KR20010102616A

KR20010102616A - 스프링클러장치용 전열식 앰플

Info

Publication number: KR20010102616A
Application number: KR1020000023442A
Authority: KR
Inventors: 길종진
Original assignee: 길종진
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2001-11-16
Also published as: US20020053440A1; EP1289666A4; EP1289666A1; AU4623700A; WO2001083115A1; US6491110B2; JP2003531706A; CN1358114A; CN1134307C; KR100385694B1

Abstract

본 발명은 스프링클러장치에 사용되는 앰플에 관한 것이며, 특히 스프링클러장치에 사용되는 전열식 앰플에 관한 것이다. 내부가 밀폐된 중공 원통형 하우징(100)과; 상기 하우징 내부 중앙에 그 하우징의 길이방향으로 삽입된 전열코일(120)과; 상기 하우징의 하단 외주면에 부착되어 상기 전열코일(120)의 일단(122)과 접속된 전극(140)과; 상기 하우징의 측벽(102) 또는 상부벽을 관통하여 하우징 내부로 연장되어 상기 전열코일의 타단(124)과 접속된 전극(142)과; 그리고, 상기 하우징 내부에 충전된 열팽창가스(160)를 구비하여 이루어지는 스프링클러장치용 전열식 앰플이 개시되는 것으로, 그 앰플 내부에 전열코일이 내장된 형태로 공장생산에 의해 단품으로 제조될 수 있기 때문에 그 정밀한 제조가 가능하고, 장착성이 우수하며, 앰플 외주면에 별도 부품으로 된 전열코일 및 이 전열코일의 부식을 방지하기 위한 코팅피복이 필요 없고, 주변의 환경 공해로부터 침식방지가 완벽하게 되어 내구성이 매우 우수하며, 특히 전열코일이 앰플 내부에 구비되어 있어서 전열코일을 영구적으로 사용할 수 있으며, 앰플 내부의 충전가스를 직접 가열하는 것이기 때문에 저전류 저전력으로 순간 작동응답성이 크게 개선된다.

Description

스프링클러장치용 전열식 앰플{THERMO-AMPULE FOR SPRINKLER}

본 발명은 스프링클러장치에 사용되는 앰플에 관한 것이며, 특히 스프링클러장치에 사용되는 전열식 앰플에 관한 것이다.

일반적으로, 스프링클러(sprinkler)는 건물 내부의 천장에 설치되어 화재가 감지되면 소화액, 예컨대 물을 분사시킴으로써 진화하는 소방설비이다. 전통적인 스프링클러의 헤드(H)는 도 1에 도시된 바와 같이, 파이프 연결소켓(23)에 의해 소화액공급관(33)과 연결되는 소화액분출구(1)와, 이 소화액분출구의 외주면으로부터 하향으로 연장되는 O링형 몸체(2)와, 상기 O형형 몸체의 하부 외주면에 수평으로 결합된 소화액 확산판(6)과, 상기 소화액 분출구(1)를 막는 밸브 플레이트(3)와, 상기 밸브플레이트와 몸체 하부 사이에서 밸브플레이트를 떠받치는 트리거(4)와,그리고 상기 트리거의 내에 설치된 써멀 퓨즈(THERMAL 7USE)(7)를 구비하여서 이루어진다. 상기 써멀퓨즈(7)의 일 예는 도 2에 의해 알 수 있듯이, 저면이 막혀 있고 속이 빈 드럼형태의 케이싱(11)과, 이 케이싱의 내부에 채워진 상온에서 고체상태의 저온용융납(13)과, 그리고 하부는 상기 저온용융납 내에 지지되고 상부는 하우징 상부 외측으로 돌출된 작동핀(12)을 구비하여 이루어진다. 화재가 발생하여 실내온도가 높아질 경우 상기 서멀 퓨즈(7)의 저온용융납(13)이 녹아서 액체상태로 됨에 따라 작동핀(12)이 용융된 납 내에 가라앉게 되고 따라서 트리거(4)의 밸브플레이트 지지균형이 깨짐으로써 밸브플레이트(3)가 소화액 분출구(1)를 열어 소화액을 분사한다.

또다른 형태의 종래 전통적인 스프링클러는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 저온납 형태의 써멀퓨즈 대신에 온도팽창성 가스(G)가 채워진 유리앰플(200)을 사용하는 경우로서 화재가 발생하면 유리앰플 내의 가스가 팽창하여 그 유리앰플을 파괴함으로써 밸브플레이트 지지력을 상실케하는 구조로서 그 작동원리는 저온납 써멀퓨즈가 적용된 경우와 크게 다르지 않다.

한편, 저온납 퓨즈 또는 열팽창 유리앰플을 사용하는 전술한 바와 같은 전통적인 스프링클러는 그 퓨즈 또는 유리앰플이 실제의 화재열에 의해 직접 반응하는 구조이기 때문에 화재가 발생하더라도 실내온도가 저온납의 용융점 또는 유리앰플 팽창파괴 온도에 이르기 전까지는 스프링클러가 작동하지 않기 때문에 화재 초기에 대응하는 응답성이 매우 늦다는 문제점이 있다. 이러한 문제점과 관련하여 윌리암 비 그리피스 등(William B. Griffith et. al)이 발명한 미국특허 제2,245,144호에서는 화재열이 아닌 전기적 히팅수단에 의해 유리앰플 또는 저온납퓨즈를 깨뜨리거나 녹게하는 기술을 제시하고 있다. 이 미국특허 제2,245,144호에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 화재가 발생할 경우 퓨즈가 녹기 이전의 낮은 온도에서 먼저 다이아프램이 팽창되도록 하고 다이아프램(특허공보상 도면부호 41)이 팽창되면 퓨즈나 유리앰플 주위에 설치된 전열코일(특허공보상 도면부호 20)에 전원이 인가되도록 하는 기술을 개시하고 있다. 이 기술에서 다이아프램은 주변온도가 소정온도 이상이 되면 팽창하는 일종의 기계적 온도감지센서임과 동시에 퓨즈 주위에 설치된 전기적 히팅수단(전열코일)에 전기를 인가하는 전기접속 스위치 수단으로서 기능한다.

퓨즈나 유리앰플 주위에 설치된 전기적 히팅수단을 사용하는 또다른 기술로서는 예컨대 선드호른 괴란이 발명한 PCT/7I93/00164호(국제공개번호 WO 93/21998)이 있다. 이 WO 93/21998 기술에서는, 도 5(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 형상기억합금으로 이루어진 전열코일(공개공보상의 도면부호 8)을 앰플 주위에 설치한 기술을 제시하고 있다. 이 형상기억합금은 상온에서 소정의 수축된 상태로 있음으로써(도 5a) 전기회로를 개회로(開回路)로 상태로 유지하지만 화재발생에 따라 실내온도가 높아지면 형상변경(팽창)하여 전기회로를 폐회로(閉回路)로 만드는 스위치로 기능하며 전기회로를 폐회로로 만든 이후에는 퓨즈나 앰플을 가열하는 전기적 히팅수단으로서 기능한다. 참고로 도 5b는 형상기억합급이 팽창하여 전기적 접속을 이룸으로써 히터로 기능하는 상태의 도면이며, 도 5c는 유리앰플이 파괴된 이후의 스프링(공개공보상 ; 도면부호 6) 압축력에 의해 스핀들(공개공보상 ; 도면부호 5)이 하강한 상태(소화액 분출상태)를 도시한 도면이다.

상기 미국특허 제22451444호 및 WO 93/21998에 따른 스프링클러는 실제의 화재열에 의해 직접 가열되어 깨지거나 녹는 유리앰플(또는 퓨즈)를 사용하는 종래의 전통적인 스프링클러와는 달리 소정의 낮은 온도에서 먼저 퓨즈나 앰플을 가열하는 전기적인 히팅수단을 사용한 것이어서 화재 응답성이 보다 신속해진 이점을 갖지만 반면에 화재가 발생하지 않아 장기간 미사용 상태로 방치되는 경우 경시적(經時的)으로 노후화되거나 전기회로의 일부가 파손될 염려가 있어 정작 화재가 발생한 경우에는 무용지물이 되며, 또한 일반적으로 스프링클러는 화재가 발생된 장소의 것만이 작동할 뿐 그 인접하는 실내의 스프링클러는 초기에 작동하지 않기 때문에 화재가 인접하는 실내로 확산되는 것을 예방할 수 없는 문제점이 있다. 전술한 미국특허 2,245,144호에서는 다이아프램 방식의 기계적 전기접속 스위치 수단 외에 사람의 수동조작에 의해 전기회로를 폐회로로 만드는 또다른 스위치 수단(특허공보의 도면부호 37)을 구비하고 있어서 화재가 발생한 장소 이외의 타 실내 스프링클러에 대해서도 필요에 따라 인위적으로 전기접속할 수 있다고 할 수는 있으나 이 미국특허 2,245,144호는 각 스프링클러마다 개별적인 전기접속을 제어하기 위한 구체적 수단(예컨대, 각 스프링클러간의 작동연계성, 오퍼레이터의 조작정보 획득 및 그 지령전달시스템 등)에 대해서는 개시하고 있지 않다.

전술한 문제점들과 관련하여 본 발명자는 2000. 2. 21일자 국내 특허출원 제2000-8114호(대응 국제특허출원 PCT/KR00/00186)에서 도 6 내지 도 10에 도시한 바와 같이 온도감지부에 의해 동작되는 히터(14)와, 이 히터에 의해 용융되는 써멀퓨즈(13)와, 이 써멀퓨즈가 용융되면 스프링클러 헤드의 소화액분출구를 개방하여 소화액을 토출시키는 소화액토출밸브(3)를 포함하여 구성된 스프링클러장치에 있어서, 타 기기와 신호를 송·수신하기 위한 송신부 및 수신부를 포함하고 내장된 알고리즘에 따라 상기 히터측으로 소전류를 흘려 그 히터측에 흐르는 전류치를 검출하는 자기진단을 수행하며 이 자기진단결과 및 상기 온도감지부를 통해 감지되는 온도검출치를 상기 송신부를 통해 타 기기로 전송하는 스프링클러 헤드 제어부(C)와; 상기 스프링클러 헤드 제어부로부터 전송되어온 자기진단결과 및 온도검출치를 관리자에게 알리는 주지령실의 메인컴퓨터(MC)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전열식 스프링클러장치를 제시한 바 있다.

본 발명은 본 출원인의 전술한 국내 특허출원 제2000-8114호에 개시된 전열식 스프링클러장치에 제시된 저온납 용융퓨즈 대신에 사용되는 앰플에 관한 것이다. 종래 전열식 스프링클러에 사용되는 앰플은 그 앰플 외주면에 전열코일을 감은 형태의 것인 바, 이러한 앰플은 전열코일을 앰플주위에 감고 그 위에 전열코일의 부식을 방지하기 위한 코팅피복이 필수로 되어 있다. 이러한 앰플은 전열코일이 그 앰플 주위를 감싼 것이어서 만약 전기회로의 단선과 같은 고장에 의해 전열코일에 전기가 인가되지 않는 사태가 발생할 경우 오히려 화재의 복사열이 앰플 내부로 전달되는 것을 방해하는 요소로 작용함으로써 스프링클러의 작동응답성이 악화시키는 문제점과, 앰플의 크기가 매우 작아 그 외벽에 전열코일을 감는 작업이 쉽지 않은 장착성의 문제점과, 코일이 앰플 외벽면에 밀착되지 않음으로써 코일과 앰플 외벽면 사이에 공간이 존재할 경우 앰플 내부로의 열전달에 시간이 걸리는 문제점과,앰플 외벽에 전열코일을 감을 경우 저전류 저전력으로 동작시키려면 전열 코일의 굵기가 가늘어야 하며 이러한 가는 코일의 침식을 방지하여 내구성을 유지시키기 어려운 문제점과, 전열코일에서 발생된 열이 앰플 외주면으로부터 유리 하우징을 통해 전달되는 간접가열 방식이기 때문에 작동응답성이 늦은 문제점 등을 개선하기 위한 것이다.

이에 본 발명은 전열수단이 앰플내부에 앰플과 일체로 구비되도록 함으로써 장착성, 작동응답성, 내구성 및 연전달 효율을 높힐 수 있도록 하는 전열식 스프링클러장치용 앰플을 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 종래 전통적인 스프링클러 헤드의 단면도이다.

도 2는 종래 전통적인 스프링클러 헤드에 적용된 저온용융납 퓨즈의 단면을 를 확대도시한 도면이다.

도 3은 종래 전통적인 스프링클러 헤드에 적용된 앰플의 단면도이다.

도 4는 미국특허 제2,245,144호에 개시된 스프링클러의 구성 개략도이다.

도 5(a)(b)(c)는 PCT 국제공개번호 WO 93/21998호에 개시된 스프링클러의 작동모드별 도면으로서, 각각 (a)는 상온상태, (b)는 형상기억합금 팽창상태(앰플 가열상태) 및 (c)는 앰플파괴 이후의 스핀들 이동상태(소화액분출상태)를 나나탠다.

도 6은 한국 특허출원 제2000-8114호에 제시된 본 발명자에 의해 발명된 전열식 스프링클러의 개요도이다.

도 7은 한국 특허출원 제2000-8114호에 제시된 본 발명자에 의해 발명된 전열식 스프링클러 헤드부의 단면도이다.

도 8은 한국 특허출원 제2000-000814호에 제시된 본 발명자에 의해 발명된 전열식 스프링클러의 측면도이다.

도 9는 한국 특허출원 제2000-000814호에 제시된 본 발명자에 의해 발명된 전열식 스프링클러에 적용된 저온용융 서멀퓨즈의 부분확대 단면도이다.

도 10은 한국 특허출원 제2000-000814호에 제시된 본 발명자에 의해 발명된 전열식 스프링클러장치의 회로도이다.

도 11은 본 발명에 따른 전열식 앰플이 적용된 스프링클러장치의 전체 개요도이다.

도 12는 본 발명에 따른 전열식 앰플의 부분확대 단면도이다.

도 13은 본 발명에 따른 전열식 앰플의 평면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 전열식 앰플의 단면도(도 12의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선 단면도)이다.

도 15는 본 발명에 따른 전열식 앰플이 적용된 스프링클러 헤드의 단면도이다.

도 16은 본 발명에 따른 전열식 앰플의 또다른 실시예의 단면도이다.

도 17은 본 발명에 따른 스프링클러장치의 개요도이다.

도 18은 본 발명에 따른 전열식 앰플이 적용된 스프링클러장치의 회로도이다.

도 19는 본 발명에 따른 전열식 앰플이 적용된 스프링클러장치의 작동 플로우차트이다.

도 20은 본 발명에 따른 전열식 앰플이 적용된 스프링클러장치의 헤드 제어부 및 주 지령실 메인 컴퓨터 간의 신호 입출력에 이용되는 신호의 파형도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

H: 스프링클러 헤드 7: 써멀퓨즈

C: 스프링클러 헤드 제어부 C2: 마이크로컴퓨터

TS: 온도감지부 MC: 주지령실 메인 컴퓨터

1: 소화액분출구 2: 스프링클러 헤드 몸체

3: 소화액토출밸브 4: 트리거

13: 저온용융도체 14: 히터

100 : 하우징 120 : 전열코일

140,142 : 전극 G : 열팽창가스

200 : 앰플

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전열식 스프링클러장치용 앰플은,

내부가 밀폐된 중공 원통형 유리제 하우징과;

상기 하우징 내부 중앙에 그 하우징의 길이방향으로 삽입된 전열코일과;

상기 하우징의 외주면 양단에 부착되어 상기 전열코일의 양단과 각각 접속된 전극과; 그리고

상기 하우징 내부에 중전된 열팽창가스

를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 스프링클러의 바람직한 실시예의 구체적 구성 및 작용효과를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 11은 본 발명에 따른 앰플이 적용된 스프링클러 장치의 개략도이고, 도 12는 본 발명에 따른 앰플의 부분절개 단면도이며, 도 13은 본 발명에 따른 앰플의 평면도이며, 도 14는 도 12의 14-14선에 따른 단면도이며, 도 15는 본 발명에 따른 앰플이 적용된 스프링클러 헤드의 부분확대 단면도이다. 이들 도면에 의해 알 수 있듯이 본 발명에 따른 전열식 스프링클러 장치용 앰플(200)은 내부에 열팽창성 기체가 충전된 종래의 일반적인 중공원통형 유리앰플의 내부에 전열코일을 삽입하여 된 것으로서, 내부가 밀폐된 중공 원통형 유리제 하우징(100)과; 상기 하우징 내부 중앙에 그 하우징의 길이방향으로 삽입된 전열코일(120)과; 상기 하우징의 하단 외주면에 부착되어 상기 전열코일(120)의 하단(122)과 접속된 전극(140)과; 상기 하우징의 측벽(102)을 관통하여 하우징 내부로 연장되어 상기 전열코일의 상단(124)과 접속된 전극(142)과, 그리고 상기 하우징 내부에 충전된 열팽창가스(G)를 구비하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서 두 전극(140)(142) 중 하나는 하우징의 하단에 그리고 다른 하나는 하우징 측벽에 형성되었으나, 도 16에 도시한 바와 같이, 전극이 하우징의 상하단에 각각 형성될 수도 있으며, 이러한 전극위치는 내부에 장착되는 전열코일과 앰플의 형상 및 유리앰플의 성형공정과 관련하여 적절하게 가변될 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 전열식 스프링 클러용 앰플은 그 앰플 내부에 전열코일이 내장된 형태로 공장생산에 의해 단품으로서 제조될 수 있기 때문에 그 정밀한 제조가 가능하며, 앰플 외주면에 별도부품으로 된 전열코일을 감을 필요가 없는 것이어서 스플링클러에 대한 장착성이 우수하며, 또한 전열코일은 앰플 내부에 장착된 것이어서 주변환경공해에 의한 침식으로부터 완벽하게 보호되며 앰플 외주면으로부터의 간접가열방식이 아니라 앰플 내부에 충전된 가스를 직접 가열하는 것이기 때문에 저전류 전력으로 작동응답성이 크게 개선되는 효과를 갖는다.

이하 본 발명에 따른 앰플이 적용된 스프링클러 장치의 구성을 도 17 내지 도 120을 참조하여 설명한다.

도 17 및 도 18에 있어서, 도면 부호 "2"는 온도를 감지하고 소화액을 토출하는 스프링클러 헤드(H)의 몸체이고, "29"는 스프링클러의 동작을 제어하고 고장여부를 점검하는 스프링클러 헤드 제어부(C)의 몸체이며, "8, 9, 20, 21"은 헤드(H)와 온도센서(22)를 스프링클러 헤드 제어부(C)로 연결하는 도선이며, "32"는 헤드(H)와 스프링클러 헤드 제어부(C)로 전원을 인가하고 타 장치와 신호를 송수신하는 전원선 및 신호선들이 내설된 전선관이다. 또한, 도면 부호 "33"은 소화액 저장탱크(미도시)와 연결된 소화액공급관이고, "23"은 스프링클러의 헤드(H)와 소화액공급관(33)을 연결하는 파이프연결소켓이며, "36"은 스프링클러 헤드 제어부(C)의 몸체(29)를 소화액공급관(33)에 고정하는 고정밴드이다.

상기 스프링클러의 헤드(H)에는 도 11에 도시된 바와 같이, 몸체(2)의 상부에 파이프연결소켓(23)을 매개로 소화액공급관(33)과 연결되는 소화액분출구(1)가 형성되어 있고, 몸체(2)의 하부에 소화액을 확산시키는 반사판(6)이 설치되어 있으며, 몸체(2)의 외주면에는 전술한 앰플의 전극(140)과 전기적으로 연결된 도선(9)이 부착되어 있다.

그리고, 몸체(2)의 내부 소화액분출구(1)의 종단에는 밸브플레이트(3)가 유리앰플(200)에 의해 지지되어 소화액분출구(1)를 폐쇄하고 있다. 상기 몸체(2)는 전기적 도체로 이루어지며, 반사판(6)을 몸체(2)에 결합시키는 결합조정볼트(5)와 밸브플레이트(3)의 사이에서 본 발명에 따른 유리앰플(200)을 개재하여 전선(9)에 의해 전기적으로 접지되어 있다.

도 18은 본 발명에 따른 유리앰플이 채용된 전열식 스프링클러장치의 전체 회로구성도로서, TS는 온도감지부 C는 스프링클러 헤드 제어부 MC는 주지령실의 메인컴퓨터를 나타낸다.

상기 온도감지부(TS)는 화재를 감지하기 위한 것으로 건물 내에서 화재시 발생되는 고열을 감지하기 용이한 헤드(2)에 설치되며, 온도에 따라 저항값이 변화되는 써미스터(22)와 온도검출용 캐패시터(50)로 구성된다.

상기 스프링클러 헤드 제어부(C)는, 유리앰플(200)에 소정 정격치의 전류를 공급함과 동시에 유리앰플 내부의 전열코일(120)에 전류치를 궤환 검출하는 전류공급 및 궤환부(C1)와, 유리앰플(200)에 소정 정격치의 전류를 인가하도록 전류공급 및 궤환부(C1)를 제어함과 더불어 전류공급 및 궤환부(C1)를 통해 입력되는 궤환 전류치를 분석하여 유리앰플(200)의 고장여부 및 노후화상태 등을 판별하는 원 칩 마이크로콘트롤러(one chip microcontroller, 이하 '마이컴'이라 한다)와, 이 마이컴(C2)으로부터 출력되는 신호를 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로 송신하는 신호송신부(C3) 및 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 전해져오는 신호를 수신받아 마이컴(C2)으로 입력하는 신호수신부(C4) 및, 식별번호기억용 스위치(51)로 구성된다.

여기서, 상기 전류공급 및 궤환부(C1)는, 제어용 포토커플러(81)와 스위칭용 트랜지스터(49)와 전류감지용 포토커플러(80)와 전류감지용 캐패시터(44) 및 다수의 소자 보호용 저항(46, 48)로 구성된다.

그리고, 상기 신호송신부(C3)는, 포토커플러(82)와 다수의 소자보호용 저항(53, 55, 56) 및 신호송신선(87)으로 구성되며, 상기 신호수신부(C4)는, 한 쌍의 분압용 저항(57, 58)과 신호의 과입력을 방지하고 역전압을 제한하기 위한 한 쌍의 다이오드(59, 60) 및 신호수신선(88)으로 구성된다.

여기서, 신호송신선(87) 및 신호수신선(88)에는, 동일한 신호라인에 병렬로 접속된 타 스프링클러 헤드 제어부와 신호를 서로 간섭하지 않도록 다수의 바이패스용 다이오드(63∼66)가 각각 설치되어 있어 있어서, 각 스프링클러 제어부가 화재 중 화재에 의한 손실 또는 단선 단락 고장되더라도 타 스프링클러의 제어부는 상호 간섭을 받지 않고 그 동작이 유지된다.

한편, 많은 수의 스프링클러 각각의 스프링클러 헤드 제어부마다 주지령실의 메인컴퓨터(MC)를 직접 연결하기 위한 신호선을 일일이 구비한다면 건물 내에 선로가 복잡해질 뿐만 아니라 신호선의 낭비가 심하게 된다. 본 발명은 특히 이점을 고려하여 동 도면에 도시된 바와 같이, 주지령실의 메인컴퓨터(MC)와 각 스프링클러 헤드 제어부가 2상 4선식의 선로를 통해 병렬 연결됨으로써, 많은 수의 스프링클러를 장착하는 경우에도 각각의 스프링클러 헤드 제어부를 메인의 2상 4선식 선로에 연결하기만 하면 되므로, 선로가 단순하며 신호선을 절감할 수 있다.

참고로, 도 18에서 설명안된 부호 중 "61, 62"는 각각 신호송신선(87) 및 신호수신선(88)의 자체 고유저항값이며, "92"는 스프링클러 헤드 제어부(C) 및 온도감지부(TS)에 직류전류 및 전압을 공급하는 직류전원(일 예로, 배터리)이다.

그리고, 상기 메인 컴퓨터(MC)는, 중앙의 주지령실에서 복수개의 스프링클러 헤드 제어부(C)를 원격제어하고 각 스프링클러의 상태를 원격 점검하는 컴퓨터로서, 상기 스프링클러 헤드 제어부(C)로부터 전송되어오는 자기진단결과나 온도검출결과 또는 동작상황 등에 의한 정보를 내장된 디스플레이수단(예를 들면, 모니터 등)을 통해 디스플레이하는 한편, 위험상태인 경우에는 알람을 발생하는 등 관리자에게 각각의 스프링클러 헤드(H)의 상태를 알리도록 되어 있으며, 관리자의 키조작이나 내장된 알고리즘에 따라 자기진단을 수행하도록 지시하는 제어명령이나 각 스프링클러 헤드(H)를 강제로 동작시키도록 지시하는 제어명령을 각 스프링클러 헤드 제어부(C)로 전송한다.

상기한 바와 같이 구성된 스프링클러장치의 작용 효과를 상세히 설명한다.

먼저, 스프링클러 헤드 제어부(C)에 의한 유리앰플(200)의 작동건전성 자기진단과정을 설명하면 다음과 같다.

자기진단시에, 스프링클러 헤드 제어부(C)의 마이컴(C2)은 펄스폭변조(pulse width modulation; "PWM")신호를 소정시간 동안 제어용 포토커플러(81)의 발광다이오드(45)로 인가한다. 이때, 상기 펄스폭변조신호의 듀티비는 앰플 내부의 가스가 팽창하지 않을 정도의 소전류를 흘릴 수 있는 값으로 설정된다.

상기 마이컴(C2) 으로부터 인가되는 펄스폭변조신호에 따라 제어용 포토커플러(81)의 포토트랜지스터(47) 및 스위칭용 트랜지스터(49)가 스위칭 동작하여 앰플전열코일(120)로 소정 정격치의 시험용 전류가 흐른다. 이때, 전류감지용 포토커플러(80)의 발광다이오드(42)에 병렬로 접속되어 있는 저항(41)의 양단에는, 상기 앰플의 전열코일(120)로 흐르는 전류치에 상응하는 전압이 발생되고, 전류감지용 포토커플러(80)의 발광다이오드(42)에서는 상기 저항(41)의 양단에 발생된 전압레벨에 상응하는 조도(照度)의 광이 발생된다. 이에 따라, 전류감지용 포토커플러(80)의 포토트랜지스터(43)의 콜렉터와 이미터 사이에는 상기 발광다이오드(42)에서 발생된 광의 조도에 상응하는 값의 전류가 흐르게 된다. 여기서, 상기 전류감지용 포토커플러(80)의 포토트랜지스터(43)의 콜렉터와 이미터 사이에 흐르는 전류는 전류감지용 캐패시터(44)에 충전된다. 이때, 마이컴(C2)은 부호 "72"의 입출력 양방향포트를 통해 캐패시터(44)의 충방전시간을 검출하여, 검출된 충방전시간에 의해 앰플 전열코일(120)에 흐르는 전류치를 판단함으로써 앰플 전열코일(120)의 내구성과 고장여부 등을 진단하며, 진단된 결과는 부호 "76"의 출력포트를 통해 송신용 포토커플러(82)를 동작시켜 펄스신호를 생성함으로써, 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로 전송한다. 즉, 전열코일(120)이 구비된 앰플이 설치된 후 장시간이 경과되면 부식 또는 기타의 원인으로 인해 앰플의 전열코일(120)이 전원(92)과의 연결 라인에 단선이나 단락 또는 접속불량이 발생될 수 있으며, 이 경우 유리앰플(200)의 양(+)전극선(8) →양전극(142) →전열코일(120) →음(-)전극(140) →음(-)전극선(9)의 경로로 연결되는 회로의 전체 저항값이 변화되며, 이 경우 유리앰플 내의 전열코일(120)를 흐르는 전류치가 달라지면서 전류감지용 캐패시터(44)의 충방전시간이 달라지므로 마이컴(C2)은 이를 통해 앰플 전열코일(120)의 상태를 점검하는것이다.

다음, 스프링클러 헤드 제어부(C)가 온도감지부(TS)를 통해 화재를 감지하여 스프링클러 헤드(H)를 동작시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

온도감지부(TS)의 써미스터(22)는 주위의 온도에 따라 저항값이 변화되며, 이 써미스터(22)의 저항값이 변함에 따라 캐패시터(50)의 충방전시간이 달라진다. 즉, 써미스터(22)의 R성분과 캐패시터(50)의 C성분에 의한 시정수(Time Constant)가 달라지는 것이다. 이때, 스프링 클러 헤드 제어부(C)의 마이컴(C2)은 부호 "74"의 입출력 양방향 포트를 통해 상기 캐패시터(50)의 충방전시간을 검출하여 검출된 충방전시간에 의해 온도를 감지함으로써 화재 여부를 판단하며, 이때 감지된 모든 온도값과 화재발생여부의 판단결과는 부호 "76"의 출력포트를 통해 송신용 포토커플러(82)를 동작시켜 펄스신호를 생성함으로써, 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로 전송한다. 만약, 화재 상태로 판단되면 마이컴(C2)은 펄스폭변조신호를 제어용 포토커플러(81)의 발광다이오드(45)로 인가한다. 이때, 상기 펄스폭변조신호의 듀티비는 앰플 전열코일(120)로부터 충분한 열이 발생하여 가스(G)팽창에 의해 앰플이 파괴될 수 있는 소정 정격치의 전류를 흘리도록 설정된다. 상기 마이컴(C2)으로부터 인가되는 펄스폭변조신호에 따라 제어용 포토커플러(81)의 포토트랜지스터(47) 및 스위칭용 트랜지스터(49)가 스위칭동작하여 유리앰플(200)의 전열코일(120)로 소정 정격치의 전류가 흐른다.

상기 스위칭용 트랜지스터(49)에 의해 인가되는 전류는 양(+)전극선(8) →양전극(142) →전열코일(120) →음(-)전극(140) →음(-)전극선(9)의 경로를 통해 흐르고, 이때 전열코일(120)로부터 가스(G)를 팽창시켜 앰플 하우징을 파괴시킬 수 있는 정도의 전열이 발생된다. 즉, 상기 전열코일(120)로부터 발생된 전열은 앰플 내부의 가스(G)를 가열가고 가열된 가스가 체적팽창하여 앰플 내부의 압력을 높임으로서 하우징을 깨뜨려 유리앰플에 의해 지지되고 있던 소화액토출밸브(3)가 개방된다. 소화액토출밸브(3)가 개방됨에 따라 도시생략된 소화액저장탱크로부터 소화액공급관(33)을 통해 공급되는 소화액이 소화액분출출구(1)의 종단으로 분출되며, 이 소화액분출구(1)로부터 분출되는 소화액은 스프링클러 헤드(H)의 종단에 부착된 반사판(6)에 반사되면서 확산되어 건물 내로 분사된다. 이와 동시에, 양(+)전극선(8) →양전극(142) →전열코일(120) →음(-)전극(140) →음(-)전극선(9)의 경로에 이르는 회로가 단선됨에 따라 전류가 더 이상 흐르지 않게 되어 전열코일(120)로 인가되는 전력공급이 중단된다.

다음, 스프링클러 헤드 제어부(C)의 제어동작과정 및 스프링클러 헤드 제어부(C)와 주지령실의 메인 컴퓨터(MC) 간의 신호 송수신과정을 도 19에 도시된 플로우챠트를 참조하여 스프링클러 헤드 제어부(C)를 중심으로 설명하기로 한다.

참고로, 스프링 클러 헤드 제어부(C)와 주지령실의 메인 컴퓨터(MC) 간의 신호 송수신은 동기화된 펄스수를 카운트하는 통신방식을 이용하며, 도 20에 도시된 바와 같이, "t1"구역의 동기신호에 의해 시작된 모든 데이터는 그에 상응하는 펄스수의 펄스신호로 변환한 다음 "t2" "t3" 등 서로 다른 구역으로 나뉘어져 전송된다. 여기서, 동기신호의 펄스폭(P1)은 데이터신호의 펄스폭(P2)보다 좁게 함으로써(P1＜P2), 스프링 클러 헤드 제어부(C) 및 주지령실의 메인 컴퓨터(MC)가각 신호를 구분하도록 하였다.

먼저, 초기화된 직류전원(92)로부터 직류전원이 인가되면 스프링클러 헤드 제어부(C)는 초기화되며, 주지령실의 메인 컴퓨터(MC)로부터의 지시명령을 입력받기 위해 대기한다(S10). 초기화된 스프링클러 헤드 제어부(C)는 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 호출이 있는지를 판단하여(S20), 판단결과 호출이 없으면, 앰플 전열코일(120)에 대해 자기진단을 수행한다(S30). 상기 스텝(S30)에서의 자기진단 결과에 의해 스프링클러 헤드 제어부(C)는 고장이 발생되었는지의 여부를 판단하여(S40), 판단결과 고장이 발생되었으면 주지령실 컴퓨터(MC)로 고장발생을 보고한 다음(S50), 제어동작을 종료한다.

만약, 상기 스텝(S40)에서의 판단결과 앰플 전열코일(120)에 고장이 발생되지 않았으면, 스프링클러 헤드 제어부(C)는 온도감지부(TS)를 통해 스프링클러가 설치된 장소의 실내온도를 검출하여(S60) 이를 주지령실 메인컴퓨터로 보고하는 한편(S55) , 검출된 현재온도가 소정의 프리셋팅된 상한 온도(예를 들면, 70℃ 정도)를 초과하는지를 판단하여(S70), 판단결과 검출된 현재온도가 상한 설정온도를 초과하면 화재가 발생된 것으로 추정하여 스프링클러 작동스텝(S120)으로 진행하여 소화액이 분출되도록 스프링클러 헤드(H)를 작동시킨다.

반면, 상기 스텝(S70)에서의 판단결과 검출된 현재온도가 상한 설정온도를 초과하지 않았으면, 스프링클러 헤드 제어부(C)는 검출된 현재온도를 내장된 메모리에 저장하고(S80), 상기 메모리로부터 이전에 저장된 온도값을 로딩하여(S90), 현재온도와 이전 온도간의 온도차를 산출한다(S100). 그 다음, 스프링클러 헤드 제어부(C)는 상기 스텝(S100)에서 산출된 온도차를 소정의 설정온도차(예를 들면, 30℃ 정도)와 비교하여(S110), 비교결과 산출된 온도차가 설정온도차보다 크지 않으면 상기 스텝(S20)으로 되돌아간다.

반면, 상기 스텝(S110)에서의 비교결과 산출된 온도차가 설정온도차보다 크면 스프링클러 헤드 제어부(C)는 화재가 발생된 것을 추정하여 소화액을 분출시키도록 스프링클러 헤드(H)를 작동시킨다(S120). 여기서, 현재온도와 이전 온도간의 온도차를 산출하여 산출된 온도차를 설정온도차와 비교하는 것은, 본 발명에 따른 스프링클러가 실내온도가 소정의 절대치(예컨대 70℃)에 도달하면 작동하게 할 뿐만 아니라 실내온도가 급격한 변화를 보이는 경우도(예컨대 30℃의 편차) 화재발생 상황으로 간주하여 저온에서 화재발생을 미리 예측해서 스프링클러를 작동시키기 위한 것이다. 그 다음, 스프링클러 헤드 제어부(C)는 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로 스프링클러가 작동되었음을 보고한 다음(S130), 제어동작을 종료한다.

한편, 상기 스텝(S20)에서의 판단결과 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 호출이 있으면, 스프링클러 헤드 제어부(C)는 식별번호기억용 스위치(51)에 기억된 식별번호를 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로 전송하여 호출에 응답한다(S140). 여기서, 주지령실의 메인컴퓨터(MC)는 스프링클러 헤드 제어부(C)로부터 입력되는 식별번호에 의해 호출에 응답한 스프링클러 헤드 제어부(C)를 식별하게 되며, 호출에 응답한 스프링클러 헤드 제어부(C)로 지시명령을 전송한다. 스프링클러 헤드 제어부(C)는 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 입력된 지시명령을 분석하고(S150), 분석결과 주지령실의 메인컴퓨터(MC)가 자기진단을 지시하였는지를 판단하여(S160),판단결과 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 자기진단을 지시하는 명령이 있으면 자기 진단을 수행하는 상기 스텝(S30)으로 진행한다. 만약, 상기 스텝(S160)에서의 판단결과 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 입력된 지시가 자기진단을 명령하는 지시가 아니면, 주지령실의 메인컴퓨터(MC)는 주지령실의 메인컴퓨터(MC)로부터 스프링클러의 작동을 지시하는 명령이 있었는지를 판단하여(S170), 판단결과 스프링클러의 작동을 지시하는 명령이 없으면 상기 스텝(S20)으로 되돌아가는 반면, 스프링클러의 작동을 지시하는 명령이 있으면 상기 스텝(S120)으로 진행하여 스프링클러를 작동시킨다.

상술한 바와 같이 구성되고 동작되는 본 발명의 스프링클러장치는, 주지령실의 메인컴퓨터와 복수개의 스프링클러 헤드 제어부를 통신라인을 매개로 병렬 연결함으로써, 주지령실의 메인컴퓨터가 복수개의 스프링클러 헤드제어부를 제어하도록 구성된다. 이와 같이 구성할 경우 관리자가 주지령실에서 메인컴퓨터를 통해 고장이 발생된 스프링클러를 쉽게 발견할 수 있을 뿐만 아니라, 복수개의 스프링클러 헤드 제어부 중 어느 한 쪽으로부터 화재발생이 보고되면 그와 인접된 지역에 설치된 스프링클러 헤드 제어부를 제어하여 그 지역의 스프링클러를 작동시킴으로써, 화재가 확산되는 것을 미연에 방지할 수 있음으로써 화재를 효과적으로 방재할 수 있게 된다.

각 개소의 스프링클러에 연결된 스프링클러 헤드 제어부가 온도감지부를 통해 온도를 감지하여 그에 따라 각 개소의 스프링클러를 작동시키도록 구성되어 있음으로써, 스프링클러의 오작동을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 화재가 확산되기 이전에 초기상태에서 화재를 미리 예측하여 소화액을 분출하는 것이 가능한 전열식 스프링크러장치에 있어서, 그 작동의 핵심소재인 유리앰플을 그 앰플 내부에 전열코일이 내장된 형태로 공장생산에 의해 단품으로서 제조될 수 있기 때문에 그 정밀한 제조가 가능하며, 스프링클러 헤드 주변의 환경공해에 의한 침식으로부터 완벽하게 보호되며 또한 전열코일이 앰플 내부에 구비된 것이어서 스플링클러에 대한 장착성이 우수하며, 또한 무엇보다도 앰플 내부에 충전된 가스를 직접 가열하는 것이기 때문에 저전류 저전력으로 작동응답성이 크게 개선되는 효과를 갖는다.

Claims

내부가 밀폐된 중공 원통형 유리제 하우징(100)과;

상기 하우징 내부 중앙에 그 하우징의 길이방향으로 삽입된 전열코일(120)과;

상기 하우징의 하단 외주면에 부착되어 상기 전열코일(120)의 하단(122)과 접속된 전극(140)과;

상기 하우징의 측벽(102) 또는 상부벽을 관통하여 하우징 내부로 연장되어 상기 전열코일의 상단(124)과 접속된 전극(142)과; 그리고,

상기 하우징 내부에 충전된 열팽창가스(160)

를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열식 스프링클러장치용 앰플