KR101958514B1

KR101958514B1 - 화재 예방 장치, 대전 살포 장치, 대전 살포 헤드, 소화제 살포 방법 및 대전 살포 방법

Info

Publication number: KR101958514B1
Application number: KR1020147026874A
Authority: KR
Inventors: 토쉬히데 츄지; 테츄오 요쉬다
Original assignee: 호치키 코포레이션
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2019-03-14
Also published as: WO2013171880A1; KR20150016484A

Abstract

화재 예방 장치는 수계의 소화제를 배관을 통해 공급하는 소화제 공급 설비 및 방호 구역에 설치된 소화제 공급 설비에 의해 공급된 소화제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와 대전 살포 헤드에 대전 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 화재 예방 장치로서, 대전 살포 헤드는 소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과, 노즐의 내부에 배치된 소화제에 접촉하는 소화제측 전극부와 노즐에서 나온 소화제를 임의의 방향으로 편향하여 박막류를 형성한 후 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 편향 살포 부재와 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 유도전극부를 포함한다.

Description

화재 예방 장치, 대전 살포 장치, 대전 살포 헤드, 소화제 살포 방법 및 대전 살포 방법 {Fire Prevention Apparatus，Charge Dispersion Apparatus，Charge Dispersion Head，Method for Dispersing Fire-Extinguishing Agent, and Method for Dispersing Charge}

본 발명은 물, 해수, 소화약제(Fire exthinguishing agent) 등을 함유한 수계 소화제를 헤드에서 대전 살포하는 화재 예방 장치, 대전 살포 장치, 대전 살포 헤드, 소화제 살포 방법 및 대전 살포 방법에 관한 것이다.

종래 화재시에 대전 살포 헤드에서 살포하는 소화제 입자를 대전시킴으로써, 소화제 입자와 피소화물이나 연기 입자 사이에 작용하는 쿨롱의 힘을 이용하여 연소물에 입체적이고 고효율의 적시는 효과나 연기 보충 효과 등을 높여, 높은 소화와 소연성능(消煙性能)을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다 (특허문헌 1).

도 9는 종래의 대전 살포 헤드를 나타내고 있다. 도 9에서 대전 살포 헤드(100)은 펌프 유닛에서의 배관에 연결한 하강 배관(134)의 선단에 헤드 본체(136)을 나사로 고정하고, 헤드 본체(136)의 선단 내측에는 절연 부재(141)를 통해 원통형의 수측 전극부(소화제측 전극부)(140)가 포함되어 있다.

수측 전극부(소화제측 전극부)(140)에 대해서는, 도시하지 않은 전압 인가부에서 도출된 접지 케이블(Ground cable)(150)이 절연 부재(141)에 삽입하고 연결되어, 수측 전극부(140)를 접지측에 연결하고 있다.

수측 전극부(140)의 도시 하단에는 분사 노즐(138)이 설치되고, 수측 전극부(140)측의 내부에 설치한 노즐 회전자(138a)와, 선단측에 설치한 노즐 헤드(138b)로 구성된다. 분사 노즐(138)은 가압 공급된 소화제를 하강 배관(134)에서 받아, 노즐 회전자(138a)에 의해 선회류로 변환한 후 노즐 헤드(138b)에서 외부로 분사함으로써 소화제를 입자군류로 변환하여 살포한다.

분사 노즐(138)에 고정 부재(143)를 통해 절연성 재료를 이용한 커버(142)는 나사 고정에 의해, 고정된 커버(142)의 하측 개구부에, 링형의 유도 전극부(144)를 나사로 고정하여 스토퍼 링(stopper ring)과 동시에 나사로 고정하여 고정시키고 있다. 링형의 유도 전극부(144)는 링형 본체의 중앙에 분사 노즐(138)에서 소화제 분사 입자를 통과시키는 개구를 형성하고 있다. 링형의 유도 전극부(144)에 대해서는 외부에 설치한 전압 인가부에서 전극 인가케이블(148)이 연결되어 있다.

대전 살포 헤드(100)에서 소화제를 살포할 때 수측 전극부(140)를 0 V가 되는 접지측과, 링형의 유도 전극부(144)에 대해 예를 들어 수 KV에서 수십 KV 정도의 직류, 교류 또는 펄스형인 인가 전압(대전 전압)을 인가한다. 이 전압인가에 의해 두 전극 사이에 외부 전계가 발생하여, 이 외부 전계의 작용을 받아, 분사 노즐(138)에서 소화제가 입자군류로 변환되는 분사 과정을 통해 소화제가 이 외부 전계의 작용을 받아 대전되어, 대전된 입자군류를 외부에 살포할 수 있다.

<선행 기술 문헌>

<특허문헌 1> 일본특허공보 제 2009-106405 호

이러한 종래의 대전 살포(분무) 헤드에 의한 소화제의 대전 살포에 따르면, 예를 들면 소화제가 물인 경우에 소화나 소연(消煙)에 필요 수량은 비(非)대전 살포 헤드에 의한 필요 살포 수량과 비교하여 크게 감소시킬 수 있다. 그러나, 화재의 규모가 큰 경우에는 대전 살포 헤드에 의한 필요 수량은 비대전 살포 헤드에 의한 경우에 비해 상당히 적은 수량이지만, 화재에 의한 발생 열량을 소정 이상 흡수할 수 있는 최소한의 총비열과 증발잠열을 얻을 수 있는 수량의 살포를 필요로 하고 있으며, 수량이 부족하면 소망하는 효과를 얻을 수 없다. 이처럼 화재 규모가 클 때에는 당연히 수량이 많은 대전 살포 헤드가 필요하다.

그러나 도 9가 나타내는 종래 대전 살포 헤드(100)에 있어서는, 헤드 본체(136)의 노즐 회전자(138a)에서 수류(water flow)에 회전을 주어 원심력을 이용하여 분사 노즐(138)에서 살포 방사함으로써 입자군류로 변환한 풀 콘(full cone)형의 살포 패턴을 얻고 있으나, 이러한 종래의 대전 살포에 있어서는, 살포량의 증가와 함께 단상기 수량당 대전량 감소로 쿨롱의 힘에 의한 소화소연 효과를 높이는 작용이 작아져버리는 문제가 본원 발명자의 실험 등에 의해 확인되고 있다.

도 10은 도 9가 나타내는 종래 대전 살포 헤드(100)에 인가하는 대전 용 전압을 정상적으로 +5KV로 했을 때 대전 살포수(散布水)의 단상기 살포량 당 평균 대전량을 패러데이 케이지법(Faraday cage method)으로 측정한 비전하량으로 나타내고 있어, 살포량이 높을수록 (헤드가 대형화 될수록) 평균 대전량을 나타내는 비전하량은 작은 결과가 된다.

또한, 종래의 수류에 회전을 주어 분사 노즐(138)에서 원심력을 이용하여 살포 방사하는 대전 살포 헤드(100)는 소화제의 분사 각도 (확산 각도)는 겨우 90도 정도이며, 또한 비거리도 비교적 짧기 때문에 대전 소화제를 광범위하게 살포할 수 없다는 문제도 있다.

(화재 예방 장치 A)

(1) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 화재 예방 장치는,

수계 소화제를, 배관을 통해 공급하는 소화제 공급 설비와,

방호 구역에 설치되어 소화제 공급 설비에 의해 공급된 소화제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와,

대전 살포 헤드에 대전 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 화재 예방 장치로서,

대전 살포 헤드는,

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

노즐의 내부에 배치되어 소화제에 접촉하는 소화제측 전극부와,

노즐에서 나온 소화제를 임의의 방향으로 편향하여 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 편향 살포 부재와,

박막류의 분열분리부 근방에 배치된 유도 전극부를 포함한다.

(2) 상기 (1)의 구체적인 예에서 편향 살포 부재는 노즐로부터 방출된 소화제를 원뿔면상 또는 각뿔면상의 박막류로 편향하는 원뿔형상 또는 각뿔형상을 포함하는 디플렉터(deflector)일 수 있다.

(3) 상기 (1)의 구체적인 예에서, 유도 전극부는 도전성을 가진 금속, 수지, 섬유 다발, 고무 중의 하나 또는 복합체일 수 있다.

(4) 상기 (1)의 구체적인 예에서, 유도 전극부의 일부 또는 전부를 절연성 재료로 피복할 수 있다.

(5) 상기 (1)의 구체적인 예에서, 소화제측 전극부는 대전 살포 헤드 내에서 소화제 공급 유로의 적어도 일부, 또는 노즐일 수 있다.

(6) 상기 (1)의 구체적인 예에서, 소화제측 전극부의 전압을 소정의 기준치로 하고, 이에 대해 유도 전극부에 소정의 대전 전압을 인가할 수 있다.

(7) 상기 (6)의 구체적인 예에서, 유도 전극부에 직류, 교류 또는 펄스형인 소정의 대전 전압을 인가할 수 있다.

(소화제 대전 살포 헤드 A)

(8) 본 발명에 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는 방호 구역에 설치되어 소화제 공급 설비에 의해 공급된 소화제 분사 입자에 전압 인가부로부터 대전 전압의 인가에 의해 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드로서,

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과, 노즐의 내부에 배치되어 소화제에 접촉하는 소화제측 전극부와,

(9) ~ (14) 상기 (8)의 구체적인 예에서, 상기 (2) 내지 (7)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다.

(살포 방법 A)

(15) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 살포 방법은 화재 예방 장치에 있어서, 화재시 수계 소화제를, 배관을 통해 방호 구역에 설치된 대전 살포 헤드에 공급하고, 대전 살포 헤드에서 분사한 소화제를 임의의 방향으로 편향하여 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하고, 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하여 대전시킨다.

(16) 상기 (15)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

박막류의 분열분리부 근방에 배치된 유도 전극부를 포함하고,

유도 전극부와 소화제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를 편향 살포 부재에 따른 박막류의 분열분리부 근방의 소화제에 인가하여 대전시킬 수 있다.

(17) ~ (22) 상기 (15)의 구체적인 예에서, 상기 (2) 내지 (7)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다.

(화재 예방 장치 B)

(23) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 화재 예방 장치는,

수계 소화제를, 배관을 통해 가압 공급하는 소화제 공급 설비와,

방호 구역에 설치되어 소화제 공급 설비에 의해 공급된 소화제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와

대전 살포 헤드는

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

노즐에서 나온 소화제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 1 편향 살포 부재와,

제 1 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 1 유도 전극부와,

노즐에서 나온 소화제의 나머지를 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 2 편향 살포 부재와,

제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부를 포함하는 이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시킨다.

(24) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 노즐은 중심 노즐 구멍 및 그 후방 주위에 링형의 노즐 구멍을 동축으로 형성하고, 제 1 편향 살포 부재는 노즐의 중심 노즐 구멍에서 방출된 소화제를 원뿔면상 또는 각뿔면상의 박막류로 편향하는 원뿔형상 또는 각뿔형상을 가진 제 1 디플렉터이며,

제 2 편향 살포 부재는 노즐의 링형 노즐 구멍에서 방출된 소화제를 월뿔면상 또는 각뿔면상의 박막류로 편향하는 원뿔형상 또는 각뿔형상을 가진 제 2 디플렉터일 수 있다.

(25) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부는 도전성을 가진 금속, 수지, 섬유 다발, 고무 중의 하나 또는 복합체일 수 있다.

(26) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부의 일부 또는 전부를 절연성 재료로 피복할 수 있다.

(27) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 소화제측 전극부는 대전 살포 헤드 내에서 소화제 공급 유로의 적어도 일부, 또는 노즐일 수 있다.

(28) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 소화제측 전극에 전압을 소정의 기준치로, 이에 대해 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부에 소정의 대전 전압을 인가할 수 있다.

(29) 상기 (28)의 구체적인 예에서, 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부에 직류, 교류 또는 펄스형인 소정의 대전 전압을 인가할 수 있다.

(30) 상기 (23)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드로서, 1 이상의 유도 전극부에 대하여 여러 개의 편향 살포 부재들을 설치할 수 있다.

(31) 상기 (30)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드로서, 1 이상의 유도 전극부에 대하여 여러 개의 편향 살포 부재들을 1 세트로 복수 세트 설치할 수 있다.

(소화제 대전 살포 헤드 B)

(32) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는,

방호 구역에 설치되어 소화제 공급 설비에 의해 공급된 소화제 분사 입자에 전압 인가부에서 대전 전압 인가에 의해 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드로서,

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부를 포함하고, 이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시킨다.

(33) ~ (40) 상기 (32)의 구체적인 예에서, 상기 (24) 내지 (31)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다.

(살포 방법 B)

(41) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 살포 방법은 화재 예방 장치에 있어서,

화재시 수계 소화제를, 배관을 통해 방호 구역에 설치된 대전 살포 헤드에 공급하고,

대전 살포 헤드에서 분사한 소화제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포제 1 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하고 대전시켜,

대전 살포 헤드에서 분사한 소화제의 나머지를 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하고, 제 2 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하고 대전시켜,

이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시킨다.

(42) 상기 (41)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는,

소화제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부를 포함하고,

제 1 유도 전극부와 소화제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를,

제 1 편향 살포 부재에 의한 제 1 박막류의 분열분리부 근방의 소화제에 인가하여 대전시킴과 동시에, 제 2 유도 전극부와 소화제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를 제 2 편향 살포 부재에 의한 제 2 박막류의 분열분리부 근방의 소화제에 인가하여 대전시킬 수 있다.

(43) ~ (50) 상기 (41)의 구체적인 예에서, 상기 (24) 내지 (31)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다.

(대전 살포 장치 A)

(51) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 장치는,

수계 살포제를, 배관을 통해 공급하는 살포제 공급설비와,

살포 구역에 설치되어 살포제 공급설비에 의해 공급된 살포제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와,

대전 살포 헤드에 대전 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 대전 살포 장치로서,

대전 살포 헤드는,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

노즐의 내부에 배치되어 살포제에 접촉하는 살포제측 전극부와,

노즐에서 나온 살포제를 임의의 방향으로 편향하여 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 편향 살포 부재와,

(52) ~ (57) 상기 (51)의 구체적인 예에서, 상기 (2) 내지 (7)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 A에서 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

(살포제의 대전 살포 헤드 A)

(58) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는 살포 구역에 설치된 살포제 공급설비에 의해 공급된 살포제 분사 입자에 전압 인가부에서의 대전 전압의 인가에 의해 대전시켜 살포 하는 대전 살포 헤드로서,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

(59) ~ (64) 상기 (58)의 구체적인 예에서, 상기 (2) 내지 (7)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 A에서 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

(대전 살포 장치의 대전 살포 방법 A)

(65) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 방법은 대전 살포 장치에 있어서,

수계 살포제를, 배관을 통해 살포 구간에 설치된 대전 살포 헤드에 공급하고,

대전 살포 헤드에서 분사한 살포제를 임의의 방향으로 편향하여 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하여 대전시킨다.

(66) 상기 (65)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

유도 전극부와 살포제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를 편향 살포 부재에 의한 박막류의 분열분리부 근방의 살포제에 인가하여 대전시킬 수 있다.

(67) ~ (72) 상기 (65)의 구체적인 예에서, 상기 (2) 내지 (7)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 A에서 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

(대전 살포 장치 B)

(73) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 장치는

수계 살포제를, 배관을 통해 공급하는 살포제 공급설비와,

살포 구역에 설치된 살포제 공급설비에 의해 가압 공급된 살포제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와,

대전 살포 헤드는,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

노즐에서 나온 살포제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 1 편향 살포 부재와,

노즐에서 나온 살포제의 나머지를 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 2 편향 살포 부재와,

(74) ~ (81) 상기 (73)의 구체적인 예에서, 상기 (24) 내지 (31)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 B의 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

(살포제의 대전 살포 헤드 B)

(82) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는 살포 구역에 설치된 살포제 공급설비에 의해 공급된 살포제 분사 입자에 전압 인가부에서 대전 전압의 인가에 의해 대전시켜 살포 하는 대전 살포 헤드로서,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

(83) ~ (90) 상기 (82)의 구체적인 예에서, 상기 (24) 내지 (31)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 B의 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

(대전 살포 장치의 대전 살포 방법 B)

(91) 본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 대전 살포 방법은 대전 살포 장치에 있어서,

대전 살포 헤드에서 분사한 살포제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하고, 제 1 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하고 대전시켜,

대전 살포 헤드에서 분사한 살포제의 나머지를 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하고, 제 2 박막류의 분열분리부 근방에 외부 전계를 인가하고 대전시켜,

이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시킨다.

(92) 상기 (91)의 구체적인 예에서, 대전 살포 헤드는,

살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,

제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부를 포함하고, 제 1 유도 전극부와 살포제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를 제 1 편향 살포 부재에 의한 제 1 박막류의 분열분리부 근방의 살포제에 인가하여 대전시킴과 동시에, 제 2 유도 전극부와 살포제측 전극부의 사이에 전압을 가하면 발생하는 외부 전계를 제 2 편향 살포 부재에 의한 제 2 박막류의 분열분리부 근방의 살포제에 인가하여 대전시킬 수 있다.

(93) ~ (100) 상기 (91)의 구체적인 예에서, 상기 (24) 내지 (31)의 구체적인 예와 동일한 구성을 채용할 수 있다. 그러나 화재 예방 장치 B의 소화제 및 소화제측 전극부를 살포제 및 살포제측 전극부로 본다.

본 발명에 따른 상기 (1) ~ (22) 및 (51) ~ (72)의 구체적인 예에 따르면, 대전 살포 헤드의 노즐에서 분출한 소화제를 편향 살포 부재가 되는 디플렉터에 의해 임의의 소정 방향으로 확산 박막류를 형성하여, 박막류가 입자군류로 변환되는 분열분리부 근방에 유도 전극을 배치하여 외부 전계를 인가하여 대전시킴으로써, 살포량이 많은 헤드이면서 대전량의 큰 대전 살포를 할 수 있다.

또한, 노즐에서 분사한 소화제를 임의의 소정 방향의 박막류로 편향하는 편향 살포 부재의 편향 형상 설정은, 종래에 비해 광각의 대전 살포가 용이하게 실현할 수 있고, 살수량(散水量)의 증가와 함께 충분한 비거리를 얻을 수 있어 광범위하게 대전 소화제를 살포하고 쿨롱의 힘을 이용한 높은 소화소연 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 상기 (23) ~ (50) 및 (73) ~ (100)의 구체적인 예에 따르면, 대전 살포 헤드의 노즐에서 분출한 소화제를 편향 살포 부재가 되는 2 단계로 동축 배치한 디플렉터에 의해 각각 임의의 소정 방향으로 확산 박막류를 형성하고, 각 박막류가 입자군류로 변환되는 분열분리부 근방에 유도 전극을 각각 배치하여 외부 전계를 인가하고 대전시킴으로써, 이중 원뿔형(더블 콘 모양) 입자군류를 살포하고, 광범위하게 대전량의 큰 대전 살포를 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 화재 예방 설비의 실시예를 나타낸 설명도이다;
도 2는 도 1의 방호 구역 A를 겉으로 나타낸 설명도이다;
도 3은 본 발명에 따른 대전 살포 헤드의 실시예를 나타낸 종단면도이다;
도 4는 도 2의 대전 살포 헤드를 천정 설치 상태에 있어서 하측(바닥 쪽)에서 본 평면도이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 살포량과 비전하의 관계를 종래 헤드와 비교하여 나타낸 그래프이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대전 살포 헤드에 공급하는 인가 전압을 나타낸 타임 차트이다;
도 7은 본 발명에 따른 대전 살포 헤드의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이다;
도 8은 도 7의 대전 살포 헤드를 천정 설치 상태에 있어서 하측에서 본 설명도이다;
도 9는 종래의 대전 살포 헤드의 일부를 단면으로 한 측면도이다; 및
도 10은 종래의 대전 살포 헤드에 의한 살포량과 비전하의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1은 본 발명에 따른 화재 예방 장치 (화재 예방 설비)의 구체적인 예를 나타낸 설명도이다. 도 1에서 건물의 예를 들면 컴퓨터 룸(computer room) 등의 방호 구역 A 및 B의 천정측에는 본 실시예에 따른 대전 살포 헤드(10)가 설치되어 있으며, 이러한 대전 살포 헤드(10)에서 각각의 방호 구역에 대해 소화제 살포를 실시하도록 하고 있다.

소화제 저장·공급 설비(살포제 저장·공급 설비)로서 역할을 하는 수원(14)에 설치된 펌프 유닛(12)에서 수동 밸브(게이트 밸브)(13)을 통해 배관(16)이 연결되어, 배관(16)은 분기(分岐: Branch) 후에 조압 밸브(30) 및 자동 개폐 밸브(32)를 통해, 방호 구역들(A, B)의 각각에 설치한 대전 살포 헤드(10)에 연결되어 있다. 수원(14)은 물, 해수 또는 기타 수계 소화제를 저장하고 있다.

방호 구역들(A, B) 각각에는, 대전 살포 헤드(10)에서 소화제 살포를 제어하는 입력 신호원인 전용 화재 감지기(18)가 설치되어 있다. 또한 방호 구역들(A, B) 각각에 대해서는 연동 제어 중계 장치(20)가 설치되고, 신호선에 전용 화재 감지기(18)가 연결되어 있다. 연동 제어 중계 장치(20)에는 또한 대전 살포 헤드(10)에서 분산 제어를 수동 조작으로 할 수 있는 수동 조작 상자(22)가 연결되어 있다.

연동 제어 중계 장치(20)에 대해 이와 같이 전용 화재 감지기(18) 및 수동 조작 상자(22)에서 신호선이 연결되는 동시에, 대전 살포 헤드(10)에 대전 전압(대전 구동 전압)을 인가 제어하는 신호선 및 자동 개폐 밸브(32)를 개폐 제어하기 위한 신호가 나타나고 있다.

또한 방호 구역(A)은 자동 화재 경보 설비의 화재 감지기(26)가 설치되고, 자동 화재 경보 설비의 수신기(28)에서 가져온 감지기 회선을 연결하고 있다. 또한, 방호 구역(B)에 대해서는 자동 화재 경보 설비의 화재 감지기(26)를 마련하고 있지 않지만, 필요에 따라 설치할 수 있음은 물론이다.

방호 구역들(A, B)에 대하여 설치한 연동 제어 중계 장치(20)는, 이와 달리 시스템 감시 제어반(24)에 신호선 연결되어 있다. 시스템 감시 제어반(24)에는 자동 화재 경보 설비의 수신기(28)도 연결되어 있다. 또한 시스템 감시 제어반(24) 펌프 유닛(pump unit)(12)을 신호선 연결하고 펌프 유닛(12)의 펌프 기동 정지를 제어하도록 되어 있다.

도 2는 도 1의 방호 구역(A)을 겉으로 나타낸 설명도이다. 방호 구역(A)의 천정측에는 대전 살포 헤드(10)가 설치되어있다. 대전 살포 헤드(10)가 연결된 천정측 배관(도 3의 하강 배관(34))은 도 1에 나타낸 펌프 유닛(12)으로부터 배관(16)으로, 조압 밸브(30) 및 자동 개폐 밸브(32)를 통해 연결되어 있다.

또한 대전 살포 헤드(10)의 상단에는 전압 인가부(15)가 설치되어 있으며, 이후 설명에서 밝힌대로, 대전 살포 헤드(10)에 소정의 전압을 인가하여 대전 살포 헤드(10)에서 분사하는 소화제를 대전시켜 살포할 수 있다. 또한 방호 구역(A)의 천정측에는 전용 화재 감지기(18)가 설치되어, 병행하여 자동 화재 경보 설비의 화재 감지기(26)도 연결되어 있다. 또한, 전압 인가부(15)는 대전 살포 헤드(10)와 일체로 설치할 수 있다.

도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 대전 살포 헤드(10)의 실시예며, 그 종단면을 나타내고 있다. 또한 도 4는 대전 살포 헤드(10)을 천정 설치 상태에서 하측(바닥 쪽)에서 본 설명도를 나타낸다.

도 3 및 도 4에서 대전 살포 헤드(10)는 상하로 분할한 금속 바디들(36, 38)을 볼트(37)에 연결 고정하고, 펌프 유닛(12)으로부터 배관(16)으로 연결된 하강 배관(34)의 선단에 바디(36)를 나사로 고정하고 있다. 바디들(36, 38)의 내부 유로 (공급 유로)에는 원통형 소화제측 전극부(46)가 포함되어 있다. 소화제측 전극부(46)는 도전성을 가진 금속 재료로 만들어져, 그 위에 절연 재료로 피복되어 있으며, 금속 바디들(36, 38)과 전기적으로 절연되어있다.

소화제측 전극부(46)에 대해서는 도 2에 나타낸 바와 같이 외부 근방에 설치하는 전압 인가부(15)에서 도출 된 접지 케이블 (54)가 연결되어 있다. 이 접지 케이블 54의 연결에서 소화제측 전극부(46)을 접지하도록하고 있다.

하부에 배치한 바디(38)의 내부 유로(공급 유로) 선단에는 노즐부(40)가 형성된다. 노즐부(40)의 분사측에는 편향 살포부로서 기능하는 디플렉터(42)이 배치된다. 디플렉터(42)는 바디(38)의 소화제측 전극부(46)에 이어 절연성 스페이서(43)를 통해 임베디드 고정된 디플렉터 지지부(44)로부터 연장된 롯드(rod)(45)의 선단에 설치된 노즐부(40) 전방(아래쪽 도시)의 공간에 대향 배치되어 있다.

본 실시예에서, 디플렉터(42)는 소정의 꼭지각(θ)을 가진 원뿔형 판자체이며, 노즐부(40)에서 나온 소화제를 원뿔형면을 따라 편향하고, 박막류(56)로 변환하여 방사한다. 디플렉터(42)에 의해 형성된 박막류(56)는 분열분리부(P) 부근에서 박막류(56)를 분열분리하여 입자군류(58)가 방출되어, 모식 적으로 도시한 살포 패턴(60)과 같이 살포된다.

바디(38)에는 하부에 개구된 원통형 프레임(50)가 볼트(37)에 의해 조립 고정되어 있다. 프레임(50)은 그 개구단을 분열분리부(P)보다 하부, 즉 살포 공간측에 위치시키고 있어, 더욱 분열분리부(P)의 근방 내주면에 원형 환상의 유도 전극부(48)를 배치하고 있다.

유도 전극부(48)는 도전성 부재로 형성되는 동시에 절연 재료로 피복되어 있으며, 금속 프레임(50) 및 살포되는 소화제 대해 전기적으로 절연되어 있다.

프레임(50)의 하부 내주측에 배치된 유도 전극부(48)에 대해서는 도 2에 나타낸 전압 인가부(15)에서 도출된 전압인가 케이블(52)이 연결되어 있다.

또한 도 3은 상기 유도 전극부(48)를 예를 들면 박막류(56)의 분열분리부(P)의 상류 방향으로 10mm 이하, 하류 방향으로 30mm 이하, 또한 박막류(56)의 표면에서 20mm 이하가 되는 구역에 배치하고 있다.

여기서, 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에 사용하고 있는 소화제측 전극부(46)와 유도 전극부(48)는 도전성을 가진 금속 이외의 도전성을 가지는 수지, 섬유 다발 고무 등일 수 있고, 또한 이들을 조합한 복합체일 수 있다.

대전 살포 헤드(10)에서 소화제를 살포할 때는, 도 2에 나타낸 전압 인가부(15)가 도 1에 나타낸 연동 제어 중계 장치(20)로부터의 제어 신호에 의해 동작하고, 소화제측 전극부(46)을 기준 전위(접지)측과, 유도 전극부(48)에 대해 예를 들어 수 KV에서 수십 KV 정도의 직류형(정상)인가 전압, 교류 또는 펄스형 인가 전압을 인가한다. 발명자의 실험에 의하면, 인가 전압은 20KV을 넘지 않는 범위로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이렇게 소화제측 전극부(46)와 유도 전극부(48)의 사이에 예를 들면 수 KV인 전압이 가해지면, 이 전압 인가에 의해 외부 전계가 발생하여, 이 작용에 의해 노즐부(40)에서 분사 방출한 소화제가 디플렉터(42)의 원뿔형면에 따른 박막류(56)가 되고, 박막류(56)가 분열분리부(P) 부근에서 분열분리를 시작하여 입자군류(58)로 변환되는 분사 과정을 통해 분사 입자가 대전되고, 대전된 분사 입자를 외부 방호 구역 대상 지역에 살포할 수 있다.

또한, 노즐부(40)에서 분사한 소화제를 디플렉터(42)에서 편향한 경우, 박리나 비산 등에 의해 소화제의 일부가 유도 전극부(48)에 접촉하는 경우가 있지만, 유도 전극부(48)은 절연 재료로 코팅되어 있기 때문에, 소화제의 접촉으로 단락과 전하의 중화가 문제가 되지 않고, 소화제에 대전시킬 수 있다.

도 5는 특정 조건의 살포량과 비전하량의 관계를, 디플렉터(42)를 설치한 본 실시예에 따른 대전 살포 헤드(10) 및 디플렉터(42)를 설치하지 않은 종래의 대전 살포 헤드의 경우와 비교한 예를 모식적으로 나타낸 그래프이다.

도 5에서 특성 B는 종래의 대전 살포 헤드의 특성이며, 소정 대전 전압을 정상인가 한 경우이다. 단위시간 당 살포량 증가에 대해 대전량을 나타내는 비전하량이 크게 감소하고 있지만, 이에 대해 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에 있어서는, 예를 들어 특성 A처럼, 살포량 증가에 대해 비전하량의 감소가 적다. 도 5의 예에서는, 본 실시예의 노즐, 살포량 7 [L / min]의 비전하량(특성 A의 a점)은 종래 노즐의 살포량 1.5 [L / min]의 비전하량(특성 B의 b점)에 해당하는 수준이다.

이와 같이, 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에 의하면, 종래 대전 살포 헤드의 살포량 증가에 따라 단위수량 당 대전량이 크게 감소해 버리는 문제를 해결하고 고효율로 대전시킬 수 있기 때문에, 살포량이 많은 대전 살포 헤드이면서, 대전량이 큰 살포를 할 수 있다.

또한 디플렉터(42)에 의해 노즐부(40)에서 분사한 소화제를 박막류(56)를 거쳐 입자군류(58)로 변환하여 살포하므로, 디플렉터(42) 꼭지각(θ)을 적절히 설정하여 종래 대전 살포 헤드에 비해 광각의 대전 살포가 용이하게 실현할 수 있고, 대전 로스(loss)를 억제하면서 살수량을 증가시킬 수 있기 때문에 충분한 비거리를 얻을 수 있고, 광범위하게 대전 소화제를 살포하고 높은 소화소연 효과를 얻을 수 있다.

다음 도 1의 실시예에서 감시동작을 설명한다. 만약, 방호 구역(A)에서 화재(F)가 발생하면, 예를 들어 전용 화재 감지기(18)가 화재를 감지하여 연동 제어 중계 장치(20)를 통해 시스템 감시 제어반(24)에 화재 감지 신호를 보낸다.

시스템 감시 제어반(24)은 방호 구역(A)에 설치되어 있는 전용 화재 감지기(18)에서의 화재 감지 신호를 수신하면 펌프 유닛(12)을 기동하고, 수원(14)에서 소화 용수를 끌어올려 펌프 유닛(12)에 의해 가압하여 배관(16)에 공급한다.

동시에 시스템 감시 제어반(24)은 방호 구역(A)에 대응하여 설치하고 있는 연동 제어 중계 장치(20)에 대해 대전 살포 헤드(10)의 기동 신호를 출력한다. 이 기동 신호를 받고, 연동 제어 중계 장치(20)의 자동 개폐 밸브(32)를 개방 작동하고, 이에 의하여 조압 밸브(30)에 의해 가압시켜 일정한 압력의 수계 소화제가, 개방된 자동 개폐 밸브(32)를 통해 대전 살포 헤드(10)에 공급되며, 도 2에 겉으로 나타낸 바와 같이, 대전 살포 헤드(10)에서 방호 구역 A에 분사 입자(군)으로 살포시킨다.

이 때 연동 제어 중계 장치(20)는 도 2에 도시된 대전 살포 헤드(10)에 설치하는 전압 인가부(15)에 기동 신호를 보내고, 이 기동 신호를 받아 전압 인가부(15)는 대전 살포 헤드(10)에 예를 들어 수 KV인 직류, 교류 또는 펄스형 인가 전압을 공급한다.

이를 위해 도 3 및 도 4에 도시된 대전 살포 헤드(10)에 있어서는, 노즐부(40)에서 가압된 수계 소화제를 분사하여 디플렉터(42)에 의해 편향된 박막류(56)를 입자군류(58)로 변환하여 살포할 때 프레임(50)의 내부에 설치한 환상의 유도 전극부(48) 측에 예를 들면 소화제측 전극부(46)의 기준 전위(접지)에 대해 수 KV의 전압이 소정 패턴으로 인가되고, 이 전압인가에 의해 발생한 외부 전계를 분열분리부(P) 부근에서 소화제에 인가함으로써 대전시켜 살포할 수 있다.

도 2와 같이 대전 살포 헤드(10)에서 화재(F)가 발생하는 방호 구역(A)을 향해 분사된 소화제 입자는 대전하고 있기 때문에, 대전에 의한 쿨롱의 힘에 의해 화재(F)의 연소원에 효율적으로 부착한다. 또한 둘러싸기 효과에 의해 연소제의 모든 면에 부착이 발생하고, 종래와 같이 비대전 물입자를 살포한 경우에 비해 연소제에 대한 적시는 효과가 크게 증가하고 높은 소화 능력이 발휘된다.

또한 연소에 따라 발생하는 연기(화재 연기)에 대해서도 동일한 방법으로 소화제가 부착되어 낙하하기 때문에, 높은 소연 효과를 얻을 수 있다. 즉, 이와 같은 본 실시예에서 소연 효과는, 종래와 같은 비대전 소화제 입자 살포에 의한 소연 효과가 소화제 입자와 연기 입자의 확률적인 충돌에 의한 포착 작용인 것에 대해, 본 실시예는 대전 살포되고 있는 소화제 입자의 쿨롱의 힘에 의해 반대 극성의 대전 상태에 있는 연기 입자를 포집하고, 이를 통해 연기 확산 억제 효과를 포함하여 높은 소연 효과가 발휘 된다.

또한 도 3 및 도 4의 대전 살포 헤드(10)에 있어서는, 예를 들면 소화제측 전극부(46)를 0 V로, 유도 전극부(48)에 대해 플러스 전압을 직류적 또는 펄스적으로 인가한 경우에는, 살포되는 물입자는 마이너스 전하에만 대전하게 된다.

이처럼 마이너스의 전하에만 같은 극성 대전 소화제 입자를 살포 한 경우에는, 공간 안에서 대전 소화제 입자 사이에 척력이 작용하고, 이로 인해 소화제 입자가 충돌 회합하고 성장낙하할 확률이 작아져 공간 안에 체류하는 소화제 입자의 밀도가 높아지기 때문에 높은 소화 능력이 발휘된다. 즉, 소화제 입자끼리 같은 극성으로 대전시킴으로써, 입자 사이 작동하는 척력에 의해 대류 입자 밀도를 저하시키지 않고 살포할 수 있어, 높은 소화 능력이 발휘된다.

이와 같은 본 실시예에서 소연 효과는 종래와 같이 비대전 물입자 살포에 의한 소연 효과가 물입자와 연기 입자의 확률적인 충돌에 의한 포착 작용인 것에 대해, 본 실시예에 있어서는, 대전 살포하고 물입자의 쿨롱의 힘에 의해, 같은 대전 상태에 있는 연기 입자를 포집하고, 이에 따라 대폭적인 소연 효과가 발휘된다.

또한, 대전의 극성은 살포 대상에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 간단하게 예를 들어 살포 대상의 극성이 대체로 플러스인 경우에는, 소화제 입자를 마이너스 극성으로 대전시키는 등 조절을 한다.

도 6은 본 실시예의 전압 인가부(15)에서 대전 살포 헤드(10)에 추가 전압 인가 패턴을 나타내었다 타임 차트이며, 각각의 시간 t1에서 이하와 같이 전압 인가하고 있다.

도 6의 (A)는 +V 직류형(고정)전압을 인가하는 경우이며, 이 경우에는 마이너스로 대전된 소화제 입자가 연속적으로 살포된다.

도 6의 (B)는 -V 직류형(고정)전압을 인가하는 경우이며, 이 경우에는 플러스로 대전된 소화제 입자가 연속적으로 살포된다.

도 6의 (C)는 +V 교류 전압을 인가하는 경우이며, 이 경우에는 플러스 반사이클 기간에 교류 전압의 변화에 따라 마이너스로 대전된 소화제 입자가 살포되고, 마이너스 반사이클 기간에 교류 전압의 변화에 따라 플러스로 대전된 소화제 입자가 교대로 살포된다.

도 6의 (D)는 +V 펄스형 전압을 소정의 간격(interval)을 두고 반복 인가하는 경우이며, 이 경우에는 마이너스로 대전된 소화제 입자가 간헐적으로 살포되고, 전압을 인가하지 않는 기간에는, 대전하지 않은 소화제 입자가 살포된다.

도 6의 (E)는 -V 펄스형 전압을 소정의 간격을 두고 반복 인가하는 경우이며, 이 경우에는 플러스로 대전된 소화제 입자가 간헐적으로 살포되고, 전압을 인가하지 않는 기간에는 대전하지 않은 소화제 입자가 살포된다.

도 6의 (F)는 +V 펄스형 전압을 소정의 간격을 두고 교대로 반복 인가하는 경우이며, 이 경우에는 마이너스로 대전된 소화제 입자와 플러스로 대전된 소화제 입자가 간격을 두고 교대로 살포되고, 전압을 인가하지 않는 기간에는 대전하지 않은 소화제 입자가 살포된다. 이러한 간격을 두지 않고 ±V 펄스형 전압을 교대로 반복 인가할 수도 있다.

도 6의 (C) ~ (F)에 예시된 인가 전압 패턴에 있어서 인가 주기나 전극(polarity inversion) 주기는 적절하게 정할 수 있으며, 또한 도 6의 (A) ~ (F)의 각 패턴 중 몇몇을 조합한 패터닝 등도 할 수 있다.

도 6에 예시한 각 패턴의 인가 전압을 대전 살포 헤드(10)에 공급하는 전압 인가부(15)로서, 제어 입력부의 시판 승압 유닛을 이용할 수 있다. 시판 승압 유닛에는, 예를 들어 입력 DC 0 ~ 20 V 추가 출력에 DC ~ 20 KV를 출력하는 것이 있고, 이러한 승압 유닛을 이용할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 대전 살포 헤드의 다른 실시예며, 그 수직 단면을 보여주고 있다. 또한 도 8은 도 7의 대전 살포 헤드를 천정 설치한 상태에서 하측 (바닥 쪽)에서 본 설명도를 나타낸다. 본 실시예의 대전 살포 헤드는 광범위하게 살포하기 위해 이중 원뿔형(더블 콘 모양)으로 소화제 입자군류를 대전 살포하도록 한 것을 특징으로 한다.

도 7 및 도 8에서 대전 살포 헤드(10)는 상하로 분할된 금속 바디들(36, 38)의 볼트(37)에 연결 고정하고, 펌프 유닛(12)에서 배관(16)에 연결된 하강 배관(34)의 선단에 바디(36)를 나사로 고정하고 있다. 바디들(36, 38)의 내부 유로(공급 유로)에는 원통형 소화제측 전극부(46)가 포함되어 있다. 소화제측 전극부(46)는 도전성을 가지는 금속 재료로 만들어져 그 위에 절연 재료로 피복되어 있으며, 금속 바디들(36, 38)에 대해 전기적으로 절연되어있다. 또한 소화제측 전극부(46)의 하단에는 절연성의 스페이서(43)가 배치된다.

소화제측 전극부(46)에 대해서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 외부 근방에 설치하는 전압 인가부(15)에서 나온 접지 케이블(54)이 연결되어 있다. 이 접지 케이블(54)의 연결에서 소화제측 전극부(46)를 접지하도록 한다.

하부에 배치한 바디(38)의 내부 유로(공급 유로)의 선단에는 노즐(70)이 형성된다. 본 실시예의 노즐(70)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 중심 위치에 배치한 디플렉터 지지부(44-1)에서 연장된 롯드(45)의 선단측 공간에 제 1 편향 살포 부재로서 제 1 디플렉터(42-1)을 배치하고, 또한 동축에 배치한 디플렉터 지지부(44-2)에 원통기부(円筒基部: Cylindrical base)를 나사로 체결지지하고 제 1 디플렉터(42-1)의 뒤로 선단측 공간에 제 2 분산 편향 부재로서 제 2 디플렉터(42-2)를 배치하고 있다.

제 2 디플렉터(42-2) 중앙에 노즐 구멍을 개구형성하고, 선단외주측을 외측으로 원뿔형을 펼친 형상이며, 중앙의 노즐 구멍은 롯드(42-1)가 삽입관통 되는데, 이 삽입 관통부에 있어서 노즐 구멍과 롯드(42-1)의 틈새에 의해, 제 1 디플렉터(42-1)을 향해 소화제를 방출하는 제 1 노즐부(40-1)를 형성하고 있다.

또한 노즐(70)의 노즐 개구와, 이 노즐 개구에 삽입 관통하여 제 2 디플렉터(40-2)를 지지하는 원통기부 사이에는 링형의 틈새(링형 노즐 구멍)이 형성되고, 이 링형의 틈새가 제 2 디플렉터(42-2)를 향해 소화제를 방출하는 제 2 노즐부(40-2)를 형성하고 있다.

본 실시예에서, 제 1 디플렉터(42-1)는 소정의 꼭지각(θ1)을 가진 원뿔형체이며, 제 1 노즐부(40-1)에서 사출된 소화제를 원뿔형면을 따라 편향되고, 박막류(56-1)로 변환하여 방사한다. 제 1 디플렉터(42-1)에 의해 형성된 박막류(56-1)는 분열분리부(P1) 부근에서 분열분리하여 제 1 입자군류(58-1)로 방사되어 모식적으로 도시한 살포 패턴(60 -1)과 같이 살포된다.

또한 제 2 디플렉터(42-2)는 제 1 디플렉터(40-1)의 꼭지각(θ1)보다 큰 소정의 꼭지각(θ2)을 가진 원뿔형 바디를 원통기부 선단에 도시한 바와 같이 형성하고 있으며, 링형의 틈새를 가진 제 2 노즐부(40-2)에서 사출된 소화제를 원뿔형면을 따라 광각 편향 박막류(56-2)로 변환하여 방사한다. 제 2 디플렉터(42-2)에 의해 형성된 박막류(56-2)는 분열분리부(P2) 부근에서 분열분리하여 제 2 입자군류(58-2)고 방출되어 모식적으로 도시한 살포 패턴(60-2)과 같이 제 1 디플렉터(40-1)에 의한 살포 패턴(60-2)의 외측을 덮도록 광각으로 살포되고, 이에 따라 이중 원뿔형(더블 콘 모양)의 광역을 균일하게 커버하는 살포 패턴을 형성한다.

바디(38)에는 하측에 개구된 원통형 프레임(50)이 볼트(37)에 의해 조립 고정되어 있다. 프레임(50)은 그 개구단을 제 2 디플렉터(42-2)에 편향 형성된 박막류(56-2)의 분열분리부(P2)보다 하부, 즉 살포 공간측에 위치시키고 있어 더욱 분열분리부(P2) 근방 내주면에 원형 환상의 제 2 유도 전극부(48-2)를 배치하고 있다.

또한 프레임(50)의 하측에는 홀더 암(holder arm)(72)에 의해 링형의 프레임(74)이 지지를 받고 있다. 프레임(74)은 그 하측 개구단을 제 1 디플렉터(40-1)에서 편향된 박막류(56-1)의 분열분리부(P1)보다 하측, 즉 살포 공간측에 위치시키고 있어 더욱 분열분리부(P1) 근방 내주면에 원형 환상의 제 1 유도 전극부(48-1)를 배치하고 있다.

제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2)는 도전성 부재로 형성되는 동시에 절연 재료로 피복되어 금속 프레임들(50, 74) 및 살포되는 소화제 대해 전기적으로 절연되어 있다.

프레임들(50, 74)에 배치한 제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2)에 대해서는 도 2에 나타낸 전압 인가부(15)에서 나온 전압 인가 케이블(52)이 연결되어 있다.

또한 제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2)는, 예를 들면 박막류들(56-1, 56-2)의 분열분리부들(P1, P2)의 상류 방향으로 10 mm 이하, 하류 방향으로 30mm 이하, 또한 박막류들(56-1, 56-2)의 표면으로부터 20 mm 이하가되는 구역 내에 배치하고 있다.

여기서, 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에 사용하는 소화제측 전극부(46), 제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2)는 도전성을 가진 금속 이외에 도전성을 가지는 수지, 섬유 다발 고무 등일 수 있고, 또한 이들을 조합한 복합체일 수 있다.

도 7, 도 8의 대전 살포 헤드(10)에서 소화제를 살포하는 경우에는 도 2에 나타낸 전압 인가부(15)가 도 1과 연동 제어 중계 장치(20)로부터의 제어 신호에 의해 동작하고, 소화제측 전극부(46)를 접지측으로 제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2)에 대해 예를 들어 수 KV에서 수십 KV 정도의 직류, 교류 또는 펄스형 인가 전압을 인가한다. 발명자의 실험에 의하면, 인가 전압은 20KV을 넘지 않는 범위로 하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

이렇게 소화제측 전극부(46)와 제 1 유도 전극부(48-1) 및 제 2 유도 전극부(48-2) 사이에 예를 들어 소화제측 전극부(46)의 기준 전위(접지)에 대해 수 KV되는 전압이 소정 패턴으로 인가되어 전압 인가에 의해 외부 전기장이 생겨 제 1 노즐부(40-1) 및 제 2 노즐부(40-2)에서 분사한 소화제가 제 1 디플렉터(42-1) 및 제 2 디플렉터(42-2)의 원뿔형면에 따른 박막류들(56-1, 56-2)로 되어, 박막류들(56-1, 56-2)이 분열분리부들(P1, P2) 부근에서 분열분리를 시작해 제 1 입자군류(58-1) 및 제 2 입자군류(58-2)로 변환되는 과정을 통해 소화제 분사 입자가 대전되고, 대전된 분사 입자를 외부로 광역을 균일하게 커버하는 이중 원뿔형(더블 콘 모양) 패턴으로 대전 살포할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 사용하는 대전 살포 헤드(10)로 디플렉터들(42, 42-1, 또는 42-2)의 꼭지각을 적절히 조정하여 방호구역의 넓이에 적합한 살포 패턴을 확보할 수 있다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 유도 전극부들(48, 48-1, 48-2)로 환형 전극을 사용하고 있지만 각각의 형상은 임의로서, 예를 들어 디플렉터들(42, 42-1, 42-2)에서 생성된 박막류들(56, 56-1, 56-2)의 흐름 방향에 평행한 전극면을 가지는 환형 전극을 사용할 수 있다. 이러한 유도 전극부들(48, 48-1, 48-2)로 박막류의 흐름 방향에 평행한 환형 전극을 사용한 경우에는 전극면에서 각부와 박막류 표면과의 거리가 균일해지고, 대전 효율을 높임과 동시에 안정된 대전을 얻을 수 있다.

또한, 대전 살포 헤드에 인가 전압 패턴을 소화제측 전극부에 유도 전극부측을 플러스 마이너스 교대의 인가 전압으로 할 것인지, 플러스 만의인가 전압으로 할것인지, 마이너스 만의 인가 전압으로 할것인지, 또한 직류형의 인가로 할것인지 펄스형의 인가로 할 것인지, 예를 들면 정현파형으로 변화하는 교류 인가 등으로 할 것인지는, 살포 대상이나 살포 대상 지역, 기타 각종 조건, 상황 또는 그 변화 등에 따라 적절하게 정할 수 있다. 물론, 인가나 전극 주기 등도 적절히 정할 수 있다.

또한 유도 전극부 및 디플렉터의 수는 선택적으로, 예를 들어 각각 3개의 결합된 트리플 콘형일 수도 있다. 물론, 노즐부 수는 선택적이다.

또한 유도 전극부의 수와 디플렉터의 수의 조합도 선택적으로, 예를 들어 하나의 유도 전극부에 대하여 여러 디플렉터들의 설치도, 여러 유도 전극부들에 대하여 1 개의 디플렉터의 설치도 할 수 있다. 또한 이렇게 다른 수의 유도 전극부와 디플렉터의 조합으로 이루어진 노즐부를 여러 개 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명의 대전 살포 헤드 및 소화제 살포 방법은 소화 및 연소 방지 혹은 소연 중 하나 이상을 목적으로 한 각종의 이용이 가능하다. 물론, 이외의 다른 용도로 사용하는 것일 수 있다.

또한 본 발명은 상기에 한정되지 않고 적절히 살포 대상 부지 수계 살포제를 대전 살포하는 대전 살포 장치(설비), 대전 살포 헤드 및 대전 살포 장치의 살포 방법을 포함한다. 이 경우에는 상기 실시예에있어서 소화제, 소화제측 전극부를 살포제 살포제측 전극부의 기재로 바꾸면 된다.

또한 유도 전극부 및 디플렉터는 반드시 원뿔형일 필요는 없고, 예를 들어 각뿔형일 수도 있다.

또한, 본 발명의 대전 살포 헤드가 대전 살포되는 소화제는 물 혹은 각종 수계 소화제 등의 살포제가 적용될 수 있다.

또한, 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에서는 유도 전극부(48)가 절연 재료로 절연 피복하여 형성되어 있기 때문에, 유도 전극부(48)에 물이 접촉하여 단락과 전하의 중화가 생기게 일이없이 안전을 확보하고 적합하게 입자군류(58)(대전 살포제)의 생성을 할 수 있다.

또한 표 1은 분출 유량(살포 수량)을 1L / min으로, 유도 전극부(48)에 인가하는 인가 전압을 + 5kV로, 절연 피복을 설치하지 않고 유도 전극부(48)를 형성한 케이스와, 각종 절연 재료로 절연하여 유도 전극부(48)을 형성한 경우, 입자군류(58)의 비전하량을 측정한 결과를 나타내고 있다. 이 결과로부터, 절연 재료로서 폴리 아미드 합성 수지 (나일론: 등록 상표), 폴리에틸렌 수지를 사용하면, 절연 피복을 설치하지 않고 형성한 경우와 비교하여 크게 비전하량이 작아지는 것으로 확인되었다.

이에 대해, 폴리 염화 비닐 수지, 폴리 페닐렌 설파이드 수지(PPS), 우레탄 수지, 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 수지, 폴리 클로로 테레프탈레이트 에틸렌 수지, 알루미나 세라믹스, 유리 법랑을 절연 재료로 사용하면, 절연 피복을 설치하지 않고 형성한 경우와 동등 또는 그 이상의 비전하량으로 입자군류(58)가 생성되는 것이 확인되었다. 이 때문에, 본 실시예의 대전 살포 헤드(10)에서는 이러한 폴리 염화 비닐 수지, 폴리 페닐렌 설파이드 수지 (PPS), 우레탄 수지, 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 수지, 폴리 클로로 테레프탈레이트 에틸렌 수지, 알루미나 세라믹스, 유리 법랑의 적어도 1 종을 절연 재료로 사용하여 유도 전극부(48)를 형성함으로써, 단락이나 전하의 중화를 방지하면서, 호적한 입자군류(58)의 생성을 실시할 수 있다.

절연재	비충전 [mC / kg]
폴리 염화비닐	0.3
PPS	0.29
알루미나 세라믹	0.263
우레탄	0.249
폴리사불화에틸렌	0.242
폴리삼불화에틸렌	0.217
유리제법랑	0.3
절연재 없음	0.278
폴리아미드	0.02
폴리에틸렌	0.019

(다른 용도에 적용)

본 발명의 대전 물입자 살포 장치는, 화재 소화 장치로도 적용 할 수 있다. 이 경우에도, 예를 들면 일본특허공보 제 2009-106405 호, 공개공보 WO2009/107421 호에 기재된 바와 같이, 대전 물입자의 작용에 의해 살포 대상이 되는 연소물을 효율적으로 적심으로써 양호한 소화 효과를 얻을 수 있는 동시에, 연소에 따른 연기 발생을 억제하고, 또한 발생한 연기를 포착하여 확산을 방지하는 효과도 얻을 수 있다. 이외에도 본 발명의 대전 물입자 살포 장치에 의하면, 연소물의 먼 곳으로부터 당해 연소물을 향해 대전 물입자를 정확하게 살포하여 화재를 진화하거나 또는 연소의 확대를 억제 할 수 있다. 이 경우, 유도 전극부의 절연 피복 재료로는 내열성, 내화성에도 우수한 세라믹스 또는 법랑을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명은 그 목적 및 잇점을 손상시키지 않는 적절한 변형을 포함하며, 상기의 실시예에 나타낸 수치에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 살포량이 증가하여도 충분한 대전량을 확보하고 쿨롱의 힘을 이용하여 높은 소화소연 효과를 나타내는 화재 예방 장치, 대전 살포 장치(설비), 대전 살포(분무) 헤드, 소화제 살포(분무) 방법 및 대전 살포 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 대전량이 큰 소화제를 광범위에 균일하게 살포하는 소화 예방 장치(설비), 대전 살포 장치, 대전 살포(분무) 헤드, 소화제 살포 (분무) 방법 및 대전 살포 방법을 제공 할 수 있다.

10: 대전 살포 헤드
12: 펌프 유닛
13: 수동 밸브
14: 수원
15: 전압 인가부
16: 배관
18: 전용 화재 감지기
20: 연동 제어 중계 장치
22: 수동 조작 상자
24: 시스템 감시 제어반
26: 화재 감지기
28: 수신기
30: 조압 밸브
32: 자동 개폐 밸브
34: 하강 배관
36, 38: 바디
40, 70: 노즐부
42: 디플렉터
42-1: 제 1 디플렉터
42-2: 제 2 디플렉터
44, 44-1, 44-2: 디플렉터 지지부
45: 롯드
46: 소화제측 전극부
48: 유도 전극부
48-1: 제 1 유도 전극부
48-2: 제 2 유도 전극부
50, 74: 프레임
52: 전압인가 케이블
54: 접지 케이블
55: 케이블 홀더
5 6 5 6-1, 56-2: 박막류
58: 입자군류
58-1: 제 1 입자군류
58-2: 제 2 입자군류
60: 살포 패턴
60-1: 제 1 분사 패턴
60-2: 제 2 분사 패턴
P, Pl, P2: 분열분리부

Claims

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수계 살포제를, 배관을 통해 공급하는 살포제 공급설비와 살포 구역에 설치되어 상기 살포제 공급설비에 의해 공급된 살포제 분사 입자에 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드와,
상기 대전 살포 헤드에 대전 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함하는 대전 살포 장치로서,
상기 대전 살포 헤드는,
상기 살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과;
상기 노즐의 내부에 배치되어 상기 살포제에 접촉하는 살포제측 전극부와;
상기 노즐에서 나온 상기 살포제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 1 편향 살포 부재와;
상기 제 1 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 1 유도 전극부와;
상기 노즐에서 나온 상기 살포제의 나머지를 상기 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 2 편향 살포 부재와;
상기 제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부;를 포함하고,
상기 제 1 박막류와 상기 제 2 박막류 사이에 위치하는 상기 제 1 유도 전극부를, 상기 제 2 유도 전극부에서 연장되어 상기 제 2 박막류에 국부적으로 교차하는 암 형상 부재에 의해 지지하여 이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시키고,
살포제측 전극부의 전압을 소정의 기준치로 하고, 이에 대해 상기 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부에 대전 전압으로서 소정의 동일 전압을 인가하여, 상기 이중 원뿔형으로 살포된 입자군류를 대전시키는 것을 특징으로 하는 대전 살포 장치.
제 73 항에 있어서, 상기 살포 구역은 방호 구역이고, 상기 살포제 공급설비를 소화제 공급설비로 하여, 상기 살포제를 상기 소화제 공급설비에 의해 공급된 소화제로 한 것을 특징으로 하는 대전 살포 장치.
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살포 구역에 설치된 살포제 공급설비에 의해 공급된 살포제 분사 입자에, 전압 인가부에서의 대전 전압 인가에 의해 대전시켜 살포하는 대전 살포 헤드로서,
상기 살포제를 외부 공간에 분사하는 노즐과,
상기 노즐의 내부에 배치되어 상기 살포제에 접촉하는 살포제측 전극부와,
상기 노즐에서 나온 상기 살포제의 일부를 임의의 방향으로 편향하여 제 1 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 1 편향 살포 부재와,
상기 제 1 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 1 유도 전극부와,
상기 노즐에서 나온 상기 살포제 나머지를 상기 제 1 박막류의 외부에 위치하여 같은 방향으로 편향하는 제 2 박막류를 형성한 후에 입자군류로 분열분리시켜 살포하는 제 2 편향 살포 부재와,
상기 제 2 박막류의 분열분리부 근방에 배치된 제 2 유도 전극부를 포함하고,
상기 제 1 박막류와 상기 제 2 박막류 사이에 위치하는 상기 제 1 유도 전극부를, 상기 제 2 유도 전극부에서 연장되어 상기 제 2 박막류에 국부적으로 교차하는 암 형상 부재에 의해 지지하여 이중 원뿔형으로 입자군류를 살포시키고,
살포제측 전극부의 전압을 소정의 기준치로 하고, 이에 대해 상기 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부에 대전 전압으로서 소정의 동일 전압을 인가하여, 상기 이중 원뿔형으로 살포된 입자군류를 대전시키는 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 상기 노즐은 중심 노즐 구멍과 그 후방 주상기에 링형의 노즐 구멍을 동축으로 형성하고,
상기 제 1 편향 살포 부재는, 원뿔형상 또는 각뿔형상의 평향면에 의해, 상기 중심 노즐 구멍에서 방출된 상기 살포제를 원뿔면상 또는 각뿔면상의 박막류로 확산 편향하며,
상기 제 2 편향 살포 부재는, 원뿔형상 또는 각뿔형상의 평향면에 의해, 상기 링형 노즐 구멍에서 방출된 상기 살포제를 원뿔면상 또는 각뿔면상의 박막류로로 확산 편향하는 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 상기 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부는 도전성을 가진 금속, 수지, 섬유 다발, 고무 중의 하나 또는 복합체인 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 상기 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부의 일부 또는 전부를 절연성 재료로 피복한 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 상기 살포제측 전극부는 상기 대전 살포 헤드 내에서 상기 살포제 공급 유로의 일부, 또는 상기 노즐인 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
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제 82 항에 있어서, 상기 제 1 유도 전극부 및 제 2 유도 전극부에 직류, 교류 또는 펄스형인 대전 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 1 이상의 상기 유도 전극부에 대하여 여러 개의 상기 편향 살포 부재들을 설치한 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 89 항에 있어서, 1 이상의 상기 유도 전극부에 대하여 여러 개의 상기 편향 살포 부재들을 1 세트로 복수 세트 설치한 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
제 82 항에 있어서, 상기 살포 구역은 방호 구역이고, 상기 살포제 공급설비를 소화제 공급설비로 하여, 상기 살포제를 상기 소화제 공급설비에 의해 공급된 소화제로 한 것을 특징으로 하는 대전 살포 헤드.
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