JP2014090782A - 電力貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力貯蔵システムは、複数のナトリウム・硫黄電池30を断熱箱24と断熱蓋26で構成した断熱容器に収納したモジュール電池18を複数備え、電力をモジュール電池18に蓄電して利用する。発煙消火装置40は、モジュール電池18の断熱蓋26の外側面に装置本体42を配置し、そこから噴出管44及びエルボ45を介して断熱容器内に噴出ヘッドを配置し、ナトリウム・硫黄電池30の異状による火災を検出した場合、装置本体42内の固形消火剤に点火して燃焼することで消火用エアロゾルを発生し、モジュール電池18の断熱容器内に消火用エアロゾルを噴出して火災を消火抑制する。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数のナトリウム・硫黄電池を容器に収納したモジュール電池を複数備え、電力をモジュール電池に蓄電して利用する電力貯蔵システムに於いて、
ナトリウム・硫黄電池の火災を検出した場合に、消火用エアロゾルを容器内に噴出して消火する発煙消火装置をモジュール電池の容器に設けたことを特徴とする。
モジュール電池の容器は、断熱構造を備えた断熱箱と断熱蓋で構成し、
発煙消火装置は、装置本体と噴出管で構成し、装置本体を断熱蓋の外側に配置し、当該装置本体に一端を連結した噴出管の他端を、断熱蓋を貫通して容器内に導入して噴出口を開口する。
発煙消火装置の噴出管は、容器内に位置する噴出口に、消火用エアロゾルの噴出力で破壊開放する閉鎖板を設ける。
発煙消火装置の装置本体は、
断熱蓋の外側に固定され、噴出管の接続口を備えた筐体と、
筐体に収納され、燃焼により消火用エアロゾルを発生する固形消火剤と、
筐体から噴出管を通して引き込まれた信号線に接続して容器内に配置された温度検出素子により容器内温度を検出する温度検出部と、
温度検出部による検出温度がナトリウム・硫黄電池の火災による所定温度以上の場合に、ヒータの通電過熱により固形消火剤に点火して燃焼させる点火回路部と、
点火回路部に電源を供給する電池電源と、
を備える。
温度検出部は、容器内に複数の温度検出素子を分散配置して、筐体から噴出管を通して容器内に引き出した複数の信号線の各々に接続し、
点火回路部は、複数の温度検出素子の少なくとも何れかによる検出温度がナトリウム・硫黄電池の火災による所定温度以上の場合に、ヒータの通電過熱により固形消火剤に点火して燃焼させる。
温度検出部は、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固形消火剤に点火して燃焼させる。
点火回路部は、外部から点火信号を入力した場合に、ヒータの通電過熱により固形消火剤に点火して燃焼させる。
発煙消火装置の筐体は、
筐体内部に支持部材を介して浮いた状態に配置し、固形消火剤を収納した消火剤収納ケースと、
消火剤収納ケースから噴出した消火用エアロゾルを噴出口に導く煙道を形成する煙道構造と、
煙道に配置した火炎噴出防止部材と、
を備える。
本発明の電力貯蔵システムは、複数のナトリウム・硫黄電池を収納した高温動作型のモジュール電池の容器に発煙消火装置を配置し、ナトリウム・硫黄電池の異常に伴う火災を検出した場合に、発煙消火装置から消火用エアロゾルを容器内に噴出して消火するようにしたため、ナトリウム・硫黄電池が、製造不良、内部ショート、過充電等の種々の原因によるベータ・アルミナ固体電解質管の破損によりナトリウムと硫黄が接触して高温反応を起こし、電池温度が著しく上昇し、その結果、ナトリウム・硫黄電池の破裂開放や発火が起き、活物資であるナトリウムと硫黄の漏出した場合に、この火災を検出して発煙消火装置から消火用エアロゾルを容器内に噴出し、モジュール電池の容器内で消火抑制して、他のナトリウム・硫黄電池の活物質漏れの連鎖を防止し、またモジュール電池を火元として他のモジュール電池に延焼して大きな火災に拡大してしまうことを未然に防止することを可能とする。
ナトリウム・硫黄電池は、溶融ナトリウムと溶融硫黄をそれぞれ負極と正極の活物質として使用し、電解質にはナトリウムイオン伝導性のセラミックスであるベータ・アルミナを使用し、約300℃で運転することから、モジュール電池の容器は、断熱構造(真空断熱構造)を備えた断熱箱と断熱蓋からなる断熱容器で構成している。このためモジュール電池に発煙消火装置を設ける場合、モジュール電池の断熱容器内の高温雰囲気の影響を受けない配置及び構造とすることが重要である。
発煙消火装置の噴出管は、容器内に位置する噴出口に、消火用エアロゾルの噴出力で破壊開放する封止板を設けることにより、容器内の高温雰囲気が噴出管に入ることを阻止し、モジュール電池容器内の高温雰囲気の影響を抑制し、発煙消火装置の温度を可能な限り低減可能とする。
発煙消火装置は、筐体、固形消火剤、温度検出部、点火回路部で構成した装置としており、水系の消火手段に比べると、例えばブックサイズ程度のコンパクトで且つ軽量とすることができ、ナトリウム・硫黄電池を収納したモジュール電池の容器に外付けしても、容器の設置スペースに大きく影響することはない。
温度検出部は、容器内に複数の温度検出素子を分散配置して、筐体から噴出管を通して容器内に引き出した複数の信号線の各々に接続したため、モジュール電池の例えば断熱蓋に信号線を貫通して容器内に配置した温度検出素子と容器外側の装置本体とを接続する必要がなくなり、容器内に配置した温度検出素子と外部に配置した装置本体との間の信号線接続が簡単にできる。
また、発煙消火装置の点火回路部は、ヒータの通電加熱により固形消火剤に点火して燃焼させた場合に、外部へ消火起動信号を出力するため、例えば消火起動信号に基づきシステムの監視センタ等に消火起動を表示して報知することを可能とする。
発煙装置の点火回路部は、外部から点火信号を入力した場合に、ヒータの通電過熱により固形消火剤に点火して燃焼させるようにしたため、温度検出部によるモジュール電池の火災検出に基づく自動消火に加え、例えばモジュール電池の高温異常を監視センタの運転員がモジュール温度異常警報から気付いた場合などに、監視センタ装置の手動操作に基づき、発煙消火装置を遠隔的に起動して、消火用エアロゾルを容器内に噴出して、火災を抑制消火することを可能とする。
図1は屋外設置した本発明による電力貯蔵システムの外観を示した説明図である。図1に示すように、屋外に設置した電力貯蔵システム10は、例えば4基のパッケージ12を横に連設しており、パッケージ12は前部に両開きの扉14を備え、扉14の内部は架台16により上下に例えば5段に仕切られており、架台16の各々に多数のナトリウム・硫黄電池を格納したモジュール電池18を収納しており、電力貯蔵システム10全体として、本実施形態では合計20台のモジュール電池18を収納している。なお、電力貯蔵システム10に収納するモジュール電池18の台数は、必要とする出力及び容量に対応した適宜の台数とする。
図2はモジュール電池を一部破断して内部構造と共に示した斜視図、図3はモジュール電池を一部破断して内部構造と共に示した正面図、図4はモジュール電池の平面図、図5はモジュール電池の断熱蓋を内側から示した平面図、及び図6はモジュール電池の発煙消火装置を配置した部分の側面断面図である。
図2乃至図6に示すように、モジュール電池18は前述した乾燥砂の自己消火性を含む各種の安全対策を講じているが、これに加えて本実施形態あっては、モジュール電池18の断熱容器内でナトリウム・硫黄電池の異常により発生した火災を積極的に消火抑制するため、発煙消火装置40を設けている。
図7は発煙消火装置の実施形態を示した断面図、図8は発煙消火装置の蓋を外して筐体内部を示した説明図である。
図7及び図8に示すように、モジュール電池18における断熱蓋26の外側面には、発発煙消火装置40の装置本体42を取付けている。発煙消火装置40は、長手方向の一端に開口した扁平箱状の筐体54と、筐体54の開口に装着する蓋部材56で構成し、筐体54の開口に蓋部材56を密閉装着し、ビス57により固定している。
図9は噴出管の断熱蓋に対する取付構造を示した断面図、図10は噴出ヘッドの噴出口に設けた封止板を示した説明図である。
図11は発煙消火装置に設けた点火回路部の実施形態を示した回路図である。
図12はモジュール電池18に設けた発煙消火装置40の動作を示した説明図である。図12において、発煙消火装置40に収納した点火回路部68がモジュール電池18の断熱容器内に配置したシース熱電対46(図7参照)の起電力で流れる電流からの火災を検出した場合、又は外部から点火制御信号が入力した場合、ヒータ70に通電加熱して固形消火剤62に点火し、固形消火剤62を燃焼して消火用エアロゾルを発生する。
図13は発煙消火装置を2台設置したモジュール電池を示した説明図、図14は図13のモジュール電池を一部破断して内部構造と共に示した断面図、図15は図13のモジュール電池の平面図である。
図16は放熱量を変更するための断熱プレートを着脱自在な構造をもつ断熱蓋を用いたモジュール電池を示した斜視図、図17は図16の断熱蓋に断熱プレートを配置した状態を示した斜視図である。
(点火回路部)
上記の実施形態にあっては、発煙消火装置の点火回路部に外部から電源を供給して動作しているが、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するようにしても良い。
また、温度検出部は、シース熱電対を用いた上記の実施形態に限定されず、モジュール電池が動作する約300℃の高温環境で火災に伴う温度上昇を検知する適宜の温度検出素子を用いた温度検出部としても良い。
噴出ヘッド50の封止板84の材質は、耐熱樹脂製ではなく、耐熱ガラスや耐熱ガラスシート或いはガラス繊維樹脂を使用することができる。
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。
12:パッケージ
14:扉
16:架台
18:モジュール電池
20:吸気ギャラリ
22:排気口
24:断熱箱
26:断熱蓋
28:ヒータパネル
30:ナトリウム・硫黄電池
32:乾燥砂
40:発煙消火装置
42:噴出管接続口
44:噴出管
45:エルボ
46:シース熱電対
48,77,78:信号線
50:噴出ヘッド
52:ケーブル
54:筐体
56:蓋部材
58:噴出管接続口
60:消火剤収納ケース
62:固形消火剤
64,65,66:支持片
68:点火回路部
70:ヒータ
72:コネクタ
74:プラグ
75:煙道
76:電源線
80:火炎噴出防止部材
84:封止板
96:マルチプレクサ
98:アンプ
100:トランジスタ
108:リレー
110,112,114:常開リレー接点
115:プレート収納部
116:断熱プレート
118:切欠
120:消火用エアロゾル
Claims (10)
- 複数のナトリウム・硫黄電池を容器に収納したモジュール電池を複数備え、電力を前記モジュール電池に蓄電して利用する電力貯蔵システムに於いて、
前記ナトリウム・硫黄電池の火災を検出した場合に、消火用エアロゾルを前記容器内に噴出して消火する発煙消火装置を前記モジュール電池の容器に設けたことを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項1記載の電力貯蔵システムに於いて、
前記モジュール電池の容器は、断熱構造を備えた断熱箱と断熱蓋で構成し、
前記発煙消火装置は、装置本体と噴出管で構成し、前記装置本体を前記断熱蓋の外側に配置し、当該装置本体に一端を連結した前記噴出管の他端を、前記断熱蓋を貫通して容器内に導入して噴出口を開口したことを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項1記載の電力貯蔵システムに於いて、前記発煙消火装置の噴出管は、前記容器内に位置する前記噴出口に、前記消火用エアロゾルの噴出力で破壊開放する閉鎖板を設けたことを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項2記載の電力貯蔵システムに於いて、
前記発煙消火装置の装置本体は、
前記断熱蓋の外側に固定され、前記噴出管の接続口を備えた筐体と、
前記筐体に収納され、燃焼により前記消火用エアロゾルを発生する固形消火剤と、
前記筐体から前記噴出管を通して引き込まれた信号線に接続して容器内に配置された温度検出素子により容器内温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部による検出温度が前記ナトリウム・硫黄電池の火災による所定温度以上の場合に、ヒータの通電過熱により前記固形消火剤に点火して燃焼させる点火回路部と、
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電力貯蔵システム。
- 請求項4記載の電力貯蔵システムに於いて、
前記温度検出部は、前記容器内に複数の温度検出素子を分散配置して、前記筐体から前記噴出管を通して前記容器内に引き出した複数の信号線の各々に接続し、
前記点火回路部は、前記複数の温度検出素子の少なくとも何れかによる検出温度が前記ナトリウム・硫黄電池の火災による所定温度以上の場合に、ヒータの通電過熱により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電力貯蔵システム。
- 請求項4又は5記載の電力貯蔵システムに於いて、前記温度検出素子は容器内温度に応じた起電力を発生する熱電対であることを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項4又は5記載の電力貯蔵システムに於いて、
前記温度検出素子は、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固形消火剤に点火して燃焼させることを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項4記載の電力貯蔵システムに於いて、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、消火起動信号を外部に出力することを特徴とすることを特徴とする電力貯蔵システム。
- 請求項4記載の電力貯蔵システムに於いて、前記点火回路部は、外部から点火信号を入力した場合に、ヒータの通電過熱により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電力貯蔵システム。
- 請求項4記載の電力貯蔵システムに於いて、
前記発煙消火装置の筐体は、
前記筐体内部に支持部材を介して浮いた状態に配置し、前記固形消火剤を収納した消火剤収納ケースと、
前記消火剤収納ケースから噴出した前記消火用エアロゾルを前記噴出口に導く煙道を形成する煙道構造と、
前記煙道に配置した火炎噴出防止部材と、
を備えたことを特徴とする電力貯蔵システム。
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