WO2013183898A1 - 스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치 - Google Patents

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WO2013183898A1
WO2013183898A1 PCT/KR2013/004890 KR2013004890W WO2013183898A1 WO 2013183898 A1 WO2013183898 A1 WO 2013183898A1 KR 2013004890 W KR2013004890 W KR 2013004890W WO 2013183898 A1 WO2013183898 A1 WO 2013183898A1
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plate member
rotating plate
exhaust pipe
swirler
guide member
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PCT/KR2013/004890
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김지하
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Kim Ji Ha
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    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
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    • F24F13/02—Ducting arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/14—Details or features not otherwise provided for mounted on the ceiling

Definitions

  • the present invention relates to a local exhaust device for sucking and discharging contaminated air to the outside. More particularly, the present invention relates to a vortex type local exhaust device for expanding an exhaust area and improving exhaust efficiency by forming a vortex using a rotary swirler. It is about.
  • Local exhaust systems are generally used in factories, homes, restaurants, etc., where pollutants are generated a lot, especially when partial pollutants are generated on the floor away from the exhaust vents or by other installations. In this case, it can be usefully used when pollutant occurs instantaneously.
  • the conventional local exhaust apparatus used for this purpose had various problems. That is, in the conventional local exhaust device, the efficiency of inhaling and removing pollutants rapidly decreases as the source of contamination is farther from the exhaust pipe. Therefore, the local exhaust device is preferably installed as close as possible to the location of the pollutant. And there is a limitation in the installation conditions because it interferes with the movement of the workers.
  • the vortex type local exhaust system has a configuration in which a rotary swirler is installed on the inlet side of the exhaust pipe.As the swirler rotates, a donut-shaped vortex is generated around the exhaust pipe, thereby contaminating the contaminated air in a large area. It is efficiently inhaled into the exhaust pipe.
  • a swirler blade is installed on the upper surface of the rotating annular disk, the upper and lower portions of the swirler wing
  • a local exhaust device is disclosed which is provided with a top cover and a bottom cover configured to draw in air above the swirler to form a vortex.
  • the swirler wing is rotatably installed at the lower end of the exhaust pipe, the upper cover is fixed to the outer surface of the exhaust pipe using a fixing pin, the lower cover is the upper cover again Has a configuration that is fixed to the lower portion of the installation using a fixing pin, the installation process is complicated.
  • the swirler wings should be installed to be inserted between the upper cover and the lower cover, and should be installed so that a constant gap is maintained between the rotating swirler wing and the fixed upper cover and the lower cover, which is a very difficult task.
  • the present invention was created to solve the conventional problems as described above, while installing the vortex forming wing on the top of the rotating plate member, while being configured integrally so that it can be easily installed in the exhaust pipe, the exhaust area can be further extended It is an object of the present invention to provide a vortex type local exhaust device having a swirler.
  • a swirler installed at an inlet end of the exhaust pipe and rotating to generate a vortex; And a driving part installed at the exhaust pipe and connected to the swirler to rotate the swirler.
  • the swirler, the disk-shaped rotating plate member is coupled to the drive unit rotates;
  • a plurality of upper blades installed on an upper surface of the rotating plate member;
  • guide means installed at an upper portion and an inner portion of the plurality of upper blades to guide an air flow generated by the plurality of upper blades by forming an air flow path between the upper surface of the rotating plate member.
  • a first air suction hole is formed in the center region of the communication with the exhaust pipe, a plurality of second air suction holes in communication with the air flow passage is formed around the first air suction hole,
  • the guide means is attached to the upper end of the plurality of wings to cover the plurality of wings, disposed between the outer peripheral surface of the exhaust pipe and the inner end of the plurality of upper blades and the lower end is on the upper surface of the rotating plate member
  • Vortex type local exhaust device is provided, characterized in that it comprises a side guide member fixed to the upper guide member is fixed.
  • Each of the plurality of upper wings may have a shape in which its height decreases gradually as it moves away from the center of rotation, and the upper guide member may have an inclined shape so that a gap with the rotating plate member is gradually narrowed toward the outer circumference. .
  • the inner ends of the plurality of upper blades may be spaced apart from the outer circumferential surface of the exhaust pipe by a predetermined distance, and the outer ends may protrude outside the outer edge of the rotating plate member.
  • the upper guide member has an outer diameter larger than the outer diameter of the plurality of upper blades, the outlet of the air flow path is formed between the outer edge of the rotary plate member and the outer edge of the upper guide member and may face downward. .
  • the plurality of upper wings may be disposed radially around the exhaust pipe.
  • the plurality of upper wings may have a shape extending from the upper surface of the rotating plate member and extending in the radial direction.
  • the upper guide member may be formed in an annular shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe.
  • the side guide member may have a cylindrical shape vertically connecting the rotating plate member and the upper guide member while surrounding the exhaust pipe at intervals from the outer peripheral surface of the exhaust pipe.
  • the plurality of second air suction holes may be positioned outside the side guide member and disposed between each of the plurality of upper wings.
  • the upper guide member is formed to be inclined downward, the air flow is induced to be inclined downward toward the exhaust region, and thus the generated vortex has an elongated shape toward the exhaust region, so that the air curtain by the vortex is longer in the vertical direction. Can be formed. Therefore, the exhaust area is extended farther, so that contaminated air far from the exhaust pipe can be sucked into the exhaust pipe more easily and efficiently.
  • the inner lower end of the vortex is pulled toward the center, so that the overall shape of the vortex is erected in an elongated shape, and the width of the exhaust area is narrow. But the exhaust efficiency can be further improved. Therefore, it is more useful when the source of contamination is far from the exhaust pipe and the area of pollution generation is narrow.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vortex type local exhaust device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating the bottom of the swirler illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vortex type local exhaust device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the swirler shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a bottom view of the swirler shown in FIG. One perspective view.
  • the exhaust pipe 10 is a conduit for sucking contaminated air through the open suction end and discharging the contaminated air to the outside.
  • the exhaust pipe 10 may be formed of various kinds of pipes such as a flexible pipe or a metal pipe.
  • the polluted air may be sucked into the exhaust pipe 10 by natural negative pressure, or forcedly sucked by the operation of the exhaust fan.
  • the swirler 110 may include a rotating plate member 111 provided to be rotatable at the suction end of the exhaust pipe 10, a plurality of upper blades 112 installed on the upper surface of the rotating plate member 111, and the plurality of swirlers.
  • the guide means for guiding the air flow generated by the upper blade 112 of the plurality of upper blades 112 is configured to include a top guide member 113 and the side guide member 114 respectively installed on the upper and inner portions .
  • the rotating plate member 111 is coupled to the driving unit 120 is rotated.
  • the rotating shaft coupling portion 125 of the boss-shaped protruding boss is provided in the rotation center of the rotating plate member 111, the rotating shaft coupling portion 125, as will be described later, the rotating shaft of the drive motor 121 ( 123 is connected.
  • the rotation shaft insertion hole 126 is vertically penetrated at the center of the rotation shaft coupling portion 125, and the rotation shaft 123 of the driving motor 121 is inserted into the rotation shaft insertion hole 126 and then fixed. Tightly coupled by screws 127.
  • the first air suction hole 118 is formed around the rotary shaft coupling part 125, and the rotary shaft coupling part 125 has a plurality of connection parts 119 crossing the first air suction hole 118 in the radial direction. It is connected to and supported by the rotating plate member 111 by.
  • the plurality of upper blades 112 serves to generate an air flow while rotating together with the rotating plate member 111, and this air flow forms a vortex F1 as described below.
  • the plurality of upper blades 112 are fixedly installed on the upper surface of the rotating plate member 111, that is, the exhaust pipe facing surface so as to be disposed radially along the circumference of the exhaust pipe 10.
  • Each of the plurality of upper blades 112 has a shape extending from the upper surface of the rotary plate member 111 and extending in the radial direction.
  • the upper guide member 113 and the side guide member 114 are installed on the upper side of the rotating plate member 111 to form an air flow path between the upper surface of the rotating plate member 111, thereby providing the plurality of upper wings ( 112) to guide the flow of air generated by.
  • the upper guide member 113 is disposed so as to be spaced apart from the upper surface of the rotating plate member 111 by a predetermined interval, and is attached to the upper end of the plurality of upper wings 112 to cover the plurality of upper blades 112 Rotate with the upper blade 112. That is, a plurality of upper blades 112 are fixedly installed between the rotating plate member 111 and the upper guide member 113, and they rotate together.
  • the upper guide member 113 is formed in an annular shape, and may have an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 10 and have an outer diameter larger than that of the plurality of upper wings 112.
  • the side guide member 114 is disposed between the outer circumferential surface of the exhaust pipe 10 and the inner ends of the plurality of upper blades 112, and is fixedly installed on the upper surface of the rotating plate member 111.
  • the side guide member 114 has a cylindrical shape surrounding the exhaust pipe 10, the lower end is fixed to the upper surface of the rotating plate member 111, the upper end is fixed to the upper guide member 113. That is, the side guide member 114 is installed to vertically connect the rotating plate member 111 and the upper guide member 113.
  • the outer circumferential surface of the side guide member 114 may be in contact with the inner ends of the plurality of upper wings 112.
  • the side guide member 114 is rotated together with the rotating plate member 111, while the exhaust pipe 10 is fixed, so that the rotation of the side guide member 114 is not hindered by the exhaust pipe 10, the side guide member A predetermined interval D is formed between the inner circumferential surface of 114 and the outer circumferential surface of the exhaust pipe 10.
  • an air flow path is formed between the upper surface of the rotating plate member 111, the upper guide member 113, and the side guide member 114, and a plurality of upper blades 112 are disposed in the air flow path. do.
  • the air flow path is completely isolated from the area around the exhaust pipe 10 above the rotary plate member 111 by the upper guide member 113 and the side guide member 114, the plurality of upper blades 112 rotate. Even if the air around the exhaust pipe 10 is not sucked into the air flow passage.
  • the plurality of second air suction holes 115 are formed through the rotating plate member 111 and are disposed around the first air suction holes 118 to communicate with the air flow passages. do.
  • the plurality of second air suction holes 115 may be disposed between each of the plurality of upper blades 112, and each of the plurality of second air suction holes 115 may be formed in a circular shape, an elliptical shape, or another shape, but is not limited thereto.
  • the plurality of second air suction holes 115 are formed to be positioned outside the side guide member 114.
  • the plurality of second air suction holes 115 may be disposed at a position adjacent to the side guide member 114, but is not limited thereto and may change the position as necessary. That is, as will be described later, by changing the positions of the plurality of second air suction holes 115, it is possible to adjust the width of the exhaust flow (F2) formed between the vortex (F1).
  • each of the plurality of upper blades 112 has a shape that gradually decreases as the distance away from the center of rotation, the upper guide member 113 also inclined downward while going toward the outer circumference, That is, it was configured to have an inclined shape so that the interval with the rotating plate member 111 is gradually narrowed. Accordingly, the air flow path formed between the rotary plate member 111 and the upper guide member 113 also gradually narrows away from the rotation center, and is formed by a plurality of upper blades 112 to exit the air flow path. The airflow will increase its flow rate.
  • the driving unit 120 having the above configuration is illustrative, and may have various configurations capable of providing power for rotating the swirler 110, and the installation position thereof is not limited to the above.
  • the driving unit 120 may be installed inside or outside the exhaust pipe 10 by a means such as a bracket to rotate the swirler 110 through a power transmission means such as a belt or a gear.
  • the rotating plate member 111, the plurality of wings 112, the upper guide member 113 and the side guide member 114 is rotated together, even when vibration occurs during the rotation of the swirler 110, the blade 112 Friction does not occur between the upper and side guide members 113 and 114, and there is an advantage in that noise and abrasion and breakage of components due to the friction are prevented.
  • the flow of the suction air is vortex ( It becomes a part of F1), specifically the rising air flow inside the vortex F2.
  • the rising air flow inside the vortex F1 is sucked into the plurality of second air suction holes 115, the inner lower end of the vortex F1 is pulled toward the center.
  • the entire shape of the vortex F1 is erected in an elongated shape, the width of the exhaust area is narrowed, but the exhaust efficiency can be further improved. Therefore, it is more useful when the source of contamination is far from the exhaust pipe 10 and the area of pollution generation is narrow.
  • the present invention can be used as domestic and / or industrial local exhaust.

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Abstract

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치가 개시된다. 개시된 와류형 국소배기장치는, 배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러와, 배기관에 설치되는 것으로, 스왈러에 연결되어 스왈러를 회전시키는 구동부를 구비한다. 스왈러는, 구동부에 결합되어 회전되는 원판 형상의 회전판부재와, 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개와, 다수의 상부날개의 상부와 내측부에 설치되어 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 다수의 상부날개에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 가이드수단을 포함한다. 회전판부재에는, 그 중심 영역에 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성되고, 제1공기흡입홀의 둘레에 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2공기흡입홀이 형성된다. 가이드수단은, 다수의 날개의 상단에 부착되어 다수의 날개를 덮는 상부가이드부재와, 배기관의 외주면과 다수의 상부날개의 내측 단부 사이에 배치되며 하단은 회전판부재의 상면에 고정되고 상단은 상부가이드부재에 고정된 측부가이드부재를 포함한다.

Description

스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치
본 발명은 오염된 공기를 외부로 흡입 배출시키는 국소배기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전형 스왈러를 이용하여 와류를 형성시킴으로써 배기영역의 확대와 배기효율을 향상시키는 와류형 국소배기장치에 관한 것이다.
국소배기장치는 일반적으로 오염물질이 많이 발생하는 공장 내부나 가정, 음식점 등에서 사용되는데, 특히 부분적인 오염원이 배기구와 멀리 떨어진 바닥면에서 발생하는 경우나 다른 설치물에 의해 배기구가 오염원 근처에 설치되기 어려운 경우, 그리고 순간적으로 오염원이 발생하는 경우에 유용하게 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 용도로 사용되는 종래의 국소배기장치는 여러 가지 문제점을 가지고 있었다. 즉, 종래의 국소배기장치는 오염원이 배기관으로부터 멀어질수록 오염물질을 흡입하여 제거하는 효율이 급격히 저하되며, 이로 인해 국소배기장치는 가능한 한 오염물질 발생 위치에 가까이 설치되는 것이 바람직하지만, 작업 공정 및 작업자들의 움직임에 방해되기 때문에 설치 조건에 제약이 있었다.
이러한 종래의 국소배기장치의 문제점을 보완하기 위해 와류를 이용하여 배기영역을 확대시키고 배기효율을 향상시키는 국소배기장치들이 개발되었으며, 대한민국 등록특허 제10-0529002호, 제10-0821295호, 제10-0873521호 및 제10-0873522호에는 이러한 와류형 국소배기장치의 예들이 개시되어 있다. 와류형 국소배기장치는 배기관의 흡입구 측에 회전형의 스왈러(swirler)를 설치한 구성을 가지고 있으며, 스왈러가 회전하면서 배기관 주위에 도너츠 형태의 와류를 발생시킴으로써, 오염된 공기를 넓은 영역에서 효율적으로 배기관 내로 흡입하게 된다.
상기한 종래의 와류형 국소배기장치들의 스왈러는 대부분 스왈러 하부의 공기를 이용하여 와류를 형성하게 되므로 회전하는 환형원판의 하부에 와류를 형성하는 스왈러 날개가 부착된 구성을 가지고 있다.
한편, 종래의 와류형 국소배기장치들 중에서, 예컨대 대한민국 등록특허 제10-0529002호(선행기술1)에는, 회전하는 환형원판의 상면에 스왈러 날개를 설치하고, 스왈러 날개의 상부와 하부에 상부덮개와 하부덮개를 설치하여 스왈러 상부의 공기를 끌어들여 와류를 형성하도록 구성된 국소배기장치가 개시되어 있다.
그런데, 상기 선행기술1의 국소배기장치에 있어서, 스왈러 날개는 배기관의 하단에 회전 가능하게 설치되지만, 상부덮개는 고정핀을 이용하여 배기관의 외측면에 고정 설치되고, 하부덮개는 다시 상부덮개의 하부에 고정핀을 이용하여 고정 설치되는 구성을 가지므로, 그 설치 과정이 복잡하다. 또한, 스왈러 날개가 상부덮개와 하부덮개 사이에 삽입되도록 설치되어야 하며, 회전하는 스왈러 날개와 고정된 상부덮개 및 하부덮개 사이에 일정한 틈이 유지되도록 설치되어야 하는데, 이러한 설치 작업은 매우 힘든 작업이 될 것이다.
그리고, 설치가 완료되었다 하더라도, 스왈러 날개의 회전 시 발생하는 진동에 의해, 스왈러 날개와 상부덮개 또는 하부덮개 사이에 마찰을 일으키게 될 가능성이 높으며, 이 경우 소음이 증가하고 구성요소들이 마모되거나 파손될 가능성이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 회전판부재의 상부에 와류 형성용 날개를 설치하되, 배기관에 간단하게 설치할 수 있도록 일체로 구성되면서, 배기영역을 더 멀리 확장시킬 수 있는 스왈러를 구비한 와류형 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,
배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러; 및 상기 배기관에 설치되는 것으로, 상기 스왈러에 연결되어 상기 스왈러를 회전시키는 구동부;를 구비하며,
상기 스왈러는, 상기 구동부에 결합되어 회전되는 원판 형상의 회전판부재; 상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개; 및 상기 다수의 상부날개의 상부와 내측부에 설치되어 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 가이드수단;을 포함하며,
상기 회전판부재에는, 그 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성되고, 상기 제1공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2공기흡입홀이 형성되며,
상기 가이드수단은, 상기 다수의 날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 날개를 덮는 상부가이드부재와, 상기 배기관의 외주면과 상기 다수의 상부날개의 내측 단부 사이에 배치되며 하단은 상기 회전판부재의 상면에 고정되고 상단은 상기 상부가이드부재에 고정된 측부가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치가 제공된다.
그리고, 상기 다수의 상부날개 각각은 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지며, 상기 상부가이드부재는 외주쪽으로 가면서 상기 회전판부재와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 다수의 상부날개의 내측 단부는 상기 배기관의 외주면과 소정 간격 이격되고, 외측 단부는 상기 회전판부재의 외측 가장자리 밖으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 상부가이드부재는 상기 다수의 상부날개의 외경보다 큰 외경을 가지고, 상기 공기흐름통로의 출구는 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성되며 아래쪽을 향할 수 있다.
또한, 상기 다수의 상부날개는 상기 배기관의 둘레에 방사상으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 다수의 상부날개는 상기 회전판부재의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 상부가이드부재는 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 측부가이드부재는 상기 배기관의 외주면과 간격을 두고 상기 배기관을 둘러싸면서 상기 회전판부재와 상기 상부가이드부재를 수직으로 연결하는 원통 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 다수의 제2공기흡입홀은 상기 측부가이드부재의 바깥쪽에 위치하며, 상기 다수의 상부날개 각각의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 와류형 국소배기장치에 의하면, 스왈러의 구성요소들, 즉 회전판부재, 다수의 상부날개, 상부가이드부재 및 측부가이드부재가 모두 결합되어 일체로 구성되며 함께 회전하게 된다. 따라서, 스왈러의 취급과 설치가 매우 간단하고 용이한 장점이 있으며, 스왈러의 회전 시에 진동이 발생하더라도 상부날개와 가이드부재들 사이에 마찰이 발생하지 않으므로, 이러한 마찰로 인한 소음과 구성요소들의 마모 및 파손이 방지될 수 있다.
그리고, 상부가이드부재가 하향 경사지게 형성되어 있으므로, 공기흐름이 배기영역을 향해 하향 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류가 배기영역 쪽으로 길쭉한 형상을 가지게 되므로, 와류에 의한 에어 커튼이 수직 방향으로 더 길게 형성될 수 있다. 따라서, 배기영역이 더 멀리 확장되어, 배기관으로부터 멀리 떨어진 오염된 공기도 보다 용이하고 효율적으로 배기관 내로 흡입될 수 있다.
또한, 와류 내측의 상승하는 공기흐름이 다수의 제2공기흡입홀로 흡입됨에 따라, 와류의 내측 하단이 중심쪽으로 당겨지게 되므로, 와류의 전체 형상이 길쭉한 형상으로 세워지게 되어, 배기영역의 폭은 좁아지게 되지만 배기 효율은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 오염원이 배기관으로부터 멀리 떨어져 있고 오염 발생 영역이 좁은 경우에 더욱 유용하다.
또한, 다수의 제2공기흡입홀의 위치를 변경함으로써, 와류 사이에 형성되는 배기흐름의 폭을 적절하게 조절할 수 있으므로, 배기영역의 면적에 따라 최적의 효율을 가진 국소배기장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스왈러의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 와류형 국소배기장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스왈러의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 스왈러의 저면을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)는, 배기관(10)의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러(110)와, 상기 스왈러(110)에 연결되어 상기 스왈러(110)를 회전시키는 구동부(120)를 포함하여 구성된다.
상기 배기관(10)은 개방된 흡입단부를 통해 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉시블 관 또는 금속 관 등의 다양한 종류의 관으로 이루어질 수 있다. 그리고, 오염된 공기는 자연 부압에 의해 배기관(10) 내로 흡입되거나, 배기팬의 작동으로 강제 흡입될 수 있다.
상기 스왈러(swirler, 110)는, 배기관(10)의 흡입단부에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(111)와, 상기 회전판부재(111)의 상면에 설치된 다수의 상부날개(112)와, 상기 다수의 상부날개(112)에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 가이드수단으로서 다수의 상부날개(112)의 상부와 내측부에 각각 설치된 상부가이드부재(113)와 측부가이드부재(114)를 포함하여 구성된다.
상기 회전판부재(111)는 원판 형상으로서 일정한 두께와 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 상기 회전판부재(111)는, 그 회전 중심이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부에 설치된다. 상기 회전판부재(111)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 제1공기흡입홀(118)이 형성되며, 상기 제1공기흡입홀(118)의 둘레에는 다수의 제2공기흡입홀(115)이 형성된다. 배기영역으로부터 흡입되는 오염 공기는 회전판부재(111)의 제1공기흡입홀(118)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다. 상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은 상기 회전판부재(111) 하부의 공기를 회전판부재(111)의 상부에 설치된 상부날개(112) 쪽으로 흡입하기 위한 것으로, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
상기 회전판부재(111)는 상기 구동부(120)에 결합되어 회전된다. 이를 위해, 상기 회전판부재(111)의 회전 중심부에는 돌출된 보스 형상의 회전축 결합부(125)가 마련되며, 상기 회전축 결합부(125)에는, 후술하는 바와 같이, 구동모터(121)의 회전축(123)이 연결된다. 구체적으로, 상기 회전축 결합부(125)의 중심에는 회전축 삽입홀(126)이 수직으로 관통 형성되어 있으며, 상기 회전축 삽입홀(126)에 구동모터(121)의 회전축(123)이 삽입된 후 고정나사(127)에 의해 견고하게 결합된다. 상기 제1공기흡입홀(118)은 회전축 결합부(125)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(125)는 제1공기흡입홀(118)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(119)에 의해 회전판부재(111)에 연결되어 지지된다.
상기 다수의 상부날개(112)는 회전판부재(111)와 함께 회전하면서 공기흐름을 생성하는 작용을 하며, 이 공기흐름은 후술하는 바와 같이 와류(F1)를 형성하게 된다. 상기 다수의 상부날개(112)는 상기 배기관(10)의 둘레를 따라 방사상으로 배치되도록 상기 회전판부재(111)의 상면, 즉 배기관대향면에 고정 설치된다. 상기 다수의 상부날개(112) 각각은 회전판부재(111)의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가진다.
상기 다수의 상부날개(112)는 회전판부재(111)와 함께 회전하는데 반해, 배기관(10)은 고정되어 있으므로, 다수의 상부날개(112)의 내측 단부는 배기관(10)에 의해 회전을 방해받지 않도록 배기관(10)의 외주면과 소정 간격 이격된다. 또한, 상기 다수의 상부날개(112)의 외측 단부는 회전판부재(111)의 외측 가장자리 밖으로 소정 길이 돌출될 수 있다. 즉, 상기 다수의 상부날개(112)는 그 외경이 회전판부재(111)의 외경보다 크도록 형성될 수 있다.
상기 상부가이드부재(113)와 측부가이드부재(114)는 상기 회전판부재(111)의 상부에 설치되어 회전판부재(111)의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써, 상기 다수의 상부날개(112)에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 작용을 하게 된다.
구체적으로, 상기 상부가이드부재(113)는 회전판부재(111)의 상면과 소정 간격 이격되도록 배치되며, 다수의 상부날개(112)를 덮도록 다수의 상부날개(112)의 상단에 부착되어 다수의 상부날개(112)와 함께 회전한다. 즉, 상기 회전판부재(111)와 상부가이드부재(113) 사이에 다수의 상부날개(112)가 고정 설치되며, 이들은 함께 회전하게 되는 것이다.
상기 상부가이드부재(113)는 환형의 형상으로 이루어지며, 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가지고 다수의 상부날개(112)의 외경보다 큰 외경을 가질 수 있다.
상기 측부가이드부재(114)는 배기관(10)의 외주면과 다수의 상부날개(112)의 내측 단부 사이에 배치되며, 회전판부재(111)의 상면에 고정 설치된다. 상기 측부가이드부재(114)는 배기관(10)을 둘러싸는 원통 형상을 가지며, 하단은 회전판부재(111)의 상면에 고정되고, 상단은 상부가이드부재(113)에 고정된다. 즉, 상기 측부가이드부재(114)는 회전판부재(111)와 상부가이드부재(113)를 수직으로 연결하도록 설치된다. 그리고, 상기 측부가이드부재(114)의 외주면은 다수의 상부날개(112)의 내측 단부와 접할 수 있다.
상기 측부가이드부재(114)는 회전판부재(111)와 함께 회전하는데 반해, 배기관(10)은 고정되어 있으므로, 측부가이드부재(114)의 회전이 배기관(10)에 의해 방해받지 않도록, 측부가이드부재(114)의 내주면과 배기관(10)의 외주면 사이에 소정의 간격(D)이 형성된다.
상기한 구성에 의해, 회전판부재(111)의 상면과 상부가이드부재(113) 및 측부가이드부재(114) 사이에는 공기흐름통로가 형성되고, 이 공기흐름통로 내에 다수의 상부날개(112)가 배치된다. 그리고, 상기 공기흐름통로는 상부가이드부재(113) 및 측부가이드부재(114)에 의해 회전판부재(111) 위쪽의 배기관(10) 주변 영역과는 완전히 격리되므로, 다수의 상부날개(112)가 회전하더라도 배기관(10) 주변의 공기가 공기흐름통로 내부로 흡입되지 않는다.
상기 공기흡입통로 내부로의 공기의 흡입은 전술한 바와 같이 회전판부재(111)에 형성된 다수의 제2공기흡입홀(115)을 통해 이루어지게 된다.
상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은, 전술한 바와 같이, 상기 회전판부재(111)를 관통하여 형성되며, 상기 제1공기흡입홀(118)의 둘레에 배치되어 상기 공기흐름통로와 연통된다. 상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은 다수의 상부날개(112) 각각의 사이에 배치될 수 있으며, 각각 원형으로 형성되거나 타원형 또는 기타 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
그리고, 상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은 상기 측부가이드부재(114)의 바깥쪽에 위치하도록 형성된다. 예컨대, 상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은 측부가이드부재(114)에 인접한 위치에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며 필요에 따라 그 위치를 변경할 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 다수의 제2공기흡입홀(115)의 위치를 변경함으로써, 와류(F1) 사이에 형성되는 배기흐름(F2)의 폭을 조절할 수 있다.
강력한 와류(F1)를 형성하기 위해서는, 상기 다수의 상부날개(112)에 의해 형성되는 공기흐름의 속도가 빠를 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명에서는, 다수의 상부날개(112) 각각을 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지도록 하고, 상부가이드부재(113)도 외주쪽으로 가면서 아래쪽으로 경사진 형상, 즉 회전판부재(111)와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가지도록 구성하였다. 이에 따라, 회전판부재(111)와 상부가이드부재(113) 사이에 형성된 공기흐름통로도 회전중심으로부터 멀어질수록 점차 좁아지게 되므로, 다수의 상부날개(112)에 의해 형성되어 공기흐름통로를 빠져 나오는 공기흐름은 그 유속이 빨라지게 된다.
그리고, 상기 다수의 상부날개(112)의 외측 단부가 회전판부재(111)의 외측 가장자리 밖으로 돌출되어 있고, 상부가이드부재(113)가 하향 경사져 있으므로, 회전판부재(111)의 외측 가장자리와 상부가이드부재(113)의 외측 가장자리 사이에 형성되는 공기흐름통로의 출구는 아래쪽을 향하게 된다. 이에 따라, 공기흐름통로의 출구를 빠져 나오는 공기흐름은 경사진 상부가이드부재(113)에 의해 가이드되어 수평으로부터 하향 경사진 방향으로 형성된다.
상기 구동부(120)는, 상기 스왈러(110)에 연결되어 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 구동부(120)는 배기관(10)의 중심축 상에 배치된 구동모터(121)와, 배기관(10) 내부에서 구동모터(121)를 지지하는 모터 지지부재(122)와, 구동모터(121)로부터 인출된 회전축(123)을 포함한다. 상기한 바와 같이, 상기 회전축(123)이 스왈러(110)의 회전판부재(111)의 회전 중심부에 마련된 회전축 결합부(125)에 결합된다.
다만, 상기한 구성을 가진 구동부(120)는 예시적인 것으로서, 상기 스왈러(110)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있는 다양한 구성을 가진 가질 수 있으며, 그 설치 위치도 상기한 바에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 구동부(120)는 브라켓과 같은 수단에 의해 배기관(10)의 내부 또는 외부에 설치되어, 벨트 또는 기어와 같은 동력전달수단을 통해 스왈러(110)를 회전시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 의하면, 스왈러(110)의 구성요소들, 즉 회전판부재(111), 다수의 날개(112), 상부가이드부재(113) 및 측부가이드부재(114)가 모두 결합되어 일체로 구성되므로, 스왈러(110)의 취급이 용이하며, 회전판부재(111)를 구동부(120)에 연결만 하면 되므로 스왈러(110)의 설치도 매우 간단하고 용이한 장점이 있다.
또한, 회전판부재(111), 다수의 날개(112), 상부가이드부재(113) 및 측부가이드부재(114)가 함께 회전되므로, 스왈러(110)의 회전 시에 진동이 발생하더라도 날개(112)와 상부 및 측부가이드부재들(113, 114) 사이에 마찰이 발생하지 않으며, 이러한 마찰로 인한 소음과 구성요소들의 마모 및 파손이 방지되는 장점이 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하면서, 상기한 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 와류형 국소배기장치(100)의 작동과 이에 따른 공기의 흐름을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지면 배기영역으로부터 배기관(10) 내로의 배기흐름(F2)이 형성된다. 이와 같은 상태에서, 구동부(120)에 의해 스왈러(110)가 회전하게 되면, 다수의 상부날개(112)도 회전하게 되며, 이에 따라 회전판부재(111)의 하부로부터 다수의 제2공기흡입홀(115)을 통해 회전판부재(111)와 가이드부재들(113, 114) 사이의 공기흐름통로로 공기가 흡입된다. 이때, 상기 다수의 제2공기흡입홀(115)은 측부가이드부재(114)의 바깥쪽에 위치하고 있으므로, 배기관(10)을 향하는 배기흐름(F2)으로부터 벗어나 있어서, 배기흐름(F2)이 다수의 제2공기흡입홀(115)로 유입되는 것은 최소화된다. 이와 같이 흡입된 공기는 다수의 상부날개(112)에 의해 외측 방향으로 배출된다. 특히, 전술한 바와 같이, 상부가이드부재(113)가 경사지게 형성되어 있으므로, 다수의 상부날개(112)에 의해 배출되는 공기흐름은 수평으로부터 하향 경사진 방향으로 형성되면서 그 흐름 속도가 더욱 빨라지게 된다.
상기한 바와 같이, 다수의 상부날개(112)의 회전에 의해, 회전판부재(111)의 하부로부터 다수의 제2공기흡입홀(115)을 통해 공기가 흡입되고, 이와 같이 흡입된 공기가 공기흐름통로를 통과하여 외측으로 하향 경사지게 배출되는 공기흐름이 생성된다. 이와 같이 생성된 공기흐름은 스왈러(110)의 하부 외측에 도너츠 형상의 와류(F1)가 형성하며, 이러한 와류(F1)는 오염물질이 발생되는 영역과 오염물질이 발생하지 않는 영역을 구획하는 에어 커튼 역할을 하게 되면서, 와류(F1) 내측의 배기흐름(F2)을 통한 오염물질의 배기효율이 향상된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 의하면, 다수의 상부날개(112)와 경사진 상부가이드부재(113)에 의해 빠른 유속의 공기흐름이 형성되므로, 강력한 와류(F1)가 형성될 수 있어서 배기효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 상부가이드부재(113)가 하향 경사지게 형성되고, 회전판부재(111)와 가이드부재(113) 사이의 공기흐름통로의 출구는 아래쪽을 향하고 있으므로, 다수의 날개(112)에 의해 형성된 공기흐름이 배기영역을 향해 하향 경사지게 유도되고, 이에 따라 발생된 와류(F1)가 아래쪽으로, 즉 배기영역 쪽으로 경사지게 길쭉한 형상을 가지게 된다. 따라서, 와류(F1)에 의한 에어 커튼이 수직 방향으로 더 길게 형성될 수 있으므로, 배기관(10)으로부터 멀리 떨어진 오염된 공기도 보다 용이하고 효율적으로 배기관 내로 흡입될 수 있다. 즉, 배기영역이 더 멀리 확장될 수 있으므로, 오염원이 배기관(10)으로부터 멀리 떨어져 있는 경우에 더욱 유용하다.
특히, 본 발명의 실시예에 있어서는, 회전판부재(111)에 형성된 다수의 제2공기흡입홀(115)을 통해 회전판부재(111) 하부의 공기를 흡입하게 되는데, 이러한 흡입공기의 흐름은 와류(F1)의 일부, 구체적으로 와류(F2) 내측의 상승하는 공기흐름이 된다. 상기한 바와 같이, 와류(F1) 내측의 상승하는 공기흐름이 다수의 제2공기흡입홀(115)로 흡입됨에 따라, 와류(F1)의 내측 하단이 중심쪽으로 당겨지게 된다. 이로 인해, 와류(F1)의 전체 형상이 길쭉한 형상으로 세워지게 되므로, 배기영역의 폭은 좁아지게 되지만 배기 효율은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 오염원이 배기관(10)으로부터 멀리 떨어져 있고 오염 발생 영역이 좁은 경우에 더욱 유용하다.
또한, 다수의 제2공기흡입홀(115)을 측부가이드부재(114)에 인접한 위치에 형성하면, 와류(F1)의 내측부가 배기영역의 중심쪽으로 이동하게 되므로, 배기영역의 폭이 좁아지게 되고, 반대로 다수의 제2공기흡입홀(115)을 측부가이드부재(114)로부터 먼 위치에 형성하면, 와류(F1)의 내측부가 바깥쪽으로 이동하게 되므로, 배기영역의 폭이 넓어지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 다수의 제2공기흡입홀(115)의 위치를 변경함으로써, 와류(F1) 사이에 형성되는 배기흐름(F2)의 폭을 적절하게 조절할 수 있으므로, 배기영역의 면적에 따라 최적의 효율을 가진 국소배기장치(100)를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명은 가정용 및/또는 산업용 국소배기장치로서 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 배기관의 흡입단부에 설치되어 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러; 및
    상기 배기관에 설치되는 것으로, 상기 스왈러에 연결되어 상기 스왈러를 회전시키는 구동부;를 구비하며,
    상기 스왈러는,
    상기 구동부에 결합되어 회전되는 원판 형상의 회전판부재;
    상기 회전판부재의 상면에 설치된 다수의 상부날개; 및
    상기 다수의 상부날개의 상부와 내측부에 설치되어 상기 회전판부재의 상면과의 사이에 공기흐름통로를 형성함으로써 상기 다수의 상부날개에 의해 생성된 공기흐름을 가이드하는 가이드수단;을 포함하며,
    상기 회전판부재에는, 그 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 제1공기흡입홀이 형성되고, 상기 제1공기흡입홀의 둘레에 상기 공기흐름통로와 연통되는 다수의 제2공기흡입홀이 형성되며,
    상기 가이드수단은, 상기 다수의 날개의 상단에 부착되어 상기 다수의 날개를 덮는 상부가이드부재와, 상기 배기관의 외주면과 상기 다수의 상부날개의 내측 단부 사이에 배치되며 하단은 상기 회전판부재의 상면에 고정되고 상단은 상기 상부가이드부재에 고정된 측부가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 상부날개 각각은 회전중심으로부터 멀어질수록 그 높이가 점차 낮아지는 형상을 가지며, 상기 상부가이드부재는 외주쪽으로 가면서 상기 회전판부재와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 상부날개의 내측 단부는 상기 배기관의 외주면과 소정 간격 이격되고, 외측 단부는 상기 회전판부재의 외측 가장자리 밖으로 돌출된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상부가이드부재는 상기 다수의 상부날개의 외경보다 큰 외경을 가지고, 상기 공기흐름통로의 출구는 상기 회전판부재의 외측 가장자리와 상기 상부가이드부재의 외측 가장자리 사이에 형성되며 아래쪽을 향하는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 상부날개는 상기 배기관의 둘레에 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 다수의 상부날개는 상기 회전판부재의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부가이드부재는 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가진 환형의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측부가이드부재는 상기 배기관의 외주면과 간격을 두고 상기 배기관을 둘러싸면서 상기 회전판부재와 상기 상부가이드부재를 수직으로 연결하는 원통 형상을 가진 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제2공기흡입홀은 상기 측부가이드부재의 바깥쪽에 위치하며, 상기 다수의 상부날개 각각의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 와류형 국소배기장치.
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