KR20210008761A

KR20210008761A - 이중 챔버 소화기

Info

Publication number: KR20210008761A
Application number: KR1020190085346A
Authority: KR
Inventors: 조범준
Original assignee: 주식회사 엠티씨브이
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2021-01-25
Also published as: US20210016118A1; US11612774B2; KR102254527B1

Abstract

화재감지신호에 따라 자동으로 작동되어 소화약제를 방출함으로써 신속하게 소화하는 이중 챔버 소화기가 개시된다. 본 발명에 따른 자동소화장치는, 소화약제와 함께 고압의 압축가스가 저장된 상부 챔버와, 고압의 압축가스가 저장된 하부 챔버와, 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 설치되며 측벽에 소화약제 분사홀이 형성되고 소화약제 배출 시 소화약제의 유동을 기준으로 분사홀에 앞서 오리피스를 구비하는 2단 구조의 실린더부와, 실린더부 내부에 설치되며 오리피스를 차단 또는 개방시키기 위해 작동되는 2단 구조의 피스톤부 및 하부 챔버에 설치되며 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동되는 솔레노이드 기반의 밸브유닛을 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

이중 챔버 소화기{DUAL CHAMBER FIRE EXTINGUISHER}

본 발명은 이중 챔버 소화기에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 화재감지신호를 바탕으로 자동 작동되어 소화약제를 방출하거나, 경우에 따라서는 수동으로도 작동이 가능한 이중 챔버 소화기에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물에는 화재발생에 대비하여 소화기 등을 비치하는 것이 바람직하고 또한 요구되고 있다. 그러나 일반적인 소화기의 경우, 사용자가 별도로 소화기를 구입하여 비치해야 할 뿐 아니라, 사람이 소화기를 조작해야만 소화약제가 분사되므로 화재 발생시 사용자가 위험을 감수해야 하고, 화염으로 인해 소화기 접근이 어려운 상황이면 무용지물이 되는 단점이 있다.

한편, 최근 소화 대상물은 단순한 건물 혹은 그 내부의 장치 및 기록물 등에 국한되지 않고 점점 다양화되는 추세에 있다. 이는 건물의 대형화, 고층화에 따른 부속설비 등의 다양화, 집적화 등에 따른 것으로, 부속설비가 다양화되고 집적화되는 추세에서 종래의 소화 설비만으로는 특정영역에 집중적으로 발생된 화재의 신속한 제압이 어렵다.

이에 따라, 특정된 소화 대상물을 대상으로 하며 특정 소화 대상물에 화재가 발생한 경우 해당 대상물을 향하여 국부적으로 소화약제를 분사함으로써 신속한 초기 진압이 가능하도록 국부방출방식의 자동 소화장치가 제안된 바 있다. 국부방출방식의 자동 소화장치는 화재 발생 시 자동으로 작동하여 소화약제를 분사할 수 있도록 구성된다.

국부방출방식의 자동 소화장치로는 한국등록특허 제10-0791568호에 개시된 축압식 소화기를 예로 들 수 있다. 이는 오리피스를 구비한 포핏 밸브 및 이를 제어하는 작동부를 포함하며, 화재 시 작동코일이 작동하여 공기 유입구를 개방하면 작동부 내에 채워져 있던 가스가 밖으로 배출되고, 가스 배출에 따른 압력차로 포핏 밸브가 밀려나 분사홀이 개방되도록 구성된다.

그러나 이러한 구성의 종래 자동 소화장치는, 소화병에 채워져 있던 일부 소화약제가 포핏 밸브 중앙의 오리피스를 통해 작동부로 유입됨으로써 포빗 밸브의 이동에 큰 저항을 유발하고, 이로 인해 토출 통로의 개방이 지연됨으로써 소화약제 방출이 신속히 이루어지지 못하는 문제가 있다.

또한, 소화약제가 방출됨에 있어서도 포핏 밸브 측에서 90도로 방향 전환된 뒤 노즐 구조체의 분사노즐, 즉 토출부를 통해 소화약제가 대기로 방출되는 구조이므로, 소화약제 방출과정에서 유동저항이 증가하고, 소화약제가 밸브 구조체를 통과하는 시간이 지연되는 문제가 있으며, 토출부 측에 충분한 수의 분사홀을 형성하는데 제약이 따르는 단점이 있다

한국등록특허 제10-0791568호(등록일 2007.12.27) 한국등록특허 제10-0809864호(등록일 2008.02.27)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소화약제를 신속하게 방출하여 폭발성 화재 등을 초기에 효과적으로 진압할 수 있는 이중 챔버 소화기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 소화약제 방출과정에서의 유동저항을 최소화할 수 있는 구조로, 보다 신속한 소화약제 방출이 가능하며, 분사홀 형성을 위한 충분한 면적 확보가 가능하여 분사홀에 대한 설계 자유도를 높일 수 있는 화재 진압용 자동 소화장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 솔레노이드 기반의 전동식 구성이면서도 경우에 따라 수동으로도 작동이 가능한 전동과 수동 겸용방식으로, 안전성과 편의성을 더욱 향상시킬 수 있는 이중 챔버 소화기를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 실시 예에 따르면,

화재감지신호에 따라 자동으로 작동되어 소화약제를 방출하여 소화하는 장치로서,

소화약제와 함께 고압의 압축가스가 저장된 상부 챔버;

고압의 압축가스가 저장된 하부 챔버;

상기 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 설치되며, 측벽에 소화약제 분사홀이 형성되고 소화약제 배출 시 소화약제의 유동을 기준으로 상기 분사홀에 앞서 오리피스를 구비하는 실린더부;

상기 실린더부 내부에 설치되며, 상기 오리피스를 차단 또는 개방시키기 위해 작동되는 피스톤부; 및

상기 하부 챔버에 설치되며, 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동되는 솔레노이드 기반의 밸브유닛;을 포함하는 이중 챔버 소화기를 제공한다.

바람직하게는, 상기 밸브유닛 미작동 상태에서 하부 챔버의 압축가스 압력이 상부 챔버의 압축가스 압력과 같거나 높게 형성될 수 있으며, 따라서 상기 피스톤부가 오리피스를 차단하는 방향으로 가압될 수 있다.

또한, 상기 밸브유닛은 외부에서 입력되는 화재감지신호에 따라 상기 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동되며, 화재감지신호에 따라 상기 밸브유닛이 개방되면, 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스가 외부로 배출되고 상부 챔버의 압축가스 압력이 상대적으로 높아져 상기 피스톤부가 아래로 밀려남으로써 상기 오리피스와 분사홀이 개방될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 밸브유닛은 바람직하게, 상기 하부 챔버의 하단 개구부에 일측 단부가 고정되는 구조로 결속되고, 측면부에 통공이 형성되며 하단에 가스 배출구멍이 형성된 밸브시트가 결합되는 중공의 밸브하우징과, 상기 밸브하우징의 내측 주면에 부착되는 환형의 코일과 코일에 둘러싸인 아마추어로 구성되는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 아마추어에 결합되는 핀틀과 상기 가스 배출구멍을 개방 또는 폐쇄하는 핀틀 하단의 밸브 갓을 포함하는 포핏 밸브와, 상기 아마추어와 밸브하우징 사이에 설치되며 포핏 밸브가 상기 가스 배출구멍을 폐쇄하는 방향으로 가압되도록 탄성을 제공하는 탄성체로 이루어진 구성일 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 포핏 밸브를 인위적으로 개방 위치로 이동시키도록 작동되는 수동 개방유닛을 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 수동 개방유닛은, 상기 밸브유닛의 하단 노출면에 장착된 피봇 브래킷에 힌지 구조로 결합되는 수동 개방레버와, 상기 밸브시트에 설치되며 수동 개방레버를 개방위치로 조작했을 때 상기 포핏 밸브 또는 아마추어를 밀어 올려 상기 가스 배출구멍을 개방시키도록 작동되는 수동 개방핀을 포함하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 오리피스 상부의 상부 챔버 내에 소정의 높이로 상기 소화약제가 채워지고 소화약제 상부의 나머지 밀폐된 공간 안에 고압의 압축가스가 채워질 수 있다.

또한, 상기 오리피스 하부의 실린더부 내측 주면은 하부로 갈수록 내경이 단계적으로 확장되는 2단 계단식 구조로 형성되고, 상기 피스톤부는 2단 계단식 구조에 대응되어 맞물릴 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 오리피스를 구획하는 실린더 엔드부와 피스톤부의 상부 사이의 틈새 밀봉을 위해 제1 가스켓이 구비되고, 상기 2단 계단식 구조에 의해 형성되는 실린더부 내측 단턱과 상기 피스톤부 하부 사이의 틈새 밀봉을 위해 제2 가스켓이 구비될 수 있다.

또한, 상기 피스톤부와 마주하는 밸브유닛의 면 또는 상기 피스톤부와 마주하는 하부 챔버 내부의 밸브유닛 주위에 댐핑부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상부와 하부 챔버가 중간의 실린더부 내에 배치된 피스톤부를 통해 완전히 격리됨으로써, 상부 챔버에 저장된 소화약제의 하부 챔버 유입이 완벽하게 차단될 수 있다. 따라서 밸브유닛 개방 시 피스톤부는 별다른 저항을 받지 않고 개방위치로 빠르게 이동될 수 있으며, 그 결과 신속한 소화약제 배출로 폭발성 화재 등을 초기에 효과적으로 진압할 수 있다.

또한, 본 발명은 피스톤부가 배치된 실린더부 측벽에 분사홀을 구성하여 소화약제 방출과정에서의 유동저항을 최소화한 구조로, 보다 신속한 소화약제 방출이 가능하며, 분사홀 형성을 위한 충분한 면적 확보가 가능하여 분사홀에 대한 설계 자유도를 높일 수 있고, 실린더부 벽면에 분사홀을 원주 방향으로 임의 배치할 수 있어서 소화약제 분사방향을 360도까지 임의 각도로 설정할 수 있다.

또한, 기본적으로 솔레노이드 기반의 전동 액추에이터 방식이면서도, 경우에 따라 수동으로도 소화장치 작동이 가능한 수동 겸용방식으로서, 화재로 인한 정전 등에 의해 밸브유닛이 정상적으로 구동되지 못하는 상황에서도 수동 조작을 통해 장치 작동이 가능하므로, 정전 등에 의한 작동 불능 문제도 해소할 수 있다. 결과적으로, 장치의 안전성과 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동소화장치의 작동 전(밸브유닛 개방 전) 절개 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 밸브유닛을 확대 도시한 본 발명의 요부 확대도.
도 3은 밸브유닛의 작동 상태도.
도 4는 도 3의 밸브유닛 작동에 연동한 자동소화장치의 작동 상태를 도시한 도면.
도 5는 수동으로 밸브유닛을 개방시키는 작동 상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동소화장치의 작동 전(밸브유닛 개방 전) 절개 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 밸브유닛을 확대 도시한 본 발명의 요부 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동소화장치(1)는 내부에 저장공간이 형성된 일측이 개방된 구조의 상부 챔버(10) 및 내부에 저장공간이 형성되고 상부 챔버(10)와 마주하는 측이 개방된 구조의 하부 챔버(40)를 포함한다. 또한 일단과 타단에 상기 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)가 연결되는 관형 실린더부(20)를 구비한다.

상부 챔버(10)와 실린더부(20), 실린더부(20)와 하부 챔버(40)는 예를 들어, 나사 체결방식 혹은 용접 등을 통해 상호 결합될 수 있다. 즉 실린더부(20) 외주면 상단과 하단에 나사산을 형성하고 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)의 내주면에 형성된 나사산과 결합시키는 방식 혹은, 실린더부(20)를 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)와 일정 구간 겹치도록 끼워 넣은 후 파이프 용접으로 결합시킬 수 있다.

도면에는 실린더부(20)의 상하 외주면이 상부와 하부 챔버(10, 40)의 내주면에 끼워져 결합된 구조를 예를 들어 도시하였으나, 반대로 실린더부(20)의 상하 내주면이 상부와 하부 챔버(10, 40)의 외주면에 끼워지는 형태일 수도 있으며, 경우에 따라서는 상부 챔버(10)와 실린더부(40)를 일체로 형성시킨 구성도 적용 가능하다.

상부 챔버(10)의 저장공간에는 소화약제와 함께 고압의 압축가스가 소정의 압력으로 저장되며, 하부 챔버(40)의 저장공간에는 고압의 압축가스만이 저장된다. 그리고 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40) 사이에 설치되는 실린더부(20)에는 그 측벽에 소화약제 분사홀(26)이 형성되며, 소화약제 배출 시 소화약제의 유동을 기준으로 상기 분사홀(26)에 앞서 내단에 오리피스(24)가 형성된다.

소화약제는 상부 챔버(10) 내 저장공간 하부 영역에 소정의 높이로 채워질 수 있으며, 상부 챔버(10) 내 저장공간 상부 영역, 좀 더 구체적으로는 소화약제 상부의 나머지 밀폐 공간 안에 압축가스가 채워진다. 상부 챔버(10)에 채워진 압축가스는 후술하는 밸브유닛(50) 개방 시 소화약제의 외부 방출을 돕기 위한 것으로, 바람직하게는 이산화탄소(CO₂)나 질소(N₂) 가스일 수 있다.

소화약제로는 분말(Powder)형, 액상형, 기체 등이 사용될 수 있다.

분사홀(26)은 도면의 예시와 같이, 상기 실린더부(20) 일 측벽의 임의 영역에 다수가 균등 간격으로 분포하도록 형성될 수 있다. 그러나 이에 국한되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 실린더부(20) 벽면의 원주(둘레) 방향으로 분사홀(26)을 배치하는 것과 같이 소화약제 분사방향을 360도까지 임의 각도로 설정하도록 구성할 수도 있다.

실린더부(20)의 내부에는 피스톤부(30)가 설치된다. 피스톤부(30)는 실린더부(20)의 관경방향과 수직한 방향(도 1을 기준으로 상하 방향)으로 이동 가능하게 설치되며, 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)에 채워진 압력가스의 압력 상태에 따라 오리피스(24)를 완전히 차단하거나, 오리피스(24) 및 소화장치 작동 시 소화약제 유동을 기준으로 오리피스(24) 후방의 분사홀(26)을 개방시키도록 작동될 수 있다.

소화장치 작동 전까지 피스톤부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)에 채워진 압축가스 압력에 의해 상기 오리피스(24)를 구획하는 실린더 엔드부(22)에 밀착된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라 소화장치 작동 전 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40)의 저장공간은 상기 피스톤부(30)에 의해 서로 완전히 차단된 상태로 분리 구획될 수 있다.

오리피스(24) 하부의 실린더부(20) 내측 주면은 아래로 갈수록 내경이 단계적으로 확장되는 2단 계단식 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 실린더부(20) 내경부 형상에 대응되어 맞물릴 수 있는 구조로 피스톤부(30)가 구성된다. 여기서 소화장치 작동 전 피스톤부(30)의 상면에 상부 챔버(10)의 압축가스 압력이 작용하고, 반대편 면(피스톤부의 하면)에는 하부 챔버(40)의 압축가스 압력이 작용한다.

소화장치 작동 전(후술하게 될 밸브유닛 미작동 상태) 상부 챔버(10)의 압축가스 압력이 작용하는 피스톤부(30)의 면보다 하부 챔버(40)의 압축가스 압력이 작용하는 면이 크고, 하부 챔버(40)에 채워진 압축가스 압력은 상부 챔버(10)의 압축가스 압력과 같거나 다소 높게 형성될 수 있다. 이에 따라 소화장치 작동 전 피스톤부(30)는 오리피스(24)를 차단하는 방향으로 가압되어 실린더 엔드부(22)에 밀착될 수 있다.

오리피스(24)를 구획하는 상기 실린더 엔드부(22)와 피스톤부(30) 사이에는 상부 챔버(10)에 충진된 소화약제 및 압축가스의 누설을 방지하기 위한 제1 가스켓(32)이 설치될 수 있다. 또한 2단 계단식 구조에 의해 형성되는 실린더부(20) 내측 단턱(28)과 상기 피스톤부(30) 사이에도 하부 챔버(40)에 충진된 압축가스의 누설을 방지하기 위한 제2 가스켓(34)이 설치될 수 있다.

바람직하게는, 도 1과 같이 실린더 엔드부(22)의 하면과 피스톤부(30)의 상면 사이에 제1 가스켓(32)이 설치되고, 실린더부 내측 단턱(28)과 피스톤부(30)의 하단 플랜지(35) 사이에 제2 가스켓(34)이 설치되거나, 도시하지는 않았으나 실린더 엔드부(22)의 측면과 피스톤부(30) 측면 사이에 제1 가스켓이 설치되고, 실린더 내측 단턱(28)의 측면과 피스톤부(30) 하부의 측면 사이에 제2 가스켓이 설치될 수도 있다.

이와 같은 제1 가스켓(32) 및 제2 가스켓(34)은 피스톤부(30)에 설치되거나 반대로 실린더 엔드부(22) 및 상기 내측 단턱(28) 측에 각각 설치될 수 있으며, 피스톤부(30)의 하단 플랜지(35) 위치에 대응되는 실린더부(20)의 내측 주면에는 오리피스(24)를 개방하는 방향으로 피스톤부(30)가 움직일 때 이를 가이드하면서 소화약제가 하부 챔버(40) 측으로 유입되는 것을 차단하는 관형의 피스톤씰(38)이 설치될 수 있다.

도면부호 50은 하부 챔버(40)에 저장된 압축가스 배출을 위한 밸브유닛을 가리킨다. 밸브유닛(50)은 하부 챔버(40)에 설치되며, 하부 챔버(40)에 저장된 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동된다. 밸브유닛(50)은 솔레노이드 기반의 전동식 구성일 수 있으며, 외부에서 입력되는 화재감지신호에 따라 하부 챔버(40)에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키도록 작동될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 밸브유닛(50)은, 밸브하우징(52)과, 밸브하우징(52)의 내측의 액추에이터(54)를 포함한다. 또한 액추에이터(54)에 결합되는 포핏 밸브(56)를 구비한다.

액추에이터(54)는 밸브하우징(52)의 내측 주면에 부착되는 환형의 코일(540)과 코일(540)에 둘러싸인 아마추어(542)를 포함하며, 포핏 밸브(56)는 액추에이터(54)의 아마추어(542)에 결합되는 핀틀(560)과 핀틀(560) 하단의 밸브 갓(562)으로 구성될 수 있다.

밸브하우징(52)은 하부 챔버(40)의 하단 개구부에 일측 단부가 고정되는 구조로 결속되고 측면부에 통공(520)이 형성된 중공체로서, 그 하단에 가스 배출구멍(530)을 구비하는 밸브시트(53)가 결합된 구성일 수 있으며, 핀틀(560) 하단의 밸브 갓(562)이 액추에이터(54)의 구동 여부에 따라 상기 가스 배출구멍(530)을 개방 또는 폐쇄하도록 작동될 수 있다.

액추에이터(54)를 구성하는 상기 아마추어(542)와 밸브하우징(52)의 사이에는 탄성체(58)가 설치될 수 있다. 탄성체(58)는 일단과 타단이 아마추어(542) 상면 및 이에 대응되는 상기 밸브하우징(52)의 면에 탄성 지지되어 상기 포핏 밸브(56)가 상기 가스 배출구멍(530)을 폐쇄하는 방향으로 가압되도록 탄성을 제공하는 것으로, 바람직하게는 압축코일 스프링일 수 있다.

이와 같은 구성의 밸브유닛(50)은, 화재감지신호에 따라 작동되어 하부 챔버(40)에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시킨다. 좀 더 구체적으로, 밸브유닛(50)이 개방되면, 하부 챔버(40)에 저장된 고압의 압축가스가 외부로 배출됨으로써 상대적으로 상부 챔버(10)의 압축가스 압력이 높아지며, 이로 인해 피스톤부(30)가 아래로 밀려나 오리피스(24)와 분사홀(26)이 개방되고 소화약제가 외부로 방출된다.

화재로 인한 정전 등에 의해 밸브유닛(50), 구체적으로는 전동식 액추에이터(54)가 정상적으로 구동되지 못하는 상황이 있을 수도 있다. 이에 본 발명의 실시 예에 따른 자동소화장치(1)는, 화재로 인한 정전 등에 의해 밸브유닛(50)이 정상적으로 작동하지 못하는 상황에 대비하여 수동 조작을 통해서도 장치 작동이 가능하도록, 수동 개방유닛(60)을 포함할 수 있다.

수동 개방유닛(60)은 포핏 밸브(56)를 인위적으로 개방 위치로 이동시키는 구성일 수 있다. 바람직하게는, 밸브유닛(50)의 하단 노출면에 장착된 피봇 브래킷(62)에 힌지 구조로 결합되는 수동 개방레버(64)와, 밸브시트(53)에 설치되며 수동 개방레버(64)를 개방위치로 조작했을 때 포핏 밸브(56) 또는 아마추어(542)를 밀어 올려 가스 배출구멍(530)을 개방시키도록 작동되는 수동 개방핀(66)을 포함할 수 있다.

한편, 도면부호 59는 댐핑부재를 가리킨다. 댐핑부재(59)는 피스톤부(30)과 마주하는 밸브유닛(50)의 면(밸브하우징(52)의 상면)에 설치되며, 피스톤부(30)과 밸브유닛(50) 간 기구적인 접촉을 방지하는 역할을 한다. 실시 예에 따라서는 댐핑부재(59)는 밸브하우징(52)의 상면이 아니라 하부 챔버(40) 내부의 밸브유닛(50) 주위에 설치될 수도 있다.

좀 더 구체적으로는, 밸브유닛(50) 개방에 따른 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40) 내 압축가스 간 압력 불균형으로 피스톤부(30)가 빠르게 하강할 때 밸브유닛(50)에 직접적으로 충격을 가하는 것을 중간에서 방지하는 구성으로서, 고무나 스프링과 같이 충격을 흡수 내지 완화시킬 수 있는 부재라면 특별한 제한 없이 적용 가능하다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동소화장치의 작동을 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

하부 챔버(40)에 충진된 압축가스의 압력이 상부 챔버(10)에 충진된 압축가스의 압력과 동일하거나 조금 높고, 두 챔버 사이를 구획하는 피스톤부(30)의 하부면적(하부 챔버(40)의 압축가스 압력이 작용하는 면의 넓이)은 상부면적(상부 챔버(10)의 압축가스 압력이 작용하는 면이 넓이) 보다 크다. 때문에 피스톤부(30)를 위로 미는 힘은 피스톤부(30)를 아래로 누르는 힘보다 크다(F1>F2, 도 1 참조).

이에 따라 자동소화장치(1) 작동 전 피스톤부(30)는 실린더부(20)의 오리피스(24)를 구획하는 실린더 엔드부(22) 측으로 가압되어 밀착되며, 상부 챔버(10)의 저장공간과 하부 챔버(40)의 저장공간은 상기 피스톤부(30)에 의해 서로 완전히 차단된다. 이로 인해 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40) 각각에 충진된 소화약제 및 압축가스는 완전히 밀폐된 상태로 유지된다(도 1 참조).

그 상태에서 화재감지기에서 화재를 감지하여 코일(540)에 전류가 흐르면 코일(540)이 자화되고, 자화된 코일(540)과 자성체인 아마추어(542) 간 상호 작용으로 도 3과 같이 포핏 밸브(56)가 위로 당겨져 밸브 갓(562)이 밸브시트(53)로부터 이격된다. 이로 인해 가스 배출구멍(530)이 개방되고 대기압보다 압력이 높은 하부 챔버(40)의 압축가스는 상기 가스 배출구멍(530)을 통해 외부로 유출된다.

가스 배출구멍(530)을 통한 압축가스의 외부 유출로 하부 챔버(40)의 압력은 급속히 감소된다. 이로 인해 상부 챔버(10)와 하부 챔버(40) 사이에 압력차가 발생하게 되고, 그 압력차로 인하여 피스톤부(30)는 상대적으로 압력이 낮은 하부 챔버(40) 방향으로 밀려나게 된다. 이에 따라 도 4와 같이 막혀 있던 오리피스(24)와 분사홀(26)이 개방됨으로써 소화약제가 외부로 방출되는 것이다.

본 발명에 따른 자동소화장치(1)는, 화재감지신호에 기초한 전동식 작동뿐 아니라, 수동조작을 통해서도 작동이 가능하다. 예를 들어, 화재로 인한 정전으로 전동식 액추에이터(54)가 작동 불능 상태이거나, 화재 초기에 화재감지기가 이를 감지하기 전 관리자가 먼저 발견한 경우, 도 5와 같이 수동 개방유닛(60)을 수동 조작하여 밸브유닛(50)을 개방시킴으로써 신속한 초동 조치를 취할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 솔레노이드 기반의 밸브유닛이 화재감지신호에 따라 즉각적으로 작동하여 하부 챔버를 개방시켜 압축가스를 배출시키고, 하부 챔버와 소화약제를 저장한 상부챔버 사이의 압력 차이로 피스톤부가 밀려 내려가 오리피스 및 분사홀이 개방되어 소화약제가 신속하게 방출됨으로써 화재를 초기에 신속하게 진압할 수 있다.

더욱이 본 발명의 실시 예에 의하면, 상부와 하부 챔버가 중간의 실린더부 내에 배치된 피스톤부를 통해 완전히 격리됨으로써, 상부 챔버에 저장된 소화약제의 하부 챔버 유입이 완벽하게 차단될 수 있다. 따라서 밸브유닛 개방 시 피스톤부는 별다른 저항을 받지 않고 개방위치로 빠르게 이동될 수 있으며, 그 결과 신속한 소화약제 배출로 폭발성 화재 등을 초기에 효과적으로 진압할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 자동소화장치 10 : 상부 챔버
20 : 실린더부 22 : 실린더 엔드부
24 : 오리피스 26 : 분사홀
28 : 단턱 30 : 피스톤부
32, 34 : 가스켓 35 : 플랜지
38 : 피스톤씰 40 : 하부 챔버
50 : 밸브유닛 52 : 밸브하우징
53 : 밸브시트 54 : 액추에이터
56 : 포핏 밸브 58 : 탄성체
59 : 댐핑부재 60 : 수동 개방유닛
62 : 피봇 브래킷 64 : 수동 개방레버
66 : 수동 개방핀 520 : 통공
530 : 가스 배출구멍 540 : 코일
542 : 아마추어 560 : 핀틀
562 : 밸브 갓

Claims

화재감지신호에 따라 자동으로 작동되어 소화약제를 방출하여 소화하는 장치로서,
소화약제와 함께 고압의 압축가스가 저장된 상부 챔버;
고압의 압축가스가 저장된 하부 챔버;
상기 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 설치되며, 측벽에 소화약제 분사홀이 형성되고 소화약제 배출 시 소화약제의 유동을 기준으로 상기 분사홀에 앞서 오리피스를 구비하는 실린더부;
상기 실린더부 내부에 설치되며, 상기 오리피스를 차단 또는 개방시키기 위해 작동되는 피스톤부; 및
상기 하부 챔버에 설치되며, 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동되는 솔레노이드 기반의 밸브유닛;을 포함하는 이중 챔버 소화기.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브유닛 미작동 상태에서 하부 챔버의 압축가스 압력이 상부 챔버의 압축가스 압력과 같거나 높아 상기 피스톤부가 오리피스를 차단하는 방향으로 가압되는 화재 진압용 자동소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브유닛은 외부에서 입력되는 화재감지신호에 따라 상기 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스를 외부로 배출시키기 위해 작동되며,
상기 화재감지신호에 따라 밸브유닛이 개방되면, 하부 챔버에 저장된 고압의 압축가스가 외부로 배출되고 상부 챔버의 압축가스 압력이 상대적으로 높아져 상기 피스톤부가 아래로 밀려나 상기 오리피스와 분사홀이 개방되는 화재 진압용 자동소화장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 밸브유닛은,
상기 하부 챔버의 하단 개구부에 일측 단부가 고정되는 구조로 결속되고, 측면부에 통공이 형성되며 하단에 가스 배출구멍이 형성된 밸브시트가 결합되는 중공의 밸브하우징과,
상기 밸브하우징의 내측 주면에 부착되는 환형의 코일과 코일에 둘러싸인 아마추어로 구성되는 액추에이터와,
상기 액추에이터의 아마추어에 결합되는 핀틀과 상기 가스 배출구멍을 개방 또는 폐쇄하는 핀틀 하단의 밸브 갓을 포함하는 포핏 밸브와,
상기 아마추어와 밸브하우징 사이에 설치되며, 포핏 밸브가 상기 가스 배출구멍을 폐쇄하는 방향으로 가압되도록 탄성을 제공하는 탄성체로 구성되는 화재 진압용 자동소화장치.
제 4 항에 있어서,
상기 포핏 밸브를 인위적으로 개방 위치로 이동시키도록 작동되는 수동 개방유닛을 더 포함하는 화재 진압용 자동소화장치.
제 5 항에 있어서,
상기 수동 개방유닛은,
상기 밸브유닛의 하단 노출면에 장착된 피봇 브래킷에 힌지 구조로 결합되는 수동 개방레버와,
상기 밸브시트에 설치되며, 수동 개방레버를 개방위치로 조작했을 때 상기 포핏 밸브 또는 아마추어를 밀어 올려 상기 가스 배출구멍을 개방시키도록 작동되는 수동 개방핀을 포함하는 화재 진압용 자동소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스 상부의 상부 챔버 내에 소정의 높이로 상기 소화약제가 채워지고 소화약제 상부의 나머지 밀폐된 공간 안에 고압의 압축가스가 채워지는 화재 진압용 자동소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 오리피스 하부의 실린더부 내측 주면은 내경이 아래로 갈수록 단계적으로 확장되는 2단 계단식 구조로 형성되고,
상기 피스톤부는 2단 계단식 구조에 대응되어 맞물릴 수 있는 형상으로 형성되는 화재 진압용 자동소화장치.
제 8 항에 있어서,
상기 오리피스를 구획하는 실린더 엔드부와 피스톤부의 상부 사이의 틈새 밀봉을 위해 제1 가스켓이 구비되고,
상기 2단 계단식 구조에 의해 형성되는 실린더부 내측 단턱과 상기 피스톤부 하부 사이의 틈새 밀봉을 위해 제2 가스켓이 구비되는 화재 진압용 자동소화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤부와 마주하는 밸브유닛의 면 또는 상기 피스톤부와 마주하는 하부 챔버 내부의 밸브유닛 주위에 댐핑부재가 설치되는 화재 진압용 자동소화장치.