(57)【要約】【課題】イオン交換器の性能低下時における対処作業を簡便にする。【解決手段】配管４６のイオン交換器４７との接続部分には、当該イオン交換器４７が配管４６から外された際に当該配管４６を封鎖するバルブ４８，４９が配置されている。これにより、イオン交換器４７の交換時に、配管４６から配管４６内の流体が漏れ出すことを抑制でき、また、イオン交換器４７の交換時におけるエア混入を抑制することができる。イオン交換器４７の配管４６との接続部分に、当該イオン交換器４７が配管４６から外された場合に該イオン交換器４７の当該配管４６との連通部分を封鎖するバルブが配置されていることが好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池に接続される配管に配置されたカートリッジ式のイオン交換器とを有する燃料電池システムにおいて、
前記配管の前記イオン交換器との接続部分には、当該イオン交換器が前記配管から外された際に当該配管を封鎖するバルブが配置されている燃料電池システム。
【請求項２】
前記イオン交換器の前記配管との接続部分には、当該イオン交換器が配管から外された場合に該イオン交換器の当該配管との連通部分を封鎖するバルブが配置されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記配管は冷却配管である、請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記イオン交換器は、当該イオン交換器に冷却媒体を封入した状態で前記冷却配管に接続されるものである、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記イオン交換器中のイオン交換樹脂を再生して処理能力を回復させる再生剤を当該イオン交換器に供給する、請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記再生剤の前記イオン交換器への供給口に再生剤入口バルブが設けられている、請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記再生剤入口バルブが三方弁である、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記イオン交換器の前記配管との接続部分に配置されているバルブは、当該イオン交換器の前記配管への着脱動作に合わせて自動開閉するものである、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
燃料電池車両に搭載されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記イオン交換器が前記燃料電池車両の機関室内の上部付近に搭載されている、請求項９に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池システムのイオン交換器の構造等の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムとして、燃料電池の冷却系にイオン交換器を配置し、イオン交換樹脂を利用して冷却媒体（例えば冷却水）の不純物を除去するように構成されているものがある。イオン交換樹脂はイオン交換性の基をもつ高分子電解質からなる網状構造の樹脂であり、イオン交換によって吸着したイオンを樹脂の表面だけでなく内部にも入り込ませる。燃料電池システムの配管部品等から溶出した不純物中には金属イオンやフッ素イオンが含まれている場合があり、これらイオンは金属の腐食や燃料電池の機能低下を招くおそれがあるが、このようなイオン交換樹脂によればイオンを吸着して除去することが可能である。
【０００３】
従来、このような燃料電池システムとして、カートリッジ式のイオン交換器を燃料電池の冷却配管の鉛直上方に配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような構成の燃料電池システムにおいては、イオン交換器を冷却配管の鉛直下方や冷却配管の間に配置した場合に比べて、イオン交換器の交換時に、燃料電池の冷却配管から冷却媒体の流出をある程度抑制できるものの、冷却配管から冷却媒体の流出を０にすることはできず、また、イオン交換器の交換後にエア抜きなどを行わなければならない。
【０００５】
そこで、本発明は、イオン交換器の性能低下時における対処作業を簡便にした燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。イオン交換器の性能低下時、当該イオン交換器自体を交換しようとすれば配管から取り外さなければならず、その際に流体が流出してしまう。また、イオン交換器の性能低下時、再生剤を供給してイオン交換性能を回復させることができるが、例えば燃料電池車両に搭載されている燃料電池システムであれば、車載状態のままで再生剤を供給することができれば便宜である。これらの点に着目して検討を重ねた本発明者はかかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づくものであり、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池に接続される配管に配置されたカートリッジ式のイオン交換器とを有する燃料電池システムにおいて、配管のイオン交換器との接続部分には、当該イオン交換器が配管から外された際に当該配管を封鎖するバルブが配置されているというものである。この燃料電池システムにおいては、バルブを利用することによって配管を封鎖することができる。したがって、燃料電池システムの配管からイオン交換器を取り外した際、配管から流体が流れ出すのを抑制することができる。
【０００８】
また、かかる燃料電池システムにおいて、イオン交換器の配管との接続部分には、当該イオン交換器が配管から外された場合に該イオン交換器の当該配管との連通部分を封鎖するバルブが配置されていることが好ましい。こうした場合、イオン交換器の交換時に、イオン交換器内の流体が当該交換器の外に流れ出すのを抑制できる。
【０００９】
配管は、例えば燃料電池システムにおける冷却配管である。この場合におけるイオン交換器は、燃料電池冷却用の冷却媒体に含まれる不純物を除去する。
【００１０】
また、イオン交換器は、当該イオン交換器に冷却媒体（以下、本明細書において冷媒ともいう）を封入した状態で冷却配管に接続されるものであることが好ましい。このような燃料電池システムにおいては、イオン交換器の交換時におけるエア混入を抑制することができ、また、イオン交換器の交換後にイオン交換器への流体補充をしなくてよいため、交換に要する工数低減、交換後の起動性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、上述の燃料電池システムにおいて、イオン交換器中のイオン交換樹脂を再生して処理能力を回復させる再生剤を当該イオン交換器に供給することも好ましい。かかる燃料電池システムにおいては、イオン交換器の交換回数を低減することが可能となる。
【００１２】
この場合には、再生剤のイオン交換器への供給口に再生剤入口バルブが設けられていることが好ましい。また、該再生剤入口バルブを例えば三方弁とすれば、燃料電池システムの配管の流体を開閉するためのバルブと共用することができる。
【００１３】
また、イオン交換器の配管との接続部分に配置されているバルブは、当該イオン交換器の配管への着脱動作に合わせて自動開閉するものであることが好ましい。このようなバルブによれば、通常時、開口部を密封することにより、配管から取り外された状態のイオン交換器から流体が流れ出すのを抑制することができる。また、該イオン交換器を配管に取り付ける際には、当該バルブが自動的に開いた状態となって流体の流通経路を形成する。
【００１４】
本発明にかかる燃料電池システムは、例えば燃料電池車両に搭載されて好適なものである。この場合、イオン交換器は、例えばいわゆるボンネットフードの真下など、燃料電池車両の機関室内の上部付近に搭載されていれば、外部から取り扱いやすく、当該イオン交換器を交換する作業、再生剤を供給する作業が容易になるという点で好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イオン交換器の性能低下時における対処作業を簡便にした燃料電池システムを構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図９に本発明にかかる燃料電池システムの実施形態を示す。本発明にかかる燃料電池システム１は、反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池２と、該燃料電池２に接続される冷却配管（配管）４６に配置されたカートリッジ式のイオン交換器４７とを有した構成であり（図１、図２参照、一例として燃料電池車両ＦＣＨＶに搭載されている。以下においては、まず燃料電池システム１の全体構成について説明し、その後、イオン交換器４７の性能低下時における対処作業を簡便にするための構成について説明することとする。
【００１８】
図１に本実施形態における燃料電池システム１の概略構成を示す。図示するように、燃料電池システム１は、燃料電池２と、酸化ガスとしての空気（酸素）を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３と、燃料ガスとしての水素を燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４と、燃料電池２に冷媒を供給して燃料電池２を冷却する冷媒配管系５と、システムの電力を充放電する電力系６と、システム全体を統括制御する制御部７と、を備えている。
【００１９】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。燃料電池２の単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。
【００２０】
酸化ガス配管系３は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れるガス供給流路１１と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排出路１２と、を有している。ガス供給流路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排出路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。コンプレッサ１４は、モータ１４ａの駆動により大気中の酸化ガスを取り込む。
【００２１】
燃料ガス配管系４は、水素供給源２１と、水素供給源２１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れるガス供給流路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）をガス供給流路２２の合流点Ａに戻すための水素オフガス循環ライン（以下、循環路ともいう）２３と、循環路２３内の水素オフガスをガス供給流路２２に圧送するポンプ２４と、循環路２３に分岐接続された排出路２５と、を有している。
【００２２】
水素供給源２１は、例えば高圧タンクや水素吸蔵合金などで構成され、例えば３５ＭＰａまたは７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。水素供給源２１の元弁２６を開くと、ガス供給流路２２に水素ガスが流出する。水素ガスは、調圧弁２７その他の減圧弁により、最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２に供給される。
【００２３】
ガス供給流路２２の合流点Ａの上流側には、遮断弁２８が設けられている。水素ガスの循環系は、ガス供給流路２２の合流点Ａの下流側流路と、燃料電池２のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環路２３とを順番に連通することで構成されている。水素ポンプ２４は、モータ２４ａの駆動により、循環系内の水素ガスを燃料電池２に循環供給する。
【００２４】
排出路２５には、遮断弁であるパージ弁２９が設けられている。パージ弁２９が燃料電池システム１の稼動時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に図示省略した水素希釈器に排出される。パージ弁２９の開弁により、循環路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。
【００２５】
冷媒配管系５は、燃料電池２内の冷却流路に連通する冷媒流路４１と、冷媒流路４１に設けられた冷却ポンプ４２と、燃料電池２から排出される冷媒を冷却するラジエータ４３と、ラジエータ４３をバイパスするバイパス流路４４と、ラジエータ４３及びバイパス流路４４への冷却水の通流を設定する三方弁４５と、冷却配管４６とを有している。冷却ポンプ４２は、モータ４２ａの駆動により、冷媒流路４１内の冷媒を燃料電池２に循環供給する。
【００２６】
電力系６は、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、バッテリ６２、トラクションインバータ６３、トラクションモータ６４、及び各種の補機インバータ６５，６６，６７を備えている。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流の電圧変換器であり、バッテリ６２から入力された直流電圧を調整してトラクションインバータ６３側に出力する機能と、燃料電池２またはトラクションモータ６４から入力された直流電圧を調整してバッテリ６２に出力する機能と、を有する。高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１のこれらの機能により、バッテリ６２の充放電が実現される。また、高圧ＤＣ／ＤＣコンバータ６１により、燃料電池２の出力電圧が制御される。
【００２７】
バッテリ６２は、バッテリセルが積層されて一定の高電圧を端子電圧とし、図示しないバッテリーコンピュータの制御によって余剰電力を充電したり補助的に電力を供給したりすることが可能になっている。トラクションインバータ６３は、直流電流を三相交流に変換し、トラクションモータ６４に供給する。トラクションモータ６４は、例えば三相交流モータであり、燃料電池システム１が搭載される例えば車両の主動力源を構成する。
【００２８】
補機インバータ６５，６６，６７は、それぞれ、対応するモータ１４ａ，２４ａ，４２ａの駆動を制御する電動機制御装置である。補機インバータ６５，６６，６７は、直流電流を三相交流に変換して、それぞれ、モータ１４ａ，２４ａ，４２ａに供給する。補機インバータ６５，６６，６７は、例えばパルス幅変調方式のＰＷＭインバータであり、制御部７からの制御指令に従って燃料電池２またはバッテリ６２から出力される直流電圧を三相交流電圧に変換して、各モータ１４ａ，２４ａ，４２ａで発生する回転トルクを制御する。
【００２９】
制御部７は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、後述するポンプ２４の解凍制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部７は、ガス系統（３，４）や冷媒系統５に用いられる各種の圧力センサや温度センサ、外気温センサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。
【００３０】
続いて、イオン交換器４７およびその性能低下時における対処作業を簡便にするための構成について説明する（図２等参照）。
【００３１】
本実施形態では、冷媒配管系５の冷却配管４６にイオン交換器４７を設けており、このイオン交換器４７を、循環する冷媒（例えば冷却水）中の不純物を除去する装置（不純物除去装置）として機能させている。冷却配管４６は、冷媒流路４１とバイパス流路４４とを接続する配管によって形成されている（図２等参照）。イオン交換器４７の内部にはイオン交換樹脂が充填されている。
【００３２】
イオン交換樹脂はイオン交換性の基をもつ高分子電解質からなる網状構造の樹脂であり、イオン交換によってイオンを吸着する機能を有している。例えば本実施形態におけるイオン交換樹脂はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを有しているものである。イオン交換樹脂は通常粒子状であるが繊維状のものを使用することもできる。
【００３３】
ここで、冷却配管４６のイオン交換器４７との接続部分には、このイオン交換器４７が冷却配管４６から外された際に当該冷却配管４６を封鎖する装置が設けられていることが好ましい。例えば本実施形態では、燃料電池車両ＦＣＨＶ側へと連なる冷却配管４６のうち冷媒入口側（イオン交換器４７の上流側）および冷媒出口側（イオン交換器４７の下流側）のそれぞれにバルブ４８，４９を配置している（図３参照）。これらバルブ４８，４９を利用して冷却配管４６を封鎖しておけば、イオン交換器４７を冷却配管４６から取り外した場合に当該冷却配管４６から冷媒が流れ出すのを抑制することが可能であるから、交換時にエア抜きなどを行わなくて済む。バルブ４８，４９としては例えばボール弁、ニードル弁あるいはその他の弁を用いることができる。
【００３４】
さらに本実施形態では、イオン交換器４７への再生剤の入口（供給口）５０、出口５１を設けるとともに、それぞれに再生剤入口バルブ５２、再生剤出口バルブ５３を配置している（図３参照）。再生剤は、イオン交換器４７中のイオン交換樹脂を再生して処理能力を回復させるための薬液である。イオン成分を吸着する能力を回復させるものとして、例えば濃厚な塩酸や苛性ソーダ液などをこの再生剤として用いることができる。なお、再生剤の入口５０、出口５１の配置は特に限定されるものではないが、再生剤をイオン交換樹脂の隅々にまで行き渡らせるようになっていることが好ましい。
【００３５】
このようにイオン交換器４７に対して再生剤を供給できるようにした本実施形態の燃料電池システム１においては、再生剤を適宜供給することによってイオン交換器４７を取り外さずとも、また冷却水を交換せずともその性能を回復させることができる。したがって、これにより当該イオン交換機４７の交換回数を低減させることが可能である。また、本実施形態のように４個のバルブ４８，４９，５２，５３を備えたイオン交換器４７においては、再生剤を供給する際に冷却配管４６側のバルブ４８，４９を閉じておくことができる。
【００３６】
なお、図３に例示した構成は一例にすぎない。この他には、例えば冷却配管４６に三方弁５４，５５を設け、再生剤供給時に切り換えるようにした構成としてもよい（図４参照）。この場合にはバルブの数が２個で済み、尚かつ上述の場合と同様に冷媒の流れを止めた状態で再生剤を供給することができる。
【００３７】
ちなみに、上述したイオン交換器４７は、燃料電池車両ＦＣＨＶの例えば前方上部に収容されていることが好ましい（図５参照）。イオン交換器４７をボンネットフードＢの真下など外部から取り扱いやすい場所に配置しておけば、当該イオン交換器４７を交換する作業、再生剤を供給する作業のいずれも行いやすい。
【００３８】
また、ここまでは冷却配管４６等にバルブを設けた構成について説明したが、さらには、イオン交換器４７の冷却配管４６との接続部分にもバルブを設けておくことが好ましい。このようなバルブによれば、当該イオン交換器４７を配管（この場合、冷却配管４６）から取り外した場合に該イオン交換器４７の当該配管との連通部分を封鎖することができる。こうした場合、イオン交換器４７の交換時、交換器内の流体が外に流れ出すのを抑制できる点で好適である。
【００３９】
なお、イオン交換器４７としては、冷媒の入口および出口を別個に有するもの（図６参照）、共通の出入口を有するもの（図７参照）などのタイプがある。上述したようにイオン交換器４７に設けられるバルブは、いずれのタイプにも適用可能であるものが好ましい。以下、このようなバルブの好適な一例を図示して説明する。
【００４０】
図８（Ａ）に例示するバルブ７０は、冷却配管４６から取り外した状態のとき当該冷却配管４６との連通部分を自動的に封鎖するように形成されている。具体的には、イオン交換器４７における冷媒入口（または出口、出入口）となる開口部４７ａの内側に設けられた弁体７１は、コイルスプリングなどの付勢手段７２によって開口部４７ａの開口端へ向け付勢されており、通常時、開口部４７ａ内の段部４７ｂに密接して当該開口部４７ａを密封している（図８（Ａ）参照）。段部４７ｂには、弁体７１と接触する形状の環状の凸部が形成されていてもよい。また、開口部４７ａの外周には径方向に突出するフランジ４７ｃが形成されている。
【００４１】
一方、冷却配管４６の開口部４６ａは、イオン交換器４７の開口部４７ａの内径よりも僅かに小さな外径に形成されている（図８（Ａ）参照）。この開口部４６ａの外周の溝には、開口部４７ａの内周面に密着するＯリング７３が設けられている。また、開口部４６ａは、イオン交換器４７を冷却配管４６に取り付けた際に弁体７１に当接して押し込む程度に突出するよう形成されている。開口部４６ａの先端部には、冷媒の流路を形成する例えば４つの切欠き状の凹部４６ｂが等間隔に設けられている（図８（Ｂ）参照）。
【００４２】
さらに、開口部４６ａの外側には環状の突起部（以下、ボス部という）４６ｃが形成されている。このボス部４６ｃと開口部４６ａとの間の隙間には、イオン交換器４７の開口部４７ａが嵌まり込むようになっている（図８（Ａ）参照）。また、ボス部４６ｃの外周面にはナット７４が螺合するねじ部４６ｄが形成されている。
【００４３】
このような構成のバルブ７０においては、通常時、付勢されている弁体７１が段部４７ｂに密接して開口部４７ａを密封しているので、配管（この場合、冷却配管４６）から取り外された状態のイオン交換器４７から流体が流れ出すのを抑制することができる。また、該イオン交換器４７を冷却配管４６に取り付ける際には、冷却配管４６の開口部４６ａが弁体７１を押し込んで移動させることにより冷媒の流通経路が自動的に形成される。例えば冷却配管４６からイオン交換器４７へと流れ込む冷媒は、開口部４６ａの切欠き状の凹部４６ｂを通り、弁体７１の周囲を回り込むようにしてイオン交換器４７の開口部４７ａへと流れる。この状態でフランジ４７ｃがボス部４６ｃの端面に当接するまでナット７４を締め込めば、イオン交換器４７の開口部４７ａは冷却配管４６の開口部４６ａに固定される（なお、実際の作業にあたっては、ナット７４の締め込み動作に伴い弁体７１が押し込まれ徐々に開いて流路が確保される場合が多い）。また、これとは逆の操作によってイオン交換器４７を冷却配管４６から取り外せば、弁体７１が再び段部４７ｂに当接して開口部４７ａが密封される（図８（Ａ）参照）。
【００４４】
また、現状ではイオン交換器４７の交換時にいったん冷媒を抜く必要があるが、このような構成のバルブ７０によれば、イオン交換器４７に冷媒を封入した状態で冷却配管４６に接続することも可能である。こうした場合、イオン交換器４７の交換時におけるエア混入を抑制することができ、また、イオン交換器４７の交換後に当該イオン交換器４７への流体補充をしなくてよいため、交換に要する工数低減、交換後の起動性を向上させることができる。さらに、本実施形態によればナット７４を回して締め込むかあるいは緩めるという比較的簡便な操作でイオン交換器４７を着脱することができるという利点もある。
【００４５】
なお、図６に示したようにイオン交換器４７が冷媒の入口および出口を別個に有している場合には、当該イオン交換器４７を傾かないようにしつつ冷却配管４６に対して着脱することが好ましい。これを実現するために好適な構成としては、冷却配管４６の開口部４６ａを柔軟な材料で形成してフレキシブルにしたものを挙げることができる。
【００４６】
また、上述したバルブ７０の変形例として、イオン交換器４７の開口部４７ａおよび冷却配管４６の開口部４６ａの両方にバルブを設けた構成とすることもできる（図９参照）。すなわち、ここでは、イオン交換器４７側に設けたバルブ７０の他、冷却配管４６側にも当該バルブ７０と干渉するバルブ７５を設けておき、イオン交換器４７を冷却配管４６に取り付けると両方のバルブ７０，７５が干渉しあって同時に開くようにしている。バルブ７５における弁体７６には、バルブ７０の弁体７１に干渉するための例えば円筒状の突出部７６ａが形成されている。このバルブ７５は、コイルスプリングなどの付勢手段７７によって開口部４６ａの開口端へ向け付勢されており、通常時、開口部４６ａ内の段部４６ｅに密接している（図９参照）。なお、この構成例においては、イオン交換器４７の開口部４７ａが冷却配管４６の開口部４６ａの内側に嵌まり込むように形成されており、開口部４７ａの外周の溝には、開口部４６ａの内周面に密着するＯリング７３が設けられている。
【００４７】
このような構成の場合、通常時、付勢されている弁体７１が段部４７ｂに密接して開口部４７ａを密封しているので、イオン交換器４７から流体が流れ出すのが抑制されている。同様に、冷却配管４６においても、付勢されている弁体７６が段部４６ｅに密接して開口部４６ａを密封しているので、イオン交換器４７が取り外された状態の冷却配管４６の開口部４６ａから流体が流れ出すのが抑制される。また、該イオン交換器４７を冷却配管４６に取り付ける際には、弁体７１と弁体７６とが干渉し、押し込み合うことによって互いが後退するため、冷媒の流通経路が自動的に形成される。この状態でフランジ４７ｃが開口部４６ａの開口端面に当接するまでナット７４を締め込めば、イオン交換器４７の開口部４７ａは冷却配管４６の開口部４６ａに固定される。なお、上述した形態と同様、実際の作業にあたっては、ナット７４の締め込み動作に伴い弁体７１と弁体７６が徐々に後退して流路が確保される場合が多い。また、これとは逆の操作によってイオン交換器４７を冷却配管４６から取り外せば、弁体７１が再び段部４７ｂに当接して開口部４７ａが密封されるとともに、弁体７６が再び段部４６ｅに当接して開口部４６ａが密封される（図９参照）。なお、このようにイオン交換器４７の開口部４７ａおよび冷却配管４６の開口部４６ａの両方にバルブ７１，７５を設けた構成の場合には、イオン交換器４７が冷却配管４６の下側に位置する場合にも適用することが可能である。
【００４８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では、イオン交換器４７に冷媒を封入した状態で冷却配管４６に接続することも可能にしたバルブ７０等について説明したが、冷媒封入のための構成はこれに限られることはなく、この他、シール７８で封入するものとしてもよい（図１０参照）。冷媒を注入してから開口部４７ａにシール７８を貼付したイオン交換器４７は、使用の際にシール７８を剥がし、冷却配管４６の開口部４６ａに嵌め込んで使用するといういわばカートリッジ式の交換器として利用することが可能である。一方、冷却配管４６の開口部４６ａは、ボールバルブ７９といった弁などで開閉させることができる（図１０参照）。
【００４９】
また、上述した実施形態では、再生剤の入口（供給口）５０、出口５１さらに再生剤入口バルブ５２、再生剤出口バルブ５３を利用してイオン交換器４７へ再生剤を供給することとしたが（図３参照）、これらを利用して冷媒の導電率低減および洗浄を行うことも可能である。例えば、入口５０および出口５１を循環路８３を介してイオン交換洗浄装置８０に接続すれば、イオン交換器４７中の冷媒を循環させてイオン交換と洗浄を行うことができる（図１１参照）。こうした場合、冷媒中のイオンが増えるのを抑え、当該冷媒の交換サイクルの延長を図ることが可能である。また、これによってイオン交換器４７自体の寿命の向上を図ることもできる。
【００５０】
また、このように冷媒を循環させる場合、一部の冷媒が局所的に循環するのを避け、冷媒の全体が循環するようにすれば導電率低減および洗浄の効率を向上させうる。例えば、燃料電池車両ＦＣＨＶに搭載されている燃料電池システム１においては、当該車両を起動させたうえで冷媒（冷却水）を循環させながらイオン交換洗浄装置８０に送り込むようにすれば、当該システムの冷媒配管系５中の冷媒全体に対して導電率低減および洗浄を行うことができる。
【００５１】
上記のように冷媒の全体を循環させるという観点からは、再生剤の出口５１（あるいは入口５０）の位置を変更することも採りうる手段の一つである。例えば、出口５１の位置をイオン交換器４７とは異なる箇所（例えば冷却ポンプ４２の上段、ラジエータ４３の近傍など）に設ければ、冷媒の循環量を増やしてイオン交換器４７内だけでなく冷媒配管系５の冷媒全体に対して導電率低減および洗浄を行うことが可能となる。
【００５２】
また、一定量の再生剤を注入すればイオン交換器４７のイオン交換性能が回復する程度に当該再生剤による再生効果が高い場合には、イオン交換器４７に再生剤の出口（５１）は設けず入口５０だけを設けた構成としてもよい（図１２参照）。再生剤は冷媒中に残留しても特に問題はない。再生剤の入口５０には逆止弁などの再生剤入口バルブ５２が設けられる。
【００５３】
また、ここまでは冷媒配管系５のイオン交換器４７に本発明を適用した場合について説明したが、上述した構造や構成はその他の部位におけるイオン交換器にも応用することは可能である。その他のイオン交換器としては、例えば燃料ガス配管系４の水素オフガス循環ライン（循環路）２３に設けられている、気液分離器３１やイオン交換樹脂３２などを含む不純物除去装置３０がある（図１参照）。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】燃料電池システムにおける冷媒配管系の一例を示す図である。
【図３】冷媒配管系のイオン交換器およびその周辺の構成例を示す図である。
【図４】冷媒配管系のイオン交換器およびその周辺の他の構成例を示す図である。
【図５】イオン交換器の配置例を示す燃料電池車両の前部分の図である。
【図６】冷媒の入口および出口を別個に有するイオン交換器を示す概略図である。
【図７】冷媒の共通の出入口を有するイオン交換器を示す概略図である。
【図８】イオン交換器の開口部および冷却配管の開口部の両方に設けられたバルブの構造例を示す図で、（Ａ）両バルブおよびその周辺の断面図、（Ｂ）冷却配管の開口部の平面図である。
【図９】イオン交換器の開口部および冷却配管の開口部の両方に設けられたバルブの他の構造例を示す断面図である。
【図１０】冷媒が封入されたイオン交換器および該イオン交換器が取り付けられる冷却配管の開口部の他の構造例を示す断面図である。
【図１１】イオン交換器中の冷媒を循環させてイオン交換と洗浄を行う場合の構成例を示す図である。
【図１２】イオン交換器に再生剤の出口は設けず入口だけを設けた場合の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、４６…冷却配管（配管）、４７…イオン交換器、４８…（冷却配管４６側の）バルブ、４９…（冷却配管４６側の）バルブ、５０…再生剤の入口（供給口）、５２…再生剤入口バルブ、７０…（イオン交換器４７側の）バルブ、７５…（冷却配管４６側の）バルブ、ＦＣＨＶ…燃料電池車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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