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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-17
(45)【発行日】2022-01-26
(54)【発明の名称】レドックスフロー電池
(51)【国際特許分類】
H01M 8/18 20060101AFI20220119BHJP
H01M 8/2475 20160101ALI20220119BHJP
H01M 8/04029 20160101ALI20220119BHJP
H01M 8/04186 20160101ALI20220119BHJP
【ＦＩ】
H01M8/18
H01M8/2475
H01M8/04029
H01M8/04186
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018525620
(86)(22)【出願日】2017-11-06
(86)【国際出願番号】 JP2017039869
(87)【国際公開番号】W WO2019087377
(87)【国際公開日】2019-05-09
【審査請求日】2020-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100147
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 宏
(72)【発明者】
【氏名】池内 淳夫
(72)【発明者】
【氏名】林 清明
【審査官】山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６０－１６７２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第８９７４９４０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】柴田俊和，レドックスフロー電池システムの開発と実証，電気学会公開シンポジウム「再生可能エネルギーの活用と系統連系」当日講演資料，2016年，p. 1-44，インターネット:<URL:http://www.iee.jp/wp-content/uploads/honbu/03-conference/data-31/symp_161212/doc03.pdf>
【文献】REDOX FLOW BATTERY，住友電気工業株式会社，2016年，p. 1-14，インターネット:<URL:http://www.sei.co.jp/products/redox/pdf/redox-flow-battery.pdf>
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／０２９７
Ｈ０１Ｍ ８／０８－ ８／２４９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平方向に横並びされる複数のセルスタックを含むスタック群と、前記スタック群の上方に配置され、各セルスタックに供給される電解液を冷却する熱交換部と、
前記スタック群と、前記熱交換部と、前記電解液を貯留するタンクと、前記各セルスタックと前記タンクとに接続されて前記電解液を流通する配管とを一括して収納するコンテナと、を備え、
前記コンテナ内において、前記スタック群及び前記熱交換部並びに前記配管を収納するセル室と、前記タンクを収納するタンク室とが前記コンテナの長手方向に横並びされ、
前記タンク室の長さは、前記セル室の長さよりも長く、
前記コンテナの長手方向及び高さ方向の中心をＰ、前記コンテナの長手方向及び幅方向の中心をＱ、前記コンテナの長さをＬ、前記コンテナの幅をＷ、前記コンテナの重心をＧとし、
前記スタック群、前記熱交換部、前記タンク、及び前記配管を収納した状態の前記コンテナの縦断面において、前記中心Ｐから前記重心Ｇまでの距離ｘは、ｘ≦（１／３）×Ｌを満たし、前記コンテナの水平断面において、前記中心Ｑから前記重心Ｇまでの距離ｙは、ｙ≦（１／２０）×Ｗを満たす、
レドックスフロー電池。
【請求項2】
前記配管は、前記各セルスタックから前記タンクに前記電解液を戻す復路の配管を有し、
前記熱交換部は、前記復路の配管に設けられている、請求項１に記載のレドックスフロー電池。
【請求項3】
前記コンテナにおける前記タンクを囲む領域に配置されている断熱材を備える、請求項１又は請求項２に記載のレドックスフロー電池。
【請求項4】
前記タンクの気相を換気する換気機構を備え、
前記換気機構が前記コンテナ内に収納されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レドックスフロー電池に関する。
【背景技術】
【0002】
大容量の蓄電池の一つに、レドックスフロー電池（以下、ＲＦ電池と呼ぶことがある）がある。ＲＦ電池は、特許文献１の図７に記載されるように、電池セルと、電池セルに供給する正極電解液を貯留する正極タンク及び負極電解液を貯留する負極タンクと、電池セルと各タンクとに接続されて、各極の電解液を流通する配管（導管）とを備える。特許文献１は、複数の電池セルを積層したセルスタックを複数備える形態を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－０３６８８０号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示のレドックスフロー電池は、
水平方向に横並びされる複数のセルスタックを含むスタック群と、
前記スタック群の上方に配置され、各セルスタックに供給される電解液を冷却する熱交換部とを備える。
水平方向に横並びされる複数のセルスタックを含むスタック群と、
前記スタック群の上方に配置され、各セルスタックに供給される電解液を冷却する熱交換部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】実施形態１のレドックスフロー電池の概略構成を示す模式説明図である。
【図2】実施形態１のレドックスフロー電池に備えられるセルスタックの一例を示す概略断面図である。
【図3】実施形態１のレドックスフロー電池に備えられるセルスタックの一例を示す概略構成図である。
【図4】実施形態２のレドックスフロー電池をコンテナの幅方向に直交する平面で切断した縦断面図である。
【図5】実施形態２のレドックスフロー電池をコンテナの高さ方向に直交する平面で切断した水平断面図である。
【図6】実施形態２のレドックスフロー電池において、縦断面における重量バランスを説明する説明図である。
【図7】実施形態２のレドックスフロー電池において、水平断面における重量バランスを説明する説明図である。
【図8】コンテナを吊り下げる状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
［本開示が解決しようとする課題］
複数のセルスタックを備えるような大型のレドックスフロー電池（ＲＦ電池）に対して、組立作業性に優れる上に、放熱性にも優れることが望まれる。
複数のセルスタックを備えるような大型のレドックスフロー電池（ＲＦ電池）に対して、組立作業性に優れる上に、放熱性にも優れることが望まれる。
【0007】
特許文献１に記載されるように、複数のセルスタックを備える場合にセルスタックを上下方向（重力方向）に積み重ねる、いわゆる縦積みすると、縦積みしたセルスタックの設置スペースを小さくし易い。しかし、縦積みすると、重量物であるセルスタックを安定して支持するために強固な架台が必要であり、架台の構成部材が多くなり易く、架台の組立時間の長大化を招き易い。架台の構成部材には鋼材等の重量物が利用されるため、使用数を減らして、作業者の負担を軽減することが望まれる。このように架台の組立を含めたＲＦ電池の組立作業性の改善が望まれる。更なる大出力電池や大容量電池の要求に対応するために、各セルスタックに使用する電池セルの積層数の増加や電極の大型化、電解液量の増大に伴うタンクの大型化等から、各セルスタックやタンク等の重量が増大傾向にあることからも、より組立易いＲＦ電池が望まれる。
【0008】
また、ＲＦ電池では、電池反応に伴う発熱によって電解液の温度が上昇し、この温度上昇に起因して、ＲＦ電池の構成要素の劣化や電解液の劣化等を招き得る。複数のセルスタックを備える場合には、各セルスタックについて、電解液の温度上昇が生じるため、電解液を冷却することが望まれる。例えば、配管に熱交換機構を設けることが考えられる。しかし、上述のように複数のセルスタックを縦積みすると、各セルスタックに接続される配管も上下に配置される箇所が生じ易くなるため、配管が長大化し易く、配管の設置スペースの増大を招く。配管の設置スペースが大きいことで、熱交換機構の設置スペースが小さくなり易く、放熱効率の低下を招き易い。従って、複数のセルスタックを備えていても、放熱性に優れるＲＦ電池が望まれる。
【0009】
そこで、組立作業性に優れる上に、放熱性にも優れるレドックスフロー電池を提供することを目的の一つとする。
【0010】
［本開示の効果］
本開示のレドックスフロー電池は、組立作業性に優れる上に、放熱性にも優れる。
本開示のレドックスフロー電池は、組立作業性に優れる上に、放熱性にも優れる。
【0011】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）は、
水平方向に横並びされる複数のセルスタックを含むスタック群と、
前記スタック群の上方に配置され、各セルスタックに供給される電解液を冷却する熱交換部とを備える。
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）は、
水平方向に横並びされる複数のセルスタックを含むスタック群と、
前記スタック群の上方に配置され、各セルスタックに供給される電解液を冷却する熱交換部とを備える。
【0012】
上記のＲＦ電池は、複数のセルスタックと熱交換部とを備えるものの、セルスタックが横並びされると共に、スタック群の上に熱交換部を備えるという特定の配置とする。そのため、上記のＲＦ電池は、上述の縦積みの場合に比較して、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。大重量であるセルスタックを熱交換部よりも下方に配置することからも、その逆の配置である場合に比較して、架台の補強度合いを緩和させ易く、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。従って、上記のＲＦ電池は、架台の組立時間を短縮できる上に、作業者の負担も軽減できる。特に、上記のＲＦ電池では、タンクからの電解液を各セルスタックの下方から上方に向かって流し、タンクに戻す形態（以下、上昇形態と呼ぶことがある）とすると共に、復路の配管に熱交換部を設けると、排気弁を省略できて配管構造を単純にし易く（詳細は後述する）、配管の組立時間も短縮できる。従って、上記のＲＦ電池によれば、複数のセルスタックを備えるものの、組立作業性に優れる。
【0013】
かつ、上記のＲＦ電池は、熱交換部を備えており、この熱交換部によって電解液を効率よく冷却できるため、放熱性にも優れる。特に、上記のＲＦ電池では、横並びされたスタック群の上方空間を熱交換部の配置領域とするため、熱交換部の設置スペースを大きく確保し易い。上述のセルスタックを縦積みする場合に比較して、配管を短くし易いことからも、熱交換部の設置スペースを大きく確保し易い。このような上記のＲＦ電池は大きな熱交換部を配置できて放熱効率を高め易く、放熱性により優れる。また、上記ＲＦ電池を上述の上昇形態とし、復路の配管に熱交換部を設けると、電解液を効率よく冷却できて、放熱性により優れる（詳細は後述する）。更に、熱交換部の平面面積をスタック群の仮想の平面面積以下とすれば、熱交換部の具備による設置スペースの増大を招くこともなく、放熱性に優れる。
【0014】
（２）上記のＲＦ電池の一例として、
前記スタック群と、前記熱交換部と、前記電解液を貯留するタンクと、前記各セルスタックと前記タンクとに接続されて前記電解液を流通する配管とを一括して収納するコンテナを備える形態が挙げられる。
前記スタック群と、前記熱交換部と、前記電解液を貯留するタンクと、前記各セルスタックと前記タンクとに接続されて前記電解液を流通する配管とを一括して収納するコンテナを備える形態が挙げられる。
【0015】
上記形態は、コンテナといった容器に、セルスタック群、熱交換部、タンク、配管といった構成要素を一括して収納する。そのため、工場といった、作業スペースを確保し易い場所で上記構成要素を予め組み立てられ、組立作業性に優れる。また、上記構成要素を組み立てた状態でＲＦ電池の設置場所に搬送すれば、設置現場での作業を大幅に削減でき、作業者の負担も軽減できる。
【0016】
かつ、上記形態は、コンテナ内に一括してスタック群が収納されるものの、スタック群の上方に熱交換部を備えるため、上述のように放熱性に優れる。複数のセルスタックが横並びされることで、上述の縦積みの場合よりも大気の流動空間を比較的広く確保し易く、大気が流動して、配管が空冷され易いと期待されることからも放熱性に優れる。
【0017】
（３）コンテナを備える上記のＲＦ電池の一例として、
前記コンテナ内において、前記スタック群及び前記熱交換部並びに前記配管を収納するセル室と、前記タンクを収納するタンク室とが前記コンテナの長手方向に横並びされる形態が挙げられる。
前記コンテナ内において、前記スタック群及び前記熱交換部並びに前記配管を収納するセル室と、前記タンクを収納するタンク室とが前記コンテナの長手方向に横並びされる形態が挙げられる。
【0018】
上記形態は、コンテナ内の長手方向の一端側をセル室とし、他端側をタンク室とし、スタック群、熱交換部、配管をセル室に集約して収納する。そのため、例えばタンクを挟んで、一端側にスタック群、他端側に熱交換部が配置される形態（以下、タンク介在形態と呼ぶことがある）に比較して、配管を短くし易く、かつ単純な配置構造とし易い。従って、上記形態は、配管の組立時間をより短縮し易く、組立作業性により優れる。かつ、上記形態は、配管が短いことで、上述のように熱交換部の設置スペースを大きく確保し易い上に、電解液を熱交換部に速やかに導入し易くなり、効率よく冷却できることからも、放熱性に優れる。特に、上述の上昇形態とし、復路の配管に熱交換部を設けると、タンク介在形態に比較して、高温の電解液を熱交換部に速やかに導入できて、より効率的に冷却できる。
【0019】
（４）コンテナ内にセル室とタンク室とを備える上記のＲＦ電池の一例として、
前記タンク室の長さは、前記セル室の長さよりも長く、
前記コンテナの長手方向及び高さ方向の中心をＰ、前記コンテナの長手方向及び幅方向の中心をＱ、前記コンテナの長さをＬ、前記コンテナの幅をＷ、前記コンテナの重心をＧとし、
前記スタック群、前記熱交換部、前記タンク、及び前記配管を収納した状態の前記コンテナの縦断面において、前記中心Ｐから前記重心Ｇまでの距離ｘは、ｘ≦（１／３）×Ｌを満たし、前記コンテナの水平断面において、前記中心Ｑから前記重心Ｇまでの距離ｙは、ｙ≦（１／２０）×Ｗを満たす形態が挙げられる。
前記タンク室の長さは、前記セル室の長さよりも長く、
前記コンテナの長手方向及び高さ方向の中心をＰ、前記コンテナの長手方向及び幅方向の中心をＱ、前記コンテナの長さをＬ、前記コンテナの幅をＷ、前記コンテナの重心をＧとし、
前記スタック群、前記熱交換部、前記タンク、及び前記配管を収納した状態の前記コンテナの縦断面において、前記中心Ｐから前記重心Ｇまでの距離ｘは、ｘ≦（１／３）×Ｌを満たし、前記コンテナの水平断面において、前記中心Ｑから前記重心Ｇまでの距離ｙは、ｙ≦（１／２０）×Ｗを満たす形態が挙げられる。
【0020】
上記形態は、スタック群等の構成要素が収納されたコンテナをトラック等の車両で陸上搬送する場合に車両が安定して走行できる上に、このコンテナを設置場所に載置するためにクレーン等で吊り上げる際に、上記コンテナを安定して吊り上げられる。従って、上記形態は、搬送作業性、設置作業性にも優れる。
【0021】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照して、本願発明の実施形態に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を意味する。
以下、図面を参照して、本願発明の実施形態に係るレドックスフロー電池（ＲＦ電池）を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を意味する。
【0022】
［実施形態１］
以下、図１～図３を主に参照して、実施形態１のＲＦ電池１Ａを説明する。
（基本構成）
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、複数のセルスタックを含むスタック群１００と、各セルスタックに電解液を循環供給する供給機構とを備える。図１では、スタック群１００に二つのセルスタック１０１，１０２を備える場合を例示する。セルスタック１０１，１０２はいずれも、図２，図３に示すように複数の電池セル１０Ｃが積層されてなるものである。以下、代表してセルスタック１０と呼ぶことがある。
供給機構は、各セルスタック１０に供給する正極電解液を貯留する正極タンク３４及び負極電解液を貯留する負極タンク３５と、各セルスタック１０と各タンク３４，３５とに接続されて、電解液を流通する配管１６，１７とを含む。
以下、図１～図３を主に参照して、実施形態１のＲＦ電池１Ａを説明する。
（基本構成）
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、複数のセルスタックを含むスタック群１００と、各セルスタックに電解液を循環供給する供給機構とを備える。図１では、スタック群１００に二つのセルスタック１０１，１０２を備える場合を例示する。セルスタック１０１，１０２はいずれも、図２，図３に示すように複数の電池セル１０Ｃが積層されてなるものである。以下、代表してセルスタック１０と呼ぶことがある。
供給機構は、各セルスタック１０に供給する正極電解液を貯留する正極タンク３４及び負極電解液を貯留する負極タンク３５と、各セルスタック１０と各タンク３４，３５とに接続されて、電解液を流通する配管１６，１７とを含む。
【0023】
このようなＲＦ電池１Ａは、代表的には、交流／直流変換器を介して、発電部と負荷とに接続され、発電部を電力供給源として充電を行い、負荷を電力提供対象として放電を行う（いずれも図示せず）。発電部は、例えば、太陽光発電機、風力発電機、その他一般の発電所等が挙げられる。負荷は、需要家等が挙げられる。充放電は、酸化還元により価数が変化するイオン（代表的には金属イオン）を活物質として含む正極電解液及び負極電解液を使用し、正負のイオンの酸化還元電位差を利用して行う。
【0024】
特に、実施形態１のＲＦ電池１Ａは、スタック群１００を構成する複数のセルスタック１０が水平方向（図１では左右方向）に横並びされており、このスタック群１００の上方に各セルスタック１０に供給される電解液を冷却する熱交換部４を備える。このようなＲＦ電池１Ａは、複数のセルスタック１０を備えるものの、組立易い上に、放熱性にも優れる。以下、構成要素ごとに詳細に説明する。
【0025】
【0026】
正極電極１４、負極電極１５は、正極電解液、負極電解液がそれぞれ供給されて活物質が電池反応を行う反応場であり、炭素材料の繊維集合体といった多孔体等が利用される。
隔膜１１は、正極電極１４，負極電極１５間を分離すると共に所定のイオン（例、水素イオン）を透過する部材であり、イオン交換膜等が利用される。
隔膜１１は、正極電極１４，負極電極１５間を分離すると共に所定のイオン（例、水素イオン）を透過する部材であり、イオン交換膜等が利用される。
【0027】
電池セル１０Ｃは、代表的には、図３に例示するセルフレーム１１０を用いて構築される。セルフレーム１１０は、双極板１１１と、双極板１１１の周縁部に設けられる枠体１１２とを含む。
【0028】
双極板１１１は、代表的には、一面に正極電極１４が配置され、他面に負極電極１５が配置され、電流を流すが電解液を通さない導電性部材である。双極板１１１には、黒鉛等と有機材とを含む導電性プラスチック板等が利用される。
枠体１１２は、枠内に配置される正極電極１４，負極電極１５に正極電解液、負極電解液をそれぞれ供給する給液孔１１３及びスリット１１４と、電池セル１０Ｃ外に正極電解液、負極電解液をそれぞれ排出する排液孔１１５及びスリット１１６とを有する絶縁性部材である。枠体１１２の構成材料には、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する樹脂（例、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン）等が利用される。枠体１１２の外周縁寄りには環状の溝が設けられてシール材１１８が配置される。シール材１１８には、Ｏリングや平パッキン等の弾性材が利用される。
枠体１１２は、枠内に配置される正極電極１４，負極電極１５に正極電解液、負極電解液をそれぞれ供給する給液孔１１３及びスリット１１４と、電池セル１０Ｃ外に正極電解液、負極電解液をそれぞれ排出する排液孔１１５及びスリット１１６とを有する絶縁性部材である。枠体１１２の構成材料には、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する樹脂（例、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン）等が利用される。枠体１１２の外周縁寄りには環状の溝が設けられてシール材１１８が配置される。シール材１１８には、Ｏリングや平パッキン等の弾性材が利用される。
【0029】
セルスタック１０は、代表的には、セルフレーム１１０（双極板１１１）、正極電極１４、隔膜１１、負極電極１５という順序で複数積層された積層体と、この積層体を挟む一対のエンドプレート１３０，１３０と、両エンドプレート１３０，１３０間を締め付ける複数の締付部材１３２とを備える。この積層方向の締付力によって積層状態を保持すると共に、隣り合う枠体１１２，１１２間に介在されるシール材１１８を押し潰して積層体を液密に保持し（図２も参照）、セルスタック１０からの電解液の漏出を防止する。セルスタック１０における電池セル１０Ｃの数（セル数）は適宜選択できる。セルスタック１０の仕様（電極の大きさ、セル数等）は、所望の特性となるように適宜選択できる。セル数が多いほど、また電極を大型とするほど大出力電池とし易い。
その他、図３に例示するようにセルスタック１０は、所定のセル数の積層体をサブセルスタック１２０とし、複数のサブセルスタック１２０が積層された集合体とすることができる。各サブセルスタック１２０は電解液の給排板１２２を備えることができる。
その他、図３に例示するようにセルスタック１０は、所定のセル数の積層体をサブセルスタック１２０とし、複数のサブセルスタック１２０が積層された集合体とすることができる。各サブセルスタック１２０は電解液の給排板１２２を備えることができる。
【0030】
（循環機構）
循環機構は、正極電極１４に循環供給する正極電解液を貯留する正極タンク３４（図１）と、負極電極１５に循環供給する負極電解液を貯留する負極タンク３５（同）と、正極タンク３４と各セルスタック１０間を接続する配管１６４，１７４（図１，図２）と、負極タンク３５と各セルスタック１０間を接続する配管１６５，１７５（同）と、各タンク３４，３５から各セルスタック１０に供給する往路をなす配管１６４，１６５に設けられた正極のポンプ１８４，負極のポンプ１８５（図１）とを備える。往路の配管１６４，１６５、各セルスタック１０から各タンク３４，３５に電解液を戻す復路をなす配管１７４，１７５はそれぞれ、上述の給液孔１１３や排液孔１１５がつくる管路に接続され、正極電解液の循環経路、負極電解液の循環経路を構築する。
循環機構は、正極電極１４に循環供給する正極電解液を貯留する正極タンク３４（図１）と、負極電極１５に循環供給する負極電解液を貯留する負極タンク３５（同）と、正極タンク３４と各セルスタック１０間を接続する配管１６４，１７４（図１，図２）と、負極タンク３５と各セルスタック１０間を接続する配管１６５，１７５（同）と、各タンク３４，３５から各セルスタック１０に供給する往路をなす配管１６４，１６５に設けられた正極のポンプ１８４，負極のポンプ１８５（図１）とを備える。往路の配管１６４，１６５、各セルスタック１０から各タンク３４，３５に電解液を戻す復路をなす配管１７４，１７５はそれぞれ、上述の給液孔１１３や排液孔１１５がつくる管路に接続され、正極電解液の循環経路、負極電解液の循環経路を構築する。
【0031】
配管１６，１７の構成材料には、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する上述の樹脂等が挙げられる。
ポンプ１８４，１８５には公知のものを適宜利用できる。
各タンク３４，３５は、上述の電解液を貯留する箱状の容器であり、適宜な形状のものが利用できる。貯留量は、スタック群１００の容量等に応じて適宜選択するとよい。タンク３の構成材料は、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する上述の樹脂やゴム等が挙げられる。
電解液は、正負の活物質をバナジウムイオンとするもの（特許文献１）、正極活物質をマンガンイオン、負極活物質をチタンイオンとするもの、その他、公知の組成のものが利用できる。
ポンプ１８４，１８５には公知のものを適宜利用できる。
各タンク３４，３５は、上述の電解液を貯留する箱状の容器であり、適宜な形状のものが利用できる。貯留量は、スタック群１００の容量等に応じて適宜選択するとよい。タンク３の構成材料は、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する上述の樹脂やゴム等が挙げられる。
電解液は、正負の活物質をバナジウムイオンとするもの（特許文献１）、正極活物質をマンガンイオン、負極活物質をチタンイオンとするもの、その他、公知の組成のものが利用できる。
【0032】
正極電解液の循環経路、負極電解液の循環経路の一例として、各タンク３４，３５からの電解液を各セルスタック１０の下方から上方に向かって流し、各タンク３４，３５に戻す上昇形態とすることが挙げられる。上昇形態は、電解液が電極の全域に亘って拡散し易く、この点から電池特性を高め易く好ましい。図３に示すセルフレーム１１０は、給液孔１１３を下方、排液孔１１５を上方に備えるため、上昇形態に好適に利用できる。
【0033】
（スタック群）
ＲＦ電池１Ａでは、上述のセルスタック１０を複数備え、これらセルスタック１０が水平方向に横並びされる。代表的には、複数のセルスタック１０が同一平面上に一列に横並びされる形態、即ちスタック群１００が直方体状である形態が挙げられる。複数のセルスタック１０が同一平面上に載置されれば一列でなくてもよい。例えば、四つのセルスタック１０を含むスタック群１００では、２×２のマス目状に並ぶ形態等が挙げられる。
ＲＦ電池１Ａでは、上述のセルスタック１０を複数備え、これらセルスタック１０が水平方向に横並びされる。代表的には、複数のセルスタック１０が同一平面上に一列に横並びされる形態、即ちスタック群１００が直方体状である形態が挙げられる。複数のセルスタック１０が同一平面上に載置されれば一列でなくてもよい。例えば、四つのセルスタック１０を含むスタック群１００では、２×２のマス目状に並ぶ形態等が挙げられる。
【0034】
スタック群１００を構成する各セルスタック１０は、電気的な直列接続、及び電気的な並列接続の少なくとも一方の接続がなされる。
【0035】
スタック群１００を構成する各セルスタック１０は、代表的には、電極の大きさやセル数、その他の仕様が等しい形態が挙げられる。セル数が異なるセルスタック１０を含む形態等とすることもできる。
【0036】
（熱交換部）
熱交換部４は、上述の循環機構において、往路の配管１６及び復路の配管１７の少なくとも一方に設けられて、電解液の温度を変化させる部材、代表的には電解液を冷却する部材である（図１）。熱交換部４は、温度Ｔ０の電解液が導入され、温度Ｔ０から温度Ｔ１となった電解液を排出する配管集積部４０を備える。強制冷却を行う熱交換部４では、更に、冷却機構４２を備える。
熱交換部４は、上述の循環機構において、往路の配管１６及び復路の配管１７の少なくとも一方に設けられて、電解液の温度を変化させる部材、代表的には電解液を冷却する部材である（図１）。熱交換部４は、温度Ｔ０の電解液が導入され、温度Ｔ０から温度Ｔ１となった電解液を排出する配管集積部４０を備える。強制冷却を行う熱交換部４では、更に、冷却機構４２を備える。
【0037】
配管集積部４０は、代表的には、正極電解液や負極電解液が流通される正極配管や負極配管を、表面積を大きく確保するために、比較的細径の配管を用いたり、蛇行配置したり、螺旋状に巻回配置したりする等して構成される。熱交換部４は、配管集積部４０として正極配管及び負極配管の双方を備える形態、正極配管のみを備える形態、負極配管のみを備える形態が挙げられる。ＲＦ電池１Ａは、上述の正極配管及び負極配管の双方を一括して備える熱交換部４を含む一括形態（図１）、上述の正極配管のみを備える熱交換部４と負極配管のみを備える熱交換部４とをそれぞれ含む独立形態（図示せず）のいずれも利用できる。
一括形態では、例えば、一つのケースに正極配管及び負極配管を収納して、冷却機構４２を共用する構成とすれば、部品点数を少なくでき、熱交換部４の組立作業性に優れる。複数の冷却機構４２を備える場合には、冷却能を高められる。
独立形態では、各熱交換部４を異なる仕様（配管長さ、冷却機構４２の有無、冷却機構４２の仕様等）にし易く、正極電解液と負極電解液とで温度が異なる場合に各温度に応じて冷却機構４２を制御できるため、電解液をより適切な温度に冷却し易い。
一括形態では、例えば、一つのケースに正極配管及び負極配管を収納して、冷却機構４２を共用する構成とすれば、部品点数を少なくでき、熱交換部４の組立作業性に優れる。複数の冷却機構４２を備える場合には、冷却能を高められる。
独立形態では、各熱交換部４を異なる仕様（配管長さ、冷却機構４２の有無、冷却機構４２の仕様等）にし易く、正極電解液と負極電解液とで温度が異なる場合に各温度に応じて冷却機構４２を制御できるため、電解液をより適切な温度に冷却し易い。
【0038】
冷却方法は、自然空冷、強制冷却等が挙げられる。強制冷却を行う場合、冷却機構４２として、ファン（強制空冷）や、冷却媒体を流通する流通機構（強制水冷）等を備えるとよい。図１では、上述の一括形態であって、冷却機構４２を共用する場合を二点鎖線で仮想的に示す。なお、必要に応じて、流通機構に湯等の加熱媒体を流通させると、電解液を加熱することもできる。
【0039】
熱交換部４は、復路の配管１７に設けられることが好ましく、配管１７における各セルスタック１０との接続箇所近傍に設けられることがより好ましい。電解液の温度は、各セルスタック１０から排出された直後が最も高い場合が多い。そのため、復路の配管１７のうち、特に各セルスタック１０との接続箇所近傍では、外部環境の温度との温度差を大きく確保し易く、上記接続箇所近傍に熱交換部４を設けると、熱交換部４によって電解液を効率よく冷却できるからである。図１では、復路の配管１７において、各セルスタック１０との接続箇所に近い箇所（排出近傍箇所１７０，１７１）に熱交換部４を備える場合を例示する。
【0040】
熱交換部４は、スタック群１００の上方に設けられる。複数のセルスタック１０が横並びされているため、スタック群１００の上方には、複数のセルスタック１０の上面を合計した仮想の平面面積を有する空間がある。この仮想の平面面積は、上述の縦積みの場合よりも、セルスタック１０の数だけ大きい。そのため、上述の上方空間を熱交換部４の配置箇所とすると、平面面積が大きな熱交換部４、即ち高い冷却能を有する熱交換部４を備えることができる。複数のセルスタック１０を横並びにすることで、接続される配管１６，１７の長さを上述の縦積みの場合よりも短くし易く、熱交換部４の設置スペースを大きく確保し易いことからも、大きな熱交換部４を備えることができる。また、スタック群１００と熱交換部４とをその積層方向（上下方向）に透視して、スタック群１００の平面面積内に熱交換部４が収まるように、熱交換部４の平面面積を調整すれば、大型の熱交換部４を備えても、熱交換部４の具備による設置スペースの増大を実質的に招かない。上述の独立形態である場合には、例えば正極用の熱交換部４と負極用の熱交換部４とを横並びしたときの平面面積がスタック群１００の平面面積内に収まるように、各熱交換部４，４の平面面積を調整すれば、これら熱交換部４，４の具備による設置スペースの増大を実質的に招かない。
【0041】
図１に例示するように、正負の循環経路を上述の上昇形態とし、熱交換部４を復路の配管１７の排出近傍箇所１７０，１７１に備えると、復路の配管構造を単純にし易い。上昇形態では、各セルスタック１０内の正極電解液、負極電解液が上方に向かって流れるため、各セルスタック１０から排出された直後の正極電解液、負極電解液は、上方に向かっている。従って、スタック群１００の上方、かつ排出近傍箇所１７０，１７１に熱交換部４を備えると、各セルスタック１０から排出された正極電解液、負極電解液を、スタック群１００の上方に位置する熱交換部４に容易に導入できる。この場合、復路の配管１７は、電解液が上向き、又は水平方向に流れるように設けることができるため、復路の配管構造、特に各セルスタック１０と熱交換部４間の配管構造を単純にし易い。図１では、各セルスタック１０の最上端や熱交換部４の最上端から、電解液を上向きに流す場合を例示するが電解液を水平方向に流す部分を設けることができる。熱交換部４から排出された正極電解液、負極電解液を各タンク３４，３５に向かって流す配管について、電解液が上向きから下向きに流れる区間を設ける必要が無い。そのため、電解液が上向きから下向きに流れる場合に必要な排気弁を省略可能なことからも、復路の配管構造を単純にし易い。
【0042】
仮に、上述の上昇形態とし、熱交換部４を復路に設けるものの、スタック群１００の上方ではなく、例えば横並びする場合には、復路の配管１７も、電解液が上向きから下向きに流れる区間が生じる。そのため、排気弁を設ける必要があり、復路の配管構造が複雑になり易い。
【0043】
（用途）
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーの発電に対して、発電出力の変動の安定化、発電電力の余剰時の蓄電、負荷平準化等を目的とした蓄電池に利用できる。また、実施形態１のＲＦ電池１Ａは、一般的な発電所に併設されて、瞬低・停電対策や負荷平準化を目的とした蓄電池として利用できる。
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーの発電に対して、発電出力の変動の安定化、発電電力の余剰時の蓄電、負荷平準化等を目的とした蓄電池に利用できる。また、実施形態１のＲＦ電池１Ａは、一般的な発電所に併設されて、瞬低・停電対策や負荷平準化を目的とした蓄電池として利用できる。
【0044】
（主要な効果）
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、複数のセルスタック１０が横並びされるため、上述の縦積みの場合に比較して、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。かつ、重量物であるセルスタック１０が下方、熱交換部４がスタック群１００の上方に配置されるため、熱交換部４がスタック群１００の下方に配置される場合に比較して、架台の補強度合いを緩和させ易いことからも、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。従って、ＲＦ電池１Ａは、架台の組立時間を短縮でき、架台の組立を含めて、組立作業性に優れる。特に、大型の電極を備えるセルスタック１０や、セル数が多いセルスタック１０を備えて、各セルスタック１０の重量がより大きい場合でも、上述の縦積みの場合に比較して、架台の組立時間を短縮し易い上に、作業者の負担を効果的に軽減できる。
実施形態１のＲＦ電池１Ａは、複数のセルスタック１０が横並びされるため、上述の縦積みの場合に比較して、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。かつ、重量物であるセルスタック１０が下方、熱交換部４がスタック群１００の上方に配置されるため、熱交換部４がスタック群１００の下方に配置される場合に比較して、架台の補強度合いを緩和させ易いことからも、架台の構成部材の使用数を少なくし易い。従って、ＲＦ電池１Ａは、架台の組立時間を短縮でき、架台の組立を含めて、組立作業性に優れる。特に、大型の電極を備えるセルスタック１０や、セル数が多いセルスタック１０を備えて、各セルスタック１０の重量がより大きい場合でも、上述の縦積みの場合に比較して、架台の組立時間を短縮し易い上に、作業者の負担を効果的に軽減できる。
【0045】
かつ、実施形態１のＲＦ電池１Ａは、熱交換部４を備えて、電解液を効率よく冷却できるため、放熱性にも優れる。また、ＲＦ電池１Ａでは、スタック群１００の上方空間を熱交換部４の配置領域とするため、上述の縦積みの場合に比較して熱交換部４の設置スペースを広く確保し易い。上述の縦積みの場合に比較して配管１６，１７を短くし易いことからも、熱交換部４の設置スペースを広く確保し易い。そのため、ＲＦ電池１Ａでは、冷却能が高い大型の熱交換部４を備えられて、放熱性により一層優れる。更に、大型の熱交換部４を備える場合でも、スタック群１００と熱交換部４との設置スペースが重複するため、熱交換部４の具備による設置スペースの増大を低減し易い、又は実質的に設置スペースの増大を招かない。
【0046】
この例のように、正負の循環経路を上述の上昇形態とし、復路の配管１７の排出近傍箇所１７０，１７１に熱交換部４を備える場合には、上述のように復路の配管構造を単純にし易い。また、この場合、上述のように電解液が上向きから下向きに流れる区間を設ける必要がなく、排気弁を省略できることからも、復路の配管構造をより単純にし易い。そのため、配管１６，１７を組立易く、配管１６，１７の組立を含めて、組立作業性により優れる。かつ、排出近傍箇所１７０，１７１から高温の電解液を熱交換部４に導入して効率よく冷却できるため、放熱性により優れる。
【0047】
［実施形態２］
以下、図４～図８を主に参照して、実施形態２のＲＦ電池１Ｂを説明する。
図４は、コンテナ２をその幅方向に直交する平面で切断した縦断面図であり、内部構造を簡略化して示す。
図５は、コンテナ２をその高さ方向に直交する平面で切断した水平断面図であり、内部構造を簡略化して示す。
図６はコンテナ２の縦断面図、図７はコンテナ２の水平断面図、図８はコンテナ２の斜視図であり、内部構造を省略すると共に模式的に示す。
以下、図４～図８を主に参照して、実施形態２のＲＦ電池１Ｂを説明する。
図４は、コンテナ２をその幅方向に直交する平面で切断した縦断面図であり、内部構造を簡略化して示す。
図５は、コンテナ２をその高さ方向に直交する平面で切断した水平断面図であり、内部構造を簡略化して示す。
図６はコンテナ２の縦断面図、図７はコンテナ２の水平断面図、図８はコンテナ２の斜視図であり、内部構造を省略すると共に模式的に示す。
【0048】
実施形態２のＲＦ電池１Ｂの基本的構成は実施形態１のＲＦ電池１Ａと同様である。具体的には、ＲＦ電池１Ｂは、スタック群１００と、スタック群１００の上方に配置される熱交換部４と、電解液６を貯留するタンク３（正極タンク３４、負極タンク３５、図５）と、各セルスタック１０（ここではセルスタック１０１，１０２）とタンク３とに接続されて電解液を流通する配管１６，１７とを備える。実施形態２のＲＦ電池１Ｂは、更に、スタック群１００と、熱交換部４と、タンク３と、配管１６，１７とを一括して収納するコンテナ２を備える。このコンテナ２を備える点が実施形態１との主な相違点である。
以下、実施形態２について、実施形態１との相違点を詳細に説明し、実施形態１と共通する構成及びその効果は詳細な説明を省略する。
以下、実施形態２について、実施形態１との相違点を詳細に説明し、実施形態１と共通する構成及びその効果は詳細な説明を省略する。
【0049】
図４では、説明の便宜上、タンク３、往路の配管１６、復路の配管１７、ポンプ１８をそれぞれ一つずつ示すが、実際には、実施形態１で説明したように、正極用のタンク３４及び配管１６４，１７４並びにポンプ１８４、負極用のタンク３５及び配管１６５，１７５並びにポンプ１８５をそれぞれ備える。図５についても同様である。以下、タンク３、配管１６，１７、ポンプ１８とまとめて呼ぶことがある。
【0050】
（コンテナ）
コンテナ２は、代表的には、一般貨物の輸送等に利用されるドライコンテナが挙げられる。コンテナ２の形状は、代表的には直方体状、特に図４に例示するように設置状態において横長の直方体状が挙げられる（図４の紙面下側が設置面側）。このようなコンテナ２は、設置箇所をなす長方形状の底部２０と、底部２０に対向配置される長方形状の天板部２１と、底部２０の長辺と天板部２１の長辺とを繋ぐ一対の側面部２２，２２（図５参照。図４では紙面奥側の側面部２２のみ見える）と、底部２０の短辺と天板部２１の短辺とを繋ぐ一対の端面部２３，２３とを備えるものが挙げられる。コンテナ２は、端面部２３や側面部２２等に開閉自在な扉（図示せず）を備えることができる。必要に応じて扉を開けて、ＲＦ電池１Ｂの運転条件を調整したり、ＲＦ電池１Ｂの構成要素を点検したりすること等ができる。ここではコンテナ２の設置状態において、コンテナ２の長手方向に沿った大きさを長さ、長手方向に直交し、底部２０から天板部２１に向かう方向を高さ方向、高さ方向に沿った大きさを高さ、長手方向に直交し、一方の側面部２２から他方の側面部２２に向かう方向を幅方向、幅方向に沿った大きさを幅と呼ぶ。
コンテナ２は、代表的には、一般貨物の輸送等に利用されるドライコンテナが挙げられる。コンテナ２の形状は、代表的には直方体状、特に図４に例示するように設置状態において横長の直方体状が挙げられる（図４の紙面下側が設置面側）。このようなコンテナ２は、設置箇所をなす長方形状の底部２０と、底部２０に対向配置される長方形状の天板部２１と、底部２０の長辺と天板部２１の長辺とを繋ぐ一対の側面部２２，２２（図５参照。図４では紙面奥側の側面部２２のみ見える）と、底部２０の短辺と天板部２１の短辺とを繋ぐ一対の端面部２３，２３とを備えるものが挙げられる。コンテナ２は、端面部２３や側面部２２等に開閉自在な扉（図示せず）を備えることができる。必要に応じて扉を開けて、ＲＦ電池１Ｂの運転条件を調整したり、ＲＦ電池１Ｂの構成要素を点検したりすること等ができる。ここではコンテナ２の設置状態において、コンテナ２の長手方向に沿った大きさを長さ、長手方向に直交し、底部２０から天板部２１に向かう方向を高さ方向、高さ方向に沿った大きさを高さ、長手方向に直交し、一方の側面部２２から他方の側面部２２に向かう方向を幅方向、幅方向に沿った大きさを幅と呼ぶ。
【0051】
コンテナ２のサイズは、収納する構成要素の大きさ等に応じて適宜選択できる。コンテナ２として、例えば、ＩＳＯ規格（例、ＩＳＯ １４９６－１：２０１３等）に準拠する国際海上貨物用コンテナ、代表的には２０フィートコンテナや４０フィートコンテナ、４５フィートコンテナ、これらよりも高さが大きい２０フィートハイキューブコンテナや４０フィートハイキューブコンテナ、４５フィートハイキューブコンテナ等が利用できる。コンテナ２のような大型の容器であれば、複数のセルスタック１０が横並びされたスタック群１００、更には大型のセルスタック１０を含むスタック群１００等を収納でき、大出力電池とし易い。コンテナ２の構成材料は、鋼（例、一般構造用圧延鋼材 ＳＳ４００）等の金属が挙げられる。コンテナ２の構成部材を金属製とする場合、電解液が接触する可能性がある領域、少なくともタンク室２Ｔ（後述）の内面等には、電解液と反応せず、電解液に対する耐性を有する樹脂（実施形態１参照）や耐酸塗装、めっき（例、貴金属やニッケル、クロム等の金属）等からなる被覆層を備えることが好ましい。コンテナ２の内面全面（後述する仕切部２４を含む）に被覆層を備えることがより好ましい。
【0052】
この例のコンテナ２は、その横長の内部空間をコンテナ２の長手方向に二つに分ける仕切部２４を備え、一方の端面部２３側（図４では右側）をセル室２Ｃとし、他方（同、左側）の端面部２３側をタンク室２Ｔとする。即ち、コンテナ２内において、セル室２Ｃとタンク室２Ｔとがコンテナの長手方向に横並びされる。セル室２Ｃは、スタック群１００、熱交換部４、ポンプ１８を含めて配管１６，１７を収納する。タンク室２Ｔは、タンク３を収納する。コンテナ２内の長手方向の一端側にスタック群１００、熱交換部４、配管１６，１７をまとめて収納し、他端側にタンク３を収納する形態（以下、サイド形態と呼ぶ）は、例えばタンク３を挟んで一端側にスタック群１００及び配管１６，１７の一部、他端側にポンプ１８及び配管１６，１７の残部、熱交換部４等が配置されるタンク介在形態に比較して、各セルスタック１０とタンク３間の配管１６，１７の配置構造を単純にし易い上に、配管１６，１７を短くし易い。そのため、各セルスタック１０と配管１６，１７との接続作業や熱交換部４の取付等を行い易い。また、スタック群１００と熱交換部４とを近接配置し易く、電解液を効率的に冷却できる。
【0053】
この例の仕切部２４は、底部２０から立設され、その上端が天板部２１に至る高さと、一方の側面部２２から他方の側面部２２間に至る幅とを有する長方形状の板材であり、いわば端面部２３の仮想の平面面積に近い大きさ及び形状を有する。このような仕切部２４は、ゴム等の可撓性材料からなるタンク３であっても保形し易い。この仕切部２４にはタンク３に接続される配管１６，１７が挿通する挿通孔を設ければ、タンク室２Ｔとセル室２Ｃ間で電解液を流通できる。仕切部２４の形状、大きさ等は適宜変更できる。仕切部２４の少なくとも一部を省略することもできる。仕切部２４における底部２０の内面からの立設高さを例えばタンク３における配管１６，１７との接続箇所の位置よりも低くすれば、上述の挿通孔を不要にできる。
【0054】
仕切部２４は、セル室２Ｃ、タンク室２Ｔが所望の容積となるように設ければよい。この例では、タンク室２Ｔの容積がセル室２Ｃの容積の概ね２倍程度となる位置に仕切部２４を設けているが、適宜変更できる。例えば、タンク室２Ｔの容積とセル室２Ｃの容積とを実質的に等しくしたり、セル室２Ｃをより大きく（タンク室２Ｔをより小さく）したりすることもできる。タンク室２Ｔが大きいことで、電解液量を増大でき、大容量電池とすることができる。
【0055】
上述のサイド形態では、ＲＦ電池１Ｂを設置する際に、構成要素を収納したコンテナ２をクレーン等で吊り上げると傾くことが有り、所定の設置場所に底部２０を載置し難いことが考えられる。従って、吊り上げ時にコンテナ２が傾かないように、好ましくは底部２０が水平に維持されるように重量バランスを考慮して、セル室２Ｃとタンク室２Ｔとの容積分配割合、セル室２Ｃ内の収納物（後述するその他の収納部材も含む）について質量やセル室２Ｃ内での配置位置、タンク３の質量等を調整することが好ましい。
【0056】
以下、タンク室２Ｔの容積がセル室２Ｃの容積よりも大きく、タンク室２Ｔの長さＬ２Ｔがセル室２Ｃの長さＬ２Ｃよりも長い場合を考える。図６，図７に示すように、コンテナ２の長手方向及び高さ方向の中心をＰ（図６）、コンテナ２の長手方向及び幅方向の中心をＱ（図７）、コンテナ２の長さをＬ、コンテナ２の幅をＷ（図７）、コンテナ２の重心をＧとする。また、図６に示すように、中心Ｐからコンテナ２の左側の端面部２３までの領域をタンク室２Ｔの大領域ｔ１とし、中心Ｐからコンテナ２の右側の端面部２３までの領域のうち、仕切部２４までの領域をタンク室２Ｔの小領域ｔ２とし、その残部をセル室２Ｃとする。このようなコンテナ２にスタック群１００、熱交換部４、タンク３、配管１６，１７を収納した状態（図４等）の縦断面において、タンク室２Ｔの大領域ｔ１の質量をｗｔ１とし、中心Ｐから大領域ｔ１の重心（点Ｐ１）までの距離をＬｔ１とする。タンク室２Ｔの小領域ｔ２の質量をｗｔ２とし、中心Ｐから小領域ｔ２の重心（点Ｐ２）までの距離をＬｔ２とする。セル室２Ｃの質量をｗｃとし、中心Ｐからセル室２Ｃの重心（点Ｐｃ）までの距離をＬｃとする。このとき、上述のスタック群１００等を収納した状態のコンテナ２において、中心Ｐから重心Ｇまでの距離をｘとすると、重心Ｇの周りのモーメントの式は、ｗｔ１×（Ｌｔ１＋ｘ）＋ｗｔ２×（ｘ－Ｌｔ２）＝ｗｃ×（Ｌｃ－ｘ）である。従って、ｘ＝（ｗｃ×Ｌｃ－ｗｔ１×Ｌｔ１＋ｗｔ２×Ｌｔ２）／（ｗｃ＋ｗｔ１＋ｗｔ２）となる。
【0057】
ここで、直方体状のコンテナ２であって、その重心Ｇ０が直方体の中心（長手方向の中心線と幅方向の中心線と高さ方向の中心線との交点）にあるものを図８に示すようにコンテナ２の天板部２１の四隅にワイヤーを取り付け、重心Ｇ０を通る直線方向に吊り上げる場合を考える。ここでの吊り上げ点Ｒは、重心Ｇ０を通り、天板部２１に垂直な直線と、各ワイヤーに沿った直線であって天板部２１に対する角度がθである直線との交点である。この場合、各ワイヤーの張力はいずれも等しく、左側の張力をＦ１、右側の張力をＦ２とし、コンテナの質量をｗとすると、Ｆ１＝Ｆ２＝（１／４）×（１／ｓｉｎθ）×ｗ×重力加速度と表される。コンテナ２の重心Ｇ０が片側（図６では右側）にずれると、張力Ｆ１，Ｆ２のバランスが変化する。このように直方体状のコンテナ２の重力位置がコンテナ２の縦断面における中心から長手方向の一端又は他端に片寄った場合でも、安全に吊り上げられるように、コンテナ２の重量バランスを調整することが望まれる。
【0058】
図６に示すようにコンテナ２の天板部２１の長手方向の一端及び他端をそれぞれ力Ｍ１，Ｍ２で吊り上げた場合、重心Ｇの周りのモーメントの式は、Ｍ１×［（１／２）×Ｌ＋ｘ］＝Ｍ２×［（１／２）×Ｌ－ｘ］である。従って、Ｍ１＝｛［（１／２）×Ｌ－ｘ］／［（１／２）×Ｌ＋ｘ］｝×Ｍ２となる。ｘ＝（１／２）×Ｌ～（１／２０）×Ｌを代入して、Ｍ１とＭ２との比Ｍ１：Ｍ２から、上述の張力Ｆ１とＦ２との比Ｆ１：Ｆ２を求め、この張力の比から重心位置がＧ０からＧにずれた場合の偏心率は、＋１００％～＋１０％となる。例えば、ｘ＝（１／３）×Ｌのとき、Ｍ１：Ｍ２＝（１／５）：１である。この比率を用いて、２×Ｆ１＋２×Ｆ２＝１となる分母は１２であることから、Ｆ１：Ｆ２＝（１／１２）：（５／１２）となる。このとき、Δ（Ｆ２－Ｆ１）×２＝２／３であるから、ｘ＝（１／３）×Ｌのときの偏心率は＋６６．７％である。上記偏心率は、ｘの値が小さいほど低くなる。ここで、上記偏心率が７０％未満であれば、安全な吊り上げが行えるため、ｘ≦（１／３）×Ｌを満たすように、コンテナ２の重量バランスが調整されていることが好ましい。ｘ≦（１／４）×Ｌ（偏心率５０％以下）、更にｘ≦（１／６）×Ｌ（偏心率３３％以下）を満たすと、重量バランスにより優れ、コンテナ２をより安定して吊り上げられる。
【0059】
なお、ＲＦ電池１Ｂの設置前にはタンク３内に電解液６を貯留せず空の状態で設置現場に搬送し、設置後にタンク３内に電解液６を貯留すれば、ＲＦ電池１Ａの搬送時の重量を軽減でき、搬送や設置作業を行い易い。この場合、タンク室２Ｔ側の質量は、重量物であるスタック群１００等の構成要素を収納するセル室２Ｃ側の質量に比較して小さくなり易い。従って、上述のようにｘ≦（１／３）×Ｌを満たすように、各構成要素の質量や長手方向の配置位置等を調整すると設置作業性に優れて好ましい。
【0060】
上述のタンク介在形態では、例えばタンク３の中心がコンテナ２の長手方向の中心に重複するようにタンク３をコンテナ２内に収納し、このタンク３を挟むように、コンテナ２の一端側にスタック群１００、他端側にポンプ１８を含む配管１６，１７及び熱交換部４等を収納すると、縦断面における重量バランスをとり易い傾向にある。
【0061】
上述のサイド形態、タンク介在形態のいずれについても、コンテナ２の重心位置がコンテナ２の水平断面における中心から左側又は右側に片寄っている場合には、コンテナ２の水平断面における重量バランスを調整することが好ましい。この重量バランスの調整は、このコンテナ２をトラック等の車両によって陸上輸送する場合に、道路のカーブでの遠心力によってトラック等が転倒しないように行うことが望まれる。具体的には、片荷重が１０％以内となるように重量バランスを調整することが好ましい。図７に示すようにコンテナ２の水平断面において、中心Ｑから重心Ｇまでの距離をｙとし、上述の縦断面での偏心率の求め方と同様にして、距離ｘを距離ｙに置換し、長さＬを幅Ｗに置換すると、片荷重を１０％以下とするには、ｙ≦（１／２０）×Ｗを満たすように、コンテナ２の重量バランスが調整されていることが好ましい。ｙ≦（１／２５）×Ｗ（片荷重：８％以下）、更にｙ≦（１／３０）×Ｗ（片荷重：６．７％以下）を満たすと、重量バランスにより優れ、コンテナ２をより安定して吊り上げられる。
【0062】
その他、コンテナ２においてタンク３を囲む領域には断熱材を配置すると、コンテナ２外の環境に起因するタンク３内の電解液６の温度変化を抑制し易く好ましい。復路の配管１７に熱交換部４を設けて、冷却した電解液６をタンク３に戻すように構成すれば、電解液６や配管１６，１７等の熱劣化を防止し易い。この例では、仕切部２４、図４において左側の端面部２３、底部２０及び天板部２１並びに二つの側面部２２，２２におけるタンク室２Ｔの形成領域に断熱材を備えることが挙げられる。
【0063】
（タンク）
タンク３は、コンテナ２に沿った形状、ここでは直方体状とすれば、タンク３の容積を大きくして電解液の貯留量を増大し易い。この例の正極タンク３４及び負極タンク３５はいずれも横長の直方体状で、同じ大きさである。両タンク３４，３５を合せると、タンク室２Ｔの内周形状に沿っており、この合わせた大きさは、タンク室２Ｔの内寸よりも若干小さい程度である（図５）。この例では、両タンク３４，３５はコンテナ２の幅方向に並んで収納される。特に、ゴム等の可撓性材料からなるタンク３であれば、弾性変形可能であるため、大容積のタンク３であってもコンテナ２内に収納し易い上に、タンク３の内部圧力が変動しても、弾性変形によって内部圧力に起因する応力を緩和し易い。
タンク３は、コンテナ２に沿った形状、ここでは直方体状とすれば、タンク３の容積を大きくして電解液の貯留量を増大し易い。この例の正極タンク３４及び負極タンク３５はいずれも横長の直方体状で、同じ大きさである。両タンク３４，３５を合せると、タンク室２Ｔの内周形状に沿っており、この合わせた大きさは、タンク室２Ｔの内寸よりも若干小さい程度である（図５）。この例では、両タンク３４，３５はコンテナ２の幅方向に並んで収納される。特に、ゴム等の可撓性材料からなるタンク３であれば、弾性変形可能であるため、大容積のタンク３であってもコンテナ２内に収納し易い上に、タンク３の内部圧力が変動しても、弾性変形によって内部圧力に起因する応力を緩和し易い。
【0064】
上述の上昇形態とする場合には、図４に示すようにタンク３における往路の配管１６との接続箇所をタンク３の下方（図４ではコンテナ２の底部２０寄り）に設け、タンク３における復路の配管１７との接続箇所をタンク３の上方（同、天板部２１寄り）に設けることが挙げられる。
【0065】
（熱交換部）
熱交換部４は、実施形態１と同様にスタック群１００の上方に設ける。図５では、熱交換部４の下方にスタック群１００が位置し、両者が重なった状態を例示する。実施形態１で説明したように、熱交換部４の平面面積をスタック群１００の仮想の平面面積に対応させることで、コンテナ２内、特にセル室２Ｃ内といった容積が比較的小さい領域内であっても、大型の熱交換部４を収納できる。この例では、正負の循環経路を上述の上昇形態とし、復路の配管１７のうち、排出近傍箇所１７０，１７１に熱交換部４を設けている。
熱交換部４は、実施形態１と同様にスタック群１００の上方に設ける。図５では、熱交換部４の下方にスタック群１００が位置し、両者が重なった状態を例示する。実施形態１で説明したように、熱交換部４の平面面積をスタック群１００の仮想の平面面積に対応させることで、コンテナ２内、特にセル室２Ｃ内といった容積が比較的小さい領域内であっても、大型の熱交換部４を収納できる。この例では、正負の循環経路を上述の上昇形態とし、復路の配管１７のうち、排出近傍箇所１７０，１７１に熱交換部４を設けている。
【0066】
（その他の収納部材）
その他、コンテナ２内には、循環機構においてポンプ１８等の電解液の循環に関与する機器等を制御する制御部、以下のタンク３の換気機構（いずれも図示せず）等を収納できる。
その他、コンテナ２内には、循環機構においてポンプ１８等の電解液の循環に関与する機器等を制御する制御部、以下のタンク３の換気機構（いずれも図示せず）等を収納できる。
【0067】
タンク３の換気機構は、例えば、ガス発生装置、ガス流量調整機構、逆流防止機構、タンク３に接続される配管等を備える。
ガス発生装置は、タンク３の気相を換気するためのフローガスを発生させるものである。ここで、ＲＦ電池では、例えば、電池反応の副反応等に起因して負極で水素元素を含有するガスが発生して負極タンクの気相に貯まることがある。フローガスによって例えば負極タンク３５の気相を換気すれば、負極タンク３５の気相中の水素濃度を低下させて大気中に放出できる。フローガスは不活性ガスを含む、又は実質的に不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスは、例えば、窒素や希ガス（アルゴン、ネオン、ヘリウム）等が挙げられる。窒素を発生可能なガス発生装置であれば、大気中から窒素を取り出せるため、半永久的にフローガスを供給できる。
ガス発生装置は、タンク３の気相を換気するためのフローガスを発生させるものである。ここで、ＲＦ電池では、例えば、電池反応の副反応等に起因して負極で水素元素を含有するガスが発生して負極タンクの気相に貯まることがある。フローガスによって例えば負極タンク３５の気相を換気すれば、負極タンク３５の気相中の水素濃度を低下させて大気中に放出できる。フローガスは不活性ガスを含む、又は実質的に不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスは、例えば、窒素や希ガス（アルゴン、ネオン、ヘリウム）等が挙げられる。窒素を発生可能なガス発生装置であれば、大気中から窒素を取り出せるため、半永久的にフローガスを供給できる。
【0068】
ガス流量調整機構は、上述のガス発生装置等のガス供給源からタンク３の気相に供給されるフローガスの供給量を調整するものである。ガス流量調整機構は、例えば、流量計とバルブとを備えて、流量計で計測したフローガスの流量に基づいてバルブの開度を調整する。流量に基づく開度の決定やバルブの動作等は、上述の制御部によって行うことが挙げられる。
【0069】
逆流防止機構は、タンク３に接続された排気用の配管に設けられて、排気ガスがタンク３の気相に逆流することを防止する。逆流防止機構は、例えば、公知の水封弁等が利用できる。
【0070】
上述のフローガスによってタンク３の気相を換気する具体的な形態として、両タンク３４，３５を連続して換気する形態（１），（２）、各タンク３４，３５を独立して換気する形態（３）が挙げられる。（１）正極タンク３４⇒負極タンク３５⇒排気という形態では、両タンク３４，３５の気相を連通管で接続すると共に、正極タンク３４の気相に上述のガス発生装置を接続し、負極タンク３５の気相に排気用の配管を接続する。そして、正極タンク３４の気相にフローガスを導入し、正極タンク３４及び連通管を介して負極タンク３５の気相にもフローガスを供給すると共に、排気用の配管から排出する。排気用の配管の一端はタンク３に接続し、他端はコンテナ２外に開口させて、コンテナ２外の大気中に排気したり、コンテナ２内に開口させてコンテナ２の側面部２２等に設けた換気口から排気したりすることが挙げられる。（２）負極タンク３５⇒正極タンク３４⇒排気という形態では、上記（１）と同様に連通管を接続すると共に、上記（１）とは逆に、正極タンク３４の気相に排気用の配管を接続し、負極タンク３５の気相に上述のガス発生装置を接続する。負極タンク３５の気相にフローガスを導入し、連通管及び負極タンク３５の気相を介して正極タンク３４の気相にフローガスを供給すると共に排気する。（３）の形態では、各タンク３４，３５の気相に上述のガス発生装置と排気用の配管とを接続し、各タンク３４，３５の気相にフローガスを導入すると共に排気する。
【0071】
（主要な効果）
実施形態２のＲＦ電池１Ｂは、コンテナ２内に一括してスタック群１００、タンク３、熱交換部４、配管１６，１７を収納するため、工場といった作業スペースを大きく確保し易い場所で組み立てられて、組立作業性により優れる。この例のように、コンテナ２内の長手方向の一端側をセル室２Ｃとし、スタック群１００、熱交換部４、配管１６，１７をセル室２Ｃに収納する場合には、上述のタンク介在形態に比較して、配管構造を単純にし易い上に、配管１６，１７を短くし易い。このことから、配管１６，１７の組立時間や、熱交換部４の組付時間等も短縮でき、組立作業性により優れる。
実施形態２のＲＦ電池１Ｂは、コンテナ２内に一括してスタック群１００、タンク３、熱交換部４、配管１６，１７を収納するため、工場といった作業スペースを大きく確保し易い場所で組み立てられて、組立作業性により優れる。この例のように、コンテナ２内の長手方向の一端側をセル室２Ｃとし、スタック群１００、熱交換部４、配管１６，１７をセル室２Ｃに収納する場合には、上述のタンク介在形態に比較して、配管構造を単純にし易い上に、配管１６，１７を短くし易い。このことから、配管１６，１７の組立時間や、熱交換部４の組付時間等も短縮でき、組立作業性により優れる。
【0072】
かつ、実施形態２のＲＦ電池１Ｂは、コンテナ２内に一括してスタック群１００が収納されるものの、スタック群１００の上方に熱交換部４を備えるため、実施形態１と同様に放熱性に優れる。配管１６，１７を短くし易いことからも、熱交換部４の設置スペースを大きく確保し易く、大きな熱交換部４を備えられることからも、放熱性に優れる。この例のようにセル室２Ｃといった比較的狭いスペースにスタック群１００が収納される場合でも、上述の縦積みの場合よりも大気の流動空間を比較的広く確保し易く、大気が流動して配管１６，１７が空冷され易いと期待されることからも、放熱性に優れる。また、この例のようにスタック群１００、熱交換部４、配管１６，１７をセル室２Ｃに収納する場合には、上述のように配管１６，１７が短いと、電解液を熱交換部４に速やかに導入し易く、効率よく冷却できることからも、放熱性に優れる。更に、この例のように、正負の循環経路を上述の上昇形態とし、熱交換部４の配置箇所を排出近傍箇所１７０，１７１とすると、高温の電解液を速やかに熱交換部４に導入でき、効率よく冷却できることからも、放熱性に優れる。
【0073】
加えて、上述のように重量バランスを考慮して、スタック群１００や配管１６，１７、タンク３の質量や長手方向の配置位置、更には幅方向の配置位置を調整することで、上述の構成要素を収納したコンテナ２を設置場所に載置する際に、クレーン等でコンテナ２を安定して吊り上げられる。上述の構成要素を収納したコンテナ２をトラック等で搬送する際には、トラック等が安定して走行できる。そのため、設置作業性、搬送作業性にも優れる。
【0074】
その他、ＲＦ電池１Ｂは、以下の効果を奏する。
（１）一つのコンテナ２に、スタック群１００、タンク３、配管１６，１７等の構成要素が一括して収納されているため、搬送し易い、設置し易い、上記構成要素をコンテナ２によって保護できる、といった効果を奏する。
（２）コンテナ２内をセル室２Ｃとタンク室２Ｔとに分けることで、各セルスタック１０やポンプ１８、上述の制御部等の点検等を行い易い。
（１）一つのコンテナ２に、スタック群１００、タンク３、配管１６，１７等の構成要素が一括して収納されているため、搬送し易い、設置し易い、上記構成要素をコンテナ２によって保護できる、といった効果を奏する。
（２）コンテナ２内をセル室２Ｃとタンク室２Ｔとに分けることで、各セルスタック１０やポンプ１８、上述の制御部等の点検等を行い易い。
【0075】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0076】
【0077】
スタック群１００を主に収納するコンテナと、タンク３を主に収納するコンテナとをそれぞれ独立したコンテナとすることができる。
例えば、スタック群１００と、熱交換部４、配管１６，１７等を収納し、タンク３を収納しない機器用コンテナと、タンク３を収納し、スタック群１００を収納しないタンク用コンテナとを備えるＲＦ電池とすることが挙げられる。機器用コンテナとタンク用コンテナとに分けることで、スタック数をより多くし易い。タンク用コンテナは、正負のタンク３４，３５を一括して収納する形態、正極タンク３４を収納する正極コンテナと、負極タンク３５を収納する負極コンテナとを備える形態のいずれも利用できる。
例えば、スタック群１００と、熱交換部４、配管１６，１７等を収納し、タンク３を収納しない機器用コンテナと、タンク３を収納し、スタック群１００を収納しないタンク用コンテナとを備えるＲＦ電池とすることが挙げられる。機器用コンテナとタンク用コンテナとに分けることで、スタック数をより多くし易い。タンク用コンテナは、正負のタンク３４，３５を一括して収納する形態、正極タンク３４を収納する正極コンテナと、負極タンク３５を収納する負極コンテナとを備える形態のいずれも利用できる。
【符号の説明】
【0078】
１Ａ，１Ｂ レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
１０Ｃ 電池セル
１１ 隔膜
１４ 正極電極
１５ 負極電極
１６，１７，１６４，１６５，１７４，１７５ 配管
１７０，１７１ 排出近傍箇所
１８，１８４，１８５ ポンプ
１００ スタック群
１０，１０１，１０２ セルスタック
１１０ セルフレーム
１１１ 双極板
１１２ 枠体
１１３ 給液孔
１１４，１１６ スリット
１１５ 排液孔
１１８ シール材
１２０ サブセルスタック
１２２ 給排板
１３０ エンドプレート
１３２ 締付部材
２ コンテナ
２Ｃ セル室
２Ｔ タンク室
２０ 底部
２１ 天板部
２２ 側面部
２３ 端面部
２４ 仕切部
３ タンク
３４ 正極タンク
３５ 負極タンク
４ 熱交換部
４０ 配管集積部
４２ 冷却機構
６ 電解液
ｔ１ 大領域
ｔ２ 小領域
１０Ｃ 電池セル
１１ 隔膜
１４ 正極電極
１５ 負極電極
１６，１７，１６４，１６５，１７４，１７５ 配管
１７０，１７１ 排出近傍箇所
１８，１８４，１８５ ポンプ
１００ スタック群
１０，１０１，１０２ セルスタック
１１０ セルフレーム
１１１ 双極板
１１２ 枠体
１１３ 給液孔
１１４，１１６ スリット
１１５ 排液孔
１１８ シール材
１２０ サブセルスタック
１２２ 給排板
１３０ エンドプレート
１３２ 締付部材
２ コンテナ
２Ｃ セル室
２Ｔ タンク室
２０ 底部
２１ 天板部
２２ 側面部
２３ 端面部
２４ 仕切部
３ タンク
３４ 正極タンク
３５ 負極タンク
４ 熱交換部
４０ 配管集積部
４２ 冷却機構
６ 電解液
ｔ１ 大領域
ｔ２ 小領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】