KR20160028863A - 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치 - Google Patents

Abstract

덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치로서, 엔진의 배기관을 통해 나오는 배기가스를 대기중으로 방출하는 연돌의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되고 원통형의 외부 케이스를 구비하는 덕트팬;을 포함하는 구성을 마련함으로써, 흡입한 공기와 배기가스를 선박으로부터 먼 거리로 이송시켜 탑승자의 거주성을 향상시킬 수 있다.

Description

덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치{Exhaust Gas Guiding Device Using Ducted Fan}

본 발명은 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 흡입한 공기와 배기가스를 선박으로부터 먼 거리로 이송시킬 수 있는 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치에 관한 것이다.

선박의 엔진 등과 같은 내연기관에서 운전 중에 배출되는 배기가스는 인체에 무해한 질소·수증기·이산화탄소와 유해한 일산화탄소·탄화수소·질소산화물 등으로 이루어져 있다.

선박에는 인체에 유해한 배기가스를 대기 중으로 배출하기 위해 거주구보다 높은 위치에 연돌(funnel)이 설치되며, 엔진으로부터 연결된 배기관이 연돌에 내장된다. 연돌은 통상 거주구의 뒤편에 위치되며, 배기가스를 거주구에서 보다 멀리 배출시키기 위해 가능한 한 높게 설치된다.

선박이 교량 밑을 지나가는 항로로 이동하거나 선적을 위해 항만에 입항하는 경우는, 선박의 상부 구조물이 교량과 충돌하거나 선적 작업을 하는 언로더의 몸체와 부딪치지 않도록 수면 위로 드러나는 선박의 총높이(air draft)가 제한되므로, 연돌의 높이에 제한이 생긴다.

이러한 제한에 의해 선박의 배기가스가 거주구 내로 유입되기 쉬우며, 선박의 배기가스가 거주구 내로 유입되면 유해가스 및 그을음 등이 선실 내로 유입되어 탑승자의 거주성에 심각한 피해를 주게 된다.

이를 방지하기 위해 배기가스를 거주구로부터 보다 멀리 배출시키기 위한 기술의 일 예로서, 하기의 특허문헌 1에서는 '선박의 배기가스 유속 가속장치'가 제안된 바 있고, 하기의 특허문헌 2에서는 '선박의 배기가스 배출성능 향상을 위한 연돌구조'가 제안된 바 있으며, 하기의 특허문헌 3에서는 '배기가스 배출 보조 장치'가 제안된 바 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0175144호(공고일자 2000년 03월 15일) 대한민국 등록특허공보 제10-0852532호(공고일자 2008년 08월 14일) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0065217호(공개일자 2014년 05월 29일)

특허문헌 1은 내연기관의 배기가스가 배출되는 연돌 내부에 송풍팬을 설치하여 배기가스의 배출 유속이 가속되도록 하여서 배기가스가 경계층 밖의 대기 중으로 원활히 배출되게 한 선박의 배기가스 유속 가속장치를 제안한다.

그러나, 특허문헌 1에서는, 배기가스가 배출되는 연돌 내부에 송풍팬이 설치되어, 선박의 엔진이 멈춘 상태에서도 환경적으로 쉽게 오염되는 송풍팬의 유지보수가 어려우며, 필요에 따라 배기가스가 배출되는 방향을 변경시킬 수 없는 단점이 있었다.

특허문헌 2는 선박의 연돌에 설치되는 배기관에 간단히 설치하여 배기가스로 인한 선박의 오염을 효과적으로 줄일 수 있는 선박의 배기가스 배출성능 향상을 위한 연돌구조를 제안하고, 특허문헌 3은 배기가스의 배출을 촉진할 수 있는 배기가스 배출 보조 장치를 제안한다.

그러나, 특허문헌 2와 3에서는 별도의 압축기와 분사 노즐이 구비되어야 하고, 특허문헌 2는 하나의 분사 노즐에서 분사되는 압축 공기에 의해 배기가스가 같이 배출되는 효율이 낮으며, 특허문헌 3은 다수의 분사노즐에서 압축공기를 압축하기 위한 동력 소모가 크고 설치 비용이 커지는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 흡입한 공기와 배기가스를 먼 거리로 이송시키는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 환경적으로 쉽게 오염되는 덕트팬의 유지보수가 용이하게 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 필요에 따라 배기가스가 배출되는 방향을 변경시킬 수 있게 하는 데 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치로서, 엔진의 배기관을 통해 나오는 배기가스를 대기중으로 방출하는 연돌의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되고 원통형의 외부 케이스를 구비하는 덕트팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연돌의 단부와 상기 덕트팬의 상기 외부 케이스 사이에 구비되는 공기 유입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 덕트팬의 회전익에 의해 이송되는 공기가 중심축에 대해 나선형 회전기류를 형성하게 하여 유동속도를 증가시키도록 상기 외부 케이스의 내주면에 고정되어 설치되는 나선회전기류 형성수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 덕트팬으로부터 방출되는 공기의 유속을 증가시키도록 하류로 갈수록 유로의 단면적을 감소시키는 출구노즐;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 배기가스 내에 포함된 이물질의 침투를 방지하도록 상기 덕트팬의 모터를 덮는 유선형 모터커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 덕트팬(20)은 설치 각도의 조정이 가능하도록 상기 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치에 의하면, 흡입한 공기와 배기가스를 먼 거리로 이송시켜 탑승자의 거주성이 향상되는 효과가 얻어진다.

그리고, 덕트팬이 연돌의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되는바 환경적으로 쉽게 오염되는 덕트팬의 유지보수가 용이해지는 효과가 얻어진다.

또한, 덕트팬의 방향을 변화시킬 수 있어 필요에 따라 배기가스가 배출되는 방향을 변경시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치의 측면도,
도 2는 외부 케이스 및 나선회전기류 형성수단을 도시한 도 1의 덕트팬의 좌측면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치의 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)의 구성을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치의 측면도이고, 도 2는 외부 케이스 및 나선회전기류 형성수단을 도시한 도 1의 덕트팬의 좌측면도이다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는, 엔진의 배기관을 통해 나오는 배기가스를 대기중으로 방출하는 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되고 원통형의 외부 케이스(23)를 구비하는 덕트팬(20);을 포함한다.

덕트팬(20)은 연돌(10)으로부터 배출되는 배기가스를 주위의 공기와 함께 흡입하여 나선회전기류를 형성시켜서 배출함으로써 흡입한 공기와 배기가스를 선박으로부터 먼 거리로 이송하는 기능을 하는 것으로서, 엔진의 배기관을 통해 나오는 배기가스를 대기중으로 방출하는 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치된다.

외부 케이스(23)는 덕트팬(20)의 외형을 형성하면서 내부의 구성요소들이 고정되는 골격을 이루는 것으로서 윈통형의 형상으로 제작되나, 다각통형이나 타원통형 등의 다른 형상으로 제작될 수도 있다.

외부 케이스(23)의 내부에는, 그 회전에 의해 유입되는 공기를 이송시키는 회전익(21)과 모터(도면 미도시) 등이 설치된다.

덕트팬(20)이 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 연돌(10)의 외부에 설치됨으로써, 유지보수를 위해 덕트팬(20)을 연돌(10)로부터 분리시키거나 연돌(10) 내부로 들어가지 않아도 되는바, 덕트팬(20)의 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는, 연돌(10)의 단부와 덕트팬(20)의 외부 케이스(23) 사이에 구비되는 공기 유입부(30);를 더 포함한다.

연돌(10)의 단부에 덕트팬(20)을 직결시키는 경우는 배기가스의 원활한 배출을 위해 연돌의 측벽에 통풍구가 설치되어야 하나, 본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는 선박에 구비된 연돌(10)의 구조를 변경할 필요 없이 덕트팬(20)을 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되도록 설치하면 되므로, 설치 비용이 절감되고 설치가 용이한 이점이 있다.

덕트팬(20)은 연돌(10)으로부터 배출되는 배기가스와 공기 유입부(30)를 통해 유입되는 공기를 함께 흡입하여 선박으로부터 먼 거리로 이송하게 된다.

이러한 공기 유입부(30)에 의해, 덕트팬(20) 내부로 유입되는 배기가스가 주위의 공기와 혼합되어 온도가 낮아지고 배기가스 내의 그을음 등의 농도가 낮아지며 덕트팬(20)의 작동온도가 낮아지게 되는바, 환경적으로 쉽게 오염되는 덕트팬(20)의 신뢰성과 수명이 증대되는 이점이 있다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는, 외부 케이스(23)의 내주면에 고정되어 설치되는 나선회전기류 형성수단(24);을 더 포함할 수 있다.

나선회전기류 형성수단(24)는 덕트팬(20)의 회전익(21)에 의해 이송되는 공기가 중심축에 대해 나선형 회전기류를 형성하게 하여 유동속도를 증가시키는 기능을 하는 것으로서, 본 실시예에서 나선회전기류 형성수단(24)은 외부 케이스(23)의 내주면에 고정되어 설치되는 복수의 고정익으로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 진동의 발생을 방지하고 구조적인 강도를 높이며 이송되는 공기의 유동손실을 최소화하기 위하여, 나선회전기류 형성수단(24)은 외부 케이스(23)의 내주면과 후술하게 될 모터커버(22)의 외주면 사이에 일체로 고정되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 나선회전기류 형성수단(24)를 구비함으로써, 덕트팬(20)으로부터 배출되는 배기가스 및 공기의 직진성을 향상시켜 배기가스 및 공기를 선박으로부터 먼 거리로 이송할 수 있는 조건을 갖게 된다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는, 하류로 갈수록 유로의 단면적을 감소시키는 출구노즐(25);을 더 포함할 수 있다.

출구노즐(25)은 유입되는 공기의 압력에너지를 속도에너지로 바꾸어 덕트팬(20)으로부터 방출되는 공기의 유속을 증가시키는 기능을 하는 것으로서, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 외부 케이스(23)와 일체로 형성되었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 분리 가능한 별도의 부분으로 제조될 수도 있다.

이러한 출구노즐(25)을 구비함으로써, 덕트팬(20)으로부터 배출되는 배기가스 및 공기의 속도를 더욱 증가시키고 직진성을 최대로 높여 배기가스 및 공기를 선박으로부터 먼 거리로 이송할 수 있는 조건을 갖게 된다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치(1)는, 덕트팬(20)의 모터를 덮는 유선형 모터커버(22);를 더 포함할 수 있다.

모터커버(22)는 배기가스 내에 포함된 그을음 등의 이물질이 덕트팬(20)의 모터 내부로 침투하는 것을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 나선회전기류 형성수단(24)을 통해 외부 케이스(23)와 연결되어 고정되는 것이 바람직하다.

모터커버(22)는 모터의 유지보수를 위해 분리 가능하게 구성될 수 있다.

이러한 모터커버(22)를 구비함으로써, 배기가스에 포함된 그을음 등이 모터 내로 침투하여 합선 등의 고장을 일으키는 것을 최소화할 수 있고, 배기가스의 열이 모터로 직접 전달되는 것을 막아 모터의 신뢰성과 수명이 증대되는 이점이 있다.

또한, 모터커버(22)는 유선형으로 형성되어 이송되는 공기의 유동손실을 최소화하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 덕트팬(20)은 설치 각도의 조정이 가능하도록 상기 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치될 수 있다.

즉, 필요에 따라 덕트팬(20)이 설치된 각도를 변경시켜 배기가스가 배출되는 방향을 변경시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

설치 각도의 조정이 가능하도록 덕트팬(20)을 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격시켜 설치하는 방식은, 적용가능한 다양한 공지된 방식들이 사용될 수 있다.

따라서, 덕트팬(20)이 상하 방향으로 각도가 조절되거나 상하 및 좌우 방향으로 각도가 조절되도록 설치될 수 있다.

덕트팬(20)의 설치 위치가 높아 탑승자가 수동으로 조절하는 것이 어려운바, 덕트팬(20)이 설치된 각도는 자동으로 조절되도록 구성되는 것이 바람직하다.

그러나, 덕트팬(20)이 설치된 각도를 탑승자가 수동으로 조절하도록 구성하는 것도 가능하며, 이 경우는 웜기어와 연결로드를 포함하여 구성될 수 있다.

덕트팬(20)이 설치된 각도가 자동으로 조절되는 경우는 유압 또는 공압 실린더, 모터와 웜기어 등의 적용가능한 다양한 공지된 방식들이 사용될 수 있다.

이와 같이 필요에 따라 덕트팬(20)이 설치된 각도를 변경시킬 수 있는바, 선박의 엔진이 멈춘 상태에서 덕트팬(20)을 수직에 가까운 각도로 회전시킨 후 내부를 세척할 수 있으므로, 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.

본 발명에 따른 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치는, 흡입한 공기와 배기가스를 선박으로부터 먼 거리로 이송시켜 탑승자의 거주성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 덕트팬이 연돌의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되는바 환경적으로 쉽게 오염되는 덕트팬의 유지보수가 용이해지는 이점이 있다.

또한, 덕트팬의 방향을 변화시킬 수 있어 필요에 따라 배기가스가 배출되는 방향을 변경시킬 수 있는 이점이 있다.

이상 본 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 수정 및 변형 가능한 것은 물론이다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치
10: 연돌
20: 덕트팬 21: 회전익
22: 모터커버 23: 외부 케이스
24: 나선회전기류 형성수단 25: 출구노즐
30: 공기 유입부

Claims (6)

1. 엔진의 배기관을 통해 나오는 배기가스를 대기중으로 방출하는 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되고 원통형의 외부 케이스(23)를 구비하는 덕트팬(20);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연돌(10)의 단부와 상기 덕트팬(20)의 상기 외부 케이스(23) 사이에 구비되는 공기 유입부(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 덕트팬(20)의 회전익(21)에 의해 이송되는 공기가 중심축에 대해 나선형 회전기류를 형성하게 하여 유동속도를 증가시키도록 상기 외부 케이스(23)의 내주면에 고정되어 설치되는 나선회전기류 형성수단(24);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 덕트팬(20)으로부터 방출되는 공기의 유속을 증가시키도록 하류로 갈수록 유로의 단면적을 감소시키는 출구노즐(25);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 배기가스 내에 포함된 이물질의 침투를 방지하도록 상기 덕트팬(20)의 모터를 덮는 유선형 모터커버(22);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 덕트팬(20)은 설치 각도의 조정이 가능하도록 상기 연돌(10)의 단부로부터 설정된 거리만큼 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는, 덕트팬을 이용한 배기가스 유도장치.
   

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