KR102078081B1 - 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템 - Google Patents

소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템 Download PDF

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Abstract

소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소화시스템은, 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 위한 스프링클러 소화설비; 소화가스 방호구역에 대한 소화작업을 위한 소화가스 소화설비; 상기 스프링클러 소화설비와 상기 소화가스 소화설비를 연결하는 연결배관; 및 밸브 제어를 통해 상기 연결배관의 연통을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 스프링클러 방호구역에서 상기 스프링클러 소화설비가 정상 작동하지 않는 경우 상기 제어부에서의 밸브 제어에 의해 상기 소화가스 소화설비에서 소화가스를 상기 연결배관을 통해 상기 스프링클러 소화설비로 전달하여 상기 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 할 수 있다.

Description

소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템{Spray head which can be used as fire extinguishing gas head and sprinkler head and Fire extinguish system}
본 발명은 소화설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템에 관한 것이다.
스프링클러(sprinkler)는 일반적으로 물 입자를 방수하여 화재를 소화하는 자동소화설비를 말한다. 소화를 위해 사용되는 스프링클러는 천장면에 설치된 스프링클러 헤드에서 자동 방수하여, 화재를 소화하는 고정식 소화설비이다. 통상 중기(中期) 화재의 소화를 목적으로 한 것이다. 스프링클러 설비 중 습식 설비는 펌프로부터 헤드까지 배관 내에 물이 가득 차 있고, 스프링클러 헤드에 장착된 유리벌브가 열에 의해 파열되는 순간 즉시 살수하는 메커니즘으로 되어 있다.
CO2와 같은 소화가스를 이용한 소화설비를 질식 및 냉각효과에 의한 소화를 목적으로 이산화탄소를 일정한 고압용기에 저장해두었다가 화재 시 수동 또는 자동으로 화점(火點)에 분사토록 한 고정식 또는 이동식 설비이다. 이 설비는 연소의 3대 요소 중 하나인 산소의 공급을 차단하여 소화하는 것이다. 일반적으로 소화약제 저장용기, 화재감지장치, 분사헤드, 기동장치, 음향경보장치, 방호구역 자동폐쇄장치, 제어반, 비상전원 등으로 구성된다.
도 1은 스프링클러 소화설비의 구성도이고, 도 2는 소화가스 소화설비의 구성도이며, 도 3은 일반적인 스프링클러 소화설비와 소화가스 소화설비의 설치 운영 예시도이다.
스프링클러 소화설비(1)는 공장, 창고, 사무실 등에 설치되며 소화수를 분사하는 스프링클러 헤드(11)와, 소화수를 저장하는 물탱크(12)와, 물탱크(12)에서 스프링클러 헤드(11)로 물을 보내는 스프링클러 펌프(13)를 포함한다.
소화가스 소화설비(2)는 발전기실, 전기실 등에 설치되며 소화가스를 분사하는 소화가스 분사헤드(21)와, 소화가스를 저장하는 소화가스 저장용기(22)와, 소화가스 저장용기(22)의 입구를 개방시키는 입구 제어장치(23)를 포함한다.
일반적으로 스프링클러 소화설비(1)와 소화가스 소화설비(2)는 도 3에 도시된 것과 같이 그 설치되는 장소가 구분된다. 즉, 하나의 건물에서도 스프링클러 방호구역(A)과 소화가스 방호구역(B)을 구분하여 각 설비를 별개로 운용하고 있으며 상호 연계성이 전혀 없다.
스프링클러 소화설비(1)에 의한 방호구역(스프링클러 방호구역(A))에서 화재가 발생하면 소화수가 즉시 방출되어야 하지만, 정상적으로 소화수가 방사되지 않는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 소방대가 즉시 출동하여 소화 작업을 실시해야 하지만, 그 사이에 화재를 급격하게 확산되어 피해 규모는 그만큼 커지게 되는 바, 이를 방지하기 위한 방안이 필요하다.
한국등록실용신안 제20-0424794호 (2006.08.21. 등록) - 스프링클러 헤드의 유리벌브 파손 방지장치
본 발명은 스프링클러가 동작하지 않아 화재가 확산된 경우라도 발전기실 혹은 전기실에 사용하기 위해 저장된 소화가스를 스프링클러 배관에 연결하여 순간적으로 방사시킴으로써 소화 작업을 실시할 수 있는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 및 이를 이용한 소화시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 위한 스프링클러 소화설비; 소화가스 방호구역에 대한 소화작업을 위한 소화가스 소화설비; 상기 스프링클러 소화설비와 상기 소화가스 소화설비를 연결하는 연결배관; 및 밸브 제어를 통해 상기 연결배관의 연통을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 스프링클러 방호구역에서 상기 스프링클러 소화설비가 정상 작동하지 않는 경우 상기 제어부에서의 밸브 제어에 의해 상기 소화가스 소화설비에서 소화가스를 상기 연결배관을 통해 상기 스프링클러 소화설비로 전달하여 상기 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 소화시스템이 제공된다.
상기 스프링클러 소화설비는, 소화수를 저장하는 물탱크와; 상기 스프링클러 방호구역에 설치되는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드와; 상기 소화수를 상기 물탱크에서 상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드로 전달하는 스프링클러 펌프와; 상기 물탱크와 상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 사이에 배치되는 소화수 배관을 포함하고, 상기 소화가스 소화설비는, 소화가스를 저장하는 소화가스 저장용기와; 상기 소화가스 방호구역에 설치되는 소화가스 분사헤드와; 상기 소화가스 저장용기의 입구를 개방시키는 입구 개방장치와; 상기 소화가스 저장용기에서 상기 소화가스 분사헤드 사이에 배치되는 소화가스 배관을 포함하며, 상기 연결배관은 일단이 상기 소화수 배관에 연결되고, 타단이 상기 소화가스 배관 사이에 연결될 수 있다.
상기 연결배관과 상기 소화수 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화수 배관의 상류에 설치되는 제1 밸브; 상기 연결배관의 일단에 설치되는 제2 밸브; 상기 연결배관의 타단에 설치되는 제3 밸브; 및 상기 연결배관과 상기 소화가스 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화가스 배관의 하류에 설치되는 제4 밸브를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.
평상시 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브는 오픈되어 있고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브는 클로즈되어 있으며, 비상시 상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 클로즈하고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 오픈시킬 수 있다.
비상시 상기 제어부는 밸브 제어 이후 상기 입구 개방장치를 제어하여 상기 소화가스 저장용기의 입구를 개방시킬 수 있다.
상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드는 평상시에는 소화작업을 위해 상기 소화수를 방수하며, 비상시에는 상기 소화가스를 방사할 수 있다.
상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드는, 내부에 상기 소화수 및 상기 소화가스가 유입되는 관통홀이 형성된 프레임과; 상기 소화수의 방수시 혹은 상기 소화가스의 방사시 방향을 전환시키는 반사판과; 상기 관통홀을 막는 벌브캡과; 일단이 상기 반사판에 고정되고, 타단이 상기 벌브캡에 고정되며, 내부에는 열에 의해 팽창하는 유체가 저장된 유리벌브를 포함할 수 있다.
상기 벌브캡의 탈락 압력은 상기 소화수의 최대 선단 방수압력 이상이고 상기 소화가스의 최소 선단 방사압력 이하일 수 있다.
상기 벌브캡에 형성된 설치홀에 설치되는 핀 구조물을 포함하며, 상기 핀 구조물은, 일단이 뾰족한 핀 몸체와; 일면에 상기 핀 몸체의 타단이 결합되는 핀 헤드와; 상기 핀 몸체의 외주면에 설치되는 스프링을 포함하되, 상기 스프링은 상기 벌브캡의 외면과 상기 핀 헤드의 일면 사이에 개재될 수 있다.
상기 핀 몸체의 길이는 상기 유리벌브의 타단에서 상기 설치홀의 외측까지의 간격과 상기 스프링이 최대로 압착된 경우의 높이의 합산값 이상일 수 있다.
상기 스프링은 상기 소화수의 선단 방수압력에 의해서는 최대로 압착되지 않고, 상기 소화가스의 선단 방사압력에 의해서는 최대로 압착되는 탄성력을 가질 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템에서 수행되는 소화방법으로서, 화재 감지 센서에 의해 스프링클러 방호구역 내에서의 화재 발생을 감지하는 단계; 제어부에서 상기 스프링클러 방호구역에 대한 소화수 방수 여부를 판단하는 단계; 소화수 미방수로 판단된 경우, 상기 제어부는 스프링클러 소화설비와 소화가스 소화설비 사이의 연결배관에 대한 밸브 제어를 수행하여 상기 스프링클러 소화설비와 상기 소화가스 소화설비를 연통시키는 단계; 소화가스를 저장용기에서 방출시키는 단계; 상기 소화가스가 상기 연결배관을 통해 상기 스프링클러 소화설비로 전달되어 상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 통해 방사되는 단계를 포함하는 소화방법이 제공된다.
상기 소화시스템은, 상기 연결배관과 소화수 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화수 배관의 상류에 설치되는 제1 밸브와; 상기 연결배관의 일단에 설치되는 제2 밸브와; 상기 연결배관의 타단에 설치되는 제3 밸브와; 상기 연결배관과 소화가스 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화가스 배관의 하류에 설치되는 제4 밸브를 포함하되, 평상시 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브는 오픈되어 있고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브는 클로즈되어 있으며, 밸브 제어 단계에서 상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 클로즈하고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 오픈시킬 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드로서, 내부에 소화수 및 소화가스가 유입되는 관통홀이 형성된 프레임과; 상기 소화수의 방수시 혹은 상기 소화가스의 방사시 방향을 전환시키는 반사판과; 상기 관통홀을 막는 벌브캡과; 일단이 상기 반사판에 고정되고, 타단이 상기 벌브캡에 고정되며, 내부에는 열에 의해 팽창하는 유체가 저장된 유리벌브를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드가 제공된다.
상기 벌브캡의 탈락 압력은 상기 소화수의 최대 선단 방수압력 이상이고 상기 소화가스의 최소 선단 방사압력 이하일 수 있다.
상기 벌브캡에 형성된 설치홀에 설치되는 핀 구조물을 포함하며, 상기 핀 구조물은, 일단이 뾰족한 핀 몸체와; 일면에 상기 핀 몸체의 타단이 결합되는 핀 헤드와; 상기 핀 몸체의 외주면에 설치되는 스프링을 포함하되, 상기 스프링은 상기 벌브캡의 외면과 상기 핀 헤드의 일면 사이에 개재될 수 있다.
상기 핀 몸체의 길이는 상기 유리벌브의 타단에서 상기 설치홀의 외측까지의 간격과 상기 스프링이 최대로 압착된 경우의 높이의 합산값 이상일 수 있다.
상기 스프링은 상기 소화수의 선단 방수압력에 의해서는 최대로 압착되지 않고, 상기 소화가스의 선단 방사압력에 의해서는 최대로 압착되는 탄성력을 가질 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스프링클러가 동작하지 않아 화재가 확산된 경우라도 발전기실 혹은 전기실에 사용하기 위해 저장된 소화가스를 스프링클러 배관에 연결하여 순간적으로 방사시킴으로써 소화 작업을 실시할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 스프링클러 소화설비의 구성도,
도 2는 소화가스 소화설비의 구성,
도 3은 일반적인 스프링클러 소화설비와 소화가스 소화설비의 설치 운영 예시도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 단면도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템에서 수행되는 소화방법의 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템의 구성도로서, 평상시 및 비상시 연결관계를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템에서 수행되는 소화방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스헤드 및 스프링클러 헤드를 이용한 소화시스템(100)은 평상시에는 스프링클러 방호구역(A)과 소화가스 방호구역(B)이 구분되어 있어 개별 동작하며, 화재가 발생한 스프링클러 방호구역(A)에 대해 소화수가 방사되지 않는 비상시 소화수 대신 소화가스가 방출되어 소화작업이 이루어지게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소화시스템(100)은 기본적으로 스프링클러 소화설비(110)와 소화가스 소화설비(120)를 포함한다. 그리고 이들 소화설비의 배관을 연결하는 연결배관(140)과, 연결배관(140)의 연통을 조절하는 밸브(V1~V4)와, 밸브(V1~V4)의 개폐를 조절하는 제어부(130)를 더 포함한다.
스프링클러 소화설비(110)는 스프링클러 방호구역(A)에 설치되는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)를 포함한다. 본 실시예에서 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)는 기본적으로 정상시에는 스프링클러 헤드로서 기능하고, 비상시에는 소화가스 분사헤드로서 기능한다.
물탱크(111)에 저장된 소화수는 스프링클러 펌프(113)에 의해 펌핑되어 소화수 배관(114)을 따라 이동되며, 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)를 통해 스프링클러 방호구역(A) 내에 분사될 수 있다.
소화가스 소화설비(120)는 소화가스 방호구역(B)에 설치되는 소화가스 분사헤드(122)와, 소화가스를 저장하는 소화가스 저장용기(121)와, 소화가스 저장용기(121)의 입구 개폐를 조절하는 입구 개방장치(123)를 포함한다.
소화가스 저장용기(121)와 소화가스 분사헤드(122)는 소화가스 배관(124)으로 연결되어 있어, 입구 개방장치(123)에 의해 소화가스 저장용기(121)의 입구가 개방된 경우 고압의 소화가스가 소화가스 분사헤드(122)로 전달되어 소화가스 방호구역(B) 내에 분사될 수 있다.
본 실시예에서 스프링클러 소화설비(110)의 소화수 배관(114)과 소화가스 소화설비(120)의 소화가스 배관(124)은 연결배관(140)에 의해 서로 연결될 수 있다. 연결배관(140)의 일단은 소화수 배관(114)의 일 지점에 연결되고, 타단은 소화가스 배관(124)의 일 지점에 연결된다.
여기서, 각 연결지점은 각 방호구역으로 진입하기 이전의 지점일 수 있다. 즉, 소화수 배관(114)과의 연결지점(P1)은 스프링클러 방호구역(A) 진입 이전의 지점이고, 소화가스 배관(124)과의 연결지점(P2)은 소화가스 방호구역(B) 진입 이전의 지점일 수 있다.
제1 연결지점(P1)을 기준으로 소화수 배관(114)의 상류에는 제1 밸브(V1)가 설치된다. 여기서, 소화수 배관(114)은 소화수의 흐름에 따라 물탱크(111) 측을 상류, 겸용 분사헤드(112) 측을 하류로 가정한다.
그리고 제1 연결지점(P1)에 연결된 연결배관(140)의 일단에는 제2 밸브(V2)가 설치된다.
제2 연결지점(P2)에 연결된 연결배관(140)의 타단에는 제3 밸브(V3)가 설치된다. 그리고 제2 연결지점(P2)을 기준으로 소화가스 배관(124)의 하류에는 제4 밸브(V4)가 설치된다. 여기서, 소화가스 배관(124)은 소화가스의 흐름에 따라 소화가스 저장용기(121) 측을 상류, 소화가스 분사헤드(122) 측을 하류로 가정한다
각 밸브는 서로 연동하여 동작한다. 제1 밸브(V1)와 제4 밸브(V4)가 서로 동일한 동작을 수행하고, 제2 밸브(V2)와 제3 밸브(V3)가 서로 동일한 동작을 수행한다.
제1 밸브(V1)가 오픈(open)될 경우, 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)는 클로즈(close)되고 제4 밸브(V4)는 오픈된다(도 4 참조).
이 경우는 스프링클러 소화설비(110)가 정상 동작하는 평상시 상황으로, 스프링클러 방화구역(A)에는 스프링클러 소화설비(110)에 의한 소화작업이 이루어지게 연결관계가 구성되고, 소화가스 방화구역(B)에는 소화가스 소화설비(120)에 의한 소화작업이 이루어지게 연결관계가 구성된다.
반대로 제1 밸브(V1)가 클로즈될 경우, 제2 밸브 및 제3 밸브(V3)는 오픈되고 제4 밸브(V4)는 클로즈된다(도 5 참조).
이 경우는 스프링클러 소화설비(110)가 정상 동작하지 못하는 비상시 상황으로, 화재가 발생한 스프링클러 방화구역(A)에 대해 소화수 대신에 소화가스에 의한 소화작업이 이루어질 수 있도록 소화가스 소화설비(120)와의 사이에 연결된 연결배관(140)을 연통시키도록 연결관계가 구성된다.
각 밸브들(V1~V4)은 제어부(130)에 의해 개폐가 제어될 수 있다. 또한, 제어부(130)는 소화가스 소화설비(120)의 입구 개방장치(123)도 제어할 수 있다.
스프링클러 방화구역(A)에서의 화재가 감지되었으나 스프링클러 소화설비(110)의 작동이 이루어지지 않은 경우, 이러한 사실을 인지하거나 이와 관련환 사용자 명령을 입력받은 제어부(130)는 제1 밸브(V1) 및 제4 밸브(V4)를 클로즈시키고, 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 오픈시킬 수 있다. 또한, 소화가스 소화설비(120)의 입구 개방장치(123)를 작동시켜 소화가스 저장용기(121)에서 고압의 소화가스가 방출되게 하고, 연결배관(140)을 통해 소화수 배관(114)으로 전달시켜 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)를 통해 소화가스가 분사됨으로써 화재 진압이 가능하게 할 수 있다.
일 예시에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 구조가 도 6에 도시되어 있다.
일 예시에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112A)는 프레임(210), 지지간(215), 벌브캡(250), 유리벌브(240), 압박나사(230), 반사판(220)을 포함한다.
프레임(210)은 헤드의 본체에 해당하는 부분이다. 설치면(예컨대, 천장면)에 고정시키기 위해 프레임(210)의 외측면에 나사산이 형성되어 있을 수 있다. 그리고 가운데에는 중심을 관통하는 관통홀(212)이 형성되며, 관통홀(212)은 설치면의 내측에 연결된 소화수 배관(114)으로부터 소화수가 유입되는 유입홀로서 기능할 수 있다. 또한, 비상시에는 관통홀(212)로 소화가스가 유입될 수 있다.
유리벌브(240)는 열에 노출될 경우 팽창하는 유체를 내부공간에 포함하고 있다. 내부 유체는 설정온도 이상이 될 경우 고정된 부피를 가지는 유리벌브(240)를 파열시키게 된다.
지지간(215)은 프레임(210)과 반사판(220) 사이를 지지한다. 반사판(220)은 소화수 혹은 소화가스가 방출된 경우 보다 넓은 공간으로 퍼질 수 있도록 사방으로 반사시키는 부분이다.
반사판(220)의 중심에는 나사홀(222)이 형성되고 있고, 나사홀(222)에는 압박나사(230)가 조립된다. 압박나사(230)는 유리벌브(240)의 일단을 잡아주며, 유리벌브(240)에 대해 길이방향으로 소정의 압력을 가하여 유리벌브(240)를 고정시킨다.
프레임(210)의 관통홀(212)에는 유리벌브(240)의 타단을 잡아주는 벌브캡(250)이 설치된다. 벌브캡(250)은 버튼과 씰링 어셈블리를 포함한다. 유리벌브(240)에 의해 일단이 벌어진 형상을 가지는 버튼은 씰링 어셈블리에 의해 씰링되어 관통홀(212) 내에 유입된 소화수의 방출을 막아준다.
화재 발생 시 주변의 온도가 상승함에 따라 유리벌브(240) 내에 담겨진 유체가 팽창하여 유리벌브(240)가 파열되면, 버튼이 벌어진 형상을 유지하지 못하게 된다. 이로 인해 씰링 어셈블리 역시 씰링력이 약해지게 되어 벌브캡(250)이 파열(혹은 탈락)된다. 따라서, 관통홀(212) 내에 유입된 소화수가 외부로 방출될 수 있게 된다.
하지만, 화재가 발생한 경우에도 유리벌브(240)가 파열되지 않는 경우 소화수가 방출되지 않는 문제가 발생하게 된다.
본 실시예에서는 이를 해소하기 위해 프레임(210)의 관통홀(212) 내에 소화수 대신에 소화가스를 유입시키고자 한다.
일반적인 스프링클러 헤드의 경우 국가화재안전기준에 따르면 선단 방수압력을 최소 0.1MPa 이상 최대 1.2MPa 이하로 제한하고 있다. 그리고 소화가스(예컨대, CO2 가스)의 선단 방사압력은 스프링클러 설비의 2배인 2.1MPa 이상이 되도록 정하고 있다.
따라서, 본 실시예에서는 유리벌브(240)가 파손되지 않은 경우 밸브 제어를 통해 소화가스가 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)로 유입되도록 하고 있다. 벌브캡(250)의 탈락 압력이 1.2Mpa(최대 선단 방수압력) 이상 2.1MPa(최소 선단 방사압력) 이하가 되도록 설정한다.
즉, 소화수의 선단 방수압력이 최대 1.2MPa를 넘지 않도록 법에 규정되어 있는 바, 정상 상태에서는 소화수가 방수되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 비상 상태에서 소화가스가 유입된 경우, 소화가스의 선단 방사압력은 2.1MPa인 바, 벌브캡(250)의 최대 탈락 압력 이상이므로 벌브캡(250)이 자동으로 파열될 수 있다.
다른 예시에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드의 구조가 도 7에 도시되어 있다.
본 예시에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112B)는 도 6에 도시된 구조에 핀 구조물(260)이 추가된 구조를 가진다.
핀 구조물(260)은 벌브캡(250)에 형성된 설치홀(252) 내에 설치된다. 핀 구조물(260)은 일단이 뾰족한 핀 몸체(264)와, 일면에 핀 몸체(264)의 타단이 결합되는 핀 헤드(262)와, 핀 몸체(264)의 외주면에 설치되는 스프링(266)을 포함한다.
핀 몸체(264)가 설치홀(252) 내에 삽입 설치되며, 핀 헤드(262)는 벌브캡(250)의 외부, 즉 프레임(210)의 관통홀(212) 내에 배치된다. 이 경우 벌브캡(250)의 외면과 핀 헤드(262)의 일면 사이에 스프링(266)이 개재될 수 있다.
핀 몸체(264)의 길이는 유리벌브(240)의 타단에서 벌브캡(250)의 설치홀(252) 외측까지의 간격(D1)과 스프링(266)이 최대로 압착된 경우의 높이(D2)의 합산값 이상일 수 있다.
도 7을 기준으로 할 때, 핀 헤드(262)가 외력에 의해 상방으로 힘을 받는 경우, 스프링(266)이 압착되어, 핀 몸체(264)가 상승하게 된다. 이 경우 D1+D2 이상의 길이를 가지는 핀 몸체(264)는 그 끝단이 유리벌브(240)의 타단에 닿아 유리벌브(240)를 파열시킬 수 있게 된다.
여기서, 스프링(266)은 소화수의 선단 방수압력에 의해서는 최대로 압착되지 않고, 소화가스의 선단 방사압력에 의해서는 최대로 압착되는 탄성력을 가질 수 있다. 즉, 프레임(210)의 관통홀(212) 내에 소화수가 차 있을 때에는 스프링(266)이 최대로 압착되지 않아 핀 구조물(260), 특히 핀 몸체(264)의 끝단이 유리벌브(240)에 닿지 않게 된다. 그리고 프레임(210)의 관통홀(212) 내에 소화가스가 유입된 경우에는 스프링(266)이 최대로 압착되어 핀 구조물(260), 특히 핀 몸체(264)의 끝단이 유리벌브(240)에 닿게 된다.
따라서, 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)가 평상시 스프링클러용으로 사용될 때에는 핀 구조물(260)이 유리벌브(240)에 영향을 미치지 못한다. 그리고 비상시 소화가스용으로 사용될 때에는 핀 구조물(260)이 유리벌브(240)에 영향을 미쳐 유리벌브(240)를 파열시킴으로써 소화가스가 원활히 방사되게 할 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드를 이용한 소화시스템에서 수행되는 소화방법에 대해 설명하기로 한다.
우선 스프링클러 방호구역(A) 내에서 화재가 발생함을 감지한다(단계 S300). 화재 발생 감지는 다양한 화재 감지 센서(예컨대, 열센서, 연기센서, 불꽃센서 등)를 이용하여 이루어질 수 있다.
이 경우 정상적인 상태라면 스프링클러 소화설비(110)가 작동하여 소화수가 방수되어 화재 진압이 이루어져야 한다. 하지만, 여러가지 이유로 인해 소화수가 방수되지 못할 수도 있다.
따라서, 다음으로는 스프링클러 방호구역(A)에 대한 소화수 방사 여부를 판단한다(단계 S310). 소화수 방사 여부에 대해서는 스프링클러 방호구역(A)에 배치된 수분 감지 센서를 이용하여 이루어질 수 있다.
수분 감지 센서의 측정값을 분석한 결과, 소화수가 미방수된 것으로 판단된 경우 제어부(130)는 연결배관(140)에 대한 밸브 제어를 수행한다(단계 S320).
이 경우 제어부(130)는 제1 밸브(V1) 및 제4 밸브(V4)는 클로즈하고, 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 오픈하여 연결배관(140)이 소화수 배관(114)의 하류와 소화가스 배관(124)의 상류를 서로 연결하게 한다.
이러한 제어부(130)에서의 밸브 제어는 전술한 것과 같이 단계 S300 및 S310을 통한 센서 측정값을 분석하여 자동 수행될 수도 있지만, 실시예에 따라서는 화재 발생 및 소화수 미방수를 인지한 관리자에 의해 수동으로 이루어질 수도 있다. 이를 위해 제어부(130)에는 관리자에 의한 밸브 제어 명령을 입력받는 제어패널이 추가적으로 마련되어 있을 수 있다. 제어패널은 버튼, 키패드, 터치스크린 등과 같이 다양한 입력장치로 구성될 수 있다.
밸브 제어를 통해 소화수 배관(114)과 소화가스 배관(124) 사이를 연결배관(140)으로 연결시킨 후, 제어부(130)는 입구 개방장치(123)를 작동시켜 소화가스 저장용기(121)에서 소화가스가 방출되도록 한다(단계 S330).
소화가스 저장용기(121)에서 방출된 소화가스는 새롭게 구성된 경로를 따라 소화가스 배관(124)에서 연결배관(140)을 통해 소화수 배관(114)으로 전달되어 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)로 유동하고, 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드(112)를 통해 스프링클러 방호구역(A)으로 방사된다(단계 S340). 스프링클러 방호구역(A) 내에 설치된 모든 겸용 분사헤드(112)에서 소화가스가 일시에 방사되면서 질식 및 냉각효과에 의하여 소화작업을 완료할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 소화시스템 110: 스프링클러 소화설비
111: 물탱크 112: 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드
113: 스프링클러 펌프 114: 소화수 배관
120: 소화가스 소화설비 121: 소화가스 저장용기
122: 소화가스 분사헤드 123: 입구 개방장치
124: 소화가스 배관 130: 제어부
140: 연결배관 210: 프레임
212: 관통홀 215: 지지간
220: 반사판 222: 설치홀
230: 압박나사 240: 유리벌브
250: 벌브캡 260: 핀 구조물
262: 핀 헤드 264: 핀 몸체
266: 스프링

Claims (9)

  1. 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 위한 스프링클러 소화설비;
    소화가스 방호구역에 대한 소화작업을 위한 소화가스 소화설비;
    상기 스프링클러 소화설비와 상기 소화가스 소화설비를 연결하는 연결배관; 및
    밸브 제어를 통해 상기 연결배관의 연통을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 스프링클러 방호구역에서 상기 스프링클러 소화설비가 정상 작동하지 않는 경우 상기 제어부에서의 밸브 제어에 의해 상기 소화가스 소화설비에서 소화가스를 상기 연결배관을 통해 상기 스프링클러 소화설비로 전달하여 상기 스프링클러 방호구역에 대한 소화작업을 수행하며,
    상기 스프링클러 소화설비는, 소화수를 저장하는 물탱크와; 상기 스프링클러 방호구역에 설치되는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드와; 상기 소화수를 상기 물탱크에서 상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드로 전달하는 스프링클러 펌프와; 상기 물탱크와 상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드 사이에 배치되는 소화수 배관을 포함하고,
    상기 소화가스 소화설비는, 소화가스를 저장하는 소화가스 저장용기와; 상기 소화가스 방호구역에 설치되는 소화가스 분사헤드와; 상기 소화가스 저장용기의 입구를 개방시키는 입구 개방장치와; 상기 소화가스 저장용기에서 상기 소화가스 분사헤드 사이에 배치되는 소화가스 배관을 포함하며,
    상기 연결배관은 일단이 상기 소화수 배관에 연결되고, 타단이 상기 소화가스 배관 사이에 연결되며,
    상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드는, 내부에 상기 소화수 및 상기 소화가스가 유입되는 관통홀이 형성된 프레임과; 상기 소화수의 방수시 혹은 상기 소화가스의 방사시 방향을 전환시키는 반사판과; 상기 관통홀을 막는 벌브캡과; 일단이 상기 반사판에 고정되고, 타단이 상기 벌브캡에 고정되며, 내부에는 열에 의해 팽창하는 유체가 저장된 유리벌브를 포함하되,
    상기 벌브캡에 형성된 설치홀에 설치되는 핀 구조물을 포함하며,
    상기 핀 구조물은, 일단이 뾰족한 핀 몸체와; 일면에 상기 핀 몸체의 타단이 결합되는 핀 헤드와; 상기 핀 몸체의 외주면에 설치되는 스프링을 포함하되,
    상기 스프링은 상기 벌브캡의 외면과 상기 핀 헤드의 일면 사이에 개재되며, 상기 소화수의 선단 방수압력에 의해서는 최대로 압착되지 않고, 상기 소화가스의 선단 방사압력에 의해서는 최대로 압착되는 탄성력을 가지는 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결배관과 상기 소화수 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화수 배관의 상류에 설치되는 제1 밸브;
    상기 연결배관의 일단에 설치되는 제2 밸브;
    상기 연결배관의 타단에 설치되는 제3 밸브; 및
    상기 연결배관과 상기 소화가스 배관의 연결지점을 기준으로 상기 소화가스 배관의 하류에 설치되는 제4 밸브를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    평상시 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브는 오픈되어 있고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브는 클로즈되어 있으며,
    비상시 상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제4 밸브를 클로즈하고 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 오픈시키는 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    비상시 상기 제어부는 밸브 제어 이후 상기 입구 개방장치를 제어하여 상기 소화가스 저장용기의 입구를 개방시키는 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드는 평상시에는 소화작업을 위해 상기 소화수를 방수하며, 비상시에는 상기 소화가스를 방사하는 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벌브캡의 탈락 압력은 상기 소화수의 최대 선단 방수압력 이상이고 상기 소화가스의 최소 선단 방사압력 이하인 것을 특징으로 하는 소화시스템.
  7. 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드로서,
    내부에 소화수 및 소화가스가 유입되는 관통홀이 형성된 프레임;
    상기 소화수의 방수시 혹은 상기 소화가스의 방사시 방향을 전환시키는 반사판;
    상기 관통홀을 막는 벌브캡; 및
    일단이 상기 반사판에 고정되고, 타단이 상기 벌브캡에 고정되며, 내부에는 열에 의해 팽창하는 유체가 저장된 유리벌브를 포함하되,
    상기 벌브캡에 형성된 설치홀에 설치되는 핀 구조물을 포함하며,
    상기 핀 구조물은, 일단이 뾰족한 핀 몸체와; 일면에 상기 핀 몸체의 타단이 결합되는 핀 헤드와; 상기 핀 몸체의 외주면에 설치되는 스프링을 포함하되,
    상기 스프링은 상기 벌브캡의 외면과 상기 핀 헤드의 일면 사이에 개재되며, 상기 소화수의 선단 방수압력에 의해서는 최대로 압착되지 않고, 상기 소화가스의 선단 방사압력에 의해서는 최대로 압착되는 탄성력을 가지는 것을 특징으로 하는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 벌브캡의 탈락 압력은 상기 소화수의 최대 선단 방수압력 이상이고 상기 소화가스의 최소 선단 방사압력 이하인 것을 특징으로 하는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 핀 몸체의 길이는 상기 유리벌브의 타단에서 상기 설치홀의 외측까지의 간격과 상기 스프링이 최대로 압착된 경우의 높이의 합산값 이상인 것을 특징으로 하는 소화가스 및 스프링클러 겸용 분사헤드.
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