KR20160138643A - 전자석 댐퍼 구동회로, 이를 구비하는 환풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석 댐퍼 구동회로 및 이를 구비하는 환풍기에 관한 것이다.
본 발명에서는 리드 스위치와 릴레이를 구동시키는 스위치소자를 이용하여 간단한 회로로 전자석 댐퍼를 구동시켜, 전자석 댐퍼를 열게 하는 구동 회로 및 이를 구비하는 환풍기가 제공된다.
본 발명에서는 리드 스위치를 적절히 배치하여 전자석 열화 문제를 해결하고 적은 부품 수로도 짧은 시간에 전자석에 충분한 에너지를 제공할 수 있는 구동회로 및 이를 구비하는 환풍기를 제공할 수 있게 되었다.

Description

전자석 댐퍼 구동회로, 이를 구비하는 환풍기{ELECTROMAGNETIC DAMPER DRIVING CIRCUIT AND VENTILATOR WITH THE SAME}

본 발명은 전자석 댐퍼 구동회로 및 이를 구비하는 환풍기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 충전 캐패시터와 리드 스위치를 이용한 전자석 댐퍼 구동회로 및 이를 구비하는 환풍기에 관한 것이다.

일반적으로, 아파트 등과 같은 공동 주택이나, 오피스텔 등과 같은 건물 등과 같이 인간이 생활하는 모든 생활 공간에는 생존의 기본적인 대사를 수행하기 위한 화장실이 구비된다.

그리고 이와 같은 화장실은 실내에 위치하게 됨에 따라 화장실 내부에는 천장 패널에 배기 그릴이 설치되고, 배기 그릴이 설치된 상부 또는 측면에는 환풍을 원활하게 실시할 수 있도록 환기팬이 설치되어 화장실 내부에서 발생한 습기나, 악취 등을 제거하게 된다. 한편, 아파트나 빌라 등의 공동주택은 안방과 다수 개의 룸, 그리고 거실과 주방, 화장실과 발코니 등으로 거주자의 편의를 위하여 구획, 설계되어 시공되고 있다.

근래 들어 아파트와 빌라 등의 주거 면적과 크기가 중대형화되는 추세에 따라, 거주자의 편의를 위한 드레스룸 등의 다양한 종류의 독립된 공간이 확보되도록 하고 있다. 드레스룸은 의류와 피복을 걸어서 보관하거나 수납되도록 하고, 의복을 갈아입을 수 있도록 하고 있는바, 상기 드레스룸은 의복을 갈아입거나 하는 등의 특별한 경우가 아니면 도어가 닫힌 상태를 유지하여 외부와의 공기 순환이 차단된다. 이처럼 공기 순환이 차단되면, 악취가 나기 시작하면서 드레스룸에 보관되고 있던 의복들은 습기에 의해 눅눅해지게 되고, 심한 경우에는 결로가 생기고 보관된 의복에 곰팡이나 해충이 쓸어 못쓰게 된다.

또한, 공동주택의 현관에는 대부분 신발장이 구비되어 신발이나 그 밖의 소품들을 보관하는 수납장 역할을 수행한다. 이와 같이 실내에 신발장을 두거나 신발을 벗어 두는 경우에는 참기 어려운 자극적인 신발냄새가 실내공간에 확산된다. 신발장에서 나오는 냄새는 발의 땀 냄새와, 공기가 잘 통하지 않는 곳에서 기생하는 혐기성 미생물의 부패성 악취가 발생하고, 신발에 스며든 발의 땀 등에 의해 신발장에 습기가 차거나 심한 경우에는 결로가 생긴다. 또한, 발코니 공간의 경우는 거주공간 즉 거실, 주방 또는 침실의 벽과 창으로 구획되어 외부와 실내의 중간에 위치하여 사용자에 따라서 인공적으로 조경시설을 설치하거나 빨래 건조대 등이 설치되어 습도가 증가하며, 그로 인하여 결로가 발생될 수 있는 가능성이 증가되고 있으나 환기가 설치되지 않는 취약점이 있다. 그리고 주방에서는 가스 연소기 가동시 발생하는 대량의 잡가스 및 조리습도와 냄새에 의해 실내환경을 급격히 악화시킨다.

이를 방지하기 위해 종래에는 냄새, 습기나 곰팡이 등에 취약한 구역 예를 들어, 신발장, 드레스룸, 발코니 또는 주방 등에 환기장치를 각각 설치하는 경우가 있으나, 이는 설치비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 설치비용의 문제점은 독립된 룸 개수보다 적은 수의 환풍기를 설치하고, 각각의 독립된 룸에는 공기를 흡입하거나 배출하는 디퓨져를 설치하고, 디퓨져와 환풍기를 서로 연결하는 연결관을 설치하는 구조에 의해 해결 가능하다. 그런데 이러한 환풍기 개수를 절감하는 구조는 비용을 절감시킬 수 있으나 연결관을 통해서 이웃하는 룸의 소음이 그대로 전달되거나 냄새 등이 연결관을 통해서 전체 룸으로 퍼지는 등의 문제점이 발생된다. 아파트와 같은 공동 주택에서는 1층에서부터 최상층까지 연결되는 공동 배기관을 통해 연결관이 상호 연결되므로 소음 또는 악취가 연결관을 통해서 이동하는 문제가 더욱 심각하다.

이러한 소음 또는 악취가 연결관을 통해 전달되는 문제점을 해결하고자 연결관을 차폐할 수 있는 전동댐퍼를 설치하고, 전동댐퍼를 모터 등의 힘으로 구동시키는 구조가 제안되었다. 도 6은 종래 전동댐퍼의 구조를 보여주는 간략 단면도이다. 그런데 도 6에 제시된 종래 전동댐퍼의 구조는 연결관(220) 중앙에 설치되는 전동댐퍼(200)를 구동시키기 위하여 통상 상부에 구동 모터를 포함한 구동장치(210)를 설치하는 구조인데, 전동댐퍼(200)를 구동시키는데 많은 전력이 소모되므로 모터의 가격이 비싸 경쟁력이 없으며, 부피가 커서 설치하는데 어려움이 있었다.

한편 환풍기에는 본체로부터 연결관 방향으로 돌출 형성되는 배출관이 구비되는데 배출관 내측에 경사진 댐퍼 프레임을 형성하고, 댐퍼 프레임에 힌지 결합으로 설치되는 댐퍼 플레이트가 설치된다. 이러한 구조의 환풍기에서 댐퍼 플레이트는 환풍기가 동작하면 중앙에서 배출관 방향으로 불어오는 공기 흐름에 의해 자동으로 열리며, 환풍기의 동작을 정지하면 중력에 의해 다시 댐퍼 플레이트가 닫히는 원리를 이용한 것이다. 그런데 이러한 댐퍼 플레이트 구조를 갖는 환풍기는 환풍기를 동작시키지 않는 경우에도 환풍기 중앙에서 배출구 방향으로 약한 공기압이 생기더라도 열리는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 댐퍼 플레이트와 댐퍼 프레임에 영구자석과 금속편을 장착시켜 댐퍼 플레이트가 쉽게 열리는 문제점을 해결하고자 하는 기술이 제시된 바 있다. 그런데 이러한 영구자석과 금속편을 사용할 경우 환풍기를 동작시켜도 즉시 댐퍼 플레이트가 열리지 않고 환풍기를 동작시킨 후 상당한 시간이 지나야 동작하는 문제점이 있었다.

이를 해결하고자 도 7에 제시된 바와 같이 전자석과 영구자석을 이용하는 댐퍼 플레이트를 갖는 환풍기가 제시되었다. 도 7에 제시된 환풍기에서 사용되는 댐퍼를 전동댐퍼와 비교하여 통상 '전자석 댐퍼'라 표현하기도 한다. 전자석 댐퍼는 배출관(150) 내부에 경사진 댐퍼 프레임(151, 153)을 설치하고, 댐퍼 프레임 일 측에 힌지결합(121)되는 댐퍼 플레이트(120)를 설치한다. 댐퍼 플레이트((120)에는 영구자석(130)을 설치하고, 댐퍼 프레임(153)에는 전자석(60)을 설치하는 구조를 갖는다. 동작 스위치를 켜서 환풍기 팬(F)을 동작시키면 전자석(60)이 작동하여 영구자석(130)의 극성과 동일한 극성의 척력을 발생시켜 댐퍼 플레이트(120)를 즉시 개폐하게 되며, 환풍기 팬(F)이 동작을 멈추면 전자석(60)은 동작을 정지하고 통상의 금속편 기능을 하게 되므로 영구자석(130)과는 인력이 발생되어 댐퍼 플레이트(120)를 닫은 상태를 유지하게 되는 것이다.

도 7에 제시된 환풍기 댐퍼 구조가 대한민국 등록특허 제10-1027846호(2011년04월07일 공고)에 제시되어 있다. 그런데 전자석에 계속적으로 전기를 인가하면 전자석이 열화되어 사용할 수 없기 때문에 환풍기를 온으로 절환시킨 후 일정한 시간 후에 전자석 작동을 중지시키는 별도의 회로가 필요하다.

또한, 지금까지 제품으로 생산되는 도 7과 유사한 전자석 댐퍼를 갖는 환풍기는 전자석과 영구자석 사이의 결합 강도가 약해서 도 6에 제시된 전동댐퍼를 대체하기는 어려운 것으로 알려져 있다. 물론 영구자석과 전자석을 세기가 강한 것을 사용하면 해결할 수 있으나, 이렇게 강한 영구자석과 전자석을 사용할 경우 환풍기를 동작시킨 후 짧은 시간 내에 밀기 위해서는 충분한 에너지를 가하여야 하나 이를 구현할 수 있는 회로가 제시되지 못하고 있는 실정이다.

전자석 댐퍼를 갖는 환풍기에서 초기 개폐를 용이하게 하기 위해서 대한민국 등록특허 제10-1194720호에서 제시된 바와 같이 댐퍼 플레이트 하부에 전자석으로 동작하는 승강수단을 구비하는 구조를 제안하기도 하였다. 이에 제시된 기술의 경우도 기계적인 구조 및 회로 구조(마이컴 및 포토커플러 사용)가 복잡하여 원가가 상승하고 충분한 기밀을 유지할 수 없는 문제점이 있어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1366509호(2014년02월26일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1027846호(2011년04월07일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1194720호(2012년10월25일 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 충분한 세기를 갖는 영구자석을 구비하여 닫혔을 경우에는 전기가 인가되지 않은 전자석과 단단히 결합하여 기밀을 유지하고, 전기가 인가될 경우에는 순간적으로 발생하는 누설전류를 축적하였다가 한 번에 전자석을 작동시켜 영구자석에 충분한 척력을 가하며, 장시간 사용하더라도 전자석의 열화를 방지할 수 있으며, 적은 회로 부품을 이용하여 적은 비용으로 구현가능한 실용적인 전자석 댐퍼 구동회로, 이를 갖는 전자석 댐퍼 및 환풍기를 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 본체와, 배출구를 구비하고, 배출구에는 전자석으로 열리는 댐퍼 플레이트가 설치되는 환풍기에 구비되며, 전자석으로 동작하는 댐퍼 플레이트를 동작시키는 전자석 댐퍼 구동회로에 있어서, 입력되는 상용전원을 DC 전원으로 변환하는 DC 변환부와, DC 변환부에서 출력되는 전하를 축적하는 에너지 저장부와, DC 변환부의 출력단 사이에서 직렬 연결되는 릴레이 및 전자석과, DC 변환부의 출력단 사이에 직렬로 순서대로 연결되는 제1저항(R1), 제1스위치 및 제3저항(R3)와, DC 변환부 -출력단자와 릴레이와 사이에 구비되는 제2스위치소자와, 제2스위치소자에는 제어단자가 구비되고, 제어단자는 상기 제1저항(R1) 또는 상기 제3저항(R3)에 인가되는 분배 전압에 의해 제어되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로에 의해서 달성 가능하다.

DC 변환부는 브릿지다이오드로 구성하고, 에너지 저장부는 충전 캐패시터로 구성하는 것이 바람직하다.

제1스위치는 일정한 범위 내에 일정량 이상의 자력이 가해질 경우 온 상태를 유지하고, 일정량 미만의 자력이 가해질 경우에 오프 상태로 전환되는 것으로 구성하면 되는데 일례로서 리드 스위치로 구성할 수 있다.

제2스위치는 제1저항(R1) 또는 제3저항(R3)에 인가되는 전압이 일정한 값 이상을 가질 경우 온 되는 특성을 갖는데, 바람직하게는 NPN 트랜지스터 또는 PNP 트랜지스터로 구성한다. 물론 트랜지스터 이외에도 FET 등을 사용할 수 있음은 물론이다.

릴레이는 제어부와 스위치부로 구성되며, 릴레이의 스위치부의 출력단은 전자석과 연결되고, 릴레이의 스위치부의 입력단은 브릿지다이오드의 +단자와 연결되도록 구성하며, 릴레이의 제어부 입력단은 제2저항(R2)를 통해 브릿지다이오드 +단자와 연결하고, 릴레이 제어부의 출력단은 제2스위치소자의 콜렉터 단자와 연결하는 것이 좋다. 이 경우 릴레이 제어부의 출력단과 제2스위치 소자의 콜렉터 단자 사이에는 역류 방지 다이오드를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전자석 댐퍼에서는 3,000 가우스 이상의 영구자석과, 전자석을 사용하여 환풍기가 작동하지 않을 경우에는 전동댐퍼 정도의 기밀을 유지할 수 있게 되었다. 또한, 환풍기를 동작시킬 때 발생하는 누설 전류를 충전 캐패시터에 충전시킨 후, 한꺼번에 방전시키는 구조를 이용함으로써 짧은 시간 내에 전자석에 충분한 전기를 인가하여 3,000 가우스 이상의 척력을 발생시킬 수 있게 되었다.

또한, 종래 전자석 댐퍼를 구동시키는 회로에서는 마이컴, 포토 커플러 또는 타이머 회로를 부가하여 회로 부품수가 증가하여 원가가 증가되는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 리드 스위치만를 적절히 배치하여 전자석 열화 문제를 해결하고 적은 부품 수로도 짧은 시간에 전자석에 충분한 에너지를 제공할 수 있는 회로를 구현할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석 댐퍼를 구비하는 환풍기의 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 전자석 댐퍼를 구비하는 환풍기의 좌측면도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 전자석 댐퍼 구동회로.
도 4는 도 3에 도시된 회로에서 충전 캐패시터 양 단에 인가되는 전압 파형 이미지.
도 5는 트랜지스터 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 인가되는 전압 파형 이미지.
도 6은 종래 전동댐퍼의 구조를 보여주는 간략 단면도.
도 7은 종래 전자석 댐퍼 환풍기의 간략 단면도.

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

본 발명에서는 입력되는 상용전원을 DC 전원으로 변환하는 DC 변환부와, DC 변환부에서 출력되는 전하를 축적하는 에너지 저장부와, DC 변환부의 출력단 사이에서 직렬 연결되는 릴레이 및 전자석과, DC 변환부의 출력단 사이에 직렬로 순서대로 연결되는 제1저항(R1), 제1스위치 및 제3저항(R3)와, DC 변환부 -출력단자와 상기 릴레이와 사이에 구비되는 제2스위치소자와, 제2스위치소자에는 제어단자가 구비되고, 제어단자는 상기 제1저항(R1) 또는 제3저항(R3)에 인가되는 분배 전압에 의해 제어되도록 연결되는 전자식 댐퍼 구동회로 및 이를 구비하는 환풍기가 제공된다. DC 변환부로는 브릿지다이오드로 구현할 수 있으며, 에너지 저장부는 충전 캐패시터로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자석 댐퍼를 구비하는 환풍기의 정면도이고, 도 2는 좌측면도이다. 환풍기는 내부에 팬이 설치되는 본체(140)와, 본체와 연결되는 배출관(150)으로 구성된다. 배출관(150)은 연결관(미 도시)과 연결된다. 배출관(150) 내부에는 경사지게 형성되는 댐퍼 프레임이 설치되고, 댐퍼 프레임 하부에는 전자석(EM, 60)과, 리드 스위치(40)가 설치되고, 배출관(150) 상부 공간(170)에는 전자석 댐퍼 구동회로부(160)가 구비된다. 댐퍼 플레이트(120)에는 전자석(60)이 설치되는 대응 위치에 영구자석(130)이 설치된다. 경사진 댐퍼 프레임의 상부에 힌지결합(121)으로 전자석 댐퍼 플레이트(120)가 설치되어 배출관(150)에 형성된 개구부를 여닫게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 전자석 댐퍼 구동회로이다. 모든 환풍기에는 상용전원(AC)과, 교류 스위치(10, 또는 '환풍기 메인 스위치'라고도 부른다) 및 팬 구동부(110)를 구비하고, 교류 스위치(10)가 온 상태로 절환될 때 팬 구동부(110)가 동작된다. 전자석 댐퍼 구동 회로는 브릿지 다이오드(20), 충전 캐패시터(C1), 릴레이(RL), 트랜지스터(30), 전자석(60), 및 리드 스위치(40)로 구성된다. 기타 복수 개 저항(RA, R1, R2, R3) 및 역류 방지용으로 다이오드(D1)를 사용하여 구현하였다. 전술한 바와 같이 댐퍼 플레이트(120)에는 영구자석(130)이 설치되며, 본 발명의 전자석 댐퍼 구동회로의 동작을 제어하는 중요한 스위치 기능을 제공하게 된다. 리드 스위치(40)는 정해진 영역에 일정 세기 이상의 자계가 형성될 경우에는 온 상태를 유지하고, 자계가 소멸되어 일정 세기 미만이 되면 오프 상태로 절환되는 스위치이다. 또한 본 발명에 사용된 전자석(60)은 규정된 파워(실시예에서는 0.6W를 사용하는 소자를 채용함)를 인가하면, 3,000 가우스 또는 그 보다 큰 자계를 발생시키는 소자로 사용하였다. 현실적인 회로 설계시에는 환풍기가 구동되면, 배출구 방향으로 댐퍼 플레이트(120)를 밀어주는 바람이 발생되므로 전자석(60)에 파워가 인가될 때 3,000 가우스보다 약간 작은 척력을 발생시키는 소자를 사용하여도 무방하다. 릴레이(RL)는 제어소자와, 이러한 제어소자에 의해 온/오프되는 스위치를 갖는 스위치소자로 구성된다. 릴레이(RL)의 제어부는 통상 코일로 형성된다. 릴레이(RL)는 코일에 일정량 이상의 전류가 흐르면 스위치를 온 상태로 전환하고, 전류의 흐름이 일정량 미만으로 감소하면 스위치를 오프 상태로 전환시키는 소자이다.

먼저, 도 3에 제시된 본 발명에 따른 전자석 댐퍼 구동회로의 구성에 대해 설명하기로 한다. 상용전원(AC)의 일 단에는 저항(RA)의 일 단이 연결되고, 저항(RA)의 타 단은 브릿지다이오드(20)의 제1교류입력단자와 연결되고, 상용전원(AC)의 타 단은 브릿지다이오드(20)의 제2교류입력단자와 연결된다. 브릿지다이오드(20)의 +출력단자와 -출력단자 사이에는 충전 캐패시터(C1)가 연결된다. 브릿지다이오드(20)의 +출력단자와 브릿지다이오드(20)의 -출력단자 사이에는 릴레이(RL)와 전자석(60)이 직렬로 연결된다. 구체적으로는 브릿지다이오드(20)의 +출력단자는 릴레이(RL)에 구비되는 스위치 입력단이 연결되며, 릴레이(RL)에 구비되는 스위치 출력단과 전자석(60)의 일 단이 연결되며, 전자석(60)의 타 단과 브릿지다이오드(20)의 -출력단자가 연결되는 구성을 갖는다. 브릿지다이오드 +출력단자는 릴레이(RL)에 구비되는 코일의 입력단자와 연결되고, 릴레이(RL)에 구비되는 코일의 출력단자는 트랜지스터(30)의 콜렉터 단자와 연결되며, 트랜지스터(30)의 에미터 단자는 브릿지다이오드 -출력단자와 연결된다. 브릿지다이오드 +출력단자와 릴레이(RL)에 구비되는 코일의 입력단자 사이에는 저항(R2)이 구비된다. 트랜지스터(30)의 베이스 단자는 저항(R3)를 통해서 브릿지다이오드 -단자(20)와 연결된다. 트랜지스터(30)이 베이스 단자는 리드 스위치(40)의 일 단과 연결되며, 리드 스위치(40) 타 단은 저항(R1)을 통해 브릿지다이오드(20) +단자와 연결된다. 저항 R1과 저항 R3는 저항 분배에 의해 트랜지스터(30)의 베이스 단자에 인가되는 전압을 제어하며, 전력 소모를 최소화하기 위해 저항(R1)을 큰 값(5MΩ)의 저항을 사용하였으며, 저항(R3)은 트랜지스터(30)의 베이스 단자에 임계전압 이상을 인가할 수 있는 저항값으로 설계하였다. 다이오드(D1)는 역류 방지용으로 설치한 것이므로 반드시 필수적으로 구비할 필요는 없다.

도 3에 제시된 회로는 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어 전자석(60)은 릴레이 소자의 스위치 단자와 브릿지다이오드 -단자 사이에 설치하는 대신, 릴레이 소자의 스위치 단자와 브릿지다이오드 +단자 사이에 설치되어도 무방하다.

또한, 도 3에 제시된 실시예에서는 제2스위치 소자로 NPN 트랜지스터를 사용하는 것으로 예시되어 있으나, 회로 구성을 약간 변형할 경우 PNP 트랜지스터 또는 FET(Field Emitter Transistor)를 사용할 수 있음은 물론이다. PNP 트랜지스터를 사용할 경우에는 저항 R1에 의해 분기된 전압을 제어 신호로 사용하도록 설계하는 것이 좋다.

이하, 도 3에 제시된 본 발명에 따른 전자석 댐퍼 구동회로 동작에 대해 설명하기로 한다. 교류 스위치(10)가 오프 상태에서는 댐퍼 플레이트(120)가 닫힌 상태이므로 리드 스위치(40)가 온 상태를 유지하고, 릴레이(RL)은 단선 상태를 유지하게 된다. 환풍기를 동작시키기 위해 교류 스위치(10)를 온 상태로 절환하면, 브리짓다이오드(20)를 통해 DC로 변환된 전류가 충전 캐패시터(C1)에 충전된다. 충전 캐패시터(C1)의 출력전압값이 서서히 증가하게 되며, 저항 R1과 R3의 분배 전압에 의해 트랜지스터(30) 베이스 단자에 인가되는 전압도 증가하게 된다. 이후, 트랜지스터(30) 베이스 단자에 인가되는 전압이 턴온 전압(임계전압) 이상이 되면 트랜지스터(30)가 도통되게 되며, 브릿지다이오드(20), 저항(R2), 릴레이(RL)를 구성하는 코일, 다이오드(D1), 트랜지스터(30)의 콜렉터 단자와 에미터 단자 사이로 전류 패스(이를 설명의 편의상 '제1 전류 패스'라 한다)가 형성된다. 이러한 제1 전류 패스에 의해 릴레이(RL)의 스위치가 오프상태에서 온상태로 절환되면서, 전자석(60)으로 충전 캐패시터((C1)에 충전된 전하가 이동하면서 영구자석(130)에 3,000 가우스의 척력을 발생시키게 된다. 따라서, 댐퍼 플레이트(120)는 열리게 되며 환풍기 본체에 구비되는 팬에 의해 빨아들여진 공기는 배출관을 통해 빠져나간다. 이때, 제1 전류 패스뿐만 아니라 브릿지다이오드(20), 릴레이(RL)를 구성하는 스위치, 전자석(60)으로 형성되는 제2 전류 패스가 형성된다. 이 순간 전력소모를 최소화하기 위해서는 제1 전류 패스로 흐르는 전류량을 최소화할 필요가 있다. 트랜지스터(30)가 온 상태일 때 콜렉터와 에미터 사이의 등가 저항을 무시할 수 있는 작은 크기이므로 저항(R2)의 크기를 릴레이(RL)를 구성하는 스위치 및 전자석(60)의 온 상태의 등가 저항보다 크게 형성하여야 하는 것이다. 실질적으로 릴레이(RL)를 구성하는 스위치의 저항값은 거의 무시할 수 있는 값이므로, 온 상태의 전자석(60) 저항이 중요하게 작용한다. 도 3의 실시예에 따라 제작된 회로에서 사용한 전자석(60)은 0.6W의 소비전력을 가지며, 작동 저항으로 120Ω을 갖는 소자를 사용하였다. 또한, 저항 R2으로는 3KΩ을 사용하였다. 저항 R2를 너무 큰 것을 사용하면 트랜지스터(30)로 흐르는 전류에 의한 전력 소비가 많아지므로 바람직하지 않다.

댐퍼 플레이트(120)가 열리게 되면, 리드 스위치(40)에 인가되는 자계의 강도가 약해지므로 오프 상태로 전환된다. 리드 스위치(40)가 오프 상태가 되면 트랜지스터(30)가 오프 상태로 전환시키면서 릴레이(RL)의 스위치가 오프 상태로 전환된다. 이후 환풍기가 동작하더라도 전류 패스가 존재하지 않으므로 전력을 거의 소비하지 않게 된다. 댐퍼 플레이트(120)가 열리게 되면 릴레이(RL)에 인가되는 전원이 차단되므로 릴레이(RL)의 열화도 방지할 수 있게 되는 것이다. 한편, 이미 환풍기의 댐퍼 플레이트(120)에는 팬으로부터 발생되는 공기압에 의해 상당한 기압이 작용되므로 교류 스위치(10)가 오프될 때까지 계속 열린 상태를 유지하게 된다.

도 4는 도 3에 도시된 회로에서 충전 캐패시터 양 단에 인가되는 전압 파형 이미지이다. 가로축은 한 칸이 1초 단위인 시간을 나타내며, 세로축은 한 칸이 50V 단위인 전압을 표시한다. 상용전원으로 220V 교류 전원을 사용하였다. T0 시각은 교류 스위치가 온이 되는 시점이며, T1 시각은 전자석(60)이 온이 되면서 충전 캐패시터(60)에 충전된 전하가 전자석(690)으로 방전되는 시점을 나타내며, T2 시각은 전자석(60)이 온 상태에서 다시 오프 상태로 전환되는 시점을 나타낸다. T0 시각과 T1 시각 사이 구간에서는 트랜지스터(30)가 오프 상태이고, 릴레이(RL)도 단락 상태이므로 충전 캐패시터(C1)의 전압은 약 220V까지 서서히 증가하는 충전상태임 알 수 있다. T1 시각에서는 트랜지스터(30)가 온 상태, 릴레이(RL)는 연결 상태로 전환되며, T1 시각과 T2 시각 사이 구간에서 충전 캐패시터(C1)에 충전된 전하가 전자석(60)으로 방전된다. 이후, T2 시각에 리드 스위치(40)가 오프 상태로 전환됨에 따라 트랜지스터(30)가 오프되고 릴레이(RL)가 단락되므로 충전 캐패시터(C1)는 다시 충전을 시작한 후 정상상태(steady state)인 대략 300V까지 서서히 전압이 올라가게 됨을 알 수 있다.

도 5는 트랜지스터 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 인가되는 전압 파형 이미지이다. 가로축은 한 칸이 1초 단위인 시간을 나타내며, 세로축은 한 칸이 0.5V(500mV) 단위인 전압을 표시한다. T0 시각은 교류 스위치가 온이 되는 시점이며, T1 시각은 트랜지스터(30)가 온 되는 순간을 나타내며, T2 시각은 리드 스위치(40)가 오프되고, 트랜지스터가 오프 상태로 전환되는 시점을 나타낸다. T0 시각과 T1 시각 사이 구간에서는 트랜지스터(30)가 오프 상태이고, 릴레이(RL)도 단락 상태이므로 트랜지스터(30)의 에미터 단자와 베이스 단자 사이 전압은 서서히 증가하면서 오프 상태를 유지하게 된다. T1 시각에서는 트랜지스터(30)의 에미터와 베이스에 인가되는 전압이 임계전압에 도달한 상태가 되면서 트랜지스터(30)가 온 상태로 전환되며, T1 시각과 T2 시각 사이 구간에서 트랜지스터(30)가 계속 온 상태를 유지함을 알 수 있다. 이후, T2 시각에 리드 스위치(40)가 오프 상태로 전환됨에 따라 트랜지스터(30)가 오프된 후, 정상상태(steady state)에서는 계속 오프 상태를 유지함을 알 수 있다.

표 1은 종래 전자석 댐퍼 환풍기 규격과 본 발명을 적용한 전자석 댐퍼 환풍기의 특성을 정리한 자료이다.

평가 항목	종래 전자석 댐퍼 환풍기	본 발명 적용 댐퍼 환풍기
기밀성(토크)	1kg-5cm	2kg-5cm
전자석 자력	600가우스	3,000가우스
소비전력	5W	1.0W
회로 부피	큼	작음

기밀성(토크)은 환풍기가 작동하지 않을 경우 댐퍼 플레이트가 댐퍼 프레임에 자력으로 붙어 있는 정도를 의미하는 것으로서, 본 발명을 적용한 전자석 댐퍼 환풍기가 2배 정도 기밀성이 뛰어남을 알 수 있고, 소비전력도 낮아졌음을 확인할 수 있다. 또한, 적은 수의 회로 소자를 사용하여 구현함으로써 회로가 차지하는 부피도 작아지며, 마이컴이나 비싼 회로 소자를 사용하지 않고 구현함으로써 원가 절감 효과도 있음을 알 수 있다.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

10: 교류 스위치 20: 브릿지다이오드
30: 트랜지스터 40: 리드 스위치
60: 전자석 110: 팬 구동부
120: 댐퍼 플레이트 121: 힌지결합
130: 영구자석 140: 환풍기 본체
150: 배출관 170: 상부 공간
200: 전동댐퍼 210: 구동장치
220: 연결관 F: 팬

Claims (13)

1. 본체와, 배출구를 구비하고, 배출구에는 전자석으로 열리는 댐퍼 플레이트가 설치되는 환풍기에 구비되며, 상기 전자석으로 동작하는 댐퍼 플레이트를 동작시키는 전자석 댐퍼 구동회로에 있어서,
   입력되는 상용전원을 DC 전원으로 변환하는 DC 변환부와,
   DC 변환부에서 출력되는 전하를 축적하는 에너지 저장부와,
   상기 DC 변환부의 출력단 사이에서 직렬 연결되는 릴레이 및 전자석과,
   상기 DC 변환부의 출력단 사이에 직렬로 순서대로 연결되는 제1저항(R1), 제1스위치 및 제3저항(R3)와,
   상기 DC 변환부 -출력단자와 상기 릴레이와 사이에 구비되는 제2스위치소자와,
   상시 제2스위치소자에는 제어단자가 구비되고, 상기 제어단자는 상기 제1저항(R1) 또는 상기 제3저항(R3)에 인가되는 분배 전압에 의해 제어되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 DC 변환부는 브릿지다이오드로 구성되며, 상기 에너지 저장부는 충전 캐패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1스위치는 일정한 범위 내에 일정량 이상의 자력이 가해질 경우 온 상태를 유지하고, 일정량 미만의 자력이 가해질 경우에 오프 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1스위치는 리드 스위치인 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 제2스위치는 제1저항(R1) 또는 제3저항(R3)에 인가되는 전압이 일정한 값 이상을 가질 경우 온 되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 릴레이는 제어부와 스위치부를 구비하며, 상기 릴레이의 스위치부는 상기 전자석과 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 브릿지다이오드 +단자와 일 단이 연결되는 제2저항(R2)과, 상기 릴레이의 제어부는 일 단이 상기 제2저항(R2)의 타 단과 연결되고 타 단은 상기 제2스위치 소자와 연결하는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
8. 본체와, 배출구를 구비하고, 배출구에는 전자석으로 동작하는 댐퍼 플레이트가 설치되는 환풍기에 있어서, 상기 전자석으로 동작하는 댐퍼 플레이트를 동작시키는 전자석 댐퍼 구동회로에 있어서,
   상용전원(AC)과 제1교류입력단자와 제2교류입력단자가 연결되어 +출력단자와 -출력단자로 직류 전원을 출력하는 브릿지다이오드(20)와,
   상기 브릿지다이오드(20)의 +출력단자와 -출력단자 사이에 연결되는 충전 캐패시터(C1)와,
   상기 브릿지다이오드(20)의 +출력단자와 -출력단자 사이에서 직렬 연결되는 릴레이(RL) 및 전자석(60)과,
   상기 브릿지다이오드(20)의 +출력단자와 -출력단자 사이에서 순서대로 직렬 연결되는 제1저항(R1), 제1스위치소자 및 제3저항(R3)과,
   제1단자는 상기 릴레이(RL)의 출력단과 연결되며, 제2단자는 상기 제1저항 및 제1스위치소자의 사이단자 또는 상기 제3저항 및 제1스위치소자의 사이단자와 연결되며, 제3단자는 상기 브릿지다이오드 -단자와 연결되며,
   상기 제1스위치소자는 일정 범위 내에 일정량 이상의 자력이 존재할 경우 온 상태를 유지하고, 일정 범위 내에 일정량 미만의 자력이 존재할 경우 오프 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 제2스위치소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 릴레이는 제어부와 스위치부를 구비하며,
   상기 릴레이의 스위치부와 상기 전자석이 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 릴레이의 제어부의 일 단은 제2저항(R2)를 통해 상기 브릿지다이오드의 +단자와 연결되고, 상기 릴레이의 제어부의 타 단이 상기 제2스위치소자의 제1단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2스위치소자는 NPN 트랜지스터이며, 제2스위치소자의 제1단자는 콜렉터 단자, 제2단자는 베이스 단자, 제3단자는 에미터 단자이며,
    상기 제2스위치소자의 베이스 단자는 상기 제3저항 및 제1스위치소자의 사이단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 댐퍼 구동회로.
    
12. 제1항 또는 제11항 중에서 선택된 어느 하나의 전자석 댐퍼 구동회로와,
    상기 댐퍼 플레이트에 구비되는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 환풍기.
    
13. 제12항에 있어서,
    팬과,
    상기 상용전원과 상기 브릿지다이오드의 교류입력단자 사이에 구비되는 교류 스위치와,
    상기 상용전원과 상기 브릿지다이오드 사이에 구비되는 팬 구동부를 더 포함하는 특징으로 하는 환풍기.

Images