JP2015032624A - 蓄電池用屋外盤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉛蓄電池を直列もしくは並列に接続し要求する容量を備えた組電池と、それら組電池を収納する蓄電池用屋外盤において、空調設備を屋外盤の上部に設置し、空調設備からの空気の吐出口を屋外盤の南側上部の幅一杯に位置させている。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、冷却効果に優れた蓄電池用屋外盤を提供することにある。
空調設備からの空気の吐出口が、屋外盤の南側上部の幅一杯に位置するため、吐出口からの空気は例えば南側の壁面に沿って吹き下ろされる。この屋外盤の南面は夏季に直射日光を受けて高温にさらされるが、冷却空気が南面に沿って吹き下ろされることで、屋外盤の南側の温度上昇が抑制される。また、蓄電池が比較的高温となる南側から冷却することが可能となり、更に、室外からの温度勾配が変化するため室外からの熱が伝わりにくくなる。
天井は夏季に直射日光を受けて高熱にさらされるが、冷却空気が通風路を通って南側に移送される過程で、冷却空気が天井を冷却するため、屋外盤の天井の温度上昇が抑制され、蓄電池が比較的高温の上部から冷却することが可能となる。
また、屋外盤の上部の吐出口と床面との間にエアーカーテンを形成してもよい。
南側の扉もしくは壁面に沿って冷却風のエアーカーテンを形成することで、室外からの温度勾配が変化するため室外からの熱が伝わりにくくなる。
この構成では、通風路幅を組電池幅と同等かそれ以上に設計することで、側部と上部からの伝熱を緩和することができる。
この構成では、空気を排出する排気口を設けることで、室内の蒸気を置換することが可能となり、室内の結露を防止できる。
この構成では、暖房運転時には、日差しの熱が伝わりにくい北側に空調設備からの暖気を吐出口から導入することで、日差しによる南北の暖まりやすさの差分を補い、組電池の周囲の温度を均等に近づけることができる。これにより、鉛蓄電池の蓄電性能を良好に維持し、かつ、蓄電池の寿命が早まることを抑制できる。
この構成では、エアーカーテンの気流が乱されることが一層抑制され、エアーカーテンを形成したことによる冷却又は加熱効果をより確実に得られる。また、偏向板の幅を屋外盤幅と同一幅とすることにより、組電池の側面にも効率的に冷気を送り込むことが可能となる。
この構成では、気流の方向を円滑に変更することができる。
この構成では、蓄電池用屋外盤の下方域に至った冷却空気を屋外盤内に拡散することができる。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る蓄電池用屋外盤1の東西方向に直交する断面図である。図2は蓄電池用屋外盤1の平面透視図であり、天井ダクト28を実線にて図示している。図1において、蓄電池用屋外盤1は、外形形状を直方体とし、前後方向を東西方向に一致させ、幅(左右)方向を南北方向に一致させて屋外に設けられている。一方、図2において、蓄電池用屋外盤1は、外形形状を直方体とし、前後方向を南北方向に一致させ、幅(左右)方向を東西方向に一致させて屋外に設けられている。
蓄電池用屋外盤1は、組電池3と、内部の空調を行う空調設備5と、組電池3の温度を測定する温度センサ7A〜7Dと、温度センサ7A〜7Dの出力に基づいて空調設備5を制御する制御盤9と、空調設備5からの空気の向きを変える偏向板11,12とを内部に備えている。
なお、蓄電池用屋外盤1には、出入口(不図示)を開閉する扉(不図示)が側壁の一つに設けられている。
この第1実施形態では、組電池3は、例えば、蓄電池用屋外盤1の床17に、台座15を介して設けられた2つのラック19A,19Bにそれぞれ収納されている。2つのラック19A,19Bは、同一形状であり、互いの背面を向き合わせ、前後方向を南北方向に一致させて台座15に載置されている。なお、前述の排気口14は、図1に示すように、ラック19A,19Bの間の隙間57の上方を避けた北よりに位置しており、隙間57から上方に向かう空気が、直接排気口14から排出されることはない。
ラック19A,19Bは、高さ方向に分割された多段の収納スペースを有し、各段の収納スペースに、複数の鉛蓄電池13がラック19A,19Bの幅方向に配列されている。
空調設備5は、蓄電池用屋外盤1の天井25のうち、北側の部位に設けられている。また、ダクト部材27が天井25との間に、空調設備5から南側に位置する蓄電池用屋外盤1の側壁31まで延びる通風路33を形成するように設けられている。即ち、ダクト部材27及び天井25からなる天井ダクト28が、南北に延びる通風路33を形成する。
通風路33の南北方向の中間部の幅Wは、ラック19A,19B(組電池3)の幅と同等以上である。このため、図2に示すように、上下方向から見て、組電池3は通風路33に含まれるように配置されている。通風路33の南側は、側壁31に向かって、漸次幅広とされ、通風路33の南側の端部は、蓄電池用屋外盤1の幅と略同じ幅を有している。
また、各吐出口35,37のそれぞれには、吐出口35,37を開閉可能な開閉手段51が設けられている。
以下、吐出口35を開閉する開閉手段51について説明する。
図1に示すように、開閉手段51は、回動軸53、回動軸53に一体に回動する閉塞板55、及びモータ(不図示)を備えている。
回動軸53は、吐出口35に隣接し、吐出口35の幅方向に一致する軸まわりに回動自在に設けられている。回動軸53は、吐出口35の長手方向の全域に亘って延在している。回動軸53は、前述の制御盤9により制御されるモータから回動力を伝達されて回動する。また、閉塞板55は、回動軸53の外周面に固定され、回動軸53の正逆に回動させることにより、吐出口35を開く開位置と、吐出口35を閉塞する閉位置とを移動する。
なお、吐出口37も同様に、開閉手段51によって開閉することができる。
温度センサ7Aは、ラック19Aの最下段の収納スペースに収納された鉛蓄電池13のうち、配列方向の中央付近に位置する鉛蓄電池13の温度を測定する。また、温度センサ7Bは、ラック19Aの最上段の収納スペースに収納された鉛蓄電池13のうち、配列方向の中央付近に位置する鉛蓄電池13の温度を測定する。
温度センサ7C,7Dも、温度センサ7A,7Bと同様に、ラック19Bに設けられている。
このように、南側及び北側に並んで配置されるラック19A,19Bのそれぞれにおいて、温度センサ7A,7B又は温度センサ7C,7Dにより、上部に配置された鉛蓄電池13と下部に配置された鉛蓄電池13の温度を確認できる。
冷房運転時、吐出口35から吐き出された空気は、図1中、上下方向に連なる実線の白抜きの矢印で示すように、蓄電池用屋外盤1の幅方向の略全域に亘り、南側の側壁31に沿って下方に向かうエアーカーテン41を形成する。
また、暖房運転時、吐出口37から吐き出された空気は、上下方向に連なる破線の白抜き矢印で示すように、蓄電池用屋外盤1の幅方向の略全域に亘り、北側の側壁43に沿って下方に向かうエアーカーテン45を形成する。
なお、図1では、吐出口35から吐き出された空気の進路を示す破線の白抜き矢印がラック19A,19Bの下方には示されていないが、吐き出された空気は、この部分を通過して偏向板12にまで及ぶ。また、北側の側壁43から床17に向かうように偏向板を設置した場合には、吐き出された空気をラック19A,19Bの下方まで効率良く送り込むことができる。
なお、例えば、吐出口35,37は、以下の図3に示すように形成してもよい。
図3は吐出口の他の態様を示す平面透視図である。
図3において、複数の吐出口39が、蓄電池用屋外盤1の幅方向に互いに隣接して配列されるように、ダクト部材27に形成されている。吐出口39の数は、各吐出口39から下方に向けて吐出された空気が、蓄電池用屋外盤1の幅方向の略全域に亘る幅を有し、下方に向かうエアーカーテン41,45を形成するものであればよい。
制御盤9は、冷房運転を行う場合、前述したように、南側の吐出口35を開け、吐出口37を閉じ、空調設備5を作動させる。
空調設備5からの冷気は、ラック19A,19Bの上部に位置する天井ダクト28内を通り、南側の側壁31の上部に移送される。
南側の側壁31に到達した冷気は、吐出口35から下方に向けて吐き出される。吐き出された冷気は、南側の側壁31に沿ったエアーカーテン41を形成する。エアーカーテン41を形成する気流は、南側の鉛蓄電池13と熱交換を行いながら南側の側壁31に沿って進んで蓄電池用屋外盤1の床17に到達し、蓄電池用屋外盤1内に広がり、その他の鉛蓄電池13とも熱交換を行う。
、ラック19Aに収納された組電池3(鉛蓄電池13)に伝わりにくくなる。従って、南側の側壁31の温度が日差しにより上がっても、側壁31の熱が、鉛蓄電池13に影響を与えることを抑制できる。
また、各鉛蓄電池13の熱は上方に伝熱されることになるが、上方から冷気を吹き下ろすことにより、組電池3の周囲温度について、上下方向の温度差が抑制される。
さらに、ラック19A,19Bの上端と天井25との間に冷気が流れる通風路33が、天井ダクト28によって形成されることから、天井25の熱は、ラック19A,19Bの組電池3に伝わりにくくなり、天井25の熱が、鉛蓄電池13に影響を与えることを抑制できる。これにより、蓄電池用屋外盤1内での鉛蓄電池13の温度の均一化が図られる。
上述の偏向板11,12は、吐出口35の手前と吐出口35の下方に位置する床17の部位に、気流の方向を円滑に変更すべく上下一対に設けられている。これにより、エアーカーテン41の気流が乱されることが一層抑制され、エアーカーテン41を形成したことによる冷却効果をより確実に得られる。
上下の偏向板11,12は曲面に形成され、その曲率半径Rは異なっている。より詳しくは、上側の偏向板11は、下側の偏向板12よりも、曲率半径Rが大きくなっている。
上側の偏向板11は、ダクト内で風向を変更するため、ダクトの大きさに応じた曲率半径Rが採用され、下側の偏向板12は、蓄電池用屋外盤1の下方域に至った冷却空気が蓄電池用屋外盤1内に拡散されるように、曲率半径Rが大きくなっている。
また、台座15の上面には、2つのラック19A,19B間の隙間57に対応する位置に開口が形成されており、台座15内に侵入した気流の一部は、ラック19A,19B間の隙間57を通って上方に向かい、残りが、床17に沿って北側の側壁43に向かう。
組電池3を搭載する台座15の内部に冷気を通し、空調設備5の真下まで冷気を送り込むことが可能になり、蓄電池用屋外盤1の内部全体の冷却効果のアップが期待できる。
また、冷気を分岐させて、ラック19A,19B間の隙間57に向かわせるので、ラック19A,19Bの背面側に位置する鉛蓄電池13の部位も冷却できる。
制御盤9は、蓄電池用屋外盤1内の温度が低く、暖房運転を行う場合、北側の吐出口37を開状態とし、南側の吐出口35を閉状態とするように、開閉手段51の制御を行う。
空調設備5からの暖気は、北側の側壁43に沿って吹き下ろされ、北側のラック19Bの北側に、エアーカーテン45を形成する。
北側の側壁43の温度と北側のラック19Bとの間の温度勾配は、エアーカーテン45の部分で温度を上げる方向に大きな傾きで傾斜する。このため、低温となる北側の側壁43側に、ラック19Bに収納された鉛蓄電池13の熱が奪われにくくなる。これにより、南北の側壁31,43に温度差が生じても、ラック19A,19Bの鉛蓄電池13に影響を与えることを抑制できる。
また、図1中には示していないが、空調設備5からの空気の向きを変えるために冷房運転用に形成された上下の偏向板11,12に対し、暖房運転用に北側の側壁43から床17に向かうように偏向板を形成してもよい。このときに、偏向板の幅を屋外盤幅と同一幅とすることにより、組電池の側面にも効率的に暖気を送り込むことが可能となる。
図4において、比較例の蓄電池用屋外盤100は、上記実施形態の天井ダクト28、偏向板11,12、及び開閉手段51は備えていない。
空調設備5には、気流の吹出し口に、水平面に対する気流の吹き出し方向を変える気流方向変更(スイング機構)が設けられている。
比較例の蓄電池用屋外盤100の空調設備5は、冷房運転時、スイング機構によって、気流の吹き出し方向を連続的に変更している。空調設備5からの空気は、図4の白抜き矢印に示すように東西方向から見て、北側のラック19Bの天板と南側のラック19Aの天板にまたがる範囲に吹き出されている。
冷却効果の確認試験では、同じ条件下に置かれた本実施形態の蓄電池用屋外盤1と比較例の蓄電池用屋外盤100に対し、36℃の夏の日に、空調設備5の作動前(空調前)と、作動後8時間が経過した後(空調後)の温度を、所定の測定ポイントごとに測定した。
図5は冷却効果の確認試験における温度の測定ポイントを示す図である。
以下に説明する測定ポイントP1〜P20を、図5、図6では、丸で囲んだ数字1〜20で表している。測定ポイントP1〜P4は、南側上部を測定する測定ポイント、測定ポイントP5〜P8は、南側下部、測定ポイントP9〜P12は、北側上部、測定ポイントP13〜P16は、北側下部、測定ポイントP17、P18は、南側の高さ方向の中間(南側中段部)、測定ポイントP19、P20は、天井部を測定する測定ポイントである。
図6及び図7において、横軸の番号は、測定ポイントの番号であり、また、縦軸は、各測定ポイントでの測定温度である。
比較例では、図4に示すように、空調設備5が上部に設置され、スイングされているため、図6に示すように、ラック19A,19Bの上部の測定ポイントP3、P4、P11、P12で、冷却効果を確認できた。これに対し、本第1実施形態では、図7に示すように、南側上部の測定ポイントP1〜P4、南側下部の測定ポイントP5〜P8、並びに北側上部の測定ポイントP9〜P12において、冷却効果が大きくなることを確認した。
また、北側下部の測定ポイントP13〜P16は、他の部位よりも、冷却効果の向上が抑えられているものの、北側下部においても、温度分布の測定ポイントによるばらつきが抑えられ、温度分布が均一化している。
さらに、空調設備5を北側に設置し、空調設備5からの空気を天井25に沿って南側上部に移送する通風路33を備えているので、天井25の熱が組電池3に伝わって影響することが抑制される。このため、組電池3の周囲の温度分布が、一層、一様に近づくので、鉛蓄電池13の蓄電性能を一層良好に保ち、かつ、鉛蓄電池13の寿命が早まることを一層抑制できる。
図8は本発明の第2実施形態に係る蓄電池用屋外盤60の東西方向に直交する断面図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。この蓄電池用屋外盤60では、南側の上部に空調設備5が設置され、真下に、第1実施形態と同様の吐出口35が設置されている。
つぎに、冷房時の冷却効果について説明する。
図6は比較例、図9は蓄電池用屋外盤60の確認試験の結果を示す。
比較例では、上述したように、ラック19A,19Bの上部の測定ポイントP3、P4、P11、P12で、冷却効果を確認できた。これに対し、本第2実施形態では、図9に示すように、北側上部の測定ポイントP9〜P12、北側下部の測定ポイントP13〜P16においては、冷却効果があまり高くないものの、特に南側上部の測定ポイントP1〜P4、南側下部の測定ポイントP1〜P4において、冷却効果が大きくなることを確認した。第1実施形態ほどは冷却効果が大きくないものの、比較例との比較では、冷却効果が大きくなることを確認した。
空調設備5は、冷暖房が可能なものであるとしたが、冷房だけ行うものでもよい。即ち、鉛蓄電池13を高温下に曝すことなく、温度分布の均一化を図るだけでも、鉛蓄電池13の蓄電性能を良好に保ち、かつ、鉛蓄電池13の寿命が早まることを抑制できる。
また、偏向板11,12は必ずしも設けなくてもよく、省略してもよい。この場合でも、エアーカーテン41,45の形成が妨げられるわけではなく、鉛蓄電池13の蓄電性能を良好に保ち、かつ、鉛蓄電池13の寿命の短縮を抑制する効果が大きく損なわれるわけではない。
また、鉛蓄電池13を収納するラック19の開口部は、図面上では南北方向に向けて、ラック19を配置しているが、東西方向に向けてラックを配置してもよい。
また、ラック19を載置する台座15は開口を南北に向けて配置した方が好ましいが、東西方向に向けて配置してもよい。
また、組電池3は、鉛蓄電池13を連結して構成するものとして説明したが、鉛蓄電池13に限らず、ニッケル・水素二次電池、リチウムイオン二次電池等、他の蓄電池を採用して組電池を構成した場合でも、本発明を適用できる。
3 組電池
5 空調設備
11,12 偏向板
13 鉛蓄電池(蓄電池)
14 排気口
17 床
25 天井
31,43 側壁
33 通風路
35,37,39 吐出口
41,45 エアーカーテン
Claims (9)
- 蓄電池を直列もしくは並列に接続し要求する容量を備えた組電池を収納する蓄電池用屋外盤において、空調設備を屋外盤内の上部に設置し、空調設備からの空気の吐出口を、南側の側壁の上部の幅一杯に位置させたことを特徴とする蓄電池用屋外盤。
- 空調設備を屋外盤の北側上部に設置し、空調設備からの空気を天井に沿って南側上部に移送する通風路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池用屋外盤。
- 屋外盤の上部の吐出口と床との間にエアーカーテンを形成することを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の蓄電池用屋外盤。
- 天井に設置する通風路の幅が、組電池幅と同等かそれ以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蓄電池用屋外盤。
- 蓄電池用屋外盤に排気口をさらに設けることで、空調設備からの空気の噴出によって、盤内の空気が置換され、結露を防げることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の蓄電池用屋外盤。
- 空調設備が冷暖可能であり、暖房用として、空調設備からの空気の吐出口を屋外盤の北側上部の幅一杯に位置させたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の蓄電池用屋外盤。
- 冷気又は暖気の風向変更位置に屋外盤幅と同一幅の偏向板を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の蓄電池用屋外盤。
- 一対の偏向板が上下に離間して設けられ、上下の前記偏向板は曲面に形成され、その曲率半径Rが互いに異なることを特徴とする請求項7に記載の蓄電池用屋外盤。
- 上部の偏向板の曲率半径Rよりも下部の偏向板の曲率半径Rが大きいことを特徴とする請求項8に記載の蓄電池用屋外盤。
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