JPH09326263A - 電力貯蔵用電池の放熱装置 - Google Patents

電力貯蔵用電池の放熱装置

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JPH09326263A
JPH09326263A JP14394696A JP14394696A JPH09326263A JP H09326263 A JPH09326263 A JP H09326263A JP 14394696 A JP14394696 A JP 14394696A JP 14394696 A JP14394696 A JP 14394696A JP H09326263 A JPH09326263 A JP H09326263A
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JP
Japan
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heat
heat pipe
battery
ball valve
temperature
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JP14394696A
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English (en)
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Kenya Kawabata
賢也 川畑
Kenji Watanabe
健次 渡辺
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Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06Control arrangements therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】連続的な微調整が可能な電力貯蔵用電池の放熱
装置を提供する。 【解決手段】 電力貯蔵用電池モジュール1に取り付け
られる放熱装置であって、蒸発部22と凝縮部24とを
有するヒートパイプ20にボールバルブ28が設けら
れ、このボールバルブ28の開度は、電池2の温度に応
じて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナトリウム−硫黄
電池(NaS電池)などの電力貯蔵用電池の放熱装置に
関し、特に放熱能力が連続的に可変である電力貯蔵用電
池の放熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気の使用量は、昼夜間や季節によって
大きな差があるため、この負荷変動を平準化するため
に、ナトリウム−硫黄電池などを用いて電力を貯蔵する
ことが試みられている。この種のナトリウム−硫黄電池
は、NaS単電池を集合化して断熱容器に収納し、電池
モジュールとして使用されるが、化学反応を利用する高
温型電池であるため、300℃以上の温度に加熱するこ
とが必要とされる。一方、高温になるほど電池の劣化が
大きく短期間で本来の蓄電量を保持できなくなるので、
最高でも350℃以下に抑制することが好ましい。すな
わち、300〜330℃の温度に保持して使用すること
が好ましいとされる。
【0003】このような電力貯蔵用電池の温度保持に
は、従来よりヒータなどを用いた加熱とヒートパイプを
用いた放熱(冷却)とが併用され、制御機器を用いて3
00〜330℃の範囲に調節されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の電力貯蔵用電池
においては、ヒータを用いて電池を加熱して立ち上げ、
300℃以上にするとともに、運転時には、ヒートパイ
プを用いて最高でも350℃以下に電池温度を抑制す
る。しかしながら、従来のヒートパイプには放熱量の調
節機能がなく、しかもヒートパイプは小さな温度差でも
大量の熱を搬送するので、過放熱となることもあって、
運転時(蓄放電時)においてもヒータを作動させる必要
があった。このため、ヒートパイプに開閉弁を設け、こ
の開閉弁を開閉させることにより放熱フィンの有効面積
を段階的に調節するようにしたものも提案されている
(例えば、特開昭63−175,355号公報参照)。
【0005】しかしながら、開閉弁による放熱量の調節
では、一部のヒートパイプが作動不能となるので、電池
モジュール内で温度分布が生じる可能性がある。また、
弁の開閉制御であるために、制御が段階的(ディジタル
的)になり、アナログ的な微調整が困難であるととも
に、頻繁に弁が開閉して、いわゆるハンチング現象が生
じるおそれもある。
【0006】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、連続的な微調整が可能な電
力貯蔵用電池の放熱装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置は、電力貯蔵用
電池モジュールに取り付けられる放熱装置であって、蒸
発部と凝縮部とを有するヒートパイプに連続的可変流路
抵抗が設けられていることを特徴とする。
【0008】この電力貯蔵用電池の放熱装置では、蒸発
部と凝縮部とを有するヒートパイプに連続的可変流路抵
抗が設けられているので、この連続的可変流路抵抗を制
御することにより蒸発部から凝縮部に搬送される熱量を
連続的、すなわちアナログ的に調節することができる。
したがって、制御が段階的になることなく、しかもハン
チング現象を引き起こすことなく、放熱量の微調整が可
能となる。その結果、一定温度以上に加熱された後は、
ヒートパイプのみによって電池温度を制御することがで
き、ランニングコストの低減および制御機器の削減を達
成できる。
【0009】本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置におい
て、前記連続的可変流路抵抗の具体的手段は特に限定さ
れないが、ボールバルブであることがより好ましい。簡
単な構成で、流路抵抗を連続的に可変とすることができ
るからである。本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置にお
いて、前記連続的可変流路抵抗の抵抗値は、電池温度や
圧力など、直接的或いは間接的な制御因子によって制御
することができるが、前記電池の温度に応じて制御され
ることがより好ましい。直接制御対象である電池温度に
応じて流路抵抗の抵抗値を連続的に可変制御すること
で、電池温度が最も正確に制御されるからである。
【0010】本発明において、電池モジュールからの熱
が伝達される部分であるヒートパイプの蒸発部は、断面
円形管に限らず、偏平管形状であっても良い。偏平管形
状にすることで、管の流路断面積を極端に小さくするこ
となく、しかも必要十分な伝熱面積を確保した状態で、
ヒートパイプの蒸発部が取り付けられる均熱板などの厚
さを薄くすることができる。あるいは単電池間の隙間を
抑えることができる。結果的に、電池モジュールの容積
の低減および軽量化を図ることができる。同時に、ヒー
トパイプの本数を低減することができ、加工性や製造コ
ストの面から有利になる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第1実施形態 図1は本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置の第1実施形
態を示す正面縦断面図であり、断熱材で形成されたモジ
ュールケース1内に、円筒状のナトリウム−硫黄単電池
2が複数立設して収納されている。本実施形態では、縦
25基、横25基の単電池2が収納されているが、本発
明では特に限定されることはない。
【0012】この断熱モジュールケース1の底部には、
熱伝導性に優れた均熱板3が取り付けられており、この
均熱板3の長手方向に沿ってヒートパイプ20の蒸発部
22が延在して設けられている。本実施形態のヒートパ
イプ20は、真空の管内に作動流体を封入したもので、
作動流体としては特に限定されないが、制御する温度範
囲に応じて、水、ナフタリンやビフェニールなどの芳香
族、サームエス(商品名,新日鉄化学社製)、ダウサー
ム(商品名,DOW社製)などを例示することができ
る。
【0013】ヒートパイプ20の蒸発部22は、既述し
たように均熱板3に埋設して設けられているが、他端側
は、モジュールケース1の側面で立ち上がり、さらにモ
ジュールケース1の上面に平行に折り曲げられて、ここ
に凝縮部24が形成されている。この凝縮部24には、
熱伝導性に優れた銅やアルミニウムからなるフィン26
が設けられており、自然空冷によって放熱が行われる。
【0014】さらに、本実施形態のヒートパイプ20に
は、連続的可変流路抵抗である電動ボールバルブ28が
設けられており、モジュールケース1の単電池2の底部
に取り付けられた温度センサ30からの電池温度に基づ
いて、ボールバルブ28の開度が調節される。具体的に
は、電池温度が高い場合には、ヒートパイプ20の作動
流体の流路抵抗を小さくするために、ボールバルブ28
の開度を大きくし、逆に電池温度が低い場合には、ヒー
トパイプ20の作動流体の流路抵抗を大きくするため
に、ボールバルブ28の開度を小さくする。
【0015】なお、本実施形態の連続的可変流路抵抗
は、ボールバルブ28から構成されていることから、当
該ボールバルブ28による流路抵抗値は連続的、すなわ
ちアナログ的に変化することになる。上述したヒートパ
イプ20は、図2に示すように、一つのモジュールケー
ス1に3組設けられている。
【0016】次に作用を説明する。ナトリウム−硫黄電
池2を起動する場合には、電池温度を300℃以上に加
熱する必要があるため、図示しないヒータによって各単
電池2を300℃以上に加熱する。これにより、電力貯
蔵用電池2には適切な化学反応が生じて、蓄放電を行う
ことができることになるが、かかる蓄放電(特に放電
時)を行うと、反応エネルギによって電池温度が上昇
し、これが350℃を超えて使用を続けると、電池2自
体の劣化が促進する。
【0017】しかしながら、本実施形態では、電池2で
生じた熱が均熱板3に伝わり、ここからヒートパイプ2
0の蒸発部22を介して、当該ヒートパイプ20の他端
側である凝縮部24に搬送され、フィン26から放熱さ
れるので、異常高温になることが防止できる。
【0018】また、当該ヒートパイプ20では、モジュ
ールケース1に設けられた温度センサ30によって電池
温度を検出し、起動時などのように電池温度が低い場合
には、ヒートパイプ20の作動流体の流路抵抗を大きく
するために、ボールバルブ28の開度を小さくし、逆
に、作動時などのように電池温度が高くなると、ヒート
パイプ20の作動流体の流路抵抗を小さくするために、
ボールバルブ28の開度を大きくする。したがって、起
動時においては、ヒートパイプ20の流路抵抗が大き
く、作動流体が熱搬送を行わないので、ヒータによる加
熱が効率的になる。また、電池2の作動時においては、
電池温度が330℃まで上昇すると、ボールバルブ28
の開度を大きくするので、蒸発部22に吸収された熱
は、作動流体により即座に凝縮部24に搬送され、電池
温度の上昇を抑制する。また、この熱の搬送が過大にな
り電池温度が下降し始めると、これを検知したボールバ
ルブ28はその開度を小さくするので、放熱量が抑制さ
れ、適切な温度範囲に制御されることになる。
【0019】特に、本実施形態の電力貯蔵用電池の放熱
装置では、連続的可変流路抵抗がボールバルブ28から
構成されているので、当該ボールバルブ28による流路
抵抗値は連続的、すなわちアナログ的に変化することに
なり、ハンチング現象などの制御不良も生じることはな
い。
【0020】第2実施形態 上述した第1実施形態では、ヒートパイプ20の蒸発部
22をモジュールケース1の底面に設けられた均熱板3
に埋設したが、本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置で
は、ヒートパイプ20の設置位置は特に限定されず、単
電池2の隙間に設けても良い。
【0021】図3は本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置
の第2実施形態を示す平面横断面図、図4は図3のA−
A線に沿う断面図であり、本実施形態では、直管状のヒ
ートパイプ20の蒸発部22をモジュールケース1の上
面から単電池2の隙間に差し込み、モジュールケース1
の上面から突出した凝縮部24にフィン26を取り付け
ている。また、電池温度を検出するための温度センサ3
0は底部に取り付け、第1実施形態と同様に、この温度
センサ30で検出された電池温度に基づいてボールバル
ブ28の開度を調節する。
【0022】このように構成された第2実施形態におい
ても、第1実施形態と同様に、起動時などのように電池
温度が低い場合には、ボールバルブ28の開度が小さく
なって作動流体の流路抵抗が大きくなり、逆に、作動時
などのように電池温度が高くなると、ボールバルブ28
の開度が大きくなって作動流体の流路抵抗が小さくなる
ため、電池2は適切な温度範囲に、連続的に制御される
こととなる。
【0023】また、本実施形態のヒートパイプ20は、
直管状に形成されているので、余分な加工が不要となり
コスト的にも有利である。第3実施形態 本実施形態では、図1,2に示す実施形態において、ヒ
ートパイプ20の蒸発部22を、図5に示すように、偏
平管形状にしている。ヒートパイプ20の蒸発部22以
外の部分は、偏平管形状であってもなくても良い。図5
に示すように、偏平の度合を示す管の長径aに対する短
径bの比b/aは、好ましくは0.5〜0.3程度であ
る。この比が余りに小さすぎると、流路抵抗が大きく成
りすぎ好ましくなく、この比が余りに大きすぎる(1に
近づく)と、偏平でなくなり、偏平とすることによる効
果が小さくなる。
【0024】本実施形態では、電池モジュールケース1
からの熱が伝達される部分であるヒートパイプ20の蒸
発部22を偏平管形状にすることで、管の流路断面積を
極端に小さくすることなく、しかも必要十分な伝熱面積
を確保した状態で、ヒートパイプ20の蒸発部22が取
り付けられる均熱板3の厚さを薄くすることができる。
特に、前記第2実施形態において、ヒートパイプを偏平
にすると、単電池群の隙間を小さくすることができる。
結果的に、電池モジュールケース1の容積の低減および
軽量化を図ることができる。同時に、ヒートパイプ20
の本数を低減することができ、加工性や製造コストの面
から有利になる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、蒸発
部から凝縮部に搬送される熱量をアナログ的に調節する
ことができるので、制御が段階的になることなく、しか
もハンチング現象を引き起こすことなく、放熱量の微調
整が可能となる。その結果、一定温度以上に加熱された
後は、ヒートパイプのみによって電池温度を制御するこ
とができ、ランニングコストの低減および制御機器の削
減を達成できる。
【0026】また、連続的可変流路抵抗をボールバルブ
から構成すれば、簡単な構成で、流路抵抗を連続的に可
変とすることができる。連続的可変流路抵抗の抵抗値を
電池の温度に応じて制御すれば、直接制御対象である電
池温度に応じて流路抵抗の抵抗値を連続的に可変制御す
ることで、電池温度が最も正確に制御される。
【0027】本発明において、電池モジュールからの熱
が伝達される部分であるヒートパイプの蒸発部を偏平管
形状にすることで、管の流路断面積を極端に小さくする
ことなく、しかも必要十分な伝熱面積を確保した状態
で、ヒートパイプの蒸発部が取り付けられる均熱板など
の厚さを薄くすることができる。結果的に、電池モジュ
ールの容積の低減および軽量化を図ることができる。同
時に、ヒートパイプの本数を低減することができ、加工
性や製造コストの面から有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置の
第1実施形態を示す正面縦断面図である。
【図2】 図2は第1実施形態の側面図である。
【図3】 図3は本発明の電力貯蔵用電池の放熱装置の
第2実施形態を示す平面横断面図である。
【図4】 図4は図3のA−A線に沿う断面図である。
【図5】 図5は本発明の第3実施形態で用いるヒート
パイプの蒸発部の横断面図である。
【符号の説明】
1…モジュールケース 2…単電池 3…均熱板 20…ヒートパイプ 22…蒸発部 24…凝縮部 26…フィン 28…ボールバルブ(連続的可変流路抵抗) 30…温度センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力貯蔵用電池モジュールに取り付けら
    れる放熱装置であって、蒸発部と凝縮部とを有するヒー
    トパイプに連続的可変流路抵抗が設けられていることを
    特徴とする電力貯蔵用電池の放熱装置。
  2. 【請求項2】 前記連続的可変流路抵抗が、ボールバル
    ブであることを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵用電
    池の放熱装置。
  3. 【請求項3】 前記連続的可変流路抵抗の抵抗値が、前
    記電池の温度に応じて制御されることを特徴とする請求
    項1または2記載の電力貯蔵用電池の放熱装置。
  4. 【請求項4】 前記ヒートパイプの蒸発部の断面を偏平
    管形状に設定してある請求項1〜3のいずれかに記載の
    電力貯蔵用電池の放熱装置。
JP14394696A 1996-06-06 1996-06-06 電力貯蔵用電池の放熱装置 Pending JPH09326263A (ja)

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