KR20120125161A - 압전 발전기 또는 점화기에 의해 점화되는 점화 액추에이터용 수동 릴리즈 - Google Patents

Abstract

소화기 장치는 전기로 작동 가능한 폭발 장치를 내장한 제1 챔버를 형성하는 구조물과, 전기로 작동 가능한 폭발 장치에 전기 접속된 압전 셀에의 기계적 힘에 대응하여 전기 출력을 생성 가능한 압전 셀과, 구조물과 접촉하는 화재 억제제의 컨테이너와, 압전 셀에 기계적 힘을 생성하기 위해 압전 셀에 인접한 기계 기구를 포함한다. 기계 기구에 의해 생성된 기계적 힘은 압전 셀에 인가되어 전기로 작동 가능한 폭발 장치를 작동시키는 전기 출력을 생성한다.

Description

압전 발전기 또는 점화기에 의해 점화되는 점화 액추에이터용 수동 릴리즈{MANUAL RELEASE FOR A PYROTECHNICAL ACTUATOR FIRED BY A PIEZOELECTRIC GENERATOR OR IGNITER}

본 발명은 화재 검출 및 억제에 관한 것으로, 더 구체적으로는 차량 내에 설치될 수 있는 점화식으로 작동되는 소화기에 관한 것이다.

다양한 종류의 화재 검출 및 소화 기술 및 소화기 구조가 있다. 이들은 추진제-작동 소화기 및 압축 및/또는 액화 가스가 충전된 소화기를 포함한다.

초기의 추진제-작동 소화기는, 브로모트리플루오로메탄(bromotrifluoromethane)과 같은 액체 소화 매체가 점화 장약(pyrotechnic charge)의 연소로부터 발달된 가스에 의해 컨테이너로부터 배출되는 화재 소화기를 개시한다. 장약은 원래 전기 폭죽을 포함하는 컨테이너에 저장된다. 장약 컨테이너는 컨테이너 컵 내의 용기의 상단부에 장착된다. 컨테이너 컵 맞은 편에는, 파열 가능한 다이어프램에 의해 밀봉된 엘보우 피팅에 의해 용기로부터의 유출구가 형성된다. 점화 장약의 점화는 장약 컨테이너의 벽을 파열하고 연소 가스를 용기로 내보낸다. 연소 가스는 액체의 표면에 작용하는 가스 피스톤으로 기능하여 유출구가 밀봉된 다이어프램을 파열하고 소화기의 밖으로 액체 방출을 추진시킨다.

최신 차량에 사용되는 추진제-작동 소화기의 적용예는 유사한 여러 방면의 소화기에 개시되지만, 사용되는 화재 억제제의 예는 HFC227ea 또는 FE36과 같은 다양한 하이드로플루오로카본 제제 또는 할론(Halon) 1301이다. 소화기 용기의 하단부는 파열 가능한 다이어프램으로 밀봉된다. 가스 생성 장치는 용기의 네크 정상부에 장착된다. 발생되는 가스의 예시적 조성은 62% 산화나트륨 및 38% 산화동이다. 예시적인 예 중 하나에서, 추진제-작동 소화기는 보틀 내에 가스 압력을 생성하기 위해 점화 장약을 더 함유한다. 점화 장약은 차량 화재 및 과열 검출 시스템에 연결되어, 과열 또는 화재 조건의 검출시 장약을 활성화시키기 위해 전류를 송신한다.

압축 또는 액화 가스로 충전된 소화기에서, 밸브는 소화기를 작동시키기 위해 개방된다. 이러한 소화기에서, 점화 액추에이터에는 내부 점화 장약을 점화하는 전류가 공급된다. 점화 장약에 의해 생성된 압력 에너지는 예를 들어 공이(firing pin)를 이동시킴으로써 기계 에너지로 변환된다. 일 실시예에서, 공이는 스핀들을 전환하는 레버를 밀어낸다. 스핀들은 밸브 내의 플러그의 개방을 허용하는 비임을 해제하여, 소화기 내의 압축 내용물이 배출되게 한다.

다양한 통합식 검출 및 억제 시스템에서, 화재 억제를 기동하기 위해 검출 시스템으로부터 점화 액추에이터로 전력이 공급된다. 이러한 시스템은 검출 시스템과 화재 억제 작동 기구 사이에서 전원, 검출 시스템 또는 연결 케이블이 고장나기 쉽다. 완전 동력식 검출 시스템은 최상의 성능을 제공할 수 있으나, 화재 중 소화 시스템의 고장에 대해 분명히 용인할 수 없다.

제1 실시예에서, 소화기 장치가 개시된다. 이러한 장치는 전기로 작동 가능한 폭발 장치를 내장한 제1 챔버를 형성하는 구조물과, 전기로 작동 가능한 폭발 장치에 전기 접속된 압전 셀에의 기계적 힘에 대응하여 전기 출력을 생성 가능한 압전 셀과, 구조물과 접촉하는 화재 억제제의 컨테이너와, 압전 셀에 기계적 힘을 생성하기 위해 압전 셀에 인접한 기계 기구를 포함한다. 기계 기구에 의해 생성된 기계적 힘은 압전 셀에 인가되어 전기로 작동 가능한 폭발 장치를 작동시키는 전기 출력을 생성한다.

다른 실시예에서, 화재 억제 장치가 개시된다. 이러한 장치는 화재 억제 물질이 내장된 압력 컨테이너와, 압력 컨테이너와 연통하는 카트리지를 포함한다. 카트리지는 전기 리드를 구비한 점화 액추에이터를 갖는 컨테이너 컵을 갖는다. 점화 액추에이터는, 점화 액추에이터 내에 적은 폭발을 생성하도록 전류가 전기 리드를 통해 점화 액추에이터에 공급될 때 카트리지 내의 밸브 요소를 개방한다. 또한, 이러한 장치는 전기 리드에 연결되는 압전 전기 요소 및 압전 전기 요소에 기계적 힘을 생성할 수 있는 기계 기구를 갖는다. 기계적 검출 기구에 의해 생성된 기계적 힘은 전기 출력을 생성하기 위해 압전 전기 요소에 인가되어 점화 액추에이터를 작동시킨다.

또 다른 실시예에서, 화재 검출 및 억제 시스템이 개시된다. 이러한 시스템은 적어도 하나의 화재 검출 장치와, 적어도 하나의 화재 검출 장치로부터 신호를 수신하는 제어 유닛과, 제어 유닛 및 적어도 하나의 화재 검출 장치에 연결되는 전원과, 압전 발전기와, 내부에 물질이 내장되는 압력 컨테이너와, 압전 발전기로의 적어도 하나의 전기 리드 와이어 및 제어 유닛으로의 적어도 하나의 전기 리드 와이어를 구비한 점화 액추에이터를 포함한다. 전기 리드는 점화 액추에이터를 작동시키는 전류의 통로이고, 점화 액추에이터는 압력 컨테이너 상의 밸브에 연결된다. 또한 시스템은 압전 발전기에 기계적 힘을 생성할 수 있는 기계 기구를 내장한다.

본 발명은 이하의 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이며, 여러 도면에 걸쳐 동일 구성은 동일 참조 번호가 참조된다.

도 1은 통합된 검출 및 억제 시스템을 도시하는 개략도 및 정면도의 결합도.
도 2는 억제 시스템의 정면도.
도 3은 억제 시스템에 대한 수동 기구의 단면도.
도 4는 억제 시스템에 대한 수동 기구의 다른 실시예의 단면도.
도 5는 억제 시스템에 대한 수동 기구의 또 다른 실시예의 단면도.
도 6a 및 도 6b는 억제 시스템에 대한 통합된 기계적 및 열적 검출 작동의 개략도.
도 7은 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 검출 작동이 결합된 단면도.
도 8은 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 검출 작동이 결합된 다른 실시예의 단면도.
도 9는 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 검출 작동이 결합된 또 다른 실시예의 단면도.
상기 도면은 본 발명의 개별적인 실시예로 제시되었으나, 논의되는 바와 같이 다른 실시예들도 고려된다. 모든 경우에 있어서, 본 명세서는 제한되지 않고 표현되는 방식으로 본 발명을 나타낸다. 본 발명의 기술 사상 및 원리 내에서 해당 기술 분야의 숙련자에 의해 수많은 다른 변경예 및 실시예가 고안될 수 있음을 알 수 있다.

압전 발전기에 기계적 힘을 생성하도록 수동으로 작동되는 기구가 사용될 수 있다. 생성된 기계적 힘은 이후 전기 펄스를 발생시키는 압전 소자에 인가되어 점화 액추에이터를 발화한다. 압전 소자는 기존의 점화 액추에이터를 발화하도록 전력을 공급하는 압전 발전기 또는 점화 액추에이터 내의 점화 조성을 직접 점화하는 압전 소자 중 어느 하나 일 수 있다. 이러한 장치의 목적은 전기로 작동되는 검출 시스템 또는 비동력으로 기계로 작동되는 검출 시스템 중 어느 하나로 사용하기에 적절한 작동 요소를 제공하는 것이다. 이러한 장치는 동력 및 비동력 작동 모드 모두에 대해 동일한 점화 액추에이터의 사용을 가능하게 하는 기존의 시스템 디자인과 함께 호환될 수 있다.

수동으로 작동되는 기구가 도 1 내지 도 9의 예시적인 실시예로 설명된다. 도 1에 따르면, 화재 검출 및 억제 시스템(10)이 도시된다. 시스템은 소화기(12), 제어 유닛(14), 전원(16), 주 화재 검출기(18) 및 배선 리드(20)를 포함한다. 주 화재 검출기(18)는 하나 이상의 연기 검출기, 과열 검출기, 광학 화염 검출기 또는 해당 기술 분야에서 공지된 유사한 장치를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 배선 리드(20)는 또한 해당 기술 분야에서도 공지된 전선 또는 케이블일 수 있다. 제어 유닛(14)은 주 화재 검출기(18)로부터 신호를 수신하고, 작동 기구(28)를 활성화하기 위해 전류를 공급하는 신호를 발송할 수 있다. 전류는 발전기, 배터리 또는 해당 기술 분야에서 공지된 유사한 전원일 수 있는 전원(16)으로부터 공급된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 소화기(12)는 컨테이너(22), 분배 시스템(24), 밸브 조립체(26), 작동 기구(28) 및 수동으로 작동되는 가압 기구(30)를 포함한다. 도 1의 실시예에서, 수동으로 작동되는 가압 기구(30)는 컨테이너(22), 분배 시스템(24), 밸브 조립체(26) 및 작동 기구(28)와 이격되어 배치된다. 도 2의 실시예에서, 수동으로 작동되는 가압 기구(30)는 밸브 조립체(26)와 인접하고, 일 실시예에서는 밸브 조립체(26), 작동 기구(28) 및/또는 컨테이너(22)와 직접 접촉할 수 있다.

컨테이너(22)는 압력 용기이고, 보틀(bottle)이라고도 자주 지칭된다. 컨테이너(22)는 고압을 견딜 수 있는 금속 합금 또는 유사한 고강도의 강성 재료로 구성된다. 컨테이너(22)는 유체 또는 미립자 물질 중 어느 하나일 수 있는, 난연재 또는 화재 억제제와 같은 소화 물질을 수납한다. 가스 공급원은 적어도 보틀이 방출 상태일 때 소화 물질을 가압하고, 소화 물질은 소화기(12)가 방출 상태일 때 유출구를 통해 방출된다. 밸브 조립체(26)는 컨테이너(22)와 분배 시스템(24)을 연결한다. 해당 기술 분야의 숙련자에게 다른 시스템이 공지되어 있으나, 도시된 분배 시스템(24)은 보호될 선택 영역에 걸쳐 소화 물질을 살포하기 위한 하나 이상의 노즐로 연결될 수 있는 파이프 또는 튜브이다.

밸브 조립체(26)는 작동 기구(28)에 연결된다. 일 실시예에서, 소화기(12)는 압축 또는 액화 가스로 충전되고, 밸브 조립체(26)는 소화기를 작동하기 위해 개방된다. 이러한 소화기에서, 점화 액추에이터에는 내부 점화 장약을 점화하는 전류가 공급된다. 점화 장약에 의해 생성된 압력 에너지는 예를 들어 공이를 선형 이동시킴으로써 기계 에너지로 변환된다. 공이는 스핀들을 회전시키는 레버를 밀어낸다. 스핀들은 밸브 내의 플러그의 개방을 허용하는 비임을 해제하여, 소화기의 압축 내용물이 방출되도록 한다.

다른 실시예에서, 밸브 조립체(26)는 분배 시스템(24)으로의 유출구를 밀봉하는 폐쇄 위치 및 유출구를 통해 억제제의 방출을 허용하는 개방 위치를 구비하는 밸브 요소를 갖는다. 일 실시예에서, 밸브 조립체는 방출 임계 압력을 초과하는 보틀 내에서의 압력에 반응하여 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동 가능한 밸브 요소를 포함하고, 소화기(12)는 방출 상태가 되어 유출구를 통해 소화 물질을 방출한다.

다양한 실시에서, 밸브 조립체(26)의 밸브 요소는 헤드 및 헤드에 연결되는 스템을 갖는 포핏(poppet)을 포함할 수 있다. 헤드는 컨테이너(22)의 내부를 향하는 전방 표면 및 스템이 포핏 축을 따라 연장하는 대향 후방면을 구비할 수 있다. 밸브 조립체(26)는 예비-방출 상태에서 포핏에 결합되는 제1 부분 및 컨테이너(22)에 대해 유지되는 제2 부분을 구비하는 체결 요소를 구비할 수 있다. 예비-방출 상태에서, 체결 요소가 파열하는 방출 임계 압력을 초과하는 컨테이너(22) 내의 압력에 응답하여, 체결 요소는 폐쇄 위치에서 포핏을 유지하는 힘을 포핏으로 전송하고, 그 결과 컨테이너(22) 내의 압력은 포핏을 개방 위치까지 구동시키고, 소화기(12)는 방출 상태로 된다. 밸브 복귀 스프링은 폐쇄 위치를 향해 포핏을 편향시킬 수 있다. 소화 물질이 실질적으로 소화기(12)로부터 방출될 때, 복귀 스프링은 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 포핏을 복귀시키는 데에 효과적이다. 다른 실시예에서, 점화 액추에이터는 체결 요소를 배출하도록 힘을 인가하고, 그 위치에서 컨테이너(22) 내의 압력은 포핏을 개방 위치로 구동시키고 소화기(12)는 방출 상태가 된다.

밸브 요소는 컨테이너(22)의 내부를 향하는 전방면과 반대측의 후방면을 갖는 헤드 및, 헤드와 밸브 본체 사이에서 절첩식 샤프트를 포함한다. 예비-방출 상태에서, 컨테이너(22) 내부의 압력이 방출 압력보다 낮을 때, 샤프트의 축방향 압축은 헤드의 후방 이동을 저지하고 헤드를 폐쇄 위치에 유지하는데 효과적일 수 있다. 샤프트가 좌굴을 통해 접힐 수 있는 방출 임계 압력을 초과하는 보틀 내의 압력에 대응하여, 컨테이너(22) 내의 압력은 헤드를 개방 위치로 구동시키고 소화기(12)는 방출 상태가 된다. 컨테이너(22) 내의 압력을 생성하는 가스 공급원은 화학적 추진제 장약을 포함할 수 있다. 화학적 추진제 장약은 약 825℃ 미만의 연소 온도를 구비할 수 있다. 화학적 추진제 장약은 주로 질소, 이산화탄소, 수증기 및 이들의 혼합물로 구성되는 가스상 연소 제품을 구비할 수 있다. 화학적 추진제 장약은 주로 5-아미노테트라졸, 질산 스트론튬 및 탄산 마그네슘의 혼합물로 구성될 수 있다.

가스 공급원은 화학적 추진제 장약을 내장한 교환 가능한 카트리지를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야에 공지된 카트리지 홀더 조립체는 카트리지를 유지할 수 있고, 컨테이너(22)의 상단부의 개구 내에 장착된 제1 단부 및 소화기(12)가 예비-방출 상태일 때 억제제 내에 침지된 제2 단부를 구비할 수 있다. 마개는 제1 단부를 폐쇄하고, 교환 가능한 스퀴브가 마개 내에 장착될 수 있다. 방출 임계 압력은 약 2MPa와 약 10MPa 사이일 수 있다. 소화 물질은 PFC's, HFC's, 물 및 수용액으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 본 실시예에서, 작동 기구(28)는 점화 장약에 의해 구동되는 핀을 포함한다. 컨테이너(22)로부터 소화 물질의 방출을 개시하기 위해 핀은 추진제와 함께 카트리지를 뚫을 수 있다.

일 실시예에서, 소화 물질은 소화기(12)가 예비-방출 상태일 때 컨테이너(22)에 의해 내장된다. 교환 가능한 카트리지는 작동 기구(28)에 의해 활성화되는 화학적 추진제 장약을 내장한다. 작동 기구(28)는 카트리지의 가스 발전기용 점화 장약이다. 활성화되었을 때, 가스 발전기는 카트리지와 억제제 사이의 경로를 가로막는 제1 위치를 향해 스프링 편향된 포핏을 해제한다. 가스 발전기에서 추진제의 연소시, 포핏은 연소 가스에 의해 인가된 압력 하에 제2 위치로 이동하고, 경로가 차단 해제되고 연소 가스는 컨테이너(22)의 소화 물질과 연통하여 가압한다.

배선 리드(20)를 통해 전원(16)에 연결되는 것과 별도로, 작동 기구(28)는 수동으로 작동되는 가압 기구(30)와도 연결된다. 수동으로 작동되는 가압 기구(30)는 기계 장치(34), 압전 발전기(32) 및 배선 리드(36)를 포함한다. 또한, 배선 리드(36)는 해당 기술 분야에 공지된 전선 또는 케이블이다. 다른 실시예에서, 검출 기구가 이후 설명되는 제2 기계 검출 시스템인 경우, 시스템은 주 화재 검출기(18)를 제외하고는, 제어 유닛(14), 개별 전원(16) 및 배선(20)을 반드시 필요로 하지는 않을 수 있다.

압전 발전기(32)는 해당 기술 분야에 공지된 압전 장치이다. 예를 들어 전형적인 압전 스택 발전기는 피에조 시스템즈 인크(Piezo systems Inc)에 의해 제조된다. 압전 발전기의 사용에 대한 기술적 고려 사항은 압전 장치의 민감도로 인해 압전 물질이 퀴리 온도에 가까운 온도에서 작동하지 않는 것이다. PZT는 350℃의 전형적인 퀴리 온도를 갖고, 적어도 250℃의 온도까지는 기능할 수 있어야 한다. 변형 비스무스 티탄과 같이 700℃를 초과하는 온도를 견딜 수 있는 더 고온의 물질도 입수 가능하다.

상술한 바와 같이, 작동 기구(28)는 점화 액추에이터일 수 있다. 화재 억제 시스템에 사용되는 전형적인 점화 액추에이터, 예를 들어 메트론(Metron ^TM) 액추에이터는 6 내지 16mJ 사이의 파이어링(firing) 펄스를 필요로 한다. Metron ^TM 액추에이터는 공이를 가압하여 적은 폭발을 생성하도록 점화되는 장약을 내장한다. 공이는 레버, 기어 또는, 밸브를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 작동 가능하게 이동시키도록 사용되는 유사한 기계 요소를 작동시킨다. 얇은 압전 층이 적층된 상업적으로 입수 가능한 압전 발전기는 고전류, 저전압 출력을 생성하도록 설계될 수 있고, 1 내지 2kN의 힘을 인가하여 10 내지 20mJ을 전달할 수 있다. 따라서 이러한 장치들은 Metron ^TM을 직접적으로 발화하기에 충분한 에너지의 공급을 초과한다.

전형적으로, 압전 스택 발전기는 20×5×5mm의 크기이고, 수동으로 작동되는 가압 기구 또는 간단한 온도 감응 스프링 장전식 또는 유체 압력 구동식 검출 기구 중 어느 하나로부터의 힘이 인가되는 적용예에 사용 가능하다. 충분한 크기의 펄스를 생성하기 위해, 수동으로 작동되는 가압 기구, 온도 감응 검출 시스템 또는 단시간의 급격하고 충격적인 임팩트(short sharp impact)의 형태로 단기간에 걸쳐 기계적 힘을 생성하는 다른 구성 요소 중 어느 하나로부터의 힘을 인가하는 것이 필요할 수 있다.

기계 장치(34) 및 압전 발전기(32)를 포함한 수동으로 작동되는 가압 기구(30)의 몇몇 실시예가 도 3 내지 5에 도시된다. 모든 실시예에서 기계 장치(34)는 수동 작동 장치를 내장한다.

도 3 및 도 4는 수동으로 작동 가능한 체결 기구에 의해 작동 핀이 압축 스프링의 작용에 대향하여 제 위치에 유지되는 스프링 장전식 기구의 두 가지 실시예를 도시한다. 도 3 및 도 4에서, 기계 장치(30)는 하우징(40), 스프링(42), 플랜지(46)를 구비한 피스톤(44) 및 핀(48)을 포함하는 기계 기구이다. 하우징(40)은 금속 합금 또는 유사한 강성이며 난연성인 물질로 구성되고, 하우징(40) 내의 중앙 개구를 통해 연장하는 피스톤(46) 및 스프링(42)을 내장한다. 스프링(42)은 피스톤(44)의 플랜지(46)와 하우징(40) 사이에서 압축 상태인 금속 코일 스프링으로 도시된다. 다른 실시예에서, 스프링은 작동 핀(48)의 단부에 힘을 인가할 수 있는 임의의 탄성 또는 탄력 구조이다. 피스톤(44)은 중앙부로부터 연장하는 플랜지(46)를 구비한 둥근 금속 핀이다. 다른 실시예에서, 피스톤(44)은 하우징(40) 내의 개구를 통한 이동을 허용하는 임의의 기하 형상이고, 임의의 강성, 난연성 물질로 구성된다. 핀(48)은 해당 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 핀이다. 도 3에서, 핀(48a)은 코터 핀(cotter pin)으로 도시되고, 도 4에서 핀(48b)은 롤 핀으로 도시된다. 이와 다르게, 핀(48b)은 압전 발전기(32)를 타격하기 위해 피스톤(44)이 하우징(40)을 통과하도록 허용하는 개방 위치까지 회전하는 레버일 수 있다.

피스톤(44)이 압전 발전기(32)로부터 멀어질 때, 플랜지(46)는 스프링(42)을 압축 상태로 한다. 피스톤(44)은 하우징(40) 상부의 핀(48a)(도 3) 또는 하우징(40) 하부의 핀(48b)(도 4)에 의해 제 위치에 유지된다. 핀(48)을 수동으로 제거할 때, 스프링(42)은 플랜지(46)에 힘을 작용하여 압전 발전기(32)와 접촉하고 피스톤(44)을 하향으로 이동시킨다. 압전 발전기(32)에의 기계적 힘은 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)로 송신되는 전류를 생성하여 점화 장약을 발화시키고, 따라서 밸브의 개구 또는, 상술한 바와 같이 가스 발전기로서 작용하는 점화 장약으로부터의 압력 생성 중 어느 하나를 통해 소화기(12)로부터 소화 물질을 방출한다.

보유 핀(48) 및 레버 실시예 모두는 케이블 부착을 통해 원격으로 작동될 수 있다. 도시된 실시예들은 압전 발전기가 점화 장약에 가까이 접근한 상태로 케이블 또는 레버/로드 부착을 통해 원격으로 작동될 수 있다. 이와 달리, 압전 발전기(32)는 조작자와는 가까이 접근한 상태이고 억제제와는 이격될 수 있다. 이러한 경우, 압전 발전기(32)로부터의 전류 출력은 점화 장약까지 전기 케이블 또는 배선 리드(36)에 의해 반송된다.

도 5는 레버(50), 피봇점(52) 및 타격 헤드(54)를 포함하는 레버 기구를 구비한 기계 장치(30)에 대한 기계 기구의 제2 실시예를 도시한다. 또한, 모든 부품은 금속 합금과 같이 강성의 난연성 물질로 구성된다. 본 실시예에서, 타격 헤드(54)는 기계적 힘을 압전 발전기(32)로 인가하도록 사용된다. 하향의 힘이 레버(50) 단부에 인가될 때, 바아(bar)는 피봇점(52) 주위로 회전하고, 타격 헤드(54)가 상승하여 압전 발전기(32)와 접촉한다. 이러한 설계에서, 시스템을 작동시키는데 필요한 힘의 양을 감소시키도록 긴 레버(50)가 사용될 수 있어, 타격 헤드(54)가 압전 발전기(32)와 접촉할 때 충분한 기계적 힘이 생성되는 것을 보장한다.

수동으로 작동되는 가압 기구(30)는 온도 활성식 릴리즈 기구에 대해 사용되는 임의의 압전 소자에 결합될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 기계 장치(34)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 결합된 전기, 수동, 및 기계 시스템을 제공하도록 다른 액추에이터와 함께 결합될 수 있다. 도 6a에서, 기계 장치(34) 및 열 작동 장치(60a) 모두는 기계적 힘 커플러를 통해 통상의 액추에이터(64)에 부착된다. 액추에이터(64)는 압전 발전기(32)에 기계적 힘을 인가할 수 있고, 점화 장약(66)을 점화하기 위해 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)로 송신되는 전류를 차례로 공급한다. 도 6b에 도시된 다른 실시예에서, 기계 장치(34)는 압전 발전기(32b)에 기계적 힘을 제공할 수 있는 반면, 열 작동 장치(60b)는 압전 발전기(32a)에 기계적 힘을 제공할 수 있다. 압전 발전기(32a 및 32b) 모두는 점화 장약(66)으로 전류를 공급할 수 있는 배선 리드(36)를 내장한다.

도 7은 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 검출 작동이 결합된 장치의 단면도이다. 이러한 장치는 하우징(73), 핀(78) 및 스프링(76a)을 포함하는 기계 장치(34)와, 하우징(72), 센싱 요소(70) 및 스프링(76b)을 포함하는 열 작동 장치(60)를 구비한다. 기계 장치(34)는 도 3 내지 5에 개시된 것과 유사하고, 임의의 실시예를 포함할 수 있다. 기계 장치(34) 및 열 작동 장치(60)는 기계 커플링(79)에 의해 접합된다. 피스톤(74)은 기계 장치(34) 및 열 작동 장치(60) 모두를 통해 연장하고, 비작동 상태에서는 스프링(76a 및 76b)을 압축 상태로 유지하는 두 개의 각각의 플랜지를 내장한다.

하우징(72 및 73) 및 기계 커플링(79)은 금속 합금 또는 유사한 강성이며 난연성인 물질로 구성된다. 또한, 이러한 물질은 하우징(72)의 벽을 통해 열이 전달되는 것을 허용할 수 있다. 피스톤(74)은 하우징(75)과 유사한 재료로 형성되고, 센싱 요소(70)에 의해 둘러싸인 중앙 샤프트를 갖는다. 스프링(76a 및 76b)은 피스톤(74)의 플랜지와 하우징(72 및 73) 사이에서 압축 상태의 금속 코일 스프링으로 도시된다. 다른 실시예에서, 스프링은 피스톤(74)의 플랜지에 힘을 인가할 수 있는 임의의 탄성 또는 탄력 구조이다.

센싱 요소(70)는 공정(eutectic) 땜납 또는 응고된 염용액과 같은 온도 의존 물질이다. 고체 상태에서, 온도 의존 물질은 작동 핀을 제 위치에 유지하여 스프링(76b)에 압축 힘을 생성한다. 설정 임계 온도에 도달할 때, 땜납 또는 고화된 공정 염용액은 용융하여 액체로 될 수 있다. 이것은 스프링(76b)에 저장된 압축 힘을 해제시켜 피스톤(74)을 압전 발전기(32)를 향해 구동시킬 수 있다. 압전 발전기(32)에의 힘은 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)(도 7에는 도시 생략)으로 전송되는 전류를 생성하여 점화 장약을 점화할 수 있고, 따라서 밸브의 개구 또는 상술한 가스 발전기로서 작용하는 점화 장약으로부터의 압력의 생성 중 어느 하나를 통해 소화기(12)로부터 소화 물질이 방출된다.

일 실시예에서, 스프링(76b)의 힘은 센싱 요소(70)가 액체로 될 때 피스톤(74)의 이동을 허용하도록 핀(78)을 전단시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 요소(70)가 임계 온도에서 활성화될 때, 기계 커플링(79)은 기계 장치(34) 내의 일부로부터 열 작동 장치(60) 내의 피스톤(74) 일부가 독립적으로 작동하는 것을 허용하도록 설계된다. 센싱 요소(70)의 활성 온도 아래의 온도 범위에서, 전체 피스톤(74)은 기계 장치(34)의 수동 활성을 허용하도록 결합된다. 또 다른 실시예에서, 스프링(76a)의 힘은, 핀(78)이 제거될 때 센싱 요소(70)에 의해 제공되는 피스톤(74)과 하우징(72) 사이에서 기계적인 유지 상태를 손상시켜 피스톤(74)의 이동을 허용한다.

도 8은 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 작동 장치가 결합된 다른 실시예의 단면도이다. 이러한 장치는 하우징(82), 피스톤(89), 핀(88) 및 스프링(86)을 포함하는 기계 장치(34)와, 센싱 요소(80), 제2 피스톤(84) 및 다이어프램(85)을 포함하는 열 작동 장치(60)를 구비한다. 본 실시예에서, 하우징(82)은 기계 장치(34)와 열 작동 장치(60)를 접합하는 기계 커플링으로서 작용한다. 하우징(82)은 금속 합금으로 구성되고, 측면에 센싱 요소(80)를 내장하도록 기능하고, 압전 발전기(32)의 방향에서의 제2 피스톤(84)의 선형 이동을 허용한다. 기계 장치(34)는 도 3 내지 5에 개시된 것과 유사하고, 임의의 실시예를 포함할 수 있다. 기계 힘을 압전 발전기(32)로 인가하는 시스템을 수동으로 작동하기 위해, 핀(88)이 제거된다. 핀(88)의 제거로 스프링(86)이 해제되어, 하우징(82) 내의 피스톤(89)을 압전 발전기(32)를 향해 가압한다. 스프링(86)은, 압전 발전기(32)에 필요한 힘을 인가하기 위해 센싱 요소(80)를 이동시키고 제2 피스톤(84)을 다이어프램(85)을 통해 가압하기에 충분히 저장된 기계 에너지를 갖는다.

센싱 요소(80)는 팽창재이다. 열 작동 장치(60)에 있어서, 제2 피스톤(89)을 구동시키는 힘은 팽창재에 의해 인가된다. 팽창재는, 팽창재의 작용에 대향하여 다이어프램(85)에 의해 제 위치에 유지되는 제2 피스톤(84)의 기저부를 향해 가압한다. 팽창재가 임계 온도 위로 가열될 때, 제2 피스톤(84)은 다이어프램(85)을 파열하고 압전 발전기(32)에 힘을 인가하여, 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)로 전송되는 전류를 생성한다. 팽창재의 적절한 예로는 자동 온도 조절 왁스가 있다.

도 9는 억제 시스템에 대한 기계적 및 열적 작동 장치가 결합된 또 다른 실시예의 단면도이다. 결합 장치는 밸브(91), 가압 유체(90b) 및 하우징(92c)을 포함하는 기계 장치(34)와, 하우징(92a 및 92b), 센싱 요소(90a), 다이어프램(95) 및 피스톤(94)을 포함하는 열 작동 장치(60)를 포함한다. 열 작동 장치(60)의 비동력 선형 열 검출기는 하우징(92b)인 얇은 센싱 튜브 내에 내장된 유체의 압력 상승에 의해 힘을 생성한다. 도시된 특정 실시예에서, 센싱 요소(90a)는 유체 압력이고, 유체 압력의 작용에 대해 다이어프램(95)에 의해 제 위치에 유지되는 피스톤(94)의 기저부에 힘을 인가한다. 온도의 상승으로 인해 유체 압력이 임계값을 초과할 때, 피스톤(94)의 헤드는 다이어프램(95)를 파열하고, 하우징(92a)을 통해 선형으로 추진되어 압전 발전기(32)에 힘을 인가한다.

기계 장치(34)는 하우징(92b) 내의 센싱 요소(90a)의 유체와 유체 연통 상태인 하우징(92c)을 내장한다. 열 작동시, 밸브(91)는 센싱 요소(90a)가 하우징(92b 및 92c)으로부터 탈출하는 것을 방지한다. 밸브(91)는 버터플라이(butterfly), 피스톤, 니들, 게이트, 볼 또는 유사한 타입의 밸브를 포함하는, 해당 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의 타입의 밸브일 수 있다. 가압 유체 공급원은 밸브(91)의 다른 측에서 하우징(92c)과도 연통 상태이다. 밸브(91)의 수동 개방시, 가압 유체는 하우징(92c 및 92b)으로 가압되어 피스톤(94)의 기저부에 힘을 인가할 수 있다. 이는 차례로 다이어프램(95)을 통해 피스톤(94)을 이동시켜, 압전 발전기(32)에 힘이 인가될 수 있다.

몇몇 실시예에서 열 작동 장치(60)는 100℃ 내지 125℃ 사이의 예시적인 범위를 포함하는 80℃ 내지 250℃ 사이의 온도 또는 임의의 부분 집합의 활성 온도를 구비할 수 있고, 모든 구성 요소는 실시예의 특정 적용예에 대한 요구에 따라 설계된다.

압전 스택은 상대적으로 고가의 요소(예를 들어, 적은 양에 약 $100)이고, 그러한 점에서 압전 점화기에 통상적으로 사용되는 바와 같은 저가(예를 들어, < $5)의 단결정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 기존의 점화 액추에이터를 발화시키는 압전 스택의 사용에 있어서, 작동 기구(28)에서 점화 장약의 연소를 개시하기 위해 압전 점화기에 의해 생성되는 스파크를 직접 사용한다. 일 실시예에서, 이는 단일 전기 스파크에 의해 점화 가능한 점화 액추에이터의 사용을 필요로 한다.

압전 점화기에 의해 생성된 스파크는 고체 점화 장약보다는 가연성 가스의 점화에 더 적합하지만, 소형 액추에이터에서, 액추에이터를 구동하도록 충분한 힘을 생성하기 위해 고체 장약이 요구된다. 일 실시예에서, 압전 점화기는 가연성 가스를 점화하는데 사용되어 점화 장약을 차례로 점화한다. 다른 실시예에서, 스파크 전극이 자유 공간에 수용되는 장치는 얇은 거즈에 의해 점화 장약으로부터 격리된다. 자유 공간은 점화 장약을 점화하기 위해 압전 점화기에 의해 발화될 수 있는 가연성 가스로 충전될 수 있다.

화재 검출 및 억제 시스템에 대해 개시된 실시예의 장점은, 상기 시스템이 기존의 소화기 설계의 디자인을 변경할 필요없이 시스템 고장 상태에서 작동하는 전기 작동 시스템의 보조 비상 해제 기구를 통합하는 수단을 제공한다는 점이다. 또한, 기존의 전기 작동 소화기를 구비한 비동력의 자가 내장 검출 기구를 비동력으로 사용하기 위한 수단이 제공된다. 따라서, 개시된 실시예에 의하면, 이러한 시스템은 상이한 설비 사이에서 부품의 공유성을 가능하게 하는 비동력 기계 작동식 검출 시스템 또는 전기 작동식 검출 시스템과 사용하는 단일 점화 액츄에이션 요소를 허용한다. 개시된 실시예에 의하면, 기계적 온도 센싱 장치(34)가 백업 또는 여분의 시스템으로 작용할 수 있을 때 전력 고장, 제어 유닛 및 검출 장치로부터의 전기 검출 에러 또는 화재 중 와이어 고장을 염려할 필요가 없다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되었으나, 해당 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 기술 사상 및 범위 내에서 변형예가 정형화되어 상세하게 이루어질 수 있다는 점을 알 수 있다.

Claims (20)

1. 소화기 장치이며,
   전기로 작동 가능한 폭발 장치를 내장한 제1 챔버를 형성하는 구조물과,
   전기로 작동 가능한 폭발 장치에 전기 접속된 압전 셀에의 기계적 힘에 대응하여 전기 출력을 생성 가능한 압전 셀과,
   구조물과 접촉하는 화재 억제제의 컨테이너와,
   압전 셀에 기계적 힘을 생성하기 위해 압전 셀에 인접한 기계 기구를 포함하고,
   기계 기구에 의해 생성된 기계적 힘은 압전 셀에 인가되어 전기로 작동 가능한 폭발 장치를 작동시키는 전기 출력을 생성하는, 소화기 장치.
2. 제1항에 있어서,
   기계 기구는 스프링 및 피스톤을 포함하는, 소화기 장치.
3. 제2항에 있어서,
   기계 기구는 다이어프램 및 작동 핀을 더 포함하는, 소화기 장치.
4. 제1항에 있어서,
   기계 기구는 하우징, 센싱 유체, 다이어프램 및 작동 핀을 포함하는, 소화기 장치.
5. 제1항에 있어서,
   기계 기구에 연결되는 열 센싱 기구를 더 포함하고,
   열 센싱 기구는, 압전 셀에 기계적 힘을 인가하기 위해 활성 온도에서 기계 기구의 일부를 작동시킬 수 있는, 소화기 장치.
6. 제5항에 있어서,
   열 센싱 기구는 80℃ 내지 250℃ 사이의 활성 온도를 갖는, 소화기 장치.
7. 화재 억제 장치이며,
   화재 억제 물질이 내장된 압력 컨테이너와,
   압력 컨테이너와 연통하고, 전기 리드를 구비한 점화 액추에이터를 갖는 컨테이너 컵을 포함하는 카트리지와,
   전기 리드에 연결되는 압전 전기 요소와,
   압전 전기 요소에 기계적 힘을 생성할 수 있는 기계 기구를 포함하고,
   점화 액추에이터는, 점화 액추에이터 내에 적은 폭발을 생성하도록 전류가 전기 리드를 통해 점화 액추에이터에 인가될 때 카트리지 내의 밸브 요소를 개방하고,
   기계 기구에 의해 생성된 기계적 힘은 압전 전기 요소에 인가되어 점화 액추에이터를 작동시키기 위해 전기 출력을 생성하는, 화재 억제 장치.
8. 제7항에 있어서,
   기계 기구는 스프링 및 피스톤을 포함하는, 화재 억제 장치.
9. 제8항에 있어서,
   기계 기구는 다이어프램 및 작동 핀을 더 포함하는, 화재 억제 장치.
10. 제7항에 있어서,
    기계 기구는 하우징, 센싱 유체, 다이어프램 및 작동 핀을 포함하는, 화재 억제 장치.
11. 제7항에 있어서,
    기계 기구에 연결되는 열 센싱 기구를 더 포함하고,
    열 센싱 기구는 압전 전기 요소에 기계적 힘을 제공하기 위해 활성 온도에서 기계 기구의 일부를 작동시킬 수 있는, 화재 억제 장치.
12. 제11항에 있어서,
    열 센싱 기구는 80℃ 내지 250℃ 사이의 활성 온도를 갖는, 화재 억제 장치.
13. 화재 감지 및 억제 시스템이며,
    적어도 하나의 화재 검출 장치와,
    적어도 하나의 화재 검출 장치로부터 신호를 수신하는 제어 유닛과,
    제어 유닛 및 적어도 하나의 화재 검출 장치에 연결되는 전원과,
    압전 발전기와,
    내부에 물질이 내장되는 압력 컨테이너와,
    압전 발전기로의 적어도 하나의 전기 리드 및 제어 유닛으로의 적어도 하나의 전기 리드를 구비한 점화 액추에이터와,
    압전 발전기에 기계적 힘을 생성할 수 있는 기계 기구를 포함하고,
    전기 리드는 점화 액추에이터를 작동시키는 전류의 통로를 허용하고, 점화 액추에이터는 압력 컨테이너 상의 밸브에 연결되는, 화재 감지 및 억제 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    기계 기구는 스프링 및 작동 핀을 포함하는, 화재 감지 및 억제 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    기계 기구는 다이어프램 및 작동 핀을 더 포함하는, 화재 감지 및 억제 시스템.
16. 제13항에 있어서,
    기계 기구는 하우징, 센싱 유체, 다이어프램 및 작동 핀을 더 포함하는, 화재 감지 및 억제 시스템.
17. 제13항에 있어서,
    기계 기구는 피봇점 및 레버를 더 포함하는, 화재 감지 및 억제 시스템.
18. 제13항에 있어서,
    기계 기구에 연결되는 열 센싱 기구를 더 포함하고,
    열 센싱 기구는 압전 발전기에 기계적 힘을 인가하기 위해 활성 온도에서 기계 기구의 일부를 작동시킬 수 있는, 화재 감지 및 억제 시스템.
19. 제18항에 있어서,
    열 센싱 기구는 80℃ 내지 250℃ 사이의 활성 온도를 갖는, 화재 감지 및 억제 시스템.
20. 제14항에 있어서,
    압력 컨테이너 내의 물질은 화재 억제제 또는 화재 지연제인, 화재 감지 및 억제 시스템.

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