KR101063857B1 - 집열판을 구비하는 상향식 스프링클러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삿갓 형태나 솥뚜껑 형태의 집열판을 통하여 화재발생시 상승하는 열기에 대한 집열효과를 향상시켜 초기 화재진압에 유리하고, 우산효과로써 스프링클러 조립체를 외부로부터의 충격에서 보호하거나 이물질의 누적을 방지하여 장기간 정상 가동을 가능하게 하는 집열판을 구비하는 상향식 스프링클러에 관한 것이다.

본 발명은, 소화수를 공급하는 배관연결 파이프; 배관연결 파이프의 일단에 결합되며, 소화수를 외부로 배출하는 스프링클러 조립체; 스프링클러 조립체를 둘러싸는 가드프레임; 및 가드프레임의 상단에 고정되며, 솥뚜껑 형상 및 삿갓 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 집열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향식 스프링클러를 제공한다.

본 발명에 의하면, 첫째, 집열판이 집열효과를 향상시켜 스프링클러의 작동시간이 이전보다 빨라지게 되며, 나아가 초기 화재진압 가능성도 높아지게 된다. 이는 결국 화재로 인한 물질적·금전적 피해를 감소시키는 결과를 낳는다. 둘째, 집열판이 우산효과를 발생시켜 그 위에 이물질이 축적됨을 방지하며, 장기간 방치에도 양호한 보존상태를 유지하여 기기의 정상 작동을 실현할 수 있게 된다. 세째, 집열판의 우산효과는 스프링클러의 노즐에 먼지나 노폐물이 축적되는 것도 방지한다. 이는 살수 패턴을 일정하게 조정하는 노즐의 사용기간을 연장하는 효과를 거둘 뿐만 아니라, 지하주차장과 같이 타이어 분진이 많이 발생되며 보수가 용이하지 못한 곳에도 적용을 가능하게 한다.

스프링클러, 집열판, 소화수, 화재진압, 지하주차장

Description

집열판을 구비하는 상향식 스프링클러 {Upward type sprinkler with heat collector}

본 발명은 솥뚜껑 형상 및 삿갓 형상 중 어느 하나의 형상에 따른 집열판을 구비하는 상향식 스프링클러에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 상기한 형상의 집열판을 통하여 화재발생시 상승하는 열기에 대한 집열효과를 향상시켜 초기 화재진압에 유리하고, 우산효과로써 스프링클러 조립체를 외부로부터의 충격에서 보호하거나 이물질의 누적을 방지하여 장기간 정상 가동을 가능하게 하는 특징이 있는 집열판을 구비하는 상향식 스프링클러에 관한 것이다.

일반적으로 스프링클러(sprinkler)는 화재발생시 소방수를 이용하여 화재를 초기 진압하는 자동소화 장치이다. 이러한 스프링클러는 실내온도가 70℃ 이상이 되면 자동소화 및 경보장치를 발동하여 사고를 미연에 방지하기 때문에 오늘날 백화점, 호텔, 병원 등 많은 사람들이 밀집하는 건물 뿐만 아니라 아파트, 주택 등에도 의무적으로 설치하도록 규정하고 있다.

스프링클러는 보통 실내 천장에 설치되는데, 소방기술기준에 관한 규칙/소방법규나 천장 제트흐름(ceiling jet flow) 현상을 반영할 때 스프링클러 헤드가 천 장면으로부터 30㎝~45㎝의 위치에 설치됨이 적정하다. 이러한 스프링클러 헤드의 위치를 참작할 경우 스프링클러의 집열판은 '∩' 형상도 가능하나 종래에는 컨실드(concealed) 구조가 가능하다는 잇점 때문에 '∪' 형상(예컨대, 대한민국 특허등록공보 제522,146호 "조기반응형 컨실드 스프링클러")이 통용되었다.

그런데, 집열판이 '∪' 형상인 경우에는 다음과 같은 문제점을 노출하였다. 첫째, 실내공간에서 화재가 발생하면 수직범위의 화재플럼(fire plume)은 천장에 막혀 더이상 상승하지 못하고 천정면 아래에 잠시동안 일정한 두께층을 형성하게 된다(ceiling jet flow). 그런데, 종래의 집열판은 '∪' 형상인 관계로 그 끝단과 천장면 사이에는 좁은 간격이 형성되었다. 이로 인하여 화재플럼은 집열판 내부로 제대로 침입하지 못했으며, 집열판은 스프링클러가 작동하기에 충분한 열을 수집하지 못하였다. 더욱이, 천장이 높은 곳에 위치하거나 실내공간이 매우 넓은 경우에는 열대류 현상에 따른 열 분산으로 상기한 현상은 보다 심화된다. 이는 스프링클러의 작동시간을 지연시키는 결과를 낳을 뿐만 아니라 스프링클러의 주요 이용목적인 초기 화재진압에도 실패하는 결과를 낳는다.

둘째, 종래의 '∪' 형상 집열판은 장기간 방치시 그 위에 먼지와 같은 이물질이 축적된다(컨실드 구조로 형성되어 집열판의 끝단과 천장면 사이에 형성되는 틈이 좁다고는 하나 이물질의 침입을 원천 방지할 수는 없으므로 이물질의 축적은 당연하다). 그런데, 이러한 이물질의 축적은 스프링클러의 방사패턴에 변화를 줄 수 있으며, 자칫 기기의 오작동을 유발할 수도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, '∩' 형상 집열판 및 상기 '∩' 형상 집열판을 스프링클러 조립체에 고정하는 가드프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 상향식 스프링클러를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 소화수를 공급하는 배관연결 파이프; 상기 배관연결 파이프의 일측에 결합되며, 상기 소화수를 외부로 배출하는 스프링클러 조립체; 상기 스프링클러 조립체를 둘러싸는 가드프레임; 및 상기 가드프레임의 상단에 고정되며, 솥뚜껑 형상 및 삿갓 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 집열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클러를 제공한다.

구체적으로, 상기 배관연결 파이프는 T분기형 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 스프링클러 조립체는 설치방향이 상향형 구조인 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가드프레임은, 양단부는 평탄하게 형성되며 중앙부는 반원 형상인 수평지지대; 일단부는 상기 수평지지대의 외주면에 고착되며 타단부는 바깥쪽 방향으로 꺾어져 상기 집열판의 일면에 용접되는 수직지지대; 및 상기 수직지지대의 외부면에 밀착 형성되는 테두리지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 가드프레임의 상기 수평지지대는, 한쌍이 구비되되 볼트에 의해 그 양단부들이 체결되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 이상에서 설명한 바에 따라 다음과 같은 효과를 발생시킨다.

첫째, 본 발명에 따른 집열판이 집열효과를 향상시켜 스프링클러의 작동시간이 이전보다 빨라지게 되며, 나아가 초기 화재진압 가능성도 높아지게 된다. 이는 결국 화재로 인한 물질적·금전적 피해를 감소시키는 결과를 낳는다.

둘째, 본 발명에 따른 집열판이 우산효과를 발생시켜 그 위에 이물질이 축적됨을 방지하며, 나아가 장기간 방치에도 양호한 보존상태를 유지하여 기기의 정상 작동을 실현할 수 있게 된다.

세째, 집열판의 우산효과는 스프링클러 조립체의 노즐에 먼지나 노폐물이 축적되는 것도 방지한다. 이는 살수 패턴을 일정하게 조정하는 노즐의 사용기간을 연장하는 효과를 거둘 뿐만 아니라, 지하주차장과 같이 타이어 분진이 많이 발생되며 보수가 용이하지 못한 곳에도 적용을 가능하게 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향식 스프링클러의 사시도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향식 스프링클러의 분해사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향식 스프링클러(100)는 배관연결 파이프(110), 스프링클러 조립체(112), 집열판(114) 및 가드프레임(116)을 포함한다.

배관연결 파이프(110)는 물의 흐름이 이루어질 수 있도록 내부가 비어 있는 부재로서, 본 발명의 실시예에서는 꺾임 구성을 가지는 T분기형 구조로 형성된다. 배관연결 파이프(110)가 이러한 구성을 가지는 이유는 상향식 집열판의 설치를 실현시키기 위해서이다. 배관연결 파이프(110)는 거치대(H)를 통해 천장에 고정되며 소화용 급수배관라인에 연결된다. 이러한 배관연결 파이프(110) 일측에는 스프링클러 조립체(112)가 나사 결합된다. 배관연결 파이프(110)는 본 발명의 실시예에서 탄성을 가지는 단열재로 구성된다. 예컨대, 배관연결 파이프(110)는 스테인레스, 합성수지, 금속재 등에 단열재를 코팅하는 형태로 구성될 수 있다.

스프링클러 조립체(112)는 단부(구체적으로 스프링클러 헤드(134)의 단부)에 히트 콜렉터(heat collector), 감열체 등을 포함하는 감열부(130)를 구비하며, 이를 통해 화재발생 여부를 자동으로 감지하여 소화수가 노즐부(132)를 통해 외부로 방출되도록 한다. 구체적으로, 스프링클러 조립체(112)는 설정온도 초과시 감열부(130)가 파열되거나 용융되어 스프링클러 헤드(134)에서 분해이탈하면 동시에 노즐부(132)의 일단에 형성된 구멍을 폐쇄하던 노즐폐쇄부(미도시)가 제거되어 소화수가 외부로 방출되도록 한다. 여기에서, 노즐부(132)는 스프링클러 헤드(134)를 관통하여 배관연결 파이프(110)에 연결되는 구성을 가진다.

이러한 스프링클러 조립체(112)는 예컨대 대한민국 특허출원 제2007-26567호 "길이 조절이 가능한 스프링쿨러 조립체"에 제안된 바로 형성될 수 있다. 한편, 상기한 감열체는 열을 감응하는 기능을 하며, 글래스 벌브나 저융점 합금 등을 포함하여 구성된다. 저융점 합금을 포함하는 감열체는 일본 특허공개공보(특개평) 제7-284545호 "Sprinkler head"에 기재된 바를 참조하면 된다.

스프링클러 조립체(112)는 설치방향을 고려할 때 본 발명의 실시예에서 상향형(upright type)으로 구현된다. 상향형은 다른 형태인 하향형(pendent type), 상하양용형(conventional type), 측벽형(side wall type) 등보다 분사패턴이 우수한 장점이 있다.

스프링클러 조립체(112)는 구조형식을 고려할 때 본 발명의 실시예에서 감열부(130)를 구비하는 폐쇄형(closed type)으로 구현된다. 구체적으로, 스프링클러 조립체(112)는 프레임형(frame type)으로 설치되는 경우 배관연결 파이프(110)를 통해 소화용 급수배관라인에 연결되어 내부로 소화수 분출구(미도시)가 천공되고 하방으로 프레임이 연장 형성된다. 이 프레임의 하단 헤드본체에는 확산판이 형성되며, 이외 소화수 분출구를 폐쇄하는 폐쇄부재와, 프레임 및 폐쇄부재 사이에 개폐부재를 록킹(locking)시키거나 일정온도 이상 열감지시 록킹을 해제하는 감열부(130)가 구비된다. 반면, 스프링클러 조립체(112)가 플러시형(flush type)으로 설치되는 경우에는 소화수 분출구가 형성된 노즐을 가지는 헤드본체, 헤드본체의 하단에 연결되며 내부에 공간이 형성되는 프레임, 상기 공간에 승강 가능하게 설치되며 하단 가장자리에 확산판이 형성되는 승강대, 승강대의 하단 중앙에 결합되어 노즐을 개폐하는 개폐부재, 감열부(130) 등으로 구성된다. 이 타입은 헤드본체 외주면에 형성된 숫나사부(凸)를 통하여 내주면에 암나사부(凹)가 형성된 배관연결 파이프(110) 하단부와 체결한다. 그러나, 스프링클러 조립체(112)는 감열부(130)가 구비되지 않아 방수구가 항상 개방되어 있는 개방형(opened type)으로 구현되는 것도 가능하다. 스프링클러 조립체(112)가 개방형인 경우에는 열 감지기를 구비함이 바람직하다.

한편, 스프링클러 조립체(112)가 폐쇄형인 경우에는 감열부(130)의 재질 및 형태에 따라 퓨즈블 링크형(link lever type or fuse type), 글래스 벌브형(glass bulb type), 케미칼 숄더형(chemical solder type), 메탈 피스형(metal piece type) 등으로 다양하게 설계할 수 있다. 퓨즈블 링크형은 화재 등을 이유로 주위 온도가 설정온도(예컨대, 68℃)에 이르면 퓨즈가 용융되면서 개폐부재의 록킹을 해제시켜 소화수 분출구를 통해 소화수가 분출되도록 한다. 반면, 글래스 벌브형은 설정온도 초과시 글래스 벌브 내에 주입된 약액이 팽창하면서 압력을 창출하고, 이 압력이 글래스 벌브를 폭발시키면서 개폐부재의 록킹을 해제하게 된다.

상기한 스프링클러 조립체(112)의 구성은 일실시예를 따른 것으로서, 기재된 바에 한정되지 않으며 당업자에 의해 얼마든지 개량이 가능하다. 예컨대, 스프링클러 헤드(134)의 경우 대한민국 실용신안등록공보 제408,321호 "스프링클러 헤드"에 게재된 바가 본 발명에 적용되는 것도 가능하다.

집열판(114)은 본 발명의 실시예에서 솥뚜껑 형상 및 삿갓 형상 중 어느 하나의 형상으로 구현된다. 이러한 집열판(114)은 종래와는 달리 상승하는 화재플럼을 수집하여 종래보다 스프링클러(100)의 작동시간을 단축시킨다. 이는 곧 화재발생시 스프링클러(100)의 보다 빠른 대응을 실현시키는 바탕이 된다.

집열판(114)은 감열부(130)에 보다 신속하고 정확하게 열을 전달하기 위해 열을 잘 흡수하는 재료(즉, 열흡수율이 우수한 재료) 또는 열전도율(thermal conductivity)이 우수한 재료로 이루어짐이 바람직하다. 예컨대, 집열판(114)은 구리나 동 합금, 알루미늄 등에 의해 형성될 수 있다.

가드프레임(116)은 양단부는 평탄하게 형성되며 중앙부는 반원 형상인 한쌍의 수평지지대(150), 일단부가 상기 수평지지대(150)의 외주면에 고착되며 타단부는 바깥쪽 방향으로 꺾어져(┗ or ┛) 집열판(114)의 일면에 용접 고착되는 복수개의 수직지지대(152), 및 상기 수직지지대(152)들의 외부면을 감싸도록 밀착형성되어 이들을 고정하는 기능을 하는 테두리지지대(154)로 구성된다. 테두리지지대(154)는 고정효율을 향상시키기 위해 하나 이상 구비됨이 바람직하다. 수평지지대(150)는 양단부에 구멍을 구비한다. 이를 통해 한쌍의 수평지지대(150)는 상호 볼트로써 결합 고정된다. 볼트를 통한 원활한 결합을 위해 구멍이 형성되는 수평지지대(150)의 양측부는 서로 접촉하도록 형성됨이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 한쌍의 수평지지대(150)는 일체형으로 구현됨도 가능하다. 그러나, 스프링클러(100)의 설치시 편의성 등을 고려한다면 전자가 보다 바람직하겠다.

한편, 본 발명의 실시예에서 가드프레임(116)은 외부의 압력이나 충격으로부터 스프링클러 조립체(112)를 보호하는 기능도 한다. 상기에서는 가드프레임(116)이 새장 구조로 형성되어 스프링클러 조립체(112)가 용이하게 보이지 않을 정도로만 밀폐시킨다. 그러나, 상기 보호기능을 참작한다면 가드프레임(116)은 스프링클러 조립체(112) 전부를 밀폐시키는 구성도 가능하다.

한편, 본 발명의 실시예에서 보호기능의 효율을 보다 향상시키기 위해 다음과 같은 구성도 가능하다. 즉, 정면에서 바라보았을 때 집열판(114)이 스프링클러 조립체(112) 및 가드프레임(116)을 전부 덮는 구성도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모 든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향식 스프링클러의 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향식 스프링클러의 분해사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 상향식 스프링클러 110 : 배관연결 파이프

112 : 스프링클러 조립체 114 : 집열판

116 : 가드프레임 130 : 감열부

132 : 노즐부 134 : 스프링클러 헤드

136 : 노즐폐쇄부 150 : 수평지지대

152 : 수직지지대 154 : 테두리지지대

Claims (6)

1. 소화수를 공급하는 파이프 형태의 것으로서, 표면에 상측으로 돌출된 적어도 하나의 분기구를 구비하며, 천장(ceiling)으로부터 미리 정해진 거리 떨어진 채 상기 천장에 고정되어 있는 거치대를 통해 위치 고정되고, 단열재가 코팅된 배관연결 파이프;

   상기 분기구를 밀폐시키는 스프링클러 헤드, 열에 감응하는 것으로서 상기 스프링클러 헤드 상단에 위치하는 감열부, 및 일단이 상기 스프링클러 헤드를 관통하여 상기 분기구에 연결되고 타단이 상기 감열부에 의해 밀폐된 것으로서 상기 감열부가 파열되거나 용융되거나 록킹 해제될 때 개방되는 상기 타단을 통해 소화수를 외부로 배출시키는 노즐부를 포함하는 제1 스프링클러 조립체;

   상기 제1 스프링클러 조립체를 둘러싸는 가드프레임; 및

   상기 가드프레임의 상단에 고정되는 것으로서, 상기 가드프레임의 상단과 접촉하는 내주면이 오목한 금속 재질의 집열판

   을 포함하며,

   상기 배관연결 파이프가 적어도 두개의 분기구를 구비할 때,

   적어도 하나의 분기구에 결합된 것으로서, 미리 정해진 온도 이상의 열을 감지하는 열 감지기를 구비하며, 상기 열 감지기의 열 감지 신호에 따라 개방되어 있는 분기구를 통해 소화수를 외부로 배출시키는 제2 스프링클러 조립체

   를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링클러.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 스프링클러 조립체는 퓨즈블 링크형, 글래스 벌브형, 케미칼 숄더형, 및 메탈 피스형 중 어느 하나의 형태에 따른 감열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스프링클러.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 집열판은 솥뚜껑 형태 또는 삿갓 형태로 형성되며, 상기 제1 스프링클러 조립체와 상기 가드프레임 모두를 덮는 것을 특징으로 하는 스프링클러.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가드프레임은,

   양단부는 평탄하게 형성되며 중앙부는 반원 형상인 수평지지대;

   일단부는 상기 수평지지대의 외주면에 고착되며 타단부는 바깥쪽 방향으로 꺾어져 상기 집열판의 일면에 용접되는 수직지지대; 및

   상기 수직지지대의 외부면에 밀착 형성되는 테두리지지대

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프링클러.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가드프레임의 상기 수평지지대는, 한쌍이 구비되되 볼트에 의해 그 양단부들이 체결되는 것을 특징으로 하는 스프링클러.
6. 삭제

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