JP6284387B2 - 電池キャビネットの消火設備 - Google Patents

Description

この発明は、リチウムイオン電池などの電池（二次電池）を収容するキャビネットに関し、特にキャビネットに内蔵してある電池の消火を行う設備に関するものである。

この種の単電池を直列もしくは並列に接続してスタックを構成し、これを制御盤などと共にキャビネットに収容して電源設備として使用されている。キャビネットに収容された蓄電池は、塵埃や水などの異物から保護され、また作業者などが誤って接触するなどの事故が防止される。しかしながら、配線などの劣化や蓄電池の異常もしくは劣化などによって過電流が流れ、これが原因で火災が発生する可能性を完全に無くすことはできない。そのため、従来、蓄電池を使用している電源に消火設備を設けることが行われており、例えば特許文献１には、電池が多段に配置されたチャンバの内部に、多数の噴射孔が形成された長尺パイプ状の複数本のノズルを上下方向に向けて配置する一方、チャンバの外部に消火剤タンクを配置し、チャンバの内部で火災が発生したことがセンサによって検出された場合に開く電磁バルブを介して上記の各ノズルと消火剤タンクとを接続した構成の消火装置が記載されている。

また、特許文献２には、火災が発生した場合に自動的に消火剤を噴射するように構成された装置が記載されている。その消火装置は、消火剤と高圧気体とを高圧容器に充填しておき、火炎によって溶損する火災探知チューブをその高圧容器に接続し、その火災探知チューブに火炎によって生じた穴から消火剤を噴射させるように構成されている。

特開２００３−１９０３１２号公報 実用新案登録第３１６０６９９号公報

特許文献１に記載された装置では、チャンバの内部での火災の発生をセンサによって検出する必要があり、また消火剤の噴射は電磁バルブを開動作させることにより行うから、電気的な制御ユニットが必須である。その制御ユニットにおける電気系統が火災によって損傷すると、消火剤を噴射できず、確実に消火する点においては改良の余地がある。

これに対して特許文献２に記載された装置は、消火剤の噴射を、火災探知チューブが部分的に溶損することにより生じさせるように構成され、電気的な制御系統を必要としない。しかしながら、火災探知チューブは、火災の発生の探知と、火災発生箇所に向けた消火剤の噴射との両方の機能を果たす必要があるから、その設置位置によってはいずれかの機能を十分に果たすことができず、確実な消火を行うには付加的な技術が要求される。

さらに、多数の電池スタックを各種施設の電源として使用する場合には、その安全性や耐久性などのために前述したように制御盤などと共にキャビネットに収容するのが一般的である。このような電源に上記の各特許文献１あるいは特許文献２に記載された装置を使用した場合、火災の発生によってキャビネットの内部に消火剤と共に高圧の気体を吹き込むことになるから、キャビネットの内部の圧力が急激に高くなる。キャビネットは密閉性を要求されるから、内部の圧力が高くなって耐圧強度を超えると、部分的な変形や破損が生じ、密閉性が破れてしまい、外気の侵入によって鎮火が遅れる可能性がある。また、外気が侵入すると、ある程度消火した箇所に酸素が供給されて、再度火炎が上がってしまう可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、キャビネット内の電池で発生する火災を迅速にかつ確実に消火することのできる設備を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、電池が収容された密閉構造のキャビネットの内部に、前記電池の火災による熱で溶損して穴があくチューブが配置されるとともに、消火剤および高圧気体が充填されたボンベに前記チューブが連通された電池キャビネットの消火設備において、前記キャビネットは、前記電池を出し入れする開口部と、その開口部を開閉する扉と、前記開口部と前記扉との間に設けられたシール部とを備え、かつ、前記キャビネットの内部に前記消火剤および高圧気体が噴射されて高くなった前記キャビネットの内部の圧力によって開き、かつ前記キャビネットの内部の圧力が下がることにより閉じる脱気部が前記キャビネットの一部に設けられ、前記脱気部は、前記扉が前記キャビネットの内部の圧力の上昇によって弾性変形して前記扉と前記シール部との間に形成されかつ前記キャビネットの内部の圧力の低下によって前記弾性変形が解消されて閉じられる隙間であることを特徴とするものである。

その場合、前記扉は、前記キャビネットにおける前記扉以外の部分より弾性変形し易く構成することができる。

また、この発明では、前記電池を載せる複数段のスライドトレーを前記キャビネットの内部に設け、そのスライドトレーに載せられている前記電池の上方に、前記電池からの距離を所定の距離に維持して前記チューブを保持する保持部材を前記キャビネットの内面に固定して設けることができる。

この発明によれば、消火剤および高圧気体がキャビネットの内部に噴射され、それに伴ってキャビネットの内部の圧力が上昇すると脱気部が開くので、キャビネットの内部の圧力の上昇が抑制され、その結果、キャビネットの破損が防止されるとともに、キャビネットの内部から空気が排出させられるので、キャビネットの内部が非酸化雰囲気となって、消火剤による消火作用と併せて消火が促進される。火炎が収まり、また消火剤や高圧気体の噴射が止まるなどのことによってキャビネットの内部が低下すると、脱気部が閉じるので、キャビネットの内部は再度密閉状態となり、外気の侵入のない非酸化雰囲気に維持される。そのため、電池が再度燃焼するなどの事態が防止されて、確実に消火することができる。

また、この発明では、扉が弾性変形して脱気部を生じさせるように構成した場合、新たな部品もしくは構造を設けることなく、脱気部を設けることができ、コストや工数を増大させることなく消火機能を向上させることができる。

さらに、溶損することにより消火剤や高圧気体を噴射するチューブをキャビネットに固定した保持部材に保持させる構造とすれば、電池がスライドトレーに載って移動するとしても、収容状態の電池とチューブとの相対位置を、火炎による溶損や火炎に向けた消火剤などの噴射に適した位置に保持でき、その結果、消火機能を確実なものとすることができる。

この発明に係る消火設備を備えたキャビネットの一例を示す斜視図である。 そのシール部を拡大して示す部分断面図である。 この発明に係る消火設備を備えたキャビネットの他の例を示す簡略化した側面断面図である。 その簡略化した正面断面図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

図１はこの発明に係る消火設備を備えたキャビネット１を示しており、このキャビネット１は鋼板などの金属板によって前面が開口した直方体状をなしており、その内部に電池２が収容される。この電池２はリチウムイオン電池などの単電池を複数個、直列もしくは並列に接続してスタックとして構成した従来知られている構成のものであり、図示しない配線によって適宜の電気機器との間で電力を授受するように構成されている。キャビネット１にはその開口部３を密閉する扉４が開閉可能に取り付けられている。

開口部３の周縁部分は、図２に示すように、強度を高くするためにいわゆる「コ」字状の断面形状となるように金属板を折り曲げて形成された矩形枠部５となっており、扉４の内面にはその矩形枠状部５に当接させられて密着するシール部６が設けられている。このシール部６はゴムなどの耐熱性のある弾性材料を扉４の内面に貼り付けることにより構成され、例えば硬度がショア７０°、幅１〜２０ｍｍ、厚さ１〜１０ｍｍのゴムによって構成されている。

扉４の外周端は、シール部６が矩形枠部５に当接している状態で矩形枠部５もしくはキャビネット１の本体部分から所定寸法離れている。また、扉４はキャビネット１の本体部分よりも弾性変形しやすく構成されている。例えば扉４のキャビネット１の内圧を受ける受圧面積が、キャビネット１の側壁のうちキャビネット１の内部圧力を受ける最大面積とほぼ等しく構成され、補強リブの位置や数あるいは方向を適宜に設定することにより、弾性変形し易く構成されている。その補強リブは、扉４が矩形形状を保持するように全周に亘って形成され、これに加えて、扉４の中央部に、縦向きもしくは横向きに補強リブを設けることにより、扉４の上下いずれかの縁部もしくは左右いずれかの縁部がキャビネット１の本体部分から僅か離間するように構成することができる。なお、扉４の厚さをキャビネット１の本体部分より幾分薄くし、あるいは弾性変形しやすい材料によって扉４を構成することとしてもよい。このように扉４の外周端とキャビネット１の本体部分との間に隙間７を設け、また扉４をキャビネット１の本体部分より弾性変形しやすくした構成は、キャビネット１の内圧が高くなった場合に、図２の（ｂ）に示すように、シール部６を矩形枠部５から離間させて脱気部８を生じさせるためである。

キャビネット１の外部に消火剤ボンベ９が設けられている。この消火剤ボンベ９は、電池２を構成している有機材料などが燃焼する火災の消火に適した消火剤と、その消火剤を噴射させるとともに火災箇所を非酸化雰囲気とするための窒素ガスなどの高圧気体を充填した従来知られているボンベである。その消火剤ボンベ９の吐出口にチューブ１０が接続されている。このチューブ１０は、火炎を受けて加熱された箇所が溶損して穴があき、その穴から消火剤および高圧気体を噴射するように適宜の合成樹脂によって形成されている。これら消火剤ボンベ９およびチューブ１０は、前述した特許文献２に記載されたものであってもよい。

このチューブ１０は、キャビネット１の上面にあけられた導入孔１１からキャビネット１の内部に引き入れられ、キャビネット１の天井面に沿って蛇行して配置されている。なお、電池２の上端部とチューブ１０との間隔は、電池２から火炎が上がった場合にチューブ１０が迅速に溶損して穴があき、またその穴から火炎もしくは燃焼箇所に向けて消火剤が的確に噴射される間隔に設定されている。また、チューブ１０の先端部は閉じられていてチューブ１０の内部に消火剤ボンベ９の圧力が常時、作用している。さらに、消火の点ではキャビネット１を密閉した状態に維持することが必要であるから、上記の導入孔１１は耐熱性の適宜のドロワーコネクタやシール材もしくはグロメットなどによって閉じられている。

上記の電池２を電源として使用している場合には、前記扉４が閉じられ、キャビネット１は密閉されている。その状態で何らかの異常により電池２で火災が発生すると、その火炎によってチューブ１０の一部が加熱されて溶損する。チューブ１０には上述したように消火剤ボンベ９の圧力が常時作用しているから、溶損して生じた穴から火災の生じている箇所もしくは火炎に向けて消火剤および高圧気体が噴射される。その結果、火災の生じている箇所の温度が下げられ、また酸素が遮断されるので、火炎が次第に鎮まる。

また、高圧気体がキャビネット１の内部に噴射されることによりキャビネット１の内圧が高くなるので、その圧力によって扉４が弾性変形し、図２の（ｂ）に示すようにシール部６が矩形枠部５から僅かに離間して脱気部８が生じる。キャビネット１の内部の空気はこの脱気部８から外部に押し出され、その結果、キャビネット１の内部が更に非酸化雰囲気となる。キャビネット１の内部の空気が脱気部８から押し出されると、その内部圧力が幾分低下するので、扉４の形状がその弾性力によって元の形状に戻る。すなわち、シール部６が再度矩形枠部５に密着して上記の脱気部８が閉じられ、キャビネット１が密閉される。したがって、消火剤や高圧気体の噴射が終わった時点で完全に鎮火していない場合であっても、キャビネット１の内部が酸素が殆ど存在しない非酸化雰囲気に維持されるので、電池２が再度燃え上がるなどの事態を回避することができる。すなわち、確実に消火することができる。

図３ないし図５はこの発明の他の具体例を示しており、ここに示す例は、電池キャビネット１と制御盤キャビネット１２とを上下に重ね、かつ電池２をスライドトレー１３に載せるように構成した例である。電池キャビネット１は制御盤キャビネット１２の下側に設けられており、その内部には上下二段のスライドトレー１３が設けられている。各スライドトレー１３は、モジュール化された複数の電池２を搭載できるように構成され、左右両側に設けられたレール１４によってキャビネット１の開口部３から外側に突き出るように保持されている。なお、その開口部３を閉じる扉４や開口部３の周縁部に形成された矩形枠部５ならびにシール部６などは、上述した図１および図２に示す例と同様に構成されている。

消火剤ボンベ９は制御盤キャビネット１２の内部に配置されており、これに連通されたチューブ１０は、電池キャビネット１の内部に引き入れられるとともに、スライドトレー１３に載せられている電池２の上側に所定の間隔をあけた状態で惰行させて配置されている。上段のスライドトレー１３に載せた電池２に対応するチューブ１０は、電池キャビネット１の天井部分に取り付けられている。これに対して下段のスライドトレー１３に載せた電池２に対応させたチューブ１０は、保持部材１５に取り付けられている。この保持部材１５は、電池キャビネット１の内壁面から電池２の上側にほぼ水平に延びた枠状の部材であって、チューブ１０はこの保持部材１５にクリップもしくはバンドなどの締結部材によって固定されている。そしてこの保持部材１５と電池２の上面との間隔は、チューブ１０の迅速な溶損および消火剤の噴射に適した間隔に設定されている。

したがって、図３ないし図５に示す構成では、電池２をスライドトレー１３と共に前後動させる場合であってもチューブ１０を引き回すことがないので、チューブ１０にいわゆる余長を確保する必要がなく、またチューブ１０を繰り返し曲げ変形させたり、それに伴って損傷するなどの事態を未然に防止することができ、さらには移動可能な電池に対するチューブ１０の相対位置（もしくは相対高さ）を消火に適した位置に維持することができる。そして、電池キャビネット１では前述した図１および図２に示すように構成した場合と同様の消火機能を奏するから、スライドトレー１３によって電池２を多段に設ける場合であっても、いずれかの電池２で生じた火災を迅速かつ確実に消火することができる。

なお、この発明は上述した各具体例に限定されないのであって、この発明における脱気部は、キャビネットの壁面の一部をスプリングなどの弾性力で閉じ、内圧が高くなった場合にそのスプリングを圧縮して開く閉鎖板であってよく、あるいは逆止弁と同様の構造を備えた部分であってもよい。また、この発明では、消火剤ボンベはキャビネットの内部に熱遮蔽して配置してもよい。

１…キャビネット、 ２…電池、 ３…開口部、 ４…扉、 ５…矩形枠部、 ６…シール部、 ８…脱気部、 ９…消火剤ボンベ、 １０…チューブ、 １３…スライドトレー、 １５…保持部材。

Claims (3)

1. 電池が収容された密閉構造のキャビネットの内部に、前記電池の火災による熱で溶損して穴があくチューブが配置されるとともに、消火剤および高圧気体が充填されたボンベに前記チューブが連通された電池キャビネットの消火設備において、
   前記キャビネットは、前記電池を出し入れする開口部と、その開口部を開閉する扉と、前記開口部と前記扉との間に設けられたシール部とを備え、かつ、
   前記キャビネットの内部に前記消火剤および高圧気体が噴射されて高くなった前記キャビネットの内部の圧力によって開き、かつ前記キャビネットの内部の圧力が下がることにより閉じる脱気部が前記キャビネットの一部に設けられ、
   前記脱気部は、前記扉が前記キャビネットの内部の圧力の上昇によって弾性変形して前記扉と前記シール部との間に形成されかつ前記キャビネットの内部の圧力の低下によって前記弾性変形が解消されて閉じられる隙間である
   ことを特徴とする電池キャビネットの消火設備。
2. 前記扉は、前記キャビネットにおける前記扉以外の部分より弾性変形し易く構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池キャビネットの消火設備。
3. 前記電池を載せる複数段のスライドトレーが前記キャビネットの内部に設けられ、
   そのスライドトレーに載せられている前記電池の上方に、前記電池からの距離を所定の距離に維持して前記チューブを保持する保持部材が前記キャビネットの内面に固定して設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池キャビネットの消火設備。

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