以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るコンテナ型蓄電ユニットについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
(実施の形態)
まず、コンテナ型蓄電ユニット1の構成について、説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るコンテナ型蓄電ユニット1の外観を示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係るコンテナ型蓄電ユニット1の内部の構成を示す斜視図である。また、図3は、本発明の実施の形態に係るコンテナ型蓄電ユニット1の機能構成を示すブロック図である。
コンテナ型蓄電ユニット1は、内部に人が立入可能なコンテナ内に複数の蓄電素子を収納した設備である。具体的には、図1に示すように、コンテナ型蓄電ユニット1は、コンテナ10を備えている。また、図2に示すように、コンテナ型蓄電ユニット1は、コンテナ10の内方に、複数の蓄電装置100(本実施の形態では、8つの蓄電装置101〜108)と、複数のパワーコンディショナ200(本実施の形態では、2つのパワーコンディショナ201、202)と、制御装置300とを備えている。
なお、蓄電装置100は複数設けられていなくともよく、1つの蓄電装置100しか設けられていない構成でもかまわない。また、パワーコンディショナ200についても同様に、1つのパワーコンディショナ200しか設けられていない構成でもかまわない。また、制御装置300については、複数の制御装置300が設けられている構成でもよい。
コンテナ10は、内部に人が立入可能な空間を有するコンテナである。つまり、コンテナ10は、内部の機器のメンテナンス時などに内部に人が立ち入れるほどの大きさを有する金属製の中空かつ直方体形状の箱体である。具体的には、コンテナ10は、後述の複数の蓄電素子122を有する蓄電装置100を収納し、土地に自立して設置されている。なお、コンテナ10は、いわゆるシェルタなどの箱体や、トラックや列車などの輸送手段によって搬送可能な箱体なども含む概念である。
例えば、コンテナ10の一例として、蓄電装置100を収納するいわゆる専用コンテナのうち、建築物には該当しない専用コンテナが挙げられるが、これに限定されない。国住指第4846号では、このような建築物には該当しない専用コンテナは、蓄電素子122、その他蓄電素子122としての機能を果たすため必要となる設備、及びそれらの設備を設置するための空間その他の蓄電素子122としての機能を果たすため必要となる最小限の空間のみを内部に有していると定義されている。また、この場合、コンテナ10は、稼動時は無人であり、機器の重大な障害発生時等を除いて内部に人が立ち入らないこととされている。また、この場合、コンテナ10は、複数積み重ねられて使用されることはないと定義されている。
ここで、コンテナ10は、下壁部11と、側壁部12、13、14及び15と、上壁部16とを有している。また、コンテナ10は、内方に、コンテナ10内の空間を2つの部屋に仕切る間仕切壁17を有している。
下壁部11は、コンテナ10の底部に配置された壁であり、底面を形成する矩形状の板状部材である床板と、当該床板の下方に配置された複数の梁(図示せず)とを有している。当該梁は、例えばX軸方向(またはY軸方向)に延びる長尺状の部材であり、床板を下方から支えるとともに、当該床板を補強する。なお、床板及び梁の材質は特に限定されないが、金属等の強度の高い材質によって形成されているのが好ましい。
側壁部12、13、14及び15は、下壁部11から立設して配置されたコンテナ10の側壁であり、下壁部11の外縁に沿って、下壁部11を囲うように配置されている。側壁部12、13、14及び15のそれぞれは、側面を形成する矩形状の板状部材と、当該板状部材を補強する複数の柱(図示せず)とを有している。つまり、当該柱は、下壁部11の外縁から上方(Z軸方向プラス側)に延びる長尺状の部材である。なお、当該板状部材及び柱の材質は特に限定されないが、金属等の強度の高い材質によって形成されているのが好ましい。
具体的には、側壁部12は、コンテナ10の長側面のうちX軸方向プラス側の面(前面)に配置された壁であり、側壁部14は、コンテナ10の長側面のうちX軸方向マイナス側の面(背面)に配置された壁である。ここで、側壁部12には、開閉扉12aが設けられている。開閉扉12aは、蓄電装置100及び制御装置300を収容する部屋への出入口となる矩形状の扉であり、開閉可能に設置されている。つまり、側壁部12には、人が出入りできるほどの大きさの開口部が形成されており、開閉扉12aは、当該開口部を開閉可能に取り付けられている。なお、側壁部12及び14の構成の詳細については、後述する。
側壁部13は、コンテナ10の短側面のうちY軸方向プラス側の面に配置された壁であり、側壁部15は、コンテナ10の短側面のうちY軸方向マイナス側の面に配置された壁である。ここで、側壁部13には、開閉扉13aが設けられている。開閉扉13aは、パワーコンディショナ200を収容する部屋への出入口となる矩形状の扉であり、開閉可能に設置されている。つまり、側壁部13には、人が出入りできるほどの大きさの開口部が形成されており、開閉扉13aは、当該開口部を開閉可能に取り付けられている。
なお、図1に示される、開閉扉12a及び開閉扉13aそれぞれの位置は例示であり、これらの位置は、図1に示される位置に限定されない。例えば、開閉扉12aは、側壁部12において、図1に示される位置とは異なる位置に配置されてもよく、他の側壁部(例えば側壁部15)に配置されていてもよい。また、開閉扉13aが、例えば側壁部12に配置されていてもよい。
上壁部16は、コンテナ10の上部に配置された天井(屋根)を構成する壁であり、側壁部12、13、14及び15の上方に配置されている。つまり、上壁部16は、外縁が側壁部12、13、14及び15の上端に接続されて配置されている。また、上壁部16は、天面を形成する矩形状の板状部材と、当該板状部材を補強する複数の梁(図示せず)とを有している。当該梁は、例えばX軸方向(またはY軸方向)に延びる長尺状の部材である。なお、当該板状部材及び梁の材質は特に限定されないが、金属等の強度の高い材質によって形成されているのが好ましい。
間仕切壁17は、蓄電装置100とパワーコンディショナ200との間に配置され、蓄電装置100が配置される空間とパワーコンディショナ200が配置される空間とを仕切る壁である。つまり、間仕切壁17は、側壁部13及び15と平行、かつ、下壁部11、側壁部12、14及び上壁部16の4つの壁に囲まれるように当該4つの壁に接して配置された矩形状の板状部材である。なお、間仕切壁17は、他の壁と同様に、柱または梁を有することにしてもよい。
以上のように、コンテナ10を構成する壁部(下壁部11、側壁部12、13、14、15、上壁部16、及び間仕切壁17)は、板状部材を有している。当該板状部材は、波板などどのような形状の部材であってもかまわないが、コンテナ10内の利用可能な容積を広げる等の観点から、平板状の部材であるのが好ましい。また、コンテナ10内の温度管理等の観点から、当該壁部は、内部に断熱材を有していることにしてもよい。
蓄電装置100は、後述の複数の蓄電素子122を有する蓄電モジュール120を複数備えた装置(つまり、複数の蓄電池を備えた蓄電池盤)である。本実施の形態では、8つの蓄電装置100(蓄電装置101〜108)のそれぞれは、矩形状を有し、12個の蓄電素子122を有する蓄電モジュール120を36個備えている。つまり、8つの蓄電装置100の全てで、3456個の蓄電素子122(288個の蓄電モジュール120)を有している。
具体的には、8つの蓄電装置100は、蓄電装置101〜104で構成される第一系統と、蓄電装置105〜108で構成される第二系統との2つの系統に分かれて、配置されている。そして、第一系統及び第二系統の各系統において、直列に接続された12個の蓄電モジュール120が、12セット並列に接続されている。
ここで、第一系統の蓄電装置101〜104は、側壁部14の内側面に沿ってY軸方向に並んで配置されており、第二系統の蓄電装置105〜108は、側壁部12の内側面に沿ってY軸方向に並んで配置されている。これにより、第一系統の蓄電装置101〜104と第二系統の蓄電装置105〜108との間に、機器の重大な障害発生時等に人が立入可能な空間が形成されている。
また、蓄電装置101〜108は、コンテナ10の側壁に固定されている。つまり、蓄電装置101〜104は、側壁部14の内側面に固定されており、蓄電装置105〜108は、側壁部12の内側面に固定されている。この蓄電装置101〜108がコンテナ10の側壁に固定されている構成の詳細については、後述する。
なお、系統の数、1系統に含まれる蓄電装置100の数、蓄電装置100が有する蓄電モジュール120の数、蓄電モジュール120が有する蓄電素子122の数、直列に接続される蓄電モジュール120(蓄電素子122)の数などは、一例であり、上記の数に限定されない。例えば、コンテナ型蓄電ユニット1は1つの蓄電装置100しか備えておらず、さらに、当該1つの蓄電装置100は1つの蓄電素子122しか有していない構成でもかまわない。この蓄電装置100の詳細な構成についての説明は、後述する。
パワーコンディショナ200は、コンテナ10の蓄電装置100とは反対側(Y軸方向プラス側)に、側壁部14に沿って配置される外形が矩形状のパワーコンディショナ(Power Conditioning System:PCS)である。パワーコンディショナ200は、外部の電力系統と蓄電装置100とを繋ぎ、蓄電装置100への電力を交流から直流に変換したり、蓄電装置100からの電力を直流から交流に変換したりする交直変換装置である。
具体的には、図3に示すように、パワーコンディショナ200は、蓄電装置100に接続(つまり、制御装置300を介して複数の蓄電モジュール120、すなわち複数の蓄電素子122に接続)されるとともに、外部の電力系統(商用電力系統2や電力負荷3など)に接続されている。そして、パワーコンディショナ200は、蓄電素子122の充電時に、当該電力系統から交流電力を受電した場合には、当該交流電力を直流電力に変換し、蓄電装置100へ送電する。また、パワーコンディショナ200は、蓄電装置100に貯蔵されている電力を電力系統に供給するために、蓄電装置100からの直流電力を交流電力に変換して、電力系統へ送電する。
ここで、本実施の形態では、2つのパワーコンディショナ200(パワーコンディショナ201、202)が設けられており、それぞれのパワーコンディショナ200は、電源線510、520及び制御装置300を介して、蓄電装置100の各系統に接続されている。電源線510、520は、蓄電装置100の充放電による電流が流れる配線(ケーブル)である。つまり、パワーコンディショナ201は、電源線510、520及び制御装置300を介して、第一系統の蓄電装置101〜104に接続され、パワーコンディショナ202は、電源線510、520及び制御装置300を介して、第二系統の蓄電装置105〜108に接続されている。これにより、蓄電装置101〜108の充放電が行われる。
なお、パワーコンディショナ200は、変圧器を介して、外部の電力系統と接続されているが、詳細な説明は省略する。また、パワーコンディショナ200の外形は、矩形状には限定されず、円柱形状など種々の形状が適用可能である。
図2に戻り、制御装置300は、蓄電装置100とパワーコンディショナ200との間に配置される外形が矩形状の装置であり、蓄電装置100を制御する。ここで、制御装置300は、間仕切壁17に沿って配置されている。具体的には、制御装置300は、間仕切壁17の蓄電装置100側に配置されている。つまり、間仕切壁17によって仕切られた2つの部屋のうちの一方の部屋(Y軸方向マイナス側の部屋)に、蓄電装置100と制御装置300とが収容され、他方の部屋(Y軸方向プラス側の部屋)にパワーコンディショナ200が収容されている。なお、蓄電装置100と制御装置300とは、機器の重大な障害発生時等に人が立入可能な空間が形成されるように、離間して配置されている。
ここで、制御装置300は、蓄電装置100の主回路を集合させ、並列接続し、パワーコンディショナ200と取り合うための中継の役割を担っている。また、制御装置300は、蓄電装置100が有する蓄電モジュール120(または蓄電素子122)の充電状態や放電状態等に関する情報(電圧、温度など)を取得して監視する。つまり、制御装置300には、当該情報を集合させてシステム全体の情報を取りまとめる監視装置が収納されている。また、制御装置300は、パワーコンディショナ200に対して充放電指令を行うことで、蓄電装置100が有する蓄電モジュール120(または蓄電素子122)を制御する。つまり、制御装置300には、充放電制御装置が収納されている。
具体的には、図3に示すように、制御装置300は、電源線510を介して、各系統に含まれる蓄電装置100(蓄電装置101〜108)と接続され、電源線520を介して、パワーコンディショナ200と接続されている。また、制御装置300は、通信線530を介して、各系統に含まれる蓄電装置100(蓄電装置101〜108)に接続されている。通信線530は、蓄電装置100からの情報、または蓄電装置100への情報を伝達する配線(ケーブル)である。これにより、蓄電装置100が有する蓄電モジュール120(または蓄電素子122)の充電状態や放電状態等の情報が制御装置300に送られる。
また、制御装置300は、通信線540を介して、パワーコンディショナ200に接続されており、パワーコンディショナ200に充放電指令を送信し、蓄電装置100の充放電を制御する。通信線540は、パワーコンディショナ200からの情報、またはパワーコンディショナ200への情報を伝達する配線(ケーブル)である。つまり、パワーコンディショナ201及び202は、通信線540を介して送信された制御装置300からの充放電指令に従って、第一系統の蓄電装置101〜104及び第二系統の蓄電装置105〜108の充放電を制御する。
なお、制御装置300は、上記の充放電制御装置を有していない構成(いわゆる蓄電池集合盤)であってもかまわないし、さらに、上記の監視装置を有していない構成であってもかまわない。この場合、コンテナ型蓄電ユニット1は、充放電制御装置または監視装置を別体として有していてもよいし、有していない構成でもかまわない。
次に、蓄電装置100の具体的な構成について、詳細に説明する。
図4は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置100の内部の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、ラック110の外装部111を透過して蓄電装置100の内部構成を示している。
同図に示すように、蓄電装置100は、蓄電装置100の外装体を構成するラック110と、ラック110内に収容された複数の蓄電モジュール120とを備えている。また、ラック110は、外装部111と、ラック柱112と、ラック梁113と、支持台114とを有している。
外装部111は、6枚の矩形状の平板からなる中空の直方体形状(箱型)の部材であり、複数の蓄電モジュール120を覆うように配置されている。ラック柱112は、外装部111の内側面に設けられた鉛直方向(Z軸方向)に延びる柱であり、本実施の形態では、複数の蓄電モジュール120の両側方(Y軸方向両側)に6本のラック柱112が配置されている。ラック梁113は、水平方向(同図ではY軸方向)に延び、2本のラック柱112を繋ぐ梁であり、本実施の形態では、ラック110の背面の上下に2本のラック梁113が配置されている。支持台114は、6本のラック柱112に固定された平板状の部材であり、蓄電モジュール120を載置して支持する。
なお、ラック110を構成する部材(外装部111、ラック柱112、ラック梁113、支持台114)は、どのような材質で形成されていてもよいが、金属等の強度の高い材質によって形成されているのが好ましい。
蓄電モジュール120は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる機器(電池モジュール)である。本実施の形態では、12段の支持台114のそれぞれに、3個の蓄電モジュール120が載置されている。また、4段分(12個)の蓄電モジュール120が直列に接続されており、当該4段分の蓄電モジュール120が、3セット並列に接続されている。なお、蓄電モジュール120の個数は限定されず、他の複数個数または1個であってもよい。ここで、蓄電モジュール120の具体的な構成について、詳細に説明する。
図5は、本発明の実施の形態に係る蓄電モジュール120の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、蓄電モジュール120の収容ケース121を透過して蓄電モジュール120の内部構成を示している。
同図に示すように、蓄電モジュール120は、蓄電モジュール120の外装体を構成する収容ケース121と、収容ケース121内に収容された複数の蓄電素子122とを備えている。収容ケース121は、中空の直方体形状(箱型)の部材であり、複数の蓄電素子122を覆うように配置されている。収容ケース121は、絶縁を確保する等の観点から、樹脂等の絶縁性の材質によって形成されているのが好ましい。
なお、同図では、蓄電モジュール120は、12個の矩形状の蓄電素子122を備えているが、蓄電素子122の個数は限定されず、他の複数個数または1個であってもよい。また、蓄電素子122の形状も限定されず、円柱形状や長円柱形状などであってもよい。また、蓄電モジュール120は、蓄電素子122同士を電気的に接続するバスバーや、蓄電素子122間に配置されるスペーサなども備えているが、詳細な説明は省略する。ここで、蓄電素子122の具体的な構成について、詳細に説明する。
図6は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子122の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、蓄電素子122の容器から容器本体122bを分離して、当該容器の内方を示した図となっている。
蓄電素子122は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。なお、蓄電素子122は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもかまわない。
同図に示すように、蓄電素子122は、容器を構成する容器蓋体122a及び容器本体122bと、正極端子122cと、負極端子122dとを備え、容器内方には、正極集電体122eと、負極集電体122fと、電極体122gとが配置されている。なお、容器内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。
容器本体122bは、金属からなる矩形筒状で底を備える部材であり、容器蓋体122aは、容器本体122bの開口を閉塞する金属製の部材である。この容器本体122bの内部に電極体122g等が収容され、容器蓋体122aと容器本体122bとが溶接等されることにより、容器の内部が密封される。
電極体122gは、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。具体的には、電極体122gは、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて長円形状に形成された巻回型の電極体である。なお、電極体122gは、円形状または楕円形状などに形成されていてもよいし、正極と負極とセパレータとが積層された積層型の電極体であってもかまわない。
正極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の導電性の正極集電箔の表面に、正極活物質層が形成された電極板である。負極は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の導電性の負極集電箔の表面に、負極活物質層が形成された電極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質、及び負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。
正極端子122cは、正極集電体122eを介して、電極体122gの正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子122dは、負極集電体122fを介して、電極体122gの負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子122c及び負極端子122dは、電極体122gに蓄えられている電気を蓄電素子122の外部空間に導出し、また、電極体122gに電気を蓄えるために蓄電素子122の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。
正極集電体122eは、電極体122gの正極と容器本体122bの側壁との間に配置され、正極端子122cと当該正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体122eは、当該正極の正極集電箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などを主成分とする金属で形成されている。
負極集電体122fは、電極体122gの負極と容器本体122bの側壁との間に配置され、負極端子122dと当該負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体122fは、当該負極の負極集電箔と同様、銅または銅合金などを主成分とする金属で形成されている。
次に、蓄電装置100(蓄電装置101〜108)がコンテナ10に固定されている構成について、詳細に説明する。
図7は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置100がコンテナ10に固定されている構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、図2に示されたコンテナ型蓄電ユニット1の内部において、蓄電装置100のラック110が梁部材400によってコンテナ10の側壁部14に固定されている構成を示している。また、図8は、本発明の実施の形態に係る梁部材400の構成を示す斜視図である。
なお、図7では、蓄電装置101〜104のラック110がコンテナ10の側壁部14に固定されている構成を示しているが、蓄電装置105〜108のラック110がコンテナ10の側壁部12に固定される構成も同様である。このため、以下では、蓄電装置101〜104についての説明を行い、蓄電装置105〜108についての説明は省略する。
まず、図7に示すように、コンテナ型蓄電ユニット1は、蓄電装置100のラック110の外側面の上部及び中央部に固定される少なくとも2つの梁部材400を備えている。ここで、ラック110の外側面とは、ラック110の外側に向いた(露出した)面であり、本実施の形態では、ラック110の上面(Z軸方向プラス側の面)と下面(Z軸方向マイナス側の面)とを除く4側面のうちのいずれかの面(図7では、ラック110のX軸方向マイナス側の面(背面))である。
具体的には、コンテナ10の側壁部14の内側面(X軸方向プラス側の面)と、ラック110の外側面(X軸方向マイナス側の面)の上部及び中央部との間に、2つの梁部材400(梁部材401及び402)が配置され固定されている。なお、側壁部14の内側面とは、側壁部14の両側面のうちのコンテナ10の内側に向いた面である。
ここで、梁部材400は、コンテナ10の内側面に沿って鉛直方向(Z軸方向)と交差する方向(同図ではY軸方向)に延設されたコンテナ10の梁を構成する部材である。つまり、梁部材401は、ラック110の上部に対応する位置に、側壁部14の内側面に沿って、Y軸方向に延設されて配置されている。また、梁部材402は、ラック110の中央部に対応する位置に、側壁部14の内側面に沿って、Y軸方向に延設されて配置されている。
また、梁部材400(梁部材401及び402)は、両側面の一方(X軸方向マイナス側の面)がコンテナ10の側壁部14の内側面に固定され、当該両側面の他方(X軸方向プラス側の面)が蓄電装置100のラック110の外側面に固定されている。具体的には、梁部材400は、当該両側面の他方が複数のラック110の外側面に固定されている。ここで、梁部材400(梁部材401及び402)の構成について、詳細に説明する。
図8に示すように、梁部材400は、第一梁側壁410と、第二梁側壁420と、梁上壁430と、梁下壁440とを有する角筒形状の部材である。第一梁側壁410は、梁部材400の一方の側面を有する側壁であり、第二梁側壁420は、梁部材400の他方の側面を有する側壁である。また、梁上壁430は、梁部材400の鉛直方向上側の上面を有する上壁であり、梁下壁440は、梁部材400の鉛直方向下側の下面を有する下壁である。
具体的には、第一梁側壁410は、梁部材400のX軸方向マイナス側に配置された、Y軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の板状部材である。第二梁側壁420は、梁部材400のX軸方向プラス側に配置された、Y軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の板状部位である。梁上壁430は、梁部材400のZ軸方向プラス側に配置された、Y軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の板状部位である。梁下壁440は、梁部材400のZ軸方向マイナス側に配置された、Y軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の板状部位である。
また、第二梁側壁420と梁上壁430と梁下壁440とは1枚の平板状部材を折り曲げるなどによって一体に形成されており、第一梁側壁410と溶接などによって接続されている。つまり、梁部材400は、第二梁側壁420、梁上壁430及び梁下壁440からなる部材と、第一梁側壁410からなる部材との2つの部材が接合されることで構成されている。
なお、梁部材400は、当該2つの部材から構成されることには限定されず、全ての部材が一体に形成されて1つの部材で構成されていてもよいし、3つ以上の部材から構成されていてもかまわない。また、梁部材400は、端部(Y軸方向プラス側及びマイナス側の端部)に、端面の開口を塞ぐ板材を有していてもかまわない。また、梁部材400は、強度面等から、鋼材やステンレス材などの金属によって形成されるのが好ましいが、金属以外で形成されてもかまわない。
ここで、梁上壁430には、梁上壁430を鉛直方向に貫通する貫通口である上側通気口431が形成されている。上側通気口431は、矩形状の開口を有する貫通孔であり、梁上壁430の延びる方向(Y軸方向)に、等間隔に複数配列されている。また、梁下壁440には、梁下壁440を鉛直方向に貫通する貫通口である下側通気口441が形成されている。下側通気口441は、矩形状の開口を有する貫通孔であり、梁下壁440の延びる方向(Y軸方向)に、等間隔に複数配列されている。
本実施の形態では、上側通気口431と下側通気口441とは、同じ形状かつ同じ大きさを有しており、上面視で同じ位置に、同じ間隔で配列されている。つまり、上側通気口431と下側通気口441とは、鉛直方向において対向する位置に配置されている。
なお、本実施の形態では、上側通気口431及び下側通気口441の開口の形状は、長方形状であるが、当該形状は特に限定されず、正方形状、円形状、楕円形状、長円形状、三角形状その他の多角形状など、どのような形状であってもかまわない。また、上側通気口431及び下側通気口441は、等間隔に複数配列されていなくともよく、どのような間隔で配列されていてもよいし、1つしか形成されていない構成でもかまわない。
次に、梁部材400がコンテナ10の側壁部14に固定されている構成について、さらに詳細に説明する。
図9は、本発明の実施の形態に係る梁部材400がコンテナ10の側壁部14に固定されている構成を示す正面図である。具体的には、同図は、梁部材400が側壁部14に固定されている状態を、X軸方向プラス側から見た場合の図である。また、図10は、本発明の実施の形態に係る梁部材400がコンテナ10の側壁部14に固定されている構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図9で示された構成をX−X線で切断した場合の断面図を示している。
なお、上述の通り、側壁部12についても側壁部14と同様の構成を有しており、これらの図と同様に、側壁部12にも梁部材400が固定されている。
図9に示すように、コンテナ10の側壁部14は、側壁柱14aと、補強部材14bと、内張板14cとを有している。また、図10に示すように、側壁部14は、さらに、外板14dと、断熱材14eとを有している。
外板14dは、側壁部14の外壁を構成する平板状の部材であり、例えば、鋼板などの金属によって形成されている。
側壁柱14aは、側壁部14の柱であり、側壁部14の補強の役割を担っている。側壁柱14aは、外板14dに沿って鉛直方向に延びる長尺状かつ矩形状の部材であり、Y軸方向に略等間隔で複数配列されている。側壁柱14aは、強度面等から、鋼材やステンレス材などの金属によって形成されるのが好ましいが、金属以外で形成されてもかまわない。なお、側壁柱14aの形状は限定されず、複数の側壁柱14aが配置される間隔も特に限定されない。
補強部材14bは、隣り合う2つの側壁柱14aの間に配置された部材であり、側壁柱14aとともに、側壁部14の補強の役割(梁の役割)を担っている。補強部材14bは、外板14dに沿ってY軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の部材であり、2つの側壁柱14aの間、かつ、側壁柱14aの上部及び中央部に対応する位置に配置されている。
つまり、補強部材14bは、梁部材400が固定される位置に配置され、外板14dに溶接などで固定されている。なお、補強部材14bは、ボルト締め、ネジ止め、リベットによるかしめなどによって外板14dに固定されていてもよい。また、補強部材14bは、側壁柱14aと同様に、強度面等から、鋼材やステンレス材などの金属によって形成されるのが好ましいが、金属以外で形成されてもかまわない。
内張板14cは、側壁柱14aと補強部材14bとで囲まれた凹部を塞ぐように配置される平板状の部材であり、例えば、鋼板などの金属によって形成されている。つまり、内張板14cは、外板14dとで断熱材14eを挟むように、断熱材14e上に配置され、リベットなどによって外板14dに対して固定されている。
断熱材14eは、側壁柱14aと補強部材14bとで囲まれた凹部に充填される断熱材であり、外板14dと内張板14cとの間に配置される。
これらの構成により、梁部材400は、側壁柱14a及び補強部材14bに、溶接などで固定される。つまり、第一梁側壁410が側壁柱14a及び補強部材14bに固定されることで、梁部材400が側壁部14の内側面に固定される。また、第二梁側壁420がラック110の外側面に固定されることで、梁部材400が蓄電装置100に固定される。
また、梁部材400には、鉛直方向上側の上面(梁上壁430のZ軸方向プラス側の面)と、鉛直方向下側の下面(梁下壁440のZ軸方向マイナス側の面)とを貫通する通気口が形成されている。つまり、当該通気口は、梁上壁430を貫通する上側通気口431と、梁下壁440を貫通する下側通気口441とを有している。これにより、当該通気口を、蓄電装置100のラック110内に配置された蓄電素子122からの熱で熱せられた空気が通過することで、放熱が行われる。
なお、梁部材400は、第一梁側壁410を有しておらず、第二梁側壁420と梁上壁430と梁下壁440とから構成されていることにしてもよい。この場合、梁上壁430及び梁下壁440のX軸方向マイナス側の端面が、側壁部14(側壁柱14a及び補強部材14b)の内側面に、溶接などで固定される。
また、梁部材400は、側壁柱14a及び補強部材14bに、ボルト締め、ネジ止め、リベットによるかしめなどによって固定されてもよい。また、梁部材400とラック110との固定方法についても、特に限定されず、ボルト締め、ネジ止め、リベットによるかしめなどによる固定や、溶接による固定などが挙げられる。
以上のように、本発明の実施の形態に係るコンテナ型蓄電ユニット1によれば、コンテナ10の内側面と蓄電装置100のラック110の外側面とに固定された梁部材400を有している。ここで、コンテナ型蓄電ユニット1は、通常の建築物と比べて、地震等の場合に揺れやすいため、ラック110が転倒するなどの不具合が生じやすく、コンテナ10内でラック110を安定して固定しておきたいという要望が強い。このため、コンテナ10とラック110とが梁部材400によって固定されているため、コンテナ10内でラック110を安定して固定することができる。
また、コンテナ型蓄電ユニット1が複数のラック110を備えている構成においては、1つの梁部材400に当該複数のラック110を固定することで、梁部材400をコンテナ10とラック110とに固定する際の寸法精度の向上及び強度確保を図ることができる。
また、コンテナ型蓄電ユニット1において、ラック110の上部及び中央部に梁部材400を固定することで、コンテナ10内でラック110をさらに安定して固定することができる。
また、コンテナ10とラック110とを梁部材400を介して固定した構成では、コンテナ10とラック110との間の隙間が小さくなるため、蓄電素子122から発せられる熱が当該隙間に滞留し、また、梁部材400によって放熱が妨げられる。このため、梁部材400に通気口を設けることで、コンテナ10とラック110との間に熱が滞留するのを抑制し、当該熱を放熱することができる。
また、梁部材400の軽量化を図るために中空の梁部材400を用いた場合でも、梁部材400の上壁と下壁とに通気口を形成することで、コンテナ10とラック110との間に熱が滞留するのを抑制し、当該熱を放熱することができる。
また、梁部材400の上壁と下壁の通気口を対向する位置に配置することで、熱の流れを良くして、当該熱が滞留するのを抑制することができる。
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。上記実施の形態では、コンテナ型蓄電ユニット1は、蓄電装置100のラック110の上部及び中央部に固定された2つの梁部材400を備えていることとした。しかし、本変形例では、コンテナ型蓄電ユニットは、1つの梁部材しか備えていない。
図11は、本発明の実施の形態の変形例1に係る梁部材400aによって蓄電装置100がコンテナ10に固定されている構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、図7に対応する図である。
同図に示すように、本変形例におけるコンテナ型蓄電ユニットは、上記実施の形態におけるコンテナ型蓄電ユニット1が備える2つの梁部材400に代えて、1つの梁部材400aを備えている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、説明は省略する。
梁部材400aは、蓄電装置100のラック110の中央部から上部に向けて、側壁部14に沿って斜めに延びるように配置されている。具体的には、梁部材400aは、一端が蓄電装置101のラック110の中央部に配置され、他端が蓄電装置104のラック110の上部に配置されるように、側壁部14に沿って斜めに配置されている。
また、梁部材400aは、両側面の一方(X軸方向マイナス側の面)がコンテナ10の側壁部14の内側面に固定され、当該両側面の他方(X軸方向プラス側の面)が複数のラック110の外側面に固定されている。なお、梁部材400aには、上記実施の形態と同様に、上壁と下壁とに通気口が形成されている。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例1に係るコンテナ型蓄電ユニットにおいても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、1つの梁部材400aしか設けていないため、蓄電装置100をコンテナ10に容易に固定することができるとともに、コスト低減も図ることができる。
なお、梁部材400aは、斜め方向ではなく、ラック110の上部または中央部にY軸方向に延びるように配置してもよいし、ラック110の上部と中央部との中間位置にY軸方向に延びるように配置するなどでもかまわない。
また、梁部材400aに加えて、梁部材400aと交差するように他の梁部材を配置する(つまり、2つの梁部材をX字形状になるように配置する)構成でもよい。また、3本以上の梁部材を配置してもよい。
また、上記では、1つの梁部材に複数のラック110を固定することとしたが、ラック110ごとに梁部材を設け、1つの梁部材に1つのラック110を固定する構成にしてもかまわない。
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。上記実施の形態では、梁部材400の上側通気口431と下側通気口441とは、鉛直方向において対向する位置に配置されていることとした。しかし、本変形例では、梁部材の上側通気口と下側通気口とは、鉛直方向において対向する位置に配置されていない。
図12は、本発明の実施の形態の変形例2に係る梁部材400bの構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、図8に対応する図である。
同図に示すように、本変形例におけるコンテナ型蓄電ユニットは、上記実施の形態におけるコンテナ型蓄電ユニット1が備える梁部材400に代えて、梁部材400bを備えている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、説明は省略する。
梁部材400bは、上記実施の形態における梁部材400と同様に、第一梁側壁410と、第二梁側壁420と、梁上壁430とを有している。また、梁部材400bは、さらに、上記実施の形態における梁下壁440に代えて、梁下壁440bを有している。また、梁下壁440bには、梁下壁440bを鉛直方向に貫通する下側通気口441bが形成されている。下側通気口441bは、矩形状の開口を有する貫通孔であり、梁下壁440bの延びる方向(Y軸方向)に、等間隔に複数配列されている。
ここで、梁上壁430に形成された上側通気口431と下側通気口441bとは、上面視で異なる位置になるように、配置されている。つまり、上側通気口431と下側通気口441bとは、互い違いになるように配置されている。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例2に係るコンテナ型蓄電ユニットにおいても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、上側通気口431と下側通気口441bとが対向するように形成する必要がないため、上側通気口431及び下側通気口441bを容易に形成することができる。
なお、上側通気口431と下側通気口441bとは、全てが互い違いに配置されていなくともよく、一部が対向して配置されている構成でもかまわない。
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。上記実施の形態では、梁部材400に形成された上側通気口431と下側通気口441とは、上壁と下壁とに形成された貫通孔であることとした。しかし、本変形例では、梁部材の上側通気口と下側通気口とは、上壁と下壁とに形成された切り欠きである。
図13は、本発明の実施の形態の変形例3に係る梁部材400cの構成を示す斜視図である。具体的には、同図の(a)は、梁部材400cを製造する前の板状部材403を示す斜視図であり、同図の(b)は、製造後の梁部材400cを示す斜視図である。
同図の(b)に示すように、本変形例におけるコンテナ型蓄電ユニットは、上記実施の形態におけるコンテナ型蓄電ユニット1が備える梁部材400に代えて、梁部材400cを備えている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、説明は省略する。
梁部材400cは、第一梁側壁410cと、第二梁側壁420cと、梁上壁430cと、梁下壁440cとを有している。つまり、同図の(a)に示すような板状部材403を折り曲げることによって、上記の壁を有する梁部材400cを形成することができる。
具体的には、板状部材403は、本体部403aと、本体部403aから上方に突出した突出部403bと、本体部403aから下方に突出した突出部403cとを有している。そして、本体部403aに対して突出部403bをX軸方向マイナス側に折り曲げることで、梁上壁430cが形成される。また、さらに、突出部403bをZ軸方向プラス側に折り曲げることで、第一梁側壁410cが形成される。また、本体部403aに対して突出部403cをX軸方向マイナス側に折り曲げることで、梁下壁440cが形成される。また、さらに、突出部403cをZ軸方向マイナス側に折り曲げることで、第一梁側壁410cが形成される。また、本体部403aは、第二梁側壁420cとなる。
これにより、梁上壁430cに、梁上壁430cを鉛直方向に貫通する上側通気口431cが形成される。また、梁下壁440cに、梁下壁440cを鉛直方向に貫通する下側通気口441cが形成される。ここで、上側通気口431c及び下側通気口441cは、矩形状の開口を有する切り欠きであり、梁上壁430c及び梁下壁440cの延びる方向(Y軸方向)に、等間隔に複数配列される。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例3に係るコンテナ型蓄電ユニットにおいても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、上側通気口431c及び下側通気口441cとして貫通孔ではなく切り欠きを形成すればよいため、上側通気口431c及び下側通気口441cの加工が容易になる。
なお、上側通気口431c及び下側通気口441cの切り欠きの形状は、矩形状には限定されず、三角形状、半円形状など、どのような形状であってもかまわない。
(変形例4)
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。上記実施の形態では、梁部材400は、上側通気口431及び下側通気口441の2つの通気口を有していることとした。しかし、本変形例では、梁部材は、1つの通気口しか有していない。
図14は、本発明の実施の形態の変形例4に係る梁部材400dの構成を示す図である。具体的には、同図は、図10に対応する図である。
同図に示すように、本変形例におけるコンテナ型蓄電ユニットは、上記実施の形態におけるコンテナ型蓄電ユニット1が備える梁部材400に代えて、梁部材400dを備えている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、説明は省略する。
梁部材400dは、第一梁側壁410dと、第二梁側壁420dと、中央板部450dとを有している。第一梁側壁410dは、側壁部14の内側面に固定される壁であり、第二梁側壁420dは、ラック110の外側面に固定される壁である。また、中央板部450dは、第一梁側壁410dと第二梁側壁420dとを中央部分で繋ぐ板状部位である。つまり、梁部材400dは、断面がH型の形状を有している。
ここで、中央板部450dは、Y軸方向に延びる長尺状かつ矩形状の板状部位であり、中央板部450dを鉛直方向に貫通する貫通口である中央通気口451dが形成されている。中央通気口451dは、矩形状の開口を有する貫通孔であり、中央板部450dの延びる方向(Y軸方向)に、等間隔に複数配列されている。
つまり、梁部材400dには、鉛直方向上側の上面(中央板部450dのZ軸方向プラス側の面)と、鉛直方向下側の下面(中央板部450dのZ軸方向マイナス側の面)とを貫通する中央通気口451dが形成されている。これにより、中央通気口451dを、蓄電装置100のラック110内に配置された蓄電素子122からの熱で熱せられた空気が通過することで、放熱が行われる。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例4に係るコンテナ型蓄電ユニットにおいても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、梁部材400dの1つの板状部位(中央板部450d)に通気口(中央通気口451d)を形成すればよいため、通気口の加工が容易になる。
なお、本変形例では、中央通気口451dの開口の形状は、長方形状であるが、当該形状は特に限定されず、正方形状、円形状、楕円形状、長円形状、三角形状その他の多角形状など、どのような形状であってもかまわない。また、中央通気口451dは、等間隔に複数配列されていなくともよく、どのような間隔で配列されていてもよいし、1つしか形成されていない構成でもかまわない。
また、中央板部450dの厚み(Z軸方向の幅)は、特に限定されず、例えば、第一梁側壁410d及び第二梁側壁420dのZ軸方向の長さと同じ厚みでもかまわない。この場合、梁部材400dは、断面が矩形状の形状、つまり、中実の角柱部材に、通気口が形成された形状となる。
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係るコンテナ型蓄電ユニットについて説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、コンテナ型蓄電ユニットは、コンテナ10の内方に、蓄電装置100とパワーコンディショナ200と制御装置300とを備えていることとした。しかし、コンテナ型蓄電ユニットは、パワーコンディショナ200及び/または制御装置300を備えていない構成でもかまわない。つまり、コンテナ型蓄電ユニットは、少なくとも1以上の蓄電装置100を備えていればよい。
また、コンテナ10の内部の空間を仕切る間仕切壁17は、コンテナ10に必須の要素ではない。例えば、コンテナ型蓄電ユニットがパワーコンディショナ200を備えていない場合、間仕切壁17はなくてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、コンテナ10の内側面と蓄電装置100のラック110の外側面とに固定された梁部材には、通気口が形成されていることとした。しかし、当該梁部材には、通気口は形成されていないことにしてもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、当該梁部材は、コンテナ10の内側面に沿って鉛直方向と交差する方向に延設されていることとした。しかし、当該梁部材は、コンテナ10の内側面に沿って鉛直方向に延設されていることにしてもよい。この場合には、当該梁部材に通気口を形成しなくとも、コンテナ10とラック110との間に熱が滞留するのを抑制し、当該熱を放熱することができる。
また、上記実施の形態及びその変形例では、側壁部12及び側壁部14に梁部材が固定されており、全ての蓄電装置100(蓄電装置101〜108)が梁部材を介して側壁部12及び側壁部14に固定されていることとした。しかし、当該梁部材は、全ての蓄電装置100に対応して配置されていなくともよく、側壁部12及び側壁部14のうちのいずれか一方にのみ配置されていてもよいし、側壁部12または側壁部14の一部にしか配置されていない構成でもかまわない。つまり、当該梁部材は、蓄電装置101〜108のうちの少なくとも1つの蓄電装置100に対応して配置され、当該少なくとも1つの蓄電装置100をコンテナ10の内側面に固定していればよい。
また、上記実施の形態及びその変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、上記の変形例1の内容を変形例2〜4の構成に適用してもよいし、上記の変形例2の内容を変形例3の構成に適用してもかまわない。