KR20060071061A

KR20060071061A - 비상용 공기 호흡장치

Info

Publication number: KR20060071061A
Application number: KR1020040109965A
Authority: KR
Inventors: 박경수
Original assignee: 박경수
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-06-26

Abstract

본 발명의 비상 대피용 공기 호흡장치는 코와 입부를 외부와 차단하는 마스크와, 이 마스크와 연결하여 공기저장부를 설치하고, 공기저장부에는 공기공급부로부터 공급된 공기가 저장되도록 하고, 저장된 공기를 호흡에 사용함으로서, 호흡용 공기가 외부와 완전히 단절되어 공급됨으로서, 외부가스의 유입이 원천적으로 차단하여 밀폐성을 강화하고, 주입된 공기가 모두 호흡에 사용됨으로서 사용시간을 극대화한 비상용 공기 호흡장치이다.

공기저장, 화재,비상, 공기 호흡, 마스크

Description

비상용 공기 호흡장치 {Respiratory for emergency}

제1도 : 본 발명의 실시예 1

제2도 : 본 발명의 실시예 2

제3도 : 본 발명에 사용된 일방향 밸브

제4도 : 본 발명에 사용된 일방향 밸브.

본 발명은 화재, 테러, 화생방전, 유독 가스 유출등의 유해환경으로부터 개인의 호흡을 안전하게 지켜줄 비상용 공기 호흡장치에 관한 것이다.

실내생활이 늘고, 건축물이 대형화됨에 따라, 테러나 화재가 발생할 경우,내부 인원이 도피하지 못하여 대형 인명사고로 이어지는 경우가 많아지고, 생화학적 테러의 발생이 잦아짐에 따라 비상대피장치의 필요성이 증가하면서, 화재,독가스 살포, 전쟁등의 등의 비상시에 인원의 탈출을 돕기 위한 비상 대피용 호흡장치들이 많이 개발되고 있다.

지금까지 개발된 비상 대피용 호흡장치의 유형은 필터방식과 저장공기 방식으로 구분되는데, 필터방식은 방독면, 마스크처럼 필터를 통해 유해 물질을 걸러낸 공기를 호흡에 사용하는 타입으로 구성이 간단하고 가격이 비교적 저렴하다는 장점이 있으나, 필터별로 여과 가능한 가스종류가 제한되어 있기 때문에, 화재나 비상시에 발생하는 여러 종류의 가스에 대응하기 위해서는 여러 종류의 필터를 각각 준비하거나,여러 겹으로 구성된 필터를 사용해야 하며.산소가 부족한 경우에는 대처할 수 없다는 근본적인 문제를 안고 있다.

한편 저장공기방식은 공기저장기술의 발달과 더불어 개발되기 시작하였으며, 용기에 저장된 일정량의 공기를 비상시 호흡에 사용하는 방식으로, 외부공기를 흡입하지 않고 일정시간 호흡할 수 있기 때문에 산소부족 환경에도 대응할 수 있다는 장점을 가지고 있어 최근 제품 개발이 활발히 진행되고 있다.

그러나 저장 공기방식의 비상 호흡기는 공기저장량이 늘어날수록 저장용기의 크기나 저장압력이 커지고, 이에 따라 안전을 위해 감압 밸브등의 보조장치가 크고 복잡해진다는 문제가 있다.

그러나 최근에는 다양한 크기의 소형 저장용기가 개발되고, 작은 용기에 보다 많은 양의 산소를 저장,공급하는 방식들이 연구되고 있으며, 소형 고압용기와 두건 혹은 마스크로 이루어진 비상대피 호흡기가 성능, 효율,가격면에서 경쟁력을 갖추고 비상용 호흡기의 주도제품으로 자리를 잡아가고 있다.

미국특허 4,817,597, 미국특허 4,164,218, 국내실용신안공고 83-2535호, 국내특허원 2003-56909호, 실용신안등록 338192호등은 소형저장용기를 이용한 비상 대피용 공기 호흡장치의 대표적인 기술이라 할 수 있다.

그러나 이러한 제품들은 공기 저장식 비상대피용 공기 호흡기의 근본적인 문 제점을 안고 있는 제품이라 할 수 있는데, 즉 이들 제품들은 20리터 내외의 공기나 산소를 저장한 용기를 사용하게 되는데, 비상시에 20리터의 산소나 공기를 가지고 외부공기와 단절된 체, 5분이상 견디려면 이들 비상대피용 공기공급장치는 분당 3-4리터의 공기분출 속도를 가져야만 된다. 그런데 문제는 성인의 평균 공기 호흡량은 분당 5-6리터 이기 때문에 이들 공기 호흡장치로는 정상적인 호흡이 어려울 뿐 만 아니라, 더욱이 호흡시 순간 필요공기량으로 보면, 종래 비상용 공기공급장치의 순간 공기공급량은 분당 3리터 속도인 경우에는 50ml/초로, 이는 평균 성인의 순간 호흡공기량인 300-500ml/초보다 현저히 적기 때문에, 종래의 제품을 가지고는 매호흡시 공기 부족현상이 발생하여, 실험시 사용자가 공기 부족증상을 보이면서, 호흡에 의해 마스크나 두건내부에 음압이 걸리면서 외부공기가 유입되는 중대한 문제점이 있다. 그런데 공기 저장식 비상대피용 호흡기는 보통은 외부공기를 걸러 줄 필터를 사용하지 않기 대문에, 외부공기와 유입은 비상용 공기호흡기로서의 심각한 결함을 의미한다.

종래의 제품중에는 전면형 방독면과 에박(evac)이란 상표의 방연마스크가 이러한 요건들을 만족하고는 있으나. 이들 제품은 필터방식이라서 다양한 가스종류에 대응하는 것이 어렵고, 에박 마스크의 경우, 외부공기의 유입을 막기 위해 코를 막고 필터와 연결된 꼭지를 물고 입으로만 숨을 쉬도록 한 구조로 되어 있어, 노약자나 여성들에게 불편함을 주고 있으며, 소형고압 용기를 이용하는 비상 대피용 제품들도 외부공기의 유입 방지와 눈을 보호하기 위해서는, 전면형 방독면 형태의 마스크를 사용하거나, 하부에 조임 수단이 설치된 두건을 사용하는 것 이외에는 특별한 수단을 두고 있지 않다. 그러나 이러한 단순한 수단들만으로는 제품들이 실제로 사용될 때, 호흡하기에 충분한 공기가 공급되지 않으면 호흡이 답답하고, 호흡공기의 부족은 들숨시, 마스크 혹은 두건 내부에 음압을 발생시켜, 두건 하부의 조임 수단에도 불구하고 외부공기가 두건이나 마스크 내로 유입된다는 문제점을 피할 수 없다. 그러므로 외부에 맹독가스가 있을 경우, 이들 제품의 효용성은 매우 낮을 수 밖에 없다.

그 다음 요소로는 보호지속시간이 길어야 한다는 것인데 비상용 호흡장치의 설계자들은 대략 5분에서 10분 동안의 지속사용을 목표시간으로 설정하고 있다.

그러나 필터의 경우 외기 유독가스가 고농도일 경우에는 여과지속시간이 급격히 짧아지고, 종래의 소형 고압용기를 이용한 비상 대피용 제품들도 최대 과제가 사용시간의 장기화임에도 불구하고, 저장 공기량이 적은 문제를, 단지 공기 토출량을 줄이거나 (소방관용 대형 제품들의 공기 토출량이 분당 40 리터 임에 반해 소형 제품들은 분당 3-10 리터로 조정함) 상황에 따라 공기 토출량을 조절할 수 있도록 한 것 이외에 공기를 효율적으로 사용하기 위한 특별한 수단을 구비하고 있지 않다.

본 발명의 비상 대피용 마스크에서는 외부가스의 유입의 원천적으로 차단하고, 주입된 공기를 효율적으로 사용 함으로서 비상용 마스크의 공기 밀폐성을 향상하고, 사용시간을 늘린 공기 공급식 비상 대피마스크를 제공코자 한다.

본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구성은 두건방식과 전면형 마스크 방식으로 구분되는데, 먼저 두건방식의 구성을 설명한다.

두건방식의 본 발명은 제 1도에 도시된 것 처럼, 두건 본체(100)와, 공기 저장부(300)와, 두건본체내에 설치되고 공기 저장부와 연결된 마스크 부 (200)와 공기 저장부에 연결된 공기 공급부(400)로 구성되어 있다.

상기 두건본체(100)의 하부에는 외부공기의 유입을 제한하도록 조임 수단(110)이 설치되고, 상기 두건의 적어도 전면부에는 투명부(120)가 형성되어 사용자의 시야를 확보토록 되어 있다.

상기 공기 저장부(300)는 상기 공기 공급부(400)와 연결되어 공기 공급부로부터 유입된 호흡용 공기를 일시 저장하였다가, 공기 공급부(400)와 연결된 마스크 부(200)로 호흡용 공기를 공급하게 된다.

상기 마스크 부(200)는 급기통로(220)를 통해 공기 저장부(300)에 연결되어 있으며, 측면에는 마스크 부를 사용자의 얼굴에 밀착시킬 수 있도록 고정수단(210)이 설치되어 있다. 마스크부 내부에는 급기밸브(225)가 설치된 급기통로(220)와 배기밸브(235)가 설치된 배기통로(230)이 설치되어 있다.

상기 공기저장부(300)와 연결된 급기통로(220)에 설치된 급기밸브(225)는 들숨 때에만 밸브가 열리고, 날숨때는 밸브가 닫히는 일방성 밸브로 구성되어 있으며, 배기밸브(235)가 설치된 배기통로(230)는 통상 외부로 노출되어 있으며 배기밸브(235)는 날품때에만 열리고. 들숨때에는 닫히도록 일방성 밸브로 구성되어 있다. 즉 급기밸브(225)와 배기밸브(235)는 서로 반대로 작용도록 구성되어 있다.

만일 공기 저장부(300)를 통해 마스크부로 공급하는 공기량이 호흡하기에 충분할 경우에는, 배기부(230)가 마스크 외부에 설치되어 배기가스를 밖으로 배출하는 구조를 가지지만, 공기 저장부(300)로 부터의 공급 공기량이 호흡하기에 충분치 않을 경우는 날숨을 재활용하기 위해 배기부(230)가 공기 저장부(300)로 연결되거나, 공기급기부(220)와 배기부(230)가 구분되지 않는 통공으로 공기 저장부(300)로 연통되는 형태로 구성해도 무방하다.

공기 공급부(400)에는 공기가 압축 저장되는 고압용기(410)와, 고압용기로 부터의 토출되는 고압가스를 적절한 저압으로 전환시키는 감압밸브(430)가 설치되며, 감압밸브의 일단에는 공기 호스(440)가 연결되어 고압용기로부터 토출된 공기를 상기 공기 저장부(300)로 전달하게 된다. 상기 고압용기(410)와 감압밸브(430) 사이에는 공기토출을 단속하는 개폐밸브(420)가 설치될 수 있다.

이하 본 발명의 두건방식 제품이 작동되는 개요를 설명한다.

사용자가 고압용기(410)에 부착된 개폐밸브(420)를 열면 고압용기내의 공기는 감압밸브(430)와 공기호스(440)를 통하여 상기 공기 저장부(300)에 저장된다. 한편 사용자가 본 발명의 마스크를 착용하고 숨을 들이 쉬면 마스크 부 내에 음압이 걸리고, 공기 급기부(220)에 설치된 급기밸브(221)가 열려, 상기 공기 저장부(300)의 공기가 공기 급기부(220)를 통해 마스크부(200)로 유입된다, 사용자가 숨을 내쉬면 마스크 내에는 양압이 걸려 공기 급입부(220)의 급기밸브(221)는 닫히고, 배기부(230)에 설치된 배기밸브(231)가 열려 배기가스가 마스크 밖으로 배출된다. 한편 고압 용기(410)에서 상기 공기저장부(300)로 공급되는 공기량이 충분 치 않을 경우에는 배출된 배기가스를 재활용하게 되는데, 이때 상기 마스크체(200)와 공기 저장부(300) 간에는 들숨과 날숨의 구별이 없는 한 개의 통공만이 존재토록 구성할 수 도 있다.

한편 공기저장부(300)의 크기는 적어도 사람의 1회 호흡량인 500ml보다는 큰것이 바람직하며. 탄력을 가진 재료가 공기를 밀폐시켜 가둘 수 있도록 구성하는 것이 비람직하다. 사용자는 두건본체(100)을 착용한 후, 두건 하부의 조임끈(110)을 조이면 외부공기의 유입이 제한되어 사용자의 눈을 보호할 수 있게 된다.

다음은 제2도에 제시된 본발명의 제2 실시예인 전면형 마스크 방식의 구성에 대해 설명한다. 본 발명의 마스크 방식의 구성은 마스크 본체 (500)와, 투명 투시창부(600)와, 투명 투시창부와 구분되고 내부에 급기통로(710) 및 배기통로(720)가 설치되고 코와 입을 외부로부터 격리하는 노즈 컵 부(700)와, 노즈 컵 부와는 적어도 급기통로(710)로 연결되며 노즈컵부의 일측에 설치되는 공기 저장부(800)와, 공기저장용기(910)를 가지고 공기 호스(940)를 통해 상기 공기 저장부(800)에 공기를 공급하는 공기공급수단(900)으로 구성된다.

마스크 본체(500)의 후면에는 마스크를 안면에 부착하는 부착수단(510)이 설치되어 있다.마스크 본체의 내측 태두리에는 외부공기 진입방지 턱(520)이 설치될 수 있다. 마스크체의 재질은 부드럽고 인체와 트러블이 없으며, 열이나 화학물질에 강한 실리콘이나 고무재로 구성함이 보통이다. 한편 부착수단(510)에는 탈부착성 패드(530),일명 "칙칙이" ,가 부착되어 머리끈등의 부착수단(510)의 기능을 보강한다.

투시창부(600)는 투명의 재질로 구성되며, 난연 및 김서림 방지처리를 하는 것이 바람직하다.

노즈컵부(700)는 코와 입을 외부와 격리시키는 보호막으로, 내부에는 급기통로(710)와 배기통로(720)가 형성되어 있으며, 급기통로(710)는 상기 공기저장부(800)와 연결되어 있으며, 급기밸브(715)가 설치되어 들숨 때에만 밸브가 열리고, 날숨때는 밸브가 닫히도록 구성되어 있으며, 배기통로(720)는 통상 외부로 노출되어 있으며 배기밸브(725)가 설치되어 날품때에만 배기밸브가 열리고. 들숨때에는 배기밸브가 닫히도록 구성되어 있다. 즉 배기밸브와 급기밸브는 서로 반대로 작용하도록 구성되어 있다. 한편, 공기공급수단(900)에 저장한 공기량이 충분치 않을 경우, 배기가스의 재활용을 위해 공기저장부(800)와 연결되게 구성할 수 있다.

공기저장부(800)는 공기공급부(900)로부터 공급받은 공기가 일시적으로 저장되는 곳으로, 탄력있고 부드러운 재질로 구성되며, 크기는 최소한 사람의 1회 호흡량인 400-500ml보다는 커야 하며, 내부에는 노즈 컵 부(700)로 연결되는 급기통로(710)가 설치되어 있으며, 급기통로에는 일방성 개폐밸브인 급기 밸브(715)가 설치되어, 사용자가 들숨을 쉴 때 밸브가 열리고, 날숨 때는 밸브가 닫히도록 구성되어 있다.

공기공급부(900)는 공기가 고압으로 압축 저장된 고압용기(910)와, 이 고압용기의 가스통로를 개폐하는 개폐밸브(910)와, 개폐밸브로부터 분출된 고압공기를 저압으로 변환하는 감압밸브(930)와, 감압밸브를 통과한 저압의 공기를 공기저장부 로 전달하는 공기호스(940)로 구성되어 있다.

이하 실시예 2의 작동을 설명한다.

사용자는 먼저 공기공급부(900)의 개폐밸브를 열어 압축공기가 감압밸브(930), 공기호스(940)를 거쳐 공기저장부(800)로 공급 저장되도록 한다. 그 다음에 본발명의 마스크체(500)를 얼굴에 대고 끈등의 마스크 부착수단(510)을 잡아 늘린 후, 마스크 부착수단의 단부에 설치된 탈 부착 패드(530-1. 530-2)를 서로 겹쳐 부착시키면, 마스크 착용이 끝난다.

사용자가 숨을 들이쉬면 공기저장부(800)과 노즈컵부(700)사이에 설치된 공기급기통로(710)에 설치된 급기밸브(715)가 열리면서 노즈 컵 내부로 신선한 공기가 공급된다. 사용자가 숨을 내쉬면 급기밸브(715)는 닫히면서 배기통로(720)에 설치된 배기밸브(725)가 열리면서 사용자가 내쉰 공기를 밖으로 배출하게 된다. 한편 공기공급부(900)로부터의 공기 공급량이 충분치 않을 경우, 상기 배기밸브(725)는 공기저장부(800)에 연결되어, 배기가스를 재활용하도록 구성할 수도 있다.

더 나아가서는 본 발명의 실시예 1및 실시예 2에 있어서 공기저장부에 이산화탄소 흡수재를 부착시켜 배기가스중에 이산화탄소를 흡착토록 구성할 수도 있다. 이때 이산화탄소 흡수재는 저온 흡수재인 탄산 나트륨(NA2CO3)이나 탄산칼륨(K2CO3)을 사용할 수 있다.

제3도 및 제4도는 본발명에 사용되며, 방독면등에 흔히 사용되는 일방향 밸브에 관한 것으로, 본 발명에 사용되는 일방향 밸브(30)들은 중앙에 통공부(31)가 형성된 밸브 본체(32)와 통공부(31)를 덮고 있는 밸브체(33)와 밸브체를 밸브본체 에 고정하는 고정부(34)로 구성되어 있으며, 제3도의 아래에서 윗쪽으로는(A방향)공기가 통과되나 위에서 아랫쪽으로는 (B방향) 공기가 통하지 않는다.

Claims

두건 본체(100)와, 공기 저장부(300)와, 두건 본체내에 설치되고 공기 저장부와 연결된 마스크 부 (200)와 공기 저장부에 연결된 공기 공급부(400)로 구성된 비상용 공기 호흡장치.
마스크 본체 (500)와, 투명 투시창부(600)와, 투명 투시창부와 구분되고 내부에 급기통로(710) 및 배기통로(720)가 설치되고 코와 입을 외부로부터 격리하는 노즈컵 부(700)와, 노즈컵부의 일측에 설치되고 노즈 컵 부(700)와는 적어도 급기통로(710)로 연결되는 공기 저장부(800)와, 공기저장용기(910)를 가지고 상기 공기 저장부(800)에 공기를 공급하는 공기공급수단(900)으로 구성된 비상용 공기 호흡장치.