JP2015099697A - 蓄電装置の排気構造、蓄電装置の排気方法および排気構造を備えた蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気構造を備えた畜電装置を建屋の屋外につながるダクトに接続すると、外気の影響を直接受ける可能性が増大し、不具合の原因となる。
【解決手段】蓄電池を密閉し建屋内に設置する筐体と、筐体と一の端部で気密性を保持して接続する排気管と、排気管の他の端部側に装着する排気弁とを有し、排気管は他の端部側から建屋の外部に排気する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電装置の排気構造、蓄電装置の排気方法および排気構造を備えた蓄電装置に関し、特に家屋等の屋内に設置する蓄電装置の排気構造、蓄電装置の排気方法および排気構造を備えた蓄電装置に関する。

蓄電装置は、一般に、二次電池等の蓄電池、蓄電池からの出力を利用可能な電気に変換するパワーコンディショナ（ＰＣＳ）等を備えている。蓄電池は、正常な使用の範囲内において、その電解液やガス等が蓄電池外に漏れることがない構造となっている。さらに、蓄電池内の圧力上昇を抑える機構を設け、安全性をより一層高める対策が行われている。この場合、蓄電池からガスを排気するための排気弁や、排気されたガスの排気通路などが設けられている。

このような蓄電池内の圧力上昇を抑える機構の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１では、ガス排気弁２２およびガス捕集ダクト１４を有する蓄電池１０が、電池接続ブロック１５２を備えるダクト装置１５０を装荷し、筐体１１５で覆われた状態で充電を行うとしている。電池接続ブロック１５２は、弁体５５や逆流防止弁５０などの弁構造を備えている。これらの機構によって、蓄電池１０の不測の内圧上昇を検出して抑制し、また、ガス排気弁から噴出したガスや電解液が他の蓄電池等を汚染することを最小限に抑えることができるとしている。

特開２０１２−２２１７３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の蓄電池の充放電装置には、次のような問題があった。特許文献１においては、蓄電池のガス捕集ダクトに接続する電池接続ブロックに、ガス排気弁やガス逆流防止弁を設けている。屋外につながる排気管との位置関係では、排気管の蓄電池側に排気弁がある。そうすると、排気管先端には排気弁がないため、屋外から排気管内に不要なもの（ゴミ、昆虫、風雨など）が入り込む恐れがある。また、噴出したガスと大気との接点である排気弁が排気管の蓄電池側（屋内）にあるため、その接点において大気接触による酸化（燃焼）が発生した場合、屋内において燃焼が生じる恐れがある。

本発明の目的は、上述した課題である、畜電装置を建屋の屋外につながるダクトに接続すると、外気の影響を直接受ける可能性が増大し、不具合の原因となる、という課題を解決する蓄電装置の排気構造、蓄電装置の排気方法および排気構造を備えた蓄電装置を提供することにある。

本発明の蓄電装置の排気構造は、蓄電池を密閉し建屋内に設置する筐体と、筐体と一の端部で気密性を保持して接続する排気管と、排気管の他の端部側に装着する排気弁とを有し、排気管は他の端部側から建屋の外部に排気する。

本発明の蓄電装置の排気方法は、蓄電池を密閉する筐体を建屋の屋内に配置し、筐体と排気管の一の端部とを気密性を保持して接続し、排気管の他の端部側に排気弁を装着し、他の端部側から建屋の外部に排気する。

本発明の蓄電装置の排気構造、蓄電装置の排気方法および排気構造を備えた蓄電装置は、建屋の屋外につながるダクトに接続した場合であっても、不具合の発生原因を除去することができる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の排気弁部分の構成を示す図であり、（ａ）は閉状態、（ｂ）は開状態を示す。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造の蓋開放状態を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す側面図である。電池筐体１１は、蓄電池を内装する筐体である。排気管１３は、電池筐体１１内に噴出したガスを屋外まで導く管である。排気管１３の端部は、例えば、建屋の外壁１６に装着するための装着構造を備える。 排気弁２２は、排気管１３と屋外との境界部分に設置される、例えば、外壁１６上（屋外）に設置される。そして、排気弁２２は、所定の圧力以上で開状態となり、また、所定の圧力以下で閉状態となる可逆式の安全弁である。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の排気弁２２の構成を示す図であり、（ａ）は通常圧状態、（ｂ）は異常圧状態を示す。ガス排気弁２２は、排気弁の本体２２１と排気弁の蓋部２２２を備える。排気弁の蓋部２２２は、図示しない付勢機構によって排気弁の本体２２１と密着し、所定の圧力以下で閉状態となり（図２（ａ））、また、所定の圧力以上で開状態となる（図２（ｂ））。

電池筐体１１は、排気管１３を介して気密性を保持したまま、排気弁２２と接続される。この際、排気弁２２の耐圧が、電池筐体１１と排気管１３の耐圧よりも低くなるように設定する。すると、電池筐体１１の内圧が高まった場合（異常圧状態）、内圧の上昇とともに排気弁の蓋部２２２が離間し、図２中の矢印に示すように、開いた排気弁の蓋部２２２の隙間からガスの排気が始まる。その結果、電池筐体１１および排気管１３が破壊されることはなく、しかも噴出したガスが電池筐体１１の設置されている建屋内に漏れることはない。そして、噴出したガスは、建屋外に安全に放出される。

また、ガスの噴出に伴って電池筐体１１の内圧が低下し、所定の圧力以下になった場合（通常圧状態）、排気弁の蓋部２２２が閉まり、ガスの排気は終了する。その結果、電池筐体１１および排気管１３の気密性は再び維持される。

以上説明したように、電池筐体１１内に噴出したガスを建屋内に漏らすことなく排気弁から排出可能となる。このように、噴出したガスを建屋外に直ちに排出できる効果を奏する。また、ガス噴出による圧力上昇が所定値以下となった後は、電池筐体１１および排気管１３内の気密性は再び維持される。従って、筐体内部で発生した燃焼ガスが燃焼している場合であっても、密閉した電池筐体１１および排気管１３内は外気の流入が遮断されて酸欠状態となる。その結果、消火できる効果を奏する。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図３に示す本実施形態と、図１に示す第１の実施形態との差異は、排気管１３の先端部に、排気機構を直接設置しているか、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）筐体を介して設置しているか、にある。その他の構成は、図１に示す第１の実施形態の場合と同様である。

ＰＣＳ筐体１２は、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）を内装する筐体であり、建屋外に設置する。そのため、ＰＣＳ筐体１２は、建屋の外壁に装着するための接続部を備えている。排気管１３は、電池筐体１１とＰＣＳ筐体１２とを接続する管である。電池筐体１１は、排気管１３を介して気密性を保持したまま、ＰＣＳ筐体１２と接続される。この際、ＰＣＳ筐体１２の耐圧が電池筐体１１と排気管１３の耐圧よりも低くなるように、後述するＰＣＳ筐体の蓋１８の剛性を設定する。次に、異常圧状態について説明する。まず、蓄電装置の構成は以下のとおりである。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図である。そして、図５は、本実施形態に係る蓄電装置の排気構造の側面図であり、図４（ｂ）を拡大して示す。ＰＣＳ筐体の蓋１８２は、例えば、例えばヒンジによるロック機構２３を使って、ＰＣＳ筐体１２の本体部分に付設されている。

また、図６は、本実施形態に係るＰＣＳ筐体１２の蓋開放状態を示す斜視図である。内部パッキン１９の全体形状は、図６に示すように、四角い輪状である。そして、内部パッキン１９を介した蓋１８のＰＣＳ筐体１２への締め込みは、上述のようにロック機構２３を用いて行う。ここで留意すべきことは、蓋１８の４辺のすべてにロック機構を設けないことである。例えば、対向する２辺のみにロック機構を配置する。そして、一つの辺に設けるロック機構の個数および位置等を最適化する。このようなロック機構の配置によって、異常圧発生の際の蓋１８の変形の進行を補助するとともに、蓋１８とＰＣＳ筐体１２との圧着性を調整して蓋１８の排気弁としての耐圧を調整可能としている。

なお、蓋１８の材料として、例えば、アルミニウムを用いる。弾性変形可能な軟らかさを備え、安価であるからである。また、内部パッキン１９の材料には、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）を用いる。続いて、異常圧状態での蓄電装置の作用効果は以下のとおりである。

電池筐体１１の内圧が高まった場合（異常圧状態）、噴出したガス圧がＰＣＳ筐体１２の耐圧を上回ると、ＰＣＳ筐体の蓋１８は変形し、図５中の矢印に示すように、弾性変形状態の蓋１８２の変形した隙間からガスの排気が始まる。その結果、電池筐体１１および排気管１３が破壊されることはなく、しかも噴出したガスが電池筐体１１の設置されている建屋内に漏れることはない。そして、噴出したガスは、建屋外に設置されたＰＣＳ筐体を介して、その蓋部分から建屋外に安全に放出される。

そして、ガスの噴出に伴って電池筐体１１の内圧が低下し、所定の圧力以下になった場合（通常圧状態）、ＰＣＳ筐体の蓋１８の弾性変形は解消し、通常状態の蓋１８１の状態に戻ってガスの排気は終了する。その結果、電池筐体１１および排気管１３の気密性は再び維持される。

以上説明したように、電池筐体１１内に噴出したガスを建屋内に漏らすことなく、建屋外に設置されたＰＣＳ筐体を介して排出可能となる。このように、噴出したガスを建屋外に直ちに排出できる効果を奏する。また、ガス噴出による圧力上昇が所定値以下となった後は、電池筐体１１および排気管１３内の気密性は再び維持される。従って、筐体内部で発生した燃焼ガスが燃焼している場合であっても、密閉した電池筐体１１および排気管１３内は外気の流入が遮断されて酸欠状態となる。その結果、消火できる効果を奏する。

さらに、本実施形態では、建屋の外壁に設けた配管孔および排気管を装着するための接続部を、ＰＣＳ筐体によって隠すことができる効果を奏する。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置の排気構造を備える蓄電装置の構成を示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は側面図である。図７に示す本実施形態と、図３から図６に示す第２の実施形態との差異は、ＰＣＳ筐体１２における排気機構にある。排気機構以外の構成については、図３から図６に示す第２の実施形態の場合と同様である。

本実施形態の排気機構は、排気弁２２であり、ＰＣＳ筐体１２の建屋外に接する面の一部に設置する。排気弁２２は、所定の圧力以上で開状態となり、また、所定の圧力以下で閉状態となる可逆式の安全弁である。電池筐体１１は、排気管１３を介して気密性を保持したまま、ＰＣＳ筐体１２と接続される。この際、排気弁２２の耐圧が、電池筐体１１、排気管１３、およびＰＣＳ筐体１２の耐圧よりも低くなるよう設定する。

電池筐体１１の内圧が高まった場合（異常圧状態）、内圧の上昇とともに排気弁の蓋部２２２が離間し、開いた排気弁の蓋部の隙間からガスの排気が始まる。その結果、電池筐体１１および排気管１３が破壊されることはなく、しかも噴出したガスが電池筐体１１の設置されている建屋内に漏れることはない。そして、噴出したガスは、建屋外に安全に放出される。

そして、ガスの噴出に伴って電池筐体１１の内圧が低下し、所定の圧力以下になった場合（通常圧状態）、排気弁の蓋部が閉まり、ガスの排気は終了する。その結果、電池筐体１１、排気管１３、およびＰＣＳ筐体１２の気密性は再び維持される。

以上説明したように、電池筐体１１内に噴出したガスを建屋内に漏らすことなく排気弁から排出可能となる。このように、噴出したガスを建屋外に直ちに排出できる効果を奏する。また、ガス噴出による圧力上昇が所定値以下となった後は、電池筐体１１および排気管１３内の気密性は再び維持される。従って、筐体内部で発生した燃焼ガスが燃焼している場合であっても、密閉性した電池筐体１１および排気管１３内は外気の流入が遮断されて酸欠状態となる。その結果、消火できる効果を奏する。

また、第２の実施形態と同様、本実施形態も建屋の外壁に設けた配管孔および排気管を装着するための接続部をＰＣＳ筐体によって隠すことができる効果を奏する。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能である。例えば、以下に示すような変形がある。そして、これらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。

例えば、排気管１３について次のような変形が可能である。排気管の両端（蓄電池を密閉した筐体と排気管との接続部、および、排気管の先端と排気弁との接続部）の形状は、テーパ形状としてもよい。各接続部での取り付けを容易にし、また、接続部での配管抵抗を低減するためである。また、排気管の断面形状は円状が好ましいが、この形状に限られるものではない。例えば、楕円状であってもよい。また、排気管の全形は、蛇腹状の管であってもよい。

なお、排気管１３は、最大２０ｍ程度とすることが好ましい。併走する電気配線がこれ以上の長さである場合、配線における電圧降下等による悪影響が無視できなくなるからである。一方、排気管の総長が短い場合、建屋の内部の設置場所の自由度が小さくなる。そのため、０．５ｍ以上はあることが好ましい。

また、排気管の内径は、５０ｍｍ以上とすることが好ましい。配管中を気体が流れるときに生じる抵抗である配管抵抗を下げるためである。一方、配管の曲げや取り回しの容易さを考慮すると、内径は１５０ｍｍ以下であることが望ましい。さらに好ましくは、排気管は８０ｍｍ以上で１００ｍｍ以下の内径であればよい。

また、排気管の材質は、例えば、フェノール樹脂を用いる。合成樹脂の中でも耐熱、耐寒および難燃性に優れ、機械的にも強いためである。

また、ＰＣＳ筐体内には、ガス流を制御するための仕切り板を設けてもよい。排気管からＰＣＳ筐体内にガスが流入した場合にガスと電気部品等との不要な接触を避け、ガスをＰＣＳ筐体外に速やかに排出できるようするためである。

また、排気弁および排気機構の位置および個数について次のような変形が可能である。建屋外に面した排気弁および排気機構に加えて、排気管内や、排気管と蓄電池との接続部近傍などに設けても良い。２重３重の密閉構造が確保でき、より一層の安全対策となる。

また、ＰＣＳは、電池筐体に含まれ、建屋内に設置されていてもよい。あるいは、ＰＣＳはＰＣＳ筐体に含まれた状態で、電池筐体とは別に、建屋内に設置されていてもよい。あるいは、ＰＣＳを含んだＰＣＳ筐体は、建屋の外壁以外の場所、例えば、地面に設置されていてもよい。

１１ 電池筐体
１２ ＰＣＳ筐体
１３ 排気管
１４ 内壁
１５ 床板
１６ 外壁
１７ 外壁孔
１８ ＰＣＳ筐体の蓋
１８１ 通常状態の蓋
１８２ 弾性変形状態の蓋
１９ 内部パッキン
２２ 排気弁
２２１ 排気弁の本体
２２２ 排気弁の蓋部
２３ ロック機構

Claims (15)

1. 蓄電池を密閉し、建屋内に設置する筐体と、
   前記筐体と一の端部で気密性を保持して接続する排気管と、
   前記排気管の他の端部側に装着する排気弁と
   を有し、
   前記排気管は、前記他の端部側から前記建屋の外部に排気する
   ことを特徴とする蓄電装置の排気構造。
2. 前記他の端部は、前記建屋の外壁に装着するための装着構造を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置の排気構造。
3. 前記他の端部は、前記建屋の外に設置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置の排気構造。
4. 前記排気弁の耐圧は、前記筐体および前記排気管の耐圧よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造。
5. 前記排気弁は、所定の圧力以上で開状態となり、所定の圧力以下で閉状態となる可逆式の弁である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造と、
   前記排気構造が有する前記筐体に密閉された前記蓄電池と、
   前記蓄電池の出力を利用可能な電気に変換するパワーコンディショナと
   を含むことを特徴とする蓄電装置。
7. 前記パワーコンディショナを収納する筐体は、前記建屋の外壁に装着するための接続部を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記排気管の他の端部は、前記パワーコンディショナを収納する筐体に装着されている
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の蓄電装置。
9. 前記パワーコンディショナを収納する筐体が、所定の圧力以上で開状態となり、所定の圧力以下で閉状態となる
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の蓄電装置。
10. 前記パワーコンディショナを収納する筐体の耐圧は、前記蓄電池を密閉する筐体および前記排気管の耐圧よりも小さい
    ことを特徴とする請求項９に記載の蓄電装置。
11. 前記パワーコンディショナを収納する筐体は、
    開閉自在な蓋部と、
    前記蓋部を該筐体に装着するロック構造と
    を備え、
    前記蓋部は所定の圧力以上で弾性変形し、所定の圧力以下で前記変形が解消
    する
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の蓄電装置。
12. 前記排気管の端部側にテーパ形状の接続部を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造。
13. 前記排気管の長さは、０．５メートル以上、２０メートル以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造。
14. 前記排気管の内径は、５０ミリメートル以上、１５０ミリメートル以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄電装置の排気構造。
15. 蓄電池を密閉する筐体を建屋の屋内に配置し、
    前記筐体と排気管の一の端部とを気密性を保持して接続し、
    前記排気管の他の端部側に排気弁を装着し、
    前記他の端部側から前記建屋の外部に排気する
    ことを特徴とする蓄電装置の排気方法。

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