KR101865298B1 - 화재대피용 라이프마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재대피용 라이프마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부의 공기유입 없이 사용자의 자가호흡만으로 장시간 호흡이 이루어질 수 있도록 하고, 호흡과정에서 지속적으로 이산화탄소 제거 및 산소공급을 통해 호흡에 적합한 공기상태를 장시간 유지할 수 있는 화재대피용 라이프마스크에 관한 것이다.
본 발명은 유독가스로부터 보호하는 호흡부와 시야를 확보하는 고글부 및 체결수단이 구비되어 있는 라이프마스크에 있어서, 상기 호흡부는; 마스크 내측에 사용자의 코와 입주변에 1회 호흡량보다 많은 용적량을 갖는 호흡공간부와, 상기 호흡공간부 내측으로 압축산소를 공급하는 산소공급부와, 상기 호흡공간부 내측에 마련되어 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터링 한 후 일부는 호흡공간부 내에서 순환될 수 있도록 하고 잉여공기는 배출부를 통해 외부로 배출되는 호흡처리수단;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

화재대피용 라이프마스크{Life mask}

본 발명은 화재대피용 라이프마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부의 공기유입 없이 사용자의 자가호흡만으로 장시간 호흡이 이루어질 수 있도록 하고, 호흡과정에서 지속적으로 이산화탄소 제거 및 산소공급을 통해 호흡에 적합한 공기상태를 장시간 유지할 수 있는 화재대피용 라이프마스크에 관한 것이다.

일반적으로 라이프마스크(또는 방독마스크)는 인체에 유해한 유독가스로부터 안면, 눈, 호흡기를 보호하기 위해 착용하는 것으로, 특히 화재발생시 탈출 또는 구조되기까지 적어도 약 10분 내지 20분 정도는 호흡이 원활하게 이루어져야 한다.

화재발생시 사용되는 라이프마스크는 외부에 부착된 정화통의 필터를 통해 연기를 걸러줄 수 있도록 하고 있으나, 필터방식의 라이프마스크는 다량의 연기가 발생될 경우 1~2회 호흡만으로 필터가 막히게 되어 정상적인 호흡이 어려운 문제점이 있었다.

이를 감안하여 라이프마스크 자체에 별도의 산소발생장치를 부가하여 호흡에 필요한 산소를 보충하고 있으나, 호흡과정에서 라이프마스크 내부의 이산화탄소의 농도가 증가하여 호흡곤란을 유발할 수 있고, 산소발생장치의 지나친 고순도로 공급된 산소가 질소와의 균형을 깨뜨려 산소 과호흡증후군을 유발하여 각종 증상을 호소하는 문제점이 있었다.

우리가 일반적으로 1회 호흡하는 양은 500 내지 700cc 정도이고 호흡하는 공기는 질소가 약 79%, 산소는 약 21%의 농도로 구성되어 있다. 그리고 나서 숨을 내쉬게 되면 질소의 양은 변화가 없고 산소의 농도는 16%로 떨어지고 이산화탄소가 약 5%를 차지하게 된다. 따라서, 우리가 원활하게 숨을 쉬기 위해서는 숨을 내쉬는 과정에서 배출되는 이산화탄소는 완전히 제거하고 줄어든 산소를 보충해야 하는 것이다.

아래에는 이러한 라이프마스크에 관한 선행기술들을 살펴보자.

① 등록특허 제10-1510530호(장시간 사용이 가능한 RFID 대피 유도 방독면)에는 정화부의 하단에 결합되어 사용자가 흡입하는 산소가 통과되는 탄소필터와, 상기 정화부의 하단에 결합되어 사용자가 내뱉는 이산화탄소가 통과되는 소다필터 및 상기 탄소필터 및 소다필터와 결합되어 산소가 순환되는 산소주머니를 포함하는 순환부; 및 최초 호흡시에 소모되는 산소가 저장되는 예비산소통과 최초 호흡 이후에 상기 소다필터를 통해 일부 이산화탄소가 제거된 산소와 혼합되어 사용되는 산소가 저장되는 압축산소통이 포함되는 다수개의 산소통 및 상기 다수개의 산소통과 상기 산소주머니를 연결하는 밸브를 포함하는 산소공급부;가 포함되는 구성이 개시되어 있다.

상기 선행기술은 단순히 압축산소통을 다수개로 연결하여 사용시간을 늘리고 있으나, 상기 선행기술은 압축공기를 통해 공급된 만큼의 발생하는 잉여공기에 대한 배출구성이 나타나 있지 않아 산소주머니가 부풀어 오르거나 밀폐유지가 어려운 문제점이 있고, 들숨과 날숨 과정에서 강제적으로 필터를 각각 거치기 때문에 호흡과정이 힘이 들어 사용자에게 피로가 누적되는 단점이 있고, 소다필터가 막힐경우 호흡자체가 불가능해지는 문제점이 있다.

② 공개특허 제10-2017-0114676호(방독마스크)에는 본체에 마련되며, 제어부 및 배터리를 갖는 제어통과, 상기 본체에 마련된 조명등과, 상기 제어통에 마련된 스피커와, 상기 제어통에 마련된 가스감지센서; 및 상기 제어통에 마련되며, 상기 조명등 및 상기 가스감지센서를 상기 제어부와 연결시키는 조작스위치;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 가스감지센서를 통해 가스 누출이 감지된 경우 상기 스피커를 이용해 경고음을 발생시키면서 상기 조명등을 점멸시키는 구성이 개시되어 있다.

상기 선행기술은 가스감지를 감지한 다음 경고음과 조명등을 점멸시키는 것에 특징이 있는 것으로, 공기 정화의 구성으로는 일반적인 형태인 정화통과 산소통이 연결되는 구성으로 개시되어 외부공기 유입에 따른 정화통의 필터가 막히는 기술적 과제를 전혀 해결할 수 없다.

등록특허 제10-1510530호 공개특허 제10-2017-0114676호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 외부에서 별도의 공기유입 없이 자체적으로 공급되는 압축산소와 사용자의 자가호흡으로 내뱉는 공기만을 이용하여 호흡공간부 내에서 호흡에 적합한 형태의 공기로 변환하여 사용자에게 반복적으로 공급할 수 있도록 하고, 변환과정에서 발생하는 잉여공기는 외부로 배출할 수 있도록 한 화재대피용 라이프마스크를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 유독가스로부터 보호하는 호흡부와 시야를 확보하는 고글부 및 체결수단이 구비되어 있는 라이프마스크에 있어서, 상기 호흡부는; 마스크 내측에 사용자의 코와 입주변에 1회 호흡량보다 많은 용적량을 갖는 호흡공간부와, 상기 호흡공간부 내측으로 압축산소를 공급하는 산소공급부와, 상기 호흡공간부 내측에 마련되어 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터링 한 후 일부는 호흡공간부 내에서 순환될 수 있도록 하고 잉여공기는 배출부를 통해 외부로 배출되는 호흡처리수단;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 산소공급부는 사용자의 턱 부분에서 공급될 수 있도록 마스크의 하단부에 설치되고, 산소공급을 중단하거나 공급량을 제어할 수 있도록 한 유량조절밸브가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 호흡처리수단;은 사용자의 입과 근접되게 설치되어 날숨이 유입되는 날숨공급부와, 상기 날숨공급부의 후단에 설치되어 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하는 1차 CO2필터와, 상기 1차 CO2필터의 후단에 설치되어 배출방향으로 날숨을 안내하되 관로 주변에 호흡공간부와 연통될 수 있도록 다수의 통기구멍이 형성된 배출안내관과, 상기 배출안내관의 후단에 설치되어 이산화탄소를 제거하여 공기의 일부는 호흡공간부로 순환될 수 있도록 하고 산소공급부를 통해 추가공급된 공기의 잉여분은 배출부로 배출하는 2차 CO2필터와, 상기 2차 CO2필터의 후단 배출부상에 설치되어 흡입방향의 공기는 차단하고 배출방향의 공기만을 이동하게 하는 일방향 밸브;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차 CO2필터는 관로 내측에 설치되어 날숨공급부로 이동하는 공기에 한정하여 필터링될 수 있도록 하고, 상기 2차 CO2필터는 호흡공간부 내에서 필터가 노출되는 형태로 설치되어 배출안내관의 공기뿐만 아니라 2차 CO2필터 주변의 공기까지 필터링될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고글부는 호흡공간부와 격리되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 외부공기에 전혀 구애받지 않고 유입될 염려가 없어 오염물질로 인한 필터가 막히거나 호흡곤란 등의 인체피해를 근본적으로 방지할 수 있고, 자체적으로 공급되는 압축산소와 사용자가 내뱉는 공기만으로 호흡공간부 내에서 호흡에 적합한 형태의 공기로 변환하여 사용자에게 공급하고 잉여공기는 외부로 배출할 수 있도록 구성하여 항시 적정공기량을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 호흡처리수단의 주요구성들이 마스크 내측 즉, 호흡공간부내에 설치되기 때문에, 마스크의 외관이 콤팩트해지고 시야를 방해하는 요인 없이 충분한 시야를 확보할 수 있고 외부의 충격으로부터 필터구성을 안전하게 보호할 수 있는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 화재대피용 라이프마스크의 주요 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 화재대피용 라이프마스크를 나타낸 정면도
도 3은 본 발명의 호흡부 구성을 나타낸 확대 단면도
도 4는 본 발명의 호흡처리수단을 통해 이산화탄소가 필터링되는 것을 나타낸 작동 예시도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 화재대피용 방독 마스크는 외부에서 별도의 공기유입 없이 자체적으로 공급되는 압축산소와 사용자가 내뱉는 공기만으로 호흡공간부 내에서 호흡에 적합한 형태의 공기로 바꾸어 사용자에게 공급하고 잉여공기는 외부로 배출할 수 있도록 한 기술이다.

즉, 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 유독가스로부터 보호하는 호흡부(10)와 시야를 확보하는 고글부(20) 및 체결수단(30)이 구비되어 있는 라이프마스크(M)에 있어서, 상기 호흡부(10)는; 마스크(M) 내측에 사용자의 코와 입 주변에 1회 호흡량보다 많은 용적량을 갖는 호흡공간부(100)와, 상기 호흡공간부(100) 내측으로 압축산소를 공급하는 산소공급부(200)와, 상기 호흡공간부(100) 내측에 마련되어 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터링 한 후 일부는 호흡공간부(100) 내에서 순환될 수 있도록 하고 잉여공기는 배출부(400)를 통해 외부로 배출되는 호흡처리수단(300);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 호흡부(10)는 라이프마스크(M)의 호흡과정이 이루어지는 주요구성으로서, 크게 호흡공간부(100), 산소공급부(200), 호흡처리수단(300)으로 구성된다.

상기 호흡공간부(100)는 마스크(M) 내에서 호흡할 수 있는 여분의 공기가 항시 마련되어 있는 공간으로서 외부의 공기가 유입되지 않도록 차단되어 있다. 그리고 상기 호흡공간부(100)는 일반 사람의 1회 호흡량을 500cc 라고 가정했을 때 호흡공간부(100)의 용적량은 1회 호흡량보다 많은 700 내지 800cc의 용량으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 산소공급부(200)는 호흡공간부(100) 내부로 산소를 공급하기 위한 구성으로서, 사용자의 턱 부분에서 공급될 수 있도록 마스크(M)의 하단부에 설치되는 것이 좋다. 이러한 설치구조를 통해 산소통이 방독면의 전방이나 측방에 설치되는 종래기술에 비해 시야 확보가 용이한 이점이 있고, 즉각적으로 코와 입으로 공급될 수 있는 구조적 이점을 갖는다.

그리고 산소공급부(200)에 충진된 공기는 100% 산소가 아닌 일정비율의 질소를 반드시 포함해야 한다. 호흡과정에서 호흡공간부(100) 내부의 질소 농도는 변함이 없지만, 배출부(400)를 통해 잉여공기가 배출되는 과정에서 질소가 외부로 빠져나가기 때문에 소량의 질소도 함께 공급되어야 하는 것이다. 상기 산소공급부(200)의 질소함량은 10%정도 차지하는 것이 바람직하며 나머지는 90%는 산소로 이루어진다.

또한 산소공급부(200)에는 유량조절밸브(210)가 더 설치되어 산소공급을 중단하거나 공급량을 제어할 수 있도록 한다. 산소공급을 중단하는 이유는 호흡공간부(100) 내에 산소 농도가 높아졌을 때 더 이상의 산소공급을 차단하여 산소 과호홉을 방지하기 위한 것이다. 그리고 산소공급량은 1단과 2단으로 분류되는 것이 좋으며 1단은 밸브의 75% 개방이 이루어질 수 있도록 하고 2단은 밸브의 100% 개방이 이루어질 수 있도록 하여 호흡공간부(100) 내에 있는 공기의 산소농도를 조절하는 것이다.

상기 호흡처리수단(300)은 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거한 다음 다시 호흡공간부(100)에서 순환될 수 있도록 하여 재호흡에 필요한 공기의 상태로 만드는 것이다. 그리고 나서 산소공급부(200)에서 공급되는 공기량만큼의 잉여공기를 마스크(M)의 전면부에 형성된 배출부(400)로 배출시키게 된다. 즉, 본 발명은 외부의 공기와 유통되는 기술이 아니기 때문에 공기정화과정에서 발생하는 잉여공기의 배출구성이 반드시 필요한 것이다.

본 발명의 호흡처리수단(300);은 도 3에 도시한 바와 같이 사용자의 입과 근접되게 설치되어 날숨이 유입되는 날숨공급부(310)와, 상기 날숨공급부(310)의 후단에 설치되어 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하는 1차 CO2필터(320)와, 상기 1차 CO2필터(320)의 후단에 설치되어 배출방향으로 날숨을 안내하되 관로 주변에 호흡공간부(100)와 연통될 수 있도록 다수의 통기구멍(331)이 형성된 배출안내관(330)과, 상기 배출안내관(330)의 후단에 설치되어 이산화탄소를 제거하여 공기의 일부는 호흡공간부(100)로 순환될 수 있도록 하고 산소공급부(200)를 통해 추가공급된 공기의 잉여분은 배출부(400)로 배출하는 2차 CO2필터(340)와, 상기 2차 CO2필터(340)의 후단 배출부(400)상에 설치되어 흡입방향의 공기는 차단하고 배출방향의 공기만을 이동하게 하는 일방향 밸브(350);로 이루어진다.

상기 날숨공급부(310)는 사용자의 입에 근접되게 형성되어 사용자가 입으로 직접 물어서 날숨을 불어넣을 수 있도록 한 구성이다. 물론 날숨을 직접 불어넣지 않더라도 공기 중 이산화탄소제거가 가능하지만 날숨 전체를 필터링 하기 위해서는 사용자가 직접 입에 물고 내쉬는 것이 사용상에 있어서 바람직하다 할 수 있다.

상기 1차 CO2필터(320)는 날숨공급부(310)의 후단에 설치되어 날숨에 포함된 이산화탄소(CO2)를 제거하는 역할을 한다. 상기 1차 CO2필터(320)는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 주원료로 만든 소다라임(Soda Lime)이 적용되어 이산화탄소흡수제로 사용된다.

상기 배출안내관(330)은 1차 CO2필터(320)의 필터링된 공기를 2차 CO2필터(340)로 안내하되 관로의 둘레를 따라 다수의 통기구멍(331)이 형성되어 호흡공간부(100)와 연통되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 상기 배출안내관(330)은 날숨 전체를 2차 CO2필터(340)로 안내하지 않고 일부는 호흡공간부(100)를 통해 다시 순환할 수 있도록 나머지 일부는 2차 CO2필터(340)로 안내하게 된다.

그리고 상기 배출안내관(330)은 2차 CO2필터(340)방향으로 진행될수록 직경이 점점 커지는 형태로 형성하여 공기배출 및 공기순환이 용이하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 2차 CO2필터(340)는 1차 CO2필터(320)와 동일한 방식으로 이산화탄소를 제거하는 구성이다. 상기 2차 CO2필터(340)는 1차 CO2필터(320)의 크기보다 크게 형성되어 비교적 넓은 면적의 필터링을 할 수 있도록 구성되며, 배출안내관(330)의 후단에 설치되어 이산화탄소를 2차적으로 제거하고 호흡공간부(100) 내로 다시 순환하거나 잉여공기는 배출부(400)로 배출시키게 된다.

상기 1차 CO2필터(320)와 2차 CO2필터(340)는 이산화탄소 제거 원리는 동일하지만, 필터링에 따른 작동관계는 상이하다. 즉, 상기 1차 CO2필터(320)는 관로 내측에 설치되어 날숨공급부(310)로 이동하는 공기에 한정하여 강제적으로 필터링이 이루어지는 반면, 상기 2차 CO2필터(340)는 배출안내관(330)과 연결되어 있지만 필터의 측면부가 노출되는 형태로 설치되어 배출안내관(330)의 공기뿐만 아니라 2차 CO2필터(340) 주변의 공기까지 자유롭게 필터링되는 구성이다.

상기 일방향 밸브(350)는 외부의 공기유입을 차단하는 중요한 구성요소에 해당하는 것으로, 배출부(400)상에 설치되어 2차 CO2필터(340)를 거친 배출방향의 공기만을 통과할 수 있도록 한 구성이다.

그리고 본 발명의 고글부(20)는 유해공기가 눈에 접촉되는 것을 방지하고 시야 확보가 용이할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지되, 상기 고글부(20)는 호흡부(10)에 형성된 호흡공간부(100)와 공기가 통하지 않도록 격리되는 형태로 형성된다. 상기와 같이 고글부(20)가 호흡공간부(100)와 완전히 격리된 형태가 됨으로써 자가호흡을 하는 과정에서 공기중에 포함된 수분에 의해서 고글부(20)가 뿌옇게 되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 호흡처리수단(300)의 주요구성들이 마스크(M) 내측 즉, 호흡공간부(100)내에 설치되기 때문에, 마스크(M)의 외관이 콤팩트해지고 시야를 방해하는 요인 없이 충분한 시야를 확보할 수 있고 외부의 충격으로부터 필터구성을 안전하게 보호할 수 있는 이점을 가진다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

M : 마스크 10 : 호흡부
20 : 고글부 30 : 체결수단
100 : 호흡공간부 200 : 산소공급부
210 : 유량조절밸브 300 : 호흡처리수단
310 : 날숨공급부 320 : 1차 CO2필터
330 : 배출안내관 331 : 통기구멍
340 : 2차 CO2필터 350 : 일방향 밸브
400 : 배출부

Claims (5)

1. 유독가스로부터 보호하는 호흡부(10)와 시야를 확보하는 고글부(20) 및 체결수단(30)이 구비되어 있는 라이프마스크(M)에 있어서,
   상기 호흡부(10)는;
   마스크(M) 내측에 사용자의 코와 입주변에 1회 호흡량보다 많은 용적량을 갖는 호흡공간부(100)와, 상기 호흡공간부(100) 내측으로 압축산소를 공급하는 산소공급부(200)와, 상기 호흡공간부(100) 내측에 마련되어 사용자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 필터링 한 후 일부는 호흡공간부(100) 내에서 순환될 수 있도록 하고 잉여공기는 배출부(400)를 통해 외부로 배출되는 호흡처리수단(300);으로 구성되며,
   상기 호흡처리수단(300);은
   사용자의 입과 근접되게 설치되어 날숨이 유입되는 날숨공급부(310)와, 상기 날숨공급부(310)의 후단에 설치되어 날숨에 포함된 이산화탄소를 제거하는 1차 CO2필터(320)와, 상기 1차 CO2필터(320)의 후단에 설치되어 배출방향으로 날숨을 안내하되 관로 주변에 호흡공간부(100)와 연통될 수 있도록 다수의 통기구멍(331)이 형성된 배출안내관(330)과, 상기 배출안내관(330)의 후단에 설치되어 이산화탄소를 제거하여 공기의 일부는 호흡공간부(100)로 순환될 수 있도록 하고 산소공급부(200)를 통해 추가공급된 공기의 잉여분은 배출부(400)로 배출하는 2차 CO2필터(340)와, 상기 2차 CO2필터(340)의 후단 배출부(400)상에 설치되어 흡입방향의 공기는 차단하고 배출방향의 공기만을 이동하게 하는 일방향 밸브(350);로 이루어지고,
   상기 1차 CO2필터(320)는 관로 내측에 설치되어 날숨공급부(310)로 이동하는 공기에 한정하여 필터링될 수 있도록 하고, 상기 2차 CO2필터(340)는 호흡공간부(100) 내에서 필터가 노출되는 형태로 설치되어 배출안내관(330)의 공기뿐만 아니라 2차 CO2필터(340) 주변의 공기까지 필터링될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화재대피용 라이프마스크
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 산소공급부(200)는 사용자의 턱 부분에서 공급될 수 있도록 마스크(M)의 하단부에 설치되고, 산소공급을 중단하거나 공급량을 제어할 수 있도록 한 유량조절밸브(210)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 화재대피용 라이프마스크
   
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 고글부(20)는 호흡공간부(100)와 격리되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 화재대피용 라이프마스크
   

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