JPH11260399A - 高温ナトリウム二次電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】家庭用，集合住宅用や一般産業用の電力貯蔵装
置として使用するに好適な、比較的小型の高温ナトリウ
ム二次電池システムに適した運搬及び設置方法を提供す
る。 【解決手段】ナトリウム硫黄電池などの高温ナトリウム
二次電池を収納した断熱容器と交直変換器とを同一の収
納容器内へ収納した高温ナトリウム二次電池システムを
前記収納容器単位で運搬，設置する。また、望ましく
は、前記高温トリウム二次電池を高温状態を保った状態
で運搬する。 【効果】本発明の高温ナトリウム二次電池システムは運
搬，設置が容易であり、且つ、設置後のシステム立ち上
げも容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用，集合住宅
用や一般産業用の電力貯蔵装置として使用するに好適
な、小型の高温ナトリウム二次電池システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】負極にナトリウム，正極に硫黄，セレ
ン，テルル，金属ハロゲン化物などを用いた高温ナトリ
ウム二次電池は、その効率やエネルギー密度が大きいこ
とから注目され、電力貯蔵装置や電気自動車などへの利
用が期待されている。これらの二次電池は、その動作温
度を約３００℃程度に保つために断熱容器内に収納さ
れ、交直変換器と組み合わせたシステムとして運転され
る。

【０００３】このような電池システムとしては、例えば
特開平6−251804 号公報等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は高温ナトリウム
二次電池を収納した断熱容器と交直変換器とはそれぞれ
別の容器内へ収納され、所定の場所へ別々に運搬，配置
されていた。この場合、高温ナトリウム二次電池あるい
はこれを収納した断熱容器と交直変換器とを別々に梱
包，運搬，配置するのに手間暇がかかること、運搬や配
置など、輸送に必要なスペースが大きくなること等の問
題があった。特に、高温ナトリウム二次電池には危険物
のナトリウムが含まれ、ナトリウム硫黄電池にはナトリ
ウムと硫黄が含まれているため、電池あるいは電池を収
納した断熱容器の運搬のためには、これらを特別な容器
に入れて梱包するなど、十分な安全対策が必要であり、
これが運搬や接地上のネックとなっていた。なお、断熱
容器は普通金属製であるが、その出入口付近の断熱性を
高めるためには用いる金属板の厚さに制限があり、高い
断熱性と運搬時に必要とされる強度とを両立させるのは
困難で、断熱容器の周囲に丈夫な梱包を設けて運搬され
るのが一般的であった。

【０００５】また、高温ナトリウム二次電池は交直変換
器と組み合わせた状態で試験し、その特性を確認してか
ら出荷されるのが一般的であるが、従来のように、高温
ナトリウム二次電池と交直変換器とを別々に運搬する場
合には、試験時に電池／変換器間に一度結線した配線を
取外して運搬し、所定の場所へ配置後再結線する必要が
あり、電池システムの立ち上げに手間暇がかかるという
問題もあった。さらに、従来のように電池と変換器とを
別々に運搬する場合には、運搬の途中で高温ナトリウム
二次電池システムを電源として利用する必要を生じた場
合の対応が困難であるという問題点もあった。

【０００６】本発明の課題は、上記従来技術の問題点を
解決できるものであり、手間暇がかからず、且つ、輸送
に大きなスペースを必要としない高温ナトリウム二次電
池システムを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の高温ナトリウム二次電池システムは、ナト
リウム硫黄電池などの高温ナトリウム二次電池を収納し
た断熱容器と交直変換器とを同一の収納容器内へ収納
し、前記収納容器ごとに運搬することを特徴としてい
る。ここで、前記高温ナトリウム二次電池を高温状態で
運搬することが望ましく、また、前記高温ナトリウム二
次電池をそれ自身保有している電気エネルギーによって
加熱，保温して高温状態を保持すること、及び、前記高
温ナトリウム二次電池を収納した前記断熱容器から放出
される熱で前記交直変換器の温度を調節しながら運搬す
ることも可能である。さらに、前記収納容器に吊り上げ
金具を設け、前記吊り上げ金具にロープをかけ、クレー
ンで吊り上げて運搬することが好ましい。

【０００８】一方、本発明の高温ナトリウム二次電池シ
ステムは、ナトリウム硫黄電池などの高温ナトリウム二
次電池を収納した断熱容器と交直変換器とを同一の収納
容器へ収納し、前記収納容器ごとに運搬した後、所定の
場所に設けた基礎の上に前記収納容器ごとに配置するこ
とを特徴としている。ここで、前記収納容器に吊り上げ
金具を設け、前記吊り上げ金具にロープをかけて、クレ
ーンで吊り上げて前記基礎の上に配置すること、及び、
前記収納容器と前記基礎とをボルトて固定することが好
ましい。

【０００９】本発明の高温ナトリウム二次電池システム
においては、高温ナトリウム二次電池を収納した断熱容
器が交直変換器と共に同一収納容器内に収納されて、運
搬，設置されるために、梱包，運搬，設置を収納容器ご
とに行うことができ、梱包，運搬，設置に手間暇がかか
らず、且つ、全体としての構造がコンパクトとなり、運
搬や設置など、輸送に必要なスペースを小さくできる。
ここで、収納容器として一般に良く用いられるキュービ
クルなどの丈夫な金属容器を使用すれば、梱包なしの状
態での運搬が可能であり、特別な梱包なしにナトリウム
硫黄電池などの高温ナトリウム二次電池を安全に運搬で
きる。また、高温ナトリウム二次電池と交直変換器との
間を結線したままで運搬，設置できるため、結線の取外
しや再結線の必要がなく、設置後のシステムの立ち上げ
を迅速に行えるという利点もある。

【００１０】さらに、収納容器に例えば吊り用フックの
様な吊り上げ金具を設けてクレーンで吊り上げて運搬，
設置することにより、運搬，設置が極めて容易に行え
る。また、高温ナトリウム二次電池システムを配置する
所定の場所に、例えば金属金具をコンクリートへ埋め込
んだ様な基礎を設け、収納容器をその基礎の上に載せて
基礎とボルトて固定することにより、設置が簡単に行え
るばかりでなく、不要になった時に高温ナトリウム二次
電池システムが簡単に移動できるという利点も生ずる。
なお、比較的簡単に運搬，設置するためには、収納容器
の大きさ、及び、高温ナトリウム二次電池システムの重
量にはある程度制限があり、本発明の高温ナトリウム二
次電池システムの運搬，設置方法は、家庭用，集合住宅
用や一般産業用などの比較的小型の高温ナトリウム二次
電池システムに適している。

【００１１】一方、本発明の高温ナトリウム二次電池シ
ステムの運搬時において、高温ナトリウム二次電池を高
温に保った状態で運搬すれば、設置後のシステムの立ち
上げ一層迅速に可能となる。一般に断熱容器はその保温
性を高める目的で大きな熱容量を持っており、その昇降
温には１週間程度の長時間を必要とするため、電池を高
温に保った状態で運搬すれば、工場での試験から現地で
のシステム立ち上げまでに必要な時間を大幅に短縮でき
る。また、電池を収納した断熱容器と変換器とが同一の
収納容器に収納されていること、電池と変換器との結線
を残した状態で運搬できることのために、高温ナトリウ
ム二次電池システムを可搬電源として手軽に使用でき、
運搬中の必要に応じて、高温ナトリウム二次電池システ
ムに蓄えた電気エネルギーを有効に利用することができ
る。この問題は、高温ナトリウム二次電池を例えば船で
遠方まで運ぶ場合のように、運搬に長時間を要する場合
などには特に有効である。なお、この場合、高温ナトリ
ウム二次電池をそれ自身保有している電気エネルギーに
よって加熱，保温すれば、外部電源が全く必要なくな
り、可搬電源としての有用性を高めることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に従って説
明する。

【００１３】図２は本発明の高温ナトリウム二次電池シ
ステムの構造の一例である。図において、１はキュービ
クルなどのような金属製の収納容器であり、その内部に
高温ナトリウム二次電池を収納した断熱容器２と交直変
換器３とを収納しており、収納容器単位で輸送されるた
めに、梱包，運搬，設置が容易である。なお、４は収納
容器１の底板であり、図示されていないアンカーボルト
でコンクリートに固定された金属板からなる基礎５とボ
ルト６で固定されている。このため、一度設置した高温
ナトリウム二次電池システムの移動が容易に行える。

【００１４】また、図１は本発明の高温ナトリウム二次
電池システム運搬，設置手段の一例を示しており、図２
と同符号で示されたものは同じ内容を示している。ここ
で、７は収納容器に設けられた吊り用フックの様な吊り
上げ金具であり、ロープ８を用いてクレーン９によって
吊り上げられ、運搬されて所定の位置へ配置される。な
お、このケースでは、収納容器１はキュービクルのよう
な頑丈な金属容器で構成されているため、断熱容器２と
変換器３とは収納容器１内へ収納するだけで、それ以外
の梱包をすることなく、クレーン９およびトラック１０
で運搬できる。また、同一収納容器内へ断熱容器と交直
変換器が収納されているために、全体としての大きさが
コンパクトで、運搬，設置など、輸送に必要なスペース
が少なくて済むという利点がある。

【００１５】さらに、図３は本発明の高温ナトリウム二
次電池システムの内部構造の例を模式的に示したもので
あり、図１，図２と同じ符号で示したものは同様の内容
を示している。図３において、１は収納容器であり、側
部に空気抜き孔１１と冷却ファン１６が設けられてい
る。２は断熱容器で、本体部２１と蓋２２で構成され、
これらは２重金属容器となっていて、２重金属容器内は
真空引きし、断熱材が充填されている。また、図示され
ていないヒータを設けて、内部を３００℃程度に加熱・
保温できる。１２は断熱容器内へ収納された高温ナトリ
ウム二次電池であり、図示されていないが、内部に負極
活物質としてナトリウム，正極活物質として硫黄，多硫
化ナトリウム，セレン，テルル，金属ハロゲン化物など
を含み、負極／正極間をベータアルミナ焼結体などの固
体電解質袋管で分離して、金属容器内へ封止された構造
を持っている。なお、１３は高温ナトリウム二次電池１
２と断熱容器２の間を電気絶縁するための絶縁板、１４
は高温ナトリウム二次電池間に充填した乾燥砂などの絶
縁粒子、１５は電気接続のためのブスバである。一方、
３は交直変換器で、この例では半導体素子３１，変圧器
３２，コイル３３及びコンデンサ３４から構成されてお
り、断熱容器２と共に収納容器１内に収納されている。
また、１７は断熱容器２と交直変換器３とを分離した遮
断壁であり、１８は遮断壁１７に設けた熱伝達制御用の
弁である。図３の構造では、高温ナトリウム二次電池１
２と交直変換器３とを結線したままで輸送できるため、
運搬，設置が簡単に行え、また、設置後のシステム立ち
上げも容易である。

【００１６】さらに、図３の構造で高温ナトリウム二次
電池を動作温度である約３００℃以上の高温に保った状
態で運搬，設置することにより、設置後のシステム立ち
上げが極めて短時間で行えるばかりでなく、輸送中に必
要に応じて、高温ナトリウム二次電池に蓄えた電気エネ
ルギーを交流電力として利用することもできる。この場
合、断熱容器に設けたヒータの稼働も高温ナトリウム二
次電池に蓄えた電気エネルギーで行えば、外部から全く
エネルギーを供給する必要がなく、システムを可搬電源
として便利に利用できる。また、高温ナトリウム二次電
池は動作時に少し発熱し、断熱容器は発生した熱を丁度
放散するように断熱設計されるのが普通であるため、こ
のように断熱容器２と交直変換器３を同じ収納容器内１
へ収納して、必要に応じて断熱容器から放出される熱を
用いて交直変換器に用いられている半導体素子３１を温
めることにより、寒冷地の冬場などに半導体素子の温度
が限度以下になって誤動作することを防ぐことができ
る。なお、図３においては、交直変換器３の温度は弁１
８の開閉及び冷却ファン１６のオンオフで調整され、交
直変換器の加熱が必要な場合には弁を開き、不必要な場
合には閉じることにより、交直変換器を構成する半導体
素子の温度を容易に適正範囲に調整することができる。

【００１７】具体例として、１本当たりの容量約４８０
Ｗｈのナトリウム硫黄電池（約φ６０×Ｌ４００）を用
い、図３に示すと同様に３２０本の電池を真空断熱容器
へ収納して、電池間にシリカまたはアルミナを主体とす
る乾燥砂を充填すると共に、電池端子間をアルミニウム
製のブスバで接続した。また、交直変換器としてはＩＧ
ＢＴ素子を用い、変圧器によって電圧調整すると共に、
コイルとコンデンサによってノイズを低減する構造を採
用した。これらの断熱容器２台と交直変換器を図２と同
様に金属製キュービクルへ収納し、キュービクル単位で
輸送することにより、特別な梱包なしに、容易にかつ安
全に運搬，設置が可能となった。また、ナトリウム硫黄
電池を約３３０℃に保った状態での輸送も可能であり、
この場合には、工場試験から現地での電池システム立ち
上げまでの時間が大幅に短縮されると共に、輸送中に電
池に蓄えたエネルギーを利用できるというメリットのあ
ることが確認された。

【００１８】

【発明の効果】本発明の高温ナトリウム二次電池は運
搬，設置が容易であり、且つ、設置後のシステム立ち上
げも容易である。また、全体としてコンパクトとなるた
め、運搬や設温など、輸送に必要なスペースも少なくで
きる。さらに、高温ナトリウム二次電池を高温状態で運
搬，設置することにより、システム立ち上げに必要な時
間が大幅に短くできるばかりでなく、必要に応じて可搬
電源としての利用も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温ナトリウム二次電池システムの運
搬，設置手段の一例を示す説明図。

【図２】本発明の高温ナトリウム二次電池システムの構
造例を示す構造図。

【図３】本発明の高温ナトリウム二次電池システムの内
部構造の例を示す構造模式図である。

【符号の説明】

１…収納容器、２…断熱容器、３…交直変換器、４…底
板、５…基礎、６…ボルト、７…吊り上げ金具、９…ク
レーン、１２…高温ナトリウム二次電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 吉雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 石浜 清 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温ナトリウム二次電池を収納した断熱容
   器と交直変換器とを同一の収納容器内へ収納し、前記収
   納容器ごとに運搬する運搬手段を有することを特徴とす
   る高温ナトリウム二次電池システム。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前記運搬手段が、前記高
   温ナトリウム二次電池を高温状態で運転することを特徴
   とする高温ナトリウム二次電池システム。
3. 【請求項３】請求項２に記載の前記運搬手段が、前記高
   温ナトリウム二次電池が保有している電気エネルギーに
   よって加熱，保温して高温状態を保つことを特徴とする
   高温ナトリウム二次電池システム。
4. 【請求項４】請求項２に記載の前記運搬手段が、前記高
   温ナトリウム二次電池を収納した前記断熱容器から放出
   される熱で前記交直交換器の温度を調節しながら運搬す
   ることを特徴とする高温ナトリウム二次電池システム。
5. 【請求項５】請求項１に記載の前記運搬手段が、前記収
   納容器に吊り上げ金具を設け、クレーンで吊り上げて運
   搬することを特徴とする高温ナトリウム二次電池システ
   ム。
6. 【請求項６】高温ナトリウム二次電池を収納した断熱容
   器と交直変換器とを同一の収納容器内へ収納し、前記収
   納容器ごとに運搬する運搬手段と、所定の場所に設けた
   基礎の上に前記収納容器ごとに配置する配置手段を有す
   ることを特徴とする高温ナトリウム二次電池システム。
7. 【請求項７】請求項６に記載の前記配置手段が、前記収
   納容器に吊り上げ金具を設け、クレーンで吊り上げて前
   記基礎の上に配置することを特徴とする高温ナトリウム
   二次電池システム。
8. 【請求項８】請求項６に記載の前記配置手段が、前記収
   納容器と前記基礎とをボルトで固定することを特徴とす
   る高温ナトリウム二次電池システム。