KR20220141052A - 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치에 관한 것이다. 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치는 밀폐 구조를 가지는 하우징(11); 하우징(11)의 한쪽 면에 형성되어 적외선의 유입을 유도하는 유도 창(12); 및 유도 창(12)에 노출되도록 형성된 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)를 포함하고, 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)의 적어도 하나에 적외선 필터가 결합된다.

Description

적외선 필터 구조의 화재 감지 장치{An Apparatus for Detecting a Fire with a Infrared Filter}

본 발명은 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치에 관한 것이고, 구체적으로 적외선 필터가 감지 센서에 설치되어 오작동이 방지되도록 하는 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치에 관한 것이다.

산업현장, 사무실 또는 가정에 설치되는 화재 감지 장치는 연기 또는 불꽃을 감지하여 화재 발생 상태를 탐지하고 경보를 발생시킨다. 이와 같은 화재 감지 장치는 주위 온도의 변화를 감지하는 열감지기, 화재에 따른 연기의 발생을 감지하는 연기 감지기 및 불꽃을 감지하는 자외선 또는 적외선 감지기로 분류될 수 있다. 적외선 감지기는 화재 초기의 불꽃으로부터 발생되는 예를 들어 4 ㎛ 대역의 적외선 파장 특성을 탐지하여 화재 발생에 따른 경보를 발생시킬 수 있고, 자외선 감지 센서와 함께 사용될 수 있다. 화재 감지와 관련하여 특허등록번호 10-1834833은 화재 감지 소자 및 이를 구비하는 적외선 감지센서에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 10-1935861은 조도감지센서가 구비된 적외선 불꽃감지기에 대하여 개시한다. 적외선 감지기는 다수 개의 적외선 감지 센서로 이루어질 수 있고, 서로 다른 감지 센서에서 감지되는 적외선 파장 대역을 비교하여 화재 발생 여부를 판단한다. 그러나 다양한 원인으로 인하여 서로 다른 감지 센서에서 불꽃 이외의 물체로부터 발생되는 적외선이 탐지될 수 있고, 이로 인하여 오작동이 될 수 있다. 그러므로 이와 같은 오작동이 방지되도록 하는 수단이 만들어질 필요가 있지만 선행기술은 이에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술 1: 특허등록번호 10-1834833(경상대학교산학협력단, 2018.04.19. 공고) 화재 감지 소자 및 이를 구비하는 적외선 감지 센서 선행기술 2: 특허등록번호 10-1975861((주)도요테크놀러지, 2019.05.10. 공고) 조도감지센서가 구비된 적외선 불꽃감지기

본 발명의 목적은 다수 개의 감지 소자로 이루어진 멀티 소자의 적어도 하나의 소자에 적외선 필터를 적용하여 감지 특성을 향상시켜 오작동이 방지되도록 하는 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치는 밀폐 구조를 가지는 하우징; 하우징(11)의 한쪽 면에 형성되어 적외선의 유입을 유도하는 유도 창; 및 유도 창에 노출되도록 형성된 다수 개의 적외선 감지 소자를 포함하고, 다수 개의 적외선 감지 소자의 적어도 하나에 적외선 필터가 결합된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 적외선 감지 소자는 하나의 주 감지 소자 및 두 개의 보조 감지 소자로 이루어지고, 정해진 파장 대역의 적외선 필터는 주 감지 소자에 설치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 정해진 파장 대역은 2 내지 6 ㎛의 파장 대역이 된다.

본 발명에 따른 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치는 멀티 소자 구조에 의하여 화재 감지 특성이 향상되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 화재 감지 장치는 멀티 소자의 적어도 하나의 감지 센서에 적외선 필터를 적용하여 오작동이 발생되지 않도록 한다. 예를 들어 본 발명에 따른 화재 감지 장치를 형성하는 다수 개의 감지 소자 중 주 감지 센서에 특정 파장 대역의 적외선만이 투과되도록 하는 필터를 적용하여 다른 감지 소자의 감지 값과 대비하여 감지 특성이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 화재 감지 장치는 다양한 산업 현장 또는 생활 공간에 설치될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 화재 감지 장치의 내부 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 화재 감지 장치에 적외선 필터가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치는 밀폐 구조를 가지는 하우징(11); 하우징(11)의 한쪽 면에 형성되어 적외선의 유입을 유도하는 유도 창(12); 및 유도 창(12)에 노출되도록 형성된 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)를 포함하고, 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)의 적어도 하나에 적외선 필터가 결합된다.

하우징(11)은 밀폐 구조를 가지면서 전체적으로 원통 형상 또는 이와 유사한 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 하우징(11)의 내부에 작동을 위한 다양한 전자 소자 또는 전자 부품이 배치될 수 있고, 예를 들어 감지 신호를 변환하여 처리하기 위한 다양한 소자 또는 부품이 배치된 전자 기판이 하우징(11)의 내부에 배치될 수 있다. 하우징(11)의 아래쪽 면에 작동을 위한 전력을 공급하면서 감지 신호를 외부로 전송하거나, 경보 발생 신호를 전달하는 케이블(15)이 연결될 수 있다. 또한 예를 들어 하우징(11)의 외부 둘레 면에 적어도 하나의 체결 부위(14_K)가 형성될 수 있다. 화재 감지 장치는 다양한 형태의 천정, 벽면, 구조물 또는 장비에 결합되어 고정될 수 있고, 체결 부위(14_K)는 화재 감지 장치를 정해진 위치에 분리 가능하도록 고정시키는 기능을 가질 수 있다. 체결 부위(14_K)는 고정 대상에 따른 적절한 구조를 가질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 하우징(11)의 한쪽 면은 화재 발생 가능 부위를 향하는 감지 면이 될 수 있고, 감지 면에 유도 창(12)이 형성될 수 있다. 유도 창(12)을 통하여 다양한 전자기파가 하우징(11)의 내부로 유도될 수 있다. 유도 창(12)은 감지 면으로부터 내부로 오목한 형상이 될 수 있고, 예를 들어 유도 창(12)의 바닥 면은 직사각형 또는 서로 마주보는 양쪽 변이 곡선 형상이 되는 곡면 사각 형상이 될 수 있다. 유도 창(12)의 둘레 면의 아래쪽으로 갈수록 점차로 폭이 좁아지는 경사진 구조가 될 수 있고, 이에 의하여 외부로부터 유입되는 적외선, 자외선, 가시광선 또는 이와 유사한 전자기파가 유도 창(12)의 바닥 면으로 유입되도록 한다. 유도 창(12)의 바닥 면의 안쪽에 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)가 배치될 수 있고, 예를 들어 3개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)가 배치될 수 있다. 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 하나의 주 감지 소자(13b) 및 두 개의 보조 감지 소자(13a, 13c)로 이루어질 수 있다. 그리고 주 감지 소자(13b)의 앞쪽에 적외선 필터가 설치될 수 있고, 예를 들어 2 내지 6 ㎛의 파장 대역의 적외선을 투과시키는 적외선 필터가 설치될 수 있다. 화재 발생에 따른 불꽃으로부터 발생되는 적외선은 다수 개의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에 의하여 감지될 수 있다. 각각의 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 불꽃을 비롯한 다양한 물체로부터 발생되는 적외선을 감지할 수 있고, 불꽃이 아닌 물체로부터 발생되는 적외선이 감지될 수 있고, 이에 의하여 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 불꽃이 아닌 물체로부터 발생된 적외선의 감지에 의하여 화재 경보를 발생시킬 수 있다. 적외선 필터는 이와 같은 오작동을 방지하는 기능을 가지면서 다양한 형태의 전자기파로부터 감지 소자(13a, 13b, 13c)를 보호하는 기능을 가질 수 있다. 이와 동시에 보조 감지 소자(13a, 13c)에서 발생 가능한 감지 오류를 보완하는 기능을 가질 수 있다. 주 감지 소자(13b)에 예를 들어 2 내지 6 ㎛의 파장 대역의 적외선 필터가 설치될 수 있다. 그리고 적외선 보조 감지 소자(13a, 13c)에 의하여 감지되는 적외선과 주 감지 소자(13b)에서 발생되는 적외선을 각각 탐지하여 감지 오류의 발생이 방지되도록 한다. 아래에서 이와 같은 과정에 대하여 구체적으로 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 화재 감지 장치의 내부 구조의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 하우징의 내부에 원형의 제어 기판(21)이 배치될 수 있고, 제어 기판(21)에 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)가 배치될 수 있다. 제어 기판(21)의 둘레 부위를 따라 적어도 하나의 고정 홈(23_L)이 형성될 수 있다. 유도 창(12)을 통하여 외부로 노출되는 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 보호 캡(22)에 의하여 보호될 수 있다. 세 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)가 배치되는 하나의 감지 소자(예를 들어 13b)가 주 감지 소자가 될 수 있고, 나머지 두 개의 감지 소자(13a, 13c)는 보조 감지 소자가 될 수 있다. 세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 불꽃으로부터 발생되는 적외선을 탐지하면 서로 다른 색상을 광을 방출시킬 수 있고, 예를 들어 노란(Yellow), 빨강(Red) 및 녹색(Green)의 광을 발생시킬 수 있다. 예를 들어 서로 다른 색상의 광을 발생시키는 LED 소자를 포함할 수 있고, 4.0 내지 4.5 ㎛의 적외선을 탐지하면 포토다이오드와 같은 전자 부품을 통하여 검출된 광을 전류로 변환하여 신호를 발생시킬 수 있다. 화재 감지 장치는 다양한 환경 조건에 설치될 수 있고, 환경 조건에 따라 일시적으로 화재의 불꽃에서 발생 가능한 적외선이 검출될 수 있고 이로 인하여 오작동이 발생될 수 있다. 그러므로 이와 같은 오작동이 방지될 필요가 있다. 도2의 오른쪽에 도시된 것처럼, 보호 캡(22)은 세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13b)를 둘러싸면서 각각의 감지 소자(13a, 13b, 13c)의 노출을 위한 세 개의 노출 홀을 포함할 수 있다. 또한 전체적으로 주변으로부터 유입되는 광을 흡수할 수 있는 검은 색(black color) 박스 구조가 될 수 있지만 이에 제한되지 않고, 각각의 감지 소자(13a, 13b, 13c)로 간섭 광이 유입되는 방지할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 화재 감지 장치에 적외선 필터가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 체결 부위(14_K)에 결합되는 고정 수단에 의하여 화재 감지 장치가 화재 감지가 필요한 부분에 고정될 수 있다. 적외선은 유도 창(12)을 통하여 각각의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에 의하여 감지될 수 있고, 적어도 하나의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에 적외선이 감지되면 화재 감지 장치는 경보를 발생시키거나, 경보를 발생시키지 않을 수 있다. 예를 들어 일시적으로 세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에서 정해진 파장 대역의 적외선이 감지되지만 일정 시간이 경과된 이후 더 이상 감지되지 않는다면 경보를 발생시키지 않을 수 있다. 또한 일정 시간 동안 지속적으로 세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에서 정해진 파장 대역의 적외선이 감지되면 경보를 발생시킬 수 있다. 그러나 이와 같은 경우 실질적으로 화재가 발생되지 않은 상태가 될 수 있다. 이와 같은 작동 오류를 방지하기 위하여 도 3의 오른쪽에 도시된 것처럼, 세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13b)의 위쪽에 적외선 필터(31)가 설치되거나, 주 감지 소자(13b)에 적외선 필터(31a)가 설치될 수 있다.

세 개의 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 3.8, 4.3, 5.0 ㎛ 파장 대역 또는 이와 유사한 파장 대역의 적외선을 감지할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한 적외선 필터(31, 31a)는 2 내지 6 ㎛ 의 적외선을 투과시키는 필터가 될 수 있다. 적외선 필터(31, 31a)가 투과시키는 파장 대역은 화재 감지 장치의 설치 환경에 따라 적절하게 선택될 수 있고, 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 적외선 필터(31, 31a)는 유도 창(12)의 바닥 면에 부착되거나, 위에서 설명된 보호 캡의 투과 홀에 설치될 수 있다. 적외선 필터(31, 31a)는 예를 들어 산화알루미늄(Al₂O₃) 소재의 베이스 층 및 적어도 하나의 게르마늄(Ge) 또는 황화아연(ZnS) 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 적외선 필터(31, 31a)는 1 내지 10 ㎛의 산화알루미늄 베이스 층 및 각각의 1 내지 5 ㎛의 두께를 가지는 2 내지 5개의 게르마늄/황화아연 혼합물 층을 포함할 수 있다. 이와 같은 다층 구조에 의하여 예를 들어 2~6㎛ 파장 대역의 적외선을 제외한 나머지 파장대역의 전자기파의 90 % 이상을 차단시킬 수 있다. 적외선 필터(31, 31a)는 다양한 소재에 의하여 다양한 파장 대역의 적외선을 투과시키도록 만들어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 이와 같은 적외선 필터(31, 31a)를 통하여 정해진 파장 대역의 적외선이 감지되는 경우 화재 경보를 발생시키는 것에 의하여 화재 감지 오류가 감소될 수 있다. 이와 같은 구조에서 각각의 감지 소자(13a, 13b, 13c)에서 발생되는 적외선 감지 상태에 따라 화재 발생 상황은 다양하게 결정될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 하우징 12: 유도 창
13a, 13b, 13c: 감지 소자 31, 31a: 적외선 필터

Claims (3)

1. 밀폐 구조를 가지는 하우징(11);
   하우징(11)의 한쪽 면에 형성되어 적외선의 유입을 유도하는 유도 창(12); 및
   유도 창(12)에 노출되도록 형성된 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)를 포함하고,
   다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)의 적어도 하나에 적외선 필터가 결합된 것을 특징으로 하는 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 다수 개의 적외선 감지 소자(13a, 13b, 13c)는 하나의 주 감지 소자(13b) 및 두 개의 보조 감지 소자(13a, 13c)로 이루어지고, 정해진 파장 대역의 적외선 필터(31, 31a)는 주 감지 소자(13b)에 설치되는 것을 특징으로 하는 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 정해진 파장 대역은 2 내지 6 ㎛의 파장 대역이 되는 것을 특징으로 하는 적외선 필터 구조의 화재 감지 장치.

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