JP2008004451A - 燃料電池車用のイオン交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】交換が容易な燃料電池車用のイオン交換器を提供する。
【解決手段】イオン交換器は、イオン交換カートリッジ２０２と、イオン交換カートリッジ２０２を冷却水通路に接続して脱着自在に保持するイオン交換器ブラケット２０１と、を有している。イオン交換器ブラケット２０１は、燃料電池車１０の前端部１０１に近い場所、かつ、サブフレーム１０２の側面に設けられており、イオン交換器ブラケット２０１に接続されている冷却水通路３１０はサブフレーム１０２を貫通してモータルームへ配管されている。また、イオン交換器２０は、バンパー１０５の裏側と、フェンダ１０６の裏側及びタイヤハウスを覆うインナーフェンダ１０４で囲まれた空間に配置されているため、インナーフェンダ１０４の前方側の一部を外すことで、イオン交換カートリッジ２０２を交換することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池を搭載した車両のイオン交換器に関し、特に燃料電池との冷却水通路を流れる冷却水中のイオンを除去する燃料電池車用のイオン交換器に関する。
燃料電池を搭載した車両では、燃料電池における電気化学反応により化学エネルギーから電気エネルギーに変換して車両の駆動モータを作動させている。また、作動中は燃料電池や駆動モータが高温になることから、過熱を防ぐために冷却水を利用する冷却装置が設けられている。
一般的に燃料電池では、電気化学反応を円滑に行うために温度調節が必要であり、冷却装置は単なる冷却だけでなく、暖気機能も有している。また、冷却水の導電率が上昇すると絶縁性が低下することから、冷却水中のイオンを除去し、冷却水中の導電率を低下させるイオン交換器が設けられている。
特許文献１には、燃料電池の暖気運転時間を短縮化する温度調節装置に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、燃料電池の冷却系部品を限られたスペース内に効率的に配置し、冷却系部品のレイアウトの自由度を大きくするとともに、放熱器とリザーブタンクとを連絡する配管の長さを短縮する技術が開示されている。
特開２００５−１０８４５８号公報 特開２００５−１２５８１８号公報
上述の特許文献ではレイアウトの自由度を大きくすることと、配管長を短かくすること、が開示されているが、従来より冷却水の導電率を下げるためのイオン交換器は交換しやすい位置に搭載されていなかった。
一般に、燃料電池の冷却水の絶縁性を維持するために比較的短いサイクルでのメンテナンスが必要である。しかし、搭載場所の関係で例えば、バンパーとラジエータの間にイオン交換器を設置した場合、メンテナンスの際にバンパー、バンパーに接続されているアンダーパネル及びその他の部品をはずす必要があるため、多くの工数を必要としていた。
また、多くの部品をはずす必要があるため、車両を占有する時間が多くなり、他の作業予定に合わせてイオン交換器を交換することになり、交換時期が遅れることでイオン交換器の樹脂の劣化が進みイオン除去能力が低下するという問題があった。
そこで、本発明は交換が容易な燃料電池車用のイオン交換器を提供することをその目的の一つとする。
以上のような問題を解決するために、本発明に係る燃料電池車用のイオン交換器は、冷却水通路を有する燃料電池が車両に搭載され、冷却水通路を流れる冷却水のイオンを除去する燃料電池車用のイオン交換器において、イオン交換器を車両前方のバンパーとフェンダとで囲まれた空間に設置したことを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池車用のイオン交換器において、イオン交換器は、イオン交換樹脂が納められたイオン交換カートリッジと、イオン交換カートリッジを冷却水通路に接続して脱着自在に保持するイオン交換器ブラケットと、を有することを特徴とする。
さらに、本発明に係る燃料電池車用のイオン交換器において、イオン交換カートリッジの取り外し時には、フェンダ内側を覆うインナーフェンダを外して取り出すことを特徴とする。
さらにまた、本発明に係る燃料電池車用のイオン交換器において、イオン交換器カードリッジの取り外し時には、イオン交換器ブラケットに嵌合して冷却水通路を閉鎖するイオン交換器プラグをイオン交換器ブラケットに取り付けることを特徴とする。
本発明を用いると、イオン交換器が車両の外側から操作しやすい車両の外周部に配置できるため、メンテナンス性が向上する。また、イオン交換器の搭載方法の改良と、イオン交換カートリッジをイオン交換器ブラケットから着脱する構造と、により作業工数が低減するという効果がある。
その他の効果として、メンテナンスの際にインナーフェンダのみを外すことで交換作業ができるため交換が容易となり、適切な時期に交換することでイオン交換器の性能低下を防ぐ効果がある。
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
図４には、本実施形態における燃料電池車１０に搭載される燃料電池と冷却装置を示す構成図が示されている。燃料電池４０は、その発電に伴って発熱する一方、その運転に適した温度が予め定められており、発電がその温度で行われるように燃料電池４０を冷却水で冷却する冷却水通路３１０が設けられている。さらに冷却水通路３１０には、ラジエータ３０１、三方弁３０２、リザーブタンク３０３及びポンプ３０４が設けられ、燃料電池４０には負荷３０５と、絶縁抵抗検出器３０６が接続されている。さらに、絶縁抵抗検出器３０６はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０７に接続され、ＥＣＵ３０７は、車両の制御を司ると共に、三方弁３０２も制御する。
高電圧回路を形成する燃料電池４０と負荷３０５は、それらからの漏電を防止すべく車両のボディ及び近傍の導電体から絶縁されている。しかし、燃料電池４０の冷却水中のイオンが冷却水の導電率を上昇させることで燃料電池４０と車両との絶縁抵抗を低下させる可能性がある。そこで、絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗検出器３０６で検出した抵抗値に基づいて、ＥＣＵ３０７が三方弁３０２を制御することでイオン交換器２０に流れる冷却水を調整し、冷却水の導電率が制御される。
図１には、本実施形態におけるイオン交換器２０の搭載位置を示す正面図、上面図及び側面図が示されている。図１を用いて、本発明の特徴の一つであるイオン交換器２０の設置位置について述べる。
イオン交換器２０は、イオン交換カートリッジ２０２と、イオン交換カートリッジ２０２を冷却水通路３１０に接続して脱着自在に保持するイオン交換器ブラケット２０１と、を有している。イオン交換器ブラケット２０１は、燃料電池車１０の前端部１０１に近い場所、かつ、サブフレーム１０２の側面に設けられており、イオン交換器ブラケット２０１に接続されている冷却水通路３１０はサブフレーム１０２を貫通してモータルームへ配管されている。
また、イオン交換器２０は、バンパー１０５の裏側と、フェンダ１０６の裏側及びタイヤ１０３を覆うインナーフェンダ１０４で囲まれた空間に配置されているため、インナーフェンダ１０４の前方側の一部を外すことで、イオン交換カートリッジ２０２を交換可能である。さらに、インナーフェンダ１０４は、バンパー１０５、フェンダ１０６及びタイヤハウスなどに設けられた数カ所の取り付けねじで固定されているため、ドライバー一本で簡単に取り外しと取り付けができる。
図２には、本実施形態におけるイオン交換器ブラケット２０１とイオン交換カートリッジ２０２で構成されるイオン交換器２０の外観が示されている。また、図３はイオン交換カートリッジ２０２の外観を示す外観図である。イオン交換器ブラケット２０１には、サブフレーム１０２に取り付けるためのベース部２０８と、イオン交換カートリッジ２０２の凸部２１０，２１１が嵌り込む結合部２０６，２０７と、イオン交換カートリッジ２０２の爪部２１２，２１３とが噛み合う噛み合い部２１５，２１６と、冷却水通路３１０に接続する配管２０３，２０４と、を有している。
また、噛み合い部２１５，２１６には押しボタンが設けられ、押しボタンを押すと噛み合いが解除され、イオン交換カートリッジ２０２を取り外すことができる。
イオン交換カートリッジ２０２の交換作業中に冷却水漏れ防止及び異物混入防止のために取り付けるイオン交換器プラグは、例えば、通常のイオン交換カートリッジと異なる色であり、イオン交換カートリッジより奥行きを長くしてある。このため、間違ってインナーフェンダを取り付けようとすると、インナーフェンダに一部干渉する形状としている（図示せず）。イオン交換器プラグ装着中はインナーフェンダをフェンダに取り付けることができないため、外部から直接視認することができないイオン交換器プラグの取り外しミスを容易に判別することができる。
以上、上述したように、本実施形態によれば冷却水の導電率を下げるためのイオン交換器を交換しやすい位置に搭載することによりメンテナンスが容易となる。
また、多くの部品をはずす必要がないため、車両を占有する時間が少なく、他の作業に合わせてイオン交換器を交換することも必要ないため、イオン交換器の樹脂の劣化が進みイオン除去能力が低下するということを防止できるという効果がある。
なお、本実施形態においては、イオン交換器を車両の左側に配置したが、これに限定するものではなく車両の右側に配置してもよい。
本発明の実施形態に係るイオン交換器の搭載位置を示す正面図、上面図及び側面図である。 本発明の実施形態に係るイオン交換器ブラケットとイオン交換カートリッジで構成されるイオン交換器の外観を示す外観図である。 本発明の実施形態に係るイオン交換カートリッジの外観を示す外観図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池車用の燃料電池と冷却装置を示す構成図である。
符号の説明
１０ 燃料電池車、２０ イオン交換器、４０ 燃料電池、１０１ 前端部、１０２ サブフレーム、１０３ タイヤ、１０４ インナーフェンダ、１０５ バンパー、１０６ フェンダ、２０１ イオン交換器ブラケット、２０２ イオン交換カートリッジ、２０３，２０４ 配管、２０６，２０７ 結合部、２０８ ベース部、２１０，２１１ 凸部、２１２，２１３ 爪部、２１５，２１６ 噛み合い部、３０１ ラジエータ、３０２ 三方弁、３０３ リザーブタンク、３０４ ポンプ、３０５ 負荷、３０６ 絶縁抵抗検出器、３０７ ＥＣＵ、３１０ 冷却水通路。

Claims (4)

  1. 冷却水通路を有する燃料電池が車両に搭載され、冷却水通路を流れる冷却水のイオンを除去する燃料電池車用のイオン交換器において、
    イオン交換器を車両前方のバンパーとフェンダとで囲まれた空間に設置したことを特徴とする燃料電池車用のイオン交換器。
  2. 請求項１に記載の燃料電池車用のイオン交換器において、
    イオン交換器は、
    イオン交換樹脂が納められたイオン交換カートリッジと、
    イオン交換カートリッジを冷却水通路に接続して脱着自在に保持するイオン交換器ブラケットと、
    を有することを特徴とする燃料電池車用のイオン交換器。
  3. 請求項１又は２に記載の燃料電池車用のイオン交換器において、
    イオン交換カートリッジの取り外し時には、フェンダ内側を覆うインナーフェンダを外して取り出すことを特徴とする燃料電池車用のイオン交換器。
  4. 請求項２に記載の燃料電池車用のイオン交換器において、
    イオン交換器カードリッジの取り外し時には、イオン交換器ブラケットに嵌合して冷却水通路を閉鎖するイオン交換器プラグをイオン交換器ブラケットに取り付けることを特徴とする燃料電池車用のイオン交換器。
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