KR20240006300A - 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 저장 시스템에서 내부의 상황에 대응할 수 있는 벤딩 디바이스를 제안한다. 본 발명 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스는, 에너지 저장 시스템의 컨테이너 일측에 설치되고, 힌지축(H)을 중심으로 회전하면서 컨테이너를 개폐할 수 있는 폭발도어(10)를 포함한다. 이러한 폭발도어는 연기 또는 온도 변화에 기초하여, 오픈스프링(11)에 의하여 열리는 방향으로 회동하고, 컨테이너에 밀착딘 상태에서는 잠금장치(13)에 의하여 잠긴 상태를 유지하게 된다. 그리고 폭발도어에는, 설정된 고압에 의하여 파열되어 컨테이너 내부의 폭발에 대하여 신속하게 대응할 수 있는 폭발패널(14)이 포함되어 있다.

Description

에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스{Venting device for container of energy storage system}

본 발명은 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨테이너 내부의 신속한 처리가 요구되는 이상 발생시에는 더욱 신속하게 내부의 고압가스 등을 외부로 배출시킬 수 있도록 구성되는 벤팅 디바이스에 관한 것이다.

에너지 저장시스템은 생성된 전기에너지를 저장할 수 있는 저장수단을 다수 내장하는 것으로, 선행 특허의 일례로 한국 특허 제10-2330707호를 들 수 있다. 이러한 에너지 저장시스템의 외관을 형성하는 컨테이너에는 내부에서 발생한 이상 현상을 처리할 수 있는 벤팅디바이스가 장착되는 것이 일반적이다.

다수의 배터리 모듈을 내장하고 있는 에너지 저장 시스템에서 내부의 이상 이벤트는 다양한 형태로 발생할 수 있을 것임은 당연하다고 할 수 있다. 예를 들면 폭발이 발생하는 등에 의한 급격한 압력 증가와 같이 신속한 처리가 요구되는 이벤트도 있을 것이고, 화재의 예비 신호로 연기가 발생하는 등의 이벤트도 상상할 수 있다. 그리고 이러한 다양한 이상 이벤트에 대하여 가장 적합한 벤팅 디바이스를 선택하여 장착하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

본 발명은 에너지 저장 시스템 내부의 다양한 이상 이벤트에 대하여 가장 효과적으로 대응할 수 있는 벤팅 디바이스를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. 이러한 본 발명의 목적은, 예를 들면 폭발 등과 같이 신속한 배기가 요구되는 경우에는 신속한 배기가 가능함과 동시에 필요시에는 시스템의 손상 없이 충분한 배기를 달성할 수 있는 벤팅 디바이스를 제공하는 것이라고 할 수 있다.

본 발명 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스는, 에너지 저장 시스템의 컨테이너 일측에 설치되고, 힌지축을 중심으로 회전하면서 컨테이너를 개폐할 수 있는 폭발도어를 포함한다. 이러한 폭발도어는 오픈스프링에 의하여 열리는 방향으로 회동하고, 컨테이너에 밀착딘 상태에서는 잠금장치에 의하여 잠긴 상태를 유지하게 된다. 그리고 폭발도어에는, 설정된 고압에 의하여 파열되어 컨테이너 내부의 폭발에 대하여 신속하게 대응할 수 있는 폭발패널이 포함되어 있다.

그리고 폭발도어에 대한 실시례에 의하면, 컨테이너의 내부와 연통하는 통형상의 연통부와, 연통부의 상단에 형성되는 상부플랜지, 상부플랜지의 상부에 대응하는 카운터플랜지, 그리고 카운터플랜지와 상부플랜지 사이에 지지되는 폭발패널로 구성된다. 여기서 상부플랜지와 카운터플랜지는 폭발도어의 프레임을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 잠금장치는, 상단부에 걸림고리를 구비하고 중심축을 중심으로 회전 운동하는 걸림부재와, 걸림부재의 걸림고리가 걸리도록 연통부 내측에 성형된 걸림홈으로 구성된다.

이상과 같은 구성의 본 발명 디바이스에 의하면, 폭발 등과 같이 신속 처리를 요하는 경우에는 폭발패널이 반응하여 컨테이너 내부의 고압을 외부로 배출시킬 수 있음을 알 수 있다. 그리고 화재 초기의 연기 또는 온도 상승의 경우에는 폭발도어를 여는 처리를 수행함으로써 안전하면서도 충분한 대처가 가능한 장점도 가지고 있다고 생각된다.

도 1은 본 발명 벤팅 디바이스가 구비된 에너지 저장 시스템의 예시 정면도.
도 2는 본 발명 벤팅 디바이스가 구비된 에어지 저장 시스템의 예시 평면도.
도 3은 본 발명 폭발도어의 확대 단면도.

다음에는 도면에 도시한 실시례를 참고하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에너지 저장 시스템의 컨테이너(2)에는 제1벤팅 디바이스(4)가 설치되어 있다. 제1벤팅 디바이스(4)는 폭발도어로 구현되는 것으로, 컨테이너(2)의 내부를 개방시키기 위한 폭발도어(10)와, 폭발도어(10)를 닫힌 상태로 체결할 수 있고, 전기적 신호에 의하여 동작하는 도어 잠금장치(13)를 포함하고 있다.

그리고 폭발도어(10)는 도어 잠금장치가 풀리면 오픈스프링(11)에 의하여 힌지축(H)을 중심으로 열리게 된다. 도어 잠금장치(13)는 실질적으로 전기적 신호에 의하여 열리는 것으로, 폭발도어(10)를 잠금상태로 유지할 수 있고, 전기적 신호에 의하여 잠금상태를 해제할 수 있는 것이면 어떠한 것도 사용할 수 있다. 이러한 도어 잠금장치(13)는 감지센서(2a)의 신호에 기초하여 동작한다.

본 발명에서 감지센서(2a)는 컨테이너의 내부에서 발생하는 연기 및 온도변화를 감지하는 것으로, 실질적으로는 화재감지센서라고 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 에너지 저장 시스템에 설치되는 제1벤팅 디바이스는 실질적으로 힌지형 도어를 이용하는 폭발 벤팅 디바이스임을 알 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면서 보다 구체적인 구성에 대하여 살펴본다.

폭발도어(10)는 예를 들면 한 쌍의 구동부재(30)와 연결되어 있고, 구동부재(30)는 연결부재(38)에 의하여 연결되어 서로 같이 연동하도록 구성되어 있다. 그리고 연결부재(38)는 폭발도어(10)의 외측에 배치되어 있고, 이러한 연결부재(38)에는 오픈스프링(11)의 상단부가 연결되어 있어서, 실질적으로 하방으로 탄성력을 받고 있다.

오픈스프링(11)의 하단부는 연결부재(38)의 하부 측의 컨테이너에 고정된 부품에 고정되어 있다. 그리고 잠금장치(13)는, 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 중심축을 중심으로 회전 운동하고 상단부에는 걸림고리가 성형된 걸림부재(13a)와, 걸림부재(13a)의 걸림고리가 걸리는 걸림홈(13b)으로 구성되고 있다. 이러한 걸림부재(13)의 하단부는 전기적 신호에 의하여 구동되는 솔레노이드와 연결되어 있다.

따라서 감지센서(2a)의 전기적 신호에 기초하여, 솔레노이드는 걸림부재(13a)를 잡아 당김으로써 반시계 방향으로 회전시켜 걸림부재(13a)의 상단부 걸림고리가 걸림홈(13b)에서 이탈시킨다. 이렇게 되면, 걸림부재(13a)는 오픈스프링(11)에 의하여 힌지축(H)을 중심으로 회전하면서 폭발도어(10) 자체가 열리게 된다. 다음에는 폭발도어(10) 자체의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

폭발도어(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 컨테이너의 내부와 연통하기 위하여 상방으로 연장된 통형상의 연통부(12)를 구비하고 있다. 그리고 이러한 연통부(12)의 상단에는 수평 방향으로 연장된 상부플랜지(12a)가 성형되어 있다. 이러한 상부플랜지(12a)의 상부에는 카운터플랜지(12b)가 볼트 및 너트에 의하여 체결되고, 그 사이에는 폭발패널(14)이 설치되어 있다.

여기서 상부플랜지(12a) 및 카운터플랜지(12b)는 실질적으로 폭발도어(10)의 프레임이라고 할 수 있다. 상술한 구동부재(30)는 이러한 폭발도어(10)의 프레임(12a,12b)에 연결되는 것이 바람직하다. 그리고 상술한 걸림홈(13b)은 연통부(12)의 내측에 성형되는 것임을 이해할 수 있다.

여기서 폭발패널(14)은 컨테이너의 내부 압력이 설정된 압력에 도달하면 터지도록 설계된 것이다. 이는 럽쳐디스크와 동일한 원리를 이용하는 것으로 다양한 형태의 것이 이미 공지되어 있어서, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 연통부(12)의 내부에서 폭발패널(14)의 하부에는 섬유단열재(16) 금속메쉬(18) 의하여 지지되고 있다. 이러한 섬유단열재(16)은 컨테이너 내부의 단열을 위한 것이고, 그 두께를 조절하는 것에 의하여 단열성능을 충분히 조절할 수 있다.

이러한 폭발패널(14)은 실질적으로 본 발명의 제2벤팅 디바이스라고 할 수 있다. 즉, 컨테이너의 내부에 폭발이 발생하면 급격히 압력이 상승하게 되고, 이러한 압력에 의하여 폭발패널(14)은 파열되면서 내부의 고압을 외부로 배출하게 된다. 본 발명은 이와 같이 컨테이너 내부의 다양한 상황에 대하여 최적의 선택을 할 수 있도록 설계되어 있음을 알 수 있다.

먼저 컨테이너의 내부에 화재가 발생하기 시작하면, 당연히 연기가 만들어지거나 내부의 온도가 상승하게 된다. 이러한 초기 화재의 경우에는 급격한 폭발도 없어서 압력의 급상승은 발생하기 않는데, 이때 본 발명의 감지센서(2a)가 연기와 온도변화를 감지하게 된다. 그리고 감지센서(2a)의 감지신호는 솔레노이드(S)에 전달되어 플런저를 구동시키는 것에 의하여 걸림부재(13a)를 반시계 방향으로 회동시킨다.

이러한 동작에 의하여 실질적으로 잠금장치(13)가 열리고 오픈스프링(11)의 힘에 의하여 폭발도어(10)가 열리게 되는 것이다. 이와 같이 연기의 발생 또는 온도 변화가 감지되면, 폭발도어(10)가 열림으로써, 내부의 사고에 대응할 수 있도록 설계되고 있음을 알 수 있다. 그리고 컨테이너의 내부에서 폭발이 발생하면 실질적으로 가장 신속하게 고압을 배출할 것이 요구된다.

이러한 경우에는, 상술한 바와 같이, 내부에서 발생한 고압에 의하여 폭발패널(14)가 파열됨으로써, 고압 가스 등이 외부로 신속하게 배출된다. 이러한 고압 가스의 배출은, 감지센서(2a)의 감지에 기초한 폭발도어(10)의 열림보다 더욱 신속하게 수행될 것으로 기대된다. 이러한 경우에는 실질적으로 컨테이너의 내부의 고압 가스 등이 신속하게 배출되기 때문에, 폭발도어(10)가 열릴 필요는 없을 것이다.

2 ..... 컨테이너
2a ..... 감지센서
10 ..... 폭발도어
11 ..... 오픈스프링
12 ..... 연통부
13 ..... 잠금장치
13a ..... 걸림부재
13b ..... 걸림홈
14 ..... 폭발패널
16 ..... 섬유단열재
18 ..... 메쉬

Claims (3)

1. 에너지 저장 시스템의 컨테이너 일측에 설치되고, 힌지축을 중심으로 회전하면서 컨테이너를 개폐할 수 있는 폭발도어;
   폭발도어를 여는 방향으로 힘을 가하는 오픈스프링;
   폭발도어가 닫힌 상태를 유지할 수 있는 잠금장치;
   컨테이너 내부의 연기 및 온도변화를 감지하기 위한 감지센서; 그리고
   폭발도어의 적어도 일부에 성형되고, 설정된 고압에 의하여 파열되면서 컨테이너 내부의 고압을 외부로 배출하는 폭발패널을 포함하는 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스.
   
2. 제 1 항에 있어서, 폭발도어는,
   컨테이너의 내부와 연통하는 통형상의 연통부와, 연통부의 상단에 형성되는 상부플랜지, 상부플랜지의 상부에 대응하는 카운터플랜지, 그리고 카운터플랜지와 상부플랜지 사이에 지지되는 폭발패널로 구성되고, 상부플랜지와 카운터플랜지는 폭발도어의 프레임을 형성하는 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 잠금장치는,
   상단부에 걸림고리를 구비하고 중심축을 중심으로 회전 운동하는 걸림부재와, 걸림부재의 걸림고리가 걸리도록 연통부 내측에 성형된 걸림홈으로 구성되는 에너지 저장 시스템의 벤팅 디바이스.