KR101352494B1 - 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼 - Google Patents

마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 전원 공급이 차단되었을 시, 충전된 전원을 이용하여 배기덕트를 차단시켜주되 모터가 일방향 회전을 하면서 스위치의 접점을 변경시켜 스위치나 커플링의 파손 가능성을 극히 낮춰줄 수가 있다.

Description

마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼{Electric damper for opening and closing by one-way rotation of closure}
본 발명은 전동댐퍼에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 전원 공급이 차단되었을 시, 충전된 전원을 이용하여 배기덕트를 차단시켜주되 모터가 일방향 회전을 하면서 스위치의 접점을 변경시켜 스위치나 커플링의 파손 가능성을 극히 낮춰줄 수 있는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼에 관한 것이다.
아파트, 다세대 주택, 오피스텔 등의 현대식 건물들은 환기를 위한 배기 경로를 공유해야만 하기 때문에, 다른 세대의 화장실이나 주방의 냄새가 역류할 수가 있다. 이를 해결하기 위해 배기덕트에 전동댐퍼가 설치되어 냄새가 역류하는 것을 차단할 수가 있다.
전동댐퍼는 환풍기와 연동하여 사용자가 원하는 시간만큼 내부 공기를 외부로 배출하여 환기를 시킬 수가 있으며, 더불어 외부의 공기가 역류하여 유입되는 것을 차단함으로써 쾌적하고 깨끗한 실내 공기를 유지시킬 수 있도록 한다.
기본적으로 전동댐퍼는 모터의 구동으로 배기덕트 내에 설치된 마개를 열고 닫는 구조이다. 하지만 배기덕트가 개방된 상태에서 화재가 발생하여 전원 공급이 차단되었을 경우, 모터를 구동시킬 수가 없어서 배기덕트가 개방된 상태에서 유독가스가 역류하는 사고가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해 외부 전원이 공급되면 모터를 구동하여 마개를 열고, 마개가 완전히 열린 이후에는 공급되는 전원을 콘덴서에 충전하여, 화재 등의 비상 상황이 발생하여 외부 전원 공급이 차단되더라도, 충전 전원으로 모터를 구동하여 마개를 닫을 수 있도록 하는 전동댐퍼가 개발된 바 있다.
하지만, 이러한 종래의 전동댐퍼는 초기에 공급되는 외부 전원은 모두 모터를 구동시키는 데에 소비하기 때문에, 그 순간 정전이 발생하면 다시 마개를 닫아줄 수가 없어서 사고 위험이 높다.
그리고, 종래의 전동댐퍼는 교류 전원으로 정회전과 역회전이 이루어지는 AC모터를 사용하고 있는데, 이러한 AC모터의 회전 방향을 결정해주기 위한 극성을 바꾸어주기 위해 값비싼 릴레이(RELAY)가 필요하다.
또한 마개의 개방과 폐쇄 동작시 AC모터가 정회전과 역회전을 반복 하는데, 이때 마개의 열림과 닫힘 상태를 확인하여 더 이상의 회전을 제한시키기 위해 도1에 도시된 바와 같이 날개(5a)를 갖는 커플링(5)과 리미트스위치들(LS1,LS2)을 사용하고 있다.
도1에 도시된 종래의 전동댐퍼의 작동을 간략히 설명하면, 먼저 모터의 회전축과 연동하여 날개(5a)를 갖는 커플링(5)이 일정 각도 범위 내에서 회전 가능하도록 회로기판(6)에 설치되어 있고, 이러한 커플링(5)의 날개(5a)의 회전 반경 내에 제1리미트스위치(LS1)와 제2리미트스위치(LS2)가 설치되어 있다. 예컨대 모터가 구동되어 커플링(5)이 반시계 방향으로 회전하면 마개가 개방되고, 도1의 (a)에서처럼 커플링(5)의 날개(5a)가 제1리미트스위치(LS1)의 접촉부(LS1B)를 눌러 제1리미트스위치(LS1)의 접점 위치를 바꾸면 마개의 회전이 멈추고 개방된 상태를 유지하도록 하는 것이다. 반대로 모터가 역방향 구동되어 커플링(5)이 시계 방향으로 회전하면 마개가 폐쇄되고, 도1의 (b)에서처럼 커플링(5)의 날개(5a)가 제2리미트스위치(LS2)의 접촉부를 눌러 제2리미트스위치(LS2)의 접점 위치를 바꾸면 마개의 역방향 회전이 멈추고 폐쇄된 상태를 유지하도록 하는 것이다.
여기서 제1리미트스위치(LS1)를 기준으로 본다면, 커플링(5)의 회전 중심으로부터 제1리미트스위치(LS1)의 접촉부(LS1B)를 지지하고 있는 스위치본체(LS1A)까지의 거리(SR)가 커플링(5)의 날개(5a)의 최외곽 회전반경(WR)보다 작다. 즉, 날개(5a)는 제1리미트스위치(LS1)과 제2리미트스위치(LS2) 사이에서만 회전 동작을 반복해야하는데(이렇게 회전해야만 동작 가능함), 날개(5a)의 회전을 차단하면서 발생하는 충격이 꽤 크다.
따라서 커플링(5)의 날개(5a)와 리미트스위치(LS1,LS2)간 접촉시 발생하는 충격에 의해 날개(5a)가 파손될 우려가 있으며, 만약 날개(5a)가 파손된다면, 날개(5a)에 의한 리미트스위치(LS1,LS2)의 접점 변경이 불가능하기 때문에 모터가 무한 회전하여 전동댐퍼로서의 기능을 상실하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부 전원이 공급되면 모터를 구동시켜 마개를 개방하는 동시에, 슈퍼콘덴서의 충전도 이루어지도록 함으로써, 정전 등의 상황이 어느 순간에 발생하더라도 충전된 전원으로 모터를 구동시켜 배기덕트를 차단할 수 있도록 하고, 모터를 일방향 회전시키더라도 개방과 폐쇄 상태를 인지하여 전동댐퍼로서의 기능을 수행할 수 있는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼는, 외부로부터 교류 전원을 공급받아 전압을 강하시키는 전압강하부; 상기 전압강하부에서 전압 강하된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류기; 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원을 충전하는 슈퍼콘덴서; 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 통해 모터축을 회전시키는 모터; 상기 모터의 모터축과 연동되어 회전하며 날개를 갖는 커플링; 상기 커플링의 날개 위치에 따라 접점의 위치를 바꾸어 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원을 상기 모터에 공급하거나, 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 상기 모터에 공급하는 스위치; 및 배기덕트 연결부 내부에 위치하고, 상기 모터축과 연동되어 회전함으로써 상기 배기덕트 연결부 내부 공간을 개방하거나 폐쇄하는 마개;를 포함하되, 상기 모터는 일방향 회전하면서 상기 커플링의 날개가 상기 스위치의 접점을 바꾸도록 하여 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 공급 받아 회전 가능하다.
여기서, 상기 스위치는 상기 커플링의 날개에 접촉되어 접점 위치를 바꾸는 탄성접촉부와, 상기 탄성접촉부를 지지하는 스위치본체를 포함하고, 상기 커플링의 회전 중심과 상기 스위치본체까지의 거리가 상기 커플링 날개의 최외곽 회전 반경보다 더 멀도록 상기 스위치가 설치될 수 있다.
또한, 상기 스위치는 상기 커플링의 회전 중심을 기준으로 90도 간격을 이루도록 설치되는 제1스위치와 제2스위치로 이루어지며, 상기 커플링은 회전 중심을 기준으로 대칭하는 위치에 제1날개와 제2날개를 가질 수 있다.
또, 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원은 저항을 통해 상기 슈퍼콘덴서에 연결되고, 바이어스 인가 여부에 따라 턴온/턴오프 되는 트랜지스터를 통해 상기 슈퍼콘덴서에 연결되며, 상기 제1스위치를 통해 상기 모터에 연결되도록 회로 구성이 이루어지되, 외부로부터 교류 전원이 공급되면, 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원은 상기 저항을 통해 상기 슈퍼콘덴서에 저속 충전됨과 동시에 상기 제1스위치를 통해 상기 모터에 공급됨으로써 상기 모터가 회전하여 상기 마개가 개방되도록 하고, 상기 마개가 완전히 개방되어 상기 커플링의 날개가 상기 제1스위치의 접점을 바꾸면 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원이 상기 제1스위치를 통해 상기 트랜지스터에 바이어스를 인가하여 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원이 상기 트랜지스터를 통해 상기 슈퍼콘덴서에 공급되어 고속 충전이 이루어질 수 있다.
그리고, 외부로부터 교류 전원이 공급되는지 여부에 따라 턴온/턴오프 되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 제2스위치를 통해 상기 모터에 공급되도록 하는 충전전원공급제어부;를 더 포함하되, 외부로부터 교류 전원이 공급되면, 상기 충전전원공급제어부가 턴오프되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 모터측으로 공급되는 것이 차단되고, 외부로부터의 교류 전원 공급이 차단되면, 상기 충전전원공급제어부가 턴온되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 제2스위치를 통해 상기 모터측으로 공급되도록 하여 상기 마개가 폐쇄되도록 하며, 상기 마개가 완전히 폐쇄되어 상기 커플링의 날개가 상기 제2스위치의 접점을 바꾸면 상기 모터에 공급되는 상기 슈퍼콘덴서의 직류 전원 공급이 차단되어 상기 모터의 회전이 멈출 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 외부 전원이 공급되면 모터를 구동시켜 마개를 여는 동시에 슈퍼콘덴서를 저속 충전함으로써, 어떠한 순간에 정전 사고가 일어나더라도 충전된 전원을 이용하여 모터를 구동시켜 마개를 닫을 수가 있다. 즉, 초기에 공급되는 외부 전원을 모두 모터 구동에 사용한 이후 충전이 이루어지는 것이 아니라, 모터를 구동시키는 중에도 충전이 이루어지도록 하는 것이기 때문에, 마개를 개방하는 순간에는 항상 마개를 닫기 위한 전원을 충전함으로써, 비상 상황에 배기덕트를 차단시켜 추가 사고를 방지할 수가 있는 것이다.
또한, 정회전과 역회전이 가능한 AC모터를 사용하는 것이 아니고, DC모터를 사용하는 것이기 때문에 극성을 바꾸어주기 위한 고가의 릴레이(RELAY)가 필요 없어서 제조 단가를 낮출 수가 있다.
또, 모터와 연동된 커플링의 날개가 스위치에 부딪히면서 멈추는 것이 아니고, 스위치의 탄성접촉부를 스치듯 지나가면서 일방향 회전 가능한 구조이기 때문에, 커플링의 날개가 스위치의 탄성접촉부에 접촉할 시의 충격이 작아 파손될 우려가 적다.
도1은 종래의 전동댐퍼에서 커플링과 리미트스위치 사이의 설치 구조를 설명하기 위한 도면.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼를 설명하기 위한 사시도.
도3 내지 도6은 도2에 도시된 전동댐퍼의 회로 구성을 작동 상태에 따라 설명하기 위한 도면.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼를 설명하기 위한 도면.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼에서 커플링과 스위치 사이의 설치 구조를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼(이하 '전동댐퍼'라 함)를 설명하기 위한 사시도이고, 도3 내지 도6은 도2에 도시된 전동댐퍼(10)의 구동을 위한 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동댐퍼(10)는 양측에서 배기덕트를 연결하는 배기덕트 연결부(120)와, 배기덕트 연결부(120) 내에 위치하는 마개(141)와, 마개(141)의 중심에 마련되어 마개(141)를 회전시키는 마개축(142)과, 배기덕트 연결부(120) 외부에 마련된 케이스(110)를 포함하며, 케이스(110) 내부에 전동댐퍼(10)의 구동을 위한 모터(J2)와 회로기판(160)이 위치한다.
배기덕트 연결부(120)는 공기가 드나들 수 있도록 관통된 원통 형상이며, 양측으로 배기덕트가 연결된다.
배기덕트 연결부(120) 내측에는 마개(141)가 위치하며, 마개(141)는 마개축(142)을 중심으로 회전가능하다. 따라서 배기덕트 연결부(120)의 내부 공간은 마개(141)의 회전 여부에 따라 개방되거나 폐쇄된다. 또한 마개(141)의 둘레에는 패킹 처리가 되어 마개(141)가 폐쇄됐을 시 완전히 밀폐가 되도록 할 수 있다.
이러한 마개(141)를 열고 닫기 위한 마개축(142)은 배기덕트 연결부(120) 외부에 설치된 케이스(110)까지 연장되어 있으며, 케이스(110) 내부에 위치한 모터(J2)의 모터축(미도시) 및 커플링(150)과 연동되어 모터(J2)의 구동에 따라 회전 가능하다. 한편 모터(J2)의 모터축은 마개축(142)이나 커플링(150)과 직접 연동되어 회전 동력을 전달할 수도 있지만, 감속기어(미도시)에 의해 회전비율을 조절한 후 커플링(150) 또는 마개축(142)에 회전 동력을 전달할 수도 있다.
케이스(110) 내부에는 모터(J2)를 구동시키기 위한 회로기판(160)과, 마개축(142) 및 커플링(150)과 연동되는 모터(J2)가 위치하고 있으며, 이하에서는 도3 내지 도6을 참조하여 모터(J2)를 구동시키기 위한 회로 구성에 대해 설명하도록 한다.
먼저 케이스(110) 내부로 연결되어 있는 케이블을 통해 외부 전원이 공급될 수 있다. 일반 가정에서 사용되는 상용 전기는 220V의 교류 전압이다. 이러한 외부 전원은 트랜스(T1)로 입력되며, 트랜스(T1)는 입력된 외부 전원을 전압 강하하여 12V의 교류 전압을 출력하고, 트랜스(T1)의 출력은 정류기(D1)로 입력된다.
여기서 220V의 교류 전압을 전압강하하기 위해 사용된 '전압강하부'로서 도3 내지 도6에서는 트랜스(T1)을 사용하였지만, 실시하기에 따라 도7에 도시된 저항(R9,R10), 커패시터(C6) 및 퓨즈(F1)로 이루어진 전압강하부(170')가 사용될 수도 있다.
다시 도3을 참조하면, 브릿지다이오드로 구현된 정류기(D1)는 트랜스(T1)에서 출력된 교류 전압을 전파 정류하여 12V의 직류 전압으로 변환한다. 이렇게 변환된 12V의 직류 전압은 전압조정기(U1)에서 6V의 직류 전압으로 전압이 조정되어 출력된다.
외부 전원이 공급되어 마개(141)가 개방중인 상태의 회로를 도시한 도3을 참조하면, 전압조정기(U1)의 출력노드는 차단다이오드(D3)와 저항(R8)을 통해 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 연결되고, 또한 차단다이오드(D3)와 트랜지스터(Q5)를 통해 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 연결되며, 그리고 제1스위치(SW1)를 통해 모터(J2)에 연결된다.
여기서 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 접점 위치는 모터(J2)의 모터축(미도시)에 연동된 커플링(150)의 날개(151,152) 위치에 따라 바뀌게 된다. 즉 제1스위치(SW1)는 커플링(150)의 날개(151,152)가 제1스위치(SW1)의 탄성접촉부(SW1b)에 접했을 때에만 2번 단자와 1번 단자를 연결시키고, 날개(151,152)와 탄성접촉부(SW1b)의 접촉이 없을 경우에는 2번 단자와 3번 단자를 연결시킨다. 또한 제2스위치(SW2)는 커플링(150)의 날개(151,152)가 제2스위치(SW2)의 탄성접촉부(SW2b)에 접했을 때에만 2번 단자와 1번 단자를 연결시키고, 날개(151,152)와 탄성접촉부(SW2b)의 접촉이 없을 경우에는 2번 단자와 3번 단자를 연결시킨다.
즉, 커플링(150)과 스위치들(SW1,SW2)의 관계 중 마개가 열리고 있는 상태를 설명하기 위해 도시한 도8의 (a)를 참조하면, 커플링(150)의 날개(151,152)는 어떠한 스위치(SW1,SW2)의 탄성접촉부(SW1b,SW2b)와도 접촉되지 않은 상태이며, 따라서 스위치(SW1,SW2)의 접점 상태는 도3에 도시된 바와 같이 제1스위치(SW1)의 2번 단자와 3번 단자가 연결된 상태이고, 제2스위치(SW2)의 2번 단자와 3번 단자가 연결된 상태이다.
따라서 전압조정기(U1)에서 출력된 6V의 직류 전압은 제1스위치(SW1)의 2번 단자와 3번 단자를 통해 모터(J2)에 공급될 수 있는 것이며, 이에 따라 모터축(미도시)이 회전하여 커플링(150)과 마개(141)가 함께 회전되는 것이다. 이때 도8의 (a) 상태에서 커플링(150)은 시계방향으로 회전한다.
즉 전압조정기(U1)에서 출력된 6V의 직류 전압은 제1스위치(SW1)를 통해 모터(J2)에 공급되어 마개(141)를 개방시킴과 동시에 차단다이오드(D3)와 저항(R8)을 통해 슈퍼콘덴서에 저속 충전되는 것이다. 이때 제1스위치(SW1)의 1번 단자는 단락된 상태이기 때문에 트랜지스터(Q6)은 턴오프 상태이고, 이에 따라 트랜지스터(Q5)도 턴오프 상태이다. 따라서 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원은 차단다이오드(D3)와 트랜지스터(Q5)를 통한 슈퍼콘덴서(C3,C4)로의 공급이 불가능하다.
한편, 도3에 도시된 회로도 상에서 좌측 하단에 도시된 충전전원공급제어부(180)는 외부에서의 교류 전원 공급 여부에 따라 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원을 모터(J2) 측으로 공급하는 것을 제어하기 위해 마련된다.
충전전원공급제어부(180)는 트랜지스터(Q2,Q3,Q4)들과 저항(R3,R4,R5,R6)들로 이루어지는데, Q4가 턴온되면, Q3는 턴오프되고, Q2도 턴오프된다. 반대로 Q4가 턴오프되면, Q3는 턴온되고, Q2도 턴온된다.
즉 외부에서 교류 전원이 공급되어 정류기(D1)를 통해 직류 전원이 출력되고 있는 상태인 도3의 상태에서는, Q4가 턴온되고, Q3와 Q2는 턴오프되어 있는 상태이다. 따라서 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전되고 있는 직류 전원은 충전전원공급제어부(180)의 Q2를 통해 모터(J2) 측으로 전달될 수가 없다.
도3과 도8의 (a)를 통해 외부에서 교류 전원이 공급됨으로써 모터(J2)를 회전시켜 마개(141)를 개방하고, 동시에 슈퍼콘덴서(C3,C4)를 저속 충전시키는 과정을 설명하였는데, 만약 모터(J2)가 소정 각도 계속 회전하여 마개(141)가 완전히 개방되면 커플링(150)과 스위치들(SW1,SW2)의 상태는 도8의 (b) 상태가 되고 회로는 도4의 상태가 된다.
즉, 도8의 (b)에서와 같이 모터(J2)의 회전으로 마개(141)가 완전히 개방 되면, 커플링(150)의 제1날개(151)는 제1스위치(SW1)의 탄성접촉부(SW1b)와 접촉하게 되고, 이에 따라 제1스위치(SW1)의 단자 접점은 도4에 도시된 바와 같이 2번 단자와 1번 단자가 연결된다. 따라서 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원은 제1스위치(SW1)를 통해 모터(J2)에 공급되지 못하여 모터(J2)의 회전은 멈추고 커플링(150)의 상태 또한 도8의 (b) 상태로 멈추어 마개(141)가 개방된 상태로 남게된다.
이때 외부에서의 교류 전원 공급은 계속 되고 있는 상태이기 때문에 충전전원공급제어부(180)의 Q4는 턴온 상태이고, 이에 따라 Q3와 Q2는 턴오프 상태이다. 따라서 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원은 여전히 충전전원공급제어부(180)의 Q2를 통해 모터(J2)에 공급되지 못한다.
또한, 제1스위치(SW1)의 접점이 변경되어 2번 단자와 1번 단자가 연결되었기 때문에 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원이 제1스위치(SW1)를 통해 발광다이오드(D2)에 공급되어 LED가 켜지게 된다. 즉 LED를 발광시켜 마개가 완전히 개방되었음을 사용자에게 알릴 수 있는 것이다.
더불어 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원이 제1스위치(SW1)의 2번 단자와 1번 단자를 거쳐 트랜지스터(Q6)의 바이어스로 공급된다. 따라서 Q6이 턴온되고, 이에 따라 Q5도 턴온된다. 따라서 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원이 차단다이오드(D3)와 Q5를 거쳐 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 고속 충전된다.
즉, 외부에서 교류 전원이 공급되기 시작하면 도8의 (a)와 도3을 참조로 설명한 바와 같이 전압조정기(U1)의 출력으로 모터(J2)를 회전시켜 마개(141)를 개방함과 동시에, 전압조정기(U1)의 출력이 차단다이오드(D3)와 저항(R8)을 통해 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 저속 충전되고, 마개(141)가 완전히 개방되면 도8의 (b)와 도4를 참조로 설명한 바와 같이 모터(J2)의 회전은 멈추고 전압조정기(U1)에서 출력된 직류 전원이 차단다이오드(D3)와 트랜지스터(Q5)를 거쳐 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 고속 충전되는 것이다.
이렇게 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원은 외부의 전원 공급이 차단되었을 때 모터(J2)를 회전시켜 마개(141)를 폐쇄시키는데 사용된다. 즉 도8의 (b) 및 도4에 도시된 상태에서 외부 전원의 공급이 차단되면(사용자가 임의로 차단시키거나, 정전이 되었을 경우), 전압조정기(U1)를 통해 출력되는 직류 전원은 없다. 따라서 슈퍼콘덴서(C3,C4)의 충전이 중단된다. 더불어 정류기(D1)에서 출력되는 직류 전원도 없기 때문에 충전전원공급제어부(180)에서 Q4의 바이어스 인가가 차단된다. 따라서 Q4가 턴오프되고, Q3와 Q2는 턴온된다.
따라서 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원은 Q2를 통해 제2스위치(SW2) 측으로 공급될 수 있다. 이때 제2스위치(SW2)의 접점은 2번 단자와 3번 단자가 연결된 상태이기 때문에 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 전원을 그대로 모터(J2)에 공급할 수가 있게 되는 것이다.
여기서 전압조정기(U1)와 제1스위치(SW1)를 통해 공급되는 직류 전원이나 슈퍼콘덴서(C3,C4)와 제2스위치(SW2)를 통해 공급되는 직류 전원 모두 모터(J2)의 1번 단자에 공급된다. 즉 모터(J2)의 2번 단자는 항상 접지 연결된 상태이고, 구동을 위한 직류 전원은 개방시에나 폐쇄시에나 항상 1번 단자를 통해 공급되는 것이기 때문에 어떠한 경우에도 모터(J2)는 항상 일방향 회전, 즉 도8을 기준으로 시계 방향 회전만 가능한 것이다.
이렇게 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원이 Q2와 제2스위치(SW2)를 통해 모터(J2)에 공급되면 도8의 (b) 상태에서 커플링(150)이 시계방향으로 다시 회전(물론 마개(141)도 회전함)하면서 제1날개(151)가 제1스위치(SW1)의 탄성접촉부(SW1b)를 스치고 지나가 이탈하게 된다. 마개(141)가 폐쇄되고 있는 상태의 커플링(150)과 스위치들(SW1,SW2)의 상태가 도8의 (c)에 도시되어 있는데, 제1날개(151)가 제1스위치(SW1)의 탄성접촉부(SW1b)와의 접촉 상태에서 이탈하였기 때문에 제1스위치(SW1)의 접점 상태는 도5에 도시된 바와 같이 다시 2번 단자와 3번 단자가 연결된 상태로 돌아오게 된다. 물론 마개(141)가 다시 폐쇄 되고 있는 상태에서의 제2스위치(SW2)의 접점 상태는 여전히 2번 단자와 3번 단자가 연결된 상태이다.
도5와 도8의 (c)를 통해 설명한 바와 같이 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전원으로 모터(J2)를 회전시켜 마개(141)를 폐쇄하는데, 만약 마개(141)가 완전히 폐쇄되면, 도8의 (d)에 도시된 바와 같이 커플링(150)의 제1날개(151)가 제2스위치(SW2)의 탄성접촉부(SW2b)와 접촉하게 되고, 이에 따라 제2스위치(SW2)의 단자 접점은 도6에 도시된 바와 같이 2번 단자와 1번 단자가 연결된다. 따라서 슈퍼콘덴서(C3,C4)에서 출력되는 직류 전원은 제2스위치(SW2)를 통해 모터(J2)로 공급되지 못하여 모터(J2)의 회전이 멈추게 된다. 즉 도8의 (d)의 상태로 멈추어 마개(141)는 폐쇄된 상태로 유지되는 것이다.
이렇게 외부 전원의 공급이 사용자 임의로 차단되거나, 정전에 의해 차단되면 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 충전된 직류 전압이 모터(J2)에 공급되면서 마개(141)를 닫아주게 된다. 따라서 화재 발생에 의해 불가피하게 정전이 되더라도 충전된 전원을 이용하여 마개(141)를 닫아줌으로써 배기덕트를 통한 유독가스의 이동을 차단시켜줄 수가 있는 것이다.
특히, 본 발명에서는 외부 전원이 공급되는 초기의 전원을 모두 모터(J2)를 구동시키는데 사용하는 것이 아니고, 모터(J2)의 회전과 동시에 일부 전원은 충전이 이루어지도록 함으로써 초기에 전원 공급이 이루어지는 시점에 화재 등의 사고가 발생하더라도 슈퍼콘덴서(C3,C4)에 저속 충전된 전원을 이용하여 마개(141)를 닫아줄 수가 있다. 따라서 추가 피해를 더욱 확고하게 막아줄 수가 있는 것이다.
여기서 모터(J2)가 정역회전을 하지 아니하고, 일방향 회전만 하더라도 커플링(150)과 스위치들(SW1,SW2)의 접촉을 통해 마개의 개폐 상태를 파악할 수 있는 것은 커플링(150)의 날개(151,152) 구현과 스위치(SW1,SW2)의 설치에 있어서 본원만의 독특한 특징이 있기 때문이다.
즉 도8에 도시된 바와 같이 스위치(SW1,SW2)는 탄성접촉부(SW1b,SW2b)와 탄성접촉부(SW1b,SW2b)를 지지하는 스위치본체(SW1a,SW2a)를 포함하며, 이러한 각각의 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 탄성접촉부(SW1b,SW2b)가 커플링(150)의 회전 중심을 향하도록 회전 중심 기준으로 90도 간격을 이루어 회로기판(160)에 설치된다.
이때 커플링(150)의 날개(151,152)의 최외곽 회전 반경(WR)이 커플링(150)의 회전 중심에서부터 스위치본체(SW1a,SW2a)까지의 거리(SR)보다는 짧고, 커플링(150)의 회전 중심에서부터 탄성접촉부(SW1b,SW2b)까지의 거리보다는 길도록 스위치(SW1,SW2)가 설치된다.
따라서 커플링(150)이 회전하면 날개(151,152)도 함께 회전하되, 날개(151,152)의 끝단이 스위치(SW1,SW2)의 탄성접촉부(SW1b,SW2b)와 접하면 스위치(SW1,SW2)의 접점 변화가 가능한 것이다. 또한 커플링(150)이 다시 또 같은 방향으로 회전하면 날개(151,152)에 의해 탄성접촉부(SW1b,SW2b)가 눌리게 되는데, 이때 날개(151,152)의 최외곽 회전 반경(WR)이 커플링(150)의 회전 중심에서부터 스위치본체(SW1a,SW2a)까지의 거리(SR)보다는 짧기 때문에 무리 없이 날개(151,152)가 회전하면서 탄성접촉부(SW1b,SW2b)를 스치듯 지나갈 수가 있는 것이다.
즉 도1에 도시된 종래의 전동댐퍼에서는 날개(5a)가 두 개의 리미트스위치(LS1,LS2) 사이에서 정역회전하며 날개(5a)와 스위치본체(LS1A)가 반복적으로 충돌하여 어느 하나가 파손될 가능성이 높은 반면, 본원에서는 도8에 도시된 바와 같이 스위치본체(SW1a,SW2a)가 커플링(150)의 날개(151,152) 회전을 차단시켜주는 것이 아니고 탄성접촉부(SW1b,SW2b)와의 접촉 이후 스치듯 지나갈 수 있도록 하였기 때문에 스위치본체(SW1a,SW2a)나 날개(151,152)에 가해지는 충격이 매우 적어 파손 가능성이 없는 것이다. 따라서 전동댐퍼(10)의 오작동 우려도 없애줄 수가 있다.
한편 커플링(150)에는 회전 중심을 기준으로 대칭하는 위치에 날개(151,152)가 2개 마련되어 있다. 이는 대략 원판 형상인 마개(141)가 배기덕트 연결부 내부에서 회전할 시 90도 회전시마다 개방과 폐쇄 현상이 일어나는데, 이에 적합하게 스위치(SW1,SW2) 접점 변화가 일어나도록 하기 위한 것이다.
즉 도8의 (a)는 마개(141)의 개방이 이루어지고 있는 상태의 커플링(150)과 스위치(SW1,SW2) 관계를 나타낸 것인데, 마개(141)가 완전히 개방되어 도8의 (b) 상태가 되면 제1날개(151)가 제1스위치(SW1)의 접점을 바꾸어 개방을 유지시키고, 다시 90도 회전하여 도8의 (d) 상태가 되면 제1날개(151)가 제2스위치(SW2)의 접점을 바꾸어 폐쇄를 유지시킨다. 이때 다시 외부 전원을 공급하면 마개(141)가 같은 방향으로 회전하되, 도8의 (d) 상태에서 90도만 회전하면 제2날개(152)가 제1스위치(SW1)의 접점을 바꿀 수 있어서 90도 회전만에 개방 상태를 인지하고 이를 유지시킬 수 있게 되는 것이다. 이후 회전에서도 역시 제2날개(152)에 의해 90도 회전만에 제2스위치(SW2)의 접점 변화가 가능하다.
만약 제2날개(152) 없이 제1날개(151)만 있다면, 도8의 (d) 상태에서 외부 전원이 공급되더라도 완전히 개방된 상태를 인지하여 회전을 멈추기 위해서는 제1날개(151)가 제1스위치(SW1)까지 270도 회전(물론 이때 마개(141)도 270도 회전해야함)해야 하기 때문에 비효율적이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동댐퍼(10)에 의하면, 외부 전원이 공급되면 모터(J2)를 구동시켜 마개(141)를 여는 동시에 슈퍼콘덴서(C3,C4)를 저속 충전함으로써, 어떠한 순간에 정전 사고가 일어나더라도 충전된 전원을 이용하여 모터(J2)를 구동시켜 마개(141)를 닫을 수가 있다. 즉, 초기에 공급되는 외부 전원을 모두 모터(J2) 구동에 사용한 이후 충전이 이루어지는 것이 아니라, 모터(J2)를 구동시키는 중에도 충전이 이루어지도록 하는 것이기 때문에, 마개(141)를 개방하는 순간에는 항상 마개(141)를 닫기 위한 전원을 충전함으로써, 비상 상황에 배기덕트를 차단시켜 추가 사고를 방지할 수가 있는 것이다.
또한, 정회전과 역회전이 가능한 AC모터를 사용하는 것이 아니고, DC모터를 사용하는 것이기 때문에 극성을 바꾸어주기 위한 고가의 릴레이(RELAY)가 필요 없어서 제조 단가를 낮출 수가 있다.
또, 모터와 연동된 커플링의 날개가 스위치에 부딪히면서 멈추는 것이 아니고, 스위치의 탄성접촉부를 스치듯 지나가면서 일방향 회전 가능한 구조이기 때문에, 커플링의 날개가 스위치의 탄성접촉부에 접촉할 시의 충격이 작아 파손될 우려가 적다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 : 전동댐퍼
110 : 케이스
120 : 배기덕트 연결부
141 : 마개
142 : 마개축
150 : 커플링
151 : 제1날개
152 : 제2날개
160 : 회로기판
SW1 : 제1스위치
SW1a : 스위치본체
SW1b : 탄성접촉부
SW2 : 제2스위치
SW2a : 스위치본체
SW2b : 탄성접촉부
170 : 트랜스
170' : 전압강하부
R9,R10 : 저항
C6 : 커패시터
F1 : 퓨즈
D1 : 정류기
U1 : 전압조정기
D2 : 발광다이오드
D3 : 차단다이오드
R8 : 저항
180 : 충전전원공급제어부
Q2,Q3,Q4 : 트랜지스터
Q5,Q6 : 트랜지스터
J2 : 모터
C3,C4 : 슈퍼콘덴서

Claims (5)

  1. 외부로부터 교류 전원을 공급받아 전압을 강하시키는 전압강하부;
    상기 전압강하부에서 전압 강하된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류기;
    상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원을 충전하는 슈퍼콘덴서;
    상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 통해 모터축을 회전시키는 모터;
    상기 모터의 모터축과 연동되어 회전하며 날개를 갖는 커플링;
    상기 커플링의 날개 위치에 따라 접점의 위치를 바꾸어 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원을 상기 모터에 공급하거나, 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 상기 모터에 공급하는 제1스위치 및 제2스위치; 및
    배기덕트 연결부 내부에 위치하고, 상기 모터축과 연동되어 회전함으로써 상기 배기덕트 연결부 내부 공간을 개방하거나 폐쇄하는 마개;를 포함하고,
    상기 모터는 일방향 회전하면서 상기 커플링의 날개가 상기 제1스위치 또는 제2스위치의 접점을 바꾸도록 하여 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원 또는 상기 슈퍼콘덴서에서 출력되는 직류 전원을 공급 받아 회전 가능하되,
    상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원은 저항을 통해 상기 슈퍼콘덴서에 연결되고, 바이어스 인가 여부에 따라 턴온/턴오프 되는 트랜지스터를 통해 상기 슈퍼콘덴서에 연결되며, 상기 제1스위치를 통해 상기 모터에 연결되도록 회로 구성이 이루어지고,
    외부로부터 교류 전원이 공급되면, 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원은 상기 저항을 통해 상기 슈퍼콘덴서에 저속 충전됨과 동시에 상기 제1스위치를 통해 상기 모터에 공급됨으로써 상기 모터가 회전하여 상기 마개가 개방되도록 하고, 상기 마개가 완전히 개방되어 상기 커플링의 날개가 상기 제1스위치의 접점을 바꾸면 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원이 상기 제1스위치를 통해 상기 트랜지스터에 바이어스를 인가하여 상기 정류기를 통해 출력되는 직류 전원이 상기 트랜지스터를 통해 상기 슈퍼콘덴서에 공급되어 고속 충전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1스위치 및 제2스위치는 각각 상기 커플링의 날개에 접촉되어 접점 위치를 바꾸는 탄성접촉부와, 상기 탄성접촉부를 지지하는 스위치본체를 포함하고,
    상기 커플링의 회전 중심과 상기 스위치본체까지의 거리가 상기 커플링 날개의 최외곽 회전 반경보다 더 멀도록 상기 제1스위치 및 제2스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1스위치 및 제2스위치는 상기 커플링의 회전 중심을 기준으로 90도 간격을 이루도록 설치되며,
    상기 커플링은 회전 중심을 기준으로 대칭하는 위치에 제1날개와 제2날개를 갖는 것을 특징으로 하는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    외부로부터 교류 전원이 공급되는지 여부에 따라 턴온/턴오프 되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 제2스위치를 통해 상기 모터에 공급되도록 하는 충전전원공급제어부;를 더 포함하되,
    외부로부터 교류 전원이 공급되면, 상기 충전전원공급제어부가 턴오프되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 모터측으로 공급되는 것이 차단되고, 외부로부터의 교류 전원 공급이 차단되면, 상기 충전전원공급제어부가 턴온되어 상기 슈퍼콘덴서에 충전된 직류 전원이 상기 제2스위치를 통해 상기 모터측으로 공급되도록 하여 상기 마개가 폐쇄되도록 하며, 상기 마개가 완전히 폐쇄되어 상기 커플링의 날개가 상기 제2스위치의 접점을 바꾸면 상기 모터에 공급되는 상기 슈퍼콘덴서의 직류 전원 공급이 차단되어 상기 모터의 회전이 멈추는 것을 특징으로 하는 마개의 일방향 회전을 통해 개폐가 이루어지는 전동댐퍼.
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