蓄電池設備とは

皆さんこんにちは。

今回は蓄電池設備についてお話させていただきます。

蓄電池設備といっても多岐にわたりますのでその種類や構造などを解説できればと思います。

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蓄電池とは?

蓄電池はいわゆる2次電池の分類(充電すれば繰り返し使えるもの)に入ります。

では1次電池は何かと言うと充電できない電池(使い切りのもの)を指し、乾電池(マンガンやアルカリ)とかになります。

そして2次電池が充電すれば繰り返しつかえる電池で、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などがあります。

2次電池は私たちの身近で活躍していて、例えばスマートフォンやノートパソコン、携帯ゲーム機、ハイブリッドカーやEVカーなど回りを見渡せばすぐに見つかるくらい身近です。

もちろん当ブログで紹介している消防用設備等にも使われていて、火災報知機などの予備電源、自家発電設備に始動用蓄電池などもそうです。

ではその種類を見ていきましょう。

蓄電池の種類

上記でもお話しましたが、蓄電池には鉛蓄電池やニッケル水素電池、NAS電池やレドックスフロー電池などの種類がありますが、代表的な電池の特徴を見てみましょう。

鉛蓄電池

キュービクル式蓄電池設備の例

従来からある蓄電池でコストが安い反面、エネルギー効率が他の蓄電池に比べて低い特徴があり、主に自動車用バッテリーなどに用いられて、消防用設備では、火災通報装置の非常電源や自家発電設備に始動用蓄電池などに用いられています。

この鉛蓄電池には内部の水溶液(電解液)を補充しなければならないベント式鉛蓄電池と、水溶液を補充しなくてもよい制御弁式鉛蓄電池の2種類があります。

特徴として、ベント式は横から見ると水溶液の上限・下限のラインと水溶液の量が見てわかるようになっていて、水溶液蒸発防止に触媒栓といわれる独特の形のフタがしてあります。

一方制御弁式は、ベント式みたいな水溶液を確認できるラインや触媒栓はなくて、ただの箱のような形をしています。

鉛蓄電池の例

最近はベント式ではなく制御弁式の鉛蓄電池が増えてきました。

ただし制御弁式鉛蓄電池は蓄電池本体の使用期限が決められていますので、期限が来たら交換する必要がありますので覚えておきましょう。(概ね5~7年)

ニッケル水素電池(Ni-MH)

この電池は従来のニッケルカドミウム電池(Ni-Cd)(以下、ニカド電池)に代わって製造された電池で、主にハイブリッドカーやEV車のバッテリー、電動工具のバッテリーやエネループなどの電池などに広く普及しています。

消防用設備では従来ニカド電池を使用していた設備(自火報や非常警報、誘導灯など)の非常電源に代わってこのニッケル水素電池が使われています。

特徴として、従来のニカド電池は充電直後の瞬発力はありますが基本低容量で持続力が無く、自然放電しやすいなどがあり電子製品には向かず、どちらかというとモーター駆動に向いているので、ラジコンカーなどの駆動用には最適かと思います。

一方ニッケル水素電池は過充電・過放電に強く急速充電が可能で安全性が高くリサイクル性にも優れていて非の打ちどころがない製品ですが自然放電しやすい特徴があります。

ただ最近のニッケル水素電池は自然放電しにくい製品も多くあまり心配するところではないと思います。

リチウムイオン電池(Li-Ion)

この電池は近年急速に普及している電池で、とにかくエネルギー密度が高くて充電や放電のエネルギー効率も優秀であり簡単に高電圧が得られるために容易に小型化ができるので、スマートフォンなどの小型電子機器に多く用いられています。

とても優秀ですがデメリットもあり、温度変化に弱い、満タン充電状態で放置すると劣化する、コストが高い、リサイクル性が悪い(あまり確立されていない)などがあります。

ただこれからどんどん改良されていくと思いますのでこれらのデメリットも解消に向かうはずです。

消防用設備でもこのリチウムイオン電池がどんどん普及してくると思います。

蓄電池の点検について

上記で紹介してきた蓄電池の中で産業用(バックアップ用など)や消防用設備に使われている蓄電池は、常用電源が停電した場合に確実に機能しなければなりませんので日頃からの適正な維持管理が必要になってきます。

特に消防用設備等に用いる蓄電池設備を維持管理するためには専門的な知識と技能を必要とします。

これには一般社団法人電池工業会が実施する「蓄電池設備整備資格者」という資格講習を受講し、資格者となられた方がこの専門的な知識と技能を満たすとされています。

また消防用設備等以外の非常用蓄電池については火災予防条例準則の一部改正があり、蓄電池設備の点検及び整備を「必要な知識及び技能を有する者」として蓄電池設備整備資格者が指定されています。

ですので、蓄電池設備の維持管理や点検等はこの「蓄電池設備整備資格者」の資格が必要であるということになります。

詳しくは一般社団法人電池工業会のホームページを確認してください。

蓄電池設備の種類

消防用設備等で非常電源で使用される蓄電池設備は、非常電源を取っている設備(誘導灯や自家発電設備など)により大きさも格納方式(オープン式やキュービクル式)も変わってきます。

例えば誘導灯であればあまり見かけませんが、非常電源を別置式で設置している場合があります(筆者も一回しか見たことありません)。

誘導灯は誘導灯本体内部に蓄電池を内蔵していて、停電時に誘導灯本体内部で電源が切り替わり蓄電池の電力で点灯する方式(内蔵式)と、誘導灯本体には蓄電池を設けないで蓄電池室などの専用室に蓄電池を設け、停電時に専用室の蓄電池の電力を耐火電線を伝わって各誘導灯本体へ電力を供給するという方式(別置式)になります。(下図参照)

内蔵式と別置式の例

上記の図で、内蔵式は分電盤から常用電源(AC100V)を供給していて、停電になれば誘導灯本体が停電を検出して蓄電池に切り替えて点灯するという方式です。

別置式は蓄電池設備から一般配線に常用電源を送っていますが、停電すると、蓄電池設備の停電検出装置が停電を検知して電源を蓄電池の電力(非常電源)に切り替えてその電力を耐火電線に送出して誘導灯を点灯させるという方式になります。

ただ、上記の図はわかりわすく説明するための例えであり、実際に別置式のシステムがこうなっていますということではありませんのであらかじめご了承ください。

自家発電設備を始動させる為の蓄電池設備の例

また、自家発電設備において、自家発電装置を始動させる時にも蓄電池設備を使用しています。(上図参照)

ひと昔前はベント式の鉛蓄電池を採用している自家発電設備が多かったですが、最近は写真のように制御弁式の鉛蓄電池を多く採用しています。

水溶液を補充したりする手間はありませんが、制御弁式鉛蓄電池は使用期限が決まっていますので注意しましょう。

パッケージ型自動消火設備の蓄電池設備の例

あと、パッケージ型自動消火設備にも蓄電池設備は使われています。

これも制御弁式鉛蓄電池を使っていますので使用期限に注意が必要です。

この他にパッケージ型消火設備の表示灯を点灯させる専用の蓄電池設備(直流電源装置)や、総合操作盤の蓄電池設備(UPS)などもありますので、一口に蓄電池設備といっても種類は多岐にわたります。

まとめ

最後までご覧いただきありがとうございます。

今回は蓄電池設備についてお話させていただきました。

一口に蓄電池設備といってもそれを使用する設備(誘導灯やガス消火、パッケージ型自動消火設備など)や形状などによってもいろいろあります。

もちろん蓄電池に使用している素材(鉛やニッケルなど)によっても特性が違いますので、多岐にわたります。

これらの特性や特徴をよく理解しておかなければ、電池の破損や事故も起きかねませんのでよく理解する必要があり、上記で紹介した電池工業会様でもホームページで同じことを言っていました。

今回は蓄電池の種類と消防用設備等ではこんな使われ方をしていますというのが理解していただけたら幸いです。