(57)【要約】  本発明は、クーラントタンク（２）と、挿入開口部（４）からクーラントタンク（２）内へ取付け可能な、イオン交換材料（７）を有するモジュール（５）と、を備える燃料電池システムのタンク配置（１）に関する。このモジュール（５）は保護カバー（８）を有しており、モジュール（５）をクーラントタンク（２）内に取り付ける際、この保護カバー（８）によって挿入開口部（４）がクーラントタンク（２）の周辺に対して密閉可能である。さらに、本発明は、イオン交換媒体（７）を有するモジュール（５）を燃料電池システムのクーラントタンク（２）内へ取り付ける方法にも関する。保護カバー（８）は、モジュール（５）を取り付けた後、クーラントタンク（２）から取り除くことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クーラントタンク（２）と、その開口部（４）から該クーラントタンク（２）内へ取付け可能な、イオン交換材料（７）を有するモジュール（５）と、を備える燃料電池システムのタンク配置であって、
前記モジュール（５）には保護カバー（８）が設けられており、前記モジュール（５）を前記クーラントタンク（２）内に取り付ける際、前記保護カバー（８）によって前記開口部（４）が前記クーラントタンク（２）の周辺に対して密閉可能であることを特徴とする、タンク配置。
【請求項２】
前記保護カバー（８）が、少なくとも１つのシールエレメント（１１）を含み、前記シールエレメント（１１）は、前記クーラントタンク（２）の、前記開口部（４）を有する支持部（３）の上に押し込むことができる、前記支持部（３）の中に差し込むことができる、又は前記支持部上の内部周辺側又は外部周辺側にネジで取付け可能であることを特徴とする、請求項１に記載のタンク配置。
【請求項３】
前記モジュール（５）及び／又は前記クーラントタンク（２）に、前記クーラントタンク（２）内への前記モジュール（５）の取付けを制限するための、少なくとも１つのストッパ（１２、１３、１６）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のタンク配置。
【請求項４】
前記クーラントタンク（２）内に前記モジュール（５）を正しい位置に取り付けるために、少なくとも１つのガイド（１２、１５）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタンク配置。
【請求項５】
前記クーラントタンク（２）内に取り付けられた前記モジュール（５）がシール座を備えることによって前記クーラントタンク（２）とかみ合っていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタンク配置。
【請求項６】
前記モジュール（５）が、使用ポジションに配置可能な取扱いエレメント及び／又は取扱いエレメントの支持部分を有し、前記取扱いエレメントを使って、前記モジュール（５）を前記クーラントタンク（２）から引抜き可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタンク配置。
【請求項７】
クーラントタンク（２）の開口部（４）が開放されており、イオン交換材料（７）を有するモジュール（５）を燃料電池システムの前記クーラントタンク（２）内へ取り付ける方法であって、
前記クーラントタンク（２）内に前記モジュール（５）を取り付ける際に、前記モジュール（５）の保護カバー（８）によって、前記クーラントタンク（２）の周辺への前記開口部（４）が密閉されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記クーラントタンク（２）内に前記モジュール（５）を取り付けた後、前記保護カバー（８）が、引抜き又はネジの取外しによって、前記クーラントタンク（２）から取り除かれることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラントタンクと、開口部からクーラントタンク内へ取付け可能な、イオン交換材料を有するモジュールと、を備える燃料電池システムのタンク配置に関する。さらに、本発明は、イオン交換材料を有するモジュールを燃料電池システムのクーラントタンク内へ取り付ける方法にも関し、この場合、クーラントタンクの開口部が開放される。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、燃料電池スタックを冷却するための冷却回路を備える燃料電池システムを説明している。冷却回路内を流れるクーラントは、イオン交換器によって脱イオン化される。これによって、燃料電池スタックの個別セルの間で、クーラントによって電流が発生しないようにされている。クーラントの導電性低下に働く脱イオン樹脂は、袋又は同様の容器内に収納されている。この袋は、フィラホールを通じてクーラント回路内に配置されているクーラントエクスパンションタンクの中へ挿入される。クーラントエクスパンションタンクのフィラホールは、袋の取付け後にスクリュキャップで塞がれる。
【０００３】
この場合、課題と見なされるのは、脱イオン樹脂を有する容器を交換する際に、望ましくないクーラントの汚染が僅かに生じ得ることである。この種の汚染は、一般的に、クーラントの導電性を増加させ、このことが少なくとも燃料電池システムの効率を低下させる。悪い状況では、燃料電池システムのショート、損傷又は燃料電池システムの周辺に深刻な電気的危険を引き起こすおそれがある。従って、クーラントの汚染は、どのような場合にもできる限り回避しなければならない。
【０００４】
さらに特許文献２は、取り外し可能なふたを有する、燃料電池システムのクーラントタンクを説明している。このクーラントタンクの底面には、イオン交換樹脂を含んでいるプレート型のモジュールが配置されている。モジュールを交換する際には、クーラントタンクのふたを外し、モジュールを取り出すことができる。あらかじめ、クーラントタンク内にあるクーラントは抜き取ることができる。
【０００５】
モジュールを交換する場合、まずクーランントタンクを完全に空にすることは不便であり、空になっていないクーラントタンクからモジュールを取り出すことは、クーラントに高い汚染リスクをもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第２０２５０２８Ｂ１号明細書
【特許文献２】特開２００４−３１１３４７Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、クーラントの汚染を、特にほぼ回避することのできる、冒頭に述べた種類のタンク配置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有するタンク配置および請求項７の特徴を有する方法によって解決される。本発明の適切な発展形態を備える有利な実施形態は、それぞれ従属請求項に示されている。
【０００９】
本発明に基づく、燃料電池システムのタンク配置は、クーラントタンクと、イオン交換材料又はイオン交換媒体を有するモジュールと、を含んでいる。クーラントタンクは、燃料電池システムの燃料電池スタックを冷却するクーラントのエクスパンションタンクとして用いられる。このモジュールは、開口部からクーラントタンクに取り付け可能である。このモジュールには保護カバーが設けられており、モジュールをクーラントタンク内に取り付ける際、この保護カバーにより、クーラントタンクの周辺に対して開口部の密閉が可能である。
【００１０】
従って、クーラントタンク内にモジュールを取り付ける前には、この保護カバーが、例えばモジュールを運ぶ間、モジュールを汚れから保護する。さらに、クーラントタンク内にモジュールを取り付ける間は、このモジュールの保護カバーが開口部を保護して、クーラントを汚染する物質が、クーラントタンクの周辺から開口部を介してクーラントタンクの中に入らないようにすることができる。すなわち、使用済みのモジュールを新しいモジュールと交換する場合、新しいモジュールが開口部からクーラントタンク内に取り付けられるが、開口部は、この保護カバーによって汚染が生じないように閉鎖されている。モジュールをクーラントタンクに取り付ける際には、さらに、この保護カバーによって、例えばメカニック又はこのモジュールを取り扱う人間による接触からモジュールが保護され、従って、汚染からも保護される。従って、クーラントの汚染は、特にほぼ回避することができる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態では、保護カバーが少なくとも１つのシールエレメントを含み、このシールエレメントは、開口部を有する、クーラントタンクの支持部の上に押し込むことができる、及び／又はこの支持部の中に差し込むことができる、及び／又はこの支持部上の内部周辺側又は外部周辺側にネジで取付け可能である。このように保護カバー内に組み込まれているシールエレメントにより、クーラントタンク内へモジュールを取り付ける際に、特に簡単な方法で、クーラントタンクの開口部を密閉することができる。
【００１２】
本発明のもう１つの視点に従って、イオン交換媒体を有するモジュールを燃料電池システムのクーラントタンク内へ取り付ける方法の場合、クーラントの汚染を少なくともほぼ回避することができ、この方法では、クーラントタンクの開口部が開放され、クーラントタンク内にモジュールを取り付ける際、モジュールの保護カバーによってクーラントタンクの周辺への開口部が密閉される。モジュールを汚れから保護するこの保護カバーは、輸送用包装として用いられ、この包装は、未使用のモジュールをクーラントタンク内に取り付ける際に、汚染が生じないようにクーラントタンクの開口部を閉鎖する。
【００１３】
この場合、クーラントタンク内にモジュールを取り付けた後、保護カバーが、特に引抜き又はネジの取外しによって、クーラントタンクから取り除かれる場合は、さらに有利であることが明らかになった。モジュールがクーラントタンクに取り付けられると、保護カバーは、その機能を達成しているため、次にクーラントタンクから保護カバーが取り外されても問題はない。
【００１４】
本発明に基づくタンク配置に関して説明されている利点及び好ましい実施形態は、本発明に基づく方法にも該当し、その逆も当てはまる。
【００１５】
ここまでの説明で述べた特徴及び特徴の組合せ、並びに以下の図の説明で述べられている、及び／又は図の中にのみ示されている特徴及び特徴の組合せは、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から出ることなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能である。
【００１６】
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、請求項及び以下の好ましい実施形態の説明、並びに図に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】イオン交換モジュールが取り付けられるクーラントタンクの部分断面図である。
【図２】クーラントタンク内に取り付けられたイオン交換モジュールを備えるクーラントタンクの図である。
【図３】イオン交換モジュールの保護カバーをクーラントタンクから引き抜く際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、燃料電池システムのタンク配置１の一部を示している。このタンク配置にはクーラントタンク２が含まれ、このクーラントタンクは、燃料電池システムの燃料電池スタックを冷却するクーラントのエクスパンションタンクとして用いられる。このクーラントタンク２について、図１においては、挿入開口部４を境界付けている支持部３だけが示されている。この挿入開口部４は、この開口部からイオン交換モジュール５をクーラントタンク２の中に挿入できるように寸法が決められている。
【００１９】
イオン交換モジュール５は、シリンダ形のタンク６を有しており、この中にイオン交換材料７が収納されている。イオン交換モジュール５は、保護カバー８によって囲まれており、この保護カバーは、輸送の間イオン交換モジュール５を汚れから保護する。保護カバー８の底面９は、例えば割裂によって、保護カバー８から切り離すことができる。底面９の取外しは、図１において、矢印１０によって示されている。保護カバー８は、さらにシールリング１１を有しており、このシールリングは、底面９を取り外した後、クーラントタンク２の支持部３上に押し込むことができる。
【００２０】
図２は、クーラントタンク２の支持部３上にイオン交換モジュール５の保護カバー８を押し込むタンク配置１を示している。この場合、シールリング１１は、クーラントタンク２の周辺に対して、汚染が生じないようにクーラントタンク２の挿入開口部４を密閉する。
【００２１】
シールリング１１を押し込むことによるクーラントタンク２の挿入開口部４の密閉を補足又は代替する方法として、保護カバー８を支持部３にネジで取り付けるように設定することができる。この場合は、シールリング１１を、支持部３の内部ネジ山又は外部ネジ山に通すことができる。代替の方法として、支持部３の内部周辺側に接するシールリングと外部周辺に接するシールリング１１とを設けることもできる。
【００２２】
支持部３の部分には、ガイドレール１２がクーラントタンク２に設けられており、このガイドレール１２は、クーラントタンク２内の正しい位置にイオン交換モジュール５を取り付けることができるようにする。
【００２３】
ストッパとして作用するガイドレール１２の上に、イオン交換モジュール５のふた１３が重なることによって、ふた１３は、図２に示されている矢印１４の方向への、イオン交換モジュール５のクーラントタンク２内への取付けを制限している。ふた１３の代替として、別の種類のストッパをイオン交換モジュール５に設けることもできる。
【００２４】
例えば、引抜き又はネジの取外しにより、保護カバー８がクーラントタンク２から取り除かれるとすぐに（図３を参照）、ふた１３は汚染が生じないように支持部３を直接密閉する働きをすることができる。しかし、保護カバー８を引き抜いた後、支持部３を密閉する別のふた、例えば支持部３の上にネジで取り付けることのできるふたを設けることもできる。例えばバヨネットジョイントを使って、ふた１３を、クーラントタンク２の中にセットされているイオン交換モジュール５に取り付け、挿入開口部４を密閉するように設定することもできる。
【００２５】
別のふたを設ける場合、この別のふたを、例えばふた１３の上にネジで取り付けることによって、取外し可能又は取り外しできないようにイオン交換モジュール５と接続することができる。この別のふたは、例えば、イオン交換モジュール５の上にネジで取り付けた状態で、容器６の中で一緒に搬送することができる。この別のふたによって、イオン交換モジュール５を適切な方法で別のふたに包み、この別のふたを（そこに固定されているイオン交換モジュール５と一緒に）例えばネジで取り付け、このイオン交換モジュール５を別のふたと一緒に挿入開口部から引き出すという有利な方法が生まれる。引き続き交換用イオン交換モジュール５を取り付ける場合、このモジュールを、取り囲んでいる容器６と一緒に適切な方法で別のふたに包み、（そこに固定されている別のふたと一緒に）挿入開口部４の中に挿入することができる。イオン交換モジュール５が規定の位置にロックされた後、この別のふたは、次に、例えば支持部３と再度ネジ止めすることができる。このことにより、イオン交換モジュール５を特に効果的に、汚染が生じないように交換することができる。
【００２６】
図２及び図３は、支持部３を有する上部と、同様にイオン交換モジュール５のガイド１５を有する下部と、を有するクーラントタンク２を示している。ガイド１５の部分には、さらに、キャッチ手段１６を設けると有利である。キャッチ手段１６は、一方で、イオン交換モジュール５とクーラントタンク２とをかみ合わせるために働く。他方で、キャッチ手段１６は、イオン交換モジュール５をクーラントタンク２内に取り付ける際にストッパを形成する。イオン交換モジュール５とエクスパンションタンク２とをかみ合わせる場合、イオン交換モジュール５の手元の下側に取り付けられているシールリング１７は、クーラントタンク２内へのイオン交換モジュール５の密着固定に働く。従って、イオン交換モジュール５の底面１８によって、少なくとも部分的に、クーラントタンク２の底面を形成することが可能である。
【００２７】
さらに、シールリング１７は、イオン交換材料７を介して送られるクーラントがクーラントタンク２の中に流れ込む際に、イオン交換モジュール５を通る流路が設けられるように働く。従って、イオン交換モジュール５は、クーラントを脱イオン化するために、下から上又は上から下へクーラントを通過させることができる。このために、イオン交換モジュール５のシリンダ形の形状及びクーラントタンク２内における直立配置は有利である。
【００２８】
図３には、クーラントタンク２の支持部３からの保護カバー８の引抜きが、もう１つの矢印１９によって示されている。
【００２９】
イオン交換材料７が使用済みになった場合に、イオン交換モジュール５を簡単にクーラントタンク２から取り外せるようにするため、（図示されていない）ハンドル又は同様の取扱いエレメントをイオン交換モジュール５に設けることができる。例えば、イオン交換モジュール５を交換する前にこのハンドルをイオン交換モジュール５の中に降ろし、イオン交換モジュール５を取り扱うためにここから引き抜くことができる。
【００３０】
補足又は代替の方法として、取外しツール用の支持部分をイオン交換モジュール５に設けることができ、例えば、取外しツールによって貫通することのできるマーク箇所を設け、イオン交換モジュール５をクーラントタンク２から引き抜くことができる。この取り外しツールは、この場合、イオン交換モジュール５に差し込むことによって、及び／又はねじ込むことによってイオン交換モジュール５と接続可能に形成することができる。
【００３１】
引抜き可能な保護カバー８を設けることによって、イオン交換モジュール５をクーラントタンク２の中に取り付ける際、クーラントタンク２は、多くても最小の時間、すなわち、保護カバー８を引き抜いた後に挿入開口部４が閉鎖されるまでの間しか、クーラントタンク２の周辺からの汚染にはさらされない。特に、イオン交換モジュール５のふた１３がクーラントタンク２の密閉に働く場合、保護カバー８を支持部３から引き抜く際にはすでに、挿入開口部４は汚染が生じないように閉鎖されている。
【符号の説明】
【００３２】
１      タンク配置
２      クーラントタンク
３      支持部
４      挿入開口部
５      イオン交換モジュール
６      容器
７      イオン交換材料
８      保護カバー
９      底面
１０    矢印
１１    シールリング
１２    ガイドレール
１３    ふた
１４    矢印
１５    ガイド
１６    キャッチ手段
１７    シールリング
１８    底面
１９    矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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