(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる中空の内部空間を有する本体と、
前記内部空間の断面を複数の空間に区切り、熱伝導性を有する隔壁部材と、
を備え、
前記複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間と、水が流入して流れる第２空間とからなり、
前記複数の空間は、多層および多列構造に形成され、
前記隔壁部材は、前記内部空間の断面を格子状に区切るように設けられ、
前記第１空間および前記第２空間は、相隣接して、前記本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列され、
前記第１空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第１方向と交差する第２方向に沿って連続して配置され、
前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第２方向に沿って連続して配置され、
前記隔壁部材は、前記第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、前記第２方向の面を形成する第２隔壁部材とからなり、
前記第２方向に配列された複数の前記第１隔壁部材は、所定の間隔を有して前記第１方向に配置され、
前記第１方向に配列された複数の前記第２隔壁部材は、所定の間隔を有して前記第２方向に配置され、
前記第２隔壁部材のうち前記第２空間を区切る前記第２隔壁部材には、貫通孔が形成されることを特徴とする、燃料電池システム用蒸発器。
【請求項２】
流体が流れる中空の内部空間を有する本体と、
前記内部空間の断面を複数の空間に区切り、熱伝導性を有する隔壁部材と、
を備え、
前記複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間と、水が流入して流れる第２空間とからなり、
前記隔壁部材は、前記内部空間の断面を格子状に区切るように設けられ、
前記第１空間および前記第２空間は、相隣接して、前記本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列され、
前記第１空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第１方向と交差する第２方向に沿って連続して配置され、
前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第２方向に沿って連続して配置され、
前記隔壁部材は、前記第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、前記第２方向の面を形成する第２隔壁部材とからなり、
前記第２方向に配列された複数の前記第１隔壁部材は、所定の間隔を有して前記第１方向に配置され、
前記第１方向に配列された複数の前記第２隔壁部材は、所定の間隔を有して前記第２方向に配置され、
前記第２隔壁部材のうち前記第２空間を区切る前記第２隔壁部材には、貫通孔が形成されることを特徴とする、燃料電池システム用蒸発器。
【請求項３】
前記第１空間および前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第１方向と交差する第２方向に沿って交番しながら配列されることを特徴とする、請求項１または２に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項４】
前記第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から前記排ガスが供給されることを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項５】
前記貫通孔は、前記第２隔壁部材の面方向から突出した形状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項６】
前記第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から前記排ガスが供給されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項７】
流体が流れる中空の内部空間を有する本体と、
前記内部空間の断面を複数の空間に区切り、熱伝導性を有する隔壁部材と、
を備え、
前記複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間と、水が流入して流れる第２空間とからなり、
前記複数の空間は、多層および多列構造に形成され、
前記隔壁部材は、前記第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、前記第２方向の面を形成する第２隔壁部材とからなり、
前記第１空間および前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第１方向に沿って交番しながら前記第１隔壁部材によって区切られており、
前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第２方向に沿って連続して形成され、かつ前記第２隔壁部材によって区切られ、
前記第２隔壁部材のうち前記第２空間を区切る前記第２隔壁部材には、貫通孔が形成されることを特徴とする、燃料電池システム用蒸発器。
【請求項８】
流体が流れる中空の内部空間を有する本体と、
前記内部空間の断面を複数の空間に区切り、熱伝導性を有する隔壁部材と、
を備え、
前記複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間と、水が流入して流れる第２空間とからなり、
前記隔壁部材は、前記第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、前記第２方向の面を形成する第２隔壁部材とからなり、
前記第１空間および前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第１方向に沿って交番しながら前記第１隔壁部材によって区切られており、
前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において前記第２方向に沿って連続して形成され、かつ前記第２隔壁部材によって区切られ、
前記第２隔壁部材のうち前記第２空間を区切る前記第２隔壁部材には、貫通孔が形成されることを特徴とする、燃料電池システム用蒸発器。
【請求項９】
前記貫通孔は、前記第２隔壁部材の面方向から突出した形状であることを特徴とする、請求項７または８に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１０】
前記第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から前記排ガスが供給されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１１】
前記隔壁部材は、前記内部空間の断面をハニカム状に区切ることを特徴とする、請求項７または８に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１２】
前記第１空間および前記第２空間は、相隣接して配列されることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１３】
前記第１空間および前記第２空間は、それぞれ略同一大きさの六角断面形状を有することを特徴とする、請求項１２に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１４】
前記第１空間および前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列される第１列を有することを特徴とする、請求項１３に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１５】
前記第１空間および前記第２空間は、前記本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列され、前記第１列と前記第２方向に隣接する第２列を有し、
前記第２列の前記第１空間および前記第２空間の中心を通過する、前記第２方向に略平行な線と、前記第１列の前記第１空間および前記第２空間の中心を通過する、前記第１方向と交差する前記第２方向に略平行な線とは、前記第１方向に互いに離隔されることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【請求項１６】
前記第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から前記排ガスが供給されることを特徴とする、請求項１５に記載の燃料電池システム用蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システムに関し、より詳しくは、燃料の水蒸気改質反応に必要な水蒸気を発生させる燃料電池システム用蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、炭化水素系の燃料を用いて電気エネルギーを発生させる発電システムとして構成される。このような燃料電池は、大別して高分子電解質型燃料電池と、直接酸化型燃料電池とに分類される。直接酸化型燃料電池は、一般に直接メタノール型燃料電池ともいう。
【０００３】
高分子電解質型燃料電池は、出力特性が卓越しており、作動温度が低いと共に速い始動および応答特性を有する。従って、高分子電解質型燃料電池は、自動車のような移動体用の電源、住宅または公共建物に用いられる分散用電源、および電子機器用の小型電源として幅広く使用されている。
【０００４】
このような高分子電解質型燃料電池方式を採用した燃料電池システムは、燃料電池本体と、燃料改質装置と、燃料供給部と、酸化剤供給部とを備える。すなわち、燃料供給部は、燃料タンクおよび燃料ポンプを備え、燃料改質装置に燃料を供給する。燃料改質装置は、燃料を改質して水素ガスを発生させ、その水素ガスを燃料電池本体に供給する。その後、燃料電池本体は、燃料改質装置から供給された水素ガスと酸化剤ガスを電気化学反応させて、電気エネルギーを生成する。
【０００５】
このような燃料電池システムのうち、燃料改質装置は、燃料改質方式によって多様な構成要素を備える。多様な燃料改質方式の中でも一般的な燃料改質装置は、水蒸気改質反応を利用するために、熱源部、改質反応部、および蒸発器を備える。熱源部は、熱エネルギーを発生させ、改質反応部は熱源部の熱エネルギーを用いて燃料を改質反応させる。そして、蒸発器は、水蒸気改質反応に必要な水蒸気を改質反応部に提供するために水を加熱して、水蒸気を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術による燃料電池システム用の蒸発器は、一般に、管型蒸発器または板型蒸発器が使用される。しかし、管型蒸発器は、管の流動断面積が大きくなるほど、水の流動量が増加することに比べて水との接触面積の増加が相対的に低い。このため、管型蒸発器は熱伝達効率が低いという短所がある。また、板型蒸発器は、水との接触面積を増加させるために、より広い面積を有するように製作される。しかし、全体面積が増加することにより、燃料電池システムの小型化が難しいという短所がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、熱伝達効率を向上させるとともに、小型化することの可能な、新規かつ改良された燃料電池システム用蒸発器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、流体が流れる中空の内部空間を有する本体と、内部空間の断面を複数の空間に区切り、熱伝導性を有する隔壁部材と、を備える燃料電池システム用蒸発器が提供される。かかる蒸発器の内部空間に形成される複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間と、水が流入して流れる第２空間とからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる燃料電池システム用蒸発器は、例えば管状の熱交換空間に多数の水流と高温ガス流を配置し、管の横断面において水流断面とガス流断面が交互に配置される。このように流路を形成することにより、水とガスとの熱交換が効率よく行われるようになる。
【００１０】
ここで、複数の空間は、多層および多列構造に形成することができる。
【００１１】
また、隔壁部材は、内部空間の断面を格子状に区切るように設けてもよい。このとき、第１空間および第２空間は、相隣接して配列される。例えば、第１空間および第２空間は、本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列される。さらに、第１空間および第２空間は、本体の内部空間の断面において第１方向と交差する第２方向に沿って交番しながら配列される。このとき、第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から排ガスが供給される。
【００１２】
第１空間は、本体の内部空間の断面において第１方向と交差する第２方向に沿って連続して配置するようにしてもよい。このとき、第２空間も、本体の内部空間の断面において第２方向に沿って連続して配置してもよい。
【００１３】
また、隔壁部材は、第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、第２方向の面を形成する第２隔壁部材とから構成されるようにしてもよい。このとき、第２方向に配列された複数の第１隔壁部材は、所定の間隔を有して第１方向に配置される。また、第１方向に配列された複数の第２隔壁部材は、所定の間隔を有して第２方向に配置される。
【００１４】
ここで、第２隔壁部材のうち第２空間を区切る第２隔壁部材には、貫通孔を形成してもよい。貫通孔は、例えば第２隔壁部材の面方向から突出した形状に形成することができる。また、第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から排ガスが供給される。
【００１５】
あるいは、隔壁部材は、第１方向の面を形成する第１隔壁部材と、第２方向の面を形成する第２隔壁部材とから構成されるようにしてもよい。このとき、第１空間および第２空間は、本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら第１隔壁部材によって区切られる。さらに、第２空間は、本体の内部空間の断面において第２方向に沿って連続して形成され、かつ第２隔壁部材によって区切られる。
【００１６】
ここで、第２隔壁部材のうち第２空間を区切る第２隔壁部材には、貫通孔を形成してもよい。貫通孔は、例えば第２隔壁部材の面方向から突出した形状に形成することができる。また、第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から排ガスが供給される。
【００１７】
あるいは、隔壁部材は、内部空間の断面をハニカム状に区切るように配置させてもよい。ここで、第１空間および第２空間は、相隣接して配列させてもよい。このとき、第１空間および第２空間は、例えばそれぞれ略同一大きさの六角断面形状を有するように形成してもよい。
【００１８】
また、第１空間および第２空間は、本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列される第１列を有することもできる。このとき、第１空間および第２空間は、本体の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列され、第１列と前記第２方向に隣接する第２列を有する。そして、第２列の第１空間および第２空間の中心を通過する、第２方向に略平行な線と、第１列の第１空間および第２空間の中心を通過する、第１方向と交差する第２方向に略平行な線とが、第１方向に互いに離隔されるようにしてもよい。また、第１空間には、燃料改質装置で熱エネルギーを発生させる熱源部から排ガスが供給される。
【００１９】
本発明にかかる燃料電池システム用蒸発器は、従来技術の板型蒸発器に比べて、同一容量の水を加熱して水蒸気を生成したとき、全体体積をより小さくすることができるだけでなく、決められた空間内で小型に製作できるという長所がある。また、従来技術の管型蒸発器に比べて、同一体積を有するものであっても、水との接触面積をより広くすることができるので、熱伝達効率を高めることができ、かつより多くの量の水を加熱することができるという長所がある。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、熱伝達効率を向上させるとともに、小型化することの可能な燃料電池システム用蒸発器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施形態）
まず、図１に基づいて、本発明の第１の実施形態にかかる燃料電池システムについて説明する。なお、図１は、本実施形態にかかる燃料電池システムの概略図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態にかかる燃料電池システムは、水素を含有する改質ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて、電気エネルギーを生成する燃料電池本体１０を備える。燃料電池本体１０は、電気エネルギーを生成する最小単位である単位セルが連続的に積層された構造であって、一般に燃料電池スタックと称される。燃料電池本体１０は、複数個の単位セルが連続的に配列された集合体であり、このような集合体の最外側にはエンドプレートがそれぞれ結合される。
【００２４】
燃料供給部２０は、燃料を保管する燃料タンクと、この燃料を外部に供給するためのポンプとを備える。燃料供給部２０は、燃料改質装置１００に燃料を供給する。
【００２５】
燃料改質装置１００は、燃料供給部２０から燃料の供給を受けて、燃料を改質反応させ、燃料から水素を含有する改質ガスを発生させる。燃料改質装置１００については、以下でさらに詳細に説明する。
【００２６】
酸化剤供給部３０は、酸化剤ガスを燃料電池本体１０に供給する構成要素である。酸化剤供給部３０は、一般に空気ポンプを用いて、酸化剤ガスとして大気中の空気を燃料電池本体１０に供給する。
【００２７】
次に、図２に基づいて、本実施形態にかかる燃料電池システムの燃料改質装置１００について説明する。なお、図２は、図１に示す燃料電池システムにおいて、燃料改質装置１００をより詳細に示した燃料改質装置１００の概略図である。
【００２８】
図１および図２に示すように、燃料改質装置１００は、燃料供給部２０から供給される燃料を改質ガスとして改質し、改質ガスを燃料電池本体１０に供給する。燃料改質装置１００は、燃料改質方式によって色々な段階の処理が行われるが、この中で水蒸気改質反応のために改質反応部１１０、熱源部１２０、および蒸発器１３０を備える。
【００２９】
改質反応部１１０は、熱エネルギーを用いて燃料の改質反応を促進させ、燃料から水素を含有する改質ガスを発生させる。熱源部１２０は、燃料と空気が内部に供給されることによって燃焼反応によって熱エネルギーを発生させる。熱源部１２０は、改質反応部１１０に隣接するように配置して、熱エネルギーを改質反応部１１０に提供する。蒸発器１３０は、水蒸気の改質反応に必要な水蒸気を提供するために、次のような構造によって水を加熱して水蒸気を生成する。
【００３０】
図３は、本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器１３０の斜視図である。図３に示すように、本実施形態にかかる蒸発器１３０は、第１空間１３１と第２空間１３２とに区分された内部空間を有する。本実施形態にかかる蒸発器１３０の第１空間１３１および第２空間１３２は、その断面が格子状となるように形成されている。
【００３１】
これをより詳細に見れば、蒸発器１３０は円筒形の本体１３３を有する。本体１３３は、中空の内部空間を有し、この中空の内部空間には例えば長手方向に沿って流体が流れる。本体１３３の内部には隔壁部材１３４、１３５が設けられており、隔壁部材１３４、１３５によって断面が格子状となるように内部空間が区切られ、多層多列を有する複数の空間を形成することができる。隔壁部材１３４、１３５によって区切られた複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間１３１と、水が流入して流れる第２空間１３２とからなる。
【００３２】
第１空間１３１および第２空間１３２は、相隣接して配置され、その内部を流動する排ガスと水とが隔壁部材１３４、１３５を媒介体にして熱交換する。このため、隔壁部材１３４、１３５は、熱伝導性が比較的高い素材が望ましい。
【００３３】
本実施形態にかかる隔壁部材１３４、１３５は、第１方向（図３のｘ軸方向）の面を形成する第１隔壁部材１３４と、第１方向に対して直交する第２方向（図３のｙ軸方向）の面を形成する第２隔壁部材１３５とからなる。第２方向に配列された複数の第１隔壁部材１３４は、所定の間隔で第１方向に配置される。また、第１方向に配列された複数の第２隔壁部材１３５は、所定の間隔で第２方向に配置される。すなわち、第１隔壁部材１３４は、第１方向に互いに離隔されて第１方向と交差する第２方向に形成される。また、第２隔壁部材１３５は、第２方向に離隔されて第１方向に形成される。一対の第１隔壁部材１３４と一対の第２隔壁部材１３５とから、一つの金属モノリスが形成される。なお、本発明はかかる例に限定されない。
【００３４】
第１空間１３１および第２空間１３２は、本体１３３の内部空間の断面において第１方向に沿って交番しながら配列される。また、第１空間１３１および第２空間１３２は、本体１３３の内部空間の断面において第１方向と交差する第２方向に沿って交番しながら配列される。このような構造により、第２空間１３２は、第１空間１３１によって周囲が囲まれないようになり、熱交換面積を従来技術の管型蒸発器または板型蒸発器に比べてより広くすることができる。
【００３５】
第１空間１３１に流入する排ガスは、燃料電池システムで燃焼反応の後に排出される高温の排ガスを使用する。本実施形態において使用される排ガスは、図２に示すように構造的に蒸発器１３０に隣接して設けられる熱源部１２０から供給を受けることが望ましい。
【００３６】
本実施形態にかかる蒸発器の変形例として、例えば図４に示すように、本体１４３の形状を略四角柱形状とすることができる。図４は、本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の変形例を示す斜視図である。図４に示す蒸発器１４０は、図３の蒸発器１３０と同じく中空の内部空間が第１空間１４１と第２空間１４２とに区分されており、その断面が格子状となるように区切られている。このように、蒸発器本体の形状を変形してもよい。
【００３７】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器について説明した。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、図５に基づいて、本発明の第２の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器について説明する。なお、図５は、本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の斜視図である。
【００３９】
本実施形態にかかる蒸発器１５０は、図５に示すように、図３に示す第１の実施形態にかかる蒸発器１３０と同じく、中空の内部空間が第１空間１５１と第２空間１５２とに区分されており、その断面が格子状となるように区切られている。ただし、本実施形態にかかる蒸発器１５０は、第１空間１５１と第２空間１５２の配列構造が第１の実施形態と一部異なって、隔壁部材に貫通孔１５６が形成されるという構造的差異がある。
【００４０】
すなわち、第１空間１５１と第２空間１５２とは、本体１５３の内部空間の断面において第１方向（図５のＸ方向）に沿って交番しながら配列される。そして、第１空間１５１と第２空間１５２とは、本体１５３の内部空間の断面において第１方向と交差する第２方向（図５のＹ方向）に沿って同一の空間がそれぞれ連続して配列される。
【００４１】
第１空間１５１と第２空間１５２とを区切る隔壁部材は、第１方向の面を形成する第１隔壁部材１５４と、第１方向に対して直交する第２方向の面を形成する第２隔壁部材１５５とからなる。このとき、第２隔壁部材１５５には貫通孔１５６が形成される。
【００４２】
図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿って切断して示した燃料電池システム用蒸発器の断面図である。図５および図６に示すように、貫通孔１５６は第２隔壁部材１５５のうち第２空間１５２を区切る部位に形成される。これにより、第２空間１５２を流動する水は、貫通孔１５６を通して隣接する第２空間１５２の水と容易に混合するようになる。
【００４３】
蒸発器１５０は、第１空間１５１の排ガスから第２隔壁部材１５５に熱が伝達されるので、熱伝達面積が従来技術に比べてより広い。それだけでなく、本実施形態にかかる蒸発器１５０は、貫通孔１５６を通して第２空間１５２内の水との混合が容易となり、多数の第２空間１５２で発生されうる水の加熱温度の偏差をも解決することができる。
【００４４】
貫通孔１５６は、例えばパンチング作業によって形成される。これを考慮して、蒸発器１５０の隔壁部材１５４、１５５を、製作段階でパンチシートを用いた金属モノリスで形成してもよい。また、蒸発器１５０には、水と燃料ガスとの熱伝達が容易に行われるように、熱伝導性が比較的に高い金属素材からなる隔壁部材１５４、１５５を使用するのがよい。第１空間１５１には、熱源部から供給される排ガスが流入する。
【００４５】
図７Ａは、図６に示すＡ領域を拡大した第２隔壁部材の平面図である。図７Ｂは、図７Ａに示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断して示した第２隔壁部材の断面図である。図６〜図７Ｂに示すように、貫通孔１５６は、例えば第２隔壁部材１５５の面方向から突出した形状でありうる。これにより、第２空間１５２を流動する水が、貫通孔１５６を通して隣接する他の第２空間１５２へより容易に抜け出すことができるようになる。
【００４６】
本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の変形例を図８に示す。図８は、本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の変形例を示す斜視図である。本実施形態にかかる蒸発器の変形例である蒸発器１６０は、図８に示すように、図６に示す蒸発器１５０と比較して、隔壁部材の構造が一部相違する。蒸発器１６０は、本体１６３の中空の内部空間が第１空間１６１と第２空間１６２とに区切られている。第１空間１６１と第２空間１６２とは、本体１６３の内部空間の断面において第１方向（図８のＸ方向）に沿って交番しながら、第１隔壁部材１６４によって区切られる。第２空間１６２は、本体１６３の内部空間の断面において第２方向（図８のＹ方向）に沿って連続して形成されているが、第２方向に第２隔壁部材１６５によって区切られる。一方、第１空間１６１には、当該空間を第２方向に区切る隔壁部材は設けられていない。
【００４７】
このように、蒸発器１６０は、第１空間１６１に第２方向の面を形成する隔壁部材を備えなくても、図５に示す蒸発器１５０と同一な効果を得ることができる。また、蒸発器１６０は、図６に示す蒸発器１３０と同じく、第２空間１６２において第２方向の面を形成する第２隔壁部材１６５に貫通孔１６６が形成される。貫通孔１６６は第２隔壁部材１６５の面方向から突出するように形成することができる。なお、第１空間１６１には、熱源部から供給される排ガスが流入する。
【００４８】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器について説明した。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、図９に基づいて、本発明の第３の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器について説明する。なお、図９は、本実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の斜視図である。
【００５０】
本実施形態にかかる蒸発器１７０は、図９に示すように、本体１７３の中空の内部空間が第１空間１７１と第２空間１７２とに区分されている。このとき、内部空間の断面がハニカム状となるように区切られる。すなわち、第１空間１７１および第２空間１７２は、それぞれ同一サイズの六角断面形状を有し、相隣接して配列される。
【００５１】
蒸発器１７０は、図９に示すように、円筒形の本体１７３を備える。本体１７３は、例えば長手方向に流体が流れる中空の内部空間を有する。そして、隔壁部材１７４の内部空間は、内部空間の断面がハニカム状に区切られ、多層多列を有する複数の空間に区分される。隔壁部材１７４によって区切られた複数の空間は、排ガスが流入して流れる第１空間１７１と、水が流入して流れる第２空間１７２とからなる。
【００５２】
第１空間１７１と第２空間１７２は、本体１７３の内部空間の断面において第１方向（図９のＸ方向）に沿って交番する列が第２方向（図９のＹ方向）に多層配列される。互いに隣接する二つの列を第１列および第２列とするとき、第１列の第１空間１７１および第２空間１７２の中心を通る、第２方向に平行な線は、第２列の第１空間１７１および第２空間１７２の中心を通る、第２方向に平行な線と第１方向に所定の長さ（図９のＬ）だけ離隔する。
【００５３】
図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線に沿って切断して示した燃料電池システム用蒸発器の断面図である。図９および図１０に示すように、排ガスは、第１空間１７１に流入され、水は第２空間１７２に流入される。隔壁部材１７４には、第２空間１７２を区切る部分に貫通孔１７６が形成される。これにより、第２空間１７２を流動する水は、貫通孔１７６を介して隣接する第２空間１７２の水と容易に混合することができる。
【００５４】
本実施形態にかかる蒸発器を用いて、熱源部から排出される排ガスを蒸発器に流入させると共に、蒸発器の内部に水を供給する実験を行った。本実験において、熱源部に４５０ｍｌ／ｍｉｎ容量のＬＰＧと、１８ｌ／ｍｉｎ容量の空気を継続して供給した後、燃焼過程により排出される排ガスを蒸発器の内部に供給した。そして、蒸発器に流入される排ガスの入口温度と出口温度をそれぞれ測定した。図１１に、かかる実験の結果を示す。排ガスを蒸発器の内部に供給してから約２０分が経過して安定的に水蒸気が発生されるようになった。このとき蒸発器に流入される排ガスと蒸発器から排出される排ガスの温度差（ΔＴ）は約５５０℃であった。
【００５５】
一方、図１２に、従来技術による平板型蒸発器を用いて上記と同一の実験を行った結果を示す。すなわち、実験は、熱源部から排出される排ガスを蒸発器に流入させると共に、蒸発器の内部に水を供給した。このとき、排ガスおよび水の供給量は図１１の実験条件と同様に維持した。そして、蒸発器に流入される排ガスの入口温度と出口温度をそれぞれ測定した。図１２に示すように、排ガスを蒸発器の内部に供給してから約５０分が経過した時点における蒸発器に流入される排ガスと蒸発器から排出される排ガスの温度差（ΔＴ）は、約５００℃であった。この時点における温度差は、図１１に示した結果より小さかった。
【００５６】
図１１および図１２に示すように、本実施形態にかかる蒸発器によれば、従来技術の平板型蒸発器に比べて、相対的に非常に短時間で排ガスの温度差（ΔＴ）が大きくなることがわかる。すなわち、本実施形態にかかる蒸発器は、従来技術の平板型蒸発器に比べて排ガスによって水に伝達される熱伝達効率が高いということが確認された。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる燃料電池システムの概略図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムにおける燃料改質装置の概略図である。
【図３】同実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の斜視図である。
【図４】同実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の変形例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の斜視図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿って切断して示した燃料電池システム用蒸発器の断面図である。
【図７Ａ】図６に示すＡ領域を拡大した第２隔壁部材の平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断して示した第２隔壁部材の断面図である。
【図８】同実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器の斜視図である。
【図１０】図９に示すＸ−Ｘ線に沿って切断して示した燃料電池システム用蒸発器の断面図である。
【図１１】同実施形態にかかる燃料電池システム用蒸発器を通過する排ガスの温度を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】従来技術による平板型燃料電池システム用蒸発器を通過する排ガスの温度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１０    燃料電池本体
２０    燃料供給部
３０    酸化剤供給部
１００  燃料改質装置
１１０  改質反応部
１２０  熱源部
１３０、１４０、１５０、１６０、１７０  蒸発器
１３１、１４１、１５１、１６１、１７１  第１空間
１３２、１４２、１５２、１６２、１７２  第２空間
１３３、１４３、１５３、１６３、１７３  本体／排ガス熱交換器ケース
１３４、１４４、１５４、１６４、１７４  第１隔壁部材／排ガス熱交換壁
１３５、１４５、１５５、１６５、１７５  第２隔壁部材／排ガス熱交換壁
１５６、１６６、１７６                  貫通孔
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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