KR20230140077A - 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치 - Google Patents

초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치 Download PDF

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Abstract

환기를 위해 터널 내에 설치되는 제트 팬에 대한 이동형 성능평가 장치가 개시된다 개시되는 제트 팬용 이동형 성능퐁가 장치는, 상기 제트 팬의 일단에 결합되는 덕트 부재, 상기 덕트 부재 내부의 풍속 관련 정보를 측정하기 위해 초음파를 발신 또는 수신하는 한 쌍의 초음파 센서들, 상기 초음파 센서들에 의해 측정된 풍속 관련 정보를 수집하는 데이터 로거, 및 상기 초음파 센서들과 상기 데이터 로거 간을 상기 덕트 부재의 외측으로 연결하기 위한 케이블을 포함함으로써, 다양한 직경을 갖는 제트 팬에 대하여 보다 정확하고 정밀한 방법으로 승압력, 정압, 풍속 등을 측정하여 제트 팬의 성능평가를 수행할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치{ULTRASONIC-SENSOR APPLIED MOVABLE PERFORMANCE EVALUATION APPARATUS FOR JET FANS}
본 발명은 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, 터널 내에서 제트 팬의 정상적인 작동 여부를 측정 및 평가하기 위한 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치에 관한 것이다.
터널 환기에 있어서의 TAB(Testing, Adjusting and Balancing)이란 원활 교통시 터널 내의 쾌적 환경 조성과 터널 내 화재 사고 발생시 연기의 전파 제어를 통해 안전한 대피 환경을 제공하기 위해 터널 내에 설치된 환기 설비를 시험, 조정 및 평가하는 것을 의미한다. 과거의 터널 환기는 TAB에 대한 필요성을 인지하지 못하여 그 적용을 등한시 한 결과 터널 내 오염 분포가 균일하지 못하였으며 설계치와 실제와의 차이가 발생하였다. 하지만 생활수준의 향상과 산업의 발달로 터널 내의 쾌적 환경에 대한 요구가 높아지고 TAB 기술도 향상되어 최근에는 환기 설비가 갖추어진 대부분의 터널 현장에서 TAB을 실시하고 있다. TAB 수행은 도로 터널 현장에서 설계치와 실측치를 비교하여 설계의 적합성에 대한 실정 파악에 커다란 의미를 부여한다.
터널의 대표적인 기계식 환기 방식인 종류식 환기 방식에는, 제트 팬식, 수직 갱 송배기식, 전기 집진기식 등이 있으며, 특히 제트 팬식이 대표적이라 할 수 있다. 제트 팬식은 제트 팬이 터널의 천정이나 벽면에 설치되어(도 1의 1 참조) 고속의 바람을 일으켜 터널 내 오염 공기를 밖으로 분출하는 방식으로서, 터널 내 차량의 주행에 따른 교통 환기력과 제트 팬의 승압력을 동일한 방향으로 하여 환기 풍도로서 터널을 이용하는 방식이다. 제트 팬을 이용하는 방식의 경우, 과도하게 긴 터널에 적용될 경우, 제트 팬의 설치 대수가 많아 유지 관리가 어렵다는 한계를 갖기는 하지만, 3000m 이하 길이의 터널에 매우 적합하고, 유지 보수도 또한 용이하며, 설치 비용이 적게 들고, 덕트가 불필요하며, 풍로로서 차도를 이용하므로 손실이 적다는 장점을 갖는다.
제트 팬을 이용하는 터널 내 환기 설비(또는 제연 설비)에 대한 TAB는 제트 팬을 가동하기 전에 터널 내 풍속을 측정하고, 제트 팬을 가동 중 터널 내 풍속을 측정하여, 특정된 데이터를 이용하여 제트 팬의 성능을 시험하는 과정으로 수행된다.
터널 내에서 TAB을 수행하기 위해 터널 내 여러 포인트에 대하여 환기력과 풍속을 측정하기 위한 방식으로서, 이동식 가대와 캐스트 휠 등을 이용하여 터널 내 환기 설비의 TAB을 수행하는 방식으로서 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 등록특허 10-1542699(2015년 07월 31일 등록)에 개시된 바 있다. 하지만, 이 선행문헌은 제트 팬의 승압력, 전압 등을 측정하여 풍속을 측정함으로써 성능평가를 수행하기 위한 것은 아니다.
터널 내에 설치되는 제트 팬의 직경은 예컨대, 710mm, 1030mm, 1250mm, 또는 1530mm 등으로 다양하므로, 이러한 다양한 종류의 제트 팬들에 대하여 보다 정확하고 정밀한 방법으로 승압력, 정압, 풍속 등을 측정하기 위한 수단이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.
대한민국등록특허 10-1542699(2015년 07월 31일 등록) 대한민국등록특허 10-1710458(2017년 02월 21일 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 터널 내에 설치되는 제트 팬의 승압력, 전압 등을 측정하여 제트 팬의 성능평가를 수행하도록 하기 위해, 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 터널 내에 설치되는 다양한 직경을 갖는 제트 팬에 대하여 보다 정확하고 정밀한 방법으로 승압력, 정압, 풍속 등을 측정하여 제트 팬의 성능평가를 수행할 수 있는 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는, 상기 제트 팬의 일단에 결합되는 덕트 부재와, 상기 덕트 부재 내부의 풍속 관련 정보를 측정하기 위해 초음파를 발신 또는 수신하는 한 쌍의 초음파 센서들과, 상기 초음파 센서들에 의해 측정된 풍속 관련 정보를 수집하는 데이터 로거, 및 초음파 센서들과 상기 데이터 로거 간을 상기 덕트 부재의 외측으로 연결하기 위한 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는, 상기 덕트 부재의 하부에서 상기 덕트 부재를 지지하기 위한 지지부를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는, 상기 덕트 부재의 일단에 연결되는 소켓과, 상기 소켓과 상기 제트 팬 사이의 결합을 안정화하기 위한 개스킷을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 개스킷의 내경과 상기 제트 팬의 내경은 동일하다.
일 실시예에 따라, 상기 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는, 상기 덕트 부재 내부에서 와류의 발생을 억제하기 위해, 상기 덕트 부재의 내벽의 적어도 일부 구간에 형성된 허니콤부를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 초음파 센서들은, 상기 덕트 부재의 수직 방향에서 서로 어긋나게 배치된다.
일 실시예에 따라, 상기 개스킷은, 상기 제트 팬에서 팬 유닛 전단의 가이드부의 일단의 삽입을 허용하는 가이드부 삽입홀을 포함한다.
본 발명은 초음파 센서를 적용한 제트 팬용 이동형 성능평가 장치를 제공함으로써, 다양한 직경을 갖는 제트 팬에 대하여 보다 정확하고 정밀한 방법으로 승압력, 정압, 풍속 등을 측정하여 제트 팬의 성능평가를 수행할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 터널 내에 설치된 제트 팬(1)의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 터널 내에 설치된 제트 팬(1)의 정면과 측면을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 길이와 제트 팬(1)의 가이드부(11)와의 길이 관계를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치에서 소켓 측과 제트 팬 측의 리크를 방지하기 위한 개스킷의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 적용에 사용되는 지지차량의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 구체적인 적용 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.
우선, 도 2를 참조하면, 제트 팬(1)은, 제트 팬(1)을 터널 내의 천장에 고정시키는 방식으로 설치되는데, 제트 팬(1)은 길이 방향으로 볼 때, 회전하는 팬 유닛(13)과 팬 유닛(13)의 양측에 위치하여 공기 흐름을 가이드하는 가이드부(11, 12)로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 특징을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 환기를 위해 터널 내에 설치되는 제트 팬에 대한 본 발명의 이동형 성능평가 장치는 덕트 부재(110), 한 쌍의 초음파 센서들(120a, 120b), 데이터 로거(150), 케이블(130a, 130b), 지지부(170)를 포함한다.
덕트 부재(110)는 제트 팬(1)의 일단에 결합되는 구성요소로서, 유체의 이동이 원활하도록 원형의 단면을 갖는 관 형상으로 형성된다.
한 쌍의 초음파 센서들(120a, 120b)은 하나의 초음파 센서(120a)에서 초음파를 발신하여 맞은 편에 위치한 초음파 센서(120b) 측에서 수신하는 방식으로 작동하며, 그 반대로 작동할 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 센서들(120a, 120b)은, 덕트 부재(110)의 수직 방향에서 서로 어긋나게 배치된다. 한 쌍의 초음파 센서들(120a, 120b)이 덕트 부재(110)의 수직 방향에 일치하게 배치되는 경우, 자신의 초음파가 반사되어 자기 자신이 수신하여 측정 오류가 발생할 수 있으므로 이를 최소화하기 위함이다. 초음파 센서들(120a, 120b)은 풍속 관련 정보를 측정하게 되는데, 풍속 관련 정보는, 예컨대, 터널 내에서 제트 팬의 가동 이전의 제트 팬 전단의 자연풍 측정 정보, 제트팬을 가동한 상태에서의 풍속 측정 정보, 제트 팬을 가동한 직후의 자연풍 측정 정보 등일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 케이블(130a, 130b)을 덕트 부재(110)의 바깥쪽으로 연결할 수 있도록, 초음파 센서들(120a, 120b) 각각의 일단이 덕트 부재(110)의 바깥으로 노출되고, 노출된 부분에 케이블(130a, 130b)이 각각 연결된다(도 3의 "A" 참조).
데이터 로거(data loger)(150)는 초음파 센서들(120a, 120b)에서 측정된 풍속 관련 정보를 수집하는 구성요소이다. 즉, 초음파 센서들(120a, 120b)에서 측정된 풍속 관련 정보가 데이터 로거(150)에 의해 수집된다.
케이블(130a, 130b)은 초음파 센서들(120a, 120b)과 데이터 로거(150) 간을 덕터 부재의 바깥으로 연결하기 위한 구성요소이다. 케이블(130a, 130b)은 덕트 부재(110) 내부의 유속에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 덕트 부재(110)의 바깥으로 연결된다.
지지부(170)는 덕트 부재(110)의 하부에서 덕트 부재(110)를 지지하기 위한 구성요소이다. 지지부(170)는 지지 케이지(도 6의 210)에 의해 가이드되고 길이가변 지지대(도 6의 200)와 지지차량(도 6의 190)에 의해 지지되어 제트 팬(1)의 일측에 결합 상태를 유지하게 된다.
또한, 와류의 발생을 억제하고자, 덕트 부재(110)의 내벽의 적어도 일부 구간에 형성된 허니콤부(160)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 허니콤부(160)는 덕트 부재(110)와 소켓(180)이 결합되는 부분의 일부 구간에 형성된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)의 길이와 제트 팬(1)의 가이드부(13)과의 길이 관계를 설명하기 위한 도면이다. 여기서의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)의 길이인 L1은 앞서 설명된 바와 같이 덕트 부재(110)의 내경을 D로 볼 때, L2은 와류의 발생으로 인한 풍속 측정에 있어서의 오류 발생을 줄이고자 2D보다 더 큰 것이 바람직하며, 제트 팬(1)의 가이드부(13)의 길이(L2)는 덕트 부재(110)의 내경보다 3배 더 큰 3D보다 더 큰 길이, 즉, 덕트 부재(110)의 길이인 L1보다 1.5배 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 형성됨으로써, 풍속 측정 오류를 최소화할 수 있다. 여기서, 소켓(180)이 가이드 부재(110)에 결합되지 않는 경우에는 덕트 부재(110)의 길이가 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)의 길이가 되며, 소켓(180)이 추가로 결합된 경우에는 소켓까지의 길이가 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)의 길이이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치에서 소켓(180) 측과 제트 팬(10) 측 안정적인 결합을 유지하도록 하여 리크를 최소화하기 위한 개스킷(300)의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 캐스킷(300)은 결합부(320)와 가이드부 삽입홀(330)을 갖도록 형성된다. 결합부(320)는 덕트 부재(110) 또는 소켓(180)의 외측으로 결합되기 위한 구성요소이고, 가이드부 삽입홀(330)은 제트 팬(1)에서 팬 유닛 전단의 가이드부(11)의 일단의 삽입을 허용하기 위한 구성요소이다. 팬 유닛(13)의 전단의 가이드부(11)는 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 끝 부분(도 8의 (c)에서 좌측 방향)으로 갈수록 내측 부분의 직경이 더 커지도록 형성되어 있으므로(참조부호 11a), 이러한 구조의 가이드부(11)가 삽입될 수 있도록 이에 상응하는 구조로 형성된다. 즉 개스킷(300)의 결합부(320)는 가이드부 삽입홀(330)을 기준으로 하여 내측부(320b)와 외측부(320a)로 구분되며, 가이드부(11)의 11a 부분이 삽입된 상태, 즉 팬 유닛에 본 발명의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치가 결합된 상태를 고려하여 보면(도 8의 (c) 참조), 내측부(320b)는 11a의 내부에 위치하고 외측부(320a)는 11a의 외부에 위치하게 된다.
또한, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 개스킷(300)은, 그 내경(R1)이 제트 팬(1)의 내경(R2)(구체적으로는 가이드 유닛(11)의 내경임)과 동일하도록 형성됨으로써, 와류의 발생으로 인한 측정 오류를 최소화할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치의 적용에 사용되는 지지차량의 일 예를 나타낸 도면이다. 제트 팬에 본 발명의 이동형 성능평가 장치를 연결하기 위해서는 도 6에 도시된 바와 같이, 지지차량(190)과, 지지차량(190)에서 제어되는 길이가변 지지대(200), 길이가변 지지대(200)의 최상단에 연결되는 지지 케이지(210)를 포함하는 장치에 의해 지지되어 본 발명의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)가 제트 팬(1)의 일측에 연결되도록 함으로써 성능평가를 수행하게 된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)의 구체적인 적용 예를 나타낸 도면이다. 도 7은 가변 지지대(200)가 접혀진 상태를 나타낸 단면이고, 도 8은 본 발명의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)가 제트 팬(1)에 완전히 결합된 상태에서 제트 팬의 성능평가를 실시하고 있는 상태이다.
도면들을 참조하면, 지지차량(190)에 의해 길이 가변 지지대(200)의 길이가 적절히 조절되어 본 발명의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치(100)가 제트 팬(1)에 결합됨으로써, 편리하고 정확하게 승압력, 전압, 정압 등을 측정함으로써, 제트 팬(1)에 대한 성능평가를 수행할 수 있게 된다. 참조부호 10은 터널 내의 상부 천정으로서, 제트 팬(1)은 터널(10)의 내부에서 상부 천정에 고정 설치된다(도 1 또는 도 2 참조). 참조부호 A4는 공기의 흐름을 예시한 것이다.
100 : 본 발명의 제트 팬용 이동형 성능평가 장치
110 : 덕트 부재
120a, 120b : 초음파 센서
130a, 130b : 케이블
150 : 데이터 로거
160 : 허니콤부
170 : 지지부
180 : 소켓
190 : 지지차량
200 : 길이가변 지지대
210 : 지지 케이스
300 : 개스킷

Claims (6)

  1. 환기를 위해 터널 내에 설치되는 제트 팬에 대한 이동형 성능평가 장치로서,
    상기 제트 팬의 일단에 결합되는 덕트 부재;
    상기 덕트 부재 내부의 풍속 관련 정보를 측정하기 위해 초음파를 발신 또는 수신하는 한 쌍의 초음파 센서들;
    상기 초음파 센서들에 의해 측정된 풍속 관련 정보를 수집하는 데이터 로거; 및
    상기 초음파 센서들과 상기 데이터 로거 간을 상기 덕트 부재의 외측으로 연결하기 위한 케이블;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는,
    상기 덕트 부재의 일단에 연결되는 소켓; 및
    상기 소켓과 상기 제트 팬 사이의 결합을 안정화하기 위한 개스킷;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 개스킷의 내경과 상기 제트 팬의 내경은 동일한 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제트 팬용 이동형 성능평가 장치는,
    상기 덕트 부재 내부에서 와류의 발생을 억제하기 위해, 상기 덕트 부재의 내벽의 적어도 일부 구간에 형성된 허니콤부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 초음파 센서들은, 상기 덕트 부재의 수직 방향에서 서로 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 개스킷은,
    상기 제트 팬에서 팬 유닛 전단의 가이드부의 일단의 삽입을 허용하는 가이드부 삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제트 팬용 이동형 성능평가 장치.
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KR101542699B1 (ko) 2014-10-23 2015-08-06 주식회사 이음엔지니어링 터널 내 환기 설비의 tab를 위한 환기력 측정 시스템 및 방법
KR101710458B1 (ko) 2016-01-08 2017-02-27 (주)주성지앤비 도로터널 제연설비의 성능평가방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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