JP2017111967A - ビル用蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱できるビル用蓄電システムを提供する。【解決手段】ビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２と伝熱装置１４ａ〜１４ｅと排熱装置とを有する。蓄電装置１２は、ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池１２ａおよび二次電池１２ａに接続され、二次電池１２ａへの充電電力と二次電池１２ａからの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部１２ｂから成る。伝熱装置は、蓄電装置１２で発生した熱を伝導する。排熱装置は、伝熱装置によって伝導された熱を排出する。ビル５０の各階のフロア空間６０は、配管空間６２と床下空間６４と床上空間６６とから成り、蓄電装置１２は、床下空間６４に配置されるのに対して、排熱装置は、配管空間６２、床上空間６６およびビル５０の外部空間の少なくとも１つの空間に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、ビルで使用される電力用の蓄電装置をビルの床下空間に配置するようにしたビル用蓄電システムに関する。

ビル内の企業活動を行う場所では、蓄電装置を設置して電力のピークカットや夜間電力の蓄電や再生エネルギーの蓄電などを行って、電力費の削減を図っている。しかしながら、蓄電装置は、大きなスペースを占有してしまうため、企業活動を行う場所を圧迫しない設置場所の確保が課題であった。

この課題に対して、特許文献１には、蓄電装置を床下空間、配線・配管スペース、階段下空間、地下ピット、屋上や屋外の空地、駐車場の地下等に設置することが記載されている。この設置方法によって、前述の課題は解消されたが、以下のような新たな課題が生じた。

特開２００７−０６３９７１

第１に、特許文献１の構成では、蓄電装置の排熱が不十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱できないという問題があった。第２に、特許文献１の構成では、設置場所によっては、蓄電装置の排熱によって冬季の室温だけでなく夏季の室温も上昇するという問題があった。第３に、特許文献１の構成では、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合には、使用温度などの安全性が考慮されていないという課題があった。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱できるビル用蓄電システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないビル用蓄電システムを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記目的に加え、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮されたビル用蓄電システムを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、蓄電装置を床下空間に配置し、蓄電装置で発生した熱を伝熱装置で伝導し、その熱を配管空間、床上空間、ビルの外部空間の少なくとも１つの空間に配置された排熱装置で排出すれば、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置であっても十分に排熱できることを見出した。

また、本発明者は、互いに異なる２つの空間に熱交換装置をそれぞれ配置し、温度が低い方の空間に選択的に液体を循環させることによって、蓄電装置をより短時間に排熱できること、さらにこの延長線上で、居室空間の給気口に近接した位置と還気口に近接した位置に熱交換装置をそれぞれ配置し、夏季と冬季で液体を循環させる熱交換装置を切り換えることによって、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにできることを見出し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明は、ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池、および二次電池に接続され、二次電池への充電電力と二次電池からの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部から成る蓄電装置と、蓄電装置で発生した熱を伝導する伝熱装置と、伝熱装置によって伝導された熱を排出する排熱装置と、を有し、ビルの各階は、床スラブと床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、床スラブに垂直に設置された内壁および床スラブに平行に設置された床を備え、ビルの各階のフロア空間は、ビルの外壁と内壁との間または複数の内壁の間の配管空間と、配管空間を除く床スラブと床との間の床下空間と、配管空間を除く床と上階床スラブとの間の床上空間と、から成り、蓄電装置は、床下空間に配置され、排熱装置は、配管空間、床上空間およびビルの外部空間の少なくとも１つの空間に配置されるビル用蓄電システムを提供するものである。

ここで、上記においては、排熱装置は、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、伝熱装置は、蓄電装置と熱交換装置との間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置であるのが好ましい。
ビルの各階は、さらに、床と上階床スラブとの間に、床に平行に設置された天井を備え、ビルの各階の床上空間は、配管空間を除く床と天井との間の居室空間と、配管空間を除く天井と上階床スラブとの間の天井空間と、から成り、排熱装置は、居室空間および天井空間の少なくとも１つの空間に配置されるのが好ましい。

ビルは、温度調節された空気を居室空間に給送する給気ダクトと、居室空間を通過した空気を居室空間から返送する還気ダクトと、を有する空調機を備え、居室空間の天井および内壁の少なくとも一方は、給気ダクトに接続された給気口を備えると共に還気ダクトに接続された還気口を備え、熱交換装置は、給気口に近接した位置に配置された第１熱交換装置と、還気口に近接した位置に配置された第２熱交換装置と、から成り、液冷装置は、蓄電装置と第１熱交換装置との間に設置された第１液冷装置と、蓄電装置と第２熱交換装置との間に設置された第２液冷装置と、液体を循環させる配管を第１熱交換装置の配管および第２熱交換装置の配管のいずれか一方または両方に切り換えるバルブと、空調機に供給される外気の温度に基づいてバルブを動作させるバルブ制御部と、を有するのが好ましい。

排熱装置は、配管内を流動する作動液蒸気の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、伝熱装置は、蓄電装置で作動液が加熱されて蒸発し、熱交換装置で作動液蒸気が冷却されて凝縮することによって熱を伝導するヒートパイプであるのが好ましい。
二次電池の単セルのエネルギー密度は、５０Ｗｈ／ｋｇ以上であり、パワー密度は、５０Ｗ／ｋｇであるのが好ましい。
二次電池は、非水溶液を電解液として用いる非水溶液系二次電池と、水系電解液を用いる水溶液系二次電池と、を並列接続してなる仮想電池を複数個直列接続してなるハイブリッド蓄電池であるのが好ましい。
非水溶液系二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、水溶液系二次電池は、鉛蓄電池であるのが好ましい。
リチウムイオン二次電池のそれぞれは、過温度、過電流、過充電および過放電の各保護回路を備えた電池管理システムを有するのが好ましい。

本発明によれば、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱することができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができる。
さらに、本発明によれば、上記効果に加え、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができる。

本発明のビル用蓄電システムの一実施形態のビル内配置を模式的に示す正面図である。 図１に示すビル用蓄電システムの電気系統の一例を示すブロック図である。 図１に示すビル用蓄電システムの配管系統の一例を示すブロック図である。 図１に示すビル用蓄電システムに使用される二次電池の一実施形態の概略構成を示す模式図である。

以下に、本発明のビル用蓄電システムを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のビル用蓄電システムの一実施形態のビル内配置を模式的に示す正面図である。

本発明のビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２と伝熱装置１４と排熱装置１６とを有する。蓄電装置１２は、ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池１２ａ、および二次電池１２ａに接続され、二次電池１２ａへの充電電力と二次電池１２ａからの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部１２ｂから成る。伝熱装置１４は、蓄電装置１２で発生した熱を伝導する。排熱装置１６は、伝熱装置１４によって伝導された熱を排出する。

ビル５０の各階は、床スラブと床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、床スラブに垂直に設置された内壁５４および床スラブに平行に設置された床５６を備える。ここで、ビル５０の１階の床スラブは、５２ａに対応し、上階床スラブは、５２ｂに対応する。ビル５０の２階の床スラブは、５２ｂに対応し、上階床スラブは、５２ｃに対応する。ビル５０の３階の床スラブは、５２ｃに対応し、上階床スラブは、５２ｄに対応する。５２ｄは、天井スラブともいう。

ビル５０の各階のフロア空間６０は、配管空間６２と床下空間６４と床上空間６６とから成り、配管空間６２は、ビル５０の外壁と内壁５４との間または複数の内壁５４の間にあり、床下空間６４は、配管空間６２を除く床スラブと床５６との間にあり、床上空間６６は、配管空間６２を除く床５６と上階床スラブとの間にある。ここで、ビル５０の各階の床スラブおよび上階床スラブは、上述と同様に対応する。

図１には、３階建てのビル５０が記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、ビル５０は、１階以上であれば、何階建てでも良い。また、図１には、ビル５０の外壁の近くに設置された２つの内壁５４ａ、５４ｂが記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、内壁５４は、ビル５０内であれば、どこに何枚設置されても良い。さらに、図１には、ビル５０の外壁と内壁５４ａとの間の配管空間６２ａおよびビル５０の外壁と内壁５４ｂとの間の配管空間６２ｂが記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、配管空間６２は、ビル５０の外壁と内壁５４との間または複数の内壁５４の間であれば、どこにいくつあっても良い。

蓄電装置１２は、床下空間６４に配置されるのに対して、排熱装置１６は、配管空間６２、床上空間６６およびビル５０の外部空間の少なくとも１つの空間に配置される。図１には、１階と２階の床上空間６６に排熱装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃが配置され、３階の配管空間６２ｂに排熱装置１６ｄが配置され、ビル５０の外部空間に排熱装置１６ｅが配置され、蓄電装置１２の下から排熱装置１６ａ〜１６ｅまでの間に伝熱装置１４ａ〜１４ｅがそれぞれ設置された状態が記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、各階の排熱装置１６は、その階のフロア空間６０を構成する各空間およびビル５０の外部空間の少なくとも１つの空間であれば、どの空間に配置されても良い。また、その階の空間ではなく、別の階の空間に配置されても良いが、伝熱装置１４が長くなると内部の配管の管路抵抗が増大するので、隣接する階の空間に配置するのが望ましい。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２を十分に排熱することができる。

ビル５０の各階は、さらに、床５６と上階床スラブとの間に、床５６に平行に設置された天井５８を備えても良い。その場合には、ビル５０の各階の床上空間６６は、居室空間６６ａと天井空間６６ｂとから成り、居室空間６６ａは、配管空間６２を除く床５６と天井５８との間にあり、天井空間６６ｂは、配管空間６２を除く天井５８と上階床スラブとの間にあり、排熱装置１６は、居室空間６６ａおよび天井空間６６ｂの少なくとも１つの空間に配置されても良い。

次に、本発明のビル用蓄電システムの電気系統について説明する。図２は、図１に示すビル用蓄電システムの電気系統の一例を示すブロック図である。
ビルで使用される電力を供給する従来の商用電力供給ライン２０は、商用電源２２に接続された電力計２４と、電力計２４に接続された分電盤２６と、分電盤２６に接続されたコンセント２８と、で構成される。商用電力供給ライン２０は、切換装置３０を介して本発明のビル用蓄電システム１０に接続される。

切換装置３０は、電力変換部１２ｂと電力計２４との間に接続された充電スイッチ３２と、電力変換部１２ｂに接続された放電スイッチ３４と、放電スイッチ３４と分電盤２６との間に接続された逆流防止用のダイオード３６と、充電スイッチ３２および放電スイッチ３４を開閉する充放電制御部３８と、で構成される。

従来の商用電源２２からの交流電流は、電力計２４および分電盤２６を介してビル５０内のコンセント２８に常時供給されている。充放電制御部３８は、割安な夜間電力時間帯には、充電スイッチ３２をＯＮすることによって、商用電源２２からの交流電流が電力変換部１２ｂによって直流電流に変換され、その直流電流の二次電池１２ａへの充電が開始される。二次電池１２ａが十分に充電された場合には、充放電制御部３８は、充電スイッチ３２をＯＦＦすることによって、二次電池１２ａへの充電を停止する。また、二次電池１２ａの残容量が低下した場合には、充放電制御部３８は、再度充電スイッチ３２をＯＮすることによって、二次電池１２ａへの充電を再開する。

次に、夜間電力時間帯以外の割高な時間帯には、充放電制御部３８は、充電スイッチ３２をＯＦＦすることによって、二次電池１２ａへの充電を停止する。コンセント２８には、従来の商用電源２２からの交流電流が常時供給されているが、各電気器具の同時使用や大量使用でビル５０内の電力需要が増加した場合には、充放電制御部３８は、自動または手動で放電スイッチ３４をＯＮすることによって、夜間電力時間帯に充電されている二次電池１２ａからの直流電流が電力変換部１２ｂによって交流電流に変換され、ダイオード３６および分電盤２６を介してのその交流電流のコンセント２８への電力供給が開始される。

そして、二次電池１２ａの残容量が下限値まで低下した場合、または、ビル５０内の電力需要が減少した場合には、充放電制御部３８は、放電スイッチ３４をＯＦＦすることによって、二次電池１２ａからコンセント２８への電力供給を停止する。この場合、二次電池１２ａからの電力供給が停止しても、コンセント２８には、従来の商用電源２２からの交流電流が常時供給されているので、その交流電流を使用することができる。

次に、第１の実施形態の排熱装置および伝熱装置、ならびにそれらの配置について説明する。図３は、図１に示すビル用蓄電システムの配管系統の一例を示すブロック図である。
第１の実施形態では、排熱装置１６は、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置１１６であり、ラジエータでも良い。また、伝熱装置１４は、蓄電装置１２の下から熱交換装置１１６までの間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置１１４である。なお、配管内を流動する液体の種類（例えば、水）や配管の材質（例えば、アルミニウム）は、蓄電装置１２から排熱装置１６に熱を伝導できさえすれば特に限定的ではない。

排熱装置１６としての熱交換装置１１６は、第１熱交換装置１１６ａと第２熱交換装置１１６ｂとから成り、第１熱交換装置１１６ａは、配管空間６２（例えば、排熱装置１６ｄ）、床上空間６６（例えば、排熱装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）およびビル５０の外部空間（例えば、排熱装置１６ｅ）の内の１つの空間に配置され、第２熱交換装置１１６ｂは、第１熱交換装置１１６ａが配置された空間以外の空間に配置されても良い。さらに、伝熱装置１４としての液冷装置１１４は、第１液冷装置１１４ａと第２液冷装置１１４ｂとを有し、第１液冷装置１１４ａは、蓄電装置１２の下から第１熱交換装置１１６ａまでの間に設置され、第２液冷装置１１４ｂは、蓄電装置１２の下から第２熱交換装置１１６ｂまでの間に設置されても良い。

伝熱装置１４としての液冷装置１１４は、さらに、バルブ１１８とバルブ制御部１２０とを有し、そのバルブ１１８は、液体を循環させる配管を第１熱交換装置１１６ａの配管および第２熱交換装置１１６ｂの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。

具体的には、第１形態の配管構成として、図３（ａ）のように、蓄電装置１２の下に設けた分岐管の一方から、第１液冷装置１１４ａの往路側、第１熱交換装置１１６ａ、第１液冷装置１１４ａの復路側、蓄電装置１２の下の順に液体を循環させるように第１液冷装置１１４ａを構成し、分岐管の他方から、第２液冷装置１１４ｂの往路側、第２熱交換装置１１６ｂ、第２液冷装置１１４ｂの復路側、蓄電装置１２の下の順に液体を循環させるように第２液冷装置１１４ｂを構成し、第１液冷装置１１４ａの往路側と復路側にそれぞれ第１開閉バルブ１１８ａ、１１８ｂを設け、第２液冷装置１１４ｂの往路側と復路側にそれぞれ第２開閉バルブ１１８ｃ、１１８ｄを設ける。

そして、第１バルブ制御部１２０ａは、第１開閉バルブ１１８ａ、１１８ｂおよび第２開閉バルブ１１８ｃ、１１８ｄをそれぞれ同時に開閉させることによって、液体を循環させる配管を第１熱交換装置１１６ａの配管および第２熱交換装置１１６ｂの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。なお、第１開閉バルブ１１８ａ、１１８ｂおよび第２開閉バルブ１１８ｃ、１１８ｄを共に開放位置にすれば、液体を両方の配管に循環させることができる。また、蓄電装置１２は、第１液冷装置１１４ａおよび第２液冷装置１１４ｂが重なり合う領域に配置され、蓄電装置１２で発生した熱は、第１液冷装置１１４ａおよび第２液冷装置１１４ｂのこの領域に伝導される。

また、第２形態の配管構成として、図３（ｂ）のように、蓄電装置１２の下、第３液冷装置１１４ｃの往路側、第１熱交換装置１１６ａ、第３液冷装置１１４ｃの復路側、蓄電装置１２の下、第４液冷装置１１４ｄの往路側、第２熱交換装置１１６ｂ、第４液冷装置１１４ｄの復路側、蓄電装置１２の下の順に液体を循環させるように液冷装置全体を構成し、第３液冷装置１１４ｃの往路側および復路側にそれぞれ設けた第１分岐バルブ１１８ｅ、１１８ｆの間に第１バイパス管を接続し、第４液冷装置１１４ｄの往路側および復路側にそれぞれ設けた第２分岐バルブ１１８ｇ、１１８ｈの間に第２バイパス管を接続する。

そして、第２バルブ制御部１２０ｂは、第１分岐バルブ１１８ｅ、１１８ｆおよび第２分岐バルブ１１８ｇ、１１８ｈをそれぞれ同時に切り換えることによって、液体を循環させる配管を第１熱交換装置１１６ａの配管および第２熱交換装置１１６ｂの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。なお、第１分岐バルブ１１８ｅ、１１８ｆおよび第２分岐バルブ１１８ｇ、１１８ｈを共にバイパスさせない位置にすれば、液体を両方の配管に循環させることができる。また、蓄電装置１２は、第３液冷装置１１４ｃおよび第４液冷装置１１４ｄが重なり合う領域に配置され、蓄電装置１２で発生した熱は、第３液冷装置１１４ｃおよび第４液冷装置１１４ｄのこの領域に伝導される。

バルブ制御部１２０は、第１熱交換装置１１６ａおよび第２熱交換装置１１６ｂが配置された各空間の温度に基づいてバルブ１１８を動作させても良い。具体的には、そのバルブ制御部１２０は、第１熱交換装置１１６ａが配置された空間の温度と第２熱交換装置１１６ｂが配置された空間の温度とを比較し、温度が低い方の空間に配置された熱交換装置１１６で排熱するように制御する。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２をより短時間に排熱することができる。

ビル５０は、居室空間６６ａの空気の温度を調節する空調システム７０を備えても良い。空調システム７０は、空調機７２と冷凍機７４と冷却塔７６とボイラ７８とを有し、空調機７２は、供給された外気および居室空間６６ａから返送された空気を冷却する冷却器８０とそれらを加熱する加熱器８２と外気を供給する外気ダクト８４とを備えても良い。冷却器８０は、冷水配管を介して冷凍機７４に接続され、冷凍機７４は、冷却水配管を介して冷却塔７６に接続され、冷却塔７６には、補給水を供給する配管が接続される。加熱器８２は、温水配管を介してボイラ７８に接続され、ボイラ７８には、燃料を供給する配管が接続される。

冷水配管は、密閉式であり、冷熱源機器である冷凍機７４の蒸発器（エバポレータ）で発生した冷水（通常５℃〜７℃）を空調機７２の冷却器８０まで送り、約１０℃〜１２℃に昇温した冷水還水を、再び冷凍機７４の蒸発器まで戻す配管である。また、冷却水配管は、開放式であり、冷熱源機器である冷凍機７４の凝縮器（コンデンサ）から送り出される３７℃程度の冷却水を冷却塔７６まで送り、冷却塔７６で約３２℃まで冷却し、冷凍機７４の凝縮器まで送り返す配管である。さらに、温水配管は、密閉式であり、温熱源機器であるボイラ７８で発生した温水（４０℃〜６０℃程度）を空調機７２の加熱器８２まで送水し、ボイラ７８まで還水して循環させる配管である。

空調機７２は、さらに、給気ダクト８６と還気ダクト８８とを備えても良い。その場合には、給気ダクト８６は、冷却器８０および加熱器８２を使用して温度調節された空気を居室空間６６ａに給送し、還気ダクト８８は、居室空間６６ａを通過した空気を居室空間６６ａから返送する。また、居室空間６６ａの天井５８および内壁５４の少なくとも一方は、給気ダクト８６に接続された給気口を備えると共に還気ダクト８８に接続された還気口を備える。即ち、給気口と還気口は、居室空間６６ａの天井５８および内壁５４の少なくとも一方であれば、どこにいくつあっても良い。

また、その場合には、排熱装置１６としての熱交換装置１１６は、第１熱交換装置１１６ａと第２熱交換装置１１６ｂとから成り、第１熱交換装置１１６ａは、給気口に近接した位置（例えば、排熱装置１６ａ）に配置され、第２熱交換装置１１６ｂは、還気口に近接した位置（例えば、排熱装置１６ｂ）に配置されても良い。さらに、伝熱装置１４としての液冷装置１１４は、第１液冷装置１１４ａまたは第３液冷装置１１４ｃと第２液冷装置１１４ｂまたは第４液冷装置１１４ｄとを有し、第１液冷装置１１４ａまたは第３液冷装置１１４ｃは、蓄電装置１２の下から第１熱交換装置１１６ａまでの間（例えば、伝熱装置１４ａ）に設置され、第２液冷装置１１４ｂまたは第４液冷装置１１４ｄは、蓄電装置１２の下から第２熱交換装置１１６ｂまでの間（例えば、伝熱装置１４ｂ）に設置されても良い。

伝熱装置１４としての液冷装置１１４は、さらに、バルブ１１８とバルブ制御部１２０とを有し、そのバルブ１１８は、液体を循環させる配管を第１熱交換装置１１６ａの配管および第２熱交換装置１１６ｂの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。具体的には、上述の第１形態の配管構成または上述の第２形態の配管構成と同様である。

バルブ制御部１２０は、空調機７２に供給される外気の温度に基づいてバルブ１１８を動作させても良い。具体的には、そのバルブ制御部１２０は、空調機７２に供給される外気の温度が夏季のように高い場合には、還気口に近接した位置に配置された第２熱交換装置１１６ｂで排熱するように制御する。また、空調機７２に供給される外気の温度が冬季のように低い場合には、給気口に近接した位置に配置された第１熱交換装置１１６ａで排熱するように制御する。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができる。なお、春季と秋季には、第１熱交換装置１１６ａおよび第２熱交換装置１１６ｂの両方で排熱するように制御しても良い。

次に、第２の実施形態の排熱装置および伝熱装置について説明する。
第２の実施形態では、排熱装置１６は、配管内を流動する作動液蒸気の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置である。また、伝熱装置１４は、蓄電装置１２で作動液が加熱されて蒸発し、熱交換装置で作動液蒸気が冷却されて凝縮することによって熱を伝導するヒートパイプである。なお、配管内を流動する作動液の種類（例えば、水）や配管の材質（例えば、銅）は、蓄電装置１２から排熱装置１６に熱を伝導できさえすれば特に限定的ではない。

次に、蓄電装置１２を構成する二次電池１２ａについて説明する。図４は、図１に示すビル用蓄電システムに使用される二次電池の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
二次電池１２ａの性能、構成は、ビルで使用される電力を充放電できさえすれば特に限定的ではないが、二次電池の単セルのエネルギー密度は、５０Ｗｈ／ｋｇ以上であり、パワー密度は、５０Ｗ／ｋｇであるのが望ましい。本発明のビル用蓄電システム１０は、このように高性能な二次電池を含む蓄電装置１２でも十分に排熱することができる。

二次電池１２ａは、仮想電池４２を複数個（図示例では４個）直列接続してなるハイブリッド蓄電池であり、仮想電池４２は、非水溶液を電解液として用いる非水溶液系二次電池と、水系電解液を用いる水溶液系二次電池と、を並列接続してなるのが望ましい。また、非水溶液系二次電池は、リチウムイオン二次電池４２ａ（ＬｉＢ）であり、水溶液系二次電池は、鉛蓄電池４２ｂ（ＰｂＢ）であるのが望ましい。

各仮想電池４２は、さらに、各仮想電池間の充電レベルを揃えたり、そのバランスを所定の範囲に保ったりする仮想電池バランス回路４４を有するのが望ましい。また、ハイブリッド蓄電池では、各リチウムイオン二次電池４２ａと各鉛蓄電池４２ｂとは並列接続されて各仮想電池４２を構成している必要があるが、複数（図示例では４個）の仮想電池４２は、直列接続されているので、複数（図示例では４個）の直列接続されたリチウムイオン二次電池４２ａから成るリチウムイオン二次電池群４２ａ−ｇと、複数（図示例では４個）の直列接続された鉛蓄電池４２ｂから成る鉛蓄電池群４２ｂ−ｇと、をユニットとして構成し、各リチウムイオン二次電池４２ａと各鉛蓄電池４２ｂとが並列接続されるように構成しても良い。このようにユニット化することで、同種の二次電池を一体として取り扱うことができ、特に、リチウムイオン二次電池群４２ａ−ｇのカセットモジュール化を容易にすることができる。同様に、複数（図示例では４個）の直列接続された仮想電池バランス回路４４から成る仮想電池バランス回路群４４−ｇをユニットとして構成しても良い。

各リチウムイオン二次電池４２ａは、過温度、過電流、過充電および過放電の各保護回路を備えた電池管理システム４６を有するのが望ましい。電池管理システム４６は、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）ともいい、過温度の保護回路は、例えば、６１℃以上または０℃以下で作動するように設定され、過電流の保護回路は、例えば、８１〜１１７Ａ以上で作動するように設定され、過充電の保護回路は、例えば、４．２Ｖ以上で作動するように設定され、過放電の保護回路は、例えば、２．４Ｖ以下で作動するように設定される。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム１０は、蓄電装置１２にリチウムイオン二次電池４２ａが含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができる。
本発明のビル用蓄電システムは、基本的に以上のように構成される。

以上、本発明のビル用蓄電システムについて詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。

本発明のビル用蓄電システムは、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱することができるという効果に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができるという効果および蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができるという効果もあるので、産業上有用である。

１０ ビル用蓄電システム
１２ 蓄電装置
１２ａ 二次電池
１２ｂ 電力変換部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 伝熱装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ 排熱装置
２０ 商用電力供給ライン
２２ 商用電源
２４ 電力計
２６ 分電盤
２８ コンセント
３０ 切換装置
３２ 充電スイッチ
３４ 放電スイッチ
３６ ダイオード
３８ 充放電制御部
４２ 仮想電池
４２ａ リチウムイオン二次電池
４２ａ−ｇ リチウムイオン二次電池群
４２ｂ 鉛蓄電池
４２ｂ−ｇ 鉛蓄電池群
４４ 仮想電池バランス回路
４４−ｇ 仮想電池バランス回路群
４６ 電池管理システム
５０ ビル
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 床スラブ
５２ｄ 天井スラブ
５４、５４ａ、５４ｂ 内壁
５６ 床
５８ 天井
６０ フロア空間
６２、６２ａ、６２ｂ 配管空間
６４ 床下空間
６６ 床上空間
６６ａ 居室空間
６６ｂ 天井空間
７０ 空調システム
７２ 空調機
７４ 冷凍機
７６ 冷却塔
７８ ボイラ
８０ 冷却器
８２ 加熱器
８４ 外気ダクト
８６ 給気ダクト
８８ 還気ダクト
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ 液冷装置
１１６、１１６ａ、１１６ｂ 熱交換装置
１１８、１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ、１１８ｅ、１１８ｆ、１１８ｇ、１１８ｈ バルブ
１２０、１２０ａ、１２０ｂ バルブ制御部

Claims (9)

1. ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池、および前記二次電池に接続され、前記二次電池への充電電力と前記二次電池からの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部から成る蓄電装置と、
   前記蓄電装置で発生した熱を伝導する伝熱装置と、
   前記伝熱装置によって伝導された熱を排出する排熱装置と、を有し、
   前記ビルの各階は、床スラブと前記床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、前記床スラブに垂直に設置された内壁および前記床スラブに平行に設置された床を備え、
   前記ビルの各階のフロア空間は、前記ビルの外壁と前記内壁との間または複数の前記内壁の間の配管空間と、前記配管空間を除く前記床スラブと前記床との間の床下空間と、前記配管空間を除く前記床と前記上階床スラブとの間の床上空間と、から成り、
   前記蓄電装置は、前記床下空間に配置され、
   前記排熱装置は、前記配管空間、前記床上空間および前記ビルの外部空間の少なくとも１つの空間に配置されるビル用蓄電システム。
2. 前記排熱装置は、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、
   前記伝熱装置は、前記蓄電装置と前記熱交換装置との間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置である請求項１に記載のビル用蓄電システム。
3. 前記ビルの各階は、さらに、前記床と前記上階床スラブとの間に、前記床に平行に設置された天井を備え、
   前記ビルの各階の床上空間は、前記配管空間を除く前記床と前記天井との間の居室空間と、前記配管空間を除く前記天井と前記上階床スラブとの間の天井空間と、から成り、
   前記排熱装置は、前記居室空間および前記天井空間の少なくとも１つの空間に配置される請求項２に記載のビル用蓄電システム。
4. 前記ビルは、温度調節された空気を前記居室空間に給送する給気ダクトと、前記居室空間を通過した空気を前記居室空間から返送する還気ダクトと、を有する空調機を備え、
   前記居室空間の天井および内壁の少なくとも一方は、前記給気ダクトに接続された給気口を備えると共に前記還気ダクトに接続された還気口を備え、
   前記熱交換装置は、前記給気口に近接した位置に配置された第１熱交換装置と、前記還気口に近接した位置に配置された第２熱交換装置と、から成り、
   前記液冷装置は、前記蓄電装置と前記第１熱交換装置との間に設置された第１液冷装置と、前記蓄電装置と前記第２熱交換装置との間に設置された第２液冷装置と、液体を循環させる配管を前記第１熱交換装置の配管および前記第２熱交換装置の配管のいずれか一方または両方に切り換えるバルブと、前記空調機に供給される外気の温度に基づいて前記バルブを動作させるバルブ制御部と、を有する請求項３に記載のビル用蓄電システム。
5. 前記排熱装置は、配管内を流動する作動液蒸気の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、
   前記伝熱装置は、前記蓄電装置で作動液が加熱されて蒸発し、前記熱交換装置で作動液蒸気が冷却されて凝縮することによって熱を伝導するヒートパイプである請求項１に記載のビル用蓄電システム。
6. 前記二次電池の単セルのエネルギー密度は、５０Ｗｈ／ｋｇ以上であり、パワー密度は、５０Ｗ／ｋｇである請求項１〜５のいずれか１項に記載のビル用蓄電システム。
7. 前記二次電池は、非水溶液を電解液として用いる非水溶液系二次電池と、水系電解液を用いる水溶液系二次電池と、を並列接続してなる仮想電池を複数個直列接続してなるハイブリッド蓄電池である請求項６に記載のビル用蓄電システム。
8. 前記非水溶液系二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、前記水溶液系二次電池は、鉛蓄電池である請求項７に記載のビル用蓄電システム。
9. 前記リチウムイオン二次電池のそれぞれは、過温度、過電流、過充電および過放電の各保護回路を備えた電池管理システムを有する請求項８に記載のビル用蓄電システム。

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