KR20200058043A - 정풍량 댐퍼 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정풍량 댐퍼 제어시스템에 관한 것으로서, 환기덕트에 설치되며, 댐퍼모터에 의한 블레이드의 회전에 따라 풍량을 조절하는 댐퍼와, 상기 댐퍼 전후단의 압력차이인 댐퍼의 차압를 센싱하는 차압센싱부와, 상기 댐퍼의 설치전 실험을 통해 측정된 댐퍼의 차압 변화 및 블레이드의 회전각 변화에 따른 풍량값 데이터가 저장된 측정데이터DB와, 사용자로부터 풍량값을 설정받는 풍량설정부와, 상기 설정받은 풍량값과 센싱되는 댐퍼의 차압에 매칭되는 블레이드의 회전각을 상기 측정데이터DB로부터 찾아 블레이드의 회전을 제어하는 풍량제어모듈을 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면 압력변화에 관계없이 항상 설정된 일정한 풍량을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

정풍량 댐퍼 제어시스템 {Constant air volume control system of damper}
본 발명은 댐퍼 전후단의 압력변화에 관계없이 설정된 정풍량으로 환기를 가능하게 하는 정풍량 댐퍼 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건물에는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시키고 외부의 신선한 공기를 내부로 유입하여 실내를 쾌적하게 유지시키기 위한 환기시스템이 적용되어 있다.
이러한 환기시스템은 환기덕트 상에 설치되어 환기되는 풍량을 조절하기 위한 댐퍼를 포함하는데, 댐퍼는 블레이드의 회전에 따라 덕트를 흐르는 풍량을 차단하거나 증감시키는 작용을 한다.
그런데, 환기시스템은 설치된 환경에 따라 환기덕트 내의 압력이 수시로 변화되기 때문에, 특히 아파트와 같은 공동주택의 경우 각 층의 세대에서 환기시스템을 어떻게 작동시키느냐의 여부 등에 따라 환기덕트 내의 압력이 크게 변화되기 때문에 설정된 풍량을 유지하면서 환기가 이루어지기 어렵다.
즉, 설정한 풍량에 따라 댐퍼의 블레이드가 일정 각도로 회전된 상태에서 여러 요인으로 인해 댐퍼 전후단측에서 압력이 변경되면 그러한 압력변경에 따라 댐퍼를 통과하는 풍량이 변화되기 때문에 설정된 풍량이 유지되기 어려운, 즉 정풍량의 환기가 어려운 문제점이 있었다.
등록실용신안 제20-0349691호 : 정풍량 댐퍼
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 댐퍼 전후단의 압력 변화에 따라 댐퍼 블레이드의 회전각을 효율적으로 제어함으로써 환기덕트 내의 압력변화에 관계없이 설정된 풍량이 일정하게 유지되도록 하는 정풍량 댐퍼제어시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,
환기덕트에 설치되며, 댐퍼모터에 의한 블레이드의 회전에 따라 풍량을 조절하는 댐퍼와, 상기 댐퍼 전후단의 압력차이인 댐퍼의 차압을 센싱하는 차압센싱부와, 상기 댐퍼의 설치전 실험을 통해 측정된 댐퍼의 차압 변화 및 블레이드의 회전각 변화에 따른 풍량값 데이터가 저장된 측정데이터DB와, 사용자로부터 풍량값을 설정받는 풍량설정부와, 상기 설정받은 풍량값과 센싱되는 댐퍼의 차압에 매칭되는 블레이드의 회전각을 상기 측정데이터DB로부터 찾아 블레이드의 회전을 제어하는 풍량제어모듈을 포함하는 정풍량 댐퍼 제어시스템이 개시된다.
여기서, 상기 풍량제어모듈은, 상기 설정받은 풍량값과 차압센싱부에서 센싱되는 댐퍼의 차압에 매칭되는 블레이드의 회전각을 상기 측정데이터DB로부터 찾아 설정회전각으로 선정하는 회전각선정부와, 상기 회전각선정부에 의해 선정된 설정회전각으로 블레이드가 회전되도록 댐퍼모터의 구동을 제어하는 댐퍼모터구동부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 정풍량 댐퍼 제어시스템에 의하면,
댐퍼의 차압이 다양하게 변경되더라도 차압의 변경에 맞추어 댐퍼 블레이드의 회전각을 제어함으로써 압력 변경에 관계없이 항상 설정된 정풍량을 유지할 수 있으며, 간단한 구성을 통하여 추가적인 비용상승의 부담없이 제조 및 설치가 가능하여 활용성이 우수한 장점이 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.
도 1은 본 발명에 따른 정풍량 댐퍼 제어시스템의 블록구성을 일 예시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 댐퍼의 개략적인 구성을 일 예시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 측정데이터DB를 일 예시한 도면이며,
도 4 내지 도 6은 측정데이터DB를 통해 블레이드의 회전각을 선정하는 것을 각각 예시한 도면들이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 정풍량 댐퍼 제어시스템을 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 갯수, 요소간의 간격 등은 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있는 것으로서, 특별하게 제한하지 않는 한 도면에 표현된 사항으로 한정되지는 않는다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비되어”, “형성되어”, “연결되어”, “설치되어”, “결합되어”, “고정되어”있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 형성, 연결, 설치, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예 따른 정풍량 댐퍼 제어시스템의 블록구성도가 예시되어 있는 바, 상기 도 1에 예시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정풍량 댐퍼 제어시스템은 댐퍼(10)와, 차압센싱부(20)와, 측정데이터DB(30)와, 풍량설정부(40)와, 풍량제어모듈(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 댐퍼(10)는 환기덕트(D) 상에 설치되어 풍량을 조절한다.
댐퍼(10)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있는데, 도 2에 일 예시된 것과 같이, 기본적으로는 내부의 유로를 통해 공기가 통과되는 댐퍼하우징(11)과, 상기 댐퍼하우징(11) 내부에 축 결합되어 회전 가능하게 설치되는 블레이드(12)와, 상기 블레이드(12)의 축에 회전력을 제공하여 블레이드(12)를 회전 작동시키는 댐퍼모터(13)를 포함한다.
이러한 댐퍼(10)는 댐퍼모터(13)에 의해 블레이드(12)가 회전됨에 따라 공기덕트를 통과하는 풍량을 조절하게 된다.
즉, 블레이드(12)가 수직으로 세워진 상태를 회전각 0°라고 할 때, 0°에서 90°로 회전각이 커짐에 따라 통풍량을 증가시키고 반대로 90°에서 0°로 회전각이 작아짐에 따라 통풍량을 감소시키게 된다.
상기 차압센싱부(20)는 댐퍼(10) 전후단의 압력차이, 즉 댐퍼(10)의 차압을 센싱한다.
상기 차압센싱부(20)는 댐퍼(10)의 블레이드(12)를 기준으로 전방쪽과 후방쪽으로부터 압력을 도입하여 양쪽의 압력차이를 측정하는 차압센서(differential pressure sensor)로 구현될 수 있으며, 이러한 차압센서로는 벨로우즈식, 전자코일식, 정전용량식, 반도체 변형 게이지식, 인덕턴스식 등 공지된 다양의 방식의 센서들 중 적절한 것을 선택하여 적용할 수 있다.
상기 측정데이터DB(30)는 상기 댐퍼(10)가 환기시스템의 덕트(D)에 설치되기 이전에 실험을 통해 측정된 댐퍼(10)의 차압 변화 및 블레이드(12)의 회전각 변화에 따른 풍량값 데이터가 저장된 데이터베이스다.
즉, 사전에 댐퍼(10)의 차압을 단계별로 변화시키되, 각 차압별로 블레이드(12)의 회전각이 변경되도록 회전 스텝을 정하여 변화시키면서 각각의 차압별 블레이드(12)의 회전각에 따른 풍량값의 변동을 측정하는 실험을 진행하는 것이며, 이러한 실험을 통해 측정된 댐퍼(10)의 차압별 블레이드(12)의 회전각 변경에 따른 풍량값 데이터를 행렬테이블 형태로 배열 저장함으로써 측정데이터DB(30)가 구축될 수 있다.
도 3에는 이러한 측정데이터DB(30)의 일 예가 예시되어 있는 바, 편의상 이하의 설명에서는 도 3에 예시된 측정데이터DB(30)를 기준으로 설명하기로 한다.
도 3에 예시된 측정데이터DB(30)는, 일 예로서 댐퍼(10)의 차압을 5(mmAq)에서부터 30(mmAq)까지 5 만큼씩 순차적으로 증가시키고, 각 차압에서는 블레이드(12)의 회전각 변경을 위하여 회전을 160 스텝(step)으로 구분하여 0°(닫힘)에서부터 90°(열림)까지 회전시키면서 풍량값을 측정하는 실험을 진행한 것으로서, 댐퍼(10)의 차압을 가로행으로 하고 블레이드(12)의 회전각 변화, 즉 회전 스텝을 세로열로 구성하면서 각각의 차압 및 회전 스텝에서 측정된 풍량값을 해당되는 차압 및 회전 스텝에 매칭시켜 배열함으로써 구축된 것이다.
다만, 도 3에서 측정데이터를 예시함에 있어, 전체 160 스텝에 대한 모든 데이터를 도시하면 확인이 용이하지 않은 바, 설명에 필요한 75 스텝에서부터 100 스텝까지 일부만을 도시하였다.
이러한 측정데이터DB(30)를 살펴보면, 댐퍼(10)의 차압이 증가할 수록 풍량이 증가되고, 또한 동일한 차압이라면 블레이드(12)의 회전각이 커질 수록, 즉 회전 스텝이 증가할 수록 풍량이 증가됨을 실험을 통해서 확인할 수 있다.
상기 풍량설정부(40)는 사용자로부터 풍량값을 설정받는 부분이다.
이러한 풍량설정부(40)는 1단(약), 2단(중), 3단(강) 등과 같이 사용자로부터 풍량설정을 위해 선택적으로 입력을 받을 수 있는 선택버튼부와, 상기 선택버튼부의 각 버튼에 매칭되는 풍량의 설정값을 저장하고 있는 풍량값저장부를 포함할 수 있다.
예컨대, 선택버튼부는 약, 중, 강 3개의 선택버튼으로 이루어지고, 풍량값저장부는 각 버튼에 매칭되는 설정풍량값으로 105(CMH), 150(CMH), 180(CMH)을 저장할 수 있다.
이 경우, 사용자로부터 ‘약’ 버튼이 선택되면, 풍량값은 105(CMH)로 설정되고,‘중’ 버튼의 경우는 150(CMH)으로 설정되며,‘강’ 버튼의 경우는 180(CMH)으로 설정이 되는 것이다.
상기 풍량제어모듈(50)은 설정된 풍량값으로 정풍량이 유지되도록 댐퍼(10)의 동작을 제어한다.
즉, 풍량제어모듈(50)은 상기 풍량설정부(40)를 통해 사용자로부터 풍량이 설정된 상태에서 여러요인으로 인해 댐퍼(10)의 차압이 변경되더라도 사용자에 의해 설정된 풍량값으로 정풍량이 유지될 수 있도록 댐퍼(10)의 동작을 제어하는 것이다.
이러한 풍량제어모듈(50)은 회전각선정부(51)와, 댐퍼모터구동부(52)를 포함한다.
상기 회전각선정부(51)는 풍량설정부(40)를 통해 설정된 풍량값과 차압센싱부(20)에서 센싱되는 차압에 매칭되는 블레이드(12)의 회전각을 상기 측정데이터DB(30)에서 찾으며, 찾아진 회전각을 설정회전각으로 선정하게 된다.
이 때, 설정된 풍량값과 동일한 풍량값이 측정데이터DB(30)에 없으면 가장 근접한 풍량값을 찾아 그 때의 회전각을 설정회전각으로 선정한다.
상기 댐퍼모터구동부(52)는 상기 회전각선정부(51)에 의해 선정된 설정회전각에 따라 블레이드(12)가 설정회전각으로 회전되도록 댐퍼모터(13)의 구동을 제어한다.
예컨대, 사용자로부터 ‘강’ 버튼이 선택되었다고 가정하면, 이 때 풍량값은 180(CMH)으로 설정된다.
그리고, 차압센싱부(20)로부터 센싱된 현재 댐퍼(10)의 차압이 15(mmAq)라고 하면, 회전각선정부(51)는 측정데이터DB(30)에서 차압이 15(mmAq)일 때 설정풍량값 180(CMH)과 일치하는 또는 가장 근접한 풍량값을 찾게 되며, 따라서, 도 4에 예시된 것과 같이, 측정데이터DB(30)에서 설정풍량값과 정확하게 일치하는 풍량값 180을 찾게 된다.
이어서, 해당 풍량값 180에 매칭되는 블레이드(12)의 회전 스텝 ‘88’을 설정회전각으로 선정하게 된다.
이렇게 회전각선정부(51)에 의해 설정회전각이 선정되면, 댐퍼모터구동부(52)는 댐퍼모터(13)의 구동을 제어하여 블레이드(12)를 선정된 설정회전각인 회전스텝 ‘88’로 회전시키게 된다.
한편, 위와 같이 블레이드(12)가 회전되어 설정된 풍량으로 환기되는 과정 중, 여러요인으로 인해 댐퍼(10) 차압의 변화가 발생할 수 있다.
예컨대, 차압이 10(mmAq)으로 감소하거나 또는 20(mmAq)으로 증가되었다고 가정해 본다.
이렇게 차압이 변경되면, 풍량에도 변화가 발생하는 바, 즉 도 3의 측정데이터DB(30)로부터 살펴보면, 차압이 10(mmAq)으로 감소되면 풍량값이 146(CMH)으로 줄어들고, 반면 차압이 20(mmAq)으로 증가되면 풍량이 209(CMH)으로 커지게 됨으로써, 설정된 풍량으로 정풍량이 유지될 수 없게 된다.
따라서, 본 발명은 이렇게 차압이 변경되는 경우, 차압센싱부(20)가 변화된 차압을 센싱하게 되고, 그에 따라 풍량제어모듈(50)이 댐퍼(10)의 동작을 다시 제어하게 된다.
즉, 차압이 10(mmAq)으로 감소된 경우, 차압센싱부(20)가 그 감소된 차압을 센싱하고, 그에 따라 회전각선정부(51)는 차압이 10(mmAq)일 때 설정풍량값 180(CMH)과 일치하는 또는 가장 근접한 풍량값을 측정데이터DB(30)에서 다시 찾게 되며, 이에 도 5에 일 예시된 것과 같이, 설정풍량값 180(CMH)과 가장 근접한 풍량값 ‘181’을 찾고, 해당 풍량값에 매칭되는 블레이드(12)의 회전 스텝 ‘95’를 설정회전각으로 선정하게 된다.
이렇게 회전각선정부(51)에 의해 설정회전각이 다시 선정되면, 댐퍼모터구동부(52)는 댐퍼모터(13)의 구동을 다시 제어하여 블레이드(12)를 선정된 설정회전각인 회전스텝 ‘95’로 회전시킴으로써 회전각을 증가시키게 된다.
이와 같이 풍량제어모듈(50)의 제어에 의하여 블레이드(12)의 회전각이 증가되기 때문에 차압이 10(mmAq)으로 감소되더라도 설정된 풍량으로 정풍량이 유지될 수 있게 된다.
반면, 차압이 20(mmAq)으로 증가된 경우라면, 차압센싱부(20)가 그 증가된 차압을 센싱하고, 그에 따라 회전각선정부(51)는 차압이 20(mmAq)일 때 설정풍량값 180(CMH)과 일치하는 또는 가장 근접한 풍량값을 측정데이터DB(30)에서 다시 찾게 되며, 이에 도 6에 일 예시된 것과 같이, 설정풍량값 180(CMH)과 가장 근접한 풍량값 ‘178’을 찾고, 해당 풍량값에 매칭되는 블레이드(12)의 회전 스텝 ‘83’을 설정회전각으로 선정하게 된다.
이렇게 회전각선정부(51)에 의해 설정회전각이 다시 선정되면, 댐퍼모터구동부(52)는 댐퍼모터(13)의 구동을 다시 제어하여 블레이드(12)를 선정된 설정회전각인 회전스텝 ‘83’으로 회전시켜 회전각을 감소시키며, 그에 따라 차압이 20(mmAq)으로 증가되더라도 설정된 풍량으로 정풍량이 동일하게 유지될 수 있게 된는 것이다.
한편, 사용자가 풍량설정부(40)를 통해 설정을 변경할 수 있는 바, 예컨대 사용자가 ‘약’ 버튼이나 ‘중’ 버튼을 눌러 설정을 변경하는 경우에는, 설정 풍량값이 180(CMH)에서 105(CMH) 또는 150(CMH)으로 변경되는 것일 뿐, 나머지 풍량제어모듈(50)의 정풍량 제어는 위에서 살펴본 것과 동일한 과정으로 이루어짐으로써 설정된 풍량으로 정풍량을 계속 유지시킬 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 댐퍼의 차압이 다양하게 변경되더라도 차압의 변경에 맞추어 댐퍼 블레이드의 회전각을 제어함으로써 압력 변경에 관계없이 항상 설정된 정풍량을 유지할 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.
첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 댐퍼
20: 차압센싱부
30: 측정데이터DB
40: 풍량설정부
50: 풍량제어모듈

Claims (2)

  1. 환기덕트에 설치되며, 댐퍼모터에 의한 블레이드의 회전에 따라 풍량을 조절하는 댐퍼;
    상기 댐퍼 전후단의 압력차이인 댐퍼의 차압를 센싱하는 차압센싱부;
    상기 댐퍼의 설치전 실험을 통해 측정된 댐퍼의 차압 변화 및 블레이드의 회전각 변화에 따른 풍량값 데이터가 저장된 측정데이터DB;
    사용자로부터 풍량값을 설정받는 풍량설정부;
    상기 설정받은 풍량값과 센싱되는 댐퍼의 차압에 매칭되는 블레이드의 회전각을 상기 측정데이터DB로부터 찾아 블레이드의 회전을 제어하는 풍량제어모듈;을 포함하는 정풍량 댐퍼 제어시스템
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 풍량제어모듈은,
    상기 설정받은 풍량값과 차압센싱부에서 센싱되는 댐퍼의 차압에 매칭되는 블레이드의 회전각을 상기 측정데이터DB로부터 찾아 설정회전각으로 선정하는 회전각선정부;
    상기 회전각선정부에 의해 선정된 설정회전각으로 블레이드가 회전되도록 댐퍼모터의 구동을 제어하는 댐퍼모터구동부;를 포함하는 정풍량 댐퍼 제어시스템.
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