(57)【要約】【課題】所定流量で流入する液体の流入量が変動することなく連続的に安定して気化させることができる。【解決手段】所定の液体が流入する配管１３を加熱することで液体を気化させる蒸発器１であって、配管１３は、液体が流入する上流部１３ａと液体が気化された気化ガスが流出する下流部１３ｂとの間が螺旋形状に形成され、上流部１３ａ及び下流部１３ｂの配管１３内の端部にそれぞれ金属製ウール１３ｃを収容するとともに、配管１３内における金属製ウール１３ｃの間に粒状充填物１３ｄを充填した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体が流入する配管を加熱することで前記液体を気化させる蒸発器であって、
前記配管は、前記液体が流入する上流部と該液体が気化された気化ガスが流出する下流部との間が螺旋形状に形成され、前記上流部及び前記下流部の配管内の端部にそれぞれ金属製ウールを収容するとともに、前記配管内における前記金属製ウールの間に粒状充填物を充填したことを特徴とする蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や液体燃料等の各種液体を蒸発させる蒸発器に係り、特に蒸気量が変動することなく連続的に液体を蒸発させる蒸発器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸発器として、メタノールと水の混合液などの液体原燃料を蒸発させて後段の装置へ原燃料ガスとして供給するものが知られている。そして、この種の蒸発器としては、例えば下記特許文献１に開示される気化装置が公知である。
【０００３】
特許文献１に開示された気化装置は、図３に示すように液体原料Ｌを気化部５１Ｂに供給する液体原料供給部５１Ａと、供給された液体原料Ｌを加熱して気化させる気化部５１Ｂと構成された気化装置５０Ａであり、気化部５１Ｂ内に気化ブロック５２が収納され、前記気化ブロック５２との間に間隙ｄが設けられている気化室５３が形成され、気化室５３の内周面或いは気化ブロック５２の外周面の少なくともいずれか一方に、気化室５３に入り込んだ液体原料の流下用の螺旋溝５４が形成されている。
【特許文献１】特開２００６−２０２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の蒸発器を用いて液体を連続的に気化させるにあたり、液体時に体積や流量を計測する方法としては、（１）プランジャーポンプやマイクロシリンジポンプで一定量を流す方法、（２）供給タンクを加圧して液体用マスフロコントローラなどの流量調節手段で流量を制御する方法、（３）精密な秤を使用して重量減少法など液体流量を測定する方法等が知られている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の気化装置を含む従来の蒸発器では、蒸発器内部の液体注入管先端において、液体の表面張力の影響により液滴が生じ、この生じた液滴がある程度の大きさになったときに前記先端部分から流動して蒸発してしまうという問題があった。このため、上記方法を用いて正確に液体流量を計測した場合であっても、液体を蒸発する過程で液体の表面張力が影響して脈動した状態で蒸発量が変動してしまうため、一定量の液体を連続的に気化させることが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、液体の表面張力の影響を軽減して、連続的に液体を気化させることのできる蒸発器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の蒸発器は、所定の液体が流入する配管を加熱することで前記液体を気化させる蒸発器であって、
前記配管は、前記液体が流入する上流部と該液体が気化された気化ガスが流出する下流部との間が螺旋形状に形成され、前記上流部及び前記下流部の配管内の端部にそれぞれ金属製ウールを収容するとともに、前記配管内における前記金属製ウールの間に粒状充填物を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配管の上流部及び下流部に液体の表面張力を軽減するための金属製ウールが収容されているため、所定流量で流入する液体の流入量が変動することなく連続的に安定して気化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る蒸発器の構成を説明するための概略構成図であり、図２は本発明に係る蒸発器における給水試験を実施した際の表図である。
【００１０】
まず、図１を参照しながら、本例の蒸発器の構成について詳細に説明する。蒸発器１０は、液体流入部１１と、ガス流入部１２と、配管１３と、ガス流出部１４とで概略構成される。
【００１１】
液体流入部１１は、配管１３の上流部に接続され、流量調整用のマスフロコントローラや定量ポンプ等の流量調節手段を備えて構成されている。液体流入部１１は、例えば蒸留水やメタノール等の液体燃料等の液体Ｌを所定流量に調整し、この流量調整した液体Ｌを配管１３に流出している。
【００１２】
ガス流入部１２は、液体流入部１１と同様に配管１３の上流部に接続され、流量調整用のマスフロコントローラ等の流量調節手段を備えて構成されている。ガス流入部１２は、所定流量に調整されたキャリアガスＣを配管１３に流出している。
【００１３】
配管１３は、液体流入部１１から流入される液体Ｌとガス流入部１２からのキャリアガスＣを流すため、耐腐食性を有する所定長の金属製の管で構成され、直管形状の上流部１３ａと下流部１３ｂとの間が所定ピッチを有する所定径の螺旋形状で形成されている。この配管１３には、液体流入部１１からの液体Ｌの表面張力を軽減して連続的に蒸発させるため、配管１３の上流部１３ａ及び下流部１３ｂの配管１３内の端部（本例では、上流部１３ａは液体流入部１１とガス流入部１２との接続部分から所定長さの間で、下流部１３ｂはガス流出部１４との接続部分から所定長さの間を指す）にそれぞれ金属製ウール１３ｃ（例えばＳＵＳ３１６製のスチールウール）が収容されている（図中一点鎖線Ａを参照）。これにより、配管１３の上流部１３ａにおいて、液体Ｌが表面張力の影響により金属製ウール１３ｃの隙間に徐々に染み込むように浸透するので、配管１３の上流付近における液体Ｌの誤蒸発を抑制することができる。
【００１４】
また、配管１３の螺旋形状部分には、セラミックビーズ等の液体Ｌを配管１３内で連続蒸発させるための粒状充填物１３ｄが充填されている（図中一点鎖線Ｂを参照）。そして、螺旋形状に形成された配管１３の外側部分における各管のピッチ部分には、シーズヒータ等で構成されたヒータ１５が該ピッチ部分に沿うように螺旋形状部分のほぼ全周に付設されている。これにより、配管１３同士の間にヒータ１５が付設されることにより、配管１３が均等に加熱される。また、このヒータ１５が付設された部分すなわち配管１３の螺旋形状の部分には、例えば伝熱セメント等のヒータ１５の熱を効率よく配管１３に伝熱させるための伝熱材１６が被覆されている。
【００１５】
ガス流出部１４は、配管１３の下流部１３ｂの先端部分と接続され、配管１３内で気化された気化ガスＧとキャリアガスＣとを所定箇所（例えばＳＯＦＣ評価装置）に流出している。なお、必要に応じて気化ガスＧとキャリアガスＣを成分分離するためのガス分離装置（不図示）を備えた構成とすることも可能である。
【００１６】
温度センサ１７は、熱電対などの温度センサで構成され、配管１３における螺旋形状部分の所定箇所に設けられている（図中では２つ）。温度センサ１７は、配管１３の温度を検出し、この検出した温度を温度値として不図示の制御部に出力している。
【００１７】
そして、上述した蒸発器１０では、まず所定流量に調整された液体ＬとキャリアガスＣを、配管１３の上流部１３ａから導入する。液体Ｌは、配管１３の上流部１３ａに収容された金属製ウール１３ｃに徐々に染み込み、この染み込んだ液体Ｌが螺旋形状部分に充填された粒状充填物１３ｄによって連続的に気化される。そして、連即的に気化された気化ガスＧは、キャリアガスＣによって配管１３内を流動し、配管１３の下流部１３ｂに設けられたガス流出部１４から所定の装置に流出される構造となっている。
【００１８】
このように、上述した蒸発器１０は、配管１３の上流部１３ａと下流部１３ｂとのそれぞれに、液体流入部１１から流入された液体Ｌの表面張力を軽減するための金属製ウール１３ｃが収容され、さらに配管１３の螺旋形状部分に粒状充填物１３ｄが充填されている。これにより、流入された液体Ｌを配管１３の上流部１３ａ及び下流部１３ｂにおける接続部分での誤蒸発を抑制させ、配管１３内で連続的に蒸発させることができる。
【００１９】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明する、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２０】
〔実施例１〕
実施例１で使用する蒸発器１０の各部品の詳細は以下の通りである。
・配管１３：１／２インチのＳＵＳ３１６製ＢＡ管（長さ１０ｍ）
・ガス流入部１２におけるガス流入部分の配管：１／４インチのＳＵＳ３１６製ＢＡ管  ・液体流入部１１における液体流入部分の配管：１／８インチ（フルボアー加工）のＳＵＳ３１６製ＢＡ管
・金属製ウール１３ｃ：ＳＵＳ３１６メッシュ
・粒状充填物１３ｄ：φ２ｍｍのセラミックビーズ
・伝熱材１６：伝熱セメント
【００２１】
上記条件において、配管１３を約２００ｍｍの径で螺旋形状に巻き、上流／下流のそれぞれ先端から１０ｃｍの部分には金属製ウール１３ｃを収容し、配管１３の螺旋形状部分にセラミックビーズを充填した。そして、図２に示すように、上記構成の蒸発器１０を用いて各条件下における給水試験を行った結果、給水量に対して安定して液体Ｌを気化していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明に係る蒸発器は、ダイナミックな応答性やクリーン度が比較的要求されない、例えばＳＯＦＣ内部改質型評価装置、バイダー揮散炉、水素製造高加湿装置（バブラー方式を除く）に使用することで極めて有効に活用することができる。
【００２３】
以上、本願発明における最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る蒸発器の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明に係る蒸発器における給水試験を実施した際の表図である。
【図３】従来の蒸発器の構成を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  蒸発器
１１  液体流入部
１２  ガス流入部
１３  配管
１３ａ  上流部
１３ｂ  下流部
１３ｃ  金属製ウール
１３ｄ  充填物
１４  ガス流出部
１５  ヒータ
１６  伝熱材
１７  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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