KR102427531B1 - 레독스 플로우 전지 - Google Patents

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기요아키 하야시
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

정극 전해액을 저류하는 정극 전해액 탱크를 수납한 정극 탱크 콘테이너와, 부극 전해액을 저류하는 부극 전해액 탱크를 수납한 부극 탱크 콘테이너와, 정극 전극, 부극 전극, 및 격막을 갖는 전지 셀과, 상기 정극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 정극 순환 기구와, 상기 부극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 부극 순환 기구를 수납한 전지 기기 콘테이너를 구비하는 레독스 플로우 전지.

Description

레독스 플로우 전지
본 발명은 레독스 플로우 전지에 관한 것이다.
태양광 발전이나 풍력 발전과 같은 자연 에너지에서 유래하는 전력을 축전하는 대용량 축전지 중 하나로 레독스 플로우 전지(RF 전지)가 알려져 있다. RF 전지는, 복수의 전지 셀을 갖는 셀 스택과, 각 극 전해액을 저류하는 각 극 전해액 탱크와, 각 극 전해액을 전지 셀에 공급하는 공급 도관과, 각 극 전해액을 전지 셀로부터 배출하는 배출 도관과, 각 극 전해액을 순환하는 펌프를 구비한다(특허문헌 1).
일본 특허공개 2012-099368호 공보
본 개시의 레독스 플로우 전지는,
정극 전해액을 저류하는 정극 전해액 탱크를 수납한 정극 탱크 콘테이너와,
부극 전해액을 저류하는 부극 전해액 탱크를 수납한 부극 탱크 콘테이너와,
정극 전극, 부극 전극, 및 격막을 갖는 전지 셀과, 상기 정극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 정극 순환 기구와, 상기 부극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 부극 순환 기구를 수납한 전지 기기 콘테이너를 구비한다.
도 1은 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 교차 타입의 개략 사시도이다.
도 2는 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 교차 타입의 다른 예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 평행 타입의 개략 사시도이다.
도 4는 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 평행 타입의 다른 예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 5는 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 동일 직선 타입의 개략 사시도이다.
도 6은 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 동일 직선 타입의 다른 예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 레독스 플로우 전지의 VII-VII 절단선으로 절단한 상태의 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시하는 레독스 플로우 전지의 VIII-VIII 절단선으로 절단한 상태의 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
도 9는 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지의 개략 구성도이다.
도 10은 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 전지 기기 콘테이너 내의 셀 스택의 개략 단면도이다.
도 11은 실시형태에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 셀 스택의 개략 구성도이다.
도 12는 변형예에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 접속 구조의 배치 부위 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
도 13은 변형예에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 접속 구조의 배치 부위의 다른 예의 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
도 14는 변형예에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 접속 구조의 배치 부위의 다른 예의 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
도 15는 변형예에 따른 레독스 플로우 전지에 구비되는 접속 구조의 배치 부위의 또 다른 예의 개략을 도시하는 부분 단면도이다.
[본 개시가 해결하고자 하는 과제]
레독스 플로우 전지(RF 전지)는 통상 그 설치 장소에서 셀 스택과 각 극 전해액 탱크와 각 도관 등을 접속하여 조립한다. 설치 장소에서는 충분한 작업 공간을 항상 확보할 수 있는 것은 아니므로 조립 작업이 번잡해지는 경우가 있다. 그래서, 미리 작업 공간을 충분히 확보할 수 있는 공장 등에서, RF 전지를 일괄적으로 수납할 수 있는 하나의 용기(예컨대 콘테이너) 내에서 RF 전지를 조립하고, 그 용기마다 설치 장소로 운반하는 것을 검토했다. 그러나, 설치 후에 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경이 생긴 경우, 하나의 용기에 전체를 수납하기 때문에, 용기의 용량에 의해 제약됨으로써 대용량의 전해액 탱크로 교환하거나 셀수가 많은 셀 스택으로 교환하거나 하기가 어렵다.
그래서, 전지 용량이나 전지 출력의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있는 레독스 플로우 전지를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
[본 개시의 효과]
본 개시에 따르면, 전지 용량이나 전지 출력의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다.
《본 발명의 실시형태의 설명》
먼저 본 발명의 실시양태를 열기하여 설명한다.
(1) 본 발명의 일 양태에 따른 레독스 플로우 전지는,
정극 전해액을 저류하는 정극 전해액 탱크를 수납한 정극 탱크 콘테이너와,
부극 전해액을 저류하는 부극 전해액 탱크를 수납한 부극 탱크 콘테이너와,
정극 전극, 부극 전극, 및 격막을 갖는 전지 셀과, 상기 정극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 정극 순환 기구와, 상기 부극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 부극 순환 기구를 수납한 전지 기기 콘테이너를 구비한다.
상기한 구성에 따르면, 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다. 전지 셀 등과 정극 전해액 탱크와 부극 전해액 탱크를 서로 다른 콘테이너에 수납하기 때문이다. 콘테이너 자체의 교환이 용이하여, 설계 변경이 필요한 부재(전지 셀이나 전해액 탱크)의 교환은 그 부재를 수납하는 콘테이너 자체를 교환함으로써 이루어질 수 있다. 탱크 콘테이너나 전지 기기 콘테이너 자체를 사이즈가 상이한 콘테이너로 교환하면, 내부에 수납되는 전해액량이나 전지 셀의 수를 바꿀 수 있으며 RF 전지의 전지 용량이나 전지 출력을 바꿀 수 있다. 자세한 것은 후술하지만, 예컨대, 전지 용량을 증가(감소)시키는 경우, 양 탱크 콘테이너를 보다 큰(작은) 탱크 콘테이너와 교환하는 것을 들 수 있으며, 전지 출력을 증가(감소)시키는 경우, 전지 기기 콘테이너를 보다 큰(작은) 전지 기기 콘테이너와 교환하는 것을 들 수 있다.
(2) 상기 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 정극 순환 기구 및 상기 부극 순환 기구는 각각, 상기 각 극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하는 각 극 공급 도관, 및 상기 각 극 전해액을 상기 전지 셀로부터 배출하는 각 극 배출 도관을 가지며,
상기 정극 전해액 탱크 및 상기 부극 전해액 탱크는 각각, 상기 각 극 전해액을 상기 각 극 전해액 탱크로부터 상기 각 극 공급 도관으로 보내는 각 극 왕로관, 및 상기 각 극 전해액을 상기 각 극 배출 도관으로부터 상기 각 극 전해액 탱크로 되돌리는 각 극 복로관을 가지며,
상기 각 극 공급 도관 및 상기 각 극 배출 도관의 각각과, 상기 각 극 왕로관 및 상기 각 극 복로관의 각각을 착탈 가능하게 접속하는 접속 구조를 더 갖는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다. 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경이 생겨 콘테이너 자체를 교환할 때, 각 관끼리를 용이하게 떼어낼 수 있기 때문이다. 통상 전해액의 유통관 간의 접속은 접착제나 융착 등에 의해 착탈할 수 없게 접속되기 때문에, 유통관끼리를 일단 접속하면 관끼리 떼어내는 작업이 매우 번잡해지기 쉽다.
(3) 상기 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 전지 기기 콘테이너는, 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너 중 적어도 한쪽의 지붕 위에 배치되는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 각 콘테이너끼리의 적어도 일부를 겹쳐 쌓아 배치함으로써 레독스 플로우 전지의 설치 면적을 작게 할 수 있다.
또한, 정극 탱크 콘테이너, 부극 탱크 콘테이너 및 전지 기기 콘테이너의 3개의 콘테이너를 서로 간격을 두고서 동일 평면 상에 배치하는 경우와 비교하여, 콘테이너 간의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 3개의 콘테이너를 서로 간격을 두고서 동일 평면 상에 배치했을 때의 3개의 콘테이너의 합계 표면적 Sa(각 콘테이너의 표면적의 합계)과 비교하여, 전지 기기 콘테이너를 정극 탱크 콘테이너 및 부극 탱크 콘테이너 중 적어도 한쪽의 지붕 위에 배치했을 때의 3개의 콘테이너의 합계 표면적 Sb을 접촉 면적 A분만큼 작게 할 수 있다. 합계 표면적 Sb은 「상기 합계 표면적 Sa-상기 접촉 면적 A」으로 구해진다. 그 때문에 「{1-(합계 표면적 Sb)/(합계 표면적 Sa)}×100」으로 구하는 표면적 삭감율 Sc(%)을 크게 하기 쉽다. 이에 따라, 외부 환경에 의한 전해액의 온도 변화를 억제하기 위해서 각 탱크 콘테이너 외주의 노출 부위를 덮는 단열재를 삭감할 수 있는 데다 단열재를 덮는 작업을 간략화할 수 있어 비용을 저감할 수 있다.
더욱이, 비교적 무거운 탱크 콘테이너를 아래로 하고, 그 위에 비교적 가벼운 전지 기기 콘테이너를 배치함으로써, 위아래를 반대로 겹치는 경우와 비교하여, 무게중심이 하측에 있기 때문에 콘테이너를 겹치더라도 RF 전지를 안정적으로 설치할 수 있다. 더욱이, 하측 콘테이너의 변형을 억제할 수 있다.
(4) 상기 (3)의 상기 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 전지 기기 콘테이너는, 상기 정극 탱크 콘테이너와 상기 부극 탱크 콘테이너의 사이에 걸쳐서, 상기 정극 탱크 콘테이너와 상기 부극 탱크 콘테이너의 양 지붕 위에 균등하게 배치되는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 전지 기기 콘테이너를 양 탱크 콘테이너의 지붕 위에 균등하게 배치하기 때문에, 전지 기기 콘테이너를 안정적으로 배치할 수 있다.
(5) 상기 (4)의 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너는, 사이에 간격을 두고서 서로 길이 방향이 평행하게 되도록 병렬 배치되고,
상기 전지 기기 콘테이너는 그 길이 방향이 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 길이 방향과 직교하도록 배치되는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 하는 것이 용이하기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하는 것이 용이하고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하는 것이 용이하다.
(6) 상기 (4)의 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너는 서로 길이 방향이 평행하며 또한 서로의 측면끼리 접하도록 병렬 배치되고,
상기 전지 기기 콘테이너는 그 길이 방향이 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 길이 방향과 평행하게 되도록 배치되는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 상기 (5)의 레독스 플로우 전지와 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 하는 것이 용이하기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하는 것이 용이하고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하는 것이 용이하다. 양 탱크 콘테이너의 측면끼리를 접촉시킴으로써, 양 탱크 콘테이너를 서로 간격을 두고 배치하는 상기 (5)의 레독스 플로우 전지와 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 아울러, 양 탱크 콘테이너의 측면끼리 접촉시키고, 전지 기기 콘테이너를 그 길이 방향이 양 탱크 콘테이너의 길이 방향과 평행하게 되도록 배치함으로써, 전지 기기 콘테이너의바닥부 전역에 걸쳐 양 탱크 콘테이너와 접촉하게 되기 때문에, 전지 기기 콘테이너의 바닥부의 일부만 양 탱크 콘테이너와 접촉시키는 상기 (5)의 레독스 플로우 전지와 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다.
(7) 상기 (4)∼상기 (6) 중 어느 하나의 레독스 플로우 전지의 일 형태로서,
상기 정극 순환 기구 및 상기 부극 순환 기구는 각각, 상기 각 극 전해액을 순환시키는 정극 펌프 및 부극 펌프를 가지며,
상기 전지 기기 콘테이너 내부를 측면에서 봤을 때, 상기 정극 펌프와 상기 부극 펌프는 상기 전지 기기 콘테이너의 좌우 방향의 중앙을 사이에 두고서 대칭의 위치에 배치되는 것을 들 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 전지 기기 콘테이너의 내부 부재가 좌우 균등하게 수납되기 때문에, 전지 기기 콘테이너의 무게중심이 기우는 것을 억제하기 쉽다.
《본 발명의 실시형태의 상세》
본 발명의 실시형태에 따른 레독스 플로우(RF) 전지의 상세를 도면을 참조하면서 후술한다. 도면 중의 동일 부호는 동일 명칭인 것을 나타낸다. 실시형태에 따른 RF 전지는, 대표적으로는 교류/직류 변환기를 통해 발전부(예컨대 태양광 발전 장치나 풍력 발전 장치, 기타 일반 발전소 등)와 부하(수요가 등)의 사이에 접속되어, 발전부에서 발전한 전력을 충전하여 축적하고, 축적된 전력을 방전하여 부하에 공급한다. 이 충방전은, 산화 환원에 의해 가수가 변화하는 이온(예컨대 바나듐 이온, 티탄 이온, 망간 이온 등)을 활물질로서 함유하는 전해액을 정극 전해액과 부극 전해액에 사용하고, 정극 전해액에 포함되는 이온의 산화 환원 전위와 부극 전해액에 포함되는 이온의 산화 환원 전위의 차를 이용하여 행해진다.
《RF 전지》
도 1∼도 11을 참조하여 실시형태에 따른 RF 전지(1)를 설명한다. 이 RF 전지(1)는 전지 셀(200)(도 10, 도 11)과, 정극 전해액 탱크(30)(도 9)와, 부극 전해액 탱크(40)와, 정극 순환 기구(230)와, 부극 순환 기구(240)와, 제어부(260)를 구비한다. 각 극 전해액 탱크(30, 40)는 각 극 전해액을 저류한다. 각 극 순환 기구(230, 240)는 각 극 전해액을 전지 셀(200)에 공급하여 순환시킨다. 제어부(260)는 각 극 순환 기구(230, 240)에 있어서의 각 극 전해액의 순환을 제어한다. RF 전지(1)의 특징의 하나는, 전지 셀(200), 각 극 순환 기구(230, 240) 및 제어부(260)를 내부에 수납하는 전지 기기 콘테이너(2)와, 정극 전해액 탱크(30)를 내부에 수납하는 정극 탱크 콘테이너(3)와, 부극 전해액 탱크(40)를 내부에 수납하는 부극 탱크 콘테이너(4)를 구비하고, 이들 3개의 콘테이너(2, 3, 4)가 각각 별도의 부재로 구성되어 있는 점이다(도 1∼도 6, 도 9). 이하, 상세히 설명한다. 도 7∼도 11에 있어서의 검은 화살표는 전해액의 흐름을 나타낸다.
〔전지 기기 콘테이너·각 극 탱크 콘테이너〕
전지 기기 콘테이너(2)는, 전술한 것과 같이 전지 셀(200)과 각 극 순환 기구(230, 240)와 제어부(260)를 내부에 수납한다. 전지 기기 콘테이너(2) 내의 수납 부재의 상세는 후술한다. 정극 탱크 콘테이너(3)는 정극 전해액 탱크(30)를 내부에 수납하고, 부극 탱크 콘테이너(4)는 부극 전해액 탱크(40)를 내부에 수납한다. 이들 전지 기기 콘테이너(2)와 정극 탱크 콘테이너(3)와 부극 탱크 콘테이너(4)는 서로 별도의 부재로 구성되어 있다. 그 때문에, 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다. 전지 셀(200) 등과 정극 전해액 탱크(30)와 부극 전해액 탱크(40)를 서로 다른 콘테이너에 수납하고 있기 때문이다. 그 때문에, 자세한 것은 후술하지만, 전지 기기 콘테이너(2)나 탱크 콘테이너(3, 4) 자체를 사이즈가 상이한 콘테이너로 교환하면, RF 전지(1)의 전지 용량이나 전지 출력을 바꿀 수 있다. 콘테이너 자체의 교환이 용이하여, 설계 변경이 필요한 부재(전지 셀(200)이나 각 극 전해액 탱크(30, 40))의 교환은 그 부재를 수납하는 콘테이너 자체를 교환함으로써 이루어질 수 있다.
[각 콘테이너의 개요]
각 콘테이너(2, 3, 4)의 종류는 대표적으로는 드라이 콘테이너를 들 수 있다. 각 콘테이너(2, 3, 4)의 형상은 대표적으로는 직방체형을 들 수 있다. 각 콘테이너(2, 3, 4)는, 설치 대상에 설치되는 직사각형의 바닥부와, 바닥부와 대향 배치되는 직사각형의 천장부와, 바닥부와 천장부의 긴 변끼리를 잇는 양 측면부와, 바닥부와 천장부의 짧은 변끼리를 잇는 양 단부면부를 구비한다. 측면부와 단부면부에는, 작업자가 콘테이너 내부에 액세스할 수 있도록 개폐가 자유로운 도어가 마련되어 있다(도시 생략). 각 콘테이너(2, 3, 4)의 재질은 예컨대 강철(예컨대 일반 구조용 압연 강재 SS400)를 들 수 있다.
각 콘테이너(2, 3, 4)의 사이즈는 RF 전지(1)의 전지 용량이나 전지 출력 등에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 대(소)용량의 RF 전지(1)로 하는 경우, 큰(작은) 탱크 콘테이너(3, 4)로 하고, 출력이 큰(작은) RF 전지(1)로 하는 경우, 큰(작은) 전지 기기 콘테이너(2)로 하는 것을 들 수 있다. 그렇게 하면, 각 콘테이너(2, 3, 4)에 수납 가능한 각 극 전해액량이나 전지 셀의 수를 많게(적게) 할 수 있기 때문이다. 각 콘테이너(2, 3, 4)는 ISO 규격(예컨대 ISO 1496-1:2013 등)에 준거한 국제 해상 화물용 콘테이너를 이용할 수 있다. 각 콘테이너(2, 3, 4)는 대표적으로는 20 피트 콘테이너나 40 피트 콘테이너, 45 피트 콘테이너, 이들보다도 높이가 높은 20 피트 하이큐브 콘테이너나 40 피트 하이큐브 콘테이너, 45 피트 하이큐브 콘테이너 등을 이용할 수 있다.
각 콘테이너(2, 3, 4)의 사이즈는, 예컨대 도 1, 도 3 및 도 5에 도시한 것과 같이, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 사이즈를 동일한 사이즈로 하여도 좋다. 또한, 도 2, 도 4 및 도 6에 도시한 것과 같이, 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 사이즈를 도 1, 도 3 및 도 5에 도시하는 양 콘테이너(3, 4)에 비해서 크게 하고, 전지 기기 콘테이너(2)와 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 사이즈는 서로 다른 사이즈로 하여도 좋다. 전지 기기 콘테이너(2)와 양 탱크 콘테이너(3, 4)를 상이한 사이즈의 콘테이너로 하는 경우, 도 2, 도 4, 도 6에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)는 양 탱크 콘테이너(3, 4)보다도 작은 콘테이너를 이용할 수 있다.
[3개의 콘테이너의 배치 형태]
3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 배치는, 동일 평면 상에 배치하여도 좋고, 도 1∼도 6에 도시한 것과 같이, 콘테이너끼리를 연직 방향의 상하에 겹치도록 배치하여도 좋다. 콘테이너끼리를 겹치면, RF 전지(1)의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)를 서로 간격을 두고서 동일 평면 상에 배치하는 경우(이하, 평면 타입이라고 하는 경우가 있다)와 비교하여, 콘테이너 간의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 평면 타입에 있어서의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 합계 표면적 Sa(각 콘테이너(2, 3, 4)의 표면적의 합계)과 비교하여, 콘테이너끼리를 겹쳤을 때의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 합계 표면적 Sb을 접촉 면적 A 분만큼 작게 할 수 있다. 합계 표면적 Sb은 「상기 합계 표면적 Sa-상기 접촉 면적 A」으로 구해진다. 그 때문에 「{1-(합계 표면적 Sb)/(합계 표면적 Sa)}×100」으로 구하는 표면적 삭감율 Sc(%)를 크게 하기 쉽다. 이에 따라, 외부 환경에 의한 전해액의 온도 변화를 억제하기 위해서 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 외주의 노출 부위를 덮는 단열재를 삭감할 수 있는 데다 단열재를 덮는 작업을 간략화할 수 있어 비용을 저감할 수 있다.
3개의 콘테이너(2, 3, 4)를 겹치는 경우, 단수를 2단으로 하여, 하측에 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 배치하고, 상측에 하나의 전지 기기 콘테이너(2)를, 정극 탱크 콘테이너(3) 및 부극 탱크 콘테이너(4) 중 적어도 한쪽의 지붕 위에 겹치게 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 비교적 무거운 탱크 콘테이너(3, 4)를 아래로 하고, 그 위에 비교적 가벼운 전지 기기 콘테이너(2)를 배치함으로써, 위아래를 반대로 겹치는 경우와 비교하여, 무게중심이 하측에 있기 때문에, 이들 콘테이너(2, 3, 4)를 겹치더라도 RF 전지(1)를 안정적으로 설치할 수 있다. 더욱이, 하측 콘테이너(탱크 콘테이너(3, 4))의 변형을 억제할 수 있다.
상측의 전지 기기 콘테이너(2)는, 하측의 정극 탱크 콘테이너(3)와 부극 탱크 콘테이너(4) 사이를 걸쳐서, 정극 탱크 콘테이너(3)와 부극 탱크 콘테이너(4)의 양 지붕 위에 균등하게 배치하는 것이 바람직하다. 균등하게 배치하는 것이란, RF 전지(1)를 상면에서 봤을 때, 전지 기기 콘테이너(2)와 정극 탱크 콘테이너(3)의 중복 면적과, 전지 기기 콘테이너(2)와 부극 탱크 콘테이너(4)의 중복 면적이 실질적으로 동일한 것을 말한다. 그렇게 하면, 전지 기기 콘테이너(2)를 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 안정적으로 배치할 수 있다. 콘테이너(2, 3, 4)를 겹치게 하는 방법은, RF 전지(1)의 설치 부위 등에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대 교차 타입(도 1, 도 2), 평행 타입(도 3, 도 4), 동일 직선 타입(도 5, 도 6) 등을 들 수 있다.
(교차 타입)
교차 타입은, 도 1, 도 2에 도시한 것과 같이, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 그 길이 방향이 서로 평행하게 되도록 좌우로 병렬 배치하고, 하나의 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에, 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향과 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향이 교차(여기서는 직교)하도록 배치하는 겹치기 방법이다. 자세한 것은 후술하지만, 이 교차 타입은 상기 평면 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 하는 것이 용이하기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하는 것이 용이하고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하는 것이 용이하다. 이 타입의 경우, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 측면끼리가 서로 대향한다.
하측의 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)는 서로 대향하는 측면끼리의 사이에 소정의 간격을 두고서 배치하는 것이 바람직하다. 소정의 간격이란, 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 배치하는 하나의 전지 기기 콘테이너(2)가 양 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 병렬 방향의 외측으로 비어져 나오지 않는 간격을 들 수 있다. 특히 상기 간격은, RF 전지(1)를 상면에서 봤을 때, 전지 기기 콘테이너(2)의 각 짧은 변과 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 병렬 방향의 외측의 긴 변이 겹치는 정도의 간격으로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 윤곽선으로 둘러싸이는 영역을, 실질적으로 「(전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향을 따른 길이)×(양 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향을 따른 길이)」로 할 수 있다. 그 때문에, RF 전지(1)의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 게다가, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부의 일부(길이 방향의 중앙 부분)를 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 겹치지 않지만, 전지 기기 콘테이너(2)의 4개의 모퉁이부를 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 배치할 수 있다. 통상, 콘테이너의 모퉁이부는 강도가 높기 때문에, 전지 기기 콘테이너(2)의 4개의 모통이부를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 배치할 수 있음으로써, 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 안정적으로 배치할 수 있다.
전지 기기 콘테이너(2)에 있어서의 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에서의 배치 부위는 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 중앙이라도 좋지만, 도 1(도 2)에 도시한 것과 같이 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 한쪽의 단부면부 측(도 1, 도 2의 지면 안쪽)이 바람직하다. 즉, 전지 기기 콘테이너(2)를 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 일단 측으로 치우쳐 배치한다. 구체적으로는, RF 전지(1)를 상면에서 봤을 때, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 짧은 변 상에 전지 기기 콘테이너(2)의 긴 변이 겹치도록 배치한다. 이 때, 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 병렬 방향의 외측의 긴 변 상에 전지 기기 콘테이너(2)의 각 짧은 변이 겹친다. 이에 따라, 전지 기기 콘테이너(2)의 4개의 모퉁이부 중 2개의 모퉁이부와 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 하나의 모퉁이부를 겹치게 되기 때문에, 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 안정적으로 배치할 수 있다.
더구나, 작업자가 전지 기기 콘테이너(2)의 한쪽의 측면(도 1, 도 2의 지면 앞쪽)으로부터 전지 기기 콘테이너(2) 내부로 액세스하기 쉬워, 전지 기기 콘테이너(2) 내부의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있다. 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 일단 측(도 1, 도 2의 지면 안쪽)으로 치우쳐 배치하기 때문에, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 타단 측의 지붕 위에는 작업자가 올라가는 공간을 넓게 확보할 수 있기 때문이다. 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에는, 작업자가 작업하기 쉽도록 양 탱크 콘테이너(3, 4)를 건너는 작업 바닥을 배치하는 것이 바람직하다. 전지 기기 콘테이너(2)의 다른 쪽의 측면(도 1, 도 2의 지면 안쪽)으로부터 전지 기기 콘테이너(2) 내부로 액세스하는 경우에는, 전지 기기 콘테이너(2)의 다른 쪽의 측면 측에 소정 높이의 발판(작업대)를 가설하면 된다.
또한, 전지 기기 콘테이너(2)의 상기 배치 부위를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 중앙으로 하는 경우에는, 전지 기기 콘테이너(2)의 양 측면으로부터 그 내부로 액세스할 수 있다. 이 경우, 보강 기둥을 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 짧은 변에 겹치는 부위에 마련하는 것이 바람직하며, 특히 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 모퉁이부에 겹치는 부위에 설치하는 것이 바람직하다. 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 중앙은 그 모퉁이부 정도로 강도가 높지 않기 때문이다.
각 탱크 콘테이너(3, 4)의 외주의 노출 부위는 단열재(도시 생략)로 덮는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 외부 환경에 의한 전해액의 온도 변화를 억제하기 쉽다. 예컨대, 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)와 중복되는 영역을 제외한 외주(서로 대향하는 측면을 포함한다)를 단열재(도시 생략)로 덮는 것이 바람직하다.
(평행 타입)
평행 타입은, 도 3, 도 4에 도시한 것과 같이, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 그 길이 방향이 서로 평행하게 되도록 병렬 배치하여, 하나의 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에, 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향과 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향이 서로 평행하게 되도록 배치(소위, 쌓인 꾸러미 구조(heaped bale structure)로 적층)하는 겹치기 방법이다. 자세한 것은 후술하지만, 이 평행 타입은, 상기 교차 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하는 것이 용이하고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하는 것이 용이하다. 이 타입의 경우, 전술한 교차 타입과 마찬가지로, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 측면끼리가 서로 대향한다.
하측의 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)는, 전술한 교차 타입과는 달리, 서로 대향하는 측면끼리의 사이에 실질적으로 간격을 두지 않고서 서로의 측면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, RF 전지(1)의 설치 면적을 전술한 교차 타입보다도 더욱 작게 할 수 있다. 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 측면끼리를 접촉시킴으로써, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 서로 간격을 두고 배치하는 상기 교차 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 더욱이, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부의 실질적으로 전역에 걸치는 영역을 양 탱크 콘테이너(3, 4)와 접촉시키게 되기 때문에, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부의 일부만 양 탱크 콘테이너(3, 4)와 접촉시키는 상기 교차 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 이와 같이 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부가 실질적으로 전역에 걸치는 영역을 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 겹치기 때문에, 전지 기기 콘테이너(2)를 안정적으로 배치할 수 있다. 또한, 작업자가 전지 기기 콘테이너(2)의 양 측면으로부터 그 내부로 액세스할 수 있기 때문에, 전술한 교차 타입과 같은 발판을 가설하지 않아도 된다. 각 탱크 콘테이너(3, 4)에 있어서의 병렬 방향의 외측(서로의 대향 측과는 반대쪽)의 지붕 위에는 작업 공간을 확보할 수 있기 때문이다. 그리고, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 서로 대향하는 측면끼리 사이의 공간을 저감할 수 있기 때문에, 그 대향하는 측면에는 단열재를 배치하지 않아도 되어, 단열재를 덮는 작업을 간략화할 수 있는 데다 비용을 저감할 수 있다.
예컨대, 도 4와 같이 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 사이즈를 전지 기기 콘테이너(2)의 사이즈보다도 크게 하는 경우, 전지 기기 콘테이너(2)에 있어서의 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에서의 배치 부위는, 전술한 교차 타입과 마찬가지로, 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향의 한쪽의 단부면부 측(도 4의 지면 안쪽)이 바람직하다. 구체적으로는, RF 전지(1)를 상면에서 봤을 때, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 짧은 변 위에 전지 기기 콘테이너(2)의 한쪽의 짧은 변이 겹치도록 배치한다. 이 경우, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 천장부에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 다른 쪽의 짧은 변에 겹치는 부위에는, 각 천장부를 보강하는 보강 빔(3b, 4b)을 마련하는 것이 바람직하다. 더욱이, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 양 측면부에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 다른 쪽의 짧은 변에 대응하는 부위(보강 빔(3b, 4b)의 동일 평면 상)에는, 각각 보강 기둥을 설치하는 것이 바람직하다. 도 4에서는, 부극 탱크 콘테이너(4)의 한쪽의 측면부에 있어서의 보강 기둥(4c)만을 도시하고 있고, 그 다른 쪽의 측면부(정극 탱크 콘테이너(3)와의 대향 측)에 있어서의 보강 기둥과 정극 탱크 콘테이너(3)의 양 측면부에 있어서의 보강 기둥은 도시를 생략하고 있다.
또한, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 있어서의 길이 방향의 중앙에 전지 기기 콘테이너(2)를 배치하는 경우, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 천장부에는, 전지 기기 콘테이너(2)의 각 짧은 변이 겹치는 부위에 보강 빔을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 양 측면부에는, 전지 기기 콘테이너(2)의 각 짧은 변에 대응하는 부위에 각각 보강 기둥을 마련하는 것이 바람직하다.
(동일 직선 타입)
동일 직선 타입은, 도 5, 도 6에 도시한 것과 같이, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 그 길이 방향이 동일 직선형으로 나란하도록 직렬로 배치하여, 하나의 전지 기기 콘테이너(2)를 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에, 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향과 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 길이 방향이 동일 직선형으로 나란하도록 배치하는 겹치기 방법이다. 자세한 것은 후술하지만, 이 동일 직선 타입은, 상기 교차 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하기 쉽고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하기 쉽다. 이 타입의 경우, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 단부면끼리 서로 대향한다. 3개의 콘테이너(2, 3, 4)는 그 길이 방향이 전부 동일 직선형으로 나란히 늘어선다.
하측의 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)는, 전술한 평행 타입과 마찬가지로, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 단부면끼리의 사이에 실질적으로 간격을 두지 않고서 서로의 단부면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전술한 평행 타입과 마찬가지로, RF 전지(1)의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 단부면끼리를 접촉시킨 다음에, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부의 실질적으로 전역에 걸치는 영역을 양 탱크 콘테이너(3, 4)와 접촉시키게 된다. 따라서, 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)를 서로 간격을 두고서 배치하고 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부의 일부만 양 탱크 콘테이너(3, 4)와 접촉시키는 상기 교차 타입과 비교하여, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 이와 같이 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부가 실질적으로 전역에 걸치는 영역이 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 지붕 위에 겹치기 때문에, 전지 기기 콘테이너(2)를 안정적으로 배치할 수 있다. 2개의 탱크 콘테이너(3, 4)의 서로 대향하는 단부면끼리 사이의 공간을 저감할 수 있기 때문에, 그 대향하는 단부면에는 단열재를 배치하지 않아도 된다. 작업자가 전지 기기 콘테이너(2)의 양 측면으로부터 그 내부로 액세스하는 경우에는 발판을 가설하면 된다.
[콘테이너 사이의 전해액의 순환 형태]
RF 전지(1)는, 전지 기기 콘테이너(2)와 각 탱크 콘테이너(3, 4) 사이에서 각 극 전해액을 순환시키는 각 극 순환로를 구비한다. 각 극 순환로는, 도 7, 도 8(적절하게 도 9, 도 10)에 도시한 것과 같이, 각 극 공급 도관(231, 241) 및 각 극 배출 도관(232, 242)과, 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)과, 접속 구조(5)를 구비한다. 본 예에서는, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥부를 구성하는 바닥판(2b)과 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 천장부를 구성하는 상부판(3u, 4u)의 서로 겹치는 부위와 그 겹치는 부위에 대응하는 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 천장부를 구성하는 상부판(30u, 40u)에는, 각 순환로를 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있고, 양 관통 구멍끼리는 서로 향하도록 중복되어 있다(도 7, 도 8).
(각 극 공급 도관·각 극 배출 도관)
각 극 공급 도관(231, 241)은 각 극 전해액을 각 극 셀(202, 203)에 공급하고, 각 극 배출 도관(232, 242)은 각 극 전해액을 각 극 셀(202, 203)로부터 배출한다. 각 극 공급 도관(231, 241) 및 각 극 배출 도관(232, 242)은 본 예에서는 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치되어 있다. 각 극 공급 도관(231, 241)의 일단은 각 극 왕로관(31, 41)에 접속되고, 각 극 공급 도관(231, 241)의 타단은 각 극 셀(202, 203)에 접속된다. 각 극 배출 도관(232, 242)의 일단은 각 극 셀(202, 203)에 접속되고, 각 극 배출 도관(232, 242)의 타단은 각 극 복로관(32, 42)에 접속된다.
(각 극 왕로관·각 극 복로관)
각 극 왕로관(31, 41)은 각 극 전해액을 각 극 공급 도관(231, 241)에 보내고, 각 극 복로관(32, 42)은 각 극 전해액을 각 극 배출 도관(232, 242)으로부터 각 극 전해액 탱크(30, 40) 내로 되돌린다. 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)은, 본 예에서는, 각 극 전해액 탱크(30, 40) 내에서 각 탱크 콘테이너(3, 4) 밖으로 돌출되어 마련되어 있고, 상기 관통 구멍을 지나 전지 기기 콘테이너(2) 내에 걸쳐 배치되어 있다. 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)과 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 관통 구멍의 사이에는, 그 사이에서 액이 새나가지 않도록 그 사이를 메우는 개재 부재(예컨대 고무 노즐)가 마련되어 있다. 이 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)은, 그 길이 방향으로 위치가 어긋나지 않도록 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 상부판(3u, 4u)에 고정된다. 이것은, 예컨대 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)에 부착한 플랜지(도시 생략)를, 각 탱크 콘테이너(3, 4)의 상부판(3u, 4u)에 있어서의 관통 구멍의 주위에 나사 고정함으로써 이루어질 수 있다.
각 극 왕로관(31, 41)의 일 단부면부는 각 극 전해액 탱크(30, 40) 내의 각 극 전해액 속에 개구된다. 각 극 왕로관(31, 41)의 일 단부면부의 높이 방향을 따른 위치는 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 최저 액면 레벨(도시 생략)보다도 아래쪽으로 한다. 각 극 왕로관(31, 41)의 타 단부면부는 본예에서는 전지 기기 콘테이너(2) 내에서 각 극 공급 도관(231, 241)에 접속된다. 이와 같이, 각 극 왕로관(31, 41)과 각 극 공급 도관(231, 241)의 접속 부위(접속 구조(5))는 본 예에서는 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치된다.
각 극 복로관(32, 42)의 일 단부면부는 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 기상(氣相) 부분에 개구된다. 각 극 복로관(32, 42)의 일 단부면부의 높이 방향을 따른 위치는 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 최고 액면 레벨(도 7∼도 9의 2점쇄선)보다도 위쪽으로 한다. 각 극 복로관(32, 42)의 타 단부면부는 본 예에서는 전지 기기 콘테이너(2) 내에서 각 극 배출 도관(232, 242)에 접속된다. 이와 같이, 각 극 복로관(32, 42)과 각 극 배출 도관(232, 242)의 접속 부위(접속 구조(5))는 본 예에서는 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치된다.
각 도관(231, 232, 241, 242), 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)의 재질은, 전해액과 반응하지 않고, 전해액에 대한 내성이 우수한 재료를 들 수 있다. 구체적으로는 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 고무 등의 재료를 들 수 있다. 그 밖에, 각 도관(231, 232, 241, 242), 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)은, 금속제의 관상 부재와, 그 관상부 중 전해액과의 접촉 부위를 덮는 코팅층을 구비하는 관을 이용하여도 좋다. 관상 부재는 예컨대 스테인리스 강관을 이용할 수 있다. 코팅층의 재료는 전술한 수지나 고무를 들 수 있다.
(접속 구조)
접속 구조(5)는 각 극 공급 도관(231, 241) 및 각 극 배출 도관(232, 242)의 각각과, 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)의 각각을 접속한다. 정극 측의 각 도관(231, 232)과 왕복관(31, 32)과의 양 접속 구조(5)의 배치 부위와, 부극 측의 각 도관(241, 242)과 왕복관(41, 42)과의 양 접속 구조(5)의 배치 부위는, 본 예에서는 전술한 것과 같이 전지 기기 콘테이너(2) 내로 하고 있지만, 특별히 한정되지 않고, 후술하는 변형예에 나타내는 것과 같이 적절하게 선택할 수 있다.
각 극의 접속 구조(5)(각 극 왕로관(31, 41)과 각 극 공급 도관(231, 241)과의 접속, 각 극 복로관(32, 42)과 각 극 배출 도관(232, 242)과의 접속)는 착탈 가능한 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다. 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경이 생겨 콘테이너 자체를 교환할 때, 각 관끼리를 용이하게 떼어낼 수 있기 때문이다. 통상 전해액의 유통관끼리의 접속은 융착 등에 의해 착탈할 수 없게 접속된다. 그 때문에, 관끼리를 접속하면 분해 작업이 매우 번잡해지기 쉽다.
각 극의 접속 구조(5)는 신축 가능한 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 각 극 왕로관(31, 41)과 각 극 공급 도관(231, 241)을 접속, 각 극 복로관(32, 42)과 각 극 배출 도관(232, 242)을 접속할 때, 관끼리를 위치 맞추기 쉽기 때문에, 관끼리의 접속 작업을 용이하게 할 수 있다. 각 극의 접속 구조(5)는 예컨대 플렉시블 조인트를 이용할 수 있다.
여기서는, 접속 구조(5)(플렉시블 조인트)와 각 극 공급 도관(231, 241)의 사이와 접속 구조(5)(플렉시블 조인트)와 각 극 배출 도관(232, 242) 사이의 각각에는, 각 극의 순환로를 개폐하는 밸브(6)를 개재하고 있다. 밸브(6)의 종류는 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대 버터플라이 밸브, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 볼 밸브, 다이어프램 밸브 등을 들 수 있다.
〔전지 기기 콘테이너의 수납 부재〕
전지 기기 콘테이너(2)의 내부에는, 전술한 것과 같이, 전지 셀(200), 정극 순환 기구(230) 및 부극 순환 기구(240)가 수납된다(도 9).
[전지 셀]
전지 셀(200)은 수소 이온을 투과시키는 격막(201)에 의해 정극 셀(202)과 부극 셀(203)로 분리되어 있다(도 10, 도 11). 정극 셀(202)에는, 정극 전극(204)이 내장되고, 정극 순환 기구(230)에 의해 정극 전해액이 순환하며, 부극 셀(203)에는 부극 전극(205)이 내장되고, 부극 순환 기구(240)에 의해 부극 전해액이 순환한다.
[셀 스택]
전지 셀(200)은 통상 도 9, 도 10, 및 도 11의 아래 도면에 도시하는 셀 스택(250)이라고 불리는 구조체의 내부에 형성된다. 셀 스택(250)의 수는 단수라도 좋고 복수라도 좋다. 본 예에서는 셀 스택(250)의 수가 2개인 경우를 예시하고 있다(도 9). 셀 스택(250)의 수를 단수로 하는 경우, 셀 스택(250)의 배치 부위는 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향의 중앙이 바람직하다. 셀 스택(250)의 수를 복수로 하는 경우, 복수의 셀 스택(250)은 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향의 중앙을 사이에 두고서 대칭의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전지 기기 콘테이너(2)의 무게중심이 기우는 것을 억제할 수 있다.
각 셀 스택(250)은, 서브스택(251)(도 11의 아래 도면)이라고 불리는 적층체를, 그 양측으로부터 2장의 엔드 플레이트(253) 사이에 끼워 넣고, 양 엔드 플레이트(253)를 체결 기구(254)에 의해 체결함으로써 구성되어 있다. 도 11의 아래 도면에서는 복수의 서브스택(251)을 구비하는 형태를 예시하고 있다. 서브스택(251)은, 도 10 및 도 11의 위쪽 도면에 도시한 것과 같이, 쌍극판(211) 및 그 외주연부를 둘러싸는 프레임체(212)를 갖는 셀 프레임(210), 정극 전극(204), 격막(201) 및 부극 전극(205)을, 이 순서로 복수 적층하여 이루어지고, 그 적층체의 양끝에 급배판(給排板)(252)(도 11의 아래 도면(도 10에서는 생략))이 배치된다. 인접한 셀 프레임(210)의 쌍극판(211)의 사이에 하나의 전지 셀(200)이 형성되고, 쌍극판(211)을 사이에 두고서 표리에, 인접한 전지 셀(200)의 정극 전극(204)(정극 셀(202))과 부극 전극205(부극 셀(203))이 배치된다. 셀 프레임(210)의 프레임체(212)는, 전지 셀(200)의 내부에 전해액을 공급하는 급액 매니폴드(213) 및 급액 슬릿(214)과, 전지 셀(200)의 외부에 전해액을 배출하는 배액 매니폴드(215) 및 배액 슬릿(216)을 갖는다. 각 프레임체(212) 사이에는, 환상의 시일 홈에 O링이나 플랫 패킹 등의 환상의 시일 부재(220)가 배치되어, 전지 셀(200)로부터의 전해액의 누설을 억제한다.
[정극 순환 기구·부극 순환 기구]
정극 순환 기구(230) 및 부극 순환 기구(240)는 각각, 정극 공급 도관(231) 및 부극 공급 도관(241)과, 정극 배출 도관(232) 및 부극 배출 도관(242)과, 정극 펌프(233) 및 부극 펌프(243)를 구비한다(도 9). 각 극 공급 도관(231, 241) 및 각 극 배출 도관(232, 242)은 전술한 것과 같다.
(각 극 펌프)
각 극 펌프(233, 243)는 각 극 전해액을 순환시킨다. 구체적으로는, 충방전을 행하는 운전 시에, 각 극 펌프(233, 243)에 의해, 각 극 전해액은 각 극 전해액 탱크(30, 40)로부터 각 극 왕로관(31, 41)과 각 극 공급 도관(231, 241)을 흘러 지나가 각 극 셀(202, 203)에 공급되고, 각 극 셀(202, 203)로부터 각 극 배출 도관(232, 242)과 각 극 복로관(32, 42)을 흘러 지나가 각 극 전해액 탱크(30, 40)에 배출됨으로써 각 극 셀(202, 203)에 순환된다. 충방전을 행하지 않는 대기 시에, 각 극 펌프(233, 243)가 정지되고, 각 극 전해액은 순환되지 않는다. 각 극 펌프(233, 243)의 종류는, 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대 자흡식(自吸式) 펌프를 이용할 수 있다. 각 극 펌프(233, 243)는 본 예에서는 각 극 공급 도관(231, 241) 도중에 마련되어 있다. 이 정극 펌프(233)와 부극 펌프(243)는, 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향의 중앙을 사이에 두고서 대칭의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전지 기기 콘테이너(2)의 무게중심이 기우는 것을 억제할 수 있다.
[기타]
전지 기기 콘테이너(2)의 내부에는, 또한 제어부(260), 열교환기(270) 등을 수납할 수 있다.
(제어부)
제어부(260)는 정극 순환 기구(230) 및 부극 순환 기구(240)에 있어서의 각 극 전해액의 순환을 제어한다. 이 제어부(260)는 구체적으로는 각 극 순환 기구에 구비되는 각 극 펌프를 제어하는 펌프 제어부를 갖는다. 제어부(260)는 예컨대 컴퓨터 등을 이용할 수 있다. 또한, 제어부(260)는 3개의 콘테이너(2∼4) 밖에 배치하여도 좋다.
(열교환기)
열교환기(270)는 각 극 전해액을 냉각한다. 각 극 전해액의 냉각은 자연 방냉에 의한 냉각이라도 좋고, 별도 설치된 팬 등의 냉각 기구(도시 생략)에 의한 강제 냉각이라도 좋다. 본 예에서는, 열교환기(270)의 수를 복수(2개)로 하여, 각 극 전해액을 개개로 냉각한다. 각 열교환기(270)의 배치 부위는 본 예에서는 각 극 배출 도관(232, 242) 도중으로 하고 있지만, 각 극 공급 도관(231, 241) 도중으로 하여도 좋다. 각 극 전해액은 전지 반응에 따라 발열하기 때문에, 각 열교환기(270)의 배치 부위를 각 극 배출 도관(232, 242) 도중으로 함으로써, 각 극 전해액을 양호하게 냉각할 수 있다. 정극 전해액을 냉각하는 열교환기(270)와 부극 전해액을 냉각하는 열교환기(270)는, 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향의 중앙을 사이에 두고서 대칭의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전지 기기 콘테이너(2)의 무게중심이 기우는 것을 억제할 수 있다.
〔각 탱크 콘테이너의 수납 부재〕
정극 탱크 콘테이너(3) 및 부극 탱크 콘테이너(4)의 내부에는 각각, 정극 전해액 탱크(30) 및 부극 전해액 탱크(40)와, 정극 왕로관(31) 및 부극 왕로관(41)과 정극 복로관(32) 및 부극 복로관(42)이 수납된다. 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)은 전술한 것과 같다.
[각 극 전해액 탱크]
각 극 전해액 탱크(30, 40)는 상자형의 용기이며, 그 형상은 각 탱크 콘테이너(3, 4)와 같은 형상, 여기서는 직방체형이다. 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 크기는 각 탱크 콘테이너(3, 4)보다도 조금 작다. 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 구성 재료는 전술한 정극 공급 도관(231) 등의 코팅층과 같은 수지나 고무를 들 수 있다. 각 전해액 탱크(30, 40)에의 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)의 접속은, 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)과 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 관통 구멍 사이를 메우는 전술한 개재 부재에 의해 이루어진다. 개재 부재는, 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)의 길이 방향으로 위치가 어긋나지 않게 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)에 부착된다.
[기타]
각 극 탱크 콘테이너(3, 4)의 내부에는, 또한 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 기상을 서로 연통시키는 기상 연통관(정극 기상 삽통관 및 부극 기상 삽통관)이나 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 기상의 압력을 조정하는 압력 조정 기구를 수납할 수 있다(모두 도시 생략). 정극 기상 삽통관의 일단은 정극 전해액 탱크(30)의 기상 부분에 개구되고, 부극 기상 삽통관의 일단은 부극 전해액 탱크(40)의 기상 부분에 개구되어 있다. 정극 기상 삽통관의 타단과 부극 기상 삽통관의 타단은, 한쪽의 탱크 콘테이너 내 또는 양 탱크 콘테이너(3, 4) 밖에서 접속되어 있다. 이 접속에는, 전술한 접속 구조(5)와 같은 착탈 가능한 접속 구조, 나아가서는 신축 가능한 접속 구조를 채용할 수 있다. 압력 조정 기구는, 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 기상의 압력 변화에 따라 팽창 및 수축하는 공지된 압력 조정 백(pressure adjustment bag)을 이용할 수 있다. 압력 조정 기구는 각 극 전해액 탱크(30, 40)의 내외 중 어디에 설치되어 있어도 좋다.
[설계 변경 수순]
RF 전지(1)의 설계 변경은 예컨대 다음과 같이 하여 행할 수 있다.
(전지 용량의 변경)
전지 용량을 증가(감소)시키는 경우, 도 1(도 2), 도 3(도 4), 도 5(도 6)의 각각의 RF 전지(1)의 양 탱크 콘테이너(3, 4)만을, 도 2(도 1), 도 4(도 3), 도 6(도 5)에 도시한 것과 같이, 보다 큰(작은) 탱크 콘테이너(3, 4)로 교환한다. 우선, 설치 부위에 설치되어 있는 탱크 콘테이너(3, 4) 위의 전지 기기 콘테이너(2)를, 양 탱크 콘테이너(3, 4)의 위에서 양 탱크 콘테이너(3, 4)와 겹치지 않는 소정의 위치로 이동시킨다. 이어서, 설치 부위를 비우기 위해서, 설치되어 있는 양 탱크 콘테이너(3, 4)를 설치 부위로부터 이동시킨다. 이어서, 빈 설치 부위에 이전보다도 큰(작은) 양 탱크 콘테이너(3, 4)를 이동시킨다. 그리고, 소정의 위치로 이동시킨 전지 기기 콘테이너(2)를, 새롭게 설치한 양 탱크 콘테이너(3, 4) 위에 배치한다. 각 콘테이너 자체의 이동은 적당한 크레인 등을 이용하여 행할 수 있다. 그리고, 각 도관(231, 232, 241, 242)과 각 극 왕로관(31, 41) 및 각 극 복로관(32, 42)을 전지 기기 콘테이너(2) 내에서 접속 구조(5)에 의해 접속하여 전해액의 순환로를 구축한다(도 7, 도 8).
(전지 출력의 변경)
전지 출력을 증가(감소)시키는 경우, 도 1∼도 6의 RF 전지(1)의 전지 기기 콘테이너(2)를, 도시는 생략하지만, 보다 큰(작은) 전지 기기 콘테이너(2)로 교환하는 것을 들 수 있다. 도 1, 도 2에 도시하는 RF 전지(1)의 전지 출력을 증가(감소)시키는 경우, 보다 큰(작은) 전지 기기 콘테이너(2)를 양 탱크 콘테이너(3, 4) 위에 배치하기 전에, 양 탱크 콘테이너(3, 4) 사이의 간격을 넓히면(좁히면) 된다. 양 탱크 콘테이너(3, 4) 사이의 간격을 넓히는 경우, 양 탱크 콘테이너(3, 4) 사이에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 하측에는, 전지 기기 콘테이너(2)를 아래에서 지지하기 위해서 별도로, 빈 콘테이너나 콘테이너와 같은 지지 강도를 갖는 적절한 가대(架臺)를 배치하여도 좋다. 도 5, 도 6에 도시하는 RF 전지(1)의 경우에는, 양 탱크 콘테이너(3, 4) 위에 배치되는 전지 기기 콘테이너(2)만을 교환하기 때문에, 양 탱크 콘테이너(3, 4)는 이동시키지 않고서 그대로 사용할 수 있다. 그 후의 각 관끼리의 접속은 전지 용량의 변경과 같은 식이다. 또한, 전지 출력의 증가는, 전지 기기 콘테이너(2)의 사이즈를 변경하지 않고서 수를 증가함으로써 행할 수 있다. 또한, 전지 출력의 증가는, 3개의 콘테이너(2, 3, 4)를 하나의 전지 모듈로 하여, 전지 모듈의 수를 증가(증설)함으로써 행할 수 있다.
자세한 것은 후술하지만, 복수의 전지 모듈을 갖추고, 각 전지 모듈이 상기 교차 타입, 상기 평행 타입, 상기 동일 직선 타입 중 어느 것인 경우라도, 각 전지 모듈이 상기 평면 타입인 경우와 비교하여, 콘테이너 간의 접촉 면적 A을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 하기 쉽고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 하기 쉽다.
복수의 전지 모듈의 배치 형태는, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입, 상기 동일 직선 타입 중 어느 것인 경우라도, 인접한 전지 모듈 사이에 간격을 두고서 배치하여도 좋고, 인접한 전지 모듈 사이에 실질적으로 간격을 두지 않고서 인접한 전지 모듈끼리 접촉하도록 배치하여도 좋다.
〈교차 타입〉
상기 교차 타입의 전지 모듈을 복수 개 갖는 경우, 그 배치 형태는 예컨대 이하의 (a)∼(c)의 3개의 형태를 들 수 있다.
(a) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 병렬 방향을 따라서 배치한다.
(b) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 병렬 방향 및 상하 방향의 양 방향에 직교하는 방향을 따라서 배치한다.
(c) 상기 (a) 및 상기 (b) 양쪽으로 한다.
상기 (a)의 배치 형태인 경우, 예컨대 각 전지 기기 콘테이너(2)의 길이 방향이 동일 직선형으로 나란하고, 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 단부면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너(3, 4)의 측면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다.
상기 (b)의 배치 형태인 경우, 예컨대 각 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너(3, 4)의 각각의 길이 방향은 동일 직선형으로 나란하고, 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너(3, 4)의 단부면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 측면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 접하고 있어도 좋고, 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하지만, 서로 접하지 않고서 그 사이에 간격을 두고 있어도 좋다.
〈평행 타입〉
상기 평행 타입의 전지 모듈을 복수 개 갖는 경우, 그 배치 형태는 예컨대 상기 교차 타입과 마찬가지로 이하의 (a)∼(c)의 3개의 형태를 들 수 있다.
(a) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 병렬 방향을 따라서 배치한다.
(b) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 병렬 방향 및 상하 방향의 양 방향에 직교하는 방향을 따라서 배치한다.
(c) 상기 (a) 및 상기 (b) 양쪽으로 한다.
상기 (a)의 배치 형태인 경우, 예컨대 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너(3, 4)의 측면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 측면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하고 있지만, 그 사이에 간격을 두고 있다.
상기 (b)의 배치 형태인 경우, 예컨대 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 각각의 길이 방향은 동일 직선형으로 나란하고, 인접한 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 각각의 단부면끼리가 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다.
〈동일 직선 타입〉
상기 동일 직선 타입의 전지 모듈을 복수 개 갖는 경우, 그 배치 형태는 예컨대 이하의 (a)∼(c)의 3개의 형태를 들 수 있다.
(a) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 직렬 방향 및 상하 방향의 양방향에 직교하는 방향을 따라서 배치한다.
(b) 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너(3, 4)의 직렬 방향을 따라서 배치한다.
(c) 상기 (a) 및 상기 (b) 양쪽으로 한다.
상기 (a)의 배치 형태인 경우, 예컨대 인접한 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 각각의 측면끼리가 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다.
상기 (b)의 배치 형태인 경우, 예컨대 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너(2, 3, 4)의 각각의 길이 방향은 동일 직선형으로 나란하고, 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너(3, 4)의 단부면끼리가 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하는(접하는) 것을 들 수 있다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너(2)의 단부면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하고 있지만, 그 사이에 간격을 두고 있다.
[용도]
실시형태 1의 RF 전지(1)는, 태양광 발전, 풍력 발전 등의 자연 에너지의 발전에 대하여, 발전 출력 변동의 안정화, 발전 전력 잉여 시의 축전, 부하 평준화 등을 목적으로 한 축전지에 이용할 수 있다. 또한, 실시형태 1의 RF 전지(1)는, 일반적인 발전소에 병설되어, 순간 전압 강하·정전 대책이나 부하 평준화를 목적으로 한 축전지로서 이용할 수 있다.
〔작용 효과〕
실시형태 1에 따른 RF 전지(1)에 의하면, 전지 용량이나 전지 출력 등의 설계 변경을 용이하게 행할 수 있다. 전지 셀(200) 등과 정극 전해액 탱크(30)와 부극 전해액 탱크(40)를 서로 다른 콘테이너(2, 3, 4)에 수납하기 때문이다. 콘테이너 자체의 교환이 용이하여, 설계 변경이 필요한 부재(전지 셀(200)이나 각 극 전해액 탱크(30, 40))의 교환은 그 부재를 수납하는 콘테이너(2, 3, 4) 자체를 교환함으로써 이루어질 수 있다. 탱크 콘테이너(3, 4)나 전지 기기 콘테이너(2) 자체를 사이즈가 상이한 콘테이너(2, 3, 4)로 교환하면, 내부에 수납되는 전해액량이나 전지 셀의 수를 바꿀 수 있고, RF 전지(1)의 전지 용량이나 전지 출력을 바꿀 수 있다. 또한, 전지 셀(200) 등과 정극 전해액 탱크(30)와 부극 전해액 탱크(40)를 서로 다른 콘테이너(2, 3, 4)에 수납함으로써, 설치 레이아웃의 자유도가 높다. 설계 변경이 아니라, 경년 열화 등에 의해 전지 셀(200)만이나 각 극 전해액 탱크(30, 40)만을 교환할 필요가 생긴 경우라도, 그 교환을 콘테이너(2, 3, 4) 자체를 동일한 사이즈의 콘테이너로 교환함으로써 용이하게 행할 수 있다.
《변형예》
변형예의 RF 전지는, 정극 측의 각 도관(231, 232)과 왕복관(31, 32)과의 양 접속 구조(5)의 배치 부위와, 부극 측의 각 도관(241, 242)과 왕복관(41, 42)과의 양 접속 구조(5)의 배치 부위를, 전지 기기 콘테이너(2) 내로 하지 않고, 이하의 (1)∼(4)에 기재하는 위치로 하는 점이, 실시형태에 따른 RF 전지(1)와 상이하다. 변형예에서는 실시형태 1과의 상이점을 중심으로 설명하고, 같은 구성은 설명을 생략한다. 이하의 설명에서는 정극 측의 상기 양 접속 구조(5)의 배치 부위를 설명하지만, 부극 측의 상기 양 접속 구조(5)의 배치 부위는 정극 측의 상기 양 접속 구조(5)의 배치 부위와 같은 위치로 할 수 있다.
(1) 정극의 각 도관(231, 232) 및 왕복관(31, 32)과의 양 접속 구조(5)는, 도 12나 도 13에 도시한 것과 같이, 3개의 콘테이너(2∼4) 밖에 배치되어도 좋다.
도 12에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥판(2b) 및 정극 탱크 콘테이너(3)의 천장판(3u)에는, 정극 왕로관(31) 및 정극 복로관(31)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있지 않다. 전지 기기 콘테이너(2)의 단부면부나 측면부를 구성하는 단부판이나 측판에는, 정극 공급 도관(231) 및 정극 배출 도관(232)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 정극 탱크 콘테이너(3)의 측면부나 단부면부를 구성하는 측판이나 단부판에는, 정극 왕로관(31) 및 정극 복로관(32)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다.
도 13에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥판(2b)에는, 정극 왕로관(31) 및 정극 복로관(32)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성되어 있지 않다. 전지 기기 콘테이너(2)의 측판이나 단부판에는, 정극 공급 도관(231) 및 정극 배출 도관(232)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 정극 탱크 콘테이너(3)의 상부판(3u)에는, 정극 왕로관(31) 및 정극 복로관(32)을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다.
도 12, 도 13에 도시한 것과 같이, 정극 왕로관(31)은, 정극 탱크 콘테이너(3) 내로부터 정극 탱크 콘테이너(3)의 상기 관통 구멍을 지나 정극 탱크 콘테이너(3) 밖으로 인출되어, 접속 구조(5)에 접속된다. 정극 공급 도관(231)은, 이 접속 구조(5)로부터 전지 기기 콘테이너(2)의 상기 관통 구멍을 지나 전지 기기 콘테이너(2) 내에 인입된다. 정극 배출 도관(232)은, 전지 기기 콘테이너(2) 내로부터 전지 기기 콘테이너(2)의 상기 관통 구멍을 지나 전지 기기 콘테이너(2) 밖으로 인출되어, 접속 구조(5)에 접속된다. 정극 복로관(32)은, 이 접속 구조(5)로부터 정극 탱크 콘테이너(3)의 상기 관통 구멍을 지나 정극 탱크 콘테이너(3) 내에 인입된다. 양 접속 구조(5)의 배치 부위는, 도 12에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)의 단부판이나 측판의 외측(정극 탱크 콘테이너(3)의 측판이나 단부판의 외측)으로 하거나, 도 13에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)의 측판이나 단부판의 외측이며, 정극 탱크 콘테이너(3)의 상부판(3u)의 위쪽으로 하거나 할 수 있다.
(2) 정극의 각 도관(231, 232)과 왕복관(31, 32)과의 한쪽의 접속 구조(5)는 전지 기기 콘테이너(2) 또는 정극 탱크 콘테이너(3)과의 한쪽의 콘테이너 내에 배치되고, 다른 쪽의 접속 구조(5)는 3개의 콘테이너(2∼4) 밖에 배치되어도 좋다.
한쪽의 접속 구조(5)는, 예컨대 도 14나 도 15에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치되어도 좋고, 도시는 생략하지만, 정극 탱크 콘테이너(3) 내에 배치되어도 좋다. 한쪽의 접속 구조(5)는, 도 14에 도시하는 것과 같이, 정극 공급 도관(231)과 정극 왕로관(31)을 접속하는 접속 구조(5)로 하여도 좋고, 도 15에 도시한 것과 같이, 정극 배출 도관(232)과 정극 복로관(32)을 접속하는 접속 구조(5)로 하여도 좋다.
도 14(도 15)에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2)의 바닥판(2b) 및 정극 탱크 콘테이너(3)의 상부판(3u)에는 정극 왕로관(31)(정극 복로관(32))을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 전지 기기 콘테이너(2)의 단부판이나 측판에는 정극 배출 도관(232)(정극 공급 도관(231))을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다. 정극 탱크 콘테이너(3)의 측판이나 단부판에는 정극 복로관(32)(정극 왕로관(31))을 삽입 관통하는 관통 구멍이 형성된다.
도 14에 도시한 것과 같이, 정극 왕로관(31)과 정극 공급 도관(231)은, 전술한 실시형태에서 도 7을 참조하여 설명한 것과 같다. 즉, 정극 왕로관(31)은, 정극 탱크 콘테이너(3) 내로부터 정극 탱크 콘테이너(3) 및 전지 기기 콘테이너(2)의 상기 관통 구멍을 지나 전지 기기 콘테이너(2) 내에 인출되어, 접속 구조(5)에 접속된다. 정극 공급 도관(231)은 이 접속 구조(5)에 접속되어 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치된다. 정극 배출 도관(232)과 정극 복로관(32)은 도 12를 참조하여 전술한 것과 같다.
도 15에 도시한 것과 같이, 정극 왕로관(31)과 정극 공급 도관(231)은 도 12를 참조하여 전술한 것과 같다. 한편, 정극 배출 도관(232)과 정극 복로관(32)은 전술한 실시형태에서 도 7를 참조하여 설명한 것과 같다. 즉, 정극 배출 도관(232)은 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치되어 접속 구조(5)에 접속된다. 정극 복로관(32)은 접속 구조(5)로부터 전지 기기 콘테이너(2) 및 정극 탱크 콘테이너(3)의 상기 관통 구멍을 지나 정극 탱크 콘테이너(3) 내에 인출된다.
정극 공급 도관(231)(정극 배출 도관(232))과 정극 왕로관(31)(정극 복로관(32))의 접속 구조(5)의 배치 부위는, 도 14(도 15)에 도시한 것과 같이, 전지 기기 콘테이너(2) 내로 할 수 있고, 정극 복로관(32)(정극 왕로관(31))과 정극 배출 도관(232)(정극 공급 도관(231))의 접속 구조(5)의 배치 부위는, 전지 기기 콘테이너(2)의 단부판이나 측판의 외측(정극 탱크 콘테이너(3)의 측판이나 단부판의 외측)으로 할 수 있다.
(3) 정극의 각 도관(231, 232)과 왕복관(31, 32)과의 양 접속 구조(5)는, 도시는 생략하지만, 정극 탱크 콘테이너(3) 내에 배치되어도 좋다.
(4) 정극의 각 도관(231, 232)과 왕복관(31, 32)과의 한쪽의 접속 구조(5)는, 도시는 생략하지만, 전지 기기 콘테이너(2) 내에 배치되고, 다른 쪽의 접속 구조(5)가 정극 탱크 콘테이너(3) 내에 배치되어도 좋다.
《계산예 1》
전지 모듈의 수를 하나로 하여, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 각각의 경우에 있어서의 콘테이너 간의 접촉 면적 A, 합계 표면적 Sb, 표면적 삭감율 Sc을 산출했다. 여기서는, 각 타입에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합은 이하의 7 패턴(P1∼P7)으로 했다. 적층하는 단수는 2단이며, 하측에는 2개의 탱크 콘테이너를 배치하고, 상측에는 하나의 전지 기기 콘테이너를, 하측의 양 탱크 콘테이너 사이를 걸쳐서, 양 탱크 콘테이너의 지붕 위에 균등하게 배치했다. 합계 표면적 Sb은 「상기 평면 타입의 합계 표면적 Sa-접촉 면적 A」으로 구했다. 표면적 삭감율 Sc(%)은 「{1-(합계 표면적 Sb)/(합계 표면적 Sa)}×100」으로 구했다. 그 산출 결과를 표 1에 나타낸다.
P1: 3개의 콘테이너가 전부 20 피트 콘테이너
P2: 3개의 콘테이너가 전부 20 피트 하이큐브 콘테이너
P3: 전지 기기 콘테이너가 20 피트 콘테이너, 2개의 탱크 콘테이너가 40 피트 콘테이너
P4: 전지 기기 콘테이너가 20 피트 하이큐브 콘테이너, 2개의 탱크 콘테이너가 40 피트 하이큐브 콘테이너
P5: 3개의 콘테이너가 전부 40 피트 콘테이너
P6: 3개의 콘테이너가 전부 40 피트 하이큐브 콘테이너
P7: 전지 기기 콘테이너가 20 피트 하이큐브 콘테이너, 2개의 탱크 콘테이너가 45 피트 하이큐브 콘테이너
Figure 112018059991613-pct00001
표 1에 나타내는 것과 같이, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 접촉 면적 A은 3개의 콘테이너의 조합이 P1∼P7 중 어느 것이라도 상기 평면 타입의 접촉 면적에 비해서 크다. 상기 평면 타입의 접촉 면적은 0(제로)이기 때문이다. 그 때문에, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 합계 표면적 Sb은 3개의 콘테이너의 조합이 P1∼P7 중 어느 것이라도 상기 평면 타입의 합계 표면적 Sa에 비해서 작다. 즉, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 표면적 삭감율 Sc은 3개의 콘테이너의 조합이 P1∼P7 중 어느 것이라도 크게 할 수 있다. 구체적으로는, 표면적 삭감율 Sc을 5% 이상으로 할 수 있다. 특히, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입은, 상기 교차 타입에 비해서 접촉 면적 A을 크게 할 수 있기 때문에, 합계 표면적 Sb을 작게 할 수 있고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 할 수 있다.
《계산예 2》
전지 모듈의 수를 2∼20의 범위에서 다양하게 변경하여, 각 전지 모듈이 상기 교차 타입, 상기 평행 타입, 상기 동일 직선 타입의 각각인 경우에 있어서의 콘테이너 간의 접촉 면적 A, 합계 표면적 Sb, 표면적 삭감율 Sc을 산출했다. 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합은, 계산예 1에 있어서의 상기 P2와 상기 P4의 2 종류로 했다. 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합이 상기 P2인 경우의 산출 결과를 표 2에 나타내고, 상기 P4인 경우의 산출 결과를 표 3에 나타낸다.
각 전지 모듈이 상기 교차 타입인 경우, 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너의 병렬 방향을 따라서 배치한다. 구체적으로는, 각 전지 기기 콘테이너의 길이 방향이 동일 직선형으로 나란하고, 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너의 단부면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 접한다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너의 측면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 접한다.
각 전지 모듈이 상기 평행 타입인 경우, 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너의 병렬 방향을 따라서 배치한다. 구체적으로는, 인접한 전지 모듈에 있어서의 탱크 콘테이너의 측면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 접한다. 인접한 전지 모듈에 있어서의 전지 기기 콘테이너의 측면끼리는 실질적으로 전역에 걸쳐 대향하지만, 서로 접하지 않고서 사이에 간격을 두고 있다.
각 전지 모듈이 상기 동일 직선 타입인 경우, 각 전지 모듈을 탱크 콘테이너의 직렬 방향 및 상하 방향의 양 방향에 직교하는 방향을 따라서 배치한다. 구체적으로는, 인접한 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 각각의 측면끼리 실질적으로 전역에 걸쳐 접한다.
Figure 112018059991613-pct00002
Figure 112018059991613-pct00003
표 2, 표 3에 나타내는 것과 같이, 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 접촉 면적 A은, 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합이 P2, P4 중 어느 것이라도, 상기 평면 타입의 접촉 면적(=0)에 비해서 크고, 전지 모듈의 수가 많아질수록 크다. 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 합계 표면적 Sb은, 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합이 P2, P4 중 어느 것이라도, 전지 모듈의 수가 동수인 경우, 상기 평면 타입의 합계 표면적 Sa에 비해서 작다. 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 표면적 삭감율 Sc은, 각 전지 모듈에 있어서의 3개의 콘테이너의 조합이 P2, P4 중 어느 것이라도 크다. 특히 상기 교차 타입, 상기 평행 타입 및 상기 동일 직선 타입의 표면적 삭감율 Sc은, 전지 모듈의 수를 많게 할수록 크다. 전지 모듈의 수를 증가할수록 접촉 면적 A을 크게 할 수 있고, 합계 표면적 Sb을 작게 할 수 있고, 표면적 삭감율 Sc을 크게 할 수 있다. 적층 타입이나 전지 모듈의 수에 따라 다르기도 하지만, 표면적 삭감율 Sc을 50% 이상으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명은 이들 예시에 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 의해서 나타내어지며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 레독스 플로우 전지(RF 전지), 2: 전지 기기 콘테이너, 2b: 바닥판, 200: 전지 셀, 201: 격막, 202: 정극 셀, 204: 정극 전극, 203: 부극 셀, 205: 부극 전극, 210: 셀 프레임, 211: 쌍극판, 212: 프레임체, 213: 급액 매니폴드, 214: 급액 슬릿, 215: 배액 매니폴드, 216: 배액 슬릿, 220: 시일 부재, 230: 정극 순환 기구, 231: 정극 공급 도관, 232: 정극 배출 도관, 233: 정극 펌프, 240: 부극 순환 기구, 241: 부극 공급 도관, 242: 부극 배출 도관, 243: 부극 펌프, 250: 셀 스택, 251: 서브스택, 252: 급배판, 253: 엔드 플레이트, 254: 체결 기구, 260: 제어부, 270: 열교환기, 3: 정극 탱크 콘테이너, 3u: 상부판, 3b: 보강 빔, 30: 정극 전해액 탱크, 30u: 상부판, 31: 정극 왕로관, 32: 정극 복로관, 4: 부극 탱크 콘테이너, 4u: 상부판, 4b: 보강 빔, 4c: 보강 기둥, 40: 부극 전해액 탱크, 40u: 상부판, 41: 부극 왕로관, 42: 부극 복로관, 5: 접속 구조, 6: 밸브

Claims (7)

  1. 정극 전해액을 저류하는 정극 전해액 탱크를 수납한 정극 탱크 콘테이너와,
    부극 전해액을 저류하는 부극 전해액 탱크를 수납한 부극 탱크 콘테이너와,
    정극 전극, 부극 전극, 및 격막을 갖는 전지 셀과, 상기 정극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 정극 순환 기구와, 상기 부극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하여 순환시키는 부극 순환 기구를 수납한 전지 기기 콘테이너를 구비하고,
    상기 정극 탱크 콘테이너와 상기 부극 탱크 콘테이너는, 서로 별도의 부재로 구성되어 있고,
    상기 전지 기기 콘테이너의 긴 변은 상기 정극 탱크 콘테이너의 긴 변 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 긴 변보다 짧거나 같고,
    상기 전지 기기 콘테이너의 짧은 변은 상기 정극 탱크 콘테이너의 짧은 변 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 짧은 변보다 짧거나 같은 레독스 플로우 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정극 순환 기구 및 상기 부극 순환 기구는 각각, 상기 각 극 전해액을 상기 전지 셀에 공급하는 각 극 공급 도관, 및 상기 각 극 전해액을 상기 전지 셀로부터 배출하는 각 극 배출 도관을 가지며,
    상기 정극 전해액 탱크 및 상기 부극 전해액 탱크는 각각, 상기 각 극 전해액을 상기 각 극 전해액 탱크로부터 상기 각 극 공급 도관으로 보내는 각 극 왕로관, 및 상기 각 극 전해액을 상기 각 극 배출 도관으로부터 상기 각 극 전해액 탱크로 되돌리는 각 극 복로관을 가지며,
    상기 각 극 공급 도관 및 상기 각 극 배출 도관의 각각과, 상기 각 극 왕로관 및 상기 각 극 복로관의 각각을 착탈 가능하게 접속하는 접속 구조를 더 갖는 레독스 플로우 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전지 기기 콘테이너는 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너 중 적어도 한쪽의 지붕 위에 배치되는 것인 레독스 플로우 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전지 기기 콘테이너는, 상기 정극 탱크 콘테이너와 상기 부극 탱크 콘테이너 사이를 걸쳐서, 상기 정극 탱크 콘테이너와 상기 부극 탱크 콘테이너의 양 지붕 위에 균등하게 배치되는 것인 레독스 플로우 전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너는, 사이에 간격을 두고서 서로 길이 방향이 평행하게 되도록 병렬 배치되고,
    상기 전지 기기 콘테이너는 그 길이 방향이 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 길이 방향과 직교하도록 배치되는 것인 레독스 플로우 전지.
  6. 제4항에 있어서, 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너는, 서로 길이 방향이 평행하며, 또한 서로의 측면끼리 접하도록 병렬 배치되고,
    상기 전지 기기 콘테이너는 그 길이 방향이 상기 정극 탱크 콘테이너 및 상기 부극 탱크 콘테이너의 길이 방향과 평행하게 되도록 배치되는 것인 레독스 플로우 전지.
  7. 제4항에 있어서, 상기 정극 순환 기구 및 상기 부극 순환 기구는 각각, 상기 각 극 전해액을 순환시키는 정극 펌프 및 부극 펌프를 가지며,
    상기 전지 기기 콘테이너 내부를 측면에서 봤을 때, 상기 정극 펌프와 상기 부극 펌프는, 상기 전지 기기 콘테이너의 좌우 방향의 중앙을 사이에 두고서 대칭의 위치에 배치되는 것인 레독스 플로우 전지.
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