KR101185580B1 - 화재 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 화재 발생 여부를 오류없이 정확하게 감지하는 화재 감지 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 주위 온도를 감지하는 감지기와, 전원 전압을 받아서 동작하고 상기 감지기에 흐르는 전류를 검출하여 감지 전압으로 변환하여 출력하는 전류 검출부를 구비하는 온도 감지부; 상기 전원 전압을 받아서 동작하며, 화재가 발생하지 않아 상기 감지기가 정상 상태일 때 발생되는 감지 전압과 동일한 크기의 기준 전압을 출력하는 기준전압 발생부; 및 상기 온도 감지부와 상기 기준전압 발생부에 연결되며, 상기 감지 전압을 상기 기준 전압과 비교하여 화재의 발생 여부를 판단하는 제어부를 구비하는 화재 감지 장치를 제공한다.

Description

화재 감지 장치{Apparatus for sensing fire}
본 발명은 화재의 발생 여부를 감지하는 장치에 관한 것으로서, 특히 건물에 설치되어 주위 온도 감지용 감지기에 흐르는 전류를 검출하여 화재 여부를 감지하고, 화재가 감지되면 상기 건물에 전기 공급을 차단하는 화재 감지 장치에 관한 것이다.
모든 건물에는 빛을 발하는 전등들이 설치되며, 상기 전등들은 발전소로부터 전선을 통해서 공급되는 전기에 의해 동작한다. 지금은 전자제품의 발달로 전등뿐만 아니라 전자제품에도 전기가 사용된다. 이와 같이, 전기는 사람들에게 생활의 편리함을 제공하기도 하지만, 관리가 부적절하거나 과다하게 사용될 경우에는 건물에 화재를 일으켜서 사람들에게 재산상의 피해, 심지어는 인명 피해를 가져다주기도 한다. 따라서, 전기에 의해 발생하는 화재 예방의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않는다.
전기로 인한 화재의 피해를 줄이기 위하여 건물마다 화재 경보기를 설치하고, 화재가 발생할 경우에 상기 화재 경보기가 작동하도록 하여 사람들이 건물 밖으로 피하게 하거나 아니면 수돗물을 뿌리는 스프링클러(sprinkler)를 작동시켜서 화재를 일부 또는 전부 진압하기도 한다.
반면에, 화재가 발생하지도 않았는데도 불구하고 화재 경보기가 오작동할 경우가 발생할 수도 있다. 화재가 발생하지 않았더라도 화재 경보기가 작동하면 사람들은 그 상황을 정확히 판단할 수가 없기 때문에 일단 건물 밖으로 피신을 하게 된다. 또한 스프링클러가 작동할 경우에는 이 후에 건물 내부를 청소해야 하는 불편함이 생긴다. 이와 같이, 화재 경보기가 오작동하면 사람들에게 시간적 물질적 피해를 가져올 수가 있다.
본 발명은 화재 발생 여부를 오류없이 정확하게 감지하는 화재 감지 장치를 제공한다.
본 발명은,
주위 온도를 감지하는 감지기와, 전원 전압을 받아서 동작하고 상기 감지기에 흐르는 전류를 검출하여 감지 전압으로 변환하여 출력하는 전류 검출부를 구비하는 온도 감지부; 상기 전원 전압을 받아서 동작하며, 화재가 발생하지 않아 상기 감지기가 정상 상태일 때 발생되는 감지 전압과 동일한 크기의 기준 전압을 출력하는 기준전압 발생부; 및 상기 온도 감지부와 상기 기준전압 발생부에 연결되며, 상기 감지 전압을 상기 기준 전압과 비교하여 화재의 발생 여부를 판단하는 제어부를 구비하는 화재 감지 장치를 제공한다.
바람직하기는, 상기 온도 감지부는 주위 온도를 감지하는 감지기, 및 상기 감지기에 연결되며 상기 감지기에 흐르는 전류를 검출하여 상기 감지 전압을 출력하는 전류 검출부를 구비한다.
바람직하기는 또한, 상기 제어부는 상기 기준전압 발생부와 상기 온도 감지부에 연결되며 상기 감지 전압을 상기 기준 전압과 비교하고 그 차이를 출력하는 비교부, 및 상기 비교부의 출력 신호를 받아서 화재의 발생 여부를 판단하는 화재 판단부를 구비하며, 상기 감지 전압을 상기 기준 전압에 비교한 결과에 따라서 상기 온도 감지부가 정상적으로 동작하는 정상 상태, 화재가 발생한 화재 상태, 및 상기 온도 감지부가 단선된 단선 상태로 분류할 수 있다.
바람직하기는 또한, 상기 온도 감지부는 복수개 구비되며, 상기 복수개의 온도 감지부들의 출력 신호들을 논리곱하는 논리곱 회로를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 논리곱 회로의 출력 신호를 상기 기준 전압에 비교한다.
본 발명에 따른 화재 감지 장치는 기준 전압을 발생하는 기준전압 발생부를 구비하며, 기준전압 발생부는 전류 검출부에 인가되는 전원 전압에 연결됨으로, 전원 전압이 변동되더라도 기준전압 발생부에서 출력되는 기준 전압은 일정하게 유지된다. 따라서, 화재 발생 여부를 오류없이 정확하게 판단할 수가 있다.
또한, 본 발명의 화재 감지 장치는 복수개의 온도 감지부들과 논리곱 회로를 구비한다. 따라서, 온도 감지부들의 동작 오류가 방지되어 화재 발생 여부를 정확하게 판단할 수가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 화재 예방 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화재 감지 장치의 일 실시예를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 화재 감지 장치의 다른 실시예를 보여주는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명이 적용되는 화재 예방 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 화재 예방 시스템(101)은 화재 감지 장치(111), 전류 차단부(151), 화재 신호 송신부(121), 통신망(131) 및 화재 제어부(141)를 구비한다.
화재 감지 장치(111)는 화재의 발생 여부를 정확하게 감지하고, 화재의 발생 여부를 나타내는 신호(S1)를 출력한다. 화재 감지 장치(111)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
전류 차단부(151)는 화재 감지 장치(111)의 출력 신호(S1)를 입력하며, 화재가 발생하였다는 정보가 입수되면, 화재 감지 장치(111)가 설치된 곳으로 공급되는 전류를 차단한다. 전류 차단부(151)는 외부에서 화재 감지 장치(111)가 설치된 건물로 전기를 공급하는 휴즈 박스나 전력을 검침하는 전력량계에 설치될 수 있다. 전류 차단부(151)에 의해 전류가 차단되면, 화재 감지 장치(111)가 설치된 건물 전체에 전기 공급이 차단되며, 그에 의해 상기 건물에는 전기로 인한 화재 발생이나 화재 증가가 방지된다.
화재 신호 송신부(121)는 화재 감지 장치(111)로부터 출력되는 신호(S1)를 받아서 통신망(131)을 통해서 화재 제어부(141)로 송신한다. 화재 신호 송신부(121)는 화재 감지 장치(111)의 출력 신호(S1)를 통신망(131)을 통해서 전송하기에 적합한 신호로 변환하여 출력한다.
통신망(131)은 데이터를 전송하는 수단으로서 인터넷, LAN(Local Area Network), 무선망 등으로 구성될 수 있다.
화재 제어부(141)는 통신망(131)을 통해서 입력되는 신호를 받아서 화재 여부를 판단하고, 화재 대책 및 예방에 필요한 처리를 수행한다. 예컨대, 화재 제어부(141)는 모니터를 구비하여 화재 감지 장치(111)로부터 화재 발생 여부를 수신하면, 화재가 감지된 장소나 위치, 화재 발생 시간, 화재 발생 장소의 전화번호, 조치 사항 등을 디스플레이(display)시키거나 스피커를 구비하여 화재 발생 상태를 음성으로 알려준다. 화재 제어부(141)는 화재 관련 데이터를 보관하며, 화재 발생시 다른 시스템으로 상기 화재 발생 상태를 알려줄 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 화재 감지 장치(111)의 일 실시예를 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 화재 감지 장치(111)는 온도 감지부(211), 기준전압 발생부(221) 및 처리부(231)를 구비한다.
온도 감지부(211)는 전원 전압(Vcc)을 받아서 동작하며, 온도 감지부(211)가 설치된 곳의 주위 온도를 감지하고 이를 감지 전압(Va)으로 변환하여 출력한다. 온도 감지부(211)는 감지기(213)와 전류 검출부(215) 및 다이오드(217)를 구비한다.
감지기(213)는 내부 저항(213a)을 갖는다. 내부 저항(213a)은 온도에 따라 저항값이 변한다. 즉, 내부 저항(213a)의 저항값은 감지기(213) 주위의 온도가 상온보다 높은 특정 온도를 초과하면 제로(zero)에 가까운 값으로 된다. 내부 저항(213a)의 저항값이 제로에 가깝다는 것은 감지기(213)가 단락된 상태를 나타낸다.
전류 검출부(215)는 다이오드(217)를 통해서 감지기(213)에 연결되어 감지기(213)에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 검출된 전류를 전압으로 변환하여 감지 전압(Va)으로써 출력한다.
전원 전압(Vcc)에 의해 감지기(213)가 정상 상태일 때는 감지기(213)로 흐르는 전류(Ia)는 일정하고, 감지기(213)가 단선 상태이면 감지기(213)로 전류(Ia)가 흐르지 않으며, 감지기(213)가 단락 상태이면 감지기(213)로 흐르는 전류(Ia)는 많아진다. 이와 같이, 감지기(213)의 상태에 따라 감지기(213)로 흐르는 전류(Ia)의 양이 달라진다. 따라서, 전류 검출부(215)로부터 출력되는 감지 전압(Va)도 감지기(213)로 흐르는 전류(Ia)의 양에 따라 그 값이 달라진다. 감지 전압(Va)은 3가지 전압 레벨, 예컨대 중전압 레벨, 고전압 레벨, 저전압 레벨로 구분될 수 있다. 여기서, 중전압 레벨은 22볼트, 고전압 레벨은 24볼트, 저전압 레벨은 20볼트 이하로 설정될 수 있다. 감지 전압(Va)이 중전압 레벨일 때는 감지기(213)가 정상 상태임을 나타내며, 감지 전압(Va)이 고전압 레벨일때는 감지기(213)가 단선 상태임을 나타내고, 감지 전압(Va)이 저전압 레벨일 때는 감지기(213)가 단락 상태임을 나타낸다. 구체적으로, 전원 전압(Vcc)이 24볼트라고 하면, 감지기(213)가 정상 상태일 때는 감지기(213)로 일정한 전류가 흐르게 되어 감지기(213)에 2볼트 정도의 전압 강하가 발생하며 그 결과 감지 전압(Va)은 22볼트 정도로써 출력되고, 감지기(213)가 단선 상태이면 감지기(213)로 전류가 흐르지 않으므로 감지 전압(Va)은 24볼트로써 출력되며, 감지기(213)가 단락 상태이면 감지기(213)로 많은 전류가 흐르게 되므로 감지 전압(Va)은 20볼트 이하로써 출력된다. 이와 같이 전류 검출부(215)의 출력 전압(Va) 즉, 온도 감지부(211)로부터 출력되는 감지 전압(Va)에 의해 감지기(213)의 동작 상태를 파악할 수 있다.
다이오드(217)는 감지기(213)로부터 전류 검출부(215)로 전류가 역류되는 것을 차단한다. 다이오드(217)는 바이폴라 트랜지스터(Bipolar transistor)로 모스 트랜지스터(MOS transistor)로 구성될 수도 있다.
기준전압 발생부(221)는 전원 전압(Vcc)을 변환하여 기준 전압(Vr)을 출력한다. 기준 전압(Vr)은 감지기(213)가 정상 상태일 때 전류 검출부(215)에서 출력되는 감지 전압(Va)과 동일한 전압, 예컨대 22볼트로 설정된다. 기준 전압(Vr)은 전류 검출부(215)에 인가되는 전원 전압(Vcc)을 그대로 받아서 동작한다. 이와 같이, 기준전압 발생부(221)는 전류 검출부(215)에 인가되는 전원 전압(Vcc)에 연결되기 때문에 전류 검출부(215)와 동일한 전압 변동을 나타낸다. 즉, 전원 전압(Vcc)이 24볼트라고 할 때, 전류 검출부(215)에 인가되는 전원 전압(Vcc)이 외부 요인에 의해 23볼트로 변동될 경우에 감지기(213)의 정상 상태일 때 발생되는 감지 전압(Va)은 22볼트에서 21볼트로 낮아진다. 이 때, 기준전압 발생부(221)에서 출력되는 기준 전압(Vr)도 22볼트에서 21볼트로 낮아진다.
상기와 같이, 기준전압 발생부(221)는 전류 검출부(215)에 인가되는 전원 전압(Vcc)에 연결되기 때문에 전원 전압(Vcc)이 변동되더라도 감지기(213)가 정상 상태일 때 전류 검출부(215)에서 출력되는 감지 전압(Va)과 기준전압 발생부(221)에서 출력되는 기준 전압(Vr)은 동일하게 된다. 즉, 전원 전압(Vcc)의 변동에 관계없이 기준 전압(Vr)은 일정한 상태로 유지된다.
처리부(231)는 온도 감지부(211)와 기준전압 발생부(221)에 연결된다. 처리부(231)는 감지 전압(Va)과 기준 전압(Vr)을 비교하여 화재의 발생 여부를 판단한다.
처리부(231)는 비교부(233)와 화재 판단부(235)를 구비한다.
비교부(233)는 기준전압 발생부(221)와 온도 감지부(211)에 연결된다. 비교부(233)는 기준 전압(Vr)과 감지 전압(Va)을 입력하고 이들의 전압 레벨을 비교하고 그 차이를 출력한다. 예컨대, 비교부(233)는 3가지 전압 레벨을 출력할 수 있다. 구체적으로, 비교부(233)는 감지 전압(Va)이 기준 전압(Vr)과 같음을 알려주는 제로 전압, 감지 전압(Va)이 기준 전압(Vr)보다 높다는 것을 알려주는 플러스 전압, 감지 전압(Va)이 기준 전압(Vr)보다 낮다는 것을 알려주는 마이너스 전압을 출력할 수 있다. 이와 반대로 설정될 수도 있다.
화재 판단부(235)는 비교부(233)의 출력 신호(C1)를 받아서 화재의 발생 여부를 판단한다. 예컨대, 화재 판단부(235)는 비교부(233)의 출력 신호(C1)가 제로 전압이면 감지기(213) 주위에 화재가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 비교부(233)의 출력 신호(C1)가 플러스 전압이면 감지기(213)가 단선된 것으로 판단하고, 비교부(233)의 출력 신호(C1)가 마이너스 전압이면 감지기(213) 주위에 화재가 발생한 것으로 판단한다. 화재 판단부(235)는 비교부(233)의 출력 신호(C1)를 가지고 상기와 반대로 판단하거나 다른 방법으로 판단할 수도 있다.
화재 감지 장치(111)는 경보부를 더 구비할 수도 있다. 상기 경보부는 화재가 발생할 경우에 경보를 울려서 화재 감지 장치(111)의 주변 사람들에게 화재가 발생하였음을 알려준다.
종래의 화재 감지 장치(111)는 기준전압 발생부(221)를 구비하지 않기 때문에 전원 전압(Vcc)이 변동되면 온도 감지부(211)의 출력 전압(Va)이 변동되며, 그에 따라 감지기(213)가 정상 상태임에도 불구하고 화재가 발생한 것으로 판단하는 오류를 범할 수가 있다.
그러나, 상기와 같이 본 발명의 화재 감지 장치(111)는 기준전압 발생부(221)를 구비하여 기준 전압(Vr)을 제공하며, 기준 전압(Vr)은 온도 감지부(211)의 출력 전압(Va)과 비교할 때 전원 전압(Vcc)의 변동에 관계없이 항상 일정함으로, 화재 발생 여부를 오류없이 정확하게 판단할 수가 있다.
도 3은 도 1에 도시된 화재 감지 장치의 다른 실시예를 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 화재 감지 장치(111)는 복수개의 온도 감지부들(311,321), 논리곱 회로(331), 기준전압 발생부(341) 및 처리부(351)를 구비한다.
복수개의 온도 감지부들(311,321)은 감지기들(313,323)과 전류 검출부들(315,325) 및 다이오드들(317,327)을 구비하며, 감지 전압들(Vb,Vc)을 출력한다. 복수개의 온도 감지부들(311,321)의 구성 및 기능은 도 2에 도시된 온도 감지부(211)와 동일함으로 중복 설명은 생략하기로 한다.
논리곱 회로(331)는 복수개의 온도 감지부들(311,321)로부터 출력되는 감지 전압들(Vb,Vc)을 논리곱하여 출력 신호(Vd)를 출력한다. 즉, 논리곱 회로(331)는 감지 전압들(Vb,Vc)의 전압 레벨이 모두 동일하면 출력 신호(Vd)를 감지 전압들(Vb,Vc)과 동일한 전압으로써 출력하고, 감지 전압들(Vb,Vc)의 전압 레벨이 하나라도 다르면 출력 신호(Vd)를 특정 신호 예컨대 제로 전압으로써 출력한다. 예컨대, 감지 전압들(Vb,Vc)이 모두 22볼트이면 논리곱 회로(331)는 22볼트를 출력하고, 감지 전압들(Vb,Vc)이 각각 22볼트와 24볼트이면 논리곱 회로(331)는 0볼트를 출력한다. 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압 레벨은 설계에 따라 상기와 다르게 설정될 수도 있다. 논리곱 회로(331)는 앤드 게이트(AND Gate)를 구비한다.
이와 같이, 논리곱 회로(331)는 복수개의 온도 감지부들(311,321)의 동작 상태가 모두 일치할 때 온도 감지부들(311,321)의 동작 상태를 정의한다. 따라서, 온도 감지부들(311,321)의 동작 오류가 방지된다.
기준전압 발생부(341)는 도 2에 도시된 기준전압 발생부(221)와 구성 및 기능이 동일함으로 중복 설명은 생략하기로 한다.
처리부(351)는 비교부(353)와 화재 판단부(355)를 구비한다. 처리부(351)는 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압과 기준 전압(Vr)을 비교하여 화재의 발생 여부를 판단한다.
비교부(353)는 논리곱 회로(331)와 기준전압 발생부(341)에 연결된다. 비교부(353)는 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압을 기준 전압(Vr)과 비교하고 그 차이를 출력한다. 예컨대, 비교부(353)는 3가지 전압 레벨을 출력할 수 있다. 구체적으로, 비교부(353)는 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압이 기준 전압(Vr)과 같을 때는 제1 전압 예컨대 제로 전압, 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압이 기준 전압(Vr)보다 높을 때는 제2 전압 예컨대 플러스 전압, 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압이 기준 전압(Vr)보다 낮을 때는 제3 전압 예컨대 마이너스 전압을 출력할 수 있다. 비교부(353)의 출력 신호(C2)는 이와 반대로 설정될 수도 있다.
여기서, 비교부(353)는 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)의 전압 레벨이 특정 전압, 예컨대 0(제로)볼트일 경우에 논리곱 회로(331)의 출력 신호(Vd)와 기준 전압(Vr)을 비교하는 기능을 수행하지 않으며, 출력 신호(C2)도 출력하지 않는다. 왜냐하면, 이 경우는 온도 감지부(311,321)들의 동작에 오류가 발생한 경우이기 때문이다.
화재 판단부(355)는 비교부(353)의 출력 신호(C2)를 받아서 화재의 발생 여부를 판단한다. 예컨대, 화재 판단부(355)는 비교부(353)의 출력 신호(C2)가 제1 전압 레벨이면 온도 감지부들(311,321)의 주위에 화재가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 비교부(353)의 출력 신호(C2)가 제2 전압 레벨이면 감지기들(313,323)이 단선된 것으로 판단하고, 비교부(353)의 출력 신호(C2)가 제3 전압 레벨이면 온도 감지부들(311,321)의 주위에 화재가 발생한 것으로 판단한다. 화재 판단부(355)는 비교부(353)의 출력 신호(C2)를 가지고 상기와 반대로 판단하거나 다른 방법으로 판단할 수도 있다. 또한, 화재 판단부(355)는 비교부(353)의 출력 신호(C2)가 출력되지 않으면 동작을 수행하지 않는다.
화재 감지 장치(111)는 경보부를 더 구비할 수도 있다. 상기 경보부는 화재가 발생할 경우에 경보를 울려서 화재 감지 장치(111)의 주변 사람들에게 화재가 발생하였음을 알려준다.
상기와 같이 본 발명의 화재 감지 장치(111)는 기준전압 발생부(341)를 구비하여 일정한 기준 전압(Vr)을 제공하기 때문에 전원 전압(Vcc)이 변동하더라도 화재 발생 여부를 오류없이 정확하게 판단한다.
또한, 화재 감지 장치(111)는 복수개의 온도 감지부들(311,321)과 논리곱 회로(331)를 구비함으로써, 온도 감지부들(311,321)의 동작 오류가 방지된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 주위 온도를 감지하는 감지기와, 전원 전압을 받아서 동작하고 상기 감지기에 흐르는 전류를 검출하여 감지 전압으로 변환하여 출력하는 전류 검출부를 구비하는 온도 감지부;
    상기 전원 전압을 받아서 동작하며, 화재가 발생하지 않아 상기 감지기가 정상 상태일 때 발생되는 감지 전압과 동일한 크기의 기준 전압을 출력하는 기준전압 발생부; 및
    상기 온도 감지부와 상기 기준전압 발생부에 연결되며, 상기 감지 전압을 상기 기준 전압과 비교하여 화재의 발생 여부를 판단하는 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 처리부는
    상기 기준전압 발생부와 상기 온도 감지부에 연결되며, 상기 감지 전압을 상기 기준 전압과 비교하고 그 차이를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교부의 출력 신호를 받아서 화재의 발생 여부를 판단하는 화재 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 처리부는 상기 감지 전압을 상기 기준 전압에 비교한 결과에 따라서 상기 온도 감지부가 정상적으로 동작하는 정상 상태, 화재가 발생한 화재 상태, 및 상기 온도 감지부가 단선된 단선 상태로 분류할 수 있는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 온도 감지부는 복수개 구비되며, 상기 복수개의 온도 감지부들의 출력 신호들을 논리곱하는 논리곱 회로를 더 구비하고, 상기 처리부 는 상기 논리곱 회로의 출력 신호를 상기 기준 전압에 비교하는 것을 특징으로 하는 화재 감지 장치.
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