(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体原燃料を気化させて改質用の原燃料ガスを得るためのプレート型蒸発器であって、伝熱面となる２枚のプレート状部材で挟まれた密閉空間に液体原燃料を気化させるための蒸発部を設け、該蒸発部の伝熱面内に蛇行した流路を形成させ、蒸発部の両側又は片側に前記プレート状部材を介して加熱手段を設け、供給された液体原燃料が蛇行した流路内を流れる間に加熱され気化して蒸発部出口で原燃料ガスが得られるようにし、蛇行した流路の入口側から出口側に行くに従って少なくとも３段階に流路の断面積が広がるように流路を形成させたことを特徴とするプレート型蒸発器。
【請求項２】
蛇行した流路が、伝熱面のプレート面内を彫って形成させた溝状の流路、又は伝熱面のプレート面内に穴を空けて形成させた流路である請求項１記載のプレート型蒸発器。
【請求項３】
蛇行した流路を途中で分岐させて、入口側から出口側に行くに従って流路の数が増えて断面積が広がるように流路を形成させた請求項１又は２記載のプレート型蒸発器。
【請求項４】
並列に形成された流路を合流部で合流させ、該合流部を介して流路を分岐させて流路の数を増やすようにした請求項３記載のプレート型蒸発器。
【請求項５】
加熱手段が、蒸発の熱源となる加熱媒体を流通させる加熱媒体流路を備えた構成である請求項１〜４のいずれかに記載のプレート型蒸発器。
【請求項６】
加熱媒体が高温ガスであり、加熱媒体流路に伝熱を促進する構造物を設けた請求項５記載のプレート型蒸発器。
【請求項７】
加熱手段が、酸化触媒と伝熱面とを一体化させた加熱媒体流路を備え、該流路に流通させる燃料ガスの燃焼発熱により蒸発の熱源が供給される構成である請求項１〜４のいずれかに記載のプレート型蒸発器。
【請求項８】
加熱媒体流路に伝熱を促進する構造物を触媒化した部材を設けた請求項７記載のプレート型蒸発器。
【請求項９】
燃料ガス流量を制御することにより蒸発器の温度管理が行えるようにした請求項７又は８記載のプレート型蒸発器。
【請求項１０】
起動時の起動時間を速くするために、熱源となる加熱媒体が液体原燃料と並行流で供給される構成である請求項７、８又は９記載のプレート型蒸発器。
【請求項１１】
酸化触媒の燃焼発熱を効果的に利用するために、加熱媒体流路の燃料ガス入口側に着火用触媒として触媒化した構造物を設置した請求項１０記載のプレート型蒸発器。
【請求項１２】
蒸発部及び／又は加熱部を構成するプレート及び／又は構造物を積層して、複数の蒸発部と複数の加熱部を備える多層構造とした請求項１〜１１のいずれかに記載のプレート型蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトな容積で、改質器の燃料となる液体（水、メタノール、ジメチルエーテル等）を蒸発させるとともに、起動時間を速くでき、安定な原燃料ガスを得ることができるプレート型蒸発器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−３０２２１１号公報には、水流路と空気流路と燃料流路とを燃料ガス流路とともに隣り合う被加熱流体の流路が異なる流体となるよう積層して熱交換部を構成するとともに、混合部に攪拌フィンを設けて気体状態の水と空気と燃料とを均等になるよう混合し、これを改質部に供給する構成の蒸発装置が開示されている。本装置は、直交流路を備え、熱交換部に触媒を設けており、複数の流体を交互に加熱し、蒸発後に混合する構成である。
【０００３】
特開２００１−２６３９６５号公報、特開２００１−２６３９６６号公報には、直交対向流のプレートフィン型熱交換器において、高温流体通路の長さ方向に低温流体通路用のヘッダータンクを配置し、上側のヘッダータンクから低温流体を導入し、低温流体通路内を流れて高温流体と熱交換した低温流体が下側のヘッダータンクへ出た後、高温流体通路の出口側で再度高温流体と熱交換するようにＵターン可能な構成が開示されている。本技術では、低温流体導入口を分割する隔壁に分配用小孔を設けている。
【０００４】
特開２００１−３３２２８３号公報には、メタノールと水をそれぞれ供給する供給通路を２段に重ねた上部ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、各供給通路の下面にはメタノール、水、あるいはメタノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設した構成の燃料電池用蒸発器が開示されている。本装置は、２段の上部ヘッダ、分散用小孔、直交流路、フィンを備えており、メタノールと水を別々にヘッダで供給し、熱交換とともに混合する構成である。
【０００５】
特公平２−４２７６２号公報、特開平７−２１８１５９号公報には、コイル状管がバーナーに近い上部より下部に向かって管径を段階的に拡径し、メタノール水溶液の前記コイル状管に至る導入管及び蒸発ガスの過熱器に至る導出管の各径を夫々前記コイル状管の上部及び下部各径に一致させた構成の蒸発器が開示されている。
【０００６】
特開２００１−８９１０３号公報には、らせん状に形成されて表面に燃焼触媒を担持した内側配管と、内側配管の外方に配設された燃焼触媒を担持したらせん状の外側配管と、外側配管、内側配管の上方に配設した配管用燃料導入管と、これらの配管及び配管用燃料導入管を収容した真空容器と、真空容器の内部を昇温するための着火用触媒とを備えた気化器が開示されている。
【０００７】
特開２０００−１９１３０４号公報には、内部に燃焼触媒を充填した触媒燃焼器と、触媒燃焼器に空気を供給する空気供給ラインと、燃焼触媒より上流側に液体燃料を噴霧する燃料噴霧器と、水蒸気改質に必要な水を燃焼触媒より上流側に噴霧する水噴霧器とを備えた液体燃料蒸発器が開示されている。本技術では、燃焼触媒に液体燃料、水を噴霧しており、過剰の液体燃料に空気を入れ発熱させ、水を噴霧し改質ガスを得ている。
【０００８】
特開２００１−２１０３５０号公報には、燃焼器から排出される加熱ガスを用いて燃料となる水やメタノールを蒸発させる直交型熱交換部（蒸発器）に、燃料となる水やメタノールを蒸発させる気化伝熱面に隣接され可変な容積を有する液だめ部を設けておき、必要な水やメタノールの蒸発量になるように液だめ部の容積を調節する駆動部を制御装置により制御する構成が開示されている。
【０００９】
特開平１０−２３６８０２号公報には、燃料改質装置を構成する液体原料加熱部、蒸発部、蒸気過熱部、改質部、シフト部、ＣＯ酸化部、触媒燃焼部、熱回収部を内部に伝熱フィンを設けた平板で構成した後に積層して一体化した構造が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２００１−３０２２１１号公報の技術では、起動時に必要とする場所に熱が与えられないため、起動時間がかかる。
また、特開２００１−２６３９６５号公報、特開２００１−２６３９６６号公報、特開２００１−３３２２８３号公報の技術の場合、上記の問題点に加えて、小孔から液が垂れるような構造では、液がその直下部を垂れるのみで十分伝熱面積が活かされていないため、伝熱に寄与しない伝熱面が多く残る。また、液がその意図とは別に下部まで垂れおち、蒸発器下部で蒸発することになる。
【００１１】
特公平２−４２７６２号公報、特開平７−２１８１５９号公報の技術の場合、流路をコイル状にして拡管した構造では、熱の伝熱面積が管表面のみとなり、蒸発に十分な面積をとるには管を長くしなければならない。このように、これらの技術では、液体側の伝熱面積及び熱伝達率が小さく、装置の小型化が困難である。
また、特開２００１−８９１０３号公報の技術の場合、上記の問題点に加えて、ドレンが抜けないため、ミストの飛散が問題となる。
【００１２】
特開２０００−１９１３０４号公報の技術では、部分燃焼反応のため効率が落ちる。また、ライン温度を７０℃に加熱する、あるいは触媒を１００℃に加熱する必要がある。
また、特開２００１−２１０３５０号公報の技術では、ピストンや蛇腹、エアバッグなど稼働部が多く故障の原因になりやすい。
さらに、特開平１０−２３６８０２号公報の技術では、液を混合し供給しているので、混合比を変えた制御ができない。
【００１３】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、液体（水、メタノール、ジメチルエーテル等）を蒸発させる時間を速くするとともに、安定な原燃料ガスを得ることができ、熱効率に優れ、しかも、コンパクトな構造のプレート型蒸発器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のプレート型蒸発器は、液体原燃料を気化させて改質用の原燃料ガスを得るためのプレート型蒸発器であって、伝熱面となる２枚のプレート状部材で挟まれた密閉空間に液体原燃料を気化させるための蒸発部を設け、該蒸発部の伝熱面内に蛇行した流路を形成させ、蒸発部の両側又は片側に前記プレート状部材を介して加熱手段を設け、供給された液体原燃料が蛇行した流路内を流れる間に加熱され気化して蒸発部出口で原燃料ガスが得られるように構成されている。
【００１５】
上記のプレート型蒸発器において、蛇行した流路は、伝熱面内のプレートを彫って形成させた溝状の流路、又は伝熱面内のプレートに穴を空けて形成させた流路である。また、蛇行した流路の入口側から出口側に行くに従って少なくとも３段階に流路の断面積が広がるように流路を形成させてもよい。また、蛇行した流路を途中で分岐させて、入口側から出口側に行くに従って流路の数が増えて断面積が広がるように流路を形成させてもよい。この場合、並列に形成された流路を合流部で合流させ、該合流部を介して流路を分岐させて流路の数を増やすことが好ましい。
【００１６】
また、上記のプレート型蒸発器において、加熱手段は、蒸発の熱源となる加熱媒体を流通させる加熱媒体流路を備えた構成とすることができる。加熱媒体として高温ガスを用いる場合、加熱媒体流路には、ストレートフィンなど伝熱を促進する構造物を設けることができる。
また、加熱手段としては、Ｐｔ等の酸化触媒と伝熱面とを一体化させた加熱媒体流路を備え、該流路に流通させる燃料ガス（水素、メタン等）の燃焼発熱により蒸発の熱源が供給される構成が好適である。この場合、加熱媒体流路には、ストレートフィンなど伝熱を促進する構造物を触媒化した部材を設けることができる。また、燃料ガス流量を制御することにより、蒸発器の温度管理を行うことができる。また、起動時の起動時間を速くするために、熱源となる加熱媒体を液体原燃料と並行流で供給する。さらに、酸化触媒の燃焼発熱を効果的に利用するために、加熱媒体流路の燃料ガス入口側に着火用触媒として触媒化した構造物（波板など）を設置することが好ましい。
また、当該プレート並びに構造物を積層し、複数の蒸発部と複数の加熱部を備えた多層構造のプレート型蒸発器とすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。本発明のプレート型蒸発器では、２枚のプレート状の薄板で挟まれた場所（蒸発部）で蒸発させる。薄板（熱の伝熱面）を介して、両側あるいは片側に加熱媒体を流通させ、液体の蒸発熱源とする。蒸発部において、液体はプレート面内を彫った細い流路、又は穴を空けた細い流路内を流す。流路は伝熱面内を蛇行しており、このサーペンタイン（蛇行）流路内で液体は予熱され、蒸発し、加熱され、蒸気になる。
【００１８】
図１〜図１０は、蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路の例を示している。また、図１１は比較例として蒸発部に流路を設けない場合を示している。比較例は、２枚のプレート状の薄板で挟まれた空間に単に液体を供給するもので、蒸発部分に流路がない場合である。図１１において、プレート１０を縦置きとした場合、液体を下部から供給すると、下部で液が蓄えられて液面が形成される。沸騰時にガスが液を巻き上げ、液面は上下左右に変動する。このとき、沸騰した液とガスの２相状態となるが、ガスの発生量、場所は制御できない。大きさの異なるガスと液とでは伝熱速度が大きく異なるため、伝熱面積の変動に伴い、伝熱速度が大幅に変わり、蒸発流量が安定しない。また、プレートを横置きとした場合、液体が、プレートの上の少しでも低い場所を川状になって流れるため、十分な伝熱面積がとれず、液体のまま出口から流れ落ちるか、蓄えられ、蒸発する。このとき、沸騰したガスの発生とともに液の濡れ部分の面積が変動するため、安定に蒸発させることができない。以上のことから、蒸発時に液面が変動することで、伝熱面積、伝熱速度が大幅に変わり、蒸発流量が安定しないために、不安定な流量となる。また、起動時も伝熱面の一部しか利用できないために、起動特性が遅い。
【００１９】
図１はサーペンタイン（蛇行）流路の基本構成であり、図２は流路の入口側から出口側に行くに従って３段階以上に流路の断面積が広がるようにした構成例である。液体入口１２から流路１４（１６）内に供給された液体（水、メタノール、ジメチルエーテル等）は、流路内で予熱され、蒸発し、加熱され、蒸気になる。１８は蒸発部の空間であり、蒸気出口（図示略）につながっている。流路は薄板で挟まれた伝熱面内を蛇行させ、曲がった部分を作り蒸発時の体積膨張で流れた未蒸発液を積極的に壁面に当てるようにし、加熱された壁面との接触を増やす。細い流路を蛇行させることで、蒸気より比重の大きい未蒸発液を蛇行部分の壁面にあて予熱（加熱）し、再蒸発を促進し、蒸発させる。なお、複数種類の液体を供給する場合には、別々の供給装置で供給することで混合比を変えることができる。
【００２０】
流路の断面積を広げるには、流路の数を増やしても良い。例えば、図３に示すように、流路２０の数を１から２、２から４、４から８へと増やす構成としたり、図４に示すように、流路２２の数を１から４、４から１６へと増やす構成としたり、図５に示すように、流路２４の数を１から２、２から４、４から７、７から１６へと増やす構成としたり、図６に示すように、流路２６の数を１から３、３から９、９から１８へと増やす構成などとすることができる。
また、流路の数を増やす場合は、一度合流させて再度流路を分岐した方がより蒸発が安定する。合流部で未蒸発の液がたまりやすい構造（断熱面積を大きくするなど）にすればより有効である。例えば、図７に示すように、合流部２８を介して、流路３０の数を１から２、２から４、４から８へと増やす構成などとすることができる。
なお、図８、図９は流路の数を増やす場合の他の例であり、液体入口１２から２つの流路３２（３４）に分岐しており、流路３２（３４）が２から４、４から８へと分岐している。また、図１０は合流部２８を設けた場合の他の例であり、流路３５の配置は図９と同様である。
【００２１】
蒸発後の加熱は断面積の大きな蛇行流路とすることでミスト除去に効果的である。また、流路を細く蛇行させたことで、起動時に伝熱面の下流まで液として到達しやすく、伝熱面を有効に利用できる。さらに、流路の断面積を広げることで差圧を下げ、蒸発変動による差圧変動を少なく抑えることができる。以上のことから、蒸発流量が安定し、起動特性も良い。
【００２２】
上述したように、本発明のプレート型蒸発器は、２枚のプレート状の薄板で挟まれた場所を蒸発部とし、薄板（熱の伝熱面）を介して、両側あるいは片側に加熱媒体を流通させ、液体の蒸発熱源とする。蒸発に必要な熱源としては、高温のガスを用いることができる。また、Ｐｔ等の酸化触媒による燃料ガス（水素、メタン等）の燃焼発熱により、熱を供給することもできる。熱源として高温のガスを使う場合、加熱媒体流路（容器）には、ストレートフィンなど伝熱を促進する構造物を入れることができる。
【００２３】
熱源として、Ｐｔ等の酸化触媒による被酸化ガス（水素、メタン等の燃料ガス）の燃焼発熱を利用する場合、Ｐｔ等の酸化触媒は少量で反応するため、局所的に高温になるが、触媒と伝熱面とを一体化することにより、触媒部温度、外壁面の温度などの容器温度を低温度で安定させることができる。加熱媒体流路には、ストレートフィンなど伝熱を促進する構造物を触媒化したものを併用することができる。また、被酸化ガス（燃料ガス）の流量を制御することにより、触媒での反応量（発熱量）を調節して温度管理を行い、部分負荷から定格負荷まで安定に蒸発させることができる。温度管理を十分に行うことで、細い流路で予熱し、拡げられた流路で蒸発させる。流路をいくつかに並列に流す場合には合流させることでより蒸発の安定性が増す。温度管理のポイントは、液体が蒸発し終わり、蒸気となり加熱される部分の壁温度あるいは蒸気の温度を沸点より高い温度、好ましくは沸点より２０〜６０℃程度高い温度に設定することで制御する。
【００２４】
起動時は起動時間を速くするために、熱源となる加熱媒体は液体原燃料と並行流で供給する。起動時には、熱源を並行流で供給することで、蒸発に必要とされている蒸発点に対して、確実かつ適切に熱を供給できる。安定時には、対向流とし下流側を加熱し、その温度分布を変えることで、未蒸発液の再蒸発を促進することにより、より安定に蒸発させることが可能である。なお、起動用の加熱部の空間と安定時の加熱部の空間を同じ空間とすることも可能である。
また、酸化触媒の燃焼発熱を効果的に利用するために、隔壁への伝熱量を抑えた着火用の触媒を充填することで、熱容量を着火用触媒に限り、起動時に昇温速度を上げ、温度上昇時間を速くする。安定時には高温の熱源として使われる。
【００２５】
つぎに、蒸発部にサーペンタイン（蛇行）流路を設けたプレート型蒸発器による実施例と、蒸発部に流路を設けない単なる空間のプレート型蒸発器による比較例とを対比して説明する。実施例、比較例では、プレート状の電気ヒータでプレートの片側から加熱した場合の試験結果を比較している。また、本発明の実施例では、図３に示すサーペンタイン（蛇行）流路を備えた蒸発器を用い、比較例では、図１１に示す空間だけの蒸発器を用いている。また、実施例、比較例において、蒸発器は縦置き（液体入口が下側）で使用している。
【００２６】
図１２は試験装置の概略構成を示している。本装置では、蒸発させる液体として水とメタノールを供給しており、水はポンプ３６、マスフローコントローラ３８等を経由して、メタノールはポンプ４０、マスフローコントローラ４２等を経由して各々プレート型蒸発器４４に供給される。なお、試験では、水を供給して蒸発させている。蒸発器４４には、プレートの両側に各々温度調節器４６、電力計４８を備えたプレート状の電気ヒータ５０が設けられ、プレートの間にサーペンタイン（蛇行）流路を有する蒸発部５２が設置されている。なお、今回の試験では片側の電気ヒータで加熱している。また、比較例の場合、プレートの間は空間となっている。蒸発器４４で発生した蒸気は、高温対応のマスフローメーター５４を経由し、試験のために凝縮器５６で凝縮させて精密天秤５８で計量する。６０は配管ヒータ、６２はバイパスラインに設けられたマスフローメーターである。
【００２７】
図１３に実施例及び比較例の試験結果を示す。図１３において、「設定値」のラインは、水を供給しているマスフローコントローラ３８の設定値であり、常時安定して水を供給している。「未蒸発水」のラインは、未蒸発水で蒸発器をバイパスして、後流で液体流量をマスフローメーター６２にて計測した値である。起動時は蒸発器４４を電気ヒータ５０で加熱しているため、蒸発器４４をバイパスして未蒸発水として計測されている。蒸発器内に水を供給し始めた後は、出口のドレン水量を計測している。「蒸気発生量」のラインは、蒸発器からの蒸発された蒸発水の量を計測した値である。蒸発後すぐに凝縮器５６で液体化し、精密天秤５８で重量を計測する。重量増加をカウントし２０秒毎に増加量を計算した。比較例と実施例の場合について、十分昇温し、温度が高い条件下で、ラインを切り換えて蒸発器内部に水を供給する。つまり、水供給開始時間をあわせる。図１３において、蒸気として水が出てくる時間（蒸発開始時間）と蒸発量が安定に達する時間（蒸発安定時間）を起動時間として比較すると、いずれも本発明の実施例の方が速いことがわかる。安定性については、「蒸気発生量」のラインの変動量、及び「未蒸発水」のラインのドレン量を比較する。本発明の実施例の蒸気発生量の変動が小刻みなのに対して、比較例は刻みが大きく不安定であることがわかる。また、本発明の実施例のドレン量は安定後はゼロの状態を保ち、未蒸発水が出ていないのに対して、比較例では未蒸発水がある間隔で出ており、蒸発していない水が蒸発器から出ていることが示されている。
【００２８】
つぎに、プレート型蒸発器の伝熱面を燃焼触媒（Ｐｔなど）と一体化し、かつ並行流で燃料ガス（水素など）を流した場合の試験結果を示す。試験装置は、上述した図１２の装置を使用する。プレート型蒸発器４４は、燃料ガスの流路にプレート状の燃焼触媒６４が設置され、伝熱面の片側が触媒化された構造となっている。本例では、燃料ガスとして水素を供給しており、水素はマスフローコントローラ６６等を経由し、混合器６８で空気（酸素）と混合されて蒸発器４４の燃料ガス流路７０に供給される。燃料ガスは蒸発させる液体と並行流で供給している。７２はコンプレッサードライヤー、７４はマスフローコントローラ、７６は冷却器である。図１２の他の構成は上述した通りである。
【００２９】
図１４、図１５に試験結果を示す。図１４の場合は、図３に示すサーペンタイン（蛇行）流路を備えた蒸発器を用い、蒸発器は縦置きで使用している。図１５の場合は、図７に示すサーペンタイン（蛇行）流路を備えた蒸発器を用い、蒸発器は横置きで使用している。図１４、図１５において、「設定値」のラインは、水を供給しているマスフローコントローラ３８の設定値であり、常時安定して水を供給している。「未蒸発水」のラインは、未蒸発水で蒸発器をバイパスして、後流で液体流量をマスフローメーター６２にて計測した値である。起動時は蒸発器４４を電気ヒータ５０で加熱しているため、蒸発器４４をバイパスして未蒸発水として計測されている。蒸発器内に水を供給し始めた後は、出口のドレン水量を計測している。「蒸気発生量」のラインは、蒸発器からの蒸発された蒸発水の量を計測した値である。蒸発後すぐに凝縮器５６で液体化し、精密天秤５８で重量を計測する。重量増加をカウントし２０秒毎に増加量を計算した。十分昇温し、温度が高い条件下で、ラインを切り換えて蒸発器内部に水を供給する。電気ヒータを使った前述の試験結果（図１３）と比較しても、燃焼触媒を組み合わせた本試験結果では、約２分で蒸発安定時間に達し安定流量に達しており、電気ヒータでの加熱に比べ、起動時間も速く、安定性も増している。また、横置きの場合は、縦置きほど安定性に優れていないが、図１５に示す程度には安定する。重力によるミストセパレーション効果がなくなるため、横置きの安定性は縦置きの場合に劣る。
【００３０】
つぎに、本発明の実施の形態におけるプレート型蒸発器について、一流路の場合と、当該プレート並びに構造物を積層して複数の蒸発部と複数の加熱部を備えた多層構造とした場合を説明する。図１６、図１７において、蒸発部７８には上述したサーペンタイン構造物が入っている。ガスの通過するところは空間でもよいが、フィンなどの伝熱促進物が入っている方が好ましい。また、燃料ガスが通過する流路には触媒が入っている。
図１６は一流路の場合の断面図であり、蒸発部７８の両側から起動用ガスと安定時の加熱用ガスを別容器を設置して流すようにした例である。本例は、起動用ガスを最外側から流す構成として、両側から内部を加熱するようにしたものである。図１６では、一例として、起動用ガス流路８０、加熱ガス流路８２を蒸発部７８の両側にそれぞれ設置しているが、起動用と安定時のガスの通過する場所は同じ場所でも良い。また、蒸発部７８の片側に起動用ガス流路８０を設置し、もう片側に安定時の加熱ガス流路８２を設置する構成として、片側から起動用ガスのみ、もう片側に安定時の加熱ガスのみを流すようにしても良い。すなわち、いくつかの流路は省略することが可能である。
起動時は蒸発液と同じ方向（並行流）に加熱ガスを流すほうが良い。安定時は並行流又は対向流にすることも可能である。また、別の容器にすることで、流路内部に触媒を入れる場合、起動時と安定時とを別の仕様にすることもできる。もちろん同じ触媒を共通に使うことも可能である。
【００３１】
図１７は二流路以上の場合の断面図であり、蒸発部７８の両側から起動用ガスと安定時の加熱用ガスを別容器を設置して流すようにした例である。本例は、一流路の構成を単に重ねるだけでなく、例えば、一流路目下側と二流路目上側の起動用ガスと安定時加熱用ガスの流路（起動用ガス流路８０、加熱ガス流路８２）を共通の容器として、よりコンパクトな構造としたものである。図１７では、一例として、各蒸発部７８において蒸発液を並列に供給している。また、起動用ガスを最外側から流す構成として、両側から内部を加熱するようにしている。また、図１７においても、いくつかの流路は省略することが可能である。
起動時は蒸発液と同じ方向（並行流）に加熱ガスを流すほうが良い。安定時は並行流又は対向流にすることも可能である。また、別の容器にすることで、流路内部に触媒を入れる場合、起動時と安定時とを別の仕様にすることもできる。もちろん同じ触媒を共通に使うことも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  プレート型のため薄くコンパクトである。
（２）  温度管理を十分に行うことで、液体を細い流路で予熱し、拡げられた流路で蒸発させることができる。流路をいくつかに並列に流す場合には合流させることでより蒸発の安定性が増す。
（３）  細い流路を蛇行させ向きを変えることで、蒸気より比重の大きい未蒸発液を蛇行部分の壁面にあて予熱（加熱）し、再蒸発を促進し、蒸発させることができる。また、流路を細く蛇行させたことで、起動時に伝熱面の下流まで液として到達しやすく、伝熱面を有効に利用できる。さらに、流路の断面積を広げることで差圧を下げ、蒸発変動による差圧変動を少なく抑えることができる。以上のことから、蒸発流量が安定し、起動特性も良い。
（４）  並行流とすることで、起動時には、蒸発に必要とされている蒸発点に対して、確実かつ適切に熱を供給できる。
（５）  蒸発後の加熱は断面積の大きな蛇行流路とすることでミスト除去に効果的である。
（６）  熱源として、Ｐｔ等の酸化触媒による被酸化ガス（水素、メタン等の燃料ガス）の燃焼発熱を利用する場合、Ｐｔ等の酸化触媒は少量で反応するため、局所的に高温になるが、触媒と伝熱面とを一体化することにより、触媒部温度、外壁面の温度などの容器温度を低温度で安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第３形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図４】本発明の実施の第４形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図５】本発明の実施の第５形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図６】本発明の実施の第６形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図７】本発明の実施の第７形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図８】本発明の実施の第８形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図９】本発明の実施の第９形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図１０】本発明の実施の第１０形態によるプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図１１】従来（比較例）のプレート型蒸発器における蒸発部のサーペンタイン（蛇行）流路を示す平面構成説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態における試験装置を示す概略構成説明図である。
【図１３】図１２に示す試験装置を用いた試験の結果を示すグラフである（片側から電気ヒータで加熱、実施例及び比較例、縦置き）。
【図１４】図１２に示す試験装置を用いた試験の結果を示すグラフである（片側に燃焼触媒、縦置き）。
【図１５】図１２に示す試験装置を用いた試験の結果を示すグラフである（片側に燃焼触媒、横置き）。
【図１６】本発明の実施の形態におけるプレート型蒸発器の一例（蒸発部が一流路の場合）を示す概略断面説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態におけるプレート型蒸発器の他の例（二流路以上の場合）を示す概略断面説明図である。
【符号の説明】
１０  プレート
１２  液体入口
１４、１６、２０、２２、２４、２６、３０、３２、３４、３５  サーペンタイン（蛇行）流路
１８  蒸発部の空間
２８  合流部
３６、４０  ポンプ
３８、４２、６６、７４  マスフローコントローラ
４４  プレート型蒸発器
４６  温度調節器
４８  電力計
５０  電気ヒータ
５２、７８  サーペンタイン（蛇行）流路を有する蒸発部
５４、６２  マスフローメーター
５６  凝縮器
５８  精密天秤
６０  配管ヒータ
６４  燃焼触媒
６８  混合器
７０  燃料ガス流路
７２  コンプレッサードライヤー
７６  冷却器
８０  起動用ガス流路
８２  加熱ガス流路
【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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