CN212998068U - 一种自动灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动灭火装置，其包括：外壳体，其具有收容空间，所述外壳体包括与进水管相连接的壳体进水口、与出水管相连接的壳体出水口；冷却组件，其包括储水单元，所述储水单元与所述壳体出水口和所述壳体进水口连通，所述储水单元自下而上依次包括导热材料层、毛细孔层、密封材料层以及储水箱；电池单元，其包括电池蓄水池、位于该电池蓄水池上方的支架及收容于该支架内的电池组。本实用新型的自动灭火装置通过物理式触发降温灭火，提高了装置的灵敏性，提高了装置的安全性。

Description

一种自动灭火装置

技术领域

本实用新型涉及电化学储能领域，具体涉及一种自动灭火装置。

背景技术

近年，在光伏与电动汽车产业等相关产业的带动下，电池产业规模增长迅速，目前将电池用作分布式电站以及户用家庭储能的应用日渐增多。

储能行业快速发展同时也还有很多安全隐患，特别是电池箱因为热失控而着火甚至爆炸的众多事件，让消费者对于电池安全疑虑重重。

电池箱消防系统显得格外重要，目前市面上的电池箱的电子防火系统，大体由温度/烟雾传感器统采集火灾状态再传递信息至电池管理模块，电池管理模块读取信号后，再去触发灭火系统的工作模式。但当火灾发生时出现在一些特殊情况，比如采集信号的电缆被损坏失效，火情影响了电池管理系统本身或者支持灭火系统运作的电源停止工作，都有可能导致火灾，给使用者带来危险以及其他的损失。

因此，有必要提供一种新结构且更安全的自动灭火装置。

实用新型内容

为解决现在技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种自动灭火装置，其包括：外壳体，其具有收容空间，所述外壳体包括与进水管相连接的壳体进水口、与出水管相连接的壳体出水口；冷却组件，其包括储水单元，所述储水单元与所述壳体出水口和所述壳体进水口连通，所述储水单元自下而上依次包括导热材料层、毛细孔层、密封材料层以及储水箱；电池单元，其包括电池蓄水池、位于该电池蓄水池上方的支架及收容于该支架内的电池组。

优选地，所述储水箱为金属箱体，所述储水箱的在长度方向的长度大于所述支架的在长度方向上的长度。

优选地，所述密封材料层包括由以下材料中的一种形成：蜡、EVA树脂或锡铋合金。

优选地，所述毛细孔层包括多个毛细孔，所述毛细孔内填充有导热材料。

优选地，所述导热材料包括导热硅脂或导热胶带。

优选地，所述储水箱的底部由密封材料层密封形成，该密封材料层为易熔材料层。

优选地，所述自动灭火装置包括：在所述电池组的温度高于设定阈值时，触发所述储水箱的非密封状态，并且所述毛细孔层的毛细孔内的导热材料熔化形成水流通道，并所述储水箱内的水通过该水流通道进入所述电池组内。

优选地，所述自动灭火装置包括：在所述电池组的温度大于设定阈值时，所述毛细孔层的毛细孔所熔化形成的水流通道由导热材料再次填充密封，并触发所述储水箱的密封状态。

优选地，所述自动灭火装置还包括第一排水细管，该第一排水细管的一端与所述电池蓄水池的上端相连通，该第一排水细管的另一端与主排水管相连通。

优选地，所述自动灭火装置还包括主排水管，该主排水管布置在所述外壳体的顶部。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型的自动灭火装置解决了灭火系统本身的失效问题，通过物理式触发降温灭火，提高了装置的灵敏性，提高了装置的安全性。具体地，采用物理式触发式灭火，无需电子系统，无需电源，不用担心灭火系统因为系统失效而无法进行工作，注入的自来水也会从溢气排水口流至地漏，从而不会对室内造成影响，由此提高了装置的安全性。此外，上述结构设计能够避免例如蓄电池等电池组发生的火灾事故，能够提供可靠的保障。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的自动灭火装置的示意性结构图。

图2为本实用新型的实施例1的自动灭火装置的另一角度的(图1中 I部分)局部结构的剖视图。

图3为本实用新型的实施例2的自动灭火装置的示意性结构图。

图4为本实用新型的实施例2的自动灭火装置的另一角度的局部结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中，以第一表面为上表面，以第二表面为与第一表面相对的下表面。

针对电池箱内电池组热失控的问题，本实用新型的发明人进行了研究，并提出了一种自动灭火装置。

需要说明的是，对于热失控的假设两种情况，包括局部热失控与完全热失控。

具体地，在第一种情况下，当局部热失控发生时，储水箱底部的密封失效也会是局部的，这种情况下水会影响该部分的电池，并注入电池底部的蓄水池内，再通过第一排水细管(即初级排水细管)排放到地漏中，由此避免水注满电池箱内，能确保部分电池正常工作。

在第二种情况下，当电池箱完全热失控时，蓄水池的存水能力以及初级排水管排水的效率会低于储水箱毛细孔的排水量。这时水将溢出电池蓄水池然后浸满整个电池箱，溢出的水将通过电池箱顶部的主排水管排到地漏。

实施例1

下面将参照图1和图2描述本实用新型的自动灭火装置的实施例。

图1为本实用新型的自动灭火装置的示意性结构图。

如图1所示，本实用新型的自动灭火装置包括外壳体1(也称为电池箱)，其具有收容空间，所述外壳体1包括与进水管相连接的壳体进水口2、与出水管相连接的壳体出水口；冷却组件，其包括储水单元3，所述储水单元3与所述壳体出水口和所述壳体进水口2连通，所述储水单元3自下而上依次包括导热材料层34、毛细孔层33、密封材料层32以及储水箱31(参见图2)；电池单元，其包括电池蓄水池5、位于该电池蓄水池5上方的支架及收容于该支架内的电池组4。

在本示例中，储水箱31为金属箱体，其外形为扁平状，其底部分布毛细孔，储水箱31与自来水管连接，内部空间能存储少量水。

具体地，储水箱31的在长度方向的长度大于所述支架的在长度方向上的长度。

在本示例中，密封材料层32为易熔材料层，该易熔材料层包括由以下材料中的一种形成：蜡、EVA树脂或锡铋合金。

需要说明的是，易熔材料层包括熔点在80℃左右的非金属材料，如蜡、热熔的EVA树脂等。但是不限于此，也可以是金属材料，如锡铋合金等。

具体地，如图2所示，所述毛细孔层33包括多个毛细孔，所述毛细孔内填充有导热材料。

进一步地，所述导热材料包括导热硅脂或导热胶带。

更进一步地，导热材料为导热专用材料，如导热硅脂，导热胶带等。注意，导热材料不能堵塞毛细孔的出水。

在本示例中，首先，使用导热材料(以熔点在80℃的微晶蜡为例)将储水箱底部以及毛细孔层内的毛细孔密封。

需要说明的是，这一层蜡(密封材料层)的具有一定承受力能够承受自来水水压，保证储水箱处于密封状态。该密封材料层的一侧面紧贴储水箱的底部，另一侧面靠近热源(即电池组)，让热量能迅速传导到储水箱底部。

具体地，导热材料包括石墨烯、导热粘合剂、导热硅胶片、导热绝缘材料、导热界面材料、导热矽胶布、导热胶带、导热硅脂、导热膏、散热膏、散热硅脂、散热油、散热膜、导热膜等。

优选地，所述储水箱31的底部由密封材料层32密封形成，该密封材料层32为易熔材料层和/或导热材料层，优选为易熔材料层。

在本示例中，所述自动灭火装置包括：在所述电池组的温度高于设定阈值时，触发所述储水箱31的非密封状态，并且所述毛细孔层33的毛细孔内的导热材料熔化形成水流通道，并所述储水箱31内的水通过该水流通道进入所述电池组内。

需要说明的是，在本示例中，设定阈值为60℃～80℃，优选为80℃。但是不限于此，上述仅作为优选的示例，还可以是其他数值或范围。

优选地，所述自动灭火装置包括：在所述电池组的温度大于设定阈值时，所述毛细孔层33的毛细孔所熔化形成的水流通道由导热材料再次填充密封，并触发所述储水箱31的密封状态。

在本示例中，所述自动灭火装置还包括第一排水细管6，该第一排水细管6的一端与所述电池蓄水池5的上端相连通，该第一排水细管6的另一端与主排水管7相连通，通过主排水管7将液体或者气体排出至地漏8。

具体地，所述自动灭火装置还包括主排水管7，该主排水管7布置在所述外壳体1的顶部。

进一步地，所述自动灭火装置还包括与所述储水箱31相连通的进水管和出水管，该进水管通过所述进水阀3与外部冷水源，所述出水管与所述主排水管7相连通。

工作原理

灭火装置工作原理：进水口与自来水管连接，自来水注入密封后的储水箱。当电池箱内部热失控，热量积累到一定程度，密封的储水箱将被触发，不再密封，水将从储水箱底部分散的毛细孔注入到电池箱中。

在电池正常工作时，微晶蜡为固态，储水箱处于密封状态。当电池热失控，热量通过导热材料迅速的传导到储水箱底部，毛细孔内的填充材料 (微晶蜡)首先熔化，紧接着的是储水箱底部的密封材料层(微晶蜡)，当密封材料层不足以承载水压(即密封材料层的承载力小于水压力)，储水箱将不在处于密封状态，自来水将会从毛细孔注入到电池箱中。

当局部热时效时，该系统又具备水流自动关闭功能。局部的密封材料层(微晶蜡)熔化后，这部分毛细孔处于打开状态。当水流注入后，电池的热失控得到解决，温度降低，储水箱底部的周围熔化的蜡会流动到之前毛细孔内凝固将其堵塞，储水箱再次密封。由此，解决了电池箱内热失控的问题，还提高了装置的整体安全性。

实施例2

在该实施例中，与实施例1的区别在于，所述自动灭火装置包括监测单元和控制单元，所述监测单元包括温度监控组件9，所述温度监控组件 9缠绕于所述支架2上且抵接于所述电池组件12，并且所述温度监控组件9用于监测所述电池组件12的温度；控制单元与温度监控组件9相连接，所述控制单元设置于所述外壳体1内，并用于控制开启或关闭进水阀3。

需要说明的是，在实施例2中电池组件12和实施例1中电池组是指相同的组件。

具体地，所述自动灭火装置还包括：外壳体1(也称为电池箱)，其是具有收容空间的密闭容器，并作为电池箱，所述外壳体1包括与进水管相连接的壳体进水口、与出水管相连接的壳体出水口，其中，外壳体1的底部安装有一个进水阀3，进水阀3与例如自来水管等外部冷水源连接，进水阀的出口则裸露于外壳体1的底部；支架2，其内置于所述外壳体1内；电池组件12，其设置于所述支架2上；冷却组件，其包括储水单元，其位于所述电池组件12的上方，与所述壳体出水口和所述壳体进水口连通

在本示例中，如图3所示，所述控制单元包括弹簧机构8，所述弹簧机构8包括可伸缩的弹性构件，该弹性构件的上端与所述温度监控组件9 的一端连接，所述弹性构件的下端与所述进水阀3连接，所述弹性构件用于在受到所述温度监控组件9向下的作用力时开启所述进水阀3。

具体地，所述控制单元包括位于所述弹簧构件下方的挡板7，所述弹簧构件用于受力向下推动挡板7以开启进水阀3。

在本示例中，弹簧构件为弹簧；进水阀3为常态关闭，受压开启状态。

在另一示例中，所述控制单元包括重力机构，所述重力机构5包括重力构件，该重力构件的上端与所述温度监控组件9的一端连接且处于悬吊状态，所述重力构件的下端与所述进水阀3连接，所述重力构件用于在受到所述温度监控组件9的作用力时开启所述进水阀3。

需要说明的是，采用处于压缩状态弹簧提供的弹性势能(或重力构件的重力势能)作为能量源，由于温度监控组件9卷绕每一组电池组件12，并与各个电池组件12形成特定贴合面积(在本实用新型中，也称为监测点)，这些监测点分布在电池表面作为多个监测点，以保证监控的高灵敏性。

具体地，所述温度监控组件9为低熔点合金条或塑料拉绳，所述温度监控组件9的一端锁定于所述支架2，另一端与所述控制单元连接，所述温度监控组件9与每组电池组件12之间贴合形成特定贴合面积，以用于监测电池组件12的温度。

需要说明的是，在本实用新型中，低熔点合金是指熔点在300℃以下的金属及其合金，通常由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。

在本示例中，所述温度监控组件9为塑料拉绳，该塑料拉绳例如超高压聚乙烯，将弹簧拉成压缩状态(或悬吊一配重块)。如图4所示，温度监控组件9布置在支架2的滚轮13上，温度监控组件9地一端连接弹簧 (或配重块)，另一端拉紧后用锁紧块14锁定在支架2上。

进一步地，支架2紧贴在电池组12上，一旦在拉绳任何一个位置发生热失控导致融化断裂，进水阀3便开启。

在本示例中，支架2为框架构件，其包括横向肋条和竖向肋条。

进一步地，所述进水阀3包括阀入口和阀出口，该阀入口位于所述外壳体1的底部，该阀出口与外部冷水源4连接。

更进一步地，所述自动灭火装置还包括：在所述温度监控组件9监测到所述电池组件12的温度低于设定阈值的情况下，所述温度监控组件9 的一端用于触发所述控制单元以开启进水阀3，以允许外部冷水源的水进入电池箱(外壳体)1内，用于为电池组冷却降温或灭火。

在本示例中，所述自动灭火装置还包括位于所述外壳体1的一侧壁的壳体出水口，该壳体出水口通过排出管道10与外部地漏6连通。

具体地，在所述排出管道10与所述壳体出水口之间设有单向阀11，所述单向阀11用于控制排出外壳体内的气体或液体。

进一步地，所述冷却组件还包括与所述储水单元连通的进水管和出水管，该进水管通过所述进水阀3与外部冷水源，所述出水管通过单向阀11 与外部地漏6连通。

在本示例中，单向阀11的阀入口处于电池箱内顶部，出口连接排出管道10，排出管道10的一端连接单向的11地出口，另一端连接外部地漏 6，该外部地漏6与下水道连通。

需要说明的是，上述仅作为示例进行说明，不能理解对本实用新型的限制。

与现有技术相比，本实用新型的自动灭火装置解决了灭火系统本身的失效问题，通过物理式触发降温灭火，提高了装置的灵敏性和安全性。具体地，采用物理式触发式灭火，无需电子系统，无需电源，不用担心灭火系统因为系统失效而无法进行工作，注入的自来水也会从溢气排水口流至地漏，从而不会对室内造成影响，由此提高了装置的安全性。此外，上述结构设计能够避免例如蓄电池等电池组发生的火灾事故，能够提供可靠的保障。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动灭火装置，其特征在于，其包括：

外壳体，其具有收容空间，所述外壳体包括与进水管相连接的壳体进水口、与出水管相连接的壳体出水口；

冷却组件，其包括储水单元，所述储水单元与所述壳体出水口和所述壳体进水口连通，所述储水单元自下而上依次包括导热材料层、毛细孔层、密封材料层以及储水箱；

电池单元，其包括电池蓄水池、位于该电池蓄水池上方的支架及收容于该支架内的电池组。

2.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于，所述储水箱为金属箱体，所述储水箱的在长度方向的长度大于所述支架的在长度方向上的长度。

3.根据权利要求2所述的自动灭火装置，其特征在于，所述密封材料层包括由以下材料中的一种形成：蜡、EVA树脂或锡铋合金。

4.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于，所述毛细孔层包括多个毛细孔，所述毛细孔内填充有导热材料。

5.根据权利要求4所述的自动灭火装置，其特征在于，所述导热材料包括导热硅脂或导热胶带。

6.根据权利要求2所述的自动灭火装置，其特征在于，所述储水箱的底部由密封材料层密封形成，该密封材料层为易熔材料层。

7.根据权利要求4或5所述的自动灭火装置，其特征在于，所述自动灭火装置包括：

在所述电池组的温度高于设定阈值时，触发所述储水箱的非密封状态，并且所述毛细孔层的毛细孔内的导热材料熔化形成水流通道，并所述储水箱内的水通过该水流通道进入所述电池组内。

8.根据权利要求7所述的自动灭火装置，其特征在于，所述自动灭火装置包括：

在所述电池组的温度大于设定阈值时，所述毛细孔层的毛细孔所熔化形成的水流通道由导热材料再次填充密封，并触发所述储水箱的密封状态。

9.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于，所述自动灭火装置还包括第一排水细管，该第一排水细管的一端与所述电池蓄水池的上端相连通，该第一排水细管的另一端与主排水管相连通。

10.根据权利要求9所述的自动灭火装置，其特征在于，所述自动灭火装置还包括主排水管，该主排水管布置在所述外壳体的顶部。

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