KR100710894B1 - 방화 스크린 셔터의 구동 장치 - Google Patents

방화 스크린 셔터의 구동 장치 Download PDF

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본 발명에 따른 방화 스크린 셔터의 구동 장치는, 직류 모터에 의하여 구동되는 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 있어서, 방화 스크린의 자중 하강에 의하여 직류 모터에서 기전력이 발생되면, 이 기전력에 비례한 양의 전류가 흐름에 의하여 상기 기전력을 소모하는 하강-속도 제어 회로를 포함한다.

Description

방화 스크린 셔터의 구동 장치{Apparatus of driving fireproof screen shutter}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방화 스크린 셔터의 구동 장치들이 사용되는 방화 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 방화 시스템의 어느 한 방화 스크린 셔터를 보여주는 정면도이다.
도 3은 도 1의 방화 시스템의 어느 한 구동 장치를 보여주는 회로도이다.
도 4는 도 3의 구동 장치의 제어부의 제어 알고리듬을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 제어 알고리듬의 단계 S6이 수행되는 경우에 도 3의 직류 모터에 인가되는 구동 펄스들을 보여주는 파형도이다.
도 6은 도 4의 제어 알고리듬의 단계 S3이 수행되는 경우에 도 3의 직류 모터에 인가되는 구동 펄스들을 보여주는 파형도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
MCC...방화 스크린 셔터의 구동 장치, 21...직류 모터,
31...제어부, 32...수동 스위치,
33...하강 시작 회로, 34...하강-속도 제어 회로,
35...상승-유지 회로, K1...릴레이.
본 발명은, 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 직류 모터에 의하여 구동되는 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 관한 것이다.
최근, 통상적인 방화 철재 셔터보다 훨씬 가벼운 방화 스크린 셔터가 많이 사용되고 있다. 방화 스크린 셔터의 기구적 구동 장치의 일 예는 일본 공개특허공보 2003-310777호에 자세히 설명되어 있다.
이와 같은 방화 스크린 셔터의 재질은 유리-섬유와 같은 가벼운 내화 섬유이므로, 구동 전력이 낮은 직류 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 방화 철재 셔터의 대용량 교류 모터 및 그 구동 장치가 사용되므로 효율적이지 못하다.
본 발명의 목적은, 직류 모터의 특성을 이용하여 방화 스크린 셔터를 효율적으로 구동할 수 있는 방화 스크린 셔터의 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 방화 스크린 셔터의 구동 장치는, 직류 모터에 의하여 구동되는 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 있어서, 상기 방화 스크린의 자중 하강에 의하여 상기 직류 모터에서 기전력이 발생되면, 상기 기전력에 비례한 양의 전류가 흐름에 의하여 상기 기전력을 소모하는 하강-속도 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 상기 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 의하면, 다음과 같은 이유들로 인하여 상기 방화 스크린 셔터의 하강 속도가 일정 속도를 유지할 수 있다.
상기 방화 스크린이 일정 속도보다 빠르게 하강하면 상기 기전력이 커진다. 이에 따라, 상기 하강-속도 제어 회로에서 상기 전류의 양이 증대되므로 상기 기전력의 소모가 증대한다. 이에 따라, 상기 방화 스크린의 중력 에너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 증대되므로, 상기 방화 스크린의 하강 속도가 상기 일정 속도로 줄어든다.
이와 반대로, 상기 방화 스크린이 상기 일정 속도보다 늦게 하강하면 상기 기전력이 줄어든다. 이에 따라, 상기 하강-속도 제어 회로에서 상기 전류의 양이 줄어들므로 상기 기전력의 소모가 줄어든다. 이에 따라, 상기 방화 스크린 셔터의 중력 에너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 줄어들므로, 상기 방화 스크린의 하강 속도가 상기 일정 속도로 높아진다.
따라서, 본 발명의 상기 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 의하면, 직류 모터의 특성을 이용하여 방화 스크린 셔터를 효율적으로 구동할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하강-속도 제어 회로에서, 상기 기전력에 의하여 트랜지스터에 전류가 흐르되, 상기 트랜지스터의 저항값이 상기 기전력의 크기에 반비례한다. 이에 따라, 상기 방화 스크린의 하강 속도의 변화에 따라 상기 기전력의 소모 에너지가 보다 급격히 변하므로, 보다 빠른 속도 제어가 이루어진다. 이에 따라 상기 방화 스크린의 하강 속도가 보다 안정적으로 일정하게 유지될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방화 스크린 셔터의 구동 장치들이 사용되는 방화 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 중앙 관제 센터(1)에는 N 개의 연동 제어기들(GCP#11 내지 GCP#N)이 연결된다. 연동 제어기들(GCP#11 내지 GCP#N) 각각에는 다수의 열 감지기들(121)과 다수의 연기 감지기들(122)이 연결된다. 이에 따라, 교류 220 V(볼트) 또는 교류 380 V(볼트)로 동작하는 연동 제어기들(GCP#11 내지 GCP#N) 각각은, 열 감지기들(121)과 연기 감지기들(122)로부터의 신호들에 따라 평상시 및 비상시를 판별하고, 평상시에 직류 24 V 전원을 구동 장치들(MCC#11 내지 MCC#N16)에 공급하고, 비상시에 직류 24 V 전원을 차단한다. 구동 장치들(MCC#11 내지 MCC#N16) 각각은 방화 스크린 셔터들(SC#11 내지 SC#N16) 각각을 구동한다.
도 2를 참조하여, 도 1의 방화 시스템의 어느 한 방화 스크린 셔터(SC)를 설명하면 다음과 같다.
평상시의 정상 모드에서 셔터 박스(25)에 내장된 로울러(22)에는 유리-섬유 재질의 방화 스크린(24)이 말려져 있다. 여기에서, 직류 모터(21)는 방화 스크린(24)이 자중에 의하여 하강하지 않을 정도의 회전력을 발생시킨다.
비상시 또는 사용자가 하강 신호를 발생시킬 경우의 하강 모드에서, 직류 모터(21)의 구동이 중단되고, 방화 스크린(24)이 가이드 레일(23)을 타면서 자중에 의하여 하강한다. 이에 따라, 화재 및 연기 등이 방화 스크린(24)에 의하여 차단된다. 화재 발생 지역에 있는 사람들은 출입문(24a)을 열고 밖으로 나갈 수 있다.
비상 해제시 또는 사용자가 상승 신호를 발생시킬 경우의 상승 모드에서, 직류 모터(21)가 구동되어 방화 스크린(24)이 상승하면서 로울러(22)에 감겨진다. 방화 스크린(24)의 상승이 완료되면 상기 평상시의 유지 동작이 수행된다.
상기 방화 스크린 셔터(SC)의 구동 장치에 대해서는 도 3 내지 6을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 방화 시스템의 어느 한 구동 장치(MCC)는 수동 스위치(32), 제어부(31), 릴레이(K1), 하강-속도 제어 회로(34), 상승-유지 회로(35), 및 하강 시작 회로(33)를 포함한다.
수동 스위치(32)는, 방화 스크린 셔터(SC)의 구동 상태를 정기적으로 점검하기 위하여 구비된 것으로서, 사용자의 조작에 따라 정상 신호(SN), 하강 신호(SD), 및 상승 신호(SU) 중에서 어느 하나를 제어부(31)에 입력시킨다.
제어부(31)는, 정상시에 수동 스위치(32)로부터의 입력 신호에 따라 릴레이(K1)를 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off) 시키는 한편, 상승 및 정상 모드에서 상승-유지 회로(35)의 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류량을 감지하면서 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)를 구동한다. 비상시에 동작 전원이 차단되면, 릴레이(K1)가 턴오프(turn-off)되므로, 자중에 의하여 방화 스크린(도 2의 24)이 하강된다.
하강-속도 제어 회로(34)는, 하강 모드에서 방화 스크린(24)의 자중 하강에 의하여 직류 모터(21)에서 기전력이 발생되면, 이 기전력에 비례한 양의 전류가 흐 름에 의하여 상기 기전력을 소모한다. 여기에서, 상기 기전력에 의하여 제1 전계효과 트랜지스터(Q1)에 전류가 흐르되, 상기 트랜지스터(Q1)의 저항값이 상기 기전력의 크기에 반비례한다.
제어부(31)에 의하여 직접적으로 제어되는 상승-유지 회로(35)는, 상승 모드에서 직류 모터(21)에 제1 듀티(duty)의 펄스들을 인가함에 의하여 방화 스크린(24)을 상승시키고, 정상 모드에서 직류 모터(21)에 상기 제1 듀티(duty)보다 낮은 제2 듀티의 펄스들을 인가함에 의하여 상승된 방화 스크린(24)을 유지시킨다.
하강 시작 회로(33)는, 상승 및 정상 모드들에서 상기 펄스들이 인가되는 동안에 제2 캐페시터(C2)를 충전하고, 하강 모드의 시작 시점 즉, 방화 스크린(24)의 자중 하강이 시작하는 시점에서 제2 캐페시터(C2)에 충전된 전압을 상기 펄스들과 반대 극성으로 직류 모터(21)에 인가한다.
도 3 내지 6을 참조하여, 도 3의 방화 스크린 셔터(SC)의 구동 장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
동작 모드가 상기 정상 모드이면, 제어부(31)는 릴레이(K1)로의 제어 신호(SR)를 사용하여 릴레이(K1)를 턴온(turn-on)시킨다(단계들 S1 및 S2). 턴온(turn-on)되는 경우의 릴레이(K1)에 있어서, P6 접점이 P5 접점에 연결되고, P3 접점이 P4 접점에 연결된다. 여기에서, 상승-유지 회로(35)의 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴온(turn-on)되는 경우에 다음과 같은 전류 흐름의 폐회로가 구성된다.
24 V(볼트) 단자 -> P5 접점 -> P6 접점-> T+ 단자 -> 직류 모터(21) -> T- 단자 -> P3 접점-> P4 접점-> TD2 단자 -> 제2 전계효과 트랜지스터(Q2) -> TS2 단자 -> 제5 저항기(R5) -> 접지단.
여기에서, 제어부(31)는, 상승-유지 회로(35)의 제5 저항기(R5)에 인가되는 전압을 읽으면서, 제2 듀티(Duty)로서의 50 % 듀티의 펄스들(도 6 참조)을 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트에 인가한다(단계 S3). 이에 따라, 직류 모터(21)는 방화 스크린(24)이 자중에 의하여 하강하지 않을 정도의 유지 회전력을 발생시키므로, 종래의 기술처럼 기구적인 브레이크 장치를 사용할 필요가 없다. 상승-유지 회로(35)에 있어서, 제7 및 제5 다이오드들(D7, D5)은 오버-슈트(Over-shoot) 노이즈를 바이패스(bypass) 시키고, 제3 및 제4 저항기들(R3, R4)은 동작 전압 및 전류량의 설정에 사용된다.
한편, 동작 모드가 상기 하강 모드이면, 제어부(31)는 릴레이(K1)로의 제어 신호(SR)를 사용하여 릴레이(K1)를 턴오프(turn-off)시킨다(단계들 S1 및 S4). 턴오프(turn-off)되는 경우의 릴레이(K1)에 있어서, P6 접점이 P7 접점에 연결되고, P3 접점이 P2 접점에 연결된다. 이 시점의 이전에 있어서, 하강 시작 회로(33)의 제2 캐페시터(C2)는, 상승 및 정상 모드들에서 상기 펄스들이 인가되는 동안에 제3 다이오드(D3)를 통하여 충전되는 한편, 24 V(볼트) 단자, 제6 다이오드(D6), 제6 저항기(R6) 및 제7 저항기(R7)의 회로에 의하여 충전된다. 이와 같이 제2 캐페시터(C2)에 충전된 전압은, 상기 릴레이(K1)가 턴오프(turn-off)됨에 따라 상기 펄스들과 반대 극성으로 직류 모터(21)에 인가된다. 이에 따라 화재 발생 등의 비상시 에 방화 스크린(24)의 하강이 원활하게 시작될 수 있다. 하강 시작 회로(33)의 제2 캐페시터(C2)에 충전된 전압의 방전 경로는 다음과 같다.
제2 캐페시터(C2) -> P2 접점 -> P3 접점-> T- 단자 -> 직류 모터(21) -> T+ 단자 -> P6 접점-> P7 접점 -> 접지단.
이와 같이 방화 스크린(24)의 하강이 시작되면, 방화 스크린(24)이 하강되는 동안에 직류 모터(21)는 그 특성상 발전기의 동작을 수행하므로, T- 단자에 정극성 전압이 출력되고, T+ 단자에 부극성 전압이 출력된다. 이 특성을 이용한 하강-속도 제어 회로(34)는, 하강 모드에서 방화 스크린(24)의 자중 하강에 의하여 직류 모터(21)에서 기전력이 발생되면, 이 기전력에 비례한 양의 전류가 흐름에 의하여 상기 기전력을 소모한다. 하강-속도 제어 회로(34)에서의 폐회로의 경로는 다음과 같다.
직류 모터(21) -> T- 단자 -> 제2 다이오드(D2) -> TD1 단자 -> 제1 전계효과 트랜지스터(Q1) -> TS1 단자 -> T+ 단자.
이에 따라, 다음과 같은 이유들로 인하여 방화 스크린(24)의 하강 속도가 일정 속도를 유지할 수 있다.
방화 스크린(24)이 일정 속도보다 빠르게 하강하면 상기 기전력이 커진다. 이에 따라, 하강-속도 제어 회로(34)에서 상기 전류의 양이 증대되므로 상기 기전력의 소모가 증대한다. 이에 따라, 방화 스크린(24)의 중력 에너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 증대되므로, 방화 스크린의 하강 속도가 상 기 일정 속도로 줄어든다.
이와 반대로, 방화 스크린(24)이 상기 일정 속도보다 늦게 하강하면 상기 기전력이 줄어든다. 이에 따라, 하강-속도 제어 회로(34)에서 상기 전류의 양이 줄어들므로 상기 기전력의 소모가 줄어든다. 이에 따라, 방화 스크린(24)의 중력 에너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 줄어들므로, 상기 방화 스크린(24)의 하강 속도가 상기 일정 속도로 높아진다.
더 나아가, 하강-속도 제어 회로(34)에서 제1 전계효과 트랜지스터(Q1)의 저항값 즉, 채널 저항값은 게이트 인가 전압에 비례한다. 즉, 제1 전계효과 트랜지스터(Q1)의 저항값 즉, 채널 저항값은 상기 기전력의 크기에 반비례한다.
이에 따라, 방화 스크린(24)의 하강 속도의 변화에 따라 상기 기전력의 소모 에너지가 보다 급격히 변하므로, 보다 빠른 속도 제어가 이루어진다. 이에 따라 방화 스크린(24)의 하강 속도가 보다 안정적으로 일정하게 유지될 수 있다.
제1 전계효과 트랜지스터(Q1)의 도통 정도는 제1 및 제2 저항기들(R1, R2)의 저항값들에 따라 조정될 수 있다.
한편, 동작 모드가 상기 상승 모드이면, 제어부(31)는 릴레이(K1)로의 제어 신호(SR)를 사용하여 릴레이(K1)를 턴온(turn-on)시킨다(단계들 S1 및 S5). 턴온(turn-on)되는 경우의 릴레이(K1)의 연결 상태 및 상승-유지 회로(35)에서의 전류 경로는 상기 정상 모드에서 설명된 바와 같다.
여기에서, 제어부(31)는, 상승-유지 회로(35)의 제5 저항기(R5)에 인가되는 전압을 읽으면서, 제1 듀티(Duty)로서의 90 % 듀티의 펄스들(도 5 참조)을 제2 전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트에 인가한다(단계 S6). 이에 따라, 직류 모터(21)의 회전에 의하여 방화 스크린(24)이 상승한다.
다음에, 제어부(31)는, 설정 시간이 경과되면(단계 S7) 방화 스크린(24)의 상승이 완료되었으므로, 현재의 설정 모드를 상승 모드에서 전환 모드로 전환한 후(단계 S8), 상기 단계 S3 및 그 다음 단계들을 수행한다.
상기 모든 단계들은 외부적인 종료 신호(S9)가 인가될 때까지 반복 수행된다(단계 S9).
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 의하면, 다음과 같은 이유들로 인하여 방화 스크린 셔터의 하강 속도가 일정 속도를 유지할 수 있다.
방화 스크린이 일정 속도보다 빠르게 하강하면 직류 모터에서 발생되는 기전력이 커진다. 이에 따라, 하강-속도 제어 회로에서 흐르는 전류의 양이 증대되므로 상기 기전력의 소모가 증대한다. 이에 따라, 방화 스크린의 중력 에너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 증대되므로, 방화 스크린의 하강 속도가 상기 일정 속도로 줄어든다.
이와 반대로, 방화 스크린이 상기 일정 속도보다 늦게 하강하면 상기 기전력이 줄어든다. 이에 따라, 상기 하강-속도 제어 회로에서 흐르는 전류의 양이 줄어들므로 상기 기전력의 소모가 줄어든다. 이에 따라, 방화 스크린 셔터의 중력 에 너지의 일부라 할 수 있는 상기 기전력의 소모 에너지가 줄어들므로, 방화 스크린의 하강 속도가 상기 일정 속도로 높아진다.
따라서, 본 발명에 따른 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 의하면, 직류 모터의 특성을 이용하여 방화 스크린 셔터를 효율적으로 구동할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (4)

  1. 직류 모터에 의하여 구동되는 방화 스크린 셔터의 구동 장치에 있어서,
    상기 방화 스크린의 자중 하강에 의하여 상기 직류 모터에서 기전력이 발생되면, 상기 기전력에 비례한 양의 전류가 흐름에 의하여 상기 기전력을 소모하는 하강-속도 제어 회로를 포함한 방화 스크린 셔터의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하강-속도 제어 회로에서,
    상기 기전력에 의하여 트랜지스터에 전류가 흐르되, 상기 트랜지스터의 저항값이 상기 기전력의 크기에 반비례한 방화 스크린 셔터의 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류 모터에 제1 듀티(duty)의 펄스들을 인가함에 의하여 상기 방화 스크린을 상승시키고, 상기 직류 모터에 상기 제1 듀티(duty)보다 낮은 제2 듀티의 펄스들을 인가함에 의하여 상승된 상기 방화 스크린을 유지시키는 상승-유지 회로를 더 포함한 방화 스크린 셔터의 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 펄스들이 인가되는 동안에 캐페시터를 충전하고, 상기 방화 스크린의 자중 하강이 시작하는 시점에서 상기 캐페시터에 충전된 전압을 상기 펄스들과 반 대 극성으로 상기 직류 모터에 인가하는 하강 시작 회로를 더 포함한 방화 스크린 셔터의 구동 장치.
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