JP2016062797A - 脱硫容器 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな容器本体部であっても、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制する。【解決手段】脱硫容器５０において、流入孔５３ａと脱硫触媒Ｄ１を収容する収容領域Ｒ１との間には流入側空間Ｗ１が設けられ、脱硫触媒Ｄ３を収容する収容領域Ｒ３と流出孔５４ａとの間には流出側空間Ｗ２が設けられている。流入側空間Ｗ１には、流入するガスの流れ方向を変更する流入側流路変更部６０Ａが設けられている。流出側空間Ｗ２には、流出孔へ向かうガスの流れ方向を変更する流出側流路変更部６０Ｂが設けられている。流入孔５３ａの開口面に対して垂直な方向に沿って流入側流路変更部６０Ａを見た場合の流入側流路変更部６０Ａの投影面積は、流出孔５４ａの開口面に対して垂直な方向に沿って流出側流路変更部６０Ｂを見た場合の流出側流路変更部６０Ｂの投影面積以上である。【選択図】図３

Description

本発明の一側面は、脱硫剤を収容する脱硫容器に関する。

従来、燃料電池システムに用いられ、燃料を脱硫する脱硫器がある。このような脱硫器は、脱硫剤によって燃料を脱硫している。脱硫剤は、脱硫容器の容器本体部内に収容されている。例えば、特許文献１には、容器本体部内に脱硫剤が収容された脱硫器が記載されている。

このような脱硫器では、収容された脱硫剤を効率よく利用するため、脱硫剤内を偏りなくガスを流すことが求められている。特許文献１に記載された脱硫器では、容器本体部内の出口側に空間を設けることで、ガスの流れの偏りを抑制（差圧の発生を抑制）している。

特開２０１０−１７０９６３号公報

ここで、このような脱硫器の容器本体部は、燃料電池システムの停止時において密封されている。例えば気温が変化すること等によって容器本体部内の圧力が高まることがある。このため、容器本体内の圧力を下げる脱圧を行うことが考えられている。脱圧を行う場合、容器本体部内の圧力が高いために容器本体部内から排出されるガスの流速が早くなる。

例えば、ガスの流速が早い場合、特許文献１に記載された脱硫器のように容器本体部内に空間を設けるのみによってガスの流れの偏りを抑制しようとすると、容器本体部の体積に対して空間を大きくする必要がある。このため、容器本体部が大型化する。

そこで、本発明の一側面は、小さな容器本体部であっても、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制できる脱硫容器を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、脱硫剤を収容可能な容器本体部を備える脱硫容器であって、容器本体部には、容器本体部外から容器本体部内へガスが流入する流入孔と、容器本体部内から容器本体部外へガスが流出する流出孔とが設けられ、容器本体部内において、流入孔と脱硫剤を収容する収容領域との間には流入側空間が設けられ、収容領域と流出孔との間には流出側空間が設けられ、流入側空間には、流入孔を介して容器本体部内に流入するガスの流れ方向を変更する流入側流路変更板が設けられ、流出側空間には、収容領域から流出孔へ向かうガスの流れ方向を変更する流出側流路変更板が設けられ、容器本体部内に臨む流入孔の開口面に対して垂直な方向に沿って流入孔から流入側流路変更板を見た場合の流入側流路変更板の投影面積は、容器本体部内に臨む流出孔の開口面に対して垂直な方向に沿って流出孔から流出側流路変更板を見た場合の流出側流路変更板の投影面積以上である。

この脱硫容器では、容器本体部内の流入孔側に流入側空間が設けられ、流出孔側に流出側空間が設けられている。これにより、例えば燃料電池システムの通常運転時など収容領域に収容された脱硫剤によってガスの脱硫を行う際に、流入孔を介して容器本体部内に流入したガスが流入側空間内で拡散した後、脱硫剤に流れ込む。従って、容器本体部内に流入したガスの偏りを抑制しながら脱硫剤中にガスを通過させることができる。脱硫剤中を通過して流出側空間内に流入したガスは、流出側空間内で方向が変えられて流出孔から流出する。すなわち、脱硫剤中を偏ることなくガスが流れた状態のまま、ガスが流出側空間に流れ込む。従って、流出側空間を設けることで、脱硫剤中を流れるガスが偏ることを抑制できる。このように、脱硫容器に、流入側空間及び流出側空間を設けることで、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制できる。

流入側空間に流入側流路変更板が設けられているので、流入孔から容器本体部内に流れ込んだガスの流れ方向が流入側流路変更板によって変えられる。すなわち、流入孔から容器本体部内に流れ込んだガスが流入側流路変更板によって拡散させられる。これにより、流入孔から流れ込んだガスが脱硫剤に向けて直接流れることが抑制され、流入側空間内でガスを効果的に拡散させることができる。また、流入側流路変更板が設けられているので、ガスの流速が早い場合であっても、流入側空間内でガスを効果的に拡散させることができる。流入側流路変更板によってガスを効果的に拡散させることができるので、流入側空間を大きくする必要が無い。このように、この脱硫容器は、小さな容器本体部であっても、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制できる。

流出側空間に流出側流路変更板が設けられているので、脱硫剤から流出孔へ向かうガスの流れ方向が流出側流路変更板によって変えられる。これにより、脱硫剤を通過したガスが流出孔に向けて直接流れることが抑制され、脱硫剤中をガスが偏ることなく流れた状態のまま、流出側空間にガスを効果的に流入させることができる。すなわち、流出側流路変更板を設けることで、脱硫剤中を流れるガスが偏ることを効果的に抑制できる。また、流出側流路変更板が設けられているので、ガスの流速が早い場合であっても、脱硫剤から流出孔へ向かうガスの流れ方向を効果的に変更できる。流出側流路変更板によって脱硫剤中を流れるガスが偏ることを効果的に抑制できるので、流出側空間を大きくする必要が無い。このように、この脱硫容器は、小さな容器本体部であっても、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制できる。

流入孔を介して流入側空間に流れ込むガスの流速は、脱硫剤から流出孔に向けて流れるガスの流速よりも早い。一般に、流入孔を介して容器本体部内にガスを供給する配管の径よりも容器本体部の大きさ（ガスの流れ方向に直交する方向の断面積）が大きいため、流速の早いガスが流入孔を介して流入側空間内に流れ込む。このため、流入側流路変更板の投影面積を、流出側流路変更板の投影面積以上とすることで、流れが速いガスの流れ方向を流入側流路変更板によって効果的に変えることができる。

流入側流路変更板は、容器本体部内に臨む流入孔の開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に流入孔を覆っていてもよい。この場合には、流入孔から脱硫剤へガスが直線的に進むことを抑制できる。これにより、流入側流路変更板によってガスの流れ方向を効果的に変更できる。

流出側流路変更板は、容器本体部内に臨む流出孔の開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に流出孔を覆っていてもよい。この場合には、脱硫剤から流出孔へガスが直線的に進むことを抑制できる。これにより、流出側流路変更板によってガスの流れ方向を効果的に変更できる。

流入側空間と収容領域との間には、流入側空間と収容領域との間をガスが流通可能なように区画する流入側仕切板が設けられ、流入側流路変更板は、容器本体部の内面との間に隙間を設けて配置されるとともに流入側仕切板との間に隙間を設けて配置されていてもよい。この場合には、流入孔から脱硫剤へ向かうガスの流れ方向を流入側流路変更板によって効果的に変更できる。また、流入側流路変更板と流入側仕切板との間に隙間が設けられているので、流入側空間から脱硫剤へ向けて偏ることなくガスを流すことができる。このため、脱硫剤中を流れるガスが偏る等の影響が無い。

収容領域と流出側空間との間には、収容領域と流出側空間との間をガスが流通可能なように区画する流出側仕切板が設けられ、流出側流路変更板は、流出側仕切板との間に隙間を設けて配置されるとともに容器本体部の内面との間に隙間を設けて配置されていてもよい。この場合には、脱硫剤から流出孔へ向かうガスの流れ方向を流出側流路変更板によって効果的に変更できる。また、流出側流路変更板と流出側仕切板との間に隙間が設けられているので、流出側流路変更板が脱硫剤中のガスの流れに影響を与えることが無い。このため、脱硫剤中を流れるガスが偏る等の影響が無い。

流入側流路変更板は、容器本体部内に臨む流入孔の開口の形状に相似していてもよい。この場合には、流入孔を介して流入側空間に流れ込むガスの流れ方向を効果的に変更できる。

流出側流路変更板は、容器本体部内に臨む流出孔の開口の形状に相似していてもよい。この場合には、脱硫剤から流出孔へ向かうガスの流れ方向を効果的に変更できる。

本発明の一側面によれば、小さな容器本体部であっても、脱硫剤内を流れるガスの偏りを効果的に抑制できる。

実施形態に係る脱硫容器を含む燃料電池システムを示すブロック図である。 図１の燃料電池システムの構成を示す概略図である。 図１の脱硫器の断面図である。 脱硫容器の流入孔周りの拡大断面図である。 天板部の流入孔を上方から見た図である。 流入側流路変更部を示す斜視図である。 脱硫容器の流出孔周りの拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、実施形態に係る脱硫容器を備える脱硫器２は、水素含有燃料（ガス）を脱硫する装置であって、燃料電池システム１に用いられる。そこで、まず、燃料電池システム１の全体構成について説明する。

燃料電池システム１は、脱硫器２と、水気化部３と、水素発生部４と、セルスタック５と、オフガス燃焼部６と、水素含有燃料供給部７と、水供給部８と、酸化剤供給部９と、パワーコンディショナー１０と、制御部１１と、を備えている。燃料電池システム１は、水素含有燃料及び酸化剤を用いて、セルスタック５にて発電を行う。セルスタック５としては、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）が採用されている。なお、セルスタック５の種類は特に限定されず、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric Acid Fuel Cell）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ：Molten Carbonate Fuel Cell）、及び、その他の種類を採用することができる。また、セルスタック５の種類、水素含有燃料の種類、及び改質方式等に応じて、図１に示す構成要素を適宜省略又は変更してもよい。

水素含有燃料として、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料として、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられる。炭化水素系燃料として、例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は従来の石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のものを適宜用いることができる。

具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。酸化剤として、例えば、空気、純酸素ガス（通常の除去手法で除去が困難な不純物を含んでもよい）、酸素富化空気が用いられる。

脱硫器２は、水素発生部４に供給される水素含有燃料の脱硫を行う。脱硫器２は、水素含有燃料に含有される硫黄化合物を除去するための脱硫触媒（脱硫剤）を有している。脱硫器２の脱硫方式として、例えば、硫黄化合物を吸着して除去する吸着脱硫方式、又は硫黄化合物を水素と反応させて除去する水素化脱硫方式（水添脱硫方式とも称される）等が採用される。脱硫器２の脱硫方式として吸着脱硫方式を採用する場合、脱硫触媒として、例えば、ゼオライト又は酸化マンガンなどの脱硫剤を用いることができる。また、脱硫器２の脱硫方式として水素化脱硫方式を採用する場合、脱硫触媒として、例えば、ニッケル、コバルト、又はモリブデンなどの金属をアルミナ又はシリカ−アルミナなどに担持させた脱硫触媒を用いることができる。脱硫器２は、脱硫した水素含有燃料を水素発生部４へ供給する。

水気化部３は、水を加熱し気化させることによって水蒸気を生成するものであり、改質器２０に含まれている。水気化部３における水の加熱は、オフガス燃焼部６による熱が利用される。なお、水気化部３における水の加熱は、例えば、排ガスの熱等の燃料電池システム１内で発生した熱を用いてもよいし、別途ヒータやバーナ等の他熱源を用いて水を加熱してもよい。水気化部３は、生成した水蒸気を水素発生部４へ供給する。

水素発生部４は、水素含有燃料を用いて水素リッチガスである改質ガス（水素含有ガス）を発生させるものであり、改質器２０に含まれている。水素発生部４は、発生させた改質ガスをセルスタック５のアノード１２へ供給する。また、水素発生部４は、発生させた改質ガスの少なくとも一部を、リサイクルガスラインＲを介して脱硫器２の上流側にリサイクルガスとして循環させる。

水素発生部４での改質方式は、特に限定されず、例えば、水蒸気改質、部分酸化改質、自己熱改質、その他の改質方式を採用できる。水素発生部４には、脱硫器２から水素含有燃料が供給されると共に、必要に応じて、空気等の酸化剤や水気化部３から水蒸気が供給される。水素発生部４において改質ガスの発生に用いられる熱は、オフガス燃焼部６の熱が利用される。なお、水素発生部４に用いられる熱は、例えば、排ガスの熱等の燃料電池システム１内で発生した熱を用いてもよいし、別途ヒータやバーナ等の他熱源を用いて水を加熱してもよい。

なお、水素発生部４は、セルスタック５に要求される改質ガスの性状によって、他の構成を有する場合もある。例えば、セルスタック５のタイプが固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）やリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）であった場合、水素発生部４は、改質ガス中の一酸化炭素を除去するための構成（例えば、シフト反応部及び選択酸化反応部）を有する。

セルスタック５は、水素発生部４からの改質ガス及び酸化剤供給部９からの酸化剤を用いて発電を行う。セルスタック５は、改質ガスが供給されるアノード１２と、酸化剤が供給されるカソード１３と、アノード１２とカソード１３との間に配置される電解質１４と、を備えている。セルスタック５は、パワーコンディショナー１０を介して、電力を外部へ供給する。セルスタック５は、発電に用いられなかった改質ガス及び酸化剤をオフガスとして、オフガス燃焼部６へ供給する。

オフガス燃焼部６は、セルスタック５から供給されるオフガスを燃焼させる。オフガス燃焼部６は、セルスタック５上に形成されている。オフガス燃焼部６によって発生する熱は、水気化部３に供給されて水蒸気の生成に用いられると共に、水素発生部４へ供給されて改質ガスの発生に用いられる。

水素含有燃料供給部７は、脱硫器２へ水素含有燃料を供給する。水供給部８は、水気化部３へ水を供給する。酸化剤供給部９は、セルスタック５のカソード１３へ酸化剤を供給する。水素含有燃料供給部７、水供給部８及び酸化剤供給部９は、例えばポンプによって構成されており、制御部１１からの制御信号に基づいて駆動される。

パワーコンディショナー１０は、セルスタック５からの電力を、外部での電力使用状態に合わせて調整する。パワーコンディショナー１０は、例えば、電圧を変換する処理や、直流電力を交流電力へ変換する処理を行う。

制御部１１は、燃料電池システム１全体の制御処理を行う。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイスを含んで構成されたデバイスによって構成される。制御部１１は、水素含有燃料供給部７、水供給部８、酸化剤供給部９、パワーコンディショナー１０、その他、図示されないセンサや補機と電気的に接続されている。制御部１１は、燃料電池システム１内で発生する各種信号を取得すると共に、燃料電池システム１内の各機器へ制御信号を出力する。

図２は、図１の燃料電池システムの構成を示す概略図である。図２に示すように、燃料電池システム１において、改質器２０は、オフガス燃焼部６により加熱されるものである。改質器２０は、オフガス燃焼部６で発生する燃焼熱を受熱可能な位置に配置されている。ここでの改質器２０は、オフガス燃焼部６の上方においてセルスタック５に対向するよう配置されている。オフガス燃焼部６は、例えばセルスタック５のアノード出口を改質器２０側に開放することにより、改質器２０とセルスタック５との間に画成される。オフガス燃焼部６からの排気ガスは、例えば排気触媒を介して外部へ排気される。

脱硫器２は、改質器２０及びセルスタック５を収容する筐体１５に当接するように設けられている。これにより、当該筐体１５内の熱が脱硫器２へ伝熱可能とされている。脱硫器２は、リサイクルガスラインＲで循環するリサイクルガスを利用し、例えば、水素含有燃料に水素を添加した水添脱硫を行うことで、その脱硫触媒の長寿命化を図ることができる。なお、脱硫器２、セルスタック５及び改質器２０の周囲には、断熱材（不図示）が適宜設けられている。

リサイクルガスラインＲは、脱硫器２にリサイクルガスを循環させるものである。ここでのリサイクルガスラインＲは、その戻り側が、水素含有燃料を供給するフィードライン１６において水素含有燃料供給部７と逆止弁等の圧力調整部３１との間に接続されており、これらの間にリサイクルガスを戻している。リサイクルガスラインＲには、水分を除去するドレーナ３２、キャピラリ３３、逆止弁等の圧力調整部３４及び遮断弁３５が、リサイクルガスの上流から下流に向かう方向にこの順で設けられている。フィードライン１６において圧力調整部３１の上流側には、遮断弁３６及び流量計３７が設けられている。なお、リサイクルガスラインＲには、ポンプ等がさらに設けられていてもよい。

次に、上述の脱硫器２について詳細に説明する。図３に示すように脱硫器２は、脱硫触媒を収容可能な脱硫容器５０を備えている。脱硫容器５０は、容器本体部５１、仕切板５５〜５８、流入側流路変更部６０Ａ、及び流出側流路変更部６０Ｂを含んで構成されている。容器本体部５１は、水素含有燃料を脱硫する脱硫触媒を収容可能となっている。容器本体部５１は、筒部５２、天板部５３、及び底板部５４によって構成されている。

筒部５２は、円筒状に形成されている。天板部５３は、筒部５２の一方の開口部を覆っている。底板部５４は、筒部５２の他方の開口部を覆っている。容器本体部５１は、天板部５３が上側、底板部５４が下側となるように配置されている。天板部５３には、流入孔５３ａが設けられている。底板部５４には、流出孔５４ａが設けられている。流入孔５３ａ及び流出孔５４ａは、円形の孔である。一例として、流入孔５３ａの直径と、流出孔５４ａの直径とは互いに同じとなっている。

仕切板（流入側仕切板）５５は、容器本体部５１内の空間を、天板部５３側の空間と、底板部５４側の空間とに区画する。これにより、天板部５３と仕切板５５との間に流入側空間Ｗ１が形成される。すなわち、脱硫触媒Ｄ１を収容する収容領域Ｒ１と、流入孔５３ａとの間に流入側空間Ｗ１が設けられている。仕切板５６は、容器本体部５１内において仕切板５５と底板部５４との間の空間を、仕切板５５側の空間と底板部５４側の空間とに区画する。これにより、仕切板５５と仕切板５６との間に収容領域Ｒ１が形成される。

仕切板５７は、容器本体部５１内において仕切板５６と底板部５４との間の空間を、仕切板５６側の空間と底板部５４側の空間とに区画する。これにより、仕切板５６と仕切板５７との間に収容領域Ｒ２が形成される。仕切板（流出側仕切板）５８は、容器本体部５１内において仕切板５７と底板部５４との間の空間を、仕切板５７側の空間と底板部５４側の空間とに区画する。これにより、仕切板５７と仕切板５８との間に収容領域Ｒ３が形成される。また、仕切板５８と底板部５４との間に流出側空間Ｗ２が形成される。すなわち、脱硫触媒Ｄ３を収容する収容領域Ｒ３と、流出孔５４ａとの間に流出側空間Ｗ２が設けられている。

仕切板５５〜５８は、流入孔５３ａから流出孔５４ａに向かう水素含有燃料の流れ方向に沿って水素含有燃料が流通可能となっている。具体的には、仕切板５５〜５８として、複数の孔を有するパンチング板、或いはメッシュ板等を用いることができる。

収容領域Ｒ１には、脱硫触媒Ｄ１が収容される。収容領域Ｒ２には、脱硫触媒Ｄ２が収容される。収容領域Ｒ３には、脱硫触媒Ｄ３が収容される。脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３としては、上述したように適宜の脱硫触媒が用いられる。

図４〜図６に示すように流入側流路変更部６０Ａは、容器本体部５１内の流入側空間Ｗ１に配置されている。流入側流路変更部６０Ａは、流入孔５３ａを介して容器本体部５１内に流入するガスの流れ方向を変える。より詳細には、流入側流路変更部６０Ａは、邪魔板部（流入側流路変更板）６１Ａ、及び２つの脚部６２Ａによって構成されている。邪魔板部６１Ａは、円形の板材である。邪魔板部６１Ａは、流入孔５３ａよりも大きさが大きい。邪魔板部６１Ａは、容器本体部５１内に臨む流入孔５３ａの開口の形状に相似している。脚部６２Ａは、一方の端部が天板部５３に接続され、他方の端部が邪魔板部６１Ａに接続されている。脚部６２Ａは、天板部５３に対して邪魔板部６１Ａを支持している。

邪魔板部６１Ａは、天板部５３との間に所定の隙間を設けて配置されている。邪魔板部６１Ａは、仕切板５５との間に所定の隙間を設けて配置されている。図５に示されるように、邪魔板部６１Ａは、邪魔板部６１Ａの板厚方向に沿って見た場合に、流入孔５３ａを覆っている。言い換えると、邪魔板部６１Ａは、流入孔５３ａの開口面に垂直な方向に沿って見た場合に、流入孔５３ａを覆っている。

流入側流路変更部６０Ａは、１枚の板材を折り曲げることによって形成されていてもよい。一例として、邪魔板部６１Ａの厚さは、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍ以下とすることができる。また、図４に示すように、邪魔板部６１Ａと仕切板５５との隙間ａは、一例として、約２ｍｍとすることができる。天板部５３と仕切板５５との隙間ｂは、一例として、約３ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。

図７に示すように流出側流路変更部６０Ｂは、容器本体部５１内の流出側空間Ｗ２に配置されている。流出側流路変更部６０Ｂは、収容領域Ｒ１〜Ｒ３から流出孔５４ａへ向けて流れるガスの流れ方向を変える。より詳細には、流出側流路変更部６０Ｂは、流入側流路変更部６０Ａと同様に、邪魔板部（流出側流路変更板）６１Ｂ、及び２つの脚部６２Ｂによって構成されている。邪魔板部６１Ｂは、円形の板材である。邪魔板部６１Ｂは、流出孔５４ａよりも大きさが大きい。邪魔板部６１Ｂは、容器本体部５１内に臨む流出孔５４ａの開口の形状に相似している。脚部６２Ｂは、一方の端部が底板部５４に接続され、他方の端部が邪魔板部６１Ｂに接続されている。脚部６２Ｂは、底板部５４に対して邪魔板部６１Ｂを支持している。

邪魔板部６１Ｂは、底板部５４との間に所定の隙間を設けて配置されている。邪魔板部６１Ｂは、仕切板５８との間に所定の隙間を設けて配置されている。図５を用いて説明した流入側流路変更部６０Ａと同様に、邪魔板部６１Ｂは、邪魔板部６１Ｂの板厚方向に沿って見た場合に、流出孔５４ａを覆っている。言い換えると、邪魔板部６１Ｂは、流出孔５４ａの開口面に垂直な方向に沿って見た場合に、流出孔５４ａを覆っている。

流出側流路変更部６０Ｂは、１枚の板材を折り曲げることによって形成されていてもよい。一例として、邪魔板部６１Ｂの厚さは、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍ以下とすることができる。また、邪魔板部６１Ｂと仕切板５８との隙間ａは、一例として、約２ｍｍとすることができる。底板部５４と仕切板５８との隙間ｂは、一例として、約３ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。

ここで、流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａの大きさ（直径）は、流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂの大きさ（直径）以上となっている。より詳細には、容器本体部５１内に臨む流入孔５３ａの開口面に対して垂直な方向に沿って、流入孔５３ａから流入側流路変更部６０Ａを見た場合の邪魔板部６１Ａの投影面積をＡとする。容器本体部５１内に臨む流出孔５４ａの開口面に対して垂直な方向に沿って、流出孔５４ａから流出側流路変更部６０Ｂを見た場合の邪魔板部６１Ｂの投影面積をＢとする。このとき、投影面積Ａは、投影面積Ｂ以上となっている。

脱硫器２によって脱硫される水素含有燃料の流れについて説明する。水素含有燃料供給部７から供給された水素含有燃料は、流入孔５３ａを介して流入側空間Ｗ１に導入される。流入側空間Ｗ１に導入された水素含有燃料は、流入側流路変更部６０Ａによって流れ方向が変えられて拡散される。流入側流路変更部６０Ａによって拡散された水素含有燃料は、収容領域Ｒ１から収容領域Ｒ３へ向かう途中で、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３によって脱硫される。収容領域Ｒ３から流出側空間Ｗ２に流れ込んだ水素含有燃料は、流出側流路変更部６０Ｂ及び底板部５４の流出側空間Ｗ２側の面によって流れ方向が変えられる。そして、水素含有燃料は、流出孔５４ａを介して容器本体部５１外へ導出される。容器本体部５１外へ導出された水素含有燃料は、水素発生部４へ供給される。

本実施形態は以上のように構成され、この脱硫容器５０では、容器本体部５１内の流入孔５３ａ側に流入側空間Ｗ１が設けられ、流出孔５４ａ側に流出側空間Ｗ２が設けられている。これにより、例えば燃料電池システム１の通常運転時など収容領域Ｒ１〜Ｒ３に収容された脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３によって水素含有燃料の脱硫を行う際に、流入孔５３ａを介して容器本体部５１内に流入した水素含有燃料が流入側空間Ｗ１内で拡散した後、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３に流れ込む。従って、容器本体部５１内に流入した水素含有燃料の偏りを抑制しながら脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中に水素含有燃料を通過させることができる。脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３を通過して流出側空間Ｗ２内に流入した水素含有燃料は、流出側空間Ｗ２内で方向が変えられて流出孔５４ａから流出する。すなわち、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を偏ることなく水素含有燃料が流れた状態のまま、水素含有燃料が流出側空間Ｗ２に流れ込む。従って、流出側空間Ｗ２を設けることで、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を流れる水素含有燃料が偏ることを抑制できる。このように、脱硫容器５０に、流入側空間Ｗ１及び流出側空間Ｗ２を設けることで、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３内を流れる水素含有燃料の偏りを効果的に抑制できる。

流入側空間Ｗ１に流入側流路変更部６０Ａが設けられているので、流入孔５３ａから容器本体部５１内に流れ込んだ水素含有燃料の流れ方向が邪魔板部６１Ａによって変えられる。すなわち、流入孔５３ａから容器本体部５１内に流れ込んだ水素含有燃料が邪魔板部６１Ａによって拡散させられる。これにより、流入孔５３ａから流れ込んだ水素含有燃料が脱硫触媒Ｄ１に向けて直接流れることが抑制され、流入側空間Ｗ１内で水素含有燃料を効果的に拡散させることができる。また、流入側流路変更部６０Ａが設けられているので、水素含有燃料の流速が早い場合であっても、流入側空間Ｗ１内で水素含有燃料を効果的に拡散させることができる。流入側流路変更部６０Ａによって水素含有燃料を効果的に拡散させることができるので、流入側空間Ｗ１を大きくする必要が無い。このように、この脱硫容器５０は、小さな容器本体部５１であっても、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３内を流れる水素含有燃料の偏りを効果的に抑制できる。

流出側空間Ｗ２に流出側流路変更部６０Ｂが設けられているので、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａへ向かう水素含有燃料の流れ方向が邪魔板部６１Ｂによって変えられる。これにより、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３を通過した水素含有燃料が流出孔５４ａに向けて直接流れることが抑制され、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を水素含有燃料が偏ることなく流れた状態のまま、流出側空間Ｗ２に水素含有燃料を効果的に流入させることができる。すなわち、流出側流路変更部６０Ｂを設けることで、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３を流れる水素含有燃料が偏ることを効果的に抑制できる。また、流出側流路変更部６０Ｂが設けられているので、水素含有燃料の流速が早い場合であっても、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａへ向かう水素含有燃料の流れ方向を効果的に変更できる。流出側流路変更部６０Ｂによって脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を流れる水素含有燃料が偏ることを効果的に抑制できるので、流出側空間Ｗ２を大きくする必要が無い。このように、この脱硫容器５０は、小さな容器本体部５１であっても、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３内を流れる水素含有燃料の偏りを効果的に抑制できる。

流入孔５３ａを介して流入側空間Ｗ１に流れ込む水素含有燃料の流速は、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａに向けて流れる水素含有燃料の流速よりも早い。一般に、流入孔５３ａを介して容器本体部５１内に水素含有燃料を供給する配管の径よりも容器本体部５１の大きさ（水素含有燃料の流れ方向に直交する方向の断面積）が大きい。このため、流速の早い水素含有燃料が流入孔５３ａを介して流入側空間Ｗ１内に流れ込む。容器本体部５１内に流れ込んだ水素含有燃料は、容器本体部５１内に水素含有燃料を供給する配管の径よりも容器本体部５１の大きさが大きいため、流速が遅くなる。従って、流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａの投影面積を、流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂの投影面積以上とすることで、流れが速い水素含有燃料の流れ方向を邪魔板部６１Ａによって効果的に変えることができる。

流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａは、容器本体部５１内に臨む流入孔５３ａの開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に流入孔５３ａを覆っていてもよい。この場合には、流入孔５３ａから脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３へ水素含有燃料が直線的に進むことを抑制できる。これにより、流入側流路変更部６０Ａによって水素含有燃料の流れ方向を効果的に変更できる。

流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂは、容器本体部５１内に臨む流出孔５４ａの開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に流出孔５４ａを覆っていてもよい。この場合には、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａへ水素含有燃料が直線的に進むことを抑制できる。これにより、流出側流路変更部６０Ｂによって水素含有燃料の流れ方向を効果的に変更できる。

流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａは、容器本体部５１の天板部５３との間に隙間を設けて配置されるとともに、仕切板５５との間に隙間を設けて配置されていてもよい。この場合には、流入孔５３ａから脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３へ向かう水素含有燃料の流れ方向を流入側流路変更部６０Ａによって効果的に変更できる。また、流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａと仕切板５５との間に隙間が設けられているので、流入側空間Ｗ１から脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３へ向けて偏ることなく水素含有燃料を流すことができる。このため、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を流れる水素含有燃料が偏る等の影響が無い。

流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂは、仕切板５８との間に隙間を設けて配置されるとともに、底板部５４の内面との間に隙間を設けて配置されていてもよい。この場合には、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａへ向かう水素含有燃料の流れ方向を流出側流路変更部６０Ｂによって効果的に変更できる。また、流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂと仕切板５８との間に隙間が設けられているので、流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂが脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中の水素含有燃料の流れに影響を与えることが無い。このため、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３中を流れる水素含有燃料が偏る等の影響が無い。

流入側流路変更部６０Ａの邪魔板部６１Ａは、容器本体部５１内に臨む流入孔５３ａの開口の形状に相似している。この場合には、流入孔５３ａを介して流入側空間Ｗ１に流れ込む水素含有燃料の流れ方向を効果的に変更できる。

流出側流路変更部６０Ｂの邪魔板部６１Ｂは、容器本体部５１内に臨む流出孔５４ａの開口の形状に相似している。この場合には、脱硫触媒Ｄ１〜Ｄ３から流出孔５４ａへ向かう水素含有燃料の流れ方向を効果的に変更できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、邪魔板部６１Ａの形状は、流入孔５３ａの形状に相似していれば、円形以外の形状（例えば、四角形等）であってもよい。邪魔板部６１Ｂの形状は、流出孔５４ａの形状に相似していれば、円形以外の形状（例えば、四角形等）であってもよい。

脱硫容器５０は、単管状に形成され、脱硫を行う際に水素含有燃料が一方向のみに流れる構造とした。これに限定されず、脱硫容器５０は、例えば管状の容器の内側に更に管状の容器を収容した構造など、水素含有燃料の進行方向が折り返すような構造であってもよい。

１…燃料電池システム、２…脱硫器、５０…脱硫容器、５１…容器本体部、５３ａ…流入孔、５４ａ…流出孔、５５…仕切板（流入側仕切板）、５８…仕切板（流出側仕切板）６１Ａ…邪魔板部（流入側流路変更板）、６１Ｂ…邪魔板部（流出側流路変更板）、Ｄ１〜Ｄ３…脱硫触媒（脱硫剤）、Ｒ１〜Ｒ３…収容領域、Ｗ１…流入側空間、Ｗ２…流出側空間。

Claims (7)

1. 脱硫剤を収容可能な容器本体部を備える脱硫容器であって、
   前記容器本体部には、前記容器本体部外から前記容器本体部内へガスが流入する流入孔と、前記容器本体部内から前記容器本体部外へ前記ガスが流出する流出孔とが設けられ、
   前記容器本体部内において、前記流入孔と前記脱硫剤を収容する収容領域との間には流入側空間が設けられ、前記収容領域と前記流出孔との間には流出側空間が設けられ、
   前記流入側空間には、前記流入孔を介して前記容器本体部内に流入する前記ガスの流れ方向を変更する流入側流路変更板が設けられ、
   前記流出側空間には、前記収容領域から前記流出孔へ向かう前記ガスの流れ方向を変更する流出側流路変更板が設けられ、
   前記容器本体部内に臨む前記流入孔の開口面に対して垂直な方向に沿って前記流入孔から前記流入側流路変更板を見た場合の前記流入側流路変更板の投影面積は、前記容器本体部内に臨む前記流出孔の開口面に対して垂直な方向に沿って前記流出孔から前記流出側流路変更板を見た場合の前記流出側流路変更板の投影面積以上である、脱硫容器。
2. 前記流入側流路変更板は、前記容器本体部内に臨む前記流入孔の開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に前記流入孔を覆う、請求項１に記載の脱硫容器。
3. 前記流出側流路変更板は、前記容器本体部内に臨む前記流出孔の開口面に対して垂直な方向に沿って見た場合に前記流出孔を覆う、請求項１又は２に記載の脱硫容器。
4. 前記流入側空間と前記収容領域との間には、前記流入側空間と前記収容領域との間を前記ガスが流通可能なように区画する流入側仕切板が設けられ、
   前記流入側流路変更板は、前記容器本体部の内面との間に隙間を設けて配置されるとともに前記流入側仕切板との間に隙間を設けて配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の脱硫容器。
5. 前記収容領域と前記流出側空間との間には、前記収容領域と前記流出側空間との間を前記ガスが流通可能なように区画する流出側仕切板が設けられ、
   前記流出側流路変更板は、前記流出側仕切板との間に隙間を設けて配置されるとともに前記容器本体部の内面との間に隙間を設けて配置されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の脱硫容器。
6. 前記流入側流路変更板は、前記容器本体部内に臨む前記流入孔の開口の形状に相似している、請求項１から５のいずれか一項に記載の脱硫容器。
7. 前記流出側流路変更板は、前記容器本体部内に臨む前記流出孔の開口の形状に相似している、請求項１から６のいずれか一項に記載の脱硫容器。

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