KR20070037672A - 소화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진실(1) 및 연료전지장치를 포함하는 해양선박용 소화 시스템에 관한 것이다. 적어도 하나의 연료전지 모듈(2)을 포함하는 연료전지장치에 대하여 상기 소화 시스템을 개선하기 위하여, 상기 연료전지 모듈(2)은 적어도 하나의 화재 감지 센서(9) 및 상기 연료전지 모듈에 소화 매체를 방출하기 위한 적어도 하나의 내부 노즐(10)이 제공된다.
소화, 화재, 연료전지, 모듈, 노즐

Description

소화 시스템{FIRE EXTINGUISHING SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 소화 시스템에 대한 제1 실시형태를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 소화 시스템에 대한 제2 실시형태를 도시한다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 ... 엔진실 2 ... 연료전지 모듈
3 ... 컨테이너 구조물 4 ... 측벽
5 ... 천장 6 ... 연료전지 스택
13 ... 연료공급장치 14 ... 연료차단구
15 ... 배기 출구 16 ... 배기차단구
17 ... 에어 입구 18 ... 에어 입구차단구
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 엔진실(engine room)과 연료전지를 포함하는 해양선박(marine vessel)용 소화 시스템(fire extinguishing system)에 관한 것이다.
해양선박의 엔진실 또는 기계적 공간, 혹은 석유 시추 플랫폼(oil drilling platform), LNG 충전소(station)와 같은 다른 해양 구조물들은 일반적으로 소화 시스템을 갖추고 있어야만 한다. 전형적으로 이 시스템은 상기 엔진실의 전체를 위해 설계된 CO2 시스템이다. 또한, 소위 원동기(prime mover)는 국부적인 소화 시스템을 가져야 한다. 실제로, 이 시스템은 보통 워터 미스트 스프링쿨러(water mist sprinkler)들이 상기 엔진 또는 다른 기계적인 설비 위에 제공됨을 의미한다.
CO2 시스템은 매우 효과적이지만, 전체 엔진실을 비우기 전, 즉 사람들을 대피시키기 전에는 적용할 수 없다. 이것은 아주 가끔 CO2의 방출 지연이 있고, 이는 화염의 충격을 증가시킴을 의미한다. 그러한 상황을 제거하기 위하여, 상술한 국부적 소화 시스템이 요구된다. 그래서 상기 국부적인 스프링쿨러들은 화재가 감지되자마자 개시될 수 있다.
상기한 것들은 다른 종래의 기계적 장치들과 관련이 있다. 그러나, 연료전지장치들이 더 빈번히 사용되고 있다. 화재의 경우, 상기 엔진실을 위한 주 CO2 시스템의 개시는 예기치 않는 지연을 초래하며 상기 연료전지장치에 손상을 증가시키곤 한다. 또, 상기 연료전지장치 주변의 엔진실에서 방출된 CO2의 효과는 불충분할 것이다. 게다가, 워터 미스트를 포함하는 종래의 국부적인 소화 시스템들은, 회로단선의 위험을 일으키고 연료전지장치에 손상을 초래하기 때문에, 전기 부품에 그다지 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 공지된 해결방안들에 대한 단점을 제거하고, 해양 연료전지장치를 위한 효과적이고 간단한 소화 시스템을 제공하는 데 있다.
이러한 목적은 청구항 1에 따른 본 발명에 의해 얻을 수 있다.
본 발명의 기본 사상은, 적어도 하나의 연료전지 모듈(fuel cell module)을 포함하는 연료전지장치 내에 국부적인 소화 시스템을 적용하는 것이다. 각 연료전지 모듈은 적어도 하나의 화재 감지 센서와 상기 연료전지 모듈에 소화 매체(fire extinguishing medium)를 방출하기 위한 적어도 하나의 노즐을 갖추고 있다. 첫째로, 이것은 더 양호한 소화 능력 및 신속한 반응, 즉 설비에 손상을 덜 주고 더 신속하게 소화를 시작할 가능성을 제공한다. 특히, 이것은 더 큰 소화 과정과 관련하여 어떠한 추가적인 손상도 없이 작은 화재를 끄는 장점을 제공한다.
상기 연료전지 모듈은 통상적으로 별도의 많은 구성품을 포함하며, 이에 의해 상기 연료전지 모듈은 바람직하게, 하나 이상의 상기 구성품들에 소화 매체를 방출하기 위한 적어도 하나의 보조 노즐이 제공된다. 그러한 구성품들은 전형적으로 연료전지 스택(fuel cell stack), 연료 개질기(fuel reformer), 전지 인버터, 전원조절(power conditioning), 처리가스 히터(process gas heater) 및 제어유닛 (control unit)을 포함한 핫박스(hot box)를 포함한다. 직접적으로는 실제 화재 발생원(source of fire)에 맞춰진 소화 효과가 증가한다는 것이 장점이다. 상기 보조노즐들은, 일반적으로 상기 연료전지 모듈의 기능을 무력화시키지 않으면서도, 조그마한 화재를 즉각적으로 소화하는데 유효하다.
상기 연료전지 모듈은 컨테이너 구조물 내에 위치할 수 있으며, 이에 의해, 예컨대 상기 소화 시스템의 설계 및 제어는, 비용적인 유효함이라는 잇점과 더불어, 그 효율을 증가시키도록 더 정확하게 설계될 수 있다.
상기 화재 감지 센서는 바람직하게, 연기 감지기 및/또는 열 감지기를 포함하며, 이에 의해 가스 화재의 감지도 충분히 확보될 것이다.
상기 소화 매체 노즐과, 적용된다면 보조노즐도, 전용 컨테이너 및/또는 통상적인 공급 네트워크(common supply network)를 포함한 소화 매체 공급원에 연결될 수 있다. 이것은 물질에 따라서는, 해양선박에 적재된 일반 소화 매체의 사용이 가능하며, 또한 원한다면 특정한 소화 매체의 사용을 허용한다.
바람직하게, 상기 소화 매체는 효과적이면서도 해양선박에 탑재되어 일반적으로 이용할 수 있는 CO2를 포함한다. CO2는 또한 전용 컨테이너나 버틀(bottle) 형태로 이용하는데 실용적이다. 상기 연료전지장치가 MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell)를 포함하는 경우, 상기 CO2는 상기 연료전지 공정 중 연료순환공정으로부터 이용될 수 있으며, 이는 CO2의 외부공급의 필요성을 감소시킬 것이다. CO2의 대체물로서 불활성 가스, 바람직하게는 N2도 이용될 수 있다. 이들 장치들은 전기적인 회로 단선이라는 위험을 제거할 뿐만 아니라 소화 효과를 향상시키고 손상을 감소시키는 것을 보장한다.
또한, 워터 미스트는, 특정 목적, 예컨대 외부로부터 연료전지 모듈 또는 밀폐된 컨테이너 구조물의 벽과 천장을 냉각하거나 혹은 연료전지 모듈의 핫박스를 냉각하기 위한 보충적인 소화 매체로서 사용될 수 있다.
상기 소화 매체 노즐과, 적용된다면 보조노즐들은, 바람직하게, 수동 및/또는 자동 방출수단이 제공되는 것이다.
더 안전함을 위해, 소화 시스템은 바람직하게 예컨대, 에어 출입구, 연료공급장치, 배기 출구 및, 화재의 어떠한 확산을 막고 외부로부터 연료전지 모듈을 차단하도록, 상기 연료전지 모듈과 주변과의 어떠한 다른 연결부와 같은 자동 차단수단이 제공되는 것이다.
다음에, 첨부된 개략도를 참조하여, 실시예에 의해, 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 연료전지 모듈(2)의 형태로 연료전지장치의 개관도를 도시한다. 상기 연료전지 모듈(2)은 해양선박의 엔진실(1)에 위치한다. 본 실시예에서, 상기 연료전지 모듈(2)은 측벽(4)과 천장(5)이 제공된 컨테이너 구조물(3) 내에 둘러싸여 있다. 연료전지 모듈(2)은 수많은 구성을 포함한다. 도 1은 일반적으로 하나의 실시예로서, 단지 몇 개의 구성만, 즉 연료전지 스택(6), 예컨대 연료 개질기, 열교환기, 펌프 등을 포함하는 보조설비(7) 및 예컨대, 전기 인버터와 트랜스포머를 포함하는 전원조절장치(8)만을 도시한다.
상기 연료전지 모듈은 그 모듈 내부에 화재 감지 센서(9)가 제공된다. 상기 화재 감지 센서(9)는 바람직하게, 가스 화재의 감지를 확실히 하기 위하여 연기 감지기 및 열 감지기를 포함한다. 게다가, 상기 연료전지 모듈(2)은 상기 연료전지 모듈에 소화 매체를 방출하기 위한 내부 노즐(10)을 포함한다. 상기 화재 감지 센 서(9)와 내부 노즐(10)들은 컨테이너 구조물(3)의 천장(5) 근처에 위치한다. 내부 노즐(10)은 파이프(11)에 의해 컨테이너 구조물(3)의 외부에 있는 소화 매체 공급원(12)과 유동적으로 연결(fluid communication)되어 있다.
상기 소화 매체 공급원은 전용 컨테이너 혹은 버틀 또는 선택적으로 탑재된 해양선박의 공급 네트워크일 수 있다. 이것은 주변 환경과 소화 매체의 선택에 의존한다.
바람직한 소화 매체는 뛰어난 소화 능력을 제공하며, 또한 해양선박, 특히 엔진실에서 소화에 통상적으로 사용되기 때문에, 해양선박에 탑재되어 일반적으로 설치되는 CO2이다. 후자의 경우에는 보통 내장된 CO2 공급 네트워크가 있으며, 그 네트워크에 상기 소화 매체 공급 파이프(11)가 연결될 수 있다. 물론 CO2는 상기 파이프에 연결된 전용 컨테이너 또는 버틀로 공급될 수도 있다.
다른 소화 매체로는 N2와 같은 불활성 가스일 수 있다.
상기 연료전지 모듈(2)은 연료차단구(fuel shutdown vent, 14)를 갖춘 연료공급장치(13), 배기차단구(exhaust shutdown vent, 16)를 갖춘 배기 출구(15) 및 입력차단구(inlet shutdown vent, 18)를 갖춘 에어 입구(17)가 더 제공된다.
기본적으로 상기 연료전지 모듈(2)은, 상술한 연료공급장치, 배기 출구 및 에어 입구, 그리고 상기 엔진실에 있을 수 있는 다른 입출구와 같은 수단을 제외하고, 연료전지 모듈(2)이 위치한 엔진실(1) 주위에 대하여 밀폐된 구조를 제공한다.
상기 연료전지 모듈(2)에서의 화재의 경우, 화재 감지 센서(9)가 작동하며, 파이프(10)를 통해 소화 매체 공급원(12)으로부터 내부 노즐(10)로 소화 매체를 즉각적으로 방출하도록 프로그램될 수 있고, 그때 도 1의 보조 설비(7)에서 시작된 화재(20) 위에, 참조번호 19로 나타낸 바와 같이 소화 매체를 분사한다. 그 반응은 즉각적이며 뛰어난 화재 소화 제어를 제공한다. 안정적인 소화 매체를 선택함으로써, 적절한 구성품 및 다른 구성품들에 대한 어떠한 다른 손상도 피할 수 있다. 이러한 방출은 또한, 원한다면 수동으로 배치될 수도 있다.
상기 소화 매체 방출에 대한 신호는 바람직하게, 주변과 연료전지 모듈(2)의 연결을 자동적으로 차단하도록 커플링된다. 본 실시예에서 이것은 연료공급장치 (13)의 연료차단구(14), 배기 출구(15)의 배기차단구(16) 및 에어 입구(17)의 에어 입구차단구(18)의 자동 닫힘을 의미할 것이다. 이들 조치들은 상기 연료전지 모듈과 화재가 격리되는 것을 확실하게 한다.
이러한 종류의 제어시스템 및 차단장치들은, 당업자에게는 공지이기 때문에, 여기서는 더 자세히 언급되지 않는다.
도 2에 따른 실시형태는 일반적으로 도 1의 실시형태에 대응하며, 이에 따라 동일한 참증번호는 대응하는 부품들에 사용되고 있고, 따라서 본 실시형태에 관련하여 더 자세하게 언급되지 않는다.
그러나, 본 실시예에서, 상기 연료전지 모듈(2)은 2개의 보조 노즐(21)이 제공된다. 하나의 보조 노즐(21)은 연료전지 스택(6) 바로 위에 위치하고, 파이프 (11)와 연결되는 지선(22)을 통하여 소화 매체 공급원(12)과 유동적으로 연결되어 있다. 다른 보조 노즐(21)은 전원조절장치(8) 바로 위에 위치하며, 보조 파이프 (23)를 통하여, 전용 컨테이너 혹은 버틀로서 도시된 경우에, 소화 매체 공급원 (12)과 유동적으로 연결되어 있다. 이러한 설치의 기본적인 사상은 하나 이상의 별도의 구성품들에 직접적으로 맞춰진 소화 시스템을 구비해야만 한다는 것이다.
그러한 보조장치에 대한 제어 및 기능은 일반적으로 상술한 바와 같을 수 있다. 게다가, 원한다면, 이들 장치들은 (도시하지 않은) 전용 화재 감지 센서를 포함할 수 있다. 상기 연료전지 모듈은 또한 그 구성에 따라서는 직접적으로 맞춰진 그러한 노즐만이 제공될 수도 있다.
상기와 더불어, 본 발명에 따른 상기 소화 시스템은 보충적인 소화 매체로서 워터 미스트를 가질 수 있다. 실제로, 이것은 냉각 목적을 위한 컨테이너 구조물 (3)의 측벽(4)과 천장(5) 바깥쪽과 같이, 원하는 지점에 위치한 워터 미스트 스프링쿨러(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 워터 미스트 스프링쿨러들은 특정한 구성품들과 연결되어 위치할 수도 있다. 물론, 이들 보충적인 장치들은 물이 전기적 회로 단선과 같은 물과 관련된 손상을 초래하지 않도록 설계되어야 한다.
상기에서, 본 발명은 하나의 연료전지 모듈과 관련해서만 기재되었다. 엔진실은 하나 이상, 혹은 멀티 연료전지 모듈들을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.
이와 관련된 도면 및 설명들은 단지 발명의 기본 사상에 대한 명확하게 하려는 것에 불과하다. 본 발명은 보증된 청구범위 내에서 구체적으로 변할 수 있다.

Claims (10)

  1. 엔진실과 연료전지장치를 포함하며,
    상기 연료전지장치는 적어도 하나의 연료전지 모듈(2)을 포함하고, 상기 연료전지 모듈(2)은 적어도 하나의 화재 감지 센서(9)가 제공되며 상기 연료전지 모듈에 소화 매체를 방출하기 위한 적어도 하나의 내부 노즐(10)이 제공되는 것을 특징으로 하는 해양선박용 소화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 모듈(2)은 수많은 별도의 구성품을 포함하고, 상기 연료전지 모듈(2)은 하나 이상의 상기 별도의 구성품에 소화 매체를 방출하기 위한 적어도 하나의 보조 노즐(21)이 제공되는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 모듈(2)은 컨테이너 구조물(3) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화재 감지 센서(9)는 연기 감지기 및/또는 열 감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보조 노즐(10) 및, 적용된다면 보조 노즐(21)은 전용 컨테이너 및/또는 공급 네트워크를 포함하는 소화 매체 공급원(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 소화 매체는 CO2 및/또는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 N2인 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 보충적인 소화 매체로서 워터 미스트가 사용되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 노즐(10) 및, 적용된다면, 보조 노즐(21)은 수동 및/또는 자동 방출수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 모듈(2)은, 상기 연료전지 모듈의 연료공급장치(13), 배기 출구(15) 및 에어 입구(17)와 같은, 자동적으로 차단하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 소화 시스템.
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