JP6391583B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置を備えた二次電池に関する。

一般に、電力系統の周波数調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整は、系統内の複数の発電機や蓄電池等により実施される。また、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整や、自然エネルギー発電装置からの発電電力の変動緩和も、複数の発電機や蓄電池等により実施される場合が多い。蓄電池は、一般的な発電機に比べて、高速に出力電力を変更することができ、電力系統の周波数調整、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整に有効である。

そして、電力系統に接続される高温動作型の蓄電池として、例えばナトリウム−硫黄電池（以下、ＮａＳ電池と記す）が挙げられる。このＮａＳ電池は、活物質である金属ナトリウム及び硫黄が固体電解質管により隔離収納された構造の二次電池である。そのため、ＮａＳ電池は、約３００℃に加熱されると、溶融された両活物質の電気化学反応により、所定のエネルギーが発生する。そして、通常、ＮａＳ電池は、複数の単電池を立設集合し、相互に接続したモジュール電池の形で用いられている。すなわち、モジュール電池は、複数の単電池を直列に接続した回路（ストリング）を並列に接続してブロックを構成し、さらに、該ブロックを少なくとも２以上直列に接続した上で断熱容器に収容した構造を有する。

ＮａＳ電池の使用にあたっては、複数の断熱容器を鉛直方向に積載（段積み）して１つのモジュール列を構成し、このモジュール列を複数個並置して、１つのパッケージを構成する。そして、パッケージの各モジュール電池を制御する制御装置を設置するようにしている（例えば特開２００４−５５３７３号公報参照）。

特開２００４−５５３７３号公報では、さらに、パッケージ内の温度調節方法として、パッケージ下部若しくは側面に外部と通じる吸気開口部を備え、パッケージ上部に外部と通じる排気開口部を有し、排気開口部の開口率を変えるようにしている。

ところで、夏季や冬季等の電力系統の負荷が高い場合、放電出力が高い、あるいは時間が長いことから、ＮａＳ電池の発熱量が真空断熱容器の熱損失を上回り、断熱容器内部への蓄熱を生じる場合があり得る。発熱と熱損失とのバランスが崩れて蓄熱が生じると、ＮａＳ電池の断熱容器の内部温度が上昇し過ぎることになる。電池容量を有しているにも関わらず温度が３６０℃を超過してしまうと、不具合の原因となり、好ましくない。そこで、例えば集合電池が収納される箱体を真空断熱構造とし、箱体の開口を閉塞する蓋体を大気断熱構造として、断熱容器内での蓄熱を回避することが考えられる。

その一方で、春季や秋季等の電力系統の負荷が低いときや、例えば風力発電等の発電変動平準化においては、放電時間が短いため、ＮａＳ電池の発熱量が断熱容器の熱損失を下回ることがある。この場合、ＮａＳ電池の作動を良好に保つために、電池モジュールの温度維持にかかるヒータの消費電力が過大になることがあり得る。ヒータの消費電力が過大になれば、ＮａＳ電池の消費電力量（充電電力量＋ヒータ電力量）に対する放電電力量の比を表す充放電効率が低下してしまい、好ましくない。そこで、断熱容器の箱体及び蓋体を共に真空断熱構造とし、断熱容器内での蓄熱を利用して、充放電効率の低下を抑制することが考えられる。

このように、最適な二次電池の運転のためには、負荷の高低に応じて、断熱容器の断熱構造を変えることが挙げられるが、全ての断熱容器に対して、このような方策を行うのは困難であり、現実的ではない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、負荷の高低に応じて断熱容器の物理的な断熱構造を変えることなく、最適な運転を行うことができる二次電池を提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係る二次電池は、上面に開口を有し、内部に複数の単電池で構成された集合電池が収納された断熱構造の箱体と、前記箱体の前記開口を閉塞する断熱構造の蓋体と、少なくとも前記箱体と前記蓋体との間に設置され、内部を流体が流通するダクトとを有することを特徴とする。すなわち、本発明は、外部から流体を取り入れ、内部を前記流体が流通し、外部へ前記流体を排出するダクトを有することを特徴とする。ここで、外部とは、二次電池の外部を示す。

先ず、春季や秋季等の電力系統の負荷が低いときや、例えば風力発電等の発電変動平準化においては、放電時間が短いため、従来では、ＮａＳ電池の発熱量が断熱容器の熱損失を下回ることがあった。この場合、充放電効率が低下するおそれがある。しかし、この二次電池においては、箱体及び蓋体を共に断熱構造としたため、箱体内での蓄熱を利用することができ、ヒータ電力を使用したとしても、少ない電力で済み、充放電効率の低下を抑えることができる。

一方、夏季や冬季等の電力系統の負荷が高い場合、放電出力が高い、あるいは時間が長いことから、ＮａＳ電池の発熱量が二次電池の熱損失を上回るおそれがある。特に、二次電池では、箱体及び蓋体を共に断熱性が高い断熱構造としているため、箱体内での蓄熱によって箱体の内部温度が上昇し過ぎるおそれがある。しかし、この二次電池では、少なくとも箱体と蓋体との間に設置され、内部を流体が流通するダクトを有する。そのため、二次電池の外部から冷えた流体が二次電池内のダクトを流通し、熱を吸収、さらに二次電池の外部へ高温となった流体が放出され、箱体内の熱が箱体外に放出される。すなわち、箱体内が放熱される。これによって、箱体及び蓋体が共に真空断熱容器のような高い断熱性を持った容器であっても、箱体内が効率よく冷却される。その結果、放電出力が高い、あるいは時間が長くても、箱体内の温度を規定の温度範囲に維持させることができ、箱体内の集合電池を最適な動作環境で運転することが可能となる。

［２］ 本発明において、前記ダクトが金属製であり、前記集合電池と前記ダクト間に設置され、少なくとも電気絶縁性を有する板部材を有してもよい。この場合、ダクトが金属製であっても、ダクトが集合電池に接触することを防止することができ、単電池間の短絡を回避することができる。

［３］ 本発明において、前記ダクトが前記蓋体の下面に設置され、前記ダクトと前記集合電池との間に砂が設置されていてもよい。砂の熱伝導率が小さいため、ダクト内の流体の温度が高さ方向の熱伝導で集合電池に到達するまでに緩和され、集合電池内における単電池の高さ方向の温度をより均一にすることができる。

［４］ 本発明において、前記箱体と前記集合電池との隙間並びに前記箱体と前記蓋体との間に砂が充填され、前記ダクトは、少なくとも前記集合電池に向かって延びる複数のフィンを有してもよい。なお、前記フィンとしては、平板形フィン、波形フィン、片状フィン等が挙げられる。

この場合、箱体と蓋体との間に砂が充填されていても、集合電池からダクトへの熱伝導を高めることができ、箱体内の温度を効率よく低下させることができる。また、フィンを取り付けることにより、ダクトの構造剛性が高くなり、高温の箱体と管路内の低温の流体による熱変形を防止することができる。これにより、ダクトのうち、少なくとも箱体内に発生した熱を流体と共に輸送する部分（熱輸送部）の管路の全体にわたって好ましい高さの範囲を維持させることができる。

［５］ 本発明において、前記ダクトは、流体が導入される金属製の流体導入部と、前記流体導入部の下流側であって、且つ、前記蓋体と前記箱体との間に設置され、少なくとも前記箱体内に発生した熱を前記流体と共に輸送する金属製の熱輸送部と、前記熱輸送部の下流側に設けられ、前記熱を前記流体と共に外方に放出する金属製の熱放出部とを有してもよい。

これにより、流体導入部を通じて熱輸送部に導入された流体が箱体と蓋体との間を流通することとなる。通常、集合電池にて発生した熱は上方（蓋体）に向かって伝搬することから、上方に伝搬した熱は、ダクトを流れる流体と共に下流側に輸送され、熱放出部を介して箱体外に放出される。

［６］ この場合、前記蓋体は、天壁及び庇を備え、前記流体導入部は、前記箱体の第１側壁に沿い、且つ、前記蓋体の前記庇と前記箱体の前記第１側壁との間に向けて設置され、前記熱輸送部は、前記蓋体の前記天壁と前記箱体との間に設置され、前記熱放出部は、前記箱体の前記第１側壁と対向する第２側壁と前記蓋体の前記庇との間から前記箱体の前記第２側壁に沿って設置されていてもよい。

共に真空断熱構造を有する箱体と蓋体との間に、容易にダクトを設置することができ、しかも、集合電池から発生する熱が伝搬する部分に熱輸送部を設置することができる。

［７］ さらに、前記箱体の少なくとも前記第１側壁及び前記第２側壁がそれぞれ金属製であり、前記流体導入部は、前記箱体の前記第１側壁と離間して設置され、前記熱放出部は、前記箱体の前記第２側壁に接触して設置されていてもよい。

仮に、流体導入部が第１側壁に接触していると、箱体内の熱が第１側壁を通じて流体導入部に伝達し、ダクトに供給された段階の流体の温度が上昇し、冷媒としての機能を果たせなくなるおそれがある。しかし、流体導入部を、箱体の第１側壁と離間して設置することで、このような不都合を回避することができ、熱輸送部に冷媒として機能する流体を導入させることができる。熱放出部を、箱体の第２側壁に接触して設置することで、熱輸送部を通じて輸送された熱は、熱放出部から流体と共に放出されるほか、金属製の箱体の第２側壁に伝達して外部に放散されることから、効率よく熱を放出することができる。

［８］ この場合、前記流体導入部と前記箱体の前記第１側壁との間に、緩衝材が介在していてもよい。流体導入部を、容易に箱体の第１側壁と離間して設置することができる。

［９］ 前記緩衝材は、断熱機能を有することが好ましい。この場合、緩衝材を断熱材にて構成してもよい。箱体内の熱が第１側壁を通じて流体導入部に伝達することを防止することができる。

［１０］ 前記流体導入部は、外部に設置されたファンからの流体が供給される流体供給部と、前記流体供給部に供給された前記流体を前記熱輸送部に案内する流体案内部とを有し、前記流体案内部での前記流体の案内方向は、前記流体供給部に対する前記流体の供給方向を法線とする面に沿い、且つ、前記蓋体の天壁に向かう方向であってもよい。これにより、ファンから出力される流体をスムーズに熱輸送部に流通させることができる。

［１１］ この場合、前記流体供給部は、エアーチャンバを有し、前記エアーチャンバの出口の管路が狭くなっていてもよい。これにより、エアーチャンバ内で流体の圧力を一定に上昇させて流通させ、管路内の流れを偏ることなく流速一定で流すことができる。

［１２］ 本発明において、前記熱放出部での流体の温度は、前記流体導入部での流体の温度に対して、＋６０℃以下であることが好ましい。さらに好ましくは＋４０℃以下である。流体導入部と熱放出部との温度の傾斜を小さくすることで、箱体内部の単電池間の冷却による温度差を小さくでき、単電池の劣化を均一にすることができる。また、外部へ放出される流体温度が室温とほぼ変わらないことからメンテナンス作業時における火傷を防ぐことができる。

［１３］ この場合、前記ダクトの幅方向が前記単電池の並列方向であり、前記ダクトの長さ方向が前記単電池の直列方向であってもよい。

［１４］ 本発明において、前記流体導入部、前記熱輸送部及び前記熱放出部の各前記管路の高さは、１０〜３０ｍｍであることが好ましい。１０ｍｍ未満だと、圧力損失が大きくなる。そのため、流体駆動機として強制冷却のためにファン等を使用する形態においては、ファンの駆動能力を大きくする必要がある。これは、ファンの寸法や駆動電力が高くなり、電池としてのエネルギー密度やシステム効率の低下につながると共に、コストの高価格化につながり、好ましくない。３０ｍｍを超えると、熱輸送部内で対流が発生してしまい、箱体内の熱が放出しやすく断熱性能が損なわれてしまうおそれがある。

［１５］ また、本発明において、前記蓋体と前記ダクトとを一体化してもよい。これにより、蓋体とダクトを別部品としていた場合よりも、蓋体とダクトの重なる部分の２枚の金属部を１枚とすることが可能となり、熱伝導性の良い金属部分の面積（放熱面積）を減らすことが可能になる。また、部品点数が減るため、二次電池の組立が容易になり、組立工数の削減、組立時間の短縮化を図ることができる。

［１６］ また、本発明において、前記蓋体は、天壁及び庇を備え、前記流体導入部は、前記箱体の第１側壁に沿い、且つ、前記蓋体の前記庇と前記箱体の前記第１側壁との間に向けて設置され、前記熱輸送部は、前記蓋体の前記天壁と前記箱体との間に設置され、且つ、前記箱体の中央部分から周辺部分にかけて渦巻き状に配管され、前記熱放出部は、前記箱体の前記第１側壁と前記蓋体の前記庇との間から前記箱体の前記第１側壁に沿って設置されていてもよい。

［１７］ あるいは、本発明において、前記蓋体は、天壁及び庇を備え、前記流体導入部は、前記蓋体における前記天壁の中央部に形成された貫通孔を有し、前記熱輸送部は、前記蓋体の前記天壁と前記箱体との間に設置され、少なくとも前記箱体内に発生した熱を、前記貫通孔を通じて導入された前記流体と共に輸送し、前記熱放出部は、前記箱体の第１側壁と前記蓋体の前記庇との間から前記箱体の前記第１側壁に沿って設置された第１熱放出部と、前記箱体の前記第１側壁と対向する第２側壁と前記蓋体の前記庇との間から前記箱体の前記第２側壁に沿って設置された第２熱放出部とを少なくとも有するようにしてもよい。

［１８］ あるいは、本発明において、前記蓋体は、天壁及び庇を備え、前記流体導入部は、前記蓋体における前記庇の一方の側壁に形成された第１貫通孔を有し、前記熱輸送部は、前記蓋体の前記天壁と前記箱体との間に設置され、少なくとも前記箱体内に発生した熱を、前記第１貫通孔を通じて導入された前記流体と共に前記熱放出部に向けて輸送し、前記熱放出部は、前記蓋体における前記庇の前記一方の側壁と対向する他方の側壁に形成された第２貫通孔を有してもよい。

［１９］ 本発明において、前記箱体内に設置されたヒータと、前記ダクトと前記箱体との間に設置され、前記箱体の開口面積よりも狭い断熱材とを有し、前記箱体は、互いに対向する第１側壁と第２側壁とを有し、前記断熱材は、前記箱体のうち、前記ダクトによる流体の導入側である前記第１側壁寄りに設置されていてもよい。

冷えた流体がダクトに供給されると、流体の温度が低いため、その温度差に応じて多くの熱が奪われ、箱体内のうち、流体導入側である第１側壁近辺が冷え、箱体内の温度分布が悪化する場合がある。このような場合は、ヒータが通電され、流体の導入とヒータへの通電とが行われることから、システム効率が低下するおそれがある。

そこで、流体の導入側を第１側壁寄りとした場合、ダクトと箱体との間に断熱材を設置することで、第１側壁付近の温度を低減させることが可能となる。その結果、流体の導入中であっても、ヒータに通電させる必要がなくなり、システム効率の低下を抑制することができるため、さらに好ましい。

本発明に係る二次電池によれば、負荷の高低に応じて断熱容器の断熱構造を変えることなく、最適な運転を行うことができる。

図１Ａは本実施の形態に係る二次電池の構成を一部省略して示す縦断面図であり、図１Ｂは二次電池の箱体を上面から見て示す平面図である。 図２Ａは本実施の形態に係る二次電池の構成を分解して示す縦断面図であり、図２Ｂは空気導入部の一構成例を示す正面図である。 箱体内に収容された集合電池を一部省略して示す回路図である。 ダクトの一例を示す斜視図である。 冷却制御部及びヒータ制御部の一例を示すブロック図である。 蓋体、箱体及びダクトを空気の導入方向から見て示す縦断面図である。 図７Ａは第１変形例に係る二次電池を一部省略して示す縦断面図であり、図７Ｂは第１変形例の箱体とダクトを上面から見て示す平面図である。 第２変形例に係る二次電池を一部省略して示す縦断面図である。 図９Ａは第３変形例に係る二次電池を一部省略して示す縦断面図であり、図９Ｂは二次電池の箱体を上面から見て示す平面図である。 第３変形例において、断熱材を一部露出させて設置した状態を一部省略して示す縦断面図である。 図１１Ａは第３変形例において第３側壁及び第４側壁に沿ってそれぞれ断熱材を設置した状態を空気の導入方向から見て示す縦断面図であり、図１１Ｂは第３変形例に係る二次電池の箱体を上面から見て示す平面図である。 図１２Ａは第３変形例において第１側壁及び第２側壁に沿ってそれぞれ断熱材を設置した箱体を上面から見て示す平面図であり、図１２Ｂは第３変形例において第１側壁〜第４側壁に沿ってそれぞれ断熱材を設置した箱体を上面から見て示す平面図である。 図１３Ａは第４変形例に係る二次電池を一部省略して示す縦断面図であり、図１３Ｂは第５変形例に係る二次電池を一部省略して示す縦断面図である。

以下、本発明に係る二次電池を例えばＮａＳ電池に適用した実施の形態例を図１Ａ〜図１３Ｂを参照しながら説明する。

本実施の形態に係る二次電池１０は、図１Ａ〜図２Ｂに示すように、例えば鋼材で構成された基台１２と、該基台１２上に載置固定された箱体１４と、箱体１４内に収容された多数の単電池１６からなる集合電池１８と、箱体１４の開口を閉塞する蓋体２０とを有する。単電池１６は例えば円筒状を有し、軸方向が鉛直方向に向けて箱体１４内に収容されている。

また、箱体１４の底面及び内壁面には、箱体１４内の温度を上昇させる際に使用されるヒータ２２がそれぞれ設置されている。さらに、単電池１６の破損、異常加熱、あるいは活物質の漏洩等に対応できるように、珪砂２４が箱体１４と集合電池１８との間隙に充填されている。

箱体１４は、例えば直方体に近い形状を有し、４つの側壁及び底壁を備え、上面開口とされている。箱体１４は、例えばステンレスからなる板材によって構成し、それ自体が中空部２６を有する箱状に形成されている。中空部２６は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部２６と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部２６には、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード２８を装填して、箱体１４を真空断熱構造としている。

蓋体２０は、天壁３０及び庇３２を備える。蓋体２０も上述した箱体１４と同様に、例えばステンレスからなる板材によって構成し、それ自体が中空部３４を有する箱状に形成されている。中空部３４は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部３４と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部３４には、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード３６を装填して、蓋体２０を真空断熱構造としている。

一方、集合電池１８は、図３に示すように、正極外部端子３８から負極外部端子４０に向かって２以上のブロック４２が直列接続されて構成されている。各ブロック４２は、２以上の単電池１６が直列接続した２以上の回路（ストリング４４）が並列に接続されて構成されている。正極外部端子３８は、箱体１４の第１側壁４６ａを介して外部に突出され、負極外部端子４０は、箱体１４の第２側壁４６ｂ（第１側壁４６ａと対向する側壁）を介して外部に突出されている。つまり、単電池１６の直列方向は、第１側壁４６ａから第２側壁４６ｂに向かう方向であり、単電池１６の並列方向は、第３側壁４６ｃから第４側壁４６ｄ（第３側壁４６ｃと対向する側壁）に向かう方向である。

上述したヒータ２２の内訳は、少なくとも箱体１４の底面に設置された底面ヒータ２２ｘと、第１側壁４６ａの内壁面に設置された第１側面ヒータ２２ａと、第２側壁４６ｂの内壁面に設置された第２側面ヒータ２２ｂとを有する。もちろん、第３側壁４６ｃの内壁面及び第４側壁４６ｄの内壁面にもそれぞれ側面ヒータ（第３側面ヒータ２２ｃ及び第４側面ヒータ２２ｄ）を設置してもよい。

箱体１４内の温度を計測するために、箱体１４の底面の中央であって、且つ、底面ヒータ２２ｘから例えば３ｍｍ〜１５ｍｍの位置に底面温度センサ１０２ａ（図１Ａ及び図１Ｂにおいて白丸で示す）が設置されている。また、第１側壁４６ａの内壁面の横方向中央、且つ、縦方向中央であって、第１側面ヒータ２２ａから例えば３ｍｍ〜１５ｍｍだけ離間した位置に側面温度センサ１０２ｂ（図１Ａ及び図１Ｂにおいて黒丸で示す）が設置されている。もちろん、側面温度センサ１０２ｂは、第２側壁４６ｂの内壁面の横方向中央、且つ、縦方向中央であって、第２側面ヒータ２２ｂから例えば３ｍｍ〜１５ｍｍだけ離間した位置に設けてもよい。

そして、二次電池１０は、図１Ａ〜図２Ｂに示すように、少なくとも箱体１４と蓋体２０との間に設置され、内部を空気４８が流通する金属製のダクト５０と、集合電池１８とダクト５０間に設置され、少なくとも電気絶縁性を有する板部材５２と、箱体１４の外部に設置され、ダクト５０に空気４８を流すファン５４と、ファン５４を駆動制御する冷却制御部５６と、ヒータ２２を通電制御するヒータ制御部５７（図５参照）とを有する。つまり、本実施の形態では、ダクト５０が蓋体２０の下面に設置され、ダクト５０と集合電池１８との間に珪砂２４が設置された形態となる。なお、本実施の形態では、ダクト５０を流通する流体として、空気４８を使用しているが、その他、窒素ガス、ヘリウムガス等の気体を使用することができる。ファン５４は二次電池１０に１台のみでなく、故障時の冗長性を考慮し複数台を設置し、駆動回路と接続することもできる。

ダクト５０は、空気４８が導入される金属製の空気導入部５８（流体導入部）と、空気導入部５８の下流側であって、且つ、蓋体２０と箱体１４との間に設置され、少なくとも箱体１４内に発生した熱を空気４８と共に輸送する金属製の熱輸送部６０と、熱輸送部６０の下流側に設けられ、熱を空気４８と共に外方に放出する金属製の熱放出部６２とを有する。

空気導入部５８は、箱体１４の第１側壁４６ａに沿い、且つ、蓋体２０の庇３２と箱体１４の第１側壁４６ａとの間に向けて設置されている。特に、空気導入部５８と箱体１４の第１側壁４６ａとの間に緩衝材６４（断熱材）が介在されて、空気導入部５８は、箱体１４の第１側壁４６ａと離間して設置されている。緩衝材６４としては断熱機能を有することが好ましい。本実施の形態では断熱材を用いた。

この空気導入部５８は、外部に設置されたファン５４からの空気４８が供給される空気供給部６６（流体供給部）と、空気供給部６６と連通し、空気供給部６６に供給された空気４８を熱輸送部６０に案内する空気案内部６８（流体案内部）とを有する。空気案内部６８での空気４８の案内方向は、空気供給部６６に対する空気４８の供給方向を法線とする面６９に沿い、且つ、蓋体２０の天壁３０に向かう方向である。

空気供給部６６は、エアーチャンバ７０を有し、該エアーチャンバ７０の管路７１は、図４に示すように、空気４８の主方向を法線方向とする断面７２の形状が長方形状であって、且つ、空気案内部６８に向かって断面７２の面積（特に、断面形状である長方形状の長辺７３）が徐々に大きくなる形状を有する。空気案内部６８の管路７４は、空気４８の主方向を法線方向とする断面７５の形状が長方形状であって、且つ、熱輸送部６０に向かって断面７５の面積が一定である形状を有する。ここで、管路とは、空気４８が流れる空間（内壁面で囲まれた空間）を指し、以下、同じである。エアーチャンバ７０の管路７１の高さｈａ（短辺７６の長さ）及び空気案内部６８の管路７４の高さｈｂ（短辺７７の長さ）は、１０〜３０ｍｍであり、特に、エアーチャンバ７０の管路７１の高さｈａ＞空気案内部６８の管路７４の高さｈｂの関係となっている。

一方、熱輸送部６０は、図１Ａに示すように、蓋体２０の天壁３０と箱体１４との間に設置されている。熱輸送部６０の下面６０ａの形状は、箱体１４の開口の形状と同じ長方形状であって、該下面６０ａのサイズは、箱体１４の開口のサイズとほぼ同じである。また、熱輸送部６０の下面６０ａ（集合電池１８（あるいは板部材５２）と対向する面）には、集合電池１８（あるいは板部材５２）に向かって延びる複数のフィン７８が設けられている。

フィン７８としては、例えば平板形フィン、波形フィン、片状フィン等が挙げられる。そして、複数のフィン７８を熱輸送部６０の下面６０ａに設ける場合は、例えば熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に延在する複数の平板形フィンや波形フィンを熱輸送部６０の長さ方向（単電池１６の直列方向）に配列したり、その逆に、熱輸送部６０の長さ方向（単電池１６の直列方向）に延在する複数の平板形フィンや波形フィンを熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に配列することが挙げられる。また、複数の片状フィンを設ける場合は、各片状フィンの板面の方向を熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に合わせて、熱輸送部６０の長さ方向（単電池１６の直列方向）に配列してもよいし、その逆でもよい。もちろん、板面の方向をランダムにして配列してもよい。熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）にフィン７８を配列する場合、フィン７８の配列数は、単電池１６の直列方向の単電池数ｓに対し、ｓの１／１〜１／４倍の範囲ごとに配列する。

熱輸送部６０の管路８０は、図４に示すように、空気４８の主方向を法線方向とする断面８２の形状が長方形状であって、且つ、熱放出部６２に向かって断面８２の面積が一定である形状を有する。熱輸送部６０の管路８０の高さｈｃ（短辺８３の長さ）は、上述した空気案内部６８と同様に、１０〜３０ｍｍである。

また、熱輸送部６０の管路８０内には、図２Ｂに示すように、管路８０の形状を維持するための複数の支持部８４が設置されている。支持部８４としては、平板形状、波形状、片状の部材を用いることができる。複数の支持部８４を熱輸送部６０の管路８０内に設ける場合は、例えば熱輸送部６０の長さ方向（単電池１６の直列方向）に延在する複数の平板状又は波形状の部材を熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に配列することが挙げられる。また、複数の片状の部材を設ける場合は、各片状の部材の板面方向を熱輸送部６０の長さ方向（単電池１６の直列方向）に合わせて、熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に配列することが挙げられる。もちろん、板面方向をランダムにして配列してもよい。また、支持部８４としては、例えばＬ字状金具やコ字状金具等も好ましく使用することができる。熱輸送部６０の幅方向（単電池１６の並列方向）に支持部８４を配列する場合、支持部８４の配列数は、２００〜１０００ｍｍ毎に配列する。

熱放出部６２は、図１Ａ及び図２Ａに示すように、箱体１４の第２側壁４６ｂと蓋体２０の庇３２との間から箱体１４の第２側壁４６ｂに沿って設置され、特に、箱体１４の第２側壁４６ｂに接触して設置されている。熱放出部６２の管路８６は、図４に示すように、空気４８の主方向を法線方向とする断面８８の形状が長方形状であって、且つ、下流側に向かって断面８８の面積が一定である形状を有する。熱放出部６２の管路８６の高さｈｄ（短辺９０の長さ）は、１０〜３０ｍｍである。熱放出部６２は、その全長が蓋体２０の庇３２の高さと同じ長さである。また、その長さが０ｍｍであることも好ましく使用することができる。

冷却制御部５６は、図５に示すように、ファン駆動判別部９４と、ファン駆動回路９６とを有する。ヒータ制御部５７は、底面ヒータ駆動判別部１０４と、底面ヒータ駆動回路１０６と、側面ヒータ駆動判別部１０８と、側面ヒータ駆動回路１１０とを有する。

ファン駆動判別部９４は、底面温度センサ１０２ａにて検知された温度Ｄｉが予め設定された上限しきい温度Ｄｔｈ１（例えば３３０〜３４０℃）以上となった段階で、ファン駆動回路９６に起動信号Ｓｄを出力し、温度Ｄｉが下限しきい温度Ｄｔｈ２以下となった段階で、ファン駆動回路９６に停止信号Ｓｓを出力する。ファン駆動回路９６は、起動信号Ｓｄの入力に基づいてファン５４を駆動して、ダクト５０に空気４８を供給し、停止信号Ｓｓの入力に基づいてファン５４を停止して、ダクト５０への空気４８の供給を停止する。

底面ヒータ駆動判別部１０４は、底面温度センサ１０２ａにて検知された温度Ｄｉが予め設定された下限しきい温度Ｄｔｈ３（例えば３００℃）以下となった段階で、底面ヒータ駆動回路１０６に起動信号Ｓｂｄを出力し、温度Ｄｉが下限しきい温度Ｄｔｈ３を超えた段階で、底面ヒータ駆動回路１０６に停止信号Ｓｂｓを出力する。底面ヒータ駆動回路１０６は、起動信号Ｓｂｄの入力に基づいて底面ヒータ２２ｘに通電し、停止信号Ｓｂｓの入力に基づいて底面ヒータ２２ｘへの通電を停止する。

側面ヒータ駆動判別部１０８は、側面温度センサ１０２ｂにて検知された温度Ｄｋが予め設定された下限しきい温度Ｄｔｈ３（例えば３００℃）以下となった段階で、側面ヒータ駆動回路１１０に起動信号Ｓｔｄを出力し、温度Ｄｋが下限しきい温度Ｄｔｈ３を超えた段階で、側面ヒータ駆動回路１１０に停止信号Ｓｔｓを出力する。側面ヒータ駆動回路１１０は、起動信号Ｓｔｄの入力に基づいて第１側面ヒータ２２ａ〜第４側面ヒータ２２ｄに通電し、停止信号Ｓｔｓの入力に基づいて第１側面ヒータ２２ａ〜第４側面ヒータ２２ｄへの通電を停止する。

もちろん、以下の制御方法も好ましく採用することができる。

すなわち、この制御方法は、ダクト５０を設置した二次電池１０とダクト５０に空気４８を必要放熱量に合わせた制御を行う。この制御方法としては、以下の第１制御方法〜第４制御方法が挙げられる。

第１制御方法は、二次電池１０の内部温度の値により、温度が低いときは風量を少なく、温度が高くなったときは、風量を増やす等、温度により放熱量を制御できるように、ファンの回転数変更による風量調節又はファンの駆動時間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比による平均風量調節により制御する。

第２制御方法は、予め予想された負荷変動や発電変動量により算出される電池の放電波形を予測し、放電出力が高い、あるいは時間が長い場合は、風量を増やす等、必要放熱量を予想し、ファンの回転数変更による風量調節又はファンの駆動時間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比による平均風量調節により制御する。

以下の第３制御方法及び第４制御方法は、二次電池１０の抵抗劣化を予想して制御する方法である。

すなわち、第３制御方法は、運転時の電圧値・電流値から、二次電池１０の抵抗値を計算により算出し、予め予測された放電波形により、内部発熱量を算出して、必要放熱量を予想し、ファンの回転数変更による風量調節又はファンの駆動時間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比による平均風量調節により制御する。

第４制御方法は、運転時の温度及び運転サイクルから二次電池１０の抵抗値を予想し、予め予測された放電波形により、内部発熱量を算出して、必要放熱量を予想し、ファンの回転数変更による風量調節又はファンの駆動時間のＯＮ／ＯＦＦデューティ比による平均風量調節により制御する。

次に、二次電池１０の作用について説明する。先ず、春季や秋季等の電力系統の負荷が低いときや、例えば風力発電等の発電変動平準化においては、放電時間が短いため、従来では、ＮａＳ電池の発熱量が断熱容器の熱損失を下回ることがあった。この場合、上述したように、充放電効率が低下するおそれがある。しかし、この二次電池１０においては、箱体１４及び蓋体２０を共に真空断熱構造としたため、箱体１４内での蓄熱を利用することができ、ヒータ電力を使用したとしても、少ない電力で済み、充放電効率の低下を抑えることができる。

一方、夏季や冬季等の電力系統の負荷が高い場合、放電出力が高い、あるいは時間が長いことから、ＮａＳ電池の発熱量が二次電池１０の熱損失を上回るおそれがある。特に、二次電池１０では、箱体１４及び蓋体２０を共に真空断熱構造としているため、箱体１４内での蓄熱によって箱体１４の内部温度が上昇し過ぎるおそれがある。しかし、この二次電池１０では、箱体１４内の温度が上限しきい温度Ｄｔｈ１以上となった段階で、冷却制御部５６がファン５４を駆動し、これにより、ファン５４の駆動に伴う冷えた空気４８がダクト５０に供給される。ダクト５０内に空気４８が供給されることで、箱体１４内の熱が熱輸送部６０で空気４８に移動し高温化する。高温化した空気４８は熱放出部６２を通じて箱体１４外に放出される。すなわち、箱体１４内が放熱される。これによって、箱体１４内が強制冷却され、箱体１４及び蓋体２０が共に断熱性が高い構造であっても、箱体１４内が効率よく冷却される。その結果、放電出力が高い、あるいは時間が長くても、箱体１４内の温度をほぼ３００〜３６０℃の温度範囲に維持させることができ、箱体１４内の集合電池１８を最適な動作環境で運転することが可能となる。

熱放出部６２での空気４８の温度は、空気導入部５８での空気４８の温度に対して、＋６０℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは＋４０℃以下である。空気導入部５８と熱放出部６２との温度の傾斜を小さくすることで、単電池１６の水平方向（直列方向）の温度差を１５℃以下にすることが可能となり、冷却による単電池１６間の温度差を小さくすることができ、集合電池１８としての性能を有効に取り出せると共に、単電池１６の劣化を均一にすることができる。また、外部へ放出される空気の温度が室温とほぼ変わらないことからメンテナンス作業時における火傷を防ぐことができる。

特に、集合電池１８とダクト５０の熱輸送部６０との間に、少なくとも電気絶縁性を有する板部材５２を設置したので、金属製のダクト５０が集合電池１８に接触することを防止することができ、単電池１６間の短絡を回避することができる。

本実施の形態では、ダクト５０が蓋体２０の下面に設置され、ダクト５０と単電池１６との間に珪砂２４が設置されている。この場合、珪砂２４の熱伝導率が小さい。そのため、ダクト５０内の空気４８の温度が、高さ方向の熱伝導で集合電池１８に到達するまでに緩和され、集合電池１８内の単電池１６の高さ方向の温度をより均一にすることができる。

また、ダクト５０と単電池１６の上部との間に、上述した珪砂２４のような断熱層を設けた形態となるため、ダクト５０内への空気４８の流通による冷却時に、単電池１６の上下の温度差を±１５℃にすることができる。このときの珪砂２４等の断熱層の熱抵抗をＲ１、単電池１６の熱抵抗をＲ２としたとき、熱抵抗の比（Ｒ１／Ｒ２）は、Ｒ１／Ｒ２＞８である。

ダクト５０の熱輸送部６０の下面６０ａに、集合電池１８（板部材５２）に向かって延びる複数のフィン７８を設けたので、箱体１４と蓋体２０との間に珪砂２４が充填されていても、集合電池１８からダクト５０への熱伝導を高めることができ、箱体１４内の温度を効率よく低下させることができる。

また、ダクト５０と珪砂２４で、輸送や地震等の振動により、珪砂２４の上面が凹凸となり、面接触が不均一になる場合が考えられる。しかし、複数のフィン７８により熱伝導を箱体１４内で水平方向に均一化でき、集合電池１８内部の単電池１６間の温度差を±１５℃以内にすることができる。その結果、内部の単電池１６間の冷却による温度差を小さくすることができ、集合電池１８としての単電池１６の個々の性能を十分に発揮させることができる。これは、単電池１６の劣化の抑制につながる。

ダクト５０は、空気４８が導入される金属製の空気導入部５８と、空気導入部５８の下流側であって、且つ、蓋体２０と箱体１４との間に設置され、少なくとも箱体１４内に発生した熱を空気４８と共に輸送する金属製の熱輸送部６０と、該熱輸送部６０の下流側に設けられ、熱を空気４８と共に外方に放出する金属製の熱放出部６２とを有する。この場合、空気導入部５８を通じて熱輸送部６０に導入された空気４８が箱体１４と蓋体２０との間を流通することとなる。通常、集合電池１８にて発生した熱は上方（蓋体２０）に向かって伝搬することから、上方に伝搬した熱は、ダクト５０を流れる空気４８と共に下流側に輸送され、熱放出部６２を介して箱体１４外に放出される。

また、空気導入部５８を、箱体１４の第１側壁４６ａに沿い、且つ、蓋体２０の庇３２と箱体１４の第１側壁４６ａとの間に向けて設置し、熱輸送部６０を、蓋体２０の天壁３０と箱体１４との間に設置し、熱放出部６２を、箱体１４の第２側壁４６ｂと蓋体２０の庇３２との間から箱体１４の第２側壁４６ｂに沿って設置したので、共に真空断熱構造を有する箱体１４と蓋体２０との間に、容易にダクト５０を設置することができ、しかも、集合電池１８から発生する熱が伝搬する部分に熱輸送部６０を設置することができる。

この場合、空気導入部５８を、箱体１４の第１側壁４６ａと離間して設置している。仮に、空気導入部５８が第１側壁４６ａに接触していると、箱体１４内の熱が第１側壁４６ａを通じて空気導入部５８に伝達して、ダクト５０に供給された段階の空気４８の温度が上昇し、冷媒としての機能を果たせなくなるおそれがある。しかし、空気導入部５８を、箱体１４の第１側壁４６ａと離間して設置することで、このような不都合を回避することができ、熱輸送部６０に冷媒として機能する空気４８を導入させることができる。特に、空気導入部５８と箱体１４の第１側壁４６ａとの間に、緩衝材６４（断熱材）を介在させることで、空気導入部５８を、容易に箱体１４の第１側壁４６ａと離間して設置することができる。しかも、熱放出部６２を、箱体１４の第２側壁４６ｂに接触して設置したので、熱輸送部６０を通じて輸送された熱は、熱放出部６２から空気４８と共に放出されるほか、金属製の箱体１４の第２側壁４６ｂに伝達して外部に放散されることから、効率よく熱を放出することができる。

また、空気導入部５８を、外部に設置されたファン５４からの空気４８が供給される空気供給部６６（エアーチャンバ７０）と、空気供給部６６に供給された空気４８を熱輸送部６０に案内する空気案内部６８とを有して構成し、空気案内部６８での空気４８の案内方向を、空気供給部６６に対する空気４８の供給方向を法線とする面６９に沿い、且つ、蓋体２０の天壁３０に向かう方向としたので、ファン５４から出力される空気４８をスムーズに熱輸送部６０に流通させることができる。

特に、エアーチャンバ７０の出口（空気案内部６８の入口でもある）の管路を狭くすることで、ファン５４から出力される空気４８をエアーチャンバ７０内にためて圧力を一定に上昇させて、出口から放出させることができる。

また、熱輸送部６０の管路８０が、空気４８の主方向を法線方向とする断面８２の形状が長方形状であって、且つ、熱放出部６２に向かって断面８２の面積が一定である形状を有するため、エアーチャンバ７０内で圧力を一定に上昇させて供給された空気４８を、流れが偏ることなく流速一定で、熱放出部６２に向かって流通させることができる。同様に、熱放出部６２の管路８６も、空気４８の主方向を法線方向とする断面８８の形状が長方形状であって、且つ、下流側に向かって断面８８の面積が一定である形状を有するため、圧力を一定にして供給された空気を、流れが偏ることなく流速一定で、ダクト５０外に向かって流通させることができる。また、空気案内部６８と熱放出部６２は、熱輸送部６０より下側に向いている。これにより、ファン５４が駆動していないとき、空気の自然対流による熱移動が抑えられ、二次電池１０の高い断熱性を維持することができる。

さらに、この二次電池１０では、図３に示すように、集合電池１８は、複数の単電池１６が空気４８の主方向に沿って直列に接続されている。ここで、１つのブロック４２に注目すると、ブロック４２を構成する複数のストリング４４のうち、第１側壁４６ａに近い単電池１６がよく冷やされ、第１側壁４６ａから遠い単電池１６の冷却度合いは低くなる。このような冷却度合いの違いは、１つのブロック４２を構成する複数のストリング４４において同じであるため、全てのストリング４４が充放電で使用され、特性や劣化の度合い等に偏りはほとんど生じなくなる。従って、ダクト５０を設置する場合、ダクト５０の幅方向を単電池１６の並列方向とし、ダクト５０の長さ方向（空気４８の主方向）を単電池１６の直列方向として設置することが好ましい。

また、二次電池１０では、空気案内部６８、熱輸送部６０及び熱放出部６２の各管路の高さｈｂ、ｈｃ及びｈｄを、１０〜３０ｍｍに設定している。これは、１０ｍｍ未満だと、圧力損失が大きくなり、ファン５４の駆動能力を大きくする必要がある。これは、ファン５４の寸法や駆動電力が高くなり、電池としてのエネルギー密度やシステム効率の低下につながると共に、コストの高価格化につながり、好ましくない。３０ｍｍを超えると、熱輸送部６０内で対流が発生してしまい、箱体１４内から放熱しやすくなり断熱性能が低下する。従って、空気案内部６８、熱輸送部６０及び熱放出部６２の各管路の高さｈｂ、ｈｃ及びｈｄは１０〜３０ｍｍが好ましい。

ところで、水平方向に設置された熱輸送部６０は、管路８０の中央部分が撓み易いことと、真空断熱構造を有する蓋体２０の重みによって、上述した管路８０の高さｈｃを１０〜３０ｍｍに維持できない場合がある。そこで、熱輸送部６０の管路８０内に複数の支持部８４を設置することが好ましい。これにより、熱輸送部６０の管路８０の全体にわたって１０〜３０ｍｍを維持させることができ、しかも、熱輸送部６０にて蓋体２０を支持することも可能となる。この場合、例えば熱輸送部６０内の支持部８４を単電池１６の直列方向に沿って設置し、熱輸送部６０の下面６０ａのフィン７８を単電池１６の並列方向に沿って設置することで、熱輸送部６０を支持部８４とフィン７８とで十字状に支持することになり、ダクト５０の熱変形防止効果を高めることができる。

また、フィン７８の配列数は、単電池１６の直列方向の単電池数ｓに対し、ｓの１／１〜１／４倍の範囲ごとに配列することが好ましい。フィン７８の数が少ない場合、集合電池１８内部の単電池１６間で冷却度合いに差ができる。その結果、単電池１６間の温度差が大きくなり、単電池１６個々の十分な電気性能が得られなくなり、一部の単電池１６の劣化につながる。一方、フィン７８の数が多すぎると、多くの材料が必要になると共に、組み立て工数が増え、好ましくない。

また、熱輸送部６０の支持部８４の配列数は、２００〜１０００ｍｍ毎に配列することが好ましい。熱輸送部６０の高さｈｃは、１０〜３０ｍｍが好ましい。箱体１４の内部を温度３００〜３６０℃の高温で長期使用することから、熱変形や熱膨張を考慮すると、支持部８４は多いほうが好ましいが、支持部８４の数が多すぎると、多くの材料が必要になると共に、組み立て工数が増え、好ましくない。一方、熱変形に対し、熱輸送部６０の高さｈｃの許容高さ変化から、高さの２０倍以上が好ましい。

また、図６に示すように、ダクト５０の少なくとも熱輸送部６０のうち、空気４８が流れる管路８０の横幅Ｗａ（単電池１６の並列方向の長さ）を、単電池１６の並列方向の合計幅より１〜２列分短くすることが好ましい。この場合、熱輸送部６０内のうち、空気の導入方向から見て左右両側（第３側壁４６ｃ及び第４側壁４６ｄに近接する部分）に、空気の流通方向に沿った仕切り板１１２をそれぞれ設ける。これにより、管路８０の横幅Ｗａを、単電池１６の並列方向の合計幅より１〜２列分短くすることができる。ここで、熱輸送部６０における管路８０の横幅Ｗａを、単電池１６の並列方向の合計幅と同じにした場合、箱体１４の側面（第３側壁４６ｃ及び第４側壁４６ｄ）からの放熱とダクト５０への空気４８の流通による放熱とで、箱体１４の側面に近接する単電池１６が中央部分に配列された単電池よりも強く冷却されることになり、集合電池１８における単電池１６の並列方向の温度が不均一になるおそれがある。そこで、上述したように、ダクト５０の少なくとも熱輸送部６０における管路８０の横幅Ｗａ（単電池１６の並列方向の長さ）を、単電池１６の並列方向の合計幅より１〜２列分短くする。より詳しくは、ダクト５０の単電池１６の並列方向両側が箱体１４の側面（第３側壁４６ｃ及び第４側壁４６ｄ）まで到達しない程度に、管路８０の横幅Ｗａを短くする。これにより、箱体１４の側面に近接する単電池１６が強く冷却されるということがなくなり、集合電池１８における単電池１６の並列方向の温度を均一にすることが可能となる。

また、ダクト５０の空気導入部５８から熱輸送部６０の入口付近までの横幅Ｗｂ（単電池１６の並列方向の長さ：図４参照）を、単電池１６の並列方向の合計幅より１〜２列分短くし、熱輸送部６０の出口付近から熱放出部６２にかけての横幅Ｗｃ（図４参照）を、単電池１６の並列方向の合計幅より０〜１列分短くすることが好ましい。これにより、集合電池１８における単電池１６の直列方向の温度を均一にすることが可能となる。

次に、本実施の形態に係る二次電池１０のいくつかの変形例について、図７Ａ〜図１３Ｂを参照しながら説明する。

先ず、第１変形例に係る二次電池１０ａは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、上述した二次電池１０とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

すなわち、熱輸送部６０は、蓋体２０の天壁３０と箱体１４との間に設置され、且つ、図７Ｂに示すように、箱体１４の中央部分から周辺部分にかけて渦巻き状に配管されている。管路の断面形状は円形でもよいし、四角形等でもよい。熱輸送部６０は、箱体１４の第１側壁４６ａと蓋体２０の庇３２との間から箱体１４の第１側壁４６ａに沿って設置されている。

熱輸送部６０の管路を渦巻き状にして、管路長を大きくすることで、例えば複数の単電池１６を１つのファン５４で強制冷却する場合に、複数の単電池１６間において、多少の配管長に違いがあっても、空気抵抗に大きな差がなくなるため、各単電池１６に均等に空気を供給することができる。また、高温になるモジュール中央に、低温の空気を直接供給することで、重点的に冷却でき、箱体１４の温度を均一にできる。

次に、第２変形例に係る二次電池１０ｂは、図８に示すように、上述した二次電池１０とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

すなわち、蓋体２０とダクト５０とが一体化されて構成されている。図８では、蓋体２０の中空部３４にダクト５０を組み込むことで一体化された例を示す。蓋体２０とダクト５０との接触部分は気密封止され、蓋体２０の真空断熱構造が維持されている。蓋体２０とダクト５０との接触部分としては、例えば蓋体２０とダクト５０の空気案内部６８、蓋体２０とダクト５０のフィン７８、蓋体２０とダクト５０の熱放出部６２とが挙げられる。一体化する方法としては、その他、溶接やスタッドボルトで連結する等の方法が挙げられる。

蓋体２０とダクト５０を一体化することで、蓋体２０とダクト５０を別部品としていた場合よりも、蓋体２０とダクト５０の重なる部分の２枚の金属部を１枚とすることが可能となり、熱伝導性の良い金属部分の面積（放熱面積）を減らすことにつながり、熱効率を向上させることができる。また、部品点数が減るため、二次電池１０ｂの組立が容易になり、組立工数の削減、組立時間の短縮化を図ることができる。

次に、第３変形例に係る二次電池１０ｃは、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、上述した二次電池１０とほぼ同様の構成を有するが、箱体１４と蓋体２０との間に設置された断熱材１１４を有する点で異なる。

断熱材１１４は、箱体１４のうち、流体導入側である第１側壁４６ａ寄りに設置されている。図９Ａでは、珪砂２４とダクト５０との間に断熱材１１４が設置され、特に、珪砂２４内に断熱材１１４が埋め込まれた例を示している。もちろん、図１０に示すように、断熱材１１４の一部が珪砂２４内に埋め込まれてもよい。

ここで、断熱材１１４のサイズについて、図９Ｂを参照しながら説明する。先ず、箱体１４の第３側壁４６ｃの外側面から第４側壁４６ｄの外側面までの距離をＬａ、第３側壁４６ｃの内側面から第４側壁４６ｄの内側面までの距離をＬｂとする。断熱材１１４における第３側壁４６ｃから第４側壁４６ｄの方向（単電池１６の並列方向ｙ）に延びる距離をＬｃ、断熱材１１４における第１側壁４６ａから第２側壁４６ｂの方向（単電池１６の直列方向ｘ）に延びる距離をＬｄとする。また、箱体１４の第１側壁４６ａの内側面から第２側壁４６ｂの内側面までの距離をＬｅとする。

このとき、以下の大小関係を有する。
Ｌｃ≧Ｌａ、又は
Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌａ、又は
Ｌｃ≦Ｌｂ
Ｌｄ＜Ｌｅ／２
である。

断熱材１１４が設置されていない部分は、隙間１１６が形成される。従って、例えば断熱材１１４が珪砂２４上に載置されている場合や、一部が珪砂２４内に埋め込まれている場合は、隙間１１６を通じて、箱体１４内の内容物、例えば珪砂２４等が露出することになり、上述したように、ダクト５０のフィン７８を通じて集合電池１８からダクト５０への熱伝導を高めることができる。

なお、断熱材１１４は箱体１４の上端面に載置されてもよいし、載置されなくてもよい。また、断熱材１１４の構成材料としては、セラミックファイバー等が挙げられる。

ところで、ファン５４の駆動に伴って冷えた空気４８がダクト５０に供給されると、空気４８の温度が低いため、その温度差に応じて多くの熱が奪われ、箱体１４内のうち、流体導入側である第１側壁４６ａ近辺が冷やされることになる。その結果、通常であれば、側面温度センサ１０２ｂにて検知された温度Ｄｋが予め設定された下限しきい温度Ｄｔｈ３（例えば３００℃）以下となり、第１側面ヒータ２２ａ〜第４側面ヒータ２２ｄが通電されることになる。この場合、ファン駆動回路９６によるファン５４の駆動と、側面ヒータ駆動回路１１０による第１側面ヒータ２２ａ〜第４側面ヒータ２２ｄへの通電とが行われることから、システム効率が低下するおそれがある。

そこで、箱体１４と蓋体２０との間に断熱材１１４を設置することで、第１側壁４６ａの外側面の温度が箱体１４内部に伝わりにくくなる。その結果、ファン駆動回路９６によるファン５４の駆動中であっても、第１側面ヒータ２２ａ〜第４側面ヒータ２２ｄが通電するということを回避することができる。これにより、システム効率の低下を抑制することができるため、さらに好ましい。

また、図６に示すように、ダクト５０の少なくとも熱輸送部６０のうち、空気４８が流れる管路８０の横幅Ｗａを、仕切り板１１２によって、単電池１６の並列方向の合計幅より１〜２列分短くしている場合は、仕切り板１１２よりも外側の部分の空間１１７に空気４８が流通しないため、通常は、空気４８によって熱が奪われることはほとんどない。しかし、ダクト５０を金属等の熱伝導率が高い材料にて構成している場合は、空気４８による温度低下が、仕切り板１１２よりも外側の部分を構成する金属部を介して箱体１４の内部に伝わるおそれがある。この場合、熱収支が悪化し、システム効率が低下することとなる。

そこで、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、上述した断熱材１１４（図１１Ｂ参照）に加えて、第３側壁４６ｃに沿って断熱材１１４ａを配置し、第４側壁４６ｄに沿って断熱材１１４ｂを配置することが好ましい。これにより、空気４８による温度低下が、仕切り板１１２よりも外側の部分を構成する金属部を介して箱体１４の内部に伝わることを防ぐことができるため、熱収支の悪化を抑制することができる。

また、ダクト５０を流れる空気４８の流速を一定とした場合、箱体１４の第１側壁４６ａの内側面から第２側壁４６ｂの内側面までの距離Ｌｅ（図９Ｂ及び図１２Ａ参照）が短いと、空気４８に伝達する熱量が少なくなり、空気４８の温度が低い状態で、第２側壁４６ｂ側の熱放出部６２に到達することとなる。そのため、箱体１４内のうち、流体出力側の第２側壁４６ｂ近辺が冷やされることになり、熱収支が悪化し、エネルギー効率が低下する。そこで、図１２Ａに示すように、上述した断熱材１１４に加えて、第２側壁４６ｂに沿って断熱材１１４ｃを配置することが好ましい。これにより、上述した距離Ｌｅが短くても、空気４８による温度低下が、箱体１４の内部に伝わり難くなるため、熱収支の悪化を抑制することができる。

もちろん、図１２Ｂに示すように、上述した断熱材１１４に加えて、第３側壁４６ｃ、第４側壁４６ｄ及び第２側壁４６ｂに沿って断熱材１１４ａ、１１４ｂ及び１１４ｃを配置してもよい。設置する断熱材１１４の数は増えるが、熱収支の悪化を抑制する上で有効である。

次に、第４変形例に係る二次電池１０ｄは、図１３Ａに示すように、上述した二次電池１０とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

すなわち、空気導入部５８は、蓋体２０における天壁３０の中央部に形成された貫通孔１２０を有する。熱輸送部６０は、蓋体２０の天壁３０と箱体１４との間に設置され、少なくとも箱体１４内に発生した熱を、貫通孔１２０を通じて導入された空気４８と共に熱放出部６２に向けて輸送する。熱放出部６２は、箱体１４の第１側壁４６ａと蓋体２０の庇３２との間から箱体１４の第１側壁４６ａに沿って設置された第１熱放出部６２Ａと、箱体１４の第２側壁４６ｂと蓋体２０の庇３２との間から箱体１４の第２側壁４６ｂに沿って設置された第２熱放出部６２Ｂとを少なくとも有する。

第５変形例に係る二次電池１０ｅは、図１３Ｂに示すように、上述した二次電池１０とほぼ同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

すなわち、空気導入部５８は、蓋体２０における庇３２の一方の側壁に形成された第１貫通孔１２２Ａを有する。熱放出部６２は、蓋体２０における庇３２の一方の側壁と対向する他方の側壁に形成された第２貫通孔１２２Ｂを有する。熱輸送部６０は、蓋体２０の天壁３０と箱体１４との間に設置され、少なくとも箱体１４内に発生した熱を、第１貫通孔１２２Ａを通じて導入された空気４８と共に熱放出部６２の第２貫通孔１２２Ｂに向けて輸送する。

上述した第４変形例及び第５変形例は、夏季や冬季等の電力系統の負荷が高い場合等のように、放電出力が高い、あるいは時間が長い場合に好適である。しかし、蓋体２０に貫通孔を設ける関係で、断熱性が低いため、春季や秋季等の電力系統の負荷が低いときや、例えば風力発電等の発電変動平準化等の放電時間が短い場合は、貫通孔を塞ぐことが好ましい。

なお、本発明に係る二次電池は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、上述の例では、箱体と蓋体を共に真空断熱構造としたが、箱体と蓋体を共に大気断熱構造にしてもよい。もちろん、蓋体を大気断熱構造、箱体を真空断熱構造としてもよいし、蓋体を真空断熱構造、箱体を大気断熱構造としてもよい。

Claims (15)

1. 上面に開口を有し、内部に複数の単電池（１６）で構成された集合電池（１８）が収納された断熱構造の箱体（１４）と、
   前記箱体（１４）の前記開口を閉塞する断熱構造の蓋体（２０）と、
   少なくとも前記箱体（１４）と前記蓋体（２０）との間に設置され、内部を流体（４８）が流通するダクト（５０）とを有し、
   前記蓋体（２０）は、天壁（３０）及び庇（３２）を備え、
   前記ダクト（５０）は、
   前記流体（４８）が導入される金属製の流体導入部（５８）と、
   前記流体導入部（５８）の下流側であって、且つ、前記蓋体（２０）と前記箱体（１４）との間に設置され、少なくとも前記箱体（１４）内に発生した熱を前記流体（４８）と共に輸送する金属製の熱輸送部（６０）と、
   前記熱輸送部（６０）の下流側に設けられ、前記熱を前記流体（４８）と共に外方に放出する金属製の熱放出部（６２）とを有し、
   前記流体導入部（５８）は、前記箱体（１４）の第１側壁（４６ａ）に沿い、且つ、前記蓋体（２０）の前記庇（３２）と前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）との間に向けて設置され、
   前記熱放出部（６２）は、前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）と対向する第２側壁（４６ｂ）と前記蓋体（２０）の前記庇（３２）との間から前記箱体（１４）の前記第２側壁（４６ｂ）に沿って設置されていることを特徴とする二次電池。
2. 請求項１記載の二次電池において、
   前記集合電池（１８）と前記ダクト（５０）間に設置され、少なくとも電気絶縁性を有する板部材（５２）を有することを特徴とする二次電池。
3. 請求項１又は２記載の二次電池において、
   前記ダクト（５０）と前記集合電池（１８）との間に砂（２４）が設置されていることを特徴とする二次電池。
4. 請求項１又は２記載の二次電池において、
   前記箱体（１４）と前記集合電池（１８）との隙間並びに前記箱体（１４）と前記蓋体（２０）との間に砂（２４）が充填され、
   前記ダクト（５０）は、少なくとも前記集合電池（１８）に向かって延びる複数のフィン（７８）を有することを特徴とする二次電池。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池において、
   前記箱体（１４）の少なくとも前記第１側壁（４６ａ）及び前記第２側壁（４６ｂ）がそれぞれ金属製であり、
   前記流体導入部（５８）は、前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）と離間して設置され、
   前記熱放出部（６２）は、前記箱体（１４）の前記第２側壁（４６ｂ）に接触して設置されていることを特徴とする二次電池。
6. 請求項５記載の二次電池において、
   前記流体導入部（５８）と前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）との間に、緩衝材（６４）が介在していることを特徴とする二次電池。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池において、
   前記流体導入部（５８）は、
   外部に設置されたファン（５４）からの流体（４８）が供給される流体供給部（６６）と、
   前記流体供給部（６６）に供給された前記流体（４８）を前記熱輸送部（６０）に案内する流体案内部（６８）とを有し、
   前記流体案内部（６８）での前記流体（４８）の案内方向は、前記流体供給部（６６）に対する前記流体（４８）の供給方向を法線とする面に沿い、且つ、前記蓋体（２０）の天壁（３０）に向かう方向であることを特徴とする二次電池。
8. 請求項７記載の二次電池において、
   前記流体供給部（６６）は、エアーチャンバ（７０）を有し、
   前記エアーチャンバ（７０）の出口の管路が狭くなっていることを特徴とする二次電池。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池において、
   前記熱放出部（６２）での流体（４８）の温度は、前記流体導入部（５８）での流体（４８）の温度に対して、＋６０℃以下であることを特徴とする二次電池。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の二次電池において、
    前記ダクト（５０）の幅方向が前記単電池（１６）の並列方向であり、前記ダクト（５０）の長さ方向が前記単電池（１６）の直列方向であることを特徴とする二次電池。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の二次電池において、
    前記流体導入部（５８）、前記熱輸送部（６０）及び前記熱放出部（６２）の各前記管路の高さは、１０〜３０ｍｍであることを特徴とする二次電池。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の二次電池において、
    前記蓋体（２０）と前記ダクト（５０）とが一体化されていることを特徴とする二次電池。
13. 上面に開口を有し、内部に複数の単電池（１６）で構成された集合電池（１８）が収納された断熱構造の箱体（１４）と、
    前記箱体（１４）の前記開口を閉塞する断熱構造の蓋体（２０）と、
    少なくとも前記箱体（１４）と前記蓋体（２０）との間に設置され、内部を流体（４８）が流通するダクト（５０）とを有し、
    前記ダクト（５０）は、
    前記流体（４８）が導入される金属製の流体導入部（５８）と、
    前記流体導入部（５８）の下流側であって、且つ、前記蓋体（２０）と前記箱体（１４）との間に設置され、少なくとも前記箱体（１４）内に発生した熱を前記流体（４８）と共に輸送する金属製の熱輸送部（６０）と、
    前記熱輸送部（６０）の下流側に設けられ、前記熱を前記流体（４８）と共に外方に放出する金属製の熱放出部（６２）とを有し、
    前記蓋体（２０）は、天壁（３０）及び庇（３２）を備え、
    前記流体導入部（５８）は、前記箱体（１４）の第１側壁（４６ａ）に沿い、且つ、前記蓋体（２０）の前記庇（３２）と前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）との間に向けて設置され、
    前記熱輸送部（６０）は、前記蓋体（２０）の前記天壁（３０）と前記箱体（１４）との間に設置され、且つ、前記箱体（１４）の中央部分から周辺部分にかけて渦巻き状に配管され、
    前記熱放出部（６２）は、前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）と前記蓋体（２０）の前記庇（３２）との間から前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）に沿って設置されていることを特徴とする二次電池。
14. 上面に開口を有し、内部に複数の単電池（１６）で構成された集合電池（１８）が収納された断熱構造の箱体（１４）と、
    前記箱体（１４）の前記開口を閉塞する断熱構造の蓋体（２０）と、
    少なくとも前記箱体（１４）と前記蓋体（２０）との間に設置され、内部を流体（４８）が流通するダクト（５０）とを有し、
    前記ダクト（５０）は、
    前記流体（４８）が導入される金属製の流体導入部（５８）と、
    前記流体導入部（５８）の下流側であって、且つ、前記蓋体（２０）と前記箱体（１４）との間に設置され、少なくとも前記箱体（１４）内に発生した熱を前記流体（４８）と共に輸送する金属製の熱輸送部（６０）と、
    前記熱輸送部（６０）の下流側に設けられ、前記熱を前記流体（４８）と共に外方に放出する金属製の熱放出部（６２）とを有し、
    前記蓋体（２０）は、天壁（３０）及び庇（３２）を備え、
    前記流体導入部（５８）は、前記蓋体（２０）における前記天壁（３０）の中央部に形成された貫通孔（１２０）を有し、
    前記熱輸送部（６０）は、前記蓋体（２０）の前記天壁（３０）と前記箱体（１４）との間に設置され、少なくとも前記箱体（１４）内に発生した熱を、前記貫通孔（１２０）を通じて導入された前記流体（４８）と共に輸送し、
    前記熱放出部（６２）は、前記箱体（１４）の第１側壁（４６ａ）と前記蓋体（２０）の前記庇（３２）との間から前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）に沿って設置された第１熱放出部（６２Ａ）と、前記箱体（１４）の前記第１側壁（４６ａ）と対向する第２側壁（４６ｂ）と前記蓋体（２０）の前記庇（３２）との間から前記箱体（１４）の前記第２側壁（４６ｂ）に沿って設置された第２熱放出部（６２Ｂ）とを少なくとも有することを特徴とする二次電池。
15. 請求項１記載の二次電池において、
    前記箱体（１４）内に設置されたヒータ（２２）と、
    前記ダクト（５０）と前記箱体（１４）との間に設置され、前記箱体（１４）の開口面積よりも狭い断熱材（１１４）とを有し、
    前記断熱材（１１４）は、前記箱体（１４）のうち、前記ダクト（５０）による流体（４８）の導入側である前記第１側壁（４６ａ）寄りに設置されていることを特徴とする二次電池。

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