KR100932098B1 - 소화에어로졸 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐쇄된 공간인 주택, 동력 발전 설비의 선반, 운송 수단의 격리된 장소 등에서 발생되는 화재를 방지하기 위해 사용되는 소화에어로졸 발생기에 관한 것이다.

기술적인 사항은 에어로졸 발생기는 냉각제의 안정된 방출을 확실히 하기 위하여 높은 온도에서 흐름이 중단되지 않고 케이스 안에서 압력을 높이는 물질이 없으며 진동부하와 온도의 급등에도 효율적으로 작용할 수 있는 양호하며 견고한 필요조건에 만족시키기 위할 목적으로

마개가 있는 원통형의 몸통, 몸통 내부의 구멍이 뚫린 면으로 배치되고 구분된 알갱이 형태의 냉각제, 닫힌 면 쪽으로 배치되고 고정되어 있는 고체 연료 에어로졸 조성추진제, 그리고 냉각제와 주친제 사이에 있는 연소실을 포함하며, 추진제 연소 면적이 몸통 단면적에 대한 비의 범위가 3-11이며 점화장치는 전기 발화제 및/또는 도화선으로 이루어진 소화에어로졸 발생기를 제공한다.

점화장치, 도화선, 전기 발화제, 추진제

Description

소화에어로졸 발생기{aerosol generator for fire fighting}

도 1은 본 발명의 개략적인 외관

도 2는 본 발명의 평면도

도 3은 본 발명의 단면도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1. 몸통 2. 마개

3. 마개 4. 점화장치

5. 판 6. 도화선

7. 전기 발화제(electric activator)

8. 전선 9. 냉각제

10. 연소실 11. 추진제(에어로졸)

12. 추진제(에어로졸) 13. (원형의) 삽입판

14. 디스크 15. 그물망

16. 냉각제 완충용 다공판 17. 틈

18. 완충물 19. (원통형) 지지턱

20. 대 21. 볼트

본 발명은 폐쇄된 공간인 주택, 동력 발전 설비의 선반, 운송 수단의 격리된 장소 등에서 발생되는 화재를 방지하기 위해 사용되는 소화에어로졸 발생기에 관한 것이다.

종래에도 자동차용 자동 소화기와 에어로졸 소화기가 공지되어 있다.

알려진 자동차용 소화기(특허 KNP No.CN2522100Y, 공시 2002년, KI.(A62C 35/10)는 원통형의 몸통에, 하부는 밀폐되어 있고, 상부는 구멍이 있는 마개로 덮여 있다. 몸통의 상부에는 냉각제, 하부에는 에어로졸 구성 조성물이 배치되며, 그 사이는 비어 있다. 전기 및 열 스위치가 몸통 내부에 정착되어 있어, 에어로졸 구성 조성물과 접촉시, 냉각제 및 상부의 구멍이 있는 마개를 통과한다. 이 특허에는 추진제의 특성들, 발생기의 기하학적 범위 및 냉각제의 양 사이의 상호 관계가 제시되어 있지 않다. 유사한 타입의 집약성을 떨어뜨려 결국 소화의 효율성을 떨어뜨리고, 또 한편으로는 발생기의 압력을 허용 수준보다 높일 위험이 있고, 가스 에어로졸 흐름의 온도 또한 현저히 높이게 된다.

알려진 에어로졸 소화기(신청서 EP 0871516, 공시 1998-10-21)는 원통형의 몸통, 전기 스위치와 접해 있으며 몸통 내부에 고정된 고체 연료성 추진제, 부분적으로 배치된 냉각제, 보호 망을 지나 추진제와 냉각제 사이에 위치한 연소실, 그리고 마개들로 구성되는데, 마개 중 하나는 구멍이 나 있고 다른 하나는 소화기 몸통과 분리되게 결합되어 있어 그것을 통해 전류 성분들이 전기 스위치로 통과한다.

전기 스위치의 절연선이 연소된 후 형성되는 구멍을 통해 온도가 높은 에어로졸 흐름이 터질 가능성이 있는데, 이것은 소화기의 이용을 저해하는 결함이 된다. 보호 망과 접촉 시 냉각제에 균열이 생길 수 있는데, 이것은 냉각제의 파괴 외에도 배출구 통과 면을 파편들로 막아, 소화기 몸통의 파괴를 야기할 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 최상의 발생기 작동 조건의 확보와, 추진제의 특성, 발생기의 기하학적 범위, 냉각제의 양 등을 고려하여, 또한 진동 및 온도 차에 강한 구조를 가질 때 가능한 요건에 만족시킬 수 있도록 하며,

소화에어로졸 발생기의 중요한 특성들 및 기술 결과들을 종합하여 가장 근접한 기술적 해결책인 원형 선출 방식의 제품을 제공하고자 한다.

소화기의 이용에 있어 기술적인 결과는 점화장치를 결합하여(전기 그리고/또는 열 충격) 가스 발생기의 확실한 작동을 보장하는 것이다. 알갱이 형태의 냉각제를 분리하여 배치하는 것도 안전을 보장하는 방법이다. 연소 시작 면적과 3-11 범위의 몸통 횡단 면적의 상호관계가 실험 과정을 통해 알려졌는데, 이것은 가스 발생기의 최상의 작동 조건, 즉 높은 소화 효율성과 함께 적정 온도 수준이 전제되어야 한다. 연소실을 포함하여 가스 흐름의 정도를 안정시키고 고르게 한다.

몸통 내부에 열선 배치는 높은 온도로 에어로졸 흐름이 무너질 수 있는 통로 형성 가능성을 배제시킨다.

상술된 기술적 결과는, 마개(그 중 하나는 구멍이 나 있는 배출용)가 있는 원통형의 몸통, 점화장치, 몸통 내부 구멍 뚫린 면 쪽으로 배치되고 부분으로 나누어진 알갱이 형태의 냉각제, 닫힌 면 쪽으로 배치되고 고정되어 있는 고체 연료 성 에어로졸 조성 추진제, 그리고 냉각제와 추진제 사이에 있는 연소실로 구성되는 소화에어로졸 발생기가 추진제 연소 시작 면과 3-11 범위의 몸통 횡단면과의 관계에 따라 차별화되게 한다. 또한 점화장치는 전기 발화제 및/또는 도화선으로 이루어진다.

고체 연료성 에어로졸 구성 조성물은 원형의 삽입물 옆으로 두 종류의 추진제(빠르게 그리고 천천히 연소되는 타입)로 만들어진다.

작동이 되면 두 종류의 추진제는 동시에 발화되고 함께 연소되어 소화 작용을 한다.

빠르게 연소되는 추진제의 연소 후에는 에어로졸 사용량이 단계적으로 떨어지며 천천히 타는 추진제는 끊임없이 집중적으로 물질을 소화부에 전달한다.

알갱이 형태의 냉각제를 부분으로 분리할 때 최상의 결과는 간격, 지탱해 주는 구멍이 뚫린 디스크, 진동판을 두고 서로 붙여서 위치하게 하는 것이다. 여기에서 냉각제와 추진제의 양적 관계는 0.7-1.2가 된다.

가장 기술적으로 전기 발화제(ELECTRIC ACTIVATOR)의 전선이, 구멍이 나 있는 면 또는 닫힌 면의 구멍을 통해 몸통에서 나오게, 그리고 도화선은 구멍이 나 있는 면으로 나오게 해야 한다.

연소실은 상기 몸통의 내주면을 따라 돌출 형성된 지지턱 및 상기 지지턱에 의해 지지된 냉각제와 상기 추진제에 의해 규정된다.

도화선은 몸통 내부에 지그재그 또는 나선형의 곡선으로 배치되어야 한다. 이것은 도화선의 연소 후에도 냉각제 내부에 통로가 형성되는 것을 방지한다.

소화기는 편리하게 고정해서 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 개략적인 외관이고

도 2는 본 발명의 평면도이며

도 3은 본 발명의 단면도로서

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

소화에어로졸 발생기는 원통형의 몸통(1), 구멍 뚫린 마개(2)로 덮여 있는 통로면, 전면 마개(3)로 막혀 있는 또 다른 면으로 구성된다. 마개(2)(3)는 분리될 수 없도록 몸통(1)에 부착되어 있다. 점화장치(4)는 판(5)에 결합되어 있으며, 도시된 바와 같이 도화선(6)과 전기 발화제(7)를 포함한다. 상기 전기 발화제(7)에는 전선들(8)이 결합되어 있다. 도화선(6)과 전선들(8)은 알갱이 형태의 냉각제(9)를 통과하여 구멍이 있는 면을 지나 마개(2)를 통해 나온다. 도 1을 통해 도화선(6) 및 전선들(8)의 배치를 알 수 있다. 점화장치(4)는 마개(3)쪽에 인접한 몸통(1)의 내부에 배치되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 마개(3)에 직접 고정이 가능하다. 몸통(1) 내부의 표면으로 이의 내주면을 따라 돌출 형성된 지지턱(19)이 제공되어 있는데, 연소실(10)이 여기에 조성된다. 냉각제(9) 내부의 도화선(6)은 예를 들어 나선, 혹은 지그재그 등 곡선 형태로 배치되고, 막힌 면 쪽으로 에어로졸 조성 물질이 빠르게 연소되는 추진제(11)와 천천히 연소되는 추진제(12)가 채워지며, 원형의 삽입판(13)이 있어 이들을 분리한다.

알갱이 형태의 냉각제(9)는 구멍이 나 있는 마개(2) 쪽에서 몸통(1) 내부에 채워지고, 길이에 따라 적어도 두 부분으로 나누어진다. 이들의 분리는 구멍이 나 있는 디스크(14), 작은 구멍이 많은 그물망(15), 냉각제 완충용 다공판(16), 원형 형태의 틈(17)을 지나 위치한 거울에 의해서 가능하다.

마개(2) 쪽 구멍이 나 있는 면은 알갱이 형태의 냉각제(9) 및 작은 구멍이 많은 그물망(15) 및 냉각제 완충용 다공판(16)으로부터 독립되어 있으며, 어떠한 경우라도 냉각제 완충용 다공판(16)은 냉각제 쪽에 위치한다. 마개(3)로 닫혀진 면과 고체 연료 성 에어로졸 구성 성분인 추진제(12) 사이에는 기공(氣孔)이 많은 고무 등의 탄성체로 만들어진 완충물(18)이 있다. 이러한 완충물(18)은 진동이 심할 때 추진제를 고정시켜 주며, 사용시 추진제에 균열이 생기는 것을 막아주어 소화기 작동 시 내압 상승을 방지한다. 알갱이 형태의 냉각제(9) 투입 시 도화선(6)도 동시에 투입되어, 나선의 곡선 형태가 된다. 지그재그나 톱니 모양도 가능하다. 이러한 결과로 도화선(6) 연소 후 형성되는 통로는 알갱이 형태의 냉각제(9)에 의해 닫히고, 냉각되지 않은 높은 온도의 에어로졸이 이 통로를 따라 돌파할 가능성은 없어진다. 소화에어로졸 발생기를 어떤 대상에 고정시키기 위하여 대(20)와 볼트(21)가 구비되어 있다.

소화기는 다음과 같이 작동한다.

소화에어로졸 발생기의 몸통(1)을 대(20)를 이용해서 자동차 본넷 아래 등에 고정시킬 때, 전선(8)을 운전 가동 시스템에 연결하여 도화선(6)의 끝이 화재가 발생 가능한 쪽을 향하도록 한다. 사용 과정에서 진동이 발생하는데, 완충물(18)이 에어로졸 구성 성분인 추진제(11,12)로의 영향을 감쇄시킨다. 한편, 냉각제(9)는 구멍이 뚫린 디스크(14)에 의해 진동이 감쇄된다. 냉각제 완충용 다공판(16)은 냉각제(9)가 그물망(15)과 직접 접촉하지 않게 그물망(15)과 냉각제(9) 사이에 위치하는데, 이는 냉각제(9)가 그물망(15) 내부에서의 진동 또는 충격에 의한 파손을 막아주고 냉각제 파손물 조각이 그물망(15) 사이로 이탈되는 것을 막아준다. 완충물(18)은 에어로졸 구성 추진제(11,12)가 온도로 인해 변형/손상되는 것을 막아주고, 자동차 엔진 가열 시 몸통(1) 또한 보호해 준다.

소화에어로졸 발생기는 전기나 열 충격으로 작동된다. 소화에어로졸 발생기를 운전시키는 전기 신호는 전선(8)을 통해 전면 마개(3)로 닫혀 있는 면 쪽 몸통(1)에 위치한 점화장치(4)의 전기 발화제(7)로 움직인다. 점화장치(4)의 연소로 추진제 표면이 점화되고 추진제가 연소할 때에 생성되는 소화 에어로졸을 발생시키는데, 소화 에어로졸은 그물망(15)과 그물망(15) 내부에 위치한 냉각제(9), 디스크(14), 그리고 냉각제 완충용 다공판(16)을 거쳐 마개(2)의 방출 구멍으로 방사된다. 마개(2)의 방출구멍으로 방출된 소화 에어로졸은 화재 발생부 공간으로 방사 및 확산되어 화재 발생부와의 화학반응으로 소화 작용을 하게 된다.

화재 발생지의 열 충격으로 소화에어로졸 발생기가 작동될 경우에는 화재 공간에 노출된 도화선(6) 끝 부분이 예민해진다. 온도의 영향으로 도화선(6)과 절연선(8)은 연소하는데, 이때 형성된 <<통로>>는 알갱이 형태의 냉각제(9)에 의해 닫히고, 원통형 지지턱(19)으로 위치한 연소실(10)에서 추진제(11, 12)의 연소로 발생한 압력으로 소화 에어로졸이 마개(2)의 방출 구멍으로 방출되어진다.

틈(17)을 통해 에어로졸이 통과할 때, 에어로졸의 매개변수로 분리된 알갱이 형태의 냉각제(9)는 그물망(15)의 내부에 위치하고, 추진제(11, 12)의 연소로 발생된 연소열은 냉각제(9)에 의한 흡열반응으로 차단된다. 냉각제 완충용 다공판(16), 냉각제(9), 그물망(15), 디스크(14), 원통형 지지턱(19) 등과 같이 독립적인 구조로 분리하여 위치하게 하는 것은, 진동에 의한 알갱이 형태의 냉각제가 조밀한 구조로 바뀔 수 있으며, 이로 인한 냉각제의 공간이 넓어져 추진제의 연소로 생성되는 압력이 넓어진 냉각제(9)의 공간에 의해 변화될 수 있으며 추진제에 의해 생성된 에어로졸이 냉각제를 거쳐 마개(2)의 방출 구멍으로 방출될 때에 충분한 냉각제의 흡열반응을 얻을 수 없게 되기 때문이다.

소화에어로졸 발생기 모의 실험을 자동차 본넷 아래 공간에서 실행하였다. 추진제 연소 시작 면과 몸통 절단면 영역에서의 관계(범위:2-15)에 대한 실험을 위해 발생기들이 준비되었다(표 1은 중요한 실험 결과를 나타낸다). 또한 냉각제와 에어로졸 조성 추진제의 양적 상호관계(범위:0.5-1.5)실험을 위한 발생기들이 준비되었다.(표 2는 중요한 실험 결과를 나타낸다).

전기 발화제(ELECTRIC ACTIVATOR)로는 퓨즈, 알갱이 형태의 냉각제로는 OMK TU 4854-003-17191106-96 상표의 냉각제, 냉각제 완충용 다공판으로는 폴리에틸렌 박막, 도화선으로는 PMTP라는 상표의 도화선, 에어로졸 조성 물질(AOS)은 CAPT에서 압축된 형태의 고체 연료성 에어로졸 조성 물질이 사용되었다.

실행된 모든 실험의 결과가 표 1 및 표 2에 나타나 있다. 모델 1-3은 고체연료성 추진제 하나로, 모델 4-6은 빠르게 연소되는 추진제와 느리게 연소되는 추진제 두가지로 만들어졌다.

추진제 연소 시간이 다른 것은, 예를 들어 두 추진제가 한 성분으로 만들어졌지만, 둘 중 하나에 연소 표면을 증대시키는 구멍을 뚫릴 수 있다는 것이다.

모델 1과 4는 전기 발화제에 의해 작동될 경우에 맞추어졌다(ELECTRIC ACTIVATOR).

모델 2와 5는 열 충격으로 작동될 경우에 맞추어졌다(도화선).

모델 3과 6은 전기 및 열 충격으로 인해 작동될 경우에 맞추어졌다(COMBINATION).

소화기 공식에서 보여진 모든 중요한 특징들을 포함하는 구조의 63가지 예제가 실험을 위해 준비되었다. 추진제 연소 시작 면적(S₁)과 몸통의 횡단 면적(S₂)의 관계를 3에서 11까지 달리하였고, 추가로 냉각제 양(m₁)과 추진제 양(m₂)의 비율을 0.7에서 1.2까지 달리하여 실험하였다.

매 전형마다 3개씩 만들어진 실험 모델은 100% 모두 작동되었다. 여기서는 원형에 따른 제조물에서 생기는 고온의 에어로졸 흐름이 터지는 현상이 나타나지 않았다. 자동차 본넷 아래의 공간에서 소화기를 사용했을 때, 초기에 화재를 100% 진압하였다(+).

S₁:S₂를 2와 13으로 같게 했을 때와, m₁:m₂를 0.6과 1.4로 같게 하여 42가지 모델이 만들어졌다.

S₁:S₂=13일 때, 발생기의 작동은 가스 에어로졸 흐름의 자연 발광을 수반하였고, 격자 단면에서 50mm 거리의 온도가 400℃를 초과하였다. S₁:S₂=2일 때, 발생기에 대한 실험은 완전 소화에 성공하지 못했다(-).

냉각제 양과 추진제 양의 비율을 0.6으로, S₁:S₂=2로 했을 때는, 배출구 단면에서 50mm 거리의 온도가 400℃를 초과하는 결과가 나왔다. 냉각제의 양을 1.3으로 증가했을 경우에는, 소화의 효과성이 떨어졌다. 발생기의 작동의 한계조건에 대하여, S₁:S₂=13이고 냉각제와 추진제의 양적 관계가 1.3일 때, 연소실 압력이 12기압에서 허용 가능 범위를 넘어섰다는 점에 주목해야 한다.

그리고 본 발명은 도면과 설명에 한정되는 것이 아니고 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변화시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명은 폐쇄된 공간인 주택, 동력 발전 설비의 선반, 운송 수단의 격리된 장소 등에서 발생되는 화재방지효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 마개(2)가 있는 원통형의 몸통(1), 점화장치(4), 상기 몸통(1) 내부의 구멍이 뚫린 면 쪽으로 배치되고 구분된 알갱이 형태의 냉각제(9), 닫힌 면 쪽으로 배치되고 고정되어 있는 고체 연료 에어로졸 조성 추진제(11)(12), 및 상기 냉각제(9)와 상기 추진제(11)의 사이에 제공된 연소실(10)을 포함하며,

   상기 추진제 연소 면적 대 상기 몸통(1)의 단면적의 비는 3 내지 11이며,

   상기 점화장치(4)는 전기 발화제(7), 도화선(6) 또는 이 둘 모두로 이루어진 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각제(9) 중량 대 상기 고체 연료 에어로졸 조성 추진제(11)(12) 중량의 비가 0.7 내지 1.2인 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 추진제(11)(12)는 원형의 삽입판(13)을 사이에 두고 빠르게 연소되는 추진제(11)와 느리게 연소되는 추진제(12)로 구분되되, 상기 느리게 연소되는 추진제(12)가 닫힌 면 쪽으로 배치되어 고정되는 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 전기 발화제(7)가 밀폐되어 있는 상기 몸통(1)에서 횡단면의 구멍을 통하여 상기 전선(8)이 상기 몸통(1)의 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
6. 제 1항에 있어서, 상기 도화선(6)이 밀폐된 몸통(1)으로부터 횡단면의 구멍을 통하여 밖으로 노출된 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
7. 제 1항에 있어서, 상기 연소실(10)은 상기 몸통(1)의 내주면을 따라 돌출 형성된 지지턱(19) 및 상기 지지턱(19)에 의해 지지된 냉각제(9)와 상기 추진제(11)에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.
8. 제 1항에 있어서, 상기 도화선(6)은 상기 몸통(1)의 내부에서 곡선으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 소화에어로졸 발생기.

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