KR101402304B1 - 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템에 관한 것으로 더 상세하게는 화재발생시 건축물 내 방화구획된 공간인 제연구역에 균일한 허용차압을 유지시켜 화재실로부터 화기가 다른 공간으로 옮겨가 화재구역이 확대되거나 화재로부터 발생된 연기가 다른 구역으로 침입 확산 되는 것을 방지하고 피난의 안전성을 확보하여 인명과 재산 피해를 최소화하는 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 급기댐퍼(400)는 건물 각 층에 배치된 개별 급기댐퍼(400)들에 공급되는 풍량이 개별 제연구역(200) 내에서 적정 차압이 균등하게 유지되도록 각 급기댐퍼(400)의 풍량을 단속하는 비례제어시스템(500)으로 이루어지며, 상기 비례제어시스템(500)은, 상기 급기댐퍼(400)의 날개(410)를 제연구역(200)내 차압에 따라 구동시켜 개폐하기 위하여 날개(410)와 연결된 구동장치부(510); 상기 구동장치부(510)의 구동을 각 제연구역(200)의 차압을 검출하여 개개의 급기댐퍼(400)의 풍량을 비례적으로 제어하는 비례제어컨트롤러(520);로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템{Proportional Control Systems of Air Supply Damper at Smoke Control Room}

본 발명은 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템에 관한 것으로 더 상세하게는 화재발생시 건축물 내 방화구획된 공간인 제연구역에 균일한 허용차압을 유지시켜 화재실로부터 화기가 다른 공간으로 옮겨가 화재구역이 확대되거나 화재로부터 발생된 연기가 다른 구역으로 침입 확산 되는 것을 방지하고 피난의 안전성을 확보하여 인명과 재산 피해를 최소화하는 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템에 관한 것이다.

산업발전과 경제적인 고도 성장기를 통하여 우리나라의 도시에는 건축기술의 발달로 건축물은 대형화와 (초)고층화, 인텔리젼트화 되어가고 있고, 건축물의 용도도 복잡 다양화되어 하나의 빌딩을 점포, 음식점, 사무실 등 복합용도로 사용하고 있다.

이러한 대규모 건축물은 소방안전대책에 의해 고도화된 방재시스템을 구축하도록 요구하고 있지만 화재로부터 끊임없이 위협을 받고 있는 실정이고, 생활공간의 다변화로 (초)고층건물이나 대단위 건축물이 등장하면서 화재로 인한 재산과 인명피해의 증가는 엄청난 국가적인 문제가 되고 있다.

특히, 인구의 도시집중화 현상과 과밀한 도시에서 토지이용의 극대화와 토지의 경제성, 친환경성이라는 공공성과 토지이용의 복합화를 통한 도심 활성화, 도심지의 외부공간의 질적 수준향상과 국가, 도시의 상징과 초대형 건축물의 건축적 상징, 사회적·문화적·역사적 가치와 힘으로 한 도시의 랜드 마크(landmark)로서 다양한 효과의 상징성과 건축과 첨단공학기술 배경을 바탕으로 초고층 건축물이 건립되고 있다.

초고층 건축물은 불특정 다수인의 사용증가에 따라 방화나 테러와 같은 인위적인 위험유발인자가 증가하게 되고, 화재시 초고층 건물의 특성인 수직공간의 확대에 따른 피난시간 증대와 급속한 연기(유독가스, 열 등)의 확산으로 대규모 인명피해와 재산피해가 늘어나고 있다.

화재로 인한 인명안전의 영향에는 화재발생장소 부근의 화열(火熱)에 의한 직접적인 영향뿐만 아니라, 화재기류에 의해 운반되어 건물 내에 확산 되는 연기의 영향을 무시할 수 없다. (초)고층 또는 대규모 건축물, 지하가, 지하철 등의 화재에서 수많은 희생자가 나올 때는 반드시 라고 해도 좋을 만큼 연기가 주요원인이다.

건물의 화재로부터 발생 되는 연기가 인명안전에 매우 위험한 요소로 작용하는 근본적인 이유는 연기는 연소가스가 유통과정에서 혼합되는 공기에 의해 희석된 것으로 화염이나 연소 직후의 가스보다 위험도는 낮지만, 연기가 인명위험의 가장 중대한 원인이 되는 것은 화염에 비해 연기가 건물 내에서 확산 되는 속도가 매우 빠르기 때문이다.

또 목재나 건초 등 천연자재를 이용하여 소형주택에서 빈약한 가재도구를 수납하여 사용하던 옛날과는 달리 플라스틱, 도료 등 석유화학제품이나 합성섬유로 된 카펫 등 신건축자재를 이용한 대형 고층건물에서 새롭고 다양한 재질로 된 용품을 사용하는 오늘날 건물에서 발생하는 화재에는 다량의 연기는 건물 내에 수용되어 있는 사람들의 시계를 가리고 피난로를 찾지 못하게 하며 그 독성으로 인하여 질식되기도 하여 인명피해를 가져오게 되며 화재건물의 접근을 방해하여 소화활동에 큰 지장을 가져다준다.

건축물의 화재발생 시 연기이동을 막고 피난의 안전성을 확보하여 인명피해를 막기 위해 국내 건축법에서는 건축물의 11층 이상 또는 지하 3층 이하의 층에 특별피난계단과 비상용 승강기를 설치하고, 이들 공간에는 자력으로 피난을 하지 못하는 거주자나 재실자가 구조되기까지 일시적으로 머무는 피난장소(제2의 안전구역)의 역할과 화재실의 연기가 피난계단으로 흘러들어가지 못하도록 하는 일종의 장벽(barrier)역할을 할 수 있는 제연구역(부속실,피난계단 및 비상용 승강기 승강장 등)을 설치하도록 규정하고 있다.

또한, 국내 소방법과 국외 소방법(NFPA, EN 등)에서는 이들 제연구역에 대해 제연설비(급기댐퍼)를 설치 유지함으로써 피난로 및 피난공간의 안전성을 확보하여 인명안전은 물론 소방관의 소화 구조활동을 원활하게 하도록 규정하고 있다.

또한, 국내외 소방법에서는 급기댐퍼는 화재시 제연구역과 화재실 사이의 차압을 압력센서 등으로 감지하여 제연구역에 공급되는 풍량을 조절하여 제연구역 이외의 화재실보다 높게 하되 일정한 허용차압(40~60Pa)을 유지하게 하여 화재실로부터 제연구역내로 연기가 침투하지 못하도록 하고, 피난을 위해 제연구역의 출입문이 일시적으로 개방되는 경우 방연풍속을 유지하도록 옥외의 공기를 제연구역내로 보충 공급하도록 하며, 피난을 위하여 일시 개방된 출입문이 다시 닫히는 경우 제연구역의 과압을 방지할 수 있는 유효한 조치를 하여 차압을 유지할 수 있도록 법적으로 규정하고 있다.

그러나, 도 1에 나타낸 바와 같이 기존 건축물의 제연구역의 각 층에 설치되는 도 2와 같은 급기댐퍼는 압력수두손실이나 굴뚝효과, 바람의 영향 등의 외적 상황을 고려하지 않았고 댐퍼 액츄에이터(Damper Actuator)가 제연구역의 압력센서에 의해 작동하는 on-off 방식의 뱅뱅 제어에 의해 작동하기 때문에 댐퍼의 날개가 100% 열리고 닫히므로 건물의 각 층별로 풍량이 조절되지 않는다. 따라서 송풍기가 설치된 옥상과 가까운 층에서는 실제 최고 100Pa이상의 차압이 형성되고 송풍기가 설치된 옥상과 먼 3층~지하층은 7~10Pa정도로 균일한 허용차압을 형성하지 못하고 있다.

따라서 저층에서는 허용차압의 미달로 화재층의 화기나 연기를 다른 공간으로 역류시켜 화재를 확대시키고 연기 또한 다른 공간으로 침입·확산시켜 인명과 재산피해를 가중시키고 있으며, 고층부분에서는 제연구역의 과압으로 인해 화재실에서 제연구역으로 나가는 출입문을 개방하지 못해 인명피해를 더 가중시키고 있는 실정이다.

우리나라도 선진국들과 같이 인구의 도시 집중화로 인해 인구밀도가 높아 감에 따라 건축물은 복잡 대형화 초고층화 되어 가고 있는 시점에서 이에 따른 건축물 화재 시 연기의 제어에 대한 대책이 시급하며, 인명안전을 도모하기 위해 연기의 제어수단과 기술적인 대책의 강구가 절실하다.

소방시스템은 건축물의 화재안전성능의 확보를 위해 화재가 발생할 경우 사람이 보다 안전하게 피난할 수 있는 공간적 대응과 화재감지 및 화재진압을 위한 설비적인 대응으로 화재발생 시 본래의 기능과 성능을 발휘할 수 있도록 평상시 소방안전관리가 이루어져야 한다. 하지만 공간적 및 설비적 대응시스템을 구축하였다 할지라도 관리자의 형식적인 시스템 점검 및 관리 등과 같은 인적오류로 인해 올바른 소방안전관리가 이루어지지 못함으로서 화재 등 비상시에는 시스템 본래의 기능과 성능을 발휘하지 못하고 있는 실정이다.

건축물 안전을 위한 소방방재계획은 화재로부터 인명보호를 첫 번째 목적으로 계획하는 것이므로, 이러한 소방방재계획은 출화방지, 신속한 감지·통보, 초기소화, 연기/열 확대방지, 제연시스템, 안전구획 설정, 피난계획 등 각기 관련되는 복수의 소방시스템으로 구성되어 각 구성별 기술적으로 성능이 확보되어야 한다.

건축물 화재시 연기에 대한 대책으로 화재안전성능의 확보를 위해 공간적 대응에 해당하는 제연구역과 설비적 대응에 해당하는 제연설비(급기댐퍼)의 기능과 성능은 화재방어 전략에 있어 아주 중요한 구성물 중의 하나이다. 특히, 기능과 성능을 제대로 발휘하지 못하는 급기댐퍼는 제연구역으로 하여금 화재와 연기의 확산을 제한하지 못할 뿐만 아니라 소화활동 영역을 확보하지 못해 많은 인명과 재산피해를 가져다준다.

소방법 화재안전기준 NFSC 501A에 의하면 급기댐퍼는 제연구역(부속실, 계단실, 승강장)과 화재실사이의 차압을 압력센서 등으로 감지하여 제연구역에 공급되는 풍량을 조절하여 제연구역의 일정 차압(40~60Pa)유지 및 과압방지를 자동으로 제어할 수 있어야 하며, 제연구역에 옥외의 신선한 공기를 공급하여 제연구역의 기압을 제연구역 이외의 화재실보다 높게 하되 일정한 기압의 차이(차압)를 유지하게 함으로써 화재실로부터 제연구역내로 연기가 침투하지 못하도록 하고, 피난을 위해 제연구역의 출입문이 일시적으로 개방되는 경우 방연풍속을 유지하도록 옥외의 공기를 제연구역내로 보충 공급하도록 하며, 피난을 위하여 일시 개방된 출입문이 다시 닫히는 경우 제연구역의 과압을 방지할 수 있는 유효한 조치를 하여 차압을 유지할 수 있도록 규정하고 있다.

본 발명은 화재 시 건축물의 연기 및 화열에 대한 대책의 시급성을 감안하고 기존의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은, 인명안전을 위한 방재대책의 제어수단과 기술적인 대책을 위해 각 층의 제연구역 풍량을 조절할 수 있는 비례제어시스템을 기존의 급기댐퍼에 적용하여 압력 수두 손실이나 굴뚝효과, 바람의 영향 등을 극복하도록 하고, 화재시 제연구역의 허용차압 형성, 방연풍속유지, 과압방지 등으로 화기가 다른 공간으로 옮겨가 화재구역이 확대되거나 연기가 다른 공간으로 침입·확산되는 것을 방지하고 피난의 안전성을 확보하여 인명과 재산피해를 최소화할 수 있는 방재대책과 기술적 대책마련에 대한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 건축물의 복잡 대형화 초고층화에 따른 화재 시 연기 및 화열에 대한 방재대책의 제어수단과 기술적인 대책으로 제연구역의 급기댐퍼에 컴퓨터 제어에 의한 구역제 방식을 적용한 급기댐퍼용 비례제어시스템을 적용 설치하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 컴퓨터 제어에 의한 구역제 방식의 적용으로 허용차압, 과압방지, 방연풍속 등의 규정을 만족시키고, 기존 급기댐퍼의 문제점으로 지적되고 있는 연기이동력 및 차압, 풍량 등의 문제를 해결하고, 화재시 열 연기감지기에 의해 비례제어시스템이 원격제어될 수 있도록 함과 아울러 기존 건축물에도 쉽게 적용할 수 있고 기존 건축물의 통합방재시스템 구축을 수월하게 하면서도 제연시스템 성능을 향상시키는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템은,

실외측 송풍기를 통해 도입되는 외기를 제연구역으로 유도하는 급기풍도, 상기 급기풍도에 연결되어 외기를 댐퍼 날개 개폐에 따라 제연구역으로 도입하는 급기댐퍼, 상기 급기댐퍼를 통하는 풍량 조절로 제연구역의 내부 차압을 형성하기 위하여 급기댐퍼를 제어하는 제어시스템을 포함하는 제연구역 급기댐퍼의 제어시스템을 포함하되,

상기 급기댐퍼는 건물 각 층에 배치된 개별 급기댐퍼들에 공급되는 풍량이 개별 제연구역 내에서 적정 차압이 균등하게 유지되도록 각 급기댐퍼의 풍량을 단속하는 비례제어시스템으로 이루어지며,

상기 비례제어시스템은,

상기 급기댐퍼의 날개를 제연구역내 차압에 따라 구동시켜 개폐하기 위하여 날개와 연결된 구동장치부;

상기 구동장치부의 구동을 제연구역 차압을 사전 검출하여 각 급기댐퍼의 풍량을 비례적으로 제어하는 비례제어컨트롤러;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 급기댐퍼에는 제연구역내 압력을 측정하는 압력센서가 설치되어 있으며 그 압력센서로 측정된 차압을 상기 비례제어컨트롤러로 입력하도록 구성된다.

또한, 상기 구동장치부는,

상기 급기댐퍼측 날개를 개폐하기 위하여 날개와 연결된 연결부와,

상기 연결부를 축설하여 연동시키는 회전체와,

상기 회전체를 회전시키기 위하여 회전체에 일체화되거나 별도로 결합된 섹터기어와,

상기 섹터기어를 회전시키는 피동기어와,

상기 피동기어에 회전 구동력을 전달하는 동력전달기어부와,

상기 동력전달기어부에 맞물려 발생된 회전 구동력을 전달하는 구동모터로 구성된다.

또한, 상기 동력전달기어부는,

상기 구동모터의 축 및 구동기어와,

상기 구동기어와 치합 되어 연동하는 회전기어와,

상기 회전기어로부터 전달되는 회전 구동력을 피동기어로 전달하는 적어도 한 개 이상으로 치합된 동력전달기어군으로 구성된다.

또한, 상기 피동기어는 섹터기어로 전달되는 회전 동력을 연결하고 끊어주기 위한 클러치축이 연결되어 상기 클러치축의 위치 변동에 의해 섹터기어와 치합되거나 치합 상태가 해제되도록 구성되며, 상기 클러치축은 외부에서 누를 수 있도록 누름 버튼이 외부 노출형으로 결합 되어 설치된다.

또한, 상기 구동장치부는,

별도의 케이싱을 통해 케이싱 내부에 실장 되어 배치되며,

상기 케이싱의 내부는 상판과 하판 그리고 중간판들로 구획되어 있고,

상기 상판의 상부에는 구동모터가 안착 되고 상기 클러치축이 상판을 관통하여 케이싱 외부로 노출되도록 구성되며,

상기 중간판의 일단에는 상기 연결부를 결합한 회전체와 동력전달기어부가 회전 가능하도록 안착 결합되고,

상기 하판에는 섹터기어를 갖는 회전체의 하부와 비례제어컨트롤러를 안착하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템은 건축물 내에 방화구획된 공간은 제연구역으로부터 확산 침입 되는 연기를 막고 차압에 의거한 댐퍼 날개 각도의 비례제어를 통해 풍량을 조절하여 제연구역의 허용차압을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제연시스템 성능 향상과 제연시스템의 유연성과 탄력성을 부여하고 화기나 연기가 다른 공간으로 역류 침입 확산 되는 것을 차단 제어하여 피난 안전성을 확보하고 인명과 재산피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 방재성능의 향상과 방화구획 활용의 극대화, 소방관의 소화 구조활동의 극대화 및 소방방재시스템의 기술적 운용에 관한 유연성을 줄 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 제연구역 급기댐퍼의 설치 계통도.
도 2는 제연구역에 설치되는 일반적인 급기댐퍼.
도 3은 본 발명에 따른 제연구역에 비례제어시스템이 설치된 급기댐퍼의 설치 계통도.
도 4는 본 발명에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템 구성도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템을 구성하는 구동장치부의 사시도.
도 6은 본 발명에 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 주요 부분을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 주요 부분 상세 설명도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템 배치 상태도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 회로 로직도.

이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 제연구역에 비례제어시스템이 설치된 급기댐퍼의 설치 계통도이다. 도 4는 본 발명에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템 구성도 이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템을 구성하는 구동장치부의 사시도 이다. 도 6은 본 발명에 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 주요 부분을 나타낸 사시도 이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 주요 부분 상세 설명도 이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템 배치 상태도이다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 회로 로직도 이다.

본 발명에 따른 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템(500)은 도 3의 계통도로 나타낸 바와 같이 건물 각 층의 제연구역(200)에 설치되는 급기댐퍼(400)와 일체로 되어 설치된다.

급기댐퍼(400)는 건물의 각 층에 설치되어 급기풍도(300)와 연결되어 화재시 송풍기(100)로부터 공급되는 신선한 공기를 날개(410) 개방을 통해 해당 층의 제연구역(200)에 공급한다. 여기서, 댐퍼 날개(410)는 회전하도록 힌지로 급기댐퍼의 캐비닛 전면에 지지 되어 여닫히는 형식이다. 여러 개의 날개를 설치하여 연동시키는 형식이 대표적이다. 구동모터 제어에 의한 자동 반자동 개폐형, 수동개폐형 등 다양한 형식으로 알려져 있다. 본 발명은 날개(410)의 다양한 개폐 형식 및 구조 에 적용될 수 있다. 이에 관한 구성은 본 발명과 직접 관련이 없어 구체적인 설명은 생략한다.

비례제어시스템(500)은 건물 각 층의 제연구역(200)에 설치된 급기댐퍼(400)의 압력센서(420)에 의해 측정된 차압이 비례제어컨트롤러(520)로 입력되면 각 층의 차압을 비교하여 40Pa 이하이면 급기댐퍼(400)의 날개(410)를 열고 60Pa 이상이면 급기댐퍼(400)의 날개(410)를 닫아 송풍기(100)로부터 건물 각 층의 제연구역(200)에 공급되는 풍량을 조절하여 건물 각 층의 제연구역(200)에 균일한 차압이 유지되도록 한다.

비례제어시스템(500)은 비례제어컨트롤러(520)에 의한 층별 구역 제어방식으로 건물 각 층 제연구역(200)의 차압을 측정하고 그 측정값을 기준 값과 비교 연산 판단하여 급기댐퍼(400)의 날개(410) 각도를 조절하여 각 제연구역(200)에 공급되는 공기량을 조절하고 이에 의해 건물 각 층의 제연구역(200)의 차압을 40 ~ 60Pa 범위에서 균일하게 유지시킨다.

주요 부분의 구체적인 구성은 도 4 내지 도 8과 같다.

본 발명에 따른 비폐제어시스템(500)은 실외측 송풍기(100)를 통해 도입되는 외기를 제연구역(200)으로 유도하는 급기풍도(300)에 연결되어 외기를 댐퍼 날개(410) 개폐에 따라 제연구역(200)으로 도입하는 급기댐퍼(400)의 풍량 조절로 제연구역(200)의 내부 차압을 결정할 수 있도록 구성된다.

그리고, 급기댐퍼(400)는 건물 각 층에 배치된 개별 급기댐퍼(400)들에 공급되는 풍량이 개별 제연구역(200) 내에서 적정 차압이 균등하게 유지되도록 각 급기댐퍼(400)의 풍량을 단속하도록 구성된다.

비례제어시스템(500)은, 급기댐퍼(400)의 날개(410)를 제연구역(200)내 차압에 따라 구동시켜 개폐하기 위하여 날개(410)와 연결된 구동장치부(510)로 구성된다.

그리고, 구동장치부(510)의 구동을 각 제연구역(200)의 차압을 검출하여 개개의 급기댐퍼(400)의 풍량을 비례적으로 제어하는 비례제어컨트롤러(520)로 구성된다.

또한, 급기댐퍼(400)에는 제연구역(200)내 압력을 측정하는 압력센서(420)가 설치되어 있으며 그 압력센서(420)로 측정된 차압을 비례제어컨트롤러(520)로 입력하도록 구성된다.

또한, 구동장치부(510)는,

급기댐퍼(400)측 날개(410)를 개폐하기 위하여 날개(410)와 연결된 연결부(531)가 구성된다. 연결부(531)는 회전체(532)측에 브라켓(531a)을 통해 축 결합 되어 회전체(532)에 연동된다.

그리고, 연결부(531)를 축설하여 연동시키는 회전체(532)로 구성된다.

그리고, 회전체(532)를 회전시키기 위하여 회전체(532)에 일체화되거나 별도로 결합된 섹터기어(533)가 구성된다.

그리고, 섹터기어(533)를 회전시키는 피동기어(534) 및 피동기어(534)에 회전 구동력을 전달하는 동력전달기어부(535), 동력전달기어부(535)에 치합 되어 회전 구동력을 전달하는 구동모터(536)로 구성된다.

또한, 동력전달기어부(535)는,

구동모터(536)의 축 및 구동기어(537), 구동기어(537)와 치합 되어 연동하는 회전기어(538), 회전기어(538)로부터 전달되는 회전 구동력을 피동기어(534)로 전달하는 적어도 한 개 이상으로 치합된 동력전달기어군(539)으로 구성된다. 여기서 동력전달기어군(539)은 구동모터(536)로부터 전달되는 회전 속도를 적절한 회전비로 감속하기 위한 기어 배열이다.

또한, 피동기어(534)는 섹터기어(533)로 전달되는 회전 동력을 연결하고 끊어주기 위한 클러치축(540)이 연결되어 클러치축(540)의 위치 변동에 의해 섹터기어(533)와 치합되거나 치합 상태가 해제되도록 구성되며, 클러치축(540)은 외부에서 누를 수 있도록 누름 버튼(541)이 외부 노출형으로 결합 되어 설치된다.

또한, 구동장치부(510)는, 별도의 케이싱(600)을 통해 케이싱(600) 내부에 실장 되어 배치된다.

케이싱(600)의 내부는 상판(610)과 하판(630) 그리고 중간판(620)들로 구획된다.

상판(610)의 상부에는 구동모터(536)가 안착 되고 클러치축(540)이 상판(610)을 관통하여 케이싱(600) 외부로 노출되도록 구성된다.

중간판(620)의 일단에는 연결부(531)를 결합한 회전체(532)와 동력전달기어부(535)가 회전 가능하도록 안착 결합되고, 하판(630)에는 섹터기어(533)를 갖는 회전체(532)의 하부와 비례제어컨트롤러(520)를 안착하여 구성된다.

또한, 비례제어컨트롤러(520)는, 각 제연구역(200)의 층간에 설치된 압력센서(420)로부터 측정된 압력을 신호로 전달받아 측정된 압력 범위에 따라 설정된 사전 압력 값과 비교하여 그 결과에 따라 구동모터(536)에 인가되는 구동 전원을 제어하고 이를 통해 급기댐퍼(400)의 풍량을 조절하여 각 제연구역(200)에 대한 차압을 관리하고자 하는 값과 근사치에 가깝도록 제어하는 비례제어컨트롤러(520)가 구성된다.

또한, 비례제어컨트롤러(520)는 독립된 방재센터(700)와 유무선 네트워크로 연동하여 제연구역(200)과 화재실(210)에서 검출된 정보를 실시간으로 공유할 수 있도록 데이터 신호를 송수신하는 유무선데이터송수신단을 비례제어컨트롤러(520)에 구비한다.

또한, 비례제어(520)는 화재실(210)에 위치하는 열 연기 감지기(710)를 통해 화재정보를 데이터신호로 전달받고 급기풍도(300)로 외기를 도입하여 급기댐퍼(400)를 통해 제연구역(200)으로 내보내는 송풍기(100)의 구동을 사전 설정된 차압과 비교 연산하여 제어하도록 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 비례제어시스템(500)에는 열 연기감지기의 신호와 소방방재용 송수신기의 신호입력 및 비례제어시스템(500)의 동작을 위한 구동장치(모터&감속기)의 동작, 각도조절에 따른 각도 출력, 전압 변환 및 댐퍼의 작동상태 표시를 위한 LED 동작 그리고 MDF 댐퍼의 온도휴즈 탈락에 의한 급기댐퍼 폐쇄 동작 등 소방방재 및 제연에 필요한 기능이 부가되었다.

미설명 부호 543은, 케이싱 표면에 설치한 '보호커버'이다. 544는 케이싱의 측벽에 형성된 '전선보호커버'이다. 545는 케이싱의 일부 표면에 설치된 '스위치보호커버'이다. 546은 댐퍼 날개 방향을 전환하기 위한 '방향전환스위치'이다. 547은 댐퍼 날개의 각도를 조절하기 위한 '각도조절 스위치'이다. 548은 비례제어시스템에 인가되는 전압(24V/220V)을 변환하기 위한 셀렉터이다. 549는 '터미널 단자대'이다. 550은 회전체에 결합하는 '압축 부싱'이다.

본 발명의 실시 예에 따른 제연구역 급기댐퍼 비례제어시스템의 구체적인 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비례제어시스템(500)은 방재센터(700)의 송수신기(710)로부터 비례제어컨트롤러(520)에 포함된 중앙처리장치(CPU)에 동작신호가 전달되면 차압의 크기(40Pa이하 또는 60Pa이상)에 따라 비례제어컨트롤러(520)는 구동모터(536)를 작동시키게 되고, 구동모터(536)의 동력은 구동장치부(535)의 기어열(gear train)의 각 기어로 동력이 전달되고, 각 기어들을 거쳐 전달되는 동력은 섹터기어(533)로 전달된다.

전달된 동력은 섹터기어(533)와 회전체(532)를 매개로 축 결합된 급기댐퍼 연결부(531)에 체결되는 급기댐퍼 축(미도시)을 회전시키게 되며, 급기댐퍼 축은 급기댐퍼 날개(410) 각도를 조절하여 송풍기(100)로부터 건물 각 층의 제연구역(200)에 공급되는 풍량을 조절한다.

건물의 임의의 실, 예를 들면 화재실(210)에서 화재가 발생하면 화재실(210)에 설치된 열 연기감지기(710)에 의해 열 또는 연기가 감지되어 열 연기감지기(710)의 신호가 방재센터(700)의 수신기로 화재가 발생하였음을 알린다.

방재센터(700)의 송수신기(미도시)는 송풍기(100)와 건물의 각 층의 제연구역(200)에 설치된 급기댐퍼(400)의 비례제어시스템(500)의 비례제어컨트롤러(520)에 동작신호를 동시에 주게 된다.

방재센터(700)의 송수신기로부터 작동신호를 받은 송풍기(100)가 구동하여 건물 각 층의 제연구역(200)으로 신선한 공기를 공급하게 된다. 제연구역(200)에는 제연구역(200)과 화재실(210)의 압력차인 차압(양압)이 형성된다.

이때 급기댐퍼(400)에 부착된 압력센서(420)는 건물 각 층의 제연구역(200)의 압력을 인식하여 비례제어시스템(500)의 비례제어컨트롤러(520)로 검출신호데이터를 보낸다. 비례제어컨트롤러(520)는 데이터의 입출력과 비교 연산을 실행하는 중앙처리장치를 포함한다.

이렇게 비례제어컨트롤러(520)로 보내지는 데이터는 중앙처리장치를 통해 건물 각 층의 제연구역(200)의 현재 압력이 40~60Pa 범위 내에 있는지 없는지를 판단한다.

만약, 건물 임의의 층의 제연구역(200) 압력이 40Pa 이하이면 비례제어컨트롤러(520)는 구동모터(536)에 구동전원을 인가하여 구동모터(536)를 작동시킨다.

구동모터(536)의 작동은 동력전달기어부(535) 및 동력전달기어군(539)을 연동시켜 적절한 회전비로 감속되어 피동기어(534)에 전달된다.

피동기어(534)의 회전은 섹터기어(533)를 회전시킨다. 섹터기어(533)는 정해진 회전각 범위 내에서 회전하면서 회전체(532)를 돌리고 연결부(531)를 통해 급기댐퍼(400)의 날개(410)에 섹터기어(533)의 회전각만큼 회전량을 전달하여 개도량에 따른 풍량을 제연구역(200)으로 공급하도록 하는데 압력이 40Pa 이하이면 급기댐퍼(400)의 날개(410)의 각도를 조절하여 급기댐퍼(400)를 처음 상태보다 더 열리게 하고 제연구역(200)으로 신선한 공기가 더 공급되도록 한다.

건물 임의의 층의 제연구역(200) 압력이 60Pa 이상이면 비례제어컨트롤러(520)의 중앙처리장치는 구동모터(536)를 작동시켜 급기댐퍼(400)의 날개(410)의 각도를 조절하여 처음 상태보다 급기댐퍼(400)의 날개(410)가 닫히도록 하고 제연구역(200)에 공급되는 공기량을 줄여 건물 각 층 제연구역(200)의 압력이 40 ~ 60Pa 범위 내에 있도록 차압을 유지시킨다.

따라서 건물 각 층의 제연구역(200)의 차압을 균일하게 유지함으로서 화재발생시 화재실(210)의 연기이동을 막고 화재실(210)의 연기가 피난계단으로 흘러들어가지 못하도록 함으로서 피난로 및 피난공간의 안전성을 확보하여 인명안전은 물론 재산피해의 최소화 및 소방관의 소화/구조활동을 원활하게 할 수 있다.

아울러 본 발명은 각 층의 제연구역(200) 풍량을 조절하여 차압을 유지하기 때문에 기존 급기댐퍼에서 문제가 되는 연기이동력(굴뚝효과, 부력, 팽창, 바람 등)으로부터 발생되는 문제와 건물의 층고에 따른 압력손실수두 등을 완벽하게 해결할 수 있으며, 소방법에서 규정하는 방연풍속지이나 과압방지도 압력으로 나타나기 때문에 건물 각 층의 제연구역(200)에 공급되는 풍량을 조절함으로서 효과적으로 제어한다.

그 밖에 비상시 조작과 수동조작이 가능하다.

비례제어시스템(500)의 클러치 누름버튼(541)은 비상시를 대비하여 구동모터(536)로부터 구동장치부(535)에 전달되는 동력을 차단하기 위한 것이다.

방향 전환 스위치(546)는 구동모터(536)를 정역 회전시키기 위한 것이다.

각도조절 스위치(547)은 제연설비를 처음 설치하여 건물 각 층 제연구역(200) 차압 성능을 시험하거나 차압을 조정할 때 수동으로 댐퍼 날개(410)의 각도를 맞추기 위해 구동모터(536)의 회전각도를 조절하는 스위치이고, 셀렉터(548)는 DC24V와 AC24V를 겸용으로 사용할 수 있도록 하기 위한 변환 스위치이다.

본 발명에 따른 비례제어시스템(500)은 바람에 의한 압력, 건물의 실내외 온도차에 의한 굴뚝효과에 의한 압력 및 건물의 층고에 따른 압력수두에 의한 보정과 화재발생시 발생하는 연기이동력(굴뚝효과, 부력, 팽창, 바람 등)으로부터 발생되는 압력 등을 고려하여 각 부품들은 공학적 근거를 바탕으로 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하고, 이들 결과로부터 비례제어시스템(500)의 효율을 향상시켰다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.

100: 송풍기
200: 제연구역
210: 화재실
300: 급기풍도
400: 급기댐퍼
410: 날개
420: 압력센서
500: 비례제어시스템
510: 구동장치부
520: 비례제어컨트롤러
531: 연결부
532: 회전체
533: 섹터기어
534: 피동기어
535: 동력전달기어부
536: 구동모터
537: 구동기어
538: 회전기어
539: 동력전달기어군
540: 클러치축
541: 누름버튼
600: 케이싱
610: 상판
620: 중간판
630: 하판
700: 방재센터
710: 열/연기감지기

Claims (9)

1. 실외측 송풍기(100)를 통해 도입되는 외기를 제연구역(200)으로 유도하는 급기풍도(300), 상기 급기풍도(300)에 연결되어 외기를 댐퍼 날개(410) 개폐에 따라 제연구역(200)으로 도입하는 급기댐퍼(400), 상기 급기댐퍼(400)를 통하는 풍량 조절로 제연구역(200)의 내부 차압을 형성하기 위하여 급기댐퍼(400)를 제어하는 제어시스템을 포함하되,
   상기 급기댐퍼(400)는 건물 각 층에 배치된 개별 급기댐퍼(400) 들에 공급되는 풍량이 개별 제연구역(200) 내에서 적정 차압이 균등하게 유지되도록 각 급기댐퍼(400)의 풍량을 단속하는 비례제어시스템(500)으로 이루어지며,
   상기 비례제어시스템(500)은,
   상기 급기댐퍼(400)의 날개(410)를 제연구역(200)내 차압에 따라 구동시켜 개폐하기 위하여 날개(410)와 연결된 구동장치부(510); 상기 구동장치부(510)의 구동을 각 제연구역(200)의 차압을 검출하여 개개의 급기댐퍼(400)의 풍량을 비례적으로 제어하는 비례제어컨트롤러(520)로 이루어지며,
   상기 구동장치부(510)는,
   상기 급기댐퍼(400)측 날개(410)를 개폐하기 위하여 날개(410)와 연결된 연결부(531)와, 상기 연결부(531)를 축설하여 연동시키는 회전체(532)와, 상기 회전체(532)를 회전시키기 위하여 회전체(532)에 일체화되거나 별도로 결합된 섹터기어(533)와, 상기 섹터기어(533)를 회전시키는 피동기어(534)와, 상기 피동기어(534)에 회전 구동력을 전달하는 동력전달기어부(535)와, 상기 동력전달기어부(535)에 맞물려 발생된 회전 구동력을 전달하는 구동모터(536)로 구성된 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템에 있어서,
   상기 구동장치부(510)는,
   별도의 케이싱(600)을 통해 케이싱(600) 내부에 실장 되어 배치되며,
   상기 케이싱(600)의 내부는 상판(610)과 하판(630) 그리고 중간판(620)들로 구획되어 있고,
   상기 상판(610)의 상부에는 구동모터(536)가 안착 되고 클러치축(540)이 상판(610)을 관통하여 케이싱(600) 외부로 노출되도록 구성되며,
   상기 중간판(620)의 일단에는 상기 연결부(531)를 결합한 회전체(532)와 동력전달기어부(535)가 회전 가능하도록 안착 결합되고,
   상기 하판(630)에는 섹터기어(533)를 갖는 회전체(532)의 하부와 비례제어컨트롤러(520)를 안착하여 구성된 것을 특징으로 하는 제연구역 급기댐퍼의 비례제어시스템.
   
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