KR20120125168A - 기계적 열 탐지 기구에 기초한 자체 동력식 자동 소화기 및 압전 소자에 의해 작동되는 기폭 액추에이터 - Google Patents

기계적 열 탐지 기구에 기초한 자체 동력식 자동 소화기 및 압전 소자에 의해 작동되는 기폭 액추에이터 Download PDF

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폴 디. 스미스
로버트 지. 던스터
베스 에이. 더슨
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키드테크놀러지스.인크
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Abstract

본 발명은 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 내장하는 제1 챔버를 형성하는 구조물을 포함하는 소화 장치에 관한 것이다. 또한, 장치는 압전 전지에 대한 충격에 반응하여 전기적 출력을 발생할 수 있는 압전 전지를 갖는다. 또한, 장치는 구조물과 접촉하고 있는 불연성 가압 유체의 컨테이너와, 설정 온도에서 기계적 힘을 발생하기 위해 열 센서를 구비한 기계적 탐지 기구를 갖는다. 기계적 탐지 기구에 의해 발생된 기계적 힘은 압전 전지에 인가되어 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 작동하는 전기적 출력을 발생한다.

Description

기계적 열 탐지 기구에 기초한 자체 동력식 자동 소화기 및 압전 소자에 의해 작동되는 기폭 액추에이터 {SELF POWERED AUTOMATIC FIRE EXTINGUISHER BASED UPON A MECHANICAL HEAT DETECTION MECHANISM AND A PYROTECHNICAL ACTUATOR FIRED BY A PIEZOELECTRIC DEVICE}
본 발명은 화재 탐지 및 진압에 관한 것으로, 특히 차량 내에 설치될 수 있는 기폭적 작동 소화기에 관한 것이다.
매우 다양한 화재 탐지 및 소화 기술, 및 소화기 구조가 존재한다. 이들은 추진제 작동식 소화기와, 압축 및/또는 액화 가스로 채워진 소화기를 포함한다.
초기의 추진제 작동식 소화기는, 메틸 브로마이드(methyl bromide)와 같은 액체 소화 매체가 기폭 장약의 연소로부터 발생된 가스에 의해 그 컨테이너로부터 배출되는 소화기를 개시한다. 장약은 원래 전기식 도화폭관(squib)을 포함하는 컨테이너 내에 저장된다. 장약 컨테이너는 컨테이너 컵 내의 용기의 상단부에 장착된다. 컨테이너 컵의 반대측에는, 용기로부터의 출구가 파열 가능한 다이아프램에 의해 밀봉된 엘보 피팅에 의해 형성된다. 기폭 장약의 점화는 장약 컨테이너의 벽을 파열시키고 연소 가스를 용기 내로 통기한다. 연소 가스는 출구를 밀봉하는 다이아프램을 파열시키도록 액체의 면 상에 작용하여 액체를 소화기 밖으로 밀어내는 가스 피스톤으로써 기능한다.
최신 차량에 사용되는 추진제 작동식 소화기의 용례는 많은 면에서 유사한 소화기를 개시하지만, 예시적인 화제 진압제로는 할론 1301(Halon 1301)이 이용된다. 소화기 용기의 하단부는 파열 가능한 다이아프램에 의해 밀봉된다. 가스 발생 장치는 용기의 목부 맨 위에 장착된다. 예시적인 가스 발생 조성물은 62%의 산화 나트륨과, 38%의 산화 구리이다. 예시적인 실시예에 있어서, 추진제 작동식 소화기는 또한 병 내에 기체압을 형성하는 기폭 장약을 내장한다. 기폭 장약은 과열 또는 화재 상황의 탐지 시 장약을 활성화시키도록 전류를 전송하는 차량 화재 및 과열 탐지 시스템에 연결된다.
압축 또는 액화 가스로 채워진 소화기에 있어서는, 소화기를 작동시키도록 밸브가 개방된다. 이러한 소화기에 있어서는, 기폭 액추에이터에 내부 기폭 장약을 점화하는 전류가 공급된다. 불이 붙은 기폭 장약은 예를 들어 파이어링 핀(firing pin)을 이동시킴으로써 기계적 에너지로 바뀐다. 파이어링 핀은 스핀들을 돌리는 레버에 대해 압력을 가한다. 스핀들은 비임을 해제함으로써 플러그가 밸브에서 개방될 수 있게 하며, 소화기의 압축물이 방출될 수 있게 한다.
많은 통합 탐지 및 진압 시스템에 있어서, 화재 진압을 개시하기 위해 탐지 시스템으로부터 기폭 액추에이터로 전력이 공급된다. 이것은 전원 장치, 탐지 시스템 또는 탐지 시스템과 화재 진압 액추에이터 기구 사이의 중간 케이블의 고장에 취약한 시스템을 초래한다. 충분히 전력 공급된 탐지 시스템은 최고의 성능을 최공하지만, 소화 시스템이 화재 상황 동안 고장나는 것을 용납할 수 없음이 명백하다.
제1 실시예에 있어서, 소화 장치는 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 내장하는 제1 챔버를 형성하는 구조물을 포함한다. 또한, 장치는 압전 전지(piezoelectric cell)에 대한 충격에 반응하여 전기적 출력을 발생할 수 있는 압전 전지를 갖는다. 또한, 장치는 구조물과 접촉하고 있는 불연성 가압 유체의 컨테이너와, 설정 온도에서 기계적 힘을 발생하기 위해 열 센서를 구비한 기계적 탐지 기구를 갖는다. 기계적 탐지 기구에 의해 발생된 기계적 힘은 압전 전지에 가해져 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 작동시키는 전기적 출력을 발생한다.
또 다른 실시예에 있어서, 화재 진압 장치는 재료를 그 내부에 내장한 압력 컨테이너와, 압력 컨테이너와 연통하는 카트리지를 포함한다. 카트리지는 전기적 리드를 갖는 기폭 액추에이터를 구비한 컨테이너 컵을 갖는다. 전기적 리드에 연결된 압전 소자와, 온도 민감성 소자의 임계 온도보다 높은 온도에서 기계적 힘을 발생할 수 있는 온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구를 갖는다.
또 다른 실시예에 있어서, 화재 탐지 및 진압 시스템은 적어도 하나의 화재 탐지 장치와, 전원 장치와, 제어 유닛과, 제어 유닛으로부터 압전 발전기까지의 적어도 하나의 전기적 리드 와이어와, 재료를 그 내부에 내장한 압력 컨테이너와, 전기적 리드로 압전 발전기에 연결된 기폭 액추에이터와, 임계 온도보다 높은 온도에서 기계적 힘을 발생할 수 있는 온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구를 포함한다.
본 발명은, 유사한 구조물이 여러 도면에 걸쳐서 유사한 도면 부호에 의해 참조되는 아래 언급된 도면을 참조하여 더욱 상세히 기술될 것이다.
도 1은 일체된 탐지 및 진압 시스템을 도시하는 합체된 개략 및 정면도.
도 2는 진압 시스템의 정면도.
도 3은 진압 시스템을 위한 온도 민감성 기구의 단면도.
도 4는 진압 시스템을 위한 온도 민감성 기구의 또 다른 실시예의 단면도.
도 5는 진압 시스템을 위한 온도 민감성 기구의 또 다른 실시예의 단면도.
상술한 도면은 본 발명의 특정 실시예에 대해 나타내지만, 명세서에서 언급한 바와 같이, 다른 실시예도 고려될 수 있다. 모든 경우에 있어서, 개시는 특정 방식으로 나타나지만, 이에 한정되지 않는다. 다양한 다른 변형례 및 실시예가 본 발명의 기본 범주 및 사상 내에서 본 기술 분야의 당업자들에 의해 고안될 수 있음을 이해해야만 한다.
온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구가 임계 온도보다 높은 온도에서 기계적 힘을 발생시키기 위해 채용될 수 있다. 이어서, 발생된 기계적 힘은 압전 소자에 가해져, 기폭 액추에이터를 작동시키는 전기적 펄스를 발생시킨다. 압전 소자는, 기존의 기폭 액추에이터를 작동시키기 위해 전력을 인가하는 압전 발전기 또는 기폭 액추에이터 내의 기폭 조성물을 직접 점화하는 압전 소자 중 하나일 수 있다. 본 장치의 목적은 전기적으로 작동되는 탐지 시스템 또는 전력 공급 없이 기계적으로 작동되는 탐지 시스템 중 어느 하나에 사용하기 적합한 단일의 작동 소자를 제공하는 것이다. 이러한 장치는 기존의 시스템 설계와 호환이 가능하여, 급전 작동 모드와 비급전 작동 모드 모두에 대해 동일한 기폭 액추에이터의 사용을 허용할 수 있다.
도 1 내지 도 5에는 온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구에 대해 나타나있다. 도 1을 참조하면, 화재 탐지 및 진압 시스템(10)이 도시되어 있다. 시스템은 소화기(12), 제어 유닛(14), 전원 장치(16), 주 화재 탐지기(18) 및 배선 리드(20)를 포함한다. 주 화재 탐지기(18)는 하나 이상의 연기 탐지기, 과열 탐지기, 광학 플레임 탐지기 또는 본 기술 분야에서 공지된 유사한 장치를 포함할 수 있다. 유사하게, 배선 리드(20)는 또한 본 기술 분야에서 공지된 케이블 또는 전기적 와이어이다. 제어 유닛(14)은 화재 탐지기(18)로부터의 신호를 수신하고, 전류를 제공함으로써 작동 기구(28)를 작동시키도록 하는 신호를 송신한다. 전류는 발전기, 배터리 또는 본 기술 분야에서 공지된 유사한 전원일 수 있는 전원 장치(16)로부터 생산된다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 소화기(12)는 컨테이너(22), 분배 시스템(24), 밸브 조립체(26), 작동 기구(28), 온도 활성력 기구(30)를 포함한다. 도 1의 실시예에 있어서, 온도 활성력 기구(30)는 컨테이너(22), 분배 시스템(24), 밸브 조립체(26) 및 작동 기구(28)로부터 이격되어 위치된다. 도 2의 실시예에 있어서, 온도 활성력 기구(30)는 밸브 조립체(26)와 인접하고, 일 실시예에 있어서는 밸브 조립체(26), 작동 기구(28) 및/또는 컨테이너(22)와 직접적으로 접촉할 수 있다.
컨테이너(22)는, 종종 병으로 언급되는 압력 용기이다. 컨테이너(22)는 고압을 견딜 수 있는 금속 합금 또는 유사한 고강도의 강성 재료로 구성된다. 컨테이너(22)는 유체 또는 입자상 물질 중 하나 일 수 있는 방화제 또는 화재 진압제와 같은 소화 물질을 수납한다. 가스원은 적어도 병이 토출 상태에 있을 때에 소화 물질을 가압하고, 소화 물질은 소화기(12)가 토출 상태에 있을 때에 출구를 통해 토출된다. 밸브 조립체(26)는 컨테이너(22)를 분배 시스템(24)에 연결한다. 분배 시스템(24)은 보호되어야할 선택된 영역에 대해 소화 물질을 분사하는 하나 이상의 노즐로 이어지는 파이프 또는 튜브로 나타내었지만, 본 기술 분야의 당업자들에게 공지된 다른 시스템일 수도 있다.
밸브 조립체(26)는 작동 기구(28)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 소화기(12)는 압축 또는 액화 가스로 채워지고, 밸브 조립체(26)는 소화기를 작동하도록 개방된다. 이러한 소화기에서는, 기폭 액추에이터에 내부 기폭 장약을 점화하는 전류가 공급된다. 불이 붙은 장약은, 예를 들어 파이어링 핀을 선형으로 이동시킴으로써 기계적 에너지로 바뀐다. 파이어링 핀은 레버에 대해 압력을 가하여 스핀들을 돌린다. 스핀들은 비임을 해제함으로써 플러그가 밸브에서 개방될 수 있게 하며, 소화기의 압축물이 방출될 수 있게 한다.
또 다른 실시예에 있어서, 밸브 조립체(26)는 분배 시스템(24)으로의 출구를 시일하는 폐쇄 위치와, 출구를 통한 진압제의 토출을 허용하는 개방 위치를 갖는 밸브 소자를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 밸브 조립체는 토출 임계 압력을 초과하는 병 내의 압력에 반응하여 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동 가능한 밸브 소자를 포함하고, 그 결과 소화기(12)는 토출 상태에 진입하여 출구를 통해 소화 물질을 토출한다.
다양한 실행례에 있어서, 밸브 조립체(26)의 밸브 소자는 헤드(head)와, 헤드에 연결되는 스템(stem)을 갖는 포핏(poppet)을 포함할 수 있다. 헤드는 용기(22)의 내부를 향하는 전방면과, 스템이 포핏축을 따라 연장되는 대향 후방면을 가질 수 있다. 밸브 조립체(26)는 토출 이전 상태에서 포핏에 결합되는 제1 부분과 용기(22)에 대해 고정되는 제2 부분을 갖는 잠금 소자를 가질 수 있다. 토출 이전 상태에서, 잠금 소자는 포핏에 힘을 전달하여 폐쇄 위치에서 포핏을 유지하고, 토출 임계 압력을 초과하는 용기(22) 내의 압력에 반응하여, 잠금 소자가 파열되며, 그 결과 용기(22) 내의 압력은 포핏을 개방 위치로 향하게 하고 소화기(12)는 토출 상태로 진입한다. 밸브 복귀 스프링은 포핏을 폐쇄 위치를 향해 편향시킨다. 복귀 스프링은 소화 물질이 소화기(12)로부터 실질적으로 토출된 경우 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 포핏을 복귀시키는 작용을 한다. 또 다른 실시예에 있어서, 기폭 액추에이터는 용기(22) 내의 압력이 포핏을 개방 위치로 향하게 하고 소화기(12)가 토출 상태로 진입하는 시점에서 잠금 소자를 해제하도록 힘을 가한다.
밸브 소자는 용기(22)의 내부를 향하는 전방면 및 대향 후방면을 갖는 헤드와, 헤드와 밸브체 사이에 삽통 가능한 샤프트를 포함할 수 있다. 토출 이전 상태에서, 용기(22) 내의 압력이 토출 압력보다 낮을 경우, 샤프트의 축압력은 헤드의 후방 이동을 막아 헤드를 폐쇄 위치에서 보유 지지하는 작용을 할 수 있다. 토출 임계 압력을 초과하는 병 내의 압력에 반응하여, 사프트는 버클링(buckling)을 통해 붕괴될 수 있고, 그 결과 용기(22) 내의 압력이 헤드를 개방 위치로 향하게 하고 소화기(12)가 토출 상태로 진입한다. 용기(22) 내의 압력을 생성하는 가스원은 화학적 추진제 장약을 포함할 수 있다. 화학적 추진제 장약은 약 825℃보다 낮은 연소 온도를 가질 수 있다. 화학적 추진제 장약은 질소, 이산화탄소, 수증기 및 그 혼합물을 필수적으로 포함하는 가스 연소 생성물을 가질 수 있다. 화학적 추진제 장약은 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 질산스트론튬(strontium nitrate) 및 탄산마그네슘(magnesium carbonate)의 혼합을 필수적으로 포함할 수 있다.
가스원은 화학적 추진제 장약을 내장하는 교환 가능한 카트리지를 포함할 수 있다. 본 기술 분야에서 공지된 카트리지 홀더 조립체는 카트리지를 보유 지지할 수 있고, 용기(22)의 상단부의 개구부 내에 장착된 제1 단부와, 소화기(12)가 토출 이전 상태에 있을 경우 진압제 내에 침지되는 제2 단부를 가질 수 있다. 마개가 제1 단부를 폐쇄할 수 있고, 교환 가능한 폭죽이 마개 내에 장착될 수 있다. 토출 임계 압력은 약 2㎫ 내지 약 10㎫ 사이의 값일 수 있다. 소화 물질은 PFC's, HFC's, 물 및 수용액으로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이런 실시예에 있어서, 작동 기구(28)는 기폭 장약에 의해 구동되는 핀을 포함한다. 핀이 카트리지를 천공함으로써, 추진제가 용기(22)로부터의 소화 물질의 토출을 개시한다.
일 실시예에 있어서, 소화 물질은 소화기(12)가 예토출 상태에 있을 경우 용기(22)에 의해 내장된다. 교환 가능한 카트리지는 작동 기구(28)에 의해 활성화되는 화학적 추진제 장약을 내장한다. 작동 기구(28)는 카트리지 내의 가스 발전 장치를 위한 기폭 장약이다. 활성화될 경우, 가스 생성기는 카트리지와 진압제 사이의 경로를 차단하는 제1 위치를 향해 편향된 스프링인 포핏을 해제한다. 가스 발전 장치 내의 추진제의 연소 시, 포핏은 연소 가스에 의해 가해지는 압력하에서 제2 위치로 이동하는데, 그 경로는 차단되지 않으므로 연소 가스는 용기(22) 내의 소화 물질과 연통하여 소화 물질에 압력을 가한다.
또 다른 실시예에 있어서, 소화 물질은 소화기가 토출 이전 상태에 있을 경우 용기(22)에 의해 내장된다. 밸브 조립체(26)의 카트리지는 화학적 추진제 장약을 내장한다. 작동 기구(28)는 밸브 조립체(26)에 인접하게 장착되어 추진제를 점화한다. 작동 기구(28)는 몸체, 프라이머 장약을 갖는 교체 가능한 뇌관(percussion cap) 프라이머, 파이어링 핀, 스프링 및 솔레노이드를 갖는 기폭 장치이다. 솔레노이드는 고정된 코일과, 멈춤쇠(sear)에 의해 파이어링 핀에 결합되고, 코일의 통전에 의해 제1 위치로부터 적어도 제2 위치로 이동 가능한 플런저(plunger)를 갖는다. 그러한 이동은 플런저가 제2 위치에 도달할 때까지 파이어링 핀이 프라이머로부터 이격되도록 유도하고, 그 결과 멈춤쇠의 해제는 파이어링 핀이 스프링에 의해 구동되는 것을 허용함으로써 프라이머에 충돌하여 프라이머 장약의 점화를 야기하고 이어서 화학적 추진제 장약의 점화를 야기함으로써 진압제를 압박하여 소화기(12)로부터 소화 물질을 토출시킨다. 솔레노이드는 배선 리드(20)로부터의 전류에 의해 구동된다. 솔레노이드를 구동시키기에 충분한 전류가 없을 경우, 프라이머 장약이 점화되어 파이어링 핀을 구동시키는 작은 폭발을 생성한다.
배선 리드(20)를 통해 전원 장치(16)에 연결되는 것 이외에, 또한 작동 기구(28)는 온도 활성력 기구(30)에 연결된다. 온도 활성력 기구(30)는 온도 감지 장치(34), 압전 발전기(32) 및 배선 리드(36)를 포함한다. 또한, 배선 리드(36)는 본 기술 분야에서 또한 공지된 전기적 와이어 또는 케이블이다. 대안적인 실시예에 있어서, 탐지 기구가 주 화재 탐지기(18)가 아닌, 본 명세서에서 또한 기술되는 제2 기계적 탐지 시스템일 경우, 시스템은 제어 유닛(14), 분리된 전원 장치(16) 및 배선(20)을 필수적으로 요구하지 않을 수도 있다.
압전 발전기(32)는 본 기술 분야에서 공지된 압전 장치이다. 예를 들어, 일반적인 압전 스택 발전기는 피에조 시스템사(Piezo systems Inc.)에 의해 제조된다. 압전 발전기의 사용에 관한 기술적인 우려로는 압전 재료의 퀴리 온도에 근접한 온도에서 압전 소자의 민감성이 기대에 미치지 못한다는 점을 들 수 있다. PZT는 350℃의 일반적인 퀴리 온도를 갖고, 적어도 250℃의 온도까지 작용할 수 있다. 또한, 700℃를 초과하는 온도를 견딜 수 있는 변형된 티탄산 비스무스(bismuth titanate)와 같은 높은 온도 재료가 이용가능하다.
상술한 바와 같이, 작동 기구(28)는 기폭 액추에이터일 수 있다. 화재 진압 시스템에서 사용되는 일반적인 기폭 액추에이터, 예를 들어 메트론TM(MetronTM) 액추에이터는 6 내지 16mJ의 점화(firing) 펄스를 요구한다. 메트론TM 액추에이터는 파이어링 핀을 제거하는 작은 폭발을 형성하도록 불이 붙여지는 장약을 내장한다. 파이어링 핀은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로까지 밸브를 작동 가능하게 이동시키도록 사용되는, 레버, 기어 또는 유사한 기계적 장치를 작동시킨다. 얇은 압전층의 스택으로 형성된 상용으로 입수 가능한 압전 발전기는 고전류, 저전압 출력을 생성하도록 설계될 수 있고, 1 내지 2kN의 적용된 힘에 대해 10 내지 20mJ의 일을 할 수 있다. 따라서, 이러한 장치는 메트론TM 을 직접적으로 작동시키도록 충분한 에너지를 공급할 수 있다.
전형적인 압전 스택 발전기는 20×5×5㎜의 정도이고, 장착된 단순 온도 민감성 스프링 또는 유체 압력 구동 탐지 기구로부터의 힘의 인가와 호환 가능하다. 충분한 양의 펄스를 발생시키기 위해서는, 탐지 소자로부터의 힘을 짧고 날카로운 충격의 형태로 짧은 기간에 걸쳐 가하는 것이 요구된다.
온도 감지 장치(34)를 포함하는 온도 활성력 기구(30) 및 압전 발전기(32)의 여러 실시예에 대해 도 3 내지 도 5에 도시한다. 일부 실시예의 온도 감지 장치는 80℃ 내지 250℃ 이상 사이 또는 100℃ 내지 125℃ 사이의 예시적인 범위를 포함하는 그 임의의 부분 집합의 활성화 온도를 가질 수 있고, 모든 구성 요소는 실시예의 특정한 용도에 의해 요구되는 바와 같이 설계된다.
도 3에 있어서, 온도 감지 장치(34)는 하우징(40), 감지 소자(42), 작동 핀(44) 및 스프링(46)을 포함한다. 하우징(40)은 금속 합금 또는 유사한 강성 및 내화성 재료로 구성되는 측벽(48, 49) 및 베이스부(47)를 포함한다. 또한 재료는 열을 하우징(40)의 측벽(48, 49)을 통해 전달되도록 허용할 수 있다. 작동 핀(44)은 하우징(40)과 유사한 재료로 형성된다. 작동 핀의 베이스는 스프링(46)과 접촉하고, 센터 샤프트는 감지 소자(42)에 의해 둘러싸인다. 스프링(46)은 하우징(40)의 베이스부(47)와 작동 핀(44)의 베이스 사이에서 압축된 금속 코일 스프링으로서 나타난다. 다른 실시예에 있어서, 스프링은 작동 핀(44)의 단부 상에 힘을 제공할 수 있는 임의의 탄성 또는 회복성 있는 구조물이다.
감지 소자(42)는 공정 땜납 또는 응고된 염용액과 같은 온도 의존성 재료이다. 고체 상태에서, 온도 의존성 재료는 스프링(46) 상에 압축력을 생성하면서 작동 핀을 제자리에 보유한다. 설정 임계 온도에 도달하면, 땜납 또는 응고된 공정 염용액은 녹아 유체가 될 것이다. 이것은 스프링(46) 상에 저장된 압축력을 해제하여 구동 핀(44)을 압전 발전기(32)를 향해 구동되도록 한다. 압전 발전기 상의 힘은 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)로 보내지는 전류를 생성하여 그 내의 기폭 장약을 점화함으로써, 밸브의 개방을 통해 또는 상술한 바와 같이 가스 생성기로서 기능하는 기폭 장약으로부터의 압력의 생성을 통해 소화기(12)로부터 소화 물질을 토출한다. 온도 감지 장치(34)를 제조하기 위해, 작동 핀(44)이 베이스 단부로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 하우징(40)의 벽(48, 49) 사이에 위치된다. 액체 감지 소자(42)는 하우징(40) 내에 주입되어 놓이게 된다. 스프링(46)은 작동 핀(44)의 베이스에 위치되고 그 후 베이스부(47)가 스프링(46) 상에 압축력을 생성하는 위치에 위치된다.
도 4는 하우징(50), 감지 소자(52), 작동 핀(54) 및 다이아프램(56)을 포함하는 온도 감지 장치(34)의 제2 실시예를 도시하는 도면이다. 감지 소자(52)는 팽창성 재료이다. 작동 핀(54)을 구동하기 위한 힘이 팽창성 재료에 의해 공급된다. 하우징(50)은 금속 합금으로 구성되고, 핀(54)의 샤프트(58)의 방향으로의 선형 운동을 허용하면서 모든 측벽 상에 감지 요소(52)를 내장하는 기능을 한다. 팽창성 재료는 다이아프램(56)에 의해 팽창성 재료의 작용에 대해 제자리에 보유되는 작동 핀(54)의 베이스(57)에 대해 가압한다. 팽창성 재료가 임계 온도 이상으로 가열되는 경우, 작동 핀(54)은 다이아프램(56)을 파열시키고 작동 핀(54)의 샤프트(58)는 압전 발전기(32)에 대해 힘을 가하여 배선 리드(36)를 통해 작동 기구(28)로 보내지는 전류를 생성한다. 적합한 팽창성 재료의 예로는 온도 조절 왁스(thermostatic wax)를 들 수 있다.
도 5는 하우징(60), 감지 소자(62), 다이아프램(64) 및 핀(66)을 포함하는 온도 감지 장치(34)의 제3 실시예를 도시하는 도면이다. 온도 감지 장치(34)의 전력 공급 없는 선형 열 탐지기가 얇은 감지 튜브 내에 내장된 유체의 압력의 증가에 의해 힘을 발생시킨다. 도시된 특정 예에 있어서, 감지 소자(62)는 유체 압력이고 다이아프램(64)에 의해 유체 압력의 작용에 대해 제자리에 보유되는 핀(66)의 베이스(67)에 힘을 가한다. 유체의 압력이 온도의 증가로 인해 임계값을 초과할 경우, 핀(66)의 샤프트(68)는 다이아프램(64)을 파열시키고 압전 발전기(32)에 대해 힘을 가하도록 밀려나간다.
압전 스택은 상대적으로 고비용 소자(예를 들어, 작은 체적에 약 100달러)이므로, 보통은 압전 점화 장치에 일반적으로 사용되는 것과 같은 저비용(예를 들어, <5달러) 단결정을 사용하는 것이 바람직하다. 기존의 기폭 액추에이터를 작동시키기 위한 압전 스택의 사용은 작동 기구(28)의 기폭 장약의 연소를 개시하도록 압전 점화 장치에 의해 발생된 스파크의 직접적인 사용이다. 일 실시예에 있어서, 이것은 단일의 전기 스파크에 의해 작동될 수 있는 기폭 액추에이터의 사용을 요구한다.
압전 점화 장치에 의해 발생된 스파크는 고체 기폭 장약보다는 가연성 가스의 점화에 보다 적합하다. 그러나, 소형 액추에이터에 있어서는 액추에이터를 구동시키기 위한 충분한 힘을 발생시키도록 고체 장약이 요구된다. 기폭 액추에이터의 일 실시예에 있어서, 압전 점화 장치가 가연성 가스를 점화시키고, 이어서 기폭 장약을 점화시키도록 사용된다. 또 다른 실시예에 있어서, 스파크 전극이 자유 공간에 수납되는 장치가 기폭 장약으로부터 얇은 거즈(gauze)에 의해 분리된다. 자유 공간은 기폭 장약을 작동시키도록 압전 점화 장치에 의해 점화될 수 있는 가연성 가스로 채워질 수 있다.
화재 탐지 및 진압 시스템을 위해 개시된 실시예의 이점으로는, 시스템이 현재 소화기 설계에 대한 설계 변경 없이 시스템 고장이 있을 경우 작동하는 전기적으로 작동되는 시스템 내에 제2 긴급 방출 기구를 결합시키는 수단을 제공한다는 점이다. 또한, 이제 기존의 전기적으로 작동되는 소화기와 함께, 전력 공급 없이, 자급식의 탐지 기구를 사용하는 수단이 제공된다. 따라서, 개시된 실시예에 의하면, 시스템은 다른 설치 사이의 부품의 공유화를 가능하게 하는, 전기적으로 작동되는 탐지 시스템 또는 전기 공급 없이 기계적으로 작동되는 탐지 시스템 중 하나에 사용하기 위한 단일의 기폭 작동 소자를 허용한다. 개시된 실시예에 의하면, 기계적 온도 감지 장치(34)가 대체 및 보완 시스템으로서 기능하기 때문에, 정전, 제어 유닛 및 탐지 장치로부터의 전기적 탐지 오류 또는 화재 사고 중의 배선 고장에 대해 우려할 필요가 없다.
본 발명에 대해 바람직한 실시예를 참조하여 기술하였지만, 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 기술 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세한 사항에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 내장하는 제1 챔버를 형성하는 구조물과,
    압전 전지에 대한 충격에 반응하여 전기적 출력을 발생할 수 있게 위치되는 압전 전지와,
    구조물과 접촉하고 있는 불연성 가압 유체의 컨테이너와,
    설정 온도에서 기계적 힘을 발생하기 위해 열 센서를 구비한 기계적 탐지 기구를 포함하고,
    기계적 탐지 기구에 의해 발생된 기계적 힘은 압전 전지에 인가되어 전기적으로 작동 가능한 폭발성 장치를 작동시키는 전기적 출력을 발생하는
    소화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    열 센서는 공정 땜납을 포함하는
    소화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 스프링 및 작동 핀을 포함하는
    소화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    열 센서는 팽창성 재료를 포함하는
    소화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 다이아프램 및 작동 핀을 포함하는
    소화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 하우징, 감지 유체, 다이아프램 및 작동 핀을 포함하는
    소화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    열 센서는 80℃ 내지 250℃의 활성화 온도를 갖는
    소화 장치.
  8. 재료를 그 내부에 내장한 압력 컨테이너와,
    압력 컨테이너와 연통하는 카트리지로서, 전기적 리드를 갖는 기폭 액추에이터를 구비한 컨테이너 컵과, 전기적 리드에 연결된 압전 소자와, 온도 민감성 소자의 임계 온도보다 높은 온도에서 기계적 힘을 발생할 수 있는 온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구를 포함하는 카트리지를 포함하는
    화재 진압 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    온도 민감성 소자는 공정 땜납을 포함하는
    화재 진압 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 스프링 및 작동 핀을 포함하는
    화재 진압 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    온도 민감성 소자는 팽창성 재료를 포함하는
    화재 진압 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 다이아프램 및 작동 핀을 포함하는
    화재 진압 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 하우징, 다이아프램 및 작동 핀을 포함하고,
    온도 민감성 소자는 감지 유체를 포함하는
    화재 진압 장치.
  14. 적어도 하나의 화재 탐지 장치와,
    전원 장치와,
    제어 유닛과,
    제어 유닛으로부터 압전 발전기로의 적어도 하나의 전기적 리드 와이어와,
    재료를 그 내부에 내장한 압력 컨테이너와,
    전기적 리드로 압전 발전기에 연결된 기폭 액추에이터와,
    임계 온도보다 높은 온도에서 기계적 힘을 발생할 수 있는 온도 민감성 소자에 기초한 기계적 탐지 기구를 포함하는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    온도 민감성 소자는 80℃ 내지 250℃의 활성화 온도를 갖는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    압력 컨테이너 내의 재료는 화재 진압제 또는 방화 재료인
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    압전 발전기는 전력을 기폭 액추에이터에 가하는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 하우징, 다이아프램 및 작동 핀을 포함하고,
    온도 민감성 소자는 감지 유체를 포함하는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    온도 민감성 소자는 팽창성 재료 또는 공정 땜납을 포함하는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    기계적 탐지 기구는 스프링 및 작동 핀을 포함하는
    화재 탐지 및 진압 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102679030B1 (ko) * 2023-12-21 2024-06-26 정재은 화재진압 교육용 소화기

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