KR101464131B1 - 자가진단형 불꽃감지기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불꽃감지기의 정상적인 작동 여부를 점검하기 위한 자가진단형 불꽃감지기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시험용 광선을 조사하여 센서에 입사되게 함으로써 불꽃을 감지하는 센서가 정상적으로 동작하고 있는지를 확인할 수 있도록 하는 자가진단형 불꽃감지기에 관한 것이다.
본 발명은 불꽃감지기의 전면부를 구성하는 감시창에 이물질이 묻어서 정상적인 감지가 되지않을 때, 감시창의 오염 정도를 자동으로 검사하여 적절한 방법으로 이물질을 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

자가진단형 불꽃감지기{SELF-DIAGNOSTIC FLAME DETECTOR}
본 발명은 불꽃감지기의 정상적인 작동 여부를 점검하기 위한 자가진단형 불꽃감지기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시험용 광선을 조사하여 센서에 입사되게 함으로써 불꽃을 감지하는 센서가 정상적으로 동작하고 있는지를 확인할 수 있도록 하는 자가진단형 불꽃감지기에 관한 것이다.
일반적으로 건물이나 공장 등의 천장에는 화재를 예방하기 위한 목적으로 화재감지기를 설치한다. 이와 같은 화재감지기는 불꽃을 감지하는 불꽃감지기, 온도를 감지할 수 있는 열감지기, 화재발생시 발생하는 연기 등을 감지할 수 있는 연기감지기로 구분한다.
불꽃감지기는 화염에서 발생하는 가시광선이나 적외선, 자외선 등을 감지하여 화재가 났음을 알려주는 기능을 한다.
건물의 천장에 설치된 화재감지기는 건물에서 화재가 발생하기 전까지 작동하는지 여부를 쉽게 판단하기 어려웠으며, 오랜시간 장착되어 사용빈도가 현저하게 낮기 때문에 화재의 감지가 필요할 때 오작동하여 인명 및 재산피해를 가져다 줄 수 있는 문제점과 연기감지기의 경우 황사 등에 의한 기후변화나 먼지 등의 주변환경에 의해 오작동할 수 있어 그 성능과 고장유무를 판단하는 것이 시급한 실정이다.
도 1 은 종래기술의 실시예에 따른 불꽃감지기의 구조를 나타낸 정면도이다.
종래의 자가진단형 불꽃감지기는, 감시창(3)이 형성된 케이스(2)의 내부에 외부에서 생성된 불꽃에서 발생하는 적외선 및 자외선을 감지하는 감지센서(4)가 형성된다.
케이스의 내부 일측에는 감시창(3)을 향하여 파장을 발생시키는 파장발생부(6)가 위치하며, 케이스 내측 타측에는 파장발생부(6)에서 발생된 파장을 감지하는 파장감지소자(8)가 위치한다. 이때, 파장발생부(6)는 불꽃에서 발생하는 파장과 동일한 파장을 발생시키는 경우에는 적외선 감지센서 또는 좌외선 감지센서를 파장감지소자로 사용할 수 있다. 이에 따라, 파장발생부(6)에서 감시창(3)을 향해 파장을 발생시키면 감시창의 외부가 오염되지 않은 경우에는 소량의 파장이 반사되고, 많은 부분이 오염된 경우에는 다량의 파장이 반사되어 파장감지소자(8)에서 인식된다.
또한, 케이스의 내부에는 파장감지소자(8)에서 인식된 파장의 크기를 비교하여 감시창의 오염상태를 판정하는 비교부가 위치한다. 비교부는 오염으로 인식되는 기준 파장의 세기가 저장된 파장DB를 구비하고 있으며, 파장감지소자(8)에서 인식된 파장이 기준 파장보다 세기가 큰 경우에는 감시창이 오염된 것으로 판정하여 오염신호가 발생된다. 즉, 감시창(3)을 통해 반사되는 파장의 세기를 인식하는 파장감지소자(8)에서 인식된 파장의 세기가 기준 파장의 세기보다 작은 경우에는 불꽃감지기(1)가 정상적으로 작동할 수 있는 것으로 파악하여 정상신호를 발생시키고, 파장감지소자(8)에서 인식된 파장의 세기가 기준 파장의 세기보다 큰 경우에는 불꽃감지기가 정상적으로 작동할 수 없는 것으로 파악하여 오염신호를 발생시킨다.
그러나 이러한 진단방법을 사용하는 경우에는 진단용 파장을 발생하는 수단과, 감시창에서 반사된 파장을 감지하여 비교하는 수단이 별도로 구비되어야 한다. 이를 위해서는 소형화된 감지기 내부에 두 종류의 센서를 설치해야 하기 때문에 공간적인 제약이 따른다. 또한 감지기의 진단 결과, 이물질이 묻어있거나 습기가 차서 감시창이 흐려진 경우, 이를 제거하기 위한 수단이 없어서 관리자가 직접 출동하거나 모듈 자체를 교체해야 하는 불편함이 있었다.
KR 10-0920067 B1
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 건물에 설치된 불꽃감지기의 내부에 자기진단용 램프를 구비하고, 감시창의 바깥에 반사판을 설치하여 램프에서 발산된 빛이 불꽃감지센서로 입사되도록 하고, 불꽃감지센서에 감지되는 빛의 세기와 파장을 분석하여 감시창에 이물질이 묻어있는지를 확인하는 자가진단형 불꽃감지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 작은 크기의 금속판을 감시창 바깥에 부착하여 램프에서 발생한 빛을 반사시키거나, 감시창 바깥 테두리 밑면에 반사판을 형성하여 램프에서 발생한 빛을 반사시킬 수 있도록 하는 자가진단형 불꽃감지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고압의 공기를 분사하는 노즐을 동작시켜 감시창 바깥에 묻은 이물질을 제거하거나, 감시창에 설치된 열선을 동작시켜 열로 인해 감시창에 발생한 습기를 제거할 수 있도록 하는 자가진단형 불꽃감지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 제어부에 프로그램을 설치하여 이물질의 제거 전과 후의 감도를 측정하고, 제거 후에도 반사광의 기준이 미달하는 경우에는 불꽃감지센서에 이상이 생긴 것으로 판단하는 자가진단형 불꽃감지기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 감시창(104)의 오염을 감지하여 제거하는 기능을 갖는 불꽃감지기로서, 내부에 공간이 형성되며, 일측면에는 개구부(102a)가 형성되는 케이스(102)와; 상기 개구부(102a)에 설치되는 투명 재질의 감시창(104)과; 상기 감시창(104)에 발생한 오염을 제거하기 위한 제거수단과; 상기 케이스(102)의 내부에 설치되며, 화염으로부터 발생하는 빛을 감지하는 불꽃감지센서(108)와; 상기 케이스(102)의 내부에 설치되며, 상기 감시창(104)의 오염을 확인하기 위해 시험용 빛을 조사하는 램프(110)와; 상기 램프(110)에서 발생하는 시험용 빛을 반사시켜 상기 불꽃감지센서(108)에 입사시키는 반사판(112, 114);을 포함한다.
상기 반사판(112, 114)은 상기 케이스(102)의 개구부(102a) 둘레에 부착되며, 상기 감시창(104)의 일부 영역을 덮어서 상기 램프(110)에서 발산된 시험용 빛을 상기 불꽃감지센서(108)로 반사시키는 제1반사판(112)과, 상기 개구부(102a)의 둘레 밑면에 형성되어 상기 램프(110)에서 발산된 시험용 빛을 상기 불꽃감지센서(108)로 반사시키는 제2반사판(114) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 제거수단은 상기 케이스(102)의 겉면에 설치되며, 고압의 공기를 상기 감시창(104)의 표면에 분사하는 분사장치(106)와, 상기 감시창(104)의 둘레에 접하도록 설치되어 습기 제거를 위한 열을 방생시키는 열선(116) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
제어부는 두 개 이상의 불꽃감지센서(108)에 시험용 빛을 입사하여 자기진단을 실시하고, 모든 불꽃감지센서(108)에서 감지되는 빛의 특성에 변화가 생기면 상기 감시창(104)이 오염된 것으로 간주하며, 일부의 불꽃감지센서(108)에서만 빛의 특성에 변화가 생기면 일부 불꽃감지센서(108)에 고장이 발생된 것으로 간주하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 불꽃감지기의 전면부를 구성하는 감시창에 이물질이 묻어서 정상적인 감지가 되지않을 때, 감시창의 오염 정도를 자동으로 검사하여 적절한 방법으로 이물질을 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 불꽃감지기의 오작동이 감시창의 이물질 때문인지 불꽃감지센서의 기능저하 때문인지를 확인할 수 있어서 정확한 대처가 가능해지도록 하는 효과가 있다.
도 1 은 종래기술의 실시예에 따른 불꽃감지기의 구조를 나타낸 정면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지기의 구조를 나타낸 사시도.
도 3 은 도 2의 불꽃감지기의 평면도.
도 4는 도 2의 불꽃감지기의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 제1반사판에 반사된 시험용 빛이 불꽃감지센서에 입사되는 모습을 나타낸 개념도.
도 6은 제2반사판에 반사된 시험용 빛이 불꽃감지센서에 입사되는 모습을 나타낸 개념도.
도 7은 노즐과 열선을 이용하여 감시창에 생긴 이물질을 제거하는 모습을 나타낸 개념도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 화재를 감지하는 장치에는 불꽃감지기와 열감지기, 연기감지기 등이 포함되는데, 본 발명은 화염에서 방출되는 빛(가시광선, 적외선, 자외선 등)을 감지하여 화재 발생 여부를 확인하는 불꽃감지기에 적용된다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 불꽃감지기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3 은 도 2의 불꽃감지기의 평면도, 도 4는 도 2의 불꽃감지기의 내부 구조를 나타낸 단면도, 도 5는 제1반사판에 반사된 시험용 적외선이 센서에 입사되는 모습을 나타낸 개념도, 도 6은 제2반사판에 반사된 시험용 적외선이 센서에 입사되는 모습을 나타낸 개념도, 도 7은 노즐과 열선을 이용하여 감시창에 생긴 이물질을 제거하는 모습을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 "자가진단형 불꽃감지기"(이하, '불꽃감지기'라 함)는 화재 위험성이 높은 공공건물, 문화재, 목조건물 등에 설치되어 불꽃에서 발산되는 빛(가시광선, 적외선, 자외선을 포함)을 감지하는 기능을 한다. 불꽃감지기(100)는 일정 수준 이상의 세기를 갖는 빛이 감지될 경우, 화재가 난 것으로 간주하여 경보를 울리거나, 관리자에게 화재사실을 통지하는 기능을 한다.
불꽃감지기(100)는 일정한 형상의 케이스(102)를 몸체로 구성된다. 케이스(102)는 직육면체나 원통형인 것이 일반적이지만, 설치환경에 맞는 다양한 형상으로 만들어질 수 있다.
케이스(102) 내부에는 공간이 형성되며, 내부 공간에는 불꽃감지기(100)의 동작을 위한 인쇄회로기판(PCB), 제어부, 메모리, 통신장치 등이 구비될 수 있다. 그리고 화염에서 발산되는 빛을 감지하기 위한 불꽃감지센서(108)가 설치된다. 이외에도 화재를 감지하고, 원격지에 경보를 전달하기 위한 장치들이 포함되는데, 보다 상세한 구조나 기능에 대해서는 설명을 생략한다.
케이스(102)의 일측면에는 개구부(102a)가 형성된다. 개구부(102a)를 통해서는 화염에서 발생한 빛이 케이스(102)의 내부로 들어가게 된다.
개구부(102a)에는 감시창(104)이 설치된다. 감시창(104)은 투명 재질의 창으로서, 유리나 크리스탈, 플라스틱 재질로 만들어지는데, 바람직하게는 투명도와 강도가 높은 크리스탈로 제작한다. 본 발명에서는 감시창(104)에 발생한 오염을 제거하기 위한 제거수단이 구비되는데, 본 발명의 제거수단은 분사장치(106)와 열선(116)으로 이루어진다.
케이스(102)의 겉면에는 분사장치(106)가 설치된다. 분사장치(106)는 감시창(104)에 묻은 이물질을 고압의 공기로 제거하기 위한 수단이다. 분사장치(106)는 감시창(104)의 위쪽 일측에 설치되는데, 내부에 형성되는 홈(106a)에는 다수의 노즐(106b)이 설치된다. 그리고 분사장치(106)의 일측에 형성된 연결부(106c)에는 컴프레서(도면 미도시)의 공기공급관(도면 미도시)이 연결된다. 연결부(106c)는 노즐(106b)과 연통되어 있어서, 컴프레서로부터 공급된 고압의 공기는 연결부(106c)를 거쳐서 노즐(106b)을 통해 방출된다. 노즐(106b)로부터 고속으로 방출되는 공기는 감시창(104)의 표면을 때리면서 이물질을 제거한다. 이물질 제거 효율을 높이기 위해서 노즐(106b)의 분사방향이 감시창(104)의 표면에 골고루 퍼지도록 배치한다.
케이스(102)의 내부에 있는 인쇄회로기판에는 불꽃감지센서(108)가 설치된다. 불꽃감지센서(108)는 화염에서 발산되는 빛을 감지하여 화재 발생사실을 확인하는 수단이다. 불꽃감지센서(108)는 인쇄회로기판의 윗면에 설치되며, 효율적인 감시를 위해서 감시창(104)의 바로 아래에 위치하도록 한다. 빛의 간섭이나 방해가 생기지 않도록 불꽃감지센서(108)는 다른 구조물에 의해서 가려지지 않도록 한다.
인쇄회로기판에서 불꽃감지센서(108)의 근처에는 램프(110)가 설치된다. 램프(110)는 감시창(104)의 상태를 파악하기 위한 시험용 빛을 발산하는 장치로서, 불꽃감지센서(108)의 종류에 따라 가시광선이나 적외선, 자외선 중 어느 하나를 발산한다. 경우에 따라서는 하나의 램프(110)가 복수의 종류의 빛을 발산할 수도 있을 것이다. 램프(110)에서 발산되는 빛은 후술하는 제1반사판(112) 또는 제2반사판(114)에 반사된 후, 불꽃감지센서(108)로 입사된다. 불꽃감지센서(108)는 반사된 빛을 감지하여 감시창(104)의 상태를 파악한다. 램프(110) 역시 발산된 빛이 간섭없이 반사판(112, 114)에 도달할 수 있도록 방해를 받지 않는 장소에 설치되어야 한다.
감시창(104)의 바깥에는 제1반사판(112)과 제2반사판(114)이 설치된다. 두 개의 반사판(112, 114)이 모두 설치될 필요는 없으며, 상황에 따라서 가장 적절한 위치에 둘 중의 하나를 설치하면 된다.
제1반사판(112)은 케이스(102)의 개구부(102a) 둘레서 형성된 오목홈 내부에 빛을 반사하는 재질로 만들어진 금속판을 부착하거나 케이스(102)의 표면을 가공한 것으로서, 오목홈 내부에서부터 연장되어 감시창(104)의 일부 영역을 덮을 수 있는 구조로 설치된다. 제1반사판(112)의 아래쪽에는 램프(110)와 불꽃감지센서(108)가 위치한다. 바람직하게는 램프(110)에서 발산된 빛이 제1반사판(112)의 밑면에 부딪힌 후 반사되어 불꽃감지센서(108)로 향하도록 한다. 즉, 램프(110)에서 발산된 빛이 감시창(104)을 통과한 후, 케이스(102) 외부에 있는 제1반사판(112)의 밑면에 반사되어 다시 감시창(104)을 통과한다. 그리고 케이스(102)의 내부에 있는 불꽃감지센서(108)에 도달한다. 이러한 과정을 거치면서 감시창(104)에 이물질이 있는지를 파악하게 된다.
제2반사판(114)도 제1반사판(112)과 비슷하게 빛을 잘 반사할 수 있는 금속판으로 만들어지는데, 개구부(102a)의 둘레 밑면에 형성되는 것이 특징이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(102a)의 둘레의 밑면(감시창과 마주하는 면)에 경사면을 형성하고, 경사면에 제2반사판(114)을 부착한다. 제2반사판(114)의 아래쪽에도 램프(110)와 불꽃감지센서(108)가 위치하도록 하고, 제2반사판(114)에서 반사된 빛이 불꽃감지센서(108)로 입사되도록 한다.
바람직하게는 제1반사판(112)과 제2반사판(114)을 별도로 설치하고, 제1반사판(112)과 제2반사판(114)에 시험용 빛을 발산하는 램프(110)를 각각 설치하여 개별적으로 동작이 이루어지도록 한다.
한편, 감시창(104)의 둘레에는 열선(116)이 설치된다. 열선(116)은 전류의 공급에 따라 온도가 올라가면서 감시창(104) 또는 그 주위의 가열하는 장치로서, 감시창(104)의 표면 또는 케이스(102)의 내부에 생긴 습기를 제거한다.
불꽃감지기(100)는 야외에 설치되는 경우가 많은데, 겨울이나 새벽에 온도의 급격한 변화로 인해 결로가 생길 수 있다. 또한 야외에 설치되어 비를 맞아서 습기가 케이스(102) 내부로 침투할 수 있는데, 감시창(104) 표면 또는 케이스(102) 내부에 생긴 습기를 제거하기 위해서 열선(116)이 사용된다.
열선(116)은 감시창(104) 표면에 투명전극 등으로 형성할 수도 있지만, 감시창(104)에서 빛 감지기능이 방해받는 것을 방지하기 위해 감시창(104)의 둘레에 근접하여 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 원형인 감시창(104)의 둘레와 접하도록 원형의 열선(116)을 설치하는 것으로 설명하지만, 열선(116)의 형태나 위치는 달라질 수 있다.
본 발명을 적용하여 감시창(104)에 생긴 이물질을 제거하는 방법은 다음과 같다.
먼저 도 5와 같이, 램프(110)에서 시험용 빛을 발산하여 제1반사판(112)에 반사되게 한다. 제1반사판(112)에서 반사된 빛은 불꽃감지센서(108)에 입사된다. 이때 입사되는 빛은 감시창(104)을 통과해서 나왔다가 반사되면서 다시 한 번 감시창(104)을 통과해서 들어간 것이기 때문에 감시창(104)에 먼지나 습기가 있는 경우에는 빛의 특성에 변화가 생기게 된다. 불꽃감지센서(108)가 감지한 빛의 종류나 양에 따라 출력파형이나 펄스 카운트가 달라진다.
제어부에 포함된 마이크로 컨트롤러는 불꽃감지센서(108)에서 발생된 출력파형이나 펄스 카운트를 분석하는데, 분석한 값이 설정된 기준값과 비교하여 파형이 달라지거나 펄스 카운트가 작아지면 감시창(104)이 오염된 것으로 판단한다.
도 6과 같이 개구부(102a)의 둘레에 제2반사판(114)을 설치한 경우에도 동일한 방식으로 시험용 빛의 조사와 반사된 빛의 감지가 이루어진다.
감지결과 감시창(104)이 오염된 것으로 판단되면, 제어부는 분사장치(106)나 열선(116)을 동작시켜 감시창(104)에 묻은 오염물질 또는 습기를 제거한다. 경우에 따라서는 분사장치(106)와 열선(116)을 순차적으로 또는 동시에 동작시킬 수 있다. 순차적으로 동작시키는 경우에는 분사장치(106)에서 공기 분사를 한 후에 다시 자기진단을 해서 여전히 오염이 남아 있으면 열선(116)을 동작시킨다. 반대로 열선(116)을 동작시킨 후, 자기진단을 해서 분사장치(106)를 동작시킬 수도 있다.
만약 여러 개의 불꽃감지센서(108)에 동시에 자기진단을 실시하는 경우에는 입사되는 빛의 변화가 감시창(104)의 오염때문인지 불꽃감지센서(108)의 기능저하때문인지를 파악할 수 있다. 즉, 두 개 이상의 불꽃감지센서(108)에 동시에 자기진단을 실시하고, 모든 불꽃감지센서(108)에서 빛의 특성에 변화가 생기면 감시창(104)이 오염된 것으로 간주한다. 그러나 일부의 불꽃감지센서(108)에서만 오염이 감지되면, 그 부분(불꽃감지센서)에 고장이나 기능저하가 발생된 것으로 보고 부분적인 수리를 하게 된다.
100 : 불꽃감지기 102 : 케이스
102a : 개구부 104 : 감시창
106 : 분사장치 106a : 홈
106b : 노즐 106c : 연결부
108 : 불꽃감지센서 110 : 램프
112 : 제1반사판 114 : 제2반사판
116 : 열선

Claims (4)

  1. 감시창(104)의 오염을 감지하여 제거하는 기능을 갖는 불꽃감지기로서,
    내부에 공간이 형성되며, 일측면에는 개구부(102a)가 형성되는 케이스(102)와;
    상기 개구부(102a)에 설치되는 투명 재질의 감시창(104)과;
    상기 감시창(104)에 발생한 오염을 제거하기 위한 제거수단과;
    상기 케이스(102)의 내부에 설치되며, 화염으로부터 발생하는 빛을 감지하는 불꽃감지센서(108)와;
    상기 케이스(102)의 내부에 설치되며, 상기 감시창(104)의 오염을 확인하기 위해 시험용 빛을 조사하는 램프(110)와;
    상기 램프(110)에서 발생하는 시험용 빛을 반사시켜 상기 불꽃감지센서(108)에 입사시키는 반사판(112, 114);을 포함하며,
    제어부는 두 개 이상의 불꽃감지센서(108)에 시험용 빛을 입사하여 자기진단을 실시하고, 모든 불꽃감지센서(108)에서 감지되는 빛의 특성에 변화가 생기면 상기 감시창(104)이 오염된 것으로 간주하며, 일부의 불꽃감지센서(108)에서만 빛의 특성에 변화가 생기면 일부 불꽃감지센서(108)에 고장이 발생된 것으로 간주하는 것을 특징으로 하는, 자가진단형 불꽃감지기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사판(112, 114)은
    상기 케이스(102)의 개구부(102a) 둘레에 부착되며, 상기 감시창(104)의 일부 영역을 덮어서 상기 램프(110)에서 발산된 시험용 빛을 상기 불꽃감지센서(108)로 반사시키는 제1반사판(112)과,
    상기 개구부(102a)의 둘레 밑면에 형성되어 상기 램프(110)에서 발산된 시험용 빛을 상기 불꽃감지센서(108)로 반사시키는 제2반사판(114) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 자가진단형 불꽃감지기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제거수단은
    상기 케이스(102)의 겉면에 설치되며, 고압의 공기를 상기 감시창(104)의 표면에 분사하는 분사장치(106)와,
    상기 감시창(104)의 둘레에 접하도록 설치되어 습기 제거를 위한 열을 방생시키는 열선(116) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 자가진단형 불꽃감지기.
  4. 삭제
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