KR20230080231A - 환기팬에 구비되는 연기 감지기 - Google Patents

Abstract

환기팬 앞쪽에 복수의 연기 감지기를 수평 혹은 일정 각도가 유지되도록 장착하고, 상기 연기 감지기 내에 투광부와 수광부가 각각 구비된 센싱부가 구비되며, 센싱부가 연기 감지기에 장착될 때, 투광부과 외곽에 수광부가 내곽에 장창되고, 유체가 유체 이동부를 통과할 때, 방향 가이드가 설치되어 센싱부를 지나는 유체의 양을 더 많아 지도록 하므로서, 팬(FAN)이 환기시키는 유체의 양이 유지 되도록 유체의 흐름을 방해하지 않으며, 유체의 흐름은 충분히 이루어지면서 센서 기능도 유지가 되고, 또한 사방에서 발생하는 연기를 모두 감지할 수 있도록 하는 연기감지지기를 개발할 수 있게 된다.

Description

환기팬에 구비되는 연기 감지기{A device of the smoke detection sensor in VVentilation entilation cooling fan}

본 발명은 환기팬에 구비되는 연기 감지기에 관한 것으로서, 더 자세하게는 환기팬의 전방부에 연기 감지부가 구비되고, 상기 연기 감지부 내에 복수의 연기 감지 센싱부가 일정 각도 혹은 수평 방향으로 장착되어, 연기 감지를 효과적으로 할 수 있도록 하는 환기 팬에 구비되는 연기 감지기에 관한 것이다.

일반적으로 소화기는 아파트와 같은 다가구주택의 주방, 일반적인 요식업소의 주방과 같이 화기사용지역에 의무적으로 설치하여 화재 발생시 신속하게 진압하여 재산은 물론 인명피해를 줄일 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해서는 화재 초기 단기에서 발생되는 연기를 효과적으로 감지할 수 있는 연기 감지부가 필요한 실정이다.

그리고, 전기를 사용하는 모든 전장 판넬이나 배전반 박스 등은 내부 열을 제거하기 위한 용도로 팬(FAN)을 설치 사용중이며, 최근들어서는 전기를 사용하는 배전반이나 제어반에 온도센서와 연기감지기를 사용하는 곳이 늘어나고 있는 상황이다.

하지만, 아쉽게도 배전반이나 제어반에서 사용하는 연기감지기의 경우 화재 대비를 위하여 설치 사용 중이나 효율면에서 많이 떨어지고 있는 상황이다. 연기 감지기가 대부분 제대로 작동 되지 않고 있기 때문이다.

일반적으로는 보통 제어반과 배전반의 하부에는 공기 흡입용 팬을 설치하고, 상부에는 내부공기의 배기용 팬(FAN)을 설치하는 실정이다. 이‹š, 상부의 배기용FAN에 의해서 외부로 대부분의 연기가 배출되기 때문에 천장에 설치된 연기감지기까지 도달하는 연기는 소량에 불과 하다. 즉 대부분의 연기가 환기구를 통해 빠져나가고 있는 것이다. 따라서, 연기 감지기가 대부분 제대로 작동 되지 않게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 환기구에 적합한 연기감지기를 개발 할 수 있다면 전기 화재의 조기진압이 상당부분 가능할 수 있다.

물론, 대한민국 공개 특허 제 10-2013-0134459호에서는 "연기감지센서가 설치된 배기팬에 관한 것으로, 실내에 발생하는 연기를 실외로 배출하기 위해 벽 환기 창에 설치되는 것으로, 모터에 의해 회전되는 팬과, 상기 팬이 장착되는 케이스로 구성되는 배기팬에 있어서, 상기 배기팬의 케이스에 연기감지센서가 부착되는 것으로, 본발명은 제작 및 설치가 간단하며, 유지보수비가 저렴하며, 화재 등에 의해 실내에 연기가 발생할 경우 즉시 연기를 실외로 배출하여 인명 피해를 최소화 하는 기술"을 제시하고,

대한민국 공개 실용신안 제 20-1995-0020111호에서는 "각부에 구동전압을 공급하는 전원공급부와, 실내에서 발생된 연기를 감지하는 연기감지센서부와, 상기 연기감지센서부의 연기감지여부에 따라 스위칭되는 전자식 스위칭부와, 상기 전자식 스위칭부의 스위칭에 따라 실내에서 발생된 연기를 실외로 배출시키는 환풍기와, 상기 환풍기가 현재 연기를 실외로 배출하고 있음을 표시하는 동작표시부를 구바한 것을 특징으로 하는 연기 감지센서 부착 자동환풍기."를 제시하고 있다.

그러나, 기존 연기감지기가 환기구에 설치되도록 하게 되면, “종래 연기감지기의 기능 구현이 어려운 구조”, “연기감지기의 오동작” 및 “환기구의 성능 감쇠” 와 같은 문제점이 생기게 되며, 상기의 기술은 이러한 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 배출되는 연기의 양보다 더 많은 연기가 발생해야 연기감지기가 동작할 수 있는 종래 구조의 문제를 해결하고, 박스 외부의 장비 오퍼레이팅 인원들이나 사람이 인식하기 전에 설치 되어있는 연기감지기에 의하여 감지가 되도록 하는 기술 개발이 절실한 실정이다.

인용문헌 1:대한민국공개특허 제10-2013-0134459호, 공개일(2013년12월10일) 인용문헌 2:대한민국공개실용신안 제20-1995-0020111호, 공개일(1995년07월26일)

본 발명의 목적은, 배출되는 연기의 양보다 더 많은 연기가 발생해야 연기감지기가 동작할 수 있는 종래 구조의 문제를 해결하고, 연기감지기를 통과한 다음 환기구를 통화하도록 하면 환기구의 역할을 다하지 못하는 현상을 해결할 수 있는 환기 팬에 구비되는 연기 감지기를 개발하고자 하는 것이다.

상기 목적은, 환기팬 앞쪽에 복수의 연기 감지기를 수평 혹은 일정 각도가 유지되도록 장착하고,

상기 연기 감지기 내에 투광부와 수광부가 각각 구비된 센싱부가 구비되며,

센싱부가 연기 감지기에 장착될 때, 투광부과 외곽에 수광부가 내곽에 장창되고,

유체가 유체 이동부를 통과할 때, 방향 가이드가 설치되어 센싱부를 지나는 유체의 양을 더 많아 지도록 한다.

본 발명에 따르면, .팬(FAN)이 환기시키는 유체의 양이 유지 되도록 유체의 흐름을 방해하지 않으며, 유체의 흐름은 충분히 이루어지면서 센서 기능도 유지가 되고, 또한 사방에서 발생하는 연기를 모두 감지할 수 있도록 하는 연기감지지기를 개발할 수 있게 된다.

도 1은 환기 팬에 연기 감지기가 구비되는 방법을 나타낸 실시예의 도면이고, 도 2는 환기 팬과 연기 감지기를 분리하였을 때를 나타낸 실시예의 도면이다,
도 3은 센싱부와 센싱부의 배치를 나타낸 실시예의 도면이다,
도 4는 유체의 방향과 센싱부가 각도를 이룰 수 있음을 보이는 실시예의 도면이다.
도 5는 방향 가이드가 설치된 실시예의 도면이다.
도 6은 연기감지기와 팬에 유체가 이동하는 하는 흐음을 나타낸 실시예의 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

그리고, 공지된 기술 구성에 대해서는 구체적인 설명은 생략할 수도 있다.

일반적으로 환기구에 연기감지기를 설치를 하면 유체의 흐름을 막게 되는데, 그 이유는. 설치되는 연기감지기가 공기의 흐름 등에 방해가 되어 환기용 팬(FAN)의 성능을 떨어뜨리기 ‹š문이다. 이러한 고려가 이루어지지 않은 종래의 방법은 환기구의 유체의 흐름에 맞도록 설계된 것이 아니기에 감지 못하는 오동작의 문제가 발생할 수 있다. 결과적으로 전장 박스내부(제어반 내부)의 온도를 쿨링시키는 구조에도 맞지 않게 된다,

그러므로, 설치된 연기감지기가 유체의 흐름에 방해가 될 경우 좀 더 쉽게 흐름이 발생될 수 있는 방향인 연기감지기를 피한 다른 루트로 연기의 흐름이 이루어질 수 있는 구조가 개발될 필요성이 존재하고, 또한 쿨링 성능을 떨어뜨리지 않고 연기감지를 원활히 할 수 있는 제품이 필요하게 된다.

우선 본 발명에서는 연기 감지기가 구비됨에도 팬(FAN)이 환기시키는 유체의 양이 유지 되어서 유체의 흐름을 방해하지 않도록 유체의 흐름은 충분히 이루어지며, 유체에 대한 감지가 충분한 조건을 가지는 센서 기능이 되어야 하며, 또한 사방에서 발생하는 연기를 모두 감지할 수 있는 조건을 가지는 연기 감지기를 설계하고자 한다.

결과적으로 본원 발명에서는 유체의 양과 흐름을 조절하여 센서에 유체가 잘 도달 되도록 하고, 센싱부는 가스센서, 광학식 등 현존하는 모든 센서를 사용할 수 있도록 한다. 그리고, 가스센서등 일체형의 센서에서 챔버 나 그물망 등 보호커버가 있을 경우에도 그 보호구 내부로 연기가 도달될 수 있는 구조를 제시한다.

한편, 일반적인 연기 감지기에는 이온화식 감지기와 광전식 감지기가 있다. 두 방식의 감지기는 감지기에 침투한 연기에 의한 변화를 통해 화재 여부를 판단한다.

이온화식 감지기는 충전전극 사이에 방사선 물질을 삽입시켜 이온화된 공기가 전자를 운반해 전류가 흐르도록 회로가 구성돼 있다. 화재가 발생하면 연기가 충전전극 사이로 들어와 이온화된 공기와 결합해 평상시에 흐르던 전류보다 적은 전류가 흐르게 된다. 이런 변화량에 의해 릴레이가 작동해 수신기에 신호를 보내도록 구성돼 있다.

광전식 감지기는 연기가 빛을 차단하거나 반사하는 원리를 이용한다. 빛을 발산하는 발광소자와 빛을 전기로 전환시키는 광전소자를 이용한다. 화재 시 연기가 유입되면 발광소자에서 발한 빛이 산란현상을 일으키고 수광 소자는 이를 감지해 신호를 증폭시킨 뒤 화재 발생 신호를 송출한다. 즉, 본원 발명에서는, 통상의 모든 연기 감지기 센서는 본원 발명에 적용될 수 있다.

한편, 본원 발명에서 연기 감지기를 제작할 때 고려할 점은 아래와 같다.

-, 팬과 연기감지기 사이에 틈이 발생되지 않도록 정확한 설계를 하여야 한다. 팬이 설치된 벽 사이에 틈과 같은 공간이 발생될 때에는 이를 차단하는 가스켓 구조가 필요하다.

- 팬의 용량에 유량의 흐름을 맞출 수 있는 흡기구와 배기구으 커버 구조가 필요하다.

- 연기의 흐르을 가운데로 모으는 중공부가 존재하여야 한다.

- 중공부의 사이즈는 팬의 날개부와 팬의 속도 및 팬과 설치 벽면 사이의 거리에 비례한다.

- 팬의 형상에 의하여 송품량에 차이가 존재할 수 있지만, 본원 발명에서는 단면적이 고려되어 유량 조건을 선정한다.

- 중공 면과 설치 벽면까지의 거리는 팬의 회전 속도 및 사이즈로 유량을 계산하고 풍량에 맞추어 벽면까지의 거리를 정하게 된다,(관로 사이즈)

아울러 센싱부와 유체 이동부는 아래와 같이 기준을 정한다.

- 센싱부 도달시점 및 전후 위치에 유체의 진행 방향을 바꾸는 가이드 구조를 이루어 센싱부에 연기 및 유체의 직접 도달을 유도한다.

- 유체 이동부 1의 기능은 센서와 바디에 유체가 흐르는 관로를 만들어 준다.

- 관노는 유체의 양에 맞추어 사이즈를 결정하여 센싱부는 유체가 방향이 비뀌어 관로의 측면으로 유체가 흐르는 위치 또는 유체 이동부를 설치하여 유체가 센싱부에 도달 되도록 하여 센싱이 이루어지도록 한다.

- 유체의 방향이 원할이 형성되지 않을시 유체 이동부는 가이드 구조를 이루어 유체의 흐름을 원할히 한다.

- 유체 이동부 2를 두어 센싱부에 유체가 잘 도달 되도록 한다.

- 센싱부를 촘촘히 사용하게 될 경우 유체 이동부 2는 사용되지 않을 수 있다.

- 유체 이동부 2의 역할은 센싱부의 간격에 따른 유체의 흐름을 조절하는 기능이다.

- 형상은 판 모양, 둥근 모양 및 꺽임 형상 등 여러가지로 이루어질 수 있으며, 유체의 방향성을 제어하여 센싱을 원할히 하는 역할을 하도록 구조가 만들어져야 한다.

도 1은 환기 팬에 연기 감지기가 구비되는 방법을 나타낸 실시예의 도면이고, 도 2는 환기 팬과 연기 감지기를 분리하였을 때를 나타낸 실시예의 도면이다,

환기 팬은 배전반에 구비되지만, 그외에 다른 곳에도 구비될 수 있다. 그리고, 도 1의 도면에서와 같이 연기 감지기(10)는 쿨링 팬(50) 앞쪽에 장착되게 된다. 따라서, 발생된 연기가 포함된 공기는 상기 연기 감지기(10)를 통하여 쿨링 팬(50)을 통과하게 된다.

또한, 도 1의 (A)에서와 같이 쿨링 팬(50)과는 별도로 만들어진 연기 감지기(10)가, 굴링 팬(50)에 결합된 형태가 가능하다. 즉, 쿨링 팬(50)과 연기 감지기(10)가 최종적으로는 일체형이지만, 제조 단계에서는 쿨링 팬(50)과 연기 감지기(10)가 별도로 만들어진 다음 결합수단(통상의 결합 방법인 나사 결합, 접착제 부착, 혹은 홈과 돌기 등)에 의하여 일체형으로 결합된 형태가 될 수 있다. 결과적으로 쿨링 팬과 연기 감지기는 분리형이 된다.

한편, 도 1의(B)에서와 같이, 하나의 케이스(100) 내에 쿨링 팬(50)과 연기 감지기(10)가 만들어지는 형태도 가능하다. 즉 하나의 케이스(100)에 쿨링팬도 구비되고, 상기 하나의 케이스(100) 내에서 쿨링 팬(50) 앞 부분에 연기 감지기 센서(11)가 구비되는 형태도 가능하다는 것이다. 결과적으로 쿨링 팬과 연기 감지기는 일체형이 된다.

이‹š, 본원 발명에서는 연기 감지기(10)를 통과하지만, 센싱부 기능과 유체 배기 기능이 원할이 이루어지도록 하고 있다.

도 3은 센싱부와 센싱부의 배치를 나타낸 실시예의 도면이다,

연기를 감지하는 센서로는 광학식도 존재하며, 광학식 센싱부(15)에는 투광부(15b)와 수광부(15a)가 구비되게 된다. 그리고, 투광부(발광부)(15b)는 수광부(15a)에 비해 유체가 들어오는 입구쪽에 위치하여 연기의 흐름이 발광부(15b)에서 수광부(15a) 쪽으로 진행할 수 배치된다. 이렇게 하면, 발광부(15b)에서 토출된 빛이 연기에 산란이되어 수광부(15a) 쪽에 충분히 도달되게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 센싱부 (15)는 2개 이상 복수개로 구성되고, 상기 센싱부(15)는 연기 감지기(10) 내에서 원의 중심을 바라보는 방향으로 배치가 되며, 외관 부분 즉 유체가 흘러 들어가는 위치에 투광부(15b)가 구비되고, 유체가 나가는 방향에 수광부(15a)가 구비되게 된다.

그리고, 상기 센싱부(15)는 원의 중심을 바라보는 방향으로 배치가 되므로 원의 중심부 방향에는 수광부(15a)가 위치하고 투광부(15b)에는 원의 외곽 방향이 위치하게 된다,

도 4는 유체의 방향과 센싱부가 각도를 이룰 수 있음을 보이는 실시예의 도면이다.

도 4의 (A)에서처럼 투광부(15b)와 수광부(15a)가 유체의 흐름 방향과 나란하게 위치할 수 있고, 도 4의 (B)에서처럼 투광부(15b)와 수광부(15a)가 유체의 흐름 방향과 직각되게 위치할 수 있다.

그리고, 도 4의 (C)에서처럼 투광부(15b)와 수광부(15a)가 유체의 흐름 방향과 일정한 각도를 유지하도록 할 수 있다. 이때, 유체의 흐름 방향과 센싱부의 각도가 150도까지도 변경이 가능하다.

일반적으로, 연기 발생 전에는 연기 매질이 없어 빛은 직진성을 유지하여 투광부(15b)에서 발생한 빛은 수광부(15a)로 도달될 수 없다. 그러나, 연기가 발생 되면 연기에 의해 빛의 직진성이 흐트려져 빛이 산란되게 되어 투광부(15b)에서 발사된 빛이 수광부(15a)로 도달 될 수 있게 된다. 그러므로, 유체 흐름에 방향의 변화가 발생하는 부위에 투광부와 수광부로 이루어진 센싱부(15)를 두어 유체가 센싱부(15)에 충분히 도달하도록 하는 구조를 가져야 한다.

따라서, 흐름의 방향이 센싱부(15)에 집중이 되지 않는 곳에는 가이드를 설치하여 유체가 센싱부(15)에 충분히 도달하도록 한다.

도 5는 방향 가이드가 설치된 실시예의 도면이다.

도 5의 (A)는 유체 이동부(17) 내에 유체가 흐르게 되고, 유체 이동부(17)의 상부 벽에 센싱부(15)가 구비되는 방법이고, 도 5의 (B)는 유체 이동부(17) 내에 방향 가이드(18)가 구비되는 방법이다. 상기 방향 가이드(18)는 차단판같은 역할을 하게 되어, 센싱부(15)가 위치한 방향으로 유체가 흐르게 되는 단면적을 좁혀서 센싱부(15) 방향으로 더 많은 유체가 흐르게 된다, 결과적으로는 유체 내에 연기가 혼합될 경우 단위 체적당 연기의 양도 증가되는 효과를 가지게 된다.

그리고 도 5의 (C)도 방향 가이드(18)가 구비되었지만, 센싱부(15)가 유체 이동부(17)의 하부 벽에 위치한 경우의 실시예이다.

한편, 상기 유체 이동부(17) 내부에는 이물이 도달되지 못하도록 차폐 혹은 이물 방지 판(연기 입자는 통과되지만 이물 등은 차단 되도록 만들어진 통상의 판으로서 망사 판 등이 해당될 수 있다.) 등이 구비되도록 한다.

도 6은 연기감지기와 팬에 유체가 이동하는 하는 흐음을 나타낸 실시예의 도면이다.

도 6의 (A)와 (B)에서와 같이 덮개 판 측면으로 유체가 유입되고 유체 이동부 1(16a)을 지난 유체는 유체 이동부 2(16b)와 센싱부(15)를 지나서 팬(10)을 통과하게 된다.

이때, 도 6의 (A)는 연기 감지부와 팬이 분리된 도면이고, 도 6의 (B)는 연 감지부와 팬이 결합된 실시예의 도면이다.

본원 발명에서는 센싱부는 미소량의 연기도 감지가 잘될 수 있도록 센서부를 감도를 예민하게 조정하는 것을 원칙으로 한다. 그리고, 팬의 흡기부와 배기부를 기준으로 컨트롤 부와 유체 이동부가 흡기부 측에 위치할 때 중공을 이용활용 사이즈를 줄이는 설계를 한다. 그리고, 팬의 프로펠러 부의 사이즈를 유지 하여, 유체의 흐름의 방향이 바뀌는 부위에 센서를 설치하는 것으로 하며, 이상의 기본적인 방법은 모든 환기용 팬에 적용 가능하다.

50 : 환기 팬 10 :연기 감지기
15 : 센싱부 15a 수광부
15b : 투광부 16 : 가이드
16a : 가이드 1 16b : 가이드 2
17 : 유체 이동부 18 : 방향 가이드
19 : 중공 20 : 에어벤트홀

Claims (1)

1. 환기팬 앞쪽에 복수의 연기 감지기를 수평 혹은 일정 각도가 유지되도록 장착하고,
   상기 연기 감지기 내에 투광부와 수광부가 각각 구비된 센싱부가 구비되며,
   센싱부가 연기 감지기에 장착될 때, 투광부과 외곽에 수광부가 내곽에 장창되고,
   유체가 유체 이동부를 통과할 때, 방향 가이드가 설치되어 센싱부를 지나는 유체의 양을 더 많아 지도록 하는 것을 특징으로 하는 환기팬에 구비되는 연기 감지기.
   
   

Images