JP5375162B2

JP5375162B2 - イオン交換装置

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Publication number: JP5375162B2
Application number: JP2009034594A
Authority: JP
Inventors: 浩司久米; 明司森田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JP2010192225A

Description

本発明は、燃料電池システムに用いられるイオン交換装置に係り、詳しくは燃料電池の冷却回路や加湿回路等において、冷却液や純水に溶出された不純物イオンを除去するためのイオン交換装置に関する。

燃料電池システムは、水素と大気中の酸素とを電気化学的に反応させることによって電気を発生させるもので、次世代自動車等の高効率の動力源として期待されている。
燃料電池システムにおいては、水素と酸素を反応させる燃料電池を冷却するために、ポンプによって冷却液を強制的に循環させる冷却液循環配管が設けられている。この冷却液循環配管等から不純物イオンが冷却液に溶出すると、冷却液の電気伝導度が上昇し、燃料電池で発電された電気が冷却液を通して外部に漏洩して発電効率の低下を招く。このため、循環配管には、冷却液中の不純物イオンを除去するイオン交換装置が設けられている。

上記のイオン交換装置は、円筒状のケースの内部にイオン交換樹脂を収容しているため、ケースの内部を通過する冷却液がイオン交換樹脂に触れることによって不純物イオンを除去する際に、イオン交換樹脂によって圧力損失が生じる。この圧力損失が高くなると、前記ポンプの容量を大きくしなければならず、燃料電池で発電された電力がポンプによって消費される率が大きくなり、発電効率が低下する。従って、冷却液循環配管に組み込まれたイオン交換装置内の圧力損失は低い方が望ましい。

一方、ケースの内部のイオン交換樹脂の収容量を少なくして、冷却液の圧力損失を低減した場合には、イオン交換装置のイオンを除去する性能、つまりイオン交換効率が低下して、適正なイオン交換を行うことが難しい。

以上のようなイオン交換装置の特性から明らかなように、１種類のイオン交換装置で、圧力損失を低くすることと、イオン交換効率を高くすることとを両立させることは難しい。

従って、低い圧力損失を重視するイオン交換装置と、高いイオン交換効率を重視するイオン交換装置との２種類のイオン交換装置を個別に製造し、燃料電池システムの運転条件に応じて、適正なイオン交換装置を選択して使用するようになっていた。このため、イオン交換装置の種類が多くなり、製造及び保管作業が面倒であるという問題があった。

上記の問題に対処するため、特許文献１に開示されたイオン交換フィルタが提案されている。この交換フィルタは、流体の流入口及び流出口が形成された１種類のケースを用意する。又、前記ケースの内部に収容可能に形成され、かつ圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高いカートリッジと、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低いカートリッジとの２種類のカートリッジを用意する。そして、２種類のカートリッジのいずれか一方を選択してケースに収容することによって、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視のイオン交換フィルタを得たり、該交換効率重視のイオン交換フィルタよりも圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視のイオン交換フィルタを得たりすることができるようになっている。

特開２００５−１６１１１７号公報

ところが、上記従来のイオン交換フィルタは、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高いカートリッジと、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低いカートリッジとの最低２種類のカートリッジが必要となり、部品点数が多くなり、取り扱いが面倒であるという問題があった。

又、イオン交換フィルタのケースに対し、２種類のカートリッジのいずれか一方を選択して収容するという作業も面倒であった。
さらに、燃料電池の運転中にはイオン交換フィルタのカートリッジの交換作業ができないので、燃料電池の運転負荷が変化した場合に、ケース内のイオン交換樹脂の状態を、イオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低い低圧力損失重視の状態との間で変化させることができないという問題があった。

本発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、燃料電池の運転負荷に応じて、流体に浮遊するイオン交換樹脂を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で適正に変化させることができるイオン交換装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部に粒子状をなす複数のイオン交換樹脂の流出を防止する上流側及び下流側の流出防止網を配設して、両流出防止網の間に前記イオン交換樹脂を収容する収容室を形成し、該収容室に前記イオン交換樹脂を収容室内で移動可能に収容した燃料電池システムに用いられるイオン交換装置において、前記各イオン交換樹脂に収容室の流体の流動圧力によって該イオン交換樹脂を移動させる受圧突部を設け、前記受圧突部は翼をなし、円柱状のイオン交換樹脂の外周面に所定のピッチで軸心方向と平行に延びるように、かつ放射方向に突出するように形成されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部に粒子状をなす複数のイオン交換樹脂の流出を防止する上流側及び下流側の流出防止網を配設して、両流出防止網の間に前記イオン交換樹脂を収容する収容室を形成し、該収容室に前記イオン交換樹脂を収容室内で移動可能に収容した燃料電池システムに用いられるイオン交換装置において、前記各イオン交換樹脂に収容室の流体の流動圧力によって該イオン交換樹脂を移動させる受圧突部を設け、前記受圧突部は、球状のイオン交換樹脂の球面に対し、リング状に形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記受圧突部は複数であって、それらは交差するように形成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記受圧突部は、イオン交換樹脂と一体に形成されていることを要旨とする。

（作用）
この発明は、ケースの内部の収容室を流動する流体の流速が変化することによって、収容室に収容された複数のイオン交換樹脂の受圧突部が受ける流体の圧力が変化するので、各イオン交換樹脂の収容室内での移動量が変化する。ケースの内部を流れる流体の流速が遅い場合には、イオン交換樹脂の受圧突部が受ける流体の圧力が小さいので、粒子状の複数のイオン交換樹脂がケース内で互いに接近することなく、単位容積当たりに浮遊するイオン交換樹脂の密度が低くなる。このため、各イオン交換樹脂相互間の間隔が大きい状態に保持され、流体の有効通路断面積が狭くなることはなく、従って、イオン交換樹脂による流体の圧力損失が低く、かつイオン交換樹脂の表面に流体が触れる量も少なくなって、イオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態に保たれる。

一方、ケースの内部を流れる流体の流速が速い場合には、イオン交換樹脂の受圧突部が受ける流体の圧力が大きくなって、複数のイオン交換樹脂がケースの流出口側に移動され、単位容積当りに浮遊するイオン交換樹脂の密度が高くなり、その結果、各イオン交換樹脂相互間の間隔が小さい状態に保持され、流体の有効通路断面積が狭くなる。従って、流体の圧力損失が高くなるとともに、流体がイオン交換樹脂の表面に触れる量が多くなって、イオン交換効率が高い交換効率重視の状態となる。

本発明によれば、燃料電池の運転負荷に応じて、ケースの内部の流体に浮遊するイオン交換樹脂を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で無段階的に変化させることができる。

この発明の燃料電池システムの冷却回路に用いられるイオン交換装置を具体化した一実施形態を示す停止状態の縦断面図。イオン交換樹脂の斜視図。低負荷運転状態におけるイオン交換装置内のイオン交換樹脂の浮遊状態を示す縦断面図。高負荷運転状態におけるイオン交換装置内のイオン交換樹脂の浮遊状態を示す縦断面図。燃料電池システムの略体回路図。イオン交換樹脂の製造装置を示す縦断面図。イオン交換樹脂の成型パイプの横断面図。冷却液の流量と、冷却液の圧力損失との関係を示すグラフ。（ａ）〜（ｇ）は、イオン交換樹脂の別の実施形態を示す斜視図。

以下、本発明を電気自動車の燃料電池の冷却システムのイオン交換装置として具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図５に示す燃料電池１１の内部には図示しないが燃料極、酸化剤極及び両極間に介在された固体電解質膜により構成された発電セルが多層に積層されている。前記燃料極側には、水素ガスを燃料として供給するための水素ガス供給系（図示しない）が接続されている。前記酸化剤極側には、酸化剤として酸素ガスを含む空気を供給するための空気供給系（図示しない）が接続されている。そして、燃料電池１１内の各発電セルに供給された水素ガスと酸素ガスとが化学的に反応して発電が行われるようになっている。

前記燃料電池１１には発電が行われている状態で、該燃料電池１１の発電セルの冷却を行う流体としての冷却液をポンプ１３により循環させる循環配管１２が接続されている。この実施形態では、前記冷却液として水にエチレングリコールを含有させて長寿命化を図った液体が用いられている。前記ポンプ１３の上流側の循環配管１２には、前記燃料電池１１内で発電セルの冷却に用いられ、熱交換により加熱された高温の冷却液を冷却するための熱交換器１４が接続されている。この熱交換器１４は循環配管１２に接続されたラジエータ１５と、ラジエータ１５に空気を吹き付けて高温の冷却液を冷却するための送風ファン１６とにより構成されている。この実施形態では、前記ラジエータ１５及び送風ファン１６は、電気自動車の例えば走行用モータ或いは各種の制御機器等が発生する熱を熱交換により冷却するための冷却回路に用いられているラジエータに並設されている。

前記ポンプ１３が駆動されて燃料電池１１内の発電セルに冷却液が供給され、燃料電池１１の冷却が行われると、冷却液の中に含まれるエチレングリコールが加熱分解される。すると、最終的に冷却液内にはマイナスの不純物イオンとプラスの不純物イオンとが溶出されることになる。この不純物イオンは電荷をもっているので、この不純物イオンにより冷却液としての電気伝導度が高くなり、燃料電池１１で発電された電気が冷却液を通して外部に漏洩する虞がある。このため、前記循環配管１２に対し前記ポンプ１３と並列にバイパス配管１７が接続されている。このバイパス配管１７の途中には冷却液に含まれる不純物イオンを吸着除去するためのイオン交換装置１８が直列に接続されている。

上記イオン交換装置１８について説明すると、図１に示すように、円筒状をなすケース本体１９の下端外周部にはフランジ部１９ａが形成され、該フランジ部１９ａにはシールリング２０を介して冷却液の流入口２１ａを有する下部蓋板２１の上部外周縁に形成されたフランジ部２１ｂが接合されている。前記フランジ部１９ａ，２１ｂはボルト２２及びナット２３によって締結されている。前記ケース本体１９の上端外周縁にはフランジ部１９ｂが形成され、該フランジ部１９ｂにはシールリング２０を介して冷却液の流出口２４ａを有する上部蓋板２４の下部外周縁に形成されたフランジ部２４ｂが接合されている。前記フランジ部１９ｂ，２４ｂは、同じくボルト２２及びナット２３によって締結されている。前記ケース本体１９、下部蓋板２１及び上部蓋板２４によって、有底・有蓋円筒状のケース３０が形成されている。

前記ケース本体１９のフランジ部１９ａと、下部蓋板２１のフランジ部２１ｂとの間には、前記ケース本体１９の内部に収容された多数のイオン交換樹脂２５の下方（流入口２１ａ）への流出を阻止する下部流出防止網２６の外周縁に接合された取付リング２７が介在されている。同じく前記ケース本体１９のフランジ部１９ｂと、上部蓋板２４のフランジ部２４ｂとの間にも、前記イオン交換樹脂２５の上方（流出口２４ａ）への流出を阻止する上部流出防止網２８の外周縁に接合された取付リング２９が介在されている。前記ケース本体１９、下部流出防止網２６及び上部流出防止網２８によって、ケース３０の内部にイオン交換樹脂２５用の収容室Ｒが区画形成されている。

前記イオン交換樹脂２５は、図２に示すように、短円柱状に形成され、その外周面には、冷却液の流動圧力によってイオン交換樹脂２５を冷却液中において移動させ易くするための平翼状の複数の受圧突部３１が一体に成形されている。前記受圧突部３１は、円柱状のイオン交換樹脂２５の外周面に、所定の等ピッチで該イオン交換樹脂２５の軸心方向と平行に延びるとともに、かつ放射方向に指向するように長四角板状に成形されている。

前記各イオン交換樹脂２５の直径は、例えば５００μｍ〜６００μｍの範囲に設定され、イオン交換樹脂２５の軸線方向の長さも、例えば５００μｍ〜６００μｍの範囲に設定されている。又、受圧突部３１の高さは、例えば３００μｍ〜４００μｍの範囲に設定されている。前記下部流出防止網２６及び上部流出防止網２８の網目は、イオン交換樹脂２５の流出を防止するため、例えば１００μｍ〜２００μｍの範囲に設定されている。前記収容室Ｒには、マイナスのイオンを吸着するアニオンタイプのイオン交換樹脂２５と、プラスのイオンを吸着するカチオンタイプのイオン交換樹脂２５とが混在するように収容されている。

前記ケース本体１９の収容室Ｒの全容積をＶ１、イオン交換樹脂２５及び受圧突部３１の全体積をＶ２、前記全容積Ｖ１から前記全体積Ｖ２を減算した空隙の容積をＶ３とすると、以下の式で表されるように空隙率εの範囲が５０〜７０％の範囲に設定されている。

ε＝{ Ｖ３／（Ｖ１−Ｖ２）} ×１００
次に、図６及び図７に基づいて、前記受圧突部３１を備えたイオン交換樹脂２５の成型装置について説明する。

図６に示すように、貯水槽４１の底板には、筒状の成型パイプ４２の上端開口縁が貯水槽４１と連通するように接続されている。該成型パイプ４２の下端開口縁には、横円筒状のパイプよりなる二液供給用の液供給配管４３の中間部に形成された開口縁に連通するように接続されている。前記成型パイプ４２の長さ寸法は、例えば５ｍｍ〜８ｍｍの範囲に設定されている。成型パイプ４２の横断面形状は、図７に示すように、円筒状の成型通路４２ａと、該通路４２ａの内周面に対し、図６に示すように、前記成型通路４２ａの中心軸線と平行に、かつ成型通路４２ａの円周方向に等ピッチで形成された四条の成形溝４２ｂとにより形成されている。前記成型パイプ４２の上部左右両側には、一対のカッター４４がアクチュエータ４５によって互いに前記成型パイプ４２の内部に出没可能に配設されている。前記成型パイプ４２とカッター４４の先端部との間には、図示しないが貯水槽４１内の水やイオン交換樹脂が外部に流出するのを防止するシール機構が設けられている。

次に、上記の成型装置を用いて、イオン交換樹脂２５を成型する動作について説明する。
カチオンタイプ及びアニオンタイプの前記イオン交換樹脂２５を生成する液体Ａとして、スチレンが用いられ、液体Ｂとしてジビニルベンゼンが用いられる。

図６において、図示しない液体Ａ，Ｂの供給機構により前記液供給配管４３の両端開口から所定の圧力及び流量で液体Ａと、液体Ｂとを供給し、液供給配管４３と成型パイプ４２の合流部で、前記液体Ａと液体Ｂを混合して、混合液体を成型パイプ４２内に流入させる。成型パイプ４２内の混合された液体Ａ，Ｂが反応して、イオン交換樹脂が生成される。この生成されたイオン交換樹脂は、成型パイプ４２の通路４２ａ及び成形溝４２ｂによって図２に示すイオン交換樹脂２５及び受圧突部３１が直列に一体に連結された棒状（これをイオン交換樹脂原形という）となる。前記成型パイプ４２の長さ寸法が長く（例えば５ｍｍ〜８ｍｍ）形成されているので、該成型パイプ４２内を上方に移動する間に生成されたイオン交換樹脂原形が硬化する。成型パイプ４２内の上側に移動され、かつ硬化されたイオン交換樹脂原形の上端部を、前記アクチュエータ４５を作動させてカッター４４によって所定長さに切断して、図２に示す受圧突部３１を備えたイオン交換樹脂２５を製造し、これを貯水槽４１の内部に押し出す。

以上の動作を繰り返し行うことにより、図２に示す受圧突部３１を有するイオン交換樹脂２５を量産する。このイオン交換樹脂２５に次工程で付着させる交換基を相違させることによって、アカチオンタイプ及びアニオンタイプのイオン交換樹脂２５とする。

次に、前記のように構成された燃料電池システムの冷却回路のイオン交換装置の動作について説明する。
図１は、燃料電池システムの運転が停止され、イオン交換装置１８のケース内の収容室Ｒ内の冷却液が静止されている状態を示す。この状態においては冷却液の比重よりもイオン交換樹脂２５の比重が大きいので、各イオン交換樹脂２５は、収容室Ｒの下部に沈降して堆積された状態となっている。この状態において、図５に示す燃料電池システムの運転が開始されると、燃料電池１１に供給された水素ガスと酸素ガスが反応して発電が行われる。発電された直流電流は、インバータにより交流電流に変換され、電気自動車の走行用のモータの駆動に用いられる。

一方、燃料電池１１が運転されると、冷却システムのポンプ１３が起動され、循環配管１２内の冷却液が図５の矢印方向に循環され、熱交換器１４によって冷却された冷却液が燃料電池１１内に供給され、燃料電池１１の発電により生じた熱が冷却液により吸熱されて、燃料電池１１が冷却される。吸熱して高温となった冷却液は再び熱交換器１４により冷却されて、燃料電池１１の冷却に再利用される。

循環配管１２内の冷却液は燃料電池１１内の発電セルが発生する熱により加熱されることになるので、該冷却液に含まれるエチレングリコールが加熱分解されて不純物イオンが生成される。この不純物イオンを含んだ循環配管１２内の冷却液の一部がバイパス配管１７から図３又は図４に示すようにイオン交換装置１８の下部蓋板２１の流入口２１ａからケース３０の内部に流入する。該ケース３０内に流入した冷却液は、収容室Ｒ内を上方に流動し、上部の流出口２４ａからバイパス配管１７を通して循環配管１２に導かれる。収容室Ｒ内のアニオン及びカチオンタイプのイオン交換樹脂２５によりマイナス及びプラスの不純物イオンが吸着除去される。

図５に示す燃料電池システムの発電動作が行われ、運転条件が通常の負荷状態においては、ポンプ１３によって燃料電池１１に供給される冷却液の供給量は、高負荷状態と比較して少ない。このため、循環配管１２及びバイパス配管１７を流れる冷却液の流速が低流速となっている。この状態においては、図３に示すようにイオン交換装置１８の収容室Ｒを流れる冷却液の流速も低いので、イオン交換樹脂２５の受圧突部３１が受ける冷却液の流動圧力が低い。従って、収容室Ｒの各イオン交換樹脂２５は、上方向に移動しようとする力が弱く、各イオン交換樹脂２５は収容室Ｒ内の中間領域及び上側領域において互いに分散されて、適度に離隔した浮遊状態となっている。このため、収容室Ｒ内の各イオン交換樹脂２５の相互間隔、すなわち冷却液の有効通路断面積が広い状態に保持され、冷却液の圧力損失が小さく、イオン交換樹脂２５による冷却液の圧力損失が低くなるとともに、冷却液が各イオン交換樹脂２５の表面に触れる量も少なく、各イオン交換樹脂２５によるイオン交換効率も低い低圧力損失重視の状態に保たれる。

反対に、燃料電池システムが高負荷で運転されている状態においては、循環配管１２及びバイパス配管１７内を流れる冷却液の流速が速くなって、図４に示すように各イオン交換樹脂２５の受圧突部３１が受ける冷却液の流動圧力が高い。従って、各イオン交換樹脂２５は収容室Ｒの上側領域に移動されて、各イオン交換樹脂２５の相互間隔が短くなり、冷却液の有効通路断面積が減少し、イオン交換樹脂２５による冷却液の流動抵抗が大きくなる。この結果、冷却液の圧力損失が高くなるとともに、冷却液が密集状態にある各イオン交換樹脂２５の表面に触れる量が多くなって、イオン交換効率が高い状態、つまり交換効率重視の状態に保たれる。

図８は横軸に冷却液の流量をとり、縦軸に冷却液の圧力損失をとったものである。このグラフから明らかなように、従来のように、イオン交換装置に用いるイオン交換樹脂の形状が単なる球体である場合には、二点鎖線で示すように冷却液の流量が増大すると、圧力損失が緩やかに上昇する。一方、イオン交換樹脂２５に受圧突部３１を形成した場合には、図８の実線で示すように冷却液の流量が増大するに伴って、圧力損失が急激に上昇し、冷却液が低流速でもイオン交換樹脂２５による冷却液の圧力損失が急激に上昇する。

収容室Ｒ内に従来の球状のみのイオン交換樹脂を多数個収容し、冷却液の流動圧力を受け易くすることによって、図８に示す実施形態のイオン交換装置１８と同様の特性が得られるようにすることもできる。しかし、この場合には、イオン交換樹脂の量を多くしなければならないので、材料費のコストアップとなる。

上記実施形態の燃料電池の冷却システムのイオン交換装置１８によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、イオン交換装置１８の収容室Ｒの内部に受圧突部３１を有する複数の粒子状のイオン交換樹脂２５を冷却液中において流動可能に収容した。このため、受圧突部３１が冷却液の流動圧力を受けてイオン交換樹脂２５が動き易くなり、燃料電池１１が通常の負荷で運転されて、イオン交換装置１８の収容室Ｒ内を流れる冷却液の速度が低速であっても、図３に示すようにイオン交換樹脂２５が収容室Ｒの中間領域に互いに所定の間隔で離隔した浮遊状態に保持される。又、燃料電池１１が高負荷で運転されて、前記収容室Ｒ内を流れる冷却液の速度が速くなると、図４に示すようにイオン交換樹脂２５が収容室Ｒの上側領域に互いに接近した状態に保持される。従って、燃料電池１１の運転負荷に応じて、収容室Ｒの内部の冷却液に浮遊するイオン交換樹脂２５を、圧力損失が高く、かつイオン交換効率が高い交換効率重視の状態と、圧力損失が低く、かつイオン交換効率が低い低圧力損失重視の状態との間で適正に変化させることができる。

（２）上記実施形態では、図２に示すようにイオン交換樹脂２５の外周面に板状をなす四枚の受圧突部３１を一体に成型したので、冷却液の流動圧力を受け易くなり、冷却液内でイオン交換樹脂２５をより効果的に移動させることができる。

（３）上記実施形態では、図６及び図７に示すように、成型パイプ４２の横断面形状を円筒状の成型通路４２ａと、四条の成形溝４２ｂとにより形成したので、図２に示す形状（丸十字状）の受圧突部３１を備えたイオン交換樹脂２５を一体的に容易に成形することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・図９（ａ）に示すように、球状のイオン交換樹脂２５の球面にリング状の二枚の受圧突部３１を十字状に一体成形したり、図９（ｂ）に示すように、球状のイオン交換樹脂２５の球面にリング状の一枚の受圧突部３１を一体成形したり、図９（ｃ）に示すように、イオン交換樹脂２５の受圧突部３１の横断面をＶ字状に成形したりしてもよい。図９（ａ）に示すイオン交換樹脂２５は、受圧突部３１が十字状になっているので、冷却液の流動圧力を受け易く、イオン交換樹脂２５の移動がより適正に行われる。

・図９（ｄ）又は（ｅ）に示すように、球状又はサイコロ状のイオン交換樹脂２５の中心部に別体で形成された受圧突部３１を貫通してもよい。この受圧突部３１として例えばイオン交換機能をもたない樹脂系材料を用いるが、受圧突部３１を金属材料で形成して、その表面に樹脂系材料をコーティングしてもよい。

・図９（ｆ）に示すように、イオン交換樹脂２５及び受圧突部３１を金平糖のように形成したり、図９（ｇ）に示すように星形に形成したり、その他、図示しないが、イオン交換樹脂２５の表面に少なくとも一箇所に突起状、板状等の受圧突部を形成したりする等、任意の形状の受圧突部３１としてもよい。

・図示しないが、イオン交換樹脂２５の表面に対し複数の受圧突部３１を互いに交差するように形成してもよい。
・図示しないが、ケース３０の形状を円筒状以外に、三角筒、四角筒、五角筒、あるいは多角筒にしたり、円錐台筒状にしたりしてもよい。

・図示しないが、燃料電池１１に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを加湿する際にも、電気伝導度の低い純水を供給する必要がある。この加湿用の純水中の電気伝導度を下げるために設けられた純水中のイオンを除去するイオン交換装置に適用してもよい。

・前記実施形態では、電気自動車の燃料電池システムに具体化したが、生産工場、一般家庭の発電用の燃料電池システムの冷却システムに具体化してもよい。

Ｒ…収容室、１８…イオン交換装置、２１ａ…流入口、２４ａ…流出口、２５…イオン交換樹脂、３０…ケース、３１…受圧突部。

Claims

流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部に粒子状をなす複数のイオン交換樹脂の流出を防止する上流側及び下流側の流出防止網を配設して、両流出防止網の間に前記イオン交換樹脂を収容する収容室を形成し、該収容室に前記イオン交換樹脂を収容室内で移動可能に収容した燃料電池システムに用いられるイオン交換装置において、
前記各イオン交換樹脂に収容室の流体の流動圧力によって該イオン交換樹脂を移動させる受圧突部を設け、
前記受圧突部は翼をなし、円柱状のイオン交換樹脂の外周面に所定のピッチで軸心方向と平行に延びるように、かつ放射方向に突出するように形成されていることを特徴とするイオン交換装置。
流体の流入口及び流出口が形成されたケースの内部に粒子状をなす複数のイオン交換樹脂の流出を防止する上流側及び下流側の流出防止網を配設して、両流出防止網の間に前記イオン交換樹脂を収容する収容室を形成し、該収容室に前記イオン交換樹脂を収容室内で移動可能に収容した燃料電池システムに用いられるイオン交換装置において、
前記各イオン交換樹脂に収容室の流体の流動圧力によって該イオン交換樹脂を移動させる受圧突部を設け、
前記受圧突部は、球状のイオン交換樹脂の球面に対し、リング状に形成されていることを特徴とするイオン交換装置。
請求項２において、前記受圧突部は複数であって、それらは交差するように形成されていることを特徴とするイオン交換装置。
請求項１〜３のいずれか１項において、前記受圧突部は、イオン交換樹脂と一体に形成されていることを特徴とするイオン交換装置。