(57)【要約】【課題】本発明は、イオン交換樹脂を効率的に使用し、高寿命化も併せて実現するイオン交換システムを提供する。【解決手段】本出願のイオン交換システム２は、被処理液の循環系に並列に配置されたイオン交換器１５ａ〜１５ｄと、前記被処理液の温度を検知するための温度検知手段２９と、前記被処理液の電気伝導率を検知するための電気伝導率検知手段２７、２８と、前記被処理液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁２０ａ〜２０ｄと、前記温度検知手段２９及び電気伝導率検知手段２７、２８により検知された結果に基づいて前記各弁の開閉を制御するための制御手段２５と、を具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液の循環系に並列に配置されたイオン交換器と、
前記被処理液の電気伝導率を検知するための電気伝導率検知手段と、
前記被処理液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁と、
前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記各弁の開閉を制御するための制御手段と、
を具備することを特徴とするイオン交換システム。
【請求項２】
被処理液の循環系に並列に配置されたイオン交換器と、
前記被処理液の温度を検知するための温度検知手段と、
前記被処理液の電気伝導率を検知するための電気伝導率検知手段と、
前記被処理液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁と、
前記温度検知手段及び電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記各弁の開閉を制御するための制御手段と、
を具備することを特徴とするイオン交換システム。
【請求項３】
前記電気伝導率検知手段は、前記イオン交換器の上流、及び下流に配置されることを特徴とする請求項１、又は２に記載のイオン交換システム。
【請求項４】
前記弁は所定の弁の開閉によって前記複数のイオン交換器が直列、又は並列に配置される構造となるように配置されることを特徴とする請求項１、又は２に記載のイオン交換システム。
【請求項５】
前記制御手段は、高温時には所定の弁を開けて所定のイオン交換器のみに前記被処理液を通過させることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて所定のイオン交換器の寿命を判断し、その判断結果に基づいて他のイオン交換器に対応する弁を開けることを特徴とする請求項１に記載のイオン交換システム。
【請求項７】
前記被処理液が、燃料電池の冷却液であり、移動体に搭載されることを特徴とする請求項１、又は２に記載のイオン交換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環使用される被処理液のイオン交換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の移動体に搭載する燃料電池システムにおいて、燃料電池用の冷却液は、基本的に循環使用される。このように循環使用される冷却液は、燃料電池の冷却機能に加え、冷却液の純度を所定の範囲内に保持する必要がある。
【０００３】
また、冷却液を長期間にわたって循環使用すると、たとえば燃料電池の筺体や電池スタックからの溶出イオン、冷却液循環系で使用されている各種ホース、配管、弁類等からの溶出物等が冷却液中に混入する。これらにより冷却液中の不純物濃度が徐々に高くなり、電気絶縁性の低下により最悪「電極間短絡」のおそれがあるため、冷却液中の不純物は、極力除去する必要がある。
【０００４】
そこで、所定の純度に冷却液を保つための方法として、例えば、循環系にイオン交換樹脂を充填したイオン交換器を設けるイオン交換法が存在する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０８６５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、イオン交換樹脂は長時間高温に晒されることにより熱劣化をおこす。具体的には、燃料電池の作動温度が高温になることにより冷却液も高温となるためイオン交換樹脂は熱劣化をおこし、イオン交換樹脂の寿命が短くなるという問題点がある。
【０００７】
また、特許文献１に示すようにイオン交換ボトルを直列に並べると、イオン交換ボトル内部に設けられているすべてのイオン交換樹脂が長時間高温に晒されることにより熱劣化をおこし、イオン交換樹脂の寿命が短くなるという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例として、イオン交換樹脂を効率的に使用し、高寿命化も併せて実現するイオン交換システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１０】
本願のイオン交換システム（２）は、被処理液の循環系に並列に配置されたイオン交換器（１５ａ〜１５ｄ）と、前記被処理液の電気伝導率を検知するための電気伝導率検知手段（２７、２８）と、前記被処理液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁（２０ａ〜２０ｄ）と、前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記各弁の開閉を制御するための制御手段（２５）と、を具備することを特徴とする。また、前記電気伝導率検知手段は、前記イオン交換器の上流、及び下流に配置される。また、前記被処理液が、燃料電池の冷却液であり、移動体に搭載されていてもよい。また、前記制御手段は、前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記すべての弁を閉じるようにしてもよい。
【００１１】
このようにすれば、例えば、通常、燃料電池の運転開始時は温度が低く、伝導率は高く（悪く）なっているため、全ての弁を開けることにより素早く伝導率を低い状態に回復することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記すべての弁を開けるようにしてもよい。
【００１３】
このようにすれば、例えば、冷却液の純度が所定の範囲を超えている場合は、すべての弁を開けてすべてのイオン交換器を使用することにより低圧損、高流量処理を可能とし、これにより、素早く冷却液の純度を所定の範囲内にすることができる。
【００１４】
また、前記制御手段は、前記電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記イオン交換器の寿命を判断し、その判断結果に基づいて他のイオン交換器に対応する弁を開けるようにしてもよい。
【００１５】
このようにすれば、例えば、イオン交換器の寿命が尽きたら次のイオン交換器に冷却液を通過させることができるので、循環系に複数のイオン交換器を備えている場合において、各イオン交換器を順番に使用することができる。
【００１６】
また、前記弁は所定の弁の開閉によって前記複数のイオン交換器が直列、又は並列に配置される構造となるように配置されることを特徴とする。
【００１７】
このようにすれば、例えば、複数のイオン交換器を直列に配置することにより不純物を含む冷却液を複数のイオン交換器に通過させることができるため、不純物の除去効率を極端に高めることができる。また、複数のイオン交換器を並列に配置することにより、イオン交換器の低圧損、被処理液の高流量処理を行うことができ、イオン交換器を効率的に使用できるとともに、高寿命化も併せて実現できる。
【００１８】
また、本願のイオン交換システムは、被処理液の循環系に並列に配置されたイオン交換器と、前記被処理液の温度を検知するための温度検知手段と、前記被処理液の電気伝導率を検知するための電気伝導率検知手段と、前記被処理液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁と、前記温度検知手段及び電気伝導率検知手段により検知された結果に基づいて前記各弁の開閉を制御するための制御手段と、を具備することを特徴とする。また、前記制御手段は、高温時には所定の弁を開けて所定のイオン交換器のみに前記被処理液を通過させるようにしてもよい。
【００１９】
このようにすれば、例えば、通常は、複数のイオン交換器のすべてに被処理液を通過させ、低圧損、高流量処理を行い、被処理液の温度が高温になった場合にのみ、各弁を制御して複数のイオン交換器のうちのいずれか１つのイオン交換器にのみ被処理液を通過させる。これにより、すべてのイオン交換樹脂が長時間高温に晒されることによって熱劣化することを防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本願のイオン交換システムの各実施形態について詳述する。本願のイオン交換システムは、被処理液の循環系にイオン交換樹脂を内蔵したイオン交換器を並列に配置し、例えば、燃料電池システムを搭載した移動体（特に、車両等）の冷却液の循環系に取り付けられるものである。
【００２１】
−第１の実施形態−
図１〜図４により本願の第１の実施形態におけるイオン交換システムを説明する。図１は本実施形態のイオン交換システムの全体構成図、図２は本実施形態における冷却液の電気伝導率に基づく弁の制御を示すフローチャート図、図３は冷却液中のイオン量（不純物量）が多い場合の弁の制御を示すフローチャート図、図４は冷却液の温度、及び電気伝導率に基づく弁の制御を示すフローチャート図である。
【００２２】
図１に示すように、イオン交換システム２は、冷却液の循環系（以下、「循環ライン５」と称す。）にイオン交換部１５が設けられている。このイオン交換部１５は冷却液中の不純物を除去する。不純物とは、例えば、燃料電池の筺体や電池スタックからの溶出イオン、冷却液循環系で使用されている各種ホース、配管、弁類等からの溶出物等である。また、イオン交換部１５は第１〜第４のイオン交換器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備える。この第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄは、循環ライン５に並列に配置される。
【００２３】
第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄは、それぞれケース本体１６、１６、１６、１６を有する。ケース本体１６の内部にはそれぞれイオン交換樹脂１７、１７、１７、１７が設けられる。このイオン交換樹脂１７は、ケース本体１６から取り出し自由に備えられる。第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄは、イオン交換樹脂１７に冷却液中の正または負のイオンを吸着させて不純物を除去する。また、第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄは、カートリッジ式のイオン交換器である。
【００２４】
また、イオン交換樹脂１７は、例えばＯＨ基、Ｈ基のいずれか一つを捕捉している樹脂からなり、冷却液中の不純物がこれらの基と置き換わることで不純物を除去する。また、イオン交換樹脂１７は、冷却液の流量、不純物の種類等に応じてイオン交換樹脂の種類（例えば、繊維状、粒状等の樹脂の性状）、極性（例えば、陽極、陰極）、極性の比率（例えば陽極の樹脂と陰極の樹脂の混合比率）等を最適に組合せたものを使用する。例えば繊維状の樹脂は、不純物を除去する効率がいい半面、コストがかかる。粒状のものはコスト的には有利であるが、不純物を除去する効率が劣る。これらを総合的に考慮して、使用するイオン交換樹脂を決定することができる。
【００２５】
また、冷却液中に固形物が含まれているとイオン交換樹脂１７が目詰まりしやすくなるため、イオン交換部１５の上流側にフィルタ等を設けるとよい。
【００２６】
また、循環ライン５において各イオン交換器１５ａ〜１５ｄの上流側には、各イオン交換器１５ａ〜１５ｄを通過する冷却液量を調整するために第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄの各イオン交換器に対応して第１〜第４の弁２０ａ〜２０ｄを備えている。また、弁２０ａ〜２０ｄは制御部２５と電気的に接続され、制御部２５によって各弁２０ａ〜２０ｄの開閉が調整され、各イオン交換器１５ａ〜１５ｄへの冷却液の通過量が制御される。
【００２７】
また、循環ライン５においてイオン交換部１５の上流側には、冷却液の電気抵抗を測定して電気伝導率を検知するための電気伝導率計２７と、冷却液の温度を検知するための温度センサ２９と、を備える。また、電気伝導率計２７と温度センサ２９とは制御部２５と電気的に接続される。また、電気伝導率計２７、温度センサ２９により検知された結果は制御部２５に送られ、制御部２５は、その結果に基づいて各弁２０ａ〜２０ｄの開閉を制御する。
【００２８】
また、循環ライン５においてイオン交換部１５の下流側には、各イオン交換器１５ａ〜１５ｄを通過した冷却液の電気抵抗を測定して電気伝導率を検知するための電気伝導率計２８を備える。また、電気伝導率計２８は制御部２５と電気的に接続される。また、電気伝導率計２８により検知された結果は制御部２５に送られ、制御部２５は、その結果に基づいて各弁２０ａ〜２０ｄの開閉を制御する。
【００２９】
次に、冷却液の電気伝導率に基づく弁の制御について図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、理解し易いように図１に示す全体構成図と対応する符号を付記する。
【００３０】
まず、初期状態における冷却液の循環系において、制御部２５によって第１〜第４の弁２０ａ〜２０ｄは全閉された状態であり、冷却液は循環していない。
【００３１】
ステップＳ１０１では、制御部２５は、電気伝導率計２７によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が予め定められた電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ１０２に進み、否定されれば、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、制御部２５は、第１〜第４の弁２０ａ〜２０ｄを全閉し（現在の状態を保ち）、ステップＳ１０１に戻る。
【００３２】
このように電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋよりも小であれば、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じてイオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００３３】
次にステップＳ１０２では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１とイオン交換器通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ１０３に進み、否定されれば、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、第１の弁２０ａのみを開き、第２〜第４の弁２０ｂ〜２０ｄを閉じて、ステップＳ１０１に戻る。（第１のイオン交換器１５ａを使用する。）
【００３４】
次に、ステップＳ１０３では、制御部２５は、第２の弁２０ｂのみを開き、第１、第３、及び第４の弁２０ａ、２０ｃ、及び２０ｄを閉じ（第２のイオン交換器１５ｂを使用する）、処理を終了する。
【００３５】
このようにイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１とイオン交換器通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較することにより、イオン交換樹脂１７の寿命（残容量）を判定できる。すなわち、イオン交換樹脂１７の残容量がある場合は、電気伝導率Ｋ１よりも電気伝導率Ｋ２が低いことを意味する。イオン交換樹脂１７により不純物が除去されるからである。故に、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１未満であれば、イオン交換樹脂１７の残容量があり使用できるため、第１のイオン交換器１５ａを使用して冷却液を循環させる。また、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、第１のイオン交換器１５ａの内部に設けられているイオン交換樹脂１７は寿命なので、第２のイオン交換器１５ｂを使用して冷却液を循環させる。このように、イオン交換樹脂１７の寿命を電気伝導率によって判断し、その結果に基づいて各弁を制御してイオン交換器１５ａ、１５ｂを順番に使用することにより、イオン交換樹脂１７が熱劣化を受けるのを最小限にできるので、イオン交換樹脂１７の寿命を延ばすことができる。
【００３６】
また、上記フローチャートにおいては、図１に示す第１及び第２のイオン交換器１５ａ、１５ｂのみの使用についての説明であるが、例えば、第３及び第４のイオン交換器１５ｃ、１５ｄの場合も同様に、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２の処理を繰り返す。具体的には、ステップＳ１０３後、制御部２５は、電気伝導率計２７によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が予め定められた電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。また、イオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の値Ｋ以上であれば、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１とイオン交換器通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であるか否かを判断する。判断した結果、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、制御部２５は、第３の弁２０ｃのみを開き、第１、第２、及び第４の弁２０ａ、２０ｂ、及び２０ｄを閉じる。（第３のイオン交換器１５ｃを使用する。）
【００３７】
さらに、制御部２５は、電気伝導率計２７によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が予め定められた電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。また、イオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の値Ｋ以上であれば、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知したイオン交換器通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１とイオン交換器通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であるか否かを判断する。制御部２５は、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、第４の弁２０ｄのみを開き、第１〜第３の弁２０ａ〜２０ｃを閉じる。（第４のイオン交換器１５ｄを使用する。）
【００３８】
このように、本願のイオン交換システム２は、イオン交換器１５ａ〜１５ｄの上流、及び下流に設けられた電気伝導率計２７、２８によって検知された値によってイオン交換器１５ａ〜１５ｄの内部に設けられているイオン交換樹脂１７の残容量を判定し、その判定結果に基づいて制御部２５によって各弁の開閉を制御し、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄを順番に使用する。また、イオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されている場合にはイオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００３９】
次に、冷却液中のイオン量（不純物量）が多い場合の弁の制御について図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、理解し易いように図１に示す全体構成図と対応する符号を付記する。
【００４０】
まず、ステップＳ２０１では、制御部２５は、すべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを開く。
【００４１】
このようにすれば、冷却液は、すべてのイオン交換器１５ａ〜１５ｄに流れるので、低圧損、高流量処理を行え、冷却液中に含まれる不純物を素早く除去することができる。
【００４２】
次に、ステップＳ２０２では、制御部２５は、温度センサ２９によって検知した冷却液の温度が所定の温度Ｔ（例えば、６０℃）以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ２０３に進み、否定されれば、ステップＳ２０１に戻り、制御部２５は、すべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを開けたままの状態を維持する。
【００４３】
次に、ステップＳ２０３では、制御部２５は、第１の弁２０ａを開けた状態で維持し、第２〜第４の弁２０ｂ〜２０ｄを閉じる。
【００４４】
このようにすれば、高温時（例えば、６０℃以上）には、冷却液は第１のイオン交換器１５ａのみに流れるので、他の（第２〜第４）イオン交換器１５ｂ〜１５ｄは高温となった冷却液への接触を避けられる。これにより、イオン交換樹脂１７の熱劣化を有効に防止することができる。
【００４５】
次に、ステップＳ２０４では、制御部２５は、電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が予め定められた所定の電気伝導率Ｋ以下であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ２０５に進み、否定されれば、ステップＳ２０４に戻り、制御部２５は、第１の弁２０ａのみが開いている状態を維持する。
【００４６】
次に、ステップＳ２０５では、制御部２５は、すべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じて、処理を終了する。
【００４７】
このように電気伝導率が十分低下した場合には、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じてイオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００４８】
次に、冷却液の温度、及び電気伝導率に基づく弁の制御について図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、理解し易いように図１に示す全体構成図と対応する符号を付記する。なお、図４に示すＣ１〜Ｃ４は図１に示す第１のイオン交換器１５ａ〜第４のイオン交換器１５ｄを示し、図４に示すＶ１〜Ｖ４は図１に示す第１の弁２０ａ〜第４の弁２０ｄを示す。
【００４９】
まず、初期状態における冷却液の循環系において、冷却液は、制御部２５によって第１〜第４の弁２０ａ〜２０ｄが全閉され、循環していない。
【００５０】
次に、ステップＳ３０１では、制御部２５は、冷却液の温度が６０℃未満であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ３０２に進み、否定されれば、Ｓ４０１に進む。
【００５１】
次に、ステップＳ３０２では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第１のイオン交換器１５ａ前後の電気伝導率に基づいて第１のイオン交換器１５ａに設けられているイオン交換樹脂が寿命であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ３０４に進み、否定されれば、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、制御部２５は、第１の弁２０ａを開き、ステップＳ３０４に進む。
【００５２】
次に、ステップＳ３０４では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第２のイオン交換器１５ｂ前後の電気伝導率に基づいて第２のイオン交換器１５ｂに設けられているイオン交換樹脂１７が寿命であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ３０６に進み、否定されれば、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、制御部２５は、第２の弁２０ｂを開き、ステップＳ３０６に進む。
【００５３】
次に、ステップＳ３０６では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第３のイオン交換器１５ｃ前後の電気伝導率に基づいて第３のイオン交換器１５ｃに設けられているイオン交換樹脂１７が寿命であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ３０８に進み、否定されれば、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、制御部２５は、第３の弁２０ｃを開き、ステップＳ３０８に進む。
【００５４】
次に、ステップＳ３０８では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第４のイオン交換器１５ｄ前後の電気伝導率に基づいて第４のイオン交換器１５ｄに設けられているイオン交換樹脂１７が寿命であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、制御部２５は、イオン交換器の寿命を知らせるための警告音を出力し、処理を終了する。また、処理終了後、イオン交換樹脂が交換される。また、ステップＳ３０８において否定されれば、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、第４の弁２０ｄを開き、ステップＳ３０１に戻る。
【００５５】
このように、冷却液の温度が低温時（６０℃未満）である場合は、なるべく多くのイオン交換器に冷却液を通過させる。これにより、低圧損、高流量処理を行えるため、冷却液中の不純物除去処理を素早く行うことができる。
【００５６】
次に、ステップＳ３０１において否定された場合は、ステップＳ４０１では、制御部２５は、第１の弁２０ａが開いているか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４０２に進み、否定されれば、ステップＳ４２０に進む。
【００５７】
また、ステップＳ４２０では、制御部２５は、第２の弁２０ｂが開かれているか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４２１に進み、否定されれば、ステップＳ４３０に進む。ステップＳ４２１では、制御部２５は、第３の弁２０ｃ、及び第４の弁２０ｄを閉じ、ステップＳ４０７に進む。
【００５８】
また、ステップＳ４３０では、制御部２５は、第３の弁２０ｃが開かれているか否かを判断される。この判断が肯定されればステップＳ４３１に進み、否定されれば、ステップＳ４４０に進む。ステップＳ４３１では、制御部２５は、第４の弁２０ｄを閉じ、ステップＳ４１１に進む。
【００５９】
また、ステップＳ４４０では、制御部２５は、第４の弁２０ｄが開かれているか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４１５に進み、否定されれば、ステップＳ３０２に戻る。
【００６０】
次にステップＳ４０２では、制御部２５は、第２〜第４の弁２０ｂ〜２０ｄを閉じる。
【００６１】
このように、冷却液の温度が高温時（６０℃を越えている場合）は、制御部２５によって第２〜第４の弁２０ｂ〜２０ｄを閉じることによって、冷却液を第１のイオン交換器１５ａのみ通過させ、第２〜第４のイオン交換器１５ｂ〜１５ｄには通過させない。これにより、すべてのイオン交換樹脂が熱劣化により寿命が短くなるのを防ぐことができる。
【００６２】
次にステップＳ４０３では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第１のイオン交換器１５ａ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ４０４に進み、否定されれば処理を終了し、再スタートさせる。
【００６３】
このように電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋよりも小であれば、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているため処理を終了する。処理を終了すると制御部２５は、初期状態に戻すためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じる。すなわち、イオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００６４】
次にステップＳ４０４では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第１のイオン交換器１５ａ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第１のイオン交換器１５ａ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、Ｋ１の値がＫ２以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４０３に戻り、否定されれば、ステップＳ４０５に進む。
【００６５】
このように第１のイオン交換器１５ａ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第１のイオン交換器通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較することにより、第１のイオン交換器１５ａの内部に備えられているイオン交換樹脂１７の寿命（残容量）を判定できる。すなわち、イオン交換樹脂１７の残容量がある場合は、電気伝導率Ｋ１よりも電気伝導率Ｋ２が低いことを意味する。イオン交換樹脂１７により不純物が除去されるからである。
【００６６】
次に、ステップＳ４０５では、制御部２５は、第１の弁２０ａを閉じる。また、ここで、第１のイオン交換器１５ａに設けられているイオン交換樹脂１７を交換してもよい。
【００６７】
次に、ステップＳ４０６では、制御部２５は、第２の弁２０ｂを開く。
【００６８】
このように、ステップＳ４０４において、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、第１のイオン交換器１５ａの内部に設けられているイオン交換樹脂１７は寿命なので、制御部２５は、第１の弁２０ａを閉じるとともに第２の弁２０ｂを開いて、第２のイオン交換器１５ｂを使用して冷却液を循環させる。これによりイオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００６９】
次にステップＳ４０７では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第２のイオン交換器１５ｂ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ４０８に進み、否定されれば処理を終了し、再スタートさせる。
【００７０】
このように電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋよりも小であれば、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているため処理を終了する。処理を終了すると制御部２５は、初期状態に戻すためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じる。すなわち、イオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００７１】
次にステップＳ４０８では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第２のイオン交換器１５ｂ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第２のイオン交換器１５ｂ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、Ｋ１の値がＫ２以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４０７に戻り、否定されれば、ステップＳ４０９に進む。
【００７２】
このように第２のイオン交換器１５ｂ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第２のイオン交換器１５ｂ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較することにより、第２のイオン交換器１５ｂの内部に備えられているイオン交換樹脂１７の寿命（残容量）を判定できる。すなわち、イオン交換樹脂１７の残容量がある場合は、電気伝導率Ｋ１よりも電気伝導率Ｋ２が低いことを意味する。イオン交換樹脂１７により不純物が除去されるからである。
【００７３】
次に、ステップＳ４０９では、制御部２５は、第２の弁２０ｂを閉じる。また、ここで、第２のイオン交換器１５ｂに設けられているイオン交換樹脂１７を交換してもよい。
【００７４】
次に、ステップＳ４１０では、制御部２５は、第３の弁２０ｃを開く。
【００７５】
このように、ステップＳ４０８において、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、第２のイオン交換器１５ｂの内部に設けられているイオン交換樹脂１７は寿命なので、制御部２５は、第２の弁２０ｂを閉じるとともに第３の弁２０ｃを開いて、第３のイオン交換器１５ｃを使用して冷却液を循環させる。これによりイオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００７６】
次にステップＳ４１１では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第３のイオン交換器１５ｃ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ４１２に進み、否定されれば処理を終了し、再スタートさせる。
【００７７】
このように電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋよりも小であれば、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているため処理を終了する。処理を終了すると制御部２５は、初期状態に戻すためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じる。すなわち、イオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００７８】
次にステップＳ４１２では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第３のイオン交換器１５ｃ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第３のイオン交換器１５ｃ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、Ｋ１の値がＫ２以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４１１に戻り、否定されれば、ステップＳ４１３に進む。
【００７９】
このように第３のイオン交換器１５ｃ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第３のイオン交換器１５ｃ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較することにより、第３のイオン交換器１５ｃの内部に備えられているイオン交換樹脂１７の寿命（残容量）を判定できる。すなわち、イオン交換樹脂１７の残容量がある場合は、電気伝導率Ｋ１よりも電気伝導率Ｋ２が低いことを意味する。イオン交換樹脂１７により不純物が除去されるからである。
【００８０】
次に、ステップＳ４１３では、制御部２５は、第３の弁２０ｃを閉じる。また、ここで、第３のイオン交換器１５ｃに設けられているイオン交換樹脂１７を交換してもよい。
【００８１】
次に、ステップＳ４１４では、制御部２５は、第４の弁２０ｄを開く。
【００８２】
このように、ステップＳ４１２において、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、第３のイオン交換器１５ｃの内部に設けられているイオン交換樹脂１７は寿命なので、制御部２５は、第３の弁２０ｃを閉じるとともに第４の弁２０ｄを開いて、第４のイオン交換器１５ｄを使用して冷却液を循環させる。これによりイオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００８３】
次にステップＳ４１５では、制御部２５は、電気伝導率計２７によって検知した第４のイオン交換器１５ｄ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋ以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ４１６に進み、否定されれば処理を終了し、再スタートさせる。
【００８４】
このように電気伝導率計２７によって検知した電気伝導率Ｋ１が所定の電気伝導率Ｋよりも小であれば、冷却液にイオン交換処理をしなくても冷却液は満足すべき純度の範囲内に保持されているため処理を終了する。処理を終了すると制御部２５は、初期状態に戻すためすべて（第１〜第４）の弁２０ａ〜２０ｄを閉じる。すなわち、イオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しない。これにより、イオン交換樹脂１７の使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００８５】
次にステップＳ４１６では、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８によって検知した第４のイオン交換器１５ｄ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第４のイオン交換器１５ｄ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較し、Ｋ１の値がＫ２以上であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ４１５に戻り、否定されれば、制御部２５は、イオン交換器１５ａ〜１５ｄの寿命を知らせるための警告音を出力し、処理を終了する。これにより第４のイオン交換器１５ｄに設けられているイオン交換樹脂１７を交換する。また、ここで、第１〜第４のイオン交換器１５ａ〜１５ｄに設けられているイオン交換樹脂１７を交換するようにしてもよい。
【００８６】
このように第４のイオン交換器１５ｄ通過前の冷却液の電気伝導率Ｋ１と第４のイオン交換器１５ｄ通過後の冷却液の電気伝導率Ｋ２とを比較することにより、第４のイオン交換器１５ｄの内部に備えられているイオン交換樹脂１７の寿命（残容量）を判定できる。すなわち、イオン交換樹脂１７の残容量がある場合は、電気伝導率Ｋ１よりも電気伝導率Ｋ２が低いことを意味する。イオン交換樹脂１７により不純物が除去されるからである。また、制御部２５は、電気伝導率Ｋ２が電気伝導率Ｋ１以上であれば、イオン交換樹脂１７は寿命であるので、第４のイオン交換器１５ｄの寿命を知らせるための警告音を出力する。
【００８７】
以上に説明したように、本願のイオン交換システム２は、冷却液の循環系に並列に配置された複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄと、冷却液の温度を検知するための温度センサ２９と、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄの上流及び下流に配置される冷却液の電気伝導率を検知するための電気伝導率計２７、２８と、冷却液の各イオン交換器の通過を制御するための複数の弁２０ａ〜２０ｄと、前記温度センサ２９及び電気伝導率計２７、２８により検知された結果に基づいて前記各弁２０ａ〜２０ｄの開閉を制御するための制御部２５と、を具備している。また、制御部２５は、高温時（６０℃を越える場合）には所定の弁を開けて所定のイオン交換器のみに冷却液を通過させる制御をする。また、制御部２５は、低温時（６０℃未満）にはすべての弁２０ａ〜２０ｄを開けてすべてのイオン交換器１５ａ〜１５ｄに冷却液を通過させる制御をする。
【００８８】
このようにすれば、例えば、通常は、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄのすべてに冷却液を通過させ、低圧損、高流量処理を行い、冷却液の温度が高温になった場合にのみ、各弁２０ａ〜２０ｄを制御して複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄのうちのいずれか１つのイオン交換器にのみ冷却液を通過させる。これにより、すべてのイオン交換器１５ａ〜１５ｄ（イオン交換樹脂１７）が長時間高温に晒されることによって熱劣化することを防止できる。
【００８９】
また、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８により検知された結果に基づいて前記すべての弁２０ａ〜２０ｄを閉じる制御をするようにしてもよい。
【００９０】
このようにすれば、例えば、電気伝導率によって、イオン交換器１５ａ〜１５ｄ（イオン交換樹脂１７）の寿命と、循環する冷却液の純度を知ることができるので、冷却液の純度が所定の範囲内であれば、すべての弁２０ａ〜２０ｄを閉じてイオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用しないようにする。これにより、イオン交換器１５ａ〜１５ｄの使用頻度が適切に低減され、その寿命を延ばすことができる。
【００９１】
また、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８により検知された結果に基づいてすべての弁２０ａ〜２０ｄを開く制御をするようにしてもよい。
【００９２】
このようにすれば、例えば、冷却液の純度が所定の範囲を超えている場合は、すべての弁２０ａ〜２０ｄを開いてすべてのイオン交換器１５ａ〜１５ｄを使用することにより低圧損、高流量処理を可能とし、これにより、素早く冷却液の純度を所定の範囲内にすることができる。
【００９３】
また、制御部２５は、電気伝導率計２７、２８により検知された結果に基づいて所定のイオン交換器１５ａ〜１５ｄ（具体的には、イオン交換樹脂１７）の寿命を判断し、他のイオン交換器１５ａ〜１５ｄに対応する弁２０ａ〜２０ｄを開く制御をするようにしてもよい。
【００９４】
このようにすれば、例えば、イオン交換器１５ａの寿命が尽きたら次の（他の）イオン交換器１５ｂ〜１５ｄに冷却液を通過させることができるので、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｄがある場合において、イオン交換器１５ａ〜１５ｄを順番に使用することができる。
【００９５】
−第２の実施形態−
次に、図５により本発明の第２の実施形態のイオン交換システムを説明する。なお、図５において、図１と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００９６】
図５は本実施形態のイオン交換システムの全体構成図である。
【００９７】
図示のように、イオン交換システム２Ａは、冷却液の循環系（以下、「循環ライン５１」と称す。）上にイオン交換部１５を備える。
【００９８】
イオン交換部１５は、内部にイオン交換樹脂１７を有する第１〜第５のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを備える。この第１〜第５のイオン交換器１５ａ〜１５ｅは、冷却液の循環ライン５１において、並列に複数の分岐循環ライン５２、５２ａ、・・・、５２ｄを設け、その分岐循環ライン上にそれぞれ配置される。ここで、各イオン交換器１５ａ〜１５ｅの上流側の循環ラインを一次循環ライン５１ａと称し、各イオン交換器の下流側の循環ラインを二次循環ライン５１ｂと称する。また、分岐循環ライン５２〜５２ｄは、それぞれ第１〜第５イオン交換器１５ａ〜１５ｅと対応して第１〜第５分岐循環ライン５２〜５２ｄと称する。
【００９９】
また、一次及び二次循環ライン５１ａ、５１ｂ、及び分岐循環ライン５２〜５２ｄ上には、各イオン交換器１５ａ〜１５ｅにおける冷却液の通過を制御するための第１〜第９の弁６１〜６９が設けられる。
【０１００】
第１〜第４の弁６１〜６４は、第１〜第４イオン交換器１５ａ〜１５ｄの下流側に、各イオン交換器１５ａ〜１５ｄに対応して第１〜第４分岐循環ライン５２〜５２ｃ上に備える。また、第５の弁６５は、一次循環ライン５１ａにおいて、第１分岐循環ライン５２と第２分岐循環ライン５２ａとの分岐点の間に備える。また、第６の弁６６は、一次循環ライン５１ａにおいて、第３分岐循環ライン５２ｂと第４分岐循環ライン５２ｃとの分岐点の間に備える。また、第７の弁６７は、二次循環ライン５１ｂにおいて、第２分岐循環ライン５２ａと第３分岐循環ライン５２ｂとの分岐点の間に備える。また、第８の弁６８は、一次循環ライン５１ａにおいて、第４分岐循環ライン５２ｃと第５分岐循環ライン５２ｄとの分岐点の間に備える。また、第９の弁６９は、二次循環ライン５１ｂにおいて、第４分岐循環ライン５２ｃと第５分岐循環ライン５２ｄとの分岐点の間に備える。
【０１０１】
また、第１〜第９の弁６１〜６９は制御部２５と電気的に接続され、制御部２５によって各弁６１〜６９の開閉が調整され、各イオン交換器１５ａ〜１５ｅの冷却液の通過が制御される。
【０１０２】
また、循環ライン５１においてイオン交換部１５の上流側には、冷却液の電気抵抗を測定して電気伝導率を検知するための電気伝導率計２７と、冷却液の温度を検知するための温度センサ２９と、を備える。また、電気伝導率計２７と温度センサ２９とは制御部２５と電気的に接続される。また、電気伝導率計２７、温度センサ２９により検知された結果は制御部２５に送られ、制御部２５は、その結果に基づいて各弁６１〜６９の開閉を制御する。
【０１０３】
また、循環ライン５１においてイオン交換部１５の下流側には、各イオン交換器１５ａ〜１５ｅを通過した冷却液の電気抵抗を測定して電気伝導率を検知するためのするための電気伝導率計２８を備える。また、電気伝導率計２８は制御部２５と電気的に接続される。また、電気伝導率計２８により検知された結果は制御部２５に送られ、制御部２５は、その結果に基づいて各弁６１〜６９の開閉を制御する。
【０１０４】
また、このイオン交換システム２Ａは、制御部２５によって第１〜第９の弁６１〜６９を制御して、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを直列構造、または並列構造に切り換えることができる。
【０１０５】
具体的には、例えば、制御部２５によって、第５の弁６５と第７の弁６７と第６の弁６６と第９の弁６９を閉じて、他の弁（第１〜第４の弁６１〜６４、及び第８の弁６８）を開けることにより第１〜第５のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを直列構造として使用できる。また、制御部２５によって、すべて（第１〜第９）の弁６１〜６９を開くことにより、第１〜第５のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを並列構造として使用できる。
【０１０６】
以上に説明したように、本願のイオン交換システム２Ａは、冷却液の循環系に並列に配置されたイオン交換器１５ａ〜１５ｅと、冷却液の温度を検知するための温度センサ２９と、イオン交換器１５ａ〜１５ｅの上流及び下流に配置される冷却液の電気伝導率を検知するための電気伝導率計２７、２８と、冷却液の各イオン交換器１５ａ〜１５ｅの通過を制御するための複数の弁６１〜６９と、前記温度センサ２９及び電気伝導率計２７、２８により検知された結果に基づいて各弁６１〜６９の開閉を制御するための制御部２５と、を具備し、前記弁は所定の弁６５〜６７、６９の開閉によって複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｅが直列に配置される構造となるように配置され、制御部２５は前記弁６５〜６７、６９の開閉を制御する。
【０１０７】
このようにすれば、各弁を制御して、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを容易に直列構造、または並列構造に切り換えることができる。また、例えば、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを直列構造にすることにより、不純物を含む冷却液を複数のイオン交換器に通過させることができるため、不純物の除去効率を極端に高めることができる。さらに、例えば、複数のイオン交換器１５ａ〜１５ｅを並列構造にすることにより、イオン交換器の低圧損、被処理液の高流量処理を行うことができ、イオン交換器を効率的に使用できるとともに、高寿命化も併せて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態におけるイオン交換システムの全体構成図である。
【図２】第１の実施形態における冷却液の電気伝導率に基づく弁の制御を示すフローチャート図である。
【図３】第１の実施形態における冷却液中のイオン量（不純物量）が多い場合の弁の制御を示すフローチャート図である。
【図４】第１の実施形態における冷却液の温度、及び電気伝導率に基づく弁の制御を示すフローチャート図である。
【図５】第２の実施形態における本実施形態のイオン交換システムの全体構成図である。
【符号の説明】
２  イオン交換システム
１５ａ〜１５ｄ  イオン交換器
２０  弁
２５  制御手段（制御部）
２７、２８  電気伝導率検知手段（電気伝導率計）
２９  温度検出手段（温度センサ）
【図１】
2005050588.tif 000003
【図２】
2005050588.tif 000004
【図３】
2005050588.tif 000005
【図４】
2005050588.tif 000006
【図５】
2005050588.tif 000007