KR100966597B1 - 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고층건축물에서 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장 등 피난경로에 유입되지 못하도록 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 한 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치에 관한 것으로,
그 구성은 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,
상기 축(21)과 만나는 부분의 댐퍼날개(30) 하부 면에 탄성부재(40)의 선단이 설치되고, 상기 탄성부재(40)의 하단은 케이스(20)의 일 측면에 고정 설치되며, 상기 댐퍼날개의 전방 선단 일부는 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)가 마련되고, 상기 댐퍼날개의 후방 상면에는 축을 중심으로 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치된 것으로 이루어진다.
급기가압제연시스템. 댐퍼날개. 차압, 피난경로. 인명피해

Description

급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 {DAMPER APPARATUS FOR OVERPRESSURE EXHAUST}
본 발명은 고층건축물에서 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장 등 피난경로에 유입되지 못하도록 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 한 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치에 관한 것이다.
일반적으로 고층건축물의 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장에는 급기가압을 이용한 차압제연시스템을 설치하여 피난경로를 보호하도록 하는 것이 세계적인 추세이며, 국내 소방관계법규도 이러한 방식을 규정하고 있다.
그러나 급기 량이 과다하면 제연구역과 제연구역 외부와의 사이에 압력차이(이하 ‘제연구역의 차압’이라한다)가 너무 커져서 출입문을 열기 힘들어져 오히려 피난에 장애가 될 수 있으므로, 적정량을 초과하는 급기 량은 배출함으로써 제연구역의 차압을 적정 수준으로 유지할 필요가 있다.
이러한 과잉급기를 배출하기 위한 한 가지 방편으로서 과압 배출댐퍼를 설치하는 방법이 있는데, 과압 배출댐퍼는 다음 두 가지의 성능을 가져야 한다.
첫째, 개방 율이 클 것: 개방 율이 작으면 배출 대상 공기량에 비해 댐퍼의 크기가 너무 커져서 설치가 곤란할 수 있다.
특히, 계단실의 부속실처럼 용적이 작은 공간의 크기에 맞는 적정 크기의 댐퍼를 만들기 어렵다.
둘째, 배출대상 공기량에 따른 압력의 변화가 작을 것: 구역 내의 압력에 밀려 댐퍼가 열림으로써 공기가 배출될 때, 댐퍼가 초기 세팅한 압력에서 개방이 시작되게 할 수는 있지만 구역 내의 압력을 적정범위 내로 유지하도록 내부압력에 맞춰 적정수준으로 개방되게 하는 것은 어렵다.
현재 시판되는 댐퍼는 위의 두 가지 성능을 해결하지 못하여 제연구역의 차압을 적정범위에서 유지하는 것이 어렵기 때문에 아직까지 만족할 만한 급기가압제연시스템을 구축하지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 갖는 종래의 급기가압제연시스템의 댐퍼는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상단의 힌지(11)를 중심으로 댐퍼(10)가 하향 수직에 가깝도록 설치되고, 이와 같이 설치된 댐퍼(10)는 일 측에서 공급되는 공기압에 의해 댐퍼가 열릴 때에 댐퍼 개방각도가 커질수록 상기 댐퍼(10)의 자체 하중 때문에 힌지(11)에 대한 회전력이 급격히 늘어난다.
상기 힌지(11)에 대한 회전력은 댐퍼중량과 회전 작용거리(힌지로부터 댐퍼날개 중심까지의 수평거리)의 곱으로 나타낸다.
그림에서 댐퍼날개의 중량을 W라 하면, 작동 전의 회전력 T1 = (W * L1) / 2 이고, 작동 후의 회전력 T2 = (W * L2) / 2 이다. 회전력의 변수가 되는 작용거리가 댐퍼 개방각도의 증가에 따라 급격히 늘어나기 때문에 댐퍼의 개방률을 높이기 위해서는 댐퍼에 가해지는 압력도 그만큼 높아야 한다.
따라서 과잉공기가 많을 때에는 다량의 공기배출을 위해 내부압력이 높아질 수밖에 없어서 제연구역의 차압을 적정범위로 제어할 수가 없다. 제연구역의 차압을 적정범위로 유지하기 위해서는 댐퍼의 개방각도가 작아도 공기배출량이 많도록 댐퍼가 커져야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 특별피난계단이나 부속실, 비상용승강기 승강장 등 급기가압제연시스템을 적용하는 제연구역에 과잉 공급된 가압용 공기를 적절히 배출함으로써 차압을 적정하게 유지함은 물론, 피난문의 개방을 용이하게 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단은, 제1 실시예로 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,
상기 축 및 댐퍼날개 중 어느 선택된 곳에는 댐퍼날개가 회동 후 복원됨을 도와주는 탄성부재(40)를 설치되고, 상기 댐퍼날개의 전방 선단 일부는 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)를 마련하며, 상기 댐퍼날개의 후방 상면에는 축을 중심으로 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치된 것으로 이루어진다.
그리고 상기 탄성부재는 선단이 축(21)과 만나는 부분의 댐퍼날개(30) 하부 면에 설치되고, 하단은 케이스(20)의 일 측면에 고정 설치되는 코일스프링(41)이고, 또 상기 탄성부재(40)는 축에 끼워 설치되어 댐퍼날개의 회동에 따라 탄성력을 발휘하는 비틀림스프링(42)이다.
또한 제2 실시예로는 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,
상기 축(21)에는 그 축을 수용하며 축과 함께 연동하는 편심 캠(22)이 설치되고, 상기 케이스(20)의 하단 면에는 선단이 상기 편심 캠(22)의 외주 면과 접촉되어 편심 캠의 작동에 따라 인장 및 수축되는 탄성수단(50)이 설치되고, 상기 댐퍼날개의 전방 선단 일부는 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)가 마련되고, 상기 댐퍼날개의 후방 상면에는 축을 중심으로 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치된 것으로 이루어진다.
그리고 상기 탄성수단(50)은 케이스(20)의 하단 면에 편심 캠(22)을 향하여 수직으로 실린더(51)가 설치되고, 그 실린더의 내부에는 코일스프링(52)이 내장되며, 상기 코일스프링의 상단 실린더의 내부에는 편심 캠의 작용에 따라 코일스프링을 인장 및 압축하는 로드(53)가 설치된 것이다.
이상과 같은 본 발명의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치는 제연구역의 차압에 대응하여 댐퍼가 열릴 때 탄성부재가 댐퍼의 복원력을 일정 범위 내에서 조절되도록 함으로써 제연구역의 차압을 적정하게 유지하여 특별피난계단이나 비상용승강기 및 승강장 등에 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유 입되지 못하도록 함은 물론, 피난문의 개방을 용이하게 하여 피난을 돕는 효과가 있다.
상기 효과를 달성하기 위한 본 발명에 따른 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 급기가압제연시스템에 설치되는 댐퍼날개(30)는 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게(개폐되게) 설치한다.
상기 축(21)을 중심으로 댐퍼날개(30)의 절곡부(32)가 있는 쪽(이하 “전방”이라 칭함)은 그 반대편(이하 “후방”이라 칭함)보다 날개 면적을 넓게 하여 일측의 압력에 의해 댐퍼날개(30)에 회전력을 발생시키고, 후방은 중량체(31)를 설치하여 중량을 부가함으로써 축(21)을 중심으로 댐퍼날개(30)의 자중에 의해 발생하는 회전력이 평형을 이루도록 한다.
상기 댐퍼날개(30)는 아주 작은 압력에도 작동하며, 축(21)을 중심으로 회전력의 평형을 이루고 있으므로 일단 회동한 후에는 원 상태로 복원되지 않는다. 그러므로 적절히 설계된 탄성부재(40)를 이용하여 댐퍼날개(30)에 복원력을 부여하고, 초기 작동 시의 복원력과 최대 개방 시의 복원력 사이에 적당한 관계를 갖도록 한다.
이러한 구조의 작동원리를 이용하여 설치대상공간의 공기 배출을 조절함으로써 차압을 적정 범위로 유지할 수 있다. 이 구조는 댐퍼날개(30)의 자중이 회전력 에 영향을 미치지 아니하므로 거꾸로 혹은 세워서도 설치할 수 있어 대상 공간의 상태에 따라 융통성 있는 적용이 가능하다.
본 발명의 제1 실시예는 도 2a에 나타낸 바와 같이 댐퍼날개(30)가 작동 전에는 케이스(20)내부를 차단하고 있다가 케이스(20)의 일측에서 에어가 들어가면 그 에어 압에 의해서 댐퍼날개(30)가 도 2b에 나타낸 바와 같이 열리면서 탄성부재(40)를 인장하게 된다. 단 상기 탄성부재(40)는 코일스프링(41)이다.
한편 상기 탄성부재(40)인 코일스프링(41)과 댐퍼날개(30)간의 설치방법은 상기 코일스프링(41)의 선단은 축(21)과 만나는 부분의 댐퍼날개(30) 하부 면에 설치하고 상기 코일스프링(41)의 후단은 케이스(20)의 일 측면에 고정 설치한다.
상기 코일스프링(41)을 상기와 같이 설치하는 이유는 댐퍼날개(30)가 작동되면(열리게 되면) 코일스프링(41)이 인장되면서 당김 력을 발생시켜 댐퍼날개(30)의 복원을 용이하게 하기 위함이다.
그리고 본 발명은 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 축(21)에 비틀림스프링(42)을 끼워 설치하여 댐퍼날개(30)가 작동되면(열리게 되면) 비틀림스프링(42)이 비틀림 장력을 발생하면서 댐퍼날개(30)의 복원을 용이하게 한다.
또한 본 발명의 제2 실시예는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이 축(21)을 수용하며 그 축(21)과 함께 연동하는 편심 캠(22)이 설치되고, 상기 케이스(20)의 하단 면에는 선단이 상기 편심 캠(22)의 외주 면과 접촉되어 편심 캠(22)의 작동에 따라 인장 및 수축되는 탄성수단(50)이 설치된다.
상기 탄성수단(50)은 댐퍼날개(30)의 도 4a 상태(닫힌 상태)에서 도 4b의 상 태(열린 상태)로 작동되면 댐퍼날개(30)를 잠아 당기는 힘을 발생시켜 상기 작동된 댐퍼날개(30)를 도3a와 같이 복원시키는 역할을 한다.
상기 탄성수단(50)의 구체적인 구성은 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이 케이스(20)의 하단 면에 편심 캠(22)을 향하여 수직으로 실린더(51)가 설치되고, 그 실린더의 내부에는 코일스프링(52)이 내장되며, 상기 코일스프링(52)의 상단 실린더(51)의 내부에는 편심 캠(22)의 작용에 따라 코일스프링(52)을 인장 및 복원하는 로드(53)가 설치된다.
상기와 같은 구성을 갖는 탄성수단(50)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저 케이스(20)의 입구에서 에어가 들어오면 그 들어오는 에어 압에 의해서 댐퍼날개(30)가 열리게 되는데, 상기 댐퍼날개(30)가 열릴 때에 축(21)이 회전하며 그 축(21)의 회전과 함께 편심 캠(22)이 연동을 하게 된다.
이때 상기 축(21)과 함께 연동되는 편심 캠(22)에 의해 로드(53)는 하방으로 눌려지고 그에 따라 실린더(51)의 내부에 내장된 코일스프링(52)은 압축된다. 상기 코일스프링(52)의 압축정도는 댐퍼날개(30)의 열림 정도에 따라 달라지며 댐퍼날개(30)가 최대로 열렸을 때 즉 댐퍼날개(30)가 수평을 유지할 때가 최대점이다.
상술한 바와 같이 에어 압에 의해 댐퍼날개(30)가 열린 후 에어 압이 없어지면 상기 압축되어 있던 코일스프링(52)의 복원력에 의해 로드(53)가 상승하면서 편심 캠(22)을 도3a의 상태가 될 때까지 회전시킨다.
단 상기 댐퍼날개(30)의 열림 및 복원은 케이스(20)의 입구에서 들어오는 에어 량 즉 유입량(에어 압)에 따라 결정된다.
또한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예의 댐퍼날개(30) 전방 선단 일부는 공히 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)가 마련되고, 상기 댐퍼날개(30)의 후방 상면에는 축(21)을 중심으로 댐퍼날개(30)의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치되는데, 상기 절곡부(32)를 형성한 이유는 케이스(20)의 입구에서 들어오는 에어 량 즉 유입량(에어 압)에 따라 민감하게 반응하기 위함이고, 중량체(31)를 설치한 이유는 축(21)을 중심으로 댐퍼날개(30)의 전. 후방 균형을 유지하도록 하기 위함이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 고층건축물의 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장 등에 과잉 공급된 공기를 적절히 배출함으로써 적정 차압을 유지하고, 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 함은 물론 피난문의 개방을 용이하게 하여 인명안전을 도모할 수 있다.
도 1은 종래 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명 제1 실시예의 차압제연시스템 댐퍼장치의 코일스프링을 적용한 댐퍼날개의 작동 전/후를 나타낸 측면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명 제1 실시예의 차압제연시스템 댐퍼장치의 비틀림스프링을 적용한 댐퍼날개의 작동 전/후를 나타낸 측면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명 제2 실시예의 차압제연시스템 댐퍼장치 작동 전/후를 나타낸 측면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명 제2 실시예의 탄성수단 작동 전/후를 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
20 : 케이스 21 : 축
22 : 편심 캠 30 : 댐퍼날개
31 : 중량체 32 : 절곡부
40 : 탄성부재 41 : 코일스프링
50 : 탄성수단 51 : 실린더
52 : 코일스프링 53 : 로드

Claims (5)

  1. 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,
    상기 축 및 댐퍼날개 중 어느 선택된 곳에는 댐퍼날개가 회동 후 복원됨을 도와주는 탄성부재(40)를 설치되고, 상기 댐퍼날개의 전방 선단 일부는 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)를 마련하며, 상기 댐퍼날개의 후방 상면에는 축을 중심으로 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재(40)는 선단이 축(21)과 만나는 부분의 댐퍼날개(30) 하부 면에 설치되고, 하단은 케이스(20)의 일 측면에 고정 설치되는 코일스프링(41)임을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재(40)는 축(21)에 끼워 설치되어 댐퍼날개(30)의 회동에 따라 탄성력을 발휘하는 비틀림스프링(42)임을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
  4. 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 축(21)을 중심으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,
    상기 축(21)에는 그 축을 수용하며 축과 함께 연동하는 편심 캠(22)이 설치되고, 상기 케이스(20)의 하단 면에는 선단이 상기 편심 캠(22)의 외주 면과 접촉되어 편심 캠의 작동에 따라 인장 및 수축되는 탄성수단(50)이 설치되고, 상기 댐퍼날개의 전방 선단 일부는 하향하도록 절곡하여 절곡부(32)가 마련되고, 상기 댐퍼날개의 후방 상면에는 축을 중심으로 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력이 평형을 이루는 중량체(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄성수단(50)은 케이스(20)의 하단 면에 편심 캠(22)을 향하여 수직으로 실린더(51)가 설치되고, 그 실린더의 내부에는 코일스프링(52)이 내장되며, 상기 코일스프링의 상단 실린더의 내부에는 편심 캠의 작용에 따라 코일스프링을 인장 및 압축하는 로드(53)가 설치된 것을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
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