KR20170000389U - 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치 - Google Patents

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황윤식
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Abstract

본 고안은 가연성 가스를 흡입하는데 사용되는 장치(100)에 관한 것으로서, 유동원(110)과; 상기 유동원(110)에 의해 외부에서 유입되는 외기가 흐르는 통로인 덕트 라인(120)과; 상기 덕트 라인(120)으로 유입되는 외기가 덕트 라인(120) 내부의 가장자리를 통해 흐르게 하여 덕트 라인(120) 내부의 중앙에 유도 흐름을 일으켜서 유동을 발생시키도록 덕트 라인(120) 내부의 가장자리에 설치되는 블로워(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 배출시키는 능동적 환기시스템을 구축할 수 있다. 따라서, 점화원이 되는 기계장치를 가연성 가스로부터 분리시켜 놓았기 때문에 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 가연성 가스를 외부 공기와 함께 배출하기 때문에 가연성 가스의 농도가 희석되어 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 환기시스템의 유동원으로 사용되는 기계장치가 멀리 떨어져 있기 때문에 설치 위치에서 진동 및 소음이 저감되는 효과가 있으므로 근로환경(Working environment) 측면에서 이점이 있다.

Description

유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치{Suction device for flammable gas using induced flow}
본 고안은 가연성 가스 흡입 장치에 관한 것으로서, 특히 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 배출시킬 수 있는 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치에 관한 것이다.
밀폐된 공간 내에 가연성 가스가 정체되어 있을 경우 화재 및 폭발이 일어날 위험성이 있기 때문에, 이를 방지하기 위해서 가연성 가스를 배출시키는 환기시스템(Ventilation)이 필요한데, 크게는 수동적 환기시스템(Passive ventilation system)과 능동적 환기시스템(Active ventilation system)이 있다.
수동적 환기시스템은 자연환기(Natural ventilation)와 같이 공기의 흐름을 만들기 위해 에너지를 투입하거나 일을 하는 것 없이 바람(Wind)이나 자연대류(Natural convection)에 의해 자연스럽게 유동이 발생하도록 하는 시스템이다.
능동적 환기시스템은 기계적 공급/배기 시스템(Mechanical supply/exhaust system)과 같이 팬 및 압축장치를 통해 임의적으로 공기의 흐름을 만들어서 유동이 발생하도록 하는 시스템이다.
가연성 가스를 배출시키는 환기시스템으로서 능동적 환기시스템을 사용하는 경우, 능동적 환기시스템의 유동원(Flow source)으로 사용되는 기계장치(Mechanical device)가 점화원(Ignition source)이 되어 화재 및 폭발의 위험성을 더 높일 수 있다. 따라서 가연성 가스가 주로 정체되는 공간은 자연환기가 잘 일어나는 구조로 설계하여 가연성 가스의 배출이 원활하게 이루어지도록 해야 한다.
하지만, 수동적 환기시스템을 사용하는 경우, 자연환기력(Natural ventilation force)을 이용하기 때문에 환기시킬 수 있는 유량이 제한적이며 일정하게 제어하기 어렵다. 더구나 대량의 가연성 가스 누출이 발생하는 경우 그 효과가 미미하여 위험한 상황이 발생할 수 있다. 따라서 유동원으로 사용되는 기계장치가 점화원이 되지 않으면서 가연성 가스를 배출시키는 환기시스템으로 사용 가능한 능동적 환기시스템이 필요하다.
한편, 종래 관련 분야 특허 기술로서, 역사 및 터널 내의 소정지점에 다수 설치되어, 제어부의 제어에 따라 작동되는 환기팬; 각각의 상기 환기팬의 후방근접지점에 설치되어, 각각의 환기팬에 근접한 전동차를 감지하는 센서부; 및 각각의 상기 센서부로부터 순차적으로 입력되는 전동차 감지신호에 따라, 순차 설치된 환기팬의 속도가 최소가 되도록 순차 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철 터널 내 환기팬 제어 시스템이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 터널의 입구측에 설치되어 있는 하나 이상의 환기용 제트팬; 터널의 출구측에 설치되어 역방향 기류를 형성시키는 하나 이상의 밸런스제어용 제트팬; 환기용 제트팬과 밸런스제어용 제트팬과의 사이 구간에 설치되고, 일정 간격마다 개폐 가능한 댐퍼를 갖는 배연덕트; 터널 입구측에서 유입되는 교통환기와 터널 출구측에서 유입되는 외부자연풍이 합류되는 지점에 설치되고 배연덕트에 연결되어 집중배기 및 화재시 배연기능을 가지는 집중배기용 환기구; 및 집중배기용 환기구에 설치된 배기팬을 포함하여, 배기팬 및 환기용 제트팬에 연동하여 밸런스제어용 제트팬을 선택적으로 가동시켜 터널 내의 집중배기용 환기구의 양쪽 구간의 압력밸런스 조정이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 능동제어형 선택집중배기 환기시스템이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
국내특허공개 2012-0108661호 국내특허공개 2012-0010390호
이에 본 고안은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위한 것으로서, 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 배출시키는 능동적 환기시스템을 구축할 수 있는 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치는, 가연성 가스를 흡입하는데 사용되는 장치로서, 유동원과; 상기 유동원에 의해 외부에서 유입되는 외기가 흐르는 통로인 덕트 라인과; 상기 덕트 라인으로 유입되는 외기가 덕트 라인 내부의 가장자리를 통해 흐르게 하여 덕트 라인 내부의 중앙에 유도 흐름을 일으켜서 유동을 발생시키도록 덕트 라인 내부의 가장자리에 설치되는 블로워를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 유동원은 상기 덕트 라인의 외측에 배치될 수 있다.
상기 블로워는 상기 덕트 라인의 선단 또는 내측단에 설치될 수 있다.
본 고안에 따르면, 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 배출시키는 능동적 환기시스템을 구축할 수 있다.
따라서, 점화원이 되는 기계장치를 가연성 가스로부터 분리시켜 놓았기 때문에 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 가연성 가스를 외부 공기와 함께 배출하기 때문에 가연성 가스의 농도가 희석되어 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 환기시스템의 유동원으로 사용되는 기계장치가 멀리 떨어져 있기 때문에 설치 위치에서 진동 및 소음이 저감되는 효과가 있으므로 근로환경(Working environment) 측면에서 이점이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치의 개념도.
도 2는 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치의 측면도.
도 3은 CFD 해석을 위한 모델링 구성도.
도 4는 유속 20m/s에 대하여 발생되는 유도 흐름의 속도 등급 등고선.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치의 개념도, 도 2는 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치의 측면도. 이다.
본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치는, 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 효과적으로 배출시킬 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치(100)는, 크게 유동원(110), 덕트 라인(120) 및 블로워(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 유동원(110)은 블로워(130)에 외부 공기 즉, 외기를 불어 넣어주기 위한 유동원(Mechanical device)이다. 상기 유동원(110)은 가연성 가스와 직접적으로 접촉하는 것을 피하기 위하여 가연성 가스의 이동 경로인 덕트 라인(120)의 외측에 배치된다.
상기 덕트 라인(120)은 상기 유동원(110)에 의해 유입되는 외기가 흐르는 통로이다.
상기 블로워(130)는 본 고안의 핵심적인 구성으로서 상기 덕트 라인(120) 내부의 가장자리에 설치된다. 따라서, 상기 덕트 라인(120)으로 유입되는 외기가 덕트 라인(120) 내부의 가장자리를 통해서만 고속으로 흐르게 하여 덕트 라인(120) 내부의 중앙에 유도 흐름(inducted flow)을 일으켜서 유동(flow)을 발생시키게 된다.
한편, 상기 블로워(130)는 상기 덕트 라인(120)의 선단 또는 내측단의 적당한 위치에 설치될 수 있다.
도 3은 CFD 해석을 위한 모델링 구성도, 도 4는 유속 20m/s에 대하여 발생되는 유도 흐름의 속도 등급 등고선이다.
이하, 도 3,4를 참조하여 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 유체(Fluid)는 일반적으로 연속체로 가정되며, 아무리 작은 전단력(Shear stress)이 가해져도 연속적으로 변형되는 성질을 가지고 있다. 따라서 덕트 라인(120) 내부의 가장자리에 블로워(130)를 통해 고속으로 공기를 불어넣어 주게 되면 이 흐름을 따라 덕트 라인(120) 내의 공기도 따라서 움직이게 된다. 이를 증명하기 위해 CFD 해석을 통해 덕트 라인(예를 들면, 너비 : 80 cm, 높이 : 80 cm) 내의 가장자리에 블로워(130)(예를 들면, 너비 : 70 cm, 높이 : 5 cm)를 통해 만들어 낸 고속의 공기 흐름(유속 : 10 m/s, 20 m/s, 40 m/s, 80 m/s)을 넣어 주었을 때 유동이 어떻게 변화되는지 관찰하였다.
CFD 해석 결과 덕트 라인(120) 내부의 가장자리에서 불어주는 고속의 공기흐름을 따라 덕트 라인(120)의 내부 중앙에 유동이 발생함을 확인하였고, 유도 흐름의 유량(Qinduced)은 불어넣어준 유량(Qin) 대비 대략 0.8배 정도로 나타났다. 이 값은 덕트 라인의 디자인 및 여러 조건에 따라 달라질 수 있으며, 최적화 연구가 이루어질 경우 효율이 더 높아질 것으로 예상된다.
Figure utm00001
*여기서 Qin, Qinduced ,, 그리고 CMH는 블로워를 통해 넣어준 유량, 유도 흐름의 유량, 그리고 Cubic meter per hour(m3/h)를 의미한다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 가연성 가스와 기계적 유동원이 직접적으로 접촉하지 않으면서 가연성 가스를 배출시킬 수 있는 능동적 환기시스템을 구축할 수 있다.
따라서, 점화원이 되는 기계장치를 가연성 가스로부터 분리시켜 놓았기 때문에 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 가연성 가스를 외부 공기와 함께 배출하기 때문에 가연성 가스의 농도가 희석되어 화재 및 폭발의 위험성을 낮출 수 있다. 또한, 환기시스템의 유동원으로 사용되는 기계장치가 멀리 떨어져 있기 때문에 설치 위치에서 진동 및 소음이 저감되는 효과가 있으므로 근로환경(Working environment) 측면에서 이점이 있다.
한편, 본 고안에 따른 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 고안의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 고안에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 가연성 가스 흡입 장치 110 : 유동원
120 : 덕트 라인 130 : 블로워

Claims (3)

  1. 가연성 가스를 흡입하는데 사용되는 장치(100)로서,
    유동원(110)과;
    상기 유동원(110)에 의해 유입되는 외기가 흐르는 통로인 덕트 라인(120)과;
    상기 덕트 라인(120)으로 유입되는 외기가 덕트 라인(120) 내부의 가장자리를 통해 흐르게 하여 덕트 라인(120) 내부의 중앙에 유도 흐름을 일으켜서 유동을 발생시키도록 덕트 라인(120) 내부의 가장자리에 설치되는 블로워(130)를 포함하는 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동원(110)은 상기 덕트 라인(120)의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로워(130)는 상기 덕트 라인(120)의 선단 또는 내측단에 설치되는 것을 특징으로 하는 유도 흐름을 이용한 가연성 가스 흡입 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120010390A (ko) 2010-07-26 2012-02-03 (주)비엔텍아이엔씨 능동제어형 선택집중배기 환기시스템
KR20120108661A (ko) 2011-03-25 2012-10-05 건국대학교 산학협력단 지하철 터널 내 환기팬 제어 시스템

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