(57)【要約】【課題】  高電圧安全の観点から、燃料電池スタック用の冷却液として用いた場合に、初期及び経時において冷却系部品からの溶出物を除去し、冷却液の絶縁性を安定的に保つ。【解決手段】  水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を均一に分散したことを特徴とする冷却液組成物。該冷却液組成物からなる車両搭載用燃料電池用冷却液組成物。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を均一に分散したことを特徴とする冷却液組成物。
【請求項２】
前記冷却液と前記イオン交換樹脂の密度がほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の冷却液組成物。
【請求項３】
前記冷却液に密度調整用の金属粉、金属酸化物粉、無機酸化物粉、炭化物粉から選択される１種以上を混合したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却液組成物。
【請求項４】
前記イオン交換樹脂が８０℃以上の耐熱性を有す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冷却液組成物。
【請求項５】
前記イオン交換樹脂が３００μ以下の平均粒径を有す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冷却液組成物。
【請求項６】
前記イオン交換樹脂の分散量が３０ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷却液組成物。
【請求項７】
前記イオン交換樹脂として陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂を併用す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冷却液組成物。
【請求項８】
水を基剤とする冷却液が、水、０〜７０ｗｔ％のグリコール、及びに０〜６０ｗｔ％のアルコールからな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冷却液組成物。
【請求項９】
水を基剤とする冷却液が、非イオン系界面活性剤を含有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の冷却液組成物。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の冷却液組成物が燃料電池用であることを特徴とする燃料電池用冷却液組成物。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の冷却液組成物が車両搭載用燃料電池用であることを特徴とする車両搭載用燃料電池用冷却液組成物。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載の冷却液組成物が封入されている冷却回路を備えたことを特徴とする燃料電池の冷却系。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれかに記載の冷却液組成物が封入されている冷却回路と、前記冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備えたことを特徴とする燃料電池の冷却系。
【請求項１４】
前記冷却回路に更に不活性ガスが封入されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料電池の冷却系。
【請求項１５】
水を基剤とする冷却液を調整し、前記冷却液にイオン交換樹脂を分散させることを特徴とする冷却液組成物の製造方法。
【請求項１６】
前記冷却液と前記イオン交換樹脂の密度をほぼ等しくすることを特徴とする請求項１５に記載の冷却液組成物の製造方法。
【請求項１７】
前記冷却液に密度調整用の金属粉、金属酸化物粉、無機酸化物粉、炭化物粉の１種以上を混合することを特徴とする請求項１６に記載の冷却液組成物の製造方法。
【請求項１８】
前記冷却液と密度がほぼ等しいイオン交換樹脂を選択することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の冷却液組成物の製造方法。
【請求項１９】
水を基剤とする冷却液が、水、０〜７０ｗｔ％のグリコール、及び０〜６０ｗｔ％のアルコールからなることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の冷却液組成物の製造方法。
【請求項２０】
水を基剤とする冷却液に、非イオン系界面活性剤を添加することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の冷却液組成物の製造方法。
【請求項２１】
水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を共存させたことを特徴とする冷却液組成物の保存方法。
【請求項２２】
前記イオン交換樹脂を網目または布状のパック中に入れた状態で水を基剤とする冷却液中に共存させたことを特徴とする請求項２１に記載の冷却液組成物の保存方法。
【請求項２３】
前記水を基剤とする冷却液が、水、０〜７０ｗｔ％のグリコール、及びに０〜６０ｗｔ％のアルコールからなることを特徴とする請求項２１または２２に記載の冷却液組成物の保存方法。
【請求項２４】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の、水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を分散した冷却液組成物を、燃料電池本体より回収、交換、及び再生する装置であって、回収した冷却液を基剤とイオン交換樹脂に分離するフィルターと、分離した基剤を貯蔵する充填タンクと、分離したイオン交換樹脂を回収し、比重差で陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂を分離する純水タンクと、これら分離された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂を化学的に再生する処理槽と、再生されたイオン交換樹脂を該充填タンクに注入し攪拌する手段と、再生された冷却液組成物を燃料電池本体に充填するポンプとを有する冷却液組成物回収、交換、及び再生装置。
【請求項２５】
前記燃料電池本体が燃料電池自動車であることを特徴とする請求項２４に記載の冷却液組成物回収、交換、及び再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液組成物、冷却システム、及び冷却液組成物の製造方法に関する。より詳細には、安定的な絶縁性を示す燃料電池用、特に車両搭載用燃料電池用冷却液組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池のスタックは複数の単電池の積層構造体であり、数層の単電池から構成されるサブスタック毎にスタック（単電池）を冷却するための冷却板が介装されている。冷却板内部には冷却液通路が形成されており、その冷却液通路を冷却液が流れることによってスタックが冷却される。このように、燃料電池の冷却液は、発電を実行しているスタックと熱交換器間を循環するため、スタック外部への漏電及び冷却液の抵抗に起因する発電効率の低下（エネルギーロスの軽減）を防止するために高い絶縁性能が要求される。
【０００３】
これら絶縁性能の確保、冷却効率の確保等の要求を満たすため、従来技術では純水が冷却液として用いられてきた。これら要求の他に、燃料電池スタック用冷却液には、冷却板の製品寿命を長く維持するために防錆性も要求される。この要求に対しては、一般的に、冷却板に防錆性の高いステンレス材料を用いたり、特許文献１に開示されているように冷却液中に鉄イオンを添加することによって対処されてきた。
【０００４】
しかしながら、このような従来の対処方法は、いわゆる固定式、設置型の中・大型燃料電池、常時作動型の燃料電池に対しては効果を奏し得るが、例えば、車両に搭載される燃料電池といった非設置型の小型の燃料電池、間欠作動型の燃料電池に対しては必ずしも有効であるとはいえなかった。
【０００５】
例えば、間欠運転型、非設置型の燃料電池の場合、冷却液は非動作時に周囲温度にまで低下するため、周囲温度が氷点下以下となる条件下では不凍性を備えることが要求される。冷却液が凍結した場合には、冷却板等を含む冷却回路が損傷を受けることがあるからである。また、冷却回路が損傷を受けた場合には、燃料電池がその機能を十分に発揮しないおそれがある。
【０００６】
ここで、不凍性を考慮した場合、例えば、冷却液として、内燃機関冷却用の冷却液を不凍性冷却液として使用することが考えられ得る。ところが、内燃機関冷却用の冷却液は本質的に電気の発生しない部分において用いられるため、低導電性が考慮されておらず、極めて高い電気導電率を有している。一方、燃料電池スタックの冷却管には電気が流れているため、冷却液の電気伝導率が高いと燃料電池で生じた電気が冷却液へと流れ、電気を損出する。したがって、燃料電池スタックを冷却する冷却液としては不適当である。
【０００７】
また、車両搭載用等の非設置型の燃料電池の場合には、冷却回路を含む燃料電池システムの軽量化は重要な克服課題である。したがって、軽量化の観点から、今後は冷却板、熱交換器等に、例えば、アルミニウム材料をはじめとする熱伝導性の高い軽金属が用いられることが予想される。これら軽金属は、一般的に、ステンレス材料ほど高い防錆性を有しておらず、したがって、冷却液自身が防錆性を有することが要求される。
【０００８】
そこで、本発明者らは、特許文献２として、水とグリコール類の混合溶液とから成る基剤と、前記冷却液の導電率を低導電率にて維持するとともに前記冷却液の水素イオン指数をほぼ中性に維持する防錆添加剤とを含む冷却液を発明した。この防錆添加剤としては、弱アルカリ性添加剤、弱酸性添加剤、またはノニオン系物質である。ノニオン系物質として、クエルセチン等の糖類及びアルキルグルコシド等の非イオン界面活性剤を開示した。
【０００９】
又、特許文献３には、燃料電池に対する要求電力が増減しても１次冷却液中の導電率を管理を可能とし、無駄な消費エネルギーを極力少なくすることを目的として、熱交換器から排出された１次冷却液の一部をイオン交換器に流入させて１次冷却液中のイオンを除去することが開示されている。
【００１０】
特許文献２の冷却液は、燃料電池スタック用の冷却液として低導電性、防錆性、高熱伝達性及び不凍性を備えるものである。しかしながら、添加剤の殆どがイオン性であるため、絶縁性に問題があった。又、特許文献３の冷却システムは、車両に搭載される燃料電池といった非設置型の小型の燃料電池に対しては必ずしも有効であるとはいえなかった。
【００１１】
現行の燃料電池車では伝熱特性の観点から水系の冷却液を採用し、絶縁性の対応としてイオン交換樹脂等を車両に装備し、部品から溶出又は、冷却液の劣化によるイオン性の生成物除去を行っている。イオン交換樹脂は、１００〜５００ｃｃの容器に入れ、圧損が大きいことから冷却水経路にバイパス回路を設け、その部分に一定量（少量）流す事によりイオン性の生成物除去を行っている。又、初期の部品からの溶出物による導電率の上昇を抑えるため、冷却系部品内部を部品組みつけ前に純水で洗浄を行い、車両組付け後も一定時間冷却液を循環させてイオン性の生成物の除去を行っている。
【００１２】
【特許文献１】特開平２−２１５７２号公報
【特許文献２】特開２００１―１６４２４４号公報
【特許文献３】特開２００２―１００３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術のように、イオン交換樹脂を装備する方式では、イオン交換樹脂が冷却水系のバイパス回路に設置されているため、初期に部品から溶出してくるイオン性の生成物による導電率の上昇が抑えられない。このため、個々の冷却系部品毎に内部洗浄を実施する等の対応が必要となってしまっている。又、イオン交換樹脂を搭載するための部品（配管、容器等）やスペース、流量の制御が必要という問題もあった。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高電圧安全の観点から、燃料電池スタック用の冷却液として用いた場合に、初期及び経時において冷却系部品からの溶出物を除去し、冷却液の絶縁性を安定的に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、冷却液組成物自体にイオン性の溶出物を適時に除去する機能を持たせることで、上記課題を解決した。
【００１６】
即ち、第１に、本発明は、冷却液組成物自体の発明であり、水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を均一に分散したことを特徴とする。ここで、イオン交換樹脂の分散性を向上させるために、冷却液とイオン交換樹脂の密度がほぼ等しいこと、及びイオン交換樹脂を微細化することが好ましい。冷却液とイオン交換樹脂の密度をほぼ等しくさせるためには、冷却液に密度調整用の金属粉、金属酸化物粉、無機酸化物粉、炭化ケイ素等の炭化物の１種以上を混合することができる。
【００１７】
イオン交換樹脂は、（１）８０℃以上の耐熱性を有する、（２）３００μ以下の平均粒径を有すること、（３）分散量が３０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。又、イオン交換樹脂として陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂を併用することは全てのイオン性の溶出物を適時に除去するために有効である。
【００１８】
水を基剤とする冷却液には、不凍性を向上させる目的でグリコール及び／又はアルコールを添加することができる。又、イオン交換樹脂の分散性を向上させるために、水を基剤とする冷却液に非イオン系界面活性剤を添加することができる。
【００１９】
上記の冷却液は、燃料電池用として好適に用いられる。特に、車両搭載用燃料電池用として好適に用いられる。
【００２０】
第２に、本発明は、上記の冷却液組成物と所望により不活性ガスとが封入されている冷却回路とを備える燃料電池の冷却系である。この冷却系により、予め上記のイオン交換樹脂を分散させた冷却液を車両に充填するとともに、冷却系部品から初期に溶出したイオンを冷却液中に分散しているイオン交換樹脂によりタイムリーに除去することができる。また、高絶縁性を有することができる。また、冷却回路中の冷却液組成物の品質の劣化を長期にわたり防止することができる。窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを吹き込む脱酸素処理を実施することによって、冷却液組成物中の溶存酸素が減少し、アルミニウム材料の腐食を抑制できるとともに、絶縁性を長く維持できる。したがって、窒素ガス等を用いて冷却液組成物を脱酸素処理することにより、冷却液回路を形成する材料として用いられるアルミニウム材料の腐食を防止することができる。
【００２１】
第３に、本発明は、上記の冷却液組成物と所望により不活性ガスとが封入されている冷却回路と、前記冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備える燃料電池の冷却系である。これは、冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備えた従来の燃料電池の冷却系に、本発明の冷却液組成物を用いるものである。本発明で言うイオン交換樹脂器とは、冷却液の入り口と出口を有した円筒状又はその他の形状の容器であって、容器内部に、ペレット状のイオン交換樹脂が充填されていたり、イオン交換樹脂膜が配置されているものである。
【００２２】
冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備えたことにより、（１）予め上記のイオン交換樹脂を分散させた冷却液を車両に充填し、（２）冷却系部品から初期に溶出したイオンは冷却液中に分散しているイオン交換樹脂によりタイムリーに除去し、（３）液中で分散しているイオン交換樹脂は冷却系のバイパス回路に車載しているイオン交換器のフィルター効果により回収し、（４）経時で徐々に生成又は溶出する劣化物又は溶出物は車載のイオン交換樹脂で除去する、ものである。
【００２３】
第４に、本発明は、上記冷却液組成物の製造方法の発明であり、水を基剤とする冷却液を調整し、前記冷却液にイオン交換樹脂を分散させることを特徴とする。ここで、冷却液とイオン交換樹脂の密度をほぼ等しくすることでイオン交換樹脂の分散性を向上させることができる。具体的には、冷却液に密度調整用の金属粉、金属酸化物粉、無機酸化物粉、炭化ケイ素等の炭化物の１種以上を混合させたり、冷却液と密度がほぼ等しいイオン交換樹脂を選択することによって達成される。
【００２４】
第５に、本発明は、冷却液組成物の保存方法の発明であり、水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を共存させたことを特徴とする。本発明は、冷却液組成物を予めイオン交換樹脂と共存させて、エチレングリコール等の分解による導電率の上昇を抑制する保存方法である。
【００２５】
本発明において、イオン交換樹脂は基剤中に分散させるのではなく、網目または布状のパック中に入れた状態で水を基剤とする冷却液中に共存させることが取扱い上好ましい。
【００２６】
本発明が適用される水を基剤とする冷却液としては、水に、０〜７０ｗｔ％のグリコール、及びに０〜６０ｗｔ％のアルコールを含むものが好ましい。
【００２７】
第６に、本発明は、上記の、水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を分散した冷却液組成物を、燃料電池本体より回収、交換、及び再生する装置の発明であって、回収した冷却液を基剤とイオン交換樹脂に分離するフィルターと、分離した基剤を貯蔵する充填タンクと、分離したイオン交換樹脂を回収し、比重差で陰イオン交換樹脂及び陽イオン交換樹脂を分離する純水タンクと、これら分離された陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂を化学的に再生する処理槽と、再生されたイオン交換樹脂を該充填タンクに注入し攪拌する手段と、再生された冷却液組成物を燃料電池本体に充填するポンプとを有する冷却液組成物回収、交換、及び再生装置である。
【００２８】
ここで、燃料電池本体が燃料電池自動車であり、本発明の冷却液組成物回収、交換、及び再生装置が燃料電池用燃料供給ステーションに併設されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を均一に分散することにより、冷却液組成物自体にイオン性の溶出物を適時に除去する機能を持たせることができた。これにより、燃料電池スタック用の冷却液組成物として用いた場合に、初期及び経時に冷却系部品からの溶出物を除去し、冷却液の絶縁性を安定的に保つことができ、高電圧安全という所期の目的を達成できる。
【００３０】
また、エチレングリコール水溶液中にイオン交換樹脂を共存させることにより、燃料電池システム用冷却液の保管期間における絶縁性を向上させ、保管期間における導電率の上昇を抑制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】
【００３１】
以下、本発明の冷却液組成物について、実施例及び比較例を参照して説明する。
【００３２】
［実施例１］
エチレングリコール（ＥＧ）５０％水溶液にイオン交換樹脂を加えて分散した（実施例１）。他方、エチレングリコール（ＥＧ）５０％水溶液にイオン交換樹脂を分散せず、代わりに試験装置にバイパス回路でイオン交換樹脂を装備した（比較例１）。比較例１で用いたイオン交換樹脂は、セルの寸法：φ５０×２００、流量：４０ｍｌ／ｍｉｎ、イオン交換樹脂量：３３０ｍｌ、イオン交換樹脂置き方：横（実車模擬）であった。
【００３３】
表１にこれら実施例１と比較例１の冷却液組成物の諸物性を示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
実施例１と比較例１の冷却液組成物を用い、冷却系を模擬した循環ベンチ試験を行った。燃料電池が車両に搭載される際には、冷却板並びに冷却回路中の熱交換器等の材質として、アルミニウム及びアルミニウム合金が用いられることを考慮し、本発明の実施例及び比較例では特にアルミニウム材料を用いた。評価装置の試験条件を下記に示す。
ＬＬＣ：ＥＧ５０％イオン交換水
液量：１０リットル
全体液温：９０℃（実際には最大で約８６℃）
ラジエーター出口液温：８５℃
全体流量：１５リットル／分
加熱時間：１４時間
放冷時間：２４時間
【００３６】
図１に、冷却系を模擬した循環ベンチ試験の結果を試験時間と導電率の関係として示す。
図１の結果より、単にイオン交換樹脂を装備した比較例１では、イオン性溶出物の捕捉が充分ではなく、導電率の上昇が見られるのに対して、イオン交換樹脂を分散した本発明の実施例１では、初期から長期にわたって、導電率を低く抑えることができた。
【００３７】
図２に、本発明の一実施形態である、上記の冷却液組成物と所望により不活性ガスとが封入されている冷却回路と、前記冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備える燃料電池の冷却系を示す。図２の例では、スタックの液量は１８リットルであり、冷却液がスタックと熱交換器であるラジエータの間を０〜１００リットル／分で循環する。予め上記のイオン交換樹脂を分散させた冷却液を車両に充填してあるため、冷却系部品から初期に溶出したイオンが冷却液中に分散しているイオン交換樹脂によりタイムリーに除去される。本冷却系には、冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器が備えられており、０〜６リットル／分程度の冷却液がイオン交換樹脂器を通過する。液中で分散しているイオン交換樹脂は冷却系のバイパス回路に車載しているイオン交換樹脂器のフィルター効果により回収するとともに、経時で徐々に生成又は溶出する劣化物又は溶出物は車載のイオン交換樹脂でほぼ完全に除去することができる。
【００３８】
次に、上記冷却液組成物を冷媒として備える燃料電池のスタック冷却システムについて図３及び図４参照して説明する。図３は本発明の実施の形態が適用され得る燃料電池スタック冷却システムの構成図である。図４は、単電池２０の積層構造を示す分解斜視図である。
【００３９】
図３において、燃料電池１０のスタック１２は積層配置された複数の単電池２０から構成されている。単電池２０は空気極２１、燃料極２２、空気極２１および燃料極２２に挟まれたマトリックス（電解質）２３、燃料極２２および空気極２１の外側面に配置される緻密質カーボン製のセパレータ２４を備えている。そして、この単電池２０が数層積み上げられる毎にセパレータ２４上にアルミニウム製の冷却セパレータ３０が配置される。
【００４０】
本実施例において、セパレータ２４は、端部セパレータ４０、中央セパレータ５０のいずれかとして構成されている。冷却セパレータ３０およびこれらのセパレータ４０、５０は、積層面が正方形状である板状に形成されている。冷却セパレータ３０、端部セパレータ４０及び中央セパレータ５０には、その周辺部の２カ所（図４中の上部両隅）に、断面が円形の冷却液孔８１，８２が形成されている。この冷却液孔８１，８２は、上記スタックを形成した際、スタックを積層方向に貫通する冷却液の流路を形成する。また、上記三種類のセパレータの積層面の各辺の縁付近には、それぞれの辺に沿って、細長い一対の燃料ガス孔８３，８４および一対の酸化ガス孔８５，８６が形成されている。この燃料ガス孔８３，８４および酸化ガス孔８５，８６は、スタックを形成した際、水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの流路を、スタックの積層方向に貫通して形成する。
【００４１】
この冷却セパレータ３０は、冷却液通路を介して外部冷却回路３２と接続され、冷却セパレータ３０を含めて冷却回路３４が構成される。冷却セパレータ３０の片面（図４中裏面側）には、対向する酸化ガス孔８５，８６間を連絡する複数の平行な溝状のリブ６３が形成されている。リブ６３は、スタックを形成した際には隣接する空気極２１との間に酸化ガス流路を形成する。また、冷却セパレータ３０の他面（図４中正面側）には、既述した冷却液孔８１，８２間を連絡する葛折状の溝８７が形成されている。スタックを形成する際には、冷却セパレータ３０は、端部セパレータ４０と隣接し、このとき溝８７は、端部セパレータ４０のフラットな面との間で冷却液路を形成する。
【００４２】
端部セパレータ４０の片面（図４中正面側）には、対向する燃料ガス孔８３，８４間を連絡する複数の平行な溝状のリブ６２が形成されている。リブ６２は、スタックを形成した際には隣接する燃料極２２との間に燃料ガス流路を形成する。端部セパレータ４０の他面（図４中裏面側）は、溝構造のないフラットな面となっている。
【００４３】
中央セパレータ５０の片面（図４中正面側）には、対向する燃料ガス孔８３，８４間を連絡する複数の平行な溝状のリブ６２が形成されている。リブ６２は、スタックを形成した際には隣接する燃料極２２との間に燃料ガス流路を形成する。中央セパレータ５０の他面（図４中裏面側）には、対向する酸化ガス孔８５，８６間を連絡し、リブ６２と直交する複数の溝状のリブ６３が形成されている。リブ６３は、スタックを形成した際には、隣接する空気極２１との間に酸化ガス流路を形成する。
【００４４】
なお、上記セパレータ２４（４０、５０）は、緻密質カーボンによって形成することとしたが、導電性を有する他の部材によって形成することとしてもよい。例えば、剛性および伝熱性を重視して、銅合金やアルミニウム合金などの金属で形成してもよい。
【００４５】
冷却回路内の冷却液には、上記冷却液組成物が用いられており、また、これら冷却液組成物を冷却回路３４内に封入する際には、不活性ガス、例えば、窒素ガスがともに封入される。したがって、冷却回路３４内の空気及び冷却液組成物中の溶存酸素は窒素ガスにて置換され、溶存酸素に起因する冷却液組成物の劣化が防止される。
【００４６】
なお、図３及び図４の燃料電池スタック冷却システムの構成図は例示であり、不活性ガスと共に封入される本発明の冷却液組成物を冷却回路の冷媒として備える冷却システムであればこれに限られない。
【００４７】
さらに、上記各実施例においては、特に、冷却板を含む冷却回路にアルミニウム材料が用いられることを想定した。しかしながら、冷却回路に他の材料が用いられることを妨げるものでない。
【００４８】
［実施例２］
下記表２に示す組成の冷却液について、３０℃恒温槽において密閉容器内で放置した。５週毎に導電率の測定を行った。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
図５に、表２の組成の冷却液の導電率の経時変化を示す。図５の結果より、イオン交換樹脂を共存させない比較例２の場合、導電率は時間の経過とともに上昇する。また、共存させたイオン交換樹脂と同量の樹脂を通過させた比較例３の場合も、導電率上昇抑制効果は不十分である。一方、本発明の実施例２においては、イオン交換樹脂を共存させることにより、２０週間にわたり、導電率を抑制することが可能である。
【００５１】
保管状態における導電率上昇の原因については、エチレングリコールとイオン交換水の混合液は、高温において酸化劣化し、ギ酸とグリコール酸を生じ、導電率を上昇させることが知られている。しかし、保管状態３０℃においても導電率が上昇した。組成を調査した結果、ギ酸のみが生成していた。そのため、原因は、エチレングリコールに極微量含まれるギ酸エステルが、イオン交換水と混合した後、加水分解してギ酸を生成することにより、導電率を上昇させているためと考えられる。
【００５２】
［実施例３］
図６に、燃料電池自動車の場合を例に、本発明の燃料電池用冷却液組成物の回収、交換、及び再生装置を示す。本発明の冷却液組成物の回収、交換、及び再生装置は、基本的に、（１）交換装置部と、（２）再生装置部とからなる。
【００５３】
交換装置部には、車両から冷却液を回収する際、イオン交換樹脂を分離するフィルター３が装備されている。樹脂回収完了後、車両ヘイオン交換樹脂分散冷却液を充填する際はこのフィルター３を通らない。交換装置部には、再生完了又は新規のイオン交換樹脂を分散させる充填タンク７を装備している。
【００５４】
再生部にはフィルター３から回収したイオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に分離する純水（分離）タンク４を装備している。分離は樹脂の比重差で行う。再生装置部には、分離した樹脂を再生するタンク５、６を装備している。
【００５５】
本発明の冷却液組成物の回収、交換、及び再生装置により以下の問題点が解決できる。
（１）冷却液を循環させながらイオン交換樹脂を回収するため、車両冷却系内の残留イオン交換樹脂量が少ない。
（２）交換の際、冷却系にエアが入らないため、エア抜きが不要である。
（３）燃料電池用冷却液のリサイクルが可能である。
【００５６】
本発明の冷却液組成物の回収、交換、及び再生装置を用いた、冷却液の回収、交換、及び再生の具体的手順の例を以下に説明する。
【００５７】
１．車両冷却液からイオン交換樹脂を回収する
（１）回収装置の冷却液ＩＮ、ＯＵＴを車両に接続。
（２）車両冷却系全体に液の流れを生じさせる。
（３）回収装置始動用の呼び水として若干のエチレングリコール５０％水溶液を充填タンクに入れる。
（４）ポンプを作動して注入ホースからエチレングリコール５０％水溶液を車両冷却系に流し込み、車両のイオン交換樹脂を戻りホースから装置内フィルターに導く。
（５）装置内に導かれた冷却液はフィルターによって、液体とイオン交換樹脂に分離される。完全に分離されるまで装置を運転する。液体は充填タンクへ、イオン交換樹脂はフィルターに溜まる。
（６）ポンプを停止後、イオン交換樹脂のみを純水で洗浄してフィルターから純水タンクへ導く。
【００５８】
２．イオン交換換樹脂の再生
（１）導いた後、純水タンクを純水で満たし、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の比重の違いによって分離し、それぞれを別の再生タンクに回収する。陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂には若干の比重の違いがあり、この特性を利用して再生するときはイオン交換樹脂を分離する。分離する際は、十分タンク内を攪拌して静置させ比重差により分離させる。
（２）陰イオン交換樹脂の再生タンクには、１ｍｏｌ／ＬのＫＯＨ水溶液を陰イオン交換樹脂の１０倍量、１ｍｌ／分で流す。
（３）陽イオン交換樹脂の再生タンクには１ｍｏｌ／ＬのＨ２ＳＯ４水溶液を陽イオン交換樹脂の１０倍量、１ｍｌ／分で流す。
（４）流し終わったら、それぞれ純水で十分水洗し、洗浄水が中性であることを確認する。
（５）中性であったらイオン交換樹脂の再生は終了する。
（６）装置内の再生タンクから純水を抜く。
【００５９】
３．イオン交換樹脂の冷却系への充填
（１）再生後のイオン交換樹脂を充填タンク入れ、エチレングリコール５０％水溶液に分散させる。樹脂の再生を行わない場合は、充填タンクに規定量の新品のイオン交換樹脂を分散させる。
（２）装置のフィルターを通さないように、装置の循環回路をバイパス回路に切り替える。
（３）液体のみとなった車両に注入ホースを通じて再生したイオン交換樹脂を含むＦＣ冷却液をポンプにより車両に流し込む。
（４）ＦＣ冷却液が車両冷却系と装置間を一巡したら、イオン交換樹脂が冷却系に均等に分散したのでポンプを止める。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明のように、水を基剤とする冷却液にイオン交換樹脂を均一に分散することにより、燃料電池スタック用の冷却液組成物として用いた場合に、初期及び経時に冷却系部品からの溶出物を除去し、冷却液の絶縁性を安定的に保つことができ、高電圧安全な燃料電池用冷却液組成物が得られる。これにより、燃料電池車の普及に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】試験時間と冷却液の導電率の関係を示す。
【図２】冷却回路のバイパス回路としてイオン交換樹脂器を備える燃料電池の冷却系を示す。
【図３】本発明の実施例が適用され得る燃料電池スタック冷却システムの構成図である。
【図４】単電池２０の積層構造を示す分解斜視図である。
【図５】各種組成の冷却液の導電率の経時変化を示す。
【図６】燃料電池自動車の場合を例に、本発明の燃料電池用冷却液組成物の回収、交換、及び再生装置を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１０…燃料電池、１２…スタック、２０…単電池、２１…空気極、２２…燃料極、２３…マトリックス、２４…セパレータ、３０…冷却セパレータ、３２…外部冷却回路、３４…冷却回路、４０…端部セパレータ、５０…中央セパレータ、６２、６３…リブ、８１、８２…冷却液孔、８３、８４…燃料ガス孔、８５、８６…酸化ガス孔、８７…溝。
【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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