(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯油等の石油系液体燃料あるいはその他の非水溶性液体燃料の気化方法において、水を単独で気化し水蒸気とする水気化器と、熱源を有し液体燃料を加熱して気化させる燃料気化器とを備え、前記水気化器で気化した水蒸気を、燃料気化器に供給し該燃料気化器が水蒸気で満たされた所で、燃料気化器に液体燃料を供給することで、液体燃料の気化温度を低下させて気化する事を特徴とした燃料電池システムに用いる非水溶性液体燃料の気化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料電池システム等に使用される非水溶性液体燃料の気化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものにおいては、例えば特開平５−２８３０９１号公報に開示されている如く、液体燃料と水とをそれぞれ別々に気化させた後改質器に導き、混合して水蒸気改質を行おうとするものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは燃料気化器における気化温度は、液体燃料の確実な気化を得るために、該液体燃料の気化温度以上に保つ必要があり、その為灯油等の比較的気化温度の高い液体燃料の場合、液体燃料を完全に気化させるために気化器における気化温度を高くすると、液体燃料である灯油が気化して水蒸気と混合する前に高温により熱分解を起こす可能性があった。
【０００４】
また、高温による液体燃料の熱分解を防ぐために、燃料気化器における気化温度を液体燃料の気化温度に近く設定すると、液体燃料の品質のバラツキ等によっては液体燃料が十分気化しきれずに、比較的気化温度の高い成分が燃料気化器に蓄積してしまうという問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決するため、特にその構成を、水を単独で気化し水蒸気とする水気化器と、熱源を有し液体燃料を加熱して気化させる燃料気化器とを備え、前記水気化器で気化した水蒸気を、燃料気化器に供給し該燃料気化器が水蒸気で満たされた所で、燃料気化器に液体燃料を供給することで、液体燃料の気化温度を低下させるように構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
気化ヒータ１ａ等の熱源により所定温度まで加熱された水蒸気混合手段を構成する燃料気化器５内に液体燃料を噴霧するとともに、あらかじめ水気化器１で気化した水蒸気を前記噴霧する燃料の量によって決まる所定量供給して燃料気化器５内に混合しながら液体燃料を気化させる。
【００１０】
この時、燃料気化器５内の気相部分は水蒸気と液体燃料の蒸気が混合した状態となるため、液体燃料蒸気の蒸気圧は大気圧とくらべて低く、液体燃料を単独で加熱気化させる場合に比べて低い温度で気化させる事ができる。
【００１１】
従って前記所定温度は液体燃料を単独で加熱気化させる場合と比べて、低く設定する事ができ、高温による液体燃料の熱分解を防止する事ができる。
【００１２】
さらに、前記所定温度を比較的低く設定した場合でも、液体燃料蒸気の蒸気圧が低いため、液体燃料は十分に気化する事ができ、比較的気化温度の高い成分が気化しきれずに気化器に蓄積するという問題も生じない。
【００１３】
従って、灯油等の多成分からなる比較的気化温度の高い液体燃料を気化させる場合でも、高温による熱分解もなく、液体燃料の品質のバラツキ等があっても確実に気化させる事ができるものである。
【００１４】
【実施例】
次にこの発明に係る気化方法を図面に示された一実施例で説明する。
１は加熱ヒータ１ａを熱源とする水気化器で、水タンク２に貯水されている水を水用ポンプ３を介して適宜供給する事で水蒸気を生成するものであり、水蒸気供給路４の途中に備えられている。
【００１５】
５は下部に気化ヒータ５ａを鋳込んだアルミダイキャスト製の燃料気化器で、一側部に水気化器１からの水蒸気を吹き出す水蒸気噴出口５ｂが連通するとともに、該噴出口５ｂには燃料タンク６内の燃料を供給する燃料ポンプ７と連通し液体燃料を噴霧するノズル５ｃが備えられ、水蒸気を混合しながら液体燃料を加熱気化させるものである。
【００１６】
８は改質器９内にある改質器加熱用バーナ(図示せず)に燃料を供給するバーナ用燃料ポンプである。
【００１７】
次にこの一実施例の作動について説明する。
今気化ヒータ５ａに通電し燃料気化器５が加熱されて液体燃料の気化に適する所定の温度に達すると、水タンク２より水用ポンプ３を経て水気化器１で気化された水蒸気が水蒸気噴出口５ｂから燃料気化器５に供給され、燃料気化器５内の空気をパージする。
【００１８】
燃料気化器５が水蒸気で満たされた所で、液体燃料が燃料タンク６から燃料ポンプ７を経て燃料ノズル５ｃより燃料気化器５内に噴霧され、高温となっている燃料気化器５の内壁に接触して蒸発気化する。
【００１９】
この時、燃料気化器５内の気相部分は水蒸気と燃料蒸気の混合したものとなっているので、燃料蒸気の分圧は大気圧と比べて低く、液体燃料の気化に必要な温度は燃料を単独で気化させる時と比べて低い温度とする事ができる。
【００２０】
気化した液体燃料は水蒸気噴出口５ｂからの水蒸気と混合して混合気出口５ｄより排出され、改質器９に送られて水蒸気改質され、改質ガスは燃料電池等の燃料などとして利用される。
【００２１】
灯油単独の気化温度ならば３００℃以上必要であったが、Ｓ／Ｃ＝３の水蒸気を用いたところ気化温度は１７４℃となり、水蒸気を混合しない場合と比較して１２６℃も低い温度で気化させる事ができるものである。
【００２２】
従って、燃料気化器の設定温度を低く設定することにより、高温による液体燃料の熱分解を防ぐ事ができるとともに、液体燃料は低い温度でも完全気化する事ができ、きわめて良好に液体燃料を気化する事ができるものである。
【００２３】
以上述べた一実施例は気化ヒータ５ａに電気ヒータを用いたものであるが、燃料気化器５に熱交換用フィン５ｅを設け、改質器９からの高温の排気ガスと熱交換させる事で燃料気化器５の熱源とすれば、電気ヒータをＯＦＦにする事ができ、エネルギー効率を良好にする事ができる。
【００２４】
あるいは、起動時には電気ヒータを熱源とし、運転時には改質器９からの排熱を利用するようにすれば、起動から運転までスムーズに効率良く運転する事ができる。
【００２５】
尚、この一実施例においては改質器９の改質方式として水蒸気改質法を用いているが、これに限らず、石油系液体燃料あるいはその他の非水溶性液体燃料を水蒸気などと混合して、触媒上あるいは無触媒で反応させ水素リッチなガスを製造することができれば良く、例えば部分酸化改質法やオートサーマル改質法を用いても良いものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明は水を単独で気化し水蒸気とする水気化器と、熱源を有し液体燃料を加熱して気化させる燃料気化器とを備え、前記水気化器で気化した水蒸気を、燃料気化器に供給し該燃料気化器が水蒸気で満たされた所で、燃料気化器に液体燃料を供給することで、液体燃料の気化温度を低下させるようにしたので、高温による液体燃料の熱分解を防ぎ、液体燃料の品質にバラツキがあっても、確実に気化する事ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の気化方法を付した燃料電池システムの要部ブロック図。
【図２】同燃料気化器の断面図。
【符号の説明】
１    水気化器
２    水タンク
３    水ポンプ
４    水蒸気供給路
５    燃料気化器
５ａ  気化ヒータ
５ｂ  水蒸気噴出口
５ｃ  液体燃料噴霧ノズル
５ｄ  混合器出口
６    燃料タンク
７    燃料ポンプ
９    改質器
【図１】
0004649028.tif 000002
【図２】
0004649028.tif 000003