KR100267833B1 - 광학식 감지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연기식 화재감지기 또는 공기 청정도 계측기 등의 광학식 감지장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 감지장치 내부로 공기를 강제순환으로 흡입하여 공기중에 부유하는 화재 초기의 연기입자와 같은 소량의 미세입자 농도를 정밀하게 계측하기 위한 것으로 저농도의 미세입자에서 산란되는 광량을 정밀하게 감지할 수 있도록 한 광학식 감지장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명에 의한 광학식 감지장치에 의하면, 화재초기의 미량의 연기나 공기속에 매우 미세한 입자 등을 감지하기 위해 자연대류 방식이 아닌 강제순환방식으로 공기를 흡입하기 위한 모터가 장착된 팬과, 미세입자에 빛을 발하는 광원과, 미세입자로부터 산란된 빛을 감지하기 위한 렌즈 및 광센서로 구성된 센서부가 제공되고, 공기 속의 입자에서 산란되는 광선만을 감지하도록 장치 내부가 무광택 벽면으로 형성되고, 여러개의 무광택 격막으로 이루어진 다단계 격막구조로 형성된다. 또한, 본 발명에 의한 광학식 감지장치는 곤충이나 섬유질 먼지 등에 의한 오동작을 방지하기 위해 공기가 흡입되는 부분에 미세입자만이 통과할 수 있도록 필터장치를 포함하여 구성된다.

Description

광학식 감지장치
본 발명은 연기식 화재감지기 또는 공기청정도 계측기 등의 광학식 감지장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 감지장치 내부로 공기를 강제순환으로 흡입하여 공기중에 부유하는 화재 초기의 연기입자와 같은 소량의 미세입자 농도를 정밀하게 계측하기 위한 것으로, 저농도의 미세입자에서 산란되는 광량을 정밀하게 감지할 수 있도록 한 광학식 감지장치에 관한 것이다.
종래의 연기식 화재감지장치 등은 대부분 자연대류와 반도체 광원소자, 즉 적외선 LED를 사용하므로 인해, 감지하는 연기의 농도가 10∼15% OBS(Obscuration, 혼탁도) 정도로 높아야하므로 화재감지 시점이 화재가 발생하여 이미 손실이 많이 진행된 후가 되는 문제점이 있었다.
이와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 강제순환방식으로 흡입한 공기속에 매우 미세한 입자가 저농도로 분포하고 있는 경우에도 이를 정밀하게 감지할 수 있는 구조를 가진 광학식 감지장치를 제공하여 화재초기의 연기입자 등과 같은 소량의 미세입자를 정밀하게 감지할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)의 사시도 및 격막(17)의 부분사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
11. 공기입구 12. 필터부
12. 공기출구 14. 팬
15. 광원 16. 센서부
17. 무광택 격막 18. 무광택 벽면
10. 광학식 감지장치
본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)에 의하면, 화재초기의 미량의 연기나 공기속에 매우 미세한 입자 등을 감지하기 위해 자연대류 방식이 아닌 강제순환방식으로 공기를 흡입하기 위한 모터가 장착된 팬(14)과, 미세입자에 빛을 발하는 광원(15)과, 입자로부터 산란된 빛을 감지하기 위해 렌즈 및 광센서로 구성된 센서부(16)가 제공되고, 공기 속의 입자에서 산란되는 광선만을 감지하도록 장치(10)내부가 무광택 벽면(18)으로 형성되고, 또한 여러개의 무광택 격막(17)으로 이루어진 다단계 격막구조로 형성된다. 또한, 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)는 곤충이나 섬유질 먼지 등에 의한 오동작을 방지하기 위해 공기가 흡입되는 부분에 미세입자만이 통과할 수 있도록 필터부(12)를 포함하여 구성된다.
이와같이 구성된 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)를 도면을 참고로 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와같이 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)는 공기를 자연대류가 아닌 강제순환방식으로 흡입하기 위해 공기출구(13)쪽에 설치된 모터가 장착된 팬(14)과, 이에의해 공기가 흡입되는 통로인 공기입구(11)와, 공기입구(11)로부터 공기가 흡입될 때 곤충 또는 먼지를 차단하는 3단필터가 내장된 필터부(12)와, 공기입구(11)로부터 흡입된 공기가 공기입구(11)와 공기출구(13) 사이를 흐를 때 공기 속의 입자에 빛을 쪼여주기 위해 공기입구(11)와 공기출구(13) 사이에 장치된 광원(15)과, 흡입된 공기를 배출하기 위한 공기출구(13)와, 입자에 의해 산란된 빛을 감지하기 위한 렌즈 및 광센서로 이루어진 센서부(16)를 포함하여 구성되고, 장치(10) 내부는 내부에서 난반사된 빛이 센서부로 들어가는 것을 차단하여 입자에 의해 산란된 빛만을 감지하기 위해 무광택 벽면(18)으로 형성되고, 또한 여러개의 무광택 격막(17)으로 이루어진 다단계 격막구조로 형성된다.
구체적으로 말하면, 본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)는 화재발생시 연기입자 등의 공기 속의 저농도의 미세입자를 감지하기 위해 공기출구(13)쪽에 설치된 모터가 장착된 팬(14)에 의해 공기를 강제로 흡입하는 강제순환방식으로 공기입구(11)로부터 공기를 계속 흡입하면 도 2에 도시된 바와같이 공기입구(11)와 공기출구(13)가 장치되어 있어 공기는 장치(10) 내부에서 계속 순환하게 된다. 그리고 공기입구(11) 쪽에는 3단필터가 내장된 필터부(12)가 장치되어 있어 곤충이나 섬유질 먼지 등은 차단되고 10㎛이하의 연기입자 등의 미세입자만이 장치(10) 내부로 흡입된다. 이와같이 흡입된 공기 속의 미세입자는 도 2에 도시된 바와같이 공기입구(11)와 공기출구(13) 사이에 장치된 광원(15)으로부터 빛을 받고 이 공기 속의 미세입자에 의해 빛은 산란된다. 이와같이 산란된 빛은 렌즈 및 광센서로 이루어진 센서부(16) 방향으로 도달하여 감지되게 되는데, 그 과정을 살펴보면 광원(15)으로부터 방사된 빛이 본 장치(10)의 벽면(18)에 부딪치면 본 장치(10)의 벽면(18)과 격막(17)은 무광택이므로 거의 흡수되고 이로부터 미약하게 반사되는 반사광선은 여러개의 무광택 격막(17)으로 이루어진 장치(10) 내부의 격막구조에 의해 광로가 차단되고 결과적으로 입자에서 산란되는 광선만이 센서부(16) 방향으로 도달하게 되어 정밀한 감지가 이루어질 수 있다. 이와같이 장치(10) 내부 벽면(18)을 무광택으로 형성하고 장치(10) 내부는 여러개의 무광택 격막(17)으로 이루어진 다단계 격막구조로 형성하므로써 화재발생초기시 등의 공기 속의 미세입자가 저농도(0.05% OBS(Obscuration))로 분포하고 있을 경우에도 이것을 정밀하게 감지할 수 있게된다.
본 발명에 의한 광학식 감지장치(10)의 내부의 다단계 격막구조를 좀 더 상세히 설명하면, 본 발명의 광학식 감지장치(10)의 내부 구조물은 도 1에 도시된 바와같이 장치(10) 내부 격막(17) 부품구조가 두 개의 ㄷ자가 마주보는 사각형 구조로서 칸막이와 간격유지 요소가 일체형으로 되어있어 가공과 조립이 편리한 간단한 구조이며 재료비가 저렴하고 가공이 쉬운 금속판의 판금으로 제작할 수 있도록 설계되어 제작과 조립에서 비용과 시간이 절약된다. 도 1의 부분 사시도에 도시된 바와같이 조명부위의 격막(17)은 직경 38㎜의 큰 구멍을 형성하여 쳄버내의 충분한 공기유동을 보장하고 구멍 칼날면에서 발생되는 반사광이 광학센서부(16) 방향으로 입사되는 것을 방지하는 구조로 구성되어 있다. 본 발명의 장치(10) 내부의 격막(17)의 개수는 많을수록 반사광은 차단, 방해전자파 방지, 센서부(16)로 입자의 난류유동을 방지하는데 유리하지만, 제조원가 및 조립의 복잡성 때문에 실험적으로 적절한 개수인 16개로 구성하였다. 이 격막(17)은 도 1에 도시된 바와같이 격막(17)의 가운데에 각각 원형구멍이 형성되어 있고, 무광택면으로 되어 있으며, 그 직경은 센서부(16)에서부터 점차로 커지는 형태로서 불필요한 반사광의 센서방향 입사를 최소로 줄이는 구조이다(도 1은 격막(17) 중 몇 개만을 도시한 것으로 그 부분의 구멍크기를 나타낸 것인데 격막(17)들의 구멍크기는 이와 동일하지 않고 센서부(16)로 갈수록 점점 작아지는 구조이다).
충분한 광신호를 얻기 위하여 센서 전단부에는 집광용 렌즈를 부착하여 감지 정밀도가 높게 하였다. 그리고 장치(10) 내부는 사각형으로 구성하여 격막구조의 설치 및 고정이 간단한 장점이 있고 장치(10) 내부 크기는 저항없는 공기유동을 확보하고 또한 벽면(18) 반사광을 충분히 차단할 수 있는 크기이다. 장치(10)의 내부길이는 광센서 신호세기와 반대편 벽면 광산란 세기에 관계 되므로 측정정밀도에 영향을 주지 않는 길이(335.8㎜)의 구조이다. 전체적인 크기는 벽면에 간단히 걸어서 설치할 수 있는 크기(272㎜×380㎜×145㎜)의 구조이다. 그리고 장치의 조립, 유지보수, 수리의 간편성을 위하여 파운드 케익상자 뚜껑과 같은 구조이면서 공기의 누설방지를 쉽게 실링(Sealing) 할 수 있는 상자형 구조이다. 조명용 램프부 케이스와 공기필터부(12)의 상자가 장치(10) 외부에 일체로 부착된 구조로 별도 상자 형태가 아니므로 제작비용이 적게 들고, 조립이 편리하고 고장이 적은 단단한 구조이다.
본 발명에 의한 광학식 감지장치에 의하면, 공기를 강제로 흡입하는 강제순환방식으로 공기를 흡입하여 화재발생초기에 저농도의 미세입자를 미리 감지할 수 있고 광학식 감지장치의 상자내부를 무광택 벽면으로 형성하고, 또한 여러개의 무광택 격막으로 이루어진 다단계 격막구조로 구성하여, 흡입된 공기 속의 미세입자에서 산란된 빛만을 감지할 수 있도록 하므로써 저농도의 미세입자를 정밀하게 감지할 수 있는 효과가 있다. 또한 공기입구에는 3단필터가 내장된 필터부를 형성하여 10㎛이하의 미세 연기입자만 통과되도록 하므로써 곤충이나 먼지 등에 의한 오동작을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 공기를 강제로 흡입하는 강제순환방식으로 공기입구로부터 공기를 흡입하기 위해 공기출구 쪽에 장치된 모터가 장착된 팬(14)과, 흡입된 공기 속의 미세입자에 빛을 발하는 광원(15)과, 미세입자에서 산란된 빛을 감지하기 위한 렌즈 및 광센서로 이루어진 센서부(16)를 포함하여 구성되고, 내부는 공기 속의 입자에서 산란되는 광선만을 감지하도록 무광택 벽면(18)과 여러개의 무광택 격막(17)으로 이루어진 다단계 격막구조로 형성된 것을 특징으로 하는 광학식 감지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    공기입구에는 필터가 내장된 필터부(12)가 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학식 감지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 격막(17)에는 구멍이 형성되어 있고, 구멍은 센서부 쪽으로 갈수록 작아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 광학식 감지장치.
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