(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に電極を備える電池のガス放出機構であって、
前記ケースの一つの壁に固定され、ケース内に延びてガス流通路を形成するノズルと、
該ノズルの入口端側から延びるとともに、少なくともノズルの側壁と協同して、前記一つの壁と電極の間のスペースに消火剤収納室を形成する柔軟膜隔壁と、
前記ノズルの入口端および出口端に設けられ、前記ケース内の圧力が所定値になると開く第１および第２の圧力弁とを有し、
前記ノズルの側壁には前記消火剤収納室とガス流通路を連通する孔が設けられ、前記消火剤収納室に消化剤が充填されていることを特徴とする電池のガス放出機構。
【請求項２】
前記柔軟膜隔壁の前記電極側に当接させて隔壁おさえ板が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電池のガス放出機構。
【請求項３】
消化剤が前記ノズルのガス流通路にも充填されていることを特徴とする請求項１または２記載の電池のガス放出機構。
【請求項４】
前記ノズルの側壁の孔が、高温で溶融する樹脂膜で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の電池のガス放出機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電池のガス放出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池異常時の火災発生防止のために、例えば電池の周囲に加圧された消火ボンベを配置し、温度が上昇したときに、消火剤が噴出するように構成されるものがあった。しかし、このような構成では、重量増加が大きく、かつ発火を防止する点で効果が薄い。
この対策として、特開昭５０ー４５３６には、図８の（ａ）に示すような電池のガス放出機構が開示されている。  ここでは、ケース５０内に電池５１が配置され、電池５１の周囲に消火剤Ｆが満たされており、さらにケース５０には圧力弁５３が取り付けられている。電池５１内部で急激な反応がおこり、ケース５０内にガスが発生しガス圧が上昇すると、圧力弁５３が開きガスが放出される。この時、ガスの流路になる部分の消火剤Ｆが、最初のガス放出の時に同時に放出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電池のガス放出機構では、図８の（ｂ）に示すように、一部の消火剤が放出されて、一旦ガス流路５４が形成されてしまうと、消火剤Ｆがまだ残っているにもかかわらず、消火剤は放出されず、ガスのみが圧力弁５３から放出される。そのため、有効な消火が行なわれないまま、充填された多量の消火剤が無駄になるという問題があった。
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、重量を増加することなく、消火剤を効率よく使用して、高い発火防止効果を得られる電池のガス放出機構を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ケース内に電極を備える電池のガス放出機構であって、ケースの一つの壁に固定され、ケース内に延びてガス流通路を形成するノズルと、このノズルの入口端側から延びるとともに、少なくともノズルの側壁と協同して、上記一つの壁と電極の間のスペースに消火剤収納室を形成する柔軟膜隔壁と、ノズルの入口端および出口端に設けられ、ケース内の圧力が所定値になると開く第１および第２の圧力弁とを有し、ノズルの側壁には消火剤収納室とガス流通路を連通する孔が設けられ、消火剤収納室に消化剤が充填されているものとした。
上記の柔軟膜隔壁の電極側には、隔壁おさえ板を当接させて配置することができる。
そして、消化剤はノズルのガス流通路にも充填することができ、あるいは、ノズルの側壁の孔を高温で溶融する樹脂膜で覆うこともできる。
【０００５】
【作用】
ケース内のガス圧が上昇すると、ノズル両端の第１、第２の圧力弁が開いてガスが放出される。このとき、ガス流通路の断面積はケースの断面積よりも小さく、絞られているため、ケース内のガスの流速に比べノズルのガス流通路でのガスの流速の方が大きくなる。そのため、ガス流通路でのガス圧はケース内および消火剤収納室内より小さくなり、ノズルの孔の部分には圧力差が生じる。この圧力差により、ノズルの孔から消火剤が吸い出されて、ガスと混合され、持続的にガスと消火剤が放出される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例により説明する。図１、図２、および図３は本発明の第１の実施例の構成を示す図である。図１は全体の構成図である。図２は外観図である。図３はガス放出機構部の一部破断斜視図である。
電池１は、４角形状のケース２内に電極３を備える。ケースの上壁２ａには電極端子４が設けられ、電極３と接続されている。
そして、ケース２内の電極の下側スペースＲにはガス放出機構１０が設けられている。
【０００７】
ガス放出機構１０は、ケースの下壁２ｂの中心に形成された穴にガス流通路１２を一致させて取り付けられた円筒状のノズル１１を備えている。ノズル１１は一端（出口端）が下壁２ｂに固定され、他端（入口端）がケース２内を電極３方向へ延びている。
ノズル１１のガス流路部１２の断面積は、下壁２ｂの面積の１０分の１以下に設定されている。ノズル１１の入口端および出口端には各々第１の開裂弁１７、第２の開裂弁１８が設けられ、ガス流路部１２を遮断している。なお、開裂弁１８の外側には、開裂弁１８の外部からの損傷を防止するため、防護ブリッジ１９ａを有する弁カバー１９が取り付けられている。
開裂弁１７および１８は発明の第１の圧力弁および第２の圧力弁を構成する。
【０００８】
ノズル１１の入口端側からケース２の側壁付近まで放射状に延び、周縁部が下壁２ｂに固定される袋状の柔軟膜隔壁２０が設けられている。柔軟膜隔壁２０の上記ノズル入口端側への固定は、入口端の外周に形成された段部１５とこの段部にはめられる固定リング１６との間に挟まれて固定され、また、周縁部２０ｂの下壁２ｂへの固定は接着によりなされている。
これにより、柔軟膜隔壁２０、下壁２ｂならびにノズル１１の側壁１３とで画成される消化剤収納室２１が、スペースＳ内に形成される。
【０００９】
ノズル１１の側壁１３には周方向に多数の孔１４が形成され、ガス流路部１２と消化剤収納室２１とが連通するようになっている。消化剤収納室２１には粉末状の消火剤Ｆが満たされるとともに、第１、第２の開裂弁１７、１８で閉ざされたノズルのガス流路部１２にも消火剤Ｆが充填されている。
【００１０】
次に、電極間の短絡等によって発熱し、急激な反応がおこってガスが発生した場合の、ガス放出機構１０の作用について説明する。
ケース２内のガス圧が上昇すると、そのガス圧によって開裂弁１７および１８が開き、まずガス流路部１２に満たされていた消火剤Ｆがガス噴出と同時に一度に放出される。
【００１１】
ここで、図５に、開裂弁１７および１８が開き、ガス流路部１２に満たされていた消火剤Ｆが放出された後の、ケース２内およびガス流路部１２でのガス圧とガス速度の関係を示す。
ケース２のＡーＡ断面での断面積をＳ１、ガス圧をＰ１、ガス速度をＶ１とし、ガス流路部１２のＢーＢ断面での断面積をＳ２、ガス圧をＰ２，ガス速度をＶ２とする。
ガス密度をρとすると、流体力学における連続の式より、流体密度と流速と断面積の積は一定であるので、
ρ・Ｖ１・Ｓ１＝ρ・Ｖ２・Ｓ２                            （１）
と表せる。
【００１２】
ガス流をガス密度ρが一定である流体と考えると、Ｖ２は、
Ｖ２＝（Ｓ１／Ｓ２）・Ｖ１                                （２）
となる。
流体中の圧力と、流速および流体密度の関係を示すベルヌーイの定理から、ガス密度ρ、ガス速度Ｖ１、Ｖ２およびガス圧Ｐ１，Ｐ２の関係は
（１／２）ρＶ１2 ＋Ｐ１＝（１／２）ρＶ２2 ＋Ｐ２        （３）
と表せる。
【００１３】
ここで、ノズル１１の孔１４における圧力差ΔＰを考える。消火剤収納室２１内にはケース内ＡーＡ断面と同じ圧力Ｐ１が加えられているので、
ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１                                          （４）
と表せる。式（４）および式（３）から、
0003658825.tif 000002
となる。式（２）において、Ｓ１はＳ２の１０倍以上の面積なので、
Ｖ２2 ＞＞Ｖ１2                                           （６）
とみなせる。式（５）および式（６）から、
ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１＝（１／２）ρＶ２2                       （７）
と表せる。
したがって、ノズル１１の孔１４における圧力差ΔＰにより、消火剤収納室２１内の消火剤Ｆが孔１４から吸い出され、噴出するガスと消火剤Ｆが混合されて、放出される。
【００１４】
本実施例は以上のように構成され、まず、ノズル１１のガス流路部１２に満たされていた消火剤Ｆが最初のガス噴出と同時に放出されるので、ケース２外部のノズル１１の周囲での発火が防止される。その後ノズル１１の孔１４から吸い出された消火剤収納室２１の消火剤Ｆがガスに混合されて放出され、ガス放出により引き起こされる電池周囲での発火が持続的に防止される。したがって、消火剤が効率良く利用され、高い発火防止効果が得られる。
【００１５】
図５および図６は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。図５は全体の構成図である。図６は分解斜視図である。
電池１Ａは、円筒状のケース２５内に電極２６を備える。ケースの右壁２５ａには電極端子４が設けられ、電極２６と接続されている。ケースの左壁２５ｂ側には、ノズル１１と消火剤Ｆを収納する消火剤収納室３２を有するガス放出機構３０が設けられている。
前実施例と同様に、左壁２５ｂに固定されたノズル１１の入口端および出口端には第１、第２の開裂弁１７、１８が設けられ、またノズル１１の側壁１３には孔１４が形成されている。そして、柔軟膜隔壁３１、左壁２５ｂならびにノズル１１の側壁１３とで画成される消化剤収納室３２が形成され、消化剤収納室３２およびガス流路部１２に消火剤Ｆが充填されている。
【００１６】
本実施例ではさらに、柔軟膜隔壁３１の電極２６に面する側に当接するように、ドーナツ状の隔壁おさえ板３３が配置されている。とくに図示しないが、隔壁おさえ板３３がその当接位置から脱落しないよう、隔壁おさえ板３３を保持する爪をケース２５の壁またはノズル１１に設けることができ、あるいは、隔壁おさえ板３３を柔軟膜隔壁３１に接着することもできる。
その他の構成は第１の実施例と同様である。
【００１７】
この実施例においては、ケース２５内のガス圧が上昇すると、前実施例と同様に、開裂弁１７および１８が開き、まずガス流路部１２に満たされていた消火剤Ｆがガス噴出と同時に一度に放出される。その後、消火剤Ｆとガスが混合されて放出されるとき、本実施例では、柔軟膜隔壁３１の電極側に配置された隔壁おさえ板３３により、ケース２５内のガス圧が均一かつ有効に柔軟膜隔壁３１に加わるので、消火剤Ｆはより速やかにガスと混合される。
【００１８】
これにより、第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、さらに隔壁おさえ板３３を介して柔軟膜隔壁３１に均一圧力が加わるので、ガスと消火剤Ｆの混合が効率よく行われ、発火防止効果がより向上する。同じく隔壁おさえ板３３により、電極に対してノズルや柔軟膜隔壁が下方に位置し電極端子が上壁に設けられる縦置き型のみでなく、図５に示されるように、電極端子４を横向きとし電極とノズルや柔軟膜隔壁が横方向に並ぶ横置きで用いられる電池においても確実に安定して消火剤が供給されるという効果を有する。
【００１９】
図７は本発明の第３の実施例を示すガス放出機構部の拡大図である。ガス放出機構４０はノズル１１と消火剤Ｆを収納する消火剤収納室２１とを有する。
第１の実施例と同様に、下壁２ｂに固定されたノズル１１の入口端および出口端には第１、第２の開裂弁１７、１８が設けられ、またノズルの側壁１３には孔１４が形成されている。そして、柔軟膜隔壁２０、下壁２ｂならびにノズル１１の側壁１３とで画成される消化剤収納室２１が形成され、消化剤収納室２１に消火剤Ｆが充填されている。
ここで本実施例では、ノズル１１の側壁１３に形成された孔１４が１２０℃で溶融する樹脂膜４１で覆われ、ガス流路部１２には、消火剤が封入されていない。
その他の構成は第１の実施例と同じである。
【００２０】
この実施例では、ケース２内のガス圧が上昇すると、開裂弁１７および１８が開き、ガスが放出される。ガスの発生量が少ない時は、ガス温度の低いガスが放出されることが多く、樹脂膜４１は溶融しないので、消火剤Ｆは放出されない。また、ガスの発生量が多く、ガス温度が１２０℃より高いガスが放出された時には、樹脂膜４１が溶融して、第１の実施例と同様の作用により消火剤Ｆが消化剤収納室２１から吸い出され、ガスに混合されて放出される。
【００２１】
これにより、ガス温度が高い場合には、ノズル１１の孔１４から吸い出された消火剤Ｆがガスに混合されて放出され、ガス放出により引き起こされる電池周囲での発火が持続的に防止される。また、ガス温度が低く、発火を防止する必要が無い場合には、ガスのみが放出され、無駄に消火剤が放出されることがない。
【００２２】
なお、柔軟膜隔壁を高温で溶融する材料を用いて作り、かつ電極と接する様に配置すれば、電極が高温状態になったときには、柔軟膜隔壁の当該高温箇所の電極に接する部位が溶融して穴が形成される。これにより、消化剤収納室の消火剤が効果的に電極の高温箇所へ供給される。
【００２３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、第１および第２の圧力弁を配してケース内の圧力が所定値になるとガスを放出するノズルを設けるとともに、ノズルの側壁と協同して、消火剤収納室を形成する柔軟膜隔壁を設け、ノズルの側壁に消火剤収納室とガス流通路を連通する孔を形成したので、ガスが放出される際、ノズルの孔から消火剤が吸い出される。これにより、重量を増加することなく、持続的にガスと消火剤が放出され、消火剤が効率よく利用されて高い発火防止効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】第１の実施例の外観図である。
【図３】ガス放出機構部の一部破断斜視図である。
【図４】ガス圧とガス速度の関係を示す図である。
【図５】第２の実施例を示す図である。
【図６】第２の実施例の分解斜視図である。
【図７】第３の実施例を示すガス放出機構部の部分拡大図である。
【図８】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ      電池
２        ケース
２ｂ      下壁
３、２６      電極
４        電極端子
１０、３０、４０    ガス放出機構
１１      ノズル
１２      ガス流路部
１３      側壁
１４      孔
１５
１６      固定リング
１７、１８    開裂弁
１９      弁カバー
２０、３１    柔軟膜隔壁
２１、３２    消火剤収納室
２５      ケース
２５ｂ    左壁
３３      隔壁おさえ板
４１      樹脂膜
Ｒ        スペース
Ｆ        消化剤
【図１】
0003658825.tif 000003
【図２】
0003658825.tif 000004
【図３】
0003658825.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003658825.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003658825.tif 000009
【図８】
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