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JP7240638B2 - REDOX FLOW BATTERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF REDOX FLOW BATTERY SYSTEM - Google Patents
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JP7240638B2 - REDOX FLOW BATTERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF REDOX FLOW BATTERY SYSTEM - Google Patents

REDOX FLOW BATTERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF REDOX FLOW BATTERY SYSTEM Download PDF

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Description

本開示は、レドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池システムの運転方法に関する。 The present disclosure relates to redox flow battery systems and methods of operating redox flow battery systems.

特許文献1のレドックスフロー電池は、セルと、電解液タンクと、配管と、温風を送風する手段とを備える。配管は、セルと電解液タンクとを接続し、電解液タンクからセルに電解液を流通する。温風を送風する手段は、配管の外部から配管の少なくとも一部に温風を送風する。温風によって温められた電解液が電池セルに供給される。その他、レドックスフロー電池を開示するものとして、特許文献2がある。 The redox flow battery of Patent Literature 1 includes a cell, an electrolytic solution tank, piping, and means for blowing warm air. The pipe connects the cell and the electrolytic solution tank, and distributes the electrolytic solution from the electrolytic solution tank to the cell. The means for blowing hot air blows warm air from the outside of the pipe to at least a part of the pipe. The electrolyte warmed by the hot air is supplied to the battery cells. In addition, Patent Document 2 discloses a redox flow battery.

特開2002-015762号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-015762 特開2003-123808号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-123808

上述のレドックスフロー電池は、タンク内の電解液の温度によっては、電解液が所定の温度に達することなく電池セルに供給されるおそれがある。その場合、電解液の粘度が高いので、圧力損失が高くなる。それにより、充放電反応が抑制されたりすることで電池効率が低下し、電池性能が低下する。 In the redox flow battery described above, depending on the temperature of the electrolyte in the tank, the electrolyte may be supplied to the battery cells before reaching a predetermined temperature. In that case, the viscosity of the electrolytic solution is high, so the pressure loss increases. As a result, the charge/discharge reaction is suppressed, resulting in a decrease in battery efficiency and a decrease in battery performance.

そこで、本開示は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できるレドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池システムの運転方法を提供することを目的の一つとする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a redox flow battery system capable of efficiently warming the electrolyte solution and supplying the electrolyte solution that has reached a predetermined temperature to battery cells, and a method of operating the redox flow battery system. be one.

本開示に係るレドックスフロー電池システムは、
電解液を貯留するタンクと、
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備える。
The redox flow battery system according to the present disclosure includes
a tank for storing an electrolytic solution;
a battery cell;
A circulation mechanism for circulating the electrolyte between the tank and the battery cell,
The distribution mechanism is
an outward route for supplying the electrolyte in the tank to the battery cell;
a return path for discharging the electrolyte from the battery cell to the tank;
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolytic solution in the tank,
The distribution mechanism is
a bypass path that connects the outward path and the return path or the outward path and the tank and bypasses the battery cell;
A switching structure is provided for switching between circulation of the electrolyte solution to the battery cell and circulation to the bypass path.

本開示に係るレドックスフロー電池システムの運転方法は、
電解液が貯留されたタンクと電池セルとの間で前記電解液を循環させるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる。
A method of operating a redox flow battery system according to the present disclosure includes:
A method of operating a redox flow battery system in which the electrolyte is circulated between a tank in which the electrolyte is stored and a battery cell,
When the temperature of the electrolyte in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolyte is circulated from the outward path to the return path of the battery cell, or from the outward path to the tank.

本開示に係るレドックスフロー電池システム及び本開示に係るレドックスフロー電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。 The redox flow battery system according to the present disclosure and the operating method of the redox flow battery system according to the present disclosure can efficiently warm the electrolytic solution and supply the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature to the battery cells.

図1は、実施形態1に係るレドックスフロー電池システムの概略を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a redox flow battery system according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施形態2に係るレドックスフロー電池システムの概略を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of a redox flow battery system according to Embodiment 2. FIG. 図3は、実施形態3に係るレドックスフロー電池システムの概略を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an outline of a redox flow battery system according to Embodiment 3. FIG. 図4は、実施形態4に係るレドックスフロー電池システムの概略を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an outline of a redox flow battery system according to Embodiment 4. FIG. 図5は、実施形態5に係るレドックスフロー電池システムの概略を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an outline of a redox flow battery system according to Embodiment 5. FIG. 図6は、試験例において、電解液をバイパス路に流通させたときの電解液の温度と外気温との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the electrolytic solution and the outside air temperature when the electrolytic solution is circulated through the bypass in the test example. 図7は、試験例において、タンクを外部からヒータで加温したときの電解液の温度と外気温との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature of the electrolytic solution and the outside air temperature when the tank is heated from the outside by a heater in the test example.

《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
<<Description of Embodiments of the Present Disclosure>>
First, the embodiments of the present disclosure are listed and described.

(1)本開示の一態様に係るレドックスフロー電池システムは、
電解液を貯留するタンクと、
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備える。
(1) A redox flow battery system according to one aspect of the present disclosure,
a tank for storing an electrolytic solution;
a battery cell;
A circulation mechanism for circulating the electrolyte between the tank and the battery cell,
The distribution mechanism is
an outward route for supplying the electrolyte in the tank to the battery cell;
a return path for discharging the electrolyte from the battery cell to the tank;
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolytic solution in the tank,
The distribution mechanism is
a bypass path that connects the outward path and the return path or the outward path and the tank and bypasses the battery cell;
A switching structure is provided for switching between circulation of the electrolyte solution to the battery cell and circulation to the bypass path.

上記レドックスフロー電池システムは、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。以下の説明では、レドックスフロー電池システムをRF電池システムと称することがある。 The redox flow battery system can efficiently warm the electrolytic solution and supply the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature to the battery cells. In the following description, the redox flow battery system may be referred to as an RF battery system.

電解液を効率的に温められる理由は、次の通りである。上記RF電池システムは、流通機構がバイパス路と切替構造とを有することで、電解液の電池セルへの流通と電解液のバイパス路への流通とを切り替えられる。即ち、上記RF電池システムは、バイパス路を介することで、電解液を電池セルに供給させることなくタンクに排出できる。電解液は、ポンプの駆動によりポンプの回転子やバイパス路の内面と摩擦されることで温度上昇が生じる。電解液がバイパス路を流通する流通経路の長さは、電解液が電池セルを流通する流通経路に比較して短い。そのため、バイパス路を介することで、ポンプの駆動によって温められた電解液をタンクに素早く戻すことができる。よって、流通経路の途中で電解液の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液は、温度がほとんど低下することなく、タンク内に戻されてタンク内の電解液と混合される。 The reason why the electrolytic solution can be efficiently warmed is as follows. In the above RF battery system, the flow mechanism has a bypass channel and a switching structure, so that the flow of the electrolytic solution to the battery cells and the flow of the electrolytic solution to the bypass channel can be switched. That is, the above RF battery system can discharge the electrolytic solution to the tank through the bypass passage without supplying the electrolytic solution to the battery cells. When the pump is driven, the electrolytic solution is rubbed against the rotor of the pump and the inner surface of the bypass, causing a temperature rise. The length of the circulation path through which the electrolyte flows through the bypass is shorter than the length of the circulation path through which the electrolyte flows through the battery cells. Therefore, the electrolytic solution warmed by driving the pump can be quickly returned to the tank via the bypass passage. Therefore, it is difficult for the temperature of the electrolytic solution to drop in the middle of the flow path. That is, the warmed electrolytic solution is returned to the tank and mixed with the electrolytic solution in the tank with little drop in temperature.

所定の温度に達した電解液を供給できる理由は、次の通りである。上記RF電池システムは、上述したように、バイパス路を介することでポンプの駆動によって温められた電解液を電池セルに供給することなくタンクへ戻すことができる。そのため、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できる。換言すれば、上記RF電池システムは、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。よって、上記RF電池システムは、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。 The reason why it is possible to supply an electrolytic solution that has reached a predetermined temperature is as follows. As described above, the RF battery system can return the electrolytic solution warmed by driving the pump to the tank through the bypass passage without supplying it to the battery cells. Therefore, it is possible to prevent the electrolytic solution from being supplied to the battery cells before reaching a predetermined temperature. In other words, in the RF battery system, the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature is allowed to flow through the battery cells. Therefore, the above RF battery system can promote charge-discharge reactions and improve battery efficiency, thereby improving battery performance.

(2)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流における前記バイパス路の最高位置よりも高い部分とを有することが挙げられる。
(2) As one form of the RF battery system,
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
and a portion higher than the highest position of the bypass route on the downstream side of the outward route than the connection point between the outward route and the bypass route.

上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。往路がその下流にバイパス路の最高位置よりも高い部分を有することで、往路の揚程がバイパス路よりも大きい。そのため、第一バルブによりバイパス路を開通させると、電解液が往路の下流へ流れ難くなり、バイパス路へ流れ易くできる。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, opening the bypass passage by the first valve allows the electrolyte to flow through the bypass passage. Since the forward route has a portion higher than the highest position of the bypass route downstream thereof, the lift of the forward route is greater than that of the bypass route. Therefore, when the bypass passage is opened by the first valve, it becomes difficult for the electrolytic solution to flow downstream in the outward passage, and the electrolytic solution can easily flow to the bypass passage. Moreover, the above configuration can supply the electrolytic solution to the battery cell by closing the bypass passage with the first valve.

(3)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流を開閉する第二バルブとを有することが挙げられる。
(3) As one form of the RF battery system,
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
It may include a second valve that opens and closes the downstream of the outward path from the connection point between the outward path and the bypass.

上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させ、第二バルブにより往路の下流を閉鎖させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させ、第二バルブにより往路の下流を開通させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the first valve opens the bypass passage and the second valve closes the downstream side of the forward passage, thereby allowing the electrolytic solution to flow through the bypass passage. Further, in the above configuration, the electrolyte can be supplied to the battery cell by closing the bypass passage with the first valve and opening the downstream passage with the second valve.

(4)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記バイパス路における内部空間の断面積が前記往路における内部空間の断面積よりも大きい部分とを有することが挙げられる。
(4) As one form of the RF battery system,
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
and a portion in which the cross-sectional area of the internal space in the bypass path is larger than the cross-sectional area of the internal space in the outward path.

上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を開通させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。バイパス路が往路よりも内部空間の断面積の大きい部分を有することで、第一バルブによりバイパス路を開通させると、電解液がバイパス路へ流れ易くなるからである。また、上記の構成は、第一バルブによりバイパス路を閉鎖させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, opening the bypass passage by the first valve allows the electrolyte to flow through the bypass passage. This is because the bypass path has a portion with a larger cross-sectional area of the internal space than the forward path, and thus opening the bypass path by the first valve facilitates the flow of the electrolytic solution into the bypass path. Moreover, the above configuration can supply the electrolytic solution to the battery cell by closing the bypass passage with the first valve.

(5)上記RF電池システムの一形態として、
前記切替構造は、前記往路と前記バイパス路との接続箇所に取り付けられる切替弁を有することが挙げられる。
(5) As one form of the RF battery system,
The switching structure may include a switching valve attached to a connecting portion between the outward route and the bypass route.

上記の構成は、切替弁によりバイパス路を開通させ、往路の下流を閉鎖させることで、電解液をバイパス路へ流通させられる。また、上記の構成は、切替弁によりバイパス路を閉鎖させ、往路の下流を開通させることで、電解液を電池セルへ供給できる。 In the above configuration, the switching valve opens the bypass passage and closes the downstream side of the forward passage, thereby allowing the electrolytic solution to flow through the bypass passage. In addition, the above configuration can supply the electrolytic solution to the battery cells by closing the bypass passage with the switching valve and opening the downstream passage of the forward passage.

(6)上記RF電池システムの一形態として、
前記タンク内の電解液の温度を検知する液温検知部と、
前記液温検知部の検知結果に基づき、前記ポンプの動作と前記切替構造の切り替え動作とを制御する運転制御部とを備えることが挙げられる。
(6) As one form of the RF battery system,
a liquid temperature detection unit that detects the temperature of the electrolyte in the tank;
An operation control unit may be included that controls the operation of the pump and the switching operation of the switching structure based on the detection result of the liquid temperature detection unit.

上記の構成は、電解液の温度に応じて、電解液の電池セルへの流通とバイパス路への流通とを切り替えられるため、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できて、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。 In the above configuration, the flow of the electrolyte solution to the battery cells and the flow to the bypass can be switched according to the temperature of the electrolyte solution, so that the electrolyte solution is supplied to the battery cells before it reaches a predetermined temperature. can be suppressed, and the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature can be circulated through the battery cells.

(7)本開示の一態様に係るRF電池システムの運転方法は、
電解液が貯留されたタンクと電池セルとの間で前記電解液を循環させるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる。
(7) A method for operating an RF battery system according to one aspect of the present disclosure includes:
A method of operating a redox flow battery system in which the electrolyte is circulated between a tank in which the electrolyte is stored and a battery cell,
When the temperature of the electrolyte in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolyte is circulated from the outward path to the return path of the battery cell, or from the outward path to the tank.

上記RF電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液を電池セルに供給できる。電池セルをバイパスさせることで、ポンプの駆動によって温められた電解液がタンクに素早く戻される。そのため、流通経路の途中で電解液の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液は、温度がほとんど低下することなく、タンク内に戻されてタンク内の電解液と混合される。よって、上記RF電池システムの運転方法は、電解液を効率的に温められる。また、上記RF電池システムの運転方法は、電池セルをバイパスさせられることで、所定の温度に達する前の電解液が電池セルに供給されることを抑制できる。換言すれば、上記RF電池システムの運転方法は、所定の温度に達した電解液を電池セルに流通させられる。よって、上記RF電池システムの運転方法は、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。 The operating method of the RF battery system described above can efficiently warm the electrolytic solution and supply the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature to the battery cells. By bypassing the battery cells, the electrolyte heated by the pump is quickly returned to the tank. Therefore, the temperature of the electrolytic solution is less likely to drop in the middle of the flow path. That is, the warmed electrolytic solution is returned to the tank and mixed with the electrolytic solution in the tank with little drop in temperature. Thus, the method of operating the RF battery system described above effectively warms the electrolyte. In addition, in the operating method of the RF battery system described above, by bypassing the battery cells, it is possible to suppress the electrolyte from being supplied to the battery cells before reaching a predetermined temperature. In other words, in the method of operating the RF battery system described above, the electrolytic solution that has reached a predetermined temperature is allowed to flow through the battery cells. Therefore, the operating method of the RF battery system described above can promote the charging/discharging reaction and improve the battery efficiency, thereby improving the battery performance.

《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
<<Details of the embodiment of the present disclosure>>
Details of embodiments of the present disclosure are described below. The same reference numerals in the drawings indicate the same names.

《実施形態1》
〔RF電池システム〕
図1を参照して、実施形態1のRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、タンク3と、電池セル10と、流通機構5とを備える。タンク3は、電解液4を貯留する。流通機構5は、タンク3と電池セル10との間で電解液4を循環させる。この流通機構5は、往路51と、復路52と、ポンプ54とを有する。往路51は、タンク3内の電解液4を電池セル10に供給する。復路52は、電池セル10からタンク3に電解液4を排出する。ポンプ54は、タンク3内の電解液4を圧送する。RF電池システム1の特徴の一つは、流通機構5がバイパス路53と特定の切替構造55とを有する点にある。バイパス路53は、往路51と復路52又はタンク3とを繋いで電池セル10をバイパスする。切替構造55は、電解液4の電池セル10への流通とバイパス路53への流通とを切り替える。以下の説明は、RF電池システム1の概要、RF電池システム1の各構成の詳細、RF電池システムの運転方法の順に行う。
<<Embodiment 1>>
[RF battery system]
An RF battery system 1 of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. The RF battery system 1 of this embodiment includes a tank 3 , battery cells 10 and a circulation mechanism 5 . Tank 3 stores electrolytic solution 4 . The circulation mechanism 5 circulates the electrolytic solution 4 between the tank 3 and the battery cell 10 . The circulation mechanism 5 has an outward passage 51 , a return passage 52 and a pump 54 . The forward path 51 supplies the electrolytic solution 4 in the tank 3 to the battery cell 10 . A return path 52 discharges the electrolytic solution 4 from the battery cell 10 to the tank 3 . A pump 54 pressure-feeds the electrolytic solution 4 in the tank 3 . One of the features of the RF battery system 1 is that the circulation mechanism 5 has a bypass channel 53 and a specific switching structure 55 . The bypass line 53 connects the outward line 51 and the return line 52 or the tank 3 to bypass the battery cell 10 . The switching structure 55 switches between the flow of the electrolytic solution 4 to the battery cell 10 and the flow of the bypass passage 53 . The following description will be given in order of an outline of the RF battery system 1, details of each configuration of the RF battery system 1, and an operation method of the RF battery system.

[RF電池システムの概要]
RF電池システム1は、代表的には、交流/直流変換器100と変電設備120とを介して発電部110と負荷130との間に接続される(図1)。RF電池システム1は、発電部110で発電した電力を充電して蓄え、蓄えた電力を放電して負荷130に供給する。発電部110としては、例えば、太陽光発電装置や風力発電装置、その他一般の発電所などが挙げられる。負荷130としては、例えば、電力の需要家などが挙げられる。RF電池システム1は、電解液4を正極電解液と負極電解液とに使用する。電解液4は、酸化還元により価数が変化する金属イオンを活物質として含有する。RF電池システム1の充放電は、正極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位と負極電解液に含まれるイオンの酸化還元電位との差を利用して行われる。金属イオンとしては、例えば、バナジウムイオン、チタンイオン、マンガンイオンなどが挙げられる。電解液4の溶媒としては、例えば、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸からなる群より選択される1種以上の酸又は酸塩を含む水溶液が挙げられる。RF電池システム1は、例えば、負荷平準化の用途、瞬低補償や非常用電源などの用途、大量導入が進められている太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの出力平滑化の用途などに利用される。
[Overview of RF battery system]
RF battery system 1 is typically connected between power generation section 110 and load 130 via AC/DC converter 100 and substation equipment 120 (FIG. 1). The RF battery system 1 charges and stores the power generated by the power generation unit 110 , discharges the stored power, and supplies the load 130 with the stored power. Examples of the power generation unit 110 include a solar power generation device, a wind power generation device, and other general power plants. An example of the load 130 is an electric power consumer. The RF battery system 1 uses the electrolyte 4 as the positive electrolyte and the negative electrolyte. The electrolytic solution 4 contains, as an active material, metal ions whose valence changes due to oxidation-reduction. Charging and discharging of the RF battery system 1 is performed using the difference between the oxidation-reduction potential of ions contained in the positive electrode electrolyte and the oxidation-reduction potential of ions contained in the negative electrode electrolyte. Examples of metal ions include vanadium ions, titanium ions, and manganese ions. Solvents for the electrolytic solution 4 include, for example, aqueous solutions containing one or more acids or acid salts selected from the group consisting of sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. For example, the RF battery system 1 is used for load leveling, momentary voltage drop compensation, emergency power supply, and output smoothing of natural energy such as solar power generation and wind power generation, which are being introduced in large quantities. used.

[タンク]
タンク3は、電池セル10に流通される電解液4を貯留する(図1)。図1は、正極用のタンク3のみを示す。また、図1は、電解液4の流通方向を白抜き矢印で示す。これらの点は、後述する図2から図5でも同様である。図1は、負極用のタンクを省略している。負極用のタンクの構成は、正極用のタンク3と同様とすることができる。タンク3の大きさは、電池容量に応じて適宜選択できる。
[tank]
The tank 3 stores the electrolytic solution 4 to be circulated in the battery cell 10 (Fig. 1). FIG. 1 shows only the tank 3 for the positive electrode. In addition, in FIG. 1, the flow direction of the electrolytic solution 4 is indicated by white arrows. These points are the same for FIGS. 2 to 5 described later. FIG. 1 omits the tank for the negative electrode. The configuration of the negative electrode tank can be the same as that of the positive electrode tank 3 . The size of the tank 3 can be appropriately selected according to the battery capacity.

[電池セル]
電池セル10は、水素イオンを透過させる隔膜で正極セルと負極セルとに分離されている。隔膜と正極セルと負極セルの図示は省略する。正極セルには、正極電極が内蔵されている。正極セルには、後述の流通機構5により上述のタンク3から正極電解液が流通される。負極セルには、負極電極が内蔵されている。負極セルには、流通機構5により負極用のタンクから負極電解液が流通される。電池セル10の設置箇所は、本形態ではタンク3、往路51、及びバイパス路53の最高位置よりも高い位置である。そのため、充放電を行う運転時から充放電を行わない待機時に動作を移行したとき、電池セル10とタンク3との高低差を利用して電池セル10内に溜まった電解液4が往路51を通してタンク3に戻され易い。電池セル10は、公知のものを利用できる。電池セル10は、通常、セルスタック20と呼ばれる構造体の内部に形成される。
[Battery cell]
The battery cell 10 is separated into a positive electrode cell and a negative electrode cell by a diaphragm that allows hydrogen ions to pass through. Illustrations of the diaphragm, the positive electrode cell, and the negative electrode cell are omitted. A positive electrode is built into the positive electrode cell. A positive electrode electrolyte is circulated from the tank 3 described above to the positive electrode cell by a distribution mechanism 5 described later. The negative cell incorporates a negative electrode. A flow mechanism 5 circulates a negative electrode electrolyte from a negative electrode tank to the negative electrode cell. In this embodiment, the battery cell 10 is installed at a position higher than the highest positions of the tank 3 , the outward path 51 and the bypass path 53 . Therefore, when the operation shifts from the operating state in which charging/discharging is performed to the standby state in which charging/discharging is not performed, the electrolytic solution 4 accumulated in the battery cell 10 uses the height difference between the battery cell 10 and the tank 3 to flow through the forward path 51. It is easy to be returned to tank 3. A well-known battery cell 10 can be used. Battery cells 10 are typically formed inside a structure called a cell stack 20 .

[セルスタック]
セルスタック20は、サブスタックと呼ばれる積層体と、積層体をその両側から挟み込む2枚のエンドプレートと、両エンドプレートを締め付ける締付機構とで構成されている。積層体とエンドプレートと締付機構の図示は省略する。サブスタックの数は、単数でもよいし複数でもよい。サブスタックは、セルフレーム、正極電極、隔膜、及び負極電極を、この順番で複数積層した積層体と、その積層体の両端に配置される給排板とを有する。セルフレームは、双極板と双極板の外周縁部を囲む枠体とを有する。隣接するセルフレームの双極板の間に一つの電池セル10が形成される。双極板を挟んで表裏に、隣り合う電池セル10の正極電極と負極電極とが配置される。即ち、双極板を挟んで表裏に、隣り合う電池セル10の正極セルと負極セルとが形成される。セルフレームの枠体は、電池セル10の内部に電解液4を供給する給液マニホールド及び給液スリットと、電池セル10の外部に電解液4を排出する排液マニホールド、及び排液スリットとを有する。各枠体間には、環状のシール溝にOリングや平パッキンなどの環状のシール部材が配置され、電池セル10からの電解液4の漏洩を抑制している。セルスタック20は、公知のものを利用できる。
[Cell stack]
The cell stack 20 is composed of a layered body called a substack, two end plates sandwiching the layered body from both sides, and a tightening mechanism that tightens both end plates. Illustrations of the laminate, the end plates, and the tightening mechanism are omitted. The number of substacks may be singular or plural. The sub-stack has a laminate obtained by laminating a plurality of cell frames, positive electrodes, diaphragms, and negative electrodes in this order, and supply/discharge plates arranged at both ends of the laminate. The cell frame has a bipolar plate and a frame surrounding the outer peripheral edge of the bipolar plate. One battery cell 10 is formed between the bipolar plates of adjacent cell frames. A positive electrode and a negative electrode of adjacent battery cells 10 are arranged on the front and back sides with the bipolar plate interposed therebetween. That is, the positive electrode cell and the negative electrode cell of the adjacent battery cells 10 are formed on the front and back sides with the bipolar plates interposed therebetween. The frame of the cell frame includes a liquid supply manifold and liquid supply slits for supplying the electrolyte 4 to the inside of the battery cell 10, and a drain manifold and a drain slit for discharging the electrolyte 4 to the outside of the battery cell 10. have. An annular seal member such as an O-ring or a flat packing is arranged in an annular seal groove between the frames to suppress leakage of the electrolytic solution 4 from the battery cell 10 . A known cell stack 20 can be used.

[流通機構]
流通機構5は、タンク3と電池セル10との間で電解液4を循環させる。流通機構5は、往路51と復路52とバイパス路53とポンプ54と切替構造55とを有する。図1は、正極用の流通機構5のみを示す。負極用の流通機構の図示は、図1では省略する。負極用の流通機構の構成は、正極用の流通機構5と同様とすることができる。
[Distribution mechanism]
The circulation mechanism 5 circulates the electrolytic solution 4 between the tank 3 and the battery cell 10 . The flow mechanism 5 has an outward passage 51 , a return passage 52 , a bypass passage 53 , a pump 54 and a switching structure 55 . FIG. 1 shows only the circulation mechanism 5 for the positive electrode. Illustration of the circulation mechanism for the negative electrode is omitted in FIG. The configuration of the circulation mechanism for the negative electrode can be the same as that of the circulation mechanism 5 for the positive electrode.

(往路・復路)
往路51は、タンク3内の電解液4をタンク3から電池セル10に供給する。往路51の上流は、タンク3内の電解液4中に開口する。往路51の下流は、セルスタック20に繋がる。往路51の途中には、後述するバイパス路53の一端が接続されている。往路51は、往路51とバイパス路53との接続箇所510よりも上流側の第一流路511と、接続箇所510よりも下流側の第二流路512とを有する。この第一流路511と第二流路512とは連通している。
(outbound/return)
The forward path 51 supplies the electrolytic solution 4 in the tank 3 from the tank 3 to the battery cell 10 . The upstream of the forward path 51 opens into the electrolytic solution 4 in the tank 3 . Downstream of the forward path 51 is connected to the cell stack 20 . One end of a bypass path 53, which will be described later, is connected to the middle of the forward path 51. As shown in FIG. The outbound route 51 has a first flow channel 511 on the upstream side of a connection point 510 between the outbound route 51 and the bypass route 53 and a second flow path 512 on the downstream side of the connection point 510 . The first channel 511 and the second channel 512 communicate with each other.

復路52は、電池セル10からタンク3に電解液4を排出する。復路52の上流は、セルスタック20に繋がる。本例では、復路52の下流は、タンク3内の気相に開口する。復路52の途中には、後述するバイパス路53の他端が接続されている。 A return path 52 discharges the electrolytic solution 4 from the battery cell 10 to the tank 3 . The upstream of the return path 52 is connected to the cell stack 20 . In this example, the downstream of return path 52 opens into the gas phase in tank 3 . The return path 52 is connected to the other end of a bypass path 53, which will be described later.

往路51及び復路52は、タンク3の上方に引き出されている。即ち、往路51及び復路52のタンク3から露出する全ての部分は、タンク3の上方に位置する。 The outward path 51 and the return path 52 are drawn out above the tank 3 . That is, all the portions of the outward path 51 and the return path 52 exposed from the tank 3 are located above the tank 3 .

往路51及び復路52は、例えば、樹脂管や被覆管で構成できる。樹脂管の材質は、例えば、ポリ塩化ビニルが挙げられる。被覆管は、金属製の管状部材と、その管状部材のうち電解液4との接触箇所を覆うコーティング層とを備える。管状部材は、例えば、ステンレス鋼管が利用できる。コーティング層の材料は、電解液4と反応せず、電解液4に対する耐性に優れる樹脂やゴムが挙げられる。樹脂としては、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などが挙げられる。 The outward path 51 and the return path 52 can be configured by, for example, a resin pipe or a coated pipe. Examples of the material of the resin pipe include polyvinyl chloride. The cladding tube includes a tubular member made of metal and a coating layer that covers a portion of the tubular member that contacts with the electrolytic solution 4 . The tubular member can be, for example, a stainless steel tube. Materials for the coating layer include resins and rubbers that do not react with the electrolytic solution 4 and have excellent resistance to the electrolytic solution 4 . Examples of resins include polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polytetrafluoroethylene (PTFE).

往路51及び復路52の内部空間の断面積は、互いに同一である。往路51の内部空間の断面積は、往路51の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。同様に、復路52の内部空間の断面積は、復路52の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。往路51の長手方向と復路52の長手方向とは、電解液4の流通方向をいう。 The cross-sectional areas of the internal spaces of the outward path 51 and the return path 52 are the same. The cross-sectional area of the internal space of the outward path 51 refers to the area of the region surrounded by the inner peripheral surface of the pipe in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the outward path 51 . Similarly, the cross-sectional area of the inner space of the return path 52 refers to the area of the region surrounded by the inner peripheral surface of the pipe in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the return path 52 . The longitudinal direction of the outward path 51 and the longitudinal direction of the return path 52 refer to the flow directions of the electrolytic solution 4 .

(バイパス路)
バイパス路53は、往路51の途中と復路52の途中、又は往路51の途中とタンク3とを繋いで電池セル10をバイパスする。本形態では、バイパス路53は、往路51の途中と復路52の途中とを繋ぐ。往路51の途中とタンク3とを繋ぐ形態は、実施形態5で説明する。バイパス路53は、往路51を流れる電解液4を電池セル10に流通させず、往路51の途中の接続箇所510から復路52の途中に流通させる。即ち、バイパス路53を流通する電解液4は、電池セル10を通らずタンク3に排出される。バイパス路53は、その長手方向の全長にわたってタンク3の上方に配置されている。バイパス路53は、往路51と同様の樹脂管や被覆管で構成できる。
(bypass road)
The bypass path 53 connects the middle of the outward path 51 and the middle of the return path 52 , or the middle of the outward path 51 and the tank 3 to bypass the battery cell 10 . In this embodiment, the bypass 53 connects the middle of the outward route 51 and the middle of the homeward route 52 . A mode of connecting the tank 3 to the middle of the forward path 51 will be described in a fifth embodiment. The bypass passage 53 allows the electrolytic solution 4 flowing in the outward passage 51 not to circulate to the battery cell 10 , but to flow from the connection point 510 in the middle of the outward passage 51 to the middle of the inward passage 52 . That is, the electrolyte 4 flowing through the bypass 53 is discharged to the tank 3 without passing through the battery cells 10 . The bypass 53 is arranged above the tank 3 over its entire longitudinal length. The bypass passage 53 can be configured with a resin pipe or a coated pipe similar to the outward passage 51 .

バイパス路53の内部空間の断面積は、本形態では往路51の内部空間の断面積と同一である。なお、バイパス路53の内部空間の断面積は、後述する実施形態3で説明するように、往路51の内部空間の断面積よりも大きくてもよい。バイパス路53の内部空間の断面積は、往路51などと同様、バイパス路53の長手方向に直交する断面において、管の内周面で囲まれる領域の面積をいう。バイパス路53の長手方向は、電解液4の流通方向をいう。 The cross-sectional area of the internal space of the bypass passage 53 is the same as the cross-sectional area of the internal space of the forward passage 51 in this embodiment. In addition, the cross-sectional area of the internal space of the bypass 53 may be larger than the cross-sectional area of the internal space of the outward path 51 as described in Embodiment 3 below. The cross-sectional area of the internal space of the bypass 53 refers to the area of the region surrounded by the inner peripheral surface of the pipe in the cross-section orthogonal to the longitudinal direction of the bypass 53, as in the outward path 51 and the like. The longitudinal direction of the bypass passage 53 refers to the flow direction of the electrolytic solution 4 .

(ポンプ)
ポンプ54は、タンク3内の電解液4を圧送する。ポンプ54の設置箇所は、本例では往路51の第一流路511の途中である。即ち、ポンプ54の設置箇所は、接続箇所510よりも上流である。ポンプ54の種類は、適宜選択でき、例えば自吸式ポンプが挙げられる。ポンプ54は、後述する制御機構6のポンプ制御部651により制御される。
(pump)
A pump 54 pressure-feeds the electrolytic solution 4 in the tank 3 . The installation position of the pump 54 is in the middle of the first flow path 511 of the outward path 51 in this example. That is, the installation location of the pump 54 is upstream of the connection location 510 . The type of pump 54 can be selected as appropriate, and examples thereof include a self-priming pump. The pump 54 is controlled by a pump control section 651 of the control mechanism 6, which will be described later.

(切替構造)
切替構造55は、電解液4の電池セル10への流通とバイパス路53への流通とを切り替える。切替構造55は、例えば本形態や後述する実施形態2、3、5のように、複数の部材で構成されていてもよい。また、切替構造55は、例えば後述する実施形態4のように、単数の部材で構成されていてもよい。切替構造55を複数の部材で構成する本形態では、切替構造55は第一バルブ551と往路51の第二流路512の少なくとも一部とで構成している。また、実施形態2では、切替構造55は第一バルブ551と第二バルブ552とで構成している(図2)。更に、実施形態3では、切替構造55は第一バルブ551とバイパス路53の少なくとも一部とで構成している(図3)。そして、実施形態5では、切替構造55は実施形態1の切替構造55と同じである。一方、切替構造55を単数の部材で構成する実施形態4では、切替構造55は切替弁553で構成されている(図4)。
(Switching structure)
The switching structure 55 switches between the flow of the electrolytic solution 4 to the battery cell 10 and the flow of the bypass passage 53 . The switching structure 55 may be composed of a plurality of members, for example, as in the present embodiment or Embodiments 2, 3, and 5 to be described later. Also, the switching structure 55 may be composed of a single member, for example, as in Embodiment 4 to be described later. In this embodiment in which the switching structure 55 is composed of a plurality of members, the switching structure 55 is composed of the first valve 551 and at least a part of the second flow path 512 of the outward path 51 . Moreover, in Embodiment 2, the switching structure 55 is composed of a first valve 551 and a second valve 552 (FIG. 2). Furthermore, in Embodiment 3, the switching structure 55 is composed of the first valve 551 and at least part of the bypass passage 53 (FIG. 3). And in the fifth embodiment, the switching structure 55 is the same as the switching structure 55 of the first embodiment. On the other hand, in Embodiment 4 in which the switching structure 55 is composed of a single member, the switching structure 55 is composed of a switching valve 553 (FIG. 4).

〈第一バルブ〉
第一バルブ551は、バイパス路53を開閉する。第一バルブ551によりバイパス路53が開通すると、バイパス路53への電解液4の流通が可能になる。第一バルブ551によりバイパス路53が閉鎖すると、バイパス路53への電解液4の流通が防止される。第一バルブ551によるバイパス路53の閉鎖が、往路51の第二流路512から電池セル10への電解液4の流通を可能にする。第一バルブ551の設置箇所は、バイパス路53の途中である。第一バルブ551の種類は、適宜選択できる。第一バルブ551の種類は、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、ダイヤフラムバルブなどが挙げられる。第一バルブ551は、後述する制御機構6のバルブ制御部652により制御される。
<First valve>
The first valve 551 opens and closes the bypass passage 53 . When the bypass passage 53 is opened by the first valve 551 , the electrolytic solution 4 can flow through the bypass passage 53 . When the bypass passage 53 is closed by the first valve 551 , the electrolytic solution 4 is prevented from flowing to the bypass passage 53 . Closure of the bypass channel 53 by the first valve 551 allows the electrolyte solution 4 to flow from the second channel 512 of the outward channel 51 to the battery cell 10 . The installation location of the first valve 551 is in the middle of the bypass passage 53 . The type of the first valve 551 can be selected as appropriate. Types of the first valve 551 include, for example, gate valves, globe valves, ball valves, butterfly valves, diaphragm valves, and the like. The first valve 551 is controlled by a valve control section 652 of the control mechanism 6, which will be described later.

〈第二流路〉
第二流路512は、高位置部513を有する。高位置部513は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分である。即ち、第二流路512の少なくとも一部は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置されている。そのため、第二流路512の揚程がバイパス路53よりも大きい。よって、第一バルブ551によりバイパス路53が開通すると、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分によって第二流路512への電解液4の流通が規制される。この電解液4の流通の規制が、バイパス路53への電解液4の流通を可能にする。第二流路512やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。
<Second flow path>
The second channel 512 has an elevated portion 513 . The high position portion 513 is a portion arranged at a position higher than the highest position of the bypass passage 53 . That is, at least part of the second flow path 512 is arranged at a position higher than the highest position of the bypass 53 . Therefore, the lift of the second channel 512 is greater than that of the bypass channel 53 . Therefore, when the first valve 551 opens the bypass 53 , the portion of the bypass 53 that is positioned higher than the highest position restricts the flow of the electrolytic solution 4 to the second flow path 512 . This regulation of circulation of the electrolytic solution 4 enables the electrolytic solution 4 to flow to the bypass passage 53 . The highest position of the second channel 512 and the bypass channel 53 is the highest point of the center axis of each pipe.

第二流路512は、高位置部513を有していれば、更に、低位置部や基準位置部514を有していてもよい。低位置部は、バイパス路53の最高位置よりも低い位置に配置される部分である。基準位置部514は、バイパス路53の最高位置と同じ位置に配置される部分である。即ち、第二流路512の一部がバイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置され、第二流路512の他部がバイパス路53の最高位置よりも低い位置や最高位置と同じ位置に配置されていてもよい。勿論、第二流路512は、バイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置される部分のみで構成されていてもよい。即ち、第二流路512の全てがバイパス路53の最高位置よりも高い位置に配置されていてもよい。 As long as the second channel 512 has the high position portion 513 , it may further have a low position portion and a reference position portion 514 . The low position portion is a portion arranged at a position lower than the highest position of the bypass passage 53 . The reference position portion 514 is a portion arranged at the same position as the highest position of the bypass 53 . That is, part of the second flow path 512 is arranged at a position higher than the highest position of the bypass 53, and the other part of the second flow path 512 is located at a position lower than the highest position of the bypass 53 or at the same position as the highest position. may be placed in Of course, the second flow path 512 may be composed only of a portion arranged at a position higher than the highest position of the bypass 53 . That is, the entire second flow path 512 may be arranged at a position higher than the highest position of the bypass 53 .

本形態の第二流路512は、高位置部513と、基準位置部514とを有する。高位置部513は、第二流路512における電池セル10側に設けられている。基準位置部514は、第二流路512における第一流路511側に設けられている。高位置部513が電池セル10側に設けられ、基準位置部514が第一流路511側に設けられていることで、運転時から待機時に動作を移行したとき、第二流路512を介して電池セル10内に溜まった電解液4を抜き易い。 The second flow path 512 of this embodiment has a high position portion 513 and a reference position portion 514 . The high position portion 513 is provided on the battery cell 10 side of the second flow path 512 . The reference position portion 514 is provided on the first channel 511 side of the second channel 512 . The high position portion 513 is provided on the battery cell 10 side, and the reference position portion 514 is provided on the first flow path 511 side. It is easy to drain the electrolytic solution 4 accumulated in the battery cell 10. - 特許庁

なお、本形態のRF電池システム1の切替構造55は、更に、後述する実施形態2で説明する第二バルブ552(図2)を有することが好ましい。その理由は、電解液4をバイパス路53に流通させる際、電解液4の電池セル10への流通を確実に防止できるからである。 In addition, it is preferable that the switching structure 55 of the RF battery system 1 of this embodiment further includes a second valve 552 ( FIG. 2 ), which will be described later in Embodiment 2. The reason for this is that when the electrolytic solution 4 is allowed to flow through the bypass passage 53 , the electrolytic solution 4 can be reliably prevented from flowing to the battery cell 10 .

[制御機構]
制御機構6は、電解液4の温度に基づき、電解液4の電池セル10への流通と、電解液4のバイパス路53への流通とを制御する。本形態の制御機構6は、液温検知部61と、運転制御部65とを有する。
[Control mechanism]
The control mechanism 6 controls the flow of the electrolytic solution 4 to the battery cell 10 and the flow of the electrolytic solution 4 to the bypass passage 53 based on the temperature of the electrolytic solution 4 . The control mechanism 6 of this embodiment has a liquid temperature detection section 61 and an operation control section 65 .

(液温検知部)
液温検知部61は、タンク3内の電解液4の温度を検知する。液温検知部61は、例えば、液温を直接測定できる液温センサが利用できる。
(liquid temperature detector)
A liquid temperature detector 61 detects the temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 . For example, a liquid temperature sensor that can directly measure the liquid temperature can be used as the liquid temperature detection unit 61 .

(運転制御部)
運転制御部65は、切替構造55による電解液4の電池セル10への流通と電解液4のバイパス路53への流通との切替を制御する。本形態では、運転制御部65は、ポンプ制御部651とバルブ制御部652とを有する。運転制御部65は、例えば、プロセッサを含むコンピュータなどが利用できる。
(operation control part)
The operation control unit 65 controls switching between circulation of the electrolytic solution 4 to the battery cell 10 and circulation of the electrolytic solution 4 to the bypass passage 53 by the switching structure 55 . In this embodiment, the operation control section 65 has a pump control section 651 and a valve control section 652 . A computer including a processor, for example, can be used as the operation control unit 65 .

〈ポンプ制御部〉
ポンプ制御部651は、液温検知部61の検知結果に基づき、ポンプ54の動作を制御する。ポンプ制御部651は、ポンプ54を駆動させたり停止させたりする。また、ポンプ制御部651は、ポンプ54の出力を調整する。
<Pump controller>
The pump control section 651 controls the operation of the pump 54 based on the detection result of the liquid temperature detection section 61 . A pump control unit 651 drives or stops the pump 54 . Also, the pump control unit 651 adjusts the output of the pump 54 .

〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液温検知部61の検知結果に基づき、第一バルブ551の動作を制御する。即ち、バルブ制御部652は、第一バルブ551を開閉させる。
<Valve controller>
The valve control section 652 controls the operation of the first valve 551 based on the detection result of the liquid temperature detection section 61 . That is, the valve control section 652 opens and closes the first valve 551 .

〔RF電池システムの運転方法〕
本形態に係るRF電池システムの運転方法は、次の通りである。液温検知部61がタンク3内の電解液4の温度を検知する。検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を開く。この制御により、バイパス路53が開通する。電解液4の所定の温度は、例えば、30℃以上45℃以下が挙げられる。ポンプ制御部651は、ポンプ54を所定の出力で動作させる。電解液4をバイパス路53に流通させて温める加温運転時のポンプ54の出力は、適宜選択できる。加温運転時のポンプ54の出力を大きくすれば、電解液4の温度が素早く高くなり易い。加温運転時のポンプ54の出力を小さくすれば、電解液4の温度を温める際の消費電力が小さくなる。加温運転時のポンプ54の出力は、電解液4を電池セル10に流通させる通常運転時のポンプ54の出力に比較して小さくできる。電池セル10のように電解液4の流通抵抗体となる部材が存在しないからである。加温運転時のポンプ54の出力は、例えば、通常運転時のポンプ54の出力の1/2倍以下とすることができ、更に1/3倍以下とすることができる。加温運転時のポンプ54の出力は、電解液4を温める点から、例えば通常運転時のポンプ54の出力の1/5倍以上が挙げられる。運転制御部65は、バルブ制御部652やポンプ制御部651の制御前に、交流/直流変換器100をオフにしておくとよい。
[Method of operating RF battery system]
The operation method of the RF battery system according to this embodiment is as follows. A liquid temperature detector 61 detects the temperature of the electrolyte 4 in the tank 3 . When the detected temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is lower than the predetermined temperature, the valve control section 652 opens the first valve 551 . By this control, the bypass 53 is opened. The predetermined temperature of the electrolytic solution 4 is, for example, 30° C. or higher and 45° C. or lower. The pump control section 651 operates the pump 54 with a predetermined output. The output of the pump 54 during the heating operation in which the electrolytic solution 4 is circulated through the bypass passage 53 to be warmed can be appropriately selected. If the output of the pump 54 during the heating operation is increased, the temperature of the electrolytic solution 4 tends to rise quickly. If the output of the pump 54 during the heating operation is reduced, the power consumption when warming the temperature of the electrolytic solution 4 is reduced. The output of the pump 54 during the heating operation can be made smaller than the output of the pump 54 during normal operation for circulating the electrolytic solution 4 to the battery cell 10 . This is because, unlike the battery cell 10, there is no member that serves as a flow resistor for the electrolytic solution 4. FIG. The output of the pump 54 during the heating operation can be, for example, 1/2 or less of the output of the pump 54 during the normal operation, or can be 1/3 or less. The output of the pump 54 during the heating operation is, for example, 1/5 or more times the output of the pump 54 during normal operation in order to warm the electrolytic solution 4 . The operation control unit 65 preferably turns off the AC/DC converter 100 before controlling the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

一方、検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は、第一バルブ551を閉じる。この制御によりバイパス路53が閉鎖される。ポンプ制御部651は、ポンプ54を所定の出力で動作させる。通常運転時のポンプ54の出力は、通常、加温運転時のポンプ54の出力よりも大きい。電池セル10のように電解液4の流通抵抗体となる部材に電解液4を流通させる必要があるためである。加温運転時から通常運転時への動作移行の際、ポンプ制御部651によるポンプ54の制御は、ポンプ54を一旦停止させた後に行ってもよいし、ポンプ54を一旦停止させることなく行ってもよい。運転制御部65は、バルブ制御部652やポンプ制御部651の制御前に、交流/直流変換器100をオンにしておくとよい。 On the other hand, when the detected temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is equal to or higher than the predetermined temperature, the valve control section 652 closes the first valve 551 . By this control, the bypass 53 is closed. The pump control section 651 operates the pump 54 with a predetermined output. The output of the pump 54 during normal operation is usually greater than the output of the pump 54 during heating operation. This is because it is necessary to flow the electrolyte solution 4 through a member such as the battery cell 10 that serves as a flow resistor for the electrolyte solution 4 . When the operation is shifted from the heating operation to the normal operation, the control of the pump 54 by the pump control unit 651 may be performed after temporarily stopping the pump 54, or may be performed without stopping the pump 54 once. good too. The operation control unit 65 preferably turns on the AC/DC converter 100 before controlling the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満か以上かに関わらず、バルブ制御部652とポンプ制御部651の制御順序は、同時であってもよいし異なっていてもよい。制御順序が異なる場合、どちらを先にやってもよいが、第一バルブ551の開閉時にはポンプ54は停止していることが好ましい。その理由は、第一バルブ551の開閉を容易に行うためである。 Regardless of whether the detected temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is lower than or higher than the predetermined temperature, the control order of the valve control section 652 and the pump control section 651 may be the same or different. If the control order is different, it does not matter which one is performed first, but it is preferable that the pump 54 is stopped when the first valve 551 is opened or closed. The reason for this is to facilitate the opening and closing of the first valve 551 .

〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、往路51がバイパス路53の最高位置よりも高い高位置部513を有する。そのため、第一バルブ551によりバイパス路53を開通させると、電解液4が往路51の第二流路512へ流れ難くなってバイパス路53へ流れ易くなる。電解液4がバイパス路53を流通する流通経路の長さは、電解液4が電池セル10を流通する流通経路に比較して短い。そのため、バイパス路53を介することで、ポンプ54の駆動によって温められた電解液4をタンク3に素早く戻すことができる。よって、流通経路の途中で電解液4の温度が低下し難い。即ち、温められた電解液4は、温度がほとんど低下することなく、タンク3内に戻されてタンク3内の電解液4と混合される。従って、本形態のRF電池システム1は、タンク3内の電解液4を効率的に温められる。
[Effect]
In the RF battery system 1 of this embodiment, the forward path 51 has a high position portion 513 higher than the highest position of the bypass path 53 . Therefore, when the bypass passage 53 is opened by the first valve 551 , the electrolytic solution 4 becomes less likely to flow to the second passage 512 of the outward passage 51 and more likely to flow to the bypass passage 53 . The length of the flow path through which the electrolytic solution 4 flows through the bypass 53 is shorter than the flow route through which the electrolytic solution 4 flows through the battery cells 10 . Therefore, the electrolytic solution 4 warmed by driving the pump 54 can be quickly returned to the tank 3 via the bypass passage 53 . Therefore, the temperature of the electrolytic solution 4 is less likely to drop in the middle of the flow path. That is, the warmed electrolytic solution 4 is returned to the tank 3 and mixed with the electrolytic solution 4 in the tank 3 with almost no temperature drop. Therefore, the RF battery system 1 of this embodiment can efficiently warm the electrolytic solution 4 in the tank 3 .

また、本形態のRF電池システム1は、バイパス路53を介することで、ポンプ54の駆動によって温められた電解液4を電池セル10に供給することなくタンク3へ戻すことができる。そのため、所定の温度に達する前の電解液4が電池セル10に供給されることを抑制できる。換言すれば、本形態のRF電池システム1は、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に流通させられる。従って、本形態のRF電池システム1は、充放電反応を促進できて電池効率を向上できるため、電池性能を向上させられる。 In addition, the RF battery system 1 of this embodiment can return the electrolytic solution 4 warmed by driving the pump 54 to the tank 3 through the bypass 53 without supplying it to the battery cell 10 . Therefore, it is possible to prevent the electrolytic solution 4 from being supplied to the battery cell 10 before reaching a predetermined temperature. In other words, in the RF battery system 1 of this embodiment, the electrolytic solution 4 that has reached a predetermined temperature is allowed to flow through the battery cells 10 . Therefore, the RF battery system 1 of the present embodiment can promote charge/discharge reactions and improve battery efficiency, thereby improving battery performance.

《実施形態2》
〔RF電池システム〕
図2を参照して、実施形態2に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、主に、切替構造55が第一バルブ551と第二バルブ552とで構成されている点が実施形態1と相違する。第一バルブ551は、実施形態1と同様である。以下の説明は、実施形態1との相違点を中心に行う。実施形態1と同様の構成の説明は省略する。図2は、説明の便宜上、交流/直流変換器100、発電部110、変電設備120、及び負荷130を省略している(いずれも図1参照)。これらの点は、後述する実施形態3から実施形態5(図3から図5)でも同様である。
<<Embodiment 2>>
[RF battery system]
An RF battery system 1 according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG. The RF battery system 1 of this embodiment differs from Embodiment 1 mainly in that the switching structure 55 is composed of a first valve 551 and a second valve 552 . The first valve 551 is the same as in the first embodiment. The following description will focus on the differences from the first embodiment. A description of the configuration similar to that of the first embodiment is omitted. 2 omits the AC/DC converter 100, the power generation section 110, the substation equipment 120, and the load 130 for convenience of explanation (see FIG. 1 for all). These points are the same in Embodiments 3 to 5 (FIGS. 3 to 5) to be described later.

[流通機構]
(往路・バイパス路)
往路51とバイパス路53の最高位置は、本形態では互いに同じである。往路51やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。第二流路512とバイパス路53の最高位置とは、全長にわたって同一高さである。
[Distribution mechanism]
(Outbound/Bypass route)
The highest positions of the forward route 51 and the bypass route 53 are the same in this embodiment. The highest position of the forward line 51 and the bypass line 53 is the highest point of the central axis of each pipe line. The highest positions of the second channel 512 and the bypass channel 53 are at the same height over the entire length.

(切替構造)
〈第二バルブ〉
第二バルブ552は、第二流路512を開閉する。第二バルブ552により第二流路512が開通すると、電池セル10への電解液4の流通が可能になる。第二バルブ552により第二流路512が閉鎖すると、第二流路512への電解液4の流通が防止される。第二バルブ552による第二流路512の閉鎖と第一バルブ551によるバイパス路53の開通とが、バイパス路53への電解液4の流通を可能にする。第二バルブ552の設置箇所は、第二流路512の途中である。第二バルブ552の種類は、第一バルブ551の種類と同様とすることができる。第二バルブ552は、バルブ制御部652により制御される。
(Switching structure)
<Second valve>
The second valve 552 opens and closes the second flow path 512 . When the second flow path 512 is opened by the second valve 552 , the electrolytic solution 4 can flow to the battery cell 10 . When the second flow path 512 is closed by the second valve 552, the flow of the electrolytic solution 4 to the second flow path 512 is prevented. The closing of the second flow path 512 by the second valve 552 and the opening of the bypass 53 by the first valve 551 enable the flow of the electrolytic solution 4 to the bypass 53 . The installation location of the second valve 552 is in the middle of the second flow path 512 . The type of second valve 552 can be similar to the type of first valve 551 . The second valve 552 is controlled by a valve control section 652 .

[制御機構]
(運転制御部)
〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液温検知部61の検知結果に基づき、第一バルブ551の動作と第二バルブ552の動作の両方を制御する。即ち、バルブ制御部652は、第一バルブ551の開閉と第二バルブ552の開閉とを行う。
[Control mechanism]
(operation control part)
<Valve controller>
The valve control section 652 controls both the operation of the first valve 551 and the operation of the second valve 552 based on the detection result of the liquid temperature detection section 61 . That is, the valve control unit 652 opens and closes the first valve 551 and the second valve 552 .

〔RF電池システムの運転方法〕
液温検知部61により検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を開く。また、バルブ制御部652は第二バルブ552を閉じる。この制御により、バイパス路53が開通する。また、第二流路512が閉鎖される。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度未満のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオフにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
[Method of operating RF battery system]
When the temperature of the electrolyte 4 in the tank 3 detected by the liquid temperature detector 61 is lower than a predetermined temperature, the valve controller 652 opens the first valve 551 . Also, the valve control unit 652 closes the second valve 552 . By this control, the bypass 53 is opened. Also, the second flow path 512 is closed. The pump controller 651 is the same as when the temperature of the electrolytic solution 4 is lower than the predetermined temperature in the first embodiment. As in the first embodiment, the operation control unit 65 preferably turns off the AC/DC converter 100 before control by the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

一方、検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は第一バルブ551を閉じる。また、バルブ制御部652は第二バルブ552を開く。この制御により、バイパス路53が閉鎖される。また、第二流路512が開通する。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度以上のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオンにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。 On the other hand, when the detected temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is equal to or higher than the predetermined temperature, the valve control section 652 closes the first valve 551 . Also, the valve control unit 652 opens the second valve 552 . By this control, the bypass 53 is closed. Also, the second flow path 512 is opened. The pump control unit 651 is the same as when the temperature of the electrolytic solution 4 is equal to or higher than the predetermined temperature in the first embodiment. As in the first embodiment, the operation control unit 65 preferably turns on the AC/DC converter 100 before control by the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満か以上かに関わらず、バルブ制御部652による第一バルブ551及び第二バルブ552の開閉順序は、同時であってもよいし異なっていてもよい。開閉順序が異なる場合、どちらを先に行ってもよい。 Regardless of whether the detected temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is lower than or higher than the predetermined temperature, the order of opening and closing the first valve 551 and the second valve 552 by the valve control unit 652 may be simultaneous or different. may be If the order of opening and closing is different, either can be done first.

〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、切替構造55が第二バルブ552を有するため、加温運転時に電解液4が電池セル10に供給されることを確実に防止できる。
[Effect]
The RF battery system 1 of this embodiment can efficiently warm the electrolytic solution 4 and supply the battery cell 10 with the electrolytic solution 4 that has reached a predetermined temperature, as in the first embodiment. In particular, in the RF battery system 1 of this embodiment, since the switching structure 55 has the second valve 552, it is possible to reliably prevent the electrolytic solution 4 from being supplied to the battery cell 10 during the heating operation.

《実施形態3》
〔RF電池システム〕
図3を参照して、実施形態3に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、切替構造55が第一バルブ551とバイパス路53の少なくとも一部とで構成されている点が、実施形態1と相違する。第一バルブ551及びRF電池システムの運転方法は、実施形態1と同様である。
<<Embodiment 3>>
[RF battery system]
An RF battery system 1 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. The RF battery system 1 of this embodiment differs from that of Embodiment 1 in that the switching structure 55 is composed of the first valve 551 and at least part of the bypass passage 53 . The method of operating the first valve 551 and the RF battery system is the same as in the first embodiment.

[流通機構]
(往路)
往路51の最高位置は、本形態ではバイパス路53の最高位置と同じである。往路51やバイパス路53の最高位置とは、各管路の中心軸の最高箇所とする。第二流路512とバイパス路53の最高位置は、全長にわたって同一高さである。
[Distribution mechanism]
(Outward)
The highest position of the outward route 51 is the same as the highest position of the bypass route 53 in this embodiment. The highest position of the forward line 51 and the bypass line 53 is the highest point of the central axis of each pipe line. The highest positions of the second channel 512 and the bypass channel 53 are at the same height over the entire length.

(切替構造)
〈バイパス路〉
バイパス路53は、大きい断面積部531を有する。大きい断面積部531は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積よりも大きい部分である。バイパス路53は、小さい断面積部を有していなければ、同じ断面積部を有していてもよい。小さい断面積部は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積よりも小さい部分である。同じ断面積部は、内部空間の断面積が第二流路512の内部空間の断面積と同じ部分である。バイパス路53が大きい断面積部531を有し、小さい断面積部を有していないことで、第一バルブ551によりバイパス路53が開通した際にバイパス路53に電解液4を流通させ易い。
(Switching structure)
<Bypass road>
The bypass passage 53 has a large cross-sectional area portion 531 . The large cross-sectional area portion 531 is a portion in which the cross-sectional area of the internal space is larger than the cross-sectional area of the internal space of the second flow path 512 . Bypass passage 53 may have the same cross-sectional area as long as it does not have a smaller cross-sectional area. The small cross-sectional area portion is a portion in which the cross-sectional area of the internal space is smaller than the cross-sectional area of the internal space of the second flow path 512 . The same cross-sectional area portion is a portion where the cross-sectional area of the internal space is the same as the cross-sectional area of the internal space of the second channel 512 . Since the bypass passage 53 has the large cross-sectional area portion 531 and does not have the small cross-sectional area portion, the electrolytic solution 4 can be easily circulated through the bypass passage 53 when the bypass passage 53 is opened by the first valve 551 .

大きい断面積部531の内部空間の断面積は、例えば第二流路512の内部空間の断面積の2倍以上が好ましく、更に3倍以上が好ましく、特に4倍以上が好ましい。大きい断面積部531の内部空間の断面積は、例えば、第二流路512の内部空間の断面積の10倍以下が挙げられる。バイパス路53の全長に占める大きい断面積部531の割合は、大きいほどバイパス路53に電解液4を流通させ易い。バイパス路53の全長に占める大きい断面積部531の割合が100%、即ち、バイパス路53が全長にわたって大きい断面積部531で構成されていれば、バイパス路53に電解液4を特に流通させ易い。 The cross-sectional area of the internal space of the large cross-sectional area portion 531 is, for example, preferably twice or more the cross-sectional area of the internal space of the second channel 512, more preferably three times or more, particularly preferably four times or more. The cross-sectional area of the internal space of the large cross-sectional area portion 531 is, for example, 10 times or less the cross-sectional area of the internal space of the second channel 512 . The greater the ratio of the large cross-sectional area portion 531 to the total length of the bypass passage 53 , the easier it is for the electrolytic solution 4 to flow through the bypass passage 53 . If the ratio of the large cross-sectional area portion 531 to the entire length of the bypass passage 53 is 100%, that is, if the bypass passage 53 is composed of the large cross-sectional area portion 531 over the entire length, the electrolytic solution 4 is particularly easily circulated through the bypass passage 53. .

なお、本形態のRF電池システム1の切替構造55は、更に、実施形態2で説明した第二バルブ552(図2)を有することが好ましい。その理由は、電解液4をバイパス路53に流通させる際、電解液4の電池セル10への流通を確実に防止できるからである。 In addition, it is preferable that the switching structure 55 of the RF battery system 1 of the present embodiment further includes the second valve 552 (FIG. 2) described in the second embodiment. The reason for this is that when the electrolytic solution 4 is allowed to flow through the bypass passage 53 , the electrolytic solution 4 can be reliably prevented from flowing to the battery cell 10 .

〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。
[Effect]
The RF battery system 1 of this embodiment can efficiently warm the electrolytic solution 4 and supply the battery cell 10 with the electrolytic solution 4 that has reached a predetermined temperature, as in the first embodiment.

《実施形態4》
〔RF電池システム〕
図4を参照して、実施形態4に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、主に、切替構造55が切替弁553で構成されている点が、実施形態1と相違する。
<<Embodiment 4>>
[RF battery system]
An RF battery system 1 according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. The RF battery system 1 of this embodiment differs from that of Embodiment 1 mainly in that the switching structure 55 is composed of a switching valve 553 .

(切替構造)
〈切替弁〉
切替弁553は、往路51の第二流路512とバイパス路53の一方の開通と他方の閉鎖とを行う。即ち、切替弁553は、往路51の第一流路511から第二流路512への電解液4の流通と、往路51の第一流路511からバイパス路53への電解液4の流通とを切り替える。切替弁553の設置箇所は、往路51とバイパス路53との接続箇所510である。切替弁553の種類は、例えば、三方弁が挙げられる。
(Switching structure)
<Switching valve>
The switching valve 553 opens one of the second flow path 512 of the forward path 51 and the bypass path 53 and closes the other. That is, the switching valve 553 switches between the flow of the electrolytic solution 4 from the first flow path 511 of the outward path 51 to the second flow path 512 and the flow of the electrolytic solution 4 from the first flow path 511 of the outward path 51 to the bypass path 53. . The switching valve 553 is installed at a connection point 510 between the forward line 51 and the bypass line 53 . The type of switching valve 553 is, for example, a three-way valve.

(運転制御部)
〈バルブ制御部〉
バルブ制御部652は、液量検知部の検知結果に基づき、切替弁553を動作させる。バルブ制御部652は、往路51の第二流路512とバイパス路53の一方を開通させて、他方を閉鎖させるように切替弁553を動作させる。
(operation control unit)
<Valve controller>
The valve control section 652 operates the switching valve 553 based on the detection result of the liquid amount detection section. The valve control unit 652 operates the switching valve 553 so as to open one of the second flow path 512 of the forward path 51 and the bypass path 53 and close the other.

〔RF電池システムの運転方法〕
液温検知部61により検知したタンク3内の電解液4の温度が所定の温度未満のとき、バルブ制御部652は、バイパス路53を開通させて第二流路512を閉鎖するように、切替弁553を動作させる。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度未満のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオフにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。
[Method of operating RF battery system]
When the temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 detected by the liquid temperature detection unit 61 is lower than a predetermined temperature, the valve control unit 652 switches so as to open the bypass passage 53 and close the second flow passage 512. Operate valve 553 . The pump controller 651 is the same as when the temperature of the electrolytic solution 4 is lower than the predetermined temperature in the first embodiment. As in the first embodiment, the operation control unit 65 preferably turns off the AC/DC converter 100 before control by the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

一方、タンク3内の電解液4の温度が所定の温度以上のとき、バルブ制御部652は、第二流路512を開通させてバイパス路53を閉鎖するように、切替弁553を動作させる。ポンプ制御部651は、実施形態1における電解液4の温度が所定の温度以上のときと同様である。バルブ制御部652やポンプ制御部651による制御前に、運転制御部65によって交流/直流変換器100をオンにしておくとよい点は、実施形態1と同様である。 On the other hand, when the temperature of the electrolytic solution 4 in the tank 3 is equal to or higher than the predetermined temperature, the valve control section 652 operates the switching valve 553 so as to open the second passage 512 and close the bypass passage 53 . The pump control unit 651 is the same as when the temperature of the electrolytic solution 4 is equal to or higher than the predetermined temperature in the first embodiment. As in the first embodiment, the operation control unit 65 preferably turns on the AC/DC converter 100 before control by the valve control unit 652 and the pump control unit 651 .

〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、切替構造55が切替弁553を有するため、加温運転時に電解液4が電池セル10に供給されることを確実に防止できる。
[Effect]
The RF battery system 1 of this embodiment can efficiently warm the electrolytic solution 4 and supply the battery cell 10 with the electrolytic solution 4 that has reached a predetermined temperature, as in the first embodiment. In particular, in the RF battery system 1 of this embodiment, since the switching structure 55 has the switching valve 553, it is possible to reliably prevent the electrolytic solution 4 from being supplied to the battery cells 10 during the heating operation.

《実施形態5》
〔RF電池システム〕
図5を参照して、実施形態5に係るRF電池システム1を説明する。本形態のRF電池システム1は、バイパス路53が復路52に繋がれることなく往路51の途中とタンク3とを繋ぐ点が、実施形態1と相違する。RF電池システムの運転方法は、実施形態1と同様である。
<<Embodiment 5>>
[RF battery system]
An RF battery system 1 according to Embodiment 5 will be described with reference to FIG. The RF battery system 1 of this embodiment is different from the first embodiment in that the bypass 53 connects the middle of the outward path 51 and the tank 3 without being connected to the return path 52 . The method of operating the RF battery system is the same as in the first embodiment.

(バイパス路)
バイパス路53は、往路51を流れる電解液4を電池セル10に流通させず、往路51の途中の接続箇所510からタンク3に流通させる。即ち、バイパス路53を流通する電解液4は、電池セル10と復路52とを通らず、タンク3に排出される。バイパス路53の上流は、タンク3の上方に配置されている。バイパス路53の下流は、タンク3内の気相に開口する。
(bypass road)
The bypass passage 53 allows the electrolytic solution 4 flowing through the outward passage 51 not to circulate to the battery cell 10 , but to flow from the connection point 510 in the middle of the outward passage 51 to the tank 3 . That is, the electrolytic solution 4 flowing through the bypass passage 53 is discharged to the tank 3 without passing through the battery cell 10 and the return passage 52 . The upstream of the bypass passage 53 is arranged above the tank 3 . The downstream of bypass 53 opens to the gas phase in tank 3 .

〔作用効果〕
本形態のRF電池システム1は、実施形態1と同様、電解液4を効率的に温められて、所定の温度に達した電解液4を電池セル10に供給できる。特に、本形態のRF電池システム1は、バイパス路53の下流を復路52の途中に繋ぐ場合に比較して、電解液4がバイパス路53を流通してタンク3に戻る流通経路を短くし易い。そのため、本形態のRF電池システム1は、流通経路の途中で電解液4の温度がより一層低下し難い。
[Effect]
The RF battery system 1 of this embodiment can efficiently warm the electrolytic solution 4 and supply the battery cell 10 with the electrolytic solution 4 that has reached a predetermined temperature, as in the first embodiment. In particular, in the RF battery system 1 of the present embodiment, compared to the case where the downstream of the bypass 53 is connected to the middle of the return path 52, the electrolytic solution 4 flows through the bypass 53 and returns to the tank 3. It is easy to shorten the distribution path. . Therefore, in the RF battery system 1 of this embodiment, the temperature of the electrolytic solution 4 is less likely to drop in the middle of the distribution route.

《試験例》
試験例では、図1を参照して説明した実施形態1に係るRF電池システム1を用い、電解液4を電池セル10に流通させずバイパス路53に流通させて、タンク3内の電解液4の温度を測定した。即ち、試験例では、第一バルブ551を開いてバイパス路53を開通させ、ポンプ54により電解液4を圧送した。電解液4は、タンク3、往路51の第一流路511、バイパス路53、復路52、タンク3の順に流通させた。ポンプ54の動力は、4.1kWとした。
<<Test example>>
In the test example, the RF battery system 1 according to Embodiment 1 described with reference to FIG. was measured. That is, in the test example, the bypass passage 53 was opened by opening the first valve 551 , and the electrolytic solution 4 was pressure-fed by the pump 54 . The electrolytic solution 4 was circulated through the tank 3 , the first flow path 511 of the outward path 51 , the bypass path 53 , the return path 52 , and the tank 3 in this order. The power of the pump 54 was 4.1 kW.

電解液4の温度は、電解液4を流通し続けて、n時からn+24時まで24時間にわたって測定した。その結果を図6に示す。図6のグラフは、時間経過に対する電解液4の温度変化と外気温の変化とを示す。電解液4の温度変化は、実線で示す。外気温の変化は、破線で示す。図6の横軸は、時間(Hour)である。図6の縦軸は、温度(℃)である。 The temperature of the electrolytic solution 4 was measured over 24 hours from n o'clock to n+24 o'clock while continuously flowing the electrolytic solution 4 . The results are shown in FIG. The graph of FIG. 6 shows changes in the temperature of the electrolytic solution 4 and changes in the outside air temperature over time. A change in temperature of the electrolytic solution 4 is indicated by a solid line. Changes in outside temperature are indicated by dashed lines. The horizontal axis of FIG. 6 is time (Hour). The vertical axis in FIG. 6 is temperature (° C.).

図6に示すように、外気温は、24時間にわたって上昇と下降とを繰り返していた。外気温の最低温度と最高温度との差が10℃程度であった。このように外気温が大きく変化しているにもかかわらず、電解液4の温度は、24時間にわたって30.3℃以上31.2℃以下の範囲内に保つことができた。また、外気温の平均温度は、9.5℃であった。電解液4の平均温度は、30.8℃であった。電解液4の平均温度と外気の平均温度との温度差は、21.3℃であった。ポンプ54の動力/上記温度差で求められる上記温度差当たりの消費電力は、0.19kW/℃程度であった。 As shown in FIG. 6, the outside air temperature repeatedly rose and fell over 24 hours. The difference between the lowest and highest outside temperatures was about 10°C. In spite of such large changes in the outside air temperature, the temperature of the electrolytic solution 4 could be maintained within the range of 30.3° C. or more and 31.2° C. or less over 24 hours. Also, the average temperature of the outside air temperature was 9.5°C. The average temperature of the electrolytic solution 4 was 30.8°C. The temperature difference between the average temperature of the electrolytic solution 4 and the average temperature of the outside air was 21.3°C. The power consumption per temperature difference obtained by the power of the pump 54/the temperature difference was about 0.19 kW/°C.

比較として、実施形態1に係るRF電池システム1において、電解液4を流通させることなくタンク3の底を外部からヒータで温めて、タンク3内の電解液4の温度を測定した。ヒータの動力は、4.9kWとした。 For comparison, in the RF battery system 1 according to Embodiment 1, the temperature of the electrolyte 4 in the tank 3 was measured by warming the bottom of the tank 3 from the outside with a heater without circulating the electrolyte 4 . The heater power was 4.9 kW.

電解液4の温度は、ヒータでタンク3の底を温め続けて、n時からn+12時まで12時間にわたって測定した。その結果を図7に示す。図7のグラフは、図6と同様、時間経過に対する電解液4の温度変化と外気温の変化とを示す。電解液4の温度変化は、実線で示す。外気温の変化は、破線で示す。図7の横軸は、時間(Hour)である。図7の縦軸は、温度(℃)である。 The temperature of the electrolytic solution 4 was measured over 12 hours from n o'clock to n+12 o'clock while continuously warming the bottom of the tank 3 with a heater. The results are shown in FIG. Similar to FIG. 6, the graph of FIG. 7 shows changes in the temperature of the electrolytic solution 4 and changes in the outside air temperature over time. A change in temperature of the electrolytic solution 4 is indicated by a solid line. Changes in outside temperature are indicated by dashed lines. The horizontal axis of FIG. 7 is time (Hour). The vertical axis of FIG. 7 is temperature (° C.).

図7に示すように、外気温は、12時間にわたって12℃から15℃の範囲内でほとんど変化がなかった。このように外気温がほとんど変化していないにも関わらず、電解液4の温度は、12時間にわたって30℃以上にならず、26.4℃以上27.0℃以下の範囲内であった。また、外気温の平均温度は、13.1℃であった。電解液4の平均温度は、26.7℃であった。電解液4の平均温度と外気の平均温度との温度差は、13.6℃であった。ヒータの動力/上記温度差で求められる上記温度差当たりの消費電力は、0.36kW/℃程度であった。 As shown in FIG. 7, the ambient temperature remained largely unchanged within the range of 12° C. to 15° C. over the 12 hours. Although the outside air temperature hardly changed, the temperature of the electrolytic solution 4 did not rise above 30°C over the 12 hours, but was within the range of 26.4°C or higher and 27.0°C or lower. Also, the average temperature of the outside air temperature was 13.1°C. The average temperature of the electrolytic solution 4 was 26.7°C. The temperature difference between the average temperature of the electrolytic solution 4 and the average temperature of the outside air was 13.6°C. The power consumption per temperature difference obtained by the power of the heater/the temperature difference was about 0.36 kW/°C.

電解液4をバイパス路53に流通させる場合の上記消費電力は、電解液4をヒータで温める場合の上記消費電力に対して47%程度低い。よって、電解液4をバイパス路53に流通させることで、電解液4をヒータで温める場合に比較して、省エネルギーで電解液4を温められることがわかった。即ち、電解液4をバイパス路53に流通させることは、電解液4をヒータで温める場合に比較して、電解液4を温めることに効率的であることがわかった。 The power consumption in the case of circulating the electrolytic solution 4 through the bypass 53 is about 47% lower than the power consumption in the case of warming the electrolytic solution 4 with a heater. Therefore, it was found that by circulating the electrolytic solution 4 through the bypass passage 53, the electrolytic solution 4 can be heated with less energy than when the electrolytic solution 4 is heated by a heater. That is, it was found that circulating the electrolytic solution 4 through the bypass 53 is more efficient in warming the electrolytic solution 4 than heating the electrolytic solution 4 with a heater.

本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、切替構造は、第二流路の高位置部、バイパス路の大きい断面積部、及び第二バルブからなる群より選択される2つ以上と、第一バルブとで構成することもできる。また、切替構造は、第一バルブと、バイパス路の全長よりも長い往路の第二流路とで構成されていてもよい。 The present invention is not limited to these examples, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalents of the scope of the claims. For example, the switching structure may be composed of two or more selected from the group consisting of the high portion of the second channel, the large cross-sectional area portion of the bypass channel, and the second valve, and the first valve. Moreover, the switching structure may be composed of the first valve and the second flow path of the forward path that is longer than the full length of the bypass path.

1 RF電池システム
10 電池セル
20 セルスタック
3 タンク
4 電解液
5 流通機構
51 往路
510 接続箇所
511 第一流路
512 第二流路
513 高位置部
514 基準位置部
52 復路
53 バイパス路
531 大きい断面積部
54 ポンプ
55 切替構造
551 第一バルブ
552 第二バルブ
553 切替弁
6 制御機構
61 液温検知部
65 運転制御部
651 ポンプ制御部
652 バルブ制御部
100 交流/直流変換器
110 発電部
120 変電設備
130 負荷
1 RF Battery System 10 Battery Cell 20 Cell Stack 3 Tank 4 Electrolyte 5 Flow Mechanism 51 Outbound Path 510 Connection Point 511 First Flow Path 512 Second Flow Path 513 High Position Part 514 Reference Position Part 52 Return Path 53 Bypass Path 531 Large Cross-sectional Area Part 54 Pump 55 Switching structure 551 First valve 552 Second valve 553 Switching valve 6 Control mechanism 61 Fluid temperature detector 65 Operation controller 651 Pump controller 652 Valve controller 100 AC/DC converter 110 Power generator 120 Substation equipment 130 Load

Claims (6)

電解液を貯留するタンクと、
電池セルと、
前記タンクと前記電池セルとの間で前記電解液を循環させる流通機構とを備え、
前記流通機構は、
前記タンク内の前記電解液を前記電池セルに供給する往路と、
前記電池セルから前記タンクに前記電解液を排出する復路と、
前記タンク内の前記電解液を圧送するポンプとを有するレドックスフロー電池システムであって、
前記流通機構は、
前記往路と前記復路、又は前記往路と前記タンクとを繋ぎ、前記電池セルをバイパスするバイパス路と、
前記電解液の前記電池セルへの流通と前記バイパス路への流通とを切り替える切替構造とを備え
更に、
前記タンク内の電解液の温度を検知する液温検知部と、
前記液温検知部の検知結果に基づき、前記ポンプの動作と前記切替構造の切り替え動作とを制御する運転制御部とを備える、
レドックスフロー電池システム。
a tank for storing an electrolytic solution;
a battery cell;
A circulation mechanism for circulating the electrolyte between the tank and the battery cell,
The distribution mechanism is
an outward route for supplying the electrolyte in the tank to the battery cell;
a return path for discharging the electrolyte from the battery cell to the tank;
A redox flow battery system comprising a pump for pumping the electrolytic solution in the tank,
The distribution mechanism is
a bypass path that connects the outward path and the return path or the outward path and the tank and bypasses the battery cell;
a switching structure for switching between circulation of the electrolytic solution to the battery cell and circulation to the bypass ,
Furthermore,
a liquid temperature detection unit that detects the temperature of the electrolyte in the tank;
an operation control unit that controls the operation of the pump and the switching operation of the switching structure based on the detection result of the liquid temperature detection unit;
Redox flow battery system.
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流における前記バイパス路の最高位置よりも高い部分とを有する請求項1に記載のレドックスフロー電池システム。
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
2 . The redox flow battery system according to claim 1 , further comprising a portion higher than the highest position of the bypass on the downstream side of the outward path than the connection point between the outward path and the bypass.
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記往路と前記バイパス路との接続箇所よりも前記往路の下流を開閉する第二バルブとを有する請求項1又は請求項2に記載のレドックスフロー電池システム。
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
3. The redox flow battery system according to claim 1, further comprising a second valve that opens and closes a portion downstream of the outward path from a connection point between the outward path and the bypass.
前記切替構造は、
前記バイパス路を開閉する第一バルブと、
前記バイパス路における内部空間の断面積が前記往路における内部空間の断面積よりも大きい部分とを有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システム。
The switching structure is
a first valve that opens and closes the bypass;
The redox flow battery system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a portion in which the cross-sectional area of the internal space in the bypass passage is larger than the cross-sectional area of the internal space in the forward passage.
前記切替構造は、前記往路と前記バイパス路との接続箇所に取り付けられる切替弁を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレドックスフロー電池システム。 The redox flow battery system according to any one of claims 1 to 4, wherein the switching structure has a switching valve attached to a connection point between the forward path and the bypass path. 電解液が貯留されたタンクと電池セルとの間で前記電解液を循環させるレドックスフロー電池システムの運転方法であって、
前記タンク内の前記電解液の温度が所定の温度範囲を満たすとき、前記電池セルをバイパスさせて前記電池セルの往路から復路、又は前記往路から前記タンクに前記電解液を流通させる、
レドックスフロー電池システムの運転方法。
A method of operating a redox flow battery system in which the electrolyte is circulated between a tank in which the electrolyte is stored and a battery cell,
When the temperature of the electrolyte in the tank satisfies a predetermined temperature range, the battery cell is bypassed and the electrolyte is circulated from the outward path to the return path of the battery cell, or from the outward path to the tank.
A method of operating a redox flow battery system.
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