JPH11219732A

JPH11219732A - 電池用充放電装置

Info

Publication number: JPH11219732A
Application number: JP10021649A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shoji; 秀樹庄司
Original assignee: Toyo System Co Ltd
Current assignee: Toyo System Co Ltd
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】充放電装置の電池保持部に着目し、全体に延焼
する前に、局所的に対処して消火活動を行なうことを目
的とした装置はほとんどないのが実状であった。【解決手段】充放電治具１２、炎センサ３１、及び煙セ
ンサ３２を遮蔽空間２２内に配置し、該センサからの感
知信号に基づき、遮蔽空間２２内の消火を行う消火手段
を備える。消火手段としては、遮蔽空間２２外の消火剤
タンク４２に連結され、電気的信号により消火剤の散布
を継断する噴射ノズル４１を遮蔽空間２２内に配置す
る。さらに、消火手段の起動と同時に、充放電を停止す
る構成、また充放電治具１２に保持された電池２に当接
する温度センサ３３を配置し、電池２が異常昇温した場
合に、電池２への充放電を停止する構成や、各感知信号
に基づき起動する警報手段を付加するようにしてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、リチウムイオン電池
の充電など二次電池を充放電する際に使用される充放電
装置であって、これに電池の異常昇温、又は発火を感知
して消火手段等の対処手段を備えた充放電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯機器の普及に伴い、リチウム
イオン電池の需要が急増してきている。このリチウムイ
オン電池は放電状態の活物質を用いて電極を作製して電
池を組立ており、出荷前には必ず電池を充電する必要が
あった。

【０００３】従来、このような二次電池の生産工場にお
いて、工場の建物内部に炎センサや煙センサなどの感知
器を設置し、この感知器からの信号を基に警報を出す機
能あるいは工場内部の空間全域に水を散布する自動消火
装置を設置するなどして、万一の火災に備える施策を採
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
火災の発火元である充放電装置の電池保持部に着目し、
全体に延焼する前に、局所的に対処して消火活動を行な
うことを目的とした装置はほとんどないのが実状であっ
た。

【０００５】一般に、リチウムイオン電池は、電解液に
有機溶媒を使用しているため、何らかの事情で電解液が
漏れた場合、近くに着火源があると容易に引火して、火
災などの重大な事故を起こす恐れがある。また、充放電
に使用されている電源装置において、通電は自動制御さ
れているものの、装置の故障やノイズの影響による誤動
作が皆無とは言えず、高電圧の印加や大電流の通電な
ど、電池の容量を大きく越えた充電あるいは放電が為さ
れたり、不良電池の存在により内部短絡する可能性もあ
った。

【０００６】このような場合、電池の内圧や温度が上昇
し、これが電池に取り付けられた安全弁の作動圧を超え
ると、安全弁が作動してガスや電解液を外部に放出し、
このガスや電解液の引火点を越えて上昇した電池により
着火し、火災に至る恐れがあった。

【０００７】

【目的】そこで、本願発明は上述した問題点に着目して
為されたものであり、充放電装置の誤動作や電池の異常
により、火災が発生したとしても、それを早期に感知し
て発生元付近のみで局所的に消火することより、火災被
害を最小限に抑えることを目的とする電池用充放電装置
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明に係る電池用充放電装置は、以下のように
構成される。

【０００９】すなわち、充放電対象の電池を充放電治具
に保持して充放電を行う電池用充放電装置において、該
充放電治具を遮蔽空間内に配置すると共に、該遮蔽空間
内に炎センサ、及び（又は）煙センサを配置し、該セン
サからの感知信号に基づき、該遮蔽空間内の消火を行う
消火手段を備えることを特徴とする。

【００１０】また、消火手段の例としては、遮蔽空間外
の消火剤タンクに連結され、電気的信号により消火剤の
散布を継断する噴射ノズルを遮蔽空間内に配置する構成
とする。

【００１１】さらに、かかる消火手段の起動と同時に、
電池への充放電を停止する構成、また充放電治具に保持
された電池に当接するようにして温度センサを配置し、
電池が異常昇温した場合に、電池への充放電を停止する
構成としてもよい。

【００１２】上記電池用充放電装置には、さらに炎セン
サ、煙センサ、温度センサ、の各感知信号に基づき起動
する警報手段を付加してもよく、その警報手段には、異
常を文字や図形によって表示する異常内容を表示する表
示装置、光によって訴える発光装置、又は音によって訴
える発音装置などがある。

【００１３】

【作用】上記構成により、本願発明は以下の作用を奏す
るものである。遮蔽空間内の電池の発火により配置した
炎センサ又は煙センサが反応し、このセンサから感知信
号が制御装置に供給され、これにより消火手段が起動
し、遮蔽空間内の消火を行う。請求項２の構成にあって
は、消火剤が噴射ノズルから噴射され遮蔽空間内のみに
消火剤が充満することになる。

【００１４】また請求項３、４の構成にあっては、消火
手段の起動と同時に、あるいは電池が異常昇温した場合
には、電池への充放電が停止される。さらに、請求項
５、６の構成を採った場合は、炎センサ、煙センサ、温
度センサ、の各感知信号に基づき各種警報装置が起動す
ることになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本願発明の具体的実施例を
図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態の充放
電装置の全体を示す概略図であって、（Ａ）は正面か
ら、（Ｂ）は側面から表した図である。図２は本実施形
態の治具パネルを示す正面図であり、図３は本実施形態
の遮蔽ケース内を示す切欠き側面図である。

【００１６】本実施形態の電池用充放電装置（以下「本
装置」と略称する。）１は、主に、基台ラック１０、遮
蔽ケース２０、感知手段、消火手段、警報手段、とから
構成される。

【００１７】遮蔽ケース２０は、金属等からなる矩形箱
状をなし、その内側は電気絶縁性の耐火材で覆われてい
る。この遮蔽ケース２０は基台ラック１０に積層状に複
数段（本実施形態は４段）に積み上げ配置されている。
基台ラック１０の一方側には、治具パネル１１が所定個
数取付られ、この各治具パネル１１、１１、・・を覆い
囲むようにして遮蔽ケース２０、２０、・・がそれぞれ
取付けられている。該各遮蔽ケース２０内の治具パネル
１１には、充放電対象の電池２を挟持して保持すると共
に充放電用の通電を行う所定個数の放電治具１２、１
２、・・が配列支持されている。遮蔽ケース２０の前面
には、開閉扉２１が設けられ、電池２の充放電治具１１
への脱着はこの開閉扉２１の開閉により行われる。

【００１８】感知手段は、遮蔽ケース２０で区画された
内部の遮蔽空間２２に配置され、炎センサ３１、煙セン
サ３２、温度センサ３３、とから構成されている。炎セ
ンサ３１は、遮蔽空間２２に生じた電池２を発生元とす
る火花や発炎を感知するものであり、充放電治具１１と
対向させて遮蔽ケース２０の開閉扉２１の内面側に配置
されている。

【００１９】また、煙センサ３２は、遮蔽空間２２に生
じた電解液の蒸気や燃焼に伴う煙を感知するものであ
り、遮蔽ケース２０の上面２０ａに配置されている。温
度センサ３３は、電池の温度上昇を感知（又は検出）す
るものであり、充放電治具１１に取り付けられた電池２
の側面に当接するようにして治具パネル１１に取付けて
いる。この温度センサ３３は、低温用温度センサ部３３
ａと、この低温用温度センサ部３３ａよりも高い温度を
感知する高温用温度センサ部３３ｂとから構成されてい
る。

【００２０】消火手段は、噴射ノズル４１、消火剤タン
ク４２、及び制御ボックス４３とから構成され、消火剤
タンク４２及び制御ボックス４３は、基台ラック１０の
近傍に配置された収納ラック４４内に収納されている。

【００２１】噴射ノズル４１は、消火剤を遮蔽空間２２
に噴射するために、各遮蔽ケース２０の両側面２０ｂ、
２０ｂに貫通してそれぞれに配置されており、該噴射ノ
ズル４１には各遮蔽ケース２０毎に配管された供給管４
５を介して消火剤タンク４２に接続されている。該消火
剤タンク４２には、ＡＢＣ消火剤が貯蔵されている。

【００２２】制御ボックス４３には、前記した炎センサ
３１、煙センサ３２、温度センサ３３、からの感知信号
（電気信号）からの感知信号供給用の配線（図示省
略。）が接続されており、仕様設定にしたがって制御す
るように構成されている。消火剤が送出される各供給管
４５は、当該制御ボックス４３の制御により電磁パルプ
（図示省略。）等の開閉手段により選択的に操作され
る。なお、１３は手動スイッチであり、電磁バルブ（図
示省略。）を強制的に開閉して消火剤を噴射させるため
のものである。

【００２３】警報手段は、前記感知手段からの感知信号
により作動して、作業者等に本装置１０の遮蔽ケース２
０内に生じた火災等の異常を通報するものであり、表示
装置５１、発光装置５２、発音装置５３、などから構成
される。

【００２４】表示装置５１は、基台ラック１０の上部な
ど、監視し易い位置に配置され、種々の異常内容を画面
上に表示する構成が採られている。なお、この表示装置
５１は本装置１と別の場所に配置してもよい。

【００２５】発光装置５２は、基台ラック１０の上部に
立設配置され、温度警告ランプ５２ａ、充放電停止ラン
プ５２ｂ、及び消火手段作動ランプ５２ｃとから構成さ
れており、本装置１０がどのような感知信号を発したか
を着色点灯により人間の視覚に訴えるようにしている。

【００２６】本実施形態では、温度警告ランプ５２ａは
低温用温度センサ部３３ａからの感知信号によって、ま
た充放電停止ランプ５２ｂは高温用温度センサ部３３ｂ
からの感知信号によって、それぞれ点灯し、さらに消火
手段作動ランプ５２ｃは炎センサ３１、および（又は）
煙センサ３２からの感知信号により点灯するように設定
されている。

【００２７】発音装置５３は、本装置１の異常を警報音
により人間の聴覚に訴えるものでスピーカやブザーなど
から構成されて、収納ラック４４内に配置されている。［実施例］（１）装置の設定本実施例では、リチウムイオン電池の充放電を想定し、
炎センサ３１に松下電工製ＢＶ４７０１型紫外線感知式
炎センサを用い、低温用温度センサ部３３ａに１００℃
で作動するバイメタル式の温度センサを、高温用温度セ
ンサ部３３ｂに１４０℃で作動するバイメタル式の温度
センサを用いた。

【００２８】なお、試験電池には安全弁作動に伴って電
流が遮断される機構を有しない電池２を用いた。また、
消火剤にはＡＢＣ粉末を用い、消火剤タンク４２の貯蔵
量は遮蔽空間２２の約１５％に相当する６Ｋｇとした。
なお、初期の消火剤噴射量は０．５Ｋｇ／秒とし、約２
０秒で全ての消火剤を噴射することができるように噴射
ノズル４１と消火剤タンク４２の加圧力を調整した。（２）装置の仕様上記構成の本装置１の感知手段、消火手段、および警報
手段を表１のように設定した。なお、目視により火災
の恐れがあると判断できる場合は手動スイッチ１３を押
すことにより、消火剤を噴射散布することができるよう
にした。治具パネル１２に装着され、遮蔽ケース２０で
遮蔽された電池２は、外部に置かれた電源装置（図示省
略。）と充放電制御装置（図示省略。）により充放電さ
れる。何らかの異常により電池の温度が上昇すると、低
温用温度センサ部３３ａがそれを感知し温度警告ランプ
５２ａを点灯させる。

【００２９】さらに、電池温度が上昇すると、高温用温
度センサ部３３ｂがそれを感知し、電源装置および充放
電制御装置による充放電を停止すると同時に、充放電停
止ランプ５２ｂを点灯させる。

【００３０】さらにまた、充放電を停止しても電池２の
温度が上昇して、火災が発生すると、炎センサ３１及び
（または）煙センサ３２が炎や煙（電解液蒸気）を感知
し、電磁バルブを作動させて目的の遮蔽ケース２０に配
置された噴射ノズル４１に接続された供給管４５を開放
し、消火剤タンク４２内の消火剤を供給（噴射）して消
火を行う。（３）温度センサおよび警報手段の作動試験先ず、実施例の充放電装置１０の治具パネル１１に電池
容量１１５０ｍＡＨの１８６５０型リチウムイオン電池
を装着し、１Ａの定電流で充電した。

【００３１】７８分充電したところで温度警告ランプ５
２ａが点灯したため、電池２を観察すると、液漏れなど
特に異常は観察されなかった。次いで、８５分充電した
ところで充放電停止ランプ５２ｂが点灯したため、電池
２を観察すると、ほとんど全ての電池において、安全弁
よりガスが噴き出し、また、いくつかの電池２におい
て、電解液が飛散している様子が観察された。

【００３２】また、この時、本装置１の充放電が停止し
たことを確認した。その後、ガスの噴出や電解液の飛散
は収まり火災を起こすことはなかった。（４）消火手段および警報手段の作動試験脱脂綿にリチウムイオン電池用電解液（プロピレンカー
ボネートとジメトキシエタンの１：１等積混合溶液）を
適当量染み込ませ、その中に、電気接点からなる発火剤
を仕込んで充放電治具１２の一カ所に載置し、その他に
は電池２を装着して本装置１により１Ａの定電流で充電
を開始した。

【００３３】温度警告ランプ５２ａが点灯したところ
で、電気接点に電流を通じて火花を飛ばし、有機溶媒を
染み込ませた脱脂綿に引火させたところ、電磁バルブが
作動し、噴射ノズル４１より消火剤が噴射され約１０秒
で消火した。消火剤の噴射は約２０秒続き、消火剤の噴
射が終わった後も、再発火することはなかった。また、
噴射された消火剤は、遮蔽ケース２０外に逸散すること
はなく、外部を汚すことはなかった。

【００３４】加えて、消火剤を噴射すると同時に、充放
電も停止したため、充放電治具１２に装着された他の電
池２の温度がさらに上昇して異常を生じることはなかっ
た。

【００３５】

【他の実施形態の可能性】本願発明の目的構成から、上
記の他の実施形態例として、以下の構成に変更すること
も可能である。

【００３６】充放電の停止は、電池２に当接する温度セ
ンサ３３を配し、温度センサ３３に、熱電対、測温抵抗
体およびサーミスターなどを用い、温度センサ３３から
の感知信号を制御コンピューターによって監視し、所定
の温度を越えた場合に充放電回路に接続されたリレーを
遮断する構成としてもよく、また、温度センサ３３に、
バイメタルのようなサーモスタットを用い、この接点の
オン／オフ信号によってリレーを遮断するようにしても
よい。

【００３７】また、感知手段、消火手段、警報手段の構
成、作動の仕様設定は、上記実施形態例に限定されるも
のではなく、例えば、温度センサ３３を高温用温度セン
サ部３３ｂのみとしてもよい。また、警報手段は、人の
視覚、聴覚に訴えることを目的とした既存の警報装置を
選択して用いればよく、警報装置の構成自体は発明の要
旨ではない。

【００３８】さらに、消火剤はＡＢＣ粉末が最も効果的
であり、遮蔽空間体積の１０％以上の体積の消火剤を、
６０秒以内に噴射することが好ましいが、消火剤をＡＢ
Ｃ粉末に限定するものではなく、従来から用いられてい
る他の消火剤としてもよい。

【００３９】

【効果】本願発明は、上記のように構成することによ
り、以下の効果を奏する。すなわち、火災の発生元とな
る可能性の高い充放電治具の全体を遮蔽すると共に、こ
の遮蔽空間内に、各種感知手段と消火剤の噴射ノズルを
配置しているため、電池による火災を極めて早期に発見
し、かつ確実に消火することができる。

【００４０】また使用する消火剤は火災が発生した遮蔽
空間内部のみに散布させることにしているため、局所的
に対処して火災による被害を当該遮蔽ケースのみ抑える
ことができ、火災による被害を最小限に止めることがで
きる。

【００４１】さらに、電池の温度を感知した際には、消
火手段の作動に加えて、警報を発したり、充放電を停止
することができるので、電池の発火や発火の拡大を、未
然に防ぐことができる。

【００４２】従って、リチウムイオン電池など、電解液
に有機溶媒を使用している電池の充電設備、いわゆる活
性化処理設備および検査・試験設備の安全性の向上に極
めて有用であり、その産業的価値は大きなものである。

【００４３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の充放電装置の全体を示す概略図
ある。

【図２】本実施形態の治具パネルを示す正面図であ
る。

【図３】本実施形態の遮蔽ケース内を示す切欠き側面
図である。

【符号の説明】

１・・・電池用充放電装置２・・・電池１０・・・基台ラック１１・・・治具パネル１２・・・充放電治具１３・・・手動スイッチ２０・・・遮蔽ケース２０ａ・・上面（遮蔽ケースの〜）２０ｂ・・側面（遮蔽ケースの〜）２１・・・開閉扉２２・・・遮蔽空間３１・・・炎センサ３２・・・煙センサ３３・・・温度センサ３３ａ・・低温用温度センサ部３３ｂ・・高温用温度センサ部４１・・・噴射ノズル４２・・・消火剤タンク４３・・・制御ボックス４４・・・収納ラック４５・・・供給管５１・・・表示装置５２・・・発光装置５２ａ・・・温度警告ランプ５２ｂ・・・充放電停止ランプ５２ｃ・・・消火手段作動ランプ５３・・・発音装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池を充放電治具に保持して充放電を行
う電池用充放電装置において、該充放電治具を遮蔽空間内に配置すると共に、該遮蔽空
間内に炎センサ、及び（又は）煙センサを配置し、該センサからの感知信号に基づき、当該遮蔽空間内の消
火を行うための消火手段を備えたことを特徴とする電池
用充放電装置。
【請求項２】消火手段において、遮蔽空間外に配置された消火剤タンクに連結され、電気
信号により消火剤の散布が継断される噴射ノズルを遮蔽
空間内に配置する構成としたことを特徴とする請求項１
記載の電池用充放電装置。
【請求項３】消火手段の起動と同時に、電池への充放
電を停止するようにしたことを特徴とする請求項１、又
は２記載の電池用充放電装置。
【請求項４】充放電治具に保持された電池に当接する
ようにして温度センサを配置し、電池が異常昇温した場
合に、電池への充放電を停止するようにしたことを特徴
とする請求項１、２、又は３記載の電池用充放電装置。
【請求項５】炎センサ、煙センサ、温度センサ、の各
感知信号に基づき起動する警報手段を備えたことを特徴
とする請求項１、２、３、又は４記載の電池用充放電装
置。
【請求項６】警報手段が、表示装置、発光装置、また
は発音装置から選択される少なくとも１つを有すること
を特徴とする請求項５記載の電池用充放電装置。