KR101767584B1 - 배연창 개폐장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배연창 개폐장치에 관한 것으로, 체인이 감긴 구동박스 내에 설치되어 상기 체인의 일단과 연결된 배연창을 개폐시키기 위해 상기 체인을 상기 구동박스로부터 인입출시키는 모터와, 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하값을 감지하는 모터 부하 감지부, 및 건물의 화재 발생과 관련한 신호를 수신하면 상기 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 먼저 인가하고, 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 초기구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당되면 해당 레벨에 대응되는 구동전력을 인가하여 상기 배연창을 개폐시키는 제어부를 포함한다.

Description

배연창 개폐장치 및 이의 제어 방법{OPEN AND SHUT APPARATUS FOR A WINDOW AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 건물 내 화재 시 자동으로 개방되는 배연창의 개폐장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

배연창은 화재 발생 시 유독가스의 배출 또는 환기 목적으로 자동으로 개방되는 것으로, 이를 개폐하기 위한 배연창 개폐장치는 댐퍼 날개인 블레이드를 이용한 구조와, 체인을 이용한 구조가 있다.

체인을 이용한 배연창 개폐장치는 체인이 감긴 구동 박스를 창의 한쪽 또는 양쪽에 설치하고 모터를 구동하여 체인과 연결된 배연창을 개폐시키는 구조로 되어 있다.

이러한 배연창 개폐장치는 체인이 구동박스 내에서 감길 수 있기 때문에 실린더 방식에 비해 구동박스의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있으나, 구동 방식에 있어서 릴레이 접점에 의한 온 또는 오프만 수행하도록 되어 있기 때문에 모터의 부하에 관계없이 일률적인 신호 크기를 전달하는 단점이 있다. 예를 들어, 배연창을 개방시키는 과정에서 체인의 긴장도가 완화되거나, 외부 강한 풍압 등이 발생하는 경우 배연창을 폐쇄 또는 개방하기 위해 모터에 부하가 가중되는데, 부하에 관계없이 일정한 신호 크기를 전달하기 때문에 배연창과 창틀과의 기밀을 유지하기 위한 성능이 저하될 수 밖에 없다. 또한, 배연창과 창틀 사이에 이물질의 끼임이나 외부 물체에 의해 배연창이 완전히 닫히지 않는 경우가 발생한다.

또한, 종래 배연창 개폐장치는 모터가 구동 중 소손되거나 낌 현상이 발생하여도 이의 이상 유무를 알 수 없고 개폐하기 위한 제어신호를 인가하므로 불필요하게 전력이 소모되는 문제점이 있다.

관련 선행기술문헌으로는 등록실용신안공보 20-0421667호(발명의 명칭: 배연창의 개폐장치, 등록일: 2006년 07월 07일)가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 체인이 감긴 구동박스 내에서 모터의 회전에 의해 체인을 인입출시키는 것으로 배연창을 개폐할 때 모터의 부하를 측정하고 측정된 모터의 부하에 따라 구동 전류를 차등적으로 제어함으로써 최소한의 전력으로 배연창을 제어할 수 있는 배연창 개폐장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배연창 개폐장치는, 체인이 감긴 구동박스 내에 설치되어 상기 체인의 일단과 연결된 배연창을 개폐시키기 위해 상기 체인을 상기 구동박스로부터 인입출시키는 모터; 상기 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하값을 감지하는 모터 부하 감지부; 및 건물의 화재 발생과 관련한 신호를 수신하면 상기 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 먼저 인가하고, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 초기구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당되면 해당 레벨에 대응되는 구동전력을 인가하여 상기 배연창을 개폐시키는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 펄스폭(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 방식을 이용하여 상기 초기 구동전력에서 상기 부하값에 대응되는 구동전력으로 제어한다.

상기 제어부는, 상기 초기 구동전력 인가 시, 상기 초기 구동전력에 대응되는 구동전류 보다 큰 돌입 전류를 포함하여 인가할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우 상기 모터로 인가되는 구동전력을 차단시킨다.

또한, 상기 배연창 개폐장치는, 상기 체인이 일정한 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 도달하면 스위치가 동작하여 상기 제어부로 상기 체인의 위치를 전달하는 리미트 스위치를 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 리미트 스위치로부터 체인의 위치를 전달받으면 상기 모터의 구동을 중단하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배연창 개폐장치의 제어 방법은, 건물의 배연창에 일단이 연결된 체인을 모터의 회전에 의해 구동박스로부터 인입출시켜 상기 배연창을 개폐시키는 배연창 개폐장치에서의 제어 방법으로서, 상기 배연창 개폐장치의 제어부에서, 상기 건물에 화재 발생 신호를 수신하는 단계; 상기 배연창 개폐장치의 모터 부하 감지부에서, 상기 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하값을 감지하는 단계; 상기 배연창 개폐장치의 제어부에서, 상기 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 먼저 인가하였다가 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 상기 초기 구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당되면 해당 레벨에 대응되는 구동전력을 인가하여 상기 배연창을 개폐시키는 단계를 포함한다.

상기 배연창을 개폐시키는 단계에서, 상기 제어부의 판단 결과, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우 상기 모터로 인가되는 구동전력을 차단시킨다.

본 발명에 따르면, 화재 발생 시 배연창을 개폐하기 위해 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 인가하였다가 모터의 부하에 따라 구동전력을 차등적으로 제어함으로써 최소한의 저전력으로 제어가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터의 부하가 기설정된 레벨 이상으로 걸려 있는 경우 모터로 인가하던 구동전력을 차단함으로써 불필요하게 소비되는 전력 소모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기존 제어기의 크기와 동일하게 소형으로 구현할 수 있으면서 전력 소모는 절감하고 상위 제어기와도 호환이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 배연창의 개방 시 모터에 인가되는 전류를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 모터 부하에 따른 구동전력을 펄스폭 제어 방식을 이용하여 제어하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치를 설치한 구조를 보인 다양한 예시도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치(100)는 크게 배연창(200)과 연결되는 체인(102)과, 체인(102)이 감겨진 구동박스(104)로 구비된다. 구동박스(104)에는 도 2에 도시한 바와 같이 모터(110), 모터 부하 감지부(120), 제어부(130), 전원공급부(140), 저장부(150)를 포함한다.

배연창(200)은 힌지(202)를 중심으로 건물의 창틀(204)에 대해 여닫히도록 설치된다.

구동박스(104)는 힌지(202)와 대향되는 창틀(204)에 설치된다. 구동박스(104)에는 배연창(200)과 연결된 체인(102)이 감겨져 있으며, 체인(102)은 도 2에서 예시한 바와 같이 모터(110)의 회전에 연동되는 휠(106)과 결합된다.

이러한 체인(102)은 인출된 위치 또는 인입된 위치를 감지하는 리미트 스위치(160, 170)가 내장되어 체인(102)의 위치를 제어부(130)에서 확인할 수 있다.

모터(110)는 제어부(130)의 제어에 의해 구동하는데, 제어부(130)로부터 개방 모드에 대한 제어신호가 인가되면 휠(106)을 정방향으로 회전시켜 체인(102)이 구동박스(104)로부터 인출되도록 한다. 또, 제어부(130)로부터 폐쇄 모드에 대한 제어신호가 인가되면 휠(106)을 역방향으로 회전시켜 체인(102)이 구동박스(104)로부터 인입되도록 한다. 이러한 모터 구동에 의해 체인(102)과 연결된 배연창(200)이 힌지(202)를 중심으로 개방 또는 폐쇄된다.

모터 부하 감지부(120)는 모터(110)의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하를 감지한다. 모터(110)의 토크는 모터의 속도를 측정하는 엔코더(encoder)를 통해 측정이 가능하며, 또는 전류 센싱을 통해서도 측정이 가능하다.

전원공급부(140)는 모터(110), 제어부(130)를 포함한 구동 요소에 요구되는 전압을 생성하여 공급한다.

저장부(150)는 메모리 소자로서 제어부(130)의 제어에 필요한 정보가 기록된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 부하에 따라 단계별로 구분한 전력 레벨과, 전력 레벨에 대응하는 구동전력에 관한 테이블이 기록된다.

리미트 스위치(160, 170)는 체인(102)이 일정한 한계 위치(즉, 개방 위치 또는 폐쇄 위치)에 도달하면 스위치가 동작하여 제어부(130)로 체인(102)의 위치 신호를 전달한다.

제어부(130)는 모터 부하 감지부(120)를 통해 감지된 모터의 부하값을 주기적으로 수신하고, 외부 제어기로부터 화재 발생에 대한 신호가 수신되면 건물에 화재가 발생한 것을 인지하고 현재 모터의 부하값을 확인한다.

이때, 제어부(130)는 모터(110)에 배연창을 회동할 수 있는 최소한의 구동전력(이하, 초기 구동전력)을 먼저 인가하였다가, 저장부(150)에 기 저장된 데이터에 기초하여 현재 모터의 부하값에 대응되는 구동전력을 변경하여 인가한다.

모터의 부하값이 일반적인 정상 레벨에 해당되는 경우, 제어부(130)는 도 3에 나타낸 바와 같이 초기 구동전력을 인가한 상태에서 모터(110)의 회전수가 기 설정된 개방 위치에 대응되는 값에 도달하면 모터(110)의 구동을 중단하도록 제어한다. 도 3에서 t1은 배연창(200)이 설정된 개방 위치에 도달할 때에 대응되는 모터(110)의 구동시간을 나타내고, Imin은 모터(100)의 초기 구동전력인 구동전류를 나타낸다.

또한, 제어부(130)는 초기 구동전력을 인가할 때, 상기 초기 구동전력에 대응되는 구동전류 보다 큰 돌입 전류(Iinst.)를 포함하여 인가할 수 있다. 이는 모터(110)가 배연창(200)을 개방하거나 폐쇄하기 위해 필요한 회전수까지 도달하는 시간 동안 인가할 수 있다.

모터의 부하값이 일반적인 정상 레벨을 벗어나 초기 구동전력보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당하는 경우, 제어부(130)가 저장부(150)에 기 저장된 테이블에 기초하여 해당 레벨에 대응되는 구동전력을 추출하고 추출한 구동전력을 모터(110)로 인가한다.

한편, 제어부(130)는 도 4에 도시한 바와 같이 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 이용하여 모터(110)로의 전력 공급을 차등으로 제어할 수 있다. 즉, 모터(110)에 공급되는 전력을 일정 주기(T) 내에서 전력이 공급되는 온(on) 구간에 대한 비율인 듀티(duty1, duty2)를 조절하여 모터의 부하값에 대응되는 구동전력을 인가하도록 제어한다.

한편, 제어부(130)는 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우, 모터(110)로 인가되는 구동전력을 즉시 차단시키거나, 일정 시간이 경과함에도 불구하고 부하값이 떨어지지 않는 경우에 차단함으로써 더 이상 불필요한 전력을 소모하지 않도록 제어한다.

또한, 제어부(130)는 리미트 스위치(160, 170)로부터 체인(102)의 개방 위치 또는 폐쇄 위치를 전달받으면 이를 통해 모터(110)의 구동을 중단할 수 있다. 즉, 체인(102)이 개방 위치 또는 폐쇄 위치의 한계점에 도달한 경우 제어부(130)가 개방 모드 또는 폐쇄 모드에서 모터(110)에 인가하던 구동전력을 중단할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치를 설치한 구조를 보인 다양한 예시도면이다.

배연창 개폐장치는 배연창이 회동하는 방향에 기초하여 창틀의 한쪽 또는 양쪽에 다양하게 설치될 수 있다. (a)와 (d)는 배연창 개폐장치가 창틀의 하단부에 설치되어 배연창을 외측으로 들어올려서 개방시키며, (b)와 (f)는 배연창 개폐장치가 창틀의 상단에 설치되어 배연창을 외측으로 밀어내듯이 개방하거나 내측으로 개방하는 형태를 보여주고 있다. (c)와 (e)는 배연창 개폐장치가 창틀의 측부에 설치되는 구조이다.

이러한 구성에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 배연창 개폐장치의 제어 방법을 설명한다.

도 6을 참조하면, 먼저 S100 단계에서, 건물 내 설치된 배연창 개폐장치가 제어부에서, 외부 제어기로부터 화재 발생 신호를 수신하게 된다. 외부 제어기는 건물 내측 또는 외측에 설치되는 방재실, 배선반의 시스템을 포함한다.

S110 단계에서, 배연창 개폐장치의 모터 부하 감지부가 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 해당하는 모터 부하값을 감지한다.

다음 S120 단계에서, 배연창 개폐장치의 제어부가, 기 설정된 초기 구동전력을 모터에 인가한다.

이후 S130 단계에서, 배연창 개폐장치의 제어부가 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 초기 구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당하는지를 확인한다.

초기 구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당하면, S140 단계에서, 배연창 개폐장치의 제어부가 해당 레벨과 매칭되는 구동전력을 저장부에 기 저장된 테이블로부터 추출한다.

다음 S150 단계에서, 배연창 개폐장치의 제어부가 추출한 구동전력을 PWM신호 형태로 모터에 인가한다.

상기 S130 단계에서, 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우, 배연창 개폐장치의 제어부가 모터로 인가되는 구동전력을 차단하여 불필요하게 소모되는 전력을 방지한다. 또한, 배연창 개폐장치의 제어부가 정해진 일정 시간 동안 모니터링하고 일정 시간이 경과함에도 불구하고 모터의 부하값이 떨어지지 않으면 모터로 인가되는 구동전력을 차단하도록 제어할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석 되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

100: 배연창 개폐장치 102: 체인
104: 구동박스 200: 배연창
202: 힌지 204: 창틀
110: 모터 120: 모터 부하 감지부
130: 제어부 140: 전원 공급부
150: 저장부 160, 170: 리미트 스위치

Claims (7)

1. 체인이 감긴 구동박스 내에 설치되어 상기 체인의 일단과 연결된 배연창을 개폐시키기 위해 상기 체인을 상기 구동박스로부터 인입출시키는 모터;
   상기 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하값을 감지하는 모터 부하 감지부;
   상기 모터의 부하에 따라 단계별로 구분한 전력 레벨과 상기 전력 레벨에 대응하는 구동전력에 관한 테이블이 미리 저장되는 저장부; 및
   건물의 화재 발생과 관련한 신호를 수신하면 상기 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 먼저 인가하였다가, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 초기 구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당되면 상기 저장부에 기 저장된 테이블에 기초하여 해당 레벨에 대응되는 구동전력으로 변경 인가하여 상기 배연창을 개폐시키는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 제어부는, 펄스폭(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 방식을 이용하여 상기 모터로의 전력 공급을 차등으로 제어함으로써 상기 초기 구동전력에서 상기 부하값에 대응되는 구동전력으로 변경하여 인가하며,
   상기 제어부는, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우 상기 모터로 인가되는 구동전력을 차단시키는 것을 특징으로 하는 배연창 개폐장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 초기 구동전력 인가 시, 상기 초기 구동전력에 대응되는 구동전류 보다 큰 돌입 전류를 포함하여 인가하는 것을 특징으로 하는 배연창 개폐장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 체인이 일정한 개방 위치 또는 폐쇄 위치에 도달하면 스위치가 동작하여 상기 제어부로 상기 체인의 위치를 전달하는 리미트 스위치를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 리미트 스위치로부터 체인의 위치를 전달받으면 상기 모터의 구동을 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배연창 개폐장치.
   
6. 건물의 배연창에 일단이 연결된 체인을 모터의 회전에 의해 구동박스로부터 인입출시켜 상기 배연창을 개폐시키고, 상기 모터의 부하에 따라 단계별로 구분한 전력 레벨과 상기 전력 레벨에 대응하는 구동전력에 관한 테이블이 미리 저장되는 저장부를 포함하는 배연창 개폐장치에서의 제어 방법으로서,
   상기 배연창 개폐장치의 제어부에서, 상기 건물에 화재 발생 신호를 수신하는 단계;
   상기 배연창 개폐장치의 모터 부하 감지부에서, 상기 모터의 토크를 측정하여 측정된 토크에 따른 부하값을 감지하는 단계; 및
   상기 배연창 개폐장치의 제어부에서, 상기 건물의 화재 발생과 관련한 신호를 수신하면 상기 모터에 기 설정된 초기 구동전력을 먼저 인가하였다가, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 상기 초기 구동전력 보다 높은 전력을 필요로 하는 레벨에 해당되면 상기 저장부에 기 저장된 테이블에 기초하여 해당 레벨에 대응되는 구동전력으로 변경 인가하여 상기 배연창을 개폐시키는 단계;
   를 포함하고,
   상기 배연창 개폐장치의 제어부에서, 펄스폭(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 방식을 이용하여 상기 모터로의 전력 공급을 차등으로 제어함으로써 상기 초기 구동전력에서 상기 부하값에 대응되는 구동전력으로 변경하여 인가하며,
   상기 배연창을 개폐시키는 단계에서,
   상기 제어부의 판단 결과, 상기 모터 부하 감지부를 통해 감지한 모터의 부하값이 기 설정된 최대치의 레벨을 벗어나는 경우 상기 모터로 인가되는 구동전력을 차단시키는 것을 특징으로 하는 배연창 개폐장치의 제어 방법.
7. 삭제

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