(57)【要約】【課題】蓄電池内を冷却して通流し約６０℃以下の高熱になった空気をさらに室温よりも少し高い温度まで低下させて吹き出しを緩和して大気中へ放出することができる、蓄電池ユニット及び蓄電式空気調和システム。【解決手段】電池充電器３２を介して夜間商用電力を蓄電する蓄電池３３と、蓄電池３３の蓄放電時に蓄電池３３に冷却用空気を送り込む送風機３６と、蓄電池３３内を通流して高温になった空気を排気する排気ダクト３７Ｂとを、同一の筐体３５内に収納した蓄電池ユニットにおいて、筐体３５の一面を周縁部のいずれかが開口した二重壁構造とし、内面壁３５ａに排気ダクト３７Ｂを接続し、この排気ダクト３７Ｂからの排気を外面壁３５ｂに衝突させて、外面壁３５ｂと内面壁３５ａの間の開口から排気する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池充電器を介して夜間商用電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池の蓄放電時に当該蓄電池に冷却用空気を送り込む送風機と、前記蓄電池内を通流して高温になった空気を排気する冷却空気排気手段とを、同一の筐体内に収納した蓄電池ユニットにおいて、
前記筐体の一面を周縁部のいずれかが開口した二重壁構造とし、
内面壁に冷却空気排気手段を接続し、
この冷却空気排気手段からの排気を外面壁に衝突させて、外面壁と内面壁の間の前記開口から排気することを特徴とする蓄電池ユニット。
【請求項２】
前記開口は天部を除いた両側縁部および底部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。
【請求項３】
前記蓄電池を容器に収容して前記筐体内に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の蓄電池ユニット。
【請求項４】
前記容器の底面または両側面と、前記筐体の前記容器の底面または両側面に対応する面との相互間に係合して、レールとコロとを有してなる容器引出手段を備えると共に、前記冷却空気供給排気手段を、前記容器が筐体の外へ移動することができる長さを有する、空気送り込み用フレキシブルチューブ及び前記蓄電池内を通流して熱交換して高熱になった空気をユニット外へ排気する排気用フレキシブルチューブとで構成したことを特徴とする請求項３記載の蓄電池ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の蓄電池ユニットと、これに接続された空調機とを備えたことを特徴とする蓄電式空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間電力を蓄電し昼間の電力使用のピーク時に放電する例えばナトリウム−金属塩化物電池等の蓄電池ユニット及び蓄電式空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスビルや工場、大型店舗などにおいて、エネルギーコストの削減は重要な課題となっている。また、地球温暖化の防止のためＣＯ2排出の抑制が必要となっている。夜間電力を蓄電し、昼間に放電する蓄電池の使用は、上記の課題の解決に合致している。
従来、空気調和システムとして、夜間電力を蓄電し、昼間の電力需要のピーク時に放電する蓄電池を備えた空気調和システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
近年、電気自動車用あるいは電気エネルギー貯蔵用として高温二次電池が注目を集めている。高温二次電池としては、ナトリウム−硫黄電池と同等以上のエネルギー密度、容量などの特性を有するものとして、ナトリウム−塩化ニッケル電池（Ｎａ−ＮｉＣｌ2電池）（通称、ゼブラ電池）が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２３３４６３号公報
【特許文献２】特開平７−２７２７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ナトリウム−塩化ニッケル電池は、約４００℃以下で放電・充電の動作する。ナトリウム−塩化ニッケル電池は、溶融金属ナトリウムの過剰な発熱反応を制御するために、送風機で電池内に空気を送り込んで冷却を行い、高温の排気を大気中へ放出しており、冷却を必要としている。
上記ゼブラ電池は、従来、主として電気自動車用の電池として用いられており、この場合に、上記高温の排気は、ダクトにより導かれて車体下部に排気される。
しかし、このゼブラ電池を一つの筐体内に収納した場合、上記高温の排気を如何にして外部に排気するかが課題となる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述した点に鑑みてなされたものであり、高温の排気の勢いを緩和してかつ温度低下させて排気することができる、蓄電池ユニット及び蓄電式空気調和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】
【０００５】
本発明は、電池充電器を介して夜間商用電力を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池の蓄放電時に当該蓄電池に冷却用空気を送り込む送風機と、前記蓄電池内を通流して高温になった空気を排気する冷却空気排気手段とを、同一の筐体内に収納した蓄電池ユニットにおいて、前記筐体の一面を周縁部のいずれかが開口した二重壁構造とし、内面壁に冷却空気排気手段を接続し、この冷却空気排気手段からの排気を外面壁に衝突させて、外面壁と内面壁の間の前記開口から排気することを特徴とする。前記構成の蓄電池ユニットは、前記開口が天部を除いた両側縁部および底部に形成されている構成とすることが好ましい。
【０００６】
この構成によれば、筐体の二重壁構造を建物外壁面に密着させて当該筐体を設置することができ、蓄電池内を冷却して通流し約６０℃以下になって排気される空気は、筐体の二重壁構造の内面壁より吹出して外面壁に衝突して内面壁と外面壁との隙間を端縁開放端に向かって広がって流れ、吹出す勢いが大幅に緩和されるとともに、外面壁での放熱と相俟って広がって流れて熱量密度が低くなることにより温度低下して内面壁と外面壁との隙間の端縁開放端より大気中へ排気され、排気が建物外壁面に吹き付けることがなく、また排気の勢いが緩和されることと温度低下により周囲環境に与える影響も緩和できる。
【０００７】
前記構成の蓄電池ユニットは、前記蓄電池を容器に収容して前記筐体内に備えたことを特徴とする構成することが好ましく、特に、前記容器の底面または両側面と、前記筐体の前記容器の底面または両側面に対応する面との相互間に係合して、レールとコロとを有してなる容器引出手段を備えると共に、前記冷却空気供給排気手段を、前記容器が筐体の外へ移動することができる長さを有する、空気送り込み用フレキシブルチューブ及び前記蓄電池内を通流して熱交換して高熱になった空気をユニット外へ排気する排気用フレキシブルチューブとで構成することが好ましい。
【０００８】
また本発明の蓄電式空気調和システムは、上記構成の蓄電池ユニットと、これに接続された空調機とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、筐体の二重壁構造を建物外壁面に密着させて設置することができ、蓄電池内を冷却して通流し約６０℃以下になった空気は、筐体の二重壁構造の内面壁より吹出して外面壁に衝突して内面壁と外面壁との隙間を放射方向に広がって流れ、吹出す勢いが緩和するとともに、熱量が分散して温度低下して大気中へ排気され、排気が建物外壁面に吹き付ける状態を回避でき、周囲環境に与える影響も緩和できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る蓄電式空気調和システムの概略構成を示すブロック図である。
蓄電式空気調和システム１は、空調機群２と、蓄電ユニット３と、ＰＣＳコントローラ４とを備えている。ここで、空調機群２は、室外機（図示しない）と、当該室外機に冷媒回路にて接続された１または複数の室内機を備えた複数（図１においては、２つ）の空調機２Ａ、２Ｂを有し、それぞれの空調機２Ａ、２Ｂは、例えばＡＣ２００Ｖの電力が供給されるＡＣ負荷ライン１１に互いに並列に接続されている。
【００１１】
蓄電ユニット３は、例えばＡＣ２００Ｖの交流電力を供給する商用電源１０からの電力供給ライン１２から分岐された蓄電電力供給ライン１３に接続されて、夜間に商用電力を蓄電するものである。ここで、蓄電ユニット３は、ＤＣ電源３０と、蓄電空調コントローラ３１と、電池充電器３２と、蓄電池３３と、蓄電池３３の電池残量を検出する残量検出器３４と、を有している。蓄電電力供給ライン１３は２系統に分岐され、第１の蓄電電力供給ライン系統１３ＡにはＤＣ電源３０が接続され、第２の蓄電電力供給ライン系統１３Ｂには電池充電器３２が接続されている。
【００１２】
ＤＣ電源３０は、各種回路の動作電源を生成するものである。
そして、ＤＣ電源３０は、商用電源１０からの交流電力を所定電圧（例えば５Ｖ）の直流電力に変換して蓄電空調コントローラ３１に供給する。
蓄電空調コントローラ３１は、当該蓄電ユニット３の蓄電／放電を制御する蓄放電制御装置として機能するものであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等のメモリ３１Ａおよび商用電源１０からの交流電力量を検出する電力検出回路３１Ｂを内蔵し、電力検出回路３１Ｂが検出した実際の交流電力量および当該メモリ３１Ａに格納された制御プログラムにしたがって蓄放電制御を行う。より具体的には、電力検出回路３１Ｂの検出した実際の交流電力量が所定基準値を超え、かつ、所定基準値を超えている時間が所定基準時間を超えた場合に、蓄電池３３の放電を行うとともに、商用電源１０から供給される電力が所定の設定電力以下となるように当該放電における放電量を制御する。
【００１３】
また、電池充電器３２は、商用電源１０からの交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ回路３２Ａを備え、蓄電空調コントローラ３１の指示の下、当該直流電力を電池充電ライン１４を介して蓄電池３３に供給する。本実施形態では、蓄電空調コントローラ３１は、電力需要が一日の間で比較的小さくなる夜間電力時間帯に電池充電器３２に対して、蓄電池３３への充電開始信号を出力する。これにより、蓄電池３３への充電が開始される。この倍において、電池充電器３２は、蓄電時の蓄電パターンを予め記憶しており、この蓄電パターンに従って蓄電を行うように構成されている。
蓄電池３３は、ナトリウム−塩化ニッケル電池（ゼブラ電池）に代表されるナトリウム−金属塩化物電池であり、当該蓄電池３３から引き出された電池放電ライン１５を介して、蓄電された電力がＰＣＳコントローラ４に出力される。
残量検出器３４は、蓄電池３３の電圧を検出して電池残量を検出し、蓄電空調コントローラ３１に通知する。
【００１４】
ＰＣＳコントローラ４は、商用電源１０からの電力供給ライン１２と、ＡＣ負荷ライン１１との間に介在し、蓄電空調コントローラ３１の指示の下、商用電力に蓄電電力を所定の割合で連携させてＡＣ負荷ライン１１に出力するものである。すなわち、このＰＣＳコントローラ４は、電池放電ライン１５に接続されて蓄電池３３から供給される直流電力を交流電力に変換してＡＣ負荷ライン１１に出力するインバータ回路４Ａを内蔵しており、蓄電空調コントローラ３１Ａは、ＰＣＳコントローラ４に対して切換制御信号を出力して、電力需要が一日の間で比較的大きい昼間の時間帯に、蓄電池３３の蓄電電力が所定の割合でＡＣ負荷ライン１１に供給されるように制御し、それ以外の時間帯には商用電力が供給されるように制御する。
【００１５】
このような構成の蓄電式空気調和システム１によれば、蓄電空調コントローラ３１は、ＰＣＳコントローラ４を制御して、電力需要のピーク時間帯には蓄電池３３の蓄電電力および商用電力をＡＣ負荷ライン１１に供給し、それ以外の時間帯には商用電力のみをＡＣ負荷ライン１１に供給するので、電力需要がピークとなる昼間の時間帯には、蓄電池３３から蓄電電力および商用電力が供給されて各空調機２Ａ、２Ｂが運転され、さらに蓄電池３３の充電に関しては電力需要の小さい夜間に行うので、商用電源１０における電力ピーク時の消費量が抑制される。
【００１６】
図２は、蓄電池ユニット３の正面図を示し、図３は、左側面図を示す。蓄電池ユニット３は、筐体３５が上部空間と下部空間とに分けて形成され、筐体３５の上部空間には、ＤＣ電源３０と蓄電空調コントローラ３１と電池充電器３２とコンバータ回路３２Ａ等*を収容しており、また筐体３５の下部空間には、蓄電池３３を収容している。
【００１７】
蓄電池３３に、約４００℃以下で放電・充電の動作を行うナトリウム−塩化ニッケル電池が採用されているから、溶融金属ナトリウムの過剰な発熱反応を冷却制御するために、筐体３５の上部空間に送風機３６を設置し、この送風機３６の排気口と蓄電池筐体の冷却空気入口３３ａとを空気送り込み用フレキシブルチューブ３７Ａで接続していると共に、蓄電池筐体の高熱空気出口３３ｂに接続した排気用フレキシブルチューブ３７Ｂを筐体３５の後面部３５ａに穿った排気孔３８へ接続して、蓄電池３３内に空気を通流させて冷却するように構成されている。
従って、送風機３６は、蓄電池３３の放充電時に回転されて冷却空気を空気送り込み用フレキシブルチューブ３７Ａを通して電池内へ供給して、電池内部を通流する間に、放電・充電に伴う発熱を受熱して放電または充電による過度の発熱を抑制し、約６０℃以下となった高温空気を排気用フレキシブルチューブ（冷却空気排気手段）３７Ｂを通して排気孔３８から排気するように構成されている。
【００１８】
約６０℃以下の高温空気が排気孔３８からそのままの温度で大気中へ排気されることを回避するために、筐体３５の後面部は、内面壁３５ａと外面壁３５ｂとを隙間を開けて有しかつ両側及び下側が開放されているシンク構造の二重壁構造となっていて、内面壁３５ａに排気孔３８を設けて排気用フレキシブルチューブ３７Ｂを接続している。外面壁３５ｂはアルミ板として放熱を大きくすることが好ましい。
従って、蓄電池３３内を通流して排気用フレキシブルチューブ３７Ｂを通る約６０℃の高温空気は、排気排気孔３８から外面壁３５ｂに衝突して内面壁３５ａと外面壁３５ｂとを隙間を横方向及び下方向に広がって流れ隙間の両側端及び下端の開口より大気中へ放出され、もって筐体３５の外方へ吹出す勢いが大幅に緩和されるとともに、外面壁３５ｂでの放熱が行われることと相俟って広がって流れて熱量密度が低くなることにより、温度低下して大気中へ放出される。内面壁３５ａと外面壁３５ｂとの間の流れ隙間の上端の開口は閉塞されているため、上方よりの塵埃の進入がない。
そして、内面壁３５ａと外面壁３５ｂとの隙間の端縁開放端より大気中へ排気されるから、筐体３５の二重壁構造の面を建物外壁面に近接させて蓄電池ユニットを設置することができる。また、排気の勢いが緩和されることと温度低下により周囲環境に与える影響も緩和できる。
【００１９】
この実施形態の蓄電池３３は、約４００℃以下で放電・充電の動作を行うナトリウム−塩化ニッケル電池であるので、取り扱いに注意が必要であり、特に、故障時及び破損時における起きるナトリウムの液漏れを考慮し、蓄電池３３を予めステンレス製の容器５０に収容した構成となっている。
【００２０】
ナトリウム−塩化ニッケル電池３３の寿命は５年強の実績があるが、経過後には交換する必要がでてくる。また、蓄電池３３は、比較的大きくて重量があり、一般的な方法では出し入れ・交換することは難しい。
そこで、この実施形態では、蓄電池３３を収容する前記容器５０を電池ユニット３の正面から大きく引き出し可能とする走行手段６０を設けた。
この走行手段６０は、詳細な構造を図示していないが、例えば、筐体３５の底面部に固定されたチャンネル鋼材よりなる第１レールと、この第１レールの内側にスライド可能に嵌合されたチャンネル鋼材よりなる第２レールと、蓄電池３３の下面に固定されると共に前記第２レールの内側にスライド可能に嵌合されたチャンネル鋼材よりなるスライドレールと、からなる３段伸縮レール構造と、各レールの相対的なスライドを容易にするために各レールの所要位置に設けられるコロとからなる。
【００２１】
前記空気送り込み用フレキシブルチューブ３７Ａと排気用フレキシブルチューブ３７Ｂは、蓄電池３３の冷却空気供給排気手段になっていて、容器５０を走行手段６０の働きで筐体３５の前側へ引き出すことができる十分な長さになっている。ナトリウム−塩化ニッケル電池３３を交換するときは、筐体を構成している前面側下部パネル３５ｂを取り外して、図４に示すように、容器５０を走行手段６０の働きで筐体３５の前側へ引き出して行う。
従来は、図２に示す、電池ユニット３の全体を液漏れ容器に収容していたので、システム全体が大きくなっていて、蓄電池３３の交換も大変な手間がかかっていたが、この実施形態では、蓄電池３３の収納スペースが小さくなり、かつ蓄電池３３の交換も容易になった。
【００２２】
上述したように、蓄電空調コントローラ３１は、蓄電ユニット３の蓄電／放電を制御する蓄放電制御装置として機能を果たす。蓄電空調コントローラ３１は、マニュアル運転と自動運転の２種類の動作モードがＥＥＰＲＯＭ等のメモリ３１Ａの格納された制御プログラムに用意されている。マニュアル運転の動作モードは、タイムスケジュールとは関係なく、マニュアルで動作する。自動運転の動作モードは、予め決められたタイムスケジュールどおりに動作する。制御プログラムは、マニュアル運転の動作モードと自動運転の動作モードのいずれにおいても、停電してから復旧する際は、停電前がマニュアル運転だったときには停電復旧後もマニュアル運転として復旧し、また停電前が自動運転だったときには停電復旧後も自動運転として復旧する機能を備えている。
【００２３】
具体的には、前記のＥＥＰＲＯＭ等のメモリ３１Ａまたは別途の不揮発性メモリに、フラグを立てるように構成されている。制御プログラムは、マニュアル運転のときは、フラグを「０」としてからマニュアル運転に入り、自動運転のときは、フラグを「１」としてから自動運転に入るようにプログラムされている。そして、制御プログラムは、停電があって、そして電源投入があったときは、まずフラグを調べるようにプログラムされていて、フラグが「１」か「０」かを判断し、フラグが「１」のときは、自動運転として復旧させ、フラグが「０」のときは、マニュアル運転として復旧させるようにプログラムされている。もって、停電があって復旧後は、停電前の動作モードで運転される。
【００２４】
制御プログラムは、自動運転中に、停電して自動運転として復旧するときは、現在時刻をチェックして適切なタイムスケジュールを選択して復旧するが、改めて電力検出回路３１Ｂで実際の交流電力量を検出し、この実際の交流電力量が所定基準値を超え、かつ、所定基準値を超えている時間が所定基準時間を超えた場合に、蓄電池３３の放電を行うとともに、商用電源１０から供給される電力が所定の設定電力以下となるように当該放電における放電量を制御する。もって、停電復旧時に最適なパフォーマンスを行えるように構成されている。
また、蓄電空調コントローラ３１は、自動運転の動作モードでは予め決められたタイムスケジュールどおりに動作をする必要があるので時計を備えている。この時計は、商用電源１０の電力で動作するので、蓄電空調コントローラ３１にボタン電池（図示しない）を備えていて、停電になったときはボタン電池からの給電に切り替えられ作動を続けることが補償されるように構成されている。
【００２５】
上述したように、蓄電空調コントローラ３１Ａは、電力需要が一日の間で比較的大きい昼間の時間帯にＰＣＳコントローラ４へ放電開始制御信号を出力する。さらに具体的には、電力検出回路３１Ｂの検出した実際の交流電力量が所定基準値を超え、かつ、所定基準値を超えている時間が所定基準時間を超えた場合に、蓄電池３３に放電を行わせる放電開始制御信号をＰＣＳコントローラ４へ出力する。
【００２６】
ＰＣＳコントローラ４は、この放電開始制御信号を入力すると、蓄電池３３との電池放電ライン１５をオンとして、蓄電池３３が夜間に蓄電した直流電力を電池放電ライン１５からインバータ回路４Ａへの供給を受けるようになっていて、このインバータ回路４Ａで変換した交流電力を商用電力と一定の割合となるようにＡＣ負荷ライン１１に出力する。
上記の場合、ナトリウム−塩化ニッケル電池３３の放電と負荷（空調機）２の接続を同時に行うと、インバータ回路４Ａに交流電力が生じていない状態での重い負荷との接続となり、蓄電池３３にエラーが発生する。これを回避するため、この実施形態では、放電の準備としてプレ放電を行い、インバータ回路４Ａに交流電力が生じさせてから、負荷（空調機）２との接続を行うように構成されている。
【００２７】
具体的には、図１に示すＰＣＳコントローラ４に負荷との接続を行うマグネットスイッチ（図示しない）を備え、先に蓄電池３３をオンにして数秒（例えば５秒）後にマグネットスイッチオンとする。このようにすると、蓄電池３３プレ放電を行いインバータ回路４Ａに交流電力が生じた後に、負荷（空調機）２との接続となるので、蓄電池３３にエラーが発生することを回避できる。
開始時のシーケンスの具体例は以下のようになる。
（１）ZEBRA電池及び、充電器のAC200Vを‘OFF’
（２）20秒Wait
（３）DISCHG＿START信号を‘HIGH’にする。
（４）3秒Wait （Pre-charge operation の為の待ち時間）
（５）DC＿278V＿ON信号を‘HIGH’とし電磁接触器をクローズする。
（６）DISCHARG＿LED#信号を‘LOW’とし、放電中を表示する。
【００２８】
蓄電空調コントローラ３１Ａには、遠隔監視装置（図示しない）を備えることが好ましい。この遠隔監視装置は、蓄電池３３が外部装置へ出力する情報を入力して、例えば、放電可能な状態を知らせる情報、高速充電可能な状態を知らせる情報、放電電流の大きさ、放電電圧の大きさ、最小放電電圧、最大放電電流、実際の電流値、実際の電圧値、実際の放電の深さ、実際の平均温度、一般エラー発生情報、内部エラー発生情報、外部エラー発生情報、警報などの情報を出力できるように構成されている。
従って、この遠隔監視装置において、エラーや警報を遠隔監視することができる。さらに、この遠隔監視装置において、蓄電池３３から空調機２Ａ、２Ｂへ補充する電力量を遠隔監視でき、また蓄電空調コントローラ３１に各種制御値を遠隔監視装置の出力を見ながら入力することができる。蓄電式空気調和システムは高機能化された機器を用いているので一般的に機器に異常が発生した場合に専門技術者による迅速な対処が必要になるが、一般技術者による遠隔監視・遠隔監視設定が効率よく行えることで、異常が発生した場合にその把握が迅速かつ適切にできるようになる。
【００２９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内での適宜の変更を含むものである。蓄電池からの冷却空気の排気は筐体の後面から排出することには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態の蓄電式空気調和システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の蓄電式空気調和システムで使用する蓄電ユニットの正面図である。
【図３】図２の蓄電ユニットの左側面図である。
【図４】図２の蓄電ユニットの蓄電池交換時の左側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  蓄電式空気調和システム
２Ａ、２Ｂ  空調機
３  蓄電ユニット
４  ＰＣＳコントローラ
１０  商用電源
３１  蓄電空調コントローラ
３１Ａ  メモリ
３２  電池充電器
３３  蓄電池
３５  筐体
３５ａ  内面壁
３５ｂ  外面壁
３６  送風機
３７Ａ  空気送り込み用フレキシブルチューブ
３７Ｂ  排気用フレキシブルチューブ
５０  容器
６０  走行手段
【図１】
2007134062.tif 000003
【図２】
2007134062.tif 000004
【図３】
2007134062.tif 000005
【図４】
2007134062.tif 000006