KR200452293Y1

KR200452293Y1 - 고체 에어로졸 자동 소화장치

Info

Publication number: KR200452293Y1
Application number: KR2020100010286U
Authority: KR
Inventors: 세르게이 니꼴라예비치 바예; 블라디미르 니꼴라예비치 쉐인; 블라디미르 게나도비치 데미돕; 조효식
Original assignee: 고려화공 주식회사
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2011-02-16

Abstract

본 고안에서 낮은 부분인 바닥과 높은 부분인 천정의 발화 진원지에 대하여 안정적인 소화를 보장할 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 개시한다.
본 고안에 따른 소화장치는 원통형 구조를 갖고 일단이 개구된 중공형 구조의 실린더 본체, 상기 실린더 본체의 길이 방향을 따라 다수 개 형성되는 방출구, 고체 에어로졸 충전물을 적재하기 위한 임의의 형상을 갖고 상기 실린더 본체 내부에서 길이 방향으로 설치되는 케이싱 및 상기 실린더 본체의 개구면에 장착되는 기동장치를 포함하며; 상기 케이싱과 실린더 본체 사이에서 상호 결합을 이루어 상기 방출구와 대향 되는 위치에서 입자형 열 흡수제를 충전하기 위한 냉각실 및 소정의 공간을 확보하기 위한 연소실을 구획하는 세로형 골격으로 이루어지고; 상기 연소실과 맞닿는 상기 케이싱의 일측면 및 상기 세로형 골격에는 다수의 타공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 고안은 소화장치의 작동 시 본체의 압력 증가(0.10~0.22mPa)하에서는 충분한 강도 및 균일한 에어로졸스프레이가 보장되고, 이와 동시에 고체 산물의 완전 연소로 인해 유출되는 가스의 유독성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

고체 에어로졸 자동 소화장치{SOLID-AEROSOL AUTOMATIC EXTINGUISHER}

본 고안은 고체 에어로졸 자동 소화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체를 세로방향으로 분리하여 연소실과 냉각실을 분리하되, 에어로졸 충전물이 골격(rib)을 갖는 하우징 내부에 위치하고, 방출구는 실린더 본체 표면에 냉각실과 접하여 구성되며, 하우징과 연소실의 맞닿는 부분 및 골격에 다수의 타공을 형성한 고체 에어로졸 자동 소화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동 소화장치는 폐쇄된 장소나 반-폐쇄된 장소에서 대규모 화재가 발생한 경우 유용하고 공장, 창고, 차량의 격벽 등 복잡한 형태의 대상물 및 장소로 인해 접근성이 떨어지는 곳에서 특히 더 유용하다고 할 수 있다.

특히 고체 에어로졸 자동소화장치는 그 효능은 충분히 입증되어 있으며, 1997년 특허등록 WO 9721467, 구분 А62С35/08가 공지되어 있다. 이는 잘 알려진 바와 같이, 폐쇄형 끝단(end)들을 갖는 실린더 본체는 그 끝단 중 하나에는 방출 구멍이 나있고, 다른 끝단에는 전기-점화기가 설치되어 있다. 본체에는 고체연료 충전물이 스프링의 힘으로 순차적으로 고정되어 있고, 냉각실이 조성되어 있으며, 특수 냉각장치 또한 구멍이 있는 본체에 위치하고 있다. 충전실과 연소실 구역에 있는 본체의 내부 표면에는 특수 코팅을 하여 고온에서도 본체벽의 단열을 확실하게 한다.

가스 에어로졸을 방사하는 목표물들의 사정거리가 멀어, 그 결과 원거리 상에서 방출 중심의 온도를 고온으로 유지하여야 한다는 점이 위의 장치사용에 난점이라고 할 수 있다. 이와 같은 사실들은 소화장치 내부가 비교적 고압을 유지하는데 기인하고, 이와 같은 점들은 ≪측면 방출방식≫ 에 근거한 고체에어로졸 자동소화장치에서 보이는 특징이며, 소화장치 축을 따라 점화장치, 에어로졸충전물, 연소실 및 냉각 블록이 장치되어 있다. 이런 종류의 소화장치는 사용압력이 가스-소화장치 지름에 반비례하며, 이로써 소화장치 내에서 희망하는 압력을 유지시키기 위해서는 소화장치의 지름을 확대해야 하고, 대개는 구조물의 관점에서 허용할 수가 없게 된다.

화재 감지 및 대규모 화재 진압용 장치 그리고 연기를 생성하는 성분으로 이용한다(특허 WO 9217244, 분류 А 62 С 13/22; 35/08). 대규모 화재 감지 및 진압용 장치에는 소화용 설비, 소화용 설비 연결 요소, 화재 감지용 설비 그리고 소화 설비 방출장치가 포함된다. 각각의 소화용 설비는 출구 구멍이 있는 실린더 본체의 형태로 설계되었고, 내부에는 방출 번들(bundle)과 함께 연기 형성물질 충전물이 위치한다. 화재 탐지 설비, 연결 설비, 방출 설비는 호스의 형태로 설계되었다. 한 개 및 한 개 이상의 구멍으로 된 출구 구멍은 소화 설비용 본체의 측면을 따라 조성되어 있다.

상기 명시된 소화장치 구조에는 냉각기가 없으며, 가스 에어로졸스프레이의 온도를 낮추어 주는 기술적 해결방안이 제시되어 있지 않아 본 장치의 사용범위가 급격히 줄어든다. 또 다른 단점으로는 연소실이 없어 한 개 및 몇 개의 구멍 형태로 된 출구가 에어로졸충전물 바로 후방 부에 위치하게 되고, 이로써 유독성이 높은 불완전 연소물이 출구에 축적된다. 이와 같은 구조에서의 에어로졸충전물의 연소는 끝단 및 내부 통로를 따라서만 가능하다. 다시 말하면, 가스 방출률이 상대적으로 높지 않아서 출구 구멍 면적을 상대적으로 작게 설계해야 한다. 구멍의 형태로 출구를 설계하는 경우 그 폭을 매우 작게 해야 하며, 이는 한 편으로는 기술적으로 제작에 어려움이 있고, 다른 한 편으로는 에어로졸충전에 어려움이 발생하고, 결과적으로 가스 소화장치의 정상 작동에 문제가 발생하게 된다.

소화기용 가스 소화장치(러시아 특허 № 2115449, 분류 А 62 С 13/22, 1998년 등록)는 잘 알려져 있다. 가스 소화장치는 가스 분출용 구멍이 있는 실린더 본체로, 본체 내부에는 측면에 구멍이 있는 내부 실린더가 틈(clearance)을 갖고 설치되어 있다. 실린더는 아래쪽으로 누르며, 내부에는 가스를 발생시키는 충전물이 위치하고, 그 밑으로 방출장치가 장착되어 있다.

본 소화장치의 사용을 제한하는 단점으로는, 길게 늘어진 좁은 채널(링 형상의 간극)이 존재하는 경우에 한해 효과적인 가스 냉각이 가능하다는 점이다. 소화장치의 기하학적 구조상 소화장치 전체 길이에 걸쳐서 에어로졸의 균일한 방출이 어렵고, 이로 인해 저장소에 충전된 에어로졸이 고르게 분산되는 것이 어렵다. 좁은 링형 채널을 사용함으로 몸체 내부에 찌꺼기가 누적되기 쉬워 소화 효과가 감소된다.

소화용 에어로졸소화장치(러시아 특허 № 2114657, 분류 А 62 С 3/00, 1998년 등록)는 잘 알려져 있다. 에어로졸소화장치는 대규모 에어로졸소화에 적합하며, 가스 에어로졸산물이 연소 지연제로써의 역할을 하는 소화장치다. 소화장치에는 본체에 쌍축 방향으로 설치된 냉각실 내에는 테블릿(tablet) 또는 펠릿(pellet) 형태의 냉각용 원료가 위치한다. 냉각실은 에어로졸충전물 주위로 링형 간극의 형태로 설계되었다.

러시아 특허 № 2114657에 명시된 것처럼, 간극은 가스상(gas phase)으로 성분이 연소되도록 하기 위해 반드시 필요하며, 이로써 출구에서의 불완전연소를 줄일 수 있다. 다시 말하면, 가스 에어로졸의 유독성이 감소 된다. 이런 구조의 단점이라면, 에어로졸공급량이 줄어들고 연소시간이 길어지며, 결과적으로 연소 효과가 감소될 뿐 아니라, 대용량의 경우 누설이 있을 수 있다. 이와 동시에, 특허권자가 말한 것처럼 충전물과 냉각실 간격은 20mm를 초과할 수 없다는 점이다. 심한 경우 냉각층이 기능을 발휘할 수 없을 만큼 심하게 감소하고, 그 결과 가스 에어로졸스프레이의 온도가 상승한다. 연소실 규모를 간극 20mm 내로 제한하고, 소화장치 내 비교적 높은 압력을 공급한다면 에어로졸형성성분이 완전 연소되어, 폐기물 내에는 유독 성분 농도가 감소한다.

한편, 2009년 10월 01일자로 본 출원인에 의해 등록된 10-0920900호 "측면 발출구를 포함하는 고체 에어로졸 자동 소화장치"를 도 5를 참조하여 살펴보면, 먼저 자동 소화 장치(200)에서 원통형의 외부 저장 용기(117) 안에 내부 저장 용기(136)가 삽입된다. 상기 외부 저장 용기(117)의 일 측면에는 복수 개의 방출구(134)들이 배치된다. 상기 내부 저장 용기(136)는 상기 방출구(134)들과 중첩되는 위치의 타공망(126)을 포함한다. 상기 내부 저장 용기(136) 안에는 연소시 소화 성분의 에어로졸을 발생시키는 고체 소화 약제(140)가 들어 있다. 상기 고체 소화약제(140)는 연소되면서 소화성분의 고체 에어로졸을 발생시킨다. 여기서 에어로졸이란 고체나 액체 상태의 입자가 기체에 존재할 때 에어로졸이라 한다. 따라서 고체 소화 성분의 에어로졸은 고체의 소화 성분 입자가 기체에 존재하는 것을 의미한다. 상기 고체 소화 약제(140)는, 질산칼륨(KNO₃), 과염소산칼륨(KClO₄), 질산화 바륨(Ba(NO₃)₂) 및 수지류를 포함하는 고체 혼합물일 수 있다. 이때 바람직하게는 상기 질산칼륨(KNO₃)의 함량은 27~42중량%, 상기 과염소산칼륨(KClO₄)의 함량은 28~43중량%, 상기 질산화 바륨(Ba(NO₃)₂)의 함량은 7~12중량% 및 상기 수지류의 함량은 16~25 중량%이다. 상기 고체 소화 약제(140)가 연소하면, 칼륨(K)을 많이 포함하는 고체 소화 에어로졸 성분이 발생된다. 이러한 성분은, 인체에 덜 유해하거나 무해하며, 전자장비에 큰 피해를 가하지 않고, 소화 후 잔유물 처리가 용이하며, 보다 환경친화적이다.

상기 고체 소화약제(140)는 이산화망간, 산화니켈, 산화구리, 산화철, 계면활성제, 디부틸프탈라트, 디부틸세바지나트, 아세테이나글리세린, 초산염올레인산, 올레인산, 스테아르산디아민디오레아나 레시틴, 에폭시드, 불포화폴리에스테르 수지, 및 고무를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

계속해서, 상기 외부 저장 용기(117) 하단부는 하부 마개(150)가 위치하여 상기 외부 저장 용기(117)를 밀폐시키고 상기 내부 저자용기(136)를 고정시킨다. 상기 외부 저장 용기(117)의 상단부에는 상부마개(148)가 위치하여 상기 외부 저장 용기(117)를 밀폐시킨다. 상기 상부 마개(148)와 상기 내부 저장 용기(136) 사이에는 가운데 돌출된 부분을 포함하는 와샤(114)가 삽입된다. 상기 와샤(114)의 돌출부에는 스프링(116)이 끼워지며, 상기 스프링(116)은 상기 내부 저장 용기(136) 내부에서 상기 와샤(114)와 상기 고체소화 약제(140) 사이에 개재되어 상기 고체 소화약제(140)가 상기 내부 저장 용기(136) 내부에서 유동되는 것을 방지하고 고정시킨다.

상기 상부마개(148)의 중심부에는 발화재(106)가 삽입된다. 상기 발화재(106)과 상기 와샤(114) 사이에는 발화재 덮개(102)가 삽입되어 상기 발화재(106)가 상기 내부 저장용기(136) 내부로 삽입되는 것을 막는다. 상기 상부마개(148)의 중심부 상단에는 상기 발화재(106)를 발화시키는 뇌관(110)과, 상기 뇌관(110)을 발화시키는 발화작동장치가 결합되는 소화몸체결합부(112)가 배치된다. 상기 뇌관(110) 및 상기 발화제(106)은 모두 화약 성분일 수 있으며, 인화성이 매우 강하다. 따라서 상기 뇌관(110) 및 상기 발화제(106)은 서로 이격되어 있을 지라도, 이중 하나라도 발화하게 되면, 인접한 것부터 순차적으로 발화하게 된다. 상기 뇌관(110) 및 상기 발화제(106)은 구체적으로 질산칼륨, 질산암모늄, 목탄, 연료유, 질소산화물, 과염소산염, 초석 및 황을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 화약조성물일 수 있다.

계속해서, 상기 타공망(126)과 상기 방출구(134) 사이에는 냉각제(128)가 삽입된다.상기 냉각제(128)는 탄산마그네슘(MgCO₃), 붕산(H₃BO₂), 이산화규소(SiO₂) 및 황산칼슘 이수화물(CaSO₄·2H₂O)을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 물질의 고체 혼합물일 수 있다. 상기 냉각제(128)는 구형의 입자들 형태일 수 있으며, 이로써 입자들 사이에 가스가 통과할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 냉각제(128)는 상기 고체 소화약제(140)가 연소 되면서 발생하는 고체 에어로졸의 연소열을 냉각시키는 역할을 한다. 상기 냉각제(128)와 상기 방출구(134) 사이에는 상기 방출구(134)와 상기 냉각제(128) 입자들의 크기보다 작은 메쉬를 가지는 망사(122)가 삽입되어 상기 냉각제(128)가 상기 방출구(134)를 통해 빠져나가는 것을 막는다. 상기 망사(122)는 예를 들면 스테인리스 철망일 수 있다. 상기 망사(122)와 상기 방출구(134) 사이에는 박막(122)이 삽입되어 습기나 이물질 등이 유입되지 못하게 밀폐시킨다.

그러나, 전술된 바와 같이 종래의 측면분출 자동 소화기는 타공망(126)과 방출구(134) 사이의 간격이 협소함에 따라, 고체소화 약제(140)가 타공망(126) 및 냉각제(128)를 거쳐 방출구(134)로 토출되기 위한 거리가 극히 한계적이라 할 수 있다. 이는 냉각제(128)를 통해 고열의 고체소화 약제(140)가 냉각되어야 하는 시간이 짧을 수밖에 없어 냉각제(128)의 기능을 충분히 발휘하지 못하게 되는 것이다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 고안의 목적은 소화기 구조의 변형을 최소화함과 동시에 고체 에어로졸 충전물의 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은, 가스 소화장치 소화력을 향상시키는 동시에 유독 방출물 농도를 격감시킬 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 가스상으로 존재하는 시간을 연장함으로써, 에어로졸의 적절한 분사가 가능하게 하고, 불완전 연소물의 농도를 격감시킬 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 소화력을 향상시키고, 에어로졸 방사 스프레이 온도를 상승시키지 않아도 에어로졸이 방사 출구에서 골고루 퍼져나갈 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 가스방출 강도가 높아 에어로졸충전물의 완전연소를 가능하게 할 수 있는 고체 에어로졸 자동 소화장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고체 에어로졸 자동 소화장치는, 원통형 구조를 갖고 일단이 개구된 중공형 구조의 실린더 본체, 상기 실린더 본체의 길이 방향을 따라 다수 개 형성되는 방출구, 고체 에어로졸 충전물을 적재하기 위한 임의의 형상을 갖고 상기 실린더 본체 내부에서 길이 방향으로 설치되는 케이싱 및 상기 실린더 본체의 개구면에 장착되는 기동장치를 포함하며; 상기 케이싱과 실린더 본체 사이에서 상호 결합을 이루어 상기 방출구와 대향 되는 위치에서 입자형 열 흡수제를 충전하기 위한 냉각실 및 소정의 공간을 확보하기 위한 연소실을 구획하는 세로형 골격으로 이루어지고; 상기 연소실과 맞닿는 상기 케이싱의 일측면 및 상기 세로형 골격에는 다수의 타공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 고체 에어로졸 자동 소화장치는, 낮은 부분인 바닥과 높은 부분인 천정의 발화 진원지에 대하여 안정적인 소화를 보장할 수 있는 효과가 있으며, 소화장치의 작동 시 본체의 압력 증가(0.10~0.22mPa)하에서는 충분한 강도 및 균일한 에어로졸스프레이가 보장되고, 이와 동시에 고체 산물의 완전 연소로 인해 유출되는 가스의 유독성을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 소화액 스프레이의 길이방향을 따라 온도가 분배되므로 온도 73~140℃에서도 위험하지 않으며, 2차 연소를 일으키지 않는 효과가 있다. 또한, 본 고안은 에어로졸소화액이 방사성-부분 방출되도록 제안된 소화장치의 구조가 환경적으로 깨끗한 가스 분출을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 고체 에어로졸 자동 소화장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 횡단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 고안의 실시 예에 따른 고체 에어로졸 자동 소화장치의 기동장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 종래 측면분출 자동 소화기를 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면을 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 고안에 따른 고체 에어로졸 자동 소화장치를 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A 횡단면도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 원통형 구조를 갖고 일단이 개구된 중공형 구조의 실린더 본체(801), 상기 실린더 본체(801)의 길이 방향을 따라 다수 개 형성되는 방출구(802), 고체 에어로졸 충전물(808)을 적재하기 위한 공간을 갖고 상기 실린더 본체(801) 내부에서 길이 방향으로 설치되는 케이싱(809) 및 상기 실린더 본체(801)의 개구면에 장착되는 기동장치(805)를 포함하며, 상기 케이싱(809)과 실린더 본체(801) 사이에서 상호 결합을 이루어 상기 방출구(802)와 대향 되는 위치에서 입자형 열 흡수제를 충전하기 위한 냉각실(806) 및 연소 공간을 확보하기 위한 연소실(804)을 구획하는 세로형 골격(810)으로 이루어지며, 상기 연소실(804)과 맞닿는 상기 케이싱(809)의 일측면 및 상기 골격(810)에는 다수의 타공(811)이 형성되고, 상기 연소실(804)의 내주면을 따라 형성되어 열전도를 차단하는 단열막(813)으로 구성된다.

상기 에어로졸 충전물(808)은 스프링(812)의 힘을 받는 덮개에 고정되어, 소화장치의 이동시에도 안정성을 확보하도록 한다. 그리고, 상기 케이싱(809)은 금속 재질로써 착탈 가능하도록 이루어짐이 바람직하며, 케이싱(809)의 형상은 그 단면이 원형 또는 다각형 구조로 이루어지고, 상기 실린더 본체(801)의 길이는 실린더 본체(801)의 반지름보다 최소 2.5배로 구현됨이 적절할 것이다. 이러한 구조를 기반으로, 상기 골격(810) 및 케이싱(809)에 형성되는 타공(811)의 총 면적은 상기 방출구(802)의 총 면적보다 크며, 상기 고체 에어로졸 충전물에 대한 상기 입자형 열 흡수제 즉, 냉각제에 대한 질량 비율은 0.7 내지 0.9가 바람직하다. 그리고, 상기 냉각제는 탄산마그네슘을 주성분으로 한 냉각제가 사용된다.

또한, 상기 실린더 본체(801)의 내주면은 열전도 계수가 낮은 재료를 이용한 단열층을 형성하거나 도포될 수 있다. 그리고, 본 고안에서 적용되는 기동장치는 필요에 따라, 전기 점화장치이거나, 열 점화장치 또는 도화선에 의한 점화가 가능할 것이다.

이와 같이, 본 고안은 실린더 본체(801)를 세로방향으로 분리하여 연소실과 냉각실을 실린더 본체(801)의 전체길이에 따라 분리함이 가능하다. 이와 동시에 에어로졸충전물은 세로형 골격(810)이 있는 하우징 내부에 위치하도록 하여, 실린더 본체의 내부가 연소실과 냉각실로 분리되도록 한다. 방출구(802)는 냉각실(806)과 접하고 있는 실린더 본체 표면(구멍이 조성되는 표면)을 따라 위치할 수 있도록 한다.

또한, 타공(811)은 케이싱(809)의 전 면적에 걸쳐 있는 것이 아니라, 연소실(804) 및 세로형 골격(810)과 접하고 있는 부분에만 존재하도록 설계한다. 이와 같은 구조는 에어로졸스프레이의 균질성과 필요한 강도(intensity)에 요구되는 본체의 적절한 내부 압력을 보장하여 주고, 동시에 고체 에어로졸 충전물의 완전연소를 돕는다.

따라서, 세로형 골격(810)에 의해 케이싱(809)이 실린더 본체(801)의 내부에 고정되어 있고, 케이싱(809)은 실린더 본체(801)의 길이를 따라 전체적으로 설치되어 있으며, 이로써 연소실(804)과 냉각실(806)이 구분된다. 상기 타공(811)은 연소실(804)과 접하고 있는 케이싱(809)의 표면 및 세로형 골격(810)에만 설치되어 있으며, 방출구(802)는 실린더 본체(801) 표면에 냉각실(806)과 접하며 장착된. 상기 방출구(802)는 실린더 본체(801)의 길이 방향을 따라서만 분포되어 있고, 에어로졸의 방사상-부분(radial-segmental) 방출이 가능하도록 설계되는 것이다.

한편, 상기 고체 에어로졸 충전물은 연소과정에서 소화성분의 고체 에어로졸을 발생시키기 위한 고체 소화약제로써, 질산칼륨(KNO₃), 과염소산칼륨(KClO₄), 질산화 바륨(Ba(NO₃)₂) 및 수지류를 포함하는 고체 혼합물일 수 있다. 이때 바람직하게는 상기 질산칼륨(KNO₃)의 함량은 27~42중량%, 상기 과염소산칼륨(KClO₄)의 함량은 28~43중량%, 상기 질산화 바륨(Ba(NO₃)₂)의 함량은 7~12중량% 및 상기 수지류의 함량은 16~25 중량%이다. 상기 고체 소화 약제(140)가 연소하면, 칼륨(K)을 많이 포함하는 고체 소화 에어로졸 성분이 발생된다. 이러한 성분은, 인체에 덜 유해하거나 무해하며, 전자장비에 큰 피해를 가하지 않고, 소화 후 잔유물 처리가 용이하며, 보다 환경친화적이다.

그리고, 상기 에어로졸충전물(808)은 이산화망간, 산화니켈, 산화구리, 산화철, 계면활성제, 디부틸프탈라트, 디부틸세바지나트, 아세테이나글리세린, 초산염올레인산, 올레인산, 스테아르산디아민디오레아나 레시틴, 에폭시드, 불포화폴리에스테르 수지, 및 고무를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각실(806)에 적재되는 냉각제는 탄산마그네슘(MgCO₃), 붕산(H₃BO₂), 이산화규소(SiO₂) 및 황산칼슘 이수화물(CaSO₄·2H₂O)을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 물질의 고체 혼합물일 수 있다. 상기 냉각제는 구형의 입자들 형태일 수 있으며, 이로써 입자들 사이에 가스가 통과할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 냉각제는 상기 고체 소화약제가 연소되면서 발생하는 고체 에어로졸의 연소열을 냉각시키는 역할을 한다.

이하, 본 고안의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 화재 감지 시스템 및 열(도면에는 표시되어 있지 않음)로 인한 시그널(전기 또는 열)이 발생하면 기동장치(805)에 시그널이 전달되어 작동하기 시작한다. 상기 기동장치(805)는 전기 점화장치이거나, 열 점화장치 또는 도화선에 의한 점화가 가능하나, 필요에 따라 써모벌브를 이용한 점화가 가능할 것이다. 먼저, 본 고안의 실시 예에 따라 상기 기동장치(805)가 열 감지에 의해 작동 가능한 열 점화장치로 적용될 경우, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 공이(80)를 포함하며, 상기 공이(80)는 헤드(82), 상기 헤드와 연결되는 로드(86), 상기 헤드(82)와 상기 로드(86) 사이에서 상기 헤드(82)와 상기 로드(86)를 연결하며 상기 헤드(82)와 상기 로드(86)의 폭보다 좁은 폭을 가져 오목한 영역을 형성하는 오목부(84), 및 상기 로드(86)의 하부에 연결되며, 상기 로드(86)보다 넓은 직경을 가지는 디스크(87), 및 상기 디스크(87)의 하부면의 중앙에 위치하며 뒤집힌 원뿔형태를 가지는 격침부(88)를 포함한다.

상기 공이(80)의 상기 헤드(82)와 상기 오목부(84)는 감지부몸통(10) 내부에 삽입되고, 상기 공이(80)의 상기 로드(86)는 상기 감지부몸통(10) 하단에 결합된 로드삽입부(12) 내부에 삽입된다. 상기 감지부 몸통(10)은 상기 헤드(82)가 삽입되는 구멍인 헤드삽입부(30)와, 열을 감지하여 상기 공이(80)를 해방시키는 열감지작동수단(25)이 삽입되는 열감지작동공간(23)을 포함한다. 상기 열감지작동수단(25)은 구형의 고정볼(26)과 이융성금속(24)을 포함한다. 상기 구형의 고정볼(26)은 상기 오목부(84)에 의해 형성된 오목한 영역에 일부 삽입되어 상기 공이(80)를 고정하는 역할을 한다.

상기 이융성금속(24)은 상기 열감지작동공간(23) 내부에 위치하며, 화재가 발생하지 않았을 때는 상기 고정볼(26)이 구르지 않도록 지지하는 역할을 한다. 상기 감지부몸통(10)에는 상기 열감지작동공간(23)에 연결된 열전도판 삽입홈(18)이 형성되며, 상기 열전도판 삽입홈(18)에는 상기 이융성금속(24)과 접하며 상기 이융성금속(24)을 고정시키는 역할을 하는 열전도판(42)이 삽입된다. 상기 열전도판(42)에는 이융성금속노출구멍(22)이 형성되며, 상기 이융성금속(24)은 상기 이융성금속노출구멍(22)에 삽입되는 돌출부의 형태를 가질 수 있다.

즉, 상기 이융성 금속(24)의 일 측면은 상기 고정볼(26)의 표면에 맞물리도록 움푹해지며, 상기 이융성 금속(24)의 다른 측면은 상기 이융성금속노출구멍(22)에 끼워지는 돌출부를 가질 수 있다. 상기 감지부몸통(10)에는 상기 열전도판(42)을 노출시키는 열전도판노출구멍(20)이 더 형성되며, 상기 열전도판 노출구멍(20)의 상부에서 상기 열전도판삽입홈(18)과 직교하며 상기 열전도판(42)을 고정시키도록 열전도판 고정볼트(28)가 체결된다. 상기 열전도판 고정볼트(28)는 열전도판 고정볼트홈(27) 안에 위치한다.

상기 열전도판(42)은 알루미늄, 구리, 철, 은, 금, 백금, 크롬, 니켈, 및 텅스텐을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 금속 또는 그 금속의 합금, 또는 스테인레스로 이루어질 수 있다. 상기 이융성 금속(24)은 납 또는 납의 합금으로 이루어질 수 있으며, 70~130℃의 온도에서 녹을 수 있다. 상기 이융성금속(24)이 녹으면, 상기 열전도판(42)의 상기 이융성금속노출구멍(22)을 통해 밖으로 흘러나올 수 있다. 상기 이융성금속(24)이 녹으면 상기 고정볼(26)은 상기 이융성금속(24)이 있던 공간으로 구르게(이동하게) 되고, 이에 의해 상기 공이(80)를 해방하게 된다.

상기 로드삽입부(12) 안에는 상기 로드(86)가 삽입되는 탄성수단(40)이 위치한다. 상기 탄성수단(40)은 스프링일 수 있다. 상기 탄성수단(40)은 상기 감지부몸통(10)의 내부 턱과 상기 공이(80)의 상기 디스크(87), 그리고 상기 고정볼(26)에 의해 압축된다. 따라서, 화재발생 시, 화재 열기가 70~130℃에 도달할 경우, 상기 이융성금속(24)이 녹는다. 상기 이융성금속(24)이 녹아 상기 이융성금속노출구멍(22) 밖으로 흘러나오게 된다. 이로써, 상기 이융성금속(24)이 있던 공간으로 상기 고정볼(26)이 구르게(이동하게) 되고, 이로써 상기 공이(80)가 해방되게 된다. 해방된 공이(80)는 상기 탄성수단(40)의 탄발력에 의해 급속히 탄발하여 밑으로 내려오고, 이로써 상기 공이의 상기 격침부(88)는 상기 뇌관(110)에 물리적 충격을 가하게 된다. 이로써 상기 뇌관(110)이 폭열하게 되고, 상기 뇌관(110)의 폭열로 상기 발화제(106)가 폭열하게 된다.

따라서, 상기 에어로졸 충전물(808)이 점화되며, 이로 인해 에어로졸충전물(808)이 타기 시작하며 에어로졸충전물(808)의 연소산물은 케이싱(810)의 타공(811)을 거쳐 맨 처음 연소실(804)에 이른다.

그 후, 골격(810)에 위치하고 있는 타공(811)을 거쳐 탄산마그네슘을 주성분으로 하는 냉각제(807)로 충전되어 있는 냉각실(806)에 이른다. 연소산물이 필터링 되면서 동시에 온도가 낮아지기 시작한다. 냉각제(807)를 통과하면서 연소산물은(가스성분과 초미립자의 혼합형태) 실린더 본체(801)의 표면에 형성된 방출구(802)를 통과하여 저장소에 이른다. 상기 방출구(802)는 실린더 본체(801)의 길이를 따라 조성되어 있으나, 냉각실(806)과 접하고 있는 부분에 한정되어 있다. 이와 같은 구조는 에어로졸의 방사상-부분 방출을 가능하게 하여 준다.

그리고, 상기 타공(811)의 면적 대비 방출구(802)의 면적 비율은 40 내지 100일 때, 최상의 결과를 얻을 수 있다. 기술적 특성을 종합해 볼 때, 이러한 조건으로 가스 소화장치가 최적화된다고 판명되었다. 에어로졸충전물에 대한 냉각제의 중량 비율은 0.7 - 0.9 사이가 가장 적합하였고, 이와 같은 범위에서는 구조를 변경하여 소화장치의 지름을 확대하지 않고도 에어로졸스프레이 온도가 비교적 낮았다.

이로써 본체 내 필요한 압력 수준을 유지할 수 있다. 소화장치 지름이 크지 않은 상태에서 최소한 2.5배까지 본체의 길이를 증가시키면 본체, 연소실 및 냉각실 전역에서 본체의 길이를 따라 고르게 최적으로 분산시킨다. 에어로졸충전물이 스프링의 힘으로 케이싱에 위치하므로 장치를 운송한 후에도 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다양한 형태로 소화장치 기동을 가능케 하기 위해서는 전기-점화기와 열-점화기를 모두 혼합하여 사용할 수 있다. 케이싱의 단면은 원형이거나 다각형일 수 있으며, 설치를 용이하게 할 수 있도록 분리형으로 설계되었다. 냉각제로는 탄산마그네슘을 주성분으로 하면서 알려진 어느 냉각제를 사용하여도 좋다. 또한, 열전도 계수가 낮은 재료를 이용하여 내부 표면에 단열층을 형성함으로 본체의 온도를 낮출 수 있다. 소화장치의 사용 및 설치를 용이하게 하기 위해 에어로졸충전물은 스페이서(spacer)를 통해서 세트피스(set piece) 형태로 케이싱에 설치할 수 있다.

한편, 본 고안의 실험을 위해 제안된 비교제품 2가지 타입의 소화장치를 이용하여 주요 기술적 변수에 따라 비교실험이 실시되었다(본체 압력, 가스 에어로졸스프레이의 길이 방향에 따른 온도 분배). 소화장치 내 압력은 DMP 331 타입의 압력 측정기(제조사 - BD Sensors), 아날로그-디지털 변환기 기록기를 사용하고 이후 PC 가공을 요하는 열전대 ХК를 사용하여 측정되었다. 실험 과정 시 일산화탄소(СО), 수소(Н₂), 암모니아(NН₃) 농도 측정 시 가스분석기는 ≪ГАММА/감마 100≫을 사용하였으며, 가스 소화장치 출구에 장착하였다. 가스분석기 탐침은 가스 소화장치 방출구로부터 100mm 거리로 규정하였다. 그리고, 타공의 면적 대비 방출구의 면적 비율을 n으로 설정하고, 에어로졸 충전물에 대한 냉각제의 중량 비율을 m으로 설정하여 실험을 진행하였다. 이렇게 진행된 실험 결과는 아래의 표1을 참조할 수 있을 것이다.

제시된 바와 같이, n 값이 40 내지 100에 해당하고, m 값이 0.7 내지 0.9 범위에 존재할 때, 모델 캐비닛에서 발생되는 압력이 0.1 이상으로 적정한 수준에 도달함을 보이고 있다.

그리고, 상기 세로형 골격 및 케이싱에 형성되는 타공의 총 면적은 상기 방출구의 총 면적보다 크도록 설계함이 바람직하며, 상기 모델 캐비닛은 소방 특성 비교실험을 위해 부피 51.7m³, 높이 2.8m, 바닥크기 5.6х3.3m의 밀폐 판넬을 사용하였다. 판넬에는 잘 보이도록 투명한 창을 설치하였다. 판넬 내부에는 물(150ml)과 기름(100ml)이 채워진 그릇 4개를 (지름 100mm, 높이 40mm) 놓았다. 소화 순간을 포착하기 위해 밀리볼트계(millivoltmeter) 시그널 기록이 가능한 열전대 (thermocouple)를 설치하였다.

실험에는 도 1 및 2에 있는 도면에 근거하여 만들어진 제안된 소화장치 구조 모델들이 이용되었다. 각 모델들은 1.0kg의 탄산마그네슘을 주성분으로 한 컴팩트하고 효과적인 에어로졸형성물질 충전물로 채워져 있는데, 이것은 소화액 농도의 정량을 확인할 수 있게 해준다. 소화장치 시제품은 질량 3.5kg의 에어로졸성분을 포함하고 있으며, 실험용 판넬 (51.7m³)의 크기에 적합하고, 소화액 농도(정량값)의 요구치를 충족한다. 그리고, 실험은 2단계로 이루어졌다.

먼저, 1단계 실험에서 테스트 된 소화장치는 판넬의 하부에 설치되었으며, 2단계에서는 판넬의 상부(판넬의 천장부분)에 설치되었다. 제안된 구조의 소화장치를 가지고 수행한 실험들은 전체면적의 방출 면적에 대한 최초 연소면적의 비율 즉, 타공의 면적 대비 방출구의 면적 비율을 n으로 설정하고, 전체 충전물에 대한 냉각제 중량 비율 즉, 에어로졸 충전물에 대한 냉각제의 중량 비율을 m으로 한 상태에서 이루어졌다. 실험결과는 아래의 표2를 참조할 수 있을 것이다.

즉, 도시한 바와 같이 규정된 범위 내에 존재하는 n 값 및 m 값에 해당하는 자동 소화장치가 화재진압이 명확하게 이루어졌다. 이는 소화기가 모델 캐비닛의 하부에 존재하든지 또는 상부에 존재하든지 화재원을 진압한 것이다.

상기 실험에 따른 분석 결과로서;

1. 제안된 소화장치 구조는 낮은 부분인 바닥과 높은 부분인 천정의 발화 진원지에 대하여 안정적인 소화를 보장한다. 비교제품은 이런 결과를 보장하지 않는다.

2. 소화장치의 작동 시 본체의 압력 증가는 0.10~0.22mPa가 최적이다. 상기 압력 하에서는 충분한 강도 및 균일한 에어로졸스프레이가 보장된다. 이와 동시에 고체 산물의 완전 연소로 인해 유출되는 가스의 유독성을 최소화한다. 비교제품은 이러한 특성을 갖지 않는다.

3. 소화액 스프레이의 길이방향을 따라 온도가 분배되므로 온도 73~140℃는 위험하지 않으며, 2차 연소를 일으키지 않는다. 비교제품도 이런 온도 특성을 가지고 있다.

4. 본 실험결과는 에어로졸소화액이 방사성-부분 방출되도록 제안된 소화장치의 구조가 환경적으로 깨끗한 가스 분출을 보장하며, 최고의 기술적 특성들을 종합한 최적의 산물임을 확신한다. 또한, 본 고안에 따른 소화장치는 설정된 과제 해결을 목적으로 하고 있으며, 현행법이 요구하는 모든 종류의 안전보호법에 적합하다.

따라서, 본 고안에 따른 고체 에어로졸 자동소화 장치는, 낮은 부분인 바닥과 높은 부분인 천정의 발화 진원지에 대하여 안정적인 소화를 보장할 수 있으며, 소화장치의 작동 시 본체의 압력 증가는 0.10~0.22mPa가 최적 상태에서, 충분한 강도 및 균일한 에어로졸스프레이가 보장됨과 동시에, 고체 산물의 완전 연소로 인해 유출되는 가스의 유독성을 최소화할 수 있다. 또한 본 고안의 자동소화 장치는 소화액 스프레이의 길이방향을 따라 온도가 분배되므로 온도 73~140℃는 위험하지 않으며, 2차 연소를 일으키지 않을 뿐만 아니라, 에어로졸소화액이 방사성-부분 방출되도록 제안된 소화장치의 구조가 환경적으로 깨끗한 가스 분출을 보장하기 때문에, 산업적인 이용 가치가 충분할 것으로 판단된다.

801 : 실린더 본체 802 : 방출구
804 : 연소실 805 : 기동장치
806 : 냉각실 807 : 냉각제
808 : 에어로졸 충전물 809 : 케이싱
810 : 세로형 골격 811 : 타공
812 : 스프링 813 : 단열막

Claims

원통형 구조를 갖고 일단이 개구된 중공형 구조의 실린더 본체, 상기 실린더 본체의 길이 방향을 따라 다수 개 형성되는 방출구, 고체 에어로졸 충전물을 적재하기 위한 공간을 갖고 상기 실린더 본체 내부에서 길이 방향으로 설치되는 케이싱 및 상기 실린더 본체의 개구면에 장착되는 기동장치를 포함하며;
상기 케이싱과 실린더 본체 사이에서 상호 결합을 이루어 상기 방출구와 대향 되는 위치에서 입자형 열 흡수제를 충전하기 위한 냉각실 및 연소 공간을 확보하기 위한 연소실을 구획하는 세로형 골격으로 이루어지고;
상기 연소실과 맞닿는 상기 케이싱의 일측면 및 상기 세로형 골격에는 다수의 타공이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타공의 면적 대비 방출구의 면적 비율은 40 내지 100인 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
입자형 열 흡수제에 대한 냉각제의 중량 비율은 0.7 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 세로형 골격 및 케이싱에 형성되는 타공의 총 면적은 상기 방출구의 총 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더 본체의 길이는 실린더 본체의 반지름보다 최소 2.5배인 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기동장치는 전기-점화장치, 열-점화장치, 도화선 중 어느 하나이거나, 이런 류들을 조합한 장치 중 하나인 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
에어로졸 충전물이 스프링의 힘을 받는 덮개에 고정되는 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱의 단면은 원형 또는 다격형인 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱은 분리형 착탈 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입자형 열 흡수제는 탄산마그네슘을 포함하는 냉각제가 사용되는 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더 본체의 내부 표면에는 열전도 계수가 낮은 재료가 이용된 단열층이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 에어로졸 자동 소화장치.