(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レドックスフロー電池のセルに用いられる枠体であって、
前記枠体の内側に形成された開口と、
電解液が流通するマニホールドと、
前記マニホールドと前記開口とを接続し、前記マニホールドと前記開口との間で前記電解液の流路を形成するスリットとを備え、
前記スリットは、少なくとも１つの曲部を有し、
少なくとも１つの前記曲部の曲率半径が２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である枠体。
【請求項２】
前記スリットは、前記曲部のうち、最も前記開口側に位置する曲部と前記開口との間に、曲率半径が２００ｍｍ超の接続部を有する請求項１に記載の枠体。
【請求項３】
前記接続部の長さが５．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である請求項２に記載の枠体。
【請求項４】
前記スリットの深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の枠体。
【請求項５】
前記スリットの幅が０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の枠体。
【請求項６】
互いに対向する一対の長片と、前記長片の端部同士を繋ぐ一対の短片とを有し、
前記長片に、少なくとも１つの前記曲部が形成されている請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の枠体。
【請求項７】
互いに対向する一対の長片と、前記長片の端部同士を繋ぐ一対の短片とを有し、
前記長片と前記短片とが交差する角部に、少なくとも１つの前記曲部が形成されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の枠体。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の枠体と、
前記枠体の開口に嵌め込まれる双極板とを備え、
前記枠体及び前記双極板により前記枠体の内側にチャンバーが形成されているレドックスフロー電池用セルフレーム。
【請求項９】
請求項８に記載のレドックスフロー電池用セルフレームを備えるレドックスフロー電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レドックスフロー電池のセルに用いられる枠体、レドックスフロー電池用セルフレーム及びレドックスフロー電池に関する。特に、枠体に設けられたスリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できるレドックスフロー電池用セルの枠体に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の蓄電池の一つとして、レドックスフロー電池（以下、「ＲＦ電池」と呼ぶ場合がある）が知られている（特許文献１、２を参照）。レドックスフロー電池の用途としては、負荷平準化用途の他、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用途などが挙げられる。【０００３】
ＲＦ電池は、正極電解液及び負極電解液に酸化還元により価数が変化する金属イオン（活物質）を含有する電解液を使用して充放電を行う電池である。図９に、正極電解液及び負極電解液に活物質となるＶイオンを含有するバナジウム電解液を使用したバナジウム系ＲＦ電池３００の動作原理図を示す。図９中の電池セル１００内の実線矢印は充電反応を、破線矢印は放電反応をそれぞれ示す。【０００４】
ＲＦ電池３００は、水素イオンを透過させるイオン交換膜１０１で正極セル１０２と負極セル１０３とに分離されたセル１００を備える。正極セル１０２には正極電極１０４が内蔵され、かつ正極電解液を貯留する正極電解液用タンク１０６が導管１０８，１１０を介して接続されている。一方、負極セル１０３には負極電極１０５が内蔵され、かつ負極電解液を貯留する負極電解液用タンク１０７が導管１０９，１１１を介して接続されている。そして、ポンプ１１２，１１３により、各タンク１０６，１０７に貯留される電解液をセル１００（正極セル１０２及び負極セル１０３）に循環流通させて、充放電を行う。【０００５】
上記ＲＦ電池３００には、通常、複数のセル１００が積層されたセルスタックを備える構成が利用されている。図１０は、セルスタックの概略構成図である。図１０に例示するセルスタック１０Ｓは、矩形枠状の枠体２２の内側に双極板２１が設けられたセルフレーム２０、正極電極１０４、イオン交換膜１０１、及び負極電極１０５をそれぞれ複数積層してなり、その積層体を２枚のエンドプレート２５０で挟み込んで締め付けることで形成されている。枠体２２は、その内側に開口が形成されており、セルフレーム２０は、枠体２２の開口に双極板２１が嵌め込まれることによって枠体２２の内側に凹部が形成されている。具体的には、セルフレーム２０は、枠体２２の内周面及び双極板２１の表面により枠体２２の内側に凹部（チャンバー）２４が形成され、双極板２１の一面側に正極電極１０４が配置され、他面側に負極電極１０５が配置される。図１０に例示する枠体２２の場合、互いに対向する上下一対の長片と、長片の端部同士を連結する左右一対の短片とで構成される矩形枠状である。枠体２２の内側に形成されたチャンバー２４には、電極（正極電極１０４又は負極電極１０５）が収納され、双極板２１と枠体２２とイオン交換膜１０１とで囲まれるチャンバー２４の内部空間がセル（正極セル又は負極セル）を構成する。上記セルスタック１０Ｓでは、図１０に示すように、隣接するセルフレーム２０の間に、イオン交換膜１０１を挟んで正負一対の電極１０４，１０５が配置されることにより、１つのセル（単セル）１００が形成されることになる。【０００６】
セルスタック１０Ｓにおける電解液の流通は、枠体２２に貫通して形成されたマニホールド２００、及び枠体２２の表面に形成され、マニホールド２００とチャンバー２４との間を接続するスリット２１０により行われる。スリット２１０の一端はマニホールド２００に繋がり、他端はチャンバー２４に繋がっている。図１０に例示するセルスタック１０Ｓでは、正極電解液は、給液マニホールド２０１から枠体２２の一面側（紙面表側）に形成された給液スリット２１１を介して正極電極１０４が収納されるチャンバー２４に供給され、このチャンバー２４内を流通し、排液スリット２１３を介して排液マニホールド２０３に排出される。同様に、負極電解液は、給液マニホールド２０２から枠体２２の他面側（紙面裏側）に形成された給液スリット２１２を介して負極電極１０５が収納されるチャンバーに供給され、排液スリット２１４を介してチャンバーから排液マニホールド２０４に排出される。セルフレーム２０間には、電解液の漏洩を抑制するため、枠体２２の外縁部に沿ってＯリングや平パッキンなどの環状のシール部材５０が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−８０６１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＲＦ電池では、スリット内に充電状態の電解液が満たされていると、スリット内の電解液を通じてシャント電流が流れ、シャント電流による損失（シャント電流損失）が生じる。このシャント電流を低減する手段の１つとして、電解液の流路となるスリットの長さを長くして、スリット内における電解液の電気抵抗を大きくすることが挙げられる。そこで、従来、シャント電流損失を低減する観点から、スリットの一部に曲部を設けることで、直線状のスリットに比較して、スリットの長さを長くする手段が採られる場合がある。「スリットの長さ」とは、セルフレーム（枠体）を平面視したとき、スリットの一端から他端までスリットに沿って測定した長さを意味する。【０００９】
スリットに曲部を設け、スリットの長さを長くするにしても限度があり、ＲＦ電池の運転時や待機時など、スリット内に電解液が満たされていれば、電解液にシャント電流が少なからず流れることになる。このシャント電流に起因して電解液が発熱し、電解液の温度が上昇する場合がある。特に、ＲＦ電池の待機時は、スリット内に電解液が留まっているため、電解液を流通させる運転時に比較して、スリット内で電解液の温度が上昇し易い。電解液の温度が上昇すると、電解液に析出物が生じることがあり、電解液が劣化するなど電池性能の低下を招く虞がある。また、電解液の温度上昇により、その熱によって枠体が軟化して変形するなど枠体（セルフレーム）にダメージを与える虞がある。したがって、スリット内の電解液の温度上昇を抑制するため、電解液の放熱を改善することが望まれる。【００１０】
また、ＲＦ電池用セルの枠体には、電解液が流通した際の液圧や熱膨張に起因して、枠体を構成する片の長手方向や幅方向に引張応力が作用し、この応力によって歪が生じる。特に、枠体のスリット形成部分は、厚みが薄いため歪が生じ易く、また、スリット断面の角部に応力集中が生じ易いなど、過度の応力が作用した場合、スリットを起点にクラックが発生し易い。したがって、スリット形成部分での歪の発生を抑制することが望まれる。「スリット断面」とは、電解液の流通方向に直交する断面を意味する。【００１１】
従来、シャント電流損失の低減を図るため、スリットの一部に曲部を設けることが提案されている。しかしながら、スリットの曲部の構成について、電解液の放熱性の向上及びスリット形成部分での歪の抑制を図る観点から、必ずしも十分な検討が行われていなかった。【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的の１つは、レドックスフロー電池用セルの枠体において、スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる枠体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様に係る枠体は、レドックスフロー電池のセルに用いられる枠体であって、前記枠体の内側に形成された開口と、電解液が流通するマニホールドと、前記マニホールドと前記開口とを接続し、前記マニホールドと前記開口との間で前記電解液の流路を形成するスリットとを備える。前記スリットは、少なくとも１つの曲部を有し、少なくとも１つの前記曲部の曲率半径が２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。【００１４】
本発明の一態様に係るレドックスフロー電池用セルフレームは、上記本発明の一態様に係る枠体と、前記枠体の開口に嵌め込まれる双極板とを備え、前記枠体及び前記双極板により前記枠体の内側にチャンバーが形成されている。【００１５】
本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、上記本発明の一態様に係るレドックスフロー電池用セルフレームを備える。
【発明の効果】
【００１６】
上記枠体は、スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。上記レドックスフロー電池用セルフレーム及びレドックスフロー電池は、セルを構成する枠体に設けられたスリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１に係る枠体の概略正面図である。
【図２】実施形態１に係る枠体を備えるセルフレームの概略正面図である。
【図３】実施形態１に係る枠体におけるスリットの断面形状を示す概略拡大断面図である。
【図４】実施形態２に係る枠体の概略正面図である。
【図５】実施形態３に係る枠体の概略正面図である。
【図６】試算例１の評価に用いたスリットのモデル図である。
【図７】試算例１において曲部の歪量を算出する方法を説明する図である。
【図８】試算例２の評価に用いたスリットのモデル図である。
【図９】レドックスフロー電池の動作原理図である。
【図１０】セルスタックの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本発明の実施形態の説明］
本発明者らは、枠体に設けられた曲部を有するスリットに関して、スリット内の電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる曲部の構成、特に、曲部の曲率半径について検討を試みた。そして、以下のような知見を得た。
【００１９】
シャント電流による発熱によってスリット内の電解液の温度が上昇した場合、電解液の熱は電解液が接するスリットの壁面から放熱され、冷却される。つまり、電解液からスリット壁面を介して枠体に熱が移動することによって、電解液の放熱が行われる。スリットの曲部の曲率半径が小さい場合、枠体平面における曲部の形成領域が小さいため、曲部形成部分において電解液の熱を枠体に逃し難く、熱がこもり易い。具体的には、枠体のスリット形成部分のうち曲部形成部分において、曲部の曲率半径の中心と曲部の一端及び他端とをそれぞれ結ぶ２つの線分と、曲部に沿った曲線とで囲まれる形成領域の面積（体積）が小さく、熱容量が小さいため、電解液からの放熱によって温度が早く上昇する。そのため、スリットの曲部の曲率半径が小さい場合は、電解液から枠体への放熱が十分に進まず、曲部形成部分で熱がこもり易い。したがって、スリットの曲部において、電解液の温度が上昇し易いため、電解液成分が析出したり、枠体が軟化するなどの悪影響が生じ易い。
【００２０】
一方、スリットの曲部の曲率半径が大きい場合、枠体に液圧や熱膨張に起因して引張応力が作用した際に、スリットの曲部において法線方向（スリットの幅方向）に作用する力の成分が大きくなる。具体的には、枠体を構成する片の一方向（例、長手方向）に応力が作用した場合、スリットの曲部では法線方向と接線方向の力の成分に分解される。枠体のスリット形成部分は、スリットの幅方向の力に対して歪が生じ易いため、スリットの曲部の曲率半径が大きい場合は、曲部形成部分において歪が生じ易く、クラックが発生し易い。
【００２１】
本発明者らは、上述の知見に基づいて、本発明を完成するに至った。最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００２２】
（１）本発明の一態様に係る枠体は、レドックスフロー電池のセルに用いられる枠体であって、前記枠体の内側に形成された開口と、電解液が流通するマニホールドと、前記マニホールドと前記開口とを接続し、前記マニホールドと前記開口との間で前記電解液の流路を形成するスリットとを備える。前記スリットは、少なくとも１つの曲部を有し、少なくとも１つの前記曲部の曲率半径が２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。
【００２３】
上記枠体によれば、スリットが少なくとも１つの曲部を有することで、直線状のスリットに比較して、スリットの長さを長くすることができ、スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できる。更に、曲部の曲率半径が上記範囲を満たすことで、スリット内の電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。具体的には、曲部の曲率半径が２．０ｍｍ以上であることで、枠体平面における曲部の形成領域が大きく、曲部形成部分において電解液の熱を枠体に逃し易いため、熱がこもり難い。したがって、電解液の放熱を改善でき、電解液の温度上昇を抑制できる。よって、電解液成分の析出を抑制したり、枠体の軟化、変形を抑制できる。
【００２４】
一方、曲部の曲率半径が２００ｍｍ以下であることで、枠体に液圧や熱膨張に起因して引張応力が作用した際に、スリットの曲部において法線方向（スリットの幅方向）と接線方向に力が分散されるため、曲部形成部分においてスリットの幅方向に作用する応力が小さくなる。したがって、スリット形成部分での歪の発生を抑制でき、クラックの発生を抑制できる。曲部の曲率半径は、例えば１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
（２）上記枠体の一形態として、上記スリットは、上記曲部のうち、最も上記開口側に位置する曲部と上記開口との間に、曲率半径が２００ｍｍ超の接続部を有することが挙げられる。
【００２６】
マニホールドからスリットを通ってチャンバーに電解液が導入される際、曲部を通過することによって電解液には遠心力（慣性）が作用することになる。この慣性により、チャンバーに導入される電解液の流れに乱れが生じることによって、チャンバー内における電解液の流量分布が不均一になる虞がある。上記形態によれば、曲部とチャンバーとなる開口との間に曲率半径が２００ｍｍ超（即ち、曲率が１／２００未満）の接続部を有することで、電解液が曲部を通過する際に受けた慣性を緩和でき、チャンバーに導入される電解液の流れの乱れを抑制できる。したがって、上記接続部によって、チャンバーに導入される電解液の流れの乱れを抑制する整流効果が得られる。チャンバー内における電解液の流量分布を均一化できる。
【００２７】
（３）上記枠体の一形態として、上記接続部の長さが５．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが挙げられる。
【００２８】
上記形態によれば、接続部の長さが５．０ｍｍ以上であることで、チャンバーに導入される電解液の流れの乱れを効果的に抑制でき、高い整流効果が得られる。一方、接続部の長さが２００ｍｍ以下であることで、枠体に液圧や熱膨張に起因して引張応力が作用した際に、スリットの接続部において全体に作用する応力が小さくなる。そのため、接続部形成部分において歪の発生を抑制でき、クラックの発生を抑制できる。接続部の長さは、例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
（４）上記枠体の一形態として、上記スリットの深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが挙げられる。
【００３０】
スリットの断面積が大きいほど、電解液が流通する際の圧力損失が小さくなる。上記形態によれば、スリットの深さが０．５ｍｍ以上であることで、スリットの幅を一定とした場合、断面積を大きくでき、圧力損失を低減できる。また、電解液の流量が一定の場合、断面積が大きいほど、電解液の流速が遅くなるため、電解液が曲部を通過する際の遠心力が小さくなることで、整流効果が向上する。一方、スリットの深さが１０ｍｍ以下であることで、枠体のスリット形成部分において厚みが薄くなることによる強度低下を抑制でき、液圧や熱膨張に起因する歪やクラックの発生をより抑制できる。また、スリットの深さが１０ｍｍ以下であることで、スリットに作用する応力が小さくなり、歪量を低減し易い。スリットの深さは、例えば１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。「スリットの深さ」とは、スリット断面において、スリットの開口部から底部までの垂直方向（即ち、枠体の厚さ方向）の長さを意味する。「スリットの幅」とは、スリット断面における開口部の幅を意味する。
【００３１】
（５）上記枠体の一形態として、上記スリットの幅が０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが挙げられる。
【００３２】
上記形態によれば、スリットの幅が０．５ｍｍ以上であることで、スリットの深さを一定とした場合、断面積が大きくなり、圧力損失を低減できる。また、上述したように、断面積が大きいほど、整流効果が向上する。一方、スリットの幅が２０ｍｍ以下であることで、枠体のスリット形成部分における強度低下を抑制でき、液圧や熱膨張に起因する歪やクラックの発生をより抑制できる。また、スリットの幅が２０ｍｍ以下であることで、スリット内の電解液の発熱量を抑えることができ、電解液の温度上昇を抑制し易い。その他、スリットの幅を２０ｍｍ以下とすることで、枠体のスリット形成部分を小さくできるため、枠体、延いてはセルフレームを小型化できる。スリットの幅は、例えば１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
（６）上記枠体の一形態として、互いに対向する一対の長片と、前記長片の端部同士を繋ぐ一対の短片とを有し、前記長片に、少なくとも１つの上記曲部が形成されていることが挙げられる。
【００３４】
枠体の長片にスリットの曲部を形成した場合、短片に形成した場合に比較して、曲部からこの曲部が形成された片（以下、曲部形成片と呼ぶ）の一端又は他端までの距離を長くできる。この距離が長いほど、曲部から曲部形成片の一端又は他端までに存在する枠体の形成材料が多くなるため、液圧や熱膨張に起因して曲部形成片の長手方向に応力が作用した際に歪が生じ難く、クラックの発生が抑制される。したがって、上記形態によれば、スリット形成部分（特に曲部形成部分）での歪やクラックの発生をより抑制できる。
【００３５】
（７）上記枠体の一形態として、互いに対向する一対の長片と、前記長片の端部同士を繋ぐ一対の短片とを有し、前記長片と前記短片とが交差する角部に、少なくとも１つの上記曲部が形成されていることが挙げられる。
【００３６】
枠体の長片と短片とが交差する角部は、強度が強く、変形し難い。したがって、枠体の角部にスリットの曲部を形成した場合、液圧や熱膨張に起因して枠体を構成する片に応力が作用した際に歪が生じ難く、クラックの発生が抑制される。したがって、上記形態によれば、スリット形成部分（特に曲部形成部分）での歪やクラックの発生をより抑制できる。
【００３７】
（８）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池用セルフレームは、上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の枠体と、前記枠体の開口に嵌め込まれる双極板とを備え、前記枠体及び前記双極板により前記枠体の内側にチャンバーが形成されている。
【００３８】
上記セルフレームによれば、本発明の一態様に係る上記枠体を備えることから、レドックスフロー電池のセルを構成する枠体において、スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。
【００３９】
（９）本発明の一態様に係るレドックスフロー電池は、上記（８）に記載のレドックスフロー電池用セルフレームを備える。
【００４０】
上記レドックスフロー電池によれば、本発明の一態様に係る上記セルフレームを備えることから、セルを構成する枠体において、スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。
【００４１】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る枠体、並びにレドックフロー電池用セルフレームの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一又は相当部分を示す。なお、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およ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。
【００４２】
［実施形態１］
〈枠体〉
図１〜図３を参照して、実施形態１に係る枠体及びセルフレームについて説明する。図１に例示する枠体２２は、互いに対向する一対の長片２２Ｌと、長片２２Ｌの端部同士を繋ぐ一対の短片２２Ｓとを有する矩形枠状であり、その内側に開口２２ｏが形成されている。この開口２２ｏには、後述する双極板２１が嵌め込まれる。枠体２２は、例えば塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチックやゴムで形成することが挙げられる。
【００４３】
枠体２２は、その表裏を貫通し、電解液が流通するマニホールド２００（マニホールド２０１〜２０４）と、その表面に形成されて、マニホールド２００と開口２２ｏとの間で電解液の流路を形成するスリット２１０（スリット２１１〜２１４）とを備える。マニホールド２００及びスリット２１０は、例えば、枠体２２を射出成形により形成する際に同時に形成することができる。
【００４４】
（マニホールド・スリット）
マニホールド２０１，２０２は枠体２２の一方の長片２２Ｌ（図１では下側の長片）に形成され、マニホールド２０３，２０４は枠体２２の他方の長片２２Ｌ（図１では上側の長片）に形成されている。スリット２１１，２１３は枠体２２の一面側に形成されており、スリット２１１は一方の長片２２Ｌに形成され、スリット２１３は他方の長片２２Ｌに形成されている。スリット２１２，２１４は枠体２２の他面側に形成されており、スリット２１２は一方の長片２２Ｌに形成され、スリット２１４は他方の長片２２Ｌに形成されている。各スリット２１１〜２１４の一端はそれぞれ各マニホールド２０１〜２０４に繋がり、他端は開口２２ｏに繋がっており、各スリット２１１〜２１４はそれぞれ、各マニホールド２０１〜２０４と枠体２２の内側に形成された開口２２ｏとを接続する。
【００４５】
〈セルフレーム〉
図２を参照して、図１に示す実施形態１に係る枠体を備えるセルフレームについて説明する。図２に例示するセルフレーム２０は、枠体２２と、枠体２２の開口２２ｏ（図１参照）に嵌め込まれる双極板２１とを備える。セルフレーム２０は、双極板２１の周縁部を表裏から挟むように枠体２２が形成され、双極板２１の外周に枠体２２が射出成形などにより一体化されている。枠体２２の開口２２ｏに双極板２１が嵌め込まれることで、枠体２２及び双極板２１により凹部（チャンバー２４）が形成される。具体的には、セルフレーム２０は、枠体２２の内周面及び双極板２１の表面により枠体２２の内側に電極（図示せず）が収納されるチャンバー２４が形成されている。図２では、セルフレーム２０の一面側（紙面表側）のチャンバー２４のみ図示しているが、他面側（紙面裏側）にもチャンバーが形成されている。セルフレーム２０の一面側のチャンバーに正極電極、他面側のチャンバーに負極電極が収納され、双極板２１の一面側に正極電極、他面側に負極電極が配置される（図１０参照）。双極板２１には、プラスチックカーボン製のものが利用できる。
【００４６】
図２に例示するセルフレーム２０（枠体２２）の場合、マニホールド２０１及び２０３が正極電解液用の給液マニホールド及び排液マニホールドであり、スリット２１１及び２１３が正極電解液用の給液スリット及び排液スリットである。マニホールド２０２及び２０４が負極電解液用の給液マニホールド及び排液マニホールドであり、スリット２１２及び２１４が負極電解液用の給液スリット及び排液スリットである。各給液マニホールド２０１，２０２から延びる各給液スリット２１１，２１２がチャンバー２４（開口２２ｏ（図１参照））の下縁部に繋がっており、各排液マニホールド２０３，２０４から延びる各排液スリット２１３，２１４がチャンバー２４（開口２２ｏ）の上縁部に繋がっている。つまり、チャンバー２４の下側からチャンバー２４内に電解液が導入され、チャンバー２４の上側から電解液が排出される。チャンバー２４の下縁部及び上縁部には、縁部に沿って整流部（図示せず）が形成されている。整流部は、給液スリット２１１，２１２から導入された電解液をチャンバー２４の下縁部に沿って拡散させたり、チャンバー２４の上縁部から排出される電解液を排液スリット２１３，２１４へ集約する機能を有する。この整流部により、チャンバー２４の下縁部から上縁部に向かってチャンバー２４内を電解液が流通するようになっている。
【００４７】
正負の電解液には、公知の電解液を利用できる。例えば、正負の電解液としては、正極及び負極の活物質としてＶイオンを含有するＶ系電解液、正極活物質としてＦｅイオン、負極活物質としてＣｒイオンを含有するＦｅ／Ｃｒ系電解液の組み合わせ、正極活物質としてＭｎイオン、負極活物質としてＴｉイオンを含有するＴｉ／Ｍｎ系電解液などが挙げられる。
【００４８】
（保護板）
セルフレーム２０には、枠体２２のスリット２１１〜２１４が形成された部分に、イオン交換膜（図１０参照）を保護するプラスチック製の保護板４０が配置されていてもよい。保護板４０は、各スリット２１１〜２１４を覆うように枠体２２の長片２２Ｌの表面にそれぞれ配置され、各保護板４０には、各マニホールド２０１〜２０４に対応する位置に貫通孔又は切欠きが形成されている。図２に例示する保護板４０の場合、正極電解液用のスリット２１１，２１３が形成された枠体２２の一面側に配置される保護板４０については、正極電解液用のマニホールド２０１，２０３に対して円形状の貫通孔が形成され、負極電解液用のマニホールド２０２，２０４に対しては矩形状の切欠きが形成されている。逆に、負極電解液用のスリット２１２，２１４が形成された枠体２２の他面側に配置される保護板４０では、正極電解液用のマニホールド２０１，２０３に対して矩形状の切欠きが形成され、負極電解液用のマニホールド２０２，２０４に対しては円形状の貫通孔が形成されている。セルフレーム２０を用いてレドックスフロー電池のセル（図１０参照）を構成したとき、この保護板４０によって、各スリット２１１〜２１４がイオン交換膜に接触することがなくなり、スリットの凹凸によってイオン交換膜が損傷することを防止できる。図２では、枠体２２の一面側に形成されたスリット２１１，２１３を覆う保護板４０のみ図示しているが、枠体２２の他面側にも保護板が配置されており、スリット２１２，２１４が保護板で覆われている。
【００４９】
（スリットの平面形状）
図１の丸囲み図は、実施形態１に係る枠体におけるスリット２１０（２１１）の拡大平面図である。図１では、代表してスリット２１１の平面形状を示している。また、図３は、スリット２１０の断面形状を示しており、図１の丸囲み図におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略拡大断面図である。図１に示すように、スリット２１０は、少なくとも１つの曲部３５を有する。以下、図１，図３を参照して、実施形態１のスリット２１０の平面形状について、より詳しく説明する。
【００５０】
実施形態１のスリット２１０（２１１）は、１つの曲部３５と、曲部３５と開口２２ｏ（図２に示すセルフレーム２０におけるチャンバー２４）との間に接続部３６とを有する。具体的には、実施形態１のスリット２１０は、図１に示すようにＬ字状に形成されており、マニホールド２００（２０１）から枠体２２の長片２２Ｌの長手方向（図１では左方向）に延びる直線部と、この直線部に繋がる曲部３５と、長片２２Ｌの幅方向（長手方向と直交する方向）に延びる接続部３６とで構成されている。
【００５１】
（曲部）
曲部３５は、曲率半径ｒが２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。図１に示す実施形態１のスリット２１０では、曲部３５が円弧状であり、曲部３５の中心角θが略直角（９０°）である。「曲部の中心角」とは、曲部の曲率半径の中心と曲部の一端及び他端とをそれぞれ結ぶ２つの線分がなす角度を意味する。曲部３５の曲率半径ｒは１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
（接続部）
接続部３６は、曲率半径が２００ｍｍ超（曲率が１／２００未満）であり、直線状（曲率が０）の場合も含む。図１に示すスリット２１０では、接続部３６が直線状である。接続部３６の長さａは５．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
（スリットの断面形状）
スリット２１０の断面形状は、図３に示すように矩形状である。スリット２１０の断面形状は、矩形状に限定されるものではなく、例えば、等脚台形状などの四角形状、二等辺三角形状などの三角形状、半円形状や半楕円形状などであってもよい。具体的には、スリット断面において、開口部を長辺、底部を短辺とする台形状や、底部を頂点とし、開口部を底辺とする三角形状であるなど、開口部側の方が底部側よりも幅広の形状であることが挙げられる。また、スリット断面の角部が面取りされていてもよく、角部が曲面状に形成されていてもよい。
【００５４】
（深さ・幅）
スリット２１０の深さｈは、例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、更に１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。スリット２１０の幅ｗは、例えば０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、更に１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５５】
｛作用効果｝
実施形態１に係る枠体２２（セルフレーム２０）は、スリット２１０の一部に曲部３５を有することで、１本の直線状のスリットを形成する場合に比較して、スリット長を長くすることができ、シャント電流損失を低減できる。更に、曲部３５の曲率半径ｒが２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることで、スリット内の電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できる。具体的には、曲部３５の曲率半径ｒが２．０ｍｍ以上であることで、枠体２２（長辺２２Ｌ）の平面における曲部３５の形成領域（図１の丸囲み図におけるハッチングを施した領域）を大きくでき、曲部３５の形成部分での熱容量が大きくなる。したがって、曲部形成部分において電解液からの放熱量を増やすことができ、熱がこもり難い。よって、電解液の放熱を改善でき、電解液の温度上昇を抑制できるため、電解液成分の析出を抑制したり、枠体の軟化、変形を抑制できる。
【００５６】
一方、曲部３５の曲率半径ｒが２００ｍｍ以下であることで、枠体２２に液圧や熱膨張に起因して引張応力が作用した際に、スリット２１０の曲部３５において法線方向（スリットの幅方向）に作用する力の成分が小さくなる。具体的には、図１に示す枠体２２の場合、例えば長辺２２Ｌの長手方向に応力が作用した際に、曲部３５において法線方向と接線方向に力が分散され、曲部形成部分（曲部３５のスリットの両側近傍）においてスリットの幅方向に作用する応力が小さくなる。したがって、スリット形成部分での歪の発生を抑制でき、クラックの発生を抑制できる。
【００５７】
また、スリット２１０（給液スリット２１１）が接続部３６を有することで、電解液が曲部３５を通過する際に受けた慣性を緩和して、チャンバー２４に導入される電解液の流れの乱れを抑制できる。
【００５８】
特に、接続部３６の長さａが５．０ｍｍ以上であることで、チャンバー２４に導入される電解液の流れの乱れを効果的に抑制でき、高い整流効果が得られる。一方、接続部３６の長さａが２００ｍｍ以下であることで、引張応力が作用した際に、接続部３６のスリットの両側近傍において作用する合計の応力を小さくできる。よって、接続部３６の形成部分において歪の発生を抑制でき、クラックの発生を抑制できる。
【００５９】
更に、スリット２１０の深さｈが０．５ｍｍ以上であることで、幅ｗを一定とした場合、断面積を大きくでき、圧力損失を低減できる。また、スリット２１０の幅ｗが０．５ｍｍ以上であることで、深さｈを一定とした場合、断面積を大きくでき、圧力損失を低減できる。圧力損失を低減することにより、電解液が曲部３５を通過する際に受ける慣性が小さくなるので、接続部３６による整流効果を向上できる。スリット２１０の深さｈが１０ｍｍ以下、スリット２１０の幅ｗが２０ｍｍ以下であることで、枠体２２のスリット形成部分における強度低下を抑制でき、液圧や熱膨張に起因する歪やクラックの発生をより抑制できる。
【００６０】
次に、図４〜図５に基づいて、スリット２１０の平面形状の他の形態例を説明する。以下では、スリット２１０について、上述の実施形態１と同様の構成には同一符号を付してその説明を省略し、実施形態１との相違点を中心に説明する。
【００６１】
［実施形態２］
図１に示す実施形態１では、枠体２２の長片２２Ｌにスリット２１０の曲部３５が形成されている形態を例に挙げて説明した。図４に示す実施形態２では、長片２２Ｌと短片２２Ｓとが交差する枠体２２の角部２２Ｃに曲部３５が形成されている。
【００６２】
図４に示す実施形態２のスリット２１０は、Ｊ字状に形成されており、曲部３５が半円弧状で、曲部３５の中心角が略１８０°である。また、図４に示す実施形態２の場合、給液スリット２１１，２１２の接続部３６が開口２２ｏの側縁部の下端部に繋がっており、排液スリット２１３，２１４の接続部３６が開口２２ｏの側縁部の上端部に繋がっている。
【００６３】
枠体２２の角部２２Ｃは、液圧や熱膨張に起因する引張応力に対して変形し難い。実施形態２では、角部２２Ｃにスリット２１０の曲部３５が形成されていることで、曲部形成部分において歪が生じ難い。
【００６４】
［実施形態３］
図１に示す実施形態１では、スリット２１０が１つの曲部３５を有する形態を例に挙げて説明したが、曲部３５の数は複数であってもよい。図５に示す実施形態３では、スリット２１０が複数の曲部３５を有する形態を説明する。
【００６５】
図５に示す実施形態３のスリット２１０は、複数の曲部３５を有し、曲部３５のうち、最も開口２２ｏ側に位置する曲部３５ｃと開口２２ｏとの間に接続部３６を有する。スリット２１０が複数の曲部３５を有することで、スリット長をより長くでき、シャント電流損失をより低減できる。曲部３５の中心角としては、例えば６０°以上３００°以下、更に８０°以上２８０°以下であることが挙げられる。
【００６６】
以上説明した実施形態に係るセルフレームを備えるレドックスフロー電池について説明する。セルフレームをレドックスフロー電池に適用する場合は、セルフレームと、正極電極と、イオン交換膜と、負極電極とをそれぞれ複数積層してなるセルスタック（図１０参照）の形態で利用される。そして、レドックスフロー電池は、このセルスタックを備える構成とすることが挙げられる。
【００６７】
［試算例１］
スリットにおける曲部の曲率半径を変化させたときの放熱性能及び歪量を評価した。評価条件を次に示す。
【００６８】
試算例１では、図６に示すような、曲部３５を有するスリット２１０のモデルを用いて、曲部３５の曲率半径ｒを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの、曲部３５での放熱性能及び歪量を解析して評価した。スリット２１０の曲部３５の平面形状は、１／４円弧状（中心角θ＝９０°）とした。また、スリット２１０の断面形状は、矩形状で、深さｈを１ｍｍ、幅ｗを４ｍｍとした。
【００６９】
（放熱性能）
放熱性能は、曲部３５内の電解液の発熱量と枠体２２における曲部３５の形成部分の熱容量との比（後述する温度上昇速度ΔＴ）で評価した。曲部３５内の電解液の発熱量Ｑ及び曲部３５の形成部分の熱容量Ｃは、次のようにして求めた。
【００７０】
（電解液の発熱量）
発熱量Ｑ（Ｗ）は、曲部３５内の電解液の電気抵抗Ｒ（Ω）とスリット間電圧ｖ（Ｖ）から求める。電気抵抗Ｒは、電解液の抵抗率をρ（Ω・ｃｍ）として、次式により算出する。
［式１］Ｒ＝ρ×（πｒ／２）×（１／ｗｈ）
そして、発熱量Ｑは次式により算出する。
［式２］Ｑ＝ｖ２／Ｒ＝ｖ２×（２ｗｈ／ρπｒ）
【００７１】
上記計算式に用いる抵抗率ρは、ＲＦ電池の電解液として使用されるＶ系電解液の抵抗率から３．８２Ω・ｃｍとする。スリット間電圧ｖは、一般的なＲＦ電池の単セルを３０セル積層した電圧から１０．５Ｖとする。
【００７２】
（曲部形成部分の熱容量）
熱容量Ｃ（Ｊ／℃）は、枠体２２の比熱容量Ｃｐ（Ｊ／ｃｍ３・℃）と曲部形成部分の体積Ｖ（ｃｍ３）から求める。比熱容量Ｃｐは、枠体２２の比熱ｃ（Ｊ／ｋｇ・℃）と比重ｄ（ｇ／ｃｍ３）から次式により算出する。
［式３］Ｃｐ＝ｃ×ｄ
体積Ｖは、枠体２２における曲部３５の形成領域（図６のクロスハッチングで示す領域）での体積とし、次式により算出する。枠体２２の厚さｔは５ｍｍとする。
［式４］Ｖ＝（πｒ２／４）×ｔ
そして、熱容量Ｃは次式により算出する。
［式５］Ｃ＝Ｃｐ×Ｖ＝Ｃｐ×（πｒ２ｔ／４）
【００７３】
上記計算式に用いる比熱ｃ及び比重ｄは、枠体２２が塩化ビニル樹脂で形成されている場合を想定し、比熱ｃを８４０Ｊ／ｋｇ・℃、比重ｄを１．４ｇ／ｃｍ３とする。
【００７４】
（温度上昇速度）
上記計算式を用いて算出した発熱量Ｑ（Ｗ）と熱容量Ｃ（Ｊ／℃）から、次式により温度上昇速度ΔＴ（℃／ｓ）を算出する。
［式６］ΔＴ＝Ｑ／Ｃ＝（ｖ２×２ｗｈ／ρπｒ）／（Ｃｐ×（πｒ２ｔ／４））＝（ｖ２×２ｗｈ×４）／（ρπｒ×Ｃｐ×πｒ２ｔ）＝（８ｖ２／ρπ２Ｃｐ）×（ｗｈ／ｒ３ｔ）
【００７５】
〈放熱性能の評価〉
曲部３５の曲率半径ｒを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの温度上昇速度ΔＴ（℃／ｓ）を算出し、これに基づいて放熱性能を評価した。温度上昇速度ΔＴが小さいほど、放熱性能が高いことを意味する。放熱性能の評価は、温度上昇速度ΔＴの値が１０（℃／ｓ）以下の場合を「Ａ」、５００（℃／ｓ）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。温度上昇速度ΔＴの値と放熱性能の評価を表１に示す。
【００７６】
（歪量）
歪量は、曲部３５の形成部分に加わる液圧による総荷重Ｐで評価した。荷重Ｐ（Ｎ）は、図７に示すように、ＸＹ平面上での曲部３５の中心角ｄθの微小区間に加わる単位液圧ｐ（Ｎ／ｍｍ）による荷重を０≦θ≦π／２の範囲で積分することで求めた。この場合、荷重Ｐを図７に示すＸ方向とＹ方向に分けて考えると、次式により、荷重Ｐは単位液圧ｐと曲率半径ｒとの積として表すことができる。
［式７］
（Ｘ方向）Ｐ＝∫（ｐ×ｒ・ｃｏｓθｄθ）＝ｐ×ｒ
（Ｙ方向）Ｐ＝∫（ｐ×ｒ・ｓｉｎθｄθ）＝ｐ×ｒ
単位液圧ｐ（Ｎ／ｍｍ）は、液圧σ（ＭＰａ）とスリット深さｈ（ｍｍ）の積として、次式で与えられる。液圧σは０．５ＭＰａとする。
［式８］ｐ＝σ×ｈ
【００７７】
（荷重）
次式により曲部３５での荷重Ｐ（Ｎ）を算出し、この荷重ＰをＰｒとする。
［式９］Ｐ＝ｐ×ｒ＝σ×ｈ×ｒ
【００７８】
〈歪量の評価〉
曲部３５の曲率半径ｒを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの荷重Ｐｒ（Ｎ）を算出し、これに基づいて歪量を評価した。荷重Ｐｒが小さいほど、曲部３５での歪量が小さいことを意味する。歪量の評価は、荷重Ｐｒの値が５０（Ｎ）以下の場合を「Ａ」、１００（Ｎ）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。荷重Ｐｒの値と歪量の評価を表１に示す。
【００７９】
〈総合評価〉
表１に示す各曲率半径の曲部について、放熱性能及び歪量の評価に基づいて総合評価を行った。総合評価は、放熱性能及び歪量の全ての評価が「Ａ」である（「Ｂ」、「Ｃ」がない）場合を「Ａ」、少なくとも１つの評価が「Ｂ」であり、「Ｃ」がない場合を「Ｂ」、少なくとも１つの評価が「Ｃ」である場合を「Ｃ」とした。その結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
0006008225.tif 000002
【００８１】
表１に示す試算例１の結果から、曲部の曲率半径ｒが大きいほど、温度上昇速度ΔＴの値が小さく、放熱性能が高くなり、曲率半径ｒが小さいほど、荷重Ｐｒの値が小さく、歪量が小さくなることが分かる。そして、曲率半径ｒが２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の場合、放熱性の改善と歪量の低減とを両立できると考えられる。特に、曲率半径ｒが１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の場合、放熱性の改善と歪量の低減とを高いレベルで両立できる。
【００８２】
［試算例２］
スリットにおける接続部の長さを変化させたときの整流効果及び歪量を評価した。評価条件を次に示す。
【００８３】
試算例２では、図８に示すような、曲部３５と接続部３６とを有するスリット２１０のモデルを用いて、接続部３６の長さａを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの、接続部３６での整流効果及び歪量を解析して評価した。スリット２１０の曲部３５の平面形状は、１／４円弧状（中心角θ＝９０°）で曲率半径ｒを５０ｍｍとし、接続部３６は直線状とした。また、スリット２１０の断面形状は、矩形状で、深さｈを１ｍｍ、幅ｗを４ｍｍとした。
【００８４】
（整流効果）
整流効果は、曲部３５を通過する電解液に作用する遠心力と接続部３６の長さとの比（後述する偏流作用Ｄ）で評価した。電解液に作用する遠心力Ｆは、次のようにして求めた。
【００８５】
（電解液の遠心力）
遠心力Ｆ（Ｎ／ｍ３）は、電解液の比重をｍ（ｋｇ／ｍ３）、電解液の流速をｕ（ｍ／ｓ）として、次式により算出する。
［式１０］Ｆ＝ｍ×（ｕ２／ｒ）
流速ｕ（ｍ／ｓ）は、電解液の流量をＱ（Ｌ／ｍｉｎ）とするとき、次式で与えられる。
［式１１］ｕ＝Ｑ／（ｈ×ｗ）
【００８６】
上記計算式に用いる比重ｍは１４００ｋｇ／ｍ３とし、流量Ｑは１Ｌ／ｍｉｎとする。
【００８７】
（偏流作用）
電解液に作用する遠心力Ｆ（Ｎ／ｍ３）と接続部３６の長さａ（ｍｍ）との比を偏流作用Ｄと定義し、次式により偏流作用Ｄ（Ｎ／ｍ４）を算出する。
［式１２］Ｄ＝Ｆ／ａ
【００８８】
〈整流効果の評価〉
接続部３６の長さａを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの偏流作用Ｄ（Ｎ／ｍ４）を算出し、これに基づいて整流効果を評価した。偏流作用Ｄが小さいほど、整流効果が高いことを意味する。整流効果の評価は、偏流作用Ｄの値が５．０×１０７（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ａ」、１．０×１０８（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。偏流作用Ｄの値と整流効果の評価を表２に示す。
【００８９】
（歪量）
歪量は、接続部３６の形成部分に加わる液圧による総荷重Ｐで評価した。接続部３６での荷重Ｐ（Ｎ）は、単位液圧ｐ（Ｎ／ｍｍ）と長さａ（ｍｍ）との積として、次式により表される。
［式１３］Ｐ＝ｐ×ａ
単位液圧ｐ（Ｎ／ｍｍ）は、試算例１と同様に、液圧σ（ＭＰａ）とスリット深さｈ（ｍｍ）の積として、[σ×ｈ]で与えられる。液圧σは０．５ＭＰａとする。
【００９０】
（荷重）
次式により接続部３６での荷重Ｐ（Ｎ）を算出し、この荷重ＰをＰａとする。
［式１４］Ｐ＝ｐ×ａ＝σ×ｈ×ａ
【００９１】
〈歪量の評価〉
接続部３６の長さａを１．０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で変化させたときの荷重Ｐａ（Ｎ）を算出し、これに基づいて歪量を評価した。荷重Ｐａが小さいほど、接続部での歪量が小さいことを意味する。歪量の評価は、荷重Ｐａの値が５０（Ｎ）以下の場合を「Ａ」、１００（Ｎ）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。荷重Ｐａの値と歪量の評価を表２に示す。
【００９２】
〈総合評価〉
表２に示す各長さの接続部について、整流効果及び歪量の評価に基づいて総合評価を行った。総合評価は、整流効果及び歪量の全ての評価が「Ａ」である（「Ｂ」、「Ｃ」がない）場合を「Ａ」、少なくとも１つの評価が「Ｂ」であり、「Ｃ」がない場合を「Ｂ」、少なくとも１つの評価が「Ｃ」である場合を「Ｃ」とした。その結果を表２に示す。
【００９３】
【表２】
0006008225.tif 000003
【００９４】
表２に示す試算例２の結果から、接続部の長さａが長いほど、偏流作用Ｄの値が小さく、整流効果が高くなり、長さａが短いほど、荷重Ｐａの値が小さく、歪量が小さくなることが分かる。そして、長さａが５．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と歪量の低減とを両立できると考えられる。特に、長さａが１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と歪量の低減とを高いレベルで両立できる。
【００９５】
［試算例３］
スリットの深さを変化させたときの整流効果及び歪量を評価した。評価条件を次に示す。
【００９６】
試算例３では、試算例２で用いた図８に示すモデルを用いて、スリット２１０の深さｈを０．１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で変化させたときの、接続部３６による整流効果、並びに曲部３５での歪量を解析して評価した。スリット２１０の曲部３５の平面形状は、１／４円弧状（中心角θ＝９０°）で曲率半径ｒを２０ｍｍとした。接続部３６は、直線状で長さａを５０ｍｍとした。また、スリット２１０の断面形状は矩形状で、幅ｗは４ｍｍとした。
【００９７】
〈整流効果の評価〉
整流効果は、試算例２で説明した計算式を用いて、スリットの深さｈを０．１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で変化させたときの偏流作用Ｄ（Ｎ／ｍ４）を算出し、これに基づいて評価した。整流効果の評価は、偏流作用Ｄの値が５．０×１０７（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ａ」、１．０×１０８（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。偏流作用Ｄの値と整流効果の評価を表３に示す。
【００９８】
〈歪量の評価〉
歪量は、試算例１で説明した計算式を用いて、スリットの深さｈを０．１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で変化させたときの荷重Ｐｒ（Ｎ）を算出し、これに基づいて評価した。歪量の評価は、荷重Ｐｒの値が５０（Ｎ）以下の場合を「Ａ」、１００（Ｎ）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。荷重Ｐｒの値と歪量の評価を表３に示す。
【００９９】
〈総合評価〉
表３に示す各深さのスリットについて、整流効果及び歪量の評価に基づいて総合評価を行った。総合評価は、整流効果及び歪量の全ての評価が「Ａ」である（「Ｂ」、「Ｃ」がない）場合を「Ａ」、少なくとも１つの評価が「Ｂ」であり、「Ｃ」がない場合を「Ｂ」、少なくとも１つの評価が「Ｃ」である場合を「Ｃ」とした。その結果を表３に示す。
【０１００】
【表３】
0006008225.tif 000004
【０１０１】
表３に示す試算例３の結果から、スリットの深さｈが大きいほど、偏流作用Ｄの値が小さく、整流効果が高くなり、深さｈが小さいほど、荷重Ｐｒの値が小さく、歪量が小さくなることが分かる。そして、深さｈが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と歪量の低減とを両立できると考えられる。特に、深さｈが１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と歪量の低減とを高いレベルで両立できる。
【０１０２】
［試算例４］
スリットの幅を変化させたときの整流効果及び放熱性能を評価した。評価条件を次に示す。
【０１０３】
試算例４では、試算例２で用いた図８に示すモデルを用いて、スリット２１０の幅を０．１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で変化させたときの、接続部３６による整流効果、並びに曲部３５での放熱性能を解析して評価した。スリット２１０の曲部３５の平面形状は、１／４円弧状（中心角θ＝９０°）で曲率半径ｒを１０ｍｍとした。接続部３６は、直線状で長さａを１００ｍｍとした。また、スリット２１０の断面形状は矩形状で、深さｈは１ｍｍとした。
【０１０４】
〈整流効果の評価〉
整流効果は、試算例２で説明した計算式を用いて、スリットの幅ｗを０．１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で変化させたときの偏流作用Ｄ（Ｎ／ｍ４）を算出し、これに基づいて評価した。整流効果の評価は、偏流作用Ｄの値が５．０×１０８（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ａ」、１．０×１０１０（Ｎ／ｍ４）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。偏流作用Ｄの値と整流効果の評価を表４に示す。
【０１０５】
〈放熱性能の評価〉
放熱性能は、試算例１で説明した計算式を用いて、スリットの幅ｗを０．１ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で変化させたときの温度上昇速度ΔＴ（℃／ｓ）を算出し、これに基づいて評価した。放熱性能の評価は、温度上昇速度ΔＴの値が５．０（℃／ｓ）以下の場合を「Ａ」、８．０（℃／ｓ）以下の場合を「Ｂ」、それ以外を「Ｃ」とした。温度上昇速度ΔＴの値と放熱性能の評価を表４に示す。
【０１０６】
〈総合評価〉
表４に示す各幅のスリットについて、整流効果及び放熱性能の評価に基づいて総合評価を行った。総合評価は、整流効果及び放熱性能の全ての評価が「Ａ」である（「Ｂ」、「Ｃ」がない）場合を「Ａ」、少なくとも１つの評価が「Ｂ」であり、「Ｃ」がない場合を「Ｂ」、少なくとも１つの評価が「Ｃ」である場合を「Ｃ」とした。その結果を表４に示す。
【０１０７】
【表４】
0006008225.tif 000005
【０１０８】
表４に示す試算例４の結果から、スリットの幅ｗが大きいほど、偏流作用Ｄの値が小さく、整流効果が高くなり、幅ｗが小さいほど、温度上昇速度ΔＴの値が小さく、放熱性能が高くなることが分かる。そして、幅ｗが０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と放熱性の改善とを両立できると考えられる。特に、幅ｗが１．０ｍｍ以上８．０ｍｍ以下の場合、整流効果の向上と放熱性の改善とを高いレベルで両立できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の枠体及びセルフレームは、レドックスフロー電池の構成部品に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  セル
１０１  イオン交換膜
１０２  正極セル    １０４  正極電極
１０３  負極セル    １０５  負極電極
１０６  正極電解液用タンク
１０８，１１０  導管    １１２  ポンプ
１０７  負極電解液用タンク
１０９，１１１  導管  １１３  ポンプ
２０  セルフレーム
２１  双極板    ２２  枠体
２２Ｌ  長片    ２２Ｓ  短片    ２２Ｃ  角部
２２ｏ  開口
２４  チャンバー
２００  マニホールド
２０１，２０２  給液マニホールド
２０３，２０４  排液マニホールド
２１０  スリット
２１１，２１２  給液スリット
２１３，２１４  排液スリット
３５，３５ａ〜３５ｃ  曲部
３６  接続部
４０  保護板
５０  シール部材
１０Ｓ  セルスタック
２５０  エンドプレート
３００  レドックスフロー電池（ＲＦ電池）
【要約】
スリット内の電解液を通じてのシャント電流損失を低減できつつ、電解液の放熱を改善できると共に、スリット形成部分での歪の発生を抑制できるレドックスフロー電池のセルに用いられる枠体を提供する。レドックスフロー電池のセルに用いられる枠体であって、前記枠体の内側に形成された開口と、電解液が流通するマニホールドと、前記マニホールドと前記開口とを接続し、前記マニホールドと前記開口との間で前記電解液の流路を形成するスリットとを備え、前記スリットは、少なくとも１つの曲部を有し、少なくとも１つの前記曲部の曲率半径が２．０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である枠体。【図１】
0006008225.tif 000006
【図２】
0006008225.tif 000007
【図３】
0006008225.tif 000008
【図４】
0006008225.tif 000009
【図５】
0006008225.tif 000010
【図６】
0006008225.tif 000011
【図７】
0006008225.tif 000012
【図８】
0006008225.tif 000013
【図９】
0006008225.tif 000014
【図１０】
0006008225.tif 000015