特許 6042734 消火装置

(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】6042734

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】消火装置

(51)【国際特許分類】

   A62C 3/16 20060101AFI20161206BHJP

   A62C 3/00 20060101ALI20161206BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   A62C3/16 C

   A62C3/00 D

   H01M2/10 E

【請求項の数】9

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-12804(P2013-12804)

(22)【出願日】2013年1月28日

(65)【公開番号】特開2014-144033(P2014-144033A)

(43)【公開日】2014年8月14日

【審査請求日】2015年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003403

【氏名又は名称】ホーチキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079359

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 進

(72)【発明者】

【氏名】茨木 博

【審査官】 大城 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５００２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１６１７９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５０−１５２５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４２４１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６２Ｃ ３／１６

Ａ６２Ｃ ３／００

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けて消火する消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を前記容器の内部に開口すると共に他端を前記容器の外部に開口し、前記容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
前記消火剤放出管の内部開口に配置され、前記粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
前記消火剤放出管の外部開口に装着され、前記電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
前記容器の内部に配置され、点火用火薬を配置した固形消火剤を有し、前記点火用火薬の起爆とこれに伴う前記固形消火剤の燃焼により発生する爆風及び消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、前記点火用火薬を起爆させて前記固形消火剤を燃焼させ、これに伴い発生する爆風及び消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧し、前記消火剤放出管を介して前記ヘッド部から前記粉末消火剤を前記電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備え、
前記燃焼加圧部は、
前記容器に充填した前記粉末消火剤から隔壁により隔離された隔離区画と、
前記隔離区画に配置され、一端を閉鎖すると共に他端を開口して前記点火用火薬を配置した固形消火剤を収納した消火剤収納部と、
前記消火剤収納部の開口側に配置された火炎噴出防止部材と、
前記火炎噴出防止部材に続いて形成され、前記点火用火薬の起爆により発生した爆風及び固形消火剤の燃焼により発生した消火用エアロゾルが前記火炎噴出防止部材を介して放出される空洞部と、
前記空洞部の前記隔壁に形成され、当該空洞部に放出された爆風及び消火用エアロゾルを前記前記粉末消火剤の充填側へ放出して、前記消火剤粉末を攪拌させながら加圧するノズル孔と、
を備えたことを特徴とする消火装置。

【請求項2】

複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けて消火する消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を前記容器の内部に開口すると共に他端を前記容器の外部に開口し、前記容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
前記消火剤放出管の内部開口に配置され、前記粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
前記消火剤放出管の外部開口に装着され、前記電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
前記容器の内部に配置され、点火用火薬を配置した固形消火剤を有し、前記点火用火薬の起爆とこれに伴う前記固形消火剤の燃焼により発生する爆風及び消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、前記点火用火薬を起爆させて前記固形消火剤を燃焼させ、これに伴い発生する爆風及び消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧し、前記消火剤放出管を介して前記ヘッド部から前記粉末消火剤を前記電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備え、
前記消火制御部は、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知する火災検知部と、
前記火災検知部により火災を検出した場合又は外部から点火制御信号を入力した場合に、ヒータの通電加熱により前記点火用火薬を起爆させる点火回路部と、
前記点火回路部との間を信号線で接続したコネクタと、
前記コネクタに着脱自在に設けられ、前記火災検知部からの信号線及び前記収納容器外部に引き出している信号線を前記コネクタに接続するプラグと、
前記点火回路部に電源を供給する電池電源と、
を備えたことを特徴とする消火装置。

【請求項3】

複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けた消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を前記容器の内部に開口すると共に他端を前記容器の外部に開口し、前記容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
前記消火剤放出管の内部開口に配置され、前記粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
前記消火剤放出管の外部開口に装着され、前記電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
前記容器の内部に配置され、固形消火剤の燃焼により発生する消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、前記固形消火剤を燃焼させて発生する消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧し、前記消火剤放出管を介して前記ヘッド部から前記粉末消火剤を前記電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備え、
前記燃焼加圧部は、
前記容器に充填した前記粉末消火剤から隔壁により隔離された隔離区画と、
前記隔離区画に配置され、一端を閉鎖すると共に他端を開口して前記固形消火剤を収納した消火剤収納部と、
前記消火剤収納部の開口側に配置された火炎噴出防止部材と、
前記火炎噴出防止部材に続いて形成され、前記固形消火剤の燃焼により発生した消火用エアロゾルが前記火炎噴出防止部材を介して放出される空洞部と、
前記空洞部の前記隔壁に形成され、当該空洞部に放出された爆風及び消火用エアロゾルを前記前記粉末消火剤の充填側へ放出して、前記消火剤粉末を攪拌させながら加圧するノズル孔と、
を備えたことを特徴とする消火装置。

【請求項4】

複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けた消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を前記容器の内部に開口すると共に他端を前記容器の外部に開口し、前記容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
前記消火剤放出管の内部開口に配置され、前記粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
前記消火剤放出管の外部開口に装着され、前記電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
前記容器の内部に配置され、固形消火剤の燃焼により発生する消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、前記固形消火剤を燃焼させて発生する消火用エアロゾルにより前記粉末消火剤を加圧し、前記消火剤放出管を介して前記ヘッド部から前記粉末消火剤を前記電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備え、
前記消火制御部は、
前記リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知する火災検知部と、
前記火災検知部により火災を検出した場合又は外部から点火制御信号を入力した場合に、ヒータの通電加熱により前記固形消火剤を燃焼させる点火回路部と、
前記点火回路部との間を信号線で接続したコネクタと、
前記コネクタに着脱自在に設けられ、前記火災検知部からの信号線及び前記収納容器外部に引き出している信号線を前記コネクタに接続するプラグと、
前記点火回路部に電源を供給する電池電源と、
を備えたことを特徴とする消火装置。

【請求項5】

請求項１又は３記載の消火装置に於いて、前記容器は、前記リチウムイオン電池と同じ形状を備えると共に前記電池収納部の空き位置に配置することを特徴とする消火装置。

【請求項6】

請求項１又は３記載の消火装置に於いて、前記リチウムイオン電池の収納容器の外側又は内側に配置することを特徴とする消火装置。

【請求項7】

請求項２又は４記載の消火装置に於いて、
前記火災検知部は、前記筐体から前記収納容器内に布設し、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線を短絡状態に接触させる熱感知ケーブルであり、
前記点火回路部は、前記熱感知ケーブルの短絡を検出した場合に、ヒータの通電加熱により前記点火用火薬に点火して起爆又は前記固形消火剤に点火して燃焼させることを特徴とする消火装置。

【請求項8】

請求項７記載の消火装置に於いて、前記熱感知ケーブルを前記収納容器内に収納して配列している全てのリチウムイオン電池の近傍を横切るように布設したことを特徴とする消火装置。

【請求項9】

請求項２又は４記載の消火装置に於いて、前記点火回路部は、前記ヒータの通電加熱により前記点火用火薬に点火して起爆させた場合又は前記固形消火剤に点火して燃焼させた場合に、消火起動信号を前記コネクタ及びプラグを介して外部に出力することを特徴とする消火装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のリチウムイオン電池を収納した蓄電装置に設けて消火する消火装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ガソリンや軽油を燃料としたエンジンを動力源とする自動車以外に、エンジンとモーターを搭載したハイブリッド自動車が急増している。この背景には原油価格の上昇により、低燃費車の需要が増加したことや、環境負荷低減の意識向上によりCO₂排出量の少ないハイブリッド自動車の需要が増加したことにある。さらに、このようなハイブリッド車に加え、電気モーターのみを動力源とし、走行時のCO₂排出量がゼロである電気自動車も徐々に普及がはじまっている。

【0003】

ハイブリッド自動車や電気自動車（以下、総称して「電気自動車」と呼ぶ）の車体には、複数の単電池を配列して直列且つ並列接続した高電圧且つ大容量の蓄電装置が搭載されている。蓄電装置はセルと呼ばれる単電池を複数接続した組電池で構成され、密閉容器に収納している。また蓄電装置に搭載する単電池は、従来のニッケル・水素電池から一般家庭でも充電が可能なリチウムイオン電池へ移行しており、今後も単電池の高性能化が期待されている。

【0004】

また、航空機の分野においても、小型で容量が大きく軽量化に寄与するリチウムイオン電池を用いた蓄電装置を搭載した航空機が実用化され、運用を開始している。

【0005】

更に、近年、一般住宅、オフィス、公共施設などを対象にした定置型のリチウムイオン電池を用いた蓄電装置も急速に広がっており、リチウムイオン電池を用いたことで、数百Ｗｈから２〜３ｋＷｈ程度の蓄電容量をもった建物内に簡単に設置して使用可能な小型の蓄電装置を実現している。

【0006】

定置型の蓄電装置は、建物内に引き込まれた商用交流系統のコンセント等に接続して入力した交流電力を直流電力に変換して蓄電し、テレビ、パーソナルコンピュータ等の電子機器、照明機器といった日常生活で重要度の高い負荷、所謂重要負荷を接続しておくことで、商用交流系統の停電時は勿論のこと、平常時にも、必要に応じて蓄電した直流電力を交流電力に変換して出力して動作するようにしている。

【0007】

また、商用交流系統からの交流電力による蓄電装置の蓄電を、電気料金が安くなる深夜の時間帯に行い、消費電力が最大となる昼間の電力ピークの時間帯に、蓄電装置に蓄電した直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給し、商用交流系統からの電力消費を低減し、節電と経済的な電力の活用を可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２−１２９００９号公報

【特許文献2】特開２０１１−２５４９０６号公報

【特許文献3】特開２００９−０６４８０９号公報

【特許文献4】特開２０１１−０４４７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、このようなリチウムイオン電池を用いた蓄電装置にあっては、リチウムイオン電池を複数接続して高電圧で大容量を実現しているが、リチウムイオン電池が内部ショートや過充電等の種々の原因で熱暴走した場合、電池温度が著しく上昇し、電池内部の圧力が上昇し、その結果、リチウムイオン電池の破裂や発火が起き、蓄電装置を火元とした電気火災が発生する恐れがある。

【0010】

蓄電装置に収納している複数のリチウムイオン電池のいずれかの異常で火災が発生した場合、蓄電装置は堅牢な密閉容器にリチウムイオン電池を収納しているため、外部から火災を起こしているリチウムイオン電池を直接に消火することができず、火災による熱で容器が破壊されて火災が外部へ拡大した段階にならないと、密閉容器内の消火を行うことができない。

【0011】

しかし、従来、自動車、航空機、更に建物にリチウムイオン電池を収納した蓄電装置を設置した場合の電気火災に対し、密閉容器の外部で起きた火災に対応して消火抑制する消火装置や消火設備は各種提案され実用化されているが、密閉容器内で起きているリチウムイオン電池の火災に対応して直接的に消火抑制するために有効な消火装置や消火設備は実現されていない。

【0012】

また蓄電装置の電気火災が発生した際に、従来の水系消火設備による消火活動は、火災を消火或いは抑制するどころか、感電事故等の二次災害を誘発する危険性が高い。

【0013】

本発明は、蓄電装置の容器内で起きているリチウムイオン電池の異常に伴う火災を直接的に消火抑制して外部への拡大を阻止することを可能とする消火装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

（燃焼加圧源に点火用火薬と固形消火剤を用いた消火装置）
本発明は、複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けて消火する消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を容器の内部に開口すると共に他端を容器の外部に開口し、容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
消火剤放出管の内部開口に配置され、粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
消火剤放出管の外部開口に装着され、電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
容器の内部に配置され、点火用火薬を配置した固形消火剤を有し、点火用火薬の起爆とこれに伴う固形消火剤の燃焼により発生する爆風及び消火用エアロゾルにより粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、点火用火薬を起爆させて固形消火剤を燃焼させ、これに伴い発生する爆風及び消火用エアロゾルにより粉末消火剤を加圧し、消火剤放出管を介してヘッド部から粉末消火剤を電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備えたことを特徴とする。

【0015】

（燃焼加圧部）
燃焼加圧部は、
容器に充填した粉末消火剤から隔壁により隔離された隔離区画と、
隔離区画に配置され、一端を閉鎖すると共に他端を開口して点火用火薬を配置した固形消火剤を収納した消火剤収納部と、
消火剤収納部の開口側に配置された火炎噴出防止部材と、
火炎噴出防止部材に続いて形成され、点火用火薬の起爆により発生した爆風及び固形消火剤の燃焼により発生した消火用エアロゾルが火炎噴出防止部材を介して放出される空洞部と、
空洞部の隔壁に形成され、空洞部に放出された爆風及び消火用エアロゾルを前記粉末消火剤の充填側へ放出して、消火剤粉末を攪拌させながら加圧するノズル孔と、
を備える。

【0016】

（消火制御部）
消火制御部は、
リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知する火災検知部と、
火災検知部により火災を検出した場合又は外部から点火制御信号を入力した場合に、ヒータの通電加熱により点火用火薬を起爆させる点火回路部と、
点火回路部との間を信号線で接続したコネクタと、
コネクタに着脱自在に設けられ、火災検知部からの信号線及び収納容器外部に引き出している信号線をコネクタに接続するプラグと、
点火回路部に電源を供給する電池電源と、
を備える。

【0017】

（燃焼加圧源に固形消火剤を用いた消火装置）
本発明の別の形態にあっては、複数のリチウムイオン電池を、収納容器内の電池収納部に配列して収納した蓄電装置に設けた消火装置に於いて、
粉末消火剤を充填した容器と、
一端を容器の内部に開口すると共に他端を容器の外部に開口し、容器内に充填した粉末消火剤を外部へ放出する消火剤放出管と、
消火剤放出管の内部開口に配置され、粉末消火剤の加圧で破れる封止部材と、
消火剤放出管の外部開口に装着され、電池収納部へ粉末消火剤を放出するヘッド部と、
容器の内部に配置され、固形消火剤の燃焼により発生する消火用エアロゾルにより粉末消火剤を加圧する燃焼加圧部と、
リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知した場合に、固形消火剤を燃焼させて発生する消火用エアロゾルにより粉末消火剤を加圧し、消火剤放出管を介してヘッド部から粉末消火剤を電池収納部へ放出させる消火制御部と、
を備えたことを特徴とする。

【0018】

（電池と同一形状）
消火装置の容器は、リチウムイオン電池と同じ形状を備えると共に電池収納部の空き位置に配置する。

【0019】

（電池収納容器の内外に配置）
消火装置は、リチウムイオン電池の収納容器の外側又は内側に配置しても良い。

【0020】

（熱感知ケーブル）
火災検知部は、収納容器内に布設し、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線を短絡状態に接触させる熱感知ケーブルであり、
点火回路部は、熱感知ケーブルの短絡を検出した場合に、ヒータの通電加熱により点火用火薬に点火して起爆又は固形消火剤に点火して燃焼させる。

【0021】

熱感知ケーブルは収納容器内に収納して配列している全てのリチウムイオン電池の近傍を横切るように布設する。

【0022】

（点火回路部）
点火回路部は、ヒータの通電加熱により点火用火薬に点火して起爆させた場合又は固形消火剤に点火して燃焼させた場合に、消火起動信号をコネクタ及びプラグを介して外部に出力する。

【発明の効果】

【0023】

（基本的な効果）
本発明の消火装置は、例えばリチウムイオン電池と同じ形状とすることで、複数のリチウムイオン電池を収納した蓄電装置の収納容器内における電池収納位置の空き位置に配置し、チウムイオン電池が内部ショートや過充電等の種々の原因で熱暴走し、電池温度が著しく上昇し、その結果、リチウムイオン電池の破裂や発火が起きた場合に、これを検知して点火用火薬の点火による起爆に伴い固形消火剤を燃焼し、点火用火薬の起爆による爆風及びこれに続く固形消火剤の燃焼によるエアロゾルの発生により、消火装置容器内に充填している粉末消火剤を攪拌加圧して蓄電装置の収納容器内に噴射するようにしたため、密閉構造をもつ蓄電装置の収納容器内で起きているリチウムイオン電池の火災に、粉末消火剤を直接噴射して消火抑制することができ、同じ収容容器内に配置している他のリチウムイオン電池への連鎖的な火災の拡大を抑止し、火災による熱で蓄電装置の収納容器を破壊して外部にまで及ぶ火災の拡大を未然に防止し、最悪であっても蓄電装置の収納容器内での火災に留めることを可能とする。

【0024】

（点火用火薬による加圧効果）
また、消火装置に収納した粉末消火剤の加圧源として、点火用火薬の起爆による瞬間的な爆風とこれに伴う固形消火剤の燃焼により発生する消火用エアロゾルを用いる燃焼加圧源を用いるため、通常状態では点火用火薬を配置した固形消火剤を粉末消火剤から隔離して容器内の収納するだけでよく、耐圧が要求されない小型の加圧源とすることができ、また火災を検知した場合は、点火用火薬の起爆による爆風で高い圧力を短時間に発生し、これにより容器内の粉末消火剤を急速に攪拌し、蓄電装置の収納容器内に粉末消火剤を強い噴射力で噴出することができ、リチウムイオン電池の温度上昇で噴き出している電解溶液や可燃性ガスに着火している火炎に、粉末消火剤を吹き付けて確実に消火可能とする。

【0025】

（固形消火剤による加圧効果）
また、点火用火薬の起爆による爆風に続いて固形消火剤の燃焼による消火用エアロゾルが継続的に発生し、爆風により攪拌状態にある粉末消火剤を、消火用エアロゾルの発生による加圧で継続的に、蓄電装置の収納容器内に噴出することができる。

【0026】

（消火エアロゾルによる効果）
また、粉末消火剤を加圧するために固形消火剤の燃焼により発生する消火用エアロゾルは、２μｍ程度の微粒子であり、その主成分は金属の酸化物、炭酸塩或いは燐酸塩或いはその混合物を含有する。具体的には、塩化カリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムなどを主成分とし、これに窒素、二酸化炭素、水蒸気などが含まれ、水系消火剤を使用できない電気火災に好適な消火抑制ができる。

【0027】

このため消火装置は、蓄電装置の収納容器内に、粉末消火剤と消火用エアロゾルの２種類の消火剤を混合して噴出することとなり、粉末消火剤又は消火用エアロゾルのみを放出した場合に比べ、リチウムイオン電池の火災に対し、より高い消火抑制を行うことが可能となる。

【0028】

また、消火用エアロゾルを単独で使用した場合の消火に必要な固形消火剤の重量は、例えば１立方メートル当たり８０グラム〜２００グラム程度となることが知られており、蓄電装置の収納容器内容積は、大型のものであっても０．２５立方メートル程度であり、これに必要な固形消火剤は２０グラム〜５０グラム程度であり、実際には、収納容器内に複数のリチウムイオン電池を配列して収納することから、実質的な収納容器内の空き容積はそれよりも更に小さく、必要な固形消火剤が少なくて済むため、例えばリチウムイオン電池の形状と同じコンパクトなサイズの消火装置であっても、粉末消火剤の加圧源として十分な量の消火用エアロゾルを発生すると共に、粉末消火剤の放出と相俟って十分な消火抑制性能を確保することが可能である。

【0029】

（電池形状と同じにする効果）
また、消火装置をリチウムイオン電池と同じ形状とし、蓄電装置の収納容器内にリチウムイオン電池と同様に収納配置することを可能としたため、収納容器内に電池を収納するスペースを一つ余計に確保して、そこに消火装置を収納するだけでよく、消火装置の配置スペースを最小限に抑え、収納容器への組み込みを簡単且つ容易に行うことを可能とする。

【0030】

（消火装置の構造による効果）
また、消火装置は、粉末消火剤とその放出機構を備えた容器、燃焼加圧部、消火制御部を備える構造としたため、蓄電装置における収納容器の内部または外部に、消火装置を完全に独立した装置として配置することを可能とし、蓄電装置側の変更は、例えば電池収納スペースを一つ余計に確保するといった簡単な変更だけで済み、蓄電装置の収納容器に消火装置を、簡単且つ容易に配置して、リチウムイオン電池の異常に伴う電気火災の直接的な消火抑制を可能とする。

【0031】

（熱感知ケーブルによる効果）
また、蓄電装置の収納容器内に収納したリチウムイオン電池の異常に伴う電気火災の検知は、例えば熱感知ケーブルがリチウムイオン電池の破裂や発火に伴う熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線を短絡状態に接触させることで検知しており、温度センサなどを使用した場合に必要な火災を検知する閾値温度の設定や、閾値と検出温度の比較判断を不要とし、簡単且つ確実に、単電池の異常に伴う電気火災を検知して粉末消火剤及び消火用エアロゾルを収納容器内に直接噴射して消火抑制できる。

【0032】

また、熱感知ケーブルを蓄電装置の収納容器内に収納して配列している全てのリチウムイオン電池の近傍を横切るように布設するため、熱感知ケーブルの布設という簡単な構成により、全てのリチウムイオン電池の各々に対し、個別的に異常に伴う発火や破裂による火災を確実に検出して、粉末消火剤及び消火用エアロゾルを収納容器内に直接噴射して消火抑制ができる。

【0033】

（消火起動信号の外部出力）
また、消火装置の点火回路部は、ヒータの通電加熱により点火用火薬に点火して起爆させた場合に、消火起動信号をコネクタ及びプラグを介して外部に出力するため、例えば消火起動信号に基づき外部装置で消火起動を表示して報知することを可能とする。

【0034】

（燃焼加圧源に固形消火剤のみを使用した場合の効果）
本発明の別の形態にあっては、燃焼加圧源に点火用火薬は使用せず、固形消火剤の燃焼による消火用エアロゾルのみによって、容器内に充填した粉末消火剤を攪拌加圧して噴出しており、この場合にも、最初の粉末消火剤の噴出は弱めになるが、消火用エアロゾルの発生により短時間で十分な量の粉末消火剤を収納容器内に噴出して、リチウムイオン電池の異常により発生した火災を直接的に消火抑制することが十分に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】円筒電池形状と同じ本発明の消火装置を内蔵した蓄電装置を示した説明図

【図2】図１の蓄電装置の分解組立て状態を示した説明図

【図3】図１の収納容器蓋を外して収納容器本体の内部を示した平面図

【図4】図１の消火装置の実施形態を示した断面図

【図5】図４の噴出側の上部端面を示した説明図

【図6】図４のＸ−Ｘ断面を示した断面図

【図7】図４の燃焼加圧源のノズル孔を形成した隔壁面を示した説明図

【図8】消火装置に内蔵した点火回路部の実施形態を示した回路図

【図9】消火装置の動作を示した説明図

【図10】矩形電池形状と同じ本発明の消火装置を内蔵した蓄電装置の分解組立て状態を示した説明図

【図11】図１０の消火装置の実施形態を示した断面図

【図12】本発明の消火装置を外付けした蓄電装置を示した説明図

【図13】図１２の蓄電装置の内部構造を示した断面図

【図14】本発明の消火装置を内蔵した蓄電装置を示した説明図

【発明を実施するための形態】

【0036】

［消火装置の構成］
図１は本発明による消火装置を内蔵した蓄電装置を示した斜視図、図２は蓄電装置の分解組立て状態を示した説明図、図３は収納容器本体内を示した平面図であり、本実施形態の消火装置は、蓄電装置に収納する円筒電池と同じ形状としたことを特徴とする。

【0037】

（蓄電装置の概要）
図１、図２及び図３に示すように、蓄電装置１０は、上部に開口した箱型の収納容器本体１１と、収納容器本体１１の開口に装着してボルト１３で固定した収納容器蓋１２を備え、収納容器本体１１と収納容器蓋１２で蓄電装置１０の収納容器を構成する。なお、蓄電装置１０は、電池モジュール或いは電池パックとも呼ばれる。

【0038】

収納容器本体１１の長手方向の一端に位置する手前側の側壁には、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂを取付けている。

【0039】

収納容器本体１１の電池収納部１１ａには、組電池２５を収納している。組電池２５は、複数の電池収納区画１５ａを備えた電池収納箱１５に、円筒形状を持つ複数のリチウムイオン電池２６を配列している。リチウムイオン電池２６は、単電池（電池セル）として知られた非水電解質二次電池であり、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成した円筒形状の外装容器に、非水電解液と共に電極体を備えている。

【0040】

リチウムイオン電池２６の電極体は、例えば、正極板及び負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回すことにより、円筒形状に形成している。リチウムイオン電池２６の外装容器の上端は正極端子となり、下端は負極端子となる。

【0041】

ここで、リチウムイオン電池２６のサイズは、例えば（直径Ｒ＝８０ｍｍ〜１２０ｍｍ）×（高さＨ＝８０ｍｍ〜１２０ｍｍ）程度となる。

【0042】

組電池２５は、例えば２４区画に分けた電池収納箱１５の内の２３区画を電池収納区画１５ａに使用し、２３個のリチウムイオン電池２６を配列して直列接続している。

【0043】

リチウムイオン電池２６の平均セル電圧を例えば３．６ボルトとすると、図２に示す２３個のリチウムイオン電池２６の直列接続により、組電池２５の電圧は８２．８ボルトとなり、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂの電圧も８２．８ボルトとなる。なお、リチウムイオン電池２６の数は、必要とする組電池の必要電圧に対応した数とする。また、複数のリチウムイオン電池２６の接続は、所定数のリチウムイオン電池を並列接続した組電池とし、この組電池を複数直列接続しても良い。

【0044】

（消火装置の概要）
図１、図２及び図３に示すように、蓄電装置１０における収納容器本体１１側には、リチウムイオン電池２６と同じ円筒形状、即ちリチウムイオン電池２６と同じ直径Ｒ及び高さＨを持った円筒形状の消火装置１６を、組電池２５を構成する複数のリチウムイオン電池２６と共に電池収納箱１５に収納している。

【0045】

即ち、電池収納箱１５は、２４区画の内の２３区画を電池収納区画１５ａとして２３個のリチウムイオン電池２６を収納し、残り１区画を消火装置収納区画１５ｂに割り当て、そこに消火装置１６を収納している。

【0046】

消火装置１６は、蓄電装置１０の収納容器内に収納したリチウムイオン電池２６の異常に伴う火災を検知した場合に、点火用火薬の起爆による爆風とこれに伴う固形消火剤の燃焼により発生した消火用エアロゾルを加圧源として、消火装置１６の容器に充填している粉末消火剤を収納容器内に噴出して消火する。

【0047】

なお、本実施形態では、電池収納箱１５の奥左隅となるコーナー区画を消火装置収納区画１５ｂとして消火装置１６を収納しているが、２４区画の中の任意の１区画を消火装置収納区画１５ｂとして消火装置１６を収納してもよい。例えば、収納容器内部に効率良く爆風及び消火用エアロゾルにより粉末消火剤を噴出して拡散させるため、収納容器の略中央に位置する区画を消火装置収納区画１５ｂに割り当てて消火装置１６を収納する。

【0048】

消火装置１６は、電池収納箱１５を本体収納容器１１の電池収納部１１ａに組み込んだ状態で、上部に設けたヘッド部４０から爆風及び消火用エアロゾルにより加圧された粉末消火剤を収納容器内に噴出可能としている。また、消火装置１６のコネクタに対しプラグ７０を装着することで、火災検知部として機能する熱感知ケーブル６４と、信号線７２，７４を消火装置１６に接続している。

【0049】

熱感知ケーブル６４は、ビニールなどの樹脂で絶縁被覆した２本の撚られた信号線であり、２本の信号線の間に消火装置１６から電圧を印加しており、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線が短絡状態に接触し、感知電流が流れることで火災を検知する。

【0050】

プラグ７０を介して収納容器内に引き出された熱感知ケーブル６４は、収納容器本体１１内に収納している全てのリチウムイオン電池２６の直上を通過するように布設し、リチウムイオン電池２６の各々の異常に伴う火災による熱を検知可能としている。

【0051】

また、プラグ７０を介して引き出した信号線７２，７４は、収納容器本体１１の長手方向の一端の側面に設けたコネクタ２４に接続している。信号線７２は、外部から点火制御信号を入力し、消火装置１６を遠隔的に動作させる。信号線７４は、消火装置１６で点火用火薬に点火して起爆させた場合に消火起動信号を出力する。このためコネクタ２４に図示しない外部装置側からの信号ケーブルをプラグ接続しておくことで、外部装置側からの点火制御信号による消火装置１６の動作を可能とし、また、外部装置側の表示パネルなどに、消火装置１６の起動を表示することを可能とする。

【0052】

（消火装置の構造）
図４は図１〜図３に示した本発明による消火装置の断面を示した断面図、図５は消火装置の上部端面を示した説明図、及び図６は図４のＸ−Ｘ断面を示した断面図である。

【0053】

図４、図５及び図６に示すように、本実施形態の消火装置１６は、リチウムイオン電池と同じサイズの円筒形状を備えた上部に開口した容器本体２８と、容器本体２８の上部開口に固定した蓋部材３０で耐圧性の容器を構成する。

【0054】

容器本体２８内には粉末消火剤３２を充填している。本実施形態の消火装置１６の消火対象はリチウムイオン電池による電気火災であり、リチウムイオン電池の電気火災は、内部ショートや過充電等の原因で熱暴走して電池温度が著しく上昇し、圧力上昇により破裂し、充填している非水電解液が発火して火炎を激しく噴き出す火災であり、非水電解液には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの引火性有機溶媒が使用され、複数種の有機溶媒を様々な割合で混ぜ合わせた混合液が用いられている。このため消火装置１６に充填する粉末消火剤３２は、木材、紙、繊維などの普通火災Ａ、灯油、ガソリンなどの油類の火災Ｂ、配電盤、コンセントなどの電気火災Ｃに対応したＡＢＣ式の粉末消火剤とする。

【0055】

容器本体２８内には、蓋部材３０側に固定した消火剤放出管３４を収納している。蓋部材３０に対する消火剤放出管３４の固定は、ヘッド部４０の下部に開口した通し穴に消火剤放出管３４の上部を嵌合固定し、また、蓋部材３０の開口に内側から入れて溶接等により固定部材４１を固定し、固定部材４１の外部に取出したネジ部に、ヘッド部４０側の連結ネジ穴部４３をネジ込むことで固定している。

【0056】

この蓋部材３０に対する消火剤放出管３４の固定構造は、ヘッド部４０をその連結ネジ穴部４３を緩める方向に回すことで、消火栓放出管３４を取外すことを可能としており、容器本体２８に充填している粉末消火剤３２を定期的に交換する場合に、消火剤放出管３４を取外し、粉末消火剤３２を交換することができる。

【0057】

消火剤放出管３４の下端開口部には、取付部材３６により後述する燃焼加圧源からの加圧により破れる薄い封止部材３８を配置し、消火剤放出管３４の入り口を閉鎖し、外部からの湿気が容器本体２８内に侵入して粉末消火剤３２が固まるのを防いでいる。封止部材３８としては、例えばアルミニウム箔、合成樹脂薄膜などを使用する。

【0058】

消火剤放出管３４の出口側に装着したヘッド部４０は例えば円盤形状であり、消火剤放出管３４の上端を嵌合固定した中央下部の通し穴に連通して周囲４箇所に向けて放出穴４２を形成し、消火剤放出管３４から放出される粉末消火剤をヘッド部４０により横方向となる周囲３６０度方向に噴射するようにしている。

【0059】

容器本体２８内には、燃焼加圧部を構成する円筒の一部となる形状の隔離容器４４を収納して固定している。隔離容器４４は容器本体２８に充填した粉末消火剤３２から隔離した隔離区画を形成しており、隔離容器４４の上部を消火剤収納部とし、消火剤収納部は上部を閉鎖部材４６の配置で閉鎖すると共に下部に開口しており、そこに点火用火薬４８を配置した固形消火剤５０を収納している。また隔離容器４４には、点火用火薬４８を起爆した場合に発生する爆発圧力に耐える耐圧性能を持たせている。

【0060】

固形消火剤５０は中央縦方向に通し穴５２を形成し、通し穴５２の下部開口側に点火用火薬４８を埋込み配置し、更に、点火用火薬４８の中には点火に使用するヒータ５４を埋込み配置している。

【0061】

固形消火剤５０に設けた通し穴５２は、点火用火薬４８の起爆により固形消火剤５０に点火した場合に、通し穴５２から外側に向って固形消火剤５０を効率良く燃焼させる役割を果たす。

【0062】

点火用火薬４８は、ヒータ５４の通電加熱により起爆した場合に発生する爆風を加圧源として、容器本体２８に収容した粉末消火剤３２を爆風により急速に攪拌加圧し、また爆風により発生した強い圧力で消火剤放出管３４の封止部材３８を破り、消火剤放出管３４を通してヘッド部４０から蓄電装置の収納容器内に粉末消火剤を高圧噴射する。また、点火用火薬４８は、起爆により発生した火炎により固形消火剤５０に点火して燃焼させる機能を果たす。

【0063】

点火用火薬４８の量は、粉末消火剤３２を攪拌し、封止部材３８を破り、更に、強い噴射力でヘッド部４０から粉末消火剤を噴射させるに十分な加圧力を短時間で発生するに必要な所定の火薬量とする。

【0064】

また、安全性を高めるため、固形消火剤５０に設けている通し穴５２の中に、工業用雷管として知られた絶縁型電気雷管を点火用火薬４８として配置しても良い。絶縁型電気雷管は、先端を封止した雷管ケース内に、導爆薬に続いて起爆薬を充填し、その外側に絶縁性樹脂を充填して封止し、起爆薬の中に細いワイヤーブリッジ（ヒータ）を埋め込んでおり、外部からワイヤーブリッジに電流を流して発熱することで、起爆薬に点火し、導爆薬を起爆させる。なお、絶縁型電気雷管に充填する導爆薬は、隔離容器４４の耐圧性能を満足する範囲で必要とする所定量とする。

【0065】

固形消火剤５０は、燃焼により消火用エアロゾルを発生し、点火用火薬４８の起爆に続いて粉末消火剤３２を放出するための加圧源として機能すると共に消火剤として機能する。消火用エアロゾルは、２μｍ程度の超微粒子であり、その主成分は、金属の酸化物、炭酸塩あるいは燐酸塩あるいはその混合物を含有している。

【0066】

具体的には、塩化カリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムなどを主成分とし、これに窒素、二酸化炭素、水蒸気などが含まれている。このような主成分を持つ消火用エアロゾルにあっては、消火用エアロゾルそのものに毒性がなく、環境に優しい発生ガスということができる。

【0067】

固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルによる消火作用は、蓄電装置の収納容器内を消火用エアロゾルで満たすことで、火災の発生により燃焼している燃焼の活性中心を消滅、抑制する作用により消火を行うものであり、水系消火剤を使用することのできない電気火災に好適な消火作用が得られる。

【0068】

また固形消火剤５０の量は例えば蓄電装置の収納容器内の容積に応じて決める。閉鎖空間となる消火対象エリア１立方メートル当たりを消火するに必要な消火用エアロゾルを発生するための固形消火剤５０の重量は、８０グラム〜２００グラム程度であり、これに基づき、消火対象とする蓄電装置の収納容器内の容積に応じた量の固形消火剤５０を収納している。

【0069】

本実施形態の消火装置１６が消火対象とする蓄電装置の収納容器内容積は、例えば０．１立方メートル〜０．２５立方メートル程度であり、これに複数のリチウムイオン電池で構成した組電池を収納することから、実際の空きスペースの容積は更に小さなものとなる。例えば蓄電装置の収納容器内容積を０．１立方メートルとした場合に必要な固形消火剤の重量は８グラム〜２０グラムとなり、また０．２５立方メートルとした場合に必要な固形消火剤の重量は２０グラム〜５０グラム程度となる。

【0070】

従来から電気設備等に用いられる消火設備として、ガス消火設備や粉末消火設備が一般に使用されているが、これらの消火設備は消火剤を放出するにあたり多量の高圧ガスを必要とする。その為、密閉度の高い収納容器内で消火用ガスや粉末を放出した場合は、収納容器の破裂に繋がり消火効果の低減や火災の延焼拡大の可能性がある。本実施形態の消火装置では収納容器内の加圧は点火用火薬４８に点火した短時間であり、その後は少量の固形消火剤５０の燃焼により発生するエアロゾル放出による微少加圧であるため、従来のガス消火設備や粉末消火設備と比較して収納容器内の圧力上昇は非常に小さく、収納容器の破裂は回避できる。

【0071】

点火用火薬４８を配置した固形消火剤５０を収納した消火剤収納部の開口側には火炎噴出防止部材５６を配置する。火炎噴出防止部材５６の具体例としては、ガラスや磁器などの細径パイプを複数並べて炎の噴出しを抑制する構造、複数の金網を分離配置して炎の噴出しを抑制する構造、ガラスや磁器などのボールを複数配置して炎の噴出しを抑制する構造、更には複数の金網の間にガラスや磁器などのボールを複数配置して炎の噴出しを抑制する構造とする。

【0072】

火炎噴出防止部材５６に続いては空洞部５８を形成し、空洞部５８と粉末消火剤３２の充填側を仕切る隔離容器４４の隔壁にパイプ部材を装着して複数のノズル孔６０を形成し、点火用火薬４８の起爆により発生した爆風及び固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルをノズル孔６０から効率良く放出して、粉末消火剤３２を攪拌させながら加圧するようにしている。

【0073】

ノズル孔６０は、パイプ部材をそれぞれ上向き、水平、下向きに配置し、爆風及び消火用エアロゾルの放出方向を異ならせることで、容器本体２８に充填している粉末消火剤３２を効率良く攪拌可能としている。

【0074】

またノズル孔６０は、隔離容器４４を取出して示した図７のように、粉末消火剤３２に対する隔離面の下部に縦及び横に３つずつ、合計９個のノズル孔６０を形成し、ノズル孔６０のそれぞれには、点火用火薬４８の起爆により発生した爆風により破れる薄い封止部材６２を設けて閉鎖し、本体容器２８内に充填している粉末消火剤３２が空洞部５８に入らないようにしている。ノズル孔６０を閉鎖する封止部材６２は、消火剤放出管３４に設けた封止部材３８と同様、アルミニウム箔、合成樹脂薄膜などを使用し、ノズル孔６０の外側に接着固定する。なお、ノズル孔６０の数は必要に応じて適宜の数とすれば良く、またノズル孔６０からの放出方向を決めるパイプ部材を設けずに、ノズル孔６０のみを隔壁に形成するようにしても良い。

【0075】

消火装置１６には、消火制御部を設ける。消火制御部は、熱感知ケーブル６４、点火回路部６６、コネクタ６８、プラグ７０を備える。

【0076】

コネクタ６８は蓋部材３０に取り付け、熱感知ケーブル６４及び信号線７２，７４を引き出したプラグ７０を接続可能としている。

【0077】

消火装置１６の容器本体２８に収納した隔離容器４４における粉末消火剤３２の充填側には点火回路部６６を取付けている。点火回路部６６は電池電源（一次電池）を内蔵しており、コネクタ６８との間に、プラグ７０を介して熱感知ケーブル６４、点火制御信号を入力する信号線７２、及び消火起動信号を出力する信号線７４を接続するための信号線を接続し、またヒータ５４に対する信号線も接続している。

【0078】

点火回路部６６は、リチウムイオン電池の異常に伴う火災を熱感知ケーブル６４の短絡により検出した場合に、ヒータ５４に通電して加熱することにより点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼させる。また、信号線７２を介して外部から点火制御信号を入力した場合にも、ヒータ５４に通電して加熱することにより点火用火薬４８を起爆し、固形消火剤５０に点火して燃焼させる。

【0079】

（点火回路部の構成）
図８は、図４の消火装置の内部に配置した点火回路部の実施形態を示した回路図である。図８に示すように、点火回路部６６は、プラグ７０及びコネクタ６８を介して蓄電装置の収納容器内に布線した熱感知ケーブル６４、点火制御信号を入力する信号線７２、及び消火起動信号を出力する信号線７４を接続している。なお、点火制御信号を入力する信号線７２は通常監視状態で開放状態にあり、点火制御信号を入力する場合は、短絡状態となる。

【0080】

点火回路部６６には、トランジスタ８４、リレー８６、抵抗７８，８０，８２を備えたヒータ駆動回路及び電池電源７６を設ける。電池電源７６は釦電池などの一次電池であり、外部からの電源供給を不要としている。

【0081】

トランジスタ８４は、抵抗７８，８０の分圧電圧を、抵抗８２を介してベースに印加しており、熱感知ケーブル６４には抵抗７８，８０を介して電池電源７６からの電源電圧を常時、印加している。ここで、通常監視状態でトランジスタ８４はオフであり、また熱感知ケーブル６４の一方の信号線には電源電圧のみが印加されるだけで電流は流れておらず、点火回路部６６の消費電量は漏れ電流などに起因した極く僅かな消費電流だけであり、電池電源７６として一次電池を使用しても、必要にして十分な電池寿命を確保可能である。

【0082】

トランジスタ８４はＰＮＰトランジスタであり、コレクタ側に負荷としてリレー８６を接続しており、通常監視状態にあっては、熱感知ケーブル６４は２本の信号線のビニールなどによる絶縁被覆で開放状態にあり、電池電源７６から電流は流れず、トランジスタ８４はエミッタ，ベース間の電圧が０ボルトであることからオフ状態となっている。

【0083】

リレー８６は、その常開リレー接点９０を介してヒータ５４を接続している。また、リレー８６の常開リレー接点８８をトランジスタ８４のエミッタ・コレクタ間に接続し、ラッチ回路を形成している。更に、コネクタ６８の端子に消火起動信号を出力するためのリレー接点９２を接続している。

【0084】

蓄電装置に収納したリチウムイオン電池の異常発熱に伴う火災の熱を受けて熱感知ケーブル６４の絶縁被覆であるビニールが溶け、２本の信号線が接触状態になると、抵抗７８、８０を介して熱感知ケーブル６４に電流が流れる。このため、抵抗７８に生ずる電圧によりトランジスタ８４のエミッタ・ベース間にバイアス電圧が加わり、これによってトランジスタ８４がオンしてリレー８６を作動する。

【0085】

リレー８６が作動すると常開リレー接点９０が閉じ、ヒータ５４に通電し、ヒータ５４の通電による加熱で点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生して、爆風及び消火用エアロゾルにより粉末消火剤３２を攪拌加圧し、ノズル部６０から収納容器内に粉末消火剤３２を噴出させ、続いて消火用エアロゾルと共に粉末消火剤３２を噴出させる。

【0086】

またリレー８６の作動によりリレー接点８８が閉じることで、リレー８６を作動状態にラッチし、これによって、熱感知ケーブル６４の短絡状態の変動による誤動作を防ぐようにしている。

【0087】

更に、リレー接点９２が閉じることで、信号線７４を介して外部に対し消火動作が行われたことを示す消火起動信号を出力し、必要に応じて消火起動信号を受信した外部装置で電池火災に対する消火装置の起動を表示して知らせる。

【0088】

一方、外部装置側から必要に応じて点火制御信号が入力されると、信号線７２は短絡状態となり、熱感知ケーブル６４により火災検知した場合と同様に、抵抗７８、８０を介して信号線７２に電流が流れてトランジスタ８４がオンし、リレー８６の作動で常開リレー接点９０が閉じてヒータ５４に通電し、加熱で点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生して、爆風及び消火用エアロゾルにより粉末消火剤３２を攪拌加圧し、ノズル部４０から収納容器内に粉末消火剤３２を噴出させ、続いて消火用エアロゾルと共に粉末消火剤３２を噴出させる。

【0089】

（消火装置の動作）
図９は消火装置の動作を示した説明図である。図９において、蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池２６のいずれかが、内部ショートや過充電等の原因で熱暴走して電池温度が著しく上昇し、圧力上昇により破裂し、充填している非水電解液が発火して火炎を激しく噴き出す火災を起こした場合、消火装置１６の点火回路部６６が蓄電装置１０の収納容器内に布設した熱感知ケーブル６４の火災による短絡状態を検知し、ヒータ５４に通電加熱して点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生する。

【0090】

点火用火薬４８の起爆で発生した爆風は、下方開口から火炎噴出防止部材５６を介して噴き出した後、空洞部５８の空気を圧縮し、図７ に示した封止部材６２を破ってノズル孔６０から爆風を噴出し、これにより容器本体２８に充填している粉末消火剤３２を攪拌する。本体容器２８内の内圧が所定の圧力に達すると消火剤放出管３４を閉鎖している封止部材３８が破れ、粉末消火剤３２が消火剤放出管３４を通ってヘッド部４０から収納容器内の空間に放出され、異常過熱を起こしたリチウムイオン電池から噴き出している着火した可燃性ガスや電解液の火炎に対し粉末消火剤３２を短時間の強い力で吹き付け、火災を消火抑制する。

【0091】

続いて、固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルによる加圧で粉末消火剤３２のヘッド部４０からの放出が継続し、この場合には、粉末消火剤と消火用エアロゾルを混合した２種の消火剤の放出となり、火災を起こしているリチウムイオン電池の火災を確実に消火抑制することができる。

【0092】

このため蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池２６が異常過熱により火災を起こしても、消火装置１６により蓄電装置の収納容器内に、粉末消火剤及び消火用エアロゾルを直接噴射して火災を消火抑制することができ、リチウムイオン電池２６の異常に起因した火災を蓄電装置１０の収納容器内に押さえ込み、収納容器の外部に火災か拡大して甚大な被害が発生することを確実に防止可能とする。

【0093】

［矩形電池形状と同じ消火装置の実施形態］
図１０は矩形電池形状と同じ本発明の消火装置を内蔵した蓄電装置の分解組立て状態を示した説明図、図１１は図１０の消火装置の実施形態を示した断面図である。

【0094】

（蓄電装置）
図１０に示すように、蓄電装置１０は、上部に開口した箱型の収納容器本体１１と、収納容器本体１１の開口に装着してボルトで固定する収納容器蓋１２を備え、収納容器本体１１と収納容器蓋１２で蓄電装置１０の収納容器を構成する。収納容器本体１１の長手方向の一端に位置する手前側の側壁には、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂを取付けている。

【0095】

収納容器本体１１の内部には、２組の組電池２５を収納している。組電池２５の各々には、扁平箱形状を持つ複数のリチウムイオン電池１２６を配列している。リチウムイオン電池１２６は、単電池（電池セル）として知られた非水電解質二次電池であり、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成した扁平箱形状の外装容器に、非水電解液と共に電極体を備えている。リチウムイオン電池１２６の電極体は、例えば、正極板及び負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、さらに、径方向に圧縮することにより、扁平な矩形状に形成している。リチウムイオン電池１２６の外装容器の上端には、正極端子１２６ａ及び負極端子１２６ｂを設けている。

【0096】

ここで、リチウムイオン電池１２６のサイズは、例えば（横幅Ｌ＝１００ｍｍ〜１２０ｍｍ）×（縦幅Ｗ＝２０ｍｍ）×（高さＨ＝９０ｍｍ〜１００ｍｍ）程度となる。

【0097】

２組の組電池２５の各々には例えば９個のリチウムイオン電池１２６を配列して直列接続しており、更に２組の組電池２５を直列接続している。ここで、リチウムイオン電池１２６の平均セル電圧を例えば３．６ボルトとすると、各組電池２５の電圧は９個のリチウムイオン電池１２６を直列接続することで３２．４ボルトとなり、更に、２組の組電池２５を直列接続することで、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂの電圧は６４．８ボルトとなる。なお、リチウムイオン電池１２６の数は、必要とする組電池の必要電圧に対応した数とする。また、複数のリチウムイオン電池１２６の接続は、所定数のリチウムイオン電池を並列接続した組電池とし、この組電池を複数直列接続しても良い。

【0098】

（消火装置）
蓄電装置１０における収納容器本体１１側には、リチウムイオン電池１２６と同じ扁平箱形状、即ちリチウムイオン電池１２６と同じ横幅Ｌ、縦幅Ｗ及び高さＨを持った消火装置１６を、組電池２５を構成する複数のリチウムイオン電池１２６と共に収納している。

【0099】

収納容器本体１１は、収納容器内に、２列に分けて、それぞれ９区画に仕切った電池収納区画１５ａを形成し、その奥行き方向の端部に、２列１区画に仕切った２箇所の消火装置収納区画１５ｂを形成している。電池収納区画１５ａにはリチウムイオン電池１２６を収納して、図示しない接続部材により直列接続している。また、２箇所の消火装置収納区画１５ｂの一方には、消火装置１６を収納している。

【0100】

消火装置１６は、収納容器本体１１の消火装置収納区画１５ｂに収納した状態で、上部に設けたヘッド部４０から爆風及び消火用エアロゾルにより加圧された粉末消火剤を収納容器内に噴出可能としている。また、消火装置１６のコネクタに対しプラグ７０を装着することで、火災検知部として機能する熱感知ケーブル６４と、信号線７２，７４を消火装置１６に接続している。

【0101】

プラグ７０を介して収納容器内に引き出した熱感知ケーブル６４は、収納容器本体１１に収納している全てのリチウムイオン電池１２６の直上を通過するように布設し、リチウムイオン電池１２６の各々の異常に伴う火災による熱を検知可能としている。

【0102】

また、プラグ７０を介して引き出した信号線７２，７４は、収納容器本体１１の長手方向の一端の側面に設けたコネクタ（図示せず）に接続している。信号線７２は、外部から点火制御信号を入力し、消火装置１６を遠隔的に動作させる。信号線７４は、消火装置１６で点火用火薬に点火して起爆させた場合に消火起動信号を出力する。

【0103】

（消火装置の構成）
図１１は図１０の消火装置の断面を示した断面図である。図１１に示すように、本実施形態の消火装置１６は、リチウムイオン電池１２６と同じサイズの扁平箱形状の上部に開口した容器本体１２８と、容器本体１２８の上部開口に装着する蓋部材１３０で構成している。

【0104】

消火装置１６の構成は、容器本体１２８と蓋部材１３０で構成する容器が、リチウムイオン電池１２６と同じサイズの扁平箱形状としている以外は、図４〜図７に示した消火装置１６の場合と基本的に同じであることから、同じ符号を付してその説明を省略する。

【0105】

（消火装置の動作）
図１０及び図１１において、蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池１２６の何れかが異常過熱により破裂して火災を起こした場合、消火装置１６の点火回路部６６が蓄電装置１０の収納容器内に布設した熱感知ケーブル６４の火災による短絡状態を検知し、ヒータ５４に通電加熱して点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生する。

【0106】

点火用火薬４８の起爆で発生した爆風は、下方開口から火炎噴出防止部材５６を介して噴き出した後、空洞部５８の空気を圧縮し、封止部材６２を破ってノズル孔６０から爆風を噴出し、これにより容器本体１２８に充填している粉末消火剤３２を攪拌する。

【0107】

本体容器１２８内の内圧が所定の圧力に達すると消火剤放出管３４を閉鎖している封止部材３８が破れ、粉末消火剤３２が消火剤放出管３４を通ってヘッド部４０から収納容器内の空間に放出され、異常過熱を起こしたリチウムイオン電池から放出している着火した可燃性ガスや電解液に対し粉末消火剤３２を短時間の強い力で吹き付け、火炎を消火抑制する。

【0108】

続いて、固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルによる加圧により粉末消火剤３２のヘッド部４０からの放出が継続し、この場合には、粉末消火剤と消火用エアロゾルを混合した２種の消火剤の放出となり、火災を起こしているリチウムイオン電池の火災を確実に消火抑制することができる。

【0109】

［蓄電装置に外付けする消火装置の実施形態］
図１２は蓄電装置に外付けする本発明による消火装置の実施形態を示した説明図、図１３は蓄電装置の内部構造を示した断面図である。

【0110】

（蓄電装置の概要）
図１２及び図１３に示す蓄電装置１０は、図１の場合と基本的に同じてあり、上部に開口した箱型の収納容器本体１１と、収納容器本体１１の開口に装着してボルト１３で固定した収納容器蓋１２を備え、収納容器本体１１と収納容器蓋１２で蓄電装置１０の収納容器を構成し、収納容器本体１１の長手方向の一端に位置する手前側の側壁には、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂを取付けている。

【0111】

収納容器本体１１の内部には、組電池２５を収納している。組電池２５には、図１０に示したと同じ扁平箱形状を持つ複数のリチウムイオン電池１２６を配列している。

【0112】

（消火装置）
蓄電装置１０における収納容器蓋１２の外側には、消火装置１６を取付けている。消火装置１６は、図１１に示した消火装置１６と基本的に同じ構造であり、図１１の蓋部材１３０を介して外部に取出した消火剤放出管３４に、Ｌ型継手（エルボ）９４を連結して収納容器蓋１２の内側に連通し、そこにヘッド部４０を装着している。

【0113】

また蓋部材１３０に設けたコネクタ６８に装着したプラグ７０に接続した熱感知ケーブル６４及び信号線７２，７４を、貫通シール部９６を介して収納容器蓋１２の内側に引き込み、熱感知ケーブル６４は、収納容器本体１１に収納している全てのリチウムイオン電池１２６の直上を通過するように布設し、リチウムイオン電池１２６の各々の異常に伴う火災による熱を検知可能としている。また、信号線７２，７４は、収納容器蓋１２の一端の側面に設けたコネクタ２４に接続し、信号線７２は外部から点火制御信号を入力して消火装置１６を遠隔的に動作させ、信号線７４は消火装置１６で点火用火薬に点火して起爆させた場合に消火起動信号を出力する。

【0114】

（消火装置の動作）
図１２及び図１３において、蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池１２６の何れかが異常過熱により破裂して火災を起こした場合、図１１に示した消火装置１６の点火回路部６６が蓄電装置１０の収納容器内に布設した熱感知ケーブル６４の火災による短絡状態を検知し、ヒータ５４に通電加熱して点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生する。

【0115】

点火用火薬４８の起爆で発生した爆風は、下方開口から火炎噴出防止部材５６を介して噴き出した後、空洞部５８の空気を圧縮し、封止部材６２を破ってノズル孔６０から爆風を噴出し、これにより容器本体１２８に充填している粉末消火剤３２を攪拌する。

【0116】

本体容器１２８内の内圧が所定の圧力に達すると消火剤放出管３４を閉鎖している封止部材３８が破れ、粉末消火剤３２が消火剤放出管３４を通って収納容器蓋１２の内側に配置したヘッド部４０から収納容器内の空間に放出され、異常過熱を起こしたリチウムイオン電池から放出している着火した可燃性ガスや電解液に対し粉末消火剤３２を短時間の強い力で吹き付け、火炎を消火抑制する。

【0117】

続いて、固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルによる加圧により粉末消火剤３２のヘッド部４０からの放出が継続し、この場合には、粉末消火剤と消火用エアロゾルを混合した２種の消火剤の放出となり、火災を起こしているリチウムイオン電池の火災を確実に消火抑制することができる。

【0118】

消火装置１６を蓄電装置１０に外付けした実施形態にあっては、消火装置１６が蓄電装置１０内の温度による影響を受けることがなく、消火装置１６に充填している粉末消火剤の温度による影響を低減できる。

【0119】

また、消火装置１６に充填している粉末消火剤は、定期的に交換する必要があるが、消火装置１６を外付けしていることで、粉末消火剤の交換作業を容易に行うことができる。

【0120】

また、消火装置１６が動作した場合、点火用火薬及び固形消火剤の燃焼により消火装置１６自体が発熱して高温になるが、外付けしていることで、蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池への発熱による影響をなくすことができる。

【0121】

［蓄電装置に内蔵した消火装置の実施形態］
図１４は蓄電装置に内蔵した本発明による消火装置の実施形態を示した断面図である。

【0122】

（蓄電装置の概要）
図１４に示す蓄電装置１０は、図１の場合と基本的に同じてあり、上部に開口した箱型の収納容器本体１１と、収納容器本体１１の開口に装着して固定した収納容器蓋１２を備え、収納容器本体１１と収納容器蓋１２で蓄電装置１０の収納容器を構成し、収納容器本体１１の長手方向の一端に位置する手前側の側壁には、蓄電装置１０の正極出力端子１４ａと負極出力端子１４ｂを取付けている。

【0123】

収納容器本体１１の内部には、組電池２５を収納している。組電池２５には、図１０に示したと同じ扁平箱形状を持つ複数のリチウムイオン電池１２６を配列している。

【0124】

（消火装置）
蓄電装置１０における収納容器蓋１２の内側には、消火装置１６を取付けている。消火装置１６は、図１１に示した消火装置１６と基本的に同じ構造であり、図１１の蓋部材１３０を介して外部に取出した消火剤放出管３４にＬ型継手（エルボ）９８を介してヘッド部４０を装着している。

【0125】

また蓋部材１３０に設けたコネクタ６８に装着したプラグ７０から引き出した熱感知ケーブル６４を、収納容器本体１１に収納している全てのリチウムイオン電池１２６の直上を通過するように布設し、リチウムイオン電池１２６の各々の異常に伴う火災による熱を検知可能としている。また、プラグ７０から引き出した信号線７２，７４は、収納容器蓋１２の一端の側面に設けたコネクタ２４に接続し、信号線７２は外部から点火制御信号を入力して消火装置１６を遠隔的に動作させ、信号線７４は消火装置１６で点火用火薬に点火して起爆させた場合に消火起動信号を出力する。

【0126】

（消火装置の動作）
図１４において、蓄電装置１０に収納しているリチウムイオン電池１２６の何れかが異常過熱により破裂して火災を起こした場合、図１１に示した消火装置１６に収納した点火回路部６６が蓄電装置１０の収納容器内に布設した熱感知ケーブル６４の火災による短絡状態を検知し、ヒータ５４に通電加熱して点火用火薬４８を起爆し、これに伴い固形消火剤５０に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生する。

【0127】

点火用火薬４８の起爆で発生した爆風は、下方開口から火炎噴出防止部材５６を介して噴き出した後、空洞部５８の空気を圧縮し、封止部材６２を破ってノズル孔６０から爆風を噴出し、これにより容器本体１２８に充填している粉末消火剤３２を攪拌する。

【0128】

本体容器１２８内の内圧が所定の圧力に達すると消火剤放出管３４を閉鎖している封止部材３８が破れ、粉末消火剤３２が消火剤放出管３４を通って収納容器蓋１２の内側に配置したヘッド部４０から収納容器内の空間に放出され、異常過熱を起こしたリチウムイオン電池から放出している着火した可燃性ガスや電解液に対し粉末消火剤３２を短時間の強い力で吹き付け、火炎を消火抑制する。

【0129】

続いて、固形消火剤５０の燃焼により発生した消火用エアロゾルによる加圧により粉末消火剤３２のヘッド部４０からの放出が継続し、この場合には、粉末消火剤と消火用エアロゾルを混合した２種の消火剤の放出となり、火災を起こしているリチウムイオン電池の火災を確実に消火抑制することができる。

【0130】

［燃焼加圧源に固形消火剤のみを用いた消火装置の実施形態］
本発明による消火装置の他の実施形態として、燃焼加圧源に設けている点火用火薬を取り除き、固形消火剤のみを設けるようにする。

【0131】

本実施形態による消火装置の構成は、図４及び図１１に示した実施形態の消火装置１６に設けている点火用火薬４８を取り除き、固形消火剤５０のみを設けるようにする。それ以外の構成は、図４及び図１１の実施形態の場合と同じとなる。

【0132】

本実施形態に使用する固形消火剤は、点火用火薬の起爆による高圧加圧を行わないことから、固形消火剤として、図４及び図１１の実施形態に対し、それより燃焼速度を高めたものを使用し、ノズル孔６０の封止部材６２を破って粉末消火剤３２を攪拌加圧し、更に、封止部材３８を破って粉末消火剤３２を、消火剤放出管３４を通してヘッド部４０から蓄電装置１０内に噴出させるに十分な加圧ができるようにする。

【0133】

［本発明の変形例］
（消火装置の複数設置）
上記のリチウムイオン電池と同じ形状の消火装置の実施形態にあっては、蓄電装置の電池収納区画の１つを空き区画として、そこに消火装置を収納しているが、必要に応じて、複数の消火装置収納区画を割り当て、各々に消火装置を収納し、消火能力を高めるようにしても良い。

【0134】

（消火装置の分離）
上記の実施形態にあっては、消火装置の容器内に、粉末消火剤とその燃焼加圧部を設けているが、粉末消火剤を充填した消火剤容器と、点火用火薬と固形消火剤を設けた燃焼加圧容器とに分離し、燃焼加圧容器から加圧配管を消火剤容器に接続して加圧し、消火剤容器に充填した粉末消火剤を攪拌充填し、消火剤放出管を通してヘッド部から放出するようにしても良い。

【0135】

このように消火剤容器と燃焼加圧源容器に分離した場合、それぞれリチウムイオン電池と同じサイズの形状とし、例えば図１０に示した蓄電装置１０の収納容器本体１１に確保している１対の消火装置収納区画１５ｂに収納し、加圧配管で連結する。

【0136】

このように消火剤容器と燃焼加圧源容器を分離して配置することで、充填する粉末消火剤及び固形消火剤の量を増加して消火能力を高めることができる。

【0137】

（消火装置の電源）
また、上記の実施形態にあっては、消火装置に一次電池を用いた電池電源を内蔵して点火回路部を動作しているが、蓄電装置の収納容器内に収納しているリチウムイオン電池（二次電池）から電源を供給するようにしても良い。

【0138】

（点火回路部）
また、点火回路部は、上記の実施形態に限定されず、火災による熱感知ケーブルの短絡を検知して点火用火薬又は固定消火剤に点火する回路機能、外部から点火制御信号を入力して点火用火薬又は固形消火剤に点火する回路機能、及び消火起動信号を外部に出力する回路機能を備えれば、適宜の回路とすることができる。

【0139】

また、上記の実施形態で消火装置に設けた点火回路部は、外部から点火制御信号によっても点火用火薬に点火して爆風を発生させているが、これは行わず、熱感知ケーブル等の火災検知部による火災検知のみで点火用火薬に点火して爆風を発生させるようにしても良い。

【0140】

（火災検知部）
また、上記の実施形態は、リチウムイオン電池の異常に伴う火災を検知する火災検知部として熱感知ケーブルを設けているが、これ以外に、熱電対、サーミスタ等の温度センサ、レーザパルス光を入射した場合の後方散乱光の強度から温度測定する光ファイバーセンサなどの適宜の火災検知部を設けても良い。

【0141】

（消火装置の用途）
また、上記の実施形態は、電気自動車、航空機、住宅設備の蓄電装置を例にとるものであったが、それ以外の適宜の機器、装置、設備、施設に設置されるリチウムイオン電池を用いた蓄電装置の消火装置についても、同様に適用可能である。

【0142】

（その他）
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

【符号の説明】

【0143】

１０：蓄電装置
１１：収納容器本体
１２：収納容器蓋
１４ａ：正極出力端子
１４ｂ：負極出力端子
１５：電池収納箱
１５ａ：電池収納区画
１５ｂ：消火装置収納区画
１６：消火装置
２４：コネクタ
２５：組電池
２６，１２６：リチウムイオン電池
２８，１２８：容器本体
３０，１３０：蓋部材
３２：粉末消火剤
３４：消火剤放出管
３６：取付部材
３８，６２：封止部材
４０：ヘッド部
４４：隔離容器
４８：点火用火薬
５０：固形消火剤
５４：ヒータ
５６：火炎噴出防止部材
５８：空洞部
６０：ノズル孔
６４：熱感知ケーブル
６６：点火回路部
６８：コネクタ
７０：プラグ
７２，７４：信号線
７６：電池電源
８４：トランジスタ
８６：リレー

【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】