(57)【要約】【課題】全体の小型化などを図りつつ、脱硫剤に対して脱硫対象ガスを偏りの少ない状態で適切に作用させることが可能な脱硫器を提供する。【解決手段】内部に脱硫剤１が充填された容器２を備えており、この容器２内に導入された脱硫対象ガスが、脱硫剤充填領域Ｓ１を進行してから容器２に設けられている流出口２２に到達するように構成されている、脱硫器Ａであって、脱硫対象ガスを容器２内に導入するためのガス導入管３が、容器２の外部から内部に進入して設けられており、ガス導入管３には、脱硫剤充填領域Ｓ１における脱硫対象ガスの進行方向に対して交差する方向に長さをもち、かつ脱硫剤充填領域Ｓ１に位置するヘッダ管体部３０が設けられ、このヘッダ管体部３０には、脱硫対象ガス用の複数の噴出口３２が、ヘッダ管体部３０の長手方向に間隔を隔てて設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に脱硫剤が充填された容器を備えており、
この容器内に導入された脱硫対象ガスが、脱硫剤充填領域を進行してから前記容器に設けられている流出口に到達するように構成されている、脱硫器であって、
脱硫対象ガスを前記容器内に導入するためのガス導入管が、前記容器の外部から内部に進入して設けられており、
前記ガス導入管には、前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向に対して交差する方向に長さをもち、かつ前記脱硫剤充填領域に位置するヘッダ管体部が設けられ、
このヘッダ管体部には、脱硫対象ガス用の複数の噴出口が、前記ヘッダ管体部の長手方向に間隔を隔てて設けられていることを特徴とする、脱硫器。
【請求項２】
請求項１に記載の脱硫器であって、
前記ガス導入管は、前記容器を貫通して前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向に延びる非ヘッダ管体部を有し、
この非ヘッダ管体部の先端部に、前記ヘッダ管体部が繋がっている、脱硫器。
【請求項３】
請求項２に記載の脱硫器であって、
前記ヘッダ管体部および前記非ヘッダ管体部は、前記ガス導入管に曲げ加工が施されていることによって一体的に形成されている、脱硫器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の脱硫器であって、
前記容器は、一端側が開口し、かつ他端側が閉塞した筒状の容器本体と、この容器本体の一端側開口を塞ぐ蓋体とを組み合わせて構成され、
前記蓋体には、前記流出口およびこの流出口とは別の孔部が設けられ、
前記ガス導入管は、前記蓋体の前記孔部を介して前記容器の外部から内部に進入している、脱硫器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の脱硫器であって、
前記複数の噴出口は、前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向とは反対方向に脱硫対象ガスを噴出するように設けられている、脱硫器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば燃料電池発電システムで用いられる燃料ガスなどの所望のガスの脱硫処理を行なうのに用いられる脱硫器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の脱硫器としては、特許文献1に記載のものがある。同文献に記載された脱硫器を、簡略して図７に示す。
同図（ａ）に示す脱硫器Ｂ１は、脱硫対象ガス用の導入口８０および流出口８１が形成された容器８内に、脱硫剤７が収容された構成を有している。脱硫剤７を有効に利用し、脱硫処理能力を高めるには、脱硫対象ガスが脱硫剤充填領域の一部分に偏って通過することを回避することが望まれる。このための手段として、容器８内の下部には、多孔板９０を設けるとともに、この多孔板９０と導入口８０との間には、導入口８０を通過した脱硫対象ガスを多孔板９０の多数の孔９０ａに均一に進行させるためのガス拡散領域８２を設けている。
一方、同図（ｂ）に示す脱硫器Ｂ２においては、前記した多孔板９０に代えて、外周が多孔状に形成された筒状突起９１を有する仕切板９２を容器８内に設けている。仕切板９２の下方には、やはりガス拡散領域８２が設けられている。
このような構成によれば、多孔板９０または筒状突起９１の各孔９０ａ，９１ａから脱硫剤充填領域に向けて脱硫対象ガスを進行させることができる。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、次のような不具合があった。
すなわち、脱硫器Ｂ１，Ｂ２のいずれにおいても、容器８内の下部には、適当な高さＨ１を有するガス拡散領域８２を設ける必要がある。したがって、その分だけ、全体が嵩張ったものとなり、全体の小型化を図る上で、未だ改善の余地がある。また、多孔板９０、あるいは筒状突起９１を有する仕切板９２を用いているために、これらの部品コストが嵩み、製造コストも高くなる。
なお、脱硫器Ｂ２においては、筒状突起９１の外周の孔９１ａから、容器８の半径方向に脱硫対象ガスが噴出される。ところが、このような噴出の仕方では、脱硫剤充填領域の全体に対して脱硫対象ガスを均一に進行させることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、全体の小型化などを図りつつ、脱硫剤に対して脱硫対象ガスを偏りの少ない状態で適切に作用させることが可能な脱硫器を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される脱硫器は、内部に脱硫剤が充填された容器を備えており、この容器内に導入された脱硫対象ガスが、脱硫剤充填領域を進行してから前記容器に設けられている流出口に到達するように構成されている、脱硫器であって、脱硫対象ガスを前記容器内に導入するためのガス導入管が、前記容器の外部から内部に進入して設けられており
、前記ガス導入管には、前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向に対して交差する方向に長さをもち、かつ前記脱硫剤充填領域に位置するヘッダ管体部が設けられ、このヘッダ管体部には、脱硫対象ガス用の複数の噴出口が、前記ヘッダ管体部の長手方向に間隔を隔てて設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、ガス導入管のヘッダ管体部に設けられた脱硫対象ガス用の噴出口を、脱硫対象ガスの進行方向に対して交差する方向において、広い面積にわたって分散した配置に設けることができる。したがって、脱硫剤充填領域の全体に対して、脱硫対象ガスを偏りの少ない状態で流れさせ、脱硫剤を有効に利用することが可能となる。
加えて、本発明によれば、前記従来技術とは異なり、容器のガス導入側の位置にガス拡散領域を設ける必要はない。したがって、脱硫器全体の小型化を図ることができる。さらに、前記従来技術においてガスの拡散に利用されていた多孔板または筒状突起を有する仕切板を用いる必要がないために、脱硫器の製造コストを低減することも可能となる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、前記ガス導入管は、前記容器を貫通して前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向に延びる非ヘッダ管体部を有し、この非ヘッダ管体部の先端部に、前記ヘッダ管体部が繋がっている。
【００１０】
このような構成によれば、非ヘッダ管体部の長さを変更することによって、ヘッダ管体部の位置を変更することができ、非ヘッダ管体部の長さ設定によってヘッダ管体部を所望の位置に配置することが容易となる。ガス導入管の非ヘッダ管体部は、脱硫対象ガスの進行方向に延びた方向であるために、この非ヘッダ管体部が脱硫対象ガスの流れに対する大きな抵抗になるといった不具合もない。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記ヘッダ管体部および前記非ヘッダ管体部は、前記ガス導入管に曲げ加工が施されていることによって一体的に形成されている。
【００１２】
このような構成によれば、ガス導入管の製造コストを廉価にすることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、前記容器は、一端側が開口し、かつ他端側が閉塞した筒状の容器本体と、この容器本体の一端側開口を塞ぐ蓋体とを組み合わせて構成され、前記蓋体には、前記流出口およびこの流出口とは別の孔部が設けられ、前記ガス導入管は、前記蓋体の前記孔部を介して前記容器の外部から内部に進入している。
【００１４】
このような構成によれば、脱硫対象ガスの流出口、およびガス導入管を容器内に進入させるための孔部が、蓋体に纏めて設けられており、脱硫器の配管接続を一方向から容易に行なうことができる。また、容器本体の他端側には、孔部などをとくに設ける必要はなく、容器本体の構造を簡素にすることもできる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、前記複数の噴出口は、前記脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向とは反対方向に脱硫対象ガスを噴出するように設けられている。
【００１６】
このような構成によれば、脱硫対象ガスを各噴出口から脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向と同一方向に噴出させる場合と比較すると、各噴出口から噴出された後の脱硫対象ガスの拡散度合いを大きくすることができる。したがって、脱硫対象ガスを脱硫剤充填領域の全体に満遍なく均一に進行させる上で、より好ましいものとなる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明に係る脱硫器の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIb−Ib断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のIc−Ic要部拡大断面図である。
【図２】図１に示す脱硫器で用いられているガス導入管の斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す平面断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の他の例を示す平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すガス導入管の概略斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明の他の例を示す平面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すガス導入管の概略斜視図である。
【図６】本発明の他の例を示す断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、従来技術の例を示す概略断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１に示す脱硫器Ａは、脱硫剤１を収容した容器２、およびガス導入管３を具備している。
【００２１】
容器２は、上部が開口した有底円筒状の容器本体２０と、この容器本体２０の上部開口を塞ぐ蓋体２１とを組み合わせて構成されている。蓋体２１には、ガス導入管３を挿通させるための孔部２３と、脱硫対象ガスの流出口２２が設けられている。脱硫剤１は、たとえば金属担持型ゼオライトなどのゼオライト系であり、粒状（ペレット状を含む）である。もちろん、これとは異なる種類の脱硫剤を用いることができる。脱硫剤１は、容器２内の底壁部２０ａ上に堆積するようにして容器２内のうち、上部寄りの位置を除く略全域に充填されている。脱硫剤充填領域Ｓ１の上側には、フィルタ２４が設けられている。
【００２２】
ガス導入管３は、ヘッダ管体部３０と、これに繋がった非ヘッダ管体部３１とを有している。これらヘッダ管体部３０および非ヘッダ管体部３１は、ガス導入管３に曲げ加工を施すことによって一体的に繋がった状態に形成されている。非ヘッダ管体部３１は、容器２の孔部２３を挿通していることにより、容器２の外部から内部に進入しており、容器２の上下高さ方向に延びる直管状である。この非ヘッダ管体部３１の上端部３１ａは、ガス配管接続部であり、脱硫対象ガスは、上端部３１ａに接続されたガス管からガス導入管３内に供給される。
【００２３】
ヘッダ管体部３０は、脱硫対象ガスを脱硫剤充填領域Ｓ１に拡散させて流出させるための部分であり、水平方向に長さをもつ（管の中心軸が略水平であることと同意）管体部である。ここで、本実施形態では、本発明の「脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向」に相当する方向は、矢印Ｎ１で示す上向きである。水平方向は、脱硫対象ガスの進行に対して交差する方向に相当する。図１（ｂ）および図２によく表われているように、ヘッダ管体部３０は、平面視において一部切欠き円形ループ状の主要部３０ａと、この主要部３０ａを非ヘッダ管体部３１の下部と繋ぐ補助部３０ｂとを有している。補助部３０ｂは、容器２の半径方向に延びている。
【００２４】
図１（ａ）によく表われているように、ヘッダ管体部３０は、容器２の底壁部２０ａに接近して設けられている。ヘッダ管体部３０には、脱硫対象ガス用の複数の噴出口３２が、このヘッダ管体部３０の長手方向に適当な間隔を隔てて設けられている。ただし、各噴出口３２は、ヘッダ管体部３０の上面側ではなく、下面側に設けられている。また、図１（ｃ）に示すように、噴出口３２は、斜め下方に向けて脱硫対象ガスを噴出するように、容器２の上下高さ方向に対して適当な角度αだけ傾いた向きとされて２列に設けられている。各噴出口３２からは、容器２の底壁部２０ａに向けて脱硫対象ガスが噴出することと
なる。
【００２５】
次に、前記した脱硫器Ａの作用について説明する。
【００２６】
まず、ガス管（図示略）からガス導入管３内に供給されてきた脱硫対象ガスは、複数の噴出口３２から下向きに噴射されるものの、最終的には、容器２内を上向きに進行して流出口２２に到達し、容器２の外部に流出する。このような過程において、脱硫対象ガス中の硫黄成分は、脱硫剤１によって吸着除去される。ここで、ヘッダ管体部３０は、略ループ状の主要部３０ａを有しており、この主要部３０ａに設けられた複数の噴出口３２は、水平方向の広い領域にわたって分散した配置となっている。したがって、脱硫剤充填領域Ｓ１の全体に対し、脱硫対象ガスを大きな偏りが生じないように作用させることができる。
【００２７】
とくに、本実施形態では、脱硫対象ガスが各噴出口３２から下向きに噴出されるために、この下向きに噴出された脱硫対象ガスが、その後に進行方向が変化して上向きになるまでの間において、脱硫対象ガスを広く拡散させることができる作用が得られる。したがって、脱硫対象ガスを脱硫剤充填領域Ｓ１の各所に均一に進行することがより促進される。また、脱硫剤１は、ヘッダ管体部３０の下方にも存在するが、この脱硫剤１に対しても脱硫対象ガスを適切に作用させることができる。さらに、噴出口３２が下向きであれば、たとえば噴出口３２が上向きの場合よりも脱硫剤１が噴出口３２に詰まりを生じ難くすることもできる効果が得られる。ただし、本発明はこれに限定されず、たとえば噴出口３２を上向き、あるいは横向きなどに設けてもよい。
【００２８】
本実施形態の脱硫器Ａは、容器２内において脱硫対象ガスを拡散流入させるための手段として、ヘッダ管体部３０を有するガス導入管３を使用し、かつこのガス導入管３を脱硫剤充填領域Ｓ１に配置させている。したがって、容器２のガス導入側には、脱硫対象ガス拡散用の専用スペースを設ける必要がなく、その分だけ全体の小型化を図ることが可能である。また、全体の部品点数が少ないため、製造コストも廉価にすることが可能である。
【００２９】
図３〜図６は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００３０】
図３（ａ）に示す実施形態では、容器２の周壁が矩形筒状である。ガス導入管３のヘッダ管体部３０は、それに対応した一部切欠きまたは非切欠きの矩形ループ状とされている。同図（ｂ）では、ヘッダ管体部３０が、蛇行した形状とされている。
【００３１】
図４（ａ）に示す実施形態では、容器２の周壁が、左右方向の幅が大きく、かつ前後幅がそれに相対して小さい矩形筒状である。これに対応し、ヘッダ管体部３０は、容器２の左右幅方向に直線状に延びた形状とされている。この場合、同図（ｂ）に示すように、ガス導入管３は、側面視においてＬ字状に屈曲された形態に形成すればよい。
【００３２】
図５（ａ），（ｂ）に示す実施形態では、ヘッダ管体部３０が平面視十文字状に形成されている。このような形態のヘッダ管体部３０は、１本の管体に曲げ加工を施して形成することは困難である。本実施形態では、複数の管体を溶接するなどしてヘッダ管体部３０を形成し、かつこれを非ヘッダ管体部３１とさらに溶接するといった手段で採用されている。本実施形態のように、ガス導入管は、必ずしも１本の管体に曲げ加工を施すことによって形成されていなくてもよく、複数の管体を接合するなどして形成されていてもかまわない。
【００３３】
図６に示す実施形態では、ガス導入管３が、容器２の側壁を水平方向に貫通することに
より容器２内に進入している。本実施形態によれば、たとえばガス導入管３のヘッダ管体部３０を、ガス導入管３の他の部分に対して屈曲した形態に設ける必要はない。
【００３４】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る脱硫器の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【００３５】
本発明では、容器やガス導入管の具体的な形状、サイズ、材質などは、とくに限定されるものではない。既述したように、脱硫剤の種類も問わない。その他、本発明でいう「脱硫剤充填領域における脱硫対象ガスの進行方向」は、上向きに限定されず、たとえば下向き、横向きなどの他の向きとすることもできる。
【００３６】
本発明に係る脱硫器は、燃料電池システムに組み付けられるなどして、燃料電池の水素源として用いられる都市ガスあるいはＬＰＧなどの燃料ガスを処理対象とするのに適するが、その具体的な用途も限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ  脱硫器
Ｓ１  脱硫剤充填領域
１  脱硫剤
２  容器
３  ガス導入管
２０  容器本体
２１  蓋体
２２  流出口
２３  孔部
３０  ヘッダ管体部
３１  非ヘッダ管体部
３２  噴出口（脱硫対象ガスの）
【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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