(57)【要約】【課題】屋外設置されることを考慮して、雨が侵入しないケーシング内に、蓄電池及びこの電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部を配置した蓄電装置を提供する。この場合、蓄電池とこの交流電力供給制御部とが、それぞれケーシング内の分離された領域に配置されると共に、交流電力供給制御部の放熱効果が促進される構成とすることによって、動作が安定し、且つ蓄電池が発火または爆発したときでも、それによって交流電力供給制御部が損傷を受けることがない防爆構成とする。【解決手段】周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の空間に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と前記リチウムイオン電池の充電ユニットが、前記左右空間の一方の空間に上下に分かれて配置され、前記左右空間の他方の空間には、この電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して配置された蓄電装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の空間に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と前記リチウムイオン電池の充電ユニットが、前記左右空間の一方の空間に上下に分かれて配置され、前記左右空間の他方の空間には、この電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して配置されたことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記交流電力供給制御部は、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を所定の電力系統に対応した所定周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記交流電力を前記所定の電力系統への供給制御を行うスイッチング部とを備え、前記ＤＣ／ＡＣ変換部と前記スイッチング部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記放熱空間の空気を攪拌するファンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
商用電力を家庭内配線へ配電する分電盤と、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と、前記商用電力にて前記リチウムイオン電池を充電する充電ユニットと、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を商用電力に対応した所定周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、太陽電池から供給される直流電圧を高くする昇圧ユニットと、更に、前記家庭内配線への前記交流電力の供給制御、前記充電ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御、及び前記昇圧ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御を行うスイッチング部と、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングとを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の縦長空間に区画され、前記リチウムイオン電池と前記充電ユニットが前記左右の縦長空間の一方の縦長空間に上下に分かれて配置され、前記左右の縦長空間の他方の縦長空間に、前記分電盤、前記ＤＣ／ＡＣ変換部、前記昇圧ユニットが、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記分電盤の背面には前記スイッチング部が配置されたことを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直方体状のケーシング内にリチウムイオン電池及びこの電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部を配置した蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
矩形パネル状の太陽電池の一方側の面に断熱材を介して蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が取り付けられた太陽電池発電システムがある（特許文献１）。
【０００３】
このシステムを屋外設置用とする場合、雨からこれらを守るためにこれらをケーシングに収容する形態となるが、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が同じ側の面に配置されているため、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が同じ空間に収容されることとなり、これらから発生する熱によって、蓄電池、蓄電池監視回路、及び双方向電力変換回路が高温となり好ましくない。また、蓄電池にリチウムイオン電池を採用する場合は、リチウムイオン電池は、複数のセルが一体に箱詰めされてリチウムイオン電池を構成するため、このセルの一つが劣化して発火または過充電にてセルの電池バランスが崩れて発火したとき等では、その影響が蓄電池監視回路や双方向電力変換回路へも直接及び、これらが損傷を受けることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８１５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み、屋外設置されることを考慮して、雨が侵入しないケーシング内に、蓄電池及びこの電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部を配置した蓄電装置を提供する。この場合、蓄電池とこの交流電力供給制御部とが、それぞれケーシング内の分離された領域に配置されると共に、交流電力供給制御部の放熱効果が促進される構成とすることによって、動作が安定し、且つ蓄電池が発火または爆発したときでも、それによって交流電力供給制御部が損傷を受けることがない、所謂、防爆構成である蓄電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明は、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の空間に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と前記リチウムイオン電池の充電ユニットが、前記左右空間の一方の空間に上下に分かれて配置され、前記左右空間の他方の空間には、この電池から交流電力を供給する交流電力供給制御部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して配置されたことを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明において、前記交流電力供給制御部は、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を所定の電力系統に対応した所定周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記交流電力を前記所定の電力系統への供給制御を行うスイッチング部とを備え、前記ＤＣ／ＡＣ変換部と前記スイッチング部が、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記放熱空間の空気を攪拌するファンを設けたことを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、商用電力を家庭内配線へ配電する分電盤と、複数のセルが一体に箱詰めされたリチウムイオン電池と、前記商用電力にて前記リチウムイオン電池を充電する充電ユニットと、前記リチウムイオン電池から供給される直流電力を商用電力に対応した所定周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、太陽電池から供給される直流電圧を高くする昇圧ユニットと、更に、前記家庭内配線への前記交流電力の供給制御、前記充電ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御、及び前記昇圧ユニットによる前記リチウムイオン電池の充電制御を行うスイッチング部と、周囲が金属板で囲まれた直方体状のケーシングとを備え、前記ケーシング内が壁にて左右の縦長空間に区画され、前記リチウムイオン電池と前記充電ユニットが前記左右の縦長空間の一方の縦長空間に上下に分かれて配置され、前記左右の縦長空間の他方の縦長空間に、前記分電盤、前記ＤＣ／ＡＣ変換部、前記昇圧ユニットが、前記他方の空間の壁面との間に放熱空間を存して上下に分かれて配置され、前記分電盤の背面には前記スイッチング部が配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、屋外設置されることを考慮して、雨が侵入しないケーシング構造とした場合、蓄電池とこの交流電力供給制御部とが、壁によってそれぞれケーシング内の分離された領域に配置されることにより、何らかの原因によってリチウムイオン電池が発火または爆発したときでも、それによって交流電力供給制御部が損傷を受けることがなく、損傷少なくできるものとなる。また、交流電力供給制御部から発生する熱は、その空間の壁面との間に放熱空間が形成されているため、交流電力供給制御部から発生する熱は、この放熱空間へ放散されると共に、この放熱空間の壁面から外部へ放散され、交流電力供給制御部の温度上昇を抑制でき、屋外設置される蓄電装置として、安定した動作の得られるものとなる。
【００１０】
また、放熱空間は、ファンの設置領域としても機能し得るため、それによって放熱空間の空気を攪拌することにより、放熱空間の壁を介した外部の空気との熱交換が促進され、交流電力供給制御部が安定動作を維持できる温度状態に保つことができるものとなる。
【００１１】
また、リチウムイオン電池が太陽電池と商用電源との少なくともいずれか一方から充電されるようにした蓄電装置とする場合、一つの直方体状のケーシング内に、リチウムイオン電池、充電ユニット、分電盤、ＤＣ／ＡＣ変換部、昇圧ユニット、及びスイッチング部を収容する蓄電装置とする場合も、リチウムイオン電池及びその充電ユニットが収容される区画と、その他が収容される区画が分離された領域となるため、何らかの原因によってリチウムイオン電池が発火または爆発したときでも、それによって他方空間に収容された部分の損傷を防止できる。また、ＤＣ／ＡＣ変換部等から発生する熱は、その空間の壁面との間に放熱空間が形成されているため、この熱はこの放熱空間へ放散されると共に、この放熱空間の壁面から外部へ放散され、ＤＣ／ＡＣ変換部等の温度上昇を抑制でき、屋外設置される蓄電装置として、防爆構成であって安定した動作の得られるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る蓄電装置の内部配置を示す正面斜視図である。
【図２】本発明に係る蓄電装置の内部配置を示す背面斜視図である。
【図３】本発明に係る蓄電装置の内部配置を示す正面図である。
【図４】本発明に係る蓄電装置の内部配置を示す図３の右側面図である。
【図５】本発明に係る蓄電装置の内部配置を示す図３の左側面図である。
【図６】ケーシングの前面の金属板を取り外した状態での図５における各部の配置と放熱状態を示す説明用拡大図である。
【図７】本発明に係る蓄電装置のＤＣ／ＡＣ変換部の支持状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る蓄電装置の昇圧ユニットの支持状態を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る蓄電装置の分電盤とファンの支持状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る蓄電装置の一つの電力供給系統図である。
【図１１】本発明に係る蓄電装置がリチウムイオン電池を２個備えた場合の内部配置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る蓄電装置１の実施例を図に基づき説明する。本発明の蓄電装置１は、周囲が金属板２Ｂで囲まれた直方体状のケーシング２を備え、ケーシング２内が金属板の壁３にて左右の空間４、５に区画され、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池６とリチウムイオン電池６の充電ユニット７が、左右空間４、５の一方の空間（図３では右側空間５）に上下に分かれて配置され、左右空間４、５の他方の空間（図３では左側空間４）には、この電池６から交流電力を供給する交流電力供給制御部８が、この他方の空間（図３では左側空間４）を形成する壁面９との間に放熱空間１０を存して配置されたものである。
【実施例１】
【００１４】
これを以下に具体的に説明する。図１乃至図４において、直方体状のケーシング２は、断面Ｌ字状等の複数の金属製支柱２Ａが縦方向と横方向に組み合わされて直方体状の骨格を形成し、これの前面、背面、左右側面、および底面を覆うように、平板状の金属板２Ｂが金属製支柱２Ａにネジ等によって取り付けられた構成である。このようにして構成されたケーシング２は、その前面、背面、左右側面、および底面が完全に覆われた状態であり、内部へ雨が侵入しない構成であるが、内部の温度上昇を低下させるためには、雨は侵入しないが空気の流通は行なわれるように、特別な通気部を形成した構成（例えば、蓋付きのスリット構造）であってもよい。
【００１５】
ケーシング２内の直方体状空間は、金属板で形成した壁３にて左右の空間４、５に区画され、左右空間４、５の一方の空間（図３では右側空間５）には、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池６と、リチウムイオン電池６の充電ユニット７が、上下に分かれて配置されている。右側空間５は、金属製の棚板１１Ａ、１１Ｂによって上下３段の収容室５Ａ、５Ｂ、５Ｃに区画され、重量の大きいリチウムイオン電池６が、最下段の収容室５Ａに載置収容され、その上の収容室５Ｂに充電ユニット７が載置収容されている。
【００１６】
また、左右空間４、５の他方の空間（図３では左側空間４）には、リチウムイオン電池６から交流電力を供給するよう制御動作する交流電力供給制御部８が、左側空間４を取り囲む壁面９との間に放熱空間１０を存して配置されている。交流電力供給制御部８は、リチウムイオン電池６から供給される直流電力を所定の電力系統に対応した所定周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部１２と、前記交流電力を所定の電力系統への供給制御を行うスイッチング部１３とを備えている。ＤＣ／ＡＣ変換部１２とスイッチング部１３が、左側空間４の壁面９との間に放熱空間１０を存して上下に分かれて配置され、放熱空間１０の空気を攪拌するファン１４を設けている。上記所定の電力系統は、実施例では、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電力３０を利用する家庭内配線３２としている。
【００１７】
ＤＣ／ＡＣ変換部１２とスイッチング部１３は、左側空間４の左右部分に位置する支柱２Ａまたはこれに支持された前後方向支持棒１５に略水平に渡る左右方向支持棒１６に、直接または間接的に支持されている。
【００１８】
実施例で示す蓄電装置１は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電力３０を家庭内配線３２へ配電する配線と、ケーシング２外に設置した太陽電池（太陽電池パネルともいう）３１から供給される直流電圧を昇圧してリチウムイオン電池を充電する配線を備えている。このため、ケーシング２内の左側空間４には、ＤＣ／ＡＣ変換部１２とスイッチング部１３の他に、電力メータ３４を通った５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電力３０を各ブレーカを介して家庭内配線３２へ配電する分電盤３３と、太陽電池３１から供給される直流電圧を高くする昇圧ユニット３５が収容されている。これらの配置は、左側空間４の下部において昇圧ユニット３５が左右方向支持棒１６に支持され、左側空間４の中間部においてＤＣ／ＡＣ変換部１２が左右方向支持棒１６に支持され、左側空間４の上部において分電盤３３が左右方向支持棒１６に支持され、分電盤３３の背面にスイッチング部１３の配線基板１３Ａが取り付けられている。
【００１９】
上記の配置によって、昇圧ユニット３５、ＤＣ／ＡＣ変換部１２、及び分電盤３３は、左側空間４を取り囲む壁面９との間に放熱空間１０を存して配置された状態である。充電ユニット７、ＤＣ／ＡＣ変換部１２、分電盤３３、及び昇圧ユニット３５は、夫々ケースに収容されたボックスタイプであり、それぞれ内部の保守・点検・操作等のために、前面が開閉蓋にて開閉できる構成である。このため、ケーシング２の前面板２Ｂは、内部の保守・点検・操作等のために、支柱２Ａにネジにて着脱自在に取り付けられている。
【００２０】
ＤＣ／ＡＣ変換部１２、スイッチング部１３、分電盤３３、および昇圧ユニット３５は、内部の保守・点検・操作等を考慮し、またこれらから発生する熱の影響およびその熱の放散を考慮して、左側空間４は、前後に仕切る金属製の仕切り板３６によって前空間４Ａと後空間４Ｂに区画され、この仕切り板３６の前面側に、昇圧ユニット３５、ＤＣ／ＡＣ変換部１２、および分電盤３３の前面が位置し、これらの内部の保守・点検・操作等をし易くしている。ＤＣ／ＡＣ変換部１２、スイッチング部１３、分電盤３３、および昇圧ユニット３５のうち、熱発生が大きいのはＤＣ／ＡＣ変換部１２と昇圧ユニット３５であるため、これらから発生する熱は、仕切り板３６によって後空間４Ｂへ放散される状態となる。仕切り板３６の後側の後空間４Ｂには、前後方向支持棒１５または左右方向支持棒１６にファン１４が取り付けられている。ファン１４は図では２個であるが、１個設置、または３個を上下に間隔を存して配置してもよい。
【００２１】
これに関して、図７にはＤＣ／ＡＣ変換部１２の支持状態を示している。ＤＣ／ＡＣ変換部１２は、そのケースの後面に形成した下面開口の係止部１２Ｂに、左右方向支持棒１６に取り付けた上向きフック４１が入り込むように係止することにより、ＤＣ／ＡＣ変換部１２の重量を利用してＤＣ／ＡＣ変換部１２が保持される取り付け構造である。ＤＣ／ＡＣ変換部１２のケースの上面と下面には、後空間４Ｂに臨む位置に放熱用の孔１２Ａが形成されており、ＤＣ／ＡＣ変換部１２の熱は、この放熱用の孔１２Ａから後空間４Ｂに放出され、ファン１４によって攪拌される。また、昇圧ユニット３５は、図８に示すように、後空間４Ｂに臨む位置でそのケース後面に、複数の縦方向フィン３５Ａが横に空気循環間隔を存して並列配置されており、昇圧ユニット３５の熱は、このフィン３５Ａから後空間４Ｂに放出され、ファン１４によって攪拌される。
【００２２】
そして、図９には、分電盤３３の支持状態とファン１４の支持状態を示している。仕切り板３６の前側の前空間４Ａには、分電盤３３が前後方向支持棒１５または左右方向支持棒１６に取り付けられて配置され、仕切り板３６の後側の後空間４Ｂには、前後方向支持棒１５または左右方向支持棒１６に取り付けられたスイッチング部１３とファン１４が配置され、ファン１４によってこの後空間４Ｂの空気を攪拌して、後空間４Ｂの周囲壁である金属板２Ｂと外気との熱交換を促進して、後空間４Ｂの温度を５０〜６０℃程度に押えるようにしている。これによって、ＤＣ／ＡＣ変換部１２、スイッチング部１３、分電盤３３、および昇圧ユニット３５は、安定動作を維持できる状態となる。
【００２３】
なお、金属板２Ｂと外気との熱交換を促進するために、後空間４Ｂの背面側の金属板２Ｂには、複数の縦方向フィン４０が横に空気循環間隔を存して並列配置されており、これによって後空間４Ｂの熱はフィン４０から後空間４Ｂの背面側の金属板２Ｂを通して外気へ放散される。
【００２４】
このような構成において、スイッチング部１３は、ＤＣ／ＡＣ変換部１２が家庭内配線３２へ供給する交流電力の供給制御と、充電ユニット７によるリチウムイオン電池６の充電制御と、昇圧ユニット３５によるリチウムイオン電池６の充電制御を行うスイッチ動作をする。このため、図６に示すように、スイッチング部１３は、２４時間タイマ３７によってスイッチ動作時刻が制御され、昼間時間と定めた時間においては、リチウムイオン電池６から供給される直流電力を交流電力とするＤＣ／ＡＣ変換部１２は、その交流電力を家庭内配線３２へ供給することがなく、また、分電盤３３を通った商用電力３０の交流電力を直流電力とするＡＣ／ＤＣ変換部３８は、その直流電力を充電ユニット７へ供給することがないように制御する。
【００２５】
また、昼間時間と定めた時間においては、スイッチング部１３は、昇圧ユニット３５が太陽電池３１から供給される直流電圧を高くする動作状態に制御し、太陽電池３１から供給される直流電圧によってリチウムイオン電池６が充電される。なお、スイッチング部１３は、検出手段（図示せず）によってリチウムイオン電池６の満充電状態を検知したとき、昇圧ユニット３５を不作動状態として、リチウムイオン電池６の過充電を防止する。
【００２６】
また、スイッチング部１３は、２４時間タイマ３７によって、昼間時間以外の夜間時間と定めた時間においては、ＤＣ／ＡＣ変換部１２が、その交流電力を家庭内配線３２へ供給する状態とする。また、夜間では、太陽電池３１が実質機能しないため、リチウムイオン電池６の充電は、商用電力３０によってＡＣ／ＤＣ変換部３８を通して充電されるようにし、昇圧ユニット３５を通した充電回路が遮断するように、スイッチング部１３は動作する。
【００２７】
図１１には、ケーシング２内の左右空間４、５の一方の空間（図３では右側空間５）に、複数のセルが一体に箱詰めされた公知のリチウムイオン電池６が、上下２個配置した構成を示している。このため、右側空間５には、重量の大きいリチウムイオン電池６が、最下段の収容室５Ａと中段の収容室５Ｂに載置収容され、最上部の収容室５Ｃに充電ユニット７が載置収容されている。これに対応して、図１０には、追加されたリチウムイオン電池６を点線で示している。その他の部分は、図１乃至図１０に示すものと同じであるため、図１１には図１乃至図１０に示す同じ箇所を同じ符号で示している。
【００２８】
なお、蓄電装置１は、移動を容易とするために、ケーシング２の底部にキャスタ３９を取り付けている。このキャスタ３９は公知のストッパ装置（図示せず）を備えており、蓄電装置１を所定場所へ移動した状態で、このストッパ装置によってその場所へ留まらせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る蓄電装置は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・・・蓄電装置
２・・・・・ケーシング
２Ａ・・・・金属製支柱
２Ｂ・・・・平板状の金属板
３・・・・・壁
３Ａ・・・・冷媒貯留部
４・・・・・左側空間
４Ａ・・・・前空間
４Ｂ・・・・後空間
５・・・・・右側空間
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・・収容室
６・・・・・リチウムイオン電池
７・・・・・充電ユニット
８・・・・・交流電力供給制御部
９・・・・・左側空間４を取り囲む壁面
９Ａ・・・・内側パイプ
１０・・・・放熱空間
１１Ａ、１１Ｂ・・・・金属製の棚板
１２・・・・ＤＣ／ＡＣ変換部
１３・・・・スイッチング部１３
１４・・・・ファン
１５・・・・前後方向支持棒
１６・・・・左右方向支持棒
３０・・・・商用電力
３１・・・・太陽電池
３２・・・・家庭内配線
３３・・・・分電盤
３４・・・・電力メータ
３５・・・・昇圧ユニット
３６・・・・仕切り板
３７・・・・タイマ
３８・・・・ＡＣ／ＤＣ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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