(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を蒸気化する車両搭載用の蒸発装置であって、
燃焼用の燃料と酸素を含有する酸素含有ガスとを混合して燃料混合ガスとする燃料混合手段と、
該混合された燃料混合ガス中の燃料を酸化燃焼する酸化触媒を表面に担持する燃焼流路と、前記改質原料の流路をなし該改質原料の全体としての流れが前記燃焼流路と略直交するよう該燃焼流路と熱交換可能に配置された蒸発流路とを有する熱交換手段と、
前記熱交換手段の蒸発流路に前記改質原料を供給すると共に車両の傾斜または旋回に対して前記改質原料の気相部が形成されない構造に成形されて該熱交換手段の鉛直下部に配置された改質原料供給タンクと、
を備える車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２】
前記燃料混合手段は、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心方向に前記燃焼用の燃料を噴霧する噴霧手段と、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心方向に所定の角度をもって前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段とを備える請求項１記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項３】
前記酸素含有ガス供給手段は、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心に対して偏心して前記酸素含有ガスを供給する手段である請求項２記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項４】
前記所定の角度は略９０度である請求項２または３記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項５】
前記熱交換手段の鉛直上部に配置され、該熱交換手段の蒸発流路から供給される蒸気化した改質原料と酸素を含有する酸素含有ガスとを混合して原料ガスとする原料混合タンクを備える請求項１ないし４いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項６】
前記原料混合タンクは、多孔質材料により形成され、前記蒸発流路の出口に配置された多孔質出口部材を備える請求項５記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項７】
前記原料混合タンクは、前記蒸気化した改質原料と前記酸素含有ガスとを撹拌する撹拌部材を備える請求項５または６記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項８】
前記撹拌部材は、前記原料混合タンク内に複数形成された撹拌突起である請求項７記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項９】
請求項５ないし８いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置であって、前記原料混合タンクから前記原料ガスを排出する原料ガス排出流路を備え、前記熱交換手段は、前記燃焼流路の少なくとも一部が前記原料ガス排出流路と熱交換可能に配置されてなる車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１０】
前記燃焼流路は、つづら折り状に形成され、該つづら折り状の折曲部が前記原料ガス排出流路と熱交換可能に接して配置されてなる請求項９記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１１】
前記改質原料供給タンクは、多孔質材料により形成され、前記蒸発流路の入口に配置された多孔質入口部材を備える請求項１記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１２】
前記改質原料供給タンクは、前記蒸発流路の供給口の断面積より大きな断面積を該供給口が形成される面に有するタンクである請求項１１記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１３】
前記改質原料供給タンクは、請求項５ないし１０のいずれかに記載の原料混合タンクに比して鉛直方向の厚みが薄く形成されてなる請求項１１または１２記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１４】
前記改質原料供給タンクの鉛直下部または鉛直下方近傍に配置され、前記熱交換手段の燃焼流路からの燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出流路を備える請求項１１ないし１３いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１５】
前記蒸発流路は、前記改質原料が相互に連絡可能な複数の流路として形成されてなる請求項１ないし１４いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１６】
前記蒸発流路は、前記改質原料が回り込み可能な支持部材を用いて形成されてなる請求項１ないし１５いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１７】
前記蒸発流路は、前記改質原料の入口側から前段部の流路形状と後段部の流路形状とが異なるよう形成されてなる請求項１ないし１６いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１８】
前記蒸発流路は、前記前段部の流路形状として前記改質原料が相互に連絡可能な複数の連絡流路を有する形状として形成され、前記後段部の流路形状として熱交換面積または熱伝達率が大きな形状として形成されてなる請求項１７記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項１９】
前記蒸発流路は、蒸気化した前記改質原料を水素を含有する水素リッチガスに改質可能な改質触媒を表面の少なくとも一部に担持してなる請求項１ないし１８いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２０】
前記蒸発流路は、該流路の後段部分の表面に前記改質触媒を担持してなる請求項１９記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２１】
前記蒸発流路は、前記燃焼流路の前段部分に相当する部分の表面に前記改質触媒を担持してなる請求項１９記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２２】
前記燃焼流路は、前記改質原料の入口近傍における触媒担持量を該改質原料の出口近傍より多く担持してなる請求項１ないし２１いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２３】
前記燃焼流路は、前記改質原料の入口近傍における熱交換可能な面積を該改質原料の出口近傍より大きく形成してなる請求項１ないし２２いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２４】
前記熱交換手段は、前記燃焼流路を外周部に配置してなる手段である請求項１ないし２３いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２５】
前記炭化水素系の燃料は、メタノールである請求項１ないし２４いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置。
【請求項２６】
炭化水素系の燃料を水を用いて水素を含有する水素リッチガスに改質する車両搭載用の燃料改質装置であって、請求項１ないし２５いずれか記載の車両搭載用の蒸発装置と、該蒸発装置から供給される原料ガスを前記水素リッチガスに改質する改質手段と、該改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換可能に前記蒸発装置に前記改質原料を供給する原料供給手段とを備える車両搭載用の燃料改質装置。
【請求項２７】
前記原料供給手段は、前記熱交換手段の燃焼流路からの排ガスと熱交換した後に前記改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換した前記改質原料を前記蒸発装置に供給する手段である請求項２６記載の車両搭載用の燃料改質装置。
【請求項２８】
前記改質手段の発熱を伴う反応部は、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素低減部である請求項２６または２７記載の車両搭載用の燃料改質装置。
【請求項２９】
前記改質手段の発熱を伴う反応部は、改質反応により生じる中間体としての一酸化炭素と水とを水素と二酸化炭素とにするシフト反応を行なうシフト反応部である請求項２６または２７記載の車両搭載用の燃料改質装置。
【請求項３０】
前記蒸発装置に前記改質原料を直接供給する第２原料供給手段を備える請求項２６ないし２９いずれか記載の車両搭載用の燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両搭載用の蒸発装置および燃料改質装置に関し、詳しくは、水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を蒸気化する車両搭載用の蒸発装置および炭化水素系の燃料を水を用いて水素を含有する水素リッチガスに改質する車両搭載用の燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両搭載用の蒸発装置としては、水素バーナーや燃料バーナーによりメタノールや水を蒸気化するものが提案されている（例えば、特開平４−２００７３７号公報など）。この装置は、車両搭載用の燃料電池に燃料として供給する水素をメタノールの水蒸気改質反応により得る改質装置に組み込まれており、生成した水素や改質原料のメタノールを燃料として水素バーナーや燃料バーナーで燃焼し、この燃焼より生じる炎からの熱を直接用いて改質原料としてのメタノールや水を蒸気化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした蒸発装置では、燃料の燃焼の際に生じる炎からの熱、即ち輻射熱により熱交換を行なうから、効率が低く、大型化するという問題があった。車両への搭載を考えると、一般的に車両における搭載用のスペースは限られているから、蒸発装置に限らず、小型化は大きな課題の一つとなる。また、水素バーナーや燃料バーナーでの燃焼は、車両の振動に対する安定性が低いという問題もあった。
【０００４】
本発明の車両搭載用の蒸発装置および燃料改質装置は、車両への搭載に適したものとすることを目的の一つとする。また、本発明の車両搭載用の蒸発装置および燃料改質装置は、効率を高くして装置を小型化することを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の車両搭載用の蒸発装置および燃料改質装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の車両搭載用の蒸発装置は、
水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を蒸気化する車両搭載用の蒸発装置であって、
燃焼用の燃料と酸素を含有する酸素含有ガスとを混合して燃料混合ガスとする燃料混合手段と、
該混合された燃料混合ガス中の燃料を酸化燃焼する酸化触媒を表面に担持する燃焼流路と、前記改質原料の流路をなし該改質原料の全体としての流れが前記燃焼流路と略直交するよう該燃焼流路と熱交換可能に配置された蒸発流路とを有する熱交換手段と
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の車両搭載用の蒸発装置では、燃焼流路表面に担持された酸化触媒による燃料の酸化燃焼によって生じる熱により燃焼流路と熱交換可能に配置された蒸発流路内を流れる改質原料を蒸気化する。即ち燃焼流路に流れる燃焼ガスと蒸発流路内を流れる改質原料とが両流路の壁面を介して熱交換を行なうことにより改質原料を蒸気化するのである。こうした本発明の車両搭載用の蒸発装置によれば、熱交換を輻射によらないから、効率よく改質原料を蒸気化することができる。この結果、装置を小型化することができる。また、燃料の燃焼は酸化触媒を用いて触媒上で行なうから、車両の振動などの影響を受け難いものとすることができる。これらの結果、装置を車両の搭載に適したものとすることができる。
【０００８】
こうした本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記燃料混合手段は、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心方向に前記燃焼用の燃料を噴霧する噴霧手段と、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心方向に所定の角度をもって前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段とを備えるものとすることもできる。こうすれば、酸素含有ガスの供給によりガス全体の流れが乱れるから、燃料がより均等に混合された燃料混合ガスとすることができる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記酸素含有ガス供給手段は、前記燃料混合ガスの全体としての流れの流心に対して偏心して前記酸素含有ガスを供給する手段であるものとすることもできる。こうすれば、酸素含有ガスの供給によりガス全体の流れが螺旋状に乱れて撹拌するから、燃料がより均等に混合された燃料混合ガスとすることができる。なお、ここで、酸素含有ガスを供給する際の前記所定の角度としては、例えば略９０度であるものとすることもできる。
【０００９】
また、本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記熱交換手段の鉛直上部に配置され、該熱交換手段の蒸発流路から供給される蒸気化した改質原料と酸素を含有する酸素含有ガスとを混合して原料ガスとする原料混合タンクを備えるものとすることもできる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記原料混合タンクは、多孔質材料により形成され、前記蒸発流路の出口に配置された多孔質出口部材を備えるものとすることもできる。こうすれば、蒸発流路における気液混合状態を均一化することができると共に蒸発流路から原料混合タンクに液相の改質原料が飛び込むことを防止することができる。
【００１０】
こうした原料混合タンクを備える態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記原料混合タンクは、前記蒸気化した改質原料と前記酸素含有ガスとを撹拌する撹拌部材を備えるものとすることもできる。こうすれば、蒸気化した改質原料と酸素含有ガスとが均等に撹拌された原料ガスとすることができる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記撹拌部材は、前記原料混合タンク内に複数形成された撹拌突起であるものとすることもできる。
【００１１】
また、原料混合タンクを備える態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記原料混合タンクから前記原料ガスを排出する原料ガス排出流路を備え、前記熱交換手段は、前記燃焼流路の少なくとも一部が前記原料ガス排出流路と熱交換可能に配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、原料ガスが外気などにより冷えて原料ガスの一部、即ち蒸気化した改質原料の一部が液化するのを防止することができる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記燃焼流路は、つづら折り状に形成され、該つづら折り状の折曲部が前記原料ガス排出流路と熱交換可能に接して配置されてなるものとすることもできる。
【００１２】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記熱交換手段の蒸発流路に前記改質原料を供給すると共に車両の傾斜または旋回に対して前記改質原料の気相部が形成されない構造に成形されて該熱交換手段の鉛直下部に配置された改質原料供給タンクを備えるものとすることもできる。こうすれば、蒸発流路へ均等に液相の改質原料を供給することができる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記改質原料供給タンクは、多孔質材料により形成され、前記蒸発流路の入口に配置された多孔質入口部材を備えるものとすることもできる。こうすれば、改質原料の液面を安定して多孔質入口部材の上方に保つことができると共に改質原料に混入する気体を均一に蒸発流路に導くことができる。この結果、蒸発流路における改質原料の蒸気化の均等化を図ることができる。
【００１３】
こうした改質原料供給タンクを備える態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記改質原料供給タンクは、前記蒸発流路の供給口の断面積より大きな断面積を該供給口が形成される面に有するタンクであるものとすることもできる。こうすれば、車両の振動や車両の傾きなどにより液面が傾斜しても液面をタンクの上方に保つことができ、蒸発流路に安定して改質原料を供給することができる。
【００１４】
また、改質原料供給タンクを備える態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記改質原料供給タンクは、前記原料ガス混合タンクに比して鉛直方向の厚みが薄く形成されてなるものとすることもできる。タンクの厚みを薄く形成することにより改質原料の液面を上方に保つことができる。
【００１５】
さらに、改質原料供給タンクを備える態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記改質原料供給タンクの鉛直下部または鉛直下方近傍に配置され、前記熱交換手段の燃焼流路からの燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出流路を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃焼ガスの余熱により改質原料供給タンクを加熱または保温することができる。この結果、全体としての効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記蒸発流路は、前記改質原料が相互に連絡可能な複数の流路として形成されてなるものとしたり、前記改質原料が回り込み可能な支持部材を用いて形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、改質原料が相互に連絡したり回り込んだりするから、より均一に蒸気化を促進することができる。特に液状の改質原料が飛び出すのを防止することができる。
【００１７】
あるいは、本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記蒸発流路は、前記改質原料の入口側から前段部の流路形状と後段部の流路形状とが異なるよう形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、前段部と後段部とにおける熱交換を異なるものとすることができる。この結果、改質原料の蒸気化と加熱とをより効率的なものとすることもできる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記蒸発流路は、前記前段部の流路形状として前記改質原料が相互に連絡可能な複数の連絡流路を有する形状として形成され、前記後段部の流路形状として熱交換面積または熱伝達率が大きな形状として形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、前段部における改質原料の相互の連絡を可能とし、後段部における加熱を効率よく行なうことができる。
【００１８】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記蒸発流路は、蒸気化した前記改質原料を水素を含有する水素リッチガスに改質可能な改質触媒を表面の少なくとも一部に担持してなるものとすることもできる。こうすれば、蒸発流路で蒸気化した改質原料の一部を水素リッチガスに改質することができる。この改質反応は、一般的に吸熱反応であり、蒸気化した改質原料が改質触媒の活性化温度範囲内の温度のときに行なわれるから、改質原料が改質触媒の活性化温度範囲を超えて過熱されるのを防止することができる。このように、蒸発流路で改質反応を生じさせて温度を調整することができるから、燃焼流路に供給する燃料混合ガスの供給量、即ち燃焼用の燃料の供給量の制御をラフに行なうことができる。この態様の本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記蒸発流路は、該流路の後段部分の表面に前記改質触媒を担持してなるものとしたり、前記燃焼流路の前段部分に相当する部分の表面に前記改質触媒を担持してなるものとすることもできる。
【００１９】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記燃焼流路は、前記改質原料の入口近傍における触媒担持量を該改質原料の出口近傍より多く担持してなるものとすることもできる。こうすれば、改質原料の入口近傍での加熱を促進することができる。
【００２０】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記燃焼流路は、前記改質原料の入口近傍における熱交換可能な面積を該改質原料の出口近傍より大きく形成してなるものとすることもできる。こうすれば、改質原料の入口近傍での加熱を促進することができる。
【００２１】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記熱交換手段は、前記燃焼流路を外周部に配置してなる手段であるものとすることもできる。こうすれば、蒸発流路における改質原料の放熱による温度低下や凝縮を防止することができる。
【００２２】
本発明の車両搭載用の蒸発装置において、前記炭化水素系の燃料は、メタノールであるものとすることもできる。
【００２３】
本発明の車両搭載用の燃料改質装置は、
炭化水素系の燃料を水を用いて水素を含有する水素リッチガスに改質する車両搭載用の燃料改質装置であって、
各種態様のいずれかの本発明の車両搭載用の蒸発装置と、
該蒸発装置から供給される原料ガスを前記水素リッチガスに改質する改質手段と、
該改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換可能に前記蒸発装置に前記改質原料を供給する原料供給手段と
を備えることを要旨とする。
【００２４】
この本発明の車両搭載用の燃料改質装置では、原料供給手段が、蒸発装置から供給される原料ガスを水素リッチガスに改質する改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換可能に蒸発装置に改質原料を供給する。したがって、改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換を行なった改質原料が蒸発装置に供給されるから、蒸発装置の効率を高くすることができると共に装置を小型化することができる。
【００２５】
こうした本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記原料供給手段は、前記熱交換手段の燃焼流路からの排ガスと熱交換した後に前記改質手段の発熱を伴う反応部と熱交換した前記改質原料を前記蒸発装置に供給する手段であるものとすることもできる。こうすれば、改質手段の発熱を伴う反応部の一部が必要以上に冷却されるのを抑制することができる。この結果、改質手段の発熱を伴う反応部をより適正に運転することができる。
【００２６】
また、本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段の発熱を伴う反応部は、前記水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素低減部であるものとしたり、改質反応により生じる中間体としての一酸化炭素と水とを水素と二酸化炭素とにするシフト反応を行なうシフト反応部であるものとすることもできる。
【００２７】
さらに、本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記蒸発装置に前記改質原料を直接供給する第２原料供給手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、燃料改質装置の始動の際に第２原料供給手段から改質原料を供給することにより、改質原料との熱交換により熱を奪われることなく改質手段を迅速に加温することができる。この結果、燃料改質装置を迅速に定常運転状態にすることができる。更に、燃料改質装置が定常運転状態にあるときでも、例えば燃料改質装置の負荷を変更するときなど改質手段の運転状態に変化が生じるときには、原料供給手段からの改質原料の供給と第２原料供給手段からの改質原料の供給とを調節しながら行なうことにより、改質手段の発熱を伴う反応部の定常運転温度を変更することなく燃料改質装置の負荷を変更することができる。この結果、装置への負荷の変動に対しても安定した運転を行なうことができ、装置の性能を高めることができる。
【００２８】
【発明の他の態様】
本発明は、上述の態様の他、以下の態様をとることも可能である。
【００２９】
他の態様としての蒸発装置は、
水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を蒸気化する蒸発装置であって、
燃焼ガスの流路をなす燃焼流路と、
前記改質原料の流路をなし、前記燃焼流路と熱交換可能に配置され、表面の少なくとも一部に蒸気化した前記改質原料を水素を含有する水素リッチガスに改質可能な改質触媒を担持する蒸発流路と
を備えることを要旨とする。
【００３０】
この他の態様としての蒸発装置では、蒸発流路で蒸気化した改質原料の一部を水素リッチガスに改質することができる。この改質反応は、一般的に吸熱反応であり、蒸気化した改質原料が改質触媒の活性化温度範囲内の温度のときに行なわれるから、改質原料が改質触媒の活性化温度範囲を超えて過熱されるのを防止することができる。このように、蒸発流路で改質反応を生じさせて温度を調整することができるから、燃焼流路に供給する燃焼ガスの供給量の制御をラフに行なうことができる。
【００３１】
こうした他の態様としての蒸発装置において、前記蒸発流路は、該流路の後段部分の表面に前記改質触媒を担持してなるものとしたり、前記燃焼流路の前段部分に相当する部分の表面に前記改質触媒を担持してなるものとすることもできる。
【００３２】
また、他の態様としての蒸発装置において、燃焼用の燃料と酸素を含有する酸素含有ガスとを前記燃料流路に供給する燃焼原料供給手段を備え、前記燃焼流路は、前記燃焼用の燃料を酸化燃焼する酸化触媒を表面に担持してなるものとすることもできる。
【００３３】
他の態様としての燃料改質装置は、
炭化水素系の燃料を水を用いて水素を含有する水素リッチガスに改質する燃料改質装置であって、
前述の各態様を含め他の態様としての蒸発装置と、
前記蒸発装置の蒸発流路に担持された改質触媒と活性化温度範囲の少なくとも一部が重なる改質触媒を少なくとも一部に有し、前記蒸発装置から供給される蒸気化した改質原料を前記水素リッチガスに改質する改質手段と
を備えることを要旨とする。
【００３４】
この他の態様としての燃料改質装置では、改質手段が、他の態様としての蒸発装置の蒸発流路に担持された改質触媒と活性化温度範囲の少なくとも一部が重なる改質触媒を少なくとも一部に有して改質する。他の態様としての蒸発装置で説明したように、蒸発装置から改質手段に供給される蒸気化した改質原料は改質触媒の活性化温度範囲内に調整されているから、活性化温度範囲の少なくとも一部が重なる改質触媒を有する改質手段で迅速に改質反応を行なうことができる。
【００３５】
こうした他の態様としての燃料改質装置において、改質手段は、前記蒸発装置の蒸発流路に担持された改質触媒と同一の改質触媒を少なくとも一部に有する手段であるものとすることもできる。この場合、前記改質手段は、前記蒸発装置からの供給部に前記改質触媒を配置するものとすることもできる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である車両搭載用の蒸発装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例の車両搭載用の蒸発装置２０を図１中左側から見た際の構成の概略を示す構成図であり、図３は実施例の車両搭載用の蒸発装置２０を図１中上側から見た際の構成の概略を示す構成図である。また、図４は、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０が組み込まれた燃料改質装置１００の構成の概略をブロックで例示した説明図である。まず、図４を用いて燃料改質装置全体について簡単に説明し、その後、燃料改質装置１００に組み込まれた車両搭載用の蒸発装置２０について詳述する。
【００３７】
図４に示すように、燃料改質装置１００は、炭化水素系の燃料としてのメタノールと水とからなる改質原料の供給を受けて蒸気化すると共に蒸気化した改質原料に酸素を含有する酸素含有ガスとしての空気を混合して原料ガスとする車両搭載用の蒸発装置２０と、この原料ガスの供給を受けて次式（１）および式（２）の改質反応と一酸化炭素の酸化反応とにより一酸化炭素濃度の極めて低い水素リッチガスを生成する改質部１２０とＣＯ低減部１３０とからなる改質装置１１０とを備える。
【００３８】
ＣＨ3ＯＨ＋２Ｈ2Ｏ→３Ｈ2+ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋（ＣＯ）−４９．５ｋＪ  （１）
ＣＨ3ＯＨ＋（１／２）Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2＋１８９ｋＪ              （２）
【００３９】
図示するように、メタノールと水とが所定の混合比で混合された改質原料は、まず改質装置１１０のＣＯ低減部１３０に導入されて一酸化炭素を酸化する際に生じる熱により加温される。そして、この加温された改質原料は蒸発装置２０に送られ、燃焼ガスとの熱交換により蒸気化される。蒸気化した改質原料は、酸素を含有する酸素含有ガスとしての空気がメタノールに対して所定の割合で導入されて改質反応を行なうための原料ガスとされ、改質装置１１０の改質部１２０に供給されて上述の式（１）および式（２）の改質反応により原料ガスを水素リッチな改質ガスに改質する。この改質ガスは、ＣＯ低減部１３０に送られ、導入された酸素含有ガスとしての空気中の酸素により未反応の一酸化炭素が酸化されて、一酸化炭素濃度の極めて低い水素リッチな燃料ガスとされる。
【００４０】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０は、図１ないし図３に示すように、燃料供給口４０から導入された燃料は、円筒形の燃料混合室４４にその中心軸の軸方向に向けてその端部から噴霧器４２により霧状に噴霧され、空気導入管４６から導入される空気と混合される。空気導入管４６は、燃料混合室４４の中心軸に対して略９０度の方向（図１および図２中下方向）で中心軸に対して略５０％程度偏心して取り付けられている。したがって、空気導入管４６から導入された空気は燃料混合室４４内を螺旋状に旋回することになるから、噴霧器４２から噴霧された燃料は均等に撹拌されて、均等な燃料混合ガスとされる。
【００４１】
燃料混合室４４で均等に混合された燃料混合ガスは、ヒータ４８で加温された後に、つづら折り状に迂流する熱交換流路５０を流れて、熱交換流路５０内に配置された熱交換器５２に担持された燃焼触媒上で燃焼され燃焼ガスとして排気管５８から排出される。一方、メタノールと水とからなる改質原料は、改質装置１１０のＣＯ低減部１３０に接続されＣＯ低減部１３０により加温された改質原料を供給する第１供給管２２や加温を行なうことなく改質原料を直接供給する第２供給管２４から改質原料タンク２６に供給され、熱交換器５２で燃焼ガスと熱交換して蒸気化される。蒸気化した改質原料は、原料混合タンク３２で空気導入管３６から導入された空気と混合されて原料ガスとして原料ガス出口流路３８から後段の改質装置１１０の改質部１２０に供給される。なお、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０は、燃焼ガスが車両左右方向に流れるように車両に配置される。
【００４２】
図５に熱交換器５２の構造を例示する。熱交換器５２は、図示するように、図中上下に開放口を有する波板付きの改質原料流路部材５４と、図中左右に開放口を有する同じく波板付きの燃料流路部材５６とが交互に積層されて形成されている。燃料流路部材５６の波板には、燃料を燃焼する燃焼触媒、例えば白金触媒などが担持されており、燃料が燃料流路部材５６を流れる際に燃焼触媒上で燃焼するようになっている。改質原料流路部材５４と燃料流路部材５６は交互に積層されているから、改質原料流路部材５４に鉛直下側から上側に流れるメタノールと水とからなる改質原料は、燃料流路部材５６に左側から右側に流れる燃焼ガスと熱交換し、加熱されるようになっている。このように、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、改質原料は鉛直下側から上側に流れ、燃料や燃焼ガスは改質原料と直交する方向、即ち水平方向に流れて熱交換を行なって改質原料を蒸気化する構造となっている。なお、実施例で用いた熱交換器５２では、改質原料流路部材５４と燃料流路部材５６の積層両端には、燃料流路部材５６が配置されている。燃料流路部材５６を積層端に配置することで、外気により改質原料流路部材５４内の蒸気化した改質原料が凝縮するのを防止するためである。
【００４３】
改質原料タンク２６は、図示するように、原料混合タンク３２に比してその厚みが薄く（図１および図２参照）、かつ水平面の面積が熱交換流路５０に配置される熱交換器５２より大きく（図３参照）形成されており、熱交換流路５０に配置された熱交換器５２の改質原料の供給口に直径４００〜６００μｍ程度の孔を有する多孔質材料（例えば発砲金属など）により形成された多孔質入口部材２８を備える。このようにその厚みを薄くすると共に水平面の面積を大きくし、多孔質入口部材２８を備えることにより、車両の振動や車両の傾斜等によって原料混合タンク３２内に改質原料の気相部が形成されるのを防止している。この結果、原料混合タンク３２内に改質原料の気相部が形成されることにより、熱交換流路５０の熱交換器５２内の改質原料流路部材５４における改質原料の液面が不安定となり、熱交換器５２で均等な改質原料の蒸気化ができない場合が生じるのを防止することができる。また、多孔質入口部材２８は、改質原料の液面の安定化の機能の他に改質原料に混入する気泡を均一に熱交換器５２に導く機能も持っている。
【００４４】
原料混合タンク３２は、熱交換流路５０に配置された熱交換器５２の蒸気化した改質原料の出口に多孔質入口部材２８と同一の材料により形成された多孔質出口部材３３を備える。この多孔質出口部材３３を備えることにより、改質原料の沸騰・蒸発による気液混合状態を均一化すると共に原料混合タンク３２への改質原料の液飛び出しを防止している。
【００４５】
原料混合タンク３２は、図３に示すように、空気導入管３６に形成された複数の導入口３７から導入された空気と蒸気化した改質原料とが均一に混合されるように複数の撹拌部材３４が取り付けられている。即ち、撹拌部材３４により蒸気化した改質原料と導入された空気の流れを乱して均一に混合された原料ガスとするのである。
【００４６】
つづら折り状の熱交換流路５０の第１折曲部５１は、原料ガス出口流路３８と熱交換可能に隣接して配置されている。このように配置することにより、熱交換流路５０を流れる燃料ガスにより原料ガス出口流路３８を流れる原料ガスが加温されるから、原料ガス出口流路３８を流れる原料ガスの温度が低下し、原料ガスに含まれる改質原料の一部が液化するのを防止することができる。
【００４７】
燃焼ガスの排気管５８は、改質原料タンク２６の下方近傍に配置されている。このように配置することにより、改質原料タンク２６内の改質原料を排気管５８から排出される燃焼ガスにより加温または保温することができる。
【００４８】
次に、こうして構成された実施例の車両搭載用の蒸発装置２０の動作、特に始動時における改質原料タンク２６への改質原料の供給動作について説明する。実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、始動時には、改質装置１１０のＣＯ低減部１３０の加温を迅速に行なうために、第１供給管２２から改質原料タンク２６への改質原料の供給は行なわず、第２供給管２４から改質原料タンク２６に改質原料の供給を行なう。そして、ＣＯ低減部１３０が定常運転温度近傍になったときに、第２供給管２４からの改質原料の供給を第１供給管２２からの供給に切り換える。図６は、始動時におけるＣＯ低減部１３０の温度と第１供給管２２および第２供給管２４から改質原料タンク２６への改質原料の供給量との関係を例示する説明図である。図示するように、時間ｔ０に始動されてＣＯ低減部１３０が定常運転温度Ｔｓに近い温度Ｔｒになる時間ｔ１までは、第１供給管２２からの供給を停止して第２供給管２４から改質原料タンク２６へ改質原料を供給する。そして、時間ｔ１から徐々に第１供給管２２から改質原料タンク２６へ改質原料を供給するように切り換え、定常運転状態の時間ｔ２でその切り換えを完了する。
【００４９】
燃料改質装置１００が定常運転状態のときには、通常、ＣＯ低減部１３０で加温された改質原料を第１供給管２２から改質原料タンク２６へ供給するが、燃料改質装置１００の負荷、即ち水素リッチガスの時間当たりの生成量を増加する場合など、運転状態に変更が加えられたときには、ＣＯ低減部１３０の温度を一定に保つ必要から、第１供給管２２からの改質原料タンク２６への改質原料の供給と共に第２供給管２４から改質原料タンク２６への改質原料の供給も行なわれる。
【００５０】
以上説明した実施例の車両搭載用の蒸発装置２０によれば、燃料混合室４４の中心軸に対して略９０度の角度をもって偏心して空気を導入するから、導入により生じるガスの螺旋状の旋回により空気と噴霧器４２により噴霧された燃料とをより均一に混合することができる。また、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０によれば、改質原料タンク２６の厚みを薄くすると共に水平面の面積を大きくし、熱交換流路５０への改質原料の供給口に多孔質入口部材２８を備えることにより、熱交換流路５０内の改質原料の液面を安定化させ、原料混合タンク３２内に改質原料の気相部が形成されるのを防止することができる。この結果、安定して効率よく改質原料を蒸気化することができる。さらに、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０によれば、熱交換流路５０の蒸気化した改質原料の出口に多孔質出口部材３３を備えることにより、改質原料の沸騰・蒸発による気液混合状態を均一化することができると共に原料混合タンク３２への改質原料の液飛び出しを防止することができる。
【００５１】
また、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０によれば、原料混合タンク３２に複数の撹拌部材３４を備えることにより、蒸気化した改質原料と導入された空気とを均一に混合することができる。しかも、熱交換流路５０の第１折曲部５１を原料ガス出口流路３８に隣接して配置したから、原料ガス出口流路３８を流れる原料ガスの温度が低下し、原料ガスに含まれる改質原料の一部が液化するのを防止することができる。加えて、燃焼ガスの排気管５８を改質原料タンク２６の下方近傍に配置したから、改質原料タンク２６内の改質原料を排気管５８から排出される燃焼ガスにより加温または保温することができる。
【００５２】
さらに、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０によれば、第１供給管２２から改質原料タンク２６へ改質原料の供給の他に第２供給管２４からも改質原料を供給できるようにしたので、始動時には迅速にＣＯ低減部１３０を定常運転温度にすることができると共に、運転条件の変更時にはＣＯ低減部１３０の運転温度に影響を与えることなく運転条件の変更を行なうことができる。
【００５３】
実施例の燃料改質装置１００では、改質装置１１０の発熱を伴う反応部であるＣＯ低減部１３０の発熱を用いて改質原料を加温するから、装置全体の効率を向上させることができる。
【００５４】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、空気導入管４６を燃料混合室４４の中心軸に対して略９０度の方向で中心軸に対して略５０％程度偏心して取り付けたが、燃料混合室４４内でガスが螺旋状に回転し導入された空気と噴霧された燃料とが均一に混合されればよいから、燃料混合室４４の中心軸に対する角度や偏心の程度は如何なるものであってもよい。
【００５５】
また、実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、原料混合タンク３２内に撹拌部材３４を取り付けるものとしたが、撹拌部材３４は溶接などにより取り付けるものとしてもよく、或いは、打ち抜き成形で成形するものとしてもよい。
【００５６】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、始動時や運転条件の変更時に第２供給管２４から改質原料タンク２６へ改質原料を供給するものとしたが、定常運転状態のときにも第１供給管２２からの改質原料の供給に加えて第２供給管２４から改質原料を供給するものとしてもよい。第１供給管２２からの供給と第２供給管２４からの供給の制御は、蒸発装置２０の運転状態や燃料改質装置１００の運転状態により種々行なわれるものである。
【００５７】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、排気管５８を改質原料タンク２６の下方近傍に配置したが、改質原料タンク２６の下部に接して配置するものとしてもよい。こうすれば、加温または保温効果を高めることができる。
【００５８】
実施例の燃料改質装置１００では、ＣＯ低減部１３０における一酸化炭素の酸化反応により生じる熱を用いて蒸発装置２０に供給する改質原料を加温するものとしたが、図７の変形例の燃料改質装置１００Ｂに示すように、改質装置１１０Ｂが主として上述の式（１）の反応を行なう改質反応部１２０Ｂと式（１）における中間体として存在する一酸化炭素と水とから水素と二酸化炭素とを生成するシフト反応を行なうシフト反応部１３０Ｂとから構成される場合は、シフト反応部１３０は発熱を伴う反応部であるから、このシフト反応部１３０Ｂで生じる熱を用いて蒸発装置２０に供給する改質原料を加温するものとしてもよい。
【００５９】
実施例の燃料改質装置１００や変形例の燃料改質装置１００Ｂでは、蒸発装置２０に供給する改質原料をＣＯ低減部１３０における一酸化炭素の酸化反応により生じる熱を用いて加温したり、シフト反応部１３０Ｂで生じる熱を用いて加温したが、図８の変形例の燃料改質装置２０Ｃに示すように、ＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂで加温する前に蒸発装置２０の燃料流路部材５６から排出される燃焼ガスとの熱交換により加温するものとしてもよい。即ち排気管５８に熱交換器５９を設け、その熱交換器５９による熱交換で加温された改質原料をＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂで更に加温し、これを蒸発装置２０の改質原料タンク２６に供給するのである。こうすれば、ＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂにはある程度加温された改質原料が供給されるから、ＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂの一部が必要以上に冷却されるのを抑制することができる。この結果、ＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂを適正な温度に保つことができ、ＣＯ低減部１３０やシフト反応部１３０Ｂの機能の一部が損なわれるのを防止することができる。
【００６０】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、熱交換器５２の改質原料流路部材５４を図５中上下に開放口を有する波板付き部材として構成したが、図９や図１０に例示する変形例の改質原料流路部材５４Ｂのように、蒸気化された改質原料を加熱する上段部１５５と液相の改質原料を蒸気化する下段部１５６とを異なる流路形状となるよう形成するものとしてもよい。この場合、上段部１５５を伝熱面積が大きくなるよう実施例の改質原料流路部材５４と同様に波板付き部材により流路を形成し、下段部１５６を気液両相の改質原料が横方向に相互に連絡できるよう斜めに配置された複数のリブ１５７をクロスするように重ねて流路を形成するものとしてもよい。こうすれば、下段部１５６における気液両相の改質原料が横方向に相互に連絡するから、改質原料の局所的な沸騰による局所的な液面の上昇を防止することができ、改質原料流路部材５４Ｂ内、即ち熱交換器５２内で安定して改質原料を蒸気化することができる。また、上段部１５５を伝熱面積が大きな波板付き部材により流路を形成したから、蒸気化した改質原料をより確実に所望の温度にすることができる。
【００６１】
こうした変形例の改質原料流路部材５４Ｂの下段部１５６の流路形状としては、気液両相の改質原料が横方向（水平方向）に連絡可能な形状であれば如何なる流路形状としてもよいから、複数のリブ１５７により流路を形成するものの他、図１１に例示するオフセットフィン１５８により流路を形成したり、図１２に例示する穴あきの波板１５９により流路を形成したり、図１３に例示するエキスパンドメタル１６０により流路を形成するものとしてもよい。また、図１４に例示するように複数のディンプル１６１を組み合わせて流路を形成したり、図１５に例示するように複数のリブ１６２により蛇行する流路として形成したり、図１６に例示するように細幅の波板１６３を複数用いて流路を形成するものとしてもよい。
【００６２】
また、変形例の改質原料流路部材５４Ｂの上段部１５５の流路形状としては、蒸気化した改質原料を効率よく加熱できるよう伝熱面積や熱伝達率が大きくとれればよいから、波板付き部材により形成される流路形状に限定されず、如何なる流路形状としてもよい。
【００６３】
変形例の改質原料流路部材５４Ｂでは、上段部１５５と下段部１５６の流路形状を異なるものとしたが、同一の流路形状とするものとしても差し支えない。
【００６４】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、厚みや幅や一定の改質原料流路部材５４と燃料流路部材５６とを積層して熱交換器５２を構成したが、厚みや幅の異なる改質原料流路部材や燃料流路部材を積層して熱交換器を構成するものとしてもよい。例えば、図１７に例示する変形例の熱交換器５２Ｃに示すように、改質原料流路部材５４Ｃを改質原料タンク２６側で薄く原料混合タンク３２側で厚くなるように形成すると共に燃料流路部材５６Ｃを改質原料タンク２６側で厚く原料混合タンク３２側で薄くなるよう形成するものとしてもよい。このように形成することにより、改質原料流路部材５４Ｃの改質原料タンク２６側における液相の改質原料を迅速に加熱することができる。また、変形例の熱交換器５２Ｃでは、図１７に示すように、燃料流路部材５６Ｃの波板をそのピッチが改質原料タンク２６側で小さく原料混合タンク３２側で大きくなるよう形成している。このように形成することにより、燃焼触媒が改質原料タンク２６側で多く担持され、改質原料タンク２６側における熱供給量を大きくすることができる。この結果、液相の改質原料をより迅速に加熱することができる。
【００６５】
こうした変形例の熱交換器５２Ｃでは、改質原料流路部材５４Ｃを改質原料タンク２６側で薄く原料混合タンク３２側で厚くなるように形成すると共に燃料流路部材５６Ｃを改質原料タンク２６側で厚く原料混合タンク３２側で薄くなるよう形成したが、逆に改質原料流路部材を改質原料タンク２６側で厚く原料混合タンク３２側で薄くなるように形成すると共に燃料流路部材を改質原料タンク２６側で薄く原料混合タンク３２側で厚くなるよう形成してもよい。こうすれば、蒸気化した改質原料を高い温度にすることができる。
【００６６】
変形例の熱交換器５２Ｃでは、燃料流路部材５６Ｃの波板をそのピッチが改質原料タンク２６側で小さく原料混合タンク３２側で大きくなるよう形成したが、逆に燃料流路部材５６Ｃの波板をそのピッチが改質原料タンク２６側で大きく原料混合タンク３２側で小さくなるよう形成してもよい。こうすれば、蒸気化した改質原料を高い温度にすることができる。また、燃料流路部材の波板のピッチは改質原料タンク２６側から原料混合タンク３２側まで同じだが、波板に担持させる燃焼触媒の担持量を変化させるものとしてもよい。例えば改質原料タンク２６側の燃焼触媒の担持量を原料混合タンク３２側に比して多くしたり、逆に原料混合タンク３２側の燃焼触媒の担持量を改質原料タンク２６側に比して多くしてもよい。こうすれば、液相の改質原料を迅速に加熱したり、蒸気化した改質原料を高い温度にすることができる。
【００６７】
また、変形例の熱交換器５２Ｃでは、厚みが改質原料タンク２６側と原料混合タンク３２側で異なる改質原料流路部材５４Ｃと燃料流路部材５６Ｃとを用いると共に燃料流路部材５６Ｃの波板のピッチを改質原料タンク２６側と原料混合タンク３２側で異なるものとしたが、厚みが改質原料タンク２６側と原料混合タンク３２側で異なる改質原料流路部材と燃料流路部材とを用いるが燃料流路部材の波板のピッチは一定のものとしたり、燃料流路部材の波板のピッチは改質原料タンク２６側と原料混合タンク３２側で異なるが厚みは一定の改質原料流路部材と燃料流路部材とを用いるものとしてもよい。
【００６８】
実施例の車両搭載用の蒸発装置２０では、つづら折り状に形成された熱交換流路５０に改質原料の流路をなす改質原料流路部材５４と燃料を燃焼する燃焼触媒を担持してなる燃料流路部材５６とからなる熱交換器５２を複数設置したが、熱交換器５２の一部または全部の改質原料流路部材５４の表面に蒸気化した改質原料を水素リッチガスに改質する改質触媒を担持するものとしてもよい。図１８は、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄは、熱交換流路５０の上段に取り付けられた熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４Ｄの表面に改質触媒が担持されている点を除いて実施例の車両搭載用の蒸発装置２０と同一の構成をしている。このため、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄの各構成には実施例の車両搭載用の蒸発装置２０の構成と同一の符号を付した。
【００６９】
変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、改質原料の出口側に配置された上段の熱交換器５２Ｄ、即ち熱交換流路５０の燃焼ガス側の流路の入口側に配置された熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４Ｄは、改質部１２０が有する上述の式（１）の水蒸気改質反応に用いられる改質触媒と活性化温度範囲がほぼ同様の改質触媒（例えば、白金系の触媒や銅−亜鉛系の触媒など）を流路表面に担持している。図１８から解るように、改質原料タンク２６から下段の熱交換器５２の改質原料流路部材５４に供給された改質原料は、下段および中段の熱交換器５２や上段の熱交換器５２Ｄを通過するまでに蒸気化されて原料混合タンク３２に供給され、燃焼ガスは、熱交換流路５０を上段の熱交換器５２Ｄ，中段の熱交換器５２，下段の熱交換器５２の順に流れて排気管５８から排出されるから、上段の熱交換器５２Ｄでは、蒸気化した改質原料が燃焼ガスにより過熱される状態が生じる。熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４Ｄを流れる蒸気化した改質原料の温度が改質触媒の活性化温度範囲になると、蒸気化した改質原料の一部は上述の式（１）の水蒸気改質反応により水素リッチガスに改質される。式（１）の水蒸気改質反応は吸熱反応であるから、この反応により過熱状態になりつつある蒸気化した改質原料は冷却され、改質触媒の活性化温度範囲内に保持されるようになる。即ち、原料混合タンク３２に供給する蒸気化した改質原料の温度を改質触媒の活性化温度範囲内とすることができると共に過熱状態となるのを防止することができるのである。この結果、原料混合タンク３２に供給する蒸気化した改質原料の温度を制御するために行なわれる噴霧器４２からの燃料の噴霧量の制御をラフなものとすることができる。しかも、改質部１２０が有する改質触媒と活性化温度範囲がほぼ同様の改質触媒を熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４Ｄの流路表面に担持したから、改質部１２０に供給される原料ガスの温度を改質部１２０の改質触媒の活性化温度範囲内にすることができる。
【００７０】
変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、熱交換流路５０における上段の熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４の流路表面に改質触媒を担持したが、熱交換流路５０における下段や中段の熱交換器５２の改質原料流路部材５４の流路表面にも改質触媒を担持するものとしてもよい。また、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、熱交換流路５０をつづら折り状に形成し、燃焼ガスと改質原料とが直交するよう熱交換器５２、熱交換器５２Ｄを配置したが、熱交換器における改質原料の流路の少なくとも後段に改質触媒が担持されていれば、あるいは、熱交換器における改質原料の流路の少なくとも燃料ガスの流路の前段部分に相当する部分に改質触媒が担持されていれば、燃焼ガスや改質原料の流れ方や流路の形状は如何なるものとしてもよい。即ち、燃焼ガスと改質原料を対向するように流して熱交換させたり、並行に流して熱交換させるものとしてもよい。さらに、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、車両搭載用の蒸発装置として説明したが、車両に搭載しない蒸発装置に適用してもよい。あるいは、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、熱交換器５２Ｄや熱交換器５２の燃料流路部材５６の流路表面に燃焼触媒を担持し、燃料流路部材５６で燃料を燃焼するものとしたが、燃焼触媒を担持せず、燃焼ガスを燃料流路部材５６に供給するものとしても差し支えない。また、変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄでは、熱交換器５２Ｄの改質原料流路部材５４Ｄの流路表面に改質部１２０が有する改質触媒と活性化温度範囲がほぼ同様の改質触媒を担持したが、改質部１２０が有する改質触媒と異なる活性化温度範囲となる改質触媒を担持するものとしてもかまわない。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である車両搭載用の蒸発装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】  実施例の車両搭載用の蒸発装置２０を図１中左側から見た際の構成の概略を示す構成図である。
【図３】  実施例の車両搭載用の蒸発装置２０を図１中上側から見た際の構成の概略を示す構成図である。
【図４】  実施例の車両搭載用の蒸発装置２０が組み込まれた燃料改質装置１００の構成の概略をブロックで例示した説明図である。
【図５】  熱交換流路５０の熱交換器５２の構成を例示する構成図である。
【図６】  始動時におけるＣＯ低減部１３０の温度と第１供給管２２および第２供給管２４から改質原料タンク２６への改質原料の供給量との関係を例示する説明図である。
【図７】  変形例の燃料改質装置１００Ｂの構成を例示する構成図である。
【図８】  変形例の燃料改質装置１００Ｃの構成を例示する構成図である。
【図９】  変形例の改質原料流路部材５４Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図１０】  変形例の改質原料流路部材５４Ｂの側面図である。
【図１１】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１２】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１３】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１４】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１５】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１６】  下段部１５６の流路を形成する形状の一例を示す説明図である。
【図１７】  変形例の熱交換器５２Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図１８】  変形例の車両搭載用の蒸発装置２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｄ  車両搭載用の蒸発装置、２２  第１供給管、２４  第２供給管、２６  改質原料タンク、２８  多孔質入口部材、３２  原料混合タンク、３３多孔質出口部材、３４  撹拌部材、３６  空気導入管、３７  導入口、３８  原料ガス出口流路、４０  燃料供給口、４２  噴霧器、４４  燃料混合室、４６空気導入管、４８  ヒータ、５０  熱交換流路、５１  第１折曲部、５２，５２Ｃ，５２Ｄ  熱交換器、５４，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ  改質原料流路部材、５６，５６Ｂ，５６Ｃ  燃料流路部材、５８  排気管、５９  熱交換器、１００，１００Ｂ  燃料改質装置、１１０，１１０Ｂ  改質装置、１２０  改質部、１２０Ｂ  改質反応部、１３０  ＣＯ低減部、１３０Ｂ  シフト反応部、１５５  上段部、１５６  下段部、１５７  リブ、１５８  オフセットフィン、１５９  穴あきの波板、１６０  エキスパンドメタル、１６１  ディンプル、１６２  リブ、１６３  細幅の波板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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