JP2013161735A - 蓄電デバイス及び蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】難燃剤の種類や量を容易に変更することができ、内部で発生する高圧ガスと難燃剤とを効率よく接触させて難燃化することができる蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】
蓄電モジュール２０は、蓄電ケースの内圧上昇時に蓄電ケース内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁３を備えた蓄電ユニットと、高圧ガスを難燃化するための難燃剤とを備えた蓄電デバイスであって、難燃剤は、カートリッジ式容器１１に封入され、カートリッジ式容器は、内部に高圧ガスを流入するためのガス流入口１２を有しており、防爆弁の開弁時に高圧ガスの圧力でガス流入口を開き、高圧ガスと難燃剤とをカートリッジ式容器の内部で接触させる。カートリッジ式容器は、内部に迷路状であって難燃剤を配置したガス流通経路を備える。このガス流通経路に高圧ガスを流通させると高圧ガスに難燃剤を効率よく接触させて難燃化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常時に蓄電ユニットの内部で発生する可燃性ガスを難燃化する機能を備えた蓄電デバイス及び蓄電モジュールに関する。

二次電池や蓄電器（capacitor）等の蓄電デバイスは、過充電や短絡等の異常時に内部の温度が上昇し大量のガスが発生して内部の圧力も上昇する。そのため、所定の圧力を超えた場合に容器内部から電解液やガスを安全に放出するために、安全弁を備えた蓄電デバイスが提案されている。蓄電デバイス内部から放出されるガスの中には可燃性ガスが含まれるため、外部に放出する際には可燃性ガスを難燃化することが好ましい。

難燃剤は一般に電解液と接触することにより、電解液を変質させて蓄電デバイスの特性を低下させることが知られている。そのため、消火剤や不活性流体等の難燃剤を蓄電デバイスや蓄電モジュールに設ける際には、難燃剤と電解液が接触しない構成を採用することが一般的である（特許文献１〜３）。

特開２００７−２７０１１号公報 特開２０１０−１４７００４号公報 特開平９−１６１７５４号公報

しかし、蓄電デバイスを構成する蓄電ユニットの内部で発生する高圧の可燃性ガスを難燃剤に導くための経路や可燃性ガスを難燃剤に接触させるためのスペースを蓄電ユニットの内部に設けると、蓄電ユニットの構成が複雑となるために、可燃性ガスと難燃剤との接触効率が低下し、十分な難燃化効果が得られなくなる。この問題は蓄電デバイスを構成する蓄電ユニットを複数組み合わせた蓄電モジュールについても同様である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、蓄電ユニットの内部で発生する高圧ガスを難燃剤と効率よく接触させることで高圧ガスに含まれる可燃性ガスを確実に難燃化することを主たる技術的課題とする。

本発明に係る蓄電デバイスは、正極及び負極が電解液とともに封入された蓄電ケースと、蓄電ケースの内圧上昇時に蓄電ケース内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁とを具備した蓄電ユニットと、高圧ガスに含まれる可燃性ガスを難燃化するための難燃剤を封入するための容器とを備えており、この容器は蓄電ケースと着脱が可能なカートリッジ式容器であって、その内部に高圧ガスを流入させるためのガス流入口又は内部の難燃剤を噴射するためのガス噴射口を有し、防爆弁の開弁時に高圧ガスの圧力によりガス流入口又はガス噴射口を開くことにより、高圧ガスと難燃剤とを蓄電ユニットの外部で接触させることを特徴とする。蓄電ユニットの外部とは、具体的には、蓄電ユニットの防爆弁よりも外側を指す。

このような構成により、蓄電ユニットの内部で発生する高圧ガスと難燃剤とを効率よく接触させて高圧ガスに含まれる可燃性ガスを確実に難燃化することができる。

ここで、「難燃剤」とは、可燃性のガスを難燃化するための物質をいう。本明細書において、難燃剤は、特に断らない限り、気体、液体及び固体等、その性状を問わない。難燃剤の種類も特に限定されないが、一例として、臭素化合物などのハロゲン化合物やリン化合物等の有機系のものや、アンチモン化合物や金属水酸化物等の無機系のものを挙げることができる。但し、難燃剤を噴射する場合は、ガス、粉体、霧状の液体など噴射に適した性状であることが好ましい。

なお、本件発明者らは、先に高圧ガスを吸収するガス吸収材をカートリッジに封入した蓄電デバイス等を開発している。ガス吸収材は、ガスを吸収することが目的であって、主に多孔質性の粒状物からなり、ガスを吸収して留まるものである。そのため、吸収するだけでは可燃性の高圧ガスを吸収したガス吸収材自体が発火や燃焼する可能性も否定できない。この意味において、ガス吸収材はガスを難燃化することを目的とする難燃剤とは本質的に異なるものである。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、カートリッジ式容器は、内部に高圧ガスを流通させるための迷路状のガス流通経路を具備していてもよい。このような構成により、高圧ガスを流通させる流通経路を長くして高圧ガスと難燃剤との接触させる機会を増やすことができ、高圧ガスと難燃剤との接触効率を向上させることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、カートリッジ式容器は、ガス流入口より導入した高圧ガスを外部に排出するための１つ又は複数のガス流出口とを具備することが好ましい。このような構成により、蓄電ユニットの防爆弁から放出される高圧ガスがカートリッジ式容器の内部に滞留することを抑えて、カートリッジ式容器の内部を流通させることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、カートリッジ式容器は、内部に高圧ガスを流通させるための単純なガス流通経路と、難燃剤を収容する収容領域とを具備し、ガス流通経路中に絞り部を有し、絞り部に単純なガス流通経路と収容領域とを連通する小さな開口部を有することが好ましい。

このような構成により、防爆弁の開弁時に蓄電ユニットの内部で発生した高圧ガスが絞り部を流通することによって小さな開口部から難燃剤を噴射させ、その高圧ガスに難燃剤を接触させることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、小さな開口部は、熱融解フィルムで隙間無く覆われていてもよい。このような構成により、高圧ガスがガス流通経路を流通する前では難燃剤がガス流通経路に進入することを抑えて高圧ガスが流通する経路を確保することができ、高圧ガスがガス流通経路を流通する際には小さな開口部の熱融解性フィルムをその高圧ガスで除去することができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、難燃剤は常温常圧において液体であって、単純な流通経路の壁面は難燃剤を染み込ませることの可能な部材で構成されていることが好ましい。このような構成により、単純な流通経路を流通させる高圧ガスと難燃剤との接触効率を向上させることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、カートリッジ式容器は外部から収容領域に向かって連通する逆止弁を有することが好ましい。このような構成により、収容領域内の圧力の低下を抑えて小さな開口部から難燃剤を噴射させることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、小さな開口部はカートリッジ式容器の下方に設けられ、収容領域の内部には、小さな開口部に難燃剤を導くための傾斜板が設けられていることが好ましい。このような構成により、小さな開口部から空気が噴射されることを抑えて難燃剤を噴射し易くすることができる。

本発明に係る蓄電デバイスにおいて、カートリッジ式容器は、難燃剤が高圧充填され、高圧ガスの圧力により難燃剤を噴射口から噴射開始させるように構成されていてもよい。

このような構成により、防爆弁の開弁時に蓄電ユニットの内部で発生した高圧ガスの圧力によって難燃剤を噴射させて高圧ガスを難燃剤に接触させることができる。

本発明に係る蓄電モジュールは、正極及び負極が電解液とともに封入された蓄電ケースと、蓄電ケースの内圧上昇時に蓄電ケース内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁とを具備した蓄電ユニットを複数並置してなる蓄電ユニット群と、防爆弁のそれぞれに接続された複数の導管と導管のそれぞれに接続された１つの主導管からなる配管と、高圧ガスを難燃化するための難燃剤を封入した容器とを備えており、この容器は、蓄電ケースと着脱が可能なカートリッジ式容器であり、内部に高圧ガスを流入するためのガス流入口と高圧ガスを流通させるための迷路状のガス流通経路とを具備し、蓄電デバイスを構成する蓄電ユニットの少なくとも１つの防爆弁の開弁時に高圧ガスの圧力によりガス流入口を開くことにより、高圧ガスと難燃剤とをガス流通経路内で接触させることを特徴とする。

このような構成により、各蓄電ユニットの内部で発生した高圧ガスを配管でまとめて効率よく難燃化することができる。

本発明によれば、蓄電ユニットの内部で発生する高圧ガスをカートリッジ式容器内部の難燃剤と接触させて難燃化することができる。

第１の実施形態の蓄電デバイスを示す図 第１の実施形態の変形例を示す図であって、（ａ）は他の変形例を示すカートリッジの断面図、（ｂ）はさらに別の変形例を示すカートリッジの断面図 第２の実施形態の蓄電デバイスを示す図 第３の実施形態の蓄電モジュールを示す斜視図 第４の実施形態の蓄電デバイスを示す図 第４の実施形態の蓄電デバイスの変形例を示す図 第５の実施形態の蓄電デバイスを示す図 噴射口から難燃剤を噴射させる構成を説明する図であって、（ａ）は噴射口から難燃剤を噴射させる前を示す図、（ｂ）は噴射口から難燃剤を噴射させた直後を示す図 ガス圧により難燃剤を噴射させる構成を説明する図であって、（ａ）は噴射口から難燃剤を噴射させる前を示す図、（ｂ）は噴射口から難燃剤を噴射させた直後を示す図 誤作動防止機構を説明する図であって、（ａ）は誤作動防止機構の一例を示す図、（ｂ）は誤作動防止機構の他の例を示す図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、各実施形態はいずれも例示であり、本発明の限定的な解釈を与えるものではない。各実施形態において、同一又は同種の部材には同一の符号を用いる場合がある。図中の矢印は主にガスの流れる方向を示す。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の蓄電デバイスを示し、蓄電ユニットの正面図とカートリッジの内部構造を表した断面図を示している。

図１に示すように、第１の実施形態の蓄電デバイス２０は、主に蓄電ユニット１と、カートリッジ１０とで構成される。蓄電ユニット１とカートリッジ１０とは気密を保持した状態で図示しない連結部材により連結される。

蓄電ユニット１は、蓄電ケース１ａ内に図示しない蓄電要素が封入され、正極及び負極端子２、２と、防爆弁３とを有する。この図の例では、端子２及び防爆弁３は、蓄電ケース１ａの上面部に設けられている。

カートリッジ１０はガス流入口としてのガス流入弁１２とガス流出口としてのガス流出弁１３とを有する容器であり、ガス流入弁１２はカートリッジ１０の下面中央部に、ガス流出弁１３はカートリッジ１０の上面両端部にそれぞれ配置されている。防爆弁３とガス流入弁１２とは気密を保持した状態で隙間無く連結されている。

カートリッジ１０は内部に仕切体１６及びフィルター１７が設けられ、難燃剤１４が封入されている。消化剤として用いられる炭酸水素ナトリウムを主成分とするような粒状或いは粉体の難燃剤を使用する場合は、カートリッジ１０内にそのまま封入することが可能である。炭酸カリウム溶液、ハロゲン化溶液、リン酸エステル溶液などのような液体の場合には、例えばセラミックスフェルト等の不燃性のフェルト、綿やガラス繊維等の多孔体に担持させてその担持体１５を封入する。或いは、高圧ガス発生時は高温状態となるため、熱融解性のカプセルをカートリッジ１０内に封入してそのカプセル内に難燃剤を閉じ込めておいてもよい。
カートリッジ１０は内部に仕切体１６及びフィルター１７が設けられ、難燃剤１４が封入されている。消化剤として用いられる炭酸水素ナトリウムを主成分とするような粒状或いは粉体の難燃剤を使用する場合は、カートリッジ１０内にそのまま封入することが可能であるが、炭酸カリウム溶液、ハロゲン化溶液、リン酸エステル溶液などのような液体の場合には、例えばセラミックスフェルト等の不燃性のフェルト、綿やガラス繊維等の多孔体に担持させてその担持体を封入する。或いは、高圧ガス発生時は高温状態となるため、熱融解性のカプセルをカートリッジ１０内に封入してそのカプセル内に難燃剤を閉じ込めておいてもよい。

難燃剤１４又は難燃剤を担持した担持体１５は、目詰まりが生じない程度の量を充填することが好ましい。フィルター１７は、主にガスを通過させて難燃剤又は難燃剤を担持した担持体を通過させないもので構成される。多孔体やフィルターは、高温のガスにより溶融したり軟化したりして目詰まりを起こさないものが好ましい。

図１に示すように、仕切体１６はカートリッジ１０の内部に迷路状の流通経路Ｒ１を形成する。このような構成によると、単純な流通経路よりもガスと難燃剤との接触面積が増大し、接触時間を長くするため、より確実に高圧ガスを難燃化することが可能となる。

本実施形態の蓄電デバイス２０は、蓄電ユニット１の内部で発生した高圧ガスを防爆弁３及びガス流入弁１２を介してカートリッジ１０内に流入させ、その内部で難燃化して外部環境に排出することができる。カートリッジ１０は着脱による交換も容易であるため、蓄電デバイス２０の仕様によってカートリッジ１０を交換するだけで難燃剤の種類や量を容易に変更することができる利点がある。

図２は、第１の実施形態の変形例を示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、いずれもカートリッジの変形例を示す断面図である。図２（ａ）に示すカートリッジ３０は、第１の実施形態で説明したカートリッジ１０の内部に更にメッシュ１８が設けられている。メッシュ１８は容器１１の内部を上下２つに区画し、難燃剤１４又は難燃剤を担持した担持体１５は、メッシュ１８から下側に収容されている。メッシュ１８は、フィルター１７と同様にガスを通過させるが難燃剤やその担持体を通過させないもので構成される。このような構成によると、高圧ガスの流入時に難燃剤又は難燃剤を担持した担持体がガスと共に上方へ移動することを抑え、高圧ガスと難燃剤との接触機会のバラツキを抑えることができる。

図２（ｂ）に示すカートリッジ４０は、ガス流入弁４２とガス流出弁４３とを有する容器であり、ガス流入弁４２はカートリッジ４０の下面中央部に、ガス流出弁４３はカートリッジ４０の上面両端部にそれぞれ配置されている。カートリッジ４０は内部に仕切体４６及びフィルター４７が設けられ、難燃剤４４又は難燃剤を担持した担持体４５が封入されている。

仕切体４７及びフィルター４７の配置が図１を用いて説明した第１の実施形態とやや異なっており、これによりガスの流通経路Ｒ１の構成が異なっている。流通経路Ｒ１中には難燃剤又は難燃剤を担持した担持体の収容領域がフィルター４７で仕切って構成され、難燃剤又は難燃剤を担持した担持体はその収容領域内に保持されている。このようなカートリッジ４０を用いても、第１の実施形態で説明したカートリッジ１０を用いる場合と同様に、効率よく蓄電ユニットの内部で発生した高圧ガスを難燃化して排出することができる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の蓄電デバイスを示し、蓄電ユニットの正面図とカートリッジの内部構造を表した断面図を示している。

図３に示すように、蓄電デバイス５０は、主に蓄電ユニット５１と、カートリッジ４０とで構成される。蓄電ユニット５１とカートリッジ４０とは気密を保持した状態で図示しない連結部材により連結される。

本実施形態では、上述した第１の実施形態とは異なり、カートリッジ４０が蓄電ユニットの側面部に設けられている。蓄電ユニット５１の正極及び負極端子５２、５２は、蓄電ケース５１ａの上面部に設けられているのに対して、防爆弁５３は蓄電ケース５１ａの側面部にガス流入弁４２と防爆弁５３とが対向するように設けられている。

このように、蓄電ユニット５１とカートリッジ４０との位置関係は主に防爆弁の位置関係によって任意に選択することが可能である。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態の蓄電モジュールの全体構成を示している。
図４に示すように、蓄電モジュール６０は、複数の蓄電ユニット１と難燃剤を封入したカートリッジ４０と、消火装置６４が配管６２により接続されている。配管６２は一つの主導管６２ａと複数の導管６２ｂから構成されている。消火装置６４には難燃剤やその他の必要な消火設備が備えられている。

このような構成によると、各蓄電ユニット１の内部で発生した高圧ガスを配管６２でまとめてカートリッジ４０及び消火装置６４に送り出すことができる。なお、カートリッジ４０に代えて上述した他のカートリッジを用いてもよく、或いは、可燃性ガスの発生量に応じてカートリッジ４０を複数用いてもよいし消火装置６４を省略してもよい。

本実施形態の蓄電モジュール６０においては各導管６２ｂの経路中に逆止弁が設けられていてもよい。一つの蓄電ユニット１から高圧ガスが噴出された場合でも、そのガスが他の蓄電ユニット１に流れ込むことを防止でき、温度上昇等の影響を一つの蓄電ユニットにとどめることができるためである。

（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態の蓄電デバイスを示している。
図５に示すように、蓄電デバイス７０は、主に蓄電ユニット７１と、カートリッジ８０とで構成される。蓄電ユニット７１とカートリッジ８０とは気密を保持した状態で図示しない連結部材により連結される。

蓄電ユニット７１は、蓄電ケース７１ａ内に図示しない蓄電要素が封入され、正極及び負極端子７２、７２と、防爆弁７３とを有する。この図の例では、端子７２及び防爆弁７３は、蓄電ケース１ａの上面部に設けられている。

カートリッジ８０は、ガス流入弁８２とガス流出弁８３とを有する容器であり、ガス流入弁８２はカートリッジ８０の下面右端部付近に、ガス流出弁８３はカートリッジ８０の上面右端部付近にそれぞれ配置されている。カートリッジ８０の上端部には、ガス流出弁８３と逆止弁８８が設けられている。

カートリッジ８０は、内部に流通経路Ｒ２と難燃剤８４を収容する収容領域Ｓとを形成する。カートリッジ８０の材質は、金属やセラミック等を用いることができる。難燃剤８４は常温常圧において液体状であり、炭酸カリウム溶液、ハロゲン化溶液、リン酸エステル溶液等を用いることができる。

流通経路Ｒ２は、経路中の下方に局所的に流路を狭くするように絞った絞り部８５を有する。絞り部８５は、小さな開口部８６を有する。小さな開口部８６は、流通経路Ｒ２と収容領域Ｓとを連通している。このような構成において高圧ガスが絞り部８５を通過すると、高圧ガスの流速が絞り部８５で速くなることで絞り部８５の圧力が下がり、小さな開口部８６から液体状の難燃剤８４を流通経路Ｒ２側に流入させることができる。よって、小さな開口部８６の大きさは、高圧ガスが絞り部８５を流通すると流通経路Ｒ２と収容領域Ｓとの圧力差を生じさせて収容領域Ｓから流通経路Ｒ２に難燃剤を流入させることのできる程度でよい。このとき、逆止弁８８から収容領域Ｓに大気を流入させて内部圧力の低下を抑える。収容領域Ｓは、小さな開口部８６に難燃剤を導くための傾斜板８７が設けられている。傾斜板８７は、逆止弁８８から流入した大気が小さな開口部８６から噴射されるのを抑えることができる。

流通経路Ｒ２の壁面はセラミックフェルト等の難燃剤８４を染み込ませることの可能な部材で形成してもよい。或いは、気密性が保持された流通経路の壁面上にさらに難燃剤を染み込ませることの可能な部材を形成してもよい。このようにすると、流通経路Ｒ２全体でガスと難燃剤８４とを接触させることができ、その接触効率を向上させることができる。小さな開口部８６は、熱融解性フィルムで流通経路Ｒ２側から隙間無く覆われていてもよい。このようにすると、流通経路Ｒ２に高圧ガスの流入前に難燃剤８４の流入を防止して高圧ガスが流通する経路を確保でき、高圧ガスが流入した際には高圧ガスの温度で熱融解性フィルムを融解させて除去し、難燃剤８４を流通経路Ｒ２側に流入させることができる。

本実施形態の蓄電デバイス７０は、蓄電ユニット７１の内部で発生した高圧ガスによって流通経路Ｒ２中の絞り部８５に設けられた小さな開口部８６から液体状の難燃剤８４を流通経路Ｒ２に流入させてその高圧ガスに難燃剤８４を混合させることができ、その高圧ガスを難燃化して排出することができる。

図６は、第４の実施形態の蓄電デバイスの変形例を示している。図６に示すように、蓄電デバイス９０は、主に蓄電ユニット９１と、カートリッジ１００とで構成される。蓄電ユニット９１とカートリッジ１００とは気密を保持した状態で図示しない連結部材により連結される。

蓄電ユニット９１は、蓄電ケース９１ａ内に図示しない蓄電要素が封入され、正極及び負極端子９２、９２と、防爆弁９３とを有する。この図の例では、端子９２は蓄電ケース１ａの上面部に設けられ、防爆弁９３は、蓄電ケース９１ａの側面部下方に設けられている。

カートリッジ１００は、ガス流入口としてのガス流入弁１０２とガス流出口としてのガス流出弁１０３と逆止弁１０８とを有する容器であり、ガス流入弁１０２はカートリッジ１００の一方の側面部下方付近に、ガス流出弁１０３はカートリッジ１００の他方の側面部下方付近に、逆止弁１０８は上面部にそれぞれ配置されている。

カートリッジ１００は、内部に流通経路Ｒ２と難燃剤８４を収容する収容領域Ｓとを形成する。カートリッジ１００の材質は、金属やセラミック等を用いることができる。難燃剤１０４は常温常圧において液体状であり、炭酸カリウム溶液、ハロゲン化溶液、リン酸エステル溶液等を用いることができる。

流通経路Ｒ３は、経路中であって局所的に流路を狭くするように絞った絞り部１０５を有する。絞り部１０５は、小さな開口部１０６を有する。小さな開口部１０６は、流通経路Ｒ３と収容領域とを連通している。蓄電デバイス９０のようにしても、上述した蓄電デバイス７０と同様に小さな開口部１０６から液体状の難燃剤１０４を流通経路Ｒ３側に流入させることができる。このとき、逆止弁１０８は収容領域に大気を流入させて収容領域内の圧力の低下を抑える。

このように、蓄電デバイス９０とカートリッジ１００との位置関係は主に防爆弁の位置によって任意に選択することが可能である。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態の蓄電デバイスを示している。図７に示すように、蓄電デバイス１１０は、主に蓄電ユニット１１１と、スプレー式カートリッジ１２０とを有する。蓄電ユニット１１１とカートリッジ１２０とは容易に取り付け又は取り外しができる図示しない連結部材により連結される。

蓄電ユニット１１１は、蓄電ケース１１１ａ内に図示しない蓄電要素が封入され、正極又は負極の端子１１２と、蓄電ケース１１１ａ内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁１１３とを有する。この図の例では、端子１１２は蓄電ケース１ａの上面両端部に、防爆弁１１３は蓄電ケース１１１ａの上面部の一方の端部にそれぞれ設けられている。

スプレー式カートリッジ１２０は、噴射口１２２と噴射を開始させるための部材１２３とを有する容器であり、内部に難燃剤１２５を高圧充填している。噴射口１２２は、カートリッジ１２０の側面部に設けられている。部材１２３は、噴射口１２２と同一面であって噴射口１２２の上方に回転軸１２４の周りに回転自在にして配置されている。部材１２３にガスを所定の圧力以上で下方から噴射すると、部材１２３が回転軸１２４の周りで半時計回りに回転し、通常時に閉じている噴射口１２２が開く機構となっている。

スプレー式カートリッジ１２０の材質は、金属の他、フッ素系樹脂等の高耐食性材料、プラスチックや炭素材料等の軽量材料及びこれらの複合材料を用いることができる。噴射口１２２の材質は、耐熱性及び耐薬品性の高いものが好ましく、その耐性を有する金属やセラミック等を用いることができる。難燃剤１２５は、炭酸カリウム溶液、ハロゲン化溶液、リン酸エステル溶液や炭酸ガス等を用いることができる。

図８は、噴射口１１２から難燃剤を噴射させる構成を説明する図である。図８（ａ）は、難燃剤を噴射させる前を示し、図８（ｂ）は、難燃剤を噴射させた直後を示す。図８（ａ）に示すように、噴射口１２２は高圧ガスを放出した際の高圧ガスの軌道に向け、噴射を開始させるための部材１２３は防爆弁１１３の上方に配置する。

図８（ｂ）に示すように、蓄電ユニット１１１の内部で発生した高圧ガスが放出領域Ｆのように防爆弁１１３から放出されると、部材１２３はその高圧ガスの圧力により矢印Ｒａのように回転する。部材１２３が回転すると噴射口１２２が開く機構となっており、スプレー式カートリッジ１２０は噴射口１２２から噴射領域Ｇのように難燃剤１２５を噴射する。このようにして、蓄電デバイス１１０は、難燃剤１２５を高圧ガスに接触させて高圧ガスを難燃化することができる。

本実施形態の蓄電デバイス１１０は、蓄電ユニット１１１の内部で発生した高圧ガスの圧力で噴射口１２２から難燃剤１２５を噴射させ、その高圧ガスに難燃剤１２５を接触させ、その高圧ガスを難燃化することができる。次に、スプレー式カートリッジにおいて難燃剤を噴射させるための具体的な構成を説明する。

図９は、ガス圧により難燃剤を噴射させる構成の例を示している。図９（ａ）は、噴射口から難燃剤を噴射させる前を示す図であり、蓄電ユニットの正面の一部とカートリッジの内部構造を表した断面の一部をそれぞれ示している。図９（ｂ）は、噴射口から難燃剤を噴射させた直後を示す図である。

図９（ａ）に示すように、スプレー式カートリッジ１３０は、噴射口１３２と高圧ガスを受けるための部材１３３と噴射口１３２を開くためのスイッチ部材１３６とを有する容器であり、内部に難燃剤１３５を高圧充填している。噴射口１３２は、容器の側面部に設けられている。部材１３３は、噴射口１３２と同一面であって噴射口１３２の上方に回転軸１３４の周りに回転自在にして配置されている。部材１３３の一方は外部に突出し、他方はスイッチ部材１３６の上面と接している。なお、スプレー式カートリッジ１３０は、上述したスプレー式カートリッジ１２０と同様にして蓄電ユニット１１１と容易に取り付け又は取り外しができる図示しない連結部材により連結されている。

図９（ｂ）に示すように、蓄電ユニット１１１の内部で発生した高圧ガスが放出領域Ｆのように防爆弁１１３から放出されると、高圧ガスを受けるための部材１３３はその高圧ガスの圧力により矢印のように回転する。このとき、部材１３３によりスイッチ部材１３６が押圧されて噴射口１３２が開き、スプレー式カートリッジ１３０は噴射口１３２から噴射領域Ｇのように難燃剤１３５を噴射する。

高圧ガスと接触する部分は、セラミック等の耐熱性及び耐薬品性の高い材料を用いることが好ましい。難燃剤噴射の誤作動を防止し、高圧ガスの噴出時に確実に難燃剤を噴射させるために、スイッチ部材１３６が作動する負荷を２．９〜１９．６［Ｎ］程とすることが好ましい。高圧ガスを受けるための部材１３３は、高圧ガスを効率よく受けられる形状であれば様々なものを用いることができる。

図１０は、誤作動防止機構を説明する図である。図１０（ａ）は、誤作動防止機構の一例を示す図であり、図１０（ｂ）は、誤作動防止機構の他の例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、防爆弁１１３と高圧ガスを受けるための部材１３３との間にストッパー１３７を配置する。ストッパー１３７は、防爆弁１１３と部材１３３とにそれぞれ接続されている。ストッパー１３７と防爆弁１１３とは接着剤で接着される。この接着剤は、高温時に溶解又は軟化するものが好ましく、高圧ガスを噴出時にストッパー１３７が外れ易くなる。

このようにすると、ストッパー１３７により通常時誤作動で難燃剤を噴射することを防止することができ、高圧ガスの噴出時には防爆弁１１３とストッパー１３７とを切り離して難燃剤を噴射させることができる。

図１０（ｂ）に示すように、熱融解性テープ１３８で蓄電ユニット１１１と高圧ガスを受けるための部材１３３とを接続し、さらにＬ字状のストッパー１３９を容器の側面部に部材１３３を下方から支持するように配置する。蓄電ユニット１１１の内部で発生した高圧ガスが１３０［℃］以上であるため、熱融解性テープ１３８はその１３０［℃］で融解する材料、例えば、ポリエチレンを用いることができる。このようにしても、通常時誤作動で難燃剤を噴射することを防止することができ、高圧ガスの噴出時には蓄電ユニットと部材１３３とを切り離して難燃剤を噴射させることができる。

１、５１ 蓄電ユニット
３、５３ 防爆弁
１０、３０、４０ カートリッジ
１２、４２ ガス流入弁
１３、４３ ガス流出弁
２０、５０ 蓄電デバイス
６０ 蓄電モジュール
６２ 配管
７０、９０ 蓄電デバイス
７１、９１ 蓄電ユニット
７３、９３ 防爆弁
８０、１００ カートリッジ
８２、１０２ ガス流入弁
８３、１０３ ガス流出弁
８４、１０４ 難燃剤
８５、１０５ 絞り部
８６、１０６ 小さな開口部
１１０ 蓄電デバイス
１１１ 蓄電ユニット
１１３ 防爆弁
１２０、１３０ スプレー式カートリッジ
１２２ 噴射口
１２３ 噴射を開始させるための部材
１２５ 難燃剤
１３３ 高圧ガスを受けるための部材
１３７ ストッパー
１３８ 熱融解性テープ
１３９ Ｌ字状ストッパー
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 流通経路

Claims (11)

1. 正極及び負極が電解液とともに封入された蓄電ケースと、蓄電ケースの内圧上昇時に蓄電ケース内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁とを具備した蓄電ユニットと、
   前記高圧ガスに含まれる可燃性ガスを難燃化するための難燃剤を封入した容器とを備えた蓄電デバイスであって、
   前記容器は、前記蓄電ケースに対して着脱が可能なカートリッジ式容器であり、
   前記容器は、前記高圧ガスを前記容器の内部に流入するためのガス流入口又は前記難燃剤を噴射するためのガス噴射口を有し、
   前記防爆弁の開弁時に前記高圧ガスの圧力により前記ガス流入口又は前記ガス噴射口を開くことにより、前記高圧ガスと前記難燃剤とを前記蓄電ユニットの外部で接触させることを特徴とする蓄電デバイス。
2. 前記カートリッジ式容器は、
   内部に前記高圧ガスを流通させるための迷路状のガス流通経路を具備することを特徴とする請求項１記載の蓄電デバイス。
3. 前記カートリッジ式容器は、
   前記ガス流入口より導入した高圧ガスを外部に排出するための１つ又は複数のガス流出口とを具備することを特徴とする請求項２記載の蓄電デバイス。
4. 前記カートリッジ式容器は、
   内部に高圧ガスを流通させるための単純なガス流通経路と、難燃剤を収容する収容領域とを具備し、
   前記単純なガス流通経路中に絞り部を有し、
   前記絞り部の近傍に前記単純なガス流通経路と前記収容領域とを連通する小さな開口部を有することを特徴とする請求項１記載の蓄電デバイス。
5. 前記カートリッジ式容器は外部から前記収容領域に向かって連通する逆止弁を有することを特徴とする請求項４記載の蓄電デバイス。
6. 前記小さな開口部は前記カートリッジ式容器の下方に設けられ、
   前記収容領域の内部には、前記小さな開口部に前記難燃剤を導くための傾斜板が設けられていることを特徴とする請求項４記載の蓄電デバイス。
7. 前記カートリッジ式容器は、
   前記難燃剤が高圧充填され、
   前記高圧ガスの圧力により前記難燃剤を前記噴射口から噴射を開始させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の蓄電デバイス。
8. 前記カートリッジ式容器は、
   噴射を開始させるための部材を備え、
   前記噴射を開始させるための部材を固定するためのストッパー部材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項７記載の蓄電デバイス。
9. 正極及び負極が電解液とともに封入された蓄電ケースと、前記蓄電ケースの内圧上昇時に前記蓄電ケース内部の高圧ガスを逃がすための防爆弁とを具備した蓄電ユニットを複数並置してなる蓄電ユニット群と、
   前記防爆弁のそれぞれに接続された複数の導管と前記導管のそれぞれに接続された１つの主導管からなる配管と、
   前記高圧ガスを難燃化するための難燃剤を封入した容器とを備える蓄電モジュールであって、
   前記容器は、前記蓄電ケースと着脱が可能なカートリッジ式容器であり、
   内部に前記高圧ガスを流入するためのガス流入口と前記高圧ガスを流通させるための迷路状のガス流通経路とを具備し、
   前記蓄電デバイスの少なくとも１つの前記防爆弁の開弁時に前記高圧ガスの圧力により前記ガス流入口を開くことにより、前記高圧ガスと前記難燃剤とを前記ガス流通経路内で接触させることを特徴とする蓄電モジュール。
10. 前記蓄電ユニットは電池又はキャパシタであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
11. 前記蓄電ユニットは電池又はキャパシタであることを特徴とする請求項９記載の蓄電モジュール。

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