JP6617685B2 - イオン交換器 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器に関するものである。

燃料電池システムでは、燃料電池において水素と酸素が化学反応して発電が行われると、燃料電池が発熱する。このため、燃料電池システムには、冷却液を循環させて燃料電池を発電に最適な温度に維持する冷却系が設けられている。

冷却系においては、冷却液の熱劣化による酸生成や配管部品等からのイオンの溶出により、冷却液中のイオン濃度が高くなると、冷却液の導電率が上昇する。その結果、冷却液を通じて燃料電池から外部へ漏電するおそれがある。ひいては燃料電池の発電効率が低下するおそれもある。

これに対応して、従来、燃料電池システムの冷却系には、冷却液中のイオン濃度の上昇を抑制するべく、イオン交換器が設けられている。かかるイオン交換器は、イオン交換樹脂を充填したケース内に冷却液を通すことで、冷却液に含まれるイオンを除去する構成となっている。

イオン交換器では、冷却液がイオン交換樹脂部を通過することで圧力損失が生じる。この圧力損失が高くなると、冷却液を循環させるポンプの負荷も大きくなる。ひいては、ポンプによる電力消費が大きくなり、燃料電池の発電効率が低下するおそれがある。従って、イオン交換器における圧力損失は低い方が好ましい。

しかしながら、燃料電池システムの稼働初期段階においては、組付けたばかりの配管等の構成部品から多くのイオンが溶出されるため、冷却系におけるイオン溶出量は極めて多くなる。従って、かかる初期段階においては、イオン交換必要量も多くなるため、たとえ圧力損失が高くなったとしてもイオン交換樹脂部に対し多くの冷却液を通過させ、イオン交換効率を高める必要がある。

一方、配管等の構成部品からのイオン溶出量は、時間経過と共に減少していく。そのため、燃料電池システムの稼働開始から所定期間経過後には、冷却液の熱劣化に起因したものが冷却系におけるイオン溶出量の大部分を占めることとなり、イオン交換効率をそれほど高める必要はない。

従って、初期段階のイオン溶出量に対応して、イオン交換樹脂部に対し多くの冷却液を通過させる構造のイオン交換器を採用した場合には、所定期間経過後のイオン溶出量が比較的少ない状態においても、必要以上にイオン交換効率や圧力損失が高い状態が維持されてしまうおそれがある。

これに対し、イオン交換効率や圧力損失の割合が運転負荷に応じて変化するイオン交換器も見受けられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のイオン交換器では、冷却液の流速に応じて、冷却液が通過するイオン交換樹脂の容量を増減させることで流動抵抗（圧力損失）に変化が生じる構成となっている。

特開２０１０−１９８７９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、イオン交換樹脂を収容する複数の流路や、冷却液の流速に応じて流路を切り換える機構などを備える必要があり、イオン交換器が大型化し、構造が複雑化するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの冷却系において、構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、イオン交換効率や圧力損失を変更可能なイオン交換器を提供することを主たる目的の一つとしている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器であって、
両端部がそれぞれ前記冷却系の所定の配管に接続可能に構成され、一方側から導入される冷却液を他方側へ通過させる第１流路を有する連通管部と、
前記連通管部に連通するように設けられたケース部と、
前記ケース部に対し組付けられると共に、前記連通管部へ導入される冷却液の一部が前記連通管部から分岐して流れかつ再び前記連通管部へ合流する第２流路を有し、該第２流路にイオン交換樹脂を収容した収容体とを備え、
前記ケース部に対する前記収容体の組付状態を複数通りに変更可能に構成され、
前記収容体の組付状態を変更することにより、前記第２流路へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有しており、
前記収容体は、その一部（例えば組付方向先端側）が前記連通管部内に突出するように組付けられ、該突出部分に、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口と、前記第２流路から前記連通管部へ冷却液を導出させる導出口とを備え、
前記ケース部に対する前記収容体の組付方向を軸心として、前記収容体を所定角度（例えば９０°又は１８０°）回転することにより、前記収容体の組付状態を変更可能な構成を有していることを特徴とするイオン交換器。

上記手段１によれば、イオン交換器へ導入される冷却液の一部をイオン交換樹脂部を介さず通過させる第１流路を有した連通管部と、該連通管部から冷却液の一部が分岐して流れる第２流路を有した収容体（ケース部）とを備え、ここにイオン交換樹脂を収容し、冷却液に含まれるイオンを除去する構成となっている。これにより、圧力損失の増大を抑制しつつ、イオン交換効率の向上を図ることができる。

さらに、本手段では、上記構成の下、ケース部に対する収容体の組付状態（組付位置や向きなど）を変更することにより、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有している。

例えば収容体の組付状態を第１組付状態とすることで、第２流路（イオン交換樹脂部）へ流れる冷却液の割合を多くし、第２組付状態とすることで、第２流路へ流れる冷却液の割合を少なくすることができる。

つまり、収容体の組付状態を変更することにより、イオン交換器の性能を、イオン交換効率及び圧力損失が高い状態と、イオン交換効率及び圧力損失が低い状態とに変更することができる。

従って、冷却系においてイオン溶出量が多くなる燃料電池システムの稼働初期段階においては、収容体の組付状態を第１組付状態としてイオン交換効率を高める一方、イオン溶出量が少なくなる所定期間経過後においては、定期点検時等において収容体の組付状態を第２組付状態に変更することで、圧力損失の低い状態にすることができる。

このように、本手段によれば、燃料電池システムの稼働時期により異なる要求に応じてイオン交換器の性能（イオン交換効率や圧力損失）を変更することができる。

特に本手段では、イオン交換樹脂を収容する流路（第２流路）を複数備える必要もなく、また複数の流路を切り換える機構などを備える必要もないため、イオン交換器を小型化すると共に、構造の簡素化を図ることが可能となる。さらに、上記性能変更のために収容体（カートリッジ）を別品に交換する必要もないため、部品点数の増加抑制を図ると共に、省エネ化が可能となる。
また、第２流路の導入口及び導出口が連通管部内に開口配置されることで、第２流路への冷却液の導入及び第２流路からの冷却液の導出を効率よく行うことができ、イオン交換効率の向上を図ることができる。
さらに、ケース部に対し収容体を所定角度回転するだけで、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更することができる。結果として、組付変更作業の簡素化を図ると共に、構造の簡素化を図ることができる。
例えば前記収容体の組付方向を軸心として、前記収容体を１８０°回転することにより、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口となる開口部の位置と、前記第２流路から前記連通管部へ冷却液を導出させる導出口となる開口部の位置とを入替え可能な構成とすることができる。

手段２．前記収容体の組付状態を変更することにより、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口の開口面積を変更可能な構成を有していることを特徴とする手段１に記載のイオン交換器。

上記手段２によれば、第２流路の導入口の開口面積を変更するといった比較的簡単な構成により、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更することができる。結果として、構造の簡素化を図ることができる。

手段３．前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面（例えば組付方向先端面）が前記第１流路の流路方向に対し傾斜して配置されるように構成されていることを特徴とする手段１又は２に記載のイオン交換器。

上記手段３によれば、連通管部内への突出量が収容体の周方向において異なるため、収容体の突出部分の外周面に第２流路の導入口や導出口となる開口部を形成することで、上記手段１等に係る構成を比較的簡単な構成により実現することができる。

また、第１流路の導入口の開口面積を変更可能な構成となる。第１流路の導入口の開口面積が小さくなれば、第１流路へ流れる冷却液の割合が減り、その分、第２流路へ流れる冷却液の割合が増える。逆に、第１流路の導入口の開口面積が大きくなれば、第２流路へ流れる冷却液の割合が減る。結果として、第２流路の導入口の開口面積を変更することなく、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更することが可能となる。

手段４．前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面から突出形成された突出片を備え、
前記収容体の組付状態を変更することにより、前記突出片が前記第１流路の流路方向に沿って配設された状態と、前記突出片が前記第１流路の流路方向と直交する方向に沿って配設された状態とに変更されることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載のイオン交換器。

上記手段４によれば、収容体の組付状態を変更することにより、第１流路を流れる冷却液に対し突出片がより大きな抵抗を与える状態と、第１流路を流れる冷却液に対し与える抵抗がより小さい状態とに変更される。ここで、第１流路を流れる冷却液に対し突出片がより大きな抵抗を与える状態となれば、第１流路へ流れる冷却液の割合が減り、その分、第２流路へ流れる冷却液の割合が増える。結果として、第２流路の導入口の開口面積を変更することなく、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更することが可能となる。

手段５．前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面において一端が回動可能に軸支されるとともに他端が自由端となる可動片を備え、
前記収容体の組付状態を変更することにより、前記可動片の自由端側が回動軸側よりも前記第１流路の上流側に位置する状態と、前記可動片の自由端側が回動軸側よりも前記第１流路の下流側に位置する状態とに変更されることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載のイオン交換器。

上記手段５によれば、可動片の自由端側が回動軸側よりも第１流路の上流側に位置する状態では、可動片が第１流路を塞ぐように変位し、第１流路を流れる冷却液に対し可動片がより大きな抵抗を与える状態となる。同時に、可動片によってより多くの冷却液を第２流路の導入口に対し導くことが可能な状態となる。一方、可動片の自由端側が回動軸側よりも第１流路の下流側に位置する状態では、可動片が第１流路を開くように変位し、第１流路を流れる冷却液に対し可動片が与える抵抗がより小さい状態となる。結果として、上記手段４と同様に、第２流路の導入口の開口面積を変更することなく、第２流路へ流れる冷却液の割合を変更することが可能となる。
手段６．燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器であって、
両端部がそれぞれ前記冷却系の所定の配管に接続可能に構成され、一方側から導入される冷却液を他方側へ通過させる第１流路を有する連通管部と、
前記連通管部に連通するように設けられたケース部と、
前記ケース部に対し組付けられると共に、前記連通管部へ導入される冷却液の一部が前記連通管部から分岐して流れかつ再び前記連通管部へ合流する第２流路を有し、該第２流路にイオン交換樹脂を収容した収容体とを備え、
前記ケース部に対する前記収容体の組付状態を複数通りに変更可能に構成され、
前記収容体の組付状態を変更することにより、前記第２流路へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有しており、
前記収容体は、その一部が前記連通管部内に突出するように組付けられ、該突出部分に、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口と、前記第２流路から前記連通管部へ冷却液を導出させる導出口とを備えており、
前記収容体の前記連通管部内への突出深さを変更することにより、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口の開口面積を変更可能な構成を有していることを特徴とするイオン交換器。

手段７．前記複数通りの組付状態においてそれぞれ前記収容体を位置決め可能な位置決め手段を備えていることを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載のイオン交換器。

上記手段７によれば、振動等による収容体の位置ズレを防止し、イオン交換器の性能を所定の要求性能に維持することができる。

手段８．前記連通管部（第１流路）が略直線状に形成されていることを特徴とする手段１乃至７のいずれかに記載のイオン交換器。

ここで、「略直線状」とは、Ｕ字状やＬ字状に屈曲し、圧力損失が著しく大きくなるものを含まない趣旨であり、完全な直線に限定されず、冷却液を円滑に流すことができる程度に緩やかに湾曲又は屈曲した形状を含む。

従来のイオン交換器では、導入される全ての冷却液がイオン交換樹脂部を通過していく構成であったため、圧力損失が非常に大きかった。これに対し、近年では、特許文献１のように、導入される冷却液の一部がイオン交換樹脂部を迂回して流れる迂回流路を備えたイオン交換器も見受けられる。

但し、この迂回流路がＵ字状やクランク状に屈曲している場合には、依然として圧力損失が大きくなるおそれがある。また、ケース部内にイオン交換樹脂部を迂回する迂回流路を設けた場合には、イオン交換器が大型化するおそれがある。

これに対し、本手段８によれば、略直線状の連通管部（第１流路）を備えることにより、イオン交換器へ導入される冷却液の一部をイオン交換樹脂部を介さず真っ直ぐに通過させ、最短距離でイオン交換器から導出することができる。結果として、圧力損失を極めて小さくすることができる。また、イオン交換樹脂部を迂回する迂回流路をケース部内に設ける必要もなく、さらに連通管部の長さも短くできるため、イオン交換器の小型化を図ることができる。

燃料電池システムの冷却系を示す概略構成図である。 イオン交換器を示す分解斜視図である。 冷却液が流れていない状況下における第１組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 冷却液が流れている状況下における第１組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 冷却液が流れている状況下における第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第２実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第２実施形態に係る第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第３実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第３実施形態に係る第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第４実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図である。 第４実施形態に係る第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るイオン交換器は、例えば燃料電池自動車における燃料電池システムの冷却系に用いられるものである。図１は、後述するイオン交換器１が取付けられる燃料電池システムの冷却系５０を示す概略構成図である。

同図に示すように、冷却系５０においては、冷却液を循環させる流路が、主に燃料電池５１の導入口５１ａとラジエータ５２の導出口５２ｂとを接続する上流側配管５３と、燃料電池５１の導出口５１ｂとラジエータ５２の導入口５２ａとを接続する下流側配管５４と、ラジエータ５２と並列に上流側配管５３と下流側配管５４とに接続されたバイパス配管５５とからなる。

バイパス配管５５にはイオン交換器１が設置され、バイパス配管５５と上流側配管５３との接続部位には三方弁（三方電磁弁）６０が設置されている。また、三方弁６０と燃料電池５１の間の上流側配管５３には、冷却液を循環させるためのポンプ６１が設置されている。尚、三方弁６０の切換制御やポンプ６１の駆動制御など、冷却系５０に係る各種制御は図示しない制御ユニットにより行われる。

ここで、まず燃料電池５１の構成について説明する。一般的な燃料電池（固体高分子型燃料電池）は、複数の発電セルを積層した燃料電池スタックを有する。発電セルは、電解質膜の両側に、それぞれ触媒層とガス拡散層とからなるアノード（燃料極）及びカソード（空気極）を配設した膜電極複合体（ＭＥＡ）が一対のセパレータにより挟持されてなる。

各発電セルのアノードには燃料ガス（例えば水素ガス）が供給され、カソードには酸化ガス（例えば空気）が供給される。アノードに燃料ガスが供給されることで、燃料ガスに含まれる水素がアノードを構成する触媒層の触媒と反応し、これによって水素イオンが発生する。発生した水素イオンは電解質膜を通過して、カソードで酸素と化学反応を起こす。この化学反応によって発電が行われる。

各発電セルは発電に伴って発熱する。燃料電池５１（燃料電池スタック）には、各発電セルに対し冷却液を流通させるための流路（図示略）が形成されており、上記導入口５１ａから内部に導入された冷却液によって発電セルが冷却される。そして、熱交換を終えた冷却液は上記導出口５１ｂから排出される。

尚、本実施形態では、冷却液として水にエチレングリコール（不凍液）を含有させたＬＬＣ（ロングライフクーラント）が用いられている。このため、冷却液により燃料電池５１の発電セルが冷却されるとき、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て、酸（例えばギ酸等）が生成され、この酸によりマイナスのイオンが生成される。また、酸により冷却液の循環流路（配管５３，５４，５５等）の内面が腐蝕されると、プラスのイオンも生成される。このようにして、冷却液はマイナスのイオンとプラスのイオンが混在した不純物イオンを含有する。このイオンは電荷をもっているので、冷却液に含まれる不純物イオンの濃度が高くなるほど、冷却液の導電率が上昇する。その結果、冷却液を通じて燃料電池５１から外部へ漏電するおそれがある。

一方、ラジエータ５２は、図示しない送風ファンによって空気を吹き付けて、燃料電池５１によって温められた冷却液を冷却するためのものである。冷却液はラジエータ５２内を通過する際に放熱され、冷却される。本実施形態では、燃料電池５１の温度が最適温度（例えば６５℃）となるように冷却液の流れが制御されている。

三方弁６０は、冷却液が流れる流路を切換えるためのものである。より詳しくは、燃料電池５１の温度が最適温度を下回っている場合には、三方弁６０の第１入口（ラジエータ５２側）が閉じられ、第２入口（バイパス配管５５側）及び出口（ポンプ６１側）が開かれる。これにより、冷却液はポンプ６１の駆動により燃料電池５１とバイパス配管５５との間を循環する。これに対し、燃料電池５１の温度が最適温度を上回ると、三方弁６０の第１入口及び出口が開かれ、第２入口が閉じられる。これにより、冷却液はポンプ６１の駆動により燃料電池５１とラジエータ５２との間を循環し、燃料電池５１の冷却が図られる。

従って、燃料電池５１の温度が最適温度を下回っている場合には、常に冷却系５０内のすべての冷却液がバイパス配管５５を通って循環することとなる。この際、冷却液がイオン交換器１を通過することにより、冷却液に含まれる不純物イオンが一部除去される。これにより、冷却液の導電率の上昇を抑制している。

以下、イオン交換器１の構成について図２〜図５を参照して詳しく説明する。図２はイオン交換器１を示す分解斜視図である。図３は冷却液が流れていない状況下における第１組付状態のイオン交換器を示す断面図であり、図４は冷却液が流れている状況下における第１組付状態のイオン交換器を示す断面図であり、図５は冷却液が流れている状況下における第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。

イオン交換器１は、バイパス配管５５と接続される連通管部２と、該連通管部２と一体形成された外筒部３と、該外筒部３の内部に収容される内筒部４と、外筒部３を塞ぐ蓋部５とを備えてなり、外筒部３に対する内筒部４及び蓋部５の組付状態を第１組付状態と第２組付状態とに変更可能に構成されている。従って、本実施形態においては、外筒部３がケース部に相当し、内筒部４及び蓋部５が収容体を構成することとなる。

連通管部２は、全体として直線状に形成された略円筒状をなす。連通管部２は、その中心軸線Ｃ１が略水平方向に沿うようにバイパス配管５５に対し接続される。

連通管部２は、その長手方向一端部において上流側のバイパス配管５５ａを接続可能な導入側継手部２ａを備え、長手方向他端部において下流側のバイパス配管５５ｂを接続可能な導出側継手部２ｂを備えている。導入側継手部２ａの開口部が連通管部２の導入口を構成し、導出側継手部２ｂの開口部が連通管部２の導出口を構成する。

外筒部３は、連通管部２から上方へ突出形成されており、上面が開口した有底円筒状をなす。但し、連通管部２と外筒部３は開口部９を介して内部で連通している。

連通管部２の中心軸線Ｃ１と外筒部３の中心軸線Ｃ２は直交しており、イオン交換器１がバイパス配管５５に取付けられた状態では、外筒部３の中心軸線Ｃ２が略鉛直方向に沿った状態となる。

内筒部４は、全体として上面が開口した有底円筒状をなし、その中心軸線Ｃ３が外筒部３の中心軸線Ｃ２と重なるように外筒部３内に収容されている。従って、外筒部３の中心軸線Ｃ２方向が本実施形態における内筒部４の組付方向となる。外筒部３内に収容された内筒部４は、その組付方向先端側の一部（底壁部１０及びその近傍の周壁部）が開口部９を介して連通管部２内に突出した状態となる。ここで、底壁部１０が本実施形態における連通管部側端面（組付方向先端面）を構成する。

内筒部４には、その内部を２つのエリアに仕切る隔壁部１１が形成されている。隔壁部１１は、中心軸線Ｃ３を含む平面に沿って形成されている。そして、内筒部４が外筒部３に収容された状態においては、連通管部２の中心軸線Ｃ１と直交する平面に沿って隔壁部１１が配置された状態となる。但し、隔壁部１１の上端部は、内筒部４の上端部（上開口縁部４ａ）よりも低い位置に設けられており、２つのエリアは内筒部４の上部において連通している。一方、隔壁部１１の下端部は底壁部１０に連接されている。

内筒部４の底壁部１０は、隔壁部１１（内筒部４の中心軸線Ｃ３）に対し傾斜するように形成されている。そして、内筒部４が外筒部３に収容された状態においては、連通管部２の中心軸線Ｃ１に対し底壁部１０が傾斜するように配置される。

より詳しくは、図３，４に示す第１組付状態においては、底壁部１０の最も低い部分が最上流側に位置しかつ最も高い部分が最下流側に位置するように内筒部４が収容されている。つまり、連通管部２への内筒部４の突出量が最上流側で最も大きく、最下流側で最も小さい状態となっている。

一方、図５に示す第２組付状態においては、底壁部１０の最も低い部分が最下流側に位置しかつ最も高い部分が最上流側に位置するように内筒部４が収容されている。つまり、連通管部２への内筒部４の突出量が最下流側で最も大きく、最上流側で最も小さい状態となっている。

連通管部２内に突出する内筒部４の周壁部には開口部１３が形成されている。これにより、連通管部２と内筒部４は連通した状態となる。開口部１３には網目状のメッシュ１４が取付けられている。メッシュ１４は、冷却液の通過を許容する一方、後述するイオン交換樹脂１８の通過を阻止するためのものである。

本実施形態における開口部１３は、その上縁部が同一高さ位置（軸線Ｃ３方向の同一位置）に沿って形成され、その下縁部が底壁部１０に沿って形成されている。つまり、開口部１３の上下幅が内筒部４の周方向によって異なっている。詳しくは、底壁部１０の最も低い部分に対応する位置における開口部１３の上下幅が最も大きく、底壁部１０の最も高い部分に対応する位置における開口部１３の上下幅が最も小さい（図３等参照）。これにより、開口部１３の開口面積は内筒部４の周方向所定範囲ごとに異なることとなる。

上記構成の下、内筒部４の底壁部１０と連通管部２の内壁部との間には、連通管部２の導入口から導入される冷却液を連通管部２の導出口へ通過させる第１流路Ｒ１が形成される。但し、第１組付状態（図３，４参照）における第１流路Ｒ１は、内筒部４の底壁部１０の傾斜により、その導出口よりも導入口の方が狭くなっている。一方、第２組付状態（図５参照）における第１流路Ｒ１は、内筒部４の底壁部１０の傾斜により、その導出口よりも導入口の方が広くなっている。

また、内筒部４の内部には、連通管部２から開口部１３を介して冷却液の一部が導入され、開口部１３を介して再び連通管部２へ戻る全体として逆Ｕ字状に屈曲した第２流路Ｒ２が形成される。ここで、内筒部４の隔壁部１１より上流側に位置する開口部１３により第２流路Ｒ２の導入口が構成され、隔壁部１１より下流側に位置する開口部１３により第２流路Ｒ２の導出口が構成される。

但し、第１組付状態（図３，４参照）においては、第２流路Ｒ２の導入口の開口面積（上下幅）が導出口の開口面積よりも大きくなっている。さらに、第２流路Ｒ２の導入口の開口面積が第１流路Ｒ１の導入口の開口面積よりも大きくなっている。

一方、第２組付状態（図５参照）においては、第２流路Ｒ２の導入口の開口面積が導出口の開口面積よりも小さくなっている。さらに、第２流路Ｒ２の導入口の開口面積が第１流路Ｒ１の導入口の開口面積よりも小さくなっている。

内筒部４（第２流路Ｒ２）には、冷却液に含まれる不純物イオンをイオン交換により除去可能な粒状のイオン交換樹脂１８が収容されている。イオン交換樹脂１８は公知のものであり、本実施形態ではマイナスのイオンを吸着するアニオン交換樹脂と、プラスのイオンを吸着するカチオン交換樹脂とが混在するように収容されている。

内筒部４は、その上開口縁部４ａが蓋部５の内面（裏面）に対し所定の接着手段により固定されている。これにより、内筒部４と蓋部５が一体となって、イオン交換樹脂１８が内部に封入された１つのカートリッジとして取り扱い可能となる。また、蓋部５の内面によって第２流路Ｒ２の一部が構成されることとなる。

一方、蓋部５は外筒部３に対し着脱可能に固定されている。本実施形態では、外筒部３の上開口部３ａの周縁に形成されたフランジ部３ｂに対しパッキン１９を介して４つのボルト２０により締結されている。

より詳しくは、図２に示すように、外筒部３のフランジ部３ｂには、その中心軸線Ｃ２周りに等間隔（９０°間隔）に４つのネジ孔３ｄが形成されている。これに対応して、蓋部５には４つのネジ孔５ｄが形成されている。そして、外筒部３の各ネジ孔３ｄと蓋部５の各ネジ孔５ｄとを位置合わせした状態で各ネジ孔３ｄ，５ｄに対しボルト２０を固定することにより、内筒部４及び蓋部５の位置が固定される。ネジ孔３ｄ，５ｄ及びボルト２０により本実施形態における位置決め手段が構成される。

かかる構成により、外筒部３の各ネジ孔３ｄと蓋部５の各ネジ孔５ｄの位置関係を１つずつずらすことにより、外筒部３に対する内筒部４の組付状態を外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）を軸心として９０°間隔で変更可能な構成となる。

本実施形態では、内筒部４の中心軸線Ｃ３を軸心として、内筒部４を１８０°回転することにより、外筒部３に対する内筒部４の組付状態を第１組付状態（図３，４参照）と第２組付状態（図５参照）とに変更可能となる。つまり、第２流路Ｒ２の導入口となる開口部１３の位置と、導出口となる開口部１３の位置とを入替え可能となる。

次に上記のように構成された本実施形態のイオン交換器１の作用について説明する。上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に導入された冷却液は、その一部が上流側の開口部１３を介して第２流路Ｒ２へ導かれる。残りの冷却液は、第１流路Ｒ１を介して連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。

尚、図４，５に示すように、本実施形態では、冷却液の流通時に、内筒部４内においてイオン交換樹脂１８が下流側に押し流され、第２流路Ｒ２の導入口（上流側の開口部１３）近傍にイオン交換樹脂１８が存在しない導入空間部が形成されるように構成されている。従って、第２流路Ｒ２の導入口（上流側の開口部１３）を通過した冷却液は、まず導入空間部へ入ることとなる。

その後、冷却液はイオン交換樹脂１８の隙間を通り、第２流路Ｒ２に沿って上方へ向け流れ、隔壁部１１の上端部でＵターンして、第２流路Ｒ２の導出口（下流側の開口部１３）に向け下方へ流れる。この移動の間に、冷却液に含まれる不純物イオンはイオン交換樹脂１８によって除去される。

そして、冷却液は第２流路Ｒ２の導出口から連通管部２へ排出される。このようにして連通管部２に排出された冷却液は、第１流路Ｒ１の冷却液と合流し、連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。

上記構成により、本実施形態では、外筒部３に対する内筒部４の組付状態を第１組付状態（図３，４参照）とすることで、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合を多くし、第２組付状態（図５参照）とすることで、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合を少なくすることができる。つまり、内筒部４の組付状態を変更することにより、イオン交換器１の性能を、イオン交換効率及び圧力損失が高い状態と、イオン交換効率及び圧力損失が低い状態とに変更することができる。

そして、本実施形態では、冷却系５０においてイオン溶出量が多くなる燃料電池システムの稼働初期段階においては、内筒部４の組付状態を第１組付状態としてイオン交換効率を高める一方、イオン溶出量が少なくなる所定期間経過後においては、例えば工場出荷時や１カ月点検時などにおいて内筒部４の組付状態を第２組付状態に変更することで、圧力損失の低い状態にする。

以上詳述したように、本実施形態によれば、略直線状の連通管部２（第１流路Ｒ１）を備えることにより、イオン交換器１へ導入される冷却液の一部を内筒部４（イオン交換樹脂１８）を介さず真っ直ぐに通過させ、最短距離でイオン交換器１から導出することができる。結果として、圧力損失を極めて小さくすることができる。

さらに、本実施形態においては、外筒部３に対する内筒部４の組付状態を変更することにより、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有している。これにより、燃料電池システムの稼働時期により異なる要求に応じてイオン交換器１の性能（イオン交換効率や圧力損失の割合）を変更することができる。

特に本実施形態では、イオン交換樹脂１８を収容する流路（第２流路Ｒ２）を複数備える必要もなく、また複数の流路を切り換える機構などを備える必要もないため、イオン交換器１を小型化すると共に、構造の簡素化を図ることが可能となる。さらに、上記性能変更のために内筒部４（カートリッジ）を別品に交換する必要もないため、部品点数の増加抑制を図ると共に、省エネ化が可能となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について図６，７を参照して詳しく説明する。図６は本実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図であり、図７は第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。但し、上述した第１実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。

本実施形態では、内筒部４の周壁部に加え、底壁部１０にも開口部１３が形成され、メッシュ１４が取付けられている。そして、第１組付状態（図６参照）においては、底壁部１０の最も低い部分が最上流側に位置しかつ最も高い部分が最下流側に位置するように内筒部４が収容されている。一方、第２組付状態（図７参照）においては、底壁部１０の最も低い部分が最下流側に位置しかつ最も高い部分が最上流側に位置するように内筒部４が収容されている。

さらに、本実施形態では、底壁部１０に一端が回動可能に軸支されるとともに他端が自由端となり、連通管部２内に配置される可動片としてのフラップ２５を備えている。フラップ２５の回動軸方向は隔壁部１１に沿って設定されている。

そして、第１組付状態（図６参照）においては、フラップ２５の自由端側が回動軸側よりも第１流路Ｒ１の上流側に位置した状態となる。これにより、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に冷却液が導入されると、フラップ２５が第１流路Ｒ１を塞ぐように変位し、全ての又は非常に多くの冷却液が上流側の開口部１３を介して第２流路Ｒ２へ導かれる。その後、第２流路Ｒ２の導出口から連通管部２へ排出された冷却液は、連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。

一方、第２組付状態（図７参照）においては、フラップ２５の自由端側が回動軸側よりも第１流路Ｒ１の下流側に位置した状態となる。これにより、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に冷却液が導入されると、フラップ２５が第１流路Ｒ１を開くように変位すると共に、底壁部１０に形成された下流側の開口部１３を塞いだ状態となる。そして、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に導入された冷却液は、その一部が上流側の開口部１３を介して第２流路Ｒ２へ導かれる。残りの冷却液は、第１流路Ｒ１を介して連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。特に本実施形態によれば、フラップ２５の作用効果により、第１組付状態においては、より多くの冷却液を第２流路Ｒ２へ導入することができる。結果として、イオン交換効率の向上を図ることができる。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について図８，９を参照して詳しく説明する。図８は本実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図であり、図９は第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。但し、上述した第１実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。

内筒部４には、その内部を４つのエリアに仕切るように２つの隔壁部１１Ａ，１１Ｂが形成されている。隔壁部１１Ａ，１１Ｂは、中心軸線Ｃ３において断面十字状に交差するように形成されている。そして、第１組付状態（図８参照）においては、隔壁部１１Ａが連通管部２の中心軸線Ｃ１と直交する平面に沿って配置された状態となる。一方、第２組付状態（図９参照）においては、隔壁部１１Ｂが連通管部２の中心軸線Ｃ１と直交する平面に沿って配置された状態となる。

但し、隔壁部１１Ａ，１１Ｂの上端部は、内筒部４の上端部（上開口縁部４ａ）よりも低い位置に設けられており、４つのエリアは内筒部４の上部において連通している。一方、隔壁部１１Ａ，１１Ｂの下端部は底壁部１０に連接されている。

また、本実施形態では、内筒部４の底壁部１０が隔壁部１１Ａ，１１Ｂ（内筒部４の中心軸線Ｃ３）に対し直交するように形成されている。そして、内筒部４の周壁部に形成された開口部１３の上下幅は内筒部４の周方向において一定となっている。

これにより、本実施形態では、第１流路Ｒ１の導入口及び導出口の開口面積（上下幅）が第１組付状態（図８参照）及び第２組付状態（図９参照）で一定となる。同様に、第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積が第１組付状態及び第２組付状態で一定となる。

さらに、本実施形態では、突出片としての略平板状のリブ３０が底壁部１０から突出形成されている。リブ３０は、隔壁部１１Ａに沿って形成されている。

上記構成の下、本実施形態では、内筒部４の中心軸線Ｃ３を軸心として、内筒部４を９０°回転することにより、外筒部３に対する内筒部４の組付状態を第１組付状態（図８参照）と第２組付状態（図９参照）とに変更可能となる。

そして、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に導入された冷却液は、その一部が上流側の開口部１３を介して第２流路Ｒ２へ導かれる。残りの冷却液は、第１流路Ｒ１を介して連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。第２流路Ｒ２へ導かれた冷却液は、イオン交換樹脂１８の隙間を通り、第２流路Ｒ２に沿って上方へ向け流れる。その後、隔壁部１１Ａ又は隔壁部１１Ｂの上端部でＵターンして、第２流路Ｒ２の導出口（下流側の開口部１３）に向け下方へ流れる。そして、第２流路Ｒ２の導出口から連通管部２へ排出され、第１流路Ｒ１の冷却液と合流し、連通管部２の導出口へ導かれ、下流側のバイパス配管５５ｂへ排出される。

この際、第１組付状態においては、リブ３０が第１流路Ｒ１の流路方向（中心軸線Ｃ１）と直交する方向に沿って配設された状態となる。これにより、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に冷却液が導入されると、第１流路Ｒ１を流れる冷却液に対しリブ３０がより大きな抵抗を与える状態となり、第１流路Ｒ１へ流れる冷却液の割合が減り、その分、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合が増える。

一方、第２組付状態（図９参照）においては、リブ３０が第１流路Ｒ１の流路方向（中心軸線Ｃ１）に沿って配設された状態となる。これにより、上流側のバイパス配管５５ａを介して連通管部２に冷却液が導入されると、第１流路Ｒ１を流れる冷却液に対しリブ３０が与える抵抗がより少ない状態となり、第１流路Ｒ１へ流れる冷却液の割合が多くなり、その分、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合が少なくなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。特に本実施形態によれば、第１流路Ｒ１の導入口や第２流路Ｒ２の導入口の開口面積を変更することなく、第２流路Ｒ２へ流れる冷却液の割合を変更することが可能となる。

〔第４実施形態〕
次に第４実施形態について図１０，１１を参照して詳しく説明する。図１０は本実施形態に係る第１組付状態のイオン交換器を示す断面図であり、図１１は第２組付状態のイオン交換器を示す断面図である。但し、上述した第１実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。

本実施形態では、内筒部４の底壁部１０が隔壁部１１（内筒部４の中心軸線Ｃ３）に対し直交するように形成されている。そして、内筒部４の周壁部に形成された開口部１３の上下幅は内筒部４の周方向において一定となっている。これにより、本実施形態では、第１流路Ｒ１の導入口及び導出口の開口面積（上下幅）が一定となると共に、第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積が一定となる。

また、本実施形態では、内筒部４の上開口縁部４ａが蓋部５の内面（裏面）に対し接着固定されておらず、内筒部４と蓋部５とが別体として取り扱われる構成となっている。加えて、外筒部３に対する内筒部４の組付状態が上下方向（中心軸線Ｃ２方向）に変更される構成となっている。本実施形態では内筒部４が収容体を構成することとなる。

これにより、内筒部４の底壁部１０の高さ位置、すなわち連通管部２への内筒部４の突出量が第１組付状態（図１０参照）と第２組付状態（図１１参照）とで変更されることとなる。つまり、第１流路Ｒ１の導入口及び導出口の開口面積、並びに、第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積が第１組付状態と第２組付状態とで変更されることとなる。

ここで、連通管部２内に開口する第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積（上下幅）は、第１組付状態の方が第２組付状態よりも大きくなる。逆に、第１流路Ｒ１の導入口及び導出口の開口面積は、第１組付状態の方が第２組付状態よりも小さくなる。

より詳しくは、内筒部４の外周面には、断面略半円状の係合凸部３５が周方向に沿って形成されている。これに対応して、外筒部３の内周面には、前記係合凸部３５が係合可能な断面略半円状の第１係合凹部３６Ａが周方向に沿って形成されると共に、該第１係合凹部３６Ａの上方に所定間隔をあけて、前記係合凸部３５が係合可能な断面略半円状の第２係合凹部３６Ｂが周方向に沿って形成されている。

そして、内筒部４が第１組付状態（図１０参照）にある場合においては、係合凸部３５が第１係合凹部３６Ａに係合し、内筒部４が第２組付状態（図１１参照）にある場合においては、係合凸部３５が第２係合凹部３６Ｂに係合する。これにより、各組付状態においてそれぞれ内筒部４を位置決めすることができる。従って、係合凸部３５並びに第１係合凹部３６Ａ及び第２係合凹部３６Ｂにより本実施形態における位置決め手段が構成される。

上記構成の下、例えば工場出荷時や１カ月点検時など、内筒部４の組付状態を第１組付状態から第２組付状態に変更する際には、冷却液が流れていない状態で蓋部５を取り外した上で、第１組付状態にある内筒部４を組付方向とは逆方向である上方へ引き上げる。

内筒部４を引くと、内筒部４が弾性変形しつつ、係合凸部３５が第１係合凹部３６Ａから外れ、内筒部４は上方へ変位する。その後、係合凸部３５が第２係合凹部３６Ｂに達したところで、係合凸部３５が第２係合凹部３６Ｂに係合し、内筒部４が元の状態に戻る。これにより、内筒部４は第２組付状態において位置決めされた状態となる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記各実施形態では、本発明を燃料電池自動車における燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器として具体化したが、これに限らず、例えば工場や一般家庭の発電用の燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器として具体化してもよい。

（ｂ）イオン交換器１の取付位置など、冷却系５０の構成は上記各実施形態に限定されるものではない。例えばラジエータ５２やバイパス配管５５への冷却液の流量を制御可能な冷却系にイオン交換器１を取付けた構成としてもよい。また、バイパス配管５５から分岐した第２のバイパス配管を設け、該第２のバイパス配管にイオン交換器１を取付けた構成としてもよい。

（ｃ）上記各実施形態では、直線状に形成された略円筒状の連通管部２を採用しているが、連通管部の構成は、これに限定されるものではない。例えば連通管部２がＵ字状やＬ字状に屈曲した構成としてもよい。但し、少なくとも冷却液を円滑に流すことができる程度に緩やかに湾曲又は屈曲した形状の連通管部を採用することがより好ましい。

（ｄ）上記各実施形態では、外筒部３に対する内筒部４の組付状態が第１組付状態と第２組付状態の２通りに変更され、イオン交換器１の性能が２通りに変更される構成となっている。これに限らず、外筒部３に対する内筒部４の組付状態が３通り以上に変更され、イオン交換器１の性能が３通り以上に変更される構成としてもよい。例えば上記第４実施形態に係る構成の下、第１係合凹部３６Ａ及び第２係合凹部３６Ｂに加えて、係合凸部３５が係合可能な第３係合凹部を備え、イオン交換器１の性能を３段階に変更可能な構成としてもよい。

（ｅ）上記各実施形態では、内筒部４の一部（組付方向先端側）が連通管部２内に突出するように外筒部３に対し組付けられ、連通管部２内に内筒部４の導入口及び導出口が開口配置される構成となっているが、これに限らず、他の構成を採用してもよい。

例えばイオン交換樹脂を収容した直線筒状の収容体（カートリッジ）を備え、該収容体の一端側に導入口となる開口部を備え、他端側に導出口となる開口部を備え、連通管部から前記収容体の導入口へ冷却液を導入する導入流路と、前記収容体の導出口から連通管部へ冷却液を導出する導出流路とを有したケース部を備え、前記収容体の両端部の開口面積が予め異なるように形成された構成を採用してもよい。かかる構成によれば、ケース部に対する収容体の組付状態（向き）を変更し、収容体において導入口となる開口部の位置と、導出口となる開口部の位置とを入替えることにより、収容体（第２流路）へ流れる冷却液の割合を変更することができる。

（ｆ）外筒部３、内筒部４及び蓋部５の構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

例えば上記各実施形態では、外筒部３及び内筒部４が円筒状に形成されているが、これに限らず、楕円筒状や四角形筒状など異なる形状としてもよい。尚、外筒部３及び内筒部４を多角形筒状に構成することで、内筒部４の周方向への位置ズレを防止する位置決め手段の機能を果たすこととなる。

また、上記第１〜第３実施形態では、内筒部４が蓋部５の内面に対し所定の接着手段により固定され、内筒部４と蓋部５が一体となって、イオン交換樹脂１８が内部に封入された１つのカートリッジとして取り扱い可能な構成となっている。

これに限らず、例えば内筒部４と蓋部５とを着脱自在な構成としてもよい。また、上記第１〜第３実施形態において、上記第４実施形態と同様に、内筒部４と蓋部５が組付けられることなく、それぞれ別々に取り扱われる構成としてもよい。

また、蓋部５と外筒部３の組付け構成も上記各実施形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。例えば内筒部４と蓋部５が組付けられることなく、それぞれ別々に取り扱われる構成となっている場合には、外筒部３の外周部に雄ネジ部を形成し、蓋部５の内側に雌ネジ部を形成し、両者を螺合する構成としてもよい。

（ｇ）位置決め手段に係る構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

例えば上記第１〜第３実施形態においては、ネジ孔３ｄ，５ｄ及びボルト２０により位置決め手段が構成されているが、これに代えて、内筒部４と蓋部５が組付けられることなく、それぞれ別々に取り扱われる構成の下、第１組付状態及び第２組付状態にそれぞれ対応して外筒部３の内周面に設けられた凹部又は凸部と、該凹部又は凸部に対応して内筒部４の外周面に設けられ、該凹部又は凸部が係合する係合凸部又は係合凹部とを備え、内筒部４の周方向への位置ズレが防止される構成としてもよい。勿論、上記第４実施形態においても、内筒部４の上下方向への位置ズレを防止する構成に加え、内筒部４の周方向への位置ズレを防止する構成を採用してもよい。

（ｈ）上記第１実施形態では、内筒部４の底壁部１０が中心軸線Ｃ３に対し傾斜するように形成され、これに伴い開口部１３の開口面積が内筒部４の周方向所定範囲ごとに異なる構成となっている。これに限らず、内筒部４の底壁部１０が中心軸線Ｃ３に対し直交するように形成された構成の下、導入口となる開口部１３の開口面積と、導出口となる開口部１３の開口面積とが異なるように形成された構成としてもよい。

（ｉ）上記第２実施形態では、内筒部４の底壁部１０が中心軸線Ｃ３に対し傾斜するように形成されているが、これに限らず、例えば中心軸線Ｃ３に対し直交するように設けられた底壁部１０において、可動片としてのフラップ２５を備えた構成としてもよい。

（ｊ）上記第３実施形態では、第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積が第１組付状態及び第２組付状態で一定となっているが、これに限らず、第２流路Ｒ２の導入口及び導出口の開口面積が第１組付状態及び第２組付状態で異なる構成とすると共に、内筒部４の底壁部１０に突出片としてのリブ３０を備えた構成としてもよい。

（ｋ）上記各実施形態では、連通管部２の中心軸線Ｃ１が略水平方向に沿い、外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）が略鉛直方向に沿うように、イオン交換器１が設置される構成となっている。

これに限らず、例えば連通管部２の中心軸線Ｃ１が略鉛直方向に沿い、外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）が略水平方向に沿うように、イオン交換器１が設置される構成としてもよい。

また、連通管部２の中心軸線Ｃ１が略水平方向に沿い、外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）が略水平方向に沿うように、イオン交換器１が設置される構成としてもよい。

また、連通管部２の中心軸線Ｃ１や、外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）が水平方向や鉛直方向に対して傾斜するように、イオン交換器１が設置される構成としてもよい。

また、連通管部２の中心軸線Ｃ１と外筒部３の中心軸線Ｃ２（内筒部４の中心軸線Ｃ３）とが傾斜した状態で交差するように、連通管部２及び外筒部３が一体形成された構成としてもよい。

（ｌ）上記各実施形態では、連通管部２が下側に位置し、外筒部３（内筒部４）が上側に位置するようにイオン交換器１が設置される構成となっているが、これに限らず、連通管部２が上側に位置し、外筒部３（内筒部４）が下側に位置するように、イオン交換器１が設置される構成としてもよい。

例えば連通管部２が蓋部５に一体形成され、有底筒状の外筒部３に対し内筒部４を収容した状態で蓋部５を組付けることにより、内筒部４の上端側（組付方向後端側）が連通管部２内に突出し、連通管部２内に内筒部４の導入口及び導出口が開口配置される構成としてもよい。

但し、上記各実施形態のように、連通管部２が外筒部３の下部に設けられた構成の方がより好ましい。連通管部２が外筒部３の下部に設けられている場合には、イオン交換樹脂カートリッジ（内筒部４及び蓋部５）の交換作業を行う際に、外筒部３内に冷却液が残留せず、交換作業が行いやすくなる。

１…イオン交換器、２…連通管部、３…外筒部、４…内筒部、５…蓋部、１０…底壁部、１３…開口部、２０…ボルト、Ｒ１…第１流路、Ｒ２…第２流路、１８…イオン交換樹脂、５０…冷却系、５１…燃料電池、５２…ラジエータ、５５…バイパス配管。

Claims (8)

1. 燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器であって、
   両端部がそれぞれ前記冷却系の所定の配管に接続可能に構成され、一方側から導入される冷却液を他方側へ通過させる第１流路を有する連通管部と、
   前記連通管部に連通するように設けられたケース部と、
   前記ケース部に対し組付けられると共に、前記連通管部へ導入される冷却液の一部が前記連通管部から分岐して流れかつ再び前記連通管部へ合流する第２流路を有し、該第２流路にイオン交換樹脂を収容した収容体とを備え、
   前記ケース部に対する前記収容体の組付状態を複数通りに変更可能に構成され、
   前記収容体の組付状態を変更することにより、前記第２流路へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有しており、
   前記収容体は、その一部が前記連通管部内に突出するように組付けられ、該突出部分に、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口と、前記第２流路から前記連通管部へ冷却液を導出させる導出口とを備え、
   前記ケース部に対する前記収容体の組付方向を軸心として、前記収容体を所定角度回転することにより、前記収容体の組付状態を変更可能な構成を有していることを特徴とするイオン交換器。
2. 前記収容体の組付状態を変更することにより、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口の開口面積を変更可能な構成を有し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. 前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面が前記第１流路の流路方向に対し傾斜して配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン交換器。
4. 前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面から突出形成された突出片を備え、
   前記収容体の組付状態を変更することにより、前記突出片が前記第１流路の流路方向に沿って配設された状態と、前記突出片が前記第１流路の流路方向と直交する方向に沿って配設された状態とに変更されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイオン交換器。
5. 前記連通管部内に突出する前記収容体の連通管部側端面において一端が回動可能に軸支されるとともに他端が自由端となる可動片を備え、
   前記収容体の組付状態を変更することにより、前記可動片の自由端側が回動軸側よりも前記第１流路の上流側に位置する状態と、前記可動片の自由端側が回動軸側よりも前記第１流路の下流側に位置する状態とに変更されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のイオン交換器。
6. 燃料電池システムの冷却系に用いられるイオン交換器であって、
   両端部がそれぞれ前記冷却系の所定の配管に接続可能に構成され、一方側から導入される冷却液を他方側へ通過させる第１流路を有する連通管部と、
   前記連通管部に連通するように設けられたケース部と、
   前記ケース部に対し組付けられると共に、前記連通管部へ導入される冷却液の一部が前記連通管部から分岐して流れかつ再び前記連通管部へ合流する第２流路を有し、該第２流路にイオン交換樹脂を収容した収容体とを備え、
   前記ケース部に対する前記収容体の組付状態を複数通りに変更可能に構成され、
   前記収容体の組付状態を変更することにより、前記第２流路へ流れる冷却液の割合を変更可能な構成を有しており、
   前記収容体は、その一部が前記連通管部内に突出するように組付けられ、該突出部分に、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口と、前記第２流路から前記連通管部へ冷却液を導出させる導出口とを備えており、
   前記収容体の前記連通管部内への突出深さを変更することにより、前記連通管部から前記第２流路へ冷却液を導入させる導入口の開口面積を変更可能な構成を有していることを特徴とするイオン交換器。
7. 前記複数通りの組付状態においてそれぞれ前記収容体を位置決め可能な位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のイオン交換器。
8. 前記連通管部が略直線状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のイオン交換器。

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