(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の流通路中に設けられ、前記原料が流入する外容器入口部と、前記原料が流出する外容器出口部とを有する外容器と、
前記原料中の付臭成分を除去する脱硫剤が充填された脱硫部を有し、前記外容器内に着脱可能に収納された内容器とを備え、
前記内容器は、
前記外容器入口部と連通され、前記脱硫部に前記原料を流入させる内容器入口部と、
前記外容器出口部と連通され、前記脱硫部から前記原料を流出させる内容器出口部と、
前記内容器入口部及び前記内容器出口部のそれぞれに設けられた隔壁部とを有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の作用によって、前記それぞれの隔壁部が移動もしく変形し、前記外容器入口部及び前記内容器入口部の間並びに前記内容器出口部及び前記外容器出口部の間が連通する、脱硫器。
【請求項２】
前記外容器は、前記外容器入口部及び前記外容器出口部のそれぞれに、前記内容器側に向かって形成された当接部を有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記内容器のそれぞれの前記隔壁部が破かれる、請求項１記載の脱硫器。
【請求項３】
前記隔壁部には、溝状の切れ込みが形成されている、請求項２記載の脱硫器。
【請求項４】
前記隔壁部は、弾力性を有し、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、その弾性力により、前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように、変形する、請求項３記載の脱硫器。
【請求項５】
前記切れ込みは、前記隔壁部の中央から周縁に向かって複数形成されており、
前記隔壁部は、前記当接部によって、前記切れ込みに沿って破かれることで形成される複数の弾性部を有しており、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記複数の弾性部が前記周縁側に開かれ、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記複数の弾性部は、その弾性力により前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように戻る、請求項４記載の脱硫器。
【請求項６】
前記外容器は、前記外容器入口部及び前記外容器出口部のそれぞれに、前記内容器側に向かって形成された当接部を有し、
前記内容器のそれぞれの隔壁部は、中央から周縁に向かって設けられた複数のスリット状の切れ込みによって形成された複数の弾性部を有しており、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記複数の弾性部が前記周縁側に開かれ、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記複数の弾性部は、その弾性力により前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように戻る、請求項１記載の脱硫器。
【請求項７】
前記当接部は、筒状であって、
前記内容器側の端が、傾斜又は凹凸に形成されている、請求項２又は６記載の脱硫器。
【請求項８】
前記内容器のそれぞれの隔壁部は、
貫通孔が形成された壁部と、
前記貫通孔を塞ぐ封止部材と、
前記貫通孔を塞ぐように、前記封止部材を前記内容器の外側に向けて付勢する弾性部材とを有し、
前記外容器入口部及び前記外容器出口部は、それぞれ前記封止部材に当接可能に形成された当接部を有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部が当接することによって、前記封止部材が前記内容器の内側に向けて移動し、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記当接部が前記封止部材から離間され、前記弾性部材の付勢力によって前記封止部材が前記貫通孔を塞ぐ、請求項１記載の脱硫器。
【請求項９】
前記脱硫部は、複数の連結された脱硫部材を有している、請求項１記載の脱硫器。
【請求項１０】
前記内容器は、少なくとも壁面の一部が透明の部材によって形成されている、請求項１記載の脱硫器。
【請求項１１】
前記外容器入口部は、前記外容器の上部に設けられ、前記内容器入口部は、前記内容器の上部に設けられ、前記外容器入口部と前記内容器入口部は、互いに向き合っており、
前記外容器出口部は、前記外容器の下部に設けられ、前記内容器出口部は、前記内容器の下部に設けられ、前記外容器出口部と前記内容器出口部は、互いに向き合っている、請求項１記載の脱硫器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の脱硫器と、
前記原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質部とを備えた、水素生成装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置から供給される水素含有ガスを燃料とする燃料電池とを備えた、燃料電池発電システム。
【請求項１４】
原料中の付臭成分を除去する脱硫剤が充填された脱硫部を有し、前記原料の流通路中に設けられた外容器に着脱可能内に収納される脱硫剤カートリッジであって、
前記外容器の、前記原料が流入する外容器入口部と連通され、前記脱硫部に前記原料を流入させる内容器入口部と、
前記外容器の、前記原料が流出する前記外容器出口部と連通され、前記脱硫部から前記原料を流出させる内容器出口部と、
前記内容器入口部及び前記内容器出口部のそれぞれに設けられた隔壁部とを備え、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の作用によって、前記それぞれの隔壁部が移動もしく変形し、前記外容器入口部及び前記内容器入口部の間並びに前記内容器出口部及び前記外容器出口部の間が連通する、脱硫剤カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石原料等から硫黄成分を除去する脱硫器、この脱硫器を備えた水素生成装置、この脱硫器を備えた燃料電池発電システム、及び脱硫剤カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムは、発電部の本体である燃料電池スタック（以下、「燃料電池」という）に、水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給し、水素と酸素との電気化学反応により発生させた化学的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして利用して発電するシステムである。また、燃料電池発電システムは、高効率に発電することができ、さらに発電運転の際に発生する熱エネルギーを簡単に取り出して利用することができるので、高いエネルギー利用効率を実現する分散型の発電システムとして、開発が進められている。
【０００３】
一般的に、水素含有ガスは、インフラストラクチャーから供給されていない。そこで、従来の燃料電池発電システムには、既存のインフラストラクチャーから供給される都市ガス又はＬＰＧ等を原料として、Ｒｕ触媒やＮｉ触媒を用いて５５０℃〜７５０℃の温度で水蒸気と原料とを改質反応させて水素含有ガスを生成する改質部を備えた水素生成装置が配設されている。
【０００４】
通常、インフラストラクチャーから供給される原料には、インフラストラクチャーからの原料の漏れ、および原料を利用する機器からの原料の漏れが容易に分かるように、ターシャリーブチルメルカプタン（以下、ＴＢＭという）やジメチルサルファイド（以下、ＤＭＳという）といった硫黄化合物系の付臭剤が添加されている。また、原料には、チオフェン類等の硫黄化合物が微量に含まれていることもある。ただ、それらの硫黄化合物は、水素含有ガスを生成する改質部に用いられるＲｕ触媒やＮｉ触媒の被毒成分となる。そこで、改質部に導入する前に、原料中の硫黄化合物を除去する脱硫器が併用されることが多い。
【０００５】
その脱硫器には、硫黄化合物を吸着除去する吸着剤を用いた吸着脱硫器と、硫黄化合物を水素化して硫化水素としその硫化水素を除去する水添脱硫器とがある。特に吸着脱硫器は、硫黄化合物を常温で吸着する吸着剤を用いることで、原料の流通直後から硫黄化合物を除去できるので、起動停止を頻繁に行うことを想定した分散型の発電システムに用いられることが多い。
【０００６】
ただ、硫黄化合物を常温で吸着する吸着剤は、硫黄化合物の吸着容量が少ないので、脱硫器を小型にした場合、適正な使用期間で脱硫器を交換することが求められる。
【０００７】
そこで、脱硫器中の脱硫剤の交換を容易にするため、ガス配管の接続部を設けたヘッド体と、このヘッド体に対して着脱自在なケース体と、脱硫剤を充填してケース体内に装填される脱硫剤カートリッジとから構成された脱硫器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に示す脱硫剤カートリッジでは、その下部に、原料が流入するための開口が形成されており、上部に原料が流出するための開口が形成されている。
【０００８】
ここで、大気に曝された状態では脱硫剤の性能が劣化するため、交換用に搬送される脱硫剤カートリッジでは、その上部の開口部にはプルトップを有する蓋が設けられ、下部の開口部にはシール部材が貼り付けられ、密封されている。そして、脱硫剤カートリッジを交換する際には、プルトップを引き、シール部材を剥がすことによって、脱硫剤カートリッジの上部及び下部の開口部を露出させた後、脱硫剤カートリッジがケース本体に挿入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２００７−８４６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の脱硫器では、交換する際に、脱硫剤カートリッジのプルトップを引き、シール部材を剥がす動作を行う必要があり、面倒なものであった。
【００１０】
また、脱硫剤カートリッジの上部及び下部の開口部を露出させた後に、脱硫剤カートリッジをケース本体に挿入し、更に、ケース本体とヘッド体を接続して密閉する動作を行う必要があるため、脱硫剤が空気に触れる時間が長くなる場合が多かった。このように脱硫剤が空気に触れると、脱硫剤に水分等が吸着され、脱硫剤の硫黄化合物を吸着除去する能力が劣化する。
【００１１】
本発明は、上記従来の脱硫器の課題を考慮し、より簡単に脱硫剤を交換でき、交換時における脱硫剤の劣化を抑制することが可能な脱硫器、この脱硫器を備えた水素生成装置、この脱硫器を備えた燃料電池発電システム、及び脱硫剤カートリッジ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】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の本発明は、
原料の流通路中に設けられ、前記原料が流入する外容器入口部と、前記原料が流出する外容器出口部とを有する外容器と、
前記原料中の付臭成分を除去する脱硫剤が充填された脱硫部を有し、前記外容器内に着脱可能に収納された内容器とを備え、
前記内容器は、
前記外容器入口部と連通され、前記脱硫部に前記原料を流入させる内容器入口部と、
前記外容器出口部と連通され、前記脱硫部から前記原料を流出させる内容器出口部と、
前記内容器入口部及び前記内容器出口部のそれぞれに設けられた隔壁部とを有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の作用によって、前記それぞれの隔壁部が移動もしく変形し、前記外容器入口部及び前記内容器入口部の間並びに前記内容器出口部及び前記外容器出口部の間が連通する、脱硫器である。
【００１３】
又、第２の本発明は、
前記外容器は、前記外容器入口部及び前記外容器出口部のそれぞれに、前記内容器側に向かって形成された当接部を有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記内容器のそれぞれの前記隔壁部が破かれる、第１の本発明の脱硫器である。
【００１４】
又、第３の本発明は、
前記隔壁部には、溝状の切れ込みが形成されている、第２の本発明の脱硫器である。
【００１５】
又、第４の本発明は、
前記隔壁部は、弾力性を有し、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、その弾性力により、前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように、変形する、第３の本発明の脱硫器である。
【００１６】
又、第５の本発明は、
前記切れ込みは、前記隔壁部の中央から周縁に向かって複数形成されており、
前記隔壁部は、前記当接部によって、前記切れ込みに沿って破かれることで形成される複数の弾性部を有しており、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記複数の弾性部が前記周縁側に開かれ、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記複数の弾性部は、その弾性力により前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように戻る、第４の本発明の脱硫器である。
【００１７】
又、第６の本発明は、
前記外容器は、前記外容器入口部及び前記外容器出口部のそれぞれに、前記内容器側に向かって形成された当接部を有し、
前記内容器のそれぞれの隔壁部は、中央から周縁に向かって設けられた複数のスリット状の切れ込みによって形成された複数の弾性部を有しており、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部によって、前記複数の弾性部が前記周縁側に開かれ、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記複数の弾性部は、その弾性力により前記内容器入口部及び前記内容器出口部を塞ぐように戻る、第１の本発明の脱硫器である。
【００１８】
又、第７の本発明は、
前記当接部は、筒状であって、
前記内容器側の端が、傾斜又は凹凸に形成されている、第２又は６の本発明の脱硫器である。
【００１９】
又、第８の本発明は、
前記内容器のそれぞれの隔壁部は、
貫通孔が形成された壁部と、
前記貫通孔を塞ぐ封止部材と、
前記貫通孔を塞ぐように、前記封止部材を前記内容器の外側に向けて付勢する弾性部材とを有し、
前記外容器入口部及び前記外容器出口部は、それぞれ前記封止部材に当接可能に形成された当接部を有し、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の前記当接部が当接することによって、前記封止部材が前記内容器の内側に向けて移動し、
前記外容器から前記内容器を取り外した際、前記当接部が前記封止部材から離間され、前記弾性部材の付勢力によって前記封止部材が前記貫通孔を塞ぐ、第１の本発明の脱硫器である。
【００２０】
又、第９の本発明は、
前記脱硫部は、複数の連結された脱硫部材を有している、第１の本発明の脱硫器である。
【００２１】
又、第１０の本発明は、
前記内容器は、少なくとも壁面の一部が透明の部材によって形成されている、第１の本発明の脱硫器である。
【００２２】
又、第１１の本発明は、
前記外容器入口部は、前記外容器の上部に設けられ、前記内容器入口部は、前記内容器の上部に設けられ、前記外容器入口部と前記内容器入口部は、互いに向き合っており、
前記外容器出口部は、前記外容器の下部に設けられ、前記内容器出口部は、前記内容器の下部に設けられ、前記外容器出口部と前記内容器出口部は、互いに向き合っている、第１の本発明の脱硫器である。
【００２３】
又、第１２の本発明は、
第１から１０のいずれかの本発明の脱硫器と、
前記原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質部とを備えた、水素生成装置である。
【００２４】
又、第１２の本発明は、
第１１の本発明の水素生成装置と、
前記水素生成装置から供給される水素含有ガスを燃料とする燃料電池とを備えた、燃料電池発電システムである。
【００２５】
又、第１３の本発明は、
原料中の付臭成分を除去する脱硫剤が充填された脱硫部を有し、前記原料の流通路中に設けられた外容器に着脱可能内に収納される脱硫剤カートリッジであって、
前記外容器の、前記原料が流入する外容器入口部と連通され、前記脱硫部に前記原料を流入させる内容器入口部と、
前記外容器の、前記原料が流出する前記外容器出口部と連通され、前記脱硫部から前記原料を流出させる内容器出口部と、
前記内容器入口部及び前記内容器出口部のそれぞれに設けられた隔壁部とを備え、
前記外容器に前記内容器を収納した際、前記外容器入口部及び前記外容器出口部の作用によって、前記それぞれの隔壁部が移動もしく変形し、前記外容器入口部及び前記内容器入口部の間並びに前記内容器出口部及び前記外容器出口部の間が連通する、脱硫剤カートリッジである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、より簡単に脱硫剤を交換でき、交換時における脱硫剤の劣化を抑制することが可能な脱硫器、この脱硫器を備えた水素生成装置、この脱硫器を備えた燃料電池発電システム、及び脱硫剤カートリッジを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１（ａ）】本発明の実施の形態１における脱硫器２００の外観図
【図１（ｂ）】本発明の実施の形態１における脱硫器２００の正面図
【図２】本発明の実施の形態１における脱硫器２００の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態１における内容器２０８の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態１における内容器２０８のシール部材２１８の外観図
【図５】本発明の実施の形態１の変形例における内容器２０８の外観図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例における突起部２２７の外観図、（ｂ）本発明の実施の形態１の変形例における突起部２２８の外観図
【図７】本発明の実施の形態１の変形例における脱硫器５００の要部断面図
【図８】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１の変形例における密閉構造を説明するための断面構成図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態２における脱硫器８００の要部断面図、（ｂ）図９（ａ）の部分拡大図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態２におけるシール部材８１８の外観図、（ｂ）図１０（ａ）のＡＡ´間断面図
【図１１】本発明の実施の形態２の変形例におけるシール部材２２６の外観図、
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例におけるシール部材２２４の外観図、（ｂ）図１２（ａ）のＡＡ´間断面図
【図１３】本発明の実施の形態３における脱硫器３００の要部断面図
【図１４】（ａ）本発明の実施の形態３における内容器３０８の外容器３０１に収納する前の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態３における内容器３０８の外容器３０１に収納した状態の正面図、
【図１５】本発明の実施の形態３の変形例における脱硫器４００の要部断面図
【図１６】本発明の実施の形態４における脱硫器６００の要部断面図
【図１７】本発明の実施の形態４における内容器６０８の要部断面図
【図１８】（ａ）本発明の実施の形態４の脱硫器６００において外容器６０１内に内容器６０８を収納した状態の部分拡大断面図、（ｂ）本発明の実施の形態４の脱硫器６００において外容器本体６０２から蓋部６２０を取り外した状態の部分拡大断面図
【図１９】（ａ）本発明の実施の形態５における脱硫器７００の要部断面図、（ｂ）図１９（ａ）の部分拡大図
【図２０】本発明の実施の形態５における内容器７０８の要部断面図
【図２１】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例における内容器９０８の要部断面図、（ｂ）脱硫部材９１２の要部断面図
【図２２】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例における内容器１００８の要部断面図、（ｂ）脱硫部材１０１２の要部断面図
【図２３】本発明の実施の形態６における燃料電池発電システム１００の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明にかかる実施の形態１における脱硫器２００の外観斜視図である。又、図１（ｂ）は、本発明にかかる実施の形態１における脱硫器２００の正面図である。本実施の形態１の脱硫器２００には、その外側に、金属製の外容器２０１が設けられている。外容器２０１は、筒状の外容器本体２０２と、外容器本体２０２の上部に設けられた蓋部２２０と、外容器本体２０２と蓋部２２０とを固定するための押さえ部２０５とから構成されている。
【００３０】
この蓋部２２０には、原料の入口となる外容器入口部２０３が設けられており、外容器本体２０２の下部には原料の出口となる外容器出口部２０４が設けられている。又、蓋部２２０は、押さえ部２０５を着脱することで、外容器本体２０２から開閉が可能な様に構成されている。
【００３１】
なお、押さえ部２０５は、２つの半割の部材２０５ａ、２０５ｂ（例えば、リング形状）を合わせるように構成され、片側に蝶番２０６、片側をねじ固定部２０７が設けられている。このねじ固定部２０７を外すことで、押さえ部２０５は外容器本体２０２および外容器入口部２０３から着脱できるように構成されている。
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態１における脱硫器２００の要部断面図である。図に示すように、外容器本体２０２の上部には、外側に向かって突出して形成されたフランジ部２０２ａが設けられている。このフランジ部２０２ａと蓋部２２０の周縁部２２０ａが、それらの間に外容器パッキン２１５を挟んで、押さえ部２０５によって上下から押さえられることによって、外容器２０１の気密が保持されている。この外容器パッキン２１５としては、合成ゴムで構成されるＯリングを用いることが出来る。
【００３３】
又、脱硫器２００の内部には、筒状であり、プラスチック製の内容器２０８が、外容器本体２０２に納められて、配置されている。この内容器２０８が、本発明の脱硫剤カートリッジの一例に相当する。
【００３４】
図３は、外容器２０１に納める前の内容器２０８の断面構成図である。内容器２０８には、脱硫剤２０９が納められた脱硫部２２１が設けられている。この脱硫部２２１の上側に、脱硫部２２１への原料の入口である内容器入口部２１１が設けられており、脱硫部２２１の下側に、脱硫部２２１からの原料の出口である内容器出口部２１２が設けられている。脱硫部２２１の上下には、内容器２０８からの脱硫剤２０９の漏れ出しを押さえるため、ポリプロピレンの不織布で構成される脱硫剤押さえ２１０が設けられている。また、脱硫剤２０９には、硫黄成分を吸着するゼオライトが用いられている。尚、脱硫剤押さえ２１０としては、ポリプロピレンに限らず、脱硫剤２０９を内容器２０８に保持する構成であればよく、例えば金属メッシュ、パンチング板等を用いることができる。
【００３５】
また、内容器２０８の上端には、内容器パッキン２１４（後述する）を載置するための溝２２２が形成されている。また、内容器２０８では、内容器入口部２１１および内容器出口部２１２が、原料を流通させるための開口部分となり、それ以外の部分は、流通させる原料の気密を保てる容器構成となっている。
【００３６】
又、内容器２０８の内容器入口部２１１および内容器出口部２１２に、図４に示すような円形状のシール部材２１８が設けられている。このシール部材２１８は、本発明の隔壁部の一例に相当する。
【００３７】
又、上述したように、外容器２０１は可燃性を有する原料を流通させるので、外容器入口部２０３および外容器出口部２０４以外に気密性を持たせるため、金属材料を用いて構成することが好ましい。また、内容器２０８は、外容器２０１と同様に、金属材料で構成しても構わないが、本実施の形態では、外容器２０１で脱硫器２００の外部との気密を保てるので、内容器２０８の重量低減等を考慮するとプラスチックなどの樹脂材料で構成された方が好ましい。尚、内容器２０８はプラスチック製であると述べたが、一部が金属製であってもよい。
【００３８】
この内容器２０８は、図２に示すように、その内容器入口部２１１が外容器入口部２０３に対向し、内容器出口部２１２が外容器出口部２０４に対向するように、外容器本体２０２に納められている。
【００３９】
又、外容器本体２０２の底部には、内容器２０８との隙間を設けるためのスペーサー２１３が設けられており、内容器２０８は、そのスペーサー２１３に載置されている。
【００４０】
又、外容器入口部２０３には、内容器入口部２１１側（下方）に突出した突起部２１７が設けられている。又、外容器出口部２０４にも、内容器出口部２１２側（上方）に突出した突起部２１７が形成されている。この蓋部２２０と外容器本体２０２のそれぞれに設けられた突起部２１７が、本発明の当接部の一例に相当する。
【００４１】
脱硫剤を交換するために、内容器２０８を外容器２０１に納めると、外容器入口部２０３と外容器出口部２０４のそれぞれの突起部２１７が、内容器入口部２１１および内容器出口部２１２に押し込まれ、シール部材２１８は破かれる。尚、シール部材２１８としては、収納時に、容易に破壊するシール膜であればよく、例えば、ポリエチレンフィルム等の樹脂フィルムを用いればよい。
【００４２】
また、図２に示すように内容器２０８の上部の溝２２２（図３参照）には、外容器入口部２０３と内容器入口部２１１との気密を保つため、合成ゴムを成分とするＯリングである内容器パッキン２１４が設けられている。この内容器パッキン２１４も、上述した外容器パッキン２１５と同様に、押さえ部２０５から圧縮力が加えられることで、気密を保てるように構成されている。なお、内容器２０８とスペーサー２１３との間に内容器パッキン２１４を設ける構成としてもよい。
【００４３】
次に、内容器２０８を交換する際の動作について説明する。
【００４４】
外容器２０１は原料配管上に設けられており、その外容器入口部２０３及び外容器出口部２０４は、接続部（後述する図２０の脱硫接続部７参照）を介して原料配管に接続されている。この接続部において接続を解除することによって、本実施の形態の脱硫器２００は、原料配管から取り外される。
【００４５】
そして、ねじ固定部２０７を外し、押さえ部２０５を開くことによって、蓋部２２０が外容器本体２０２から分離される。その後、内容器２０８が外容器本体２０２から引き抜かれる。
【００４６】
次に、交換用の内容器２０８が外容器本体２０２内に上から挿入される。その際、突起部２１７によって内容器出口部２１２側のシール部材２１８が破かれ、内容器出口部２１２と外容器出口部２０４が連通する。続いて、蓋部２２０が外容器本体２０２に被せられ、その際に、蓋部２２０の突起部２１７によって内容器入口部２１１のシール部材２１８が破かれ、内容器入口部２１１と外容器入口部２０３が連通する。
【００４７】
最後に、外容器本体２０２のフランジ部２０２ａ及び蓋部２２０の周縁部２２０ａを挟むように押さえ部２０５を取り付け、ねじ固定部２０７で半割の部材２０５ａ、２０５ｂを固定することで、交換作業が終了する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の脱硫器２００では、内容器２０８を外容器２０１に納め、外容器入口部２０３及び外容器出口部２０４のそれぞれの突起部２１７が、内容器入口部２１１及び内容器出口部２１２に押し込まれる時に、シール部材２１８が破壊され、内容器入口部２１１と外容器入口部２０３、及び内容器出口部２１２と外容器出口部２０４の導通が確保されることとなる。
【００４９】
このため、交換用の内容器２０８に納められている未使用の脱硫剤２０９と大気との接触を出来るだけ防止することが出来る。その結果、外容器２０１に納める前の脱硫剤２０９が、例えば、大気中の水分の吸湿等といった、硫黄成分の吸着を阻害する成分の吸着を防止して、脱硫性能が低下することを防止できる。
【００５０】
また、ガスに接続されている機器では密閉性が必要なため、通常金属製のものが用いられるが、本実施の形態では外容器２０１と内容器２０８の二重構造となっており、外容器２０１が金属製であるため、内容器２０８をプラスチック製とすることが出来る。このように内容器２０８をプラスチック製とすることにより、成形が容易になり、且つ、交換のために内容器２０８を運搬する際に重量が軽くなり、メンテナンスの際の作業者の負担を軽くすることが出来る。
【００５１】
また、従来の構成として、本実施の形態のように外容器２０１及び内容器２０８の二重構造になっておらず、例えば、一つの容器に直接脱硫剤が充填されている構成のものがある。そのような構成では、使用済みの脱硫剤を交換する場合、容器毎交換したり、容器を開いた後、容器を揺する又は傾けることによって脱硫剤を容器から落として脱硫剤のみを交換したりしていた。また、容器毎交換した場合には、充填されている脱硫剤をリユースするために、工場などに持ち帰り、容器を切断して脱硫剤を取り出す場合もあった。
【００５２】
しかしながら、本実施の形態のように脱硫器２００を構成することで、吸着特性が低下した場合の脱硫器２００の交換が、外容器２０１を切断することなく行え、かつ内容器２０８のみの交換が可能となる。
【００５３】
更に、本実施の形態の内容器２０８は、プラスチック製であるため、充填されている脱硫剤をリユース、リサイクルするために、容器を切断することも容易である。
【００５４】
また、外容器を揺する又は傾けることによって脱硫剤を取り出す場合、脱硫剤が作業中に飛散したりすることがあり、脱硫剤が大気に触れると、脱硫剤に吸着している硫黄化合物が脱離して臭気が発生するため、回収作業の効率が悪くなる。
【００５５】
しかしながら、本実施の形態では、内容器２０８は、その内部を流通する原料の気密が保てるように構成されているため、内容器２０８の開口部分は内容器入口部２１１および内容器出口部２１２に限定されている。そのため、内容器２０８の取り出し時に、内容器２０８中の脱硫剤２０９と大気とが接触する部分を少なくでき、脱硫剤２０９からの硫黄化合物の脱離量を少なくできるので、臭気の発生確率を小さくできる。
【００５６】
その結果、脱硫剤の回収作業性を向上させるとともに、水素生成装置および燃料電池発電システム等の設置場所でも、容易に脱硫器を交換することができる。
【００５７】
すなわち、本実施の形態１では、簡便な構成で、脱硫器２００の回収作業性及び外容器２０１のリユース性・メンテ性・リサイクル性を向上させることができる。
【００５８】
又、本実施の形態１では、図２に示すように、外容器入口部２０３は外容器２０１の上部に設けられ、内容器入口部２１１は内容器２０８の上部に設けられ、外容器入口部２０３と内容器入口部２１１は互いに向き合っている。更に、外容器出口部２０４は外容器２０１の下部に設けられ、内容器出口部２１２は内容器２０８の下部に設けられ、外容器出口部２０４と内容器出口部２１２は互いに向き合っている。このように、外容器入口部２０３、内容器入口部２１１、内容器出口部２１２、及び外容器出口部２０４が実質直線上に配置されているため、原料が流通する際の抵抗を小さくすることが出来る。
【００５９】
なお、硫黄成分を吸着することで色相変化する脱硫剤（例えば、白から茶色又はグレーに変化する）を用いる場合、内容器２０８の内部を透視できる材料で構成することで、脱硫の進行状況が目視で確認できるので、内容器２０８の交換時期を容易に判断できる。このような構成は、内容器２０８を、半透明や透明の樹脂材料で構成することによって実現できる。
【００６０】
また、図５の内容器の外観図に示すように、内容器２０８の側面に、内容器２０８に納める脱硫剤が目視できるように、透明の透視部２１６を設ける構成としてもよい。
【００６１】
なお、本実施の形態１の脱硫器２００では、原料が、外容器入口部２０３から内容器入口部２１１に送られ、内容器２０８内に納められる脱硫剤２０９を通して、内容器出口部２１２から外容器出口部２０４に送られる構成（図２において上から下に原料が流通）としているが、外容器出口部２０４を原料の入口として、原料を本実施の形態１に示す方向と逆側から送る構成（図２において下から上に原料が流通）にしても良い。
【００６２】
又、本実施の形態１の突起部２１７は、円柱形状であり、先端が水平に形成されているが、図６（ａ）に示す突起部２２７のように、先端２２７ａが斜めに形成されていてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、鋭利な突起２２８ａが形成された突起部２２８が用いられても良い。
【００６３】
このような形状の突起部を用いることによって、シール部材２１８を破りやすくすることが出来る。尚、このように突起２２８ａが形成されていることが、本発明の凹凸に形成されていることの一例に相当する。
【００６４】
また、シール部材２１８として、ゴム風船に用いられる天然ゴムなどの薄い素材を引っ張って内容器入口部２１１及び内容器出口部２１２に取り付けてもよい。この場合、突起部２１７によってシール部材２１８を破ったとき、中央部分が周縁に引っ張られるため、破れた後のシール部材２１８が、内容器入口部２１１及び内容器出口部２１２の内側に残ることによって、原料の流通が阻害されることを低減出来る。
【００６５】
また、天然ゴムなどの薄い素材の代わりに、中央から周囲に向いて巻き癖が付いている素材を用いても良い。この場合、シール部材が破れることによってシール部材が周囲へ巻かれるため、破れた後のシール部材によって原料の流通が阻害されることを低減出来る。
【００６６】
また、本実施の形態１では、蓋部２２０と外容器本体２０２は、押さえ部２０５によって固定されていたが、押さえ部２０５を用いなくても良く、例えば、図７の脱硫器５００のように、蓋部２２０と外容器本体２０２のそれぞれにネジが形成されており、螺合することによって固定されるような外容器５０１であってもよい。図７に示す脱硫器５００の蓋部５２０には、その縁部５２０ａから下方に向かってネジ部５２０ｂが形成されており、このネジ部５２０ｂの内側にネジ山５２０ｃが形成されている。また、外容器本体５０２のフランジ部５０２ａの端面にはネジ山５０２ｃが形成されている。この蓋部５２０のネジ山５２０ｃと、外容器本体５０２のネジ山５０２ｃが螺合することによって外容器本体５０２と蓋部５２０を固定することが出来る。
【００６７】
また、本実施の形態１では、内容器パッキン２１４により、内容器２０８を含む原料が流通する空間が密閉されており、外容器パッキン２１５により、外容器２０１内の空間が密閉されている。これら内容器パッキン２１４及び外容器パッキン２１５ともに、上下から挟むことにより空間を密閉しているが、このような構成に限らず、図８（ａ）に示すように、内容器パッキン２１４を左右から挟み込むような構成としてもよい。更に、図８（ｂ）に示すように、内容器パッキン２１４及び外容器パッキン２１５ともに左右から挟み込むような構成としても良い。図８（ａ）に示す構成では、内容器入口部２１１の内側に溝２５０が形成されており、その溝２５０に内容器パッキン２１４が配置されている。このように内容器パッキン２１４は、突起部２１７の外壁と内容器入口部２１１の内壁の間で挟まれ、原料が流通する空間が密閉されている。この場合、内容器入口部２１１において、シール部材２１８は溝２５０よりも脱硫部２２１側に設けられている。尚、図８中、破かれた後のシール部材２１８がシール部分２１８ａとして示されている。
【００６８】
一方、図８（ｂ）に示す構成では、図２（ａ）の構成に加えて外容器パッキン２１５も左右から挟まれている。図８（ｂ）の構成では、内容器２０８の外壁と外容器本体２０２の内壁の間の空間に配置されるように、蓋部２２０の下側からパッキン保持部２２０ｂが形成されている。このパッキン保持部２２０ｂの外周側に溝２５１が形成されており、外容器パッキン２１５が配置されている。この外容器パッキン２１５は、パッキン保持部２２０ｂの外壁と外容器本体２０２の内壁によって挟まれて、外容器２０１内の空間を密閉している。
【００６９】
又、図８（ａ）及び図８（ｂ）では、溝２５０よりも脱硫部２２１側にシール部材２１８が配置されていたが、図８（ｃ）、（ｄ）に示されているように、内容器入口部２１１において溝２５０よりも先端側に配置されていても良い。図８（ｃ）、（ｄ）では、破かれた後のシール部分２１８ａが図示されている。尚、図８（ｃ）は、図８（ａ）に対する変形例であり、図８（ｄ）は、図８（ｃ）に対する変形例である。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２の脱硫器について説明する。
【００７１】
本実施の形態２の脱硫器は、実施の形態１の脱硫器と基本的な構成は同じであるが、シール部材の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同じ構成については、同一の符号が付されている。
【００７２】
図９（ａ）は、本発明にかかる実施の形態２における脱硫器８００の断面構成図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の内容器入口部２１１近傍の拡大断面構成図である。図１０（ａ）は、本実施の形態２のシール部材の平面図である。又、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡＡ´断面図である。
【００７３】
本発明の隔壁部の一例に相当するシール部材８１８は、実施の形態１のシール部材２１８と異なり、シール部材８１８に切れ込み８１９を入れ、容易に破壊される構成とされている。
【００７４】
図１０（ａ）のシール部材８１８では、円形状のシール部材の中央８１８ａから、その周縁部８１８ｂに向かって複数の切れ込み８１９が形成されている。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡＡ´断面図である。図１０（ｂ）に示すように、切れ込み８１９は、シール部材８１８の厚み８１８ｗより短く形成されており、シール部材８１８は切れ込み８１９によって貫かれていない。尚、図１０（ｂ）では、説明のために、切れ込み８１９の幅及びシール部材８１８の厚み８１８ｗを実際よりも大きく示している。また、このようにシール部材８１８を貫いていない切れ込み８１９が、本発明の溝形状の切れ込みの一例に相当する。
【００７５】
このようなシール部材８１８が内容器入口部２１１と内容器出口部２１２に設けられた内容器８０８を、外容器２０１に収納すると、図９（ａ）に示すように、それぞれのシール部材８１８は、突起部２１７によって破かれる。このとき、シール部材８１８は、切れ込み８１９に沿って破れることになり、複数の切れ込み８１９によって略三角形状の複数の弾性部８２０が形成される。
【００７６】
図９（ｂ）に示すように、内容器入口部２１１のシール部材８１８では、その弾性部８２０が突起部２１７によって周縁部８１８ｂ側に押し広げられ、外容器入口部２０３及び内容器入口部２１１の間が連通している。尚、内容器出口部２１２及び外容器出口部２０４の間も同様の構成により連通する。
【００７７】
また、使用済みの内容器８０８を交換する際には、突起部２１７がシール部材８１８から抜かれると、シール部材８１８は、内容器入口部２１１及び内容器出口部２１２を塞ぐように、その弾性力によって、もとの形状に戻る。
【００７８】
そのため、内容器入口部２１１および内容器出口部２１２の開口部分の面積を小さくすることができる。その結果、内容器８０８の取り出し時に、内容器８０８中の脱硫剤２０９が大気と接触する確率をさらに少なくできる。
【００７９】
このように、本実施の形態２では、交換用の未使用の内容器８０８を輸送する際には、シール部材８１８によって内容器８０８が密閉されているため脱硫剤への水分などの吸着を防ぐことが出来る。更に、使用済みの内容器８０８を取り出した際には、シール部材８１８は内容器入口部２１１及び内容器出口部２１２を塞ぐように戻るため、開口面積が小さくなり、臭気の大気への拡散を少なくすることが出来、回収作業の効率を向上することが可能となる。
【００８０】
尚、本実施の形態のシール部材８１８と異なり、図１１に示すように、切れ込み２２５が周縁部まで形成されず中央近傍のみに形成されたシール部材２２６が用いられてもよい。
【００８１】
又、本実施の形態のシール部材８１８と異なり、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、未使用の内容器の状態から切れ込み２２３がシール部材２２４の厚み２２４Ｗを貫いていても良い。図１２（ａ）は、シール部材２２４の平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡＡ´断面図である。但し、このような構成のシール部材２２４の場合、本実施の形態２のシール部材８１８よりも未使用時の密閉性は悪くなるが、脱硫剤と空気との接触面積は、切れ込み２２３の部分に限定されるため、脱硫剤への水分の吸着は抑制出来る。尚、このシール部材２２４を貫いている切れ込み２２３が、本発明のスリット状の切れ込みの一例に相当する。
【００８２】
又、本実施の形態２の脱硫器において、図６（ａ）、（ｂ）で示した突起部２２７、２２８を用いても良い。
【００８３】
（実施の形態３）
以下に、本発明にかかる実施の形態３における脱硫器３００について説明する。本実施の形態３の脱硫器３００は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、内容器出口部及び外容器出口部の構成が異なっている。そのため、実施の形態１との相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付している。
【００８４】
図１３は、本発明の実施の形態３における脱硫器３００の要部断面図である。本実施の形態３の脱硫器３００では、実施の形態１と異なり、外容器３０１の外容器出口部３０４が、外容器本体３０２の側面に設けられている。また、実施の形態１の外容器出口部２０４の突起部２１７の代わりに、外容器本体３０２の下部の内壁から複数のＬ字状の突起部３１７が設けられている。
【００８５】
一方、図１４（ａ）は、外容器３０１に収納する前の内容器３０８の正面図である。図１４（ｂ）は、外容器３０１に収納した時の内容器３０８の正面図である。図１４（ａ）に示す内容器３０８の外観図のように、本実施の形態３では内容器出口部３１２は、側面に円形状に複数個設けられている。また、交換前に、内容器出口部３１２が大気と連通しないようにするため、複数の内容器出口部３１２を取り巻くようにシール部材３１８が設けられている。
【００８６】
また、脱硫剤が漏れることを防ぐための脱硫剤押さえ３１０は、内容器出口部３１２を取り巻くように、内容器３０８の内側に設けられている。尚、内容器３０８が、本発明の脱硫剤カートリッジの一例に相当する。
【００８７】
このような構成の内容器３０８を外容器３０１内に収納するために、外容器本体３０２に内容器３０８を挿入すると、外容器本体３０２に設けられている突起部３１７の先端がシール部材３１８に当接し、シール部材３１８が上方にずりあがる（図１４（ｂ）参照）。そして、内容器出口部３１２が露出し、内容器出口部３１２と外容器出口部３０４が連通する。尚、突起部３１７は外容器本体３０２の内壁に、部分的に設けられているため、複数の内容器出口部３１２を全て塞ぐことにはならない。
【００８８】
内容器３０８を、このように構成することで、本実施の形態３における脱硫器３００では、内容器３０８を通り内容器出口部３１２から出た原料が、内容器３０８の外壁と外容器３０１の内壁で構成される空間（図中Ｓ参照）を通り、外容器出口部３０４に送られる構成となっている。
【００８９】
このように、外容器出口部３０４を外容器３０１の側面に設けることで、例えば、他の配管に接続された外容器入口部２０３と外容器出口部３０４を取り外す作業時において、実施の形態１と比べて外容器入口部２０３と外容器出口部２０４の取り外し作業が干渉しないので、取り外し作業が容易となる。具体的に説明すると、実施の形態１の場合、外容器入口部２０３と外容器出口部２０４は上下に配置されているため、例えば、外容器入口部２０３を配管から取り外すために、脱硫器２００を下方に動かそうとすると、下方に設けられた外容器出口部２０４と配管の接続に干渉して動かし難い。又、外容器出口部２０４と配管を取り外す場合も同様である。対して、本実施の形態３の脱硫器３００では、外容器入口部２０３と外容器出口部３０４が上と側面に配置されているため、例えば、外容器入口部２０３を外す場合、脱硫器３００を下方に動かすスペースがあるため、外容器出口部３０４と配管の接続部に干渉することなくスムーズに脱硫器３００を取り外すことが可能となる。
【００９０】
尚、本実施の形態３では、外容器出口部３０４は、外容器本体３０２の側面に設けられていたが、この位置に限らなくても良く、図１５に示す脱硫器４００の外容器出口部４０４のように、外容器入口部２０３に並んで蓋部４２０に配置されていても良い。
【００９１】
このような構成では、内容器３０８を通り硫黄成分の除去された原料は、内容器出口部３１２から出て、内容器の外壁と外容器４０１の内壁（外容器本体４０２の内壁）で構成される空間（図中Ｔ参照）を通って上方へと移動し、外容器出口部４０４に送られる。
【００９２】
このように外容器出口部４０４を外容器入口部２０３と同じ面に設けることで、例えば、他の配管に接続された外容器入口部２０３と外容器出口部４０４を取り外す作業時において、同じ上側で行うことが出来る。そのため、図１３に示す構成と同様に、外容器出口部４０４及び外容器入口部２０３を取り外す際に、下方に脱硫器４００を動かすスペースがあるため、干渉することなくスムーズに脱硫器４００を取り外せ、取り外し作業が容易となる。
【００９３】
（実施の形態４）
次に、本発明にかかる実施の形態４の脱硫器について説明する。
【００９４】
本実施の形態４の脱硫器は、実施の形態１の脱硫器と基本的な構成は同じであるが、隔壁部の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態１と同じ構成については、同一の符号が付されている。
【００９５】
図１６は、本実施の形態４の脱硫器６００の断面構成図である。図１７は、本実施の形態４の内容器６０８の断面構成図である。又、図１８（ａ）は、内容器入口部６１１近傍の拡大図である。図１８（ｂ）は、内容器入口部６１１近傍の拡大図であって、押さえ部２０５を外して、蓋部６２０を外容器本体６０２から取り外した状態を示す図である。尚、内容器６０８が、本発明の脱硫剤カートリッジの一例に相当する。
【００９６】
図に示すように、本実施の形態４の脱硫器６００の内容器６０８には、内容器入口部６１１に、貫通孔６５０ａが形成された壁部６５０が設けられている。また、外容器６０１から内容器６０８を取り外した時に、貫通孔６５０ａを封止するための封止部材６５１が、内容器入口部６１１内に設けられている。この封止部材６５１は、内容器６０８の外側に向けて幅が小さくなる円錐台形状の部材であり、その周囲にはパッキン６５２が設けられている。更に、封止部材６５１は、その上面に、内容器６０８の外側に向けて形成された突起部６５１ａを有している。更に、一端が脱硫剤押さえ２１０に固定され、他端が封止部材６５１の底面に固定されているバネ部材６５３が設けられている。又、貫通孔６５０ａの内側壁は、封止部材６５１の形状に合わせて、内側に向かって幅が広くなるようなテーパー形状に構成されている。尚、このバネ部材６５３が本発明の弾性部材の一例に相当する。又、本発明の隔壁部の一例は、壁部６５０、封止部材６５１、パッキン６５２、及びバネ部材６５３に相当する。
【００９７】
又、内容器出口部６１２にも、壁部６５０、封止部材６５１、パッキン６５２、及びバネ部材６５３が設けられている。
【００９８】
一方、外容器６０１にも、外容器入口部６０３に、貫通孔６６０ａが形成された壁部６６０が設けられている。この外容器入口部６０３にも、封止部材６５１、パッキン６５２、及びバネ部材６５３が設けられている。尚、バネ部材６５３の一端は、外容器入口部６０３の内壁から突出した支持部材６６１に固定されている。又、外容器出口部６０４にも、壁部６６０、封止部材６５１、パッキン６５２、バネ部材６５３、及び支持部材６６１が設けられている。尚、外容器入口部６０３及び外容器出口部６０４に設けられている封止部材６５１が、本発明の当接部の一例に相当する。
【００９９】
図１８（ａ）に示すように、本実施の形態４では、内容器６０８が外容器６０１に取り付けられた状態では、外容器入口部６０３側の封止部材６５１の突起部６５１ａと、内容器入口部６１１側の封止部材６５１の突起部６５１ａが互いに押し合うことによって、それぞれの封止部材６５１が貫通孔６５０ａ、６６０ａから内側に移動している。
【０１００】
このように封止部材６５１が貫通孔６５０ａ、６６０ａから移動することによって外容器入口部６０３と内容器入口部６１１が連通する。尚、同様に、内容器出口部６１２と外容器出口部６０４も連通する。
【０１０１】
一方、図１８（ｂ）に示すように、外容器６０１から内容器６０８を取り出すときに、押さえ部２０５を外して、蓋部６２０を外容器本体６０２から取り外すと、内容器入口部６１１と外容器入口部６０３のそれぞれの封止部材６５１の突起部６５１ａは離れる。突起部６５１ａ同士が離れると、内容器入口部６１１の封止部材６５１は、バネ部材６５３の弾性力によって壁部６５０側に付勢され、壁部６５０に当接し、貫通孔６５０ａが封止される。一方、外容器入口部６０３においても、封止部材６５１がバネ部材６５３の弾性力によって壁部６６０に当接し、貫通孔６６０ａが封止される。尚、同様に、内容器出口部６１２と外容器出口部６０４も、それぞれの貫通孔６５０ａ、６６０ａが封止される。
【０１０２】
図１７の内容器６０８の断面構成図に示すように、内容器６０８を外容器６０１から取り外した際、内容器６０８の内容器入口部６１１と内容器出口部６１２が封止されるため、臭気が大気に拡散することを低減することが出来、回収作業の効率を向上することが可能となる。
【０１０３】
（実施の形態５）
次に、本発明にかかる実施の形態５の脱硫器について説明する。本実施の形態５の脱硫器は、実施の形態４の脱硫器と基本的な構成は同じであるが、隔壁部及び当接部の構成が異なっている。そのため、相違点を中心に説明する。実施の形態１と同様の構成については同一の符号が付されている。
【０１０４】
上述した実施の形態４では、外容器入口部６０３及び外容器出口部６０４に、封止部材６５１及びバネ部材６５３等が設けられているが、本実施の形態５の脱硫器では、封止部材６５１及びバネ部材６５３等が設けられておらず、突起部が設けられた構成となっている。また、内容器入口部６１１及び内容器出口部６１２を封止する構成が、実施の形態４と異なっている。
【０１０５】
図１９（ａ）は、本実施の形態５の脱硫器７００を示す断面構成図である。図１９（ｂ）は、内容器入口部７１１近傍の拡大図である。図２０は、本実施の形態４の内容器７０８の断面構成図である。この内容器７０８が、本発明の脱硫剤カートリッジの一例に相当する。
【０１０６】
脱硫器７００は、脱硫器６００と同様に、内容器入口部７１１の先端に貫通孔７１０ａを有する壁部７５０が形成されている。この壁部７５０の内壁には溝７５０ｂが形成されており、内容器パッキン２１４が配置されている。また、外容器７０１から内容器７０８を取り外した時に、貫通孔７５０ａを封止するための封止部材７５１が、内容器入口部７１１内に設けられている。この封止部材７５１は、球形状の部材である。更に、一端が、内容器入口部７１１の内壁に形成された支持部材７３０に固定され、他端が封止部材７５１の底部に固定されているバネ部材７５３が設けられている。尚、このバネ部材７５３が本発明の弾性部材の一例に相当する。又、本発明の隔壁部の一例は、壁部７５０、封止部材７５１、バネ部材７５３、及び支持部材７３０に相当する。
【０１０７】
又、内容器出口部７１２にも、壁部７５０、封止部材７５１、内容器パッキン２１４、及びバネ部材７５３が設けられている。
【０１０８】
一方、外容器７０１には、蓋部７２０の外容器入口部７０３に下方に向かって突起部７１７が設けられている。この突起部７１７の先端近傍の側壁には、複数の貫通孔７１７ａが形成されている。尚、外容器本体７０２の外容器出口部７０４にも上方に向かって突起部７１７が設けられている。この突起部７１７が、本発明の当接部の一例に相当する。
【０１０９】
図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、内容器７０８が外容器７０１に取り付けられた状態では、外容器７０１の突起部７１７によって、封止部材７５１が脱硫部２２１側に押され、封止部材７５１は貫通孔７１０ａから内側に移動している。このとき、突起部７１７の先端に形成されている複数の貫通孔７１７ａを介して、外容器入口部７０３と内容器入口部７１１が連通している。同様に、内容器出口部７１２と外容器出口部７０４も連通している。
【０１１０】
一方、図２０の内容器７０８の断面構成図に示すように、外容器７０１から内容器７０８を取り出すと、封止部材７５１は、突起部７１７の押圧から開放されるため、バネ部材７５３の弾性力によって壁部７５０側に付勢され、壁部７５０に当接する。この動作によって、封止部材７５１が貫通孔７１０ａを封止する。尚、同様に内容器出口部７１２の貫通孔７５０ａも封止される。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態５の構成においても、内容器７０８を外容器７０１から取り外した際、内容器７０８の内容器入口部７１１と内容器出口部７１２が封止されるため、臭気が大気に拡散することを低減することが出来る。
【０１１２】
尚、本実施の形態では、支持部材７３０にバネ部材７５３が固定されているが、脱硫剤押さえ２１０が金属メッシュなどで形成されている場合には、脱硫剤押さえ２１０に直接固定しても良い。また、実施の形態４においても、実施の形態５と同様に、内容器入口部６１１及び内容器出口部６２１に支持部材を形成し、その支持部材にバネ部材６５３の一端を固定してもよい。
【０１１３】
尚、上記実施の形態１〜５では、内容器内に脱硫剤２０９が充填されて脱硫部２２１が構成されているが、脱硫剤２０９が充填された複数の容器が連結して脱硫部が構成されていてもよい。そのような構成の内容器９０８が図２１（ａ）に示されている。図に示すように、内容器９０８には、内容器本体９０９と、内容器本体９０９の上部に配置された蓋部９１０が設けられている。蓋部９１０の周縁には、下方に向かって凸部９１０ａが形成されており、その凸部の内側にはネジ山９１０ｂが形成されている。また、内容器本体９０９の上部の外壁にもネジ山９０９ｂが形成されている。更に、内容器本体９０９の上端には溝が形成されており、その溝にパッキン９１１が設けられている。内容器本体９０９のネジ山９０９ｂと、蓋部９１０のネジ山９１０ｂを螺合させて、締め付けることによって、パッキン９１１が蓋部９１０と内容器本体９０９で押圧され、内容器９０８内が密閉される。内容器本体９０９には、脱硫剤２０９が充填された脱硫部材９１２が３つ連結して設けられている。この３つの連結した脱硫部材９１２によって脱硫部９２０が構成されている。図２１（ｂ）は、脱硫部材９１２の断面構成図である。脱硫部材９１２は、容器９１３に脱硫剤２０９が充填されたものであり、容器９１３の上部及び下部は開口されており、これら上部及び下部には、脱硫剤２０９が漏れ出さないように脱硫剤押さえ２１０が設けられている。又、側壁にはＯリング９１４が設けられており、内容器本体９０９の内壁と容器９１３の外壁との間を原料が流通することが防がれている。
【０１１４】
このような構成では、脱硫剤を交換する際に、例えば、上流側の脱硫部材９１２内の脱硫剤２０９だけ色が変わっている場合、上流側の脱硫部材９１２のみを交換することが可能となる。この脱硫器が燃料電池発電システムに用いられている場合、家庭によって発電量が異なるため、硫黄の吸着量も異なる。そのため、各家庭の脱硫剤を交換するときに、全ての家庭において脱硫剤を全て交換していたのでは、使用量が少ない家庭では未使用の脱硫剤も交換することになる。対して、図２１に示す構成とすることにより脱硫剤の一部を交換することが出来るため、コストを安くすることが可能となる。
【０１１５】
尚、上流側から脱硫機能が失われていくため、上流側の脱硫部材９１２を１つ（図中上から１つ目）交換する場合には、未使用の脱硫部材９１２は、最も下流側（図中上から３つ目）に配置する方が好ましい。
【０１１６】
また、図２１（ｂ）の構成に限らず、交換用の脱硫部材も封止された構成であってもよい。そのような構成の脱硫部材１０１２を複数連結した内容器１００８が図２２（ａ）に示されている。又、図２２（ｂ）は脱硫部材１０１２の断面構成図である。図２２（ｂ）に示すように脱硫部材１０１２は、上述した脱硫部材９１２と異なり、容器９１３の上部に脱硫部材入口部１０２１が設けられており、容器９１３の下部に脱硫部材出口部１０２２が設けられている。そして、脱硫部材出口部１０２２にはシール部材２１８が設けられており、脱硫部材入口部１０２１にはシール部材１０２３が設けられている。但し、シール部材１０２３は、上述したシール部材２１８と異なり、脱着可能なシールである。
【０１１７】
図２２（ａ）に示すように、このような脱硫部材１０１２が３つ連結して脱硫部１０２０が構成されている。ここで、３つの脱硫部材１０１２は、シール部材１０２３の剥がされた脱硫部材入口部１０２１が突起となって、その上側の脱硫部材１０１２のシール部材２１８を破ることで連結されている。図中、破かれた後のシール部材２１８がシール部分２１８ａとして示されている。尚、内容器１００８を外容器に挿入する際には、内容器出口部２１２のシール部材２１８と、最も下側に配置されている脱硫部材１０１２のシール部材２１８の２つのシール部材２１８が、外容器出口部２０４の突起部２１７によって破かれることになる。
【０１１８】
このような構成の内容器１００８において、脱硫部材１０１２を１つ交換する場合には、交換用の脱硫部材１０１２は、そのシール部材１０２３が剥がされた後に、内容器１００８の最も下流側に配置される。この場合、交換用の脱硫部材１０１２に充填されている脱硫剤２０９が大気に触れ劣化することを抑制することが可能となる。
【０１１９】
尚、剥がされたシール部材１０２３は、内容器１００８から取り出した脱硫部材１０１２の脱硫部材入口部１０２１を封止するのに用いればよい。また、シール部材２１８の代わりに実施の形態２で述べたようなシール部材８１８を用いることによって、脱硫部材１０１２の交換の際、少なくとも脱硫部材出口部１０２２の開口面積を小さくすることができるため、悪臭を低減することが出来る。
【０１２０】
（実施の形態６）
以下に、本発明にかかる実施の形態６における燃料電池発電システム１００の構成について説明する。
【０１２１】
図２３は、本発明の実施の形態６における燃料電池発電システム１００を示す概略図である。図２３に示すように、本実施の形態６における燃料電池発電システム１００は、水素含有ガスを生成する水素生成装置１と、水素生成装置１から供給された水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池８と、水素生成装置１から燃料電池８へ水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給経路１２と、燃料電池８で排出された水素オフガスを水素生成装置１に導くオフガス経路１４と、燃焼用ガスを水素生成装置１へ供給する燃焼ガス供給経路１５とを備えている。
【０１２２】
水素含有ガス供給経路１２には、水素生成装置１からの水素含有ガスの供給を封止する封止部９が設けられている。また、封止部９には、原料供給部４から供給された原料を改質器５に導入する前に外部へ導く水素生成装置バイパス経路１１と、水素生成装置１から供給された水素含有ガスを燃料電池８へ供給せずに水素生成装置１へ戻す燃料電池バイパス経路１３とが接続されている。燃料電池バイパス経路１３と、オフガス経路１４と、燃焼ガス供給経路１５とは、接続部２５を介して接続されている。
【０１２３】
封止部９は、複数の電磁弁を組み合わせた構成（詳細説明は省略する）であって、水素含有ガス供給経路１２を封止または開放させる機能と、水素生成装置１から供給されるガス又は水素生成装置バイパス経路１１から供給されるガスを水素含有ガス供給経路１２又は燃料電池バイパス経路１３に流通させるように、ガスの流通を切り替える機能を有する。
【０１２４】
なお、本実施の形態６では、燃料電池８として、一般的な固体高分子型の燃料電池を用いたので、その詳細な説明は省略する。
【０１２５】
以下、本実施の形態６における水素生成装置１の具体的な構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態６における水素生成装置１は、実施の形態１で説明した原料中の硫黄成分を除去する脱硫器２００と、水供給部３と、原料供給部４と、改質器５と、運転制御部１６とを備えている。
【０１２６】
水供給部３は、改質器５の外部に接続された、流量調節機能を有する水ポンプである。水供給部３は、運転制御部１６からの指令に基づいて、水の流量を調節しながら、改質器５に水を供給する。
【０１２７】
原料供給部４は、脱硫器２００と改質器５とを接続する原料供給経路１０上に配置された、流量調節機能を有するブースターポンプである。原料供給部４は、運転制御部１６からの指令に基づいて、原料の流量を調節しながら、改質器５に原料を供給する。原料供給部４の下流側の原料供給経路１０には、水素生成装置バイパス経路１１が接続部２７を介して接続されている。
【０１２８】
実施の形態１で説明した脱硫器２００は、原料の供給源として、都市ガスのガスインフラライン６に接続されている。ガスインフラライン６から供給される原料は、燃料電池８で必要な水素含有ガス量に見合う量となるように原料供給部４で制御され、脱硫器２００に供給されている。なお、本実施の形態６では、ガスインフラライン６と原料供給部４との間に脱硫器２００を配置したが、これに限られることはなく、原料供給部４の下流側に配置してもよい。
【０１２９】
また、脱硫器２００の上流側（外容器入口部２０３）および下流側（外容器出口部２０４）には、脱硫接続部７が配置されている。それらの脱硫接続部７は、例えば、ねじ継ぎ手等を用いて着脱可能な構成として、脱硫器２００の交換メンテナンス時に、ガスインフラライン６等の配管から脱硫器２００を容易に着脱できる構成としている。なお、脱硫接続部７に、原料の流通を制御する弁機能を持たせ、例えば、電磁弁を含む構成としても良い。また、交換メンテナンス時に、ガスインフラライン６等の配管から外容器２０１をはずさずに、内容器２０８のみを交換しても良い。
【０１３０】
改質器５は、原料と水蒸気とを改質反応させて水素含有ガスを生成する水蒸気改質部２０と、水蒸気改質部２０で生成された水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを変成反応させて一酸化炭素濃度を低減させる変成部２４と、変成部２４を通過した後の水素含有ガスに空気を供給する空気供給部１７と、空気供給部１７から供給された空気を用いて、変成部２４を通過した後の水素含有ガス中に残留する一酸化炭素を主に酸化させて除去する選択酸化部２６とを有している。
【０１３１】
更に、改質器５には、水蒸気改質部２０内の改質触媒（あるいは水素含有ガス）の温度を検出する改質温度検知部１８が設けられており、その底部には、水蒸気改質部２０での改質反応に必要な反応熱を供給するために燃焼ガスを燃焼する加熱部２が設けられている。改質器５では、脱硫器２００を通過した後の原料と、水供給部３から供給された水とを用いて水素含有ガスが生成される。
【０１３２】
本実施の形態６においては、水蒸気改質部２０にはＲｕ系の改質触媒が設けられており、変成部２４にはＣｕ−Ｚｎ系の変成触媒が設けられており、選択酸化部２６にはＲｕ系の選択酸化触媒が設けられている。なお、水蒸気改質部２０、変成部２４、および選択酸化部２６の構成は、一般的な改質器の構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【０１３３】
加熱部２は、加熱部２の着火源となるイグナイター２１、加熱部２の燃焼状態を検知するフレームロッドからなる燃焼検知部２２、および、加熱部２に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１９を有している。本実施の形態２では、加熱部２としてバーナーが用いられている。
【０１３４】
運転制御部１６は、水素生成装置１の水素含有ガスの運転動作を制御する制御部である。すなわち、運転制御部１６は、半導体メモリーやＣＰＵ等により、水素生成装置１の運転動作シーケンス、原料積算流量などの運転情報を記憶して、状況に応じた適切な動作条件を演算し、かつ、水供給部３や原料供給部４等に動作条件を指示することができる。例えば、運転制御部１６は、改質温度検知部１８及び燃焼検知部２２における検知結果を入力として、水供給部３および原料供給部４に入力される電流パルスや、電力等を制御することにより、原料供給部４から改質器５に供給される原料の供給量、水供給部３から改質器５に供給される水の供給量などの制御、脱硫接続部７、封止部９、空気供給部１７及びイグナイター２１等の動作の制御を行う。さらに、運転制御部１６は、燃料電池８の運転動作も制御する（詳細な動作説明は省略する）。
【０１３５】
なお、本実施の形態６における燃料電池発電システム１００は、一般的な燃料電池発電システムと同様の動作を行うので、その詳細な説明は省略する。
【０１３６】
又、本実施の形態６では、実施の形態１で説明した脱硫器２００を用いたが、上記実施の形態で説明したいずれの脱硫器を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の脱硫器、それを用いた水素生成装置、及び脱硫剤カートリッジは、より簡単に脱硫剤を交換でき、交換時における脱硫剤の劣化を抑制することが可能な効果を有し、燃料電池発電システム等として有用である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  水素生成装置
２  加熱部
３  水供給部
４  原料供給部
５  改質器
６  ガスインフラライン
７  脱硫接続部
８  燃料電池
９  封止部
１０  原料供給経路
１１  水素生成装置バイパス経路
１２  水素含有ガス供給経路
１３  燃料電池バイパス経路
１４  オフガス経路
１５  燃焼ガス供給経路
１６  運転制御部
１７  空気供給部
１８  改質温度検知部
１９  燃焼ファン
２０  水蒸気改質部
２１  イグナイター
２２  燃焼検知部
２４  変成部
２５、２７  接続部
２６  選択酸化部
１００  燃料電池発電システム
２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  脱硫器
２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  外容器
２０２、３０２、４０２、５０２、７０２  外容器本体
２０３  外容器入口部
２０４、３０４、４０４  外容器出口部
２０５  押さえ部
２０６  蝶番
２０７  ねじ固定部
２０８、３０８、７０８、８０８、９０８  内容器
２０９  脱硫剤
２１０、３１０  脱硫剤押さえ
２１１  内容器入口部
２１２、３１２  内容器出口部
２１３  スペーサー
２１４  内容器パッキン
２１５  外容器パッキン
２１６  透視部
２１７、３１７、７１７  突起部
２１８、３１８、８１８  シール部材
２２０、４２０、５２０、７２０  蓋部
【図１（ａ）】
0005410411.tif 000002
【図１（ｂ）】
0005410411.tif 000003
【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】
0005410411.tif 000009
【図８】
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【図９】
0005410411.tif 000011
【図１０】
0005410411.tif 000012
【図１１】
0005410411.tif 000013
【図１２】
0005410411.tif 000014
【図１３】
0005410411.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
0005410411.tif 000017
【図１６】
0005410411.tif 000018
【図１７】
0005410411.tif 000019
【図１８】
0005410411.tif 000020
【図１９】
0005410411.tif 000021
【図２０】
0005410411.tif 000022
【図２１】
0005410411.tif 000023
【図２２】
0005410411.tif 000024
【図２３】
0005410411.tif 000025