(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒循環系に設けられ冷媒が流通する冷媒配管と、
冷媒を通過させることにより冷媒のイオンを除去するイオン交換樹脂と、を有するイオン交換器であって、
前記冷媒配管は、外管と当該外管に内包された内管とを含み、
前記外管内部かつ前記内管外部の流路及び前記内管内部の流路のうち、一方の流路は前記イオン交換樹脂が設けられたイオン交換流路であり、他方の流路は、上流側から下流側に向けて漸次その流路断面積を変更する領域を備えることで圧力を損失させる圧力損失部が設けられたバイパス流路であることを特徴とするイオン交換器。
【請求項２】
前記圧力損失部は、前記バイパス流路のうち少なくとも一部において、上流側から下流側へ流路断面積を減少することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のイオン交換器。
【請求項３】
前記外管内部かつ前記内管外部の流路はイオン交換流路であり、
前記内管内部の流路はバイパス流路であり、
前記圧力損失部は、前記内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径して、前記イオン交換流路の流路断面積を増加することにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換器。
【請求項４】
前記外管内部かつ前記内管外部の流路はバイパス流路であり、
前記内管内部の流路はイオン交換流路であり、
前記圧力損失部は、前記内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ拡径して、前記イオン交換流路の流路断面積を増加することにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換器。
【請求項５】
前記外管内部かつ前記内管外部の流路はバイパス流路であり、
前記内管内部の流路はイオン交換流路であり、
前記圧力損失部は、前記外管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径することにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のイオン交換器。
【請求項６】
前記イオン交換流路のうち前記流路断面積が増加した部分における流路断面積は、前記イオン交換流路の下流側端部における流路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項３又は４に記載のイオン交換器。
【請求項７】
前記イオン交換流路及び前記バイパス流路の上流側には、これら流路に流入する冷媒が滞留する上流側滞留室が設けられることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のイオン交換器。
【請求項８】
前記イオン交換流路及び前記バイパス流路の下流側には、これら流路から流出した冷媒が滞留する下流側滞留室が設けられることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のイオン交換器。
【請求項９】
前記冷媒循環系は、燃料電池を冷却する冷媒を循環することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のイオン交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換器に関する。詳しくは、冷媒循環系に設けられ、イオン交換により冷媒のイオンを除去するイオン交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陽極）及びカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池に反応ガスを供給し発電を行うと、燃料電池が発熱するため、燃料電池内部に冷媒を流通させて発電に最適な温度に維持する必要がある。しかしながら、燃料電池内部に冷媒を流通させると、冷媒中にイオンが溶出する。このようなイオンが溶出した冷媒を循環させ続けると、燃料電池から漏電する虞があるため、冷媒の循環流路には、冷媒中のイオンを除去するイオン交換器が設けられる。このイオン交換器は、イオン交換樹脂に冷媒を通過させることでイオンを除去する。
【０００４】
ところで、このようなイオン交換器を冷媒の循環流路内に設けると、イオン交換樹脂により流路内の圧力損失が高くなり、冷媒を循環させるウォータポンプにかかる負担が大きくなってしまう。また、イオン交換樹脂に、循環する冷媒のうち一部のみを通過させるだけでも、燃料電池の漏電を防止するためには有意な効果を奏することが知られている。そこで、従来より、イオン交換樹脂をバイパスするバイパス流路を備えるイオン交換器が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図７は、従来のイオン交換器９０の構成を示す模式図である。
イオン交換器９０は、イオン交換樹脂９１が設けられたイオン交換流路９２と、イオン交換樹脂９１をバイパスするバイパス流路９４とを含んで構成され、冷媒の循環流路に接続される。このバイパス流路９４には圧力を損失させる圧力損失部９３が設けられる。
【０００６】
図８は、このような従来のイオン交換器の各流路における圧力損失と、イオン交換器を流通する冷媒の流量との関係を示す図である。図８において、実線はイオン交換流路、破線はバイパス流路における圧力損失と冷媒の流量との関係を示す。
【０００７】
イオン交換流路では多孔質体のイオン交換樹脂が圧損となり、この流路における圧力損失は、冷媒の流量に対して１次曲線に近い変化を示す。また、バイパス流路ではオリフィス等の圧力損失部が圧損となり、この流路における圧力損失は、冷媒の流量に対して２次曲線に近い変化を示す。このため、イオン交換器では、冷媒の流量が所定の流量より少ない場合には、圧力損失の小さいバイパス流路側により多くの冷媒が流通し、冷媒の流量が所定の流量以上である場合には、圧力損失の小さいイオン交換樹脂側により多くの冷媒が流通する。
【０００８】
したがって、従来のイオン交換器では、これらイオン交換流路及びバイパス流路における圧力損失を調整することにより、イオン交換する冷媒の流量、すなわちイオン交換樹脂を通過させる冷媒の流量を変更できる。
【特許文献１】特開昭６２−１４９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、冷媒の温度が高くなると、燃料電池が劣化したり、冷媒自体が劣化したりする虞があるため、冷媒の温度管理を行う必要がある。
しかしながら、イオン交換流路とバイパス流路とが別々に構成された従来のイオン交換器では、各流路において別々に放熱及び吸熱が行われる。また、上述のように冷媒の流量が変わると、イオン交換流路とバイパス流路とを流通する冷媒の流量も変わるため、このような冷媒の温度管理が困難になる。
【００１０】
本発明は、上述した点を考慮してなされたものであり、冷媒の温度管理が容易なイオン交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、冷媒循環系に設けられ冷媒が流通する冷媒配管（例えば、後述の交換器本体１０，１０Ａ，１０Ｂ）と、冷媒を通過させることにより冷媒のイオンを除去するイオン交換樹脂（例えば、後述のイオン交換樹脂１５，１５Ａ，１５Ｂ）と、を有するイオン交換器（例えば、後述のイオン交換器１，１Ａ，１Ｂ）であって、前記冷媒配管は、外管（例えば、後述の外管１１，１１Ｂ）と当該外管に内包された内管（例えば、後述の内管１２，１２Ａ，１２Ｂ）とを含み、前記外管内部かつ前記内管外部の流路（例えば、後述の外側流路１３，１３Ａ，１３Ｂ）及び前記内管内部の流路（例えば、後述の内側流路１４，１４Ａ，１４Ｂ）のうち、一方の流路は、上流側から下流側に向けて漸次その流路断面積を変更する領域を備えることで前記イオン交換樹脂が設けられたイオン交換流路であり、他方の流路は圧力を損失させる圧力損失部（例えば、後述の圧力損失部１８，１８Ａ，１８Ｂ）が設けられたバイパス流路であることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、冷媒が流通する冷媒配管を、外管とこの外管に内包された内管とで構成し、２重構造とした。すなわち、この冷媒配管のうち、外管の内部かつ内管の外部、及び、内管の内部には、それぞれ、冷媒が流通する外側流路及び内側流路が形成される。また、これら外側流路及び内側流路の一方の流路にイオン交換樹脂を設けイオン交換流路を構成し、他方の流路に圧力損失部を設けバイパス流路を構成した。
すなわち、このような２重配管にイオン交換流路及びバイパス流路を構成することにより、イオン交換流路及びバイパス流路において放熱及び吸熱が別々に行われることが無い。このため、上述の従来のイオン交換器のようなイオン交換流路とバイパス流路とで放熱及び吸熱が別々に行われる場合と比較して、冷媒の温度管理が容易となる。したがって、冷媒の温度管理性能の低下による冷媒の劣化を防止することができる。
また、冷媒配管を２重構造とすることにより、イオン交換流路とバイパス流路とを別々に設けた場合と比較して、イオン交換器をより小型にできる。
【００１３】
この場合、前記圧力損失部は、前記バイパス流路のうち少なくとも一部において、上流側から下流側へ流路断面積を減少することにより形成されることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、バイパス流路のうち少なくとも一部において、このバイパス流路の流路断面積を減少することにより圧力損失部を形成した。すなわち、オリフィス等の特別な装置を設けることなく圧力損失部を形成することができる。これにより、イオン交換器の製造にかかるコストを低減するとともに、イオン交換器の構造を簡単にできる。
【００１５】
この場合、前記外管内部かつ前記内管外部の流路はイオン交換流路であり、前記内管内部の流路はバイパス流路であり、前記圧力損失部は、前記内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径して、前記イオン交換流路の流路断面積を増加することにより形成されることが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、外側流路をイオン交換流路とし、内側流路をバイパス流路とした。また、内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径して、イオン交換流路の流路断面積を増加することにより、圧力損失部を形成した。すなわち、簡単な構成により、バイパス流路に圧力損失を発生させるだけでなく、イオン交換流路の流路断面積を増加させ、より多くのイオン交換樹脂を設けることが可能となる。すなわち、より多くのイオン交換樹脂を設けることにより、イオン交換率を向上できる。また、イオン交換樹脂を交換することなくより長い期間に亘ってイオン交換器を使用することができる。
【００１７】
この場合、前記外管内部かつ前記内管外部の流路はバイパス流路であり、前記内管内部の流路はイオン交換流路であり、前記圧力損失部は、前記内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ拡径して、前記イオン交換流路の流路断面積を増加することにより形成されることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、外側流路をバイパス流路とし、内側流路をイオン交換流路とした。また、内管の少なくとも一部を上流側から下流側へ拡径して、イオン交換流路の流路断面積を増加することにより、圧力損失部を形成した。すなわち、簡単な構成により、バイパス流路に圧力損失を発生させるだけでなく、イオン交換流路の流路断面積を増加させ、より多くのイオン交換樹脂を設けることが可能となる。すなわち、より多くのイオン交換樹脂を設けることにより、イオン交換率を向上できる。また、イオン交換樹脂を交換することなくより長い期間に亘ってイオン交換器を使用することができる。
【００１９】
この場合、前記外管内部かつ前記内管外部の流路はバイパス流路であり、前記内管内部の流路はイオン交換流路であり、前記圧力損失部は、前記外管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径することにより形成されることが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、外側流路をバイパス流路とし、内側流路をイオン交換流路とした。また、外管の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径することにより圧力損失部を形成した。すなわち、簡単な構成によりバイパス流路に圧力損失を発生させることができる。
【００２１】
この場合、前記イオン交換流路のうち前記流路断面積が増加した部分における流路断面積は、前記イオン交換流路の下流側端部における流路断面積よりも大きいことが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、イオン交換流路のうち流路断面積が増加した部分における流路断面積を、イオン交換流路の下流側端部における流路断面積よりも大きくした。すなわち、イオン交換流路の出口における流路断面積を狭くし、冷媒をイオン交換流路から排出しにくくした。これにより、イオン交換流路中のイオン交換樹脂に冷媒を行き渡らせて、イオン交換率を向上することができる。
【００２３】
この場合、前記イオン交換流路及び前記バイパス流路の上流側には、これら流路に流入する冷媒が滞留する上流側滞留室（例えば、後述の上流側バッファ１６）が設けられることが好ましい。
【００２４】
この発明によれば、冷媒を上流側滞留室に滞留させた後に、この冷媒をイオン交換流路及びバイパス流路に流入させることができる。これにより、何れかの流路に冷媒が偏流するのを防止できる。
【００２５】
この場合、前記イオン交換流路及び前記バイパス流路の下流側には、これら流路から流出した冷媒が滞留する下流側滞留室（例えば、後述の下流側バッファ１７）が設けられることが好ましい。
【００２６】
ところで、上述の従来のイオン交換器では、一の配管を分岐することによりイオン交換流路とバイパス流路とが形成される。このため、イオン交換器から排出した冷媒は、イオンの分布が偏る虞がある。特に、冷媒中にイオン濃度が高い部分があると、冷媒が流通する配管が劣化する虞もある。
この発明によれば、イオン交換流路及びバイパス流路から排出された冷媒を下流側滞留室に滞留させて、冷媒中のイオンの分布を均一にした後に、イオン交換器から冷媒を排出することができる。これにより、配管の劣化を防止することができる。
【００２７】
この場合、前記冷媒循環系は、燃料電池を冷却する冷媒を循環することが好ましい。
【００２８】
この発明によれば、燃料電池から冷媒に溶出したイオンを効率的に除去することができる。また、上述のように冷媒の温度管理が容易な本発明のイオン交換器を、このような燃料電池の冷媒循環系に設けることにより、燃料電池の温度管理も容易となる。したがって、燃料電池の発電性能を維持することも容易となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のイオン交換器によれば、２重配管にイオン交換流路及びバイパス流路を構成することにより、イオン交換流路及びバイパス流路において放熱及び吸熱が別々に行われることが無い。このため、上述のようなイオン交換流路とバイパス流路とで放熱及び吸熱が別々に行われる場合と比較して、冷媒の温度管理が容易となる。したがって、冷媒の温度管理性能の低下による冷媒の劣化を防止することができる。また、冷媒配管を２重構造とすることにより、イオン交換流路とバイパス流路とを別々に設けた場合と比較して、イオン交換器をより小型にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るイオン交換器１の構成を示す断面図である。
【００３１】
イオン交換器１は、例えば、燃料電池を冷却する冷媒を循環させる冷媒循環系の循環流路に接続され、このイオン交換器１に冷媒を流通させることにより溶出したイオンを除去する。
イオン交換器１は、冷媒が流通する冷媒配管としての交換器本体１０と、この交換器本体１０内に冷媒を導入する導入管２０と、交換器本体１０内の冷媒を排出する排出管３０とを備える。
【００３２】
交換器本体１０は、２重構造を有し２つの異なる冷媒流路が形成された２重配管であり、略円筒状の外管１１と、この外管１１に内包された略円筒状の内管１２とを含んで構成される。すなわち、外管１１の内部かつ内管１２の外部、及び、内管１２の内部には、それぞれ冷媒が流通する外側流路１３及び内側流路１４が形成される。
【００３３】
外管１１内部のうち、外側流路１３及び内側流路１４の上流側には、これら流路１３，１４と導入管２０とを連通する略円筒状の空間としての上流側バッファ１６が形成されている。すなわち、導入管２０から交換器本体１０に流入した冷媒は、この上流側バッファ１６内で滞留した後に、各流路１３，１４に流入する。
【００３４】
また、外管１１内部のうち、外側流路１３及び内側流路１４の下流側には、これら流路１３，１４と排出管３０とを連通する略円筒状の空間としての下流側バッファ１７が形成されている。すなわち、各流路１３，１４から流出した冷媒は、この下流側バッファ１７内で滞留した後に、排出管３０から排出される。
【００３５】
交換器本体１０内部のうち外管１１と内管１２との間、すなわち、外側流路１３には、冷媒が流通することで冷媒中のイオンを除去するイオン交換樹脂１５が封入されている。したがって、このイオン交換器１において、外側流路１３は冷媒のイオンを除去するイオン交換流路となっており、内側流路１４はイオン交換樹脂１５をバイパスするバイパス流路となっている。
【００３６】
図２は、交換器本体１０の軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。より具体的には、図２の（ａ）は、図１の線ＩＩＡ−ＩＩＡに沿った断面であり、図２の（ｂ）は、図１の線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿った断面図であり、図２の（ｃ）は、図１の線ＩＩＣ−ＩＩＣに沿った断面図である。
【００３７】
図１及び図２に示すように、内管１２は、上流側の端部から略中央にかけて縮径しており、また、略中央から下流側の端部へかけて拡径する。また、外管１１は、全長に亘り略一定の径を有する。
このため、内管１２が縮径した部分では、内側流路１４の流路断面積は減少し、外側流路１３の流路断面積は増加する。また、内管１２が拡径した部分では、内側流路１４の流路断面積は増加し、外側流路１３の流路断面積は減少する。
【００３８】
より具体的には、バイパス流路となる内側流路１４の流路断面積は、上流側の端部から略中央にかけて減少し、略中央から下流側の端部にかけて増加する。すなわち、内側流路１４のうち略中央における流路断面積が最も小さくなっている。これにより、内側流路１４には、圧力を損失させる圧力損失部１８が形成される。
一方、イオン交換流路となる外側流路１３の流路断面積は、上流側の端部から略中央にかけて増加し、略中央から下流側の端部にかけて減少する。すなわち、外側流路１３のうち略中央における流路断面積は、下流側の端部における流路断面積よりも大きくなっている。
【００３９】
本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
（１）冷媒が流通する交換器本体１０を、外管１１とこの外管１１に内包された内管１２とで構成し、２重構造とした。すなわち、この交換器本体１０のうち、外管１１の内部かつ内管１２の外部、及び、内管１２の内部には、それぞれ、冷媒が流通する外側流路１３及び内側流路１４が形成される。また、これら外側流路１３及び内側流路１４の一方の流路にイオン交換樹脂１５を設けイオン交換流路を構成し、他方の流路に圧力損失部１８を設けバイパス流路を構成した。
すなわち、このような２重配管にイオン交換流路及びバイパス流路を構成することにより、イオン交換流路及びバイパス流路において放熱及び吸熱が別々に行われることが無い。このため、上述の従来のイオン交換器のようなイオン交換流路とバイパス流路とで放熱及び吸熱が別々に行われる場合と比較して、冷媒の温度管理が容易となる。したがって、冷媒の温度管理性能の低下による冷媒の劣化を防止することができる。
また、交換器本体１０を２重構造とすることにより、イオン交換流路とバイパス流路とを別々に設けた場合と比較して、イオン交換器１をより小型にできる。
【００４０】
（２）バイパス流路のうち少なくとも一部において、このバイパス流路の流路断面積を減少することにより圧力損失部１８を形成した。すなわち、オリフィス等の特別な装置を設けることなく圧力損失部１８を形成することができる。これにより、イオン交換器１の製造にかかるコストを低減するとともに、イオン交換器１の構造を簡単にできる。
【００４１】
（３）外側流路１３をイオン交換流路とし、内側流路１４をバイパス流路とした。また、内管１２の少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径して、イオン交換流路の流路断面積を増加することにより、圧力損失部１８を形成した。すなわち、簡単な構成により、バイパス流路に圧力損失を発生させるだけでなく、イオン交換流路の流路断面積を増加させ、より多くのイオン交換樹脂１５を設けることが可能となる。すなわち、より多くのイオン交換樹脂１５を設けることにより、イオン交換率を向上できる。また、イオン交換樹脂１５を交換することなくより長い期間に亘ってイオン交換器１を使用することができる。
【００４２】
（４）イオン交換流路のうち流路断面積が増加した部分における流路断面積を、イオン交換流路の下流側端部における流路断面積よりも大きくした。すなわち、イオン交換流路の出口における流路断面積を狭くし、冷媒をイオン交換流路から排出しにくくした。これにより、イオン交換流路中のイオン交換樹脂１５に冷媒を行き渡らせて、イオン交換率を向上することができる。
【００４３】
（５）冷媒を上流側バッファ１６に滞留させた後に、この冷媒をイオン交換流路及びバイパス流路に流入させることができる。これにより、何れかの流路に冷媒が偏流するのを防止できる。
【００４４】
（６）イオン交換流路及びバイパス流路から排出された冷媒を下流側バッファ１７に滞留させて、冷媒中のイオンの分布を均一にした後に、イオン交換器１から冷媒を排出することができる。これにより、配管の劣化を防止することができる。
【００４５】
（７）燃料電池から冷媒に溶出したイオンを効率的に除去することができる。また、冷媒の温度管理が容易なイオン交換器１を、このような燃料電池の冷媒循環系に設けることにより、燃料電池の温度管理も容易となる。したがって、燃料電池の発電性能を維持することも容易となる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００４７】
図３は、本実施形態に係るイオン交換器１Ａの構成を示す断面図である。
図４は、交換器本体１０Ａの軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。より具体的には、図４の（ａ）は、図３の線ＩＶＡ−ＩＶＡに沿った断面であり、図４の（ｂ）は、図３の線ＩＶＢ−ＩＶＢに沿った断面図であり、図４の（ｃ）は、図３の線ＩＶＣ−ＩＶＣに沿った断面図である。
【００４８】
本実施形態のイオン交換器１Ａは、第１実施形態のイオン交換器１と、イオン交換樹脂１５Ａを封入する流路、及び、交換器本体１０Ａの内管１２Ａの構成が異なる。
イオン交換樹脂１５Ａは、交換器本体１０Ａ内部のうち、内管１２Ａの内部、すなわち、内側流路１４Ａに封入される。したがって、このイオン交換器１Ａにおいて、外側流路１３Ａはイオン交換樹脂１５Ａをバイパスするバイパス流路となっており、内側流路１４Ａは冷媒のイオンを除去するイオン交換流路となっている。
【００４９】
また、図３及び図４に示すように、内管１２Ａは、上流側の端部から略中央にかけて拡径しており、また、略中央から下流側の端部へかけて縮径する。
このため、内管１２Ａが拡径した部分では、内側流路１４Ａの流路断面積が増加し、外側流路１３Ａの流路断面積は減少する。また、内管１２Ａが縮径した部分では、内側流路１４Ａの流路断面積は減少し、外側流路１３Ａの流路断面積は増加する。
【００５０】
より具体的には、バイパス流路となる外側流路１３Ａの流路断面積は、上流側の端部から略中央にかけて減少し、略中央から下流側の端部にかけて増加する。すなわち、外側流路１３Ａのうち略中央における流路断面積が最も小さくなっている。これにより外側流路１３Ａには、圧力を損失させる圧力損失部１８Ａが形成される。
一方、イオン交換流路となる内側流路１４Ａの流路断面積は、上流側の端部から略中央にかけて増加し、略中央から下流側の端部にかけて減少する。すなわち、内側流路１４Ａのうち略中央における流路断面積は、下流側の端部における流路断面積よりも大きくなっている。
【００５１】
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）、（４）〜（７）と同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果がある。
（８）外側流路１３Ａをバイパス流路とし、内側流路１４Ａをイオン交換流路とした。また、内管１２Ａの少なくとも一部を上流側から下流側へ拡径して、イオン交換流路の流路断面積を増加することにより、圧力損失部１８Ａを形成した。すなわち、簡単な構成により、バイパス流路に圧力損失を発生させるだけでなく、イオン交換流路の流路断面積を増加させ、より多くのイオン交換樹脂１５Ａを設けることが可能となる。すなわち、より多くのイオン交換樹脂１５Ａを設けることにより、イオン交換率を向上できる。また、イオン交換樹脂を交換することなくより長い期間に亘ってイオン交換器１Ａを使用することができる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。
以下の第３実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００５３】
図５は、本実施形態に係るイオン交換器１Ｂの構成を示す断面図である。
図６は、交換器本体１０Ｂの軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。より具体的には、図６の（ａ）は、図５の線ＶＩＡ−ＶＩＡに沿った断面であり、図６の（ｂ）は、図５の線ＶＩＢ−ＶＩＢに沿った断面図であり、図６の（ｃ）は、図５の線ＶＩＣ−ＶＩＣに沿った断面図である。
【００５４】
本実施形態のイオン交換器１Ｂは、第１実施形態のイオン交換器１と、イオン交換樹脂１５Ｂを封入する流路、並びに、交換器本体１０Ｂの外管１１Ｂ及び内管１２Ｂの構成が異なる。
イオン交換樹脂１５Ｂは、交換器本体１０Ｂ内部のうち、内管１２Ｂの内部、すなわち、内側流路１４Ｂに封入される。したがって、このイオン交換器１Ｂにおいて、外側流路１３Ｂはイオン交換樹脂１５Ｂをバイパスするバイパス流路となっており、内側流路１４Ｂは冷媒のイオンを除去するイオン交換流路となっている。
【００５５】
また、図５及び図６に示すように、内管１２Ｂは、全長に亘り略一定の径を有する。また、外管１１Ｂは、上流側の端部から略中央にかけて縮径しており、また、略中央から下流側の端部へかけて拡径する。
このため、外管１１Ｂが縮径した部分では、外側流路１３Ｂの流路断面積は減少し、外管１１Ｂが拡径した部分では、外側流路１３Ｂの流路断面積は増加する。また、内側流路１４Ｂの流路断面積は全長に亘って略一定である。
【００５６】
より具体的には、バイパス流路となる外側流路１３Ｂの流路断面積は、上流側の端部から略中央にかけて減少し、略中央から下流側の端部にかけて増加する。すなわち、外側流路１３Ｂのうち略中央における流路断面積が最も小さくなっている。これにより、外側流路１３Ｂには、圧力を損失させる圧力損失部１８Ｂが形成される。
【００５７】
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）、及び（５）〜（７）と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果がある。
（９）外側流路１３Ｂをバイパス流路とし、内側流路１４Ｂをイオン交換流路とした。また、外管１１Ｂの少なくとも一部を上流側から下流側へ縮径することにより圧力損失部１８Ｂを形成した。すなわち、簡単な構成によりバイパス流路に圧力損失を発生させることができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るイオン交換器の構成を示す断面図である。
【図２】上記実施形態に係る交換器本体の軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るイオン交換器の構成を示す断面図である。
【図４】上記実施形態に係る交換器本体の軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るイオン交換器の構成を示す断面図である。
【図６】上記実施形態に係る交換器本体の軸方向に垂直な平面に沿った断面図である。
【図７】従来のイオン交換器の構成を示す模式図である。
【図８】従来のイオン交換器の各流路における圧力損失と、イオン交換器を流通する冷媒の流量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ，１Ｂ…イオン交換器
１０，１０Ａ，１０Ｂ…交換器本体（冷媒流路）
１１，１１Ｂ…外管
１２，１２Ａ，１２Ｂ…内管
１３…外側流路（イオン交換流路）
１３Ａ，１３Ｂ…外側流路（バイパス流路）
１４…内側流路（バイパス流路）
１４Ａ，１４Ｂ…内側流路（イオン交換流路）
１５，１５Ａ，１５Ｂ…イオン交換樹脂
１６…上流側バッファ（上流側滞留室）
１７…下流側バッファ（下流側滞留室）
１８，１８Ａ，１８Ｂ…圧力損失部
【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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