CN101090860B - 蒸发装置以及液体吸收件 - Google Patents

Abstract

一种可以稳定蒸发燃料的蒸发装置(1)，包括：液体吸收件(2)，用于允许液体在毛细作用影响下从所述液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；以及加热器(11)，用于将所述液体吸收件的所述另一个端部的侧面加热以蒸发液体。

Description

蒸发装置以及液体吸收件

技术领域

本发明涉及一种蒸发液体的蒸发装置，以及所述蒸发装置中所用的液体吸收件。

背景技术

近年来已经看到了用于燃料电池的深入研究和发展，以实现高的能量使用效率。燃料电池使得燃料与环境空气中含有的氧发生电化学反应，并且直接从化学能取得电能。燃料电池已经成为一种有前途的能源。作为在燃料电池中使用的燃料，可以提及的是氢。然而，一个问题在于，由于氢在环境温度下是气体状态，因此很难处理和储存。当使用像醇类和汽油那样的液体燃料的时候，用于存储液体燃料的系统可以制得相对尺寸较小，但是燃料和水蒸汽必须被加热到能反应的高温，以产生用于发电的氢。

举个例子，在日本已公开专利说明书2004-18357中，为了由液体燃料和水产生氢，公开了一种技术，其中液体燃料和水在蒸发装置中被蒸发，并且从蒸发装置供应的液体燃料和水的气体混合物在重整器中被重整成氢。

然而，蒸发装置制得尺寸较小，其变得很难稳定地或者大量地蒸发燃料。

发明内容

本发明已经解决上面的问题，并且具有一个目的是在蒸发装置中稳定地蒸发燃料。

为了解决上面的问题，本发明的蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；以及一加热器，用于将液体吸收件的另一个端部侧加热以蒸发液体，其中所述液体吸收件包括紧密覆盖单元，其暴露液体吸收件的两个端部且紧密地覆盖液体吸收件的外周表面，其中所述蒸发装置还包括：壳体，用于容纳所述液体吸收件，在所述液体吸收件的所述一个端部留有一空腔，其中所述壳体具有导入所述空腔的一引入孔，所述空腔的横截面面积大于所述液体吸收件的所述一个端部的端面面积，并且所述引入孔的横截面面积小于所述空腔的横截面面积。

优选地，所述液体吸收件具有毛毡芯体、陶瓷多孔芯体以及纤维芯体之一。

优选地，所述紧密覆盖单元具有弹性。

优选地，所述紧密覆盖单元具有热收缩性。

优选地，所述液体吸收件由具有0.5W/m·K或更小导热率的材料制成。

本发明的另一种蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；以及一电加热线，用于将液体吸收件的另一个端部侧加热以蒸发液体。

本发明的另一种蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；一加热器，用于将液体吸收件的另一个端部侧加热以蒸发液体；以及位于所述液体吸收件的另一个端部的一气体渗透膜。

优选地，所述气体渗透膜包括聚四氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。

本发明的液体吸收件包括：一弹性紧密覆盖单元，其在一个端部和另一个端部将所述液体吸收件暴露，并且允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部。

优选地，所述紧密覆盖单元具有热收缩性。

优选地，所述液体吸收件由具有0.5W/m·K或更小导热率的材料制成。

本发明的另一种液体吸收件包括：一气体渗透膜，其允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部，以在气体状态下渗透通过。

优选地，所述气体渗透膜包括聚四氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。

根据本发明，所述加热器可以将从所述液体吸收件的一个端部移动到另一个端部的液体加热，并且稳定地蒸发所述液体。

此外，本发明的所述蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；一壳体，用于容纳所述液体吸收件；以及一压力控制部分，用于调节所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力之间的差保持恒定。

所述液体可以包括燃料、或者燃料和水。

所述压力控制部分可以调节所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力彼此相等。

优选地，所述蒸发装置进一步包括一供应部分，用于将液体供应给所述液体吸收件的一个端部侧；以及一测量部分，用于测量所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力。

所述测量部分可以测量施加给所述液体吸收件的一个端部侧的液体的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的气体的压力。

本发明的蒸发方法包括保持两个压力之差恒定的步骤，其中，所述两个压力是所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力，其允许液体在毛细作用下从所述液体吸收件的一个端部移动到另一个端部。

施加给所述液体吸收件的一个端部侧的液体的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的气体的压力可以被测量，并且施加给所述液体吸收件的一个端部侧的液体的压力可以调节，使得所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力之间的差保持恒定。

所述液体吸收件的一个端部侧的压力和所述液体吸收件的另一个端部侧的压力可以彼此相等。

根据本发明，液体的蒸发可以稳定地或者大量地实现。

本发明的所述蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；一壳体，用于容纳所述液体吸收件，在所述液体吸收件的一个端部留有一空腔。

优选地，所述空腔的横截面面积大于所述液体吸收件的一个端部的端面面积。

优选地，所述壳体具有导入所述空腔的一引入孔，并且所述引入孔的横截面面积小于所述空腔的横截面面积。

本发明的蒸发装置包括：一液体吸收件，用于允许液体在毛细作用下从液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；一壳体，用于容纳所述液体吸收件，在所述液体吸收件的一个端部留有一空腔，其中所述壳体具有导入所述空腔的一引入孔，所述空腔的横截面面积大于所述液体吸收件的一个端部的端面面积，并且所述引入孔的横截面面积小于所述空腔的横截面面积。

附图说明

图1是蒸发装置1的透视图；

图2是蒸发装置1的截面图；

图3是使用蒸发装置1的发电装置50的方块图；

图4是示意图，示出了蒸发装置1、微反应器52以及燃料电池53；

图5是使用蒸发装置1的发电装置50A的框图；

图6是使用蒸发装置1的发电装置50B的框图；

图7是示意图，示出了研究蒸发装置1的排放侧的压力和蒸发量之间关系的试验设备；

图8是图表，示出了由图7示出的试验设备实现的试验结果；

图9是示意图，示出了研究蒸发装置1的排放侧的压力和蒸发量之间关系的另一种试验设备；

图10是图表，示出了由图9示出的试验设备实现的试验结果。

具体实施方式

这里，本发明的优选实施例将参考附图进行描述。尽管多种优选技术限制添加到此后描述的实施例中，这些实施例决不意味着将本发明的范围限制在后面描述的实施例和附图中。

图1是示出了蒸发装置1的透视图，图2是蒸发装置1沿着其中线的截面图。

如图1和图2所示，蒸发装置1包括具有于其中吸收液体特性的一个液体吸收件2，部分覆盖液体吸收件2外周表面的一个内管3，覆盖内管3的外周表面的一个外管4，液体通过其流入液体吸收件2的一个进口管嘴5，吸收在液体吸收件2内的液体通过其以蒸发状态流出的一个出口管嘴6，一个大致管形的进口壳体7，一个大致管形的出口壳体8，将出口管嘴6和出口壳体8之间的间隙密封的一个O形圈9，具有水汽渗透性的一个气体渗透膜10，以及将液体吸收件2中吸收的液体加热到液体蒸发程度的一个加热线圈11。

液体吸收件2是杆形的，更具体的是柱形的芯体材料。液体吸收件2插入内管3内，外周表面保持紧靠内管3的内周表面。液体吸收件2比内管3长。液体吸收件2的一个端面与内管3的一个端部对齐或者突出到内管3的一个端部外，并且液体吸收件2的另一个端面突出到内管3的另一端部外。气体渗透膜10形成在液体吸收件2的所述另一个端面上。内管3的作用是当液体吸收件2被处理的时候保持液体吸收件2不破散，并且也保护液体吸收件2不变脏。

液体吸收件2被插入外管4内，内管3介于它们之间，并且外管4保持同内管3紧靠。液体吸收件2的一个端面设置在外管4的一个端部内侧，液体吸收件2的另一个端面突出到外管4的另一个端部外。

管形进口管嘴5的一部分压入外管4的一个端部内，使进口管嘴5和液体吸收件2之间留有间隙。结果，在进口管嘴5和液体吸收件2之间形成一个空腔12。进口管嘴5已经压入外管4的那部分的外径大致等于液体吸收件2插入其中的内管3的外径，并且也大致等于空腔12的直径(外管4的内径)。在液体吸收件2或者内管3之一或者两者都具有弹性的情况下，液体吸收件2能够容易地插入外管4内。空腔12直径稍微大于液体吸收件2，大的值等于内管3的壁厚，并且空腔12的平行于液体吸收件2的一个端面的横截面积大于液体吸收件2的一个端面。在液体吸收件2吸收液体的情况下，液体吸收件2的侧面在直径方向上膨胀，藉此内管3和外管4之间的间隙消除，并且防止了内管3相对于外管4的位移。因此，由于液体吸收件2的位移使得空腔12将不会消除。

进口管嘴5具有沿着其中线的一个引入孔15，并且引入孔15从进口管嘴5的前端穿透到另一侧。引入孔15的直径小于空腔12的直径，而且也小于液体吸收件2的直径。空腔12的平行于液体吸收件2的一个端面的横截面面积大于引入孔15的横截面面积。

液体吸收件2的具有气体渗透膜10的端部被压入管形出口管嘴6内。内管3的一个端部也插入出口管嘴6内，并且介于出口管嘴6和液体吸收件2之间。此外，出口管嘴6的引入部分插入外管4的另一个端部内，藉此外管4通过液体吸收件2连接出口管嘴6和进口管嘴5。

出口管嘴6具有沿着其中线的一个排放孔16，并且排放孔16从出口管嘴6的前端延伸到液体吸收件2插入其中的空腔。

在出口管嘴6的液体吸收件2压入其内的部分上，加热线圈11缠绕在上面。出口管嘴6的液体吸收件2压入其内的部分形成突缘。

圆柱形进口壳体7在其中空部分容纳外管4、内管3以及进口管嘴5。外管4的一部分介于进口壳体7和进口管嘴5之间。外管4的一部分和内管3的一部分介于进口壳体7和液体吸收件2之间。导向中空部分的一个小孔形成于进口壳体7的一个端面上，进口管嘴5的前端通过这个小孔突出到进口壳体7的一个端面外。

圆柱形出口壳体8在其中空部分容纳外管4、内管3、液体吸收件2、加热线圈11以及进口壳体7。导向中空部分的一个小孔形成于出口壳体8的一个端面上，出口管嘴6的前端通过这个小孔突出到出口壳体8的一个端面外。出口管嘴6的突出到外面的部分插入O形圈9内，O形圈用于密封出口壳体8的一个端面。

出口壳体8在其外周面具有一个固定单元18。固定单元18形成有螺纹孔19用于螺旋关闭。

接下来将描述液体吸收件2、内管3、外管4、进口管嘴5、出口管嘴6、进口壳体7、出口壳体8、O形圈9、气体渗透膜10以及加热线圈11的材料和材料特性。

液体吸收件2具有形成于内部且能够吸收液体的微孔。液体吸收件2具有抗热性，至少达到进入其内的液体的沸点。毛毡芯体、陶瓷多孔芯体、纤维芯体以及类似物可以作为液体吸收件2使用的材料。作为毛毡芯体的材料，可以应用化学纤维毛毡、抗热纤维毛毡、针刺毛毡、树脂定型毛毡、成型毛毡、羊毛毡以及类似物。纤维芯体的例子包括无机纤维(例如玻璃纤维和石棉)或者有机纤维(例如形成为纤维的有机树脂)。作为陶瓷多孔芯体，可以使用烧结到多孔材料内的无机粉末(例如铝化合物和硅化合物)以及通过结合材料凝结的无机粉末。液体吸收件2优选地具有对水和乙醇那样的燃料液体的亲合性。

加热线圈11包括一个电加热材料，并且使用电来产生热。举个例子，受到氧化涂层处理的镍钴线可以被用作加热线圈11。

液体吸收件2在排放侧上的另一个端面通过加热线圈11被加热，但是优选地是液体吸收件2的整体不升温，而是仅仅液体吸收件2的一部分变得局部升温。因此，优选地是这种结构不容易释放热量。更具体的，优选地是液体吸收件2的材料(疏松材料)具有0.5W/m·K或者更小热导率。

优选地是内管3具有橡胶弹性，并且可以具有热收缩性。而且，优选地是在不插入液体吸收件2内的自然状态下，内管3的内径小于液体吸收件2的直径，并且通过液体吸收件2的插入使得内管3的内径增加。内管3的例子是辐射交链柔性聚烯烃树脂管(住友电气制造的住友套管A)，聚烯烃管(泛达集团制造的HSTT)，或者氟树脂管(Hagitec制造的TFE-2X、TFE-2XSPSW19、TFE-2XSPSW13)。

外管4具有橡胶弹性。这里，保持在内管3中的液体吸收件2插入外管4内。然而，液体吸收件2也可以直接插入外管4内而不使用内管3。在这种情况下，优选地是外管4具有热收缩性。

进口管嘴5可以由树脂、金属或者陶瓷制成。

优选地是出口管嘴6由具有100W/m·K或更高导热率的金属制成，以将热量容易地从加热线圈11传导给液体吸收件2。作为出口管嘴6的材料，例如可以是铜(纯铜的情况下导热率是380W/m·K)，铜合金(黄铜情况下导热率是146W/m·K)，以及铝合金(铝的情况下导热率是230W/m·K)。出口管嘴6的表面可以施加镀镍处理。

优选地是进口壳体7以及出口壳体8具有低的导热率和抗热性，以防止加热线圈11产生的热量释放到外部。因此，导热率优选地是0.5W/m·K或更小。进口壳体7和出口壳体8的材料的例子是PPS(聚苯硫醚)，PEEK(聚醚醚酮)，PES(聚醚砜)，PBI(聚苯并咪唑)以及类似物。PPS、PEEK、PES和PBI的抗热温度(在1.82Mpa负载下的挠曲温度)和导热率在下表1中给出。

表1

气体渗透膜10表面上具有疏水性，并且内部具有微孔，藉此膜10给出了不允许液体渗透过膜10但是允许气体穿透过膜10的特性。作为所使用的气体渗透膜10的例子，可以提到的是PTFE(聚四氟乙烯)和PVDF(聚偏氟乙烯)。在气体渗透膜10由PTFE制成的情况下，通过实验很清楚PTFE膜允许气体(蒸汽)穿透，而膜的厚度是200μm并且平均孔径是5μm。同时，厚度为135μm平均孔径为1.2μm的PTFE薄膜不允许气体穿透。此外，厚度为172μm平均孔径为3μm的PTFE薄膜也不允许气体穿透。因此，优选地是气体渗透膜10的平均孔径是5μm或者更大。

接着将描述蒸发装置1的操作。

当给加热线圈11通电的时候，加热线圈11产生热量。在这种状态下液体被进给到引入孔15内的时候，液体汇集在空腔12内，并且通过其一个端面被液体吸收件2吸收。通过一个端面被吸收的液体通过毛细作用向着另一个端面吸收，并且被加热线圈11的热量蒸发。在液体吸收件2的排放侧的端部蒸发的气体穿透气体渗透膜10，并且通过排放孔16排到外面。在待供应的液体的压力等于排放的气体的压力的情况下，每单元时间蒸发的液体量增加，甚至在液体的压力或者气体的压力改变的时候，每单元时间蒸发的液体量几乎保持恒定。因此，优选地是测量排放的气体的压力以及供应的液体的压力，并且根据测量值通过流速控制单元来调整排放气体的压力以及供应的液体的压力，使得排放的气体的压力保持同供应的液体的压力相等。

在通过引入孔15供应的液体中可能容有气泡。然而，由于空腔12在引入孔15和液体吸收件2的一个端面之间形成的横截面积大于液体吸收件2的一个端面的面积，气泡在空腔12内侧扩散。因此，液体吸收件2的一个端面不完全被气泡覆盖，并且没有防止液体吸收件2吸收液体。

由于空腔12中积聚的气泡不是像液体那样快地被液体吸收件2吸收，气泡在空腔12中爆裂，或者逐渐被吸收到液体吸收件2内且从设在相反侧的排放孔16排出。空腔12用作临时存储气泡的缓冲区。由于引入孔15的横截面积小于空腔12的横截面积，气泡存储在空腔12中的速率低于气泡通过其一个端面吸收进液体吸收件2内的速率。因此，液体吸收件2的一个端面不完全被气泡覆盖，并且因此即使在气泡由一个端面吸收的情况下，也不防止液体吸收件2吸收液体。因此，防止液体吸收件2停止蒸发燃料。

由于液体在具有微孔的液体吸收件2内侧被蒸发，可以抑制液体的突然沸腾。尤其是，由于液体吸收件2的排放侧的另一个端部被加热线圈11加热，并且液体吸收件2具有低的导热率，所以液体既不是在液体吸收件2的中部也不是在引入侧的一个端部被蒸发，而是在液体吸收件2的排放侧的另一个端部被蒸发。在气体由液体吸收件2的中部或者引入侧的一个端部产生的情况下，由于液体吸收件2的毛细作用而使得所产生的气体的压力减少了液体吸收率。然而，这种缺陷可以避免。

此外，加热线圈11并不直接接触液体吸收件2，并且出口管嘴6位于加热线圈11和液体吸收件2之间。因此，液体吸收件2不是局部加热，并且防止了液体吸收件2由于加热而局部毁坏。

由于液体吸收件2插入内管3内，内管3保持同液体吸收件2紧密接触，液体吸收件2内部产生的气体不从液体吸收件2的外周表面进出。因此，防止了气体通过液体吸收件2的外周表面和内管3之间的间隙向着液体吸收件2的一个端面进出。

而且，由于液体吸收件2插入内管3内，液体只在后侧上的其一个端面处直接同液体吸收件2接触，并且液体吸收件2的液体吸收率在后侧上的一个端面处增加。此外，防止了在液体吸收件2的排放侧(排放孔16)的另一个端面产生的气体返回到引入侧(引入孔15)。由于内管3允许液体吸收件2的两个端部暴露，并且紧密接触地覆盖液体吸收件2的外周表面，在液体吸收件2的外周表面和内管3之间不会留下能够发生毛细作用的间隙。因此，防止了液体吸收件2内的气体向着液体吸收件2的外周表面移动以沿着间隙返回到引入侧，并且也防止了其保持在间隙中。因此，借助在毛细作用影响下移动的液体，液体吸收件2内的气体从引入侧被推促到排放侧外。特别的，由于内管3具有热收缩性，内管3到液体吸收件2的附着通过加热线圈11的加热而增强，藉此上面的布置的优势变得很突出。

此外，由于外管4介于进口壳体7和液体吸收件2之间，进口壳体7的气密性和水密性由外管4保证。进口管嘴5和出口管嘴6分别被压入外管4的两个端部内。因此，由引入孔15供应的液体可以被蒸发，并且气体可以通过排放孔16排出，即使没有进口壳体7和出口壳体8也如此。然而，由于进口壳体7和出口壳体8的存在，气密性和水密性进一步得到增强并且热损失也减少。尤其是，由于进口壳体7和出口壳体8由具有低导热率且抗热的材料制成，热损失可以被抑制。

而且，由于气体渗透膜10形成于液体吸收件2的排放侧处的另一个端面，液体不会从气体渗透膜10向着排放孔16渗出，并且尤其防止了由于突然沸腾使得液体散布。

蒸发装置1的应用的例子将参考图3和图4描述。

图3是一框图，示出了使用蒸发装置1的发电装置50。图4是示意图，示出了蒸发装置1、微反应器52和燃料电池53。

除了蒸发装置1以外，发电装置50包括一个燃料储器51、微反应器52、燃料电池53以及流体设备60。

微反应器52具有一个重整器54、一个一氧化碳去除器55以及内置的一个燃烧器56。当蒸发装置1装载到微反应器52上的时候，出口管嘴6到达重整器54。

在燃料储器51中，水和液体燃料(例如像甲醇、乙醇或者汽油那样的醇类)分离地存储。燃料储器51具有一个空气过滤器81。在后面的描述中，假定甲醇被用作燃料。

液体装置60包括泵61、64、68，开关阀62、65，控制阀69、71，以及流量传感器63、66、70、72、73。而且，液体装置60具有与燃料储器51的水排放口相连的一个引入管74以及与燃料储器51的燃料排放口相连的一个引入管75。

泵61从燃料储器51吸收水，并且将水送到蒸发装置1。开关阀62控制水流的停止和/或启动，流量传感器63检测水的流速。泵64从燃料储器51吸收液体燃料并且将液体燃料送到蒸发装置1。开关阀65控制液体燃料流的停止和/或启动，流量传感器66检测液体燃料的流速。蒸发装置1被提供混合状态的水和液体燃料。

泵68用于通过空气过滤器从外部吸收空气，并且将空气提供给燃烧器56、一氧化碳去除器55以及燃料电池53的气极58。提供给燃烧器56的空气的流速被流量传感器70检测并且被控制阀69控制。提供给一氧化碳去除器55的空气的流速被流量传感器72检测并且被控制阀71控制。提供给燃料电池53的空气的流速被流量传感器73检测。

开关阀67用于控制来自燃烧器56的放射流的停止和/或启动。

燃料液体和水的液体混合物被供应到蒸发装置1，并且在蒸发装置1的液体吸收件2中被蒸发。蒸发的液体燃料和水的气体混合物被进一步提供给重整器54。高导热性的出口管嘴6被加热线圈11加热，并且出口管嘴6也到达重整器54。因此，防止了蒸发的液体和水的气体混合物在被送到重整器54之前返回到液体状态。这里，由于进口管嘴5达到重整器54，并且热量从重整器54传导到进口管嘴5以加热液体吸收件2的排放侧的另一个端部，所以加热线圈11可以省略。

在重整器54中，从蒸发装置1提供的燃料和水的气体混合物在催化剂存在的情况下被重整成氢，如下面的化学等式(1)和(2)所示。在重整器54产生的产品的气体混合物被提供给一氧化碳去除器55，并且空气也从泵68被提供给一氧化碳去除器55。在一氧化碳去除器55中，气体混合物中含有的一氧化碳在催化剂存在的情况下被选择性地氧化，如化学等式(3)所示。微反应器52具有电加热材料制成的薄膜加热器82。重整器54和一氧化碳去除器55被薄膜加热器82加热。

CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂   (1)

2CH₃OH+H₂O→5H₂+CO+CO₂  (2)

2CO+O₂→2CO₂(3)

燃料电池53具有保持催化剂颗粒的燃料极57、保持催化剂颗粒的空气极58、以及介于燃料极57和空气极58之间的固体高分子电解质膜59。燃料极57被提供来自一氧化碳去除器55的气体混合物。空气极58被提供来自泵68的空气。在燃料极57，气体混合物中含有的氢通过催化剂颗粒的催化作用而被分离成氢离子和电子，如化学等式(4)所示。氢离子通过固体高分子电解质膜59被引导到氧极58，并且电子从燃料极57脱离。在氧极58，电子、氧离子以及氢离子作用以产生水，如化学等式(5)所示。因此，燃料电池53产生了电能。这里，水可以从泵61提供给燃料极57和氧极58。

H₂→2H⁺+2e^-  (4)

2H⁺+1/2O₂+2e^-→H₂O   (5)

容纳有没有在燃料极57反应的氢的废气被供应到燃烧器56。在燃烧器56中，在从泵68供应的空气中含有的氧和未反应的氢由于催化剂的存在而反应，以产生燃烧热量。燃烧热量被用于帮助在重整器54和一氧化碳去除器55中反应。燃烧器56的排放气体通过开关阀67排放到外部。

图5是一框图，示出了发电装置50A。在图5中，发电装置50A的与图3中所示的发电装置50的元件相同的元件以相同的参考标号表示。

在发电装置50A中，压力传感器91与蒸发装置1的进口管嘴5相连，以测量供应到蒸发装置1的进口管嘴的液体混合物的压力，并且压力传感器92位于燃烧器56和开关阀67之间，以测量来自燃烧器56的排放气体的压力。蒸发装置1的出口管嘴6以及压力传感器92通过燃烧器56、燃料电池53的燃料极57、一氧化碳去除器55以及重整器54相连。因此，压力传感器92用于充分测量从蒸发装置1的出口管嘴6排放的气体混合物的压力。

压力传感器91和压力传感器92每个都使用电压元件或者静电容将内置隔膜的位移转化成电信号，以检测压力。

能量产生装置50A具有控制电路，用于控制泵61和64。被控制电路控制，泵61和64调节水和液体燃料的液体流速，借此调节供应给蒸发装置1的液体混合物的压力。这里，控制电路也用作用于蒸发装置1的控制电路。泵61和64用作蒸发装置1的供应部分，并且压力传感器92用作蒸发装置1的测量部分。

由压力传感器91和压力传感器92检测的压力信号反馈给控制电路。根据反馈回来的压力信号，控制电路通过泵61和64调节液体混合物的压力，使得提供给蒸发装置1的液体混合物的压力变得与从蒸发装置1提供给重整器54的气体混合物的压力相等。具体的，在压力传感器91检测的压力远大于或者超过压力传感器92检测的压力的情况下，控制电路控制泵61和64以减少液体流速。同时，在压力传感器91检测的压力变得小于压力传感器92检测的压力的情况下，控制电路控制泵61和64以增加液体流速。

图6是框图，示出了发电装置50B。在图6中，发电装置50B的与图5中所示的发电装置50A的元件相同的元件以相同的参考标号表示。

发电装置50B具有控制阀62B和65B，以替代开关阀62和65。

泵61和64不安装在发电装置50B上。实际上，借助泵68，空气通过回压管76被传送到燃料储器51的水箱和燃料箱。通过控制被传送的空气的量，水通过控制阀62B从燃料储器51被供应给蒸发装置1，液体燃料通过控制阀65B从燃料储器51被供应给蒸发装置1，并且在压力传感器91处测量的压力被控制。控制阀62B用于调节提供给蒸发装置1的水的总液体量，控制阀65B用于调节提供给蒸发装置1的液体燃料的总液体量。

发电装置50B的控制电路在从压力传感器91和压力传感器92反馈的信号的基础上控制控制阀62B和65B。控制电路控制控制阀62B和65B，使得提供给蒸发装置1的液体混合物的压力变得与提供给转换器54的气体混合物的压力相等，或者两个压力都保持恒定。这里，压力传感器92可以安装在蒸发装置1和重整器54之间、在重整器54和一氧化碳去除器55之间、或者在一氧化碳去除器55和燃烧器56之间。

在没有实现控制以避免这种压力差的情况下，当压力传感器91测量的压力或者压力传感器92测量的压力的至少一个改变的时候，液体吸收件2中的液体的挤出力由于这种压力变化所造成压力差而改变。因此，液体吸收件2处的蒸发量不稳定。此外，在液体吸收件2中的毛细作用影响下排出液体的力的相反方向上，负荷功率在燃料储器51中起作用，并且抑制毛细作用影响下的排出液体的力。因此，液体吸收件2处的蒸发量不稳定。

在本实施例中，即使在压力传感器91测量的压力或者压力传感器92测量的压力的任一个增加或者减少的情况下，或者负荷功率在燃料储器51中作用的时候，液体吸收件2的引入侧和排放侧的压力保持恒定，以将这种事件消除。因此蒸发量通过毛细作用下的液体排出力来保持恒定。这里，液体吸收件2的引入侧和排放侧的压力不总是必须恒定，但是只要这些压力保持恒定，蒸发量就能够保持恒定。

排放侧的压力和蒸发装置1中的蒸发量之间的关系由试验确定。图7是示意图，示出了试验设备，该设备使得为了对比目的而发生压力差。如图7所示，燃料箱101通过管与质量流量计102相连，并且质量流量计102与蒸发装置1的进口管嘴5相连，并且蒸发装置1的出口管嘴6与烧瓶103相连。同时，一个注射器105通过阀104与烧瓶103相连，并且一个压力计106与烧瓶103相连。60％重量百分比的甲醇溶液被倾注到燃料箱101内，并且在毛细作用影响下被蒸发装置1的液体吸收件2吸收。燃料箱101放置在开放空气中且保持在大气压下，使得蒸发装置1的引入侧的压力和排放侧的压力之差随着蒸发过程而变化。

在这个试验设备中，蒸发装置1的排放侧的压力通过注射器105调节，压力通过压力计106测量，并且甲醇溶液的流速通过质量流量计102测量。测量结果在图8中示出。如图8清楚所示，随着蒸发装置1的排放侧的压力的增加，也就是说根据蒸发过程随着蒸发装置1的排放侧的压力超过引入侧的压力，甲醇溶液的流速减小，藉此每单元时间甲醇溶液的蒸发量减少。

同时，在图9所示试验设备中，燃料箱101保持气密。因为燃料箱101通过管与烧瓶103相连，蒸发装置1的排放侧的压力保持与引入侧的压力相等。在这个试验设备中，蒸发装置1的排放侧的压力通过注射器105调节，压力通过压力计106测量，并且甲醇溶液的流速通过质量流量计102测量。测量结果在图10中示出。如图10清楚所示，即使在蒸发装置1的排放侧的压力改变的情况下，蒸发装置1的排放侧的压力保持同引入侧的压力相等，藉此甲醇溶液的流速不改变，每单元时间甲醇溶液的蒸发量以较高水平保持恒定。

在上面的两个试验中，加热线圈11产生相同的热量。

本申请以2005年3月29日提出的在先日本专利申请2005-093931、2005年3月29日提出的在先日本申请2005-093937、以及2005年3月29日提出的在先日本申请2005-093938为基础并要求其优先权，并且这些申请的全部内容在此结合以供参考。

实用性

如上面所述，根据本发明的蒸发装置和液体吸收件可以用于燃料电池，具有稳定蒸发液体能力的优点。

Claims (7)

1.一种蒸发装置，包括：

液体吸收件，用于允许液体在毛细作用影响下从所述液体吸收件的一个端部移动到另一个端部；以及

加热器，用于将所述液体吸收件的所述另一个端部侧加热以蒸发液体，

其中所述液体吸收件包括紧密覆盖单元，其暴露液体吸收件的两个端部且紧密地覆盖液体吸收件的外周表面，

其中所述蒸发装置还包括：

壳体，用于容纳所述液体吸收件，在所述液体吸收件的所述一个端部留有一空腔，其中

所述壳体具有导入所述空腔的一引入孔，所述空腔的横截面面积大于所述液体吸收件的所述一个端部的端面面积，并且所述引入孔的横截面面积小于所述空腔的横截面面积。

2.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于，所述液体吸收件具有毛毡芯体、陶瓷多孔芯体以及纤维芯体中的至少一个。

3.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于，所述紧密覆盖单元具有弹性。

4.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于，所述紧密覆盖单元具有热收缩性。

5.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于，所述液体吸收件包括具有0.5W/m·K或更小导热率的材料。

6.如权利要求1所述的蒸发装置，还包括：

气体渗透膜，其设于所述液体吸收件的所述另一个端部。

7.如权利要求6所述的蒸发装置，其特征在于，所述气体渗透膜包括聚四氟乙烯或者聚偏二氟乙烯。

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