JP2006272120A - Vaporization apparatus and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vaporization apparatus and method capable of stably or quantitatively vaporizing a liquid. <P>SOLUTION: In the vaporization apparatus, a liquid sucking portion 2 is fitted into a heat-shrinkable inner tube 3 with which a peripheral surface of the liquid sucking portion 2 is closely contacted; the liquid sucking portion 2 and the inner tube 3 are inserted into an outer tube 4; a part of a tubular inlet nipple 5 is fitted into one end of the outer tube 4, and a part of an outlet nipple 6 is inserted into other end of the outer tube 4; a heating coil 11 is wound on a part of the outlet nipple 6; the outer tube 4, the inner tube 3, the liquid sucking portion 2 and the heating coil 11 are inserted into an inlet case 7 and an outlet case 8. In the vaporization method, a liquid sucked to the liquid sucking portion 2 is vaporized in the liquid sucking portion 2 and discharged from the other end surface of the liquid sucking portion 2, wherein a pressure of a liquid fed to one end surface of the liquid sucking portion 2 is made to equal a pressure of a gas discharged from the other end surface of the liquid sucking portion 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体を気化させる気化装置及び気化方法に関する。   The present invention relates to a vaporizer and a vaporization method for vaporizing a liquid.

近年では、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んにおこなわれている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出すものであり、将来性に富む有望な電源であると位置付けられている。燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。そこで、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いれば液体燃料を貯蔵するためのシステムが比較的小型になるが、燃料と水蒸気を高温に加熱して反応させることによって発電に必要な水素を生成する必要がある。   In recent years, research and development have been actively conducted on fuel cells that can achieve high energy use efficiency. A fuel cell is one that takes out electric energy directly from chemical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere, and is regarded as a promising power source with a great potential. The fuel used in the fuel cell includes hydrogen, but there is a problem in handling and storage due to being a gas at room temperature. Therefore, if liquid fuels such as alcohols and gasoline are used, the system for storing the liquid fuel becomes relatively small, but it is necessary to generate hydrogen necessary for power generation by heating and reacting the fuel and water vapor to a high temperature. There is.

液体燃料と水から水素を生成するためには、蒸発器により液体燃料と水を気化させた後、蒸発器から供給された燃料と水の混合気を改質器により水素に改質する(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−18357号公報
In order to generate hydrogen from liquid fuel and water, after vaporizing liquid fuel and water by an evaporator, a mixture of fuel and water supplied from the evaporator is reformed to hydrogen by a reformer (for example, , See Patent Document 1).
JP 2004-18357 A

気化器は、小型にすればするほど安定して或いは定量的に燃料を気化することが困難であった。   As the carburetor becomes smaller, it is difficult to vaporize the fuel stably or quantitatively.

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、安定して或いは定量的に燃料を気化することができる気化装置及び気化方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a vaporizer and a vaporization method that can vaporize fuel stably or quantitatively.

以上の課題を解決するために、本発明の気化装置は、毛細管現象により一端部から他端部に液体を移動させる吸液部と、前記吸液部を収納するケースと、前記吸液部の一端部側の圧力と他端部側の圧力との差を一定にする圧力制御手段と、を備えることを特徴とする。
前記液体は燃料、或いは燃料及び水を含んでいてもよい。
In order to solve the above problems, a vaporizer according to the present invention includes a liquid absorption part that moves liquid from one end part to the other end part by capillary action, a case that stores the liquid absorption part, and a liquid absorption part. Pressure control means for making the difference between the pressure on one end side and the pressure on the other end side constant.
The liquid may contain fuel or fuel and water.

前記圧力制御手段は、前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力を等しくさせてもよい。   The pressure control means may equalize the pressure on the one end side of the liquid absorption part and the pressure on the other end side of the liquid absorption part.

前記吸液部の一端部側に液体を供給する供給手段と、前記吸液部の一端部側の圧力及び前記吸液部の他端部側の圧力を測定する測定手段と、を備えることが好ましい。   A supply means for supplying a liquid to one end of the liquid absorption section; and a measurement means for measuring a pressure on one end of the liquid absorption section and a pressure on the other end of the liquid absorption section. preferable.

前記測定手段は、前記吸液部の一端部側の液体にかかる圧力、及び前記吸液部の他端部側の気体の圧力を測定するようにしてもよい。   The measuring unit may measure a pressure applied to the liquid on one end side of the liquid absorption part and a gas pressure on the other end side of the liquid absorption part.

本発明の気化方法は、毛細管現象により一端部から他端部に液体を移動させる吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力との差を一定にすることを特徴とする。   The vaporization method of the present invention makes constant the difference between the pressure on one end of the liquid absorbing part that moves the liquid from one end to the other end by capillary action and the pressure on the other end of the liquid absorbing part. It is characterized by.

前記吸液部の一端部側に供給される液体にかかる圧力、及び前記吸液部の他端部側の気体の圧力を測定し、前記吸液部の一端部側の液体にかかる圧力を制御して、前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力との差を一定にするようにしてもよい。   Measure the pressure applied to the liquid supplied to one end side of the liquid absorption part and the pressure of the gas on the other end side of the liquid absorption part, and control the pressure applied to the liquid on the one end side of the liquid absorption part And you may make it make the difference of the pressure of the one end part side of the said liquid absorption part, and the pressure of the other end part side of the said liquid absorption part constant.

前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力を等しくさせるようにしてもよい。   You may make it make the pressure of the one end part side of the said liquid absorption part equal to the pressure of the other end part side of the said liquid absorption part.

本発明によれば、安定して或いは定量的に液体を気化することができる。   According to the present invention, a liquid can be vaporized stably or quantitatively.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は、気化装置1の斜視図であり、図2は、気化装置1の中心線に沿った面の縦断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of the vaporizer 1, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a surface along the center line of the vaporizer 1.

図1及び図2に示すように、この気化装置1は、液体を内部に吸い込む性質を有する吸液部2と、吸液部2の側面の一部を覆う内チューブ3と、内チューブ3の側面を覆う外チューブ4と、吸液部2に向けて液体が入ってくるインレットニップル5と、吸液部2に取り込まれた液体が気化した状態で出て行くアウトレットニップル6と、略管状のインレットケース7と、略管状のアウトレットケース8と、アウトレットニップル6とアウトレットケース8との間の隙間を封止するオーリング9と、透湿性の気体透過膜10及び吸液部2が吸い込んだ液体を気化する程度に加熱するための発熱コイル11とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the vaporizer 1 includes a liquid absorbing part 2 having a property of sucking a liquid therein, an inner tube 3 that covers a part of the side surface of the liquid absorbing part 2, and an inner tube 3. The outer tube 4 covering the side surface, the inlet nipple 5 into which the liquid enters the liquid absorption part 2, the outlet nipple 6 from which the liquid taken into the liquid absorption part 2 is vaporized, and a substantially tubular shape The inlet case 7, the substantially tubular outlet case 8, the O-ring 9 that seals the gap between the outlet nipple 6 and the outlet case 8, the moisture-permeable gas permeable membrane 10 and the liquid sucked by the liquid absorbing portion 2 And a heating coil 11 for heating to the extent of vaporizing.

吸液部2は棒状の具体的には円柱状の芯材である。この吸液部2が内チューブ3に挿入されて、吸液部2の外周面が内チューブ3に密接している。吸液部2の長さは内チューブ3の長さよりも長く、吸液部2の一方の端面が内チューブ3の一端に揃っているか又はその一端よりも外側にあり、吸液部2の他方の端面は内チューブ3の他端よりも内チューブ3の外側にある。吸液部2の他方の端面には、気体透過膜10が成膜されている。チューブ3は、吸液部2を取り扱う際に吸液部2がバラバラにならないように保持し、また吸液部2が汚れないように保護するためのものである。   The liquid absorption part 2 is a rod-shaped, specifically, a cylindrical core material. The liquid absorbing part 2 is inserted into the inner tube 3, and the outer peripheral surface of the liquid absorbing part 2 is in close contact with the inner tube 3. The length of the liquid absorption part 2 is longer than the length of the inner tube 3, and one end surface of the liquid absorption part 2 is aligned with one end of the inner tube 3 or outside the one end. This end face is located outside the inner tube 3 than the other end of the inner tube 3. A gas permeable film 10 is formed on the other end face of the liquid absorbing part 2. The tube 3 is for holding the liquid absorbing part 2 so that it does not fall apart when handling the liquid absorbing part 2, and for protecting the liquid absorbing part 2 from being contaminated.

吸液部2は内チューブ3を介在した状態で外チューブ4に挿入され、外チューブ4が内チューブ3に密接している。吸液部2の一方の端面は外チューブ4の一端よりも外チューブ4の内側にあり、吸液部2の他方の端面は外チューブ4の他端よりも外チューブ4の外側にある。   The liquid absorption part 2 is inserted into the outer tube 4 with the inner tube 3 interposed, and the outer tube 4 is in close contact with the inner tube 3. One end face of the liquid absorbing part 2 is located inside the outer tube 4 rather than one end of the outer tube 4, and the other end face of the liquid absorbing part 2 is located outside the outer tube 4 rather than the other end of the outer tube 4.

外チューブ4の一端部には、管状のインレットニップル5の一部が嵌め込まれているが、インレットニップル5が吸液部2から離れており、インレットニップル5と吸液部2との間に内部空間12が形成されている。インレットニップル5のうち外チューブ4に嵌められた部分の外径は、吸液部2と内チューブ3を合わせた外径にほぼ等しく、内部空間12の径(外チューブ4の内径)にもほぼ等しい。吸液部2及び内チューブ3のうちの一方又は両方は弾性を有していると、外チューブ4内に挿入されやすい。また、内部空間12の径が内チューブ3のぶんだけ吸液部2の径よりもやや大きく、吸液部2の一端面に平行な内部空間12の断面の面積が吸液部2の一端面よりも小さい。吸液部2は、液体を吸い込むと側面が外側に膨潤し、内チューブ3と外チューブ4との間の隙間をなくすことができるため、位置ずれを防止し内部空間12が吸液部2の位置ずれによって消失することがない。   A part of the tubular inlet nipple 5 is fitted to one end of the outer tube 4, but the inlet nipple 5 is separated from the liquid absorbing part 2, and the inner part is interposed between the inlet nipple 5 and the liquid absorbing part 2. A space 12 is formed. The outer diameter of the portion of the inlet nipple 5 fitted to the outer tube 4 is substantially equal to the outer diameter of the liquid absorbing part 2 and the inner tube 3, and is substantially equal to the diameter of the inner space 12 (the inner diameter of the outer tube 4). equal. If one or both of the liquid absorbing part 2 and the inner tube 3 have elasticity, it is easily inserted into the outer tube 4. Further, the diameter of the internal space 12 is slightly larger than the diameter of the liquid absorbing part 2 by the amount of the inner tube 3, and the area of the cross section of the internal space 12 parallel to one end face of the liquid absorbing part 2 is the one end face of the liquid absorbing part 2. Smaller than. When the liquid absorbing part 2 sucks in the liquid, the side surface swells to the outside and the gap between the inner tube 3 and the outer tube 4 can be eliminated. It will not disappear due to misalignment.

インレットニップル5にはその中心線に沿うように導入孔15が形成され、その導入孔15がインレットニップル5の先端からその反対面にかけて貫通している。導入孔15の径が内部空間12の径よりも小さく且つ吸液部2の径よりも小さく、吸液部2の一端面に平行な内部空間12の断面の面積が導入孔15の断面積よりも小さい。   An inlet hole 15 is formed along the center line of the inlet nipple 5, and the inlet hole 15 penetrates from the tip of the inlet nipple 5 to the opposite surface. The diameter of the introduction hole 15 is smaller than the diameter of the internal space 12 and smaller than the diameter of the liquid absorption part 2, and the area of the cross section of the internal space 12 parallel to one end surface of the liquid absorption part 2 is larger than the cross sectional area of the introduction hole 15. Is also small.

気体透過膜10が成膜された側の吸液部2の端部が、管状のアウトレットニップル6に嵌め込まれている。内チューブ3の一部もアウトレットニップル6に挿入され、その部分がアウトレットニップル6と吸液部2との間に挟まれている。また、アウトレットニップル6の導入側の一部が外チューブ4の他端部に挿入されている。そのため、外チューブ4は吸液部2を介してアウトレットニップル6とインレットニップル5を連結している。   An end portion of the liquid absorbing portion 2 on the side where the gas permeable membrane 10 is formed is fitted into a tubular outlet nipple 6. A part of the inner tube 3 is also inserted into the outlet nipple 6, and that part is sandwiched between the outlet nipple 6 and the liquid absorbing part 2. A part of the inlet nipple 6 on the introduction side is inserted into the other end of the outer tube 4. Therefore, the outer tube 4 connects the outlet nipple 6 and the inlet nipple 5 via the liquid absorption part 2.

アウトレットニップル6にはその中心線に沿うように排出孔16が形成され、その排出孔16がアウトレットニップル6の先端から吸液部2が挿入された中空にまで通じている。   A discharge hole 16 is formed along the center line of the outlet nipple 6, and the discharge hole 16 extends from the tip of the outlet nipple 6 to the hollow where the liquid absorbing portion 2 is inserted.

アウトレットニップル6の吸液部2が嵌め込まれた部分には、発熱コイル11が巻かれている。また、アウトレットニップル6の吸液部2が嵌め込まれた部分は、フランジ状に形成されている。   A heating coil 11 is wound around the portion of the outlet nipple 6 where the liquid absorbing portion 2 is fitted. Moreover, the part in which the liquid absorption part 2 of the outlet nipple 6 is fitted is formed in a flange shape.

外チューブ4、内チューブ3、吸液部2及びインレットニップル5が円筒状のインレットケース7の中空に嵌入され、インレットケース7とインレットニップル5との間に外チューブ4の一部が挟まれ、インレットケース7と吸液部2との間に外チューブ4及び内チューブ3の一部が挟まれている。インレットケース7の端面には中空に通じる小孔が形成され、インレットニップル5の先端部分がその小孔を貫通し、インレットケース7の端面から外に突出している。   The outer tube 4, the inner tube 3, the liquid absorbing part 2 and the inlet nipple 5 are fitted into the hollow of the cylindrical inlet case 7, and a part of the outer tube 4 is sandwiched between the inlet case 7 and the inlet nipple 5, A part of the outer tube 4 and the inner tube 3 is sandwiched between the inlet case 7 and the liquid absorbing part 2. A small hole communicating with the hollow is formed in the end surface of the inlet case 7, and the tip portion of the inlet nipple 5 penetrates the small hole and protrudes outward from the end surface of the inlet case 7.

外チューブ4、内チューブ3、吸液部2、発熱コイル11及びインレットケース7が円筒状のアウトレットケース8の中空に嵌入している。アウトレットケース8の端面には中空に通じる小孔が形成され、アウトレットニップル6の先端部分がその小孔を貫通し、アウトレットケース8の端面から外に突出している。アウトレットニップル6の外に突出した部分がオーリング9に挿入され、そのオーリング9がアウトレットケース8の端面においてシーリングしている。   The outer tube 4, the inner tube 3, the liquid absorption part 2, the heating coil 11 and the inlet case 7 are fitted in the hollow of the cylindrical outlet case 8. A small hole communicating with the hollow is formed in the end surface of the outlet case 8, and the tip portion of the outlet nipple 6 penetrates the small hole and protrudes outward from the end surface of the outlet case 8. A portion protruding from the outlet nipple 6 is inserted into the O-ring 9, and the O-ring 9 is sealed at the end face of the outlet case 8.

アウトレットケース8の外周部には取付部18が設けられ、その取付部18にネジ止め用の穴19が形成されている。   A mounting portion 18 is provided on the outer peripheral portion of the outlet case 8, and a screw fixing hole 19 is formed in the mounting portion 18.

次に、吸液部2、内チューブ3、外チューブ4、インレットニップル5、アウトレットニップル6、インレットケース7、アウトレットケース8、オーリング9、気体透過膜10及び発熱コイル11の材料、材質等について説明する。   Next, materials, materials, etc. of the liquid absorption part 2, the inner tube 3, the outer tube 4, the inlet nipple 5, the outlet nipple 6, the inlet case 7, the outlet case 8, the O-ring 9, the gas permeable membrane 10 and the heating coil 11 explain.

吸液部2は、内部に微小空孔が形成されたものであり、液体を吸収し得るものである。吸液部2としては、少なくとも吸液部2で取り込まれる液体の沸点までの温度に対して耐熱性を有するものであって、フェルト芯、セラミック多孔質芯、繊維芯等が挙げられる。フェルト芯として、化学繊維フェルト、耐熱繊維フェルト、ニードルフェルト、樹脂加工フェルト、成型フェルト、羊毛フェルト等が適用できる。繊維芯は、無機繊維(例えば、グラスファイバー、石綿)又は有機繊維(例えば、有機樹脂を繊維状にしたもの)を含む。セラミック多孔質芯は、無機粉末(例えば、アルミ化合物、珪素化合物)を焼結して多孔質化したものや、無機粉末を結合材で固めたものがある。吸液部2は、燃料となる液体、例えば水及びエタノールに対して親和性のあるものが好ましい。   The liquid absorption part 2 is a part in which minute holes are formed, and can absorb liquid. The liquid absorbing part 2 has heat resistance at least up to the boiling point of the liquid taken in by the liquid absorbing part 2, and includes a felt core, a ceramic porous core, a fiber core, and the like. As the felt core, chemical fiber felt, heat-resistant fiber felt, needle felt, resin-processed felt, molded felt, wool felt and the like can be applied. A fiber core contains inorganic fiber (for example, glass fiber, asbestos) or organic fiber (for example, what made organic resin fibrous). Ceramic porous cores include those obtained by sintering porous inorganic powders (for example, aluminum compounds and silicon compounds) and those obtained by solidifying inorganic powders with a binder. The liquid absorption part 2 preferably has affinity for a liquid as a fuel, for example, water and ethanol.

発熱コイル11は電熱材からなり、電気により発熱するものである。例えば、酸化被膜処理を施したニッケル−コバルト線を発熱コイル11として用いることができる。   The heating coil 11 is made of an electrothermal material and generates heat by electricity. For example, a nickel-cobalt wire that has been subjected to an oxide film treatment can be used as the heating coil 11.

吸液部2の排出側の端部が発熱コイル11によって加熱されるが、吸液部2の全体が温まらず、その加熱された部分が局所的に温まることが好ましい。このため、放熱しにくい構造であることが好ましく具体的には、吸液部2の素材自体(バルク材)の熱伝導率が0.5W/m・K以下であるのが好ましい。   Although the end part on the discharge side of the liquid absorption part 2 is heated by the heating coil 11, it is preferable that the whole liquid absorption part 2 is not warmed and the heated part is locally warmed. For this reason, it is preferable that the structure does not easily dissipate heat. Specifically, the thermal conductivity of the material itself (bulk material) of the liquid absorbing part 2 is preferably 0.5 W / m · K or less.

内チューブ3は好ましくはゴム弾性を有し、熱収縮性を有してもよい。また、内チューブ3に吸液部2が挿入されていない自然状態では内チューブ3の内径が吸液部2の径よりも小さく、吸液部2が挿入されることで内チューブ3が拡径することが好ましい。内チューブ3は、電子線架橋軟質ポリオレフィン樹脂(スミチューブA 住友電工)、ポリオレフィン(HSTT パンドウィット)、フッ素樹脂(コルベックTFE−2X、コルベックTFE−2XSPSW19、コルベックTFE−2XSPSW13 ハギテック製)のもの等がある。   The inner tube 3 preferably has rubber elasticity and may have heat shrinkability. Further, in a natural state where the liquid absorbing part 2 is not inserted into the inner tube 3, the inner diameter of the inner tube 3 is smaller than the diameter of the liquid absorbing part 2, and the inner tube 3 is expanded by inserting the liquid absorbing part 2. It is preferable to do. The inner tube 3 includes those of electron beam cross-linked soft polyolefin resin (Sumitube A Sumitomo Electric), polyolefin (HSTT Pandwit), fluororesin (Colbeck TFE-2X, Colbeck TFE-2XSPSW19, Colbeck TFE-2XSPSW13, manufactured by Hagitech) .

外チューブ4はゴム弾性を有するものである。なお、吸液部2が内チューブ3を介して外チューブ4に挿入されているが、内チューブ3を用いずに直接外チューブ4に挿入されていても良いが、この場合には、外チューブ4が熱収縮性を有することが好ましい。   The outer tube 4 has rubber elasticity. In addition, although the liquid absorption part 2 is inserted in the outer tube 4 via the inner tube 3, it may be directly inserted in the outer tube 4 without using the inner tube 3, but in this case, the outer tube 4 preferably has heat shrinkability.

インレットニップル5は、樹脂製であっても良いし、金属製であっても良いし、セラミック製であっても良い。   The inlet nipple 5 may be made of resin, metal, or ceramic.

アウトレットニップル6は、発熱コイル11の熱を吸液部2に伝導しやすくするために、熱伝導率100W/m・K以上の金属製が好ましい。アウトレットニップル6の材料としては、例えば、銅(純銅の場合、熱伝導率380W/m・K)、銅合金(黄銅の場合、146W/m・K)、アルミ合金(アルミニウムの場合、熱伝導率230W/m・K)等が挙げられる。アウトレットニップル6の表面にニッケルメッキ処理を施しても良い。   The outlet nipple 6 is preferably made of a metal having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more so that the heat of the heating coil 11 can be easily conducted to the liquid absorption part 2. Examples of the material of the outlet nipple 6 include copper (thermal conductivity 380 W / m · K in the case of pure copper), copper alloy (146 W / m · K in the case of brass), and aluminum alloy (in the case of aluminum, the thermal conductivity). 230 W / m · K). The surface of the outlet nipple 6 may be subjected to nickel plating.

インレットケース7及びアウトレットケース8は、発熱コイル11で発した熱が外部へ放熱することを抑えるために、低熱伝導率及び耐熱性を有することが好ましく、熱伝導率が0.5W/m・K以下であるのが更に好ましい。例えば、インレットケース7及びアウトレットケース8の材料としては、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルケトン)、PES(ポリエーテルサルフォン)、PBI(ポリベンゾイミダゾール)等が挙げられる。PPS、PEEK、PES、PBIの耐熱温度(荷重たわみ温度1.82MPa)、熱伝導率を表1に示す。

Figure 2006272120
The inlet case 7 and the outlet case 8 preferably have low thermal conductivity and heat resistance in order to suppress the heat generated by the heating coil 11 from radiating to the outside, and the thermal conductivity is 0.5 W / m · K. More preferably, it is as follows. For example, the material of the inlet case 7 and the outlet case 8 includes PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyether ketone), PES (polyether sulfone), PBI (polybenzimidazole), and the like. Table 1 shows the heat-resistant temperatures (load deflection temperature of 1.82 MPa) and thermal conductivity of PPS, PEEK, PES, and PBI.
Figure 2006272120

気体透過膜10は、表面に疎水性を有するとともに内部に微小空孔を有するものであり、これにより液体を透過せずに気体を透過する性質を持っている。例えば、気体透過膜10の材料としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。なお、気体透過膜10がPTFEの場合、厚さ200μm、ポア径5μmとしたら、気体(蒸気)を透過することが実験によりわかった。一方、厚さ135μm、ポア径1.2μmのPTFE薄膜は気体を透過せず、厚さ172μm、ポア径3μmのPTFE薄膜も気体を透過しない。このため、気体透過膜10はポア径が5μm以上の方が好ましい。   The gas permeable membrane 10 is hydrophobic on the surface and has micropores inside, and thereby has a property of transmitting gas without transmitting liquid. For example, the material of the gas permeable membrane 10 includes PTFE (polytetrafluoroethylene) and PVDF (polyvinylidene fluoride). In addition, when the gas permeable membrane 10 was PTFE, it was found by experiments that gas (vapor) permeates when the thickness is 200 μm and the pore diameter is 5 μm. On the other hand, a PTFE thin film having a thickness of 135 μm and a pore diameter of 1.2 μm does not transmit gas, and a PTFE thin film having a thickness of 172 μm and a pore diameter of 3 μm does not transmit gas. For this reason, the gas permeable membrane 10 preferably has a pore diameter of 5 μm or more.

次に、この気化装置1の動作について説明する。
発熱コイル11に電圧を印加すると、発熱コイル11が発熱する。この状態で導入孔15に液体を流し込むと、液体が内部空間12に貯まり、吸液部2の端面において液体が吸液部2に吸収される。吸収された液体は毛細管現象により反対側の端面まで吸い上げられるが、発熱コイル11の熱によって気化する。吸液部2の排出側の端部で気化した気体は気体透過膜10を透過し、排出孔16を通って外部に排出される。ここで、供給する液体の圧力と排出する気体の圧力を等しくすると、単位時間当たりの液体の気化量が多くなり、更に液体の圧力や排出する気体の圧力が変化しても単位時間当たりの気化量が殆ど変化しない。そのため、排出される気体の圧力及び供給する液体の圧力を測定しながら、測定値に基づきポンプ、バルブ等の流量制御部によって排出する気体と供給する液体の圧力を調整することによって、排出する気体と供給する液体の圧力を等しくすると良い。
Next, the operation of the vaporizer 1 will be described.
When a voltage is applied to the heat generating coil 11, the heat generating coil 11 generates heat. When a liquid is poured into the introduction hole 15 in this state, the liquid is stored in the internal space 12, and the liquid is absorbed by the liquid absorbing part 2 at the end face of the liquid absorbing part 2. The absorbed liquid is sucked up to the end face on the opposite side by capillary action, but is vaporized by the heat of the heating coil 11. The gas vaporized at the discharge side end of the liquid absorption part 2 passes through the gas permeable membrane 10 and is discharged to the outside through the discharge hole 16. Here, if the pressure of the liquid to be supplied is equal to the pressure of the gas to be discharged, the amount of vaporization of the liquid per unit time increases, and even if the pressure of the liquid or the pressure of the gas to be discharged changes, the vaporization per unit time The amount hardly changes. Therefore, while measuring the pressure of the gas to be discharged and the pressure of the liquid to be supplied, the gas to be discharged is adjusted by adjusting the pressure of the gas to be discharged and the pressure of the liquid to be supplied by a flow control unit such as a pump or a valve based on the measured value. And the pressure of the supplied liquid should be equal.

導入孔15から供給される液体には気泡が混じっていることがあるが、導入孔15と吸液部2の端面との間に形成された内部空間12の断面積が吸液部2の一端面の面積よりも大きいから、気泡が内部空間12に広がる。そのため、吸液部2の一端面全体が気泡によって覆われない。従って、吸液部2への液体の吸収が妨げられることもない。   Bubbles may be mixed in the liquid supplied from the introduction hole 15, but the cross-sectional area of the internal space 12 formed between the introduction hole 15 and the end face of the liquid absorption part 2 is one of the liquid absorption parts 2. Since it is larger than the area of the end face, the bubbles spread in the internal space 12. Therefore, the whole end surface of the liquid absorption part 2 is not covered with bubbles. Therefore, absorption of the liquid to the liquid absorption part 2 is not prevented.

内部空間12に貯まった気泡は液体ほど速くは吸液部2に吸収されないので内部空間12ではじけるか、或いは徐々に吸液部2に吸い上げられ、反対側の排出孔16に排出される。内部空間12は気泡を一時的に貯めるバッファとなるが、導入孔15の断面積が内部空間12の断面積よりも小さいので、内部空間12に気泡が貯まる速さが、吸液部12の一端面に気泡が吸収される速さよりも遅い。そのため、吸液部2の一端面全体が気泡によって覆われず、気泡が一端面で吸い上げられたとしても吸液部2への液体の吸収が妨げられることもない。したがって、吸液部2は燃料の気化が停止してしまうことを防止できる。   Bubbles stored in the internal space 12 are not absorbed by the liquid absorption part 2 as quickly as the liquid, and therefore are repelled in the internal space 12 or are gradually sucked up by the liquid absorption part 2 and discharged to the discharge hole 16 on the opposite side. The internal space 12 serves as a buffer for temporarily storing bubbles, but since the cross-sectional area of the introduction hole 15 is smaller than the cross-sectional area of the internal space 12, the speed at which the air bubbles are stored in the internal space 12 is one of the liquid absorption parts 12. Slower than the speed at which bubbles are absorbed by the end face. Therefore, the entire one end surface of the liquid absorption part 2 is not covered with bubbles, and even if the bubbles are sucked up by the one end surface, the liquid absorption into the liquid absorption part 2 is not hindered. Therefore, the liquid absorption part 2 can prevent that the vaporization of fuel stops.

また、微小空孔が形成された吸液部2の内部で液体が気化するので、液体の突沸を抑えることができる。特に、吸液部2の排出側の端部が発熱コイル11によって加熱され、吸液部2の熱伝導率が低いので、液体が吸液部2の中央部や導入側の端部では気化せず、吸液部2の排出側の端部で気化する。吸液部2の中央部や導入側の端部で気体が発生するとその圧力によって毛細管現象による吸液部2の吸収性が低下するが、そのようなことを防止することができる。   In addition, since the liquid is vaporized inside the liquid absorbing part 2 in which the minute holes are formed, the bumping of the liquid can be suppressed. In particular, the end portion on the discharge side of the liquid absorption part 2 is heated by the heating coil 11 and the thermal conductivity of the liquid absorption part 2 is low, so that the liquid is vaporized at the center part of the liquid absorption part 2 and the end part on the introduction side. Instead, it vaporizes at the end of the liquid absorption part 2 on the discharge side. When gas is generated at the central part of the liquid absorption part 2 or the end part on the introduction side, the absorbability of the liquid absorption part 2 due to capillary action is reduced by the pressure, but this can be prevented.

また、発熱コイル11が直接吸液部2に接しているのではなく、発熱コイル11と吸液部2との間にはアウトレットニップル6が介在する。そのため、吸液部2が局所的に加熱されず、吸液部2が局所的に熱損傷することもない。   In addition, the heat generating coil 11 is not in direct contact with the liquid absorbing part 2, and the outlet nipple 6 is interposed between the heat generating coil 11 and the liquid absorbing part 2. Therefore, the liquid absorption part 2 is not locally heated, and the liquid absorption part 2 is not locally damaged by heat.

吸液部2が内チューブ3に嵌入され、更に内チューブ3が吸液部2に密着しているので、吸液部2の内部で発生した気体が吸液部2の外周面から吹き出ない。そのため、気体が吸液部2の外周面の隙間を通じて吸液部2の一端面へ吹き出ることを防止することができる。   Since the liquid absorbing part 2 is fitted into the inner tube 3 and the inner tube 3 is in close contact with the liquid absorbing part 2, the gas generated inside the liquid absorbing part 2 does not blow out from the outer peripheral surface of the liquid absorbing part 2. Therefore, it is possible to prevent the gas from being blown out to the one end surface of the liquid absorbing part 2 through the gap between the outer peripheral surfaces of the liquid absorbing part 2.

また、吸液部2が内チューブ3に嵌入されているから、液体が直接、吸液部2に接することができるのが吸液部2の後端面のみとなるので、吸液部2の後端面における液体の吸収性が高くなる。さらに、吸液部2の排出(排出孔16)側の端部で発生した気体が導入(導入孔15)側へ回りこむことも防止できる。これは、内チューブ3が吸液部2の両端部を露出するとともに吸液部2の側面を密着して覆うことで、気体が吸液部2の側面及び内チューブ3の間には毛管力の生じない程度の隙間がないので、吸液部2内の気体が吸液部2の側面に移動して隙間から導入側に逆流したり、隙間に停滞したりすることを防止でき、吸液部2内の気体は毛管力によって移動する液体のために導入側から排出側に押し出される。特に、内チューブ3が熱収縮性を有するため、発熱コイル11の熱により内チューブ3と吸液部2の密着力が高くなり、その効果が顕著に現れる。   In addition, since the liquid absorption part 2 is fitted into the inner tube 3, the liquid can directly contact the liquid absorption part 2 only on the rear end surface of the liquid absorption part 2. The liquid absorbency at the end face is increased. Furthermore, it is also possible to prevent the gas generated at the end of the liquid absorption part 2 on the discharge (discharge hole 16) side from flowing into the introduction (introduction hole 15) side. This is because the inner tube 3 exposes both end portions of the liquid absorbing portion 2 and covers the side surface of the liquid absorbing portion 2 in close contact, so that the gas has a capillary force between the side surface of the liquid absorbing portion 2 and the inner tube 3. Therefore, the gas in the liquid absorption part 2 can be prevented from moving to the side surface of the liquid absorption part 2 and flowing back from the gap to the introduction side or stagnating in the gap. The gas in the part 2 is pushed out from the introduction side to the discharge side because of the liquid moving by the capillary force. In particular, since the inner tube 3 has heat shrinkability, the heat of the heat generating coil 11 increases the adhesion between the inner tube 3 and the liquid absorbing portion 2, and the effect is remarkable.

また、外チューブ4がインレットケース7と吸液部2との間に挟まれているから、外チューブ4によってインレットケース7の気密性・水密性が保たれている。外チューブ4の両端部にインレットニップル5及びアウトレットニップル6がそれぞれ挿入されているので、インレットケース7及びアウトレットケース8がなくとも、導入孔15に供給した液体を気化させて、気体を排出孔16から排出させることができるが、インレットケース7及びアウトレットケース8があるほうが気密性・水密性が高く、更に熱損失も小さい。特に、インレットケース7及びアウトレットケース8の熱伝導率の低い耐熱性のものとしたから、熱損失を抑えることができる。   Further, since the outer tube 4 is sandwiched between the inlet case 7 and the liquid absorbing part 2, the air tightness and water tightness of the inlet case 7 are maintained by the outer tube 4. Since the inlet nipple 5 and the outlet nipple 6 are respectively inserted into both ends of the outer tube 4, the liquid supplied to the introduction hole 15 is vaporized without the inlet case 7 and the outlet case 8, and the gas is discharged into the discharge hole 16. However, the presence of the inlet case 7 and the outlet case 8 has higher airtightness and watertightness, and further reduces heat loss. In particular, the heat loss can be suppressed because the inlet case 7 and the outlet case 8 are heat-resistant with low thermal conductivity.

また、吸液部2の排出側の端面に気体透過膜10が成膜されているから、吸液部2から排出孔16へ液体が滲み出ず、特に突沸による液体の飛散を防止することができる。   In addition, since the gas permeable film 10 is formed on the discharge side end face of the liquid absorption part 2, the liquid does not ooze out from the liquid absorption part 2 to the discharge hole 16, and in particular, it is possible to prevent liquid scattering due to bumping. it can.

図3、図4を用いて気化装置1の使用例について説明する。
図3は気化装置1を用いた発電装置50のブロック図であり、図4は気化装置1、マイクロリアクタ52及び燃料電池53の概略図である。
The usage example of the vaporizer 1 is demonstrated using FIG. 3, FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a power generation device 50 using the vaporizer 1, and FIG. 4 is a schematic diagram of the vaporizer 1, the microreactor 52, and the fuel cell 53.

この発電装置50は、気化装置1のほかに、燃料貯留装置51と、マイクロリアクタ52と、燃料電池53と、流体用装置60とを備える。   In addition to the vaporizer 1, the power generation device 50 includes a fuel storage device 51, a microreactor 52, a fuel cell 53, and a fluid device 60.

マイクロリアクタ52には、改質器54、一酸化炭素除去器55及び燃焼器56が内蔵されている。気化装置1をマイクロリアクタ52に装着すると、アウトレットニップル6が改質器54に到達するようになっている。   The microreactor 52 includes a reformer 54, a carbon monoxide remover 55, and a combustor 56. When the vaporizer 1 is attached to the microreactor 52, the outlet nipple 6 reaches the reformer 54.

燃料貯留装置51には、水と液体燃料(例えば、メタノールやエタノール等のアルコール類、ガソリン)と水が別々に貯留されている。また、燃料貯留装置51には、エアフィルタ81が設けられている。なお、以下の説明では、燃料がメタノールであるものとして説明を行う。   In the fuel storage device 51, water, liquid fuel (for example, alcohols such as methanol and ethanol, gasoline), and water are stored separately. The fuel storage device 51 is provided with an air filter 81. In the following description, it is assumed that the fuel is methanol.

流体用装置60は、ポンプ61,64,68と、ON−OFFバルブ62,65と、制御バルブ69,71と、流量センサ63,66,70,72,73とを有する。   The fluid device 60 includes pumps 61, 64, 68, ON-OFF valves 62, 65, control valves 69, 71, and flow rate sensors 63, 66, 70, 72, 73.

ポンプ61が燃料貯留装置51から水を吸引して気化装置1へ送り、水の流れの停止・開始がON−OFFバルブ62によって行われ、水の流量が流量センサ63によって測定される。ポンプ64が燃料貯留装置51から液体燃料を吸引して気化装置1へ送り、液体燃料の流れの停止・開始がON−OFFバルブ65によって行われ、水の流量が流量センサ66によって測定される。気化装置1には、水と液体燃料が混合した状態で供給される。   The pump 61 sucks water from the fuel storage device 51 and sends it to the vaporizer 1, and the water flow is stopped and started by the ON-OFF valve 62, and the flow rate of the water is measured by the flow sensor 63. The pump 64 sucks the liquid fuel from the fuel storage device 51 and sends it to the vaporizer 1, the liquid fuel flow is stopped and started by the ON-OFF valve 65, and the flow rate of water is measured by the flow sensor 66. The vaporizer 1 is supplied with a mixture of water and liquid fuel.

ポンプ68は、エアフィルタ81を介して外部から空気を吸引して、燃焼器56、一酸化炭素除去器55、燃料電池53の空気極58へ送るものである。燃焼器56に送る空気の流量は、流量センサ70によって測定されながら制御バルブ69によって制御される。一酸化炭素除去器55に送る空気の流量は、流量センサ72によって測定されながら制御バルブ71によって制御される。燃料電池53に送られる空気の流量は流量センサ73によって測定される。   The pump 68 sucks air from the outside through the air filter 81 and sends it to the combustor 56, the carbon monoxide remover 55, and the air electrode 58 of the fuel cell 53. The flow rate of air sent to the combustor 56 is controlled by the control valve 69 while being measured by the flow sensor 70. The flow rate of air sent to the carbon monoxide remover 55 is controlled by the control valve 71 while being measured by the flow sensor 72. The flow rate of air sent to the fuel cell 53 is measured by a flow sensor 73.

ON−OFFバルブ67は、燃焼器56の排出物の流れの停止・開始を行うものである。   The ON-OFF valve 67 is for stopping and starting the flow of the exhaust gas from the combustor 56.

気化装置1には、液体燃料と水の混合液が供給されるが、その混合液が気化装置1の吸液部2で気化する。気化した燃料と水の混合気が改質器54に供給される。高熱伝導率のアウトレットニップル6が発熱コイル11によって加熱され、そのアウトレットニップル6が改質器54に到達しているので、気化した液体と水の混合気が改質器54に送られる前に液体に戻ることを防止することができる。なお、インレットニップル5が改質器54にまで到達し、改質器54の熱がインレットニップル5に伝導することによって吸液部2の排出側の端部が加熱されるから、発熱コイル11が無くても良い。   The vaporizer 1 is supplied with a liquid mixture of liquid fuel and water, and the liquid mixture is vaporized in the liquid absorption part 2 of the vaporizer 1. The vaporized fuel / water mixture is supplied to the reformer 54. Since the outlet nipple 6 having a high thermal conductivity is heated by the heating coil 11 and the outlet nipple 6 reaches the reformer 54, the liquid mixture before the vaporized liquid and water is sent to the reformer 54 is liquid. It is possible to prevent returning to Since the inlet nipple 5 reaches the reformer 54 and the heat of the reformer 54 is conducted to the inlet nipple 5, the end portion on the discharge side of the liquid absorption part 2 is heated. It is not necessary.

改質器54では、気化装置1から供給された燃料と水の混合気が化学反応式(1)、(2)に示すように触媒によって水素に改質される。改質器54で生成された生成物の混合気が一酸化炭素除去器55に供給され、更にポンプ68から空気が一酸化炭素除去器55に供給される。一酸化炭素除去器55では、混合気中の一酸化炭素が化学反応式(3)に示すように触媒によって選択的に酸化される。なお、マイクロリアクタ52には電熱材からなる薄膜ヒータ82が設けられ、薄膜ヒータ82によって改質器54及び一酸化炭素除去器55が加熱される。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 …(2)
2CO+O2→2CO2 …(3)
In the reformer 54, the fuel / water mixture supplied from the vaporizer 1 is reformed to hydrogen by the catalyst as shown in the chemical reaction formulas (1) and (2). A mixture of products generated by the reformer 54 is supplied to the carbon monoxide remover 55, and air is further supplied from the pump 68 to the carbon monoxide remover 55. In the carbon monoxide remover 55, carbon monoxide in the gas mixture is selectively oxidized by the catalyst as shown in the chemical reaction formula (3). The microreactor 52 is provided with a thin film heater 82 made of an electrothermal material, and the reformer 54 and the carbon monoxide remover 55 are heated by the thin film heater 82.
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
2CH 3 OH + H 2 O → 5H 2 + CO + CO 2 (2)
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)

燃料電池53は、触媒微粒子を担持した燃料極57と、触媒微粒子を担持した空気極58と、燃料極57と空気極58との間に介在された固体高分子電解質膜59と、を備える。燃料極57には、一酸化炭素除去器55から混合気が供給され、空気極58には、ポンプ68から空気が供給される。燃料極57においては、電気化学反応式(4)に示すように、混合気中の水素が燃料極57の触媒微粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜59を通じて酸素極58に伝導し、電子は燃料極57により取り出される。酸素極58においては、電気化学反応式(5)に示すように、電子と、酸素と、水素イオンとが反応して水が生成される。これにより、燃料電池53において電気エネルギーが生成される。なお、水がポンプ61から燃料極57及び酸素極58に供給されても良い。
2→2H++2e- …(4)
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
The fuel cell 53 includes a fuel electrode 57 carrying catalyst fine particles, an air electrode 58 carrying catalyst fine particles, and a solid polymer electrolyte membrane 59 interposed between the fuel electrode 57 and the air electrode 58. The fuel electrode 57 is supplied with the air-fuel mixture from the carbon monoxide remover 55, and the air electrode 58 is supplied with air from the pump 68. In the fuel electrode 57, as shown in the electrochemical reaction formula (4), hydrogen in the gas mixture is separated into hydrogen ions and electrons by the action of the catalyst fine particles of the fuel electrode 57. Hydrogen ions are conducted to the oxygen electrode 58 through the solid polymer electrolyte membrane 59, and electrons are taken out by the fuel electrode 57. In the oxygen electrode 58, as shown in the electrochemical reaction formula (5), electrons, oxygen, and hydrogen ions react to generate water. Thereby, electric energy is generated in the fuel cell 53. Note that water may be supplied from the pump 61 to the fuel electrode 57 and the oxygen electrode 58.
H 2 → 2H + + 2e (4)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e → H 2 O (5)

燃料極57において未反応であった水素を含むオフガスが燃焼器56に供給される。燃焼器56においては、ポンプ68によって供給された空気中の酸素と未反応の水素とが触媒により反応し、燃焼熱が発生する。燃焼熱は、改質器54及び一酸化炭素除去器55の反応に用いられる。また、燃焼器56の排ガスはON−OFFバルブ67を通じて外部に排出される。   Off-gas containing hydrogen that has not reacted in the fuel electrode 57 is supplied to the combustor 56. In the combustor 56, oxygen in the air supplied by the pump 68 and unreacted hydrogen react with each other by a catalyst to generate combustion heat. The combustion heat is used for the reaction of the reformer 54 and the carbon monoxide remover 55. Further, the exhaust gas from the combustor 56 is discharged to the outside through an ON-OFF valve 67.

図5は、発電装置50Aのブロック図である。図3に示された発電装置50と図5に示された発電装置50Aとの間で、同一の構成要素に同一の符号を付す。   FIG. 5 is a block diagram of the power generation device 50A. The same components are denoted by the same reference numerals between the power generation device 50 shown in FIG. 3 and the power generation device 50A shown in FIG.

この発電装置50Aにおいては、気化装置1のインレットニップル5に供給される混合液の圧力を測定する圧力センサ91がインレットニップル5に接続され、燃焼器56から排出される排出ガスの圧力を測定する圧力センサ92が燃焼器56とON−OFFバルブ67との間に設けられている。ここで、気化装置1のアウトレットニップル6と流路センサ92は、燃焼器56、燃料電池53の燃料極57、一酸化炭素除去器55、改質器54を介して気化装置1のアウトレットニップル6に通じているから、流路センサ92は気化装置1のアウトレットニップル6から排出される混合気の圧力を実質的に測定するものである。   In this power generator 50A, a pressure sensor 91 that measures the pressure of the mixed liquid supplied to the inlet nipple 5 of the vaporizer 1 is connected to the inlet nipple 5 and measures the pressure of the exhaust gas discharged from the combustor 56. A pressure sensor 92 is provided between the combustor 56 and the ON-OFF valve 67. Here, the outlet nipple 6 of the vaporizer 1 and the flow path sensor 92 are connected to the outlet nipple 6 of the vaporizer 1 via the combustor 56, the fuel electrode 57 of the fuel cell 53, the carbon monoxide remover 55, and the reformer 54. Therefore, the flow path sensor 92 substantially measures the pressure of the air-fuel mixture discharged from the outlet nipple 6 of the vaporizer 1.

圧力センサ91及び圧力センサ92は、自身の内部に形成されたダイヤフラムの変位を圧電素子又は静電容量により電気信号に変換することによって圧力を検出するものである。   The pressure sensor 91 and the pressure sensor 92 detect pressure by converting the displacement of the diaphragm formed inside thereof into an electric signal by a piezoelectric element or capacitance.

この発電装置50Aには、ポンプ61,64を制御する制御回路が設けられている。ポンプ61,64は、制御回路によって制御されることによって水や液体燃料の送液量を調整し、これにより気化装置1に送る混合液の圧力を調整する。なお、制御回路は気化装置の制御回路も兼ねており、ポンプ61,64が気化装置1の供給手段となり、圧力センサ92が気化装置1の測定手段となる。   The power generation device 50A is provided with a control circuit that controls the pumps 61 and 64. The pumps 61 and 64 are controlled by the control circuit to adjust the amount of water or liquid fuel to be fed, and thereby adjust the pressure of the mixed solution sent to the vaporizer 1. The control circuit also serves as a control circuit for the vaporizer, and the pumps 61 and 64 serve as supply means for the vaporizer 1, and the pressure sensor 92 serves as measurement means for the vaporizer 1.

また、制御回路には、圧力センサ91及び圧力センサ92により測定された圧力信号がフィードバックされている。制御回路はフィードバックされた圧力信号に基づきポンプ61,64による混合液の圧力を調整するが、気化装置1に供給される混合液の圧力が気化装置1から改質器54に供給される混合気の圧力と等しくなるように制御を行う。具体的には、制御回路は、圧力センサ91によって測定された圧力が圧力センサ92によって測定された圧力より大ききすぎる場合あるいは大きくなった場合にはポンプ61,64の送液量を減らすよう制御し、圧力センサ91によって測定された圧力が圧力センサ92によって測定された圧力より小さくなった場合にはポンプ61,64の送液量を増やすよう制御する。   Further, the pressure signal measured by the pressure sensor 91 and the pressure sensor 92 is fed back to the control circuit. The control circuit adjusts the pressure of the mixed liquid by the pumps 61 and 64 based on the fed back pressure signal, and the pressure of the mixed liquid supplied to the vaporizer 1 is supplied to the reformer 54 from the vaporizer 1. Control is performed so as to be equal to the pressure. Specifically, the control circuit controls to reduce the liquid feeding amount of the pumps 61 and 64 when the pressure measured by the pressure sensor 91 is too large or larger than the pressure measured by the pressure sensor 92. When the pressure measured by the pressure sensor 91 becomes smaller than the pressure measured by the pressure sensor 92, control is performed to increase the amount of liquid fed by the pumps 61 and 64.

図6は、発電装置50Bのブロック図である。図5に示された発電装置50Aと図6に示された発電装置50Bとの間で、同一の構成要素に同一の符号を付す。   FIG. 6 is a block diagram of the power generation device 50B. The same components are denoted by the same reference numerals between the power generation device 50A shown in FIG. 5 and the power generation device 50B shown in FIG.

この発電装置50Bにおいては、ON−OFバルブ62,65の代わりに制御バルブ62B,65Bが設けられている。   In the power generation device 50B, control valves 62B and 65B are provided instead of the ON-OF valves 62 and 65.

また、ポンプ61,64が設けられていないかわりに、ポンプ68から燃料貯留装置51の水貯蔵部及び燃料貯蔵部に空気が送られ、これにより水が燃料貯留装置51から制御バルブ62Bを介して気化装置1に供給されるとともに、液体燃料が燃料貯留装置51から制御バルブ65Bを介して気化装置1に供給される。制御バルブ62Bは、気化装置1に送られる水の総液量を調整するものであり、制御バルブ65Bは、気化装置1に送られる液体燃料の総液量を調整するものである。   Further, air is sent from the pump 68 to the water storage unit and the fuel storage unit of the fuel storage device 51 instead of the pumps 61 and 64, so that the water is supplied from the fuel storage device 51 via the control valve 62B. While being supplied to the vaporizer 1, the liquid fuel is supplied from the fuel storage device 51 to the vaporizer 1 via the control valve 65B. The control valve 62B is for adjusting the total amount of water sent to the vaporizer 1, and the control valve 65B is for adjusting the total amount of liquid fuel sent to the vaporizer 1.

この発電装置50Bの制御回路は、圧力センサ91及び圧力センサ92からフィードバックされた圧力信号に基づき制御バルブ62B,65Bを制御する。ここで、制御回路は、気化装置1に供給される混合液の圧力が気化装置1から改質器54に供給される混合気の圧力と等しくなるように制御を行う。なお、圧力センサ92が、気化装置1と改質器54との間、改質器54と一酸化炭素除去器55との間、又は、一酸化炭素除去器55と燃焼器56との間に設けられていても良い。   The control circuit of the power generation device 50B controls the control valves 62B and 65B based on the pressure signal fed back from the pressure sensor 91 and the pressure sensor 92. Here, the control circuit performs control so that the pressure of the mixture supplied to the vaporizer 1 becomes equal to the pressure of the mixture supplied from the vaporizer 1 to the reformer 54. The pressure sensor 92 is provided between the vaporizer 1 and the reformer 54, between the reformer 54 and the carbon monoxide remover 55, or between the carbon monoxide remover 55 and the combustor 56. It may be provided.

このような圧力差が生じないように制御をしないと、圧力センサ91での圧力及び圧力センサ92での圧力の少なくともいずれかが変化した場合に、この変化による圧力差によって吸液部2内の液体の押し出し力が変わって、吸液部2での気化量が不安定になってしまっていた。また、吸液部2内の毛細管現象による液体の引っ張り力の方向と逆の方向の負荷力が燃料貯留装置51で働いて、毛細管現象による液体の引っ張り力を抑制し、吸液部2での気化量が不安定になってしまった。   If control is not performed so that such a pressure difference does not occur, when at least one of the pressure at the pressure sensor 91 and the pressure at the pressure sensor 92 changes, the pressure difference due to this change causes the inside of the liquid absorbing unit 2 to change. The pushing force of the liquid changed and the amount of vaporization in the liquid absorption part 2 became unstable. Further, the load force in the direction opposite to the direction of the tensile force of the liquid due to the capillary phenomenon in the liquid absorbing portion 2 works in the fuel storage device 51 to suppress the tensile force of the liquid due to the capillary phenomenon, The amount of vaporization has become unstable.

本実施形態では、圧力センサ91での圧力及び圧力センサ92での圧力のいずれか一方が上昇しようと、下降しようと、燃料貯留装置51での負荷力が働こうと、それらを相殺するように吸液部2の導入側の圧力と排出側の圧力を一定にしているので、毛細管現象による液体の引っ張り力によって気化量は一定になる。なお、気化装置1の導入側の圧力と排出側圧力を等しくしなくても一定にすれば、気化量を一定にすることができる。   In the present embodiment, whether one of the pressure at the pressure sensor 91 and the pressure at the pressure sensor 92 increases, decreases, or the load force on the fuel storage device 51 works is canceled out. Since the pressure on the introduction side and the pressure on the discharge side of the liquid absorption part 2 are made constant, the amount of vaporization becomes constant due to the pulling force of the liquid due to capillary action. Note that the amount of vaporization can be made constant if the pressure on the introduction side and the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 are not made equal.

気化装置1の排出側の圧力と気化量の関係を実験により求めた。図7は、比較例として圧力差が生じるように実験装置を示した概略図である。図7に示すように、燃料容器101とマスフローメータ102とをチューブによって接続し、マスフローメータ102と気化装置1のインレットニップル5をチューブによって接続し、気化装置1のアウトレットニップル6をフラスコ103に接続した。また、フラスコ103にバルブ104を介してインジェクター105を接続し、更にフラスコ103に圧力計106を接続した。60wt%のメタノール水溶液を容器101に注ぎ、気化装置1の吸液部2による毛管力によってメタノール水溶液が吸収されるようにした。容器101を開放することで、容器101が大気圧に保たれ、気化の進行に応じて気化装置1の排出側の圧力と導入側の圧力との差が変化するようにした。   The relationship between the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 and the amount of vaporization was determined by experiments. FIG. 7 is a schematic diagram showing an experimental apparatus so that a pressure difference is generated as a comparative example. As shown in FIG. 7, the fuel container 101 and the mass flow meter 102 are connected by a tube, the mass flow meter 102 and the inlet nipple 5 of the vaporizer 1 are connected by a tube, and the outlet nipple 6 of the vaporizer 1 is connected to a flask 103. did. In addition, an injector 105 was connected to the flask 103 via a valve 104, and a pressure gauge 106 was further connected to the flask 103. A 60 wt% aqueous methanol solution was poured into the container 101 so that the aqueous methanol solution was absorbed by the capillary force of the liquid absorption part 2 of the vaporizer 1. By opening the container 101, the container 101 was kept at atmospheric pressure, and the difference between the pressure on the discharge side and the pressure on the introduction side of the vaporizer 1 was changed as the vaporization progressed.

この実験装置において、インジェクター105によって気化装置1の排出側の圧力を調整し、圧力を圧力計106によって測定するとともに、マスフローメータ102によってメタノール水溶液の流量を測定した。その結果を図8に示す。図8から明らかなように、気化装置1の排出側の圧力が高くなるにつれて、つまり、気化の進行に応じて気化装置1の排出側の圧力が導入側の圧力よりも大きくなるにしたがってメタノール水溶液の流量が減り、メタノール水溶液の単位時間当たりの気化量が減ることがわかる。   In this experimental apparatus, the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 was adjusted by the injector 105, the pressure was measured by the pressure gauge 106, and the flow rate of the aqueous methanol solution was measured by the mass flow meter 102. The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 8, as the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 increases, that is, as the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 becomes larger than the pressure on the introduction side as the vaporization progresses, It can be seen that the flow rate of water decreases, and the amount of vaporization of methanol aqueous solution per unit time decreases.

一方、図9に示すように、容器101を密閉し、容器101とフラスコ103をチューブにより接続し、気化装置1の排出側の圧力と導入側の圧力が等しくなるようにした。この実験装置において、インジェクター105によって気化装置1の排出側の圧力を調整し、圧力を圧力計106によって測定するとともに、マスフローメータ102によってメタノール水溶液の流量を測定した。その結果を図10に示す。図10から明らかなように、気化装置1の排出側の圧力が変化しても、導入側の圧力が排出側の圧力と等しいのでメタノール水溶液の流量が変化せず、メタノール水溶液の単位時間当たりの気化量が高い状態で一定に保たれることがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the container 101 was sealed, and the container 101 and the flask 103 were connected by a tube so that the pressure on the discharge side and the pressure on the introduction side of the vaporizer 1 were equal. In this experimental apparatus, the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 was adjusted by the injector 105, the pressure was measured by the pressure gauge 106, and the flow rate of the aqueous methanol solution was measured by the mass flow meter 102. The result is shown in FIG. As apparent from FIG. 10, even if the pressure on the discharge side of the vaporizer 1 changes, the pressure on the introduction side is equal to the pressure on the discharge side, so the flow rate of the methanol aqueous solution does not change, and the methanol aqueous solution per unit time It can be seen that the amount of vaporization is kept constant in a high state.

なお、上記の何れの実験においても、発熱コイル11の熱量は同じである。   In any of the above experiments, the heat quantity of the heating coil 11 is the same.

気化装置1の斜視図である。1 is a perspective view of a vaporizer 1. FIG. 気化装置1の断面図である。1 is a cross-sectional view of a vaporizer 1. FIG. 気化装置1を用いた発電装置50のブロック図である。It is a block diagram of the electric power generating apparatus 50 using the vaporization apparatus. 気化装置1、マイクロリアクタ52及び燃料電池53の概略図である。2 is a schematic view of a vaporizer 1, a microreactor 52, and a fuel cell 53. FIG. 気化装置1を用いた発電装置50Aのブロック図である。It is a block diagram of power generator 50A using vaporizer 1. FIG. 気化装置1を用いた発電装置50Bのブロック図である。It is a block diagram of power generator 50B using vaporizer 1. FIG. 気化装置1の排出側の圧力と気化量との関係を調べるための実験装置の概略図である。It is the schematic of the experimental apparatus for investigating the relationship between the pressure of the discharge | emission side of the vaporizer 1, and the amount of vaporization. 図7の実験装置を用いた実験結果を示したグラフである。It is the graph which showed the experimental result using the experimental apparatus of FIG. 気化装置1の排出側の圧力と気化量との関係を調べるための実験システムの概略図である。It is the schematic of the experiment system for investigating the relationship between the pressure of the discharge | emission side of the vaporizer 1, and the amount of vaporization. 図9の実験装置を用いた実験結果を示したグラフである。It is the graph which showed the experimental result using the experimental apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 気化装置
2 吸液部
3 内チューブ
4 外チューブ
5 インレットニップル
6 アウトレットニップル
7 インレットケース
8 アウトレットケース
10 気体透過膜
11 発熱コイル
15 導入孔
16 排出孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vaporizer 2 Liquid absorption part 3 Inner tube 4 Outer tube 5 Inlet nipple 6 Outlet nipple 7 Inlet case 8 Outlet case 10 Gas permeable film 11 Heating coil 15 Inlet hole 16 Exhaust hole

Claims (7)

毛細管現象により一端部から他端部に液体を移動させる吸液部と、
前記吸液部を収納するケースと、
前記吸液部の一端部側の圧力と他端部側の圧力との差を一定にする圧力制御手段と、
を備えることを特徴とする気化装置。
A liquid absorbing part that moves liquid from one end part to the other end part by capillary action;
A case for storing the liquid absorption part;
Pressure control means for making the difference between the pressure on one end side of the liquid absorption part and the pressure on the other end side constant;
A vaporizing device comprising:
前記圧力制御手段は、前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力を等しくさせることを特徴とする請求項1に記載の気化装置。   2. The vaporizer according to claim 1, wherein the pressure control unit equalizes the pressure on one end side of the liquid absorption part and the pressure on the other end side of the liquid absorption part. 前記吸液部の一端部側に液体を供給する供給手段と、
前記吸液部の一端部側の圧力及び前記吸液部の他端部側の圧力を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の気化装置。
Supply means for supplying a liquid to one end side of the liquid absorption part;
Measuring means for measuring the pressure on one end side of the liquid absorption part and the pressure on the other end side of the liquid absorption part;
The vaporizer according to claim 1, comprising:
前記測定手段は、前記吸液部の一端部側の液体にかかる圧力、及び前記吸液部の他端部側の気体の圧力を測定することを特徴とする請求項3に記載の気化装置。   The vaporization apparatus according to claim 3, wherein the measurement unit measures a pressure applied to the liquid on one end side of the liquid absorption part and a gas pressure on the other end side of the liquid absorption part. 毛細管現象により一端部から他端部に液体を移動させる吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力との差を一定にすることを特徴とする気化方法。   A vaporization method characterized in that a difference between a pressure on one end of a liquid absorption part that moves liquid from one end to the other end by capillary action and a pressure on the other end of the liquid absorption part are made constant. 前記吸液部の一端部側に供給される液体にかかる圧力、及び前記吸液部の他端部側の気体の圧力を測定し、前記吸液部の一端部側の液体にかかる圧力を制御して、前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力との差を一定にすることを特徴とする請求項5記載の気化方法。   Measure the pressure applied to the liquid supplied to one end side of the liquid absorption part and the pressure of the gas on the other end side of the liquid absorption part, and control the pressure applied to the liquid on the one end side of the liquid absorption part The vaporization method according to claim 5, wherein a difference between a pressure on one end side of the liquid absorption part and a pressure on the other end side of the liquid absorption part is made constant. 前記吸液部の一端部側の圧力と前記吸液部の他端部側の圧力を等しくさせることを特徴とする請求項5又は6に記載の気化方法。   The vaporization method according to claim 5 or 6, wherein a pressure on one end portion side of the liquid absorption portion is made equal to a pressure on the other end portion side of the liquid absorption portion.
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