JP2015099121A - 環境試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の爆発による槽本体の損傷を抑え、爆発耐性を向上した環境試験装置を提供する。【解決手段】環境試験装置１は、試料としての電池Ｂが収容される収容空間２ａを有し、収容空間２ａと外部とを連通するベント開口２ｄを有する槽本体２と、ベント開口２ｄに開閉自在に取り付けられた放圧ベント４と、電池Ｂの熱暴走の初動期を検知する熱暴走検知部１８と、放圧ベント４を開放させるベント駆動部１３と、熱暴走検知部１８が熱暴走の初動期を検知したときに、放圧ベント４を開放させるようにベント駆動部１３を制御する駆動制御部５とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、環境試験装置に関する。

従来、リチウムイオン電池などの二次電池の性能評価および安全性を評価するための試験は、恒温槽などの環境試験装置の内部で行うことができる。

電池の評価を行う際には、例えば、試料としての電池が、環境試験装置の槽本体の内部の収容空間に収容され、槽本体の収容空間内の温度を設定温度にし、電池に対して所定の充放電を行う性能評価が行われる。または、所定の設定温度に加熱する加熱試験や過充電試験、過放電試験、電池を強制的に破壊する釘刺し試験や圧壊試験などの安全性試験が行われる。これらの試験では、電池の温度変化を調べるとともに電池が熱暴走するか否かを監視している。

電池が熱暴走をしたときには、電池の温度および内部圧力が上昇し、発火、爆発する傾向がある。電池が爆発した場合、爆発時に発生する瞬間的な膨張圧力によって、密閉された環境試験装置の槽本体が損傷するおそれがある。

そこで、特許文献１記載の環境試験装置では、槽本体の天井の開口部に爆発ベントと呼ばれる弁が設置されている。電池の爆発時には、爆発時の膨張圧力によって爆発ベントが開放するため、槽本体の内部の圧力上昇が緩和される。これにより、環境試験装置の耐力（耐久性）を補っている。

特開２００１−２６３７７３号公報

しかし、上記の爆発ベントは、電池の爆発時の膨張圧力によって開放する構造であるので、電池の爆発の瞬間には、爆発ベントは閉じた状態であり、槽本体は密閉状態を維持している。そのため、槽本体は、爆発の瞬間には、爆発時の膨張圧力を爆発ベントが閉じた状態で受けることになる。例えば、爆発の瞬間から爆発ベントが開放までの時間は１秒未満のわずかの時間であるが、その間に槽本体は膨張圧力を受けることによって瞬間的に膨張することにより損傷を受ける。さらに、前記のような爆発が繰り返し行われる環境試験装置（例えば、複数の電池を収容している場合）などでは槽本体の損傷が顕著になり、例えば、槽本体が膨張変形したまま元の状態に戻らなくなるおそれがある。

また最近では、二次電池における電池容量は増加していく傾向にあり、それに伴って、電池に蓄積されるエネルギーは大きくなるので、爆発時の膨張圧力はますます大きくなる。また、自動車搭載用二次電池や航空機用の二次電池などの需要も増大しており、これらの二次電池では、過充電など過酷な使用状態も想定されている。そのため、電池の加熱試験を行う環境試験装置は、爆発耐性の向上が要求されている。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、電池の爆発による槽本体の損傷を抑え、爆発耐性を向上した環境試験装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明の環境試験装置は、試料としての電池が収容される収容空間を有し、収容空間と外部とを連通するベント開口を有する槽本体と、前記ベント開口を開閉する放圧ベントと、前記電池の熱暴走の初動期を検知する熱暴走検知部と、前記放圧ベントを開放させるベント駆動部と、前記熱暴走検知部が前記熱暴走の初動期を検知したときに、前記放圧ベントを開放させるように前記ベント駆動部を制御する駆動制御部とを備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、熱暴走検知部が電池の熱暴走の初動期を検知したときに、駆動制御部は、ベント駆動部を駆動させる。これにより、放圧ベントが開放されるので、電池が爆発する直前で放圧ベントを開放することが可能である。したがって、槽本体の内部で電池が爆発したとしても、その爆発の時点では、放圧ベントはすでに開放されているため、電池の爆発による槽本体の損傷を抑え、爆発耐性を向上させることが可能である。

また、前記熱暴走検知部は、温度検知部によって検知された前記電池の温度に基づいて前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、熱暴走検知部は、電池温度に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、熱暴走を早期かつ確実に検知することが可能になる。

また、前記判定部は、前記電池の温度の増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合以上であるか否かによって、前記熱暴走の初動期か否かを判定するのが好ましい。

かかる構成によれば、熱暴走検知部は、電池の温度の増加率に基づいて熱暴走の初動期であることを正確に検知することが可能になる。例えば、電池の温度が熱暴走でない原因で一時的に上昇しても、熱暴走検知部の判定部は、電池の温度の増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合でないことによって、前記熱暴走の初動期でないことを判定することが可能になる。その結果、電池が熱暴走をしていない場合に誤って放圧ベントを開放するおそれが低減する。

また、前記熱暴走検知部は、内部抵抗検知部によって検知された前記電池の内部抵抗に基づいて、前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、熱暴走検知部は、電池の内部抵抗に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、電池の温度変化に影響を受けることなく、熱暴走を早期かつ確実に検知することが可能になる。

また、前記熱暴走検知部は、前記電池の膨張を検知する膨張検知部と、前記膨張に基づいて、前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部とを有するのが好ましい。

かかる構成によれば、熱暴走検知部は、電池の膨張に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、電池の温度変化に影響を受けることなく、電池の熱暴走を確実に検知することが可能になる。

また、前記駆動制御部は、前記放圧ベントを予め設定された一定時間開放した後に当該放圧ベントを閉じるように、前記ベント駆動部を制御するのが好ましい。

かかる構成によれば、電池が爆発した後に放圧ベントを自動的に閉じることが可能である。そのため、作業者による放圧ベントを閉じる作業が不要になり、作業者は環境試験装置を常時監視しなくてもよくなる。

前記駆動制御部は、前記槽本体の内部の温度が予め設定された温度以下になったときに、前記放圧ベントを閉じるように前記ベント駆動部を制御するのが好ましい。

電池が爆発した後に槽本体の内部の温度は瞬間的に上昇するが、その後、加熱試験を安全に行うことが可能な温度まで低下して安定している状態になれば、放圧ベントを閉じても安全上問題ないと考えられる。上記の構成によれば、電池が爆発した後に槽本体の内部の温度が予め設定された温度以下になったときに、放圧ベントを自動的に閉じることが可能である。そのため、作業者による放圧ベントを閉じる作業が不要になり、作業者は環境試験装置を常時監視しなくてもよくなる。

前記放圧ベントを閉じることに関する信号を発信する手動の外部スイッチをさらに備え、前記駆動制御部は、前記外部スイッチから前記信号を受けたときに、前記放圧ベントを閉じるように前記ベント駆動部を制御するのが好ましい。

かかる構成によれば、作業者が外部スイッチを手動で操作することにより、放圧ベントを任意のタイミングで閉じることが可能である。

以上説明したように、本発明の環境試験装置によれば、電池の爆発による槽本体の損傷を抑え、爆発耐性を向上することができる。

本発明の実施形態に係る環境試験装置の全体構成を示す概略断面図である。 図１の閉じた状態の放圧ベントおよびその周辺部の拡大断面図である。 図２の放圧ベントが開放された状態を示す拡大断面図である。 電池が熱暴走して爆発をするまでの間における、槽本体内の設定温度、電池温度、槽本体の壁面および扉の温度変化を示すグラフである。 図１の駆動制御部によるベント駆動部の制御プログラムのフローチャートである。 本発明の変形例に係る環境試験装置の圧縮空気によって作動するベント駆動部および閉じた状態の放圧ベントを示す拡大断面図である。 図６の放圧ベントが開放された状態を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の環境試験装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

図１に示される環境試験装置１は、試料を所定の温度条件に曝して試料に熱負荷を与える装置であり、試料としての電池Ｂの性能評価および安全性を評価するための試験（例えば、加熱試験）を行うことが可能である。電池Ｂは、充放電可能なリチウムイオン電池などの二次電池である。

環境試験装置１は、本体部４０と、放圧ベント４と、ベント駆動部１３と、温度検知部１１と、演算装置３とを備えている。

本体部４０は、槽本体２と、該槽本体２を支持する本体ケース４１とを備える。

槽本体２は、断熱壁によって囲まれた収容空間２ａを有する。槽本体２の天井壁２ｃには、収容空間２ａと外部とを連通するベント開口２ｄが形成されている。天井壁２ｃの上面には、ベント開口２ｄの周囲を囲む筒状のカバー２ｆが設けられている。試験対象となる電池Ｂは、収容空間２ａ内に収容される。

また、槽本体２の前面側の開口２ｂには、扉２ｅが開閉自在に取り付けられている。扉２ｅは、扉ロック部６によってロックされる。さらに、槽本体２には、収容空間２ａ内部の空気の吸気および排気を行う吸排気ダンパ９が設けられている。

さらに、図示されていないが、槽本体２の背面側には、収容空間２ａ内部の温度を調整する空調部が設けられており、槽本体２の収容空間２ａ内部を任意の温度に設定することが可能である。環境試験装置１は、例えば、恒温槽または恒温器などによって構成されている。

なお、環境試験装置１は、温度及び湿度を設定して、収容空間２ａ内の雰囲気を設定温度および湿度に調整する恒温恒湿槽によって構成されてもよい。さらに、本発明は、その他のタイプの環境試験装置にも適用可能である。

槽本体２の天井壁２ｃのベント開口２ｄには、放圧ベント４が開閉自在に取り付けられている。放圧ベント４は、具体的には、図１〜２に示されるように、本体部２１と、本体部２１の開く角度を規制するストッパ部２２と、当該本体部２１とストッパ部２２との間を連結する筒部２３とを有している。本体部２１は、ベント開口２ｄを全面的に覆うことが可能な面積を有する平板状の部分である。

ストッパ部２２は、放圧ベント４が開放している状態（図３参照）において、本体部２１が９０度以上開かないように、本体部２１の延びる方向から傾斜した角度で筒部２３に連結されている。例えば、ストッパ部２２は、放圧ベント２が閉じた状態（図２参照）において、天井壁２ｃに対して９０度未満の角度、例えば４５度傾斜した位置になるように筒部２３に連結されている。

筒部２３は、水平方向に延びる固定軸２４に回転自在に支持されている。放圧ベント４は、固定軸２４を回転軸として、上下方向に揺動することが可能である。固定軸２４は、例えば、槽本体２の天井壁２ｃ上面に設けられた筒状のカバー２ｆに対して両端固定されている。

放圧ベント４は、図２に示されるように、ベント駆動部１３のロッド１４によって押し上げられていない状態では、本体部２１の自重によってベント開口２ｄを閉じる位置を維持している。

ベント駆動部１３は、放圧ベント４を開放させる機構である。具体的には、ベント駆動部１３は、放圧ベント４を押し上げるロッド１４と、モータ１５とを有する。モータ１５は、その回転軸の回転角を制御可能なサーボモータなどからなる。モータ１５の回転駆動力は、例えば、ラック１６とピニオンギヤ１７（図２〜３参照）によって、ロッド１４を上下に駆動する力に変換される。ラック１６は、ロッド１４に形成されている。ピニオンギヤ１７は、モータ１５の回転軸に同軸状に固定されている。

ロッド１４の上端部１４ａは、ベント開口２ｄを通して放圧ベント４の本体部２１の下面に当接している。

温度検知部１１は、電池Ｂの表面に取り付けられ、電池Ｂの表面温度を検知する。温度検知部１１としては、従来公知の接触式の温度センサなどが用いられる。

演算装置３は、判定部１９と、ベント駆動部１３を駆動制御する駆動制御部５とを有している。

判定部１９は、温度検知部１１によって検知された電池Ｂの温度に基づいて熱暴走の初動期か否かを判定する。具体的には、判定部１９は、電池Ｂの温度の増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合以上であるか否かによって、熱暴走の初動期か否かを判定する。

前記の温度検知部１１と、判定部１９とによって、電池Ｂの熱暴走の初動期を検知する熱暴走検知部１８が構成されている。

ここで、図４のグラフを参照して、加熱試験時における電池Ｂの熱暴走の初動期における電池温度の挙動について参照する。

図４のグラフでは、槽本体２の収容空間２ａ内部の空気の温度をＩ、電池Ｂの表面温度をＩＩ、槽本体２の内壁面の温度をＩＩＩ、扉２ｅの内面の温度ＩＶで示している。

加熱試験を開始するときには、電池Ｂは、収容空間２ａ内部に収容され、後述の電源装置１０から所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加された状態になっている。この状態で、槽本体２の収容空間２ａ内部の温度Ｉは、あらかじめ設定された温度に基づいて、時間経過とともに段階的に徐々に温度を上げている。このとき、電池Ｂの表面温度ＩＩは、加熱試験の途中までは、収容空間２ａの内部の温度Ｉとともに徐々に温度が上がる。また、槽本体２の内壁面の温度ＩＩＩおよび扉２ｅの内面の温度ＩＶも、徐々に上がる。

しかし、加熱試験が進行するにつれて、電池Ｂの熱暴走が生じ、電池Ｂは時間Ａ（３０秒程度）の間に表面温度ＩＩが一定の割合以上で上昇する。そして、時間Ａ経過後に、電池Ｂは爆発して、表面温度ＩＩは急激に上昇してピークＰの状態になる。このとき、槽本体２の内壁面の温度ＩＩＩおよび扉２ｅの内面の温度ＩＶも急激に上昇する。電池Ｂは爆発した後、急激に表面温度ＩＩが低下する。

前記の図４のグラフに示されるように、電池Ｂが爆発直前の時間Ａの間に表面温度ＩＩが急激に上昇するので、熱暴走検知部１８では、温度検知部１１によって電池Ｂの表面温度ＩＩを検知し、電池Ｂの表面温度ＩＩの増加率が所定の時間内（例えば１〜２９秒）において予め設定された所定の割合以上であるか否かによって、電池Ｂが熱暴走の初動期であるか否かを判定する。

駆動制御部５は、熱暴走検知部１８が熱暴走の初動期を検知したときに、放圧ベント４を開放させるようにベント駆動部１３を制御する。具体的には、駆動制御部５は、モータ１５を作動させて、図３に示されるように、ロッド１４を上昇させるように制御する。

一方、駆動制御部５は、放圧ベント４を予め設定された一定時間開放させ、当該一定時間経過後に放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御する。これにより、電池Ｂの爆発が終了した場合に放圧ベント４を自動的に閉じることが可能である。ここで、放圧ベント４を開放させるための「一定時間」は、例えば、加熱試験を行う前に、電池を事前に加熱試験することによって得られた熱暴走の初動期から爆発が終了するまでの時間に関するデータに基づいて、当該時間と同じかそれよりも若干長い時間になるようにあらかじめ設定される。

また、収容空間２ａに複数の電池Ｂが収容されている場合には、各電池Ｂに温度検知部１１がそれぞれ取り付けられるようにすればよい。これにより、熱暴走検知部１８の判定部１９は、各電池Ｂごとに、温度検知部１１によって検知された電池Ｂの温度に基づいて熱暴走の初動期か否かを判定することが可能である。その結果、駆動制御部５は、熱暴走検知部１８が各電池Ｂの熱暴走の初動期を検知するごとに、放圧ベント４を開放させるようにベント駆動部１３を制御することが可能である。なお、ある電池の熱暴走の初動期を検知したことに基づいて放圧ベント４を開放しているときに、他の電池の熱暴走の初動期が検知された場合には、駆動制御部５は、最新の検知の時点からあらかじめ設定された一定時間、放圧ベント４の開放が継続されるように、ベント駆動部１３を制御すればよい。つまり、放圧ベント開放時間の計時を一旦リセットし、再度計時するようにすればよい。

また、環境試験装置１は、槽本体２の収容空間２ａ内部に収容された電池Ｂに所定の電圧を印加する電源装置１０と、槽本体２の天井壁２ｃの内面の温度を検知する天井温度検出部１２とをさらに備えている。

また、本体部４０には、ガス検知指示部７が設けられている。ガス検知指示部７は、槽本体２の収容空間２ａ内に爆発性のガス（水素など）を検知したときに、吸排気ダンパ９に対して、収容空間２ａ内部の空気の排気させるように指示する。また、槽本体２の収容空間２ａ内部には、電池Ｂが爆発したときに収容空間２ａ内に消化剤を噴射するための消化剤噴霧部８が設けられている。

前記のように構成された環境試験装置１では、図５に示されるフローチャートに示される手順で、駆動制御部５は、放圧ベント４の開閉を行うための制御を行う。

まず、加熱試験を行う前に、電池Ｂの熱暴走の初動期における参照用の温度増加率をあらかじめ設定して、駆動制御部５に記憶させる。ここで、電池Ｂの参照用の温度増加率は、加熱試験を行う前に、電池を事前に加熱試験することによって得られたデータに基づいて設定してもよい。

その後、図５のフローチャートのステップＳ１に示されるように、電池Ｂの加熱試験を開始し、試験中は、熱暴走検知部１８の温度検知部１１によって電池Ｂの表面温度を所定の時間間隔（例えば１秒ごと）に検出する。

熱暴走検知部１８の判定部１９は、電池Ｂの温度増加率が所定の時間内（例えば１〜２９秒）において予め設定された所定の割合（すなわち、前記参照用の温度増加率）以上であるか否かによって、熱暴走の初動期か否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、判定部１９は、温度検知部１１によって検出された電池Ｂの表面温度の時間変化のデータに基づいて電池Ｂの温度増加率を求め、当該温度増加率を参照用の温度増加率と比較する。求められた温度増加率が参照用の温度増加率以上であれば、判定部１９は、熱暴走の初動期であると判定する。参照用の温度増加率未満であれば、電池温度検出（ステップＳ１）を繰り返す。

前記のようにステップＳ２において熱暴走検知部１８が熱暴走の初動期を検知したときに、駆動制御部５は、放圧ベント４を開放させるようにベント駆動部１３を制御する（ステップＳ３）。具体的には、駆動制御部５は、モータ１５を作動させて、図３に示されるように、ロッド１４を上昇させ、それにより、放圧ベント４は、回転軸２４回りに時計方向に回転し、ベント開口２ｄを開放させる。放圧ベント４が開放した状態では、ストッパ部２２が槽本体２の天井壁２ｃに当接するので、放圧ベント４の本体部２１の開く角度は９０度以下に規制される。このとき、駆動制御部５は、放圧ベント４が開放してからあらかじめ設定された一定時間Ｔ０が経過するまで待機する（ステップＳ４）。

この間に電池Ｂの熱暴走がさらに進行すれば、前記のように放圧ベント４が開放した状態で、電池Ｂは槽本体２内で爆発する。これにより、爆発が終了するまで放圧ベント４を開放した状態で維持することが可能である。

一定時間が経過した後、駆動制御部５は、ベント駆動部１３のモータ１５を作動させて、図２に示される初期位置までロッド１４を下降させる（ステップＳ５）。それにより、放圧ベント４は、本体部２１の自重により、回転軸２４回りに反時計方向に回転し、ベント開口２ｄを閉じる。

（特徴）
（１）
前記実施形態の環境試験装置１では、熱暴走検知部１８が電池Ｂの熱暴走の初動期を検知したときに、駆動制御部５は、ベント駆動部１３を駆動させる。これにより、放圧ベント４が開放されるので、電池Ｂが爆発する直前で放圧ベント４を開放することが可能である。したがって、槽本体２の内部で電池Ｂが爆発したとしても、その爆発の時点では、放圧ベント４はすでに開放されているため、電池Ｂの爆発による槽本体２の損傷を抑え、爆発耐性を向上させることが可能である。これにより、環境試験装置１の爆発耐性が高まる。また、環境試験装置１の繰り返し耐性も向上し、環境試験装置１の耐性寿命も向上する。さらに、作業者の安全性も向上する。

（２）
前記実施形態の環境試験装置１では、駆動制御部５は、放圧ベント４を予め設定された一定時間開放させ、当該一定時間経過後に当該放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御する。そのため、電池Ｂが爆発した後に放圧ベント４を自動的に閉じることが可能である。これにより、作業者による放圧ベント４を閉じる作業が不要になり、作業者は環境試験装置を常時監視しなくてもよくなる。

（３）
前記実施形態の環境試験装置１では、熱暴走検知部１８は、温度検知部１１によって検知された電池Ｂの温度に基づいて熱暴走の初動期か否かを判定する判定部１９を有する。これにより、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの温度に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、熱暴走を早期かつ確実に検知することが可能になる。また、電池Ｂの加熱試験で従来から用いられている電池Ｂの温度を検知するセンサを熱暴走検知部１８の温度検知部１１として用いることが可能であるので、部品点数の増加を抑えることが可能である。

（４）
前記実施形態の環境試験装置１では、判定部１９は、電池Ｂの温度の増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合（例えば、あらかじめ設定された参照用の温度増加率）以上であるか否かによって、熱暴走の初動期か否かを判定する。そのため、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの温度増加率に基づいて熱暴走の初動期であることを正確に検知することが可能になる。例えば、電池Ｂの温度が熱暴走でない原因で一時的に上昇しても、熱暴走検知部１８の判定部１９は、電池Ｂの温度増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合でないことによって、熱暴走の初動期でないことを判定することが可能になる。その結果、電池Ｂが熱暴走をしていない場合に誤って放圧ベント４を開放するおそれが低減する。

（変形例）
前記実施形態では、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの熱暴走の初動期を検知するために、電池Ｂの表面温度を検出する温度検知部１１を有していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手段によって、熱暴走の初動期を検知するようにしてもよい。

例えば、本発明の変形例として、熱暴走検知部１８は、前記の温度検知部１１の代わりに、電池Ｂの内部抵抗を検知する内部抵抗検知部２０（図１参照）を有し、判定部１９は、内部抵抗検知部２０によって検知された内部抵抗に基づいて、熱暴走の初動期か否かを判定するようにしてもよい。

内部抵抗検知部２０は、例えば、電源装置１０と電池Ｂとを接続する配線の途中に接続される。内部抵抗検知部２０は、例えば、電源装置１０から電池Ｂへの電圧の印加を瞬間的に止めている間に、電池Ｂに試験用の電圧または電流を与えることにより、内部抵抗を検知する。

前記の変形例では、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの内部抵抗に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、電池Ｂの温度変化に影響を受けることなく、熱暴走を早期かつ確実に検知することが可能になる。また、電池Ｂの加熱試験で従来から用いられている電池Ｂの内部抵抗を検知する電流計などを内部抵抗検知部として用いることが可能であるので、部品点数の増加を抑えることが可能である。

また、熱暴走検知部１８は、温度検知部１１および内部抵抗検知部２０を両方有していてもよく、その場合、判定部１９は、電池Ｂの温度および内部抵抗の両方に基づいて、熱暴走の初動期か否かを判定することも可能であり、さらに、判定の精度が向上する。

また、本発明の他の変形例として、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの膨張を検知する膨張検知部を有し、判定部１９は、その膨張に基づいて熱暴走の初動期か否かを判定するようにしてもよい。

膨張検知部としては、例えば、電池Ｂの表面に貼り付けたひずみゲージを用いることが可能である。さらに、膨張検知部の他の例としては、電池Ｂの外形形状に関する画像情報を読み取る読取部、および該読取部によって読み取られた画像情報を初期状態の外形形状に関する画像情報と比較して外形形状の変化に基づいて熱暴走の初動期か否かを判定する判定部を有する構成を用いてもよい。

前記の他の変形例では、熱暴走検知部１８は、電池Ｂの膨張に基づいて熱暴走の初動期であることを検知することが可能になり、電池Ｂの温度変化に影響を受けることなく、電池Ｂの熱暴走を確実に検知することが可能になる。

また、熱暴走検知部１８は、膨張検知部だけでなく、前記の温度検知部１１および内部抵抗検知部２０を有していてもよく、その場合、判定部１９は、電池Ｂの温度および内部抵抗だけでなく電池の膨張に基づいて、熱暴走の初動期か否かを判定することも可能であり、さらに、判定の精度が向上する。

また、前記実施形態では、ベント駆動部１３は、ロッド１４を上下駆動させるためにモータ１５を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮空気によってロッドを上下駆動させるようにしてもよい。

すなわち、本発明のさらに他の変形例として、図６〜７に示されるベント駆動部３１は、ロッド３２と、ロッド３２を上下に摺動自在に収容するシリンダ３３と、シリンダ３３に圧縮空気を供給するエア供給源３４とを有している。また、ベント駆動部３１は、シリンダ３３とエア供給源３４との間の空気流路３５に配置された空気貯留部３８および電磁弁３９をさらに有している。電磁弁３９は、空気貯留部３８とシリンダ３３との間に配置されている。

この構成では、図６に示されるように、放圧ベント４が閉じている状態では、ロッド３２はシリンダ３３内部の所定の下方位置まで挿入されている。このとき、電磁弁３９は閉じた状態で、空気貯留部３８には、エア供給源３４から送り込まれた圧縮空気が溜められている。そして、ベント駆動部３１が放圧ベント４を開放させるときには、図７に示されるように、電磁弁３９を開放させることにより、空気貯留部３８に溜められた圧縮空気がシリンダ３３の内部空間３６へ送り込まれことにより、圧縮空気の圧力を受けたロッド３２が即座に上昇し、ロッド３２の上端部３２ａが放圧ベント４を押し上げる。これにより、放圧ベント４を瞬時に開放することが可能なる。

なお、放圧ベント４を閉じる場合には、例えば、シリンダ３３などに設けられた大気開放用の電磁弁（図示せず）を開放することにより、圧縮空気をシリンダ３３の外部に抜き、放圧ベント４の本体部２１およびロッド３２の自重によって下降させればよい。

また、本発明のベント駆動部は、放圧ベント４を開閉する機構であれば、前記実施形態のようにロッドを上下に駆動する機構だけでなく、種々の機構を採用することが可能である。例えば、放圧ベント４がステッピングモータの回転軸に直接連結された機構や、放圧ベント４を槽本体２の外部から引っ張り上げる機構であっても、本発明のベント駆動部に採用することが可能である。

また、前記実施形態では、放圧ベント４を閉じる条件として、ベント開放から所定時間経過したことを条件（図５のステップＳ４参照）としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、放圧ベント４を閉じる他の条件として、前記所定時間経過の条件（ステップＳ４）に代えて、駆動制御部５は、槽本体２の内部の温度として、例えば天井壁２ｃの内面の温度が予め設定された温度以下になったときに、放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御してもよい。ここで、所定の温度としては、例えば、爆発終了後に天井壁２ｃの内面の温度が加熱試験を安全に行うことが可能な温度まで低下して安定している状態の温度と同じかわずかに高い温度が設定される。

本体２の天井壁２ｃの内面の温度が所定の温度以下であれば、駆動制御部５は、ベント駆動部１３のモータ１５を作動させて、図２に示される初期位置までロッド１４を下降させるようにすればよい。これによって、電池Ｂが爆発した後に槽本体２の天井壁２ｃの内面の温度が予め設定された温度以下になったときに、放圧ベント４を自動的に閉じることが可能である。そのため、作業者による放圧ベント４を閉じる作業が不要になり、作業者は環境試験装置１を常時監視しなくてもよくなる。なお、上記の変形例では、槽本体２の内部の温度の一例として、天井壁２ｃの内面の温度を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、槽本体２の内部における天井壁２ｃ以外の部位の温度に基づいて、駆動制御部５が放圧ベント４を閉じる制御を行うようにしてもよい。

なお、放圧ベント４を閉じる条件として、前記の２つの条件の両方を満たす場合（すなわち、ベント開放から一定時間経過し、かつ、槽本体内部の温度が設定された温度よりも低下した場合）に、駆動制御部５は放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御してもよい。

また、放圧ベント４を閉じる他の手段として、放圧ベント４を閉じることに関する信号を発信する手動の外部スイッチをさらに備え、駆動制御部５は、当該外部スイッチから前記信号を受けたときに、放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御してもよい。この構成によれば、作業者が外部スイッチを手動で操作することにより、放圧ベント４を任意のタイミングで閉じることが可能である。なお、作業者は放圧ベント４を指又は手で直接押すことによって、放圧ベント４を手動で閉じるようにしてもよい。

さらに、放圧ベント４を閉じる条件として、爆発時の音や振動を利用してもよい。たとえば、槽本体２の内部に電池Ｂの爆発時の音や振動を検知する振動検知部を備えておき、当該振動検知部が爆発時の音や振動を検知した後に、駆動制御部５が、放圧ベント４を閉じるようにベント駆動部１３を制御するようにすればよい。

１ 環境試験装置
２ 槽本体
２ａ 収容部
２ｄ ベント開口
４ 放圧ベント
５ 駆動制御部
１１ 温度検知部
１３ ベント駆動部
１８ 熱暴走検知部
１９ 判定部
２０ 内部抵抗検知部
Ｂ 電池

Claims (8)

1. 試料としての電池が収容される収容空間を有し、収容空間と外部とを連通するベント開口を有する槽本体と、
   前記ベント開口を開閉する放圧ベントと、
   前記電池の熱暴走の初動期を検知する熱暴走検知部と、
   前記放圧ベントを開放させるベント駆動部と、
   前記熱暴走検知部が前記熱暴走の初動期を検知したときに、前記放圧ベントを開放させるように前記ベント駆動部を制御する駆動制御部と、
   を備えている、
   環境試験装置。
2. 前記熱暴走検知部は、温度検知部によって検知された前記電池の温度に基づいて前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部を有する
   請求項１に記載の環境試験装置。
3. 前記判定部は、前記電池の温度の増加率が所定の時間内において予め設定された所定の割合以上であるか否かによって、前記熱暴走の初動期か否かを判定する、
   請求項２に記載の環境試験装置。
4. 前記熱暴走検知部は、内部抵抗検知部によって検知された前記電池の内部抵抗に基づいて、前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部を有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境試験装置。
5. 前記熱暴走検知部は、
   前記電池の膨張を検知する膨張検知部と、
   前記膨張に基づいて、前記熱暴走の初動期か否かを判定する判定部とを有する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の環境試験装置。
6. 前記駆動制御部は、前記放圧ベントを予め設定された一定時間開した後に当該放圧ベントを閉じるように、前記ベント駆動部を制御する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の環境試験装置。
7. 前記駆動制御部は、前記槽本体の内部の温度が予め設定された温度以下になったときに、前記放圧ベントを閉じるように前記ベント駆動部を制御する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の環境試験装置。
8. 前記放圧ベントを閉じることに関する信号を発信する手動の外部スイッチをさらに備え、
   前記駆動制御部は、前記外部スイッチから前記信号を受けたときに、前記放圧ベントを閉じるように前記ベント駆動部を制御する、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の環境試験装置。

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