(57)【要約】【課題】従来よりも浄化器の寿命を伸長させることができる浄化器を提供することが目的である。【解決手段】浄化器１０は、入口部２２及び出口部２４を有する容器１２と、容器１２の内部に充填され、入口部２２と出口部２４との間に配置された浄化剤１４とを備える。容器１２の周壁部１７には、容器１２の内側に突出する複数の突起部６２が周壁部１７の周方向に並んで設けられている。この複数の突起部６２は、周壁部１７と浄化剤１４との間の隙間を閉塞している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口部及び出口部を有する容器と、
前記容器の内部に充填され、前記入口部と前記出口部との間に配置された浄化剤と、
前記容器の周壁部から前記容器の内側に突出すると共に、前記周壁部の周方向に並んで設けられ、前記周壁部と前記浄化剤との間の隙間を閉塞する複数の突起部と、
を備えた浄化器。
【請求項２】
前記複数の突起部は、前記周壁部に一段のみ設けられている、
請求項１に記載の浄化器。
【請求項３】
前記複数の突起部は、前記周壁部の軸方向に間隔を空けて複数段設けられている、
請求項１に記載の浄化器。
【請求項４】
前記複数の突起部の各々は、前記周壁部の軸方向に沿って延びる突条に形成されている、
請求項１に記載の浄化器。
【請求項５】
前記複数の突起部は、前記浄化剤を通過する流体の流速分布が均一になるように、前記周壁部からの突出量が設定されている、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の浄化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入口部及び出口部を有する容器と、容器の内部に充填された脱硫剤とを備えた脱硫器が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この脱硫器では、容器の内部を入口部から出口部へ流れる気体と脱硫剤との間で脱硫反応が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６１３０２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４９１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の脱硫器を含む従来の浄化器において、例えば浄化剤として粒状剤が用いられることにより容器の周壁部と浄化剤との間に隙間が形成されると、容器の内部においては容器の周壁部側（外径側）の方が容器の中心側よりも流体が流れやすくなる（流通抵抗が低くなる）。このため、容器の周壁部側の方が容器の中心側よりも流速が高くなり、容器の内部において偏流が生じる虞がある。
【０００５】
また、このように容器の内部において偏流が生じると、容器の中心側よりも容器の周壁部側において浄化剤による浄化反応が促進される。この場合、容器の周壁部側において浄化剤による浄化反応がされなくなったタイミング（破過したタイミング）で浄化器が寿命を迎えるので、本来の性能から期待されるよりも浄化器の寿命が短くなる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、寿命を伸長させることができる浄化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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の浄化器は、入口部及び出口部を有する容器と、前記容器の内部に充填され、前記入口部と前記出口部との間に配置された浄化剤と、前記容器の周壁部から前記容器の内側に突出すると共に、前記周壁部の周方向に並んで設けられ、前記周壁部と前記浄化剤との間の隙間を閉塞する複数の突起部と、を備える。
【０００８】
この浄化器によれば、容器の周壁部には、容器の内側に突出する複数の突起部が周壁部の周方向に並んで設けられており、この複数の突起部により、周壁部と浄化剤との間の隙間が閉塞されている。従って、この複数の突起部により、容器の周壁部側（外径側）における流体の流れを抑制することができるので、容器の周壁部側における流体の流速を容器の中心側における流体の流速に近づけることができる。これにより、容器の内部における偏流を抑制することができるので、容器の周壁部側と中心側とで同様に浄化剤による浄化反応を行わせることができる。この結果、複数の突起部を備えない従来の浄化器よりも浄化器の寿命を伸長させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の浄化器は、請求項１に記載の浄化器において、前記複数の突起部が、前記周壁部に一段のみ設けられた構成とされている。
【００１０】
この浄化器によれば、複数の突起部が、周壁部に一段のみ設けられているので、構造を簡素化しつつ、容器の内部における偏流を抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の浄化器は、請求項１に記載の浄化器において、前記複数の突起部が、前記周壁部の軸方向に間隔を空けて複数段設けられた構成とされている。
【００１２】
この浄化器によれば、複数の突起部が、周壁部の軸方向に間隔を空けて複数段設けられているので、周壁部の軸方向に間隔を空けた複数の箇所にて容器の周壁部側（外径側）における流体の流れを抑制することができる。これにより、容器の内部における偏流をより効果的に抑制することができる。
【００１３】
請求項４に記載の浄化器は、請求項１に記載の浄化器において、前記複数の突起部の各々が、前記周壁部の軸方向に沿って延びる突条に形成されている。
【００１４】
この浄化器によれば、複数の突起部の各々が、周壁部の軸方向に沿って延びる突条に形成されているので、周壁部の軸方向に亘って容器の周壁部側（外径側）における流体の流れを抑制することができる。これにより、容器の内部における偏流をより効果的に抑制することができる。
【００１５】
請求項５に記載の浄化器は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の浄化器において、前記複数の突起部が、前記浄化剤を通過する流体の流速分布が均一になるように、前記周壁部からの突出量が設定された構成とされている。
【００１６】
この浄化器によれば、複数の突起部は、浄化剤を通過する流体の流速分布が均一になるように、容器の周壁部からの突出量が設定されている。従って、浄化剤を通過する流体の流速分布を均一に近づけることができるので、浄化剤の全体を使い切ることができる。これにより、浄化器の寿命をより効果的に伸長させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したように、本発明によれば、浄化器の寿命を伸長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る浄化器の斜視図である。
【図２】図１に示される浄化器の縦断面図である。
【図３】図１に示される浄化器の横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る浄化器の第一変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る浄化器の第二変形例を示す縦断面図である。
【図６】従来例に係る浄化器の縦断面図である。
【図７】図６に示される浄化器の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００２０】
図１，図２に示されるように、本発明の一実施形態に係る浄化器１０は、容器１２と、浄化剤１４とを備えている。
【００２１】
容器１２は、一例として、円筒状の周壁部１７と、この周壁部１７の軸方向両端側を塞ぐ一対の端部１８，２０とを有する断面円形の筒体により形成されている。この容器１２における軸方向一方側の端部１８には、入口部２２が形成されており、容器１２における軸方向他方側の端部２０には、出口部２４が形成されている。この入口部２２及び出口部２４は、容器１２の軸方向に沿って延びる管状に形成されており、容器１２の中心軸上に設けられている。なお、図１では、容器１２の内部の浄化剤１４が見えるように容器１２の一部が切り欠かれた状態で表示されている。
【００２２】
浄化剤１４は、例えば、粒状物、又は、柱状のブロック等の集合体であり、容器１２の内部に充填されている。この浄化剤１４は、容器１２の内部における入口部２２と出口部２４との間に配置されている。図２に示されるように、容器１２の内部には、容器１２の軸方向に離間する一対の保持部材２６，２８が設けられている。各保持部材２６，２８は、円環状の板材３０と、この板材３０の内側に設けられたメッシュ３２とを有しており、浄化剤１４は、この一対の保持部材２６，２８によって容器１２の軸方向の両側から保持されている。一対の保持部材２６，２８は、容器１２の軸方向両側の端部１８，２０とそれぞれ離間されており、これにより、入口部２２と浄化剤１４との間、及び、浄化剤１４と出口部２４との間には、隙間３４，３６がそれぞれ設けられている。
【００２３】
そして、この浄化器１０では、入口部２２を通じて容器１２の内部に流体が流入し、この流入した流体は、容器１２の内部を流れる際に浄化剤１４との間で浄化反応をし、その後、出口部２４を通じて容器１２の外部に排出される。この浄化剤１４を備えた浄化器１０は、例えば、都市ガスを利用した燃料電池システムにおける前処理段階の脱硫器（常温吸着脱硫器）として好適に用いられるものであり、浄化器１０が脱硫器として用いられる場合、浄化剤１４は、脱硫剤とされる。この脱硫剤としては、例えば、銀ゼオライトが用いられる。
【００２４】
また、図２に示されるように、容器１２の周壁部１７には、容器１２の内側に突出する複数の突起部６２が形成されている。この複数の突起部６２は、図３に示されるように、周壁部１７の周方向に並んで設けられている。各突起部６２は、周壁部１７と浄化剤１４との間に形成された隙間に対応する大きさ及び形状で形成されており、この複数の突起部６２により、周壁部１７と浄化剤１４との間の隙間は閉塞されている。
【００２５】
図２に示されるように、本実施形態では、一例として、複数の突起部６２が、周壁部１７に一段のみ設けられている。この周壁部１７の軸方向に沿った突起部６２の長さは、浄化剤１４のうちの１層分に相当する。また、この複数の突起部６２は、周壁部１７の軸方向中央部に形成されている。
【００２６】
また、本実施形態では、浄化剤１４を通過する流体の流速分布が均一になるように、複数の突起部６２における周壁部１７からの突出量が設定されている。この突出量の設定については、例えば試作を繰り返すことやシミュレーション等により行われる。また、浄化剤１４を通過する流体の流速分布が均一であることは、例えばシミュレーションや浄化剤１４による反応促進状態等を調べることにより把握可能である。
【００２７】
なお、この浄化剤１４を備えた浄化器１０において、例えば、周壁部１７及び両側の端部１８，２０は、互いに別部材で構成される。また、周壁部１７の内側に形成された複数の突起部６２については、例えば、エンボス加工や、特願２０１３−１９４２７４に記載の溶接技術等を用いて形成することが可能である。
【００２８】
この浄化器１０の製造方法では、複数の突起部６２を有する周壁部１７が形成された後、この周壁部１７に保持部材２８が組み付けられると共に、この周壁部１７の一端に端部２０が組み付けられて有底筒状の容器本体部１３が形成される。そして、この容器本体部１３の内側に浄化剤１４が充填されると共に、容器本体部１３に保持部材２６が組み付けられ、その後、容器本体部１３の開口に蓋状の端部１８が組み付けられて、浄化器１０が完成する。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る作用及び効果を明確にするために、先ず従来例について説明する。図６，図７には、従来例に係る浄化器７０が示されている。この従来例に係る浄化器７０において、上述の本発明の一実施形態に係る浄化器１０と同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。この従来例に係る浄化器７０は、上述の本発明の一実施形態に係る浄化器１０に対し、上述の複数の突起部６２が省かれており、周壁部１７の内周面は、平滑面により形成されている。
【００３１】
しかしながら、この従来例に係る浄化器７０においては、粒状剤等により構成された浄化剤１４と容器１２の周壁部１７との間に隙間が形成される（図７参照）。このため、容器１２の内部においては周壁部１７側（容器１２の外径側）の方が容器１２の中心側よりも流体が流れやすくなる（流通抵抗が低くなる）。従って、図６に示されるように、容器１２の周壁部１７側における流体の流速Ｖａが容器１２の中心側における流体の流速Ｖｂよりも高くなり、容器１２の内部において偏流が生じる虞がある。特に、この容器１２の内部における偏流は、容器１２の軸方向中央部よりも下流側において顕著となる。
【００３２】
また、このように容器１２の内部において偏流が生じると、容器１２の中心側よりも容器１２の周壁部１７側において浄化剤１４による浄化反応が促進される。図６では、浄化剤１４のうち浄化反応を行えなくなった領域は濃いドットで示されており、浄化剤１４のうち浄化反応可能な領域は薄いドットで示されている。そして、このような浄化器７０においては、容器１２の周壁部１７側において浄化剤１４による浄化反応がされなくなったタイミング（破過したタイミング）で浄化器７０が寿命を迎えるので、本来の性能から期待されるよりも浄化器７０の寿命が短くなる虞がある。しかも、流体に重質炭化水素や高濃度の水分が含まれると、偏流が加速されるので、浄化器７０の寿命がさらに短くなる虞がある。
【００３３】
これに対し、図２に示される本実施形態に係る浄化器１０によれば、容器１２の周壁部１７には、容器１２の内側に突出する複数の突起部６２が周壁部１７の周方向に並んで設けられており、この複数の突起部６２により、周壁部１７と浄化剤１４との間の隙間が閉塞されている（図３も参照）。従って、この複数の突起部６２により、容器１２の周壁部１７側（外径側）における流体の流れを抑制することができるので、容器１２の周壁部１７側における流体の流速Ｖａを容器１２の中心側における流体の流速Ｖｂに近づけることができる。これにより、容器１２の内部における偏流を抑制することができるので、容器１２の周壁部１７側と中心側とで同様に浄化剤１４による浄化反応を行わせることができる。この結果、複数の突起部６２を備えない従来の浄化器７０よりも浄化器１０の寿命を伸長させることができる。
【００３４】
特に、この浄化器１０では、浄化剤１４を通過する流体の流速分布が均一になるように、複数の突起部６２における周壁部１７からの突出量が設定されている。従って、浄化剤１４を通過する流体の流速分布を均一に近づけることができるので、浄化剤１４の全体を使い切ることができる。これにより、浄化器１０の寿命をより効果的に伸長させることができる。
【００３５】
また、換言すれば、この浄化器１０によれば、従来の浄化器７０と同等の寿命とする場合には、浄化剤１４の搭載量を減らすことができるので、従来の浄化器７０に対してコストダウンすることができる。
【００３６】
しかも、この浄化器１０によれば、周壁部１７の内側に複数の突起部６２を形成するという簡単な構造により、容器１２の内部における偏流を抑制することができるので、コストアップを抑制することができる。
【００３７】
さらに、この浄化器１０によれば、複数の突起部６２が、周壁部１７に一段のみ設けられているので、構造を簡素化しつつ、容器１２の内部における偏流を抑制することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、周壁部１７の内側に複数の突起部６２を形成することについて説明したが、周壁部１７の内側に複数の溝を形成することにより、周壁部１７の内側に複数の突起部６２が実質的に形成されるような場合についても、本実施形態に含まれる主旨である。
【００３９】
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。
【００４０】
上記実施形態において、浄化器１０は、例えば、燃料電池システムにおける脱硫器（常温吸着脱硫器）として好適に用いられるものとされていたが、脱硫器以外のもの（例えば、加熱脱硫器や水素化脱硫器などの他に触媒器など浄化器全般）でも良い。また、浄化器１０は、常温で使用されるものでも良く、又は、高温で使用されるものでも良い。また、浄化剤１４も、脱硫剤以外の材料でも良い。また、浄化器１０は、気体だけでなく液体を浄化する構成とされていても良い。また、浄化器１０が液体を浄化する構成である場合に、浄化剤１４として、例えばイオン交換樹脂が用いられても良い。
【００４１】
また、上記実施形態において、複数の突起部６２は、周壁部１７の軸方向中央部に形成されていたが、周壁部１７における軸方向のどの位置に形成されていても良い。
【００４２】
また、上記実施形態では、一例として、複数の突起部６２は、周壁部１７に一段のみ設けられていた。しかしながら、図４に示されるように、複数の突起部６２は、周壁部１７の軸方向に間隔を空けて複数段設けられていても良い。
【００４３】
このように、複数の突起部６２が、周壁部１７の軸方向に間隔を空けて複数段設けられていると、周壁部１７の軸方向に間隔を空けた複数の箇所にて容器１２の周壁部１７側（外径側）における流体の流れを抑制することができる。これにより、容器１２の内部における偏流をより効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、この図４に示される突起部６２についても、例えば、エンボス加工や、特願２０１３−１９４２７４に記載の溶接技術等を用いて形成することが可能である。
【００４５】
また、上記実施形態及び図４に示される変形例において、複数の突起部６２は、浄化剤１４の１層に対応する厚みで形成されていたが、浄化剤１４のうちの幾つかの層に対応する厚みで形成されていても良い。
【００４６】
また、図５に示されるように、複数の突起部６２の各々は、周壁部１７の軸方向に沿って延びる突条に形成されていても良い。また、この場合に、複数の突起部６２の各々は、浄化剤１４のうちの全層に亘って形成されていても良い。
【００４７】
このように、複数の突起部６２の各々が、周壁部１７の軸方向に沿って延びる突条に形成されていると、周壁部１７の軸方向に亘って容器１２の周壁部１７側（外径側）における流体の流れを抑制することができる。これにより、容器１２の内部における偏流をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
この図５に示される変形例において、突起部６２は、周壁部１７における一対の保持部材２６，２８の間の部分にのみ形成されているが、周壁部１７の軸方向の全長に亘って形成されていても良い。このように構成されていると、突起部６２を有する管材を一定間隔で切断することにより、複数の周壁部１７（筒状体）を連続して形成することができるので、コストダウンすることができる。
【００４９】
なお、この図５に示される突起部６２については、例えば、神戸製鋼技報／ＶＯＬ．５０  ＮＯ．３（Ｄｅｃ．２０００）に記載のロール転造加工や、特願２０１３−１９４２７４に記載の溶接技術等を用いて形成することが可能である。
【００５０】
また、上述の図４，図５に示される変形例においても、複数の突起部６２は、浄化剤１４を通過する流体の流速分布が均一になるように、周壁部１７からの突出量が設定されていても良い。
【００５１】
このように、浄化剤１４を通過する流体の流速分布が均一になるように、複数の突起部６２における周壁部１７からの突出量が設定されていると、浄化剤１４を通過する流体の流速分布を均一に近づけることができる。これにより、浄化剤１４の全体を使い切ることができるので、浄化器１０の寿命をより効果的に伸長させることができる。
【００５２】
また、上記実施形態において、容器１２は、断面円形状に形成されていたが、断面円形以外の形状（例えば、四角形や多角形や楕円など）で形成されていても良い。また、容器１２は、入口部２２と出口部２４とを結ぶ方向に真っ直ぐに形成されていたが、真っ直ぐな形状以外の形状（例えば、湾曲や屈曲された形状）で形成されていても良い。
【００５３】
また、上記実施形態において、容器１２の軸方向両側の端部１８，２０と浄化剤１４との間には、隙間３４，３６がそれぞれ設けられていたが、この隙間３４，３６は設けられていなくても良い（浄化剤１４は容器１２の軸方向両側の端部１８，２０と接触していても良い）。
【００５４】
また、上記実施形態において、入口部２２及び出口部２４は、容器１２の中心軸上に設けられていたが、入口部２２及び出口部２４が容器１２の中心軸から外れた位置（偏心した位置）に設けられていても良い。また、入口部２２及び出口部２４の一方が容器１２の中心軸上に設けられ、入口部２２及び出口部２４の他方が容器１２の中心軸から外れた位置（偏心した位置）に設けられていても良い。また、入口部２２及び出口部２４は、周壁部１７の軸方向一方側及び他方側にそれぞれ設けられていても良い。また、この場合に、入口部２２及び出口部２４は、周壁部１７の径方向外側に向けて延出されていても良い。
【００５５】
なお、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…浄化器、１２…容器、１３…容器本体部、１４…浄化剤、１７…周壁部、１８…容器における軸方向一方側の端部、２０…容器における軸方向他方側の端部、２２…入口部、２４…出口部、２６，２８…保持部材、３０…板材、３２…メッシュ、３４，３６…隙間、６２…突起部
【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】
2015147182.tif 000009