JP2012174466A - 電池装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電池に対する嵩上げ設置を行った場合でも、充分な強度確保を可能とする電池装置を提供する。
【解決手段】電気機器12への放電、および電力系統11、11aあるいは発電部12からの電力の充電を可能とする電池120を備える電池装置において、電池120が置かれる電池設置部130と、電池設置部130から下方の床面15に向けて延びて、電池設置部130を支える複数の脚部150と、複数の脚部150の上下方向の中間部を水平方向に接続する底板部160とを設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば住宅用の電力授受に用いて好適な電池装置に関するものである。
従来の電池装置として、例えば、特許文献1に示されるものが知られている。特許文献1の電池装置(電力貯蔵装置)は、インバータ、蓄電池、および蓄電池制御手段等を備えている。蓄電池制御手段は、住宅における電気機器による電力消費量と、自家発電装置による電力発電量とに基づいて、蓄電池における充電あるいは放電の制御を行うようになっている。
特開2008−182851号公報
しかしながら、特許文献1では、電池装置の具体的な形状に関する記載は無い。例えば、住宅用等の施設で使用する電池装置については、床下浸水時、積雪時等の蓄電池への水の浸入による破損防止を考慮しておく必要がある。
一般的な戸建て住宅において、床下浸水を考慮すると、蓄電池に対しては、長い脚部を設けた支持により、床面から蓄電池を嵩上げした設置が必要であると考えられる。しかしながら、単に脚部を延ばしたのみの設置構造では、蓄電池の重心位置が上がり、蓄電池の重量や地震等に対する脚部自身の強度確保が困難となる。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、蓄電池に対する嵩上げ設置を行った場合でも、充分な強度確保を可能とする電池装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
請求項1に記載の発明では、電気機器(12)への放電、および電力系統(11、11a)あるいは発電部(12)からの電力の充電を可能とする電池(120)を備える電池装置において、
電池(120)が置かれる電池設置部(130)と、
電池設置部(130)から下方の床面(15)に向けて延びて、電池設置部(130)を支える複数の脚部(150)と、
複数の脚部(150)の上下方向の中間部を水平方向に接続する底板部(160)とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、電池(120)の下端面の位置を、脚部(150)の長さに相当する分だけ床面(15)から嵩上げすることができるので、床下浸水等による水の浸入によって電池(120)が水中に浸り、破損してしまうことを防止できる。
このとき、複数の脚部(150)の上下方向の中間部は、底板部(160)によって水平方向に互いに接続されている。よって、複数の脚部(150)の中間部を底板部(160)によって互いに支持することができるので、複数の脚部(150)全体の剛性を高めることができ、複数の脚部(150)の間が拡がったり狭くなったりするような変形の発生を抑制して、充分な強度を確保することができる。
請求項2に記載の発明では、複数の脚部(150)のそれぞれは、長手方向に分割された第1脚部(151)と第2脚部(152)とからそれぞれ形成されており、
それぞれの第1脚部(151)と第2脚部(151、152)は、底板部(160)を挟むようにして底板部(160)に接合されていることを特徴としている。
この発明によれば、床面(15)から第2脚部(152)、底板部(160)、および第1脚部(151)を積み上げるように組み立てて、互いに接合することで、脚部(150)に接続される底板部(160)を備える電池装置(100)を容易に形成することができる。
請求項3に記載の発明では、電池(120)、および電池設置部(130)は、ケース(110)内に収容されており、
底板部(160)は、ケース(110)の底部を形成しており、
電池(120)の前面(121)には、電池(120)の内部圧力に応じて開放される電池圧力弁(122)が設けられており、
電池(120)および電池設置部(130)と、電池(120)の前面(121)と対向する前記ケース(120)の壁部(113)との間には、所定間隔を有する隙間(116)が形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、電池(120)を使用する上で何らかの条件で内部圧力が上昇して、電池圧力弁(122)から内部の電解液等が流出するといった液漏れが発生しても、漏れた液は、電池(120)および電池設置部(130)と、ケース(120)の壁部(113)との間に形成された隙間(116)を通り落下して、底板部(160)の上に溜まることになる。よって、電池(120)から漏れた液がケース(110)の外部に流出することがない。
請求項4に記載の発明では、底板部(160)には、電池圧力弁(122)からの液漏れを検出する液漏れ検出部(170)が設けられたことを特徴としている。
この発明によれば、液漏れ検出部(170)によって液漏れを検出することができるので、この検出結果に基づいて使用者は速やかに液漏れに対する処置を行うことができる。
請求項5に記載の発明では、底板部(160)の上面には、耐酸性マット(162)が設けられたことを特徴としている。
この発明によれば、底板部(160)に溜まる電池の液を耐酸性マット(162)によって受けることができるので、底板部(160)の腐食による損傷を軽減できる。
請求項6に記載の発明では、壁部(113)は、ケース(110)に対して着脱可能となっており、
底板部(160)の壁部(113)に対向する部位には、上側に向けて縁立てされた縁立て部(161)が形成されていることを特徴としている。
これにより、メンテナンス等でケース(110)の壁部(113)を取り外した場合であっても、底板部(160)の壁部(113)に対向する部位には、縁立て部(161)が形成されているので、この縁立て部(161)が堰の役目を果たし、底板部(160)の上に溜まっていた電池(120)の漏れ液が、ケース(110)の外部に流出することがない。
請求項7に記載の発明では、電池(120)の放電あるいは充電を制御する電気部品(140)を備えており、
電気部品(140)は、ケース(110)内において、電池(120)よりも上側に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、電池(120)から液が漏れても、ケース(110)内の電気部品(140)にかかることがないので、電池(120)の液漏れによって電気部品(140)が損傷してしまうのを防止できる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
住宅内に設置される電池装置を示す模式図である。 正面から見た場合の電池装置の断面を示す断面図である。 側面から見た場合の電池装置の断面を示す断面図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態における電池装置100について、図1〜図3を用いて説明する。図1は住宅10内に設置される電池装置100を示す模式図、図2は正面から見た場合の電池装置100の断面を示す断面図、図3は側面から見た場合の電池装置100の断面を示す断面図である。
図1に示すように、電池装置100は、施設10内に設けられており、施設10における各種家電機器12への放電、および引込み線11aからの商用電力あるいは太陽光発電装置13で発電された電力の充電を行う装置である。施設10は、例えば一般の住宅を代表例としており、以下、住宅10と呼ぶことにする。住宅10には、分電盤11、各種家電機器12、太陽光発電装置13、家庭制御装置14、および電池装置100等が設けられている。
分電盤11は、引込み線11aから供給される商用電力(交流電力)を各種家電機器12等に供給する電力系統である。各種家電機器12は、本発明の電気機器に対応するものであり、例えばヒートポンプサイクルの冷媒としてCOを使用し、外気の熱によって湯の沸き上げを行うエコキュート(電気給湯器であり、関西電力(株)の登録商標)、家庭エアコン、冷蔵庫、テレビ、および照明等がある。尚、各種家電機器12(各種機器のうち主にエコキュート)は、分電盤11からの商用電力に加えて、後述する太陽光発電装置13によって得られた電力、および電池装置100に充電された電力によっても作動されるようになっている。
太陽光発電装置13は、太陽電池によって太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接的に変換して電力(直流電力)を得る発電部であり、得られた電力はパワーコンディショナ13aによって交流変換されて各種家電機器12に供給される。あるいは太陽光発電装置13によって得られた電力は、パワーコンディショナ13aを介して直流電力のまま電池装置100に充電されるようになっている。
家庭制御装置14は、各種家電機器12、太陽光発電装置13、および電池装置100等を効果的に作動制御することで、使用者の要求に合致する電力授受を行うと共に、経済的な電力の使用を可能とする制御装置となっている。家庭制御装置14は、分電盤11、各種家電機器12、太陽光発電装置13(パワーコンディショナ13a)、および電池装置100と接続されており、いわゆるHEMS(Home Energy Management System)を形成している。
図2、図3に示すように、電池装置100は、住宅10内の床面15の上に設置されており、ケース110内に、電池120、電池設置部130、および電気部品140等が収容されて形成されている。また、電池装置100の電池設置部130の下面には、複数の脚部150が設けられており、各脚部150の中間部に底板部160が接続されている。
ケース110は、前後方向に扁平化された直方体の容器体である。ケース110において、図2中の左右両端の壁部は、それぞれ側壁部111、側壁部112となっており、図2の紙面に対して手前側の壁部(図3中の左側の壁部)は、前壁部113となっている。前壁部113は、ボルト等によってケース110に組付けされており、ケース110に対して、着脱可能となっている。前壁部113は、通常、装着された状態で使用されるが、初期の施工時、あるいは各種メンテナンス時等において、外されてケース110の前面部が開口されるようになっている。上記の前壁部113は、本発明における壁部に対応する。また、ケース110において、上側の壁部は上壁部114となっており、後ろ側の壁部は後壁部115となっている。更に、ケース10において、下側の壁部は底板部160となっている。底板部160の詳細については後述する。
電池120は、充電および放電が可能な直流電力用の二次電池であり、直方体を成す複数の電池パックから形成されている。複数の電池パックは、ここではケース110内において上下2段に分けられて、それぞれの段において1列に並ぶように配置されている。複数の電池パックは、電気的に直列に接続されている。電池120の前面121には、電池120の内部圧力に応じて開放される電池圧力弁122が設けられている。つまり、電池圧力弁122は、通常は閉じられており、電池120の内部圧力が予め定められた所定圧力値を超えると開く(開放される)ようになっている。
電池設置部130は、ケース110内の上下方向の中間部において、側壁部111、112間を接続すると共に、平面部が水平となるように配置された板状部材として形成されている。電池設置部130は、上記のように2段に分けられた電池120に対応するように、上下方向に隔てられて2つ設けられている。それぞれの電池設置部130の上側に、上下2段に分けられたそれぞれの電池120が置かれている。更に、電池120は、図示しないブラッケット等によって、ケース110、あるいは電池設置部130に強固に固定されている。
上記電池120、および電池設置部130の前後方向の寸法は、ケース110の前後方向の寸法よりも小さく設定されており、特に、電池圧力弁122が形成される電池120の前面121および電池設置部130の前端部と、これらと対向するケース110の前壁部113の内面との間には、所定間隔を有する隙間部116が形成されるようになっている。隙間部116における所定間隔というのは、電池120の電池圧力弁122が開き、電池120内部からの液が電池120の外部に漏れた際に、漏れた液が隙間部116を通過して、後述する底板部160まで落下可能となる隙間である。隙間部116の寸法は、例えば30〜80mm程度に設定されている。隙間部116は、本発明の隙間に対応する。
電気部品140は、電池120に対する充放電の制御を行う機器である。電気部品140は、例えば、電力系統からの交流電力を直流電力に変換して電池120に充電する、あるいは電池120の直流電力を交流電力に変換して各種家電機器12に放電するためのインバータや、このインバータの作動を制御する制御部等である。電気部品140は、ケース110内において、電池120の上側に配設されている。即ち、ケース110内において、電池120の最上端部とケース110の上面114との間には、空間部が形成されており、電気部品140は、この空間部に配設されている。
2つの電池設置部130のうち、下側となる電池設置部130の下面には、床面15に向けて延びて、電池設置部130を支える複数の脚部150が設けられている。そして、複数の脚部150のそれぞれの長手方向の中間部には、ケース110の底部を成し水平方向に配置された底板部160が接続されている。
複数の脚部150は、それぞれ第1脚部151、第2脚部152、および基板153を備えている。複数の脚部150は、ここでは、3つの脚部150としており、3つのうち2つは、電池装置100の正面から見た場合の左右両端側に配置され、残りの1つは中央部に配置されている。
各第1脚部151は、ブロック状の部材となっており、上下方向の寸法は、下側となる電池設置部130の下面から底板部160の上面に至る寸法に設定されている。各第1脚部151の上端面は、電池設置部130の下面に接合されている。そして、各第1脚部151の下端面は、底板部160の上面に接合されている。
底板部160は、ケース110の底部を形成する板状の壁部である。底板部160の平面部の面積は、ケース110の水平方向断面の面積と等しく設定されている。底板部160の外周部には、上側に向けて縁立てされた縁立て部161が形成されている。底板部160において、側壁部111、112、および後壁部115と対向する縁立て部161の外側面は、側壁部111、112、および後壁部115の内面に当接して接合されている。前壁部113は、ケース110に対して着脱可能となっていることから、底板部160において、前壁部113と対向する縁立て部161の外側面は、前壁部114の内面に当接している。
更に、各第2脚部152は、各第1脚部151と同様に、ブロック状の部材となっており、上下方向の寸法は、各第1脚部151と同等寸法、あるは少し長い寸法に設定されている。各第2脚部152の上端面は、底板部160の下面に接合されている。よって、各第1脚部151と第2脚部152は、底板部160を挟むようにして底板部160に接合されている。更に、各第1脚部151と第2脚部152は、上下方向に延びる軸線が同一線上に一致するように配置されており、第1脚部151と第2脚部152は、あたかも1本の脚部のごとく形成されている。そして、各2脚部152の下端面は、ケース110の水平方向断面の面積と同等の面積を備える平板状の基板153に接合されている。
脚部150の上下方向の寸法Aは、350〜450mm程度に設定されている。また、床面15から底板部160の下面までの寸法Bは、200〜250mm程度に設定されている。つまり、電池120の下端位置は、寸法Aと電池設置部130の板厚とを加えた寸法分だけ、床面15から嵩上げされている。
底板部160の上面には、この上面全体に渡って、硫酸や硝酸等の酸に対する耐酸性を備える耐酸性マット162が設けられている。更に、耐酸性マット162の上側には、電池120の内部から漏れた液を検出する液漏れ検出部170が設けられている。液漏れ検出部170は、例えばセンサケーブル等が使用されて、表面に付着する酸を検出すると、ブザーや音声等によって使用者への警告を行うようになっている。液漏れ検出部170としてセンサケーブルが使用される場合、センサケーブルは、例えば底板部160の左右方向に渡って配置されるように取り回しされると良い。
次に、上記構成に基づく電池装置100の作動および作用効果について説明する。
住宅10においては、各種家電機器12を使用する際には、電力系統からの電力(以下、系統電力)、太陽光発電装置13によって得られた電力(以下、発電電力)、あるいは電池装置100に充電された電力(以下、充電電力)が使用される。家庭制御装置14は、系統電力の使用時間帯が安価な時間帯であるか否か、太陽光発電装置13によって得られた発電電力量が充分にあるか否か、更には電池装置100における充電電力量が充分にあるか否か等により、最も経済的な電力、あるいは電力の組み合わせを選択して、各種家電機器12に電力供給する。
例えば、家庭制御装置14は、上記各種家電機器12を使用する際に、発電電力を用いる場合に、発電電力が余剰となって、更に電池装置100の充電量がフル状態でなければ、余剰電力を電池装置100に充電する。このとき、電気部品12(インバータ)によって必要な電力変換(交流−直流変換)がなされて、充電が行われる。
また、家庭制御装置14は、上記各種家電機器12を使用する際に、消費電力量が大きく、系統電力および発電電力が不足する場合に、電池装置100に充電電力があれば、電池装置100から各種家電機器12に放電する。このとき、電気部品12(インバータ)によって必要な電力変換(直流−交流変換)がなされて、放電が行われる。
ここで、電池装置100においては、通常、住宅10の床面15に設置される。住宅10においては大雨による床下浸水時、あるいは大雪による積雪時等の電池120への水の浸入による破損防止を考慮しておく必要がある。
これに対して、本実施形態では、電池120が置かれる電池設置部130の下面から床面15に延びる複数の脚部150を設けるようにしている。よって、電池120の下端面の位置を、脚部150の長さに相当する分だけ床面15から嵩上げすることができるので、床下浸水や積雪等による水の浸入によって電池120が水中に浸り、破損してしまうことを防止できる。
このとき、複数の脚部150の上下方向の中間部は、底板部160によって水平方向に互いに接続されている。よって、複数の脚部150の中間部を底板部160によって互いに支持することができるので、複数の脚部150全体の剛性を高めることができ、複数の脚部150の間が拡がったり狭くなったりするような変形の発生を抑制して、充分な強度を確保することができる。
また、脚部150は、第1脚部151と第2脚部152とから形成されるようにして、第1脚部151と第2脚部152は、底板部160を挟むようにして接合されるようにしている。よって、床面15から第2脚部152、底板部160、および第1脚部151を積み上げるように組み立てて、互いに接合することで、脚部150に接続される底板部160を備える電池装置100を容易に形成することができる。
また、底板部160は、ケース110の底部を形成しており、電池120に電池圧力弁122を備えるものにおいて、ケース110内において、隙間部116を設けるようにしている。電池120を使用する上で誤使用や過充電等によって、電池120の内部圧力が上昇して、予め定めた所定圧力を超えると、電池120の損傷を回避するために電池圧力弁122が開く。すると、電池圧力弁122から内部の電解液等が電池120の外部に漏れることとなるが、漏れた液は、隙間部116を通り落下して、底板部160に溜まることになる。よって、電池120から漏れた液がケース110の外部に流出することがない。
更に、前壁部113はケース110に対して着脱可能となっており、底板部160の前壁部113に対向する部位には、縁立て部161を形成するようにしている。よって、メンテナンス等でケース110の前壁部113を取り外した場合であっても、縁立て部161が堰の役目を果たすので、底板部160の上に溜まっていた電池120の漏れ液が、ケース110の外部に流出することがない。
また、底板部160の上面に液漏れ検出部170を設けるようにしているので、液漏れ検出部170によって液漏れを検出することができ、この検出結果に基づいて使用者は速やかに液漏れに対する処置を行うことができる。尚、液漏れ検出部170として、例えばセンサケーブルを用いて、このセンサケーブルを底板部160の左右方向に渡って配置されるように取り回すことで、液漏れの検出領域を拡大することができるので、検出精度を上げることができる。
また、底板部160の上面に耐酸性マット162を設けるようにしているので、底板部160に溜まる電池の液を耐酸性マット162によって受けることができ、底板部160の腐食による損傷を軽減できる。
また、ケース110内において、電気部品140を電池120よりも上側に配置するようにしているので、電池120から液が漏れても、ケース110内の電気部品140にかかることがなく、電池120の液漏れによって電気部品140が損傷してしまうのを防止できる。
(その他の実施形態)
上記第1実施形態では、脚部150は、第1脚部151と第2脚部152とを備え、底板部160を挟むようにして接合されるものとしたが、これに限定されるものでは無い。即ち、第1脚部151と第2脚部152とを一体で形成した脚部150とし、底板部160に貫通孔を設け、脚部150をこの貫通孔に通し、貫通孔の内周面と脚部150の外周面とで当接する部位を互いに接合するようにしても良い。
また、脚部150における基板153は、必要に応じて設定すれば良く、廃止しても良い。
また、脚部150の長さ、即ち、床面15から電池120の下端位置までの寸法は、350〜450mmに限定されるものではなく、住宅10周辺にて発生し得る床下浸水等における予測浸水水位に応じて設定すれば良い。
また、底板部160における縁立て部161は、底板部160の全周に設ける必要は無く、少なくとも着脱可能とした前壁部113と対向する辺部に設けるようにすれば良い。また、底板部160の全周が、ケース110の内面に接合されるものの場合は、縁立て部161は、廃止しても良い。
また、本電池装置100は、一般の住宅10に設置されるものとして説明したが、広く、公共の施設に設置される電池装置にも適用できる。
11 分電盤(電力系統)
11a 引込み線(電力系統)
12 各種家電機器(電気機器)
13 太陽光発電装置(発電部)
100 電池装置
110 ケース
113 前壁部
116 隙間部(隙間)
120 電池
121 前面
122 電池圧力弁
130 電池設置部
140 電気部品
150 脚部
151 第1脚部
152 第2脚部
160 底板部
161 縁立て部
162 耐酸性マット
170 液漏れ検出部

Claims (7)

  1. 電気機器(12)への放電、および電力系統(11、11a)あるいは発電部(12)からの電力の充電を可能とする電池(120)を備える電池装置において、
    前記電池(120)が置かれる電池設置部(130)と、
    前記電池設置部(130)から下方の床面(15)に向けて延びて、前記電池設置部(130)を支える複数の脚部(150)と、
    複数の前記脚部(150)の上下方向の中間部を水平方向に接続する底板部(160)とを備えることを特徴とする電池装置。
  2. 複数の前記脚部(150)のそれぞれは、長手方向に分割された第1脚部(151)と第2脚部(152)とから形成されており、
    それぞれの前記第1脚部(151)と前記第2脚部(152)は、前記底板部(160)を挟むようにして前記底板部(160)に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の電池装置。
  3. 前記電池(120)、および前記電池設置部(130)は、ケース(110)内に収容されており、
    前記底板部(160)は、前記ケース(110)の底部を形成しており、
    前記電池(120)の前面(121)には、前記電池(120)の内部圧力に応じて開放される電池圧力弁(122)が設けられており、
    前記電池(120)および前記電池設置部(130)と、前記電池(120)の前面(121)と対向する前記ケース(120)の壁部(113)との間には、所定間隔を有する隙間(116)が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池装置。
  4. 前記底板部(160)には、前記電池圧力弁(122)からの液漏れを検出する液漏れ検出部(170)が設けられたことを特徴とする請求項3に記載の電池装置。
  5. 前記底板部(160)の上面には、耐酸性マット(162)が設けられたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電池装置。
  6. 前記壁部(113)は、前記ケース(110)に対して着脱可能となっており、
    前記底板部(160)の前記壁部(113)に対向する部位には、上側に向けて縁立てされた縁立て部(161)が形成されていることを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1つに記載の電池装置。
  7. 前記電池(120)の放電あるいは充電を制御する電気部品(140)を備えており、
    前記電気部品(140)は、前記ケース(110)内において、前記電池(120)よりも上側に配置されていることを特徴とする請求項3〜請求項6のいずれか1つに記載の電池装置。
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