JPH07226230A - 高温電池用保温容器 - Google Patents

高温電池用保温容器

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JPH07226230A
JPH07226230A JP1475194A JP1475194A JPH07226230A JP H07226230 A JPH07226230 A JP H07226230A JP 1475194 A JP1475194 A JP 1475194A JP 1475194 A JP1475194 A JP 1475194A JP H07226230 A JPH07226230 A JP H07226230A
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JP
Japan
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heat
heat insulation
vacuum
container
high temperature
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Pending
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JP1475194A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamazaki
洋 山崎
Tadao Yamaji
忠雄 山路
Masanobu Morimoto
眞布 森本
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【目的】保温容器に収納した高温電池が充電・放電によ
り発熱したときに、急激な内部温度の変化による熱衝撃
や温度不均一を起すことなく余剰熱量の放散を可能に
し、しかもこの際の余剰熱量の有効利用を可能にする。 【構成】高温電池2が発熱したときに、リーク弁7を使
用して窒素ガスボンベ8から窒素ガスを保温容器1の真
空断熱壁5内に導入し、断熱性能を低下させて保温容器
1からの余剰熱の放散を容易にするとともに、その余剰
熱量を利用して熱電発電素子10で発電し蓄電池11に
貯えておく。保温容器1を保温状態にするときは、蓄電
池11の電気を使って真空ポンプ9を稼動し、真空断熱
壁5の断熱性能を高める。このように保温容器1の真空
断熱壁5の真空度(圧力)を変化させるのに、外部のエ
ネルギーによらずに廃熱を利用したエネルギーで賄うよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高温電池を保温するため
の保温容器に関する。
【0002】
【従来の技術】高温電池といわれる高温型の蓄電池(二
次電池)は、ナトリウム−硫黄電池、ナトリウム−塩化
金属電池、リチウム−硫化金属電池の3種類がある。こ
れらは、いずれも室温では動作せず、動作温度が高温で
あるため「高温電池」と言われる。これら高温電池の動
作温度は、以下に示す通りである。
【0003】 ナトリウム−硫黄電池 300 〜350 ℃ ナトリウム−塩化鉄電池,ナトリウム−塩化ニッケル電池 250 ℃以上 リチウム−二硫化鉄電池 400 〜450 ℃ これらの高温電池は、高いエネルギー密度で電気を貯蔵
して利用(充電および放電)できるため、電気自動車用
の電源や、変電所・需要家用の電力貯蔵用電池として有
望視され、開発されつつある。
【0004】しかし、高温で動作するため、動作温度に
加熱して保温しなければならず、断熱が不可欠である。
加熱は、電気ヒータなどを利用し、保温は断熱を施した
保温容器を採用し、温度調節によって一定温度に保つよ
うにしている。断熱材として一般に市販されている、グ
ラスウールやロックウール、珪酸カルシウムなどは、熱
伝導率が0.03〜0.07W/mK程度で、保温のた
めの熱エネルギーを、ごくわずかに押さえるために、1
00〜250mm程度の断熱厚さが必要となる。
【0005】このように、熱ロスをおさえないと、電池
に蓄えた電気エネルギーが有効に活用できない。その理
由は、断熱性能が低下すると、保温のための熱エネルギ
ーを多く必要とし、システムのエネルギー貯蔵の効率が
悪くなる。また、熱伝導率の小さな断熱材で断熱しない
と、熱ロスを小さくするための断熱厚さが増加し、断熱
容器の嵩や重量が増して、電池システムのエネルギー密
度を低下させる。
【0006】エネルギー密度は、システムの単位体積当
たり、単位重量当たりに蓄えられるエネルギーの量のこ
とである。エネルギー密度が大きいほど、コンパクトに
電気と貯めることができる優れた電池といえる。このた
めに、断熱材に真空断熱材が採用される。真空断熱で
は、熱伝導率が0.004〜0.01W/mKと、上記
のグラスウールなどの断熱材の1/5〜1/10程度の
性能を有している。このため、同じ断熱性能の断熱をす
る場合、その断熱厚さを1/5〜1/10とすることが
できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、動作中の電池
は、電気化学反応のために放電中に自己発熱がある。ま
た、放電や充電中は、電池や接続用の結線の電気抵抗に
よって、(電流)2 ×(抵抗)に相当する電気的な発熱
(ジュール熱)がある。そこで、電池を収納する容器の
内部の温度の上昇がおこる。
【0008】高温電池の場合、上記のように、断熱性能
を高めた容器を採用しているために、必要以上の発熱が
容器の内部で発生すると、温度上昇し、電池の動作温度
以上の温度となってしまう。そこで、この余剰の熱量
は、容器内部に外気を送給して冷却するなどして、温度
上昇の対策を施している。この余剰熱量の放散に、外気
を使用すると、急激な内部温度の変化による熱衝撃や、
温度の不均一の問題を生じる。また、この外気の送給
に、動力を必要とし、余剰の熱の有効利用ができない。
【0009】本発明は上記問題を解決するもので、急激
な内部温度の変化による熱衝撃や、温度の不均一を起す
ことなく余剰熱量の放散が可能であり、しかもこの際の
余剰熱量の有効利用が可能な高温電池用保温容器を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の高温電池用保温容器は、真空断熱保温容器
の真空断熱壁の真空度(圧力)を可変することによっ
て、保温容器の断熱性能を可変できることを利用し、高
温電池といわれる高温型の二次電池を収納する真空断熱
保温容器の真空断熱壁内部に気体を送給可能なリーク弁
と、前記真空断熱壁内部を排気する真空ポンプと、前記
真空断熱壁を通して放散する熱を電気に変換して前記真
空ポンプを稼動するための電力に使用する熱電発電素子
を備えたものである。
【0011】
【作用】上記構成により、保温容器に収納した高温電池
の放電や充電による発熱があると、その放熱のためにリ
ーク弁を開き、気体を真空断熱壁内に送給して断熱性能
を低下させる。このとき、熱貫流率にして約4倍増加さ
せなければならない。したがって、単位面積当りの放散
熱量は大きくなる。熱電発電素子はその熱量を電気に変
換し、別の蓄電池に貯蔵しておく。高温電池の発熱が終
了し、温度を維持するために、電気ヒータなどで加熱し
保温状態にするとき、蓄電池で真空ポンプを稼動して真
空断熱壁の真空の圧力を低くし、熱伝導率を小さくして
断熱性能を向上させる。このように、真空ポンプの電源
は、熱電発電素子により発電して蓄電池に貯蔵した電気
を利用できるので、余剰熱量の有効利用がはかれるとと
もに、外気を保温容器内部に送給して温度を下げるので
はなく、リーク弁により真空断熱壁の真空度(圧力)を
変化させて余剰熱量を放散させるため、急激な内部温度
の変化による熱衝撃や、温度の不均一という問題は起ら
ない。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の一実施例の高温電池用保温容器を
示す構成図である。図1において、1は内部に高温電池
2を収納する真空断熱保温容器であり、その外壁は外容
器3と内容器4とからなる二重構造の真空断熱壁5に構
成され、前方は開口されて蓋6が設けられている。また
真空断熱壁5の内部はリーク弁7を介して窒素ガスボン
ベ8に接続され、内部の真空度(圧力)を可変できるよ
うに構成されている。さらに真空断熱壁5の内部は真空
ポンプ9に接続されて内部の再排気が可能に構成されて
いる。真空断熱壁5の後壁にはゼーベック効果により熱
を電気に変換する熱電発電素子10が取り付けられてお
り、真空断熱壁5を通して放散される余剰熱を電気に変
換して蓄電池11に貯蔵する。蓄電池11に貯蔵された
エネルギーは真空ポンプ9を稼動するのに利用される。
12は真空計である。
【0013】上記構成において、真空断熱保温容器1の
大きさは横1000×高さ600×奥行き1800mm
で、真空断熱壁5の断熱厚さを40mmとし、真空断熱
壁5の内部の真空層には、粉末あるいは繊維が充填さ
れ、粉末系は平均粒径が10〜15μmのシリカ系微粉
末(SiO2 が85%以上)が使用され、繊維系は繊維
径が4〜6μm、組成がCaO,Al23 ,SiO2
などから構成される無機質繊維が使用され、それぞれ図
2に示すような熱伝導率を得ることができる。この真空
断熱保温容器1の断熱性能は、真空状態10Pa(0.
1Torr)以下の状態で熱伝導率が0.007W/m
K(平均温度185℃)であり、保温容器1の平均の熱
貫流率は0.3W/m2 Kである。この保温容器1の中
に、ナトリウム−硫黄電池からなる850kgの高温電
池2が収納され、保温容器1の内部温度は電気ヒータな
どの加熱により動作温度の350℃に保持されている。
【0014】この高温電池2は充電・放電によって4×
104 KJの発熱を行うため、保温容器1の真空断熱壁
5から余剰熱を放散させる必要がある。このため、真空
圧力を103 〜104 Pa(10〜100Torr)と
すると、熱伝導率が0.04W/mKとなる。このとき
保温容器1の平均の熱貫通率は、1.2W/m2 Kと4
倍になり、余剰熱の保温容器1の真空断熱壁5からの放
散が促進される。このように真空圧力を103 〜104
Paに上昇させるために、リーク弁7を開いて窒素ガス
ボンベ8から乾燥した窒素ガスを導入する。これは外気
を導入すると、再排気するときに、空気中の水分(湿
気)などが真空層に入り込み、排気時間が増大するため
である。そこで、乾燥した気体例えば窒素ガスを窒素ガ
スボンベ8から供給し、真空層を良く管理された状態に
しておく。
【0015】真空断熱壁5の熱伝導率を下げて保温容器
1を保温状態に保つための再排気は、蓄電池11に蓄え
た電気を使用して真空ポンプ9を稼動することによって
行われる。真空ポンプ9の使用電気量は、この保温容器
1の真空層が0.18m3 であるので、排気抵抗を低減
する対策を真空層に施すと、100Wの動力の真空ポン
プ9を0.1〜0.2時間稼動させることで、10Pa
(0.1Torr)を達成することが可能であり、電気
量は10〜20Whでよい。この電力は、Bi−Te系
熱電発電素子で、温度差50℃、熱電変換効率0.5%
であるから、熱電発電素子10を保温容器1の真空断熱
壁5の後壁に取り付けるだけで(面積0.6m2 )、時
間当たり1.2Wの発電が可能となる。発電時間は、断
熱性能が低下している時間として、8.3〜16.7時
間あれば10〜20Whの電力を蓄電池11に貯蔵でき
る。したがって、保温容器1からの放散熱で、真空ポン
プ9を稼動する電力が得られることになる。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、充電・放
電によって高温電池が発熱するときは、リーク弁を使用
して保温容器の真空断熱壁の真空度(圧力)を可変し、
断熱性能を低下させた保温容器からの放散熱を利用して
熱電発電素子で発電して別の蓄電池に貯蔵しておき、保
温容器を保温状態にするときは、その電気を使って真空
ポンプを稼動させ、真空断熱壁の真空度(圧力)を可変
して保温容器の断熱性能を高めるようにすることができ
るので、熱衝撃などの起らない、円滑安定な余剰熱の放
散が可能である。しかも保温容器の真空断熱壁の真空度
(圧力)を変化させるのに、外部のエネルギーによら
ず、廃熱を利用したエネルギーで賄うことができるもの
であり効率のよい保温容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の高温電池用保温容器を示す
構成図である。
【図2】真空断熱材の真空度(圧力)と熱伝導率の関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
1 真空断熱保温容器 2 高温電池 5 真空断熱壁 7 リーク弁 8 窒素ガスボンベ 9 真空ポンプ 10 熱電発電素子 11 蓄電池

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温電池を収納する真空断熱保温容器の
    真空断熱壁内部に気体を送給可能なリーク弁と、前記真
    空断熱壁内部を排気する真空ポンプと、前記真空断熱壁
    を通して放散する熱を電気に変換して前記真空ポンプを
    稼動するための電力に使用する熱電発電素子とを備えた
    ことを特徴とする高温電池用保温容器。
JP1475194A 1994-02-09 1994-02-09 高温電池用保温容器 Pending JPH07226230A (ja)

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