KR200477580Y1

KR200477580Y1 - 전동댐퍼

Info

Publication number: KR200477580Y1
Application number: KR2020140001912U
Authority: KR
Inventors: 김정환; 정재구
Original assignee: 주식회사 힘펠
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-07-06

Abstract

본 고안은 환풍기에 연결되는 내부 공기를 외부로 인출하는 배기덕트를 개방 및 폐쇄하는 전동댐퍼에 관한 것으로서, 본 고안에서는 바디부 내부에 경사면과, 경사면을 따라 밀폐하도록 설치되는 댐퍼덮개와, 바디부 외부에 설치되는 모터의 모터회전축과 연결되어 회전하면서 댐퍼덮개를 개방시키는 힘을 인가하는 힌지바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼가 제공된다.

Description

전동댐퍼{MOTORIZED DAMPER}

본 고안은 전동댐퍼에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 별도의 기어박스를 구비함이 없이 작은 회전력을 제공하는 모터에 의해서도 댐퍼를 개폐 가능한 전동댐퍼에 관한 것이다.

환풍기는 건물의 실내, 예를 들어 욕실이나 화장실 등의 벽면이나 천장에 설치되어 실내의 혼탁한 공기를 강제 흡입한 후 배기덕트를 통해 건물 외부로 배출함으로써 실내 공기를 정화하고 냄새를 배출시키는 역할을 한다. 통상적으로 댐퍼는 환풍기와 함께 제공된다. 댐퍼는 환풍기가 구동되지 않을 시에는 공기 유동 경로를 밀폐시키고 있다가 사용자가 스위치를 온 상태로 절환하거나 또는 프로그램에 의해 자동으로 온 상태로 절환할 경우 환풍기가 배기 동작을 실시하면 이에 대응하여 공기 유동 경로(예컨데, 배기덕트 또는 환풍기의 공기 토출구)를 개방시키는 장치이다.

이러한 댐퍼는 구동 방식에 따라 일반댐퍼와 전동댐퍼로 구분할 수 있다. 최근에는 전기 힘을 이용하여 구동모터에 의한 회전력을 발생시켜 원판형 셔터를 개폐하는 전동댐퍼가 널리 이용되고 있다. 전동댐퍼는 전원의 온/오프에 따라 정회전/역회전하는 정역모터를 이용하여 원판형 셔터의 축회전 동작을 제어함으로써 배기덕트를 개방하거나 폐쇄하게 된다.

도 1은 종래 전동댐퍼의 구성을 개략적으로 도시한 장치 구성도이다. 종래 전동댐퍼는 공기 유동 경로에 해당하는 원통형 케이싱(1)과, 축회전하며 케이싱(1) 내부를 개폐하는 셔터(3)와, 케이싱(1) 상부에 설치되는 콘트롤 박스(2)로 이루어져 있으며, 콘트롤 박스(2) 내부에는 셔터(3)를 축회전시키기 위한 회전력을 제공하는 정역모터(4)와, 기어박스(5)와 정역모터(4)의 구동 제어를 위한 회로부가 설치되는 구성을 갖는다.

종래 전동댐퍼의 구조에서는 원판형 셔터(3)를 회전시켜 원통형 케이싱을 완전히 닫거나 열도록 개폐시켜야 하는데 이러한 동작을 원활하게 수행되도록 하기 위해서는 정/역방향의 양 방향으로 동작이 가능한 모터가 필요하고, 또한 해당 모터는 원판형 셔터(3)를 축회전 시키기 위한 충분한 힘을 제공할 수 있는 비교적 고가이면서 부피가 큰 모터를 사용하여야 한다. 따라서 종래 전동댐퍼에서는 힘이 좋은 AC 모터를 사용하거나, 힘이 상대적으로 약한 DC 모터에 기어박스를 부가하여 사용하는 방식을 적용하였다. 나아가 원판형 셔터(3)가 완전히 열렸는지와 닫혔는 지 여부에 관한 정확한 위치 판단을 하기 위해 리미트 스위치 등의 별도 제어 소자를 사용하여야 되는 등 회로가 복잡해지고 제조 원가가 상승하는 문제가 있었다.

특허문헌 1: 대한민국등록특허 제10-1139293호 (2012.04.17. 등록)

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 비교적 적은 힘으로도 개폐가 가능한 댐퍼를 구비하고, 이를 적은 힘으로 개폐시킬 수 있는 전동댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 상기 목적은 환풍기에 연결되는 내부 공기를 외부로 인출하는 배기덕트를 개방 및 폐쇄하는 전동댐퍼에 있어서, 배기덕트와 연결되어 설치되며, 환풍기에 의한 송풍 바람이 불어오는 면에 형성되는 입수면과 송풍 바람이 불어나가는 출수면을 서로 연결하면서 형성되는 관체 형상으로 구비되며, 내부에는 입수면에서부터 출수면 방향으로 일정 거리 이격된 위치에서 상부에서부터 하부 방향으로 경사지도록 형성되며 내부 원주면에서부터 중심측으로 돌출 형성되는 경사면을 구비하는 바디부와, 경사면에 맞닿도록 힌지 결합 방식으로 설치되는 댐퍼덮개와, 경사면과 입수면 사이에서 바디부를 관통하도록 설치되는 관통홀과, 바디부 외측에 설치되며 모터회전축을 갖는 모터 및 모터회전축에 결합되어 회전하면서 관통홀을 관통되도록 설치되며, 댐퍼덮개에 힘을 가하는 회전바를 구비하는 힌지구조체를 포함하는 것을 특징으로 하고, 환풍기가 동작하지 않는 상태에서 경사면과 댐퍼덮개는 자력으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼에 의해서 달성 가능하다.

본 고안에 따른 전동댐퍼는 환풍기 동작 스위치가 작동되지 않을 경우에는 자석의 힘으로 원통형 케이싱을 완전히 닫은 상태로 유지하여 이웃집 소음을 차단하고 외부 공기가 내부로 들어오는 것을 차단하고, 환풍기 동작 스위치가 작동될 경우에는 환풍기로부터 제공되는 송풍력을 이용하여 비교적 적은 힘으로 댐퍼를 개방시킬 수 있으므로 내부의 습한 공기를 외부로 쉽게 환기시킬 수 있게 되었다. 따라서 본 고안에 따른 전동댐퍼는 종래 전동댐퍼에 비해 작은 힘만으로도 댐퍼를 개폐시켜도 되므로 부피가 작고 적은 힘을 제공하는 모터를 사용할 수 있어 전동댐퍼의 제조 단가를 낮출 수 있게 되었다. 또한 본 고안에 따른 전동댐퍼는 모터로 스텝핑 모터를 사용할 경우에는 정해진 패턴에 따르도록 구동시켜도 되기 때문에 회로 구조를 간단하고 저렴하게 설계할 수 있는 이점이 있으며, 모터로 일반 AC 모터를 사용할 경우에도 리미트 스위치와 같은 간단한 센싱 회로를 이용하여 쉽게 구현할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 전동댐퍼의 구성을 개략적으로 도시한 장치 구성도.
도 2는 일 방향에 바라본 본 고안에 따른 일 실시예의 전동댐퍼 분해 사시도.
도 3은 또 다른 방향에 바라본 본 고안에 따른 일 실시예의 전동댐퍼 분해 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 일 실시예의 전동댐퍼의 동작 설명도.
도 5는 스텝핑 모터를 사용할 경우 모터 구동 회로 블록도.
도 6은 일반 AC 모터를 사용할 경우 모터 구동 회로 블록도.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3은 각각 다른 각도에서 바라본 본 고안에 따른 일 실시예의 전동댐퍼 분해 사시도이다. 본 고안에 따른 전동댐퍼는 배기덕트의 일단부와 연결되도록 설치되며 내부에 경사면(11)을 구비하는 바디부(10)와, 바디부(10) 내부에 힌지결합되는 댐퍼덮개(50)와, 바디부(10) 일측에 설치되는 제어박스(20)와, 제어박스(20)에 설치되며 모터를 장착하는 인쇄회로기판(40)과, 바디부(10) 내부로 돌출되는 모터의 회전축과 연결되어 댐퍼덮개(50)에 회전력을 전달하는 힌지구조체(30) 및 제어박스 커버(29)로 구성된다.

바디부(10)는 배기덕트와 연결되도록 설치되어 공기가 유통되는 통로를 제공하는 관체로 구성되는 구성부로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 환풍기에 의해 발생되는 송풍 바람이 불어들어오는 쪽에 설치되는 개방면을 입수면이라 칭하고, 반대면을 출수면이라 칭하기로 한다. 바디부(10) 내부에는 입수면에서부터 출수면 방향으로 일정 거리 이격된 위치에서 상부에서부터 하부 방향으로 경사지도록 형성되며 바디부(10)를 형성하는 내부 원주면에서 중앙측으로 돌출 형성되며, 댐퍼덮개(50)가 닫혔을 때 기밀 유지면으로 작동되는 경사면(11)이 구비된다. 또한 바디부(10) 내부의 경사면 상부에는 힌지결합홈(17)이 구비되어 댐퍼덮개(50) 상부에 형성되는 힌지축(53)과 힌지 결합된다. 바디부(10) 내부에는 경사면의 하부에 자석체 매립부(13)가 구비되고, 자석체 매립부(13)에는 자석체(15)가 매립되도록 설치된다.

댐퍼덮개(50)는 바디부(10) 내부에 형성되는 힌지결합홈(17)과 힌지결합되어 바디부(10) 내부로 이동하는 공기 유통을 차단하거나 개방하는 구성부이다. 댐퍼덮개(50) 상부에는 힌지축(53)이 형성되며, 하부에는 금속박판(51)이 구비된다. 금속박판(51)은 바디부(10)에 설치되는 자석체(15)와 대응되는 위치에 설치된다.

제어박스(20)는 바디부 일부 외측에 고정되도록 설치되며 내부에 모터(41)를 포함한 회로부가 장착된 인쇄회로기판(40)을 보관하기 위한 공간을 구비하는 구성요소로서 바람직하게는 바디부(10)와 일체로 사출 성형되는 것이 좋다. 제어박스(20) 하부에는 바디부(10)를 관통하는 관통홀(21)이 구비되며, 관통홀(21)을 통하여 모터회전축(43)이 바디부(10) 내부로 돌출 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 모터회전축(43)이 인쇄회로기판(40) 하부 방향으로 돌출되도록 설치됨을 알 수 있다.

힌지구조체(30)는 모터회전축 삽입부재(35)와 힌지부재로 구성되며, 모터(41)가 회전함에 따라 회전축(45)에 끼워진 힌지바(31)가 회전하면서 댐퍼덮개(50)를 개방시키도록 힘을 인가하는 구성부이다. 모터회전축 삽입부재(35)는 상부에 모터회전축(41)에 끼워지는 축삽입홈(33)이 구비되고, 하부에는 힌지부재(31)를 삽입하기 위한 연결홈이 구비된다. 힌지부재는 상부가 연결홈에 억지끼움 방식으로 끼워지는 형태를 가지며, 하부에는 모터회전축(43)과 수직되는 방향으로 형성되는 힌지바(31)가 구비된다. 또한, 모터회전축 삽입부재(35) 상부에는 축삽입홈(33) 외측으로 모터회전축(43)과 수직되는 방향으로 돌출 형성되는 리미트 스위치 바(37)가 형성되며, 바람직하게는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 리미트 스위치 바(37)와 힌지바(31)는 동일한 방향으로 설치되는 것이 바람직하나, 반드시 동일한 방향으로 형성될 필요는 없다.

인쇄회로기판(40)에는 모터(41) 및 리미트 스위치(43, 45)를 포함한 기타 회로부품이 실장되며 제어박스(20)에 고정설치된다. 제1리미트 스위치(43) 및 제2리미트 스위치(45)는 인쇄회로기판(40) 뒷면에 설치되어 리미트 스위치 바(37)가 해당 지점을 지나가는 것을 감지하게 된다. 즉, 리미트 스위치 바(37)는 인쇄회로기판(40) 뒷면상에서 이동되도록 설치되는 반면, 힌지바(31)는 관통홀(21)을 지나 바디부(10) 내측에서 이동되도록 설치됨을 알 수 있다.

제어박스커버(29)는 제어박스(20)와 나사결합되어 내부에 구비되는 인쇄회로기판(40)을 외부로부터 보호하는 기능을 제공한다. 제어박스커버(29)의 일 측에는 전원인입선을 관통시키기 위한 전원인입선 관통구(27)가 형성되어 있다.

이하, 본 고안에 따른 전동댐퍼의 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 고안에 따른 일 실시예의 전동댐퍼의 동작 설명도이다. 도 4에서는 환풍기가 동작함에 따라 본 고안에 따른 전동댐퍼에서 댐퍼덮개가 개방되는 흐름을 설명한다. 먼저, 환풍기(미도시)가 오프 상태에서 온 상태로 전환되면, 댐퍼덮개는 초기에는 닫힌 상태에서 참조번호 100 방향으로 송풍 바람이 불어온다(도 4(a)). 도 4(a) 상태에서는 바디부(10)에 장착된 자석체(15)와 댐퍼덮개(50)에 장착된 금속박판(51)이 자력에 의해 굳게 닫힌 상태를 유지하게 된다. 이후, 환풍기가 온 상태로 전환되었음을 입력받거나 이를 인식하게 되면 전동댐퍼는 모터를 회전시키게 되고, 모터의 회전축과 연결된 힌지바(31)가 시계 방향으로 회전하면서 댐퍼덮개(50)에 힘을 가하게 된다. 힌지바(31)에 의해 가해진 힘이 자석체(15)와 금속박판(51)을 이격시키게 되면서 댐퍼덮개(50)는 서서히 힌지 회전을 하면서 서서히 개방된다( 도 4(b) ). 송풍기로부터 불어오는 바람(100)의 힘에 의해 댐퍼덮개(50)는 완전히 개방되게 되고, 힌지바(31)는 360°회전한 후 원래 위치로 돌아오게 된다(도 4(c) ). 이후 송풍기의 스위치가 꺼지게 되면, 바람(100)의 힘이 약하게 되고, 경사지게 설치된 댐퍼덮개(50)는 중력에 의해 떨어지면서 도 4(a)에 도시된 상태로 개구부를 완전히 닫은 초기 상태로 돌아오게 되는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 힌지바(31)는 환풍기가 켜질 때마다 매번 360°회전시켜도 되지만 모터를 회전시키는 방식에는 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 환풍기가 켜지면 힌지바(31)를 도 4(b) 상태의 시계 방향으로 일정 각도 회전시켜 댐퍼덮개(50)에 힘을 가한 후, 반시계 방향으로 회전시켜 원상태로 돌아오게 할 수 있음은 물론이다. 어떤 구동 방식을 적용하는 경우더라도 본 고안에 따른 전동댐퍼는 댐퍼덮개(50)가 경사지게 설치되고, 자석체(15)와 금속박판(51)의 자력에 닫힌 상태에서 도 4(a)에 도시된 바와 같이 상당한 송풍력(100)이 댐퍼덮개(50)에 작용되므로 적은 힘으로 쉽게 댐퍼덮개(50)를 개방시킬 수 있음을 알 수 있다. 이러한 작용에 의해 본 고안의 전동댐퍼에는 작은 힘을 출력하는 모터를 사용하더라도 충분히 댐퍼덮개(50)를 개방시킬 수 있음을 알 수 있다.

본 고안에 따른 전동댐퍼에서는 스텝핑 모터 외에도 AC 서보 모터, DC 서보 모터 또는 서보 기능이 추가되지 않는 저가의 일반 AC 모터를 사용하여 구현할 수 있음은 물론이다. 스텝핑 모터와 일반 AC 모터를 사용하는 경우 모터를 구동하는 회로 블록에 대해 각각 도 5 및 도 6을 이용하여 간단하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 5에 제시된 스텝핑 모터 구동 회로에 대해 설명하기로 한다. 스텝핑 모터는 직류 전원으로 구동되므로 입력되는 AC 전원을 DC 전원으로 정류한 후, 정류된 DC 전원을 이용하여 모터를 구동하거나 다른 회로 소자에 구동 전원을 공급한다. 제어부는 외부로부터 환풍기가 켜졌음을 입력받거나 또는 내부에 AC 전원을 감지하는 회로를 구비하여 환풍기 on 제어신호를 검출한다. 환풍기 on 제어신호에 따라 펄스 발진부를 이용하여 필요한 펄스를 생성하고, 로직부를 통해 스텝핑 모터의 여자 각도를 결정한 후, 증폭부에 증폭한 후 모터 구동부를 통해 모터를 제어하게 된다. 스텝핑 모터를 사용할 경우에는 정확한 회전 각도 제어가 가능하므로 힌지바가 회전하였는지 여부를 체크하지 않아도 되는 이점이 있다. 하지만 장치의 신뢰성을 향상시키기 위해서 도 3에 제시된 바와 같이 제1 리미트스위치(43) 및 제2 리미트스위치(45)를 별도로 추가하고 이를 이용하여 힌지바가 실제로 회전하였는지 여부를 체크하는 것도 가능하다. 즉, 제1 리미트스위치(43) 및 제2 리미트스위치(45)에 의해 힌지바의 회전이 감지되지 않을 경우에는 다시 한 번 더 힌지바를 회전시키는 등의 구동이 가능하다.

다음으로, 서보 기능이 부가되지 않은 일반 AC 모터를 사용하는 경우에 대해서 도 6에 제시된 회로 구성을 이용하여 설명하기로 한다. 일반 AC 모터는 교류 전원으로 구동되므로 모터 구동을 위해서는 입력되는 AC 전원을 DC 전원로 정류할 필요는 없다. 하지만, 도 6에서도 정류회로가 필요한데 정류된 직류 전원을 이용하여 디지털 방식으로 동작되는 회로 소자에 구동전원을 공급하기 위함이다. 따라서 도 6 회로도에 제시된 정류회로는 도 5 회로도에 제시된 정류회로보다 용량이 훨씬 적은 것을 사용하는 것이 일반적이다. 한편, 일반 AC 모터의 경우는 서보 모터나 스텝핑 모터와는 달리 회전 각도를 정확하게 제어할 수 없기 때문에 리미트스위치 등의 감지회로를 반드시 사용하여야 한다. 제어부는 외부로부터 환풍기가 켜졌음을 입력받거나 또는 내부에 AC 전원을 감지하는 회로를 구비하여 환풍기 on 제어신호를 검출한다. 환풍기 on 제어신호가 감지되면 일반 AC 모터에 전원을 공급하여 회전시킨다. 도 3에 제시된 제1 리미트스위치(43)는 힌지바(31)가 댐퍼덮개(50)와 닿는 위치에 설치된 것이고, 제2 리미트스위치(45)는 힌지바(31)가 제1 리미트스위치(43)을 기준으로 90°회전 위치까지 회전되는 위치에 설치되었다. 일반 AC 모터를 구동시킨 후, 제어부에 제1 리미트스위치(43) 및 제2 리미트스위치(45)로부터 감지신호가 입력되면 제어부는 힌지바(31)가 댐퍼덮개를 개방시킬 정도로 충분히 회전되었음을 인지하고 일반 AC 모터에 공급되는 AC 전원을 차단하게 된다. 따라서 지금까지 살펴본 바와 같이 일반 AC 모터를 이용하여 전동댐퍼를 구동할 경우에는 힌지바(31)가 정상적으로 회전하였음을 감지하기 위한 리미트스위치와 같은 감지회로가 필수적으로 필요함을 알 수 있다.

상기에서 본 고안의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 고안을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 고안의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 고안의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 고안의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10: 바디부 11: 경사면
13: 자석체 매립부 15: 자석체
17: 힌지결합홈 20: 제어박스
21: 관통홀 27: 전원인입선 관통구
29: 제어박스 커버
30: 힌지구조체 31: 힌지바
33: 축삽입홈 35: 모터회전축 삽입부재
37: 리미트 스위치 바 40: 인쇄회로기판
41: 모터 43: 모터회전축
43: 제1리미트 스위치 45: 제2리미트 스위치
50: 댐퍼덮개 51: 금속박판
53: 힌지축 100: 송풍 방향

Claims

환풍기에 연결되는 내부 공기를 외부로 인출하는 배기덕트를 개방 및 폐쇄하는 전동댐퍼에 있어서,
상기 배기덕트와 연결되어 설치되며, 상기 환풍기에 의한 송풍 바람이 불어오는 면에 형성되는 입수면과 상기 송풍 바람이 불어나가는 출수면을 서로 연결하면서 형성되는 관체 형상으로 구비되며, 내부에는 상기 입수면에서부터 상기 출수면 방향으로 일정 거리 이격된 위치에서 상부에서부터 하부 방향으로 경사지도록 형성되며 내부 원주면에서부터 중심측으로 돌출 형성되는 경사면(11)을 구비하는 바디부(10)와,
상기 경사면(11)에 맞닿도록 힌지 결합 방식으로 설치되는 댐퍼덮개(50)와,
상기 경사면과 상기 입수면 사이에서 상기 바디부(10)를 관통하도록 설치되는 관통홀(21)과,
상기 바디부(10) 외측에 설치되며 모터회전축(43)을 갖는 모터(41) 및
상기 모터회전축(43)에 결합되어 회전하면서 상기 관통홀(21)을 관통되도록 설치되며, 상기 댐퍼덮개(50)에 힘을 가하는 힌지바(31)를 구비하는 힌지구조체(30)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 환풍기가 동작하지 않는 상태에서 상기 경사면(11)과 상기 댐퍼덮개(50)는 자력으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼.
제 1항에 있어서,
상기 힌지구조체(30)는
상부에는 상기 모터회전축(43)과 끼워지는 축삽입홈(33)이 구비되고, 하부에는 연결홈이 구비되는 모터회전축 삽입부재(35)와,
상부는 상기 연결홈에 억지끼움 방식으로 끼워지도록 대응되는 형태를 가지며, 하부에는 상기 모터회전축(43)과 수직되는 방향으로 형성되는 상기 힌지바(31)를 구비하는 힌지부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼.
제 2항에 있어서,
상기 모터회전축 삽입부재(35) 상부에는 상기 축삽입홈(33) 외측으로 상기 모터회전축(43)과 수직되는 방향으로 돌출 형성되는 리미트 스위치 바(37)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼.
제 3항에 있어서,
상기 리미트 스위치 바(37)와 상기 힌지바(31)는 상기 모터회전축(43)을 기준으로 동일한 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 전동댐퍼.