JP5582071B2

JP5582071B2 - Ion exchanger

Info

Publication number: JP5582071B2
Application number: JP2011050375A
Authority: JP
Inventors: 訓寛山浦
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: JP2012187439A

Description

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ようにしたイオン交換器に関する。 The present invention relates to an ion exchanger configured to remove ions contained in a coolant through ion exchange between an ion exchange resin and the coolant.

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、燃料電池の内部に冷却液を流通させると、冷却回路を構成する管の内壁面等と冷却液との化学反応により冷却液中に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、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、ひいては燃料電池による発電効率の低下を招くといった問題が生じる。 In the fuel cell system, a cooling circuit for forcibly circulating a coolant (for example, ethylene glycol) by a pump is provided in order to cool a fuel cell that generates heat with power generation. Further, when the coolant is circulated inside the fuel cell, ions are generated in the coolant due to a chemical reaction between the inner wall surface of the pipe constituting the cooling circuit and the coolant. And if the ion concentration in a cooling liquid rises, the electrical conductivity of a cooling liquid will come to rise. As a result, there arises a problem that the current generated by the fuel cell leaks to the outside through the coolant, and consequently the power generation efficiency of the fuel cell is reduced.

そこで、従来、冷却回路中に、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。 Therefore, conventionally, an ion exchanger in which an ion exchange resin is accommodated is provided in the cooling circuit, and the cooling liquid is allowed to pass through the inside of the ion exchanger so as to remove ions contained in the cooling liquid. Yes.

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方向を指向するように設けられている。 An example of such an ion exchanger is described in Patent Document 1. In the configuration described in Patent Document 1, a pack in which resin is sealed in a bag is accommodated in a cylindrical case, and the opening of the case is closed by a lid. An inlet for introducing the coolant into the case is formed at the bottom of the case, and an outlet for discharging the coolant in the case is formed at the lid. Incidentally, both the introduction port and the discharge port are provided so as to be directed in the direction of the central axis on the central axis of the case.

特開２００７―１２２９０６号公報JP 2007-122906 A 特開２００９−２１９９５４号公報JP 2009-219954 A

ところで、上記従来のイオン交換器では、ケース内における冷却液の流速は導入口及び排出口の設けられたケースの中心軸線に近い位置ほど速くなる。すなわち、冷却液はケースの中心部に近い位置ほど流れやすく、同中心部から離れた位置ほど流れにくい。そのため、冷却液の流れやすい位置にあるイオン交換樹脂ほどイオン交換が頻繁に行なわれる。その結果、冷却液の流れやすい位置にある樹脂の消費（劣化）が早期に進行し、冷却液が流れにくい位置にある樹脂は未だ正常であるにもかかわらずイオン交換器全体としてのイオン除去性能が早期に低下する。 By the way, in the conventional ion exchanger, the flow rate of the coolant in the case becomes faster as the position is closer to the center axis of the case where the inlet and the outlet are provided. That is, the coolant is more likely to flow closer to the center of the case and less likely to flow away from the center. Therefore, ion exchange is performed more frequently in ion exchange resins that are in positions where the coolant can easily flow. As a result, the consumption (deterioration) of the resin in the position where the coolant is easy to flow progresses early, and the resin in the position where the coolant is difficult to flow is still normal, but the ion removal performance of the entire ion exchanger Decreases early.

尚、特許文献２に記載のイオン交換器では、外管内にイオン交換樹脂が収容された内管を配置し、内管の内部或いは外管と内管との間にバイパス流路を形成するようにしている。しかしながら、同文献に記載のイオン交換器では、導入口が外管の中心軸線上において同中心軸線方向を指向しているため、同文献の図１に示されるように、バイパス流路が内管の内部に形成された構成においては、冷却液が導入口からバイパス流路に直接流れ込む。また、同文献の図３に示されるように、バイパス流路が外管と内管との間に形成された構成においては、冷却液がイオン交換樹脂収容部の中心部に流れ込む。従って、両タイプの構成では、冷却液がイオン交換樹脂収容部内を偏って流れる。 In the ion exchanger described in Patent Document 2, an inner tube containing an ion exchange resin is disposed in the outer tube, and a bypass channel is formed inside the inner tube or between the outer tube and the inner tube. I have to. However, in the ion exchanger described in the same document, since the introduction port is oriented in the same central axis direction on the central axis of the outer tube, as shown in FIG. In the configuration formed inside the cooling liquid, the coolant flows directly into the bypass channel from the inlet. Further, as shown in FIG. 3 of the same document, in the configuration in which the bypass flow path is formed between the outer tube and the inner tube, the coolant flows into the central portion of the ion exchange resin accommodating portion. Accordingly, in both types of configurations, the cooling liquid flows in an uneven manner in the ion exchange resin container.

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、イオン交換樹脂の存在する位置によって劣化度合に偏りが生じることを抑制することができるイオン交換器を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the ion exchanger which can suppress that a bias arises in a deterioration degree by the position where ion exchange resin exists.

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、イオン交換樹脂が収容された内ケースを外ケース内に設け、前記外ケースの導入口を介して前記内ケースの導入面から同内ケースの内部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を除去し、その冷却液を前記外ケースの排出口から排出するイオン交換器であって、前記外ケースと前記内ケースとの間には、前記導入口に連通する導入空間と、前記排出口に連通する排出空間と、前記導入空間と前記排出空間とを接続して前記内ケースを迂回する迂回通路とを形成し、前記導入口の開口方向を前記内ケースの導入面に沿う方向に形成し、前記迂回通路はその入口部の形成位置が前記内ケースを挟んで前記導入口の形成位置の反対側とされたことをその要旨としている。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
According to the first aspect of the present invention, an inner case in which an ion exchange resin is accommodated is provided in the outer case, and a coolant is introduced into the inner case from the introduction surface of the inner case through the inlet of the outer case. An ion exchanger that removes ions contained in the cooling liquid by passing it through and discharges the cooling liquid from a discharge port of the outer case , wherein the introduction is between the outer case and the inner case. and introducing space communicating with the mouth, and a discharge space communicating with the discharge port, and connecting the inlet space and the discharge space is formed and a bypass passage that bypasses the inner case, the opening direction of the inlet The detour passage is formed in a direction along the introduction surface of the inner case, and the detour passage is formed such that the formation position of the inlet portion is opposite to the formation position of the introduction port across the inner case .

同構成によれば、導入口から外ケース内に導入された冷却液は、まず導入空間内に流入して内ケースの導入面に沿って流れる。そして、冷却液は内ケースの導入面全体から内ケース内に移動する。このため、冷却液が内ケースに偏って導入されることを抑制することができるようになる。また、一部の冷却液が迂回通路を介して流れることで、内ケースを迂回して流れるようになるため、イオン交換器内を冷却液が流れにくくなることを抑制することができるようになる。従って、イオン交換樹脂の存在する位置によって劣化度合に偏りが生じることを抑制することができるようになる。 According to this configuration, the coolant introduced from the introduction port into the outer case first flows into the introduction space and flows along the introduction surface of the inner case. Then, the coolant moves from the entire introduction surface of the inner case into the inner case. For this reason, it becomes possible to prevent the cooling liquid from being biased into the inner case. Moreover, since a part of the coolant flows through the bypass passage, the coolant flows around the inner case, so that it becomes possible to suppress the coolant from flowing through the ion exchanger. . Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of bias in the degree of deterioration depending on the position where the ion exchange resin exists.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のイオン交換器において、前記外ケースにおける前記迂回通路の入口部と対向する部位の内面は、断面円弧状の凹曲面とされていることをその要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, in the ion exchanger according to the first aspect, an inner surface of a portion of the outer case facing the inlet portion of the bypass passage is a concave curved surface having a circular arc cross section. This is the gist.

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器において、前記外ケース及び前記内ケースは共に略円筒状をなし、前記内ケースはその軸線方向が前記外ケースの軸線方向に沿うように配置され、前記導入口は前記外ケースの側面に開口することをその要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, in the ion exchanger according to the first or second aspect, the outer case and the inner case are both substantially cylindrical, and the axial direction of the inner case is the outer case. The introduction port is arranged so as to be along the axial direction, and the introduction port is open to the side surface of the outer case.

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器において、前記迂回通路は前記外ケースの内部に形成されたことをその要旨としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のイオン交換器において、前記迂回通路は前記外ケースと前記内ケースとの間に区画形成されたことをその要旨としている。 The gist of the invention described in claim 4 is that, in the ion exchanger according to any one of claims 1 to 3, the bypass passage is formed inside the outer case.
According to a fifth aspect of the present invention, in the ion exchanger according to any one of the first to fourth aspects, the bypass passage is defined between the outer case and the inner case. This is the gist.

本発明によれば、イオン交換樹脂の存在する位置によって劣化度合に偏りが生じることを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the deterioration degree from being biased depending on the position where the ion exchange resin exists.

本発明に係る一実施形態のイオン交換器が適用される冷却回路の概略図。The schematic diagram of the cooling circuit to which the ion exchanger of one embodiment concerning the present invention is applied. 同実施形態のイオン交換器の斜視図。The perspective view of the ion exchanger of the embodiment. 同実施形態のイオン交換器の平面図Plan view of the ion exchanger of the same embodiment 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。Sectional drawing along the AA line of FIG. 同実施形態の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the embodiment. 同実施形態の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of the embodiment. 本発明に係るイオン交換器の変形例の断面図。Sectional drawing of the modification of the ion exchanger which concerns on this invention. 本発明に係るイオン交換器の他の変形例の断面図。Sectional drawing of the other modification of the ion exchanger which concerns on this invention. 図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図。Sectional drawing along the BB line of FIG.

以下、図１〜図４を参照して、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
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器１が設けられている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the cooling circuit 9 of the fuel cell system sequentially cools the cooling liquid (for example, ethylene glycol) by sucking and discharging the cooling liquid (for example, ethylene glycol), the fuel cell 82, and the cooling liquid by heat exchange. A heat exchanger 83 is provided. The cooling circuit 9 is provided with a detour 91 that bypasses the heat exchanger 83, and an ion exchanger 1 for removing ions contained in the coolant by ion exchange is provided in the middle of the detour 91. Is provided.

図２〜図４に示すように、イオン交換器１は、略短円筒状の外ケース２内に粒状（例えば粒径が数百μｍ程度）のイオン交換樹脂７が収容された合成樹脂製の略短円筒状をなす内ケース４を内装して構成されている。外ケース２を構成する有底筒状のケース本体２１の開口には、キャップ３が被せられている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the ion exchanger 1 is made of a synthetic resin in which a granular (for example, a particle size of about several hundred μm) ion exchange resin 7 is accommodated in a substantially short cylindrical outer case 2. An inner case 4 having a substantially short cylindrical shape is internally provided. The cap 3 is put on the opening of the bottomed cylindrical case body 21 constituting the outer case 2.

ケース本体２１の下部には、迂回路９１に対して着脱可能に接続される排出管２５が突設されている。排出管２５においてケース本体２１に開口する部位が排出口２６を構成している。 At the lower part of the case main body 21, a discharge pipe 25 that is detachably connected to the bypass 91 is protruded. A portion of the discharge pipe 25 that opens to the case body 21 constitutes a discharge port 26.

キャップ３には、迂回路９１に対して着脱可能に接続される導入管３５が突設されている。また、導入管３５においてキャップ３に開口する部位が導入口３６を構成している。
導入管３５及び排出管２５は外ケース２の周方向において同一位置に設けられている。また、導入管３５及び排出管２５は共に外ケース２の径方向を指向している。 The cap 3 is provided with an introduction pipe 35 detachably connected to the bypass 91. Further, a portion of the introduction pipe 35 that opens to the cap 3 forms an introduction port 36.
The introduction pipe 35 and the discharge pipe 25 are provided at the same position in the circumferential direction of the outer case 2. Both the introduction pipe 35 and the discharge pipe 25 are oriented in the radial direction of the outer case 2.

キャップ３の頂壁３１は略平板状に形成されている。
内ケース４の上底部４２及び下底部４３は網目構造或いは多孔質構造をなすものであり、冷却液の通過を許容する一方、イオン交換樹脂７の通過を阻止する。尚、上底部４２は内ケース４の導入面を構成している。 The top wall 31 of the cap 3 is formed in a substantially flat plate shape.
The upper bottom portion 42 and the lower bottom portion 43 of the inner case 4 have a network structure or a porous structure, and allow passage of the cooling liquid while preventing passage of the ion exchange resin 7. The upper bottom portion 42 constitutes an introduction surface of the inner case 4.

また、内ケース４はその中心軸線Ｃ２が外ケース２の中心軸線Ｃ１と平行となるように配置されている。
外ケース２の内部において、内ケース４の上面とキャップ３の頂壁との間には導入管３５と連通する導入空間５１が形成されるとともに、内ケース４の下面と外ケース２の底部２２との間には排出管２５と連通する排出空間５２が形成されている。 Further, the inner case 4 is arranged such that the central axis C2 thereof is parallel to the central axis C1 of the outer case 2.
Inside the outer case 2, an introduction space 51 communicating with the introduction pipe 35 is formed between the upper surface of the inner case 4 and the top wall of the cap 3, and the lower surface of the inner case 4 and the bottom 22 of the outer case 2. A discharge space 52 communicating with the discharge pipe 25 is formed therebetween.

ここで、導入管３５はその開口方向Ｘが内ケース４の上底部４２の上面に沿う方向に形成されている。また、排出管２５はその開口方向Ｙが内ケース４の下底部４３の下面に沿う方向に形成されている。 Here, the opening direction X of the introduction pipe 35 is formed in a direction along the upper surface of the upper bottom portion 42 of the inner case 4. Further, the discharge pipe 25 is formed such that the opening direction Y thereof is along the lower surface of the lower bottom portion 43 of the inner case 4.

外ケース２の内部には、導入空間５１と排出空間５２とを接続するとともに内ケース４を迂回する平面略三日月形状の迂回通路６が形成されている。迂回通路６は外ケース２の周壁と内ケース４の周壁とによって区画されており、その断面が軸線方向Ｌにおいて同一形状とされている。また、迂回通路６は、その入口部６１の形成位置が内ケース４を挟んで導入管３５及び排出管２５の形成位置の反対側とされており、外ケース２の半周（中心軸線Ｃ１を中心とした１８０度）よりも小さい範囲、例えば約９０度の範囲に形成されている。 In the outer case 2, a bypass passage 6 having a substantially crescent shape that connects the introduction space 51 and the discharge space 52 and bypasses the inner case 4 is formed. The bypass passage 6 is partitioned by the peripheral wall of the outer case 2 and the peripheral wall of the inner case 4, and the cross section thereof has the same shape in the axial direction L. Further, the bypass passage 6 has an inlet 61 formed at a position opposite to the positions where the introduction pipe 35 and the discharge pipe 25 are formed with the inner case 4 interposed therebetween. 180 degrees), for example, a range of about 90 degrees.

ここで、迂回通路６の通路断面積を小さくするほど迂回通路６を流れる冷却液の圧力損失が大きくなることから、導入空間５１から迂回通路６に流れる冷却液の割合が小さくなり、内ケース４内に流れる冷却液の割合が多くなる。ただし、この通路断面積を小さくし過ぎると、かえってイオン交換器１内を冷却液が流れにくくなる。その結果、冷却液を圧送するポンプ８１の負荷が増大する。このため、迂回通路６の通路断面積は実験やシミュレーションを通じて上記傾向を考慮した最適な大きさに設定されている。 Here, since the pressure loss of the coolant flowing through the bypass passage 6 increases as the cross-sectional area of the bypass passage 6 decreases, the ratio of the coolant flowing from the introduction space 51 to the bypass passage 6 decreases. The ratio of the coolant flowing in increases. However, if the passage cross-sectional area is too small, the coolant does not easily flow through the ion exchanger 1. As a result, the load on the pump 81 that pumps the coolant increases. For this reason, the passage cross-sectional area of the bypass passage 6 is set to an optimum size considering the above tendency through experiments and simulations.

尚、外ケース２の内部において迂回通路６が形成されていない部位では、内ケース４の周壁が外ケース２の内壁面に固定されている。
キャップ３の頂壁３１において迂回通路６の入口部６１と対向する上側対向部３３の内面は断面円弧状の凹曲面とされている。また、ケース本体２１の底部２２において迂回通路６の出口部６２と対向する下側対向部２３の内面は断面円弧状の凹曲面とされている。 Note that the peripheral wall of the inner case 4 is fixed to the inner wall surface of the outer case 2 at a portion where the bypass passage 6 is not formed inside the outer case 2.
An inner surface of the upper facing portion 33 facing the inlet portion 61 of the bypass passage 6 in the top wall 31 of the cap 3 is a concave curved surface having a circular arc cross section. Further, the inner surface of the lower facing portion 23 facing the outlet portion 62 of the bypass passage 6 in the bottom portion 22 of the case body 21 is a concave curved surface having an arcuate cross section.

次に、図１、図５及び図６を参照して、本実施形態のイオン交換器１の作用について説明する。
図１に示すように、燃料電池８２による発電が行なわれると、ポンプ８１の駆動により冷却液が冷却回路９を介して燃料電池８２に供給される。また、燃料電池８２から排出された冷却液は熱交換器８３を通過する際に熱交換することで冷却される。また、燃料電池８２から排出された冷却液の一部は、熱交換器８３を迂回してイオン交換器１に導入される。 Next, the operation of the ion exchanger 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 5, and FIG.
As shown in FIG. 1, when power is generated by the fuel cell 82, the coolant is supplied to the fuel cell 82 via the cooling circuit 9 by driving the pump 81. Further, the coolant discharged from the fuel cell 82 is cooled by exchanging heat when passing through the heat exchanger 83. In addition, a part of the coolant discharged from the fuel cell 82 bypasses the heat exchanger 83 and is introduced into the ion exchanger 1.

ここで、図５及び図６に矢印で示すように、導入管３５は外ケース２の径方向を指向しているため、導入管３５から導入口３６を介して導入空間５１内に導入された冷却液は内ケース４の上面に沿って流れる。そして、冷却液は導入空間５１内においてキャップ３の内壁に沿って移動しつつ、内ケース４の上面（導入面）全体からその内部に移動しその軸線方向Ｌに沿って下方に移動する。 Here, as shown by arrows in FIGS. 5 and 6, since the introduction pipe 35 is oriented in the radial direction of the outer case 2, the introduction pipe 35 was introduced into the introduction space 51 through the introduction port 36. The coolant flows along the upper surface of the inner case 4. Then, the coolant moves along the inner wall of the cap 3 in the introduction space 51, moves from the entire upper surface (introduction surface) of the inner case 4 to the inside thereof, and moves downward along the axial direction L thereof.

内ケース４内を流れた冷却液は排出空間５２に移動する。一方、導入空間５１にある一部の冷却液は迂回通路６を流れることにより内ケース４を迂回して排出空間５２に移動する。こうして排出空間５２に移動した冷却液は、排出口２６から排出管２５を介して迂回路９１に排出される。 The coolant that has flowed through the inner case 4 moves to the discharge space 52. On the other hand, a part of the cooling liquid in the introduction space 51 moves through the bypass passage 6 to bypass the inner case 4 and moves to the discharge space 52. The coolant thus moved to the discharge space 52 is discharged from the discharge port 26 to the bypass 91 via the discharge pipe 25.

このようにして内ケース４の内部のイオン交換樹脂７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。
以上説明した本実施形態に係るイオン交換器によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。 In this way, by passing the coolant through the ion exchange resin 7 inside the inner case 4, ions contained in the coolant are removed.
According to the ion exchanger which concerns on this embodiment demonstrated above, the effect shown below comes to be acquired.

（１）外ケース２と内ケース４との間には導入管３５に連通する導入空間５１と排出管２５に連通する排出空間５２とが形成されている。また、導入管３５の開口方向Ｘが内ケース４の上底部４２の上面に沿う方向に形成されている。また、導入空間５１と排出空間５２とを接続して内ケース４を迂回する迂回通路６が形成されている。こうした構成によれば、冷却液が内ケース４に偏って導入されることを抑制することができるようになる。また、一部の冷却液が迂回通路６を介して流れることで、内ケース４を迂回して流れるようになるため、イオン交換器１内を冷却液が流れにくくなることを抑制することができるようになる。従って、イオン交換樹脂７の存在する位置によってイオン交換樹脂７の劣化度合に偏りが生じることを抑制することができるようになる。 (1) Between the outer case 2 and the inner case 4, an introduction space 51 that communicates with the introduction pipe 35 and a discharge space 52 that communicates with the discharge pipe 25 are formed. Further, the opening direction X of the introduction pipe 35 is formed along the upper surface of the upper bottom portion 42 of the inner case 4. Further, a bypass path 6 that connects the introduction space 51 and the discharge space 52 to bypass the inner case 4 is formed. According to such a configuration, it is possible to prevent the coolant from being introduced to the inner case 4 in a biased manner. In addition, since a part of the coolant flows through the bypass passage 6, the coolant flows around the inner case 4, so that it is possible to prevent the coolant from becoming difficult to flow through the ion exchanger 1. It becomes like this. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of bias in the degree of deterioration of the ion exchange resin 7 depending on the position where the ion exchange resin 7 exists.

（２）迂回通路６はその入口部６１の形成位置が内ケース４を挟んで導入管３５の形成位置の反対側とされている。こうした構成によれば、導入管３５から導入された冷却液を導入空間５１内全体に拡散させることができ、内ケース４の導入面全体から冷却液をその内部に導入することができる。 (2) The bypass passage 6 is formed such that the formation position of the inlet portion 61 is opposite to the formation position of the introduction pipe 35 across the inner case 4. According to such a configuration, the cooling liquid introduced from the introduction pipe 35 can be diffused throughout the introduction space 51, and the cooling liquid can be introduced into the inside from the entire introduction surface of the inner case 4.

（３）外ケース２及び内ケース４は共に略円筒状をなしている。また、内ケース４はその軸線方向が外ケース２の軸線方向Ｌに沿うように配置されている。また、導入管３５は外ケース２の側面に開口している。こうした構成によれば、導入空間５１内において冷却液が旋回して拡散するようになる。このため、冷却液が内ケース４に偏って導入されることを抑制することができるようになる。 (3) Both the outer case 2 and the inner case 4 are substantially cylindrical. Further, the inner case 4 is arranged so that the axial direction thereof is along the axial direction L of the outer case 2. Further, the introduction pipe 35 is opened on the side surface of the outer case 2. According to such a configuration, the cooling liquid swirls and diffuses in the introduction space 51. For this reason, it becomes possible to prevent the coolant from being introduced to the inner case 4 in a biased manner.

（４）迂回通路６は外ケース２の内部に形成されている。こうした構成によれば、迂回通路６を外ケース２の外部に設ける構成とは異なり、イオン交換器１を小型化することができる。 (4) The bypass passage 6 is formed inside the outer case 2. According to such a configuration, unlike the configuration in which the bypass path 6 is provided outside the outer case 2, the ion exchanger 1 can be reduced in size.

（５）迂回通路６は外ケース２と内ケース４との間に区画形成されている。こうした構成によれば、内ケースの内部に迂回通路を設ける構成とは異なり、内ケース４の構造を簡易なものとすることができる。 (5) The bypass passage 6 is defined between the outer case 2 and the inner case 4. According to such a configuration, the configuration of the inner case 4 can be simplified unlike the configuration in which the bypass path is provided inside the inner case.

（６）キャップ３の頂壁３１において迂回通路６の入口部６１と対向する上側対向部３３の内面は断面円弧状の凹曲面とされている。こうした構成によれば、冷却液が導入空間５１から迂回通路６に移動する際にその流れが乱れることを抑制することができ、圧力損失の低減を図ることができる。このため、圧力損失の増大を抑制しつつ迂回通路６の通路断面積を小さくすることができる。従って、イオン交換器１の小型化が可能となる。 (6) The inner surface of the upper facing portion 33 facing the inlet portion 61 of the bypass passage 6 in the top wall 31 of the cap 3 is a concave curved surface having an arcuate cross section. According to such a configuration, it is possible to suppress the flow from being disturbed when the coolant moves from the introduction space 51 to the bypass passage 6, and it is possible to reduce pressure loss. For this reason, the passage cross-sectional area of the bypass passage 6 can be reduced while suppressing an increase in pressure loss. Therefore, the ion exchanger 1 can be downsized.

（７）外ケース２の底部２２において迂回通路６の出口部６２と対向する下側対向部２３の内面は断面円弧状の凹曲面とされている。こうした構成によれば、冷却液が迂回通路６から排出空間５２に移動する際にその流れが乱れることを抑制することができ、圧力損失の低減を図ることができる。このため、圧力損失の増大を抑制しつつ迂回通路６の通路断面積を小さくすることができる。従って、イオン交換器１の小型化が可能となる。 (7) The inner surface of the lower facing portion 23 facing the outlet portion 62 of the bypass passage 6 at the bottom portion 22 of the outer case 2 is a concave curved surface having a circular arc cross section. According to such a configuration, when the coolant moves from the bypass passage 6 to the discharge space 52, the flow can be prevented from being disturbed, and the pressure loss can be reduced. For this reason, the passage cross-sectional area of the bypass passage 6 can be reduced while suppressing an increase in pressure loss. Therefore, the ion exchanger 1 can be downsized.

尚、本発明に係るイオン交換器は、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。
・上記実施形態では、外ケース２の軸線方向Ｌが鉛直方向に沿うようにイオン交換器１を配置する構成について例示したが、外ケースの軸線方向が鉛直方向に対して傾斜するようにイオン交換器を配置してもよいし、外ケースの軸線方向が水平方向に平行となるようにイオン交換器を配置するようにしてもよい。 In addition, the ion exchanger which concerns on this invention is not limited to the structure illustrated in the said embodiment, For example, it can also implement as the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the ion exchanger 1 is arranged so that the axial direction L of the outer case 2 is along the vertical direction. However, ion exchange is performed so that the axial direction of the outer case is inclined with respect to the vertical direction. An ion exchanger may be arranged such that the axial direction of the outer case is parallel to the horizontal direction.

・上記実施形態では、導入管３５から冷却液を導入空間５１に導入するとともに、排出空間５２の冷却液を排出管２５から排出するようにした。これに代えて、迂回路９１とイオン交換器１との接続態様を変更することにより、排出管２５から冷却液を排出空間５２に導入するとともに、導入空間５１の冷却液を導入管３５から排出するようにしてもよい。すなわち、内ケース４内において鉛直方向下方から上方に向けて冷却液を通過させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the cooling liquid is introduced from the introduction pipe 35 into the introduction space 51 and the cooling liquid in the discharge space 52 is discharged from the discharge pipe 25. Instead, the coolant is introduced from the discharge pipe 25 into the discharge space 52 and the coolant in the introduction space 51 is discharged from the introduction pipe 35 by changing the connection mode between the bypass 91 and the ion exchanger 1. You may make it do. That is, the coolant may be allowed to pass from the lower side in the vertical direction toward the upper side in the inner case 4.

・上記実施形態では、導入管３５及び排出管２５を共に外ケース２の周方向において同一位置に設けるようにした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、図７に示すように、排出管１２５の形成位置を、内ケース４を挟んで導入管１３５の形成位置の反対側に設けるようにしてもよい。またこの場合には、外ケース１０２の底部１２２において迂回通路１０６の出口部１６２と対向する下側対向部１２３に上方に突出した断面円弧状の案内部１２６を形成するようにすればよい。こうした構成によれば、迂回通路１０６の出口部１６２から排出管１２５への冷却液の流れを円滑なものとすることができ、冷却液が迂回通路１０６から排出管１２５に移動する際の圧力損失を低減することができる。従って、圧力損失の増大を抑制しつつ迂回通路１０６の通路断面積を小さくすることができる。 In the above embodiment, both the introduction pipe 35 and the discharge pipe 25 are provided at the same position in the circumferential direction of the outer case 2. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 7, the formation position of the discharge pipe 125 may be provided on the opposite side of the formation position of the introduction pipe 135 across the inner case 4. . Further, in this case, a guide portion 126 having an arcuate cross section may be formed on the lower facing portion 123 facing the outlet portion 162 of the bypass passage 106 at the bottom portion 122 of the outer case 102. According to such a configuration, the flow of the cooling liquid from the outlet portion 162 of the bypass passage 106 to the discharge pipe 125 can be made smooth, and the pressure loss when the cooling liquid moves from the bypass path 106 to the discharge pipe 125. Can be reduced. Therefore, the passage sectional area of the bypass passage 106 can be reduced while suppressing an increase in pressure loss.

・上記実施形態では、迂回通路６を外ケース２の周方向において部分的に形成するようにしたが、これに代えて、図８及び図９に示すように、迂回通路２０６を外ケース２０２の周方向全体にわたって形成するようにしてもよい。この場合、円筒状の内ケース２０４の周壁と円筒状の外ケース２０２の周壁との間が全周にわたって迂回通路２０６とされる。また、図８に示すように、導入管２３５をその延びる方向が迂回通路２０６の接線方向と一致するようにすれば、導入管２３５から導入口２３６を介して導入空間２５１内に導入された冷却液を導入空間２５１内において好適に旋回させて拡散させることができるようになる。 In the above embodiment, the bypass passage 6 is partially formed in the circumferential direction of the outer case 2, but instead, the bypass passage 206 is formed in the outer case 202 as shown in FIGS. 8 and 9. You may make it form over the whole circumferential direction. In this case, a bypass path 206 is formed between the peripheral wall of the cylindrical inner case 204 and the peripheral wall of the cylindrical outer case 202 over the entire circumference. Further, as shown in FIG. 8, if the direction in which the introduction pipe 235 extends coincides with the tangential direction of the bypass passage 206, the cooling introduced from the introduction pipe 235 into the introduction space 251 through the introduction port 236. The liquid can be suitably swirled and diffused in the introduction space 251.

・上記実施形態及びその変形例では、外ケースの内部に１つの迂回通路を設けたものを例示したが、外ケースの形状に応じて複数の迂回通路を設けるようにしてもよい。
・上記実施形態及びその変形例では、外ケースの内部に迂回通路が設けられるものについて例示したが、これに代えて、外ケースの外部に導入空間と排出空間とを接続する管を設け、同管によって迂回通路を構成するようにしてもよい。 In the above-described embodiment and the modification thereof, an example in which one bypass passage is provided inside the outer case is illustrated, but a plurality of bypass passages may be provided according to the shape of the outer case.
In the above embodiment and its modification, the example in which the bypass path is provided inside the outer case has been illustrated, but instead, a pipe that connects the introduction space and the discharge space is provided outside the outer case, and You may make it comprise a bypass path with a pipe | tube.

次に、上記実施形態及び変形例から把握することのできる技術的思想について以下に追記する。
（イ）請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のイオン交換器において、前記外ケースにおいて前記迂回通路の入口部と対向する部位の内面は断面円弧状の凹曲面とされることを特徴とするイオン交換器。 Next, the technical idea that can be grasped from the embodiment and the modified examples will be additionally described below.
(A) In the ion exchanger according to any one of claims 1 to 5, an inner surface of a portion of the outer case facing the inlet portion of the bypass passage is a concave curved surface having a circular arc cross section. An ion exchanger characterized by.

同構成によれば、冷却液が導入空間から迂回通路に移動する際にその流れが乱れることを抑制することができ、圧力損失の低減を図ることができる。このため、圧力損失の増大を抑制しつつ迂回通路の通路断面積を小さくすることができる。従って、イオン交換器を小型化することができる。 According to this configuration, it is possible to prevent the flow of liquid from being disturbed when the coolant moves from the introduction space to the bypass passage, and to reduce pressure loss. For this reason, the passage cross-sectional area of the bypass passage can be reduced while suppressing an increase in pressure loss. Therefore, the ion exchanger can be reduced in size.

（ロ）請求項１〜請求項５、及び上記技術的思想（イ）項のいずれか一項に記載のイオン交換器において、前記外ケースにおいて前記迂回通路の出口部と対向する部位の内面は断面円弧状の凹曲面とされることを特徴とするイオン交換器。 (B) In the ion exchanger according to any one of claims 1 to 5 and the technical idea (b), an inner surface of a portion of the outer case facing the outlet portion of the bypass passage is An ion exchanger having a concave curved surface with a circular arc cross section.

同構成によれば、冷却液が迂回通路から排出空間に移動する際にその流れが乱れることを抑制することができ、圧力損失の低減を図ることができる。従って、上記（イ）項に準じた効果を奏することができるようになる。 According to this configuration, it is possible to suppress the flow from being disturbed when the coolant moves from the bypass path to the discharge space, and it is possible to reduce pressure loss. Therefore, the effect according to the item (A) can be achieved.

１…イオン交換器、２，１０２，２０２…外ケース、２１，２２１…ケース本体、２２，１２２…底部、２３，１２３…下側対向部、２５，１２５，２２５…排出管、３，２０３…キャップ、３１…頂壁、３３…上側対向部、３５，１３５，２３５…導入管、３６，２３６…導入口、４，２０４…内ケース、４２…上底部、４３…下底部、５１，２５１…導入空間、５２…排出空間、６，１０６，２０６…迂回通路、６１…入口部、６２，１６２…出口部、７…イオン交換樹脂、８１…ポンプ、８２…燃料電池、８３…熱交換器、９…冷却回路、９１…迂回路、１２６…案内部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion exchanger, 2, 102, 202 ... Outer case, 21, 221 ... Case main body, 22, 122 ... Bottom part, 23, 123 ... Lower side opposing part, 25, 125, 225 ... Discharge pipe, 3,203 ... Cap 31, top wall 33, upper facing portion 35, 135, 235, introduction pipe 36, 236, introduction port 4, 204, inner case 42, upper bottom portion 43, lower bottom portion 51 251,. Introducing space, 52 ... discharge space, 6,106,206 ... detour passage, 61 ... inlet part, 62,162 ... outlet part, 7 ... ion exchange resin, 81 ... pump, 82 ... fuel cell, 83 ... heat exchanger, 9 ... Cooling circuit, 91 ... Detour, 126 ... Guide part.

Claims

An inner case containing an ion exchange resin is provided in the outer case, and the cooling liquid is contained in the inner case by passing the cooling liquid from the introduction surface of the inner case to the inside of the inner case through the inlet of the outer case. An ion exchanger that removes the generated ions and discharges the coolant from the outlet of the outer case,
Between the outer casing and the inner casing, bypass and introducing space communicating with the inlet, a discharge space communicating with the discharge port, said inner casing to connect the discharge space and the introduction space And form a detour passage to
The opening direction of the introduction port is formed in a direction along the introduction surface of the inner case,
The ion exchanger characterized in that the bypass passage has an inlet portion formed at a position opposite to the introduction port with the inner case interposed therebetween .

The ion exchanger according to claim 1, wherein
An ion exchanger characterized in that an inner surface of a portion of the outer case facing the inlet portion of the bypass passage is a concave curved surface having an arc cross section .

The ion exchanger according to claim 1 or 2,
Both the outer case and the inner case are substantially cylindrical,
The inner case is arranged such that its axial direction is along the axial direction of the outer case,
The introduction port is open to a side surface of the outer case.

In the ion exchanger as described in any one of Claims 1-3,
The detour passage is formed inside the outer case.

In the ion exchanger as described in any one of Claims 1-4,
The detour passage is defined between the outer case and the inner case.