KR102235204B1 - 스프링클러 헤드의 퓨즈메탈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링클러의 감열부가 열을 감지하면 융해되어 스프링클러의 헤드를 작동시키는 퓨즈메탈에 관한 것으로서 인듐, 비스무트를 베이스로 하고 구리, 은, 안티몬을 추가한 저융점 합금으로 압축강도를 유지하면서 환경오염을 해소시킬 수 있는 퓨즈메탈에 관한 것이다.

Description

스프링클러 헤드의 퓨즈메탈{Fusemetal of Sprinkler Head}

본 발명은 화재 발생시 천장 부근의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하면 소화액을 분사시킬 수 있도록 한 스프링 클러에 있어서 감열부가 열을 감지하면 융해되어 스프링클러의 헤드를 작동시키는 퓨즈메탈에 관한 것이다.

일반적으로, 스프링클러 설비는 화재 발생 시 소화액을 이용하여 화재를 진압하는 설비로서, 화재 발생시 이를 자동으로 감지하여 소화함과 동시에 경보기능을 가지므로 오동작하는 경우가 적어 백화점, 시장, 호텔, 병원 등 많은 사람이 밀집되는 대규모 건물에 의무적으로 설치하도록 규정하고 있다.

상기 스프링클러 설비는 작동방법에 따라 습식(Wet system), 건식(Dry system), 준비작동식(Free action system), 일제살수식(一齊撒水式 : Deluge system)으로 대별되고, 감응속도에 따라 표준반응형과 조기반응형으로 대별된다.

이러한 스프링클러는 화재 발생으로 천장 부근의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하면 자동으로 작동되도록 설계되어 있으나, 스프링클러 헤드의 종류 및 부착 위치, 방수량에 대해서는 건물의 종류와 내장(內裝)의 정도에 따라서 소방법으로 규정하고 있다.

도 1은 종래의 플러쉬타입 스프링클러 헤드를 나타낸 종단면도로서, 가지관(1)에 나사 결합되는 바디(2)의 중심부에 출수구(2a)가 형성되어 있고 상기 바디의 저면에는 통상의 상태에서 출수구를 폐쇄하는 디플렉터(4)가 스프링시트(3)에 의해 기밀을 유지하며 설치되어 있는데, 상기 디플렉터(4)의 바깥 둘레에는 분사공간(4a)이 형성되어 있고 하부 중심부에는 세트스크류(5)가 나사 결합되어 있다.

상기 바디(2)에는 프레임(6)이 나사 결합되어 있는데, 상기 프레임(6)의 하부 중심에 형성된 관통공의 내측 둘레면에는 리테이닝 링(7)의 반지름보다 깊이가 얕으며 상, 하향 경사면이 구비된 수용공간(8)이 형성되어 있다.

상기 디플렉터(4)의 직하방에는 세트스크류(5)의 회전에 따라 플랜지가 수용공간(8)에 위치된 리테이닝 링(7)에 하중을 가하는 인너 로딩플레이트(9)가 설치되어 있고 상기 인너 로딩플레이트(9)의 직하방에는 리테이닝 링(7)의 일부가 수용되어 있다가 화재 발생 시 리테이닝 링(7)과 함께 프레임(6)으로부터 이탈되는 아우터 로딩플레이트(10)가 차례로 설치되어 있다.

또한, 아우터 로딩 플레이트(10)의 직하방에 화재 발생 시 열기를 신속하게 감응하도록 복수 개로 이루어진 감열부(11)가 설치되어 있고 상기 감열부 중 최하방에 위치된 감열부의 내부에는 납(Pb)을 주성분으로 하여 이루어진 퓨즈메탈(12)이 설치되어 있으며 상기 아우터 로딩 플레이트(10) 및 감열부(11)는 록킹스크류(13)에 의해 일체화되어 있다.

상기한 바와 같이 스프링클러에서 감열부가 열을 감지하였을때 용해되는 퓨즈메탈은 일정온도(70℃∼74℃)에서 용해가 되어야 하므로 그 대부분이 납, 카드뮴, 주석 등의 유해한 원소를 함유한 저융점합금으로 제조하여 사용하였으나 환경오염의 관점에서 유해원소를 함유하지 않는 저융점합금으로 제조하여야 할 필요가 있게 되었다.

1) 대한민국 공개 특허공보 제10-2016-0069352호 2) 대한민국 특허공보 제10-1773098호

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스프링클러에 설치되는 퓨즈메탈을 인체에 전혀 무해한 합금으로서 저렴한 제조비용과 일정온도에서 정확하게 용해될 수 있는 합금으로 제조되는 퓨즈메탈을 제공하기 위한 것이다.

본 원 출원인은 약 70℃∼74℃에서 안정된 고체상태의 피크를 가지고, 액상에서 74℃에 가까운 융점을 가지며 압축강도를 겸비한 저융점 합금의 배합을 연구한 결과 인듐(In)60∼70중량%, 비스무트(bi)30∼40중량%를 베이스로 하고 이에 구리(Cu), 은(Ag), 안티몬(Sb)을 첨가하므로서 인체에 해가 없는 저융점합금의 특성을 검증하였다.

본 발명에 의하면 인듐60∼70중량%, 비스무트30∼40중량%를 베이스로 하고 이에 구리, 은, 안티몬을 첨가한 저융점합금의 특징은 종래의 납, 카드뮴, 주석 등의 유해한 원소를 함유한 저융점합금과 비교할 때 비커스 경도의 차이가 없고 인체에 무해하며 기준온도에서 정확하게 용해가 되므로서 화재시 스프링클러가 작동되더라도 화재현장에 퓨즈메탈의 용해로 인하여 발생되는 유해성분이 전혀 없는 효과가 있게 되는 것이다.

아울러, 이와 같이 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안된다.

또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명이 설치되는 위치를 설명하기 위한 스프링클러의 단면예시도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 성세히 설명하기로 한다.

이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 내용을 용이하게 실시할 수있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 판단되어야 한다.

본 발명에 따르는 스프링클러의 헤드의 퓨즈메탈은 인듐60∼69중량%, 비스무트 29.5∼40중량%를 베이스로 하고, 이에 구리 0.5∼2.0중량%, 은 0.5∼2.0중량%, 안티몬 0.5∼2.0중량%을 주성분으로하는 저온합금으로 제조된다.

본 원 출원인은 72℃의 공정합금으로서 인듐60∼70중량%, 비스무트 30∼40중량%를 베이스로 하여 압축강도를 실험하였으나 압축강도가 기준치 이하이어서 실용화가 불가능한 것으로 판단하였다.

따라서 약 70℃∼74℃에서 안정된 고체상태의 피크를 가지고, 액상에서 74℃에 가까운 융점을 가지며 압축강도를 겸비한 저융점 합금의 배합을 실험하였다.

이하에서는 본 발명의 성분의 특성을 기재하였다.

마이크로 비커스로 인듐/비스무트의 베이스 성분에 구리/은/안티몬의 합금화한 저온합금을 10일동안 1일 간격으로 경도를 측정하고 이후에는 5일 간격으로 표면 및 이면을 각각 5회씩 측정하여 Max, Min을 생략한 결과를 표1) 및 표2)에 나타내었다.

상기의 표2)에서 표면과 이면을 살펴보면, 경도의 수치가 Sb≥Ag>Cu의 순서로 나타나 있음을 알 수 있다.

이하에서는 비교예)를 설명한다.

인듐/비스무트의 베이스 성분에 주석(Sn)을 합금화하여 실험하였다.

즉, 인듐 60∼69중량%, 비스무트 30∼40중량%, 주석 1%를 합금화하여 융점을 실험한 결과 상기 합금의 융점이 기준온도보다 높은 온도(약 80℃)에서 융해되었으므로 주석 성분은 적합하지 않은 것으로 나타났다.

그리고, 인듐/비스무트의 베이스성분에 추가되는 각 첨가원소의 첨가량에 대하여 DSC측정기로 융점측정을 아래와 같이 실시하였다.

측정방법 온도상승속도 : 10.0℃/min

샘플링 : 1.0s

그리고 상기 측정방법에 의하여 각 첨가원소 즉 Cu/Ag/Sb의 융해온도범위를 표 3)으로 나타내었다.

상기한 표3)의 결과에 의하면 인듐/비스무트 만의 융점과 각 첨가원소를 비교하면 거의 대동소이하고 약 71℃에서 융해되기 시작하여 75℃까지는 전부 융해되고 있으므로 본 발명에서 유해원소를 함유하지 않는 저융점합금으로 제조된 퓨즈메탈의 융점에 대한 모든 과제는 해결된 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 바디 2a : 출수구
2b : 오리피스부 2c : 요입홈
3 : 스프링시트 6 : 프레임
7 : 리테이너 링 9 : 인너 로딩 플레이트
9a : 상향돌출턱 10 : 아우터 로딩 플레이트
12 : 퓨즈메탈 20 : 디플렉터
20a : 상향돌출부

Claims (4)

1. 원통형 가지관에 나사 결합되는 원통형 바디, 원통형 바디의 중심부에 형성되되 윗부분의 반경에 비해 아랫부분의 반경이 작아지는 형태로 형성된 출수구, 출수구를 폐쇄하도록 출수구의 아랫부분 출구에 형성된 디플렉터, 디플렉터의 기밀을 유지하도록 출수구와 디플렉터 사이에 형성된 스프링시트, 상기 원통형 바디에 나사 결합되는 원통형 프레임, 원통형 프레임의 하부에 원통형 프레임의 내경보다 작은 원형으로 형성되되 상.하향 경사면이 구비된 수용공간, 수용공간 내에 안착되는 리테이닝 링, 리테이닝 링에 하중을 가하도록 리테이닝 링 위에 걸쳐 설치되되 리테이닝 링의 일부분에만 걸쳐 설치되는 원통형 인너 로딩플레이트, 원통형 인너 로딩플레이트의 직하방에 형성되는 원통형 아우터 로딩플레이트로서 리테이닝 링의 아래 밑부분에 원통 끝부분이 밀착되어 형성되되 화재 발생시 리테이닝 링과 함께 프레임으로 부터 이탈되는 원통형 아우터 로딩플레이트, 원통형 아우터 로딩 플레이트의 하방에 복수 개로 형성된 원통형 감열부, 원통형 감열부 최하방 내부에 형성된 퓨즈메탈을 포함하여 구성된 스프링클러 헤드에 있어서, 상기 퓨즈메탈의 작동온도는 71.5 ~ 72.5℃이고, 퓨즈메탈은 인듐 64 ~ 66 중량%, 비스무트 29.5 ~ 30 중량%, 구리 1.5 ~ 2.0 중량%, 은 1.0 ~ 2.0 중량%, 안티몬 1.0 ~ 2.0 중량%를 혼합하여 제조되는 스프링클러 헤드.
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