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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-02
(45)【発行日】2024-02-13
(54)【発明の名称】流量算出装置および流量算出方法
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20240205BHJP
G01F 1/00 20220101ALI20240205BHJP
G01F 1/46 20060101ALI20240205BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
G01F1/00 F
G01F1/46
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023134287
(22)【出願日】2023-08-21
【審査請求日】2023-10-19
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000130259
【氏名又は名称】株式会社コベルコ科研
(74)【代理人】
【識別番号】100159499
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 義典
(74)【代理人】
【識別番号】100120329
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 一規
(74)【代理人】
【識別番号】100159581
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 勝誠
(74)【代理人】
【識別番号】100106264
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 耕治
(74)【代理人】
【識別番号】100139354
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 昌子
(74)【代理人】
【識別番号】100208708
【弁理士】
【氏名又は名称】河村 健志
(74)【代理人】
【識別番号】100215371
【弁理士】
【氏名又は名称】古茂田 道夫
(74)【代理人】
【識別番号】100187997
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 厳輝
(72)【発明者】
【氏名】堀 泰規
(72)【発明者】
【氏名】佐伯 公一
(72)【発明者】
【氏名】西内 万聡
【審査官】瓦井 秀憲
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１２７９８０４９（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２１１５５４２５２（ＣＮ，Ｕ）
【文献】中国特許出願公開第１１３２８１６６１（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００８－２６７９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６１－０９１１２３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１７－０１５６５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８７６００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ ９９／００
Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６
Ｇ０１Ｆ １／００
Ｇ０１Ｆ １／３４－ １／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の噴出方向に流路を形成するように配置される筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と
を備える流量算出装置。
【請求項2】
電池が噴出物を噴出する噴出部を有し、上記第１開口部が上記噴出部に直接接続されている請求項１に記載の流量算出装置。
【請求項3】
長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、
上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、
電池を収容するケーシングと
を備え、
上記ケーシングが、電池を隙間なく収容する流量算出装置。
【請求項4】
長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、
上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、
電池を収容するケーシングと
を備え、
上記ケーシングの内面と電池の外面とが密着する流量算出装置。
【請求項5】
上記ケーシングが、上記第１開口部と接続される接続部を有する請求項３または請求項４に記載の流量算出装置。
【請求項6】
上記流路が上記噴出物の単一の流路を構成し、上記噴出物の全量が上記流路に導入される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流量算出装置。
【請求項7】
上記噴出物を捕集する捕集部材が上記第２開口部に接続されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流量算出装置。
【請求項8】
長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有する筒状部材に差圧測定部を配設する工程と、電池から噴出する噴出物の噴出方向に上記筒状部材が流路を形成するように上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第１開口部を電池に向けて配置する工程と、
上記電池を発熱させ、または上記電池を加熱して温度を上昇させる工程と、
温度が上昇した上記電池から噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、
測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程と
を備える流量算出方法。
【請求項9】
長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有する筒状部材に差圧測定部を配設する工程と、
電池との間に隙間が形成されないように上記電池をケーシングに収容する工程と、
上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第１開口部を上記電池に向けて上記ケーシングに配置する工程と、
上記電池を発熱させ、または上記電池を加熱して温度を上昇させる工程と、
温度が上昇した上記電池から噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、
測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程と
を備える流量算出方法。
【請求項10】
上記噴出物を捕集する捕集部材を上記第２開口部に接続する工程をさらに備える請求項８または請求項９に記載の流量算出方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、流量算出装置および流量算出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯用端末、自動車、再生可能エネルギーなど、多分野で電池の利用が増大している。電池は、使用環境、使用状況によって発熱し、この発熱による熱の制御が不能になって内容物を噴出することがある（熱暴走ともいわれる）。このような熱暴走が起きた際でも安全性が確保されるよう、電池の熱暴走によるシミュレーションが行われている。このシミュレーションにおける重要なパラメータの一つに、噴出された内容物（噴出物）の流量がある。この噴出物の流量を求める方法として、非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】Ｇｏｎｇｑｕａｎ Ｗａｎｇ、 Ｄｅｐｅｎｇ Ｋｏｎｇ、 Ｐｉｎｇ Ｐｉｎｇ、 Ｊｅｎｎｉｆｅｒ Ｗｅｎ、 Ｘｉａｏｑｉｎ Ｈｅ、 Ｈｅｎｇｌｅ Ｚｈａｏ、 Ｘｕ Ｈｅ、 Ｒｏｎｇｑｉ Ｐｅｎｇ、 Ｙｕｅ Ｚｈａｎｇ、 Ｘｉｎｙｉ Ｄａｉ、「Ｒｅｖｅａｌｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｖｅｎｔｉｎｇ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ： Ａ ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｌｅ ｍｏｄｅｌ ｔｏｗａｒｄ ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ」ｅＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ １６ （２０２３） １００２３７、ｐ．１－２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１では、蓄電池の安全弁に整流部を設け、この整流部に近接するように配設したピトー管で噴出物の差圧を測定し、この噴出物の流量を算出している。上記整流部を通過した噴出物は急激に拡散するため、非特許文献１の測定方法では上記差圧の高精度な測定ができず、上記噴出物の正確な流量を求めることが困難になるおそれがある。
【0005】
上述のような事情を鑑み、本開示は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる流量算出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】
【0006】
上記課題を解決するためになされた本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様に係る流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【0010】
（１）本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。
【0011】
当該流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、当該流量算出装置は、上記噴出物の差圧を精度よく測定することができ、ひいては噴出している上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。
【0012】
（２）上記（１）において、上記流路が上記噴出物の単一の流路を構成し、上記噴出物の全量が上記流路に導入されていてもよい。このようにすることで、上記差圧をより精度よく測定することができる。
【0013】
（３）上記（１）または上記（２）において、電池が噴出物を噴出する噴出部を有し、上記第１開口部が上記噴出部に直接接続されていてもよい。このようにすることで、上記差圧をさらに精度よく測定することができる。
【0014】
（４）上記（１）または上記（２）において、電池を収容するケーシングをさらに備え、上記ケーシングが、上記第１開口部と接続される接続部を有していてもよい。このようにすることで、上記差圧の測定の精度および容易性を向上することができる。
【0015】
（５）上記（１）から上記（４）のいずれかにおいて、上記噴出物を捕集する捕集部材が上記第２開口部に接続されていてもよい。このようにすることで、上記噴出物を容易に捕集することができる。
【0016】
（６）上記（１）から上記（５）のいずれかにおいて、上記差圧測定部がピトー管またはオリフィスを含んでいてもよい。このようにすることで、上記差圧の測定の容易性をより向上することができる。
【0017】
（７）上記（６）において、上記ピトー管がウエスタン型であってもよい。ウエスタン型のピトー管を用いることで、上記差圧の測定の精度をより向上することができる。
【0018】
（８）本開示の別の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段と、電池を収容し、上記第１開口部と接続される接続部を有するケーシングと、上記第２開口部に接続され、上記噴出物を捕集する捕集部材とを備える。
【0019】
当該流量算出装置は、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、当該流量算出装置は、上記噴出物の差圧を精度よく測定することができ、ひいては噴出している上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。また、当該流量算出装置は、電池を収容するケーシングを備えるため、上記差圧の測定の精度および容易性を向上することができる。さらに、当該流量算出装置は、上記噴出物を捕集する捕集部材を備えるため、上記噴出物を容易に捕集することができる。
【0020】
（９）本開示の一態様に係る流量算出方法は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有する筒状部材に差圧測定部を配設する工程と、上記差圧測定部が配設された上記筒状部材の第１開口部を電池に向けて配置する工程と、上記電池を発熱させ、または電池を加熱して温度を上昇する工程と、温度が上昇した電池から噴出する噴出物の差圧を、上記差圧測定部で測定する工程と、測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とを備える。
【0021】
当該流量算出方法は、筒状部材が形成している流路内を通過する噴出物の差圧を差圧測定部で測定しているため、上記噴出物を拡散させることなく高精度に測定することができる。このため、上記噴出物の流量を精度よく求めることができる。
【0022】
（１０）上記（９）において、上記噴出物を捕集する捕集部材を上記第２開口部に接続する工程をさらに備えてもよい。このようにすることで、上記噴出物を容易に捕集することができる。
【0023】
なお、「流量」とは、体積流量［Ｌ／ｓ］を意味する。
【0024】
［発明を実施するための形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳説する。
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を詳説する。
【0025】
＜流量算出装置＞
図１に当該流量算出装置１００を示す。
図１に当該流量算出装置１００を示す。
【0026】
〔第一実施形態〕
当該流量算出装置１００は、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有し、電池Ｂから噴出する噴出物の流路１１３を形成する筒状部材１１０と、流路１１３に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備えている。本実施形態の流量算出装置１００は、上記噴出物の温度を測定する温度計Ｔと、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０とを備えている。本実施形態では、流路１１３を通過する上記噴出物の差圧を測定する差圧測定部として、ピトー管１２０を用いている。
当該流量算出装置１００は、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有し、電池Ｂから噴出する噴出物の流路１１３を形成する筒状部材１１０と、流路１１３に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備えている。本実施形態の流量算出装置１００は、上記噴出物の温度を測定する温度計Ｔと、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０とを備えている。本実施形態では、流路１１３を通過する上記噴出物の差圧を測定する差圧測定部として、ピトー管１２０を用いている。
【0027】
電池Ｂとしては、熱暴走によって内容物を噴出（解放）させるものであれば特に限定されるものでなく、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池が挙げられる。また、電池Ｂは、略直方体状あるいは円筒状などの筐体を有するものであってもよいし、シート状部材をラミネートして袋状に形成されたものであってもよい。上記内容物（噴出物）は、主に気体（蒸気）であり、液体、固体（粒子状物）が含まれる。上記気体としては、例えば酸化炭素、可燃性ガスなどが含まれる。本実施形態の電池Ｂは、略直方体状の筐体を有し、一面（天面）に設けられている一対の電極Ｂ１，Ｂ２間に噴出物を噴出させるための噴出部（安全弁）が形成されている。
【0028】
筒状部材１１０は、上記噴出物の流路１１３を形成する。すなわち、上記安全弁から噴出した上記噴出物は筒状部材１１０の内部空間を通過する。長手方向で両端が開口している筒状部材１１０は、一方の開口である第１開口部１１１が電池Ｂの安全弁に向けて配置され、他方の開口である第２開口部１１２に捕集部材１３０が接続されている。
【0029】
流路１１３は、上記噴出物の単一の流路として構成され、上記噴出物の全量が導入されることが好ましい。すなわち、上記噴出物が通過するための他の流路、上記噴出物が筒状部材１１０外に漏出する孔などが設けられず、上記噴出物の全量が筒状部材１１０内を通過するように形成されていることが好ましい。また、第１開口部１１１は、上記安全弁に直接接続されていることが好ましい。具体的には、第１開口部１１１は、上記安全弁が形成されている電池Ｂの上記天面に密着し、かつ平面視で第１開口部１１１内に上記安全弁が収まるように配置されることが好ましい。このようにすることで、流路１１３における上記噴出物の全量が通過する確実性を向上することができ、ピトー管１２０による上記噴出物の差圧（動圧）の測定精度を向上することができる。
【0030】
筒状部材１１０の材質としては、噴出する上記噴出物の熱、圧力などに耐えられるものであれば特に限定されるものではなく、金属、樹脂などを用いることができる。また、筒状部材１１０の内径としては、上記安全弁を収めることができれば特に限定されるものではない。筒状部材１１０の全長としては、特に限定されるものではなく、電池Ｂの容量、ピトー管１２０の配置などに応じて適宜選択することができる。筒状部材１１０としては、ＪＩＳ Ｇ３４５２：２０１９などで規格されている鋼管を用いてもよく、例えば、電池Ｂが５０Ａｈ以下の蓄電池であれば１０Ａ以上２５Ａ以下の鋼管を用いて、電池Ｂが５０Ａｈ超の蓄電池であれば２５Ａ超の鋼管を用いてもよい。
【0031】
ピトー管１２０は、流路１１３内で先端の開口を上記安全弁に向けて配置されている。ピトー管１２０としては、特に限定されるものではないが、上記噴出物による上記先端の開口の詰まりを抑制できるウエスタン型であることが好ましい。
【0032】
ピトー管１２０が配設される位置（安全からの距離）としては、特に限定されるものでなく、電池Ｂの容量、流路１１３の径（筒状部材１１０の内径）などに応じて適宜選択されてもよく、例えば、上記安全弁から上記先端の開口までの距離が、流路１１３の径の５倍以上１０倍以下となるようにしてもよく、７倍以上９倍以下となるようにしてもよい。
【0033】
ピトー管１２０で測定した流路１１３における上記噴出物の通過による差圧から流速を求めることができる。この流速は、後述する流量算出手段で算出してもよい。具体的には、下記式（１）用いて流速Ｓ１を算出する。
ここで、Ｃ１はピトー管係数であり、Ｐｄはピトー管１２０で測定した差圧であり、ρは上記噴出物の密度（流体密度）［ｋｇ／ｍ３］である。
【数1】
【0034】
上記流体密度ρは、過去の試験などで得た数値を用いてもよいが、本実施形態の流量算出装置１００は上記噴出物を捕集する捕集部材１３０を備えるため、捕集した上記噴出物を分析して得た平均分子量Ｍから求めた流体密度ρを用いるとよい。
【0035】
流量算出手段（不図示）は、上記式（１）で求めた流速Ｓ１を用いて上記噴出物の流量を算出する。具体的には、上記流量算出手段は、下記式（２）を用いて、上記噴出物の流量Ｑ［Ｌ／ｓ］を算出する。上記流量算出手段としては、特に限定されるものではなく、例えば、パーソナルコンピータである。
Ｑ ＝ Ａ × Ｓ１ ・・・・（２）
ここで、Ａは流路１１３の断面積［ｍ２］である。
Ｑ ＝ Ａ × Ｓ１ ・・・・（２）
ここで、Ａは流路１１３の断面積［ｍ２］である。
【0036】
流路１１３には、ピトー管１２０に換えてオリフィスが配設されてもよい。具体的には、流量計を準備し、筒状部材１１０内にオリフィスを配設して、その上流と下流とに上記流量計に通じる連通路を設ける。流量算出手段は、２つの上記流量計が測定した上記オリフィスの上流側と下流側との差圧を下記式（３）に用いることで上記噴出物の流量Ｑ［Ｌ／ｓ］を算出することができる。
ここで、Ｃ１は上記オリフィスの流量係数であり、Ａ０は上記オリフィスの孔の断面積［ｍ２］であり、ΔＰは上記オリフィスの上流側と下流側との差圧［Ｐａ］である。
【数2】
【0037】
温度計Ｔは、流路１１３を通過する上記噴出物の温度を測定する。温度計Ｔは、ピトー管１２０または上記オリフィスの下流に配設されてもよいが、上流に配設されることが好ましく、上流と下流とに配設されてもよい。温度計Ｔは、ピトー管１２０または上記オリフィスに近接して配設されることが好ましい。温度計Ｔとしては、特に限定されるものでなく、例えば、熱電対を用いることができる。測定した温度は、流量と共に、電池の熱暴走による各種シミュレーションに用いることができる。
【0038】
第２開口部１１２に接続されている捕集部材１３０は、流路１１３を通過した上記噴出物を捕集する。捕集部材１３０としては、特に限定されるのではなく、箱状部材、袋状部材などであってもよいが、噴出している上記噴出物の圧力損失を低減するため、予め内部空間が形成されていない袋状部材が好ましい。このような袋状部材としては、例えばガス採取袋（ガスバッグ）が挙げられる。
【0039】
捕集された上記噴出物の分析を行うことで上記噴出物の流速および流量をより精度よく算出することができる。具体的には、捕集された上記噴出物を分析して平均分子量を求め、下記式（４）を用いて上記噴出物の実際の密度ρ［ｋｇ／ｍ３］を算出し、この流体密度ρを上記式（１）または上記式（３）に用いることで上記流速および上記流量をより精度よく算出することができる。
ρ ＝ （Ｐ ×Ｍ） ／ （Ｒ × ＴＭ） ・・・・（４）
上記式（４）で、Ｐは大気圧［Ｐａ］であり、Ｍは上記噴出物の平均分子量であり、Ｒは気体定数［Ｊ／Ｋ・ｋｍｏｌ］であり、ＴＭは温度計Ｔで測定した上記噴出物の温度［℃］である。
ρ ＝ （Ｐ ×Ｍ） ／ （Ｒ × ＴＭ） ・・・・（４）
上記式（４）で、Ｐは大気圧［Ｐａ］であり、Ｍは上記噴出物の平均分子量であり、Ｒは気体定数［Ｊ／Ｋ・ｋｍｏｌ］であり、ＴＭは温度計Ｔで測定した上記噴出物の温度［℃］である。
【0040】
当該流量算出装置１００は、ピトー管１２０またはオリフィスと捕集部材１３０とを備えるため、ピトー管１２０またはオリフィスによる上記噴出物の差圧の測定と上記噴出物の捕集とを同時に行うことができる。つまり、上記噴出物の実際の密度（流体密度）を得ることができるため、上記噴出物の流速および流量を精度よく算出することできる。
【0041】
〔第二実施形態〕
図２に、上述の流量算出装置１００とは異なる他の実施形態に係る流量算出装置２００を示す。上述の流量算出装置１００と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
図２に、上述の流量算出装置１００とは異なる他の実施形態に係る流量算出装置２００を示す。上述の流量算出装置１００と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【0042】
当該流量算出装置２００は、筒状部材１１０と、ピトー管１２０と、電池Ｂを収容するケーシング２１０とを備える。当該流量算出装置２００は、ピトー管１２０に換えてオリフィスを備えてもよい。また、当該流量算出装置２００は、筒状部材１１０に配設される温度計と、筒状部材１１０の第２開口部１１２に接続される捕集部材とを備えていてもよい。
【0043】
ケーシング２１０は、第１開口部１１１と接続される接続部２１１を有することが好ましい。このようにすることで、筒状部材１１０を容易に配置することができ、さらに電池Ｂの安全弁が噴出する噴出物を筒状部材１１０に容易に誘導することができる。
【0044】
ケーシング２１０の材質としては、電池Ｂの熱暴走に耐えられるものであれば特に限定されるものでなく、例えば金属、樹脂を用いることができる。上記樹脂としては、例えばベークライトが挙げられる。
【0045】
ケーシング２１０は、電池Ｂを隙間なく収容するように形成されていることが好ましい。すなわち、ケーシング２１０の内面と電池Ｂの外面とが密着するように形成されていることが好ましい。このようにすることで、噴出した上記噴出物がケーシング２１０内に進入することを抑制でき、ピトー管１２０または上記オリフィスによる測定の精度が低下することを抑制できる。
【0046】
安全弁を有する電池Ｂのように、噴出物が噴出する箇所が特定あるいは予測できる電池では、筒状部材１１０は、電池に直接配置されてもよく、ケーシング２１０に配置されてもよい。噴出物が噴出する箇所が予測できない電池では、ケーシングに収容し、このケーシングに筒状部材を配置することが好ましい。
【0047】
噴出物の噴出する箇所が予測できない電池であれば、ケーシングと電池との間には隙間が形成されることが好ましい。すなわち、電池の外形（電池の容積）に対してケーシングの電池を収容する空間の容積が大きいことが好ましい。このようにすることで、袋状の電池から噴出した噴出物をケーシングの接続部へ容易に誘導することができる。
【0048】
ケーシング２１０は、例えば図３および図４で示すように、直方体状の電池Ｂの天面を覆う蓋部２１２と、電池Ｂの背面（一方の幅広面）、両側面および底面を覆う第１側部２１３と、電池Ｂの正面（他方の幅広面）を覆う第２側部２１４とを有する。
【0049】
蓋部２１２には接続部２１１が形成されている。具体的には、内径が筒状部材１１０の外径と略同一の穴部分２１２ａが形成され、この穴部分２１２ａに筒状部材１１０が嵌合する。穴部分２１２ａの底面には、蓋部２１２の下面（電池Ｂ側の面）に向かって貫通している安全弁用孔２１２ｂが形成されている。この安全弁用孔２１２ｂは、上記安全弁から噴出する上記噴出物を流路１１３に誘導する。平面視における安全弁用孔２１２ｂの中心は、上記安全弁の中心および流路１１３の中心と一致していることが好ましい。
【0050】
蓋部２１２の下面には、図５で示すように、電池Ｂの電極Ｂ１，Ｂ２との当接を回避するための一対の蓋凹部分２１２ｃ，２１２ｄが形成されている。蓋凹部分２１２ｃ，２１２ｄには、電池Ｂに給電するための配線（不図示）および電池Ｂの電圧を測定するための配線（不図示）を挿通するための蓋挿通孔２１２ｅ，２１２ｆが形成されている。蓋部２１２の下面は、安全弁用孔２１２ｂおよび蓋凹部分２１２ｃ，２１２ｄ以外の部分で、電池Ｂの天面、第１側部２１３の上面（上端）および第２側部２１４の上面に当接するように形成されていることが好ましい。
【0051】
蓋部２１２には、上記噴出物がケーシング２１０内に漏出することを抑制するシーリング材（不図示）を配置するための溝部分が形成されている。具体的には、安全弁用孔２１２ｂを取り囲むように形成されている第１溝部分２１２ｇと、一対の蓋凹部分２１２ｃ，２１２ｄを取り囲むように形成されている第２溝部分２１２ｈとが形成されている。
【0052】
第１側部２１３は、図６で示すように、電池Ｂが載置される底部分２１３ａと、底部分２１３ａに立設し、電池Ｂの背面を覆う背部分２１３ｂおよび両側面を覆う一対の側部分２１３ｃ，２１３ｄとを含む。背部分２１３ｂの内面には電池Ｂを加熱する電熱ヒータ（不図示）を配置するための凹部分２１３ｅが形成されている。凹部分２１３ｅの近傍には、上記電熱ヒータに給電する配線（不図示）を挿通するための一対のヒータ用挿通孔２１３ｆ，２１３ｇが形成されている。
【0053】
第２側部２１４は、略板状部材であり、図７で示すように、第１側部２１３との接合面にシーリング材（不図示）を配置するための溝部分２１４ａが形成されている。
【0054】
蓋部２１２、第１側部２１３および第２側部２１４は、それぞれが互いにボルト（不図示）などの公知の手段によって固定されるように形成されている。
【0055】
＜流量算出方法＞
当該流量算出方法は、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有する筒状部材１１０に差圧測定部を配設する工程と、上記差圧測定部が配設された筒状部材１１０の第１開口部１１１を電池Ｂに向けて配置する工程と、電池Ｂを発熱させ、または電池Ｂを加熱して温度を上昇する工程と、温度が上昇した電池Ｂから噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とを備える。当該流量算出方法は、上記温度を上昇する工程の前に、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０を第２開口部１１２に接続する工程を備えることが好ましい。また、当該流量算出方法は、電池Ｂをケーシング２１０に収容する工程を備えていてもよい。
当該流量算出方法は、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有する筒状部材１１０に差圧測定部を配設する工程と、上記差圧測定部が配設された筒状部材１１０の第１開口部１１１を電池Ｂに向けて配置する工程と、電池Ｂを発熱させ、または電池Ｂを加熱して温度を上昇する工程と、温度が上昇した電池Ｂから噴出する噴出物の差圧を上記差圧測定部で測定する工程と、測定した差圧から上記噴出物の流量を算出する工程とを備える。当該流量算出方法は、上記温度を上昇する工程の前に、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０を第２開口部１１２に接続する工程を備えることが好ましい。また、当該流量算出方法は、電池Ｂをケーシング２１０に収容する工程を備えていてもよい。
【0056】
〔収容する工程〕
収容する工程では、電池Ｂをケーシング２１０に収容する。具体的には、まず、蓋部２１２の第１溝部分２１２ｇ、第２溝部分２１２ｈおよび第２側部２１４の溝部分２１４ａにシーリング材を配置する。第１側部２１３の凹部２１３ｅに電熱ヒータを配置し、給電用の配線をヒータ用挿通孔２１３ｆに挿通する。次に、第１側部２１３内に電池Ｂを配置して第２側部２１４を第１側部２１３に固定する。続いて、蓋部２１２の蓋挿通孔２１２ｅ，２１２ｆに電池Ｂに給電する配線と、電圧測定用の配線とを挿通して電極Ｂ１，Ｂ２に接続し、蓋部２１２を第１側部２１３および第２側部２１４に固定する。各配線を挿通した上記各挿通孔は、エポキシ樹脂などの充填剤を充填して封止することが好ましい。
収容する工程では、電池Ｂをケーシング２１０に収容する。具体的には、まず、蓋部２１２の第１溝部分２１２ｇ、第２溝部分２１２ｈおよび第２側部２１４の溝部分２１４ａにシーリング材を配置する。第１側部２１３の凹部２１３ｅに電熱ヒータを配置し、給電用の配線をヒータ用挿通孔２１３ｆに挿通する。次に、第１側部２１３内に電池Ｂを配置して第２側部２１４を第１側部２１３に固定する。続いて、蓋部２１２の蓋挿通孔２１２ｅ，２１２ｆに電池Ｂに給電する配線と、電圧測定用の配線とを挿通して電極Ｂ１，Ｂ２に接続し、蓋部２１２を第１側部２１３および第２側部２１４に固定する。各配線を挿通した上記各挿通孔は、エポキシ樹脂などの充填剤を充填して封止することが好ましい。
【0057】
〔配設する工程〕
配設する工程では、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有する筒状部材１１０に差圧測定部（ピトー管１２０）を配設する。配設されるピトー管１２０はウエスタン型であることが好ましい。ピトー管１２０は、先端の開口を第１開口部１１１に向けて配設される。筒状部材１１０には、温度計Ｔも配設されることが好ましい。
配設する工程では、長手方向の両端に第１開口部１１１および第２開口部１１２を有する筒状部材１１０に差圧測定部（ピトー管１２０）を配設する。配設されるピトー管１２０はウエスタン型であることが好ましい。ピトー管１２０は、先端の開口を第１開口部１１１に向けて配設される。筒状部材１１０には、温度計Ｔも配設されることが好ましい。
【0058】
〔配置する工程〕
配置する工程では、ピトー管１２０（またはオリフィス）が配設された筒状部材１１０の第１開口部１１１を電池Ｂに向けて配置する。すなわち、上記安全弁から噴出する噴出物の流路となるように筒状部材１１０を配置する。ケーシング２１０の接続部２１１（穴部分２１２ａ）に第１開口部１１１を嵌合することで筒状部材１１０が配置されることが好ましい。電池Ｂがケーシング２１０に収容されていない場合は、第１開口部１１１が上記安全弁に直接接続されるように筒状部材１１０を配置することが好ましい。
配置する工程では、ピトー管１２０（またはオリフィス）が配設された筒状部材１１０の第１開口部１１１を電池Ｂに向けて配置する。すなわち、上記安全弁から噴出する噴出物の流路となるように筒状部材１１０を配置する。ケーシング２１０の接続部２１１（穴部分２１２ａ）に第１開口部１１１を嵌合することで筒状部材１１０が配置されることが好ましい。電池Ｂがケーシング２１０に収容されていない場合は、第１開口部１１１が上記安全弁に直接接続されるように筒状部材１１０を配置することが好ましい。
【0059】
〔接続する工程〕
接続する工程では、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０を第２開口部１１２に接続する。具体的には、捕集部材１３０の開口部を第２開口部１１２に接続する。捕集部材１３０の開口部と第２開口部１１２との間に隙間が形成される場合には、この隙間をテープなどで封止することが好ましい。
接続する工程では、上記噴出物を捕集する捕集部材１３０を第２開口部１１２に接続する。具体的には、捕集部材１３０の開口部を第２開口部１１２に接続する。捕集部材１３０の開口部と第２開口部１１２との間に隙間が形成される場合には、この隙間をテープなどで封止することが好ましい。
【0060】
〔加熱する工程〕
加熱する工程では、電池Ｂを発熱させ、または電池Ｂを加熱して温度を上昇する。電池Ｂの温度を上昇させる方法としては、特に限定されるものでないが、例えば、電池Ｂに加熱面が当接するように配置されている電熱ヒータに給電して電池Ｂを加熱してもよいし、過剰な電気を供給して（過剰充電状態にして）発熱させてもよいし、釘などの鋭利な導電材を電池Ｂに刺して内部で短絡させてもよい。
加熱する工程では、電池Ｂを発熱させ、または電池Ｂを加熱して温度を上昇する。電池Ｂの温度を上昇させる方法としては、特に限定されるものでないが、例えば、電池Ｂに加熱面が当接するように配置されている電熱ヒータに給電して電池Ｂを加熱してもよいし、過剰な電気を供給して（過剰充電状態にして）発熱させてもよいし、釘などの鋭利な導電材を電池Ｂに刺して内部で短絡させてもよい。
【0061】
〔算出する工程〕
算出する工程では、加熱された電池Ｂの安全弁から噴出する噴出物の流量を、ピトー管１２０（またはオリフィス）で測定した差圧から算出する。具体的には、上記差圧から上記式（１）および上記式（２）（または上記式（３））を用いて上記噴出物の流量を算出する。算出する工程では、同時に、捕集部材１３０で上記噴出物を捕集することが好ましく、上記式（１）（または上記式（３））で用いられる流体密度ρは、捕集部材１３０で捕集した上記噴出物を分析して上記式（４）で算出した平均分子量の値を用いることが好ましい。
算出する工程では、加熱された電池Ｂの安全弁から噴出する噴出物の流量を、ピトー管１２０（またはオリフィス）で測定した差圧から算出する。具体的には、上記差圧から上記式（１）および上記式（２）（または上記式（３））を用いて上記噴出物の流量を算出する。算出する工程では、同時に、捕集部材１３０で上記噴出物を捕集することが好ましく、上記式（１）（または上記式（３））で用いられる流体密度ρは、捕集部材１３０で捕集した上記噴出物を分析して上記式（４）で算出した平均分子量の値を用いることが好ましい。
【0062】
＜利点＞
当該流量算出装置１００，２００および当該流量算出方法は、電池Ｂから噴出する噴出物の流路１１３を形成する筒状部材１１１と、流路１１３に配設されている差圧測定部（ピトー管１２０またはオリフィス）とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。算出した流量は、電池の熱暴走による各種シミュレーション、例えば複数の電池を接続した電池パックの安全性のシミュレーションなどに好適に用いられる。
当該流量算出装置１００，２００および当該流量算出方法は、電池Ｂから噴出する噴出物の流路１１３を形成する筒状部材１１１と、流路１１３に配設されている差圧測定部（ピトー管１２０またはオリフィス）とを備えているため、上記噴出物を拡散させることなく、その差圧を測定することができる。このため、上記噴出物の流量を精度よく算出することができる。算出した流量は、電池の熱暴走による各種シミュレーション、例えば複数の電池を接続した電池パックの安全性のシミュレーションなどに好適に用いられる。
【0063】
また、筒状部材１１０の第２開口部１１２に捕集部材１３０を接続することで、上記差圧測定部による上記噴出物の測定と上記噴出物の捕集とを同時に行うことができ、上記流量をより精度よく算出することができる。
【0064】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本開示の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載および技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換または追加が可能であり、それらは全て本開示の範囲に属するものと解釈されるべきである。
上記実施形態は、本開示の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載および技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換または追加が可能であり、それらは全て本開示の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【0065】
筒状部材に配設されるピトー管は、Ｌ型であってもよい。
【0066】
【0067】
図３、図４および図５では、ケーシングの接続部を平面視で略円形に示している。すなわち、筒状部材の横断面が略円形をなしているものとして図示をしている。筒状部材は、流路を形成できるものであれば、その横断面が、円形であることに限定されるものではなく、楕円形、矩形、多角形などであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本開示の流量算出装置および流量算出方法は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができ、算出した流量は、電池の熱暴走による各種シミュレーション、例えば、複数の電池を接続した電池パックの安全性のシミュレーションなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【0069】
１００，２００ 流量算出装置
１１０ 筒状部材
１１１ 第１開口部
１１２ 第２開口部
１１３ 流路
１２０ ピトー管
１３０ 捕集部材
２１０ ケーシング
２１１ 接続部
２１２ 蓋部
２１２ａ 穴部分
２１２ｂ 安全弁用孔
２１２ｃ，２１２ｄ 蓋凹部分
２１２ｅ，２１２ｆ 蓋挿通孔
２１２ｇ 第１溝部分
２１２ｈ 第２溝部分
２１３ 第１側部
２１３ａ 底部分
２１３ｂ 背部分
２１３ｃ，２１３ｄ 側部分
２１３ｅ 凹部分
２１３ｆ，２１３ｇ ヒータ用挿通孔
２１４ 第２側部
２１４ａ 溝部分
Ｂ 電池
Ｂ１，Ｂ２ 電極
Ｔ 温度計
１１０ 筒状部材
１１１ 第１開口部
１１２ 第２開口部
１１３ 流路
１２０ ピトー管
１３０ 捕集部材
２１０ ケーシング
２１１ 接続部
２１２ 蓋部
２１２ａ 穴部分
２１２ｂ 安全弁用孔
２１２ｃ，２１２ｄ 蓋凹部分
２１２ｅ，２１２ｆ 蓋挿通孔
２１２ｇ 第１溝部分
２１２ｈ 第２溝部分
２１３ 第１側部
２１３ａ 底部分
２１３ｂ 背部分
２１３ｃ，２１３ｄ 側部分
２１３ｅ 凹部分
２１３ｆ，２１３ｇ ヒータ用挿通孔
２１４ 第２側部
２１４ａ 溝部分
Ｂ 電池
Ｂ１，Ｂ２ 電極
Ｔ 温度計
【要約】
【課題】本開示は、電池から噴出する噴出物の流量を精度よく求めることができる流量算出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】本開示の一態様に係る流量算出装置は、長手方向の両端に第１開口部および第２開口部を有し、電池から噴出する噴出物の流路を形成する筒状部材と、上記流路に配設されている差圧測定部を含む流量算出手段とを備える。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】