KR102659501B1 - 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치 - Google Patents

교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치 Download PDF

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Abstract

교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치를 제공한다.
본 발명은 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서, 상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ; 상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ; 상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 유도관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 유도관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ; 를 포함할 수 있다.

Description

교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치{Cooling device for energy storage system with fire detection module}
본 발명은 에너지 저장 시스템에 적용되는 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 배터리 화재시 발생된 연기에 포함된 유해가스를 순환공기와 더불어 흡입하여 순환하는 과정에서 센서에 의해서 신속하고 정확하게 감지하여 후속조치할 수 있고, 손상된 가스감지센서를 간편하게 교체할 수 있는 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 저장 시스템(ESS : Energy Storage System)은 에너지를 전력의 형태로 저장해 두었다가 정전이나 전력부족 등 전력이 필요한 시기에 공급하는 시스템에 해당한다.
이러한 에너지 저장 시스템은 전력을 충분히 저장할 수 있도록 적정 동작전압 및 충전 용량이 확보되도록 발전된 전기가 충전되는 배터리를 함체와 같은 컨테이너의 내부에 다단으로 적층하여 구축한 형태로 관리운영된다.
이러한 에너지 저장 시스템에 있어서, 각 배터리에서 발생하는 열은 배터리의 효율과 수명에 직접적으로 영향을 주게 되고, 배터리의 충전과 방전용량이 클수록 더 많은 전기에너지가 열에너지로 소모되어 많은 열이 발생하므로 배터리에서 발생되는 열을 효과적으로 방열하고 냉각하여 배터리 성능을 극대화시키는 기술이 필요하다.
즉, 에너지 저장 시스템에 구축되는 배터리는 15~30℃ 에서, 바람직하게는 20~25℃에서 충방전 효율이 높게 나타나며, 이러한 이유로 인하여 에너지 저장 시스템은 히터, 냉각부, 온도 제어부 등을 구비하여 컨테이너의 내부 온도와 더불어 배터리 적재부의 온도를 대략 20~25℃로 일정하게 유지시킬 필요성이 있다.
배터리 적재부의 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 종래에는 컨테이너의 상부에서 팬을 이용하여 냉기를 빠르게 하부로 이동시키거나 배터리 적재부에 인접한 컨테이너의 벽체에 냉매관을 삽입하는 등의 다양한 냉각방식을 사용하여 왔다.
또한, 배터리의 발열이나 과열시 냉각방식에 의한 내부온도의 저감을 통하여 열 발생을 분산시키지 못하거나 특히 여름철에 배터리 냉각이 원활하게 이루어지지 못하는 경우, 누적된 열로 인하여 에너지 저장 시스템의 배터리셀, 모듈, 팩으로 열 폭주(170℃~70℃ 이하)가 발생하면서 발화되어 폭발로 이어져 발전소의 에너지 저장 시스템이 전소되는 경우가 빈번하게 발생하였다.
(특허문헌 1) KR10-1970236 B1
(특허문헌 2) KR10-2050803 B1
특허문헌 1에는, 내부에 배터리장치가 적층되는 적층공간을 제공하며 서로 이웃하여 적어도 일부가 연통되도록 배치되는 둘 이상의 셀과, 이웃하는 셀 사이의 연통부에 구비되어, 하나의 셀의 공기를 다른 하나의 셀로 공급하여 공기를 순환시키는 공기순환장치 및 셀 내부의 공기의 온도를 조절하는 온도조절장치를 구비함으로써 함체 내부의 온도를 적정 온도로 조절하며 화재를 방지할 수 있는 에너지 저장 시스템용 함체를 개시하고 있다.
특허문헌 2에는, 리튬 이온 배터리 등의 배터리 집약적 에너지 저장 시스템의 화재 전조를 감지하고, 감지된 화재 전조데이터를 기반으로 에너지 저장 시스템에 가스, 액상, 분말의 소화제를 동시에 분사함으로써 에너지 저장시스템에서 화재 및 폭발이 발생되지 않도록 하는 에너지 저장장치 화재 감지 및 확산 방지용 자동소화시스템을 개시하고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 경우, 함체 내부의 온도를 일정온도로 유지하여 화재발생을 예방할 수 있는 장점은 있지만, 에너지 저장 시스템의 내부에서 불시에 발생하는 화재을 정확하게 빠르게 감지하여 화재발생을 조기에 인지하여 후속조치하는 기능에는 취약한 문제점이 있었다.
특허문헌 2의 경우에는 화재 전조를 조기에 감지하고, 감지된 화재 전조데이터를 기반으로 하여 발생된 화재가 확대되거나 배터리의 연속적인 폭발이 되지 않도록 하는 장점은 있지만, 배터리의 화재시 배터리 전해액의 염과 용매가 열분해되어 발생하는 염화수소(HCL)가스, 불화수소(HF)가스 및 수소(H)가스와 같이 폭발성이 높고 독성이 강한 수소계열의 화재발생가스와, 배터리 양극의 리튬산화물이 열분해되어 발생하는 일산화탄소(C0)와 이산화탄소(CO2)와 같은 탄소계열의 화재발생가스를 정밀하고 발생하는 가스에 감지효율이 미비하고, 정기적인 감지기 점검시 감지기의 교체 및 수리가 곤란하여 관리유지비용을 증가시키는 주요원인으로 작용하였다.
또한, 특허문헌 1과 특허문헌 2에 개시된 구성은 실내공기와 실외공기를 구분하면서 증발기와 응축기에서 각각 열교환하도록 순환시키는 구조가 효율적이지 못하여 냉각효율 및 열교환효율을 증대시키는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 배터리 쉘의 내부온도 상승에 기인하여 선행적으로 초기에 발생되는 가스와 배터리 쉘이 파열되면서 후행적으로 발생되는 가스를 감지하여 배터리의 화재발생상태를 예측할 수 있고, 간단한 구조로 이루어지면서 실내공기와 실내공기를 효율적으로 순환시킬 수 있는 한편, 가스감지센서를 간편하게 교체할 수 있는 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 바람직한 실시예는, 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서, 상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ; 상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ; 상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 안내관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 안내관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ; 를 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치를 제공한다.
이때, 상기 내장케이스는 상기 증발기의 상부에 올려져 고정설치되고, 상기 안내관체의 개방된 일측면과 대응하는 노출공을 관통형성한 제어판넬용 박스체를 포함하고, 상기 안내관체는 상기 노출공을 덮어 밀폐하면서 상기 노출공을 통하여 상기 안내관체의 내부에 배치되는 가스감지센서를 구비하는 덮개판 포함할 수 있다.
이때, 상기 안내관체는 개방된 상단에 전원인가시 상기 안내관체의 내부로 내기를 급기하여 공급하는 보조 구동팬을 포함할 수 있다.
이때, 상기 내장케이스는 상기 제1흡입구와 대응하는 흡기공간에 제1구동팬을 고정설치하는 상부챔버와, 상기 흡기공간과 연통되는 배기공간에 상기 증발기의 양측테두리로부터 연장된 양측 플랜지를 고정설치하는 하부챔버 및 상기 제1구동팬과 대응하는 상면에 원형 개구부를 관통형성하여 상기 상부챔버와 하부챔버와의 사이에 개재되는 중간격벽을 포함할 수 있다.
이때, 상기 내장케이스는 상기 배기공간의 통로 단면적을 상부에서 하부로 갈수록 축소시키고, 상기 흡배기공간의 통로 단면적을 하부에서 상부로 갈수록 축소시킬 수 있도록 일정각도 경사진 경사판을 포함할 수 있다.
이때, 상기 증발기 측으로 하향 공급되는 내기에 포함된 습기를 제거하는 제습부를 포함하고, 상기 제습부는 전원인가시 발열되는 열전대를 구비하는 열전대프레임과, 상기 내기가 통과하는 열전대의 직하부에 상기 내기의 습도를 측정하는 적어도 하나의 습도센서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 흡배기공간과 대응하는 내장케이스의 일측면에는 상기 배기공간과 흡배기공간을 서로 연통시키도록 관통형성되는 개구부와, 상기 개구부를 덮어 차단하거나 이격되어 개방하는 개폐판 및 상기 개폐판 상단에 일체로 구비되고, 상기 개구부의 상단 테두리에 회동가능하게 조립되는 회동축의 일단과 구동축이 연결되어 상기 개폐판을 개폐작동시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
컨테이너의 배터리 화재시 발생된 유해가스는 배기공간에 고정설치된 안내관체를 통과하는 과정에서 가스감지센서의 감지단과 접해짐으로써 상,하단이 개방된 안내관체를 경유하는 과정에서 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하는 가스감지센서의 감지효율 및 정확도를 높일 수 있는 한편, 배터리 화재시 발생되는 수소계열 유해가스와 탄소계열 유해가스를 선택적으로 구별하여 감지 및 확인할 수 있기 때문에 감지확인된 유해가스에 맞추어 화재진압을 사전준비할 수 있고, 인명사고를 예방할 수 있는 한편, 가스감지센서의 교체작업을 간편하게 수행할 수 있다.
또한, 화재 발생시 발생된 가스 감지신호에 의해서 배기공간과 흡배기공간을 서로 연통시킴으로써 화재시 발생된 연기를 유해가스와 더불어 신속하게 외부로 배기처리할 수 있기 때문에 컨테이너에 구비된 다수의 배터리 및 내장부품들이 연기에 의해서 심각하게 오염되거나 손상되는 것을 최소화하거나 미연에 방지하고, 이로 인하여 화재진압 후 컨테이너의 배터리 및 내장부품을 원상태로 복구하고, 복원하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1a 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치를 실내 측에서 바라본 외관사시도이다.
도 1b 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치를 실외 측에서 바라본 외관사시도이다.
도 2a 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치의 내장케이스를 실내 측에서 바라본 외관사시도이다.
도 2b 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치의 내장케이스를 실외 측에서 바라본 외관사시도이다.
도 3a 와 도 3b 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치의 내장케이스와 관련된 구성부품을 분해한 사시도이다.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치의 종단면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치에서 실내공기와 실외공기의 순환상태를 도시한 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치에 적용되는 개폐부를 도시한 상세도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함' 한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치(100)는 도 1a, 도 1b 및 도 2a, 도 2b 에 도시한 바와 같이, 컨테이너의 실내공간에 발전된 전기를 충전하는 다수의 배터리를 다층으로 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기(1), 압축기(2), 응축기(3) 및 팽창변을 갖추어 컨테이너의 내부공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하면서 화재시 발생되는 연기에 포함된 유해가스를 감지하여 후속조치할 수 있도록 외장케이스(10), 내장케이스(20) 및 감지부(30)를 포함할 수 있다.
상기 외장케이스(10)는 도 1a 와 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 컨테이너의 실내공간과 대응하는 일측면에 내부공기인 내기를 흡입하는 입구인 제1흡입구(11)를 포함하고, 상기 증발기(1)와 열교환되어 냉각된 내기를 실내로 배출하는 출구인 제1배출구(12)를 포함하고, 실외와 대응하는 타측면에 외부공기인 외기를 흡입하는 입구인 제2흡입구(13)를 포함하고, 상기 응축기(3)와 열교환되어 승온된 외기를 실외로 배출하는 출구인 제2배출구(14)를 포함할 수 있다.
상기 제1흡입구(11)는 상기 외장케이스(10)의 상부 일측면에 절개형성된 상부입구에 상기 내장케이스(20)의 상부를 외부노출시킬 수 있도록 착탈가능하게 조립되는 사각판재에 관통형성되는 복수개의 관통공에 의해서 구비되고, 상기 제1배출구(12)는 상기 외장케이스(10)의 하부 일측면에 관통형성되는 복수개의 다른 관통공에 의해서 구비될 수 있다.
상기 제2흡입구(13)는 후술하는 제2구동팬을 외부노출시킬 수 있도록 상기 외장케이스의 타측에 착탈가능하게 조립되는 판재에 관통형성되는 복수개의 관통공에 의해서 구비되고, 상기 제2배출구(14)는 상기 응축기(3)를 외부노출시킬 수 있도록 상기 외장케이스의 타측에 착탈가능하게 조립되는 다른 판재에 관통형성되는 복수개의 관통공에 의해서 구비될 수 있다.
이때, 상기 응축기(3)는 냉매가 순환되는 냉매라인이 교차되는 복수의 핀부재를 갖추어 상기 제2흡입구를 통하여 강제유입되어 제2배출구 측으로 배출되는 외기와 열교환되면서 외기와 열교환되는 열교환부재이다.
이러한 응축기(3)는 상기 제2배출구(14)와 대응하는 외장케이스(10)의 내면에 복수개의 체결부재에 의해서 착탈가능하게 고정설치될 수 있다.
상기 내장케이스(20)는 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 상기 제1흡입구(11)를 통하여 상기 실내공간의 내기를 강제흡입하도록 전원인가시 팬구동되는 제1구동팬(21)을 포함하고, 상기 제2흡입구(13)를 통하여 외부공기인 외기를 강제흡입하도록 전원인가시 팬구동되는 제2구동팬(22)을 포함하며, 상기 제1배출구(12)와 대응하는 내부에 고정설치되어 상기 제1구동팬(21)에 의해서 강제흡입되는 내기와 열교환되어 상기 내기를 냉각하는 증발기(1)를 포함할 수 있다.
이러한 내장케이스(20)는 상기 제2배출구(14)에 대응하는 응축기(3)와 상기 제2흡입구(13)에 대응하는 제2구동팬(22)을 각각 설치하면서 하부에서 흡입되는 외기가 상부측에서 배출되는 유로를 형성하는 흡배기공간(S3)을 갖도록 상기 외장케이스(10)의 내부에 결합되는 케이스부재이다.
상기 내장케이스(20)는 상기 제1흡입구(11)와 대응하는 흡기공간(S1)에 제1구동팬(21)을 고정설치하는 상부챔버(20a)를 포함하고, 상기 흡기공간(S1)과 연통되는 배기공간(S2)에 상기 증발기(1)의 양측테두리로부터 연장된 양측 플랜지를 고정설치하는 하부챔버(20b)를 포함하는 한편, 상기 제1구동팬과 대응하는 상면에 원형 개구부(23a)를 관통형성하여 상기 상부챔버(20a)와 하부챔버(20b)와의 사이에 개재되는 중간격벽(23)을 포함할 수 있다.
상기 제1구동팬(21)은 상기 상부챔버(20a)의 흡기공간에 수평하게 구비되는 제1팬브라켓(21a)에 착탈가능하게 고정설치되어 전원인가시 상기 원형 개구부(23a)를 통하여 상기 제1흡입구를 통하여 강제 흡입된 내기를 직하부로 하향 송풍하는 팬부재이다.
이때, 상기 제1구동팬(21)의 팬케이싱에 형성되는 원형의 토출구(21b)는 상기 원형 개구부(23a)와 접하여 밀착 조립되는 것이 바람직하다.
상기 제2구동팬(22)은 상기 하부챔버(20b)의 하부 일측에 수직하게 구비되는 제2팬브라켓(22a)과 결합되어 전원인가시 상기 제2흡입구(113)를 통하여 외기를 강제흡입하는 팬부재이다.
상기 증발기(1)는 냉매가 순환되는 냉매라인이 교차되는 복수의 핀부재를 갖추어 상기 제1배출구 측으로 배출되는 내기와 열교환되어 내기를 냉각시키는 열교환부재이다.
이러한 증발기(1)는 상기 제1배출구(12)와 대응하는 내장케이스(20)의 배기공간(S2) 하단 내부에 복수개의 체결부재에 의해서 착탈가능하게 고정설치될 수 있다.
또한, 상기 상부챔버(20a)와 하부챔버(20b)와의 사이에 구비되는 단차부가 상기 외장케이스(10)의 내면에 고정설치되는 응축기(3)의 상단과 접하여 받침 지지됨으로써 상기 내장케이스(20)는 상기 외장케이스의 내부에 안정적으로 결합되어 고정설치될 수 있다.
한편, 상기 제1구동팬(21)에 의해서 제1흡입구(11)를 통하여 상기 내장케이스의 흡기공간(S1)으로 강제흡입된 다음, 상기 증발기(1)와 열교환되도록 상기 흡기공간과 연통되는 배기공간(S2) 측으로 하향 공급되는 내기에 포함된 습기를 제거하는 제습부를 포함할 수 있다.
이러한 제습부는 전원인가시 발열되는 열전대(27)를 구비하는 열전대프레임(26)을 포함하고, 상기 내기가 통과하는 열전대의 직하부에 상기 내기의 습도를 전기저항식 또는 전기용량식으로 측정하는 적어도 하나의 습도센서(27a)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 열전대프레임(26)은 상기 증발기(1)의 상부에 올려져 상기 배기공간(S2)에 위치되도록 고정설치되는 제어판넬용 박스체(24)의 상부와 복수개의 체결부재에 착탈가능하게 결합되어 상기 흡기공간에서 배기공간으로 하향공급되는 내기의 하향 유로에 고정설치되는 것이 바람직하다.
상기 제어판넬용 박스체(24)의 내부에는 복수의 전장부품을 포함하는 제어부를 내장설치하고, 상기 제어판넬용 박스체의 개방된 일측에는 제어판넬(24a)을 덮어 밀폐할 수 있다.
이에 따라, 상기 흡기공간으로 강제흡입되어 상기 배기공간 측으로 향하여 하향 공급되는 내기에 포함된 습기는 상기 습도센서에 실시간으로 측정되고, 측정되는 내기의 습도가 사전에 설정된 기준값보다 높게 측정되어 내기의 습도가 높으면, 상기 습도센서는 상기 열전대의 발열에 의해서 내기에 포함된 습기를 제거하도록 전원인가신호를 제어부에 전송하게 된다.
반대로, 상기 습도센서에서 측정되는 내기의 습도가 사전에 설정된 기준값과 일치하거나 낮게 측정되면, 상기 습도센서는 상기 열전대의 발열을 중단하도록 전원차단 신호를 제어부에 전송할 수 있다.
그리고, 상기 배기공간(S2)과 흡배기공간(S3)과의 사이이에 해당하는 내장케이스(20)의 일측면은 상기 배기공간(S2)의 통로 단면적을 상부에서 하부로 갈수록축소시키고, 상기 흡배기공간(S3)의 통로 단면적을 하부에서 상부로 갈수록 축소시킬 수 있도록 일정각도 경사진 경사판(25)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 경사판에 의해서 상기 제1흡입구를 통해 흡기공간으로 강제흡입된 다음, 상기 배기공간에서 증발기 측으로 하향배출되는 내기의 흐름을 가속화시켜 상기 증발기와의 열교환효율을 높이고, 상기 제1배출구를 통한 내기의 배출흐름을 보다 원활하게 수행할 수 있는 한편, 상기 제2흡입구를 통하여 흡배기공간으로 흡입된 다음 상기 흡배기공간에서 응축기 측으로 상향배출되는 외기의 흐름을 가속화시켜 상기 응축기와의 열교환효율을 높이고, 상기 제2배출구를 통한 외기의 배출흐름을 보다 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 상기 배기공간인 하부챔버(20b)에서 상기 증발기와 내기와의 열교환시 증발기의 표면에서 낙하되는 이슬을 수집하여 외부로 드레인 배출하는 드레인부를 포함할 수 있다.
상기 드레인부는 상기 증발기(1)가 설치되는 하부챔버의 바닥면 일측에 설치되는 입구포트(28a)와 일단이 연결되는 일정길이의 드레인 배관(28)을 포함하고, 상기 드레인 배관의 타단은 외장케이스의 바닥면에 설치되는 출구포트(28b)와 연결됨으로써 상기 하부챔버의 바닥면에 수집되는 이슬은 상기 드레인배관을 통하여 외부로 배출처리될 수 있다.
상기 감지부(30)는 도 3a, 도 3b 및 도 4a 와 도 4b 에 도시한 바와 같이, 상기 컨테이너의 내부에서 화재발생시 내기와 더불어 상기 흡기공간(S1)으로 강제흡입되어 배기공간(S2)으로 배출하는 과정에서 내기에 포함된 유해가스를 실시간으로 감지하여 검출하는 것이다.
이러한 감지부(30)는 상기 제1구동팬(21)과 상기 증발기(1)와의 사이에 해당하는 배기공간(S2)에 배치되는 안내관체(31)를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체(31)의 내부에 배치되어 상기 안내관체의 내부로 유입되어 일시 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하는 적어도 하나의 가스감지센서(34,35)를 포함할 수 있다.
상기 내장케이스(20)는 상기 증발기(1)의 상부에 올려져 상기 배기공간(S2)에 위치되도록 고정설치되고, 상기 안내관체의 개방된 일측면과 대응하는 노출공(24b)을 관통형성한 제어판넬용 박스체(24)를 포함하고, 상기 안내관체(31)는 상기 노출공(24b)을 덮어 밀폐하면서 상기 노출공을 통하여 상기 안내관체의 내부에 배치되는 가스감지센서(34,35)를 구비하는 덮개판(32)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 안내관체(31)의 개방된 상단에는 상기 가스감지센서와 접촉되는 내기의 송풍량을 증대시켜 센서감지율을 높일 있도록 전원인가시 상기 흡기공간(S1)으로부터 배기공간(S2)측으로 하향공급되는 내기를 상기 안내관체의 내부로 급기하여 공급하는 보조 구동팬(33)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 보조 구동팬(33)은 상기 제1구동팬과 더불어 동시에 팬구동되어 상기 안내관체 측으로 내기를 과급하여 공급할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 평상시 전원차단되어 팬구동이 정지된 상태에서 화재시 발생되는 연기감지신호에 의해서 전원이 공급되어 선택적으로 팬구동이 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 가스감지센서가 손상되거나 파손되어 제기능을 상실하게 되는 경우, 상기 제어판넬용 박스체의 내면에 구비되어 상기 노출공을 덮어 밀폐하는 덮개판를 분리함으로써 상기 덮개판에 구비되는 가스감지센서(34,35)를 외부로 인출하여 새로운 센서로 교체하는 작업을 간편하게 수행할 수 있다.
상기 보조 구동팬(33)의 팬구동에 의해서 상기 안내관체(31)의 개방된 상단을 통하여 상기 흡기공간의 내기를 상기 가스감지센서가 배치되는 안내관체(31)의 내부로 과급하여 송풍함으로써 상기 안내관체의 내부에 구비되어 가스감지센서(34,35)의 감지단과 접촉되는 내기의 공급량을 보다 증대시킬 수 있기 때문에 화재발생시 내기에 포함된 유해가스의 감지효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 안내관체(31)의 내면에는 하향하여 통과하는 내기와 부딪히면서 내기의 체류시간을 연장하여 가스감지효율을 높일 수 있도록 상기 가스감지센서(34,35)와 인접하여 배치되는 적어도 하나의 돌출판을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 가스감지센서는 배터리의 화재시 배터리 전해액의 염과 용매가 열분해되어 발생하는 염화수소(HCL)가스, 불화수소(HF)가스 및 수소(H)가스와 같이 폭발성이 높고 독성이 강한 수소계열의 화재발생가스를 감지하는 제1가스감지센서(34)와, 배터리 양극의 리튬산화물이 열분해되어 발생하는 일산화탄소(C0)와 이산화탄소(CO2)와 같은 탄소계열의 화재발생가스를 감지하는 제2가스감지센서(35)를 포함할 수 있다.
이러한 수소계열의 화재발생가스를 감지하는 가스감지센서(34)와 탄소계열의 화재발생가스를 감지하는 가스감지센서(35)의 감지신호는 제어부를 통하여 통합관제소 또는 소방소에 전송되어 화재시 발생된 유해가스의 종류를 사전에 인지시킴으로써, 배터리가 적재된 에너지 저장 시스템에서 발생된 화재를 진압하기 위한 사전대응을 수립하여 대처함으로써 발생된 유해가스의 종류에 맞추어 후속조치를 수행할 수 있는 한편, 화재진압과정에서 유해가스의 흡입에 의한 인명사고를 방지할 수 있다.
그리고, 상기 감지부(30)는 상기 열전대(27)에 인접하여 대략 동일한 높이에 나란하게 배치되어 하향하는 내기가 안내관체 측으로 유입되도록 상기 제습부와 나란하게 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제습부를 통과하면서 느려지는 내기가 유입되어 체류하도록 상기 열전대의 직하부에 구비될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치에서 실내공기와 실외공기의 순환상태를 도시한 구성도이다.
컨테이너 내부인 실내공간의 내기는 도 5 에 도시한 바와 같이, 상기 제1구동팬(21)에 의해서 상부챔버(20a)의 흡기공간으로 강제흡입된 다음, 상기 중간격벽(23)의 원형 개구부를 통하여 하부챔버(20b)의 배기공간(S2)으로 하향 공급되고, 상기 증발기(1)와 열교환되어 냉각된 내기는 제1배출구(12)를 통하여 실내공간으로 순환공급된다.
그리고, 외부공기인 외기는 상기 제2구동팬(22)에 의해서 흡배기공간(S3)으로 강제흡입된 다음, 상기 외장케이스(10)의 내면과 상기 내장케이스(20)의 경사판(25)사이에 형성되는 흡배기공간(S3)에서 하부에서 상부 측으로 상향 공급되고, 상기 응축기와 열교환되어 승온된 외기는 제2배출구(14)를 통하여 실외로 순환배출된다.
한편, 컨테이너 내부에서의 화재시 발생되는 유해가스는 내기와 더불어 상기 하부챔버(20b)의 배기공간(S2)으로 하향 공급되고, 상기 안내관체의 개방된 상,하단을 경유하여 통과하는 과정에서 안내관체의 내부에서 일시 체류하는 내기에 포함된 유해가스는 가스감지센서(34,35)에 의해서 감지되고, 상기 가스감지센서(34,35)에서 감지된 감지신호는 제어부를 통하여 외부로 전송됨으로써 에너지 저장 시스템에서 화재시 발생되는 유해가스를 신속하게 감지함과 동시에 유해가스의 종류에 따른 위험성을 사전에 인지하여 화재진압시 인명사고가 없도록 예방조치할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치에 적용되는 개폐부를 도시한 상세도이다.
상기 흡배기공간(S3)과 대응하는 내장케이스(20)의 일측면인 경사판(25)에는 상기 배기공간과 흡배기공간을 서로 연통시키도록 관통형성되는 대략 사각형상의 개구부(25a)를 포함하고, 상기 개구부를 덮어 차단하거나 이격되어 개방하는 대략 사각판상의 개폐판(29b)을 포함하고, 상기 개폐판 상단에 일체로 구비되고, 상기 개구부의 상단 테두리에 회동가능하게 조립되는 회동축(29a)의 일단과 구동축이 연결되어 상기 개폐판을 개폐작동시키는 구동모터(29)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하기 위한 정상적인 냉각작동시 도 6 에 도시한 바와 같이, 상기 개폐판(29b)은 개구부(25a)를 덮어 밀폐함으로써 상기 배기공간과 흡배기공간을 별도의 공간으로 유지할 수 있기 때문에 실내공간에서 뜨거워진 내기는 제1흡입구를 통하여 강제 흡입되어 증발기(1)와 열교환되어 냉각되고, 냉각된 내기는 제1배출구를 통하여 컨테이너의 실내공간으로 순환공급되는 흐름을 형성하게 된다.
반면에, 상기 컨테이너의 실내공간에서 화재가 발생하는 비상시, 도 6 에 도시한 바와 같이, 상기 가스감지센서의 감지신호에 의해서 상기 구동모터에 외부전원을 인가하게 되면, 상기 개폐판(29b)은 회동축과 더불어 외측으로 회동되어 상기 개구부(25a)를 완전개방 또는 부분개방함으로써, 상기 배기공간(S2)과 흡배기공간(S3)을 서로 연통시킬 수 있기 때문에 실내공간에서 발생된 유해가스와 더불어 연기는 상기 흡배기공간을 경유하여 상기 제2배출구(14)를 통해서 외부로 배기처리될 수 있다.
이러한 경우, 상기 컨테이너의 실내공간에서 화재시 발생되는 연기 및 유해가스를 신속하게 외부로 배기처리함으로써 다수의 배터리 및 내장부품들이 연기에 의해서 심각하게 오염되거나 손상되는 것을 최소화하거나 미연에 방지하여 화재진압 후 배터리 및 내장부품을 원상태로 복구하고, 복원하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있는 한편, 컨테이너 내부로 진입한 소방관이 유해가스에 의한 인명사고를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 : 증발기 2 : 압축기
3 : 응축기
10 : 외장케이스
11 : 제1흡입구 12 : 제1배출구
13 : 제2흡입구 14 : 제2배출구
20 : 내장케이스
21 : 제1구동팬 22 : 제2구동팬
23 : 중간격벽 24 : 제어판넬용 박스체
30 : 감지부
31 : 안내관체 32 : 덮개판
33 : 제1가스감지센서 34 : 제2가스감지센서

Claims (7)

  1. 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서,
    상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ;
    상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ;
    상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 안내관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 안내관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ;를 포함하고,
    상기 내장케이스는 상기 증발기의 상부에 올려져 고정설치되고, 상기 안내관체의 개방된 일측면과 대응하는 노출공을 관통형성한 제어판넬용 박스체를 포함하고, 상기 안내관체는 상기 노출공을 덮어 밀폐하면서 상기 노출공을 통하여 상기 안내관체의 내부에 배치되는 가스감지센서를 구비하는 덮개판을 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서,
    상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ;
    상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ;
    상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 안내관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 안내관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ;를 포함하고,
    상기 안내관체는 개방된 상단에 전원인가시 상기 안내관체의 내부로 내기를 급기하여 공급하는 보조 구동팬을 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
  4. 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서,
    상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ;
    상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ;
    상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 안내관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 안내관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ;를 포함하고,
    상기 내장케이스는 상기 제1흡입구와 대응하는 흡기공간에 제1구동팬을 고정설치하는 상부챔버와, 상기 흡기공간과 연통되는 배기공간에 상기 증발기의 양측테두리로부터 연장된 양측 플랜지를 고정설치하는 하부챔버 및 상기 제1구동팬과 대응하는 상면에 원형 개구부를 관통형성하여 상기 상부챔버와 하부챔버와의 사이에 개재되는 중간격벽을 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내장케이스는 상기 배기공간의 통로 단면적을 상부에서 하부로 갈수록 축소시키고, 상기 흡배기공간의 통로 단면적을 하부에서 상부로 갈수록 축소시킬 수 있도록 일정각도 경사진 경사판을 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
  6. 컨테이너의 실내공간에 다수의 배터리를 적재하여 구비하는 에너지 저장 시스템에서 냉매가 일방향 순환되는 증발기, 압축기 및 응축기를 갖추어 상기 컨테이너의 실내공간을 일정온도로 유지하도록 냉각하는 장치에 있어서,
    상기 실내공간과 대응하는 일측면에 제1흡입구와 제1배출구를 갖추고, 실외와 대응하는 타측면에 제2흡입구와 제2배출구를 갖추고, 상기 제2배출구와 대응하는 내면에 응축기를 고정설치하는 외장케이스 ;
    상기 제1흡입구를 통하여 내기를 강제흡입하는 제1구동팬을 갖추고, 상기 제2흡입구를 통하여 외기를 강제흡입하는 제2구동팬을 갖추며, 상기 제1배출구와 대응하는 내부에 증발기를 고정설치하고, 상기 응축기와 제2구동팬이 설치되는 흡배기공간을 형성하도록 상기 외장케이스의 내부에 결합되는 내장케이스 ;
    상기 제1구동팬과 상기 증발기와의 사이에 배치되는 안내관체를 갖추고, 상,하단이 개방된 안내관체의 내부에 배치되는 적어도 하나의 가스감지센서를 갖추어 상기 안내관체에 체류하는 내기에 포함된 유해가스를 감지하여 검출하는 감지부 ;를 포함하고,
    상기 증발기 측으로 하향 공급되는 내기에 포함된 습기를 제거하는 제습부를 포함하고,
    상기 제습부는 전원인가시 발열되는 열전대를 구비하는 열전대프레임과, 상기 내기가 통과하는 열전대의 직하부에 상기 내기의 습도를 측정하는 적어도 하나의 습도센서를 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 흡배기공간과 대응하는 내장케이스의 일측면에는 상기 배기공간과 흡배기공간을 서로 연통시키도록 관통형성되는 개구부와, 상기 개구부를 덮어 차단하거나 이격되어 개방하는 개폐판 및 상기 개폐판 상단에 일체로 구비되고, 상기 개구부의 상단 테두리에 회동가능하게 조립되는 회동축의 일단과 구동축이 연결되어 상기 개폐판을 개폐작동시키는 구동모터를 포함하는, 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치.
KR1020230141725A 2023-10-06 2023-10-23 교체형 화재감지모듈을 갖는 에너지 저장 시스템용 냉각장치 KR102659501B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101998224B1 (ko) * 2018-11-08 2019-07-09 정용규 공기 순환 냉각 및 피해 저감형 에너지저장시스템
KR102285768B1 (ko) * 2021-02-24 2021-08-04 (주)쿨트론 에너지 저장 시스템용 냉각장치
KR102539930B1 (ko) * 2022-11-29 2023-06-05 라인테크놀러지 주식회사 제어룸과 에너지저장룸이 구분된 ess의 냉각 시스템

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