消防庁長官賞
NAS 電池の課題と対策（他県で発生した火災をうけて）
片 寄 雅 之（東京消防庁 品川消防署 予防課）
るまで、全ての NAS 電池の運転停止を依頼す

今回の研究に至った背景
平成23年月21日午前るという異例な事態となったため、東京消防庁時20分頃、茨城県常総市の工場に設置されている電力貯蔵用 NAS

管内において最多の電池システム（以下「NAS」電池という）で火る品川消防署として本火災に対する研究を開始

災が発生した。（図した。

参照）

か所の NAS 電池を有す

今回の火災は、NAS 電池の火災としてはNAS 電池とは件目であるが、この火災を受け製造メーカである日本ガイシ株式会社は、火災発生後直ちに

⑴

名前の由来

NAS 電池を使用している全ての事業所に対しNAS 電 池 は、1967 年 に 米 フ ォ ー ド 自 動 車（Ford Motor）社が NAS 電池の基本原理を発て運転停止を依頼した。
製造メーカが安全に万全を期すためとはい表したものである。その後、日米欧の様々な企え、火災原因が判明し再発防止対策が講じられ業が開発に着手したが、そのほとんどが事業化

図

鎮火後の電力貯蔵用 NAS 電池
33

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7）

まで至っていない。しかし、このような状況の多硫化ナトリウムが元のナトリウムと硫黄に戻中、1980年代から共同で研究開発を始めた東京る。これらの反応により、放電・充電を繰り返す。

電力株式会社と日本ガイシ株式会社は NAS 電⑶

設置数池を事業化し、2002年から販売、2003年には量NAS 電池の設置数は、2011年月末時点で、産を開始した。そのため、現在、NAS 電池は日国内と海外

本ガイシ株式会社が唯一の量産メーカとなって邦、フランス、ドイツ、イギリス）で、合わせいる。NAS 電池の名称の「NAS」は、ナトリウて174か所である。

ム（Na）と硫黄（S）を使用していることに由来

カ国（アメリカ、アラブ首長国連

東京消防庁管内は34か所であり、稼働中のしており、「NAS」電池の「NAS」は東京電力株

NAS 電池を設置許可年度別に分類すると、式会社と日本ガイシ株式会社の登録商標であ年にる。

いる。
（表⑵施設以上が設置されるペースで推移して参照）

NAS 電池の動作原理
NAS 電池の特徴

NAS 電池は負極にナトリウム、正極に硫黄、仕切りとなる電解質の層にはβ（ベータ）アル

NAS 電池の特徴は次のとおりである。
（表ミナと呼ばれるファインセラミックスを使用し参照）ており、放電・充電は300℃付近で動作する電池⑴である。最初の300℃への昇温はヒータで行う

定格出力×メガワット級の電力貯蔵システム
時間相当のエネルギーを貯蔵すが、動作後はヒータと化学反応の反応熱によりることが可能であり、複数のモジュール電池を動作温度である300℃が維持される。

直並列化することで大容量化が容易に果たせ

なお、この温度で負極のナトリウムは液体状になっている。ナトリウムはβアルミナと呼ばる。そのため、容量をメガワット級とすることもできる。

れる電解質の層をナトリウムイオンの状態で正⑵極側に移動し、硫黄と結合して多硫化ナトリウ

エネルギー密度は鉛畜電池の約ムになる時に電流が発生する。また、充電時は表

高エネルギー密度

そのため、鉛蓄電池と比較して倍である。
/

現在稼働中の NAS 電池施設（稼働中の施設を設置許可年度別に表示）

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7） 34の設置面

表

他の電池との比較

NAS 電池リチウムイオン電池

ニッケル水素電池

鉛蓄電池

エネルギー密度

786Wh/kg

583Wh/kg

196Wh/kg

167Wh/kg

自己放電

殆どなし

10％/月

30％/月

1.5％/月

電池効率87％

95％

80％

87％

適用範囲

数百 kW
〜数 MW

数 kW
〜 MW

数十 kW 以下

数 kW
〜数 MW

積で、鉛畜電池と同等のエネルギー量を確保す電力を供給し、設備停止を回避する。そのため、ることができる。そのため、大容量の蓄電池を非常用発電としても用いられる。
NAS 電池の前述した特徴から、電力負荷平狭いスペースに設置することが可能である。
長期にわたって安定した電力供給が可能

準によるピークカット対策（図 参照）、非常用

NAS 電池は長期間の充放電に耐えうる長寿電源、再生可能エネルギー（風力・太陽光発電）命設計となっており、定格容量維持4,500充放の電力を一時的に蓄電し供給の安定化、エネル電サイクルまたは耐用年数約15年の耐久性を持ギーコスト削減、環境負荷低減、節電対策等のつ。また、発電機とは異なり、燃料の扱いがな様々な効果が期待され、近年は工場、ショッピ

く、駆動部分もないので、稼働時の騒音や排気ングセンター及び上下水施設等で設置されるこもなくメンテナンスも容易とされている。とが多くなっている。

⑶⑷

東日本大震災後は、夏の電力の使用制限を求高速応答瞬時電圧低下（瞬低）対策兼用システムでは、められた事業所や官公庁から設置に関する問い瞬低を検出した場合、瞬時にビルや工場などへ合わせが日本ガイシに相次いでいた。また、実図

ピークカットの模式図
35

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7）

イ

際に東日本大震災により太平洋側にある火力発硫黄電所が甚大な設備被害を受けた東北電力株式会

消防法別表第一に規定される第二類の可社は今冬の供給力対策として、能代火力発電所燃性固体で指定数量は100kg である。通常構内に国内最大規模の大容量（は淡黄色の固体で、弱い腐乱臭であり、比NAS 電池を設置し平成24年という計画を平成23年万 kW）の重（水＝月から運転する）は2.1である。融点は122℃、引火点は202℃、発火点232℃である。主な月に立てていた。しか危険性は次のとおりである。

しながら本火災により、運用開始時期は未定（平①

成23年10月時点）とされている。

可燃性である。燃えると有毒な亜硫酸ガスを発生する。

② 溶 融 硫 黄 の 輸 送 温 度 は 通 常 140

危険物としての NAS 電池〜160℃であり、水の沸点よりも高い⑴ ナトリウムと硫黄の消防法上の扱いと性状アので、水をかけると水蒸気爆発を起こナトリウムす危険がある。

消防法別表第一に規定される第三類の禁③水性物質で指定数量は10kg である。銀灰

溶融硫黄が皮膚に付くとひどい火傷をおこす。

色のやわらかい金属で、臭気はなく、融点は98℃、発火点は280〜290℃、密度は0.97⑵（20℃）である。主な危険性は、次のとおり

この NAS 電池の最小単位は、単電池と呼ばれる直径90.5mm、高さ513mm の円柱である。

である。
①

水と反応すると爆発的に燃焼する。

②

水分を含んだ空気との接触により、（図温度上昇し発火する。
③

延焼により、刺激性の酸化ナトリウムの白煙が出る。

④⑤⑧

この本の単電池には、ナトリウム780g、硫黄1,560g が貯蔵されている。この単電池は約400 本 が 集 合 化 さ れ、幅 2,190mm、奥 行 き
1,752mm、高さ651mm のモジュール電池と呼ばれる真空断熱容器箱に収納されており、これと、火傷の他に、アルカリによる薬傷が NAS 電 池 の 基 本 単 位 と な っ て い る。モを起こし、皮膚のみならず筋肉、骨組

ジュール電池は一つ約50kW であり、NAS 電池織をも腐食する。

としての電池容量はこのモジュール電池の個数

眼に入ると、視力低下、失明に至る漏れた固体又は溶融物は、空気に触れると発火する可能性がある。

⑦参照）

ナトリウムが直接皮膚に接触する場合がある。
⑥

一般取扱所としての NAS 電池によって決定される。
このモジュール電池台の危険物の指定数量の倍数は36倍であり、モジュール電池台で指定数量を超える。そのため、モジュール電池の漏れると火災、爆発事故につながる集合体である NAS 電池は消防法の一般取扱所恐れがあるので、作業前に設備上漏れとしての規制を受けている。また、危険物の量が起こらないこと及び付近に水がないから換算する消火設備の所要単位は3.6であることを確認し、必ず保護具を着用してが、モジュール電池の内部に能力単位作業する。

する乾燥砂（500l）が予め充填されているため、水分を遠ざけ、人体に有害なので保護具を付けて防除作業を行う。

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7） 36に相当

消防法上の消火設備を包含していることになる。

図

単電池、モジュールの構造

ウム・硫黄電池の監視、制御等を当該施設の所

なお、NAS 電池の安全性については、平成月に消防庁から「Na‑S 電池（ナトリウム‑在する場所と異なる場所において行うこと（以硫黄電池）に係る安全性の調査検討報告書」が下「遠隔監視」という。
）が可能となった。
（図年参照）また、ナトリウム・硫黄電池の安全性報告されている。

能については、危険物保安技術協会において試

また、一般取扱所としての運用基準は、平成月に消防庁危険物規制課長から「ナトリ験確認業務を実施することが明記された他、予ウム・硫黄電池を設置する危険物施設の技術上防規程についても次の事項を明記することとさの基準等について」の通知が示されている。

れた。

11年

ア

この通知により、一定の要件により、ナトリ

図ナトリウム・硫黄電池の監視、制御等をNAS 電池の監視体制
37

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7）

NAS 電池火災は、標準タイプとされている負行う場所
イ

荷平準システムの NAS 電池である。品川消防ナトリウム・硫黄電池の監視、制御等を署管内にある行う体制
ウ

か所の NAS 電池は全てこの標準タイプであり、このタイプは東京消防庁管内

ナトリウム・硫黄電池施設における火災で使用されている34か所の半数以上の18か所で等の緊急時の連絡体制及び対応体制使用されている。
NAS 電池の火災について冒頭に述べた平成23年月の火災を含め、今後の NAS 電池火災の課題と対策について

NAS 電池火災は今までに件発生しており、過去概要は表件の NAS 電池火災と異なり、今回は量産されている標準タイプの NAS 電池が火災のとおりである。
件の NAS 電池火災は、高出力タイプになっているため、製造メーカが火災原因を判の NAS 電池で発生している。この高出力タイ明し、再発防止対策を講じるまで、全ての NAS

プ の NAS 電 池 は、高 出 力 を 得 る た め に モ電池の運転停止を依頼するという異例な事態にジュール電池内の単電池を全数直列に接続してなっている。

過去

表

おり、モジュール電池の外部にヒューズを配置していた。に、我々が一連の火災を受け、現地確認や文献等により調査、研究し、抽出した課題と回目の NAS 電池火災を受け、高対策を簡記する。

出力タイプ初期型の全ての NAS 電池には、モジュール電池の内部にヒューズを配置し、単電今回の火災により製造メーカは、使用中の全池に絶縁部品を取り付けた最新型に交換するこての NAS 電池の運転を停止させる方針を示しとで再発防止対策が実施された。また、高出力ていた。しかし、一部の NAS 電池については、タイプは瞬時電圧低下対策を目的とした仕様

非常用電源等であるため、使用を停止できずにで、納入数が限られていた。

いた。東京電力株式会社によると、これらのしかし、平成23年月に発生した

表NAS 電池は「非常容量を確保した現状取り得

回目のNAS 電池火災の概要について

回目の火災

回目の火災

回目の火災発生日時

平成17年 月11時05分日

平成22年 月15日時40分

平成23年 月21日
時20分頃

鎮火日時

平成17年 月12日
12時00分

平成22年 月17日時55分

平成23年10月 日
15時25分

鎮火までの 期 間

約日

約日

約週間

発生場所

愛知県
NAS 電池製造工場

栃木県
工場

茨城県
工場

被害状況

人的被害なしモジュール電池台

人的被害なしモジュール電池台

人的被害なしモジュール電池 10台等

出火原因

電池製造時の内部絶縁部材の組立不良

電池内部で単電池間の多硫化物の短絡(推定)

調査中

高出力タイプ

高出力タイプ

標準タイプ

用

途

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7） 38

表

有毒ガス
︵別紙参照︶

予
防規
程消
火の困
難性

今後の課題と対策

課題

対策

・火災により硫黄とナトリウムが化学反応し有毒ガスが発生する。
・有毒ガスは、空気より比重が大きく滞留しやすい。

・有毒ガスに対応した保護具が必要となる。
・屋内と屋外では条件が大きく異なるが、有毒ガスを安全に排出する必要がある。

・有毒ガスの滞留や発生する熱により、NAS 電 ・ITV、SO2センサー等で NAS 電池周囲の状況を把握する。
池周囲への接近が困難となり、火災の状況を把握することが困難となる。
・有毒ガスにより第一発見者及び第三者への二次災害が発生する恐れがある。

・事前に有毒ガスの排出経路となりうる排気ダクトや開口部の位置を確認する。
・事前に火災発生時の避難経路を明確にする。
・火災発生時は事前に確認した有毒ガスの排出経路付近に立入禁止区域を設定する。
・付近の第三者を安全な位置に避難させる。
・排気ダクトの防火ダンパの閉鎖状況等、有毒ガスの排出経路の状況は防災センター等で確認する。

・遠隔監視している NAS 電池の予防規程の内 ・NAS 電池が設置されている状況に即した緊容が、設置状況によらず、ほぼ同一であり、急 時 の 対 応 体 制 を 明 記 す る。（例 と し て、NAS 電池の屋内、屋外等の設置状況によるITV による確認可能な範囲の記載、有毒ガス違いを反映していない。
が発生した場合の拡散範囲とそれに伴う進入禁止区域の設定方法、避難経路等）
・遠隔監視している NAS 電池の予防規程の保安教育の内容として、具体的に明記されていない要件がある。

・保安教育の内容を具体的に明記し、緊急時の対応体制（室内の情報・有毒ガス対策・避難経路等）を教育項目とする。

・ナトリウムが禁水性のため、適応する消火設備（乾燥砂等）が限定されている。また、過去の事例から鎮火までに時間を要している。

・モジュール電池内に能力単位以上の乾燥砂が充填されているが、充填された乾燥砂では対応できていないと考えられるため、追加分の適応する消火設備（乾燥砂等）を準備する必要がある。

・モジュール電池がキュービクル内に五段積みの状態で設置されているため、燃焼しているモジュール電池に、適応する消火設備（乾燥砂等）を投入するのが困難である。

・燃焼しているモジュール電池に適応する消火設備（乾燥砂等）を容易に投入できる構造にするなどの検討が必要。

能性がある「屋内設置型」であった。

る最も安全な状態」である「少容量待機状態」で使用されているとのことであったが、火災のそして、これらの NAS 電池は「遠隔監視」に原因が不明確な段階で、この「少容量待機状態」より使用されていた。
「遠隔監視」の建物には、の安全性を確認することは困難であった。

NAS 電池に関する十分な知識を持った者が現

また、東京消防庁管内でこの「少容量待機状地におらず、現地確認時にも NAS 電池火災等態」の NAS 電池を使用している建物は、オフィの緊急時の対応について現地で我々に質問があスビル、商業ビル、集客施設、病院及び空港で、り、緊急時の対応に不安があった。
このような状況を受け、「少容量待機状態」で有毒ガスが発生した場合に影響が大きくなる可39

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7）

「屋内設置型」の「遠隔監視」されている NAS

物は、火災発生の危険度が大きく、火災が発生電池については、早急に対応する必要があるとした場合にその拡大の危険性も大きい。また、考え、我々は「有毒ガス」及び「予防規程」の火災の際の消火が困難であるなどの性状を有す課題の対策として、これらの NAS 電池を管轄る物品でもあるため、公共の安全をおびやかすする東京消防庁管内のことになる、文字通りの危険物である。

署と連携して、火災時に発生する有毒ガスへの対策とそれに伴う予防NAS 電池は安全に使用され、その性能が万規程の内容の充実強化を東京電力株式会社に要全に発揮されれば、節電対策やエネルギーコス望したところである。

ト削減、環境負荷低減等に貢献することから、その結果、現在までに火災時に発生する有毒電力エネルギーに依存して生活している我々にガスに対応するための防毒マスク等の資器材のとって、注目度の高い電池である。また、技術設置、予防規程の内容の充実強化及び有毒ガス的にも日本独自の技術で量産され世界各国に輸センサーの増設の検討等が着々と進められてい出されている誇るべき電池でもある。
NAS 電池は全世界174か所に存在し、そのうるところである。

ちの34か所が東京消防庁管内に存在している。
結論

そして、東京消防庁でも最多のつの NAS 電

今回の調査、研究において、池を管内に有する品川消防署としては、他県で⑴火災の際に発生する有毒ガスの危険性

発生した火災ではあるが、今後も継続して情報⑵

予防規程に具体的に明記されていない要を収集し、NAS 電池が安全に使用され、その性能が万全に発揮できるよう、指導していく所存件⑶

火災が発生した場合の消火の困難性である。
（平成24年の課題が明らかになったところである。
⑴と⑵については、前述のとおり、対策が進行中である。⑶の事項については、現在も究明

月30日現在）参考文献等⑴

ナトリウム・硫黄電池を設置する危険物施中である火災原因とそれに伴って日本ガイシ株設に係る火災予防対策上の留意事項等につい式会社が策定する再発防止策の内容が判明してて（平成23年11月

いないこともあり、その内容の公表を待ってい課長通知）る段階である。

⑵

平成22年度日23予危第388号危険物

品川消防署大崎出張所

警防研究会資料

危険物は、ガソリンに代表されるように日々の生活に必須の便利なエネルギーで我々の日々⑶

日本ガイシ株式会社ホームページの生活を豊かにするものである。

⑷

東京電力・日本ガイシ電力貯蔵用ナトリウ

しかし、潜在的に高いエネルギーを持つ危険

Safety ＆ Tomorrow No.144 （2012.7） 40

ム―硫黄電池の開発と事業化

福島英史

別紙

発生する有毒ガスの体積
有毒ガスは、平成23年月21日の火災を例にとり、モジュール電池10台が焼失したものと仮定して、発生する有毒ガスの体積を計算した。
モジュール電池10台のナトリウムは約3,000kg、硫黄が約6,000kg となる。ここで、ナトリウム、硫黄の mol 数は、式、式よりナトリウムは130,000mol、硫黄は188,000mol となる。
（ナトリウ

ムは23g/mol、硫黄は32g/mol として計算。
）
ナトリウム3000×103＝130×103（mol）・・・式236000・・・式×103＝188×103（mol）
32

硫黄ナトリウムと硫黄は、それぞれ火災により、酸化すると、式［2］及び亜硫酸ガス［2＋1/2＋2→2→2〜のとおり酸化ナトリウムガス2］となる。

・・・・式

2・・・・式

発生する有毒ガスがすべて標準気体と仮定すると、
また、式、mol 当たり22.4L の気体となる。

より、火災により発生する有毒ガスは、式、 のとおり、それぞれ1,450㎥、4,200㎥となり、式のとおり、有毒ガスの体積は合計の5,650㎥になる。
2：65×103×22.4L ＝1450kL ＝1450㎥・・・・式

3
2：188×10 ×22.4L ＝4200kL ＝4200㎥・・・・式2（1450㎥）＋・・・式2（4200㎥）＝5650㎥（発生する有毒ガス）

仮に、品川管内の屋内の NAS 電池で火災が発生したことを想定する。
この事業所の NAS 電池が設置されている室内の体積は、6.4ｍ×12.8ｍ×7ｍ＝573.44㎥である。
モジュール電池10台分が焼損すると、設置されている室内の10倍の体積の有毒ガスが発生し、滞留することとなる。

発生する有毒ガスの成分発生する有毒ガスとその毒性については、以下の表のとおり
酸化ナトリウムガス[2]亜硫酸ガス[

・接触すると皮膚や眼に薬傷を負う。
・吸い込むと有毒である。
・消火水や希釈水の流出により汚染をひき起こす。

2]

・吸い込むと非常に有害である。
・蒸気は刺激性が非常に強い。
・接触すると皮膚や眼に薬傷を負う。
・ラット（50％）の致死量は1000ppm。

発生する有毒ガスの比重
有毒ガスのmol あたりの質量を計算すると、

41

2は62、2は64となり、空気の29より重い。

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