KR20150125462A

KR20150125462A - 화재감지 장치

Info

Publication number: KR20150125462A
Application number: KR1020140052889A
Authority: KR
Inventors: 전봉진
Original assignee: 전봉진
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-09
Also published as: KR101615640B1

Abstract

본 발명은 불꽃, 온도, 연기를 기본 감지하면서, 감열선을 이용하여 발열이 의심되는 부품 또는 영역에 감아서 화재감지 및 과열상태를 감지할 수 있다. 본 발명은 감지 영역을 확장하기 위해, 불꽃감지 센서가 적어도 두 방향을 동시에 감시할 수 있도록 하우징에서 두 방향이 동시에 개방되는 형태로 구현하였으며, 불꽃감지 센서에 비해 감지반응 속도가 느린 연기 센서나 온도 센서의 감지반응 속도를 향상시키기 위해, 하우징 내부에 공기 유동을 강제로 일으키며 이를 이용하여 신속하게 주변 온도나 연기를 감지할 수 있다. 이를 위해 본 발명은 제1센서 홀, 제2센서 홀, 표시창 에어 흡입구 및 상기 에어 흡입구와 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치되는 에어 배출구가 형성되며, 제어장치를 수납하는 전면패널을 구비하는 하우징, 에어 흡입구를 통해 유입된 외기가 에어 배출구로 향하는 공기의 유로상에 온도 센서 및 연기감지 센서가 상기 하우징 내부에 배치되고, 제1센서 홀과 제2센서 홀에는 각각 감지거리가 차별되는 제1불꽃감지 센서와 제2불꽃감지 센서가 배치되어 전면패널에서 노출되어 전면패널이 화재감지 방향을 향하도록 하며, 제어장치는 온도 센서, 연기감지 센서, 상기 제1불꽃감지 센서 및 상기 제2불꽃감지 센서의 검출 결과를 토대로 하우징 주변의 화재발생 여부를 판단할 수 있다.

Description

화재감지 장치{Fire perception device}

본 발명은 화재감지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리 또는 원거리 불꽃, 온도 및 연기를 복합적으로 감지하며, 감열선을 이용하여 발열부위를 감시하여 화재를 예방할 수 있도록 함은 물론, 하우징 내측으로 공기를 흡입하여 불꽃 센서 대비 감지 속도가 떨어지는 연기나 온도의 감지 반응속도를 향상시키는 복합형 화재감지 장치에 관한 것이다.

화재감지 장치는 제어장치 또는 건물 내부에 설치하여 화재 발생 여부를 판단하는데 이용되고 있다. 통상적으로, 화재 감지장치는 연기 감지센서나 온도 센서를 이용하여 화재발생 여부를 판단하거나, 불꽃이 발생시키는 적외선 주파수 대역(예컨대 780nm ∼ 1100nm) 또는 자외선 대역(185nm ∼ 260nm)을 감지하는 불꽃감지 센서를 이용하여 수십 센티미터 이내의 근거리 불꽃을 감지하거나 5미터 이내의 원거리 불꽃을 감지하여 화재발생 여부를 판단하고 있다. 그러나, 복잡한 기계장치와 배선이 가설되는 제어장치 내부의 경우, 화재감지 장치에서 불꽃감지 센서가 배치되는 위치에 따라 불꽃이 제대로 감지되지 않을 수 있고, 온도 센서의 경우, 화재감지 장치 주변이 충분히 가열되어야 감지가 가능하므로 감지 반응속도가 상대적으로 떨어질 수 있다.

이에 대해 한국 등록특허 10-1264591에서는 패널 내부에 설치되어 불꽃 센서, 연기 센서 및 온도센서를 이용하여 패널 내부의 상태를 종합적으로 감지하며, 불꽃 센서, 연기 센서 및 온도센서가 모두 화재감지를 지시할 때, 패널 내부에 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재감지 장치 및 시스템이 제안된 바 있고,

한국 등록특허 10-0891722의 경우 불꽃 감지기의 센싱값과 기준불꽃 감지값을 비교하여 화재 발생 여부를 판단하며, 화재가 발생한 것으로 판단되면 경보신호를 생성하는 화재 및 연소 감지용 불꽃 감지기를 제안한 바 있으며,

또한, 한국 공개특허 10-2007-0119593의 경우 연기센서 및 불꽃감지 센서를 구비하며, 공기통로 상에 마련되는 발광 센서와 수광 센서 사이에 연기가 유입되면 연기에 의한 광 투과도 하락을 이용하여 연기 발생 여부를 판단하는 연기, 불꽃 열을 감지하는 복합형 화재감지기를 제안한 바 있다.

그러나, 상기한 인용문헌들은 불꽃, 연기, 및 온도의 센싱 결과를 조합하여 화재발생 여부를 판단하는 것을 예시할 뿐, 실제 화재로는 판단되지 않더라도, 화재를 유발하는 위험 요인에 대한 제어방안이 제시되지 않으며, 센서의 검출 방향에 따라 검출되지 않는 위험 요인에 대한 대응책이 부족한 감이 있다.

패널 또는 제어장치 내부에 마련되는 전원부의 경우 불꽃이 발생할 만큼이 고열이 발생하지 않거나 연기를 발생하지 않으면서 과열되는 경우가 있는데, 언급된 인용문헌에서는 이에 대한 대안이 전무한 상태이다. 예컨대, 상용 교류(220V)를 이용하여 대용량의 직류를 생성하는 전원장치의 경우 교류 입력단에서 교류 파형을 스무딩하는 고압 커패시터는 125도의 온도에서 대략 6000 시간 내지 8000 시간 동안의 내열특성을 갖는 바, 125도 이상의 온도에서 장기간 과열되는 경우, 전원장치의 고장 및 손상을 초래할 수 있다. 이 경우, 125도의 온도는 전원장치 부근의 온도일 뿐, 전원장치를 수납하는 제어장치의 온도는 이에 미치지 않으므로 화재로 판단되지 않을 우려가 크고, 이 정도의 온도로 연기가 발생하거나 가열에 의한 불꽃이 발생하기 어렵다.

본 발명의 목적은 연기, 근거리 불꽃, 원거리 불꽃, 온도 및 감열선을 이용하여 센서에 의해 탐지되기 어려운 영역 또는 저 발열이면서 기기 안정성을 저하시키는 발열부위를 감지하도록 하며, 화재 감지 및 예방을 위해 감지 범위를 증가시키는 화재 감지장치를 제공함에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 화재감지 장치는 하우징 및 제어장치를 포함하여 구성될 수 있다.

하우징은 제1센서 홀, 제2센서 홀, 표시창, 에어 흡입구, 및 에어 배출구를 구비하며, 제어장치는 에어 흡입구를 통해 유입된 외기가 상기 에어 배출구로 향하는 공기의 유로상에 온도 센서 및 연기감지 센서가 상기 하우징 내부에 배치되고, 제1센서 홀과 상기 제2센서 홀에는 각각 감지거리가 차별되는 제1불꽃감지 센서와 제2불꽃감지 센서가 배치되어 전면패널에서 노출되어 상기 전면패널이 화재감지 방향을 향하도록 하며, 제어장치는 온도 센서, 연기감지 센서, 제1불꽃감지 센서 및 제2불꽃감지 센서의 검출 결과를 토대로 하우징 주변의 화재발생 여부를 판단할 수 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 화재감지 장치는 하우징, 기판, 근거리 불꽃감지 센서, 원거리 불꽃감지 센서, 온도센서, 연기센서 및 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

하우징은 제1센서 홀, 제2센서 홀, 에어 흡입구, 에어 배출구를 구비하는 전면패널 및 전면패널에 대한 측면에는 사이드 홀이 형성될 수 있다.

기판은 하우징 내에 수납되고, 제1기판과 제2기판이 층을 이루어 복층 구조를 형성하며 제2기판은 상기 에어 흡입구와 상기 에어 배출구 사이의 공기 유로와 이격되도록 배치되고, 원거리 불꽃감지 센서는 제2기판에 배치되며, 제2기판은 제1기판에서 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치되고, 제1센서 홀 및 상기 사이드 홀을 통해 양방향의 불꽃을 감지할 수 있고, 온도 센서 및 연기 센서는 에어 흡입구에서 에어 배출구로 향하는 공기의 유로 상에 위치하며, 제1기판에 실장될 수 있으며, 제어부는 제1기판에 실장되며, 온도 센서, 연기 센서 및 원거리 불꽃감지 센서의 감지 결과에 따라 하우징이 설치되는 주변 영역의 화재발생 여부 및 과열 여부를 판단할 수 있다.

본 발명에 따르면 불꽃, 온도, 연기를 기본 감지하면서, 감열선을 이용하여 발열이 의심되는 부품 또는 영역에 감아서 화재감지 및 과열상태를 감지할 수 있다. 본 발명은 감지 영역을 확장하기 위해, 불꽃감지 센서가 적어도 두 방향을 동시에 감시할 수 있도록 하우징에서 두 방향이 동시에 개방되는 형태로 구현하였으며, 불꽃감지 센서에 비해 감지반응 속도가 느린 연기 센서나 온도 센서의 감지반응 속도를 향상시키기 위해, 하우징 내부에 공기 유동을 강제로 일으키며 이를 이용하여 신속하게 주변 온도나 연기를 감지할 수 있다.

도 1은 본 출원인이 개발한 화재감지 장치의 시제품의 일 예에 따른 전면 패널의 사진을 도시한다.
도 2는 전면패널을 벗겨낸 내부 하우징의 일 예에 대한 사진을 도시한다.
도 3은 실시예에 따른 원거리 불꽃감지 센서가 하우징에서 배치되는 배치 방법의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 4와 도 5는 실시예에 따른 화재감지 장치에서 감열선이 이용되는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 6은 실시예에 따른 화재감지 장치의 일 예에 따른 회로도를 도시한다.
도 7은 원거리 불꽃감지부의 일 실시예에 따른 내부 블록개념도를 도시한다.
도 8은 감열선 감지부의 일 실시예에 따른 내부 회로도를 도시한다.
도 9는 감열선 감지부의 다른 실시예에 따른 내부 회로도를 도시한다.
도 10과 도 11은 제어부와 연결되는 출력회로의 일 예에 따른 회로도를 도시한다.
도 12는 온도 스위치부의 일 예에 따른 회로도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

이하. 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 출원인이 개발한 화재감지 장치의 시제품의 일 예에 따른 전면 패널의 사진을 도시하고, 도 2는 전면패널을 벗겨낸 내부 하우징의 일 예에 대한 사진을 도시하며, 도 3은 실시예에 따른 원거리 불꽃감지 센서가 하우징에서 배치되는 배치 방법의 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 시제품의 전면패널에는 제1표시영역(S1), 제1센서 홀(S4), 제2센서 홀(S2), 부저 홀(S3), 제2표시영역(S5), 및 에어 흡입구(S6)가 형성되어 있음을 볼 수 있다.

제1표시영역(S1)은 LED, FND(Flexible Numeric Display) 및 LCD와 같은 표시장치가 실장되는 영역으로서, 도시된 바와 같이, 전면 패널을 천공하여 홀을 형성하고, 형성된 홀에서 표시장치가 전면패널(101)에서 노출되도록 한다. 제1표시영역(S1)에 실장되는 표시장치는 온도, 또는 실시예에 따른 화재감지 장치의 상태를 표시하기 위한 것일 수 있다.

에어 흡입구(S6)는 하우징(102) 외부의 공기를 하우징(102) 내부로 유입하기 위해 마련되는 것으로, 에어 흡입구(S6)로 흡입된 외부 공기는 커넥터가 배치되는 영역을 통해 하우징(102) 외부로 배출된다. 이때, 에어 흡입구(S6)에는 외부 공기를 신속히 하우징(102) 내부로 유입하기 위한 흡기 팬이 마련될 수 있으며, 흡기 팬을 통해 하우징(102) 내부에 내장되는 연기감지 센서의 감지 반응속도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 하우징(102) 내부에 마련되는 연기감지 센서는 흡기 팬 또는 에어 흡입구(S6)와 근거리에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 하우징(102) 내부에는 온도 센서가 마련될 수 있는데, 온도 센서의 감지 반응속도의 향상을 위해, 온도 센서를 에어 흡입구(S6) 부근에 배치하거나 또는 에어 흡입구(S6)와 커넥터 사이에 형성되는 공기의 유로 상에 배치할 수 있다.

제1센서 홀(S4)과 제2센서 홀(S2)은 각각 근거리 불꽃감지 센서 및 원거리 불꽃감지 센서를 위해 마련될 수 있다.

제1센서 홀(S4)은 전면패널을 천공하여 형성되는 것으로, 원거리에서 발생하는 불꽃의 자외선 파장대(185nm ∼ 260nm)가 유입될 수 있고, 제2센서 홀(S2)은 근거리에서 발생하는 불꽃의 적외선 파장대(760nm ∼ 1100nm)가 유입될 수 있다.

이때, 제1센서 홀(S4)에 배치되는 원거리 불꽃감지 센서(151)는 전면패널(101)에서 노출되도록 함으로써 외부 불꽃의 감지 각도가 넓게 확보되며, 투명 재질로 커버되지 않으므로, 별도의 광 손실이 없어 감지 거리의 손실을 방지할 수 있다.

한편, 원거리 불꽃감지 센서(151)를 제1센서 홀(S4)에서 노출되도록 배치하기 위해 원거리 불꽃감지 센서(151)는 하우징(102)에 수납되는 베이스 기판(104)에 추가 장착되는 확장형 보드(ADD-ON)(105)에 장착될 수 있다. 여기서, 확장형 보드(105)는 베이스 기판(105)과 나사를 통해 체결되는 플라스틱(또는 금속) 재질의 서포터(Supporter)를 이용하여 베이스 기판(104)에 고정될 수 있다.

제1표시영역(S1)에는 LED, LCD, FND와 같은 표시장치(106)가 배치되고, 이들 표시장치(106)는 전면패널(101)에서 노출되도록 디자인될 수 있다. 전면패널(101)의 상단에는 표시장치(106)가 배치되고, 중단의 제2표시영역(S5)에는 각 센서의 검출 결과를 표시하기 위한 표시장치(107a ∼ 107f)가 배치될 수 있다. 제2표시영역(S2)에는 온도 경고를 위한 LED(107a), 온도 스위치(예컨대 바이메탈)의 작동 상태를 표시하기 위한 LED(107b), 감열선 검출결과를 표시하기 위한 LED(107c), 연기감지 결과를 표시하기 위한 LED(107d), 원거리 불꽃감지 검출결과를 표시하기 위한 LED(107e) 및 근거리 불꽃감지 검출결과를 표시하기 위한 LED(107f)가 마련될 수 있다.

이처럼, 표시부(106, 107a ∼ 107f)와 에어 흡기구(S6), 에어 배기구(S3), 원거리 불꽃감지 센서(151), 근거리 불꽃감지 센서(131)가 전면패널(101)에 노출되는데, 이를 통해 전면패널(101)을 통해 화재 발생 여부 및 불꽃 발생 여부 및 센서의 상태를 즉각 파악할 수 있음은 물론, 전면패널(101)이 화재발생 위험 방향을 향하도록 할 수 있다. 만일, 표시부(106, 107a ∼ 107f), 원거리 불꽃감지 센서(151), 근거리 불꽃감지 센서(131)가 각각 전면패널, 하우징(102)의 좌측면부 및 우측면부에 산개되어 배치되는 경우, 각 센서의 상태점검, 센서의 검출결과 파악 및 온도 파악을 위해, 하우징(102)의 여러 면을 살펴봐야 할 수 있다. 그러나, 실시예에 따른 화재감지 장치는 전면패널(101)에 모두 배치되는 바, 그럴 필요성이 없다는 장점이 있다.

도면에는 도시되지 않았으나, 실시예에 따른 화재감지 장치를 판넬 내부에 장착하기 위해, 하우징(102)의 배면에는 자석 또는 브라켓이 장착될 수 있다. 즉, 하우징(102)의 전면패널(101)에는 표시부(106, 107a ∼ 107f)와 에어 흡기구(S6), 에어 배기구(S3), 원거리 불꽃감지 센서(151), 근거리 불꽃감지 센서(131)가 배치되고, 전면패널(101)과 마주보는 후면패널(미도시)에는 자석이 부착되거나 브라켓이 부착될 수 있는 것이다. 이를 통해 실시예에 따른 화재감지 장치는 철재, 스테인레스 재질로 구성되는 판넬 내부에 쉽게 탈부착할 수 있다.

도 3에는 원거리 불꽃감지 센서(151)가 베이스 기판(104)에 애드-온(ADD-ON)되는 확장형 보드(105)에 설치되는 일 예를 도시하며, 확장형 보드(105)가 베이스 기판(104)에서 이격되는 만큼 제1센서 홀(S1)에 근접하게 배치되어 하우징(102)에서 노출되는 구조를 도시하고 있다. 그러나, 원거리 불꽃감지 센서(151)는 확장형 보드(105)를 통해 제1센서 홀(S1)에 노출될 수도 있으나, 별도의 확장형 보드(105)를 이용하지 않고, 베이스 기판(104)에 실장될 수도 있다. 만일, 원거리 불꽃감지 센서(151)가 확장형 보드(105)에 장착되는 경우, 보다 안정적인 장착을 위해, 원거리 불꽃감지 센서(151)는 지지부(108)에 의해 지지될 수 있다. 다만 한정하지는 않는다.

도 4와 도 5는 실시예에 따른 화재감지 장치에서 감열선이 이용되는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.

본 실시예에서, 감열선(180)은 하우징(102)이 배치되기 어렵거나, 하우징(102)에 마련되는 센서들에 의해 센싱이 곤란한 영역의 열 감지를 위해 마련될 수 있다. 감열선(180)은 폐루프(Closed Loop)를 이루는 선상의 센서로서, 발열부위에 감거나 배치할 수 있고, 주변 열에 의해 가열되면 녹아서 끊어지거나 쇼트상태가 될 수 있다. 이러한 감열선(180)의 특성을 이용하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원장치의 부품(도 5에서는 트랜스포머와 고압 커패시터)에 감아서 발열 여부를 체크하는데 이용될 수 있다.

예컨대, 고압 커패시터의 경우, 125도 이상에서 일정시간(예컨대 8000시간) 이상 노출되면 고압 커패시터의 충방전 능력이 손상되는 경우가 많은데, 이 정도의 온도로는 불꽃이 감지되거나 연기가 발생하기 어려우므로 통상의 화재감지 장치에 마련되는 센서로는 감지가 어려운 점이 있다. 실시예에 따른 화재감지 장치는 자동화 기기 내부, 사무실, 공장 및 기타 다양한 장비 내부나 장소에 배치된 이후, 화재가 발생하기 전 이를 예방하도록 할 수도 있다. 특히 전원장치의 경우, 커패시터, 트랜스포머 또는 스위칭 반도체가 과열되었을 때, 이를 감지하여 조치할 수 있도록 한다면 전원장치가 손상되지 않도록 방지할 수도 있다. 한편, 감열선이 가열되어 끊어지거나 쇼트상태가 되기 전, 감열선의 온도를 측정하여 감열선이 과열되고 있음을 판단하고, 이를 통해 판넬 내부의 화재발생 또는 과열을 방지할 수도 있다. 이는 추후 도 7b를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 실시예에 따른 화재감지 장치의 일 예에 따른 회로도를 도시한다.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 화재감지 장치는, 양방향 입출력(Bi-Directional) 포트를 구비하는 제어부(110), 연기감지부(120), 근거리 불꽃감지부(130), 온도 감지부(140), 원거리 불꽃감지부(150), 감열선 감지부(160) 알람부(170) 및 온도 스위치부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.

연기감지부(120)는 전원전압(VCC)과 연결되는 연기감지센서(GSAT11)의 출력신호가 저항(R2)에 의해 노드 A에 걸리고, 노드 A에 걸린 전압이 저항(R4)과 커패시터(C2)로 구성되는 CR 필터에 의해 필터링 되면, 이후, 저항(R4)을 통해 적정 전압으로 다운시켜 제어부(110)로 인가한다.

근거리 불꽃감지부(130)는 적외선 파장(예컨대 760nm ∼ 1100nm)에 응답하여 전원전압(VCC)과 접지단 사이를 통전하는 불꽃 센서(Q1)에 의해 불꽃발생 여부를 감지하며, 통전되는 전류는 저항(R8)에 의해 전압값으로 전환되고, 전환된 전압은 저항(R5)과 커패시터(C11)로 구성되는 CR 필터에 의해 필터링되어 제어부(110)로 인가된다.

온도 감지부(140)는 온도 센서(LM35DZ)가 온도에 따라 출력하는 전압 값을 저항(R3)으로 감쇠시켜 제어부(110)로 제공한다. 온도 센서(LM35DZ)의 4번 핀과 8번핀 사이의 커패시터(C14)는 전원전압(VCC) 노이즈의 바이패스를 위해 마련될 수 있다.

원거리 불꽃감지부(150)는 센서(R2868)에서 자외선 파장대(185nm ∼ 260nm)를 검출 시, 수 mA 내지 수십 mA 대의 전류를 생성하며, 전류에 대한 전압을 2번 단자로 출력한다. 출력된 전압은 제너 다이오드(D2)에 의해 트리거 전압으로 전압이 증가되고, 저항(R11)과 커패시터(C13, C26)로 구성되는 CR 필터에 의해 필터링된 후, 제어부(110)로 인가된다.

원거리 불꽃감지부(150)는 모듈 내부에 마련되는 트랜스를 통해 고압의 펄스를 생성하며, 생성된 고압의 펄스를 이용하여 자외선 감지 시, 펄스를 출력할 수 있다. 원거리 불꽃감지부(150)에 대한 설명은 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 7은 원거리 불꽃감지부(130)의 일 실시예에 따른 내부 블록개념도를 도시한다.

도 7을 참조하면, 원거리 불꽃감지부(130)는 자외선에 반응하는 센서가 고압(약 325V)의 전압과 접지단 사이에 배치되며, 센서가 자외선(185nm ∼ 260nm)에 노출되면, 노드(N1)과 노드 (N2) 사이에 전류패스를 형성하며, 노드(N2)와 노드(N3) 사이에는 펄스 전압이 유기될 수 있다. 이러한 펄스 출력을 위해, 고압(약 325V) 또한 트랜스(미도시)에 의해 유기되는 펄스 형태의 전압이다.

감열선 감지부(160)는 온도 증가 시, 단선되거나 합선되는 감열선(180)을 이용하여 측정 대상의 과열 여부를 판단할 수 있다. 감열선 감지부(160)에 대한 설명은 도 8과 도 9를 함께 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 8을 참조하면, VCC(15V)의 전압이 다이오드(D3), 코일(L1)을 지나 커넥터(J5)와 커넥터(J7) 사이에 연결되는 감열선(180)을 통전하며, 코일(L3), 저항(R18)을 지나 포토커플러(PC3)를 구동할 수 있다. 감열선(180)이 단선되거나 합선되지 않은 정상 상태일 때, 포토커플러(PC3)는 턴-온 상태를 유지하고, 이때, 저항(R17)에 걸리는 전원전압(VCC)은 접지단(GND)으로 유도되므로 출력단(T1)은 0 전압으로 유지된다.

한편, 감열선(180)이 단선되는 경우, 포토커플러(PC3)는 턴-오프되고, 포토커플러(PC3)이 턴-오프될 때, 출력단(T1)의 전압은 전원전압(VCC)이 된다. 즉, 출력단(T1)은 VCC의 전압을 출력하여 감열선(180)의 단선을 제어부(110)로 통보할 수 있다.

다음으로, 도 9는 감열선 감지부(160)의 다른 실시예에 따른 내부 회로도를 도시한다.

도 9를 참조하면, 실시예에 따른 감열선 감지부(160)는 도 8의 회로와 동일하되, 다만 노드(N5)와 노드(N6)에 부가회로를 구성하여 감열선(180)의 온도를 감지할 수 있도록 한다.

노드(N5)와 노드(N6) 사이에는 저항(R45), PTC(Positive Temperature Coefficient-thermistor)가 직렬 연결되고, 노드(N6)와 접지단(GND) 사이에는 저항(R41) 및 제너다이오드(ZD2)가 연결된다. PTC는 온도가 상승할수록 저항값이 상승하는 반도체 소자로서, 감열선(180)의 온도에 따라 저항값이 변동될 수 있다. PTC가 감열선(180)의 온도 상승에 의해 저항값이 증가하면, 노드(N5)와 노드(N6)의 전위차가 변동하며, 변동된 전위차는 출력단(T2)을 통해 제어부(110)로 인가되어 제어부(110)가 과열 여부를 판단하도록 한다.

제어부(110)는 양방향 입출력 포트를 통해 연기 감지부(120), 근거리 불꽃감지부(130), 온도 감지부(140), 원거리 불꽃감지부(150), 감열선 감지부(160)의 감지 결과를 수신하고, 수신된 감지 결과에 따라 도 10 또는 도 11에 도시된 출력회로를 통해 빛 또는 소리를 통한 알람 신호를 출력하거나 네트워크를 통해 감지 결과를 관리 서버로 제공할 수 있다.

여기서, 제어부(110)가 알람 신호를 출력하는 알람 회로는 도 10을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 10을 참조하면, 제어부(110)에서 알람 신호(Alarm Out)가 출력되면, 알람 신호(Alarm Out)는 스위칭모듈(FJV101)(Q6)의 베이스 단자로 인가되고, 스위칭모듈(Q6)은 에미터단과 컬렉터단이 도통되어 릴레이(R1)의 전원전압(VCC), 1번 단자, 2번 단자 및 접지단(GND) 사이에 전류패스를 형성한다. 전류패스의 형성에 따라 릴레이(R1)의 3번 단자는 5번 단자와의 접점을 해제하고, 8번 단자와 접점을 이루게 되는데, 8번 단자에 연결되는 장치가 스피커인 경우 소리로 경고음을 출력하고, 경광등인 경우, 불빛을 발할 수 있다. 여기서, 릴레이(R1)는 3번 단자와 5번 단자가 NC(Normal Close) 상태를 가지며, 1번 단자에 전원전압(VCC)이 인가될 때, 3번 단자와 8번 단자가 접촉되는 타입일 수 있다.

한편, 제어부(110)에서 출력되는 알람 신호에 외부 노이즈가 영향을 미치는 경우, 실시예에 따른 제어부(110)는 불필요한 상황에서 경고음을 생성하거나 경광등을 작동시킬 수 있다. 이에 대해 제어부(110)에서 출력되는 알람 신호를 아이솔레이션시켜 외부 노이즈를 최소화하는 방안이 적용될 수 있는데, 이는 도 11을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 11은 외부 노이즈에 대해 아이솔레이션을 수행하는 알람 신호 출력회로의 일 예를 도시한다.

도 11을 참조하면, 실시예에 따른 제어부(110)의 알람 신호 출력회로는, 알람 신호(Alarm Out)가 저항(R15)을 통해 포토커플러(PC2)의 2번 단자로 인가되고, 알람 신호(Alarm Out)가 논리 "로우"일 때, 전원전압(VCC)과 접지단(GND) 사이가 통전되며, 포토커플러(PC2)의 4번 단자와 3번 단자 사이에 전류패스가 형성된다. 이때, 전원전압(VCC)이 저항(R16)을 지나 트랜지스터(Q7)의 베이스단에 인가되어 트랜지스터(Q7)를 턴-온 상태로 전환한다. 트랜지스터(Q7)의 컬렉터단과 커넥터(J6) 사이에는 전원전압(15V)이 걸려있는데, 커넥터(J6)에 스피커나 경광등이 연결되어 있는 경우, 전원전압(15V)은 커넥터(J6), 트랜지스터(Q7)의 컬렉터 단 및 접지단(GND) 사이에 전류패스를 형성하고, 커넥터(J6)에 연결되는 스피커나 경광등이 작동하게 된다.

트랜지스터(Q7) 아래의 회로는 도 1에 도시된 에어 흡입구(S6)에 설치되는 흡입 팬에 전원전압(VCC)을 제공하기 위한 회로도를 도시한 것으로서, 커넥터(J10)가 전원전압(VCC)과 접지단(GND) 사이에 연결되고, 커넥터(J10)에 흡입 팬이 연결되어 구동함을 나타낸다.

온도 스위치부(190)는 하우징(101) 측 커넥터에 연결되는 바이메탈 타입의 온도 스위치 및 온도 스위치의 스위칭-오프를 감지하여 제어부(110)로 통보하는 스위치 감지부를 포함하여 구성될 수 있다. 온도 스위치부(190)는 60℃ 내지 100℃ 범위의 온도를 감지할 수 있다. 온도 스위치부(190)는 도 12를 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 12는 온도 스위치부의 일 예에 따른 회로도를 도시한다.

도 12를 참조하면, 실시예에 따른 온도 스위치부(190)는 하우징(101)에서 노출되는 커넥터(J2), 커넥터(J2)에 연결되는 온도 스위치(Bi-metal), 1번 단자는 전압(+15V)에 연결되고, 2번 단자는 저항(R13)에 연결되는 커넥터(J2), 2번 단자와 3번 단자는 접지단에 연결되는 포토 커플러(PC2), 포토 커플러(PC2)의 1번 단자와 저항(R13) 사이에 연결되는 LED(LED3), 포토 커플러(PC2)의 4번 단자와 전원전압(VCC) 사이에 연결되는 저항(R12)으로 구성되며, 포토 커플러(PC2)의 4번 단자는 출력단자를 형성할 수 있다.

바이메탈 타입의 온도 스위치(Bi-metal)는 100℃ 이하인 비교적 저온의 발열체에 연결될 수 있다. 온도 스위치(Bi-metal)는 발열체의 온도가 바이메탈의 스위치-오프 온도에 도달할 경우 노드(H)와 노드(I)의 전류패스를 오프 시키게 된다. 이에 따라, 포토 커플러(PC2)의 1번 단자와 2번 단자의 전류패스가 차단되고, 전원전압(VCC)은 저항(R12)을 통해 출력단(T2)에 인가될 수 있다. 즉, 출력단(T2)이 전원전압(VCC)에 의해 논리 "하이"가 될 때, 온도 스위치부(190)는 온도 스위치(Bi-metal)의 과열을 제어부(110)로 통보한다.

본 실시예에서, 온도 검출은, 하나의 고정 센서와 두 개의 변위 센서로 구성되는 특징을 볼 수 있다. 고정 센서는 도 6에 도시된 "LM35DZ" 온도 센서를 이용한 것으로서, 넓은 범위의 온도를 측정하는데 이용되는 반면, 감열선(180)과 온도 스위치(Bi-metal)는 화재가 발생하기 이전에 화재 예방에 이용될 수 있으며, 고정된 위치가 아니라, 실시예에 따른 화재감지 장치가 배치되는 공간에 임의로 배치될 수 있다. 또한, 감열선(180)이 100℃ 부근 또는 그 이상의 온도 범위에 대응하고, 온도 스위치(Bi-metal)는 이보다 낮은 온도 범위를 중심으로 발열상태를 판단하는데 이용될 수 있다. 즉, 감열선(180)이나 온도 스위치(Bi-metal)는 화재가 실제 발생하기 이전에, 화재 예방을 위해 이용될 수 있으며, 감열선(180)이나 온도 스위치(Bi-metal)에 의해 감지된 과열상태는 제어부(110)가 인지 후, 화재가 발생할 가능성을 판단하고 이를 경보할 수 있다. 물론, 감열선(180)과 온도 스위치(Bi-metal)의 온도 검출 범위를 수백도 이상의 것을 이용하는 경우, 화재 예방 대신 직접적인 과열 상태를 판단하는데 이용될 수 있음은 물론이다.

한편, 실시예에 따른 화재감지 장치에서 온도 감지부(140), 감열선 감지부(160) 및 온도 스위치부(190)가 기재된 순서에 따른 온도 감지 범위를 갖는다고 가정할 때, 실시예에 따른 화재감지 장치는 수십 도(℃) 내지 수천도(℃) 범위의 넓은 온도범위에 대해 감지하고, 경보할 수 있다. 이때, 화재감지 장치는 단순히 넓은 범위의 온도를 감지하는데 그 특징이 있는 것이 아니라, 수십 도(℃)의 온도에서도 위험한 부품의 발열 상태를 감지하는데 있는 것으로, 실시예에 따른 화재감지 장치가 다양한 온도 조건에 따라 화재를 예방하는데 이용될 수 있음을 의미한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

101 : 전면패널 102 : 하우징

Claims

제1센서 홀, 제2센서 홀, 표시창 에어 흡입구가 형성되며, 제어부를 수납하는 전면패널을 구비하는 하우징을 구비하며,
상기 에어 흡입구를 통해 유입된 외부 공기가 상기 하우징의 외부로 토출되는 유로상에 온도 센서 및 연기감지 센서가 상기 하우징 내부에 배치되고,
상기 제1센서 홀과 상기 제2센서 홀에는 각각 감지거리가 차별되는 제1불꽃감지 센서와 제2불꽃감지 센서가 배치되어 상기 전면패널에서 노출되어 상기 전면패널이 화재감지 방향을 향하도록 하며,
상기 제어부는 상기 온도 센서, 상기 연기감지 센서, 상기 제1불꽃감지 센서 및 상기 제2불꽃감지 센서의 검출 결과를 토대로 상기 하우징 주변의 화재발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 타 측면에 마련되는 감열선 연결단자;
상기 감열선 연결단자를 통해 연결되는 감열선; 및
상기 감열선의 단선 또는 합선 여부를 판단하고, 판단 결과를 상기 제어부로 제공하는 감열선 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제2항에 있어서,
상기 감열선의 열에 의해 가열되는 PTC(Positive Temperature Coefficient-thermistor);를 더 포함하며,
상기 PTC를 통해 상기 감열선의 온도를 측정하고 상기 감열선의 온도를 상기 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제3항에 있어서,
상기 PTC의 온도가 미리 설정된 온도에 이를 때, 상기 감열선이 단선 또는 합선되기 이전에 상기 제어부로 상기 감열선의 과열여부를 통보하는 감열선 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제1센서 홀, 제2센서 홀, 에어 흡입구 및 에어 배출구가 형성되는 전면패널을 구비하며, 상기 전면패널에 대한 측면에는 사이드 홀을 구비하는 하우징;
상기 하우징에 수납되며, 제1기판과 제2기판이 층을 이루어 복층 구조를 형성하며 상기 제2기판은 상기 에어 흡입구와 상기 에어 배출구 사이의 공기 유로와 이격되는 기판;
상기 제2기판에서 상기 제1기판에서 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치되고, 상기 제1센서 홀 및 상기 사이드 홀을 통해 양방향의 불꽃을 감지하는 원거리 불꽃감지부;
상기 에어 흡입구에서 상기 에어 배출구로 향하는 공기의 유로 상에 위치하며, 상기 제1기판에 실장되는 온도 감지부와 연기감지부; 및
상기 제1기판에 실장되며, 상기 온도 감지부, 상기 연기 감지부 및 상기 원거리 불꽃감지부의 감지 결과에 따라 상기 하우징이 설치되는 주변의 화재발생 여부 및 과열 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제5항에 있어서,
상기 에어 흡입구에는,
상기 하우징 내부로 외부 공기를 제공하는 흡입 팬;이 마련되는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제5항에 있어서,
발열체 주변에 포설되어 상기 발열체에 의해 단선 또는 합선되는 감열선; 및
상기 감열선의 단선 또는 합선을 감지하여 상기 제어부로 통보하는 감열선 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징에서 연장되는 케이블을 통해 상기 하우징 외부에 위치하는 발열체에 근접 배치되며, 과열 시 스위치-오프되는 온도 스위치부;를 더 포함하며,
상기 온도 스위치부는,
상기 스위치 오프 상태를 상기 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.
제8항에 있어서,
상기 온도 스위치는,
60도 내지 100도의 온도에 감응하는 바이메탈인 것을 특징으로 하는 화재감지 장치.