KR20220090324A - 고체에어로졸 소화기용 기동장치 - Google Patents
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Abstract
고체에어로졸의 점화를 위해 배터리나 외부 전원을 사용하지 않고 고전압 전원을 발생시키는 압전소자를 활용하여 점화 실패 확률을 감소시키기 위해 이중으로 점화장치를 구비하여 가끔 발생하는 불발에 의한 고체에어로졸 부작동 확률을 획기적으로 줄이는 이중 점화옥을 구비한 고체에어로졸 소화기용 기동장치가 개시된다. 고체에어로졸 소화기용 기동장치는, 압전소자 구조체; 상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제1 양극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제2 양극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제1 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제1 양극 와이어에 꼬임 배치된 제1 음극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제2 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제2 양극 와이어에 꼬임 배치된 제2 음극 와이어; 상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어의 종단부인 제1 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제1 점화옥; 및 상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어의 종단부인 제2 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제2 점화옥을 포함한다.
Description
본 발명은 고체에어로졸 소화기용 기동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체에어로졸의 점화를 위해 배터리나 외부 전원을 사용하지 않고 고전압 전원을 발생시키는 압전소자를 활용하여 점화 실패 확률을 감소시키기 위해 이중으로 점화장치를 구비하여 가끔 발생하는 불발에 의한 고체에어로졸 부작동 확률을 획기적으로 줄이는 이중 점화옥을 구비한 고체에어로졸 소화기용 기동장치에 관한 것이다.
일반적으로 고체에어로졸 소화기는 소화장치내에 점화장치, 소화약제 및 냉각제로 구성되고, 상기 점화장치는 뇌관, 열선 또는 스파크 전극과 점화옥(fuse head)으로 이루어져 있고, 소화약제는 산화제인 질산염 또는 및 염소산염과 환원제인 연료로 이루어져 있다. 점화옥은 전기뇌관의 점화제로서 전교에 도포된 물질이다.
외부에서 공급되는 전원이나 배터리에 의해 또는 내부 작동 장치에 의해 점화옥인 점화되고, 이 점화는 소화약제를 연소시켜 화재를 진압하는 소화성분이 포함된 기체로 변환되고 이 기체압력으로 소화성분은 냉각제를 통과하면서 외부로 분사된다. 분사되는 기체의 성분에 포함된 질소, 탄산가스 및 건조수증기 등 불활성 기체가 화염에 근접하여 산소 차단 효과를 제공하며, 또한 소화약제 성분에 포함된 칼륨 라디칼은 화염에서 발생되는 수산화 라디칼을 차단하여 화재를 진압하게 된다. 상기와 같이 점화옥 및 점화장치는 고체에어로졸의 기동을 위한 중요한 장치로서 부작동시 고체에어로졸이 동작을 하지 않아 화재 발생에 대응하지 못하는 문제가 종종 있어 왔다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 배터리나 외부 전원을 사용하지 않고, 압전소자에서 발생하는 자가 발전을 사용함으로써, 전원 공급 차단이나 배터리 방전으로 인한 부작동 위험을 감소시키고, 점화옥을 이중으로 배치하여 행여 점화옥이나 전극 불량에 의한 점화 실패를 획기적으로 줄이는 점화장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치는, 압전소자 구조체; 상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제1 양극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제2 양극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제1 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제1 양극 와이어에 꼬임 배치된 제1 음극 와이어; 상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제2 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제2 양극 와이어에 꼬임 배치된 제2 음극 와이어; 상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어의 종단부인 제1 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제1 점화옥; 및 상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어의 종단부인 제2 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제2 점화옥을 포함한다.
일실시예에서, 상기 제1 및 제2 양극 와이어들 및 상기 제1 및 제2 음극 와이어들 각각은 구리선의 심지와 비전도성 외피로 구성되고, 상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어 각각의 종단부에서 0.1 내지 1 mm 외피가 탈피되어 상기 제1 스파크 전극을 정의하고, 상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어 각각의 종단부에서 0.1 내지 1 mm 외피가 탈피되어 상기 제2 스파크 전극을 정의할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 및 제2 양극 와이어들 및 상기 제1 및 제2 음극 와이어들 각각은 구리선의 심지와 비전도성 외피로 구성되고, 상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어 각각의 종단부는 3 내지 5mm 간격으로 이격되고, 상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어 각각의 종단부는 3 내지 5mm 간격으로 이격될 수 있다.
일실시예에서, 상기 고체에어로졸 소화기용 기동장치는 상기 압전소자 구조체의 상단에 배치된 작동버튼을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 압전소자 구조체는 5,000V~20,000V의 출력을 발생시킬 수 있다.
일실시예에서, 상기 압전소자 구조체의 양극에 상기 제1 및 제2 양극 와이어들이 납땜으로 연결되고, 상기 압전소자 구조체의 음극에 상기 제1 및 제2 음극 와이어들이 납땜으로 연결될 수 있다.
이러한 고체에어로졸 소화기용 기동장치에 의하면, 배터리나 외부 전원을 사용하지 않고, 압전소자에서 발생하는 자가 발전을 사용함으로써, 전원 공급 차단이나 배터리 방전으로 인한 부작동 위험을 감소시키고, 점화옥을 이중으로 배치하여 행여 점화옥이나 전극 불량에 의한 점화 실패를 획기적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치를 촬영한 사진이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 스파크 전극들을 촬영한 사진이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 제1 점화옥 및 제2 점화옥을 촬영한 사진이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치를 촬영한 사진이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 스파크 전극들을 촬영한 사진이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 제1 점화옥 및 제2 점화옥을 촬영한 사진이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
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. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치를 촬영한 사진이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 스파크 전극들을 촬영한 사진이다. 도 2c는 도 2a에 도시된 고체에어로졸 소화기용 기동장치의 제1 점화옥 및 제2 점화옥을 촬영한 사진이다.
도 1 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고체에어로졸 소화기용 기동장치는 압전소자 구조체(110), 제1 양극 와이어(120), 제2 양극 와이어(130), 제1 음극 와이어(140), 제2 음극 와이어(150), 제1 점화옥(160) 및 제2 점화옥(170)을 포함하고, 소화기 몸체(미도시)에 부착되어 고체에어로졸 소화기의 소화 약제를 점화시킨다.
상기 소화기 몸체 안에는 상기 발화제의 발화로 연소되는 고체 소화 약제와 상기 고체 소화약제의 연소로 발생하는 고체 소화 에어로졸을 냉각시키는 냉각제가 들어있으며, 고체 입자 형태로 되어 있다. 상기 고체 소화 약제는 예를 들면, KNO3, KClO4 및 탄소를 포함하는 고체 혼합물일 수 있다. 상기 고체 소화 약제는 상기 발화제가 발화하게 되면 이 발화열로 인해 연소가 이루어지고 이때, 칼륨(K)을 많이 포함하는 고체 소화 에어로졸 성분이 발생한다.
여기서, 에어로졸이란 고체나 액체 상태의 입자가 기체에 존재할 때 에어로졸이라 한다. 따라서 고체 소화 에어로졸은 고체의 소화 성분 입자가 기체에 존재하는 것을 의미한다. 상기 냉각제는 예를 들면, Mg(OH)2, Na2CO3, H3BO3, CaSO4, Urea(CH4N2O) 및 Dicyandiamide(C2H4N4)를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 물질의 고체 혼합물일 수 있다.
압전소자 구조체(110)는 원통형 구조의 압전소자(111), 압전소자(111)의 상단에 전기적 접촉을 이루는 제1 전극(112), 압전소자(111)의 하단에 전기적 접촉을 이루는 제2 전극(113)을 형성하며, 제1 전극(112) 및 제2 전극(113)은 각각으로 전기 배선을 위한 제1 단자(114) 및 제2 단자(115)를 포함하고, 압전 효과(Piezoelectric Effect)를 통해 제1 점화옥(160) 및 제2 점화옥(170) 중 적어도 하나 이상을 점화시킨다.
압전 효과는 고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 저항 효과라고도 하며, 수정, 로셀염, 티탄산바륨(BaTiO3), 인공세라믹(PZT) 등을 포함하여, PVDF라는 폴리머 계열 소재를 이용한 압전소자를 구현할 수 있다. 이러한 압전소자는 결정에 압력을 가하면 전압이 발생하는데 이것을 압전 직접효과라고 하며, 이와 반대로 전압을 주면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 압전 역효과라 한다. 이에 본 발명에서는 압전 직접효과를 이용하여 소정의 전기를 발생토록 한다.
또한, 본 발명에서 적용되는 압전소자의 출력 전압 및 전류량은 발화제의 용량에 따라 설계되어야 하는데, 통상 발화제의 동작 전류는 20 ~ 200mA이며, 상기 압전소자는 소자의 면적, 휨의 각도 및 가속도에 비례하여 전기가 발생한다. 따라서, 상기 압전소자는 발화제의 동작 전류량에 따라 설계된 압전소자 구조체로써 제공한다.
압전소자 구조체(110)는 소형 크기를 갖는 다수 개의 압전소자가 물리적으로 결합되어 병렬접속 구조를 기반으로 전류량을 높이도록 구성하거나, 상호 분리되어 설치된 적어도 둘 이상의 압전소자로 이루어진 후, 상호 병렬 접속 구조로부터 전류량을 높이도록 설계될 수 있을 것이다. 또한, 발화제의 동작 전압은 수십 V/mSec이나, 압전소자의 출력 전압은 수십 kV/㎲이기 때문에, 안정적인 출력 전압을 확보하는 것은 문제되지 않는다.
이와 같은 구조의 압전소자 구조체(110)는 소정 형상의 하우징(119) 내부에 매립된 상태이며, 하우징(119)은 자동 소화장치의 상단에 고정 설치된다. 따라서, 압전소자 구조체(110)의 상측부에는 작동 버튼(180)이 위치한다. 작동 버튼(180)이 가압되면 압전소자 구조체(110)를 물리적으로 순간 가압하게 되며 이로부터 압전소자 구조체(110)는 소정의 전기를 발생시킨다.
상기 원통형 구조의 압전소자 구조체(110)는 슬림 구조의 압전소자를 다수 개 접합한 구조로 배치될 수 있고, 각 압전소자는 상호 병렬 접속되어 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 접속한다. 즉, 작동장치의 동작에 의거하여 상기 압전소자 구조의 상측 면으로 순간적인 충격이 발생하면, 다수 개가 접합된 압전소자는 각각으로 전기를 발생시킨다.
압전소자 구조체(110)는 대략 50개 내지 100개의 압전소자를 중첩시킴으로써, 발화제의 구동 전류를 충분히 생산하도록 한다. 압전소자의 갯수는 압전소자의 전기발생 용량에 따라 달리 설계될 수 있을 것이다. 이와 같이 다수 개의 압전소자를 중첩하는 것은 압전소자의 출력 전류량을 높이기 위한 것으로서, 원통형 압전소자는 발화제의 구동 전류인 20~200mA 보다 큰 출력 전류량을 생산한다. 또한, 다수 개의 압전소자가 병렬로 접속됨에 따라, 압전소자의 출력 전압은 변동되지 않으며 수 kV/msec으로서 상기 발화제를 구동하기에 충분할 것이다.
제1 양극 와이어(120)는 압전소자 구조체(110)의 양극에 연결되고, 제2 양극 와이어(130)는 압전소자 구조체(110)의 양극에 연결된다.
제1 음극 와이어(140)는 압전소자 구조체(110)의 음극에 연결되고, 종단부가 제1 양극 와이어(120)의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 제1 양극 와이어(120)에 꼬임 배치된다.
제2 음극 와이어(150)는 압전소자 구조체(110)의 음극에 연결되고, 종단부가 제2 양극 와이어(130)의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 제2 양극 와이어(130)에 꼬임 배치된다.
제1 점화옥(160)은 제1 양극 와이어(120) 및 제1 음극 와이어(140)의 종단부인 제1 스파크 전극을 둘러싸도록 배치되고, 제2 점화옥(170)은 제2 양극 와이어(130) 및 제2 음극 와이어(150)의 종단부인 제2 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된다.
제1 점화옥(160) 및 제2 점화옥(170) 각각은 산화제와 환원제 및 바인더로 구성되고, 상기 제1 스파크 전극 및 상기 제2 스파크 전극 각각에 0.02~0.1g으로 코팅된다.
이처럼, 점화옥이 2개로 구분되어 코팅되므로 점화옥 한 개가 점화에 실패하더라도 나머지 한 개가 점화에 성공하면 고체에어로졸 기동에 문제가 없다. 또한, 재1 및 제2 스파크 전극들이 동시에 작동하면, 점화를 보다 신속하게 할 수 있다는 장점이 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리나 외부 전원을 사용하지 않고, 압전소자에서 발생하는 자가 발전을 사용함으로써, 전원 공급 차단이나 배터리 방전으로 인한 부작동 위험을 감소시키고, 점화옥을 이중으로 배치하여 행여 점화옥이나 전극 불량에 의한 점화 실패를 획기적으로 줄일 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 압전소자 구조체
111 : 압전소자
112 : 제1 전극 113 : 제2 전극
114 : 제1 단자 115 : 제2 단자
120 : 제1 양극 와이어 130 : 제2 양극 와이어
140 : 제1 음극 와이어 150 : 제2 음극 와이어
160 : 제1 점화옥 170 : 제2 점화옥
119: 하우징
112 : 제1 전극 113 : 제2 전극
114 : 제1 단자 115 : 제2 단자
120 : 제1 양극 와이어 130 : 제2 양극 와이어
140 : 제1 음극 와이어 150 : 제2 음극 와이어
160 : 제1 점화옥 170 : 제2 점화옥
119: 하우징
Claims (6)
- 압전소자 구조체;
상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제1 양극 와이어;
상기 압전소자 구조체의 양극에 연결된 제2 양극 와이어;
상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제1 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제1 양극 와이어에 꼬임 배치된 제1 음극 와이어;
상기 압전소자 구조체의 음극에 연결되고, 종단부가 상기 제2 양극 와이어의 종단부에서 일정 간격 이격되도록 상기 제2 양극 와이어에 꼬임 배치된 제2 음극 와이어;
상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어의 종단부인 제1 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제1 점화옥; 및
상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어의 종단부인 제2 스파크 전극을 둘러싸도록 배치된 제2 점화옥을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 양극 와이어들 및 상기 제1 및 제2 음극 와이어들 각각은 구리선의 심지와 비전도성 외피로 구성되고,
상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어 각각의 종단부에서 0.1 내지 1 mm 외피가 탈피되어 상기 제1 스파크 전극을 정의하고,
상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어 각각의 종단부에서 0.1 내지 1 mm 외피가 탈피되어 상기 제2 스파크 전극을 정의하는 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 양극 와이어들 및 상기 제1 및 제2 음극 와이어들 각각은 구리선의 심지와 비전도성 외피로 구성되고,
상기 제1 양극 와이어 및 상기 제1 음극 와이어 각각의 종단부는 3 내지 5mm 간격으로 이격되고,
상기 제2 양극 와이어 및 상기 제2 음극 와이어 각각의 종단부는 3 내지 5mm 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치. - 제1항에 있어서, 상기 압전소자 구조체의 상단에 배치된 작동버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치.
- 제1항에 있어서, 상기 압전소자 구조체는 5,000V~20,000V의 출력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치.
- 제1항에 있어서, 상기 압전소자 구조체의 양극에 상기 제1 및 제2 양극 와이어들이 납땜으로 연결되고, 상기 압전소자 구조체의 음극에 상기 제1 및 제2 음극 와이어들이 납땜으로 연결된 것을 특징으로 하는 고체에어로졸 소화기용 기동장치.
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| KR1020200181406A KR102633337B1 (ko) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 고체에어로졸 소화기용 기동장치 |
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- 2020-12-22 KR KR1020200181406A patent/KR102633337B1/ko active IP Right Grant
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| KR102633337B1 (ko) | 2024-02-06 |
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