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特開2024-146648再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146648
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置
(51)【国際特許分類】
H01M 8/18 20060101AFI20241007BHJP
H01M 8/02 20160101ALI20241007BHJP
H02J 15/00 20060101ALI20241007BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20241007BHJP
【ＦＩ】
H01M8/18
H01M8/02
H02J15/00 D
H02J7/34 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023059680
(22)【出願日】2023-04-02
(71)【出願人】
【識別番号】518401052
【氏名又は名称】グリーンパワー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100167081
【弁理士】
【氏名又は名称】本谷 孝夫
(72)【発明者】
【氏名】秋吉 清一郎
【テーマコード（参考）】
5G503
5H126
【Ｆターム（参考）】
5G503AA07
5G503BB01
5G503DA07
5G503GB06
5H126AA02
5H126AA10
5H126BB10
5H126FF10
5H126RR01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】風力発電装置を用いた電力供給装置の蓄電装置を安価に提供する。
【解決手段】風力発電装置１０６が発電した電力を、バナジュウム系レドックスフロー型二次電池に蓄電し、二次電池から放電して負荷又は送電電力系統１２２に給電する。二次電池は、正極セル、負極セル、隔膜よりなる単位蓄電セルを含む。正極セルは正極電解液タンクと正極電解液配管によって接続され、ポンプによって正極電解液が循環される。負極セルは負極電解液タンクと負極電解液配管によって接続され、ポンプによって負極電解液が循環される。正極セルには充電用正極電極と放電用正極電極が配置され、負極セルには充電用負極電極と放電用負極電極が配置され、充電用正極電極と充電用負極電極によって充電し、同時に、放電用正極電極と放電用負極電極によって放電する。
【選択図】図１
【解決手段】風力発電装置１０６が発電した電力を、バナジュウム系レドックスフロー型二次電池に蓄電し、二次電池から放電して負荷又は送電電力系統１２２に給電する。二次電池は、正極セル、負極セル、隔膜よりなる単位蓄電セルを含む。正極セルは正極電解液タンクと正極電解液配管によって接続され、ポンプによって正極電解液が循環される。負極セルは負極電解液タンクと負極電解液配管によって接続され、ポンプによって負極電解液が循環される。正極セルには充電用正極電極と放電用正極電極が配置され、負極セルには充電用負極電極と放電用負極電極が配置され、充電用正極電極と充電用負極電極によって充電し、同時に、放電用正極電極と放電用負極電極によって放電する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極電極（138）を内蔵する正極セル（144P）と、負極電極（142）を内蔵する負極セル（144N）と、前記正極セル（144P）と前記負極セル（144N）の間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜（146）により構成される単位蓄電セル（148）と、
正極電解液（152P）を貯留するための正極電解液タンク（154P）と、
前記正極セル（144P）に前記正極電解液（152P）を循環させるための正極電解液配管（156P）と、
前記正極電解液配管（156P）に介在した正極電解液ポンプ（158P）と、
負極電解液（152N）を貯留するための負極電解液タンク（154N）と、
前記負極セル（144N）に前記負極電解液（152N）を循環させるための負極電解液配管（156N）と、
前記負極電解液配管（156N）に介在した負極電解液ポンプ（158N）を含む
再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、
前記正極セル（144P）には充電用正極電極（138C）と放電用正極電極（138D）、及び
前記負極セル（144N）には充電用負極電極（142C）と放電用負極電極（142D）が配置された
ことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置。
正極電解液（152P）を貯留するための正極電解液タンク（154P）と、
前記正極セル（144P）に前記正極電解液（152P）を循環させるための正極電解液配管（156P）と、
前記正極電解液配管（156P）に介在した正極電解液ポンプ（158P）と、
負極電解液（152N）を貯留するための負極電解液タンク（154N）と、
前記負極セル（144N）に前記負極電解液（152N）を循環させるための負極電解液配管（156N）と、
前記負極電解液配管（156N）に介在した負極電解液ポンプ（158N）を含む
再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、
前記正極セル（144P）には充電用正極電極（138C）と放電用正極電極（138D）、及び
前記負極セル（144N）には充電用負極電極（142C）と放電用負極電極（142D）が配置された
ことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置。
【請求項2】
正極電極（138）を内蔵する正極セル（144P）と、負極電極（142）を内蔵する負極セル（144N）と、前記正極セル（144P）と前記負極セル（144N）の間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜（146）により構成される単位蓄電セル（148）と、
正極電解液（152P）を貯留するための正極電解液タンク（154P）と、
前記正極セル（144P）に前記正極電解液（152P）を循環させるための正極電解液配管（156P）と、
前記正極電解液配管（156P）に介在した正極電解液ポンプ（158P）と、
負極電解液（152N）を貯留するための負極電解液タンク（154N）と、
前記負極セル（144N）に前記負極電解液（152N）を循環させるための負極電解液配管（156N）と、
前記負極電解液配管（156N）に介在した負極電解液ポンプ（158N）を含む
再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、
前記単位蓄電セル（148）は、少なくとも１の充電用単位蓄電セル（248P）と、少なくとも１の放電用単位蓄電セル（248N）を備え、
前記充電用単位蓄電セル（248P）の前記正極セル（144P）には充電用正極電極（238C）、及び
前記負極セル（144N）には充電用負極電極（242C）が配置され、
前記放電用単位蓄電セル（248N）の前記正極セル（144P）には放電用正極電極（238D）、及び
前記負極セル（144N）には放電用負極電極（242D）が配置された
ことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置。
正極電解液（152P）を貯留するための正極電解液タンク（154P）と、
前記正極セル（144P）に前記正極電解液（152P）を循環させるための正極電解液配管（156P）と、
前記正極電解液配管（156P）に介在した正極電解液ポンプ（158P）と、
負極電解液（152N）を貯留するための負極電解液タンク（154N）と、
前記負極セル（144N）に前記負極電解液（152N）を循環させるための負極電解液配管（156N）と、
前記負極電解液配管（156N）に介在した負極電解液ポンプ（158N）を含む
再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、
前記単位蓄電セル（148）は、少なくとも１の充電用単位蓄電セル（248P）と、少なくとも１の放電用単位蓄電セル（248N）を備え、
前記充電用単位蓄電セル（248P）の前記正極セル（144P）には充電用正極電極（238C）、及び
前記負極セル（144N）には充電用負極電極（242C）が配置され、
前記放電用単位蓄電セル（248N）の前記正極セル（144P）には放電用正極電極（238D）、及び
前記負極セル（144N）には放電用負極電極（242D）が配置された
ことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置に関する。
詳しくは、レドックスフロー型二次電池を用いた再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置に関する。
詳しくは、レドックスフロー型二次電池を用いた再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化対策等のため、環境負荷が小さく、枯渇することがない再生可能エネルギーを活用した再生可能エネルギー由来電力の普及が強く求められている。しかしながら、再生可能エネルギー、特に風力発電、太陽光発電等による発電は、自然現象の影響が大であることから発電量が安定しないので、蓄電装置（二次電池）との組み合わせによる種々の電力供給装置が提案されている。
一般的に用いられている二次電池、例えば、鉛畜電池、リチウムイオン畜電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素電池、ナトリウム硫黄電池は、原理上、同時に充電、及び放電を行うことはできない。
一般的に用いられている二次電池、例えば、鉛畜電池、リチウムイオン畜電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素電池、ナトリウム硫黄電池は、原理上、同時に充電、及び放電を行うことはできない。
【0003】
再生可能エネルギー発電と組み合わせた蓄電装置において、充電及び放電を行う技術として以下の技術が知られている。
第一の従来技術として、複数のバッテリーユニットを配置し、各バッテリーユニットをそれぞれ充電バス及び放電バスにスイッチ素子を介して接続し、当該スイッチ素子を制御装置によって制御することにより、充電バス又は放電バスに選択的に接続することにより、複数のバッテリーユニットの全体によって、充電と放電を同時に行うことができる技術が知られている（特許文献１）。
第二の従来技術として、製作、維持管理が容易になるとともに、蓄電システムとしてのコスト低減が可能なレドックスフロー型畜電池を用いた蓄電池システムが知られている。第二の従来技術は、充放電可能な単電池が直列に積層された電池活物質流通型の蓄電池を１以上有する蓄電池システムであって、積層された電池活物質流通型の蓄電池の少なくとも一部の単電池の間には中間入出力端子が備えられ、積層された前記単電池は中間入出力端子により、同数又は異数の積層数から成るいくつかのスタックとして出力が変動する電源装置及び／又は入力が変動する負荷に接続されることを特徴とするレドックスフロー二次電池を用いた蓄電池システムである（特許文献２）。
第一の従来技術として、複数のバッテリーユニットを配置し、各バッテリーユニットをそれぞれ充電バス及び放電バスにスイッチ素子を介して接続し、当該スイッチ素子を制御装置によって制御することにより、充電バス又は放電バスに選択的に接続することにより、複数のバッテリーユニットの全体によって、充電と放電を同時に行うことができる技術が知られている（特許文献１）。
第二の従来技術として、製作、維持管理が容易になるとともに、蓄電システムとしてのコスト低減が可能なレドックスフロー型畜電池を用いた蓄電池システムが知られている。第二の従来技術は、充放電可能な単電池が直列に積層された電池活物質流通型の蓄電池を１以上有する蓄電池システムであって、積層された電池活物質流通型の蓄電池の少なくとも一部の単電池の間には中間入出力端子が備えられ、積層された前記単電池は中間入出力端子により、同数又は異数の積層数から成るいくつかのスタックとして出力が変動する電源装置及び／又は入力が変動する負荷に接続されることを特徴とするレドックスフロー二次電池を用いた蓄電池システムである（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１１-１４７３２９
【特許文献2】特開２０２０-１７８５１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
第一の従来技術において、放電用と充電用の蓄電装置がそれぞれ必要であり、所定の蓄電容量を確保するには、蓄電容量の二倍の蓄電装置が必要であり、俄に採用することは出来ない。
第二の従来技術における制御部は、複数の入出力端子の何れかを適切に選択して接続することにより、充放電を行うことから、充放電を同時に行うことはできない。
よって、従来技術においては、所定の蓄電容量を確保するため、所定容量の同一の蓄電装置が２セット必要であり、設備費が高額となっていた。
第二の従来技術における制御部は、複数の入出力端子の何れかを適切に選択して接続することにより、充放電を行うことから、充放電を同時に行うことはできない。
よって、従来技術においては、所定の蓄電容量を確保するため、所定容量の同一の蓄電装置が２セット必要であり、設備費が高額となっていた。
【0006】
本発明の目的は、再生可能エネルギー由来の電力と蓄電装置を組み合わせて電力を提供する電力供給装置における蓄電装置を安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この目的を達成するため、請求項１に係る第１の発明は以下のように構成されている。
正極電極を内蔵する正極セルと、負極電極を内蔵する負極セルと、前記正極セルと前記負極セルの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜とにより構成される単位蓄電セルと、正極電解液を貯留するための正極電解液タンクと、前記正極セルに前記正極電解液を循環させるための正極電解液配管と、前記正極電解液配管に介在した正極電解液ポンプと、負極電解液を貯留するための負極電解液タンクと、前記負極セルに前記負極電解液を循環させるための負極電解液配管と、前記負極電解液配管に介在した負極電解液ポンプを含む再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、前記正極セルには充電用正極電極と放電用正極電極、及び前記負極セルには充電用負極電極と放電用負極電極が配置されたことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置である。
正極電極を内蔵する正極セルと、負極電極を内蔵する負極セルと、前記正極セルと前記負極セルの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜とにより構成される単位蓄電セルと、正極電解液を貯留するための正極電解液タンクと、前記正極セルに前記正極電解液を循環させるための正極電解液配管と、前記正極電解液配管に介在した正極電解液ポンプと、負極電解液を貯留するための負極電解液タンクと、前記負極セルに前記負極電解液を循環させるための負極電解液配管と、前記負極電解液配管に介在した負極電解液ポンプを含む再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、前記正極セルには充電用正極電極と放電用正極電極、及び前記負極セルには充電用負極電極と放電用負極電極が配置されたことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置である。
【0008】
本発明に係る第２の発明は、以下のように構成されている。
正極電極を内蔵する正極セルと、負極電極を内蔵する負極セルと、前記正極セルと前記負極セルの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜とにより構成される単位蓄電セルと、正極電解液を貯留するための正極電解液タンクと、前記正極セルに前記正極電解液を循環させるための正極電解液配管と、前記正極電解液配管に介在した正極電解液ポンプと、負極電解液を貯留するための負極電解液タンクと、前記負極セルに前記負極電解液を循環させるための負極電解液配管と、前記負極電解液配管に介在した負極電解液ポンプを含む再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、前記単位蓄電セルは、少なくとも１の充電用単位蓄電セルと、少なくとも１の放電用単位蓄電セルを備え、前記充電用単位蓄電セルの前記正極セルには充電用正極電極、及び前記負極セルには充電用負極電極が配置され、前記放電用単位蓄電セルの前記正極セルには放電用正極電極、及び前記負極セルには放電用負極電極が配置されたことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置である。
正極電極を内蔵する正極セルと、負極電極を内蔵する負極セルと、前記正極セルと前記負極セルの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜とにより構成される単位蓄電セルと、正極電解液を貯留するための正極電解液タンクと、前記正極セルに前記正極電解液を循環させるための正極電解液配管と、前記正極電解液配管に介在した正極電解液ポンプと、負極電解液を貯留するための負極電解液タンクと、前記負極セルに前記負極電解液を循環させるための負極電解液配管と、前記負極電解液配管に介在した負極電解液ポンプを含む再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置であって、前記単位蓄電セルは、少なくとも１の充電用単位蓄電セルと、少なくとも１の放電用単位蓄電セルを備え、前記充電用単位蓄電セルの前記正極セルには充電用正極電極、及び前記負極セルには充電用負極電極が配置され、前記放電用単位蓄電セルの前記正極セルには放電用正極電極、及び前記負極セルには放電用負極電極が配置されたことを特徴とする再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置である。
【発明の効果】
【0009】
第１の発明の再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置は、正極セルにおける充電用正極電極と負極セルにおける充電用負極電極、及び正極セルにおける放電用正極電極と負極セルにおける放電用負極電極が設けられているので、充電と放電を同時に行うことができ、同一の蓄電容量を有する蓄電装置を2台分用いずともよいので、安価に構成することができることから、本願発明の目的を達成することができる。
【0010】
第２の発明の再生可能エネルギー由来の電力供給装置における蓄電装置は、正極電解液は充電用単位蓄電セルから、及び放電用単位蓄電セルから正極電解液配管を経由して正極電解液タンクへ戻り、少なくとも、当該正極電解液タンク内において混合される。
負極電解液は、充電用単位蓄電セル及び放電用単位蓄電セルから負極電解液配管を経由して負極電解液タンクへ戻り、少なくとも、当該負極電解液タンク内において混合される。
よって、充電と放電を同時に行うことができ、同一の蓄電容量を有する蓄電装置を2台分用いずともよいので、安価に構成することができることから、本願発明の目的を達成することができる。
負極電解液は、充電用単位蓄電セル及び放電用単位蓄電セルから負極電解液配管を経由して負極電解液タンクへ戻り、少なくとも、当該負極電解液タンク内において混合される。
よって、充電と放電を同時に行うことができ、同一の蓄電容量を有する蓄電装置を2台分用いずともよいので、安価に構成することができることから、本願発明の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明に係る実施の形態を説明する。
本発明の実施例１を図１～図4を参照しつつ説明する。
まず図１を参照しつつ再生可能エネルギー由来の発電装置100と蓄電装置102を用いた電力供給装置104の基本構成を説明する。
本発明の実施例１を図１～図4を参照しつつ説明する。
まず図１を参照しつつ再生可能エネルギー由来の発電装置100と蓄電装置102を用いた電力供給装置104の基本構成を説明する。
【0013】
発電装置100は、再生可能エネルギーによって電気を発電する機能を有する。
本実施例１において、発電装置100は風力発電装置106が用いられている。
風力発電装置106は、地上又は海上に立設される支柱108、支柱上端に取り付けられた交流発電装置112、及び交流発電装置112の回転軸に連結された空気の流れである風を受けて回転力に変換するブレード114によって構成される。これによって、風を受けたブレード114は回転軸を介して交流発電装置112を回転させて電気（電力）を発電する。
交流発電装置112によって発電された電力は、電線116を介して蓄電装置102及び負荷118及び／又は送電電力系統122へ送電される。
負荷118は、工場、商業施設又は家庭等の電力の需要者である。
送電電力系統122は、電力の送電線である。
再生可能エネルギー由来の発電装置100として、風力発電装置106の他、太陽光発電装置、波力発電装置、潮力発電装置、流水発電装置、潮汐発電装置、地熱発電装置、又はバイオマス発電装置等を、単独又は組み合わせて採用することができる。
本実施例１において、発電装置100は風力発電装置106が用いられている。
風力発電装置106は、地上又は海上に立設される支柱108、支柱上端に取り付けられた交流発電装置112、及び交流発電装置112の回転軸に連結された空気の流れである風を受けて回転力に変換するブレード114によって構成される。これによって、風を受けたブレード114は回転軸を介して交流発電装置112を回転させて電気（電力）を発電する。
交流発電装置112によって発電された電力は、電線116を介して蓄電装置102及び負荷118及び／又は送電電力系統122へ送電される。
負荷118は、工場、商業施設又は家庭等の電力の需要者である。
送電電力系統122は、電力の送電線である。
再生可能エネルギー由来の発電装置100として、風力発電装置106の他、太陽光発電装置、波力発電装置、潮力発電装置、流水発電装置、潮汐発電装置、地熱発電装置、又はバイオマス発電装置等を、単独又は組み合わせて採用することができる。
【0014】
次に蓄電装置102を説明する。
蓄電装置102は、風力発電装置106から受けとった電力を蓄電する機能を有する。
本実施例１における蓄電装置102は、レドックスフロー型二次電池の一種であるバナジウム系レドックスフロー型二次電池（Vanadium Redox Flow Battery / VRFB）124を採用している。
電線116と蓄電装置102の間には、充電経路128Cと放電経路128Dが設けられている。充電経路128Cには、例えば、充電用スイッチ装置132Cと充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cが配置され、放電経路128Dには、例えば、放電用スイッチ装置132Dと放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dが配置される。充電用スイッチ装置132Cと放電用スイッチ装置132Dは、蓄電装置制御装置136によって開閉が制御される。
蓄電装置制御装置136は、蓄電装置102における充電又は放電を各種情報に基づいて制御する。
蓄電装置制御装置136は、上位制御装置126によって制御されることも出来る。
電線116は開閉器130によって、送電電力系統122との接続が断切される。
蓄電装置102は、風力発電装置106から受けとった電力を蓄電する機能を有する。
本実施例１における蓄電装置102は、レドックスフロー型二次電池の一種であるバナジウム系レドックスフロー型二次電池（Vanadium Redox Flow Battery / VRFB）124を採用している。
電線116と蓄電装置102の間には、充電経路128Cと放電経路128Dが設けられている。充電経路128Cには、例えば、充電用スイッチ装置132Cと充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cが配置され、放電経路128Dには、例えば、放電用スイッチ装置132Dと放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dが配置される。充電用スイッチ装置132Cと放電用スイッチ装置132Dは、蓄電装置制御装置136によって開閉が制御される。
蓄電装置制御装置136は、蓄電装置102における充電又は放電を各種情報に基づいて制御する。
蓄電装置制御装置136は、上位制御装置126によって制御されることも出来る。
電線116は開閉器130によって、送電電力系統122との接続が断切される。
【0015】
充電用スイッチ装置132Cは、交流発電装置112からの充電が必要な場合に閉じられ、充電が不要である場合に開放される。
放電用スイッチ装置132Dは、蓄電装置102からの電力を負荷118又は送電電力系統122に供給する場合に閉じられ、供給が不要である場合に開放される。
充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cは、交流発電装置112からの交流を直流に変換する機能を有する。
放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dは、蓄電装置102からの直流を所定の交流に変換する機能を有する。
したがって、交流発電装置112において発電された電力は、電線116、充電用スイッチ装置132Cを介して、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cに供給され、当該充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cにおいて交流を直流に変換された後、蓄電装置102へ供給される。
蓄電装置102から放電する際は、蓄電装置102からの直流を放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dによって交流に変換した後、放電用スイッチ装置132Dを経由して電線116へ送給し、交流発電装置112からの電力に合成し、又は単独で負荷118又は送電電力系統122へ供給する。
放電用スイッチ装置132Dは、蓄電装置102からの電力を負荷118又は送電電力系統122に供給する場合に閉じられ、供給が不要である場合に開放される。
充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cは、交流発電装置112からの交流を直流に変換する機能を有する。
放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dは、蓄電装置102からの直流を所定の交流に変換する機能を有する。
したがって、交流発電装置112において発電された電力は、電線116、充電用スイッチ装置132Cを介して、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cに供給され、当該充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cにおいて交流を直流に変換された後、蓄電装置102へ供給される。
蓄電装置102から放電する際は、蓄電装置102からの直流を放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dによって交流に変換した後、放電用スイッチ装置132Dを経由して電線116へ送給し、交流発電装置112からの電力に合成し、又は単独で負荷118又は送電電力系統122へ供給する。
【0016】
次に図2を参照しつつ、バナジウム系レドックスフロー型二次電池124の基本構成を説明する。
バナジウム系レドックスフロー型二次電池124は、正極電極138を内蔵する正極セル144Pと、負極電極142を内蔵する負極セル144Nと、正極セル144Pと負極セル144Nの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜146により構成される単位蓄電セル148と、正極電解液152Pを貯留するための正極電解液タンク154Pと、正極セル144Pに正極電解液152Pを循環させるための正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PHと、正極電解液配管156Pに介在した正極電解液ポンプ158Pと、負極電解液152Nを貯留するための負極電解液タンク154Nと、負極セル144Nに負極電解液152Nを循環させるための負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）と、負極電解液配管156Nに介在した負極電解液ポンプ158Nを含んでいる。
バナジウム系レドックスフロー型二次電池124は、正極電極138を内蔵する正極セル144Pと、負極電極142を内蔵する負極セル144Nと、正極セル144Pと負極セル144Nの間に介在されて所定のイオンを透過する隔膜146により構成される単位蓄電セル148と、正極電解液152Pを貯留するための正極電解液タンク154Pと、正極セル144Pに正極電解液152Pを循環させるための正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PHと、正極電解液配管156Pに介在した正極電解液ポンプ158Pと、負極電解液152Nを貯留するための負極電解液タンク154Nと、負極セル144Nに負極電解液152Nを循環させるための負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）と、負極電解液配管156Nに介在した負極電解液ポンプ158Nを含んでいる。
【0017】
次に正極電解液152P及び負極電解液152Nを説明する。
正極電解液152P及び負極電解液152Nは、イオンの原子価の変化するイオンの水溶液における酸化還元反応によって蓄電又は放電を行う機能を有する。電解液としては、例えば、硫酸バナジュウム水溶液、正極活物質として塩化鉄水溶液、負極活物質として塩化クロム水溶液が知られている。また、正極電解液152Pはマンガンイオン、或いはマンガンイオン及びチタンイオンの双方を含むことができる。負極電解液152Nはチタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、亜鉛イオン、及びスズイオンから選択される少なくとも一種の金属イオンを含むことができる。
正極電解液152P及び負極電解液152Nは、イオンの原子価の変化するイオンの水溶液における酸化還元反応によって蓄電又は放電を行う機能を有する。電解液としては、例えば、硫酸バナジュウム水溶液、正極活物質として塩化鉄水溶液、負極活物質として塩化クロム水溶液が知られている。また、正極電解液152Pはマンガンイオン、或いはマンガンイオン及びチタンイオンの双方を含むことができる。負極電解液152Nはチタンイオン、バナジウムイオン、クロムイオン、亜鉛イオン、及びスズイオンから選択される少なくとも一種の金属イオンを含むことができる。
【0018】
この構成によって、正極電極138は、ＡＣ／ＤＣコンバーター134を介してスイッチ装置132に接続され、負極電極142は、ＡＣ／ＤＣコンバーター134を介してスイッチ装置132に接続される。
図2において、ＡＣ／ＤＣコンバーター134は充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134C又は放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの両方に対応している。換言すれば、ＡＣ／ＤＣコンバーター134は電線116からの交流を直流に変換して蓄電装置102に出力する充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの機能、及び蓄電装置102から電線116へ出力する放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの機能を有する。本発明においては、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cと放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dが個別に設けられている。
図2において、ＡＣ／ＤＣコンバーター134は充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134C又は放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの両方に対応している。換言すれば、ＡＣ／ＤＣコンバーター134は電線116からの交流を直流に変換して蓄電装置102に出力する充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの機能、及び蓄電装置102から電線116へ出力する放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの機能を有する。本発明においては、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cと放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dが個別に設けられている。
【0019】
充電が行われる場合は図2（A）に示すように、正極電解液タンク154P内の正極電解液152Pは、正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液往路配管156POを経由して正極セル144Pへ圧送され、正極セル144P内の正極電解液152Pは正極電解液復路配管156PHを経由して正極電解液タンク154P内へ戻される。
同様に、負極電解液タンク154N内の負極電解液152Nは、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液往路配管156NOを経由して負極セル144Nへ圧送され、負極セル144N内の負極電解液152Nは負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154N内へ戻される。
これによって、正極セル144Pにおける正極電極138に電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムが電子を失い5価に酸化される。負極セル144Nにおける負極電極142に電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極電極138側では相手が過剰となり、負極電極142側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の5価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の2価のバナジュウムが増加する。
放電が行われる場合は図2（B）に示すように、正極セル144Pにおける正極電極138から電流が流出（電子が流入）するので、５価のバナジュウムは電子を得て４価に還元される。負極セル144Nにおける負極電極142に電流が流入（電子が流出）するので、２価のバナジュウムは電子を失って３価に酸化される。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極電極142側では相手が過剰となり、正極電極138側では不足するので、陽イオン交換膜等の隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は放電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の4価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の3価のバナジュウムが増加する。
同様に、負極電解液タンク154N内の負極電解液152Nは、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液往路配管156NOを経由して負極セル144Nへ圧送され、負極セル144N内の負極電解液152Nは負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154N内へ戻される。
これによって、正極セル144Pにおける正極電極138に電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムが電子を失い5価に酸化される。負極セル144Nにおける負極電極142に電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極電極138側では相手が過剰となり、負極電極142側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の5価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の2価のバナジュウムが増加する。
放電が行われる場合は図2（B）に示すように、正極セル144Pにおける正極電極138から電流が流出（電子が流入）するので、５価のバナジュウムは電子を得て４価に還元される。負極セル144Nにおける負極電極142に電流が流入（電子が流出）するので、２価のバナジュウムは電子を失って３価に酸化される。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極電極142側では相手が過剰となり、正極電極138側では不足するので、陽イオン交換膜等の隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は放電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の4価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の3価のバナジュウムが増加する。
【0020】
次に本発明の実施例1に係るバナジウム系レドックスフロー型二次電池124を図3及び図4を参照しつつ説明する。
再生可能エネルギー由来発電である風力発電装置106と組み合わせて用いる蓄電装置102は、所定の電力W（電圧V×電流I）と所定の電力量Whが必要である。例えば、所定の電力Wは定格出力であり、所定の電力量WHは定格電力量である。
本実施例１においては、前述した単位蓄電セル148の複数を並列に配置したスタック162（第１スタック1621～第nスタック162n）の複数によって構成されている。第１スタック1621～第nスタック162nは全て同一構成であるので、第１スタック1621を代表して説明する。
第１スタック1621において、第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nが並列に配置されている。第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nは、共通の正極電解液往路配管156POによって正極電解液タンク154Pに接続され、正極電解液往路配管156POに配置された正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液152Pが送給される。正極電解液タンク154P内の正極電解液152Pは、共通の正極電解液復路配管156PHを通じて正極電解液タンク154Pに戻される。
同様に、第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nは、共通の負極電解液往路配管156NOによって負極電解液タンク154Nに接続され、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液152Nが送給される。負極電解液タンク154N内の負極電解液152Nは、共通の負極電解液復路配管156NHを通じて負極電解液タンク154Nに戻される。
第１スタック1621～第nスタック162nに対する正極電解液タンク154P及び負極電解液タンク154Nは、正極電解液152P又は負極電解液152N毎に共通とすることが好ましい。
再生可能エネルギー由来発電である風力発電装置106と組み合わせて用いる蓄電装置102は、所定の電力W（電圧V×電流I）と所定の電力量Whが必要である。例えば、所定の電力Wは定格出力であり、所定の電力量WHは定格電力量である。
本実施例１においては、前述した単位蓄電セル148の複数を並列に配置したスタック162（第１スタック1621～第nスタック162n）の複数によって構成されている。第１スタック1621～第nスタック162nは全て同一構成であるので、第１スタック1621を代表して説明する。
第１スタック1621において、第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nが並列に配置されている。第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nは、共通の正極電解液往路配管156POによって正極電解液タンク154Pに接続され、正極電解液往路配管156POに配置された正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液152Pが送給される。正極電解液タンク154P内の正極電解液152Pは、共通の正極電解液復路配管156PHを通じて正極電解液タンク154Pに戻される。
同様に、第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nは、共通の負極電解液往路配管156NOによって負極電解液タンク154Nに接続され、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液152Nが送給される。負極電解液タンク154N内の負極電解液152Nは、共通の負極電解液復路配管156NHを通じて負極電解液タンク154Nに戻される。
第１スタック1621～第nスタック162nに対する正極電解液タンク154P及び負極電解液タンク154Nは、正極電解液152P又は負極電解液152N毎に共通とすることが好ましい。
【0021】
第１スタック1621～第nスタック162nにおける第1単位蓄電セル14811～第n単位蓄電セル1481nは、各スタック内において並列に配置され、第１スタック1621の第1単位蓄電セル1481における正極電極138（充電用正極電極138C、放電用正極電極138D）は、第2単位蓄電セル1482における正極電極138（充電用正極電極138C、放電用正極電極138D）に、それぞれ直列に接続され、以降、同様に第ｎ単位蓄電セル148n迄直列に接続される。
第１スタック1621の第1単位蓄電セル1481における負極電極142（充電用負極電極142C、放電用負極電極142D）も同様に、第ｎ単位蓄電セル148n迄直列に接続される。
第1単位蓄電セル1481の充電用正極電極138Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの正極端子に接続され、第ｎ単位蓄電セル148nの充電用負極電極142Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの負極端子に接続されている。
第1単位蓄電セル1481の放電用正極電極138Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの正極端子に接続され、第ｎ単位蓄電セル148nの放電用負極電極142Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの負極端子に接続されている。これによって、放電時に所定の電圧を得ることができる。
正極電解液152P及び負極電解液152Nの容量によって、蓄電する電力量が定められる。
蓄電する電力量は、契約電力を少なくとも所定時間、例えば、蓄電装置102から供給する必須時間に加えて、更に、少なくとも１時間継続できる容量であることが好ましい。
電力売買契約によって、電力の供給を停止する場合、例えば1時間以上前に通知することが要請されるからである。
第１スタック1621の第1単位蓄電セル1481における負極電極142（充電用負極電極142C、放電用負極電極142D）も同様に、第ｎ単位蓄電セル148n迄直列に接続される。
第1単位蓄電セル1481の充電用正極電極138Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの正極端子に接続され、第ｎ単位蓄電セル148nの充電用負極電極142Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの負極端子に接続されている。
第1単位蓄電セル1481の放電用正極電極138Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの正極端子に接続され、第ｎ単位蓄電セル148nの放電用負極電極142Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの負極端子に接続されている。これによって、放電時に所定の電圧を得ることができる。
正極電解液152P及び負極電解液152Nの容量によって、蓄電する電力量が定められる。
蓄電する電力量は、契約電力を少なくとも所定時間、例えば、蓄電装置102から供給する必須時間に加えて、更に、少なくとも１時間継続できる容量であることが好ましい。
電力売買契約によって、電力の供給を停止する場合、例えば1時間以上前に通知することが要請されるからである。
【0022】
なお、別の形態として、第１スタック1621から第ｎスタック162nにおける各第1単位蓄電セル1481が直列に接続され、第2単位蓄電セル1482以降も同様に直列に接続され、第1スタック1621の充電用正極電極138Cが充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの正極端子に接続され、第ｎスタック162nの充電用負極電極142Cは充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134の負極端子にそれぞれ接続され、第1スタック1621の放電用正極電極138Dが放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの正極端子に接続され、第ｎスタック162nの放電用負極電極142Dが放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの負極端子にそれぞれ接続されることができる。
【0023】
次に実施例1に係る第１スタック1621の単位蓄電セル148の構造を図4を参照しつつ説明する。
説明を簡略化するため、既に説明した構造については同一符号を付して説明を省略し、異なる構成を説明する。
第１スタック1621には第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148n、及び監視セル166が配置されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nは同一構成であるので、第1単位蓄電セル1481を代表して説明する。
図4（B）に示すように、第1単位蓄電セル1481は、基本的には正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146、及び正極電極138と負極電極142を含んでいる。隔膜146は、例えば、陽イオン交換膜である。
正極セル144Pには充電用正極電極138Cと放電用正極電極138Dが配置され、負極セル144Nには充電用負極電極142Cと放電用負極電極142Dが配置されている。
第１スタック1621の第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける充電用正極電極138Cは直列に接続され、第1単位蓄電セル1481の充電用正極電極138Cは充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの正極端子に接続されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける充電用負極電極142Cは直列に接続され、第n単位蓄電セル148nの充電用負極電極142Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの負極端子に接続されている。
第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける放電用正極電極138Dは直列に接続され、第1単位蓄電セル1481の放電用正極電極138Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの正極端子に接続されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける放電用負極電極142Dは直列に接続され、第n単位蓄電セル148nの放電用負極電極142Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの負極端子に接続されている。
説明を簡略化するため、既に説明した構造については同一符号を付して説明を省略し、異なる構成を説明する。
第１スタック1621には第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148n、及び監視セル166が配置されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nは同一構成であるので、第1単位蓄電セル1481を代表して説明する。
図4（B）に示すように、第1単位蓄電セル1481は、基本的には正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146、及び正極電極138と負極電極142を含んでいる。隔膜146は、例えば、陽イオン交換膜である。
正極セル144Pには充電用正極電極138Cと放電用正極電極138Dが配置され、負極セル144Nには充電用負極電極142Cと放電用負極電極142Dが配置されている。
第１スタック1621の第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける充電用正極電極138Cは直列に接続され、第1単位蓄電セル1481の充電用正極電極138Cは充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの正極端子に接続されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける充電用負極電極142Cは直列に接続され、第n単位蓄電セル148nの充電用負極電極142Cは、充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Cの負極端子に接続されている。
第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける放電用正極電極138Dは直列に接続され、第1単位蓄電セル1481の放電用正極電極138Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの正極端子に接続されている。第1単位蓄電セル1481～第n単位蓄電セル148nにおける放電用負極電極142Dは直列に接続され、第n単位蓄電セル148nの放電用負極電極142Dは、放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Dの負極端子に接続されている。
【0024】
次に本実施例１の作用を説明する。
正極セル144Pには、正極電解液タンク154Pに貯留される正極電解液152Pが、正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PH）を経由して循環される。
負極セル144Nには、負極電解液タンク154Nに貯留される負極電解液152Nが、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）を経由して循環される。
充電が行われる場合、正極セル144Pにおける充電用正極電極138Cに電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムは電子を失い５価に酸化される。負極セル144Nにおける充電用負極電極142Cに電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極セル144P側では相手が過剰となり、負極セル144N側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の5価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の2価のバナジュウムが増加するので、正極電解液152P及び負極電解液152Nに電気が蓄電される。
正極セル144Pには、正極電解液タンク154Pに貯留される正極電解液152Pが、正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PH）を経由して循環される。
負極セル144Nには、負極電解液タンク154Nに貯留される負極電解液152Nが、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）を経由して循環される。
充電が行われる場合、正極セル144Pにおける充電用正極電極138Cに電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムは電子を失い５価に酸化される。負極セル144Nにおける充電用負極電極142Cに電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極セル144P側では相手が過剰となり、負極セル144N側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の5価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の2価のバナジュウムが増加するので、正極電解液152P及び負極電解液152Nに電気が蓄電される。
【0025】
放電が行われる場合、正極セル144Pにおける放電用正極電極138Dから電流が流出（電子が流入）するので、５価のバナジュウムは電子を得て４価に還元される。負極セル144Nにおける放電用負極電極142Dに電流が流入（電子が流出）するので、２価のバナジュウムは電子を失って３価に酸化される。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極セル144N側では相手が過剰となり、正極セル144P側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は放電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の4価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の3価のバナジュウムが増加する。
よって、第1単位蓄電セル1481において充電と放電が可能であるので、蓄電装置の容量を従来に比し低下することが可能である。
ここで、正極電解液タンク154P又は負極電解液タンク154Nから未反応のイオンが供給される限り充電又は放電は行われるが、正極電解液152P又は負極電解液152N中の反応済みイオンの濃度が高まるにつれ充電効率又は放電効率が低下するため、反応済みイオンの濃度が高まらないように循環等することが好ましい。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極セル144N側では相手が過剰となり、正極セル144P側では不足するので、隔膜146を水素イオン（プロトン）が透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は放電した電荷と等しくなる。
これによって、正極電解液タンク154P内の正極電解液152P中の4価のバナジュウムが増加し、負極電解液タンク154N内の負極電解液152N中の3価のバナジュウムが増加する。
よって、第1単位蓄電セル1481において充電と放電が可能であるので、蓄電装置の容量を従来に比し低下することが可能である。
ここで、正極電解液タンク154P又は負極電解液タンク154Nから未反応のイオンが供給される限り充電又は放電は行われるが、正極電解液152P又は負極電解液152N中の反応済みイオンの濃度が高まるにつれ充電効率又は放電効率が低下するため、反応済みイオンの濃度が高まらないように循環等することが好ましい。
【0026】
次に監視セル166を説明する。
監視セル166は、正極電解液152Pと負極電解液152Nにおける未反応イオンの状況を監視する機能を有する。
監視セル166は、単位蓄電セル148と同様の構成であり、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146によって構成され、正極セル144Pには正極電解液タンク154Pから正極電解液152Pが正極電解液往路配管156POを経由して正極電解液ポンプ158Pによって圧送され、正極電解液復路配管156PHを経由して正極電解液タンク154Pに戻される。負極セル144Nには負極電解液タンク154Nから負極電解液152Nが負極電解液往路配管156NOを経由して負極電解液ポンプ158Nによって圧送され、負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻される。
正極セル144P内には監視用正極電極166Pが配置され、負極セル144N内には監視用負極電極166Nが配置されている。
監視用正極電極166Pと監視用負極電極166Nの間には、電圧計168が接続され、電圧情報を出力する。
この電圧情報は、蓄電装置102の充電又は放電の制御に用いられる。
監視セル166は、正極電解液152Pと負極電解液152Nにおける未反応イオンの状況を監視する機能を有する。
監視セル166は、単位蓄電セル148と同様の構成であり、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146によって構成され、正極セル144Pには正極電解液タンク154Pから正極電解液152Pが正極電解液往路配管156POを経由して正極電解液ポンプ158Pによって圧送され、正極電解液復路配管156PHを経由して正極電解液タンク154Pに戻される。負極セル144Nには負極電解液タンク154Nから負極電解液152Nが負極電解液往路配管156NOを経由して負極電解液ポンプ158Nによって圧送され、負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻される。
正極セル144P内には監視用正極電極166Pが配置され、負極セル144N内には監視用負極電極166Nが配置されている。
監視用正極電極166Pと監視用負極電極166Nの間には、電圧計168が接続され、電圧情報を出力する。
この電圧情報は、蓄電装置102の充電又は放電の制御に用いられる。
【0027】
次に本発明の実施例2を図6を参照しつつ説明する。
実施例2の第2バナジュウム系レドックスフロー型二次電池224を用いた第2畜電装置202は以下の構成を含んでいる。なお、第2バナジュウム系レドックスフロー型二次電池224における「第2」は、実施例1における同様の機能を有する装置と区別するために用いるものであり、技術的意義を理解する場合には参照されない。他の構成要素の名称における「第2」も同様である。
実施例１と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
第2畜電装置202は、充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nによって構成されている。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nは、正極セル144P、負極セル144N及び正極セル144Pと負極セル144Nの間に介在された隔膜146により構成される。
充電用単位蓄電セル248Pの正極セル144Pには、第2充電用正極電極238Cが配置され、負極セル144Nには第2充電用負極電極242Cが配置される。
放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pには、第2放電用正極電極238Dが配置され、負極セル144Nには第2放電用負極電極242Dが配置される。
実施例2の第2バナジュウム系レドックスフロー型二次電池224を用いた第2畜電装置202は以下の構成を含んでいる。なお、第2バナジュウム系レドックスフロー型二次電池224における「第2」は、実施例1における同様の機能を有する装置と区別するために用いるものであり、技術的意義を理解する場合には参照されない。他の構成要素の名称における「第2」も同様である。
実施例１と同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
第2畜電装置202は、充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nによって構成されている。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nは、正極セル144P、負極セル144N及び正極セル144Pと負極セル144Nの間に介在された隔膜146により構成される。
充電用単位蓄電セル248Pの正極セル144Pには、第2充電用正極電極238Cが配置され、負極セル144Nには第2充電用負極電極242Cが配置される。
放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pには、第2放電用正極電極238Dが配置され、負極セル144Nには第2放電用負極電極242Dが配置される。
【0028】
実施例２において、スタック162における第2単位蓄電セル248（充電用単位蓄電セル248P、放電用単位蓄電セル248N）は同一構成であるが、充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nに分けて用いられる。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nは、少なくとも一対設けられるが、複数対、又はそれぞれ複数個用いることが好ましい。
図5においては、便宜的に第1充電用単位蓄電セル248P1及び第2充電用単位蓄電セル248P2、及び第1放電用単位蓄電セル248N1を図示してある。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nは、少なくとも一対設けられるが、複数対、又はそれぞれ複数個用いることが好ましい。
図5においては、便宜的に第1充電用単位蓄電セル248P1及び第2充電用単位蓄電セル248P2、及び第1放電用単位蓄電セル248N1を図示してある。
【0029】
まず充電用単位蓄電セル248Pを説明する。
充電用単位蓄電セル248Pは、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146を含んでいる。正極セル144P内には第2充電用正極電極238C、負極セル144N内には第2充電用負極電極242Cが配置されている。本実施例2において、充電用単位蓄電セル248Pは複数設けられているため、それらを区別するため、第１充電用単位蓄電セル248P1、第2充電用単位蓄電セル248P2として説明する。
この構成によって、前述したように、第１充電用単位蓄電セル248P1及び第2充電用単位蓄電セル248P2において充電することが出来る。
充電用単位蓄電セル248Pが複数用いられる場合、第1充電用単位蓄電セル248P1と第2充電用単位蓄電セル248P2における第2充電用正極電極238Cが直列に接続され、第1充電用単位蓄電セル248P1の第2充電用正極電極238Cが充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Pの正極端子134PPに接続される。また、第1充電用単位蓄電セル248P1と第2充電用単位蓄電セル248P2における第2充電用負極電極242Cが直列に接続され、第2充電用単位蓄電セル248P2の第2充電用負極電極242Cが充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Pの負極端子134PNに接続される。
充電用単位蓄電セル248Pは、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146を含んでいる。正極セル144P内には第2充電用正極電極238C、負極セル144N内には第2充電用負極電極242Cが配置されている。本実施例2において、充電用単位蓄電セル248Pは複数設けられているため、それらを区別するため、第１充電用単位蓄電セル248P1、第2充電用単位蓄電セル248P2として説明する。
この構成によって、前述したように、第１充電用単位蓄電セル248P1及び第2充電用単位蓄電セル248P2において充電することが出来る。
充電用単位蓄電セル248Pが複数用いられる場合、第1充電用単位蓄電セル248P1と第2充電用単位蓄電セル248P2における第2充電用正極電極238Cが直列に接続され、第1充電用単位蓄電セル248P1の第2充電用正極電極238Cが充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Pの正極端子134PPに接続される。また、第1充電用単位蓄電セル248P1と第2充電用単位蓄電セル248P2における第2充電用負極電極242Cが直列に接続され、第2充電用単位蓄電セル248P2の第2充電用負極電極242Cが充電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Pの負極端子134PNに接続される。
【0030】
次に放電用単位蓄電セル248Nを説明する。
図5においては、放電用単位蓄電セル248Nとして、1つの第1放電用単位蓄電セル248N1が設けられている。
放電用単位蓄電セル248Nは、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146を含んでいる。正極セル144P内には第2放電用正極電極238D、負極セル144N内には第2放電用負極電極242Dが配置されている。
この構成によって、前述したように、放電用単位蓄電セル248Nにおいて放電することが出来る。第2放電用正極電極238Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Nの正極端子134NPに接続され、第2放電用負極電極242Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Nの負極端子134NNに接続される。
放電用単位蓄電セル248Nが複数用いられる場合、充電用単位蓄電セル248Pと同様に、複数の放電用単位蓄電セル248Nにおける各第2放電用正極電極238D及び各第2放電用負極電極242Dがそれぞれ直列に接続される。
図5においては、放電用単位蓄電セル248Nとして、1つの第1放電用単位蓄電セル248N1が設けられている。
放電用単位蓄電セル248Nは、正極セル144P、負極セル144N、及び隔膜146を含んでいる。正極セル144P内には第2放電用正極電極238D、負極セル144N内には第2放電用負極電極242Dが配置されている。
この構成によって、前述したように、放電用単位蓄電セル248Nにおいて放電することが出来る。第2放電用正極電極238Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Nの正極端子134NPに接続され、第2放電用負極電極242Dは放電用ＡＣ／ＤＣコンバーター134Nの負極端子134NNに接続される。
放電用単位蓄電セル248Nが複数用いられる場合、充電用単位蓄電セル248Pと同様に、複数の放電用単位蓄電セル248Nにおける各第2放電用正極電極238D及び各第2放電用負極電極242Dがそれぞれ直列に接続される。
【0031】
正極電解液152Pは、充電用単位蓄電セル248Pの正極セル144P及び放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pに正極電解液往路配管156POを経由して送給され、充電用単位蓄電セル248P及び放電用単位蓄電セル248Nからの正極電解液152Pは、正極電解液復路配管156PHを経由して正極電解液タンク154Pへ戻される。
負極電解液152Nは、充電用単位蓄電セル248Pの負極セル144N及び放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nに負極電解液往路配管156NOを経由して送給され、充電用単位蓄電セル248Pの負極セル144N及び放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nからの負極電解液152Nは負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻される。
負極電解液152Nは、充電用単位蓄電セル248Pの負極セル144N及び放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nに負極電解液往路配管156NOを経由して送給され、充電用単位蓄電セル248Pの負極セル144N及び放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nからの負極電解液152Nは負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻される。
【0032】
次に実施例2の作用を説明する。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pには、正極電解液タンク154Pに貯留される正極電解液152Pが、正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PHを経由して循環される。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nには、負極電解液タンク154Nに貯留される負極電解液152Nが、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）を経由して循環される。
充電が行われる場合、充電用単位蓄電セル248Pの正極セル144Pにおける第2充電用正極電極238Cに電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムは電子を失い５価に酸化される。負極セル144Nにおける第2充電用負極電極242Cに電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極セル144P側では相手が過剰となり、負極セル144N側では不足するので、隔膜146を水素イオンが透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
放電が行われる場合、放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pにおける第2放電用正極電極238Dから電流が流出（電子が流入）するので、５価のバナジュウムは電子を得て４価に還元される。負極セル144Nにおける第2放電用負極電極242Dに電流が流入（電子が流出）するので、２価のバナジュウムは電子を失って３価に酸化される。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極セル144N側では相手が過剰となり、正極セル144P側では不足するので、隔膜146を水素イオンが透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
正極電解液152Pは、充電用単位蓄電セル248P及び放電用単位蓄電セル248Nから正極電解液配管156Pを経由して正極電解液タンク154Pへ戻り、充電された正極電解液152Pと放電された正極電解液152Pが混合される。
負極電解液152Nは、充電用単位蓄電セル248P及び放電用単位蓄電セル248Nから負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻り、充電された負極電解液152Nと放電された負極電解液152Nが混合される。
監視セル166における作用は実施例1と同一である。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pには、正極電解液タンク154Pに貯留される正極電解液152Pが、正極電解液ポンプ158Pによって正極電解液配管156P（正極電解液往路配管156PO、正極電解液復路配管156PHを経由して循環される。
充電用単位蓄電セル248Pと放電用単位蓄電セル248Nの負極セル144Nには、負極電解液タンク154Nに貯留される負極電解液152Nが、負極電解液ポンプ158Nによって負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NH）を経由して循環される。
充電が行われる場合、充電用単位蓄電セル248Pの正極セル144Pにおける第2充電用正極電極238Cに電流が流入（電子が流出）するので、４価のバナジュウムは電子を失い５価に酸化される。負極セル144Nにおける第2充電用負極電極242Cに電流が流出（電子が流入）するので、３価のバナジュウムは電子を得て２価に還元される。
この際、バナジウムの対イオンから見ると、正極セル144P側では相手が過剰となり、負極セル144N側では不足するので、隔膜146を水素イオンが透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
放電が行われる場合、放電用単位蓄電セル248Nの正極セル144Pにおける第2放電用正極電極238Dから電流が流出（電子が流入）するので、５価のバナジュウムは電子を得て４価に還元される。負極セル144Nにおける第2放電用負極電極242Dに電流が流入（電子が流出）するので、２価のバナジュウムは電子を失って３価に酸化される。
この場合もバナジウムの対イオンから見ると、負極セル144N側では相手が過剰となり、正極セル144P側では不足するので、隔膜146を水素イオンが透過し、バランスを取る。通過する水素イオンの量は充電した電荷と等しくなる。
正極電解液152Pは、充電用単位蓄電セル248P及び放電用単位蓄電セル248Nから正極電解液配管156Pを経由して正極電解液タンク154Pへ戻り、充電された正極電解液152Pと放電された正極電解液152Pが混合される。
負極電解液152Nは、充電用単位蓄電セル248P及び放電用単位蓄電セル248Nから負極電解液配管156N（負極電解液往路配管156NO、負極電解液復路配管156NHを経由して負極電解液タンク154Nへ戻り、充電された負極電解液152Nと放電された負極電解液152Nが混合される。
監視セル166における作用は実施例1と同一である。
【0033】
これによって、前述したように充電用単位蓄電セル248Pにおいて充電が行われ、放電用単位蓄電セル248Nにおいては放電が行われる。
よって、スタック162において、充電と放電が同時に行われるので、同一の蓄電容量を有する蓄電装置を2台分用いずともよいので、安価に構成することができる。
よって、スタック162において、充電と放電が同時に行われるので、同一の蓄電容量を有する蓄電装置を2台分用いずともよいので、安価に構成することができる。
【0034】
上記実施例1又は2は、実施例に過ぎず、本発明の範囲において、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0035】
138 正極電極
138C 充電用正極電極
138D 放電用正極電極
142 負極電極
142C 充電用負極電極
142D 放電用負極電極
144N 負極セル
144P 正極セル
146 隔膜
148 単位蓄電セル
152N 負極電解液
152P 正極電解液
154N 負極電解液タンク
154P 正極電解液タンク
156N 負極電解液配管
156P 正極電解液配管
158N 負極電解液ポンプ
158P 正極電解液ポンプ
238C 第2充電用正極電極
238D 第2放電用正極電極
242C 第2充電用負極電極
242D 第2放電用負極電極
248N 放電用単位蓄電セル
248P 充電用単位蓄電セル
138C 充電用正極電極
138D 放電用正極電極
142 負極電極
142C 充電用負極電極
142D 放電用負極電極
144N 負極セル
144P 正極セル
146 隔膜
148 単位蓄電セル
152N 負極電解液
152P 正極電解液
154N 負極電解液タンク
154P 正極電解液タンク
156N 負極電解液配管
156P 正極電解液配管
158N 負極電解液ポンプ
158P 正極電解液ポンプ
238C 第2充電用正極電極
238D 第2放電用正極電極
242C 第2充電用負極電極
242D 第2放電用負極電極
248N 放電用単位蓄電セル
248P 充電用単位蓄電セル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】