KR102154087B1 - 분무패턴 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분무장치의 액적 분무패턴을 압전소자를 이용하여 자동으로 분석하는 분무패턴 측정장치에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치는,
기설정된 반경을 갖는 아크(arc) 형상으로 형성되며, 복수개의 관통홀을 구비한 아크 지지대; 상기 복수개의 관통홀에 각각 삽입되며, 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 복수개의 분무패턴 측정부; 상기 복수개의 분무패턴 측정부에서 변환된 전기신호를 이용하여 상기 분무장치의 액적 분무패턴을 분석하는 데이터 분석부를 포함한다.

Description

분무패턴 측정장치 {Apparatus for measuring spray pattern}

본 발명은 분무패턴 측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분무장치의 액적 분무패턴을 압전소자를 이용하여 자동으로 분석하는 분무패턴 측정장치에 관한 것이다.

최근 화재에 대한 경각심이 높아짐에 따라 건축물의 설계 및 계획단계에서부터 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 화재 시뮬레이션에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 스프링클러 설비는 대표적인 수계 소화설비(water based fire suppression system)이며 화재의 감지와 소화 기능을 함께하는 초기 화재 진압설비로서 소화 성능이 우수하고 일반적으로 널리 사용되고 있는 설비이다.

화재 시뮬레이션의 경우, 초기 입력값에 따라 결과값이 달라지기 때문에 초기 입력값에 대한 정확한 데이터 구축이 필요하다. 스프링클러를 이용한 화재 시뮬레이션을 하기 위해서는 전체 분무의 거동에 대한 특성을 나타내는 스프링클러 헤드 근처에서의 분사각/분무패턴의 입력값이 중요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 분무패턴 측정장치가 도시된 사진이고, 도 2는 도 1의 분무패턴 측정장치를 도식화한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 분무패턴 측정 장치는 각도 별로 파이프(1)를 배치하고 호스(2)로 물통(3)과 연결하여 스프링클러(S)를 통해 분무된 물 입자를 포집한다. 포집된 물의 양을 이용하여 분무패턴과 분사각을 분석한다. 이와 같이 종래 기술의 분무패턴 측정 장치는 원리는 간단하나 채집된 물을 계측하고 비우는 등 많은 시간과 노력이 소요되며 작업자의 수작업으로 수행되어 오차가 생길 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 분무장치의 액적 분무패턴을 압전소자를 이용하여 자동으로 분석하는 분무패턴 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치는,

기설정된 반경을 갖는 아크(arc) 형상으로 형성되며, 복수개의 관통홀을 구비한 아크 지지대; 상기 복수개의 관통홀에 각각 삽입되며, 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 복수개의 분무패턴 측정부; 상기 복수개의 분무패턴 측정부에서 변환된 전기신호를 이용하여 상기 분무장치의 액적 분무패턴을 분석하는 데이터 분석부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 복수개의 분무패턴 측정부 각각은, 상부가 개구된 하우징; 상기 하우징의 상부를 밀폐하도록 형성되며 상기 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 압전소자; 상기 압전소자에 의해 변환된 전기신호를 상기 데이터 분석부로 전송하는 센싱라인;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 복수개의 분무패턴 측정부 각각은, 상기 분무장치에서 분무되는 액적 중 상기 압전소자와 경사진 방향으로 유입되는 액적을 차단하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 가이드부재는, 상기 하우징의 상단에서 상방향으로 연장 형성된 가이드월과, 상기 가이드월의 하부에 형성되며 상기 압전소자에 부딪힌 액적을 외부로 배출하는 배출구가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 가이드부재는, 상협하광(上陜下廣) 형태의 경사면으로 이루어진 경사 가이드월을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 가이드부재는, 복수개의 단위 가이드월이 부분적으로 겹쳐져서 형성된 가변 가이드월을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치에 있어서, 상기 가변 가이드월은, 어느 하나의 단위 가이드월의 일측은 일측에 인접한 단위 가이드월의 타측 상부와 부분적으로 겹쳐지고, 어느 하나의 단위 가이드월의 타측은 타측에 인접한 단위 가이드월의 일측 하부와 부분적으로 겹쳐지고, 단위 가이드월의 하단은 상기 하우징의 상단과 힌지 결합되어 형성될 수 있다.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 분무장치의 액적 분무패턴을 압전소자를 이용하여 자동으로 분석할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 분무패턴 측정장치가 도시된 사진이다.
도 2는 도 1의 분무패턴 측정장치를 도식화한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분무패턴 측정장치가 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분무패턴 측정부가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무패턴 측정부가 도시된 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무패턴 측정부의 변형예가 도시된 도면이다.
도 8은 도 4의 분무패턴 측정부와 도 5의 분무패턴 측정부를 비교 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 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 발명에서, '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. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분무패턴 측정장치를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분무패턴 측정장치가 도시된 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분무패턴 측정장치는, 아크 지지대(10)와, 복수개의 분무패턴 측정부(20)와, 데이터 분석부(30)를 포함한다.

아크 지지대(10)는 소정 각도의 원호 형상으로 형성되며, 복수개의 분무패턴 측정부(20)를 고정 지지한다. 아크 지지대(10)는 하방향으로 액적을 분무하는 분무장치의 분무패턴을 측정하기 위해 하방향으로 반원 형상으로 형성될 수 있다. 분무장치는 예를 들어, 수계 소화설비인 스프링클러(sprinkler)일 수 있다. 물론, 반드시 이에 한정되지 않고, 상방향으로 분무하는 농업용 살수장치인 스프링클러일 수도 있다. 이 경우, 아크 지지대(10)는 상방향 반원 형상으로 형성될 수도 있다.

아크 지지대(10)는 복수개의 분무패턴 측정부(20)를 고정 지지하기 위한 복수개의 관통홀(미도시)을 구비한다. 관통홀은 아크 지지대(10)에서 등간격으로 형성되어 분사 각도별로 분무패턴이 측정될 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 관통홀은 5° 간격으로 36개로 형성될 수 있다. 이러한 관통홀의 설치 간격 및 개수는 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분무패턴 측정부가 도시된 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분무패턴 측정부가 도시된 도면이다. 분무패턴 측정부(20)는 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하여 데이터 분석부(30)로 전송한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 분무패턴 측정부(20)는 하우징(21)과 압전소자(22)와 센싱라인(23)을 포함한다.

하우징(21)은 상부가 개구된 형상이며, 하우징(21)의 하부를 통해 센싱라인(23)이 인출되며, 센싱라인(23)은 데이터 분석부(30)와 연결된다.

압전소자(22, piezo-electric sensor)는 하우징(21)의 개구된 상부를 밀폐하도록 형성되며, 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환한다. 압전소자(22)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 일정한 방향으로 압력을 압전소자(22)에 가하게 되면 가해진 압력만큼을 전기신호로 출력하게 된다. 전기신호는 전압(Voltage)일 수 있다. 하우징(21)과 압전소자(22)의 접합 부위는 에폭시를 이용하여 방수 처리한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 분무패턴 측정부(20)는 가이드부재(24)를 더 포함할 수 있다. 가이드부재(24)는 분무장치에서 분무되는 액적 중 압전소자(22)와 경사진 방향으로 유입되는 액적을 차단한다.

가이드부재(24)는 가이드월(241, guide wall)과 배출구(242)를 포함한다. 가이드월(241)은 하우징(21)의 상단에서 상방향으로 연장 형성되어, 압전소자(22)와 경사 방향으로 유입되는 액적을 차단한다. 여기서, ‘압전소자(22)와 경사진 방향’은 압전소자(22)의 상면에 수직하는 직선과 소정 각도를 이루며 유입되는 액적을 의미한다. 배출구(242)는 가이드월(241)의 하부에 형성되어 압전소자(22)에 부딪힌 액적을 외부로 배출하여, 액적이 압전소자(22) 상에 머물러서 측정 오류가 생기는 것을 방지한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가이드부재(24)는 상협하광(上陜下廣) 형태의 경사면으로 이루어진 경사 가이드월(241a)을 포함할 수 있다. 경사 가이드월(241a)은 상부가 좁고 하부가 넓은 형태로 구성되어, 분무장치에서 분무되는 액적 중에서도 직진성이 높은 액적만이 압전소자(22)에 부딪히도록 하여, 분무 액적의 직진성 측정을 향상시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가이드부재(24)는 복수개의 단위 가이드월(2411)이 부분적으로 겹쳐져서 형성된 가변 가이드월(241b)을 포함할 수 있다. 복수개의 단위 가이드월(2411) 각각은 단위 배출구를 구비할 수 있다.

어느 하나의 단위 가이드월(2411)의 일측은 일측에 인접한 단위 가이드월의 타측 상부와 부분적으로 겹쳐지고, 어느 하나의 단위 가이드월(2411)의 타측은 타측에 인접한 단위 가이드월의 일측 하부와 부분적으로 겹쳐지고, 단위 가이드월(2411)의 하단은 하우징(21)의 상단과 힌지 결합되어 형성될 수 있다.

도 7의 (a1) 및 (a2)와 같이, 어느 하나의 단위 가이드월(2411)을 외측 방향으로 펼치면 가변 가이드월(241b)은 상광하협(上廣下陜) 형태로 변형되고, 도 7의 (b1) 및 (b2)와 같이, 어느 하나의 단위 가이드월(2411)을 내측 방향으로 오므리면 가변 가이드월(241b)은 상협하광(上陜下廣) 형태로 변형된다.

분무 액적의 직진성 측정시에는 가변 가이드월(241b)을 상협하광(上陜下廣) 형태로 변형하고, 분무 액적의 수량 측정시에는 가변 가이드월(241b)을 상광하협(上廣下陜) 형태로 변형하여 수행하도록 할 수 있다. 가변 가이드월(241b)은 다양한 분무 환경에서 발생하는 외적 요소를 반영하여 능동적인 분무패턴을 측정 및 분석할 수 있도록 한다.

데이터 분석부(30)는 복수개의 분무패턴 측정부(20)에서 변환된 전기신호를 이용하여 분무장치의 액적 분무패턴을 분석한다. 데이터 분석부(30)는 센싱라인(23)을 통해 압전소자(22)에 의해 변환된 전압신호를 수신하여 이를 데이터로 저장하고, 저장된 데이터의 패턴을 분석하여 분무장치의 액적 분무패턴을 분석한다. 예를 들어, 분무장치인 스프링클러에서 분무가 이루어지는 각도에 있는 압전소자(22)는 높은 전압을 출력하고, 분무가 이루어지지 않는 각도에 있는 압전소자(22)는 낮은 전압이 출력되는 것을 이용하여 분무장치의 액적 분무패턴을 측정한다.

다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 분무패턴 측정장치의 동작 과정을 설명한다.

분무장치의 일 예인 스프링클러를 배치하고, 스프링클러를 원점으로 하도록 분무패턴 측정장치를 배치한다. 스프링클러가 가동되면 액적은 복수개의 분무패턴 측정부(20)로 각각 분무된다. 압전소자(22)는 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호는 센싱라인(23)을 통해 데이터 분석부(30)로 전송된다. 데이터 분석부(30)는 분무가 이루어지는 각도에 있는 압전소자(22)는 높은 전압을 출력하고, 분무가 이루어지지 않는 각도에 있는 압전소자(22)는 낮은 전압이 출력되는 것을 이용하여 분무장치의 액적 분무패턴을 측정한다.

이때, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 분무패턴 측정부(20)가 가이드부재(24)를 구비하지 않은 경우, 바람이나 액적 간의 상호 작용에 의해 측정에 불필요한 액적이 압전소자(22)에 부딪혀서 측정 오류를 유발할 수 있다. 측정에 불필요한 액적은 주로 경사 방향으로 유입되는 액적이다. 이러한 측정 오류를 방지하기 위해 분무패턴 측정부(20)는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사 방향으로 유입되는 액적을 차단하는 가이드부재(24)를 포함하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 가이드부재(24)는 하우징(21)의 상단에서 상방향으로 연장 형성된 가이드월(241)을 포함하거나, 또는 상협하광(上陜下廣) 형태의 경사면으로 이루어진 경사 가이드월(241a)을 포함하거나, 또는 복수개의 단위 가이드월(2411)이 부분적으로 겹쳐져서 형성된 가변 가이드월(241b)을 포함할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10 : 아크 지지대 20 : 분무패턴 측정부
21 : 하우징 22 : 압전소자
23 : 센싱라인 24 : 가이드부재
241 : 가이드월 242 : 배출구
30 : 데이터 분석부

Claims (7)

1. 기설정된 반경을 갖는 아크(arc) 형상으로 형성되며, 복수개의 관통홀을 구비한 아크 지지대;
   상기 복수개의 관통홀에 각각 삽입되며, 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 복수개의 분무패턴 측정부;
   상기 복수개의 분무패턴 측정부에서 변환된 전기신호를 이용하여 상기 분무장치의 액적 분무패턴을 분석하는 데이터 분석부를 포함하며,
   상기 복수개의 분무패턴 측정부 각각은,
   상부가 개구된 하우징;
   상기 하우징의 상부를 밀폐하도록 형성되며 상기 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 압전소자;
   상기 하우징의 상단에서 상방향으로 연장 형성된 가이드월과 상기 가이드월의 하부에 형성되며 상기 압전소자에 부딪힌 액적을 외부로 배출하는 배출구가 형성되어, 상기 분무장치에서 분무되는 액적 중 상기 압전소자와 경사진 방향으로 유입되는 액적을 차단하는 가이드부재;
   상기 압전소자에 의해 변환된 전기신호를 상기 데이터 분석부로 전송하는 센싱라인;
   을 포함하는 분무패턴 측정장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드월은 상협하광(上陜下廣) 형태의 경사면으로 이루어진 분무패턴 측정장치.
   
3. 기설정된 반경을 갖는 아크(arc) 형상으로 형성되며, 복수개의 관통홀을 구비한 아크 지지대;
   상기 복수개의 관통홀에 각각 삽입되며, 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 복수개의 분무패턴 측정부;
   상기 복수개의 분무패턴 측정부에서 변환된 전기신호를 이용하여 상기 분무장치의 액적 분무패턴을 분석하는 데이터 분석부를 포함하며,
   상기 복수개의 분무패턴 측정부 각각은,
   상부가 개구된 하우징;
   상기 하우징의 상부를 밀폐하도록 형성되며 상기 분무장치에서 분무되는 액적에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 압전소자;
   상기 분무장치에서 분무되는 액적 중 상기 압전소자와 경사진 방향으로 유입되는 액적을 차단하며, 복수개의 단위 가이드월이 부분적으로 겹쳐져서 형성된 가변 가이드월을 포함하는 가이드부재;
   상기 압전소자에 의해 변환된 전기신호를 상기 데이터 분석부로 전송하는 센싱라인;
   을 포함하는 분무패턴 측정장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가변 가이드월은,
   어느 하나의 단위 가이드월의 일측은 일측에 인접한 단위 가이드월의 타측 상부와 부분적으로 겹쳐지고, 어느 하나의 단위 가이드월의 타측은 타측에 인접한 단위 가이드월의 일측 하부와 부분적으로 겹쳐지고, 단위 가이드월의 하단은 상기 하우징의 상단과 힌지 결합되어 형성되는 분무패턴 측정장치.
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