JPH0393172A - 電解液循環型亜鉛一臭素積層二次電池用電池群の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は、電力用電池群の冷却システムによる冷却方
法に関する。

Ｂ．発明の概要 本発明は、電力用電池の熱負荷に対応し、クーリングタ
ワ冷却系又はチラーユニット冷却系を選択して冷却水を
循環するようにした冷却システムにおいて、 熱交換された温排水の温度状態と、気温及びチラーユニ
ットの負荷程度に対応して冷却系の選択切換えを自動的
に行うことにより、 チラーユニット冷却系の使用時間を少なくして、省エネ
ルギを達成するようにしたものである。

Ｃ．従来の技術 近時、電池電力貯蔵システムの開発が促進されており、
その一環として大容徂の電解液循環型亜鉛一臭素積層二
次電池が開発されている。

このような電力貯蔵用の亜鉛一臭素電池は、都市近郊の
配電用変電所に設置して用いるのが普通である。

このような配電用変電所では、その必要貯蔵容量が５〜
２　０　Ｍ　ｗであり、亜鉛一臭素電池は、その運搬や
大量生産の都合上その電池単体は２５〜１００Ｋｗ程度
が限度であるため、数十個〜数百個の電池群を据付けて
使用している。

また、この亜鉛一臭素電池は、常温で作動し、水溶液系
であって取扱い易く、また、主にプラスチック材で構成
するため大量生産に適したものであり、これは主に電池
本体部分に電解液タンクに貯溜した電解液を、配管装置
系によって循環させて使用するように構成してある。

このような亜鉛−臭素電池の運転温度は、通常４０℃以
下で使用されるのが望ましい。これは、運転温度が４０
℃以上となると、電池の充電中に正極で発生した臭素が
負極に電析した亜鉛近傍に移動し易くなり、直接反応に
より自己放電が増加し、貯蔵した電力が浪費され、エネ
ルギー効率が低下してしまうからである。さらに、この
電池は、高温度で運転された場合よりも、低温度で運転
された場合の方が使用寿命を長くできるからである。

このため、電池の充電中（電力貯蔵）及び放電中（ｉｉ
ｉ力放出）に流れる電流の電圧ドロップ分（！２Ｒ）、
さらには自己放電により放出されるエネルギは全て熱に
変わるので、これを冷却する冷却装置を設置していた。

この冷却装置は、 各電池の電解液タンク内に熱 交換器を取り付け、 この各熱交換器と外部に設置 した集積冷却水タンクとの間を配管で接続し、ボンブに
よって冷却水を循環し、各電解液タンク内の電解液を冷
却することにより電池全体を冷却しようとするものであ
る。

また、各電解液タンクから温められた冷却水が集積され
冷却水タンク内の冷却水の温度が上昇した場合には、こ
の冷却水タンクに配管接続されたチラーユニット、クー
リングタワに温められた冷却水を送り、ここで熱交換し
て冷却し、再び冷却水タンク内に低温度の冷却水を戻す
という冷却システムを構成するものである。

Ｄ．発明が解決しようとする課題 上述のように構成した従来の冷却システムでは、冷却水
タンクに供給すべき冷却水を製造するためにクーリング
タワと、チラーユニットとを使用するが、消費電力の少
ないクーリングタワだけでは、夏期等において電池温度
を３０℃にするための冷水（通常２０℃以下）を製造で
きないので、このクーリングタワに比し、消費電力が２
０倍も多いチラーユニット（空冷式又は水冷式）を併用
せねばならず、しかもこのクーリングタワとチラーユニ
ットとを適切に切換え運転する制御系がなかったので、
全体としてチラーユニットの不必要な運転時間が長くな
り、この冷却システムに要する電力量の浪費につながり
、トータルシステムのエネルギ効率を低下させてしまう
という問題があった。

本発明は上述の点に鑑み、電池の冷却システムを状況に
対応させて、クーリングタワとチラーユニットとを適切
に切゜換え制御し、効率的に運転可能とする電力用電池
群の冷却方法を新たに提供することを目的とする。

Ｅ．課題を解決するための手段 本発明の電力用電池群の冷却方法は、熱交換された温排
水の温度状態と、気温及びチラーユニットの負荷程度の
状態とに対応してクーリングタヮ冷却系とチラーユニッ
ト冷却系とを自動的に切換えて選択し運転するよう制御
するようにしたことを特徴とする。

Ｆ．作用 上述のように構成することにより、チラーユニット冷却
系の使用時間を極力少なくすることにより、全体として
電池冷却の為の消費電力量を節減するという作用を奏す
る。

Ｇ．実施例 以下、本発明の電力用電池群の冷却方法の一実施例を、
第１図及び第２図によって説明する。

図の冷却システムの概略構成線図で、Ｉは複数の電力用
電池を納めた電池室で、２はその電池群を冷却するため
の冷却システムである。

この電池室ｌ内の各電池には、それぞれの図示しない電
解液タンク内に各々熱交換器３を設置して成る。

各熱交換器３は、それぞれ冷却水の給水管４と排水管５
との間に並列に接続して設置する。

冷却システム２は、上述の給水管４と排水管５とに接続
配管されたクーリングタワ６と、チラーユニット７及び
冷水タンク８を有し、クーリングタワ冷却系と、チラー
ユニット冷却系の２つの系統に運転切換え可能ζミ構成
する。

まず、クーリングタワ冷却系としては、第１図に例示す
るように、クーリングタワ６の冷却水出水口より３方バ
ルプＶｏ９，と３方バルブＶ．Ｉ　Ｏとを介してボンプ
Ｐ．１　１に配管接続する。

そして、このボンブＰ，ｌ　１を給水管４に接続配管し
、冷却水を加圧して各熱交換器３にそれぞれ給水する。

この熱交換器３で冷却水が、電解液の熱を奪って温水と
なり、排水管５か送り出される。この排水管５は、３方
バルブＶ．１　２と３方バルブＶ　ｂ　１３とを介して
クーリングタワ６の温水入水口に接続されている。従っ
て、排水管５から送出された温水は、クーリングタワ６
の温水入水口から入って、その内部で冷却され、前述の
冷却水出水口より出て再び循環利用される。

次に、チラーユニット冷却系について第２図により説明
する。

これは、冷却タンク８の冷却，水出水口から３方バルブ
ＶＣ１　０を介してボンプＰｔｌｌに接続し、さらに、
これより給水管４に接続する。これにより、ボンプＰ−
Ｏの作動で、冷却タンク８内の冷却水槽８ａ中の冷却水
を、各熱交換はに送り、ここで熱交換して温水を排水管
５に送り出す。

排水管５は３方バルブｖ．１２を介して冷水タンク８の
温水用槽８ｂに接続配管され、温水をこの温水用槽８ｂ
に送り出す。

この温水用槽８ｂから、ポンプｐｕｔ　４を介してチラ
ーユニット７（本例では水冷式のものを用いた）に温水
を送り、ここで冷却された冷却水を冷却水槽８ａに送る
王うに接続配管する。

このようにして冷却水を、熱交換器３側に循環供給する
ようにする。

また、これとともにチラーユニット７のフロンを冷やす
ために冷却水を供給するクーリングタワ６を用いた補助
冷却系を構成する。

これは、第２図に示すように、クーリングタワ６の冷却
水出水口より３方バルブＶ。９を介してボンブＰ，１５
に接続し、このボンブＰ．１　５から冷却水をチラーユ
ニット７の蒸発器側へ圧送し、ここで熱交換されて成る
温水を３方バルブｖｂｌ３を介してクーリングタワ６の
温水人水口に送るよう接続配管し、この温水をクーリン
グタワ６内部で冷却して冷却水を製造し、これを再びチ
ラーユニット７に循環させるように構成するものである
。

また、冷却システム２には、クーリングタワ冷却系とチ
ラーユニット冷却系とを適宜切換え制御するように構成
する。すなわち、排水管５に、温排水の温度を計測する
温度計Ｉ６と、外気温度計ｌ７とを設置し、これらの計
測温度によって３方バルブｖ．．ｙｔ，，ｖｃ，ｖｃ（
１２，＋３．９．１０）と、ボンブＰ．，ｐｇ．Ｐ３（
１　１，１４．１５）を切換え操作する制御部を設ける
ものである。

本例の冷却システム２では、電力貯蔵用の亜鉛臭素電池
を通常３０℃（±２℃）で運転できるようコントロール
するものである。

このため、秋、冬、春の季節にはクーリングタワ冷却系
を用いて節電し、夏季にはクーリングタワ６によって電
池温度を３０℃に冷却させるだけの冷水（通常２０℃以
下）を作ることができないため、チラーユニット冷却系
を用いるものであり、さらに、年間を通じてチラーユニ
ット系の運転時間を可能な限り少なくして、冷却に要す
る消費電力を抑制するようにするものである。

まず、クーリングタワ冷却系使用中に、チラーユニット
冷却系に自動切換え制御するための設定条件について述
べる。

この条件は、第１にクーリングタワ冷却系が選択され運
転され、冷却水が循環し始めてＸ時間が経ていること。

このＸ時間は、チラーユニット冷却系からクーリングタ
ワ冷却系に切換えた直後は、クーリングタワ６内の冷却
用水の温度が約３５℃位と高くなっているので、この冷
却用水が冷やされるに要する時間だけ要子を見るための
もので、保有水ｒａや装置の材質によって変わるもので
、約ＩＯ分〜１時間程度の範囲で適当に定めるものとす
る，木例ではこの時間Ｘを３０分に設定した。

また、第２の条件としては、温排水温度Ｔ．，。が設定
温度Ｔ．を超えることとする。このＴ．は、Ｔｏ−’４
≦Ｔ．≦Ｔｎを満足するものとする。なお、ＴＲは電池
制御温度である。

これは、電池温度を一定温度に制御するためには、冷却
用の水の温度が、この一定温度より低くなければならな
いためである。本例では温排水温度が２８℃になったと
きを切換えの第２の条件とした。

そして、前述の第１及び第２の条件が共に満足したとき
にのみクーリングタワ冷却系からチラーユニット冷却系
に切換える制御を自動的に行うこととした。この制御に
当たっては、全ての３方バルブＶ．１　２，Ｖｂ１　３
，ＶＣＩ　Ｏ，Ｖｄ９のバルブをｒＯ，２Ｊ方向に切換
える。これとともに、全てのボンプＰ．ｌ　ｌ，Ｐ．１
　４，Ｐ．１　５をオン動作させることにより、第２図
に例示するようなチラーユニット冷却系を構成するよう
切換えるものである。

次に、チラーユニット冷却系から、クーリングタワ冷却
系に切換える場合について説明する。

まず、この切換えの第３の条件は、外気温度が所定のＴ
ｘ℃以下となり、その状態を所定のＸ時間以上連続する
ことである。

ここで、Ｔ８℃は、下記の式の条件を満たすものとする
。

ＴａｌＯ　≦Ｔｌｌ≦Ｔａ４ なお、Ｔａは電池制御温度である。

本例ではＴ，１℃を２２℃とした。これは、外気温が２
２℃以下であれば、クーリングタワ６から出る冷却水温
度を２５℃以下とできるからである。

さらに、このＴ８℃の温度は、湿球温度を用いた方がよ
り実状に適合させることができるが、メンテナンスを必
要とするので、本例では外気温度を用いた。

また、このＴ，１℃の温度を維持する時間Ｘは３０分か
ら３時間の範囲で設定するものとし、本例では１時間と
した。

また、第４の条件は、チラーユニット７に対し、クーリ
ングタワ６から冷却用水を送るためのポンプＰ３１５の
吐出圧力を周波数制御するインバータの周波数設定値が
所定ｆＨｚ以下となることである。これは、その周゛波
数が低いということは、電池側の負荷が少ないというこ
とであり、電池からの発熱量が所定量以下であることを
意味する。

本例では、インバータ周波数が４　５Ｈｚ以下となるこ
とを条件とした。

なお、電池の高出力運転をしたとき、又は電池性能が低
下したとき等電池からの発熱が多いい場合でも、外気温
度が下がり、電池室温度が下がり、さらに副射による冷
却がある一定量以上になれば、冷水循環により冷却すべ
き熱量が少なくて済むようになるので、このような場合
にもクーリングタワ冷却系へ切換えられるものである。

よって、前述した第３及び第４の条件を共に満足したと
きのみ、チラーユニット冷却系からクーリングタワ冷却
系に切換え操作を自動的に行うものである。

この制御に当たっては、全ての３方バルブＶ，ｌ　２，
Ｖｂｌ　３，ＶｃｌＯ，Ｖｄ９のバルブをｒＯ，１」方
向に切換える。これとともに、ボンプＰ，をオンとし、
ボンブＰ，とポンプＰ，とをオフ動作させることにより
、第１図に例示するようなクーリングタワ冷却系を構成
するよう切換えるものである。

Ｈ．発明の効果 以上詳述したように、本発明の電力用電池群の冷却方法
によれば、熱交換された温排水の温度状態と、気温及び
チラーユニットの負荷程度の状態とに対応してクーリン
グタワ冷却系とチラーユニット冷却系とを自動的に切換
えて選択使用し、チラーユニット冷却系の使用時間を極
力少なくすることにより、全体として電池冷却の為の消
費電力量を抑制し、省エネルギとするという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電力用電池群の冷却方法の一実施例を
示すクーリングタワ冷却系に切換えた状態の概略構成説
明線゛図、第２図はそのチラーユニット冷却系に切換え
た状態の概略構成説明線図である。 ｌ・・・電池室、２・・・冷却システム、３・・・熱交
換器、４・・・給水管、５・・・排水管、６・・・クー
リングタワ、７・・・チラーユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力用電池群をクーリングタワ冷却系とチラーユ
   ニット冷却系とを選択使用して冷却する冷却システムに
   おいて、 熱交換された温排水の所定継続温度状態に対応して前記
   クーリングタワ冷却系作動状態から前記チラーユニット
   冷却系に切換えて運転し、また気温及びチラーユニット
   の負荷軽減状態に対応して前記チラーユニット冷却系作
   動状態から前記クーリングタワ冷却系に切換えて運転す
   るようにしたことを特徴とする電力用電池群の冷却方法
   。