(57)【要約】【課題】既存のフロー電池を利用して正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑える。【解決手段】フロー電池には、電極セル２およびバッグ８が設けられている。電極セル２は、正極セル２Ｐと負極セル２Ｎとに分離膜Ｓで区画され、正極セル２Ｐの内部と負極セル２Ｎの内部とのそれぞれに電解液が供給される。バッグ８は、正極セル２Ｐの内部と負極セル２Ｎの内部との何れか一方のみに配置され、周囲の圧力が高くなるほど体積の小さくなる。【選択図】図１
2020191213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極セルと負極セルとに分離膜で区画され、前記正極セルの内部と前記負極セルの内部とのそれぞれに電解液が供給される電極セルと、
前記正極セルの内部と前記負極セルの内部との何れか一方のみに配置され、周囲の圧力が高くなるほど体積の小さくなるバッグと、
を備えたことを特徴とするフロー電池。
【請求項２】
前記バッグは、前記正極セルおよび前記負極セルのうち内部の圧力が低い傾向にある前記一方のみに配置された
ことを特徴とする請求項１に記載のフロー電池。
【請求項３】
前記バッグは、流動体が封入され、
前記流動体に圧力を印加する加圧器と、
前記正極セルおよび前記負極セルの内部における前記電解液の圧力に相関のあるパラメータを取得する取得部を有し、前記取得部で取得されたパラメータに基づいて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のフロー電池。
【請求項４】
前記取得部は、前記パラメータとして、前記正極セルおよび前記負極セルの内部に供給される前記電解液の流速を取得する
ことを特徴とする請求項３に記載のフロー電池。
【請求項５】
前記制御部は、前記取得部で取得された流速に基づいて前記電解液の圧力である内圧を推定する推定部を有し、前記推定部で推定された内圧に基づいて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節する
ことを特徴とする請求項４に記載のフロー電池。
【請求項６】
前記推定部は、前記正極セルにおける前記電解液の流速に基づいて取得される内圧である正極内圧を推定する正極推定部と、前記負極セルにおける前記電解液の流速に基づいて取得される内圧である負極内圧を推定する負極推定部と、を有し、
前記制御部は、前記正極推定部で推定された正極内圧と前記負極推定部で推定された負極内圧とのうち高いほうの内圧である目標圧力が前記正極セルおよび前記負極セルの何れか他方における前記内部の圧力である場合には、前記流動体の圧力が前記目標圧力となるように前記加圧器を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のフロー電池。
【請求項７】
前記流動体の圧力を検出する圧力ゲージを備え、
前記制御部は、前記圧力ゲージで検出された圧力に応じて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節する
ことを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載のフロー電池。
【請求項８】
前記流動体の圧力が所定圧力よりも高くなると、前記流動体の一部を排出するリリーフ部を備えた
ことを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載のフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液の流通するセルが分離膜で区画されたフロー電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロー電池に用いられる構造の一つとして、電極セルが分離膜で正極セルと負極セルとに区画された構造が知られている。このような構造のフロー電池では、正極セルの内部を正極系の電解液が流通し、負極セルの内部を負極系の電解液が流通する。
上記のフロー電池では、電解液の流速，粘度，温度などの状態によって正極セルおよび負極セルのそれぞれで内圧が変動しうる。このような内圧変動によって正極セルと負極セルとの内圧差が大きくなると、正極セルおよび負極セルの何れか一方から他方へ向けて分離膜が押圧される力も大きくなる。これにより、分離膜の損傷を招くおそれがあり、この損傷によって二系統の電解液が混合することで短絡（いわゆる「ショート」）を招くおそれもある。
そこで、正極セルの構造と負極セルの構造とを相異させることで、正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑える技術が提案されている（特許文献１参照）。たとえば、電解液流路の断面積や断面形状を変更することで圧力損失を変化させることができ、圧力差を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８０６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のように正極系と負極系とでセルの構造を互いに相異させる技術では、電解液の一定流速ごとに最適なセル構造を設計する必要がある。そのため、車載のフロー電池のように電解液の流速が出力変動に伴って変動する場合には、正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑えるのが困難という課題が存在する。電解液の流速が変動しない場合であっても、正極セルおよび負極セルの各々に同様の構造が採用されている既存のフロー電池に対しては構造の変更が必要であり、既存のフロー電池を利用するのが困難という課題が存在する。
よって、既存のフロー電池を利用して正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑える観点からは、改善の余地がある。
【０００５】
本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、既存のフロー電池を利用して正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑えることを目的の一つとする。なお、ここで述べた目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）開示のフロー電池には、電極セルおよびバッグが設けられている。
前記電極セルは、正極セルと負極セルとに分離膜で区画され、前記正極セルの内部と前記負極セルの内部とのそれぞれに電解液が供給される。
前記バッグは、前記正極セルの内部と前記負極セルの内部との何れか一方のみに配置され、周囲の圧力が高くなるほど体積が小さくなる。
【０００７】
（２）前記バッグは、前記正極セルおよび前記負極セルのうち内部の圧力が低い傾向にある前記一方のみに配置されたことが好ましい。
（３）本フロー電池には、前記バッグに流動体が封入され、前記流動体の圧力を印加する加圧器と、前記加圧器で前記流動体の圧力を調節する制御部とが設けられることが好ましい。
前記制御部は、前記正極セルおよび前記負極セルの内部における前記電解液の圧力に相関のあるパラメータを取得する取得部を有し、前記取得部で取得されたパラメータに基づいて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節することが好ましい。
【０００８】
（４）前記取得部は、前記パラメータとして、前記正極セルおよび前記負極セルの内部に供給される前記電解液の流速を取得することが好ましい。
（５）さらに、前記制御部は、前記取得部で取得された流速に基づいて前記電解液の圧力である内圧を推定する推定部を有し、前記推定部で推定された内圧に基づいて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節することが好ましい。
（６）前記推定部は、前記正極セルにおける前記電解液の流速に基づいて取得される内圧である正極内圧を推定する正極推定部と、前記負極セルにおける前記電解液の流速に基づいて取得される内圧である負極内圧を推定する負極推定部と、を有することが好ましい。この場合の前記制御部は、前記正極推定部で推定された正極内圧と前記負極推定部で推定された負極内圧とのうち高いほうの内圧である目標圧力が前記正極セルおよび前記負極セルの何れか他方における前記内部の圧力である場合には、前記流動体の圧力が前記目標圧力となるように前記加圧器を制御することが好ましい。
【０００９】
（７）なお、本フロー電池には、前記流動体の圧力を検出する圧力ゲージが設けられることも好ましい。この場合の前記制御部は、前記圧力ゲージで検出された圧力に応じて前記流動体の圧力を前記加圧器で調節することが好ましい。
（８）そのほか、本フロー電池には、前記流動体の圧力が所定圧力よりも高くなると、前記流動体の一部を排出するリリーフ部が設けられることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
開示のフロー電池によれば、既存のフロー電池を利用して正極セルの内圧と負極セルの内圧との差を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】フロー電池を示す模式図である。
【図２】制御装置（制御部）に記憶されたマップであり、横軸に流速Ｃを示し、縦軸に内圧Ｉを示す。
【図３】フロー電池の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態としてのフロー電池を説明する。
フロー電池は、正極セルおよび負極セルの各々に電解液を積極的に供給することで充放電反応を継続的に生じさせる二次電池である。フロー電池の適用先としては、二次電池の設けられるさまざま適用先が挙げられる。たとえば、走行用バッテリとして自動車（車両）にフロー電池が搭載されうる。
本実施形態では、正極および負極で酸化還元反応が生じるレドックスフロー電池をフロー電池の一例として挙げる。
【００１３】
［Ｉ．一実施形態］
［１．構成］
図１に示すように、フロー電池には、電極１の設けられた電極セル２と、電解液を貯留するタンク３（貯留部）と、電極セル２とタンク３との間で電解液を循環させる流路をなす循環路４と、が設けられている。
電極セル２の電極１には、不活性電極が用いられ、正極１Ｐおよび負極１Ｎが設けられている。フロー電池の充電時には、正極１Ｐおよび負極１Ｎから電力が入力される。フロー電池の放電時（発電時）には、正極１Ｐおよび負極１Ｎから電力が出力される。
【００１４】
電極セル２は、内部を電解液が流通可能な中空構造に設けられている。
この電極セル２は、内部に設けられた分離膜Ｓ（「セパレータ」や「隔膜」とも称される）で正極セル２Ｐと負極セル２Ｎとに区画されている。
正極セル２Ｐは、電極セル２のうち分離膜Ｓに対して一方の半部をなす部位である。負極セル２Ｎは、電極セル２のうち分離膜Ｓに対して他方の半部をなす部位である。分離膜Ｓに対する位置を除いて、正極セル２Ｐおよび負極セル２Ｎは同様に構成されている。
【００１５】
分離膜Ｓは、構造的に言えば正極セル２Ｐと負極セル２Ｎとを隔てる仕切り膜であり、化学的に言えばプロトン交換膜（イオン交換膜）である。
正極セル２Ｐの内部には、正極１Ｐが設けられ、正極系の電解液（以下「正極電解液」と称する）が流通する。負極セル２Ｎの内部には、負極１Ｎが設けられ、負極系の電解液（以下「負極電解液」と称する）が流通する。
正極電解液に含まれる活物質の例としては、硫黄，バナジウム，鉄，臭素，マンガンなどが挙げられる。また、負極電解液に含まれる活物質の例としては、硫黄，バナジウム，クロム，チタンなどが挙げられる。これらの活物質は、フロー電池の充放電に際し、一方が還元（Reduction）されるときに他方が酸化（Oxidation）される特性を持つ。
【００１６】
上記のタンク３には、正極電解液を貯留する正極タンク３Ｐと負極電解液を貯留する負極タンク３Ｎとが含まれる。同様に、上記の循環路４には、正極電解液が流通する正極循環路４Ｐと負極電解液が流通する負極循環路４Ｎとが含まれる。
正極タンク３Ｐは、正極循環路４Ｐを介して正極セル２Ｐに接続されている。負極タンク３Ｎは、負極循環路４Ｎを介して負極セル２Ｎに接続されている。
【００１７】
正極循環路４Ｐには、正極タンク３Ｐから正極セル２Ｐへの流路をなす正極流入路５Ｐと、正極セル２Ｐから正極タンク３Ｐへの流路をなす正極流出路６Ｐとが設けられている。同様に、負極循環路４Ｎには、負極タンク３Ｎから負極セル２Ｎへの流路をなす負極流入路５Ｎと、負極セル２Ｎから負極タンク３Ｎへの流路をなす負極流出路６Ｎとが設けられる。
【００１８】
正極循環路４Ｐには正極電解液を圧送する正極ポンプ７Ｐが設けられ、負極循環路４Ｎには負極電解液を圧送する負極ポンプ７Ｎが設けられている。ここでは、正極流入路５Ｐに正極ポンプ７Ｐが介装され、負極流入路５Ｎに負極ポンプ７Ｎが介装される。
ポンプ７Ｐ，７Ｎのそれぞれは、電解液の圧送速度（吐出容量）が可変な圧送機であり、フロー電池の運転状態や出力要求，電解液の反応速度などに応じて電解液の流速を変更することが可能である。また、ポンプ７Ｐ，７Ｎによる電解液の圧送速度は、それぞれに制御され、互いに異なる速度となりうる。これらのポンプ７Ｐ，７Ｎによって圧送された電解液は、正極セル２Ｐの内部と負極セル２Ｎの内部とのそれぞれに供給される。
【００１９】
上記のように構成された既存のフロー電池は、電解液の流速，粘度，温度などの状態によってセル２Ｐ，２Ｎの内部における電解液の圧力（以下「内圧」と称する）がそれぞれ変動しうる。そのため、正極セル２Ｐの内圧（以下「正極内圧」と称する）と負極セル２Ｎの内圧（以下「負極内圧」と称する）との差（以下「内圧差」と称する）も変動しうる。
また、フロー電池は、その作動状況や諸元，電解液の種類などによって、正極内圧および負極内圧の高低に傾向がある。
【００２０】
たとえば、電解液の流速が所定の流速範囲内にある状況や電解液の温度が所定の温度帯にある状況といった所定の状況下では、負極内圧および正極内圧の何れか一方が他方よりも高いフロー電池が存在する。あるいは、負極内圧および正極内圧の何れか一方が常に他方よりも低いフロー電池も存在する。
本実施形態のフロー電池は、正極セル２Ｐのほうが負極セル２Ｎよりも内圧が低い傾向にあるものとする。
【００２１】
上記のように正極内圧（正極セルおよび負極セルの何れか一方における内部の圧力）のほうが負極内圧（正極セルおよび負極セルの何れか他方における内部の圧力）よりも低い傾向のある本実施形態のフロー電池には、内圧差の変動を抑えるために、つぎに説明するバッグ８が配備されている。
バッグ８は、正極セル２Ｐの内部および負極セル２Ｎの内部のうち何れか一方のみに配置された容積可変の袋である。ここでは、正極セル２Ｐの内部（正極セル２Ｐの内部および負極セル２Ｎの内部のうち内圧が低い傾向にある一方）だけにバッグ８が配置されている。
【００２２】
上記のバッグ８は、周囲の圧力に応じて容積が増減する変形可能な部材である。
ここでは、流動体（図１では網点を付す）の封入された中空のバッグ８を例示し、流動体として空気が用いられた例を挙げる。ただし、窒素やアルゴンといった不活性ガス（気体）あるいは液体を流動体に用いてもよい。バッグ８は、好ましくは弾性部材（たとえば合成ゴム，弾性樹脂など）で形成されるが、熱可塑性部材（たとえばポリエチレン，ポリプロピレン，ナイロンなど）で形成してもよい。
バッグ８の容積が増減する状況の具体例を挙げれば、正極セル２Ｐの内部を流通する正極電解液の圧力（周囲の圧力）のほうがバッグ８に封入された流動体の圧力よりも高くなると、バッグ８が収縮する。このような状況では、正極セル２Ｐの内部を占有するバッグ８の体積が小さくなる。
【００２３】
一方、正極内圧のほうがバッグ８に封入された流動体の圧力よりも低くなると、バッグ８が膨張する。このような状況では、正極セル２Ｐの内部を占有するバッグ８の体積が大きくなる。
仮に、バッグ８が負極セル２Ｎの内部に配置された場合には、負極セル２Ｎの内部を流通する負極電解液の圧力（周囲の圧力）とバッグ８に封入された流動体の圧力との高低差に応じて、バッグ８の容積が増減する。
【００２４】
このバッグ８には、正極セル２Ｐの内部と電極セル２の外部とに跨がって設けられた配管１０が接続されている。
配管１０は、開放された一端にバッグ８が接続され、閉鎖された他端が電極セル２の外部に突き出た状態に設けられている。すなわち、バッグ８および配管１０の閉じた系に流動体が封入されている。なお、バッグ８および配管１０の各内部では、流動体の圧力が等しい。
【００２５】
そのほか、バッグ８および配管１０の閉じた系において、流動体の圧力が過剰に高まるのを防ぐために、安全弁２９（リリーフ部）が配管１０に付設されている。
安全弁２９は、流動体の圧力が所定圧力より高くなると流動体の一部を外部へ排出するメカニカルバルブである。ここでいう「所定圧力」は、流動体の圧力として許容される上限圧力やこの上限圧力よりもやや低い圧力に設定され、予め経験的または実験的に設定される。
【００２６】
さらに、流動体の圧力を制御するための構成として、加圧器２０および圧力ゲージ２１が設けられている。これらの加圧器２０および圧力ゲージ２１は、配管１０に接続されている。
加圧器２０は、制御の対象となる出力系の構成であり、流動体に圧力を印加する制御要素である。ここでは、外気を取り込んで配管１０の内部に圧送する加圧器２０が用いられる。
【００２７】
圧力ゲージ２１は、制御で用いられる情報を取得する入力系の構成であり、流動体の圧力を検出する制御要素である。ここでは、配管１０の内部における流動体の圧力を検出する圧力ゲージ２１が用いられる。
加圧器２０および圧力ゲージ２１は、つぎに説明する制御装置３０（制御部）に対して情報の伝達可能に接続されている。
【００２８】
制御装置３０は、流動体の圧力を制御するためのコントロールユニットである。
制御装置３０には、プロセッサー（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、これらが内部バスを介して互いに接続されている。
本実施形態のフロー電池が自動車に搭載される場合には、制御装置３０の機能を車載のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に担わせることができる。車載のＥＣＵとしては、バッテリＥＣＵ，モータＥＣＵ，ＥＶ−ＥＣＵ，ＰＨＥＶ−ＥＣＵなどが挙げられる。
【００２９】
上記の制御装置３０は、圧力ゲージ２１で検出された圧力（以下「検出圧力」と称する）Ｐの情報（検出信号）が入力され、ポンプ７Ｐ，７Ｎによる電解液の圧送速度の情報も入力される。これらの入力情報に基づいて、制御装置３０は、加圧器２０を作動させる信号（制御信号）を出力し、流動体の圧力を加圧器２０で調節（制御）する。
本制御装置３０は、内圧に相関のあるパラメータに基づいて、加圧器２０を作動させる信号を演算する。
内圧に相関のあるパラメータとしては、電解液の流速Ｃをはじめ、電解液の粘度や温度などが挙げられる。ここでは、自動車に搭載されているフロー電池を想定している。このフロー電池では、出力変動に伴う電解液の流速Ｃが変動する。そのため、内圧に相関のあるパラメータとして電解液の流速Ｃを採用している。
【００３０】
この制御装置３０には、下記の取得部４０および推定部５０が設けられている。
・取得部４０：流速Ｃを取得する要素
・推定部５０：取得部４０で取得された流速Ｃに基づいて内圧Ｉを推定する要素
上記の取得部４０および推定部５０は、制御装置３０での制御内容を便宜的に類別した要素であり、それぞれを独立したプログラムとして記述してもよいし、双方の機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。
【００３１】
取得部４０は、ポンプ７Ｐ，７Ｎの圧送速度から電解液の流速Ｃを取得する。
この取得部４０は、正極ポンプ７Ｐの圧送速度から正極電解液の流速ＣPを取得する正極取得部４１と、負極ポンプ７Ｎの圧送速度から負極電解液の流速ＣNを取得する負極取得部４２とを有する。
同様に、推定部５０は、正極取得部４１で取得された流速ＣPに基づいて正極内圧ＩPを推定する正極推定部５１と、負極取得部４２で取得された流速ＣNに基づいて負極内圧ＩNを推定する負極推定部５２とを有する。
【００３２】
推定部５０には、図２に例示するように、電解液の流速Ｃに対応する内圧Ｉが予め紐付けられたマップが記憶されている。このマップは、用いられる電解液の種類，セル２Ｐ，２Ｎのサイズや形状などに応じて予め実験的または経験的に作成される。
マップには、流速Ｃが高くなるほど内圧Ｉも高くなる関係が記憶されている。このマップには、正極電解液（図２には実線で示す）および負極電解液（図２には一点鎖線で示す）のそれぞれについて、流速ＣP，ＣNと内圧ＩP，ＩNとの関係が記憶される。
【００３３】
図２には、流速ＣP，ＣNが等しければ、正極内圧ＩPよりも負極内圧ＩNのほうが高圧の例を示す。
推定部５０は、上記のマップを参照して、取得部４０で取得された流速Ｃに対応する内圧Ｉを読み出すことで、内圧Ｉを推定する。
【００３４】
具体的には、正極取得部４１で取得された流速ＣPに対応する正極内圧ＩPが正極推定部５１によって読み出され、負極取得部４２で取得された流速ＣNに対応する負極内圧ＩNが負極推定部５２によって読み出される。
推定部５１，５２で読み出された内圧ＩP，ＩNどうしの差は、既存のフロー電池に生じる内圧差に対応する。
【００３５】
制御装置３０は、取得部４０および推定部５０によって得られた内圧ＩP，ＩNに基づき、検出圧力Ｐに応じて、流動体の圧力を加圧器２０で調節する加圧制御を実施する。
加圧制御では、正極内圧ＩPよりも負極内圧ＩNのほうが高い場合に、負極内圧ＩNを目標内圧ＩHとする。そして、流動体の圧力が目標内圧ＩHとなるように、加圧器２０で流動体の圧力を印加（調節）する。
【００３６】
上記の目標内圧ＩHが設定される条件は、正極内圧ＩPおよび負極内圧ＩNのうち高い傾向にあるほうの負極内圧ＩNがその傾向通りに高いことである。言い換えれば、正極セル２Ｐおよび負極セル２Ｎのうちバッグ８が配置されている方の内圧が低い場合に、正極セル２Ｐおよび負極セル２Ｎのうちバッグ８が配置されてない方の内圧が目標内圧ＩHに設定される。
【００３７】
仮に、負極内圧ＩNよりも正極内圧ＩPのほうが高い場合には、流動体の圧力が印加されると内圧差が大きくなることから、加圧器２０を停止させる。
上記のように加圧器２０が制御される加圧制御では、検出圧力Ｐが目標内圧ＩHよりも高い場合には、流動体の過剰な圧力上昇を防ぐために、加圧器２０を停止させる。なお、正極内圧ＩPと負極内圧ＩNとが等しい場合にも、内圧差が生じないものとして、加圧器２０を停止させる。
【００３８】
［２．フローチャート］
つぎに、図３のフローチャートを参照して、制御装置３０による制御の手順（流れ）を説明する。
なお、ここで説明する制御は、フロー電池の稼働中に所定周期で繰り返し実施される。
はじめに、正極電解液の流速ＣP，負極電解液の流速ＣNおよび検出圧力Ｐの各種情報を取得する（ステップＳ１）。
つぎに、取得された流速ＣP，ＣNに基づいて、内圧ＩP，ＩNを推定する（ステップＳ２）。ここでは、マップ（図２参照）の流速ＣP，ＣNに紐付けられた内圧ＩP，ＩNが読み出される。
【００３９】
それから、加圧制御を実施する（ステップＳ３〜Ｓ８）。
まず、正極内圧ＩPと負極内圧ＩNとが等しいか否かを判定する（ステップＳ３）。
正極内圧ＩPおよび負極内圧ＩNが等しい場合には、加圧器２０を停止させる（ステップＳ４）。そして、本制御周期を終了する（エンド）。
正極内圧ＩPと負極内圧ＩNとが相異している場合には、正極内圧ＩPよりも負極内圧ＩNのほうが高ければ、負極内圧ＩNを目標内圧ＩHに設定する（ステップＳ５，Ｓ６）。仮に、正極内圧ＩPのほうが負極内圧ＩNよりも高ければ、あるいは、正極内圧ＩPと負極内圧ＩNとが等しければ、加圧器２０を停止させる（ステップＳ４）。
【００４０】
負極内圧ＩNが目標内圧ＩHに設定された後には、検出圧力Ｐよりも目標内圧ＩHのほうが高いか否かを比較する（ステップＳ７）。検出圧力Ｐよりも目標内圧ＩHのほうが高ければ、加圧器２０で流動体の圧力を印加させる（ステップＳ８）。検出圧力Ｐのほうが目標内圧ＩHよりも高ければ、あるいは、検出圧力Ｐと目標内圧ＩHとが等しければ、加圧器２０を停止させる（ステップＳ４）。
そして、本制御周期を終了する（エンド）。
【００４１】
［３．作用および効果］
本実施形態は、上述のように構成されるため、以下のような作用および効果を得ることができる。
（１）たとえば、既存のフロー電池に対して上述のバッグ８が正極セル２Ｐの内部に追加されれば、正極内圧が高くなるほどバッグ８が収縮して、収縮したバッグ８が復元しようとする圧力と正極内圧とが釣り合う。このようにして正極内圧の変動を緩慢にさせることができ、内圧差を抑えることも可能である。
よって、既存のフロー電池を利用して内圧差を抑えることができる。
【００４２】
（２）負極セル２Ｎよりも内圧が低い傾向にある正極セル２Ｐの内部にバッグ８が配置されることから、正極内圧をバッグ８によって底上げすることができる。よって、内圧差を確実に抑えることができる。
（３）内圧に相関のあるパラメータに基づいて流動体の圧力が加圧器２０で調節されることから、内圧に対応した大きさの圧力に流動体を加圧することができる。よって、内圧差を一層抑えることができる。
（４）内圧に相関のあるパラメータとして電解液の流速ＣP，ＣNが採用されるため、自動車に搭載されたフロー電池のように出力変動の大きな使用環境において流速ＣP，ＣNの変動による内圧差を抑制するのに資する。
【００４３】
（５）さらに、流速ＣP，ＣNに基づいて推定された内圧ＩP，ＩNに応じた圧力に流動体が加圧器２０で調節されることから、内圧差を確実に抑えることができる。また、内圧ＩP，ＩNが推定されるため、正極内圧や負極内圧を実際に検出するセンサを増設することなく、簡素な構成で内圧差を抑えることができる。
（６）加圧制御では、傾向通りに正極内圧ＩPよりも負極内圧ＩNのほうが高い場合に、負極内圧ＩNが目標内圧ＩHに設定され、この目標内圧ＩHとなるように流動体の圧力が加圧器２０で印加される。そして、バッグ８に封入された流動体の圧力と正極内圧とが釣り合う。よって、正極内圧と負極内圧とを同等の圧力にすることができる。
【００４４】
（７）なお、検出圧力Ｐに応じて流動体の圧力が加圧器２０で調節される。具体的には、検出圧力Ｐが目標内圧ＩHよりも高い場合には、加圧器２０が停止させられる。そのため、流動体の過剰な圧力上昇が抑えられ、バッグ８および配管１０の耐久性向上や破損抑制に寄与する。
（８）そのほか、配管１０に付設された安全弁２９によっても流動体の過剰な圧力上昇が抑えられ、バッグ８および配管１０の耐久性向上や破損抑制に寄与する。
【００４５】
［ＩＩ．その他］
上述した実施形態はあくまでも例示に過ぎず、この実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせることもできる。
【００４６】
たとえば、加圧器に替えてまたは加えて、流動体の圧力を低下させる減圧器を設けてもよい。この減圧器の機能を併せもつ加圧器を用いてもよい。この場合には、バッグの配置された正極セルの内圧がバッグの配置されていない負極セルの内圧よりも高ければ、流動体の圧力を減圧器で低下させることにより、内圧差を抑えることができる。
また、加圧制御において加圧器で調節される流動体の圧力は、正極内圧および負極内圧のうち高いほうに限らず、正極内圧と負極内圧との間の内圧であってもよい。この場合には、内圧差がやや抑えられにくくなるものの、流動体の圧力上昇が抑えられ、バッグや連通路の耐久性向上や破損抑制に資する。
あるいは、制御装置は、少なくとも内圧に相関のあるパラメータに基づいて加圧器を制御すればよく、流速以外のパラメータを内圧に相関のあるパラメータとして取得してもよいし、推定部は省略してもよい。
【００４７】
バッグは、少なくとも周囲の圧力に応じて容積が増減する部材であればよく、流動体の封入された中空部材に限られない。周囲の圧力に応じて容積の増減する性質を有するゴムや樹脂などの材料からなる中実部材をバッグに用いてもよい。
流動体の封入されていないバッグが用いられる場合には、流動体の圧力を調節する制御構成は不要である。すなわち、周囲の圧力に対抗するバッグの圧力が調節されずに用いられてもよい。この場合には、想定される正極内圧および負極内圧のうち最も高い内圧よりもやや高い圧力で対抗可能なバッグが用いられることが好ましい。このようなバッグによれば、簡素な構成で内圧差を抑えることができる。
【００４８】
負極セルのほうが正極セルよりも内圧が低い傾向にあるのであれば、負極セルの内部にバッグが配置される。この場合には、一実施形態の制御に関する記載を「正極」を「負極」と読み替えるとともに「負極」を「正極」と読み替えればよい。
また、正極内圧および負極内圧の何れか一方よりも他方が高い傾向にある前提のもとでは、正極内圧および負極内圧の何れか一方よりも他方が低いと推定された場合に、異常が発生していると診断する制御（いわゆる「ダイアグ制御」）を実施してもよい。この制御で異常の発生が診断された際には、フロー電池を停止する制御やフロー電池のユーザに異常を報知する制御を実施してもよい。
正極内圧および負極内圧の高低に傾向が無い場合であっても、正極セルおよび負極セルのうち何れか一方の内部にバッグを配置することも可能である。この場合にも、フロー電池の作動状況によっては内圧差が抑制される。
【００４９】
そのほか、メカニカルな安全弁に替えてまたは加えて、検出圧力に応じて開閉するアクチュエータの付設されたリリーフ弁（リリーフ部）を用いてもよい。これらの安全弁やリリーフ弁の機能を加圧器に設けてもよい。一方、安全弁やリリーフ弁を省略してもよく、圧力ゲージを省略してもよい。
なお、フロー電池は、自動車の走行用バッテリとしてだけでなく、船舶，航空機，工場などに設置されるバッテリとしても利用可能である。
【００５０】
電解液としては、電子の移動を媒介するメディエータを用いてもよい。電解液の具体例としては、ヨウ化リチウム（LiI），テトラチアフルバレン（C6H4S4），フェロセン（C10H10Fe），N,N,N’,N’テトラメチル-1,4-フェニレンジアミン（C10H15N2）などが挙げられる。この場合、正極タンク３Ｐの内部には正極系の固体活物質が保持され、負極タンク３Ｎの内部には負極系の固体活物質が保持されている。正極系の固体活物質としては、リン酸鉄リチウム（LiFePO4），リン酸マンガンリチウム（LiMnPO4），リン酸バナジウムナトリウム（Na3V2(PO4)3）などが挙げられる。負極系の固体活物質としては、リン酸チタンリチウム（LiTi2(PO4)3），シリコン（Si），リチウム（Li）などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５１】
１    電極
１Ｐ    正極
１Ｎ    負極
２    電極セル
２Ｐ    正極セル
２Ｎ    負極セル
３    タンク（貯留部）
３Ｐ    正極タンク
３Ｎ    負極タンク
４    循環路
４Ｐ    正極循環路
４Ｎ    負極循環路
５Ｐ    正極流入路
５Ｎ    負極流入路
６Ｐ    正極流出路
６Ｎ    負極流出路
７Ｐ    正極ポンプ
７Ｎ    負極ポンプ
８    バッグ
１０    配管
２０    加圧器
２１    圧力ゲージ
２９    安全弁（リリーフ部）
３０    制御装置（制御部）
４０    取得部
４１    正極取得部
４２    負極取得部
５０    推定部
５１    正極推定部
５２    負極推定部
Ｃ    流速
ＣP    正極流速
ＣN    負極流速
Ｉ    内圧
ＩP    正極内圧
ＩN    負極内圧
ＩH    目標内圧
Ｐ    検出圧力
Ｓ    分離膜
【図１】
2020191213.tif 000003
【図２】
2020191213.tif 000004
【図３】
2020191213.tif 000005