(57)【要約】【課題】ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを提供する。【解決手段】カートリッジハウジング１は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタ１３により被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケース１０を備える。また、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタ２３により被覆されたキャップ２０を備える。そして、ケース１０にキャップ２０が嵌められる。ここで、ケース１０の外周面１１ａから外方へ延びるとともに、先端がケース１０のフィルタ１３側を指向するフランジ１４が形成されている。また、このフランジ１４の先端がキャップ２０に係合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなし、一方の開口部がフィルタにより被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケースと、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタにより被覆されたキャップとを備え、前記ケースに前記キャップが嵌められるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記ケースの外周面から外方へ延びるとともに、先端が前記ケースのフィルタ側を指向する延設部が形成され、この延設部の先端が前記キャップに係合されている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記延設部の先端は前記ケースのフィルタ側ほど先細形状とされている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記ケース及び前記キャップは円筒状をなし、
前記キャップの内周面と前記延設部の外周面との間には間隙が形成されている
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、
前記キャップにはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部が形成され、
前記ケースに対する前記キャップの閉蓋状態で同爪部が前記延設部の先端に係合する
ことを特徴とするイオン交換樹脂用のカートリッジハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂と冷却液とのイオン交換を通じて冷却液に含まれるイオンを除去するイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムでは、発電に伴って発熱する燃料電池を冷却すべく、ポンプにより冷却液（例えば、エチレングリコール）を強制的に循環させるための冷却回路が設けられている。また、燃料電池システムの内部に冷却液を流通させると、冷却回路の管壁内面等との化学反応により冷却液が化学変化することでイオンが生成される。そして、冷却液中のイオン濃度が上昇すると、これに伴って冷却液の電気伝導度が上昇するようになる。その結果、燃料電池によって発生した電流が冷却液を通じて外部に漏れ、ひいては燃料電池の発電効率の低下を招くといった問題が生じる。
【０００３】
そこで、従来、冷却回路中に、粒状（例えば粒径が数百μｍ）のイオン交換樹脂が収容されたイオン交換器を設け、このイオン交換器の内部に冷却液を通過させることで、冷却液に含まれるイオンの除去を図るようにしている。
【０００４】
こうしたイオン交換器としては例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の構成では、筒状のケースの内部には袋体内に樹脂を封入したパックが収納されており、ケースの開口部は蓋により閉塞されている。また、ケースの底部には冷却液をケース内に導入するための導入口が形成されるとともに、蓋にはケース内の冷却液を排出するための排出口が形成されている。ちなみに、導入口及び排出口は共にケースの中心軸線上においてその中心軸線の延長方向を指向するように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７―１２２９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のイオン交換器では、イオン交換樹脂が収納されているパックが冷却液の流れの圧力を受けて変形する。このため、冷却液の流れ方向におけるパックの厚みが小さくなった部位ではイオン交換樹脂と冷却液とが接触する時間が短くなり、その分だけ冷却液に含まれるイオンの除去が行なわれにくくなる。
【０００７】
そこで、こうした不都合を解消すべく、イオン交換樹脂を収納するユニットとして変形しにくいカートリッジを採用することが考えられる。すなわち、カートリッジは、比較的高い剛性を有する樹脂製或いは金属製の筒状のケース及びキャップからなり、ケースの内部にイオン交換樹脂が収容される。
【０００８】
ここで、ケースとキャップとの組み付けが容易であることや、熱溶着時の熱の影響によるイオン交換樹脂の交換基の脱落のおそれがないこと等の理由から、ケースとキャップとを互いに係合させて組み付ける構造を採用することが望ましい。ただし、例えばケースの外周面とキャップの内周面とにそれぞれ、ねじを形成してこれらを互いに螺合させる構造を採用した場合には、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、ケースにキャップを螺合させるに先立ち、ケースのキャップとの当接面に付着しているイオン交換樹脂を純水により流し流し去る作業が必要となるが、こうした作業を行なったとしてもケースのねじにはイオン交換樹脂が残留しやすい。このため、この残留したイオン交換樹脂によってケースとキャップとを好適に螺合して固定することができない。その結果、残留したイオン交換樹脂を除去するといった作業が必要となって作業工程が困難となる問題が生じる。
【０００９】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因して係合不良が生じることを抑制することができるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、筒状をなし、一方の開口部がフィルタにより被覆されるとともに、他方の開口部が開放されたケースと、筒状をなし、一方の開口部が開放されるとともに、他方の開口部がフィルタにより被覆されたキャップとを備え、前記ケースに前記キャップが嵌められるイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記ケースの外周面から外方へ延びるとともに、先端が前記ケースのフィルタ側を指向する延設部が形成され、この延設部の先端が前記キャップに係合されていることをその要旨としている。
【００１１】
同構成によれば、ケースの内部にイオン交換樹脂を収容した後、ケースの開放側の端部をキャップにより閉蓋するに先立ち、ケースの開放側から水を流せば、ケースの開放側の端部や外周面に付着したイオン交換樹脂を延設部の外周面に沿って流し去ることができる。従って、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができるようになる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記延設部の先端は前記ケースのフィルタ側ほど先細形状とされていることをその要旨としている。
【００１３】
イオン交換樹脂を含んだ水は表面張力によって延設部の先端やその内周面に回り込みやすく、同先端にイオン交換樹脂が残留しやすい。このため、こうしたイオン交換樹脂の存在により延設部の先端とキャップとを的確に係合させることができなくなるおそれがある。これに対して上記構成では、延設部の先端がケースのフィルタ側ほど先細形状とされている。すなわち、延設部の先端や内周面に水が付着しにくい構造となっている。このため、延設部の先端にイオン交換樹脂が残留することを抑制することができるようになる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記ケース及び前記キャップは円筒状をなし、前記キャップの内周面と前記延設部の外周面との間には間隙が形成されていることをその要旨としている。
【００１５】
同構成によれば、キャップの内周面と延設部の外周面とはケースとキャップとの係合に関与しないため、これらの間にイオン交換樹脂が残留している場合であっても、このことによってケースとキャップとの係合不良が生じることはない。従って、ケースとキャップとの係合不良が生じることを一層抑制することができるようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングにおいて、前記キャップにはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部が形成され、前記ケースに対する前記キャップの閉蓋状態で同爪部が前記延設部の先端に係合することをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、延設部の先端とキャップとを簡易に係合させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ケースとキャップとの係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因して係合不良が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る一実施形態の冷却回路の概略図。
【図２】同実施形態のカートリッジの正面図。
【図３】同実施形態におけるケースの断面図。
【図４】同実施形態におけるキャップの断面図。
【図５】同実施形態の作用を説明するための説明図。
【図６】本発明の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【図７】本発明の他の変形例についてカートリッジの斜視図。
【図８】同変形例におけるケースの延設部を中心とした断面図。
【図９】他の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【図１０】他の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【図１１】他の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【図１２】他の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【図１３】他の変形例についてケースの延設部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図５を参照して、本発明に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングを具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、燃料電池システムの冷却回路９には上流側から順に、冷却液（例えばエチレングリコール）を吸引して吐出するポンプ８１、燃料電池８２、及び冷却液を熱交換により冷却するための熱交換器８３が設けられている。また、冷却回路９には熱交換器８３を迂回する迂回路９１が設けられており、同迂回路９１の途中には冷却液に含まれるイオンをイオン交換により除去するためのイオン交換樹脂が収容されたカートリッジハウジング１が設けられている。
【００２１】
図２〜図４に示すように、カートリッジハウジング１は粒状（例えば粒径が数百μｍ程度）のイオン交換樹脂３を収容するためのものであり、合成樹脂製のケース１０及びキャップ２０を備えている。尚、カートリッジハウジング１は迂回路９１に着脱可能に接続される。
【００２２】
図３に示すように、円筒状をなすケース本体１１は、その一方の開口部１６が円盤状のフィルタ１３により被覆され、他方の開口部１５は開放されている。尚、フィルタ１３は、網目構造或いは多孔質構造をなすものであり、冷却水の通過を許容する一方、イオン交換樹脂３の通過を阻止する機能を有する。
【００２３】
ケース本体１１の外周面１１ａにおいてその中心軸線Ｃ１方向における中間位置には延設部としてのフランジ１４が外周面１１ａの全周にわたって形成されている。フランジ１４は、上記外周面１１ａからケース本体１１の径方向外側に延びる円環部１４ａと、この円環部１４ａの先端からフィルタ１３側の方向に屈曲して延びる円筒部１４ｂとを有している。
【００２４】
ここで、円筒部１４ｂの先端の内面に傾斜面を形成することにより、同先端は先細形状とされている。
図４に示すように、短円筒状をなすキャップ本体２１は、その一方の開口部２６が開放され、他方の開口部２５は円盤状のフィルタ２３により被覆されている。キャップ本体２１の内径はケース１０の円筒部１４ｂの外径よりも大きくされている。尚、フィルタ２３は、上記フィルタ１３と同様な構造を有している。
【００２５】
キャップ本体２１のフィルタ２３側の端部には同キャップ本体２１の径方向内側に延びて円環状をなす端壁２２が設けられている。尚、端壁２２の内周面に上記フィルタ２３が固設されている。
【００２６】
ここで、キャップ本体２１の開放側の端部には同キャップ本体２１の径方向内側に延びて円環状をなす爪部２４が設けられている。この爪部２４がフランジ１４の先端に係合する。この係合状態においては、図２に示すように、キャップ本体２１の内周面とフランジ１４の円筒部１４ｂの外周面との間には周方向全体に間隙Ｓが形成される。
【００２７】
さて、こうした構成を備えるカートリッジハウジング１の組み付けに際しては、まず、図５に示すように、ケース１０の内部にイオン交換樹脂３を収容し、その後、ケース１０の開放側から純水を流す。このことにより、ケース本体１１の開放側端面１１ｂや外周面１１ａに付着したイオン交換樹脂３が外周面１１ａ及びフランジ１４の外周面に沿って流し落とされる。
【００２８】
次に、図２に示すように、ケース１０の開放側端面１１ｂにキャップ２０の端壁２２の内側端面２２ａが当接するまで、ケース１０の開放側の端部にキャップ２０の開放側の開口部２６を被せるように組み付ける。またこの組み付けにより、爪部２４がフランジ１４に当接する。そして、ケース１０に対してキャップ２０を嵌めていくと、キャップ２０の爪部２４及びケース１０のフランジ１４が共に変形し、次いで図１に示すように、円筒部１４ｂの先端と爪部２４の先端とが係合する。こうしてケース１０とキャップ２０とが組み付けられる。この状態では、ケース１０の中心軸線Ｃ１とキャップの中心軸線Ｃ２とが一致する。
【００２９】
こうしたカートリッジハウジング１を冷却回路９の迂回路９１に接続すれば、カートリッジハウジング１の内部のイオン交換樹脂３に冷却液を通過させることにより同冷却液に含まれるイオンが除去される。
【００３０】
以上説明した本実施形態に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）ケース１０にはその外周面１１ａから外方へ延びるとともに、先端がケース１０のフィルタ１３により被覆された開口部１６側を指向するフランジ１４が形成されている。また、このフランジ１４の先端がキャップ２０に係合されている。こうした構成によれば、ケース１０の内部にイオン交換樹脂３を収容した後、ケース１０の開放側の端部をキャップ２０によって閉蓋するに先立ち、ケース１０の開放側から水を流せば、ケース１０の開放側端面１１ｂや外周面１１ａに付着したイオン交換樹脂３をフランジ１４の外周面に沿って流し去ることができる。従って、ケース１０とキャップ２０との係合部位にイオン交換樹脂が残留することに起因してこれらの係合不良が生じることを抑制することができる。
【００３１】
（２）フランジ１４の先端は先細形状とされている。
イオン交換樹脂３を含んだ水は表面張力によってフランジ１４の先端やその内周面に回り込みやすく、同先端にイオン交換樹脂３が残留しやすい。このため、こうしたイオン交換樹脂３の存在によりフランジ１４の先端とキャップ２０とを的確に係合させることができなくなるおそれがある。
【００３２】
これに対して上記構成では、フランジ１４の先端が先細形状とされている。すなわち、フランジ１４の先端や内周面に水が付着しにくい構造となっている。このため、フランジ１４の先端にイオン交換樹脂３が残留することを抑制することができる。
【００３３】
（３）ケース１０及びキャップ２０は円筒状をなしている。また、キャップ２０の内周面とフランジ１４の外周面との間には間隙Ｓが形成されている。こうした構成によれば、キャップ２０の内周面とフランジ１４の外周面とはケース１０とキャップ２０との係合に関与しないため、これらの間にイオン交換樹脂が残留している場合であっても、このことによってケース１０とキャップ２０との係合不良が生じることはない。従って、ケース１０とキャップ２０との係合不良が生じることを抑制することができる。
【００３４】
（４）キャップ２０にはその開放側の端部から中心方向に延びる爪部２４が形成されている。また、ケース１０に対するキャップ２０の閉蓋状態で爪部２４がフランジ１４の先端に係合する。こうした構成によれば、フランジ１４の先端とキャップ２０とを簡易に係合させることができる。
【００３５】
尚、本発明に係るイオン交換樹脂用のカートリッジハウジングは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００３６】
・上記実施形態では樹脂製のカートリッジハウジング１について例示したが、これを金属製のものとしてもよい。
・上記実施形態において例示したフランジ１４に代えて、図６に示す構成のフランジ１１４を採用してもよい。このフランジ１１４は、ケース本体１１１の外周面１１１ａから下降傾斜する傾斜部１１４ａと、この傾斜部１１４ａの先端からフィルタ側に延びる円筒部１１４ｂとを有している。この場合、傾斜部１１４ａの傾斜方向が純水を流す方向に沿っているため、純水の流速の低下を抑制することができ、イオン交換樹脂３を好適に流し去ることができる。
【００３７】
・上記実施形態において例示したフランジ１４に代えて、図７及び図８に示すフランジ２１４を採用してもよい。このフランジ２１４は、ケース本体２１１の外周面２１１ａから上昇傾斜する傾斜部２１４ａを有している。この傾斜部２１４ａと外周面２１１ａとによって溝部２１７が形成される。また、フランジ２１４の周方向における一箇所或いは複数の箇所には切欠した排出部２１８が設けられている。こうした構成によれば、ケース２１０の開放側から水を流すと、ケース本体２１１の開放側の端部や外周面２１１ａに付着したイオン交換樹脂が水とともに溝部２１７に流し落とされる。そして、溝部２１７内を移動して排出部２１８から外部に排出される。このため、水がフランジ２１４上に残留することが抑制されるようになる。
【００３８】
・上記実施形態ではフランジ１４がケース１０の全周にわたって形成されるものについて例示したが、これを周方向において部分的に形成するようにしてもよい。この場合、ケースの重量増加を抑制することができる。
【００３９】
・延設部の先端の形状は上記実施形態及びその変形例において例示したものに限定されない。他に例えば、図９に示すように、円筒部３１４ｂ（延設部３１４）の先端面３１４ｃの内側が断面四半円弧状とされるものであってもよい。また、図１０に示すように、円筒部４１４ｂ（延設部４１４）の先端面４１４ｃが断面半円弧状をなすものであってもよい。また、図１１に示すように、円筒部５１４ｂ（延設部５１４）の先端面５１４ｃが先細状に傾斜した傾斜面とされたものであってもよい。また、図１２に示すように、円筒部６１４ｂ（延設部６１４）の先端面６１４ｃの内外両面が傾斜した先細状とされたものであってもよい。
【００４０】
・上記実施形態及びその変形例では、延設部の先端がケースのフィルタ側ほど先細形状とされているものについて例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、延設部の先端を先細状としなくともよい。図１３に示すように、延設部７１４の円筒部７１４ｂの先端が径方向に沿った平面状とされたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…カートリッジハウジング、３…イオン交換樹脂、１０，２１０…ケース、１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１…ケース本体、１１ａ，１１１ａ，２１１ａ，３１１ａ，４１１ａ，５１１ａ，６１１ａ，７１１ａ…外周面、１１ｂ…開放側端面、１３，２１３…フィルタ、１４，１１４，２１４…フランジ、１４ａ，３１４ａ，４１４ａ…円環部、１４ｂ，１１４ｂ，２１４ｂ，３１４ｂ，４１４ｂ…円筒部、３１３ｃ，４１４ｃ，５１４ｃ…先端面、１５…開口部、１６…開口部、２０…キャップ、２１…キャップ本体、２２…端壁、２２ａ…内側端面、２３…フィルタ、２４…爪部、２５…開口部、２６…開口部、８１…ポンプ、８２…燃料電池、８３…熱交換器、９…冷却回路、９１…迂回路、１１４ａ，２１４ａ…傾斜部、２１７…溝部、２１８…排出部、３１４，４１４，５１４，６１４，７１４…延設部、３１４ａ，４１４ａ，５１４ａ，６１４ａ，７１４ａ…円環部、３１４ｂ，４１４ｂ，５１４ｂ，６１４ｂ，７１４ｂ…円筒部、３１４ｃ，４１４ｃ，５１４ｃ，６１４ｃ…先端面。
【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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【図１３】
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