KR19990035553U - 공기호흡기의 잔량경보장치 - Google Patents

공기호흡기의 잔량경보장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 공기호흡기의 사용시에 고압공기통(10) 내의 공기 충전상태를 알려주기 위한 잔량경보장치(A)에 관한 것이다. 종래에는 작업장의 소음이 심한 경우에 고압공기통(10)의 교체시기를 알려주는 경보음을 듣지 못하여 그 교체시기를 놓침으로써 사용자가 질식하게 되는 위험성이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 고안은 고압공기통(10) 내의 압력변화와 작동스프링(135)의 장력간 상호 역학적 작용을 이용하여 공기가 일정압 이하를 유지할 때 피스톤(130)의 이동에 의한 공기 유출이 이루어짐으로써 경보음을 발생하는 제1경보수단(100)과, 이 제1경보수단(100)으로부터 경보음이 발생함과 동시에 소정의 구성회로에 대하여 폐쇄상태를 이룰 수 있도록 연쇄 작동하는 스위치 작동부(300)와, 이 스위치 작동부(300)의 작동에 의해 경보등의 점멸 및 진동을 발생하는 제2경보수단(200)으로 구성된 것으로서, 피스톤(130)의 작동에 의해 경보음과 경보등의 점멸 및 진동이 동시에 발생되도록 하여 작업자가 공기의 잔량 소모시기를 쉽게 인식할 수 있게 됨으로써 공기 부족으로 인한 질식 등의 안전사고를 완전 예방할 수 있으며, 여러 사람이 좁은 공간에서 인접한 상태로 각각 사용하더라도 어느 공기호흡기의 고압공기통(10)으로부터 경보가 발생하였는지를 정확히 식별할 수 있게 되어 그 작업 상황에 신속하게 대처할 수 있는 공기호흡기의 잔량경보장치에 관한 것이다.

Description

공기호흡기의 잔량경보장치
본 고안은 공기호흡기의 사용시에 고압공기통 내의 공기 충전상태를 알려주기 위한 잔량경보장치에 관한 것으로, 특히 고압공기통 내의 압력변화와 스프링 장력 간의 상호 역학적 작용을 이용하여 스위치 개폐 및 공기 유출을 유도함으로써 공기의 재충전시기를 다각적으로 인식할 수 있게 한 공기호흡기의 잔량경보장치에 관한 것이다.
공기호흡기는 소방관들의 화재진압시 또는 그외의 여러 가지 위급상황에서의 인명구조 작업시에 착용하여 절대 산소량이 부족한 주위환경으로부터 신선한 공기를 제공할 수 있게 함으로써 질식사고에 대한 인명보호를 위해 사용되는 안전장비의 하나이다.
종래의 공기호흡기는 사용자가 착용 가능하도록 된 고압공기통과 마스크 사이에 실린더밸브와 감압밸브 및 압력디맨드밸브 등을 장착한 공기압출호스를 연결하여 착용자로 하여금 신선한 공기를 호흡할 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 공기호흡기의 일측에는 고압공기통 내의 잔여 공기량을 감지하여 착용자에게 공기 충전시기를 알려주는 압력센서가 부착되어 있다.
일반적으로, 종래의 공기호흡기에 부착된 상기 압력센서는 압력계가 장착된 별도의 압력호스에 의해 상기 고압공기통으로부터 연결되어 있어, 그 고압공기통의 내압이 일정 기준치(약 30kg/cm2) 이하로 저하되는 경우에 소량의 공기가 빠져나와 경보음을 울리게 되는 휘슬 형태의 경보기로 이루어져 있다.
즉, 상기 압력센서는 경보음 발생부인 휘슬과, 상기 고압공기통이 저압 상태일 때 내부에 설치된 스프링의 장력이 공기압을 극복하여 피스톤을 이동시킴으로써 유출로가 개방되어 상기 휘슬을 동작시켜 주는 휘슬동작부로 구성되어 있는 것이다.
상기 고압공기통의 내압이 경보 기준치인 30kg/cm2에 도달한 경우에는, 그 이후에 사용할 수 있는 잔여 공기량이 대략 30분 정도이므로, 사용자는 이와 같은 사용한도 시간을 감안하여 그 허용시간 이내에 작업 현장으로부터 빠져나와 고압공기통을 교체하거나 공기를 재충전하여야 한다.
그러나, 상기 압력센서와 같은 종래의 잔량경보장치는 대부분 긴급 상황에서 작업이 이루어지므로 사용자가 극도로 긴장하여 경보음을 듣지 못하거나, 작업장의 소음으로 인하여 경보음을 인식하지 못하게 되는 경우가 빈번히 발생됨으로써 착용자가 질식하게 되는 위험성이 있었다.
또한, 여러사람이 인접 거리에서 동시에 작업하는 경우에는 어떤 사람의 압력센서에서 경보음이 발생하는지를 분간하기 어려워, 신속 처리를 요하는 작업에 지장을 초래하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 청각에 의해 인식할 수 있는 경보음의 발생 뿐만 아니라, 시각 및 촉각 등으로도 인식이 가능한 복합적인 경보장치의 필요성이 대두되고 있다.
본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고압공기통 내의 압력변화와 스프링 장력 간의 상호 역학적 작용을 이용하여 스위치 개폐 및 공기 유출을 동시에 유도함으로써 공기의 재충전시기를 보다 확실하게 인식할 수 있도록 함과 아울러, 작업 환경에 관계 없이 쉽게 인식이 가능하여 사용자의 질식 위험으로부터 안전성을 보장할 수 있도록 된 공기호흡기의 잔량경보장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 잔량경보장치의 전체 구성을 도시한 외관도,
도 2a 및 도 2b는 본 고안에 의한 제1경보수단과 스위치 작동부의 구성 및 공기압 변화에 따른 작동 상태를 도시한 것으로,
도 2a는 고압공기통 내의 공기량이 충분하여 작동스프링을 가압함으로써 제1 및 제2경보수단이 작동 정지된 상태의 종단면도,
도 2b는 고압공기통 내의 공기량이 적정압력 이하로 고갈되어 작동스프링의 장력을 제어할 수 없게 됨으로써 내부의 피스톤이 전진 이동하여 제1 및 제2경보수단을 작동시키게 된 상태의 종단면도,
도 3은 본 고안에 따른 스위치 작동부몸체의 구조를 도시한 종단면도,
도 4는 본 고안에 따른 스위치 작동부몸체의 좌측면도,
도 5는 본 고안에 따른 스위치홀더의 구조를 도시한 종단면도,
도 6은 본 고안에 따른 스위치홀더의 우측면도,
도 7은 본 고안에 적용된 제2경보수단에 대한 회로 구성도,
도 8은 본 고안에 따른 잔량경보장치가 일반적인 공기호흡기의 고압공기통에 설치된 상태를 도시한 사용상태도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
A ; 잔량경보장치 L ; 경보등
M ; 진동모우터 W ; 휘슬
10 ; 고압공기통 11 ; 실린더밸브
12 ; 감압밸브 13 ; 공기압출호스
14 ; 압력디맨드밸브 15 ; 연결구
20 ; 멜빵 30 ; 압력계
31 ; 압력호스 32 ; 커넥터
33 ; 분기관 34 ; 보호스프링
40 ; 마스크 100 ; 제1경보수단
110 ; 어댑터 111 ; 압축공기 진입구
112, 113, 132, 133, 152 ; 압축공기 유출로
114, 115, 124, 125, 134 ; 패킹링 116 ; 공기필터
117 ; 압축공기 충전공간 120 ; 본체관
130 ; 피스톤 131 ; 환테
135 ; 작동스프링 140 ; 유량조절밸브
150 ; 장력조절나사 161 ; 보호관
200 ; 제2경보수단 201, 301 ; 전선
202, 302 ; 연결잭 210 ; 배터리
220 ; 메인스위치 300 ; 스위치 작동부
310 ; 마이크로스위치 320 ; 스위치 작동부몸체
321 ; 나사체결구멍 330 ; 스위치홀더
331 ; 스위치 안착공간 332 ; 체결공구홈
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 공기호흡기의 잔량경보장치는 고압공기통 내의 압력변화와 작동스프링의 장력간 상호 역학적 작용을 이용하여 공기가 일정압 이하를 유지할 때 피스톤의 이동에 의한 공기 유출이 이루어짐으로써 경보음을 발생하는 제1경보수단과, 이 제1경보수단으로부터 경보음이 발생함과 동시에 소정의 구성회로에 대하여 폐쇄상태를 이룰 수 있도록 연쇄 작동하는 스위치 작동부와, 이 스위치 작동부의 작동에 의해 경보등의 점멸 및 진동을 발생하는 제2경보수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 공기호흡기는 도 1 및 도 8에 도시한 바와 같이, 고압의 공기가 충전된 고압공기통(10)과, 이 고압공기통(10)으로부터 인출되는 공기압출호스(13) 및 압력호스(31)와, 상기 고압공기통(10) 및 공기압출호스(13)의 연결부에 장착되어 고압공기를 사람이 호흡할 수 있는 상태로 감압시켜주는 실린더밸브(11) 및 감압밸브(12)와, 상기 공기압출호스(13)의 단부에 연결되는 마스크(40)로 구성되어 있다.
또한, 상기 고압공기통(10)의 외부에는 사용자가 착용할 수 있도록 멜빵(20)이 부착되어 있고, 상기 공기압출호스(13)와 마스크(40) 사이에는 호흡 환경을 제어하기 위하여 다이어프램을 내장한 압력디맨드밸브(14)가 연결구(15)에 의해 결합되어 있으며, 상기 압력호스(13)의 단부에는 압력계(30)가 장착되어 있어 상기 고압공기통(10) 내의 공기 압력상태를 점검할 수 있도록 되어 있다. 상기 압력호스(31)는 그 양단부가 커넥터(32)에 의해 연결되고, 외주면 상에는 꺽임을 방지하기 위한 보호스프링(34)이 설치되어 있으며, 본 고안에 따른 공기호흡기의 잔량경보장치(A)는 상기 커넥터(32)와 연결되는 분기관(33)에 의해 연통 가능하도록 결합된다.
본 고안의 잔량경보장치(A)는 도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 고압공기통(10) 내의 압력변화와 작동스프링(135)의 장력간 상호 역학적 작용을 이용하여 공기가 일정압 이하를 유지할 때 피스톤(130)의 이동에 의한 공기 유출이 이루어짐으로써 경보음을 발생하는 제1경보수단(100)과, 이 제1경보수단(100)으로부터 경보음이 발생함과 동시에 소정의 구성회로에 대하여 폐쇄상태를 이룰 수 있도록 연쇄 작동하는 스위치 작동부(300)와, 이 스위치 작동부(300)의 작동에 의해 경보등의 점멸 및 진동을 발생하는 제2경보수단(200)으로 구성되어 있다.
상기 제1경보수단(100)은 고압공기통(10)으로부터 인출된 압력호스(31)에 연접하는 본체관(120)과, 이 본체관(120)의 후단부에 고정되는 휘슬(W)과, 상기 압력호스(31)와 본체관(120)을 연결하기 위한 어댑터(110)와, 이 어댑터(110) 및 본체관(120)을 관통하여 그 내주면을 따라 이동 가능하도록 삽입 설치되고 상기 압력호스(31)를 통해 유출되는 공기압이 일단부에 작용하는 피스톤(130)과, 이 피스톤(130)의 다른 일단부를 탄성지지하는 작동스프링(135)과, 상기 휘슬(W)에 압축공기가 도달할 수 있도록 상기 어댑터(110)와 피스톤(130)에 형성된 압축공기 유출로(113)(132)(133)와, 상기 본체관(120)의 내주면 상에 삽입 설치되어 상기 피스톤(130)의 전후진 이동시 압축공기 유출로(132)를 개폐시켜주는 패킹링(134)으로 구성된 것이다. 상기 압축공기 유출로(113)의 압축공기 진입구(111)에는 공기필터(116)가 삽입되고, 이와 맞닿는 분기관(33)의 내부에는 상기 압력호스(31)로부터 소량의 공기를 압출하기 위한 압축공기 유출로(112)가 형성되어 있으며, 미설명 부호 114, 115, 124 및 125는 각 결합부에서의 공기 유출을 막기 위한 패킹링이다.
한편, 상기 피스톤(130)의 선단부에는 어댑터(110)의 내주면을 따라 안내될 수 있도록 환테(131)가 형성되어 있고, 이 피스톤(130)의 후단부에는 압축공기의 유출량을 조절하기 위한 유량조절밸브(140)가 나사 결합되어 있으며, 상기 작동스프링(135)은 상기 본체관(120)의 내주면 상에 나사 결합되는 장력조절나사(150)에 의해 스프링압을 조절할 수 있는 상태로 지지되어 있으며, 이 장력조절나사(150)의 중심축선 상에는 압축공기 유출로(152)가 형성되어 있다. 도면상 미설명 부호 117은 어댑터(110) 내부의 압축공기 충전공간, 161은 휘슬(W)을 보호하기 위한 보호관을 나타낸다.
상기 스위치 작동부(300)는 도 2a 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 피스톤(130)이 돌출되는 상기 제1경보수단(100)의 일측에 결합된 스위치 작동부몸체(320)와, 이 스위치 작동부몸체(320)의 내주면을 따라 나사 결합되는 스위치홀더(330)와, 이 스위치홀더(330) 내에 안착되어 상기 피스톤(130)의 이동에 따라 개폐 작동되는 마이크로스위치(310)로 구성되어 있다. 상기 마이크로스위치(310)는 상기 스위치홀더(330)의 외측으로 전선(301)이 인출되고, 이 전선(301)의 단부에는 제2경보수단(200)에 연결하기 위한 연결잭(302)이 구비되어 있다.
상기 스위치 작동부몸체(320)의 각 모서리부에는 나사체결구멍(321)이 각각 관통 형성되어 이 나사체결구멍(321)을 통해 상기 어댑터(110)에 나사 고정되며, 상기 스위치홀더(330)의 내측에는 사각 형상의 스위치 안착공간(331)이 형성되어 상기 마이크로스위치(310)를 수용할 수 있도록 되어 있고, 그 반대쪽 내측에는 체결공구홈(332)이 형성되어 이 체결공구홈(332)에 공구의 팁을 삽입한 후 스위치홀더(330)를 회전시킴으로써 상기 스위치 작동부몸체(320) 내부로 결합시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 제2경보수단(200)은 도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 소정의 전압을 제공하기 위한 배터리(210)와, 이 배터리(210)로부터 공급되는 전원을 인가하기 위한 메인스위치(220)와, 점멸신호 및 진동을 출력할 수 있도록 병렬 배치된 경보등(L) 및 진동모우터(M)로 구성된다. 상기 경보등(L) 및 진동모우터(M)를 병렬 배치하는 이유는 이들중 어느 하나에 이상이 발생한 경우에도 나머지 하나가 작동될 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 8은 본 고안에 따른 잔량경보장치(A)가 설치되는 일예를 도시한 것으로, 도면에 나타난 바와 같이 상기 경보등(L)은 착용자의 마스크(40)에 고정되고, 상기 진동모우터(M)는 고압공기통(10)의 멜빵(20)에 고정되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 잔량경보장치(A)에 있어서, 제1, 제2경보수단(100)(200)이 작동되는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 제1경보수단(100) 및 스위치 작동부(300)의 공기압 변화에 대한 작동 상태를 도시한 것으로, 도 2a는 고압공기통(10) 내의 공기량이 충분하여 작동스프링(135)을 가압함으로써 제1, 제2경보수단(100)(200)이 작동 정지된 상태, 도 2b는 고압공기통(10) 내의 공기량이 적정압력 이하로 고갈되어 작동스프링(135)의 장력을 제어할 수 없게 됨으로써 내부의 피스톤(130)이 전진 이동하여 상기 제1, 제2경보수단(100)(200)을 작동시키게 된 상태의 종단면도를 각각 나타낸 것이다.
먼저, 고압공기통(10) 내에 공기가 충분히 채워져 있는 경우에는 고압공기가 압력호스(31)를 따라 분기관(33)의 압축공기 유출로(112)에 도달하여 어댑터(110)의 압축공기 진입구(111) 및 압축공기 유출로(113)를 통해 압축공기 충전공간(117) 내부로 채워진다. 이때는 공기압이 작동스프링(135)의 장력에 비하여 크게 작용하므로, 고압의 공기가 피스톤(130)을 후진 이동시켜 상기 작동스프링(135)을 가압하는 상태를 유지하게 되고, 상기 피스톤(130) 중간부분에 형성된 압축공기 유출로(132)가 패킹링(134)의 안쪽으로 이동하면서 밀폐되어 공기의 유출이 전혀 발생하지 않게 된다. 따라서 본체관(120) 일단부에 고정된 휘슬(W)에는 공기의 유출이 없어 제1경보수단(100)으로부터의 경보음이 발생하지 않게 되고, 이와 동시에 상기 피스톤(130)의 선단부가 마이크로스위치(310)로부터 이격된 상태를 유지하면서 전원이 차단됨으로써 제2경보수단(200)으로부터의 경보등 점멸 및 진동이 발생하지 않게 되는 것이다.
한편, 고압공기통(10) 내에 공기가 희박해진 경우에는 저압공기가 압력호스(31)를 따라 분기관(33)의 압축공기 유출로(112)에 도달하여 어댑터(110)의 압축공기 진입구(111) 및 압축공기 유출로(113)를 통해 압축공기 충전공간(117) 내부로 채워진다. 이때는 공기압이 작동스프링(135)의 장력에 비하여 작게 작용하므로, 이 작동스프링(135)의 장력이 공기압을 극복하여 피스톤(130)을 전진 이동시키는 상태를 유지하게 되고, 상기 피스톤(130) 중간부분에 형성된 압축공기 유출로(132)가 패킹링(134)의 바깥쪽으로 이동하면서 개방되어 공기의 유출이 발생하게 된다. 따라서 압축공기 유출로(132)(133)(152)를 순차적으로 거쳐 유출되는 공기가 상기 본체관(120) 일단부에 고정된 휘슬(W) 내부를 통해 배출되면서 제1경보수단(100)으로부터의 경보음을 발생시키게 되고, 이와 동시에 상기 피스톤(130)의 선단부가 마이크로스위치(310)에 접촉된 상태를 유지하면서 전원이 연결됨으로써 제2경보수단(200)으로부터의 경보등 점멸 및 진동이 발생하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 고안의 효과는 다음과 같다.
본 고안에 따른 공기호흡기의 잔량경보장치(A)는 피스톤(130)의 작동에 의해 경보음과 경보등의 점멸 및 진동이 다각적으로 동시에 발생되도록 하여 고압공기통(10)을 착용한 작업자가 공기의 잔량 소모시기를 쉽게 인식할 수 있게 됨으로써 공기 부족으로 인한 질식 등의 안전사고를 완전 예방할 수 있으며, 여러 사람이 좁은 공간에서 인접한 상태로 각각 사용하더라도 어느 공기호흡기의 고압공기통(10)으로부터 경보가 발생하였는지를 정확히 식별할 수 있게 되어 그 작업 상황에 신속하게 대처할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 고압공기통(10) 내의 압력변화와 작동스프링(135)의 장력간 상호 역학적 작용을 이용하여 공기가 일정압 이하를 유지할 때 피스톤(130)의 이동에 의한 공기 유출이 이루어짐으로써 경보음을 발생하는 제1경보수단(100)과, 이 제1경보수단(100)으로부터 경보음이 발생함과 동시에 소정의 구성회로에 대하여 폐쇄상태를 이룰 수 있도록 연쇄 작동하는 스위치 작동부(300)와, 이 스위치 작동부(300)의 작동에 의해 경보등의 점멸 및 진동을 발생하는 제2경보수단(200)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1경보수단(100)은 고압공기통(10)으로부터 인출된 압력호스(31)에 연접하는 본체관(120)과, 이 본체관(120)의 후단부에 고정되는 휘슬(W)과, 상기 압력호스(31)와 본체관(120)을 연결하기 위한 어댑터(110)와, 이 어댑터(110) 및 본체관(120)을 관통하여 그 내주면을 따라 이동 가능하도록 삽입 설치되고 상기 압력호스(31)를 통해 유출되는 공기압이 일단부에 작용하는 피스톤(130)과, 이 피스톤(130)의 다른 일단부를 탄성지지하는 작동스프링(135)과, 상기 휘슬(W)에 압축공기가 도달할 수 있도록 상기 어댑터(110)와 피스톤(130)에 형성된 압축공기 유출로(113)(132)(133)와, 상기 본체관(120)의 내주면 상에 삽입 설치되어 상기 피스톤(130)의 전후진 이동시 압축공기 유출로(132)를 개폐시켜주는 패킹링(134)으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤(130)의 후단부에는 압축공기의 유출량을 조절하기 위한 유량조절밸브(140)가 나사 결합된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 작동스프링(135)은 상기 본체관(120)의 내주면 상에 나사 결합되는 장력조절나사(150)에 의해 스프링압을 조절할 수 있는 상태로 지지된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치 작동부(300)는 피스톤(130)이 돌출되는 상기 제1경보수단(100)의 일측에 결합된 스위치 작동부몸체(320)와, 이 스위치 작동부몸체(320)의 내주면을 따라 나사 결합되는 스위치홀더(330)와, 이 스위치홀더(330) 내에 안착되어 상기 피스톤(130)의 이동에 따라 개폐 작동되는 마이크로스위치(310)로 구성된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 마이크로스위치(310)는 상기 스위치홀더(330)의 외측으로 전선(301)이 인출되고, 이 전선(301)의 단부에는 제2경보수단(200)에 연결하기 위한 연결잭(302)이 구비된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제2경보수단(200)은 소정의 전압을 제공하기 위한 배터리(210)와, 이 배터리(210)로부터 공급되는 전원을 인가하기 위한 메인스위치(220)와, 점멸신호 및 진동을 출력할 수 있도록 병렬 배치된 경보등(L) 및 진동모우터(M)로 구성된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경보등(L)은 착용자의 마스크(40)에 고정되고, 상기 진동모우터(M)는 고압공기통(10)의 멜빵(20)에 고정된 것을 특징으로 하는 공기호흡기의 잔량경보장치.
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