JP2017176935A - Ion exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン交換器に関し、燃料電池の冷媒配管に設けられたイオン交換器に関する。 The present invention relates to an ion exchanger, and relates to an ion exchanger provided in a refrigerant pipe of a fuel cell.
特許文献1には、イオン交換樹脂カートリッジと、イオン交換樹脂カートリッジが収容されるケースと、当該ケースの蓋と、を備えるイオン交換器が記載されている。当該ケースの下部及び上部のそれぞれには、燃料電池へ供給される冷媒が通る配管が接続される出入口ポートが形成されている。そして、冷媒は、ケースの上部の出入口ポートを介してケース内に流入し、上側から下側に向かってイオン交換樹脂を通過し、ケースの下部の出入口ポートを介してケースの外へ流出する。 Patent Document 1 describes an ion exchanger including an ion exchange resin cartridge, a case in which the ion exchange resin cartridge is accommodated, and a lid of the case. In each of the lower part and the upper part of the case, an inlet / outlet port to which a pipe through which a refrigerant supplied to the fuel cell passes is connected. Then, the refrigerant flows into the case through the inlet / outlet port at the upper part of the case, passes through the ion exchange resin from the upper side to the lower side, and flows out of the case through the inlet / outlet port at the lower part of the case.
本発明者は、冷媒配管上にイオン交換器を搭載することによって、イオン交換器の上部に設けられた出入口ポートを省略して、イオン交換器の車両への搭載性を向上することを新たに考案した。しかし、イオン交換器の上部に設けられた出入口ポートを省略すると、イオン交換器内の上部に溜まった気体をイオン交換器の外に排出しにくくなり、イオン交換樹脂の上部が冷媒から露出してしまう可能性がある。 The present inventor newly improves the mountability of the ion exchanger in a vehicle by omitting the entrance / exit port provided in the upper part of the ion exchanger by mounting the ion exchanger on the refrigerant pipe. Devised. However, if the inlet / outlet port provided in the upper part of the ion exchanger is omitted, it becomes difficult to discharge the gas accumulated in the upper part of the ion exchanger out of the ion exchanger, and the upper part of the ion exchange resin is exposed from the refrigerant. There is a possibility.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両への搭載性を向上することができるとともに、イオン交換器内の気体をより確実に排出できるイオン交換器を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an ion exchanger that can improve the mountability in a vehicle and can more reliably discharge the gas in the ion exchanger. It is for the purpose.
本発明にかかるイオン交換器は、燃料電池の冷媒配管上に設けられたイオン交換器である。また、前記イオン交換器は、前記冷媒配管から鉛直上向きに突出して形成された、下底付き筒状体である取付部と、前記取付部に着脱可能に装着されるカートリッジと、を備える。また、前記取付部の前記下底には、前記下底の周縁と中央との間において前記冷媒配管と連通している流入孔と、前記下底の中央部において前記冷媒配管と連通している流出孔と、が設けられている。また、前記カートリッジは、前記取付部に着脱可能に装着される上底付き筒状体である筐体と、前記筐体の中央において鉛直方向に沿って配置されたパイプ部と、前記筐体と前記パイプ部との間に充填されたイオン交換樹脂と、を備える。また、前記パイプ部の下端は、前記流出孔に嵌合されており、前記パイプ部の上端は前記冷媒が通過可能に開口している。そして、冷媒は、前記流入孔を介して前記冷媒配管から前記筐体内に流入し、前記イオン交換樹脂を通過し、前記パイプ部を前記上端から前記下端に向かって通過し、前記流出孔を介して前記筐体から前記冷媒配管へと流出する。 The ion exchanger according to the present invention is an ion exchanger provided on a refrigerant pipe of a fuel cell. The ion exchanger includes an attachment portion that is a cylindrical body with a bottom and is formed to protrude vertically upward from the refrigerant pipe, and a cartridge that is detachably attached to the attachment portion. In addition, the lower bottom of the mounting portion communicates with the refrigerant pipe between the peripheral edge of the lower bottom and the center, and the refrigerant pipe at the central portion of the lower bottom. And an outflow hole. The cartridge includes a casing that is a cylindrical body with an upper bottom that is detachably attached to the mounting portion, a pipe portion that is disposed along a vertical direction at the center of the casing, and the casing. And an ion exchange resin filled between the pipe portions. Moreover, the lower end of the pipe part is fitted in the outflow hole, and the upper end of the pipe part is opened so that the refrigerant can pass therethrough. Then, the refrigerant flows into the housing from the refrigerant pipe through the inflow hole, passes through the ion exchange resin, passes through the pipe portion from the upper end toward the lower end, and passes through the outflow hole. Out of the housing into the refrigerant pipe.
本発明にかかるイオン交換器によれば、イオン交換器は、燃料電池の冷媒配管上に設けられ、従来のイオン交換器の上部に設けられた出入口ポートを省略できる。これにより、イオン交換器の車両への搭載性を向上することができる。また、冷媒がイオン交換器の取付部の下底に設けられた流入孔を介してイオン交換器内部に流入し、イオン交換樹脂を通過した後、パイプ部を上端から下端に向かって通過し、当該下底に設けられた流出孔を介して流出する。そのため、冷媒がイオン交換樹脂を通過してパイプ部の上端からパイプ部内部に流入する際に、イオン交換樹脂の上部やイオン交換器の上部に溜まった気体も冷媒と一緒にパイプ部内部に流入し、イオン交換器の外部へ排出される。そのため、イオン交換器内の気体をより確実に排出できる。よって、車両への搭載性を向上することができるとともに、イオン交換器内の気体をより確実に排出できるイオン交換器を提供することができる。 According to the ion exchanger according to the present invention, the ion exchanger is provided on the refrigerant pipe of the fuel cell, and the inlet / outlet port provided at the upper part of the conventional ion exchanger can be omitted. Thereby, the mounting property to the vehicle of an ion exchanger can be improved. In addition, the refrigerant flows into the ion exchanger through an inflow hole provided in the lower bottom of the ion exchanger mounting portion, passes through the ion exchange resin, and then passes through the pipe portion from the upper end toward the lower end. It flows out through the outflow hole provided in the lower bottom. Therefore, when the refrigerant passes through the ion exchange resin and flows into the pipe part from the upper end of the pipe part, the gas accumulated in the upper part of the ion exchange resin and the ion exchanger also flows into the pipe part together with the refrigerant. And discharged to the outside of the ion exchanger. Therefore, the gas in the ion exchanger can be discharged more reliably. Therefore, the ion exchanger which can improve the mounting property to a vehicle and can discharge | emit the gas in an ion exchanger more reliably can be provided.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態1にかかるイオン交換器100を冷媒配管200接続されるパイプ部101Aに略直交する方向から見た側面を示す図である。図2は、イオン交換器100をパイプ部101Aに略平行な方向から見た側面を示す図である。図3は、イオン交換器100の上面を示す図である。図4は、イオン交換器100のIV−IV矢視断面を示す図である。なお、図4において、図を見やすくするため、イオン交換樹脂102C以外の部材については、断面を示すハッチングを省略している。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of the
実施の形態1にかかるイオン交換器100は、例えば、図1又は図2に示すように、燃料電池(不図示)へ供給される冷却水(冷媒)が通る冷媒配管200上に設けられている。具体的には、イオン交換器100は、冷媒配管200から実質的に鉛直上向きに突出して形成された取付部としてのケース101と、当該ケース101に着脱可能に装着されるカートリッジ102と、を備える。また、ケース101の形状は、図3、図4に示すように、下底101B付きの筒状体である。なお、ケース101の形状は、図3、図4に示す円筒形状に限定されるものではなく、角筒形状等であってもよい。
The
具体的には、ケース101は、図4に示すように、パイプ部101A、下底101B、円筒部101C、絞り部101D等を備えている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
パイプ部101Aは、冷媒配管200と接続可能な管状の部材である。なお、ケース101が冷媒配管200と一体的に形成されて、パイプ部101Aは、冷媒配管200そのものであってもよい。また、パイプ部101Aの内面には、後述する絞り部101Dが設けられている。そして、パイプ部101Aの内径は、上流側から当該絞り部101Dまで一定の幅であり、当該絞り部101Dによって、上流から下流に向かって徐々に小さくなった後、絞り部101Dの下流側の端から当該パイプ部101Aの下流側に向かうにつれて、徐々に大きくなっている。
The
下底101Bは、平面視略円形であり、パイプ部101Aの上部に設けられている。また、下底101Bの周縁から実質的に鉛直上向きに突出して円筒部101Cが形成されている。
The
円筒部101Cの上部の内面には、カートリッジ102の筐体102Aの外面に形成されたねじ山と螺合可能なねじ山が形成されている。また、円筒部101Cの内面の当該ねじ山の上側には、カートリッジ102の筐体102Aの外側に装着されたОリング103が当接可能な段差部が形成されている。
A screw thread that can be screwed with a screw thread formed on the outer surface of the
絞り101Dは、パイプ部101Aの内面に設けられた筒状の部材である。絞り部101Dの内径は、パイプ部101Aの上流から下流に向かって徐々に狭くなっている。また、絞り部101Dは、パイプ部101Aの、後述する流出孔101Eよりも上流側であって後述する流入孔101Fよりも下流側に設けられている。当該絞り部101Dによって、パイプ部101Aを流れる冷却水の流路が狭くなる。そのため、当該絞り部101Dの上流側において、パイプ部101Aの上流から流入した冷却水が、イオン交換器100の内部に流入する冷却水と、イオン交換器100の内部に流入せずに下流に向かう冷却水とに分けられる。
The
また、下底101Bの中央部には、当該中央部から実質的に鉛直上向きに突出した筒状の流出孔101Eが設けられている。また、当該流出孔101Eは、パイプ部101Aと連通している。換言すれば、流出孔101Eは、パイプ部101Aを介して、冷媒配管200と連通している。また、流出孔101Eは、カートリッジ102のパイプ部102B(後述)の下端を嵌合可能な内径を有している。そして、冷却水は、当該流出孔101Eを通って、ケース101からパイプ部101Aへと流出する。
In addition, a
また、下底101Bの周縁と中央との間には、流入孔101Fが設けられている。換言すれば、下底101Bの周縁と流出孔101Eとの間に、流入孔101Fが形成されている。具体的には、下底101Bの周縁と流出孔101Eとの間であって、上流側の位置に、流入孔101Fが形成されている。また、当該流入孔101Fは、パイプ部101Aと連通している。換言すれば、流入孔101Fは、パイプ部101Aを介して、冷媒配管200と連通している。そして、冷却水は、当該流入孔101Fを通って、パイプ部101Aからケース101内へと流入する。なお、流入項101Fの数及び大きさは、図4に限定されるものではない。
An
カートリッジ102は、図4に示すように、筐体102A、パイプ部102B、イオン交換樹脂102C、下底102D等を備えている。
As shown in FIG. 4, the
筐体102Aの形状は、上底付きの筒状体である。そして、筐体102Aは、ケース101の円筒部101C内に着脱可能に装着される。具体的には、筐体102Aの筒状体の外面には、円筒部101Cの内面に形成されたねじ山と螺合可能なねじ山が形成されている。また、筐体102Aの外面の当該ねじ山の上側には、Оリング103が当接可能な段差部が形成されている。
The shape of the
パイプ部102Bは、筐体102Aの中央において実質的に鉛直方向に沿って配置されている。具体的には、パイプ部102Bは、筐体102Aの上底の中央部から実質的に鉛直下向きに突出するように設けられている。また、パイプ部102Bの下端は、ケース101の下底101Bに設けられた流出孔101E内に嵌合可能な形状を有する。また、パイプ部102Bの上端は、イオン交換樹脂102Cを通過した冷却水及びイオン交換器100内部に溜まった気体が通過可能に開口している。なお、パイプ部102Bの上端の当該開口は、冷却水及びイオン交換器100内部に溜まった気体が通過可能な径の大きさ及び数であればよく、図4に示す形状に限定されるものではない。また、パイプ部102Bの流出孔101E内に嵌合される下端の上側の外面は、下底102Dの中央孔102F(後述)の内面と嵌合可能な形状を有する。
The
イオン交換樹脂102Cは、筐体102Aとパイプ部102Bとの間に充填されている。具体的には、イオン交換樹脂102Cは、筐体102Aとパイプ部102Bと下底102Dによって囲われる空間に充填されている。なお、イオン交換樹脂102Cが充填される高さは、図4に示す高さに限定されるものではない。また、パイプ部102Bの上端の開口部及び下底102Dに設けられた流入孔102E(後述)には、イオン交換樹脂102Cの樹脂微粒子の通過を防止するフィルタ(不図示)又はメッシュ(不図示)が適宜配置されてもよい。
The ion exchange resin 102C is filled between the
下底102Dは、ケース101の円筒部101Cの内径と実質的に同じ大きさの外径を有する平面視略円形の部材である。また、下底102Dの周縁は筐体102Aの筒状体の下端と嵌合可能な形状を有している。また、下底102Dの周縁と中央との間には、流入孔102Eが設けられている。また、当該流入孔102Eは、ケース101の下底101Bに設けられた流入孔101Fと連通している。換言すれば、流入孔102Eは、流入孔101Fを介して、パイプ部101Aと連通している。すなわち、流入孔102Eは、パイプ部101Aを介して、冷媒配管200と連通している。そして、冷却水は、流入孔101Fを通って、パイプ部101Aからケース101内へと流入した後、当該流入孔102Eを通って、カートリッジ102内へと流入する。また、下底102Dの中央部には、当該中央部から実質的に鉛直上向きに突出した筒状の中央孔102Fが形成されている。当該中央孔102Fの内面は、パイプ部102Bの下端側の外面と嵌合可能な形状を有する。
The
そして、筐体102Aの筒状体の下端と下底102Dの周縁とが嵌合され、パイプ部102Bの下端側の外面と下底102Dの中央孔102Fの内面とが嵌合されることによって、イオン交換樹脂102Cが充填される空間が形成される。また、当該空間に所定の方法によってイオン交換樹脂102Cが充填されて、カートリッジ102が形成される。そして、カートリッジ102の筐体102Aの筒状体の外面の段差部に当接するようにОリング103が取り付けられる。また、Оリング103が取り付けられたカートリッジ102のケース101の円筒部101C内にねじ込まれ、カートリッジ102のパイプ部102Bの下端がケース101の下底101Bに設けられた流出孔101E内に嵌合されることによって、カートリッジ102がケース101に着脱可能に装着される。
Then, the lower end of the cylindrical body of the
次に、図4を参照して、冷却水の流れについて、説明する。まず、冷却水は、冷媒配管200からパイプ部101Aの上流側へ流入する。次いで、絞り部101Dの上流側において、パイプ部101Aの上流側に流入した冷却水が、イオン交換器100の内部に流入する冷却水と、イオン交換器100の内部に流入せずに下流に向かう冷却水とに分けられる。
Next, the flow of cooling water will be described with reference to FIG. First, the cooling water flows from the
次に、絞り部101Dの上流側において、流入孔101Fを介して、イオン交換器100の内部に流入した冷却水は、カートリッジ102の下底102Dに設けられた流入孔102Eを介して、カートリッジ102内に流入する。次いで、カートリッジ102内に流入した冷却水は、イオン交換樹脂102Cを下側から上側に向かって通過する。
Next, on the upstream side of the
次いで、イオン交換樹脂102Cを通過した冷却水は、パイプ部102Bの上端の開口を介して、パイプ部102B内へ流入する。パイプ部102B内に流入した冷却水は、パイプ部102B内を上端から下端に向かって通過する。
Next, the cooling water that has passed through the ion exchange resin 102C flows into the
次いで、パイプ部102Bの下端に達した冷却水は、流出孔101Eを介して、パイプ部101A内に流入する。ここで、パイプ部101A内に流入した冷却水は、絞り部101Dの上流側において、イオン交換器100の内部に流入せずに下流に向かった冷却水と合流し、パイプ部101Aの下流に向かって流れる。
Next, the cooling water that has reached the lower end of the
以上に説明した実施の形態1にかかるイオン交換器100によれば、燃料電池の冷媒配管200に接続されるパイプ部101A上に設けられ、従来のイオン交換器の上部に設けられた出入口ポートを省略できる。これにより、イオン交換器100の車両への搭載性を向上することができる。また、冷却水がイオン交換器100のケース101の下底101Bに設けられた流入孔101Fを介してイオン交換器100内部に流入し、イオン交換樹脂102Cを通過した後、パイプ部102Bを上端から下端に向かって通過し、当該下底101Bに設けられた流出孔101Eを介して流出する。そのため、冷却水がイオン交換樹脂102Cを通過してパイプ部102Bの上端からパイプ部102B内部に流入する際に、イオン交換樹脂102Cの上部やイオン交換器100の上部に溜まった気体も冷却水と一緒にパイプ部102B内部に流入し、イオン交換器100の外部へ排出される。そのため、イオン交換器100内の気体をより確実に排出できる。よって、車両への搭載性を向上することができるとともに、イオン交換器100内の気体をより確実に排出できるイオン交換器100を提供することができる。
According to the
特に、カートリッジ102をケース101に装着した直後では、冷却水がイオン交換器100内のイオン交換樹脂102Cの上面まで達しない場合があるため、イオン交換樹脂102Cの上部には気体が溜まったままの状態となる場合がある。その他、冷却水をイオン交換器100内に循環させた後においても、様々な要因によって気体がイオン交換器100内に溜まる可能性がある。そのような場合であっても、本実施の形態1にかかるイオン交換器100によれば、冷却水とともに気体をイオン交換器100の外部へ排出することができ、イオン交換樹脂102Cの上部が冷却水から露出することを防ぐことができる。
In particular, immediately after the
また、ケース101のパイプ部101Aの内部に、絞り部101Dを備えるため、冷却水を好適にイオン交換器100内部へと流入させることができる。
Further, since the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、カートリッジ102とケース101との装着方法は、本実施の形態1に限定されるものではない。また、流入孔101F、102E、流出孔101Eの内径の大きさは、イオン交換器100に流入させる冷却水の流量や流速等によって最適な大きさに設定可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, the mounting method of the
100 イオン交換器
101 ケース(取付部)
101A パイプ部
101B 下底
101C 円筒部
101D 絞り部
101E 流出孔
101F 流入孔
102 カートリッジ
102A 筐体
102B パイプ部
102C イオン交換樹脂
102D 下底
102E 流入孔
102F 中央孔
103 Оリング
200 冷媒配管
100
Claims (1)
前記冷媒配管から鉛直上向きに突出して形成された、下底付き筒状体である取付部と、
前記取付部に着脱可能に装着されるカートリッジと、
を備え、
前記取付部の前記下底には、前記下底の周縁と中央との間において前記冷媒配管と連通している流入孔と、前記下底の中央部において前記冷媒配管と連通している流出孔と、が設けられており、
前記カートリッジは、
前記取付部に着脱可能に装着される上底付き筒状体である筐体と、
前記筐体の中央において鉛直方向に沿って配置されたパイプ部と、
前記筐体と前記パイプ部との間に充填されたイオン交換樹脂と、
を備え、
前記パイプ部の下端は、前記流出孔に嵌合されており、前記パイプ部の上端は前記冷媒が通過可能に開口しており、
冷媒は、前記流入孔を介して前記冷媒配管から前記筐体内に流入し、前記イオン交換樹脂を通過し、前記パイプ部を前記上端から前記下端に向かって通過し、前記流出孔を介して前記筐体から前記冷媒配管へと流出する、イオン交換器。 An ion exchanger provided on a refrigerant pipe of a fuel cell,
An attachment portion that is a cylindrical body with a bottom, formed to protrude vertically upward from the refrigerant pipe,
A cartridge detachably mounted on the mounting portion;
With
The lower bottom of the mounting portion has an inflow hole communicating with the refrigerant pipe between a peripheral edge and a center of the lower bottom, and an outflow hole communicating with the refrigerant pipe at the central portion of the lower bottom. And are provided,
The cartridge is
A housing that is a cylindrical body with an upper bottom that is detachably attached to the attachment portion;
A pipe portion disposed along the vertical direction in the center of the housing;
An ion exchange resin filled between the casing and the pipe portion;
With
The lower end of the pipe part is fitted in the outflow hole, and the upper end of the pipe part is opened so that the refrigerant can pass therethrough,
The refrigerant flows from the refrigerant pipe into the casing through the inflow hole, passes through the ion exchange resin, passes through the pipe portion from the upper end toward the lower end, and passes through the outflow hole to An ion exchanger that flows out from the housing to the refrigerant pipe.
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