KR20100041796A

KR20100041796A - 연기 감지기, 연기 감지 방법 및 분리기

Info

Publication number: KR20100041796A
Application number: KR1020107002025A
Authority: KR
Inventors: 브루스 알. 그리피스; 루드거 엘케이. 코스터; 마크 씨. 보하논
Original assignee: 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-04-22
Also published as: US7669457B2; AU2008279199A1; AU2008279199B2; ES2480165T3; EP2170486B1; CN101765452B; CA2694042C; EP2170486A1; KR101590555B1; EP2170486A4; US20090025453A1; WO2009015178A1; CN101765452A; CA2694042A1

Abstract

흡인식 연기 감지기는 연기 감지 챔버와 조합하여 주위 공기 흐름 분리 요소를 구비한다. 흐름 분리 요소는 능동 또는 수동 요소일 수 있다. 상대적으로 작은 입자를 이송하는 분리된 주위 공기는 감지 챔버 내로 흐를 수 있다. 상대적으로 큰 미립자 물질을 이송하는 주위 공기는 감지 챔버로부터 차단된다.

Description

연기 감지기, 연기 감지 방법 및 분리기{APPARATUS AND METHOD OF SMOKE DETECTION}

본 발명은 흡인식 연기 감지기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 관련된 감지 챔버를 통해 흐르는 대기의 체적을 제한하는 감지기에 관한 것이다.

각종 타입의 흡인식 연기 감지기가 공지되어 있다. 이러한 감지기는 통상적으로 감지 챔버를 구비하여, 대기를 감지 챔버를 통해 유인하거나 또는 대기를 감지 챔버 내로 분사하는 팬 또는 송풍기와 조합한다.

흡인식 감지기는 2000년 12월 26일자로 등록된 흡인식 감지기라는 명칭의 미국 특허 6,166,648호에 개시되어 있다. '648호 특허는 본원에 참고로 인용한다.

'648호 특허에서의 흡인식 감지기가 의도된 목적을 위해 유용하고 효과적이지만, 감지 챔버 뿐만 아니라 흡인식 감지기와 관련된 필터가 먼지 및 다른 부유 오염물로 오염되는 것을 회피하려는 노력이 계속되고 있다.

본 발명의 실시예가 다수의 상이한 형태를 취할 수 있지만, 특정 실시예는 도면에 도시되어 있으며 상세하세 본 명세서에서 기술될 것이며, 본 개시내용은 본 발명의 원리에 대한 예시뿐만 아니라, 본 발명을 실시하는 최선의 모드로 고려되어야 하고, 본 발명이 도시한 특정 실시예에 제한되는 것으로 의도되지 않아야 한다.

본 발명의 실시예는 고 감응성 연기 감지기 내에서 공기류를 취급하는데 사용될 때 2가지의 기능을 수행한다. 하나의 기능은 원치않는 큰 미립자를 감지 챔버로부터 유지하여 감지기 사용 수명을 연장시킨다. 두 번째 기능은 선택적인 설계 및 신호 처리의 양자를 이용하여 챔버 내에서 성취되는 먼지 식별 기능을 수행하는데 도움을 준다.

본 발명의 실시예에 의하면, 흡인식 연기 감지기 내의 공기류는 보다 크고 무거운 입자가 관성의 영향에 의해 영향을 더욱 받게 되는 선택적인 각도로 지향될 수 있다. 이러한 보다 큰 입자는 전방으로의 직선 경로를 따르는 경향이 있는 한편, 보다 작은 입자(연기)는 몇몇의 각도로 주요 경로로부터 떨어지는 상이한(대체) 경로를 보다 쉽게 따를 것이다. 이러한 대체의 공기류는 감지에 이용될 것이다. 이에 따라, 보다 크고 무거운 입자는 센서 공동 또는 챔버로부터 차단될 것이다.

본 발명을 실시하는 흡인식 연기 감지기는 연기 입자를 감지하는데 사용되는 연기 감지 챔버와, 배관망을 통해 상기 감지기로 공기를 끌어당길 때 사용되는 흡인기, 예컨대 송풍기 또는 팬을 구비할 수 있다. "대체의 경로"는 챔버를 통해 공기/미립자의 보다 작고 대표적인 샘플을 감지할 것이다. 이러한 감지 챔버는 그 자체 내에서 주위 조건의 어떠한 변경에 매우 민감하므로, 가능한 한 깨끗하게 유지되어야 한다. 필터는 입자가 들어가지 않게 하는 또 다른 방법이다. "대체의 경로"는 필터에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 사이클론 또는 가상의 임팩터(impactor)를 이용하여 2가지 그룹으로 입자가 분리될 수 있다. 작은 입자 그룹은 주요 흐름 내에 수용되고, 큰 입자는 대개 적은 흐름 출력 내에 있다. 각각의 그룹의 입자 농도는 별개의 분산 체적으로 측정된다. 먼지 등의 오염 입자는 몇몇의 작은 입자가 연기로서 나타날 수 있는 상태에서 대개 크기가 크다. 연기 입자는 대개 몇몇의 큰 입자와 함께 대개 크기가 작다. 작은 입자 농도 측정은 소수 흐름 내에서의 큰 입자 분산 측정에 의해 감소된다. 이러한 편위는 분리에 대한 비효율로 인한 오차를 감소시키며, 감지기가 작은 입자 크기 범위 내로의 분포를 갖는 먼지 입자에 대해 둔감하게 만들 것이다.

샘플링된 공기는 송풍기 또는 팬을 이용하여 감지기 내로 끌어 당겨질 수 있다. 샘플링된 공기는 2가지의 분리된 출력으로 입자를 분리하는 가상의 임팩터 내로 진행한다. 각각의 출력은 그 자체의 분산 체적 내로 진행하며 입자 농도를 위해 측정된다. 큰 입자는 대개 소수 흐름 내에 있고, 작은 입자는 주요 흐름 내에서 지배적이다.

가상의 임팩터의 소수 흐름으로부터의 큰 입자 측정은 후방으로의 분산을 이용하여 측정될 수 있다. 후방으로의 분산은 먼지, 물, 흰색 분말 등의 비흡수성 입자에 더욱 민감하다.

가상의 임팩터의 주요 흐름으로부터의 작은 입자 측정은 전방으로의 분산을 이용하여 측정될 수 있다. 예시적인 광원으로는, 광 방충 다이오드 또는 레이저가 있을 수 있다. 예시적인 광 리시버는 포토다이오드일 수 있다. 광 색상은 적외선보다 작은 입자에 대해 보다 분산된 광을 생성하는 이유로 청색이 바람직하다.

증폭기는, 소정 농도의 먼지 "표준"(즉, 중탄산나트륨, 포틀란드 시멘트)을 위해 출력이 동일해지도록 보정될 수 있다. 주요 흐름 분산에 대한 출력에서 소수 흐름 분산에 대한 출력을 빼는 것이 가능하다. 그 결과는 연기 농도를 나타내는데 사용된다.

본 발명의 일 실시예에서, 공기류 디바이더는 장방형 챔버로 실시될 수 있다. 소정의 거리 내에 있는 디바이더 아래에는 선택적인 직경을 갖는 구멍이 있다. 디바이더는 내부에서 중공형이며, 공기 샘플은 내부를 통해 흐른다. 배관으로부터 장방형 챔버 내로의 공기류는 디바이더에서 나뉘며 양측부 상에서 아래로 흐른다.

공기는 팬을 갖는 디바이더 아래에서 구멍 내로 끌어 당겨진다. 또한, 팬은 디바이더 내에서 부압(negative pressure)을 형성한다. 구멍이 공기류에 제한되기 때문에, 공기의 일부는 디바이더의 내부 그리고 그 다음 감지 챔버를 통해 강제될 것이다. 구멍 및 디바이더의 내부로부터의 거리는, 무거운 입자가 실제로 들어 올려지지 않아서 디바이더 내부에 들어가지 않도록 선택된다.

더욱이, 무거운 입자가 배관의 중앙에서 흐를 것으로 기대될 수 있기 때문에, 이러한 입자는 구멍 내로 흐르게 되는데, 그 이유는 경로가 디바이더로부터 나오는 가장 짧은 거리를 나타내기 때문이다.

요약건대, 바람직하게는, 부분적인 공기 샘플만이 연기 감지 챔버를 통해 흐를 것이다. 챔버를 통해 진행되는 공기 흐름을 제한하면, 임의의 관련된 필터의 오염을 감소하여 먼지 및 다른 오염물에 의한 챔버의 오염을 최소화하는 기대를 할 수 있다. 이에 따라, 챔버 내로의 공기 흐름은 전체의 공기류의 샘플을 나타낸 것이고, 바람직하게 상대적으로 큰 입자를 이송하지 않을 것이다.

또한, 분리기 요소는 사이클론 분리기 등의 수동 요소로서 실시될 수 있음을 알게 될 것이다. 변형례로서, 미립자 물질은 능동의 전기 통전 요소를 이용하여 분리될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 개략도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 개략도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예의 개략도,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예의 개략도,
도 5A 및 도 5B는 도 4의 실시예에 사용가능한 주위 공기에 대한 분리기의 정면도 및 측면도.

도 1은 본 발명에 따른 흡인식 감지기(10)를 도시한다. 감지기는 적어도 부분적으로 하우징(10-1)에 의해 이송된다.

도 1의 실시예는 주위 공기 입구 포트(12), 차압을 형성하는 수축 영역(14), 및 출구 포트(16)를 갖는다. 포트(16)로부터의 유출은 흡인기(aspirator)(18)와 유체 연통한다. 수축 영역(14)에서 발전된 차압의 결과로서, 부유하는 미립자 물질의 보다 작고 가벼운 입자는 후술하는 바와 같이 상기 포트(12-16)에서의 흐름으로부터 전환될 것이다.

흡인기(18)는 포트(16)에서 감소된 압력을 발생시켜 포트(12) 내로 주위 공기와 관련 미립자 물질을 유인하는 팬 또는 다른 요소로서 실시될 수 있다.

챔버(22), 즉 연기 감지 챔버는 큰 입자를 차단한 상태에서 주위 공기를 유입하는 부분 흐름을 수용한다. 챔버(22)는, 이에 한정되지 않고서 광전자, 이온화, 또는 양자의 감지 챔버로서 실시될 수 있다. 연기 감지 챔버(22)의 세부 사항은 본 발명에 제한되지 않는다.

제어 회로(24)는 흡인기(18)와 챔버(22)에 결합된다. 프로그램된 프로세서(24a)와, 이와 관련된 실행가능한 제어 소프트웨어(24b)와 함께 적어도 부분적으로 실시될 수 있는 회로(24)는 컨덕터(26a)를 거쳐 챔버(22)의 광전자 실시를 활성화할 수 있다. 연기 지시 신호는 제어 회로(4)에서 컨덕터(26b)를 거쳐 수용될 수 있다.

회로(24)는 잠재적인 또는 실제의 화재 상태를 설립하여, 유선 또는 무선 통신 매체(28)를 거친 결정이 알람 시스템 제어 유닛(30)에 결합하도록 라인(26b) 상의 신호를 처리할 수 있다.

감지기(10) 내에서, 보다 큰 부유 입자가 챔버(22) 내로 전환되지 않고서 포트(12)로부터 포트(16)로 흐른다. 여기서, 먼지 입자 등의 오염물은 챔버(22)로부터 차단될 것이다.

도 2는 입구 포트(12-1)와, 출구 포트(16-1)를 갖는 감지기(40)를 도시한다. 사이클론 분리기(42)는 포트(12-1)와 감지 챔버(22-1)[전술한 챔버(22)와 유사함] 사이에 결합된다. 분리기(42)는 부분 유입물(48)로부터 챔버(22-1) 내로 바람직하지 못한 큰 미립자 물질(46)을 분리해 낸다.

분리된 미립자 물질(46)은 도관(50)에 의해 출력 포트(16-1)에 결합된다. 흡인기(18) 등의 흡인기는 도 1에서의 감지기(10)에 대해 기술된 바와 같이 출력 포트(16-1)에 결합될 수 있다. 변형례로서, 흡인기는 입구 포트(12-1)에 결합될 수 있으며, 분리 챔버(42) 내로 분사한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 챔버(42)를 통한 미립자 흐름(52)은 챔버(22-1)의 입구 포트(22a-1)로부터 멀어져서 바이패스 도관(50) 쪽을 향한다. 본 실시예에서, 도관(50)에서 미립자 물질(46)을 수집하는데 중력이 도움을 준다.

도 3은 입구 포트(12-2)와, 출구 포트(16-2)를 갖는 감지기(60)를 도시한다. 사이클론 분리기(62)는 포트(12-2)와 감지 챔버(22-2) 사이에 결합된다.

흐름 화살표(64a, b)로 나타낸 감지기(60)의 주위 유입물은 챔버(42)에 들어가서 필터(66) 쪽으로 이동한다. 유입물(64c)은 미립자 수집 영역(62a) 쪽으로 이동한다.

챔버(62)는 유입물(68a, b, c)로서 영역(62a) 쪽으로 흐르는 보다 큰 미립자 물질을 분리해 낸다. 미립자 흐름 및 유입되는 대기의 일부(64c)는 출구 포트(16-2)에 결합된 바이패스 도관(70)을 향한다.

챔버(62)는 보다 크고 무거운 미립자 물질이 필터(66)를 향해 그리고 이를 통과하지 않고서 유입되는 주위 공기의 일부(64d)를 지향시킨다. 필터(66)로부터의 유출물(64e)은 입구 포트(22a-2)를 거쳐 도관(72)을 통해 그리고 감지 챔버(22-2) 내로 흐른다. 챔버(22-2)는 도 1의 회로(24) 등의 제어 회로에 결합될 수 있다.

유출하는 주위 공기(64f)는 도관(70)을 거쳐 출력 포트(16-2)에 교대로 결합된다. 또한, 감지기(60) 내의 분리 공정에 중력이 기여한다.

도 4는 하우징(80-1) 내에 적어도 부분적으로 수용된 또 다른 흡인식 감지기(80)를 도시한다. 감지기(80)는 분리기 요소(82)에 결합된 주위 공기 입력 포트(12-3)를 갖는다. 요소(82)의 구조는 도 5A 및 도 5B에 보다 상세하게 도시된다.

분리기 요소(82)는 유입되는 주위 공기 및 미립자 물질(84a)을 보다 무겁거나 또는 큰 미립자 물질 이송부(84b) 및 제 2 부분(84c)으로 나눈다. 먼지 또는 다른 바람직하지 못한 오염물이 없는 부분(84c)은 유입 포트(22a-3)를 거쳐 연기 감지 챔버(22-3)에 결합된다.

도관(90a, b) 내의 유출하는 주위 공기(84b, 84d)는 흡인기(18-1) 내로 유도되어, 출구 포트(16-3)에서 배출(84e)된다. 상술한 바와 같이, 감지기(80)의 각종 요소에 대한 구성은 예시적인 것이며, 다른 구성, 설계 또는 배치가 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다.

감지기(80)는 도 1에 대해 상술한 바와 같은 제어 회로(24b-1)와, 제어 회로(24)를 구비할 수 있다. 감지기(80)는 통신 매체(28-1)를 거쳐 알람 시스템(30-1)과 연통할 수 있다.

도 5A 및 도 5B는 분리기 요소(82)의 정면도 및 측단면도이다. 요소(82)는 입력 포트(12-3)로부터 중공형 디바이터(96)의 제 1 단부(96a) 쪽으로 연장되는 유입 공기 경로(94a)를 갖는 하우징(94)을 구비한다. 공기류(84a-1, 2)는 디바이더(96)의 제 1 및 제 2 측부(96b, c)를 따라 단부 영역(96e, f) 쪽으로 흐른다.

단부 영역(96e, f)을 지나고 나면, 그 흐름은 구속부(98)를 만난다. 구속부(98)는 보다 작은 입자(84c)를 갖는 주위 공기를 강제하는 직경을 갖도록 크기설정되어, 공기류(84a-1, 2)의 흐름방향의 반대로 그리고 디바이더(96)의 내부 영역(96e) 내로 이동시킨다.

보다 작은 미립자 물질(84c)과 함께 주위 공기는 도 5B에 잘 도시된 출구 포트(94d) 쪽으로 그리고 감지 챔버(22-3)의 입구 포트(22a-3) 쪽으로 영역(96e)을 통해 흐른다. 보다 무겁고 큰 입자를 이송하는 주위 공기(84b)는 채널(94c)을 따라, 구속부(98)를 지나, 흡인기(18-1)를 향하는 도관(90a)을 통해 흐른다. 이에 따라, 보다 크고 무거운 입자는 연기 감지 챔버(22-3)로부터 차단된다.

전술한 바에 의하면, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 본원에 기술된 특정 장치에 대해서는 어떠한 제한이 있지 않는다. 물론, 이러한 모든 변경은 첨부한 청구범위에 의해 포함되어야 한다.

Claims

내부 영역 및 분리기 요소를 형성하는 하우징; 및
상기 내부 영역과 유체 연통하는 연기 감지 챔버로서, 상기 분리기 요소는 상기 연기 감지 챔버 내로 상기 내부 영역 내의 대기 공기의 선택된 부분을 지향시키는
연기 감지기.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 대기 입구 포트, 대기 출구 포트, 및 상기 하우징 내의 대기 공기의 다른 부분을 수용하는 제 2 연기 감지 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제1항에 있어서,
상기 하우징에 결합되는 흡인기를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제1항에 있어서,
상기 분리기 요소는 수동 요소 또는 능동 요소 중 하나인 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제4항에 있어서,
상기 수동 요소는 선택적인 형상의 기계 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제5항에 있어서,
상기 하우징에 결합되는 흡인기를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제6항에 있어서,
상기 분리기 요소는 상기 감지 챔버를 통하는 제 1 부분 흐름과, 상기 감지 챔버를 바이패스하는 제 2 부분 흐름을 발생시키고,
상기 제 2 부분 흐름의 적어도 일부를 수용하는 제 2 연기 감지 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제7항에 있어서,
상기 제 1 부분 흐름은 상기 제 2 부분 흐름에서보다 작은 미립자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제6항에 있어서,
상기 분리기 요소는 일 방향으로 흐르는 대기를 수용하기 위한 입구 포트를 갖는 중공형 디버터(diverter)를 구비하며, 상기 디버터는 상기 내부 영역 내의 상기 하우징에 의해 이송되며, 상기 하우징으로부터의 유출이 상기 제 1 방향의 반대로 흐르는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제9항에 있어서,
상기 디버터는 상기 감지 챔버에 결합된 출구 포트를 갖는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제9항에 있어서,
상기 하우징은 출구 포트를 갖고, 상기 감지 챔버는 출구 포트를 가지며, 상기 흡인기는 양자의 출구 포트에 결합되는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
제8항에 있어서,
상기 분리기요소는 사이클론 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는
연기 감지기.
대기를 나르는 미립자 흐름을 제공하는 단계;
상기 흐름을 2가지 부분 흐름으로 분리하는 단계로서, 하나의 부분 흐름은 다른 하나보다 큰 미립자 물질을 구비하는, 상기 흐름 분리 단계;
상기 다른 하나의 부분 흐름을 감지 영역 내로 지향시키는 단계; 및
상기 감지 영역 내로 지향된 상기 미립자 물질이 잠재적인 화재 상태를 나타내는지를 결정하는 단계;를 포함하는
연기 감지 방법.
제13항에 있어서,
상기 분리 단계는, 상기 다른 하나의 부분 흐름이 이동하는 감소된 압력 영역을 제공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지 방법.
제14항에 있어서,
상기 미립자 흐름 제공 단계 후에, 대기를 나르는 상기 미립자 흐름을 2가지 부분으로 나누는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지 방법.
제15항에 있어서,
상기 나누는 단계는, 상기 2가지 부분을 제 1 방향으로 지향시키는 단계를 구비하고,
상기 분리 단계는, 보다 큰 미립자 물질을 상기 제 1 방향으로 이동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지 방법.
제16항에 있어서,
상기 다른 하나의 부분 흐름을 상기 제 1 방향의 반대로 이동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는
연기 감지 방법.
중공형 하우징; 및
상기 중공형 하우징 내에 구비되는 중공형 디바이더;를 포함하며,
상기 하우징은 유체 흐름을 상기 중공형 디바이더 내로 유도하는 수축된 흐름 영역을 갖는
분리기.
제18항에 있어서,
상기 디바이더는 제 1 단부와 제 2 단부를 가지며, 일단부는 상기 하우징의 입력 포트 쪽으로 배향되고, 다른 단부는 상기 하우징의 출력 포트 쪽으로 배향되는 것을 특징으로 하는
분리기.
제19항에 있어서,
상기 디바이더는 별도의 유체 출구 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는
분리기.