JP5564758B2

JP5564758B2 - 気化装置及び発電装置

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Publication number: JP5564758B2
Application number: JP2008083901A
Authority: JP
Inventors: 章仁神田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2028-03-27
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Description

本発明は、液体を加熱して気化させる気化装置、また、それを備える発電装置に関する。

近年、ノート型ＰＣや携帯電話等の携帯機器に搭載が期待される発電装置が開発されている。発電装置には、例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテルと水とが混合された燃料を貯留する燃料タンクと、燃料を化学反応させて改質ガス（水素ガス）を生成する反応装置と、反応装置により生成された改質ガスを基に発電を行う発電セル等が設けられている。反応装置には、燃料と水とを加熱して気化させる気化装置が設けられている。
このような気化装置として、従来では、芯状の多孔質体を加熱手段によって熱することで、長手方向に向かって気液の相変化を行うように構成されており、安定的に液体燃料を気化させる手段として、気化器を２台以上直列に接続された液体気化供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３４６３７２号公報

ところで、加熱した多孔質体に液体を流通させて気液相変化を行う方式の気化器では、加熱された多孔質体に液体が近づくにつれて液体温度が上昇していき、それに伴って液体中に溶存している気体の溶解度が減少する。さらに局所的に液体中に溶存している気体量が飽和溶解度よりも上回った時に気泡として析出したり、また、液体の一部が気化して多孔質体の液体導入部（上流側端面）に気泡が発生してしまう。これらの気泡は、いずれ気泡塊となって、多孔質体への液体の導入を阻害し、気化装置の動作時に大きな脈動を引き起こし、さらには、気化した混合気の安定吐出が損なわれるという問題がある。上述の特許文献１のように２台以上の気化器を直列に接続した液体気化供給装置においても、液体の温度上昇に伴い同様の脈動が生じる問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、多孔質体の液体導入部における気泡の発生を抑制し、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができ、その結果、発電性能を安定化させることができる気化装置及び発電装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の気化装置の発明は、
多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、前記多孔質体の前記導入部側の平均気孔径が、前記多孔質体の前記気化部側の平均気孔径よりも小さいことを特徴とする。

請求項２の気化装置の発明は、
多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、
複数の前記多孔質体が直列に配置され、
複数の多孔質体のうち、前記導入部側に配置された多孔質体の平均気孔径が、前記気化部側に配置された多孔質体の平均気孔径よりも小さいことを特徴とする。
請求項３の気化装置の発明は、
多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、
前記多孔質体の前記導入部側の断面積が、前記気化部側の断面積よりも大きいことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の気化装置において、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されているときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きくなるように、前記多孔質体に液体が供給された時の圧力損失に基づいて、前記多孔質体の平均気孔径が設定されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、発電装置において、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の気化装置と、
前記気化装置により生成された気体を基に改質ガスを生成する反応装置と、
前記反応装置により生成された改質ガスを基に発電を行う発電セルと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、多孔質体の導入部における気泡の発生を抑制し、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができ、その結果、発電セルの発電性能を安定化させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第一の実施の形態］
図１は、発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。
発電装置１００は、発電用の液体燃料及び水を貯留する液体タンク１と、液体タンク１から供給された水及び液体燃料を気化する気化装置３と、液体タンク１から気化装置３に液体燃料及び水を供給する液体ポンプＰ１と、気化装置３で気化された水及び液体燃料の混合ガスから改質ガスを生成する反応装置４と、反応装置４で生成した改質ガスを利用して発電を行う発電セル５と、発電装置１００全体を制御する制御部６等、を備えている。
液体燃料は、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリンといった水素原子を含む化合物を使用することができる。なお、化学燃料と水との混合物としては、例えばメタノールと水とが均一に混合した混合物が化学反応材料として用いられる。本実施の形態では、例えばメタノールといった液体燃料と水とを均一に混合した混物を用いる例で説明する。

液体タンク１には、送出用の液体ポンプＰ１が連結されるとともに、その下流側には液体ポンプＰ１から送り出される液体燃料及び水の流量を検出する流量計２及びバルブＶが設けられている。そして、バルブＶの下流側には上流側から順番に、気化装置３、反応装置４及び発電セル５が設けられている。

図２は、気化装置３の概略構成を示す断面図である。
気化装置３は、所定温度（例えば１１０℃から１５０℃）に加熱し、水とメタノール等のアルコールの混合液体である液体燃料を加熱して気化し、燃料ガスとなる混合ガスを生成するものである。
気化装置３は、吸液部３１、収縮性チューブ３２、排出部３３、弾性チューブ３４、加熱部（熱源）３５、断熱ケース３６及び温度センサ３７を備えている。
気化装置３は、液体ポンプＰ１から弾性チューブ３４を介して吸液部３１に水及び液体燃料が供給され、排出部３３において加熱部３５の熱により吸液部３１内の水及び液体燃料を加熱し、気化した液体燃料及び水蒸気を排出部３３の排出口３３２から排出して、反応装置４（図１参照）に供給するものである。そして、反応装置４で水素ガスが生成されて、発電セル５（図１参照）に供給される。

吸液部３１は、棒状、具体的には例えば円柱状に形成された多孔質体からなる芯材であり、排出部３３の嵌入部３３１に挿入されている。吸液部３１は、図１に示す液体ポンプＰ１から弾性チューブ３４を介して供給される液体状の水及び液体燃料を吸収し、排出部３３の排出口３３２側へ浸透させるものである。多孔質体としては、例えば、アクリル系繊維等の無機繊維又は有機繊維を結合材（例えばエポキシ樹脂）で固めたものや、無機粉末を焼結したもの、無機粉末を結合材で固めたもの、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体、無機繊維又は有機繊維からなる多数本の糸材を束ねて結合材で固めたものなどを適用することができる。また、上記の材料を複数種類混合したものを多孔質体として用いることも可能である。

また、多孔質体は、水及び液体燃料が導入される導入部（上流側端部）３１aにおける液体の気体飽和溶解度が、気化装置３の停止時よりも液体燃料が加熱され気化している動作時の方が大きくなるように、多孔質体の圧力損失に基づいて、その平均気孔径が設定されている。ここで、平均気孔径とは、多孔質体の孔の直径の平均を言うものとする。なお、平均気孔径の設定については気泡析出の抑制原理とともに後述する。

収縮性チューブ３２は、その内部に吸液部３１が嵌入されていて、収縮性チューブ３２の内周面と吸液部３１の外周面とが密着している。収縮性チューブ３２の長さは、吸液部３１の長さよりも短く、吸液部３１の下流側端部（加熱先端側の端部）が収縮性チューブ３２の下流側端部から突き出た位置に配置されている。収縮性チューブ３２は、加熱前に熱収縮性を有する材料（例えばポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン等）により形成されている。加熱前に予め収縮性チューブ３２内に吸液部３１を挿入してから加熱することで、収縮性チューブ３２を収縮させ、収縮性チューブ３２と吸液部３１とを隙間なく密着させている。なお、上記において、吸液部３１は円柱状としたが、これに限らず、例えば四角柱、六角柱等の角柱状であってもよい。

排出部３３は、吸液部３１の下流側端部側に設けられ、後述する発熱体３５１の熱を吸液部３１に伝導する。この排出部３３は、例えば金属により形成されていて、吸液部３１の収縮性チューブ３２により覆われていない部分を覆うように、吸液部３１が嵌入されている。この排出部３３には、吸液部３１が嵌入される嵌入部３３１と、嵌入部３３１に連なって下流側端部に位置する排出口３３２と、嵌入部３３１及び排出口３３２の継ぎ目外縁から突出したフランジ部３３３とが一体的に設けられており、吸液部３１の嵌入部３３１の下流側へ浸透した液体燃料が加熱部３５によって加熱され、気化されて排出口３３２から排出される。嵌入部３３１は吸液部３１が嵌入されるよう筒状に形成されていている。排出口３３２は、嵌入部３３１の下流側略中央に形成されており、嵌入部３３１の内径よりも小さい直径となっている。
フランジ部３３３には、温度センサ３７が挿入される挿入穴３３４が径方向に沿って形成されている。なお、上記において、排出部３３は金属により形成されるとしたが、排出部３３は嵌入された吸液部３１に加熱部３５による熱を供給するとともに、挿入穴３３４に挿入される温度センサ３７に吸液部３１の温度を良好に伝熱する役割を有しており、金属の他、熱伝導率が比較的高い材料で形成するようにしてもよい。

弾性チューブ３４は、その一端部の内部に排出部３３の上流側端部（燃料導入側端部）及び収縮性チューブ３２が嵌入されていて、排出部３３の上流側端部及び収縮性チューブ３２の外周面と弾性チューブ３４の内周面とが密着している。そして、弾性チューブ３４の他端部は、収縮性チューブ３２の上流側端部から延出していて、液体燃料及び水が送出される液体ポンプＰ１に連結されている。

加熱部３５は、排出部３３における嵌入部３３１の下流側端部を覆い、吸液部３１の嵌入部３３１の下流側へ浸透した液体燃料及び水を加熱するように配置されている。加熱部３５は、例えば加熱コイルからなる発熱体３５１と、発熱体３５１を被覆する耐熱性の接着剤３５２とから構成されている。発熱体３５１は嵌入部３３１の下流側端部周囲に巻かれており、接着剤３５２によって被覆されている。なお、上記において、加熱部３５は加熱コイルからなる発熱体３５１と接着剤３５２とからなるとしたが、嵌入部３３１を加熱して排出部３３に嵌入された吸液部３１を加熱する機能を有するものであればよく、例えばシート状の発熱体を嵌入部３３１に巻き付けた構成を有するものであってもよい。

断熱ケース３６は、例えば樹脂からなり、内部の温度を維持するために、弾性チューブ３４の下流側端部及び排出部３３の上流側（一端側）を覆って、加熱部３５を覆っている。断熱ケース３６は、下面が開口した上部断熱筐体３６１と、上面が開口した下部断熱筐体３６２とから構成されており、上部断熱筐体３６１の下面開口を弾性チューブ３４の上面に当接させるとともに、下部断熱筐体３６２の上面開口を弾性チューブ３４の下面に当接させることによって組み付けられている。これにより、断熱ケース３６内に、吸液部３１、弾性チューブ３４の上流側端部が収容され、断熱ケース３６の下流側端部からは弾性チューブ３４の下流側端部は露出している。
また、断熱ケース３６には、フランジ部３３３の挿入穴３３４と連通する連通口３６３が形成されている。

温度センサ３７は、熱電対、サーミスタ又は測温抵抗体であり、断熱ケース３６の連通口３６３を介して排出部３３の挿入穴３３４に埋め込まれている。温度センサ３７には、温調器３７１が接続されており、温調器３７１は加熱コイルからなる発熱体３５１を発熱させる電源３７２（図１参照）に接続されている。温度センサ３７は、フランジ部３３３を介して伝わる吸液部３１の先端部分の温度を検出するようになっており、検出温度が温調器３７１に入力されると、温調器３７１がその検出温度に基づいて、吸液部３１の温度が所望の温度となるように加熱部３５の発熱体３５１の加熱を制御している。

図１に示す反応装置４は、化学反応式（１）に示すように気化装置３で気化した水と液体燃料とを加熱することで、水素を含有するガスに改質させる改質器４１と、発電セル５の燃料極から供給された発電に使用されずに余った水素ガス及びエアポンプＰ２から供給された空気を基に改質器４１を加熱する燃焼器４２と、化学反応式（１）に次いで逐次的に起こる化学反応式（２）によって微量に生成される一酸化炭素を、化学反応式（３）に示すように、改質器４１から供給されたガス及びエアポンプＰ２から供給された空気を基に酸化させて除去して水素ガスを抽出する一酸化炭素除去器４３と、が備えられている。燃焼器４２から排出された排気ガスは、外部に排気されるようになっている。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ_２・・・（１）
Ｈ_２＋ＣＯ_２→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ・・・（２）
２ＣＯ＋Ｏ_２→２ＣＯ_２・・・（３）

発電セル５は、一酸化炭素除去器４３から供給され、加湿器（図示しない）により加湿され燃料極に供給された水素ガスを、電気化学反応式（４）に示すように燃料極の触媒微粒子の作用により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を通じて酸素極に伝導し、電子は燃料極により電気エネルギー（発電電力）として取り出される。一方、エアポンプＰ２から供給されて加湿器（図示しない）により加湿された酸素極に供給された空気は、電気化学反応式（５）に示すように、酸素極に移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成される。そして、発電に使用されずに余った水素ガスは発電セル５の燃料極から燃焼器４２に送られて、当該燃焼器４２の燃焼に用いられる。また、発電セル５の酸素極から排出された排気ガスは、外部に排気されるようになっている。
Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻・・・（４）
２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｈ_２Ｏ・・・（５）

制御部６は、例えば汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されているものである。制御部６には、液体ポンプＰ１及びエアポンプＰ２が図示しないドライバを介して電気的に接続され、これら液体ポンプＰ１及びエアポンプＰ２の各ポンピング動作（送出量の調整を含む）を制御している。
また、制御部６には、バルブＶが図示しないドライバを介して電気的に接続され、流量計２も電気的に接続されている。制御部６は、流量計２の測定結果を受けて水及び液体燃料の流量を認識できバルブＶの開閉動作（開き量の調整を含む）を制御している。
そして、制御部６は、気化装置３、改質器４１、燃焼器４２及び一酸化炭素除去器４３を加熱する発熱体がドライバを介して電気的に接続され、制御部６は、発熱体の発熱量とその停止とを制御するとともに、温度によって変化する発熱体の抵抗値を計測することによって気化装置３、改質器４１、燃焼器４２及び一酸化炭素除去器４３の各反応器の温度を検出することができるようになっている。発熱体は、発電装置１００の起動時に気化装置３、改質器４１、燃焼器４２及び一酸化炭素除去器４３をそれぞれ適正な温度に加熱するものであって、燃焼器４２が燃焼を開始して安定して加熱できるようになったら、停止あるいは熱量を低減させても良い。

次に、発電装置１００の動作について説明する。
まず、外部電子機器から通信用端子、通信用電極を介して制御部６に作動信号が入力されることによって発電装置１００が作動する。これにより制御部６が、エアポンプＰ２を作動させ、気化装置３の加熱部３５の電源３７２をＯＮにし、温度センサ３７によって吸液部３１の温度を検出し、検出結果に基づいて所定温度となるように温度制御を行う。また、改質器４１、燃焼器４２、及び一酸化炭素除去器４３の各発熱体も同様に発熱させ、所定温度となるように温度制御する。
そして、制御部６は、気化装置３が所定温度以上であれば、液体ポンプＰ１の作動、バルブＶの開閉動作を行い、これによって液体燃料及び水を気化装置３に供給する。気化装置３に供給された液体燃料及び水は加熱されて気化（蒸発）し、燃料ガス及び水蒸気の混合ガスとなって改質器４１に供給される。

改質器４１では、気化装置３から供給された混合ガス中のメタノールと水蒸気が触媒により反応して二酸化炭素及び水素が生成される（上記化学反応式（１）参照））。また、改質器４１では、化学反応式（１）についで逐次的に一酸化炭素が生成される（上記化学反応式（２）参照）。そして、改質器４１で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等からなる混合気が一酸化炭素除去器４３に供給される。

一酸化炭素除去器４３では、改質器４１から供給された混合気中の一酸化炭素と水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成されたり、混合気の中から特異的に選択された一酸化炭素と、エアポンプＰ２から供給された空気に含まれる酸素とが反応して二酸化炭素が生成されたり（上記化学反応式（３）参照）して、混合気中の一酸化炭素が除かれる。

このように気化装置３、改質器４１及び一酸化炭素除去器４３を経て二酸化炭素と水素が生成される。生成された改質ガス（二酸化炭素及び水素等）は、加湿器により加湿され、発電セル５の燃料極に供給される。
発電セル５では、燃料極に供給された水素ガスと、エアポンプＰ２から供給されて加湿器により加湿された酸素極に供給された空気とを基に発電し、電力を外部に供給する。

ここで、吸液部の導入部近傍を加圧することによって気泡析出を抑制できる原理について説明する。
比較的低温で保管されていた水及び液体燃料が、ポンプによって送液されて気化装置に近づくにつれて、加熱された吸液部からの熱伝導により液体温度が上昇する。それに伴って水及び液体燃料の気体飽和溶解度が減少するので、水及び液体燃料中の溶存気体量がそれを上回ってしまうと、溶け込めなくなった空気が気泡として析出してしまう。それに対し、液体に対する気体の溶解度が圧力に比例（ヘンリーの法則）することを利用し、吸液部の導入部側の圧力を高く保つ構成とすることで、飽和溶解度を増加させ、温度が上昇した場合に空気などの気体の溶解量が飽和溶解度を上回らないように構成することで気泡の析出を抑えることができる。

そのときの圧力値の定義方法は次の通りである。まず、水が１気圧、２４℃で空気と混在して保存されているものとした場合の飽和溶解度は図３に示す通りとなる。空気に十分な時間接触していた水は、ほぼ飽和に近い量の空気が溶け込んでいくので、図３より、２４℃の状態で２３．３mg/Lの空気が水に溶け込んでいることになる（点Ｐ参照）。そして、その液体が気化装置に送られ、吸液部の導入部側近傍の温度が約４０℃になっているとすると、その時の飽和溶解度は１９．０mg/Lなので（点Ｑ参照）、溶解度の差分４．３mg/L（符号Ｒ参照）の空気が気泡として析出することになる。したがって、ここでこの液体に溶け込めなくなった空気の析出を抑制するためには、４０℃のときの飽和溶解度が２３．３mg/Lを上回ればよいので、ヘンリーの法則に則って、吸液部の導入部側の圧力を１．２２倍（＝２３．３/１９．０）の約１．２気圧に保つことで気泡の析出を抑制することができる。

次に、これまで定義した圧力値の効果を証明する。吸液部として、材質が炭化ケイ素、サイズはφ１．５mm×１．１mm、気孔率約３５％のものを使用した。気化装置の加熱目標温度は１６０℃で、このときの吸液部の導入部側近傍の温度は約４０℃だった。液体タンクには１気圧、２４℃で空気と混在して保存されており、充填してから十分な時間が経過したものを使用した。液体ポンプは微小流量を制御でき、耐圧性能の高い電気浸透流ポンプを使用した。液体の送液流量を約４０μl/minに保つため、電気浸透流ポンプと気化装置の間に配置された流量計により送液流量を計測し、その計測値を制御部に送ることによって制御部は流量に応じた電圧値を電気浸透流ポンプに与えるよう設定した。
まず、吸液部の平均気孔径が２５μｍの場合、その吸液部を液体が流通することによって発生する圧力損失は約３kPaであった。吸液部の導入部側の圧力が約１気圧の状態では、吸液部の導入部側で気泡が析出する現象が見られた。さらに、吸液部の平均気孔径が６μｍの場合、圧力損失は約１２kPaと増加したが、約１．１気圧でも前回と同様に気泡が析出する現象が見られた。そして、吸液部の平均気孔径を約２μｍとした場合、圧力損失は約２５kPaに増加し、吸液部の導入部側の圧力が約１．２気圧のときには気泡の析出が見られなくなった。
このように、吸液部の導入部側の圧力を、液体タンクに保存されていた液体が吸液部の導入部近傍の温度まで加熱されても空気の飽和溶解度を上回らない圧力値（例えば約１．２気圧）にすること（すなわち、吸液部の導入部側がその圧力値となるように吸液部の平均気孔径（約２μｍ）を設計すること）により、気泡の析出を抑制することが確認できた。
なお、ここでは水を用いて効果を実証したが、ヘンリーの法則が適用可能な溶媒全てにおいてこの効果を期待できるため、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、またはこれらを含んだ混合液などの液体についても当然同様の効果を得ることができる。

以上のように、吸液部３１と加熱部３５とを備え、吸液部３１は、導入部３１aにおける液体の気体飽和溶解度が、気化装置３の停止時よりも動作時の方が大きくなるような、吸液部３１の圧力損失に基づいて、その平均気孔径が設定されているので、気化装置３の動作時に吸液部３１が加熱されて温度が上昇した場合であっても、吸液部３１の圧力損失が増大し、液体燃料内の飽和溶解度が上昇するため、停止時に溶存していた気泡の析出を抑制することができる。よって、気化装置３自体の新たな構造変更や追加装置を設置することなく、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができる。そして、下流側の改質器４１や発電セル５にも安定して気化した混合ガスを供給することができ、発電性能にも優れる。

［第二の実施の形態］
図４は、気化装置３Ａの概略構成を示す断面図である。
第二の実施の形態の気化装置３Ａは、第一の実施の形態と異なり、多孔質体である吸液部３１Ａの気孔径を導入された水及び液体燃料が気化する気化部（下流側端部）３１bＡ側から水及び液体燃料が導入される導入部（上流側端部）３１aＡ側に向けて徐々に小さくなっている。具体的には、導入部３１aＡ側の気孔径が約２〜６μｍであり、気化部３１bＡ側の気孔径は約１５〜２５μｍである。
なお、その他の構成は第一の実施の形態と同様のため、同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。

以上のように、吸液部３１Ａの気孔径を気化部３１bＡ側から導入部３１aＡ側に向けて徐々に小さくすることによって、導入部３１aＡ側の圧力損失を大きくすることができる。これによって、導入部３１aＡ側近傍の圧力が上昇し、液体燃料内の気体飽和溶解度が上昇するため、溶存していた気泡の析出を抑制することができる。したがって、気化装置３Ａ自体の新たな構造変更や追加装置を設置することなく、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができる。そして、下流側の改質器や発電セルにも安定して気化した混合ガスを供給することができ、発電性能にも優れる。
また、吸液部３１Ａの気化部３１bＡ側の気孔径を変更する必要がないので、良好な燃料気化が可能となる。

［第三の実施の形態］
図５は、気化装置３Ｂの概略構成を示す断面図である。
第三の実施の形態の気化装置３Ｂは、第一の実施の形態の気化装置３と異なり、多孔質体である二つの吸液部３１１Ｂ，３１２Ｂが直列に配置されており、導入部側に配置された吸液部３１１Ｂの平均気孔径が、気化部側に配置された吸液部３１２Ｂの平均気孔径よりも小さくなっている。具体的には、導入部側の吸液部３１１Ｂの平均気孔径は約２〜６μｍであり、気化部側の吸液部３１２Ｂの平均気孔径は約１５〜２５μｍである。そして、これら二つの吸液部３１１Ｂ，３１２Ｂは、一方の端面を互いに付き合せて、例えば接着剤等によって接合されている。
なお、その他の構成は第一の実施の形態と同様のため、同様の構成部分については同様の数字に英字Ｂを付してその説明を省略する。

以上のように、二つの吸液部３１１Ｂ，３１２Ｂを直列に配置し、導入部側の吸液部３１１Ｂの平均気孔径を気化部側の吸液部３１２Ｂの平均気孔径よりも小さくすることによって、導入部側の吸液部３１１Ｂの圧力損失を大きくすることができる。これによって、導入部側の吸液部３１１Ｂの圧力が上昇し、液体燃料内の気体飽和溶解度が上昇するため、溶存していた気泡の析出を抑制することができる。したがって、気化装置３Ｂ自体の新たな構造変更や追加装置を設置することなく、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができる。そして、下流側の改質器や発電セルにも安定して気化した混合ガスを供給することができ、発電性能にも優れる。
また、気化部側の吸液部３１２Ｂの平均気孔径を変更する必要がないので、良好な燃料気化が可能となる。

なお、上記実施の形態において、二つの吸液部３１１Ｂ，３１２Ｂを直列に配置して構成するとしたが、吸液部の数は適宜変更可能で、三つ以上の吸液部を直列に配置しても構わない。

［第四の実施の形態］
図６は、気化装置３Ｃの概略構成を示す断面図である。
第四の実施の形態の気化装置３Ｃは、第一の実施の形態の気化装置３と異なり、吸液部３１Ｃの導入部３１aＣ側の断面積が、気化部３１bＣ側の断面積よりも小さくなっている。すなわち、吸液部３１Ｃは、導入部３１aＣ側に向けて突出する凸状に形成されている。また、この導入部３１aＣの外周面には空隙充填材３８Ｃが充填されており、導入部３１aＣと充填材３８Ｃの合計断面積が、気化部３１bＣの断面積と略等しくなっている。そして、充填材３８Ｃの外周面と気化部３１bＣの外周面とが略面一とされ、収縮性チューブ３２Ｃによって覆われている。空隙充填材３８Ｃとしては、例えば、セラミックなどの焼結体やポリエーテルケトンなどの耐熱性樹脂等を用いることができ、液体燃料が流通しない構造（例えば孔を有さない等）となっている。もちろん吸液部３１Cと同じ材料で多孔質体で無いものも使用することができる。
なお、その他の構成は第一の実施の形態と同様のため、同様の構成部分については同様の数字に英字Ｃを付してその説明を省略する。

以上のように、吸液部３１Ｃの導入部３１aＣ側の断面積が、気化部３１bＣ側の断面積よりも小さくすることによって、導入部３１aＣ側の圧力損失を大きくすることができる。これによって、導入部３１aＣ側の圧力が上昇し、液体燃料内の気体飽和溶解度が上昇するため、溶存していた気泡の析出を抑制することができる。したがって、気化装置３Ｃ自体の新たな構造変更や追加装置を設置することなく、動作時における脈動を防止して簡便に安定して気化させることができる。そして、下流側の改質器や発電セルにも安定して気化した混合ガスを供給することができ、発電性能にも優れる。
また、吸液部３１Ｃの気化部３１bＣ側の断面積を変更する必要がないので、良好な燃料気化が可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。気化装置３の概略構成を示す断面図である。圧力１気圧と１．２気圧における飽和溶解度と温度との関係を示す図である。気化装置３Ａの概略構成を示す断面図である。気化装置３Ｂの概略構成を示す断面図である。気化装置３Ｃの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ気化装置
４反応装置
５発電セル
３１，３１Ａ，３１１Ｂ，３１２Ｂ，３１Ｃ吸液部（多孔質体）
３１a，３１aＡ，３１aＣ導入部
３１b，３１bＡ，３１bＣ気化部
３５，３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ加熱部（熱源）
１００発電装置

Claims

多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、
前記多孔質体の前記導入部側の平均気孔径が、前記多孔質体の前記気化部側の平均気孔径よりも小さいことを特徴とする気化装置。
多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、
複数の前記多孔質体が直列に配置され、
複数の多孔質体のうち、前記導入部側に配置された多孔質体の平均気孔径が、前記気化部側に配置された多孔質体の平均気孔径よりも小さいことを特徴とする気化装置。
多孔質体と、
前記多孔質体を加熱する熱源と、を備え、
前記多孔質体は、供給される液体が導入される導入部と、前記液体が気化する気化部を有し、
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されたときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きく、
前記多孔質体の前記導入部側の断面積が、前記気化部側の断面積よりも大きいことを特徴とする気化装置。
前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されているときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度が、前記熱源による熱量が前記多孔質体に供給されていないときの前記導入部における前記液体の気体飽和溶解度よりも大きくなるように、前記多孔質体に液体が供給された時の圧力損失に基づいて、前記多孔質体の平均気孔径が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の気化装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の気化装置と、
前記気化装置により生成された気体を基に改質ガスを生成する反応装置と、
前記反応装置により生成された改質ガスを基に発電を行う発電セルと、を備えることを特徴とする発電装置。