(57)【要約】【課題】ポンプ等を使用しないので小型化が可能で、しかも水蒸気の供給を比較的安定して行うことができる水蒸気発生装置を提供する。【解決手段】水の貯留空間１１を有し蒸気排出口１２を設けた密閉型の貯水容器１０と、この貯水容器１０を加熱する加熱手段２１と、前記貯水容器１０を保温する保温手段２２とを備える水蒸気発生装置であって、貯水容器１０は、支持体１３に支持された疎水性多孔質膜１４によって貯水側と排出側とが仕切られている。【選択図】図１
2006104015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の貯留空間を有し蒸気排出口を設けた密閉型の貯水容器と、この貯水容器を加熱する加熱手段と、前記貯水容器を保温する保温手段とを備える水蒸気発生装置であって、前記貯水容器は、支持体に支持された疎水性多孔質膜によって貯水側と排出側とが仕切られている水蒸気発生装置。
【請求項２】
前記疎水性多孔質膜が、平均孔径０．０１〜３μｍである請求項１記載の水蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に水素を供給するための水素発生装置などに、水蒸気を供給するための水蒸気発生装置に関し、特に小型化、薄型化が可能な水蒸気発生装置として有用である。
【背景技術】
【０００２】
燃料として水素を用いる燃料電池には、部分酸化法や水蒸気改質法によってメタノール等を水素に改質した燃料が使用されてきた。しかし、この方法では水素とともに一酸化炭素（ＣＯ）が副生し、これが燃料電池の電極触媒を被毒するため、一酸化炭素を副生しない水素の生成方法が望まれている。
【０００３】
このような方法として、下記の特許文献１には、一酸化炭素等を副生せずに水素を生成できる方法として、鉄等の金属と水とを反応させる水素発生装置が開示されている（例えば、金属として鉄を用いた場合の反応式は、３Ｆｅ＋４Ｈ２Ｏ→Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｈ２と表わせる）。このような、水素発生剤を用いて、水又は水蒸気との反応によって水素を生成させる場合、粉末状又はペレット状の水素発生剤を反応容器に収容し、その内部に略一定の流量で水又は水蒸気を供給する方法が採られていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、水を供給する方法ではポンプが必要となり、小型化や操作性に支障を来していた。また、気化装置を介在させて蒸気を供給する方法も、特許文献１に開示されているが、気化装置に水を輸送するためのポンプが必要であり、更に小型化は困難であった。
【０００５】
一方、水を直接加熱して水蒸気を発生させる場合、沸騰が部分的に生じて水分が突沸し易く、これが供給流路に進入すると予定より多量の水分が水素発生装置に供給されてしまう。そうすると水素の発生量が過剰となり、これが燃料電池に供給されても、過剰分は利用されずに排出され、無駄となってしまう。
【特許文献１】特開２００４−１４９３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ポンプ等を使用しないので小型化が可能で、しかも水蒸気の供給を比較的安定して行うことができる水蒸気発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。      
【０００８】
即ち、本発明の水蒸気発生装置は、水の貯留空間を有し蒸気排出口を設けた密閉型の貯水容器と、この貯水容器を加熱する加熱手段と、前記貯水容器を保温する保温手段とを備える水蒸気発生装置であって、前記貯水容器は、支持体に支持された疎水性多孔質膜によって貯水側と排出側とが仕切られていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の水蒸気発生装置によると、加熱手段によって貯水容器内の水を気化して蒸気排出口から排出するため、ポンプ等を使用する必要がなく、装置の小型化が図れる。その際、疎水性多孔質膜によって貯水側と排出側とが仕切られているため、水分が突沸しても疎水性多孔質膜を通過せずに、蒸気成分のみが排出されるので、比較的安定して水蒸気の供給を行うことができる。また、疎水性多孔質膜は十分な圧力が生じないと水（液体）を透過させないため、容器が傾斜しても水が排出側に流出して蒸気排出口から排出されにくい。
【００１０】
上記において、前記疎水性多孔質膜が、平均孔径０．０１〜３μｍであることが好ましい。この範囲の孔径であると、比較的通気度が大きく、しかも水滴を透過させるのにある程度圧力が必要となり、水滴の排出を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水蒸気発生装置の一例を示す縦断面図である。
【００１２】
本発明の水蒸気発生装置は、図１に示すように、水の貯留空間１１を有し蒸気排出口１２を設けた密閉型の貯水容器１０と、この貯水容器１０を加熱する加熱手段２１と、前記貯水容器１０を保温する保温手段２２とを備える。本実施形態では、貯水容器１０が円筒形状の場合の例を示す。
【００１３】
貯水容器１０は、支持体１３に支持された疎水性多孔質膜１４によって貯水側と排出側とが仕切られている。疎水性多孔質膜１４を配置する側は、支持体１３の上下の何れでもよく、疎水性多孔質膜１４と支持体１３が一体化されている複合膜などであってもよい。
【００１４】
図示した例では、貯水容器１０が上下に２分割でき、上蓋１０ａは下容器１０ｂに螺合可能となっている。下容器１０ｂの上部の内周面にはリング状の突当部が形成されており、この突当部に支持体１３と疎水性多孔質膜１４とを載置して、上蓋１０ａを螺合する。その際、支持体１３の外周部に弾性体リングを接着しておくと、外周部のシール性を高めることができる。
【００１５】
支持体１３としては、多孔メタル、金属メッシュなど、疎水性多孔質膜１４を閉塞させずに支持可能なものであれば、何れでもよい。
【００１６】
疎水性多孔質膜１４の平均孔径は、通気性を維持しながら水滴の漏出を防止する上で、０．０１〜３μｍが好ましい。また、多孔質膜の厚みは１０〜１００μｍが好ましい。疎水性多孔質膜１４の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン、ポリウレタン、シリコーン樹脂などが挙げられる。
【００１７】
加熱手段２１としては、フィルムヒータなどの電気ヒータや熱媒体を用いた加熱手段の他、水や空気中の水分、酸素との反応熱により加熱を行う加熱手段などを設けてもよい。但し、温度制御の点から、電気ヒータが好ましい。
【００１８】
また、温度制御を行う場合、貯水容器１０の温度が５０〜２００℃になるように、貯水容器１０の温度を検知する温度センサと、その温度センサからの信号に基づいて電気ヒータの動作を制御する温度制御部とを更に備えることが好ましい。
【００１９】
温度センサとしては、温度変化を電気信号に変換できるものであればよく、サーミスタや熱電対などが使用できる。温度制御部は、温度センサからの信号に基づいて、電気ヒータへの電圧の印加のオンオフ制御や比例・積分・微分制御などのフィードバック制御を行うものであればよい。
【００２０】
保温手段２２としては、貯水容器１０を保温できるものであれば何れでもよく、例えば、グラスウール、樹脂発泡体、真空断熱容器などが挙げられる。本実施形態では、貯水容器１０の周囲と上面と底面とに、保温手段２２ａ〜２２ｃが設けられている。
【００２１】
以下、本発明の水蒸気発生装置の動作について説明する。まず、上蓋１０ａを開けて、水２５を下容器１０ｂに入れ、突当部に支持体１３と疎水性多孔質膜１４とを載置して、上蓋１０ａを螺合して密閉する。加熱手段２１により加熱を行い、水が昇温してほぼ沸点に達すると水蒸気が多量に発生する。このとき、突沸した水滴は疎水性多孔質膜１４を透過せずに、水蒸気のみが通過して、蒸気排出口１２から排出される。
【００２２】
本発明の水蒸気発生装置は、薄型化が可能で小型軽量かつ自由な形状設計が可能なため、特に、携帯電話、ノートＰＣ等のモバイル機器などに用いる燃料電池の水素発生装置に好適に使用することができる。
【００２３】
かかる水素発生装置は、鉄等の金属と水とを反応させる水素発生装置であり、例えば、金属として鉄を用いた場合の反応式は、３Ｆｅ＋４Ｈ２Ｏ→Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｈ２と表わせる。このような、水素発生装置を用いて、水素を生成させる場合、粉末状又はペレット状の水素発生剤を反応容器に収容し、その内部に水蒸気を供給すればよい。
【００２４】
［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、貯水容器が円筒形状の場合の例を示したが、図２に示すように、外形が平板状の直方体に形成された貯水容器１０であってもよい。直方体の貯水容器１０の下容器１０ｂは、展性の大きな薄板金属材料を絞り加工することにより製造可能である。薄板金属材料の厚みとしては、ｔ＝０．６ｍｍ以下、好ましくは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度を選択することができる。金属材料としては、展性に優れたアルミニウムが最も好ましく、その他、Ｈｖが２００以下であれば、ステンレス、銅、しんちゅう等を使用することができる。
【００２５】
上蓋１０ａも同じくアルミニウムにより形成でき、下容器１０ｂに嵌合可能である。上蓋１０ａには、蒸気排出口１２となるパイプが取り付けられている。上蓋１０ａを嵌合する際、支持体１３に支持された疎水性多孔質膜１４が介装される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の水蒸気発生装置の一例を示す縦断面図
【図２】本発明の水蒸気発生装置の他の例を示す分解斜視図
【符号の説明】
【００２７】
１０            貯水容器
１１            貯留空間
１２            蒸気排出口
１３            支持体
１４            疎水性多孔質膜
２１            加熱手段
２２            保温手段
【図１】
2006104015.tif 000003
【図２】
2006104015.tif 000004