[发明专利]离子交换器以及具有离子交换器的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及去除流体中的杂质离子的离子交换器以及具有离子交换器的冷却装置。

背景技术

燃料电池具有阳极电极、阴极电极以及夹在这些电极之间的电介质膜。燃料电池利用向阳极电极供给的含有氢气的阳极气体、以及向阴极电极供给的含有氧气的阴极气体进行发电。在阳极电极以及阴极电极这两个电极上进行的电化学反应如下。

阳极电极：2H₂→4H^＋＋4e^－…（1）

阴极电极：4H^＋＋4e^－＋O₂→2H₂O…（2）

利用上述（1）（2）电化学反应，燃料电池产生1伏特左右的电动势。

在将燃料电池作为汽车用动力源使用的情况下，使用将数百片的燃料电池层叠而成的燃料电池堆。而且，构成向燃料电池堆供给阳极气体及阴极气体的燃料电池系统，输出用于驱动车辆的电力。

在这种燃料电池系统中，设置用于冷却燃料电池堆的冷却水的循环通路。如果长时间使用燃料电池系统，则Na^＋或SO₄^2－等杂质离子会从循环通路的配管等溶入冷却水中，冷却水的电导率上升，导致燃料电池堆的发电性能恶化。因此，在冷却水循环通路中设置用于去除冷却水中的杂质离子的离子交换器。作为离子交换器，优选与杂质离子的去除能力相关的离子交换率较高，并且流入口侧与排出口侧的压力差即压力损失较小。

在JP2009-219954A中公开了由内管及外管构成的双重管构造的离子交换器。在该离子交换器中，在内管的内侧形成的通路及在内管和外管之间形成的通路中的一个通路作为填充离子交换树脂的离子交换通路而构成，另一个通路作为旁通通路而构成。

发明内容

在上述离子交换器中，构成为在旁通通路的中央位置处的流路剖面积减小，从而旁通通路中的压力损失容易增大，不能改善离子交换率和压力损失这两者。

本发明的目的是提供一种离子交换器，其能够抑制压力损失的增大，并且提高离子交换率。

根据本发明的一种方式，提供一种离子交换器，其去除对燃料电池进行冷却的冷却水中的杂质离子，该离子交换器，具有：流入部，其具有使冷却水流入的流入通路；排出部，其具有排出冷却水的排出通路；外筒，其在上游端设置流入部，在下游端设置排出部；内筒，其收容在外筒的内侧；外侧通路，其形成在内筒和外筒之间，以将流入通路和排出通路连通；以及内侧通路，其形成在内筒的内侧，以将流入通路和排出通路连通，并且封入有可去除冷却水中的杂质离子的离子交换树脂，在内筒上形成有通孔，该通孔将内侧通路及外侧通路连通。

以下参照附图，详细说明本发明的实施方式及优点。

附图说明

图1是具有本发明的第1实施方式涉及的离子交换器的燃料电池系统的概略结构图。

图2A是设置在燃料电池系统的冷却装置中的离子交换器的分解斜视图。

图2B是离子交换器的纵剖面图。

图2C是离子交换器的上游端侧的侧视图。

图3是示意地表示离子交换器的纵剖面的图。

图4A是表示通过离子交换器的冷却水的流量与阳离子的离子交换率的关系的图。

图4B是表示通过离子交换器的冷却水的流量与阴离子的离子交换率的关系的图。

图5是表示通过离子交换器的冷却水的流量与压力损失的关系的图。

图6是本发明的第2实施方式涉及的离子交换器的纵剖面图。

图7是表示通过离子交换器的冷却水的通水量与离子交换率的关系的图。

图8是示意地表示本发明的第3实施方式涉及的离子交换器的纵剖面的图。

图9是示意地表示第3实施方式的变形例涉及的离子交换器的纵剖面的图。

图10是本发明的第4实施方式涉及的离子交换器的纵剖面图。

图11是本发明的第5实施方式涉及的离子交换器的斜视图。

图12是示意地表示第5实施方式涉及的离子交换器的纵剖面的图。

图13是表示燃料电池系统的变形例的概略结构图。

具体实施方式

（第1实施方式）

图1是具有本发明的第1实施方式涉及的离子交换器100的燃料电池系统1的概略结构图。

如图1所示，燃料电池系统1具有燃料电池堆10、对燃料电池堆10进行冷却的冷却装置20、以及执行系统控制的控制器30。