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WO2016117921A1 - 국소배기장치 - Google Patents

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Publication number
WO2016117921A1
WO2016117921A1 PCT/KR2016/000580 KR2016000580W WO2016117921A1 WO 2016117921 A1 WO2016117921 A1 WO 2016117921A1 KR 2016000580 W KR2016000580 W KR 2016000580W WO 2016117921 A1 WO2016117921 A1 WO 2016117921A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide member
swirler
vortex
exhaust
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/000580
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김지하
박용찬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2016117921A1 publication Critical patent/WO2016117921A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • 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 stabilizing the exhaust flow toward the exhaust pipe.
  • the local exhaust device is installed in a kitchen or home and restaurant kitchen where a lot of pollutants are generated, and is widely used to inhale polluted air and discharge it to the outside.
  • the conventional local exhaust device used for this purpose is installed in the exhaust pipe, there is a problem that the exhaust efficiency to suck and discharge the polluted air is sharply reduced as the distance between the source and the exhaust pipe becomes far.
  • the exhaust efficiency of the local exhaust device is reduced. Therefore, in order to improve the exhaust efficiency, it is desirable to install the local exhaust apparatus as close to the pollutant source as possible and to isolate the pollutant source from the surrounding space.
  • These local exhaust devices are generally equipped with a swirler which is installed on the inlet side of the exhaust pipe to form a vortex.
  • the air flow generated by the rotation of the swirler forms a vortex around the exhaust flow of the contaminated air that rises toward the inlet of the exhaust pipe along the central axis of the swirler, and the vortices thus formed are regions where pollutants are generated.
  • By acting as an air curtain to block the from the surrounding area it is possible to more efficiently suck the contaminated air into the exhaust pipe.
  • the conventional local exhaust device By the way, in the conventional local exhaust device, the vortex formed by the swirler spreads widely in the horizontal direction by the centrifugal force due to the rotation of the swirler, so that an air curtain having an umbrella shape spreading around the exhaust flow is formed. . Therefore, the conventional local exhaust device can obtain the effect of expanding the exhaust area horizontally, but the effect of expanding the exhaust area in the vertical direction was insufficient.
  • the present applicant has conducted various studies to extend the air curtain in the vertical direction so that the polluted air far from the exhaust pipe can be efficiently sucked and exhausted.
  • the passage of the exhaust flow is narrowed while the air curtain formed by the vortex extends in the vertical direction.
  • the vortex is rotated downward and spread outwards by centrifugal force, but for a number of reasons some air in the vortex is directed inward, ie towards the exhaust stream.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the exhaust pipe by installing a plurality of vortex control panel to suppress the partial air of the vortex inward to the lower end of the outer guide member surrounding the swirler for generating the vortex It is an object of the present invention to provide a local exhaust device that can improve the exhaust efficiency by stabilizing the exhaust flow toward the gas.
  • a drive unit
  • a swirler disposed near the suction end of the exhaust pipe and rotating by the drive unit to generate a vortex forming an air curtain around the exhaust flow toward the exhaust pipe;
  • An outer guide member disposed to surround an outer circumference of the swirler to guide the vortex generated by the swirler downward;
  • 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;
  • the outer guide member is disposed at intervals along the circumferential direction, and has a shape that is bent from the outer guide member toward the inner guide member, and controls some of the vortices passing through the vortex flow passage so that some air of the vortices faces inwardly. And a plurality of vortex control panels for suppressing them.
  • the support plate is installed on the upper portion of the swirler spaced apart from the swirler
  • the outer guide member is a cylindrical member spaced apart from the outer edge of the swirler is installed so that the upper end is fixed to the support plate
  • the inner guide member is a cylindrical member having a diameter smaller than the diameter of the outer guide member, which is disposed below the swirler and spaced apart from the swirler, and may be fixed to the outer guide member.
  • a plurality of connecting members extending in the radial direction at intervals in the circumferential direction is installed between the inner guide member and the outer guide member, the inner guide member is fixed to the outer guide member through the plurality of connecting members.
  • At least one air inlet hole may be formed in the support plate to allow air to flow toward the swirler.
  • the height of the inner guide member may be greater than the distance between the inner guide member and the outer guide member so that the vortex flow passage has a shape in which the height in the vertical direction is higher than the width in the radial direction.
  • the lower end of the inner guide member may extend to a lower position than the lower end of the outer guide member.
  • the plurality of vortex control panel may be installed so that the lower end is located at the same height or higher than the lower end of the inner guide member.
  • the plurality of vortex control panel is fixed to the lower end of the outer guide member in the circumferential direction with 6 to 10 fixed intervals, from 30 to 90 ° toward the inner guide member from the lower end of the outer guide member It may have a curved plate shape.
  • the sum of the circumferential widths of each of the plurality of vortex control panels may be 20% to 40% of the circumferential length of the outer guide member.
  • outer guide member and the inner guide member may have a stepped shape so as to gradually increase in diameter while going downward.
  • the swirler is connected to the drive unit and rotated to form a vortex while rotating in conjunction with the rotating plate member and a rotating plate member formed in the central area and the exhaust suction hole communicating with the exhaust pipe in the center region and the rotating plate member It may include multiple wings for generating flow.
  • the outer edge of the rotating plate member is provided with a cylindrical first guide member extending downward, the plurality of wings extend from the upper surface of the rotating plate member to the outer peripheral surface of the first guide member, A second guide member having a cylindrical shape surrounding the plurality of wings and forming an air flow path between the first guide member may be attached.
  • the height of the first guide member and the second guide member is greater than the distance between the first guide member and the second guide member so that the air flow passage has a shape in which the height in the vertical direction is higher than the width in the radial direction. Can be.
  • the swirler may further include a third guide member covering an upper portion of the plurality of wings.
  • the rotary plate member may be provided with a cylindrical first exhaust passage forming member which is installed to surround the exhaust suction hole to form an exhaust passage communicating with the exhaust pipe.
  • an inner side of the inner guide member of the annular fixed plate member having a hollow formed in the center area is disposed at intervals from the swirler to the lower side of the swirler, the fixing plate member is installed to surround the circumference of the hollow
  • a second exhaust passage forming member having a cylindrical shape forming an exhaust passage communicating with the exhaust pipe may be provided.
  • the local exhaust device is installed in the horizontal direction on the inner surface of the side wall surrounding the space where the polluted air is generated, the exhaust pipe is inserted into the ventilation opening having a diameter smaller than the diameter of the ventilation opening,
  • the swirler of the local exhaust device generates vortices using the external air introduced through the gap between the exhaust pipe and the ventilation port to supply the inside of the space, and the polluted air inside the space is discharged to the outside through the exhaust pipe.
  • some air of the vortex passing through the vortex flow passage between the inner guide member and the outer guide member by the plurality of vortex control panels installed in the outer guide member is inward, that is, exhaust Heading towards the flow can be suppressed. Therefore, the exhaust flow toward the exhaust pipe can be stabilized, thereby improving the exhaust efficiency.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a local exhaust device according to an 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 from above of the outer guide member, the inner guide member and the vortex control panel shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a modification of the swirler shown in FIG.
  • 5 and 6 are partial cross-sectional views and perspective views showing modifications of the outer guide member and the inner guide member shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example in which the local exhaust device shown in FIG. 1 is installed in a horizontal direction and used as a ventilator.
  • FIGS. 5 and 6 are photographs showing the exhaust flow in the local exhaust apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a local exhaust device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view from above of the swirler shown in Figure 1
  • Figure 3 is an outer guide member, inner guide shown in Figure 1 A perspective view from above of the member and the vortex control panel.
  • the local exhaust device 100 is disposed close to the driving unit 110, the suction end of the exhaust pipe 10 by rotating the vortex (Fs) Swallower 120 to generate, and an outer guide member 140 disposed to surround the outer circumference of the swirler 120 to guide the vortex Fs generated by the swirler 120 downward,
  • the inner guide member 150 disposed inside the outer guide member 140 to form a vortex flow passage Ps through which the vortex Fs generated by the swirler 120 passes between the outer guide member 140 and the outer guide member 140.
  • a plurality of vortex control panels 170 disposed on the outer guide member 140 to control the vortices Fs passing through the vortex flow passage Ps to suppress some air from the vortices Fs inward. It is configured to include).
  • the exhaust pipe 10 is a pipe for sucking contaminated air and discharging it to the outside through the suction end opened at the bottom thereof, and may be made of various kinds of pipes such as a flexible pipe or a metal pipe generally known.
  • the contaminated air may be sucked into the exhaust pipe 10 by natural negative pressure, and also into the exhaust pipe 10 by an exhaust fan installed in the exhaust pipe 10, for example, a sirocco fan 20. Forced inhalation may be possible.
  • the driving unit 110 is connected to the swirler 120 to provide power for rotating the swirler 120.
  • the driving unit 110 may include a driving motor 111 disposed on the central axis of the exhaust pipe 10 and a rotation shaft 112 connected to the driving motor 111.
  • the rotating shaft 112 is coupled to the rotating shaft coupling portion 127 provided at the rotating center of the rotating plate member 121 of the swirler 120, as will be described later.
  • the driving unit 110 may also serve to rotate the sirocco fan 20 together with the swirler 120.
  • 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 exhaust pipe 10 by a means such as a bracket to rotate the swirler 120 through a power transmission means such as a belt or a gear.
  • the swirler 120 is disposed near the suction end of the exhaust pipe 10 and rotates to generate a vortex Fs that forms an air curtain around the exhaust flow Fe that rises toward the exhaust pipe 10.
  • it includes a rotating plate member 121 installed to be rotatable near the suction end of the exhaust pipe 10, and a plurality of wings 124 provided on the rotating plate member 121.
  • the rotating plate member 121 may be formed in a disk shape having a diameter larger than the diameter of the exhaust pipe 10.
  • the rotating plate member 121 is installed near the suction end of the exhaust pipe 10 so that the rotational central axis coincides with the central axis of the exhaust pipe 10.
  • An exhaust suction hole 122 is formed in the central region of the rotating plate member 121 to communicate with the exhaust pipe 10, and the contaminated air in the exhaust area passes through the exhaust suction hole 122 and is sucked into the exhaust pipe 10. do.
  • 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 the rotation shaft 112 of the driving motor 111 is inserted into the rotation shaft insertion hole 128 and then fixed. It is firmly coupled by the screw 129.
  • the exhaust suction hole 122 is formed around the rotary shaft coupling portion 127, and the rotary shaft coupling portion 127 is formed by a plurality of connecting portions 126 traversing the exhaust suction hole 122 in the radial direction. It is connected to and supported by 121.
  • a first exhaust passage forming member 123 having a cylindrical shape is formed in the rotating plate member 121 to surround the exhaust suction hole 122 to form an exhaust passage Pe communicating with the exhaust pipe 10. ) May be provided.
  • the first 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 top and bottom surfaces of the rotating plate member 121, respectively.
  • the lower end of the exhaust pipe 10 may extend to near the upper surface of the rotating plate member 121, in this case, the first exhaust passage forming member 123 is not required on the upper surface of the rotating plate member 121. You may not.
  • the plurality of wings 124 rotates together with the rotating plate member 121 to generate an air flow Fa.
  • the air flow Fa generated by the plurality of vanes 124 forms a vortex Fs that rotates downward while the vortex Fs rises toward the exhaust pipe 10. It acts as an air curtain surrounding (Fe).
  • the plurality of wings 124 may be fixedly installed on the upper surface of the rotating plate member 121, it may be disposed radially at a predetermined interval along the circumference of the exhaust suction hole 122. Each of the plurality of wings 124 may have a shape extending from the upper surface of the rotating plate member 121 and extending in the radial direction.
  • a first guide member 131 vertically extending downward may be installed at an outer edge of the rotating plate member 121.
  • the plurality of wings 124 may extend from the upper surface of the rotating plate member 121 to the outer circumferential surface of the first guide member 131, whereby each of the plurality of wings 124 is a letter "a". It may be formed in a shape.
  • the first guide member 131 may be formed in a cylindrical shape having a constant outer diameter, the outer diameter may be the same as the outer diameter of the rotating plate member 121.
  • the first guide member 131 is fixed to the rotating plate member 121 so as to rotate together with the rotating plate member 121.
  • an upper end of the first guide member 131 may be fixed to a bottom surface of the outer edge of the rotating plate member 121.
  • a second guide member 132 surrounding the plurality of wings 124 may be attached to an outer end of the plurality of wings 124.
  • 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.
  • the inner diameter of the second guide member 132 is larger than the outer diameter of the first guide member 131 by a width in the radial direction of the plurality of wings 124. That is, the plurality of blades 124 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 blades 124.
  • the wing 124 and the second guide member 132 is rotated together.
  • a vertical air flow path (Pa) is formed between the first guide member 131 and the second guide member 132, the plurality of wings 124 is the first It is installed between the guide member 131 and the second guide member 132 to generate the vortex Fs by rotating the air introduced into the air flow passage (Pa), the vortex (Fs) generated in this way is an exhaust pipe ( It acts as an air curtain surrounding the exhaust flow (Fe) rising toward 10).
  • the vertical height of the first guide member 131 and the second guide member 132 is the first guide member It is preferable that the distance between the 131 and the second guide member 132 be larger.
  • the vertical height of the second guide member 132 is more preferably higher than the vertical height of the first guide member 131. Accordingly, the upper end of the second guide member 132 extends to a position higher than the upper surface of the rotating plate member 121.
  • the swirler 120 of the local exhaust device 100 has a narrow width in the radial direction by the first guide member 131 and the second side guide member 132. Since the air flow path Pa having a high height in the vertical direction is formed, the vortex Fs passing through the air flow path Pa can travel further in the vertical direction, that is, in the axial direction.
  • the swirler 120 may further include a third guide member 133 covering an upper portion of the plurality of wings 124, and the third guide member 133 may include a plurality of wings 124.
  • Vortex (Fs) formed by the serves to prevent the upward flow.
  • the third guide member 133 has an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 10 and smaller than the outer diameter of the first guide member 131, and the outer edge portion is annularly fixed to the upper end of the second guide member 132. It may be made in the shape of a plate. Accordingly, a predetermined gap is formed between the outer circumferential surface of the exhaust pipe 10 and the inner circumferential surface of the third guide member 133, through which the air around the exhaust pipe 10 may flow into the plurality of wings 124. have.
  • the configuration of the swirler 120 illustrated in FIGS. 1 and 2 is only an example. That is, the swirler 120 may be configured in various shapes, and another example of the swirler 120 will be described with reference to FIG. 4 later.
  • the outer guide member 140 has a shape extending in a vertical direction while surrounding the outer circumference of the swirler 120.
  • the outer guide member 140 is disposed to be spaced apart from the outer edge 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 disposed above the swirler 120. It may be fixed to the support plate 160 installed horizontally. Therefore, the outer guide member 140 does not rotate even if the swirler 120 rotates.
  • the support plate 160 may be fixedly installed, for example, in the range hood, and the swirler 120 is spaced apart from the bottom of the support plate 160 by a predetermined distance so that rotation is not hindered by the support plate 160. It is installed as possible. At least one, preferably a plurality of air inlet holes 162 may be formed in the support plate 160 to allow air to smoothly flow into the swirler 120.
  • the outer guide member 140 may be formed in a cylindrical shape having a predetermined diameter.
  • the height of the outer guide member 140 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 140 having the above configuration guides the vortices Fs generated by the plurality of wings 124 of the swirler 120 downward, thereby forming an air curtain formed by the vortices Fs. It extends in the vertical direction, that is, the axial direction, which will be described later.
  • the inner guide member 150 is disposed inside the outer guide member 140.
  • the inner guide member 150 is installed to be fixed to the outer guide member 140.
  • the inner guide member 150 extends in a circumferential direction with a gap in the circumferential direction between the inner guide member 150 and the outer guide member 140.
  • a plurality of connection members 155 may be installed.
  • the inner guide member 150 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 150 is formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than the diameter of the outer guide member 140, and thus the swirler 120 is formed between the inner guide member 150 and the outer guide member 140.
  • the vortex flow passage Ps preferably has a shape having a narrow width in the radial direction and a relatively high height in the vertical direction in order to further improve the vertical straightness of the vortex Fs.
  • the vertical height of the inner guide member 150 is preferably larger than the distance between the inner guide member 150 and the outer guide member 140.
  • the lower end of the inner guide member 150 may extend to a lower position than the lower end of the outer guide member 140.
  • the inner guide member 150 not only forms the vortex flow passage Pa as described above, but also some air of the vortex Fs passing through the vortex flow passage Pa is inward, that is, the exhaust flow Fe. It can serve to prevent the flow to the side.
  • An annular fixed plate member 151 may be installed inside the inner guide member 150.
  • the fixing plate member 151 may be horizontally disposed at a predetermined distance from the rotating plate member 121 below the rotating plate member 121 of the swirler 120.
  • the fixing plate member 151 is fixedly installed on the inner guide member 150. Specifically, the outer edge portion of the fixing plate member 151 may be fixed to the inner guide member 150. Therefore, the fixing plate member 151 does not rotate like the inner guide member 150.
  • a hollow 152 communicating with the exhaust suction hole 122 formed in the rotating plate member 121 is formed in the center region of the fixed plate member 151, and the contaminated air in the exhaust region is formed by the hollow 152 and the exhaust. Passed through the suction hole 122 is sucked into the exhaust pipe (10).
  • the fixed plate member 151 may be provided to surround the circumference of the hollow 152 and be provided with a second exhaust passage forming member 153 having a cylindrical shape to form an exhaust passage Pe communicating with the exhaust pipe 10. Can be.
  • the second exhaust passage forming member 153 may be installed on the top and bottom surfaces of the fixed plate member 151, respectively, and may have an inner diameter larger than the outer diameter of the first exhaust passage forming member 123.
  • the fixed plate member 151 and the second exhaust passage forming member 153 may have some air from the vortex Fs generated by the swirler 120 between the swirler 120 and the inner guide member 150. It also serves to block the flow out through the gap toward the exhaust stream (Fe).
  • the plurality of vortex control panels 170 are disposed at regular intervals along the circumferential direction of the outer guide member 140.
  • the plurality of vortex control panels 170 may be fixedly installed at the lower end of the outer guide member 140 using a suitable fixing means, for example, a fixing screw 172.
  • the plurality of vortex control panel 170 may be fixed to the lower end of the outer guide member 140 by welding.
  • the plurality of vortex control panel 170 may be formed integrally with the outer guide member 140.
  • the plurality of vortex control panels 170 has a plate shape which is bent inward from the lower end of the outer guide member 140, that is, toward the inner guide member 150.
  • the plurality of vortex control panel 170 is installed so that the lower end is located at the same height or higher than the lower end of the inner guide member 150.
  • a plurality of vortex control panel 170 having the above configuration by controlling the vortex (Fs) passing through the vortex flow passage (Ps) between the inner guide member 150 and the outer guide member 140 vortex (Fs) Some of the air to the inside, that is, to suppress the direction toward the exhaust flow (Fe), thereby increasing the exhaust flow (Fe) rising toward the exhaust pipe (10) can be formed stably. This will be described in detail later.
  • the exhaust flow Fe may be stabilized.
  • the eight vortex control panels 170 are installed in the outer guide member 140 having a diameter of 300 mm, and the sum of all the circumferential widths W of each of the vortex control panels 170 is added to the outer guide member ( When set to 33% of the circumferential length of 140, the circumferential length of the outer guide member 140 is approximately 942 mm, and the sum of the circumferential widths W of each of the eight vortex control panels 170 is approximately 311 mm. Since the circumferential width W of each of the eight vortex control panels 170 is approximately 39 mm.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a modification of the swirler shown in FIG.
  • the plurality of wings 124 ′ installed on the rotating plate member 121 of the swirler 120 extends from an upper surface of the rotating plate member 121 to an outer circumferential surface of the first guide member 131.
  • Can have The upper ends of each of the plurality of wings 124 ′ may be formed to be inclined to be gradually lowered away from the center of rotation.
  • the third guide member 133 ′ covering the upper portions of the plurality of wings 124 ′ may also have a shape inclined downward while going toward the outer circumference, that is, a shape inclined so that an interval between the rotating plate member 121 gradually decreases. have.
  • the air flow formed by the plurality of wings (124 ') ( The speed of Fa) is gradually increased toward the outer ends of the plurality of wings 124 ', which has the advantage that a more powerful vortex Fs can be formed.
  • 5 and 6 are partial cross-sectional views and perspective views showing modifications of the outer guide member and the inner guide member shown in FIG.
  • the outer guide member 140 ′ installed to surround the outer circumference of the swirler 120 may have a stepped shape to gradually increase in diameter while going downward.
  • the inner guide member 150 ′ installed inside the outer guide member 140 ′ may have a stepped shape such that the inner guide member 150 ′ gradually increases in diameter while going downward like the outer guide member 140 ′.
  • the swirler 120 when the swirler 120 is rotated by the driving unit 110, the swirler 120 is formed through a plurality of air inlet holes 162 formed in the support plate 160 from the periphery of the exhaust pipe 10. Air is introduced toward the air, and the air introduced in this way forms an air flow Fa by the plurality of wings 124 of the swirler 120.
  • the air flow Fa forms a vortex Fs that rotates along the rotational direction of the swirler 120, and the vortices Fs surround the exhaust area to separate the exhaust area from the surrounding area. Will form.
  • the polluted air in the exhaust area rises toward the exhaust pipe 10 to form the exhaust flow Fe.
  • the vortex Fs forming the air curtain simply flows downward, but in three dimensions in the direction of rotation of the swirler 120, for example, when viewed from above, the circumference of the exhaust flow Fe Rotate counterclockwise along the direction to the exhaust area.
  • the vortex Fs formed by the plurality of wings 124 passes through an air flow path Pa formed between the first guide member 131 and the second side guide member 132 of the swirler 120.
  • the air flow path Pa is formed to have a narrow width in the radial direction and a high height in the vertical direction. Accordingly, since the vortex Fs passing through the air flow path Pa can travel further in the vertical direction, that is, in the axial direction, the air curtain formed by the vortex Fs also extends longer in the vertical direction. Can be.
  • the vortex Fs is guided again by the outer guide member 140 in the vertical direction, ie in the axial direction, while exiting the lower end of the air flow path Pa of the swirler 120. That is, the vortex (Fs) passing through the outlet of the air flow passage (Pa) of the swirler 120 is blocked by the outer guide member 140 and does not spread widely between the outer guide member 140 and the inner guide member 150. Since it is directed downward while rotating along the vortex flow passage (Ps) formed in the, the straightness of the vortex (Fs) vertically increases.
  • the vortex flow passage Ps has a shape having a narrow width in the radial direction and a high height in the vertical direction, the vertical straightness of the vortex Fs passing through the vortex flow passage Ps can be further improved. .
  • the vortex flow passing through the vortex flow passage (Ps) between the inner guide member 150 and the outer guide member 140 by a plurality of vortex control panel 170 installed on the outer guide member 140 ( It can be suppressed that some of the air in Fs) is directed inward, that is, toward the exhaust stream Fe.
  • the action of the plurality of vortex control panel 170 is based on a result of a lot of tests, the action of the vortex control panel 170 is considered to be the result of a combination of the following reasons.
  • the gap between the inner guide member 150 and the vortex control panel 170 is gradually narrowed downwards, the speed becomes faster as some vortices Fs exit the narrowed passage. Accordingly, the straightness of the vertical downward direction of the vortex Fs near the lower end of the inner guide member 150 may be further improved, so that a phenomenon in which some air of the vortices Fs is directed inwards may be suppressed.
  • the gap between the inner guide member 150 and the vortex control panel 170 is gradually narrowed downward, the speed becomes faster as some vortices Fs exit the narrowed passage. Accordingly, the pressure near the lower end of the inner guide member 150 is lowered to balance the low pressure of the inner exhaust flow Fe, so that the phenomenon that some air in the vortex Fs is directed inward can be suppressed. will be.
  • the plurality of vortex control panels 170 controls the vortices Fs passing through the vortex flow passage Ps, thereby suppressing some air in the vortices Fs inward, that is, toward the exhaust flow Fe. As a result, the exhaust flow Fe rising toward the exhaust pipe 10 can be stabilized, thereby improving the exhaust efficiency.
  • FIGS. 5 and 6 are photographs showing the exhaust flow in the local exhaust apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 5 and 6.
  • the exhaust flow Fe rotates in a vortex shape toward the local exhaust device 100. It is ascending smoothly, and it can be seen that the exhaust flow Fe is stably sucked into the exhaust pipe 10 without being disturbed even near the local exhaust device 100.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention is shown and described with reference to the example installed in the vertical direction, the local exhaust device 100 according to the present invention is not limited to the installation direction. That is, the local exhaust device 100 according to the present invention may be installed in a horizontal direction or may be installed in an inclined direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example in which the local exhaust device shown in FIG. 1 is installed in a horizontal direction and used as a ventilator.
  • the local exhaust device 100 As shown in FIG. 7, the local exhaust device 100 according to the present invention is installed in a horizontal direction and supplies a clean air to the inside of the contaminated space while discharging the contaminated air to the outside. Can play a role.
  • the local exhaust device 100 may be installed in a horizontal direction on the inner surface of the wall, for example, the side wall 30 surrounding the space where the polluted air is generated.
  • the side wall 30 is formed through the ventilation hole 32 to communicate with the outside.
  • the support plate 160 of the local exhaust device 110 may be fixedly installed on the inner surface of the side wall 30, and the air inlet hole 162 formed in the support plate 160 communicates with the ventilation hole 32.
  • the exhaust pipe 10 may be inserted into the ventilation hole 32 while having a diameter smaller than the diameter of the ventilation hole 32, and the driving motor 111 of the driving unit 110 may be installed in the exhaust pipe 10.
  • the rotating shaft 112 of the driving unit 110 may be coupled to the rotating plate member 121 of the swirler 120 of the local exhaust device 100 while being inserted into the exhaust pipe 10.
  • An exhaust fan such as the sirocco fan 20 may be installed in the exhaust pipe 10, and the sirocco fan 20 may be coupled to the rotation shaft 112 to be rotated.
  • outside clean air may flow into the swirler 120 through the gap between the exhaust pipe 10 and the ventilation opening 32, and the outside clean air introduced in this way is vortexed by the swirler 120 (Fs). Will form.
  • the contaminated air in the contaminated space forms an exhaust flow Fe and is discharged to the outside through the exhaust pipe 10.
  • the vortex Fs not only serves as an air curtain surrounding the exhaust flow Fe, but also serves to supply clean air into the contaminated space.
  • the local exhaust device 100 may serve as a ventilator, and in this case, the outside air may be discharged to the outside while supplying clean air from the outside into the inside of the contaminated space. Therefore, according to the local exhaust device 100 according to the present invention, there is an advantage that the inside of the contaminated space can be quickly ventilated with clean air.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention is shown and described as acting as a ventilator installed on the inner surface of the side wall 30, the present invention is not limited thereto.
  • the local exhaust device 100 according to the present invention may be installed in a vertical direction on a ceiling wall in which a ventilation hole is formed in a wall surrounding a space where contaminated air is generated, and may serve as a fan.
  • the present invention can be used in domestic and industrial local exhaust.

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Abstract

개시된 국소배기장치는, 구동부와, 배기관의 흡입단부 가까이에 배치되며 구동부에 의해 회전함으로써 배기관을 향하는 배기흐름의 둘레에 에어 커튼을 형성하는 와류를 발생시키는 스왈러와, 스왈러의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 스왈러에 의해 발생된 와류를 아래쪽으로 가이드하는 외측 가이드부재와, 외측 가이드부재의 내측에 배치되어 외측 가이드부재와의 사이에 스왈러에 의해 발생된 와류가 통과하는 와류흐름통로를 형성하는 내측 가이드부재와, 외측 가이드부재에 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 것으로, 외측 가이드부재로부터 내측 가이드부재 쪽으로 꺾인 형상을 가지며, 와류흐름통로를 통과하는 와류를 제어하여 와류 중 일부 공기가 안쪽으로 향하는 것을 억제하는 다수의 와류 제어판을 포함한다.

Description

국소배기장치
본 발명은 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 국소배기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기관을 향하는 배기흐름을 안정화시킴으로써 배기효율을 향상시킬 수 있는 국소배기장치에 관한 것이다.
일반적으로 국소배기장치는 오염물질이 많이 발생하는 공장이나 가정과 음식점의 주방에 설치되어 오염된 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 용도로 많이 사용되고 있다.
이러한 용도로 사용되는 종래의 국소배기장치는 배기관에 설치되는데, 오염원과 배기관 사이의 거리가 멀어질수록 오염된 공기를 흡입하여 배출시키는 배기효율이 급격히 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 오염원이 넓게 개방된 공간에 위치할 경우에도 국소배기장치의 배기효율이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 배기효율을 향상시키기 위해서는, 국소배기장치를 가능한 한 오염원 가까이에 설치하고 오염원을 주변 공간으로부터 차단하는 것이 바람직하다.
그러나, 다른 설치물에 의해 배기관을 오염원 근처에 설치하기 어려운 경우, 오염원과 배기관 사이에 일정한 작업 공간이 필요한 경우, 오염원을 주변 공간으로부터 차단하기 어려운 경우 등, 상기한 국소배기장치의 설치 조건을 만족시키기 어려운 경우가 많다.
이러한 종래의 국소배기장치의 문제점을 보완하기 위해, 와류를 형성하는 스왈러(swirler)를 이용하여 배기영역을 확대시키고 배기효율을 향상시키는 국소배기장치들이 개발되었으며, 대한민국 등록특허 제10-0529002호, 제10-0821295호, 제10-0873521호 및 제10-0873522호에는 스왈러를 이용한 국소배기장치의 예들이 개시되어 있다.
이러한 국소배기장치들은 일반적으로 배기관의 흡입구 측에 설치되어 와류를 형성하는 스왈러를 구비하고 있다. 상기 스왈러의 회전에 의해 생성된 공기흐름은 스왈러의 회전 중심축을 따라 배기관의 흡입구를 향해 상승하는 오염 공기의 배기흐름의 둘레에 와류를 형성하고, 이와 같이 형성된 와류는 오염물질이 발생되는 영역을 주변 영역으로부터 차단하는 에어 커튼 역할을 하게 됨으로써, 오염된 공기를 보다 효율적으로 배기관 내로 흡입할 수 있게 된다.
그런데, 종래의 국소배기장치에 있어서는, 스왈러에 의해 형성된 와류는 스왈러의 회전에 따른 원심력에 의해 수평 방향으로 넓게 퍼지게 되어, 배기흐름의 둘레에 우산 모양으로 넓게 퍼진 형태의 에어 커튼이 형성된다. 따라서, 종래의 국소배기장치는 배기영역을 수평으로 확장시키는 효과를 얻을 수 있으나, 배기영역을 수직 방향으로 확장시키는 효과는 미흡한 점이 있었다.
이에 따라, 본 출원인은 배기관으로부터 멀리 떨어진 오염 공기도 효율적으로 흡입하여 배기할 수 있도록 에어 커튼을 수직 방향으로 확장시키는 다양한 연구를 진행하여 왔다.
그런데, 다양한 방법으로 와류에 수직 방향의 직진성을 부여하게 되면, 와류에 의해 형성되는 에어 커튼이 수직 방향으로 길게 확장되면서 배기흐름의 통로가 좁아지게 된다. 와류는 회전하면서 아래쪽으로 내려가면서 원심력에 의해 바깥쪽으로 퍼지게 되지만, 여러 가지 요인에 의해 와류 중 일부 공기는 안쪽으로, 즉 배기흐름쪽으로 향하게 된다.
상기한 바와 같이 배기흐름의 통로가 좁아진 상태에서 와류 중의 일부 공기가 안쪽으로 향하게 되면, 그 일부 공기가 배기관쪽으로 상승하는 배기흐름과 뒤섞여 배기흐름을 방해하게 되므로, 배기흐름의 통로가 가장 좁아지는 배기관 가까이에서 배기흐름이 막히거나 배기흐름이 불안정해지면서 배기효율이 저하되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 와류를 발생시키는 스왈러를 둘러싼 외측 가이드부재의 하단부에 와류 중 일부 공기가 안쪽으로 향하는 것을 억제하는 다수의 와류 제어판을 설치하여 배기관을 향하는 배기흐름을 안정화시킴으로써 배기효율을 향상시킬 수 있는 국소배기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 국소배기장치는,
구동부;
배기관의 흡입단부 가까이에 배치되며 상기 구동부에 의해 회전함으로써 상기 배기관을 향하는 배기흐름의 둘레에 에어 커튼을 형성하는 와류를 발생시키는 스왈러;
상기 스왈러의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 스왈러에 의해 발생된 와류를 아래쪽으로 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 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 것으로, 상기 외측 가이드부재로부터 상기 내측 가이드부재 쪽으로 꺾인 형상을 가지며, 상기 와류흐름통로를 통과하는 와류를 제어하여 와류 중 일부 공기가 안쪽으로 향하는 것을 억제하는 다수의 와류 제어판;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 스왈러의 상부에 상기 스왈러와 간격을 두고 지지판이 설치되고, 상기 외측 가이드부재는 상기 스왈러의 외측 가장자리로부터 이격된 원통 형상의 부재로서 상단부가 상기 지지판에 고정되도록 설치되며, 상기 내측 가이드부재는 상기 외측 가이드부재의 직경보다 작은 직경을 가진 원통 형상의 부재로서 상기 스왈러의 아래쪽에 상기 스왈러와 이격되도록 배치되며 상기 외측 가이드부재에 고정되도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 내측 가이드부재와 외측 가이드부재 사이에 원주 방향으로 간격을 두고 반경 방향으로 연장된 다수의 연결부재가 설치되며, 상기 내측 가이드부재는 상기 다수의 연결부재를 통해 상기 외측 가이드부재에 고정될 수 있다.
또한, 상기 지지판에는 상기 스왈러 쪽으로 공기가 유입되도록 하는 적어도 하나의 공기유입공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 와류흐름통로가 반경 방향의 폭에 비해 수직 방향의 높이가 높은 형상을 가지도록 상기 내측 가이드부재의 높이는 상기 내측 가이드부재와 외측 가이드부재 사이의 간격보다 클 수 있다.
또한, 상기 내측 가이드부재의 하단은 상기 외측 가이드부재의 하단보다 더 낮은 위치까지 연장될 수 있다.
또한, 상기 다수의 와류 제어판은 하단이 상기 내측 가이드부재의 하단보다 높거나 같은 높이에 위치하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 다수의 와류 제어판은, 상기 외측 가이드부재의 하단부에 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 6개 ~ 10개 고정 설치되고, 상기 외측 가이드부재의 하단으로부터 상기 내측 가이드부재 쪽으로 30°~ 90°꺾인 판 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 다수의 와류 제어판 각각의 원주 방향 폭을 모두 합한 값은 상기 외측 가이드부재의 원주 길이의 20% ~ 40% 일 수 있다.
또한, 상기 외측 가이드부재와 내측 가이드부재는 아래쪽으로 가면서 점차 직경이 커지도록 단차진 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 스왈러는, 상기 구동부에 연결되어 회전되는 것으로 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 배기흡입공이 형성된 회전판부재와, 상기 회전판부재에 설치되어 상기 회전판부재와 함께 회전하면서 상기 와류를 형성하는 공기흐름을 발생시키는 다수의 날개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전판부재의 외측 가장자리에는 하향 연장된 원통 형상의 제1 가이드부재가 설치되고, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면으로부터 상기 제1 가이드부재의 외주면까지 연장되며, 상기 다수의 날개의 외측 단부에는 상기 다수의 날개를 둘러싸며 상기 제1 가이드부재와의 사이에 공기흐름통로를 형성하는 원통 형상의 제2 가이드부재가 부착될 수 있다.
또한, 상기 공기흐름통로가 반경 방향의 폭에 비해 수직 방향의 높이가 높은 형상을 가지도록 상기 제1 가이드부재와 제2 가이드부재의 높이는 상기 제1 가이드부재와 제2 가이드부재 사이의 간격보다 클 수 있다.
또한, 상기 스왈러는, 상기 다수의 날개의 상부를 덮는 제3 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전판부재에는 상기 배기흡입공의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관과 연통되는 배기통로를 형성하는 원통 형상의 제1 배기통로형성부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 내측 가이드부재의 내측에는 중심 영역에 중공이 형성된 환형의 고정판부재가 상기 스왈러의 아래쪽에 상기 스왈러로부터 간격을 두고 배치되며, 상기 고정판부재에는 상기 중공의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관과 연통되는 배기통로를 형성하는 원통 형상의 제2 배기통로형성부재가 마련될 수 있다.
또한, 상기 국소배기장치는 오염된 공기가 발생하는 공간을 둘러싼 측벽의 내면에 수평 방향으로 설치되고, 상기 배기관은 상기 환기구의 직경보다 작은 직경을 가지면서 상기 환기구 내부로 삽입되며,
상기 국소배기장치의 스왈러는 상기 배기관과 환기구 사이의 간격을 통해 유입되는 외부 공기를 이용하여 와류를 발생시켜 상기 공간 내부로 공급하고, 상기 공간 내부의 오염된 공기는 상기 배기관을 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치에 의하면, 외측 가이드부재에 설치된 다수의 와류 제어판에 의해 내측 가이드부재와 외측 가이드부재 사이의 와류흐름통로를 통과하는 와류 중 일부 공기가 안쪽으로, 즉 배기흐름쪽으로 향하는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 배기관을 향하는 배기흐름이 안정될 수 있어서 배기효율이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스왈러를 위에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 외측 가이드부재, 내측 가이드부재 및 와류 제어판을 위에서 본 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스왈러의 변형예를 도시한 부분 단면도이다.
도 5와 도 6은 도 1에 도시된 외측 가이드부재 및 내측 가이드부재의 변형예를 도시한 부분 단면도 및 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시된 국소배기장치가 수평 방향으로 설치되어 환풍기로 사용되는 예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 5와 도 6에 도시된 실시예에 따른 국소배기장치에 있어서의 배기흐름을 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 국소배기장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 국소배기장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스왈러를 위에서 본 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 외측 가이드부재, 내측 가이드부재 및 와류 제어판을 위에서 본 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 국소배기장치(100)는, 구동부(110)와, 배기관(10)의 흡입단부 가까이에 배치되어 회전함으로써 와류(Fs)를 발생시키는 스왈러(120)와, 상기 스왈러(120)의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)를 아래쪽으로 가이드하는 외측 가이드부재(140)와, 상기 외측 가이드부재(140)의 내측에 배치되어 외측 가이드부재(140)와의 사이에 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)가 통과하는 와류흐름통로(Ps)를 형성하는 내측 가이드부재(150)와, 상기 외측 가이드부재(140)에 배치되어 상기 와류흐름통로(Ps)를 통과하는 와류(Fs)를 제어하여 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로 향하는 것을 억제하는 다수의 와류 제어판(170)을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 배기관(10)은 그 하단에 개방된 흡입단부를 통해 오염 공기를 흡입하여 외부로 배출시키기 위한 관로로서, 일반적으로 알려진 플렉시블 관 또는 금속 관 등의 다양한 종류의 관으로 이루어질 수 있다. 그리고, 오염 공기는 자연 부압(negative pressure)에 의해 배기관(10) 내로 흡입될 수 있으며, 또한 배기관(10)에 설치된 배기 팬, 예컨대 시로코 팬(sirocco fan)(20)에 의해 배기관(10) 내로 강제 흡입될 수도 있다.
상기 구동부(110)는, 상기 스왈러(120)에 연결되어 스왈러(120)를 회전시키는 동력을 제공한다. 상기 구동부(110)는 배기관(10)의 중심축 상에 배치된 구동모터(111)와, 구동모터(111)에 연결된 회전축(112)을 포함할 수 있다. 상기 회전축(112)은, 후술하는 바와 같이, 상기 스왈러(120)의 회전판부재(121)의 회전 중심부에 마련된 회전축 결합부(127)에 결합된다. 상기한 바와 같이, 배기관(10) 내에 시로코 팬(20)이 설치된 경우에는, 상기 구동부(110)는 스왈러(120)와 함께 시로코 팬(20)을 회전시키는 역할도 할 수 있다.
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 배기관(10)의 내부 또는 외부에 설치되어, 벨트 또는 기어와 같은 동력전달수단을 통해 스왈러(120)를 회전시킬 수 있다.
상기 스왈러(120)는, 배기관(10)의 흡입단부 가까이에 배치되어 회전함으로써 배기관(10)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)의 둘레에 에어 커튼을 형성하는 와류(Fs)를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 배기관(10)의 흡입단부 가까이에 회전 가능하도록 설치된 회전판부재(121)와, 상기 회전판부재(121)에 설치된 다수의 날개(124)를 포함한다.
상기 회전판부재(121)는 배기관(10)의 직경보다 큰 직경을 가진 원판 형상으로 형성될 수 있다. 상기 회전판부재(121)는, 회전 중심축이 배기관(10)의 중심축과 일치되도록 배기관(10)의 흡입단부 가까이에 설치된다. 상기 회전판부재(121)의 중심 영역에는 배기관(10)과 연통되는 배기흡입공(122)이 형성되며, 배기영역의 오염 공기는 상기 배기흡입공(122)을 통과하여 배기관(10) 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 배기흡입공(122)은 회전축 결합부(127)의 둘레에 형성되며, 상기 회전축 결합부(127)는 배기흡입공(122)을 반경 방향으로 가로지르는 다수의 연결부(126)에 의해 회전판부재(121)에 연결되어 지지된다.
그리고, 상기 회전판부재(121)에는 상기 배기흡입공(122)의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관(10)과 연통되는 배기통로(Pe)를 형성하는 원통 형상의 제1 배기통로형성부재(123)가 마련될 수 있다. 상기 제1 배기통로형성부재(123)는 배기관(10)의 외경보다 큰 내경을 가질 수 있으며, 상기 회전판부재(121)의 상면과 저면에 각각 설치될 수 있다. 한편, 상기 배기관(10)의 하단이 상기 회전판부재(121)의 상면 가까이 까지 연장될 수 있으며, 이 경우에는 상기 회전판부재(121)의 상면쪽에는 제1 배기통로형성부재(123)가 필요하지 않을 수 있다.
상기 다수의 날개(124)는 회전판부재(121)와 함께 회전하면서 공기흐름(Fa)을 생성시키는 작용을 한다. 후술하는 바와 같이, 상기 다수의 날개(124)에 의해 생성된 공기흐름(Fa)은 회전하면서 하향하는 와류(Fs)를 형성하며, 이러한 와류(Fs)는 배기관(10)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)을 둘러싸는 에어 커튼의 역할을 하게 된다.
상기 다수의 날개(124)는 상기 회전판부재(121)의 상면에 고정 설치될 수 있으며, 상기 배기흡입공(122)의 둘레를 따라 소정 간격을 두고 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 다수의 날개(124) 각각은 회전판부재(121)의 상면으로부터 세워지고 반경 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 회전판부재(121)의 외측 가장자리에는 수직으로 하향 연장된 제1 가이드부재(131)가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 다수의 날개(124)는 회전판부재(121)의 상면으로부터 상기 제1 가이드부재(131)의 외주면까지 연장될 수 있으며, 이에 따라 상기 다수의 날개(124) 각각은 "ㄱ"자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부재(131)는, 일정한 외경을 가진 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외경은 상기 회전판부재(121)의 외경과 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 가이드부재(131)는 상기 회전판부재(121)와 함께 회전할 수 있도록 상기 회전판부재(121)에 고정 설치된다. 예를 들어, 상기 제1 가이드부재(131)의 상단부가 상기 회전판부재(121)의 외측 가장자리 저면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 다수의 날개(124)의 외측 단부에는 상기 다수의 날개(124)를 둘러싸는 제2 가이드부재(132)가 부착될 수 있다. 상기 제2 가이드부재(132)는 상기 제1 가이드부재(131)의 외경보다 큰 내경을 가진 원통 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 가이드부재(132)의 내경은 상기 제1 가이드부재(131)의 외경보다 상기 다수의 날개(124)의 반경 방향의 폭만큼 크게 형성된다. 즉, 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이에 상기 다수의 날개(124)가 고정 설치되며, 이에 따라 상기 회전판부재(121), 제1 가이드부재(131), 다수의 날개(124) 및 제2 가이드부재(132)는 함께 회전하게 된다.
상기한 바와 같은 구성에 의하면, 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이에는 수직 방향의 공기흐름통로(Pa)가 형성되고, 상기 다수의 날개(124)는 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이에 설치되어 상기 공기흐름통로(Pa)로 유입된 공기를 회전시킴으로써 와류(Fs)를 발생시키며, 이와 같이 발생된 와류(Fs)는 배기관(10)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)을 둘러싸는 에어 커튼의 역할을 하게 된다.
상기 공기흐름통로(Pa)를 반경 방향의 폭에 비해 수직 방향의 높이가 높은 형상으로 형성하기 위해, 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132)의 수직 높이는 상기 제1 가이드부재(131)와 제2 가이드부재(132) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 제2 가이드부재(132)의 수직 높이는 제1 가이드부재(131)의 수직 높이보다 높은 것이 더 바람직하다. 이에 따라, 상기 제2 가이드부재(132)의 상단부는 상기 회전판부재(121)의 상면보다 높은 위치까지 연장된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 국소배기장치(100)의 스왈러(120)에는 제1 가이드부재(131)와 제2측 가이드부재(132)에 의해 반경 방향의 폭이 좁고 수직 방향의 높이가 높은 공기흐름통로(Pa)가 형성됨으로써, 공기흐름통로(Pa)를 통과하는 와류(Fs)가 수직 방향으로, 즉 축방향으로 더욱 멀리 진행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 스왈러(120)는, 상기 다수의 날개(124)의 상부를 덮는 제3 가이드부재(133)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 가이드부재(133)는 다수의 날개(124)에 의해 형성된 와류(Fs)가 위쪽으로 흐르는 것을 막는 역할을 한다. 상기 제3 가이드부재(133)는, 배기관(10)의 외경보다 크고 제1 가이드부재(131)의 외경보다 작은 내경을 가지며, 외측 가장자리부는 제2 가이드부재(132)의 상단부에 고정 결합되는 환형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 배기관(10)의 외주면과 제3 가이드부재(133)의 내주면 사이에 소정의 간격이 형성되고, 이 간격을 통해 배기관(10) 주변의 공기가 다수의 날개(124) 쪽으로 유입될 수 있다.
한편, 도 1과 도 2에 도시된 스왈러(120)의 구성은 일 예에 불과하다. 즉, 상기 스왈러(120)는 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 스왈러(120)의 다른 예에 대해서는 뒤에서 도 4를 참조하면서 설명하기로 한다.
상기 외측 가이드부재(140)는 상기 스왈러(120)의 외측 둘레를 감싸면서 수직 방향으로 소정 높이 연장된 형상을 가진다. 상기 외측 가이드부재(140)는 상기 스왈러(120)의 외측 가장자리, 구체적으로 상기 제2 가이드부재(132)의 외주면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되며, 그 상단부는 상기 스왈러(120)의 위쪽에 수평으로 설치된 지지판(160)에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 스왈러(120)가 회전하더라도 상기 외측 가이드부재(140)는 회전하지 않는다.
상기 지지판(160)은, 예를 들어 레인지 후드 내부에 고정 설치될 수 있으며, 상기 스왈러(120)는 상기 지지판(160)에 의해 회전이 방해받지 않도록 상기 지지판(160)의 저면으로부터 소정 간격 이격되도록 설치된다. 상기 지지판(160)에는 상기 스왈러(120) 쪽으로 공기가 원활하게 유입될 수 있도록 하는 적어도 하나, 바람직하게는 다수의 공기유입공(162)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 외측 가이드부재(140)는 일정한 직경을 가진 원통 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 외측 가이드부재(140)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(140)는 상기 스왈러(120)의 다수의 날개(124)에 의해 발생된 와류(Fs)를 아래쪽으로 가이드함으로써, 상기 와류(Fs)에 의해 형성되는 에어 커튼을 수직 방향, 즉 축 방향으로 확장시키는 역할을 하게 되는데, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
상기 내측 가이드부재(150)는 상기 외측 가이드부재(140)의 내측에 배치된다. 상기 내측 가이드부재(150)는 상기 외측 가이드부재(140)에 고정되도록 설치되는데, 이를 위해 상기 내측 가이드부재(150)와 외측 가이드부재(140) 사이에는 원주 방향으로 간격을 두고 반경 방향으로 연장된 다수의 연결부재(155)가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 내측 가이드부재(150)는 상기 스왈러(120)의 아래쪽에 배치되되, 상기 스왈러(120)의 회전을 방해하지 않도록 상기 스왈러(120)와 소정 간격 이격된다.
상기 내측 가이드부재(150)는 외측 가이드부재(140)의 직경보다 작은 직경을 가진 원통 형상으로 형성되며, 이에 따라 상기 내측 가이드부재(150)와 외측 가이드부재(140) 사이에는 상기 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs)가 통과하는 수직 방향의 와류흐름통로(Ps)가 형성된다.
상기 와류흐름통로(Ps)는 와류(Fs)의 수직 방향 직진성을 더욱 향상시키기 위해 반경 방향의 폭이 좁고 수직 방향의 높이가 비교적 높은 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 내측 가이드부재(150)의 수직 높이는 상기 내측 가이드부재(150)와 외측 가이드부재(140) 사이의 간격보다 큰 것이 바람직하다.
상기 내측 가이드부재(150)의 하단은 외측 가이드부재(140)의 하단보다 더 낮은 위치까지 연장될 수 있다. 상기 내측 가이드부재(150)는 상기한 바와 같이 와류흐름통로(Pa)를 형성할 뿐만 아니라, 와류흐름통로(Pa)를 통과하는 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe) 쪽으로 흐르는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 내측 가이드부재(150)의 내측에는 환형의 고정판부재(151)가 설치될 수 있다. 상기 고정판부재(151)는 상기 스왈러(120)의 회전판부재(121)의 아래쪽에 상기 회전판부재(121)로부터 소정 간격을 두고 수평으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 고정판부재(151)는 상기 내측 가이드부재(150)에 고정 설치된다. 구체적으로, 상기 고정판부재(151)의 외측 가장자리부가 상기 내측 가이드부재(150)에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 고정판부재(151)는 내측 가이드부재(150)와 마찬가지로 회전하지 않는다.
또한, 상기 고정판부재(151)의 중심 영역에는 상기 회전판부재(121)에 형성된 배기흡입공(122)과 연통되는 중공(152)이 형성되며, 배기영역의 오염 공기는 상기 중공(152)과 배기흡입공(122)을 통과하여 배기관(10) 내부로 흡입된다. 상기 고정판부재(151)에는 상기 중공(152)의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관(10)과 연통되는 배기통로(Pe)를 형성하는 원통 형상의 제2 배기통로형성부재(153)가 마련될 수 있다. 상기 제2 배기통로형성부재(153)는 상기 고정판부재(151)의 상면과 저면에 각각 설치될 수 있으며, 상기 제1 배기통로형성부재(123)의 외경보다 큰 내경을 가질 수 있다.
상기 고정판부재(151)와 제2 배기통로형성부재(153)는 상기 스왈러(120)에 의해 발생된 와류(Fs) 중 일부 공기가 상기 스왈러(120)와 내측 가이드부재(150) 사이의 간격을 통해 빠져 나와 배기흐름(Fe) 쪽으로 흐르는 것을 차단하는 역할도 하게 된다.
상기 다수의 와류 제어판(170)은 외측 가이드부재(140)의 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치된다. 상기 다수의 와류 제어판(170)은 적절한 고정 수단, 예컨대 고정나사(172)를 사용하여 상기 외측 가이드부재(140)의 하단부에 고정 설치될 수 있다. 한편, 상기 다수의 와류 제어판(170)은 용접에 의해 상기 외측 가이드부재(140)의 하단부에 고정될 수도 있다. 또한, 상기 다수의 와류 제어판(170)은 외측 가이드부재(140)에 일체로 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 다수의 와류 제어판(170)은 상기 외측 가이드부재(140)의 하단으로부터 안쪽으로, 즉 내측 가이드부재(150) 쪽으로 소정 각도(θ) 꺾인 판 형상을 가진다. 또한, 상기 다수의 와류 제어판(170)은 그 하단이 내측 가이드부재(150)의 하단보다 높거나 같은 높이에 위치하도록 설치된다.
상기한 구성을 가진 다수의 와류 제어판(170)은, 상기 내측 가이드부재(150)와 외측 가이드부재(140) 사이의 와류흐름통로(Ps)를 통과하는 와류(Fs)를 제어하여 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe)쪽으로 향하는 것을 억제하는 작용을 하며, 이에 따라 배기관(10)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)이 안정되게 형성될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다.
구체적으로, 매우 많은 시험을 거친 결과, 상기 다수의 와류 제어판(170)의 꺾인 각도(θ)가 30°~ 90°일 때, 배기흐름(Fe)이 안정되는 바람직한 결과를 나타내었으며, 대략 45°일 때 배기흐름(Fe)이 가장 안정되게 형성되었다.
그리고, 상기 다수의 와류 제어판(170)을 외측 가이드부재(140)의 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 6개 ~ 10개 설치하였을 때, 배기흐름(Fe)이 안정되는 바람직한 결과를 얻을 수 있었으며, 8개 설치하였을 때 배기흐름(Fe)이 가장 안정되게 형성되었다.
또한, 상기 다수의 와류 제어판(170) 각각의 원주 방향 폭(W)을 모두 합한 값이 외측 가이드부재(140)의 원주 길이의 20% ~ 40% 정도일 때, 배기흐름(Fe)이 안정되는 바람직한 결과를 얻을 수 있었으며, 30% ~ 35% 정도일 때, 배기흐름(Fe)이 가장 안정되게 형성되었다.
예를 들어, 직경이 300mm인 외측 가이드부재(140)에 8개의 와류 제어판(170)을 설치하고, 다수의 와류 제어판(170) 각각의 원주 방향 폭(W)을 모두 합한 값을 외측 가이드부재(140)의 원주 길이의 33%로 설정할 경우에, 외측 가이드부재(140)의 원주 길이는 대략 942mm가 되고, 8개의 와류 제어판(170) 각각의 원주 방향 폭(W)을 모두 합한 값은 대략 311mm가 되므로, 8개의 와류 제어판(170) 각각의 원주 방향 폭(W)은 대략 39mm가 되는 것이다.
이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하면서, 도 1 내지 도 3에 도시된 스왈러, 외측 가이드부재 및 내측 가이드부재의 변형예들에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 스왈러의 변형예를 도시한 부분 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 스왈러(120)의 회전판부재(121)에 설치되는 다수의 날개(124')는 회전판부재(121)의 상면으로부터 제1 가이드부재(131)의 외주면까지 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 다수의 날개(124') 각각의 상단부는 회전중심으로부터 멀어질수록 점차 낮아지도록 경사지게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 날개(124')의 상부를 덮는 제3 가이드부재(133')도 외주쪽으로 가면서 아래쪽으로 경사진 형상, 즉 회전판부재(121)와의 간격이 점차 좁아지도록 경사진 형상을 가질 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 상기 회전판부재(121)와 제3 가이드부재(133) 사이의 간격이 회전중심으로부터 멀어질수록 점차 좁아지게 되므로, 상기 다수의 날개(124')에 의해 형성되는 공기흐름(Fa)의 속도가 다수의 날개(124')의 외측 단부쪽으로 가면서 점차 빨라지게 되고, 이에 따라 더욱 강력한 와류(Fs)가 형성될 수 있는 장점이 있다.
도 5와 도 6은 도 1에 도시된 외측 가이드부재 및 내측 가이드부재의 변형예를 도시한 부분 단면도 및 사시도이다.
도 5와 도 6을 함께 참조하면, 상기 스왈러(120)의 외측 둘레를 감싸도록 설치되는 외측 가이드부재(140')는 아래쪽으로 가면서 점차 직경이 커지도록 단차진 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 외측 가이드부재(140')의 내측에 설치되는 내측 가이드부재(150')도 외측 가이드부재(140')와 마찬가지로 아래쪽으로 가면서 점차 직경이 커지도록 단차진 형상을 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 외측 가이드부재(140')와 내측 가이드부재(150')가 단차진 형상을 가지게 되면, 외측 가이드부재(140')와 내측 가이드부재(150') 사이에 형성되는 와류흐름통로(Ps)의 직경이 커지게 되므로, 와류흐름통로(Ps)의 하단을 빠져나오는 와류(Fs)의 직경도 커지게 된다. 따라서, 와류(Fs)에 의해 형성되는 에어 커튼의 직경이 커지게 되므로, 에어 커튼에 의해 둘러싸인 배기영역이 넓어질 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 상기한 구성을 가진 본 발명에 따른 국소배기장치(100)의 작동과 이에 따른 와류의 형성 및 배기흐름에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 구동부(110)에 의해 스왈러(120)가 회전하게 되면, 배기관(10)의 주변으로부터 지지판(160)에 형성된 다수의 공기유입공(162)을 통해 스왈러(120)쪽으로 공기가 유입되며, 이와 같이 유입된 공기는 스왈러(120)의 다수의 날개(124)에 의해 공기흐름(Fa)을 형성한다. 상기 공기흐름(Fa)은 스왈러(120)의 회전방향을 따라 회전하는 와류(Fs)를 형성하게 되며, 이러한 와류(Fs)는 배기영역을 둘러싸서 배기영역을 그 주변 영역으로부터 분리하는 에어 커튼을 형성하게 된다. 그리고, 배기관(10)을 통한 배기 작동이 이루어지게 되면 배기영역의 오염 공기가 배기관(10)쪽으로 상승하면서 배기흐름(Fe)이 형성된다.
도 1에는 에어 커튼을 형성하는 와류(Fs)가 단순히 아래쪽으로 흐르는 것으로 도시되어 있으나, 입체적으로는 상기 스왈러(120)의 회전 방향으로, 예를 들어 위에서 보았을 때, 배기흐름(Fe)의 둘레를 따라 반시계 방향으로 회전하면서 배기영역쪽으로 내려오게 된다.
상기 다수의 날개(124)에 의해 형성된 와류(Fs)는 스왈러(120)의 제1 가이드부재(131)와 제2측 가이드부재(132) 사이에 형성된 공기흐름통로(Pa)를 통과하게 되는데, 상기 공기흐름통로(Pa)는 반경 방향의 폭이 좁고 수직 방향의 높이가 높은 형상으로 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 공기흐름통로(Pa)를 통과하는 와류(Fs)는 수직 방향으로, 즉 축 방향으로 더욱 멀리 진행할 수 있게 되므로, 와류(Fs)에 의해 형성되는 에어 커튼도 수직 방향으로 더욱 길게 확장될 수 있다.
상기 와류(Fs)는 스왈러(120)의 공기흐름통로(Pa)의 하단을 빠져나오면서 외측 가이드부재(140)에 의해 다시 수직 방향으로, 즉 축 방향으로 가이드된다. 즉, 스왈러(120)의 공기흐름통로(Pa)의 출구를 통과한 와류(Fs)는 외측 가이드부재(140)에 의해 막혀 넓게 퍼지지 못하고 외측 가이드부재(140)와 내측 가이드부재(150) 사이에 형성된 와류흐름통로(Ps)를 따라 회전하면서 아래쪽으로 향하게 되므로, 와류(Fs)의 수직 하방으로의 직진성이 증가하게 된다. 특히, 상기 와류흐름통로(Ps)가 반경 방향의 폭이 좁고 수직 방향의 높이가 높은 형상을 가짐으로써, 와류흐름통로(Ps)를 통과하는 와류(Fs)의 수직 방향 직진성이 더욱 향상될 수 있다. 이는 배기영역을 둘러싸는 에어 커튼이 수직 방향으로 더욱 길게 형성된다는 것을 의미한다. 따라서, 배기관(10)으로부터 멀리 떨어진 오염 공기도 보다 용이하게 흡입하여 배기할 수 있는 장점이 있다.
또한, 에어 커튼이 수직 방향으로 길게 형성되면, 에어 커튼에 의해 둘러싸인 배기흐름(Fe)의 통로가 좁아지게 되므로, 배기흐름(Fe)도 회전하는 와류(Fs)의 영향을 받게 된다. 이에 따라, 배기흐름(Fe)도 소용돌이 형상으로 회전하면서 상승하게 되므로, 배기관(10) 내부로 더욱 원활하게 흡입되어 배기될 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 와류(Fs) 중 일부 공기는 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe) 쪽으로 향하게 되는데, 배기흐름(Fe)의 통로가 좁아진 상태에서는 와류(Fs) 중 안쪽으로 향하는 일부 공기가 배기흐름(Fe)을 방해하면서 배기효율을 저하시키게 된다.
그러나, 본 발명에 있어서는, 외측 가이드부재(140)에 설치된 다수의 와류 제어판(170)에 의해 내측 가이드부재(150)와 외측 가이드부재(140) 사이의 와류흐름통로(Ps)를 통과하는 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe)쪽으로 향하는 것이 억제될 수 있다.
이와 같은 다수의 와류 제어판(170)의 작용은 매우 많은 시험을 거친 결과에 따른 것이며, 이러한 와류 제어판(170)의 작용은 아래와 같은 이유들이 복합되어 발생하게 되는 결과로 생각된다.
첫째, 내측 가이드부재(150)와 와류 제어판(170) 사이의 간격이 아래쪽으로 가면서 점차 좁아지게 되므로, 일부 와류(Fs)가 좁아진 통로를 빠져 나오면서 속도가 빨라지게 된다. 이에 따라, 내측 가이드부재(150)의 하단부 가까이에서 와류(Fs)의 수직 하방의 직진성이 더욱 향상됨으로써, 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로 향하게 되는 현상이 억제될 수 있을 것이다.
둘째, 내측 가이드부재(150)와 와류 제어판(170) 사이의 간격이 아래쪽으로 가면서 점차 좁아지게 되므로, 일부 와류(Fs)가 좁아진 통로를 빠져 나오면서 속도가 빨라지게 된다. 이에 따라, 내측 가이드부재(150)의 하단부 근처의 압력이 낮아져서 안쪽의 배기흐름(Fe)의 낮은 압력과 균형을 이루게 됨으로써, 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로 향하게 되는 현상이 억제될 수 있을 것이다.
셋째, 다수의 와류 제어판(170)이 내측 가이드부재(150)를 향해 경사지게 꺾여 있으므로, 일부 와류(Fs)가 와류 제어판(170)의 경사면을 따라 내측 가이드부재(140)의 외주면에 부딛혀 반사되어 바깥쪽으로 향하게 됨으로써, 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로 향하게 되는 현상이 감소 또는 억제될 수도 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 다수의 와류 제어판(170)은 와류흐름통로(Ps)를 통과하는 와류(Fs)를 제어하여 와류(Fs) 중 일부 공기가 안쪽으로, 즉 배기흐름(Fe)쪽으로 향하는 것을 억제하는 작용을 하게 되며, 이에 따라 배기관(10)을 향해 상승하는 배기흐름(Fe)이 안정될 수 있어서 배기효율이 향상되는 장점이 있다.
상기한 바와 같은 장점은 도 8의 사진을 통해 명확하게 확인될 수 있다.
도 8은 도 5와 도 6에 도시된 실시예에 따른 국소배기장치에 있어서의 배기흐름을 보여주는 사진이다.
도 8의 사진을 보면, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)가 오염원으로부터 멀리 설치된 경우, 예컨대 100cm 이상 떨어져 설치된 경우에도, 배기흐름(Fe)이 소용돌이 형상으로 회전하면서 국소배기장치(100) 쪽으로 원활하게 상승하고 있으며, 국소배기장치(100)에 인접하여서도 배기흐름(Fe)이 흐트러지지 않고 배기관(10) 내부로 안정되게 흡입되고 있음을 알 수 있다.
한편, 위에서는 본 발명에 따른 국소배기장치(100)가 수직 방향으로 설치된 예를 기준으로 도시되고 설명되었으나, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 그 설치 방향이 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 수평 방향으로 설치될 수도 있으며, 또한 경사진 방향으로 설치될 수도 있다.
도 7은 도 1에 도시된 국소배기장치가 수평 방향으로 설치되어 환풍기로 사용되는 예를 보여주는 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 수평 방향으로 설치되어, 외부의 깨끗한 공기를 오염된 공간 내부로 공급하면서 그 공간 내부의 오염된 공기를 외부로 배출시키는 환풍기의 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 국소배기장치(100)는 오염된 공기가 발생하는 공간을 둘러싼 벽체, 예컨대 측벽(30)의 내면에 수평 방향으로 설치될 수 있다. 상기 측벽(30)에는 외부와 연통되는 환기구(32)가 관통 형성된다. 상기 국소배기장치(110)의 지지판(160)은 측벽(30)의 내면에 고정 설치될 수 있으며, 상기 지지판(160)에 형성되는 공기유입공(162)은 상기 환기구(32)와 연통된다.
배기관(10)은 상기 환기구(32)의 직경보다 작은 직경을 가지면서 상기 환기구(32) 내부에 삽입될 수 있으며, 상기 구동부(110)의 구동모터(111)는 배기관(10)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 구동부(110)의 회전축(112)은 배기관(10)에 삽입된 상태로 상기 국소배기장치(100)의 스왈러(120)의 회전판부재(121)에 결합될 수 있다. 배기관(10) 내에 시로코 팬(20)과 같은 배기 팬이 설치될 수 있으며, 상기 시로코 팬(20)은 상기 회전축(112)에 결합되어 회전될 수 있다.
외부의 깨끗한 공기가 배기관(10)과 환기구(32) 사이의 간격을 통해 스왈러(120) 쪽으로 유입될 수 있으며, 이와 같이 유입된 외부의 깨끗한 공기는 스왈러(120)에 의해 와류(Fs)를 형성하게 된다. 오염된 공간 내부의 오염 공기는 배기흐름(Fe)을 이루며 배기관(10)을 통해 외부로 배출된다. 이때, 와류(Fs)는 배기흐름(Fe)을 둘러싸는 에어 커튼의 역할을 할 뿐만 아니라, 오염된 공간 내부에 깨끗한 공기를 공급하는 역할도 하게 된다.
상기 국소배기장치(100)의 기본적인 구성, 작용 및 효과는 앞에서 도 1 내지 도 6을 통해 설명된 구성, 작용 및 효과와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략한다.
추가적으로, 상기 국소배기장치(100)는 환풍기로서의 역할을 할 수 있으며, 이 경우 외부의 깨끗한 공기를 오염된 공간 내부로 공급하면서 그 공간 내부의 오염된 공기를 외부로 배출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)에 의하면 오염된 공간 내부를 신속하게 깨끗한 공기로 환기시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 위에서는 본 발명에 따른 국소배기장치(100)가 측벽(30)의 내면에 설치되어 환풍기의 역할을 하는 것으로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 국소배기장치(100)는 오염된 공기가 발생하는 공간을 둘러싸는 벽체 중 환기구가 형성된 천정벽에 수직 방향으로 설치되어 환풍기의 역할을 할 수도 있다.
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.
본 발명은 가정용 및 산업용 국소배기장치에 이용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 구동부;
    배기관의 흡입단부 가까이에 배치되며 상기 구동부에 의해 회전함으로써 상기 배기관을 향하는 배기흐름의 둘레에 에어 커튼을 형성하는 와류를 발생시키는 스왈러;
    상기 스왈러의 외측 둘레를 감싸도록 배치되어 상기 스왈러에 의해 발생된 와류를 아래쪽으로 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 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 것으로, 상기 외측 가이드부재로부터 상기 내측 가이드부재 쪽으로 꺾인 형상을 가지며, 상기 와류흐름통로를 통과하는 와류를 제어하여 와류 중 일부 공기가 안쪽으로 향하는 것을 억제하는 다수의 와류 제어판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스왈러의 상부에 상기 스왈러와 간격을 두고 지지판이 설치되고,
    상기 외측 가이드부재는 상기 스왈러의 외측 가장자리로부터 이격된 원통 형상의 부재로서 상단부가 상기 지지판에 고정되도록 설치되며,
    상기 내측 가이드부재는 상기 외측 가이드부재의 직경보다 작은 직경을 가진 원통 형상의 부재로서 상기 스왈러의 아래쪽에 상기 스왈러와 이격되도록 배치되며 상기 외측 가이드부재에 고정되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 내측 가이드부재와 외측 가이드부재 사이에 원주 방향으로 간격을 두고 반경 방향으로 연장된 다수의 연결부재가 설치되며, 상기 내측 가이드부재는 상기 다수의 연결부재를 통해 상기 외측 가이드부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 지지판에는 상기 스왈러 쪽으로 공기가 유입되도록 하는 적어도 하나의 공기유입공이 형성된 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 와류흐름통로가 반경 방향의 폭에 비해 수직 방향의 높이가 높은 형상을 가지도록 상기 내측 가이드부재의 높이는 상기 내측 가이드부재와 외측 가이드부재 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 가이드부재의 하단은 상기 외측 가이드부재의 하단보다 더 낮은 위치까지 연장된 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 와류 제어판은 하단이 상기 내측 가이드부재의 하단보다 높거나 같은 높이에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 와류 제어판은, 상기 외측 가이드부재의 하단부에 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 6개 ~ 10개 고정 설치되고, 상기 외측 가이드부재의 하단으로부터 상기 내측 가이드부재 쪽으로 30°~ 90°꺾인 판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다수의 와류 제어판 각각의 원주 방향 폭을 모두 합한 값은 상기 외측 가이드부재의 원주 길이의 20% ~ 40% 인 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 가이드부재와 내측 가이드부재는 아래쪽으로 가면서 점차 직경이 커지도록 단차진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 스왈러는, 상기 구동부에 연결되어 회전되는 것으로 중심 영역에 상기 배기관과 연통되는 배기흡입공이 형성된 회전판부재와, 상기 회전판부재에 설치되어 상기 회전판부재와 함께 회전하면서 상기 와류를 형성하는 공기흐름을 발생시키는 다수의 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 회전판부재의 외측 가장자리에는 하향 연장된 원통 형상의 제1 가이드부재가 설치되고, 상기 다수의 날개는 상기 회전판부재의 상면으로부터 상기 제1 가이드부재의 외주면까지 연장되며, 상기 다수의 날개의 외측 단부에는 상기 다수의 날개를 둘러싸며 상기 제1 가이드부재와의 사이에 공기흐름통로를 형성하는 원통 형상의 제2 가이드부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 공기흐름통로가 반경 방향의 폭에 비해 수직 방향의 높이가 높은 형상을 가지도록 상기 제1 가이드부재와 제2 가이드부재의 높이는 상기 제1 가이드부재와 제2 가이드부재 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 스왈러는, 상기 다수의 날개의 상부를 덮는 제3 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 회전판부재에는 상기 배기흡입공의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관과 연통되는 배기통로를 형성하는 원통 형상의 제1 배기통로형성부재가 마련된 것을 특징을 하는 국소배기장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 내측 가이드부재의 내측에는 중심 영역에 중공이 형성된 환형의 고정판부재가 상기 스왈러의 아래쪽에 상기 스왈러로부터 간격을 두고 배치되며,
    상기 고정판부재에는 상기 중공의 둘레를 감싸도록 설치되어 상기 배기관과 연통되는 배기통로를 형성하는 원통 형상의 제2 배기통로형성부재가 마련된 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 국소배기장치는 오염된 공기가 발생하는 공간을 둘러싼 측벽의 내면에 수평 방향으로 설치되고, 상기 배기관은 상기 환기구의 직경보다 작은 직경을 가지면서 상기 환기구 내부로 삽입되며,
    상기 국소배기장치의 스왈러는 상기 배기관과 환기구 사이의 간격을 통해 유입되는 외부 공기를 이용하여 와류를 발생시켜 상기 공간 내부로 공급하고, 상기 공간 내부의 오염된 공기는 상기 배기관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 국소배기장치.
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