专利名称：气化装置、具备气化装置的燃料电池及气化方法
技术领域：
本发明涉及使液体气化的气化装置、具备气化装置的燃料电池及气化方法。
背景技术：
近年来，作为能量变换效率较高的清洁电源，燃料电池受到关注，广泛应用于燃料电池汽车及电化住宅等中。此外，在小型化的研究开发迅速发展的便携电话机及笔记本型个人计算机等便携型电子设备中，也研究了燃料电池的电源的实用化。
燃料电池分类为改质方式与燃料直接方式两种。改质方式(也称为转化方式)例如如水蒸气改质那样，使在用改质器由燃料与水生成氢后、将生成的氢供给到燃料电池中的方式。燃料直接方式是将燃料与水在不改质的情况下供给到燃料电池中的方式。燃料及水一般以液体的状态储存，在使该燃料及水气化后，将该燃料与水的混合气体供给到改质器中。因此，需要使燃料及水气化的气化装置，关于这样的气化装置的研究开发与燃料电池的开发一起正在进行(例如参照日本特开2004-47260号、日本特开2001-263649号)。
但是，因为越是将这样的气化装置小型化，流量越是变小，所以是容易使燃料等过热的结构，所以在燃料气化时燃料会不规则地暴沸，液滴容易混入到气化得到的液体中，难以进行稳定地气化的控制。例如如燃料与水那样，在将混合有沸点不同的多种液体的物质气化时暴沸的影响大，控制变得更加困难。
这样的不稳定因素在配置有后段的改质器及燃料电池的情况下，会使改质器中的改质性能或燃料电池中的发电性能变得不稳定。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的问题点而完成的，其目的是提供一种在使多种气体气化时能够以稳定的流量有效地供给混合气体的气化装置及气化方法。
技术方案1的气化装置具有以下构件第1吸液部，其吸收第1液体；第2吸液部，其吸收第2液体；发热体，其将所述第1吸液部及所述第2吸液部加热，并将所述第1液体及所述第2液体气化。
技术方案2的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，设置有将所述第1吸液部及所述第2吸液部之间分隔的分隔部。
技术方案3的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述第1吸液部设置在所述第2吸液部的周围。
技术方案4的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述第1吸液部及所述第2吸液部成同心地沿半径方向层叠，分隔部夹装在所述第1吸液部与所述第2吸液部之间。
技术方案5的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述发热体设置在所述第1吸液部的外周上。
技术方案6的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述发热体设置在所述第1吸液部的一端部侧。
技术方案7的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，设置有所述第1吸液部的一端部及所述第2吸液部的一端部连通的空间。
技术方案8的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述第1液体的沸点比所述第2液体高。
技术方案9的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述发热体将所述第1吸液部的一端部加热到所述第1液体的沸点以上并且将所述第1吸液部的另一端部设定为低于所述第1液体的沸点，将所述第2吸液部的一端部加热到所述第2液体的沸点以上并且将所述第2吸液部的另一端部设定为低于所述第2液体的沸点。
技术方案10的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，具备覆盖所述第1吸液部的一端部的排出部。
技术方案11的气化装置是在技术方案1所述的气化装置中，所述发热体经由所述第1吸液部将所述第2吸液部加热。
技术方案12的燃料电池是具备技术方案1所述的气化装置的燃料电池。
技术方案13的气化装置具有以下的构件第1吸液部，其吸收第1液体，并将第1液体气化；第2吸液部，其吸收第2液体，并将第2液体气化；发热体，其设置在所述第1吸液部侧及所述第2吸液部侧之中的第1吸液部侧。
技术方案14的液体的气化方法是，在多个吸液部之间夹装分隔部件，使各吸液部的一端部吸收相互不同的液体，使吸收到各吸液部中的液体渗透到另一端部，将各吸液部的另一端部加热而将各液体气化。
技术方案15的气化方法是在技术方案14所述的气化方法中，将所述多个吸液部成同心地沿半径方向层叠，并且在所述多个吸液部之间夹装分隔部件，在处于最外部的吸液部的端部的外周设置加热器。
技术方案16的气化方法是在技术方案14所述的气化方法中，所述多个吸液部越是处于外侧越是吸收沸点更高的液体。
技术方案17的气化方法是在技术方案14所述的气化方法中，将所述多个吸液部沿厚度方向依次层叠并且在所述多个吸液部之间夹装分隔部件，在处于最下层的吸液部的端部的下层或处于最上层的吸液部的端部的上层设置加热器。
技术方案18的气化方法是在技术方案14所述的气化方法中，所述多个吸液部随着接近于所述加热器而吸收沸点更高的液体。
技术方案19的气化装置具有以下的构件隔热箱；吸液部，其用于吸收液体的吸收侧端部侧被配置在所述隔热箱外，且其用于将在所述吸收侧端部吸收的液体气化并排出的排出侧端部侧被收容在所述隔热箱内；加热器，其将所述吸液部的所述排出侧端部侧加热。
技术方案20的气化装置是在技术方案19所述的气化装置中，在所述加热器与所述吸液部之间还具备将所述加热器的热向所述吸液部传导的热传导部，所述隔热箱的热传导率比所述热传导部低。
技术方案21的气化装置是在技术方案19所述的气化装置中，还具备散热部，该散热部被配置成与所述隔热箱分离并与所述吸收侧端部侧接触，并且该散热部的热传导率比所述吸液部高。
技术方案22的气化装置具有以下的构件吸液部，其从吸收侧端部吸收液体，并使吸收的液体向排出侧端部渗透；加热器，其将所述吸液部的所述排出侧端部侧加热；散热部，其被配置成与所述吸收侧端部侧接触，并且其的热传导率比所述吸液部高。
技术方案23的气化装置是在技术方案22所述的气化装置中，在所述加热器与所述吸液部之间还具备将所述加热器的热向所述吸液部传导的热传导部。
技术方案24的气化装置是在技术方案22所述的气化装置中，还具备与所述散热部分离并收容所述吸液部的所述排出侧端部侧的隔热箱。
根据本发明，能够稳定地进行气化。
图1是沿着第1吸液部、第2吸液部和分隔部的成为同心的中心轴的纵截面的第1实施方式的气化装置的剖视图。
图2是上述气化装置的分解立体图。
图3A是第2实施方式的气化装置的后视图。
图3B是沿着图3A所示的切断线B-B的面的向视剖视图。
图3C是第2实施方式的气化装置的主视图。
图3D是沿着图3B所示的切断线D-D的面的向视剖视图。
图4是将气化装置与管筒(catridge)、泵、改质器、一氧化碳除去器、燃料电池及燃烧器一起表示的框图。
图5是在实验中使用的气化装置的剖视图。
图6是在通过泵将甲醇水溶液供给到气化装置中的情况下的该甲醇水溶液的流量的测量结果。
图7是在通过泵将甲醇水溶液供给到气化装置中的情况下的该甲醇水溶液的流量的测量结果。
图8是在通过泵将纯水供给到气化装置中的情况下的该纯水的流量的测量结果。
图9是在通过泵将纯甲醇供给到气化装置中的情况下的该纯甲醇的流量的测量结果。
图10是表示对第1吸液部供给水、对第2吸液部供给甲醇的气化装置的温度梯度的数据。
图11是表示对第1吸液部供给甲醇、对第2吸液部供给水的气化装置的温度梯度的数据。
图12是沿着吸液部的中心线的纵截面的气化装置的剖视图。
图13是气化装置的分解立体图。
图14是气化装置的分解立体图。
图15是变形例的气化装置的纵剖视图。
图16是将气化装置与管筒、泵、改质器、一氧化碳除去器、燃料电池及燃烧器一起表示的框图。
图17是表示比较例的测量结果的曲线图。
图18是表示实施例2的测量结果的曲线图。
具体实施例方式
以下利用附图对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。但是，在以下所述的实施方式中，附加了对用于实施本发明在技术上优选的各种限定，但并不是将发明的范围限定于以下的实施方式及图示例。
(第1实施方式)图1是气化装置1的概略剖视图，图2是表示气化装置1的上面、正面和右侧面的分解立体图。
如图1、图2所示，该气化装置1具备第1吸液部3、第2吸液部2、分隔部4、收缩性管5、弹性管6、第1液导入部7、第2液导入部13、排出部8、隔热箱9、发热体10及温度传感器11。
第2吸液部2是棒状、具体而言是形成为圆柱状的芯材。第2吸液部2是在内部中形成了微小空间的多孔质体，是能够通过毛细管现象吸收液体的部件。第2吸液部2是将无机纤维或有机纤维通过结合材料(例如环氧树脂)固定而成、或者将无机粉末烧结而成、或者也可以是将无机粉末通过结合材料(例如环氧树脂)固定而成的，或者也可以是石墨和玻璃化碳黑的混合体，此外，第2吸液部2也可以是将由无机纤维或有机纤维构成的多根线材扎束并用结合材料固定而成的。例如，作为第2吸液部2，可以使用丙烯酸类纤维束芯。此外，也可以将上述材料的多种混合而作为第2吸液部2使用。
将该第2吸液部2嵌入到圆筒状的分隔部4中，将吸液部2的前端及后端开放并且分隔部4将外侧覆盖。该分隔部4对于由第2吸液部2吸收的液体及由第1吸液部3吸收的液体是非透过性的，由不会因发热体10的发热而变形、劣化的材料形成，例如是将不锈钢(SUS316)之类的金属材料设置为圆管状而成，与图1的面正交的方向上的分隔部4与第2吸液部2的截面形状为同心，第2吸液部2的外周面密接在分隔部4的内周面上。第2吸液部2的长度与分隔部4的长度相等，第2吸液部2的两端面与分隔部4的两端面对齐。
第1吸液部3形成为在内部中具有插入第2吸液部2及分隔部4的空间的圆筒状，是包围内部空间的周围的多孔质体，能够通过毛细管现象吸收液体，由与上述第2吸液部2同样的材料形成。在第1吸液部3的内壁上，嵌入有外侧被分隔部4覆盖的第2吸液部2，与图1的面正交的方向上的第2吸液部2与第1吸液部3的截面形状同心，由分隔部4分隔为第1吸液部3和第2吸液部2。因此，由第1吸液部3渗透的液体不会经由分隔部4移动到第2吸液部2中，由第2吸液部2渗透的液体不会经由分隔部4移动到第1吸液部3中。第1吸液部3的内径与分隔部4的外径大致相等，第1吸液部3的内周面密接在分隔部4的外周面上。这样将第2吸液部2、分隔部4及第1吸液部3成同心地沿半径方向层叠。
此外，第1吸液部3的长度比第2吸液部2及分隔部4的长度短，第2吸液部2及分隔部4的一部分处于从第1吸液部3的后端突出的位置上，第2吸液部2及分隔部4的前端与第1吸液部3的前端对齐。
将嵌合有该分隔部4及第2吸液部2的第1吸液部3嵌入到收缩性管5中，第1吸液部3的外周面密接在收缩性管5上。收缩性管5的长度比第1吸液部3的长度短，第1吸液部3的两端分别处于从收缩性管5的各个端部突出的位置。收缩性管5将聚烯烃、聚偏二氟乙烯等在加热前具有收缩性的材料热收缩而无间隙地密接在第1吸液部3上。此时，收缩性管5不会含浸在第1吸液部3的侧壁中，并且液体不会从第1吸液部3的多孔向外泄漏。
第1液导入部7的前端及后端开口，其前端开口的内径与第1吸液部3的外径大致相等，其后端开口的内径与分隔部4的外径大致相等。在第1液导入部7的前端开口部中嵌入着第1吸液部3的后端，收缩性管5的一部分也嵌入在第1液导入部7的前端开口部中。嵌合有第2吸液部2及分隔部4的第1吸液部3在柔软的情况下也可以由于收缩性管5而收缩一些，在此状态下，第1吸液部3的后端被收容在第1液导入部7的前端开口部中。由于第1液导入部7的前端将收缩性管5覆盖以使其重合，所以第1吸液部3不会露出。在第1吸液部3的硬度高而难以变形的情况下，由于收缩性管5为充分的应力的缓冲部件，所以第1液导入部7也能够与第1吸液部3良好地密接。
将第2吸液部2及分隔部4嵌入成使其从第1液导入部7的后端开口部延伸出。第1吸液部3的后端面从第1液导入部7后端的底74离开，在第1液导入部7的底74与第1吸液部3的后端面之间形成有环状的空间71。第2吸液部2贯通空间71的中央，第2吸液部2被插入在分隔部4中。第1液导入部7在后端开口部的边缘上设置有橡胶状的O形圈12，第1液导入部7与分隔部4相互无间隙地密接，所以填充在空间71内的第1液体α不会从第1液导入部7和分隔部4之间泄漏。
在第1液导入部7的侧壁上凸设有第1液导入口72，沿着该第1液导入口72的中心轴，从第1液导入口72的前端到第1液导入部7的内周面贯通有导入孔73，该导入孔73连通到空间71，从这里将第1液体α导入到空间71内。另外，第1液导入部7是在第1液体α的沸点下不会劣化、变形，不会因第1液体α的接触而腐蚀的树脂、金属或陶瓷。第1液导入口72与用来将第1液体α送出的未图示出来的管连结。
从第1液导入部7突出的分隔部4的后端被第2液导入部13覆盖。第2液导入部13是将内部的空间16分隔的筒状管，在其后端设置有第2液导入口15，第2液导入口15与用来将第2液体β送出的未图示出来的管连结。第2液体β被从第2液导入口15导入的第2吸液部2吸入。第2液导入部13与分隔部4接合或粘接，膨胀系数优选与分隔部4及第2吸液部2近似。第2液导入部13也可以以与第1液导入部7接触的方式嵌入分隔部4。
排出部8是将位于后方的筒状的收容部81、与收容部81连接而位于前方的排出口82、和从收容部8 1和排出口82的接缝外缘突出的凸缘部83一体成形而成的。排出部8将收容部81的后端及排出口82的前端开口，排出口82的外径比收容部81的外径小，排出口82的开口部的内径比收容部81的开口部的内径小。
收容部81收容着插入有第2吸液部2及分隔部4的第1吸液部3的前方部，以使其与第1吸液部3的前方部侧壁密接。此时，收容部81的后端将收缩性管5的前端覆盖以使其重合，所以第1吸液部3不会露出。即使在第1吸液部3的硬度高而难以变形的情况下，由于收缩性管5为充分的应力的缓冲部件，所以排出部8也能够与第1吸液部3良好地密接。
该排出部8由热传导率高达10(W·m-1K-1)以上、对于第1液体α及混合气γ(第2液体β的气体与第1液体α的气体的混合气体)难以腐蚀及变形的材料构成，例如由黄铜或铜之类的金属构成。
并且，将弹性的弹性管6嵌入，以使其覆盖从第1液导入部7与收缩性管5的接缝到排出部8与收缩性管5的接缝。即，将第1吸液部3与第2吸液部2及分隔部4一起嵌入在收容部81中，第1吸液部3的从收缩性管5突出的部分的外周面与收容部81的内表面接触，将收容部81的一部分插入到弹性管6中，将收容部81夹入到弹性管6与第1吸液部3的外周面之间。这样，弹性管6与收缩性管5、第1液导入部7、排出部8没有间隙地密接。
弹性管6的长度比第1吸液部3的长度短，收容部81的侧壁的前方从弹性管6突出。另外，也可以不做成收缩性管5与弹性管6的二重结构，如果仅通过收缩性管5或弹性管6中的一个就使第1液体α或将第1液体α气化得到的气体不泄漏，则也可以仅设置一个。此外，如果通过对第1吸液部3的外周面实施覆膜等使液体或气体不会从第1吸液部3的外周面渗出，则收缩性管5和弹性管6两者都没有也可以。
如以上所述，由于收缩性管5、弹性管6、第1液导入部7及排出部8分别为配管，所以在收缩性管5、弹性管6、第1液导入部7及排出部8、第2液导入部13的内部空间中，由分隔部4相互隔绝地收容着第1吸液部3及第2吸液部2。另外，在代替收缩性管5及弹性管6而对第1吸液部3的外周面实施对于第1液体α为非透过性的覆膜的情况下，该覆膜起着第1液导入部7及排出部8收容第1吸液部3、第2吸液部2及4的管的作用。
第2吸液部2、第1吸液部3及分隔部4的前端面从排出部8的底86离开，在这些端面与排出部8的底86之间形成有空间84。该空间84连通到排出口82的排出孔82a。排出口82与用来将混合气体γ送出的未图示出来的管连结。
在排出部8的收容部81上，卷绕有加热线圈等作为加热器的发热体10，发热体10与收容部81连接。由于在收容部81上卷绕有发热体10，所以第1吸液部3比第2吸液部2更接近于发热体10。发热体10由电热部件构成，是若被施加电压则发热的电阻体。例如，可以使用镍钴线作为发热体10。发热体10被陶瓷粘接剂、环氧粘接剂等耐热性的粘接剂14覆盖，通过粘接剂14将发热体10固定在收容部81上。另外，也可以将发热体10代替为陶瓷加热器，也可以同时使用发热体10与陶瓷加热器。
在排出部8的凸缘部83上，形成有沿半径方向穿孔的插入孔85。该插入孔85没有达到收容部81及排出口82的内部空间中，插入孔85的底达到第2吸液部2的端面的附近。温度传感器11插入在插入孔85中，温度传感器11位于第1吸液部3的端面附近，由此将温度传感器11埋入在排出部8中。温度传感器11是热电偶、热敏电阻器或测温电阻体。温度传感器11为了与周围绝缘而由绝缘体覆盖。温度传感器11检测经由排出部8及粘接剂14传递的对应于发热体10的发热的温度。
如果将发热体10加热，则通过从发热体10传递给收容部81的热使渗透到第1吸液部3中的第1液体α从第1吸液部3的前端面气化而释放出到空间84中，进而来自发热体10的热经由分隔部4传递到第2吸液部2，使渗透到第2吸液部2中的第2液体β从第2吸液部2的前端面气化而释放出到空间84中，与第1液体α气化后的气体混合，该混合气体γ充满于空间84内，被从排出口82的排出孔82a排出。这样，空间84适用作将多个气体混合的空间。
第2吸液部2由于隔着第1吸液部3及分隔部4，所以优选将第2吸液部2的加热温度设定为比第1吸液部3的加热温度低。在此情况下，被加热为更高温的第1液体α优选为比被加热为更低温的第2液体β沸点高的材料。
隔热箱9是将发热体10、第1吸液部3的前方及第2吸液部2的前方包围，以使得使发热体10、由发热体10加热的第1吸液部3的前方及第2吸液部2的前方的热尽可能地不散逸到外部。此外，排出部8的收容部81与凸缘部83被收容在隔热箱9内。
如果将第1吸液部3的整体及第2吸液部2的整体加热，则第1液体α从第1吸液部3的后端面被气化，第2液体β从第2吸液部2的后端面被气化。这些气泡会阻碍第1吸液部3的第1液体α的渗透或者阻碍第2吸液部2的第2液体β的渗透，使来自排出口82的混合气体γ的排出量变得不稳定。由于第1吸液部3的后方及第2吸液部2的后方没有被隔热箱9覆盖，所以第1吸液部3的后方及第2吸液部2的后方为容易较迅速地散热的结构，第1吸液部3的后方不会达到第1液体α的沸点，第2吸液部2的后方不会达到第2液体β的沸点。
并且，发热体10将第1吸液部3的前方加热以使其达到第1液体α的沸点，将第2吸液部2的前方加热以使其达到第2液体β的沸点。因而，如果第1液体α从第1吸液部3的前端面被气化，则通过第1吸液部3的毛细管现象填充到第1吸液部3的后方的第1液体α朝向第1吸液部3的前方自发地移动；如果第2液体β从第2吸液部2的前端面被气化，则通过第2吸液部2的毛细管现象填充到第2吸液部2的后方的第2液体β朝向第2吸液部2的前方自发地移动。
隔热箱9通过将上面侧的箱91和下面侧的下箱92组合而在隔热箱9的内部中形成收容空间。上箱91及下箱92都由将氧化钛、氧化钾、氧化钙、氧化硅等烧结而成的陶瓷、PES(聚醚砜)、发泡苯乙烯、发泡聚氨酯等工程塑料等隔热材料构成。
在上箱91的前面的下缘与下箱92的前面的上缘上形成有扇形状的凹陷，通过将上箱91与下箱92结合，将这些凹陷对合而形成通孔93。将排出部8的排出口82嵌入到该通孔93中，排出口82从隔热箱9的前面突出。此外，为了将位置固定而使排出部8的凸缘部83与隔热箱9的前面侧的内表面接触，但也可以为了提高隔热性而在凸缘部83与隔热箱9的前面侧的内表面之间设置空间。如果在凸缘部83的与隔热箱9的对置面上设置槽，则能够通过凸缘部83与隔热箱9抵接而对位，并且能够通过槽形成隔热用的热传导率低的间隙，能够提高隔热效果。
在上箱91的背面的下缘与下箱92的背面的上缘上形成有扇形状的凹陷，通过将上箱91与下箱92结合，将这些凹陷对合而形成通孔94。将弹性管6、收缩性管5、第1吸液部3的前方、分隔部4及第2吸液部2的前方嵌入在该通孔94中。通过弹性管6及收缩性管5将通孔94的壁面与第1吸液部3的外周面之间的间隙密封。
在上箱91的上表面贯通有配线通孔95～97，从配线通孔95～97连接到上箱91的背面的槽95a～97a形成在上箱91的上表面上。在配线通孔95中通有温度传感器11的配线11a，将配线11a弯折而铺设在槽95a内。同样，在配线通孔96、97中通入发热体10的两端部的配线10a、10b，将配线10a、10b弯折而铺设在槽96a、97a内。
温度传感器11经由配线11a与控制器50连接，发热体10也经由配线10a、10b与控制器50连接。将表示温度传感器11的检测温度的信号输入到控制器50中，控制器50根据温度传感器11的检测温度来控制发热体10，以使第1吸液部3的温度及第2吸液部2的温度分别成为所期望的温度。具体而言，在温度传感器11的检测温度比上阈值高的情况下，控制器50降低向发热体10供给的电力或者将向发热体10供给的电力关闭，在温度传感器11的检测温度比下阈值(其中，下阈值＜上阈值)低的情况下，控制器50提高向发热体10供给的电力或者将向发热体10供给的电力开启，在温度传感器11的检测温度为下阈值以上、上阈值以下的情况下，控制器50维持向发热体10供给的电力。
接着，对气化装置1的动作及使用了气化装置1的气化方法进行说明。
如果对发热体10施加电压，则发热体10发热，将收容在隔热箱9内的部件加热。这里，在发热体10的内侧的部分中，加热温度越是远离发热体10越是降低。因此，更近的第1吸液部3的温度比更远的第2吸液部2的温度高。此外，由于第1吸液部3及第2吸液部2的后方的端部在隔热箱9之外，前方的端部在隔热箱内，在前方的端部上卷绕有发热体10，所以第1吸液部3越是从排出口82侧的端部朝向第1液导入口72侧的端部，则温度越是降低；第2吸液部2越是从排出口82侧的端部朝向第2液导入口15侧的端部，则温度越是降低。
在温度传感器11的检测温度为下阈值以上且上阈值以下的状态下，按照下列方式进行设定第1吸液部3的温度在排出口82侧的端部达到第1液体α的沸点，在第1液导入口72侧的端部低于第1液体α的沸点，第2吸液部2的温度在排出口82侧的端部达到第2液体β的沸点，在第2液导入口15侧的端部低于第2液体β的沸点。另外，以下，在第1吸液部3及第2吸液部2中，将卷绕有发热体10的端部称作排出侧端部，将排出侧的相反侧的端部称作吸收侧端部。
在第2吸液部2及第1吸液部3的排出侧端部通过发热体10加热的状态下，如果通过泵等将第2液体β经由第2液导入部13输送，则该第2液体β被从第2吸液部2的吸收侧端部向第2吸液部2内吸收。被吸收到第2吸液部2中的第2液体β通过毛细管现象移动到排出侧端部，在第2吸液部2的排出侧端部被发热体10加热而气化。并且，气化后的气体从第2吸液部2的排出侧端面向收容部81内的空间84蒸散。这样由于在第2吸液部2的内部中第2液体β气化，所以能够抑制第2液体β的暴沸。
另一方面，在通过泵等将第1液体α通过导入孔73向第1液导入部7的空间71中供给，则该第1液体α被从第1吸液部3的吸收侧端部向第1吸液部3内吸收。被吸收到第1吸液部3中的第1液体α通过毛细管现象移动到排出侧端部，在第1吸液部3的排出侧端部被发热体10加热而气化。并且，气化后的气体从第1吸液部3的排出侧端面向收容部81内的空间84蒸散。这样由于在第1吸液部3的内部中第1液体α气化，所以能够抑制第1液体α的暴沸。
如果第1液体α的沸点比第2液体β的沸点高，则根据第2吸液部2及第1吸液部3的温度分布，第2液体β在第2吸液部2的排出侧端部附近气化，第1液体α在第1吸液部3的排出侧端部附近气化。但是，如果第1液体α的沸点比第2液体β的沸点低，则如果设定成进行温度控制以使第2液体β在第2吸液部2的排出侧端部附近气化，则更容易被发热体10加热的第1吸液部3会过热，第1吸液部3中的气化区域不仅是排出侧端部，而从排出侧端部扩展到后方，成为第1液体α的暴沸的原因。因此，优选的是使第1液体α的沸点比第2液体β的沸点高。
在第2吸液部2内气化的第2液体β的气体从第2吸液部2的排出侧端面向空间84蒸散，在第1吸液部3内气化的第1液体α的气体从第1吸液部3的排出侧端面向空间84蒸散，这些气体混合。该混合气体γ通过排出孔82a被排出。
在如以上那样地将液体气化时，控制器50根据温度传感器11的检测温度来反馈控制发热体10，所以第1吸液部3的排出侧端部的温度及第1吸液部3中的第1液体α的气化区域、以及第2吸液部2的排出侧端部的温度及第2吸液部2中的第2液体β的气化区域分别被控制为所期望的温度、所期望的范围。
如以上所述，根据本实施方式，将第2吸液部2与第1吸液部3同心地层叠，通过分隔部4将第2吸液部2和第1吸液部3分隔，所以在第2吸液部2与第1吸液部3中，第2液体β、第1液体α不会以液体的状态混合，所以将各自的液体吸收到各自的区域中。因此，能够将沸点不同的两种液体分别气化，所以能够将各个液体稳定地气化。并且，由于分别稳定地发生的气体在空间84中被混合，所以其混合气体通过排出孔82a被向下游输送，所以该混合气体以稳定的流量通过排出孔82a被向下游输送。特别是，在使第1液体α为水、使第2液体β为甲醇的情况下，可以在下游配置水蒸气改质器来产生氢。
此外，在以往，如果将不同沸点的液体利用分别单独的加热机构以不同的温度加热，则有气化装置自身变大的缺点，但在气化装置1中，由于能够通过1个加热机构(发热体10)将两种液体分别气化，所以不必为了两种液体的气化而准备两个加热机构或气化装置，不需要通过两个温度传感器分别控制，所以整体上能够实现省空间化、电路的简单化及低成本化。
此外，由于将第2吸液部2嵌入到第1吸液部3的内侧，在第1吸液部3的外侧卷绕了发热体10，所以产生温度从中心轴越是朝向半径方向外侧越高的温度分布。并且，由于将沸点低的第2液体β吸收到第2吸液部2中而气化、将沸点高的第1液体α吸收到第1吸液部3中而气化，所以能量的利用效率变好，能够有效地将第2液体β、第1液体α气化。
发热体10并不限于线圈形状，如果配置在排出部8的侧面上，也可以是薄膜发热电阻体层。发热电阻体层既可以是金属氧化物，也可以是金(Au)，金由于根据温度而发生电阻率变化，所以可以兼作温度传感器，所以不需要温度传感器11，从而能够使配线结构简单化。
此外，如果排出部8是导电性的，则只要在排出部8上覆盖绝缘膜、在该绝缘膜上覆盖发热电阻体层即可。此时，如果发热电阻体层是金，则也可以将用来改善与绝缘膜的密接性的钛(Ti)及钽(Ta)等基底层、用来防止金热扩散的由钨(W)等高熔点金属构成的防热扩散层依次层叠在绝缘膜与发热电阻体层之间。
此外，由于将第2吸液部2及第1吸液部3的排出侧端部、排出部8的收容部81及凸缘部83、以及发热体10收容在隔热箱9内，所以热损失少，能够将发热体10的热能有效地用于液体的气化。另一方面，由于第2吸液部2及第1吸液部3的吸收侧端部在隔热箱9之外，所以从第2吸液部2的吸收侧端部到排出侧端部产生温度梯度，第2吸液部2的吸收侧端部的温度变得比排出侧端部的温度低。因此，被吸收到第2吸液部2中的第2液体β在吸收侧端面附近不气化，能够防止第2吸液部2内的气体仅从吸收侧端面喷出、即能够防止气体的倒流。被吸收到第1吸液部3中的第1液体α在吸收侧端面附近也不气化，能够防止气体的倒流。
此外，由于在排出部8中埋入有温度传感器11，所以能够正确地测量第1吸液部3的排出侧端面附近的温度及第2吸液部2的排出侧端面附近的温度。此外，由于根据正确的检测温度进行控制器50的温度控制，所以能够将第1吸液部3的排出侧端面附近的温度及第2吸液部2的排出侧端面附近的温度保持为所期望的温度，能够进行稳定的气化。此外，由于将隔热箱9做成上箱91与下箱92的上下分割结构，所以能够进行通过目视完成的作业，提高了气化装置1的组装作业性。
此外，由于收缩性管5如果被加热则收缩，所以提高了第1吸液部3的外周面与收缩性管5的内周面的密接性。因此，第1液体α及第1液体α的气体不会从第1吸液部3的外周面泄漏。
另外，在上述实施方式中，是第2吸液部2与第1吸液部3的同心二重结构，但也可以通过再在第1吸液部3的外侧设置其他的圆筒状吸液部、在该圆筒状吸液部与第1吸液部3之间设置分隔部，而做成三重结构。也可以安装更多的吸液部而做成同心多层结构。在此情况下，优选的是，对多个吸液部的吸收侧端面来说，越是作为外侧的吸液部，即越是接近于发热体10，越是供给沸点高的液体；越是作为外侧的吸液部，即越是远离发热体10，越是吸收沸点高的液体。
此外，也可以将第2吸液部2沿周向分割、在分割的扇形的吸液部之间夹装隔壁，使隔壁突出到第1液导入部7的后面的内侧的面，通过隔壁将空间71分隔为多个扇形空间，在第1液导入部7的外周面上形成连通到各扇形空间的导入孔。
此外，也可以将第2吸液部2通过隔壁分割为多个。
(第2实施方式)图3A是气化装置101的后视图，图3B是沿着图3A所示的切断线B-B的面的向视剖视图，图3C是气化装置101的主视图，图3D是沿着图3B所示的切断线D-D的面的向视剖视图。
如图3A～图3D所示，主体管109以方形管状设置，主体管109的后面开口及前面开口被封闭，在该主体管109中形成有内部空间。在主体管109的内侧形成有与其上表面及下表面平行的隔壁104，通过该隔壁104将主体管109的内部空间分隔为从主体管109的前方到后方的上下的两个空间。此外，隔壁104连结在主体管109的后端面、左右侧面的内侧，而不连结在主体管109的前端面的内侧。因此，主体管109内的上侧的空间与下侧的空间在前表面附近连通，对于该上下的空间连接的部分的空间赋予标号184。
在主体管109的后面凸设有导入第2液体β的第2液导入口172、导入第1液体α的第1液导入口174，在主体管109的前表面上凸设有排出口182。沿着第2液导入口172的中心轴从第2液导入口172的前端到主体管109的内表面贯通有导入孔173，该导入孔173连通到主体管109内的下侧的空间。此外，沿着第1液导入口174的中心轴从第1液导入口174的前端到主体管109的内表面贯通有导入孔175，该导入孔175连通到主体管109内的上侧的空间。此外，沿着排出口182的中心轴从排出口182的前端到主体管109的内表面贯通有排出孔182a，该排出孔182a连通到空间184中。
在主体管109内的下侧的空间中填充有第2吸液部102，在上侧的空间中填充有第1吸液部103，第2吸液部102与第1吸液部103在它们之间夹着隔壁104而沿厚度方向层叠。第1吸液部103及第2吸液部102是形成为方棒状的芯材。此外，第2吸液部102及第1吸液部103分别与第1实施方式的第1吸液部3及第2吸液部2同样，是在内部形成了微小空间的多孔质体，能够吸收液体。
第2吸液部102的后端面(以下将该端面称作吸收侧端面)面向导入孔173，前端面(以下将该端面称作排出侧端面)面向空间184。第1吸液部103的后端面(以下将该端面称作吸收侧端面)面向导入孔175，前端面(以下将该端面称作排出侧端面)面向空间184。
在主体管109的上表面上搭载有发热体110。搭载发热体110的位置是第1吸液部103的排出侧端部侧的主体管109之上。因此，吸液部102、103越是从吸收侧端部朝向排出侧端部，则温度越逐渐增加。此外，第1吸液部103比第2吸液部102接近于发热体110，第1吸液部103的排出侧端部比第2吸液部102的排出侧端部温度高。
另外，主体管109及第1液导入口174、第2液导入口172、排出口182由金属(例如不锈钢(SUS316))构成。
接着，对气化装置101的动作及使用了气化装置101的气化方法进行说明。
在第1吸液部103及第2吸液部102的排出侧端部通过陶瓷加热器等发热体110加热的状态下，如果通过泵等将第1液体α向第1液导入口174的导入孔175中输送，则第1液体α被从第1吸液部103的吸收侧端面向第1吸液部103内吸收。并且，渗透到第1吸液部103的排出侧端部的第1液体α通过发热体110的热而气化。并且，气化得到的气体从第1吸液部103的排出侧端面向空间184蒸散。
由于第1吸液部103比第2吸液部102更接近于发热体110，并且夹在第2吸液部102与发热体110之间，所以发热体110的加热温度在第1吸液部103的排出侧端部比第2吸液部102的排出侧端部高。因此，优选的是，第1液体α的沸点比第2液体β的沸点高。
另一方面，如果通过泵等将第2液体β向第2液导入口172的导入孔173中输送，则该第2液体β被从第2吸液部102的吸收侧端面向第2吸液部102内吸收。并且，渗透到第2吸液部102的排出侧端部的第2液体β通过发热体110的热而气化。并且，气化得到的气体从第2吸液部102的排出侧端面向空间184蒸散。
从第2吸液部102的排出侧端面向空间184蒸散的第2液体β和从第1吸液部103的排出侧端面向空间184蒸散的第1液体α的气体在空间184内混合。该混合气体通过排出孔182a被排出。
根据本实施方式，由于在第2吸液部102与第1吸液部103之间夹着隔壁104、将第2吸液部102与第1吸液部103层叠，所以第2吸液部102与第1吸液部103能够分别吸收液体。因此，能够将沸点不同的两种液体分别气化，所以能够将各个液体稳定地气化。进而，由于能够通过1个气化装置101将两种液体分别气化，所以不必为了进行两种液体的气化而准备两个气化装置，整体上能够实现省空间化及低成本化。
此外，由于将沸点高的第1液体α吸收到加热温度高的第1吸液部103的端部中而气化、将沸点低的第2液体β在加热温度低的第2吸液部102的端部气化，所以能量的利用效率变好，能够有效地将第1液体α、第2液体β气化。
另外，在上述实施方式中，做成的是在第1吸液部103与第2吸液部102之间夹着隔壁104而将第1吸液部103与第2吸液部102重合的二重结构，但也可以通过在主体管109内设置更多的隔壁，将主体管109内的空间分隔为从主体管109的吸收侧端面到排出侧端面的多个空间，将吸液部填充到各个空间中。在此情况下，通过使各隔壁的前端从主体管109的前面的内侧离开，使上下分割的多个空间由空间184连接，并且将连通到上下分割为多个的各个空间的导入孔形成在主体管109的后端面侧。此外，在多个吸液部的吸收侧端面上，优选的是，对于越是接近于发热体110的吸液部越是供给沸点高的液体，随着接近于发热体110而吸收沸点较高的液体。
此外，也可以不仅将主体管109内的空间通过隔壁104上下分隔，而且还将平行于主体管109的左右侧面的隔壁配置在主体管109内，将主体管109内的空间上下左右地分隔。在此情况下，通过各隔壁的前端从主体管109的前表面的内侧离开，沿上下左右被4分割的多个空间由空间184连接，并且在主体管109的后表面上形成连通到上下左右分割的各个空间中的导入孔。
此外，在被第2吸液部102吸收的第2液体β比被第1吸液部103吸收的第1液体α沸点高的情况下，将发热体110设置在主体管109的下表面上。
主体管109由热传导率高达10(W·m-1K-1)以上、对于第1液体α及混合气γ(第2液体β的气体与第1液体α的气体的混合气体)难以腐蚀及变形的材料构成，例如由黄铜或铜之类的金属构成。
发热体110并不限于线圈形状，如果配置在主体管109的侧面上，也可以是薄膜发热电阻体层。发热电阻体层既可以是金属氧化物，也可以是金(Au)，金由于根据温度而发生电阻率变化，所以可以兼作温度传感器，所以不需要另外设置温度传感器，从而能够使配线结构简单化。
如果主体管109是导电性的，则只要在主体管109上覆盖绝缘膜、在该绝缘膜上覆盖发热电阻体层即可。此时，如果发热电阻体层是金，则也可以将用来改善与绝缘膜的密接性的钛(Ti)及钽(Ta)等基底层、用来防止金热扩散的由钨(W)等高熔点金属构成的防热扩散层依次层叠在绝缘膜与发热电阻体层之间。
(应用例)图4是将气化装置1与管筒901、902、泵903、904、改质器905、一氧化碳除去器906、燃料电池907及燃烧器908一起表示的框图。
第1液导入口72与泵904连接，该泵904与管筒902连接。在该管筒902中储存有水(沸点100℃)，通过泵904将水送到第1液导入口72中。作为泵904，也可以使用注射泵或电渗流泵(Electro-OsmoticPump)。
在第2液导入部13上连接泵903，并且该泵903与管筒901连接。在该管筒901中储存有比水沸点低的液体燃料(例如甲醇(沸点为65℃)或乙醇(沸点为78.3℃)，通过泵903将液体燃料向分隔部4输送。作为泵903，也可以使用注射泵或电渗流泵(Electro-Osmotic Pump)。
在排出部8的排出口82上连接有改质器905，将从气化装置1排出的燃料和水的混合气体供给到改质器905中。
改质器905使从气化装置1供给的燃料与水的混合气体催化反应，生成氢气等。此外，在改质器905中也生成微量的一氧化碳。另外，在储存在管筒901中的液体燃料是甲醇的情况下，在改质器905中发生下式(1)、(2)所示那样的反应。
CH3OH+H2O→3H2+CO2(1)2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2(2)由改质器905生成的产物的混合气体被供给到一氧化碳除去器906中，再通过空气泵将空气供给到一氧化碳除去器906中。在一氧化碳除去器906中，通过催化剂选择混合气体中的一氧化碳，从而将一氧化碳优先地氧化，而氢不被氧化。
燃料电池907具备担载了催化剂微粒子的燃料极907a、担载了催化剂微粒子的空气极907b、和夹在燃料极907a与空气极907b之间的电解质膜907c。对于燃料极907a，从一氧化碳除去器906供给混合气体；对于空气极907b，通过空气泵供给空气。在燃料极907a与空气极907b中的一个电极生成离子，离子透过电解质膜907c，在另一个电极生成水，由此在燃料极907a与空气极907b之间产生电力。另外，在电解质膜907c是氢离子透过性的电解质膜(例如固体高分子电解质膜)的情况下，在燃料极907a发生下式(3)那样的反应，在空气极907b发生下式(4)那样的反应。
H2→2H++2e-(3)2H++1/2O2+2e-→H2O (4)将包括在燃料极907a没有反应的剩余的氢气等的尾气供给到燃烧器908中，通过空气泵将空气供给到燃烧器908中。在燃烧器908中，空气中的氧与未反应的氢通过催化反应，产生燃烧热。燃烧热在改质器905及一氧化碳除去器906的反应中使用。
图4所示的系统整体装载在笔记本型的个人计算机、PDA、电子记事本、数字照相机、便携电话机、手表、记录器、投影机之类的电子设备中，燃料电池907作为电子设备的电源使用。
另外，在将图3A～图3D所示的气化装置101应用到图4的系统中的情况下，将第1液导入口174连接到泵904，将第2液导入口172连接到泵903，从管筒902向第1液导入口174供给水，从管筒901向第2液导入口172供给燃料液体。
此外，在燃料的沸点比水的沸点高的情况下，只要将燃料导入到第1液导入口72中、将水导入到第2液导入口13中即可。
(实施例1)进行了实验。在实验中，使用图5所示那样的气化装置501作为比较例。该气化装置501是将图1的分隔部4、第1吸液部3和第2吸液部2的整体替换为一根圆柱状的吸液部502、将弹性管6加长、将第1液导入部拆下而成的。除了以上以外，气化装置501与气化装置1相同，将泵连接在流量计上，将该流量计连接在弹性管6上，将排出口82的排出孔82a开放。此外，吸液部502的条件如下。
(a)吸液部502(圆柱体)气孔率41％，粒径30μm，直径1.5mm，长度10.0mm，将前端2mm经由收容部81通过发热体10加热到130℃。
(b)排出部8材质黄铜，排出孔82a的内径为0.5mm在不将发热体10加热的状态下，将60wt％的甲醇水溶液通过泵(电渗流泵)经由流量计输送到弹性管6，通过流量计测量甲醇水溶液的流量。将流量的测量结果在图6中表示。另外，将泵的流量的设定值为60μl/min。
在将发热体10加热到130℃的状态下，将60wt％的甲醇水溶液通过泵(电渗流泵)经由流量计输送到弹性管6，通过流量计测量甲醇水溶液的流量。将流量的测量结果在图7中表示。由图7可知，在不具有共沸点的甲醇水溶液中，在短时间的期间中频繁地发生流量的峰值，在甲醇水溶液中产生了脉动。进而，流量的变动也较大。另外，脉动的1周期是从图7的流量的峰值到下个流量的峰值的时间。在短期间内可以看到最大接近于10μl/min的流量变化。
并且，在图1所示的结构的气化装置1中，在将发热体10加热到130℃的状态下，将通过泵(电渗流泵)将纯水输送到第1液导入部7时的输送量、通过泵(注射泵)将甲醇对第2液导入部13输送时的输送量分别在图8、图9中表示。气化装置1设定为下述的条件。
(a)第2吸液部2(圆柱体)气孔率41％，直径1.5mm，长度20.0mm，(b)分隔部4(圆筒管)材质SUS 316，内径1.5mm，厚度0.1mm，长度20.0mm，(c)第1吸液部3(圆柱体)气孔率41％，外径2.3mm，长度10.0mm，将前端2mm经由收容部81通过发热体10加热到130℃。
(d)排出部8黄铜，排出孔82a的直径为mm由图8可知，由于在第1吸液部3内只有纯水，所以在流量中没有显著的大幅度波动，能够稳定地输送。
由图9可知，从0秒到约110秒流量逐渐增加、在约110秒后流量逐渐减少的这种情况起因于注射泵的特性。
由以上的实验可知，如果将不具有共沸点的甲醇水溶液气化，则会产生较大的脉动，而在单独为水及单独为甲醇的情况下不会产生较大的脉动。因此，如果如上述实施方式的气化装置1及气化装置101那样将两种液体分别供给到气化装置1及气化装置101中而分别气化，则能够将两种液体稳定地气化。
图10是表示在气化装置1中在将发热体10加热到130℃的状态下对第1吸液部3供给相对高沸点的水、对第2吸液部2供给相对低沸点的甲醇时的温度梯度的数据。第1吸液部3及第2吸液部2的排出侧端部由于比较均匀地被加热，所以在大范围的区域中达到任一种液体的沸点，所以可知能够良好地将水及甲醇气化。
图11是表示在气化装置1中在将发热体10加热到130℃的状态下对第1吸液部3供给相对低沸点的甲醇、对第2吸液部2供给相对高沸点的水时的温度梯度的数据。第1吸液部3显著超过甲醇的沸点而甲醇被过量地气化，相对于此，在第2吸液部2的排出侧端部，因第1吸液部3中的甲醇气化的吸热而没有传递足够的热量，达到水的沸点的区域较少，水没有达到足够的气化量。
以下，利用附图对用来实施本发明的其他实施方式进行说明。但是，在以下所述的实施方式中，附加了对用于实施本发明在技术上优选的各种限定，但并不是将发明的范围限定于以下的实施方式及图示例。
图12是气化装置201的剖视图，图13是表示上面、正面、右侧面的分解立体图，图14是表示上面、背面、左侧面的分解立体图。
如图12、图13、图14所示，该气化装置201具备使液体渗透到内部中的吸液部202、含有通过被加热而收缩的材料、或在分子结构的主链中不包含双键或较少的象耐热性橡胶那样的有弹性力的材料的收缩性管203、被设置成与吸液部202的后端相连接的散热部204、对吸液部202传导热的热传导部205、比热传导部205热传导率低、抑制被加热的吸液部202的前方的热向气化装置201的外部传递的隔热箱206、将吸液部202加热的发热部207、经由热传导部205测量吸液部202的温度的温度传感器208、和将由吸液部202释放出的气体排出的排出部209。
吸液部202是棒状、具体而言是形成为圆柱状的芯材，具有将与吸收侧端部202b接触的液体摄取到内部中、通过毛细管现象吸起到排出侧端部202a的性质。具体而言，吸液部202是在内部中形成有微小空间的多孔质体，是能够吸收液体的部件，由即使通过发热部207加热也不会熔融、劣化的材料构成，例如是将无机纤维或有机纤维通过结合材料(例如环氧树脂)固定而成、或者将无机粉末烧结而成、或者也可以是将无机粉末通过结合材料(例如环氧树脂)固定而成的，或者是石墨和玻璃化碳黑的多孔质混合体。此外，吸液部202也可以将由无机纤维或有机纤维构成的多根线材扎束并通过结合材料固定而成。例如，作为吸液部202可以使用丙烯酸类纤维束芯。
该吸液部202将中央部插入到收缩性管203中，以使得排出侧端部202a及吸收侧端部202b露出，吸液部202的中央部的外周面密接在收缩性管203上。收缩性管203比吸液部202短，吸液部202的两端部202a、202b分别位于从收缩性管203的各个端突出的位置。
收缩性管203由于对吸液部202摄取到内部中的液体具有非渗透性的性质，所以液体不会从收缩性管203漏出到外部。收缩性管203优选具有弹性并具有收缩性。此外，在收缩性管203中没有插入吸液部202的自然状态下，收缩性管203的内径比吸液部202的直径小，通过将吸液部202插入而将收缩性管203扩径，这从吸液部202与收缩性管203的密接性、防液体泄漏的方面来看是优选的。
吸液部202从其中间部到其吸收侧端部202b而嵌入在管状的散热部204中，从其中间部到其排出侧端部202a而嵌入在热传导部205中。在散热部204与热传导部205之间有间隔，它们相互离开而不接触。
收缩性管203的一部分也在插入了吸液部202的状态下嵌入在散热部204中。吸液部202的从收缩性管203突出的部分的外周面与散热部204的内表面接触。该散热部204例如由金(热传导率315W/m·K)、银(热传导率427W/m·K)、铜(热传导率398W/m·K)、铝(热传导率237W/m·K)、陶瓷或碳纤维等热传导率高的材料构成，散热部204的热传导率比吸液部202、收缩性管203的热传导率以及隔热箱206的热传导率高。散热部204优选是管结构，特别优选为表观容积不太大、散热的表面的面积较大者，例如优选在外表面上形成有槽。
该热传导部205比吸液部202热传导率高，其是以密接的方式收容吸液部202的排出侧端部202a侧的筒，其是通过将一部分从隔热箱206露出的排出部209、和从热传导部205与排出部209的接缝外缘突出的凸缘部53一体地形成。排出部209是比凸缘部53的凸缘面突出的突起状，在排出部209上设置有排出孔55，排出孔55用来将插入在热传导部205中的吸液部202通过发热部207的热而使内部的液体气化而得到的气体排出。排出部209的外径比热传导部205的外径小，排出部209的内径(排出孔55的直径)比热传导部205的内径小。该热传导部205优选含有如比收缩性管203、隔热箱206及吸液部202热传导率高的金属(例如黄铜Cu70％、Zn30％、热传导率106W/m·K)那样的能够将发热部207的热有效地传递给吸液部202、能够促进液体的气化的材料。
吸液部202被插入在热传导部205中，收缩性管203的一部分也被插入在热传导部205中，吸液部202的从收缩性管203突出的部分的外周面与热传导部205的内表面接触。
在热传导部205的外周上，卷绕有加热线圈等的作为加热器的发热部207，发热部207与热传导部205接触。该发热部207由电热部件构成，通过电来发热。例如，可以将镍钴线作为发热部207使用。热传导部205是导电部件，在发热部207是电热部件之类的发热电阻体的情况下，优选的是在热传导部205与发热部207之间夹装未图示出来的绝缘膜，以将施加电压有效地分给发热部207来加热。其中，热传导部205如果从隔热箱206露出的部分足够小，则也可以没有这样的绝缘膜。发热部207由陶瓷粘接剂56覆盖，通过陶瓷粘接剂56将发热部207固定在热传导部205上。
在凸缘部53上，形成有沿半径方向穿孔的插入孔54。该插入孔54没有达到热传导部205及排出部209的内部空间中，插入孔54的底达到吸液部202的端面附近。插入孔54在插入有温度传感器208的状态下填充绝缘性粘接剂，由于温度传感器208的周围被绝缘性粘接剂覆盖，所以即使热传导部205由导电部件形成，也与热传导部205电绝缘。温度传感器208位于吸液部202的端面附近，由此将温度传感器208埋入在凸缘部53中。温度传感器208是热电偶、热敏电阻器或测温电阻体。温度传感器208检测经由热传导部205及绝缘性粘接剂传递的对应于发热部207的发热的温度。
如果将发热体7加热，则通过从发热体7向热传导部205传递的热将渗透到吸液部202内的液体气化，并从排出孔55释放出。
隔热箱206将发热部207、吸液部202的前方包围，以使得尽可能不将发热部207及由发热部207加热的吸液部202的前方的热散逸到外部。此外，热传导部205与凸缘部53收容在隔热箱206内，发热部207也收容在隔热箱206内。散热部204处于隔热箱206之外。
如果将吸液部202的整体均匀地加热，则液体从吸液部202的吸收侧端部202b被气化。这些气泡成为立体障碍而阻碍吸液部202的液体的渗透，使从排出部209排出的气体的排出量变得不稳定。
吸液部202的后方由于没有被隔热箱206覆盖，所以与被隔热箱206覆盖的部分相比是较容易迅速地散热的结构，进而，由于吸液部202的热被传递给散热部204而从散热部204的表面释放出，所以在吸液部202的后方不会达到吸液部202内的液体的沸点。
并且，发热部207将吸液部202的前方加热，以达到渗透到吸液部202中的液体的沸点。因而，如果在吸液部202内被气化的气体被从排出侧端部202a释放出，则通过吸液部202的毛细管现象使填充在吸液部202的后方的液体朝向吸液部202的前方自发地移动。
隔热箱206通过组合上面侧的上箱61及下面侧的下箱62，在隔热箱206的内部中形成收容空间。上箱61及下箱62都由将氧化钛、氧化钾、氧化钙、氧化硅等烧结而成的陶瓷、PES(聚醚砜)、发泡苯乙烯、发泡聚氨酯等工程塑料、玻璃等比热传导部205热传导率低的隔热材料构成。
在上箱61的前面的下缘与下箱62的前面的上缘上形成有扇形状的凹陷，通过将上箱61与下箱62结合，将这些凹陷对合而形成通孔63。将排出部209嵌入到该通孔63中，排出部209从隔热箱206的前面突出。此外，为了将位置固定而使热传导部205的凸缘部53与隔热箱206的前面侧的内表面接触，但也可以为了提高隔热性而在凸缘部53与隔热箱206的前面侧的内表面之间设置空间。如果在凸缘部53的与隔热箱206的对置面上设置槽，则能够通过凸缘部53与隔热箱206抵接而对位，并且能够通过槽形成隔热用的热传导率低的间隙，能够提高隔热效果。
在上箱61的背面的下缘与下箱62的背面的上缘上形成有扇形状的凹陷，通过将上箱61与下箱62结合，将这些凹陷对合而形成通孔64。将收缩性管203及吸液部202嵌入在该通孔64中。收缩性管203与通孔64的壁面密接，通孔64的壁面与吸液部202的外周面之间的间隙被收缩性管203密封。
在上箱61的上表面贯通有配线通孔65～67，从配线通孔65～67连接到上箱61的背面的槽65a～67a形成在上箱61的上表面上。在配线通孔65中通入温度传感器208的配线51，将配线51弯折而铺设在槽65内。同样，在配线通孔66、67中通入发热部207的两端部的配线271、配线272，将配线271、配线272弯折而铺设在槽66a、67a内。
温度传感器208经由配线51与控制器250连接，发热体207也经由配线271、配线272与控制器250连接。将表示温度传感器208的检测温度的信号输入到控制器250中，控制器250根据温度传感器208的检测温度来控制发热体207以使得热传导部205及吸液部202的排出侧端部202a侧的温度分别成为所期望的温度。具体而言，在温度传感器208的检测温度比上阈值高的情况下，控制器250降低向发热体207供给的电力或者将向发热体207供给的电力关闭；在温度传感器208的检测温度比下阈值(其中，下阈值＜上阈值)低的情况下，控制器250提高向发热体207供给的电力或者将向发热体207供给的电力开启，在温度传感器208的检测温度为下阈值以上、上阈值以下的情况下，控制器250维持向发热体207供给的电力。
接着，对气化装置201的动作及使用了气化装置201的气化方法进行说明。
如果对发热部207施加电压，则发热部207发热，将收容在隔热箱206内的部件加热。在此状态下，如果通过泵等将液体送入到兼作液体的供给管的散热部204内，则散热部204内的液体被从吸液部202的吸收侧端部202b向吸液部202内吸收。被吸收到吸液部202中的液体通过毛细管现象朝向相反侧的排出侧端部202a移动。这里，在发热体7的内侧的部分中，由于加热温度越是远离发热体7越是降低，所以在温度传感器208的检测温度为下阈值以上且上阈值以下的状态下，按照下列的方式设定在吸液部202的排出侧端部202a侧达到液体的沸点、而在吸收侧端部202b侧为低于液体的沸点的温度。因此，主要在吸液部202的排出侧端部202a侧内使液体气化。并且，该气体从吸液部202的排出侧端部202a经由排出部209的排出孔55排出。在吸液部202的排出侧端部202a处如果液体被气化并释放出，则液体从吸收侧端部202b侧通过毛细管现象接着被填充而继续进行液体的气化。
此外，在将液体气化时，由于控制器250根据温度传感器208的检测温度反馈控制发热部207，所以能够依次管理热传导部205及吸液部202的排出侧端部202a侧，能够随着时间的变化而保持为所期望的温度范围。
如以上所述，根据本实施方式，由于将吸液部202的排出侧端部、热传导部205及凸缘部53以及发热部207收容在隔热箱206内，所以热损失少，能够将发热部207的热能有效地用于液体的气化。此外，如果假设吸液部202的前方的温度因外在的原因而变得不稳定、吸液部202过热，则在吸液部202内过量地促进气化而成为引起暴沸的原因，但在本实施方式中，由于吸液部202的前方被隔热箱206蓄热，所以保温性较高，气化装置201的因外部温度等环境的影响小，所以能够使用来稳定地进行液体的气化的温度控制变得容易，成为容易抑制过热的结构。
另一方面，由于吸液部202的吸收侧端部处于隔热箱206之外，所以从吸液部202的吸收侧端部202b到排出侧端部202a产生温度梯度，吸液部202的吸收侧端部202b的温度变得比排出侧端部202a的温度低。特别是，由于吸液部202的吸收侧端部与高热传导性的散热部204接触，该散热部204处于隔热箱206的外侧，所以吸液部202的吸收侧端部的热容易从散热部204自然散热。
假设因过热等原因在吸液部202内过量地产生的气体的一部分没有完全从排出侧端部202a释放出而从吸收侧端部202b面向散热部204内喷出，则在吸液部202的毛细管力及将液体向吸液部202送出的泵的驱动力的作用下，局部存在以气泡的形式将吸收侧端部202b的至少一部分覆盖的情况，该气泡成为立体障碍而引起吸液部202的吸收侧端部202b处的液体的摄取面积(接触面积)的减少。因此，吸液部202的液体的渗透量至少会暂时减少而变得不稳定。此时，吸液部202内的液量变少，成为过热的状态。紧接着，气泡再次从吸收侧端部202b面进入到吸液部202内。如果气泡在吸液部202内流动，则由于气泡是气体，与液体相比粘度低，所以流速会暂时上升，并且一起流入的液体在吸液部202处暴沸。
但是，在本实施方式中，由于散热部204将热有效地释放出，以便维持吸液部202的后方比前方低温的状态，所以不易发生过热，因此气化量比前方显著减少，所以几乎没有在吸液部202内产生的气体倒流而从吸收侧端部202b朝向散热部204侧释放出气体的情况。因此，能够抑制吸液部202的后方过热，所以能够使吸液部202中的液体的渗透量变得稳定，并且能够使来自排出部209的气体的排出量变得稳定。进而，如果将足够量的液体持续供给到吸液部202内，则即使在吸收侧端部202b处产生了微量的气泡，也会通过更低温的液体及散热部204冷却而被液化，所以能够迅速地消除立体障碍，能够减小由暴沸带来的流量变化。
此外，由于能够通过散热部204有效地散热，所以不需要为了抑制气体的倒流而加长吸液部202的长度方向的长度而增大散热面积，所以能够实现气化装置201的小型化。
此外，由于在凸缘部53中埋入有温度传感器208，所以能够正确地测量吸液部202的排出侧端面附近的温度。此外，由于根据正确的检测温度进行控制器250的温度控制，所以能够将吸液部202的排出侧端面附近的温度在下阈值与上阈值之间保持为恒定，能够进行稳定的气化。此外，由于将隔热箱206做成了上箱61及下箱62的上下分割结构，所以能够进行通过目视完成的作业，并且提高了气化装置201的组装作业性。
此外，由于如果收缩性管203被加热则发生收缩，所以提高了吸液部202的外周面与收缩性管203的内周面的密接性。因此，不会从吸液部202的外周面喷出气体。
在本发明中，通过在吸液部的排出侧端部侧与吸收侧端部侧具有温度梯度，能够抑制液体的暴沸。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内也可以进行各种改良及设计变更。
例如，也可以通过风扇等在散热部204的周围引起强制对流而将散热部204风冷、进一步将吸液部202的吸收侧端部的热从散热部204散热。此外，也可以将散热部204水冷。在自然散热、风冷、水冷的任一种情况下，都可以通过在散热部204的外表面上设置凹凸，或凸设翼片来增加散热部204的表面积、提高散热部204的散热效率。
此外，对于发热部207来说既可以代替加热线圈而使用陶瓷加热器，也可以同时使用加热线圈和陶瓷加热器。
此外，如果通过对吸液部202的外周面实施覆膜等而使得液体或气体不会从吸液部202的外周面渗出，则也可以没有收缩性管203。此外，作为收缩性管203，也可以将吸液部202插入到橡胶弹性管和热收缩性管的二重管中。
此外，也可以如图15所示的变形例的气化装置201A那样，不设置温度传感器208。由于在气化装置201A中没有设置温度传感器208，所以也可以在凸缘部53上不形成插入孔54，而在上箱61上不形成配线通孔65及槽65a。图15所示的气化装置201A除了没有温度传感器208、插入孔54、配线通孔65以外，与图12的气化装置201同样地设计，所以对于气化装置201A，对对应于气化装置201的部分赋予相同的标号。在这样的结构的气化装置201A中，也可以将发热部207做成随着温度不同而发生电阻特性变化的发热电阻体来兼作为温度传感器。从电阻率对应于温度变化而发生的变化足够大、耐氧化等耐劣化及腐蚀强的方面来说，发热电阻体优选为金(Au)或含有金的合金，也可以是含有金的发热电阻体和其他导电膜的层叠结构。在热传导部205是导电性的情况下，只要在热传导部205上覆盖绝缘膜、在该绝缘膜上覆盖发热电阻体层即可。特别是，如果发热电阻体层含有金，则也可以将用来改善与绝缘膜的密接性的钛(Ti)及钽(Ta)等基底层、用来抑制金热扩散的由钨(W)等高熔点金属构成的防热扩散层依次层叠在绝缘膜与发热电阻体层之间。
图16是将气化装置201(或气化装置201A)与管筒301、改质器303、一氧化碳除去器304、燃料电池105及燃烧器306一起表示的框图。
在散热部204上连接有泵302，并且该泵302连接在管筒301上。在该管筒301中，液体燃料(例如甲醇、乙醇、二甲醚)与水以混合状态或分别单独地储存，通过泵302将液体燃料与水的混合液送到散热部204中。作为泵302，也可以使用注射泵或电渗流泵(Electro-OsmoticPump)。在排出部209上连接有改质器303，将从气化装置201排出的燃料与水的混合气体供给到改质器303中。
改质器303使从气化装置201供给的燃料与水的混合气体发生催化反应，生成氢气等。此外，在改质器303中也生成微量的一氧化碳。另外，在储存在管筒301中的液体燃料是甲醇的情况下，在改质器303中发生下式(1)、(2)所示那样的反应。
CH3OH+H2O→3H2+CO2(1)2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2(2)由改质器303生成的产物的混合气体被供给到一氧化碳除去器304中，再通过空气泵将空气供给到一氧化碳除去器304中。在一氧化碳除去器304中，通过催化剂选择混合气体中的一氧化碳，从而将一氧化碳优先地氧化，而氢不被氧化。
燃料电池105具备担载了催化剂微粒子的燃料极305a、担载了催化剂微粒子的空气极305b、和夹在燃料极305a与空气极305b之间的电解质膜305c。对于燃料极305a，从一氧化碳除去器304供给混合气体；对于空气极305b，通过空气泵供给空气。在燃料极305a与空气极305b中的一个电极生成离子，离子透过电解质膜305c，在另一个电极生成水，由此在燃料极305a与空气极305b之间产生电力。另外，在电解质膜305c是氢离子透过性的电解质膜(例如固体高分子电解质膜)的情况下，在燃料极305a发生下式(3)那样的反应，在空气极305b发生下式(4)那样的反应。
H2→2H++2e-(3)2H++1/2O2+2e-→H2O (4)将包括在燃料极305a没有反应的剩余的氢气等的尾气供给到燃烧器306中，通过空气泵将空气供给到燃烧器306中。在燃烧器306中，空气中的氧与未反应的氢通过催化剂而发生反应，产生燃烧热。燃烧热在改质器303及一氧化碳除去器304的反应中使用。
(实施例2)以下，通过举出实施例与比较例，对本发明更具体地说明。
在实施例中，使用图12～图14所示那样的气化装置201。这里，吸液部202、散热部204、热传导部205(与排出部209及凸缘部53一体成型)、隔热箱206的条件如下。
(a)吸液部202碳化硅，直径1.5mm，长度10mm(b)散热部204铝(A1080)，内径1.5mm，外径2.5mm，长度15mm(c)热传导部205黄铜，吸液部202的长度方向上的与发热部207重合的部分的长度为2mm，内径1.5mm，外径2.5mm(d)隔热箱206PEEK(聚醚醚酮)、下部的直径7mm在比较例中，将气化装置201的散热部204替换为低热传导率的硅管等的弹性管管材。其他条件与实施例相同。
在实施例及比较例的任一个中，都将60wt％的甲醇水溶液通过电渗流泵经由流量计输送到散热部204(在比较例的情况下是低热传导率材料管材)，通过流量计测量甲醇水溶液的流量，并且通过K型铠装热电偶测量吸收侧端部202b附近的温度。这里，实施例及比较例中一边保持由发热部207加热的状态一边供给甲醇水溶液。在图17中可知，在紧接着测量流量显著增大之前流量下降、温度上升。这是因为在吸收侧端部202b侧产生气泡，成为立体障碍而使向吸液部202的流动停滞，从而暂时使吸液部202过热。紧接着，如果该气泡进入到吸液部202中，则由于气泡的粘度较低，所以暂时引起流量上升，大量流入到吸液部202内的液体气化而暴沸。
将比较例的结果在图17中表示，将实施例的结果在图18中表示。由图17、图18可知，就吸液部202的吸收侧端面附近的温度来说，与比较例相比，实施例被抑制得更低。
因此，在比较例中，容易在供给的液体中产生较大的脉动(流量变化为30μl/min左右)，供给的液体的流量的峰值在约400秒的期间中发生了3次左右。
相对于此，在实施例中，没有看到温度的显著上升，难以在供给的液体中产生脉动，供给的液体的流量的峰值在780秒的期间中仅发生一次，抑制了暴沸的间隔(流量变化低于15μl/min)和流量的变化。这样，由于几乎没有比较例那样的由气泡造成的暂时的流量降低，所以抑制了紧接着液体突然流入到吸液部202内而暴沸的情况发生。这样可知，实施例与比较例相比，供给到气化装置201中的液体的流动以及从气化装置201排出的气体的流动更稳定。
权利要求
1.一种气化装置，其中具有以下构件第1吸液部，其吸收第1液体；第2吸液部，其吸收第2液体；发热体，其将所述第1吸液部及所述第2吸液部加热，并将所述第1液体及所述第2液体气化。
2.如权利要求1所述的气化装置，其中，设置有将所述第1吸液部及所述第2吸液部之间分隔的分隔部。
3.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1吸液部设置在所述第2吸液部的周围。
4.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1吸液部及所述第2吸液部成同心地沿半径方向层叠，分隔部夹装在所述第1吸液部与所述第2吸液部之间。
5.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述发热体设置在所述第1吸液部的外周上。
6.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述发热体设置在所述第1吸液部的一端部侧。
7.如权利要求1所述的气化装置，其中，设置有所述第1吸液部的一端部及所述第2吸液部的一端部连通的空间。
8.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述第1液体的沸点比所述第2液体高。
9.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述发热体将所述第1吸液部的一端部加热到所述第1液体的沸点以上并且将所述第1吸液部的另一端部设定为低于所述第1液体的沸点，将所述第2吸液部的一端部加热到所述第2液体的沸点以上并且将所述第2吸液部的另一端部设定为低于所述第2液体的沸点。
10.如权利要求1所述的气化装置，其中，具备覆盖所述第1吸液部的一端部的排出部。
11.如权利要求1所述的气化装置，其中，所述发热体经由所述第1吸液部将所述第2吸液部加热。
12.一种具备权利要求1所述的气化装置的燃料电池。
13.一种气化装置，其中具有以下的构件第1吸液部，其吸收第1液体，并将第1液体气化；第2吸液部，其吸收第2液体，并将第2液体气化；发热体，其设置在所述第1吸液部侧及所述第2吸液部侧之中的第1吸液部侧。
14.一种液体的气化方法，其中，在多个吸液部之间夹装分隔部件，使各吸液部的一端部吸收相互不同的液体，使吸收到各吸液部中的液体渗透到另一端部，将各吸液部的另一端部加热而将各液体气化。
15.如权利要求14所述的气化方法，其中，将所述多个吸液部成同心地沿半径方向层叠，并且在所述多个吸液部之间夹装分隔部件，在处于最外部的吸液部的端部的外周设置加热器。
16.如权利要求14所述的气化方法，其中，所述多个吸液部越是处于外侧越是吸收沸点更高的液体。
17.如权利要求14所述的气化方法，其中，将所述多个吸液部沿厚度方向依次层叠并且在所述多个吸液部之间夹装分隔部件，在处于最下层的吸液部的端部的下层或处于最上层的吸液部的端部的上层设置加热器。
18.如权利要求17所述的气化方法，其中，所述多个吸液部随着接近于所述加热器而吸收沸点更高的液体。
19.一种气化装置，其中具有以下的构件隔热箱；吸液部，其用于吸收液体的吸收侧端部侧被配置在所述隔热箱外，且其用于将在所述吸收侧端部吸收的液体气化并排出的排出侧端部侧被收容在所述隔热箱内；加热器，其将所述吸液部的所述排出侧端部侧加热。
20.如权利要求19所述的气化装置，其中，在所述加热器与所述吸液部之间还具备将所述加热器的热向所述吸液部传导的热传导部，所述隔热箱的热传导率比所述热传导部低。
21.如权利要求19所述的气化装置，其中还具备散热部，该散热部被配置成与所述隔热箱分离并与所述吸收侧端部侧接触，并且该散热部的热传导率比所述吸液部高。
22.一种气化装置，其中具有以下的构件吸液部，其从吸收侧端部吸收液体，并使吸收的液体向排出侧端部渗透；加热器，其将所述吸液部的所述排出侧端部侧加热；散热部，其被配置成与所述吸收侧端部侧接触，并且其的热传导率比所述吸液部高。
23.如权利要求22所述的气化装置，其中，在所述加热器与所述吸液部之间还具备将所述加热器的热向所述吸液部传导的热传导部。
24.如权利要求22所述的气化装置，其中，还具备与所述散热部分离并收容所述吸液部的所述排出侧端部侧的隔热箱。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制液体的暴沸、并且能够以稳定的流量有效地供给气化得到的混合气体的气化装置及气化方法。该气化装置具备第1吸液部，其吸收第1液体；第2吸液部，其吸收第2液体；发热体，其将上述第1吸液部及上述第2吸液部加热，并将上述第1液体及上述第2液体气化。
文档编号H01M8/06GK101055089SQ200710085860
公开日2007年10月17日 申请日期2007年2月25日 优先权日2006年2月21日
发明者神田章仁, 椛泽康成, 宫本直知 申请人:卡西欧计算机株式会社