脱硫器取付装置
【課題】 現状で流通されている使用を異にする高圧燃料ボンベの互換使用を可能として回収・供給と脱硫器の回収・供給とが一元化されて定期的に実施する。
【解決手段】燃料電池装置に供給するＬＰＧを充填した高圧燃料ボンベ２に硫黄成分等を吸着除去する触媒１９を内蔵した脱硫器３を直接取り付ける。高圧燃料ボンベ２の外径を異にするバルブ組付部１１に内径を調整自在にして固定する固定部２０と、アーム部２１と、脱硫器３を着脱自在に取り付ける取付部２２とを備える。
【解決手段】燃料電池装置に供給するＬＰＧを充填した高圧燃料ボンベ２に硫黄成分等を吸着除去する触媒１９を内蔵した脱硫器３を直接取り付ける。高圧燃料ボンベ２の外径を異にするバルブ組付部１１に内径を調整自在にして固定する固定部２０と、アーム部２１と、脱硫器３を着脱自在に取り付ける取付部２２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に供給する液化石油ガス（LPG:Liquefied Petroleum Gas）を充填した高圧燃料ボンベに対して、硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける脱硫器取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池装置は、省エネルギー化或いはクリーン化を実現するコージェネレーションシステム（電気・熱同時発生システム）の有力手段として積極的な開発が進められている。燃料電池装置においては、業務用或いは一般家庭用として供給システムが確立されている都市ガスやＬＰＧを燃料として水素を取り出す方式が注目されている。
【０００３】
ところで、燃料電池装置においては、燃料ガスに天然ガス成分或いは着臭剤として混合された硫黄成分や硫黄化合物が混入しており、これら硫黄成分が装置内部に用いられている各種触媒に対して被毒物質として作用して効率低下等の原因となる。燃料電池装置においては、このために燃料ガスから水素を取り出す改質工程とともに硫黄成分を除去する脱硫工程が必要となる（例えば、特許文献１及び特許文献３を参照。）。
【０００４】
燃料電池装置においては、都市ガス方式が先行している状況にあり、燃料電池ユニットを介して屋内に設置された適宜の端末に対して電気エネルギーの供給が行われる。かかる都市ガス方式の燃料電池装置は、ガス管内を２８０±５０ｍｍ／Ａｑ程度の圧力で供給されるガスを所定の圧力まで昇圧する昇圧装置が必要となる。都市ガス方式の燃料電池装置は、例えば５年間程度のメンテナンスフリーとするために高価な貴金属系触媒を用いる脱硫器等を必要とする。都市ガス方式の燃料電池装置は、所定期間の経過後に脱硫器を装置内から取り外して新たなものに交換しなければならず、新たなメンテナンスシステムの構築を必要とするとともにユーザに対して大きなメンテナンス費用を負担させる。
【０００５】
一方、ＬＰＧ方式の燃料電池装置は、非都市ガス供給地域での導入が可能であり、ＬＰＧが高圧燃料ボンベ内に高圧で充填されていることから、昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化が図られる。また、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、所定容量の高圧燃料ボンベに直接脱硫器を取り付けることも可能である（例えば、特許文献３を参照。）。ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、かかる対応を図ることで高圧燃料ボンベの回収・供給に合わせて脱硫器の交換サービスも行うようにすることで、交換頻度を高めて低廉な触媒を内蔵した廉価な脱硫器を用いることが可能であるとともに新たなメンテナンスシステムの構築が不要である。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−４９４６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７９２５６号公報
【特許文献３】特開２００２−８３６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、現状において容量ばかりでなく外形についても種々の仕様の高圧燃料ボンベが各ユーザに対して提供されている状況にある。したがって、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、脱硫器を直接取り付けるようにすると、現在使用されている膨大な量の高圧燃料ボンベについて、仕様の統一化が必要となってシステム構築を困難とさせるといった問題がある。
【０００８】
また、高圧燃料ボンベは、工場等においてＬＰＧの充填が行われて多数個が運搬車に乗せられて各ユーザの元に配送されて設置されるとともに、使用済みのものが回収される。したがって、高圧燃料ボンベは、脱硫器を取り付けた場合でも、運搬車にスペース効率を図って乗せられるとともに作業者の取り扱いも効率よく行われるようにする必要がある。
【０００９】
したがって、本発明は、現状で流通されている仕様を異にする種々の高圧燃料ボンベの互換使用を可能として、高圧燃料ボンベの回収・供給と脱硫器の回収・供給とが一元化されて定期的に実施されるＬＰＧ方式の燃料電池装置システムの確立を図る脱硫器取付装置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】
【００１０】
上述した目的を達成する本発明にかかる脱硫器取付装置は、燃料電池装置に供給する液化石油ガスを充填した高圧燃料ボンベに対して、液化石油ガスに混入した硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける。脱硫器取付装置は、高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合される筒状の固定部と、この固定部に一端を片持ちされたアーム部と、このアーム部の他端に設けられて脱硫器を着脱自在に取り付ける取付部とを備えて構成される。脱硫器取付装置は、固定部に、内径を調整自在とする内径可変構造が設けられる。
【００１１】
脱硫器取付装置においては、取付部に脱硫器を取り付けるとともに固定部を高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合することによって高圧燃料ボンベに対して脱硫器を直接取り付けて高圧燃料ボンベを各ユーザに供給し、硫黄成分を除去した液化石油ガスを燃料として燃料電池装置へと供給するようにする。脱硫器取付装置においては、各メーカにより製造されたバルブ組付部の外径を異にする各種の高圧燃料ボンベに対して内径可変構造を介して固定部の内径をバルブ組付部の外径に応じて調整することで、脱硫器を互換使用する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成された本発明にかかる脱硫器取付装置によれば、現状で使用されているバルブ組付部の仕様を異にする膨大な量の高圧燃料ボンベをそのまま用いて脱硫器を簡易な操作により着脱することを可能とする。したがって、脱硫器取付装置によれば、ＬＰＧの供給システムをそのまま利用して高圧燃料ボンベの回収・供給と脱硫器の回収・供給とが一元化されて定期的に実施され、また昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化を図り、さらに廉価な脱硫器が定期的に交換されることによって実用的なＬＰＧ方式の燃料電池装置システムの早期確立を図ることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。脱硫器取付装置１は、図１に示すように、ＬＰＧを充填した高圧燃料ボンベ２に対してそれぞれ脱硫器３を直接取り付けて各ユーザに供給することを可能とし、脱硫器３によって硫黄成分や硫黄化合物を除去したＬＰＧをユーザに設置された燃料電池装置４に供給してＬＰＧ方式の燃料電池装置システムを効率的に構築する。ＬＰＧ方式の燃料電池装置システムは、既存のＬＰＧ供給システムを通じて、所定の供給元と各ユーザとで供給契約が結ばれ、供給元においてＬＰＧを加圧して液化した状態で充填する充填工程が施された既存の高圧燃料ボンベ２が、各ユーザの使用実績等に応じて定期的に交換される。
【００１４】
燃料電池装置４は、各ユーザ毎に設置され、図１に示すようにガス配管５を介して高圧燃料ボンベ２と接続される改質部６と、この改質部６と水素配管７によって接続されるとともに図示しない酸素取入れ部と酸素配管８によって接続される燃料電池部９とから構成される。燃料電池装置４は、図示を省略するが、改質部６が内部にＬＰＧを水素に変換する適宜の触媒が設けられるとともに、ＬＰＧを燃焼させるヒータ及びこのヒータによって加熱される水供給管が備えられている。燃料電池装置４は、改質部６において、高圧燃料ボンベ２から供給されたＬＰＧとヒータによって水供給管を加熱して発生させた水蒸気との混合気体から、触媒の作用によって水素を発生させる。
【００１５】
燃料電池装置４は、燃料電池部９の内部に、正極と、負極と、電解質としての高分子電解質膜と、水素や酸素の漏れを防止するセパレータと、水素や酸素の供給量を制御する制御部等が設けられている。燃料電池装置４は、燃料電池部９において、改質部６から水素配管７を介して供給された水素と酸素配管８を介して供給された酸素とから直流電力を発生させる。燃料電池装置４は、燃料電池部９で発電した直流電力を変換器によって交流電力に変換して電力供給線を介して図示しない配電盤等に供給する。
【００１６】
なお、燃料電池装置４は、燃料電池部９を冷却するラジエータが付設されており、このラジエータを熱源として熱エネルギーが適宜利用されるようにする。燃料電池装置４は、上述した構成に限定されるものではなく、ＬＰＧを燃料とする種々の構成の燃料電池装置であってもよいことは勿論である。
【００１７】
高圧燃料ボンベ２には、現状において非都市ガス供給地域に流通している既存のＬＰＧ供給システムの高圧燃料ボンベがそのまま用いられる。高圧燃料ボンベ２は、詳細を省略するが鋼材等により耐圧容器として形成されたボンベ本体１０と、その天井部に一体に形成された円筒状のバルブ組付部１１に組み付けられたバルブ構造体１２と、台座部１３とから構成される。高圧燃料ボンベ２は、運搬車等によって各ユーザに配達されて所定の場所に設置された後に、詳細を後述するように脱硫器３を介してバルブ構造体１２とガス配管５とが接続される。
【００１８】
高圧燃料ボンベ２には、図２及び図３に示すように詳細を省略するバルブ構造体１２からＬＰＧ供給管１４が突き出されている。高圧燃料ボンベ２は、ハンドル１５を操作してバルブ構造体１２内のバルブ弁が開放されることにより、ボンベ本体１０内からＬＰＧがガス配管５を介して燃料電池装置４へ供給されるようにする。
【００１９】
ところで、燃料電池装置４は、高圧燃料ボンベ２からＬＰＧが直接供給されると、このＬＰＧに含まれる着臭剤として添加された硫黄化合物或いは天然ガス原料に含まれる硫黄化合物が改質部６内の触媒に対して悪影響を与えることにより、機能が低下する。高圧燃料ボンベ２は、詳細を後述する脱硫器取付装置１を介して脱硫器３が直接取り付けられることにより、燃料電池装置４に対して脱硫処理を施したＬＰＧを供給する。
【００２０】
脱硫器３は、図３に示すように円筒状の缶体１６と、この缶体１６の一方側の開口部を閉塞して組み合わされたフィルタ部材１７と、缶体１６の他方側の開口部を閉塞して組み合わされた触媒保持部材１８とによって構成され、内部に脱硫触媒１９を封入してなる。脱硫器３には、缶体１６の触媒保持部材１８を組み合わせた側の外周部に六角形状の凸部１６ａが周回りに形成されるとともに、この凸部１６ａから先端部位までの外周面に外周ねじ１６ｂが形成されている。
【００２１】
脱硫器３は、ＬＰＧ供給システムを通じて供給元によって高圧燃料ボンベ２が定期的に交換される際に同時に回収されるとともに、各ユーザに対して新たなものが供給される。したがって、脱硫器３は、短期間のスパンで交換されるようになることから、比較的小型であるとともに、廉価な吸着剤を脱硫触媒として用いることが可能である。脱硫器３は、缶体１６が高圧燃料ボンベ２の外径よりも短かい長さを以って形成されており、後述するように高圧燃料ボンベ２に取り付けた状態において図３に示すようにボンベ本体１０の平面領域（投影面積）内にほぼ収まるようにして外周部に出っ張らないようになる。脱硫器３は、外周部に出っ張りの無い構成とされることから、在庫時、運搬時或いは設置時において隣り合う高圧燃料ボンベ２が互いに外周部を密着した状態で並べることを可能とさせる。
【００２２】
脱硫器３には、脱硫触媒１９として例えば活性炭やゼオライト（沸石）等を、これらが単体で或いは混合して用いられる。活性炭は、硫黄化合物との反応性が大きい鉄、亜鉛、ニッケル等の金属元素を多く含む椰子殻系と石炭系とが提供されているが、いずれも使用することが可能である。ゼオライトは、硫黄化合物との反応性が大きい遷移金属元素の担持体を構成し、金属元素を含む溶液中に浸漬して乾燥させて形成したり、金属材をスパッタ法等によりコーティングして形成される。
【００２３】
脱硫器３は、未使用状態において封緘シート等によって密閉状態で保管されるとともに封緘シートから取り出されて高圧燃料ボンベ２に付設されることで、脱硫触媒１９の機能が保持されるようにする。脱硫器３は、図３に示すように脱硫器取付装置１に組み付けられて、触媒保持部材１８側を高圧燃料ボンベ２と接続されるとともにフィルタ部材１７側を燃料電池装置４と接続されるガス配管５と接続される。
【００２４】
脱硫器取付装置１は、耐腐食性の大きいステンレス材等の金属材によって形成され、固定部２０と、アーム部２１と、取付部２２とから構成される。脱硫器取付装置１は、固定部２０が、ボンベ本体１０に形成されたバルブ組付部１１の外周部に嵌合されるリング状を呈している。脱硫器取付装置１は、固定部２０に一端を片持ちされたアーム部２１に脱硫器３を着脱する取付部２２が設けられている。
【００２５】
固定部２０は、図４に示すように、相対する一端部にヒンジ部２３ａ、２４ａが一体に形成されるとともに他端部に結合部２３ｂ、２４ｂが一体に形成された半円形の第１固定部材２３と第２固定部材２４とから構成される。固定部２０は、ヒンジ部２３ａ、２４ａに形成した軸孔に嵌合されたヒンジピン２５を支点として、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４が回動自在に組み合わされている。
【００２６】
固定部２０は、結合部２３ｂ、２４ｂに軸線を一致させて貫通孔が形成されており、例えば第２固定部材２４側の貫通孔につまみねじ２６がねじ部を貫通される。つまみねじ２６は、第１固定部材２３側の貫通孔を貫通されたねじ部にナット２７がねじ込まれることにより、第１固定部材２３と第２固定部材２４とを一体化してリング状の固定部２０を構成する。
【００２７】
固定部２０は、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４を開いた状態で、高圧燃料ボンベ２側のバルブ組付部１１の外周部に組み合わされる。固定部２０は、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４がバルブ組付部１１の外周部に接するように回動操作された後に、ねじ合わせされたつまみねじ２６とナット２７とにより結合部２３ｂ、２４ｂ間が結合される。固定部２０は、かかる構造によって内径を調整自在とする内径可変構造を構成して外径を異にするバルブ組付部１１に対して固定することが可能となる。
【００２８】
アーム部２１は、一端側を第１固定部材２３に固定されるとともに、自由端側が略直角に折曲されて保持壁部２８が一体に形成されている。アーム部２１には、保持壁部２８に幅方向に離間して一対のねじ孔２９ａ、２９ｂが形成され、これらねじ孔２９ａ、２９ｂからそれぞれ取付ねじ３０ａ、３０ｂがねじ込まれる。取付ねじ３０ａ、３０ｂは、取付部２２に取り付けられた脱硫器３を固定する。
【００２９】
取付部２２は、図３及び図４に示すように、アーム部２１に固定された受け板部３１と、この受け板部３１の一端側に組み合わされた第１ホルダ部材３２と、受け板部３１の他端側に組み合わされた第２ホルダ部材３３とから構成される。取付部２２は、受け板部３１が上述した脱硫器３の缶体１６を載置するに足る長さと幅とを有して形成されており、この受け板部３１が長さ方向の略中央部においてアーム部２１に固定される。取付部２２は、第１ホルダ部材３２と第２ホルダ部材３３とが対向間隔を脱硫器３の全長とほぼ等しくされて受け板部３１の両側に設けられている。
【００３０】
第１ホルダ部材３２は、全体有底筒状を呈する基部３２ａと、この基部３２ａの一端部に周回りに一体に形成された六角形状のフランジ部３２ｂとから構成される。第１ホルダ部材３２は、基部３２ａの内部に内径を脱硫器３の外径とほぼ同径とされた脱硫器嵌合凹部３２ｃが形成されるとともに、この脱硫器嵌合凹部３２ｃの内周壁に内周ねじ３２ｄが形成されている。第１ホルダ部材３２には、基部３２ａ内にコイルスプリング３４が組み合わされるとともに、図３に示すようにフランジ部３２ｂに形成した基部３２ａに貫通する取付孔にジョイント管部材３５が固定されている。第１ホルダ部材３２は、後述するように受け板部３１に載置した脱硫器３の触媒保持部材１８を組み付けた側を保持する。
【００３１】
第２ホルダ部材３３は、受け板部３１の一端側に第１ホルダ部材３２と対向するようにして固定される。第２ホルダ部材３３には、第１ホルダ部材３２の基部３２ａと対向する側に脱硫器嵌合凹部３２ｃと同軸でかつほぼ同径の脱硫器保持凹部３３ａが形成されるとともに、他方側面側に脱硫器保持凹部３３ａに連通する嵌合凹部３３ｂを有する接続筒部３３ｃが一体に形成されている。第２ホルダ部材３３は、後述するように受け板部３１に載置した脱硫器３のフィルタ部材１７を組み付けた側を保持する。
【００３２】
なお、脱硫器取付装置１には、詳細を省略するが第１ホルダ部材３２の脱硫器嵌合凹部３２ｃ或いは第２ホルダ部材３３の脱硫器保持凹部３３ａ内に、脱硫器３の缶体１６の外周部との間を閉塞する適宜のシーリング部材が設けられ、脱硫器３内を流れるＬＰＧの漏れが防止されるように構成されている。また、脱硫器取付装置１には、第１ホルダ部材３２のジョイント管部材３５を取り付ける基部３２ａに設けた取付孔或いは第２ホルダ部材３３の嵌合孔３３ｂの内周部にも適宜のシーリング部材が設けられて、ＬＰＧの漏れが防止されている。
【００３３】
以上のように構成された脱硫器取付装置１は、供給元において、高圧燃料ボンベ２に対して脱硫器３を簡易な作業によって直接取り付けて各ユーザに供給されるようにする。脱硫器取付装置１は、固定部２０が高圧燃料ボンベ２のバルブ組付部１１の外径に合わせて第１固定部材２３に対する第２固定部材２４の開き角度を調整されて嵌合され、つまみねじ２６とナット２７とによりバルブ組付部１１の外周部に片持ち状態で固定される。
【００３４】
脱硫器取付装置１は、バルブ組付部１１の外周部が大きな外径を有する場合に、図４に鎖線で示すように第１固定部材２３に対して第２固定部材２４が大きな角度で開かれた状態で固定される。脱硫器取付装置１は、固定部２０が内径可変構造を有することで、外径を異にするバルブ組付部１１を有する各種の高圧燃料ボンベ２に対しても脱硫器３を取り付けることを可能とする。
【００３５】
脱硫器取付装置１には、取付部２２の受け板部３１上に脱硫器３が、缶体１６の触媒保持部材１８を組み付けた側を第１ホルダ部材３２と対向させるとともにフィルタ部材１７を組み付けた側を第２ホルダ部材３３と対向させて載置される。脱硫器取付装置１は、脱硫器３を第１ホルダ部材３２の脱硫器嵌合凹部３２ｃ内に強く押し込むことにより、コイルスプリング３４を圧縮させる。脱硫器取付装置１は、脱硫器３が、コイルスプリング３４の弾性力によって第２ホルダ部材３３の脱硫器保持凹部３３ａ側に押圧されることにより取付部２２に保持する。脱硫器取付装置１は、この状態で、アーム部２１の保持壁部２８に形成したねじ孔２９ａ、２９ｂからそれぞれ取付ねじ３０ａ、３０ｂをねじ込むことによって、取付部２２上に脱硫器３を固定する。
【００３６】
脱硫器取付装置１は、高圧燃料ボンベ２に対して脱硫器３がボンベ本体１０の外周部から飛び出さないようにして取り付けている。高圧燃料ボンベ２は、供給元での保管、運搬車による搬送、或いは各ユーザのもとでの設置等に際してボンベ本体１０を互いに密着させた状態で多数本が並べられるが、脱硫器取付装置１や脱硫器３が突出して邪魔になることは無くスペース効率が図られて並べられる。
【００３７】
高圧燃料ボンベ２は、各ユーザに届けられて、作業員によって設置が行われる。脱硫器取付装置１には、図３に示すように第１ホルダ部材３２に設けたジョイント管部材３５に対して接続管３６の一端が接続されるとともにこの接続管３６の他端がバルブ構造体１２から突き出されたＬＰＧ供給管１４と接続される。脱硫器取付装置１には、第２ホルダ部材３３の嵌合孔３３ｂに対してガス配管５の一端部が接続される。なお、脱硫器取付装置１は、ジョイント管部材３５と接続管３６、接続管３６とＬＰＧ供給管１４或いは嵌合孔３３ｂとガス配管５との接続が、従来ガス管接続に一般的に採用されている構造によって行われる。
【００３８】
脱硫器３は、脱硫器取付装置１によって高圧燃料ボンベ２に直接取り付けられて高圧燃料ボンベ２と燃料電池装置４との間に介挿される。脱硫器３は、脱硫触媒１９によって高圧燃料ボンベ２から供給されるＬＰＧから硫黄化合物等を除去して燃料電池装置４に供給して、燃料電池装置４の触媒が安定した動作を行うようにする。
【００３９】
高圧燃料ボンベ２は、各ユーザの使用状況が供給元においてしっかりと管理されており、定期的な交換が行われる。高圧燃料ボンベ２は、脱硫器３とＬＰＧ供給管１４及びガス配管５の取り外し操作を行った後に、設置場所から古いものの取り外しが行われ、新たなものと交換される。高圧燃料ボンベ２は、各ユーザから回収されると、所定の回収後処理が施された後に、ボンベ本体１０の内部に再びＬＰＧが充填される。高圧燃料ボンベ２は、回収後に脱硫器取付装置１から脱硫器３の取り外し操作が行われる。脱硫器取付装置１は、取付ねじ３０を取り外して脱硫器３を第１ホルダ部材３２と第２ホルダ部材３３から取り出すことによって容易に取り外すことを可能とする。
【００４０】
なお、脱硫器取付装置１は、上述した構造に限定されず、例えば固定部２０の第１固定部材２３と、アーム部２１と、取付部２２の受け板部材３１と、第２ホルダ部材３３とをその一部或いは全部を一体に形成するようにしてもよい。また、脱硫器取付装置１は、かかる構造に限定されずに高圧燃料ボンベ２や脱硫器３の形状或いはその取付方法により種々に構成される。
【００４１】
脱硫器取付装置１によれば、上述したように簡易な操作によって脱硫器３を取付部２２に対して着脱自在とするとともに、固定部２０を介して現状で使用されている外径を異にするバルブ組付部１１の高圧燃料ボンベ２をそのまま使用することを可能とする。脱硫器取付装置１によれば、現状で非都市ガス供給地域に確立されているＬＰＧ供給システムをそのまま利用して、高圧燃料ボンベ２の回収・供給と脱硫器３の回収・供給とが一元化されて定期的に実施されるようにする。脱硫器取付装置１によれば、ＬＰＧ供給システムを利用することで燃料電池装置４に昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化が図られるようにする。脱硫器取付装置１によれば、定期的な回収・供給により廉価な脱硫器３を交換されることにより、実用的な燃料電池システムの早期確立が図られるようにする。
【００４２】
図５に第２の実施の形態として示した脱硫器取付装置４０は、横長の脱硫器５０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた構成に特徴がある。脱硫器取付装置４０は、基本的な構成を上述した脱硫器取付装置１と同様とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより詳細な説明を省略する。脱硫器取付装置４０も、第１固定部材２３と第２固定部材２４とからなる固定部２０と、第１固定部材２３から一体に突出形成されたアーム部２１と、このアーム部２１の先端部に形成された取付部４１とから構成される。
【００４３】
脱硫器取付装置４０は、取付部４１が、脱硫器５０を載置固定する底面部４２と、この底面部４２の長さ方向の両端部から互いに対向して立ち上がり形成された保持壁部４３、４４とからなる全体略上向きコ字状に形成されている。脱硫器取付装置４０は、保持壁部４３、４４の対向間隔が脱硫器５０の長さとほぼ等しくされ、脱硫器５０の両側面を挟み込んで保持する。脱硫器取付装置４０は、底面部４２に形成した取付孔から取付ねじ４５をねじ込むことによって脱硫器５０を固定する。
【００４４】
脱硫器５０は、やや寸胴な缶体５１を有し、その内部に長さ方向に並んで複数個の仕切壁５２ａ乃至５２ｄが設けられることによって複数の脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅに区割りされており、各脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅにそれぞれに脱硫触媒１９が充填されている。脱硫器５０には、各仕切壁５２ａ乃至５２ｄにそれぞれガス孔５４ａ乃至５４ｄが設けられており、ジョイント管部５５から缶体５１の内部に供給されたＬＰＧが各ガス孔５４ａ乃至５４ｄを通過して供給管部５６から燃料電池装置４へと供給されるようにする。
【００４５】
脱硫器５０は、各仕切壁５２ａ乃至５２ｄに形成されたガス孔５４ａ乃至５４ｄが、ＬＰＧの進行方向に対して千鳥状に配列されている。したがって、脱硫器５０は、ＬＰＧが同図矢印で示すように各脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅを千鳥状に流れることによって脱硫触媒１９に充分に触れて硫黄化合物が効率的に除去されるようにする。なお、脱硫器５０は、上述した構造によって小型が図られることで、脱硫器取付装置４０によって高圧燃料ボンベ２に直接取り付けられた状態においても、高圧燃料ボンベ２のボンベ本体１０の外周部から飛び出さないようにして取り付けられる。
【００４６】
図６及び図７に第３の実施の形態として示した脱硫器取付装置６０は、縦長の脱硫器７０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた構成に特徴がある。脱硫器取付装置６０も、基本的な構成を上述した脱硫器取付装置１と同様とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより詳細な説明を省略する。脱硫器取付装置６０も、第１固定部材２３と第２固定部材２４とからなる固定部６１と、第１固定部材２３から一体に突出形成されたアーム部６２と、このアーム部６２の先端部に形成された取付部６３とから構成される。
【００４７】
脱硫器取付装置６０は、固定部６１とアーム部６２と取付部６３とが一体の板状部材からなる。脱硫器取付装置６０は、第１固定部材２３と第２固定部材２４とによって高圧燃料ボンベ２にバルブ組付部１１に対して固定部６１を固定した状態において、取付部６３が高圧燃料ボンベ２の外周部からやや突出する長さに形成されている。脱硫器取付装置６０は、取付部６３がアーム部６２の先端に脱硫器７０の缶体７１の外径とほぼ等しい開口寸法を有して開口された略Ｕ字状の嵌合溝６４によって構成されている。脱硫器取付装置６０は、取付部６３に対して脱硫器７０の上方部位を嵌め込むことによって脱硫器７０を取り付ける。
【００４８】
脱硫器７０は、やや長軸の缶体７１を有しており、この缶体７１の内部に脱硫触媒１９が充填されている。脱硫器７０は、高圧燃料ボンベ２のＬＰＧ供給管１４と接続されるジョイント管部材３５と接続されたＬＰＧ導管７２が天井部位から引き込まれて底面部に近接した位置まで延在している。脱硫器７０には、ジョイント管部材３５と略同軸上に位置して接続管３６が設けられている。
【００４９】
脱硫器７０においては、ジョイント管部材３５缶体７１の内部に供給されたＬＰＧが、底面部から次第に天井部へと流れ、その間で脱硫触媒１９に充分に触れて硫黄化合物が効率的に除去されるようにする。脱硫器７０においては、脱硫されたＬＰＧが、接続管３６から燃料電池装置４へと供給されるようにする。
【００５０】
脱硫器取付装置６０は、脱硫器７０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた状態において高圧燃料ボンベ２のボンベ本体１０の外周部から飛び出させて高さ方向に沿って取り付けている。脱硫器取付装置６０は、脱硫器７０を嵌合溝６４内に嵌合する簡易な作業によって取り付けることから、効率的な取付が行われる。したがって、脱硫器取付装置６０は、現場対応によって脱硫器７０の取付作業を行うことにより、在庫時や運搬時のぶつかりを解消することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】液化石油ガスを燃料とする燃料電池システムの要部構成図である。
【図２】脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの要部正面図である。
【図３】同高圧燃料ボンベの平面図である。
【図４】脱硫器取付装置の一部切欠き平面図である。
【図５】第２の実施の形態として示す脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの一部切欠き要部正面図である。
【図６】第３の実施の形態として示す脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの要部正面図である。
【図７】同高圧燃料ボンベの要部平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 脱硫器取付装置、２ 高圧燃料ボンベ、３ 脱硫器、４ 燃料電池装置、５ 改質部、９ 燃料電池部、１０ ボンベ本体、１１ バルブ組付部、１２ バルブ構造体、１４ ＬＰＧ供給管、１６ 缶体、１９ 脱硫触媒、２０ 固定部、２１ アーム部、２２ 取付部、２３ 第１固定部材、２４ 第２固定部材、３２ 第１ホルダ部材、３３ 第２ホルダ部材、３５ ジョイント管部材、３６ 接続管、４０ 脱硫器取付装置、５０ 脱硫器、６０ 脱硫器取付装置、７０ 脱硫器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に供給する液化石油ガス（LPG:Liquefied Petroleum Gas）を充填した高圧燃料ボンベに対して、硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける脱硫器取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池装置は、省エネルギー化或いはクリーン化を実現するコージェネレーションシステム（電気・熱同時発生システム）の有力手段として積極的な開発が進められている。燃料電池装置においては、業務用或いは一般家庭用として供給システムが確立されている都市ガスやＬＰＧを燃料として水素を取り出す方式が注目されている。
【０００３】
ところで、燃料電池装置においては、燃料ガスに天然ガス成分或いは着臭剤として混合された硫黄成分や硫黄化合物が混入しており、これら硫黄成分が装置内部に用いられている各種触媒に対して被毒物質として作用して効率低下等の原因となる。燃料電池装置においては、このために燃料ガスから水素を取り出す改質工程とともに硫黄成分を除去する脱硫工程が必要となる（例えば、特許文献１及び特許文献３を参照。）。
【０００４】
燃料電池装置においては、都市ガス方式が先行している状況にあり、燃料電池ユニットを介して屋内に設置された適宜の端末に対して電気エネルギーの供給が行われる。かかる都市ガス方式の燃料電池装置は、ガス管内を２８０±５０ｍｍ／Ａｑ程度の圧力で供給されるガスを所定の圧力まで昇圧する昇圧装置が必要となる。都市ガス方式の燃料電池装置は、例えば５年間程度のメンテナンスフリーとするために高価な貴金属系触媒を用いる脱硫器等を必要とする。都市ガス方式の燃料電池装置は、所定期間の経過後に脱硫器を装置内から取り外して新たなものに交換しなければならず、新たなメンテナンスシステムの構築を必要とするとともにユーザに対して大きなメンテナンス費用を負担させる。
【０００５】
一方、ＬＰＧ方式の燃料電池装置は、非都市ガス供給地域での導入が可能であり、ＬＰＧが高圧燃料ボンベ内に高圧で充填されていることから、昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化が図られる。また、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、所定容量の高圧燃料ボンベに直接脱硫器を取り付けることも可能である（例えば、特許文献３を参照。）。ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、かかる対応を図ることで高圧燃料ボンベの回収・供給に合わせて脱硫器の交換サービスも行うようにすることで、交換頻度を高めて低廉な触媒を内蔵した廉価な脱硫器を用いることが可能であるとともに新たなメンテナンスシステムの構築が不要である。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−４９４６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７９２５６号公報
【特許文献３】特開２００２−８３６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、現状において容量ばかりでなく外形についても種々の仕様の高圧燃料ボンベが各ユーザに対して提供されている状況にある。したがって、ＬＰＧ方式の燃料電池装置においては、脱硫器を直接取り付けるようにすると、現在使用されている膨大な量の高圧燃料ボンベについて、仕様の統一化が必要となってシステム構築を困難とさせるといった問題がある。
【０００８】
また、高圧燃料ボンベは、工場等においてＬＰＧの充填が行われて多数個が運搬車に乗せられて各ユーザの元に配送されて設置されるとともに、使用済みのものが回収される。したがって、高圧燃料ボンベは、脱硫器を取り付けた場合でも、運搬車にスペース効率を図って乗せられるとともに作業者の取り扱いも効率よく行われるようにする必要がある。
【０００９】
したがって、本発明は、現状で流通されている仕様を異にする種々の高圧燃料ボンベの互換使用を可能として、高圧燃料ボンベの回収・供給と脱硫器の回収・供給とが一元化されて定期的に実施されるＬＰＧ方式の燃料電池装置システムの確立を図る脱硫器取付装置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】
【００１０】
上述した目的を達成する本発明にかかる脱硫器取付装置は、燃料電池装置に供給する液化石油ガスを充填した高圧燃料ボンベに対して、液化石油ガスに混入した硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける。脱硫器取付装置は、高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合される筒状の固定部と、この固定部に一端を片持ちされたアーム部と、このアーム部の他端に設けられて脱硫器を着脱自在に取り付ける取付部とを備えて構成される。脱硫器取付装置は、固定部に、内径を調整自在とする内径可変構造が設けられる。
【００１１】
脱硫器取付装置においては、取付部に脱硫器を取り付けるとともに固定部を高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合することによって高圧燃料ボンベに対して脱硫器を直接取り付けて高圧燃料ボンベを各ユーザに供給し、硫黄成分を除去した液化石油ガスを燃料として燃料電池装置へと供給するようにする。脱硫器取付装置においては、各メーカにより製造されたバルブ組付部の外径を異にする各種の高圧燃料ボンベに対して内径可変構造を介して固定部の内径をバルブ組付部の外径に応じて調整することで、脱硫器を互換使用する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成された本発明にかかる脱硫器取付装置によれば、現状で使用されているバルブ組付部の仕様を異にする膨大な量の高圧燃料ボンベをそのまま用いて脱硫器を簡易な操作により着脱することを可能とする。したがって、脱硫器取付装置によれば、ＬＰＧの供給システムをそのまま利用して高圧燃料ボンベの回収・供給と脱硫器の回収・供給とが一元化されて定期的に実施され、また昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化を図り、さらに廉価な脱硫器が定期的に交換されることによって実用的なＬＰＧ方式の燃料電池装置システムの早期確立を図ることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。脱硫器取付装置１は、図１に示すように、ＬＰＧを充填した高圧燃料ボンベ２に対してそれぞれ脱硫器３を直接取り付けて各ユーザに供給することを可能とし、脱硫器３によって硫黄成分や硫黄化合物を除去したＬＰＧをユーザに設置された燃料電池装置４に供給してＬＰＧ方式の燃料電池装置システムを効率的に構築する。ＬＰＧ方式の燃料電池装置システムは、既存のＬＰＧ供給システムを通じて、所定の供給元と各ユーザとで供給契約が結ばれ、供給元においてＬＰＧを加圧して液化した状態で充填する充填工程が施された既存の高圧燃料ボンベ２が、各ユーザの使用実績等に応じて定期的に交換される。
【００１４】
燃料電池装置４は、各ユーザ毎に設置され、図１に示すようにガス配管５を介して高圧燃料ボンベ２と接続される改質部６と、この改質部６と水素配管７によって接続されるとともに図示しない酸素取入れ部と酸素配管８によって接続される燃料電池部９とから構成される。燃料電池装置４は、図示を省略するが、改質部６が内部にＬＰＧを水素に変換する適宜の触媒が設けられるとともに、ＬＰＧを燃焼させるヒータ及びこのヒータによって加熱される水供給管が備えられている。燃料電池装置４は、改質部６において、高圧燃料ボンベ２から供給されたＬＰＧとヒータによって水供給管を加熱して発生させた水蒸気との混合気体から、触媒の作用によって水素を発生させる。
【００１５】
燃料電池装置４は、燃料電池部９の内部に、正極と、負極と、電解質としての高分子電解質膜と、水素や酸素の漏れを防止するセパレータと、水素や酸素の供給量を制御する制御部等が設けられている。燃料電池装置４は、燃料電池部９において、改質部６から水素配管７を介して供給された水素と酸素配管８を介して供給された酸素とから直流電力を発生させる。燃料電池装置４は、燃料電池部９で発電した直流電力を変換器によって交流電力に変換して電力供給線を介して図示しない配電盤等に供給する。
【００１６】
なお、燃料電池装置４は、燃料電池部９を冷却するラジエータが付設されており、このラジエータを熱源として熱エネルギーが適宜利用されるようにする。燃料電池装置４は、上述した構成に限定されるものではなく、ＬＰＧを燃料とする種々の構成の燃料電池装置であってもよいことは勿論である。
【００１７】
高圧燃料ボンベ２には、現状において非都市ガス供給地域に流通している既存のＬＰＧ供給システムの高圧燃料ボンベがそのまま用いられる。高圧燃料ボンベ２は、詳細を省略するが鋼材等により耐圧容器として形成されたボンベ本体１０と、その天井部に一体に形成された円筒状のバルブ組付部１１に組み付けられたバルブ構造体１２と、台座部１３とから構成される。高圧燃料ボンベ２は、運搬車等によって各ユーザに配達されて所定の場所に設置された後に、詳細を後述するように脱硫器３を介してバルブ構造体１２とガス配管５とが接続される。
【００１８】
高圧燃料ボンベ２には、図２及び図３に示すように詳細を省略するバルブ構造体１２からＬＰＧ供給管１４が突き出されている。高圧燃料ボンベ２は、ハンドル１５を操作してバルブ構造体１２内のバルブ弁が開放されることにより、ボンベ本体１０内からＬＰＧがガス配管５を介して燃料電池装置４へ供給されるようにする。
【００１９】
ところで、燃料電池装置４は、高圧燃料ボンベ２からＬＰＧが直接供給されると、このＬＰＧに含まれる着臭剤として添加された硫黄化合物或いは天然ガス原料に含まれる硫黄化合物が改質部６内の触媒に対して悪影響を与えることにより、機能が低下する。高圧燃料ボンベ２は、詳細を後述する脱硫器取付装置１を介して脱硫器３が直接取り付けられることにより、燃料電池装置４に対して脱硫処理を施したＬＰＧを供給する。
【００２０】
脱硫器３は、図３に示すように円筒状の缶体１６と、この缶体１６の一方側の開口部を閉塞して組み合わされたフィルタ部材１７と、缶体１６の他方側の開口部を閉塞して組み合わされた触媒保持部材１８とによって構成され、内部に脱硫触媒１９を封入してなる。脱硫器３には、缶体１６の触媒保持部材１８を組み合わせた側の外周部に六角形状の凸部１６ａが周回りに形成されるとともに、この凸部１６ａから先端部位までの外周面に外周ねじ１６ｂが形成されている。
【００２１】
脱硫器３は、ＬＰＧ供給システムを通じて供給元によって高圧燃料ボンベ２が定期的に交換される際に同時に回収されるとともに、各ユーザに対して新たなものが供給される。したがって、脱硫器３は、短期間のスパンで交換されるようになることから、比較的小型であるとともに、廉価な吸着剤を脱硫触媒として用いることが可能である。脱硫器３は、缶体１６が高圧燃料ボンベ２の外径よりも短かい長さを以って形成されており、後述するように高圧燃料ボンベ２に取り付けた状態において図３に示すようにボンベ本体１０の平面領域（投影面積）内にほぼ収まるようにして外周部に出っ張らないようになる。脱硫器３は、外周部に出っ張りの無い構成とされることから、在庫時、運搬時或いは設置時において隣り合う高圧燃料ボンベ２が互いに外周部を密着した状態で並べることを可能とさせる。
【００２２】
脱硫器３には、脱硫触媒１９として例えば活性炭やゼオライト（沸石）等を、これらが単体で或いは混合して用いられる。活性炭は、硫黄化合物との反応性が大きい鉄、亜鉛、ニッケル等の金属元素を多く含む椰子殻系と石炭系とが提供されているが、いずれも使用することが可能である。ゼオライトは、硫黄化合物との反応性が大きい遷移金属元素の担持体を構成し、金属元素を含む溶液中に浸漬して乾燥させて形成したり、金属材をスパッタ法等によりコーティングして形成される。
【００２３】
脱硫器３は、未使用状態において封緘シート等によって密閉状態で保管されるとともに封緘シートから取り出されて高圧燃料ボンベ２に付設されることで、脱硫触媒１９の機能が保持されるようにする。脱硫器３は、図３に示すように脱硫器取付装置１に組み付けられて、触媒保持部材１８側を高圧燃料ボンベ２と接続されるとともにフィルタ部材１７側を燃料電池装置４と接続されるガス配管５と接続される。
【００２４】
脱硫器取付装置１は、耐腐食性の大きいステンレス材等の金属材によって形成され、固定部２０と、アーム部２１と、取付部２２とから構成される。脱硫器取付装置１は、固定部２０が、ボンベ本体１０に形成されたバルブ組付部１１の外周部に嵌合されるリング状を呈している。脱硫器取付装置１は、固定部２０に一端を片持ちされたアーム部２１に脱硫器３を着脱する取付部２２が設けられている。
【００２５】
固定部２０は、図４に示すように、相対する一端部にヒンジ部２３ａ、２４ａが一体に形成されるとともに他端部に結合部２３ｂ、２４ｂが一体に形成された半円形の第１固定部材２３と第２固定部材２４とから構成される。固定部２０は、ヒンジ部２３ａ、２４ａに形成した軸孔に嵌合されたヒンジピン２５を支点として、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４が回動自在に組み合わされている。
【００２６】
固定部２０は、結合部２３ｂ、２４ｂに軸線を一致させて貫通孔が形成されており、例えば第２固定部材２４側の貫通孔につまみねじ２６がねじ部を貫通される。つまみねじ２６は、第１固定部材２３側の貫通孔を貫通されたねじ部にナット２７がねじ込まれることにより、第１固定部材２３と第２固定部材２４とを一体化してリング状の固定部２０を構成する。
【００２７】
固定部２０は、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４を開いた状態で、高圧燃料ボンベ２側のバルブ組付部１１の外周部に組み合わされる。固定部２０は、第１固定部材２３に対して第２固定部材２４がバルブ組付部１１の外周部に接するように回動操作された後に、ねじ合わせされたつまみねじ２６とナット２７とにより結合部２３ｂ、２４ｂ間が結合される。固定部２０は、かかる構造によって内径を調整自在とする内径可変構造を構成して外径を異にするバルブ組付部１１に対して固定することが可能となる。
【００２８】
アーム部２１は、一端側を第１固定部材２３に固定されるとともに、自由端側が略直角に折曲されて保持壁部２８が一体に形成されている。アーム部２１には、保持壁部２８に幅方向に離間して一対のねじ孔２９ａ、２９ｂが形成され、これらねじ孔２９ａ、２９ｂからそれぞれ取付ねじ３０ａ、３０ｂがねじ込まれる。取付ねじ３０ａ、３０ｂは、取付部２２に取り付けられた脱硫器３を固定する。
【００２９】
取付部２２は、図３及び図４に示すように、アーム部２１に固定された受け板部３１と、この受け板部３１の一端側に組み合わされた第１ホルダ部材３２と、受け板部３１の他端側に組み合わされた第２ホルダ部材３３とから構成される。取付部２２は、受け板部３１が上述した脱硫器３の缶体１６を載置するに足る長さと幅とを有して形成されており、この受け板部３１が長さ方向の略中央部においてアーム部２１に固定される。取付部２２は、第１ホルダ部材３２と第２ホルダ部材３３とが対向間隔を脱硫器３の全長とほぼ等しくされて受け板部３１の両側に設けられている。
【００３０】
第１ホルダ部材３２は、全体有底筒状を呈する基部３２ａと、この基部３２ａの一端部に周回りに一体に形成された六角形状のフランジ部３２ｂとから構成される。第１ホルダ部材３２は、基部３２ａの内部に内径を脱硫器３の外径とほぼ同径とされた脱硫器嵌合凹部３２ｃが形成されるとともに、この脱硫器嵌合凹部３２ｃの内周壁に内周ねじ３２ｄが形成されている。第１ホルダ部材３２には、基部３２ａ内にコイルスプリング３４が組み合わされるとともに、図３に示すようにフランジ部３２ｂに形成した基部３２ａに貫通する取付孔にジョイント管部材３５が固定されている。第１ホルダ部材３２は、後述するように受け板部３１に載置した脱硫器３の触媒保持部材１８を組み付けた側を保持する。
【００３１】
第２ホルダ部材３３は、受け板部３１の一端側に第１ホルダ部材３２と対向するようにして固定される。第２ホルダ部材３３には、第１ホルダ部材３２の基部３２ａと対向する側に脱硫器嵌合凹部３２ｃと同軸でかつほぼ同径の脱硫器保持凹部３３ａが形成されるとともに、他方側面側に脱硫器保持凹部３３ａに連通する嵌合凹部３３ｂを有する接続筒部３３ｃが一体に形成されている。第２ホルダ部材３３は、後述するように受け板部３１に載置した脱硫器３のフィルタ部材１７を組み付けた側を保持する。
【００３２】
なお、脱硫器取付装置１には、詳細を省略するが第１ホルダ部材３２の脱硫器嵌合凹部３２ｃ或いは第２ホルダ部材３３の脱硫器保持凹部３３ａ内に、脱硫器３の缶体１６の外周部との間を閉塞する適宜のシーリング部材が設けられ、脱硫器３内を流れるＬＰＧの漏れが防止されるように構成されている。また、脱硫器取付装置１には、第１ホルダ部材３２のジョイント管部材３５を取り付ける基部３２ａに設けた取付孔或いは第２ホルダ部材３３の嵌合孔３３ｂの内周部にも適宜のシーリング部材が設けられて、ＬＰＧの漏れが防止されている。
【００３３】
以上のように構成された脱硫器取付装置１は、供給元において、高圧燃料ボンベ２に対して脱硫器３を簡易な作業によって直接取り付けて各ユーザに供給されるようにする。脱硫器取付装置１は、固定部２０が高圧燃料ボンベ２のバルブ組付部１１の外径に合わせて第１固定部材２３に対する第２固定部材２４の開き角度を調整されて嵌合され、つまみねじ２６とナット２７とによりバルブ組付部１１の外周部に片持ち状態で固定される。
【００３４】
脱硫器取付装置１は、バルブ組付部１１の外周部が大きな外径を有する場合に、図４に鎖線で示すように第１固定部材２３に対して第２固定部材２４が大きな角度で開かれた状態で固定される。脱硫器取付装置１は、固定部２０が内径可変構造を有することで、外径を異にするバルブ組付部１１を有する各種の高圧燃料ボンベ２に対しても脱硫器３を取り付けることを可能とする。
【００３５】
脱硫器取付装置１には、取付部２２の受け板部３１上に脱硫器３が、缶体１６の触媒保持部材１８を組み付けた側を第１ホルダ部材３２と対向させるとともにフィルタ部材１７を組み付けた側を第２ホルダ部材３３と対向させて載置される。脱硫器取付装置１は、脱硫器３を第１ホルダ部材３２の脱硫器嵌合凹部３２ｃ内に強く押し込むことにより、コイルスプリング３４を圧縮させる。脱硫器取付装置１は、脱硫器３が、コイルスプリング３４の弾性力によって第２ホルダ部材３３の脱硫器保持凹部３３ａ側に押圧されることにより取付部２２に保持する。脱硫器取付装置１は、この状態で、アーム部２１の保持壁部２８に形成したねじ孔２９ａ、２９ｂからそれぞれ取付ねじ３０ａ、３０ｂをねじ込むことによって、取付部２２上に脱硫器３を固定する。
【００３６】
脱硫器取付装置１は、高圧燃料ボンベ２に対して脱硫器３がボンベ本体１０の外周部から飛び出さないようにして取り付けている。高圧燃料ボンベ２は、供給元での保管、運搬車による搬送、或いは各ユーザのもとでの設置等に際してボンベ本体１０を互いに密着させた状態で多数本が並べられるが、脱硫器取付装置１や脱硫器３が突出して邪魔になることは無くスペース効率が図られて並べられる。
【００３７】
高圧燃料ボンベ２は、各ユーザに届けられて、作業員によって設置が行われる。脱硫器取付装置１には、図３に示すように第１ホルダ部材３２に設けたジョイント管部材３５に対して接続管３６の一端が接続されるとともにこの接続管３６の他端がバルブ構造体１２から突き出されたＬＰＧ供給管１４と接続される。脱硫器取付装置１には、第２ホルダ部材３３の嵌合孔３３ｂに対してガス配管５の一端部が接続される。なお、脱硫器取付装置１は、ジョイント管部材３５と接続管３６、接続管３６とＬＰＧ供給管１４或いは嵌合孔３３ｂとガス配管５との接続が、従来ガス管接続に一般的に採用されている構造によって行われる。
【００３８】
脱硫器３は、脱硫器取付装置１によって高圧燃料ボンベ２に直接取り付けられて高圧燃料ボンベ２と燃料電池装置４との間に介挿される。脱硫器３は、脱硫触媒１９によって高圧燃料ボンベ２から供給されるＬＰＧから硫黄化合物等を除去して燃料電池装置４に供給して、燃料電池装置４の触媒が安定した動作を行うようにする。
【００３９】
高圧燃料ボンベ２は、各ユーザの使用状況が供給元においてしっかりと管理されており、定期的な交換が行われる。高圧燃料ボンベ２は、脱硫器３とＬＰＧ供給管１４及びガス配管５の取り外し操作を行った後に、設置場所から古いものの取り外しが行われ、新たなものと交換される。高圧燃料ボンベ２は、各ユーザから回収されると、所定の回収後処理が施された後に、ボンベ本体１０の内部に再びＬＰＧが充填される。高圧燃料ボンベ２は、回収後に脱硫器取付装置１から脱硫器３の取り外し操作が行われる。脱硫器取付装置１は、取付ねじ３０を取り外して脱硫器３を第１ホルダ部材３２と第２ホルダ部材３３から取り出すことによって容易に取り外すことを可能とする。
【００４０】
なお、脱硫器取付装置１は、上述した構造に限定されず、例えば固定部２０の第１固定部材２３と、アーム部２１と、取付部２２の受け板部材３１と、第２ホルダ部材３３とをその一部或いは全部を一体に形成するようにしてもよい。また、脱硫器取付装置１は、かかる構造に限定されずに高圧燃料ボンベ２や脱硫器３の形状或いはその取付方法により種々に構成される。
【００４１】
脱硫器取付装置１によれば、上述したように簡易な操作によって脱硫器３を取付部２２に対して着脱自在とするとともに、固定部２０を介して現状で使用されている外径を異にするバルブ組付部１１の高圧燃料ボンベ２をそのまま使用することを可能とする。脱硫器取付装置１によれば、現状で非都市ガス供給地域に確立されているＬＰＧ供給システムをそのまま利用して、高圧燃料ボンベ２の回収・供給と脱硫器３の回収・供給とが一元化されて定期的に実施されるようにする。脱硫器取付装置１によれば、ＬＰＧ供給システムを利用することで燃料電池装置４に昇圧装置を不要として装置の簡易化、小型化、低コスト化が図られるようにする。脱硫器取付装置１によれば、定期的な回収・供給により廉価な脱硫器３を交換されることにより、実用的な燃料電池システムの早期確立が図られるようにする。
【００４２】
図５に第２の実施の形態として示した脱硫器取付装置４０は、横長の脱硫器５０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた構成に特徴がある。脱硫器取付装置４０は、基本的な構成を上述した脱硫器取付装置１と同様とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより詳細な説明を省略する。脱硫器取付装置４０も、第１固定部材２３と第２固定部材２４とからなる固定部２０と、第１固定部材２３から一体に突出形成されたアーム部２１と、このアーム部２１の先端部に形成された取付部４１とから構成される。
【００４３】
脱硫器取付装置４０は、取付部４１が、脱硫器５０を載置固定する底面部４２と、この底面部４２の長さ方向の両端部から互いに対向して立ち上がり形成された保持壁部４３、４４とからなる全体略上向きコ字状に形成されている。脱硫器取付装置４０は、保持壁部４３、４４の対向間隔が脱硫器５０の長さとほぼ等しくされ、脱硫器５０の両側面を挟み込んで保持する。脱硫器取付装置４０は、底面部４２に形成した取付孔から取付ねじ４５をねじ込むことによって脱硫器５０を固定する。
【００４４】
脱硫器５０は、やや寸胴な缶体５１を有し、その内部に長さ方向に並んで複数個の仕切壁５２ａ乃至５２ｄが設けられることによって複数の脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅに区割りされており、各脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅにそれぞれに脱硫触媒１９が充填されている。脱硫器５０には、各仕切壁５２ａ乃至５２ｄにそれぞれガス孔５４ａ乃至５４ｄが設けられており、ジョイント管部５５から缶体５１の内部に供給されたＬＰＧが各ガス孔５４ａ乃至５４ｄを通過して供給管部５６から燃料電池装置４へと供給されるようにする。
【００４５】
脱硫器５０は、各仕切壁５２ａ乃至５２ｄに形成されたガス孔５４ａ乃至５４ｄが、ＬＰＧの進行方向に対して千鳥状に配列されている。したがって、脱硫器５０は、ＬＰＧが同図矢印で示すように各脱硫空間部５３ａ乃至５３ｅを千鳥状に流れることによって脱硫触媒１９に充分に触れて硫黄化合物が効率的に除去されるようにする。なお、脱硫器５０は、上述した構造によって小型が図られることで、脱硫器取付装置４０によって高圧燃料ボンベ２に直接取り付けられた状態においても、高圧燃料ボンベ２のボンベ本体１０の外周部から飛び出さないようにして取り付けられる。
【００４６】
図６及び図７に第３の実施の形態として示した脱硫器取付装置６０は、縦長の脱硫器７０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた構成に特徴がある。脱硫器取付装置６０も、基本的な構成を上述した脱硫器取付装置１と同様とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより詳細な説明を省略する。脱硫器取付装置６０も、第１固定部材２３と第２固定部材２４とからなる固定部６１と、第１固定部材２３から一体に突出形成されたアーム部６２と、このアーム部６２の先端部に形成された取付部６３とから構成される。
【００４７】
脱硫器取付装置６０は、固定部６１とアーム部６２と取付部６３とが一体の板状部材からなる。脱硫器取付装置６０は、第１固定部材２３と第２固定部材２４とによって高圧燃料ボンベ２にバルブ組付部１１に対して固定部６１を固定した状態において、取付部６３が高圧燃料ボンベ２の外周部からやや突出する長さに形成されている。脱硫器取付装置６０は、取付部６３がアーム部６２の先端に脱硫器７０の缶体７１の外径とほぼ等しい開口寸法を有して開口された略Ｕ字状の嵌合溝６４によって構成されている。脱硫器取付装置６０は、取付部６３に対して脱硫器７０の上方部位を嵌め込むことによって脱硫器７０を取り付ける。
【００４８】
脱硫器７０は、やや長軸の缶体７１を有しており、この缶体７１の内部に脱硫触媒１９が充填されている。脱硫器７０は、高圧燃料ボンベ２のＬＰＧ供給管１４と接続されるジョイント管部材３５と接続されたＬＰＧ導管７２が天井部位から引き込まれて底面部に近接した位置まで延在している。脱硫器７０には、ジョイント管部材３５と略同軸上に位置して接続管３６が設けられている。
【００４９】
脱硫器７０においては、ジョイント管部材３５缶体７１の内部に供給されたＬＰＧが、底面部から次第に天井部へと流れ、その間で脱硫触媒１９に充分に触れて硫黄化合物が効率的に除去されるようにする。脱硫器７０においては、脱硫されたＬＰＧが、接続管３６から燃料電池装置４へと供給されるようにする。
【００５０】
脱硫器取付装置６０は、脱硫器７０を高圧燃料ボンベ２に直接取り付けた状態において高圧燃料ボンベ２のボンベ本体１０の外周部から飛び出させて高さ方向に沿って取り付けている。脱硫器取付装置６０は、脱硫器７０を嵌合溝６４内に嵌合する簡易な作業によって取り付けることから、効率的な取付が行われる。したがって、脱硫器取付装置６０は、現場対応によって脱硫器７０の取付作業を行うことにより、在庫時や運搬時のぶつかりを解消することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】液化石油ガスを燃料とする燃料電池システムの要部構成図である。
【図２】脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの要部正面図である。
【図３】同高圧燃料ボンベの平面図である。
【図４】脱硫器取付装置の一部切欠き平面図である。
【図５】第２の実施の形態として示す脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの一部切欠き要部正面図である。
【図６】第３の実施の形態として示す脱硫器取付装置によって脱硫器を取り付けた高圧燃料ボンベの要部正面図である。
【図７】同高圧燃料ボンベの要部平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 脱硫器取付装置、２ 高圧燃料ボンベ、３ 脱硫器、４ 燃料電池装置、５ 改質部、９ 燃料電池部、１０ ボンベ本体、１１ バルブ組付部、１２ バルブ構造体、１４ ＬＰＧ供給管、１６ 缶体、１９ 脱硫触媒、２０ 固定部、２１ アーム部、２２ 取付部、２３ 第１固定部材、２４ 第２固定部材、３２ 第１ホルダ部材、３３ 第２ホルダ部材、３５ ジョイント管部材、３６ 接続管、４０ 脱硫器取付装置、５０ 脱硫器、６０ 脱硫器取付装置、７０ 脱硫器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置に供給する液化石油ガスを充填した高圧燃料ボンベに対して、上記液化石油ガスに混入した硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける脱硫器取付装置であり、
上記高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合される筒状の固定部と、この固定部に一端を片持ちされたアーム部と、このアーム部の他端に設けられて上記脱硫器を着脱自在に取り付ける取付部とを有し、
上記固定部に、内径を調整自在とする内径可変構造が設けられ、外径を異にする上記高圧燃料ボンベのバルブ組付部に応じて内径を調整されることで互換使用されることを特徴とする脱硫器取付装置。
【請求項１】
燃料電池装置に供給する液化石油ガスを充填した高圧燃料ボンベに対して、上記液化石油ガスに混入した硫黄成分や硫黄化合物を吸着除去する触媒を内蔵した脱硫器を直接取り付ける脱硫器取付装置であり、
上記高圧燃料ボンベのバルブ組付部の外周部に嵌合される筒状の固定部と、この固定部に一端を片持ちされたアーム部と、このアーム部の他端に設けられて上記脱硫器を着脱自在に取り付ける取付部とを有し、
上記固定部に、内径を調整自在とする内径可変構造が設けられ、外径を異にする上記高圧燃料ボンベのバルブ組付部に応じて内径を調整されることで互換使用されることを特徴とする脱硫器取付装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３２０４６（Ｐ２００６−３２０４６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０７０１２（Ｐ２００４−２０７０１２）
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（５０４１５０７１５）萩尾高圧容器株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（５０４１５０７１５）萩尾高圧容器株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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