KR20220061600A - 압전소자를 이용한 소화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소화제 적재함 및 상기 소화제 적재함의 상부에 구비된 낙하산을 포함하며, 상기 소화제 적재함은 내부에 폭발장치부 및 소화제 적재부를 구비하며, 상기 폭발장치부는 상기 낙하산과 연결된 압전소자를 구비하며, 상기 압전소자는 낙하산이 펼쳐질 때 발생하는 충격량에 의해 작동되어 전기를 발생시키며, 상기 발생된 전기에 의해 폭발장치부가 폭발하여 적재된 소화제를 분출시키는 소화장치를 제공한다.

Description

압전소자를 이용한 소화장치{Fire extinguishing device using piezoelectric element}

본 발명은 압전소자를 이용한 소화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소화기는 화재의 초기단계에서 소화제가 갖는 냉각 또는 공기차단 등의 효과를 이용해서 불을 끄는, 운반할 수 있는 기구를 말한다. 상기 소화기는 사용하는 약제 또는 그 메커니즘에 따라 여러 종류가 있으나, 현재 사용되고 있는 소화기로는 포말소화기, 분말소화기, 할론소화기, 이산화탄소소화기 등이 있다.

이러한, 소화기는 소화약제가 충전되는 내압용기 형태의 용기와, 용기의 상단 주입구에 설치되는 밸브와, 밸브에 연결되는 관 형태의 노즐부를 포함한다. 밸브에는 압력게이지와 손잡이가 설치된다. 화재지점을 향해 정확하게 분사할 수 있도록 노즐부는 가요성 호스를 포함하고 있는 것이 보통이다.

한편, 산불이나 대형 건축물 화재 등의 경우에는 소방관이나 소방차량의 접근이 어렵고, 대량의 소화제 투여가 요구되므로, 헬리콥터를 이용하여 소화제를 투하하는 형태의 소화장치가 사용되고 있다. 상기 소화장치는 화염에 직접 떨어뜨려 소화제를 도포하는 경우 넓은 범위의 화염을 진압하기 어렵기 때문에, 화염 상방의 공중에서 소화제를 분출시키는 형태로 제조되고 있다.

상기와 같은 소화장치에는 보통 기폭장치가 이용되며, 소화장치의 폭발 고도를 조절하기 위하여, 타이머, 리포트 컨트롤, 온도측정센서, 거리측정센서 등과 기폭장치를 연계하여 기폭고도 또는 기폭시점을 조절하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방식의 소화장치는 구조가 복잡하고 고가일 뿐만 아니라, 사용시 작동에 대한 신뢰성이 부족하며, 안전에 대한 신뢰성도 부족한 상황이다. 예를 들어, 종래의 소화장치는 공중에서 폭발되지 않고 지면에 떨어지는 불량률이 높으며, 폭발시 소화장치의 일부만 파괴되어 잔해에 의해 인명 또는 재산 피해를 야기하고, 소화제도 충분히 분출하지 못하는 문제도 빈번히 야기하고 있다.

그러므로, 상기와 같은 문제점에 대한 해결이 시급히 요구되고 있다.

한국 등록특허 제10-1606921호

본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

간단한 구조를 가지므로 낮은 원가로 제조되며, 불량률이 낮으며, 사용시 작동에 대한 신뢰성이 및 안전에 대한 신뢰성이 우수하며, 적재된 소화제의 대부분이 안정적으로 분출되므로 우수한 화제 진압 효과를 갖는 소화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

소화제 적재함 및 상기 소화제 적재함의 상부에 구비된 낙하산을 포함하며,

상기 소화제 적재함은 내부에 폭발장치부 및 소화제 적재부를 구비하며,

상기 폭발장치부는 상기 낙하산과 연결된 압전소자를 구비하며,

상기 압전소자는 낙하산이 펼쳐질 때 발생하는 충격량에 의해 작동되어 전기를 발생시키며, 상기 발생된 전기에 의해 폭발장치부가 폭발하여 적재된 소화제를 분출시키는 소화장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폭발장치부는 소화제 적재함의 중심부에 위치하며, 상기 소화제 적재부는 상기 폭발장치부 주변에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재함은 세라믹 소재로 형성될 수 있으며, 상기 세라믹 소재는 석고, 도자기, 지오폴리머 및 모르타르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 세라믹 소재로 형성된 소화제 적재함은 내부면 및 외부면 중의 어느 하나 이상의 면에 폭발시 균일한 조각으로 분산될 수 있도록 균일하게 형성된 절단홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 낙하산이 구비되는 소화제 적재함의 상부는 공기가 타고 오를 수 있도록 볼록한 반구 유사형태의 곡면부로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재함은 내부에 하나 이상의 에어백을 더 구비하며, 상기 에어백은 폭발장치부의 폭발시 발생하는 연소가스에 의해 팽창되어 소화제 적재함을 폭파시켜서 소화제를 분출시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폭발장치부는 압전소자에서 발생되는 전기에 의해 기폭되는 점폭약(기폭약)을 포함할 수 있다.

본 발명의 소화장치는 간단한 구조를 가지므로 낮은 원가로 제조될 수 있으며, 낮은 불량률, 우수한 작동 신뢰성 및 안전성을 제공한다.

또한, 적재된 소화제의 대부분이 안정적으로 분출되므로 화제 진압에도 우수한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 소화장치의 일 실시형태(낙하산 접힌 상태)를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 소화장치의 일 실시형태(낙하산 펼친 상태)를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 소화장치의 작동과정을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 소화장치의 소화제 적재함의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 소화장치의 공중투하 과정을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 소화장치의 이송 및 배출 컨테이너의 전면부를 모식적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1 내지 도 7의 도면을 참고하여 본 발명의 소화장치를 설명한다.

본 발명의 소화장치는 소화제 적재함(10) 및 상기 소화제 적재함의 상부에 구비된 낙하산(20)을 포함하며, 상기 소화제 적재함(10)은 내부에 폭발장치부(30) 및 소화제 적재부(40)를 구비하며, 상기 폭발장치부(30)는 상기 낙하산(20)과 연결된 압전소자(32)를 구비하며, 상기 압전소자(32)는 낙하산이 펼쳐질 때 발생하는 충격량에 의해 작동되어 전기를 발생시키며, 상기 발생된 전기에 의해 폭발장치부가 폭발하여 적재된 소화제를 분출시키는 것을 특징으로 한다.

산불 등의 화재가 발생하면, 소방관이 물 또는 소화액을 화염에 직접분사하거나, 소화탄 등을 근거리에서 던지거나, 헬리콥터를 이용하여 물 또는 소화제를 투여하는 방식으로 대응하고 있다. 상기 대응방법 중 가장 발전된 방식인 헬리콥터를 이용하는 방식은 매우 효과적이나, 헬리콥터 투여에 최적화된 소화장치는 아직 개발되어 있지 않은 상황이다.

즉, 시한폭탄의 원리를 활용하는 소화탄, 거리측정센서를 활용하는 소화탄, 온도센서를 활용하는 소화탄 등이 소개되고 있으나, 사용시 효율적인 작동에 대한 신뢰성이 부족하며, 안전에 대한 신뢰성도 부족한 상황이다. 예를 들어, 종래의 소화장치는 공중에서 폭발되지 않고 지면에 떨어지는 불량률이 높으며, 폭발시 소화장치의 일부만 파괴되어 잔해에 의해 인명 또는 재산 피해를 야기하며, 소화제를 충분히 분출하지 못하는 문제도 빈번히 야기하고 있다.

본 발명의 소화장치는 낙하산과 이에 의해 작동하는 압전소자를 사용함으로써, 효율적인 작동 및 안전성에 대한 신뢰성이 높은 특징을 갖는다. 또한, 소화제 적재함이 작은 단위로 파괴될 수 있도록 구성되는 특징을 갖는다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 낙하산(20)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 공지된 형태의 낙하산을 사용할 수 있다. 예를 들어, 통상의 단일 낙하산 이외에 파일럿 슛과 메인 슛이 직렬로 이어지는 2단 낙하산이나 복수의 낙하산을 병렬로 배열한 것, 패러세일 등을 사용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 낙하산(20)은 사용 전에는 소화제 적재함(10)의 상부에 접힌 상태로 구비되며, 화재 진압을 위해 소화장치를 투하하는 경우, 공기저항에 의해 펼쳐지게 된다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 압전소자는 외력이 가해지면 전기를 발생시키는 소자를 의미한다. 상기 압전소자로는 이 분야에 공지된 압전소자가 제한없이 사용될 수 있다. 즉, 낙하산이 펼쳐질 때 압전소자에 가해지는 외력(충격량)에 의하여 전기를 발생시킬 수 있는 것이라면 어떠한 형태의 압전소자라도 사용이 가능하다.

본 발명의 소화장치에서 상기 압전소자(32)는 접힌 상태의 낙하산(20)과 연결선에 의하여 연결되어 있다. 폭발장치가 헬리콥터 등에서 투하되는 경우, 낙하산이 공기저항에 의해 펼쳐지게 되는데, 이 때 낙하산(20) 연결선에 의해 압전소자(32)에 순간적으로 큰 외력(충격량)이 발생된다. 이 외력이 압전소자를 가압하여 전기를 발생시킨다.

상기에서 낙하산과 압전소자는 다양한 형태의 연결선을 통하여 연결될 수 있으며, 예를 들어 로프, 와이어 등을 통하여 연결된 상태일 수 있다. 상기 연결선은 압전소자의 가압부에 압력을 인가할 수 있는 형태로 연결되며, 필요한 경우, 압전소자의 가압부를 효과적으로 가압할 수 있는 통상의 장치를 매개하여 압전소자와 연결될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폭발장치부(30)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 소화제 적재함(10)의 중심부에 위치할 수 있으며, 이 경우 상기 소화제 적재부(40)는 상기 폭발장치부 주변에 형성될 수 있다. 그러나, 상기 폭발장치부(30)와 소화제 적재부(40)는 다양한 형태로 소화제 적재함(10) 내부에 구비될 수 있으며, 상기와 같은 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 폭발장치부(30)는 소화제 적재함(10)의 하부나 상부에 위치되고, 상기 소화제 적재부(30)는 상기 폭발장치부의 반대편에 위치될 수도 있다.

상기 폭발장치부(30)는 소화제 적재함(10)에 통상의 고정부재에 의해 고정되거나, 접착재에 의해 고정될 수 있으다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폭발장치부(30)는 압전소자(32)에서 발생되는 전기에 의해 기폭되는 기폭장치(32)를 포함할 수 있다.

상기 기폭장치(32)로는 전기에 의해 작동되는 기폭장치라면 이 분야에 공지된 기폭장치가 제한없이 사용될 수 있다. 또한, 압전소자(32)에서 발생되는 전기 이외에 추가적으로 전기를 증폭시키거나, 추가의 전원을 공급할 수 있는 장치를 구비한 것일 수도 있다. 또한, 폭발시간을 지연시키기 위한 폭발 지연소재를 더 포함할 수도 있다.

상기 기폭장치(32)는 1차적으로 기폭을 수행하는 점폭약(또는 기폭제)을 더 포함할 수 있다. 그러나, 주된 폭발을 일으키거나, 대량의 가스를 급속히 발생시키는 연소재(36)를 직접 발화시킬 수 있는 경우에는 점폭약을 포함하지 않을 수도 있다.

또한, 본 발명의 소화장치는 상기 압전소자(32)에 의해 상기 연소재(36)를 직접 발화시키는 것이 가능한 경우에는 상기 압전소자가 기폭장치의 역할을 수행하므로 별도의 기폭장치를 포함하지 않을 수도 있다.

상기 연소재는 일반적으로 사용되는 화약이나 대량의 가스를 급속히 발생시키는 가스발생소재를 포함할 수 있다. 상기 가스발생소재는 본 발명의 소화장치에 에어백 원리를 채용하는 경우에 선택될 수 있다.

상기 가스발생소재로는, 이 분야에 공지된 소재가 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 무기아지드 예를 들어, 나트륨아지트(아지화나트륨)에 의한 아지드계 가스발생제, 무기아지드에 의하지 않은 비아지드계 가스발생제 등을 사용할 수 있다. 상기 비아지드계 가스발생제로는 예를 들어, 테트라졸, 트리아졸, 또는 이들 금속염 등의 질소함유 유기화합물과 알칼리금속 질산염 등의 산소함유 산화제를 주성분으로 하는 조성물; 트리아미노구아니딘 질산염, 카르보히드로아지드, 니트로구아니딘 등을 연료 및 질소원으로 하고, 산화제로서 알카리금속 또는 알칼리토류금속의 질산염, 염소산염, 과염소산염 등을 사용한 조성물 등 이 분야에 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재부(40)는 폭발에 의해 소화제가 용이하게 분출될 수 있는 장소에 위치된다. 상기 소화제 적재부(10)에는 이 분야에서 사용되고 있는 다양한 종류의 소화제가 적재될 수 있으며, 상기 소화제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 소화제로는 예를 들어, 수계 소화제, 가스계 소화제, 분말 소화제, 포말 소화제 등을 들 수 있다.

상기 소화제는 그 자체로 소화제 적재부(40)에 위치되거나, 다른 용기에 수용된 형태로 소화제 적재부에 위치될 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재함(10)은 이 분야에 공지된 다양한 소재로 제조될 수 있다. 특히, 상기 소화제 적재함은 세라믹 소재로 형성될 수 있으며, 상기 세라믹 소재로 제조된 소화제 적재함은 보관 시에는 안정적으로 소화제 적재부 및 폭발장치부를 보호하며, 사용 시에는 폭발에 의해 작은 조각으로 분해되기 쉬우며, 이에 따라 소화제의 대부분을 용이하게 분출시킬 수 있으므로 바람직하다. 또한, 잔해의 크기가 작으므로 우수한 안전성도 제공한다.

상기 세라믹 소재로는 석고, 도자기, 지오폴리머, 모르타르 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 세락믹 소재들은 평상시에는 소화장치가 파괴되지 않게 보호할 수 있는 강성을 가지지만, 내부에서 폭발이 일어나는 경우에는 쉽게 파괴되는 장점을 가지므로 바람직하다. 또한, 상기 소재들은 원가 측면에서도 바람직한 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재함(10)으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부면 및 외부면 중의 어느 하나 이상의 면에 폭발시 균일한 조각으로 분산될 수 있도록 균일하게 형성된 절단홈(78)이 형성된 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 즉, 소화장치가 폭발되는 경우, 소화제 적재함(10)이 전체적으로 잘게 절단되어 분산되지 않고, 일부만 파괴되는 경우에는 소화제 적재함 잔해가 인명피해를 야기하거나, 재산산의 손해를 야기할 수 있으며, 이러한 잔해는 폭발에 의한 소화제의 분출을 방해한다. 따라서, 본 발명에서는 소화제 적재함(10)에 균일하게 형성된 절단홈(78)을 구비하여 안전성 및 소화제의 분출 효율을 높이도록 하고 있다. 상기 절단홈(78)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 절단홈이 형성된 부분의 강도를 약화시키는 형태라면 어떠한 형태로도 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 낙하산이 구비되는 소화제 적재함(10)의 상부는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 공기가 타고 오를 수 있도록 볼록한 반구 유사형태의 곡면부로 형성될 수 있다. 또한, 더 나아가서, 본 발명의 소화제 적재함(10)은 구형 유사 형태로 제조될 수도 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다각 기둥 유사형태 등으로도 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 소화제 적재함(10)은 내부에 하나 이상의 에어백을 더 구비할 수 있으며, 상기 에어백은 폭발장치부의 폭발시 발생하는 연소가스에 의해 팽창되어 소화제 적재함을 파괴시키고, 소화제 밀어내어 분출시키는 기능을 수행한다. 상기 에어백을 팽창시키기 위한 연소재에 대해서는 전술한 내용이 적용될 수 있으며, 상기 에어백의 팽창에 관한 구성은 통상의 자동차에서 구현되는 에어백의 구성을 차용할 수 있다. 상기 에어백은 도우넛 형태로 형성되는 것이 기능상 유리할 수 있으며, 이 경우 폭발장치부는 도우넛 중심의 빈 공간에 위치될 수 있다.

본 발명의 소화장치는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 헬리콥터를 이용하여 투하되는 형태로 사용될 수 있다. 그러나 이러한 투하 형태로 한정되는 것은 아니며, 발사체에 의해 공중에 발사되는 형태를 포함하여 다양한 투척 형태에 의해 투척되는 형태로도 사용될 수도 있다.

헬리콥터를 이용하여 투하하는 경우, 본 발명의 소화장치는 여러 개를 동시에 투하하는 것이 효과적일 수 있다.

이러한 동시 투하를 위하여, 본 발명은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같은 소화장치 이송 및 투하 컨테이너(70)을 제공한다. 상기 컨테이너의 형태는 다양한 형태의 다각 기둥형상으로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 컨테이너(70)는 2개 이상의 소화장치를 다양한 형태로 배치하여 수용할 수 있으며, 예를 들어, 2열 이상으로 적층시켜서 수용할 수 있다. 상기 컨테이너는 도 5에 도시된 바와 같이, 하부에 컨테이너 오픈 도어(72)를 더 구비할 수 있다. 상기와 같은 컨테이너 오픈 도어는 한번에 여러 개의 소화장치를 쉽게 투하하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 소화장치는 공기 중에 투하되기만 하면, 쉽게 낙하산이 펼쳐지므로, 이러한 컨테이너를 사용하더라도 신뢰성 있게 작동될 수 있다. 또한 이러한 특징에 의해 산불 등의 대형화제에 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 상기 컨테이너(70)는 도 6에 도시된 바와 같이, 컨테이너의 앞쪽에 오픈 도어(72)를 포함하는 형태일 수도 있다. 이러한 형태의 경우, 소화장치가 구형 유사 형태인 경우 더 쉽게 소화장치를 투하할 수 있다.

또한, 상기 컨테이너(70)는 상기 소화장치를 고정하기 위하여 구비된 밴드(74)를 더 포함할 수 있다. 상기 밴드는 가로 및 세로 중에서 선택되는 일방향 이상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 컨테이너(70)은 상기 밴드의 고정을 자동으로 해제할 수 있는 밴드 고정 해제 장치(도 7, 76)를 더 포함할 수도 있다.

상기에서 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하였나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

10: 소화제 적재함 20: 낙하산
30: 폭발장치부 32: 압전소자
34: 기폭장치 36: 연소재
40: 소화제 적재부 70: 이송 및 투하 컨테이너
72: 컨테이너 오픈 도어 74: 밴드
76: 밴드 고정 해제 장치

Claims (9)

1. 소화제 적재함 및 상기 소화제 적재함의 상부에 구비된 낙하산을 포함하며,
   상기 소화제 적재함은 내부에 폭발장치부 및 소화제 적재부를 구비하며,
   상기 폭발장치부는 상기 낙하산과 연결된 압전소자를 구비하며,
   상기 압전소자는 낙하산이 펼쳐질 때 발생하는 충격량에 의해 작동되어 전기를 발생시키며, 상기 발생된 전기에 의해 폭발장치부가 폭발하여 적재된 소화제를 분출시키는 소화장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폭발장치부는 소화제 적재함의 중심부에 위치하며, 상기 소화제 적재부는 상기 폭발장치부 주변에 형성된 것을 특징으로 하는 소화장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 소화제 적재함은 세라믹 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 소화장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 세라믹 소재는 석고, 도자기, 지오폴리머 및 모르타르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 소화장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 세라믹 소재로 형성된 소화제 적재함은 내부면 및 외부면 중의 어느 하나 이상의 면에 폭발시 균일한 조각으로 분산될 수 있도록 균일하게 형성된 절단홈이 형성된 것을 특징으로 하는 소화장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 낙하산이 구비되는 소화제 적재함의 상부는 공기가 타고 오를 수 있도록 볼록한 반구 유사형태의 곡면부로 형성된 것을 특징으로 하는 소화장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 소화제 적재함은 내부에 하나 이상의 에어백을 더 구비하며, 상기 에어백은 폭발장치부의 폭발시 발생하는 연소가스에 의해 팽창되어 소화제 적재함을 폭파시켜서 소화제를 분출시키는 것을 특징으로 하는 소화장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 폭발장치부는 압전소자에서 발생되는 전기에 의해 기폭되는 기폭장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 기폭장치는 전기에 의해 발화되는 점폭약을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화장치.

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