KR100701723B1 - 대상유니트에 수계액체를 공급하기 위한 구동원과 소화설비 - Google Patents

대상유니트에 수계액체를 공급하기 위한 구동원과 소화설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배관계가 대기(stand-by)압력을 가지도록, 부동액으로 채워진 배관계(4)를 통하여 대상유니트(1,2)에 수계액체(Water-Based Liquid)를 공급하기 위한 구동원에 관한 것이며, 상기 수계액체용 저장용기(5)와, 부동액으로 채워진 추가적인 저장용기(9) 및, 배관계내의 압력이 배관계내에 순간적으로 제1압력레벨을 발생시키는 제1압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 수계액체를 저장용기(5)로부터 배관계에 액상으로 공급하기 위한 수단이 상기 배관계에 결합된다. 액체 응결의 위험없이 대상유니트에 수계액체의 경제적이며 자동적인 공급을 하기 위해, 수계액체를 공급하는 수단은 구동원의 부분으로서 펌프(7)와 구동원(8)으로 구성되는 펌프유니트(6)로 구성되고, 구동원은 펌프(11)와 구동원(12)으로 구성된 추가적인 펌프유니트(10)로 구성되며, 상기 추가적인 펌프는 대기(stand-by)압력을 유지하고, 이러한 목적으로, 배관계내의 압력이 배관계 내에 순간적으로 제1압력레벨 보다 큰 제2압력레벨을 발생시키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 추가적인 저장용기(9)로부터 배관계(4)로 부동액을 공급한다.

Description

대상유니트에 수계액체를 공급하기 위한 구동원과 소화설비{POWER SOURCE FOR SUPPLYING WATER-BASED LIQUID TO A UNIT, AND FIRE FIGHTING INSTALLATION}
본 발명은 배관계가 대기(stand-by)압력을 가지도록 부동액으로 채워진 배관계를 통해 대상유니트에 수계액체(Water-Based Liquid)를 공급하기 위한 구동원에 관련되며, 상기 배관계는 수계액체(Water-Based Liquid)용 저장용기와, 부동액으로 채워져 있는 추가적인 저장용기 및, 배관계내의 압력이 순간적으로 배관계내의 초기 압력레벨을 일으키는 제1압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면 수계액체를 액상으로 저장용기로부터 배관계 내로 공급하는 수단들이 결합되어있다.
여기서, 용어 “수계액체(water-based liquid)”는 액체가 사용되는 목적에 따라 순수한 물 또는 다른 형태의 물을 포함하는 첨가물을 의미한다.
US 4326589는 소화에 사용되는 유사한 구동원이 공개되어있다.
다양한 대상유니트에 물을 공급하기 위한 구동원인 상기 구동원은 물저장용기와, 물로 채워진 파이프를 통하여 저장용기로부터 대상유니트에 물을 공급하기 위한 펌프유니트로 구성되어 있으며, 우물과 같은 신선한 물 공급원으로부터 가정의 배관계에 물을 공급하기 위하여, 예를 들면 가정내에서 일반적으로 사용되고 있다. 상기 구동원의 또 다른 용도는 소화설비이다.
본 발명은 또한 스프레이헤드와, 부동액으로 채워진 배관계를 통해 수계액체를 소화용으로 마련된 대상유니트에 공급하기 위한 구동원으로 구성되며,상기 배관계는, 수계액체용 저장용기와, 부동액으로 채워진 추가적인 저장용기 및, 배관계 내부의 압력이 소정의 레벨로 떨어지면 액상으로 배관계 안팎에 응결하려는 경향을 가진 수계액체를 공급하기 위한 수단들이 결합되어있다.
물 또는 수계액체가 공급되어지는 어떤 환경들은 응결의 위험이 내재하고 있다. 이것은 온도가 물의 빙점이하로 떨어지는 나라들의 다양한 상황속에서 일반적인 문제이다. 몇가지 응용예들이 재순환이 없는 대상유니트, 즉 액체의 양이 특정의 목적으로 사용됨에 따라 감소하는 대상유니트에 관련된다. 최종적으로 언급한 예는 소화액으로서 수계액체를 사용하는 소화설비이다. 이때에는 소화액이 응결하면 소화작동을 할 수 없기 때문에 소화액이 응결하지 않는 것이 특히 중요하다.
몇 가지 응용예에서, 물에 응결을 막는 물질을 혼합함에 의해 물의 응결문제는 해결된다. 그러나, 응결을 막는 물질 또는 부동액은 가격이 비싸다. 실제적으로, 물 또는 수계액체보다 훨씬 가격이 비싸다. 대상유니트와 액체의 체적이 증가할수록, 값비싼 부동액의 추가는 더욱더 많아진다. 이러한 이유로, 큰 저장용기를 가진 구동원에서의 부동액의 사용은 고비용의 문제를 가지고 있다.
상기에 언급한 문제가 발생하는 응용예들은 소화액의 소비가 많고, 대형 화재를 위한 규모를 가진 소화설비들이다. 더욱이 부동액이 수계액체를 사용하는 소화설비의 물 또는 수계액체에 혼합되면, 결과적인 소화액은 부동액이 혼합되지 않 은 액체보다 소화능력이 떨어진다. 그러하여 부동액의 사용은 기능저하의 보다 큰 문제를 일으킨다.
고 비용을 피하기 위해, 응결의 위험을 막는 물질은 때때로 수계액체로부터 생략되어, 예를 들면 소화설비에 심각한 결과를 가질수 있다. 수계액체는 또한 환경에 유해한 액체로 대치될 수 있다. 더욱이, 예를 들면 소화설비에서가 아닌, 물의 양이 감소될 수 있는 상황에서, 이러한 것들은 자연적으로 위험을 내재한다.
US 4326589호는 초기에 배관계에서 부동액을 사용하고, 그 후 물이 스프링클러에 공급되는 소화설비를 나타낸다.
본 발명의 목적은, 물의 응결을 방지하기 위한 값비싼 물질을 소량사용함에 의해, 응결의 위험없이 대상유니트에 수계액체를 자동으로 공급할 수 있는 구동원을 공급하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 구동원은, 저장용기로부터 수계액체을 공급하기 위한 수단이, 구동원의 일부로서, 펌프와 펌프용 구동원으로 구성되는 펌프유니트를 구비하는 것과, 상기 구동원은 펌프와 펌프용 구동원으로 구성되는 추가적인 펌프유니트를 구비하며, 상기 추가적인 펌프유니트는 배관계 내부의 대기(stand-by)압력을 유지하고, 파이프 내부의 압력이 배관계 내부에 순간적으로 제2압력레벨을 일으키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 압력을 유지하기 위한 목적으로 추가적인 저장용기로부터 배관계로 부동액을 공급하도록 설치되어 있으며, 상기 제2차 압력레벨은 제1차압력레벨보다 큰 것을 특징으로 한다.
부동액은 단지 결상(frost)에 노출될 수 있는 대상유니트의 단면에만 필요하기 때문에, 추가적인 저장용기의 체적은 수계액체가 사용되는 저장용기의 체적보다 몇 배 작을 수 있다. 당연히 이것은 수계액체가 저장된 저장용기는 수계액체가 응결할 수 없는 위치에 위치되어야 함을 요구한다.
구동원의 바람직한 실시예들은 첨부되는 청구항 2항 내지 11항에 나타난다.
상기 구동원의 주된 장점은, 물의 응결을 막는 값비싼 물질의 사용을 최소화할 수 있으며, 특히 저장용기가, 응결하지 않아야 하는 많은 액체의 양을 사용하는 대상유니트와 관련하여, 대용량일 때에 중요하다.
본 발명의 소화장비는 저장용기로부터 수계액체를 공급하기 위한 수단이 구동원의 부분으로서 펌프와 펌프용 구동원으로 구성되는 펌프유니트를 구비하는 것과, 상기 구동원은 펌프와 펌프용 구동원으로 구성되는 추가적인 펌프유니트를 구비하고, 상기 펌프유니트는 배관계 내부의 대기(stand-by)압력을 유지하고, 이러한 목적으로 배관계 내부의 압력이, 배관계 내부에 순간적으로 제2압력레벨을 발생시키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면 추가적인 저장용기로부터 배관계로 부동액을 공급하도록 배치되며, 상기 제2압력레벨은 제1압력레벨보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구동원과 소화설비에 있어서, 응결의 위험을 가지는 액체는 필요할 때만, 즉 응결할 위험이 있는 액체가 응결할 시간을 가지는 환경에서만 부동액으로 대체되고, 여기서 응결할 위험이 있는 액체는 짧은 시간동안, 즉 응결할 위험이 있는 액체가 응결을 위한 시간이 없는 때에 사용될 수 있다.
소화설비는 특히 기차용으로 적합하다. 이러한 응용은 소화액의 비용을 상당히 줄일 수 있다.
본 소화설비의 바람직한 실시예는 첨부되는 청구항 13항 내지 15항에 나타난다.
소화설비의 주된 잇점은, 특히 소화액의 양이 많아야 하는 응용예에서 소화액의 비용이 적게 유지된다는 것이다. 동시에, 소화액은 좋은 소화능력을 가지고 실질적으로 응결할 수 없다.
다음으로, 본 발명은 철도 객차 내의 소화설비와 소화설비용 구동원을 나타내는 첨부되는 도면을 참고로 한 예를 이용하여 보다 자세하게 설명될 것이다.
도면은 기차의 세 개의 철도객차 1, 2, 3으로 구성되는 대상유니트를 나타낸다. 철도 객차중 하나의 객차(3)는 펌프유니트(6,10)를 가진 구동원이다. 최종적으로 언급한 철도 객차(3)는 펌프 객차로 불릴 수 있다. 기차는 상기에 언급한 구동원과 몇 개의 스프레이헤드(15)로 구성되는 소화설비를 구비한다. 구동원은 배관계(4)를 경유하여 스프레이헤드(15)에 수계액체의 형태로 소화액을 공급하도록 배치된다. 철도 객차(1,2)는 원하는 그룹의 스프레이헤드들이 화재시에 방출될 수 있는 수단인 섹션밸브(20)와 감지기(19)를 구비한다. 바꾸어 말해, 철도 객차 내의 모든 스프레이헤드(15)는, 관련된 객차내에서 화재가 감지될 때, 방출되도록 배치될 수 있다. 스프레이헤드(15)는 또한 독립하여 방출되고, 이와 같은 상황에서 열활성방출장치들로 구성되고 방출장치가 열로 폭발하거나 녹아버릴 때 방출되도록 배치될 수 있다.
구동원은 수계액체로 채워진 대형의 저장용기(5)를 구비하고 있다. 저장용기 (5)는 환경으로부터 단열된 공간으로서의 기능을 하는 펌프 객차내에 있어, 그렇지 않은 소화설비의 환경에서 가능할 수 있는 액체응결의 위험이 없다. 저장용기(5)는 20 내지 30000 L의 큰 용량을 가진다. 펌프유니트(6)는 파이프를 경유하여 저장용기(5)로부터 배관계(4)에 수계액체를 공급하도록 배치되어 있으며, 상기 유니트는, 예를 들면 50에서 200 bar의 압력을 생성할 수 있는 고압펌프(7)와 펌프의 구동원으로서, 예를 들면 200KW의 출력을 가진 디젤엔진(8)으로 구성되어 있다.
구동원은 부동액으로 채워진 추가적인 용기(9)를 구비하고 있다. 펌프(11)와 펌프용 구동원으로서 전기모터(12)로 구성된 펌프유니트(10)는 저장용기(9)로부터 배관계(4)에 파이프라인(13)을 경유하여 부동액을 공급하도록 배치된다. 여기에는 압력지시기(14)와 파이프라인(13)에 연결된 어큐멀레이터(16)가 있다.
밸브(17)는 저장용기(9)와 객차(1)의 사이의 파이프라인(13)에 연결되어있다. 폐쇄될 때, 밸브(17)는 액체가 저장용기에 역류하는 것을 방지한다.
다음에, 도면에 도시된 대상유니트가 어떻게 기능하는 지를 설명할 것이다.
예를 들면, 배관계(4)는 부동액으로 채워져 있다. 그리하여, 배관계(4)는 파이프내에 액체가 응결함이 없이, 온도가 물의 빙점이하로 떨어지는 환경에 설치될 수 있다. 스프레이헤드(15)가 기능을 시작하기 전에, 배관계 (4)내부는 예를 들면, 10 내지 30 bar의 대기(stand-by)압력이다. 배관계(4)는 전형적으로 하나의 객차에서 여러 개의 다른 객차로 연결되기 때문에, 철도 객차가 기차로부터 부착되거나 떨어질 때 잠겨지거나 풀려질 수 있는 객차들 사이에 결합장치(18)들이 있어야 한다.
실제적으로, 비록 스프레이헤드(15)의 어느 것도 방출되지 않을 지라도, 압력은 배관계(4)내에서 변할 수 있다. 배관계(4)가 항상 액체로 채워져있도록 하고 압력변화를 조절하여 균일화 하기 위해, 펌프유니트(10)는 배관계 내부를 상기에 언급한 대기(stand-by)압력으로 유지하도록 설치되어 있다. 압력지시기(14)는 대기(stand-by)압력을 조절하여 배관계(4)의 압력이 배관계 내부에 순간적으로 제2압력레벨을 발생시키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 모터(12)를 작동시킨다. 제2차압력레벨은 단지 대기 (stand-by)압력 보다 약간 적다. 제2차압력레벨은 예를 들면 20bar이다. 압력이, 예를 들면 30bar의 어떤 높은값 위로 상승하면, 펌프유니트(10)는 압력이 상승하기 때문에, 압력지시기(14)는 모터(12)가 정지하도록 한다. 어큐멀레이터(16)는 파이프라인 (13)과 배관계(4)에 부동액을 공급하도록 설치되어, 모터(12)가 짧은 시간에 수차례 온 오프로 절환되지는 않을 것이다. 그리하여 어큐멀레이터(16)는 버퍼로서의 역할을 한다.
만약, 감지기(19)가 화재에 다달아 섹션밸브(20)를 개방하기 위한 신호를 발생한 결과로 소화설비의 스프레이헤드(15)가 액체를 분출하기 시작하면, 배관계(4)의 압력은 배관계(4)내에 제1압력레벨을 일으키는 제1압력값까지 떨어진다. 제1압력레벨이, 예를 들면 5bar인 때, 압력지시기(14)는 압력하강에 반응하고, 디젤엔진(8)에 신호를 전달하여, 디젤엔진은 작동을 시작하며, 이때 펌프(7)가 배관계 내부로 수계액체를 높은 압력으로 펌핑하기 시작한다. 예를 들면, 압력은 바람직하게 50 내지 200bar의 압력범위이다. 책크밸브(25)는 고압액체형태가 추가의 펌프유니트(10)에 대향하여 펌프유니트 안으로 흘러 들어가는 것을 방지한다. 수계액체의 온도는 상대적으로 높고, 상대적으로 높은 속도로 배관계 내에 운반되어, 액체의 온도는 액체가 응결할 정도로 하강할 시간을 가지지 않는다. 결과적으로, 액체는 스프레이헤드(15)의 밖으로 흘러나간다.
그러므로, 압력지시기는 두개의 펌프유니트, 즉 전기모터(12)와 디젤엔진(8)의 구동원을 제어한다. 압력지시기(14) 대신에, 압력이 어떤 레벨아래로 떨어지거나 이를 초과할 때, 펌프유니트에 신호를 전달하는 여러 개의 압력스위치들을 사용하는 것이 가능하다.
부동액은 단지, 소화설비가 소화액을 분출하기 시작하기 전에, 배관계 (4)내의 가능한 유출을 보충하는 것이 요구되기 때문에, 저장용기(9)의 체적은 대용량의 저장용기(15)의 체적보다 몇 배 작을 수 있다. 저장용기(9)의 체적은, 예를 들면 100 내지 300 L 일 수 있다.
참조번호(21)은, 압력지시기(14)가 적절히 동작하지 않으면 발생할 수 있고 구동원의 구성부품에 손상을 일으킬 수 있는, 펌프유니트(10)가 배관계(4)내부로 부동액을 너무 높은 압력으로 공급하는 것을 방지하는 차단밸브를 나타낸다. 만약 30bar 보다 높은 압력이 발생되면, 파이프(24)를 거쳐 저장용기(9)로의 역류를 발생한다. 차단밸브(21)은 안전밸브로서의 기능을 한다.
참조번호(22)는, 만약 압력지시기(14)가 적절히 동작하지 않으면, 펌프유니트(6)가 수계액체를 배관계(4)내에 너무 높은 압력으로, 예를 들면 200bar 공급하는 것을 방지하는 차단밸브를 나타낸다. 그러한 압력은 파이프(23)을 경유하여 저장용기(5)에 역류를 발생시킨다. 차단밸브(22)는 차단밸브(21)과 같은 기능을 하며, 이 또한 안전밸브로 불릴 수 있다.
상기에서, 본 발명은 단지 하나의 예를 이용하여 설명되어 있다. 그러므로, 본 발명의 상세한 내용은 첨부되는 청구항의 범위 안에서 몇가지 다른 방법으로 변형될 수 있다는 것을 강조한다. 예를 들면, 펌프유니트의 구조가 변형될 수 있다. 엔진(8)은 전기모터일 수 있으며, 모터(12)는 디젤엔진일 수 있다. 저장용기들(5, 9)은 상기에 설명된 것과 다를 수 있다; 그러나, 기본적인 사상은 변하지 않고, 예를 들면 저장용기(5)는 절대적인 의미로 매우 큰, 전형적으로 수 천 리터만큼, 저장용기(9)보다 상당하게 대형일 수 있다. 본 유니트는 철도객차 이외의 장소에서 사용될 수 있고, 비록 본 발명이 특별히 소화설비에 적당할 지라도, 소화설비를 구비할 필요는 없다. 예를 들면, 배관계내에 있는 부동액은, 반드시 그럴 필요는 없지만 바람직하게는 추가적인 저장용기(9)내에 사용되는 것과 같은 부동액이다.

Claims (15)

  1. 배관계(4)가 대기(stand-by)압력을 가지도록 부동액으로 채워진 상기 배관계(4)를 통하여 대상유니트(1,2)에 수계액체를 공급하는 구동원으로서,
    수계액체용 저장용기(5)와, 부동액으로 채워진 추가적인 저장용기(9) 및, 배관계(4) 내부의 압력이 상기 배관계(4) 내부에 순간적으로 제1압력레벨을 발생시키는 제1압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 액상으로 상기 저장용기(5)로부터 상기 배관계(4)로 수계액체를 공급하기 위한 수단이 상기 배관계(4)에 결합되고,
    상기 저장용기(5)로부터 수계액체를 공급하기 위한 상기 수단은, 구동원의 부분으로서 펌프(7)와 펌프용 구동원(8)으로 구성되는 펌프유니트(6)를 구비하며,
    상기 구동원은 다른 펌프(11)와 상기 다른 펌프용 구동원(12)으로 구성되는 추가적인 펌프유니트(10)를 구비하며,
    상기 추가적인 펌프유니트(10)는 상기 배관계(4) 내부에 대기(stand-by)압력을 유지시키며, 상기 대기(stand-by)압력을 유지시킬 목적으로, 상기 배관계(4) 내부의 압력이 배관계 내부에 순간적으로 제1압력레벨보다 큰 제2압력레벨을 발생시키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 이하로 떨어지면, 부동액을 추가적인 저장용기(9)로부터 상기 배관계(4)에 공급하도록 설치된 것을 특징으로 하는, 대상유니트(1,2)에 수계액체를 공급하는 구동원.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 추가적인 저장용기(9)의 체적이 상기 저장용기(5)의 체적보다 몇 배 작은 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프(11)용 구동원유니트는 전기모터(12)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 배관계(4)에 어큐멀레이터(accumulator:16)가 연결되고, 상기 어큐멀레이터가 배관계에 부동액을 공급함에 의해 배관계내의 압력차를 보상하도록 설치된 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프유니트(6)의 펌프는 고압펌프(7)인 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 펌프유니트(6)는 배관계(4)에 50 내지 200bar 의 압력을 공급하도록 설치된 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프유니트(6)의 펌프(7)용 구동원은 디젤엔진(8)인 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 배관계(4)는, 배관계 내부의 압력이 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어질 때에, 추가적인 펌프유니트(10)를 스위칭하기 위한 압력지시기(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 배관계(4)는 배관계 내부의 압력이 제1압력값까지 대기중인 압력 아래로 떨어질 때에, 펌프유니트(6)를 스위칭하기 위한 압력지시기(14)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 추가적인 펌프유니트의 상기 펌프(11)는 배관계(4)내에 10 내지 30bar의 대기(stand-by)압력을 유지하도록 설치된 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  11. 제 1 항에 있어서, 수계액체로 채워진 상기 저장용기(5)가 단열공간안에 있는 것을 특징으로 하는, 대상유니트에 수계액체를 공급하는 구동원.
  12. 스프레이헤드(15)와, 배관계가 대기(stand-by)압력을 가지도록 부동액으로 채워진 배관계(4)를 통하여, 화재에 대항하여 보호되어져야 하는 대상유니트(1,2)에 수계액체를 공급하기 위한 구동원으로 구성되어 있으며,
    상기 수계액체용 저장용기(5)와, 부동액으로 채워진 추가의 저장용기(9) 및, 배관계 내의 압력이 배관계 내의 제1압력레벨을 발생시키는 제1압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 배관계의 안팎으로 응결하려는 경향을 가진 수계액체를 액상으로 공급하기 위한 수단이 배관계에 결합된 소화설비로서,
    저장용기(5)로부터 수계액체를 공급하는 상기 수단은, 구동원의 부분으로서 펌프(7)와 펌프용 구동원(8)으로 구성되는 펌프유니트(6)를 구비하고,
    상기 구동원은 다른 펌프(11)와 상기 다른 펌프용 구동원(12)으로 구성되는 추가적인 펌프유니트 (10)를 구비하며,
    상기 추가적인 펌프유니트는 파이프라인(13)을 경유하여 배관계 내에 대기(stand-by)압력을 유지하고, 상기 대기(stand-by)압력을 유지할 목적으로, 배관계 내의 압력이 배관계 내에 순간적으로 제1압력레벨 보다 큰 제2압력레벨을 발생시키는 제2압력값까지 대기(stand-by)압력 아래로 떨어지면, 부동액을 추가적인 저장용기(9)로부터 배관계에 공급하는 것을 특징으로 하는, 소화설비.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 대상유니트는 기차이며, 설비가 기차에 설치되고 저장용기(5)는 철도객차(3)의 단열공간인 것을 특징으로 하는 소화설비.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 구동원이 철도객차(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 소화설비.
  15. 제 12 항에 있어서, 추가적인 저장용기(9)의 체적은 저장용기(5)의 체적보다 몇 배 작은 것을 특징으로 하는 소화설비.
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