KR200411018Y1

KR200411018Y1 - 긴급대피용 산소발생장치

Info

Publication number: KR200411018Y1
Application number: KR2020050036527U
Authority: KR
Inventors: 박상길
Original assignee: 박상길
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-03-09
Also published as: CN1990067A

Abstract

본 고안은 긴급대피용 산소발생장치에 관한 것으로, 대피자의 안면부에 착용하며, 대피자의 호흡상태에 따른 압력차에 의해 산소를 대피자에게 공급하거나, 이산화탄소 및 습기를 이산화탄소 배출관을 통해 배출하는 호흡부와, 상기 호흡부의 이산화탄소 배출관에 연결되어 배출된 이산화탄소와 습기를 저면의 이산화탄소 공급공을 통해 배출하는 이산화탄소 공급부와, 상기 이산화탄소 공급부의 외측에 상면이 개방된 상태로 결합되어, 그 내부에 충진된 과산화칼륨(KO₂)과 이산화탄소, 과산화칼륨과 습기의 반응에 의해 산소를 발생시키는 산소 발생부와, 상기 산소발생부의 외측에 저면이 개방된 상태로 결합되어 상기 발생된 산소의 이동로를 제공하는 산소 이동부와, 상기 이산화탄소 공급부, 산소 발생부 및 산소 이동부의 저면측에 체결되어 상기 산소 이동부를 통해 이동된 산소를 저장하는 산소 저장부와, 상기 산소 이동부의 양측면에 각각 부착되어 상기 산소 저장부에 저장된 산소에 잔류하는 이산화탄소를 제거하고, 온도 및 습도를 낮춰 상기 호흡부에 공급하는 필터부를 포함한다. 이와 같은 본 고안은 대피시간 동안에 충분한 산소를 공급할 수 있어 인명피해를 줄일 수 있으며, 보관과 휴대가 용이한 효과가 있다.

Description

긴급대피용 산소발생장치{Oxygen generator for emergency evacuation}

도 1은 종래 산소발생장치를 이용한 산소마스크의 구성도이다.

도 2는 도 1에서 산소발생장치의 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치의 정면 투시도이다.

도 4는 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치의 평면 투시도이다.

도 5는 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치의 사용상태도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100:호흡부 110:이산화탄소 유출관

111:체크밸브 120:산소 공급관

121:체크밸브 210:이산화탄소 유입부

211:이산화탄소 유입공 220:산소 발생부

230:산소 이동부 240:산소 저장부

250:필터부 251:이산화탄소 흡착부

252:습기제거부

본 고안은 긴급대피용 산소발생장치에 관한 것으로, 특히 대피자가 내쉰 이산화탄소를 이용하여 산소를 발생시켜 화재 발생 등의 위험상황에서 안전하게 대피할 수 있도록 하는 긴급대피용 산소발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 내부 장식으로 합성 고분자의 사용량의 증가로 인하여 화재 발생시 독성 가스에 의해 대피자는 대피구까지 도달하기 전 수 분 내에 유독가스로 인해 질식사하는 사고가 자주 발생한다.

이러한 점을 감안하여 휴대용 산소마스크는 화재발생시 초기 수초 내지 수분동안 산소를 공급받아 호흡을 하면서 대피할 수 있게 한 것으로서, 압축산소를 이용하거나, 물과 화학물의 반응을 통해 산소를 제공하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이와 같이 압축산소 또는 물과 화학물의 반응을 이용하는 경우 압축산소통의 부피가 크고, 물을 보관하기 위한 물통의 부피가 큰 문제점이 있었다.

종래 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0316831호에 기재되어 있으며, 이를 참조하여 종래 산소 발생 장치 및 이를 이용한 산소마스크에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 산소발생장치를 구비한 방화용 방독면을 도시한 사시도이다.

두건(1)은 넓고 깨끗한 시야를 제공하기 위해 목 상위부분은 투명하며 난 연 성재질로 되어있고, 외부 유독가스 유입을 차단하기 위한 목둘레 졸림 끈(11)을 포함한다.

산소저장주머니(6)는 생성된 산소를 일시 저장하며 착용자가 산소 호흡 량을 조절하여 산소가 두건 외부로 유출되는 것을 방지하여 호흡가능시간을 증가시키는데 그 목적이 있으며, 산소가 유입 시 부풀어 올라 일정한 공간이 형성되도록 난연성 재질을 두건의 일면에 덧붙여 형성된 공간으로서 조절밸브(61)와, 호흡기로 산소를 공급하는 호스(62)와, 혼합실과 연결된 호스(63)를 포함한다.

도 2는 도 1에서 혼합실과, 물통과, 소형압축공기통의 단면도이다.

혼합실(2)은 산소를 발생시키는 핵심역할을 하는 것으로 원판 형상의 용기(21)로서 방독면을 보관 시 혼합실에 유입될 수 있는 습기로 인해 탄산나트륨 파우더와 이산화망간 파우더의 수명 단축 방지와 성능을 보장하기 위해 혼합실 내부는 습기가 없는 밀봉상태가 요구된다.

이러한 혼합실은 용기(21)의 내부에 탄산나트륨(Na₂CO₃)파우더(3)와; 이산화망간(MnO₂)파우더(4)와; 불순물이 호스로 유입되는 것을 방지하는 필터(22)와; 피스톤에 결합된 밀핀(55)에 의해 작동되는 밀봉막 파열 핀 뭉치(7)와; 호스 밀봉막(23)과; 물통과 혼합실의 경계면 역할을 하면서 밀핀과 주입관(54)이 쉽게 관통할 수 있는 얇은 밀봉막(24)를 구비함을 특징으로 한다.

상기 밀봉막 파열 핀 뭉치(7)는 필터와 호스(63)의 입구 사이의 공간에 위치하며, 혼합실의 용기(21)에 결합된 프레임(71)과; 프레임의 돌기 축(72)에 결합되 며 일 끝단에 호스의 밀봉막을 파열시킬 수 있는 칼날 핀(75)이 돌출 된 "L"자 형상의 막대(73)와; 평시 칼날 핀이 밀봉막(23)에 접촉되지 않도록 막대를 지지한 스프링(74)으로 구성된다.

물통(5)은 혼합실의 용기 일면에 접합된 원통 형상의 실린더용기(51)와 피스톤(52)으로 형성된 내부 공간에 물(59)이 충전되어 있다.

이러한 물통은 탄산나트륨 및 이산화망간과 화학반응을 하는 물(59)을 혼합실 내부로 공급하고 밀봉된 호스를 개방시키는 역할을 하는 것으로, 피스톤(52)과; 탄성력으로 피스톤을 전진시키는 스프링(56)과; 피스톤과 결합되고 피스톤이 전진시 밀봉막(24)을 관통하여 밀봉막 파열 핀 뭉치를 작동시킬 밀핀(55)과; 피스톤과 결합되고 피스톤 전진 시 압력이 증가한 물을 혼합실 내부로 유입시키는 주입관(54)과; 평시 피스톤을 고정시키기 위해 안전핀(8)이 삽입될 구멍(57)과; 피스톤이 전진시 진공상태를 방지하기 위한 공기구멍(58)을 포함한다.

상기 주입관(54)은 밀봉막을 용이하게 관통하기 위해 끝 부분이 주사바늘 끝처럼 가공되었으며 천공된 물 유입구(541)가 구비되었다.

소형압축공기통(9)은 혼합실의 용기(21)와 물통용기(51)의 하단 부에 부착되어 위치하며, 물과 탄산나트륨 파우더 및 이산화망간 파우더간 화학반응으로 생성된 산소가 호흡기로 공급되기 전까지 착용자가 호흡을 할 수 있도록 하고, 두건착용시 두건 속으로 유입된 유독가스 및 오염된 공기를 두건외부로 배출하는 역할을 하는 것으로 가벼운 재질로 된 압축용기(91)와; 보관 시 외부온도에 의해 압축공기압이 일정기준을 초과 시 압축용기의 폭발을 방지하기 위한 안전밸브뭉치(92)와; 두건내부와 연결된 호스(93)로 구성된다.

상기 안전밸브 뭉치는 안전핀이 삽입될 구멍(9212)과 스프링과 원통 링이 삽입될 원기둥(9211)을 구비한 밸브 바(921)와; 일정한 압력으로 밸브 바를 밀고 있는 스프링(922)과; 스프링을 지지하고 안전핀이 삽입될 구멍(9231)이 천공된 원통링(923)으로 구성되었다.

안전밸브 뭉치의 작동은 안전핀(8)이 구멍(57,9211,9231)으로부터 제거되면 스프링을 지지하고 있던 원통링(923)이 스프링의 탄성력에 의해 후진하게 되고, 밸브 바 또한 압축공기의 압력으로 후진하게 되며, 이로 인해 압축공기 통로가 개방되어 압축공기가 호스(93)를 통과하여 두건내부로 유입된다.

그리고 안전핀이 제거가 안 된 상태에서 압축용기의 압력이 스프링 탄성력보다 높게 되면 급증된 압력에 의해 밸브 바(921)는 역시 후진하게 되어 압축공기의 일부가 두건내부로 배출되어 폭발의 위험이 방지된다.

그러나 이와 같은 종래 산소 발생 장치와 이를 이용한 산소마스크는 사람이 호흡을 통해 배출하는 이산화탄소를 물과 반응하는 탄산나트륨을 이용하여 제거하고, 새롭게 물과 이산화망간의 반응을 통해 산소를 발생시키는 구조를 가지고 있으며, 이는 반드시 물을 사용하는 화학반응을 통해 이산화탄소를 제거하고, 산소를 발생시키는 것으로, 휴대용 산소마스크에 적용하기 위해서는 그 산소마스크의 착용가능 시간에 따라 결정되는 산소 요구량을 발생시키기 위해서는 대량의 물을 휴대해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 이산화탄소를 제거하는 수단과 산소 발생수단이 분리되어 있어, 기계 적인 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 이산화망간과 물의 반응으로 산소를 발생시킨다고 하였으나, 실제 이산화망간은 과산화수소와 반응하여 물과 산소를 발생시키는 과정에서 촉매로 작용하는 것이며, 이산화망간은 중금속으로 사용과 폐기에 유의해야 하는 것으로 그 적용과정에 문제점이 있었다.

그리고, 화학반응을 통해 발생한 산소는 상온보다 높은 열을 함유하고 있으며, 이를 직접 호흡하기는 적당하지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 고안은 물이나 압축산소를 휴대하지 않고도 긴급상황에서 대피시간 동안 산소를 발생시킬 수 있는 긴급대피용 산소발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 간단한 구조를 사용하여 산소발생장치의 부피를 줄일 수 있는 긴급대피용 산소발생장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 대피자의 안면부에 착용하며, 대피자의 호흡상태에 따른 압력차에 의해 산소를 대피자에게 공급하거나, 이산화탄소 및 습기를 이산화탄소 배출관을 통해 배출하는 호흡부와, 상기 호흡부의 이산화탄소 배출관에 연결되어 배출된 이산화탄소와 습기를 저면의 이산화탄소 공급공을 통해 배출하는 이산화탄소 공급부와, 상기 이산화탄소 공급부의 외측에 상면이 개방된 상태로 결합되어, 그 내부에 충진된 과산화칼륨(KO₂)과 이산화탄소, 과산화칼륨과 습기의 반응에 의해 산소를 발생시키는 산소 발생부와, 상기 산소발생부의 외측에 저면이 개방된 상태로 결합되어 상기 발생된 산소의 이동로를 제공하는 산소 이동부와, 상기 이산화탄소 공급부, 산소 발생부 및 산소 이동부의 저면측에 체결되어 상기 산소 이동부를 통해 이동된 산소를 저장하는 산소 저장부와, 상기 산소 이동부의 양측면에 각각 부착되어 상기 산소 저장부에 저장된 산소에 잔류하는 이산화탄소를 제거하고, 온도 및 습도를 낮춰 상기 호흡부에 공급하는 필터부를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치의 정면 투시도이고, 도 4는 그 평면 투시도이며, 도 5는 본 고안의 사용상태도이다.

이를 참조하면, 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치는 대피자가 숨을 내쉴 때 발생되는 호흡 유출경로인 이산화탄소유출관(110)와 숨을 들이쉴 때의 산소공급경로인 산소공급관(120)을 구비하는 호흡부(100)와, 상기 호흡부(100)의 이산화탄소유출관(110)에 연결되는 이산화탄소 유입부(210)와, 상기 이산화탄소 유입 부(210)를 통해 유입된 이산화탄소 및 습기를 과산화칼륨(KO₂)과 반응시켜 산소를 발생시키는 산소발생부(220)와, 상기 산소발생부(220)에서 발생된 산소를 그 산소발생부(220)의 하부에 부착된 산소저장부(240)로 이동시키는 산소이동부(230)와, 상기 산소저장부(240)의 상부 및 상기 산소이동부(230)의 측면에 위치하여 상기 미반응된 이산화탄소를 제거함과 아울러 습기를 흡수하여 정화된 산소를 상기 산소공급관(120)을 통해 호흡부(100)로 공급하는 필터부(250)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같은 본 고안에 따른 긴급대피용 산소마스크의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 이산화탄소 유입부(210), 산소 발생부(220) 및 산소 이동부(230)는 각각 크기가 다른 반원통형태로서, 착용시 대피자의 안면 측이 평면이며 외측이 곡면이다.

또한, 그 산소 이동부(230)의 양측면에는 반원통형의 필터부(250)가 소정의 각도로 절곡된 상태로 체결된다.

이와 같은 구조는 전체적으로 대피자의 안면에 본 고안이 밀착될 수 있으며, 크기를 줄이면서도 대피시간 동안 충분한 산소를 발생할 수 있는 정도의 용량을 가지게 된다.

상기 이산화탄소 유입부(210)에는 상기 호흡부(100)를 착용한 사용자가 내쉰 숨에 포함된 이산화탄소와 습기가 이산화탄소 유출관(110)을 통해 유입된다.

상기 이산화탄소 유출관(110)과 산소 공급관(120)에는 압력의 차이에 따라 개폐되는 체크밸브(111,121)가 구비되어 있어, 대피자가 숨을 내쉴 때 체크밸브(111)가 열리고 체크밸브(121)가 닫히며, 반대로 숨을 들이쉴 때 체크밸브(111)가 닫히고 체크밸브(121)가 열리도록 할 수 있다.

상기 이산화탄소 유입부(210)의 형상은 하단부에 이산화탄소 유입공(211)이 마련된 것이며, 그 이산화탄소 유입공(211)은 소정의 깊이로 상기 산소 발생부(230)에 충진된 과산화칼륨(KO₂)에 매립되어 있다.

상기 산소 발생부(230)는 상면이 개방된 것이며, 그 내부에 과산화칼륨(KO₂)이 충진되어 있다. 상기 과산화칼륨(KO₂)은 아래의 화학식1과 같이 이산화탄소(CO₂)와 반응하여 산소(O₂)를 발생시킨다.

2CO₂ + 4KO₂ --> 2K₂CO₃ + 3O₂+ 열

또한, 아래의 화학식2와 같이 상기 습기 또한 과산화칼륨과 반응하여 산소를 발생시킨다.

4KO₂ + 2H₂O --> 2KOH + 3O₂ + 열

즉, 본 발명은 사용자가 내쉰 숨의 이산화탄소 및 습기를 과산화칼륨과 반응시켜 산소를 발생시킨다.

이때 사용하는 과산화칼륨(KO₂)은 2 내지 4mm 입경의 그래뉼(granule)인 것이 바람직하며, 상기 화학식1과 화학식2의 반응이 보다 잘 일어날 수 있도록 촉매를 더 포함할 수 있다.

상기 화학식1과 화학식2에서 발생한 산소는 그 온도가 약 40℃ 이상이며 이는 대피자가 직접호흡하기가 곤란하다.

상기 발생된 산소는 상기 산소 이동부(230)를 통해 산소 저장부(240)에 저장된다. 상기 산소 이동부(230)의 형상은 저면이 개방된 반원통형 구조이며, 상기 산소 발생부(220)에서 발생된 산소가 하향 이동하여 산소 저장부(240)에 저장되도록 한다.

이때 본 고안에 따른 산소발생장치의 부피를 줄이기 위하여 상기 산소가 이동하는 경로는 상기 산소 발생부(220)의 외측면부에 한정된다. 즉, 상기 산소발생부(220)의 전면과 산소 이동부(230)의 전면과 배면은 밀착되어 있다.

이와 같이 이동된 산소를 저장하는 산소 저장부(240)는 발생된 산소를 보관 및 약간의 온도를 낮추는 역할을 한다.

상기 산소 저장부(240)의 재질은 비닐일 수 있으며, 보관시 접어 보관하여 부피를 보다 더 줄일 수 있다.

상기 산소 저장부(240)에 저장된 산소는 사용자의 들숨에 의해 필터부(250)으로 유입되며, 상기 산소 공급관(120)을 통해 호흡부(100)로 유입되어 대피자가 호흡을 하며 긴급대피를 할 수 있게 된다.

상기 필터부(250)의 구성은 상기 산소 저장부(240)에서 유입되는 산소에 잔존하는 이산화탄소를 제거하는 이산화탄소 흡착부(251)와, 그 이산화탄소가 제거된 산소에서 습기를 제거하는 습기제거부(252)로 구성된다.

상기 이산화탄소 흡착부(251)와 습기제거부(252)는 각각 공기의 흐름이 가능한 격막(253)에 의해 분리되며, 그 흡착부(251)에는 소다라임(sodalime)이충진되어 있다.

상기 소다라임은 sodium hydroxide, pottassium hydroxide 및 calcium hydroxide의 혼합물로서, 탄산가스를 흡수하는 작용을 한다.

이와 같이 상기 이산화탄소 흡착부(251)의 작용에 의해 대피자가 호흡하는 공기에는 이산화탄소가 거의 제거된다.

또한, 상기 습기제거부(252)에는 실리카겔(silica gel)이 충진되어 있으며, 이 무수규산염을 주성분으로 하는 다공성 입자를 사용하여 발생된 산소에서 수분을 제거한다.

이때, 수분의 제거와 함께 그 수분을 제거함으로써 상기 대피자가 호흡하는 산소의 온도를 낮출 수 있다.

즉, 본 고안은 간단한 구조를 사용하여 대피자의 날숨에 포함된 이산화탄소를 이용하여 산소를 발생시키고, 발생된 산소의 온도를 낮추어 사용자가 재호흡할 수 있도록 함으로써 보관 및 휴대가 용이하다.

상기 필터부(250)는 상기 산소 이동부(240)의 외측면에 소정각도로 절곡되어 위치하는 반원통형 구조이며, 그 하부는 상기 산소저장부(240)에 일부 삽입 고정되어 있다.

이와 같은 구조에 의하여 상기 필터부(250)와 산소 이동부(230)의 배면측은 대피자에게 밀착될 수 있으며, 정면측은 둥근 곡면을 이루어 대피시 장애물에 걸리지 않고 대피할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 고안에 따른 긴급대피용 산소발생장치는 간단한 구조를 사용하여 대피자가 내쉰 숨에 포함된 이산화탄소를 이용하여 산소를 발생시키고, 그 발생된 산소를 사용자가 호흡하기 적당한 온도와 습도로 변환하여 대피자가 호흡할 수 있도록 함으로써, 대피시간 동안에 충분한 산소를 공급할 수 있어 인명피해를 줄일 수 있으며, 보관과 휴대가 용이한 효과가 있다.

Claims

대피자의 안면부에 착용하며, 대피자의 호흡상태에 따른 압력차에 의해 산소를 대피자에게 공급하거나, 이산화탄소 및 습기를 이산화탄소 배출관을 통해 배출하는 호흡부;

상기 호흡부의 이산화탄소 배출관에 연결되어 배출된 이산화탄소와 습기를 저면의 이산화탄소 공급공을 통해 배출하는 이산화탄소 공급부;

상기 이산화탄소 공급부의 외측에 상면이 개방된 상태로 결합되어, 그 내부에 충진된 과산화칼륨(KO₂)과 이산화탄소, 과산화칼륨과 습기의 반응에 의해 산소를 발생시키는 산소 발생부;

상기 산소발생부의 외측에 저면이 개방된 상태로 결합되어 상기 발생된 산소의 이동로를 제공하는 산소 이동부;

상기 이산화탄소 공급부, 산소 발생부 및 산소 이동부의 저면측에 체결되어 상기 산소 이동부를 통해 이동된 산소를 저장하는 산소 저장부;

상기 산소 이동부의 양측면에 각각 부착되어 상기 산소 저장부에 저장된 산소에 잔류하는 이산화탄소를 제거하고, 온도 및 습도를 낮춰 상기 호흡부에 공급하는 필터부를 포함하는 긴급대피용 산소발생장치.
제1항에 있어서,

상기 호흡부는,

날숨에 포함된 이산화탄소를 상기 이산화탄소 공급부로 배출하는 이산화탄소 배출관과, 상기 필터부에서 필터링된 산소를 대피자에게 공급하는 산소 공급관과, 상기 이산화탄소 배출관과 산소 공급관 각각에 마련되어 압력차에 의해 개폐제어되는 체크밸브를 포함하는 긴급대피용 산소발생장치.
제1항에 있어서,

상기 산소 발생부 및 산소 이동부는,

각각 반원통형 구조이며 산소 이동부 내에 산소 발생부가 위치하되 측면부에만 산소가 이동하는 경로가 마련되도록 정면과 배면이 밀착되어 위치하는 것을 특징으로 하는 긴급대피용 산소발생장치.
제1항에 있어서,

상기 산소 발생부는,

2 내지 4mm 입경의 과산화칼륨(KO₂)이 충진된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 산소발생장치.
제1항에 있어서,

상기 필터부는,

발생된 산소에서 잔류 이산화탄소를 제거하는 이산화탄소 흡착부와, 상기 이산화탄소가 제거된 산소에서 습기를 제거함과 아울러 온도를 낮추는 습기제거부로 구성된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 산소발생장치.
제5항에 있어서,

상기 이산화탄소 흡착부는,

소다라임이 충진된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 산소발생장치.
제5항에 있어서,

상기 습기제거부는,

실리카겔이 충진된 것을 특징으로 하는 긴급대피용 산소발생장치.