JP2023030988A - イオン交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率を向上できるイオン交換器を提供する。【解決手段】イオン交換器１７は、燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却液回路に設けられる。イオン交換器１７は、冷却液を流入させる流入部及び冷却液を流出させる流出部２６が設けられ、流入部から流入した冷却液を流出部２６へ導く内部流路２９を有したハウジング２１と、内部流路２９に配置され、且つ複数の第１貫通孔５２を有した第１隔壁部４７と、内部流路２９における第１隔壁部４７よりも冷却液の流れ方向の上流側の位置に配置され、且つ複数の第２貫通孔５６を有した第２隔壁部４８と、内部流路２９における第１隔壁部４７と第２隔壁部４８との間に配置されたイオン交換樹脂１９と、を備える。第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、共に合成樹脂によって構成されている。【選択図】図８

Description

本発明は、燃料電池の冷却液回路に設けられるイオン交換器に関する。

従来、この種のイオン交換器として例えば特許文献１に示すものが知られている。こうしたイオン交換器は、上側ケーシングと、上側ケーシングに覆われるとともにイオン交換樹脂を収容するカートリッジと、上側ケーシングにおけるカートリッジを覆った部分を覆う下側ケーシングとを備えた構成になっている。下側ケーシングの周壁には、冷却水が導入される円筒状の導入ポート及び冷却水が導出される円筒状の導出ポートがそれぞれ突設されている。

カートリッジは、円筒状をなしており、上端及び下端の開口に円板状の網が設けられている。各網は、カートリッジからのイオン交換樹脂の漏出を阻止する一方、冷却水の流通を許容する。そして、導入ポートを通じて下側ケーシングの内部に冷却水が導入されると、当該冷却水がカートリッジを通過する際に当該冷却水に含まれる金属イオンなどがイオン交換樹脂に吸着されて除去される。こうして金属イオンなどが除去された冷却水は、導出ポートを通じて下側ケーシングの外部に導出される。

特開２０１６－１１０８４１号公報

ところで、上述のようなイオン交換器においては、通常、カートリッジに設けられた網が、金属製のメッシュと、当該メッシュをインサートとしたインサート成型によって一体成型された枠状の樹脂製フレームとによって構成される。インサート成型は、高い精度の作業を必要とするため、網の製造に手間がかかる。このため、上述のようなイオン交換器は、製造効率があまりよいものではなかった。したがって、イオン交換器の製造効率を向上する上では、改善の余地を残すものとなっている。

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。
上記課題を解決するイオン交換器は、燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却液回路に設けられるイオン交換器であって、前記冷却液を流入させる流入部及び前記冷却液を流出させる流出部が設けられ、前記流入部から流入した前記冷却液を前記流出部へ導く内部流路を有したハウジングと、前記内部流路に配置され、且つ複数の第１貫通孔を有した第１隔壁部と、前記内部流路における前記第１隔壁部よりも前記冷却液の流れ方向の上流側の位置に配置され、且つ複数の第２貫通孔を有した第２隔壁部と、前記内部流路における前記第１隔壁部と前記第２隔壁部との間に配置されたイオン交換樹脂と、を備え、前記第１隔壁部及び前記第２隔壁部は、共に合成樹脂によって構成されていることを要旨とする。

この構成によれば、第１隔壁部及び第２隔壁部は、共に合成樹脂によって構成されているため、通常の射出成型で容易に成型できる。したがって、第１隔壁部及び第２隔壁部を容易に製造できるので、イオン交換器の製造効率を向上できる。

第１実施形態の燃料電池システムにおける冷却液回路の模式図。 第１実施形態の冷却液回路に設けられるイオン交換器の斜視図。 図２の分解斜視図。 第１実施形態のイオン交換器における下側ケーシングの平面図。 第１実施形態のイオン交換器における上側ケーシングの底面図。 第１実施形態のイオン交換器におけるカートリッジの分解斜視図。 第１実施形態のカートリッジを下側から見たときの斜視図。 図２の断面図。 第２実施形態のイオン交換器の斜視図。 図９の分解斜視図。 第２実施形態のイオン交換器の第２隔壁部の平面図。 第２実施形態のイオン交換器において、パイプと一体的に形成された第１隔壁部の平面図。 図９の断面図。 変更例のカートリッジの分解斜視図。 変更例のカートリッジの斜視図。 図１５におけるカートリッジの貫通孔の拡大図。 変更例のカートリッジの斜視図。

（第１実施形態）
以下、イオン交換器の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、例えば車両などに搭載される燃料電池システムの冷却液回路１１には、例えば冷却水などの冷却液が流れるようなっている。冷却液回路１１には、冷却液を吸引して吐出することによって冷却液を循環させるポンプ１２と、冷却液によって冷却される燃料電池１３と、外気との熱交換により冷却液を冷却する熱交換器１４とが設けられている。

冷却液回路１１は、ポンプ１２、燃料電池１３、及び熱交換器１４が設けられた環状の主回路１５と、主回路１５の途中から分岐して熱交換器１４を迂回する迂回路１６とを備えている。迂回路１６の途中には、冷却液に含まれるイオンを吸着して除去するイオン交換器１７が設けられている。迂回路１６の下流端は、三方弁１８を介して主回路１５に接続されている。

図２及び図３に示すように、イオン交換器１７は、複数の粒状のイオン交換樹脂１９（図８参照）を内部に収容する中空円柱状をなすカートリッジ２０と、カートリッジ２０を収容する合成樹脂製のハウジング２１とを備えている。ハウジング２１は、下側ケーシング２２と、下側ケーシング２２に組み付けられる上側ケーシング２３とを備えている。下側ケーシング２２は、上部が開口した有底円形箱状をなしている。

下側ケーシング２２の周壁２４の下部及び上部には、円筒状の流入部２５及び円筒状の流出部２６がそれぞれ突設されている。流入部２５には、迂回路１６におけるイオン交換器１７よりも上流側の部分を構成する上流側配管２７が接続される。流入部２５は、上流側配管２７内の冷却液を下側ケーシング２２内に流入させる。

流出部２６には、迂回路１６におけるイオン交換器１７よりも下流側の部分を構成する下流側配管２８が接続される。流出部２６は、下側ケーシング２２内の冷却液を下流側配管２８内に流出させる。ハウジング２１内、すなわち下側ケーシング２２内には、流入部２５から下側ケーシング２２内に流入した冷却液を流出部２６へ導く内部流路２９が設けられている。内部流路２９には、カートリッジ２０が配置される。

図２～図４に示すように、下側ケーシング２２の周壁２４の上端には、下側フランジ３０が形成されている。下側フランジ３０の上面には、ガスケット３１（図８参照）が嵌入される環状溝３２が凹設されている。環状溝３２の外周側には、複数の雌ねじ孔３３が周方向に間隔をおいて形成されている。周壁２４には、図示しないボルトにより下側ケーシング２２を車両に固定するための複数のブラケット３４が一体に形成されている。周壁２４の上端の内周縁には、第１凹部３５と第２凹部３６とが互いに対向して形成されている。第１凹部３５は、周方向の位置が流出部２６と一致している。

図２、図３及び図５に示すように、上側ケーシング２３は、下側ケーシング２２の上部の開口を塞ぐ蓋部３７と、蓋部３７から下方に延びるとともに下側ケーシング２２内に挿入される筒状部３８とを備えている。筒状部３８内には、カートリッジ２０が収容された状態で着脱自在に取り付けられる。蓋部３７の外周部には、上側フランジ３９が形成されている。上側フランジ３９には、ボルト４０が挿通される複数のボルト孔４１が周方向に間隔をおいて形成されている。

図５及び図８に示すように、上側ケーシング２３の筒状部３８の上部には、連通孔４２が形成されている。筒状部３８の外周面には、連通孔４２の外周縁から外周側に向けて筒部４３が突設されている。筒状部３８の外周面における筒部４３の反対側には、突部４４が形成されている。上側ケーシング２３の筒部４３及び突部４４は、下側ケーシング２２の第１凹部３５及び第２凹部３６にそれぞれ内挿される。

連通孔４２の内周面の上端の高さは、上側ケーシング２３の蓋部３７の下面の高さと同じになっている。すなわち、連通孔４２の内周面の上端と蓋部３７の下面とは、直線上に連なっている。連通孔４２の内径と流出部２６の内径とは同じになっているとともに、連通孔４２と流出部２６とは同軸上に配置されている。したがって、下側ケーシング２２の周壁２４の内部に筒状部３８が挿入された状態では、連通孔４２によって筒状部３８内と流出部２６内とが連通される。なお、筒状部３８における内周面の下端部には、雌ねじ４５が形成されている。

図６～図８に示すように、カートリッジ２０は、筒状をなすカートリッジ本体４６と、カートリッジ本体４６内に収容された複数のイオン交換樹脂１９と、円板状の第１隔壁部４７と、円板状の第２隔壁部４８とを備えている。第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、カートリッジ本体４６の両側の開口を塞ぐようにそれぞれ設けられている。この場合、第１隔壁部４７はカートリッジ本体４６の上端の開口を塞ぐように設けられる一方で、第２隔壁部４８はカートリッジ本体４６の下端の開口を塞ぐように設けられている。

冷却液は内部流路２９の下から上に向かって流れるため、カートリッジ２０を内部流路２９に配置した場合、第２隔壁部４８は内部流路２９における第１隔壁部４７よりも冷却液の流れ方向の上流側の位置に配置される。カートリッジ本体４６、第１隔壁部４７、及び第２隔壁部４８は、射出成型による合成樹脂の成型品によって構成されている。すなわち、カートリッジ本体４６、第１隔壁部４７、及び第２隔壁部４８は、合成樹脂のみによって構成されている。カートリッジ本体４６と第２隔壁部４８とは、射出成型によって一体的に形成されている。

カートリッジ２０は、カートリッジ本体４６の上端の開口から複数のイオン交換樹脂１９をカートリッジ本体４６内に入れた後、カートリッジ本体４６の上端の開口を塞ぐように第１隔壁部４７をカートリッジ本体４６の上端に溶着することによって形成される。したがって、複数のイオン交換樹脂１９は、内部流路２９における第１隔壁部４７と第２隔壁部４８との間に配置される。

第１隔壁部４７は、円形枠状の第１外フレーム４９と、中心部と第１外フレーム４９とを連結する直線状に延びる複数（本例では３つ）の第１内フレーム５０と、複数（本例では３つ）の第１薄板部５１とを備えている。各第１外フレーム４９と各第１内フレーム５０とは、互いに厚さが同じになっている。各第１薄板部５１は、各第１外フレーム４９及び各第１内フレーム５０よりも厚さが若干薄くなっている。各第１薄板部５１は、略扇形状をなしている。

各第１内フレーム５０は、第１隔壁部４７の中心部で互いに連結されるとともに周方向で等間隔となるように配置されている。各第１薄板部５１は、第１外フレーム４９と周方向で隣り合う２つの第１内フレーム５０とで囲まれた領域に配置されている。各第１薄板部５１には、一粒のイオン交換樹脂１９よりも小さい複数の第１貫通孔５２が全体にわたって形成されている。

第２隔壁部４８は、円形枠状の第２外フレーム５３と、中心部と第２外フレーム５３とを連結する直線状に延びる複数（本例では３つ）の第２内フレーム５４と、複数（本例では３つ）の第２薄板部５５とを備えている。各第２外フレーム５３と各第２内フレーム５４とは、互いに厚さが同じになっている。各第２薄板部５５は、各第２外フレーム５３及び各第２内フレーム５４よりも厚さが若干薄くなっている。各第２薄板部５５は、略扇形状をなしている。

各第２内フレーム５４は、第２隔壁部４８の中心部で互いに連結されるとともに周方向で等間隔となるように配置されている。各第２薄板部５５は、第２外フレーム５３と周方向で隣り合う２つの第２内フレーム５４とで囲まれた領域に配置されている。各第２薄板部５５には、一粒のイオン交換樹脂１９よりも小さい複数の第２貫通孔５６が全体にわたって形成されている。

したがって、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、カートリッジ２０からのイオン交換樹脂１９の漏出を阻止する一方、冷却液の流通を許容する。
カートリッジ２０の外周面における下端部には、上側ケーシング２３の筒状部３８の雌ねじ４５と螺合可能な雄ねじ５７が形成されている。そして、上側ケーシング２３の筒状部３８に対して下方からカートリッジ２０を挿入するとともにカートリッジ２０の雄ねじ５７を上側ケーシング２３の雌ねじ４５に螺合させることで、カートリッジ２０が上側ケーシング２３に対して着脱可能に取り付けられる。

次に、イオン交換器１７の組み立て方法について説明する。
イオン交換器１７を組み立てる場合には、まず、上側ケーシング２３の筒状部３８にカートリッジ２０を取り付ける。続いて、下側ケーシング２２の周壁２４に対して上方から上側ケーシング２３の筒状部３８を挿入するとともに、下側ケーシング２２の下側フランジ３０の上面と上側ケーシング２３の上側フランジ３９の下面とを接触させる。続いて、図３に示すように、上側ケーシング２３の各ボルト孔４１にボルト４０を挿通するとともに、各ボルト４０を下側ケーシング２２の雌ねじ孔３３に螺入する。これにより、図２に示すように、下側ケーシング２２と上側ケーシング２３とが接合されてイオン交換器１７が完成する。

次に、イオン交換器１７の作用について説明する。
図２及び図８に示すように、イオン交換器１７においては、流入部２５を通じて下側ケーシング２２の内部流路２９に冷却液が流入される。流入部２５から内部流路２９に流入した冷却液は、第２隔壁部４８の各第２貫通孔５６からカートリッジ２０内に流れ込む。カートリッジ２０内に流れ込んだ冷却液は、第１隔壁部４７に向かって流れる。

このとき、冷却液がカートリッジ２０内を第２隔壁部４８から第１隔壁部４７まで流れる過程で当該冷却液に含まれる金属イオンなどがイオン交換樹脂１９に吸着される。こうして金属イオンなどが除去された冷却液は、第１隔壁部４７の各第１貫通孔５２、連通孔４２、及び流出部２６を通じて下側ケーシング２２の外部に流出される。

以上詳述した第１実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１－１）イオン交換器１７において、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、共に合成樹脂によって構成されている。

この構成によれば、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、共に合成樹脂によって構成されているため、金属製のメッシュを必要としない。このため、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８は、金属製のメッシュをインサートとした作業が繁雑なインサート成型を行わずに、通常の射出成型だけで容易に成型できる。したがって、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８を容易に製造できるので、イオン交換器１７の製造効率を向上できる。

（１－２）イオン交換器１７は、内部流路２９に配置されるカートリッジ２０を備えている。カートリッジ２０は、筒状をなす合成樹脂製のカートリッジ本体４６と、カートリッジ本体４６内に収容されたイオン交換樹脂１９と、カートリッジ本体４６の両側の開口を塞ぐようにそれぞれ設けられる第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８と、を備えている。カートリッジ本体４６と第２隔壁部４８とは、一体的に形成されている。

この構成によれば、カートリッジ本体４６の上端の開口から複数のイオン交換樹脂１９をカートリッジ本体４６内に収容した後、カートリッジ本体４６の上端の開口を第１隔壁部４７で塞ぐだけでカートリッジ２０を製造することができる。このため、カートリッジ本体４６と、第１隔壁部４７及び第２隔壁部４８の両方とがそれぞれ別々に形成される場合に比べて、カートリッジ２０を容易に製造することができる。

（第２実施形態）
次に、イオン交換器の第２実施形態を図面に従って説明する。
図９に示すように、この第２実施形態のイオン交換器６０は、図１に示す上記第１実施形態の冷却液回路１１においてイオン交換器１７の代わりに用いられる。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なる点のみを説明し、第１実施形態と重複する説明を省略する。また、この第２実施形態では、第１実施形態と同一の部材については同一の符号を付すものとする。

図９、図１０及び図１３に示すように、イオン交換器６０は、複数の粒状のイオン交換樹脂１９と、複数のイオン交換樹脂１９を保持する保持ユニット６１と、イオン交換樹脂１９及び保持ユニット６１を内部に収容するハウジング６２とを備えている。ハウジング６２は、合成樹脂によって構成されるとともに、下側ケーシング６３と、下側ケーシング６３に組み付けられる上側ケーシング６４とを備えている。下側ケーシング６３は、上部が開口した有底円形箱状をなしている。

下側ケーシング６３の周壁６５の下部には、円筒状の流入部６６及び円筒状の流出部６７がそれぞれ突設されている。流入部６６及び流出部６７は、互いに反対側の位置となるように配置されている。流入部６６には、迂回路１６におけるイオン交換器６０よりも上流側の部分を構成する上流側配管２７が接続される。流入部６６は、上流側配管２７内の冷却液を下側ケーシング６３内に流入させる。

流出部６７には、迂回路１６におけるイオン交換器６０よりも下流側の部分を構成する下流側配管２８が接続される。流出部６７は、下側ケーシング６３内の冷却液を下流側配管２８内に流出させる。下側ケーシング６３の周壁６５の内周面における上部には、雌ねじ６８が形成されている。下側ケーシング６３の周壁６５には、図示しないボルトにより下側ケーシング６３を車両に固定するための図示しないブラケットが一体に形成されている。

上側ケーシング６４は、下側ケーシング６３の上部の開口を塞ぐ蓋部６９と、蓋部６９から下方に延びるとともに下側ケーシング６３内に挿入される筒状部７０とを備えている。上側ケーシング６４内には、保持ユニット６１及び複数のイオン交換樹脂１９が収容される。上側ケーシング６４の筒状部７０の外周面における上部には、下側ケーシング６３の雌ねじ６８と螺合可能な雄ねじ７１が形成されている。

図１０～図１３に示すように、保持ユニット６１は、射出成型による合成樹脂の成型品によって構成されるとともに、円板状の第１隔壁部７２と、円板状の第２隔壁部７３と、円筒状のパイプ７４とを備えている。パイプ７４は、上端部が第１隔壁部７２の中心部を貫通するとともに、第１隔壁部７２と一体的に形成されている。第２隔壁部７３の中心部には、パイプ７４の下端部が挿嵌される中心孔７５が形成されている。

第１隔壁部７２の外径は、第２隔壁部７３の外径よりも小さくなっている。第１隔壁部７２は外周縁部が上側ケーシング６４の上端部の内周面に接触するように配置されるとともに、第２隔壁部７３は筒状部７０の下端の開口を塞ぐように配置される。この場合、パイプ７４の上端と上側ケーシング６４内の上面との間には隙間が形成されるとともに、第２隔壁部７３の外周縁部は筒状部７０における下端の開口の周縁部に熱かしめによって接合される。

パイプ７４の下端部は、第２隔壁部７３の中心孔７５に挿嵌されて第２隔壁部７３よりも下側に突出している。複数のイオン交換樹脂１９は、第１隔壁部７２の下面、第２隔壁部７３の上面、筒状部７０の内周面、及びパイプ７４の外周面で囲まれた空間に収容される。

上側ケーシング６４は、保持ユニット６１及び複数のイオン交換樹脂１９を収容した状態で雄ねじ７１を下側ケーシング６３の雌ねじ６８に螺合させることによって下側ケーシング６３に対して着脱自在に組み付けられる。すなわち、保持ユニット６１及び複数のイオン交換樹脂１９を収容した状態の上側ケーシング６４を下側ケーシング６３に組み付けることで、イオン交換器６０が組み立てられる。

第１隔壁部７２は、円形枠状の第１外フレーム７６と、パイプ７４の外周面と第１外フレーム７６とを連結する複数（本例では４つ）の直線状に延びる第１内フレーム７７と、複数（本例では４つ）の第１薄板部７８とを備えている。各第１薄板部７８は、略台形状をなしている。

各第１内フレーム７７は、周方向で等間隔となるように配置されている。各第１薄板部７８は、第１外フレーム７６と、周方向で隣り合う２つの第１内フレーム７７と、パイプ７４の外周面とで囲まれた領域に配置されている。各第１薄板部７８には、一粒のイオン交換樹脂１９よりも小さい複数の第１貫通孔７９が全体にわたって形成されている。

第２隔壁部７３は、円形枠状の第２外フレーム８０と、中心孔７５の周縁部と第２外フレーム８０とを連結する直線状に延びる複数（本例では６つ）の第２内フレーム８１と、複数（本例では６つ）の第２薄板部８２とを備えている。各第２薄板部８２は、略台形状をなしている。

各第２内フレーム８１は、周方向で等間隔となるように配置されている。各第２薄板部８２は、第２外フレーム８０と、周方向で隣り合う２つの第２内フレーム８１と、中心孔７５の周縁部とで囲まれた領域に配置されている。各第２薄板部８２には、一粒のイオン交換樹脂１９よりも小さい複数の第２貫通孔８３が全体にわたって形成されている。

したがって、第１隔壁部７２及び第２隔壁部７３は、イオン交換樹脂１９の漏出を阻止する一方、冷却液の流通を許容する。
保持ユニット６１及び複数のイオン交換樹脂１９を収容した上側ケーシング６４を下側ケーシング６３に組み付けた状態では、ハウジング６２内に、内部流路８４が形成される。内部流路８４は、第１内部流路８５及び第２内部流路８６を備えている。第１内部流路８５は、流入部６６から流入した冷却液を直接流出部６７へ導く流路である。第２内部流路８６は、流入部６６から流入した冷却液を第２隔壁部７３、複数のイオン交換樹脂１９、第１隔壁部７２、及びパイプ７４を経由して第１内部流路８５に合流する流路である。

したがって、第２隔壁部７３は、第２内部流路８６における第１隔壁部７２よりも冷却液の流れ方向の上流側の位置に配置されている。複数のイオン交換樹脂１９は、第２内部流路８６における第１隔壁部７２と第２隔壁部７３との間に配置されている。

次に、イオン交換器６０の作用について説明する。
図１３に示すように、イオン交換器６０においては、流入部６６を通じて下側ケーシング６３内に冷却液が流入される。流入部６６から下側ケーシング内に流入した冷却液の大半は、第１内部流路８５を通って流出部６７へ流れた後、流出部６７を通じて下側ケーシング６３の外部に流出される。

一方、流入部６６から下側ケーシング６３内に流入した冷却液の一部は、第２内部流路８６内、すなわち第２隔壁部７３の各第２貫通孔８３から上側ケーシング６４内に流れ込む。上側ケーシング６４内に流れ込んだ冷却液は、第１隔壁部７２に向かって流れる。このとき、冷却液が上側ケーシング６４内を第２隔壁部７３から第１隔壁部７２まで流れる過程で当該冷却液に含まれる金属イオンなどがイオン交換樹脂１９に吸着される。

こうして金属イオンなどが除去された冷却液は、第１隔壁部７２の各第１貫通孔７９を通った後、パイプ７４の上端の開口からパイプ７４内に流れ込む。パイプ７４内に流れ込んだ冷却液は、パイプ７４内を下方に向かって流れた後、パイプ７４の下端の開口から第１内部流路８５に流れ込む。第１内部流路８５に流れ込んだ冷却液は、流出部６７へ向かって流れた後、流出部６７を通じて下側ケーシング６３の外部に流出される。

以上詳述した第２実施形態によれば、上記（１－１）の効果に加えて次のような効果が発揮される。
（２－１）イオン交換器６０において、保持ユニット６１及び複数のイオン交換樹脂１９を収容した上側ケーシング６４は、下側ケーシング６３に着脱自在に構成されている。このため、イオン交換樹脂１９を上側ケーシング６４及び保持ユニット６１とともにセットで交換できる。したがって、イオン交換樹脂１９の交換作業を容易に行うことができる。

（変更例）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図７に二点鎖線で示すように、第１実施形態のカートリッジ２０におけるカートリッジ本体４６には、複数の第３貫通孔９０を設けるようにしてもよい。第３貫通孔９０は、一粒のイオン交換樹脂１９よりも大きさが小さくなっている。このようにすれば、第２貫通孔５６からカートリッジ本体４６内に流入した冷却液を第１貫通孔５２からだけでなく第３貫通孔９０からも流出させることができる。あるいは、冷却液を第２貫通孔５６からだけでなく第３貫通孔９０からもカートリッジ本体４６内に流入させることができる。第３貫通孔９０の形状、数、密度、及び大きさなどは、適宜変更してもよい。

・第１及び第２実施形態において、第１隔壁部４７，７２は、位置によって開口率を異ならせるようにしてもよい。この場合、第１隔壁部４７，７２は、合成樹脂製であるため、各第１貫通孔５２，７９の大きさや密度を容易に変更できる。したがって、第１隔壁部４７，７２は、例えば第１貫通孔５２，７９の大きさ及び密度のうち少なくとも一方を部分的に変更することで、位置によって開口率を容易に異ならせることができる。このようにすれば、第１隔壁部４７，７２の開口率を位置によって異ならせることで、第１隔壁部４７，７２の第１貫通孔５２，７９を通過する冷却液の流速を当該冷却液が通過する第１隔壁部４７，７２の位置によって変化させることができる。

例えば、第１隔壁部４７，７２の中央部を通過する冷却液の流速が第１隔壁部４７，７２の周縁部を通過する冷却液の流速よりも速い場合には、イオン交換樹脂１９が第１隔壁部４７，７２の中央部よりも周縁部に集まり易くなる。こうした場合に第１隔壁部４７，７２の開口率を調整することで、第１隔壁部４７，７２を通過する冷却液の流速を第１隔壁部４７，７２全体のわたって均一にすることができる。

・第１及び第２実施形態において、第１貫通孔５２，７９及び第２貫通孔５６，８３は、それらの延びる方向となる第１隔壁部４７，７２及び第２隔壁部４８，７３の厚さ方向における一端から他端に向かって断面積を徐々に変化させるようにしてもよい。このようにすれば、第１貫通孔５２，７９及び第２貫通孔５６，８３をそれぞれ通過する冷却液の流速を変化させることができる。

・第１及び第２実施形態において、第１貫通孔５２，７９及び第２貫通孔５６，８３のそれぞれの形状は、任意に設定してもよい。すなわち、第１貫通孔５２，７９及び第２貫通孔５６，８３のそれぞれの形状は、例えば、円形状や楕円形状であってもよいし、四角形状や六角形状などの多角形状であってもよいし、直線状に延びる長孔形状であってもよい。

・第１実施形態において、カートリッジ２０を図１４に示すカートリッジ９１に変更してもよい。カートリッジ９１は、粒状をなす複数のイオン交換樹脂１９を収容するとともに網によって構成された収容袋９２と、複数のイオン交換樹脂１９が収容された収容袋９２を収容した状態で内部流路２９に配置されるケース９３とを備えている。

収容袋９２は、中空円柱状をなしている。ケース９３は、上端が開口した円形矩形箱状をなすケース本体９４と、ケース本体９４の上端の開口を開閉する円板状の蓋９５とを備えている。収容袋９２における冷却液の流れ方向の下流側の端部を構成する網、すなわち収容袋９２の上端部を構成する網は、第１隔壁部９６とされている。収容袋９２における冷却液の流れ方向の上流側の端部を構成する網、すなわち収容袋９２の下端部を構成する網は、第２隔壁部９７とされている。ケース本体９４及び蓋９５には、１つのイオン交換樹脂１９よりも大きく且つ収容袋９２よりも小さい複数の開口部９８が設けられている。

このようにすれば、ケース９３の蓋９５を開けることで、ケース９３に収容されたイオン交換樹脂１９を収容袋９２ごと交換できる。このため、ケース９３を繰り返し使用することができる。また、複数のイオン交換樹脂１９を収容した収容袋９２をケース９３内に入れることで、収容袋９２が移動すること、イオン交換樹脂１９が偏ること、及び収容袋９２が破れることなどを効果的に抑制できる。

・第１実施形態におけるカートリッジ２０を、図１５に示す合成樹脂製のカートリッジ９９に変更してもよい。カートリッジ９９は、有蓋円筒状をなすカートリッジ本体１００と、カートリッジ本体１００内に収容された複数のイオン交換樹脂１９と、カートリッジ本体１００の下端の開口を塞ぐように接合された円板状の底蓋とを備えている。カートリッジ本体１００の上壁は、複数の貫通孔１０１（第１貫通孔）を有した円板状の第１隔壁部１０２とされている。カートリッジ本体１００と第１隔壁部１０２とは、一体的に形成されている。

カートリッジ本体１００の下端の開口を塞ぐ上記底蓋は、複数の貫通孔１０１（第２貫通孔）を有した第２隔壁部１０３とされている。カートリッジ本体１００の周壁には、複数の貫通孔１０１が全体にわたって形成されている。この場合、各貫通孔１０１は、図１６に示すように、例えば外側から内側に向かうほど断面積が徐々に小さくなる四角形状をなしている。さらにこの場合、各貫通孔１０１の形状は、例えば、円形状や楕円形状であってもよいし、四角形状以外の多角形状であってもよい。また、さらにこの場合、各貫通孔１０１は、例えば外側から内側に向かうほど断面積が徐々に大きくなるように構成してもよい。

・第１実施形態におけるカートリッジ２０を、図１７に示す合成樹脂製のカートリッジ１０４に変更してもよい。カートリッジ１０４は、有蓋円筒状をなすカートリッジ本体１０５と、カートリッジ本体１０５内に収容された複数のイオン交換樹脂１９と、カートリッジ本体１０５の下端の開口を塞ぐように接合された円板状の底蓋とを備えている。カートリッジ本体１０５の上壁は、複数の貫通孔１０６（第１貫通孔）を有した円板状の第１隔壁部１０７とされている。

カートリッジ本体１０５と第１隔壁部１０７とは、一体的に形成されている。カートリッジ本体１０５の下端の開口を塞ぐ上記底蓋は、複数の貫通孔１０６（第２貫通孔）を有した第２隔壁部１０８とされている。カートリッジ本体１０５の周壁には、複数の貫通孔１０６が部分的に形成されている。各貫通孔１０６は、長孔によって構成されている。

１１…冷却液回路
１２…ポンプ
１３…燃料電池
１４…熱交換器
１５…主回路
１６…迂回路
１７，６０…イオン交換器
１８…三方弁
１９…イオン交換樹脂
２０，９１，９９，１０４…カートリッジ
２１，６２…ハウジング
２２，６３…下側ケーシング
２３，６４…上側ケーシング
２４，６５…周壁
２５，６６…流入部
２６，６７…流出部
２７…上流側配管
２８…下流側配管
２９，８４…内部流路
３０…下側フランジ
３１…ガスケット
３２…環状溝
３３…雌ねじ孔
３４…ブラケット
３５…第１凹部
３６…第２凹部
３７，６９…蓋部
３８、７０…筒状部
３９…上側フランジ
４０…ボルト
４１…ボルト孔
４２…連通孔
４３…筒部
４４…突部
４５，６８…雌ねじ
４６，１００，１０５…カートリッジ本体
４７，７２，９６，１０２，１０７…第１隔壁部
４８，７３，９７，１０３，１０８…第２隔壁部
４９，７６…第１外フレーム
５０，７７…第１内フレーム
５１，７８…第１薄板部
５２，７９…第１貫通孔
５３，８０…第２外フレーム
５４，８１…第２内フレーム
５５，８２…第２薄板部
５６，８３…第２貫通孔
５７，７１…雄ねじ
６１…保持ユニット
７４…パイプ
７５…中心孔
８５…第１内部流路
８６…第２内部流路
９０…第３貫通孔
９２…収容袋
９３…ケース
９４…ケース本体
９５…蓋
９８…開口部
１０１，１０６…貫通孔

Claims (6)

1. 燃料電池を冷却する冷却液が流れる冷却液回路に設けられるイオン交換器であって、
   前記冷却液を流入させる流入部及び前記冷却液を流出させる流出部が設けられ、前記流入部から流入した前記冷却液を前記流出部へ導く内部流路を有したハウジングと、
   前記内部流路に配置され、且つ複数の第１貫通孔を有した第１隔壁部と、
   前記内部流路における前記第１隔壁部よりも前記冷却液の流れ方向の上流側の位置に配置され、且つ複数の第２貫通孔を有した第２隔壁部と、
   前記内部流路における前記第１隔壁部と前記第２隔壁部との間に配置されたイオン交換樹脂と、
   を備え、
   前記第１隔壁部及び前記第２隔壁部は、共に合成樹脂によって構成されていることを特徴とするイオン交換器。
2. 前記内部流路に配置されるカートリッジを備え、
   前記カートリッジは、
   筒状をなす合成樹脂製のカートリッジ本体と、
   前記カートリッジ本体内に収容された前記イオン交換樹脂と、
   前記カートリッジ本体の両側の開口を塞ぐようにそれぞれ設けられる前記第１隔壁部及び前記第２隔壁部と、
   を有し、
   前記カートリッジ本体と、前記第１隔壁部及び前記第２隔壁部のうちのいずれか一方とは、一体的に形成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。
3. 前記カートリッジ本体には、複数の第３貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換器。
4. 前記第１隔壁部は、位置によって開口率が異なっていることを特徴とする請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のイオン交換器。
5. 前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、それらの延びる方向における一端から他端に向かって断面積が変化していることを特徴とする請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のイオン交換器。
6. 粒状をなす複数の前記イオン交換樹脂を収容するとともに網によって構成された収容袋と、
   複数の前記イオン交換樹脂が収容された前記収容袋を収容した状態で前記内部流路に配置され、且つ蓋を有したケースと、
   を備え、
   前記第１隔壁部は、前記収容袋における前記冷却液の流れ方向の下流側の端部を構成する前記網によって構成され、
   前記第２隔壁部は、前記収容袋における前記冷却液の流れ方向の上流側の端部を構成する前記網によって構成され、
   前記ケース及び前記蓋には、１つの前記イオン交換樹脂よりも大きく且つ前記収容袋よりも小さい複数の開口部が設けら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。

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