JP2012187440A - イオン交換樹脂用のカートリッジハウジング - Google Patents
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Abstract
【課題】ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを提供する。
【解決手段】カートリッジハウジング1は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタ13により被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケース10を備える。また、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタ23により被覆されたキャップ20を備える。そして、ケース10にキャップ20が嵌められる。ここで、ケース10の外周面11aから外方へ延びるとともに、先端がケース10のフィルタ13側を指向するフランジ14が形成されている。また、このフランジ14の先端がキャップ20に係合されている。
【選択図】図2
【解決手段】カートリッジハウジング1は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタ13により被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケース10を備える。また、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタ23により被覆されたキャップ20を備える。そして、ケース10にキャップ20が嵌められる。ここで、ケース10の外周面11aから外方へ延びるとともに、先端がケース10のフィルタ13側を指向するフランジ14が形成されている。また、このフランジ14の先端がキャップ20に係合されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、イオン交換樹脂と冷却液とのイオン交換を通じて冷却液に含まれるイオンを除去するイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングに関する。
燃料電池システムでは、発電に伴って発熱する燃料電池を冷却すべく、ポンプにより冷却液(例えば、エチレングリコール)を強制的に循環させるための冷却回路が設けられている。また、燃料電池システムの内部に冷却液を流通させると、冷却回路の管壁内面等との化学反応により冷却液が化学変化することでイオンが生成される。そして、冷却液中のイオン濃度が上昇すると、これに伴って冷却液の電気伝導度が上昇するようになる。その結果、燃料電池によって発生した電流が冷却液を通じて外部に漏れ、ひいては燃料電池の発電効率の低下を招くといった問題が生じる。
そこで、従来、冷却回路中に、粒状(例えば粒径が数百μm)のイオン交換樹脂が収容されたイオン交換器を設け、このイオン交換器の内部に冷却液を通過させることで、冷却液に含まれるイオンの除去を図るようにしている。
こうしたイオン交換器としては例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載の構成では、筒状のケースの内部には袋体内に樹脂を封入したパックが収納されており、ケースの開口部は蓋により閉塞されている。また、ケースの底部には冷却液をケース内に導入するための導入口が形成されるとともに、蓋にはケース内の冷却液を排出するための排出口が形成されている。ちなみに、導入口及び排出口は共にケースの中心軸線上においてその中心軸線の延長方向を指向するように設けられている。
ところで、特許文献1に記載のイオン交換器では、イオン交換樹脂が収納されているパックが冷却液の流れの圧力を受けて変形する。このため、冷却液の流れ方向におけるパックの厚みが小さくなった部位ではイオン交換樹脂と冷却液とが接触する時間が短くなり、その分だけ冷却液に含まれるイオンの除去が行なわれにくくなる。
そこで、こうした不都合を解消すべく、イオン交換樹脂を収納するユニットとして変形しにくいカートリッジを採用することが考えられる。すなわち、カートリッジは、比較的高い剛性を有する樹脂製或いは金属製の筒状のケース及びキャップからなり、ケースの内部にイオン交換樹脂が収容される。
ここで、ケースとキャップとの組み付けが容易であることや、熱溶着時の熱の影響によるイオン交換樹脂の交換基の脱落のおそれがないこと等の理由から、ケースとキャップとを互いに係合させて組み付ける構造を採用することが望ましい。ただし、例えばケースの外周面とキャップの内周面とにそれぞれ、ねじを形成してこれらを互いに螺合させる構造を採用した場合には、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、ケースにキャップを螺合させるに先立ち、ケースのキャップとの当接面に付着しているイオン交換樹脂を純水により流し流し去る作業が必要となるが、こうした作業を行なったとしてもケースのねじにはイオン交換樹脂が残留しやすい。このため、この残留したイオン交換樹脂によってケースとキャップとを好適に螺合して固定することができない。その結果、残留したイオン交換樹脂を除去するといった作業が必要となって作業工程が困難となる問題が生じる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因して係合不良が生じることを抑制することができるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタにより被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケースと、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタにより被覆されたキャップとを備え、前記ケースに前記キャップが嵌められるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記ケースの外周面から外方へ延びるとともに、先端が前記ケースのフィルタ側を指向する延設部が形成され、この延設部の先端が前記キャップに係合されていることをその要旨としている。
請求項1に記載の発明は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタにより被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケースと、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタにより被覆されたキャップとを備え、前記ケースに前記キャップが嵌められるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記ケースの外周面から外方へ延びるとともに、先端が前記ケースのフィルタ側を指向する延設部が形成され、この延設部の先端が前記キャップに係合されていることをその要旨としている。
同構成によれば、ケースの内部にイオン交換樹脂を収容した後、ケースの開放側の端部をキャップにより閉蓋するに先立ち、ケースの開放側から水を流せば、ケースの開放側の端部や外周面に付着したイオン交換樹脂を延設部の外周面に沿って流し去ることができる。従って、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記延設部の先端は前記ケースのフィルタ側ほど先細形状とされていることをその要旨としている。
イオン交換樹脂を含んだ水は表面張力によって延設部の先端やその内周面に回り込みやすく、同先端にイオン交換樹脂が残留しやすい。このため、こうしたイオン交換樹脂の存在により延設部の先端とキャップとを的確に係合させることができなくなるおそれがある。これに対して上記構成では、延設部の先端がケースのフィルタ側ほど先細形状とされている。すなわち、延設部の先端や内周面に水が付着しにくい構造となっている。このため、延設部の先端にイオン交換樹脂が残留することを抑制することができるようになる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記ケース及び前記キャップは円筒状をなし、前記キャップの内周面と前記延設部の外周面との間には間隙が形成されていることをその要旨としている。
同構成によれば、キャップの内周面と延設部の外周面とはケースとキャップとの係合に関与しないため、これらの間にイオン交換樹脂が残留している場合であっても、このことによってケースとキャップとの係合不良が生じることはない。従って、ケースとキャップとの係合不良が生じることを一層抑制することができるようになる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記キャップにはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部が形成され、前記ケースに対する前記キャップの閉蓋状態で同爪部が前記延設部の先端に係合することをその要旨としている。
同構成によれば、延設部の先端とキャップとを簡易に係合させることができるようになる。
本発明によれば、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因して係合不良が生じることを抑制することができる。
以下、図1〜図5を参照して、本発明に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図1に示すように、燃料電池システムの冷却回路9には上流側から順に、冷却液(例えばエチレングリコール)を吸引して吐出するポンプ81、燃料電池82、及び冷却液を熱交換により冷却するための熱交換器83が設けられている。また、冷却回路9には熱交換器83を迂回する迂回路91が設けられており、同迂回路91の途中には冷却液に含まれるイオンをイオン交換により除去するためのイオン交換樹脂が収容されたカートリッジハウジング1が設けられている。
図1に示すように、燃料電池システムの冷却回路9には上流側から順に、冷却液(例えばエチレングリコール)を吸引して吐出するポンプ81、燃料電池82、及び冷却液を熱交換により冷却するための熱交換器83が設けられている。また、冷却回路9には熱交換器83を迂回する迂回路91が設けられており、同迂回路91の途中には冷却液に含まれるイオンをイオン交換により除去するためのイオン交換樹脂が収容されたカートリッジハウジング1が設けられている。
図2〜図4に示すように、カートリッジハウジング1は粒状(例えば粒径が数百μm程度)のイオン交換樹脂3を収容するためのものであり、合成樹脂製のケース10及びキャップ20を備えている。尚、カートリッジハウジング1は迂回路91に着脱可能に接続される。
図3に示すように、円筒状をなすケース本体11は、その一方の開口部16が円盤状のフィルタ13により被覆され、他方の開口部15は開放されている。尚、フィルタ13は、網目構造或いは多孔質構造をなすものであり、冷却水の通過を許容する一方、イオン交換樹脂3の通過を阻止する機能を有する。
ケース本体11の外周面11aにおいてその中心軸線C1方向における中間位置には延設部としてのフランジ14が外周面11aの全周にわたって形成されている。フランジ14は、上記外周面11aからケース本体11の径方向外側に延びる円環部14aと、この円環部14aの先端からフィルタ13側の方向に屈曲して延びる円筒部14bとを有している。
ここで、円筒部14bの先端の内面に傾斜面を形成することにより、同先端は先細形状とされている。
図4に示すように、短円筒状をなすキャップ本体21は、その一方の開口部26が開放され、他方の開口部25は円盤状のフィルタ23により被覆されている。キャップ本体21の内径はケース10の円筒部14bの外径よりも大きくされている。尚、フィルタ23は、上記フィルタ13と同様な構造を有している。
図4に示すように、短円筒状をなすキャップ本体21は、その一方の開口部26が開放され、他方の開口部25は円盤状のフィルタ23により被覆されている。キャップ本体21の内径はケース10の円筒部14bの外径よりも大きくされている。尚、フィルタ23は、上記フィルタ13と同様な構造を有している。
キャップ本体21のフィルタ23側の端部には同キャップ本体21の径方向内側に延びて円環状をなす端壁22が設けられている。尚、端壁22の内周面に上記フィルタ23が固設されている。
ここで、キャップ本体21の開放側の端部には同キャップ本体21の径方向内側に延びて円環状をなす爪部24が設けられている。この爪部24がフランジ14の先端に係合する。この係合状態においては、図2に示すように、キャップ本体21の内周面とフランジ14の円筒部14bの外周面との間には周方向全体に間隙Sが形成される。
さて、こうした構成を備えるカートリッジハウジング1の組み付けに際しては、まず、図5に示すように、ケース10の内部にイオン交換樹脂3を収容し、その後、ケース10の開放側から純水を流す。このことにより、ケース本体11の開放側端面11bや外周面11aに付着したイオン交換樹脂3が外周面11a及びフランジ14の外周面に沿って流し落とされる。
次に、図2に示すように、ケース10の開放側端面11bにキャップ20の端壁22の内側端面22aが当接するまで、ケース10の開放側の端部にキャップ20の開放側の開口部26を被せるように組み付ける。またこの組み付けにより、爪部24がフランジ14に当接する。そして、ケース10に対してキャップ20を嵌めていくと、キャップ20の爪部24及びケース10のフランジ14が共に変形し、次いで図1に示すように、円筒部14bの先端と爪部24の先端とが係合する。こうしてケース10とキャップ20とが組み付けられる。この状態では、ケース10の中心軸線C1とキャップの中心軸線C2とが一致する。
こうしたカートリッジハウジング1を冷却回路9の迂回路91に接続すれば、カートリッジハウジング1の内部のイオン交換樹脂3に冷却液を通過させることにより同冷却液に含まれるイオンが除去される。
以上説明した本実施形態に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)ケース10にはその外周面11aから外方へ延びるとともに、先端がケース10のフィルタ13により被覆された開口部16側を指向するフランジ14が形成されている。また、このフランジ14の先端がキャップ20に係合されている。こうした構成によれば、ケース10の内部にイオン交換樹脂3を収容した後、ケース10の開放側の端部をキャップ20によって閉蓋するに先立ち、ケース10の開放側から水を流せば、ケース10の開放側端面11bや外周面11aに付着したイオン交換樹脂3をフランジ14の外周面に沿って流し去ることができる。従って、ケース10とキャップ20との係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができる。
(1)ケース10にはその外周面11aから外方へ延びるとともに、先端がケース10のフィルタ13により被覆された開口部16側を指向するフランジ14が形成されている。また、このフランジ14の先端がキャップ20に係合されている。こうした構成によれば、ケース10の内部にイオン交換樹脂3を収容した後、ケース10の開放側の端部をキャップ20によって閉蓋するに先立ち、ケース10の開放側から水を流せば、ケース10の開放側端面11bや外周面11aに付着したイオン交換樹脂3をフランジ14の外周面に沿って流し去ることができる。従って、ケース10とキャップ20との係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができる。
(2)フランジ14の先端は先細形状とされている。
イオン交換樹脂3を含んだ水は表面張力によってフランジ14の先端やその内周面に回り込みやすく、同先端にイオン交換樹脂3が残留しやすい。このため、こうしたイオン交換樹脂3の存在によりフランジ14の先端とキャップ20とを的確に係合させることができなくなるおそれがある。
イオン交換樹脂3を含んだ水は表面張力によってフランジ14の先端やその内周面に回り込みやすく、同先端にイオン交換樹脂3が残留しやすい。このため、こうしたイオン交換樹脂3の存在によりフランジ14の先端とキャップ20とを的確に係合させることができなくなるおそれがある。
これに対して上記構成では、フランジ14の先端が先細形状とされている。すなわち、フランジ14の先端や内周面に水が付着しにくい構造となっている。このため、フランジ14の先端にイオン交換樹脂3が残留することを抑制することができる。
(3)ケース10及びキャップ20は円筒状をなしている。また、キャップ20の内周面とフランジ14の外周面との間には間隙Sが形成されている。こうした構成によれば、キャップ20の内周面とフランジ14の外周面とはケース10とキャップ20との係合に関与しないため、これらの間にイオン交換樹脂が残留している場合であっても、このことによってケース10とキャップ20との係合不良が生じることはない。従って、ケース10とキャップ20との係合不良が生じることを抑制することができる。
(4)キャップ20にはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部24が形成されている。また、ケース10に対するキャップ20の閉蓋状態で爪部24がフランジ14の先端に係合する。こうした構成によれば、フランジ14の先端とキャップ20とを簡易に係合させることができる。
尚、本発明に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では樹脂製のカートリッジハウジング1について例示したが、これを金属製のものとしてもよい。
・上記実施形態において例示したフランジ14に代えて、図6に示す構成のフランジ114を採用してもよい。このフランジ114は、ケース本体111の外周面111aから下降傾斜する傾斜部114aと、この傾斜部114aの先端からフィルタ側に延びる円筒部114bとを有している。この場合、傾斜部114aの傾斜方向が純水を流す方向に沿っているため、純水の流速の低下を抑制することができ、イオン交換樹脂3を好適に流し去ることができる。
・上記実施形態において例示したフランジ14に代えて、図6に示す構成のフランジ114を採用してもよい。このフランジ114は、ケース本体111の外周面111aから下降傾斜する傾斜部114aと、この傾斜部114aの先端からフィルタ側に延びる円筒部114bとを有している。この場合、傾斜部114aの傾斜方向が純水を流す方向に沿っているため、純水の流速の低下を抑制することができ、イオン交換樹脂3を好適に流し去ることができる。
・上記実施形態において例示したフランジ14に代えて、図7及び図8に示すフランジ214を採用してもよい。このフランジ214は、ケース本体211の外周面211aから上昇傾斜する傾斜部214aを有している。この傾斜部214aと外周面211aとによって溝部217が形成される。また、フランジ214の周方向における一箇所或いは複数の箇所には切欠した排出部218が設けられている。こうした構成によれば、ケース210の開放側から水を流すと、ケース本体211の開放側の端部や外周面211aに付着したイオン交換樹脂が水とともに溝部217に流し落とされる。そして、溝部217内を移動して排出部218から外部に排出される。このため、水がフランジ214上に残留することが抑制されるようになる。
・上記実施形態ではフランジ14がケース10の全周にわたって形成されるものについて例示したが、これを周方向において部分的に形成するようにしてもよい。この場合、ケースの重量増加を抑制することができる。
・延設部の先端の形状は上記実施形態及びその変形例において例示したものに限定されない。他に例えば、図9に示すように、円筒部314b(延設部314)の先端面314cの内側が断面四半円弧状とされるものであってもよい。また、図10に示すように、円筒部414b(延設部414)の先端面414cが断面半円弧状をなすものであってもよい。また、図11に示すように、円筒部514b(延設部514)の先端面514cが先細状に傾斜した傾斜面とされたものであってもよい。また、図12に示すように、円筒部614b(延設部614)の先端面614cの内外両面が傾斜した先細状とされたものであってもよい。
・上記実施形態及びその変形例では、延設部の先端がケースのフィルタ側ほど先細形状とされているものについて例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、延設部の先端を先細状としなくともよい。図13に示すように、延設部714の円筒部714bの先端が径方向に沿った平面状とされたものであってもよい。
1…カートリッジハウジング、3…イオン交換樹脂、10,210…ケース、11,111,211,311,411,511,611,711…ケース本体、11a,111a,211a,311a,411a,511a,611a,711a…外周面、11b…開放側端面、13,213…フィルタ、14,114,214…フランジ、14a,314a,414a…円環部、14b,114b,214b,314b,414b…円筒部、313c,414c,514c…先端面、15…開口部、16…開口部、20…キャップ、21…キャップ本体、22…端壁、22a…内側端面、23…フィルタ、24…爪部、25…開口部、26…開口部、81…ポンプ、82…燃料電池、83…熱交換器、9…冷却回路、91…迂回路、114a,214a…傾斜部、217…溝部、218…排出部、314,414,514,614,714…延設部、314a,414a,514a,614a,714a…円環部、314b,414b,514b,614b,714b…円筒部、314c,414c,514c,614c…先端面。
Claims (4)
- 筒状をなし、一方の開口部がフィルタにより被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケースと、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタにより被覆されたキャップとを備え、前記ケースに前記キャップが嵌められるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記ケースの外周面から外方へ延びるとともに、先端が前記ケースのフィルタ側を指向する延設部が形成され、この延設部の先端が前記キャップに係合されている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。 - 請求項1に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記延設部の先端は前記ケースのフィルタ側ほど先細形状とされている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。 - 請求項1又は請求項2に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記ケース及び前記キャップは円筒状をなし、
前記キャップの内周面と前記延設部の外周面との間には間隙が形成されている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記キャップにはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部が形成され、
前記ケースに対する前記キャップの閉蓋状態で同爪部が前記延設部の先端に係合する
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。
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