열감지기(Fire detector)의 종류 - 차동식, 정온식, 보상식스포트형

열감지기(Fire detector)의 종류 - 차동식, 정온식, 보상식스포트형

 

1. 열감지기의 종류

열감지기는 차동식, 정온식, 보상식으로 나누어지는데 차동식은 일정한 온도상승률 이상 되면 작동하는 감지기이며, 정온식은 일정한 온도가 되면 작동하는 감지기이다. 그리고 보상식은 차동식과 정온식의 성능을 겸한 감지기이다.

 

 

2. 차동식감지기

1) 차동식스포트형 감지기

차동식스포트형감지기는 주위온도의 변화가 일정 상승률 이상이 되는 경우에 작동하는 것으로서 일국소에서의 열효과에 의하여 작동되는 감지기를 말한다. 감지소자에 따라 공기식, 열전대식, 열반도체식이 있다.

① 공기식

화재가 발생하여 온도가 상승하면 감열실내의 공기가 팽창하여 다이어프램이 위로 밀려 올라가 접점이 닫히고 화재신호가 수신기에 발신된다. 일상적으로 발생하는 완만한 온도 상승으로 팽창한 공기는 리크구멍을 통하여 외기로 배출되어 접점이 닫히지 않는다.

② 열전대식

두 가지 서로 다른 금속의 양단을 접합하고 한 쪽의 온도를 일정하게 유지하면서 다른 쪽 온도를 변화시키면 접점의 온도차에 비례하는 기전력이 발생하는데, 이 기전력을 열기전력이라고 하며 발생전류는 열전류라고 한다. 이러한 현상은 제백이라는 과학자에 의해 발견된 것으로 제백효과(Seebeck effect)고 하며 열전효과(Thermo-electric effect) 중에 하나이다.

< Fig01. 제백효과 >

 

< Fig02. 열전대식감지기 >

 

열전대식은 제백효과의 원리를 응용하여 만든 감지기로 그림처럼 화재가 발생하여 온접점의 온도가 올라가면 회로에 전기가 발생하여 릴레이의 접점을 닫아 수신기에 신호를 전달하게 된다.

③ 열반도체식

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일반적인 금속은 온도가 높아지면 저항값이 증가한다. 그러나 코발트·구리·망간·철·니켈·티탄 등의 산화물 중 2-3종을 혼합하여 소결시켜 만든 반도체는 온도가 올라가면 저항값이 작아지는 데 이러한 반도체를 서미스터라고 한다. 이러한 특성을 이용하여 만든 감지기를 열반도체식 감지기라고 한다. 열반도체식 감지기는 화재가 발생하여 온도가 올라가면 저항이 작아지며 전류가 흘러 릴레이를 작동시키게 된다.

 

< Fig03. 열반도체식감지기 >

 

2) 차동식분포형감지기

차동식분포형감지기는 주위온도가 일정상승율 이상이 되는 경우에 작동하는 것으로서 넓은 범위에서의 열 효과의 누적에 의하여 작동되는 것을 말한다. 분포형감지기도 감지소자에 따라 공기관식, 열전대식, 열반도체식이 있으나 우리나라에서는 공기관식분포형감지기가 일반적으로 사용되고 있다.

 

< Fig04. 차동식 분포형 공기관식 감지기의 구조 >

 

공기관식분포형감지기는 감지하고자 하는 장소에 공기관을 설치하여 화재가 발생하면 공기관내의 공기가 팽창하여 압력이 검출부의 다이어프램에 전달되어 접점이 닫히도록 구성되어 있다.

 

< Fig05. 공기관식분포형감지기의 구성요소 >

 

 

3. 정온식감지기

정온식감지기는 주위온도가 일정한 온도이상이 되는 경우에 작동하는 것으로서 외관이 전선으로 되어 있지 않은 스포트형과 외관이 전선으로 되어 있는 감지선형이 있다.

정온식감지기가 작동하는 온도를 공칭작동온도라고 한다. 공칭작동온도의 범위는 섭씨 60도에서 섭씨 150도까지이며 섭씨 60도에서 섭씨 80도인 것은 5도 간격으로, 섭씨 80 이상인 것은 10도 간격으로 되어있다.

1) 스포트형

정온식스포트형감지기는 일국소의 주위온도가 일정한 온도 이상이 되는 경우에 작동하는 것으로서 외관이 전선으로 되어 있지 않은 것을 말하는 것으로 감지소자는 일반적으로 바이메탈과 서미스터를 이용한다.

① 바이메탈을 이용한 것

바이메탈이란 팽창계수가 매우 다른 두 종류의 얇은 금속편(金屬片)을 맞붙여 특정온도가 되면 현저하게 구부러지는 특성을 갖는 것을 말한다. 정온식감지기는 이러한 바이메탈을 이용하여 일정온도가 되면 구부러져 접점이 닫히게 구성되어 있다.

< Fig06. 바이메탈을 이용한 정온식감지기 >

 

② 열반도체를 이용한 것

열반도체를 이용한 정온식스포트형감지기는 일정한 온도에서 저항값이 급격하게 작아지는 서미스터를 이용하여 특정한 온도에 이르게 되면 저항값이 작아져 회로에 많은 전류가 흘러 감지기에 내장된 릴레이가 작동하여 수신기에 신호를 보내는 방식이다.

 

2) 정온식감지선형감지기

정온식감지선형감지기라 함은 일국소의 주위온도가 일정한 온도 이상이 되는 경우에 작동하는 것으로서 외관이 전선으로 되어 있는 것을 말한다. 감지소자는 가용절연 물로 절연한 2개의 전선을 이용한다. 화재가 발생하면 열에 의해 절연성이 저하되어 2선간에 전류가 흐르게 된다. 작동온도에 따라 (표01)와 같이 색상으로 구분한다.

 

< Fig07. 정온식감지선형감지기의 형태 및 표시 >

 

< 표01. 정온식감지선형감지기의 온도표시 >

공칭작동온도	80℃ 이하	80 ~ 120℃ 이하	120℃ 이상
색상	백색	청색	적색

 

 

< Fig08. 정온식감지선형감지기 설치장소 예시 >

 

 

4. 보상식스포트형감지기

보상식스포트형감지기는 차동식스포트형감지기와 정온식스포트형감지기의성능을 겸한 것으로 두가지의 성능 중 어느 한 기능이 작동되면 신호를 발하도록 되어 있는 감지기이다. 차동식과 정온식은 화재시 발생하는 열의 증감형태에 따라 감지시기가 달라 질 수 있다. 차동식은 화재시 온도가 빠르게 증가하면 화재초기에 화재를 감지할 수 있으나 온도가 빨리 증가하지 않는 지연화재인 경우에는 화재감지가 늦어 질수 있다는 단점이 있으며 , 정온식감지기는 일정한 온도가 되어야지 감지하기 때문에 화재초기에 감지하기가 어렵다는 단점이 있다. 보상식감지기는 열감지기 차동식과 정온식감지기의 단점을 보완하여 실보를 예방함에 목적이 있다.

 

< Fig09. 보상식감지기 구조 >