(57)【要約】      （修正有）【課題】  燃料電池の冷却液循環系において、構造が簡単で、イオン除去フィルタのカートリッジの交換が容易な冷却装置を提供する。【解決手段】  燃料電池スタック１１とラジエータ１２との間で冷却液を循環させる冷却液循環通路の途中に、冷却液からイオンを除去するカートリッジ式のイオン除去フィルタ１５を設ける。前記イオン除去フィルタは、その容器本体の開口部が、リザーバタンク１４の最高液位Ｈよりも高位置となるように設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックとラジエータとの間に形成された冷却液循環通路に、冷却液からイオンを除去するイオン除去フィルタを設けた冷却装置において、
前記イオン除去フィルタを、交換可能なフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを収容する容器本体と、フィルタカートリッジ交換のための前記容器の開口部を閉塞する蓋部とで構成すると共に、
前記イオン除去フィルタを、その容器本体の開口部が、冷却液循環通路の最高液位部よりも高位置となるように設けたことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項２】
前記冷却液循環通路は、所定量の冷却液を貯溜するリザーバタンクを備え、前記イオン除去フィルタを、その容器本体の開口部が、前記リザーバタンクの最高液位部よりも高位置となるように設けた請求項１に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項３】
前記イオン除去フィルタは、フィルタカートリッジを通過した冷却液の出口部を前記容器本体の上部もしくは蓋部に備えると共に、該出口部を前記リザーバタンクの入口部に接続した請求項２に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項４】
前記リザーバタンクは、イオン除去フィルタからの冷却液が導入される第１の入口部と、ラジエータからの冷却液が導入される第２の入口部とを備え、
イオン除去フィルタから前記第１の入口部に接続する配管を、ラジエータから前記第２の入口部に接続する配管よりも高位置に設けた請求項３に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項５】
前記冷却液循環通路は、リザーバタンクの冷却水を燃料電池スタックに戻す通路部の途中に冷却液を循環させるポンプが介装されると共に、該ポンプの吐出側通路部とリザーバタンクの前記第１の入口部とを接続する分岐通路部の途中に前記イオン除去フィルタを介装した構成を有する請求項４に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却液循環通路は、燃料電池スタックの冷却液をラジエータに供給する通路部と、前記ポンプとリザーバタンクとの間の通路部とを接続するバイパス通路と、燃料電池スタックからの冷却液を前記バイパス通路またはラジエータに分流させる三方弁とを備える請求項５に記載の燃料電池の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池スタックに冷却液を循環させる冷却装置に関し、特にそのイオン除去フィルタの構成上の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の冷却装置として、特許文献１に示されるように、移動体に搭載した燃料電池の冷却水循環通路に、着脱自在なカートリッジ式イオン除去フィルタを設けたものが知られている。
【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】
【０００３】
フィルタカートリッジを交換する際には水が溢れないように冷却水循環通路の水を予め排出しておくか、イオン除去フィルタの前後配管を閉じておく必要があり、交換作業に手間がかかる。
【０００４】
また、カートリッジを交換する際に混入したエアを逃がすためのエア抜き部から冷却水がイオン除去フィルタを通過しないでバイパスしてしまうため、所期のイオン除去性能が得られなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、燃料電池スタックとラジエータとの間で冷却液を循環させる冷却液循環通路の途中に、冷却液からイオンを除去するイオン除去フィルタを設ける。
【０００６】
前記イオン除去フィルタは、交換可能なフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを収容する容器本体と、フィルタカートリッジ交換のための前記容器の開口部を閉塞する蓋部とを備えたものとすると共に、その容器本体の開口部が、例えばリザーバタンク等の冷却液循環通路の最高液位部よりも高位置となるように該フィルタを設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、イオン除去フィルタの容器開口部が冷却液循環通路の最高液位部よりも高位置にあるので、フィルタカートリッジを交換する際に冷却液を排出したり、フィルタ前後の配管を閉じたりするまでもなく、容器に冷却液が入ったままフィルタカートリッジ交換が行え、作業が容易になる。
【０００８】
また、本発明のイオン除去フィルタにおいて、フィルタカートリッジを通過した冷却液の出口部を前記容器本体の上部もしくは蓋部に設け、該出口部を前記リザーバタンクの入口部に接続した構成とすることにより、エア抜きをフィルタに設置しなくてもエアが大気開放されているリザーバータンクに流れることから、フィルタにエアがたまることがない。すなわち当該構成によりイオン交換性能が低下するおそれを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に本発明を適用した燃料電池システムの構成例を示す。１１は燃料電池スタック、１２はラジエータ、１３は電動ポンプ、１４はリザーバタンク、１５はイオン除去フィルタ、１６は電動冷却ファン、１７は三方弁、１８は熱交換器、２０は燃料電池スタック１１とラジエータ１２との間に純水またはエチレングリコールなどに代表されるグリコール系の不凍液を冷却液として循環させる冷却液循環通路である。
【００１０】
冷却液循環通路２０は、主に燃料電池スタック１１の冷却液をラジエータ１２の導入する通路部２０ａと、ラジエータ１２の冷却液を燃料電池スタック１１に戻す通路部２０ｂとからなり、前記ラジエータ１２からの戻り側の通路２０ｂの途中にリザーバタンク１４が介装され、さらにその下流側に電動ポンプ１３が介装されている。
【００１１】
前記第１の通路部２０ａの途中部分は、途中に前記熱交換器１８が介装されたバイパス通路２０ｃを介して、前記リザーバタンク１４と電動ポンプ１３との間の部分にて通路部２０ｂに連通している。前記三方弁１７は、燃料電池スタック１１からの冷却液を前記バイパス通路２０ｃまたはラジエータ１２へと分流させる。前記三方弁１７は、図示しないコントローラにより、冷却液を冷却負荷が高いときには主にラジエータ１２に流し、冷却負荷が低いときには主にバイパス通路２０ｃに流すように制御される。
【００１２】
前記第２の通路部２０ｂには、電動ポンプ１３の吐出側通路部とリザーバタンク１４とを接続する分岐通路部２０ｄを備え、この分岐通路部２０ｄの途中に前記イオン除去フィルタ１５が介装されている。このため、リザーバタンク１４には、イオン除去フィルタ１５からの冷却液が導入される第１の入口部１４ａと、ラジエータ１２からの冷却液が導入される第２の入口部１４ｂとが備えられている。
【００１３】
前記構成において、電動ポンプ１３の作動に伴い、冷却負荷が高いときは燃料電池スタック１１の冷却液は通路部２０ａを経てラジエータ１２へと流れ、さらに通路部２０ｂを介してリザーバタンク１４へと流れ、電動ポンプ１３を経て燃料電池スタック１１へと循環する。冷却負荷が低いときは、燃料電池スタック１１の冷却液はバイパス通路部２０ｃおよび熱交換器１８へと流れ、ラジエータ１２およびリザーバタンク１４を迂回して電動ポンプ１３に流れ、燃料電池スタック１１へと戻される。何れの場合も、電動ポンプ１３から吐出された冷却液の一部は分岐通路部２０ｄおよびイオン除去フィルタ１５を介してリザーバタンク１４へと流れるので、燃料電池スタック１１の冷却要求にかかわらずイオン除去フィルタ１５でのイオン除去作用が確保される。
【００１４】
図２に前記イオン除去フィルタ１５の具体的構成例を示す。２６は容器本体、２７は蓋部、２８はフィルタカートリッジである。フィルタカートリッジ２８は円筒状をしており、冷却液はその下端の入口部から入り、上端の出口部から出るまでの間に導電性イオンが除去され、燃料電池スタックの冷却に適した導電率に管理される。フィルタカートリッジ２８には内部に筒状のイオン交換樹脂２８ａが封入されており、このイオン交換樹脂２８ａはスプリング２８ｂによりカートリッジ底部に一定圧で押圧する態様で収容されている。これは、イオン交換樹脂２８ａが冷却液を含んで膨張したり変形したりした場合でも冷却液の流通およびイオン交換の機能を確保できるようするためである。
【００１５】
イオン除去フィルタ１５の容器本体２６は有底筒状をしており、その底部に前記フィルタカートリッジ２８の冷却液入口部と連結する冷却液入口管２６ａが設けられている。容器本体２６の上部はフィルタカートリッジ２８を交換するための開口部２６ｂとなっており、該開口部２６ｂはボルト等により容器本体２６に締め付けられる蓋部２７によって密閉される。この蓋部２７には、フィルタカートリッジ２８の冷却液出口部と連結する冷却液出口管２６ｃが設けられている。前記冷却液入口管２６ａは、電動ポンプ１３の吐出側にて冷却液循環通路の通路部２０ｂに接続され、冷却液出口管２６ｃはリザーバタンク１４の第１の入口部１４ａに接続される。前記出口管２６ｃは蓋部２７ではなく容器本体２６の開口部２６ｂの付近に設けた構成とすることもできる。
【００１６】
図３に、前記イオン除去フィルタ１５とリザーバタンク１４との位置関係を示す。リザーバ-タンク１４は、一般にその内部に貯溜した冷却液の液面が冷却液循環系の最高液位よりも高位置となるように取り付けられ、その注入液面高さ上限Ｈから上のタンクの容量は、冷却液が高温になり膨張する分を考慮して決定されている。また液面高さ下限Ｌは電動ポンプ１３を駆動したとき、リザーバタンク１４底部からポンプ１３へとに冷却液が流れてゆく際、ポンプ１３からの負圧によりエアを吸い込まない程度の必要な液面高さから決定されている。
【００１７】
イオン除去フィルタ１５は、このリザーバータンク１４の液面上限Ｈよりも高い位置にカートリッジ交換用の開口部２６ｂが位置するように取り付け位置が設定されている。これにより、フィルタ交換時に蓋部２７を開けても、冷却水が開口部２６ｂから溢れてくることがなく、容器本体２６内のフィルタカートリッジ２８を取り出してこれを新品に交換することができる。このときカートリッジ２８は液面の中に沈めるようにセットする。カートリッジ２８を交換し、蓋部２７を容器本体２６に締め付けた状態で電動ポンプ１３を駆動すると、ポンプ１３の吐出圧によってイオン除去フィルタ１５内の液面が上昇し、その冷却液出口管２６ｃを通ってリザーバータンク１４へと冷却液が流れ込む。またラジエータ１２からもポンプ吐出圧によって冷却液がリザーバータンク１４に流れ込む。
【００１８】
リザーバータンク１４に流れ込むラジエータ１２からの通路部とイオン除去フィルタ１５からの通路部は、注入時の液面高さからポンプ駆動で吐出可能なポンプの揚程からその高さの設定は限定される。この実施形態では、その限定された高さの範囲で、ラジエータ１２とリザーバタンク１４の第１２の入口部１４ｂとを連通する通路部２０ｅに対して、イオン除去フィルタ１５とリザーバタンク１４の第１の入口部１４ａとを連通する通路部２０ｆの高さの方を高くしてある。これによって、燃料電池システムの運転終了直後など冷却液の体積膨張などでリザーバータンク１４の液面が高い状態においても、イオン除去フィルタ１５のカートリッジ交換時に、ラジエータ１２の冷却液がイオン除去フィルタ１５の側に逆流し、イオン除去フィルタ１５の蓋部２７を開けた瞬間に冷却液が漏れてしまうような不都合を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した燃料電池システムの一実施形態の概略構成図。
【図２】前記燃料電池システムに適用されるイオン除去フィルタの実施形態の縦断面図。
【図３】実施形態におけるイオン除去フィルタとリザーバタンクとの位置関係を示した説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１１    燃料電池スタック
１２    ラジエータ
１３    電動ポンプ
１４    リザーバタンク
１４ａ  リザーバタンクの第１の入口部
１４ｂ  リザーバタンクの第２の入口部
１５    イオン除去フィルタ
１６    イオン除去フィルタの容器本体
１７    三方弁
２０    冷却液の循環通路
２０ｃ  バイパス通路部
２０ｄ  分岐通路部
２６    イオン除去フィルタの容器本体
２７    イオン除去フィルタの蓋部
２８    イオン除去フィルタのフィルタカートリッジ
【図１】
2005149842.tif 000003
【図２】
2005149842.tif 000004
【図３】
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