KR102106153B1 - 에너지저장장치의 화재 감시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 관한 것으로서, 수직상으로 독립되게 구획된 수용공간을 갖는 단위 챔버가 수직상으로 다수개 어레이되어 있고, 단위 챔버 내에 배터리가 어레이된 배터리모듈이 내장된 함체가 수용된 컨테이너와, 컨테이너 내부의 온도를 제1센싱광섬유를 통해 측정하는 온도 측정부와, 컨테이너 내부의 온도를 조절하는 공조기와, 컨테이너 내부에 소화제를 공급할 수 있도록 된 소화제 공급부와, 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 공조기를 제어하고, 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 소화제 공급부로부터 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리하는 제어유니트를 구비한다. 이러한 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 의하면, 함체 단위별로 소화처리가 가능하며, 배터리 셀별로 온도의 감지가 가능하고, 부분방전 발생여부도 검출할 수 있으면서 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.

Description

에너지저장장치의 화재 감시 장치{fire monitoring apparatus for ESS}
본 발명은 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광섬유를 이용하여 배터리모듈이 장착된 컨테이너 내부의 과열여부를 감시하고, 함체별로 소화처리가 가능하게 구축된 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 관한 것이다.
최근 기후 변화로 인한 냉난방기기 보급 확대 등으로 에너지 수요는 매년 증가 추세를 보이고 있다. 또한, 소득증대와 삶의 질 향상, 각종 서비스 고도화 요구에 따라 새로운 에너지수요가 지속 발생하여 직접적인 전력 의존도가 심화되어 전력 수급에 차질이 발생하기도 한다.
이러한 에너지 수요 증가에 따른 전력공급문제를 해결하기 위한 방안 중 하나가 에너지 저장장치(ESS;Energy Storage System)이다. ESS는 잉여 생산된 전기를 저장하거나 신재생에너지를 활용해서 생산된 전기를 필요한 시간대에 사용 가능하도록 할 수 있는 장치로서, 전기수요가 적은 시간에 유휴전력을 저장해두었다가 수요가 많은 시간대에 전기를 공급하여 안정적으로 전력을 활용할 수 있다. 따라서 전기에너지를 저장하고 필요할 때 사용함으로써 에너지 이용 효율을 향상시키고 신재생에너지 활용도 제고 및 전력 공급 시스템 안정화에 기여할 수 있다.
국내 공개특허 제10-2019-0020506호에는 태양광 발전기에서 생성된 전력을 ESS에 저장하거나 상용 전원계통으로 공급할 수 있는 장치가 개시되어 있다.
한편, 에너지 저장장치에 적용되는 배터리 모듈은 전원이 충전 또는 방전되는 과정에서 배터리의 열화 또는 과충전 등의 이유로 인해 화재가 발생할 우려가 있다. 따라서, 에너지 저장장치의 컨테이너 내부의 온도를 감시하는 것이 요구되고 있고, 국내 등록특허 제10-2027373호 등 다양한 온도 감시 시스템이 제안되어 있다. 그런데, 에너지 저장장치의 컨테이너 내부가 과열 또는 화재 발생 염려가 있는 경우 컨테이너 내부 전체를 소화제로 소화처리하는 경우 자원손실이 커지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리 모듈이 수용되는 함체 단위별로 소화처리가 가능하게 지원하는 에너지저장장치의 화재 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치는 수직상으로 독립되게 구획된 수용공간을 갖는 단위 챔버가 수직상으로 다수개 어레이되어 있고, 상기 단위 챔버 내에 배터리가 어레이된 배터리모듈이 내장된 함체가 수용된 컨테이너와; 상기 컨테이너 내부의 온도를 제1센싱광섬유를 통해 측정하는 온도 측정부와; 상기 컨테이너 내부의 온도를 조절하는 공조기와; 상기 컨테이너 내부에 소화제를 공급할 수 있도록 된 소화제 공급부와; 상기 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 상기 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 상기 공조기를 제어하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 상기 소화제 공급부로부터 상기 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리하는 제어유니트;를 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 함체의 수용공간에 유체를 유입받을 수 있게 배관된 단위 유입관과; 상기 함체의 수용공간을 경유한 유체를 배출할 수 있게 상기 함체에 배관된 단위 배출관과; 상기 단위 유입관에 상기 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 유입 공조 밸브와; 상기 단위 배출관에 상기 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 배출 공조 밸브;를 구비하고, 상기 공조기는 상기 단위 유입관들과 접속된 공용 유입관을 통해 온도 조절용 유체를 공급하고, 상기 단위 배출관과 접속된 공용 배출관을 통해 온도 조절용 유체를 회수하면서 상기 함체에 대해 온도를 조절하며, 상기 소화제 공급부는 상기 단위유입 공조밸브와 상기 함체 사이의 상기 단위 유입관에 연통되게 접속된 단위 소화관과; 상기 단위 소화관에 소화제의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 소화 밸브와; 상기 단위 소화관들과 접속된 공용 소화관을 통해 압축된 소화가스를 공급할 수 있도록 된 소화가스 공급용기와; 상기 소화가스가 상기 공용 소화관을 통해 공급될 때 상기 공용 소화관과 연통되게 접속된 분기소화관을 통해 저장된 분말소화제가 상기 소화가스의 이동에 연동되어 공급될 수 있도록 된 소화분말 공급용기;를 구비하고, 상기 온도 측정부는 상기 함체별로 온도 정보를 제공하도록 구축되어 있고, 상기 제어유니트는 상기 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 상기 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 상기 공조기를 제어하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 소화조건에 해당되는 함체의 단위 유입 공조 밸브는 폐쇄하되 상기 단위 소화밸브는 개방되게 처리하고 상기 소화가스 공급용기와 상기 소화분말 공급용기로부터 소화제가 공급되게 처리한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 컨테이너 내부에 질소가스를 공급하여 질소 분위기를 유지하는 질소 공급부와; 상기 컨테이너의 상기 함체가 수용된 내부 공간을 개폐하는 도어의 개폐를 검출하는 도어센서와; 상기 컨테이너 내부의 인체 유무를 검출하는 인체감지센서와; 상기 컨테이너 내부에 산소를 공급하는 산소 공급부;를 더 구비하고, 상기 제어유니트는 상기 도어센서로부터 도어가 개방된 것으로 검출되면 상기 컨테이너 내부에 산소가 공급되게 처리하고, 상기 도어가 폐쇄된 것으로 검출되면서 상기 인체감지센서로부터 인체가 감지되지 않는 신호가 수신되면 상기 산소공급을 차단하고 상기 질소가 공급되게 상기 질소 공급부와 상기 산소 공급부를 제어한다.
바람직하게는 상기 온도 측정부는 광원과; 상기 광원에서 출사된 광을 제1분배채널과 제2분배채널을 통해 분배하는 제1광분배기와; 상기 제1분배채널을 통해 전송되는 광을 제3분배채널과 제4분배채널을 통해 분배하는 제2광분배기와; 상기 제2분배채널을 통해 전송되는 광을 상기 제1센싱광섬유가 접속된 센싱단으로 출력하고, 상기 센싱단에서 역으로 진행되는 광을 검출단으로 출력하는 광써큘레이터와; 상기 제3분배채널과 접속되며 상기 컨테이너 내부의 센싱대상 영역에 다수회 권회되는 프로브부분을 갖게 설치된 제2센싱광섬유와; 상기 제4분배채널에서 출력되는 광을 설정된 변조주파수로 변조하는 광변조기와; 상기 제1센싱광섬유에서 역으로 진행되어 상기 검출단을 통해 출력되는 제1센싱신호를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 제1광검출기와; 상기 제3분배채널로부터 상기 제2센싱광섬유를 거친 제2센싱신호와 상기 제1광변조기에서 출력되는 신호를 합파하여 제1간섭신호를 출력하는 광합파기와; 상기 광합파기에서 출력되는 신호를 전기적 신호로 출력하는 제2광검출기와; 상기 광원의 구동을 제어하고, 상기 제1광검출기에서 출력되는 신호로부터 상기 제1센싱광섬유가 배치된 위치별 온도를 측정하고, 상기 제2광검출부에서 수신된 신호로부터 상기 컨테이너 내에서의 부분 방전 발생 여부를 측정하는 신호처리부;를 구비하고, 상기 제1센싱광섬유는 상기 센싱단에 접속되어 상기 컨테이너 내부 및 상기 함체 내의 배터리의 전극들을 경유하도록 배치되어 있고, 광섬유 격자가 새겨져 있다.
또한, 상기 제2센싱광섬유의 프로브부분을 원판형상으로 에워싸게 형성된 지지막과; 상기 지지막의 일측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 상기 지지막에 집속시키는 제1집속가이드와; 상기 지지막의 타측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 상기 지지막에 집속시키는 제2집속가이드;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1센싱광섬유는 상기 함체 외측에 배치되며 제1광섬유격자가 새겨진 함체 외부 온도 측정부분과, 상기 함체 내측의 배터리의 전극에 접촉되게 배치되며 제2광섬유격자가 새겨진 함체 내부 온도측정부분을 구비하고, 상기 제1광섬유격자가 형성된 함체 외부 온도 측정부분이 설정된 과열 온도에 도달하면 강제적으로 절단되게 처리하는 강제 절단기;를 더 구비하고, 상기 강제 절단기는 베이브부분과; 상기 베이스 부분으로부터 상호 이격되어 상방으로 연장된 제1 및 제2 수직아암과; 상기 제1 및 제2수직아암 사이에서 회동가능하게 힌지에 의해 결합되되 하단에 절단날이 형성되어 있고, 상기 힌지로부터 멀어지는 종단 상부에 무게추가 형성된 절단칼과; 상기 절단칼이 수평상태에서 하방으로 하강 회동시 간섭될 수 있는 위치에 상기 제1센싱광섬유가 위치되게 상기 제1센싱광섬유를 지지하는 지지부분과; 상기 제1수직아암에 일단이 지지되어 상기 제2수직아암을 향하는 방향으로 연장되되 온도가 상승하면 하방으로 휘어지되 설정된 과열온도 미만에서는 상기 절단칼을 하부에서 지지하고, 설정된 과열온도 이상이 되면 상기 절단칼의 지지위치를 벗어나게 휘어지도록 배치되며 바이메탈 소재로 형성된 칼날 지지부와; 상기 절단칼이 상기 칼날 지지부의 지지해제에 의해 하강시 상기 절단칼에 의해 간섭되는 상기 제1센싱광섬유의 절단을 가이드할 수 있게 상기 제1 및 제2수직아암 사이에 상기 절단칼의 회동시 진입을 안내 및 접촉될 수 있게 형성된 절단안내판;을 구비하고, 상기 제어유니트는 상기 신호처리부로부터 상기 제1센싱광섬유의 절단에 대응되는 신호가 수신되면 상기 소화조건에 해당하는 것으로 판단하여 상기 소화제 공급부로부터 상기 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리한다.
본 발명에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 의하면, 함체 단위별로 소화처리가 가능하며, 배터리 셀별로 온도의 감지가 가능하고, 부분방전 발생여부도 검출할 수 있으면서 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 함체에 대한 개략적인 단면도이고,
도 3은 도 2의 함체 내부에 장착된 배터리를 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 4는 도 1의 온도 측정부의 상세 구성을 나타내 보인 도면이고,
도 5는 도 4의 제2센싱광섬유의 프로브부분의 분리 사시도이고,
도 6은 도 5의 제1광섬유격자 부분을 지지하며 절단처리를 지원하는 강제 절단기의 사시도이고,
도 7은 도 6의 강제절단기의 측면도이고,
도 8은 도 6의 강제 절단기의 정면도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치를 나타내 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치를 나타내 보인사시도이고, 도 2는 도 1의 함도 2는 도 1의 함체에 대한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 함체 내부에 장착된 배터리를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 온도 측정부의 상세 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지저장장치의 화재 감시 장치(100)는 컨테이너(110), 온도 측정부(130), 공조기(170), 소화제 공급부(180) 및제어유니트(190)를 구비한다.
컨테이너(110)는 수직상으로 독립되게 구획된 수용공간(122)을 갖는 단위 챔버(121)가 수직상으로 다수개 어레이되어 있고, 단위 챔버(121) 내에 배터리(125)가 어레이된 배터리모듈이 내장된 함체(120)가 복수개 수용되어 있다.
컨테이너(110)는 함체(120)들이 수용되는 에너지 저장실(112)과, 에너지 저장실(114)과 격벽(115)을 통해 구획된 제어공간을 갖는 제어실(114)을 갖는 구조로 되어 있다. 격벽(115)에는 제어실(114)로부터 에너지 저장실(114)로 입출하기 위한 도어(도 9참조, 117)가 마련되어 있다. 제어실(114)에는 운용 작업자가 관리하면서 배터리(125)의 충방전 전력을 제어하기 위한 요소 등이 설치될 수 있다.
함체(120)는 배터리(125)들이 직렬 또는 병렬도 다수 어레이된 배터리 모듈을 단위챔버(121)의 수용공간(122)을 통해 수용할 수 있게 형성되어 있다. 단위 챔버(121)는 수평상으로 슬라이딩이 지원될 수 있는 서랍형태로 수용공간(122)을 형성하는 구조가 적용될 수 있다. 단위 챔버(121) 상호간은 수직상으로 연통되게 형성된 연통홀(121a)을 통해 수용공간(122)이 상호 연통되게 형성되어 있다.
단위 유입관(126)은 함체(120의 수용공간(122)에 유체를 유입받을 수 있게 함체(120)의 최상단 단위챔버(121)의 연통홀(121a)과 접속되어 있다.
단위 배출관(127)은 함체(120)의 수용공간(122)을 경유한 유체를 배출할 수 있게 함체(120)의 최하단 단위챔버(121)의 연통홀(121a)과 접속되게 배관되어 있다.
온도 측정부(130)는 컨테이너(110) 내부의 온도를 제1센싱광섬유(141)를 통해 측정한다. 온도 측정부(130)는 함체(120)별로 온도 정보를 제공하도록 구축되어 있다.
온도 측정부(130)는 광원(131), 제1광분배기(133), 제2광분배기(135), 광써큘레이터(137), 제1센싱광섬유(141), 제2센싱광섬유(142), 광변조기(148), 광합파기(149), 제1광검출기(151), 제2광검출기(152), 신호처리부(155)를 구비한다.
광원(131)은 신호처리부(155)에 의해 제어되어 광을 출사하며, 발광다이오드가 적용될 수 있다.
제1광분배기(133)는 광원(131)에서 출사된 광을 제1분배채널(133a)과 제2분배채널(133b)을 통해 분배하여 출력한다.
제2광분배기(135)는 제1분배채널(133a)을 통해 전송되는 광을 제3분배채널(135a)과 제4분배채널(135b)을 통해 분배하여 출력한다.
광써큘레이터(137)는 제2분배채널(133b)을 통해 전송되는 광을 제1센싱광섬유(141)가 접속된 센싱단(137a)으로 출력하고, 센싱단(137a)에서 역으로 진행되는 광을 검출단(137b)으로 출력한다.
제1센싱광섬유(141)는 광써큘레이터(137)의 센싱단(137a)에 접속되어 컨테이너(110)의 내부를 경유하여 함체(120) 내의 배터리(125)의 전극들을 경유하게 연장되어 배치되어 있다. 제1센싱광섬유(141)를 온도 측정 위치로 구분하면 함체(120) 외측에 배치되며 제1광섬유격자(141a)가 새겨진 함체 외부 온도 측정부분(143)과, 함체(120) 내측의 배터리(125)의 전극에 접촉되게 배치되며 제2광섬유격자(141b)가 새겨진 함체 내부 온도측정부분(144)으로 구분할 수 있다.
제2센싱광섬유(142)는 일단이 제3분배채널(135a)과 접속되며 타단은 광변조기(148)에 접속되며 컨테이너(110) 내부의 센싱대상 영역에 광섬유가 다수회 권회되는 코일형상의 프로브부분(142a)을 갖게 설치되어 있다.
제2센싱광섬유(142)의 다수회 권회된 프로부부분(142a)은 코일형상을 유지할 수 있게 도 5에 도시된 바와 같이 원판형상으로 에워싸게 형성된 지지막(146)으로 피막처리된 것을 적용한다.
여기서 지지막(146)은 제2센싱광섬유(142)의 프로브부분(142a)이 내장되게 원판형상으로 에워싸게 형성된 부분이다. 지지막(146)은 부분 방전시 발생되는 초음파에 의해 제2센싱광섬유(142)의 미세 변형을 지원할 수 있는 소재로 형성된다. 일 예로서, 지지막(146)은 플라스틱, 아크릴, 유리, 금속 재질 중 어느 하나의 소재로 형성된다. 지지막(146)은 동일한 크기로 형성된 상판(146a)과 하판(146b)을 적용하여 상판(146a)과 하판(146b) 사이에 코일형태로 권회된 센싱광섬유(142)를 배치한 후 상판(146a)과 하판(146b)을 상호 접합처리한 구조로 형성될 수 있다.
지지막(146)의 두께는 부분방전시 발생되는 초음파에 코일형태로 권회된 센싱 광섬유(142)가 반응하여 변형될 수 있도록 적용되는 재질에 따라 적절하게 적용하되 0.1mm 내지 1cm 범위내로 적용하는 것이 바람직하다.
제1집속가이드(147a)는 지지막(146)의 일측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 지지막(146)에 집속시켜 측정감도를 향상시킨다.
제2집속가이드(147b)는 지지막(146)의 타측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 지지막(146)에 집속시켜 측정감도를 향상시킨다. 제1 및 제2집속가이드(147a)(147b)는 지지막(146)과 동일 소재로 반구 형태, 또는 포물형상으로 형성되면 된다.
참조부호 118은 지지막(146)을 지지대상체에 부착하는 것을 지원할 수 있도록 지지막(146)의 측면에서 연장되게 결합된 결합바이다. 지지막(146)은 함체(120) 내부 또는 함체(120) 외측에 장착될 수 있음은 물론이다.
광변조기(148)는 제2광분배기(135)의 제4분배채널(135b)과 접속된 중계 광섬유를 통해 출력되는 광을 설정된 변조주파수로 변조하여 출력한다. 광변조기(148)는 저주파수 대역의 노이즈를 피하고, 위상보상 처리를 생략할 수 있도록 10MHz 내지 300MHz 범위내의 변조주파수로 변조하도록 구축될 수 있다.
광합파기(149)는 제3분배채널(135a)로부터 제2센싱광섬유(142)의 프로브부분(142a)을 거쳐 진행되는 광인 제2센싱신호와 광변조기(148)에서 출력되는 신호를 합파하여 제1간섭신호를 출력한다.
제1광검출기(151)는 제1센싱광섬유(141)에서 역으로 진행되어 검출단(137b)을 통해 출력되는 제1센싱신호를 검출하여 전기적 신호로 출력한다.
제2광검출기(152)는 광합파기(160)에서 출력되는 제1간섭신호를 전기적 신호로 변환하여 신호처리부(155)에 출력한다.
신호처리부(155)는 광원(131)의 구동을 제어하고, 제1광검출기(151)에서 출력되는 신호로부터 제1센싱광섬유(141)가 배치된 위치별 온도를 측정하고, 제2광검출부(152)에서 수신된 신호로부터 컨테이너(110) 내에서의 부분 방전 발생 여부를 측정하고, 측정결과를 제어유니트(190)에 제공한다. 신호처리부(155)는 광원(131)에서 출사된 광에 대해 제1광섬유격자(141a) 및 제2광섬유격자(141b)들로부터 반사된 광에 대해 제1광검출기(151)로부터 제공되는 신호의 파장 변화 정보를 이용하여 위치별 온도를 산출한다. 즉, 신호 처리부(155)는 제1광섬유격자(141a)로부터 반사된 광으로부터 컨테이너(110) 내부의 온도를 산출하고, 제2광섬유격자(141b)들로부터 반사된 광으로부터 함체(120) 내부의 배터리들에 대한 온도를 산출하며, 온도 산출결과 정보를 제어유니트(190)에 제공한다.
또한, 신호처리부(155)는 컨테이너(110) 내부에서 부분 방전시 발생되는 20KHz 내지 300KHz 대역의 초음파에 의해 제2센싱광섬유(142)를 경유하는 광의 지연에 대응되게 제1간섭신호가 발생되고, 발생된 간섭신호에 대응되게 제2광검출기(152)로부터 제공되는 신호로부터 부분방전 발생여부를 판단하도록 구축되어 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 제1센싱광섬유(141)의 오작동에 의해 화재발생이 예상될 수 있는 정도의 소화조건에 해당하는 과열시 그에 대응되는 파장 이동신호가 제1광검출기(151)를 통해 수신되지 않는 경우에도 과열에 대응되는 신호를 제공하도록 제1광섬유격자(141a)가 형성된 함체(120) 외부 온도 측정부분(143)이 설정된 과열 온도에 도달하면 강제적으로 절단되게 처리하는 강제 절단기(200)가 컨테이너(110) 내부에 마련되어 있다.
강제 절단기(200)는 도 6 내지 도 8을 함께 참조하여 설명한다.
강제 절단기(200)는 함체(120) 상면에 장착되어 있고, 베이스부분(210), 제1 및 제2 수직아암(221)(222), 절단칼(230), 지지부분(241), 칼날 지지부(250), 절단안내판(260)을 구비한다.
베이스부분(210)은 설치대상체인 함체(120) 상면에 결합하여 지지할 수 있게 사각체 형상으로 형성되어 고정홀을 통해 스크류로 고정할 수 있도록 되어 있다.
제1 및 제2 수직아암(221)(222)은 베이스 부분(210)의 상면으로부터 상호 이격되어 상방으로 연장되어 있다.
절단칼(230)은 제1 및 제2수직아암(221)(222) 사이에서 회동가능하게 힌지(225)에 의해 결합되되 하단에 절단날(231)이 형성되어 있고, 힌지(225)로부터 멀어지는 종단 상부에 무게추(236)가 형성되어 있다. 무게추(236)는 절단칼(230)의 지지가 해제되는 경우 하강속도를 높이기 위해 적용된 것으로 적절한 무게를 갖게 적용하면 된다.
지지부분(241)은 절단칼(230)이 수평상태에서 하방으로 하강 회동시 간섭될 수 있는 위치에 제1센싱광섬유(141a)가 위치되게 제1센싱광섬유(141)를 지지하도록 되어 있다. 도시된 예에서 지지부분(241)은 제1 및 제2수직아암(221)(222) 각각에서 상호 멀어지는 방향으로 연장된 연장아암(243)에 절단칼(230)의 연장방향과 나란한 방향으로 돌출된 돌출바의 종단에 제1센싱광섬유(141)가 관통상태로 삽입되는 지지고리가 형성된 구조로 되어 있다. 지지부분(241)은 도시된 예와 다른 지지구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
칼날지지부(250)는 제1수직아암(221)에 일단이 지지되어 제2수직아암(222)을 향하는 방향으로 연장되되 온도가 상승하면 하방으로 휘어지되 설정된 과열온도 미만에서는 절단칼(230)을 하부에서 지지하고, 설정된 과열온도 이상이 되면 절단칼(230)의 지지위치를 벗어나게 휘어지도록 배치되며 바이메탈 소재로 형성된 바이메탈판(251)과, 바이메탈판(251)의 일단을 제1수직아암(221)에 대해 고정되게 결합하는 고정부분(253)으로 되어 있다. 바이메탈판(251)은 상부에 배치된 상판(251a)의 열팽창계수가 하부에 배치된 하판(251b)의 열팽창계수보다 큰 것을 적용하면 된다.
절단안내판(260)은 절단칼(230)이 칼날 지지부(250)의 지지해제에 의해 하강시 절단칼(230)에 의해 간섭되는 제1센싱광섬유(141)의 절단을 보다 강력하게 가이드할 수 있게 제1 및 제2수직아암(221)(222) 사이에 수직상으로 연장되어 절단칼(230)의 하강 회동시 진입을 안내 및 접촉될 수 있게 형성되어 있다.
절단 안내판(260)은 제1 및 제2수직아암(221)(222) 사이에 힌지(225)보다 낮은 위치에서 제1 및 제2수직아암(221)(222) 사이를 폐쇄하게 수직상으로 연장되되 절단칼(230)의 칼날(231)이 진입될 수 있게 후방으로 인입된 절단가이드홈(260a)을 갖는 구조로 되어 있다.
이러한 강제절단기(200)에 의해 제1센싱광섬유(141)가 절단되면 광원(131)에서 출사된 광에 대해 시간경과에 따라 제1센싱광섬유(141)로부터 반사되는 광은 제1광섬유격자(141a) 이후에 연장된 부분에 대한 반사신호가 제1광검출기(151)에서 출력되지 않게 되고, 신호처리부(155)는 광원(131)에서 펄스광이 출사된 이후 설정된 시간 이후에 온도 검출을 위한 반사광 수신신호가 제1광검출기(151)에서 수신되지 않으면 과열에 의해 강제절단처리된 것으로 판단하고 소화조건에 해당하는 과열신호를 제어유니트(190)에 제공한다.
공조기(170)는 컨테이너(110) 내부의 온도를 조절한다.
공조기(170)는 단위 유입관(126)들과 접속된 공용 유입관(128)을 통해 온도 조절용 유체를 공급하고, 단위 배출관(127)과 접속된 공용 배출관(129)을 통해 온도 조절용 유체를 회수하면서 함체(120)의 수용공간(122)에 대한 온도를 조절하도록 되어 있다.
공조기(170)는 냉매를 증발, 압축, 응축, 팽창과정을 거쳐 순환하면서 증발기(172)를 통해 생성된 냉풍을 송풍기(174)를 통해 공용 유입관(128)을 통해 공급하고, 공용 배출관(129)을 통해 회수된 공기가 다시 증발과정을 거쳐 냉기가 생성되게 하는 것이 적용되어 있다.
공조기(170)는 제어유니트(190)에 의해 운전이 제어된다.
참조부호 177은 단위 유입관(126)에 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 유입 공조 밸브이고, 참조부호 178은 단위 배출관(127)에 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 배출 공조 밸브이다.
소화제 공급부(180)는 컨테이너(110) 내부에 소화제를 공급할 수 있도록 되어 있다. 소화제 공급부(180)는 단위 유입관(126)을 통해 소화제를 공급할 수 있도록 되어 있다.
소화제 공급부(180)는 단위 소화관(186), 공용소화관(188), 단위소화밸브(184), 소화가스 공급용기(181), 소화분말공급용기(182)를 구비한다.
단위 소화관(186)은 단위유입 공조밸브(177)와 함체(120) 사이의 단위 유입관(126)에 연통되게 접속되어 있다.
단위 소화밸브(184)는 단위 소화관(186)에 소화제의 유입 및 차단을 조정하도록 설치되어 있다.
소화가스 공급용기(181)는 단위 소화관(186)들과 접속된 공용 소화관(188)을 통해 압축된 소화가스를 공급할 수 있도록 되어 있다. 소화가스 공급용기(181)에서 공급되는 소화가스는 이산화탄소 또는 아르곤, 헬륨, 네온과 같은 불활성기체 등 공지된 것을 압축상태로 충진한 것을 적용하면 된다.
소화분말 공급용기(182)는 소화가스가 공용 소화관(188)을 통해 공급될 때 공용 소화관(188)과 연통되게 접속된 분기소화관(189)을 통해 저장된 분말소화제가 소화가스의 이동에 연동되어 공급될 수 있도록 공용 소화관(188)에 접속되어 있다.
분말소화제는 탄산수소나트륨, 제1인산암모늄 분말 등 공지된 것을 적용하면 된다.
참조부호 183은 소화가스 공급용기(181) 및 소화분말 공급용기(182)가 연결된 관로를 제어유니트(190)에 제어되어 개폐하는 밸브이다.
제어유니트(190)는 온도 측정부(130)에서 측정된 온도정보를 이용하여 함체(120) 내부가 설정된 온도를 유지하도록 공조기(170)를 제어하고, 온도 측정부(130)에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 소화제 공급부(180)로부터 컨테이너(110) 내부로 소화제가 공급되게 처리한다.
제어유니트(190)는 온도 측정부(130)에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 소화조건에 해당되는 함체(120)의 단위 유입 공조 밸브(177)는 폐쇄하되 단위 소화밸브(184)는 개방되게 처리하고 소화가스 공급용기(181)와 소화분말 공급용기(182)로부터 소화제가 공급되게 처리한다. 또한, 제어유니트(190)는 온도 측정부(130)로부터 부분방전 발생신호가 수신되면 설정된 단위 감시시간 동안 발생되는 부분방전 횟수가 설정된 기준횟수 이상이 되면 소화조건에 해당하는 것으로 판단하여 소화분말 공급용기(182)로부터 소화제가 공급되게 처리한다.
또한, 제어유니트는 온도 측정부(130)의 신호처리부(155)로부터 제1센싱광섬유(141a)의 절단에 대응되는 신호가 수신되면 소화조건에 해당하는 것으로 판단하여 소화제 공급부(180)로부터 컨테이너(110) 내부로 소화제가 공급되게 처리한다.
한편, 컨테이너(110) 내부를 화재 예방을 위해 질소분위기를 유지시키고, 작업자가 진입하는 경우 산소를 공급하도록 구축할 수 있고 그 예를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 질소가 충진된 질소가스 용기(281)와 접속되어 컨테이너 내부(110)로 가스를 공급하도록 된 가스 공급관(290)과, 가스 공급관(290)을 통해 산소를 공급하는 산소가스 용기(282)가 마련되어 있다.
여기서, 컨테이너 내부에 질소가스를 공급하여 질소 분위기를 유지하기 위한 질소가스 용기(281)는 질소 공급부와 해당하고, 컨테이너(110) 내부에 산소를 공급하는 산소가스용기(282)가 산소 공급부에 해당한다. 참조부호 183은 질소가스 용기(281), 산소가스용기(282) 및 소화가스용기(181) 각각의 가스를 컨테이너(110) 내부로 이송하기 위한 배관(290) 상에 설치되거 유로를 개폐하는 밸브이다.
도어 센서(231)는 컨테이너(110)의 함체(120)가 수용된 내부 공간을 개폐하는 도어(117)의 개폐여부를 검출하여 제어유니트(190)에 제공한다.
인체감지센서(233)은 컨테이너(110)의 함체(120)가 수용된 에너지저장실(112) 내부의 인체 유무를 검출한다.
제어유니트(190)는 작업자가 없는 평상시에는 컨테이너(110)이 에너지 저장실(112)이 질소분위기로 유지되게 제어한다. 또한, 제어유니트(190)는 도어센서(231)로부터 도어가 개방된 것으로 검출되면 에너지 저장실(112)로 진입하는 작업자의 산소 저농도에 의한 안전사고를 방지하기 위하여 컨테이너(110)의 에너지 저장실(112) 내부에 산소가 공급되게 처리하여 에너지 저장실(112)의 산소농도를 작업이 가능하게 조정하고, 도어(117)가 폐쇄된 것으로 검출되면서 인체감지센서(233)로부터 인체가 감지되지 않는 신호가 수신되면 산소공급을 차단하고 질소가 공급되게 질소 공급부와 산소 공급부를 제어한다.
이상에서 설명된 에너지저장장치의 화재 감시 장치에 의하면, 함체 단위별로 소화처리가 가능하며, 배터리 셀별로 온도의 감지가 가능하고, 부분방전 발생여부도 검출할 수 있으면서 구조가 단순화되는 장점을 제공한다.
110: 컨테이너 120: 함체
125: 배터리 130: 온도 측정부
170: 공조기 180: 소화제 공급부
190: 제어유니트

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 수직상으로 독립되게 구획된 수용공간을 갖는 단위 챔버가 수직상으로 다수개 어레이되어 있고, 상기 단위 챔버 내에 배터리가 어레이된 배터리모듈이 내장된 함체가 수용된 컨테이너와;
    상기 컨테이너 내부의 온도를 제1센싱광섬유를 통해 측정하는 온도 측정부와;
    상기 컨테이너 내부의 온도를 조절하는 공조기와;
    상기 컨테이너 내부에 소화제를 공급할 수 있도록 된 소화제 공급부와;
    상기 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 상기 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 상기 공조기를 제어하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 상기 소화제 공급부로부터 상기 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리하는 제어유니트와;
    상기 함체의 수용공간에 유체를 유입받을 수 있게 배관된 단위 유입관과;
    상기 함체의 수용공간을 경유한 유체를 배출할 수 있게 상기 함체에 배관된 단위 배출관과;
    상기 단위 유입관에 상기 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 유입 공조 밸브와;
    상기 단위 배출관에 상기 유체의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 배출 공조 밸브;를 구비하고,
    상기 공조기는 상기 단위 유입관들과 접속된 공용 유입관을 통해 온도 조절용 유체를 공급하고, 상기 단위 배출관과 접속된 공용 배출관을 통해 온도 조절용 유체를 회수하면서 상기 함체에 대해 온도를 조절하며,
    상기 소화제 공급부는
    상기 단위유입 공조밸브와 상기 함체 사이의 상기 단위 유입관에 연통되게 접속된 단위 소화관과;
    상기 단위 소화관에 소화제의 유입 및 차단을 조정하도록 설치된 단위 소화 밸브와;
    상기 단위 소화관들과 접속된 공용 소화관을 통해 압축된 소화가스를 공급할 수 있도록 된 소화가스 공급용기와;
    상기 소화가스가 상기 공용 소화관을 통해 공급될 때 상기 공용 소화관과 연통되게 접속된 분기소화관을 통해 저장된 분말소화제가 상기 소화가스의 이동에 연동되어 공급될 수 있도록 된 소화분말 공급용기;를 구비하고,
    상기 온도 측정부는 상기 함체별로 온도 정보를 제공하도록 구축되어 있고,
    상기 제어유니트는
    상기 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 상기 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 상기 공조기를 제어하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 소화조건에 해당되는 함체의 단위 유입 공조 밸브는 폐쇄하되 상기 단위 소화밸브는 개방되게 처리하고 상기 소화가스 공급용기와 상기 소화분말 공급용기로부터 소화제가 공급되게 처리하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재 감시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 수직상으로 독립되게 구획된 수용공간을 갖는 단위 챔버가 수직상으로 다수개 어레이되어 있고, 상기 단위 챔버 내에 배터리가 어레이된 배터리모듈이 내장된 함체가 수용된 컨테이너와;
    상기 컨테이너 내부의 온도를 제1센싱광섬유를 통해 측정하는 온도 측정부와;
    상기 컨테이너 내부의 온도를 조절하는 공조기와;
    상기 컨테이너 내부에 소화제를 공급할 수 있도록 된 소화제 공급부와;
    상기 온도 측정부에서 측정된 온도정보를 이용하여 상기 함체 내부가 설정된 온도를 유지하도록 상기 공조기를 제어하고, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도가 설정된 소화조건에 해당하면 상기 소화제 공급부로부터 상기 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리하는 제어유니트;를 구비하고,
    상기 온도 측정부는
    광원과;
    상기 광원에서 출사된 광을 제1분배채널과 제2분배채널을 통해 분배하는 제1광분배기와;
    상기 제1분배채널을 통해 전송되는 광을 제3분배채널과 제4분배채널을 통해 분배하는 제2광분배기와;
    상기 제2분배채널을 통해 전송되는 광을 상기 제1센싱광섬유가 접속된 센싱단으로 출력하고, 상기 센싱단에서 역으로 진행되는 광을 검출단으로 출력하는 광써큘레이터와;
    상기 제3분배채널과 접속되며 상기 컨테이너 내부의 센싱대상 영역에 다수회 권회되는 프로브부분을 갖게 설치된 제2센싱광섬유와;
    상기 제4분배채널에서 출력되는 광을 설정된 변조주파수로 변조하는 광변조기와;
    상기 제1센싱광섬유에서 역으로 진행되어 상기 검출단을 통해 출력되는 제1센싱신호를 검출하여 전기적 신호로 출력하는 제1광검출기와;
    상기 제3분배채널로부터 상기 제2센싱광섬유를 거친 제2센싱신호와 상기 광변조기에서 출력되는 신호를 합파하여 제1간섭신호를 출력하는 광합파기와;
    상기 광합파기에서 출력되는 신호를 전기적 신호로 출력하는 제2광검출기와;
    상기 광원의 구동을 제어하고, 상기 제1광검출기에서 출력되는 신호로부터 상기 제1센싱광섬유가 배치된 위치별 온도를 측정하고, 상기 제2광검출기에서 수신된 신호로부터 상기 컨테이너 내에서의 부분 방전 발생 여부를 측정하는 신호처리부;를 구비하고,
    상기 제1센싱광섬유는 상기 센싱단에 접속되어 상기 컨테이너 내부 및 상기 함체 내의 배터리의 전극들을 경유하도록 배치되어 있고, 광섬유 격자가 새겨져 있고,
    상기 제2센싱광섬유의 프로브부분을 원판형상으로 에워싸게 형성된 지지막과;
    상기 지지막의 일측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 상기 지지막에 집속시키는 제1집속가이드와;
    상기 지지막의 타측 가장자리에서 외경이 확장되는 방향으로 호형곡률을 갖게 연장되어 부분방전시 발생되는 초음파를 상기 지지막에 집속시키는 제2집속가이드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재 감시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1센싱광섬유는 상기 함체 외측에 배치되며 제1광섬유격자가 새겨진 함체 외부 온도 측정부분과, 상기 함체 내측의 배터리의 전극에 접촉되게 배치되며 제2광섬유격자가 새겨진 함체 내부 온도측정부분을 구비하고,
    상기 제1광섬유격자가 형성된 함체 외부 온도 측정부분이 설정된 과열 온도에 도달하면 강제적으로 절단되게 처리하는 강제 절단기;를 더 구비하고,
    상기 강제 절단기는
    베이스부분과;
    상기 베이스 부분으로부터 상호 이격되어 상방으로 연장된 제1 및 제2 수직아암과;
    상기 제1 및 제2수직아암 사이에서 회동가능하게 힌지에 의해 결합되되 하단에 절단날이 형성되어 있고, 상기 힌지로부터 멀어지는 종단 상부에 무게추가 형성된 절단칼과;
    상기 절단칼이 수평상태에서 하방으로 하강 회동시 간섭될 수 있는 위치에 상기 제1센싱광섬유가 위치되게 상기 제1센싱광섬유를 지지하는 지지부분과;
    상기 제1수직아암에 일단이 지지되어 상기 제2수직아암을 향하는 방향으로 연장되되 온도가 상승하면 하방으로 휘어지되 설정된 과열온도 미만에서는 상기 절단칼을 하부에서 지지하고, 설정된 과열온도 이상이 되면 상기 절단칼의 지지위치를 벗어나게 휘어지도록 배치되며 바이메탈 소재로 형성된 칼날 지지부와;
    상기 절단칼이 상기 칼날 지지부의 지지해제에 의해 하강시 상기 절단칼에 의해 간섭되는 상기 제1센싱광섬유의 절단을 가이드할 수 있게 상기 제1 및 제2수직아암 사이에 상기 절단칼의 회동시 진입을 안내 및 접촉될 수 있게 형성된 절단안내판;을 구비하고,
    상기 제어유니트는 상기 신호처리부로부터 상기 제1센싱광섬유의 절단에 대응되는 신호가 수신되면 상기 소화조건에 해당하는 것으로 판단하여 상기 소화제 공급부로부터 상기 컨테이너 내부로 소화제가 공급되게 처리하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 화재 감시 장치.



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