KR101270450B1 - 자동 배기댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거실, 주방, 욕실 등에서 발생되는 악취나 오염된 공기를 신속히 실외로 배출시켜 쾌적환 환경을 유지시키는 배기댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부전원이 인가되면 즉시 가동되어 배기덕트를 신속히 개방시키고, 외부전원의 차단시 배기덕트를 폐쇄시키는 전원을 공급하는 배터리의 수명이 단축되는 것을 예방하고, 배터리의 불필요한 전원 소모를 방지하고, 배기덕트 내면에 이물질이 부착되어 개폐판의 회전에 부하가 걸리는 때에는 구동모터의 출력을 높여 회전토크 부족에 의해 배기덕트가 불완전 폐쇄되는 것을 방지하고, 배기덕트 내면에 밀착되는 밀폐부재의 일면만이 집중적으로 마모되어 수명이 단축되는 것을 방지한 자동 배기댐퍼에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동 배기댐퍼는 배기덕트와, 상기 배기덕트를 가로지르는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 배기덕트의 유로를 개폐하는 개폐판과, 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 자동 배기댐퍼에 있어서, 상기 컨트롤러는 입력되는 외부전원을 정전압으로 변환하고, 이를 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 개방시키는 정전압부와, 상기 정전압부의 출력전원으로 충전되며, 외부전원의 입력이 차단된 때에 충전전원을 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 폐쇄시키는 배터리와, 외부전원의 입력 여부를 감지하여 상기 배터리의 방전을 제어하고, 상기 배터리의 충전 전압을 검출하여 상기 배터리의 충전을 제어하는 마이컴을 포함하여 이루어지되, 상기 마이컴은 반복적인 방전으로 상기 배터리의 충전 전압이 하한에 도달하기 전에는 충전을 차단함으로써, 배터리의 충방전에 따른 수명을 최대화한 것을 특징으로 한다.

Description

자동 배기댐퍼{Auto ventilation damper}

본 발명은 거실, 주방, 욕실 등에서 발생되는 악취나 오염된 공기를 신속히 실외로 배출시켜 쾌적환 환경을 유지시키는 배기댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부전원이 인가되면 즉시 가동되어 배기덕트를 신속히 개방시키고, 외부전원의 차단시 배기덕트를 폐쇄시키는 전원을 공급하는 배터리의 수명이 단축되는 것을 예방하고, 배터리의 불필요한 전원 소모를 방지하고, 배기덕트 내면에 이물질이 부착되어 개폐판의 회전에 부하가 걸리는 때에는 구동모터의 출력을 높여 회전토크 부족에 의해 배기덕트가 불완전 폐쇄되는 것을 방지하고, 배기덕트 내면에 밀착되는 밀폐부재의 일면만이 집중적으로 마모되어 수명이 단축되는 것을 방지한 자동 배기댐퍼에 관한 것이다.

주지하다시피 배기댐퍼는 탁한 실내의 공기를 실외로 강제 배출시켜 악취를 제거하고, 오염된 공기를 제거하여 쾌적한 실내환경이 유지되도록 하는 장치로서, 사용자의 조작에 의해 단독으로 구동되기도 하나, 일반적으로는 욕실의 조명장치나 주방의 랜지후드장치 등이 가동되면 이에 연계되어 함께 구동된다.

일반적으로 배기댐퍼는 공기의 유통 경로를 제공하는 파이프 형태의 배기덕트와, 상기 배기덕트를 가로지르는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 배기덕트의 내면 유로를 개방 또는 폐쇄하는 개폐판과, 배기덕트 외부로 노출된 회전축에 결합되어 회전축을 회전시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.

그리고 배기댐퍼는 욕실의 조명장치나 주방의 랜지후드장치 등을 가동시키는 스위치나 배기댐퍼를 단독으로 구동시키는 스위치가 온되면, 외부전원(통상 상용 교류전원)이 공급되어 구동모터가 정회전(또는 역회전)하여 개폐판을 회전시켜 배기덕트를 개방시키고, 스위치가 오프되어 외부전원의 공급이 차단되면 구동모터가 정회전(또는 역회전)하여 개폐판을 회전시켜 배기덕트를 개방시킨다. 그리고 이때 외부전원의 공급이 차단된 경우에 구동모터를 구동시키는 전원은 외부전원의 차단전에 외부전원으로 충전되는 충전소자가 방전하는 전원을 사용한다.

배기댐퍼에 관한 종래기술로서 도1에 도시된 등록실용신안 제0357345호 "시스템 댐퍼"를 보면,

외부전원, 즉, 상용 교류전원은 트랜스를 통해 강압되고, 강압된 전원은 브릿지다이오드(32)를 통해 전파정류되고, 정류된 전원은 전해콘덴서(33)에서 평활되고, 전해콘덴서(33)에서 방전되는 전원은 정전압IC(34)를 통해 정전압으로 변환되어 모터(M)에 공급되어 모터를 구동시켜 배기덕트를 개방시키고, 정전압IC(34)의 출력 정전압은 SCR(36)을 통해 수퍼콘덴서(37)를 충전시켜 외부전원의 공급이 차단되면 수퍼콘덴서(37)에 충전된 전원이 방전되어 모터(M)가 구동되도록 하여 배기덕트를 폐쇄시킨다.

도1에 도시된 종래기술은 일반 트랜스와 수퍼콘덴서(37)를 사용하는데, 수퍼콘덴서(37)의 초기 충전시 대전류 유입으로 입력전압이 저하되므로, 충전 중에는 모터가 가동이 안되고 충전이 완료된 후에 가동이 된다.

그래서 외부전원이 입력되고 나서 즉시 모터가 구동되지 못하고, 약 5초 내지 8초 후에 모터가 구동되는 문제가 있다.

그리고 실내 공기의 신속 원활한 배출을 위해 배기덕트의 개폐판 앞에는 배기팬이 구비되고, 상기 배기팬은 외부전원이 입력되면 즉시 가동되는 것이 일반적이다.

그런데 위와 같이 외부전원이 입력되고 나서 즉시로 모터가 구동되지 못하면 배기팬이 가동된 후에 개폐판이 개방되게 되는데, 이때는 배기팬의 가동에 의한 송풍에 의해 개폐판의 개방에 부하가 증가할 뿐만 아니라 소음이 발생되는 문제가 있다.

그리고 수퍼콘덴서는 충방전 수명이 상온에서 약 10만 횟수 정도 되는데, 주변 온도가 상승하면 60도 수명 횟수가 급격히 줄어드는 문제가 있다. 60도 이상이 되면 약 2천 횟수로 수명이 줄어든다.

따라서 발열이 많은 모터에 인접하여 배치되는 수퍼콘덴서는 고온에 노출되고, 배기댐퍼는 수시로 사용되고, 배기댐퍼의 사용 시마다 충방전하는 수퍼콘덴서는 수명은 그리 길지 않으므로, 배기댐퍼의 유지보수 작업이 잦아지는 문제가 있다.

그리고 수퍼콘덴서는 충전 용량이 다른 콘덴서에 비해 크기는 하지만 한계가 있다.

따라서 배기덕트 내면에 이물질 등이 부착되어 개폐판의 회전을 방해하는 부하가 걸리는 때에는 배기덕트를 완전 폐쇄하기 전에 수퍼콘덴서에 충전된 전원이 모두 방전되는 문제나, 회전을 방해하는 부하를 감당할 수 있는 출력을 모터에 공급하지 못하는 문제가 있다. 즉, 수퍼콘덴서의 충전전원 부족으로 회전판이 완전히 폐쇄되지 못하는 상황이 발생한다.

또한, 상기 종래기술은 고가의 정전압IC와 SCR을 사용하고 있어, 제조원가의 상승하여 가격 경쟁력이 취약하고,

모터의 정역회전을 위해 릴레이를 사용하는데, 릴레이는 고장이 잦고, 접점 방식으로 작동을 하는데 접점 불량에 따른 오동작이 빈번한 문제가 있고,

모터의 정역 위치검출을 위해 리미트 스위치를 사용하는데, 리미트 스위치는 반복적인 정역회전에 따른 접촉에 의해 마모되어, 장기 사용시에 접속 불량에 따른 오검출 위험이 있다.

그리고 개폐판의 가장자리 외주연에는 배기덕트의 내면에 밀착되는 밀착부재(일반적으로 고무 또는 실리콘 패킹)가 구비되고, 개폐판은 정역 회전범위를 최소화하여 불필요한 회전에 따른 에너지 소비를 절감하기 위해 90도 정회전 및 역회전을 하는 것이 일반적이다.

그런데 90도 정회전 및 역회전을 하면 개폐판에 구비되는 밀착부재는 일면만이 배기덕트 내면에 접촉된다. 즉, 시계방향으로 90도 정회전하여 개방 후 반시계방향으로 90도 역회전하여 폐쇄 한다고 하면, 회전축의 오른쪽 밀폐부재는 상부면만이 집중적으로 배기덕트 내면에 접촉되어 마모되고, 회전축의 외쪽 밀폐부재는 하부면만이 집중적으로 배기덕트 내면에 접촉되어 마모된다.

그래서 일면만이 집중적으로 접촉 마모되어 밀폐부재, 또는 밀폐부재가 결합된 개폐판의 교체 시기가 당겨진다.

본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 배기댐퍼의 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 외부전원이 차단된 후에 개폐판을 폐쇄시키는 전원을 공급하는 충전유닛으로 배터리, 즉, 2차전지를 사용하여, 배터리의 초기 충전을 위해 대전류가 필요 없도록 하여 입력되는 외부전원이 즉시로 모터에 공급되도록 함으로써, 신속한 배기덕트의 개방이 이루어지고, 외부전원이 입력되면 즉시 개폐판이 회전함으로써 배기팬의 송풍에 의한 부하 증가나 소음의 발생이 예방되고,

배터리의 충전 전압이 하한에 도달하기 전까지는 계속적으로 방전만이 행해지고, 하한에 도달한 후에는 외부전원이 입력될 때마다 충전 전압이 상한(즉 만충)에 도달하기까지 충전이 되도록 하여, 수시로 가동과 정지를 반복하는 배기댐퍼의 가동 횟수에도 불구하여 배터리의 충방전 횟수에 따른 사용 수명이 줄어드는 것을 최소화하고,

외부전원의 공급이 차단되어 개폐판이 폐쇄된 후에는 배터리의 출력라인을 오픈시키고, 마이컴에의 구동전원 공급도 차단하여 대기전력에 따른 배터리의 충전전원의 방전을 방지하여 에너지를 절감하고, 배터리의 수명을 연장하고,

개폐판의 폐쇄시에는 구동모터에 저 출력전압을 공급하여, 배터리의 방전을 줄이면서 개폐판이 서서히 회전하도록 하여 소음을 줄이되, 배기덕트에 이물질이 부착된 때에는 구동모터에 고 출력전압을 공급하여 개폐판의 완전 폐쇄가 가능하고,

개폐판은 180도를 기준으로 정회전 후 역회전 하도록 하여 밀폐부재의 양면이 균등하게 접촉 마모되도록 하여 사용수명을 연장한 자동 배기댐퍼를 제공함을 목적으로 한다.

이에 더불어, 구성요소를 간소화하고 보다 저렴한 것을 사용하여 제조원가의 상승을 최소화하고,

감지나 검출에 사용되는 구성요소는 비접촉, 무접점 방식의 것을 사용하여, 접속 불량에 따른 오동작과 예방하고, 접촉 마모에 따른 수명의 단축을 방지한 자동 배기댐퍼를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼는

배기덕트와, 상기 배기덕트를 가로지르는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 배기덕트의 유로를 개폐하는 개폐판과, 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 자동 배기댐퍼에 있어서,

상기 컨트롤러는

입력되는 외부전원을 정전압으로 변환하고, 이를 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 개방시키는 정전압부와,

상기 정전압부의 출력전원으로 충전되며, 외부전원의 입력이 차단된 때에 충전전원을 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 폐쇄시키는 배터리와,

외부전원의 입력 여부를 감지하여 상기 배터리의 방전을 제어하고, 상기 배터리의 충전 전압을 검출하여 상기 배터리의 충전을 제어하는 마이컴을 포함하여 이루어지되,

상기 마이컴은 반복적인 방전으로 상기 배터리의 충전 전압이 하한에 도달하기 전에는 충전을 차단함으로써, 배터리의 충방전에 따른 수명을 최대화한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 컨트롤러는 상기 회전축의 회전 상태에 따른 상기 개폐판의 개폐 여부를 감지하는 개폐감지부와,

상기 배터리의 출력라인에 구비되는 스위칭부를 더 포함하고,

상기 마이컴은 상기 개폐감지부에서 개폐판이 배기덕트를 폐쇄한 신호가 전송되면, 일정 시간 경과 후에 상기 스위칭부를 오픈시켜 대기전력에 따른 방전을 차단하는 것을 특징으로 하고,

상기 컨트롤러는 상기 개폐판이 정회전 또는 역회전하도록, 상기 마이컴의 제어에 의해 상기 정전압부의 출력전압 극성을 교번하여 상기 구동모터에 공급하는 정역구동부를 더 포함하고,

상기 마이컴은 상기 개폐판의 개방 시에는 고 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하여 신속히 개방되도록 하고, 폐쇄 시에는 저 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하여 서서히 폐쇄되도록 하되, 폐쇄 시에 기준시간 이내에 완전 폐쇄가 완료되지 아니하는 때에는 고 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하고,

상기 개폐판의 외주연에는 상기 배기덕트의 내경 보다 긴 외경을 갖는 밀폐부재가 구비되고,

상기 마이컴은 상기 개폐판이 180도를 기준으로 정회전 후 역회전하도록 함으로써, 상기 밀폐부재 일면의 편중된 마모를 예방한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼는 외부전원 차단 후에 구동모터를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 충전유닛으로 2차전지(배터리)를 사용함으로써 외부전원 공급시에 초기 충전 대전류가 필요 없으므로 구동모터가 즉각적으로 구동되어 개폐판을 개방시키고, 그에 따라 배기팬의 송풍에 의한 개방시의 부하 증가나 소음의 발생이 적고,

배터리는 충전 전압 범위의 하한에 도달하기 전에는 수시로 배기댐퍼가 가동되어도 방전만을 함으로써 배터리의 충방전 횟수에 따른 수명의 단축을 최소화하고,

개폐판을 폐쇄한 후에는 마이컴에의 최소 전원 공급도 오프되고, 배터리의 출력 라인은 개방됨으로써 대기전력 소모에 따른 방전을 최소화하여 에너지 절감 및 배터리의 수명을 연장하고,

개폐판의 폐쇄 시에 이물질 등의 방해서 개폐판이 일정 시간 안에 완전히 폐쇄되지 아니하는 때에는 고 출력전압을 구동모터에 공급하여 개폐판의 폐쇄가 완전하게 행해지도록 하고, 이때 구동모터에 전원 공급을 충분한 충전전원 용량을 갖는 배터리가 공급함으로써 전원부족에 의해 개폐판이 불완전 폐쇄되는 것을 방지하고,

개폐판은 180도를 기준으로 정회전 및 역회전을 함으로써, 개폐판 외주연에 구비되는 밀폐부재의 양면이 교대로 배기덕트 내면에 접촉되어 균등하게 마모되어 사용 수명이 연장되고,

나아가, 정전압IC나 SCR 같은 고가의 전자소자의 사용을 최소화하여 제조원가가 저렴하고, 각종 감지나 검출을 위한 전자소자로 비접촉, 무접점 방식의 전자소자를 사용함으로써, 접속 불량에 따른 오동작이나, 접촉 마모에 따른 수명 단축을 예방하는 자동 배기댐퍼에 관한 것으로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼의 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼에서 개폐판의 폐쇄 및 개방 상태를 도시한 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼의 컨트롤러에 대한 회로도.

이하, 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 자동 배기댐퍼는 배기덕트(10), 회전축(20), 개폐판(30), 밀폐부재(40), 구동모터(50) 및 컨트롤러(100)라는 대 구성요소를 포함하여 이루어진다.

상기 배기덕트(10)는 원형 파이프 형상으로 이루어지고, 공기가 흐르는 유로(11)를 제공한다. 즉, 실내 공기를 실외로 배출되는 경로를 제공한다.

상기 회전축(20)은 상기 배기덕트(10)를 가로질러 관통 결합되며, 상기 구동모터(50)의 축에 결합되어 구동모터의 구동에 따라 정역회전 한다.

상기 개폐판(30)은 상기 배기덕트(10)의 내부에서 상기 회전축(20)에 결합되고, 회전축(20)의 정역회전에 따라 배기덕트(10)의 내부 유로(11)를 개방 또는 폐쇄시킨다.

상기 밀폐부재(40)는 상기 개폐판(30)의 외주연에 결합되고, 배기덕트(10) 유로(11)의 폐쇄시에 배기덕트 내면에 밀착되어 유로(11)를 밀봉 폐쇄하여 실외 공기가 실내로 역유입되는 것을 차단한다.

상기 개폐판(30)의 직경은 상기 배기덕트(10)의 내경 보다 짧고, 상기 밀폐부재(40)의 직경은 상기 배기덕트(10)의 내경 보다 길다. 그리고 상기 밀폐부재(40)는 부드러운 연질의 고무 또는 실리콘 재질로 이루어진다.

그리하여 상기 밀폐부재(40)는 유로(11)의 폐쇄 시에 가장자리가 접혀 배기덕트(10) 내면에 면접촉함으로써, 보다 긴밀히 유로를 폐쇄시킨다.

종래기술에서는 배기덕트 유로(11)의 개폐시에, 일반적으로 개폐판(30)의 회전범위를 최소화하여 불필요하게 구동모터(50)가 구동되어 에너지를 소비하지 아니하도록, 개폐판(30)이 90도 정회전하여 유로를 개방하고, 90도 역회전하여 유로를 폐쇄하는 방식을 사용하고 있다.

그러나 종래기술 처럼 개폐판(30)이 90도를 기준으로 정역회전을 하면, 밀폐부재(40)는 회전축을 중심으로 한쪽은 상부면만이, 다른 한쪽은 하부면만이 지속적을 배기덕트(10) 내면에 접촉된다.

그러면 밀폐부재(40)는 접촉되는 면만이 집중적으로 마모되어 수명이 단축되고, 또한 접촉되는 방향으로 계속하여 접히게 됨으로써 펼쳐진 원상태로의 복원력이 약해져 접혀진 상태를 유지하게 되고, 이는 배기덕트 유로의 폐쇄 능력을 떨어뜨리게 된다.

따라서 밀폐부재(40)가 일면만이 집중적으로 배기덕트(10) 내면에 접촉되는 것을 방지하면서, 개폐를 위한 구동모터(50)의 구동을 최소화하여 에너지 소비를 절감할 필요가 있다.

이러한 필요에 의해, 본원발명은 개폐판(30)이 180도를 기준으로 정회전 후 역회전을 하도록 하였다. 다시 말해, 개폐판(30)이 개방되어 있는 상태를 기준으로 하면, 개폐판(30)이 90도 정회전하여 유로(11)를 폐쇄하고, 다시 90도 정회전하여 유로(11)를 개방하고, 다시 90도 역회전하여 유로(11)를 폐쇄하고, 다시 90도 역회전하여 유로(11)를 개방하도록 하였다.

이리하면, 유로(11)의 개폐시에 밀폐부재(40)는 일면과 타면이 교대로 배기덕트(40) 내면에 접촉되므로 양면이 균등하게 마모되고, 밀폐부재(40)는 양방향으로 교대로 접히게 되므로 복원력이 약해져 접혀진 상태가 유지되는 것을 방지하고, 유로(11)의 개방과 폐쇄는 각각 개폐판(30)이 90도 회전을 개폐되므로, 모터(50)의 구동도 최소화되므로, 종래기술에 따른 문제를 해결할 수 있게 된다.

상기 구동모터(50)는 상기 배기덕트(10) 외부로 노출된 회전축(20)의 일단에 축설되고, 상기 컨트롤러(100)의 제어에 의해 정역회전을 한다.

그리고 상기 구동모터(50)의 모터축과 상기 회전축(20)은 축설부재(70)에 의해 결합된다. 상기 모터축 및 회전축의 단부에는 각각 단턱부(51, 21)가 형성되어 있고, 상기 축설부재(70)의 양측에는 상기 단턱부(51, 21)에 대응하는 형상의 단턱홀(71)이 형성되어, 상기 축설부재(70)는 양측에 삽입된 모터축(51)과 회전축(20)을 축설 결합시킨다.

그리고 상기 축설부재(70)의 외주연에는 개폐판(30)의 개폐 상태를 감지하기 위한 고리 형상의 마그넷(80)이 결합되어 있다.

상기 마그넷(580)은 4등분하여 각각 N극, S극, N극, S극 순서로 배열된다.

그리고 상기 마그넷(80)에 인접하여 홀센서(90)가 배치된다. 상기 홀센서(90)는 상기 마그넷(80)의 회전에 따른 극성변화를 감지하고, 이를 상기 컨트롤러(100)의 마이컴(U5)으로 전송한다.

참고로, 상기 홀센서(90)는 상기 마그넷(80)의 극성변화를 래치타입으로 감지한다. 즉, 각 극성에서 그 자력의 세기에 무관하게 동일한 감지신호(예;Hi 신호)를 출력하고, 극성이 변화되면 다른 감지신호(예;Low 신호)를 출력한다. 그리하여 회전축(20)이 90도 정역회전을 완료하였는지 여부에 대한 것을 감지하여 마이컴(U5)으로 전송한다.

상기 컨트롤러(100)는 상기 구동모터(50)의 구동, 즉, 정역회전을 제어하여, 개폐판(30)이 배기덕트 유로(11)를 개폐시키도록 한다.

상기 컨트롤러(100)는 정전압부(120), 배터리(60;BT1~BT4), 마이컴(U5), 개폐감지부(190), 스위칭부(140), 정역구동부(170)를 포함하여 이루어지고, 보다 구체적인 회로도는 도3에 도시되어 있다.

이하, 도3을 참조하여 본 발명에 따른 컨트롤러(100)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

외부전원(통상 상용 교류전원)이 입력되는 컨트롤러(100)의 입력측에는 외부전원으로 과전류가 인가되는 때에 차단되어 컨트롤러(100)를 보호하는 퓨즈(F)가 연결되어 있다.

상기 퓨즈(F)로는 PCB의 라인패턴에 인쇄방식으로 연결되는 패턴퓨즈를 사용하여 제조원가를 절감하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 퓨즈(F)에는 써미스터 저항(RT1)에 직렬로 연결되어 있다. 상기 써미스터 저항(RT1)은 온도에 따라 그 저항값이 가변되는 소자로서, 입력되는 외부전원에서 돌입전류(예;서지)를 차단한다.

상기 써미스터 저항(RT1)에는 입력되는 외부전원을 전파정류하는 브릿지다이오드(V1)가 연결되어 있다.

상기 브릿지다이오드(V1)의 출력측에는 정류된 외부전원을 평활하고 노이즈를 제거하는 평활부(110)가 연결된다.

상기 평활부(110)는 인덕터(L1)와, 두 캐패시터(C2, C3)와, 저항(R1)으로 구성된다.

상기 평활부(110)의 출력측에는 평활된 외부전원을 강압하고, 정전압화하는 정전압부(120)가 연결된다.

상기 정전압부(120)는 평활된 외부전원을 스위칭하여 펄스형 교류전원으로 변환하는 펄스생성부(U1)와,

상기 펄스생성부(U1)에서 생성된 펄스형 교류전원을 강압하는 트랜스(T1)와,

상기 트랜스(T1)의 출력전원을 평활화여 직류화하는 캐패시터(C6)와,

상기 캐패시터(C6)와 병렬연결되어, 캐패시터(C6)에서 평활되는 전압의 크기를 일정하게 유지시켜, 정전압을 출력하도록 하는 션트 레귤레이터(U3)와,

상기 트랜스(T1)의 출력전압을 감지하는 저항(R6)와, 상기 저항(R6)이 감지한 출력전압을 상기 펄스생성부(U1)로 피드백시켜 트랜스(T1)의 출력전압 크기를 일정하게 유지시키는 포토커플러(U4)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 트랜스(T1)는 1차측과 2차측에 각각 하나의 권선이 더 구비되고, 추가된 트랜스(T1)의 권선은 외부전원감지부에 연결된다. 상기 외부전원감지부(180)는 저항(R24)과 캐패시터(C11)로 구성되어 트랜스(T1)에 추가된 권선으로부터 전원이 입력되면, 즉, 외부전원이 입력되는 이를 상기 마이컴(U5)으로 전송한다.

상기 정전압부(120)의 출력측에는 정전압화된 외부전원의 전압을 승압시키는 승압부(150)가 구비될 수 있다.

상기 승압부(150)는 구동모터(50)의 구동전압 크기에 따라 선택적이다. 다시 말해, 구동모터(50)는 주로 5V와 12V를 구동전압으로 사용한다. 그래서 5V의 구동모터를 사용하는 때에는 상기 승압부(150)는 불필요하고, 12V의 구동모터를 사용하는 때에는 상기 승압부(150)를 필요로 한다.

상기 승압부(150)는 승압을 위한 인덕터(L2)와, 온오프하여 인덕터(L2)의 자속을 변화시켜 승압이 되도록 하는 트랜지스터(Q4)를 포함하여 이루어진다. 상기 트랜지스터(Q4)의 온오프는 상기 마이컴(U5)에 의해 제어된다.

상기 승압부(150)의 출력측에는 승압된(승압부가 구비되지 아니하는 때에는 상기 정전압부에서 정전압화된) 외부전원을 정류하는 다이오드(D2)와, 다이오드(D2)에서 정류된 외부전원을 평활하여 직류화하여 상기 정역구동부(170)로 공급하는 캐패시터(C4)와, 상기 캐패시터(C4)의 출력전압을 전압분배하여 감지하고 이를 상기 마이컴(U5)으로 전송하는 감지저항(R3, R13)이 연결된다.

상기 정역구동부(170)로 전원을 공급하는 상기 캐패시터(C4)에는 상기 마이컴(U5)에 구동전원을 공급하는 구동전원부(160)가 연결된다.

상기 구동전원부(160)는 상기 캐패시터(C4)의 출력전원을 강압하고, 평활하여 직류화하고, 일정크기로 정전압하는 트랜지스터(Q1), 캐패시터(C1), 션트 레귤레이터(U2)와, 다이오드(D4) 및 저항(R2, R4, R14)을 포함하여 이루어진다.

상기 정역구동부(170)는 구동모터(50)를 구동시키기기 위한 구동전원을 공급받는 캐패시터(C10)와,

상기 캐패시터(10)에 각각 병렬연결되고, 각각 상기 구동모터(50)의 두 전원단자 중 어느 한 전원단자에 연결되어 상기 캐패시터(10)의 구동전원을 구동모터에 입력하는 제1트랜지스터(Q8)와, 제2트랜지스터(Q9),

그리고 상기 구동모터(50)의 두 전원단자 중 어느 한 전원단자에 각각 연결되고, 또한 상기 구동모터(50)의 반대측 전원단자에 연결된 상기 제1트랜지스터(Q8)와, 제2트랜지스터(Q9)의 베이스단에 각각 연결되는 제3트랜지스터(Q10)와 제4트랜지스터(Q11)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제3트랜지스터(Q10)와 제4트랜지스터(Q11)는 각각 상기 마이컴(U5)에 의해 온오프가 제어되고, 상기 제1내지 제4트랜지스(Q8,9,10,11)에는 각각 안정적인 온오프를 위한 다이오드와 저항이 연결되어 있다.

상기 구동모터(50)가 정회전을 할 때에는 상기 마이컴(U5)의 제어에 의해 상기 제3트랜지스터(Q10)가 온되고, 상기 제3트랜지스터(Q10)가 온되면 상기 제2트랜지스터(Q9)가 온되어, 상기 구동모터(50)의 두 전원단자에 정방향의 직류전원이 공급되고,

상기 구동모터(50)가 역회전을 할 때에는 마이컴(U5)의 제어에 의해 상기 제4트랜지스터(Q11)가 온되고, 상기 제4트랜지스터(Q11)가 온되면 상기 제1트랜지스터(Q8)가 온되어, 상기 구동모터(50)의 두 전원단자에 역방향의 직류전원이 공급된다.

그리고 개폐판(30)을 개방시킬 때는 고 출력전압이 구동모터(50)에 공급되도록 하여 신속하게 회전하도록 하고, 개폐판(30)을 폐쇄시킬 때는 저 출력전압이 구동모터에 공급되도록 함으로써 천천히 회전하도록 한다.

개방시에 신속하게 회전시키는 것은 배기팬의 송풍이 거세지기 전에 신속하게 개방시켜 개방과정에서 부하의 증가를 방지하고, 소음의 발생을 방지하기 위한 것이고, 폐쇄시에 천천히 회전시키는 것은 배기팬은 전원이 차단되어도 관성에 의해 회전하는 팬에 의해 송풍이 유입되므로 송풍이 약해진 시점에서 천천히 폐쇄시켜 폐쇄과정에서 부하를 줄이고 소음의 발생을 방지하기 위한 것이다. 이때 폐쇄는 전원이 차단되고 나서 일정시간 후(예; 2초 후)에 폐쇄를 시작하여 송풍의 악영향을 더 줄일 수도 있다.

그리고 개폐판(30)의 개방 또는 폐쇄 상태를 감지하는 개폐감지부(190)는 상기 회전축(20)과 모터축(51)을 축설시키는 축설부재(70)에 구비되는 마그넷(80)과, 상기 마그넷(80)의 회전(즉, 회전축의 회전)에 따른 극성변화를 감지하는 홀센서(90)와, 상기 홀센서(90)가 감지하는 극성에 따라 Hi 또는 Low 신호를 마이컴(U5)으로 출력 전송하는 하이로부(H1)를 포함하여 이루어진다.

상기 배터리(BT1~BT4)는 상기 정전압부(120)의 출력측에 구비되고, 외부전원이 차단된 경우에 상기 마이컴(U5)의 제어에 의해 충전전원을 방전하여 상기 정역구동부(170)에 공급한다.

그리고 상기 배터리(BT1~BT4)에는 충전 전압을 감지하기 위해 두 분배저항(R9, R17)이 병렬로 연결되어 있고, 상기 두 분배저항에 의해 감지되는 배터리(BT1~BT4)의 충전 전압은 상기 마이컴(U5)으로 전송된다. 그리고 상기 두 분배저항(R9, R17)의 접지측에는 상기 마이컴(U5)에 의해 온오프가 제어되는 트랜지스터(Q7)가 연결되어 있다. 상기 트랜지스터(Q7)는 배기댐퍼의 미 사용중에는 오프되어 상기 배터리(BT1~BT4)의 자가방전을 방지한다.

그리고 상기 배터리(BT1~BT4)의 입력측과 출력측에는 각각 충전부(130)와 스위칭부(140)가 연결된다.

상기 충전부(130)는 외부전원이 입력되는 때에, 그리고 상기 마이컴(U5)의 판단으로 충전이 필요한 시기에 상기 정전압부(120)의 출력 정전압으로 상기 배터리(BT1~BT4)를 충전시킨다.

상기 충전부(130)는 상기 정전압부(120)의 출력 정전압을 상기 배터리(BT1~BT4)에 공급 또는 차단하는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q2)가 안정적으로 구동되도록 보호하는 저항(R7, R10)과, 입력되는 전원을 정류하여 배터리(BT1~BT4)로 공급하는 다이오드(D6)와, 상기 마이컴(U5)에 의해 온오프가 제어되고 상기 트랜지스터(Q2)의 온오프를 제어하는 또 다른 트랜지스터(Q5)를 포함하여 이루어진다.

상기 스위칭부(140)는 외부전원의 입력이 차단되는 때에 상기 마이컴(U5)의 제어에 의해 온되어 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전전원을 방전하여 개폐판(30)을 폐쇄시키는 구동전원을 구동모터(50)에 공급하고, 개폐판(30)의 폐쇄가 완료된 후에는 다시 오프(오픈)되어 배터리(BT1~BT4)가 대기전력에 따른 일부 충전전원을 방전하는 것을 차단한다.

상기 스위칭부(140)는 온오프되어 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전전원을 방전 또는 방전차단하는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)가 안정적으로 구동되도록 하는 저항(R8, R11)과, 방전되는 전원을 정류하는 다이오드(D7)와, 상기 마이컴(U5)에 의해 온오프가 제어되어 상기 트랜지스터(Q3)의 온오프를 제어하는 또 다른 트랜지스터(Q6)를 포함하여 이루어진다.

상기 마이컴(U5)은 컨트롤러(100)를 전체적으로 제어한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.

상기 외부전원감지부(180)를 통해 외부전원이 입력되는지 또는 외부전원의 입력이 차단되었는지 여부에 대한 신호를 전송받고, 상기 개폐감지부(190)를 통해 상기 개폐판(30)이 개방되었는지 또는 폐쇄되었는지 여부에 대한 신호를 전송받고, 상기 배터리(BT1~BT4)에 병렬연결되어 있는 두 분배저항(R9, R17)을 통해 상기 배터리의 충전 전압의 크기를 전송받고,

배기댐퍼 운영에 필요한 각종 정보와, 배기댐퍼의 이전 운영상태에 대한 각종 정보를 메모리에 저장한다.

그리고 실시간으로 전송받은 각종 정보와, 메모리에 저장된 각종 정보를 이용하여 기 설정된 프로그램에 따라 배기댐퍼를 운영한다.

상기 마이컴(U5)의 제어에 의한 운영방식의 예는 아래와 같다.

우선, 외부전원이 입력을 상기 외부전원감지부(180)가 감지하면, 상기 메모리에 저장되어 있는 상기 개폐판(30)의 직전 운영 시 회전방향에 따른 방향으로 개폐판이 정회전 또는 역회전하여 배기덕트(10)의 유로(11)를 개방하도록 상기 정역구동부(170)를 제어하여 상기 구동모터(50)에 구동전원을 공급한다.

그리고 상기 두 분배저항(R9, R17)이 감지한 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전 전압이 충전전원 범위의 상한 또는 하한에 있지 아니하는 경우에, 상기 메모리에 저장되어 있는 직전 운영 시에 상기 배터리(BT1~BT4)가 충전 중이었는지 여부에 대한 정보에 따라 충전 중이었으면 충전부를 제어하여 배터리(BT1~BT4)를 충전하고, 충전 중이 아니었으면 충전을 하지 않는다.

그리고 운영 중이라도 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전 전압이 하한에 도달하면 즉시 상기 충전부(130)를 제어하여 충전이 되도록 한다. 또한, 배터리(BT1~BT4)의 충전이 만충(즉, 충전 전압이 상한에 도달)된 이후에는 충전 전압이 하한에 도달하기 전까지 충전이 되지 아니하도록 함으로써, 배터리(BT1~BT4)의 충방전 횟수를 최소화 한다.

이처럼 배터리(BT1~BT4)의 충방전 횟수를 최소화 하는 것은 전술한 바와 같이 충방전에 따른 배터리의 수명이 단축되는 것을 방지하기 위함이다. 배터리의 충방전 수명은 약 500~1,000회 정도 되는데, 배기댐퍼는 그 운영 특성상 수시로 가동되기 때문에, 가동시마다 충방전을 하게 되면 욕실과 같이 하루에도 수십번 사용하는 곳에 설치되는 배기댐퍼는 몇달 사용하지도 못하고 배터리의 수명이 다하여 교체해야 하는 문제가 발생한다.

그리고 배터리 중에는 충전전원에 대하여 메모리 효과를 갖는 종류의 배터리도 있는데, 메모리 효과를 갖는 배터리는 방전 가능한 충전전원이 남아 있음에도 충전을 하게 되면 차츰 방전할 수 있는 충전전원이 줄어들기 때문에, 잦은 충방전은 지양해야 한다.

그리고 상기 외부전원감지부(180)로부터 입력되던 외부전원이 차단된 신호가 전송되면, 상기 스위칭부(140)를 온시켜 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전전원이 방전되도록 한다. 이때 배터리(BT1~BT4)의 방전은 외부전원이 차단되면 즉시 행해질 수도 있으나, 배기팬의 송풍이 약해지도록 일정시간 경과한 후에 행해질 수도 있다.

그리고 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전전원을 방전한 후에는 상기 정역구동부(170)를 제어하여 상기 구동모터(50)에 구동전원을 인가함으로써, 상기 개폐판(30)이 배기덕트(10)의 유로를 폐쇄하도록 한다.

이때, 상기 개폐판(30)의 회전방향은 메모리에 저장된 개폐판의 개방시 회전한 방향에 반대되는 방향으로 역회전 또는 정회전시켜, 개폐판이 180도를 기준으로 정회전 또는 역회전하도록 한다.

그리고 상기 개폐감지부(190)로부터 개폐판(30)의 개폐완료에 대한 신호가 메모리에 저장된 시간 이내에 전송되지 아니하는 때에는 이물질 등에 의해 개폐판이 걸려 회전에 방해가 있는 것으로 판단하여 구동모터(50)에 고 출력전압이 공급되도록 함으로써 개폐판(30)의 폐쇄가 완료될 수 있도록 한다. 고 출력전압을 인가하였음에도 일정 시간 이내에 개폐판(30)의 폐쇄가 완료되지 아니하는 때에는 비상벨이나 점멸 램프 등을 이용하여 사용자에게 이를 알리도록 할 수 있다.

참고로, 상기 구동모터(50)에 공급되는 구동전원의 고 출력전압이나 저 출력전압은 상기 정역구동부(170)의 제3트랜지스터(Q10)이나 제4트랜지스터(Q11)의 온오프 시간 조절, 즉 듀티비를 조절하여 조절할 수 있고, 상기 승압부(150)의 트랜지스터(Q6)의 온오프를 조절하여 정역구동부(170)에 공급되는 구동전원의 크기를 조절하여 조절할 수도 있다.

그리고 개폐판(30)의 개폐가 완료된 후에는 상기 배터리(BT1~BT4)의 충전 전압과, 충전 중이었는지 여부에 대한 정보, 상기 개폐판(30)의 회전방향에 대한 정보를 메모리에 저장시킨 후에, 상기 배터리(BT1~BT4)에 병렬연결되어 있는 트랜지스터(Q7)을 오프시켜 배터리의 자가방전을 차단하고, 상기 스위칭부(140)의 트랜지스터(Q6)를 통해 배터리 출력라인에 연결된 트랜지스터(Q3)를 개방시켜 배터리(BT1~BT4) 구동모터와 마이컴(U5)에 공급하는 전원을 차단하고, 이들의 최소한의 운영을 위한 대기전력에 따른 방전도 차단하여, 배터리의 불필요한 전원소모를 방지한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 자동 배기댐퍼에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 배기덕트 20 : 회전축
30 : 개폐판 40 : 밀폐부재
50 : 구동모터 60 : 배터리
70 : 축설부재 80 : 마그넷
90 : 홀센서 100 : 컨트롤러
110 : 평활부 120 : 정전압부
130 : 충전부 140 : 스위칭부
150 : 승압부 160 : 구동전원부
170 : 정역구동부 180 : 외부전원감지부
190 : 개폐감지부

Claims (4)

1. 배기덕트와, 상기 배기덕트를 가로지르는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 배기덕트의 유로를 개폐하는 개폐판과, 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와, 상기 구동모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 자동 배기댐퍼에 있어서,
   
   상기 컨트롤러는
   입력되는 외부전원을 정전압으로 변환하고, 이를 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 개방시키는 정전압부와,
   상기 정전압부의 출력전원으로 충전되며, 외부전원의 입력이 차단된 때에 충전전원을 상기 구동모터에 공급하여 상기 배기덕트의 유로를 폐쇄시키는 배터리와,
   외부전원의 입력 여부를 감지하여 상기 배터리의 방전을 제어하고, 상기 배터리의 충전 전압을 검출하여 상기 배터리의 충전을 제어하는 마이컴을 포함하여 이루어지되,
   상기 마이컴은 반복적인 방전으로 상기 배터리의 충전 전압이 하한에 도달하기 전에는 충전을 차단함으로써, 배터리의 충방전에 따른 수명을 최대화하고,
   상기 컨트롤러는 상기 개폐판이 정회전 또는 역회전하도록, 상기 마이컴의 제어에 의해 상기 정전압부의 출력전압 극성을 교번하여 상기 구동모터에 공급하는 정역구동부를 더 포함하고,
   상기 마이컴은 상기 개폐판의 개방 시에는 고 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하여 개방되도록 하고, 폐쇄 시에는 저 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하여 폐쇄되도록 하되, 폐쇄 시에 기준시간 이내에 완전 폐쇄가 완료되지 아니하는 때에는 고 출력전압이 구동모터에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 배기댐퍼.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 회전축의 회전 상태에 따른 상기 개폐판의 개폐 여부를 감지하는 개폐감지부와,
   상기 배터리의 출력라인에 구비되는 스위칭부를 더 포함하고,
   상기 마이컴은 상기 개폐감지부에서 개폐판이 배기덕트를 폐쇄한 신호가 전송되면, 일정 시간 경과 후에 상기 스위칭부를 오픈시켜 대기전력에 따른 방전을 차단하는 것을 특징으로 하는 자동 배기댐퍼.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 개폐판의 외주연에는 상기 배기덕트의 내경 보다 긴 외경을 갖는 밀폐부재가 구비되고,
   상기 마이컴은 상기 개폐판이 180도를 기준으로 정회전 후 역회전하도록 함으로써, 상기 밀폐부재 일면의 편중된 마모를 예방한 것을 특징으로 하는 자동 배기댐퍼.

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