(57)【要約】      （修正有）【課題】発電装置の気化器として、突沸や核沸騰を抑えることが可能な気化器を提供する。【解決手段】発電装置は、貯留容器と、供給器と、気化器４と、反応装置と、燃料電池と、を備える。気化器４は、管状のハウジング２０と、ハウジング２０の内側に設けられた液滴吐出ヘッド３０と、ハウジング２０の内側に設けられるとともに液滴吐出ヘッド３０に相対向して設けられた吸収シート７０と、吸収シート７０を加熱するヒータ８０と、を備える。【選択図】図２
2009082809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が供給されて、該液体を一方向側に液滴として吐出する液滴吐出装置と、
前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられ、前記液滴吐出装置から吐出された前記液滴を吸収する吸収材と、
前記吸収材を加熱するヒータと、
を備え、
加熱された前記吸収材によって、該吸収材に吸収された前記液滴を気化して、該吸収材の前記一方側に排出することを特徴とする気化器。
【請求項２】
前記吸収材はシート状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気化器。
【請求項３】
ハウジングを更に備え、
前記液滴吐出装置及び前記吸収材が相対向して前記ハウジング内に設けられ、前記液体は該ハウジングの前記他方側から供給され、前記気化された気体が該ハウジングの前記一方側から排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の気化器。
【請求項４】
前記ヒータが前記ハウジングに外装されていることを特徴とする請求項３に記載の気化器。
【請求項５】
前記液滴吐出装置が、複数の吐出口と、各吐出口に対応して設けられ、前記吐出口から液滴を吐出させるアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の気化器。
【請求項６】
前記アクチュエータが、発熱抵抗体であることを特徴とする請求項５に記載の気化器。
【請求項７】
前記アクチュエータが、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項５に記載の気化器。
【請求項８】
前記アクチュエータが、前記液体を帯電させるための静電用電極であることを特徴とする請求項５に記載の気化器。
【請求項９】
前記液滴吐出装置が前記液滴を間欠的に吐出することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の気化器。
【請求項１０】
供給された液体を気化して排出する気化器の駆動方法において、
前記液体を液滴吐出装置に供給し、該液滴吐出装置から前記液体を液滴として一方向側に間欠的に吐出させ、
前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられる吸収材に到達した前記液滴を該吸収材に吸収させ、
前記吸収材をヒータによって加熱して、前記吸収材に吸収された前記液滴を気化して、気化した気体を前記吸収材の前記一方側に排出させることを特徴とする気化器の駆動制御方法。
【請求項１１】
燃料を貯留した容器と、前記容器から前記燃料が供給されて、該燃料を一方向側に液滴として吐出する液滴吐出装置と、前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられ、前記液滴吐出装置から吐出されて到達した前記液滴を吸収する吸収材と、前記吸収材を加熱するヒータと、を備え、加熱された前記吸収材によって、該吸収材に吸収された前記液滴を気化して、該吸収材の前記一方側に排出する気化器と、
前記気化器により排出される気化された前記燃料を用い、電気化学反応により発電する燃料電池と、
を備えることを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化器及びその駆動方法並びに発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車や電化住宅などへの実用化が進められてきている。また、小型化、高機能化が進められている携帯電話機やノート型パソコンなどにおいても、電源として燃料電池を用いるための研究、開発が進められている。
【０００３】
燃料電池としては、メタノール等の水素原子を含有する液体燃料を改質して生成された水素と酸素の電気化学反応により発電する改質型の燃料電池がある。このような改質型の燃料電池には周辺機器として気化器及び改質器が設けられており、液体燃料や水が気化器にて気化し、その燃料と水の混合気が改質器に送られて、その改質器で水素等が生成され、生成された水素等が燃料電池の燃料極に送られる（例えば、特許文献１参照）。燃料電池の空気極には空気が送られ、燃料電池の電解質膜を通じた水素と酸素の電気化学反応によって発電が起こる。気化器としては、例えば、特許文献２に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００４−３１９４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−１９２３０４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、従前から利用されている気化器では、燃料や水が気化するに際して、核沸騰や突沸が生じることがあり、安定的に連続して気体を発生させることが難しかった核沸騰や突沸が生じると、ガス化していない燃料や水が突発的に下流の改質器や燃料電池へ噴出してしまい、その液体が悪影響を及ぼして、改質器や燃料電池で安定的な反応が起こらない状態となってしまい、燃料電池における安定した発電動作を得ることが難しかった。
【０００５】
そこで、本発明は、気化器において、突沸や核沸騰を抑えられるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、
液体が供給されて、該液体を一方向側に液滴として吐出する液滴吐出装置と、
前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられ、前記液滴吐出装置から吐出された前記液滴を吸収する吸収材と、
前記吸収材を加熱するヒータと、
を備え、
加熱された前記吸収材によって、該吸収材に吸収された前記液滴を気化して、該吸収材の前記一方側に排出することを特徴とする気化器が提供される。
【０００７】
請求項２に係る発明によれば、
前記吸収材はシート状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気化器が提供される。
【０００８】
請求項３に係る発明によれば、
ハウジングを更に備え、
前記液滴吐出装置及び前記吸収材が相対向して前記ハウジング内に設けられ、前記液体は該ハウジングの前記他方側から供給され、前記気化された気体が該ハウジングの前記一方側から排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の気化器が提供される。
【０００９】
請求項４に係る発明によれば、
前記ヒータが前記ハウジングに外装されていることを特徴とする請求項３に記載の気化器が提供される。
【００１０】
請求項５に係る発明によれば、
前記液滴吐出装置が、複数の吐出口と、各吐出口に対応して設けられ、前記吐出口から液滴を吐出させるアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の気化器が提供される。
【００１１】
請求項６に係る発明によれば、
前記アクチュエータが、発熱抵抗体であることを特徴とする請求項５に記載の気化器が提供される。
【００１２】
請求項７に係る発明によれば、
前記アクチュエータが、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項５に記載の気化器が提供される。
【００１３】
請求項８に係る発明によれば、
前記アクチュエータが、前記液体を帯電させるための静電用電極であることを特徴とする請求項５に記載の気化器が提供される。
【００１４】
請求項９に係る発明によれば、
前記液滴吐出装置が前記液滴を間欠的に吐出することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の気化器が提供される。
【００１５】
請求項１０に係る発明によれば、
供給された液体を気化して排出する気化器の駆動方法において、
前記液体を液滴吐出装置に供給し、該液滴吐出装置から前記液体を液滴として一方向側に間欠的に吐出させ、
前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられる吸収材に到達した前記液滴を該吸収材に吸収させ、
前記吸収材をヒータによって加熱して、前記吸収材に吸収された前記液滴を気化して、気化した気体を前記吸収材の前記一方側に排出させることを特徴とする気化器の駆動制御方法が提供される。
【００１６】
請求項１１に係る発明によれば、
燃料を貯留した容器と、前記容器から前記燃料が供給されて、該燃料を一方向側に液滴として吐出する液滴吐出装置と、前記液滴吐出装置の前記一方向側に対向して設けられ、前記液滴吐出装置から吐出されて到達した前記液滴を吸収する吸収材と、前記吸収材を加熱するヒータと、を備え、加熱された前記吸収材によって、該吸収材に吸収された前記液滴を気化して、該吸収材の前記一方側に排出する気化器と、
前記気化器により排出される気化された前記燃料を用い、電気化学反応により発電する燃料電池と、
を備えることを特徴とする発電装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液滴吐出装置によって吐出された液滴が加熱された繊維材に吸収されて、繊維材に吸収された液体が気化する。液滴が繊維材に吸収されて捕捉されるので、その気化過程において、突沸や核沸騰が起こらないようにすることができ、液体を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】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１９】
図１は、発電装置１のブロック図である。この発電装置１は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられるものであり、これらの電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
【００２０】
発電装置１は、貯留容器２と、供給器３と、気化器４と、反応装置５と、燃料電池６と、を備える。
貯留容器２には、燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン）と水が混合した状態で貯留されている。
供給器３は、貯留容器２に貯留された液体を気化器４に送出するものであって、例えばポンプとバルブの組み合わせである。なお、供給器３を設けず、貯留容器２内に貯留された液体の重力や毛細管現象によって、貯留容器２内の液体が気化器４に送られるものとしてもよい。
気化器４は、貯留容器２から送られてきた液体を蒸発させるものである。
反応装置５は、気化器４から送られた燃料と水の気体を反応させて、水素を生成するものである。
燃料電池６は、水素と酸素の電気化学反応により発電するものである。具体的には、燃料電池６は、燃料極７と、電解質膜８と、空気極９とを備える。そして、反応装置５で生成された水素等は燃料電池６の燃料極７に送られ、外部の空気がエアポンプ、送風器、その他の空気送出器によって空気極９に送られる。燃料極７に供給されたガス中の水素が、電解質膜８を介して、空気極９に供給された空気中の酸素と電気化学反応する。これにより、燃料極７と空気極９との間で電力が生じる。
【００２１】
燃料電池６の電解質膜８が固体高分子電解質膜である場合、反応装置５は改質器、一酸化炭素除去器、燃焼器及び断熱パッケージを備えるものである。改質器、一酸化炭素除去器及び燃焼器は何れも触媒反応器であり、これらが断熱パッケージ内に収容されている。燃料がメタノールの場合、改質器では、次式（１）、（２）のような化学反応が起こる。
ＣＨ2ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
改質器での生成物（水素、二酸化炭素及び一酸化炭素等）及び外部の空気が一酸化炭素除去器に送られ、一酸化炭素除去器において一酸化炭素が優先的に酸化する。このように改質器及び一酸化炭素除去器を経由して生成した水素等が燃料電池６の燃料極７に送られる。燃料電池６で未反応の水素等は反応装置５の燃焼器に送られ、更に外部の空気がエアポンプ、送風器、その他の空気送出器によって反応装置５の燃焼器に送られ、その未反応の水素が反応装置５の燃焼器で触媒燃焼することで燃焼熱が生じる。燃焼熱は、反応装置５の改質器における水素の生成反応に用いられる。
なお、電解質膜８が固体高分子電解質膜である場合には、燃料極７では反応式（３）の電気化学反応が起き、空気極９では反応式（４）の電気化学反応が起きる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-  …（３）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（４）
【００２２】
燃料電池６の電解質膜８が固体酸化物電解質膜である場合、反応装置５は改質器、燃焼器及び断熱パッケージを備えるものである。改質器及び燃焼器は何れも触媒反応器であり、これらが断熱パッケージ内に収容されている。改質器では上記反応式（１）、（２）の化学反応が起き、このように改質器を経由して生成した水素等が燃料電池６の燃料極７に送られる。燃料電池６で未反応の水素等は反応装置５の燃焼器に送られ、更に外部の空気がエアポンプ、送風器、その他の空気送出器によって反応装置５の燃焼器に送られ、その未反応の水素が反応装置５の燃焼器で触媒燃焼することで燃焼熱が生じる。燃焼熱は、反応装置５の改質器における水素の生成反応に用いられる。
なお、電解質膜８が固体酸化物電解質膜である場合には、空気極９では反応式（５）の電気化学反応が起き、燃料極７では反応式（６）の電気化学反応が起きる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→２Ｏ2-・・・（５）
Ｈ2＋２Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-・・・（６）
【００２３】
発電装置１には二次電池やＤＣ／ＤＣコンバータ等が備えられ、燃料電池６の発電によって得られた電気エネルギーは二次電池に充電されたり、電子機器本体の電源として用いられたりする。ＤＣ／ＤＣコンバータは、燃料電池６から二次電池への充電過程、燃料電池６から電子機器本体への電力供給過程、二次電池から電子機器本体への電力供給過程において適切な電圧に変換するものである。
【００２４】
気化器４について詳細に説明する。
図２は気化器４を示した断面図であり、図３は図２のIII−III線に沿った面の矢視断面図である。
【００２５】
図２に示すように、この気化器４は、ハウジング２０と、ハウジング２０の内側に設けられた液滴吐出ヘッド３０と、ハウジング２０の内側に設けられるとともに液滴吐出ヘッド３０に相対向して設けられた吸収シート７０と、吸収シート７０を加熱するヒータ８０と、を備える。
【００２６】
ハウジング２０は管状に設けられたものである。具体的には、ハウジング２０は、例えば四枚の矩形状ガラス板２１〜２４を矩形枠状に組み、これらを陽極接合により接合したものである。なお、ハウジング２０は、ガラス製ではなく、ステンレス鋼、アルミニウムその他の金属材料からなるものでもよいし、ポリイミド、ポリカーボネートその他の樹脂材料からなるものでもよいし、セラミック材、シリコン材その他の材料からなるものでもよい。また、ハウジング２０は接合により組み立てられたものでなくてもよく、鋳造、成型、その他の加工法により製造されたものでもよい。但し、ハウジング２０を構成する材料は、耐熱性・耐食性を有するものが望ましい。
【００２７】
このハウジング２０の長手方向一端側が上流部２５となり、長手方向他端側が下流部２６となる。液滴吐出ヘッド３０はハウジング２０の上流部２５と下流部２６との間に配置され、ハウジング２０内の空間が液滴吐出ヘッド３０によって上流部２５側の領域と下流部２６側の領域に区切られている。また、液滴吐出ヘッド３０よりも下流部２６側において吸収シート７０が配置され、液滴吐出ヘッド３０よりも下流部２６側の空間が吸収シート７０によって液滴吐出ヘッド３０側の領域と下流部２６側の領域に区切られている。
【００２８】
液滴吐出ヘッド３０はハウジング２０に取り付けられている。具体的には、ハウジング２０の内面には、周方向の取付溝が形成され、その取付溝に液滴吐出ヘッド３０の縁部が嵌め込まれている。配線６０がハウジング２０を貫通して、液滴吐出ヘッド３０に電気的に接続され、配線６０を通じて液滴吐出ヘッド３０に信号が付与されることで、液滴吐出ヘッド３０が吐出動作を行う。
【００２９】
液滴吐出ヘッド３０は、所謂、インクジェットプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドを適用したものである。この液滴吐出ヘッド３０は、サーマルジェット方式（バブルジェット方式）の液滴吐出ヘッドであってもよいし、ピエゾ方式の液滴吐出ヘッドであってもよいし、静電方式の液滴吐出ヘッドであってもよい。
【００３０】
液滴吐出ヘッド３０は、貯留容器２から送られてきた液体を液滴として吸収シート７０に向けて吐出するものである。ここで、液滴吐出ヘッド３０は、液滴を間欠的に吐出するようになっている。液滴吐出ヘッド３０の液滴吐出タイミング、周期等はドライバによって制御される。
【００３１】
具体的には、液滴吐出ヘッド３０は、マニホールド部３１と、マニホールド部３１に設けられたオリフィスプレート３２とを有する。オリフィスプレート３２には複数の吐出口３３が形成され、このオリフィスプレート３２と吸収シート７０が対向するよう、液滴吐出ヘッド３０がハウジング２０に取り付けられている。マニホールド部３１には、上流部２５側で開口したインレット口３４と、インレット口３４に通じるチャネル３５とが形成されており、チャネル３５が覆われるようにしてオリフィスプレート３２がマニホールド部３１に接合されている。吐出口３３はチャネル３５に通じている。
【００３２】
また、マニホールド部３１には、吐出口３３から液滴を吐出させるアクチュエータが各吐出口３３に対応して設けられている。液滴吐出ヘッド３０がピエゾ方式の液滴吐出ヘッドの場合、アクチュエータはピエゾ素子であり、液滴吐出ヘッド３０がサーマルジェット方式の液滴吐出ヘッドである場合、アクチュエータは発熱抵抗体であり、液滴吐出ヘッド３０が静電方式の液滴吐出ヘッドである場合、アクチュエータは静電用電極である。なお、ピエゾ素子の場合には、ピエゾ素子が変形することによって吐出口３３から液滴が吐出され、発熱抵抗体の場合には、発熱抵抗体によって液体に熱が与えられてその発熱抵抗体と液体の接触部で膜沸騰が生じることによって吐出口３３から液滴が吐出され、静電用電極の場合には、静電用電極によって液体が帯電することによって吐出口３３から液滴が吐出される。各吐出口３３に独立してアクチュエータが設けられているので、各吐出口３３から独立して液滴が吐出される。
【００３３】
図４は、液滴吐出ヘッド３０がサーマルジェット方式の液滴吐出ヘッドである場合の断面図である。ここでは、便宜上、１つの吐出口３３に係わる構成について示す。図４に示すように、マニホールド部３１のベースとなるシリコン基板４１にはインレット口３４が貫通しており、シリコン基板４１に薄膜配線４２がパターニングされているとともに、発熱抵抗体４３もパターニングされている。そして、薄膜配線４２の上に耐熱性樹脂層４４が成膜され、その耐熱性樹脂層４４にチャネル３５が凹設され、発熱抵抗体４３がチャネル３５において露出している。そして、オリフィスプレート３２が耐熱性樹脂層４４に接合され、オリフィスプレート３２に形成された吐出口３３が発熱抵抗体４３に相対している。発熱抵抗体４３の素材には、例えば、ＴａとＳｉとＯとＮを組成物とするＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ材料を用い、薄膜配線４２の素材には、例えば、Ａｕ、ＷＴｉ等を用いる。耐熱性樹脂層４４の素材には、例えばポリイミドを用いる。
【００３４】
図４に示された液滴吐出ヘッド３０の製造方法の一例について説明する。
ウエハーであるシリコン基板４１を準備する。ここで、シリコン基板４１は、対角線が４インチ以上の正方形又は長方形の平板であることが好ましい。このシリコン基板４１の一方の面に、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ材料等の薄膜及びＡｕ、ＷＴｉ等の薄膜を成膜し、フォトリソ・エッチングによってＡｕ、ＷＴｉ等の薄膜をパターニングすることで薄膜配線４２を形成し、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ材料等の薄膜をパターニングすることで発熱抵抗体４３を形成する。次に、感光性ポリイミドなどの耐熱性樹脂層４４を厚さ１２μｍ程度で成膜し、その耐熱性樹脂層４４を露光・現像することによってその耐熱性樹脂層４４にチャネル３５を形成し、その耐熱性樹脂層４４を３００〜４００℃で１〜２時間焼成すると、その耐熱性樹脂層４４の厚さが１０μｍになる。シリコン基板４１に対してエッチング加工又はサンドブラスト加工を施すことによって、インレット口３４を形成する。次に、耐熱性樹脂層４４の上からオリフィスプレート３２（未だ、吐出口３３が形成されていない。）を接合する。例えば、耐熱性樹脂層４４とオリフィスプレート３２との間にポリイミドの薄膜を介在させて、２００〜３００℃でオリフィスプレート３２を耐熱性樹脂層４４に熱圧着する。次に、オリフィスプレート３２に厚さ０．５〜１μｍのマスクを設け、オリフィスプレート３２をエッチング（例えば、電子サイクロトロン共鳴エッチングその他のドライエッチング）により吐出口３３を形成する。オリフィスプレート３２の接合後、吐出口３３を加工しているので、接合の前に吐出口３３を加工するよりも遙かに生産性が高い。次に、シリコン基板４１を所定のサイズにダイシングソーなどでカッティングし、液滴吐出ヘッド３０を切り出す。なお、液滴吐出ヘッド３０の製造方法の説明で提示した温度、時間、厚さ等の数値は、一例である。
【００３５】
図３、図４に示された吸収シート７０は耐熱性・耐食性を有する吸収材をシート状に形成したものであり、液滴吐出ヘッド３０から吐出されて吸収シート７０に到達した液滴を吸収するものである。吸収シート７０としては、例えばグラスウールをシート状に形成したものを適用することができる。具体的には、吸収シート７０は、グラスウール紙又はグラスウール布であってもよく、グラスウール紙又はグラスウール布以外の同等の材料からなるものであってもよい。例えば、金属繊維シート（例えば、金属細線をシート状に編んだもの）、無機材料繊維シートその他の繊維シートを用いてもよい。あるいは、繊維状のものではなく、多孔質体を用いてもよい。多孔質体としては、例えば、アクリル系繊維等の無機繊維又は有機繊維を結合材（例えばエポキシ樹脂）で固めたものや、無機粉末を焼結したもの、無機粉末を結合材で固めたもの、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体、無機繊維又は有機繊維からなる多数本の糸材を束ねて結合材で固めたものなどを適用することができる。ここで、吸収シート７０の厚さは、５０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３６】
吸収シート７０はハウジング２０に取り付けられている。具体的には、例えばハウジング２０の内面に周方向の取付溝が形成され、その取付溝に吸収シート７０の縁部が嵌め込まれている。吸収シート７０は、液滴吐出ヘッド３０の吐出口３３が形成された面とほぼ平行に設けられている。
【００３７】
ヒータ８０は、ハウジング２０に設けられている。具体的には、ヒータ８０は、ハウジング２０の外周面において、吸収シート７０に対応する位置及びその位置よりも下流側に設けられている。ヒータ８０は、ハウジング２０に巻回された電熱線のコイルであってもよいし、ハウジング２０の外周面にパターニングされた薄膜電熱パターンであってもよい。また、ヒータ８０はその温度に依存してその電気抵抗が変化する特性を持ち、ヒータ８０が電気抵抗値から温度を読み取る温度センサとしても機能する。ヒータ８０の電気抵抗値に基づく温度が温度制御回路にフィードバックされ、このヒータ８０はその温度に基づき温度制御回路によって制御される。なお、ヒータ８０が設けられる箇所は、ハウジング２０の外周面でなくてもよく、ハウジング２０の内周面に設けられていてもよいし、吸収シート７０に直接設けられていてもよい。
【００３８】
次に、気化器４の動作について説明する。
貯留容器２内に貯留された液体が気化器４に送られて、そのハウジング２０の上流部２５に供給されると、液体がインレット口３４に浸入していき、インレット口３４、チャネル３５、吐出口３３まで液体が満たされる。そして、温度制御回路によってヒータ８０に電力が供給され、これによりヒータ８０が発熱し、ヒータ８０によって吸収シート７０が加熱される。吸収シート７０が加熱されて所定温度になっているとき、液滴吐出ヘッド３０が液滴吐出動作を行う。つまり、各吐出口３３に対応して設けられたアクチュエータ（発熱抵抗体４３、ピエゾ素子又は静電用電極）によって各吐出口３３から液滴が吐出され、吐出された液滴が吸収シート７０に向けて飛翔する。吸収シート７０に着弾した液滴が滲んで広がり、更に吸収シート７０に吸収される。吸収シート７０に吸収された液体が加熱されて沸点以上に達したとき、液相から気相に相変化する。気化したガスが吸収シート７０から下流部２６へと流れ、更に反応装置５へ流れ込む。
【００３９】
吸収シート７０で液体が気化することによって、液滴吐出ヘッド３０よりも下流側の圧力が高まり、その圧力によって吐出口３３における液面は、吐出口３３の中へと凹んだ凹状メニスカスとなってしまう。そこで、液滴吐出ヘッド３０よりも上流側において加圧器（例えば、ポンプ等）を設置し、液滴吐出ヘッド３０に供給される液体が加圧器によって加圧されてもよい。このようにすることで、吐出口３３における液面は、吐出口３３の外へと凸となる凸状メニスカスが形成される。また、ハウジング２０内であって液滴吐出ヘッド３０と吸収シート７０との間に圧力センサが設けられ、液滴吐出ヘッド３０と吸収シート７０との間の空間の気圧が圧力センサによって検知され、その検知圧力が制御部に入力され、検知圧力に基づき制御部が加圧器を制御してもよい。このようにすることで、液滴吐出ヘッド３０と吸収シート７０との間の気圧に対して適切な圧力が、液体に与えられる。なお、加圧器として、供給器３を用いてもよい。
【００４０】
本実施形態によれば、液滴吐出ヘッド３０によって吐出された液滴が吸収シート７０に吸収されるので、それが液体のまま吸収シート７０の下流へ流れなくなる。
また、液滴が吸収シート７０に吸収され、液滴が吸収シート７０に捕捉されるので、突沸が起こりにくく、更に核沸騰も起こりにくく、吸収シート７０で安定して液体が安定して気化する。特に、液滴が吸収シート７０に着弾することで、液滴が均一に滲むので、液体に熱が与えられやすく、液体が効率よく且つ安定して蒸発する。液体が安定して気化するので、気化しなかった液体が気化したガスとともに下流へ流れてしまうこともなくなる。
【００４１】
吸収シート７０がシート状であるので、液体や気体が内部に籠もることなく、それゆえ吸収シート７０に吸収された液体が気化する過程で膨張するに際して、液体が突発的に吸収シート７０から噴出しにくい。そのため、安定した蒸発が生じる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では、発電装置１に反応装置５が設けられているが、反応装置５を設けずに、気化器４で気化した燃料（主にメタノール）と水の混合気が燃料電池６の燃料極７に供給されてもよい。この場合、燃料電池６の燃料極７では、燃料と水が水素イオンと電子と二酸化炭素に反応し、水素イオンは電解質膜８を通じて空気極９に伝導し、空気極９では水素イオンと酸素とにより水が生成される。
【００４３】
また、上記実施形態では貯留容器２に燃料と水が混合された状態で貯留されているが、２つの貯留容器２を設け、一方の貯留容器２に燃料を、他方の貯留容器２に水を貯留するものとしてもよい。この場合、気化器４よりも上流側において燃料と水が混合され、その混合液が気化器４に送られるものとする。又は、２つの気化器４を設け、一方の貯留容器２内の燃料が一方の気化器４に送られてその気化器４で気化し、他方の貯留容器２内の水が他方の気化器４に送られてその気化器４で気化し、気化した燃料と水が混合されてから反応装置５に送られるものとしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では気化器４を発電装置１に用いたが、気化器４を他の用途に利用してもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、具体的な数値を挙げて気化器４について更に詳細に説明する。
液滴吐出ヘッド３０の厚み（吐出口３３が形成された面から反対面までの厚さ）を０．８ｍｍとし、液滴吐出ヘッド３０の横幅及び縦幅を５．００ｍｍとする。吐出口３３の分布密度を６００ｄｐｉとし、吐出口３３の内径（直径）を２２μｍとし、オリフィスプレート３２の厚さを１７μｍとし、チャネル３５の深さを１０μｍとし、発熱抵抗体４３のサイズを２５μｍ□とし、吸収シート７０と液滴吐出ヘッド３０との間の間隔を５ｍｍとする。また、液滴吐出ヘッド３０に形成する吐出口３３の数を１００とする。ヒータ８０の幅を５ｍｍとし、厚さを１００μｍとする。
【００４６】
以上の条件において、駆動周波数を１０ｋＨｚで、パルス幅を１μｓｅｃで、デューティ比を１／１００で液滴吐出ヘッド３０を動作させると、１つの吐出口３３から１回当たり４ｐｌの液滴が吐出され、その粒径が２０μｍとなる。吐出口３３の数が１００であり、これら吐出口３３から１つずつ順次液滴が吐出されると、吸収シート７０に当たる液体の単位時間当たりの量が４μｌ／ｓｅｃとなる。また、液滴の吐出速度が２０ｍ／ｓｅｃとなり、５ｍｍ先の吸収シート７０に着弾した液滴が７０μｍに広がる。このとき、液滴吐出ヘッド３０の動作チャートを図５に示す。図５から明らかなように、１０個の吐出口３３おきに駆動周波数を１０ｋＨｚ、パルス幅を１μｓｅｃ、デューティ比を１／１００とする。
【００４７】
上述したように、吸収シート７０に当たる液体の単位時間当たりの量が４μｌ／ｓｅｃとなり、それに等しい流量の気体が気化器４から反応装置５へ流れる。これは、気化器４から反応装置５へ投入するのに必要な燃料の量である２．２μｌ／ｓｅｃ以上となっているので、必要投入量を確保することができる。必要投入量は、以下のようにして求めたものである。即ち、発電装置１が搭載される電子機器を動作させるには１２Ｗの発電が必要であり、この電力を得るために、燃料電池６には１４１ｓｃｃｍの水素が必要である。１４１ｓｃｃｍの水素を得るためには、反応装置５の改質器における改質反応が反応式（１）である場合に、反応装置５の改質器により生成された混合ガスの下流への流量が２１０ｍｌ／ｍｉｎであり、それには１３０μｌ／ｍｉｎ（＝２．２／ｓｅｃ）だけの燃料・水混合ガスが気化器４から反応装置５へ投入される必要がある。なお、燃料と水の混合ガスの水蒸気とカーボンの比（水蒸気／カーボン）を１．２とした。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、発電装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、気化器を示した断面図である。
【図３】図３は、図２に示されたIII−IIIの矢視断面図である。
【図４】図４は、気化器を示した概略断面図である。
【図５】図５は、気化器の液滴吐出装置の動作チャートを示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  発電装置
２０  ハウジング
３０  液滴吐出ヘッド
３３  吐出口
４３  発熱抵抗体
７０  吸収シート
【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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