KR100308245B1

KR100308245B1 - 소화방법및장치

Info

Publication number: KR100308245B1
Application number: KR1019950701003A
Authority: KR
Inventors: 케네츠 힐리어; 미첼 에드윈 바이필드
Original assignee: 피터 베비치; 인벤션 테크놀로지스 피티와이. 리미티드
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2001-11-30
Also published as: DE69434671D1; PL177502B1; KR950704008A; CZ64995A3; ATE320834T1; IL110274A; HU218540B; HUT72880A; MY115941A; RU2143937C1; NO311788B1; RU95110696A; CN1113380A; HU9500940D0; JPH08501481A; LT95041A; BR9405509A; NO950962D0; US6637518B1; TW299239B

Abstract

본 발명의 소화장치(10)는 소정의 위험지역내의 불을 소화시키기 위해서 50 내지 500㎛ 사이의 중간 액적직경을 갖는 수증기의 연무를 발생시킨다. 노즐(18)을 통해서 발생되는 분무는 2000KPa 이하(즉, 저압)에서 작동한다. 본 발명의 소화장치는 불이 발생되는 위험지역의 체적 ㎥ 당 10ℓ이하의 (즉, 소량의) 물을 사용한다.

Description

[발명의 명칭]

소화 방법 및 장치

[발명의 분야]

본 발명은 위험지역에 있는 불을 진화하기 위해서 연무로서 분무되는 비인화성 액체를 사용하여 소화시키는 방법 및 장치에 관한 것이며, 이러한 본 발명의 장치는 이제는 그 사용이 금지된 할론(HALON)을 이용하는 종래의 소화장치를 대체하기 위한 소화장치이다.

이하, 본 발명은 증발할 때 열을 흡수할 수 있는 다른 비인화성 액체를 사용할 수도 있지만 비인화성 액체로서 물을 사용하는 경우를 참조하여 설명될 것이다.

[발명의 배경]

통상적으로, 진화에 있어서는 화재 지속적인 진행에 관계있는 3가지 주요 인자들이 고려된다. 즉, 열, 산소 및 연료가 그 주요인자들이며, 이들의 관계는 제 6도에 잘 나타나 있다. 진화를 하는 경우, 소방관들은 상기 화재와 관련된 상기 3가지 인자들중 적어도 하나를 제거하기 위해서 애쓴다. 소방관들은 물, 이산화탄소, 할로겐, 건조 화학약품 또는 포말제를 이용한다. 물은 연료로부터 열을 제거하는 반면에, 이산화탄소는 산소를 치환시키는 작용을 한다.

연소의 또다른 특성은 제 6도에 도시된 바와같이 삼각형을 포함한 원으로 나타낸 연쇄 불꽃 반응에 있다. 연쇄 불꽃 반응은 연소과정에서 나타나는 자유 라디칼에 의존하는데, 이 자유라디칼은 연소공정에서 생성되며 지속적인 연소에 필수적이다. 할로겐은 자유라디칼에 부착함으로써 작용하는데, 이에 의해 연쇄 불꽃반응이 중단되어 연소가 방지된다.

물의 중요한 결점은 진화작업에 있어서 많은 양의 물이 소모된다는 것이다. 또한, 몇몇의 경우에는 많은 양의 물로도 불을 진화할 수 없다. 한편, 이산화 탄소와 할로겐의 결점은 모든 사람들이 화재 현장으로부터 벗어나 있어야 사용이 가능하다는 것이다. 왜냐하면, 이산화탄소와 할로겐은 사람들을 질식사시킬 위험성이 있기 때문이다. 또한, 진화를 목적으로 이산화탄소와 할로겐을 사용하기 위해서는 화재현장의 통기가 차단되어야 한다. 할로겐은 환경에 해악을 끼치는 맹독성 물질을 형성하는 다른 단점을 가진다. 이러한 이유로 해서, 진화에 할로겐을 이용하는 것은 대부분의 경우에 배척되어 왔다.

본 발명은 위와같은 결점들을 극복하기 위한 것으로서, 물과 같은 비인화성 액체를 사용하여, 연료주위의 증기열을 감소시키고 연료의 열을 감소시키고 산소를 치환시킴으로써 불꽃 연쇄반응을 중단시킨다. 즉, 물과같은 비인화성 액체는 연료의 제거과정을 제외한 모든 연소과정에 채용된다. 본 발명은 물과같은 액체의 비교적 미세한 연무의 발생을 기초로 하며, 또한 산소의 치환을 위해서 증발성 물질의 가열을 기초로 한다. 이 연무는 산소를 치환시킨다. 연무는 산소의 치환을 위해서 팽창하는데, 팽창시에 연료 및 연료주위로부터 나오는 증기에서 열을 흡수한다. 또한, 자유 라디칼에 부착되어서 연쇄 불꽃 반응을 중단시킨다. 게다가, 연무는 화재 불꽃에 대한 냉각 효과를 갖는다. 이러한 이유로 해서, 연무는 놀랄만한 결과를 초래한다. 즉, 에이(A)등급, 비(B)등급 및 씨(C)등급의 화재 뿐만 아니라 전기화재를 진화하는데 있어서, 비교적 적은 양의 물이 안전하게 사용될 수 있다.

본 발명의 소화장치에 의해서 생성된 연무는 화염 시나리오상 물이 아니다. 그 기능은 CO₂나 할로겐과 같은 가스성 소화매체와 매우 유사하다.

이러한 놀라운 결과는 미세한(통상적으로, 50 내지 500 마이크론) 액체 연무로 인해 매우 빠른 증발율과, 증발시 물의 열흡수특징과, 화재로 부터 주위 물체로의 열전달을 줄이기 위한 미세한 연무의 성능, 및 산소를 치환하기 위한 연무의 성능으로 인하여 일어난다. 이는 액체로부터 기체로의 증발율로 인한 것이다.

본 발명의 소화장치의 실시예에서 0.4리터의 물을 20바(bar)의 압력하에 연무로 분무하는 2.65㎥당 하나의 노즐을 갖춘 여러 노즐을 사용하여 실내 등에 발생한 일반화재를 약 30초내에 완전히 진화할 수 있다. 이것은 종래 기술과 비교할때 화재를 진화하기 위해서 물을 사용하는 비율이 매우 낮다.

그러나, 본 발명은 작동압력이 20바아인 것에 제한되지 않으며 250바아까지의 높은 압력에서도 작동할 수 있다.

[발명의 개요]

본 발명의 일면에 따라서, 위험지역에서 불을 진화할 수 있는 소화장치가 제공되며, 상기 소화장치는 비인화성 액체를 분무시키기 위한 분무수단과, 상기 비인화성 액체를 가압하에 상기 분무수단으로 통행시키기 위한 분배수단과, 위험지역에서의 불의 존재여부를 검출하기 위한 검출수단, 및 액체 분배 제어수단으로서, 상기 제어수단의 작동하에 상기 인화성 액체를 상기 분배수단을 통해 상기 분무수단으로 분배할 수 있게 하는 액체 분배 제어수단을 포함하며, 상기 분무수단은 비인화성 액체를 분무수단으로부터 분무시켜 500μ이하의 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 발생시키며, 상기 비인화성 액체는 상기 위험지역의 ㎥ 체적에 대해 분당 1.0ℓ이하의 비율로 분무수단으로부터 분무되며, 상기 비인화성 액체는 분무수단으로부터 상기 위험지역으로 분무되어 가스성 분무매체의 사용없이도 연무를 형성함으로써, 비인화성 액체방울의 연무가 소화시키고자 하는 위험지역에 분사되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따라서, 위험지역에서 불을 진화하기 위한 소화방법이 제공되며, 상기 방법은 위험지역에서의 불의 존재를 검출하는 단계와, 비인화성 액체를 분배하기 위해 유체 분배 제어수단을 작동시키는 단계와, 가압하에서 상기 비인화성 액체를 분무수단으로 분배하는 단계, 및 상기 비인화성 액체의 연무를 상기 분무수단으로부터 위험지역으로 지향시키는 단계를 포함하는 위험지역에서 불을 소화시키는 방법에 있어서, 위험지역의 ㎡체적에 대해 분당 약 1리터 이하의 비율로 상기 비인화성 액체를 분무시키는 단계와, 약 500μ이하의 크기를 갖는 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 형성하도록 상기 비인화성 액체를 위험지역으로 분무시키는 단계, 및 가스성 분무매체의 사용없이도 상기 연무를 형성하도록 상기 비인화성 액체를 위험지역으로 분무시키는 단계를 포함함으로써, 상기 비인화성 액체방울의 연무가 소화시킬 불에 분사되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 연무의 중간 액체방울의 크기는 약 50 내지 500μ범위이다.

더 바람직하게, 상기 연무의 중간 액체방울의 크기는 약 250 내지 400μ범위이다.

바람직하게, 비인화성 액체는 저장용기 수단으로부터 분배수단을 거쳐 분무수단으로 분배된다.

바람직하게, 상기 저장용기 수단은 콘테이너를 포함한다.

바람직하게, 상기 추진수단은 승압하에 비인화성 액체를 분무수단으로 추진한다.

바람직하게, 상기 추진수단은 약 20바아(2000kPa) 압력에서 비인화성 액체를 추진한다.

바람직하게, 액체분배 제어수단으로부터 액체분배 제어수단의 작동을 원격제어할 수 있는 제어수단이 제공된다.

바람직하게, 상기 제어수단은 비인화성 액체를 분무수단으로 분배하는 것을 제어하는 검출수단과 연결된다.

바람직하게, 상기 검출수단이 위험지역에서 불의 존재를 검출하면, 상기 검출수단은 제어수단을 제어하여 유체 분배 제어수단이 작동한다.

바람직하게, 상기 유체 분배 제어수단은 적어도 하나의 밸브를 포함한다.

바람직하게, 상기 분무수단은 소화시키기 위해 약 90초 이하동안 작동한다.

상기 저장용기 수단이 콘테이너를 포함하는 경우에는 상기 추진수단으로서는 예를들어 건조 질소와 같은 가스가 콘테이너내에 제공된다.

바람직하게, 상기 분무수단은 다수의 노즐을 가지며, 상기 위험지역에서 필요한 상기 노즐의 수는 상기 위험지역(100)에서의 공기의 체적, 상기 노즐의 유량, 및 보상계수의 함수로서, 다음의 식

N.N. = [A.V./C.F.]/90FR

에 의해서 결정되며, 여기서

N.N. 은 상기 노즐의 수,

A.V. 는 상기 위험지역(100)에서의 공기의 체적,

C.F. 는 소정의 보상계수, 그리고

90FR 은 90초간 하나의 노즐을 통과하는 물의 체적이다.

바람직하게, 상기 각각의 노즐은 약 2 리터/분 이하의 비율로 비인화성 액체를 배출한다.

바람직하게, 상기 각각의 노즐은 약 70℃ 이상의 분무각도를 가진다.

바람직하게, 상기 노즐은 위험지역으로부터 약 1미터 이격되게 배열된다.

바람직하게, 상기 비인화성 액체는 물 또는 수용액이다.

바람직하게, 상기 비인화성 액체는 첨가제를 함유한다.

본 발명은 위험지역에 제공되어 만족할 만한 소화를 제공할 수 있다. 상기 위험지역으로는 예를들어, 기계 및 장비 설치실, 엔진실, 펌프실, 컴퓨터실 및 저장소 등이 포함될 수 있다.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

본 발명의 양호한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 소화장치가 설치된 선박의 엔진실을 위에서부터 본 사시도이다.

제2도는 연소된 이소프로페놀과, 석유 및 디젤을 진화하기에 용이한 제 1도의 소화장치의 화재진화성능을 도시한 그래프이다.

제3도는 제2도의 그래프와 유사하지만 제1도의 소화장치의 진화 성능을 도시하고 점화된 석유에 이산화탄소를 사용한 것을 도시한 그래프이다.

제4도는 제1도의 소화장치에 의해 처리된 화재의 최대 온도특성을 도시한 그래프이다.

제5도는 제1도의 소화장치를 실험하기 위한 실험설비를 도시한 도면이다.

제6도는 연소 특성을 3각형으로 연쇄 화염반응을 원으로 나타낸 도면이다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

제 1도에는 압축된 콘테이너(12), 파이프(14) 및 (16), 다수의 노즐(18), 다수의 화재탐색기(20), 및 제어패널(22)로 이루어진 소화장치가 도시되어 있다.

또한, 제 1도에는 내연기관(104), 연료탱크(106), 배기 파이프(108), 배기 머플러(110), 열교환기(112), 및 프로펠러 샤프트 웰(114)이 위치된 주변 벽이 갖춰진 내연기관실(100)이 도시되어 있다. 상기 내연기관실(100)은 선박의 내연기관의 전형적인 배치도이다.

콘테이너(12)는 전형적으로 아연도급된 금속재료로 제조되고 예를들어 300kpa 까지의 압력을 견딜 수 있다. 전형적으로는, 콘테이너(12)는 건조 질소의 충전에 의한 압력하에서 유지되는 증류수의 충전물이 갖춰진다. 전형적으로, 이 콘테이너(12)에는 약 5 내지 30리터 사이의 용량이 갖춰진다. 그러나 본 콘테이너는 사실상 임의의 용량을 가질수도 있지만, 본 발명의 조작 특징에 의해, 상기 콘테이너(12)는 종래기술의 콘테이너 보다 매우 작을 수도 있다.

전형적으로, 가압된 콘테이너(12)는 주변벽(102)에 인접하게 위치된다. 상기 콘테이너(12)는 출구에 부착된 제어밸브(30)가 갖춰져서 콘테이너(12)로 부터의 압력하에서 물의 배출을 제어한다. 상기 제어밸브(30)는 전기적 또는 기계적으로 작용하거나 또는 상기 작용은 자동 또는 수동이 될 수도 있다.

상기 파이프(14,16)는 흐름속도 제어밸브(32)에 부착된 배관 네트워크(36)를 형성하며 이들 각각은 다수의 노즐(18)이 갖춰진다. 상기 파이프(14) 및 (16)과 노즐(18)을 하기 기술된 바와같이 내연기관실(100)에 대해 전략적으로 위치된다. 또한, 노즐(18)은 파이프(14,16)으로 부터 전략적 방향으로 배향된다. 예를들어, 상기 노즐(18)은 콘테이너(12)로부터 가압된 물이 내연기관실(100)의 모든 면적에 분무될 수 있고 그리고 화재의 잠재성이 더 높은 면적에 집중될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 파이프(14,16)는 내연기관실(100)의 지붕에 대해 그리고 프로펠러 샤프트 웰(114)으로 배향된다. 계속해서, 상기 노즐(18)은 파이프(14) 및 (16)으로 부터 아래쪽으로 및/또는 바깥쪽으로 배향된다. 전형적으로, 배관 네트워크(16)는 가요성 수로에 의해 압축성 콘테이너(12)에 연결된다. 전형적으로, 상기 배관 네트워크(36)은 12mm 이상의 반지름을 갖는다. 또한 배관 네트워크(36)는 바람직하게는 적어도 3000bpa 의 내부 압력을 견딜 수 있다. 또한, 배관 네트워크는 순환식 설계가 바람직하고 배관 네트워크의 라인내에는 단부가 없는 것이 바람직하다.

상기 노즐(18)은 전형적으로는 주철 또는 스테인레스강으로 형성되고 그리고 소용돌이 챔버 및 연장된 원뿔형 유입필터를 포함한다. 소용돌이 챔버는 그것을 통과하는 물의 분무를 증가시키고, 파편재료에 의해 소용돌이 챔버의 막힘을 여과를 통해 방지할 수 있다. 상기 노즐(18)은 50 내지 500 마이크론, 더 상세하게는 250 내지 400 마이크론 크기의 액체방울을 생성한다. 노즐(18)로부터의 분무형태는 2000kpa(20바아 이하)의 압력하에서 통상적으로 약 70°이상이다. 또한, 상기 노즐(18)은 약 1㎟ 의 최소한의 오리피스 크기를 갖는다. 상기 노즐(18)은 순전히 액체 압력을 사용하여 공동원뿔 분사형태로 매우 미세한 연무를 균일한 분포로 생성하여 높은 분무성능을 달성한다. 물은 위험지역(100)의 제곱미터의 체적에 대해 분당 1리터 이하로 노즐(18)로부터 분사된다. 이는 예로서 주어진 수치이며 이후에 설명된다. 노즐(18)은 분당 약 2리터 이하의 비율로 물을 각각 배출한다. 전형적인 실시예에서 사용되는 상기 노즐(18)은 상표명 유니제트(UNIJET)로 시판된다. 다음의 특정노즐이 특히 유용하게 고려된다.

형식 흐름속도 압력(바아)

TN-4 0.65 20

TN-6 0.83 20

TN-8 0.96 20

TN-10 1.06 20

특정한 내연기관실(100)(또는 다른 위험 면적)에서 사용되는 상기 노즐(18)의 특징 및 크기는 인자의 수에 따라 좌우되고 실시예 1에 도시된 바와같이 계산될 수 있다.

[실시예 1]

사용할 노즐(18)의 양과 유형을 결정하기 위해 다음과 같은 계산을 수행하였다.

계산은 다음과 같은 의미의 용어에 따라 수행한다 :

G.V. - 위험지역의 체적을 나타내는 총체적(높이 H x 폭 W x 길이 L);

N.V. - 위험지역의 총 체적에서 그 내부의 모든 고형물체를 감한 체적을 나타내는 순 체적, 또는 위험지역의 공기 체적 또는 간단히 위험지역의 체적이라 지칭되며 A. V로 표시됨;

W.R. - 위험지역내로 분무될 물의 양(ℓ);

N.N - 실질적으로 일정한 방식으로 위험지역내로 연무(mist)를 분무시키는데 필요한 노즐의 수;

90FR - 20bar에서 90초간 각 노즐(18)을 통해 흐르는 물의 체적을 나타내는 90초간 유량(통상적으로 1.26ℓ);

C.F. - 본 발명자들이 노즐(18)의 각 유속에 대하여 실험을 통해 밝힌 다음과 같은 보상인자 :

TN - 4 유형 노즐(18)에 대하여 2.8

TN - 6 유형 노즐(18)에 대하여 2.1

TN - 8 유형 노즐(18)에 대하여 1.8

TN - 10 유형 노즐(18)에 대하여 1.1

W.V. - 물의 부피(㎥, 즉 W. R./1000);

P.V. - 수분증발의 팽창비율을 나타내는 잠재 증기,

즉 1700 x W.V.;

P.F.B - 연소에 기인한 잠재성 연료 부산물로서, 연료가 연소하는 동안에 기체상태로 방출되는 CO₂와 H₂O 의 양을 나타내며, 예컨대 212g의 C₁₅H₃₂(디젤)는 완전 연소시에 약 1525ℓ의 CO₂및 H₂O를 생성시키고, 이와 유사한 양의 C₈H₁₀(크실렌 석유)에 대하여 약 1284ℓ의 CO₂및 H₂O 를 생성한다;

W.R. = N.V./C.F.

N.N. = W.R./90FR

따라서, 상기 공식, W.R. = N.V / C.F.은 상기 보상인자가 전술한 바와같이 노즐 각각의 흐름율에 대한 실험을 통해 결정될 수 있게 한다. 상기 실험은 주어진 노즐(18)을 사용하여 순체적(N.V.)을 계산할 수 있는 위험지역(100)에서 수행된다. 성능상의 특성, 예를들어 주어진 노즐(18)에 대한 흐름율은 제작자에 의해 제공된 데이터로부터 용이하게 입수할 수 있다. 실험은 주어진 노즐(18)을 사용하여 불을 끄는데 필요한 물의 양(W.R.)을 결정하도록 수행된다. 그러한 실험을 통해 상기 공식 즉, C.F. = N.V. /W.R.을 사용하여 상기 보상인자(C.F.)가 결정된다. 상기 보상인자(C.F.)가 주어진 노즐(18)에 대해 일단 결정되기만하면, 노즐(18)을 사용하는 본 발명에 따른 소화 장치를 위한 차후의 계산에도 사용될 수 있다.

상기 보상인자(C.F.)는 순체적(M.V.)의 대략 81%인 잠재체적(P.V.)을 달성하기 위한 최소한의 수치이다. 또한, 상기 최소 수치는 노즐(18)이 약 1 미터의 최소 노즐간격을 유지할 수 있게 하는 노즐 수(N.N.)를 얻을 수 있게 한다.

이렇게 주어진 위험지역 7m x 4m x 1.7m 에는, 하나가 1m x 1m x 1m 이고 나머지 2개가 1.8m x 0.9m x 0.8m 인 3개의 방해물둘을 구비하고 있고, TN-6 유형의 노즐(18)을 이용하여 필요한 노즐의 수를 다음과 같이 계산하였다 :

G.V. = 7 x 4 x 1.7

= 47.6㎥

N.V. = G.V. - (1 x 1 x 1 + 2 x (1.8 x 0.9 x 0.8))

= 47.6 - 3.492

W.R. = (44.008/2.1) ÷ 1000

= 20.gl

N.N = 20.9/1.26

= 16.58 노즐

N.N. = 17 노즐

주 : 항상 총수에 가장 가까운 수가 됨, 즉 이 경우에, N.N. 은 17이고, W.R.은 17이고, W.R. 에 필요한 물의 부피는 이에 다라 조절되어야 함(즉, 상기 예에서, W.R. 은 21.4ℓ 이다).

상기 예에서, 분무율(즉, 분무 플럭스 밀도)은 노즐 흐름율(F.R.)과 노즐 수(N.N.)를 곱합으로써 총 노즐 흐름율을 제공하는 이 값에 순체적(N.V.)을 나눔으로써 용이하게 결정될 수 있다. 이 값은 (0.83 l/min x 17)/44.008㎥ = 0.32 l/min/㎥로 주어진다.

화재탐지기(20)은 고정온도식 검출기(40) 및 온도증가식 화재검출기(42)를 포함한다. 고정온도식 화재검출기(40)은 대표적으로, 주변온도가 예정된 온도이상으로 증가할 경우에 격벽을 상승시켜서 접촉을 이루게 하는 신장로드를 갖는 바이메탈 스트립을 포함한다. 대표적으로 고정온도는 60 내지 100℃ 이다. 온도증가식 화재검출기(42)는 대표적으로, 격벽 및 공기챔버를 포함하며, 챔버는 비교적 낮은 온도증가율로 격벽내의 펜스튜브를 통해 공기를 누설시키지만, 비교적 높은 화재온도의 증가율에서는 격벽의 상승을 야기시켜서 접촉을 이루게 한다. 대표적으로, 온도증가식 화재검출기(42)는 온도증가율이 약 9℃/분 보다 클 경우에 작동되도록 설정된다.

검출기(20)는 또한 대표적으로, 연기검출기를 포함한다. 연기검출기는 바람직하게는 위험한 부분 밖의 공기유동을 탐지하여 공기중에 동반되는 어떤 연기를 감지하도록 위치한다.

화재발생동안 쉽게 접근하도록 조절판(22)가 위치한다. 예를들어, 조절판(22)는 기관실(100)의 둘레벽(102)의 외측에 위치할 수 있다. 조절판(22)는 배선장애 탐지 모니터링 시스템 및 작동시스템을 포함한다. 장애 탐지 모니터링 시스템은 화재검출기(20)에 대한 배선, 및 개방회로, 짧은 회로 및 부적합한 배선조건에 대한 조절밸브(30,32)를 모니터링한다. 조절판(22)는 또한, 가압 콘테이너(12)내의 압력을 감지하고, 압력이 예정된 압력아래로 떨어지는 경우시 경보기를 울린다. 작동시스템은 조절밸브(30,32)가 콘테이너(12)로부터 가압수를 방출시키는 "뇌관"형 시스템이다. 대표적으로, 조절판(22)는 그 위에 위치한 리프트 커버를 갖는 미스트 방출 푸시 버튼을 포함한다. 콘테이너(12)로부터 물은 수동으로 방출시키도록 작동되는 데에 미스트 방출 푸시 버튼이 필요하다. 조절판(22)는 또한, 기관실(100) 내에 위치한 가시적 및 가청적 경보기에 연결된다.

사용시에, 필요한 노즐의 수, 사용을 위한 노즐의 형태 및 예를들어 실시예 1 에 나타낸 바와같이 핑료한 물의 부피를 먼저 계획함으로써, 기관실(100)과 같은 위험한 부분내에 소화장치(10)이 설치된다. 노즐(18)은 파이프(14) 및 (16)을 따라, 조절밸브(30,32)를 경유하여 가압콘테이너(12)까지 기관실(100) 주변에 사이를 두고 배치된다. 예를들어, 상기 노즐(18)은 위험지역(100)에서 1미터 떨어지게 배열된다. 그러나, 다른 적절한 노즐(18)의 간격이 사용될 수 있다. 조절판(22)는 기관실(100)의 외측에 위치하고, 화재검출기(20), 조절밸브(30,32), 그리고 시청각 경보기와 연결된다.

기관실(100)내의 화재 또는 빠른 온도증가의 경우에, 화재검출기(40) 또는 (42)는 조절판(22)가 작동개시되어 조절밸브(30,32)를 조작하며 가압하에 콘테이너(12) 밖으로 물을 방출시키도록 유발된다. 가압수는 파이프(14,16)을 따라 노즐(18)을 통과한다. 물은 여과기 및 노즐(18)의 소용돌이 실을 통해 통과하며, 250 내지 500 미크론의 평균 방울직경을 갖는 연무를 형성한다. 평균 방울직경은 액체 부피에 대한 방울크기의 표현이고, 분무된 액체의 총부피의 50%가 평균값보다 큰 직경을 갖고 50%가 평균값보다 작은 직경을 갖는 방울로 이루어지는 경우의 값이다.

하기의 시험 과정들을 한쪽 단부에서 콘테이너로 통하는 개구를 갖는 40개의 화물콘테이너의 받침대 부분에 위치하는 시험장비 및 콘테이너의 측벽상에서 중간쯤에 위치한 다수의 노즐(18)을 사용하여 수행하였다. 인화성연료는 콘테이너 길이의 중간에 있는 콘테이너의 바닥상에 위치한 트레이에 놓았다. 이 시험결과는 하기와 같다.

[시험 1]

효과적인 노즐(18)의 수는 콘테이너의 문이 열려 있기 때문에 노즐(18)의 총 숫자보다 적다.

[시험 2]

[시험 3]

이 시험은 콘테이너의 문이 닫혀진 상태에서 수행하였다.

[시험 4]

이것은, 이하, "연무 시험"으로 언급된다.

[시험 5]

이것은, 이하 "CO₂시험"으로 언급된다.

전술한 바와같이, 시험 1-5는 40개의 화물 콘테이너에서 수행된 것이다. 이는 대략 12m×3m×3m의 칫수(단위, m)를 갖는 표준 콘테이너이다. 이는 108㎥의 체적을 가진다. 분사율(즉, 분사 플럭스 밀도)은 노즐(18)의 총 흐름율(이는 전술한 실험데이타에서 20바아에서의 총 노즐 용량으로 지칭됨)을 위험지역의 체적, 즉 108㎥로 나눔으로써 쉽게 결정된다.

시험 1, 3 및 4에서, 상기 값은 16.4 l/m/ 108㎥ = 0.15 ｜/min/㎥로 주어지는 반면에, 실험 2에서는 (21.8 l/min)/108㎥ = 0.20 l/min/㎥로 주어진다.

검사과정은, 각각의 연료를 점화시키고 25 내지 60초 동안 연소되도록 한후에 소화장치(10)가 불을 끄도록 작동된다. 콘테이너의 내측온도는 연료의 점화시기부터 점화된 불의 소화후까지 감지된다. 이러한 결과가 제 2도 및 제 3도에 그래프로 도시되어 있다. 제 2도는 검사 1 내지 3에 관한 것이고 제 3도는 검사 4 및 5에 관한 결과를 도시하고 있다. 화살표 "l"는 소화장치(10)가 작동(또는 시동)된 시점을 지시하며 화살표 "E" 는 연료가 소화된 시간점을 지시하고 있다.

소화장치(10)의 각각의 검사결과는 불이 비교적 짧은 시간에, 통상적으로 25초 보다 작은 시간에 소화된다는 것이다. 주목해야할 것은, 특히 제 3도에 도시된 바와같이, 소화장치(10)의 온도하강 효과는 이산화탄소 보다는 더 크다는 것이다. 이는, 위험지역의 온도가 상승할 때 물로 이루어진 연무(WATER MIST)의 체적이 연무에서 수증기로의 상태변화만큼 증가하기 때문에 발생한다. 수증기는 수증기를 만드는 물의 체적보다 1700배 큰 체적을 가진다. 또한, 액체에서 가스로 물의 상태변화시에, 액체상태보다 540배 더큰 열을 흡수한다. 더욱이, 위험지역의 온도상승은 그 유속이 증가한 물의 유효중량을 감소시키고, 그 작은 물방울의 크기를 감소시키고, 그리고 위험지역 전체에 걸친 물흐름을 증가시킨다. 즉, 물 연무는 위험지역의 온도증가에 대해 더욱 효과적이다. 이러한 것은 다른 소화용 매체에서는 일어나지 않는다.

제 4도에서는, 소화장치(10)의 최소 작동특성을 도시한 온도 대 시간의 그래프가 도시되어 있다. 이 그래프에서는 예열 구간은 P 로 온도유지구간은 ST(통상 90초)로, 도시되어 있으며 최후에는 소화장치(10)가 작동한다. 그후에, 불은 통상 60초 보다 작은 소화구간(E로 표시)내에서 소화되며 컨테이터(12)는 통상 90초 보다는 큰 물의 배출구간(D로 표시)내에서 완전히 물이 배출된다. 예열구간동안, 위험지역은 300℃ 를 초과하는 온도에 있으며 그 온도는 온도 유지구간(ST) 동안 유지된다. 통상적으로 위험지역의 온도는, 콘테이너(12)가 물을 완전히 배출하기 전의 온도유지구간(ST)의 온도의 60% 로 감소된다. 통상적으로, 위험지역내의 최종 온도는 250℃ 보다는 작다. 제 2도 및 제 3도에 도시된 검사결과는 본 발명의 소화장치(10)에 의해 이루어진 것을 도시하고 있다.

캐스캐드 장치(200)를 이용하여 실행한 상기 실험들이 제 5도에 도시되어 있다. 캐스캐드 트레이(204)는 뜨거운 여러장치에서 누출된 연료를 실험하도록 설계되어 있다. 상기 캐스캐드 장치(200)는 대략 1평방미터의 영역을 가지는 비교적 큰 박스 트레이(202)와 대략 0.5평방미터의 표면영역을 가지며 그 위에 비교적 작은 박스트레이(206)가 위치한 평평한 캐스캐드 트레이(204)를 포함한다. 작은 박스트레이(206)는 박스 트레이(206)로부터 유출된 디젤을 평평한 캐스캐드 트레이(204)로 가도록 하기 위해 다수의 홀(208)을 구비한다. 상기 캐스캐드 트레이(204)는 트레이(202) 위에는 간격진 레그(210)를 구비하며 상기 트레이(206)는 캐스캐드 트레이(204) 위에서 간격진 레그(212)를 구비한다. 통상적으로 트레이(202)는 그안에 가솔린 및/또는 이소프로파놀을 가지고 있다. 이용시에는 캐스캐드 트레이(204)가 극히 뜨거워지며 트레이(206)로 부터 나온 점화된 연료를 폭발하게 하며 캐스캐드 장치(200)에서 돌출되게 한다.

본 발명의 소방장치(10)의 다른 시험은 이전 시험에서 이용된 것과 동일한 190개의 노즐(18)에 의해서 체적 500㎥(10m x 10m x 5m)를 가진 위험지역에서 수행되었다. 이번시험에서 연료 90리터가 7㎡의 영역에서 이용되었다. 연료는 플라재 및 디젤오일 압력화재(파열된 연료라인으로 부터의 화재를 나타냄)를 포함하는 종속트래이(204)와 6개의 다른 트래이에 포함되었다. 모든 트래이는 점화되어 본 발명의 소방장치(10)의 작동전에 2분동안 한다.

시험중에 소방장치(10)가 작동하자마자 연소부산물의 색이 짙은 흑색에서 흰색으로 변하였다. 시험결과, 모든 화재가 30초 내에 진화되고 연기가 위험지역으로 뿜어지는 90초의 연소시간전에 위험지역으로 관측자가 걸어들어간다. 관측자는 상기 시간중에 호흡에 곤란을 느끼지 못한다. 이러한 시험에 의하여 소방장치(10)는 연기를 제거하고 연소부산물이 공기중에서 제거되도록 하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 소방장치(10)는 위험지역에 가득찬 물연기를 이용할 수 있는 장점을 가지고 있어 위험지역내의 연소를 방지하기 위하여 연소순환에서 불꽃연쇄 반응을 방지한다. 또한, 수증기는 물의 상태를 액체에서 증기(연기)로 변화시킴으로써 위험지역내의 열을 감소시키고 위험지역내의 산소를 대체하는 효과를 가진다. 따라서, 본 발명의 소방장치(10)는 상대적으로 많은 양의 높은 불꽃발생가능 액체에 의한 불꽃을 진화하기 위하여 상대적으로 작은 양의 물을 사용하는 놀라운 결과를 가진다. 표 1에서 본 발명의 소방장치(10)(MISTEX 라고 함)와 종래 소방시스템을 비교하였다.

당업자에 의한 변형 및 변경이 본 발명의 범위내에서 이루어질 수 있다. 예를들어, 상업적으로 이용가능한 열흡수재 및 연료 유화재가 물에 첨가되어 소방능력을 증가시킬 수 있다. 또한, 임의의 형태의 화재검출기가 소방장치에 이용될 수 있는데, 이는 예를들면 방사성 화재검출기, 이온실 검출기, 빔 검출기, 자외선 검출기 등이다.

Claims

위험지역(100)에서 불을 소화시키기 위한 소화장치(10)로서, 비인화성 액체를 분무시키기 위한 분무수단(18)과, 상기 비인화성 액체를 가압하에 상기 분무수단(18)으로 통행시키기 위한 분배수단(36)과, 위험지역(100)에서의 불의 존재여부를 검출하기 위한 검출수단(20), 및 액체 분배 제어수단(30)으로서, 상기 제어수단(30)의 작동하에 상기 인화성 액체를 상기 분배수단(36)을 통해 상기 분무수단(18)으로 분배할 수 있게 하는 액체 분배 제어수단(30)을 포함하며, 상기 분무수단(18)은 비인화성 액체를 분무수단으로부터 분무시켜 500μ이하의 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 발생시키며, 상기 비인화성 액체는 상기 위험지역의 ㎥ 체적에 대해 분당 1.0ℓ이하의 비율로 분무수단으로부터 분무되며, 상기 비인화성 액체는 분무수단(18)으로부터 상기 위험지역으로 분무되어 가스성 분무매체의 사용없이도 연무를 형성함으로써, 비인화성 액체방울의 연무가 소화시키고자 하는 위험지역에 분사되는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 중간 액체방울의 크기가 50 내지 500μ범위인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제2항에 있어서, 상기 중간 액체방울의 크기가 250 내지 400μ범위인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 사용중에 상기 분무수단은 소화목적으로 거의 90초 이하동안 작동하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 사용중에 상기 비인화성 액체는 저장용기 수단(12)으로부터 분배수단(36)을 통해 분무수단(18)으로 분배되는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제5항에 있어서, 상기 저장용기수단은 콘테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 비인화성 액체를 분배수단(36)을 통해 분무수단(18)으로 추진시키기 위한 추진수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제7항에 있어서, 사용중에 상기 추진수단은 비인화성 액체를 약 2000kPa의 압력으로 추진시키는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제7항에 있어서, 상기 추진수단은 가압가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 분배 제어수단(30)으로부터 액체 분배 제어수단의 작동을 원격제어할 수 있는 제어수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제10항에 있어서, 상기 제어수단(22)은 인화성 액체를 분무수단(180으로 분배하는 것을 제어하기 위해 상기 검출수단(20)과 작동가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제11항에 있어서, 상기 검출수단(20)이 위험지역(100)에서 불의 존재를 검출하면, 상기 검출수단(20)은 유체 분배 제어수단(30)을 작동시키도록 상기 제어수단(22)를 제어하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 유체 분배 제어수단(30)은 하나 이상의 밸브(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 분무수단(18)은 다수의 노즐을 가지며, 상기 위험지역에서 필요한 상기 노즐의 수는 상기 위험지역(100)에서의 공기의 체적, 상기 노즐의 유량, 및 보상계수의 함수로서, 다음의 식

N.N. = [A.V./C.F.]/90FR

에 의해서 결정되며, 여기서

N.N. 은 상기 노즐의 수,

A.V. 는 상기 위험지역 에서의 공기의 체적,

C.F. 는 소정의 보상계수, 그리고

90FR 은 90초간 하나의 노즐을 통과하는 물의 체적인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제14항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 2ℓ/분 이하의 배출유량을 갖는 소화장치.
제14항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 70°이상의 분사각을 갖는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제14항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 중공형 분무패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제14항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 상기 위험지역(100)에서 서로 약 1m의 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제14항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 통과하는 비인화성 액체의 연무화를 증대시키기 위한 소용돌이실을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제14항에 있어서, 사용중에 상기 노즐은 비인화성 액체가 위험지역의 모든 지역을 분무할 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 검출수단(20)은 예정온도에서 작동하는 온도 검출기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제21항에 있어서, 상기 예정온도는 60 내지 100℃ 범위인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항, 제21항, 또는 제22항에 있어서, 상기 검출수단(20)은 약 9℃/분 이상의 온도변화량을 검출하는 온도 변화식 센서(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항, 제21항, 또는 제22항에 있어서, 상기 검출수단은 연기 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 연무는 호흡가능한 물질인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 수용액인 것을 특징으로 하는 소화장치.
제1항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
위험지역(100)에서의 불의 존재를 검출하는 단계와, 비인화성 액체를 분배하기 위해 유체 분배 제어수단(30)을 작동시키는 단계와, 가압하에서 상기 비인화성 액체를 분무수단(18)으로 분배하는 단계, 및 상기 비인화성 액체의 연무를 상기 분무수단(18)으로부터 위험지역(100)으로 지향시키는 단계를 포함하는 위험지역에서 불을 소화시키는 방법에 있어서, 위험지역(100)의 ㎡체적에 대해 분당 약 1리터 이하의 비율로 상기 비인화성 액체를 분무시키는 단계와, 약 500μ이하의 크기를 갖는 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 형성하도록 상기 비인화성 액체를 위험지역(100)으로 분무시키는 단계, 및 가스성 분무매체의 사용없이도 상기 연무를 형성하도록 상기 비인화성 액체를 위험지역(100)으로 분무시키는 단계를 포함함으로써, 상기 비인화성 액체방울의 연무가 소화시킬 불에 분사되는 것을 특징으로 하는 위험지역에서의 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 약 50 내지 500μ의 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 형성하도록 위험지역(100)으로 분사되는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제30항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 약 250 내지 400μ의 중간 액체방울크기를 갖는 연무를 형성하도록 위험지역(100)으로 분사되는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 소화를 위해 상기 분무수단(18)을 약 90초 이하동안 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 비인화성 액체를 저장용기수단(12)으로부터 분배수단(36)을 통해 분무수단(18)으로 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 가압하의 비인화성 액체를 상기 분무수단(18)으로 추진시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제34항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 약 2000kPa 이하의 압력으로 추진되는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 액체 분배 제어수단(30)을 액체 분배 제어수단으로부터 원격제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항 내지 제36항중 어느 한 항에 있어서, 상기 위험 지역(100)에서 검출수단(20)에 의해 불의 존재를 검출하면 상기 유체 분배 제어수단(30)을 작동시키도록 제어수단(22)의 제어를 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제29항에 있어서, 상기 분무수단(18)은 다수의 노즐을 가지며, 상기 위험지역에서 필요한 상기 노즐의 수는 상기 위험지역(100)에서의 공기의 체적, 상기 노즐의 유량, 및 보상계수의 함수로서, 다음의 식

N.N. = [A.V./C.F.]/90FR

에 의해서 결정되며, 여기서

N.N. 은 상기 노즐의 수,

A.V. 는 상기 위험지역(100)에서의 공기의 체적,

C.F. 는 소정의 보상계수, 그리고

90FR 은 90초간 하나의 노즐을 통과하는 물의 체적인 것을 특징으로 하는 소화방법.
제38항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 약 2ℓ/분 이하의 배출유량을 갖는 노즐로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제38항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 약 70°이상의 분사각을 갖는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제38항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 중공형 분무패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제38항에 있어서, 상기 노즐은 상기 위험지역(100)에서 서로 약 1m의 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제38항에 있어서, 상기 비인화성 액체가 위험지역(100)의 모든 지역을 분사할 수 있도록 노즐을 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 예정온도 이상의 온도로 온도가 증가하는 것을 검출함으로써 불의 존재를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
제44항에 있어서, 상기 예정온도는 60 내지 100℃ 범위인 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항, 제44항 또는 제45항에 있어서, 약 9℃/분 이상의 온도변화량을 검출함으로써 불의 존재를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 위험지역(100)에서 연기를 검출함으로써 불의 존재를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 수용액인 것을 특징으로 하는 소화방법.
제29항에 있어서, 상기 비인화성 액체는 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 소화방법.