KR102016911B1 - 환기팬 커버의 개폐 구조 - Google Patents

환기팬 커버의 개폐 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천장 또는 벽면에 장착되어 실내의 공기를 덕트를 통해 외부로 배출하는 환기팬에 관한 것으로, 양측면에 각각 힌지와 원호형기어가 형성된 환기팬의 커버가 힌지를 중심으로 틸팅되어 개폐될 때 원호형기어의 이가 힌지를 중심으로 하는 가상의 원호면을 따라 배치되어 구동기어와 원호형기어 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 함으로써 기어의 마모에 의한 커버의 작동불량을 방지하고, 원호형 기어에 형성된 스토퍼 및 가이드레일에 의해 구동기어가 원호형기어로부터 이탈되는 것을 방지하는 환기팬 커버의 개폐 구조에 관한 것이다.

Description

환기팬 커버의 개폐 구조{Opening and Closing Structure of Ventilation Fan Cover}
본 발명은 천장 또는 벽면에 장착되어 실내의 공기를 덕트를 통해 외부로 배출하는 환기팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양측면에 각각 힌지와 원호형기어가 형성된 환기팬의 커버가 힌지를 중심으로 틸팅되어 개폐될 때, 원호형기어의 이가 힌지를 중심으로 하는 가상의 원호면을 따라 배치되어 구동기어와 원호형기어 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 함으로써, 기어의 마모에 의한 커버 작동불량을 방지하는 환기팬 커버의 개폐 구조에 관한 것이다.
일반적으로 욕실이나 화장실 등과 같은 실내공간에서 발생하는 먼지, 냄새 또는 수증기 등을 외부로 빠르게 배출함으로써 실내 공기의 청정도를 유지하기 위하여 천장이나 벽면에 환기팬을 설치하며, 환기팬으로 흡입된 실내 공기는 천장 또는 벽 내부에 매립된 덕트를 통하여 외부로 배출된다.
이러한 덕트는 설치비용을 감소시키는 동시에 한정된 설치공간을 최대한 활용하기 위하여 각각의 환기팬이 하나의 덕트에 연결되어 덕트를 공동으로 사용할 수 있도록 설계되는데, 하나의 환기팬을 통해 배출되는 먼지 등이 덕트를 통해 이동하면서 다른 실내공간으로 역유입되는 것을 방지하기 위하여 덕트와 실내공간의 개폐를 조절하도록 환기팬 커버가 장착된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0734204호에서는 환기팬이 장착되는 프레임을 랙을 통해 전면패널과 연결하고, 당김 스위치를 잡아당겨 와이어에 연결된 아이들 풀리를 회전시키면 피니언 기어가 아이들 풀리와 함께 회전하면서 랙이 직선운동하여 전면패널이 개방 또는 폐쇄되는 환풍기가 제시되어 있다.
그러나 이러한 환풍기는 하나의 와이어가 2개 이상의 아이들 풀리와 연결되어 있어, 각각의 아이들 풀리와 와이어 사이에 발생하는 미끄러짐 등에 의해 아이들 풀리의 회전량이 서로 다르게 되어 전면패널의 점차 기울어지게 되고, 반복되는 사용에 의해 와이어와 아이들 풀리 사이의 표면마찰이 감소하면 전면패널의 개폐 거리가 점차 줄어들게 되며, 와이어를 잡아당기는 방식을 가지는 스위치 구조의 특성상 스위치를 형성할 수 있는 위치가 제한되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0469928호에서는 환기팬의 하우징 내부에 공기의 압력에 의해 부상 가능한 개폐부재를 삽입하되, 개폐부재의 내측에는 밀폐부재를 형성하고 개폐부재의 외측에는 환기공을 형성함으로써, 환기팬의 작동시에는 실내에서 흡입되는 공기의 압력에 의해 개폐부재가 부상하면서 환기공을 통해 외부로 배출되고, 환기팬의 정지시에는 개폐부재의 무게에 의해 개폐부재가 하강하면서 밀폐부재에 의해 환기공이 폐쇄되는 환기 역류 방지 장치가 제시되어 있다.
그러나 이러한 환기 역류 방지 장치는 환기팬이 정지할 때 개폐부재의 낙하가 발생하게 되는데, 밀폐부재가 스폰지 등 충격흡수에 용이한 재질로 이루어지더라도 충돌에 의한 소음이 발생하는 것을 막을 수 없고, 개폐부재의 무게에 의존하는 폐쇄방식의 특성상, 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질이 하우징 내부에 누적되면 개폐부재가 완전히 하강하지 못하면서 역유입되는 공기를 차단할 수 없게 되는 문제를 가지고 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0734204호(2007.06.26. 등록) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0469928호(2013.11.07. 등록)
본 발명의 실시 예는 장기간 반복작동에 의한 구동부의 마모 또는 실내로부터 배출되는 공기 중에 포함된 이물질 누적에 의해 환기팬 커버의 작동불량이 발생하는 것을 방지하도록 개폐 구조의 내구성 향상을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예는 환기팬 커버가 완전히 닫히지 않아 발생하는 공기의 역유입 방지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 중앙부에 흡입구가 형성되고 실내의 벽면 또는 천장에 설치되는 하우징과, 흡입구와 연결되도록 벽면 또는 천장 내부에 매설되어 설치되는 덕트와, 하우징과 덕트 사이에 장착되는 팬으로 이루어지는 환기팬에 있어서, 하우징의 내측방향으로 틸팅(tilting)되어 개폐될 수 있도록 흡입구의 한쪽 측면과 힌지로 연결되는 커버와, 힌지의 반대측면에 위치하도록 커버의 측면 모서리에 형성되는 원호형기어와, 원호형기어와 맞물리는 구동기어와, 구동기어의 회전축에 연결되어 구동기어를 작동시키는 스테핑모터로 구성되되, 상기 원호형기어는 힌지를 중심으로 하는 원호(圓弧)가 형성되어, 스테핑모터의 작동에 의한 구동기어 회전시 구동기어와 원호형기어 사이의 거리가 일정하게 유지됨으로써, 커버가 힌지를 중심으로 틸팅되어 개폐될 때 기어 손상 발생을 방지한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 상기 원호형기어의 이 하부 끝단에는 커버의 틸팅각도를 제한하여 커버의 최대개방시 구동기어가 원호형기어로부터 분리되는 것을 방지하는 스토퍼가 돌출되어 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따르면 상기 원호형기어의 바깥쪽 측면 양측에는 가이드레일이 원호형기어의 원호방향으로 형성되되, 가이드레일은 원호형기어의 이와 단(段)을 이루도록 돌출됨으로써, 스테핑모터의 작동에 의한 커버 개폐시 구동기어의 측면이 가이드레일에 의해 안내되어 구동기어가 원호형기어로부터 이탈하는 것을 방지한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 스테핑모터는 커버의 개방 또는 폐쇄시 발생하는 커버의 실제 틸팅 각도보다 각각 1~5° 넓은 범위 내에서 커버의 틸팅이 발생하도록 회전각이 설정됨으로써, 커버의 불완전한 개폐를 방지한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 원호형기어에 형성된 기어의 이가 힌지를 중심점으로 하는 가상의 원호를 따라 배치되도록 하여, 환기팬 커버의 개폐작동에 의한 틸팅 발생시 구동기어와 원호형기어 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 함으로써, 기어간 거리가 변동함에 따라 발생하는 기어의 편마모 및 부분적인 손상을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 원호형기어의 원호 하부 끝단에 형성된 스토퍼를 통해 커버의 최대개방시 원호형기어가 과회전되어 구동기어로부터 이탈하는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 원호형기어의 양측면에 형성된 가이드레일을 통해 커버의 개폐시 커버의 흔들림에 의한 소음을 감소시키고, 원호형기어가 구동기어로부터 측방향으로 이탈하는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 커버의 개폐시 스테핑모터의 회전각이 원호형기어가 이루는 원호의 각도보다 넓은 범위를 가지도록 설정함으로써, 원호형기어와 구동기어 사이의 공차발생에 의한 커버의 불완전 개폐를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시 예에 따른 환기 팬 커버의 단면구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 환기 팬 커버의 평면구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드레일이 적용된 환기 팬 커버의 평면구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 환기 팬 커버의 작동방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원호형기어와 커버가 이루는 가상의 원호를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 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.
본 발명의 실시 예들에 따른 구성은 도 1 내지 5에서 도시하는 바와 같으며, 구체적으로 본 발명의 제1 실시 예에 따른 환기팬은 실내의 벽면 또는 천장에 설치되는 하우징(10)의 중앙부에 흡입구(11)가 형성되고, 벽면 또는 천장 내부에 매설되어 설치되는 덕트가 흡입구(11)와 연결되며, 하우징(10)과 덕트 사이에는 팬이 장착된다.
또한, 하우징(10)의 내측방향으로는 흡입구(11)를 개폐하는 커버(12)가 장착되는데, 커버(12)는 흡입구(11)의 한쪽 측면과 힌지(13)로 연결되어 힌지(13)를 회전축으로 틸팅(tilting)될 수 있고, 힌지(13)가 위치하는 반대측면의 커버(12) 측면 모서리에는 원호형기어(14)가 형성된다.
이때, 원호형기어(14)의 바깥쪽 측면에는 기어의 이가 형성되는데, 도 7에서 도시하는 바와 같이 원호형기어(14)의 이가 이루는 곡선과 원호형기어(14)의 상부 끝단 및 하부 끝단과 힌지(13)의 중심점을 서로 이으면 힌지(13)를 중심으로 하고 힌지(13)와 원호형기어(14) 사이의 길이를 반지름으로 하는 가상의 원호(圓弧)가 형성된다.
또한, 원호형기어(14)에는 구동기어(17)가 맞물리고, 구동기어(17)의 회전축에는 구동기어(17)를 작동시키는 스테핑모터(18)가 연결되며, 스테핑모터(18)는 도면에는 미도시된 전원 및 제어회로에 연결된다.
본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예의 구성과 동일하며, 제1 실시 예에 따른 원호형기어(14)의 이 하부 끝단에 스토퍼(15)가 형성되는데, 스토퍼(15)는 스테핑모터(18)가 작동하여 커버(12)의 틸팅 발생시 최대개방상태에서 스토퍼(15)가 구동기어(17)에 걸려 정지될 수 있도록 원호형기어(14)가 이루는 원호 바깥쪽으로 돌출된다.
본 발명의 제3 실시 예는 제1 실시 예의 구성과 동일하며, 제1 실시 예에 따른 원호형기어(14)가 이루는 원호의 바깥쪽 양쪽 측면을 따라 가이드레일(16)이 돌출되어 형성되는데, 돌출된 가이드레일(16)과 원호형기어(14)의 이가 서로 단(段)을 이루면서 구동기어(17)가 양측 가이드레일(16) 사이에 위치하도록 한다.
본 발명의 제4 실시 예는 제2 실시 예의 구성과 동일하며, 제2 실시 예에 따른 스테핑모터(18)는 커버(12)의 개방 또는 폐쇄시 발생하는 커버(12)의 실제 틸팅 각도보다 1~5° 넓은 범위 내에서 커버(12)의 틸팅이 발생하도록 회전각이 설정되는데, 더욱 구체적으로 흡입구(11)의 완전 개방을 위해 필요한 커버(12)의 틸팅 각도보다 1~5° 넓게, 그리고 흡입구(11)의 완전 폐쇄를 위해 필요한 커버(12)의 틸팅 각보다 1~5° 넓게 스테핑모터(18)의 회전각이 설정되도록 한다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예들의 작동방법을 설명하면 도 6 및 7에서 도시하는 바와 같다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 환기팬을 작동시키면 팬이 회전하는 동시에 스테핑모터(18)가 작동하여 구동기어(17)가 회전하면서 원호형기어(14)에 연결된 커버(12)가 힌지(13)를 축으로 틸팅되면서 흡입구(11)가 개방되는데, 원호형기어(14)의 이가 이루는 곡선과 원호형기어(14)의 상부 끝단 및 하부 끝단과 힌지(13)의 중심점을 서로 이으면, 힌지(13)를 중심으로 하고 힌지(13)와 원호형기어(14) 사이의 길이를 반지름으로 하는 가상의 원호를 이루게 된다.
이때, 원호형기어(14)의 이가 원호를 이룸으로써, 커버(12)의 틸팅이 발생하는 동안 원호형기어(14)와 구동기어(17) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있도록 하고, 이에 따라 원호형기어(14)와 구동기어(17)가 서로 헛돌면서 편마모가 발생하는 것을 방지하여 편마모에 의한 기어의 손상을 방지할 수 있도록 한다.
환기팬의 커버(12)가 완전히 개방되면 실내 공기가 흡입구(11)로 유입되어 덕트를 통해 실외로 배출되고, 환기팬의 작동을 중단시키면 팬이 정지하는 동시에 스테핑모터(18)가 작동하여 구동기어(17)가 반대방향으로 회전하면서 원호형기어(14)에 연결된 커버(12)가 힌지(13)를 축으로 틸팅되면서 흡입구(11)가 폐쇄됨으로써 덕트로부터 이물질 및 냄새 등이 역유입되는 것을 차단하게 된다.
본 발명의 제2 실시 예의 작동 방법은 제1 실시 예와 동일하며, 커버(12)의 완전개방상태에 도달하면 스토퍼(15)가 구동기어(17)에 접촉하면서 커버(12)의 개방각도가 제한됨으로써, 커버(12)의 과도한 틸팅에 의해 구동기어(17)로부터 원호형기어(14)가 이탈하는 것을 방지한다.
본 발명의 제3 실시 예의 작동 방법은 제1 실시 예와 동일하며, 커버(12)의 개방 또는 폐쇄과정에서 구동기어(17)의 양측면이 가이드레일(16)의 내측면에 의해 안내되도록 함으로써, 원호형기어(14)가 구동기어(17)로부터 이탈하거나 커버(12)가 좌우로 흔들리면서 소음 또는 기어의 편마모가 발생하는 것을 방지한다.
본 발명의 제4 실시 예의 작동방법은 제2 실시 예와 동일하며, 스테핑모터(18)의 작동에 의해 커버(12)가 틸팅되어 개폐될 때 커버(12)의 실제 틸팅 각도보다 1~5° 넓은 범위 내에서 틸팅이 발생하도록 스테핑모터(18)의 회전각이 설정된다.
이때, 스테핑모터(18)는 입력되는 펄스의 수에 비례하여 특정 각도로 회전하는 특징을 가지고 있어 회전각도를 정밀하게 제어할 수 있는 특징을 가지고 있으며, 펄스의 수를 제어함에 따라 커버(12)의 틸팅 각도를 일정하게 유지할 수 있으나, 생산과정 또는 작동과정에서 원호형기어(14)와 구동기어(17) 사이에 공차가 발생하는 경우 커버(12)의 틸팅 각도가 변화하여 불완전한 개폐가 발생하게 될 수 있다.
커버(12)의 불완전한 개폐가 발생하는 경우 배출되는 공기의 유량이 감소하거나 틈새로 이물질 또는 냄새 등이 역유입될 수 있게 되므로, 스테핑모터(18)의 회전각을 커버(12)의 실제 개방 또는 폐쇄시 틸팅 각도보다 1~5° 넓은 범위 내에서 커버(12)가 틸팅되도록 설정함으로써 원호형기어(14)와 구동기어(17) 사이에 발생하는 공차를 보상하여 커버(12)의 완전한 개폐상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 하우징
11: 흡입구
12: 커버
13: 힌지
14: 원호형기어
15: 스토퍼
16: 가이드레일
17: 구동기어
18: 스테핑모터

Claims (4)

  1. 중앙부에 흡입구(11)가 형성되고 실내의 벽면 또는 천장에 설치되는 하우징(10)과, 흡입구(11)와 연결되도록 벽면 또는 천장 내부에 매설되어 설치되는 덕트와, 하우징(10)과 덕트 사이에 장착되는 팬으로 이루어지는 환기팬 커버의 개폐 구조에 있어서,
    하우징(10)의 내측방향으로 틸팅(tilting)되어 개폐될 수 있도록 흡입구(11)의 한쪽 측면과 힌지(13)로 연결되는 커버(12)와, 힌지(13)의 반대측면에 위치하도록 커버(12)의 측면 모서리에 형성되는 원호형기어(14)와, 원호형기어(14)와 맞물리는 구동기어(17)와, 구동기어(17)의 회전축에 연결되어 구동기어(17)를 작동시키는 스테핑모터(18)로 구성되되, 상기 원호형기어(14)는 힌지(13)를 중심으로 하는 원호(圓弧)가 형성되어, 스테핑모터(18)의 작동에 의한 구동기어(17) 회전시 구동기어(17)와 원호형기어(14) 사이의 거리가 일정하게 유지됨으로써, 커버(12)가 힌지(13)를 중심으로 틸팅되어 개폐될 때 기어 손상 발생을 방지하고,
    상기 원호형기어(14)의 이 하부 끝단에는 커버(12)의 틸팅각도를 제한하여 커버(12)의 최대개방시 구동기어(17)가 원호형기어(14)로부터 분리되는 것을 방지하는 스토퍼(15)가 돌출되어 형성되고,
    상기 원호형기어(14)의 바깥쪽 측면 양측에는 가이드레일(16)이 원호형기어(14)의 원호방향으로 형성되되, 가이드레일(16)은 원호형기어(14)의 이와 단(段)을 이루도록 돌출됨으로써, 스테핑모터(18)의 작동에 의한 커버(12) 개폐시 구동기어(17)의 측면이 가이드레일(16)에 의해 안내되어 구동기어(17)가 원호형기어(14)로부터 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 환기팬 커버의 개폐 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    스테핑모터(18)는 커버(12)의 개방 또는 폐쇄시 발생하는 커버(12)의 실제 틸팅 각도보다 각각 1~5° 넓은 범위 내에서 커버(12)의 틸팅이 발생하도록 회전각이 설정됨으로써, 커버(12)의 불완전한 개폐를 방지하는 것을 특징으로 하는 환기팬 커버의 개폐 구조.
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