KR20130107144A - 추락 감지 보호복 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추락 감지 보호복에 관한 것으로, 가스의 충진에 따라 부풀어 올라 착용자를 보호하는 보호복과, 상기 보호복에 장착되어 3축 방향의 가속도를 검출하고, 검출된 3축 방향의 가속도가 모두 0mg로 급격하게 수렴하는 구간이 발생하면 추락으로 판단하여 전류를 공급하는 센서부와, 상기 센서부의 전류를 공급받아 압축된 가스를 팽창시켜 상기 보호복으로 공급하는 가스공급부를 포함한다. 본 발명은 3축 가속도 센서만을 사용하여 추락 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 연산과정을 단순화하여 추락 판단 오류의 발생가능성을 줄이고, 연산의 지연을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

추락 감지 보호복{Protective clothing for crash detection}

본 발명은 추락 감지 보호복에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오작동 발생을 방지하고, 인플레이터의 작동시 소음과 열의 발생을 감소시킬 수 있는 추락 감지 보호복에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장 등에서 빈번하게 발생하는 사고는 작업자가 발판에서 발을 헛 딛거나, 발판이 무너져 추락하는 사고이다. 작업자의 추락을 방지하기 위하여 추락 방지용 안전 끈을 작업장 주변에 걸어 추락에 대비하고 있으나, 작업자의 부주의 또는 무관심에 의해 안전 끈을 설치하지 않거나, 안전 끈을 고정한 부분이 발판과 함께 멸실되어 추락하는 사례들이 발생하고 있다.

이러한 산업현장의 빈번한 사고시 작업자의 신체 손상을 완화하기 위하여, 에어백 개념을 도입한 보호복이 제안되었다. 즉 작업자가 보호복을 착용한 상태에서 추락을 하는 상태에서 즉각 추락됨을 감지하여 압축공기를 보호복에 충진하여 보호복이 에어백 역할을 하도록 함으로써, 인체 주요 장기 등의 손상됨을 최소화 할 수 있도록 하는 것이다.

그러나 종래 보호복들은 추락의 감지를 주변에 걸어 놓은 감지선을 사용하여, 감지선이 보호복에서 이탈하는 경우를 추락 상태로 검출하는 경우가 있으나, 이는 실제 추락이 아닌 작업자의 수평이동과 구분할 수 없어 오작동이 발생할 우려가 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 일본특허 제3076334호에는, 다양한 센서를 조합하여 착용자가 점프를 하거나 수평이동을 할 때에 작동되는 오동작을 방지하기 위한 인체용 낙하 충격 흡수 보조기구에 관해 기재되어 있다.

구체적으로 일본특허 제3076334호에는 가속도 감지수단과, 복수의 적분 수단 등 다양한 센서 및 연산 수단을 포함하여 그 연산이 매우 복잡하기 때문에 연산의 오류 발생 확률이 상대적으로 많을 수 있다.

또한 추락을 감지한 상태에서 에어백에 가스를 주입하기 위한 수단으로서, 압축가스를 수용하는 탱크, 탱크를 개방하기 위한 화약, 개방된 탱크의 가스를 에어백으로 공급하기 위한 가스 토출 부재를 사용하나 화약의 폭발시 소음이 크고 발생되는 열을 해소할 수 있는 수단이 마련되지 않아 열에 의한 인체 손상의 위험성이 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 단일 센서를 사용하여 추락 여부를 정확하게 검출하여, 기타의 산술적인 수단들을 사용하지 않음으로써, 오류 발생 확률을 줄이고 지연시간을 줄일 수 있는 추락 감지 보호복을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 과제는, 추락이 감지된 상태에서 작동하는 인플레이터를 소음과 열을 해소할 수 있는 구조로 하여, 소음과 열에 의한 위험 요소를 제거할 수 있는 추락 감지 보호복을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 추락 감지 보호복은, 가스의 충진에 따라 부풀어 올라 착용자를 보호하는 보호복과, 상기 보호복에 장착되어 3축 방향의 가속도를 검출하고, 검출된 3축 방향의 가속도가 모두 0mg로 급격하게 수렴하는 구간이 발생하면 추락으로 판단하여 전류를 공급하는 센서부와, 상기 센서부의 전류를 공급받아 압축된 가스를 팽창시켜 상기 보호복으로 공급하는 가스공급부를 포함한다.

본 발명 추락 감지 보호복은 3축 가속도 센서만을 사용하여 추락 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 연산과정을 단순화하여 추락 판단 오류의 발생가능성을 줄이고, 연산의 지연을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명 추락 감지 보호복은, 압축 가스를 저장하는 탱크를 천공하는 인플레이터의 구조를 소음을 줄이고, 열 방출이 용이한 구조로 변경함으로써, 소음과 열에 의한 추가적인 인체 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락 감지 보호복의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 센서부의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 3축 가속도 센서의 자유낙하시 검출신호 그래프이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 3축 가속도 센서의 책상 등 낮은 위치에서 바닥으로 뛰어 내려올 때 검출되는 신호의 그래프이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 3축 가속도 센서를 착용한 사용자가 넓이 뛰기를 하는 경우 검출되는 신호의 그래프이다.
도 6은 도 1에서 가스공급부의 정면 구성도이다.
도 7은 도 6의 A-A 단면 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 추락 감지 보호복의 일부 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락 감지 보호복의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락 감지 보호복의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 센서부의 블록 구성도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락 감지 보호복은, 사용자가 착용하여 추락의 발생시 부풀어 올라 인체를 보호하는 보호복(100)과, 상기 보호복(100)의 장착되어 추락이 감지되는 경우 상기 보호복(100)에 가스를 주입하여 상기 보호복(100)을 부풀어 오르게 하는 가스공급부(200)와, 상기 보호복(100)에 장착되어 추락을 감지하며, 추락이 감지된 상태에서 상기 가스공급부(200)를 작동시키는 센서부(300)를 포함하되, 상기 센서부(300)는 다른 이동상태와 구분하여 추락을 감지하는 3축 가속도 센서(310)와, 상기 3축 가속도 센서(310)의 검출신호에 따라 상기 가스공급부(200)에 전류를 공급제어하는 전류제어부(320)를 포함한다.

아래에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락 감지 보호복의 구성과 작용에 대하여 구체적인 예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 보호복(100)은 에어백의 역할을 할 수 있도록 내피와 외피 이중구조로 되어 있으며, 그 내피와 외피의 사이로 가스가 충진되면 부풀어 올라 추락시 인체를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 하게 된다.

이후에 다른 실시예를 들어 상세히 설명되는 바와 같이 보호복(100) 외피의 일부에는 수지재 등의 프로텍터를 구비할 수 있다.

상기 센서부(300)는 종래의 구조와 다르게 3축 가속도 센서(310)와 3축 가속도 센서(310)의 감지 신호에 따라 전원부(도면 미도시)의 전류를 가스공급부(200)로 공급 제어하는 전류제어부(320)를 포함한다. 이와 같은 구조는 사용되는 센서의 수를 줄여 비용을 절감하고, 복잡한 연산 과정을 거치지 않아 지연 요소의 발생을 방지함과 아울러 오류의 발생 가능성을 줄이기 위한 구조이다.

상기 3축 가속도 센서(310)는 자유 낙하시와 점프시, 소정의 폭을 이동하기 위한 넓이 뛰기 시 검출되는 신호에 특성이 각기 다르게 나타나며, 본 발명에서는 이러한 3축 가속도 센서(310)의 신호 검출 특성을 이용하여 추락 여부를 검출하게 된다.

도 3은 본 발명에 적용되는 3축 가속도 센서의 자유낙하시 검출신호 그래프이고, 도 4는 3축 가속도 센서의 책상 등 낮은 위치에서 바닥으로 뛰어 내려올 때 검출되는 신호의 그래프이며, 도 5는 3축 가속도 센서를 착용한 사용자가 넓이 뛰기를 하는 경우 검출되는 신호의 그래프이다. Y축은 중력의 단위인 mg, X축은 시간의 단위인 ms이다.

도 3 내지 도 5를 각각 참조하면 3축 가속도 센서는, 자유낙하 시험시와 낮은 점프 또는 수평으로 소적의 폭을 이동하기 위하여 높이에 변화가 발생하는 경우에 대하여 각각 검출 신호 파형에 차이가 있음을 알 수 있다.

즉, 도 3의 자유낙하 시험에서 보여지는 바와 같이 x, y, z 축 모두에 대하여 가속도가 0mg에 근접하여 수렴하는 상태가 존재하게 되며, 이때 상기 x, y, z 축에 대한 백터 가속도의 합 역시 0mg에 수렴하는 값이 된다.

이와 같은 자유낙하 상태의 3축 가속도 센서(310)의 검출신호는 책상 등 상대적으로 낮은 높이에서의 점프나 멀리 뛰기 상태의 예에서는 찾아 볼 수 없는 것이며, 추락 여부를 판정하기 위한 중요한 요소가 된다.

즉, 추락상태를 판단하기 위하여 x, y, z 축 각각의 값이 1,000mg 이상에서 급격하여 0mg로 변하는 상태가 감지되면 이를 추락상태로 판단할 수 있다.

이는 특정한 연산과정이 요구되지 않으며, 추락상태의 판단에 지연요소 또는 오류가 개입할 여지를 줄여 정확하고 신속한 추락 감지를 할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 3축 가속도 센서(310)의 검출신호를 입력받는 전류제어부(320)에서는 상기 3축 가속도 센서(310)의 검출신호가 1,000mg에서 급격하게 0mg로 수렴하는 구간이 발생하면 이를 추락 상태로 판단하여, 배터리 등 사용가능한 전원부의 전류를 가스공급부(200)로 공급하여 고압 충진된 가스를 상기 보호복(100)으로 공급하여 보호복(100)을 부풀어 오르게 한다.

도 6은 상기 가스공급부(200)의 정면 구성도이고, 도 7은 도 6의 A-A 단면 구성도이다.

도 6과 도 7을 각각 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 가스공급부(200)는, 상기 센서부(300)의 전류제어부(320)로부터 공급되는 전류에 의해 내장된 화약을 폭발시키는 격발부(210)와, 상기 격발부(210)의 작용에 의해 내재된 펀치(231)가 하향 이동하도록 가이드하며, 측면으로 가스공급관(232)이 마련된 몸체부(230)와, 상기 몸체부(230)의 상부 외측에 결합되되, 외부의 공기가 유입되어 상기 몸체부(230)와 열교환됨과 아울러 내측에 격리공간부를 두어 소음과 열을 제거하는 열방출부(220)와, 상기 몸체부(230)의 하부측에 결합되어 상기 펀치(231)에 의해 상부가 천공되어 수용된 압축가스를 상기 가스공급관(232)을 통해 상기 보호복(100)으로 공급하는 탱크(340)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 250은 가스공급부(200)를 보호복(100)에 고정하기 위한 고정부이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 적용된 가스공급부(200)의 구체적인 구성과 그 구성의 차이에 의한 효과를 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기 격발부(210)는 내측에 적당량의 화약을 수용하고 있으며, 상기 센서부(300)의 전류를 공급받을 수 있도록 외부에 노출되는 커넥터(211)를 포함한다.

또한 상기 커넥터(211)를 통해 공급된 전류에 의하여 상기 화약을 격발시키는 격발기(212)가 마련되어 있다.

상기 센서부(300)에서 추락을 감지하여 공급되는 전류에 의하여 내부에 수용된 화약을 폭발시키게 되며, 이 화약의 폭발에 의한 압력에 의하여 그 격발부(210) 하부의 몸체부(230)에 수용되는 펀치(231)이 하향으로 이동하게 된다.

상기 몸체부(230)는 내측에 상하로 관통되는 가이드 홀이 마련되어 있으며, 그 가이드 홀 내에 상기 펀치(231)가 위치하여 화약의 폭발력에 의해 펀치(231)가 하향 이동하면서, 하부에 위치하는 탱크(240)의 상부를 천공시킨다.

이때 천공된 탱크(240)에 수용된 압축 이산화탄소 등의 압축 가스가 탱크(240)로부터 유출되면서 팽창하고, 그 팽창된 가스가 상기 보호복(100)의 내피와 외피 사이에 공급되어, 보호복(100)을 팽창시킨다.

이와 같은 작용으로 지면 등으로 추락하는 인체를 추락 충격으로부터 보호하는 작용을 하며, 이때 상기 열방출부(220)는 상기 화약의 폭발에 의한 열과 소음을 해소하는 역할을 한다.

상기 열방출부(220)의 구체적인 구성은 외부에 연통되며, 상기 몸체부(230)의 외면의 주변을 감싸 발생된 열을 외부 공기와 열교환시키는 열교환관(221)과, 상기 열교환관(221)과 상기 몸체부(230)의 사이에 위치하여 제1격리공간부(223)와 제2격리공간부(224)를 형성하는 격리부(223)를 포함하여 구성된다.

상기 열교환관(221)은 상하로 이격되도록 다수 마련되어 있으며, 상기 화약의 폭발시 발생되는 열에 의해 상기 몸체부(230)의 온도가 급격히 상승하면 그 열교환관(221) 내의 공기가 가열되어 외부로 배출되고 새로운 외부 공기가 유입되는 대류가 일어나면서 상기 몸체부(230)의 열을 방출하게 된다. 상기 열교환관(221)의 형상은 상기 몸체부(230)를 향하는 내측이 단면상 원형으로 돌출되는 형상을 가지며, 그 몸체부(230)에 직접 접촉되지 않는 형상을 가지고 있다.

또한 상기 열교환관(221)의 외측인 상기 열방출부(220)의 표면은 표면적인 넓은 열교환판(225)이 마련되어 있으며, 이 열교환판(225)은 상기 몸체부(230)에 고정됨과 아울러 외부 공기와 열교환을 통해 상기 몸체부(230)의 열이 신속하게 방열될 수 있도록 한다.

상기 몸체부(230)의 열을 결합된 열교환판(225)을 통해 열방출부(220)에 전달되며, 그 열교환판(225)은 내측의 열교환관(221)을 순환하는 공기와 외부 공기에 의해 열교환이 이루어지게 된다.

또한 단면상 내측으로 원형으로 돌출되는 형상의 열교환관(221)과 그 열교환관(221)이 위치하는 부분의 몸체부(320)의 사이에는 반원호형의 격리부(222)가 마련되어 있어, 상기 몸체부(320)와 상기 열교환관(221) 사이의 공간을 2 분할하여 제1격리공간부(223)와 제2격리공간부(224)로 나눈다.

이처럼 제1격리공간부(223)와 제2격리공간부(223)를 둠으로써, 상기 화약의 폭발음을 완화시킬 수 있으며, 큰 소음의 발생에 의하여 보호복의 착용자 또는 착용자 주변의 작업자들이 소음에 놀라 다른 사고가 유발되는 것을 방지할 수 있다.

이처럼 본 발명은 가스공급부(200)에 열방출 및 소음을 완화시킬 수 있는 수단을 마련하여, 가스 공급을 위한 화약의 폭발에 따른 부수적인 영향을 줄일 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호복의 다른 실시예의 일부 구성도이다.

도 8을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호복(100)에는 앞서 언급한 바와 같이 수지재 등의 프로텍터(130)이 외피(120)의 외부에 마련될 수 있다.

상기 프로텍터(130)는 외피(120)가 원활하게 팽창될 수 있도록 분할된 다수의 판으로 구성함이 바람직하다. 프로텍터(130)는 추락이 발생하여 상기 보호복(100)의 내피(110)와 외피(120) 사이에 가스가 공급되는 경우 외피(120)가 부풀어 오르게 되나, 추락시 주변의 사물에 간섭되어 외피(120)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한 바닥면에 충격될 때 프로텍터(130)는 외피(120)에 비하여 착용자가 바닥면을 따라 쉽게 미끄러질 수 있도록 하여, 충격을 보다 완화시키는 역할을 함과 아울러 바닥면에 존재할 수 있는 돌출물에 의한 외피(120) 및 인체 손상을 방지할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 들어 상세히 명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

100:보호복 110:내피
120:외피 130:프로텍터
200:가스공급부 210:격발부
211:커넥터 212:격발기
213:격실 220:열방출부
221:열교환관 222:격리부
223:제1격리공간부 224:제2격리공간부
225:열교환판 230:몸체부
231:펀치 232:가스공급관
240:탱크 250:고정부
300:센서부 310:3축 가속도 센서
320:전류제어부

Claims (5)

1. 가스의 충진에 따라 부풀어 올라 착용자를 보호하는 보호복;
   상기 보호복에 장착되어 3축 방향의 가속도를 검출하고, 검출된 3축 방향의 가속도가 모두 0mg로 급격하게 수렴하는 구간이 발생하면 추락으로 판단하여 전류를 공급하는 센서부; 및
   상기 센서부의 전류를 공급받아 압축된 가스를 팽창시켜 상기 보호복으로 공급하는 가스공급부를 포함하는 추락 감지 보호복.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   3축 방향의 가속도 각각을 검출하는 3축 가속도 센서; 및
   상기 3축 가속도 센서에서 검출된 3축 방향의 가속도 각각이 1,000mg에서 0mg로 급격하게 수렴하는 경우 전류를 상기 가스공급부로 공급하는 전류제어부를 포함하는 추락 감지 보호복.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스공급부는,
   상기 전류를 공급받아 내재된 화약을 폭발시키는 격발부;
   상기 격발부의 폭발력에 따라 내재된 펀치가 하향 이동할 수 있도록 가이드하며, 일측으로 가스공급관이 마련된 몸체부;
   상기 몸체부의 외측 일부를 감싸도록 마련되어 몸체부에서 발생하는 열을 방열함과 아울러 소음을 완화시키는 방열부; 및
   상기 몸체부의 하부측에 결합되어 상기 펀치에 의해 천공되어, 압축된 가스를 상기 가스공급관을 통해 상기 보호복으로 공급하는 탱크를 포함하는 추락 감지 보호복.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 방열부는,
   상기 몸체부의 외면 일부를 감싸며, 상기 몸체부의 열을 전도 받아 외부 공기와 열교환하는 열교환판;
   상기 열교환판의 내측면에 접하여 외부의 공기를 순환시키는 열교환관;
   상기 열교환관과 상기 몸체부의 외면 사이의 공간을 분할하여 발생되는 소음을 완화시키는 격리부를 포함하는 추락 감지 보호복.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 보호복은 내피 및 외피와,
   상기 외피의 외측에 부착되어 추락시 타물체의 간섭에 의해 상기 외피가 손상되는 것을 방지하는 프로텍터를 포함하는 추락 감지 보호복.
   

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