KR20120095526A - 압축가스 자동주입 어셈블리 및 이를 이용한 구명 기구 - Google Patents

압축가스 자동주입 어셈블리 및 이를 이용한 구명 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축가스가 내부에 저장된 가스 저장부를 구비하고, 물 접촉에 의해 팽창되는 흡수물질의 팽창압력을 이용해 상기 가스 저장부를 타공하여 압축가스를 주입하는 압축가스 자동주입 어셈블리 및 이을 이용한 구명기구에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 수난 시 간편하고 신속하게 구명 조끼의 조끼 몸체가 자동으로 팽창될 수 있으며, 압축가스 자동주입 어셈블리를 재사용할 수 있어 경제적이고, 물에 의해서만 팽창하므로 기구의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

압축가스 자동주입 어셈블리 및 이를 이용한 구명 기구{Compressed gas injection assembly and lifesaving apparatus using the same}
본 발명은 압축가스 자동주입 어셈블리 및 이를 이용한 구명기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수난(水難) 시 구명기구가 팽창되어 이를 착용한 사람의 인명을 구조할 수 있도록 구명기구에 압축가스를 주입하는 압축가스 자동주입 어셈블리 및 이를 이용한 구명 기구에 관한 것이다.
구명기구는 수난(水難) 시 인명을 구조할 수 있도록 구비된 것으로서 비행기나 선박 등에 비치된다. 구명기구로는 구명조끼, 구명동의, 구명환, 구명밧줄 등이 있다.
최근에는 바다나 하천 또는 호수 등에서의 낚시나 요트와 같은 레저용으로 사용되기도 하고, 해양 공사 등의 작업 시에도 사용됨에 따라 그 중요도와 활용도가 계속 증가되고 있는 추세이다.
이러한 구명기구, 예를 들면, 구명조끼는 통상적으로 내부에 공기가 꽉 들어찬 조끼 몸체를 포함하는 형태이거나 내부에 부력자가 내장되거나 또는 평상시에는 조끼 몸체의 내부에서 공기가 빠져 있는 상태로 보관되다가 유사시 긴급하게 조끼 몸체의 내부로 사람이 직접 숨을 불어 넣는 방식 등으로 공기를 주입하는 형태로도 마련된다.
그러나, 이러한 종래의 구명 기구는 기구 몸체 내부에 항상 공기가 존재하는 경우 수납이나 착용이 용이하지 못할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 평상시에는 공기가 빠져 있다가 유사시 기구 몸체 내부로 공기를 주입하는 경우에도 그 과정이 복잡하고 공기를 주입하는 데에 걸리는 시간으로 인하여 구명 기구가 제 구실을 하는 시점이 지체될 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 수납과 착용이 편리해질 수 있고, 수난 시 간편하고 신속하게 구명기구가 자동으로 팽창될 수 있는 압축가스 자동주입 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 압축가스가 내부에 저장된 가스 저장부를 구비하고, 물 접촉에 의해 팽창되는 흡수물질의 팽창압력을 이용해 상기 가스 저장부를 타공하여 압축가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리 에 관계한다.
여기서, 상기 압축가스 자동주입 어셈블리는, 상기 가스 저장부가 일측에 결합되고 내부에 상기 흡수물질이 수용된 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 상기 가스 저장부 및 상기 흡수물질 사이에 배치된 피스톤과, 상기 흡수물질이 물 접촉에 의해 팽창되면 상기 피스톤이 상기 가스 저장부를 향해 이동됨에 따라 상기 가스 저장부를 타공할 수 있도록 상기 피스톤에서 상기 가스 저장부에 대향된 일측에 구비된 타공침을 포함하는 것이 바람직하다.
다른 양상에서 본 발명은 상기 압축가스 자동주입 어셈블리를 포함하는 구명기구에 관계한다.
본 발명에 따르면, 수난 시 간편하고 신속하게 구명 기구의 몸체가 자동으로 팽창될 수 있다.
또한, 평상시에는 구명 기구의 몸체가 수축되어 있다가 수난 시 몸체가 자동으로 팽창되도록 함으로써 평상시 구명기구의 수납과 착용이 편리해질 수 있다.
본 발명의 압축가스 자동 주입 어셈블리는 흡수물질만을 교체하면 재사용할 수 있으므로 경제적이고 효율적이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구명 조끼의 사시도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축가스 자동주입 어셈블리의 구성도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축가스 자동주입 어셈블리의 부분 절개 사시도,
도 4는 도 3의 압축가스 자동주입 어셈블리의 분해 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 압축가스 자동주입 어셈블리는 구명기구에 가스를 자동 주입하는 장치이다. 상기 구명기구로는 특별한 제한이 있는 것은 아니고, 해상에서 사람을 구조할 수 있는 장비로서 내부에 가스압력에 의해 물위로 부유할 수 있는 기구들을 총칭한다. 예를 들면, 구명조끼, 구명동의, 구명환, 구명밧줄 등을 포함한다. 이하에서는 구명조기를 예를 들어 설명한다.
본 발명에 따른 구명 조끼(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 수난(水難) 시 인명을 구조할 수 있도록 구비된 것으로서, 내부로 주입되는 압축가스에 의해 팽창되는 조끼 몸체(110)와, 압축가스가 내부에 저장된 가스 저장부(130)가 구비되고 가스 저장부(130)가 조끼 몸체(110)에 연계되도록 조끼 몸체(110)에 결합되며 물 접촉에 의해 팽창되는 흡수물질(140)의 팽창압력에 의해 가스 저장부(130)로부터 조끼 몸체(110)의 내부로 압축가스가 주입되도록 구비된 압축가스 자동주입 어셈블리(120)를 포함한다.
이에 따라, 수난 시 간편하고 신속하게 구명 조끼(100)의 조끼 몸체(110)가 자동으로 팽창될 수 있다.
조끼 몸체(110)는 수난 시 내부로 주입되는 압축가스가 외부로 새어나가지 못하도록 비닐 등의 합성수지 재질로 마련될 수 있다.
가스 저장부(130)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 소형 캡슐의 형태로 구비되고, 외부 충격이 가해지면 개방될 수 있도록 가스 분출구(131)가 일 측에 구비되며, 내부에는 인체에 무해한 이산화탄소, 질소와 같은 가스(gas)가 압축되어 저장된다.
흡수물질(140)은 물 또는 물을 포함하는 액체(이하, 물로 통칭함)를 흡수하면 부피가 팽창되는 물질이다.
흡수물질(140)은 흡수성 고분자, 초다공성 수화젤, 압축성 펄프 또는 티슈, 흡수성 발포체, 흡수성 겔화 물질 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 '물을 포함하는 액체'의 예로는 바닷물과 소변, 혈액 및 상처 배출물 등의 체액을 들 수 있다.
상기 흡수성 고분자로는 전분계, 셀룰로스계, 합성중합체계 등의 고흡수성 고분자(Super Absorbent Polymer, SAP)를 들 수 있다. 고흡수성 고분자에 대해서 학계나 산업계에서 확정된 정의는 아직 없으나, 보편적으로 고흡수성 고분자는 고분자 사슬간에 가교결합을 통한 3차원 망상구조 또는 단일 사슬구조에서 친수성기의 도입에 따른 유체의 흡수현상을 나타내는 고분자로 정의될 수 있다. 상기 SAP는 높은 흡액성 및 높은 보액성(保液性)을 갖는 것이다. 상기 합성 중합체의 SAP에는 폴리아크릴산염계, 폴리비닐알콜계, 폴리아크릴아미드계, 폴리옥시에틸렌계 등이 있다. 또한, 상기 SAP 이외의 불수용성 히드로겔도 사용된다. 또한, 상기 흡수성 고분자와 함께, 분쇄한 펄프 등의 다른 흡수성 물질을 넣어도 좋다.
SAP 제품으로서는, 입자, 과립, 필름, 그리고 부직포 등 여러 형태를 가진 것이 개발되어 있는데, 이들은 전부 본 발명에서 사용가능하다.
고흡수성 고분자에 대한 상세한 기재는 "대한민국 특허출원 10-1999-7005258, 10-2005-7014568과 2002년 12월 한국과학기술정보연구원에서 발간된 고흡수성 폴리머"를 참고할 수 있다.
한편, 수화젤은 화학적 또는 물리적 결합을 통해 3차원적 망상구조를 이루는 친수성 고분자로 구성되어 있으며, 수성 환경에서 녹지않고 다량의 물을 흡수하는 특징을 가지고 있다. 수화젤의 수팽윤도는 고분자의 화학구조와 친수성, 고분자 사슬간의 가교도에 따라 다르다.
초다공성 수화젤(SPH)이란 수백 ㎛에서 수천 ㎛에 이르는 다양한 크기의 공극들이 3차원적으로 서로 연결되어 open-channel 구조를 갖는 수화젤을 말한다. 이러한 구조적 특성에 기인하여 모세관 현상에 의한 빠른 흡수과정으로 평형상태까지 팽윤되는 시간이 매우 짧고 수백 배 이상까지 팽윤될 수 있다. 즉 형태와 크기에 관계없이 속팽윤성과 고흡수성을 동시에 갖는다. 수화젤의 제조 및 가공 방법에 따라 다양한 공극구조를 형성할 수 있는데 공극의 크기 및 형태에 따라 팽윤속도 역시 크게 달라질 수 있다.
초다공성 수화젤의 경우 수십 초에서 수 분 안에 팽윤이 완료될 정도로 빠른 흡수능을 보이는 것이 특징이다. 초다공성 수화젤의 제조방법 중 가장 많이 이용되는 방법은 고분자의 합성 및 가교반응 중에 발포제의 첨가에 의한 가스 분출을 이용하여 수화젤 내부에 수많은 연결된 공극들을 생성하는 것이다. 이러한 공극들이 서로 연결되어 형성된 모세관을 통한 빠른 흡수과정으로 속팽윤성을 가진다. 초다공성 수화젤에 대해 상세한 것은 Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 3, June 2006에 기재되어 있다.
상기 압축펄프는 셀룰로오스 섬유, 목재 펄프 섬유, 재생 셀룰로오스 또는 면섬유 등의 다양한 천연 펄프를 압축하여 사용한 것으로서 공지된 것을 사용할 수 있다.
한편, 흡수물질(140)은 압축성의 티슈 랩(Tissue wraps) 및 티슈 라미네이트(Tissue laminates)를 포함한 티슈, 흡수성 발포체, 흡수성 겔화 물질; 또는 이미 공지된 팽창성의 액체 흡수 물질을 포함할 수 있다.
또한, 흡수물질(140)은 다양한 크기와 형상들(예를 들어, 정방형, 모래시계형, T자형, 비대칭형 등)로 제조될 수 있다.
이에 따라, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)가 물 접촉에 의해 팽창되는 흡수물질(140)의 팽창압력에 의해 가스 저장부(130)로부터 조끼 몸체(110)의 내부로 압축가스가 주입되도록 구비됨으로써 필요 시 흡수물질(140)과 압축가스만 교체해주면 되기 때문에 사용과 관리가 편리해지고, 최소한의 비용으로도 반영구적으로 사용이 가능해 지며, 오작동이 거의 없고, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)의 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 저장부(130)의 가스 분출구(131)가 일측에 결합되고 내부에 흡수물질(140)이 수용된 실린더(150)와, 실린더(150)의 내부에서 가스 저장부(130) 및 흡수물질(140) 사이에 배치된 피스톤(160)과, 흡수물질(140)이 물 접촉에 의해 팽창되면 피스톤(160)이 가스 저장부(130)를 향해 이동됨에 따라 가스 저장부(130)를 타공할 수 있도록 피스톤(160)에서 가스 저장부(130)에 대향된 일측에 구비된 타공침(170)을 포함한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는 실린더(150)에서 흡수물질(140)이 수용된 부위 중 적어도 일부에 외부로부터 물이 유입되어 내부에 수용된 흡수물질(140)에 접촉될 수 있도록 물 유입공(153)이 천공형성된다. 본 발명의 일실시예로서, 물 유입공(153)은 실린더(150)의 하부면에 복수개로 천공형성된 것이 바람직하다.
또한, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는 실린더(150)에서 조끼 몸체(110)로 연결된 가스 주입통로(151)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 압축가스 자동주입 어셈블리(120)를 포함하는 구명 조끼(100)에는 해상조난신호 발신장치가 추가로 구비될 수 있다.
이에 따라, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)가 간단한 구조로 마련됨으로써 구명 조끼(100)의 부피와 무게가 최소화될 수 있어 착용이 편리해질 수 있고, 구명 조끼(100)의 착용시 행동의 불편함이 최소화될 수 있으며, 평상시에는 구명 조끼(100)의 조끼 몸체(110)가 수축되어 있다가 수난 시 조끼 몸체(110)가 신속하게 자동으로 팽창되도록 함으로써 평상시 구명 조끼(100)의 수납과 착용이 편리해질 수 있게 되어 선박을 이용하여 여행하는 여객이나 선박 위에서 장시간 작업하는 어업 종사자, 군인, 경찰 등의 조난사고 또는 해상 추락시 인명(人命)을 안전하게 보호할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는 실린더(150)가 복수로 병렬되게 구비되고 가스 저장부(130) 또한 복수로 구비되어 각각의 실린더(150)에 가스 저장부(130)가 각각 결합되어 구비될 수 있다.
이에 따라, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)의 흡수물질(140) 및 가스 저장부(130)가 복수로 병렬되게 구비됨으로써 수난 시 좀더 신속하게 압축가스가 조끼 몸체(110)로 주입되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는 흡수물질(140)의 팽창압력이 타공침(170)으로 증폭되어 전달될 수 있도록 피스톤(160) 및 타공침(170) 사이에 구비된 타공력 증폭유닛(180)을 더 포함할 수 있다.
타공력 증폭유닛(180)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 방아쇠(181) 및 토션스프링(torsion spring)(183)을 포함하는 격발 구조로 된 것이 바람직하다.
좀더 구체적으로, 타공력 증폭유닛(180)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 'L'자로 형성되어 피스톤(160)에 결합되는 한 쌍의 방아쇠(181)와, 흡수물질(140)의 팽창에 의해 피스톤(160)이 상승될 때에 한 쌍의 방아쇠(181)의 상부가 모아진 위치(물림위치)에서 점차 벌어지다가 일정한 임계위치에서부터 한 쌍의 방아쇠(181)의 상부가 완전히 이격되기(물림해제위치에 놓이기) 직전까지 탄성에 의해 저항하도록 실린더(150)의 내측면과 방아쇠(181) 사이에 각각 구비된 한 쌍의 토션스프링(183)과, 피스톤(160)의 상부에 마련되어 한 쌍의 방아쇠(181)가 물림해제되면 탄성 반발력에 의해 타공침(170)으로 순간적인 타공력을 가하도록 구비된 압축스프링(185)을 포함한다.
또한, 타공력 증폭유닛(180)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 타공침(170) 및 압축스프링(185) 사이에 구비되고 한 쌍의 방아쇠(181)의 각 상부가 맞물리도록 외측면에 방아쇠 걸림홈(187a)이 형성된 대략 원통 형상의 타격부재(187)와, 가스 저장부(130)의 가스 분출구(131) 및 타공침(170) 사이에 구비되어 타공침(170)이 가스 분출구(131)를 타공하여 압축가스가 새어나오도록 충격을 가한 후 탄성 반발력에 의해 타공침(170)이 원래의 위치로 되돌아올 수 있도록 구비된 타공침 복원스프링(189)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 실린더(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 저장부(130)의 가스 분출구(131)가 내부로 삽입 설치되어 타공침(170)의 타격에 의한 가스 저장부(130)의 개방시 압축가스가 새어나와 조끼 몸체(110)로 유입될 수 있도록 가스 주입통로(151)가 구비된 가스 분사실(155)과, 가스 분사실(155)을 감싸며 가스 분출구(131)가 고정되도록 구비된 압축가스 충격완화실(156)과, 가스 분사실(155)의 하부에 결합되며 타공력 증폭유닛(180)이 내부에 설치되는 증폭유닛 장착실(157)과, 증폭유닛 장착실(157)의 하부에 결합되며 내부에 흡수물질(140)이 수용되는 흡수물질 수용실(158)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 타공력 증폭유닛(180)에 의해 흡수물질(140)의 팽창압력이 타공침(170)으로 강하게 증폭되어 전달됨으로써 수난 시 더욱 신속하고 확실하게 구명 조끼(100)의 조끼 몸체(110)가 자동으로 팽창되도록 할 수 있다.
타공력 증폭유닛(180)이 방아쇠(181) 및 토션스프링(183)을 포함하는 격발 구조로 된 것으로 설명하지만, 타공력 증폭유닛(180)은 이외에도 흡수물질(140)의 팽창압력을 증폭시켜 타공침(170)으로 전달할 수 있는 그 밖에 다른 다양한 구조로도 마련될 수 있음은 물론이다.
한편, 압축가스 자동주입 어셈블리(120)는 수동격발장치(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 수동격발장치는 종래 공지된 수동격발장치를 사용할 수 있으며, 일 예로, 레버, 끈 등의 구동부와 구동부와 연결된 타공침을 포함하여 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 타공력 증폭유닛(180)을 포함한 압축가스 자동주입 어셈블리(120)가 구비된 구명 조끼(100)가 수난 시 자동으로 작동되는 과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 구명 조끼(100)를 착용한 사람이 수난을 당할 경우 실린더(150)의 흡수물질 수용실(158) 내부로 물이 유입되면 흡수물질(140)에 물이 접촉되어 스며들며 흡수물질(140)은 팽창되기 시작한다.
다음에, 흡수물질(140)의 팽창에 의해 피스톤(160)이 상승됨에 따라 타격부재(187)의 방아쇠 걸림홈(187a)에 맞물려 있던 한 쌍의 방아쇠(181)의 각 상단부는 토션스프링(183)의 저항을 받으며 서로 점차 벌어지기 시작하면서 마침내는 방아쇠 걸림홈(187a)으로부터 완전히 이탈되어 한 쌍의 방아쇠(181)의 각 상단부는 물림해제위치에 놓이게 된다.
그리고, 한 쌍의 방아쇠(181)가 물림해제되면 압축스프링(185)의 탄성 반발력에 의해 타격부재(187)는 타공침(170)을 향해 순간적인 타공력을 가하여 타공침(170)은 가스 저장부(130)의 가스 분출구(131)를 강하게 타격하게 되고, 가스 분출구(131)는 개방되어 가스 저장부(130)의 내부에 저장되어 있던 압축가스는 실린더(150)의 가스 분사실(155)로 분출되며, 가스 주입통로(151)를 따라 조끼 몸체(110)의 내부로 주입된다.
이에, 본 발명에 따르면, 수난 시 간편하고 신속하게 구명 조끼(100)의 조끼 몸체(110)가 자동으로 팽창될 수 있으며, 평상시에는 구명 조끼(100)의 조끼 몸체(110)가 수축되어 있다가 수난 시 조끼 몸체(110)가 자동으로 팽창되도록 함으로써 평상시 구명 조끼(100)의 수납과 착용이 편리해질 수 있다.
100 : 구명 조끼 110 : 조끼 몸체
120 : 압축가스 자동주입 어셈블리 130 : 가스 저장부
140 : 흡수물질 150 : 실린더
151 : 가스 주입통로 153 : 물 유입공
160 : 피스톤 170 : 타공침
180 : 타공력 증폭유닛 181 : 방아쇠
183 : 토션스프링

Claims (7)

  1. 압축가스가 내부에 저장된 가스 저장부를 구비하고, 물 접촉에 의해 팽창되는 흡수물질의 팽창압력을 이용해 상기 가스 저장부를 타공하여 압축가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축가스 자동주입 어셈블리는,
    상기 가스 저장부가 일측에 결합되고 내부에 상기 흡수물질이 수용된 실린더와,
    상기 실린더의 내부에서 상기 가스 저장부 및 상기 흡수물질 사이에 배치된 피스톤과,
    상기 흡수물질이 물 접촉에 의해 팽창되면 상기 피스톤이 상기 가스 저장부를 향해 이동됨에 따라 상기 가스 저장부를 타공할 수 있도록 상기 피스톤에서 상기 가스 저장부에 대향된 일측에 구비된 타공침을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압축가스 자동주입 어셈블리는 상기 실린더가 복수로 병렬되게 구비되어 각각의 실린더에 상기 가스 저장부가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 압축가스 자동주입 어셈블리는 상기 실린더에서 상기 흡수물질이 수용된 부위 중 적어도 일부에 외부로부터 물이 유입될 수 있도록 물 유입공이 천공형성된 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 압축가스 자동주입 어셈블리는 상기 흡수물질의 팽창압력이 상기 타공침으로 증폭되어 전달될 수 있도록 상기 피스톤 및 상기 타공침 사이에 구비된 타공력 증폭유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 타공력 증폭유닛은 방아쇠 및 토션스프링(torsion spring)을 포함하는 격발 구조로 된 것을 특징으로 하는 압축가스 자동주입 어셈블리.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 압축가스 자동주입 어셈블리를 포함하는 구명기구.
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