KR100317058B1

KR100317058B1 - 화재감지기형 자동스프링클러 및 이를 포함하는스프링클러시스템

Info

Publication number: KR100317058B1
Application number: KR1020000045604A
Authority: KR
Inventors: 김상욱
Original assignee: 김상욱
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2001-12-24
Also published as: EP1169094A1; EP1169094A4; AU3420001A; KR20000063850A; WO2001058531A1; CN1307912A; US6615927B1

Abstract

본 발명은 정온식 화재감지기와 유사한 전기적 스위치 기능을 갖는 화재감지기형 자동스프링클러와, 하나 또는 그 이상의 화재감지기형 자동스프링클러가 설치되어 있는 임의설정 영역을 주소화하여 주소별로 화재를 선별감지할 뿐아니라, 이와 같은 감지기능을 활용하여 성능면에서 매우 넓은 용도를 갖는 스프링클러시스템을 제공한다. 기존의 스프링클러시스템에서 상기한 바와 같은 주소형 방식으로 화재감지를 가능하게 하려면, 하나의 스프링클러마다 반드시 화재감지기가 병설되거나 하나의 스프링클러를 취부하는 배관마다 유수검지장치가 설치되어야 하나, 본 발명에 따른 스프링클러시스템은 이러한 현실적인 어려움을 만족스럽게 해결할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 화재감지기형 자동스프링클러를 설치하게 되면, 기존방식의 습식배관 스프링클러시스템의 경우 유수검지장치의 설치필요성이 없게 되며, 기존의 준비작동식 스프링클러시스템의 경우 화재감지시스템의 병설없이 비습식형 배관방식으로 시스템화할 수 있으며, 더욱이 기존방식의 건식배관 스프링클러시스템을 상기 비습식형 스프링클러시스템으로 대체할 수 있다. 따라서, 스프링클러시스템의 구성과 설계에 있어 중대한 전환점이 본 발명에 의하여 달성될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

화재감지기형 자동스프링클러 및 이를 포함하는 스프링클러시스템 {Automatic sprinkler of fire detector type and sprinkler system including the sprinkler}

본 발명은 화재감지기형 자동스프링클러 및 상기 화재감지기형 자동스프링클러를 포함하는 스프링클러시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 화재발생 시 자동개방되는 고유의 기능 뿐만 아니라 통상의 정온식 화재감지기와 유사한 전기스위치의 기능을 갖는 화재감지기형 자동스프링클러 및 상기 화재감지기형 자동 스프링클러를 포함하는 스프링클러시스템에 관한 것이다. 특히, 상기 스프링클러 시스템은 하나 또는 그 이상의 스프링클러가 설치된 임의설정 영역을 주소화하여 주소별로 화재를 선별감지할 수 있다.

일반적으로, 스프링클러에는 폐쇄형 스프링클러(closed-type sprinkler)와 개방형 스프링클러(open-type sprinkler)의 두 가지 유형이 있다.

폐쇄형 스프링클러는 평상시 방수구(water discharge orifice)를 밀폐하고 있다가 화재시의 열로 인해 자동 해체되어 탈락하는 감열부(heat-actuated element)를 그 자체에 포함하고 있는 것으로서, 그 때문에 상기 폐쇄형 스프링클러는 소방관련의 여러 문헌들에서 '자동스프링클러'라고 칭하고 있다.

현재 여러 형태의 자동스프링클러들이 존재하고 있으나, 감열부의 동작특성에는 두가지의 유형이 있다. 그 중 한가지의 동작유형은 스프링클러가 열에 의하여 일단 개방되고나면 폐쇄상태로 자동 복구될 수 없는 것이고, 다른 한가지는 화재의 진압과정에서 주위온도의 상승 또는 하강에 따라 자동적으로 개방 및 폐쇄를 반복할 수 있는 것으로서 소위 '온-오프(ON-OFF) 스프링클러'라고 일컫기도 한다. 폐쇄상태로 자동 복구되지 않는 유형의 자동스프링클러는 열에 의하여 용융되거나 또는 파열될 수 있는 감열부만을 갖는다. 상기 용융성 감열부(fusible heat-actuated element)는 설정온도에서 용융되는 소량의 금속을 내포하고 있는 것으로서, 평상시에는 스프링클러의 방수구를 밀폐하고 있다가 상기 금속이 열에 의하여 용융되면 상기 용융성 감열부가 해체되어 스프링클러로부터 탈락됨에 따라 상기 방수구가 개방된다. 상기 파열성 감열부(frangible heat-actuated element)는 열팽창성(heat expansion property)이 양호한 소량의 액체가 들어있는 유리벌브(glass bulb)를 포함하는 것으로서, 평상시에는 스프링클러의 방수구를 밀폐하고 있다가 설정온도에서 상기 유리벌브 내에서 발생되는 액체의 팽창력에 의하여 상기 유리벌브가 파열됨으로써 상기 방수구가 즉각적으로 개방되게 된다. 전형적인 '온-오프 스프링클러'는 대개 두 가지의 감열요소(thermal element)를 갖는다. 그 하나는 화재시 일단 먼저 방수구를 개방시키는 파열형 유리벌브이고, 다른 하나는 화재의 진압과정에서 주위온도의 상승 또는 하강에 의한 바이메탈형 디스크(bimetallic disc)의 작동에 따라 방수구(water discharge outlet)의 개폐를 반복하는 구동밸브(pilot valve)로서 이 구동밸브의 개폐에 따라 스프링클러로부터의 방수 여부가 좌우된다. 상기 스프링클러에서 물의 방출로 화재를 차츰 진압하게 되어 그에 따라 바이메탈 디스크의 온도가 하강되면 상기 구동밸브는 폐쇄되며, 그에 의하여 상기 물의 흐름은 중지되는 것이다.

도 1은 기존의 자동스프링클러의 일례를 도시한 개략도이다. 또한, 도 2는 용융성 감열부의 분리에 의하여 도 1의 스프링클러가 개방된 것을 도시한 개략도이다. 오랫동안 사용되어왔던 이러한 종류의 스프링클러(11)는 3개의 주요 요소들로 구성된다. 그 하나는 평상시에 방수구(13)를 밀폐하고 있는 용융성의 감열부(17)이고, 다른 하나는 프레임(frame)을 가진 금속재질의 본체(metallic framed-body)이며, 또 다른 하나는 방수구(13)의 하부쪽에서 프레임의 말단에 장착되어 방수구(13)로부터 방출되는 물을 분산시키는 반사판(deflector)이다. 상기 용융성 감열부(17)는 상기 반사판(15)의 가운데 부분에 있는 나사(16)로 강하게 조여져 상기 방수구(13)를 치밀하게 밀폐한다. 상기 용융성 감열부(17)는 여러 부품들을 결합하여 형성되며, 그 중에는 도면에 도시하지는 않았으나 앞서 언급한 용융성 금속이 포함된다. 상기 용융성 감열부(17) 내의 용융성 금속이 열에 의하여 용융되면 용융성 감열부(17)의 구성 요소들 간에 형성되어 있던 기계적 균형이 깨뜨려지기 때문에 용융성 감열부(17)의 탈락은 상기 용융성 감열부(17)의 해체와 동시에 일어나게 된다. 또한, 상기 본체를 갖는 상기 자동스프링클러는 세계 여러 나라에서 가장 널리 사용되고 있다. 상기 금속재질의 본체는 주로 두 개(또는 그 이상)의 프레임(14)을 가지며, 통상 원형 밀폐판(18) 및 지지판(19)이 상기 방수구(13)와 상기 용융성 감열부(17) 사이에 위치하고 있다.

그런데, 기존의 모든 자동스프링클러는 통상의 화재감지시스템에서 볼 수 있는 화재감지, 화재표시 및 화재경보 등과 같은 화재감시용 전기회로에 대한 직접적인 기동기능은 갖고 있지 않다. 따라서 스프링클러가 설치된 장소에서의 화재감지를 위하여는 당해 장소에 별도로 화재감지시스템을 병설하거나, 개방된 스프링클러로부터의 물 또는 공기(또는 질소)의 방출에 의하여 야기되는 배관속 물의 흐름을 감지하는 유수검지수단이 오랫동안 활용되어 왔다.

도 3의 습식배관 스프링클러시스템(wet pipe sprinkler system), 도 4의 건식배관 스프링클러시스템(dry pipe sprinkler system) 및 도 5의 준비작동식 스프링클러 시스템(preaction sprinkler system)은 기존의 여러 자동스프링클러시스템 중에서 가장 대표적으로 널리 사용되고 있는 것들이다.

상기 자동스프링클러시스템에서는 하나 또는 그 이상의 급수시설(water supplies), 시스템배관(system pipings) 및 자동스프링클러들이 필수적으로 구비되어야 하나, 이들 사이에는 시스템의 구성형태 및 기능 측면에서 서로 차이가 있다. 또한, 소화수(fire water)는 시수원(public water source) 또는 사설수원(private watersource)으로부터 얻을 수 있으며, 사설수원을 활용하는 급수시설에는 소화펌프(fire pump)로 채수하여 송수할 수 있는 수조(water tank) 또는 담수못(pond)이 요구된다. 도면들에 도시된 바와 같이 소화펌프와 연결되는 수조가 기본적으로 요구되기는 하나, 부차적인 수원(supplementary water source)으로서 고가수조(elevated tank)와 같은 보조수조(auxiliary tank)가 포함될 수도 있다. 스프링클러 시스템의 급수시설 구성에는 이와 같이 여러가지 방식이 있을 수 있는 데, 이는 스프링클러의 설치대상이 되는 건물 또는 공작물이 갖는 공공간접시설 등의 외적 여건에 영향을 받기는 하나, 도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 스프링클러 시스템에의 급수용으로 소화펌프 및 충압펌프(pressure maintenance pump)와 연결된 주수조(primary water tank) 및 보조용 고가수조(23)를 하나의 예로 제시할 수 있다. 개방된 스프링클러로부터의 물의 방출에 의하여 야기될 수 있는 시스템배관 내의 수압강하를 상기 소화펌프의 자동작동을 위하여 통상 활용하기 때문에, 상기 충압펌프는 시스템배관 내의 필요수압을 유지케 하는데 사용된다. 이 경우, 상기 소화펌프 및 충압펌프를 가동 및 중단시키기 위해 이용되는 압력 강하 및 상승을 검지하기 위하여 대개 압력스위치가 사용된다.

도 3에 나타낸 바와 같은 습식배관 스프링클러시스템에 있어서는, 모든 배관(21)에 물이 채워진 상태로 수원과 연결되어 있어 화재로부터의 열에 의하여 개방되는 스프링클러(11)들로부터 즉각적으로 물이 방출된다. 상기 습식배관 스프링클러시스템은 모든 스프링클러시스템들 중 가장 간단하고 신뢰성도 높으나, 스프링클러의 설치장소가 물이 얼 수 있는 한냉한 장소인 경우 이 시스템의 설치는 바람직하지 않다.

상기 습식배관 스프링클러시스템에서는, '알람체크밸브(alarm check valve)'라 불리우는 유수검지장치가 가장 널리 사용되고 있는 바, 시스템입상관(system riser pipe)(54)에 이를 설치하여 스프링클러(11)의 개방을 감지한다. 즉, 스프링클러의 개방에 의하여 화재지점에서 물이 방수되면 개방된 스프링클러쪽으로 일어나는 배관속의 물의 흐름이 연이어 상기 시스템입상관에서도 일어나게 됨으로써 이 물흐름에 의해 상기 유수검지장치(31)가 작동된다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 시험연결관(26)은 주로 유수검지장치의 정상성능여부를 정기적으로 시험하기 위하여 설치된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 겨울철의 난방 또는 영상온도 유지가 보장될 수 없는 비교적 제한된 장소에서 스프링클러시스템의 배관속 물의 동결방지에 적합하도록 개발된 상기 건식배관 스프링클러시스템은 시스템입상관(54)에 건식밸브(25)가 설치되는데, 상기 건식밸브 이후의 모든 시스템배관들에는 물이 들어 있지 않고 압축공기 또는 압축질소가 충전된다. 상기 공기 또는 질소의 압력이 급수주관(water supply main) 속의 압력수가 상기 건식밸브(25)의 클래퍼(도시하지 아니함)에 까지만 차 있도록 상기 클래퍼를 압박하고 있다가, 개방된 스프링클러로부터 물의 방출에 앞서 일어나는 공기 또는 질소의 방출로 인해 상기 건식밸브(25) 이후의 시스템배관(21)속 공기압 또는 질소압이 강하하면 비로소 상기 급수주관 속의 수압에 의해 상기 클래퍼가 개방된다. 그리하여, 물은 상기 건식밸브(25) 이후의 시스템배 관(21) 내로 유입되고, 개방된 스프링클러(11)로부터 방출된다. 상기건식밸브(25)는 또한 습식배관 스프링클러시스템에서 사용되는 알람체크밸브와 유사한 유수검지기능도 갖는다. 또한 시스템배관으로의 압축공기의 공급을 위해서는 에어컴프레서(27)가 사용되어야 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 준비작동식 스프링클러시스템은 통상 비화재 상황에서 닫혀있는 준비작동식밸브(preaction deluge valve)(32)가 시스템입상관(54)에 설치되고, 가압되거나 또는 가압되지 않은 공기가 들어있는 시스템배관(21)에 부착된 상기 자동스프링클러(11)들이 설치되는 것 외에, 화재시 준비작동식밸브(32)의 개방동작을 위하여 상기 스프링클러(11)와 동일한 장소에 화재감지기(33)를 포함하는 화재감지설비(34)가 별도로 설치된다. 상기 화재감지설비(34)의 작동에 의해 상기 준비작동식밸브(32)가 연동ㆍ개방되어 물이 상기 시스템배관(21)내로 흐르게 되면서 개방된 스프링클러(11)로부터 방출되게 된다. 상기 준비작동식밸브(32)는 준비작동식시스템의 구성방식과 상기 준비작동식밸브(32)에 함께 결속되는 주위배관요소의 구성 등에 따라 유수검지 기능을 갖거나 갖지 않을 수도 있다.

상기 수조(22)와 소화펌프(24)를 포함하는 급수시설은 여러 스프링클러 시스템들에서 널리 도입되고 있으며, 이 경우 소화펌프(24)의 동작을 자동화 하도록 하는 것이 일반적이다.

스프링클러시스템에서의 소화펌프(24)의 자동작동은 시스템배관(21) 내에서의 유수검지수단 또는 스프링클러(11)의 개방시의 물의 방출로 인한 시스템배관(21) 내에서의 수압의 강하에 의하여 이루어질 수 있다. 그런데, 준비작동식 스프링클러시스템에서의 소화펌프(24)의 자동동작은 준비작동식 스프링클러시스템에 수반되는화재감지설비(34)의 동작에 의하여 이루어질 수도 있으나, 이런 작동방식은 통상의 화재감지기(33)에서 흔히 일어나는 비화재작동(false operation) 또는 고장에 의한 부작동(malfunction) 때문에 잘 이용되지 않고 있다.

습식배관 스프링클러시스템 또는 건식배관 스프링클러시스템에서 요구되는 화재감지(fire detection), 화재표시(fire indication) 및 화재경보(fire alert) 등과 같은 감시는 유수검지장치(31)의 동작이 계기가 되고, 때로는 상기 유수검지장치의 동작이 소화펌프의 자동작동에도 이용되지만, 준비작동식 스프링클러시스템에서는 화재감지설비(34)나 유수검지장치(31)의 작동을 이용하거나, 때로는 이 두가지 모두의 작동을 동시에 이용하게 된다. 그러나, 여러 스프링클러시스템에서, 소화펌프(24)의 자동작동은 개방된 스프링클러로부터 물이 방출될 때 일어나는 시스템배관(21) 내에서의 수압의 강하 또는 상승을 감지하는 압력스위치(30)의 동작에 의하여 이루어지며, 이 경우 충압펌프(pressure maintenance pump)(28)가 시스템배관(21) 내의 물을 가압하기 위하여 종종 사용된다.

전형적인 유수검지장치(31)나 또는 달리 유수검지 기능이 있는 하나의 기구는 당해 기구가 담당하는 2개 또는 그 이상의 스프링클러들이 각각 설치되어 있는 임의설정 영역에서 일어나는 스프링클러의 개방을 선별 감지하지 못할 뿐만 아니라, 각 스프링클러의 개별적인 개방여부도 선별 감지할 수 없다. 다시 말하면, 상기 기구는 하나 또는 그 이상의 스프링클러들에 의하여 방호되는 임의설정 영역을 주소화하여 주소별로 선별 감지할 수 없다. 따라서, 주소형 화재감지를 가능하게 하려면, 스프링클러마다 또는 임의설정 영역마다 유수검지장치(31) 또는 주소형 화재감지기를도입하지 않으면 아니되나, 설치비용의 과다와 시스템의 복잡성 때문에 실용적이지 못하다.

본 발명의 목적은 기존의 자동스프링클러가 갖고 있지 못하는 정온식 화재감지기와 유사한 화재감지기능과 함께 물의 방출을 위한 자동개방이라는 고유적 기능도 함께 갖는 자동스프링클러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스프링클러시스템에 설치되는 화재감지기형 자동스프링클러의 동작만으로 화재감지, 화재표시 및 화재경보 등의 화재감시를 주소형 방식으로 가능케 하는 스프링클러시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 충압펌프 및 압력스위치를 도입하지 않고도 화재감지기형 자동스프링클러의 동작에 의한 기동방식으로 소화펌프 및 화재경보를 발하는 기구 등과 같은 동적 작동성의 기구들을 자동작동케 할 수 있는 스프링클러시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 변속모터(speed-changeable driving motor)에 의한 소화펌프 회전차(impeller)의 회전수 조절에 의하여 적정살수밀도(application density)의 물을 화재지점에 방수할 수 있는 지능형의 스프링클러시스템을 제공하는 데 있으며, 상기 변속모터는 화재지점에서의 스프링클러 개방개수에 따라 수리학적으로 프로그래밍된 컴퓨터에 의하여 상기 변속모터의 회전속도가 조절될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 유수검지장치 없이도 만족스럽게 화재를 감지할 수 있는스프링클러시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 난방 또는 영상온도 유지가 보장될 수 없는 장소에 설치 가능하면서도 구성이 간단한 스프링클러시스템을 제공하는 데 있는 바, 이 스프링클러시스템에서는 화재감지기형 자동스프링클러의 동작으로 인하여 개방될 수 있는 준비작동식밸브가 시스템입상관에 설치되고, 시스템배관 속에 공기를 가압하지 않고 그냥 비어 있는 채로 유지하면서 상기 준비작동식밸브가 개방되면 시스템 배관 속으로 물이 흐르게 되면서 개방된 스프링클러로부터 방출되게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 비화재시에 흔히 발생하는 화재감지기 또는 유수검지장치의 우발적 작동 또는 부작동의 빈도에 비하여 볼 때, 본 발명에 따른 스프링클러 시스템의 작동은 평상시 우발적 작동의 빈도성이 거의 없는 화재감지기형 자동스프링클러의 개방에 의하여 개시된다는 점에서 다른 모든 기존의 스프링클러시스템 보다 안정적인 스프링클러시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 스프링클러시스템에 비하여 유지관리가 간편한 경제적인 스프링클러시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 금속재질의 스프링클러 본체 및 용융성 감열부를 포함하는 기존의 스프링클러의 하나의 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 스프링클러가 용융성 감열부의 해체에 의해 개방된 상태를 도시한 도면이다.

도 3은 종래의 습식배관 스프링클러시스템의 하나의 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 4는 종래의 건식배관 스프링클러시스템의 하나의 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 5는 종래의 준비작동식 스프링클러시스템의 하나의 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 6은 상시 전기적 개회로 구조 즉 상시 '오프(OFF)형' 구조로 모듈화된 전기스위치가 자동스프링클러의 금속재질의 본체에 결합되어 있는 것을 나타내고 있는 본 발명에 따른 화재감지기형 자동스프링클러의 하나의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 7은 도 6의 자동스프링클러에 결합되어 전기적 개회로 구조로 모듈화된 전기스위치가 자동스프링클러를 개방시키는 감열부의 해체에 의하여 폐회로 구조 즉 '온(ON)형' 구조로 전환되는 것을 나타내고 있는 도면이다.

도 8은 감열부가 자신의 감열기능과 함께 폐회로 구조의 전기스윗치의 기능도 갖도록 형상화한 것을 나타내고 있는 본 발명의 다른 하나의 구체적인 실시예에 따른 화재감지기형 자동스프링클러를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9는 상기 도 8의 폐회로 구조 즉 '온(ON)형' 구조로 된 전기스위치가 스프링클러를 개방시키는 감열부의 해체에 의하여 전기적 개회로 구조 즉 '오프(OFF)형' 구조로 전환되는 것을 나타내는 도면이다.

도 10은 도 6에서 개회로 구조의 전기스위치가 점선으로 된 사각형 및 원형 내에 도시한 회로에 전기적으로 연결되어 있고 점선으로 된 원형 내에 도시한 회로에는 화재표시기구 회로가 포함되어 있는 것을 나타내는 본 발명에 따른 화재감지기형 스프링클러를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 11은 감열부가 자동스프링클러로부터 분리될 때 일어나는 상기 모듈화된 전기스위치의 동작에 의하여 도 10에 나타난 바와 같이 전기적 개회로 상태의 화재표시기구 회로가 폐회로로 전환됨과 동시에 표시기구 즉 램프가 점등되는 것을 도시한 도면이다.

도 12는 도 8의 폐회로 구조의 전기스위치가 점선으로 된 사각형 및 원형내에 도시한 회로에 전기적으로 연결되어 있고 점선으로 된 원형 내에는 화재표시기구 회로가 포함되어 있는 것을 나타내는 본 발명에 따른 화재감지기형 스프링클러를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 13은 감열부가 스프링클러로부터 분리될 때 일어나는 상기 전기스위치의 동작에 의하여 도 12에 나타난 바와 같이 개회로 상태에 있는 화재표시기구 회로가 폐회로로 전환됨과 동시에 표시기구 즉 램프가 점등되는 것을 도시한 도면이다.

도 14는 다중전송식의 주소형 전기모듈이 모듈과 모듈간의 연결방식으로 구성된 회로에 연결되어 있으되 상기 전기 모듈이 화재감지기형 자동스프링클러마다 하나씩 연결되어 있는 것을 나타내는 본 발명에 따른 스프링클러 개별주소형 화재감지방식의 회로구성을 갖는 스프링클러시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 15는 통상의 릴레이형 전기모듈이 모듈과 모듈간의 연결방식으로 구성된 회로에 연결되어 있으되 상기 릴레이형 전기모듈이 화재감지기형 자동스프링클러마다 하나씩 연결되어 있는 것을 나타내는 본 발명에 따른 스프링클러 개별주소형 감지방식의 회로구성을 갖는 스프링클러시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 16은 도면에서 나타낸 모든 화재감지기형 자동스프링클러들을 하나의 회로에 포함하도록 구성하고, 당해 회로를 하나의 다중전송식 주소형 전기모듈이 담당토록 구성한 것을 나타내는 본 발명에 따른 영역주소형 화재감지방식의 스프링클러시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 17은 도면에서 나타낸 모든 화재감지기형 자동스프링클러를 하나의 회로에 포함하도록 구성하고, 당해 회로를 하나의 릴레이형 전기모듈이 담당토록 구성한 것을 나타내는 본 발명에 따른 영역주소형 화재감지방식의 스프링클러시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 스프링클러 12 : 본체 13 : 방수구

14 : 프레임 15 : 반사판 16 : 나사

17 : 감열부 18 : 밀폐판 19 : 지지판

21 : 배관 22 : 수조 23 : 고가수조

24 : 소화펌프 25 : 건식밸브 26 : 시험연결관

27 : 에어컴프레서 28 : 충압펌프 30 : 압력스위치

31 : 유수검지장치 32 : 준비작동식밸브

33 : 화재감지기 34 : 화재감지설비 42 : 가장자리

43 : 절연전선 44 : 전기회로 45 : 금속스프링

46 : 전기접점 47 : 돌출부 48 : 마이크로스위치

49 : 보강턱 51 : 주소형 전기모듈

52 : 릴레이형 전기모듈 54 : 시스템입상관

가장 널리 사용되고 있는 기존의 자동스프링클러는 기본적으로 방수구(13)와 프레임(frame)을 가진 금속재질의 본체(12), 상기 방수구(13)로부터 방출되는 물의 분산을 위한 반사판(15) 및 상기 방수구(13)와 상기 반사판(15) 사이에서 상기 방수구(13)를 밀폐하고 있다가 열에 의하여 상기 스프링클러로부터 분리되는 감열부(17)로 구성된다. 상기 자동스프링클러(11)는 상기 방수구(13)의 밀폐, 감열부(127)의 감열기능 및 분리, 물의 방출 및 물의 분산과 같은 기계적인 기능들 만으로 화재시의 소화 또는 화세의 억제에 사용되어왔다.

그러나, 도 6 내지 도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화재감지기형 자동 스프링클러는 상기한 바와 같은 기존의 스프링클러의 기계적인 기능들과 함께 전기스위치의 기능도 갖도록 구성됨을 특징으로 한다.

기존의 자동스프링클러가 갖고 있지 못하는 상기한 전기스위치의 기능은 상시 화재감지기형 자동스프링클러에 포함되어 있어 감열부의 해체 및 탈락에 의하여 상기 전기스위치의 접점이 상시 분리상태에서 서로 접촉되거나 또는 상시 접촉상태에서 분리될 수 있는 구조로서, 이러한 기능으로 인해 상기 전기스위치에 연결되는 전기부하회로를 폐회로 또는 개회로로 전환케 할 수 있다. 다시 말하여, 본 발명에 따른 화재감지기형 자동스프링클러의 상기한 전기적 기능은 본질적으로 통상의 정온식 화재감지기와 다르지 않다.

상기 전기스위치는 통상적으로 전기적 접점이 상호 접촉(ON) 또는 분리(OFF)되는 것으로서 감열부(17)의 분리에 따라 발휘될 수 있는 이와 같은 기능을 어떻게 형상화하느냐가 관건이 된다.

일반적으로, 도 1에 나타낸 바와 같은 용융성 감열부(17)는, 금속만으로 되거나 또는 플라스틱으로 코팅된 금속으로 된 원형의 밀폐판(18), 원형의 금속지지판(19) 및 용융성 금속을 포함하는 몇가지의 금속성분들로 구성되며, 이와는 달리, 도면에 도시하지는 않았으나, 파열성 감열부는, 플라스틱으로 코팅된 금속으로 되거나 코팅없이 금속만으로 되어 있으면서 가운데에 구멍이 있는 밀폐판을 갖는 지지금속및 열에 의한 파열성 유리벌브(glass bulb)로 구성된다.

상기한 바와 같이 통상 전기적 접점이 분리되어 있는 상태의 전기스위치 즉 '오프(OFF)형' 전기스위치는 도 6의 점선으로 된 원 안에 도시한 바와 같이 일체형으로 별도 제작된 마이크로스위치(48)를 금속재질로 된 스프링클러 본체(12)의 보강턱(49)에 부착시켜 형상화할 수 있다. 상기 마이크로스위치(48)에는 절연전선(43)과 연결될 수 있는 구조와 함께 각각 전기접점(46)도 형성되어 있는 두 개의 금속스프링(45)이 포함되어 있다. 또한, 상기 두 개의 스프링(45)은 지지판(19)의 가장자리(42) 상의 작은 돌출부(47)에 의하여 상시 밀어올려진 상태를 유지하고 있어, 그로 인해 상기 두 개의 접점(46)은 평상시 항상 서로 분리되어 있게 된다. 그러나, 도 7에 나타낸 바와 같이, 열에 의하여 상기 감열부(17)가 상기 스프링클러(11)로부터 분리되면, 상기 스프링(45)들에 가해지고 있던 힘이 사라지기 때문에 상기 두 접점(46)이 서로 접촉하게 된다. 이 경우, 상기 지지판(19)은 그 가장자리(42)를 약간 넓혀주는 것도 바람직하다. 13, 14, 15, 16 및 18 등의 다른 숫자들은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.

상기에서 예시한 바와 같은 마이크로스위치(48)의 동작 원리는 상용적으로 사용되고 있는 여러 종류의 마이크로스위치들과 본질적으로 다르지 않으며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있다.

도면에 도시하지는 않았으나, 두 개의 절연전선(43)이 상기 스프링클러 본체(12)의 보강턱(49)상의 두지점을 관통하도록 하되, 관통되어 나온 상기 절연전선(43)들의 금속 끝부분이 지지판(19)에는 접촉되지 않으면서 그냥 노출된 상태로 유지되는 구조가 되게 함으로써 전기접점이 상시 서로 분리되어 있는 구조의 전기스위치 즉 '오프(OFF)형' 전기스위치를 형상화할 수도 있는 바, 이와 같은 구조에 있어서는 스프링클러의 개방시 방출되는 물이 상기 절연전선(43)의 두 금속 끝부분간에 전기적 도통을 가능케 하는 전도성 매질로 작용케 되어, 상기 전기스위치가 '온(ON)형'으로 전환될 수 있게 된다. 다만, 이와 같은 스위치 기능의 화재감지기형 자동스프링클러는 습식배관 스프링클러시스템 이외의 스프링클러시스템들에 대하여는 그 적용성이 다소 제한될 수도 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 감열부(17)의 금속부분, 바람직하게는 지지판(19)을 두 개의 절연전선(43)의 금속 끝부분과 상시 접촉하도록 하는 것에 의하여, 앞서 언급한 바와 같은 상시 '온(ON)형' 구조의 전기스위치 기능을 형상화할 수도 있는 바, 이러한 구조에 있어서는 상기 지지판(19)이 상기 전선(43)들 사이의 전기적 도통을 가능케 하는 매체가 된다. 이 경우에는, 기존의 지지판(19)의 가장자리(42)를 약간 확장시켜 주면 더욱 바람직하다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 전기적 도통의 매체가 되는 상기 지지판(19)은 상기 감열부(17)가 열에 의하여 상기 스프링클러(11)로부터 분리될 때 함께 탈락되어 상기 전기스위치가 '오프(OFF)형'으로 전환될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 플라스틱으로 코팅된 밀폐판과 유리벌브를 제외한, 상기 자동스프링클러 내에 포함된 모든 구성요소들이 전기전도성을 갖고 있음에 유의할 필요가 있다. 그런데 상기한 바와 같은 전기스위치 기능의 화재감지기형 자동스프링클러에 있어서는 상기한 상기 '온(ON)형' 구조의 전기스위치가 전기부하가 걸려있는 전기회로(44)와 연결되는 경우, 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이 상기 회로선을 통하여 전기가 상시 흐르고 있게 된다. 그러나, 상기 회로(44)에는 통상 30볼트(volts) 미만의 저전압을 가진 직류전류가 불과 수 밀리암페아(milli-amperes)로 흐르기 때문에 사실상 실제의 전기에너지의 소비는 실질적으로 별로 많지 않다.

본 발명에 따라 제공되는 스프링클러시스템은 화재표시기능의 회로, 화재경보기구 회로, 신호전달용 회로, 동적인 작동성을 갖는 장치나 기구 등의 기동용 회로들 및 그 밖의 필요 회로들을 포함하는 신호용 및 제어용의 전기적 시스템이 화재감지기형 자동스프링클러의 동작 즉 전기적인 스위칭으로 인하여 가동되도록 한다는 점에 특징이 있다.

상기 스프링클러시스템은, 다음의 두 가지의 방식 중 어느 한가지 또는 두가지 방식을 모두 활용하여 화재를 주소적으로 감지할 수 있도록 설계가능하다. 그 하나의 방법으로는 개방되는 각 스프링클러를 개별 감지하는 개별주소형 감지방식이며, 다른 하나의 방법은 화재감지기형 스프링클러가 설치되어 있는 임의설정 영역들 중에서 스프링클러가 개방된 영역의 화재를 선별 감지하는 영역 주소형 감지방식이다.

도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 다중전송식의 주소형 전기모듈(51) 또는 통상적인 릴레이형 전기모듈(52)을 모듈과 모듈간의 연결방식으로 회로상에 설치하되 상기 전기모듈들을, 도면들에 나타낸 바와 같이, 화재감지기형 자동스프링클러들마다 하나씩 연결함으로써 개별 주소형의 화재감지를 위한 회로구성이 가능하다. 이 경우 상기한 통상적인 릴레이형 전기모듈(52)은 스프링클러가 설치된 영역의 내부또는 외부 설치하거나, 국지관제형 제어장치 또는 중앙관제형 제어장치속에 집중설치하는 방식으로 처리할 수도 있다.

도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 스프링클러가 설치된 임의설정 영역내의 화재감지기형 자동스프링클러들을 스프링클러와 스프링클러간의 연결방식으로 처리하되, 당해 영역을 담당하는 다중전송식의 주소형 전기모듈(51) 또는 통상적인 릴레이형 전기모듈(52)을 한 개만 포함시켜 회로를 구성함으로써 영역 주소형의 화재감지를 위한 회로구성도 가능하다.

상기 다중전송식의 주소형 전기모듈(51) 또는 통상적인 릴레이형 전기모듈(52)은 세계 여러나라에서 상용적으로 생산되어 소방시설에 자주 이용되고 있으므로 소방관련 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있다. 예를 들면, 대한민국 소재 동방전자산업주식회사의 상품으로서 모델명 P501-94002의 Hi-MUX 중계기(Hi-MUX Repeater)와 이와 호환성을 가진 수신기(Hi-Mux 수신기 모델명 ; RYMO-01) 등을 예로 들 수 있으며, 상기 제품외에도 본 발명과 호환성이 있는 다른 주소형 모듈(51)도 사용가능하므로, 본 발명은 상기한 제품에 한정되는 것은 아니다.

도 14 및 도 15에서의 전기 모듈들 사이 또는 도 16 및 도 17의 전선결선박스(junction box)들 사이의 연결전선들 상에 표시되어 있는 사선(slash)들의 수는 전선의 가닥수를 나타내며, 도 15에서의 15C, 10C 및 13C들과 같은 표시에서 나타나는 숫자는 한가닥의 전선속에 들어있는 작은 전선의 가닥수 즉 전선심의 개수를 의미한다. 상기 사선 등의 표시들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있다.

본 발명에 의하면, 유수검지장치, 화재감지시스템 또는 건식밸브 등이 없이도 스프링클러의 개방만으로 화재감지, 화재경보와 표시 및 소화펌프의 작동 등, 필요한 전기적 제어가 이루어질 수 있기 때문에, 기존의 스프링클러시스템에 비하여 보다 다양한 기능 및 보다 편리한 유지관리가 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명에 의하면, 습식배관방식의 스프링클러시스템에 있어서는 알람체크밸브(alarm check valve)와 같은 유수검지장치를 비롯하여 유수검지장치의 정기적 시험을 위한 시험연결배관(test-connection)등이 불필요하게 되기 때문에, 기존의 습식배관 스프링클러시스템에 비하여 보다 간단한 구조의 습식배관 스프링클러시스템의 구성이 가능하다. 더욱이, 겨울철의 난방 또는 영상온도 유지가 보장될 수 없는 비교적 제한된 장소에서 시스템배관속의 물의 동결방지를 목적으로 설치하는, 화재감지시스템 또는 건식밸브(25) 등이 개입되는 기존의 준비작동식 스프링클러시스템 또는 건식배관 스프링클러시스템 대신에, 스프링클러의 개방으로 작동되는 준비작동식밸브만을 설치함으로써 비습식형의 배관을 가진 단순구조의 스프링클러시스템으로 대체설치하는 것이 가능하다.

이외에도, 본 발명에 의하면, 시스템배관(21) 내에서의 수압의 상승 또는 강하를 이용하지 않고도 화재감지기형 자동스프링클러의 개방만으로 소화펌프를 매우 신뢰성 있게 작동시킬 수 있기 때문에, 충압펌프(28) 및 압력스위치(30) 등과 같은 별도 수단의 이용 없이도 소화펌프를 자동 작동시킬 수 있다.

상기한 설명은 감열부가 직접 방수구를 밀폐하는 화재감지기형 스프링클러를 참조하여 설명하기는 하였으나, 천장에서의 하부돌출을 가급적 작게 하기 위한 형태를가진 기존 스프링클러의 구조에도 상기한 바와 같은 전기스위치의 기능을 형상화하는 동일원리의 매카니즘이 적용될 수 있는 바, 이러한 스프링클러는 프레임을 가진 반사판이 감열부에 의하여 방수구쪽으로 강하게 밀착되어 상기 방수구를 밀폐하고 있는 것으로서, 화재시의 열로 인해 상기 감열부가 반사판과 분리되고, 그 결과 상기 반사판이 방수구로부터 떨어져 내림으로써 스프링클러가 개방되게 되는데, 이런 구조 역시 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 화재발생 시 자동개방되는 고유의 기능 뿐만 아니라 통상의 정온식 화재감지기와 유사한 전기스위치의 기능을 갖는 화재감지기형 자동스프링클러를 제공하며, 또한, 하나 또는 그 이상의 스프링클러가 설치된 임의설정 영역을 주소화하여 주소별로 화재를 선별감지할 수 있는 상기 화재감지기형 자동스프링클러를 포함하는 스프링클러시스템을 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

(정정) 방수구와 금속재질의 프레임을 가진 스프링클러 본체와, 상기 방수구로부터 방출되는 물의 분산을 위한 반사판 및 평상시 상기 방수구를 밀폐하고 있다가 열에 의하여 해체되어 상기 스프링클러로부터 분리되는 감열부를 포함하여 이루어지는 스프링클러에 있어서,

상기 헤드 본체에 전기전도성 금속을 결속시키고, 상기 헤드 본체와 상기 감열부의 사이에 마이크로스윗치를 구성하여 이루어지는 전기적인 폐회로 또는 그 반대인 개회로가 상기 헤드 본체로부터의 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의하여 전기적인 개회로 또는 그 반대인 폐회로로 전환되도록 구성되는 것을특징으로 하는 화재감지기형 자동스프링클러.
(정정) 방수구가 형성된 금속재질의 스프링클러본체와, 열에 의하여 상기 스프링클러로부터 분리되는 감열부 및 상기 방수구와 상기 감열부 사이에서 평상시 상기 방수구를 밀폐하되 상기 감열부의 분리시 상기 방수구로부터 일정거리를 이탈하여 상기 방수구를 개방하게 함과 동시 방수구로부터 방출되는 물을 분산시키는 반사판을 포함하여 이루어지는 스프링클러에 있어서,

상기 헤드 본체에 전기전도성 금속을 결속시키고, 상기 헤드 본체와 상기 감열부의 사이에 마이크로스윗치를 구성하여 이루어지는 전기적인 폐회로 또는 그 반대인 개회로가 상기 헤드 본체로부터의 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의하여 전기적인 개회로 또는 그 반대인 폐회로로 전환되도록 구성되는 것을특징으로 하는 화재감지기형 자동스프링클러.
(정정)방수구와 금속재질의 프레임을 가진 스프링클러 본체와, 상기 방수구로부터 방출되는 물의 분산을 위한 반사판 및 평상시 상기 방수구를 밀폐하고 있다가 열에 의하여 해체되어 상기 스프링클러로부터 분리되는 감열부를 포함하여 이루어지는 스프링클러에 있어서,

상기 헤드 본체와 상호 전기적 절연이 이루어지도록 두 개의 전기전도성 금속을 상기 헤드 본체에 결속하되 상기 전기전도성 금속의 각 접점이 상기 감열부에 인접하게 위치하도록 구성하여 이루어지는 전기적 개회로가 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의하여 상기 방수구를 통하여 방수되는 물에 의해 상기 두 접점사이에 전기적 도통이 일어남으로써 전기적 폐회로로 전환되도록 구성되는 것을특징으로 하는 화재감지기형 자동스프링클러.
방수구가 형성된 금속재질의 스프링클러본체와, 열에 의하여 상기 스프링클러로부터 분리되는 감열부 및 상기 방수구와 상기 감열부 사이에서 평상시 상기 방수구를 밀폐하되 상기 감열부의 분리시 상기 방수구로부터 일정거리를 이탈하여 상기 방수구를 개방하게 함과 동시 방수구로부터 방출되는 물을 분산시키는 반사판을 포함하여 이루어지는 스프링클러에 있어서,

상기 헤드 본체와 상호 전기적 절연이 이루어지도록 두 개의 전기전도성 금속을 상기 헤드 본체에 결속하되 상기 전기전도성 금속의 각 접점이 상기 감열부에 인접하게 위치하도록 구성하여 이루어지는 전기적 개회로가 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의하여 상기 방수구를 통하여 방수되는 물에 의해 상기 두 접점사이에 전기적 도통이 일어남으로써 전기적 폐회로로 전환되도록 구성되는 것을특징으로 하는 화재감지기형 자동스프링클러.
(정정)제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

두 개의 전기전도성 금속을 상기 헤드 본체에 결속하되 하나의 전기전도성 금속은 상기 헤드 본체와 상호 전기적 절연이 이루어지도록 구성하면서, 두 개의 전기전도성 금속의 각 접점이 상기 감열부에 인접하게 위치하도록 하여 이루어지는 전기적 개회로가 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의하여 상기 방수구를 통하여 방수되는 물에 의해 상기 두 접점사이에 전기적 도통이 일어남으로써 전기적 폐회로로 전환되도록 구성되는 것을특징으로 하는 상기 화재감지기형 자동스프링클러.
(삭제)
(정정)제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 따른 상기 감열부의 해체 또는 탈락에 의해 전기적인 폐회로 또는 그 반대인 개회로를 이루는 상기 화재감지기형 자동스프링클러가기존의 화재감시와 경보용의 회로 및 동적 작동성을 갖는 장치 또는 기구 등의 기동 회로들을 포함하는 기존의 소방용의 신호 및 제어 시스템에 전기적으로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프링클러시스템.
(삭제)
(정정)제 7 항에 있어서,

상기 화재감지기형 스프링클러가수리학적으로 연산처리하는 컴퓨터용 프로그램에 의하여 동적 작동성을 갖는 소화펌프 회전차(임펠러)의 회전속도가 조절되는 변속모터에전기적으로 연결되어 상기 자동스프링클러의개방위치 및 개수에 따라 정량적으로 조절된 물이 상기 소화펌프로부터 공급되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 스프링클러시스템.
(삭제)
(정정)제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 따른 상기 자동스프링클러 각각에 대하여 하나의 전기적 회로가 구성되게 하고 각회로에 주소형 모듈 또는 릴레이 모듈을 연결하여 화재의 발생위치를 감지토록 이루어지는 것을특징으로 하는 스프링클러시스템.
(정정) 제 11 항에 있어서,

상기 자동스프링클러가 2개 이상 군집된 영역내에서의 자동스프링클러의 개방여부를 감시하기 위하여 각 영역마다 그 영역에 속하는 모든 자동스프링클러를 하나의 전기적 회로에 포함되게 구성하고 상기 각 전기적 회로마다 하나 이상의 주소형 모듈 또는 릴레이 모듈을 연결하여 화재의 발생영역을 감지토록 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 스프링클러시스템.