(57)【要約】【課題】溶接によって改質器と一酸化炭素除去器とに生ずる位置ずれを防止可能とする。【解決手段】反応装置には、第一反応部と、第一反応部よりも低温な反応が実行される第二反応部と、第一反応部及び第二反応部を連結する連結部とが備えられている。第一反応部及び第二反応部の少なくとも一方には、内部の流路を封止するためのプレートが溶接により接合されている。連結部は、第一反応部及び第二反応部の対向するそれぞれの面上に、第一反応部及び第二反応部の高さ方向に所定の間隔を空けるように複数設けられている。【選択図】図２
2010076965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一反応部と、
前記第一反応部と異なる反応が実行される第二反応部と、
前記第一反応部及び前記第二反応部を連結する連結部とを備え、
前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方には、内部の流路を封止するためのプレートが溶接により接合されていて、
前記連結部は、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面上に、前記第一反応部及び前記第二反応部の高さ方向に所定の間隔を空けるように複数設けられていることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
請求項１記載の反応装置において、
複数の前記連結部は、前記高さ方向に直交する幅方向における中心線を基準として対称となるように配置されていることを特徴とする反応装置。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方は、多数の孔を空けた多孔板と、前記多数の孔の周囲を囲むための枠板とを前記高さ方向に交互に積層した構造であることを特徴とする反応装置。
【請求項４】
請求項３記載の反応装置において、
前記第二反応部は、前記第一反応部よりも低温な反応が実行されることを特徴とする反応装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記多孔板は、金属製であることを特徴とする反応装置。
【請求項６】
請求項５記載の反応装置において、
前記多孔板は、ステンレス製であることを特徴とする反応装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置と、燃料電池とを備えることを特徴とする発電システム。
【請求項８】
第一反応部と、
前記第一反応部よりも低温な反応が実行される第二反応部と、
前記第一反応部及び前記第二反応部を連結するように、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面上に設けられた連結部と、を備えた反応装置の製造方法であって、
前記第一反応部及び前記第二反応部の間隔を維持するため、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させる工程と、
前記規制治具を介在させた後に、前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方に、内部の流路を封止するためのプレートを溶接により接合する工程とを含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置及び発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素の電気化学反応により発電するものであり、このような燃料電池を備えた発電システムには、燃料から水素を生成し、燃料電池に供給する反応装置が設けられている。反応装置には、燃料を水素に改質する改質器と、改質器で生成された微量の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器とが設けられている。改質器と一酸化炭素除去器とは、連結部によって連結されていて、この連結部内に改質器で生成されたガスを一酸化炭素除去器に送るための流路が形成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、反応装置には、複数の積層プレートを積層することで形成されるタイプのものがある。このタイプであると、各積層プレートにはガスの流路となる孔が形成されていて、積層プレートが積層されることで、改質器、連結部及び一酸化炭素除去器それぞれの流路が形成されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３５６３１０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、流路を封止する際には、溶接により封止用のプレートを積層プレートに接合する必要があるが、複数の反応部（改質器、一酸化炭素除去器）を連結部で互いに連結する構造を有する場合、反応部を封止するときの溶接による熱が連結部に伝導して熱変形し、互いの反応部に位置ずれが発生してしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明の課題は、溶接によって改質器と一酸化炭素除去器とに生ずる位置ずれを防止可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明に係る反応装置は、
第一反応部と、
前記第一反応部と異なる反応が実行される第二反応部と、
前記第一反応部及び前記第二反応部を連結する連結部とを備え、
前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方には、内部の流路を封止するためのプレートが溶接により接合されていて、
前記連結部は、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面上に、前記第一反応部及び前記第二反応部の高さ方向に所定の間隔を空けるように複数設けられていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の反応装置において、
複数の前記連結部は、前記高さ方向に直交する幅方向における中心線を基準として対称となるように配置されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１〜２のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方は、多数の孔を空けた多孔板と、前記多数の孔の周囲を囲むための枠板とを前記高さ方向に交互に積層した構造であることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の反応装置において、
前記第二反応部は、前記第一反応部よりも低温な反応が実行されることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記多孔板は、金属製であることを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の反応装置において、
前記多孔板は、ステンレス製であることを特徴としている。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置と、燃料電池とを備えることを特徴としている。
【００１３】
請求項８記載の発明は、
第一反応部と、
前記第一反応部よりも低温な反応が実行される第二反応部と、
前記第一反応部及び前記第二反応部を連結するように、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面上に設けられた連結部と、を備えた反応装置の製造方法であって、
前記第一反応部及び前記第二反応部の間隔を維持するため、前記第一反応部及び前記第二反応部の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させる工程と、
前記規制治具を介在させた後に、前記第一反応部及び前記第二反応部の少なくとも一方に、内部の流路を封止するためのプレートを溶接により接合する工程とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第一反応部及び第二反応部の対向するそれぞれの面上に、第一反応部及び第二反応部の高さ方向に所定の間隔を空けるように連結部が複数設けられているので、プレートを接合する際の溶接の熱により一方の連結部側が熱変形しそうになっても、その連結部から所定間隔開けて配置された連結部が第一反応部及び第二反応部の位置ずれを規制することになる。
【００１５】
また、第一反応部及び第二反応部の間隔を維持するため、第一反応部及び第二反応部の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させてから、内部の流路を封止するためのプレートが溶接により接合されるので、プレートを接合する際の溶接の熱により連結部側が熱変形しそうになっても、規制治具が第一反応部及び第二反応部の間隔を維持し位置ずれを規制することになる。
【００１６】
これらのことにより、第一反応部としての改質器と、第二反応部としての一酸化炭素除去器とに生ずる位置ずれを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の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。
【００１８】
図１は、本発明を適用した反応装置２と、その反応装置２を用いた発電システム１との構成を示したブロック図である。この発電システム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。
【００１９】
この発電システム１は、反応装置２と、燃料カートリッジ３と、燃料電池としての発電セル４と、を備える。燃料カートリッジ３には、例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン及びガソリン等の燃料と水が別々に又は混合した状態で貯留されている。燃料と水は混合した状態で図示しないマイクロポンプによって反応装置２に供給される。
【００２０】
反応装置２は、気化器５と、改質器６と、一酸化炭素除去器７と、改質用燃焼器８と、気化用燃焼器９と、熱交換器１０とを備える。
【００２１】
燃料カートリッジ３から反応装置２に供給された燃料と水は気化器５に送られる。燃料と水が気化器５において気化され、燃料と水の混合気が気化器５から改質器６に流体として送られる。気化器５での燃料と水の気化は、気化用燃焼器９における燃焼熱等を吸熱して引き起こされる。
【００２２】
改質器６は、気化した水と燃料から水素ガス等を触媒反応により生成し、更に微量ながら一酸化炭素ガスを生成する。燃料がメタノールの場合には、次式（１）、（２）のような化学反応が改質器６で起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、改質用燃焼器８における燃焼熱等が用いられる。
【００２３】
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２  …（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ  …（２）
【００２４】
改質器６で生成された水素ガス及び一酸化炭素ガス等を含む改質ガスは一酸化炭素除去器７に送られ、更に外部の空気が一酸化炭素除去器７に送られる。
【００２５】
一酸化炭素除去器７は、副生された一酸化炭素を触媒により優先的に酸化させることで、一酸化炭素を選択的に除去する。このように一酸化炭素が酸化する反応は発熱反応であるが、適正な反応をするための温度範囲が改質器６の適正な温度範囲と異なるため、改質器６の熱が一酸化炭素除去器７に伝搬しすぎて一酸化炭素除去器７の温度が適正な温度範囲を超えないように、一酸化炭素除去器７と熱交換器１０との間で熱交換が行われて一酸化炭素除去器７の温度が適正な温度範囲に維持されるように冷却される。
【００２６】
燃料電池である発電セル４は、燃料極４ａと、酸素極４ｂと、燃料極４ａと酸素極４ｂとの間に挟まされた電解質膜４ｃとを有する。一酸化炭素除去器７を経由した改質ガスは反応装置２から排出されて発電セル４の燃料極４ａに供給され、更に外部の空気が酸素極４ｂに送られる。そして、燃料極４ａに供給された改質ガス中の水素が、電解質膜４ｃを介して、酸素極４ｂに供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極４ａと酸素極４ｂとの間で電力が生じる。燃料極４ａと酸素極４ｂによって出力された電力は電子機器本体に供給される。
【００２７】
電解質膜４ｃが水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極４ａでは次式（３）のような反応が起き、燃料極４ａで生成された水素イオンが電解質膜４ｃを透過し、酸素極４ｂでは次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−  …（３）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ  …（４）
【００２８】
燃料極４ａで電気化学反応せずに残った水素ガス等が空気と混合されて、水素ガスと空気等の混合気が改質用燃焼器８に供給されるとともに、気化用燃焼器９にも供給される。燃焼器８，９は、発電セル４の燃料極４ａで消費されずに残った水素ガスを触媒反応により燃焼させる。これにより燃焼熱が発する。そして、排ガスが改質用燃焼器８及び気化用燃焼器９から外部に排出される。
【００２９】
熱交換器１０には水が送られ、一酸化炭素除去器７等によって加熱された水が熱交換器１０から排出される。熱交換器１０から排出された水が一旦冷却されて、再び熱交換器１０に送られることによって、水が循環するものでも良いし、燃料カートリッジ３の燃料と混合して気化器５に供給してもよい。また発電セル４で電気化学反応の際に生成された水の一部を熱交換器１０の水に利用してもよい。
【００３０】
次に、反応装置２の基本構成について説明する。
図２は、反応装置２内部の基本構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図２に示すように反応装置２は、反応装置本体２０と、この反応装置本体２０を収容する断熱パッケージ３０とを備える。
【００３１】
反応装置本体２０は、第一反応部２１と、第一反応部２１よりも低温な反応が実行される第二反応部２２と、第一反応部２１及び第二反応部２２を連結する一対の連結部２３，２４とを備える。
【００３２】
第一反応部２１は、改質器６と、改質用燃焼器８と、第一ヒータ兼温度センサ２１１とを備える。改質用燃焼器８は改質器６の上面に積層されていて、当該改質用燃焼器８で発生した燃焼熱が改質器６に伝導するようになっている。また、第一ヒータ兼温度センサ２１１は改質器６の下面に配されていて、第一ヒータ兼温度センサ２１１で発生した熱が改質器６に伝導するようになっている。
【００３３】
第二反応部２２は、一酸化炭素除去器７と、熱交換器１０と、第二ヒータ兼温度センサ２２２と、気化器５と、気化用燃焼器９と、第三ヒータ兼温度センサ２２３とを備える。熱交換器１０は、一酸化炭素除去器７の上面に積層されていて、当該一酸化炭素除去器７で発生した熱が伝導することで熱交換を行うようになっている。第二ヒータ兼温度センサ２２２は、一酸化炭素除去器７の下面に積層されていて、第二ヒータ兼温度センサ２２２で発生した熱が一酸化炭素除去器７に伝導するようになっている。気化器５は一酸化炭素除去器７の一端部に隣接配置されている。また、気化器５の一側方には、断熱パッケージ３０から突出する流体入出部４０が配置されている。気化用燃焼器９は、側面視略コ字状（図２においては逆コ字状）に形成されていて、この内部に気化器５が配されている。これにより、気化用燃焼器９で発生した熱が気化器５に伝導するようになっている。第三ヒータ兼温度センサ２２３は、気化用燃焼器９の下面に積層されていて、第三ヒータ兼温度センサ２２３で発生した熱が気化用燃焼器９に伝導するようなっている。
【００３４】
三つのヒータ兼温度センサ２１１，２２２，２２３の一端は、リード線６２に共通接続されており、他端がそれぞれリード線６１，６３，６４に別々に接続されている。
また、一酸化炭素除去器７の一端部下方には、断熱パッケージ３０と反応装置本体２０とが成す密閉空間の真空度を維持するためのゲッター材２３０が設けられている。このゲッター材２３０は断熱パッケージ３０の外方に延出するリード線６５，６６に接続されている。ゲッター材２３０は加熱により活性化して周囲のガスや微粒子を吸着するものであり、断熱パッケージ３０内の真空度がゲッター作用により高まったり、維持されたりする。
【００３５】
一対の連結部２３，２４は、第一反応部２１及び第二反応部２２の対向するそれぞれの面２１ａ，２２ａ上に、第一反応部２１及び第二反応部２２の高さ方向に所定の間隔を空けるように設けられている。この一対の連結部２３，２４は、高さ方向に直交する幅方向における中心線Ｌを基準として対称となるように配置されている。以下、一対の連結部２３，２４のうち、上方に位置する連結部を第一連結部２３と称し、下方に位置する連結部を第二連結部２４と称す。
【００３６】
図３は、反応装置２における流路構成を模式的に示した説明図である。なお、図３において、流路を示す実線部分は内部の流体により反応が行われている部分を示し、点線部分は単に流体が通過している部分を示す。
【００３７】
流体入出部４０には、冷却水導入口４１、冷却水排出口４２、改質用オフガス導入口４３、燃焼排ガス排出口４４、燃料導入口４５、空気導入口４６、気化用オフガス導入口４７及び改質ガス排出口４８が設けられている。
【００３８】
冷却水導入口４１は、熱交換器１０内に形成された冷却用流路４１０を介して冷却水排出口４２に連通している。これにより、冷却水導入口４１から導入された水は、冷却用流路４１０を通過する際に一酸化炭素除去器７で発生した熱を吸熱した後に、冷却水排出口４２から排出されることになる。
【００３９】
改質用オフガス導入口４３は、改質用オフガス流路４３０を介して燃焼排ガス排出口４４に連通している。改質用オフガス流路４３０は、第二反応部２２、第二連結部２４、改質用燃焼器８内に形成されている。ここで、改質用オフガス流路４３０において、第二反応部２２及び改質器６に対応した箇所は、単に流体が通過するだけとなるように形成されている。これにより、燃料極４ａから排出されたオフガスと酸素（空気）との混合気が改質用オフガス流路４３０を通過する際には、改質用燃焼器８内でのみ、混合気中の水素が燃焼用触媒の作用を受けて混合気中の酸素によって燃焼（酸化）する。この燃焼熱は、改質器６に伝導し、改質反応に用いられる。燃焼後の排ガスは改質用オフガス流路４３０を介して燃焼排ガス排出口４４から排出されることになる。
【００４０】
燃料導入口４５は、燃料流路４５０を介して改質ガス排出口４８に連通している。燃料流路４５０は、気化器５、一酸化炭素除去器７、第一連結部２３及び改質器６内に形成されている。ここで、燃料流路４５０において、流体が改質器６に到達するまでの往路では、一酸化炭素除去器７及び改質用燃焼器８に対応した箇所が単に燃料が通過するだけとなるように形成されている。一方、燃料流路４５０において、流体が改質器６から改質ガス排出口４８に到達するまでの復路では、一酸化炭素除去器７で反応が生ずるように形成されている。これにより、燃料と水の混合液が燃料流路４５０の往路を通過する際には、気化器５で気化された後に、改質器６で改質用触媒の作用を受けて反応し、水素等が生成されることになる（例えば、上記化学反応式（１）、（２）参照）。その後、生成された水素等が燃料流路４５０の復路を通過する際には、一酸化炭素除去器７で一酸化炭素が除去されて、改質ガス排出口４８を介して発電セル４に供給される。
【００４１】
空気導入口４６は、一酸化炭素除去器７内に形成された空気流路４６０を介して燃料流路４５０の復路に連通している。つまり、空気導入口４６から導入された空気は、燃料流路４５０内の水素等と混合されることになる。このとき、水素、一酸化炭素、空気等の混合気は、一酸化炭素除去器７によって上述したように一酸化炭素が優先的に酸化され除去されることになる。
【００４２】
気化用オフガス導入口４７は、気化用燃焼器９内に形成された気化用オフガス流路４７０を介して改質用オフガス流路４３０に連通している。燃料極４ａから排出されたオフガスと酸素（空気）との混合気が気化用オフガス流路４７０を通過する際には、気化用燃焼器９内で混合気中の水素が燃焼用触媒の作用を受けて燃焼（酸化）する。この燃焼熱は、気化器５に伝導し、燃料と水の気化に用いられる。燃焼後の排ガスは改質用オフガス流路４３０を介して燃焼排ガス排出口４４から排出されることになる。
【００４３】
次に、反応装置２の具体的構造について詳細に説明する。
図４は反応装置２の具体的構造を示す斜視図であり、図５は反応装置２を下側から見た分解斜視図、図６は反応装置２を上側から見た分解斜視図である。
これらの図に示すように、反応装置２の反応装置本体２０は、断熱パッケージ３０をなす上蓋材３１と、下蓋材３２とにより挟持されている。上蓋材３１は下側が凹んだ状態に形成されており、下蓋材３２は上側が凹んだ状態に形成されている。上蓋材３１及び下蓋材３２はステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）といった金属材料からなる。上蓋材３１及び下蓋材３２のそれぞれの内面には、例えばＡｕメッキ等により輻射防止膜が形成されている。
【００４４】
反応装置本体２０は、積層体３００と、プレート３１０と、ワイヤーボンディング３３０と、ゲッター材２３０とから構成されている。
【００４５】
積層体３００には、上述した改質器６、改質用燃焼器８、一酸化炭素除去器７、気化器５、気化用燃焼器９、熱交換器１０、連結部２３，２４、流体入出部４０、冷却用流路４１０、改質用オフガス流路４３０、燃料流路４５０、空気流路４６０、気化用オフガス流路４７０が形成されている。また、積層体３００には、リード線６１〜６６が接続されている。
【００４６】
積層体３００は、多孔板３４０と、枠板３６０とが高さ方向に交互に積層された構造となっている。図７は多孔板３４０の一例を示す上面図であり、図８は枠板３６０の一例を示す上面図である。多孔板３４０及び枠板３６０は、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼といった金属材料から形成されている。多孔板３４０及び枠板３６０には、それぞれ第一反応部２１を形成する第一領域３４１，３６１と、第二反応部２２を形成する第二領域３４２，３６２と、これらの周囲を囲む外縁部３４３，３６３とが設けられている。
【００４７】
多孔板３４０の第一領域３４１は、主に改質器６を構成するものであり、その表面に改質用触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒）が担持されている。第一領域３４１は、連結片３４４を介して外縁部３４３に連結されているとともに、連結片３４５を介して第二領域３４２に連結されている。第一領域３４１には、多数の孔３４６が空けられている。この多数の孔３４６は所定の規則性を持って配置されている。所定の規則性とは図７に示すように所定の間隔をおいてマトリクス状に配列されている場合だけでなく、例えばハニカム状に配列されている場合や、複数の同心円に沿って配列されている場合などが挙げられる。また、第一領域３４１には、多数の孔３４６とは別に、当該多数の孔３４６の規則性からは外れて形成された孔３４７が設けられている。具体的には孔３４７は、第一領域３４１の左後端部に形成されている。
【００４８】
多孔板３４０の第二領域３４２は、主に一酸化炭素除去器７を構成するものであり、その表面に選択酸化用触媒（例えば、白金）が担持されている。第二領域３４２は、連結片３４８，３４９を介して外縁部３４３に連結されている。第二領域３４２には、第一領域３４１の多数の孔３４６と同様の規則性持って配置された多数の孔３５０が形成されている。また、第二領域３４２には、多数の孔３５０とは別に、当該多数の孔３５０の規則性からは外れて形成された孔３５１，３５２，３５３が設けられている。具体的には孔３５１は第二領域３４２の右前端部に形成されている。また、孔３５２，３５３は第二領域３４２における連結片３４９近傍に形成されている。
【００４９】
多孔板３４０の外縁部３４３には、外側に向けて延出する一対の延出部３５５，３５６が設けられている。
【００５０】
枠板３６０の第一領域３６１は、主に改質器６を構成するものであり、その内周面に改質用触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒）が担持されている。第一領域３６１は、連結片３６４を介して外縁部３６３に連結されているとともに、連結片３６５を介して第二領域３６２に連結されている。第一領域３６１は、多孔板３４０の第一領域３４１周囲を囲むように枠状に形成されている。また、第一領域３６１の左後部には、多孔板３４０の孔３４７のみを囲むための枠３６６が形成されている。この枠板３６０の第一領域３６１と、多孔板３４０の多数の孔３４６とが成す空間及び枠３６６と多孔板３４０の孔３４７とが成す空間が、燃料流路４５０の一部となる。
【００５１】
枠板３６０の第二領域３６２は、主に一酸化炭素除去器７を構成するものであり、その内周面に選択酸化用触媒（例えば、白金）が担持されている。第二領域３６２は、連結片３６８，３６９を介して外縁部３６３に連結されている。第二領域３６２は、多孔板３４０の第二領域３４２の周囲を囲むように枠状に形成されている。また、第二領域３６２の右前部には、多孔板３４０の孔３５１のみを囲むための枠３７１が形成されている。この枠板３６０の第二領域３６２と、多孔板３４０の多数の孔３５０とが成す空間、及び枠３７１と多孔板３４０の孔３５１とが成す空間が、燃料流路４５０の一部となる。さらに、第二領域３６２のおける連結片３６９の近傍には、多孔板３４０の孔３５２，３５３を個別に囲むための枠３７２が形成されている。この枠３７２と、多孔板３４０の孔３５２，３５３とが成す空間が気化用オフガス流路４７０の一部となる。
【００５２】
枠板３６０の外縁部３６３には、多孔板３４０の延出部３５５，３５６に個別に重なるように、一対の延出部３７５，３７６が設けられている。多孔板３４０の延出部３５５，３５６及び枠板の延出部３７５，３７６により形成される空間内には、気化器５をなす吸液材が収容される。吸液材は液体を吸収するものであり、吸液材としては無機繊維又は有機繊維を結合材で固めたものであったり、無機粉末を焼結したものであったり、無機粉末を結合材で固めたものであったり、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体であったりする。具体的には、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材といったものが吸液材として用いられる。この吸液材内を通過する混合液が、気化用燃焼器９で発生した熱により加熱されて気化することになる。
【００５３】
なお、上記の例では、改質器６及び一酸化炭素除去器７を主に形成する部分の多孔板３４０及び枠板３６０を例示して説明したが、その他の多孔板、枠板においては、これらが成す構成部（例えば改質用燃焼器８、気化用燃焼器９、熱交換器１０、連結部２３，２４、流体入出部４０、冷却用流路４１０、改質用オフガス流路４３０、燃料流路４５０、空気流路４６０、気化用オフガス流路４７０）に基づいてその形状が設計される。
【００５４】
積層体３００内に形成された流路形状の一例を図示する。図９は、積層体３００内に形成された燃料流路４５０及び空気流路４６０の外形を示す斜視図である。図１０は、積層体３００内に形成された冷却用流路４１０の外形を示す斜視図である。図１１は、積層体３００内に形成された改質用オフガス流路４３０、気化用オフガス流路４７０の外形を示す斜視図である。
【００５５】
ここで、図５、図６に示すように、その構成上、積層体３００だけでは各流路が封止されていない。具体的に積層体３００の下面部においては、図５に示すように、一酸化炭素除去器７の下面が開放しているとともに、改質器６の下面も開放している。一方、積層体の上面部においては、図６に示すように、気化用燃焼器９の上面が二箇所開放しているとともに、一酸化炭素除去器７の上面も２箇所開放している。これらの開放部分に対して例えばステンレス製のプレート３１０を溶接することで、各流路が封止されることになる。
【００５６】
プレート３１０には、一酸化炭素除去器７の下面を封止する除去器下面用プレート３１１と、改質器６の下面を封止する改質器用プレート３１２と、気化用燃焼器９の上面を封止する燃焼器用プレート３１３，３１４と、一酸化炭素除去器７の上面の一部を封止する除去器上面用プレート３１５，３１６とが設けられている。
【００５７】
除去器下面用プレート３１１における流路と対峙する面には、選択酸化用触媒が担持されている。また、改質器用プレート３１２における流路と対峙する面には、改質用触媒が担持されている。
また、除去器下面用プレート３１１の下面には、電気抵抗が温度に依存する電熱材を含む電熱パターン３１１ａが形成されている。この電熱パターン３１１ａが第二及び第三ヒータ兼温度センサ２２２，２２３を構成している。また、改質器用プレート３１２の下面にも、電気抵抗が温度に依存する電熱材を有する電熱パターン３１２ａが形成されている。この電熱パターン３１２ａが第一ヒータ兼温度センサ２１１を構成している。
【００５８】
ワイヤーボンディング３３０には、第一ワイヤーボンディング３３１と第二ワイヤーボンディング３３２とが備えられている。第一ワイヤーボンディング３３１は、電熱パターン３１１ａと電熱パターン３１２ａとを導通させている。第二ワイヤーボンディング３３２は、電熱パターン３１１ａとリード線６１〜６４とを導通させるとともに、ゲッター材２３０とリード線６５，６６とを導通させている。
【００５９】
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明では、本実施形態の積層体３００に対してプレート３１０を溶接する場合を説明するだけでなく、積層体３００とは異なり連結部を一つのみ有する従来の積層体３００Ａに対してプレート３１０を溶接する場合をも例示することで、両者を比較する。
【００６０】
図１２は、本実施形態の積層体３００における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。図１３は、比較対象である従来の積層体３００Ａにおける上面側の溶接箇所を示す斜視図である。これら図１２，１３に示すように本実施形態の積層体３００と、従来の積層体３００Ａとの違いは、連結部が２つであるか、１つであるかである。つまり、溶接箇所Ｙ１〜Ｙ４は両者ともに同一箇所に設けられている。また、従来の積層体３００Ａの連結部２３Ａは、本実施形態の積層体３００の第一連結部２３に対応する箇所に設けられている。以下の説明では、従来の積層体３００Ａにおける、本実施形態の積層体３００の各部に対応する箇所には、当該各部の符号に「Ａ」を付与した符号を付与している。
【００６１】
まず、従来の積層体３００Ａの各溶接箇所Ｙ１〜Ｙ４に対してプレート３１０（燃焼器用プレート３１３，３１４、除去器上面用プレート３１５，３１６）をレーザー等により溶接すると、溶接箇所Ｙ１〜Ｙ４は１５００℃程度の高温となる。これにより熱応力が発生して連結部２３Ａに歪みが生ずる。連結部２３Ａの歪みは図１４に示すように第一反応部２１Ａを上方（図１３における下方）側に変形させることになる。
【００６２】
同様に、積層体３００の各溶接箇所Ｙ１〜Ｙ４に対してプレート３１０をレーザー等により溶接すると、上記の場合と同様に熱応力が発生して、第一連結部２３は歪もうとする。しかしながら、第一連結部２３の反対側で第二連結部２４が第一反応部２１の変形を規制するように突っ張っているために、第一連結部２３の歪みは規制されることになり、図１５に示すように溶接後においても第一反応部２１の変形が抑制されることになる。
【００６３】
また、上述した溶接箇所Ｙ１〜Ｙ４とは反対側の面に対しても、プレート３１０（除去器下面用プレート３１１、改質器用プレート３１２）を溶接することになるが、この場合においても発生する熱応力で第二連結部２４が歪もうとする。しかしながら、第二連結部２４の反対側で第一連結部２３が第一反応部２１の変形を規制するように突っ張っているために、第二連結部２４の歪みは規制され、溶接後の第一反応部２１の変形は抑制される。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、第一反応部２１及び第二反応部２２の対向するそれぞれの面上に、第一反応部２１及び第二反応部２２の高さ方向に所定の間隔を空けるように連結部２３，２４が複数設けられているので、プレート３１０を接合する際の溶接の熱により一方の連結部（例えば連結部２３）側が熱変形しそうになっても、その連結部２３から所定間隔開けて配置された連結部２４が第一反応部２１及び第二反応部２２の位置ずれを規制することになる。これにより、第一反応部２１としての改質器６と、第二反応部２２としての一酸化炭素除去器７とに生ずる位置ずれを防止することができる。
【００６５】
また、このような構成であるために、熱の影響を受けやすい金属製（例えばステンレス製）の多孔板３４０を用いた積層体３００に対しても、溶接による熱変形を抑制することができる。
【００６６】
また、一対の連結部２３，２４が、幅方向における中心線を基準として対称となるように配置されているので、一方の連結部２３の歪みを他方の連結部２４が効果的に規制することが可能となる。
【００６７】
第一反応部２１及び第二反応部２２が、多数の孔３４６，３５０を空けた多孔板３４０と、多数の孔３４６，３５０の周囲を囲むための枠板３６０とを高さ方向に交互に積層した構造である場合、溶接による熱応力の影響を受けやすいが、このような構造であっても一対の連結部２３，２４により溶接による変形を抑制することができる。
【００６８】
多孔板３４０の多数の孔３４６，３５０が、所定の規則性を持って配置されているので、第一反応部２１や第二反応部２２内部で流体を均一に流すことができる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。以下の説明において上記実施形態と同一の部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
例えば、本実施形態では、連結部２３，２４が２つ設けられた反応装置２を例示して説明したが、連結部２３，２４の設置個数は３つ以上であっても構わない。この場合においても、例えば図１６に示すように、複数の連結部２３１，２３２，２３３が、幅方向における中心線Ｌを基準として対称となるように配置されていることが好ましい。
【００７１】
また、前述した連結部２３Ａが１つしかない積層体３００Ａに対して溶接する際には、図１７に示すように、溶接前に、第一反応部２１Ａ及び第二反応部２２Ａの対向するそれぞれの面の間に規制治具４００を介在させている。この規制治具４００は、第一反応部２１Ａ及び第二反応部２２Ａの間隔を維持するためのものであり、連結部２３とほぼ同じ長さの四角柱状に形成されている。そして、規制治具４００を介在させた後に、第一反応部２１Ａ及び第二反応部２２Ａに対して、内部の流路を封止するためのプレート３１０を溶接により接合する。これによって、プレート３１０を接合する際の溶接の熱により連結部２３Ａ側が熱変形しそうになっても、規制治具４００が第一反応部２１Ａ及び第二反応部２２Ａの間隔を維持し位置ずれが規制される。
溶接後、積層体３００Ａが十分冷却されてから規制治具４００を取り外せば、第一反応部２１Ａ及び第二反応部２２Ａに位置ずれのない反応装置を提供することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、複数の反応部を改質器６及び一酸化炭素除去器７として、これらが改質反応又は一酸化炭素の選択酸化反応を行うことについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態の反応に限定されるものではない。改質反応又は一酸化炭素の選択酸化反応以外の反応としては、例えば、合成反応、環化反応、分解反応、縮合反応、重合反応、還元反応、転位反応等が挙げられる。つまり、連結部を有し、複数の反応部を連結部で互いに指示する構造を有する反応装置であれば、本発明の構成を適宜適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る反応装置と、その反応装置を用いた発電システムとの構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の反応装置内部の基本構成を模式的に示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】図２の反応装置における流路構成を模式的に示した説明図である。
【図４】本実施形態の反応装置の具体的構造を示す斜視図である。
【図５】本実施形態の反応装置を下側から見た分解斜視図である。
【図６】本実施形態の反応装置を上側から見た分解斜視図である。
【図７】本実施形態の反応装置における積層体の多孔板の一例を示す上面図である。
【図８】本実施形態の反応装置における積層体の枠板の一例を示す上面図である。
【図９】本実施形態の積層体内に形成された燃料流路及び空気流路の外形を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態の積層体内に形成された冷却用流路の外形を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態の積層体内に形成された改質用オフガス流路、気化用オフガス流路の外形を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態の積層体における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。
【図１３】従来の積層体における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。
【図１４】図１３の積層体の溶接後の状態を裏面側から見た斜視図である。
【図１５】図１２の積層体の溶接後の状態を裏面側から見た斜視図である。
【図１６】本実施形態の反応装置における変形例を示す正面図である。
【図１７】本実施形態の反応装置における変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１      発電システム
２      反応装置
３      燃料カートリッジ
４      発電セル
５      気化器
６      改質器
７      一酸化炭素除去器
８      改質用燃焼器
９      気化用燃焼器
１０      熱交換器
２０      反応装置本体
２１      第一反応部
２１ａ    面
２２      第二反応部
２２ａ    面
２３      第一連結部（連結部）
２４      第二連結部（連結部）
３０      断熱パッケージ
４０      流体入出部
３００      積層体
３１０      プレート
３３０      ワイヤーボンディング
３４０      多孔板
３６０      枠板
４００      規制治具
Ｌ      中心線
【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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