JPH03203170A

JPH03203170A - 高温電池装置の保護方法

Info

Publication number: JPH03203170A
Application number: JP1341802A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Suzuki; 鈴木　年明; Takashi Kirisawa; 切澤　孝
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はナトリウム−硫黄電池やナトリウム塩化鉄電池
などの固体電解質や溶融塩電解質を用いた高温下で作動
する電池を複数個集合させてなる高温電池装置の保護方
法に係り、特に電池作動時に単電池あるいは電池ブロッ
クに発生した異常過熱や火災を速やかに、かつ安全に鎮
静、消火することのできる高温電池装置の保護方法に関
する（従来の技術）従来より高温電池装置、例えば３００〜３５０　”Ｃの
高温で運転されるナトリウム−硫黄電池装置は第７図に
示すように複数個の単電池（１）を直列あるいは並列に
接続して断熱性の電池収納容器（２）に収納し、大容量
の電池装置として提供されている。

そして電池作動時の固体電解質の破損や高率放電による
電池温度の異常上昇さらに火災に対処するためには、（ア）電池装置内の温度検知により加熱装置と冷却装置
とを適宜切り換え作動させて電池装置を安全作動温度域
に制御する方法（たとえば特開昭５２−５８８２２号公
報の記載参照〉、（イ）固体電解質管の破損などでナトリウムと硫黄の反
応事故が生じた場合にそれにより起こる放電電圧の異常
低下を検知して活物質（ナトリウム）を緊急ドレンし、
固体電解質管の反応面から活物質を除去して反応を止め
る方法（たとえば特開昭５９−１５１７７７号公報の記
載参照）、などが考えられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の高温電池装置の異常温度上昇
、火災への対処方法（ア）、（イ）は次のような問題点
を有している。

まず（ア）の方法では急激な発熱に速やかに対処できず
、まして火災発生時の消火まで効果的に行うことはでき
ない。次に（イ）の方法では装置が複雑で活物質の貯蔵
タンクを設けたり、活物質をドレンできるような電池外
槽の改良を行ったりしなければならず、また、異常を起
こした電池のみに効果的に対処できるようにするために
は単電池ごとにドレン機構を設ける必要があるので、電
池装置を一層複雑、大規模なものとする可能性がある。

なお、電池装置内に不活性ガスを充填しておくことで電
池破損時の火災発生を防止する方法（たとえば特開昭５
９−１５７９７２号公報の記載参照〉も考えられている
が、異常過熱でいったん電池収納容器（２）が破壊され
てしまった場合にはその効果は期待できない。

（課題を解決するための手段）本発明は上記諸点に鑑み、装置を複雑、大型化させるこ
となく電池の異常過熱をすみやかに検出し、それと同時
に異常過熱、火災を起こした電池又は電池ブロックの迅
速な不活性化および確実な消火を行うこと、及びそのよ
うな異常事態に電池装置全体の冷却も可能とすることを
目的としてなされた保護方法で、内壁と外壁との中間に
壁内空間を形成した電池収納容器に複数個の高温単電池
を収納し、前記高温単電池の異常熱により前記内壁が溶
損した際、前記壁内空間へ不活性剤を流入して電池収納
容器の危険を防止する高温電池装置の保護方法において
、前記壁内空間の圧力をあらかじめ前記内壁内の圧力よ
りも高圧力あるいは低圧力に保ち、前記内壁の溶損によ
る前記壁内空間の圧力変化を検知して該壁内空間に不活
性剤を流入させるための開閉手段を開くことを特徴とす
る高温電池装置の保護方法である。

（実施例及び作用）以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

まず第１図は本発明の詳細な説明するための高温電池装
置を示す図で、複数個の高温単電池（１）を直列あるい
は並列に接続した発電部がステンレス製の内壁（３）と
外壁（４）とからなる電池収納容器（２）に収納されて
いる。内壁（３）と外壁（４）の中間部分は内壁（３）
内の圧力よりも高圧力あるいは低圧力（真空でもよい。

）に保たれた壁内空間（５）で、この壁内空間（５）内
の圧力変化を検知するために圧力センサＯＩが設けられ
ている。また外壁（４）の下方には不活性剤を壁内空間
（５）へ流入する流入口（７）が、そして外壁（４）と
内壁（３）の上方には内壁（３）内に充満した不活性剤
を排出する排出口（９）が穿口されており、この図にお
いては不活性剤の有効利用を考慮して不活性剤を排出路
（８）から流入路（６）へ帰還させて循環利用をしてい
る。なおこの際の不活性剤の循環経路は開閉手段側の下
流側に設けたが、開閉手段０粉より上流側に排出路（８
）を帰還させてもよい。また、流入口（７）は電池収納
容器の下方に、排出口（９）は電池収納容器の上方に設
けるのが好ましく、とくに流入口（７）は不活性剤が壁
内空間（５）及び内壁（３）内に速やかに充満できるよ
うに外壁（４）下方に複数個穿口すると良い。ここで不
活性剤は単電池（１）を構成する材料、特に反応性の高
い活物質と反応しない気体あるいは液体であり、例えば
単電池（１）がナトリウム−硫黄電池である場合には不
活性剤としてはヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素など
の不活性ガスや、鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン
、アルキルジフェニルエタン、アルキルブタジエン、シ
リコーン油、菜種油、植物油などの電気絶縁性の非水成
溶液を使用することができる。

なお、図中の符号０３１は圧力センサＧＯ）の出力に応
じて開く開閉手段、（１１）は気体あるいは液体の不活
性剤を循環させるためのブロア又はポンプ、０２）は排
出された不活性剤の冷却装置、（１４Ｂ）は逆止弁であ
る。また排出口（９）側には不活性剤が流入した場合に
のみ開く弁体などの開放手段（１４Ａ）が設けられてお
り、その動作は圧力センサ０ωの出力や開閉手段ｑつの
動作と連動させてもよいし、また排出される不活性剤の
押圧力により開放されるようにしてもよい。

そしてこのように構成されたものは、第６図に示すよう
に高温単電池（１）の異常過熱や火災により内壁（３）
が溶損した際の壁内空間（５）の圧力変化を圧力センサ
ーＱ（Ｄで検出し、その出力により開閉手段０粉を開く
ことにより壁内空間（５）内に不活性剤を圧送して充満
させれば、不活性剤は内壁（３）の溶損部Ｉ２Ｉから内
壁（３）内の異常発生の原因となった破損電池に特に重
点的に噴出される。

次に第２．３．４図は第１図に示した高温電池装置にお
ける電池収納容器（２）の実施例を示す拡大図で、これ
らの図に示すものは不活性剤が壁内空間（５）全体へス
ムーズに充満でき、かつ容器としての機械的強度を高め
、断熱性も良好となるように工夫されたもので、第２図
において符号０９で示す部材は壁内空間（５）の内壁（
３）表面に溝を形成する突起、第３図において符号００
で示す部材はゼオライトやモレキュラーシーブ、ガラス
などの粒状物、さらに第４図における符号Ｑ７１で示す
部材はガラス繊維やグラファイトフェルトなどの多孔性
の繊維あるいは布である。

また、第５図は第１図に示した高温電池装置を複数個集
合しさらに大容量の電池装置とした場合の実施例を示す
図で、貯槽０９）内の不活性剤はポンプやブロアーなど
の供給装置０８）により高温電池装置に必要目送られる
。図示されていないが気体の不活性剤を高圧ボンベに貯
蔵し、減圧して高温電池装置に送ってもよい。この際貯
槽０９からの不活性剤の排出や供給装置０８）の動作は
圧力センサ０■の出力や開閉手段０哉の動作と連動させ
たり、あるいは流入口（７）における不活性剤の流入量
や、不活性剤の流入口（７）と排出口（９）との圧力差
などに基づいて調節制御することができる。

（発明の効果）このように構成されたものは、第６図に示すように不活
性剤は内壁（３）の溶損部（至）から内壁（３）内の異
常発生の原因となった破損電池に特に重点的に噴出され
て内壁（３）内を充満するので、不活性剤の冷却作用及
び空気遮断作用により破損電池の異常過熱や火災を迅速
かつ効果的に鎮静、消火でき、また内壁（３）自体も冷
却されるため溶損部ｃ！０が拡大することを防止できる
。

そのうえ壁内空間（５）および内壁（３）内に充満した
不活性剤により装置全体が冷却され、装置の作動停止を
同時に行うことができるので、危険防止効果は一層促進
されるとともに、破損電池の取替えや溶損箇所の補修な
ど、電池装置の保守作業を行うための降温も短時間で行
うことが可能となる。

そして不活性剤を循環利用すれば使用する不活性剤の量
を抑えることができ、かつ循環経路に冷却フィンや熱交
換器などの冷却装置を設けておけば電池装置の冷却効果
はさらに高まる。

また第５図に示したように第１図に示した高温電池装置
を複数個並列に集合し、大容量の電池装置とした場合に
は１個の貯槽０９）を設けただけで複数個の高温電池装
置の異常事態に対処できるので個々の電池装置に危険防
止のための機構を設けたものに比べて大容量の装置全体
を大型化させることもない。

ここで流入口（７）からの不活性剤の流入量を排出口（
９）の圧力などに基づき開閉手段０３）や貯槽０９）か
らの供給装置側を調節することで制御すれば、高温電池
装置の過熱や火災などの異常を迅速にかっ、不活性剤を
有効に利用して鎮静、消火を行うことができる。

以上の説明から明らかなように本発明の方法は従来の問
題点を一掃した高温電池装置の保護方法として、産業の
発展に寄与するところは極めて大きいものである。

０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための高温電池装置を
示す断面図、第２図、第３図、第４図は第１図に示した
電池収納容器（２）の他の実施例を示す要部断面図、第
５図は第１図に示した高温電池装置を複数個集合した実
施例を示す配管図、第６図は本発明の詳細な説明するた
めの断面図、第７図は従来例を示す断面図である。（１）：単電池、（２）：電池収納容器、（３）：内壁
、（４）：外壁、（５）：壁内空間、（６）：流入路、
（７）：流入口、（８）：排出路、（９）：排出口、０
０）：圧力センサ、ＯＯ：ポンプ又はブロア、（１カニ
冷却装置、０つ二開閉手段、（１４Ａ）　　：開放手段、（１４Ｂ）　　：逆止弁、
０９：突起、０６）：粒状物、０７１：繊維又は布、（
ｌ［ｌ）　Ｆ供給装置、側：貯槽、１２１　、溶損部。第２区第図

Claims

【特許請求の範囲】１、内壁（３）と外壁（４）との中間に壁内空間（５）
を形成した電池収納容器（２）に複数個の高温単電池（
１）を収納し、前記高温単電池（１）の異常熱により前
記内壁（３）が溶損した際、前記壁内空間（５）へ不活
性剤を流入して電池収納容器（２）の危険を防止する高
温電池装置の保護方法において、前記壁内空間（５）の
圧力をあらかじめ前記内壁（３）内の圧力よりも高圧力
あるいは低圧力に保ち、前記内壁（３）の溶損による前
記壁内空間（５）の圧力変化を検知して該壁内空間（５
）に不活性剤を流入させるための開閉手段（１３）を開
くことを特徴とする高温電池装置の保護方法。２、流入路（６）から前記壁内空間（５）に流入し内壁
（３）内に充満した不活性剤を排出路（８）から排出し
、再び流入路（６）に帰還して不活性剤を循環させるこ
とを特徴とする請求項１記載の高温電池装置の保護方法
。３、前記壁内空間（５）の内壁（３）表面に溝を形成す
る突起（１５）を設けたことを特徴とする請求項１記載
の高温電池装置の保護方法。