(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池とラジエータとの間で冷却水を循環させる循環経路と、この循環経路から分岐して前記燃料電池を迂回して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記冷却水中のイオンを吸着するために前記バイパス経路中に設けられたイオン交換器と、前記循環経路に設けられた冷却水循環手段とを有する冷却装置において、
この冷却装置は、循環経路中に冷却水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサを有しており、前記冷却水の循環開始からの前記電気伝導度の低下速度より前記イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂の使用率を算出することを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項２】
前記循環経路中に、前記冷却水の水温を測定する温度センサが設けられており、前記水温により前記電気伝導度を補正して前記使用率を求めることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項３】
前記バイパス経路中に、前記冷却水の前記イオン交換器への流量を測定する流量センサが設けられており、前記流量により前記電気伝導度を補正して前記使用率を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項４】
前記バイパス経路に前記冷却水の前記イオン交換器への流量を調節する流量調節手段を有し、前記流量調節手段を制御して、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値より低いときに前記イオン交換器に対する流量を少なくし、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値以上のときに前記イオン交換器に対する流量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項５】
燃料電池とラジエータとの間で冷却水を循環させる循環経路と、この循環経路に設けられた冷却水循環手段と、前記循環経路から分岐して前記燃料電池を迂回して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記冷却水中のイオンを吸着するために前記バイパス経路中に設けられたイオン交換器とを有する冷却装置において、
前記冷却装置は、
前記イオン交換器の出口及び入口に冷却水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサと、
前記バイパス経路に前記冷却水の前記イオン交換器への流量を調節する流量調節手段と、を有し、
前記電気伝導度センサにより測定された、前記入口と前記出口における冷却水の電気伝導度の比率に基づいて、前記イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂の使用率を算出し、
前記流量調節手段を制御して、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値より低いときに前記イオン交換器に対する流量を少なくし、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値以上のときに前記イオン交換器に対する流量を大きくすることを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電システムにおける冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、燃料電池を冷却水により冷却する冷却装置においては、冷却水を介した液絡現象を防止するために、冷却水に高度の電気的絶縁性が要求される。
そのため、イオン交換樹脂が収納されたイオン交換器を冷却経路内に設け、冷却経路を循環する冷却水の内一定割合の冷却水をイオン交換器に循環させ、冷却水中のイオンをイオン交換樹脂に吸着させることによって、冷却水の電気的絶縁性を維持している。
【０００３】
イオン交換樹脂は、冷却水中のイオンを吸着することにより、徐々にイオン吸着能力を失っていく。イオン交換樹脂のイオン吸着能力が極度に低下すると、もはや冷却水中のイオンを充分に吸着することができなくなり、冷却水の電気的絶縁性が保たれなくなり、液絡現象が発生する危険性が高まっていく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、イオン交換器に収納されたイオン交換樹脂の使用率を的確に把握することができる燃料電池の冷却装置を提供することを課題とする。
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために次のように構成した。
請求項５に記載の発明は、燃料電池とラジエータとの間で冷却水を循環させる循環経路と、この循環経路に設けられた冷却水循環手段と、前記循環経路から分岐して前記燃料電池を迂回して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記冷却水中のイオンを吸着するために前記バイパス経路中に設けられたイオン交換器とを有する冷却装置において、この冷却装置は、前記イオン交換器の出口及び入口に冷却水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサと、前記バイパス経路に前記冷却水の前記イオン交換器への流量を調節する流量調節手段と、を有し、前記電気伝導度センサにより測定された、前記入口と前記出口における冷却水の電気伝導度の比率に基づいて、前記イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂の使用率を算出し、前記流量調節手段を制御して、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値より低いときに前記イオン交換器に対する流量を少なくし、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値以上のときに前記イオン交換器に対する流量を大きくすることを特徴とする。
【０００６】
請求項５に記載の発明によれば、燃料電池を冷却するための冷却水を循環させる循環経路に、燃料電池を迂回するバイパス経路を設け、このバイパス経路中に、冷却水中のイオンを吸着するためのイオン交換器が設けてある。これにより、ポンプ等の冷却水循環手段により循環経路に冷却水を循環すると、その一部はバイパス経路中のイオン交換器に流通し、イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂により、イオンが吸着されて取り除かれるので、冷却水中のイオンは常に低濃度に保たれ、冷却水の電気的絶縁性が保たれる。
さらに請求項５に記載の発明によれば、バイパス経路に流量制御弁等の流量調節手段を設け、イオン交換樹脂の使用率に基づき、この流量調節手段を調節することで、イオン交換器への冷却水の流量を調節する。これにより、イオン交換樹脂の使用率が小さいときには、イオン交換器に対する冷却水の流量を小さくし、イオン交換樹脂の使用率が大きいときには、イオン交換器に対する冷却水の流量を大きくすることで、イオン交換樹脂の使用率によらず、冷却水中の絶縁性能を維持することが可能となる。
【０００７】
イオン交換樹脂は、冷却水中のイオンを吸着することで使用され、その能力を徐々に失っていく。本発明では、イオン交換器の冷却水の入口と出口に冷却水の電気伝導度を測定するための電気伝導度センサを設け、入口における冷却水の電気伝導度に対して、出口における冷却水の電気伝導度の比率を取ることで、イオン交換樹脂の使用率を算出する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、燃料電池とラジエータとの間で冷却水を循環させる循環経路と、この循環経路から分岐して前記燃料電池を迂回して前記循環経路に合流するバイパス経路と、前記冷却水中のイオンを吸着するために前記バイパス経路中に設けられたイオン交換器と、前記循環経路に設けられた冷却水循環手段とを有する冷却装置において、この冷却装置は、循環経路中に冷却水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサを有しており、前記冷却水の循環開始からの前記電気伝導度の低下速度より前記イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂の使用率を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、燃料電池を冷却するための冷却水を循環させる循環経路に、燃料電池を迂回するバイバス路を設け、このバイパス経路中に、冷却水中のイオンを吸着するためのイオン交換器が設けてある。これにより、ポンプ等の冷却水循環手段により循環経路に冷却水を循環すると、その一部はバイパス経路中のイオン交換器に流通し、イオン交換器中に収納されたイオン交換樹脂により、イオンが吸着されて取り除かれるので、冷却水中のイオンは常に低濃度に保たれ、冷却水の電気的絶縁性が保たれる。
【００１０】
本発明の冷却装置においては、循環経路中に冷却水の電気伝導度を測定するための電気伝導度センサを有している。燃料電池の始動等により循環経路において冷却水の循環が開始されると、冷却水の一部がイオン交換器を流通するので、冷却水中からイオンが除去され冷却水の電気伝導度が低下していく。
【００１１】
この電気伝導度の低下速度は、イオン交換樹脂の使用率に大きく依存しており、イオン交換樹脂の使用率が小さい程（残能力が大きい程）低下速度が大きく、イオン交換樹脂の使用率が大きい程（残能力が小さい程）低下速度が小さくなる。
【００１２】
このことより、循環開始からの冷却水の電気伝導度の低下速度よりイオン交換樹脂の使用率を正確に把握することが可能となる。
また、この場合、循環経路中に必要とされる電気伝導度センサは１個でよいので、請求項１に記載の発明に比べ、電気伝導度センサの設置コストを低減することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記循環経路中に、前記冷却水の水温を測定する温度センサが設けられており、前記水温により前記電気伝導度を補正して前記使用率を求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、循環経路中に冷却水の水温を測定する温度センサを設けたので、冷却水の水温を正確に把握することが可能となる。冷却水の電気伝導度は、水温によっても変化し、例え同濃度のイオンを含んでいたとしても水温が低ければ電気伝導度は小さくなり、水温が高ければ電気伝導度は大きくなる。本発明の冷却装置においては、冷却水の水温により電気伝導度を補正した上でイオン交換樹脂の使用率を求めるので、より正確な使用率を得ることが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記バイパス経路中に、前記冷却水の前記イオン交換器への流量を測定する流量センサが設けられており、前記流量により前記電気伝導度を補正して前記使用率を求めることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、バイパス経路中に、イオン交換器への冷却水の流量を測定する流量センサを設けたので、イオン交換器を流通する冷却水の流量を正確に把握することが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明のように、イオン交換器の入口及び出口に電気伝導度センサを設ける場合であっても、請求項１に記載の発明のように、電気伝導度の低下速度を評価する場合であっても、冷却水の電気伝導度はイオン交換器に対する冷却水の流量にも依存していることは明らかである。
【００１８】
本発明の冷却装置においては、バイパス経路中に設けた流量センサにより、イオン交換器への冷却水の流量を把握し、この流量により電気伝導度を補正してイオン交換樹脂の使用率を求めるので、より正確な使用率を得ることが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記バイパス経路に前記冷却水の前記イオン交換器への流量を調節する流量調節手段を有し、前記流量調節手段を制御して、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値より低いときに前記イオン交換器に対する流量を少なくし、前記イオン交換樹脂の使用率が所定値以上のときに前記イオン交換器に対する流量を大きくすることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、バイパス経路に流量制御弁等の流量調節手段を設け、イオン交換樹脂の使用率に基づき、この流量調節手段を調節することで、イオン交換器への冷却水の流量を調節する。これにより、イオン交換樹脂の使用率が小さいときには、イオン交換器に対する冷却水の流量を小さくし、イオン交換樹脂の使用率が大きいときには、イオン交換器に対する冷却水の流量を大きくすることで、イオン交換樹脂の使用率によらず、冷却水中の絶縁性能を維持することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の冷却装置の第１実施形態を示すブロック図であり、図２は、第１実施形態で用いるマップであり、図３は第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【００２４】
第１実施形態の冷却装置は、燃料電池２０とラジエータ３０との間に冷却水を循環する、閉じた経路である循環経路１と、この循環経路１の経路内に設けられ、冷却水を所定流量で循環させるためのポンプ２を有している。
【００２５】
この循環経路１には、燃料電池２０の上流に分岐点９が存在する。循環経路１は分岐点９において分岐し、燃料電池２０を迂回して、燃料電池２０とポンプ２との間に存在する合流点１０において、循環経路１に再び合流する。この分岐点９と合流点１０との間の燃料電池を迂回する経路をバイパス経路３と称する。
【００２６】
このバイパス経路３中には、冷却水中のイオンを吸着するためのイオン交換器４と、イオン交換器４の上流（入口側）と下流（出口側）とにそれぞれ設けられた第１電気伝導度センサ５ａ及び第２電気伝導度センサ５ｂと、イオン交換器４へ流れる冷却水の流量を測定する流量センサ６と、イオン交換器４へ流れる冷却水の水温を測定するための温度センサ７が存在している。
【００２７】
また、第１実施形態の冷却装置は、第１及び第２電気伝導度センサ５ａ，５ｂにより測定された冷却水の電気伝導度、冷却水の水温及び流量を元にして、イオン交換器４に収納されたイオン交換樹脂の使用率を評価するための制御装置８を有している。この制御装置８は、イオン交換樹脂の使用率が所定値（例えば８０％）を超えた場合には、イオン交換器４の交換又はイオン交換樹脂の再生を促すための報知をユーザに対して行う機能も有している。
ここで、イオン交換樹脂の使用率とは、イオンを吸着することにより吸着能力を失ったイオン交換樹脂の比率を示し、イオン交換樹脂が新品の時には０％であり、イオンの吸着に伴い増加していく。例えば、使用率が８０％とは、イオンの吸着により８０％のイオン交換樹脂が能力を失い、イオン交換樹脂の残能力が２０％であることを示す。
【００２８】
本実施の形態においては、冷却水は、ポンプ２により循環力を与えられ、ラジエータ３０を流通する過程で所定温度まで冷却され、分岐点９において、一部はバイパス経路３に残部は燃料電池２０へと流通する。バイパス経路３に流通した冷却水は、温度センサ７により水温が測定され、流量センサ６により流量が測定され、第１電気伝導度センサ５ａにより電気伝導度が測定された後に、イオン交換器４へと流通する。
【００２９】
イオン交換器４中には、イオン交換樹脂が収納されており、冷却水は、イオン交換樹脂と接触することで、含有していたイオンが取り除かれた上でイオン交換器４から放出される。イオン交換器４から放出された冷却水は、第２電気伝導度センサ５ｂにより電気伝導度が測定され、合流点１０において、循環経路１と合流し、再びポンプ２により循環力を与えられ循環経路１中を循環する。
【００３０】
続いて、制御装置８中で行われる、イオン交換樹脂の使用率の評価について詳述する。
本実施の形態においては、イオン交換器４の入口と出口に設けられた第１及び第２電気伝導度センサ５ａ，５ｂにより、イオン交換器４を通過した前後における冷却水の電気伝導度を測定する。第１電気伝導度センサ５ａ（入口）より得られた電気伝導度に対する第２電気伝導度センサ５ｂ（出口）より得られた電気伝導度の比率（電気伝導度（出口）／電気伝導度（入口））は、イオン交換樹脂の使用率に密接に関係している。尚、この比率（電気伝導度（出口）／電気伝導度（入口））を「電気伝導度比率」と称することとする。
【００３１】
電気伝導度比率は０〜１の値を取る数値であり、この値が小さい程、イオン交換樹脂のイオン吸着能力が高いこと、つまり、イオン交換樹脂の使用率が小さいことを示す。逆に、この値が大きい程、イオン交換樹脂のイオン吸着能力が低いこと、つまり、イオン交換樹脂の使用率が大きいことを示す。
【００３２】
この関係を利用して、制御装置８が内部に記憶するマップ（図２）を参照することにより、電気伝導度比率より、イオン交換樹脂の使用率を求めることが可能となる。
【００３３】
このマップの一例を図２に示した。マップの縦軸は、電気伝導度比率であり、横軸は、イオン交換樹脂の使用率（％）を表している。図２においては、３本のグラフが描かれているが、これは、イオン交換器４に対する冷却水の流量の大小に対応したものである。つまり、電気伝導度比率は、イオン交換器４に対する冷却水の流量によっても変化し、イオン交換樹脂の使用率が同一であっても、冷却水の流量が多いと、イオン交換樹脂と冷却水との接触時間が短くなるので、充分にイオンの吸着ができなくなり、電気伝導度比率は増加する。このようにイオン交換器４に対する冷却水の流量が異なった場合であってもイオン交換樹脂の正確な使用率を求めるために、マップ（図２）は、流量によって異なるグラフを有している。
【００３４】
また、冷却水の電気伝導度は、冷却水の水温によっても変化するために、通常の場合、電気伝導度に対して温度補正係数を乗じる温度補正が必要となる。しかし、本実施の形態の場合には、第１及び第２電気伝導度センサ５ａ，５ｂから得られる電気伝導度の比率を算出するため、温度補正係数は、分母と分子とで相殺されるので、電気伝導度の温度補正は必要ない。
【００３５】
続いて、図３により、本実施の形態の冷却装置の制御フローについて説明する。
まず、Ｓ１１において、温度センサ７により冷却水の水温が、第１及び第２の電気伝導度センサ５ａ，５ｂにより、冷却水の電気伝導度（入口）及び電気伝導度（出口）が、流量センサ６によりイオン交換器４に流通する冷却水の流量がそれぞれ読み込まれる。
【００３６】
続いて、Ｓ１２において、冷却水の水温により電気伝導度（入口）及び電気伝導度（出口）がそれぞれ補正される。
続いて、Ｓ１３において、電気伝導率比率（電気伝導度（出口）／電気伝導度（入口））が算出される。
【００３７】
続いて、Ｓ１４において、マップ（図２）が参照され、イオン交換樹脂の使用率が求められる。
【００３８】
最後に、Ｓ１５において、イオン交換樹脂の使用率が所定値以下であるかどうかが判断され、所定値を超えている場合（Ｎ）には、制御装置８は、ユーザに対して「イオン交換樹脂の使用率が所定値を超えた」旨の報知を行う（Ｓ１６）。それ以外の場合（Ｙ）には、処理はＳ１１に戻る。
【００３９】
尚、第１実施形態の冷却装置においては、イオン交換器４に対する冷却水の流量をバイパス経路３に設けた流量センサ６により測定しているが、イオン交換器４に対する冷却水の流量は、冷却水循環手段であるポンプ２に対する出力、つまり循環経路１における冷却水の循環流量から、マップ等を用いて推定することも可能である。このようにすることにより、流量センサ６を用いる必要がなくなり、冷却装置の構成がより単純なものとなる。
【００４０】
続いて、図４〜図７を参照して、本発明の冷却装置の第２実施形態について説明する。尚、図４について図１と同様の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態の冷却装置は、電気伝導度センサ５が、１個である以外は第１の実施形態と同様の構成を有する。
【００４１】
つまり、図４を参照すると、第２実施形態の冷却装置は、燃料電池２０とラジエータ３０との間に冷却水を循環する、閉じた経路である循環経路１と、この循環経路１の経路内に設けられ、冷却水を所定流量で循環させるためのポンプ２を有している。
【００４２】
この循環経路１中には、冷却水の電気伝導度を測定するための電気伝導度センサ５と、冷却水の水温を測定するための温度センサ７とが設けられている。
【００４３】
また、循環経路１には、燃料電池２０の上流に分岐点９が存在する。循環経路１は分岐点９において分岐し、燃料電池２０を迂回して、燃料電池２０とポンプ２との間に存在する合流点１０において、循環経路１に再び合流する。この分岐点９と合流点１０との間の燃料電池を迂回する経路をバイパス経路３と称する。
【００４４】
このバイパス経路３中には、冷却水中のイオンを吸着するためのイオン交換器４と、イオン交換器４へ流れる冷却水の流量を測定する流量センサ６が存在している。
【００４５】
また、第２実施形態の冷却装置は、電気伝導度センサ５により測定された冷却水の電気伝導度、冷却水の水温及び流量を元にして、イオン交換器４に収納されたイオン交換樹脂の使用率を評価するための制御装置８を有している。この制御装置８は、イオン交換樹脂の使用率が所定値（例えば８０％）を超えた場合には、イオン交換器４の交換又はイオン交換樹脂の再生を促すための報知をユーザに対して行う機能も有している。
【００４６】
続いて、制御装置８で行われる、イオン交換樹脂の使用率の評価について詳述する。
本実施の形態においては、電気伝導度センサ５が一個しか存在していないため、イオン交換樹脂の使用率の評価にあたって、第１実施形態とは異なる測定方法を採用している。
【００４７】
その測定方法とは、冷却水の循環を開始してからの電気伝導度の低下速度の大小より、イオン交換樹脂の使用率を評価するというものである。
【００４８】
燃料電池システムが停止している間には、循環経路１を構成する部材よりイオンが徐々に冷却水に溶け出し、冷却水の電気伝導度は増加する。燃料電池システムが稼動すると、冷却水が循環経路１を循環し始め、イオン交換器４によりイオンが吸着されるので、冷却水の電気伝導度は徐々に低下していく。
【００４９】
ところで、イオン交換樹脂の使用率により、冷却水の電気伝導度の低下速度は、異なってくる。つまり、イオン交換樹脂の使用率が高い場合、イオン交換樹脂のイオン吸着能力は小さくなっているので、冷却水の電気伝導度の低下速度は小さくなる。逆に、イオン交換樹脂の使用率が低い場合、イオン交換樹脂のイオン吸着能力は大きいので、冷却水の電気伝導度の低下速度は大きくなる。
【００５０】
このことを利用して、冷却水の循環開始からの電気伝導度の低下速度よりイオン交換樹脂の利用率を求めることができる。
冷却水の電気伝導度の低下速度からイオン交換樹脂の使用率を求める方法には、大きく分けて、（１）マップを用いる方法、（２）繰り返し計算による方法、の２種類が存在する。以下、それぞれの方法について説明する。
【００５１】
（１）マップを用いる方法
この方法においては、循環開始直後の冷却水の電気伝導度と、循環開始後所定時間経過後の冷却水の電気伝導度とから、電気伝導度の低下速度を算出し、この電気伝導度低下速度を図５に示すようなマップに当てはめることで、イオン交換樹脂の使用率を求める。尚、このマップ（図５）は、制御装置８中に予め記憶されている。
【００５２】
図５は、縦軸が、冷却水の電気伝導度低下速度を示し、横軸が、イオン交換樹脂の使用率（％）を示している。マップには３本のグラフが描かれているが、これは、イオン交換器４に対する冷却水の流量の違いに対応するものである。
【００５３】
また、前記したように、冷却水の電気伝導度は、冷却水の水温によっても変化するので、イオン交換樹脂の使用率をより正確に求めるためには、冷却水の電気伝導度を温度補正することが望ましい。より具体的には、冷却水の水温から一義的に決定される温度補正係数を電気伝導度に乗ずることにより温度補正を行う。
【００５４】
続いて図６を参照して、この方法の制御フローについて説明する。
先ず、燃料電池システムが稼動開始直後の冷却水の電気伝導度、冷却水水温、イオン交換器４への冷却水の流量を測定し、制御装置８中に記憶する（Ｓ２１）。
【００５５】
続いて、燃料電池システムの稼動開始から所定時間後において、冷却水の電気伝導度、冷却水水温、イオン交換器４への冷却水の流量を測定し、制御装置８中に記憶する（Ｓ２２）。
続いて、Ｓ２１及びＳ２２で得られたイオン交換器４への冷却水の流量より、所定時間中における冷却水の平均流量を求める（Ｓ２３）。
続いて、Ｓ２１及びＳ２２で得られた冷却水の水温により、電気伝導度の補正を行う（Ｓ２４）。
【００５６】
続いて、温度補正された冷却水の電気伝導度から、所定時間中における電気伝導度の低下速度を求める（Ｓ２５）。
続いて、Ｓ２３で求められた冷却水の平均流量及びＳ２５で求められた電気伝導度の低下速度をマップ（図５）に当てはめることにより、イオン交換樹脂の使用率を算出する（Ｓ２６）。
【００５７】
最後に、イオン交換樹脂の使用率が所定値以下であるかどうかが判断され（Ｓ２７）、所定値を超えている場合（Ｎ）には、制御装置８は、ユーザに対して「イオン交換樹脂の使用率が所定値を超えた」旨の報知を行い（Ｓ２８）、処理は終了する。
【００５８】
（２）繰り返し計算による方法
この方法は、イオン交換器４への冷却水の流量とイオン交換樹脂の使用率とが予め知れていれば、循環開始直後の冷却水の電気伝導度を初期値として、所定時間後の冷却水の電気伝導度を計算により求めることができることを利用するものである。
【００５９】
つまり、イオン交換樹脂の使用率と冷却水のイオン交換器４への流量が知れていれば、イオン交換器４を通過した前後における冷却水の電気伝導度の低下率が一義的に定まるので、所定時間内にイオン交換器４に流通した冷却水の総流通量より、所定時間後における冷却水の電気伝導度を求めることが可能となる。
【００６０】
このことを利用して、イオン交換器４に対する冷却水の流量として実測値を与え、循環開始直後の冷却水の電気伝導度を初期値として与え、イオン交換樹脂の使用率を変数として徐々に変化させながら、所定時間後における冷却水の電気伝導度を計算する。すると、所定時間後の電気伝導度の計算値は、変数であるイオン交換樹脂の使用率がある値となったところで、実測された所定時間後の電気伝導率と一致するが、この際に変数として計算に用いられたイオン交換樹脂の使用率を実際のイオン交換樹脂の使用率とする。
なお、この方法においても、前記したように、冷却水の電気伝導度を温度補正することが望ましい。
【００６１】
続いて、図７を参照して、この方法の制御フローについて説明する。
Ｓ３１〜Ｓ３４までのフローは図６におけるＳ２１〜Ｓ２４までと同一であるのでその説明を省略する。
【００６２】
Ｓ３５において、所定時間後における冷却水の電気伝導度を計算するために、イオン交換樹脂仮定使用率を０（％）と設定する。
続いて、Ｓ３６において、Ｓ３３から求められた、所定時間内におけるイオン交換器４に対する冷却水の平均流量、Ｓ３１で求められた冷却水の燃料電池システム稼動直後における電気伝導度の初期値、及び、Ｓ３５により仮定されたイオン交換樹脂仮定使用率に基づいて、システム稼動から所定時間後における冷却水の電気伝導度を算出する。
【００６３】
続いて、Ｓ３７において、Ｓ３６で算出された電気伝導度（計算値）とＳ３２で求められたシステム稼動から所定時間後における冷却水の電気伝導度（実測値）とを比較する。Ｓ３７において、電気伝導度（計算値）≠電気伝導度（実測値）の場合（Ｎ）には、イオン交換樹脂仮定使用率を定数Ａだけ増加して（Ｓ３８）、処理は、Ｓ３６に戻り、再び電気伝導度（計算値）の算出が行われる。
【００６４】
それに対し、Ｓ３７において、電気伝導度（計算値）＝電気伝導度（実測値）となった場合（Ｙ）には、処理はＳ３９に移行し、Ｓ３９において、イオン交換樹脂使用率が、Ｓ３６において計算に用いられたイオン交換樹脂仮定使用率と等しいとされる。
【００６５】
続いて、Ｓ４０において、イオン交換樹脂使用率が所定値を超えているかどうかが判断され、所定値を超えている場合（Ｎ）には、Ｓ４１において、制御装置８は、ユーザに対して「イオン交換樹脂の使用率が所定値を超えた」旨の報知を行い、処理は終了する。
【００６６】
以上、本発明の冷却装置の第２実施形態について説明したが、第２実施形態においては、電気伝導度センサ５を一個しか必要としないので、第１実施形態に比較して、電気伝導度センサの設置コストを低減することが可能となる。
【００６７】
また、第２実施形態の冷却装置においては、イオン交換器４に対する冷却水の流量をバイパス経路３に設けた流量センサ６により測定しているが、イオン交換器４に対する冷却水の流量は、冷却水循環手段であるポンプ２に対する出力、つまり循環経路１における冷却水の循環流量から、マップ等を用いて推定することも可能である。このようにすることにより、流量センサ６を用いる必要がなくなり、冷却装置の構成がより単純なものとなる。
【００６８】
続いて、図８を用いて本発明の冷却装置の第３実施形態について説明する。尚、図８において図４と同様の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
第３実施形態の冷却装置は、バイパス経路３中に流量制御弁１１が設けられている以外は、第２実施形態（図４）と同様である。
【００６９】
つまり、図８を参照すると、第２実施形態の冷却装置は、燃料電池２０とラジエータ３０との間に冷却水を循環する、閉じた経路である循環経路１と、この循環経路１の経路内に設けられ、冷却水を所定流量で循環させるためのポンプ２を有している。
【００７０】
この循環経路１中には、冷却水の電気伝導度を測定するための電気伝導度センサ５と、冷却水の水温を測定するための温度センサ７とが設けられている。
また、循環経路１には、燃料電池２０の上流に分岐点９が存在する。循環経路１は分岐点９において分岐し、燃料電池２０を迂回して、燃料電池２０とポンプ２との間に存在する合流点１０において、循環経路１に再び合流する。この分岐点９と合流点１０との間の燃料電池を迂回する経路をバイパス経路３と称する。
【００７１】
このバイパス経路３中には、冷却水中のイオンを吸着するためのイオン交換器４と、イオン交換器４へ流れる冷却水の流量を測定する流量センサ６と、イオン交換器４に流れる冷却水の流量を調整する流量制御弁１１とが存在している。
【００７２】
また、第３実施形態の冷却装置は、電気伝導度センサ５により測定された冷却水の電気伝導度、冷却水の水温及び流量を元にして、イオン交換器４に収納されたイオン交換樹脂の使用率を評価するための制御装置８を有している。この制御装置８は、イオン交換樹脂の使用率が所定値（例えば８０％）を超えた場合には、イオン交換器４の交換又はイオン交換樹脂の再生を促すための報知をユーザに対して行う機能、及び、イオン交換樹脂の使用率により、流量制御弁１１の開度を調整し、イオン交換器４に対する冷却水の流量を調整する機能を有している。
【００７３】
本実施の形態においては、イオン交換樹脂の使用率に基づいて、制御装置８が流量制御弁１１の開度を制御して、イオン交換器４に対する冷却水の流量を調節することができる。これにより、イオン交換樹脂の使用率によらず、常に適切な量の冷却水をイオン交換器４に対して流通することができる。
【００７４】
この冷却水の流量制御について詳述する。
本発明の冷却装置においては、冷却水中のイオンの濃度が所定値を超えないように、冷却水の一部をイオン交換器４に流通させる。
【００７５】
イオン交換樹脂の使用率が低い場合には、イオン交換樹脂のイオン吸着能力が高いので、単位体積あたりの冷却水から多くのイオンを吸着することができる。よって、イオン交換器４に対する冷却水の流量が少なくとも、イオン交換器４を通過した冷却水の電気伝導度は充分に低下しているので、結果として循環経路１を循環する冷却水の電気伝導度は低く保たれる。
【００７６】
それに対して、イオン交換樹脂の使用率が大きくなると、イオン交換樹脂のイオン吸着能力が低くなり、単位体積あたりの冷却水からイオン交換樹脂に吸着されるイオンの量は少なくなる。よって、循環経路１中を循環する冷却水の電気伝導度を低く保つためには、イオン交換器４に対する冷却水の流量を増加することが必要となる。
【００７７】
制御装置８は、前記した図６のＳ２６又は図７のＳ３９のステップにおいてイオン交換樹脂の使用率を算出したならば、その使用率に基づき、条件判断を行い（図６：Ｓ２７、図７：Ｓ４０）、使用率が所定値よりも低い時には（Ｙ）、バイパス経路３中に設けられた流量制御弁１１を制御してイオン交換器４に対する冷却水の流量を少なくし、使用率が所定値以上のときには（Ｎ）、流量制御弁１１を制御してイオン交換器４に対する冷却水の流量を大きくする。
これにより、イオン交換樹脂の使用率によらず、循環経路１を循環する冷却水の電気伝導度を低く保つことができる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、次のような顕著な効果を奏する。
本発明の冷却装置は、イオン交換器の入口と出口とに電気伝導度センサを設け、これらの電気伝導センサにより測定される冷却水の電気伝導度の比率を基にして、イオン交換樹脂の使用率を算出するので、イオン交換樹脂の使用率を常に正確に把握することができる。しかも、イオン交換樹脂の使用率に基づき、イオン交換器に対する冷却水の流量を制御するので、イオン交換樹脂の使用率によらず、常に適切な量の冷却水をイオン交換器に流通することが可能となる（請求項５）。
【００７９】
本発明の冷却装置は、循環経路中に設けられた１個の電気伝導度センサを用い、冷却水の循環開始からの電気伝導度の低下速度よりイオン交換樹脂の使用率を算出するので、イオン交換樹脂の使用率を常に正確に把握することができる。また、請求項５に記載の発明にくらべて、電気伝導度センサの個数を減少することができるので、電気伝導度センサの設置コストを低減できる（請求項１）。
【００８０】
本発明の冷却装置は、循環経路中に、冷却水の水温を測定する温度センサを有しているので、冷却水の電気伝導度を温度補正することができ、温度補正した上でイオン交換樹脂の使用率を求めることで、より正確にイオン交換樹脂の使用率を把握することが可能となる（請求項２）。
【００８１】
本発明の冷却装置は、バイパス経路中に、イオン交換器に対する冷却水の流量を測定する流量センサを設けたので、冷却水の電気伝導度を流量により補正することができ、さらに正確にイオン交換樹脂の使用率を把握することが可能となる（請求項３）。
【００８３】
本発明の冷却装置は、イオン交換樹脂の使用率に基づき、イオン交換器に対する冷却水の流量を制御するので、イオン交換樹脂の使用率によらず、常に適切な量の冷却水をイオン交換器に流通することが可能となる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態で用いるマップである。
【図３】第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態で用いるマップである。
【図６】第２実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図８】第３実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
１  循環経路
２  ポンプ
３  バイパス経路
４  イオン交換器
５，５ａ，５ｂ  電気伝導度センサ
６  流量センサ
７  温度センサ
８  制御装置
９  分岐点
１０  合流点
１１  流量制御弁
２０  燃料電池
３０  ラジエータ
【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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