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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-04
(45)【発行日】2024-01-15
(54)【発明の名称】ＥＳＳの消火システム
(51)【国際特許分類】
A62C 3/16 20060101AFI20240105BHJP
A62C 35/11 20060101ALI20240105BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20240105BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20240105BHJP
H01M 50/342 20210101ALI20240105BHJP
H01M 50/251 20210101ALI20240105BHJP
H01M 50/383 20210101ALI20240105BHJP
【ＦＩ】
A62C3/16 C
A62C35/11
H01M50/204 401F
H01M50/204 401D
H01M10/48 P
H01M10/48 301
H01M10/48 A
H01M50/342 101
H01M50/251
H01M50/383
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022077554
(22)【出願日】2022-05-10
(65)【公開番号】P2022174027
(43)【公開日】2022-11-22
【審査請求日】2022-05-10
(31)【優先権主張番号】10-2021-0060298
(32)【優先日】2021-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１５０－２０ Ｇｏｎｇｓｅ－ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， ４４６－９０２ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】李 賢淳
(72)【発明者】
【氏名】印 東石
(72)【発明者】
【氏名】金 建佚
(72)【発明者】
【氏名】宋 仁赫
(72)【発明者】
【氏名】宋 知元
(72)【発明者】
【氏名】康 悳朝
(72)【発明者】
【氏名】金 明坤
(72)【発明者】
【氏名】姜 成求
(72)【発明者】
【氏名】金 秀澤
(72)【発明者】
【氏名】金 元聖
【審査官】菅 和幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１４７１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８２９６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０７０９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－１０７１９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１７０４１２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２０１７－５２５５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－００１７５３５（ＫＲ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－２１２３６８５（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１１１２６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５３４８５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６２Ｃ ３／１６
Ａ６２Ｃ ３５／１１
Ｈ０１Ｍ ５０／２０４
Ｈ０１Ｍ １０／４８
Ｈ０１Ｍ ５０／３４２
Ｈ０１Ｍ ５０／２５１
Ｈ０１Ｍ ５０／３８３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバッテリーモジュールを収納する複数のバッテリーラックが具備されたエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）の消火システムにおいて、バッテリーモジュールは複数のバッテリーセルを含み、
前記バッテリーモジュールの温度、電圧、及び煙のうち少なくとも一つを感知するセンシング部；及び
前記センシング部で感知した値のうち少なくとも一つが予め設定された臨界値より高いと、前記バッテリーモジュールに消火薬剤を噴射する消火部を含み、
前記消火部は、前記バッテリーモジュールのバッテリーセルベントホールと対応する位置に噴射ホールを貫通形成され、前記バッテリーモジュールにそれぞれ結合される噴射パイプと、
前記バッテリーセルベントホールと対応する領域に提供されて温度が臨界値より高いと、溶融されて前記消火薬剤が前記バッテリーセルベントホールに直接噴射されるようにする感熱部材と、を含み、
前記感熱部材は、前記噴射ホールを塞ぐ位置に形成されることを特徴とする、ＥＳＳの消火システム。
【請求項2】
前記センシング部は、前記バッテリーモジュールの内部又は外部に設置されて温度又は電圧を感知する第１センサーと、前記バッテリーモジュールの外部に設置されて煙を感知する第２センサーとを含み、前記第１センサーで感知した値は、ＢＭＳを通じて前記消火部に伝送され、前記第２センサーで感知した値は、前記消火部に伝送されることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項3】
前記感熱部材の溶融温度は、摂氏８０度～２５０度であることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項4】
前記感熱部材の素材は、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＣ、ＰＥ、及びＰＦＡのうちいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項5】
前記消火薬剤を貯蔵する薬剤容器、前記薬剤容器の漏洩を感知する漏洩感知器、前記薬剤容器を開閉するメインバルブ、前記薬剤容器から吐出される前記消火薬剤の吐出圧力を調節する調節器、及び前記メインバルブを制御するコントローラーを具備した供給部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項6】
前記消火部は、前記薬剤容器と連結されるメインパイプ、前記メインパイプと連結されて前記バッテリーラックにそれぞれ分岐される分岐パイプ、及び前記分岐パイプにそれぞれ結合される前記噴射パイプを含むことを特徴とする、請求項５に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項7】
前記感熱部材は、前記噴射パイプを取り囲む基体、及び前記基体の厚さより薄い厚さを有して前記噴射ホールと対応する領域に形成される薄膜部を含むことを特徴とする、請求項６に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項8】
前記調節器を通過した前記消火薬剤の噴射圧力は、前記薬剤容器から噴射される噴射圧力より小さいことを特徴とする、請求項６に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項9】
前記センシング部から感知したセンシング値のうち少なくとも一つが予め設定された臨界値より高いと、前記コントローラーが前記メインバルブを開放することを特徴とする、請求項５に記載のＥＳＳの消火システム。
【請求項10】
前記バッテリーラックは、前記噴射パイプが結合される複数のサブフレームを含み、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーセルベントホールに対応する位置にそれぞれ貫通形成された貫通部を含み、前記噴射ホールと前記サブフレーム及び前記貫通部とが相互連通されることを特徴とする、請求項６に記載のＥＳＳの消火システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＥＳＳの消火システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、エネルギー貯蔵システム又はエネルギー貯蔵装置）は、余剰電気を保存するか、新再生エネルギーを活用して生産された電気を貯蔵し得るシステムである。ＥＳＳを活用して電気需要が少ない時間帯に遊休電力を貯蔵しておき電気需要が多い時間帯に電気を供給して電力需給を円滑に制御することができる。
【0003】
ＥＳＳが設置されて運用される空間又は施設には、感電、短絡、外部サージなどによる火災発生によるバッテリー火災を抑制するための設備を義務的に具備しなければならない。一般的な消火システムは、火災感知センサー、バッテリーラック周辺や天井などに設置されるスプリンクラーや消火薬剤噴射器などで構成される。
【0004】
このような消火システムは、バッテリーの火災時にバッテリーに近接して、又はバッテリーが設置された全体領域に、水や消火薬剤を噴射する間接噴射方式である。しかし、バッテリーのエネルギー密度が持続的に増加するに従ってバッテリーセルのベントで火炎量と噴出圧力とが上昇するため、一般的な火災抑制設備では火災の早期鎮圧や抑制が難しい実情である。したがって、多数のバッテリー火災を効果的に抑制し、高圧火災発生時に早期鎮圧が可能なＥＳＳ消火システムに対する要求が徐々に増加している。
【0005】
このような発明の背景となる技術に開示された上述した情報は、本発明の背景に対する理解度を向上させるためのものであり、したがって、従来技術を構成しない情報を含むこともできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、早期に効果的にＥＳＳの火災を抑制及び消火し得るＥＳＳの消火システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施例によるＥＳＳの消火システムは、複数のバッテリーモジュールを収納する複数のバッテリーラックが具備されたエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）の消火システムにおいて、バッテリーモジュールの温度、電圧及び煙のうち少なくとも一つを感知するセンシング部；及び前記センシング部で感知した値のうち少なくとも一つが予め設定された臨界値より高いと、前記バッテリーモジュールに消火薬剤を噴射する消火部を含み、前記消火部は、前記バッテリーモジュールのバッテリーセルベントホールと対応する領域に提供されて温度が臨界値より高いと、溶融されて前記消火薬剤が前記ベントホールに直接噴射されるようにする感熱部材を含む。
【0008】
前記センシング部は、前記バッテリーモジュールの内部又は外部に設置されて温度又は電圧を感知する第１センサーと、前記バッテリーモジュールの外部に設置されて煙を感知する第２センサーとを含み、前記センサーで感知した値は、ＢＭＳ（バッテリーマネジメントシステム）を通じて前記消火部に伝送され、前記第２センサーで感知した値は、前記消火部に伝送されることが特徴である。
【0009】
前記感熱部材の溶融温度は、摂氏８０度～２５０度であることが特徴である。
【0010】
前記感熱部材の素材は、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥ（ポリエチレン）及びＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）のうちいずれか一つであることが特徴である。
【0011】
前記消火薬剤を貯蔵する薬剤容器、前記薬剤容器の漏洩を感知する漏洩感知器、前記薬剤容器を開閉するメインバルブ、前記薬剤容器から吐出される前記消火薬剤の吐出圧力を調節する調節器、前記メインバルブを制御するコントローラーを具備した供給部をさらに含む。
【0012】
前記消火部は、前記薬剤容器と連結されるメインパイプと、前記メインパイプと連結されて前記バッテリーラックにそれぞれ分岐される分岐パイプと、前記分岐パイプに連結されて前記バッテリーモジュールにそれぞれ結合される噴射パイプとを含み、前記噴射パイプは、前記ベントホールと対応する位置に噴射ホールが貫通形成され、前記感熱部材は、前記噴射ホールを塞ぐ位置に形成されることが特徴である。
【0013】
前記感熱部材は、前記噴射パイプを取り囲む基体と、前記基体の厚さより薄い厚さを有して前記噴射ホールと対応する領域に形成される薄膜部とを含む。
【0014】
前記調節器を通過した前記消火薬剤の噴射圧力は、前記薬剤容器から噴射される噴射圧力より小さいことが特徴である。
【0015】
前記センシング部から感知したセンシング値のうち少なくとも一つが予め設定された臨界値より高いと、前記コントローラーが前記メインバルブを開放することが特徴である。
【0016】
前記バッテリーラックは、前記噴射パイプが結合される複数のサブフレームを含み、前記バッテリーモジュールは、前記ベントホールに対応する位置にそれぞれ貫通形成された貫通部を含み、前記噴射ホールと前記サブフレーム及び前記貫通部とが相互連通されることが特徴である。
【発明の効果】
【0017】
本発明の実施例によると、消火システムを構成することによって、エネルギー貯蔵装置の内部及び外部要因による地絡、短絡、ショートなどにより発生し得る火災を早期抑制及び鎮圧して拡散を最小化することができる。それによって、高価なエネルギー貯蔵装置を保護して顧客の信頼度を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の実施例は、当該技術分野において通常の知識を有した者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、下記実施例は、互いに異なる多様な形態に変形され得、本発明の範囲が下記の実施例によって限定されるものではない。むしろ、これら実施例は、本開示を一層充実させ且つ完全となるようし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。
【0020】
また、以下の図面での各層の厚さやサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたものあって、図面上で同一符号は同一の要素を指称する。本明細書で用いられたように、用語「及び／又は」は、該当する列挙された項目のうちいずれか一つ及び一つ以上のすべての組み合わせを含む。また、本明細書で「連結される」という用語は、Ａ部材とＢ部材が直接連結される場合だけでなく、Ａ部材とＢ部材の間にＣ部材が介在してＡ部材とＢ部材が間接連結される場合も意味する。
【0021】
本明細書で用いられた用語は、特定実施例を説明するために用いられ、本発明を制限するためのものではない。本明細書で用いられたように、単数形態は、文脈上異なる場合を明白に指摘するものではない場合、複数の形態を含むことができる。また、本明細書で用いられる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、言及した形状、数字、段階、動作、部材、要素及び／又はこれらグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素及び／又はグループの存在又は付加を排除するものではない。
【0022】
本明細書で、第１、第２などの用語が多様な部材、部品、領域、層及び／又は部分を説明するために用いられるが、これら部材、部品、領域、層及び／又は部分は、これら用語によって限定されてはならないことは自明である。これら用語は、一つの部材、部品、領域、層又は部分を他の領域、層又は部分と区別するためにのみ用いられる。したがって、以下に詳述する第１部材、部品、領域、層又は部分は、本発明の定義から脱しなくても第２部材、部品、領域、層又は部分を指称することができる。
【0023】
「下部（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「低い（ｌｏｗｅｒ）」、「上部（ａｂｏｖｅ）」、「上に（ｕｐｐｅｒ）」のような空間と関連された用語が図面に示した一つの要素又は特徴と他の要素又は特徴の容易な理解のために用いられ得る。このような空間と関連された用語は、本発明の多様な工程状態又は使用状態によって本発明の容易な理解のためのものであり、本発明を限定するためのものではない。例えば、図面の要素又は特徴が反転されると、「下部」又は「下に」で説明された要素又は特徴は、「上部」又は「上に」となる。したがって、「下部」は、「上部」又は「下に」を包括する概念である。
【0024】
また、本発明によるコントローラー及び／又は他の関連器機又は部品は、任意の適切なハードウェア、ファームウエア（例えば、オーダーメイド型半導体）、ソフトウェア、又はソフトウェア、ファームウエア及びハードウェアの適切な組み合わせを用いて具現され得る。例えば、本発明によるコントローラー及び／又は他の関連器機又は部品の多様な構成要素は、一つの集積回路チップ上に、又は別個の集積回路チップ上に形成され得る。また、コントローラーの多様な構成要素は、可撓性印刷回路フィルム上に具現され得、テープキャリアパッケージ、印刷回路基板又はコントローラーと同一なサブストレート上に形成され得る。また、コントローラーの多様な構成要素は、一つ以上のコンピュータ装置において、一つ以上のプロセッサで実行されるプロセス又はスレッド（ｔｈｒｅａｄ）であってもよく、これは、以下で言及する多様な機能を実行するためにコンピュータプログラムの命令を実行して他の構成要素と相互作用することができる。コンピュータプログラムの命令は、例えば、ランダムアクセスメモリーのような標準メモリーデバイスを用いたコンピュータ装置で実行され得るメモリーに保存される。また、コンピュータプログラムの命令は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、フラッシュドライブなどのような他の非－一時的コンピュータ判読可能媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉａ）に保存され得る。また、本発明と関連された当業者は、多様なコンピュータ装置の機能が相互間結合されるか、一つのコンピュータ装置で統合されるか、又は特定コンピュータ装置の機能が、本発明の例示的な実施例を脱せず、一つ以上の他のコンピュータ装置に分散され得るということを認識しなければならない。
【0025】
一例として、本発明によるコントローラーは、中央処理装置、ハードディスク又は固体状態ディスクのような大容量保存装置、揮発性メモリー装置、キーボード又はマウスのような入力装置、モニター又はプリンターのような出力装置からなった通常の常用コンピュータで運営され得る。
【0026】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例によるＥＳＳの消火システムに対して詳しく説明する。
【0027】
図１は、本発明の一実施例による消火システムを簡略に示したブロック図である。図２は、本発明による消火システムを例示的に示した模式図である。図３は、図１による主要部位を簡略に示した斜視図である。図４は、本発明の第１実施例によるバッテリーラックを示した部分斜視図である。
【0028】
図１～図４に示したように、本発明の一実施例によるＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、エネルギー貯蔵システム又はエネルギー貯蔵装置）の消火システムは、大きなエネルギー貯蔵装置１に消火薬剤を供給するための供給部１００、エネルギー貯蔵装置１に消火薬剤を移送及び噴射するための消火部３００、及び火災監視のためのセンシング部５００を含むことができる。
【0029】
図１及び図２に示したように、供給部１００は、消火薬剤を貯蔵する薬剤容器１１０、薬剤容器１１０の漏洩感知のための漏洩感知器１２０、消火薬剤の供給及び供給中断のためのメインバルブ１３０、消火薬剤の供給圧力及び時間調節のための調節器１４０、及び制御主体としてのコントローラー１５０を含むことができる。
【0030】
図２～図４に示したように、消火部３００は、消火薬剤が移送されるメインパイプ３１０、メインパイプ３１０から分岐される分岐パイプ３２０、及びバッテリーモジュール３０に連結されて消火薬剤が噴射される噴射パイプ３３０を含むことができる。例えば、分岐パイプ３２０と噴射パイプ３３０とがそれぞれ分岐する点Ａが図２に示されている。
【0031】
図１に示したように、センシング部５００は、バッテリーモジュール３０内の火災を感知する第１センサー５１０と、バッテリーモジュール３０の外部で火災時に煙発生を感知する第２センサー５２０とを含むことができる。
【0032】
消火システムを詳しく説明する前に、エネルギー貯蔵装置１に対して簡単に説明する。
【0033】
図２～図４に示したように、本発明の例示的なエネルギー貯蔵装置１は、多数のバッテリーラック１０上に載置される多数のバッテリーモジュール３０と、それぞれのバッテリーモジュール３０のケース３１内に収納される多数のバッテリーセル３３とを含むことができる。それぞれのバッテリーセル３３は、充電及び放電が可能な二次電池で構成され得る。
【0034】
バッテリーラック１０は、パイプが設置され得るメインフレーム１１と、バッテリーモジュール３０を支持するサブフレーム１３とを含むことができる。メインフレーム１１は、略六面体形状であってもよく、板面に該当する部分は、塞がっていてもよく、開いていてもよい。サブフレーム１３は、バッテリーラック１０の長さ方向（図４を基準として上下方向）に垂直な方向に配置されてバッテリーモジュール３０を支持することができる。サブフレーム１３上に後述する噴射パイプ３３０が安着される安着溝１３ａが形成され得る。安着溝１３ａは、バッテリーモジュール３０の挿入方向に沿って形成され得る。また、安着溝１３ａのサイズは、後述する噴射パイプ３３０の長さ及び直径に対応するかそれより大きく形成され得る。バッテリーラック１０上には、煙を感知するための第２センサー５２０が設置され得る（これに対しては後述する）。
【0035】
バッテリーモジュール３０では、略六面体形状のケース３１の内部に多数のバッテリーセル３３が収納される。それぞれのバッテリーセル３３は、互いに一定間隔で配置されて複数の列で配置され得る。それぞれのバッテリーモジュール３０には、ＢＭＳが搭載され、バッテリーセル３３に火災が発生するときに後述するコントローラー１５０に火災信号を伝送することができる。バッテリーモジュール３０内には、複数の第１センサー５１０が、外部には、バッテリーラック１０上に第２センサー５２０が設置され得る（これに対しては後述する）。第１センサー５１０は、バッテリーモジュール３０内部の雰囲気（ａｍｂｉｅｎｔ）温度の感知のためのセンサーであってもよい。又は、第１センサー５１０は、電圧感知センサーであってもよい。例示的に、第１センサー５１０は、図３のように、バッテリーセル３３の各列ごとに一つずつ配置され得る。このとき、２個の第１センサー５１０は、互いに対向する位置に設置され得る。第１センサー５１０の個数と設置位置とは、例示的なものである。
【0036】
第１センサー５１０で測定した測定値が予め設定された臨界値より高いと、コントローラー１５０で消火薬剤の供給を決定することができる。例示的に、第１センサー５１０で測定したバッテリーモジュール３０の内部の温度が臨界値以上又は電圧が臨界値以上であると、ＢＭＳでコントローラー１５０に異常信号を送ることができる。
【0037】
例示的に、ＢＭＳでは、臨界温度が感知されると、異常状態であると判断し、その後、臨界温度から１度以上の温度を感知するとき、バッテリーに異常兆候が発生したと判断することができる。又は、１秒に５度以上の上昇が連続２回感知されるとき、ＢＭＳでは、バッテリーに異常兆候が発生したと判断することができる。電圧の場合にも臨界電圧以上の電圧が２回連続して感知されると、ＢＭＳでは、バッテリーに異常兆候が発生したと判断して電圧を降下（ｄｒｏｐ）し得る。
【0038】
このようなバッテリーラック１０及びバッテリーモジュール３０上に消火部３００が設置され得る。センシング部５００を通じて火災が感知されると、供給部１００を通じて消火薬剤が供給され、消火部３００を通じてバッテリーラック１０及びバッテリーモジュール３０に消火薬剤が移送され得る。これによって、バッテリーモジュール３０から発生する火災を初期に素早く鎮圧することができる。特に、本発明の消火システムを適用すると、バッテリーモジュール３０内の各バッテリーセル３３のうち火災が発生したバッテリーセル３３及び周辺隣接バッテリーセル３３に対する消火薬剤の供給が可能である。
【0039】
【0040】
図５は、図４のバッテリーラックで消火薬剤の移動方向を示した斜視図である。図６は、図４によるバッテリーモジュール及び噴射パイプを示した斜視図である。図７は、図６によるバッテリーモジュール及び噴射パイプの結合部位を拡大した斜視図である。図８は、図７のＢ－Ｂ線による部分断面図である。図９は、図４による噴射パイプの底面を示した斜視図である。図１０は、図９によるＣ領域の拡大斜視図である。図１１は、図１０による噴射パイプの底面を示した平面図である。
【0041】
図１に示したように、消火システムの供給部１００、消火部３００、及びセンシング部５００の構成は、互いに有機的に連結され得る。
【0042】
【0043】
薬剤容器１１０は、消火薬剤を貯蔵する一種の貯蔵容器である。薬剤容器１１０は、パッケージ方式又は壁部固定方式などで設置場所に固定され得る。例示的に、薬剤容器１１０は、高圧の消火薬剤を貯蔵する圧力容器であってもよい。消火薬剤としては、ＨＦＣ－２３／ＨＦＣ－１２５／ＨＦＣ２２７ｅａなどのガス系消火薬剤、ＣＦ３ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＣＦ（ＣＦ３）２、水など汎用的に用いられる消火薬剤が全て適用され得る。消火薬剤は、蓄圧式又は加圧式などの方式で薬剤容器１１０に貯蔵され得る。これによって、薬剤容器１１０の内部圧力は、消火システムの適用国家や消火薬剤の種類によって変わることができる（例えば、大韓民国内の消防シリンダー充填圧力範囲２５～４２ｂａｒ、外国２５～３４．５ｂａｒ、ガス系（ＨＦＣ－２３／ＨＦＣ－１２５／ＨＦＣ２２７ｅａ）５０ｂａｒ以上）。高圧の薬剤容器１１０から消火薬剤が吐出されるときに調節器１４０により圧力及び流量、噴射時間が調節され得る。コントローラー１５０により消火薬剤の噴射が決定されると、メインバルブ１３０が開放されて消火薬剤が噴射される。
【0044】
漏洩感知器１２０は、薬剤容器１１０と一体に形成されるか又は薬剤容器１１０に結合され得る。漏洩感知器１２０は、消火薬剤の噴射前に漏洩を感知することができる。例えば、漏洩感知器１２０は、薬剤容器１１０に結合されて重さ減少を感知するロードセルであってもよい。
【0045】
メインバルブ１３０は、薬剤容器１１０の吐出部位を開閉する機能をする。メインバルブ１３０は、コントローラー１５０により薬剤容器１１０の吐出部位を開閉することができる。メインバルブ１３０が開放されると、薬剤容器１１０から消火薬剤が吐出されて吐出配管に沿って調節器１４０に移動される。
【0046】
調節器１４０は、消火薬剤の噴射圧力を最終噴射圧力に調節する機能をする。例示的に、調節器１４０は、レギュレーターに具備され得る。消火薬剤の最終噴射圧力は、予め設定され得、設定された最終噴射圧力を具現し得るレギュレーターなどが具備され得る。例えば、最終噴射圧力は、２～５ｂａｒに設定され得る。このとき、吐出配管は、ＳＵＳチューブやフレキシブル素材のホースであってもよく、後述するメインパイプ３１０に連結され得る。
【0047】
上述したメインバルブ１３０及び調節器１４０の制御主体は、コントローラー１５０である。例示的に、コントローラー１５０は、プロセッサと実行メモリー、通信装置、及びディスプレイなどを具備した一種の制御盤（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｏａｒｄ）であってもよい。コントローラー１５０は、上述した第１センサー５１０及び第２センサー５２０と通信し、メインバルブ１３０及び調節器１４０を制御することができる。コントローラー１５０は、火災の発生時にセンシング部５００を通じて火災を感知し、メインバルブ１３０を開放することができる。コントローラー１５０は、調節器１４０を制御して予め設定された最終噴射圧力で消火薬剤を吐出させて消火部３００に移動させ得る。
【0048】
図２～図４に示したように、消火部３００は、薬剤容器１１０と連結されて消火薬剤が移送されるメインパイプ３１０と、メインパイプ３１０から分岐される分岐パイプ３２０と、分岐パイプ３２０に連結されてそれぞれのバッテリーラック１０上に配置されるラックパイプ３２５と、各バッテリーモジュール３０に隣接して配置される噴射パイプ３３０と、パイプを連結する連結パイプ３４０とを含むことができる。これらは、全て内部が空いている管（ｐｉｐｅ）形状であってもよい（一部図面でメインパイプ、分岐パイプ及びラックパイプ、噴射パイプは、表現の便宜のために円筒状又は直方体形状で相違に表現される）。メインパイプ３１０及び分岐パイプ３２０は、複数の管が集まって一つの機能を行うように構成されたものである。
【0049】
より詳しく、メインパイプ３１０は、複数のパイプが連結されてエネルギー貯蔵装置１に延長され得る。分岐パイプ３２０は、メインパイプ３１０と連結された連結パイプ３４０と結合され、それぞれのバッテリーラック１０に隣接するように設置されるかバッテリーラック１０上に設置され得る。それぞれのバッテリーラック１０上には、分岐パイプ３２０と連結されたラックパイプ３２５が設置され得る。ラックパイプ３２５と複数の噴射パイプ３３０が連結され、噴射パイプ３３０は、バッテリーモジュール３０と平行に設置され得る。複数のメインパイプ３１０の間の連結部位、メインパイプ３１０と分岐パイプ３２０との間の連結部位、分岐パイプ３２０とラックパイプ３２５との間の連結部位には、２方向、３方向、４方向などに分岐され得る連結パイプ３４０が結合され得る。火災時に薬剤容器１１０から供給された消火薬剤は、メインパイプ３１０を通じてエネルギー貯蔵装置の一側に移送され、分岐パイプ３２０と噴射パイプ３３０とを通じてそれぞれのバッテリーモジュール３０に供給され得る。
【0050】
【0051】
バッテリーモジュール３０が挿入される方向をバッテリーラック１０の前方で定義すると、メインパイプ３１０は、バッテリーラック１０の前方上部に結合され得る。メインパイプ３１０に一つの分岐パイプ３２０が連結されてバッテリーラック１０の上部に配置され得る。分岐パイプ３２０は、バッテリーモジュール３０の挿入方向に沿って配置され得る。例えば、分岐パイプ３２０は、バッテリーラック１０の上部中央に配置され得る。分岐パイプ３２０の後方にラックパイプ３２５が連結され得る。ラックパイプ３２５は、バッテリーラック１０の長さ方向に沿って配置され得る。例えば、ラックパイプ３２５は、バッテリーラック１０の後方中央に配置され得る。ラックパイプ３２５に噴射パイプ３３０が連結され、噴射パイプ３３０は、それぞれのバッテリーモジュール３０に隣接するように配置され得る。噴射パイプ３３０は、ラックパイプ３２５に連結されてもよく、複数の補助パイプ３２７によりラックパイプに連結されてもよい。噴射パイプ３３０は、バッテリーラック１０のサブフレーム１３上に結合され得る。サブフレーム１３上に結合された噴射パイプ３３０から下部方向に消火薬剤が噴射され得る。噴射パイプ３３０は、バッテリーモジュール３０に収納されたバッテリーセル３３の列数に対応することができる。例えば、一つのバッテリーモジュール３０にバッテリーセル３３が二つの列で配置されると、噴射パイプ３３０は、２個連結され得る。
【0052】
図５に示したように、火災時の消火薬剤の移動方向は、矢印方向に対応することができる。まず、メインパイプ３１０の長さ方向に沿ってバッテリーラック１０の前方に移動［１］された消火薬剤が分岐パイプ３２０に沿ってバッテリーラック１０の前方上部から後方に移動［２］され得る。その後、ラックパイプ３２５に沿ってバッテリーラック１０の後方上部から下部に移動［３］しながらそれぞれの噴射パイプ３３０に沿ってバッテリーラック１０の前方側に移動［４］しながら火災が発生したバッテリーセル３３に供給され得る。図５に示した消火薬剤の移動方向は、パイプの設置例によるものであり、パイプの配置が変わると、それによって消火薬剤の移動方向も変わることができる。噴射パイプ３３０上には、複数の噴射ホール３３２が貫通形成され、噴射ホール３３２は、各バッテリーセル３３の位置に対応することができる（これに対しては、後述する）。噴射パイプ３３０を通じて移動した消火薬剤は、バッテリーモジュール３０のケース３１上に形成された貫通部３１ａを通過してバッテリーセル３３の上部に直接噴射され得る。
【0053】
以下では、消火薬剤がバッテリーセル３３の上部に直接噴射される構造に対してより詳しく説明する。
【0054】
図６～図８に示したように、バッテリーラック１０のサブフレーム１３上には、バッテリーモジュール３０の挿入方向に沿って安着溝１３ａが形成される。また、安着溝１３ａは、バッテリーセル３３が配置された列に沿って形成され、安着溝１３ａの長さ方向は、噴射パイプ３３０の長さ方向に対応する。一方、図面に示さなかったが、安着溝１３ａ上には、消火薬剤が噴射されるときに消火薬剤が通過するようにホールが貫通形成され得る。このホールは、消火薬剤の噴射方向に対応して安着溝１３ａの底側（バッテリーモジュールの上面側）に形成され得る。また、安着溝１３ａに形成されたホールの位置及びバッテリーセル３３のベントホール位置に対応して、バッテリーモジュール３０のケース３１には、複数の貫通部３１ａが形成され得る。
【0055】
貫通部３１ａは、ケース３１の上面に貫通形成される。貫通部３１ａは、円形、楕円形、長孔形態、幅が細長いスリット形態などに形成され得、少なくとも一つ乃至複数個で具備され得る。貫通部３１ａは、安着溝１３ａに形成されたホール及び後述する噴射パイプ３３０の噴射ホール３３２と連通され得る。これによって、図８のように、安着溝１３ａのホールとケース３１の貫通部３１ａを通じて噴射パイプ３３０とケース３１の内部が連通され得る。したがって、噴射パイプ３３０を通じて供給される消火薬剤がケース３１の内部に供給され得る。このとき、ケース３１の内部には、バスバーホルダー３１ｂが具備され、バスバーホルダー３１ｂは、貫通部３１ａと連通され得る。バスバーホルダー３１ｂは、各バッテリーセル３３のベントホールに対応する位置に配置され得る。バスバーホルダー３１ｂは、消火薬剤が噴射される通路（ベント流路）の役目をする。
【0056】
消火薬剤が火災時にのみ選択的に噴射されるように噴射パイプ３３０には感熱部材３３４が具備され得る。
【0057】
図９に示したように、噴射パイプ３３０上には、複数の感熱部材３３４が具備され得る。感熱部材３３４は、噴射パイプ３３０上に形成された複数の噴射ホール３３２をそれぞれ取り囲んで消火薬剤が漏出しないようにする。このとき、一つの感熱部材３３４は、一つの噴射ホール３３２をそれぞれ取り囲む形態で具備される。また、感熱部材３３４は、火災の発生時に火災による熱で溶けて噴射ホール３３２が開放されるようにする。噴射ホール３３２が開放されると、噴射パイプ３３０を通じて移動した消火薬剤がバッテリーセル３３の上部に直接噴射され得る。そのために、噴射ホール３３２は、各バッテリーセル３３のベント位置に対応して形成されたケース３１の貫通部３１ａの位置に対応して形成され得る。例示的に、噴射ホール３３２の直径は、２～２．５ｍｍ範囲（第１範囲）であってもよく、直径の第２範囲は、１～４ｍｍであってもよい。
【0058】
図１０及び図１１に示したように、感熱部材３３４は、噴射ホール３３２とその周辺とを完全に取り囲む形態を有することができる。例示的に、感熱部材３３４は、多面体又は球形、半球形などの本体を有することができる。一部図面では感熱部材３３４を直方体形態で示したが、図面に示した形態に制限されない。感熱部材３３４は、消火薬剤の最終噴射圧力（例えば、２～５ｂａｒ）を耐えるように作られる。また、感熱部材３３４は、バッテリーセル３３に火災が発生するときにセルベントから排出される熱又は火災による火炎や火花により溶けることになる。これによって、火災の発生時に噴射ホール３３２が開放されて消火薬剤が火災部位に噴射され得る。例示的に、感熱部材３３４は、摂氏８０度～２５０度範囲で溶けることができる。ここで、摂氏８０度は、感熱部材３３４が溶け始める温度であってもよく、摂氏２５０度は、感熱部材３３４が完全に溶ける温度であってもよい。バッテリーモジュール３０内の火災発生時の温度上昇を考慮して感熱部材３３４の素材を決定することができる。例えば、感熱部材３３４は、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＦＡなどのレジン（ｒｅｓｉｎ、樹脂）素材で作られ得る。感熱部材３３４は、このようなレジン素材を高圧の射出圧力を加えて感熱部材３３４が噴射パイプ３３０上に一体に形成される方法で作られ得る。
【0059】
感熱部材３３４の厚さや材質及び形状を調節することによって、熱や火炎、火花により感熱部材３３４が溶けて噴射ホール３３２が開放される時間を調節することができる。例えば、噴射ホール３３２の位置に対応する感熱部材３３４の下面側に薄膜部３３４ａを形成することによって、噴射ホール３３２側の感熱部材３３４の厚さを他の部分より薄く作ることができる。したがって、感熱部材３３４に熱が加えられるときに薄膜部３３４ａが他の部分より速く溶けて消火薬剤を素早く噴射することができる。例示的に、薄膜部３３４ａの周辺の感熱部材３３４の厚さを１ｍｍであると仮定すると、薄膜部３３４ａの厚さは、０．３～０．６ｍｍ範囲（第１範囲）であってもよい。薄膜部３３４ａの厚さの第２範囲は、０．２～０．９ｍｍとなり得る。
【0060】
一方で、一つの感熱部材が具備された位置ごとに一対の噴射ホールが形成され得る。
【0061】
【0062】
図１２及び図１３に示したように、感熱部材３３４’の薄膜部３３４ａ’がカバーする噴射パイプ３３０’上に２個の噴射ホール３３２’が形成され得る。薄膜部３３４ａ’には、２個の噴射ホール３３２’の間に配置されるリブ３３４ｂ’が形成され得る。リブ３３４ｂ’は、薄膜部３３４ａ’の表面から突出された形状であって、噴射ホール３３２’が形成された部分の薄膜部３３４ａ’の厚さより厚い厚さを有する。リブ３３４ｂ’は、噴射ホール３３２’が開放される前に２個の噴射ホール３３２’の間が先に溶けることを防止するために噴射ホール３３２’側より厚く形成される。したがって、感熱部材３３４’に熱が加えられると、リブ３３４ｂ’より２個の噴射ホール３３２’を塞いでいる薄膜部３３４ａ’が先に溶けることになるので、噴射ホール３３２’が開放されて消火薬剤が噴射され得る。
【0063】
上述した構成を有する本発明の一実施例による消火システムにおいて、火災鎮圧過程を説明すれば、次の通りである（便宜上、第１実施例の図面符号を基準として説明する）。
【0064】
図１４は、本発明の一実施例による火災鎮圧過程を簡略に示した模式図である。
【0065】
図１４に示したように、特定バッテリーモジュール３０内のバッテリーセル３３で火災が発生し得る。各バッテリーモジュール３０には、消火薬剤が噴射される噴射パイプ３３０が連結されており、バッテリーモジュール３０の内部に火災の感知のための第１センサー５１０が具備されている。第１センサー５１０は、火災による熱発生によりバッテリーモジュール３０の内部の温度が上昇すると、これを感知する。第１センサー５１０により火災が感知されると、バッテリーモジュール３０のＢＭＳを通じてコントローラー１５０に火災感知信号が伝送され得る（信号の伝送は、無線通信や接点による電気的信号伝送など多くの方法で行われ得る）。コントローラー１５０が第１センサー５１０を通じて火災を感知すると、薬剤容器１１０のメインバルブ１３０を開放することになる。薬剤容器１１０から吐出された消火薬剤は、調節器１４０で最終噴射圧力に調節されて吐出される。吐出された消火薬剤は、メインパイプ３１０と分岐パイプ３２０に沿って移送される。
【0066】
一方、火災が発生したバッテリーセル３３では、火炎と熱が発生し、火炎と熱により隣接した噴射パイプ３３０の感熱部材３３４が溶けることになる。感熱部材３３４が溶けて噴射ホール３３２が開放されると、該当部分の圧力が低くなるので、圧力勾配によって消火薬剤が噴射ホール３３２が開放された噴射パイプ３３０側に移動することになる。したがって、火災が発生したバッテリーセル３３に消火薬剤が供給されて火災部位に噴射され得る。消火薬剤の噴射により火災が鎮圧されるので、火災が周辺バッテリーモジュールに移ることを防止することができる。
【0067】
本発明は、上述したセンサーによる火災感知以外にも追加で煙感知を通じて火災監視が行われる。
【0068】
図１５は、本発明の他の実施例による消火システムを簡略に示した模式図である。
【0069】
図１５に示したように、バッテリーラック１０上に複数の第２センサー５２０を設置することができる。第２センサー５２０は、第１センサー５１０と一緒に組み合わせて適用されるか、第１センサー５１０なしに第２センサー５２０のみ適用され得る。第２センサー５２０は、煙が上へ上昇する特徴を考慮してバッテリーラック１０の上部領域Ｄに設置され得る。しかし、煙が多く発生すると、上昇するだけではなく火災領域の周辺に広がったりするので、感知の参考のためにバッテリーラック１０の下部領域Ｅにも設置され得る。例示的に、それぞれのバッテリーラック１０の上部領域Ｄごとに第２センサー５２０をそれぞれ設置し、２個のバッテリーラック１０の間に第２センサー５２０を一つずつ設置することができる。又はそれぞれのバッテリーラック１０の上部領域Ｄごとに第２センサー５２０をそれぞれ設置し、２個のバッテリーラック１０の間に第２センサー５２０を１－２個ずつ設置することができる。
【0070】
上述したように、消火システムを構成することによって、エネルギー貯蔵装置の内部及び外部要因による地絡、短絡、ショートなどにより発生し得る火災を早期抑制及び鎮圧して拡散を最小化することができる。したがって、高価なエネルギー貯蔵装置を保護して顧客信頼度を向上させる効果がある。
【0071】
以上で説明した内容は、本発明を実施するための一つの実施例に過ぎず、本発明は、上記した実施例によって限定されない。以下の特許請求の範囲で請求するように、本発明の要旨を脱することなく当該発明が属する分野において通常の知識を有した者であれば、誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。
【符号の説明】
【0072】
１：エネルギー貯蔵装置
１０：バッテリーラック
３０：バッテリーモジュール
３３：バッテリーセル
３５：支持ブラケット
１００：供給部
１１０：薬剤容器
１４０：調節器
３００：消火部
３３０：噴射パイプ
３３２：噴射ホール
３３４：感熱部材
５００：センシング部
１０：バッテリーラック
３０：バッテリーモジュール
３３：バッテリーセル
３５：支持ブラケット
１００：供給部
１１０：薬剤容器
１４０：調節器
３００：消火部
３３０：噴射パイプ
３３２：噴射ホール
３３４：感熱部材
５００：センシング部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】