(57)【要約】【課題】バルブ部から漏れ出た電解液の外部への拡散を防止して地絡や感電を防ぐと共に、電解液の漏れをカバーの外部から容易に点検でき、カバー内に留める電解液量の調整が可能なレドックスフロー電池用バルブカバーを提供する。【解決手段】レドックスフロー電池に電解液を供給排出する配管Ｐにバルブ部Ｂを有するレドックスフロー電池用バルブカバー１である。バルブ部Ｂの外周を覆う有色で絶縁性の本体２と、本体２内に収納されると共に、バルブ部Ｂから漏洩した電解液を吸着することで変色する液吸着体３と、本体２に設けられた絶縁性の窓部４とを具える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルに電解液を供給排出する配管にバルブ部を有するレドックスフロー電池に用いるバルブカバーであって、
前記バルブ部の外周を覆う有色で絶縁性の本体と、
前記本体内に収納されると共に、バルブ部から漏洩した電解液を吸着することで変色する液吸着体と、
前記本体に設けられた絶縁性の窓部とを具えることを特徴とするバルブカバー。
【請求項２】
本体は、バルブ部の外周に巻回可能な可撓性を有するシート状であり、ファスナ又は面ファスナにて接合してバルブ部の外周を覆うことを特徴とする請求項１に記載のバルブカバー。
【請求項３】
更に、バルブ部の外周を覆った状態において本体の両側には、縮径可能な絞り止め機構を具えることを特徴とする請求項２に記載のバルブカバー。
【請求項４】
窓部は、バルブ部の外周を覆った断面において、配管の下方側で、かつバルブ部に有するハンドルの軸を中心として左右に６０°以下の範囲に具えることを特徴とする請求項１に記載のバルブカバー。
【請求項５】
本体と窓部とは、同じ絶縁材料にて形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のバルブカバー。
【請求項６】
セルに電解液を供給排出する配管にバルブ部を有するレドックスフロー電池の配管構造であって、
前記バルブ部の外周には、バルブ部と他の配管とを接続する締付機構を含めないようにバルブカバーが配置され、
前記バルブカバーは、
バルブ部の外周を覆う有色で絶縁性の本体と、
前記本体内に収納されると共に、バルブ部から漏洩した電解液を吸着することで変色する液吸着体と、
前記本体に設けられた窓部とを具えることを特徴とするレドックスフロー電池の配管構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルに電解液を供給排出する配管に設けられたバルブ部からの電解液の拡散を防止することができるレドックスフロー電池に用いるバルブカバー、及びバルブ部にバルブカバーを具えたレドックスフロー電池の配管構造に関するものである。特に、バルブ部からの電解液の漏洩を容易に確認することができるレドックスフロー電池に用いるバルブカバー、及びバルブ部にカバーを具えたレドックスフロー電池の配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レドックスフロー電池は、従来、負荷平準化や瞬停対策用として利用されているものであり、図４に動作原理を示す。この電池は、イオン交換膜からなる隔膜１０３で正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂとに分離されたセル１００を具える。正極セル１００Ａと負極セル１００Ｂの各々には正極電極１０４と負極電極１０５とを内蔵している。正極セル１００Ａには正極電解液を供給・排出するための正極用タンク１０１が導管１０６、１０７を介して接続されている。負極セル１００Ｂにも負極電解液を導入・排出する負極用タンク１０２が同様に導管１０９、１１０を介して接続されている。各電解液にはバナジウムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、ポンプ１０８、１１１で循環させ、正負極電極１０４、１０５におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。例えば、バナジウムイオンを含む電解液を用いた場合、セル内で充放電時に生じる反応は次のとおりである。
正極：Ｖ４＋→Ｖ５＋＋ｅ−（充電）      Ｖ４＋←Ｖ５＋＋ｅ−（放電）
負極：Ｖ３＋＋ｅ−→Ｖ２＋（充電）      Ｖ３＋＋ｅ−←Ｖ２＋（放電）
【０００３】
一方、流体を供給排出する配管の接続部では、老朽化などにより接続部から内部の流体が漏れ出ることがある。そこで、従来、流体が外部に拡散することを防止するために、接続部の外周をフランジカバーで覆うことが行われている。図５は、接続部の外周を従来のフランジカバーで覆った状態を示す説明図であり、フランジカバーは断面で示す。通常、配管５０ａ及び５０ｂの端部には、それぞれフランジ５１ａ及び５１ｂが設けられており、これらフランジ５１ａ及び５１ｂにボルト５２を挿通しナット５３を締め付けることで、接続部５４が構成される。この接続部５４の外周を覆うフランジカバー６０は、接続部５４の外周に沿った円筒状であり、フランジカバー６０の両端を押えバンド６１にて配管５０ａ及び５０ｂに沿って止め付けている。
【０００４】
その他、配管接続部のカバーとして、特許文献１に記載される技術や、特許文献２に記載される技術が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平２−８３４１１号公報（実用新案登録請求の範囲（１）、第１図参照）
【特許文献２】
実開昭６２−１４６０９４号公報（実用新案登録請求の範囲▲１▼、第２図参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記レドックスフロー電池では、熱伸縮や電池システムの起動・停止の際に生ずる振動などで、電解液を供給排出する配管（図４では、導管１０６、１０７、１０９、１１０）に有するバルブ部から、微量の電解液が漏れ出ることがある。この漏れ出た電解液が外部のボルトやサポートなどに接した場合、地絡する恐れがある。そして、地絡によって電池が破壊されることもある。また、漏れ出た電解液が作業者に接した場合は、感電する恐れがある。
【０００７】
上記の問題から、レドックスフロー電池で通常用いられるバナジウムイオンを含む電解液の漏洩は、早期に発見して、バルブ部を交換することが好ましい。しかし、レドックスフロー電池で通常用いられる電解液は、配管やバルブ部と色が似ていて、漏れを発見しにくく、従来、バルブ部からの電解液の漏洩を早期に発見することが困難であった。
【０００８】
また、電解液の漏れが生じたバルブ部は交換する必要があるが、交換の際、電解液の供給排出を止めるためにレドックスフロー電池の運転を停止しなければならない。そのため、作業性が悪いだけでなく、交換の間、電池が使用できない。
【０００９】
そこで、従来のフランジカバーにてバルブ部の外周に覆い、カバー内に電解液を留めることで、電解液が設備や人体などに付着することを防止したり、バルブ部の交換時期を調整したりすることが考えられる。しかし、従来は、カバーの絶縁性について考慮されておらず、電解液に接した状態にあるカバーに外部のボルトや作業者などが接すると、地絡や感電に至る恐れがある。また、従来のフランジカバーでは、電解液の漏れをカバーの外部から点検することができないという問題がある。更に、従来のフランジカバーでは、カバー内に電解液を留めておく量がカバーの大きさに制限されるため、最悪の場合、再度、カバーから電解液が漏れる恐れもある。すると、上記のように地絡や感電に至る恐れも生じてくる。加えて、従来のように、配管の接続部までフランジカバーで覆うと、カバー内に留められた電解液にボルトやナットが接して、ボルトやナットが腐食する恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、バルブ部から漏れ出た電解液の外部への拡散を防止して地絡や感電を防ぐと共に、電解液の漏れをカバーの外部から容易に点検できるレドックスフロー電池に用いるバルブカバーを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、バルブ部に上記バルブカバーを具えたレドックスフロー電池の配管構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁性のカバー内に電解液を吸着することで変色する液吸着材を具え、かつカバーの本体に絶縁性の窓部を設けることで上記目的を達成する。
【００１３】
即ち、本発明は、セルに電解液を供給排出する配管にバルブ部を有するレドックスフロー電池に用いるバルブカバーである。そして、前記バルブ部の外周を覆う有色で絶縁性の本体と、前記本体内に収納されると共に、バルブ部から漏洩した電解液を吸着することで変色する液吸着体と、前記本体に設けられた絶縁性の窓部とを具える。本発明において、バルブ部とは、弁材を具えるハンドルが挿入される配管をいう。
【００１４】
従来、レドックスフロー電池において、電解液を供給排出する配管に具えるバルブ部から電解液が漏れた際、電解液の拡散を防止するための対策が検討されていなかった。一方、従来のフランジカバーでは、絶縁性が考慮されておらず、また、カバーの外部から電解液の漏れを確認することが困難であり、更に、カバー内に貯留可能な電解液の量にも限度があった。そこで、本発明は、電解液をより確実にカバー内に留めておくようにカバー内に液吸着体を具えると共に、カバーの外部から電解液の漏れを容易に確認できるように窓部を具える。そして、電解液が接した状態でカバーに接触しても地絡や感電を防止できるように本体及び窓部を絶縁材料で形成する。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１５】
（本体）
本体は、電解液が外部に拡散するのを防止するためのものであり、電解液が漏れず、電解液に対して耐性のある材質からなるものが挙げられる。特に、本発明では、絶縁性とする。本体が絶縁性であることで、本体が電解液に接した状態で外部のボルトやサポートなどに接しても、地絡に至ることがない。また、本体が電解液に接した状態で作業者が接しても、感電することがない。本体は、バルブ部の外周を十分に覆うことができる大きさ、形状であればよく、ハンドルを本体から突出させた形状とすると、ハンドルの操作性がよい。本体の構成は、例えば、バルブ部の形状に適合した分割片を組み合わせたものや、バルブ部の外周に巻回可能な可撓性を有するシート状のものが挙げられる。後者は、例えば、ＰＶＣなどの樹脂シートからなるものが挙げられる。本発明において本体は有色とする。色は、例えば、配管やバルブ部に近い色合いであると美観に優れて好ましい。また、有色透明でもよいが、有色不透明であると耐候性がよく、特に、屋外設置される場合、黒色や紫などの黒色に近い色合いであると、耐候性に優れて好ましい。本体には、後述する窓部を具えるため、本体の色によらず、電解液の漏れを容易に確認することができる。
【００１６】
本体がシート状である場合、ファスナ又は面ファスナにて接合してバルブ部の外周を覆うように構成することが好ましい。ファスナや面ファスナは、取り付け、取り外しが簡単で装着作業性に優れると共に美観もよい。
【００１７】
更に、本体がシート状である場合、バルブ部の外周を覆った状態において本体の両側には、縮径可能な絞り止め機構を具えることが好ましい。本発明では、本体内、即ち、本体とバルブ部の外周面と間にできる空間に電解液を留めるため、本体は、バルブ部の外周よりも大きいことが好ましい。このとき、本体の両側から電解液が漏れ出る恐れがあるため、本体の両側をバルブ部の配管の径に適合させるべく、本体の両側に絞り止め機構を具えて縮径可能とする。絞り止め機構としては、例えば、締付バンドや紐状体、面ファスナが挙げられる。締付バンドは、本体と別個に具えて、本体の外側から締め付けてもよい。紐状体は、本体に設けた挿通部に挿通して本体と一体化にしておき、バルブ部の外周を覆った後、絞り込んでもよい。また、面ファスナを本体の端部に設けて、接合位置を適宜変更することにより縮径してもよい。
【００１８】
（液吸着体）
液吸着体は、漏れ出た電解液を吸着できると共に保留可能な材質からなるものを用いる。また、電解液を吸着したことが窓部から確認できるように、電解液を吸着することで変色する色合いのもの、電解液と反応して変色する性質を有するものを用いる。例えば、白色に近い色合いの綿や布などの繊維製のものが挙げられる。綿や布などの繊維製の液吸着体は、吸着した電解液が微量であっても、毛管現象により液吸着体内に拡散し易いため、窓部から電解液の漏れをより確実に、早期に確認することができる。このような液吸着体は、その量を増減することで電解液の貯留量を調整可能であり、バルブ部の交換時期を長期化することができる。即ち、定期点検など、レドックスフロー電池の運転を停止している間にバルブ部の交換を行うことができるため、バルブ部の交換だけのために電池の運転を停止させることを低減することができる。なお、液吸着体は、本体に取り付けておくと、バルブ部の外周に装着し易く好ましい。
【００１９】
（窓部）
窓部は、有色の本体をバルブ部から取り外すことなく、本体の外部から本体の内側を確認可能とするものである。そこで、窓部は、電解液に対して耐性のある材質からなるもので、無色透明なものが挙げられる。また、本体と同様に、窓部が電解液に接した状態で外部のボルトやサポートなどに接して地絡に至ることや人体に接して感電することがないように絶縁性の材料からなるものを用いる。例えば、無色透明のＰＶＣなどの樹脂からなるものが挙げられる。このとき、窓部は、本体に溶着することで一体化するとよい。特に、窓部と本体とは、同じ絶縁材料で形成すると、本体と窓部とをより確実に接着できるため、液シール性を向上することができて好ましい。液シール性を高めることで、作業者などが電解液に接触する恐れを低減するため、地絡や感電の発生をより抑制することができる。
【００２０】
窓部の取り付け位置は、バルブ部から電解液の漏洩状態がカバーの外部から容易に確認できる箇所が好ましい。ここで、バルブ部の配管は、通常、断面円形状であり、バルブ部から漏れ出た電解液は、バルブ部に有するハンドルの取り付け側（通常、配管断面において上方側）と対向する側（同下方）に流れ落ちる傾向にある。従って、本発明バルブカバーをバルブ部の配管の形状に沿って配置すると、ハンドルの取り付け側と対向する側に電解液が留められる。そこで、窓部は、バルブ部の外周を覆った断面において、配管の下方側で、かつバルブ部に有するハンドルの軸を中心として左右に６０°以下の範囲に具えることが好ましい。
【００２１】
上記本発明バルブカバーは、バルブ部と他の配管との接続部、特に、バルブ部の配管とその他の配管とを接続する締付機構を含めないようにバルブ部のみを覆うことが好ましい。即ち、本発明レドックスフロー電池の配管構造は、セルに電解液を供給排出する配管にバルブ部を有するレドックスフロー電池の配管構造であって、バルブ部の外周に、バルブ部と他の配管とを接続する締付機構を含めないように上記バルブカバーを配置する。レドックスフロー電池に用いられる電解液は、通常、腐食力が大きく、配管のフランジ同士を締め付けるボルトなどの締付機構に接すると、締付機構が腐食して、バルブ部の交換が困難となる恐れがある。そこで、本発明では、バルブ部と他の配管とを接続する締付機構に電解液が接しないように、電解液が保留されるバルブカバーで上記締付機構を覆わない。なお、本発明バルブカバーは、液吸着体により電解液の外部への拡散をより確実に防止するため、上記締付機構に電解液が接する恐れがほとんどない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明バルブカバーをバルブ部に取り付けた状態を示す部分切欠き図、図２は、本発明バルブカバーの展開図、図３は、本発明バルブカバーにおいて窓部の取り付け位置を示す説明図である。本発明バルブカバー１は、バルブ部Ｂの外周を覆う本体２と、本体２内に収納されて、バルブ部Ｂから漏洩した電解液を吸着する液吸着体３と、本体２表面に窓部４とを具える。
【００２３】
バルブ部Ｂは、弁材（図示せず）を具えるハンドルＨが挿入される配管Ｐであり、その両側（図１において左右側）にフランジＦを具える。バルブ部Ｂとその他の配管Ｐ０との接続は、フランジＦと、その他の配管Ｐ０のフランジＦ０とを接合して、両フランジＦ及びＦ０にボルト１０を貫通してナット１１で締め付けることで行われる。本例で用いた配管Ｐ及びＰ０の直径は７５ｍｍ、ハンドルＨの軸部の幅Ｈｗは６０ｍｍ、フランジ間の幅Ｆｗは３３５ｍｍである。
【００２４】
本例において本体２は、絶縁性であり、バナジウムイオンを含む電解液（通常、濃紺色）に対して耐性に優れ、可撓性に富むＰＶＣ製シート（厚さ０．５ｍｍ）にて作製した。色は、耐候性を考慮して紫色とした。接合は、面ファスナ６（図２では、斜線部）にて行う。また、本例では、バルブ部Ｂの外周をカバー１で覆った状態において、カバー１の両側（図１において左右側）から電解液が漏れ出ないように、配管Ｐの径に合わせて本体２を縮径可能な構成とした。具体的には、一端側に紐状体５（図２参照）を具える。本例において紐状体５は、プラスチック製のものを用いた。本体２の他端側は、面ファスナ６を具えて、配管Ｐに沿って面ファスナ６の接合位置を調整することで配管Ｐの径に合わせて本体２を縮径可能とした。
【００２５】
このような本体２は、図２に示すように矩形状のシート（長さＬ：４８０ｍｍ、幅Ｗ：３００ｍｍ）の両側（図２において左右側）に、バルブ部のハンドルを突出させるための円弧状の切欠き２ａ（半径ｒ：５０ｍｍ）を設けている。この本体２は、バルブ部の外周をカバー１で覆った際、シートの両側がハンドル側（図１では上方側）に、シートの中央部がハンドルと対向する側（同下方側）に位置する。切欠き２ａの両側（図２において上下側）に、接合のための面ファスナ６（幅４０ｍｍ）を設けて、図２において水平方向に配置される上方側の面ファスナ６は、上記縮径用である。また、図２において下方側に水平方向に挿通部２ｂが設けてあり、この挿通部２ｂに紐状体５が挿通される。
【００２６】
液吸着体３は、バナジウムイオンを含む電解液をよく吸着し、吸い取った電解液を保留可能であると共に、吸着によって変色する白色の綿製シート（厚さ１０ｍｍ、長さＬ１：１９０ｍｍ、幅Ｗ１：１３０ｍｍ）を用いた。本例において液吸着体３は、窓部４から変色状態を確認できるように窓部４の少なくとも一部を覆うように配置し、接着剤にて本体２に一体に取り付けている。ここで、図１の矢印で示すようにバルブ部Ｂから漏れ出た電解液は、通常、配管Ｐの表面を伝ってハンドルＨの取り付け側と対向する側（図１において下方側）に流れ落ちる。そこで、液吸着体３は、バルブ部Ｂの外周をカバー１で覆った際、ハンドルＨと対向する側近傍に位置するように本体２に取り付ける。本例では、図２に示すように本体２を構成するシートの中央部に液吸着体３を配置する。
【００２７】
窓部４は、液吸着体３が電解液を吸着して変色したことが有色の本体２の外部から容易に確認できるように、無色透明で、かつ本体２と同様に電解液に対する耐性を具え、絶縁性であるＰＶＣ製シート（厚さ０．５ｍｍ）にて作製した。本例では、本体２と同一材料で、無色透明のものを用いた。窓部２の形成は、予め本体２に窓孔を設けておき、この窓孔を覆うようにシートを溶着することで行う。本例では、直径３０ｍｍの円形状のものを４個設けた。窓部４の取り付け位置は、バルブ部Ｂの外周をカバー１で覆った際、漏れ出た電解液を吸着する液吸着体３の変色状態が確認し易いように、断面において、配管Ｐの下方側で、かつ図３の矢印で示すようにハンドルＨの軸Ｈ１を中心として左右にθ＝６０°以下の範囲とする。本例では、図２に示すように本体２を構成するシートの中央部近傍で、バルブ部Ｂの外周をカバー１で覆った際、θ１＝３０°となる位置に窓部４を設ける。
【００２８】
本発明バルブカバーにてバルブ部の外周を覆うことで、バルブ部から漏れ出た電解液が外部に拡散することを防止する。また、本体及び窓部を絶縁材料で形成することで、電解液に接した状態にある本発明バルブカバーに外部設備や作業者が接しても、地絡や感電が生じる恐れがほとんどない。本例では、特に、本体と窓部とを同一の絶縁材料で形成したことで、両者をより確実に接着して液シール性を高めており、地絡や感電の発生をより確実に防止することができる。そして、漏れ出た電解液を吸着した液吸着体の色の変化が窓部により容易に確認できるため、カバーを外すことなく点検を行うことができる。
【００２９】
そして、上記カバーは、図１に示すようにバルブ部ＢのフランジＦとその他の配管Ｐ０のフランジＦ０とを締め付けているボルト１０、ナット１１などの締付機構を含まないように配置する。この配置により、カバー内に留められた電解液が締付機構に接することがなく、バルブ部から漏れ出た電解液により、ボルト１０、ナット１１などの締付機構が腐食する恐れがほとんどない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明バルブカバーによれば、以下の優れた効果を奏し得る。
▲１▼  バルブ部から漏れ出た電解液をカバー内に留めて電解液の拡散を防止することができる。
▲２▼  本体及び窓部を絶縁材料で形成することで、電解液に接した状態にある本体や窓部に外部のボルトや作業者などが接しても、地絡や感電などが生じる恐れがほとんどない。
▲３▼  カバー内に設けた液吸着体が漏れ出た電解液を吸着して変色することで、バルブ部の電解液の漏洩を容易に確認することができる。また、液吸着体の量によって、カバー内に留める電解液量を調整することができる。
▲４▼  上記液吸着体の変色は、窓部により容易に確認することができるため、点検の際にカバーを取り外す必要がない。
【００３１】
また、上記バルブカバーは、配管の接続部、特にフランジ同士を締め付ける締付機構を含まないように配置することで、バルブ部から漏れ出た電解液により締付機構が腐食する恐れがほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明バルブカバーをバルブ部に取り付けた状態を示す部分切欠き図である。
【図２】本発明バルブカバーの展開図である。
【図３】本発明バルブカバーにおいて、窓部の取り付け位置を示す説明図である。
【図４】レドックスフロー電池の動作原理を示す説明図である。
【図５】配管の接続部の外周を従来のフランジカバーで覆った状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  バルブカバー  ２  本体  ２ａ  切欠き  ２ｂ  挿通部  ３  液吸着体  ４  窓部
５  紐状体
５０ａ、５０ｂ  配管  ５１ａ、５１ｂ  フランジ  ５２  ボルト  ５３  ナット  ５４  接続部
６０  フランジカバー  ６１  押えバンド
１００  セル  １００Ａ  正極セル  １００Ｂ  負極セル  １０１  正極用タンク
１０２  負極用タンク  １０３  隔膜  １０４  正極電極１０５  負極電極
１０６、１０７、１０９、１１０  導管  １０８、１１１  送液ポンプ
Ｆ、Ｆ０  フランジ  Ｈ  ハンドル  Ｈ１  軸  Ｐ、Ｐ０  配管
【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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