KR20190103257A - 가이드된 월 제트 스트림이 있는 흄 컵보드 - Google Patents

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KR20190103257A
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fume cupboard
jet stream
pressure
cupboard
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베른하르트 보부쉬
올리버 크뤼거
위르겐 리브쉬
크리스티안 올리버 파셰라이트
옌스 헤르만 빈테링
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발트너 라보라인리히퉁겐 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은 연구실 공간에서 사용 가능한 흄 컵보드(1)에 관한 것으로, 작업공간이 위치하며, 전방 섀시(30)에 의해 전방측으로 경계 지워지고, 베이스 플레이트(34)에 의해 하측으로 경계 지워지며, 측벽(36)에 의해 측방으로 각각 경계 지워지는 하우징(30); 각각의 측벽(36)의 전방측 상에 배치되는 중공의 제 1 프로파일(10, 10')로서, 각각의 중공의 프로파일(10, 10')은 제 1 압력 챔버(10b, 10b')를 구비하며, 상기 제 1 압력 챔버는 다수의 제 1 개구(10d, 10d')에 유체 유동가능하게 연결되며, 가압된 에어를 포함하는 월 제트 스트림(100) 형태의 에어 제트 스트림이 제 1 개구로부터 각각의 측벽(36)을 따라 상기 작업공간 내부로 배출되는, 제 1 프로파일(10, 10')을 포함하되, 적어도 하나의 상기 제 1 개구(10d, 10d')는 제 1 종방향 덕트(10c, 10c')를 통하여 상기 제 1 압력 챔버(10b, 10b')에 유체 유동가능하게 연결되며, 상기 작업공간의 깊이의 적어도 25% 까지 상기 작업공간의 전방측의 영역에서 상기 측벽(36)의 제 1 개구(10d, 10d')로부터 나오는 월 제트 스트림(100)의 유동 변위를 차단하기 위하여, 상기 제 1 종방향 덕트(10c, 10c')는, 유동 방향에 각각 수직한 관점에서, 상기 제 1 개구(10d, 10d')의 단면 표면의 수압 직경(hydraulic diameter)의 적어도 3배인 유동 방향의 길이(L)를 가진다.
또한, 본 발명은 이러한 중공 프로파일(20, 20 ')이 베이스 플레이트(34)의 전방 측에 배치되는 흄 컵보드(fume cupboard)에 관한 것이다.

Description

가이드된 월 제트 스트림이 있는 흄 컵보드
본 발명은 흄 컵보드(fume cupboard), 특히 유동 최적화되고 에너지 효율적인 흄 컵보드(fume cupboard)에 관한 것이다.
에너지 절약은 환경 친화적일 뿐만 아니라, 경우에 따라 수십 개의 흄 컵보드를 설치할 수 있고, 각 흄 컵보드는 하루 24 시간, 일주일 내내 운영되는 오늘날의 실험실 공간에서 때때로 매우 높은 운영 비용을 줄여 준다. 그러나 오늘날의 흄 컵보드의 가장 중요한 특징은 독성 물질의 안전한 취급을 가능하게 하고 흄 컵보드의 작업 공간에서 이들 물질의 방출을 방지한다는 것이다. 이 안전성의 범위는 유지 용량이라는 용어로도 참조된다. 이러한 목적을 위해 동적 에어 유동이 유지 용량에 미치는 영향에 대해 자세히 설명한 일련의 표준 "EN14175 Part 1 ~ Part 7"이 간행되었다. 따라서 흄 컵보드 분야의 많은 발전은 유지 용량에 악영향을 미치지 않으면서 어떻게 이러한 흄 컵보드의 에너지 소비를 줄일 수 있는지에 관한 문제와 관련이 있다.
이미 1950 년대에 에어 커튼(air curtain)을 이용하여 흄 컵보드의 안전을 향상시키기 위한 시도가 있었다. 이 에어 커튼은 전방 섀시 개구의 영역에서 흄 컵보드의 작업 공간의 측벽에 제공된 에어 배출 노즐을 통해 생성되며, 작업 공간에서 유독 가스가 빠져 나오지 않도록 해야 한다(US 2 702 505A).
유럽 특허 제 0 486 971 A1 호에서는 사이드 컬럼의 전방 에지 및 작업 테이블의 전방 에지에 이른바 에어 포일을 제공하는 것이 제안되었으며, 그 윤곽은 유동 최적화되었다. 유럽 특허 제 0 486 971 A1 호의 개시 내용에 따르면, 이러한 에어 포일로 인해, 이는 전방 섀시가 개방될 때 에어 포일의 에어 유동 표면에서 유입되는 주변 에어의 이동이 더 적어서, 에어 난류가 보다 감소하게 된다. 그러나, 이들 에어 포일의 뒤에는 유입되는 주변 에어가 에어 포일의 하류 단부에서 변위될 수 있기 때문에 난류가 발생할 수 있는 영역이 있다. 이 효과는 주위 에어가 측벽에 각을 이루어 흄 컵보드로 들어간 경우 집중적으로 발생한다.
영국 특허 제 2 336 667 A 호에 따르면, 작업 공간의 전방 에지 및 측면 기둥과 거리를 두고 에어 포일 형상의 프로파일을 제공함으로써 유지 용량이 더욱 향상되어, 주위 에어가 에어 포일 형상 프로파일을 따라 흄 컵보드의 내부 공간으로 유입될 뿐만 아니라, 대부분 깔때기 형상이며 한편으로는 작업 테이블의 전방 에지와 프로파일의 사이에 배치되고 다른 한편으로는 측면 포스트 사이에 배치되는 갭을 통하여 유입된다. 주변 에어는 깔때기형 갭에서 가속되어 측벽과 작업 영역의 영역에서 배기 에어의 속도 프로파일이 증가하게 된다.
폭발(outbreak) 안전성을 높이고 흄 컵보드의 에너지 요구량을 동시에 낮추는 또 다른 이정표는 소위 지지 제트 스트림(support jet stream)을 최적화된 방식으로 추가함으로써 달성되었다. 측면 포스트의 전방측뿐만 아니라 작업테이블의 전방 에지 상에 중공 프로파일을 제공함으로써, 이들 프로파일의 중공 공간 내로 가압된 에어가 공급 될 수 있고 압축 에어 제트 스트림의 형태로 중공 프로파일 상에 제공된 개구를 통해 작업 공간으로 송풍 될 수 있다. 이 장점은 측벽을 따라 그리고 작업 테이블을 따라, 즉 이는 난류의 위험성 (역류 영역)에 대하여 임계적이며 따라서 유지 능력에 부정적인 영향을 주게 되는, 지지 제트 스트림이 흄 컵보드의 작업 공간으로 들어가게 된다는 것이다. 측벽의 영역 및 작업 공간의 기저부에서의 가압된 에어 제트 스트림의 효과는 다양하다. 그것들은 중공 프로파일의 하류 끝에서 들어오는 주위 에어의 유동 변위를 방지할 뿐만 아니라, 벽 마찰 효과를 감소시키므로, 이 영역에서 난류가 상당히 줄어들어 역류 영역이 줄어들 수 있다. 작업 공간으로 들어오는 대기는 말하자면, 벽과 작업대를 따라 뒤쪽을 향해 이것이 통기되어지는 작업 공간의 뒤쪽 영역으로 밀려 나오는 동적인 필로우에 "슬라이드"하게 된다. 언뜻 보기에 이것은 가압된 에어 제트 스트림을 공급하는 데 추가 전력이 들어가기 때문에 모순된 것처럼 보이다. 그러나, 이는 흄 컵보드의 내부 공간의 다른 영역에서 유지 용량에 악영향을 미치지 않으면서 에어 속도를 감소시킬 수 있기 때문에 흄 컵보드의 전체 에너지 균형에 긍정적인 영향을 미친다. 전방 섀시가 부분적으로 또는 완전히 열렸을 때의 지원 제트 스트림으로 인해 흄 컵보드의 폭발 안정성에 대한 표준화된 규정을 여전히 충족시키는 최소 배기량을 상당히 줄일 수 있다. 지지 제트 - 스트림 기술이 구비된 흄 컵보드의 일례가 DE 101 46 000 A1, EP 1 444 057 B1 및 US 9,266,154 B2에 기술되어 있다.
종래의 지지 제트 - 스트림 기술이 구비된 흄 컵보드의 경우, 본 발명의 발명자는 월 제트 스트림의 어떠한 현저한 유동 변위가 탐지되지 않는 안개로 수행된 실험과 달리, PIV 측정( "Particle Image Velocimetry"측정)을 사용하여 월 제트 스트림의 유동장을 조사하는 동안, 현재의 변위가 전방 섀시 레벨 뒤의 상대적으로 짧은 거리에서 이미 발생하여 역류 영역이 측벽에서 형성될 수 있는 위험할 일이 생길 수 있음을 알게 되었다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 지지 제트 - 스트림 기술이 구비된 흄 컵보드의 폭발 안전성을 더욱 향상시키고 동시에 그 전력 소비를 더욱 감소시키는 것이다.
이 과제는 특허 청구항 1 및 2의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 임의의 또는 바람직한 특징은 독립항에 기재되어있다.
이러한 방식으로, 한편으로, 본 발명은 작업 공간이, 전방 섀시에 의해 전방측으로 경계 설정되고, 베이스 플레이트에 의해 하부에서 경계 설정되고 그 측면 각각의 측 벽에 경계가 설정되는, 하우징을 구비한 실험실 공간을 위한 흄 컵보드(fume cupboard)을 만드는 것이다. 또한, 흄 컵보드는 각각의 측벽의 전방 측에 배치된 제 1 중공 프로파일을 포함하고, 각각의 중공 프로파일은 복수의 제 1 개구에 유체 유동가능하게 연결되는 제 1 압력 챔버를 가지며, 가압된 에어로 구성된 월 제트 스트림(wall jet stream) 형태의 에어 제트 스트림은 각각의 측벽을 따라 작업 공간으로 방출될 수 있다. 흄 컵보드는 적어도 하나의 제 1 개구가 제 1 종방향 덕트를 통해 제 1 압력 챔버에 유체적으로(유체 유동가능하게) 연결되고, 제 1 덕트가 유체의 유동방향에 수직한 관점에서 제 1 개구의 단면 표면의 유동 직경의 3배인 길이(L)를 유동방향으로 가져서, 작업 공간의 깊이의 적어도 25%까지 작업 공간의 전방측의 영역의 측벽의 제 1 개구로부터 나오는 월 제트 스트림의 유동 변위를 방지하게 된다.
다른 한편으로, 본 발명은 연구실 공간을 위해 흄 컵보드를 제공하며, 상기 작업 공간은 전방 섀시에 의해 그 전방측 상에서, 베이스에 의해 그리고 각각의 측면상에서 측벽에 의해 베이스 상에서 경계가 설정되는 작업 공간이 위치하는 하우징을 구비한다. 또한, 흄 컵보드는 베이스 플레이트의 전방 측에 배치된 제 2 중공 프로파일을 포함하고, 제 2 중공 프로파일은 복수의 제 2 개구에 유체 연결되는 제 2 압력 챔버를 가지며, 가압 에어로 구성된 기본 제트 스트림의 형태의 에어 제트 스트림이 베이스 플레이트를 따라 작업 공간으로 방출될 수 있다. 흄 컵보드는, 적어도 하나의 제 2 개구가 제 2 종방향 덕트를 통해 제 2 압력 챔버에 유체적으로 연결되고, 제 2 덕트가 유동 방향에 수직한 관점에서 제 2 개구의 단면 표면의 유체 직경의 3 배 이상의 유동 방향 길이(L)을 갖는 것을 특징으로 하여, 작업 공간의 깊이의 적어도 25%까지 작업 공간의 전방측의 영역에서 베이스 플레이트의 제 1 개구로부터 나오는 베이스 제트 스트림의 유동 변위를 방지하게 된다.
흄 컵보드가 제 1 중공 프로파일뿐만 아니라 제 2 중공 프로파일을 갖는다면 유리하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 및/또는 제 2 덕트는 유동 방향으로 길이(L)를 가지며, 이는 제 1 및/또는 제 2 개구의 단면적의 유압 직경의 4 배 내지 11 배의 범위에 있다.
바람직하게는, 측벽으로부터 제 1 개구로부터 나오는 월 제트 스트림 및/또는 베이스 플레이트로부터 제 2 개구로부터 나오는 베이스 제트 스트림의 어떠한 유동 변위도 작업 공간의 깊이의 적어도 50% 까지 작업 공간의 전방측의 영역에서 발생하지 않게 되는 것이 바람직하다.
보다 더 바람직하게는, 측벽으로부터 제 1 개구로부터 나오는 월 제트 스트림 및/또는 베이스 플레이트로부터 제 2 개구로부터 나오는 베이스 제트 스트림의 어떠한 유동 변위도 작업 공간의 적어도 75 %까지 작업 공간으로부터 전방측의 영역에서 발생하지 않는다.
본 발명의 유리한 실시예는 제 1 및/또는 제 2 압력 챔버에 유체 적으로 연결된 제 1 및/또는 제 2 압력 변환기가 제공되는 경우 이용 가능하다.
추가로 유리하게는, 제 1 및/또는 제 2 압력 변환기는 제 1 및/또는 제 2 압력 변환기 라인을 포함하고, 이들 변환기 라인은 제 1 및/또는 제 2 압력 변환기 라인의 압력 챔버 단부가 제 1 및/제 1 압력 챔버 및/또는 제 2 압력 챔버의 내면과 평행하게 되도록 배치된다.
바람직하게는 제어 장치가 흄 컵보드의 의도된 사용 동안 50 Pa 내지 500 Pa의 범위, 바람직하게는 150 Pa 내지 200 Pa의 범위에서 제 1 및/또는 제 2 압력 챔버 내의 압력을 조정하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게, 제어 장치는 제 1 및/또는 제 2 압력 변환기에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제어 장치는 제 1 및/또는 제 2 압력 챔버의 상류에 배치된 감압기 또는 유동 질량 제어기이다.
또한, 감압기 또는 질량 유량 제어기는 하우징 내에 배치되는 것이 바람직하다.
바람직하게는 모든 제 1 및/또는 제 2 개구의 유동 방향에 수직으로 관찰된 적어도 제 1 및/또는 제 2 개구의 단면이 1 mm2 내지 4 mm2의 범위에 있는 것이 유리하다.
적어도 제 1 및/또는 제 2 개구, 바람직하게는 모두 제 1 및/또는 제 2 개구의 유동 방향에 수직으로 보았을 때의 단면이 1.8 mm2 내지 3 mm2의 범위에 있다면 바람직하다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예는 적어도 제 1 또는 제 2 개구, 바람직하게는 모든 제 1 또는 제 2 개구가, 월 제트 스트림을 주기적으로 진동시키거나 베이스 제트 스트림을 주기적으로 진동시키듯이 제 1 및 제 2 개구로부터 나오는 가압 에어 제트 스트림이 작업 공간으로 방출되도록 설계되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 주기성은 1 Hz 내지 100 KHz, 바람직하게는 200 Hz 내지 300 Hz의 범위이다.
더욱 바람직하게는, 월 제트 스트림의 주기적인 진동 및/또는 베이스 제트 스트림의 주기적인 진동은 바람직하게는 단일 부재로 되는 제 1 및/또는 제 2 중공 프로파일을 단지 움직이지 않게 함으로써 생성된다.
또한, 월 제트 스트림의 주기적인 진동 및/또는 베이스 제트 스트림의 주기적인 진동이 자동 자극에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 및/또는 제 2 개구를 포함하는 제 1 및/또는 제 2 유체 진동기가 제공되며, 바람직하게는 복수 개의 제 1 및 제 2 유체 진동기가 제공되며, 이들은 월 제트 스트림/월 제트 스트림(들)의 주기적 진동 및/또는 기본 제트 스트림/베이스 제트 스트림(들)의 주기적 진동을 생성/발생시키는 제 1 및/또는 제 2 개구를 각각 포함한다.
바람직하게는, 제 1 및/또는 제 2 개구는 원형, 원형, 타원형, 직사각형 또는 다각형 형상을 갖는다.
본 발명에 따르면, 지지 제트 - 스트림 기술이 구비된 흄 컵보드의 폭발 안전성을 더욱 향상시키고 동시에 그 전력 소비를 더욱 감소시킬 수 있게 된다..
이제 본 발명은 첨부 된 도면을 단지 예시로서 설명 될 것이다. 수치는 다음과 같다 :
도 1은 종래의 흄 컵보드의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 라인 A-A를 따라 도 1에 도시된 흄 컵보드의 단면도이다.
도 3은 측면 포스트 프로파일 및 베이스 플레이트 프로파일 내부로 가압된 에어가 공급되는 것을 도시하는 도면이다.
도 4는 측벽의 전방측 및/또는 베이스 플레이트의 전방측 상에 배치된 본 발명에 따른 중공 프로파일의 단면도이다.
도 5는 유체 진동기 및 중공 프로파일의 출구 덕트를 도시한다.
도 6a는 일반적인 흄 컵보드에서의 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정 결과를 나타낸다.
도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 노즐을 가진 흄 컵보드에서의 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정 결과를 나타낸다.
도 6c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 오시제트 노즐을 가진 흄 컵보드에서의 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정 결과를 나타낸다.
도 7은 측면 포스트 프로파일 및 베이스 프로파일의 압력 챔버에서 이 정적 에어 압력을 결정하기 위한 테스트 설정을 도시한다.
도 8은 측면 포스트 프로파일로부터 유동되는 월 제트 스트림의 유동 부피를 결정하는 테스트 설정을 도시한다.
도 9는 일반적인 흄 컵보드의 측면 포스트 프로파일의 압력 챔버의 정적 압력이 측정 결과(실선)와, 팬의 다양한 제어 전압에서 제트 노즐 및 오시제트 노즐을 구비한 흄 컵보드의 측면 포스트 프로파일의 압력 챔버에서의 정적 압력의 측정 결과(파선)를 도시하는 도면이다.
도 10은 측면 포스트 프로파일의 다양한 노즐 구조에 대한 월 제트 스트림의 유동 부피의 감소를 보여주는 다이어그램이다.
도 1에 사시도로 표시된 흄 컵보드(1)는 2002 년 이후 Secuflow®라는 이름으로 거의 전 세계 수준에서 출원인이 판매한 흄 컵보드와 거의 일치한다. 위에서 설명한 지지 제트 스트림 기술 덕분에, 흄 컵보드는 그 배기량이 270 m³/(h/lfm)에 불과하다. 이 흄 컵보드(이름 : Secuflow® TA-1500)는 본 발명의 범주 내에서 수행되는 측정에 대한 참고 자료로서, 이하에서 더 설명 될 것이다.
본 발명에 따른 흄 컵보드는 기본 구성에 관해 도 1에 도시된 흄 컵보드(1)에 대응한다. 특히, 본 발명에 따른 흄 컵보드는 중공 프로파일(10, 20)의 노즐 기하 형상 및 가압된 에어 제트 스트림(100, 200)이 중공 프로파일(10)로부터 방출되는 방식과 관련하여 종래의 Secuflow® 흄 컵보드로부터 벗어난다.
도 1에 도시된 흄 컵보드(1)는 2개의 측벽(36)에 의해 측면 상에서, 베이스 플레이트(34) 및 작업 테이블(work top)에 의해 베이스 상에서, 체결가능한 전방측(30)에 의해 전방에서, 그리고 상부 패널(48)에 의해 상부측 상에서, 만곡 벽(40)에 의해 후방측상에서 제한되는 흄 컵보드 내측 공간을 구비한다.
전방(30)는, 전방 섀시(30)를 개폐할 때 복수의 수직 슬라이딩 가능한 윈도우 요소가 순차적으로 서로에 대하여 망원경 방식으로 일치하게 연속적으로 진행되는 방식으로 다수의 부품에 의해 이루어지도록 설계된다. 전방 섀시(30)의 폐쇄 위치에서 가장 먼 위치의 가장 아래쪽에 배치된 윈도우 요소는 그 전방 에지 상에 공기역학적으로 최적화된 에어 포일(32)(도 2)을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전방 섀시(30)는 실험실 요원이 전방 섀시(30)의 폐쇄 위치에서 흄 컵보드의 내부 공간에 접근 할 수 있게 하는 수평 방향으로 슬라이딩 가능한 윈도우 요소를 갖는 것이 바람직하다.
이 시점에서, 전방 섀시(30)는 2 피스 슬라이딩 윈도우로서 설계될 수 있으며, 이 두 부재는 수직 방향으로 반전될 수 있다. 이 경우, 역전된 부분은 코드 또는 스트랩 및 가이드 롤러를 통해 전방 섀시의 질량을 보상하는 웨이트부와 결합된다.
바람직하게는, 흄 컵보드 하우징(60)의 만곡 벽(40)과 배면 벽(62)(도 2) 사이에는 흄 컵보드(1)의 상부 측에 있는 배기 - 에어 수집 덕트(50)로 연장되는 덕트(63)가 존재한다. 배기-에어 수집 덕트(50)는 건물 내에 설치된 배기 장치에 연결된다. 흄 컵보드의 내부 공간의 작업 테이블(34) 아래에 배열된 가구(38)가 여러 실험실 기구용 저장 공간으로 사용된다. 이러한 가구는 여기에서 사용된 용어와 관련하여 흄 컵보드(100)의 하우징(60)의 일부로서 이해되어야 한다.
중공 프로파일(10)은 흄 컵보드(1)의 측벽(36)의 전방 측에 제공되며, 이는 통상적으로 측면 포스트라고도 지칭된다. 중공 프로파일(20)은 또한 베이스 플레이트(34)의 전방 측에 제공된다.
"전방측 상에"라고 할 때, 이 용어는 문자 그대로 이해되어서는 아니된다. 따라서 오히려 전방측의 영역 내에 단순히 제공되거나 부착되는 구조가 의도된다.
중공 프로파일(10) 또는 측면 포스트 프로파일(10)(도 4)의 에어 포일 - 형상 유동측(10a)은 바람직하게는 최하부 전방 섀시 부재(30)의 하측에 있는 공기 역학적으로 최적화된 에어 포일(32)과 유사하게 공기 역학적으로 최적화된 방식으로 설계된다. 동일한 것이 바람직하게는 베이스 플레이트(34)의 전방 측면상의 중공 프로파일(20)에도 적용된다. 에어 포일 형 프로파일 기하 구조는 낮은 난류를 야기하거나 또는 난류가 없는 최상의 경우의 시나리오에서 전방 새시(30)가 부분적으로 또는 완전히 개방될 때, 흄 컵보드의 내부 공간으로 대기 공기가 유입되도록 한다.
가압된 에어로 구성된 가압 에어 제트 스트림(100, 200)을 의미하는 소위 지지 제트 스트림은 중공 성형재(10, 20)를 사용하여 측벽(36) 및 베이스 플레이트(34)을 따라 흄 컵보드의 내부 공간으로 도입된다. 이러한 가압된 에어 제트 스트림은 통상적으로 작업대(34) 아래 및 하우징(60) 내에 배치된 팬(70)(도 3)에 의해 발생된다. 도 2에서 중공 프로파일(10, 20)의 정확한 배열은 거의 인식될 수 없지만, 중공 프로파일(10, 20)은 가장 바람직하게는 최전방 전방 섀시 요소의 레벨의 전방에 위치한다. 따라서, 가압된 에어 제트 스트림(100, 200)은 바람직하게는 전방 새시가 부분적으로 또는 전체적으로 개방될 때 흄 컵보드의 내부 공간에 도달한다.
도 1에 도시된 흄 컵보드(1)는 일례로서 순수하게 도시되었는데, 본 발명은 예를 들어 탁상 흄 컵보드, 저 공간 탁상 흄 컵보드, 저 장착 흄 컵보드, 도보식 흄 컵보드, 또는 심지어 모바일 흄 컵보드와 같은 다양한 타입의 흄 컵보드에 적용될 수 있기 때문이다. 본 특허 출원 당시에 흄 컵보드는 유럽 표준 DIN EN 14175 시리즈를 준수한다. 또한 흄 컵보드는 미국에서 유효한 ASHRAE 110/1995와 같은 다른 표준을 충족한다.
본 명세서 및 특허 청구항의 표준을 참조해야 하며, 현재 유효한 표준을 의도한 것이다. 이는 표준에 명시된 규정이 일반적으로 항상 경험적으로보다 엄격하므로, 현행 표준을 충족하는 흄 컵보드가 이전 표준의 규정에도 부합하기 때문이다.
도 2는 흄 컵보드의 내부 공간 내의 중공 프로파일(10, 20)로부터 나오는 가압 에어 제트 스트림(100, 200)의 유동과, 배기 에어 수집 덕트(50)까지의 후방 벽(62)의 만곡 벽(40) 사이의 덕트(63) 벽(62)을 배기 - 에어 수집 덕트(50)에서의 유동을 매우 간단한 방식으로 도시한다. 도 2의 도면은 도 1의 라인 A-A를 따른 단면도에 대응한다.
도 2에서 인식될 수 있는 바와 같이, 만곡 벽(40)은 양호하게는 작업대(34)의 베이스로부터 이격되어 있고, 바람직하게는 하우징의 후 방벽(62)으로부터 이격되어 배치되어, 배기 덕트(63)가 형성된다. 만곡 벽(40)은 바람직하게는 흄 컵보드의 내부 공간에 위치하며, 특정한 환경하에서 독성을 가지고 덕트(63) 내부로 진입하는 배기 에어가 유동하는 다수의 종방향 개구(42)(도 1)을 갖는다. 흄 컵보드의 내부 공간 내의 상부(48)에는 가벼운 가스 및 증기가 특히 배기 - 에어 수집 덕트(50)로 인도 될 수 있는 다른 개구(47)가 제공되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 만곡 벽(40)은 또한 흄 컵보드 하우징(60)의 측벽(36)으로부터 이격될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 설계된 갭을 통해 배기 에어가 추가적으로 배기 덕트(63)로 이들을 통하여 도입될 수 있다.
만곡 벽(40)에는 양호하게는 복수 개의 컬럼 리테이너(44)가 제공되며, 그 안에는 흄 컵보드의 내부 공간 내의 시험 배치를 위한 홀더로서 작용하는 바아가 분리식으로 클램핑될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 흄 컵보드의 경우, 가압 에어 또는 지지 제트 스트림(100, 200)은 베이스 플레이트(34) 아래에 배치된 팬(70)에 의해 바람직하게는 하우징(60) 내에 생성된다. 본 발명의 범위 내에서 수행된 측정을 위해 사용된 팬(70)은 이름 지정, G1G097-AA05-01을 갖는 회사 ebm Papst에 의해 제조된 일측 흡인 방사형 팬이었다.
팬(70)에 의해 생성된 가압 에어는 먼저 베이스 판(34)의 전방측의 영역에 배치된 중공 프로파일(20)에 공급된다. 중공 프로파일(20)의 내부로 팬 가압 에어를 공급하는 것은 바람직하게는 흄 컵보드의 폭을 가로질러 연장되는 중공 프로파일(20)의 종방향 경로의 거의 중간에 있는 지점에서 발생한다. 이러한 방식으로, 상기 중공 프로파일(20) 내에서 이러한 압력 강하는 이 지점에 대하여 거의 대칭적으로 된다.
도 3에서, 중공 프로파일(10, 20)은 서로 유동적으로 연결된다는 것을 또한 인식할 수 있다. 이에 의해, 가압된 에어의 일부는 양 사이드 포스트 프로파일(10)에 도달하고 측벽(36)을 따라 지지 제트 스트림(100)의 형태로 사이드 포스트 프로파일(10)로부터 흄 컵보드의 내부 공간으로 빠져 나간다.
초기에 흄 컵보드의 전반적인 에너지 균형을 개선하기보다는 팬(70)의 에너지 요구가 증가할 것으로 예상되지만, 출원인의 종래의 흄 컵보드 인 Secuflow®의 경우, 흄 컵보드의 폭발 안정성에 대한 법적 요건을 만족하면서도 배기-에어 수집 덕트(50)에 연결된 빌딩-설치 배기 시스템이 생성될 수 있어야 하는 최소 유동 부피를 의미하는, 지지 제트 스트림(100, 200)의 긍정적인 효과에 기인하여 표준화된 폭발 안정성을 적어도 유지하는데 필요한 배기 유동 부피는 감소될 수 있다. 이로써 흄 컵보드의 에너지 요구량은 팬의 에너지 요구량을 초과할 정도로 감소될 수 있으며, 이는 다시 흄 컵보드의 전반적인 에너지 균형에 긍정적인 영향을 미친다.
도 4에는 중공 프로파일(10, 20)의 종방향 경로에 수직인 것을 의미하는 단면에서 본 발명의 실시예에 따라 설계된 중공 프로파일(10, 20)의 구조 및 구조가 도시되어 있다. 외측 유동측(10a, 20a)은 공기역학적으로 최적화된 방식으로 에어 포일로서 설계된다. 중공 프로파일(10, 20)의 내부 공간에는, 압력 챔버(10b, 20b)가 있다. 팬(70)에 의해 발생된 가압 에어는 중공 프로파일(10,20)의 종방향 경로를 따라 압력 챔버(10b, 20b)를 통해 유동한다. 바람직하게는, 복수 개의 출구 개구(10d, 20d)가 중공 프로파일(10, 20)의 종방향 경로를 따라 배치되며, 이를 통하여 가압 에어가 흄 컵보드의 내부 공간으로 빠져 나갈 수 있다.
공간적으로 분리된 다수의 출구 개구(10d, 20d)는 흄 컵보드(1)의 각각의 용도에 따라 중공 프로파일(10, 20) 내에 배열된다. 이들은 중공 프로파일(10, 20)의 길이에 걸쳐 불규칙적으로 분포되거나 특정 패턴 또는 심지어 등거리 또는 주기적으로 배치될 수 있다.
중공 프로파일(10, 20)은 바람직하게는 각각의 측벽(36) 및/또는 베이스 플레이트(34)과 함께 단일 조각으로, 예를 들어 압출된 알루미늄 프로파일로 제조될 수 있다. 중공 프로파일들(10, 20)을 각각의 측벽(36) 및/또는 베이스 플레이트(34)의 전방 측에 위치시키고 부착시키거나 다른 방식으로 이를 부착할 수도 있다.
출구 덕트(10c, 20c)를 구비하거나 구비하지 않은 다수의 출구 개구(10d, 20d)는 각각의 중공 프로파일(10, 20) 내로 프로파일 바아 형태로 도입되거나 또는 그것과 함께 단일 부품으로 제조될 수 있다.
도 4에 도시된 기하 구조는 또한 작업대 또는 베이스 플레이트(34)의 전방 측에 배치된 중공 프로파일(20)뿐만 아니라 측면 포스트 중공 프로파일(10)에도 적용될 수 있다. 보다 명확하게 하기 위해, 본 명세서 및 특허 청구 범위에서 부분적으로, 측면 포스트 프로파일은 제 1 중공 프로파일(10)이라 칭하고, 베이스 플레이트 프로파일은 제 2 중공 프로파일(20)이라 칭한다.
유체 역학적으로 서로에 대하여 다양한 단면 형상에 유체가 관통하는 다양한 덕트를 비교할 수 있도록 하기 위하여, 소위 수압 직경(hydraulic diameter)이 고려된다. "수압 직경"이라는 용어는 이 분야에서 일하는 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 수학적 인자를 나타내며, 동일한 길이 및 동일한 평균 유속에서 동일한 직경 및 원형 단면을 가지는 유로 파이프와 동일한 압력 손실을 갖는 임의의 단면을 갖는 유동 덕트의 직경을 나타낸다.
본 출원인의 종래의 흄 컵보드 인 Secuflow®의 경우, 중공 프로파일(10, 20)의 길이 방향으로의 출구 개구(10d, 20d)의 경로를 의미하는 출구 개구(10d, 20d)의 길이 방향 측정치는 30 mm이고 이에 수직인 측 방향 측정치는 2 mm이다. 직사각형 배출 개구의 경우, 수압 직경은 공식 dh = 2ab /(a + b)에 따라 계산된다. a = 30mm 및 b = 2mm 인 경우, 흄 컵보드 인 Secuflow®의 경우 각 배출 개구(10d, 20d)의 수압 직경은 3.75mm이고 표면적은 60mm²이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 4에 도시된 중공 프로파일(10, 20)의 경우, 출구 개구(10d, 20d)의 표면적은 바람직하게는 단지 1㎟ 내지 4㎟이며, 더욱 바람직하게는 1.8㎠ mm² ~ 3mm². 따라서, 출구 개구(10d, 20d)는 바람직하게 원형, 라운드형, 타원형, 직사각형 또는 다각형 형상을 가질 수 있다.
거의 직사각형인 출구 개구(10d, 20d)의 종방향 경로는 바람직하게는 3 mm이고 이에 수직인 측 방향 측정치는 바람직하게는 1 mm이다. 이로 인해 수압 직경이 1.5 mm가 된다. 이러한 방식으로 설계된 출구 개구(10d, 20d)를 갖는 중공 프로파일(10, 20)은 또한 본 발명의 범위 내에서 수행 된 일련의 측정의 경우에 사용되었다. 다음에서, 이러한 중공 프로파일(10, 20)은 "제트 노즐"이라는 용어로도 지칭된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 적어도 하나의 출구 개구(10d, 20d)는 길이 L을 갖는 덕트(10c, 20c)를 통해 압력 챔버(10b, 20b)(도 4)에 유체 연결되며, 바람직하게는 중공 챔버(10, 20)에 제공된 모든 출구 개구(10d, 20d)는 이러한 방식으로 연결된다.
도 4에 도시된 중공 프로파일(10a, 20b)의 경우, 덕트의 길이(L)는 9mm 인 것이 바람직하다. 따라서 수압 직경(1.5 mm)에 대한 길이 L의 비율은 6이다.
본 발명의 범위 내에서 수행된 일련의 측정은 양호하게는 하나의 출구 개구(10d, 20d)에 유체적으로 연결된 덕트(10c, 20c)가 출구 개구(10d, 20d)의 수압 직경의 적어도 3배, 바람직하게는 4배 내지 11배인 길이(L)을 가져야 한다는 결론을 유도한다. 이 요구 사항을 만족하는 덕트 길이(L)의 경우에만 짧은 덕트를 통하여 진행되어야 하는 에어 제트 스트림의 경우보다는 현저하게 더 발음되는 방향으로 제공되는, 흄 컵보드의 내부 공간으로 방출되는 가압 에어 제트 스트림이다. 이로써, 흄 컵보드의 내부 공간 내에 분산된 압축 에어 제트 스트림(100, 200)의 개방 각도가 감소된다. 환언하면, 압축 에어 제트 스트림(100, 200)는 측벽(36) 및 베이스 플레이트(34)과 매우 근접하게 접촉하는 출구 개구(10d, 20d)로부터 빠져나가는 시점에서의 지점에서 이미 강하게 배향된다.
이와 대조적으로, 종래의 흄 컵보드 인 Secuflow®의 경우에 사용된 압출된 알루미늄 중공 프로파일(10, 20)은 2mm의 두께를 가지며, 이는 출구 개구부 앞에 있는 덕트의 길이(L)가 단지 2 mm인 것을 의미한다. 따라서 수압 직경(3.75 mm)에 대한 길이 L의 비율은 1보다 상당히 작다.
바람직하게는 직선 형태로 연장되는 측벽(36) 및/또는 베이스 플레이트(34)에 대해 형성되는 덕트(10c, 20c)의 각도 α(도 4)는 바람직하게는 0 ° 내지 10 °의 범위이다. 이 점에서, 대응하는 측벽 또는 베이스 플레이트와 0 °의 각도로 덕트를 관통하는 제트 스트림은 흄 컵보드 내의 측벽 또는 베이스 플레이트와 절대적으로 평행하게 펼쳐지지 않는다는 것을 언급되어야 한다. 이는 평균 속도 벡터 자체가 항상 송풍을 나란하게 공급함으로써 측벽(36) 또는 베이스 플레이트(34)에 대해 0 °보다 큰 각을 형성하는 상황에 기인한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 압력 챔버(10b, 20b)로부터 출구 개구(10d, 20d)로 연장하는 직선형 덕트(10c, 20c)(도 4) 대신에,도 5에 도시된 출구 기하 구조는 바람직하게는 주기적으로 진동하는 가압 에어 제트 스트림의 분출을 가능하게 한다. 이 노즐 형상은 다음에서 오시 제트(OsciJet)라고 불린다.
이와 관련하여, 도 5에 도시된 단면은 도 4에 파선으로 도시된 부분 단면에 거의 대응하므로, 도 4와 관련하여 설명되었던 중공 프로파일(10, 20)의 나머지 특징들은 도 5에 도시된 중공 프로파일(10', 20')로 이송될 수 있다.
주기적인 진동은 바람직하게는 자동 자극에 의해 바람직하게는 중공 프로파일(10 ', 20')과 함께 바람직하게는 단일 부품으로 제조되는 비 작동 구성 요소의 도움으로 발생된다. 이 목적을 위해, 본 발명의 범위 내의 측정은 소위 유체 진동기를 사용하여 수행되었다.
유체 진동기는 유체 진동기를 통과하는 유체 내에서 자동으로 자극된 진동을 발생시키는 특징이 있다. 진동은 유체 유동을 서브 유동에서 주 유동으로 분할하여 발생한다. 주 유동이 메인 덕트(10c ', 20c')를 통해 흐르는 동안, 서브 - 유동은 교대로 두 개의 보조 덕트(10f ', 20f')(도 5) 중 하나를 통해 유동한다. 출구 개구부(10d ', 20d')의 영역에서, 서브 유동은 주 유동과 다시 만나고, 서브 유동이 그 전에 어느 보조 덕트(10f ', 20f')에서 유동했었는지에 따라 교호 방식으로 아래쪽으로 그리고 위쪽으로 편향시킨다. 보조 덕트(10f ', 20f')의 변화 및 교대 압력 조건으로 인해, 보조 유동은 다음 사이클에서 각각의 다른 보조 덕트(10f ', 20f')를 통해 유동하게 된다. 이로부터, 출구 개구(10d ', 20d')의 영역에서 합류하는 주 유동 및 서브 유동의 편향이 각기 다른 방향으로 뒤 따른다. 그런 다음 사이클이 반복된다.
또한, 도 5의 노즐 형상의 경우에, 출구 개구(10d ', 20d')는 덕트(10c ', 20c)(여기에서는 주 덕트)를 통해 압력 챔버(10b', 20b)에 유체 유동가능하게 연결되는데, 덕트는 길이(L)을 가진다. 여기서 덕트 길이(L)는 출구 개구(10d ', 20d')의 수압 직경의 적어도 3 배, 바람직하게는 4 배 내지 11 배이다. 본 발명의 바람직한 실시예의 경우, 기본적으로 직사각형인 출구 개구(10d ', 20d')의 종방향 경로는 1.8mm 이고, 이것에 수직인 경로는 1mm 이다. 그 결과 수압 직경은 1.3 mm가 된다. 덕트 길이(L)는 바람직하게는 14 mm이며, 따라서 수압 직경의 약 11 배이다.
오시 제트(OsciJet) 노즐 형상의 대안으로서, 비주기적인 가압 에어 제트 스트림을 생성하는 기하 구조도 또한 고려될 수 있다. 다시 말해, 이러한 기하학적 구조는 앞뒤로 스위핑하는 가압 에어 제트 스트림을 만들어서 확률적으로 움직이게 된다. 이러한 비주기적인 가압 에어 제트 스트림을 생성하기 위해, 유체 진동기의 경우와 다른 피드백 없는 유체 구성 요소가 사용될 수 있다.
도 6은 Secuflow® 흄 컵보드의 종래의 노즐 구조를 사용하는 환경하에서, 측면 포스트 프로파일(10)로부터 방출되는 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정치의 결과를 나타내는 것(도 6a), 제트 노즐 스트림을 사용하는 환정하에서, 측면 포스트 프로파일(10)로부터 방출되는 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정치의 결과를 나타내는 것(도 6b), 오시 노즐 형상을 사용하는 환경하에서, 측면 포스트 프로파일(10)로부터 방출되는 월 제트 스트림의 유동장의 PIV 측정치의 결과를 나타내는 것(도 6C)의 도면이다. 도 6에 도시된 측정의 경우 팬 전압은 9.85V 이다.
도 6a에서, 0 의 위치에 대응하는 전방 섀시 레벨 뒤에서 약 150mm의 중공 프로파일(10)로부터 송출되는 지지 제트 스트림(100)에도 불구하고, 개방된 전방 섀시를 통해 유입되는 주위 에어가 측벽으로부터 어떻게 멀어지는지가 명확하게 도시된다. 변위는 이전 실험의 경우에 놓치지 않음으로써 관찰되지 않았다. 이러한 변위는 도 6b 및 도 6c에서는 인식할 수 없다. 도 6b 및 도 6c에서, 주변 에어는 난류 또는 역류 영역을 형성하지 않으면서 측벽을 따라 유동한다. 또한, 더 높은 에어 속도를 나타내는 계자 선 밀도는 도 6b 및 6c의 측벽의 영역에서도 6a보다 상당히 높다. 이것은 제트 노즐 형상(도 6B) 및 오시 제트 노즐 형상(도 6C)의 경우에서의 주위 에어가 Secuflow® 흄 컵보드의 일반적인 노즐 형상(그림 6A)의 경우처럼 흄 컵보드의 내부 공간의 만곡 벽을 향해 상당히 빠르게 유동하는 것을 제안한다. 또한, 도 6b 및 도 6c에서 주변 에어 자체가 사이드 포스트 프로파일(10, 10 ')(y-축)으로부터 소용돌이 형상으로 측벽을 향해 일정 거리에서 어떻게 움직이는지를 인식 할 수 있는 반면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 주변 에어는 오히려 측벽으로부터 멀어지는 경향이 있다.
유동장의 PIV 측정은 제트 노즐(도 4) 및 오시 제트 노즐(도 5)의 경우에서도 유동 변위가 효과적으로 방지될 수 있음을 매우 분명하게 보여준다. 또한, 측면 포스트의 전면 에어 포일 형상 영역에서 유입되는 주변 에어가 더 잘 접촉하게 되어 역류의 위험이 더욱 감소된다.
일련의 PIV 측정이 팬(70)의 다양한 제어 전압에서 수행되었다(도 3). 이에 따라, 더 높은 제어 전압은 지지 제트 스트림의 더 높은 배기 속력에 대응한다. PIV 측정을 통해 유동 변위를 피하고자 하는 목표가 높은 제트 스트림 속력의 경우에 더 잘 달성된다는 것이 분명해졌다. 본 발명의 이러한 양태를 구현하기 위해, 작업 공간의 전방 측면의 영역에서 작업 공간의 깊이의 적어도 25 %까지 유동 변위가 회피되는 것으로 충분하다. 이것은 위험한 역류 영역과 관련하여 특히 중요한 방식으로 평가되어야 하는 작업 공간 영역에 해당한다. 바람직하게는, 이 값은 적어도 50%이고, 더욱 바람직하게는 75%이다.
상당한 역류 영역이 없는 거의 난류가 없는 유동 경로가 결정될 수 있는 팬(70)의 각각의 제어 전압이 실험적으로 결정된 후에, 본 발명자는 어느 정도의 최소의 체적 유량이 난류 없는 유동장을 재현하는데 필요한지에 대한 물음을 가져왔다.
제트 및 오시 제트 노즐 출구 개구(10d, 20d 및 10d ', 20d')의 낮은 측정치로 인하여, 에어 출구 속력의 측정치는 열선 풍력계의 도움으로 재현 할 수 없는 결과를 제공한다. 오시 노즐의 경우 열선 풍속계는 주기적으로 진동하는 지지 제트 스트림과 함께 진동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 최소 부피 유동을 결정하는 방법이 개발되었다. 관련된 테스트 배치는 도 7과 도 8에 도시되고 있다.
월 제트 스트림의 부피 유동의 결정은 2 단계로 이루어진다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전압 조정기(72)를 사용함으로써, 팬(70)의 제어 전압은 PIV 측정에 의해 검증 된 월 제트 스트림의 유동장이 거의 유동 변위를 나타내지 않는 값으로 설정된다. 측정 지점 1, 2, 3, 4, 5 및 6에서, 중공 프로파일들(10, 10 '및 20, 20') 내의 정압이 후속적으로 결정된다. 이 목적을 위해서, 바람직하게는 각각의 압력 트랜스 듀서 라인(82)을 통해 중공 프로파일(10, 10 ', 20, 20)의 압력 챔버(10a, 10a', 20a, 20a ')에서 정압을 측정하는 압력 변환기(80)이 사용된다. 따라서, 압력 변환기 라인(82)은 바람직하게는 압력 챔버 및 단부가 각각의 압력 챔버(10a, 10a '및 20a, 20a')의 내부 표면에서 동일한 높이가 되도록 배치된다. 이러한 제 1 측정 단계에서, 단지 예시로서, 중공 프로파일(10)은 좌측 포스트에서 제트 노즐과 함께 사용되고, 오시 제트 노즐을 갖는 중공 프로파일(10 ')은 우측 포스트에 사용된다.
제 2 측정 단계에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 팬(70)은 가압 에어 공급원(74)으로 대체된다. 교정된 압력 조절기 또는 유동 질량 제어기(76)가 가압 에어 공급원(74)의 하류에 배치된다. 본 발명에서 설명되는 유동 질량 제어기는 Teledyne Hastings instrument에 의해 만들어진 Series 201 이다. 유동 질량 제어기를 사용하여 중공 프로파일(10, 10 ', 20, 20')의 첫 번째 측정 단계에서 결정된 제 1 정적 기준 기압을 설정한 후, 관련 유동 질량을 결정할 수 있다. 주변 압력과 주변 온도를 고려하여, 각각의 유동 질량으로부터 유동 체적을 계산할 수 있다.
도 9에는 중공 프로파일들(10, 10 ')의 압력 챔버들(10a, 10a') 내의 측정된 정적 기압이 도시되어 있다. 가장 낮은 실선은 비교 목적으로 표시된 것으로 직렬 흄 컵보드 인 Secuflow®의 중공 프로파일 및 4.41V의 팬 전압에서의 정적 에어 압력을 보여준다. 여기서의 평균 정적 기압은 12.5 Pa이다. 점선은 65 Pa의 평균값을 나타내며 4.41 V 팬 전압에서 제트 및 오시 제트 노즐에 대해 결정되었다. 일점 쇄선은 197 Pa의 평균 기압에 해당한다. 이는 제트 및 오시 제트 노즐 사용시 팬 전압이 9.85 볼트 인 경우에 결정되었다. 도 9에서 Secuflow® 흄 컵보드의 직렬 프로파일에서 9.85V의 팬 전압으로 측정한 평균 정적 기압은 표시되어 있지 않다.
결과적인 유동 체적은 도 10에 나와 있다. 최적화된 월 제트 스트림 노즐인 제트 및 오시 제트를 사용하면, 직렬 흄 컵보드인 Secuflow®와 관련하여 요구되는 최소 유동 체적이 제트 설계에서 68 %, 오시 제트 설계에서 76 % 만큼 감소한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명자들은 감소된 유동 체적으로 인해 규정에 따라(이는 일련의 표준 DIN EN 14175의 요건을 충족시키는 흄 컵보드를 의미함) 건물에 설치된 일반적으로 이용 가능한 가압 에어 시스템을 갖춘 본격적인 흄 컵보드를 작동시키는 것이 가능하다고 결론 지었다. 여기서, 통상의 기술자는 빌딩에 설치된 그러한 가압 에어 시스템이 일반적으로 0 내지 7의 범위에서 기압을 이용할 수 있다는 것을 알고 있다. 따라서 전원이 공급되는 팬이 여분으로 된다.
각각의 중공 프로파일(10, 20)로 월 제트 스트림(100) 또는 베이스 제트 스트림(200)이 방출되도록 의도된 측면 포스트 프로파일(10, 10 ')의 모든 출구 개구(10d, 10d') 및 베이스 플레이트 프로파일(20, 20 ')의 모든 출구 개구(20d, 20d)가 특허 청구범위에 나타내어진 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 도 4 또는 도 5에 도시된 노즐 형상을 가져야 하는 것은 아니다. 따라서, 측면 포스트 프로파일(10, 10')의 적어도 하나의 출구 개구(10d, 10d') 또는 베이스 플레이트 프로파일(20, 20')의 적어도 하나의 출구 개구(20d, 20d')는 이러한 방식으로 설계되는 것으로 충분하다. 동일한 것이 각각의 출구 개구(10d, 10d', 20d, 20d')에 대하여 바로 상류에 제공되는 덕트(10c, 10c', 20c, 20c')의 길이(L)에도 적용된다.
1: 흄 컵보드
10, 10': 제 1 중공 프로파일
100: 월 제트 스트림

Claims (20)

  1. 연구실용 흄 컵보드로서, 상기 연구실용 흄 컵보드는,
    작업공간이 위치하며, 전방 섀시(30)에 의해 전방측으로 경계 지워지고, 베이스 플레이트(34)에 의해 하측으로 경계 지워지며, 측벽(36)에 의해 측방으로 각각 경계 지워지는 하우징(30);
    각각의 측벽(36)의 전방측 상에 배치되는 중공의 제 1 프로파일(10, 10')로서, 각각의 중공의 프로파일(10, 10')은 제 1 압력 챔버(10b, 10b')를 구비하며, 상기 제 1 압력 챔버는 다수의 제 1 개구(10d, 10d')에 유체 유동가능하게 연결되며, 가압된 에어를 포함하는 월 제트 스트림(100) 형태의 에어 제트 스트림이 제 1 개구로부터 각각의 측벽(36)을 따라 상기 작업공간 내부로 배출되는, 제 1 프로파일(10, 10')을 포함하되,
    적어도 하나의 상기 제 1 개구(10d, 10d')는 제 1 종방향 덕트(10c, 10c')를 통하여 상기 제 1 압력 챔버(10b, 10b')에 유체 유동가능하게 연결되며, 상기 작업공간의 깊이의 적어도 25% 까지 상기 작업공간의 전방측의 영역에서 상기 측벽(36)의 제 1 개구(10d, 10d')로부터 나오는 월 제트 스트림(100)의 유동 변위를 차단하기 위하여, 상기 제 1 종방향 덕트(10c, 10c')는, 유동 방향에 각각 수직한 관점에서, 상기 제 1 개구(10d, 10d')의 단면 표면의 수압 직경(hydraulic diameter)의 적어도 3배인 유동 방향의 길이(L)를 가지는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  2. 연구실용 흄 컵보드로서, 상기 연구실용 흄 컵보드는,
    작업공간이 위치하며, 전방 섀시(30)에 의해 전방측으로 경계 지워지고, 베이스 플레이트(34)에 의해 하측으로 경계 지워지며, 측벽(36)에 의해 측방으로 경계 지워지는 하우징(30);
    상기 베이스 플레이트(34)의 전방측 상에 배치되는 중공의 제 2 프로파일(20, 20')로서, 중공의 제 2 프로파일(20, 20')은 제 2 압력 챔버(20b, 20b')를 구비하며, 상기 제 2 압력 챔버는 다수의 제 2 개구(20d, 20d')에 유체 유동가능하게 연결되며, 가압된 에어를 포함하는 베이스 제트 스트림(200) 형태의 에어 제트 스트림이 제 2 개구로부터 각각의 베이스 플레이트(34)를 따라 상기 작업공간 내부로 배출되는, 제 2 프로파일(20, 20')을 포함하되,
    적어도 하나의 상기 제 2 개구(20d, 20d')는 제 2 종방향 덕트(20c, 20c')를 통하여 상기 제 2 압력 챔버(20b, 20b')에 유체 유동가능하게 연결되며, 상기 작업공간의 깊이의 적어도 25% 까지 상기 작업공간의 전방측의 영역에서 상기 베이스 플레이트(34)의 제 2 개구(20d, 20d')로부터 나오는 베이스 제트 스트림(200)의 유동 변위를 차단하기 위하여, 상기 제 2 덕트(20c, 20c')는, 유동 방향에 각각 수직한 관점에서, 상기 제 2 개구(20d, 20d')의 단면 표면의 수압 직경(hydraulic diameter)의 적어도 3배인 유동 방향의 길이(L)를 가지는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  3. 제 1 항 및 제 2 항의 특징을 가진 연구실용 흄 컵보드(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 덕트(10c, 10c') 및/또는 제 2 덕트(20c, 20c')는 제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d')의 단면 영역의 수압 직경의 4배 내지 11배의 범위에 있는 유동방향 길이(L)을 가지는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1),
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측벽(36)으로부터 상기 제 1 개구(10d, 10d')에서 나오는 월 제트 스트림(100)의 유동 변위 및/또는 상기 베이스 플레이트(34)로부터 상기 제 2 개구(20d, 20d')에서 나오는 베이스 제트 스트림(200)의 유동 변위는 작업 공간의 길이의 적어도 50%까지 작업 공간의 전방측의 영역에서 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측벽(36)으로부터 상기 제 1 개구(10d, 10d')에서 나오는 월 제트 스트림(100)의 유동 변위 및/또는 상기 베이스 플레이트(34)로부터 상기 제 2 개구(20d, 20d')에서 나오는 베이스 제트 스트림(200)의 유동 변위는 작업 공간의 길이의 적어도 75%까지 작업 공간의 전방측의 영역에서 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 압력 변환기 및/또는 제 2 압력 변환기(80)가 제공되어, 제 1 압력 챔버(10b, 10b') 및/또는 제 2 압력 챔버(20b, 20b')에 유체 유동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 압력 변환기 및/또는 제 2 압력 변환기(80)는 제 1 압력 변환기 라인 및/또는 제 2 압력 변환기 라인(82)을 포함하되, 상기 제 1 압력 변환기 라인 및/또는 제 2 압력 변환기 라인(82)은 상기 제 1 압력 변환기 라인 및/또는 제 2 압력 변환기 라인(82)의 압력 챔버 단부가 제 1 압력 챔버(10b, 10b') 및/또는 제 2 압력 챔버(20b, 20b')의 내측 표면과 같은 높이로 되어 종결되도록 배열된 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흄 컵보드의 의도된 사용시에 50 Pa 내지 500Pa의 압력 범위에서, 바람직하게는 150Pa 내지 200Pa의 압력 범위에서 제 1 압력 챔버(10b, 10b') 및/또는 제 2 압력 챔버(20b, 20b')에서의 압력을 조절하도록 제어 장치(76)가 제공된 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  10. 제 7 항 또는 제 8 항을 인용하는 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치(76)는 제 1 압력 변환기 및/또는 제 2 압력 변환기(80)에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 제 1 압력 챔버(10b, 10b') 및/또는 제 2 압력 챔버(20b, 20b')에 대하여 상류에 배치되는 감압기 또는 유동 질량 제어기(76)인 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 감압기 또는 유동 질량 제어기(76)는 하우징(60) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 방향에 수직하게 볼 때, 제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d') 중 적어도 하나, 바람직하게는 제 1 개구 및 제 2 개구 모두의 단면 표면은 1 mm2 내지 4 mm2 인 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 방향에 수직하게 볼 때, 제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d') 중 적어도 하나, 바람직하게는 제 1 개구 및 제 2 개구 모두의 단면 표면은 1.8 mm2 내지 3 mm2 인 것을 특징으로 하는 연구실용 흄 컵보드(1).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d') 중 적어도 하나, 바람직하게는 모든 제 1 개구 및 제 2 개구는, 월 제트 스트림(100)을 주기적으로 진동할 때 및/또는 베이스 제트 스트림(200)을 주기적으로 진동할 때, 제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d')에서 나오는 가압 에어 제트 스트림이 작업 공간으로 방출되도록 된 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
  16. 제 15 항에 있어서,
    주기는 1 Hz 내지 100Hz, 바람직하게는 200 Hz 내지 300 Hz 인 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 월 제트 스트림(100)의 주기적 진동 및/또는 상기 베이스 제트 스프림(200)의 주기적 진동은 바람직하게는 단일 부재로 되는 제 1 중공 프로파일(10, 10') 및/또는 제 2 프로파일(20, 20')의 단지 움직이지 않는 구성요소에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 월 제트 스트림(100)의 주기적 진동 및/또는 상기 베이스 제트 스트림(200)의 주기적 진동은 자동 자극에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 유체 진동기 및/또는 제 2 유체 진동기(11) 중 적어도 하나가 제공되되, 제 1 유체 진동기 및/또는 제 2 유체 진동기(11) 중 적어도 하나는 제 1 개구(10d') 및/또는 제 2 개구(20d')를 포함하며, 바람직하게는, 복수의 제 1 유체 진동기 및 제 2 유체 진동기가 제공되어, 복수의 제 1 유체 진동기 및 제 2 유체 진동기는 각각 제 1 개구(10d') 및 제 2 개구(20d')를 포함하되, 상기 제 1 개구 및 제 2 개구는 상기 월 제트 스트림(100)의 주기적 진동 및/또는 상기 베이스 제트 스트림(200)의 주기적 진동을 생성하는 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 개구(10d, 10d') 및/또는 제 2 개구(20d, 20d')는 원형, 라운드형, 타원, 직사각형 또는 다각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 흄 컵보드(1).
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