TWI666848B - 蓄電系統消防裝置及其運作方法 - Google Patents

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Abstract

一種蓄電系統消防裝置，包括箱體、供電線路、洩壓單向閥、滅火單向閥以及滅火器。箱體用於容置電池系統，供電線路的電力接收端耦接電池系統，供電線路的電力輸出端伸出於箱體之外。洩壓單向閥穿設於箱體，洩壓單向閥的第一輸入端以及第一輸出端分別位於箱體內以及箱體之外，而洩壓單向閥的狀態依據箱體內外之壓力差切換於打開狀態以及關閉狀態之間。滅火單向閥穿設於箱體，滅火單向閥的第二輸入端以及第二輸出端分別位於箱體之外以及箱體之內，而滅火單向閥的狀態依據箱體內外之壓力差切換於打開狀態以及關閉狀態之間。滅火器設置於箱體內且與洩壓單向閥連接，而滅火器依據洩壓單向閥的狀態切換於啟動模式以及停止模式之間。

Description

蓄電系統消防裝置及其運作方法
本發明有關於一種適用於蓄電系統的消防裝置及其運作方法。
空氣中存在許多污染物，其中一種污染物就是漂浮於空氣中的細懸浮微粒。由於細懸浮微粒太過於微小，所以對人體肺部的傷害很大。其中燃油汽機車即為細懸浮微粒的一種來源。為了能降低細懸浮微粒的含量以改善空氣品質，許多業者研發出多種類型的電動汽機車。當電動汽機車的電力耗盡時，必須前往充電站進行充電，所以蓄電系統的普及化勢必為城市發展的重要趨勢。
小型的蓄電系統通常安裝於機箱內，至於大型的蓄電系統則通常放置於廠房內。當蓄電系統因為損壞而發生著火時，目前的滅火處理程序，人員都必須親臨火場進行滅火，但由於蓄電系統著火後，除了人員在進行滅火時很容易被火燒傷之外，蓄電系統在燃燒時可能會產生有毒的氣體或煙霧，不但會遮蔽人員的視線而妨害滅火工作的進行，進而導致無法快速地降低蓄電系統損害的程度，且有毒氣體或煙霧還可能會造成人體的傷害。
有鑑於此，目前的確有需要一種改良的蓄電系統消防裝置，至少可解決上述缺點。
依據本發明的一實施例所提供的蓄電系統消防裝置及其運 作方法，除了可降低電池系統因為著火所造成的損害程度，還可在滅火過程中，提供人員適當的保護。
依據本發明的一實施例所提供的蓄電系統消防裝置，包括箱體、供電線路、洩壓單向閥、滅火單向閥以及滅火器。箱體用於容置電池系統。供電線路連接於箱體，供電線路具有電力接收端以及電力輸出端，電力接收端耦接於電池系統，而電力輸出端伸出於箱體之外。洩壓單向閥穿設於箱體且具有第一輸入端以及第一輸出端，第一輸入端位於箱體之內，第一輸出端位於箱體之外，而洩壓單向閥的狀態依據箱體內外之壓力差切換於第一打開狀態以及第一關閉狀態之間。滅火單向閥穿設於箱體且具有第二輸入端以及第二輸出端，第二輸入端位於箱體之外，第二輸出端位於箱體之內，而滅火單向閥的狀態依據箱體內外之壓力差切換於第二打開狀態以及第二關閉狀態之間。滅火器設置於箱體內且與洩壓單向閥連接，而滅火器依據洩壓單向閥的狀態切換於啟動模式以及停止模式之間。
依據本發明的一實施例所提供的蓄電系統消防裝置的運作方法，其透過一蓄電系統消防裝置來執行，蓄電系統消防裝置包含有箱體、設於箱體內的電池系統、分別連接於箱體以及電池系統的供電線路、設於箱體內的滅火器以及影像辨識組件，該運作方法包括：透過影像辨識組件判斷箱體內的環境狀態；當箱體內的環境狀態屬於第一環境狀態時，透過影像辨識組件啟動滅火器；以及當箱體內的環境狀態屬於第二環境狀態時，重新執行影像辨識組件判斷箱體內的環境狀態之程序。
依據本發明一實施例的蓄電系統消防裝置及其運作方法，由於電池系統放置於箱體內密閉的容置空間中，所以當電池系統發生著火時，箱體可將人員與火場隔離，以避免人員直接受到傷害。另一方面，當箱體內因為電池系統著火而導致箱體內的壓力大於箱體外的壓力時，洩壓單向閥會被觸發而從關閉狀態切換至開啟狀態以達到洩壓的作用，藉此避免箱體內的氣體壓力過大而發生爆炸。此外，當洩壓單向閥處於打開狀態時會 同步啟動滅火器以降低箱體內的溫度，除了可避免電池系統遭受更嚴重的損害之外，人員不需直接進入火場，可保障人員的生命安全。另一方面，影像辨識組件可作為備用的火勢偵測設置，當洩壓單向閥發生故障時，影像辨識組件由於也備啟動滅火器的功能，一樣能達到滅火的效果。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
100‧‧‧蓄電系統消防裝置
10‧‧‧箱體
11‧‧‧殼體
12‧‧‧底座
20‧‧‧供電線路
21‧‧‧電力接收端
22‧‧‧電力輸出端
30‧‧‧洩壓單向閥
31‧‧‧第一輸入端
32‧‧‧第一輸出端
40‧‧‧空氣過濾器
50‧‧‧滅火單向閥
51‧‧‧第二輸入端
52‧‧‧第二輸出端
60‧‧‧滅火器
70‧‧‧熱交換器
71‧‧‧蒸發器
72‧‧‧冷媒處理器
73‧‧‧冷凝器
74‧‧‧壓縮機
80‧‧‧影像辨識組件
81‧‧‧取像裝置
82‧‧‧處理器
90‧‧‧警報裝置
200‧‧‧電池系統
圖1為依據本發明第一實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。
圖2為圖1的蓄電系統消防裝置的熱交換器的示意圖。
圖3為依據本發明第二實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。
圖4為依據本發明第三實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。
圖5為圖4的蓄電系統消防裝置的運作方法流程圖。
圖6為依據本發明第四實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。
圖7為圖6的蓄電系統消防裝置的運作方法流程圖。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
圖1為依據本發明第一實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。如圖1所示，蓄電系統消防裝置100可包含箱體10、供電線路20、洩壓單向閥30、空氣過濾器40、滅火單向閥50、滅火器60以及熱交換器70。
箱體10的尺寸規格沒有限制，在一實施例中，箱體10的尺寸規格可類似於0.6米~1.2米的伺服器機櫃。在其他實施例中，箱體10的尺寸規格可類似於工廠廠房。在本實施例中，箱體10可包含殼體11與底座12，殼體11的材料可為透明或非透明的絕緣材料以避免發生觸電情況，且殼體11可拆卸地組接於底座12。洩壓單向閥30、滅火單向閥50以及熱交換器70組接於殼體11，且組接上述元件後的殼體11的內部係形成密閉的容置空間。殼體11內可用於容置電池系統200，電池系統200可例如為適用於伺服器的電池系統或是適用於電動汽機車的電池系統。
供電線路20的外部包覆有絕緣膠布且具有電力接收端21以及電力輸出端22。電力接收端21可與箱體10內的電池系統200電性連接，供電線路20可穿設於底座12。電力輸出端22伸出於箱體10之外，用於電性連接於需要充電的外部裝置。
在本實施例中，洩壓單向閥30可穿設於殼體11的頂部，在其他實施例中，根據電池系統200以及滅火器60於箱體10內的位置配置，洩壓單向閥30亦可穿設於殼體11的任一側表面。此外，洩壓單向閥30的數量亦可為單個或複數個。洩壓單向閥30具有第一輸入端31以及第一輸出端32，第一輸入端31位於殼體11內，而第一輸出端32位於殼體11外。洩壓單向閥30的狀態可依據殼體11內外之壓力差切換於一打開狀態(亦稱為，第一打開狀態)以及一關閉狀態(亦稱為，第一關閉狀態)之間，當殼體11內的壓力大於殼體11外的壓力時，洩壓單向閥30處於打開狀態而使得殼體11內的空氣可經由洩壓單向閥30流出至殼體11外。當殼體11內的壓力小於殼體11外的壓力時，洩壓單向閥30則會處於關閉狀態以使得殼體11內的空氣無法流出至殼體11外。洩壓單向閥30通常處於關閉狀態，當電池系統200因為損壞而發生溫度過熱或發生著火的情形時，經由熱對流會使得殼體11內的空氣溫度升高。依據氣體反應體積定律，由於殼體11內為密閉空間，所以殼體11內的空氣體積維持不變。當殼體11內 的空氣溫度升高時，殼體11內的空氣壓力會相對提高。當殼體11內的空氣壓力大於殼體11外的空氣壓力時，洩壓單向閥30會從關閉狀態切換至打開狀態，藉此釋放殼體11內的氣體壓力，以避免因為殼體11內的氣體壓力過大而發生爆炸，造成電池系統200更嚴重的損壞。
空氣過濾器40連接於洩壓單向閥30的第一輸入端31。在一實施例中，空氣過濾器40可由風扇與空氣濾網所組成，而空氣濾網的種類可包含高效濾網、靜電濾網或活性炭濾網。在其他實施例中，空氣過濾器40可為奈米光觸媒。由於電池系統200著火時可能會產生細懸浮微粒、有毒氣體或煙霧，當洩壓單向閥30處於打開狀態時，空氣過濾器40可先濾除細懸浮微粒、有毒氣體或煙霧，使得從洩壓單向閥30流出的氣體中不會存在有害於人體的物質，因此洩壓單向閥30與空氣過濾器40的確可提供給人員適當的保護。
滅火單向閥50可穿設於殼體11的側表面且具有第二輸入端51以及第二輸出端52。第二輸入端51位於殼體11外，第二輸出端52位於殼體11內，而滅火單向閥50的狀態依據殼體11內外之壓力差可切換於一打開狀態(亦稱為，第二打開狀態)以及一關閉狀態(亦稱為，第二關閉狀態)之間。滅火單向閥50的數量亦可為單個或複數個。滅火單向閥50通常處於關閉狀態，當箱體10內發生著火時，人員可將外部滅火器對準滅火單向閥50的第二輸入端51並開啟外部滅火器，當外部滅火器噴發出的滅火物質時所產生的壓力大於殼體11內的壓力時，可使得滅火單向閥50從關閉狀態切換至打開狀態。如此一來，人員即使在箱體10外，也可經由滅火單向閥50對箱體10內進行滅火，同時保障了人員的安全。為了使用上的方便，滅火單向閥50於箱體10上的較佳高度為一般成人的高度。
滅火器60設於殼體11內，且可固定於底座12或者可拆卸地組接於底座12。滅火器60的數量依據箱體10的尺寸或電池系統200的規格可為單個或複數個，而滅火器60可與洩壓單向閥30及滅火單向閥50 之中的至少一者連接。在一實施例中，滅火器60可透過電磁閥分別與洩壓單向閥30及/或滅火單向閥50連接，當洩壓單向閥30與滅火單向閥50之中的至少一者從關閉狀態切換至打開狀態時，可同時觸發電磁閥以使得滅火器60從一停止模式切換至一啟動模式，而處於啟動模式的滅火器60可朝向箱體10內噴發滅火物質。在其他實施例中，洩壓單向閥30、滅火單向閥50以及滅火器60可分別設有無線通訊裝置，當洩壓單向閥30與滅火單向閥50之中的至少一者從關閉狀態切換至打開狀態時，可透過無線通訊裝置發送無線觸發訊號以驅使滅火器60從停止模式切換至啟動模式。由此可知，蓄電系統消防裝置100除了可提供人員於箱體10外進行滅火之外，箱體10內的滅火器60亦可自動地被觸發以噴發滅火物質，藉此提升滅火的效率，以降低電池系統200的損害程度。
圖2為圖1的蓄電系統消防裝置的熱交換器的示意圖。共同參閱圖1與圖2，熱交換器70連接於箱體10的殼體11上，而熱交換器70包含有蒸發器71、冷媒處理器72、冷凝器73以及壓縮機74。蒸發器71與冷凝器73分別設於箱體10內以及箱體10外，冷凝器73分別與冷媒處理器72以及壓縮機74相連接。冷媒處理器72與蒸發器71之間連接有毛細管，而壓縮機74分別與蒸發器71以及冷凝器73相連接。蒸發器71、冷媒處理器72、冷凝器73以及壓縮機74構成閉路系統，冷媒處理器72所提供的冷媒在氣相與液相之間反覆切換而在閉路系統內循環，而冷媒例如為二氧化碳CO2、氟氯碳化物或氫氟氯碳化物。當箱體10內的溫度升高時，可觸發壓縮機74進行運作，處於低溫低壓之冷媒經由壓縮機74之壓縮而轉變為高溫高壓的過熱蒸氣。接著，處於過熱蒸氣狀態的冷媒，在冷凝器73與箱體10外進行熱交換而形成常溫高壓的液體。接著，處於常溫高壓之液體狀態的冷媒，藉由毛細管膨脹而形成低溫低壓的濕潤蒸氣。接著，處於低溫低壓之濕潤蒸氣狀態的冷媒，在蒸發器71與箱體10內進行熱交換來吸收箱體10內的熱，藉此降低箱體10內的溫度。
圖3為依據本發明第二實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。圖3的實施例與圖1的實施例的差異在於供電線路20穿設於殼體11的側表面，其中供電線路20的電力接收端21與殼體11內的電池系統200電性連接，而供電線路20的電力輸出端22伸出於殼體11外，而電力輸出端22可用於與需要充電的外部裝置電性連接。
圖4為依據本發明第三實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。如圖4所示，蓄電系統消防裝置100更包括一影像辨識組件80，而影像辨識組件80設於箱體10外。在本實施例中，影像辨識組件80包含取像裝置81以及耦接於取像裝置81的處理器82，殼體11的材料為透明絕緣材料，取像裝置81用於擷取殼體11內的影像，而處理器82依據取像裝置81所擷取的影像判斷殼體11內的環境狀態。處理器82與滅火器60分別設有無線通訊裝置，處理器82透過無線通訊裝置與滅火器60通訊連接，處理器82依據殼體11內的環境狀態判斷是否發出無線觸發訊號以驅使滅火器60從停止模式切換至啟動模式。當殼體11內的電池系統200因為著火而產生煙霧，但殼體11內的壓力尚未大於殼體11外的壓力，所以洩壓單向閥30不會從關閉狀態切換至打開狀態，因而導致殼體11內的滅火器60不會受到洩壓單向閥30的觸發而維持於停止模式。透過影像辨識組件80的輔助，可事先偵測到殼體11內具有煙霧、火花或火焰，觸發滅火器60從關閉狀態切換至打開狀態，以便在火勢擴大之前進行滅火，降低電池系統200的損壞程度。除了前述情形之外，洩壓單向閥30也有可能發生故障而無法洩壓，此時影像辨識組件80則作為備用的火勢偵測裝置，同樣能驅動滅火器60進行滅火。在另一實施例中，洩壓單向閥30與影像辨識組件80可以同時運作，洩壓單向閥30或影像辨識組件80可觸發滅火器60進行滅火。在其他實施例中，影像辨識組件80可為紅外線熱像儀，此時殼體11則不一定要使用透明材料，亦可使用非透明材料。
圖5為圖4的蓄電系統消防裝置的運作方法流程圖。共同 參閱圖4與圖5，在步驟S501中，供電線路20輸出電池系統200的電力至需要電力的外部裝置。在步驟S502中，影像辨識組件80的取像裝置81擷取箱體10內的影像。在步驟S503中，影像辨識組件80的處理器82依據取像裝置81擷取到的影像，以判斷箱體10內的環境狀態，在本實施例中，影像辨識組件80判斷箱體10內的環境狀態即為判斷箱體10內是否具有煙霧、火花或火焰，箱體10內具有煙霧、火花或火焰即屬於第一環境狀態，而箱體10內沒有煙霧、火花或火焰即屬於第二環境狀態。在其他實施例中，第一環境狀態與第二環境狀態亦可分別表示箱體10內的電池系統200發生著火以及電池系統200沒有著火。當影像辨識組件80判斷箱體10內具有煙霧、火花或火焰時，則執行步驟S504，若影像辨識組件80判斷箱體10內沒有煙霧、火花或火焰時，重新返回步驟S502。在步驟S504中，透過影像辨識組件80發送無線觸發訊號以啟動滅火器60。在其他實施例中，步驟S501可省略。
圖6為依據本發明第四實施例所繪示的蓄電系統消防裝置的示意圖。圖6的實施例與圖4的實施例的差異在於蓄電系統消防裝置100更包括警報裝置90，而警報裝置90與影像辨識組件80的處理器82電性連接。影像辨識組件80的處理器82依據箱體10內的環境狀態判斷是否啟動警報裝置90，在本實施例中，當箱體10內具有煙霧、火花或火焰時，處理器82啟動警報裝置90，警報裝置90被啟動後可直接發出警報信號，警報信號可例如為閃爍的光線或是具有特定頻率的聲音。在其他實施例中，警報裝置90更可連線於網路，當警報裝置90被影像辨識組件80啟動後，警報裝置90可經由網路傳送警報信號至外部伺服器，外部伺服器例如為消防局內的電腦。
圖7為圖6的蓄電系統消防裝置的運作方法流程圖。共同參閱圖6與圖7，在步驟S701中，供電線路20輸出電池系統200的電力至需要電力的外部裝置。在步驟S702中，影像辨識組件80的取像裝置81擷 取箱體10內的影像。在步驟S703中，影像辨識組件80的處理器82依據取像裝置81擷取到的影像判斷箱體10內是否具有煙霧、火花或火焰。當影像辨識組件80判斷箱體10內具有煙霧、火花或火焰時，則執行步驟S704；若影像辨識組件80判斷箱體10內沒有煙霧、火花或火焰時，重新返回步驟S702。在步驟S704中，透過影像辨識組件80發送無線觸發訊號以啟動滅火器60。在步驟S705中，影像辨識組件80的處理器82啟動警報裝置90。在步驟S706中，啟動後的警報裝置90經由網路傳送警報信號。在其他實施例中，步驟S701可以省略。
依據本發明一實施例的蓄電系統消防裝置及其運作方法，由於電池系統放置於箱體內密閉的容置空間中，所以當電池系統發生著火時，箱體可將人員與火場隔離，以避免人員直接受到傷害。另一方面，當箱體內因為電池系統著火而導致箱體內的壓力大於箱體外的壓力時，可觸發洩壓單向閥從關閉狀態切換至開啟狀態以達到洩壓的作用，藉此避免箱體內氣體壓力過大而發生爆炸。此外，當洩壓單向閥處於打開狀態時會同步啟動滅火器噴發滅火物質以降低箱體內的溫度，除了可避免電池系統遭受更嚴重的損害之外，人員不需直接進入火場即可達到滅火的目的。另一方面，影像辨識組件可作為備用的火勢偵測設置，當洩壓單向閥發生故障時，影像辨識組件亦具備啟動滅火器的功能以達到滅火的效果。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims (15)

  1. 一種蓄電系統消防裝置，包括：一箱體，具有一密閉的容置空間且該容置空間容置一電池系統；一供電線路，連接於該箱體，該供電線路具有一電力接收端以及一電力輸出端，該電力接收端耦接於該電池系統，該電力輸出端伸出於該箱體之外；一洩壓單向閥，穿設於該箱體且具有一第一輸入端以及一第一輸出端，該第一輸入端位於該箱體之內，該第一輸出端位於該箱體之外，該洩壓單向閥的狀態依據該箱體內外之壓力差切換於一第一打開狀態以及一第一關閉狀態之間；一滅火單向閥，穿設於該箱體且具有一第二輸入端以及一第二輸出端，該第二輸入端位於該箱體之外，該第二輸出端位於該箱體之內，該滅火單向閥的狀態依據該箱體內外之壓力差切換於一第二打開狀態以及一第二關閉狀態之間；以及一滅火器，設置於該箱體內且與該洩壓單向閥連接，該滅火器依據該洩壓單向閥的狀態切換於一啟動模式以及一停止模式之間。
  2. 如請求項1所述之蓄電系統消防裝置，其中該箱體包含一殼體以及一底座，該殼體組接於該底座且該殼體內形成該容置空間。
  3. 如請求項2所述之蓄電系統消防裝置，其中該殼體為透明殼體。
  4. 如請求項2所述之蓄電系統消防裝置，其中該供電線路穿設於該底座。
  5. 如請求項1所述之蓄電系統消防裝置，其中該滅火器更與該滅火單向閥連接，該滅火器依據該滅火單向閥的狀態切換於該啟動模式以及該停止模式之間。
  6. 如請求項1所述之蓄電系統消防裝置，更包含一空氣過濾器，該空氣過濾器連接於該洩壓單向閥的該第一輸入端。
  7. 如請求項1所述之蓄電系統消防裝置，更包括一熱交換器，該熱交換器連接於該箱體。
  8. 如請求項1所述之蓄電系統消防裝置，更包括一影像辨識組件，該影像辨識組件設於該箱體外且與該滅火器通訊連接，該影像辨識組件依據該箱體內的一環境狀態判斷是否驅動該滅火器。
  9. 如請求項8所述之蓄電系統消防裝置，其中該影像辨識組件包含一取像裝置以及一處理器，該取像裝置擷取該箱體內的一影像，該處理器耦接該取像裝置且依據該影像判斷該箱體內的該環境狀態。
  10. 如請求項8所述之蓄電系統消防裝置，其中該影像辨識組件還可耦接一警報裝置，該影像辨識組件依據該箱體內的該環境狀態判斷是否啟動該警報裝置。
  11. 如請求項10所述之蓄電系統消防裝置，其中該警報裝置更連線於一網路，當該警報裝置被該影像辨識組件啟動後，該警報裝置經由該網路傳送一警報信號。
  12. 一種蓄電系統消防裝置的運作方法，其透過一蓄電系統消防裝置來執行，該蓄電系統消防裝置包含有一箱體、設於該箱體內的一電池系統、分別連接於該箱體以及該電池系統的一供電線路、設於該箱體內的一滅火器、以及一影像辨識組件，該影像辨識組件包含一取像裝置以及一處理器，該運作方法包括：透過該取像裝置擷取該箱體內的一影像；透過該處理器依據該影像判斷該箱體內的一環境狀態；當該箱體內的該環境狀態屬於一第一環境狀態時，透過該影像辨識組件啟動該滅火器；以及當該箱體內的該環境狀態屬於一第二環境狀態時，重新執行該影像辨識組件判斷該箱體內的該環境狀態之程序。
  13. 如請求項12所述的運作方法，其中該影像辨識組件還耦接一警報裝置，當該環境狀態屬於該第一環境狀態時，該影像辨識組件啟動該警報裝置。
  14. 如請求項13所述的運作方法，其中該警報裝置還連接一網路，當該警報裝置被啟動後，該警報裝置經由該網路傳送一警報信號。
  15. 如請求項12所述的運作方法，其中該第一環境狀態為該箱體內具有煙霧、火花或火焰，該第二環境狀態為該箱體內沒有煙霧、火花或火焰。
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