KR102357139B1

KR102357139B1 - 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물

Info

Publication number: KR102357139B1
Application number: KR1020210128486A
Authority: KR
Inventors: 송재현; 강다솜
Original assignee: 주식회사 케이알엔지니어링
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-02-08
Also published as: KR102357139B9

Abstract

본 발명은 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물에 관한 것이다.
종래 배터리의 수명과 최적의 운전을 위해서는 배터리실 냉각 온도가 23 ~ 28도로 유지되어야 하며, 선박의 경우 이 온도를 유지하기 위해서는 에어컨이 필수적으로 설치가 되어야 하는 반면, 배터리실이 방폭이 될 경우 방폭타입 에어컨 적용이 필수가 되고, 현재 시중에서 판매하는 에어컨 중 방폭타입 에어컨으로 인증을 받은 제품이 없어서 현실적으로 적용하기 힘든 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 배터리실 주변에 설치된 일반실의 냉각 에어를 방폭형 송풍기를 적용하여 배터리실에 냉각 에어를 공급하는 방식으로 종래의 문제점을 극복하고자 하며, 동시에 방화댐퍼도 함께 설치하여 배터리실 화재 또는 다른 구역 화재 시 연통구조에 의해 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물에 관한 것이다.

Description

방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물{Structure for cooling of explosion-proof type battery room}

본 발명은 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물에 관한 것이다.

종래 배터리의 수명과 최적의 운전을 위해서는 배터리실 냉각 온도가 23 ~ 28도로 유지되어야 하며, 선박의 경우 이 온도를 유지하기 위해서는 에어컨이 필수적으로 설치가 되어야 하는 반면, 배터리실이 방폭이 될 경우 방폭타입 에어컨 적용이 필수가 되고, 현재 시중에서 판매하는 에어컨 중 방폭타입 에어컨으로 인증을 받은 제품이 없어서 현실적으로 적용하기 힘든 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 배터리실 주변에 설치된 일반실의 냉각 에어를 방폭형 송풍기를 적용하여 배터리실에 냉각 에어를 공급하는 방식으로 종래의 문제점을 극복하고자 하며, 동시에 방화댐퍼도 함께 설치하여 배터리실 화재 또는 다른 구역 화재 시 연통구조에 의해 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물에 관한 것이다.

배터리 수명 및 최적 운전을 위해서 방폭 적용을 받는 배터리실 온도는 23 ~ 28℃로 유지를 해야만 한다.

그리고, 이러한 온도를 유지하기 위해서는 에어컨이 필수적으로 적용되어야 한다. 하지만, 에어컨 중 방폭형 인증을 받은 제품이 없기 때문에 에어컨 적용이 실질적으로 어려운 문제점이 있다.

이에 본 출원인은 상술된 문제점의 극복을 위해서, 배터리실 주변에 설치된 일반실의 냉각 에어를 방폭형 송풍기를 적용하여 배터리실에 냉각 에어를 공급하는 방식의 기술을 제안하고자 하며, 이처럼 연통됨에 의해 배터리실 화재 또는 다른 구역 화재 시 연통구조에 의해 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하는 기술을 제안하고자 한다.

이에 따라, 방폭타입 배터리실에 냉각에어를 공급함으로써 배터리 수명 및 최적의 운전 조건을 갖출 수 있으며, 나아가서는 배터리 교체 주기가 장기화됨에 따라 배터리 교체 비용을 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

오래 전부터 에어컨을 이용한 냉각 기술은 다양하게 공지되어 왔다.

예컨대, 공개특허공보 제10-2021-0015327호의 에어컨 냉매를 이용한 배터리 냉각시스템에 의하면, 다수의 배터리셀을 포함하고 외부의 전력부하에 접속되는 배터리모듈과; 상기 배터리모듈에 장착되며 외부의 에어컨으로부터 공급된 냉매를 그 내부로 통과시키며 냉매로 하여금 배터리모듈을 냉각하게 하는 냉매유도부를 구비하고, 차량에 설치되어 있는 에어컨의 냉매를, 에어컨 외부로 우회시켜 배터리 내부의 셀과 직접 접하도록 함으로써, 그만큼 냉각효과가 뛰어나고, 장시간 사용에도 배터리가 최적 온도 범위를 유지할 수 있게 한다. 또한, 냉매에 의한 냉각효율이 월등하므로, 함께 설치된 냉각팬의 사용을 최소화 하거나 아예 가동을 중지하여, 진동과 소음에 의한 문제를 동시에 해결할 수 있는 것을 기재하고 있다.

또한, 공개특허공보 제10-2020-0011150호에는 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법이 기재되어 있다.

상기 기술은, 수냉식 배터리 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 것으로써 보다 상세하게는, 에어컨 시스템을 이용하여 배터리를 냉각시키는 수냉식 배터리 냉각 시스템에 있어서, 냉방 토출 온도 제어 향상을 위한 냉매 회로가 구성된 냉각 시스템 및 이를 이용한 냉각 방법에 관한 것이다.

또한, 공개특허공보 제10-2021-0033129호에는 배터리 룸 냉각 시스템 및 이를 구비하는 부유식 구조물이 기재되어 있다.

상기 기술은, 배터리 룸의 내부가 과열되는 것을 방지하기 위해 배터리 룸을 냉각시키는 배터리 룸 냉각 시스템 및 이를 구비하는 부유식 구조물로서, 상기 부유식 구조물은, 선체; 복수 개의 배터리 모듈을 구비하며, 배터리 모듈을 이용하여 선체 상에 배치되는 부하 장비에 전력을 공급하는 배터리 룸; 및 배터리 룸을 냉각시키는 배터리 룸 냉각 시스템을 포함하며, 배터리 룸 냉각 시스템은, 저온 액체를 공급하는 저온 액체 저장 유닛; 저온 액체 저장 유닛과 연결되어 저온 액체가 통과하는 유로로 제공되며, 배터리 룸을 둘러싸도록 형성되는 배터리 룸 냉각 유닛; 및 배터리 룸 냉각 유닛 및 저온 액체 저장 유닛에 연결되며, 배터리 룸 냉각 유닛을 통과하여 저온 액체 저장 유닛으로 순환되는 저온 액체를 냉각시키는 저온 액체 처리 유닛을 포함한다.

이처럼, 에어컨을 활용한 배터리 등의 냉각에 관련된 기술이 다수 공지되어 있으나, 방폭형 배터리실에 최적화된 구조를 제공하진 못하고 있다.

공개특허공보 제10-2021-0015327호(2021.02.10.) 공개특허공보 제10-2020-0011150호(2020.02.03.) 공개특허공보 제10-2021-0033129호(2021.03.26.)

본 발명의 목적은, 배터리실 주변에 설치된 일반실의 냉각 에어를 방폭형 송풍기를 적용하여 배터리실에 냉각 에어를 공급하는 방식으로 종래의 문제점을 극복하고자 하며, 동시에 방화댐퍼도 함께 설치하여 배터리실 화재 또는 다른 구역 화재 시 연통구조에 의해 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물를 제공하는데 있다.

따라서, 종래 배터리의 수명과 최적의 운전을 위해서는 배터리실 냉각 온도가 23 ~ 28도로 유지되어야 하며, 선박의 경우 이 온도를 유지하기 위해서는 에어컨이 필수적으로 설치가 되어야 하는 반면, 배터리실이 방폭이 될 경우 방폭타입 에어컨 적용이 필수가 되고, 현재 시중에서 판매하는 에어컨 중 방폭타입 에어컨으로 인증을 받은 제품이 없어서 현실적으로 적용하기 힘든 문제점을 극복할 수 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물는, 배터리실(1)과; 1개 이상의 일반실(2)과; 상기 일반실(2)로 냉각공기를 공급하는 에어컨설비를 포함하는 에어컨(A)과; 상기 배터리실(1) 및 일반실(2)을 연통하여 공기가 연통되도록 하는 연통구(3);를 포함하여 구성되되,

상기 연통구(3)는, 에어컨(A)에 의해 일반실(2)로 공급되는 냉각공기를 배터리실(1)로 공급하여 배터리실(1)의 내부온도가 냉각되도록 하고, 연통구(3)의 일측에 방화댐퍼를 포함하여, 연통된 구조에 있어서 화재발생에 따른 공기의 연통을 차단하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 연통구(3)는, 몸체(31)와; 상기 몸체(31)의 일단부에서 공기를 배터리실(1)로 배출하는 배출구(32)와; 일반실(2)의 공기를 유입하는 유입구(33)와; 상기 일반실(2)의 공기가 유입구(33)를 통해 배터리실(1)로 배출되도록 공기의 흐름을 유도하기 위하여 몸체(1) 내부 중 유입구(33)에 인접하게 구비된 송풍기(34)와; 몸체(31)의 일측에 구비되어 화재감지를 수행하는 센서(35)와; 배출구(32)에 구비되어 일반실(2)의 공기가 연통되면서 배터리실(1)로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 메쉬망(36)과; 상기 몸체(31)의 내부 중 다른 일측으로는 축에 의해 회동조작되도록 구성된 방화댐퍼(37)와; 상기 방화댐퍼(37)를 제어하는 제어수단(39);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연통구(3)는, 상기 몸체(31)의 다른 일측으로는 몸체(31)의 외부와 내부가 연통되도록 하는 연통홀(38)이 형성되며, 상기 연통홀(38)은 캡(38a)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물에 의하면, 배터리실 주변에 설치된 일반실의 냉각 에어를 방폭형 송풍기를 적용하여 배터리실에 냉각 에어를 공급하는 방식으로 종래의 문제점을 극복하고자 하며, 동시에 방화댐퍼도 함께 설치하여 배터리실 화재 또는 다른 구역 화재 시 연통구조에 의해 화재가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물를 제공함으로써,

종래 배터리의 수명과 최적의 운전을 위해서는 배터리실 냉각 온도가 23 ~ 28도로 유지되어야 하며, 선박의 경우 이 온도를 유지하기 위해서는 에어컨이 필수적으로 설치가 되어야 하는 반면, 배터리실이 방폭이 될 경우 방폭타입 에어컨 적용이 필수가 되고, 현재 시중에서 판매하는 에어컨 중 방폭타입 에어컨으로 인증을 받은 제품이 없어서 현실적으로 적용하기 힘든 문제점을 극복할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물의 연통구를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물를 나타낸 것이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물의 연통구를 나타낸 것이다.

첨부된 도면에 따른 본 발명의 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물는, 배터리를 구비하고 방폭형으로 구성된 배터리실(1)과; 배터리실(1)을 제외한 1개 이상의 일반실(2)과; 상기 일반실(2)로 냉각공기를 공급하는 에어컨설비를 포함하는 에어컨(A)과; 상기 배터리실(1) 및 일반실(2)을 연통하여 공기가 연통되도록 하는 연통구(3);를 포함하여 구성된다.

이러한 연통구(3)는 첨부된 도면의 도 2 및 도 3에서 구체적으로 도시하였다.

상기 연통구(3)는, 소정의 길이를 가지도록 구성되고 박스 형상을 가지는 금속 또는 철제 재질의 몸체(31)와; 상기 몸체(31)의 일단부에서 공기를 배터리실(1)로 배출하는 배출구(32)와; 일반실(2)의 공기를 유입하는 유입구(33);를 포함한다.

또한, 상기 일반실(2)의 공기가 유입구(33)를 통해 배터리실(1)로 배출되도록 공기의 흐름을 유도하는 송풍기(34)가 몸체(1) 내부 중 유입구(33)에 인접하게 구비된다.

또한, 상기 연통구(3)는 배터리실(1)의 공기가 일반실(2)로 역류하는 것을 방지하는 설비를 포함할 수 있다.

이때, 설비는 역류방지용 밸브로서 예컨대 체크밸브가 그 예이다.

이에 따르면, 배터리실(1)에서 발생될 수 있는 위험가스가 일반실(2)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 몸체(31)의 일측에는 센서(35)가 구비되는데, 상기 센서(35)는 화재에 따른 온도의 급상승 혹은 이산화탄소 등의 화재물질을 감지하는 감지센서(35)로 기능하며, 예컨대 온도 감지센서 혹은 이산화탄소 감지센서 등 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 배출구(32)에는 메쉬망(36)이 구비되어 필터로서 기능하는데, 이는 일반실(2)의 공기가 연통되면서 배터리실(1)로 이물질이 침투되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이러한 메쉬망(36)은 필터로서 대체될 수도 있다.

또한, 상기 몸체(31)의 내부 중 다른 일측으로는 축에 의해 회동조작되는 방화댐퍼(37)가 구성될 수 있는데, 이러한 방화댐퍼(37)는 몸체(31) 일측에 구비된 제어수단(39)에 의해 회동조작될 수 있도록 한다.

이러한 제어수단(39)은 기어의 조합과 모터로 방화댐퍼(37)의 회동조작을 제어할 수도 있고, 스토퍼로서 기능하면서 방화댐퍼(37)가 회동조작되도록 제어할 수도 있는데, 이는 종래 다양하게 공지된 기술로부터 자명하게 도출될 수 있는 기술(예컨대, FK2-EU, Fire Dampers, Trox TECHNIK)을 적용하는 것으로서, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 몸체(31)의 다른 일측으로는 몸체(31)의 외부와 내부가 연통되도록 하는 연통홀(38)이 형성될 수 있으며, 이러한 연통홀(38)은 캡(38a)에 의해 폐쇄된다.

상기 캡(38a)은 외력(外力)에 의해 연통홀(38)로부터 분리되어 연통홀(38)을 개방시킬 수도 있는데, 상기 연통홀(38)은 사람이 손을 집어넣어 몸체(31) 내부를 보수하는 등의 조작이 가능하도록 하는 역할을 한다.

다만, 설계 조건에 따라서, 상기 캡(38a)은 아래의 [표 1]과 같이 구성될 수도 있다.

[표 1]에 따른 캡(38a)은, 몸체(31)의 연통홀(38)에 결합되되, 상기 몸체(31)의 내부면 일측에 나사 또는 볼트 등을 이용해 결합되는 전자석체(a1)를 포함하되, 상기 전자석체(a1)는 하면 중 몸체(31)에 겹치지 않는 영역에 홈부(a2)를 구비한다.

이러한 홈부(a2)에는 금속체(a3)에 내삽되며, 금속체(a3)의 하면 일측으로는 凸의 형상을 가지는 2단 형상의 돌기가 구비되고, 이러한 돌기를 이용하여 상기 곰속체(a3)에 막체(a4)가 결합된다.

상기 막체(a4)는 [표 1]의 최상면에 원형 도시된 바와 같이, 테두리영역(a4')과 테두리영역(a4') 내측으로 구성된 막(a4'')을 포함하여 구성되며, 이러한 막체(a4)는 플렉시블한 재질(실리콘 또는 고무 등)로 이루어진다.

또한, 상기 테두리영역(a4')은 막(a4'')보다 하면이 더 돌출되게 구성된다.

또한, 상기 막체(a4)의 하측으로는 커버(a5)가 구성되며, 상기 커버(a5)는 '└┘'의 형상을 가지며, 내부에 막체(a4)가 수용되어 결합되도록 한다.

이때, 막체(a4)와 커버(a5)의 안정적인 결합을 위하여 커버(a5)의 내면에 나사산을 구성하고, 막체(a4)의 테두리영역(a4')의 외측면에 나사산을 구성하여 나사산으로 체결되어 결합되도록 할 수도 있다.

일예로서, 커버(a5)는 수평면 일측이 힌지를 이용하여 개방되는 형상을 가질 수도 있다.

이에 따라, 커버(a5)를 막체(a4)로부터 분리하거나 혹은 커버(a5) 일측을 개방하여 사람이 손을 막체(a4)의 막(a4'')을 통과시켜 몸체(31) 내부에 손이 닿을 수 있도록 한다.

다만, 위에서 설명되지 않았지만 별도로 구성되는 제어부가 존재하는 경우, 상기 센서(35)에 의해 화재가 감지되면 상기 제어부는, 전자석체(a1)에 공급되는 전력을 차단하여 전자석(a1)이 전자력을 잃도록 하여, 상기 금속체(a3)가 전자석체(a1)로부터 분리되어 중력에 의해 연통홀(38)을 자동으로 개방시키도록 할 수도 있다.

이 경우, 화재가 발생된 경우, 화재에 따른 공기가 방화댐퍼에 의해 막힌다고 하더라도, 연통홀(38)의 위치에 따라 방화댐퍼 외에도 2차적으로 화재공기가 연통되는 것을 더 방지할 수 있는 효과를 가지게 된다.

혹은, 연통홀(38)과 캡(38a)을 배출구 및 유입구 방향에 각각 인접하도록 2개 이상 구비하고, 제어부의 제어에 따라 화재 발생 방향에 의해 선택적으로 캡(38a)이 연통홀(38)로부터 분리되도록 할 수도 있다.

화재 발생 방향의 판단은, 예컨대 센서(35)의 다수 구비를 통해 먼저 화재가 감지된 것을 기반으로 제어부가 방향을 판단하는 것을 수도 있고, 종래 화재 감지 기능과 연동되는 등 다양한 방법을 채용할 수 있다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

A : 에어컨
1 : 배터리실
2 : 일반실
3 : 연통구
31 : 몸체
32 : 배출구
33 : 유입구
34 : 송풍기
35 : 센서
36 : 메쉬망
37 : 방화댐퍼
38 : 연통홀
38a : 캡
39 : 제어수단
s1 : 제1 실링
s2 : 제2 실링

Claims

배터리실(1)과;
1개 이상의 일반실(2)과;
상기 일반실(2)로 냉각공기를 공급하는 에어컨설비를 포함하는 에어컨(A)과;
상기 배터리실(1) 및 일반실(2)을 연통하여 공기가 연통되도록 하는 연통구(3);를 포함하여 구성되되,
상기 연통구(3)는,
에어컨(A)에 의해 일반실(2)로 공급되는 냉각공기를 배터리실(1)로 공급하여 배터리실(1)의 내부온도가 냉각되도록 하고,
연통구(3)의 일측에 방화댐퍼를 포함하여, 연통된 구조에 있어서 화재발생에 따른 공기의 연통을 차단하며;
상기 연통구(3)는,
몸체(31)와;
상기 몸체(31)의 일단부에서 공기를 배터리실(1)로 배출하는 배출구(32)와;
일반실(2)의 공기를 유입하는 유입구(33)와;
상기 일반실(2)의 공기가 유입구(33)를 통해 배터리실(1)로 배출되도록 공기의 흐름을 유도하기 위하여 몸체(1) 내부 중 유입구(33)에 인접하게 구비된 송풍기(34)와;
몸체(31)의 일측에 구비되어 화재감지를 수행하는 센서(35)와;
배출구(32)에 구비되어 일반실(2)의 공기가 연통되면서 배터리실(1)로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 메쉬망(36)과;
상기 몸체(31)의 내부 중 다른 일측으로는 축에 의해 회동조작되도록 구성된 방화댐퍼(37)와;
상기 방화댐퍼(37)를 제어하는 제어수단(39);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 연통구(3)는,
상기 몸체(31)의 다른 일측으로는 몸체(31)의 외부와 내부가 연통되도록 하는 연통홀(38)이 형성되며,
상기 연통홀(38)은 캡(38a)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 방폭형 배터리실의 냉각을 위한 구조물.
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