KR102331145B1

KR102331145B1 - 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치

Info

Publication number: KR102331145B1
Application number: KR1020200150612A
Authority: KR
Inventors: 고월; 김성원; 정선규
Original assignee: 주식회사 파라텍
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2021-12-01

Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 등의 배터리모듈에서 화재 발생 시 소정 온도에서 자석의 자력이 감소되는 원리를 이용하여 방출구가 개방되도록 할 수 있으며, 이에 따라 파우치본체 내에 저장된 소화약제를 방출구를 통해 신속하게 방출하여 화재를 단시간 내에 효율적으로 진압할 수 있도록 한 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치에 관한 것이다.

Description

자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치{FIRE EXTINGUISHING DEVICE FOR BATTERY MODULE OF MAGNETIC HOLDER TYPE}

본 발명은 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 등의 배터리모듈에서 화재 발생 시 소정 온도에서 자석의 자력이 감소되는 원리를 이용하여 방출구가 개방되도록 하여 소화약제를 방출할 수 있는 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에너지 저장은 장치 또는 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것을 말한다. 이에 쓰이는 장치를 축압기라 하고, 더 넓은 범위의 시스템 전체를 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)이라고 한다.

일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 한다.

에너지 저장은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지저장과 화학적 에너지 저장으로 구분할 수 있다. 대표적인 물리적 에너지 저장으로는 양수발전과 압축공기저장, 플라이 휠 등을 들 수 있으며, 화학적 에너지 저장으로는 리튬이온배터리, 납축전지, NaS 전지 등이 있다. 배터리 형식의 ESS를 BESS(Battery Energy Storage System)라고 하며, 일반적으로 ESS라고 하면 BESS를 말한다.

이러한 ESS는 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 높은 장점으로 인해 각광을 받고 있으며, 전력소모량이 많은 산업시설, 아파트 등과 같은 시설에 ESS의 설치가 요구되고 있다.

그러나 유기 전해액을 사용하는 리튬이온 배터리의 경우 과충전 시 과전류 및 과열을 유발할 수 있으며, 심한 경우 폭발이나 발화에 의한 화재가 발생할 수 있다. ESS는 화재 발생 시 빠른 화재 확산속도로 인해 대형 화재로 번질 수 있으며, 특히, 일반화재와 다른 독특한 화재 양상으로 인해 화재를 진압할 수 있는 적절한 소화장치가 없다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0118280(공개일: 2020.10.15.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 등의 배터리모듈에서 화재 발생 시 소정 온도에서 자석의 자력이 감소되는 원리를 이용하여 방출구가 개방되도록 하여 소화약제를 방출함으로써, 화재를 효율적으로 진압할 수 있도록 한 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치는, 내부에 소화약제가 저장되는 수용공간이 마련되며, 적어도 하나의 배출공이 구비되는 파우치본체; 및 상기 배출공을 사이에 두고 상기 파우치본체의 일면과 타면에 적어도 한 쌍의 자석부재가 대응되게 배치 및 부착되어 상기 배출공을 막아주며, 화재 발생 시 큐리온도의 변화에 따라 상기 자석부재가 자성을 잃어 상기 배출공이 개방되면서 상기 소화약제를 외부로 방출해주는 소화작동부;를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 자석부재는, 상기 파우치본체의 일면에 제1케이스를 매개로 고정 설치되는 제1자석; 및

상기 파우치본체의 타면에 제2케이스를 매개로 고정 설치되며, 상기 파우치본체의 배출공과 연통되는 방출구가 구비되는 제2자석;을 포함할 수 있다.

또한 상기 방출구는 복수 개가 관통 형성될 수 있다.

또한 상기 제2케이스에는, 상기 제2자석의 방출구를 통해 외부로 배출되는 소화약제를 회전 방출시킬 수 있도록 소정각도 기울어지게 관통 형성된 복수의 분사유로;가 구비될 수 있다.

또한 상기 자석부재는, 페라이트(Ferrite), 사마륨(Samarium), 알니코(Alnico), 네오디뮴(Neodymium) 중 어느 하나의 재질, 또는 복수의 재질로 형성될 수 있다.

또한 상기 제1, 2케이스는, 합성수지 재질로 형성되며, 접착제 또는 열압착을 통해 상기 파우치본체에 일체로 고정 설치될 수 있다.

또한 상기 파우치본체는, 상부시트와 하부시트의 테두리가 실링되어 내부에 상기 수용공간을 마련해줄 수 있다.

또한 상기 상부시트와 하부시트는, 접착제 또는 열압착을 통해 부착될 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치는, 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 등의 배터리모듈에서 화재 발생 시 소정 온도에서 자석의 자력이 감소되는 원리를 이용하여 방출구가 개방되도록 할 수 있으며, 이에 따라 파우치본체 내에 저장된 소화약제를 방출구를 통해 신속하게 방출하여 화재를 단시간 내에 효율적으로 진압할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 설치상태를 보여주는 개략적인 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 분해사시도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 내부구성을 보여주는 측단면도 및 작동상태도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 설치상태를 보여주는 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리모듈용 소화장치의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 소화장치(100)는 복수의 배터리셀(1a)이 구비된 배터리모듈(1)(도 1 참조) 내에 설치될 수 있는 것으로, 이와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치(100)는, 파우치본체(110), 소화작동부(120)를 포함할 수 있다.

참고로, 도 1에서 본 발명의 소화장치(100)가 배터리모듈(1)의 측면에 대향되게 설치된 경우의 일례를 들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 소화장치(100)가 배터리셀(1a) 사이사이에 배치되는 등 다양한 구조로 변경 설치될 수 있다.

또한 도 2에서 상기 파우치본체(110)의 일면에 소화작동부(140) 한 개가 구비된 경우의 일례를 들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 소화작동부(140)는 경우에 따라 복수 개가 이격되게 구비될 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 파우치본체(110)는 배터리모듈용 소화장치의 주된 몸체를 구성하는 것으로, 내부에 소화약제가 저장될 수 있도록 수용공간(S)이 마련될 수 있다. 그리고 파우치본체(110)의 일면에는 수용공간(S)에 저장된 소화약제를 외부로 배출할 수 있도록 적어도 하나의 배출공(111)이 구비될 수 있다.

이 경우 상기 파우치본체(110)는 상부시트와 하부시트의 테두리가 실링되어 내부에 수용공간(S)이 마련될 수 있다. 이 경우 상기 상부시트와 하부시트는 접착제 또는 열압착을 통해 부착될 수 있다.

이러한 파우치본체(110)는 알루미늄과 같은 금속재질로 형성될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4a를 참조하면, 소화작동부(120)는 상기 파우치본체(110)의 배출공(111)을 사이에 두고 파우치본체(110)의 일면과 타면에 적어도 한 쌍의 자석부재(M)가 배치될 수 있다. 한 쌍의 자석부재(M)는 자력에 의해 서로 끌어당기게 되며, 이러한 자석부재(M)는 자력에 의해 파우치본체(110)의 일면과 타면이 서로 부착되면서 배출공(111)을 막아 밀폐시킬 수 있다.

이 경우 상기 한 쌍의 자석부재(M)는 화재 발생 시 자석부재(M)가 큐리 온도의 변화에 따라 자성을 잃어 서로 떨어지게 된다(도 4b 참조). 본 발명은 이와 같은 자석부재(M)의 큐리 온도를 이용한 것으로, 한 쌍의 자석(M)이 자성을 잃어 떨어지게 되면 배출공(111)이 개방되면서 파우치본체(110) 내부에 저장된 소화약제가 배출공(111)을 통해 외부로 방출될 수 있다(도 4c 참조).

참고로, 큐리 온도(Curie temperature)는 자성을 가진 물질이 특정한 온도에서 고유한 자성을 잃게 되는 임계온도를 말한다. 물질 내에 존재하는 자기 쌍극자 모멘트는 물질마다 고유한 정렬 구조를 가지고 있다. 자기 쌍극자 모멘트의 정렬 구조는 온도의 영향을 받아 달라지는데, 퀴리 온도에 도달하면 물질의 자기 쌍극자 모멘트 정렬 구조가 변화하여 고유한 자성을 잃어버리게 된다.

좀 더 구체적으로, 상기와 같은 자석부재(M)는 파우치본체(110)의 일면에 제1케이스(121)를 매개로 고정 설치되는 제1자석(M1)과, 상기 파우치본체(110)의 타면에 제2케이스(123)를 매개로 고정 설치되는 제2자석(M2)을 포함할 수 있다. 이러한 구성의 자석부재(M)는 페라이트(Ferrite), 사마륨(Samarium), 알니코(Alnico), 네오디뮴(Neodymium) 중 어느 하나의 재질, 또는 복수의 재질로 형성될 수 있다.

이 경우 상기 제2자석(M2)은 파우치본체(110)의 배출공(111)과 연통되는 방출구(124)가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 제2자석(M2)은 원형의 링 형상으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명에서는 방출구(124)가 하나 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 상기 제2자석(M2)에 방출구(124) 복수 개가 관통 형성된 경우로 변경 적용될 수 있다.

아울러 상기 제1케이스(121)와 제2케이스(123)는 자석부재(M)를 내부에 수납할 수 있도록 대응되는 형상의 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 이러한 상기 제1케이스(121)와 제2케이스(123)는 접착제 또는 열압착을 통해 파우치본체(110)에 일체로 고정 설치할 수 있다.

본 발명에서는 상기 제1케이스(121)와 제2케이스(123)가 파우치본체(110)에 열압착을 통해 일체로 고정된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 고정 방법으로 변경 적용할 수 있음은 물론이다.

또한 상기 제2케이스(123)에는 제2자석(M2)의 방출구(124)를 통해 외부로 배출되는 소화약제를 회전 방출시킬 수 있도록 소정각도 기울어지게 관통 형성된 복수의 분사유로(125)가 구비될 수 있다.

이처럼 제2케이스(123)에 소정각도 기울어진 복수의 분사유로(125)를 구비해줌에 따라, 상기 방출구(124)를 통해 외부로 방출되는 소화약제를 소정 각도 범위로 회전 방출시킬 수 있다. 이에 따라 배터리모듈(1) 내에서 발생한 화재의 진압 효율을 향상시킬 수 있다.

그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치(100)의 작동에 대하여 설명해보기로 한다.

먼저, 평상 시 배터리모듈(1) 내부의 소정 위치에 설치된 배터리모듈용 소화장치(100)는 파우치본체(110)의 일면과 타면에 대향되게 배치 및 부착된 한 쌍의 자석부재(M)에 의해 배출공(111)이 밀폐된 상태이다(도 4a 참조).

그리고 화재 발생 시 소화작동부(120)에 구비된 자석부재(M)가 가열되면서 소정의 큐리 온도에 도달하게 되면 자성을 잃어버리게 되고, 이에 따라 부착되었던 한 쌍의 자석부재(M)는 서로 떨어지게 된다. 이와 동시에 자석부재(M)에 의해 밀폐되었던 파우치본체(110)의 배출공(111)이 개방된다(도 4b 참조).

상기 배출공(111)이 개방됨에 따라, 파우치본체(110) 내에 저장된 소화약제가 배출공(111)과 제2자석(M2)의 방출구(124)를 통해 외부로 방출된다(도 4c 참조).

이때, 상기 방출구(124)를 통해 방출되는 소화약제는 제2케이스(123)에 구비된 복수의 분사유로(125)를 통과하면서 화재 지점을 향해 소정 각도범위로 회전 방출되면서, 화재를 진압할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 자석 홀더 타입의 배터리모듈용 소화장치(100)는, 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 등의 배터리모듈(1)에서 화재 발생 시 소정 온도에서 자석의 자력이 감소되는 원리를 이용하여 방출구(124)가 개방되도록 할 수 있으며, 이에 따라 파우치본체(110) 내에 저장된 소화약제를 방출구(124)를 통해 신속하게 방출하여 화재를 단시간 내에 효율적으로 진압할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

1 : 배터리모듈 1a : 배터리셀
100 : 소화장치 110 : 파우치본체
111 : 배출공 S : 수용공간
120 : 소화작동부 M : 자석부재
M1 : 제1자석 M2 : 제2자석
121 : 제1케이스 123 : 제2케이스
124 : 방출구 125 : 분사유로

Claims

내부에 소화약제가 저장되는 수용공간이 마련되며, 적어도 하나의 배출공이 구비되는 파우치본체; 및
상기 배출공을 사이에 두고 상기 파우치본체의 일면과 타면에 적어도 한 쌍의 자석부재가 대응되게 배치 및 부착되어 상기 배출공을 막아주며, 화재 발생 시 큐리온도의 변화에 따라 상기 자석부재가 자성을 잃어 상기 배출공이 개방되면서 상기 소화약제를 외부로 방출해주는 소화작동부;를 포함하되,
상기 자석부재는,
상기 파우치본체의 일면에 제1케이스를 매개로 고정 설치되는 제1자석; 및
상기 파우치본체의 타면에 제2케이스를 매개로 고정 설치되며, 상기 파우치본체의 배출공과 연통되는 방출구가 구비되는 제2자석;을 포함하는 배터리모듈용 소화장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 방출구는 복수 개가 관통 형성되는 것인 배터리모듈용 소화장치.
제1항에 있어서,
상기 제2케이스에는,
상기 제2자석의 방출구를 통해 외부로 배출되는 소화약제를 회전 방출시킬 수 있도록 소정각도 기울어지게 관통 형성된 복수의 분사유로;가 구비된 것을 포함하는 배터리모듈용 소화장치.
제1항에 있어서,
상기 자석부재는,
페라이트(Ferrite), 사마륨(Samarium), 알니코(Alnico), 네오디뮴(Neodymium) 중 어느 하나의 재질, 또는 복수의 재질로 형성되는 것인 배터리모듈용 소화장치.
제1항에 있어서,
상기 제1, 2케이스는,
합성수지 재질로 형성되며, 접착제 또는 열압착을 통해 상기 파우치본체에 일체로 고정 설치되는 것인 배터리모듈용 소화장치.
제1항에 있어서,
상기 파우치본체는,
상부시트와 하부시트의 테두리가 실링되어 내부에 상기 수용공간을 마련해주는 것인 배터리모듈용 소화장치.
제7항에 있어서,
상기 상부시트와 하부시트는,
접착제 또는 열압착을 통해 부착되는 것인 배터리모듈용 소화장치.