JP2007226993A - 気化装置、気化装置を備えた燃料電池及び気化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の液体を気化させるに際して液体の突沸を抑えるとともに、気化した混合気を安定した流量で供給することができる気化装置及び気化方法を提供する。
【解決手段】第２の吸液部２が仕切部４に嵌入され、仕切部４が第１の吸液部３に嵌入され、これらが収縮性チューブ５及び弾性チューブ６に嵌入されている。第１の吸液部３の一端部が第１液導入部７に挿入され、第２の吸液部２及び仕切部４は第１液導入部７から突出している。第１の吸液部３の他端部が排出部の収容部８１に挿入され、収容部８１に発熱体１０が巻回されている。第２液体βが第２の吸液部２の一端面から吸収され、第２液体βよりも沸点の高い第１液体αが第１の吸液部３の一端面から吸収される。吸収された第２液体β，βは他端部で気化して、空間８４で混合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を気化させる気化装置、気化装置を備えた燃料電池及び気化方法に関する。

近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車や電化住宅などに幅広く実用化されてきている。また、急速に小型化の研究開発が進められている携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータなどといった携帯型電子機器においても、燃料電池による電源の実用化が検討されている。

燃料電池は改質方式と燃料直接方式の２つに分類される。改質方式は、例えば水蒸気改質のように、燃料と水から改質器で水素を生成した後に、生成水素を燃料電池に供給する方式であり、燃料直接方式は、燃料と水を改質せずに燃料電池に供給する方式である。燃料及び水は一般的に液体の状態で貯留され、その燃料や水を気化させた後に、その燃料と水の混合気を改質器に供給している。そのため、燃料や水を気化させる気化装置が必要であり、そのような気化装置についての研究開発が燃料電池の開発にあわせて行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開２００４−４７２６０号公報 特開２００１−２６３６４９号公報

ところで、このような気化装置を小型にすればするほど、流量が小さくなるために燃料や水を過熱しやすい構造のために、燃料や水が気化する際に燃料又は水が不規則に突沸し、気化した液体に液滴が混じってしまいやすく安定して気化する制御が難しい。特に燃料と水は互いに沸点が異なる場合、燃料と水の混合液は組成比によっては共沸点を持たないため、沸点の低い方が加熱されやすく、突沸の要因となっていた。
このような不安定要因は、後段の改質器や燃料電池を配置した場合、改質器での改質性能又は燃料電池での発電性能を不安定にしてしまう。
また、異なる沸点の液体をそれぞれ別体の加熱手段を用いて異なる温度で加熱すると、気化装置自体が大きくなってしまうといった弊害もあった。
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、複数種類の液体を気化させるに際して、混合気を安定した流量で効率的に供給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。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の気化装置は、
第１の液体を吸収する第１の吸液部と、
第２の液体を吸収する第２の吸液部と、
前記第１の吸液部及び前記第２の吸液部を加熱し前記第１の液体及び前記第２の液体を気化する発熱体と、
を備えることを特徴とする。

請求項２の気化装置は、請求項１記載の気化装置において、前記第１の吸液部と前記第２の吸液部との間を仕切る仕切部が設けられていることを特徴とする。

請求項３の気化装置は、請求項１又は２記載の気化装置において、前記第１吸液部は、前記第２の吸液部の周囲を覆っていることを特徴とする。

請求項４の気化装置は、請求項１〜３の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部及び前記第２の吸液部は同心となるよう半径方向に積層され、前記第１の吸液部と前記第２の吸液部との間に仕切部が介在していることを特徴とする。

請求項５の気化装置は、請求項１〜４の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１吸液部の外周に設けられていることを特徴とする。

請求項６の気化装置は、請求項１〜５の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１吸液部の一端部側に設けられていることを特徴とする。

請求項７の気化装置は、請求項１〜６の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部の一端部及び前記第２の吸液部の一端部が連通する空間が設けられていることを特徴とする。

請求項８の気化装置は、請求項１〜７の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の液体は前記第２液体より沸点が高いことを特徴とする。

請求項９の気化装置は、請求項１〜８の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１の吸液部の一端部を前記第１の液体の沸点以上に加熱するとともに前記第１の吸液部の他端部を前記第１の液体の沸点未満に設定し、前記第２の吸液部の一端部を前記第２の液体の沸点以上に加熱するとともに前記第２の吸液部の他端部を前記第２の液体の沸点未満に設定することを特徴とする。

請求項１０の気化装置は、請求項１〜９の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部の一端部を覆う排出部を備えることを特徴とする。

請求項１１の気化装置は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１の吸液部を介して前記第２の吸液部を加熱することを特徴とする。
請求項１２の燃料電池は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の気化装置を備えることを特徴とする。

請求項１３の気化装置は、
第１の液体を吸収し、第１の液体を気化する第１の吸液部と、
第２の液体を吸収し、第２の液体を気化する第２の吸液部と、
前記第１の吸液部側及び前記第２吸液部側のうち、第１の吸液部側に設けられている発熱体と、
を備えることを特徴とする。

請求項１４に記載の気化方法は、複数の吸液部の間に仕切材を介在させて、各吸液部の一端部に互いに異なる液体を吸収させ、各吸液部に吸収した液体を他端部に浸透させ、各吸液部の他端部を加熱して各液体を気化することを特徴とする。

請求項１５の気化方法は、請求項１４に記載の気化方法において、前記複数の吸液部を同心となるよう半径方向に積層するとともに前記複数の吸液部の間に仕切材を介在させ、最も外にある吸液部の端部の外周にヒータを設けたことを特徴とする。

請求項１６の気化方法は、請求項１４又は１５に記載の気化方法において、前記複数の吸液部が外側にあるほど沸点の高い液体を吸収させることを特徴とする。

請求項１７の気化方法は、請求項１４に記載の気化方法において、前記複数の吸液部を厚み方向に順に積層するとともに前記複数の吸液部の間に仕切材を介在させ、最も下層にある吸液部の端部の下層に又は最も上層にある吸液部の端部の上層にヒータを設けたことを特徴とする。

請求項１８の気化方法は、請求項１７に記載の気化方法において、前記複数の吸液部が前記ヒータに近づくにつれて沸点の高い液体を吸収させることを特徴とする。

本発明によれば、発熱体によって効率的に各液体を混じらせることなく安定して気化することができる。

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。

〔第１の実施の形態〕
図１は、気化装置１の略断面図であり、図２は、気化装置１の上面、正面、右側面を示した分解斜視図である。

図１、図２に示すように、この気化装置１は、第１の吸液部３、第２の吸液部２、仕切部４、収縮性チューブ５、弾性チューブ６、第１液導入部７、第２液導入部１３、排出部８、断熱ケース９、発熱体１０及び温度センサ１１を備える。

第２の吸液部２は、棒状、具体的には円柱状に形成された芯材である。第２の吸液部２は、内部に微小空間が形成された多孔質体であり、毛細管現象で液体を吸収し得るものである。第２の吸液部２は、無機繊維又は有機繊維を結合材（例えば、エポキシ樹脂）で固めたものであったり、無機粉末を焼結したものであったり、無機粉末を結合材（例えば、エポキシ樹脂）で固めたものであったり、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体であってもよく、また、第２の吸液部２は、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でも良い。例えば、第２の吸液部２としては、アクリル系繊維束芯を用いることができる。また、上記材料を複数種混合して第２の吸液部２として用いてもよい。

この第２の吸液部２が円筒状の仕切部４に嵌入され、吸液部２の前端及び後端を開放するとともに外側を仕切部４が覆っている。この仕切部４は、第２の吸液部２で吸液される液体及び第１の吸液部３で吸液される液体に対して不透過性であり、発熱体１０での発熱によって変形、劣化しない材料で形成され、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）のような金属材料を円管状に設けたものであり、図１の面と直交する方向での仕切部４と第２の吸液部２の断面形状が同心となり、第２の吸液部２の外周面が仕切部４の内周面に密接している。第２の吸液部２の長さが仕切部４の長さに等しく、第２の吸液部２の両端面が仕切部４の両端面に揃っている。

第１の吸液部３は、内部に第２の吸液部２及び仕切部４が挿入される空間を有する円筒状に形成され、内部空間の周囲を包囲する多孔質体であり、毛細管現象で液体を吸収し得るものであり、上述した第２の吸液部２と同様の部材で形成されている。第１の吸液部３の内壁には、外側を仕切部４で覆われた第２の吸液部２が嵌入され、図１の面と直交する方向での第２の吸液部２と第１の吸液部３の断面形状が同心となり、仕切部４によって第１の吸液部３と第２の吸液部２が仕切られている。このため、第１の吸液部３で浸透された液体は仕切部４を介して第２の吸液部２に移動することがなく、第２の吸液部２で浸透された液体は仕切部４を介して第１の吸液部３に移動することがない。第１の吸液部３の内径と仕切部４の外径が略等しく、第１の吸液部３の内周面が仕切部４の外周面に密接している。このように第２の吸液部２、仕切部４及び第１の吸液部３が同心となるよう半径方向に積層されている。

また、第１の吸液部３の長さは第２の吸液部２及び仕切部４の長さよりも短く、第２の吸液部２及び仕切部４の一部が第１の吸液部３の後端から突き出た位置にあり、第２の吸液部２及び仕切部４の前端が第１の吸液部３の前端に揃っている。

この仕切部４及び第２の吸液部２が嵌合された第１の吸液部３が収縮性チューブ５に嵌入されて、第１の吸液部３の外周面が収縮性チューブ５に密接している。収縮性チューブ５の長さは第１の吸液部３の長さよりも短く、第１の吸液部３の両端がそれぞれ収縮性チューブ５のそれぞれの端から突き出た位置にある。収縮性チューブ５は、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン等の加熱前に熱収縮性を有する材料を熱収縮して第１の吸液部３に隙間なく密着している。このとき、収縮性チューブ５は、第１の吸液部３の側壁に含浸して第１の吸液部３の多孔から液体が外に漏洩しないようになっている。

第１液導入部７は、前端及び後端が開口されており、その前端開口の内径は第１の吸液部３の外径に略等しく、その後端開口の内径は仕切部４の外径に略等しい。第１液導入部７の前端開口部に第１の吸液部３の後端が嵌め込まれ、収縮性チューブ５の一部も第１液導入部７の前端開口部に嵌め込まれている。第２の吸液部２及び仕切部４が嵌合されている第１の吸液部３は、柔軟な場合、収縮性チューブ５によって若干縮んでいてもよく、この状態で第１の吸液部３の後端が、第１液導入部７の前端開口部に収容されている。第１液導入部７の前端は、収縮性チューブ５の後端を重なるように覆っているため、第１の吸液部３が露出されることはない。第１の吸液部３の硬度が高く変形しにくい場合でも収縮性チューブ５が十分応力の緩衝材となるので、第１液導入部７は第１の吸液部３と良好に密着することができる。

第２の吸液部２及び仕切部４は第１液導入部７の後端開口部から延出されているように嵌め込まれている。第１の吸液部３の後端面は第１液導入部７後端の底７４から離れており、第１液導入部７の底７４と第１の吸液部３の後端面との間にはリング状の空間７１が形成されている。空間７１の中央を第２の吸液部２が貫通し、第２の吸液部２が仕切部４に挿入されている。第１液導入部７は後端開口部の縁においてゴム状のオーリング１２が設けられており、第１液導入部７と仕切部４は互いに隙間なく密着されているので、空間７１内に充填される第１液体αは第１液導入部７と仕切部４との間から漏洩することがない。

第１液導入部７の側壁には第１液導入口７２が凸設され、その第１液導入口７２の中心軸に沿って第１液導入口７２の先端から第１液導入部７の内周面まで導入孔７３が貫通し、その導入孔７３が空間７１に通じ、ここから第１液体αが空間７１内に導入される。なお、第１液導入部７は、第１液体αの沸点において、劣化、変形せず、第１液体αの接触により腐蝕しない樹脂、金属で又はセラミックである。第１液導入口７２は、第１液体αを送出するための図示しないチューブに連結されている。

第１液導入部７から突き出た仕切部４の後端は、第２液導入部１３に覆われている。第２液導入部１３は、内部の空間１６を仕切る筒状管であり、その後端には第２液導入口１５が設けられ、第２液導入口１５は第２液体βを送出するための図示しないチューブに連結されている。第２液体βは、第２液導入口１５から導入される第２の吸液部２により吸い込まれる。第２液導入部１３は、仕切部４と接合又は接着されており、仕切部４や第２の吸液部２と膨張係数が近似していることが好ましい。第２液導入部１３は、第１液導入部７と接するように仕切部４を嵌め込んでいてもよい。

排出部８は、後方に位置する筒状の収容部８１と、収容部８１に連なって前方に位置する排出口８２と、収容部８１と排出口８２の継目外縁から突出したフランジ部８３とを一体に成形したものである。排出部８は、収容部８１の後端及び排出口８２の前端が開口され、排出口８２の外径は収容部８１の外径よりも小さく、排出口８２の開口部の内径は収容部８１の開口部の内径よりも小さい。

収容部８１は、第２の吸液部２及び仕切部４が挿入された第１の吸液部３の前方部を、第１の吸液部３の前方部側壁に密着するように収容している。このとき、収容部８１の後端は、収縮性チューブ５の前端を重なるように覆っているため、第１の吸液部３が露出されることはない。第１の吸液部３の硬度が高く変形しにくい場合でも収縮性チューブ５が十分応力の緩衝材となるので、排出部８は第１の吸液部３と良好に密着することができる。

この排出部８は熱伝導率が１０（Ｗ・ｍ^−１Ｋ^−１）以上と高く、第１液体αや混合気γ（第２液体βの気体と第１液体αの気体の混合気）に対して、腐蝕や変形しにくい材料からなり、例えば、黄銅又は銅のような金属からなる。

そして、エラストマー性の弾性チューブ６が、第１液導入部７と収縮性チューブ５との継ぎ目から、排出部８と収縮性チューブ５との継ぎ目まで覆うように嵌め込まれている。つまり収容部８１には第１の吸液部３が第２の吸液部２及び仕切部４とともに嵌め込まれ、第１の吸液部３の収縮性チューブ５から突き出た部分の外周面が収容部８１の内面に接しており、収容部８１の一部が弾性チューブ６に挿入され、収容部８１が弾性チューブ６の内周面と第１の吸液部３の外周面との間に挟まれている。このように弾性チューブ６は、収縮性チューブ５、第１液導入部７、排出部８に対して隙間がないように密着している。

弾性チューブ６の長さは第１の吸液部３の長さよりも短く、収容部８１の側壁の前方が弾性チューブ６から突き出ている。なお、収縮性チューブ５と弾性チューブ６の二重構造にしなくとも、収縮性チューブ５又は弾性チューブ６の一方だけで第１液体α又は第１液体αが気化された気体が漏洩していなければ一方だけを設けるだけでも良い。また、第１の吸液部３の外周面に被膜等を施すことによって第１の吸液部３の外周面から液体や気体が滲み出ないようにすれば、収縮性チューブ５と弾性チューブ６の両方がなくても良い。

以上のように、収縮性チューブ５、弾性チューブ６、第１液導入部７及び排出部８がそれぞれ配管となっているので、収縮性チューブ５、弾性チューブ６、第１液導入部７及び排出部８、第２液導入部１３の内部空間に、第１の吸液部３及び第２の吸液部２は仕切部４によって互いに隔絶されて収容されている。なお、収縮性チューブ５及び弾性チューブ６の代わりに、第１液体αに対して不透過性の被膜を第１の吸液部３の外周面に施した場合、その被膜、第１液導入部７及び排出部８が第１の吸液部３、第２の吸液部２及び仕切部４を収容する管として機能する。

第２の吸液部２、第１の吸液部３及び仕切部４の前端面は排出部８の底８６から離れており、これらの端面と排出部８の底８６との間には空間８４が形成されている。この空間８４は排出口８２の排出孔８２ａに通じている。排出口８２は、混合気γを送出するための図示しないチューブに連結されている。

排出部８の収容部８１には、加熱コイル等のヒータである発熱体１０が巻かれ、発熱体１０と収容部８１が接している。収容部８１に発熱体１０が巻かれているので、第１の吸液部３が第２の吸液部２よりも発熱体１０に近い。発熱体１０は電熱材からなり、電圧が印加されると発熱する抵抗体である。例えば、ニッケル−コバルト線を発熱体１０として用いることができる。発熱体１０はセラミック接着剤、エポキシ接着剤等の耐熱性の接着剤１４によって被覆され、接着剤１４によって発熱体１０が収容部８１に固着されている。なお、発熱体１０をセラミックヒータに代えても良いし、発熱体１０とセラミックヒータを併用しても良い。

排出部８のフランジ部８３には、半径方向に穿孔された挿入穴８５が形成されている。この挿入穴８５は収容部８１や排出口８２の内部空間にまでは至らず、挿入穴８５の底が第２の吸液部２の端面の近傍にまで至っている。温度センサ１１が挿入穴８５に挿入され、温度センサ１１が第１の吸液部３の端面近傍に位置し、これにより温度センサ１１が排出部８に埋め込まれている。温度センサ１１は、熱電対、サーミスタ又は測温抵抗体である。温度センサ１１は周囲と絶縁するために絶縁体で被覆されている。温度センサ１１は排出部８や接着剤１４を介して伝わる発熱体１０の発熱に応じた温度を検出する。

発熱体１０が加熱されると、発熱体１０から収容部８１に伝搬された熱によって第１の吸液部３に浸透された第１液体αは第１の吸液部３の前端面から気化されて空間８４に放出され、さらに、発熱体１０からの熱は仕切部４を介して第２の吸液部２まで伝搬して、第２の吸液部２に浸透された第２液体βは第２の吸液部２の前端面から気化されて空間８４に放出されて、第１液体αが気化された気体と混合し、この混合気γが空間８４内に充満して排出口８２の排出孔８２ａから排出される。このように、空間８４は複数の気体を混合するための空間として適用される。

第２の吸液部２は、第１の吸液部３及び仕切部４を介しているため、第２の吸液部２の加熱温度は、第１の吸液部３の加熱温度より低くなるように設定されていることが好ましい。この場合、より高温に加熱される第１液体αは、より低温に加熱される第２液体βよりも沸点の高い材料であることが好ましい。

断熱ケース９は、発熱体１０、発熱体１０で加熱される第１の吸液部３の前方及び第２の吸液部２の前方の熱をできるだけ外部に逃がさないように、発熱体１０、第１の吸液部３の前方及び第２の吸液部２の前方を包囲するものである。また排出部８の収容部８１とフランジ部８３が断熱ケース９内に収容されている。

第１の吸液部３の全体及び第２の吸液部２の全体を加熱されてしまうと、第１の吸液部３の後端面から第１液体αが気化され、第２の吸液部２の後端面から第２液体βが気化されてしまう。これらの気泡は、第１の吸液部３の第１液体αの浸透を阻害、又は第２の吸液部２の第２液体βの浸透を阻害し、排出口８２からの混合気γの排出量を不安定にしてしまう。第１の吸液部３の後方及び第２の吸液部２の後方は、断熱ケース９によって覆われていないので、第１の吸液部３の後方及び第２の吸液部２の後方は比較的速やかに放熱されやすい構造となっており、第１の吸液部３の後方は第１液体αの沸点に達することがなく、第２の吸液部２の後方は第２液体βの沸点に達することがない。

そして発熱体１０は、第１の吸液部３の前方を第１液体αの沸点に達するように加熱し、第２の吸液部２の前方を第２液体βの沸点に達するように加熱している。したがって、第１の吸液部３の前端面から第１液体αが気化されると、第１の吸液部３の毛細管現象によって第１の吸液部３の後方に充填された第１液体αが第１の吸液部３の前方に向かって自発的に移動することになり、第２の吸液部２の前端面から第２液体βが気化されると、第２の吸液部２の毛細管現象によって第２の吸液部２の後方に充填された第２液体βが第２の吸液部２の前方に向かって自発的に移動することになる。

断熱ケース９は、上面側のケース９１及び下面側の下ケース９２が組み合わされることにより、断熱ケース９の内部に収容空間が形成されている。上ケース９１及び下ケース９２はどちらも酸化チタン、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化珪素等を焼結したセラミックや、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォンサン）、発泡スチレン、発泡ウレタン等のエンジニアリングプラスチック等の断熱材からななる。

上ケース９１の前面の下縁と下ケース９２の前面の上縁には扇形状の窪みが形成され、上ケース９１と下ケース９２を結合することでこれら窪みが合わさって通し孔９３が形成されている。排出部８の排出口８２がこの通し孔９３に嵌め込まれ、排出口８２が断熱ケース９の前面から突き出ている。また、位置を固定するために排出部８のフランジ部８３が断熱ケース９の前面側の内面に接しているが、断熱性を向上するためにフランジ部８３と断熱ケース９の前面側の内面との間に空間を設けてもよい。フランジ部８３の断熱ケース９との対向面に溝を設ければ、フランジ部８３と断熱ケース９が当接することによって位置合わせができるとともに、溝によって断熱用の熱伝導率の低い隙間を形成することができ断熱効果を向上できる。

上ケース９１の背面の下縁と下ケース９２の背面の上縁には扇形状の窪みが形成され、上ケース９１と下ケース９２を結合することでこれら窪みが合わさって通し孔９４が形成されている。弾性チューブ６、収縮性チューブ５、第１の吸液部３の前方、仕切部４及び第２の吸液部２の前方がこの通し孔９４に嵌め込まれている。弾性チューブ６と通し孔９４の壁面が密接し、通し孔９４の壁面と第１の吸液部３の外周面との間の隙間が弾性チューブ６及び収縮性チューブ５によってシーリングされている。

上ケース９１の上面には配線通し孔９５〜９７が貫通し、配線通し孔９５〜９７から上ケース９１の背面まで連なった溝９５ａ〜９７ａが上ケース９１の上面に形成されている。配線通し孔９５には温度センサ１１の配線１１ａが通され、配線１１ａが折り曲げられて溝９５ａ内に敷設されている。同様に、配線通し孔９６，９７には発熱体１０の両端部の配線１０ａ，１０ｂが通され、配線１０ａ，１０ｂが折り曲げられて溝９６ａ，９７ａ内に敷設されている。

温度センサ１１が配線１１ａを介してコントローラに接続され、発熱体１０も配線１０ａ，１０ｂを介してコントローラに接続されている。温度センサ１１の検知温度を表す信号がコントローラに入力され、コントローラが温度センサ１１の検知温度に基づいて、第１の吸液部３の温度や第２の吸液部２の温度がそれぞれ所望の温度になるように発熱体１０を制御する。具体的には、温度センサ１１の検知温度が上閾値よりも高くなった場合に、コントローラが発熱体１０への供給電力を下げるか又は発熱体１０への供給電力をオフにし、温度センサ１１の検知温度が下閾値（但し、下閾値＜上閾値。）よりも低くなった場合に、コントローラが発熱体１０への供給電力を上げるか又は発熱体１０への供給電力をオンにし、温度センサ１１の検知温度が下閾値以上、上閾値以下の場合には、コントローラが発熱体１０への供給電力を維持する。

次に、気化装置１の動作及び気化装置１を用いた気化方法について説明する。
発熱体１０に電圧が印加されると、発熱体１０が発熱し、断熱ケース９内に収容された部材が加熱される。ここで、発熱体１０の内側の部分では加熱温度が発熱体１０から遠ざかるほど低減していく。したがって、より近い第１の吸液部３の温度は、より遠い第２の吸液部２の温度よりも高くなる。また、第１の吸液部３及び第２の吸液部２の後方の端部が断熱ケース９の外にあり、前方の端部が断熱ケース内にあり、前方の端部に発熱体１０が巻かれているので、第１の吸液部３は、排出口８２側の端部から第１液導入口７２側の端部に向かうほど温度が低減し、第２の吸液部２は、排出口８２側の端部から第２液導入口１５側の端部に向かうほど温度が低減する。

温度センサ１１の検知温度が下閾値以上且つ上閾値以下の状態では、第１の吸液部３の温度は、排出口８２側の端部では第１液体αの沸点に達し、第１液導入口７２側の端部では第１液体αの沸点未満になり、第２の吸液部２の温度は、排出口８２側の端部では第２液体αの沸点に達し、第２液導入口１５側の端部では第２液体βの沸点未満になるように設定されている。なお、以下では、第１の吸液部３及び第２の吸液部２において、発熱体１０が巻かれた端部を排出側端部といい、排出側端部の反対側の端部を吸収側端部という。

第２の吸液部２及び第１の吸液部３の排出側端部が発熱体１０によって加熱された状態で、ポンプ等によって第２液体βが第２液導入部１３を介して送液されると、その第２液体βが第２の吸液部２の吸収側端部から第２の吸液部２内へと吸収される。第２の吸液部２に吸収された第２液体βは毛細管現象により排出側端部に移動し、第２の吸液部２の排出側端部において発熱体１０により加熱されて気化する。そして、気化した気体は第２の吸液部２の排出側端面から収容部８１内の空間８４へ蒸散する。このように第２の吸液部２の内部で第２液体βが気化するので、第２液体βの突沸を抑えることができる。

一方、ポンプ等によって第１液体αが導入孔７３を通って第１液導入部７内の空間７１に供給されると、その第１液体αが第１の吸液部３の吸収側端部から第１の吸液部３内へと吸収される。第１の吸液部３に吸収された第１液体αは毛細管現象により排出側端部に移動し、第１の吸液部３の排出側端部において発熱体１０により加熱されて気化する。そして、気化した気体は第１の吸液部３の排出側端面から収容部８１内の空間８４へ蒸散する。このように第１の吸液部３の内部で第１液体αが気化するので、第１液体αの突沸を抑えることができる。

第１液体αの沸点が第２液体βの沸点よりも高いと、第２の吸液部２及び第１の吸液部３の温度分布により、第２液体βが第２の吸液部２の排出側端面寄りで気化し、第１液体αが第１の吸液部３の排出側端面寄りで気化する。しかし、第１液体αの沸点が第２液体βの沸点よりも低いと、第２液体βが第２の吸液部２の排出側端面寄りで気化するように温度制御するように設定すると、より発熱体１０に加熱されやすい第１の吸液部３が過熱してしまい、第１の吸液部３における気化領域が排出側端部のみならず、排出側端部より後方まで拡張され、第１液体αの突沸の要因になってしまう。そのため、第１液体αの沸点が第２液体βの沸点よりも高い方が望ましい。

第２の吸液部２内で気化した第２液体βの気体が第２の吸液部２の排出側端面から空間８４へ蒸散し、第１の吸液部３内で気化した第１液体αの気体が第１の吸液部３の排出側端面から空間８４へ蒸散し、これらの気体が混合する。この混合気γが排出孔８２ａを通って排出される。

以上のように液体が気化している時には、コントローラが温度センサ１１の検知温度に基づいて発熱体１０をフィードバック制御するので、第１の吸液部３の排出側端部の温度及び第１の吸液部３における第１液体αの気化領域、並びに第２の吸液部２の排出側端部の温度及び第２の吸液部２における第２液体βの気化領域がそれぞれ所望の温度、所望の範囲となるように制御される。

以上のように本実施形態によれば、第２の吸液部２と第１の吸液部３を同心となるように積層し、仕切部４によって第２の吸液部２と第１の吸液部３を仕切ったので、第２の吸液部２と第１の吸液部３では、第２液体β、第１液体αが液体の状態で混合されることないため、別々の領域に別々の液体を吸収する。そのため、沸点の異なる２種類の液体を別々に気化することができるので、それぞれの液体を安定して気化することができる。そして、別々に安定して発生した気体が空間８４にて混合されるので、その混合気が排出孔８２ａを通って下流へ送られるので、その混合気が安定した流量で排出孔８２ａを通って下流へ送られる。特に第１液体αを水、第２液体βをメタノールとした場合、下流に水蒸気改質器を配置して水素を発生することができる。

また、１つの気化装置１で２種類の液体を別々に気化することができるので、２種類の液体の気化のために２つの気化装置を準備せずに済み、２つの温度センサで別々に制御する必要がないので全体として省スペース化、回路の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

また、第１の吸液部３の内側に第２の吸液部２を嵌入し、第１の吸液部３の外側に発熱体１０を巻いたので、温度が中心軸から半径方向外側に向かう程高くなるような温度分布が生じる。そして、沸点の低い第２液体βを第２の吸液部２に吸収して気化し、沸点の高い第１液体αを第１の吸液部３に吸収して気化しているので、エネルギーの利用効率が良くなって、効率的に第２液体β・第１液体αを気化することができる。

発熱体１０は、コイル形状に限らず、排出部８の側面に配置されていれば、薄膜発熱抵抗体層でもよい。発熱抵抗体層は、金属酸化物でもよく、金（Ａｕ）であってもよい。金は、温度に応じて抵抗率が変位するため温度センサを兼ねることができるため、温度センサ１１が不要になり、配線構造を簡略化できる。

また、排出部８が導電性であれば、排出部８上に絶縁膜を被覆し、この絶縁膜上に発熱抵抗体層を被膜すればよい。このとき発熱抵抗体層が金であれば、絶縁膜との密着性を改善するためのチタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ）等の下地層、金が熱拡散を防止するためのタングステン（Ｗ）等の高融点金属からなる熱拡散防止層を、絶縁膜と発熱抵抗体層との間に、この順に積層してもよい。

また、第２の吸液部２及び第１の吸液部３の排出側端部、排出部８の収容部８１及びフランジ部８３並びに発熱体１０が断熱ケース９内に収容されているので、熱損失が少なく、発熱体１０の熱エネルギーが液体の気化に有効利用される。一方、第２の吸液部２及び第１の吸液部３の吸収側端部が断熱ケース９の外にあるので、第２の吸液部２の吸収側端部から排出側端部にかけて温度勾配が生じ、第２の吸液部２の吸収側端部の温度が排出側端部の温度よりも低くなる。そのため、第２の吸液部２に吸収された第２液体βが吸収側端面寄りで気化せず、第２の吸液部２内の気体が吸収側端面のみから吐出すること、つまり気体の逆流を防止することができる。第１の吸液部３に吸収された第１液体αも吸収側端面寄りで気化せず、気体の逆流を防止することができる。

また、排出部８に温度センサ１１が埋め込まれているので、第１の吸液部３の排出側端面の近傍の温度及び第２の吸液部２の排出側端面の近傍の温度を正確に測定することができる。また、正確な検知温度に従ってコントローラによる温度制御が行われるので、第１の吸液部３の排出側端面の近傍の温度及び第２の吸液部２の排出側端面の近傍の温度を所望の温度範囲に保つことができ、安定した気化を行うことができる。また、断熱ケース９を上ケース９１と下ケース９２の上下分割構造としたため、目視による作業が可能となるとともに、気化装置１の組立作業性が向上する。

また、収縮性チューブ５が加熱されると収縮するため、第１の吸液部３の外周面と収縮性チューブ５の内周面との密接性が向上する。そのため、第１の吸液部３の外周面から第１液体αや第１液体αの気体が漏洩しない。

なお、上記実施形態では、第２の吸液部２と第１の吸液部３の同心二重構造であったが、更に第１の吸液部３の外側に別の円筒状吸液部を設け、その円筒状吸液部と第１の吸液部３との間に仕切部を設けることで、同心三重構造としても良い。更に多くの吸液部を外装し、同心多層構造としても良い。この場合、複数の吸液部の吸収側端面には、外側の吸液部になるほど、つまり発熱体１０に近いほど沸点の高い液体を供給し、外側の吸液部になるほど、つまり発熱体１０に遠いほど沸点の高い液体を吸収させることが好ましい。

また、第２の吸液部２を周方向に分割し、分割した扇形の吸液部の間に仕切壁を介在し、仕切壁を第１液導入部７の後面の内側の面に突出させ、仕切壁によって空間７１を複数の扇形空間に仕切り、各扇形空間に通じる導入孔を第１液導入部７の外周面に形成しても良い。

また、第２の吸液部２を仕切壁によって複数に分割しても良い。

〔第２の実施の形態〕
図３は、気化装置１０１を示した図面である。図３（ａ）は背面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿った面の矢視断面図であり、図３（ｃ）は正面図であり、図３（ｄ）は図３（ｂ）の切断線Ｄ−Ｄに沿った面の矢視断面図である。

図３に示すように、本体管１０９は角形管状に設けられ、本体管１０９の後面開口及び前面開口が閉塞され、その本体管１０９内には内部空間が形成されている。本体管１０９の内側にはその上面及び下面と平行となった仕切壁１０４が形成され、この仕切壁１０４によって本体管１０９の内部空間が本体管１０９の前方から後方まで至る上下の２つの空間に仕切られている。また、仕切壁１０４は本体管１０９の後端面、左右側面の内側に連結され、本体管１０９の前端面の内側には連結していない。そのため、本体管１０９内の上側の空間と下側の空間は前面寄りにおいて通じ、その上下の空間が連なった部分の空間に符号１８４を付す。

本体管１０９の後面には第２液体βが導入される第２液導入口１７２，第１液体αが導入される第１液導入口１７４が凸設され、本体管１０９の前面には排出口１８２が凸設されている。第２液導入口１７２の中心軸に沿って第２液導入口１７２の先端から本体管１０９の内面まで導入孔１７３が貫通し、その導入孔１７３が本体管１０９内の下側の空間に通じている。また、第１液導入口１７４の中心軸に沿って第１液導入口１７４の先端から本体管１０９の内面まで導入孔１７５が貫通し、その導入孔１７５が本体管１０９内の上側の空間に通じている。また、排出口１８２の中心軸に沿って排出口１８２の先端から本体管１０９の内面まで排出孔１８２ａが貫通し、その排出孔１８２ａが空間１８４に通じている。

本体管１０９内の下側の空間に第２の吸液部１０２が充填され、上側の空間に第１の吸液部１０３が充填され、第２の吸液部１０２と第１の吸液部１０３はそれらの間に仕切壁１０４を挟んで厚み方向に積層されている。第１の吸液部１０３及び第２の吸液部１０２は、角棒状に形成された芯材である。また、第２の吸液部１０２及び第１の吸液部１０３は、それぞれ第１実施形態の第１の吸液部３及び第２の吸液部２と同様に、内部に微小空間が形成された多孔質体であり、液体を吸収し得るものである。

第２の吸液部１０２の後端面（以下、この端面を吸収側端面という。）は導入孔１７３に面し、前端面（以下、この端面を排出側端面という。）は空間１８４に面している。第１の吸液部１０３の後端面（以下、この端面を吸収側端面という。）は導入孔１７５に面し、前端面（以下、この端面を排出側端面という。）は空間１８４に面している。

本体管１０９の上面には発熱体１１０が搭載されている。発熱体１１０が搭載されている位置は、第１の吸液部１０３の排出側端部側の本体管１０９の上である。そのため、吸液部１０２，１０３は、吸収側端部から排出側端部に向かうほど温度が漸増する。また、第１の吸液部１０３が第２の吸液部１０２よりも発熱体１１０に近く、第１の吸液部３の排出側端部は第２の吸液部２の排出側端部よりも温度が高い。
なお、本体管１０９及び第１液導入口１７４，第２液導入口１７２，排出口１８２は金属（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６））からなる。

次に、気化装置１０１の動作及び気化装置１０１を用いた気化方法について説明する。
第１の吸液部１０３及び第２の吸液部１０２の排出側端部がセラミックヒータ等の発熱体１１０によって加熱された状態で、ポンプ等によって第１液体αが第１液導入口１７４の導入孔１７５に送液されると、その第１液体αが第１の吸液部１０３の吸収側端面から第１の吸液部１０３内へと吸収される。そして、第１の吸液部１０３の排出側端部まで浸透した第１液体αが発熱体１１０の熱により気化する。そして、気化した気体は第１の吸液部１０３の排出側端面から空間１８４へ蒸散する。

第１の吸液部１０３は、第２の吸液部１０２に比べて発熱体１１０に近く、また第２の吸液部１０２と発熱体１１０との間に介在しているので、発熱体１１０での加熱温度は第１の吸液部１０３の排出側端部の方が第２の吸液部１０２の排出側端部よりも高い。このため、第１液体αの沸点が第２液体βの沸点よりも高い方が望ましい。

一方、ポンプ等によって第２液体βが第２液導入口１７２の導入孔１７３に送液されると、その第２液体βが第２の吸液部１０２の吸収側端面から第２の吸液部１０２内へと吸収される。そして、第２の吸液部１０２の排出側端部まで浸透した第２液体βが第１の吸液部１０３を介して発熱体１１０の熱により気化する。そして、気化した気体は第２の吸液部１０２の排出側端面から空間１８４へ蒸散する。

第２の吸液部１０２の排出側端面から空間１８４へ蒸散した第２液体βの気体と、第１の吸液部１０３の排出側端面から空間１８４へ蒸散した第１液体αの気体が、空間１８４内にて混合される。この混合気が排出孔１８２ａを通って排出される。

本実施形態によれば、第２の吸液部１０２と第１の吸液部１０３の間に仕切壁１０４を挟んで、第２の吸液部１０２と第１の吸液部１０３を積層したので、第２の吸液部１０２と第１の吸液部１０３が別々に液体を吸収し得る。そのため、沸点の異なる２種類の液体を別々に気化することができるので、それぞれの液体を安定して気化することができる。更に、１つの気化装置１０１で２種類の液体を別々に気化することができるので、２種類の液体の気化のために２つの気化装置を準備せずに済み、全体として省スペース化及び低コスト化を図ることができる。

また、沸点の高い第１液体αを加熱温度の高い第１の吸液部１０３の端部に吸収して気化し、沸点の低い第２液体βを加熱温度の低い第２の吸液部１０２の端部で気化しているので、エネルギーの利用効率が良くなって、効率的に第１液体α・第２液体βを気化することができる。

なお、上記実施形態では、第１の吸液部１０３と第２の吸液部１０２の間に仕切壁１０４を挟んで第１の吸液部１０３と第２の吸液部１０２を重ねた二重構造であったが、本体管１０９内に更に多くの仕切壁を設けることで、本体管１０９内の空間を本体管１０９の吸収側端面から排出側端面に至る多数の空間に仕切り、それぞれの空間に吸液部を充填しても良い。この場合、各仕切材の前端が本体管１０９の前面の内側から離れるようにすることによって、上下に分割された複数の空間は空間１８４により連なるようにするとともに、上下に多数分割したそれぞれの空間に通じる導入孔を本体管１０９の後端面側に形成する。また、複数の吸液部の吸収側端面には、発熱体１１０に近い吸液部ほどより沸点の高いを供給し、発熱体１１０に近づくにつれて沸点の高い液体を吸収させることが好ましい。

また、本体管１０９内の空間を仕切壁１０４によって上下に仕切るだけでなく、更に本体管１０９の左右側面に平行な仕切壁を本体管１０９内に配置し、本体管１０９内の空間を上下左右に仕切っても良い。この場合、各仕切材の前端が本体管１０９の前面の内側から離れるようにすることによって、上下左右に４分割された複数の空間は空間１８４により連なるようにするとともに、上下左右に分割したそれぞれの空間に通じる導入孔を本体管１０９の後面に形成する。

また、第２の吸液部１０２に吸収される第２液体βが第１の吸液部１０３に吸収される第１液体αよりも沸点が高い場合には、発熱体１１０は本体管１０９の下面に設ける。

本体管１０９は、熱伝導率が１０（Ｗ・ｍ^−１Ｋ^−１）以上と高く、第１液体αや混合気γ（第２液体βの気体と第１液体αの気体の混合気）に対して、腐蝕や変形しにくい材料からなり、例えば、黄銅、銅のような金属からなる。

発熱体１１０は、コイル形状に限らず、本体管１０９の側面に配置されていれば、薄膜発熱抵抗体層でもよい。発熱抵抗体層は、金属酸化物でもよく、金（Ａｕ）であってもよい。金は、温度に応じて抵抗率が変位するため温度センサを兼ねることができるため、別途温度センサを設ける必要がなく、配線構造を簡略化できる。

本体管１０９が導電性であれば、本体管１０９上に絶縁膜を被覆し、この絶縁膜上に発熱抵抗体層を被膜すればよい。このとき発熱抵抗体層が金であれば、絶縁膜との密着性を改善するためのチタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ）等の下地層、金が熱拡散を防止するためのタングステン（Ｗ）等の高融点金属からなる熱拡散防止層を、絶縁膜と発熱抵抗体層との間に、この順に積層してもよい。

〔応用例〕
図４は、気化装置１をカートリッジ９０１，９０２、ポンプ９０３，９０４、改質器９０５、一酸化炭素除去器９０６、燃料電池９０７及び燃焼器９０８とともに示したブロック図である。

第１液導入口７２がポンプ９０４に接続され、このポンプ９０４がカートリッジ９０２に接続されている。このカートリッジ９０２には水（沸点１００℃）が貯留され、ポンプ９０４によって水が第１液導入口７２に送られる。ポンプ９０４としてシリンジポンプ又は電気浸透流ポンプ（Electro-Osmotic Pump）を用いても良い。

第２液導入部１３にはポンプ９０３が接続され、更にこのポンプ９０３がカートリッジ９０１に接続されている。このカートリッジ９０１には、水よりも沸点の低い液体燃料（例えば、メタノール（沸点６５℃）、又はエタノール（沸点７８．３℃））が貯留され、ポンプ９０３によって液体燃料が仕切部４に送られる。ポンプ９０３としてシリンジポンプ又は電気浸透流ポンプ（Electro-Osmotic Pump）を用いても良い。

排出部８の排出口８２には改質器９０５が接続され、気化装置１から排出された燃料と水の混合気が改質器９０５に供給される。

改質器９０５は、気化装置１から供給された燃料と水の混合気を触媒反応させて、水素ガス等を生成するものである。また、改質器９０５では微量の一酸化炭素も生成される。なお、カートリッジ９０１に貯留された液体燃料がメタノールの場合、改質器９０５では次式（１）、（２）に示すような反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）
２ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→５Ｈ₂＋ＣＯ＋ＣＯ₂ …（２）

改質器９０５で生成された生成物の混合気が一酸化炭素除去器９０６に供給され、更にエアポンプによって空気が一酸化炭素除去器９０６に供給される。一酸化炭素除去器９０６では、混合気中の一酸化炭素が触媒によって選択されて、一酸化炭素が優先的に酸化され、水素は酸化されない。

燃料電池９０７は、触媒微粒子を担持した燃料極９０７ａと、触媒微粒子を担持した空気極９０７ｂと、燃料極９０７ａと空気極９０７ｂとの間に介在された電解質膜９０７ｃとを備える。燃料極９０７ａには、一酸化炭素除去器９０６から混合気が供給され、空気極９０７ｂには、空気がエアポンプによって供給される。燃料極９０７ａと空気極９０７ｂのうちの一方の電極でイオンが生成され、イオンが電解質膜９０７ｃを透過し、他方の電極で水が生成され、これにより燃料極９０７ａと空気極９０７ｂの間で電力が生じる。なお、電解質膜９０７ｃが水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極９０７ａでは次式（３）のような反応が起き、空気極９０７ｂでは次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（３）
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（４）

燃料極９０７ａで反応しなかった余剰の水素ガス等を含むオフガスが燃焼器９０８に供給され、エアポンプによって空気が燃焼器９０８に供給される。燃焼器９０８においては、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９０５及び一酸化炭素除去器９０６の反応に用いられる。

図４に示されたシステム全体はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ、プロジェクタといった電子機器に搭載され、燃料電池９０７が電子機器の電源として用いられる。

なお、図３に示された気化装置１０１を図４のシステムに適用する場合には、第１液導入口１７４がポンプ９０４に接続され、第２液導入口１７２がポンプ９０３に接続され、カートリッジ９０２から第１液導入口１７４へ水が供給され、カートリッジ９０１から第２液導入口１７２へ液体燃料が供給される。
また、燃料が水よりも沸点が高い場合は、燃料を第１液導入口７２に導入し、水を第２液導入部１３に導入すればよい。

実験を行った。実験では、比較例として図５に示すような気化装置５０１を用いた。この気化装置５０１は、図１の仕切部４と第１の吸液部３と第２の吸液部２の一体物を一本の円柱状の吸液部５０２に代え、弾性チューブ６を長くし、第１液導入部７を外したものである。以上のことを除いて、気化装置５０１は気化装置１と同じであり、ポンプを流量計に接続し、その流量計を弾性チューブ６に接続し、排出口８２の排出孔８２ａを開放した。また、吸液部５０２の条件は以下のようにした。
（ａ）吸液部５０２（円柱体）：気孔率４１％、粒径：３０μｍ、直径１．５ｍｍ、長さ１０．０ｍｍ、先端２ｍｍを収容部８１を介して発熱体１０により１３０℃に加熱。
（ｂ）排出部８：材質 黄銅、排出孔８２ａの内径０．５ｍｍ

発熱体１０を加熱にしない状態で、６０ｗｔ％のメタノール水溶液をポンプ（電気浸透流ポンプ）によって流量計を通して弾性チューブ６に送液し、流量計でメタノール水溶液の流量を流量計で測定した。流量の測定結果を図６に示す。なお、ポンプの流量の設定値は６０μｌ／ｍｉｎにした。

発熱体１０を１３０℃に加熱した状態で、６０ｗｔ％のメタノール水溶液をポンプ（電気浸透流ポンプ）によって流量計を通して弾性チューブ６に送液し、流量計でメタノール水溶液の流量を流量計で測定した。流量の測定結果を図７に示す。図７から明らかなように、共沸点を持たないメタノール水溶液では、流量のピークが短時間の間に頻発に発生し、メタノール水溶液に脈動が生じていた。更に、流量の変動も大きかった。なお、脈動の１周期は、図７の流量のピークから次の流量のピークまでの時間である。短期間で最大で１０μｌ／ｍｉｎ近くの流量変化がみられた。

そして、図１に示す構造の気化装置１において、発熱体１０を１３０℃に加熱した状態で、第１液導入部７に純水をポンプ（電気浸透流ポンプ）によって送液したときの送液量、第２液導入部１３にメタノールをポンプ（シリンジポンプ）によって送液したときの送液量をそれぞれ図８、図９に示す。気化装置１は下記の条件に設定されている。
（ａ）第２の吸液部２（円柱体）：気孔率４１％、直径１．５ｍｍ、長さ２０．０ｍｍ、
（ｂ）仕切部４（円筒管）：材質SUS316、内径１．５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ２０．０ｍｍ、
（ｃ）第１の吸液部３（円筒体）：気孔率４１％、外径２．３ｍｍ、長さ１０．０ｍｍ、先端２ｍｍを収容部８１を介して発熱体１０により１３０℃に加熱。
（ｄ）排出部８：黄銅 排出孔８２ａの径 ｍｍ
図８から明らかなように、第１の吸液部３内には純水しかないために流量に著しい乱高下はなく安定して送液できている。
図９から明らかなように、第２の吸液部２内にはメタノールしかないために流量に著しい乱高下はなく安定して送液できている。
なお、図９において、０秒からおおよそ１１０秒にかけて流量が徐々に増え、おおよそ１１０秒後は流量が徐々に減っていったのは、シリンジポンプの特性に因る。

以上の実験からわかるように、共沸点を持たないメタノール水溶液を気化すると、大きな脈動が生じていたが、水単体及びメタノール単体では大きな脈動が生じていなかった。そのため、上記実施形態の気化装置１や気化装置１０１のように２種類の液体を別々に気化装置１や気化装置１０１に供給して別々に気化すれば、２種類の液体を安定して気化することができる。

図１０は、気化装置１において、発熱体１０を１３０℃に加熱した状態で第１の吸液部３に相対的に高沸点の水、第２の吸液部２に相対的に低沸点のメタノールを供給した際の温度勾配を示したデータである。第１の吸液部３及び第２の吸液部２の排出側端部は比較的ムラなく加熱されているため、広範囲の領域でいずれの液体の沸点に達しているため、良好に水及びメタノールを気化できることがわかる。

図１１は、気化装置１において、発熱体１０を１３０℃に加熱した状態で第１の吸液部３に相対的に低沸点のメタノール、第２の吸液部２に相対的に高沸点の水を供給した際の温度勾配を示したデータである。第１の吸液部３はメタノールの沸点を著しく超えて過剰にメタノールが気化されるのに対して、第２の吸液部２の排出側端部では、第１の吸液部３でのメタノール気化での吸熱によって十分な熱量が伝わらず、水の沸点に達している領域が少なく、水が十分な気化量に達していない。

第１の吸液部、第２の吸液部、仕切部の同心となる中心軸に沿った縦断面における第１実施形態の気化装置の断面図である。 上記気化装置の分解斜視図である。 本体管の中心に沿った縦断面における第２実施形態の気化装置の縦断面図である。 気化装置をカートリッジ、ポンプ、改質器、一酸化炭素除去器、燃料電池及び燃焼器とともに示したブロック図である。 実験で用いた気化装置の断面図である。 ポンプでメタノール水溶液を気化装置に供給した場合においてそのメタノール水溶液の流量の測定結果である。 ポンプでメタノール水溶液を気化装置に供給した場合においてそのメタノール水溶液の流量の測定結果である。 ポンプで純水を気化装置に供給した場合においてその純水の流量の測定結果である。 ポンプで純メタノールを気化装置に供給した場合においてその順メタノールの流量の測定結果である。 第１の吸液部に水、第２の吸液部にメタノールを供給した気化装置の温度勾配を示したデータである。 第１の吸液部にメタノール、第２の吸液部に水を供給した気化装置の温度勾配を示したデータである。

符号の説明

１、１０１ 気化装置
２、１０２ 第２の吸液部
３、１０３ 第１の吸液部
４ 仕切部
５ 収縮性チューブ
６ 弾性チューブ
７ 第１液導入部
８ 排出部
１０ 発熱体
１０４ 仕切部
１０９ 本体管
１１０ 発熱体

Claims (18)

1. 第１の液体を吸収する第１の吸液部と、
   第２の液体を吸収する第２の吸液部と、
   前記第１の吸液部及び前記第２の吸液部を加熱し前記第１の液体及び前記第２の液体を気化する発熱体と、
   を備えることを特徴とする気化装置。
2. 請求項１記載の気化装置において、前記第１の吸液部と前記第２の吸液部との間を仕切る仕切部が設けられていることを特徴とする気化装置。
3. 請求項１又は２記載の気化装置において、前記第１吸液部は、前記第２の吸液部の周囲を覆っていることを特徴とする気化装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部及び前記第２の吸液部は同心となるよう半径方向に積層され、前記第１の吸液部と前記第２の吸液部との間に仕切部が介在していることを特徴とする気化装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１吸液部の外周に設けられていることを特徴とする気化装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１吸液部の一端部側に設けられていることを特徴とする気化装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部の一端部及び前記第２の吸液部の一端部が連通する空間が設けられていることを特徴とする気化装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の液体は前記第２液体より沸点が高いことを特徴とする気化装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１の吸液部の一端部を前記第１の液体の沸点以上に加熱するとともに前記第１の吸液部の他端部を前記第１の液体の沸点未満に設定し、前記第２の吸液部の一端部を前記第２の液体の沸点以上に加熱するとともに前記第２の吸液部の他端部を前記第２の液体の沸点未満に設定することを特徴とする気化装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の気化装置において、前記第１の吸液部の一端部を覆う排出部を備えることを特徴とする気化装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の気化装置において、前記発熱体は、前記第１の吸液部を介して前記第２の吸液部を加熱することを特徴とする気化装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の気化装置を備えることを特徴とする燃料電池。
13. 第１の液体を吸収し、第１の液体を気化する第１の吸液部と、
    第２の液体を吸収し、第２の液体を気化する第２の吸液部と、
    前記第１の吸液部側及び前記第２吸液部側のうち、第１の吸液部側に設けられている発熱体と、
    を備えることを特徴とする気化装置。
14. 複数の吸液部の間に仕切材を介在させて、各吸液部の一端部に互いに異なる液体を吸収させ、各吸液部に吸収した液体を他端部に浸透させ、各吸液部の他端部を加熱して各液体を気化することを特徴とする気化方法。
15. 請求項１４に記載の気化方法において、前記複数の吸液部を同心となるよう半径方向に積層するとともに前記複数の吸液部の間に仕切材を介在させ、最も外にある吸液部の端部の外周にヒータを設けたことを特徴とする気化方法。
16. 請求項１４又は１５に記載の気化方法において、前記複数の吸液部が外側にあるほど沸点の高い液体を吸収させることを特徴とする気化方法。
17. 請求項１４に記載の気化方法において、前記複数の吸液部を厚み方向に順に積層するとともに前記複数の吸液部の間に仕切材を介在させ、最も下層にある吸液部の端部の下層に又は最も上層にある吸液部の端部の上層にヒータを設けたことを特徴とする気化方法。
18. 請求項１７に記載の気化方法において、前記複数の吸液部が前記ヒータに近づくにつれて沸点の高い液体を吸収させることを特徴とする気化方法。

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