WO2020017726A1 - 국소배기장치 - Google Patents

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WO2020017726A1
WO2020017726A1 PCT/KR2019/002712 KR2019002712W WO2020017726A1 WO 2020017726 A1 WO2020017726 A1 WO 2020017726A1 KR 2019002712 W KR2019002712 W KR 2019002712W WO 2020017726 A1 WO2020017726 A1 WO 2020017726A1
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김지하
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    • F24F2221/46—Air flow forming a vortex

Definitions

  • the present invention relates to a local exhaust device that sucks contaminated air and discharges it to the outside, and more particularly, to a local exhaust device that can improve exhaust efficiency by forming a stable exhaust flow.
  • the exhaust system is installed in the kitchen of a factory or home or restaurant where pollutants such as odor, harmful gas, smoke, dust, etc. are generated, and the air containing these pollutants (hereinafter referred to as "contaminated air") is taken out to the outside. It is used to discharge.
  • pollutants such as odor, harmful gas, smoke, dust, etc.
  • contaminated air the air containing these pollutants
  • the exhaust apparatus in order to improve the exhaust efficiency, it is preferable to install the exhaust apparatus as close to the pollutant source as possible and to isolate the pollutant source from the surrounding space.
  • Such conventional local exhaust devices are generally equipped with a swirler which is installed near the inlet of the exhaust pipe to form a vortex.
  • the air flow produced by the swirler forms a vortex around the exhaust stream of contaminated air that rises from the source to the inlet of the exhaust pipe along the swirler's central axis of rotation.
  • the vortices thus formed serve as an air curtain that blocks the pollutant from the surrounding space, thereby allowing the polluted air to be sucked into the exhaust pipe more efficiently.
  • Korean Patent No. 10-1606862 discloses another example of a conventional local exhaust device, the local exhaust device has a guide member for extending the air curtain formed by the swirler and the vortex forming the vortex in the vertical direction Equipped.
  • Such a local exhaust device has an advantage in that the exhaust efficiency is improved since the polluted air far from the exhaust pipe can be sucked and exhausted more easily and efficiently.
  • the vortex formed by the swirler serves as an air curtain surrounding the exhaust flow.
  • the vortices formed by the swirler hit the surrounding walls, devices, or operator and the flow becomes unstable and disturbed.
  • the flow of the vortex acting as the air curtain is not stabilized, there is a problem that the exhaust flow rate toward the exhaust pipe is not stabilized and the exhaust efficiency is reduced.
  • the direction of the vortex forming the air curtain and the direction of the exhaust flow are opposite to each other, when the flow of the vortex is not reliably stabilized, the flow of the vortex itself may rather obstruct the exhaust flow.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object thereof is to provide a local exhaust device which can improve the exhaust efficiency by forming a more stable exhaust flow using a box surrounding the swirler. .
  • a drive unit
  • the rotary plate member is connected to the drive unit and the exhaust hole is formed in communication with the exhaust pipe in the central region, and installed on the rotating plate member with the rotating plate member
  • a swirler comprising a plurality of vanes rotating to generate an air stream forming the vortex
  • An opening is formed in a portion of the box facing the vortex discharge end of the swirler and corresponding to the vortex discharge end.
  • At least one auxiliary exhaust port is formed on the other wall of the box to exhaust the air inside the box to the outside,
  • a gap is formed between the front wall where the opening of the box is formed and the swirl discharge end of the swirler in the direction of the center of rotation of the swirler, and the swirl generated by the swirler and discharged through the swirl discharge end is formed. Characterized in that configured to flow into the box through the gap.
  • the swirling discharge end of the swirler is disposed at a position retracted from the front wall of the box to the inside of the box, so that the swirling discharge end of the swirler is located along the central axis of rotation of the swirler.
  • An interval between the swirl discharge end of the swirler and the front wall of the box may be formed.
  • the auxiliary exhaust port may be formed on at least one sidewall of the side walls of the box, and the auxiliary exhaust port may be provided with an exhaust fan or an auxiliary exhaust pipe.
  • the auxiliary exhaust port is arranged adjacent to the front wall of the box in which the opening is formed.
  • the auxiliary exhaust port may be formed on a rear wall facing the front wall of the box, and the auxiliary exhaust port may be provided with an exhaust fan or an auxiliary exhaust pipe.
  • a fan may be installed inside the box to flow the vortices introduced into the box through the gap toward the auxiliary exhaust port.
  • the diameter of the opening may be larger than the outer diameter of the swirl discharge end of the swirler.
  • the swirler is formed to surround the first guide member of the cylindrical shape provided on the outer edge of the rotating plate member and the outer end of the plurality of wings to form an air flow path between the first guide member. It may further include a cylindrical second guide member, and a third guide member installed to cover the upper portion of the plurality of wings.
  • the plurality of wings may be disposed radially on an upper surface of the rotating plate member, and the outer ends of the plurality of wings may protrude outside the outer edge of the rotating plate member and may extend to the lower end of the outer circumferential surface of the first guide member.
  • the swirler may further include a retardation means provided between the rotating plate member and the third guide member to retard the air flow generated by the plurality of wings.
  • the retardation means may include a plurality of barriers installed between the upper surface of the rotating plate member and the lower surface of the third guide member to have a height lower than that of the plurality of wings.
  • the plurality of barriers may be installed such that a path of air flow passing between the rotating plate member and the third guide member is formed to be serpentine.
  • the plurality of barriers have different diameters, and are arranged in concentric circles at radial intervals about a central axis of rotation of the swirler, and some of the plurality of barriers are installed to protrude upward from an upper surface of the rotating plate member.
  • the rest may be installed to protrude downward from the lower surface of the third guide member.
  • the plurality of barriers include at least two first barriers protruding upward from an upper surface of the rotating plate member and at least two second barriers protruding downward from a lower surface of the third guide member.
  • the barrier and the at least two second barriers may be alternately arranged from the outer edge of the rotating plate member toward the rotation center axis.
  • the local exhaust device may include: an outer guide member disposed to surround the outer circumference of the swirler to guide the vortices generated by the swirler in a direction parallel to the central axis of rotation of the swirler; An inner guide member disposed inside the outer guide member to form a vortex flow passage through which the vortex generated by the swirler passes between the outer guide member; And an external air guide unit installed in the outer guide member to guide the air outside the outer guide member toward the vortex flowing into the box.
  • the outer air guide unit may include: an air passage forming member installed outside the lower end of the outer guide member to form a passage through which the air inside the box passes between the outer guide member; And a plurality of air guide members installed between the outer guide member and the air passage forming member to guide the air inside the box in a direction parallel to the central axis of rotation of the swirler.
  • the outer passage forming member has a cylindrical shape extending in a direction parallel to the rotational central axis of the swirler while surrounding the outer circumferential surface of the outer guide member, and disposed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the outer guide member, and the plurality of air guides.
  • the members may have a plate shape extending in a direction parallel to the rotational central axis of the swirler, and may be disposed at regular intervals along the outer circumferential surface of the outer guide member.
  • the local exhaust device may further include a first air supply device installed inside the box and supplying air in the box to a plurality of wings of the swirler.
  • the local exhaust device may further include a second air supply device installed in the box to supply air in the box to the external air guide unit.
  • the opening of the box may be partially obscured by the obstruction plate to have a substantially semi-circular shape.
  • a first partition is provided between the front wall of the box and the vortex discharge end in parallel to the front wall in the direction of the rotational central axis of the swirler, and a first gap is formed between the first partition and the front wall.
  • a second gap is formed between the first partition and the vortex discharge end, and the first gap and the second gap communicate with the auxiliary exhaust port, thereby at least a part of the vortex and the outside air flowing into the box. May be discharged to the outside of the box through the auxiliary exhaust port through the first interval and the second interval.
  • the first partition may be fixed to sidewalls of the box, and a semicircular recess formed in a concave shape may be formed concentrically with an opening formed in a front wall of the box at a lower edge of the first partition. It may be smaller than the radius of the opening and larger than the radius of the vortex discharge end, and the first interval may be smaller than the second interval.
  • the first partitions may be disposed in parallel with each other at a distance from each other, and the radii of the recesses of the two first partitions may be different from each other.
  • a second partition is disposed in parallel to the first partition between the rear wall of the box and the first partition in the direction of the rotational central axis of the swirler, and the second partition is formed in the inner space of the box.
  • the upper space may be divided into a front space between the front wall of the box and the second partition and a rear space between the rear wall of the box and the second partition.
  • the local exhaust device is installed so that the rotational central axis of the swirler is horizontal, and the local exhaust device is installed so as to pass under the swirler in the box and its suction port is opened toward the front of the box.
  • An additional exhaust pipe may be further provided, and the additional exhaust pipe may inhale and discharge contaminated air through the intake port.
  • a plurality of swirlers are installed side by side in the box, and one opening of the boxes may be formed at a portion corresponding to the vortex discharge end of each of the plurality of swirlers.
  • a swirl guide member may be disposed between the two adjacent swirlers to guide the flow of vortices generated in each swirler.
  • the vortex formed by the swirler is introduced into the box surrounding the swirler while spreading widely to the side. Therefore, the exhaust stream of the polluted air generated in the pollutant generating region can be stably moved toward the exhaust pipe without being directly affected by the vortex, and thus, the exhaust efficiency can be further improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a local exhaust device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view from above of the swirler shown in FIG. 1; FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the swirler shown in FIG. 1 seen from below.
  • FIG. 3 is a perspective view of the swirler shown in FIG. 1 seen from below.
  • Figure 4 is a perspective view of the local exhaust device shown in Figure 1 from the outside of the box, showing an example installed so that the rotational axis of the swirler is horizontal.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an example in which a first air supply device is installed in the swirler shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a local exhaust device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a local exhaust device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of the inner guide member, the outer guide member and the outer air guide unit shown in FIG. 7 as viewed from above.
  • FIG. 8 is a perspective view of the inner guide member, the outer guide member and the outer air guide unit shown in FIG. 7 as viewed from above.
  • FIG. 9 is a perspective view of the local exhaust apparatus shown in FIG. 7 as viewed from the outside of the box, showing an example in which the rotational central axis of the swirler is horizontal.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a second air supply device for the external air guide unit shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an example in which a shielding plate is installed at an opening of a box of the local exhaust apparatus illustrated in FIG. 9.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example in which a first partition and a second partition are installed inside a box of the local exhaust apparatus illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 13A is a perspective view of the first partition and the second partition shown in FIG. 12 separated from the box
  • FIG. 13B is a perspective view illustrating a modification of the first partition shown in FIG. 13A.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the local exhaust apparatus illustrated in FIG. 12 cut vertically along a rotational central axis.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing an example in which two first partitions are installed in the local exhaust apparatus shown in FIG. 14.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the local exhaust apparatus shown in FIGS. 12 and 14.
  • 17 is a perspective view illustrating an example in which two swirlers are horizontally installed in one box.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing an example in which a plurality of local exhaust devices are installed vertically.
  • 19 is a schematic vertical cross-sectional view along the line B-B 'shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a local exhaust apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the swirler shown in FIG. 1 from above
  • FIG. 3 is a bottom view of the swirler shown in FIG. This is a perspective view
  • Figure 4 is a perspective view of the local exhaust device shown in Figure 1 as seen from the outside of the box, showing an example installed so that the rotating central axis of the swirler is horizontal.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention may be installed so that the rotational center axis C of the swirler 120 is vertical.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention may be installed so that the rotational central axis C of the swirler 120 is horizontal.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention may be installed inclined at a predetermined angle of the central axis of rotation (C) of the swirler 120.
  • C central axis of rotation
  • the local exhaust device 100 generates a vortex Fs by being disposed near the inlet of the driving unit 110 and the exhaust pipe 101 and rotating. And a swirler 120, a box 140 surrounding the circumference of the swirler 120, and exhaust means 146 and 148 for discharging air inside the box 140 to the outside.
  • the exhaust pipe 101 is a pipe for sucking contaminated air through the suction port of one end thereof and discharging it to the outside.
  • the exhaust pipe 101 may be made of various kinds of pipes such as a flexible pipe or a metal pipe.
  • the exhaust pipe 101 may be inserted into the box 140 through the rear wall 140b of the box 140 from the outside of the box 140.
  • contaminated air can be sucked into the exhaust pipe 101 by natural negative pressure, and also into the exhaust pipe 101 by an exhaust fan installed in the exhaust pipe 101, for example, a sirocco fan 102. Forced inhalation may be possible.
  • the sirocco fan 102 may be installed near the inlet of the exhaust pipe 101 as shown in FIG. 1, but is not limited thereto and may be installed near the outlet of the exhaust pipe 101.
  • the driving unit 110 is connected to the swirler 120 to provide a driving force to rotate the swirler 120.
  • the driving unit 110 may include a driving motor 111 and a rotation shaft 112 connected to the driving motor 111.
  • the drive motor 111 may be installed in the exhaust pipe 101 and may be installed in the box 140, but is not limited thereto.
  • the drive motor 111 may be installed in the box 140 or in a separate support bracket, or may be installed outside the box 140.
  • the rotation shaft 112 may be inserted into the box 140 and coupled to the swirler 120.
  • the rotating shaft 112 is coupled to the rotating shaft coupling portion 127 provided at the center of rotation of the rotating plate member 121 of the swirler 120, as will be described later.
  • the driving unit 110 may also rotate the sirocco fan 102 together with the swirler 120. Can be.
  • a separate drive motor for rotating the sirocco fan 102 is provided.
  • the driving unit 110 having the above configuration is illustrative, and may have various configurations capable of providing power for rotating the swirler 120, and the installation position thereof is not limited to the above.
  • the driving unit 110 may be installed inside or outside the box 140 by means such as a bracket, and may rotate the swirler 120 through a power transmission means such as a belt or gear.
  • the swirler 120 is disposed near the intake port of the exhaust pipe 101 and rotates to generate the vortex Fs.
  • the swirler 120 is installed inside the box 140.
  • the swirler 120 is basically disposed near the inlet of the exhaust pipe 101 to rotate the rotating plate member 121, and the air flow Fa is installed in the rotating plate member 121 to form a vortex (Fs) It includes a plurality of wings 130 to produce.
  • the rotating plate member 121 may be formed in a disk shape having a diameter larger than the diameter of the exhaust pipe 101.
  • the rotating plate member 121 is disposed near the inlet of the exhaust pipe 101, and an exhaust hole 122 is formed in the central region of the rotating plate member 121 to communicate with the exhaust pipe 101. It passes through 122 and is sucked into the exhaust pipe 101.
  • the rotating plate member 121 is connected to the driving unit 110 and rotated.
  • the rotating shaft coupling portion 127 of the boss-shaped protruding boss is provided at the rotation center of the rotating plate member 121, the rotating shaft 112 of the drive motor 111 is coupled to the rotary shaft coupling portion 127.
  • the rotation shaft insertion hole 128 is vertically penetrated at the center of the rotation shaft coupling portion 127, and is fixed after the rotation shaft 112 of the drive motor 111 is inserted into the rotation shaft insertion hole 128. It is firmly coupled by the screw 129.
  • the exhaust hole 122 may be formed around the rotation shaft coupling portion 127, and the rotation shaft coupling portion 127 may be formed by a plurality of connecting portions 126 traversing the exhaust hole 122 in a radial direction. It may be connected to and supported by 121.
  • a cylindrical exhaust passage forming member 123 is formed in the rotating plate member 121 to surround the exhaust hole 122 to form an exhaust passage Pe communicating with the exhaust pipe 101.
  • the exhaust passage forming member 123 may have an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 10 and may be installed on the upper and lower surfaces of the rotating plate member 121.
  • the exhaust passage forming member 123 may have an outer diameter smaller than the inner diameter of the exhaust pipe (10).
  • the plurality of wings 130 rotates together with the rotating plate member 121 to generate an air flow Fa.
  • the air flow Fa generated by the plurality of wings 130 rotates in the vortex. (Fs) is formed.
  • the plurality of wings 130 may be fixed to the exhaust pipe 101 side surface, that is, the upper surface of the rotating plate member 121, and radially around the exhaust hole 122 and the exhaust passage forming member 123. Can be arranged. Each of the plurality of wings 130 may have a shape extending from the upper surface of the rotating plate member 121 and extending in the radial direction. Inner ends of the plurality of wings 130 may be spaced apart from the outer circumferential surface of the exhaust passage forming member 123 by a predetermined interval. The outer ends of the plurality of wings 130 may protrude a predetermined length out of the outer edge of the rotating plate member 121. That is, the plurality of wings 130 may be formed to have an outer diameter larger than the outer diameter of the rotating plate member 121.
  • various components may be added to the swirler 120.
  • the member 133 may further include a retardation means for retarding the air flow Fa.
  • the first guide member 131 is fixed to the outer edge of the rotating plate member 121 and rotates together with the rotating plate member 121.
  • the first guide member 131 may be formed in a cylindrical shape extending downward from the outer edge of the rotating plate member 121 in parallel with the rotation center axis (C).
  • the first guide member 131 may have a constant outer diameter, the outer diameter may be the same as the outer diameter of the rotating plate member 121.
  • each of the plurality of wings 130 may be formed in a "b" shape.
  • the second guide member 132 may be installed to surround the plurality of wings 130.
  • the second guide member 132 may be formed in a cylindrical shape having an inner diameter larger than the outer diameter of the first guide member 131. That is, the plurality of wings 130 are fixedly installed between the first guide member 131 and the second guide member 132, and thus, the rotating plate member 121, the first guide member 131, and the plurality of wings 130. The wing 130 and the second guide member 132 is rotated together.
  • the lower end of the second guide member 132 may be located at the same height as the lower end of the first guide member 131.
  • the third guide member 133 may be installed to cover the upper portions of the plurality of wings 130.
  • the third guide member 133 may be attached to and fixed to the upper ends of the plurality of wings 130, and may rotate together with the plurality of wings 130.
  • the third guide member 133 has an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust passage forming member 123 and has an annular plate shape having an outer diameter larger than the outer diameter of the rotating plate member 121.
  • the upper end of the second guide member 132 is fixedly coupled to the outer edge portion of the third guide member 133.
  • a predetermined gap G is formed between the outer circumferential surface of the exhaust passage forming member 123 and the inner circumferential surface of the third guide member 133, and through which the outside air is supplied to the rotary plate member ( 121 may flow between the third guide member 133.
  • the first guide member 131, the second guide member 132 and the third guide member 133 to rotate together with the rotating plate member 121 and the plurality of wings 130. do.
  • the air flow passage Pa passing therethrough is formed.
  • the third guide member 133 guides the air flow Fa passing through the air flow path Pa in a direction orthogonal to the rotational central axis C, that is, in a horizontal direction, and the third guide member ( 131 and the second guide member 132 serve to guide the air flow Fa downwardly in a direction parallel to the rotational center axis C, that is, in the example shown in FIG. 1.
  • the air flows into the air flow passage (Pa) between the rotating plate member 121 and the third guide member 133 from the outside of the swirler 120 (Fa) is generated.
  • the air flow Fa generated as described above is rotated by the plurality of wings 130 to form the vortex Fs, and the vortex Fs thus formed is discharged through the vortex discharge end of the swirler 120. do.
  • the vortex Fs is introduced into the box 140 while being widened by centrifugal force while exiting the lower end of the air flow passage Pa. This will be described later.
  • a plurality of auxiliary wings 130a may be installed in the air flow path Pa between the first guide member 131 and the second guide member 132.
  • the plurality of auxiliary wings 130a are disposed at regular intervals along the outer circumferential surface of the first guide member 131, and may be alternately disposed with the plurality of wings 130.
  • Each of the plurality of auxiliary vanes 130a may be formed in a rectangular plate shape extending in parallel to the rotational center axis C, ie, vertically, and an upper end thereof extends to a lower surface of the third guide member 133. The lower end may extend to the lower end of the first guide member 131.
  • a plurality of auxiliary wings 130a having the above configuration serves to apply additional rotational force to the air flow Fa passing through the air flow passage Pa, which will be described later.
  • the retardation means may have a variety of forms that can retard the air flow Fa, preferably a plurality of barriers provided between the upper surface of the rotating plate member 121 and the lower surface of the third guide member 133. And 135 (136, 136).
  • the plurality of barriers 135 and 136 have different diameters, and are arranged in concentric circles at radial intervals about the rotational center axis C.
  • the plurality of barriers 135 and 136 protrude downward from the bottom surface of the at least two first barriers 135 and the third guide member 133 having an annular shape protruding upward from the upper surface of the rotating plate member 121.
  • at least two second barriers 136 that are annular, wherein the at least two first barriers 135 and the at least two second barriers 136 are pivotal axes of rotation from the outer edge of the rotating plate member 121. They can be placed alternately at intervals from each other as they go toward (C).
  • the first barriers 135 and the second barriers 136 are formed at a height lower than the height of the wing 130, and thus the upper end of the first barriers 135 and the first guide member 133.
  • a predetermined gap is formed between the lower surfaces of the bottom surface, and a predetermined gap is formed between the lower ends of the second barriers 136 and the upper surface of the rotating plate member 121.
  • the height of each of the first barriers 135 and the second barriers 136 is preferably 50% to 75% of the height of the wing 130. If the heights of the first barriers 135 and the second barriers 136 are lower than 50% of the height of the wing 130, the role of delaying the air flow Fa may be insignificant as described below. When the height is higher than 75% of the height of the wing 130, the gap may be too narrow and the air flow Fa may not pass smoothly through the gap.
  • the path of the air flow Fa passing between the rotating plate member 121 and the first guide member 133 by the first barriers 135 and the second barriers 136 having the above configuration is As it is formed sinuously, the air flow Fa is delayed by the first barriers 135 and the second barriers 136. As such, when the air flow Fa is delayed by the plurality of barriers 135 and 136, the air flow Fa is continuously transmitted from the plurality of wings 130 during the delay time, and as a result, the air flow ( The rotation moment of the vortex Fs formed by Fa) is further increased. When the rotation moment of the vortex Fs is increased, the centrifugal force of the vortex Fs becomes stronger, and thus the vortex Fs can spread more widely while exiting the lower end of the air flow path Pa.
  • the box 140 is formed to surround the perimeter of the swirler 120 having the above configuration. That is, the swirler 120 is accommodated in the box 140.
  • the driving unit 110 may be installed inside the box 140 or may be installed outside the box 140.
  • the box 140 may have, for example, a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 4.
  • an opening 142 is formed in a portion corresponding to the vortex discharge end of the swirler 120. Contaminated air is sucked into the swirler 120 through 142.
  • the box 140 may have, for example, a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 4.
  • an opening 142 is formed in a portion corresponding to the vortex discharge end of the swirler 120. Contaminated air is sucked into the swirler 120 through 142.
  • the opening 142 of the box 140 may have a circular shape as shown in FIG. 4, but is not limited thereto.
  • the opening 142 may be partially obscured by a shielding plate to have an approximately semicircular shape, which will be described later with reference to FIG. 11.
  • the opening 142 of the box 140 is formed to have a diameter Dh larger than the outer diameter Ds of the vortex discharge end of the swirler 120.
  • the diameter Dh of the opening 142 of the box 140 may be about 100 mm to about 200 mm larger than the outer diameter Ds of the vortex discharge end of the swirler 120.
  • the diameter Dh of the opening 142 may be about 520 mm.
  • the swirler 120 is located at a position where the vortex discharge end of the swirler 120 is retracted inward of the box 140 from the front wall 140a in which the opening 142 of the box 140 is formed. To be disposed, it is disposed inside the box 140. Accordingly, the vortex discharge end of the swirler 120 and the opening of the box 140 in front of the vortex discharge end of the swirler 120 along the central axis C of the swirler 120.
  • the gap H between the front wall 140a on which the 142 is formed is formed.
  • the distance H between the front wall 140a of the box 140 and the vortex discharge end of the swirler 120 may be approximately 30 mm to 120 mm, preferably 50 mm to 100 mm, and more preferably 70 mm to 80 mm.
  • the vortex (Fs) discharged through the lower end of the air flow path (Pa) formed in the vortex discharge end of the swirler 120 is widened sideways by centrifugal force, the box of 140 It is introduced into the box 140 through a gap H between the front wall 140a and the vortex discharge end of the swirler 120.
  • the box 140 is provided with exhaust means for discharging the air inside the box 140 to the outside.
  • the exhaust means at least one auxiliary exhaust port 146 is formed in the box 140, and the air introduced into the box 140 (the vortex Fs) and the following will be described in the auxiliary exhaust port 146.
  • Exhaust air (including Fo)) may be installed to the exhaust fan 148 for discharging the outside of the box 140 through the auxiliary exhaust port (146).
  • an auxiliary exhaust pipe may be connected to the auxiliary exhaust port 146 instead of the exhaust fan 148, or an exhaust fan and an auxiliary exhaust pipe may be installed together.
  • the auxiliary exhaust port 146 is formed on a wall different from the front wall 140a of the box 140 in which the opening 142 is formed, and preferably, the rotational central axis C of the swirler 120. It may be formed on the sidewall 140c of any one of the sidewalls parallel to the. That is, the auxiliary exhaust port 146 and the exhaust fan 148 are formed in the side wall 140c of any one of the side walls connected to the edges of the front wall 140a of the box 140 at right angles.
  • the auxiliary exhaust port 146 and the exhaust fan ( 148 is formed on the upper sidewall 140c of the sidewalls of the box 140. More preferably, the auxiliary exhaust port 146 is formed in the side wall 140c of the box 142 and is disposed adjacent to the front wall 140a in which the opening 142 is formed.
  • the vortex Fs and the outside air Fo first introduced into the box 140 do not stagnate near the opening 142 and are rapidly flowed toward the auxiliary exhaust port 146 so that the exhaust fan ( Since it is discharged to the outside of the box 140 by 148, the vortex (Fs) and the outside air (Fo) that is introduced into the box 140 afterwards can be introduced more smoothly.
  • At least two auxiliary exhaust ports 146 may be formed at intervals, and an exhaust fan 148 may be installed in each of the at least two auxiliary exhaust ports 146.
  • the air flow Fa is delayed by a plurality of barriers 135 and 136 installed between the rotating plate member 121 and the third guide member 133, and continues to apply force from the plurality of wings 130 during the delayed time. You will be delivered.
  • the rotation moment of the vortex Fs formed by the air flow Fa increases, the centrifugal force of the vortex Fs becomes stronger. Accordingly, the vortex Fs spreads widely while exiting the lower end of the air flow passage Pa formed at the vortex discharge end of the swirler 120.
  • the air flow Fa forming the vortex Fs is the lower end of the air flow path Pa.
  • the force is continuously received by the plurality of wings 130 until it exits. Therefore, the centrifugal force of the vortex Fs becomes stronger so that it can spread more widely while exiting the lower end of the air flow path Pa.
  • auxiliary vanes 130a are installed in the air flow path Pa between the first guide member 131 and the second guide member 132, the air flow Fa forming the vortex Fs. Is further forced by the plurality of auxiliary wings 130a until it exits the lower end of the air flow passage (Pa). Therefore, since the centrifugal force of the vortex Fs becomes stronger, the vortex Fs that exits the lower end of the air flow path Pa can be spread more widely.
  • the vortex (Fs) discharged through the lower end of the air flow passage (Pa) formed in the vortex discharge end of the swirler 120 is spread widely while the front wall (140a) of the box 140 and the swirler ( Through the interval (H) between the vortex discharge end of the 120 can be smoothly introduced into the box (140).
  • some of the vortices Fs first introduced into the box 140 are discharged to the outside of the box 140 by the exhaust fan 148 installed in the box 140.
  • Vortex Fs introduced into the inside of the box 140 may be more smoothly introduced into the box 140.
  • the flow of the vortices Fs introduced into the box 140 is rotated through the gap G formed between the outer circumferential surface of the exhaust passage forming member 123 and the inner circumferential surface of the third guide member 133. It flows into the air flow path (Pa) between the member 121 and the third guide member 133.
  • the outside air Fo located near the opening 142 of the box 140 is also introduced into the box 140 along the flow of the vortex Fs flowing into the box 140.
  • the flow of external air Fo surrounds the exhaust flow Fe and serves as an air fence to suppress the exhaust flow Fe from dispersing outward.
  • the flow direction of the outside air Fo is the same as or similar to the direction of the exhaust flow Fe, the flow of the outside air Fo guides the exhaust flow Fe instead of disturbing the exhaust flow Fe. It also plays a role.
  • the exhaust flow Fe rising toward the exhaust pipe 101 may be affected by the vortices Fs flowing in the opposite direction. have.
  • the exhaust flow Fe becomes unstable and the exhaust efficiency decreases, and a part of the exhaust flow Fe flows out along the flow of the vortex Fs. In this case, the exhaust efficiency This can be degraded.
  • the box 140 surrounding the swirler 120 while the vortex Fs formed by the swirler 120 spreads laterally. It can flow smoothly inside. Therefore, the exhaust stream Fe that rises toward the exhaust pipe 101 is hardly directly affected by the flow of the vortices Fs in the opposite direction, but by the flow of the external air Fo that rises in the same direction. It can be guided smoothly. As a result, since the exhaust stream Fe of the polluted air generated in the pollutant generating region A can rise stably toward the exhaust pipe 101, the exhaust efficiency can be improved.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an example in which a first air supply device is installed in the swirler shown in FIG. 2.
  • the local exhaust device 100 is installed in the box 140 to supply air in the box 140 to the plurality of wings 130 of the swirler 120.
  • the first air supply device 180 may further include a first air supply device 180, a first blower 181, a first air supply duct 182, and a first connection pipe 183. It may include.
  • the first blower 181 may be fixedly installed in the box 140, specifically, between the swirler 120 and the walls of the box 140, and may provide air inside the box 140. It is a device that serves to suck and blow into the first air supply jaw 182 through the first connecting pipe (183).
  • the first air supply duct 182 is disposed outside the swirler 120, and is installed to be fixed without rotation, unlike the swirler 120.
  • the first air supply duct 182 may be fixedly installed on the outer surface of the exhaust pipe 101, but is not limited thereto.
  • the first air supply duct 182 may be fixed to the box 140 through a bracket (not shown). have.
  • the first air supply duct 182 may have a ring shape having an air supply passage formed therein, and a gap G between an outer circumferential surface of the exhaust passage forming member 123 and an inner circumferential surface of the third guide member 133 may be provided. It is arranged so as to surround the gap (G). Therefore, the first air supply duct 182 communicates with the air flow path Pa between the rotating plate member 121 and the third guide member 133 through the gap G.
  • the first connecting pipe 183 is a pipe connecting the first blower 181 and the first air supply duct 182.
  • Sufficient air may be supplied to the plurality of wings 130 of the swirler 120 by the first air supply device 180, so that the formation of the vortex Fs may be smoothly performed.
  • the first air supply device 180 sucks not only the air in the box 140 but also some of the vortices Fs introduced into the box 140, the vortices Fs in the box 140.
  • the flow of the is to be made smoothly, the inflow into the box 140 of the following vortex (Fs) can be made more smoothly.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a local exhaust device according to a second embodiment of the present invention.
  • the local exhaust device 100 of the embodiment shown in FIG. 6 is the same as the local exhaust device 100 of the embodiment shown in FIG. 1 except for the configuration and position of the exhaust means, so only the exhaust means will be described below. do.
  • the box 140 is provided with exhaust means for discharging the air in the box 140 to the outside.
  • the exhaust means at least one auxiliary exhaust port 146 is formed in the box 140, and the air introduced into the box 140 is provided through the auxiliary exhaust port 146 in the auxiliary exhaust port 146.
  • An auxiliary exhaust pipe 141 for discharging to the outside is connected.
  • the auxiliary exhaust port 146 is formed on the rear wall facing the front wall 140a of the box 140 in which the opening 142 is formed, and the auxiliary exhaust pipe 141 is connected to the auxiliary exhaust port 146. .
  • at least two auxiliary exhaust ports 146 may be formed at intervals, and an auxiliary exhaust pipe 141 may be connected to each of the at least two auxiliary exhaust ports 146.
  • the exhaust fan 148 of FIG. 1 may be installed together with the auxiliary exhaust pipe 141, or an exhaust fan 148 of FIG. 1 may be installed instead of the auxiliary exhaust pipe 141.
  • both sides of the swirler 120 are inside the box 140 so that the vortex Fs introduced into the box 140 flows more smoothly toward the auxiliary exhaust port 146.
  • Two fans 144 may be installed in the.
  • the local exhaust device 100 of the embodiment shown in FIG. 6 may also include the first air supply device 180 shown in FIG. 5.
  • the swirler 120 shown in FIGS. 1 to 3 and 6 shows only one preferable example. Therefore, the local exhaust device 100 according to the embodiments of the present invention is not limited by the configuration of the swirler 120 shown in FIGS. 1 to 3 and 6. Therefore, the swirler 120 used in the local exhaust device 100 according to the present invention is connected to the driving unit 110 and rotates the rotating plate member 121 and the rotating plate member 121 is installed in the vortex (Fs) It has a basic configuration including a plurality of wings 130 to generate, in addition to it may optionally include a variety of components. For example, an embodiment in which other components are added to the swirler 120 shown in FIGS. 1-3 and 6 is shown in the following figures.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a local exhaust apparatus according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of the inner guide member, the outer guide member and the outer air guide unit shown in FIG. 7 from above
  • FIG. 7 is a perspective view of the local exhaust device shown in FIG. 7 from the outside of the box, showing an example in which the rotational central axis of the swirler is horizontal.
  • FIGS. 7 and 8 the local exhaust apparatus 100a is installed so that the rotational center axis C of the swirler 120 is vertical.
  • FIG. 9 illustrates a local exhaust device 100a in a state where the rotational central axis C of the swirler 120 is horizontal.
  • the local exhaust device 100a according to the third embodiment of the present invention, like the local exhaust device 100 according to the embodiment shown in Figures 1 to 4, the driving unit 110 And a swirler 120 disposed near the inlet of the exhaust pipe 101 to rotate to generate a vortex Fs, and a box 140 surrounding the circumference of the swirler 120.
  • the exhaust means for discharging the air inside the 140 to the outside may include an auxiliary exhaust port 146 formed in the box 140 and an exhaust fan 148 installed in the auxiliary exhaust port 146.
  • the local exhaust device 100a may include an auxiliary exhaust port 141 and an auxiliary exhaust pipe 141 shown in FIG. 6 as exhaust means.
  • the local exhaust device 100a further includes an outer guide member 150 disposed to surround the outer circumference of the swirler 120 to guide the vortex Fs generated by the swirler 120.
  • An inner guide member disposed inside the outer guide member 150 to form a vortex flow passage Ps through which the vortex Fs generated by the swirler 120 passes between the outer guide member 150 and the outer guide member 150 ( 160 and an air guide unit 153 installed on the outer guide member 150 to guide air outside the swirler 120 toward the vortex (Fs).
  • the drive unit 110, the exhaust pipe 101, the swirler 120, the box 140, the auxiliary exhaust port 146 and the exhaust fan 148 have already been described with reference to FIGS. 1 to 4, and are not described herein again.
  • the outer guide member 150, the inner guide member 160, and the air guide unit 153 are additionally installed in the swirler 120, all of which are in the box 140. ) Is placed inside.
  • the outer guide member 150 has a cylindrical shape extending a predetermined height in a direction parallel to the rotational center axis C, for example, in a vertical direction, while surrounding the outer circumference of the swirler 120.
  • the outer guide member 150 is disposed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the swirler 120, specifically, the outer circumferential surface of the second guide member 132 by a predetermined distance, and an upper end thereof is installed above the swirler 120. It may be fixed to the support member 170. Therefore, even if the swirler 120 rotates, the outer guide member 150 does not rotate.
  • the support member 170 may have, for example, a plate shape, but is not limited thereto and may have various shapes capable of supporting the outer guide member 150.
  • the support member 170 may be installed to be fixed to the exhaust pipe 101 or the box 140.
  • the swirler 120 is installed to be spaced apart from the bottom of the support member 170 by a predetermined interval so that rotation is not disturbed by the support member 170.
  • An air inlet hole 172 may be formed in the support member 170 to allow air to smoothly flow toward the swirler 120.
  • the outer guide member 150 may be formed in a cylindrical shape having a constant diameter.
  • the height of the outer guide member 150 may be appropriately determined, for example, in the range of about 100 mm to 400 mm in consideration of the distance between the swirler 120 and the pollutant source and the diameter of the swirler 120.
  • the outer guide member 150 having the above-described configuration has the vortices Fs generated by the plurality of wings 130 of the swirler 120 in a direction parallel to the rotational central axis C, for example, in a vertical direction. It serves as a guide.
  • the inner guide member 160 is disposed inside the outer guide member 150.
  • the inner guide member 160 is installed to be fixed to the outer guide member 150.
  • the inner guide member 160 and the outer guide member 150 extend radially at intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of connection members 165 may be installed.
  • the inner guide member 160 is disposed below the swirler 120, and is spaced apart from the swirler 120 by a predetermined interval so as not to interfere with the rotation of the swirler 120.
  • the inner guide member 160 is formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than the diameter of the outer guide member 150, and thus the swirler 120 is formed between the inner guide member 160 and the outer guide member 150.
  • the inner guide member 160 not only forms the vortex flow passage Pa as described above, but also a portion of the vortex Fs passing through the vortex flow passage Pa is inward, that is, toward the exhaust flow Fe. It can serve to prevent flow.
  • An annular fixing plate member 161 may be installed inside the inner guide member 160.
  • the fixing plate member 161 may be horizontally disposed at a lower distance from the rotating plate member 121 below the rotating plate member 121 of the swirler 120.
  • the fixing plate member 161 is fixed to the inner guide member 160. Specifically, the outer edge portion of the fixing plate member 161 may be fixed to the inner guide member 160. Therefore, the fixing plate member 161 does not rotate like the inner guide member 160.
  • a hollow 162 is formed in the central region of the fixed plate member 161 to communicate with the exhaust hole 122 formed in the rotating plate member 121, and the contaminated air in the exhaust region is formed by the hollow 162 and the exhaust hole. It passes through 122 and is sucked into the exhaust pipe 101.
  • the fixed plate member 161 may be provided to surround the circumference of the hollow 162 may be provided with a cylindrical exhaust passage forming member 163 to form an exhaust passage (Pe) in communication with the exhaust pipe (101). .
  • the exhaust passage forming member 163 may be installed on an upper surface of the fixed plate member 161.
  • the air guide unit 153 serves to guide the outside of the swirler 12, specifically, the outside of the outer guide member 150 (air in the box 140) toward the vortex Fs. To, the lower end of the outer guide member 150 is installed outside.
  • the air guide unit 153 may include an air passage forming member 151 and a plurality of air guide members 152.
  • the air passage forming member 151 has a cylindrical shape extending a predetermined height in a direction parallel to the rotation center axis C, for example, in a vertical direction, surrounding the lower end of the outer circumferential surface of the outer guide member 150.
  • the air passage forming member 151 is disposed to be spaced apart from the outer circumferential surface of the outer guide member 150 by a predetermined interval, and thus the outside of the swirler 120 between the outer guide member 150 and the air passage forming member 151.
  • the passage through which the air of air is formed.
  • the plurality of air guide members 152 are installed between the outer guide member 150 and the air passage forming member 151 to move air outside the swirler 120 in a direction parallel to the rotational central axis C, for example. It serves to guide the outside air flows toward the vortex Fs while guiding in the vertical direction, and may have a plate shape extending in a direction parallel to the rotation center axis C, for example, in the vertical direction.
  • the plurality of air guide members 152 may be disposed at regular intervals along the outer circumferential surface of the outer guide member 150.
  • the vortex Fs flows into the box 140 while being gently turned around under the influence of the air flow by the air guide unit 153.
  • the vortex Fs shown in FIG. 1 is relatively sharply bent while flowing out of the lower end of the air flow path Pa, and the vortex Fs shown in FIG. While exiting the lower end of the vortex flow passage (Pa) may be introduced into the box 140 while being relatively smooth and rounded under the influence of the flow of external air.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a second air supply device for the external air guide unit shown in FIG. 8.
  • a local exhaust device 100a is installed in the box 140 to supply air in the box 140 to the external air guide unit 153.
  • An air supply device 190 may be further included, and the second air supply device 190 may include a second blower 191, a second air supply duct 192, and a second connection pipe 193. can do.
  • the second blower 191 may be fixedly installed in the box 140, specifically, between the swirler 120 and the walls of the box 140, and the air inside the box 140 may be installed. It is a device that serves to suck and blow into the second air supply jaw 192 through the second connecting pipe (193).
  • the second air supply duct 192 is disposed outside the swirler 120 and is installed to be fixed without rotation, unlike the swirler 120.
  • the second air supply duct 192 may be fixedly installed on an outer circumferential surface of the outer guide member 150 and an outer circumferential surface of the outer air passage forming member 151.
  • the second air supply duct 192 may have a ring shape having an air supply passage formed therein, and surround the inlet of the passage between the outer circumferential surface of the outer guide member 150 and the inner circumferential surface of the air passage forming member 151. And communicate with the passage.
  • the second connecting pipe 193 is a pipe connecting the second blower 191 and the second air supply duct 192.
  • the air flow by the air guide unit 153 may be sufficient by supplying air by the second air supply device 190.
  • the second air supply device 190 sucks not only the air in the box 140 but also the vortices Fs introduced into the box 140, the vortices Fs in the box 140.
  • the flow of the is to be made smoothly, the inflow into the box 140 of the following vortex (Fs) can be made more smoothly.
  • the local exhaust device 100a may further include the first air supply device 180 illustrated in FIG. 5.
  • the first air supply duct 182 of the first air supply device 180 is installed on the upper portion of the support member 170 installed above the swirler 120 and the air inlet hole of the support member 170. Disposed to surround 172. Accordingly, the first air supply duct 182 may include an air flow path Pa between the rotary plate member 121 and the third guide member 133 through the air inlet hole 172 and the gap G. Since the communication, the air inside the box 140 may be supplied toward the plurality of wings 130 of the swirler 120.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating an example in which a shielding plate is installed at an opening of a box of the local exhaust apparatus illustrated in FIG. 9.
  • the local exhaust device 100a illustrated in FIGS. 7 to 9 may be installed in a welding workshop and used for inhaling toxic gas generated during a welding operation.
  • the local exhaust device 100a is installed next to the welding work table T.
  • the local exhaust device 100a may be installed so that the rotational central axis C is horizontal. That is, the swirler 120 in the box 140 of the local exhaust device 100a is installed such that its rotational central axis C is horizontal.
  • the opening 142 formed in the box 140 faces the welding work table T.
  • the opening 142 may be partially covered by the shielding plate 196 so that the toxic gas generated on the welding work table T may be efficiently introduced, and only the upper portion may be opened.
  • the opening 142 may be opened in a substantially semicircular shape.
  • the area covered by the shielding plate 196 of the entire area of the opening 142 may be about 50% or less, and preferably about 45% or less.
  • the shielding plate 196 extends horizontally toward the swirler 120 through the opening 142 from an upper end of the first shielding plate member 196a disposed vertically and the first shielding plate member 196a.
  • the second blocking plate member 196b may be included.
  • the shielding plate 196 may be formed of members 196a and 196b separate from the box 140, but is not limited thereto.
  • the shielding plate 196 may be integrally formed with the front wall 140a of the box 140.
  • the shield plate 196 may also be applied to the box 140 of the local exhaust device 100 according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 12 is a schematic view illustrating an example in which a first partition and a second partition are installed inside a box of the local exhaust apparatus illustrated in FIG. 11, and FIG. 13A is a diagram illustrating a separation of the first and second partitions shown in FIG. 12 from a box.
  • FIG. 13B is a perspective view illustrating a modified example of the first partition shown in FIG. 13A
  • FIG. 14 is a schematic view of a local exhaust device illustrated in FIG. 11 vertically cut along a rotational central axis. It is a cross section.
  • the first partition 210 and the second partition 220 may be installed in the box 140 of the local exhaust device 100a according to the present invention.
  • the first partition 210 is in the direction of the rotational central axis C of the swirler 120, for example, in a horizontal direction in FIG. 14, and the front wall 140a and the swirler 120 of the box 140. It is disposed between the vortex discharge end (Ss) of the, and is disposed in parallel with the front wall (140a) with a predetermined first interval (G1).
  • the first partition 210 has an overall rectangular plate shape, but a recess 210d is formed at a lower portion thereof.
  • the upper edge 210a of the first partition 210 is tightly fixed to the side wall 140c in which the auxiliary exhaust port 146 of the box 140 is formed, and both edges 210b of the box 140 It is tightly fixed to both side walls, the lower edge 210c may be located at a height similar to the rotation center axis (C). Therefore, the height of the first partition 210 is lower than the height of the box 140, preferably about half of the height of the box 140.
  • a semicircular recess 210d is formed at a lower edge 210c of the first partition 210 to be concave upward.
  • the center of the recess 210d coincides with the rotational central axis C of the swirler 120. That is, the recess 210d is formed concentrically with the swirler 120 and the opening 142.
  • the radius Rp of the recess 210d may be smaller than the radius Rh of the opening 142 and the maximum radius Rs of the swirler 120 (in FIG. 14, the air passage forming member 151). Radius or the radius of the vortex discharge end (Ss)) may be greater than.
  • the maximum radius Rs of the swirler 120 is 210 mm
  • the radius Rp of the recess 210d may be approximately 240 mm
  • the radius Rh of the opening 142 may be approximately 260 mm. Can be.
  • the first partition 210 is disposed in parallel with the front wall 140a at a predetermined first interval G1, and the first interval G1 is in the direction of the rotational central axis C. It may be smaller than the second gap G2 between the first partition 210 and the vortex discharge end Ss.
  • the first gap G1 may be about 30 mm
  • the second gap G2 may be approximately 40 mm.
  • the first gap G1 between the first partition 210 and the front wall 140a and the second gap G2 between the first partition 210 and the vortex discharge end Ss are both the box 140. Communication with the auxiliary exhaust port 146 formed in the side wall 142c of the substrate. Therefore, the outside air Fo introduced into the box 140 through the opening 142 formed in the front wall 140a of the box 140 is separated into two flows by the first partition 210 and separated. Flows are directed toward the auxiliary exhaust port 146 via the first and second gaps G1 and G2, respectively. At this time, since the first interval G1 is narrower than the second interval G2, less external air Fo flows through the first interval G1 and more external air Fo flows through the second interval G1. Will flow through G2).
  • the vortices Fs (see FIG. 7) flowing into the box 12 also merge with the flow of outside air Fo to provide a first spacing ( It flows through G1) and the 2nd space
  • At least a portion of the outside air Fo and the vortices Fs flowing through the first and second gaps G1 and G2 are discharged to the outside of the box 140 through the auxiliary exhaust port 146, and the second intervals.
  • Some of the outside air Fo and the vortex Fs flowing through the G2 flow toward the rear of the inside of the box 140.
  • Some of the air flowing toward the rear inside the box 140 is introduced into the passage between the outer guide member 150 and the air passage forming member 151 (see FIG. 7), and the other part of the second partition 220 It passes through the lower space through the air inlet hole 172 (see Fig. 7) formed in the support member 170 toward the swirler 120.
  • first partition 210 illustrated in FIG. 13A may be replaced with the partition 211 illustrated in FIG. 13B.
  • the first partition 211 generally has an arc-shaped plate shape, and a recess 211d is formed at a lower portion thereof.
  • the upper edge 211a of the first partition 211 may be formed in a convex arc shape, and both ends of the upper edge 211a may be fixed to both side walls of the box 140.
  • a semicircular recess 211d is formed at a lower edge 211c of the first partition 211 to be concave upward.
  • the center of the recess 211d coincides with the rotational central axis C of the swirler 120. That is, the concave portion 211d is formed concentrically with the swirler 120 and the opening 142.
  • a detailed description of the recess 211d is the same as that of the recess 210d of the first partition 210 illustrated in FIG. 13A.
  • the second partition 220 is a box 140 in the rotational center axis C direction of the swirler 120, for example, in the horizontal direction in FIG. 14. It is disposed between the rear wall (140b) and the first partition 210 of the), and are arranged in parallel with each of the rear wall (140b) and the first partition (21) at a predetermined interval.
  • the second partition 220 has an overall rectangular plate shape, but a recess 220d is formed at a lower portion thereof.
  • the upper edge 220a of the second partition 220 is tightly fixed to the side wall 140c on which the auxiliary exhaust port 146 of the box 140 is formed, and both edges 220b of the box 140 It is tightly fixed to both side walls, the lower edge (220c) may be located at a height similar to the rotation center axis (C). Therefore, the height of the second partition 220 is lower than the height of the box 140, preferably about half of the height of the box 140.
  • a semicircular recess 220d is formed at a lower edge 220c of the second partition 220 to be concave upward.
  • the inner circumferential surface of the recess 220d is tightly fixed to the outer circumferential surface of the outer guide member 150. Therefore, the radius of the recessed portion 220d matches the radius of the outer circumferential surface of the outer guide member 150.
  • the second partition 220 has an upper space of the inner space of the box 140 between the front wall 140a of the box 140 and the second partition 220 and the rear wall of the box 140. 140b) and the second partition 220 is divided into a rear space.
  • the lower space below the second partition 220 of the inner space of the box 140 is not separated by the second partition 220. Therefore, as described above, some of the outside air Fo introduced into the upper space inside the box 140 through the second gap G2 formed by the first partition 210 is transferred to the second partition 220. Swirl through the air inlet hole 172 (see FIG. 7) formed in the support member 170 positioned in the rear space of the second partition 220 through the space below the second partition 220 without being horizontally blocked. To the side of the roller 120.
  • a part of the outside air Fo introduced into the lower space inside the box 140 is a passage between the outer guide member 150 and the air passage forming member 151 located in the front space of the second partition 220. It is introduced inside (see FIG. 7).
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing an example in which two first partitions are installed in the local exhaust apparatus shown in FIG. 4.
  • two first partitions are formed between the front wall 140a of the box 140 and the vortex discharge end Ss of the swirler 120 in the direction of the central axis C of the swirler 120.
  • 210 and 210 ′ may be arranged in parallel to be spaced apart from each other.
  • the two first partitions 210 and 210 ' have the shape shown in FIG. 13A, but may be replaced by two first partitions 211 having the shape shown in FIG. 13B.
  • the first partition 210 is disposed in parallel with the front wall 140a at a predetermined first distance G11, and the first partition 210 ′ is predetermined with the first partition 210. Are arranged in parallel with a first interval G12 of.
  • the front wall 140a of the box 140 is disposed.
  • the distance H between the vortex discharge end Ss is wider than the distance H shown in FIG. 14, and may be approximately 120 mm, for example.
  • the two first gaps G11 and G12 may each be approximately 30 mm, and the second gap G2 may be approximately 60 mm.
  • the radius Rp1 of the recess 210d of the first partition 210 and the radius Rp2 of the recess of the first partition 210 ' may be smaller than the radius Rh of the opening 142. , May be greater than the maximum radius Rs of the swirler 120.
  • the radius Rp1 of the recess of the first partition 210 may be approximately 240 mm
  • the recess of the first partition 210 ' Radius Rp2 may be approximately 220 mm
  • radius Rh of opening 142 may be approximately 260 mm.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the local exhaust apparatus shown in FIGS. 12 and 14.
  • the local exhaust device 100a shown in FIG. 16 has a configuration in which two first partitions 210 and 210 'and an additional exhaust pipe 240 are added to the local exhaust device shown in FIG. Since the two first partitions 210 and 210 'are the same as those shown in FIG. 14, only the additional exhaust pipe 240 will be described below.
  • the local exhaust device 100a may be installed so that the rotational central axis C of the swirler 120 is horizontal, and the pollutant generating area A is located in front of the front wall 140a of the box 140. It is arranged to be located.
  • the additional exhaust pipe 240 may be disposed below the swirler 120. Specifically, the additional exhaust pipe 240 is inserted into the box 140 through the rear wall 140b of the box 140 from the outside of the box 140 and the inlet 241 of the box 140 It opens toward the front.
  • An exhaust fan for example, a sirocco fan (not shown) is installed in the additional exhaust pipe 240, and thus, the polluted air may be sucked through the inlet 241 of the additional exhaust pipe 240.
  • the polluted air generated in the pollutant generating area (A) located in front of the box 140 flows into the box 140 through an opening 142 formed in the front wall 140a of the box 140, and exhaust flows. (Fe) is formed, the exhaust flow (Fe) is sucked into the swirler 120 is discharged through the exhaust pipe (101). In addition, the exhaust flow Fe generated near the front wall 140a of the box 140 may be sucked into the inlet 241 of the additional exhaust pipe 240 and discharged through the additional exhaust pipe 240.
  • the additional exhaust pipe 240 serves to improve the overall exhaust efficiency by sucking and exhausting the polluted air near the inlet 241.
  • the additional exhaust pipe 240 lowers the pressure near the intake port 241 to form a negative pressure. Accordingly, the exhaust flow Fe rising from the pollutant generating region A far from the inlet port 241 is naturally bent toward the swirler 120 by the negative pressure near the inlet port 241, so that the inside of the swirler 120 is inside. The inflow of the furnace is facilitated.
  • the air fence formed by the flow of the outside air (Fo) flowing into the box 140 is further lowered downward by the negative pressure of the bottom, so that the air fence is generally formed closer to the horizontal and longer Can be.
  • the exhaust flow Fe rising from the pollutant generating area A can be guided more smoothly to the swirler 120 by such an air fence, and in particular, the polluted air far away from the swirler 120 Guided by the longer air fence can be smoothly sucked into the swirler 120.
  • the present inventors experimented with the local exhaust device 100a having the configuration shown in FIG. 16, and as a result, the exhaust flow of polluted air generated at a position approximately 2 m horizontally from the opening 142 of the box 140 ( Fe) was also found to be smoothly sucked into the local exhaust device (100a).
  • the pollutant generating area is relatively large, for example, a hazardous substance may be formed in a relatively large working area such as a plating factory, a tire manufacturing factory, a semiconductor manufacturing factory, a welding workshop, an automotive parts manufacturing plant, a soldering workshop, or a food manufacturing plant.
  • a relatively large working area such as a plating factory, a tire manufacturing factory, a semiconductor manufacturing factory, a welding workshop, an automotive parts manufacturing plant, a soldering workshop, or a food manufacturing plant.
  • the plurality of local exhaust apparatuses 100 and 100a may be attached to each other or may be installed at intervals from each other.
  • the boxes 140 of the plurality of local exhaust apparatuses 100 and 100a may be integrated with each other.
  • a number of swirlers 120 may be installed side by side inside one integrated box 140, in which case an opening 142 may be formed for each of the plurality of swirlers 120.
  • the openings 142 may be connected to each other.
  • a part of the opening 142 of the box 140 may be covered by the shielding plate 196 or the like.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view illustrating an example in which a plurality of local exhaust apparatuses 100a are integrated, and two swirlers 120 are horizontally installed in one box 140.
  • the local exhaust device 100a may be installed at, for example, a welding workshop, and used for inhaling toxic gases generated during welding.
  • the box 140 is installed next to the welding work table T, and two swirlers 120 are installed side by side in the box 140.
  • the local exhaust device 100a may be installed so that the rotational central axis C is horizontal. That is, the two swirlers 120 are installed so that their rotational center axis C is horizontal, and thus, the openings 142 formed in the box 140 face the welding work table T. .
  • Two openings 142 are formed at portions corresponding to the vortex discharge ends of each of the two swirlers 120, but the two openings 142 may be connected to each other.
  • the openings 142 may be partially covered by the shielding plate 196.
  • the two swirlers 120 rotate in the same direction, vortices collide while rotating in a direction facing each other between the two swirlers 120, and thus turbulence occurs and smooth exhaustion occurs. Flow may be disturbed.
  • the two swirlers 120 are opposite to each other so that the vortices generated in each of the two swirlers 120 can rotate in the same direction between the swirlers 120. It is preferable to be installed to rotate in the direction.
  • a vortex guide member 198 may be disposed between the two swirlers 120 to smoothly guide the flow of vortices generated in each swirler 120.
  • the vortex guide member 198 prevents the vortices discharged through the vortex discharge end of each of the two swirlers 120 from colliding and the vortices between the box 140 and the swirler 120. By guiding the smooth flow into the box 140 through the interval of the, as a result helps to form a smooth exhaust flow.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view illustrating another example in which a plurality of local exhaust apparatuses 100 and 100a are integrated, and a plurality of local exhaust apparatuses 100a are installed vertically
  • FIG. 19 is FIG. This is a schematic vertical cross section along the BB 'line shown in FIG.
  • a plurality of local exhaust apparatuses 100a can be used to efficiently exhaust contaminated air generated in a relatively large work area.
  • the plurality of local exhaust apparatuses 100a are installed in an area where pollutants are generated, for example, in a relatively wide and open upper part of the work table T ', and thus in a large area on the work table T'. It is possible to exhaust the polluted air generated.
  • the plurality of local exhaust apparatuses 100a are disposed vertically at predetermined distances from the work table T 'on the work table T', respectively. That is, the plurality of local exhaust apparatuses 100a are installed such that their rotational center axis C is vertical, so that the opening 142 of the box 140 faces the work table T 'located below. .
  • the plurality of local exhaust apparatuses 100a are disposed along the circumference of the work table T ', and are disposed at a predetermined distance upward from an upper surface of the work table T'. For example, as shown in FIG. 16, when the upper surface of the work table T 'is rectangular, the plurality of local exhaust apparatuses 100a are also arranged in a rectangular shape.
  • the blocking plate 196 may be installed in the openings 142 of the boxes 140 of the plurality of local exhaust apparatuses 100a.
  • the blocking plates 196 may be installed to cover a portion of a space surrounded by the plurality of local exhaust apparatuses 100a of the opening 142 of the box 140 of each of the plurality of local exhaust apparatuses 100a.
  • a blocking plate 230 may be horizontally installed at a height corresponding to the height of the blocking plates 196, and the blocking plate 230 may be Exhaust flow Fe rising from the table T 'serves to block the escape to the outside through the space surrounded by the plurality of local exhaust devices (100a).
  • the outside air Fo is introduced into the box 140 through the opening 142 of each local exhaust apparatus 100a. Flow is introduced.
  • the flow of external air Fo surrounds the exhaust flow Fe and serves as an air fence to suppress the exhaust flow Fe from dispersing outward. Since an air fence made of external air Fo is formed in each of the plurality of local exhaust apparatuses 100a, these air fences are continuously connected to surround the entire work table T '. Therefore, since the exhaust flow Fe rising from the work table T 'is prevented from escaping to the outside by the air fence, most of the exhaust flow Fe may be introduced into the plurality of local exhaust apparatuses 100a. As a result, the exhaust efficiency of the polluted air over a relatively large area can be improved.

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Abstract

오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 국소배기장치가 개시된다. 개시된 국소배기장치는, 구동부; 배기관의 흡입구 가까이에 배치되어 상기 구동부에 의해 회전함으로써 와류를 발생시키는 스왈러; 및 상기 스왈러를 내부에 수용하는 박스;를 포함한다. 상기 스왈러의 와류배출단부와 마주보는 상기 박스의 앞벽에는 상기 와류배출단부와 대응되는 부분에 개구가 형성되고, 상기 박스의 다른 벽에는 상기 박스 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 적어도 하나의 보조 배기구가 형성된다. 상기 박스의 상기 개구가 형성된 앞벽과 상기 스왈러의 와류배출단부 사이에 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 간격이 형성되어, 상기 스왈러에 의해 발생되어 상기 와류배출단부를 통해 배출되는 와류가 상기 간격을 통해 상기 박스 내부로 유입된다.

Description

국소배기장치
본 발명은 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 국소배기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안정된 배기 흐름을 형성함으로써 배기효율을 향상시킬 수 있는 국소배기장치에 관한 것이다.
일반적으로 배기장치는 악취, 유해가스, 매연, 분진 등의 오염물질이 발생하는 공장 또는 가정이나 음식점의 주방에 설치되어 이러한 오염물질이 포함된 공기(이하, 오염 공기라 한다)를 흡입하여 외부로 배출시키는 용도로 사용되고 있다.
이러한 용도로 사용되는 종래의 배기장치에 있어서, 오염원과 배기장치 사이의 거리가 멀어질수록 오염 공기를 흡입하여 배출시키는 배기효율이 급격히 저하되며, 오염원이 넓게 개방된 공간에 위치할 경우에도 배기장치의 배기효율이 저하된다.
따라서, 배기효율을 향상시키기 위해서는, 배기장치를 가능한 한 오염원 가까이에 설치하고, 오염원을 주변 공간으로부터 차단하는 것이 바람직하다.
그러나, 실제 작업 현장에서는, 배기장치를 오염원 가까이에 설치하기 어려운 경우와, 오염원을 주변 공간으로부터 차단하기 어려운 경우가 많이 있으며, 이러한 경우에서는 종래의 배기장치로부터 만족할 만한 배기효율을 얻어낼 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 필요 이상으로 큰 용량을 가진 배기팬을 사용하여 오염 공기의 흡입량을 증대시키고 있으나, 이 경우 소음이 심해지고 설치 및 운전 비용이 과다하여 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 여전히 만족할 만한 배기효율을 얻지 못한다는 단점이 있다.
이러한 종래의 배기장치의 문제점을 보완하기 위해, 와류를 형성하는 스왈러(swirler)를 이용하여 배기효율을 향상시키는 국소배기장치가 개발되었으며, 대한민국 등록특허 제10-0873522호에는 스왈러를 이용한 국소배기장치의 일 예가 개시되어 있다.
이러한 종래의 국소배기장치는 일반적으로 배기관의 흡입구 가까이에 설치되어 와류를 형성하는 스왈러를 구비하고 있다. 스왈러의 회전에 의해 생성된 공기흐름은 오염원으로부터 스왈러의 회전 중심축을 따라 배기관의 흡입구를 향해 상승하는 오염 공기의 배기흐름 둘레에 와류를 형성한다. 이와 같이 형성된 와류는 오염원을 주변 공간으로부터 차단하는 에어 커튼 역할을 하게 됨으로써, 오염 공기를 보다 효율적으로 배기관 내로 흡입할 수 있게 한다.
그리고, 대한민국 등록특허 제10-1606862호에는 종래의 국소배기장치의 다른 예가 개시되어 있으며, 이 국소배기장치는 와류를 형성하는 스왈러와 와류에 의해 형성된 에어 커튼을 수직 방향으로 확장시키는 가이드 부재를 구비하고 있다. 이러한 국소배기장치는 배기관으로부터 멀리 떨어진 오염 공기도 더욱 용이하고 효율적으로 흡입하여 배기할 수 있어서 배기효율이 향상되는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 스왈러를 이용한 국소배기장치에 있어서는, 스왈러에 의해 형성된 와류가 배기 흐름을 둘러싸는 에어 커튼의 역할을 하게 된다. 그런데, 오염원 주변에 벽 또는 다른 장치들이 있거나, 작업자가 존재할 경우에, 스왈러에 의해 형성된 와류는 주변의 벽, 장치, 또는 작업자에 부딪히게 되면서 그 흐름이 안정되지 못하고 흐트러지게 된다. 이와 같이, 에어 커튼의 역할을 하는 와류의 흐름이 안정되지 못하면, 배기관을 향하는 배기 흐름도 안정되지 못하여 배기효율이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 에어 커튼을 형성하는 와류의 방향과 배기 흐름의 방향이 서로 반대 방향이므로, 와류의 흐름이 확실하게 안정되지 못할 경우에는, 와류의 흐름 자체가 오히려 배기 흐름을 방해할 수도 있다.
따라서, 스왈러를 이용한 종래의 국소배기장치에 있어서, 배기 흐름을 더욱 안정시키기 위한 개선이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 스왈러를 둘러싸는 박스를 사용하여 더욱 안정된 배기 흐름을 형성함으로써 배기효율을 향상시킬 수 있는 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치는,
구동부;
배기관의 흡입구 가까이에 배치되어 상기 구동부에 의해 회전함으로써 와류를 발생시키는 것으로서, 상기 구동부에 연결되며 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 배기공이 형성된 회전판부재와, 상기 회전판부재에 설치되어 상기 회전판부재와 함께 회전하면서 상기 와류를 형성하는 공기흐름을 발생시키는 다수의 날개를 포함하는 스왈러; 및
상기 스왈러를 내부에 수용하는 박스;를 포함하며,
상기 스왈러의 와류배출단부와 마주보는 상기 박스의 앞벽에는 상기 와류배출단부와 대응되는 부분에 개구가 형성되고,
상기 박스의 다른 벽에는 상기 박스 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 적어도 하나의 보조 배기구가 형성되며,
상기 박스의 상기 개구가 형성된 앞벽과 상기 스왈러의 와류배출단부 사이에 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 간격이 형성되어, 상기 스왈러에 의해 발생되어 상기 와류배출단부를 통해 배출되는 와류가 상기 간격을 통해 상기 박스 내부로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에서, 상기 스왈러의 와류배출단부는 상기 박스의 앞벽으로부터 상기 박스의 안쪽으로 후퇴한 위치에 배치됨으로써, 상기 스왈러의 회전 중심축을 따라서 상기 스왈러의 와류배출단부의 전방에 상기 스왈러의 와류배출단부와 상기 박스의 앞벽 사이의 간격이 형성될 수 있다.
상기 보조 배기구는 상기 박스의 측벽들 중 적어도 하나의 측벽에 형성될 수 있으며, 상기 보조 배기구에는 배기 팬이 설치되거나 보조 배기관이 연결될 수 있다. 바람직하게는, 상기 보조 배기구는 상기 개구가 형성된 상기 박스의 앞벽에 인접하게 배치된다.
상기 보조 배기구는 상기 박스의 앞벽과 대향하는 뒷벽에 형성될 수 있으며, 상기 보조 배기구에는 배기 팬이 설치되거나 보조 배기관이 연결될 수 있다. 상기 박스의 내부에는 상기 간격을 통해 상기 박스 내부로 유입된 와류를 상기 보조 배기구 쪽으로 유동시키는 팬이 설치될 수 있다.
상기 개구의 직경은 상기 스왈러의 와류배출단부의 외경보다 클 수 있다.
상기 스왈러는, 상기 회전판부재의 외측 가장자리부에 설치되는 원통 형상의 제1 가이드부재와, 상기 다수의 날개의 외측 단부를 둘러싸도록 설치되어 상기 제1 가이드부재와의 사이에 공기흐름통로를 형성하는 원통 형상의 제2 가이드부재와, 상기 다수의 날개의 상부를 덮도록 설치되는 제3 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 방사상으로 배치되고, 상기 다수의 날개의 외측 단부는 상기 회전판부재의 외측 가장자리 밖으로 돌출되며 상기 제1 가이드부재의 외주면의 하단까지 길게 연장될 수 있다.
상기 스왈러는, 상기 회전판부재와 제3 가이드부재 사이에 마련되어 상기 다수의 날개에 의해 생성된 공기흐름을 지체시키는 지체수단을 더 포함할 수 있다.
상기 지체수단은, 상기 회전판부재의 상면과 제3 가이드부재의 하면 사이에 상기 다수의 날개의 높이보다 낮은 높이를 가지도록 설치되는 다수의 장벽을 포함할 수 있다.
상기 다수의 장벽은 상기 회전판부재와 제3 가이드부재 사이를 통과하는 공기흐름의 경로가 꾸불꾸불하게 형성되도록 설치될 수 있다.
상기 다수의 장벽은 서로 다른 직경을 가지며, 상기 스왈러의 회전 중심축을 중심으로 반경 방향으로 간격을 두고 동심원 형태로 배치되고, 상기 다수의 장벽 중 일부는 상기 회전판부재의 상면으로부터 위쪽으로 돌출되도록 설치되며, 나머지는 상기 제3 가이드부재의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출되도록 설치될 수 있다.
상기 다수의 장벽은 상기 회전판부재의 상면으로부터 위쪽으로 돌출된 적어도 두 개의 제1 장벽과 상기 제3 가이드부재의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출된 적어도 두 개의 제2 장벽을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 제1 장벽과 적어도 두 개의 제2 장벽은 상기 회전판부재의 외측 가장자리로부터 회전 중심축 쪽으로 가면서 교대로 배치될 수 있다.
상기 국소배기장치는, 상기 스왈러의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 스왈러에 의해 발생된 와류를 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 가이드하는 외측 가이드부재; 상기 외측 가이드부재의 내측에 배치되어 상기 외측 가이드부재와의 사이에 상기 스왈러에 의해 발생된 와류가 통과하는 와류흐름통로를 형성하는 내측 가이드부재; 및 상기 외측 가이드부재에 설치되어 상기 외측 가이드부재 외부의 공기를 상기 박스 내부로 유입되는 와류 쪽으로 가이드하는 외부공기 가이드 유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 외부공기 가이드 유닛은, 상기 외측 가이드부재의 하단부 외측에 설치되어 상기 외측 가이드부재와의 사이에 상기 박스 내부의 공기가 통과하는 통로를 형성하는 공기통로형성부재와; 상기 외측 가이드부재와 상기 공기통로형성부재 사이에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 가이드하는 다수의 공기가이드부재;를 포함할 수 있다.
상기 외부통로형성부재는 상기 외측 가이드부재의 외주면을 둘러싸면서 상기 스왈러의 회전 중심축 평행한 방향으로 연장된 원통 형상을 가지며, 상기 외측 가이드부재의 외주면으로부터 이격되도록 배치되고, 상기 다수의 공기가이드부재는 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 길게 연장된 판 형상을 가지며, 상기 외측 가이드부재의 외주면을 따라 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 국소배기장치는 상기 박스 내부에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 스왈러의 다수의 날개쪽으로 공급하는 제1 공기공급장치를 더 포함할 수 있다.
상기 국소배기장치는 상기 박스 내부에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 외부공기 가이드유닛으로 공급하는 제2 공기공급장치를 더 포함할 수 있다.
상기 박스의 개구는 가림판에 의해 일부가 가려져서 실질적으로 반원형의 형상을 가질 수 있다.
상기 박스 내부에는, 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 상기 박스의 앞벽과 상기 와류배출단부 사이에 상기 앞벽과 평행하게 제1 칸막이가 설치되며, 상기 제1 칸막이와 상기 앞벽 사이에는 제1 간격이 형성되고, 상기 제1 칸막이와 상기 와류배출단부 사이에는 제2 간격이 형성되며, 상기 제1 간격과 제2 간격은 상기 보조 배기구와 연통됨으로써, 상기 박스 내부로 유입되는 와류와 외부 공기 중 적어도 일부는 상기 제1 간격과 제2 간격을 거쳐 상기 보조 배기구를 통해 상기 박스 외부로 배출될 수 있다.
상기 제1 칸막이는 상기 박스의 측벽들에 고정되고, 상기 제1 칸막이의 아래쪽 가장자리에는 오목하게 형성된 반원형의 오목부가 상기 박스의 앞벽에 형성된 개구와 동심으로 형성될 수 있으며, 상기 오목부의 반경은 상기 개구의 반경보다 작고 상기 와류배출단부의 반경보다 클 수 있고, 상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작을 수 있다.
상기 제1 칸막이는 두 개가 서로 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 두 개의 제1 칸막이 각각의 오목부의 반경은 서로 상이할 수 있다.
상기 박스 내부에는, 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 상기 박스의 뒷벽과 상기 제1 칸막이 사이에 상기 제1 칸막이와 평행하게 제2 칸막이가 설치되며, 상기 제2 칸막이는 상기 박스의 내부 공간 중 상부 공간을 상기 박스의 앞벽과 상기 제2 칸막이 사이의 앞쪽 공간과 상기 박스의 뒷벽과 상기 제2 칸막이 사이의 뒷쪽 공간으로 분할할 수 있다.
상기 제2 칸막이의 위쪽 가장자리와 양측 가장자리들은 상기 박스의 측벽들에 고정되고, 상기 제2 칸막이의 아래쪽 가장자리에는 오목하게 형성된 반원형의 오목부가 형성되며, 상기 오목부의 내주면은 상기 외측 가이드부재의 외주면에 밀착 고정될 수 있다.
상기 국소배기장치는 상기 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치되고, 상기 국소배기장치는, 상기 박스 내부에서 상기 스왈러의 아래를 통과하며 그 흡입구가 상기 박스의 전방을 향해 개방되도록 설치되는 추가 배기관을 더 구비하며, 상기 추가 배기관은 상기 흡입구를 통해 오염 공기를 흡입하여 배출할 수 있다.
상기 박스 내에 다수의 스왈러가 나란히 설치되고, 상기 박스의 한쪽 벽에는 상기 다수의 스왈러 각각의 와류배출단부와 대응되는 부분에 상기 개구들이 형성될 수 있다.
상기 다수의 스왈러들 중 인접한 2개의 스왈러들은 서로 반대 방향으로 회전하며, 상기 인접한 2개의 스왈러들 사이에는 각각의 스왈러에서 발생된 와류들의 흐름을 안내하는 와류 가이드 부재가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치에 의하면, 스왈러에 의해 형성된 와류가 옆으로 넓게 퍼지면서 스왈러를 둘러싸고 있는 박스 내부로 유입된다. 따라서, 오염물질 발생영역에서 발생된 오염공기의 배기 흐름은 와류의 직접적인 영향을 받지 않고 배기관을 향해 안정되게 이동할 수 있게 되므로, 배기효율이 더욱 향상될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스왈러를 위에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스왈러를 아래에서 본 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 국소배기장치를 박스의 외부에서 본 사시도로서, 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치된 예를 보여준다.
도 5는 도 2에 도시된 스왈러에 제1 공기공급장치가 설치된 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 내측 가이드부재, 외측 가이드부재 및 외부공기 가이드 유닛을 위에서 본 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 국소배기장치를 박스의 외부에서 본 사시도로서, 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치된 예를 보여준다.
도 10은 도 8에 도시된 외부공기 가이드 유닛을 위한 제2 공기공급장치를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 9에 도시된 국소배기장치의 박스의 개구에 가림판이 설치된 예를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 국소배기장치의 박스 내부에 제1 칸막이와 제2 칸막이가 설치된 예를 도시한 개략도이다.
도 13a는 도 12에 도시된 제1 칸막이와 제2 칸막이를 박스로부터 분리하여 도시한 사시도이며, 도 13b는 도 13a에 도시된 제1 칸막이의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 14는 도 12에 도시된 국소배기장치를 회전 중심축을 따라서 수직으로 절단하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 국소배기장치에 두 개의 제1 칸막이가 설치된 예를 도시한 부분 단면도이다.
도 16은 도 12와 도 14에 도시된 국소배기장치의 변형예를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 17은 하나의 박스 내에 2개의 스왈러가 수평으로 설치된 예를 도시한 사시도이다.
도 18은 다수의 국소배기장치가 수직으로 설치된 예를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 19는 도 18에 표시된 B-B' 선을 따른 개략적인 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스왈러를 위에서 본 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 스왈러를 아래에서 본 사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 국소배기장치를 박스의 외부에서 본 사시도로서, 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치된 예를 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수직이 되도록 설치될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치될 수도 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 소정의 각도로 경사지게 설치될 수도 있다. 이하에서는, 도시의 간편성과 명료성 및 설명의 편의성을 위해, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)를 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수직이 되도록 설치된 예를 기준으로 도시하고 설명하기로 한다. 다만, 도 4에서는, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)를 더욱 명료하게 보여주기 위해, 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치된 상태의 국소배기장치(100)를 도시한다.
도 1 내지 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 국소배기장치(100)는, 구동부(110)와, 배기관(101)의 흡입구 가까이에 배치되어 회전함으로써 와류(Fs)를 발생시키는 스왈러(120)와, 상기 스왈러(120)의 둘레를 둘러싸는 박스(140)와, 상기 박스(140) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기 수단(146, 148)을 포함한다.
구체적으로, 상기 배기관(101)은 그 일단부의 흡입구를 통해 오염 공기를 흡입하여 외부로 배출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉시블 관 또는 금속 관 등의 다양한 종류의 관으로 이루어질 수 있다. 상기 배기관(101)은 상기 박스(140)의 외부로부터 박스(140)의 뒷벽(140b)을 관통하여 박스(140)의 내부로 삽입될 수 있다. 그리고, 오염 공기는 자연 부압(negative pressure)에 의해 배기관(101) 내로 흡입될 수 있으며, 또한 배기관(101)에 설치된 배기 팬, 예컨대 시로코 팬(sirocco fan)(102)에 의해 배기관(101) 내로 강제 흡입될 수도 있다. 한편, 상기 시로코 팬(102)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 배기관(101)의 흡입구 가까이에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 상기 배기관(101)의 배출구 가까이에 설치될 수도 있다.
상기 구동부(110)는, 상기 스왈러(120)에 연결되어 스왈러(120)를 회전시키는 구동력을 제공한다. 상기 구동부(110)는 구동모터(111)와, 구동모터(111)에 연결된 회전축(112)을 포함할 수 있다. 상기 구동모터(111)는 배기관(101)에 설치될 수 있으며, 상기 박스(140) 내부에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 구동모터(111)는 상기 박스(140)에 설치되거나 또는 별도의 지지 브라켓에 설치될 수 있으며, 또는 상기 박스(140)의 외부에 설치될 수도 있다. 상기 구동모터(111)가 박스(140)의 외부에 설치된 경우, 상기 회전축(112)이 박스(140) 내부로 삽입되어 상기 스왈러(120)에 결합될 수 있다.
상기 회전축(112)은, 후술하는 바와 같이, 상기 스왈러(120)의 회전판부재(121)의 회전 중심부에 마련된 회전축 결합부(127)에 결합된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배기관(101)의 흡입구 가까이에 시로코 팬(102)이 설치된 경우에는, 상기 구동부(110)는 스왈러(120)와 함께 시로코 팬(102)을 회전시키는 역할도 할 수 있다. 한편, 상기 시로코 팬(102)이 배기관(101)의 배출구 가까이에 설치된 경우에는, 시로코 팬(102)을 회전시키기 위한 별도의 구동모터가 마련된다.
다만, 상기한 구성을 가진 구동부(110)는 예시적인 것으로서, 상기 스왈러(120)를 회전시키는 동력을 제공할 수 있는 다양한 구성을 가진 가질 수 있으며, 그 설치 위치도 상기한 바에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 구동부(110)는 브라켓과 같은 수단에 의해 박스(140)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있으며, 벨트 또는 기어와 같은 동력전달수단을 통해 상기 스왈러(120)를 회전시킬 수도 있다.
상기 스왈러(120)는, 상기 배기관(101)의 흡입구 가까이에 배치되어 회전함으로써 와류(Fs)를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 상기 박스(140)의 내부에 설치된다. 상기 스왈러(120)는 기본적으로 배기관(101)의 흡입구 가까이에 배치되어 회전하는 회전판부재(121)와, 상기 회전판부재(121)에 설치되어 와류(Fs)를 형성하는 공기흐름(Fa)을 생성시키는 다수의 날개(130)를 포함한다.
상기 회전판부재(121)는 배기관(101)의 직경보다 큰 직경을 가진 원판 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전판부재(121)는 배기관(101)의 흡입구 가까이에 배치되고, 상기 회전판부재(121)의 중심 영역에는 배기관(101)과 연통되는 배기공(122)이 형성되며, 오염 공기는 상기 배기공(122)을 통과하여 배기관(101) 내부로 흡입된다.
상기 회전판부재(121)는 상기 구동부(110)에 연결되어 회전된다. 이를 위해, 상기 회전판부재(121)의 회전 중심부에는 돌출된 보스 형상의 회전축 결합부(127)가 마련되며, 상기 회전축 결합부(127)에는 상기 구동모터(111)의 회전축(112)이 결합된다. 구체적으로, 상기 회전축 결합부(127)의 중심에는 회전축 삽입공(128)이 수직으로 관통 형성되어 있으며, 상기 회전축 삽입공(128)에 구동모터(111)의 회전축(112)이 삽입된 후 고정나사(129)에 의해 견고하게 결합된다. 상기 배기공(122)은 회전축 결합부(127)의 둘레에 형성될 수 있으며, 상기 회전축 결합부(127)는 배기공(122)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(126)에 의해 회전판부재(121)에 연결되어 지지될 수 있다.
그리고, 상기 회전판부재(121)에는 상기 배기공(122)의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관(101)과 연통되는 배기통로(Pe)를 형성하는 원통 형상의 배기통로형성부재(123)가 마련될 수 있다. 상기 배기통로형성부재(123)는 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가질 수 있으며, 상기 회전판부재(121)의 상면과 하면에 설치될 수 있다. 한편, 상기 배기통로형성부재(123)는 배기관(10)의 내경보다 작은 외경을 가질 수도 있다.
상기 다수의 날개(130)는 회전판부재(121)와 함께 회전하면서 공기흐름(Fa)을 생성시키는 작용을 하며, 이와 같이 다수의 날개(130)에 의해 생성된 공기흐름(Fa)은 회전하는 와류(Fs)를 형성하게 된다.
상기 다수의 날개(130)는 상기 회전판부재(121)의 배기관(101)쪽 표면, 즉 상면에 고정 설치될 수 있으며, 상기 배기공(122)과 배기통로형성부재(123)의 둘레에 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 다수의 날개(130) 각각은 회전판부재(121)의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 다수의 날개(130)의 내측 단부는 상기 배기통로형성부재(123)의 외주면으로부터 소정 간격 이격될 수 있다. 상기 다수의 날개(130)의 외측 단부는 회전판부재(121)의 외측 가장자리 밖으로 소정 길이 돌출될 수 있다. 즉, 상기 다수의 날개(130)는 회전판부재(121)의 외경보다 큰 외경을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 스왈러(120)에는 상기 회전판부재(121)와 다수의 날개(130) 외에도 다양한 구성요소들이 부가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 스왈러(120)는, 상기 다수의 날개(130)에 의해 생성된 공기흐름(Fa)을 가이드 하는 제1 가이드부재(131), 제2 가이드부재(132) 및 제3 가이드부재(133)와, 상기 공기흐름(Fa)을 지체시키는 지체수단을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드부재(131)는 상기 회전판부재(121)의 외측 가장자리부에 고정 설치되어 회전판부재(121)와 함께 회전한다. 상기 제1 가이드부재(131)는 상기 회전판부재(121)의 외측 가장자리부로부터 회전 중심축(C)과 평행하게 하향 연장된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부재(131)는 일정한 외경을 가질 수 있으며, 그 외경은 상기 회전판부재(121)의 외경과 동일할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 상기 다수의 날개(130)의 외측 단부가 회전판부재(121)의 외측 가장자리 밖으로 소정 길이 돌출되는 경우, 상기 다수의 날개(130)의 외측 단부는 상기 제1 가이드부재(131)의 외주면의 하단까지 회전 중심축(C)과 평행한 방향으로 길게 연장될 수 있으며, 이에 따라 상기 다수의 날개(130) 각각은 "ㄱ"자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 가이드부재(132)는 상기 다수의 날개(130)를 둘레를 감싸도록 설치될 수 있다. 상기 제2 가이드부재(132)는 상기 제1 가이드부재(131)의 외경보다 큰 내경을 가진 원통 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이에 상기 다수의 날개(130)가 고정 설치되며, 이에 따라 상기 회전판부재(121), 제1 가이드부재(131), 다수의 날개(130) 및 제2 가이드부재(132)는 함께 회전하게 된다. 상기 제2 가이드부재(132)의 하단은 상기 제1 가이드부재(131)의 하단과 동일한 높이에 위치할 수 있다.
상기 제3 가이드부재(133)는 상기 다수의 날개(130)의 상부를 덮도록 설치될 수 있다. 상기 제3 가이드부재(133)는 상기 다수의 날개(130)의 상단에 부착되어 고정됨으로써, 다수의 날개(130)와 함께 회전할 수 있다. 상기 제3 가이드부재(133)는 상기 배기통로형성부재(123)의 외경보다 큰 내경을 가지며, 상기 회전판부재(121)의 외경보다 큰 외경을 가진 환형의 판 형상으로 이루어진다. 그리고, 상기 제3 가이드부재(133)의 외측 가장자리부에 상기 제2 가이드부재(132)의 상단부가 고정 결합된다. 이에 따라, 상기 배기통로형성부재(123)의 외주면과 제3 가이드부재(133)의 내주면 사이에 소정의 간격(G)이 형성되고, 이 간격(G)을 통해 외부의 공기가 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이로 유입될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 의하면, 상기 제1 가이드부재(131), 제2 가이드부재(132) 및 제3 가이드부재(133)는 상기 회전판부재(121) 및 다수의 날개(130)와 함께 회전하게 된다. 그리고, 상기 회전판부재(121), 제1 가이드부재(131), 제2 가이드부재(132) 및 제3 가이드부재(133) 사이에 상기 다수의 날개(130)에 의해 생성된 공기흐름(Fa)이 통과하는 공기흐름통로(Pa)가 형성된다. 구체적으로, 상기 제3 가이드부재(133)는 공기흐름통로(Pa)를 통과하는 공기흐름(Fa)을 회전 중심축(C)과 직교하는 방향, 즉 수평 방향으로 가이드하고, 상기 제 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132)는 공기흐름(Fa)을 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 즉 도 1에 도시된 예에서 수직 방향의 아래쪽으로 가이드하는 역할을 하게 된다.
상기 다수의 날개(130)가 회전하게 되면, 상기 스왈러(120)의 외부로부터 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa) 내부로 공기가 유입되면서 공기흐름(Fa)이 생성된다. 이와 같이 생성된 공기흐름(Fa)은 다수의 날개(130)에 의해 회전함으로써 와류(Fs)를 형성하게 되고, 이와 같이 형성된 와류(Fs)는 상기 스왈러(120)의 와류배출단부를 통해 배출된다. 이때, 와류(Fs)는 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나가면서 원심력에 의해 넓게 퍼지게 되면서 상기 박스(140) 내부로 유입된다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
그리고, 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이의 공기흐름통로(Pa)에는 다수의 보조 날개(130a)가 설치될 수 있다. 상기 다수의 보조 날개(130a)는 상기 제1 가이드부재(131)의 외주면을 따라 일정한 간격으로 배치되는데, 상기 다수의 날개(130)와 교대로 배치될 수 있다. 상기 다수의 보조 날개(130a) 각각은 회전 중심축(C)과 평행하게, 즉 수직으로 길게 연장된 사각판 형로 이루어질 수 있으며, 그 상단은 제3 가이드부재(133)의 하면까지 연장되고, 그 하단은 제1 가이드부재(131)의 하단까지 연장될 수 있다.
상기한 구성을 가진 다수의 보조 날개(130a)는 공기흐름통로(Pa)를 통과하는 공기흐름(Fa)에 추가적인 회전력을 인가하는 역할을 하게 되는데, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
상기 지체수단은, 공기흐름(Fa)을 지체시킬 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 회전판부재(121)의 상면과 제3 가이드부재(133)의 하면 사이에 설치되는 다수의 장벽(135, 136)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 장벽(135, 136)은 서로 다른 직경을 가지며, 회전 중심축(C)을 중심으로 반경 방향으로 간격을 두고 동심원 형태로 배치된다. 상기 다수의 장벽(135, 136)은 상기 회전판부재(121)의 상면으로부터 위쪽으로 돌출된 환형의 적어도 두 개의 제1 장벽(135)과 상기 제3 가이드부재(133)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출된 환형의 적어도 두 개의 제2 장벽(136)을 포함할 수 있으며, 상기 적어도 두 개의 제1 장벽(135)과 적어도 두 개의 제2 장벽(136)은 회전판부재(121)의 외측 가장자리로부터 회전 중심축(C)쪽으로 가면서 서로 간격을 두고 교대로 배치될 수 있다.
상기 제1 장벽들(135)과 제2 장벽들(136)은 상기 날개(130)의 높이보다 낮은 높이로 형성되며, 이에 따라 상기 제1 장벽들(135)의 상단과 제1 가이드부재(133)의 하면 사이에 소정의 간격이 형성되고, 상기 제2 장벽들(136)의 하단과 회전판부재(121)의 상면 사이에 소정의 간격이 형성된다. 상기 제1 장벽들(135)과 제2 장벽들(136) 각각의 높이는 상기 날개(130)의 높이의 50% ~ 75%인 것이 바람직하다. 상기 제1 장벽들(135)과 제2 장벽들(136)의 높이가 상기 날개(130)의 높이의 50%보다 낮으면, 후술하는 바와 같이 공기흐름(Fa)을 지체시키는 역할이 미미할 수 있으며, 상기 날개(130)의 높이의 75%보다 높으면, 상기 간격이 너무 좁아져서 공기흐름(Fa)이 상기 간격을 원활하게 통과하지 못할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 가진 제1 장벽들(135)과 제2 장벽들(136)에 의해 상기 회전판부재(121)와 제1 가이드부재(133) 사이를 통과하는 공기흐름(Fa)의 경로가 꾸불꾸불하게 형성되므로, 공기흐름(Fa)은 제1 장벽들(135)과 제2 장벽들(136)에 의해 지체된다. 이와 같이 공기흐름(Fa)이 다수의 장벽(135, 136)에 의해 지체되면, 공기흐름(Fa)은 지체되는 시간 동안에 다수의 날개(130)로부터 계속 힘을 전달받게 되므로, 결과적으로 공기흐름(Fa)에 의해 형성되는 와류(Fs)의 회전모멘트가 더욱 증가하게 된다. 와류(Fs)의 회전 모멘트가 증가하게 되면, 와류(Fs)의 원심력이 더욱 강해지게 되고, 이에 따라 와류(Fs)는 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나가면서 더욱 넓게 퍼질 수 있게 된다.
상기 박스(140)는 상기한 구성을 가진 스왈러(120)의 둘레를 둘러싸도록 형성된다. 즉, 상기 스왈러(120)는 상기 박스(140)의 내부에 수용된다. 상기 구동부(110)는, 전술한 바와 같이, 상기 박스(140) 내부에 설치될 수도 있고, 상기 박스(140) 외부에 설치될 수도 있다.
상기 박스(140)는, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 직육면체 형상을 가질 수 있다. 상기 스왈러(120)의 와류배출단부와 마주보는 상기 박스(140)의 앞벽(140a)에는 상기 스왈러(120)의 와류배출단부와 대응되는 부분에 개구(142)가 형성되고, 이 개구(142)를 통해 오염 공기가 스왈러(120)쪽으로 흡입된다.
상기 박스(140)는, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 직육면체 형상을 가질 수 있다. 상기 스왈러(120)의 와류배출단부와 마주보는 상기 박스(140)의 앞벽(140a)에는 상기 스왈러(120)의 와류배출단부와 대응되는 부분에 개구(142)가 형성되고, 이 개구(142)를 통해 오염 공기가 스왈러(120)쪽으로 흡입된다.
상기 박스(140)의 개구(142)는 도 4에 도시된 바와 같이 원형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 개구(142)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 가림판에 의해 일부가 가려져서 대략 반원형의 형상을 가질 수도 있으며, 이에 대해서는 뒤에서 도 11과 관련하여 다시 설명될 것이다.
상기 박스(140)의 개구(142)는 상기 스왈러(120)의 와류배출단부의 외경(Ds)보다 큰 직경(Dh)을 가지도록 형성된다. 상기 박스(140)의 개구(142)의 직경(Dh)은 상기 스왈러(120)의 와류배출단부의 외경(Ds)보다 대략 100mm ~ 200mm 정도 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 스왈러(120)의 외경(Ds)이 대략 360 ~ 420mmm인 경우에 상기 개구(142)의 직경(Dh)은 대략 520mm일 수 있다.
그리고, 상기 스왈러(120)는, 스왈러(120)의 와류배출단부가 상기 박스(140)의 상기 개구(142)가 형성된 앞벽(140a)으로부터 상기 박스(140)의 안쪽으로 후퇴한 위치에 배치되도록, 상기 박스(140) 내부에 배치된다. 따라서, 상기 스왈러(120)의 회전 중심축(C)을 따라서 상기 스왈러(120)의 와류배출단부의 전방에 상기 스왈러(120)의 와류배출단부와 상기 박스(140)의 상기 개구(142)가 형성된 앞벽(140a) 사이의 간격(H)이 형성된다. 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 스왈러(120)의 와류배출단부 사이의 간격(H)은 대략 30mm ~ 120mm, 바람직하게는 50mm ~ 100mm, 더 바람직하게는 70mm ~ 80mm일 수 있다.
상기한 구성에 의해, 상기 스왈러(120)의 와류배출단부에 형성된 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 통해 배출되는 와류(Fs)는 원심력에 의해 옆으로 넓게 퍼지게 되면서, 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 스왈러(120)의 와류배출단부 사이의 간격(H)을 통해 상기 박스(140) 내부로 유입된다.
상기 박스(140) 내부로 와류(Fs)가 원활하게 유입될 수 있도록 박스(140) 내부를 소정의 부압 상태로 만들어주는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 박스(140)에는 박스(140) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기 수단이 마련된다. 상기 배기 수단으로서, 상기 박스(140)에는 적어도 하나의 보조 배기구(146)가 형성되고, 상기 보조 배기구(146)에는 상기 박스(140) 내부로 유입된 공기(상기 와류(Fs)와 뒤에서 설명하는 외부 공기(Fo)를 포함한다)를 상기 보조 배기구(146)를 통해 박스(140) 외부로 배출시키기 위한 배기 팬(148) 설치될 수 있다. 한편, 상기 보조 배기구(146)에 배기 팬(148) 대신에 보조 배기관이 연결되거나, 또는 배기 팬과 보조 배기관이 함께 설치될 수도 있다.
구체적으로, 상기 보조 배기구(146)는 상기 개구(142)가 형성된 박스(140)의 앞벽(140a)과는 다른 벽에 형성되며, 바람직하게는 상기 스왈러(120)의 회전 중심축(C)과 평행한 측벽들 중 어느 하나의 측벽(140c)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 보조 배기구(146)와 배기 팬(148)은 상기 박스(140)의 앞벽(140a)의 가장자리들에 직각으로 연결된 측벽들 중 어느 하나의 측벽(140c)에 형성된다. 바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 국소배기장치(100)가 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치된 경우에, 상기 보조 배기구(146)와 배기 팬(148)은 상기 박스(140)의 측벽들 중 위쪽 측벽(140c)에 형성된다. 더욱 바람직하게는, 상기 보조 배기구(146)는 상기 박스(142)의 측벽(140c)에 형성되되, 상기 개구(142)가 형성된 앞벽(140a)에 인접하게 배치된다. 이 경우, 상기 박스(140) 내부로 먼저 유입된 와류(Fs)와 외부 공기(Fo) 중 적어도 일부는 개구(142) 가까이에서 정체되지 않고 보조 배기구(146) 쪽으로 신속하게 유동되어 상기 배기 팬(148)에 의해 박스(140) 외부로 배출되므로, 뒤이어서 박스(140) 내부로 유입되는 와류(Fs)와 외부 공기(Fo)가 더욱 원활하게 유입될 수 있다.
그리고, 상기 보조 배기구(146)는 적어도 두 개가 간격을 두고 형성될 수 있으며, 적어도 두 개의 보조 배기구(146) 각각에 배기 팬(148)이 설치될 수 있다.
이하에서는, 상기한 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 국소배기장치(100)의 작동에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 구동부(110)에 의해 회전판부재(121)와 다수의 날개(130)가 회전하기 시작하면, 스왈러(120) 외부의 공기(상기 박스(140) 내부의 공기)가 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa)로 유입되면서 공기흐름(Fa)이 생성된다. 상기 공기흐름(Fa)은 다수의 날개(130)의 회전방향을 따라 회전하는 와류(Fs)를 형성하게 된다. 그리고, 배기관(101)을 통한 배기 작동이 이루어지게 되면 오염물질 발생영역(A)의 오염공기가 회전판부재(121)에 형성된 배기공(122)쪽으로 상승하면서 배기흐름(Fe)이 형성된다.
상기 공기흐름(Fa)은 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이에 설치된 다수의 장벽(135, 136)에 의해 지체되며, 지체되는 시간 동안 다수의 날개(130)로부터 계속 힘을 전달받게 된다. 결과적으로 공기흐름(Fa)에 의해 형성되는 와류(Fs)의 회전모멘트가 증가하게 되므로, 와류(Fs)의 원심력이 강해지게 된다. 이에 따라, 와류(Fs)는 스왈러(120)의 와류배출단부에 형성된 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나가면서 넓게 퍼지게 된다.
그리고, 다수의 날개(130)가 제1 가이드부재(131)의 외주면의 하단부까지 수직으로 길게 연장되어 있으므로, 상기 와류(Fs)를 형성하는 공기흐름(Fa)은 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나갈 때까지 다수의 날개(130)에 의해 계속적으로 힘을 받게 된다. 따라서, 와류(Fs)의 원심력이 더욱 강해져서 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나가면서 더욱 넓게 퍼질 수 있게 된다.
또한, 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이의 공기흐름통로(Pa)에 다수의 보조 날개(130a)가 설치되어 있으므로, 와류(Fs)를 형성하는 공기흐름(Fa)은 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나갈 때까지 다수의 보조 날개(130a)에 의해 추가적으로 힘을 받게 된다. 따라서, 와류(Fs)의 원심력이 더욱 강해지게 되므로, 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나가는 와류(Fs)는 더욱 넓게 퍼질 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 스왈러(120)의 와류배출단부에 형성된 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 통해 배출되는 와류(Fs)는 넓게 퍼지게 되면서 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 스왈러(120)의 와류배출단부 사이의 간격(H)을 통해 상기 박스(140) 내부로 원활하게 유입될 수 있다. 이때, 상기한 바와 같이, 상기 박스(140)에 설치된 배기 팬(148)에 의해, 박스(140) 내부로 먼저 유입된 와류(Fs) 중 일부가 박스(140) 외부로 배출되므로, 뒤이어서 박스(140) 내부로 유입되는 와류(Fs)는 박스(140) 내부로 더욱 원활하게 유입될 수 있다. 이와 같이, 상기 박스(140) 내부로 유입된 와류(Fs)의 흐름은 상기 배기통로형성부재(123)의 외주면과 제3 가이드부재(133)의 내주면 사이에 형성된 간격(G)을 통해 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa)로 유입된다.
또한, 상기 박스(140)의 개구(142)의 근처에 존재하는 외부 공기(Fo)도 박스(140) 내부로 유입되는 와류(Fs)의 흐름을 따라서 박스(140) 내부로 유입된다. 이러한 외부 공기(Fo)의 흐름은 배기 흐름(Fe)을 둘러싸서 배기 흐름(Fe)이 바깥쪽으로 분산되는 것을 억제하는 에어 펜스(air fence)의 역할을 한다. 특히, 외부 공기(Fo)의 흐름 방향은 배기 흐름(Fe)의 방향과 동일 또는 유사하므로, 외부 공기(Fo)의 흐름은 배기 흐름(Fe)을 방해하는 대신에 배기 흐름(Fe)을 안내하는 역할도 하게 된다.
이와 같이, 와류(Fs)의 흐름과 함께 박스(140) 내부로 유입된 외부 공기(Fo)의 흐름 중 대부분은 배기 팬(148)에 의해 박스(140) 외부로 배출되고, 나머지는 와류(Fs)의 흐름과 함께 상기 간격(G)을 통해 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa)로 유입된다.
만약, 와류(Fs)가 상기 박스(140) 내부로 유입되지 않고 아래쪽으로 내려오게 되면, 배기관(101)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)이 반대 방향으로 흐르는 와류(Fs)의 영향을 받을 수 있다. 이에 따라, 배기흐름(Fe)이 불안정해지면서 배기효율이 저하되는 문제점과, 배기흐름(Fe) 중 일부가 와류(Fs)의 흐름을 따라 밖으로 흘러나가게 되는 문제점이 발생할 수 있으며, 이 경우 배기효율이 저하될 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)에 있어서는, 스왈러(120)에 의해 형성된 와류(Fs)가 옆으로 넓게 퍼지면서 스왈러(120)를 둘러싸고 있는 박스(140) 내부로 원활하게 유입될 수 있다. 따라서, 배기관(101)을 향해 상승하는 배기 흐름(Fe)은 반대 방향의 와류(Fs)의 흐름에 의해 직접적인 영향을 거의 받지 않는 대신에, 동일한 방향으로 상승하는 외부 공기(Fo)의 흐름에 의해 원활하게 안내될 수 있다. 결과적으로, 오염물질 발생영역(A)에서 발생된 오염공기의 배기 흐름(Fe)은 배기관(101)을 향해 안정되게 상승할 수 있게 되므로, 배기효율이 향상될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 스왈러에 제1 공기공급장치가 설치된 예를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 국소배기장치(100)는, 상기 박스(140) 내부에 설치되어 상기 박스(140) 내부의 공기를 상기 스왈러(120)의 다수의 날개(130)쪽으로 공급하는 제1 공기공급장치(180)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 공기공급장치(180)는 제1 송풍기(181)와, 제1 공기공급덕트(182)와, 제1 연결관(183)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 송풍기(181)는 상기 박스(140) 내부에, 구체적으로 스왈러(120)와 박스(140)의 벽들 사이에 고정 설치될 수 있으며, 상기 박스(140) 내부의 공기를 흡입하여 제1 연결관(183)을 통해 제1 공기공급턱트(182) 내부로 불어주는 역할을 하는 장치이다.
상기 제1 공기공급덕트(182)는 상기 스왈러(120)의 외부에 배치되며, 스왈러(120)와 달리 회전하지 않고 고정되도록 설치된다. 예를 들어, 상기 제1 공기공급덕트(182)는 배기관(101)의 외면에 고정 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 브라켓(미도시) 등을 통해 박스(140)에 고정 설치될 수도 있다. 상기 제1 공기공급덕트(182)는 내부에 공기공급통로가 형성된 링 형상을 가질 수 있으며, 상기 배기통로형성부재(123)의 외주면과 제3 가이드부재(133)의 내주면 사이의 간격(G)을 둘러싸도록 배치되어 상기 간격(G)과 연통된다. 따라서, 상기 제1 공기공급덕트(182)는 상기 간격(G)을 통해 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa)와 연통된다.
상기 제1 연결관(183)은 상기 제1 송풍기(181)와 제1 공기공급덕트(182)를 연결하는 관로이다.
상기 제1 공기공급장치(180)에 의해 상기 스왈러(120)의 다수의 날개(130)로 충분한 공기가 공급될 수 있어서, 와류(Fs)의 형성이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 공기공급장치(180)는 박스(140) 내부의 공기뿐만 아니라 박스(140) 내부로 유입된 와류(Fs)도 일부 흡입하게 되므로, 박스(140) 내부에서의 와류(Fs)의 흐름이 원활하게 이루어지게 되게 되며, 뒤이은 와류(Fs)의 박스(140) 내부로의 유입도 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이다.
도 6에 도시된 실시예의 국소배기장치(100)는 배기 수단의 구성과 위치를 제외하고는 도 1에 도시된 실시예의 국소배기장치(100)와 동일하므로, 이하에서는 배기 수단에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 실시예의 국소배기장치(100)에 있어서, 상기 박스(140) 내부로 와류(Fs)가 원활하게 유입될 수 있도록 박스(140) 내부를 소정의 부압 상태로 만들어주기 위해, 상기 박스(140)에는 박스(140) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기 수단이 마련된다. 상기 배기 수단으로서, 상기 박스(140)에는 적어도 하나의 보조 배기구(146)가 형성되고, 상기 보조 배기구(146)에는 상기 박스(140) 내부로 유입된 공기를 상기 보조 배기구(146)를 통해 박스(140) 외부로 배출시키기 위한 보조 배기관(141)이 연결된다.
구체적으로, 상기 보조 배기구(146)는 상기 개구(142)가 형성된 박스(140)의 앞벽(140a)과 대향하는 뒷벽에 형성되고, 상기 보조 배기관(141)은 상기 보조 배기구(146)에 연결된다. 바람직하게는, 상기 보조 배기구(146)는 적어도 두 개가 간격을 두고 형성될 수 있으며, 적어도 두 개의 보조 배기구(146) 각각에 보조 배기관(141)이 연결될 수 있다. 한편, 상기 보조 배기구(146)에는 보조 배기관(141)과 함께 배기 팬(도 1의 148)이 설치되거나, 또는 보조 배기관(141) 대신에 배기 팬(도 1의 148)이 설치될 수도 있다.
그리고, 상기 박스(140) 내부로 유입된 와류(Fs)가 상기 보조 배기구(146) 쪽으로 더욱 원활하게 흐를 수 있도록, 상기 박스(140) 내부에는, 예를 들어, 상기 스왈러(120)의 양측에 두 개의 팬(144)이 설치될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 실시예의 국소배기장치(100)도 도 5에 도시된 제1 공기공급장치(180)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치(100)에 있어서, 도 1 내지 3 및 6에 도시된 스왈러(120)는 단지 바람직한 일 예를 보여준 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치(100)는 도 1 내지 3 및 6에 도시된 스왈러(120)의 구성에 의해 한정되지는 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)에 사용되는 스왈러(120)는 구동부(110)에 연결되어 회전하는 회전판부재(121)와, 상기 회전판부재(121)에 설치되어 와류(Fs)를 발생시키는 다수의 날개(130)를 포함하는 기본적인 구성을 가지며, 그 외에도 다양한 구성요소들을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 3 및 6에 도시된 스왈러(120)에 다른 구성요소들이 부가된 실시예가 이하의 도면들에 도시된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 개략도이며, 도 8은 도 7에 도시된 내측 가이드부재, 외측 가이드부재 및 외부공기 가이드 유닛을 위에서 본 사시도이고, 도 9는 도 7에 도시된 국소배기장치를 박스의 외부에서 본 사시도로서, 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치된 예를 보여준다.
도 1 내지 4와 마찬가지로, 도시의 간편성과 명료성 및 설명의 편의성을 위해, 도 7과 8에는, 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수직이 되도록 설치된 상태의 국소배기장치(100a)가 도시되어 있고, 도 9에는, 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치된 상태의 국소배기장치(100a)가 도시되어 있다.
도 7 내지 9를 함께 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 국소배기장치(100a)는, 도 1 내지 4에 도시된 실시예에 따른 국소배기장치(100)와 마찬가지로, 구동부(110)와, 배기관(101)의 흡입구 가까이에 배치되어 회전함으로써 와류(Fs)를 발생시키는 스왈러(120)와, 상기 스왈러(120)의 둘레를 둘러싸는 박스(140)를 포함하며, 또한 상기 박스(140) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 배기 수단으로서 박스(140)에 형성된 보조 배기구(146)와 상기 보조 배기구(146)에 설치된 배기 팬(148)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 국소배기장치(100a)는 배기 수단으로서 도 6에 도시된 보조 배기구(141)와 보조 배기관(141)을 구비할 수도 있다.
그리고, 상기 국소배기장치(100a)는, 추가적으로 상기 스왈러(120)의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)를 가이드하는 외측 가이드부재(150)와, 상기 외측 가이드부재(150)의 내측에 배치되어 외측 가이드부재(150)와의 사이에 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)가 통과하는 와류흐름통로(Ps)를 형성하는 내측 가이드부재(160)와, 상기 외측 가이드부재(150)에 설치되어 상기 스왈러(120) 외부의 공기를 와류(Fs) 쪽으로 가이드하는 공기 가이드 유닛(153)을 더 포함한다.
상기 구동부(110), 배기관(101), 스왈러(120), 박스(140), 보조 배기구(146) 및 배기 팬(148)은 도 1 내지 4에서 이미 설명되었으며, 여기서 다시 설명하지는 않는다.
도 7 내지 9에 도시된 실시예에서, 상기 외측 가이드부재(150), 내측 가이드부재(160) 및 공기 가이드 유닛(153)은 상기 스왈러(120)에 추가적으로 설치되며, 이들은 모두 상기 박스(140) 내부에 배치된다.
상기 외측 가이드부재(150)는 상기 스왈러(120)의 외측 둘레를 감싸면서 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 예컨대 수직 방향으로 소정 높이 연장된 원통 형상을 가진다. 상기 외측 가이드부재(150)는 상기 스왈러(120)의 외주면, 구체적으로 상기 제2 가이드부재(132)의 외주면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되며, 그 상단부는 상기 스왈러(120)의 위쪽에 설치된 지지부재(170)에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 스왈러(120)가 회전하더라도 상기 외측 가이드부재(150)는 회전하지 않는다.
상기 지지부재(170)는, 예를 들어 판 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며 상기 외측 가이드부재(150)를 지지할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 지지부재(170)는 배기관(101) 또는 박스(140)에 대해 고정되도록 설치될 수 있다. 상기 스왈러(120)는 상기 지지부재(170)에 의해 회전이 방해받지 않도록 상기 지지부재(170)의 저면으로부터 소정 간격 이격되도록 설치된다. 상기 지지부재(170)에는 상기 스왈러(120) 쪽으로 공기가 원활하게 유입될 수 있도록 하는 공기유입공(172)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 외측 가이드부재(150)는 일정한 직경을 가진 원통 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 외측 가이드부재(150)의 높이는 스왈러(120)와 오염원 사이의 거리와 스왈러(120)의 직경 등을 고려하여 적정하게, 예컨대 대략 100mm ~ 400mm 범위 내에서 정해질 수 있다.
상기한 구성을 가진 외측 가이드부재(150)는 상기 스왈러(120)의 다수의 날개(130)에 의해 발생된 와류(Fs)를 회전 중심축(C)과 평행한 방향으로, 예컨대 수직 방향으로 가이드하는 역할을 한다.
상기 내측 가이드부재(160)는 상기 외측 가이드부재(150)의 내측에 배치된다. 상기 내측 가이드부재(160)는 상기 외측 가이드부재(150)에 고정되도록 설치되는데, 이를 위해 상기 내측 가이드부재(160)와 외측 가이드부재(150) 사이에는 원주 방향으로 간격을 두고 반경 방향으로 연장된 다수의 연결부재(165)가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 내측 가이드부재(160)는 상기 스왈러(120)의 아래쪽에 배치되되, 상기 스왈러(120)의 회전을 방해하지 않도록 상기 스왈러(120)와 소정 간격 이격된다.
상기 내측 가이드부재(160)는 외측 가이드부재(150)의 직경보다 작은 직경을 가진 원통 형상으로 형성되며, 이에 따라 상기 내측 가이드부재(160)와 외측 가이드부재(150) 사이에는 상기 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)가 통과하는 와류흐름통로(Ps)가 형성된다. 상기 내측 가이드부재(160)는 상기한 바와 같이 와류흐름통로(Pa)를 형성할 뿐만 아니라, 와류흐름통로(Pa)를 통과하는 와류(Fs) 중 일부가 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe) 쪽으로 흐르는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 내측 가이드부재(160)의 내측에는 환형의 고정판부재(161)가 설치될 수 있다. 상기 고정판부재(161)는 상기 스왈러(120)의 회전판부재(121)의 아래쪽에 상기 회전판부재(121)로부터 소정 간격을 두고 수평으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 고정판부재(161)는 상기 내측 가이드부재(160)에 고정 설치된다. 구체적으로, 상기 고정판부재(161)의 외측 가장자리부가 상기 내측 가이드부재(160)에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 고정판부재(161)는 내측 가이드부재(160)와 마찬가지로 회전하지 않는다.
또한, 상기 고정판부재(161)의 중심 영역에는 상기 회전판부재(121)에 형성된 배기공(122)과 연통되는 중공(162)이 형성되며, 배기영역의 오염 공기는 상기 중공(162)과 배기공(122)을 통과하여 배기관(101) 내부로 흡입된다. 상기 고정판부재(161)에는 상기 중공(162)의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관(101)과 연통되는 배기통로(Pe)를 형성하는 원통 형상의 배기통로형성부재(163)가 마련될 수 있다. 상기 배기통로형성부재(163)는 상기 고정판부재(161)의 상면에 설치될 수 있다.
그리고, 배기흐름(Fe)을 더욱 안정화시키기 위한 다양한 시도가 이루어졌다. 이러한 시도들 중에서, 상기 외측 가이드부재(150)에 아래와 같은 구성을 가진 공기 가이드 유닛(153)을 추가로 설치하였을 때, 배기흐름(Fe)이 더욱 안정화되고 배기 효율이 더욱 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.
상기 공기 가이드 유닛(153)은, 상기 스왈러(12) 외부의, 구체적으로 상기 외측 가이드부재(150) 외부의 공기(박스(140) 내부의 공기)를 와류(Fs) 쪽으로 가이드하는 역할을 하는 것으로, 상기 외측 가이드부재(150)의 하단부 외측에 설치된다.
구체적으로, 상기 공기 가이드유닛(153)은, 공기통로형성부재(151)와, 다수의 공기 가이드부재(152)를 포함할 수 있다.
상기 공기통로형성부재(151)는 상기 외측 가이드부재(150)의 외주면의 하단부를 둘러싸면서 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 예컨대 수직 방향으로 소정 높이 연장된 원통 형상을 가진다. 상기 공기통로형성부재(151)는 상기 외측 가이드부재(150)의 외주면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되며, 이에 따라 외측 가이드부재(150)와 공기통로형성부재(151) 사이에는 스왈러(120) 외부의 공기가 통과하는 통로가 형성된다.
상기 다수의 공기 가이드부재(152)는 상기 외측 가이드부재(150)와 공기통로형성부재(151) 사이에 설치되어 스왈러(120) 외부의 공기를 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 예컨대 수직 방향으로 가이드하면서 외부공기가 와류(Fs) 쪽으로 흐르도록 하는 역할을 하는 것으로, 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 예컨대 수직 방향으로 길게 연장된 판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 공기 가이드부재(152)는 상기 외측 가이드부재(150)의 외주면을 따라 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기한 구성을 가진 도 7 내지 도 9에 도시된 국소배기장치(100a)가 작동되면, 와류(Fs)의 빠른 흐름에 의해 외측 가이드부재(150)의 외부에서도 공기의 흐름이 형성된다. 이때, 상기 박스(140) 내부의 공기는 상기 제2 공기공급장치(190)에 의해 상기 공기 가이드 유닛(153)의 공기통로형성부재(151)와 외측 가이드부재(150) 사이의 통로로 유입되고, 상기 통로로 유입된 공기는 공기 가이드부재(152)에 의해 스왈러(120)의 회전 중심축(C)과 평행한 방향, 즉 수직 방향으로 가이드되면서 와류(Fs)쪽으로 흐르게 된다. 이와 같은 공기의 흐름은 와류흐름통로(Pa)의 하단부를 통해 배출되면서 옆으로 넓게 퍼지게 되는 와류(Fs)와 합류하게 된다. 이에 따라, 와류(Fs)는 상기 공기 가이드 유닛(153)에 의한 공기의 흐름의 영향을 받아서 완만하게 방향 전환되면서 상기 박스(140) 내부로 유입된다. 다시 설명하면, 도 1에 도시된 와류(Fs)는 공기흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나오면서 비교적 급격하게 꺾여서 박스(140) 내부로 유입되는 데 비하여, 도 7에 도시된 와류(Fs)는 와류흐름통로(Pa)의 하단부를 빠져나오면서 외부공기의 흐름의 영향을 받아서 비교적 완만하고 둥글게 꺾이면서 박스(140) 내부로 유입될 수 있다.
본 출원인은, 다수의 실험을 통해, 상기한 구성을 가진 공기 가이드 유닛(153)에 의하면, 도 1에 도시된 실시예에 비해 배기흐름(Fe)이 더욱 안정화되고 배기효율이 향상된다는 것을 발견하였다.
도 10은 도 8에 도시된 외부공기 가이드 유닛을 위한 제2 공기공급장치를 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 국소배기장치(100a)는, 상기 박스(140) 내부에 설치되어 상기 박스(140) 내부의 공기를 상기 외부공기 가이드유닛(153)으로 공급하는 제2 공기공급장치(190)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 공기공급장치(190)는 제2 송풍기(191)와, 제2 공기공급덕트(192)와, 제2 연결관(193)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 송풍기(191)는 상기 박스(140) 내부에, 구체적으로 스왈러(120)와 박스(140)의 벽들 사이에 고정 설치될 수 있으며, 상기 박스(140) 내부의 공기를 흡입하여 제2 연결관(193)을 통해 제2 공기공급턱트(192) 내부로 불어주는 역할을 하는 장치이다.
상기 제2 공기공급덕트(192)는 상기 스왈러(120)의 외부에 배치되며, 스왈러(120)와 달리 회전하지 않고 고정되도록 설치된다. 예를 들어, 상기 제2 공기공급덕트(192)는 외측 가이드부재(150)의 외주면과 외부공기통로 형성부재(151)의 외주면에 고정 설치될 수 있다. 상기 제2 공기공급덕트(192)는 내부에 공기공급통로가 형성된 링 형상을 가질 수 있으며, 상기 외측 가이드부재(150)의 외주면과 공기통로형성부재(151)의 내주면 사이의 통로의 입구를 둘러싸도록 배치되어 상기 통로와 연통된다.
상기 제2 연결관(193)은 상기 제2 송풍기(191)와 제2 공기공급덕트(192)를 연결하는 관로이다.
상기 제2 공기공급장치(190)에 의한 공기 공급에 의해 상기 공기 가이드 유닛(153)에 의한 공기 흐름이 충분하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 공기공급장치(190)는 박스(140) 내부의 공기뿐만 아니라 박스(140) 내부로 유입된 와류(Fs)도 일부 흡입하게 되므로, 박스(140) 내부에서의 와류(Fs)의 흐름이 원활하게 이루어지게 되게 되며, 뒤이은 와류(Fs)의 박스(140) 내부로의 유입도 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
한편, 도 7 내지 9에 도시된 실시예에 따른 국소배기장치(100a)도 도 5에 도시된 제1 공기공급장치(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 공기공급장치(180)의 제1 공기공급덕트(182)는 상기 스왈러(120)의 위쪽에 설치된 지지부재(170)의 상부에 설치되며, 상기 지지부재(170)의 공기유입공(172)을 둘러싸도록 배치된다. 따라서, 상기 제1 공기공급덕트(182)는 상기 공기유입공(172)과 상기 간격(G)을 통해 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 공기흐름통로(Pa)와 연통되므로, 상기 박스(140) 내부의 공기는 상기 스왈러(120)의 다수의 날개(130)쪽으로 공급될 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 국소배기장치의 박스의 개구에 가림판이 설치된 예를 도시한 사시도이다.
도 11을 참조하면, 도 7 내지 9에 도시된 국소배기장치(100a)는, 예를 들어 용접 작업장에 설치되어 용접 작업 시 발생되는 유독 가스를 흡입하는 용도로 사용될 수 있다. 구체적으로, 용접 작업 테이블(T) 옆에 상기 국소배기장치(100a)가 설치된다. 이때, 상기 국소배기장치(100a)는 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치될 수 있다. 즉, 상기 국소배기장치(100a)의 박스(140) 내의 스왈러(120)는 그 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치된다. 이에 따라, 상기 박스(140)에 형성되는 개구(142)는 용접 작업 테이블(T)을 향한다. 상기 개구(142)는 용접 작업 테이블(T) 위에서 발생되는 유독 가스가 효과적으로 유입될 수 있도록 아래쪽 일부가 가림판(196)에 의해 가려지고, 위쪽 일부만 개방될 수 있다. 따라서, 상기 개구(142)는 대략 반원형으로 개방될 수 있다. 이때, 상기 개구(142)의 전체 면적 중 가림판(196)에 의해 가려지는 면적은 대략 50% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 대략 45% 이하이다.
상기 가림판(196)은 수직으로 배치된 제1 가림판 부재(196a)와, 상기 제1 가림판 부재(196a)의 상단으로부터 상기 개구(142)를 통과하여 스왈러(120)쪽으로 수평으로 연장된 제2 가림판 부재(196b)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 가림판(196)은 상기 박스(140)와는 별도의 부재들(196a, 196b)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 가림판(196)은 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 일체로 형성될 수도 있다.
상기 가림판(196)은 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예에 따른 국소배기장치(100)의 박스(140)에도 적용될 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 국소배기장치의 박스 내부에 제1 칸막이와 제2 칸막이가 설치된 예를 도시한 개략도이고, 도 13a는 도 12에 도시된 제1 칸막이와 제2 칸막이를 박스로부터 분리하여 도시한 사시도이며, 도 13b는 도 13a에 도시된 제1 칸막이의 변형예를 도시한 사시도이고, 도 14는 도 11에 도시된 국소배기장치를 회전 중심축을 따라서 수직으로 절단하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 12, 13a 및 14를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 국소배기장치(100a)의 박스(140) 내부에는 제1 칸막이(210)와 제2 칸막이(220)가 설치될 수 있다.
상기 제1 칸막이(210)는, 스왈러(120)의 회전 중심축(C) 방향으로, 예를 들어, 도 14에서 수평 방향으로, 박스(140)의 앞벽(140a)과 스왈러(120)의 와류배출단부(Ss) 사이에 배치되며, 상기 앞벽(140a)과 소정의 제1 간격(G1)을 두고 평행하게 배치된다. 상기 제1 칸막이(210)는 전반적으로 직사각형의 판 형상을 가지되, 아랫 부분에는 오목부(210d)가 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 칸막이(210)의 위쪽 가장자리(210a)는 박스(140)의 보조 배기구(146)가 형성된 측벽(140c)에 밀착 고정되고, 양측 가장자리들(210b)은 박스(140)의 양측벽에 밀착 고정되며, 아래쪽 가장자리(210c)는 회전 중심축(C)과 유사한 높이에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 제1 칸막이(210)의 높이는 상기 박스(140)의 높이보다 낮으며, 바람직하게는 상기 박스(140)의 높이의 대략 반이다.
상기 제1 칸막이(210)의 아래쪽 가장자리(210c)에는 위쪽으로 오목하게 형성된 반원형의 오목부(210d)가 형성된다. 상기 오목부(210d)의 중심은 스왈러(120)의 회전 중심축(C)과 일치한다. 즉, 상기 오목부(210d)는 상기 스왈러(120) 및 개구(142)와 동심으로 형성된다. 상기 오목부(210d)의 반경(Rp)은 상기 개구(142)의 반경(Rh)보다 작을 수 있으며, 스왈러(120)의 최대 반경(Rs)(도 14에서, 공기통로형성부재(151)의 반경 또는 와류배출단부(Ss)의 반경)보다 클 수 있다. 예를 들어, 스왈러(120)의 최대 반경(Rs)이 210mm인 경우, 오목부(210d)의 반경(Rp)은 대략 240mm일 수 있고, 개구(142)의 반경(Rh)은 대략 260mm일 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 제1 칸막이(210)는 상기 앞벽(140a)과 소정의 제1 간격(G1)을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1 간격(G1)은 회전 중심축(C) 방향으로 제1 칸막이(210)와 와류배출단부(Ss) 사이의 제2 간격(G2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 와류배출단부(Ss) 사이의 간격(H)이 70mm일 경우, 상기 제1 간격(G1)은 대략 30mm일 수 있고, 상기 제2 간격(G2)은 대략 40mm일 수 있다.
상기 제1 칸막이(210)와 앞벽(140a) 사이의 제1 간격(G1)과 제1 칸막이(210)와 와류배출단부(Ss) 사이의 제2 간격(G2)은 둘 다 상기 박스(140)의 측벽(142c)에 형성된 보조 배기구(146)와 연통된다. 따라서, 박스(140)의 앞벽(140a)에 형성된 개구(142)를 통해 박스(140) 내부로 유입되는 외부 공기(Fo)는 제1 칸막이(210)에 의해 두 개의 흐름으로 분리되며, 분리된 흐름들은 각각 상기 제1 및 제2 간격들(G1, G2)을 거쳐 보조 배기구(146)쪽으로 흐르게 된다. 이때, 상기 제1 간격(G1)이 제2 간격(G2)보다 좁으므로, 더 적은 외부 공기(Fo)가 제1 간격(G1)을 통해 흐르게 되고 더 많은 외부 공기(Fo)가 제2 간격(G2)을 통해 흐르게 될 것이다.
복잡성을 피하기 위해 도 14에는 도시되어 있지 않지만, 상기 박스(12) 내부로 유입되는 와류(Fs)(도 7 참조)도 상기 외부 공기(Fo)의 흐름과 합류하여 상기한 바와 마찬가지로 제1 간격(G1)과 제2 간격(G2)을 통해 흐르게 된다.
상기 제1 간격(G1)과 제2 간격(G2)을 통해 흐르는 외부 공기(Fo)와 와류(Fs) 중 적어도 일부는 보조 배기구(146)를 통해 박스(140) 외부로 배출되며, 제2 간격(G2)을 통해 흐르는 외부 공기(Fo)와 와류(Fs) 중 일부는 박스(140) 내부의 후방을 향해 흐르게 된다. 박스(140) 내부의 후방을 향해 흐르는 공기 중 일부는 외측 가이드부재(150)와 공기통로형성부재(151) 사이의 통로 내부로 유입되고(도 7 참조), 나머지는 제2 칸막이(220)의 아래쪽 공간을 지나서 지지부재(170)에 형성된 공기유입공(172)(도 7 참조)을 통해 스왈러(120) 쪽으로 유입된다.
한편, 도 13a에 도시된 제1 칸막이(210)는 도 13b에 도시된 칸막이(211)로 대체될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 상기 제1 칸막이(211)는 전반적으로 원호 형상의 판 형상을 가지되, 아랫 부분에는 오목부(211d)가 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 칸막이(211)의 위쪽 가장자리(211a)는 볼록한 원호 형상으로 형성되며, 상기 위쪽 가장자리(211a)의 양측 단부가 박스(140)의 양측벽에 고정될 수 있다. 상기 제1 칸막이(211)의 아래쪽 가장자리(211c)에는 위쪽으로 오목하게 형성된 반원형의 오목부(211d)가 형성된다. 상기 오목부(211d)의 중심은 스왈러(120)의 회전 중심축(C)과 일치한다. 즉, 상기 오목부(211d)는 상기 스왈러(120) 및 개구(142)와 동심으로 형성된다. 상기 오목부(211d)에 대한 구체적인 설명은 도 13a에 도시된 제1 칸막이(210)의 오목부(210d)에 대한 설명과 동일하다.
다시, 도 12, 13a 및 14를 함께 참조하면, 상기 제2 칸막이(220)는, 스왈러(120)의 회전 중심축(C) 방향으로, 예를 들어, 도 14에서 수평 방향으로 박스(140)의 뒷벽(140b)과 제1 칸막이(210) 사이에 배치되며, 상기 뒷벽(140b) 및 제1 칸막이(21) 각각과 소정의 간격을 두고 평행하게 배치된다. 상기 제2 칸막이(220)는 전반적으로 직사각형의 판 형상을 가지되, 아랫 부분에는 오목부(220d)가 형성된다. 구체적으로, 상기 제2 칸막이(220)의 위쪽 가장자리(220a)는 박스(140)의 보조 배기구(146)가 형성된 측벽(140c)에 밀착 고정되고, 양측 가장자리들(220b)은 박스(140)의 양측벽에 밀착 고정되며, 아래쪽 가장자리(220c)는 회전 중심축(C)과 유사한 높이에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 제2 칸막이(220)의 높이는 상기 박스(140)의 높이보다 낮으며, 바람직하게는 상기 박스(140)의 높이의 대략 반이다.
상기 제2 칸막이(220)의 아래쪽 가장자리(220c)에는 위쪽으로 오목하게 형성된 반원형의 오목부(220d)가 형성된다. 상기 오목부(220d)의 내주면은 상기 외측 가이드부재(150)의 외주면에 밀착 고정된다. 따라서, 상기 오목부(220d)의 반경은 외측 가이드부재(150)의 외주면의 반경과 일치한다.
상기 제2 칸막이(220)는 상기 박스(140)의 내부 공간 중 상부 공간을 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 제2 칸막이(220) 사이의 앞쪽 공간과 상기 박스(140)의 뒷벽(140b)과 제2 칸막이(220) 사이의 뒷쪽 공간으로 분할한다.
상기 박스(140)의 내부 공간 중 제2 칸막이(220) 아래쪽에 위치한 하부 공간은 제2 칸막이(220)에 의해 분리되지 않는다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제1 칸막이(210)에 의해 형성된 제2 간격(G2)을 통해 박스(140) 내부의 상부 공간으로 유입된 외부 공기(Fo) 중 일부는 제2 칸막이(220)에 의해 막혀서 수평으로 흐르지 못하고 제2 칸막이(220)의 아래쪽 공간을 지나서 상기 제2 칸막이(220)의 뒷쪽 공간 내에 위치한 지지부재(170)에 형성된 공기유입공(172)(도 7 참조)을 통해 스왈러(120) 쪽으로 유입된다. 반면에, 제1 칸막이(210)에 의해 형성된 제2 간격(G2)을 통하지 않고 박스(140) 내부로 유입된 공기, 즉 가림판(196), 특히 수평으로 연장된 제2 가림판 부재(196b)의 양측을 통해 박스(140) 내부의 하부 공간으로 유입된 외부 공기(Fo)는 대략 수평으로 흘러서 상기 제2 칸막이(220)의 뒷쪽 공간 내에 위치한 지지부재(170)에 형성된 공기유입공(172)(도 7 참조)을 통해 스왈러(120) 쪽으로 유입될 수 있다. 그리고, 박스(140) 내부의 하부 공간으로 유입된 외부 공기(Fo) 중 일부는 상기 제2 칸막이(220)의 앞쪽 공간 내에 위치한 외측 가이드부재(150)와 공기통로형성부재(151) 사이의 통로 내부로 유입된다(도 7 참조).
본 출원인은, 많은 실험을 통해, 상기 박스(140) 내에 상기 제1 칸막이(210)와 제2 칸막이(220)를 설치할 경우, 외부 공기(Fo)가 박스(140) 내부로 더욱 원활하게 유입되고, 박스(140) 내부에서의 외부 공기(Fo)의 흐름도 원활하게 이루어지며, 지지부재(170)에 형성된 공기유입공(172)을 통한 스왈러(120) 쪽으로의 공기 공급과 외측 가이드부재(150)와 공기통로형성부재(151) 사이의 통로 내부로의 공기 공급도 원활하게 이루어진다는 것을 발견하였다. 이로 인해, 외부 공기(Fo)의 흐름에 의해 형성되는 에어 펜스가 더욱 양호한 형태로 형성됨으로써, 결과적으로 배기 흐름(Fe)이 더욱 안정될 수 있다.
도 15는 도 4에 도시된 국소배기장치에 두 개의 제1 칸막이가 설치된 예를 도시한 부분 단면도이다.
도 15를 참조하면, 스왈러(120)의 회전 중심축(C) 방향으로, 박스(140)의 앞벽(140a)과 스왈러(120)의 와류배출단부(Ss) 사이에 두 개의 제1 칸막이(210, 210')가 서로 간격을 두고 평행하게 배치될 수 있다. 상기 두 개의 제1 칸막이(210, 210')는 도 13a에 도시된 형상을 가진 것이지만, 도 13b에 도시된 형상을 가진 두 개의 제1 칸막이(211)로 대체될 수도 있다.
구체적으로, 상기 제1 칸막이(210)는 상기 앞벽(140a)과 소정의 제1 간격(G11)을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1 칸막이(210')는 상기 제1 칸막이(210)와 소정의 제1 간격(G12)을 두고 평행하게 배치된다. 상기한 바와 같이, 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 와류배출단부(Ss) 사이에 두 개의 제1 칸막이(210, 210')가 배치되기 때문에, 상기 박스(140)의 앞벽(140a)과 와류배출단부(Ss) 사이의 간격(H)은 도 14에 도시된 간격(H)보다 넓으며, 예를 들어 대략 120mm일 수 있다. 이 경우, 상기 두 개의 제1 간격들(G11 및 G12)은 각각 대략 30mm일 수 있으며, 상기 제2 간격(G2)은 대략 60mm일 수 있다.
그리고, 상기 제1 칸막이(210)의 오목부(210d)의 반경(Rp1)과 제1 칸막이(210')의 오목부의 반경(Rp2)은 상기 개구(142)의 반경(Rh)보다 작을 수 있으며, 스왈러(120)의 최대 반경(Rs)보다 클 수 있다. 예를 들어, 스왈러(120)의 최대 반경(Rs)이 210mm인 경우, 제1 칸막이(210)의 오목부의 반경(Rp1)은 대략 240mm일 수 있고, 제1 칸막이(210')의 오목부의 반경(Rp2)은 대략 220mm일 수 있으며, 개구(142)의 반경(Rh)은 대략 260mm일 수 있다.
본 출원인은, 많은 실험을 통해, 상기 박스(140) 내에 두 개의 제1 칸막이(210, 210')를 설치할 경우, 외부 공기(Fo)가 박스(140) 내부로 더욱 원활하게 유입되며, 이로 인해 외부 공기(Fo)의 흐름에 의해 형성되는 에어 펜스가 더욱 양호한 형태로 형성됨으로써, 결과적으로 배기 흐름(Fe)이 더욱 안정된다는 것을 발견하였다.
도 16은 도 12와 도 14에 도시된 국소배기장치의 변형예를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 16에 도시된 국소배기장치(100a)는 도 14에 도시된 국소배기장치의 구성에 두 개의 제1 칸막이들(210, 210')과 추가 배기관(240)이 추가된 구성을 가진다. 상기 두 개의 제1 칸막이들(210, 210')은 도 14에 도시된 것과 동일하므로, 이하에서는 상기 추가 배기관(240)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 국소배기장치(100a)는 상기 스왈러(120)의 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치될 수 있으며, 상기 박스(140)의 앞벽(140a) 전방에 오염물질 발생영역(A)이 위치하도록 배치된다.
상기 추가 배기관(240)은 상기 스왈러(120)의 아래에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 추가 배기관(240)은 상기 박스(140)의 외부로부터 박스(140)의 뒷벽(140b)을 관통하여 박스(140) 내부로 삽입된 후 그 흡입구(241)가 박스(140)의 전방을 향해 개방된다. 상기 추가 배기관(240)에는 배기 팬, 예컨대 시로코 팬(미도시)이 설치되며, 이에 따라 추가 배기관(240)의 흡입구(241)를 통해 오염 공기를 흡입할 수 있게 된다.
상기 박스(140)의 전방에 위치한 오염물질 발생영역(A)에서 발생된 오염 공기는 상기 박스(140)의 앞벽(140a)에 형성된 개구(142)를 통해 박스(140) 내부로 유입되면서 배기흐름(Fe)을 형성하게 되며, 이러한 배기흐름(Fe)은 스왈러(120) 내부로 흡입되어 배기관(101)을 통해 배출된다. 또한, 상기 박스(140)의 앞벽(140a) 가까이에서 발생된 배기흐름(Fe)은 상기 추가 배기관(240)의 흡기구(241)로 흡입되어 추가 배기관(240)을 통해 배출될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 추가 배기관(240)은 흡기구(241) 근처의 오염공기를 흡입하여 배출시킴으로써 전체적인 배기 효율을 향상시키는 역할을 하게 된다. 특히, 상기 추가 배기관(240)은 흡기구(241) 근처의 압력을 낮춰 부압(negative pressure)을 형성하게 된다. 이에 따라, 흡기구(241)로부터 멀리 떨어진 오염물질 발생영역(A)으로부터 상승하는 배기흐름(Fe)은 흡기구(241) 근처의 부압에 의해 자연스럽게 스왈러(120) 쪽으로 꺾이게 되어 스왈러(120) 내부로의 유입이 용이하게 된다. 또한, 박스(140) 내부로 유입되는 외부 공기(Fo)의 흐름에 의해 형성되는 에어 펜스도 아래쪽의 부압에 의해 아래쪽으로 더 내려오게 됨으로써, 에어 펜스는 전반적으로 수평에 더 가깝게 그리고 더 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 오염물질 발생영역(A)으로부터 상승하는 배기흐름(Fe)이 이러한 에어 펜스에 의해 스왈러(120) 쪽으로 더욱 원활하게 안내될 수 있으며, 특히 스왈러(120)에서 멀리 떨어진 오염공기도 더욱 길어진 에어 펜스에 의해 안내되어 스왈러(120) 내부로 원활하게 흡입될 수 있다.
특히, 본 출원인이 도 16에 도시된 구성을 가진 국소배기장치(100a)로 실험해 본 결과, 박스(140)의 개구(142)로부터 수평으로 대략 2m 떨어진 위치에서 발생된 오염공기의 배기흐름(Fe)도 상기 국소배기장치(100a) 내부로 원활하게 흡입된다는 것을 발견하였다.
한편, 오염물질 발생영역이 비교적 넓은 경우, 예를 들어, 도금공장, 타이어 제조 공장, 반도체 제조 공장, 용접 작업장, 자동차 부품 제조 공장, 납땜 작업장, 식품 제조 공장과 같이 비교적 넓은 작업 영역에서 유해물질이나 분진 또는 악취 등과 같은 오염물질에 의해 오염된 공기가 대량으로 발생하는 경우에는, 이러한 대량의 오염 공기를 하나의 국소배기장치만으로 충분히 배기시키기 어렵다. 이러한 경우에는, 본 발명에 따른 국소배기장치(100, 100a)를 2개 이상 다수로 설치함으로써 더욱 넓은 영역에서 발생하는 오염공기를 효율적으로 배기시킬 수 있을 것이다.
예를 들어, 다수의 국소배기장치들(100, 100a)을 서로 붙여서 설치하거나 서로 간격을 두고 설치할 수 있다. 또한, 다수의 국소배기장치(100, 100a)의 박스들(140)을 서로 통합할 수도 있다. 다시 말하면, 통합된 하나의 박스(140) 내부에 다수의 스왈러들(120)이 나란히 설치될 수도 있을 것이며, 이 경우 개구(142)는 다수의 스왈러들(120) 각각에 대해 형성될 수 있고, 이렇게 형성된 개구들(142)은 서로 연결될 수 있다. 또한, 국소배기장치(100, 100a)의 설치 장소나 오염 공기의 발생 형태에 따라, 가림판(196) 등으로 박스(140)의 개구(142)의 일부를 가린 형태로 사용할 수도 있을 것이다.
도 17은 상기한 다수의 국소배기장치들(100a)이 통합된 일 예로서, 하나의 박스(140) 내에 2개의 스왈러들(120)이 수평으로 설치된 예를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 17을 참조하면, 상기 국소배기장치(100a)는, 예를 들어 용접 작업장에 설치되어 용접 작업 시 발생되는 유독 가스를 흡입하는 용도로 사용될 수 있다. 구체적으로, 용접 작업 테이블(T) 옆에 박스(140)가 설치되고, 상기 박스(140) 내에는 2개의 스왈러들(120)이 나란히 설치된다. 이때, 상기 국소배기장치(100a)는 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치될 수 있다. 즉, 상기 2개의 스왈러(120)는 각각 그 회전 중심축(C)이 수평이 되도록 설치되며, 이에 따라, 상기 박스(140)에 형성되는 개구(142)는 용접 작업 테이블(T)을 향한다. 상기 개구(142)는 2개의 스왈러들(120) 각각의 와류배출단부와 대응되는 부분에 2개가 형성되지만, 2개의 개구(142)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 상기 개구들(142)은 각각 가림판(196)에 의해 아래쪽 일부가 가려질 수 있다.
만약, 상기 2개의 스왈러들(120)이 동일한 방향으로 회전하면, 2개의 스왈러들(120) 사이에서 와류들이 서로 마주보는 방향으로 회전하게 되면서 충돌하게 되고, 이에 따라 난류가 발생하면서 원활한 배기흐름이 방해될 수 있다. 따라서, 본 발명에서, 상기 2개의 스왈러들(120) 각각에서 발생된 와류들이 상기 스왈러들(120) 사이에서 동일한 방향으로 회전할 수 있도록, 상기 2개의 스왈러들(120)은 서로 반대 방향으로 회전하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2개의 스왈러들(120) 사이에 각각의 스왈러(120)에서 발생된 와류들의 흐름을 원활하게 안내하기 위한 와류 가이드부재(198)가 배치될 수 있다. 다시 설명하면, 상기 와류 가이드부재(198)는 2개의 스왈러들(120) 각각의 와류배출단부를 통해 배출되는 와류들이 충돌하는 것을 억제하고 그 와류들이 박스(140)와 스왈러(120) 사이의 간격을 통해 박스(140) 내부로 원활하게 유입되도록 안내함으로써, 결과적으로 원활한 배기 흐름을 형성하는데 도움을 준다.
도 18은 상기한 다수의 국소배기장치들(100, 100a)이 통합된 다른 예로서, 다수의 국소배기장치들(100a)이 수직으로 설치된 예를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 19는 도 18에 표시된 B-B' 선을 따른 개략적인 수직 단면도이다.
도 18과 19를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 다수의 국소배기장치(100a)를 사용하여 비교적 넓은 작업 영역에서 발생하는 오염 공기를 효율적으로 배기시킬 수 있다. 상기 다수의 국소배기장치(100a)는, 오염물질이 발생하는 영역, 예를 들어, 비교적 넓고 상부가 개방된 작업 테이블(T')의 상부에 설치되어, 작업 테이블(T') 상의 넓은 영역에서 발생하는 오염 공기를 배기시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 다수의 국소배기장치(100a)는 각각 상기 작업 테이블(T')의 상부에 작업 테이블(T')로부터 소정의 거리를 두고 수직으로 배치된다. 즉, 상기 다수의 국소배기장치(100a)는 그 회전 중심축(C)이 수직이 되도록 설치되며, 이에 따라 박스(140)의 개구(142)는 아래쪽에 위치한 작업 테이블(T')을 향하게 된다.
상기 다수의 국소배기장치(100a)는 작업 테이블(T')의 둘레를 따라서 배치되되, 작업 테이블(T')의 상면으로부터 위쪽으로 소정의 거리를 두고 배치된다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이 작업 테이블(T')의 상면이 직사각형이면, 상기 다수의 국소배기장치(100a)도 직사각형의 형태로 배치된다.
상기 다수의 국소배기장치(100a) 각각의 박스(140)의 개구(142)에는 상기 가림판(196)이 설치될 수 있다. 상기 가림판들(196)은 다수의 국소배기장치(100a) 각각의 박스(140)의 개구(142)의 다수의 국소배기장치(100a)에 의해 둘러싸인 공간 쪽 일부를 가리도록 설치될 수 있다.
상기 다수의 국소배기장치(100a)에 의해 둘러싸인 공간 내부에는 상기 가림판들(196)의 높이와 대응되는 높이에 수평으로 차단판(230)이 설치될 수 있으며, 상기 차단판(230)은 작업 테이블(T')로부터 상승하는 배기 흐름(Fe)이 다수의 국소배기장치들(100a)에 의해 둘러싸인 공간을 통해 외부로 빠져나가는 것을 차단하는 역할을 한다.
상기한 바와 같이 배치된 다수의 국소배기장치들(100a)에 있어서, 전술한 바와 같이, 각각의 국소배기장치(100a)의 개구(142)를 통해 박스(140) 내부로 외부 공기(Fo)의 흐름이 유입된다. 이러한 외부 공기(Fo)의 흐름은 배기 흐름(Fe)을 둘러싸서 배기 흐름(Fe)이 바깥쪽으로 분산되는 것을 억제하는 에어 펜스(air fence)의 역할을 한다. 다수의 국소배기장치들(100a) 각각에서 외부 공기(Fo)로 이루어진 에어 펜스가 형성되므로, 이러한 에어 펜스들은 연속적으로 연결되어 작업 테이블(T') 전체를 둘러싸게 된다. 따라서, 작업 테이블(T')로부터 상승하는 배기 흐름(Fe)이 에어 펜스에 의해 외부로의 이탈이 억제되므로, 그 대부분이 다수의 국소배기장치들(100a) 내부로 유입될 수 있다. 결과적으로, 비교적 넓은 영역에 대한 오염 공기의 배기 효율이 향상될 수 있다.
한편, 위에서는 도 17 내지 19와 관련하여, 도 7 내지 도 16에 도시된 실시예들의 국소배기장치들(100a)을 기준으로 본 발명이 설명되었으나, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예들의 국소배기장치들(100)도 도 17 내지 19에 도시된 바와 같이 배치될 수 있을 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 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.

Claims (30)

  1. 구동부;
    배기관의 흡입구 가까이에 배치되어 상기 구동부에 의해 회전함으로써 와류를 발생시키는 것으로서, 상기 구동부에 연결되며 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 배기공이 형성된 회전판부재와, 상기 회전판부재에 설치되어 상기 회전판부재와 함께 회전하면서 상기 와류를 형성하는 공기흐름을 발생시키는 다수의 날개를 포함하는 스왈러; 및
    상기 스왈러를 내부에 수용하는 박스;를 포함하며,
    상기 스왈러의 와류배출단부와 마주보는 상기 박스의 앞벽에는 상기 와류배출단부와 대응되는 부분에 개구가 형성되고,
    상기 박스의 다른 벽에는 상기 박스 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 적어도 하나의 보조 배기구가 형성되며,
    상기 박스의 상기 개구가 형성된 앞벽과 상기 스왈러의 와류배출단부 사이에 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 간격이 형성되어, 상기 스왈러에 의해 발생되어 상기 와류배출단부를 통해 배출되는 와류가 상기 간격을 통해 상기 박스 내부로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스왈러의 와류배출단부는 상기 박스의 앞벽으로부터 상기 박스의 안쪽으로 후퇴한 위치에 배치됨으로써, 상기 스왈러의 회전 중심축을 따라서 상기 스왈러의 와류배출단부의 전방에 상기 스왈러의 와류배출단부와 상기 박스의 앞벽 사이의 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 배기구는 상기 박스의 측벽들 중 적어도 하나의 측벽에 형성되며, 상기 보조 배기구에는 배기 팬이 설치되거나 보조 배기관이 연결되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 배기구는 상기 개구가 형성된 상기 박스의 앞벽에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 배기구는 상기 박스의 앞벽과 대향하는 뒷벽에 형성되며, 상기 보조 배기구에는 배기 팬이 설치되거나 보조 배기관이 연결되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 박스의 내부에는 상기 간격을 통해 상기 박스 내부로 유입된 와류를 상기 보조 배기구 쪽으로 유동시키는 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개구의 직경은 상기 스왈러의 와류배출단부의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스왈러는, 상기 회전판부재의 외측 가장자리부에 설치되는 원통 형상의 제1 가이드부재와, 상기 다수의 날개의 외측 단부를 둘러싸도록 설치되어 상기 제1 가이드부재와의 사이에 공기흐름통로를 형성하는 원통 형상의 제2 가이드부재와, 상기 다수의 날개의 상부를 덮도록 설치되는 제3 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면에 방사상으로 배치되고, 상기 다수의 날개의 외측 단부는 상기 회전판부재의 외측 가장자리 밖으로 돌출되며 상기 제1 가이드부재의 외주면의 하단까지 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스왈러는, 상기 회전판부재와 제3 가이드부재 사이에 마련되어 상기 다수의 날개에 의해 생성된 공기흐름을 지체시키는 지체수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지체수단은, 상기 회전판부재의 상면과 제3 가이드부재의 하면 사이에 상기 다수의 날개의 높이보다 낮은 높이를 가지도록 설치되는 다수의 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 장벽은 상기 회전판부재와 제3 가이드부재 사이를 통과하는 공기흐름의 경로가 꾸불꾸불하게 형성되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 장벽은 서로 다른 직경을 가지며, 상기 스왈러의 회전 중심축을 중심으로 반경 방향으로 간격을 두고 동심원 형태로 배치되고,
    상기 다수의 장벽 중 일부는 상기 회전판부재의 상면으로부터 위쪽으로 돌출되도록 설치되며, 나머지는 상기 제3 가이드부재의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 다수의 장벽은 상기 회전판부재의 상면으로부터 위쪽으로 돌출된 적어도 두 개의 제1 장벽과 상기 제3 가이드부재의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출된 적어도 두 개의 제2 장벽을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 제1 장벽과 적어도 두 개의 제2 장벽은 상기 회전판부재의 외측 가장자리로부터 회전 중심축 쪽으로 가면서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 스왈러의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 스왈러에 의해 발생된 와류를 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 가이드하는 외측 가이드부재;
    상기 외측 가이드부재의 내측에 배치되어 상기 외측 가이드부재와의 사이에 상기 스왈러에 의해 발생된 와류가 통과하는 와류흐름통로를 형성하는 내측 가이드부재; 및
    상기 외측 가이드부재에 설치되어 상기 외측 가이드부재 외부의 공기를 상기 박스 내부로 유입되는 와류 쪽으로 가이드하는 외부공기 가이드 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 외부공기 가이드 유닛은,
    상기 외측 가이드부재의 하단부 외측에 설치되어 상기 외측 가이드부재와의 사이에 상기 박스 내부의 공기가 통과하는 통로를 형성하는 공기통로형성부재와;
    상기 외측 가이드부재와 상기 공기통로형성부재 사이에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 가이드하는 다수의 공기가이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 외부통로형성부재는 상기 외측 가이드부재의 외주면을 둘러싸면서 상기 스왈러의 회전 중심축 평행한 방향으로 연장된 원통 형상을 가지며, 상기 외측 가이드부재의 외주면으로부터 이격되도록 배치되고,
    상기 다수의 공기가이드부재는 상기 스왈러의 회전 중심축과 평행한 방향으로 길게 연장된 판 형상을 가지며, 상기 외측 가이드부재의 외주면을 따라 서로 일정한 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  18. 제1항 또는 제15항에 있어서,
    상기 박스 내부에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 스왈러의 다수의 날개쪽으로 공급하는 제1 공기공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 박스 내부에 설치되어 상기 박스 내부의 공기를 상기 외부공기 가이드유닛으로 공급하는 제2 공기공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  20. 제1항 또는 제15항에 있어서,
    상기 박스의 개구는 가림판에 의해 일부가 가려져서 실질적으로 반원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 박스 내부에는, 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 상기 박스의 앞벽과 상기 와류배출단부 사이에 상기 앞벽과 평행하게 제1 칸막이가 설치되며,
    상기 제1 칸막이와 상기 앞벽 사이에는 제1 간격이 형성되고, 상기 제1 칸막이와 상기 와류배출단부 사이에는 제2 간격이 형성되며, 상기 제1 간격과 제2 간격은 상기 보조 배기구와 연통됨으로써, 상기 박스 내부로 유입되는 와류와 외부 공기 중 적어도 일부는 상기 제1 간격과 제2 간격을 거쳐 상기 보조 배기구를 통해 상기 박스 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 칸막이는 상기 박스의 측벽들에 고정되고, 상기 제1 칸막이의 아래쪽 가장자리에는 오목하게 형성된 반원형의 오목부가 상기 박스의 앞벽에 형성된 개구와 동심으로 형성되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 오목부의 반경은 상기 개구의 반경보다 작고 상기 와류배출단부의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 간격은 상기 제2 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 칸막이는 두 개가 서로 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 두 개의 제1 칸막이 각각의 오목부의 반경은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 박스 내부에는, 상기 스왈러의 회전 중심축 방향으로 상기 박스의 뒷벽과 상기 제1 칸막이 사이에 상기 제1 칸막이와 평행하게 제2 칸막이가 설치되며,
    상기 제2 칸막이는 상기 박스의 내부 공간 중 상부 공간을 상기 박스의 앞벽과 상기 제2 칸막이 사이의 앞쪽 공간과 상기 박스의 뒷벽과 상기 제2 칸막이 사이의 뒷쪽 공간으로 분할하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 칸막이의 위쪽 가장자리와 양측 가장자리들은 상기 박스의 측벽들에 고정되고, 상기 제2 칸막이의 아래쪽 가장자리에는 오목하게 형성된 반원형의 오목부가 형성되며, 상기 오목부의 내주면은 상기 외측 가이드부재의 외주면에 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  28. 제1항, 제15항, 또는 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 국소배기장치는 상기 스왈러의 회전 중심축이 수평이 되도록 설치되고,
    상기 국소배기장치는, 상기 박스 내부에서 상기 스왈러의 아래를 통과하며 그 흡입구가 상기 박스의 전방을 향해 개방되도록 설치되는 추가 배기관을 더 구비하며, 상기 추가 배기관은 상기 흡입구를 통해 오염 공기를 흡입하여 배출하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  29. 제1항 또는 제15항에 있어서,
    상기 박스 내에 다수의 스왈러가 나란히 설치되고, 상기 박스의 한쪽 벽에는 상기 다수의 스왈러 각각의 와류배출단부와 대응되는 부분에 상기 개구들이 형성되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 다수의 스왈러들 중 인접한 2개의 스왈러들은 서로 반대 방향으로 회전하며, 상기 인접한 2개의 스왈러들 사이에는 각각의 스왈러에서 발생된 와류들의 흐름을 안내하는 와류 가이드 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
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