KR102327966B1 - 소화수 공급 시스템 - Google Patents

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KR102327966B1
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김건섭
강호장
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주식회사 알에이치디
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    • E03B5/00—Use of pumping plants or installations; Layouts thereof
    • E03B5/02—Use of pumping plants or installations; Layouts thereof arranged in buildings
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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Abstract

본 발명은 직류 직권형 모터를 이용하며 직류 전원을 충전하며 충전된 직류 전원을 이용하여 구동되는 보조 펌프 장치를 구비하는 소화수 공급 시스템을 개시한다. 상기한 소화수 공급 시스템은 전력 계통을 통하여 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치; 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치; 및 상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비한다.

Description

소화수 공급 시스템{FIRE WATER SUPPLYING SYSTEM}
본 발명은 소화수 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직류 직권형 모터를 이용하며 직류 전원을 충전하며 충전된 직류 전원을 이용하여 구동되는 보조 펌프 장치를 구비하는 소화수 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 빌딩과 같은 옥내에는 소방 펌프 시설이 설치된다.
소방 펌프 시설은 화재가 발생한 경우 예시적으로 천정에 설치되는 스프링쿨러의 헤드를 통하여 소화수를 분사하도록 구성되며, 이를 위하여 소화수를 공급하는 시스템을 필요로 한다.
일반적으로 소화수 공급 시스템은 2 대 이상의 펌프 장치를 필요로 하며, 하나는 메인 펌프 장치로 이용하고 다른 하나는 보조 펌프 장치로 이용한다.
메인 펌프 장치는 전력 공급 회사의 전력 계통을 통하여 공급되는 교류 전원을 공급받아서 동작하는 교류 모터와 교류 모터에 의해 구동되는 메인 펌프를 구비할 수 있다.
메인 펌프 장치는 일정 시간 이상 소화수를 공급하기 위하여 대용량의 전력을 필요로 한다. 소화수 공급 시스템은 비상시 사용을 위한 것이다. 그러므로, 비상시에 사용하기 위해서, 메인 펌프 장치는 대용량의 전력을 사용하기 위한 고가의 계약을 필요로 한다. 그러므로, 메인 펌프 장치는 이로 인한 고정 유지비가 많이 발생되는 문제점이 있다.
그리고, 보조 펌프 장치는 메인 펌프 장치에 공급되는 전원이 차단되거나 메인 펌프 장치가 고장나거나 수리 중인 경우에 대비하여 설치되는 것이다. 보조 펌프 장치는 유류를 원료로 이용하는 엔진과 엔진의 동작에 의해 구동되는 보조 펌프를 구비할 수 있다.
상기한 일반적인 소화수 공급 시스템의 경우는 보조 펌프 장치의 구동을 위하여 연료를 상시 보관해야 하는 불편함이 있다.
그리고, 대개 지하 또는 실내와 같이 폐쇄된 공간에 소화수 공급 시스템이 설치된다. 유류를 원료로 하는 엔진 펌프 장치가 작동되는 경우 큰 소음과 매연이 발생한다. 그러므로, 폐쇄된 공간은 소음과 매연으로 인해 작업자가 작업하기 어려운 환경을 갖게 되는 문제점이 있다.
또한, 엔진 펌프 장치는 폐쇄된 공간에 설치되므로 습기 등의 이유로 인하여 잦은 고장을 발생할 수 있으며, 장시간 작동하지 않고 방치된 경우 시동이 불발되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 교류 전원으로 직류 전원을 충전하며, 충전된 직류 전원을 이용하여 직류 직권형 모터를 구동하여서 보조 펌핑을 수행하는 소화수 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 교류 전원으로 직류 전원을 충전하는 에너지 저장 시스템을 구비하며, 교류 전원이 공급되지 않거나 메인 펌프 장치가 고장 또는 수리 중인 경우 에너지 저장 시스템의 직류 전원을 이용하여 메인 펌프 장치를 구동할 수 있는 소화수 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 교류 전원으로 직류 전원을 충전하는 에너지 저장 시스템을 구비하며, 에너지 저장 시스템의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치와 보조 펌핑 장치에 공동으로 이용되는 소화수 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 메인 펌핑 장치와 보조 펌핑 장치가 직류 직권형 모터를 이용하여 구성되고, 교류 전원으로 직류 전원을 충전하는 에너지 저장 시스템을 구비하며, 에너지 저장 시스템의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치와 보조 펌핑 장치에 공동으로 이용되는 소화수 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 교류 전원으로 직류 전원을 충전하며, 충전된 직류 전원을 이용하여 직류 직권형 모터를 구동하여서 보조 펌핑을 수행하며, 보조 펌핑을 위한 직류 직권형 모터가 균일한 분당 회전수를 유지할 수 있는 소화수 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 소화수 공급 시스템은, 전력 계통을 통하여 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치; 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치; 및 상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비하며, 상기 보조 펌프 장치는, 상기 교류 전원에 대응하여 상기 직류 전원을 충전하고, 충전된 상기 직류 전원을 제공하는 에너지 저장 시스템; 상기 보조 펌핑의 동작을 위한 보조 제어 신호를 수신하며, 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하는 모터 제어부; 상기 구동 전류에 의해 구동되어서 상기 보조 펌핑을 위한 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터; 및 상기 구동력을 제공받고, 상기 구동력에 의해 상기 소화수를 펌핑함으로써 상기 소화수를 상기 소화수 공급관으로 제공하는 상기 보조 펌핑을 수행하는 보조 펌프;를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 소화수 공급 시스템은, 전력 계통을 통한 제1 교류 전원의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하는 모니터; 상기 선택 신호에 의해 상기 제1 교류 전원 또는 제2 교류 전원 중 하나를 교류 전원으로서 선택 및 출력하는 스위칭 회로; 상기 스위칭 회로를 통하여 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치; 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치; 상기 직류 전원을 상기 제2 교류 전원으로 컨버팅하는 컨버터; 및 상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비하며, 상기 보조 펌프 장치는, 상기 교류 전원에 대응하여 상기 직류 전원을 충전하고, 충전된 상기 직류 전원을 제공하는 에너지 저장 시스템; 상기 보조 펌핑의 동작을 위한 보조 제어 신호를 수신하며, 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하는 모터 제어부; 상기 구동 전류에 의해 구동되어서 상기 보조 펌핑을 위한 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터; 및 상기 구동력을 제공받고, 상기 구동력에 의해 상기 소화수를 펌핑함으로써 상기 소화수를 상기 소화수 공급관으로 제공하는 상기 보조 펌핑을 수행하는 보조 펌프;를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 소화수 공급 시스템은, 전력 계통을 통한 교류 전원을 제1 직류 전원으로 컨버팅하는 컨버터; 상기 교류 전원의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하는 모니터; 상기 선택 신호에 의해 상기 제1 직류 전원 또는 제2 직류 전원 중 하나를 제3 직류 전원으로 선택 및 출력하는 스위칭 회로; 상기 스위칭 회로를 통하여 상기 제3 직류 전원을 공급받고, 상기 제3 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치; 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 상기 제2 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치; 및 상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비하며, 상기 보조 펌프 장치는, 상기 교류 전원에 대응하여 상기 제2 직류 전원을 충전하고, 충전된 상기 제2 직류 전원을 제공하는 에너지 저장 시스템; 상기 보조 펌핑의 동작을 위한 보조 제어 신호를 수신하며, 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하는 모터 제어부; 상기 구동 전류에 의해 구동되어서 상기 보조 펌핑을 위한 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터; 및 상기 구동력을 제공받고, 상기 구동력에 의해 상기 소화수를 펌핑함으로써 상기 소화수를 상기 소화수 공급관으로 제공하는 상기 보조 펌핑을 수행하는 보조 펌프;를 구비함을 특징으로 한다.
본 발명은 에너지 저장 시스템과 직류 직권형 모터를 구비한 보조 펌핑 장치를 이용하여 구성되며, 충전된 직류 전원을 이용하여 보조 펌핑을 수행할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 보조 펌핑 장치의 구동을 위한 연료를 보관함에 따른 문제점의 발생을 방지할 수 있고, 유류를 이용하는 엔진을 구동하는 것보다 소음과 매연에서 유리한 이점을 가질 수 있으며, 그로 인하여 보조 펌핑 장치가 설치되는 폐쇄된 공간에서의 작업 환경이 개선될 수 있고, 습기 등의 이유로 보조 펌핑 장치에 고장이 발생할 확률이 낮으며, 장시간 방치된 경우에도 보조 펌핑 장치를 원활히 시동할 수 있다.
그리고, 본 발명은 교류 전원이 공급되지 않는 경우에도 보조 펌핑 장치의 에너지 저장 시스템을 공동으로 이용하여 메인 펌프 장치를 구동할 수 있다. 그러므로, 시스템의 신뢰성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 메인 펌핑 장치와 보조 펌핑 장치가 직류 직권형 모터를 이용하여 구성되는 경우, 교류 전원으로 직류 전원을 충전하는 에너지 저장 시스템을 공동으로 이용할 수 있다. 에너지 저장 시스템은 저용량의 전력으로 구동을 위한 충분한 직류 전원을 충전할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 작은 계약 용량으로도 비상시에 메인 펌프 장치를 구동할 수 있으므로 고정 유지비가 절감될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보조 펌핑을 위한 직류 직권형 모터가 균일한 분당 회전수를 유지함으로써 충분한 유압과 유량으로 비상시 소화수를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실시간으로 보조 펌프 장치에 대한 데이터가 저장되고 저장 데이터가 유선 또는 무선으로 지정된 목적지로 전송할 수 있으므로 보조 펌프 장치의 관리가 쉬워지고 구동 상태의 점검이 편리해지는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 소화수 공급 시스템의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도.
도 2는 도 1의 실시예에 제어부와 블랙박스가 적용된 것을 예시한 블록도.
도 3은 제어부의 동작을 설명하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 소화수 공급 시스템의 다른 실시예를 나타내는 블럭도.
도 5는 본 발명의 소화수 공급 시스템의 또다른 실시예를 나타내는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 소화수 공급 시스템은 메인 펌프 장치(10), 보조 펌프 장치(20), 충압 펌프 장치(30), 전력 계통(40), 제어반(50) 및 수신반(60)을 구비하는 것으로 예시될 수 있다.
상기한 구성에서 전력 계통(40)는 전력 공급 회사에서 상용의 교류 전원을 공급하기 위한 공급망으로 이해될 수 있으며 교류 전원 PAC를 제공하는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 수신반(60)는 옥내의 각 위치의 화재 감지 센서에서 제공되거나 소화전에서 제공되는 신호 FS를 수신하고, 화재를 감지한 센싱 신호나 화재를 진압하기 위한 조작 신호가 신호 FS로서 수신되면 그에 대응하는 신호를 제어반(50)으로 전달하기 위한 것이다.
제어반(50)은 화재를 감지한 센싱 신호나 화재를 진압하기 위한 조작 신호에 대응하는 신호 FS에 대응하는 신호가 수신반(60)으로부터 수신되면, 그에 대응하여 메인 제어 신호 MC 및 보조 제어 신호 SC를 제공하기 위한 것이다.
상기한 제어반(50)과 수신반(50)는 별도의 컨트롤 박스나 보드로 구성되거나 하나의 컨트롤 박스나 보드로 구성될 수 있다.
제어반(50)은 화재를 감지하거나 화재를 진압하기 위한 경우 먼저 메인 제어 신호 MC를 활성화 상태로 제공할 수 있다. 필요한 경우, 제어반(50)은 소화수 공급관(WPm) 내부의 소화수의 유압을 미리 설정된 수준으로 미리 형성하기 위하여 보조 제어 신호 MC를 활성화 상태로 일시적으로 제공한 후, 보조 제어 신호 MC를 비활성화 상태로 변환하고 메인 제어 신호 MC를 활성화 상태로 제공할 수 있다. 이‹š, 제어반(50)은 보조 제어 신호 SC를 비활성화 상태로 제공한다. 보조 제어 신호 SC는 메인 펌프 장치(10)의 정상 동작과 비정상 동작을 구분하는 값을 갖도록 제공되고, 예시적으로 비활성화 상태가 정상 동작에 해당하고 활성화 상태가 비정상 동작에 해당하는 것으로 설명될 수 있다.
정상적인 경우, 메인 펌프 장치(10)는 메인 제어 신호 MC에 대응하여 메인 펌핑 동작을 수행하고, 정상 동작에 해당하는 피드백 신호를 제어반(50)에 제공할 수 있다.
메인 펌프 장치(10)는 메인 펌프(12), 교류 모터(14) 및 모터 제어부(16)를 구비한다.
모터 제어부(16)는 메인 펌핑을 동작을 위한 메인 제어 신호 MC룰 수신하며, 전력 계통(40)을 통하여 교류 전원 PAC를 제공받도록 구성된다. 그리고, 모터 제어부(16)는 메인 제어 신호 MC에 대응하여 내부에서 미리 설정된 주파수를 갖는 모터 구동 펄스(도시되지 않음)를 생성하며, 모터 구동 펄스에 의해 교류 전원 PAC를 이용한 구동 전류를 교류 모터(14)에 제공할 수 있다.
교류 모터(14)는 모터 제어부(16)에서 제공되는 구동 전류에 의해 동작되며, 구동 전류의 양에 대응하는 토크와 회전수를 갖는 구동력을 생성하며, 구동력을 메인 펌프(12)에 제공한다.
메인 펌프(12)는 소화수를 공급받기 위하여 미리 설정된 수원과 연결된 공급관(WS1)과 연결되고, 소화수를 공급하기 위하여 분기된 공급관(WP1)을 통하여 소화수 공급관(WPm)과 연결된다. 그러므로, 메인 펌프(12)는 교류 모터(14)의 구동력에 대응하여 소화수를 공급관(WS1)으로부터 취수하고, 취수된 소화수를 구동력에 대응하는 양과 압력을 갖도록 공급관(WP1)을 통하여 소화수 공급관(WPm)으로 공급한다.
메인 펌프 장치(10)가 전력 계통(40)을 통하여 교류 전원 PAC를 공급받지 못하거나 고장 또는 수리로 인하여 메인 펌프(12)를 구동하지 못하는 경우, 모터 제어부(16)는 비정상 동작에 해당하는 피드백 신호를 제어반(50)에 제공할 수 있다.
이 경우, 제어반(50)은 보조 제어 신호 SC를 활성화 상태로 제공할 수 있다.
보조 펌프 장치(20)는 보조 펌프(22), 직류 직권형 모터(24), 모터 제어부(26) 및 에너지 저장 시스템(28)을 구비한다.
에너지 저장 시스템(28)은 전력 계통(40)으로부터 상시에 교류 전원 PAC을 공급받도록 구성되고, 교류 전원에 대응하여 직류 전원을 충전하고, 충전된 직류 전원 PDC를 모터 제어부(26)로 제공하도록 구성된다.
이를 위하여, 에너지 저장 시스템(28)은 교류 전원 PAC를 직류 전원 PDC로 변환하기 위한 변환 회로(도시되지 않음), 직류 전원 PDC를 저장하기 위한 충전용 배터리(도시되지 않음) 및 직류 전원 PDC를 모터 제어부(26)로 제공하기 위한 출력 회로(도시되지 않음)를 구비할 수 있다.
상기한 바에서, 변환 회로는 일반적인 AC-DC 컨버터를 이용하여 구성될 수 있고, 충전용 배터리는 사용량에 따른 전압 강하가 적은 인산철(LiFePO4) 배터리를 이용하여 구성될 수 있으며, 출력 회로는 통상의 증폭기를 이용하는 버퍼 회로를 이용하여 구성될 수 있다. 그러므로, 변환 회로, 충전용 배터리 및 출력 회로의 구체적인 도시 및 동작에 대한 설명은 생략한다.
이중, 배터리는 사용 용량에 따라 전압 강하가 나타나는 특성을 갖는다. 직류 직권형 모터(24)는 전압 강하가 있는 경우 그에 대응하여 분당 회전수가 감소될 수 있다. 그러므로, 배터리는 전압 강하에 따른 분당 회전수 감소를 저감시키기 위하여 사용 용량에 따른 전압 강하가 적은 상기한 인산철(LiFePO4) 배터리를 이용함이 바람직하다.
모터 제어부(26)는 메인 펌프 장치(10)의 비정상 동작에 해당하는 값을 가지며 보조 펌핑을 위한 보조 제어 신호 SC를 수신하고, 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원 PDC를 제공받는다. 이에 따라, 모터 제어부(26)는 보조 제어 신호 SC에 대응하여 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하도록 구성된다.
모터 제어부(26)는 보조 제어 신호 MC에 대응하여 내부에서 미리 설정된 주파수를 갖는 모터 구동 펄스(도시되지 않음)를 생성하며, 모터 구동 펄스에 의해 직류 전원 PDC를 이용한 구동 전류를 직류 직권형 모터(24)에 제공할 수 있다.
모터 구동 펄스는 PWM 파형을 갖도록 제공될 수 있다. PWM 파형의 펄스 폭이 증가되는 경우, 증가된 구동 전류가 제공될 수 있고, PWM 파형의 펄스 폭이 감소되는 경우, 감소된 구동 전류가 제공될 수 있다. 상기한 구동 전류의 제어는 도 2를 참조하여 후술한다.
그리고, 직류 직권형 모터(24)는 모터 제어부(26)에서 제공되는 구동 전류의 양에 대응하는 토크와 회전수를 갖는 구동력을 생성하며, 구동력을 보조 펌핑을 위한 구동력을 보조 펌프(22)에 제공하도록 구성된다.
보조 펌프(22)는 소화수를 공급받기 위하여 미리 설정된 수원과 연결된 공급관(WS2)과 연결되고, 소화수를 공급하기 위하여 분기된 공급관(WP2)을 통하여 소화수 공급관(WPm)과 연결된다. 그러므로, 보조 펌프(22)는 직류 직권형 모터(24)의 구동력에 대응하여 소화수를 공급관(WS2)으로부터 취수하고, 취수된 소화수를 구동력에 대응하는 양과 압력을 갖도록 공급관(WP2)을 통하여 소화수 공급관(WPm)으로 공급한다.
참고로, 메인 펌프(12)와 보조 펌프(22)는 소화수 공급관(WPm)과 병렬로 연결되며, 공급관들(WP1, WP2)은 구체적으로 도시되지 않았으나 소화수의 역류를 방지하기 위한 체크 밸브 및 개폐를 위한 개폐 밸브 등을 구비할 수 있다.
그리고, 소화수 공급관(WPm)은 소화수의 빠른 공급을 위하여 내부의 소화수의 압력을 상시로 일정하게 유지할 필요가 있다. 이를 위하여 충압 펌프 장치(30)가 구성되며, 충압 펌프 장치(30)는 소화수 공급관(WPm)의 압력을 유지하기 위하여 소화수의 압력을 레귤레이션하는 것이며, 이를 위한 충압 펌프 장치(30)는 가압 탱크나 가압 펌프 등을 이용하여 다양하게 구성될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
상술한 도 1에 의해서, 화재를 감지한 센싱 신호나 화재를 진압하기 위한 경우 제어반(50)은 소화수 공급관(WPm)을 통해 소화수가 공급되도록 메인 펌프 장치(10)와 보조 펌프 장치(20)를 제어할 수 있다.
이때, 메인 펌프 장치(10)가 정상인 경우, 제어반(50)이 메인 펌프 장치(10)를 구동하도록 제어하고, 소화수는 메인 펌프 장치(10)에 의해 소화수 공급관(WPm)으로 공급될 수 있다.
그러나, 메인 펌프 장치(10)가 비정상인 경우, 제어반(50)은 메인 펌프 장치(10)를 구동하지 못한다. 이때 제어반(50)은 보조 펌프 장치(20)를 구동하도록 제어하며, 보조 펌프 장치(20)는 에너지 저장 시스템(28)에 충전된 직류 전원 PDC를 이용하여 구동되고 소화수를 소화수 공급관(WPm)으로 공급할 수 있다.
보조 펌프 장치(20)는 직류 직권형 모터(24)를 이용하여 보조 펌프(22)를 구동한다. 직류 직권형 모터(24)는 초기 기동력이 강하고 효율이 높으며 소형으로 구성될 수 있다. 직류 직권형 모터(24)는 초기 기동력이 강하므로, 충압 펌프 장치(30)를 이용한 소화수 압력 유지가 불필요하다.
그리고, 보조 펌프 장치(20)는 인산철(LiFePO4) 배터리를 이용하여 구성되는 에너지 저장 시스템(28)으로부터 직류 전원 PDC를 공급받는다. 그러므로, 배터리의 특성에 의해 사용 용량에 대응한 전압 강하가 적게 발생하므로 보조 펌프 장치(20)의 직류 직권형 모터(24)는 분당 회전수(예시적으로 1800RPM)의 변화가 최소화될 수 있다.
교류 모터나 엔진 펌프의 경우, 펌프는 필요한 유량 및 유압보다 높게 펌핑하도록 구성된다. 그러므로, 교류 모터나 엔진 펌프를 이용하는 펌핑 장치는 소화수가 리턴 밸브를 통하여 회수되도록 구성됨으로써 필요 이상의 유압을 제어하여 유량과 유압을 유지하도록 구성되어야 한다.
상기와 같이 유량과 유압이 유지되어야, 소화수는 화재를 진압하기 위하여 일정한 거리로 분사될 수 있다.
유량이 증가하면 유압이 낮아지고, 유압을 올리기 위해서 모터의 분당 회전수가 높여져야 한다. 그러나, 교류 모터는 분당 회전수가 고정되므로 분당 회전수를 높이기 위하여 별도의 고가의 인버터를 필요로 한다.
그러나, 본 발명의 보조 펌프 장치(20)는 직류 직권형 모터(24)를 이용하며, 직류 직권형 모터(24)는 도 2와 같이 분당 회전수(RPM)의 제어가 가능하고 초기 기동력이 높아서 소화수 분사에 이점이 있다.
도 2를 참조하여, 직류 직권형 모터(24)의 분당 회전수(RPM) 제어 방법을 설명한다. 도 2에서 도 1과 동일 부품은 동일 부호를 사용하며 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 제어부(90), 블랙 박스(92), 유압 센서(100) 및 유량 센서(102)가 도 1에 부가하여 구성된다.
유압 센서(100)와 유량 센서(102)는 보조 펌프 장치(20)와 소화수 공급관(WPm) 사이의 공급관(WP2)의 서로 다룬 위치에 구성될 수 있다.
이 중, 유압 센서(100)는 소화수 공급관(WPm)으로 제공되는 소화수의 유압을 센싱한 유압 센싱 신호 SP를 제공하며, 유량 센서(102)는 소화수 공급관(WPm)으로 제공되는 소화수의 유량을 센싱한 유량 센싱 신호 SF를 제공한다.
제어부(90) 및 모터 제어부(26)의 동작은 도 3을 부가적으로 참조하여 설명할 수 있다.
제어부(90)는 유압 센싱 신호 SP 및 유량 센싱 신호 SF를 수신하고(S10, S12), 분당 회전수 센싱 신호 SR를 수신하며(S14), 미리 설정된 목표 유량과 유량 센싱 신호 SF에 대응하는 센싱 유량을 비교(예시적으로, 차를 구함)하며 미리 설정된 목표 유압과 유압 센싱 신호 SP에 대응하는 센싱 유압을 비교(예시적으로, 차를 구함)함으로써(S16) 분당 회전수 센싱 신호 SR를 기준으로 분당 회전수 제어값 CR을 생성하고(S18), 분당 회전수 제어값 CR을 모터 제어부(26)로 제공한다.
모터 제어부(26)는 분당 회전수 제어값 CR을 수신하고, 직류 직권형 모터(24)의 분당 회전수에 대한 분당 회전수 센싱 신호 SR을 제공하고, 분당 회전수 제어값 CR에 의해 모터 구동 펄스의 펄스 폭을 제어함으로써(S20) 제어된 전류량을 갖는 구동 전류를 직류 직권형 모터(24)에 제공하도록 구성된다.
한편, 제어부(90)는 유압 센싱 신호 SP 및 유량 센싱 신호 SF, 직류 직권형 모터(24)의 분당 회전수 센싱 신호 SR 및 직류 직권형 모터(24)의 구동 상태 정보 DSC를 포함하는 저장 데이터를 블랙 박스(92)에 제공하도록 구성된다. 이때, 직류 직권형 모터(24)의 구동 상태 정보 DSC는 보조 제어 신호 SC에 의한 활성화 또는 비활성화 상태를 포함하는 정보로 이해될 수 있다. 그리고, 제어부(90)는 유압 센싱 신호 SP 및 유량 센싱 신호 SF, 직류 직권형 모터(24)의 분당 회전수 센싱 신호 SR 및 직류 직권형 모터(24)의 구동 상태 정보 DSC에 시간 정보를 포함시킨 저장 데이터를 블랙 박스(92)로 제공할 수 있다.
블랙 박스(92)는 저장부(94) 및 송신부(96)를 포함하도록 구성된다. 저장부(94)는 제어부(90)로부터 제공되는 저장 데이터를 이벤트 순서 즉 시간 순서에 따라 저장할 수 있고, 송신부(96)는 저장부(94)의 저장 데이터를 미리 설정된 목적지로 유선과 무선 중 적어도 하나를 통하여 송신할 수 있다. 이때, 송신부(96)는 유선이나 무선을 통하여 연결된 관리자의 컴퓨터나 모바일 단말이나 서버의 물리적 주소를 목적지로 하여 저장 데이터를 송신할 수 있다.
본 발명은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 동작에 의해서 보조 펌핑을 위한 직류 직권형 모터가 목표 유량 및 목표 유압을 기준으로 균일한 분당 회전수를 유지함으로써 충분한 유압과 유량으로 비상시 소화수를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실시간으로 보조 펌프 장치에 대한 데이터가 저장되고 저장 데이터가 유선 또는 무선으로 지정된 목적지로 전송할 수 있으므로 보조 펌프 장치의 관리가 쉬워지고 구동 상태의 점검이 편리해지는 이점을 갖는다.
한편, 본 발명은 도 4와 같이 에너지 저장 시스템의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치와 보조 펌핑 장치에 공동으로 이용되도록 구성될 수 있다.
도 4는 모니터(70), 컨버터(72), 스위칭 회로(74)를 더 구비하는 점에서 도 1과 상이하며 나머지 구성은 동일하므로 이에 대한 중복 구성 및 동작 설명은 생략한다.
모니터(70)는 전력 계통(40)을 통한 교류 전원의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하도록 구성된다. 모니터(70)는 교류 전원 PAC가 정상 공급되는 경우 스위치 회로(74)가 전력 계통(40)의 교류 전원 PAC를 선택하도록 선택 신호를 제공하고 교류 전원 PAC가 공급되지 않는 경우 스위치 회로(74)가 컨버터(72)의 교류 전원을 선택하도록 선택 신호를 제공한다.
컨버터(72)는 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원을 교류 전원으로 컨버팅하여 제공하도록 구성된다.
스위칭 회로(74)는 모니터(70)의 선택 신호에 의해서 전력 계통(40)의 교류 전원 PAC를 선택하여 모터 제어부(16)로 출력하거나 컨버터(72)의 교류 전원을 선택하여 모터 제어부(16)로 출력하도록 구성된다.
그러므로, 메인 펌프 장치(10)는 전력 계통(40)의 교류 전원 PAC 또는 컨버터(72)의 교류 전원에 의해 메인 펌핑을 수행할 수 있다.
상술한 도 4의 실시예는 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치(10)와 보조 펌핑 장치(20)에 공동으로 이용되도록 구성된 것을 예시한다.
또한, 본 발명은 도 5와 같이 메인 펌핑 장치(10)와 보조 펌핑 장치(20)가 직류 직권형 모터(15, 20)를 이용하여 구성되고, 교류 전원으로 직류 전원을 충전하는 에너지 저장 시스템(28)을 구비하며, 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치(10)와 보조 펌핑 장치(20)에 공동으로 이용되도록 구성될 수 있다.
이를 위하여, 도 5의 실시예는 모니터(80), 컨버터(82), 스위칭 회로(84)를 구비할 수 있고, 메인 펌핑 장치(10)는 직류에 의해 구동 전류를 제공하는 모터 제어부(17) 및 모터 제어부(17)의 구동 전류에 의해 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터(15)를 구비하도록 구성된다. 도 5의 실시예에서 상기 구성을 제외한 나머지 구성은 도 1과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
먼저, 모니터(80)는 교류 전원 PAC의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하는 점에서 도 4와 동일한 동작을 수행한다.
그리고, 컨버터(82)는 전력 계통(40)을 통한 교류 전원 PAC을 직류 전원으로 컨버팅하도록 구성된다.
그리고, 스위칭 회로(84)는 모니터(80)의 선택 신호에 의해 컨버터(82)의 직류 전원 또는 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원 중 하나를 직류 전원으로 선택 및 출력하도록 구성된다.
그리고, 메인 펌프 장치(10)는 스위칭 회로(84)를 통하여 직류 전원을 공급받고, 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하도록 구성된다. 상기한 메인 펌프 장치(10)의 동작은 보조 펌프 장치(20)의 동작을 참조하여 이해될 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
상술한 도 5의 실시예는 에너지 저장 시스템(28)의 직류 전원이 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 위하여 메인 펌핑 장치(10)와 보조 펌핑 장치(20)에 공동으로 이용되도록 구성된 것을 예시한다.
그리고, 도 4 및 도 5의 실시예는 스위칭 회로들(74, 84)가 에너지 저장 시스템(28)의 전원을 고정적으로 이용하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 메인 펌핑과 보조 펌핑은 에너지 저장 시스템(28)의 충전된 직류 전원에 의해 선택적으로 수행될 수 있다.
이때, 에너지 저장 시스템(28)의 충전 용량은 메인 펌프 장치(10) 또는 보조 펌프 장치(20)를 미리 설정된 시간(예시적으로 20분 정도) 동안 메인 펌핑 또는 보조 펌핑을 수행하기 위한 정도로 설정될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 소화수 공급 시스템은 일정 시간 이상 소화수를 공급하기 위하여 대용량의 전력을 필요로 하지 않고 상시에 충전된 에너지 저장 시스템(28)의 전원을 이용하여 구동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 소화수 공급 시시템은 대용량의 전원을 필요로 하지 않으므로 고정 유지비가 절감되는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 전력 계통을 통한 제1 교류 전원의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하는 모니터;
    상기 선택 신호에 의해 상기 제1 교류 전원 또는 제2 교류 전원 중 하나를 교류 전원으로서 선택 및 출력하는 스위칭 회로;
    상기 스위칭 회로를 통하여 상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치;
    상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치;
    상기 직류 전원을 상기 제2 교류 전원으로 컨버팅하는 컨버터; 및
    상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비하며,
    상기 보조 펌프 장치는,
    상기 교류 전원에 대응하여 상기 직류 전원을 충전하고, 충전된 상기 직류 전원을 제공하는 에너지 저장 시스템;
    상기 보조 펌핑의 동작을 위한 보조 제어 신호를 수신하며, 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하는 모터 제어부;
    상기 구동 전류에 의해 구동되어서 상기 보조 펌핑을 위한 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터; 및
    상기 구동력을 제공받고, 상기 구동력에 의해 상기 소화수를 펌핑함으로써 상기 소화수를 상기 소화수 공급관으로 제공하는 상기 보조 펌핑을 수행하는 보조 펌프;를 구비함을 특징으로 하는 소화수 공급 시스템.
  3. 전력 계통을 통한 교류 전원을 제1 직류 전원으로 컨버팅하는 컨버터;
    상기 교류 전원의 정상 공급 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 선택 신호를 제공하는 모니터;
    상기 선택 신호에 의해 상기 제1 직류 전원 또는 제2 직류 전원 중 하나를 제3 직류 전원으로 선택 및 출력하는 스위칭 회로;
    상기 스위칭 회로를 통하여 상기 제3 직류 전원을 공급받고, 상기 제3 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 소화수를 제공하는 메인 펌핑을 수행하는 메인 펌프 장치;
    상기 교류 전원을 공급받고, 상기 교류 전원에 의해 충전된 상기 제2 직류 전원을 이용한 펌핑에 의하여 상기 소화수를 제공하는 보조 펌핑을 수행하며, 상기 보조 펌핑은 상기 메인 펌핑에 대신하여 수행하는 보조 펌프 장치; 및
    상기 소화수를 제공받도록 상기 메인 펌프 장치 및 상기 보조 펌프 장치와 연결되며, 상기 메인 펌프 장치 또는 상기 보조 펌프 장치에서 제공된 상기 소화수를 미리 설정된 목적지로 이송하는 소화수 공급관;을 구비하며,
    상기 보조 펌프 장치는,
    상기 교류 전원에 대응하여 상기 제2 직류 전원을 충전하고, 충전된 상기 제2 직류 전원을 제공하는 에너지 저장 시스템;
    상기 보조 펌핑의 동작을 위한 보조 제어 신호를 수신하며, 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 직류 전원을 이용한 구동 전류를 제공하는 모터 제어부;
    상기 구동 전류에 의해 구동되어서 상기 보조 펌핑을 위한 구동력을 제공하는 직류 직권형 모터; 및
    상기 구동력을 제공받고, 상기 구동력에 의해 상기 소화수를 펌핑함으로써 상기 소화수를 상기 소화수 공급관으로 제공하는 상기 보조 펌핑을 수행하는 보조 펌프;를 구비함을 특징으로 하는 소화수 공급 시스템.
  4. 제2 항 내지 제3 항 중 한 항에 있어서,
    상기 보조 제어 신호는 상기 메인 펌프 장치의 정상 동작과 비정상 동작을 구분하는 값을 갖도록 제공되고,
    상기 모터 제어부는 상기 메인 펌프 장치의 비정상 동작에 해당하는 상기 보조 제어 신호에 대응하여 상기 보조 펌핑을 위한 상기 구동 전류를 상기 직류 직권형 모터에 제공하는 소화수 공급 시스템.
  5. 제2 항 내지 제3 항 중 한 항에 있어서,
    제어부;
    상기 소화수 공급관으로 제공되는 상기 소화수의 유압을 센싱한 유압 센싱 신호를 제공하는 유압 센서; 및
    상기 소화수 공급관으로 제공되는 상기 소화수의 유량을 센싱한 유량 센싱 신호를 제공하는 유량 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 유압 센싱 신호 및 상기 유량 센싱 신호를 수신하고, 미리 설정된 목표 유량과 상기 유량 센싱 신호에 대응하는 센싱 유량을 비교하며 미리 설정된 목표 유압과 상기 유압 센싱 신호에 대응하는 센싱 유압을 비교함으로써 분당 회전수 센싱 신호를 기준으로 분당 회전수 제어값을 생성하며,
    상기 모터 제어부는 상기 분당 회전수 제어값을 수신하고, 상기 직류 직권형 모터의 상기 분당 회전수에 대한 상기 분당 회전수 센싱 신호를 제공하고, 상기 분당 회전수 제어값에 의해 모터 구동 펄스의 펄스 폭을 제어함으로써 제어된 전류량을 갖는 상기 구동 전류를 상기 직류 직권형 모터에 제공하는 소화수 공급 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 소화수 공급관으로 공급되는 상기 소화수의 상기 유압 센싱 신호 및 상기 유량 센싱 신호, 상기 직류 직권형 모터의 상기 분당 회전수 센싱 신호 및 상기 직류 직권형 모터의 구동 상태 정보를 포함하는 저장 데이터를 제공하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 제공되는 상기 저장 데이터를 이벤트 순서에 따라 저장하며, 상기 저장 데이터를 미리 설정된 목적지로 유선과 무선 중 적어도 하나를 통하여 송신하는 블랙박스;를 더 포함하는 소화수 공급 시스템.
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