KR20090086905A - 소화 유체용 동결 방지성 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소화 유체(4)를 저장하는 압력 용기(6)용 폐쇄 장치(2)에 관한 것으로, 폐쇄 장치는 압력 실린더(6)와, 압력 실린더(6) 내에 배치된 침지 파이프(10)와 압력 실린더(6)의 외측에 배치된 연결 부재(12)의 연결을 위한 어댑터 부재(8)를 구비한다. 동결에 대해 안전한 소화 장치의 작동을 보장하기 위하여, 침지 파이프(10)와 연결 부재(12)는 휴지 상태에서 연결 부재(12)가 부분적으로 소화 유체(4)로 충진되도록 형성되고, 연결 부재(12)는 입상 파이프(14)를 포함하되, 입상 파이프(14)는 적어도 일부가 소화 유체(4)의 높이(16)보다 상방에 존재하고, 입상 파이프(14)는 폐쇄 수단(18)을 포함하되, 폐쇄 수단(18)과 소화 유체(4) 사이에 가스 공간(20)이 형성된 구성이 제안된다.

Description

소화 유체용 동결 방지성 용기{FROST RESISTANT CONTAINER FOR EXTINGUISHING FLUID}
본 발명은 소화 유체를 저장하는 압력 실린더용 폐쇄 장치(closure device)에 관한 것으로, 압력 실린더(pressure cylinder)와, 압력 실린더 내에 배치된 침지 파이프(immersion pipe)와 압력 실린더 외측에 배치된 연결 부재의 연결을 위한 어댑터 부재(adapter piece)를 구비하는 폐쇄 장치에 관한 것이다.
소화 유체를 저장하는 압력 실린더용 폐쇄 장치는 예를 들면 유럽 공개특허공보 제EP 0 138 195 A2호에 공지되어 있다. 이 장치는 화재 위험성에 노출된 설비를 위한 자동-작동 소화기(self-actuating extinguisher)에 관한 것이다. 소형의 압력 실린더는 설비의 일부에 장착되고, 소화 유체는 분사 파이프(blast pipe)에 의해 적정한 위치에 살포된다. 소화 유체의 증발을 방지하기 위하여, 특정 온도를 초과하면 용해 또는 액화되는 재료에 의해, 분사 파이프는 그 단부가 폐색되어 있다. 이에 따라 자동-작동이 이루어진다. 휴지 상태(idle state)에서, 분사 파이프는 소화 유체로 채워져 있다. 소화 유체는 유출구(outlet)에도 존재한다. 소화 유체가 팽창하면, 분사 파이프의 단부 부재의 파손이 일어날 수 있고 우발적으로 소화 유체가 누출될 수 있다.
유럽 특허공보 제EP 0 650 743 B1호로부터, 소화 유체용 고정식 용기를 구비한 소화 장치가 궤도 차량 용도로 공지되어 있다. 궤도 차량은 운전 중에 주위 온도의 영향을 받으므로, 차량 내부에 급격한 온도 변동이 일어날 수 있다. 특히, 궤도 차량이 측선(siding)에 정차되어 방치되고 난방되지 않는 경우에, 차량 내부가 극히 낮은 온도로 유지될 수 있다. 극히 낮은 온도로 인하여 압력 실린더 내의 소화 유체가 빙결되면, 팽창한 소화 유체는 파이프뿐만 아니라 폐쇄 장치에 손상을 일으킬 수 있다.
파이프와 밸브의 손상을 방지하기 위하여, 유럽 특허공보 제EP 0 650 743 B1호는 재료 물성이 양호한 재료로 파이프와 밸브가 제조되는 방안을 제안한다. 열탄성 플라스틱(thermoelastic plastic)의 사용에 의해, 팽창 응력에 의해 발생하는 취성 또는 균열 형성과 같은 재료 손상이 방지된다.
열탄성 플라스틱의 사용과 관련된 단점은, 한편으로는 준비 비용이 높다는 점이고, 다른 한편으로는 이러한 재료의 내화성이 부족하다는 점이다. 화재 발생 시에, 파이프가 화재의 과열에 의해 녹을 수 있고, 바람직한 소방(fire-fighting)이 더 이상 가능하지 않게 된다.
동결에 대하여 소화 장치의 높은 수준의 안전성을 보장하기 위하여, 높은 작동 신뢰성과 낮은 제조 비용과 관련하여, 본 발명이 제안하는 바에 의하면, 침지 파이프와 연결 부재는 휴지 상태에서 연결 부재가 부분적으로 소화 유체로 채워지도록 형성되고, 연결 부재는 입상 파이프(riser pipe)를 포함하되 입상 파이프는 적어도 부분적으로 소화 유체의 높이(level)보다 상방에 존재하고, 입상 파이프는 폐쇄 수단(closure means)을 포함하되 폐쇄 수단과 소화 유체 사이에 가스 공간(gas space)이 형성된다.
폐쇄 수단은 파열성 디스크(bursting disc) 또는 밸브로서 형성될 수 있다. 밸브가 사용될 경우에, 밸브는 화재 발생 시에 화재 경보 시스템에 의해 작동되어 개방될 수 있다. 이는 전기적으로 또는 기계적으로 실행될 수 있다. 마찬가지로 화재 경보 시스템에 의해 제어되는 압력 부여에 의해, 압축 공기 또는 가스가 압력 실린더 내로 압송되어 소화 유체가 배출될 수 있다. 폐쇄 수단이 파열성 디스크인 경우에, 압력 부여에 의해 폐쇄 수단에 파열이 일어나도록 하는 것이 가능하고, 그 결과, 소화 유체는 마찬가지로 배출될 수 있다.
차량 용도에 있어서, 특히 중량 화물 차량 또는 버스의 경우에, 예를 들면 동결 방지가 난방에 의해 항상 보장될 수 있는 것은 아니다. 예를 들면, 차량이 장기간 동안 정차되어 방치되는 경우에, 전지에 의해서는 지속적인 난방이 제공될 수 없는데, 그 이유는 지속적인 난방에 의해 전지가 방전되기 때문이다. 장기간의 정차 시에는 보조 난방으로의 전환이 이루어져야 한다. 이는 소화 유체의 빙결을 일으킬 수 있고 종래의 폐쇄 수단의 파손을 일으킬 수 있다. 본 발명에 따른 해결안에 의하여, 폐쇄 수단의 파손이 방지된다.
본 발명에 따른 폐쇄 장치는 수평형으로 배치된 가압 실린더에 특히 적합하다. 이 경우에, 가압 실린더 내에 수평으로 배치된 침지 파이프는 소화 유체 내에 침지된다. 침지 파이프의 유출구에는, 수직 방향으로 연장된 입상 파이프를 구비하는 연결 부재가 배치된다. 입상 파이프는 적어도 일부분이 소화 유체의 높이보다 상방에 위치하도록 형성된다.
폐쇄 수단은 입상 파이프 내에 또는 입상 파이프 단부에 배치된다. 본 발명에 따르면, 폐쇄 수단은 소화 유체의 높이보다 상방에 배치된다. 소화 유체의 높이와 폐쇄 수단 사이에는 가스 공간이 형성된다. 소화 액체가 빙결되는 경우, 초기에 가압 실린더의 주변 팽창 영역에서, 즉 가압 실린더의 내벽에서 빙결이 일어날 뿐만 아니라, 어댑터 부재에서도, 특히 침지 파이프, 연결 부재 및 입상 파이프에서도 빙결이 일어난다. 일반적으로 입상 파이프는 보온되지 않은 채로 외부 온도에 노출되므로 먼저 빙결된다. 그 후, 압력 실린더와 침지 파이프 내에서 소화 유체가 빙결되면 틀림없이 팽창한다. 팽창에 의하여, 입상 파이프 내에 형성된 결빙 폐색물(ice plug)은 폐쇄 수단의 방향으로 가압된다. 폐쇄 수단과 소화 유체의 높이 사이의 가스 공간은, 폐쇄 수단의 손상을 일으키지 않으면서, 입상 파이프 내의 결빙 폐색물의 팽창과 이동을 가능하게 한다. 폐쇄 수단이 소화 유체의 높이에 또는 그 아래에 위치한다면, 폐쇄 수단은 유체의 팽창과 이와 관련된 결빙 폐색물의 이동에 의하여 손상될 것이다. 해빙 시에, 소화 유체는 차단되지 않고 가압 용기로부터 유출될 수 있다.
청구항 1에 따른 입상 파이프와 연결 파이프의 구성에 의하여, 그와 같은 폐쇄 수단의 파손이 방지된다. 폐쇄 장치는, 소화 분무 노즐(fog nozzle)에 이르는 파이프가 휴지 상태에서 공기로 채워져 있고 화재 발생시까지는 파이프 내로 소화 유체가 유입되지 않는 건식 시스템(dry system)을 보호하는 데에 적합하다. 본 발명에 따른 해결안으로 습식 시스템을 보호하는 것도 가능하다. 예를 들면, 빙점이 낮은 염수가 파이프 내에 유지될 수 있다.
입상 파이프는 U자형으로 구성되는 것도 가능하다. 이송 라인과 유출 라인이 만곡부(curve) 아래에 존재하도록 U자 형태가 구성되면, 만곡부 내에 가스 공간이 형성될 수 있다. 이 가스 공간 내에 폐쇄 수단이 배치될 수 있다.
화재 발생 시에, 압축 공기 또는 가스의 사용에 의해 압축 공기가 압력 실린더의 내부에 부여된다. 폐쇄 수단으로서 파열성 디스크가 사용된 경우에, 압축 공기의 부여에 의하여, 파열 압력에 도달할 때까지 소화 유체는 디스크의 방향으로 가압된다. 파열성 디스크가 파열되고 소화 유체가 파이프라인 내로 배출된 후에, 소화 분무 노즐(mist nozzle)로부터 유출된다. 폐쇄 수단으로서 밸브가 사용된 경우에, 압력 부여가 개시되기 전에 화재 경보 시스템에 의해 밸브가 개방될 수 있다.
연결 부재 내의 소화 유체가 빙결된 경우에, 빙결된 소화 유체가 폐쇄 수단의 방향으로 팽창할 수 있도록 가스 공간이 설계되는 것이 바람직하다. 파열성 디스크의 경우에는, 유체의 팽창 시에, 파열 압력에 도달하지 않도록 가스 공간의 치수가 설정될 수 있다. 동결에 의한 소화 유체의 팽창이 가스 압력을 파열 압력보다 높게 증가시키지 않도록, 파열성 디스크와 소화 유체의 높이 사이의 거리가 선정되어야 한다. 측정 결과에 의하면, 빙결이 일어난 경우에 소화 유체의 9%까지의 팽창이 가능하다는 점이 밝혀졌다. 이러한 팽창은 가스 공간에 의해 수용되어야 한다. 본 발명에 따른 폐쇄 장치의 사용에 의하여, 동결에 의해 일어나는 파손의 염려 없이, 압력 실린더는 90% 내지 95%까지 채워질 수 있다.
특히 압력 실린더가 수평형으로 배치된 경우에, 화재 발생 시에 용기가 완전히 비워지는 것이 보장되어야 한다. 이러한 이유로, 침지 파이프는 압력 용기의 내벽의 방향으로 경사진 구성이 제안된다.
압력 용기의 충진은 바람직하게는 90% 내지 95%의 충진도(filling degree)까지 가능하다. 이 경우에, 압력 용기의 한 측면이 연직 방향으로 향하도록 배치된 상태에서, 침지 파이프는 소화 액체로 완전히 채워지고 연결 부재는 적어도 입상 파이프까지 소화 액체로 채워지도록, 침지 파이프와 연결 부재는 소화 유체의 높이보다 아래에 배치되는 구성이 제안된다. 입상 파이프는 적어도 부분적으로 소화 유체로 채워지는 것이 바람직하다. 폐쇄 수단과 소화 유체의 높이 사이의 가스 공간은 빙결에 의한 소화 유체의 팽창이 보상되기에 충분할 정도로 커야 한다는 점이 보장되어야만 한다.
본 발명에 따른 폐쇄 장치의 사용에 의하여, 소화 유체가 동결에 의하여 수시로 빙결될 염려가 있는 경우에도, 소화 장치는 작동될 수 있다. 바람직하게는, 소화 유체에 더 이상 빙결 방지제를 혼합할 필요가 없다. 특히, 바람직한 실시 형태에 따르면, 소화 유체로서 물이 적합하다.
본 발명의 또 다른 주제는, 청구항 1에 따른 폐쇄 장치와 연결 부재에 배치된 파이프와 더불어 소화 유체 저장조(reservoir)를 구비하는 소방 시스템이며, 파이프는 소화 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 개방형 소화 노즐을 포함하고, 폐쇄 수단은 파이프를 침지 파이프로부터 밀폐한다. 그러한 시스템은 동결에 대하여 안전한 본 발명에 따른 장치와 함께 작동될 수 있다. 동결에 의해 발생하는 팽창으로 인한 폐쇄 수단의 파손은 방지된다.
바람직하게는, 미세하게 분포된 소화 분무의 방출을 위하여 소화 분무 노즐이 사용된다.
이하에서, 실시 형태를 나타내는 도면에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 폐쇄 장치이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 폐쇄 장치이다.
도 1은 폐쇄 장치(2)와 압력 실린더(6)를 구비한 소화 장치(1)를 나타낸다. 폐쇄 장치(2)는 어댑터 부재(8), 연결 부재(12), 입상 파이프(14) 및 파열성 디스크(18c)로 형성된다. 압력 실린더(6) 내에는, 압력 실린더(6)의 내벽의 방향으로 경사진 침지 파이프(10)가 제공된다. 침지 파이프(10)는 소화 유체(4)의 높이보다 아래에 배치된다. 화재 발생 시에, 역지 밸브(non-return valve)(도시 생략)를 갖춘 압축 공기 부여 시스템(22)에 의하여 압축 공기가 압력 실린더(6) 내로 도입되고, 소화 유체는 압력 실린더(6)로부터 배출된다.
폐쇄 장치(2)는, 입상 파이프(14)가 연결 부재(12)로부터 수직 방향으로, 바람직하게는 직각으로 전환되도록 형성된다. 입상 파이프(14) 내의 파열성 디스크(18a)는 소화 유체(4)의 높이(16)보다 위에 위치하도록 배치된다. 파열성 디스 크(18a)와 소화 유체(4)의 높이(16) 사이에는 가스 공간(20)이 형성된다.
소화 장치(1)의 작동 중에 극심한 온도 변동이 발생하면, 특히 온도가 매우 낮아지면, 소화 유체(4)는 압력 용기(6) 내에서 빙결된다. 소화 유체(4)는 우선 입상 파이프(14)와 연결 부재(12) 영역 내에서 빙결된다. 그 후, 소화 유체(4)는 침지 파이프(10)와 압력 실린더(6) 내에서 빙결되고 팽창한다. 입상 파이프(14) 내에서 빙결된 소화 유체는 이러한 팽창에 의하여 파열성 디스크(18c)의 방향으로 가압된다. 결빙 폐색물이 파열성 디스크(18a) 방향으로 이동함에 의하여, 가스 공간(20)은 압축된다. 그러나, 동결로 인한 가스 압력 증가가 파열성 디스크(18a)의 파열 압력보다 항상 낮게 유지되도록, 가스 공간(20)은 그 치수가 설정된다. 소화 유체의 10%까지의 팽창은 가스 공간(20)에 의해 보상된다.
화재 발생 시에, 압축 공기 부여 장치(22)를 통해 압력 실린더(6)로 압축 공기가 압송된다. 소화 유체는 침지 파이프(10), 연결 부재(12) 및 입상 파이프(14)를 통해 파열성 디스크(18c)의 방향으로 가압된다. 그 후, 압력은 파열성 디스크(18a)의 파열 압력보다 높아지고, 파열성 디스크(18c)는 파열된다. 소화 유체는 파이프 시스템(도시 생략)을 통해 소화 분무 노즐(도시 생략)로 이송되고, 소화 분무 노즐로부터 소방을 위한 미세한 분포의 분무로서 살포된다.
도 2는 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 1과는 대조적으로, 이 경우 입상 파이프(14)는 U자형으로 형성된다. 입상 파이프(14)의 유입구와 유출구는 입상 파이프(14)의 만곡부보다 아래에 위치한다. 가스 공간(20) 내에는 밸브(18b)가 배치된다. 화재 발생 시에, 이 밸브는 압력 실린더(6)에 압축 공기 또는 가스가 공급되기 전에 개방된다.
도 2에 도시된 변형 실시 형태에서, 입상 파이프 양측의 파이프 내에 유체가 존재할 수도 있다. 가스 공간(2)은 높이(16)의 상방에만 형성된다.
본 발명에 따른 폐쇄 장치에 의하여, 동결에 대해 안전한 소화 시스템의 작동을 경제적으로 보장할 수 있다.

Claims (8)

  1. - 소화 유체(4)를 저장하는 압력 실린더(6)와,
    - 압력 실린더(6) 내에 배치된 침지 파이프(10)와 압력 실린더(6)의 외측에 배치된 연결 부재(12)의 연결을 위한 어댑터 부재(8)를 구비하는, 압력 실린더(6)용 폐쇄 장치(2)에 있어서,
    - 침지 파이프(10)와 연결 부재(12)는, 휴지 상태에서 연결 부재(12)가 부분적으로 소화 유체(4)로 충진되도록 형성되고,
    - 연결 부재(12)는 입상 파이프(14)를 포함하되, 입상 파이프(14)는 적어도 일부가 소화 유체(4)의 높이(16)보다 상방에 존재하고,
    - 입상 파이프(14)는 폐쇄 수단(18)을 포함하되, 폐쇄 수단(18)과 소화 유체(4) 사이에 가스 공간(20)이 형성된 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    가스 공간(20)은, 연결 부재(12) 내의 소화 유체가 빙결되었을 경우에, 빙결된 소화 유체(4)가 폐쇄 수단(18)의 방향으로 팽창할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  3. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    침지 파이프(10)는 압력 실린더(6)의 내벽의 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  4. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    입상 파이프(14)는 유입구와 유출구가 만곡부 아래에 배치된 U자형으로 형성되어, 만곡부 내에 가스 공간(20)이 형성되고,
    폐쇄 수단(18)은 만곡부 내에 배치된 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 실린더의 측면이 연직 방향으로 향하도록 배치된 상태에서, 침지 파이프(10)와 연결 부재(12)는 소화 유체(4)의 높이(16)보다 아래에 배치되어, 침지 파이프(10)는 소화 유체(4)로 완전히 충진되고 연결 부재(12)는 적어도 입상 파이프(14)까지 소화 유체(4)로 충진된 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  6. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    소화 유체(4)는 동결 방지 수단을 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  7. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    소화 유체(4)는 물인 것을 특징으로 하는 폐쇄 장치.
  8. 제1항에 기재된 폐쇄 장치(2) 및 연결 부재(12)에 배치된 파이프와 함께, 소화 유체 저장조를 구비한 소방 시스템으로서,
    파이프는 소화 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 개방형 소화 노즐을 포함하고, 폐쇄 수단(18)은 파이프를 침지 파이프(18)로부터 밀폐하는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
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