燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システム
【課題】流体の漏れを容易に検知でき、流体の漏れに対する信頼性を高め得る燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムを提供する。
【解決手段】脱硫器６００や水精製器等を構成する収容容器６１０は、浄化剤を収容するための浄化室６２０と、流体を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０の流体を排出させる出口ポート６４０ともつ。仕切壁７１０は、収容容器６１０の内部において接合部７４０により接続され、浄化剤で浄化される流体が流れる浄化流路を浄化室６２０内に形成させる。中空状仕切部材７００は、接合部７４０を介して漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室７３０を有する。漏洩検出流路７５０は、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させ、且つ、浄化室６２０から漏洩中空室７３０に漏れた流体を排出可能とされている。
【解決手段】脱硫器６００や水精製器等を構成する収容容器６１０は、浄化剤を収容するための浄化室６２０と、流体を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０の流体を排出させる出口ポート６４０ともつ。仕切壁７１０は、収容容器６１０の内部において接合部７４０により接続され、浄化剤で浄化される流体が流れる浄化流路を浄化室６２０内に形成させる。中空状仕切部材７００は、接合部７４０を介して漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室７３０を有する。漏洩検出流路７５０は、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させ、且つ、浄化室６２０から漏洩中空室７３０に漏れた流体を排出可能とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムで用いられる燃料、改質用の水蒸気となる水等の流体を浄化させる燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムで用いられる燃料に含まれる付臭剤を除去する脱硫器を例にとって説明する。脱硫剤を収容する脱硫器の設計にあたり、限られた脱硫器のスペースで、コストを抑えつつ、脱硫剤を有効に利用することは重要な課題である。そのため脱硫器となる容器の内部にＵターン部を形成する仕切壁を設置し、ガスの流れを整流することが、しばしば試みられる。特許文献１、２では、脱硫器となる容器の内部に仕切壁を設置し、ガス状の燃料が容器内で偏流することを防止すると共に意図的な流れを構成して、脱硫剤の有効活用を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１７６５２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１、２ともに、ねらいとした機能（偏流防止、効率的な脱硫剤の利用）を果たすためには、仕切壁を接合部でシールさせつつ容器の内部に固定させる構造が必要である。仮に仕切壁を接合させる接合部のシール性が損なわれている場合には、仕切壁と容器との境界域、即ち接合部をガス状の燃料がすり抜けるおそれがある。この場合、脱硫剤で脱硫されていない脱硫不充分のガス状の燃料が下流に流出する不具合がある。この場合、燃料電池システムでは、脱硫器の下流に配置されている改質器に担持されている触媒を劣化させたり、改質器の下流に配置されている燃料電池のアノードに担持されている触媒を劣化させたりするおそれがある。
【０００５】
脱硫器の製造時またはメンテナンス時において、仕切壁を接合させる接合部のシール性が機能しているかを検査することが出来れば、上述の不具合は防止することができる。しかしながら上記した特許文献１、２に示されている構造では、一般的なリーク検査（加圧→漏れ計測、水没検査など）により、接合部のリークを検出することが困難である。Ｘ線等の検査方法を用いることも考えられるが、すべての接合部（ろう付け部等）を検査することは、検査コストが高くなり、更に、接続部における微小なピンホールをＸ線で検出することは容易ではない。このため、流体の漏れに対する信頼性を高め得るには限界があった。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、製造時またはメンテナンス時等において、仕切壁等の仕切部材を接合させる接合部を介しての燃料、改質用の水等の流体の漏れを容易に検知でき、燃料、水等の流体の漏れに対する信頼性を高め得る燃料電池システムで用いられる燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る燃料電池システム用浄化剤収容装置は、（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、流体を浄化室に供給させる入口ポートと、浄化室の流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、（ｉｉ）収容容器の収容室の内部において接合部により接合され、浄化剤で浄化される流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を浄化室内に形成させるように収容容器に配置された仕切壁と、仕切壁で区画され接合部、仕切壁および収容容器のうちの少なくとも一方から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、（ｉｉｉ）浄化室の内部と収容容器の外部とを連通させ、且つ、浄化室から接合部を介して漏洩中空室に漏れた流体を収容容器外に排出可能な漏洩検出流路とを具備する。
【０００８】
浄化剤収容装置の用途としては、燃料の付臭剤を除去させる脱硫器、または、改質用の水を精製させる水精製器が例示される。脱硫器に適用される場合には、流体は付臭剤を含む燃料であり、浄化剤は脱硫機能をもつゼオライト、活性炭等が例示される。水精製器に適用される場合には、流体は、燃料を水蒸気改質させる水蒸気となる水であり、浄化剤はイオン交換樹脂等の水精製剤が例示される。すなわち、水蒸気を用いて燃料を改質させた水素を含むアノード流体を供給した発電する燃料電池システムが対象とされ、液相状の流体が、前記水蒸気の基となる水であることが好ましい。
【０００９】
入口ポートから浄化室に流入されたガス状または液相状の流体は、浄化室の浄化剤によって浄化され、浄化後、出口ポートから外部に吐出される。浄化剤収容装置の収容容器が工業製品である以上、製造には万全の対策が施されているものの、仕切壁を収容容器に接合する、または、仕切壁同士を接合する接合部（例えばろう付け部、溶接部）を介して流体が漏れるおそれが皆無であるとは言えない。このように接合部を介して流体が漏洩中空室に漏れた場合であっても、漏洩中空室に漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から収容容器の外部に排出されることになる。
【００１０】
製造時またはメンテナンス時等において、漏洩検出流路から外部に排出された流体は、漏洩検出流路付近に設けられた検出流体漏れ検知手段によって検知される。流体漏れ検知手段としては、漏洩検出流路を閉鎖する膨出変形可能または破裂可能な石鹸膜等の膜、弾性袋、あるいは、漏洩検出流路から漏れた流体を検知する電気センサ等が例示される。電気センサとしては物理的原理または化学的原理のものでも良い。このように接合部（例えばろう付け部、溶接部）を介して流体が漏洩中空室に漏れた場合であっても、その漏洩中空室に漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、結果として、漏洩検出流路から外部に排出されることになる。よって、浄化剤で充分に浄化されなかった流体が出口ポートからこれの下流機器（例えば改質器または燃料電池）に向けて吐出されることが抑制される。従って、下流機器（例えば改質器または燃料電池）に対する保護性が高まる。
【００１１】
（２）本発明に係る燃料電池システムは、アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、アノード流体となる燃料を改質部に供給する燃料通路と、燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫剤を浄化剤として収容するための脱硫器とを具備しており、脱硫器は、上記した燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている。燃料通路は、アノード流体となる燃料を改質部に供給する。脱硫器は、燃料通路に設けられており、燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる。改質部は、付臭剤を除去した燃料を水蒸気を用いて改質させてアノード流体（一般的には水素含有流体）を形成する。アノード流体はカソード流体と共に燃料電池に供給され、発電運転に使用される。脱硫器の入口ポートから浄化室に流入された流体は、浄化室の浄化剤によって浄化され、その後、脱硫器の出口ポートから下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出される。浄化剤収容装置が工業製品である以上、製造には万全が施されており、漏れる発生頻度は実に少ないものの、接合部が高いシール性を発揮しない場合には、接合部（例えばろう付け部、溶接部）から流体が漏れるおそれがないとは言えない。このように接合部から流体が漏れた場合であっても、その漏れた流体は、中空状仕切部材の漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から排出されることになる。なお、製造時またはメンテナンス時等においては、漏洩検出流路から外部に排出された流体は、漏洩検出流路付近に設けられた検出流体漏れ検知手段によって検知される。このように接合部から流体が漏れた場合であっても、その漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から外部に排出されることになり、結果として、出口ポートからこれの下流側の下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出されることが抑制される。従って、下流機器に対する保護性が高まる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムによれば、万一、接合部を介して流体が漏れるおそれがある場合であっても、その漏れた流体は、浄化室から漏洩検出流路に流れて漏洩検出流路から外部に排出されることになる。このため浄化剤で充分に浄化されなかった流体が出口ポートからこれの下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出されることが抑制される。従って、浄化剤収容装置における触媒の劣化が長期にわたり抑制され、システムの長期にわたる信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係り、脱硫器を示す断面図である。
【図３】比較形態に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図４】他の比較形態に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図５】実施形態２に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図６】実施形態３に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図７】実施形態４に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図８】実施形態５に係り、脱硫器を示す平面図である。
【図９】実施形態６に係り、脱硫器を示す平面図である。
【図１０】実施形態６に係り、脱硫器を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係り、脱硫器の要部を示す断面図である。
【図１２】実施形態７に係り、水精製器の要部を示す断面図である。
【図１３】実施形態７に係り、水精製器を示す平面図である。
【図１４】適用形態１に係り、燃料電池システムを示す図である。
【図１５】適用形態２に係り、燃料電池システムの燃料供給経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましい形態によれば、流体の漏れ検査において接合部からの漏れが無いことが確認された後に、漏洩検出流路は、閉鎖部材で閉鎖される。漏洩検出流路は、流体の漏れ検査後において開放状態に維持されることもできる。好ましい形態によれば、本装置が脱硫器に適用される場合には、流体は付臭剤を含む燃料であり、浄化剤は、燃料に含まれている付臭剤を除去させるゼオライト、活性炭等が例示される。好ましい形態によれば、本装置が水精製器に適用される場合には、流体は燃料を改質させる水蒸気となる水であり、浄化剤はイオン交換樹脂等の水精製剤であり、浄化室は、水に含まれている不純物を除去させて純水化を促進させる水精製剤を収容する。
【００１５】
［実施形態１］
図１および図２は実施形態１の概念を示す。図１は、燃料電池システムで用いられる脱硫器６００（燃料電池システム用浄化剤収容装置）を示す。図１に示すように、脱硫器６００は箱状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで用いられるガス状の燃料（例えば都市ガス、流体）を浄化させるための脱硫剤６１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、ガス状の燃料を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化されたガス状の燃料を浄化室６２０の改質器２Ａに排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０および出口ポート６４０は浄化室６２０の上部を閉鎖する蓋部材７６０において間隔を隔てて形成されている（図１参照）。
【００１６】
図１から理解できるように、組付時において、収容容器６１０の内部には中空状仕切部材７００が接合されている。中空状仕切部材７００は縦形の偏平な箱形状をなしており、収容容器６１０に配置された複数の平板状をなす互いに対向する仕切壁７１０と、複数の仕切壁７１０で区画された偏平な漏洩中空室７３０とを有する。このように中空状仕切部材７００は、収容容器６１０の内部において接合部７４０により接合されて一体化されている。接合部７４０は収容容器６１０の内部に隠蔽されており、外部から視認できない。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部等が例示される。このような接合部７４０は、仕切壁７１０ひいては中空状仕切部材７００を収容容器６１０の内部において収容容器６１０に一体的に接合させている。このような中空状仕切部材７００は、脱硫剤６１１で浄化されるガス状の燃料が流れるＵターン部６２３をもつ浄化流路を浄化室６２０内に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端部７００ｄに対面する。なお図１に示すように、Ｕターン部６２３のＵ形状を透視する一の側面視において、中空状仕切部材７００の幅をＬＡとし、収容容器６１０の幅をＬＢとするとき、ＬＡ＜ＬＢの関係にできる。ＬＡ／ＬＢ＝０．０５〜０．５の範囲内、０．１〜０．３の範囲内の関係にできる。但しこれに限定されない。図１に示すように、他の側面視において、中空状仕切部材７００の幅をＤＡとし、収容容器６１０の幅をＤＢとするとき、ＤＡ＝ＤＢ、ＤＡ≒ＤＢの関係にできる。
【００１７】
一般的には、仕切壁７１０を収容容器６１０に接合させる接合部７４０（ろう付け部または溶接部）において、接合部７４０は高いシール性をもち正常であり、ピンホール等の接合不良が存在しない。この場合、接合部７４０はガス通過性を有しない。このため、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）は、脱硫剤６１１に接触して浄化されつつ下向きに流れ、更に、Ｕターン部６２３をＵターンし、上向きに流れ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードに吐出される。このとき、燃料に含まれている硫黄系の付臭剤は脱硫剤６１１で浄化される。このように浄化されたガス状の燃料は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく、改質器２Ａでアノードガスとして改質され、改質されたアノードは燃料電池１のアノードに供給されて発電反応に使用される。
【００１８】
しかし工業製品である以上、製造には万全の対策が施されているものの、仕切壁７１０を収容容器６１０の内壁面に接合させている接合部７４０において、ピンホール等の接合不良が発生し、接合部７４０のシール性が損なわれているおそれがないこともない。万一、ピンホール等の接合不良７４２（図１参照）が接合部７４０に存在する場合には、接合部７４０は高いシール性をもたないため、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が接合不良７４２を介して、矢印Ｍ１方向（図１参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することになる。
【００１９】
本実施形態によれば、図１および図２に示すように、漏洩検出流路７５０は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０の内部と収容容器６１０の外部とを連通させているが、出口ポート６４０には連通されていない。漏洩中空室７３０は出口ポート６４０に非連通である。万一、接合部７４０の接合不良７４２によりガス状の燃料（流体）が矢印Ｍ１方向に浄化室６２０から中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、そのガス状の燃料（流体）を漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向（図１）に沿って収容容器６１０の外部に吐出可能である。ここで、図１から理解できるように、漏洩検出流路７５０は、改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードに連通していない。このように接合不良７４２から漏洩検出流路７５０に漏れた燃料は、脱硫剤６１１に接触する時間が短いため、充分に脱硫されていない。このように脱硫が充分でない燃料は、改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードには供給されない。このため、改質器２Ａに担持されている改質触媒の活性度が低下させることが抑制される。更には、燃料電池１のアノードに担持されているアノード触媒等の触媒の活性度が低下させることが抑制される。従ってシステムの信頼性を長期にわたり維持できる。
【００２０】
さて、脱硫器６００の収容容器６１０の製造時またはメンテナンス時において、漏れテストを実行するときには、試験用ガスを入口ポート６３０から浄化室６２０に流入させる。仕切壁７１０の接合部７４０が正常である場合には、図１に示すように、入口ポート６３０から矢印Ｋ１方向に浄化室６２０に流入された試験用ガスは、浄化室６２０内を矢印Ｋ２方向（下向き）に流れ、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、矢印Ｋ５方向（上向き）に流れ、更に出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向（上向き）に収容容器６１０の外部に吐出される。このように本実施形態によれば、仕切壁７１０を接合させるための接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部）が正常であり、高いシール性をもつ場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスが中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部に吐出される。なお、上向きを下向きまたは横向きとしても良い。下向きを上向きまたは横向きとしても良い。
【００２１】
ところで、脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、製造には万全の対策を施している。しかし、ろう付け部や溶接部等で形成されている接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、仕切壁７１０を収容容器６１０の内部に接合させるための接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接合不良７４２が存在する場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用ガスは、接合部７４０の接合不良７４２から、矢印Ｍ１方向（図１参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入する。よって、脱硫が充分ではない燃料は、漏洩中空室７３０から漏洩検出流路７５０に至り、矢印Ｍ３方向（図１参照）に沿って外部に吐出される。
【００２２】
上記した漏れ試験では、漏洩検出流路７５０付近に検出流体漏れ検知手段９５０を設けておくことが好ましい。この場合、上記したように漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用ガスは、漏洩検出流路７５０付近に設けられた流体漏れ検知手段９５０によって検知される。漏洩検出流路７５０付近に設けられる流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する膨出変形可能または破裂可能な石鹸膜等の膜、弾性袋等が例示される。あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた流体を検知する電気センサ等が例示される。電気センサの検知原理としては物理的原理または化学的原理のものでも良い。
【００２３】
このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材７８０で閉鎖される。すなわち、漏洩検出流路７５０は、流体の漏れ検査において接合部７４０の漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材７８０で閉鎖される。このように漏洩検出流路７５０が閉鎖部材７８０で閉鎖されると、漏洩中空室７３０に異物が進入することが抑制される。但し、場合によっては漏洩検出流路７５０を開放させておいても良い。これに対して、接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００２４】
さて、収容容器６１０が脱硫器６００として使用される場合には、ゼオライトや活性炭等の脱硫剤６１１が浄化剤として収容容器６１０の浄化室６２０に収容される。燃料電池システムの運転時には、ガス状の燃料が入口ポート６３０から浄化室６２０に流入され、燃料に含まれている硫黄系の付臭剤がガス浄化室６２０の脱硫剤６１１によって浄化され、その後、浄化されたガス状の燃料は、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａに吐出される。なお、Ｕターン部６２３により燃料が脱硫器６００においてＵターンするので、収容容器６１０の小型化を図りつつ、脱硫性能における信頼性を高め得る。なお、漏洩中空室７３０は断熱空間としても期待できるため、外気が急激に冷えるような場合であっても、結露等の不具合が抑制される。
【００２５】
［比較形態１，２］
図３は比較形態１の概念を示す。図３に示すように、従来では、脱硫器を大型化させる場合には、図３に示すように、複数の独立した収容容器６１０Ｂに脱硫剤を装填しつつ、ガス状の燃料をＵターンさせるべく、独立した収容容器６１０Ｂの先端部同士を連通管６２０Ｂで連通させていた。しかしコスト高となる。そこで図４に係る比較形態２として示すように、一枚の仕切壁７１０Ｃを単一の収容容器６１０の内部において接合部７４０Ｃで接合させ、ガス状の燃料をＵターン可能とさせていた。しかし接合部７４０Ｃは収容容器６１０の内部に隠蔽されているため、接合部７４０Ｃのシール性が充分か否かの検査は容易ではない。Ｘ線透過で検査可能であるが、Ｘ線透過は検査コストが高くなる。
【００２６】
［実施形態２］
本実施形態は実施形態１と基本的には共通の構成および共通の作用効果を有する。使用環境が厳しいとき等においては、接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部）が経年変化し、シール性が低下するおそれがある。そこで本実施形態によれば、製造時またはメンテナンス時において、接合部７４０について漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合であっても、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材で閉鎖されない。そして、燃料電池システムの使用時において、図５に示すように、漏洩検出流路７５０に対面するように漏洩検出流路７５０の付近にガス検知センサ９５５を流体漏れ検知手段として配置した状態で燃料電池システムのパッケージ内に組み込む。燃料電池システムが発電運転するとき、漏洩検出流路７５０からガス状の燃料が漏れるときには、その漏れた燃料はガス検知センサ９５５により積極的に検知され、警報器が警報を出力する。この場合、接合部７４０の経年変化に対処することができる。
【００２７】
［実施形態３］
図６は実施形態３の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図６は脱硫器６００を示す。中空状仕切部材７００を構成する仕切壁７１０の外壁面７１０ｍは、収容容器６１０の外面側に露出している。接合部７４０も収容容器６１０の外面側に露出している。この場合においても、接合部７４０は収容容器６１０に隠蔽されている。
【００２８】
［実施形態４］
図７は実施形態４の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図７は脱硫器６００を示す。図７に示すように、脱硫器６００の収容容器６１０に形成されている小孔状の漏洩検出流路７５０は横向きとされている。
【００２９】
［実施形態５］
図８は実施形態５の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図８は脱硫器６００を示す。図８に示すように、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０の幅ＬＡは偏平な薄形とされている。漏洩検出流路７５０は一端７５０ａから他端７５０ｃにかけて細く延びるスリットとされている。このようにスリットであれば、漏れた燃料を一端７５０ａから他端７５０ｃにかけてむらなく排出させ得る。スリットであれば、漏洩中空室７３０は一層薄形となり、収容容器６１０の小型化を図りつつ、脱硫剤６１１の装填量を増加できる利点が得られる。
【００３０】
［実施形態６］
図９〜図１１は実施形態５の脱硫器６００を示す。図９および図１０に示すように、脱硫器６００は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで用いられるガス状の燃料（流体）を浄化させる脱硫剤６１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、ガス状の燃料を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化されたガス状の燃料を浄化室６２０の外部に排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０は浄化室６２０の上部に形成されている。出口ポート６４０は浄化室６２０の側部の上部に形成されている。図９および図１０に示すように、中空状仕切部材７００は縦形の偏平な円筒形状をなしており、中心軸線Ｐ１に対して同軸となるように収容容器６１０に配置された円筒形状の内仕切壁７１０ｉと、中心軸線Ｐ１に対して同軸となる円筒形状の外仕切壁７１０ｐと、外仕切壁７１０ｐおよび内仕切壁７１０ｉで区画された円筒形状の漏洩中空室７３０とを有する。中空状仕切部材７００の底部の側には、燃料を通過させる複数の透孔をもつ透孔部材７０５が設けられている。
【００３１】
図１１は図１０の要部を拡大して示す。図１１に示すように、円筒形状の外仕切壁７１０ｐの上端部７１０ｐｕおよび円筒形状の内仕切壁７１０ｉの上端部７１０ｉｕは、リング状の接合部７４０により接合されている。図１１に示すように、外仕切壁７１０ｐの下端部７１０ｐｄおよび内仕切壁７１０ｉの下端部７１０ｉｄは、リング状の接合部７４０により底壁７３５に接合されている。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部が例示される。このような中空状仕切部材７００は、脱硫剤６１１で浄化されたガス状の燃料が流れるＵターン部６２３を浄化室６２０内の下部に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端７００ｄに対面する。
【００３２】
一般的には、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させる接合部７４０において、接合部７４０は正常であり、高いシール性をもち、ピンホール等の接合不良が存在しない。この場合には、入口ポート６３０から下向きに浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が漏洩中空室７３０に流入することなく、透孔部材７０５を透過させた後、Ｕターン部６２３をＵターンして上向きに流れ、出口ポート６４０から吐出され、改質器２Ａで改質され、水素リッチなアノードガスとされる。アノードガスは燃料電池１のアノードに向かい、発電反応に使用される。上記したように脱硫剤６１１で付臭剤が浄化された燃料が改質器２Ａでアノードガスとされ、アノードガスは燃料電池１のアノードに向かう。このため、改質器２Ａに担持されている改質触媒が付臭剤成分等で損傷することが抑制される。同様に、燃料電池１のアノードに担持されているアノード触媒が付臭剤成分等で損傷することが抑制される。但し、接合部７４０において、ピンホール等の接合不良７４２（図１１参照）が存在することは、皆無ではない。この場合、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が矢印Ｍ１方向（図１１参照）に接合部７４０の接合不良７４２を介して中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０に流入することになる。この場合、燃料と脱硫剤６１１とが接触する時間が不足し、燃料の付臭剤の浄化は不充分となる。
【００３３】
本実施形態によれば、図９および図１１に示すように、漏洩検出流路７５０は小孔状をなしており、中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０の上側に位置しており、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させている。万一、接合部７４０の接合不良７４２（図１参照）によりガス状の燃料（流体）が浄化室６２０から矢印Ｍ１方向（図１１参照）に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、そのガス状の燃料（脱硫剤６１１で脱硫浄化が不充分なガス状の燃料）を漏洩検出流路７５０から収容容器６１０の外部に矢印Ｍ３方向に吐出可能である。
【００３４】
ところで、製造時またはメンテナンス時において、脱硫器６００となる収容容器６１０に対して接合部７４０の漏れテストを実行する。このときには、試験用ガスを入口ポート６３０から収容容器６１０の浄化室６２０に流入させる。内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させている接合部７４０が正常であり、高いシール性をもつ場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に沿って浄化室６２０に流入された試験用ガスは、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向に収容容器６１０の外部に吐出される。このように接合部７４０が正常である場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスは中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、脱硫剤６１１との接触時間を確保させつつ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａひいては燃料電池１のアノードに吐出される。
【００３５】
脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０の内部に接合させる接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接続不良７４２（図１１参照）が存在する場合がある。この場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用ガスは、接続不良７４２から矢印Ｍ１方向に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入し、結果として、出口ポート６４０から浄化室６２０の外部に吐出されることなく、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に外部に吐出される。このように接合部７４０のシール性が必ずしも充分ではない場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスが、接合部７４０の接合不良７４２から漏洩中空室７３０に流入し、更に漏洩中空室７３０を流れ、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って収容容器６１０の外部に吐出される。
【００３６】
このような漏れ試験では、上記したように漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用ガスは、漏洩検出流路７５０付近に設けられた流体漏れ検知手段９５０によって検知される。流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する変形または破裂可能な石鹸膜等の膜、あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた燃料を検知する電気センサ等が例示される。このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材７８０で閉鎖されることが好ましい。接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００３７】
［実施形態７］
図１２および図１３は実施形態７の概念に係り、改質用の水を浄化させて精製させる水精製器８００を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図１２および図１３に示すように、水精製器８００は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。本実施形態によれば、蓋部材７６０は、入口ポート６３０をもつ内側蓋部材７６１と、内側蓋部材７６１の外周側を包囲するように配置された外側蓋部材７６２とを有する。漏洩検出流路７５０は中心軸線Ｐ１の回りでリング状に延びており、内側蓋部材７６１の外周面７６１ｐと外側蓋部材７６２の内周面７６２ｉとで形成されている。
【００３８】
図１２および図１３に示すように、水精製器８０は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで使用される凝縮水または水道水である液相状の水（流体）を浄化させるイオン交換樹脂で形成された水精製剤８１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、水を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化された液相状の水を浄化室６２０の外部に排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０は浄化室６２０の上部に形成されている。出口ポート６４０は浄化室６２０の側部の上部に形成されている。
【００３９】
図１２および図１３に示すように、中空状仕切部材７００は縦形の偏平な円筒形状をなしており、中心軸線Ｐ１に対して同軸となるように収容容器６１０に配置された円筒形状の内仕切壁７１０ｉと、中心軸線Ｐ１に対して同軸となる円筒形状の外仕切壁７１０ｐと、外仕切壁７１０ｐおよび内仕切壁７１０ｉで区画された円筒形状の漏洩中空室７３０とを有する。中空状仕切部材７００の底部の側には、水を通過させる複数の透孔をもつ透孔部材７０５が設けられている。図１２に示すように、外仕切壁７１０ｐの上端部７１０ｐｕおよび内仕切壁７１０ｉの上端部７１０ｉｕは、接合部７４０により接合されている。外仕切壁７１０ｐの下端部７１０ｐｄおよび内仕切壁７１０ｉの下端部７１０ｉｄは、接合部７４０により接合されている。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部が例示される。このような中空状仕切部材７００は、水精製剤８１１で浄化されたガス状の燃料が流れるＵターン部６２３を浄化室６２０内の下部に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端７００ｄに対面する。
【００４０】
一般的には、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させる接合部７４０において、接合部７４０が正常であり、高いシール性をもち、ピンホール等の接合不良を有しない。この場合には、入口ポート６３０から下向きに浄化室６２０に供給された水（流体）が漏洩中空室７３０に流入することなく、透孔部材７０５を透過させた後、Ｕターン部６２３をＵターンして上向きに流れ、出口ポート６４０から吐出され、蒸発部をもつ改質器２Ａに向かう。このように水精製剤８１１で良好に浄化されて精製された水（純水）が、改質器２Ａにおいて蒸発され水蒸気となり、燃料を水蒸気改質させるために使用される。この場合、改質器２Ａに担持されている改質触媒が損傷することが抑制される。
【００４１】
さて、工業製品である以上、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０に接合させるための接合部７４０において、もしピンホール等の接合不良７４２が存在することは、皆無ではない。この場合、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給された水（流体）は、接合部７４０の接合不良７４２（図１２参照）を介して、矢印Ｍ１方向（図１２参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することになる。この場合、水と水精製剤８１１とが接触する時間が不足し、水の浄化が不充分となり易い。
【００４２】
本実施形態によれば、図１２および図１３に示すように、漏洩検出流路７５０は中心軸線Ｐ１の回りでリング状をなしており、中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０の上側に位置しており、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させている。万一、接合部７４０の接合不良７４２により矢印Ｍ１方向（図１２参照）に沿って液相状の水（流体）が浄化室６２０から中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、その水（水精製剤８１１による浄化が不充分な水）を漏洩検出流路７５０から収容容器６１０の外部に吐出させることが可能である。
【００４３】
ところで、製造時またはメンテナンス時において、水精製器８００となる収容容器６１０の接合部７４０に対して漏れテストを実行するときには、試験用のガスまたは水を入口ポート６３０から収容容器６１０の浄化室６２０に流入させる。内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させている接合部７４０が正常であり、高いシール性を有する場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に沿って浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水は、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向に収容容器６１０の外部に吐出される。この場合、試験用のガスまたは水は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、出口ポート６４０から、蒸発部付きの改質器２Ａに吐出される。
【００４４】
さて脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０の内部に接合させる接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接続不良７４２（図１２参照）が存在する場合がある。この場合、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水は、接続不良７４２から矢印Ｍ１方向（図１２参照）に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入し、結果として、出口ポート６４０から浄化室６２０の外部に吐出されることなく、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に外部に吐出される。このように内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐの接合部７４０のシール性が必ずしも充分ではない場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水が、接合部７４０の接合不良７４２から漏洩中空室７３０に流入し、更に漏洩中空室７３０を流れ、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向（図１２参照）に沿って収容容器６１０の外部に吐出される。この場合、矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用のガスまたは水は、漏洩検出流路７５０付近に設けられた検出流体漏れ検知手段９５０によって検知される。流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する変形または破裂可能な石鹸膜等の膜、あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた水を検知する電気センサ等が例示される。電気センサの検知原理としては静電容量、電気抵抗式が例示される。
【００４５】
このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０を閉鎖部材７８０で閉鎖させる。このように漏洩検出流路７５０は流体の漏れ検査において漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材７８０で閉鎖されることが好ましい。場合によっては、漏洩検出流路７５０を閉鎖部材７８０で閉鎖せずとも良い。漏洩検出流路７５０を閉鎖しないときには、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０内の水（漏れ現象）を視認できる。但し、接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００４６】
さて、収容容器６１０が水精製器８００として使用される場合には、図１２に示すように、水精製剤８１１が収容容器６１０の浄化室６２０に収容される。燃料電池システムの運転時には、水が入口ポート６３０から浄化室６２０に流入され、水に含まれている不純物が浄化室６２０の水精製剤８１１（浄化剤）によって浄化され、その後、浄化された水は出口ポート６４０からポンプ８０により収容容器６１０の外部に吐出される。Ｕターン部６２３により水がＵターンするので、収容容器６１０の小型化を図りつつ、水精製性能における信頼性を高め得る。本実施形態によれば、中空状仕切部材７００を構成する内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐは、収容容器６１０の内部に接合部７４０で接合されており、漏洩中空室７３０を形成している。
【００４７】
［適用形態１］
図１４は、上記した脱硫器および水精製器を適用した適用形態１の概念を示す。図１４において、脱硫器６２は上記した実施形態に係る脱硫器で形成されている。水精製器４３は上記した水精製器で形成されている。図１４に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部３と、蒸発部２と改質部３を加熱する燃焼部１０５と、蒸発部２に供給される液相状の水を溜めるタンク４と、これらを収容するケース５とを有する。燃料電池１は、イオン伝導体を挟むアノード１０とカソード１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）を適用できる。アノード１０側から排出されたアノード排ガスはアノード排ガス路１０３を介して、燃焼部１０５に供給される。カソード１１側から排出されたカソード排ガスはカソード排ガス路１０４を介して、燃焼部１０５に供給される。燃焼部１０５はアノード排ガスとカソード排ガスとを燃焼させ蒸発部２と改質部３を加熱させる。燃焼部１０５には燃焼排ガス路７５が設けられ、燃焼部１０５における燃焼後のガスおよび、未燃焼のガスを含む燃焼排ガスが燃焼排ガス路７５を介して大気中に放出される。改質部３は、セラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、発電モジュール１８を形成している。改質部３の内部には、改質部３の温度を検知する温度センサ３３と、燃焼部１０５には燃料を着火させるヒータである着火部３５が設けられている。着火部３５は燃焼部１０５の燃料に着火できるものであれば何でも良い。温度センサ３３の信号は制御部１００に入力される。制御部１００は着火部３５を作動させて燃焼部１０５を着火させて高温化させる。制御部１００は警報器１０２をもつ。
【００４８】
発電運転時には、改質器２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。発電運転時には、蒸発部２は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。燃料電池１がＳＯＦＣタイプの場合には、燃焼部１０５においてアノード排ガスとカソード排ガスを燃焼させて燃料電池１のアノード１０およびカソード１１が加熱されるため、改質部３および蒸発部２は同時に加熱される。燃料通路６は、燃料源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、燃料ポンプ６０および脱硫器６２をもつ。燃料電池１のカソード１１には、カソード流体（空気）をカソード１１に供給させるためのカソード流体通路７０が繋がれている。カソード流体通路７０には、カソード流体搬送用の水搬送源として機能するカソードポンプ７１が設けられている。
【００４９】
図１４に示すように、ケース５は外気に連通する吸気口５０と排気口５１とをもち、更に、第１室である上室空間５２と、第２室である下室空間５３とをもつ。燃料電池１は、改質部３および蒸発部２と共に、ケース５の上側つまり上室空間５２に収容されている。ケース５の下室空間５３には、改質部３で改質される液相状の水を溜めるタンク４が収容されている。タンク４には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が設けられている。加熱部４０は、タンク４に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、タンク４の水は加熱部４０により所定温度（例えば５℃、１０℃、２０℃）以上に加熱され、凍結が抑制される。図１４に示すように、下室空間５３側のタンク４の出口ポート４ｐと上室空間５２側の蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水通路８が、配管としてケース５内に設けられている。図８に示すように、ケース５内において、タンク４は蒸発部２の下側に配置されているため、給水通路８は基本的には縦方向に沿って延びる。給水通路８は、タンク４内に溜められている水をタンク４の入口ポート２ｉから蒸発部２に供給させる通路である。給水通路８には、タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水搬送源として機能するポンプ８０が設けられている。ポンプ８０はこれを駆動させる電気式のモータ８２をもつ。
【００５０】
ポンプ８０を駆動させるモータ８２は正回転および逆回転可能とされている。すなわち、モータ８２は、正方向に回転駆動してタンク４内の水を出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて搬送させる正モードと、逆方向に回転駆動して給水通路８の水を出口４ｐからタンク４内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。従って、モータ８２を有するポンプ８０は、タンク４内の水を蒸発部２に搬送させる正モードと、給水通路８の水をタンク４内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。モータ８２を駆動回路を介して制御するための制御部１００が設けられている。モータ８２としては、正回転および逆回転可能なモータであれば何でも良いが、ステッピングモータ、ＤＣモータが好ましい。但しモータ８２は正回転のみ可能でも良い。制御部１００はモータ８２を介してポンプ８０を制御する。更に、制御部１００はポンプ７１，７９，６０を駆動させるモータを介してポンプ７１，７９，６０を制御する。
【００５１】
システムの起動時において、ポンプ６０が駆動すると、燃料通路６から燃料が蒸発部２，改質部３，アノード流体通路７３，燃料電池１のアノード１０，流路１０３を介して燃焼部１０５に流れる。カソードポンプ７１によりカソード流体（空気）がカソード流体通路７０、カソード１１，流路１０４を介して燃焼部１０５に流れる。この状態で着火部３５が着火すると、燃焼部１０５において燃焼が発生し、改質部３および蒸発部２が加熱される。このように改質部３および蒸発部２が加熱された状態で、ポンプ８０が正モードで駆動すると、タンク４内の水はタンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて給水通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、燃料通路６から供給される燃料（ガス状が好ましいが、場合によっては液相状としても良い）と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料は水蒸気で改質されてアノード流体（水素含有ガス）となる。アノード流体はアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソード流体（酸素含有ガス、ケース５内の空気）がカソード流体通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。アノード１０から排出されたアノード流体のオフガス、カソード１１から排出されたカソード流体のオフガスは、流路１０３，１０４を通過し、燃焼部１０５に至り、燃焼部１０５で燃焼される。高温の排ガスは、排ガス通路７５を介してケース５の外方に排出される。
【００５２】
排ガス通路７５には、凝縮機能をもつ熱交換器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８ａおよび復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから吐出されて往路７８ａを通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６の熱交換作用により加熱される。熱交換器７６で加熱された水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器７６で凝縮されて凝縮水となる。凝縮水は、熱交換器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力等により水精製器４３に供給される。水精製器４３はイオン交換樹脂等の水精製器４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水は水タンク４に移動し、水タンク４に溜められる。ポンプ８０が正モードで駆動すると、水タンク４内の水は給水通路８を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料を改質させる改質反応として消費される。
【００５３】
［適用形態２］
図１５は適用形態２の概念を示す。図１５に示すように、燃料源６３から改質器２Ａに向かう燃料通路６が設けられている。図１５に示すように、燃料通路６には、二連式の燃料バルブ６５、燃料ポンプ６０，脱硫器６２，流量センサ６６，入口バルブ６７が直列に配置されている。更に改質器２Ａの蒸発部２に向かう給水通路８が設けられている。給水通路８には、水精製剤４３ａを収容させる水精製器４３，水精製器４３で精製させた水を貯留するタンク４，水搬送源として機能するポンプ８０，入口バルブ８９が設けられている。制御装置１００は信号線を介して燃料ポンプ６０を，入口バルブ６７，８９、ポンプ８０を制御する。流量センサ６６の検知信号は制御部１００に入力される。
【００５４】
［その他］
本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態および適用形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。加熱部４０は温暖地などでは、加熱部４０を廃止しても良い。燃料電池１は、場合によっては、ＰＥＦＣとも呼ばれる固体高分子形燃料電池でも良いし、ＰＡＦＣとも呼ばれるリン酸形燃料電池でも良く、他のタイプの燃料電池でも良い。要するに、燃料を脱硫させる脱硫器を有する燃料電池システムであれば良い。燃料も特に制限されず、都市ガス、プロパンガス、バイオガス、ＬＰＧ、ＣＮＧ、灯油、ガソリン、アルコール等を利用できる。水搬送源としては、モータで駆動させるポンプ８０に限定されず、水搬送能力をもつものであれば何でも良い。
【００５５】
上記した記載から次の技術的思想が把握される。
［付記項１］アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質器と、アノード流体となる燃料を改質部に供給する燃料通路と、燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫器と、水蒸気となる水を改質器に供給され給水通路と、給水通路に設けられ水を精製させる水精製剤を有する水精製器とを具備しており、前記水精製器は、請求項１〜５のうちの一項に記載された燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている燃料電池システム。
［付記項２］（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、前記流体を前記浄化室に供給させる入口ポートと、前記浄化室の前記流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、（ｉｉ）前記収容容器の前記収容室の内部において接合部により接合され、前記浄化剤で浄化される前記流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を前記浄化室内に形成させるように前記収容容器に配置された仕切壁と、前記仕切壁で区画され接合部から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、を具備する燃料電池システム用浄化剤収容装置。この場合、接合部から漏れた流体を出口ポートではなく漏洩中空室に流す。
【符号の説明】
【００５６】
１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、３３は温度センサ、３５は着火部、４はタンク、４０は加熱部、５はケース、５７は温度センサ、６は燃料通路、７０はカソード流体通路、７３はアノード流体通路、７５は排ガス通路、７７は貯湯槽、８は給水通路、８０はポンプ（水搬送源）、８２はモータ、８７は水センサ、１００は制御部を示し、更に、６００は脱硫器（燃料電池システム用浄化剤収容装置）、６１０は収容容器、６１１は脱硫剤（浄化剤）、６２３はＵターン部、６３０は入口ポート、６４０は出口ポート、７００は中空状仕切部材、７１０は仕切壁、７３０は中空室、７４０は接合部、７４２は接合不良、７５０は漏れ検出通路、７６０は蓋部材、７８０は閉鎖部材、８００は水精製器（燃料電池システム用浄化剤収容装置）、８１１は水精製剤（浄化剤）、９５０は流体漏れ検知手段、９５５はガス検知センサを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムで用いられる燃料、改質用の水蒸気となる水等の流体を浄化させる燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムで用いられる燃料に含まれる付臭剤を除去する脱硫器を例にとって説明する。脱硫剤を収容する脱硫器の設計にあたり、限られた脱硫器のスペースで、コストを抑えつつ、脱硫剤を有効に利用することは重要な課題である。そのため脱硫器となる容器の内部にＵターン部を形成する仕切壁を設置し、ガスの流れを整流することが、しばしば試みられる。特許文献１、２では、脱硫器となる容器の内部に仕切壁を設置し、ガス状の燃料が容器内で偏流することを防止すると共に意図的な流れを構成して、脱硫剤の有効活用を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１７６５２号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１、２ともに、ねらいとした機能（偏流防止、効率的な脱硫剤の利用）を果たすためには、仕切壁を接合部でシールさせつつ容器の内部に固定させる構造が必要である。仮に仕切壁を接合させる接合部のシール性が損なわれている場合には、仕切壁と容器との境界域、即ち接合部をガス状の燃料がすり抜けるおそれがある。この場合、脱硫剤で脱硫されていない脱硫不充分のガス状の燃料が下流に流出する不具合がある。この場合、燃料電池システムでは、脱硫器の下流に配置されている改質器に担持されている触媒を劣化させたり、改質器の下流に配置されている燃料電池のアノードに担持されている触媒を劣化させたりするおそれがある。
【０００５】
脱硫器の製造時またはメンテナンス時において、仕切壁を接合させる接合部のシール性が機能しているかを検査することが出来れば、上述の不具合は防止することができる。しかしながら上記した特許文献１、２に示されている構造では、一般的なリーク検査（加圧→漏れ計測、水没検査など）により、接合部のリークを検出することが困難である。Ｘ線等の検査方法を用いることも考えられるが、すべての接合部（ろう付け部等）を検査することは、検査コストが高くなり、更に、接続部における微小なピンホールをＸ線で検出することは容易ではない。このため、流体の漏れに対する信頼性を高め得るには限界があった。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、製造時またはメンテナンス時等において、仕切壁等の仕切部材を接合させる接合部を介しての燃料、改質用の水等の流体の漏れを容易に検知でき、燃料、水等の流体の漏れに対する信頼性を高め得る燃料電池システムで用いられる燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る燃料電池システム用浄化剤収容装置は、（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、流体を浄化室に供給させる入口ポートと、浄化室の流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、（ｉｉ）収容容器の収容室の内部において接合部により接合され、浄化剤で浄化される流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を浄化室内に形成させるように収容容器に配置された仕切壁と、仕切壁で区画され接合部、仕切壁および収容容器のうちの少なくとも一方から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、（ｉｉｉ）浄化室の内部と収容容器の外部とを連通させ、且つ、浄化室から接合部を介して漏洩中空室に漏れた流体を収容容器外に排出可能な漏洩検出流路とを具備する。
【０００８】
浄化剤収容装置の用途としては、燃料の付臭剤を除去させる脱硫器、または、改質用の水を精製させる水精製器が例示される。脱硫器に適用される場合には、流体は付臭剤を含む燃料であり、浄化剤は脱硫機能をもつゼオライト、活性炭等が例示される。水精製器に適用される場合には、流体は、燃料を水蒸気改質させる水蒸気となる水であり、浄化剤はイオン交換樹脂等の水精製剤が例示される。すなわち、水蒸気を用いて燃料を改質させた水素を含むアノード流体を供給した発電する燃料電池システムが対象とされ、液相状の流体が、前記水蒸気の基となる水であることが好ましい。
【０００９】
入口ポートから浄化室に流入されたガス状または液相状の流体は、浄化室の浄化剤によって浄化され、浄化後、出口ポートから外部に吐出される。浄化剤収容装置の収容容器が工業製品である以上、製造には万全の対策が施されているものの、仕切壁を収容容器に接合する、または、仕切壁同士を接合する接合部（例えばろう付け部、溶接部）を介して流体が漏れるおそれが皆無であるとは言えない。このように接合部を介して流体が漏洩中空室に漏れた場合であっても、漏洩中空室に漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から収容容器の外部に排出されることになる。
【００１０】
製造時またはメンテナンス時等において、漏洩検出流路から外部に排出された流体は、漏洩検出流路付近に設けられた検出流体漏れ検知手段によって検知される。流体漏れ検知手段としては、漏洩検出流路を閉鎖する膨出変形可能または破裂可能な石鹸膜等の膜、弾性袋、あるいは、漏洩検出流路から漏れた流体を検知する電気センサ等が例示される。電気センサとしては物理的原理または化学的原理のものでも良い。このように接合部（例えばろう付け部、溶接部）を介して流体が漏洩中空室に漏れた場合であっても、その漏洩中空室に漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、結果として、漏洩検出流路から外部に排出されることになる。よって、浄化剤で充分に浄化されなかった流体が出口ポートからこれの下流機器（例えば改質器または燃料電池）に向けて吐出されることが抑制される。従って、下流機器（例えば改質器または燃料電池）に対する保護性が高まる。
【００１１】
（２）本発明に係る燃料電池システムは、アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、アノード流体となる燃料を改質部に供給する燃料通路と、燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫剤を浄化剤として収容するための脱硫器とを具備しており、脱硫器は、上記した燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている。燃料通路は、アノード流体となる燃料を改質部に供給する。脱硫器は、燃料通路に設けられており、燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる。改質部は、付臭剤を除去した燃料を水蒸気を用いて改質させてアノード流体（一般的には水素含有流体）を形成する。アノード流体はカソード流体と共に燃料電池に供給され、発電運転に使用される。脱硫器の入口ポートから浄化室に流入された流体は、浄化室の浄化剤によって浄化され、その後、脱硫器の出口ポートから下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出される。浄化剤収容装置が工業製品である以上、製造には万全が施されており、漏れる発生頻度は実に少ないものの、接合部が高いシール性を発揮しない場合には、接合部（例えばろう付け部、溶接部）から流体が漏れるおそれがないとは言えない。このように接合部から流体が漏れた場合であっても、その漏れた流体は、中空状仕切部材の漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から排出されることになる。なお、製造時またはメンテナンス時等においては、漏洩検出流路から外部に排出された流体は、漏洩検出流路付近に設けられた検出流体漏れ検知手段によって検知される。このように接合部から流体が漏れた場合であっても、その漏れた流体は、漏洩中空室から漏洩検出流路に流れ、漏洩検出流路から外部に排出されることになり、結果として、出口ポートからこれの下流側の下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出されることが抑制される。従って、下流機器に対する保護性が高まる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システムによれば、万一、接合部を介して流体が漏れるおそれがある場合であっても、その漏れた流体は、浄化室から漏洩検出流路に流れて漏洩検出流路から外部に排出されることになる。このため浄化剤で充分に浄化されなかった流体が出口ポートからこれの下流機器（例えば改質器または燃料電池）に吐出されることが抑制される。従って、浄化剤収容装置における触媒の劣化が長期にわたり抑制され、システムの長期にわたる信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係り、脱硫器を示す断面図である。
【図３】比較形態に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図４】他の比較形態に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図５】実施形態２に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図６】実施形態３に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図７】実施形態４に係り、脱硫器を示す斜視図である。
【図８】実施形態５に係り、脱硫器を示す平面図である。
【図９】実施形態６に係り、脱硫器を示す平面図である。
【図１０】実施形態６に係り、脱硫器を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係り、脱硫器の要部を示す断面図である。
【図１２】実施形態７に係り、水精製器の要部を示す断面図である。
【図１３】実施形態７に係り、水精製器を示す平面図である。
【図１４】適用形態１に係り、燃料電池システムを示す図である。
【図１５】適用形態２に係り、燃料電池システムの燃料供給経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
好ましい形態によれば、流体の漏れ検査において接合部からの漏れが無いことが確認された後に、漏洩検出流路は、閉鎖部材で閉鎖される。漏洩検出流路は、流体の漏れ検査後において開放状態に維持されることもできる。好ましい形態によれば、本装置が脱硫器に適用される場合には、流体は付臭剤を含む燃料であり、浄化剤は、燃料に含まれている付臭剤を除去させるゼオライト、活性炭等が例示される。好ましい形態によれば、本装置が水精製器に適用される場合には、流体は燃料を改質させる水蒸気となる水であり、浄化剤はイオン交換樹脂等の水精製剤であり、浄化室は、水に含まれている不純物を除去させて純水化を促進させる水精製剤を収容する。
【００１５】
［実施形態１］
図１および図２は実施形態１の概念を示す。図１は、燃料電池システムで用いられる脱硫器６００（燃料電池システム用浄化剤収容装置）を示す。図１に示すように、脱硫器６００は箱状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで用いられるガス状の燃料（例えば都市ガス、流体）を浄化させるための脱硫剤６１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、ガス状の燃料を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化されたガス状の燃料を浄化室６２０の改質器２Ａに排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０および出口ポート６４０は浄化室６２０の上部を閉鎖する蓋部材７６０において間隔を隔てて形成されている（図１参照）。
【００１６】
図１から理解できるように、組付時において、収容容器６１０の内部には中空状仕切部材７００が接合されている。中空状仕切部材７００は縦形の偏平な箱形状をなしており、収容容器６１０に配置された複数の平板状をなす互いに対向する仕切壁７１０と、複数の仕切壁７１０で区画された偏平な漏洩中空室７３０とを有する。このように中空状仕切部材７００は、収容容器６１０の内部において接合部７４０により接合されて一体化されている。接合部７４０は収容容器６１０の内部に隠蔽されており、外部から視認できない。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部等が例示される。このような接合部７４０は、仕切壁７１０ひいては中空状仕切部材７００を収容容器６１０の内部において収容容器６１０に一体的に接合させている。このような中空状仕切部材７００は、脱硫剤６１１で浄化されるガス状の燃料が流れるＵターン部６２３をもつ浄化流路を浄化室６２０内に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端部７００ｄに対面する。なお図１に示すように、Ｕターン部６２３のＵ形状を透視する一の側面視において、中空状仕切部材７００の幅をＬＡとし、収容容器６１０の幅をＬＢとするとき、ＬＡ＜ＬＢの関係にできる。ＬＡ／ＬＢ＝０．０５〜０．５の範囲内、０．１〜０．３の範囲内の関係にできる。但しこれに限定されない。図１に示すように、他の側面視において、中空状仕切部材７００の幅をＤＡとし、収容容器６１０の幅をＤＢとするとき、ＤＡ＝ＤＢ、ＤＡ≒ＤＢの関係にできる。
【００１７】
一般的には、仕切壁７１０を収容容器６１０に接合させる接合部７４０（ろう付け部または溶接部）において、接合部７４０は高いシール性をもち正常であり、ピンホール等の接合不良が存在しない。この場合、接合部７４０はガス通過性を有しない。このため、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）は、脱硫剤６１１に接触して浄化されつつ下向きに流れ、更に、Ｕターン部６２３をＵターンし、上向きに流れ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードに吐出される。このとき、燃料に含まれている硫黄系の付臭剤は脱硫剤６１１で浄化される。このように浄化されたガス状の燃料は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく、改質器２Ａでアノードガスとして改質され、改質されたアノードは燃料電池１のアノードに供給されて発電反応に使用される。
【００１８】
しかし工業製品である以上、製造には万全の対策が施されているものの、仕切壁７１０を収容容器６１０の内壁面に接合させている接合部７４０において、ピンホール等の接合不良が発生し、接合部７４０のシール性が損なわれているおそれがないこともない。万一、ピンホール等の接合不良７４２（図１参照）が接合部７４０に存在する場合には、接合部７４０は高いシール性をもたないため、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が接合不良７４２を介して、矢印Ｍ１方向（図１参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することになる。
【００１９】
本実施形態によれば、図１および図２に示すように、漏洩検出流路７５０は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０の内部と収容容器６１０の外部とを連通させているが、出口ポート６４０には連通されていない。漏洩中空室７３０は出口ポート６４０に非連通である。万一、接合部７４０の接合不良７４２によりガス状の燃料（流体）が矢印Ｍ１方向に浄化室６２０から中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、そのガス状の燃料（流体）を漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向（図１）に沿って収容容器６１０の外部に吐出可能である。ここで、図１から理解できるように、漏洩検出流路７５０は、改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードに連通していない。このように接合不良７４２から漏洩検出流路７５０に漏れた燃料は、脱硫剤６１１に接触する時間が短いため、充分に脱硫されていない。このように脱硫が充分でない燃料は、改質器２Ａ、更には燃料電池１のアノードには供給されない。このため、改質器２Ａに担持されている改質触媒の活性度が低下させることが抑制される。更には、燃料電池１のアノードに担持されているアノード触媒等の触媒の活性度が低下させることが抑制される。従ってシステムの信頼性を長期にわたり維持できる。
【００２０】
さて、脱硫器６００の収容容器６１０の製造時またはメンテナンス時において、漏れテストを実行するときには、試験用ガスを入口ポート６３０から浄化室６２０に流入させる。仕切壁７１０の接合部７４０が正常である場合には、図１に示すように、入口ポート６３０から矢印Ｋ１方向に浄化室６２０に流入された試験用ガスは、浄化室６２０内を矢印Ｋ２方向（下向き）に流れ、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、矢印Ｋ５方向（上向き）に流れ、更に出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向（上向き）に収容容器６１０の外部に吐出される。このように本実施形態によれば、仕切壁７１０を接合させるための接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部）が正常であり、高いシール性をもつ場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスが中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部に吐出される。なお、上向きを下向きまたは横向きとしても良い。下向きを上向きまたは横向きとしても良い。
【００２１】
ところで、脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、製造には万全の対策を施している。しかし、ろう付け部や溶接部等で形成されている接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、仕切壁７１０を収容容器６１０の内部に接合させるための接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接合不良７４２が存在する場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用ガスは、接合部７４０の接合不良７４２から、矢印Ｍ１方向（図１参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入する。よって、脱硫が充分ではない燃料は、漏洩中空室７３０から漏洩検出流路７５０に至り、矢印Ｍ３方向（図１参照）に沿って外部に吐出される。
【００２２】
上記した漏れ試験では、漏洩検出流路７５０付近に検出流体漏れ検知手段９５０を設けておくことが好ましい。この場合、上記したように漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用ガスは、漏洩検出流路７５０付近に設けられた流体漏れ検知手段９５０によって検知される。漏洩検出流路７５０付近に設けられる流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する膨出変形可能または破裂可能な石鹸膜等の膜、弾性袋等が例示される。あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた流体を検知する電気センサ等が例示される。電気センサの検知原理としては物理的原理または化学的原理のものでも良い。
【００２３】
このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材７８０で閉鎖される。すなわち、漏洩検出流路７５０は、流体の漏れ検査において接合部７４０の漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材７８０で閉鎖される。このように漏洩検出流路７５０が閉鎖部材７８０で閉鎖されると、漏洩中空室７３０に異物が進入することが抑制される。但し、場合によっては漏洩検出流路７５０を開放させておいても良い。これに対して、接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００２４】
さて、収容容器６１０が脱硫器６００として使用される場合には、ゼオライトや活性炭等の脱硫剤６１１が浄化剤として収容容器６１０の浄化室６２０に収容される。燃料電池システムの運転時には、ガス状の燃料が入口ポート６３０から浄化室６２０に流入され、燃料に含まれている硫黄系の付臭剤がガス浄化室６２０の脱硫剤６１１によって浄化され、その後、浄化されたガス状の燃料は、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａに吐出される。なお、Ｕターン部６２３により燃料が脱硫器６００においてＵターンするので、収容容器６１０の小型化を図りつつ、脱硫性能における信頼性を高め得る。なお、漏洩中空室７３０は断熱空間としても期待できるため、外気が急激に冷えるような場合であっても、結露等の不具合が抑制される。
【００２５】
［比較形態１，２］
図３は比較形態１の概念を示す。図３に示すように、従来では、脱硫器を大型化させる場合には、図３に示すように、複数の独立した収容容器６１０Ｂに脱硫剤を装填しつつ、ガス状の燃料をＵターンさせるべく、独立した収容容器６１０Ｂの先端部同士を連通管６２０Ｂで連通させていた。しかしコスト高となる。そこで図４に係る比較形態２として示すように、一枚の仕切壁７１０Ｃを単一の収容容器６１０の内部において接合部７４０Ｃで接合させ、ガス状の燃料をＵターン可能とさせていた。しかし接合部７４０Ｃは収容容器６１０の内部に隠蔽されているため、接合部７４０Ｃのシール性が充分か否かの検査は容易ではない。Ｘ線透過で検査可能であるが、Ｘ線透過は検査コストが高くなる。
【００２６】
［実施形態２］
本実施形態は実施形態１と基本的には共通の構成および共通の作用効果を有する。使用環境が厳しいとき等においては、接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部）が経年変化し、シール性が低下するおそれがある。そこで本実施形態によれば、製造時またはメンテナンス時において、接合部７４０について漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合であっても、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材で閉鎖されない。そして、燃料電池システムの使用時において、図５に示すように、漏洩検出流路７５０に対面するように漏洩検出流路７５０の付近にガス検知センサ９５５を流体漏れ検知手段として配置した状態で燃料電池システムのパッケージ内に組み込む。燃料電池システムが発電運転するとき、漏洩検出流路７５０からガス状の燃料が漏れるときには、その漏れた燃料はガス検知センサ９５５により積極的に検知され、警報器が警報を出力する。この場合、接合部７４０の経年変化に対処することができる。
【００２７】
［実施形態３］
図６は実施形態３の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図６は脱硫器６００を示す。中空状仕切部材７００を構成する仕切壁７１０の外壁面７１０ｍは、収容容器６１０の外面側に露出している。接合部７４０も収容容器６１０の外面側に露出している。この場合においても、接合部７４０は収容容器６１０に隠蔽されている。
【００２８】
［実施形態４］
図７は実施形態４の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図７は脱硫器６００を示す。図７に示すように、脱硫器６００の収容容器６１０に形成されている小孔状の漏洩検出流路７５０は横向きとされている。
【００２９】
［実施形態５］
図８は実施形態５の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図８は脱硫器６００を示す。図８に示すように、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０の幅ＬＡは偏平な薄形とされている。漏洩検出流路７５０は一端７５０ａから他端７５０ｃにかけて細く延びるスリットとされている。このようにスリットであれば、漏れた燃料を一端７５０ａから他端７５０ｃにかけてむらなく排出させ得る。スリットであれば、漏洩中空室７３０は一層薄形となり、収容容器６１０の小型化を図りつつ、脱硫剤６１１の装填量を増加できる利点が得られる。
【００３０】
［実施形態６］
図９〜図１１は実施形態５の脱硫器６００を示す。図９および図１０に示すように、脱硫器６００は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで用いられるガス状の燃料（流体）を浄化させる脱硫剤６１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、ガス状の燃料を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化されたガス状の燃料を浄化室６２０の外部に排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０は浄化室６２０の上部に形成されている。出口ポート６４０は浄化室６２０の側部の上部に形成されている。図９および図１０に示すように、中空状仕切部材７００は縦形の偏平な円筒形状をなしており、中心軸線Ｐ１に対して同軸となるように収容容器６１０に配置された円筒形状の内仕切壁７１０ｉと、中心軸線Ｐ１に対して同軸となる円筒形状の外仕切壁７１０ｐと、外仕切壁７１０ｐおよび内仕切壁７１０ｉで区画された円筒形状の漏洩中空室７３０とを有する。中空状仕切部材７００の底部の側には、燃料を通過させる複数の透孔をもつ透孔部材７０５が設けられている。
【００３１】
図１１は図１０の要部を拡大して示す。図１１に示すように、円筒形状の外仕切壁７１０ｐの上端部７１０ｐｕおよび円筒形状の内仕切壁７１０ｉの上端部７１０ｉｕは、リング状の接合部７４０により接合されている。図１１に示すように、外仕切壁７１０ｐの下端部７１０ｐｄおよび内仕切壁７１０ｉの下端部７１０ｉｄは、リング状の接合部７４０により底壁７３５に接合されている。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部が例示される。このような中空状仕切部材７００は、脱硫剤６１１で浄化されたガス状の燃料が流れるＵターン部６２３を浄化室６２０内の下部に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端７００ｄに対面する。
【００３２】
一般的には、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させる接合部７４０において、接合部７４０は正常であり、高いシール性をもち、ピンホール等の接合不良が存在しない。この場合には、入口ポート６３０から下向きに浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が漏洩中空室７３０に流入することなく、透孔部材７０５を透過させた後、Ｕターン部６２３をＵターンして上向きに流れ、出口ポート６４０から吐出され、改質器２Ａで改質され、水素リッチなアノードガスとされる。アノードガスは燃料電池１のアノードに向かい、発電反応に使用される。上記したように脱硫剤６１１で付臭剤が浄化された燃料が改質器２Ａでアノードガスとされ、アノードガスは燃料電池１のアノードに向かう。このため、改質器２Ａに担持されている改質触媒が付臭剤成分等で損傷することが抑制される。同様に、燃料電池１のアノードに担持されているアノード触媒が付臭剤成分等で損傷することが抑制される。但し、接合部７４０において、ピンホール等の接合不良７４２（図１１参照）が存在することは、皆無ではない。この場合、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給されたガス状の燃料（流体）が矢印Ｍ１方向（図１１参照）に接合部７４０の接合不良７４２を介して中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０に流入することになる。この場合、燃料と脱硫剤６１１とが接触する時間が不足し、燃料の付臭剤の浄化は不充分となる。
【００３３】
本実施形態によれば、図９および図１１に示すように、漏洩検出流路７５０は小孔状をなしており、中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０の上側に位置しており、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させている。万一、接合部７４０の接合不良７４２（図１参照）によりガス状の燃料（流体）が浄化室６２０から矢印Ｍ１方向（図１１参照）に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、そのガス状の燃料（脱硫剤６１１で脱硫浄化が不充分なガス状の燃料）を漏洩検出流路７５０から収容容器６１０の外部に矢印Ｍ３方向に吐出可能である。
【００３４】
ところで、製造時またはメンテナンス時において、脱硫器６００となる収容容器６１０に対して接合部７４０の漏れテストを実行する。このときには、試験用ガスを入口ポート６３０から収容容器６１０の浄化室６２０に流入させる。内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させている接合部７４０が正常であり、高いシール性をもつ場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に沿って浄化室６２０に流入された試験用ガスは、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向に収容容器６１０の外部に吐出される。このように接合部７４０が正常である場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスは中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、脱硫剤６１１との接触時間を確保させつつ、出口ポート６４０から収容容器６１０の外部の改質器２Ａひいては燃料電池１のアノードに吐出される。
【００３５】
脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０の内部に接合させる接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接続不良７４２（図１１参照）が存在する場合がある。この場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用ガスは、接続不良７４２から矢印Ｍ１方向に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入し、結果として、出口ポート６４０から浄化室６２０の外部に吐出されることなく、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に外部に吐出される。このように接合部７４０のシール性が必ずしも充分ではない場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用ガスが、接合部７４０の接合不良７４２から漏洩中空室７３０に流入し、更に漏洩中空室７３０を流れ、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って収容容器６１０の外部に吐出される。
【００３６】
このような漏れ試験では、上記したように漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用ガスは、漏洩検出流路７５０付近に設けられた流体漏れ検知手段９５０によって検知される。流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する変形または破裂可能な石鹸膜等の膜、あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた燃料を検知する電気センサ等が例示される。このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０は閉鎖部材７８０で閉鎖されることが好ましい。接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００３７】
［実施形態７］
図１２および図１３は実施形態７の概念に係り、改質用の水を浄化させて精製させる水精製器８００を示す。本実施形態は前記した実施形態と基本的には共通の構成、共通の作用効果を有する。図１２および図１３に示すように、水精製器８００は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。本実施形態によれば、蓋部材７６０は、入口ポート６３０をもつ内側蓋部材７６１と、内側蓋部材７６１の外周側を包囲するように配置された外側蓋部材７６２とを有する。漏洩検出流路７５０は中心軸線Ｐ１の回りでリング状に延びており、内側蓋部材７６１の外周面７６１ｐと外側蓋部材７６２の内周面７６２ｉとで形成されている。
【００３８】
図１２および図１３に示すように、水精製器８０は、鉛直方向に延びる中心軸線Ｐ１をもつ円筒形状の収容容器６１０をもつ。収容容器６１０は、燃料電池システムで使用される凝縮水または水道水である液相状の水（流体）を浄化させるイオン交換樹脂で形成された水精製剤８１１（浄化剤）を収容するための浄化室６２０と、水を浄化室６２０に供給させる入口ポート６３０と、浄化室６２０で浄化された液相状の水を浄化室６２０の外部に排出させる出口ポート６４０ともつ。入口ポート６３０は浄化室６２０の上部に形成されている。出口ポート６４０は浄化室６２０の側部の上部に形成されている。
【００３９】
図１２および図１３に示すように、中空状仕切部材７００は縦形の偏平な円筒形状をなしており、中心軸線Ｐ１に対して同軸となるように収容容器６１０に配置された円筒形状の内仕切壁７１０ｉと、中心軸線Ｐ１に対して同軸となる円筒形状の外仕切壁７１０ｐと、外仕切壁７１０ｐおよび内仕切壁７１０ｉで区画された円筒形状の漏洩中空室７３０とを有する。中空状仕切部材７００の底部の側には、水を通過させる複数の透孔をもつ透孔部材７０５が設けられている。図１２に示すように、外仕切壁７１０ｐの上端部７１０ｐｕおよび内仕切壁７１０ｉの上端部７１０ｉｕは、接合部７４０により接合されている。外仕切壁７１０ｐの下端部７１０ｐｄおよび内仕切壁７１０ｉの下端部７１０ｉｄは、接合部７４０により接合されている。接合部７４０としては、ろう付け部または溶接部が例示される。このような中空状仕切部材７００は、水精製剤８１１で浄化されたガス状の燃料が流れるＵターン部６２３を浄化室６２０内の下部に形成させる。Ｕターン部６２３は中空状仕切部材７００の下端７００ｄに対面する。
【００４０】
一般的には、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させる接合部７４０において、接合部７４０が正常であり、高いシール性をもち、ピンホール等の接合不良を有しない。この場合には、入口ポート６３０から下向きに浄化室６２０に供給された水（流体）が漏洩中空室７３０に流入することなく、透孔部材７０５を透過させた後、Ｕターン部６２３をＵターンして上向きに流れ、出口ポート６４０から吐出され、蒸発部をもつ改質器２Ａに向かう。このように水精製剤８１１で良好に浄化されて精製された水（純水）が、改質器２Ａにおいて蒸発され水蒸気となり、燃料を水蒸気改質させるために使用される。この場合、改質器２Ａに担持されている改質触媒が損傷することが抑制される。
【００４１】
さて、工業製品である以上、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０に接合させるための接合部７４０において、もしピンホール等の接合不良７４２が存在することは、皆無ではない。この場合、入口ポート６３０から浄化室６２０に供給された水（流体）は、接合部７４０の接合不良７４２（図１２参照）を介して、矢印Ｍ１方向（図１２参照）に中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することになる。この場合、水と水精製剤８１１とが接触する時間が不足し、水の浄化が不充分となり易い。
【００４２】
本実施形態によれば、図１２および図１３に示すように、漏洩検出流路７５０は中心軸線Ｐ１の回りでリング状をなしており、中空状仕切部材７００の円筒形状の漏洩中空室７３０の上側に位置しており、漏洩中空室７３０の内部と外部とを連通させている。万一、接合部７４０の接合不良７４２により矢印Ｍ１方向（図１２参照）に沿って液相状の水（流体）が浄化室６２０から中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に漏れた場合には、その水（水精製剤８１１による浄化が不充分な水）を漏洩検出流路７５０から収容容器６１０の外部に吐出させることが可能である。
【００４３】
ところで、製造時またはメンテナンス時において、水精製器８００となる収容容器６１０の接合部７４０に対して漏れテストを実行するときには、試験用のガスまたは水を入口ポート６３０から収容容器６１０の浄化室６２０に流入させる。内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを接合させている接合部７４０が正常であり、高いシール性を有する場合には、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に沿って浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水は、Ｕターン部６２３を矢印Ｋ３，Ｋ４方向にＵターンし、出口ポート６４０から矢印Ｋ６方向に収容容器６１０の外部に吐出される。この場合、試験用のガスまたは水は、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入することなく浄化室６２０を流れ、出口ポート６４０から、蒸発部付きの改質器２Ａに吐出される。
【００４４】
さて脱硫器６００を構成する収容容器６１０が工業製品である以上、接合部７４０において漏れが発生する頻度は実に少ないものの、０ではない。例えば、内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐを収容容器６１０の内部に接合させる接合部７４０（例えばろう付け部、溶接部等）にピンホール等の接続不良７４２（図１２参照）が存在する場合がある。この場合、入口ポート６３０から矢印Ｋ１，Ｋ２方向に向けて浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水は、接続不良７４２から矢印Ｍ１方向（図１２参照）に沿って中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０に流入し、結果として、出口ポート６４０から浄化室６２０の外部に吐出されることなく、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向に外部に吐出される。このように内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐの接合部７４０のシール性が必ずしも充分ではない場合には、入口ポート６３０から浄化室６２０に流入された試験用のガスまたは水が、接合部７４０の接合不良７４２から漏洩中空室７３０に流入し、更に漏洩中空室７３０を流れ、漏洩検出流路７５０から矢印Ｍ３方向（図１２参照）に沿って収容容器６１０の外部に吐出される。この場合、矢印Ｍ３方向に沿って吐出される試験用のガスまたは水は、漏洩検出流路７５０付近に設けられた検出流体漏れ検知手段９５０によって検知される。流体漏れ検知手段９５０としては、漏洩検出流路７５０を閉鎖する変形または破裂可能な石鹸膜等の膜、あるいは、漏洩検出流路７５０から漏れた水を検知する電気センサ等が例示される。電気センサの検知原理としては静電容量、電気抵抗式が例示される。
【００４５】
このように製造時またはメンテナンス時において接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常であると判定された場合には、漏洩検出流路７５０を閉鎖部材７８０で閉鎖させる。このように漏洩検出流路７５０は流体の漏れ検査において漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材７８０で閉鎖されることが好ましい。場合によっては、漏洩検出流路７５０を閉鎖部材７８０で閉鎖せずとも良い。漏洩検出流路７５０を閉鎖しないときには、中空状仕切部材７００の漏洩中空室７３０内の水（漏れ現象）を視認できる。但し、接合部７４０の漏れテストを実行して接合部７４０が正常ではないと判定された場合には、接合部７４０を再接合させるか、あるいは、その脱硫器６００の収容容器６１０はＮＧ品として認識される。
【００４６】
さて、収容容器６１０が水精製器８００として使用される場合には、図１２に示すように、水精製剤８１１が収容容器６１０の浄化室６２０に収容される。燃料電池システムの運転時には、水が入口ポート６３０から浄化室６２０に流入され、水に含まれている不純物が浄化室６２０の水精製剤８１１（浄化剤）によって浄化され、その後、浄化された水は出口ポート６４０からポンプ８０により収容容器６１０の外部に吐出される。Ｕターン部６２３により水がＵターンするので、収容容器６１０の小型化を図りつつ、水精製性能における信頼性を高め得る。本実施形態によれば、中空状仕切部材７００を構成する内仕切壁７１０ｉおよび外仕切壁７１０ｐは、収容容器６１０の内部に接合部７４０で接合されており、漏洩中空室７３０を形成している。
【００４７】
［適用形態１］
図１４は、上記した脱硫器および水精製器を適用した適用形態１の概念を示す。図１４において、脱硫器６２は上記した実施形態に係る脱硫器で形成されている。水精製器４３は上記した水精製器で形成されている。図１４に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部３と、蒸発部２と改質部３を加熱する燃焼部１０５と、蒸発部２に供給される液相状の水を溜めるタンク４と、これらを収容するケース５とを有する。燃料電池１は、イオン伝導体を挟むアノード１０とカソード１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）を適用できる。アノード１０側から排出されたアノード排ガスはアノード排ガス路１０３を介して、燃焼部１０５に供給される。カソード１１側から排出されたカソード排ガスはカソード排ガス路１０４を介して、燃焼部１０５に供給される。燃焼部１０５はアノード排ガスとカソード排ガスとを燃焼させ蒸発部２と改質部３を加熱させる。燃焼部１０５には燃焼排ガス路７５が設けられ、燃焼部１０５における燃焼後のガスおよび、未燃焼のガスを含む燃焼排ガスが燃焼排ガス路７５を介して大気中に放出される。改質部３は、セラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、発電モジュール１８を形成している。改質部３の内部には、改質部３の温度を検知する温度センサ３３と、燃焼部１０５には燃料を着火させるヒータである着火部３５が設けられている。着火部３５は燃焼部１０５の燃料に着火できるものであれば何でも良い。温度センサ３３の信号は制御部１００に入力される。制御部１００は着火部３５を作動させて燃焼部１０５を着火させて高温化させる。制御部１００は警報器１０２をもつ。
【００４８】
発電運転時には、改質器２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。発電運転時には、蒸発部２は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。燃料電池１がＳＯＦＣタイプの場合には、燃焼部１０５においてアノード排ガスとカソード排ガスを燃焼させて燃料電池１のアノード１０およびカソード１１が加熱されるため、改質部３および蒸発部２は同時に加熱される。燃料通路６は、燃料源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、燃料ポンプ６０および脱硫器６２をもつ。燃料電池１のカソード１１には、カソード流体（空気）をカソード１１に供給させるためのカソード流体通路７０が繋がれている。カソード流体通路７０には、カソード流体搬送用の水搬送源として機能するカソードポンプ７１が設けられている。
【００４９】
図１４に示すように、ケース５は外気に連通する吸気口５０と排気口５１とをもち、更に、第１室である上室空間５２と、第２室である下室空間５３とをもつ。燃料電池１は、改質部３および蒸発部２と共に、ケース５の上側つまり上室空間５２に収容されている。ケース５の下室空間５３には、改質部３で改質される液相状の水を溜めるタンク４が収容されている。タンク４には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が設けられている。加熱部４０は、タンク４に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、タンク４の水は加熱部４０により所定温度（例えば５℃、１０℃、２０℃）以上に加熱され、凍結が抑制される。図１４に示すように、下室空間５３側のタンク４の出口ポート４ｐと上室空間５２側の蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水通路８が、配管としてケース５内に設けられている。図８に示すように、ケース５内において、タンク４は蒸発部２の下側に配置されているため、給水通路８は基本的には縦方向に沿って延びる。給水通路８は、タンク４内に溜められている水をタンク４の入口ポート２ｉから蒸発部２に供給させる通路である。給水通路８には、タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水搬送源として機能するポンプ８０が設けられている。ポンプ８０はこれを駆動させる電気式のモータ８２をもつ。
【００５０】
ポンプ８０を駆動させるモータ８２は正回転および逆回転可能とされている。すなわち、モータ８２は、正方向に回転駆動してタンク４内の水を出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて搬送させる正モードと、逆方向に回転駆動して給水通路８の水を出口４ｐからタンク４内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。従って、モータ８２を有するポンプ８０は、タンク４内の水を蒸発部２に搬送させる正モードと、給水通路８の水をタンク４内に戻す逆モードとに切り替え可能とされている。モータ８２を駆動回路を介して制御するための制御部１００が設けられている。モータ８２としては、正回転および逆回転可能なモータであれば何でも良いが、ステッピングモータ、ＤＣモータが好ましい。但しモータ８２は正回転のみ可能でも良い。制御部１００はモータ８２を介してポンプ８０を制御する。更に、制御部１００はポンプ７１，７９，６０を駆動させるモータを介してポンプ７１，７９，６０を制御する。
【００５１】
システムの起動時において、ポンプ６０が駆動すると、燃料通路６から燃料が蒸発部２，改質部３，アノード流体通路７３，燃料電池１のアノード１０，流路１０３を介して燃焼部１０５に流れる。カソードポンプ７１によりカソード流体（空気）がカソード流体通路７０、カソード１１，流路１０４を介して燃焼部１０５に流れる。この状態で着火部３５が着火すると、燃焼部１０５において燃焼が発生し、改質部３および蒸発部２が加熱される。このように改質部３および蒸発部２が加熱された状態で、ポンプ８０が正モードで駆動すると、タンク４内の水はタンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて給水通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、燃料通路６から供給される燃料（ガス状が好ましいが、場合によっては液相状としても良い）と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料は水蒸気で改質されてアノード流体（水素含有ガス）となる。アノード流体はアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソード流体（酸素含有ガス、ケース５内の空気）がカソード流体通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。アノード１０から排出されたアノード流体のオフガス、カソード１１から排出されたカソード流体のオフガスは、流路１０３，１０４を通過し、燃焼部１０５に至り、燃焼部１０５で燃焼される。高温の排ガスは、排ガス通路７５を介してケース５の外方に排出される。
【００５２】
排ガス通路７５には、凝縮機能をもつ熱交換器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８ａおよび復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから吐出されて往路７８ａを通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６の熱交換作用により加熱される。熱交換器７６で加熱された水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器７６で凝縮されて凝縮水となる。凝縮水は、熱交換器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力等により水精製器４３に供給される。水精製器４３はイオン交換樹脂等の水精製器４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水は水タンク４に移動し、水タンク４に溜められる。ポンプ８０が正モードで駆動すると、水タンク４内の水は給水通路８を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料を改質させる改質反応として消費される。
【００５３】
［適用形態２］
図１５は適用形態２の概念を示す。図１５に示すように、燃料源６３から改質器２Ａに向かう燃料通路６が設けられている。図１５に示すように、燃料通路６には、二連式の燃料バルブ６５、燃料ポンプ６０，脱硫器６２，流量センサ６６，入口バルブ６７が直列に配置されている。更に改質器２Ａの蒸発部２に向かう給水通路８が設けられている。給水通路８には、水精製剤４３ａを収容させる水精製器４３，水精製器４３で精製させた水を貯留するタンク４，水搬送源として機能するポンプ８０，入口バルブ８９が設けられている。制御装置１００は信号線を介して燃料ポンプ６０を，入口バルブ６７，８９、ポンプ８０を制御する。流量センサ６６の検知信号は制御部１００に入力される。
【００５４】
［その他］
本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態および適用形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。加熱部４０は温暖地などでは、加熱部４０を廃止しても良い。燃料電池１は、場合によっては、ＰＥＦＣとも呼ばれる固体高分子形燃料電池でも良いし、ＰＡＦＣとも呼ばれるリン酸形燃料電池でも良く、他のタイプの燃料電池でも良い。要するに、燃料を脱硫させる脱硫器を有する燃料電池システムであれば良い。燃料も特に制限されず、都市ガス、プロパンガス、バイオガス、ＬＰＧ、ＣＮＧ、灯油、ガソリン、アルコール等を利用できる。水搬送源としては、モータで駆動させるポンプ８０に限定されず、水搬送能力をもつものであれば何でも良い。
【００５５】
上記した記載から次の技術的思想が把握される。
［付記項１］アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質器と、アノード流体となる燃料を改質部に供給する燃料通路と、燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫器と、水蒸気となる水を改質器に供給され給水通路と、給水通路に設けられ水を精製させる水精製剤を有する水精製器とを具備しており、前記水精製器は、請求項１〜５のうちの一項に記載された燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている燃料電池システム。
［付記項２］（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、前記流体を前記浄化室に供給させる入口ポートと、前記浄化室の前記流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、（ｉｉ）前記収容容器の前記収容室の内部において接合部により接合され、前記浄化剤で浄化される前記流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を前記浄化室内に形成させるように前記収容容器に配置された仕切壁と、前記仕切壁で区画され接合部から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、を具備する燃料電池システム用浄化剤収容装置。この場合、接合部から漏れた流体を出口ポートではなく漏洩中空室に流す。
【符号の説明】
【００５６】
１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、３３は温度センサ、３５は着火部、４はタンク、４０は加熱部、５はケース、５７は温度センサ、６は燃料通路、７０はカソード流体通路、７３はアノード流体通路、７５は排ガス通路、７７は貯湯槽、８は給水通路、８０はポンプ（水搬送源）、８２はモータ、８７は水センサ、１００は制御部を示し、更に、６００は脱硫器（燃料電池システム用浄化剤収容装置）、６１０は収容容器、６１１は脱硫剤（浄化剤）、６２３はＵターン部、６３０は入口ポート、６４０は出口ポート、７００は中空状仕切部材、７１０は仕切壁、７３０は中空室、７４０は接合部、７４２は接合不良、７５０は漏れ検出通路、７６０は蓋部材、７８０は閉鎖部材、８００は水精製器（燃料電池システム用浄化剤収容装置）、８１１は水精製剤（浄化剤）、９５０は流体漏れ検知手段、９５５はガス検知センサを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、前記流体を前記浄化室に供給させる入口ポートと、前記浄化室の前記流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、
（ｉｉ）前記収容容器の前記収容室の内部において接合部により接合され、前記浄化剤で浄化される前記流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を前記浄化室内に形成させるように前記収容容器に配置された仕切壁と、前記仕切壁で区画され接合部から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、
（ｉｉｉ）前記漏洩中空室の内部と前記収容容器の外部とを連通させ、且つ、前記浄化室から前記接合部を介して前記漏洩中空室に漏れた前記流体を前記収容容器の外部に排出可能な漏洩検出流路とを具備する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項２】
請求項１において、前記漏洩検出流路は、前記流体の漏れ検査において前記接合部からの漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材で閉鎖される燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項３】
請求項１において、前記漏洩検出流路は、前記流体の漏れ検査後において開放状態に維持される燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記流体は付臭剤を含む燃料であり、前記浄化室は、前記燃料に含まれている付臭剤を除去させる脱硫剤を前記浄化剤として収容する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちの一項において、水蒸気を用いて燃料を改質させた水素を含むアノード流体を供給した発電する燃料電池が対象とされ、前記液相状の流体が、前記水蒸気の基となる水であり、前記浄化室は、水に含まれている不純物を除去させて純水化を促進させる水精製剤を前記浄化剤として収容する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項６】
アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、アノード流体となる燃料を前記改質部に供給する燃料通路と、前記燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫剤を収容するための脱硫器とを具備しており、前記脱硫器は、請求項１〜５のうちの一項に記載された燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている燃料電池システム。
【請求項１】
（ｉ）燃料電池システムで用いられるガス状または液相状の流体を浄化させる浄化剤を収容するための浄化室と、前記流体を前記浄化室に供給させる入口ポートと、前記浄化室の前記流体を排出させる出口ポートともつ収容容器と、
（ｉｉ）前記収容容器の前記収容室の内部において接合部により接合され、前記浄化剤で浄化される前記流体が流れるＵターン部をもつ浄化流路を前記浄化室内に形成させるように前記収容容器に配置された仕切壁と、前記仕切壁で区画され接合部から漏れた流体を通過させ得る漏洩中空室とを有する中空状仕切部材と、
（ｉｉｉ）前記漏洩中空室の内部と前記収容容器の外部とを連通させ、且つ、前記浄化室から前記接合部を介して前記漏洩中空室に漏れた前記流体を前記収容容器の外部に排出可能な漏洩検出流路とを具備する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項２】
請求項１において、前記漏洩検出流路は、前記流体の漏れ検査において前記接合部からの漏れが無いことが確認された後に、閉鎖部材で閉鎖される燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項３】
請求項１において、前記漏洩検出流路は、前記流体の漏れ検査後において開放状態に維持される燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記流体は付臭剤を含む燃料であり、前記浄化室は、前記燃料に含まれている付臭剤を除去させる脱硫剤を前記浄化剤として収容する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちの一項において、水蒸気を用いて燃料を改質させた水素を含むアノード流体を供給した発電する燃料電池が対象とされ、前記液相状の流体が、前記水蒸気の基となる水であり、前記浄化室は、水に含まれている不純物を除去させて純水化を促進させる水精製剤を前記浄化剤として収容する燃料電池システム用浄化剤収容装置。
【請求項６】
アノード流体およびカソード流体が供給されて発電する燃料電池と、水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部と、アノード流体となる燃料を前記改質部に供給する燃料通路と、前記燃料通路に設けられ燃料に含まれる付臭剤を除去して燃料を浄化させる脱硫剤を収容するための脱硫器とを具備しており、前記脱硫器は、請求項１〜５のうちの一項に記載された燃料電池システム用浄化剤収容装置で構成されている燃料電池システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１３３９１１（Ｐ２０１２−１３３９１１Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２９１３（Ｐ２０１０−２８２９１３）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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