KR-20260061600-A - Fire extinguishing system for vehicle

KR20260061600AKR 20260061600 AKR20260061600 AKR 20260061600AKR-20260061600-A

Abstract

차량의 화재 대응 공간에 설치되고 소화액을 분사하기 위한 노즐이 설치된 연기흡입 겸용 소화액 배출관; 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 선택적으로 연통되도록 밸브를 통해 연결된 연기감지관; 상기 연기감지관에 흡입 압력을 작용시키도록 구비된 에어컴프레서; 상기 연기감지관을 통해 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 작용하는 상기 에어컴프레서의 흡입 압력에 의해 상기 노즐을 통해 흡입되는 연기를 감지하는 연기감지기; 상기 연기감지기를 통해 연기가 감지되는 경우, 상기 화재 대응 공간에 상기 노즐을 통해 소화액이 분사되도록 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 소화액을 공급하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기; 및 상기 제어기가 출력하는 제어신호에 따라 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 소화액을 공급하도록 구비되는 소화액 공급장치를 포함하는 차량의 화재 진압 장치가 개시된다.

Inventors

신현기

Assignees

현대자동차주식회사
기아 주식회사

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (17)

차량의 화재 대응 공간에 설치되고 소화액을 분사하기 위한 노즐이 설치된 연기흡입 겸용 소화액 배출관; 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 선택적으로 연통되도록 밸브를 통해 연결된 연기감지관; 상기 연기감지관에 흡입 압력을 작용시키도록 구비된 에어컴프레서; 상기 연기감지관을 통해 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 작용하는 상기 에어컴프레서의 흡입 압력에 의해 상기 노즐을 통해 흡입되는 연기를 감지하는 연기감지기; 상기 연기감지기를 통해 연기가 감지되는 경우, 상기 화재 대응 공간에 상기 노즐을 통해 소화액이 분사되도록 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 소화액을 공급하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기; 및 상기 제어기가 출력하는 제어신호에 따라 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 소화액을 공급하도록 구비되는 소화액 공급장치를 포함하는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 차량에서 복수 개의 화재 대응 공간이 정해지고, 상기 복수 개의 화재 대응 공간에 각각 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 설치되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 복수 개의 화재 대응 공간은 전력전자(Power Electric, PE) 부품이 설치된 PE 룸, 및 배터리가 설치된 배터리룸 중 1종 또는 2종을 포함하는 것인 차량의 화재 진압 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 화재 대응 공간은 전력전자(Power Electric, PE) 부품이 설치된 PE 룸, 및 배터리가 설치된 배터리룸을 포함하고, 상기 PE 룸과 배터리룸에 각각, 상기 노즐을 통해 상기 전력전자 부품 또는 상기 배터리에 소화액을 분사할 수 있는 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 설치되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 에어컴프레서의 흡입 압력이 상기 연기감지관을 통해 상기 PE 룸에 설치된 연기흡입 겸용 소화액 배출관과, 상기 배터리룸에 설치된 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 작용되도록 할 때, 상기 제어기는, 상기 PE 룸에 설치된 쿨링팬의 속도, 또는 상기 배터리룸에 설치된 쿨링팬의 속도에 상응하는 속도로 상기 에어컴프레서를 제어하도록 설정되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 제어기에서, 상기 에어컴프레서의 속도는, 상기 PE 룸에 설치된 쿨링팬의 속도와, 상기 배터리룸에 설치된 쿨링팬의 속도 중 큰 값으로부터 결정되고, 상기 쿨링팬의 속도가 클수록 더 큰 값으로 결정되는 것인 차량의 화재 진압 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 소화액 공급장치로부터 소화액을 공급하는 소화액 공급관이 상기 PE 룸과 배터리룸으로 연장되고, 상기 소화액 공급관에 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 선택적으로 연통되도록 상기 밸브를 통해 연결되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 소화액 공급관의 도중에서 PE 룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관과 PE 룸측 연기감지관이, 상기 밸브 중 상기 제어기에 의해 개도상태가 제어되는 4-웨이 밸브 형태의 제1 밸브를 매개로 연결되고, 상기 소화액 공급관의 종단, 배터리룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관과 배터리룸측 연기감지관이, 상기 밸브 중 상기 제어기에 의해 개도상태가 제어되는 3-웨이 밸브 형태의 제2 밸브를 매개로 연결되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 PE 룸에 설치된 PE 룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 상기 밸브를 통해 연결된 PE 룸측 연기감지관, 및 상기 배터리룸에 설치된 배터리룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 상기 밸브를 통해 연결된 배터리룸측 연기감지관이, 각각 상기 연기감지기를 통과한 후 제3 밸브를 매개로 연결되고, 상기 PE 룸측 연기감지관, 상기 배터리룸측 연기감지관, 및 상기 에어컴프레서의 흡입구에 연결된 흡입관이, 상기 제어기에 의해 개도상태가 제어되는 상기 제3 밸브를 매개로 연결되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 소화액 공급장치는, 소화액이 저장되는 소화액 탱크; 및 상기 소화액 탱크의 압력실에 공급되는 작동유체의 압력에 의해 이동되어 상기 소화액 탱크의 소화액실에 충전된 소화액을 가압함으로써 상기 소화액 탱크로부터 소화액 공급관으로 소화액이 배출되도록 하는 압력전달 플레이트를 포함하는 것인 차량의 화재 진압 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 작동유체는 상기 에어컴프레서에 의해 공급되는 압축공기인 차량의 화재 진압 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 PE 룸에 설치된 PE 룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 상기 밸브를 통해 연결된 PE 룸측 연기감지관, 및 상기 배터리룸에 설치된 배터리룸측 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 상기 밸브를 통해 연결된 배터리룸측 연기감지관이, 각각 상기 연기감지기를 통과한 후 제3 밸브를 매개로 연결되고, 상기 PE 룸측 연기감지관, 상기 배터리룸측 연기감지관, 대기 중으로 연결된 흡기구, 및 상기 에어컴프레서의 흡입구에 연결된 흡입관이, 상기 제어기에 의해 개도상태가 제어되는 4-웨이 밸브 형태의 상기 제3 밸브를 매개로 연결되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 에어컴프레서로부터 압축공기를 공급하도록 상기 소화액 탱크의 압력실로 연결되는 공기공급관의 도중에서 배기구가 분기되는 위치에, 상기 제어기에 의해 개도상태가 제어되는 3-웨이 밸브 형태의 제4 밸브가 설치되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 노즐은, 제1 단부가 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 연통되도록 연결되고 제2 단부를 통해 상기 화재 대응 공간 내부의 공기 또는 공기와 연기가 흡입되거나 상기 소화액이 배출 및 분사되는 노즐관; 및 상기 노즐관에 설치되어 상기 에어컴프레서의 흡입 압력에 의해 상기 노즐관의 제2 단부를 통해 흡입되는 공기 또는 공기와 연기 중 이물질을 제거하는 필터부재를 포함하는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 필터부재는, 상기 노즐관의 제2 단부에 설치되어 이물질을 1차로 제거하는 1차 필터부재; 및 상기 노즐관의 내부에 설치되어 상기 1차 필터부재를 통과한 이물질을 2차로 제거하는 2차 필터부재를 포함하는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 1차 필터부재는 상기 노즐관의 제2 단부에 탈거 가능하게 설치되고, 상기 2차 필터부재는 상기 노즐관의 내부에서 상기 제1 단부와 제2 단부 사이의 공간에 이동 가능하게 설치되며, 상기 1차 필터부재 및 2차 필터부재는, 상기 소화액 분사 시, 상기 노즐관의 내부를 통과하는 소화액에 의해 상기 2차 필터부재가 이동되어 상기 1차 필터부재에 충격을 가할 경우, 상기 노즐관으로부터 함께 분리 및 이탈하도록 구비되는 차량의 화재 진압 장치.
청구항 16에 있어서, 상기 2차 필터부재는 공기 또는 공기와 연기가 통과할 수 있는 메쉬 구조로 이루어진 볼 형상의 부재인 차량의 화재 진압 장치.

Description

차량의 화재 진압 장치{Fire extinguishing system for vehicle} 본 발명은 차량에서 발생하는 화재를 정확히 감지할 수 있고 화재 감지 시 화재를 신속하게 자동으로 진압할 수 있는 차량의 화재 진압 장치에 관한 것이다. 통상 차량에서는 인화성 물질인 연료가 사용되고 있고 다수의 열원이 존재할 뿐만 아니라 각종 전기배선들이 뒤엉켜 설치되어 있기 때문에 화재 발생의 위험이 상존한다 할 수 있다. 예를 들어, 차량의 엔진룸에는 고온의 엔진과 각종 전기장치가 설치되어 있으므로 충돌 사고 등의 원인으로 인해 엔진과 전기장치들이 파손 및 오작동하면서 화재가 발생할 수 있다. 또한, 엔진룸에서는 엔진 과열이나 배기가스 후처리 과정에서의 원인으로 인해 차량 주행 동안에도 화재 발생의 위험이 있다. 그러나 차량에서 화재에 대응할 수 있는 방법으로 소화기를 비치하여 사용하는 정도가 알려져 있을 뿐이고, 운전자가 소화기를 제때 사용하지 못하면 진화에 실패하여 차량 전체로 화재가 확산할 수 있다. 더욱이 버스와 같은 대중교통 차량의 경우 많은 승객이 탑승하기 때문에 승객 안전을 위한 화재 예방 관리가 필수적이며, 대중교통 차량에서 화재가 발생한다면 대형 참사로 이어질 가능성이 크다. 또한, 차량 주행 중에는 운전자가 실내에 있기 때문에 엔진룸 내부에서 화재가 발생하더라도 다량의 연기가 발생하기 전까지는 화재 발생을 알아차리지 못할 수 있고, 특히 승용차와 달리 버스인 경우 엔진룸이 차량 후미에 위치하므로 운전자가 엔진룸 화재를 더욱 알기 어렵다. 따라서 화재 발생 초기에 운전자가 신속한 진화 작업을 실시하지 못하면 화재가 확산되어 차량 전소로 이어질 수 있고, 인명피해가 발생할 위험이 커지게 된다. 설령 차량 실내의 운전자나 승객이 화재 발생을 인지했다 하더라도 차량에 비치된 소형 소화기만으로는 화재를 진압하는데 어려움이 있다. 최근에는 전기자동차, 연료전지 자동차 등 친환경자동차의 이용이 늘면서 배터리나 고전압 전기배선 등에서도 외부 충격이나 내부 단락 등으로 인해 화재가 발생할 수 있는 위험이 커지고 있다. 특히, 대형 전기 버스(xEV)의 경우, 차량 후미에 엔진룸 대신 각종 전기장치와 전기배선이 설치되는 PE(Power Electric)룸이 위치한다. 도 1은 전기 버스 등 차량(1)의 PE 룸(2)을 간략히 예시한 도면이다. 도시된 바와 같이, PE 룸(2)에는 전장부품(PE 부품)과 전기배선이 복잡하게 설치되는데, 도면에 상세히 나타내지는 못했으나, 차량 주행을 위한 모터, 전력변환장치인 LDC(Low voltage DC-DC Converter), 저전압/고전압 와이어링, 수가열히터, 정션박스, 에어컴프레서, 쿨링모듈 등이 설치된다. 이와 같이 PE 룸(2)에 설치되는 장치나 부품 중에서 화재가 발생할 가능성을 분석해보았을 때, 저전압/고전압 와이어링에서 화재가 발생할 확률이 가장 큰 것으로 알려져 있다. 저전압/고전압 와이어링을 이용하여 전류를 100A씩 높여가면서 화재 모사 시험을 진행하였을 때, 커넥터와 케이블이 맞닿는 부분에서 연기가 발생하였고, 화재 모사 시험의 결과로 유추해보면, PE 룸(2)의 화재 감지 센서로는 가스(연기)감지기가 적합한 것을 알 수 있었다 불꽃감지기를 화재 감지 센서로 이용하는 것이 제일 정확한 방법이긴 하지만, 불꽃감지기로는 화재의 조기 감지가 불가하며, 화재가 어느 정도 크게 번져야만 불꽃감지기로 화재를 감지하는 것이 가능하다. 온도감지기는 설치위치의 온도가 상승하는 것만 확인 가능하기 때문에 소수의 온도감지기로는 화재 감지를 위해 PE 룸 전체 공간을 커버하는 것이 불가하고, 다수의 온도감지기를 PE 룸에 설치할 경우 레이아웃이 매우 복잡해지는 문제가 있다. 전기 버스의 PE 룸(2)에 화재 감지 센서로 연기감지기를 이용할 수 있는데, 가스(연기)감지기를 이용할 때의 가장 큰 문제점은 쿨링팬(전동팬)의 존재이다. 쿨랭팬의 작동 시 화재가 발생한다면 쿨링팬에 의해 연기가 연기감지기로 이동하지 않을 수 있다. 쿨링모듈을 구성하는 장치 중 라디에이터에 공기를 공급하는 쿨링팬은 도 1에 나타낸 바와 같이 차량(1) 후미 측면에 설치되는데, 쿨링팬이 외부 공기를 흡입하여 PE 룸(2) 내부로 공급한다. 이때 PE 룸(2) 내부에는 쿨링팬에 의해 공급되는 공기에 의해 공기의 강제 대류가 발생하고, 이때 공기가 한쪽 방향으로 강하게 이동하게 되면서 이곳에서 발생한 연기도 이동하게 된다. 이에 화재가 발생할 경우 연기감지기가 연기를 감지하여 화재 발생을 감지할 수 있어야 하는데, 쿨링팬 작동 시점에서 화재가 발생한다면, 쿨링팬에 의해 송풍되는 공기로 인해 연기가 연기감지기 위치로 진입하지 못할 가능성이 높아지고, 결국 연기감지기로 화재를 감지하지 못할 수 있다. 도 1은 통상의 전기 버스에서 쿨링팬에 의해 PE 룸 내에 공기의 강제 대류가 발생함을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 PE 룸 내에 설치된 상태를 예시한 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 배터리룸에 설치된 상태를 예시한 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 화재 진압 장치를 도시한 구성도이다. 도 6은 본 발명에서 발광소자와 수광소자를 이용하는 광전식 연기감지기를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명에서 연기흡입 겸용 소화액 배출관에 설치되는 노즐을 도시한 구성도이다. 도 8은 본 발명에서 화재 감지 모드 시 노즐 상태를 나타낸 작동상태도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에서 소화액 분사 시 노즐 상태를 나타낸 작동상태도이다. 도 10은 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 화재 감지 모드 시 작동상태를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 PE 룸 화재 감지 시 작동상태를 나타낸 도면이다. 도 12는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 배터리룸 화재 감지 시 작동상태를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 제어기에 의해 에어컴프레서가 제어되는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 제어기에서 화재가 감지되는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 15는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 화재 감지 시 제어상태를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 의해 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다. 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 발명은 차량에서 발생하는 화재를 정확히 감지할 수 있고 화재 감지 시 신속하게 화재를 자동으로 진압할 수 있는 차량의 화재 진압 장치에 관한 것이다. 여기서 차량은 대형 차량일 수 있고, 예컨대 버스일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 차량은 배터리의 전력으로 모터를 구동하여 주행하는 차량, 예컨대 수소 전기 버스(연료전지 버스)나 배터리 전기 버스와 같은 전기 차량(xEV)일 수 있다. 본 발명은 차량 후미에 위치된 PE 룸에서 발생한 화재를 감지하고 화재를 진압할 수 있는 화재 진압 장치일 수 있고, 차량 후미의 PE 룸뿐만 아니라 배터리룸, 예컨대 차량 루프 상측에 마련된 배터리룸에서 발생한 화재를 감지하고 진입할 수 있는 화재 진압 장치일 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 화재 진압 장치의 연기흡입 겸용 소화액 배출관이 PE 룸 내에 설치된 상태를 예시한 도면이다. 본 발명에 따른 화재 진압 장치는 차량(1) 후미의 PE 룸(2, 화재 대응 공간) 내에 구성될 수 있는데, PE 룸(2) 내에 연기흡입 겸용 소화액 배출관(102a)이 설치된다. 상기 연기흡입 겸용 소화액 배출관(102a)은 PE 룸(2) 내 상측의 구조물(도 5에서 도면부호 '2a')에 설치될 수 있다. 연기흡입 겸용 소화액 배출관(102a)은 PE 룸(2) 내에서 화재 감지를 위해 연기를 흡입하는 배관이면서 화재 진압을 위해 소화액을 공급 및 분사, 배출하는 관이다. 본 발명의 실시예에서 연