JP2009129831A - Ion exchanger and fuel cell system - Google Patents

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剛司 片野
Yusuke Shimoyana
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion exchanger capable of equalizing an amount of usage of an ion-exchange resin. <P>SOLUTION: In the ion exchanger 60 arranged in a gas passage and removing impurities in a gas flowing in the gas passage, the ion exchanger 60 includes a resin storage section 71 which is formed on a part of the gas passage flowing upward and can make the gas pass, and the ion-exchange resin 70 housed in the resin storage section 71 and removing impurities in the gas passing through the resin storage section 71. The ion-exchange resin 70 can be stirred by a gas flow passing through the resin storage section 71. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン交換器と、そのイオン交換器を備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to an ion exchanger and a fuel cell system including the ion exchanger.

例えば自動車等の車両に搭載される燃料電池システムには、燃料電池に反応ガス(燃料ガスや酸化ガス)を給排するための配管系が必要になる。この配管系には、通常、燃料電池から排出されたオフガスの気液を分離する気液分離器が設けられている。この気液分離器により、オフガスから水を分離し、その後そのオフガスを再利用することが行われている。   For example, a fuel cell system mounted on a vehicle such as an automobile needs a piping system for supplying and discharging reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) to the fuel cell. This piping system is usually provided with a gas-liquid separator that separates off-gas gas-liquid discharged from the fuel cell. By this gas-liquid separator, water is separated from off-gas, and then the off-gas is reused.

ところで、上述のオフガスには、燃料電池や配管等から溶出した不純物が含まれていることがある。このオフガスを再利用するためには、含有する不純物を除去する必要がある。このため、例えば上記気液分離器に、不純物を除去するイオン交換樹脂を備えたものが提案されている(特許文献1、2参照)。イオン交換樹脂は、例えば気液分離器のケーシングのガス流入口とガス流出口の間のガス流路に、当該ガス流路を塞ぐように設置されている。   By the way, the above-mentioned off gas may contain impurities eluted from the fuel cell, piping, and the like. In order to reuse this off gas, it is necessary to remove impurities contained therein. For this reason, for example, a gas-liquid separator provided with an ion exchange resin for removing impurities has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). The ion exchange resin is installed, for example, in a gas passage between a gas inlet and a gas outlet of a casing of the gas-liquid separator so as to block the gas passage.

特開2006−100239号公報JP 2006-100239 A 特開2005−285735号公報JP 2005-285735 A

しかしながら、上記気液分離器では、ガス流入口から多量に供給されたオフガスを、ガス流出口の負圧によりイオン交換樹脂に通過させ、ガス流出口から排出するので、イオン交換樹脂の面内において、例えばガス流出口から近い部分を通過するガス流量が多くなり、遠い部分を通過するガス流量が少なくなる傾向にある。この結果、イオン交換樹脂の面内の利用率が偏り、イオン交換樹脂の使用による劣化具合がばらつくことがある。この結果、例えばイオン交換樹脂の一部分の劣化が早く進んで、イオン交換樹脂全体の寿命が短くなることが考えられる。また、イオン交換樹脂全体の不純物の除去効率も低くなる恐れがある。   However, in the gas-liquid separator, the off gas supplied in large quantities from the gas inlet is passed through the ion exchange resin by the negative pressure of the gas outlet and discharged from the gas outlet. For example, the gas flow rate passing through a portion close to the gas outlet tends to increase, and the gas flow rate passing through a distant portion tends to decrease. As a result, the in-plane utilization factor of the ion exchange resin is biased, and the deterioration due to the use of the ion exchange resin may vary. As a result, for example, it is conceivable that the deterioration of a part of the ion exchange resin progresses quickly and the life of the entire ion exchange resin is shortened. Moreover, the removal efficiency of impurities in the entire ion exchange resin may be lowered.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、イオン交換樹脂の使用量を均一化す るイオン交換器、及びそのイオン交換器を備えた燃料電池システムを提供することをそ の目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an ion exchanger that uniformizes the amount of ion exchange resin used, and a fuel cell system including the ion exchanger. .

上記目的を達成するための本発明は、ガス流路に配置され、当該ガス流路内を流れるガス中の不純物を除去するためのイオン交換器であって、上方に流れるガス流路の一部に形成され、ガスが通過可能な樹脂収容部と、前記樹脂収容部内に収容され、前記樹脂収容部を通過するガス中の不純物を除去するイオン交換樹脂と、を有し、前記イオン交換樹脂は、前記樹脂収容部を通過するガス流により攪拌可能であることを特徴とする。なお、「上方」には、斜め上方も含まれる。   In order to achieve the above object, the present invention provides an ion exchanger for removing impurities in a gas flowing in a gas flow path and flowing in the gas flow path, and a part of the gas flow path flowing upward A resin container that is formed to pass through the gas, and an ion exchange resin that is contained in the resin container and removes impurities in the gas that passes through the resin container, and the ion exchange resin is The agitation can be performed by a gas flow passing through the resin container. “Upper” includes diagonally upward.

本発明によれば、ガス流により、イオン交換樹脂が樹脂収容部内で攪拌されるので、イオン交換樹脂全体が偏りなく使用され、イオン交換樹脂の使用量が均一化する。これにより、使用によるイオン交換樹脂の劣化具合も均一になり、この結果、例えばイオン交換樹脂を長寿命化できる。また、イオン交換樹脂全体の不純物の除去効率を向上できる。   According to the present invention, since the ion exchange resin is agitated in the resin container by the gas flow, the entire ion exchange resin is used evenly and the usage amount of the ion exchange resin is made uniform. As a result, the degree of deterioration of the ion exchange resin due to use becomes uniform. As a result, for example, the life of the ion exchange resin can be extended. Moreover, the removal efficiency of the impurity of the whole ion exchange resin can be improved.

前記樹脂収容部は、ガスを通過させイオン交換樹脂を通過させない、ガス流路の上流側と下流側の2つのフィルタを有し、当該2つのフィルタの間に前記イオン交換樹脂が収容されているようにしてもよい。かかる場合、樹脂収容部内にイオン交換樹脂を適正に閉じ込めることができる。   The resin storage portion has two filters on the upstream side and the downstream side of the gas flow path that allow gas to pass but not ion exchange resin, and the ion exchange resin is stored between the two filters. You may do it. In such a case, the ion exchange resin can be properly confined in the resin container.

前記少なくとも一方のフィルタは、ガス流路の管路のフランジに取り付けられており、前記フランジは、ガス流路の管路から取り外し可能であってもよい。かかる場合、フランジを取り外して、樹脂収容部内のイオン交換樹脂の量を調整できる。また、樹脂収容部内のイオン交換樹脂を容易に交換できる。   The at least one filter may be attached to a flange of a gas flow channel, and the flange may be removable from the gas flow channel. In such a case, the amount of the ion exchange resin in the resin container can be adjusted by removing the flange. Moreover, the ion exchange resin in the resin container can be easily replaced.

前記ガス流路の上流側のフィルタは、ガス流路の中心が通る部分が低くなるように傾斜していてもよい。かかる場合、ガス流により攪拌されたイオン交換樹脂がガス流路の中心に集められるので、ガス流がイオン交換樹脂に当たりやすくなり、イオン交換樹脂による不純物の除去効率が向上する。   The filter on the upstream side of the gas flow path may be inclined so that a portion through which the center of the gas flow path passes is lowered. In such a case, since the ion exchange resin stirred by the gas flow is collected at the center of the gas flow path, the gas flow easily hits the ion exchange resin, and the impurity removal efficiency by the ion exchange resin is improved.

前記ガス流路の下流側のフィルタの口径は、前記樹脂収容部の他の部分のガス流路の口径より小さく形成されていてもよい。   The diameter of the filter on the downstream side of the gas flow path may be formed smaller than the diameter of the gas flow path in the other part of the resin housing portion.

前記樹脂収容部には、頂部が上流側を向いた円錐状或いは角錘状の邪魔板が設けられていてもよい。かかる場合、ガス流により舞い上げられたイオン交換樹脂が、一様に樹脂収容部の外壁面側に流されるので、イオン交換樹脂の攪拌性が向上する。   The resin housing portion may be provided with a conical or pyramidal baffle plate whose top portion faces the upstream side. In such a case, since the ion exchange resin raised by the gas flow is uniformly flowed to the outer wall surface side of the resin housing portion, the stirring property of the ion exchange resin is improved.

前記イオン交換樹脂は、予め設定された所定量の水分を含有可能に構成されていてもよい。かかる場合、例えばガス流が大流量の場合に、その中に含まれる大量の水分をイオン交換樹脂が吸収し、その重さでイオン交換樹脂の遊動を抑えることができる。つまり、ガス流が大流量の場合に、イオン交換樹脂が流されて下流側のフィルタが詰まることを防止できる。   The ion exchange resin may be configured to contain a predetermined amount of moisture. In this case, for example, when the gas flow is a large flow rate, the ion exchange resin absorbs a large amount of water contained therein, and the migration of the ion exchange resin can be suppressed by its weight. That is, when the gas flow is a large flow rate, it is possible to prevent the ion exchange resin from flowing and clogging the downstream filter.

別の観点による本発明は、燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムであって、燃料電池から排出されたガスのガス流路に、上記イオン交換器と、前記ガス流路のガスを圧送するポンプが設けられ、燃料電池システムの稼働中に、前記ポンプのON・OFFを繰り返して、前記イオン交換器のイオン交換樹脂を攪拌することを特徴とする。かかる場合、ポンプのON・OFFの繰り返し動作によりガス流路内の圧力が大きく変動し、イオン交換樹脂の攪拌が促進される。この結果、イオン交換樹脂の攪拌が十分かつ確実に行われ、イオン交換樹脂の使用量がさらに均一化される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system having a fuel cell that generates power by a reaction between a fuel gas and an oxidizing gas, wherein the ion exchanger is provided in a gas flow path of the gas discharged from the fuel cell; A pump for pumping gas in the gas flow path is provided, and the ion exchange resin of the ion exchanger is agitated by repeating ON / OFF of the pump during operation of the fuel cell system. In such a case, the pressure in the gas flow path fluctuates greatly due to repeated ON / OFF operation of the pump, and the stirring of the ion exchange resin is promoted. As a result, the ion exchange resin is sufficiently and reliably stirred, and the amount of the ion exchange resin used is further uniformized.

前記ポンプのON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システム内の特定の装置の稼働時に行うようにしてもよい。かかる場合、例えばポンプのON・OFFの繰り返し動作を、騒音の大きな装置の稼働時に行うことにより、ポンプのON・OFF時に生じる音が目立たないようにすることができる。   The pump ON / OFF repeated operation may be performed when a specific device in the fuel cell system is in operation. In such a case, for example, by repeating the ON / OFF operation of the pump during operation of a noisy device, it is possible to make the sound generated when the pump is ON / OFF inconspicuous.

前記ポンプのON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システムの予め設定された所定の負荷より低い低負荷運転時に行うようにしてもよい。燃料電池システムの低負荷運転時には、ガス中の不純物が多くなる。このため、燃料電池システムの運転時の負荷が予め設定された値より下がる時に、ポンプのON・OFFの繰り返し動作を行うことにより、ガス中に不純物が多いときにイオン交換樹脂が十分に攪拌され、イオン交換樹脂によるイオン交換を効率的に行うことができる。また、このときイオン交換が多量に行われるので、イオン交換樹脂の使用量の均一化をさらに促進できる。   The ON / OFF operation of the pump may be repeated during low-load operation that is lower than a predetermined load set in advance in the fuel cell system. During the low load operation of the fuel cell system, the impurities in the gas increase. Therefore, when the load during operation of the fuel cell system falls below a preset value, the ion exchange resin is sufficiently agitated when there are many impurities in the gas by repeating the pump ON / OFF operation. The ion exchange with the ion exchange resin can be performed efficiently. In addition, since a large amount of ion exchange is performed at this time, it is possible to further promote uniform use of the ion exchange resin.

前記ガス流路には、ガス中の液体を分離する気液分離器が設けられ、前記イオン交換器は、前記気液分離器に設けられていてもよい。   The gas flow path may be provided with a gas-liquid separator that separates the liquid in the gas, and the ion exchanger may be provided in the gas-liquid separator.

前記ガス流路は、燃料電池から排出された燃料オフガス中に含まれる燃料ガスを燃料電池に戻すための循環流路を有し、前記イオン交換器は、前記循環流路に設けられ、燃料オフガスから不純物を除去しているようにしてもよい。   The gas flow path has a circulation flow path for returning the fuel gas contained in the fuel off gas discharged from the fuel cell to the fuel cell, and the ion exchanger is provided in the circulation flow path, and the fuel off gas Impurities may be removed from the substrate.

本発明によれば、イオン交換樹脂の使用量を均一化できるので、例えばイオン交換樹脂の寿命を延ばすことができる。また、例えばイオン交換樹脂全体の不純物の除去効率を向上できる。   According to the present invention, since the amount of ion exchange resin used can be made uniform, for example, the life of the ion exchange resin can be extended. Further, for example, the efficiency of removing impurities from the entire ion exchange resin can be improved.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係るイオン交換器を有する燃料電池システム1の構成の概略を示す説明図である。本実施の形態では、燃料電池システム1を燃料電池車両(移動体)の車載発電システムに適用した例について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a fuel cell system 1 having an ion exchanger according to the present embodiment. In the present embodiment, an example in which the fuel cell system 1 is applied to an on-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (moving body) will be described.

燃料電池システム1は、図1に示すように、反応ガス(酸化ガス及び燃料ガス)の供給を受けて電力を発生する燃料電池10と、燃料電池10に酸化ガス(例えば空気)を供給する酸化ガス配管系11と、燃料電池10に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系12と、システム全体を統合制御する制御装置13等を備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel cell 10 that generates power by receiving supply of reaction gas (oxidizing gas and fuel gas), and an oxidation that supplies oxidizing gas (for example, air) to the fuel cell 10 A gas piping system 11, a hydrogen gas piping system 12 that supplies hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell 10, a control device 13 that integrally controls the entire system, and the like are provided.

燃料電池10は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池10には、発電中の電流を検出する電流センサ10aが取り付けられている。   The fuel cell 10 has a stack structure in which a required number of unit cells that generate power upon receiving a reaction gas are stacked. The fuel cell 10 is provided with a current sensor 10a for detecting a current during power generation.

酸化ガス配管系11は、加湿器20と、加湿器20により加湿された酸化ガスを燃料電池10に供給する供給流路21と、燃料電池10から排出された酸化オフガスを加湿器20に送る排出流路22と、加湿器20の酸化オフガスを外部に排出する排気流路23を備えている。供給流路21には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器20に圧送するコンプレッサ24が設けられている。   The oxidizing gas piping system 11 includes a humidifier 20, a supply channel 21 that supplies the oxidizing gas humidified by the humidifier 20 to the fuel cell 10, and a discharge that sends the oxidizing off-gas discharged from the fuel cell 10 to the humidifier 20. A flow path 22 and an exhaust flow path 23 for discharging the oxidizing off gas of the humidifier 20 to the outside are provided. The supply passage 21 is provided with a compressor 24 that takes in the oxidizing gas in the atmosphere and pumps it to the humidifier 20.

水素ガス配管系12は、高圧(例えば70MPa)の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク30と、水素タンク30の水素ガスを燃料電池10に供給するための供給流路31と、燃料電池10から排出された水素オフガスを供給流路31に戻すための循環流路32を備えている。   The hydrogen gas piping system 12 includes a hydrogen tank 30 as a fuel supply source storing high-pressure (for example, 70 MPa) hydrogen gas, a supply passage 31 for supplying the hydrogen gas from the hydrogen tank 30 to the fuel cell 10, and a fuel. A circulation channel 32 for returning the hydrogen off-gas discharged from the battery 10 to the supply channel 31 is provided.

なお、水素タンク30に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。   Instead of the hydrogen tank 30, a reformer that generates a hydrogen-rich reformed gas from a hydrocarbon-based fuel, a high-pressure gas tank that stores the reformed gas generated by the reformer in a high-pressure state, and Can also be employed as a fuel supply source. A tank having a hydrogen storage alloy may be employed as a fuel supply source.

供給流路31には、水素タンク30の元弁として機能し、水素タンク30から燃料電池10側への水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁33と、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に減圧するレギュレータ34と、燃料電池10側に供給する水素ガスの流量やガス圧を高精度に調整するインジェクタ等の調圧装置35が設けられている。   The supply flow path 31 functions as a main valve of the hydrogen tank 30, and has a shut-off valve 33 that shuts off or allows the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 30 to the fuel cell 10 side, and a hydrogen gas pressure that has been preset. A regulator 34 for reducing the pressure to the next pressure and a pressure adjusting device 35 such as an injector for adjusting the flow rate and gas pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 10 with high accuracy are provided.

循環流路32には、本実施の形態に係るイオン交換器を備え、水素オフガスから水を分離する気液分離器36と、循環流路32内の水素オフガスを加圧して供給流路31側へ圧送する水素ポンプ37が設けられている。気液分離器36には、気液分離器36により分離された水や一部の水素オフガスを外部に排出する排出流路38が接続されている。当該排出流路38には、気液分離器36からの水や一部の水素オフガスの排出を制御する排出制御弁39が設けられている。なお、イオン交換器を有する気液分離器36の構成の詳細は後述する。   The circulation flow path 32 includes the ion exchanger according to the present embodiment, a gas-liquid separator 36 that separates water from the hydrogen off gas, and the supply flow path 31 side by pressurizing the hydrogen off gas in the circulation flow path 32. A hydrogen pump 37 is provided for pressure feeding. The gas-liquid separator 36 is connected to a discharge flow path 38 that discharges water separated by the gas-liquid separator 36 and a part of the hydrogen off-gas to the outside. The discharge flow path 38 is provided with a discharge control valve 39 that controls the discharge of water and part of the hydrogen off-gas from the gas-liquid separator 36. Details of the configuration of the gas-liquid separator 36 having an ion exchanger will be described later.

制御装置13は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成される。CPUは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ35の開閉制御など、種々の処理や制御を行う。ROMは、CPUで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。RAMは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。   The control device 13 is configured as a microcomputer having a CPU, ROM, and RAM therein. The CPU executes a desired calculation according to the control program, and performs various processes and controls such as opening / closing control of the injector 35. The ROM stores control programs and control data processed by the CPU. The RAM is mainly used as various work areas for control processing.

制御装置13は、車両に設けられた加速操作装置(アクセルペダル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えばトラクションモータ等の電力を消費する負荷装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム1内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置は、トラクションモータのほかに、燃料電池10を作動させるために必要なコンプレッサ24、水素ポンプ37、及び図示しない冷媒循環用のポンプ等の補機装置のモータ、並びに、車両の走行に関与する各種装置(車輪制御部、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、空調装置、照明及びオーディオ等を含む。   The control device 13 detects an operation amount of an acceleration operation device (accelerator pedal or the like) provided in the vehicle, and controls information such as an acceleration request value (for example, a required power generation amount from a load device that consumes electric power such as a traction motor). In response, the operation of various devices in the system 1 is controlled. In addition to the traction motor, the load device includes a compressor 24, a hydrogen pump 37, and a motor for auxiliary devices such as a refrigerant circulation pump (not shown) necessary for operating the fuel cell 10 and a vehicle running. Actuators used in various devices (wheel control units, steering devices, suspension devices, etc.), air conditioners, lighting and audio.

制御装置13には、燃料電池10の発電量を検出する電流センサ10aの検出情報が入力される。また、各配管系を流れる流体の圧力、温度、流量等を検出するセンサの検出情報や、外気温を検出するセンサの検出情報等が入力される。制御装置13は、要求発電量及び各センサの検出情報に基づき、コンプレッサ24、遮断弁33、及びインジェクタ35等を駆動制御して、燃料電池10に要求発電量に応じた流量及び圧力の反応ガスを供給する。   Detection information of the current sensor 10 a that detects the amount of power generated by the fuel cell 10 is input to the control device 13. In addition, detection information of a sensor that detects the pressure, temperature, flow rate, and the like of a fluid flowing through each piping system, detection information of a sensor that detects an outside air temperature, and the like are input. The control device 13 drives and controls the compressor 24, the shut-off valve 33, the injector 35, and the like based on the required power generation amount and the detection information of each sensor, and causes the fuel cell 10 to react with the flow rate and pressure according to the required power generation amount. Supply.

次に、上記気液分離器36について説明する。図2は、気液分離器36の構成の概略を示す縦断面の説明図である。   Next, the gas-liquid separator 36 will be described. FIG. 2 is an explanatory view of a longitudinal section showing an outline of the configuration of the gas-liquid separator 36.

気液分離器36は、例えば図2に示すように全体が略筒状のケーシング50を有し、その内部に気液分離室が形成されている。ケーシング50の一の側面側(図2の左側)の側壁部の下部には、水や不純物を含んだ水素オフガスが流入するガス流入口50aが形成され、燃料電池10側の循環流路32が接続されている。また、ケーシング50の上壁部には、水等が分離された水素オフガスが流出するガス流出口50bが形成され、水素ポンプ37側の循環流路32が接続されている。これにより、ケーシング50内には、循環流路32の一部を構成し下から上に向かうガス流路が形成されている。   The gas-liquid separator 36 has a substantially cylindrical casing 50 as shown in FIG. 2, for example, and a gas-liquid separation chamber is formed therein. A gas inflow port 50a into which hydrogen off-gas containing water and impurities flows is formed in a lower portion of the side wall portion on one side of the casing 50 (left side in FIG. 2). It is connected. In addition, a gas outlet 50b through which hydrogen off-gas from which water or the like is separated flows is formed on the upper wall portion of the casing 50, and the circulation channel 32 on the hydrogen pump 37 side is connected. Thereby, in the casing 50, the gas flow path which comprises a part of the circulation flow path 32 and goes up from the bottom is formed.

例えばケーシング50のガス流出口50b付近(ガス流出部)の上方に流れるガス流路には、イオン交換器60が設けられている。イオン交換器60は、イオン交換樹脂70と、そのイオン交換樹脂70を収容する樹脂収容部71を備えている。   For example, an ion exchanger 60 is provided in the gas flow path that flows above the vicinity of the gas outlet 50 b (gas outflow portion) of the casing 50. The ion exchanger 60 includes an ion exchange resin 70 and a resin storage portion 71 that stores the ion exchange resin 70.

樹脂収容部71は、ガス流路の一部に形成され、例えばガス流出口50bより上流側(下側)の上流フィルタ72と、ガス流出口50bより下流側(上側)の下流フィルタ73によって囲まれて形成されている。この上流フィルタ72と下流フィルタ73は、ガスを通過させイオン交換樹脂70を通過させないものである。   The resin container 71 is formed in a part of the gas flow path, and is surrounded by, for example, an upstream filter 72 upstream (lower) from the gas outlet 50b and a downstream filter 73 downstream (upper) from the gas outlet 50b. Is formed. The upstream filter 72 and the downstream filter 73 allow gas to pass but not the ion exchange resin 70.

上流フィルタ72は、例えばケーシング50内に形成され、ガス流出口50bを下面側から覆うように形成されている。下流フィルタ73は、例えばガス流出口50bに接続された循環流路32内に形成されている。ケーシング50内のガスは、上流フィルタ72、ガス流出口50bを順に通過し、下流フィルタ73を通過して水素ポンプ37側に送られる。   The upstream filter 72 is formed in the casing 50, for example, and is formed so as to cover the gas outlet 50b from the lower surface side. The downstream filter 73 is formed in the circulation flow path 32 connected to the gas outlet 50b, for example. The gas in the casing 50 sequentially passes through the upstream filter 72 and the gas outlet 50b, passes through the downstream filter 73, and is sent to the hydrogen pump 37 side.

樹脂収容部71内には、イオン交換樹脂70が収容されている。このイオン交換樹脂70は、水素オフガスを通過させ、その水素オフガス中の水分を捕集したり、イオン化した不純物を水素イオンと交換する機能を有する。イオン交換樹脂70は、例えばガス流により遊動可能な繊維状に形成され、細かく分割されている。イオン交換樹脂70は、2枚のフィルタ72、73の間に閉じ込められており、ガス流により2枚のフィルタ72、73間を遊動し、同時に攪拌される。   An ion exchange resin 70 is accommodated in the resin accommodating portion 71. The ion exchange resin 70 has a function of allowing hydrogen off gas to pass therethrough, collecting moisture in the hydrogen off gas, and exchanging ionized impurities with hydrogen ions. The ion exchange resin 70 is formed into, for example, a fiber shape that can be moved by a gas flow, and is finely divided. The ion exchange resin 70 is confined between the two filters 72 and 73, and floats between the two filters 72 and 73 by the gas flow, and is stirred at the same time.

また、下流フィルタ73は、図2及び図3に示すように循環流路32の管路の連結部のフランジ80に取り付けられている。下流フィルタ73は、例えば厚みのある1対のフランジ部80a、80bの間に挟み込まれ、溶着されている。下流フィルタ73付きのフランジ80は、図2に示すように循環流路32の管路の他のフランジ81に取り外し自在に固定されている。下流フィルタ73付きのフランジ80を循環流路32の管路から取り外すことにより、樹脂収容部71内に対してイオン交換樹脂70を出し入れすることができる。   Further, the downstream filter 73 is attached to the flange 80 of the connecting portion of the circulation passage 32 as shown in FIGS. The downstream filter 73 is sandwiched between, for example, a pair of thick flange portions 80a and 80b and welded thereto. As shown in FIG. 2, the flange 80 with the downstream filter 73 is detachably fixed to the other flange 81 of the pipe of the circulation channel 32. By removing the flange 80 with the downstream filter 73 from the conduit of the circulation channel 32, the ion exchange resin 70 can be taken in and out of the resin container 71.

ケーシング50の他の側面側(図2の右側)の下部には、分離或いは回収された水を一時的に溜める液溜め部50cが形成されている。液溜め部50cは、例えばケーシング50の底面の一部が下に凸に湾曲して形成されており、所定量の水を溜めることができる。液溜め部50cの排出側には、上述の排出流路38が接続されている。   A liquid reservoir 50c for temporarily storing separated or recovered water is formed at the lower part of the other side surface of the casing 50 (right side in FIG. 2). The liquid reservoir 50c is formed, for example, such that a part of the bottom surface of the casing 50 is convexly curved downward, and can store a predetermined amount of water. The above-described discharge flow path 38 is connected to the discharge side of the liquid reservoir 50c.

次に、以上のように構成された気液分離器36の作用について説明する。例えば燃料電池システム1が作動し、燃料電池10において発電が行われると、燃料電池10から循環流路32を通じて、気液分離器36に水を含む水素オフガスが送られる。水を含む水素オフガスは、ガス流入口50aからケーシング50内に流入される。例えばケーシング50内において、水素オフガス中に含まれていた水は、重力により落下し、図2に示すようにケーシング50の底面を通って液溜め部50cに貯留される。   Next, the operation of the gas-liquid separator 36 configured as described above will be described. For example, when the fuel cell system 1 operates and power generation is performed in the fuel cell 10, hydrogen off-gas containing water is sent from the fuel cell 10 to the gas-liquid separator 36 through the circulation flow path 32. Hydrogen off-gas containing water flows into the casing 50 from the gas inlet 50a. For example, in the casing 50, the water contained in the hydrogen off-gas falls due to gravity and is stored in the liquid reservoir 50c through the bottom surface of the casing 50 as shown in FIG.

水が分離された水素オフガスは、下流の水素ポンプ37による負圧により、ケーシング50内の上方に流れ、上流フィルタ72から樹脂収容部71内に流れ込む。その後、水素オフガスは、イオン交換樹脂70内を通過し、ガス流出口50bを通って、下流フィルタ73から流出する。このときイオン交換樹脂70により、例えば水素オフガス中の細かい粒子状の水分や不純物が捕集され、除去される。また、水素オフガスの流れにより、イオン交換樹脂70が舞い上がり攪拌され、イオン交換樹脂70の全体が偏りなくガスと接触して、イオン交換樹脂70の全体で不純物が除去される。   The hydrogen off-gas from which the water has been separated flows upward in the casing 50 due to the negative pressure generated by the downstream hydrogen pump 37, and flows into the resin container 71 from the upstream filter 72. Thereafter, the hydrogen off-gas passes through the ion exchange resin 70 and flows out of the downstream filter 73 through the gas outlet 50b. At this time, for example, fine particulate moisture and impurities in the hydrogen off-gas are collected and removed by the ion exchange resin 70. Further, the ion exchange resin 70 is swirled and stirred by the flow of the hydrogen off gas, and the entire ion exchange resin 70 comes into contact with the gas without unevenness, and impurities are removed from the entire ion exchange resin 70.

下流フィルタ73から流出した水素オフガスは、水素ポンプ37に送られ、循環流路32を通って供給流路31に戻される。   The hydrogen off-gas flowing out of the downstream filter 73 is sent to the hydrogen pump 37 and returned to the supply channel 31 through the circulation channel 32.

また、液溜め部50cに貯留された水Hは、例えば所定量溜まると、適宜排出流路38から排出される。   Further, for example, when a predetermined amount of water H stored in the liquid reservoir 50c is accumulated, the water H is appropriately discharged from the discharge flow path 38.

以上の実施の形態によれば、ガス流によりイオン交換樹脂70が樹脂収容部71内で攪拌されるので、イオン交換樹脂70全体が偏りなく使用され、イオン交換樹脂70の各片の使用量が均一化する。これにより、使用によるイオン交換樹脂70の劣化具合も均一になり、この結果、例えばイオン交換樹脂70を長寿命化できる。また、イオン交換樹脂70全体の不純物の除去効率を向上できる。   According to the above embodiment, since the ion exchange resin 70 is agitated in the resin accommodating portion 71 by the gas flow, the entire ion exchange resin 70 is used evenly, and the usage amount of each piece of the ion exchange resin 70 is reduced. Make uniform. Thereby, the deterioration degree of the ion exchange resin 70 by use becomes uniform, and as a result, the life of the ion exchange resin 70 can be extended, for example. In addition, the removal efficiency of impurities in the entire ion exchange resin 70 can be improved.

また、樹脂収容部71は、ガス流路の上流側と下流側の2つのフィルタ72、73を有し、当該2つのフィルタ72、73の間にイオン交換樹脂70が収容されているので、イオン交換樹脂70を樹脂収容部71内に適正に閉じ込めることができる。   Moreover, since the resin accommodating part 71 has the two filters 72 and 73 of the upstream and downstream of a gas flow path, and the ion exchange resin 70 is accommodated between the said two filters 72 and 73, it is ion The exchange resin 70 can be properly confined in the resin container 71.

下流フィルタ73は、ガス流路の管路のフランジ80に取り付けられており、フランジ80は、ガス流路の管路から取り外し可能であるので、フランジ80を取り外して樹脂収容部71内に適正な量のイオン交換樹脂70を入れることができる。また、樹脂収容部71内のイオン交換樹脂70を容易に入れ替えることもできる。   The downstream filter 73 is attached to the flange 80 of the gas flow channel, and the flange 80 can be removed from the gas flow channel. An amount of ion exchange resin 70 can be charged. Moreover, the ion exchange resin 70 in the resin accommodating part 71 can also be replaced | exchanged easily.

また、本実施の形態では、上記イオン交換器60を燃料電池システム1に適用したので、当該燃料電池システム1において燃料電池10から排出された水素オフガスの不純物の除去を効率的に行い、水素オフガスの再利用を効率的に行うことができる。   In the present embodiment, since the ion exchanger 60 is applied to the fuel cell system 1, the hydrogen off-gas impurities discharged from the fuel cell 10 in the fuel cell system 1 are efficiently removed and the hydrogen off-gas is removed. Can be reused efficiently.

イオン交換器60は、気液分離器36のガス流出部に形成されているので、既にある気液分離器36のガス流路を利用してイオン交換器60を簡単に形成できる。   Since the ion exchanger 60 is formed in the gas outflow part of the gas-liquid separator 36, the ion exchanger 60 can be easily formed using the gas flow path of the existing gas-liquid separator 36.

以上の実施の形態の燃料電池システム1において、燃料電池システム1の稼働中に、水素ポンプ37のON・OFFを繰り返して、イオン交換樹脂70を攪拌するようにしてもよい。かかる場合、例えば燃料電池システム1の稼働時に毎回、制御装置13から水素ポンプ37に指示信号が送られ、図4に示すような水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作が行われる。この水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作によりガス流路内の圧力が大きく変動するので、イオン交換樹脂70の攪拌が促進され、イオン交換樹脂70の攪拌が十分かつ確実に行われる。この結果、イオン交換樹脂70の使用量がさらに均一化され、例えばイオン交換樹脂70をさらに長寿命化できる。   In the fuel cell system 1 of the above embodiment, the ion exchange resin 70 may be agitated by repeating ON / OFF of the hydrogen pump 37 during operation of the fuel cell system 1. In such a case, for example, every time the fuel cell system 1 is operated, an instruction signal is sent from the control device 13 to the hydrogen pump 37, and the hydrogen pump 37 is repeatedly turned on and off as shown in FIG. Since the pressure in the gas flow path largely fluctuates due to the repeated ON / OFF operation of the hydrogen pump 37, the stirring of the ion exchange resin 70 is promoted and the stirring of the ion exchange resin 70 is sufficiently and reliably performed. As a result, the usage amount of the ion exchange resin 70 is made more uniform, and for example, the life of the ion exchange resin 70 can be further extended.

上述の水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システム1内の特定の装置の稼働時に行うようにしてもよい。例えば制御装置13の制御により、水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作が、例えば騒音の大きなコンプレッサ24の稼働時に行われる。こうすることにより、水素ポンプ37のON・OFF時に生じる音が目立たないように、上記水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作を行うことができる。   The above-described repeated ON / OFF operation of the hydrogen pump 37 may be performed when a specific device in the fuel cell system 1 is in operation. For example, under the control of the control device 13, the hydrogen pump 37 is repeatedly turned on and off, for example, when the compressor 24 is noisy. By doing so, the hydrogen pump 37 can be repeatedly turned on and off so that the sound generated when the hydrogen pump 37 is turned on and off is not noticeable.

また、上述の水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システム1の予め設定された所定の負荷より低い低負荷運転時に行うようにしてもよい。燃料電池システム1の低負荷運転時には、ガス中の例えばフッ酸などの不純物が多くなる。このため、例えば燃料電池システム1の運転時の負荷が予め設定された値より下がる時に、制御装置13の制御により、水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作を行うようにする。こうすることにより、ガス中に不純物が多いときにイオン交換樹脂70が十分に攪拌され、イオン交換樹脂70によるイオン交換を効率的に行うことができる。この結果、イオン交換樹脂70の量を低減できる。また、このときイオン交換が多量に行われるので、イオン交換樹脂70の使用量の均一化をさらに促進できる。なお、燃料電池システム1の負荷は、運転試験等により予め把握していてもよいし、センサを設けて検出してもよい。   Further, the above-described repeated ON / OFF operation of the hydrogen pump 37 may be performed at the time of a low load operation lower than a predetermined load set in advance in the fuel cell system 1. During the low load operation of the fuel cell system 1, impurities such as hydrofluoric acid in the gas increase. For this reason, for example, when the load during operation of the fuel cell system 1 falls below a preset value, the hydrogen pump 37 is repeatedly turned on and off under the control of the control device 13. By doing so, the ion exchange resin 70 is sufficiently stirred when there are many impurities in the gas, and ion exchange by the ion exchange resin 70 can be performed efficiently. As a result, the amount of the ion exchange resin 70 can be reduced. In addition, since a large amount of ion exchange is performed at this time, it is possible to further promote uniform use of the ion exchange resin 70. Note that the load of the fuel cell system 1 may be grasped in advance by an operation test or the like, or may be detected by providing a sensor.

以上の実施の形態で記載した下流フィルタ73の口径は、樹脂収容部71の他の部分のガス流路の口径より小さく形成されていてもよい。例えば図5に示すように下流フィルタ73の口径が循環流路32の管路の一定の口径より小さく形成される。かかる場合、下流フィルタ73のガス流路が狭くなり、イオン交換樹脂70に対する吸引力が強くなるので、イオン交換樹脂70が下流フィルタ73に集まりやすくなる。イオン交換樹脂70が下流フィルタ73に集まると、下流フィルタ73におけるガス流の圧力損失が大きくなる。この例によれば、下流フィルタ73における圧損の増加を検出しやすくなるので、これを利用して水素ポンプ37のON・OFF動作を行うことができる。つまり、下流フィルタ73の圧損が所定値より大きくなったときに、水素ポンプ37を直ちに停止し、圧損が小さくなったときに水素ポンプ37を作動させる。こうすることにより、下流フィルタ73の目詰まりによる極端な圧損の増大を防止でき、水素ポンプ37に過大な負荷がかかることを防止できる。なお、上述の水素ポンプ37のON・OFFの繰り返し動作を、この例の下流フィルタ73における圧損の大小や、水素ポンプ37に対する負荷の大小をトリガとして行ってもよい。   The diameter of the downstream filter 73 described in the above embodiment may be formed smaller than the diameter of the gas flow path in the other part of the resin housing portion 71. For example, as shown in FIG. 5, the diameter of the downstream filter 73 is formed smaller than the constant diameter of the conduit of the circulation channel 32. In this case, the gas flow path of the downstream filter 73 is narrowed and the suction force with respect to the ion exchange resin 70 is increased, so that the ion exchange resin 70 is easily collected in the downstream filter 73. When the ion exchange resin 70 collects in the downstream filter 73, the pressure loss of the gas flow in the downstream filter 73 increases. According to this example, an increase in pressure loss in the downstream filter 73 can be easily detected, and the hydrogen pump 37 can be turned ON / OFF using this. That is, when the pressure loss of the downstream filter 73 becomes larger than a predetermined value, the hydrogen pump 37 is immediately stopped, and when the pressure loss becomes small, the hydrogen pump 37 is operated. By doing so, an extreme increase in pressure loss due to clogging of the downstream filter 73 can be prevented, and an excessive load can be prevented from being applied to the hydrogen pump 37. The above-described repeated ON / OFF operation of the hydrogen pump 37 may be triggered by the pressure loss in the downstream filter 73 or the load on the hydrogen pump 37 in this example.

以上の実施の形態で記載した上流フィルタ72は、例えば図6に示すようにガス流路の中心が通る部分が低くなるように傾斜していてもよい。本実施の形態では、循環流路32、ガス流出口50bの中心軸上の部分が最も低くなるように、上流フィルタ72を傾斜させる。かかる場合、舞い上がったイオン交換樹脂70が上流フィルタ72上に落下した後、ガス流路の中心部に集められる。このため、ガス流がイオン交換樹脂70に当たりやすくなるので、ガス中の不純物の除去をより効率的に行うことができる。   The upstream filter 72 described in the above embodiment may be inclined so that the portion through which the center of the gas flow path passes becomes lower as shown in FIG. 6, for example. In the present embodiment, the upstream filter 72 is inclined so that the portions on the central axis of the circulation channel 32 and the gas outlet 50b are lowest. In such a case, the soared ion exchange resin 70 falls on the upstream filter 72 and is collected at the center of the gas flow path. For this reason, since the gas flow easily hits the ion exchange resin 70, the impurities in the gas can be removed more efficiently.

以上の実施の形態で記載した樹脂収容部71には、例えば図7に示すように頂部が上流側(下側)を向いた円錐状或いは角錘状の邪魔板90が設けられていてもよい。かかる場合、樹脂収容部71内において、下流フィルタ73側に吸い上げられたイオン交換樹脂70は、邪魔板90により一様に樹脂収容部71の壁面側に流される。これにより、イオン交換樹脂70の攪拌性が向上され、イオン交換樹脂70の使用量の均一化がさらに促進される。   For example, as shown in FIG. 7, a conical or pyramidal baffle plate 90 with the top facing the upstream side (lower side) may be provided in the resin container 71 described in the above embodiment. . In such a case, the ion exchange resin 70 sucked up to the downstream filter 73 side in the resin accommodating portion 71 is caused to flow uniformly to the wall surface side of the resin accommodating portion 71 by the baffle plate 90. Thereby, the stirring property of the ion exchange resin 70 is improved, and the uniform use amount of the ion exchange resin 70 is further promoted.

以上の実施の形態で記載したイオン交換樹脂70は、予め設定された所定量の水分を含有可能に構成されていてもよい。ガス流量が多くなると、それに比例してそのガス中に含まれる水分も多くなる。イオン交換樹脂70を所定量の水分を含有できるようにすることにより、例えばガス流量が多い場合に、図8に示すようにイオン交換樹脂70に水分を含有させ、その重さにより、イオン交換樹脂70の巻き上げを抑制できる。こうすることにより、大流量時にイオン交換樹脂70が大量に巻き上げられ下流フィルタ73が詰まって圧損が増大することを防止できる。なお、ガス流量が少ない場合には、それに含まれる水分も少ないため、イオン交換樹脂70に多量の水分が含有せず、イオン交換樹脂70の攪拌が十分に行われる。また、イオン交換樹脂70の水分含有可能量は、所定のガス流量の時に巻き上げられないような重さになるように設定される。   The ion exchange resin 70 described in the above embodiment may be configured to contain a predetermined amount of moisture. As the gas flow rate increases, the moisture contained in the gas also increases in proportion thereto. By allowing the ion exchange resin 70 to contain a predetermined amount of moisture, for example, when the gas flow rate is large, the ion exchange resin 70 is caused to contain moisture as shown in FIG. 70 winding can be suppressed. By doing so, it is possible to prevent the ion exchange resin 70 from being wound up in a large amount at the time of a large flow rate and clogging the downstream filter 73 to increase the pressure loss. When the gas flow rate is small, the amount of moisture contained therein is also small, so that the ion exchange resin 70 does not contain a large amount of moisture, and the ion exchange resin 70 is sufficiently stirred. In addition, the possible water content of the ion exchange resin 70 is set so as not to be rolled up at a predetermined gas flow rate.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば以上の実施の形態では、イオン交換樹脂板70が繊維状に形成されていたが、ガス流により攪拌されるものであれば、他の形状、大きさのものであってもよい。イオン交換器60が気液分離器36に設けられていたが、循環流路32の他の位置に設けられていてもよい。例えばイオン交換器60の樹脂収容部71が循環流路32の管路に設けられ、例えば下流フィルタ73と上流フィル72が両方とも管路のフランジに取り付けられていてもよい。   For example, in the above embodiment, the ion exchange resin plate 70 is formed in a fiber shape, but may have other shapes and sizes as long as it is stirred by a gas flow. Although the ion exchanger 60 is provided in the gas-liquid separator 36, the ion exchanger 60 may be provided in another position of the circulation channel 32. For example, the resin accommodating portion 71 of the ion exchanger 60 may be provided in the conduit of the circulation passage 32, and for example, both the downstream filter 73 and the upstream fill 72 may be attached to the flange of the conduit.

さらに、以上の実施の形態では、燃料電池システム1において、イオン交換器60が循環流路32に設けられる例を説明したが、イオン交換器が燃料電池システムの他のガス流路に設けられる場合にも、本発明は適用できる。また、上記実施の形態において、ガスが、不純物を含む水素オフガスであったが、他の種類のガスであっても本発明は適用できる。また、以上の実施の形態では、燃料電池車両に搭載する燃料電池システムについて説明したが、燃料電池システムは、燃料電池車両以外の各種移動体(ロボット、船舶、航空機等)に搭載するものであってもよい。また、燃料電池システムは、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用したものであってもよい。   Furthermore, although the above embodiment demonstrated the example in which the ion exchanger 60 was provided in the circulation flow path 32 in the fuel cell system 1, the case where an ion exchanger is provided in the other gas flow path of a fuel cell system. In addition, the present invention can be applied. In the above embodiment, the gas is a hydrogen off-gas containing impurities, but the present invention can be applied to other types of gases. In the above embodiments, the fuel cell system mounted on the fuel cell vehicle has been described. However, the fuel cell system is mounted on various mobile bodies (robots, ships, aircrafts, etc.) other than the fuel cell vehicle. May be. Further, the fuel cell system may be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for a building (house, building, etc.).

燃料電池システムの構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure of a fuel cell system. 気液分離器の構成の概略を示す断面図の説明図である。It is explanatory drawing of sectional drawing which shows the outline of a structure of a gas-liquid separator. 下流フィルタ付きのフランジの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the flange with a downstream filter. 水素ポンプのON・OFFの繰り返し動作を示すグラフである。It is a graph which shows ON / OFF repetition operation | movement of a hydrogen pump. 下流フィルタの径が小さい場合の循環流路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a circulation flow path when the diameter of a downstream filter is small. 上流フィルタが傾斜している場合の気液分離器の説明図である。It is explanatory drawing of a gas-liquid separator in case an upstream filter inclines. 樹脂収容部に邪魔板を備えた循環流路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circulation flow path provided with the baffle plate in the resin accommodating part. イオン交換樹脂が水を含んだときの状態を示す気液分離器の説明図である。It is explanatory drawing of the gas-liquid separator which shows a state when ion exchange resin contains water.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム
36 気液分離器
50 ケーシング
50a ガス流入口
50b ガス流出口
60 イオン交換器
70 イオン交換樹脂
71 樹脂収容部
72 上流フィルタ
73 下流フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 36 Gas-liquid separator 50 Casing 50a Gas inflow port 50b Gas outflow port 60 Ion exchanger 70 Ion exchange resin 71 Resin accommodating part 72 Upstream filter 73 Downstream filter

Claims (12)

ガス流路に配置され、当該ガス流路内を流れるガス中の不純物を除去するためのイオン交換器であって、
上方に流れるガス流路の一部に形成され、ガスが通過可能な樹脂収容部と、
前記樹脂収容部内に収容され、前記樹脂収容部を通過するガス中の不純物を除去するイオン交換樹脂と、を有し、
前記イオン交換樹脂は、前記樹脂収容部を通過するガス流により攪拌可能であることを特徴とする、イオン交換器。
An ion exchanger disposed in a gas flow path for removing impurities in a gas flowing in the gas flow path,
Formed in a part of the gas flow path that flows upward, and a resin container that allows gas to pass through;
An ion exchange resin that is contained in the resin container and removes impurities in the gas that passes through the resin container,
The ion exchanger can be agitated by a gas flow passing through the resin container.
前記樹脂収容部は、ガスを通過させイオン交換樹脂を通過させない、ガス流路の上流側と下流側の2つのフィルタを有し、当該2つのフィルタの間に前記イオン交換樹脂が収容されていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン交換器。   The resin storage portion has two filters on the upstream side and the downstream side of the gas flow path that allow gas to pass but not ion exchange resin, and the ion exchange resin is stored between the two filters. The ion exchanger according to claim 1, wherein 前記少なくとも一方のフィルタは、ガス流路の管路のフランジに取り付けられており、
前記フランジは、ガス流路の管路から取り外し可能であることを特徴とする、請求項2に記載のイオン交換器。
The at least one filter is attached to a flange of a gas flow path;
The ion exchanger according to claim 2, wherein the flange is removable from a pipeline of the gas flow path.
前記ガス流路の上流側のフィルタは、ガス流路の中心が通る部分が低くなるように傾斜していることを特徴とする、請求項2又は3に記載のイオン交換器。   4. The ion exchanger according to claim 2, wherein the filter on the upstream side of the gas flow path is inclined so that a portion through which a center of the gas flow path passes is lowered. 5. 前記ガス流路の下流側のフィルタの口径は、前記樹脂収容部の他の部分のガス流路の口径より小さく形成されていることを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載のイオン交換器。   The diameter of the filter on the downstream side of the gas flow path is formed to be smaller than the diameter of the gas flow path of the other part of the resin housing portion, according to any one of claims 2 to 4. Ion exchanger. 前記樹脂収容部には、頂部が上流側を向いた円錐状或いは角錘状の邪魔板が設けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のイオン交換器。   The ion exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin housing portion is provided with a conical or pyramidal baffle plate whose top portion faces the upstream side. 前記イオン交換樹脂は、予め設定された所定量の水分を含有可能に構成されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のイオン交換器。   The ion exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein the ion exchange resin is configured to contain a predetermined amount of moisture set in advance. 燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムであって、
燃料電池から排出されたガスのガス流路に、請求項1〜7のいずれかに記載のイオン交換器と、前記ガス流路のガスを圧送するポンプが設けられ、
燃料電池システムの稼働中に、前記ポンプのON・OFFを繰り返して、前記イオン交換器のイオン交換樹脂を攪拌することを特徴とする、燃料電池システム。
A fuel cell system having a fuel cell that generates power by a reaction between a fuel gas and an oxidizing gas,
A gas passage for gas discharged from the fuel cell is provided with the ion exchanger according to any one of claims 1 to 7 and a pump for pumping the gas in the gas passage,
During the operation of the fuel cell system, the pump is repeatedly turned on and off to stir the ion exchange resin of the ion exchanger.
前記ポンプのON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システム内の特定の装置の稼働時に行うことを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム。   9. The fuel cell system according to claim 8, wherein the ON / OFF repeated operation of the pump is performed when a specific device in the fuel cell system is in operation. 前記ポンプのON・OFFの繰り返し動作は、燃料電池システムの予め設定された所定の負荷より低い低負荷運転時に行うことを特徴とする、請求項8又は9に記載の燃料電池システム。   10. The fuel cell system according to claim 8, wherein the ON / OFF repeated operation of the pump is performed during a low load operation lower than a predetermined load set in advance of the fuel cell system. 前記ガス流路には、ガス中の液体を分離する気液分離器が設けられ、
前記イオン交換器は、前記気液分離器に設けられていることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の燃料電池システム。
The gas flow path is provided with a gas-liquid separator that separates the liquid in the gas,
The fuel cell system according to any one of claims 8 to 10, wherein the ion exchanger is provided in the gas-liquid separator.
前記ガス流路は、燃料電池から排出された燃料オフガス中に含まれる燃料ガスを燃料電池に戻すための循環流路を有し、
前記イオン交換器は、前記循環流路に設けられ、燃料オフガスから不純物を除去していることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の燃料電池システム。
The gas flow path has a circulation flow path for returning the fuel gas contained in the fuel off-gas discharged from the fuel cell to the fuel cell,
The fuel cell system according to any one of claims 8 to 11, wherein the ion exchanger is provided in the circulation channel and removes impurities from the fuel off-gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020077569A (en) * 2018-11-09 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

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