(57)【要約】【課題】フロー電池の出力効率低下を抑制する。【解決手段】フロー電池は、複数のセルが設けられたセルスタック型であって、マニホールド４Ｐ，４Ｎ，５Ｐ，５Ｎと、開閉機構２０とを備える。マニホールド４Ｐ，４Ｎ，５Ｐ，５Ｎは、セル１Ｐ，１Ｎのそれぞれに対する電解液の流路をなす分流部７Ｐ，７Ｎ，８Ｐ，８Ｎと、分流部７Ｐ，７Ｎ，８Ｐ，８Ｎに対してセル１Ｐ，１Ｎとは反対側で電解液の合流した電解液の流路をなす本流部６Ｐ，６Ｎ，９Ｐ，９Ｎと、を有する。開閉機構２０は、分流部７Ｐ，７Ｎ，８Ｐ，８Ｎのそれぞれに介装され、電解液の流通を遮断するとともに電解液を介した電気伝導を遮断する閉状態と電解液の流通を許容する開状態とに切り替えられる。【選択図】図１
2020191212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが設けられたセルスタック型のフロー電池であって、
前記セルのそれぞれに対する電解液の流路をなす分流部と、前記分流部に対して前記セルとは反対側で前記電解液の合流した前記電解液の流路をなす本流部と、を有するマニホールドと、
前記分流部のそれぞれに介装され、前記電解液の流通を遮断するとともに前記電解液を介した電気伝導を遮断する閉状態と前記電解液の流通を許容する開状態とに切り替えられる開閉機構と、
を備えたことを特徴とするフロー電池。
【請求項２】
前記分流部は、前記セルのそれぞれに対する前記電解液の流入路と、前記セルのそれぞれに対する前記電解液の流出路と、を有し、
前記開閉機構は、前記流入路のそれぞれに介装された上流機構と前記流出路のそれぞれに介装された下流機構とを有する
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】
前記セルの各電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサで検出された電圧に基づいて、電池稼働時に前記開閉機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、等電位の前記セルに対する前記電解液の前記流路をなす前記分流部に介装された前記開閉機構の一部を開状態に切り替え、前記開閉機構の一部を除く他部を前記閉状態に切り替える
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】
前記開閉機構は、電池稼働時に択一的に前記開状態に切り替えられる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフロー電池。
【請求項５】
前記開閉機構は、電池休止時に全てが前記閉状態に切り替えられる
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフロー電池。
【請求項６】
前記セルが直列に接続された
ことを特徴とする請求項１〜５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、複数のセルが設けられたフロー電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロー電池では、正極セルおよび負極セルの設けられた電極セルに対して流出入する電解液によって電子の移動が媒介される。このフロー電池において、出力を向上させるため、複数の電極セルを設けることが提案されている。
たとえば、複数の電極セルが直列に接続されたフロー電池が提案されている。このフロー電池では、複数の正極セルに対して流出入する正極系の電解液が共用され、同様に、複数の負極セルに対して流出入する負極系の電解液が共用される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５６３２５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、上述のように電解液が複数の電極セルで共用されるフロー電池では、電解液に導電性があることから、正極セル間や負極セル間で電解液を介した電流の漏れ（微小内部短絡）を招くおそれがある。この漏れ電流によって、フロー電池の出力効率が低下しうる。
よって、フロー電池の出力効率が低下するのを抑制するうえで、改善の余地がある。
【０００５】
本件のフロー電池は、このような課題に鑑み案出されたもので、出力効率低下の抑制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】
開示のフロー電池は、複数のセルが設けられたセルスタック型のフロー電池であって、マニホールドと開閉機構とを備えている。
前記マニホールドは、前記セルのそれぞれに対する電解液の流路をなす分流部と、前記分流部に対して前記セルとは反対側で前記電解液の合流した前記電解液の流路をなす本流部と、を有する。
前記開閉機構は、前記分流部のそれぞれに介装され、前記電解液の流通を遮断するとともに前記電解液を介した電気伝導を遮断する閉状態と前記電解液の流通を許容する開状態とに切り替えられる。
【０００７】
前記分流部は、前記セルのそれぞれに対する前記電解液の流入路と、前記セルのそれぞれに対する前記電解液の流出路と、を有することが好ましい。この場合には、前記開閉機構は、前記流入路のそれぞれに介装された上流機構と前記流出路のそれぞれに介装された下流機構とを有することが好ましい。
本フロー電池は、前記セルの各電圧を検出する電圧センサと、前記電圧センサで検出された電圧に基づいて、電池稼働時に前記開閉機構を制御する制御部と、を備えることが好ましい。この場合の前記制御部は、等電位の前記セルに対する前記電解液の前記流路をなす前記分流部に介装された前記開閉機構の一部を開状態に切り替え、前記開閉機構の一部を除く他部を前記閉状態に切り替えることが好ましい。
【０００８】
前記開閉機構は、電池稼働時に択一的に前記開状態に切り替えられることが好ましく、
電池休止時に全てが前記閉状態に切り替えられることも好ましい。
なお、前記セルが直列に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
開示のフロー電池によれば、出力効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フロー電池を示す模式図である。
【図２】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】
【００１１】
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、電極セル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、複数の電極セルが設けられたセルスタック型のフロー電池を説明し、フロー電池の一例としてレドックスフロー電池を挙げる。
【００１２】
［Ｉ．一実施形態］
［１．構成］
図１に示すように、フロー電池には、複数の電極セル１からなるセルスタックと、セルスタックに供給される電解液を貯留するタンク２（貯留部）と、電極セル１とタンク２との間で電解液を循環させる流路をなす循環路３と、が設けられている。セルスタックでは、複数の電極セル１が積層（接続）されて電気的に直列な回路が形成される。
【００１３】
電極セル１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１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１Ｐと負極セル１Ｎとに区画されている。
分離膜Ｓは、構造的に言えば正極セル１Ｐと負極セル１Ｎ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１Ｐの内部には、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１Ｎの内部には、負極系の電解液（以下「負極電解液」と称する）が流通する。
【００１４】
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。
【００１５】
また、正極セル１Ｐのそれぞれには、共通の正極電解液が用いられる。同様に、負極セル１Ｎのそれぞれには、共通の負極電解液が用いられる。これらのように共用される電解液は、タンク２に貯留され、循環路３を介してセル１Ｐ，１Ｎのそれぞれに対して流出入する。循環路３は、絶縁材料で形成することが好ましい。一方、循環路３を導電材料で形成する場合には、循環路３を介した短絡を防ぐため、隣接する正極セル１Ｐ間や負極セル１Ｎ間に絶縁体を介装させることが好ましい。あるいは、循環路３の内表面に絶縁コーティングを施すことが好ましい。
【００１６】
上記のタンク２には、正極電解液を貯留する正極タンク２Ｐと負極電解液を貯留する負極タンク２Ｎとが含まれる。同様に、上記の循環路３には、正極電解液が流通する正極循環路３Ｐと負極電解液が流通する負極循環路３Ｎとが含まれる。正極タンク２Ｐは、正極循環路３Ｐを介して複数の正極セル１Ｐに接続され、負極タンク２Ｎは、負極循環路３Ｎを介して複数の負極セル１Ｎに接続される。
【００１７】
正極循環路３Ｐには、正極タンク２Ｐから正極セル１Ｐへの流路をなす正極流入路４Ｐと、正極セル１Ｐから正極タンク２Ｐへの流路をなす正極流出路５Ｐとが設けられている。同様に、負極循環路３Ｎには、負極タンク２Ｎから負極セル１Ｎへの流路をなす負極流入路４Ｎと、負極セル１Ｎから負極タンク２Ｎへの流路をなす負極流出路５Ｎとが設けられる。
流入路４Ｐ，４Ｎおよび流出路５Ｐ，５Ｎのそれぞれは、タンク２からセル１Ｐ，１Ｎのそれぞれに向けて分岐しており、多岐管（マニホールド）として設けられる。
【００１８】
正極流入路４Ｐは、一本の本流部６Ｐから正極セル１Ｐと同数の分流部７Ｐ（流入路）へ分岐した形状に形成される。本流部６Ｐは、分流部７Ｐに対して上流側（正極セル１Ｐとは反対側）で合流した電解液の上流路をなす。分流部７Ｐは、本流部６Ｐに対して下流側で分岐した正極セル１Ｐのそれぞれに対する流入経路（流路）をなす。
一方、正極流出路５Ｐは、正極セル１Ｐと同数の分流部８Ｐ（流出路）から一本の本流部９Ｐに合流した形状に形成される。分流部８Ｐは、本流部９Ｐに対して上流側で分岐した電解液の流出経路（流路）をなす。本流部９Ｐは、分流部８Ｐに対して下流側（正極セル１Ｐとは反対側）で合流した電解液の下流路をなす。
【００１９】
負極流入路４Ｎは、正極流入路４Ｐの本流部６Ｐおよび分流部７Ｐと同様に、一本の本流部６Ｎから負極セル１Ｎと同数の分流部７Ｎ（流入路,図１では一箇所のみに符号を付す）へ分岐しており、分流部７Ｎが負極セル１Ｎのそれぞれに対する負極電解液の流入経路（流路）をなす。
負極流出路５Ｎは、正極流出路５Ｐの分流部８Ｐおよび本流部９Ｐと同様に、負極セル１Ｎと同数の分流部８Ｎ（流出路，図１では一箇所のみに符号を付す）から一本の本流部９Ｎに合流しており、分流部８Ｎが負極セル１Ｎのそれぞれに対する負極電解液の流出経路（流路）をなす。
【００２０】
正極循環路３Ｐには正極電解液を圧送するポンプ１０が設けられ、負極循環路３Ｎには負極電解液を圧送するポンプ１１が設けられている。ここでは、正極流入路４Ｐの本流部６Ｐにポンプ１０が介装され、負極流入路４Ｎの本流部６Ｎにポンプ１１が介装される。これらのポンプ１０，１１によって圧送された電解液は、セル１Ｐ，１Ｎのそれぞれに供給される。
ポンプ１０，１１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。
【００２１】
上記のように構成された既存のフロー電池では、導電性を有する電解液が用いられることから、正極セル１Ｐ間や負極セル１Ｎ間で電気伝導（以下「導電」と略称する）が遮断されなければ、電解液を介した電流の漏れ（微小内部短絡，以下「漏れ電流」と称する）を招くおそれがある。同様に、正極セル１Ｐと正極タンク２Ｐとの間や、負極セル１Ｎと負極タンク２Ｎとの間においても漏れ電流を招くおそれがある。
そこで、本実施形態のフロー電池には、上記の漏れ電流による出力効率低下を抑制するために、つぎに説明するバルブ機構２０（開閉機構）が配備されている。
【００２２】
バルブ機構２０は、各セル１Ｐ，１Ｎに付設され、分流部７Ｐ，７Ｎ，８Ｐ，８Ｎのそれぞれに介装されている。図１には、正極セル１Ｐに付設されたバルブ機構２０（一箇所のみに符号を付す）のみを示す。このバルブ機構２０と同様のバルブ機構２０が負極セル１Ｎのそれぞれにも付設されている。
以下の説明では、正極循環路３Ｐの分流部７Ｐ，８Ｐに介装されたバルブ機構２０について主に述べる。
【００２３】
バルブ機構２０には、下記の上流機構２１および下流機構２２で一対の機構（機構対）が設けられている。
・上流機構２１：正極流入路４Ｐの分流部７Ｐに介装された機構
・下流機構２２：正極流出路５Ｐの分流部８Ｐに介装された機構
上流機構２１および下流機構２２は、配置箇所が相違する点を除いて、同様に構成されている。
【００２４】
バルブ機構２０は、弁体の開閉作動によって閉状態と開状態とに切り替えられる。
閉状態のバルブ機構２０は、分流部７Ｐ，８Ｐにおいて、弁体を挟んで上流側と下流側とに正極電解液が物理的に分断する。弁体やこの弁体が設けられたバルブ機構２０は、その上流側と下流側とに分断される正極電解液の導電を遮断するために、絶縁性を有する。
一方、開状態のバルブ機構２０によれば、分流部７Ｐ，８Ｐにおいて、正極電解液が分断されることなく連続的に存在する。
【００２５】
すなわち、バルブ機構２０は、導電性に関して言えば、閉状態では分流部７Ｐ，８Ｐにおける正極電解液を介した導電を遮断し、開状態では分流部７Ｐ，８Ｐにおける正極電解液を介した導電の遮断を解除する。正極電解液の流通に関して言えば、閉状態では分流部７Ｐ，８Ｐにおける電解液の流通を遮断し、開状態では分流部７Ｐ，８Ｐにおける電解液の流通を許容する。
【００２６】
さらに、漏れ電流を抑える制御を実施するための構成として、電圧センサ２９が設けられている。
電圧センサ２９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、電圧を検出する制御要素である。ここでは、セル１Ｐ，１Ｎの各電圧（電位）を検出する電圧センサ２９（図1では正極セル１Ｐの電圧を検出する電圧センサ２９のみを示す）を例示する。なお、隣接する同極のセル１Ｐ，１Ｎ間の電位差を検出する電圧センサ２９を用いてもよい。
電圧センサ２９は、つぎに説明する制御装置３０（制御部）に対して情報伝達可能に接続されている。
【００２７】
制御装置３０は、バルブ機構２０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。
【００２８】
上記の制御装置３０は、電圧センサ２９で検出された電圧（以下「検出電圧」と称する）Ｖの情報（検出信号）が入力され、フロー電池の稼働状態（電池稼働時）や停止状態（電池停止時）といった作動状態の情報も把握あるいは取得している。これらの入力系情報に基づいて、制御装置３０は、バルブ機構２０のそれぞれを作動させる信号（制御信号）を出力し、正極電解液を介した導電状態を制御する。
たとえば、バルブ機構２０が開状態に制御されるときには、上流機構２１および下流機構２２の双方が開状態に切り替えられる。一方、バルブ機構２０が閉状態に制御されるときには、上流機構２１および下流機構２２の双方が閉状態に切り替えられる。
【００２９】
本制御装置３０は、フロー電池の作動状態に応じて、稼働制御または停止制御を実施する。
稼働制御は、フロー電池が稼働状態である場合に実施される制御である。稼働制御では、検出電圧Ｖに基づいて、択一制御または非択一制御が実施される。
択一制御は、各正極セル１Ｐの検出電圧Ｖに互いに等しい電圧が無いときに実施される。すなわち、等電位の正極セル１Ｐが存在しないときに、択一制御が実施される。択一制御では、一つのバルブ機構２０だけが開状態に切り替えられ、他のバルブ機構２０は閉状態に切り替えられる。
【００３０】
このようにバルブ機構２０が択一的に開状態に切り替えられる択一制御では、下記の表１に一例を挙げるように、開状態のバルブ機構２０が順繰りに変更される。
表１では、「○」が開状態を意味し、「×」が閉状態を意味する。この表１には、複数の正極セル１Ｐとして六つのセルＡ〜Ｆを例示する。セルＡ〜Ｆに付設された各バルブ機構２０は、各タイミングＴ1〜Ｔ6で択一的に開状態に切り替えられる。すなわち、タイミングＴ1〜Ｔ6を一周期とする開閉周期でバルブ機構２０が開閉制御される。
【００３１】
【表１】
2020191212.tif 000003
【００３２】
非択一制御は、各正極セル１Ｐの検出電圧Ｖに互いに等しい電圧が有るときに実施される。すなわち、等電位の正極セル１Ｐが存在するときに、非択一制御が実施される。非択一制御では、全てのバルブ機構２０のうち、等電位の正極セル１Ｐに付設された一部のバルブ機構２０が開状態に切り替えられ、等電位ではない正極セル１Ｐに付設された他部のバルブ機構２０が閉状態に切り替えられる。
【００３３】
この非択一制御では、下記の表２に例を挙げるように、開状態のバルブ機構２０が順繰りに変更される。表２では、表１と同様に、「○」が開状態を意味し、「×」が閉状態を意味し、六つのセルＡ〜Ｆを例示する。
表２に例示するセルＡ〜Ｆは、セルＡ,Ｂの検出電圧ＶIが等しく、セルＣ,Ｄの検出電圧ＶIIが等しく、セルＥ,Ｆの検出電圧ＶIIIが等しい。さらに、検出電圧ＶI，ＶII，ＶIIIは互いに異なる。言い換えれば、セルＡ，Ｂが第一の等電位をなし、セルＣ,Ｄが第二の等電位をなし、セルＥ,Ｆが第三の等電位をなし、三種の等しい電圧ＶI，ＶII，ＶIIIがセルＡ〜Ｆに印加された状態である。
【００３４】
【表２】
2020191212.tif 000004
【００３５】
表２のような場合に、タイミングＴ1′では、第一の等電位をなすセルＡ，Ｂが双方とも開状態に切り替えられ、他のセルＣ〜Ｆが閉状態に切り替えられる。つづいて、タイミングＴ2′では、第二の等電位をなすセルＣ，Ｄが双方とも開状態に切り替えられ、他のセルＡ，Ｂ，Ｅ，Ｆが閉状態に切り替えられる。そして、タイミングＴ3′では、第三の等電位をなすセルＥ，Ｆが双方とも開状態に切り替えられ、他のセルＡ〜Ｄが閉状態に切り替えられる。
【００３６】
さらに、セルＡ,Ｂの検出電圧ＶIが等しく、セルＣ〜Ｅの検出電圧ＶIIが等しく、セルＦの検出電圧ＶIIIと等しい他のセルは存在しない場合であって、検出電圧ＶI，ＶII，ＶIIIが互いに異なる場合には、非択一制御と択一制御とが交互に実施される。具体的には、下記の表３に示すようにタイミングＴ1″，Ｔ2″では非択一制御が実施され、タイミングＴ3″では択一制御が実施される。
【００３７】
【表３】
2020191212.tif 000005
【００３８】
仮に、各正極セル１Ｐの検出電圧が全て等しい際には、バルブ機構２０の全部が開状態に切り替えられる。
そのほか、稼働制御で順繰りに開状態とされるバルブ機構２０の開閉周期は、検出電圧Ｖ，フロー電池に要求される出力などの諸条件に基づいて可変であってもよいし、予め設定された周期に固定されていてもよい。また、正極循環路３Ｐのバルブ機構２０と負極循環路３Ｎのバルブ機構２０とで開閉周期と相違していてもよい。
【００３９】
停止制御は、フロー電池が停止状態である場合に実施される制御である。この停止制御では、フロー電池において一時的に停止された休止状態（電池休止時）で全閉制御が実施され、その他の状態では全開制御が実施される。全閉制御では、バルブ機構２０の全てを閉状態に切り替える。全開制御では、バルブ機構２０の全てを開状態に切り替える。
なお、ここでいう「その他の状態」には正極電解液を交換する作業をする状態が含まれ、この交換作業状態は休止状態に含まれないものとする。
【００４０】
［２．フローチャート］
つぎに、図２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。ここで説明する制御は、所定周期で繰り返し実施される。
はじめに、検出電圧Ｖやフロー電池の作動状態などの各種情報を取得する（ステップＳ１０）。
【００４１】
その後、稼働状態や停止状態といったフロー電池の作業状態を判定する（ステップＳ２０，Ｓ３０）。
フロー電池が稼働状態である場合には、検出電圧Ｖに等しい電圧が有るか無いかを判定する（ステップＳ２２）。検出電圧Ｖに等しい電圧が無いときには（ステップＳ２２の肯定判定）、択一制御を実施する（ステップＳ２４）。検出電圧Ｖに等しい電圧が有るときには（ステップＳ２２の否定判定）、非択一制御を実施する（ステップＳ２６）。そして、本制御周期を終了する（エンド）。
【００４２】
フロー電池が停止状態である場合には（ステップＳ２０の否定判定）、休止状態であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。休止状態であるときには（ステップＳ３０の肯定判定）、全閉制御を実施する（ステップＳ３２）。休止状態ではないその他の状態であるときには、全開制御を実施する（ステップＳ３４）。そして、本制御周期を終了する（エンド）。
【００４３】
［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。
稼働状態のフロー電池においてバルブ機構２０の少なくとも一部が閉状態に切り替えられると、閉状態のバルブ機構２０で電解液を介した漏れ電流を遮断することができる。よって、フロー電池の出力効率低下を抑制することができる。
なお、開状態のバルブ機構２０によれば、セル１Ｐ，１Ｎに対して電解液の流入，流出させることができる。このようにしてセル１Ｐ，１Ｎの電解液を新品に入れ替えることで、フロー電池の容量を回復させることができる。
【００４４】
バルブ機構２０に設けられた上流機構２１および下流機構２２の双方が閉状態に切り替えられることで、セル１Ｐ，１Ｎに対して上流側および下流側のそれぞれにおいて電解液を介した漏れ電流を遮断することができる。よって、フロー電池の出力効率低下を確実に抑制することができる。
稼働状態のフロー電池において、同極のセル１Ｐ，１Ｎにおいて等しい検出電圧Ｖが存在するときには、同極のセル１Ｐ，１Ｎ間には電圧の差が無い。このように等電位のセル１Ｐ，１Ｎに付設された一部のバルブ機構２０のみが開状態に切り替えられる非択一制御が実施されると、電解液を介した漏れ電流を招くことなく、等電位の各セル１Ｐ，１Ｎに対して電解液を流入，流出させることができる。よって、フロー電池の出力向上に寄与する。
【００４５】
稼働状態のフロー電池において、同極のセル１Ｐ，１Ｎにおいて等しい検出電圧Ｖが存在しないときであっても、択一的にバルブ機構２０が開状態に切り替えられる択一制御が実施されることで、電解液を介した漏れ電流の発生を防ぐことができる。よって、フロー電池の出力効率低下を確実に抑えることができる。
非択一制御や択一制御の稼働制御では、バルブ機構２０が順繰りに開状態に切り替えられることから、セル１Ｐ，１Ｎの各電解液を入れ替えることができる。この点からも、フロー電池の出力効率低下の抑制することができる。
【００４６】
一方、休止状態のフロー電池において全てのバルブ機構２０が閉状態に切り替えられる全閉制御が実施されることで、フロー電池の自己放電を抑えることができる。
なお、セル１Ｐ，１Ｎが直列に接続されていることから、フロー電池の出力電圧を高めることができる。直接接続のセル１Ｐ，１Ｎでは、同極のセル１Ｐ，１Ｎ間に印加される電位差に応じた漏れ電流の発生を招くおそれがあるものの、この漏れ電流を閉状態のバルブ機構２０で遮断することができる。よって、フロー電池の出力電圧の向上および出力効率低下の抑制を両立することができる。
そのほか、稼働状態や休止状態ではないその他の状態のフロー電池において全てのバルブ機構２０が開状態に切り替えられることで、バルブ機構２０の設けられていない既存のフロー電池と同様に、電解液を交換する作業をはじめとしたメンテナンス作業が可能である。
【００４７】
［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。
【００４８】
たとえば、非択一制御を実施するための条件には、検出電圧が等しい電圧があることに限らず、検出電圧の差が所定電圧（所定電位差）以下であることが用いられてもよい。ここでいう「所定電圧」は、電圧センサの定格や電解液の導電性などを考慮して予め実験的または経験的に設定される。このように非択一制御の制御条件が緩和されることで、セルの電解液の入れ替えが促進され、フロー電池の出力効率低下を抑制することができる。
【００４９】
また、バルブ機構の制御に関し、稼働制御および停止制御の何れか一方の実施を省略してもよいし、他の内容の制御を実施してもよい。
電圧センサのほかに、セルあるいはフロー電池の出力電流を検出する電流センサを追加し、電流センサで検出された電流をバルブ機構の制御に用いてもよい。一方、電圧センサや電流センサを省略してもよい。電圧センサが省略された場合には、稼働制御では非択一制御が省略されて択一制御のみが実施される。
【００５０】
さらに、制御装置を省略してもよい。たとえば、フロー電池の作動状態に応じて、メカニカルな機構あるいは手動でバルブ機構が開状態または閉状態に切り替えられてもよい。
なお、バルブ機構は、複数の分流部に対して少なくとも一部に設けられていればよい。このようにバルブ機構の設置数が抑えられた場合には、漏れ電流の遮断性が低下しうるものの、簡素な構成とすることができ、装置コストを低減させることができる。
【００５１】
あるいは、電解液を介した導電を遮断する閉状態と電解液の流通を許容する開状態とに切り替えられる機構であれば、バルブ機構に限らず、他の開閉機構を用いてもよい。たとえば、開状態で電解液を噴射し、閉状態で電解液の噴射を停止するインジェクション機構（開閉機構）をバルブ機構に代えて用いてもよい。
そのほか、直列接続のセルに限らず、並列接続のセルがフロー電池に設けられていてもよい。
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。
【００５２】
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２Ｐの内部には正極系の固体活物質が保持され、負極タンク２Ｎ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。液体ではなく気体をメディエータとするタイプのフロー電池も存在する。
【符号の説明】
【００５３】
１    電極セル
１Ｐ    正極セル
１Ｎ    負極セル
２    タンク（貯留部）
２Ｐ    正極タンク
２Ｎ    負極タンク
３    循環路
３Ｐ    正極循環路
３Ｎ    負極循環路
４Ｐ    正極流入路（マニホールド）
４Ｎ    負極流入路（マニホールド）
５Ｐ    正極流出路（マニホールド）
５Ｎ    負極流出路（マニホールド）
６Ｐ，６Ｎ，９Ｐ，９Ｎ    本流部
７Ｐ，７Ｎ    分流部（流入路）
８Ｐ，８Ｎ    分流部（流出路）
１０，１１    ポンプ
２０    バルブ機構（開閉機構）
２１    上流機構
２２    下流機構
２９    電圧センサ
３０    制御装置
Ｓ    分離膜
【図１】
2020191212.tif 000006
【図２】
2020191212.tif 000007