KR101973200B1 - 도어의 자동 폐쇄 장치 및 이를 이용한 자동 폐쇄 도어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자가 개방한 도어를 일정 시간 이후에 자동적으로 폐쇄하는 장치 및 이를 이용한 자동 폐쇄 도어에 관한 것으로, 도어의 개방 및 폐쇄 작동에 기계적으로 연동되어 회전하는 주축과, 상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치된 스테핑 모터와, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 전기적으로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함할 수 있다.

Description

도어의 자동 폐쇄 장치 및 이를 이용한 자동 폐쇄 도어 {DEVICE FOR AUTOMATIC CLOSURE OF DOOR AND AUTOMATIC CLOSING DOOR USING THE SAME}

본 발명은 도어의 자동 폐쇄 장치에 관한 것으로, 사용자가 개방한 도어를 일정 시간 이후에 자동적으로 폐쇄하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 비상시 피난용 도어와 같이, 피난자가 개방한 이후에 자동적으로 폐쇄되는 자동 폐쇄 도어에 관한 것이다.

전기모터 등의 동력원을 이용하여 자동으로 개폐되는 도어가 실생활에 널리 사용되고 있지만, 특정한 조건에서 외부의 동력원 없이도 개폐되는 도어가 필요하다. 예컨대, 터널과 같은 구조물에서 화재 등의 긴급상황 발생시 다른 터널 또는 별도의 대피공간으로 피난할 수 있도록 하기 위해 피난 연락 갱문으로 알려진 도어가 사용되고 있다.

피난 연락 갱문은 피난자가 임의로 개방할 수 있되, 일정한 시간이 지나면 자동으로 폐쇄되어 연기의 유입을 차단할 수 있어야 한다. 이와 같은 피난 연락 갱문의 작동은 화재와 같은 비상시에 사용되는 것이므로 외부의 동력 공급없이 자력으로 이루어져야 하며, 장기간에 걸쳐 작동 가능상태를 유지할 수 있어야 한다는 점에서 배터리와 같은 전원의 사용에도 제한이 있으므로, 기계적인 동력원이 사용되고 있다.

피난 연락 갱문의 일례가 등록실용신안 제20-0361289호에 개시되어 있다. 이 종래기술은 도어가 개방된 뒤 일정 시간을 확보하기 위해 개방시간설정부를 구비하며, 개방된 도어를 자동적으로 폐쇄하기 위해 구동부를 구비하고, 도어가 폐쇄되는 속도를 제어하기 위해 정속 폐쇄구동부를 구비하고 있다. 여기서 구동부는 태엽 기구를 도어 폐쇄를 위한 동력원으로 활용하고 있으며, 개방시간 설정부는 도어의 최초 개방 이후에 후속하는 다른 피난자의 통과를 위해 어느 정도의 시간 지연을 가진 뒤 자동적으로 폐쇄되도록 하는 것으로서, 본질적으로 도어의 폐쇄 작동의 개시 시간을 지연시키는 것이고, 정속 폐쇄구동부는 도어의 폐쇄 작동이 급격하게 이루어질 경우 피난자에게 상해를 입히는 것을 방지하기 위한 것으로, 본질적으로 도어의 폐쇄 작동의 속도를 늦추는 것이다. 이 종래기술에서는 특히 개방시간설정부와 정속 폐쇄구동부가 한쪽으로만 외력을 전달받아 회전할 수 있는 일종의 일방향 클러치 기구와, 원주면의 일부에만 기어가 형성된 특별한 형태의 기어를 활용하고 있다.

그러나 이와 같은 종래기술은 구조가 복잡할 뿐만 아니라 사용되는 부품수가 많아져 제조비용이 높고 유지관리가 용이하지 않으며, 특히 피난 연락 갱문과 같이 장시간 사용되지 않다가도 비상시에는 확실하게 작동할 수 있어야 하는 신뢰성 확보에 한계가 있다는 문제가 있다.

KR 20-0361289 Y1

상기한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 간단한 구조로 도어의 폐쇄 작동의 개시를 지연시킬 수 있으며, 도어 폐쇄 작동의 속도도 늦출 수 있는 도어의 자동 폐쇄 장치 및 이를 이용한 자동 폐쇄 도어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도어의 자동 폐쇄 장치는, 도어의 개방 및 폐쇄 작동에 기계적으로 연동되어 회전하는 주축과, 상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치된 스테핑 모터와, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 도어의 자동 폐쇄 장치에 있어서, 상기 기계식 타이머는 상기 도어의 개방 동작 중에는 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하고, 상기 도어의 개방 동작의 완료시부터 미리 정해진 시간동안 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 단락시키며, 상기 미리 정해진 시간이 지난 후에 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하는 것이 바람직하다.

또는 본 발명에 따른 도어의 자동 폐쇄 장치에 있어서, 상기 기계식 타이머는 상기 도어의 개방 동작 중에는 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하고, 상기 도어의 개방 동작의 완료시부터 미리 정해진 시간동안 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 단락시키며, 상기 미리 정해진 시간이 지난 후에 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자 사이에 미리 정해진 저항을 연결할 수도 있다.

본 발명에 따른 자동 폐쇄 도어는, 하부에 설치된 레일을 구비한 문틀과, 상기 문틀 내에서 상기 레일을 따라 슬라이드 작동되는 도어와, 양단이 상기 문틀의 상부와 상기 도어의 상부에 각각 고정된 와이어와, 상기 문틀의 상부에 회전가능하게 고정되고 외주면의 적어도 일부에 상기 와이어의 일부가 감겨 있어 상기 도어의 슬라이드 작동에 따라 회전하는 풀리와, 상기 풀리와 함께 회전하는 주축과, 상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치된 스테핑 모터와, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자동 폐쇄 도어는, 회전축 둘레로 회동함으로써 개방 및 폐쇄 작동하는 도어와, 상기 도어의 회전축과 기계적으로 연동되어 회전하는 주축과, 상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치된 스테핑 모터와, 상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함할 수 있다.

본 발명은 기계식 타이머와 스테핑 모터를 포함하는 간단한 구조만으로도 지연 시간을 가지고 도어의 자동 폐쇄를 가능하게 하며, 나아가서 도어의 자동 폐쇄 작동의 속도도 늦출 수 있다. 본 발명의 간단한 구조는 결과적으로 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있으므로 특히 피난 연락 갱문과 같이 긴급상황에 대비한 설비로의 적용에 적합하다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 폐쇄 도어의 일실시예의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도어의 자동 폐쇄 장치의 일실시예의 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 도어의 자동 폐쇄 장치 및 자동 폐쇄 도어의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 폐쇄 도어의 일실시예의 사시도이다. 문틀은 그 구성품 중 레일(50)이 표기되어 있으나, 도어(10, 20, 30) 및 도어의 자동 폐쇄 장치(600)를 지지하는 사각형의 프레임을 가리킨다. 이 예에서 도어는 슬라이딩 도어로서, 3개의 패널(10, 20, 30)을 포함하는 것으로서, 문틀의 레일(50)을 따라 슬라이딩되어 개폐되는 것으로 예시되어 있다. 이 슬라이딩 도어는 본질적으로 미닫이 방식이지만, 도시된 예와 달리 여닫이 방식의 도어일 수도 있다. 이 중 제3 패널(30)은 문틀에 고정되어 있으며, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)은 문틀의 레일(50)을 따라 슬라이드 작동되면서 개방되거나 폐쇄된다. 각 패널들(10, 20, 30)이 동일한 폭을 가지는 경우, 제2 패널(20)은 제1 패널(10)의 변위의 예컨대 1/2에 상당하는 변위를 가지도록 제1 패널(10)에 연동되며, 완전히 개방된 상태에서는 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)이 모두 제3 패널(30) 상에 겹쳐지며, 문틀의 전체 면적의 대략 2/3가 개방될 수 있다. 이와 같은 3단 슬라이딩 도어의 기구적인 구성은 공지의 기술이므로 더 자세한 설명은 생략한다.

도 2는 도 1의 자동 폐쇄 장치(600)의 평단면도이다. 풀리(610)는 도어(10, 20, 30)의 슬라이드 동작에 기계적으로 연동되도록 되어 있다. 여기서 기계적인 연동이란 연동되는 두 대상이 기어, 체인, 와이어, 풀리, 링크기구 등 통상적인 동력전달 기구를 통해 서로 맞물려 있거나, 직접 결합되어 있어서, 연동된 어느 한 대상이 움직이면 연동된 다른 한 대상도 움직이도록 연결되어 있다는 것을 의미한다. 다만 직접 졀합된 경우를 제외하면 연동되는 두 대상의 운동방식이 서로 달라질 수 있다. 예컨대, 동력전달 기구가 운동의 방향을 바꾸거나, 직선운동을 회전운동으로 변환하는 것이 가능하다.

다시 풀리(610)의 동작으로 돌아오면, 예컨대 피난자가 도어(10, 20, 30)를 슬라이드시키는 것과 같이, 외력에 의한 도어(10, 20, 30)의 슬라이드 동작 중 도 1의 도면방향을 기준으로 우측으로의 슬라이딩, 즉 개방 동작에 연동하여 풀리(610)가 일방향으로 회전하게 된다. 그러면 풀리(610)와 함께 회전하게 설치된 주축(611)이 회전하며, 주축(611)에 고정되어 함께 회전하는 제1 주축기어(612)의 회전력이 제2 주축기어(613), 제1 감속기어(631), 제2 감속기어(632)를 거쳐 에너지 저장기어(622)로 전달되고, 에너지 저장기어(622)와 함께 회전하는 에너지 저장축(621)을 통해 에너지 저장부(620)에 회전력이 저장된다. 이 에너지 저장부(620)는 기계적으로 동력을 저장하기 위한 것으로, 태엽 기구를 포함할 수 있다. 여기서 제1 감속기어(631) 및 제2 감속기어(632)는 주축(611)의 회전력을 적절히 감속하여 태엽 기구, 즉 에너지 저장부(620)로 전달하고, 반대로 에너지 저장부(620)에 저장된 기계적 에너지를 주축(611)으로 전달하기 위한 것으로, 필요에 따라 그 형태나 갯수 등은 임의로 변경될 수 있다. 이와 같이 에너지 저장부(620)는 외력에 의해 가해진 회전력을 태엽 기구와 같은 것을 통해 탄성 에너지의 형태로 저장하였다가, 외력이 제거되면 탄성 에너지를 다시 회전력으로 전환하여 출력할 수 있다.

스테핑 모터(630)는 그 회전축(631)에 피니언 기어(632)가 고정되어 있으며, 이 피니언 기어(632)는 제1 주축기어(612)에 맞물려 있다. 이로써 스테핑 모터(630)도 주축(611)에 기계적으로 연동되어 있게 된다.

또한 기계식 타이머(640)도 주축(611)에 연동되어 있는데, 여기서 기계식 타이머(640)는 태엽 등을 내장하여 기계적으로 작동하는 통상적인 타이머로서, 일반적으로 주축(611)이 특정한 한 방향으로 회전한 뒤 멈추는 시점부터 타이머로서의 작동이 개시되며 반대 방향으로의 회전에는 영향을 받지 않는 타이머이다. 이 기계식 타이머(640)는 외력에 의한 도어(10, 20, 30)의 개방 작동이 완료된 시점에서, 즉 도어(10, 20, 30)에 가해지던 외력이 제거된 시점에서, 외력이 가해지는 동안 주축(611)에 가해진 회전량 및 회전 멈춤에 따라 작동이 개시되며, 이때 스테핑 모터(630)의 전원 입력 단자를 서로 전기적으로 단락시킨다. 이후 에너지 저장부(620)에 저장되어 있던 에너지에 의해 주축(611)을 도어(10, 20, 30)의 개방 작동시와 반대방향으로 회전시키려는 회전력이 작용하게 되는데, 전원 입력 단자가 서로 연결된 스테핑 모터(630)는 홀딩 토크(holding torque)에 의해 회전축(631)이 잠기는 효과를 가진다. 따라서 에너지 저장부(620)로부터의 회전력에도 불구하고 주축(611)은 회전하지 않은 채로 유지된다. 미리 정해진 시간이 지난 후 기계식 타이머(640)의 작동이 완료되면, 스테핑 모터(630)의 전원 입력 단자 사이의 전기적인 연결을 해제하여 개방하며, 그러면 스테핑 모터(630)의 회전축(631)이 회전할 수 있으므로 이에 맞물린 주축(611)도 회전할 수 있고, 풀리(610)를 통해 도어(10, 20, 30)는 원래의 폐쇄 위치로 복귀하려는 힘을 받게 된다.

따라서, 도어(10, 20, 30)는 최초의 개방 이후에 외력을 더 이상 가하지 않더라도 미리 정해진 시간동안 개방된 채로 유지되며, 그 이후에는 저절로 폐쇄되게 된다. 여기서 미리 정해진 시간은 주축(611)에 가해진 회전량에 따라 기계식 타이머의 작동 시간을 통상의 방법으로 설정하는 것에 의해 필요에 따라 정할 수 있다.

이와 같은 작동을 위해 스테핑 모터(630)는 에너지 저장부(620)로부터의 회전력보다 큰 홀딩 토크를 가진 것으로 적절히 선택될 필요가 있다.

한편, 기계식 타이머(640)는 그 작동이 종료된 시점에서 스테핑 모터(630)의 전원 입력 단자 사이를 전기적으로 개방하는 대신에 미리 정해진 저항을 연결하는 것도 가능하다. 이 경우 연결될 저항값은 스테핑 모터(630)의 홀딩 토크 등 특성에 따라 정해질 수 있다. 스테핑 모터(630)의 전원 입력 단자 사이에 저항이 연결되는 경우, 홀딩 토크의 크기가 저항값에 따라 결정되며, 전원 입력 단자 사이가 단락되었을 때에 비해 적은 크기의 홀딩 토크가 작용하므로, 주축(611)의 회전속도를 적절히 제어하는 역할을 할 수 있다. 그러면 도어(10, 20, 30)의 폐쇄 작동도 천천히 이루어진다. 이때 다시 도어(10, 20, 30)가 외력에 의해 개방되기 시작하면, 기계식 타이머(640)는 스테핑 모터(630)의 전원 입력 단자 사이를 전기적으로 개방할 수 있다.

이상에서, 도어(10, 20, 30)가 슬라이딩 도어인 것으로 예시하고는 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 도시된 예와 달리 도어가 여닫이 형식으로 되어 있을 수도 있다. 이 경우 주축(611)이 여닫이 도어의 회전축과 기계적으로 연동되도록 하는 것도 가능하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (5)

1. 도어의 개방 및 폐쇄 작동에 기계적으로 연동되어 회전하는 주축과,
   상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치되되 전원과 연결되지 않은 스테핑 모터와,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함하는 도어의 자동 폐쇄 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기계식 타이머는 상기 도어의 개방 동작 중에는 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하고, 상기 도어의 개방 동작의 완료시부터 미리 정해진 시간동안 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 단락시키며, 상기 미리 정해진 시간이 지난 후에 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하는 도어의 자동 폐쇄 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기계식 타이머는 상기 도어의 개방 동작 중에는 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 개방하고, 상기 도어의 개방 동작의 완료시부터 미리 정해진 시간동안 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 단락시키며, 상기 미리 정해진 시간이 지난 후에 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자 사이에 미리 정해진 저항을 연결하는 도어의 자동 폐쇄 장치.
4. 하부에 설치된 레일을 구비한 문틀과,
   상기 문틀 내에서 상기 레일을 따라 슬라이드 작동되는 도어와,
   양단이 상기 문틀의 상부와 상기 도어의 상부에 각각 고정된 와이어와,
   상기 문틀의 상부에 회전가능하게 고정되고 외주면의 적어도 일부에 상기 와이어의 일부가 감겨 있어 상기 도어의 슬라이드 작동에 따라 회전하는 풀리와,
   상기 풀리와 함께 회전하는 주축과,
   상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치되되 전원과 연결되지 않은 스테핑 모터와,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함하는 자동 폐쇄 도어.
5. 회전축 둘레로 회동함으로써 개방 및 폐쇄 작동하는 도어와,
   상기 도어의 회전축과 기계적으로 연동되어 회전하는 주축과,
   상기 주축에 기계적으로 연동되어 회전하며, 상기 도어의 개방 동작에 의한 회전 에너지를 저장하고, 저장된 회전 에너지로 상기 주축을 회전시키기 위한 에너지 저장축과,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되도록 배치되되 전원과 연결되지 않은 스테핑 모터와,
   상기 주축 또는 상기 에너지 저장축과 기계적으로 연동되어 작동하며 상기 스테핑 모터의 전원 입력 단자를 서로 개방 또는 단락시키기 위한 기계식 타이머를 포함하는 자동 폐쇄 도어.

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