(57)【要約】【課題】  設計が簡単なn角柱状(n≧5,自然数)のタンク、及びこのタンクを電解液の貯留用タンクとして具えるレドックスフロー電池システムを提供する。【解決手段】  矩形状のシート基材S1,S2の縁部を接合して形成され、平面状に折り畳んだ状態において矩形状の袋状体を具えるタンクである。このタンクは、袋状体の内部を膨らませて直方体状に成形可能であり、更に、この直方体状において角部に相当する箇所を折り畳むことで、五角柱状に成形可能である。折り畳みは、直方体の角部において直角三角形DEFの内心Oを中心として、辺DEと辺DFとが辺EFに接するように行う。【選択図】  図1
2006347583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を貯留可能なタンクであって、
このタンクは、平面状に折り畳み可能であり、かつ内部を膨らませることで四角柱状に形成可能な矩形状の袋状体を具え、
前記袋状体は、四角柱状に膨らませたときに角部に相当する箇所を折り畳むことでn角柱状(n≧5)になるように成形可能な可変成形部を有することを特徴とするタンク。
【請求項２】
前記可変成形部は、
袋状体を四角柱状に膨らませたときの角部を形成する三つの面のうち、第一面の角部につくられる三角形と、第二面の一部及び及び第三面の一部とを含み、
可変成形部を変形させてn角柱状のタンクに成形したとき、このタンクが、前記三角形が折り畳まれてなるn角形状面と、前記第二面の一部及び前記第三面の一部が折り畳まれてなる矩形状の第四面とを有するように、前記三角形の内心を中心として、この三角形をつくる第一辺、第二辺、第三辺のうち、第一面と第二面との稜線となる第一辺、及び第一面と第三面との稜線となる第二辺が残りの第三辺に接するように折り畳み可能であることを特徴とする請求項1に記載のタンク。
【請求項３】
更に、前記可変成形部には、折り目を示すマーク部が施されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のタンク。
【請求項４】
更に、前記可変成形部を変形させてn角柱状のタンクを成形したとき、折り畳んだ可変成形部が開放されることを防止する開放防止部材を具えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタンク。
【請求項５】
請求項1〜4のいずれかに記載のタンクを電解液タンクとして具えることを特徴とするレドックスフロー電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電解液といった液体を貯留するのに適したタンク、及びこのタンクを具えるレドックスフロー電池システムに関するものである。特に、多角柱状に簡単に成形することができるタンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷平準化や瞬低対策などにレドックスフロー電池システムが利用されている。このシステムは、電池反応を行うセルを有する電池本体と、この電池本体に供給する電解液を貯留するタンクと、電池本体とタンク間に配置されて電解液の輸送を行う輸送路とを具える構成が代表的である。電池本体は、通常、直流/交流変換器を介して発電所や需要家などの外部電力系統に接続され、発電所などを充電電力源として充電を行い、需要家などを放電対象として放電を行う。
【０００３】
上記電解液を貯留するタンクとして、特許文献1に記載されるようなゴムシート材を袋状に加工したゴムタンクがある。このようなゴムタンクは、(1)可撓性に富み、折り畳むことでコンパクト化が可能であるため、運搬や設置作業が行い易い、(2)収納スペースの形状に適合した形状に形成し易く、収納スペースの無駄を低減することができる、といった利点を有している。例えば、直方体状のゴムタンクは、以下の手順で形成する。まず、図8(I)に示すように矩形状のシート基材100を作製する。このシート基材100は、長方形状のゴムシート片101を複数用意し、適宜切断、接合して作製する。また、適宜糊代部102を設けておく。次に、このシート基材100の両縁部(図8(I)において左右縁部)を重ね合わせて接合すると共に、糊代部102を折り畳んで接合し、図8(II)に示すように平面状に折り畳んだ状態において長方形状の袋体103を作製する。この袋体103に折り目104(図8において一点鎖線で示す)を設け、図8(III)に示すように袋体103の内部を膨らませて直方体状となるように折り目104に従って折って変形させる。更に、折り畳まれることでシート基材100が重なり合わされて形成された三角形状の重複部105を直方体の一面(図8(III)では上下面)に接するように折り畳む。このようにして、図8(IV)に示すような直方体状のゴムタンク106を得る(特許文献1図4参照)。この直方体状のゴムタンク106は、通常、図8(II)に示す平面状に折り畳んだ袋体103の状態で設置現場まで搬送し、現場にて図8(IV)に示すように直方体状に変形する。
【０００４】
ところで、上記タンクでは、設置スペースによって図8に示すような直方体状だけでなく、五角柱状が望まれることがある。例えば、建物の地下部に設けられる湧水槽設置スペースなどは、図9に示すように柱(又は壁)200同士の交差箇所201において角部が落とされた形状となっていることがあり、このような交差箇所201に沿わせるようにレドックスフロー電池システムの電解液タンクを設置する場合、タンクTは、図9に示すように断面五角形状のもの、即ち、五角柱状のものが望まれる。特許文献1に記載されるようなゴムシート材を用いて五角柱状のゴムタンクを作製するには、以下のように行われる。まず、長方形状のゴムシート片を複数用意し、適宜切断、接合して図10(I)に示すように五角形状のシート基材110を2枚作製する。シート基材110には、折り目111(図10において一点鎖線で示す)を設けておく。これら五角形状のシート基材110の縁部を接合し、図10(II)に示すように平面状に折り畳んだ状態において五角形状の袋体112を作製する。この袋体112の内部を膨らませて五角柱状となるように折り目111に従って折り畳み、更に、シート基材110が重なり合わされた三角形状の重複部113を五角柱の一面(図10(III)において側面)に接するように折り畳むことで、図10(III)に示すような五角柱状のゴムタンク114を得る。図10に示す例では、シート基材110同士を接合した合わせ目115がゴムタンク114の側面に位置するように袋体112を設計している。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-21433号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように設置スペースの形状に応じて五角形状のシート基材を作製し、これらシート基材を用いて平面状に折り畳んだ状態において五角形状の袋体とし、更に、この袋体を膨らませて折り目に沿って折ることで五角柱状のゴムタンクを得ることができる。しかし、この形成方法では、まず、五角形状といった異形のシート基材を作製しなければならず、その設計に時間がかかる。そのため、五角柱以上の多角柱状のタンクをより簡単に作製できることが望まれている。
【０００７】
また、五角形状のシート基材を作製する場合は、矩形状のシート基材を作製する場合と比較して、切断されて除去される量が多くなり易い。そのため、ゴムシートなどの形成材料の無駄をできるだけ少なくすることが望まれている。更に、袋体を膨らませて折り畳み、所望の立体形状とする場合、シート基材が重なり合わされる重複部、例えば、図10(III)に示す三角形状の重複部113がつくられるが、この部分は、本来タンクにおいて不要な部分である。従って、この不要な部分に用いられる形成材料の量もできるだけ少なくすることが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明の主目的は、より簡単に作製することができ、形成材料の無駄をより少なくすることができるn角柱状(n≧5)のタンクを提供することにある。また、本発明の他の目的は、このタンクを具えるレドックスフロー電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したような矩形状のシート基材を作製し、このシート基材を用いて平面状に折り畳んだ状態で矩形状であって四角柱状に形成可能な袋状体を用いて、五角柱以上の多角柱状のタンクを形成できれば、五角形状といった異形のシート基材及び五角形状の袋状体から五角柱状のタンクを得る場合に比べて、シート基材や袋状体が簡単に作製でき、かつゴムシートなどの形成材料の無駄を少なくすることができる。そこで、本発明者は、五角形状といった異形のシート基材や袋状体を用いるのではなく、矩形状のシート基材からなり、平面状に折り畳まれた状態で矩形状である袋状体を用いて、五角柱以上の多角柱状のタンクを得るべく、種々検討した。その結果、矩形状の袋状体を四角柱状に膨らませた状態において、その角部に相当する箇所を折り畳むことで、矩形状の袋体からn角柱状(n≧5の自然数)のタンクが簡単に得られるとの知見を得た。この知見に基づき本発明を規定する。
【００１０】
本発明は、内部に液体を貯留可能なタンクであって、このタンクは、平面状に折り畳み可能であり、かつ内部を膨らませることで四角柱状に形成可能な矩形状の袋状体を具える。そして、この袋状体は、四角柱状に膨らませたときに角部に相当する箇所を折り畳むことでn角柱状(n≧5)になるように成形可能な可変成形部を有するものとする。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１１】
本発明タンクは、平面状に折り畳んだ状態において矩形状であり、膨らませて立体状にした状態において多角柱状に変形可能な袋状体を具える。この袋状体は、タンク本体として利用されるものであり、上記のように立体状にした際、その内部空間が液体貯留用の空間として利用される。このような袋状体は、例えば、矩形状のシート基材を2枚作製し、これらシート基材の縁部を接合したり、或いは、矩形状のシート基材を作製し、このシート基材を適宜折り畳み、縁部や糊代部を接合することにて簡単に得ることができる。
【００１２】
上記シート基材の構成材料は、折り畳める程度の可撓性を有し、貯留する液体が浸透して外部に漏洩したりすることがなく、貯留する液体に対応した特性、例えば、耐酸性、耐熱性、絶縁性などを具える材料を適宜選択するとよい。例えば、有機繊維からなる基布に少なくとも1層以上のゴム層を被覆してなるゴムシートや樹脂製シートなどが挙げられる。
【００１３】
シート基材の構成材料として上記ゴムシートを利用する場合、基布を構成する有機繊維は、タンクの用途に応じて適宜選択するとよく、例えば、タンクをレドックスフロー電池システムに利用されるバナジウムイオン溶液などの電解液の貯留に用いる場合、上記有機繊維は、長期に亘って電解液と接触していても、電解液により劣化しにくいもの、例えば、耐酸性に優れるポリプロピレンやポリエチレン、フッ素樹脂などからなるものが好ましい。中でもポリプロピレンは、強度が高く、低コストであるため、より好ましい。基布は、上記有機繊維からなる平織りやバスケット織りなどの一般的な構造のものが利用できる。また、基布とゴム層との接着性を向上するために目開き状態に織られた基布を用い、この基布の表裏面にゴム層を被覆し、ゴム同士が互いにブリッジで一体化されてなるゴムシートを利用してもよい。基布に被覆するゴムも、有機繊維と同様にタンクの用途に応じて適宜選択するとよく、天然ゴム、合成ゴムのいずれでもよい。例えば、タンクをレドックスフロー電池システムに利用される電解液の貯留に用いる場合、長期に亘って電解液により劣化しにくいもの、例えば、電解液に対する耐性に特に優れるクロロスルホン化ポリエチレンや、EPDM(エチレンプロピレンジエン三元共重合体)ゴム、ブチルゴムなどが好ましい。その他、ゴムの1種として近年注目されている熱可塑性エラストマーなども用いることができる。また、ゴムの材質を問わず、架橋剤として有機過酸化物を用いると、硫黄を用いるよりも架橋密度を高め、ゴム層に電解液が浸透する速度を抑えると共に、機械的強度をも高くすることができる。従来よりレドックスフロー電池システムにおいて電解液貯留用ゴムタンクに用いられているゴムシートと同様のゴムシートを用いてもよい。
【００１４】
シート基材は、ゴムシートなどの形成材料シートが比較的大面積を有する場合、形成材料シートを所定の形状に切断することにて作製してもよいし、形成材料シートが比較的小面積である場合、複数の形成材料シート片を接合して所望の面積を有するようにし、形成材料シート片を接合した接合シートを所定の形状に切断して作製してもよい。本発明では、シート基材を矩形状とするため、シート基材の設計が比較的容易であり、簡単にシート基材を作製することができる。また、本発明では、シート基材を矩形状とするため、形成材料シートから切断により除去されて無駄となる量が比較的少なくて済み、従来の五角形状のシート基材を作製する場合と比較して、無駄となる形成材料シートの量を低減できる。
【００１５】
このシート基材を上述のように適宜接合、折り畳むことで平面状に折り畳んだ状態で矩形状である袋状体が得られる。上記ゴムシートからなるシート基材を用いる場合、接合は、シート基材同士を重ね合わせ、重ね合わせたシート基材間に未加硫のゴムを介在させ、この未加硫のゴムを加硫又は架橋させることで行うと、接合性が高く、接合箇所からの液体の漏洩を防止することができて好ましい。特に、上記加硫又は架橋の際、接合箇所を加熱すると共に圧力を加える(プレス加工を行う)とより確実に接合できる。更に、シート基材において上記接合箇所以外の箇所にもプレス加工を施す、好ましくはシート基材の全面に亘ってプレス加工を施すと、ゴム層に存在する微小な気泡(ボイド)を縮小又は除去することができる。特に、このプレス加工は加熱しながら行うと、ボイド内のガスを逃がし易い。このようなプレス加工を行ったシート基材からなるタンクをレドックスフロー電池システムにおいて電解液の貯留に利用すると、ゴム層内のボイドが除去又は縮小されることで、ボイドに電解液が浸透することによる絶縁抵抗の低下を低減することができる。
【００１６】
上記袋状体は、膨らませて立体状に折り畳んだ際にシート基材同士が重なり合う部分をつくるのに用いられるシート基材の量ができるだけ少なくなるように設計することが好ましい。例えば、矩形状のシート基材を2枚用意し、これらシート基材の縁部(外周)を接合して矩形状の袋状体とし、この袋状体の内部を膨らませて図7(I)に示す奥行きA×幅B×高さH(H＞B＞A)という大きさの直方体状のタンクを形成する場合を考える。このとき、シート基材同士の合わせ目(シート基材同士の接合箇所、図7(A),(B),(H)において点線で示す)をどの面に表わすかによってシート基材及び袋状体の大きさは、図7(A'),(B'),(H')に示すように3パタンから選択できる。例えば、図7(A)に示すように、合わせ目がA×B面及びB×H面に表れ、A×H面に表れないようにする場合、シート基材は、(B/2+A+B/2)×(B/2+H+B/2)という大きさのもの(糊代部を除く)を2枚用意し、これらシート基材の縁部を接合して袋状体bAを作製する。この袋状体bAを直方体状に成形する際、袋状体bAの四隅にあるB/2×B/2という大きさの八つの正方形(袋状体bAの表面に四つ、裏面に四つの合計八つ)は、四つの二等辺三角形となるように折り畳まれ、これら四つの二等辺三角形状の重複部iAは、図7(A)においてA×B面に接するように折り畳まれる。従って、図7(A')に示す袋状体bAでは、二等辺三角形状の重複部iAをつくるシート基材が無駄となる。具体的には、(B/2)2×8＝2×B2が無駄となる。一方、例えば、図7(B)に示すように、合わせ目がA×B面及びA×H面に表れ、B×H面に表れないようにする場合、(A/2+B+A/2)×(A/2+H+A/2)という大きさ(糊代部を除く)のシート基材2枚から袋状体bBを作製する。この場合、上述した図7(A)と同様に考えて、二等辺三角形状の重複部iBとなるシート基材、即ち、(A/2)2×8＝2×A2が無駄となる。他方、例えば、図7(H)に示すように、合わせ目がA×H面及びB×H面に表れ、A×B面に表れないようにする場合、(H/2+A+H/2)×(H/2+B+H/2)という大きさ(糊代部を除く)のシート基材2枚から袋状体bHを作製する。この場合、上述した図7(A)と同様に考えて、二等辺三角形状の重複部iHとなるシート基材、即ち、(H/2)2×8＝2×H2が無駄となる。従って、図7に示す例の場合、H＞B＞Aとすると、無駄となるシート基材量が最も少ないのは、図7(B)に示すパタンとなる。なお、図7において一点鎖線は折り目、点線はシート基材同士の合わせ目、灰色の部分は、シート基材同士が重ね合わされる部分を示す。本発明タンクでは、図7に示すような矩形状の袋状体を用いるため、上述した3パタンのうち、無駄となるシート基材の量が最も少なくなるパタンを適宜選択するとよい。
【００１７】
本発明タンクをレドックスフロー電池システムにおける電解液貯留用タンクとして利用する場合、上記袋状体は、従来よりレドックスフロー電池システムの電解液貯留用タンクに利用されている矩形状の袋状体と同様の手法にて作製したものを利用することができる。
【００１８】
本発明タンクは、平面状に折り畳んだ状体で矩形状である上記袋状体の内部を膨らませ、直方体状や立方体状などの四角柱状に形成可能なものとする。この点は、従来、レドックスフロー電池システムにおいて利用されている直方体状のゴムタンクと同様である。本発明タンクの特徴とする点は、この袋状体を四角柱状に膨らませたときに角部に相当する箇所を折り畳むことでn角柱状(n≧5)になるように成形可能な可変成形部を有する点にある。例えば、本発明タンクを五角柱状とする場合、四角柱状に膨らませた状態において、対向する二面が五角形となるように、これら二面において対向位置にある四組の角部のうち一組を折り畳む。例えば、本発明タンクを六角柱状とする場合、四角柱状に膨らませた状態において、対向する二面が六角形となるように、上記五角形の場合と同様に、これら二面において対向位置にある四組の角部のうち二組を折り畳む。四組の角部を折り畳めば、八角柱状のタンクが得られ、n角形(n≧5)の対向する二面の角部を更に折り畳むことで、八角柱以上の多角柱を得ることができる。このように四角柱状に変形させた状態において、対向する二面がn角形(n≧5)となるように、これら二面に具える角部を折り畳むことで、n角形状のタンクを容易に得ることができる。なお、本発明タンクにおいて四角柱状とは、立方体状、直方体状に限らず、対向する二面が平行四辺形(長方形、正方形、菱形を除く)、菱形、台形といった四角形を有するものを含む。
【００１９】
そして、上記四角柱状の角部の折り畳みは、四角柱状に変形させた状態においてn角形となる面の角部につくられる三角形の内心を中心として行うと、シート基材同士が重ね合わされる部分の形状が美しいn角柱を容易に得ることができる。そこで、可変成形部としては、袋状体を四角柱状に膨らませたとき、一つの角部を形成する三つの面:第一面、第二面、第三面のうち、第一面の角部につくられる三角形と、第二面の一部及び及び第三面の一部とを含むことが挙げられる。そして、この可変成形部を折り畳みn角柱状のタンクとしたとき、このタンクが、上記三角形が折り畳まれてなるn角形状面と、上記第二面の一部及び前記第三面の一部が折り畳まれてなる矩形状の第四面とを有するように、これら三角形や第二面の一部、第三面の一部は、以下のように変形可能とすることが好ましい。具体的は、三角形の内心を中心として、この三角形をつくる第一辺、第二辺、第三辺のうち、第一面と第二面との稜線となる第一辺、及び第一面と第三面との稜線となる第二辺が残りの第三辺に接するように、可変成形部を折り畳む。
【００２０】
より具体的に説明すると、例えば、図7(I)に示すように奥行きA×幅B×高さHという大きさの直方体から、図1(I)に示すようにA×B面が五角形である五角柱となるように、矩形状の袋状体を変形させることを考える。つまり、上記直方体から、図1(II)に示すようにA×B面の角部につくられる辺a,b,cからなる直角三角形を含む三角柱DEF(図1(VI)において灰色の部分)がなくなるように袋状体を折り畳み、図1(VII)に示すような五角柱とすることを考える。ここでは、図7(B')と同様に(A/2+B+A/2)×(A/2+H+A/2)という大きさの2枚のシート基材S1,S2からなる袋状体を利用する(図1(III),(IV)参照)。シート基材S1(図1(III)参照),シート基材S2(図1(IV)参照)において、その四隅にある(A/2)2という大きさの正方形の部分(図1(III),(IV)において灰色の部分)は、図7(B')に示す袋状体bBの作製に用いられたシート基材と同様に、袋状体を四角形状に変形する際(図1(V))、シート基材同士が重なり合う重複部iBをつくる箇所となる。ここでは、シート基材S1において、A/2×B面の角部に設けられる辺a,b,cからなる直角三角形DEF(図1(III)において灰色の部分)、及びB×H面の一部であって直角三角形DEFの辺b(辺DE)に接する長方形Dff'D'(図1(III)において灰色の部分)、A/2×H面の一部であって長方形Dff'D'と同じ大きさである長方形Dee'D'(同)が、袋状体を五角形状に変形する際(図1(VII)参照)、シート基材同士が重なり合う箇所となるように折り畳まれる場合を説明する。このような2枚のシート基材S1,S2の縁部を接合して、(A/2+B+A/2)×(A/2+H+A/2)の矩形状の袋状体を作製し、図1(V)に示すように直方体状となるように袋状体を膨らませ折り目(図1において一点鎖線で示す)に沿って折り畳む。このとき、袋状体の角部にある(A/2)2の正方形を図2(I)に示すように折り目l1が山となるように折り、図1(V),図2(I')に示すように二等辺三角形状の重複部iBをつくる。次に、これら四つの重複部iBが四角柱状の一面:ここではA×B面に接するように図2(II)に示す折り目l2が谷となるように折る。すると、図1(VI),図2(II')に示すようにA×B面の角部につくられる直角三角形DEFの一部に重複部iBが重ね合わされた状態の直方体を得る。
【００２１】
この奥行きA×幅B×高さHの直方体において直角三角形DEFを有するA×B面を第一面、長方形Dff'D'を有するB×H面を第二面、長方形Dee'D'を有するA×H面を第三面とする。このとき、直角三角形DEFにおいて辺DE(辺b)が第一辺、辺DF(辺a)が第二辺、辺EF(辺c)が第三辺となる。また、直角三角形DEFの内心をO、この内心Oからの垂線と辺DF(辺a)との交点をe、同辺DE(辺b)との交点をf、同辺EF(辺c)との交点をdとする。そして、この直角三角形DEFにおいて辺DE(第一辺)と辺DF(第二辺)とが辺EF(第三辺)に接するように内心Oを中心として直方体状の角部を折り畳む。
【００２２】
具体的には、図2(III')に示すように辺bの一部である辺Dfが辺aの一部である辺Deに接するように、即ち、点eと点fとが接するように直線ODが谷となるように折り曲げる。また、辺bの一部である辺fEが辺cの一部である辺dEに接するように、即ち、点fと点dとが接するように直線OEが谷となるように折り曲げ、辺aの一部である辺eFが辺cの一部である辺dFに接するように、即ち、点eと点dとが接するように直線OFが谷となるように折り曲げる。従って、点eと点fとが点dに接する。次に、図3(IV')に示すように重なり合わされた三角形ODf及び三角形ODeの辺De(辺Df)も辺EFに接するように折り曲げる。更に、図2(III')に示すように第二面と第三面との稜線DD'(図1参照)が谷、第二面の直線ff'(同)が山、直線EE'が山、直線FF'が山となるように第二面及び第三面を折り畳む。このように折り畳むことで、第二面の一部及び第三面の一部からつくられる第四面:長方形EE'F'F(図1(VII)参照)を具える五角柱を得る。なお、ここでは、第三面の直線ee'を折らず、第二面の直線ff'が山となるように、即ち、長方形DD'f'fが長方形EE'f'fに接するように折り畳む例を説明したが、第二面の直線ff'を折らず、第三面の直線ee'が山となるように、即ち、長方形DD'e'eが長方形FF'e'eに接するように折り畳んでもよい。
【００２３】
この五角柱は、図1(VII)、図3(IV)に示すように第四面の中間部に第二面及び第三面の両面の合わせ目である直線ff'が表れ、シート基材が重ね合わされた部分がタンクの内側に折り曲げられて外見から重ね合わせ部分が見えない構成である。具体的には、重なり合わされた三角形ODF、三角形ODf、かつ三角形OEfは三角形OEFに重なり合わされて五角形の第一面の裏側に接するように折り畳まれ(図3(IV')参照)、重なり合わされた長方形DD'e'e及び長方形DD'f'fは、長方形EE'f'f又は長方形FF'e'eの裏側に接するように折り畳まれる(図3(IV)では、長方形EE'f'fに接した状態を示す)。なお、図2(III),図2(III'),図3(IV),図3(IV'),後述する図4において重複部iBは省略している。
【００２４】
上記の例では、第四面:長方形EE'F'Fに合わせ目として直線ff'が表れるように折り畳む例を説明したが、第四面に合わせ目として第二面と第三面との稜線DD'が表れるように折り畳んでもよい。例えば、上記と同様に直線OD,OE,OFが「谷」となるように折り曲げ、図4(I')に示すように稜線DD'が山、直線ff'が谷(或いは直線ee'が谷)、直線EE'が山、直線FF'が山となるように第二面及び第三面を折り畳むと、図4(I)に示すように稜線DD'が長方形EE'F'Fに表れる(図4(I)では、直線ff'が谷となり、折られていない直線ee'が第四面の表面に表れている状態を示す)。また、上記の例では、上記重ね合わせ部分が全てタンクの内側(裏側)に隠されるように折り畳む例を説明したが、直線OD,OE,OFが「山」となるように折り曲げ、図4(II)に示すように上記重ね合わせ部分の一部がタンクの(外側)表側に露出されるように折り曲げてもよい。このとき、稜線DD'が山、直線ff'が谷(或いは直線ee'が谷)、直線EE'が山、直線FF'が山となるように第二面及び第三面を折り畳む(図4(II)では、直線ff'が谷となり、折られていない直線ee'が第四面の表面に表れている状態を示す)。また、図4(II)では、三角形OEFが五角形の第一面に接するように折り畳んでいる例を示すが、三角形OEFが第四面:長方形EE'F'Fに接するように折り畳んでもよい。
【００２５】
本発明タンクは、矩形状のシート基材からなり、平面状に折り畳まれた状態において矩形状の袋状体であり、この袋状体に上述のような可変成形部を具えることで、設置現場において簡単に多角柱状のタンクを形成することができる。また、本発明タンクは、多角形状のシート基材からなり、平面状に折り畳まれた状態において多角形状の袋状体を用いて同一体積のタンクを得る場合と比較して、重ね合わされる部分を形成するシート基材量、即ち、無駄となるシート基材量を低減することができる。例えば、図1(III),(IV)に示す矩形状のシート基材を用いて図1(I)に示す五角柱を得る場合と、図1(I)に示す五角柱と同じ体積を有する図10(III)に示す五角柱を図10(I)に示す五角形状のシート基材を用いて得る場合とを比較する。図1(III),(IV),図10(I)において、シート基材が無駄となる箇所は、灰色で示す。図1に示すタンクにおいてシート基材が無駄となる量は、以下のように求められる。なお、直角三角形DEFの内心Oから点d,e,fまでの距離をrとする。また、H＞B＞Aとする。
【００２６】
【数１】
2006347583.tif 000003
【００２７】
一方、図10において、五角形の一辺をc、この辺cを斜辺とする直角三角形の頂点をMNL(斜辺c＝辺ML)、辺cに平行な直線を直線PT、点Mからの垂線と直線PTとの交点をp、点Lからの垂線と直線PTとの交点をt、点Nからの垂線と長さBの辺に平行な直線PQとの交点をq、点Nからの垂線と長さAの辺に平行な直線TSとの交点をs、直線Pq(直線Pp)の長さをx、直線Tt(直線Ts)の長さをy、∠pMqをα、∠tLsをβとすると、直角三角形MNLの∠NLM＝α、∠NML＝βとなる。このとき、図10に示すタンクにおいてシート基材が無駄となる量は、以下のように求められる。
【００２８】
【数２】
2006347583.tif 000004
【００２９】
上記の式により、図10に示す従来のタンクでは、無駄となる量がH2に比例する。ここで、H2の係数は、実用的な範囲において1.9〜2程度である。従って、図10に示すタンクでは、図7に示す直方体状のタンクよりも体積が小さいにも係わらず、無駄となる量が最も多い図7(H)のパタンのタンクと同様程度となる。これに対し、本発明タンクの場合、図7(B)のパタンのタンクにおいて無駄となる量2×A2に加えて、高さHに比例する項及び折り畳まれる三角形の面積a×bが付加されるため、一見図10に示す従来のタンクよりも無駄が多いように思われる。しかし、実用的には、H≫A、具体的には、HがAの2倍以上といった場合となることが多く、この場合、本発明タンクの方が無駄となる量を大幅に低減できる。
【００３０】
本発明において袋状体には、折り目を示すマーク部を設けておくと、設置現場において簡単に多角柱状に成形することができて好ましい。マーク部は、プリントなどにより付してもよいし、チョークやマジックペン、塗料などで記載してもよいし、ゴムシートなどを利用する場合、プレスなどで凸状又は凹状の印を付してもよい。また、マーク部は、シート基材に付しておいてもよいし、袋状体を形成してから付してもよい。もちろん可変成形部にもマーク部を付しておくことが好ましい。
【００３１】
また、本発明タンクは、n角柱状に成形したとき、折り畳んだ状態が開放されることを防止するべく、開放防止部材を具えていてもよい。例えば、上述したシート基材同士を重ね合わせて三角形状とし、多角柱状のタンクの一面に接するように折り畳まれる重複部や、四角柱状に膨らませた状態において、角部をつくる二面が折り畳まれてなる面(第四面)においてこれら二面の合わせ目は、折り畳んだ状態が開放されると、n角柱状に形状を維持することが難しい。そこで、折り畳み状態が維持できるように開放防止部材を具えることが好ましい。例えば、上記合わせ目の開放を防止する場合、合わせ目をつくる二面を連結できるような開放防止部材を具えるとよい。具体的には、開放防止部材として紐付き部材などを利用し、上記二面において合わせ目近傍に紐付き部材を配置し、両紐を結ぶことで合わせ目の開放を防止することが挙げられる。重複部と接触面とにもこのような紐付き部材を配置しておき、両紐を結ぶことで開放を防止できる。また、開放防止部材として面ファスナなどの着脱が容易な部材を利用し、上記二面において対向する面や、重複部と接触面とにおいて対向する面に面ファスナを配置し、両面ファスナを接着することで開放を防止することが挙げられる。このような開放防止部材を具えることで、長期に亘り所定の形状をより確実に維持することができる。
【００３２】
その他、本発明タンクには、液体を導入するための導入口や、液体を排出するための排出口など、タンクの用途に応じて適宜必要な部材を具えるとよい。
【００３３】
上記構成を具える本発明タンクは、種々の液体を貯留するのに好適に利用することができる。特に、本発明タンクを上述した絶縁性、耐酸性などの性質を有するゴムシートにて形成した場合、レドックスフロー電池システムにおいてバナジウムイオン溶液などの電解液を貯留するタンクとして好適に利用できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明タンクは、平面状に折り畳まれた状態において矩形状の袋状体を膨らませて立体状のタンク本体を形成するため、直方体状のタンクを主体として設計することができる。具体的には、矩形状の袋状体の基となるシート基材が矩形状でよいため、設計が非常に容易である。従って、例えば、五角柱状のタンクを得るにあたり、従来のように五角形状の袋状体を得るべく五角形状のシート基材を設計する必要がなく、作業性に優れる。また、本発明タンクは、上記矩形状の袋状体を折り畳むことで所望の多角柱状に成形することができるため、設置現場においても簡単に多角柱状のタンクとすることができる。特に、本発明タンクが幅や奥行きに比較して高さの大きいタンクであるとき、従来の五角形状の袋状体を折り畳んで五角柱状に成形する場合と比較して、シート基材同士が重なり合わされ、本質的にタンクに利用されない部分を形成するシート基材の量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明タンクは、内部に液体を貯留可能なタンクであり、図1(I)に示すように五角柱状である。このタンクは、図1(III),(IV)に示すように2枚の矩形状のシート基材S1,S2の縁部を接合して、平面状に折り畳まれた状態で矩形状の袋状体を立体状に膨らませてなるものである。この袋状体は、図1(VI)に示すように直方体状に形成可能であり、直方体の角部に相当する箇所を折り畳むことで、図1(VII)に示す五角柱状に成形される。本例に示すタンクは、奥行きA×幅B×高さHの直方体から、辺a,b,cからなり面積が(a×b)/2の直角三角形DEFを有する高さHの三角柱を除いた大きさを有する五角柱状のタンクである。
【００３６】
本例においてタンクを形成するシート基材S1,S2は、有機繊維からなる基布の両面にゴム層を被覆したゴムシートを用いて作製した。このゴムシートは、ポリプロピレン繊維を目開き状態で平織りした基布の両面に、EPDMゴムシートをカレンダー加工により被覆したものを複数積層した後、蒸気加硫釜にてゴム層の蒸気加硫を行って作製した。そして、このゴムシートを所定の寸法((A+B)×(A+H)、糊代部を除く)に裁断して図1(III),(IV)に示す長方形状のシート基材S1,S2を得た。袋状体は、これらシート基材を重ね合わせ、その縁部において、重ね合わせたシート基材間に未加硫ゴムからなるゴムテープを配置し、ゴムテープを配置した箇所を加圧すると共に加熱して、ゴムテープを加硫してシート基材同士を接合することにて作製した。なお、図1(III),(IV)では、接合される縁部の面積を省略している。また、接合箇所以外においても、加熱プレス加工を施し、ゴム層に含有されるボイドを形成するガスを追い出すようにしてもよい。更に、シート基材S1,S2には、折り目がわかり易いようにマーク部(図1(III),(IV)では、一点鎖線で示す)を設けている。本例においてマーク部は、塗料にて設けた。
【００３７】
上記袋状体において、特に、三角形DEFの内心Oを中心として辺a(辺DF)と辺b(辺DE)とを辺c(辺EF)に接するように折り畳むことで図1(VII)に示すような五角柱状のタンクとすることができる。より具体的には、まず、袋状体を膨らませて図1(V)に示す直方体状となるように、図1(III),(IV)に示す(A/2)2の大きさの正方形を折り目に沿って折り畳み(図2(I')参照)、二等辺三角形状の重複部iBを形成する。この重複部iBを直方体においてA×B面に接するように折り畳み(図2(II')参照)、図1(VI)に示す直方体が得られる。次に、図2(III')に示すように三角形DEFにおいてその内心Oを中心として折り畳む。具体的には、内心Oからの垂線と辺DFの交点をe、同辺DEとの交点をf、同辺EFとの交点をdとして、辺Dfと辺Deとが接するように直線ODを折り目とし、辺Efと辺Edとが接するように直線OEを折り目とし、辺Feと辺Fdとが接するように直線OFを折り目として折り畳む。このとき、三角形OEF,OEf,ODF(OFe,ODe),ODfが形成され、三角形ODeと三角形ODfとが重ね合わされ、これら重ね合わされた二つの三角形が更に三角形OEFの一部に接するように重ね合わされる。また、三角形OEf及び三角形OFeも三角形OEFの一部に接するように重ね合わされる。更に、第三面に具える長方形DD'e'e(図1(III)参照)と第二面に具える長方形DD'f'f(同)とが重ね合わされ、直線Df(De)が直線EFに接する。このように折り畳むことで、五角形状の第一面と、第二面の一部及び第三面の一部からなる第四面(長方形EE'F'F)を有する五角柱状のタンクを得る。第四面には、第二面と第三面との合わせ目として直線ff'が表れている。
【００３８】
本発明タンクは、このように平面状に折り畳んだ状態において矩形状の袋状体を膨らませ、所望の多角形状となるように折り畳んで変形することで得られるため、設計、作製が非常に容易である。また、このように矩形状の袋状体を利用することで、折り畳みによりシート基材同士が重ね合わされる部分、即ち、タンク本体として実質的に利用されないで不要な部分(無駄となる部分)を形成するシート基材を低減することができる。例えば、図1においてA=1.6,B=H=3.8,a=0.5,b=0.9とするとき、図1に示すタンクにおいて無駄となる部分(図1(III),(IV)において灰色の部分)の面積は、上記数2の式に代入して、約7となる。一方、図10に示す五角形状のシート基材を用いたタンクの場合、無駄となる部分(図10において灰色の部分)の面積は、上記数1の式に代入して、約27.8となる。図1及び図10に示す五角柱状のタンクの表面積はいずれも、約51.3であることから、五角柱状のタンクの表面積に対して無駄となる部分の割合は、本発明タンクの場合、約13.6％であるのに対し、図10に示す従来のタンクの場合、約54.2％である。このことから、本発明タンクは、タンクの形成に用いられるシート基材に対し、無駄となる部分の割合を低減できることがわかる。
【００３９】
図1(VII)に示すように袋状体を折り畳むことで五角柱といった多角柱状のタンクを得ることができる。しかし、単に袋状体を折り畳んだだけでは、折り畳み部分が開放されるなどして、この多角柱状の状態を長期に亘り維持できない恐れもある。そこで、折り畳み部分が開放されて多角柱状の状態が崩れることを防止するべく、開放防止部材を具えていてもよい。例えば、図1に示すタンクの場合、直線ff'及び直線ee'に沿って対向位置に紐付き部材(開放防止部材)を具えておき、直線ff'と直線ee'との間を連結するように対向配置した紐付き部材の紐を結ぶことで、直線ff'と直線ee'とでつくられれる合わせ目が開放されることを防止できる。同様に、直線EF、直線Ef(直線Ee)、直線Ff(直線Fe)に沿って対向位置に紐付き部材を具えておき、直線EFと直線Ef(直線Ee)との間、及び直線Ff(直線Fe)との間を連結するようaに紐付き部材の紐を結ぶことで、直線EFと直線Ef(直線Ee)とでつくられる合わせ目,及び直線Ff(直線Fe)とでつくられる合わせ目が開放されることを防止できる。
【００４０】
開放防止部材を具えた本発明タンクの具体例を説明する。図5及び6は、開放防止部材を具えた本発明タンクに用いるシート基材の平面図である。上記で説明したシート基材S1を用いたタンクでは、第四面:長方形EE'F'Fに直線ff'が表れるように折り畳む場合を説明したが、図5に示すシート基材1を用いたタンクでは、第四面:長方形EE'F'Fに第二面と第三面との稜線DD'が表れるように折り畳む。具体的には、稜線DD'が山、直線ff'が谷となるように折り畳み、直線ee'を折り畳まない。このとき、稜線DD'は、第二面上の直線GG'に接する。このように折り畳むことで、このタンクは、シート基材S1を用いたタンクと同様に五角形状の第一面と、第二面の一部及び第三面の一部からなる第四面(長方形EE'F'F)を有する五角柱状のタンクとなる。そして、第四面には、稜線DD'及び直線ee'が表れ、直線ff'は隠れた状態である(図4(I)参照)。なお、いずれのタンクも、直線OD,OE,OFが谷となるように折り畳んでいる。
【００４１】
上記シート基材1,2は、例えば、四隅の正方形部分が折り畳まれて二等辺三角形状の重複部iB(図1(V),(VI)など参照)が形成される箇所の近傍、及び五角柱の一面(この例では第一面)においてこの重複部iBが接する箇所の近傍に紐付き部材10a〜10h,11a〜11hを配置している。図1(VI)に示すように重複部iBをA×B面(第一面)に接するように折り畳んだ後、例えば、紐付き部材10a,11aの紐を結ぶことで、重複部iBが五角柱の一面から離れることを防止する。同様に紐付き部材(10b,11b)、（10c,11c）、…を結ぶことで、四つの重複部iBが五角柱の一面から離れることを防止する。
【００４２】
また、第四面(長方形EE'F'F)に表れている第二面と第三面との稜線DD’が第四面から離れないように稜線DD'と、稜線DD'が接する直線GG'の近傍に紐付き部材12,13を対向させて複数配置している。図4(II)に示すように稜線DD'が第四面に表れるように折り畳んだ後、これら紐付き部材12,13の紐を結ぶことで、重ね合せ部分が開らくことを防止する。更に、直角三角形DEF(D'E'F')の折り畳み箇所も開放されることを防止するべく、紐付き部材14a,14b,15a,15bを配置している。その他、設置状態において底面となる側には、タンクが安定して配置されるように固定部材として面ファスナ16a,16bを具える。このとき、設置場所において面ファスナ16a,16bが接着する箇所にも面ファスナを配置しておく。また、設置状態において上面となる側には、設置場所にタンクをより確実に固定できるように固定部材としてループ付き部材17を具える。本例に示すようなゴムシートからなるタンクの場合、内部に液体が充填されると、タンクが膨張して所定の形状を維持できない恐れがある。そこで、タンクの周囲は、剛性の高いもの、例えば、鉄筋コンクリート壁や鉄鋼板などで囲っておくことが好ましい。そして、このような囲いと、上記ループ付き部材17とをロープなどの紐状部材にて連結することで、タンクが囲いの外部に向かって変形することを防止し、タンクの形状をより維持し易い。更に、上面となる側には、タンクを吊り下げるための吊部材18を具える。加えて、このタンクは、液体の導入や排出を行う導入排出口19を複数設けている。
【００４３】
上記で説明したタンクは、絶縁性、耐酸性に優れるゴムシートにて作製されることから、バナジウムイオン溶液を電解液として利用するレドックスフロー電池システムにおいて、電解液貯留用タンクとして好適に利用できる。レドックスフロー電池システムとしては、電池反応を行うセルにて形成される電池本体と、電池本体に供給する電解液を貯留する本発明タンクと、電池本体と本発明タンク間に配置されて電解液の輸送を行う輸送路とを具える構成が挙げられる。電池本体には、直流/交流変換器を介して、発電所や需要家などの外部電力系統を接続する。このような構成を具える本発明レドックスフロー電池システムは、発電所などを充電電力源として充電を行い、需要家などを放電対象として放電を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明タンクは、レドックスフロー電池システムに用いられる電解液などのような液体の貯留に利用される。また、本発明タンクを具えるレドックスフロー電池システムは、負荷平準化や瞬低対策などに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】(I)は、五角柱状の本発明タンクの斜視図、(II)は、五角柱状の本発明タンクの上面図、(III)〜(VII)は、本発明タンクの形成手順を示すものであり、(III)は、本発明タンクに用いるシート基材の正面図であって、可変成形部を具えるシート基材を示し、(IV)は、本発明タンクに用いるシート基材の正面図、(V)は、袋状体を膨らませた状態を示す斜視図、(VI)は、袋状体を直方体状に変形させた状態を示す斜視図、(VII)は、袋状体を五角柱状に変形させた状態を示す斜視図である。
【図２】本発明タンクにおいて矩形状の袋状体を膨らませて五角柱状に折り畳む手順を示す説明図であり、四角柱状に膨らませた状態において角部を拡大して示しており、(I)は、袋状体の隅にある正方形部分の平面図、(I')は、二等辺三角形状の重複部を形成した状態を示す斜視図、(II)は、重複部を形成した状態における平面図、(II')は、重複部を四角柱状の一面に接した状態を示す斜視図、(III)は、四角柱状の角部の平面図、(III')は、四角柱状の角部にある直角三角形の斜辺に他の二辺を接するように折り畳む状態を説明する斜視図である。
【図３】本発明タンクにおいて矩形状の袋状体を膨らませて五角柱状に折り畳む手順を示す説明図であり、五角形状に折り畳まれた角部を拡大して示しており、(IV)は、五角柱状の一部を示す斜視図、(IV')は、第一面が五角形状になるように第一面、第二面、第三面の折り畳み状態を説明する斜視図である。
【図４】(I),(II)は、本発明タンクにおいて矩形状の袋状体を膨らませて五角柱状に折り畳まれた状態を示す斜視図であって、五角形状に折り畳まれた角部を拡大して示しており、(I)は、第二面と第三面との稜線がタンクの表側に露出されるように折り畳んだ状態、(II)は、重ね合わせ部分がタンクの表側に露出されるように折り畳んだ状態を示し、(I')は、(I)の折り畳み状態を説明する斜視図である。
【図５】開放防止部材を具える本発明タンクに用いられるシート基材の平面図であり、可変成形部を具えるものを示す。
【図６】開放防止部材を具える本発明タンクに用いられるシート基材の平面図であって、図5に示すシート基材に接合されるものであり、液体の導入排出口を具えるものを示す。
【図７】(I)は、奥行きA×幅B×高さH(H＞B＞A)の直方体状のタンクの斜視図、(A)は、A×B面及びB×H面にシート基材同士の合わせ目がある直方体状のタンクの斜視図、(A')は、(A)に示すタンクに用いられた袋状体の平面図、(B)は、A×B面及びA×H面にシート基材同士の合わせ目がある直方体状のタンクの斜視図、(B')は、(B)に示すタンクに用いられた袋状体の平面図、(H)は、B×H面及びA×H面にシート基材同士の合わせ目がある直方体状のタンクの斜視図、(H')は、(H)に示すタンクに用いられた袋状体の平面図である。
【図８】直方体状のゴムタンクの形成手順を示す説明図であり、(I)は、シート基材の状態、(II)は、シート基材を接合して袋状にした状態、(III)は、袋体を膨らませた状態、(IV)は、袋体を直方体状に変形させた状態を示す。
【図９】五角形状の湧水槽設置スペースを示す模式図である。
【図１０】従来の五角柱状のゴムタンクの形成手順を示す説明図であり、(I)は、シート基材の状態、(II)は、シート基材を接合して五角形状の袋状にした状態、(III)は、五角形状の袋体を膨らませて、五角柱状に変形させた状態を示す。
【符号の説明】
【００４６】
1,2  シート基材  10a〜10h,11a〜11h,12,13,14a,14b,15a,15b  紐付き部材
16a,16b  面ファスナ  17  ループ付き部材  18  吊部材  19  導入排出口
bA,bB,bH  袋状体  iA,iB,iH  重複部
l1,l2  折り目  S1,S2  シート基材  T  タンク
100,110  シート基材  101  ゴムシート片  102  糊代部  103,112  袋体
104,111  折り目  105,113  重複部  106,114  ゴムタンク  115  合わせ目
200  柱  201  交差箇所
【図１】
2006347583.tif 000005
【図２】
2006347583.tif 000006
【図３】
2006347583.tif 000007
【図４】
2006347583.tif 000008
【図５】
2006347583.tif 000009
【図６】
2006347583.tif 000010
【図７】
2006347583.tif 000011
【図８】
2006347583.tif 000012
【図９】
2006347583.tif 000013
【図１０】
2006347583.tif 000014