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公開番号2025065812
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175265
出願日2023-10-10
発明の名称蒸発器および蒸発器を備えるホットモジュール
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類F22B 1/18 20060101AFI20250415BHJP(蒸気発生)
要約【課題】水の突沸を防止または抑制できる蒸発器を提供する。
【解決手段】蒸発器10は、水が滴下される上面113を有する底板部112を備え、前記上面113に滴下された水が蒸発することにより水蒸気が生成される空間である内部空間111と、前記内部空間111内の気体を排出する排出口116とが形成される本体部11と、前記上面113に水を滴下するために前記本体部11に取り付けられた水供給経路部材12と、前記水供給経路部材12を加熱する第一加熱器13と、を備え、前記水供給経路部材12は、前記上面113の互いに異なる2か所以上の位置に水を滴下することができるように構成される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水が滴下される滴下面を有する蒸発皿を備え、前記滴下面に滴下された水が蒸発することにより水蒸気が生成される空間である蒸発空間と、前記蒸発空間内の気体を排出する排出口とが形成される本体部と、
水が供給されるとともに、供給された水が前記滴下面に滴下されるように前記本体部に取り付けられた水供給経路部材と、
前記水供給経路部材を加熱する第一加熱器と、
を備え、
前記水供給経路部材は、前記滴下面の互いに異なる２か所以上の位置に水を滴下することができるように構成される、蒸発器。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の蒸発器であって、
前記水供給経路部材は、それぞれ前記滴下面に向けて開口する開口部を有する複数の水供給管を備える、蒸発器。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸発器であって、
前記第一加熱器は、前記複数の水供給管を異なる温度に加熱する、蒸発器。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸発器であって、
前記第一加熱器は、前記排出口に近い位置に設けられる前記水供給管ほど高い温度に加熱されるように、前記複数の水供給管を加熱する、蒸発器。
【請求項５】
請求項４に記載の蒸発器であって、
前記第一加熱器は、熱源から供給される高温流体が通過する第一流体通過経路を備え、
前記複数の水供給管は、前記排出口に近い位置に設けられる前記水供給管ほど前記第一流体通過経路を通過する前記高温流体の流れの上流位置にて前記高温流体に接触する、蒸発器。
【請求項６】
請求項１に記載の蒸発器であって、
前記滴下面を加熱する第二加熱器を備える、蒸発器。
【請求項７】
請求項６に記載の蒸発器であって、
前記第二加熱器は、前記滴下面を、前記排出口に近いほど高温になるように加熱する、蒸発器。
【請求項８】
外部から供給された水を加熱することにより水蒸気を生成する蒸発器と、
前記蒸発器にて生成された水蒸気が供給されるとともに、供給された水蒸気を電気分解することにより水素を生成する電気化学セルと、
を備えるホットモジュールであって、
前記蒸発器は、
水が滴下される滴下面を有する蒸発皿を備え、前記滴下面に滴下された水が蒸発することにより水蒸気が生成される空間である蒸発空間と、前記蒸発空間内の気体を排出する排出口とが形成される本体部と、
水が供給されるとともに、供給された水が前記滴下面に滴下されるように前記本体部に取り付けられた水供給経路部材と、
前記水供給経路部材を加熱する第一加熱器と、
を備え、
前記水供給経路部材は、前記滴下面の互いに異なる２か所以上の位置に水を滴下することができるように構成される、ホットモジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のホットモジュールであって、
前記水供給経路部材は、それぞれ前記滴下面に向けて開口する開口部を有する複数の水供給管により構成される、ホットモジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載のホットモジュールであって、
前記第一加熱器は、前記複数の水供給管を異なる温度に加熱する、ホットモジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器および蒸発器を備えるホットモジュールに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）またはリバーシブル固体酸化物セル（Ｒ－ＳＯＣ）と、蒸発器と、を備え、蒸発器により生成された水蒸気をセルにおいて電気分解することにより水素を製造するホットモジュールが知られている。このようなホットモジュールに適用される蒸発器は、外部から供給される水が加熱された蒸発皿に滴下されるように構成される。蒸発皿に滴下された水は蒸発皿の熱により蒸発し、水蒸気が生成する。しかしながら、蒸発皿に水を滴下した場合、蒸発皿のうちの水が触れた部分の温度は低下するが、水が触れない部分の温度は高温に維持される。温度が高温に維持された部分に水が触れると突沸が引き起こされ、この突沸に起因して水蒸気の圧力に脈動が生じることがある。そして、水蒸気の圧力に脈動が生じると、セルに不測の影響を与えるおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、ＳＯＦＣと蒸発器とを備える燃料電池装置が記載されている。特許文献１に記載の蒸発器は、水が供給される供給面を含む蒸発部と、蒸発部に熱を供給する熱源と、蒸発部に水を供給する水供給管とを備える。水供給管は、斜め下方にむけて開口された吐出口を備える。そして、水供給管は、蒸発部の供給面に対して、吐出口から吐出された水が表面張力により吐出口と蒸発部の供給面との間で保持されるような間隔をおいて配置される。
【０００４】
特許文献１に記載の蒸発器によれば、水供給管から供給された水は、表面張力により水供給管と蒸発部の供給面との間で保持され、表面張力により保持できない水量のみが供給面に沿って落下する。このため、供給面が過度に冷却されることが防止され、供給面における安定した水の気化が実現される。また、水供給管から供給された水は、表面張力により水供給管の吐出口と蒸発部の供給面との間で薄く拡がった状態で保持される。このため、表面張力により保持できなくなった水は、水滴状にならずに広がりながら供給面を流れるため、より安定した水の気化が実現される。
【０００５】
しかしながら、ＳＯＥＣやＲ－ＳＯＣで要求される水素の原料である水蒸気の量は、ＳＯＦＣで要求される水蒸気の量よりも多い。このため、ＳＯＥＣやＲ－ＳＯＣに水蒸気を供給する蒸発器に前記特許文献１に記載の蒸発器を適用することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－２２５１２３号公報
【発明の概要】
【０００７】
（発明が解決しようとする課題）
上記実情に鑑み、本発明の目的の１つは、ＳＯＥＣやＲ－ＳＯＣに水蒸気を供給する蒸発器であって、突沸を防止または抑制できる蒸発器、およびこの蒸発器を備えるホットモジュールを提供することである。
【０００８】
（課題を解決するための手段）
前記目的を達成するため、本発明に係る蒸発器は、
水が滴下される滴下面を有する蒸発皿を備え、前記滴下面に滴下された水が蒸発することにより水蒸気が生成される空間である蒸発空間と、前記蒸発空間内の気体を排出する排出口とが形成される本体部と、
水が供給されるとともに、供給された水が前記滴下面に滴下されるように前記本体部に取り付けられた水供給経路部材と、
前記水供給経路部材を加熱する第一加熱器と、
を備え、
前記水供給経路部材は、前記滴下面の互いに異なる２か所以上の位置に水を滴下することができるように構成される。
【０００９】
本発明に係る蒸発器によれば、滴下面の２カ所以上の位置に水が滴下されるから、滴下面の１カ所にのみ水が滴下される構成に比較して、滴下面の温度分布が不均一になることを抑制できる。すなわち、水供給経路部材から滴下されて滴下面に接触した水は、滴下面の熱を奪う。滴下面の２カ所以上に水が滴下される構成であると、１カ所にのみ水が滴下される構成に比較して、滴下面の広い範囲から熱を奪うことができる。このため、滴下面に温度が高い部分が発生することを防止または温度が高い部分の領域を狭めることができるから、「温度が高い部分に水が接触する」ことに起因する水の突沸を防止または抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、蒸発器の構成を模式的に示す断面図である。
図２は、ホットモジュールの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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