JP7371449B2 - イオン交換器 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するイオン交換器は、冷媒を流入させる流入口及び同冷媒を流出させる流出口が設けられているハウジングと、そのハウジング内に設けられているチューブ部材と、そのチューブ部材の外面と前記ハウジングの内面との間に装填されたイオン交換樹脂と、を備える。上記イオン交換器において、流入口からハウジング内に流入した冷媒は、流出口に直接的に流れるとともに、イオン交換樹脂及びチューブ部材を通過して前記流出口に流れる。上記イオン交換器のハウジング内には、流入口から流入した冷媒を直接的に流出口に流す第1流路が形成されているとともに、流入口から流入した冷媒のうちイオン交換樹脂を通過した冷媒を流出口側に流す第2流路が形成されている。そして、第1流路と第2流路とは、それらが流出口に向かって同じ方向を指向した状態で合流するよう形成されている。
図1に示すように、燃料電池1を搭載した車両には、その燃料電池1を冷却するための冷媒を流す冷却回路2が設けられている。なお、こうした冷媒としては、エチレングリコールを含有した冷却水(ロングライフクーラント)等が用いられる。そして、冷却回路2では、ポンプ3の駆動により冷媒が循環するようになっている。
図2に示すように、イオン交換器5は、上下方向に延びて上方に向けて開口する円筒状のハウジング7と、そのハウジング7の上端部の開口に対するねじ込みによって同開口を閉塞するキャップ8と、を備えている。ハウジング7には、同ハウジング7の内部と繋がる流入パイプ9及び流出パイプ10が形成されている。そして、流入パイプ9は、バイパス配管6(図1)におけるイオン交換器5よりも上流側の部分に繋がっている。一方、流出パイプ10は、バイパス配管6におけるイオン交換器5よりも下流側の部分に繋がっている。なお、イオン交換器5は、図示しないステーにより、車両に対し取り付けられるようになっている。
図4及び図5に示すセパレータ22において、底壁22a、筒壁22b、及び周壁22cは、冷媒を流すための上記第1流路23及び上記第2流路24を形成するための壁として機能する。これら底壁22a、筒壁22b、及び周壁22cは、ハウジング7よりも薄くされている。周壁22cにおいて、径方向の一方側にはハウジング7の流入口7a(図3)と第1流路23とを連通させるための切り欠き部28が形成されており、径方向の他方側にはハウジング7の流出口7b(図3)と第1流路23とを連通させるための貫通孔29が形成されている。
イオン交換器5において、流入口7aからハウジング7内に流入した冷媒は、その一部が第1流路23を介してイオン交換樹脂19側に流される一方、イオン交換樹脂19側に流されずにセパレータ22の貫通孔29を介して直接的に流出口7bにも流される。第1流路23からイオン交換樹脂19側に流れた冷媒は、そのイオン交換樹脂19を下から上に通過した後、更にチューブ部材16を上から下に通過し、同チューブ部材16からセパレータ22の筒壁22bの内部を介して第2流路24に流入する。そして、第2流路24内を流れる冷媒は流出口7bへと流される。
(1)第1流路23を通過した冷媒と第2流路24を通過して冷媒との合流後の冷媒の流れに乱れが生じることを抑制でき、その冷媒の流れの乱れに起因して冷媒がイオン交換器5を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できる。また、イオン交換器5においては、ハウジング7の内周面とチューブ部材16の外周面との間にイオン交換樹脂19が設けられており、チューブ部材16の内部を冷媒の流路として利用することによって冷媒が上記イオン交換樹脂19を上下方向(この例では下方から上方)に通過するようになる。このように冷媒がイオン交換樹脂19を通過することにより、冷媒がイオン交換器5を通過する際の圧力損失の増大を抑えつつ、イオン交換樹脂19における冷媒との間のイオン交換効率を高めることができるようになる。
・流出パイプ10及びハウジング7の内側下端部における底面を、次のように形成してもよい。
・第1流路23と第2流路24との位置関係が上下逆となるようにしてもよい。
・冷媒がイオン交換樹脂19を上方から下方に通過するようにしてもよい。この場合、流入口7aからハウジング7に流入した冷媒が流出口7bに直接的に流れるようにするとともに、流入口7aからハウジング7に流入した冷媒の一部がチューブ部材16に流れるようにし、そのチューブ部材16を通過した後の冷媒がイオン交換樹脂19を上から下に通過するようにする。更に、イオン交換樹脂19を通過した後の冷媒が、流出口7bに流れるようにする。すなわち、そうした冷媒の流れが生じるよう第1流路及び第2流路を形成する。
Claims (3)
- 冷媒を流入させる流入口及び同冷媒を流出させる流出口が設けられているハウジングと、そのハウジング内に設けられているチューブ部材と、そのチューブ部材の外面と前記ハウジングの内面との間に装填されたイオン交換樹脂と、を備えており、前記流入口から前記ハウジング内に流入した冷媒が、前記流出口に直接的に流れるとともに、前記イオン交換樹脂及び前記チューブ部材を通過して前記流出口に流れるイオン交換器において、
前記ハウジングは、上下方向に延びる円筒状に形成され、
前記ハウジングの側壁の下端部には前記流入口及び前記流出口が形成されており、
前記ハウジングの内側底部には底壁と筒壁と周壁とを有するセパレータが設けられ、
前記底壁は、前記ハウジングの内側底部を上下に隔てるものであり、
前記筒壁は、前記底壁から上方に突出するよう同底壁と一体に形成されることにより、前記ハウジングの内側底部における前記底壁よりも下側の部分を前記チューブ部材の下端部と連通するものであり、
前記周壁は、前記底壁と一体に形成されて同底壁の外縁から上方に突出することにより、前記ハウジングの側壁の内面と接するものであり、
前記周壁には、前記流入口に繋がる切り欠き部と、前記流出口に繋がる貫通孔とが形成され、
前記セパレータは、前記ハウジングの内側底部であって前記底壁よりも上側の部分については前記流入口から流入した冷媒を直接的に前記流出口に流す第1流路として区画するとともに、前記底壁と前記ハウジングの内側底部における内側底面との間の部分については前記流入口から流入した冷媒のうち前記イオン交換樹脂を通過した冷媒を前記流出口側に流す第2流路として区画するものであり、
前記セパレータにおける前記底壁、前記筒壁、前記周壁、前記切り欠き部、及び前記貫通孔、並びに、前記ハウジングの内側底部における内側底面は、前記第1流路と前記第2流路とが前記流出口に向かって同じ方向を指向した状態で合流するよう形成されていることを特徴とするイオン交換器。 - 前記セパレータの前記貫通孔は、前記ハウジングの側壁における前記流出口と向かい合うように位置し、
前記第1流路と前記第2流路とは、前記貫通孔と前記流出口との間の部分で合流している請求項1に記載のイオン交換器。 - 前記流出口は、前記ハウジングの側壁に接続されているパイプと繋がっており、
前記セパレータの貫通孔は、前記パイプの軸線方向において前記流出口と向かい合う位置に形成されている請求項2に記載のイオン交換器。
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