2 공기흡입홀이 형성되고,
상기 가이드수단은, 상기 다수의 상부날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 상부날개를 덮는 상부가이드부재와, 상기 배기관의 외주면과 상기 다수의 상부날개의 내측 단부 사이에 배치되며 하단은 상기 회전판부재의 상면에 고정되고 상단은 상기 상부가이드부재에 고정된 측부가이드부재를 포함하며,
상기 제한 수단은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구와 상기 다수의 제2공기흡입홀에 인접하게 배치되어 공기 흐름을 차단하는 차단판과, 상기 차단판을 상기 배기관에 대해 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 9항에 있어서,
상기 차단판은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구의 하부와 상기 제2 공기흡입홀의 하부에 인접하도록 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며,
상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정부재는, 막대 형상의 부재로 이루어지며, 상기 차단판과 상기 배기관의 외주면 사이에 원주 방향으로 간격을 두고 다수개가 배치된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정부재는 상기 차단판과 상기 배기관의 외주면 사이에 연결된 하나의 판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기관의 외주면에는 링 형상의 고정 브라켓이 고정 설치되고, 상기 고정부재는 상기 고정 브라켓에 결합됨으로써, 상기 배기관에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기관에는 상기 스왈러의 상부에 삿갓 형태의 후드가 고정 설치되고, 상기 고정부재는 상기 후드에 고정되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소 배기장치.
제 2항에 있어서,
상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개를 포함하고,
상기 스왈러는 상기 다수의 상부날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 상부날개를 덮는 것으로, 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 형성된 공기 흐름을 가이드하는 가이드부재를 더 포함하며,
상기 제한 수단은, 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 출구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로의 출구를 통해 배출되는 상기 공기 흐름을 차단하는 제1차단판과, 상기 배기관에 대해 고정 설치되며 상기 배기관의 외주면과 상기 가이드부재의 내주면 사이에 형성된 상기 공기흐름통로의 입구에 인접하게 배치되어 상기 공기흐름통로로 공기가 유입되는 것을 차단하는 제2차단판과, 상기 제1차단판을 상기 제2차단판에 연결하여 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 15항에 있어서,
상기 제1차단판은, 상기 공기흐름통로의 출구의 하부에 인접하여 수평으로 배치된 하부차단판과, 상기 하부차단판의 외측단부와 연결되면서 상기 공기흐름통로의 출구의 외측부에 인접하여 수직으로 배치된 외측부차단판을 포함하며,
상기 제2차단판은, 상기 공기흐름통로의 입구에 인접하여 수평으로 배치되며 상기 배기관의 외주면에 대해 고정되고,
상기 고정부재의 일단은 상기 외측부차단판의 상단부에 결합되고, 타단은 상기 제2차단판의 외측단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 15항에 있어서,
상기 회전판부재에는 상기 제1 공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2 공기흡입홀이 형성되며,
상기 제1차단판의 하부차단판은 상기 다수의 제2 공기흡입홀의 하부까지 수평으로 연장된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
제 15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기관의 외주면에는 링 형상의 고정 브라켓이 고정 설치되고, 상기 제2차단판은 상기 고정 브라켓에 결합됨으로써, 상기 배기관에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.