WO2012057520A2 - 공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치와 이를 포함하는 공기 순환 시스템 - Google Patents

공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치와 이를 포함하는 공기 순환 시스템 Download PDF

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WO2012057520A2
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connecting rod
rotating rod
rotating
rod
movable plate
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홍윤균
권도훈
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삼성중공업 주식회사
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/12—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of sliding members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/148—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with magnets

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for regulating air flow in an air circulation duct and an air circulation system including the same.
  • a room such as a ship is supplied with air cooled or cleaned using an air conditioner, and the air passage is a duct.
  • ducts have branches that diverge from the main passageway and connect with the room.
  • the basin is provided with a damper for controlling the amount of air flowing into the room, and a branch vane is provided with a guide vane for guiding air from the main passage toward the basin.
  • One embodiment of the present invention is to provide an air flow control device and method that can easily control the air flow of the duct.
  • An apparatus for controlling air flow in an air circulation duct includes a movable plate installed in an air circulation duct, a first rotating rod in close contact with the movable plate, and the first rotation about the movable plate. And a second rotary bar positioned opposite to the rod and installed in close contact with the movable plate in parallel with the first rotary bar.
  • the first rotating rod is rotatable about its central axis
  • the central axis of the second rotating rod is rotatable about the central axis of the first rotating rod
  • the movable plate is rotated by the first rotating rod.
  • the direction and amount of the air flowing in the air circulation duct is adjusted by linearly moving along and rotating according to the rotation of the second rotating rod.
  • the air flow control device may include one of a first connecting rod coupled to the first rotating rod, a second connecting rod coupled to the second rotating rod, and one of the first connecting rod and the second connecting rod. It may further include a rotating member to rotate to take.
  • the first connecting rod and the first rotating bar are on the same axis
  • the second connecting bar is on the same axis as the first rotating bar and the first portion on the same axis as the second rotating bar. It may include a second portion.
  • the rotating member is a rotor selectively coupled with a second portion of the second connecting rod and one of the first connecting rods and rotatable about a central axis of the first rotating rod, the rotor being made of a permanent magnet, and the rotating It may include a current coil surrounding the electron.
  • the rotating member further includes a cover for receiving the rotor, the coil, at least a portion of the second portion of the second connecting rod and at least a portion of the first connecting rod therein and limiting the direction of movement of the rotor. can do.
  • the second portion of the second connecting rod and the first connecting rod and the rotor may be screwed.
  • the second portion of the second connecting rod and the first connecting rod each include a male screw, and the rotor may include a female screw that can engage the male screw.
  • first rotating rod and the second rotating rod may be covered with rubber.
  • An air circulation system includes the air flow device described above, and a duct including a main passage and a branch.
  • the air circulation system may further include a control unit for adjusting the direction and intensity of the current flowing through the coil of the air flow device.
  • the air circulation system may further include a pressure sensor installed in the branch of the duct to measure the air pressure of the branch and provide the result to the control unit.
  • the direction and amount of air flowing in the main passage and the branch of the duct can be adjusted through a simple structure employing one movable plate and a pair of rotating rods.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an air circulation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the air circulation duct and the air flow control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the rotating rod and the connecting rod shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing the rotor and the cover shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view illustrating a state in which the connecting rod shown in FIG. 3 and the rotor shown in FIG. 4 are coupled to each other.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a fastening state of the first connecting rod and the rotor.
  • FIG. 7 and 8 are views illustrating a principle of movement of the first rotating rod and the movable plate in the fastened state of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fastening state of the second connecting rod and the rotor.
  • FIG. 10 is a view showing a principle of rotation of the second rotating rod and the movable plate in the fastened state of FIG.
  • 11 to 16 are views showing an example of continuously controlling the flow direction and the amount of air in the air flow control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view schematically showing an air circulation system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an air circulation system according to an embodiment of the present invention.
  • the air circulation system includes a duct 200, an air flow regulating device 100, and a accommodation compartment 400.
  • Duct 200 includes main passageway 220 and branches 240 therefrom.
  • a long groove (not shown) may be formed along one edge of one of the two edges formed by the wall surface of the main passage 220 and the wall surface of the branch 240.
  • the accommodation compartment 400 is provided outside the duct 200 and around the groove, and accommodates a part of the air flow control apparatus 100.
  • the accommodation compartment 400 may be omitted.
  • the air flow control device 100 is provided at a branching point where the branch 240 diverges from the main passage 220 of the air circulation duct 200. A portion of the air flow control device 100 may enter the accommodation compartment 400 through the groove at the edge of the duct 200. The air flows inside the duct 200 by a blower, and reaches a branch point, partly flows into the branch 240 by the air flow control device 100, and flows into the room connected to the branch 240.
  • the cross section of the duct 200 may be rectangular, circular, elliptical, or the like.
  • Figure 2 is a perspective view of the air flow control device for an air circulation duct according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a view showing the rotating rod and the connecting rod shown in Figure 2
  • Figure 4 is shown in Figure 2
  • It is a figure which shows a rotor and its cover
  • FIG. 5 is a figure which shows the state which the connecting rod shown in FIG. 3, and the rotor shown in FIG.
  • a pair of air flow control device 100 of the air circulation duct is in close contact with the movable plate 10 and both sides in parallel with each other.
  • the movable plate 10 reciprocates the inside of the duct 200 and the accommodation compartment 400 through a groove (not shown) at the edge of the duct 200.
  • the movable plate 10 is substantially rectangular, but may vary depending on the shape of the cross section of the duct 200.
  • the rotating rods 20, 30 comprise a first rotating rod 20 and a second rotating rod 30 and are in the shape of a circle column.
  • the surfaces of the rotating rods 20 and 30 are made of rubber or the like.
  • the movable plate 10 is in close contact with the rotating rods 20 and 30 to linearly move or rotate according to the rotation of the rotating bars 20 and 30.
  • connecting rods 22 and 32 are coupled.
  • the cross-sections of the connecting rods 22 and 32 may be approximately circular, with male threads 23 and 33 formed on the end surface.
  • the first connecting rod 22 fixed to the first rotating rod 20 extends almost straight.
  • the second connecting rod 32 coupled to the second rotating rod 30 has three straight portions, that is, first to third portions 321, 322, and 323, which are bent twice in a U shape.
  • the first portion 321 of the second connecting rod 32 is detachably coupled with the second rotating rod 30 and is located on the same axis as the second rotating rod 30.
  • the second portion 322 is substantially parallel to the first portion 321 and lies on the same axis apart from the first connecting rod 22.
  • the third portion 323 connects the first portion 321 and the second portion 322, and is substantially perpendicular to the first portion 321 and the second portion 322.
  • the third portion 323 need not necessarily be straight and may be curved.
  • the second portion 322 of the second connecting rod 32 and the first connecting rod 22 may rotate about their central axis, but the central axis is fixed to prevent linear movement.
  • they may be installed inside a hollow cylindrical frame fixed to the duct 200.
  • the first and third portions 321, 323 of the second connecting rod 32 are in accordance with the rotation of the second portion 322, the central axis of the second portion 322, ie, the center of the first connecting rod 22. It can rotate around its axis.
  • the second rotating rod 30 and the second connecting rod 32 are detachably coupled. Therefore, when the second rotating rod 30 and the second connecting rod 32 are connected, the two rods 30 and 32 rotate around the first rotating rod 20 integrally as one body, but the two rods When the 30 and 32 are separated, only the second rotating rod 30 rotates about its own axis, and the second connecting rod 32 does not rotate.
  • the airflow control device 100 may further include a fastening member (not shown) capable of connecting or releasing the connection of the second connecting rod 32 and the second rotating rod 30.
  • This fastening member may be installed on the second connecting rod 32 or the second rotating rod 30 itself.
  • the male screw 33 of the second connecting rod 32 is formed on the surface of the second portion 322.
  • the first connecting rod 22 and the second connecting rod 32 may rotate exclusively with each other. That is, the second connecting rod 32 does not rotate while the first connecting rod 22 rotates, and conversely, the first connecting rod 22 does not rotate while the second connecting rod 32 rotates.
  • a member for selecting and rotating one of the first connecting rod 22 and the second connecting rod 32 is the rotor 50, its cover 40, and the coil 60.
  • the rotor 50 is made of a permanent magnet and engages with the connecting rods 22 and 32, wherein the female thread 53 formed on the rotor 50 and the male threads 23 and 33 of the connecting rods 22 and 32 are formed. Is screwed.
  • the rotor 50 is located in the rotor cover 40 having a cylindrical inner space and is movable in the longitudinal direction of the cover 40, and the male screws 23 and 33 of the connecting rods 22 and 32 are also provided.
  • the cover 40 is located inside.
  • male threads may be formed on the rotor 50, and female threads may be formed on the connecting rods 22 and 32.
  • a coil 60 surrounding an inner space is provided, and a magnetic field is formed in the inner space of the cover 40 according to a current flowing through the coil 60.
  • This magnetic field causes the rotor 50, which is a permanent magnet, to rotate, while moving in the longitudinal direction of the cover 40 within the cover 40.
  • the moving direction and speed of the rotor 50 are determined according to the direction and intensity of the current flowing through the coil 60.
  • the air flow control device 100 may further include a locking member (not shown) capable of maintaining or releasing the engagement of the rotor 50 and the connecting rods 22 and 32.
  • connecting rods 22 and 32 and the rotor 50 are used as the means for rotating the rotating rods 20 and 30, the rotating rods 20 and 30 may be rotated using other structures.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a fastening state between the first connecting rod 22 and the rotor 50
  • FIGS. 7 and 8 are views of the first rotating rod 20 and the movable plate 10 in the fastening state of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a coupling state between the second connecting rod 32 and the rotor 50
  • FIG. 10 illustrates a principle of rotation of the second rotating rod 30 and the movable plate 10 in the coupling state of FIG. 9. Figure showing.
  • FIG. 6 shows a state in which the rotor 50 is rotated toward the first connecting rod 22 to be engaged with the first connecting rod 22.
  • the moving direction of the rotor 50 is determined according to the direction of the current flowing in the coil 60, and the direction and intensity of the current flowing in the coil 60 are controlled by the controller 70.
  • the second rotation is performed by using a fastening member (not shown) or the like at the same time as the locking so that the fastening is not released by using a locking device (not shown).
  • the connection between the rod 30 and the second connecting rod 32 is released.
  • the first connecting rod 22 and the first rotating rod 20 connected thereto rotate their shafts. Rotate with the rotor 50 to the center.
  • the locking device is released to release the coupling between the rotor 50 and the first connecting rod 22, and then the coil 60 is controlled through the control unit 70.
  • the rotor 50 is moved toward the second connecting rod 32 by separating the first connecting rod 22 by adjusting the direction and the intensity of the current flowing through the second coupling rod 32.
  • the direction of the current applied to the coil 60 is opposite to the direction of the current applied when the rotor 50 approaches the first connecting rod 22.
  • FIG. 9 illustrates a state in which the rotor 50 is rotated toward the second connecting rod 32 to be engaged with the second connecting rod 32.
  • the second connecting rod 32 and the second rotating rod 30 are connected to each other.
  • the second portion 322 of the second connecting rod 32 rotates about its own axis
  • the first and third portions 321, 323 of the second connecting rod 32 rotate about an axis of the second portion 322, that is, the axes of the first connecting rod 22 and the first rotating rod 20. do.
  • the second rotating rod 30 since the second connecting rod 32 and the second rotating rod 30 are connected to each other, the second rotating rod 30 also rotates the axis of the first rotating rod 20 according to the rotation of the second connecting rod 32. Rotate to the center
  • the air flow control device 100 By using the air flow control device 100, the direction and amount of air flowing in the main passage 220 and the branch 240 of the duct 200 can be freely adjusted, with reference to FIGS. 11 to 16. Explain.
  • 11 to 16 are views showing an example of continuously controlling the flow direction and the amount of air using the air flow control device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the first rotation bar 20 is counterclockwise.
  • the movable plate 10 can be moved linearly to be pulled out of the duct 200 completely by rotating it.
  • the length of the movable plate 10 located inside the duct 200 that is, the effective length of the movable plate 10. Becomes zero.
  • the air flowing into the duct 200 flows into the main passage 220 and the branch 240 at the branch point, and the amount flowing in the main passage 220 due to inertia may be greater than the amount flowing in the branch 240. have.
  • the first rotating rod 20 may be rotated clockwise to allow the movable plate 10 to fully enter the inside of the duct 200.
  • the effective plate 10 may be effectively used.
  • the length can be regarded as the entire length of the movable plate 10. In this way, the amount of air flowing into the branch 240 becomes very large compared to the amount of air flowing in the main passage 220.
  • the second rotating rod 30 may be rotated clockwise so that the movable plate 10 completely blocks the main passage 220 at the branch point. This directs all air to the branch 240 only.
  • only a part of the main passage 220 may be blocked by rotating the first rotating rod 20 counterclockwise to reduce the effective length of the movable plate 10. In this way, a portion of the air that has only flowed into the branch 240 in FIG. 13 flows to the main passage 220.
  • the second rotating rod 30 may be rotated by a right angle in the counterclockwise direction so that the movable plate 10 may block only a part of the branch 240 at the branching point as opposed to FIG. 14.
  • most of the air flows through the main passage 220 and only a part of the air flows into the branch 240.
  • the first rotating rod 20 may be rotated in a clockwise direction so that the movable plate 10 completely blocks the branch 240 so that air does not flow into the branch 240. .
  • FIG. 17 is a view schematically showing an air circulation system according to another embodiment of the present invention.
  • the air circulation system according to the present embodiment further includes a pressure sensor 80 in addition to the duct 200, the air flow control device 100, and the controller 70 mentioned in the previous embodiment.
  • the pressure sensor 80 is installed inside the branch 240, measures the air pressure of the branch 240, and provides the pressure to the controller 70.
  • the control unit 70 converts the measured pressure value into a speed value, and then calculates the effective length and angle of the movable plate 10 of the airflow control device 100 accordingly. Subsequently, the control unit 70 determines the direction and intensity of the current and applies the coil 60 to the effective length and angle of the movable plate 10 to be a calculated value.

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Abstract

공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치와 이를 포함하는 공기 순환 시스템 및 방법을 제시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치는, 공기 순환 덕트에 설치되는 가동판, 가동판에 밀착하여 있는 제1 회전 막대, 그리고 가동판을 중심으로 제1 회전 막대의 반대 쪽에 위치하며 제1 회전 막대와 평행하게 가동판에 밀착하여 설치되어 있는 제2 회전 막대를 포함한다. 제1 회전 막대는 자신의 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 제2 회전 막대의 중심축은 제1 회전 막대의 중심축을 중심으로 회전 가능하며, 가동판은 제1 회전 막대의 회전에 따라 직선 이동하고 제2 회전 막대의 회전에 따라 회전함으로써 공기 순환 덕트에 흐르는 공기의 방향과 양을 조절한다.

Description

공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치와 이를 포함하는 공기 순환 시스템
본 발명은 공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치와 이를 포함하는 공기 순환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박 등의 방에는 공기조화기 등을 사용하여 차가워지거나 깨끗해진 공기가 공급되며, 이러한 공기가 공급되는 통로가 덕트(duct)이다.
이러한 덕트는 주 통로로부터 갈라져 방과 연결되는 분지(branch)가 있다. 이 분지에는 방으로 유입되는 공기량을 조절하는 조절판(damper)이 설치되어 있으며, 분기점에는 공기를 주 통로로부터 분지 쪽으로 유도하는 안내 날개(guide vane)가 설치되어 있다.
종래의 조절판은 수동으로 제어하거나 압축 공기를 사용하여 제어하는데, 전자의 경우에는 작업자가 조절판을 일일이 여닫는 일을 맡아야 하므로 번거로운 점이 있으며 후자의 경우에는 조절판을 열거나 닫는 두 가지 기능밖에 없어서 공기량을 필요에 따라 조절하기 어렵다.
분기점에 설치된 종래의 안내 날개는 통상 용접으로 덕트에 고정되어 있기 때문에 필요에 따라 공기량을 제어하는 것이 쉽지 않다.
특히 선박의 경우 설계 시의 공기량과 다른 환경에 노출되기 쉬워서 공기량을 별도로 조절해야 하는 경우가 많은데, 이러한 종래의 장치로는 이를 원활하게 수행하기 어렵다.
본 발명의 일 실시예는 손쉽게 덕트의 공기 흐름을 제어할 수 있는 공기 흐름 조절 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치는, 공기 순환 덕트에 설치되는 가동판, 상기 가동판에 밀착하여 있는 제1 회전 막대, 그리고 상기 가동판을 중심으로 상기 제1 회전 막대의 반대 쪽에 위치하며 상기 제1 회전 막대와 평행하게 상기 가동판에 밀착하여 설치되어 있는 제2 회전 막대를 포함한다. 상기 제1 회전 막대는 자신의 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 제2 회전 막대의 중심축은 상기 제1 회전 막대의 중심축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 가동판은 상기 제1 회전 막대의 회전에 따라 직선 이동하고 상기 제2 회전 막대의 회전에 따라 회전함으로써 상기 공기 순환 덕트에 흐르는 공기의 방향과 양을 조절한다.
상기 공기 흐름 조절 장치는, 상기 제1 회전 막대와 결합되어 있는 제1 연결 막대, 상기 제2 회전 막대와 결합되어 있는 제2 연결 막대, 그리고 상기 제1 연결 막대와 상기 제2 연결 막대 중 하나를 택하여 회전시키는 회전 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 막대와 상기 제1 회전 막대는 동일한 축 상에 있으며, 상기 제2 연결 막대는 상기 제2 회전 막대와 동일한 축 상에 있는 제1 부분 및 상기 제1 회전 막대와 동일한 축 상에 있는 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 회전 부재는, 상기 제2 연결 막대의 제2 부분과 상기 제1 연결 막대 중 하나와 선택적으로 결합되고 상기 제1 회전 막대의 중심축을 중심으로 회전 가능하며 영구 자석으로 이루어진 회전자, 그리고 상기 회전자를 둘러싸고 있는 전류 코일을 포함할 수 있다.
상기 회전 부재는 상기 회전자, 상기 코일, 상기 제2 연결 막대의 제2 부분의 적어도 일부 및 상기 제1 연결 막대의 적어도 일부를 내부에 수용하며 상기 회전자의 이동 방향을 제한하는 덮개를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 연결 막대의 제2 부분 및 상기 제1 연결 막대와 상기 회전자는 나사 결합할 수 있다.
상기 제2 연결 막대의 제2 부분 및 상기 제1 연결 막대는 각각 수나사를 포함하며, 상기 회전자는 상기 수나사와 결합할 수 있는 암나사를 포함할 수 있다.
상기 제1 회전 막대와 상기 제2 회전 막대의 표면은 고무로 덮여 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템은 앞에서 설명한 공기 흐름 장치, 그리고 주 통로와 분지를 포함하는 덕트를 포함한다.
상기 공기 순환 시스템은 상기 공기 흐름 장치의 코일에 흐르는 전류의 방향과 세기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 순환 시스템은 상기 덕트의 분지에 설치되어 상기 분지의 기압을 측정하고 그 결과를 상기 제어부에 제공하는 압력 감지기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 하나의 가동판과 한 쌍의 회전 막대를 채용한 간단한 구조를 통하여 덕트의 주 통로와 분지에 흐르는 공기의 방향과 양을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 덕트 및 공기 흐름 조절 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 회전 막대 및 연결 막대를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 회전자 및 그 덮개를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 연결 막대와 도 4에 도시한 회전자가 결합한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 제1 연결 막대와 회전자의 체결 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 체결 상태에서 제1 회전 막대 및 가동판의 이동 원리를 보여주는 도면이다.
도 9는 제2 연결 막대와 회전자의 체결 상태를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9의 체결 상태에서 제2 회전 막대 및 가동판의 회전 원리를 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 흐름 조절 장치를 공기의 흐름 방향과 양을 연속으로 제어하는 예를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 순환 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
먼저 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 공기 순환 시스템은 덕트(200)와 공기 흐름 조절 장치(100) 및 수용칸(400)을 포함한다.
덕트(200)는 주 통로(220) 및 이로부터 갈라진 분지(240)를 포함한다. 주 통로(220)의 벽면과 분지(240)의 벽면이 만나서 이루는 두 개의 모서리 중 한 곳에는 모서리를 따라 긴 홈(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.
수용칸(400)은 덕트(200)의 바깥, 홈 주위에 구비되어 있으며, 공기 흐름 조절 장치(100)의 일부를 수용한다. 수용칸(400)은 생략될 수 있다.
공기 흐름 조절 장치(100)는 공기 순환 덕트(200)의 주 통로(220)로부터 분지(240)가 갈라지는 분기점에 설치되어 있다. 공기 흐름 조절 장치(100)의 일부는 덕트(200) 모서리의 홈을 통해서 수용칸(400)으로 들어갈 수 있다. 공기는 송풍기 등에 의하여 덕트(200) 내부를 유동하며 분기점에 이르면 공기 흐름 조절 장치(100)에 의하여 분지(240)로 일부 흐르고 분지(240)와 연결된 방으로 유입된다. 덕트(200)의 횡단면은 사각형, 원형, 타원형 등일 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참고하여 도 1에 도시한 공기 흐름 조절 장치(100)의 구조에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 덕트용 공기 흐름 조절 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 회전 막대 및 연결 막대를 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시한 회전자 및 그 덮개를 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에 도시한 연결 막대와 도 4에 도시한 회전자가 결합한 상태를 나타낸 도면이다.
도면을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치(100)는 가동판(可動板)(movable plate)(10)과 그 양쪽에 서로 평행하게 밀착되어 있는 한 쌍의 회전 막대(rolling bar)(20, 30), 그리고 회전 막대(20, 30)를 회전시키기 위한 몇 가지 부재(22, 32, 40, 50, 60)를 포함한다. 가동판(10)은 덕트(200) 모서리의 홈(도시하지 않음)을 통하여 덕트(200) 내부와 수용칸(400)을 왕복한다.
도면에서 가동판(10)은 대략 직사각형이지만 덕트(200) 단면의 모양에 따라 달라질 수 있다.
회전 막대(20, 30)는 제1 회전 막대(20) 및 제2 회전 막대(30)를 포함하며, 원 기둥 모양이다. 회전 막대(20, 30)와 가동판(10)의 밀착력을 높여 이들 사이의 미끄럼을 방지하기 위해 회전 막대(20, 30)의 표면은 고무 등으로 이루어져 있다. 가동판(10)은 회전 막대(20, 30)에 밀착되어 회전 막대(20, 30)의 회전에 따라 직선 이동 또는 회전한다.
회전 막대(20, 30)의 끝에는 연결 막대(22, 32)가 결합되어 있다. 연결 막대(22, 32)의 단면은 대략 원형일 수 있으며, 끝 부분 표면에는 수나사(23, 33)가 형성되어 있다.
제1 회전 막대(20)에 고정되어 있는 제1 연결 막대(22)는 거의 일직선으로 뻗어 있다.
제2 회전 막대(30)에 결합되어 있는 제2 연결 막대(32)는 ㄷ자 모양으로 두 번 꺾여 세 개의 직선 부분, 즉 제1 내지 제3 부분(321, 322, 323)으로 이루어져 있다. 제2 연결 막대(32)의 제1 부분(321)은 제2 회전 막대(30)와 분리 가능하도록 결합되어 있으며 제2 회전 막대(30)와 동일한 축 상에 위치한다. 제2 부분(322)은 제1 부분(321)과 실질적으로 평행하며, 제1 연결 막대(22)와 떨어져서 같은 축 상에 놓여 있다. 제3 부분(323)은 제1 부분(321)과 제2 부분(322)을 연결하며, 제1 부분(321) 및 제2 부분(322) 대략 직각을 이룬다. 그러나 제3 부분(323)은 꼭 직선일 필요는 없으며 곡선형일 수도 있다.
제2 연결 막대(32)의 제2 부분(322)과 제1 연결 막대(22)는 자신의 중심축을 중심으로 회전할 수 있으나 중심축은 직선 이동하지 못하도록 고정되어 있다. 예를 들면, 이들은 덕트(200)에 고정된 속이 빈 원기둥 모양의 틀 내부에 설치될 수 있다.
제2 연결 막대(32)의 제1 및 제3 부분(321, 323)은 제2 부분(322)의 회전에 따라 제2 부분(322)의 중심축, 즉 제1 연결 막대(22)의 중심축을 중심으로 회전할 수 있다.
제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32)는 분리 가능하게 결합되어 있다. 따라서 제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32)가 연결되어 있을 때에는 두 막대(30, 32)가 하나의 강체처럼 일체로 제1 회전 막대(20)의 둘레를 회전하지만, 두 막대(30, 32)가 분리되어 있을 때에는 제2 회전 막대(30)만 자신의 축을 중심으로 회전할 뿐 제2 연결 막대(32)는 회전하지 않는다.
이 때문에 공기 흐름 조절 장치(100)는 제2 연결 막대(32)와 제2 회전 막대(30)를 연결하거나 그 연결을 해제할 수 있는 체결 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이러한 체결 부재는 제2 연결 막대(32) 또는 제2 회전 막대(30) 자체에 설치될 수도 있다.
제2 연결 막대(32)의 수나사(33)는 제2 부분(322)의 표면에 형성되어 있다.
제1 연결 막대(22)와 제2 연결 막대(32)는 서로 배타적으로 회전할 수 있다. 즉 제1 연결 막대(22)가 회전하는 동안 제2 연결 막대(32)는 회전하지 않으며, 반대로 제2 연결 막대(32)가 회전하는 동안은 제1 연결 막대(22)가 회전하지 않는다. 이와 같이 제1 연결 막대(22)와 제2 연결 막대(32) 중 하나를 선택하여 회전시키는 부재가 바로 회전자(50) 및 그 덮개(40)와 코일(60)이다.
회전자(50)는 영구 자석으로 만들어지며 연결 막대(22, 32)와 결합하는데, 회전자(50)에 형성되어 있는 암나사(53)와 연결 막대(22, 32)의 수나사(23, 33)가 나사 체결된다. 회전자(50)는 원통 모양의 내부 공간을 가진 회전자 덮개(40) 내에 위치하여 덮개(40)의 길이 방향으로 이동가능하며, 연결 막대(22, 32)의 수나사(23, 33) 역시 이 덮개(40) 내부에 위치한다.
이와는 달리 회전자(50)에 수나사가 형성되고, 연결 막대(22, 32)에는 암나사가 형성될 수도 있다.
덮개(40) 내에는 내부 공간을 둘러싸는 코일(60)이 설치되어 있으며, 코일(60)에 흐르는 전류에 따라 덮개(40)의 내부 공간에 자기장이 형성된다. 이 자기장은 영구 자석인 회전자(50)를 회전시키는 동시에 덮개(40) 내에서 덮개(40)의 길이 방향으로 이동하게 한다. 회전자(50)의 이동 방향과 속도는 코일(60)에 흐르는 전류의 방향과 세기에 따라 결정된다.
공기 흐름 조절 장치(100)는 회전자(50)와 연결 막대(22, 32)의 체결을 유지하거나 해제할 수 있는 잠금 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
회전 막대(20, 30)를 회전시키는 수단으로서 연결 막대(22, 32)와 회전자(50) 등을 예로 들었으나 이와 다른 구조를 사용하여 회전 막대(20, 30)를 회전시킬 수도 있다.
그러면, 이러한 공기 흐름 조절 장치(100)의 동작에 대하여 도 6 내지 도 10을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 6은 제1 연결 막대(22)와 회전자(50)의 체결 상태를 나타낸 단면도이고, 도 7 및 도 8은 도 6의 체결 상태에서 제1 회전 막대(20) 및 가동판(10)의 이동 원리를 보여주는 도면이다. 도 9는 제2 연결 막대(32)와 회전자(50)의 체결 상태를 나타낸 단면도이고, 도 10은 도 9의 체결 상태에서 제2 회전 막대(30) 및 가동판(10)의 회전 원리를 보여주는 도면이다.
도 6은 회전자(50)가 제1 연결 막대(22) 쪽으로 회전 이동하여 제1 연결 막대(22)와 체결된 상태를 보여주고 있다. 앞서 설명한 것처럼 회전자(50)의 이동 방향은 코일(60)에 흐르는 전류의 방향에 따라 결정되며, 코일(60)에 흐르는 전류의 방향과 세기는 제어부(70)에서 제어한다.
회전자(50)와 제1 연결 막대(22)의 체결이 완료되면 잠금 장치(도시하지 않음)를 사용하여 이 체결이 풀리지 않도록 잠금과 동시에 체결 부재(도시하지 않음) 등을 사용하여 제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32) 사이의 연결을 해제한다. 이렇게 체결된 상태에서 코일(60)에 전류를 인가하여 회전자(50)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키면 제1 연결 막대(22) 및 이에 연결된 제1 회전 막대(20)가 자신의 축을 중심으로 회전자(50)와 함께 회전한다.
예를 들어 회전 막대(20, 30)가 가로로 정렬해 있고 가동판(10)이 세로로 길게 배치되어 있다고 하자.
이 상태에서 도 7에 도시한 것처럼 회전자(50), 제1 연결 막대(22) 및 제1 회전 막대(20)를 반시계 방향(1)으로 회전시키면 제1 회전 막대(20)와 가동판(10)의 마찰에 의하여 가동판(10)이 아래 쪽으로 이동하고자 한다. 그러면 가동판(10)과 제2 회전 막대(30) 사이의 마찰에 따라 제2 회전 막대(30)가 시계 방향으로 회전하고자 한다. 이때, 제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32)가 연결되어 있지 않으므로 제2 회전 막대(30)는 자신의 축을 중심으로 시계 방향으로 자전(自轉)한다. 만일, 제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32)가 연결되어 있는 상태라면, 제2 회전 막대(30)와 제2 연결 막대(32)가 일체로 회전해야 하며 이는 제1 회전 막대(20)의 둘레를 도는 공전(公轉) 운동을 한다는 것을 뜻한다. 이렇게 되면 결국 가동판(10)도 직선 이동 대신 회전 운동을 하며 이는 의도하는 바가 아니다.
이와 반대로 도 8에 도시한 것처럼 회전자(50), 제1 연결 막대(22) 및 제1 회전 막대(20)를 시계 방향(2)으로 회전시키면 가동판(10)이 위쪽으로 이동함과 동시에 제2 회전 막대(30)가 자신의 축을 중심으로 반시계 방향으로 자전한다.
이와 같은 방식으로 가동판(10)의 직선 이동을 마치고 나면, 회전자(50)와 제1 연결 막대(22)의 체결을 풀기 위하여 잠금 장치를 해제한 다음, 제어부(70)를 통하여 코일(60)에 흐르는 전류의 방향 및 세기를 조절하여 제2 연결 막대(32) 쪽으로 회전자(50)를 이동시켜 제1 연결 막대(22)로부터 분리한다. 이때, 코일(60)에 인가하는 전류의 방향은 회전자(50)가 제1 연결 막대(22) 쪽으로 접근할 때 인가하는 전류의 방향과는 반대이다.
도 9는 회전자(50)가 제2 연결 막대(32) 쪽으로 회전 이동하여 제2 연결 막대(32)와 체결된 상태를 보여주고 있다. 이때, 제2 연결 막대(32)와 제2 회전 막대(30)는 서로 연결되어 있는 상태이다. 이 상태에서 코일(60)에 전류를 인가하여 회전자(50)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키면 제2 연결 막대(32)의 제2 부분(322)은 자신의 축을 중심으로 회전하고, 제2 연결 막대(32)의 제1 및 제3 부분(321, 323)은 제2 부분(322)의 축, 즉 제1 연결 막대(22) 및 제1 회전 막대(20)의 축을 중심으로 회전한다. 이때, 제2 연결 막대(32)와 제2 회전 막대(30)가 서로 연결되어 있으므로 제2 연결 막대(32)의 회전에 따라 제2 회전 막대(30)도 제1 회전 막대(20)의 축을 중심으로 회전한다.
예를 들어 회전 막대(20, 30)가 세로로 정렬해 있고 가동판(10)이 가로로 길게 배치되어 있다고 하자.
이 상태에서 회전자(50)를 시계 방향으로 회전시키면, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 회전 막대(30)는 제1 회전 막대(20)의 축을 중심으로 시계 방향(5)으로 회전하며, 이때 제2 회전 막대(30)의 축이 그리는 궤적은 제1 회전 막대(20)의 축을 중심으로 하는 원이 된다. 이러한 제2 회전 막대(30)의 회전에 따라 가동판(10) 역시 시계 방향으로 회전한다.
이와 반대로 회전자(50)를 반시계 방향으로 회전시키면, 제2 회전 막대(30)는 제1 회전 막대(20)의 축을 중심으로 반시계 방향으로 회전하며, 가동판(10) 또한 반시계 방향으로 회전한다.
이러한 공기 흐름 조절 장치(100)를 사용하여 덕트(200)의 주 통로(220)와 분지(240)에 흐르는 공기의 방향과 양을 자유롭게 조절할 수 있으며, 이에 대하여 도 11 내지 도 16을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 흐름 조절 장치(100)를 사용하여 공기의 흐름 방향과 양을 연속으로 제어하는 예를 보여주는 도면이다.
도 11을 참고하면, 가동판(10)의 축 방향과 덕트(200)의 주 통로(220) 및 분지(240)의 축 방향이 경사져 있는 상태에서, 제1 회전 막대(20)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써 가동판(10)을 직선 이동시켜 덕트(200)의 바깥으로 완전히 뺄 수 있으며, 이 경우 덕트(200) 내부에 위치한 가동판(10)의 길이, 즉 가동판(10)의 유효 길이는 0이 된다. 이와 같이 하면, 덕트(200)에 유입된 공기가 분기점에서 주 통로(220)와 분지(240)로 나뉘어 흐르는데 관성으로 인하여 주 통로(220)에 흐르는 양이 분지(240)에 흐르는 양보다 많을 수 있다.
이어서, 도 12를 참고하면, 제1 회전 막대(20)를 시계 방향으로 회전시켜 가동판(10)을 덕트(200)의 안쪽으로 완전히 들어가도록 할 수 있는데, 이 경우 가동판(10)의 유효 길이는 가동판(10)의 길이 전체와 같은 것으로 볼 수 있다. 이와 같이 하면, 분지(240)에 유입되는 공기량이 주 통로(220)에 흐르는 공기량에 비하여 매우 크게 된다.
다음으로, 도 13을 참고하면, 제2 회전 막대(30)를 시계 방향으로 회전시켜 분기점에서 가동판(10)이 주 통로(220)를 완전히 막도록 할 수 있다. 이렇게 하면, 모든 공기가 분지(240)로만 향하게 된다.
그런 후에, 도 14를 참고하면, 제1 회전 막대(20)를 반시계 방향으로 회전시켜 가동판(10)의 유효 길이를 줄임으로써 주 통로(220)의 일부만 막도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 도 13에서 분지(240)로만 유입되던 공기의 일부가 주 통로(220)로 흐르게 된다.
이후, 도 15를 참고하면, 제2 회전 막대(30)를 반시계 방향으로 직각만큼 회전시켜 도 14와는 반대로 분기점에서 가동판(10)이 분지(240)의 일부만 막도록 할 수 있다. 이렇게 하면 도 14와는 반대로 대부분의 공기가 주 통로(220)를 흐르며 일부만 분지(240)로 유입된다.
마지막으로, 도 16을 참고하면, 제1 회전 막대(20)를 시계 방향으로 회전시켜 가동판(10)이 분지(240)를 완전히 막도록 함으로써 공기가 분지(240)로 유입되지 않도록 할 수 있다.
한편, 분지(240)의 기압을 측정하여 이에 따라 가동판(10)의 각도와 유효 길이를 자동으로 조절하도록 할 수 있다. 이에 대하여 도 17을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 순환 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 공기 순환 시스템은 앞의 실시예에서 언급한 덕트(200), 공기 흐름 조절 장치(100) 및 제어부(70) 외에 압력 감지기(80)를 더 포함한다.
압력 감지기(80)는 분지(240)의 내부에 설치되어 있으며, 분지(240)의 기압을 측정하고 이를 제어부(70)에 제공한다. 제어부(70)는 측정된 압력 값을 속도 값으로 환산한 다음, 이에 따른 공기 흐름 조절 장치(100)의 가동판(10)의 유효 길이와 각도를 계산한다. 이어 제어부(70)는 가동판(10)의 유효 길이와 각도가 계산 값이 될 수 있도록 전류의 방향과 세기를 결정하여 코일(60)에 인가한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 하나의 가동판(10)과 한 쌍의 회전 막대(20, 30)를 채용한 간단한 구조를 통하여 덕트(200)의 주 통로(220)와 분지(240)에 흐르는 공기의 방향과 양을 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 공기 순환 덕트에 설치되는 가동판,
    상기 가동판에 밀착하여 있는 제1 회전 막대, 그리고
    상기 가동판을 중심으로 상기 제1 회전 막대의 반대 쪽에 위치하며 상기 제1 회전 막대와 평행하게 상기 가동판에 밀착하여 설치되어 있는 제2 회전 막대
    를 포함하고,
    상기 제1 회전 막대는 자신의 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 제2 회전 막대는 상기 제1 회전 막대의 중심축을 중심으로 회전 가능하며,
    상기 가동판은 상기 제1 회전 막대의 회전에 따라 직선 이동하고 상기 제2 회전 막대의 회전에 따라 회전함으로써 상기 공기 순환 덕트에 흐르는 공기의 방향과 양을 조절하는
    공기 순환 덕트의 공기 흐름 조절 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 회전 막대와 결합되어 있는 제1 연결 막대,
    상기 제2 회전 막대와 결합되어 있는 제2 연결 막대, 그리고
    상기 제1 연결 막대와 상기 제2 연결 막대 중 하나를 택하여 회전시키는 회전 부재
    를 더 포함하는 공기 흐름 조절 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 연결 막대와 상기 제1 회전 막대는 동일한 축 상에 있으며,
    상기 제2 연결 막대는,
    상기 제2 회전 막대와 동일한 축 상에 있는 제1 부분,
    상기 제1 회전 막대와 동일한 축 상에 있는 제2 부분, 그리고
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 제3 부분
    을 포함하는
    공기 흐름 조절 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 회전 부재는,
    상기 제2 연결 막대의 제2 부분과 상기 제1 연결 막대 중 하나와 선택적으로 결합되고 상기 제1 회전 막대의 중심축을 중심으로 회전 가능하며 영구 자석으로 이루어진 회전자, 그리고
    상기 회전자를 둘러싸고 있는 전류 코일
    을 포함하는
    공기 흐름 조절 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 회전 부재는 상기 회전자, 상기 코일, 상기 제2 연결 막대의 제2 부분의 적어도 일부 및 상기 제1 연결 막대의 적어도 일부를 내부에 수용하며 상기 회전자의 이동 방향을 제한하는 덮개를 더 포함하는 공기 흐름 조절 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 연결 막대의 제2 부분 및 상기 제1 연결 막대와 상기 회전자는 나사 결합할 수 있는 공기 흐름 조절 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 연결 막대의 제2 부분 및 상기 제1 연결 막대는 각각 수나사를 포함하며,
    상기 회전자는 상기 수나사와 결합할 수 있는 암나사를 포함하는
    공기 흐름 조절 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 회전 막대와 상기 제2 회전 막대의 표면은 고무로 덮여 있는 공기 흐름 조절 장치.
  9. 주 통로와 분지를 포함하는 덕트, 그리고
    상기 주 통로와 분지의 분기점에 설치되어 있는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 공기 흐름 조절 장치
    를 포함하는 공기 순환 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 공기 흐름 장치의 코일에 흐르는 전류의 방향과 세기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 공기 순환 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 분지의 기압을 측정하고 그 결과를 상기 제어부에 제공하는 압력 감지기를 더 포함하는 공기 순환 시스템.
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