(57)【要約】【課題】反応装置に設けられた電熱線から引き出すリード線を減らし、リード線による熱損失を低減することができる反応装置を提供する。【解決手段】断熱容器７９１に収容された反応部６０４，６０６と外部との間で反応物または反応生成物を送る複数の管材６２６〜６３４を有し、反応部６０４，６０６を加熱する電熱線７２０，７２２の両端が管材６２６〜６３４の何れかの導体からなる管材に接続されているので、この電熱線が接続された管材に電圧を印加することで断熱容器７９１内の電熱線７２０，７２２に電圧を印加することができる。電熱線７２０，７２２に電圧を印加するのに用いるリード線を別途設ける必要が無くなるため、リード線による熱損失を低減することができる。【選択図】図１
2008013381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物が供給され、内部に反応物が流れる反応流路が形成されて反応物の反応を起こす反応部と、
前記反応部を前記反応に必要な温度に加熱する加熱部と、
前記反応部に接続され、該反応部へ反応物の供給を行うとともに、前記反応部から反応生成物の排出を行う複数の流路を有する給排部と、
を備え、
前記給排部は少なくとも２本の導体からなる管材を有し、前記加熱部は電力の供給を受けて発熱する電熱線を有し、該電熱線の両端が前記各管材に電気的に接続されていることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記反応装置は、更に、前記反応部および前記加熱部の全体を覆い、内部空間が真空圧とされる断熱容器を備え、
前記給排部は、前記断熱容器を貫通して少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記反応部は基板の一面上に設けられ、前記管材及び前記電熱線は、前記基板の他面上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記給排部における管材は、前記基板の他面上に導電性を有する接着部材を介して接続され、該接着部材と前記加熱部の電熱線の端部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
【請求項５】
前記電熱線は、金属薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記接着部材は、金属メッキ層であることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項７】
前記接着部材は、導電性のワイヤーであることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項８】
前記接着部材は、ロウ材であることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項９】
前記基板は導電性を有し、前記管材及び前記電熱線は、前記基板の他面上に、絶縁膜を介して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記加熱部は、更に、気体燃料を燃焼させる燃焼器を有することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記反応部は、前記加熱部により第１の温度に設定され、反応物の反応を起こす第１の反応部と、前記加熱部により前記第１の温度より低い第２の温度に設定され、反応物の反応を起こす第２の反応部と、前記第１の反応部と前記第２の反応部との間に架設され、前記第１の反応部と前記第２の反応部との間で反応物及び反応により生成される反応生成物を送る連結部と、を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１２】
前記給排部は、前記第２の反応部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記第１の反応部は、第１の反応物が前記反応物として供給されて第１の反応生成物を生成し、
前記第２の反応部は、前記第１の反応生成物が前記反応物として供給されて第２の反応生成物を生成し、
前記第１の反応物は気化された炭化水素系の液体燃料であって、前記第１の反応部は、前記第１の反応物の改質反応を起こす改質器であり、前記第１の反応生成物に一酸化炭素が含まれ、
前記第２の反応部は、前記第１の反応生成物に含まれる一酸化炭素を選択酸化によって除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする請求項１１に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を改質する反応装置、特に燃料電池に供給する水素を生成する反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源としての燃料電池を自動車や携帯機器などに搭載するため開発が進められている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出す装置である。
【０００３】
燃料電池に用いる燃料としては水素単体が挙げられるが、常温、常圧で気体であることによる取り扱いに問題がある。これに対して、アルコール類及びガソリンといった水素原子を有する液体燃料を改質して水素を生成する改質型燃料電池では、燃料を液体の状態で容易に保存することができる。このような燃料電池においては、液体燃料及び水を気化させる気化器、気化された液体燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副生成物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等の反応容器を備えた反応装置が必要となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような改質型燃料電池を小型化するために、気化器、改質器、一酸化炭素除去器の反応容器を積み重ねたマイクロリアクタと呼ばれる小型の反応装置の開発が進められている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載の構成においては、気化器、改質器、一酸化炭素除去器の反応容器は何れも、燃料等の流路となる溝が形成された金属基板を接合して形成されたものである。このような反応装置では、各反応器を反応に必要な所定の動作温度に設定する必要があり、そのために電熱線を用いて加熱するようにしたり、未反応の水素ガスを燃焼させて燃焼熱によって加熱したりするように構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３５６３１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１３２７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような反応装置の動作温度は比較的高温であるため、放熱を抑制し熱損失を低減するために、反応器を断熱容器内に収容するように構成される場合がある。しかし、反応装置に電熱線を設けて加熱するようにした場合、電熱線に電圧を印加するためのリード線を断熱容器から外部に引き出す必要がある。この場合、リード線が反応装置の熱を外部に伝導させるため、熱損失が増大するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、反応装置に設けられた電熱線から引き出すリード線を減らし、リード線による熱損失を低減することができる反応装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、反応物が供給され、内部に反応物が流れる反応流路が形成されて反応物の反応を起こす反応部と、前記反応部を前記反応に必要な温度に加熱する加熱部と、前記反応部に接続され、該反応部へ反応物の供給を行うとともに、前記反応部から反応生成物の排出を行う複数の流路を有する給排部と、を備え、前記給排部は少なくとも２本の導体からなる管材を有し、前記加熱部は電力の供給を受けて発熱する電熱線を有し、該電熱線の両端が前記各管材に電気的に接続されていることを特徴とする反応装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記反応装置は、更に、前記反応部および前記加熱部の全体を覆い、内部空間が真空圧とされる断熱容器を備え、前記給排部は、前記断熱容器を貫通して少なくとも一部が外部に露出していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の反応装置であって、前記反応部は基板の一面上に設けられ、前記管材及び前記電熱線は、前記基板の他面上に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の反応装置であって、前記給排部における管材は、前記基板の他面上に導電性を有する接着部材を介して接続され、該接着部材と前記加熱部の電熱線の端部とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の反応装置であって、前記電熱線は、金属薄膜であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の反応装置であって、前記接着部材は、金属メッキ層であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の反応装置であって、前記接着部材は、導電性のワイヤーであることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項４に記載の反応装置であって、前記接着部材は、ロウ材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項３に記載の反応装置であって、前記基板は導電性を有し、前記管材及び前記電熱線は、前記基板の他面上に、絶縁膜を介して設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記加熱部は、更に、気体燃料を燃焼させる燃焼器を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれかに記載の反応装置であって、前記反応部は、前記加熱部により第１の温度に設定され、反応物の反応を起こす第１の反応部と、前記加熱部により前記第１の温度より低い第２の温度に設定され、反応物の反応を起こす第２の反応部と、前記第１の反応部と前記第２の反応部との間に架設され、前記第１の反応部と前記第２の反応部との間で反応物及び反応により生成される反応生成物を送る連結部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の反応装置であって、前記給排部は、前記第２の反応部に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の反応装置であって、前記第１の反応部は、第１の反応物が前記反応物として供給されて第１の反応生成物を生成し、前記第２の反応部は、前記第１の反応生成物が前記反応物として供給されて第２の反応生成物を生成し、前記第１の反応物は気化された炭化水素系の液体燃料であって、前記第１の反応部は、前記第１の反応物の改質反応を起こす改質器であり、前記第１の反応生成物に一酸化炭素が含まれ、前記第２の反応部は、前記第１の反応生成物に含まれる一酸化炭素を選択酸化によって除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反応部へ反応物の供給を行うとともに反応生成物の排出を行う複数の流路を有する給排部が少なくとも２本の導体からなる管材を有し、反応部を加熱する加熱部の電熱線の両端が各管材に電気的に接続されているので、各管材の間に電圧を印加することで電熱線に電圧を印加することができる。したがって、電熱線に電圧を印加するのに用いるリード線を別途設ける必要が無くなるため、リード線を減らし、リード線による熱損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、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。
【００２２】
〔マイクロリアクタモジュール〕
図１は、本発明の反応装置の実施形態に係るマイクロリアクタモジュール６００（反応装置）及びマイクロリアクタモジュール６００を覆う断熱パッケージ７９１の分解斜視図である。このマイクロリアクタモジュール６００は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ、プロジェクタといった電子機器に内蔵され、燃料電池に使用する水素ガスを生成するものである。
【００２３】
図２はマイクロリアクタモジュール６００を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。図２に示すように、このマイクロリアクタモジュール６００は、反応物の供給や生成物の排出が行われる給排部６０２と、比較的高温（第１の温度）に設定されて改質反応が起こる高温反応部（第１の反応部）６０４と、高温反応部６０４の設定温度より低い温度（第２の温度）に設定されて選択酸化反応が起きる低温反応部（第２の反応部）６０６と、高温反応部６０４と低温反応部６０６との間で反応物や生成物を送る連結部６０８とを具備する。
【００２４】
〔給排部〕
給排部６０２では断熱パーケージの外部からマイクロリアクタモジュール６００への反応物の供給や、マイクロリアクタモジュール６００から断熱パーケージ７９１の外部への生成物の排出が行われる。給排部６０２には図２に示すように、気化器６１０及び第一燃焼器６１２と、その周囲に配列された５本の管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４とが設けられる。気化器６１０には水と液体燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン等）がそれぞれ別々にあるいは混合された状態で燃料容器から供給され、第一燃焼器６１２における燃焼熱によって水と液体燃料が気化器６１０内において気化する。第一燃焼器６１２には空気と気体燃料（例えば、水素、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン等）がそれぞれ別々にあるいは混合気として供給され、これらの触媒燃焼によって熱が発する。
【００２５】
５本の管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４は、マイクロリアクタモジュール６００に反応物を供給する流路やマイクロリアクタモジュール６００の生成物を搬出する流路となる。例えば、第一燃焼器６１２及び後述する第二燃焼器６１４に燃料及び空気を供給する流路、第一燃焼器６１２及び第二燃焼器６１４の排ガスを排出する流路、後述する一酸化炭素除去器５００に酸素を供給する流路、一酸化炭素除去器５００において一酸化炭素が除去された状態の混合気（水素リッチガス）を燃料電池に搬送する流路となる。
５本の管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４は導体からなり、後述する電熱線７２０，７２２に電圧を印加するリード線の役割を兼ね備える。
【００２６】
〔高温反応部〕
高温反応部６０４には主に第二燃焼器（加熱部）６１４と、第二燃焼器６１４の上に設けられた改質器４００とが設けられている。第二燃焼器６１４には空気と気体燃料（例えば、水素、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン等）がそれぞれ別々にあるいは混合気として供給され、これらの触媒燃焼によって熱が発する。
【００２７】
改質器４００には気化器６１０から水と液体燃料が気化された混合気が供給され、改質器４００が第二燃焼器６１４によって加熱される。改質器４００では水蒸気と気化された液体燃料から水素ガス等が触媒反応により生成され、更に微量ながら一酸化炭素ガスが生成される。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起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、第二燃焼器６１４の燃焼熱が用いられる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
２ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→５Ｈ2＋ＣＯ＋ＣＯ2  …（２）
【００２８】
〔低温反応部〕
低温反応部６０６には主に一酸化炭素除去器５００が設けられている。一酸化炭素除去器５００には、改質器４００から水素ガス及び上記（２）の化学反応によって生成された微量の一酸化炭素ガス等を含む混合気が供給されるとともに、更に空気が供給される。一酸化炭素除去器５００では第一燃焼器６１２によって加熱されることにより、混合気のうち一酸化炭素が選択的に酸化され、これにより一酸化炭素が除去される。一酸化炭素が除去された状態の混合気（水素リッチガス）が燃料電池の燃料極に供給される。
【００２９】
〔連結部〕
連結部６８０には高温反応部６０４へ反応物を供給する流路や高温反応部６０４における生成物を低温反応部６０６へ搬送する流路が設けられている。具体的には、第二燃焼器６１４に燃料及び空気を供給する流路、第二燃焼器６１４の排ガスを排出する流路、気化器６１０で気化された水及び燃料を改質器４００に供給する流路、改質器４００の生成物を一酸化炭素除去器５００に搬送する流路が設けられる。
【００３０】
〔電熱線〕
電熱線（加熱部）７２０，７２２は、例えば金属薄膜をパターニングして形成される。図１、図２に示すように、低温反応部６０６の下面には、電熱線７２０が蛇行した状態にパターニングされ、低温反応部６０６から連結部６０８を通って高温反応部６０４にかけてこれらの下面には、電熱線７２２が蛇行した状態にパターニングされている。ここで、低温反応部６０６、連結部６０８及び高温反応部６０４が導体からなる場合には、これらの下面には、窒化シリコン、酸化シリコン等の絶縁層６４０が成膜され、その絶縁層６４０の表面に電熱線７２０，７２２が形成される。絶縁層６４０に電熱線７２０，７２２をパターニングすることで、印加しようとする電圧が短絡することはない。
なお、低温反応部６０６、連結部６０８及び高温反応部６０４の下面が例えばセラミック等の絶縁体からなる場合には、絶縁層６４０は不要であり、電熱線７２０，７２２を直接パターニングすることができる。
【００３１】
電熱線７２０は、起動時に低温反応部６０６を加熱し、電熱線７２２は、起動時に高温反応部６０４及び連結部６０８を加熱する。
電熱線７２０の両端部は管材６３０，６３２と接続される。また、電熱線７２２の両端部は管材６２６，６３４と接続される。以下、その接続部の構造について説明する。
【００３２】
〔リード線と管材の接続部の構造〕
図３はマイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍を示す平面図であり、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。図３，図４に示すように、低温反応部６０６の下面には絶縁層６４０が設けられており、絶縁層６４０の表面に電熱線７２０が形成されている。
【００３３】
低温反応部６０６の管材６３０との接続部には、絶縁層６４０の表面に接着層７３０が設けられている。接着層７３０は、先に形成された電熱線７２０の端部と一部が重なるように形成されている。接着層７３０には、低温反応部６０６の内部へ通じる孔６０６ａと同じ位置に貫通孔７３１が設けられている。接着層７３０は絶縁層６４０に対する接着性に優れており、管材６３０の端部を絶縁層６４０と反対側の面に密着させることにより、管材６３０を低温反応部６０６に接着させ、管材６３０内の流路６３０ａを孔６０６ａと接続させる。
また、接着層７３０は導電性であり、電熱線７２０と管材６３０とを導通させる。このような接着層７３０としては、例えば金メッキを用いることができる。同様にして管材６３２と電熱線７２０とを導通させ、同様に、管材６２６，６３４を電熱線７２２と導通させる。これにより、管材６３０，６３２間に電圧を印加して低温反応部６０６を加熱することができ、管材６２６，６３４間に電圧を印加して高温反応部６０４を加熱することができる。
【００３４】
〔変形例１〕
図５はマイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第１の変形例を示す平面図であり、図６は図５のIV−IV矢視断面図である。図３，図４では、先に形成された電熱線７２０，７２２の端部と重なるように後から接着層７３０を形成したが、例えば図５，図６に示すように、接着層７３０を形成した後に電熱線７２０，７２２を形成し、電熱線７２０，７２２の端部が先に形成した接着層７３０と重なるように設けてもよい。
【００３５】
〔変形例２〕
図７はマイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第２の変形例を示す平面図であり、図８は図７のIV−IV矢視断面図である。図７，図８に示すように、絶縁層６４０の表面に電熱線７２０，７２２と接着層７３０とを別々に離間して設けた後に、電熱線７２０，７２２と接着層７３０とを導電性のワイヤー７４０によりボンディングし、ワイヤー７４０を介して電熱線７２０，７２２と接着層７３０とを導通させてもよい。ここで、ワイヤー７４０は１本のワイヤーであってもよいし、複数本のワイヤーであってもよい。
【００３６】
〔変形例３〕
図９はマイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第３の変形例を示す平面図であり、図１０は図９のIV−IV矢視断面図である。図９，図１０に示すように、絶縁層６４０の表面に電熱線７２０，７２２と接着層７３０とを別々に離間して設けた後に、電熱線７２０，７２２と接着層７３０との間に導電性のロウ材７５０を設け、ロウ材７５０を介して電熱線７２０，７２２と接着層７３０とを導通させてもよい。
【００３７】
〔断熱パッケージ〕
図１に示すように、このマイクロリアクタモジュール６００は断熱パッケージ７９１を具備する。断熱パッケージ７９１は、下面が開口した長方形状のケース７９２と、ケース７９２の下面開口を閉塞したプレート７９３とから構成される。給排部６０２がプレート７９３に設けられた穴７９４，７９５に挿通された状態でプレート７９３がケース７９２に接合され、高温反応部６０４、低温反応部６０６及び連結部６０８が断熱パッケージ７９１に収容される。
【００３８】
断熱パッケージ７９１は、マイクロリアクタモジュール６００からの熱輻射を反射して断熱パッケージ７９１の外に伝搬することを抑制する。断熱パッケージ７９１は内圧が１Ｐａ以下になるように、マイクロリアクタモジュール６００との間の内部空間が減圧排気されている。給排部６０２は断熱パッケージ７９１から露出されており、後述する発電ユニット８０１に連結される。
【００３９】
液体燃料導入管６２２及び管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４が挿通される穴７９４，７９５から断熱パッケージ７９１内に外気が侵入して内圧が上がるような隙間が生じないように、液体燃料導入管６２２及び管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４と穴７９４，７９５との隙間は封止材７９６で封止される（図１２参照）。断熱パッケージ７９１が導体である場合は封止材７９６として絶縁体であるガラス材又は絶縁封止材が用いられる。一方、断熱パッケージ７９１がセラミック等の絶縁体である場合は、封止材７９６としてガラス材、絶縁封止材の他に、導体である金属蝋を用いることもできる。
【００４０】
〔発電ユニット〕
図１１は本実施形態におけるマイクロリアクタモジュール６００を備える発電ユニット８０１の一例を示す斜視図である。図１１に示すように、以上のようなマイクロリアクタモジュール６００は、断熱パッケージ７９１に収容された状態で発電ユニット８０１に組み付けて用いることができる。この発電ユニット８０１は、例えば、フレーム８０２と、フレーム８０２に対して着脱可能な燃料容器８０４と、流路、ポンプ、流量センサ及びバルブ等を有する流量制御ユニット８０６と、断熱パッケージ７９１に収容された状態のマイクロリアクタモジュール６００と、燃料電池、加湿器及び回収器等を有する発電セル８０８と、エアポンプ８１０と、二次電池、ＤＣ−ＤＣコンバータ及び外部インターフェース等を有する電源ユニット８１２とを具備する。流量制御ユニット８０６によって燃料容器８０４内の水と液体燃料の混合気がマイクロリアクタモジュール６００に供給されることで、上述のように水素ガスが生成され、水素ガスが発電セル８０８の燃料電池に供給され、生成された電気が電源ユニット８１２の二次電池に蓄電される。
【００４１】
マイクロリアクタモジュール６００の発電ユニット８０１への組み付け部分の配線は、以下のような構造とすることができる。例えば図１２に示すように、ベースプレート７９３を貫通させた管材６３０を発電ユニット８０１に設けられたチューブ８１４に接続する。チューブ８１４は例えばシリコンゴム等の絶縁材からなり、管材６３０を発電ユニット８０１に設けられた図示しない流路に接続する。
同様に、他の管材６２６，６２８，６３２，６３４も同様のチューブを接続することで、発電ユニット８０１からマイクロリアクタモジュール６００への反応物の供給やマイクロリアクタモジュール６００からの生成物の排出を可能とする。
【００４２】
さらに、管材６２８を除く他の管材６２６，６３０，６３２，６３４には、電熱線７２０，７２２に電圧を印加するためにリード線８１６が接続される。リード線８１６は発電ユニット８０１に設けられた図示しない制御装置に接続される。制御装置は後述するように、リード線８１６を介して管材６３０，６３２間、管材６２６，６３４間に電圧を印加する。
なお、管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４と接続するチューブが絶縁材からなるため、管材６３０，６３２間、管材６２６，６３４間に電圧を印加したときに発電ユニット８０１の他の箇所へ電流が流れることがない。
【００４３】
あるいは、発電ユニット８０１のマイクロリアクタモジュール６００を取り付けるインターフェースを、以下のような構造としてもよい。
例えば図１３に示すように、発電ユニット８０１側には、断熱パッケージ７９１のプレート７９３と当接する絶縁性の基板８１８に、管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４が挿入される挿入口８２０が設けられている。挿入口８２０は基板８１８に設けられた流路８２２と連通している。管材６２６，６２８，６３０，６３２，６３４が挿入口８２０に挿入されることで、流路８２２を介して発電ユニット８０１からマイクロリアクタモジュール６００への反応物の供給やマイクロリアクタモジュール６００からの生成物の排出が可能となる。
【００４４】
また、管材６２８を除く他の管材６２６，６３０，６３２，６３４が挿入される挿入口８２０の内壁面には、管材６３０と接触する端子（図示せず）が設けられている。端子は基板８１８内に設けられた配線８２４と導通しており、配線８２４は発電ユニット８０１に設けられた図示しない制御装置に接続される。制御装置は後述するように、配線８２４を介して管材６３０，６３２間、管材６２６，６３４間に電圧を印加する。
なお、挿入口８２０内に設けた端子及び配線８２４は絶縁性の基板８１８に設けられているため、管材６３０，６３２間、管材６２６，６３４間に電圧を印加したときに発電ユニット８０１の他の箇所へ電流が流れることがない。
【００４５】
上記いずれの構造においても、制御装置は後述するように、電熱線７２０，７２２に印加する電圧及び電熱線７２０，７２２に流れる電流を測定することで電熱線７２０，７２２の抵抗値を測定する。制御装置は電熱線７２０，７２２の抵抗値と温度との関係を記憶しているため、電熱線７２０，７２２の抵抗値からマイクロリアクタモジュール６００の温度を測定することができる。そして、制御装置は、電熱線７２０，７２２に印加する電圧をフィードバック制御することによりマイクロリアクタモジュール６００の温度制御を行う。
【００４６】
〔マイクロリアクタモジュールの動作〕
以下、マイクロリアクタモジュール６００の動作について説明する。
まず、管材６３０，６３２の間、及び管材６２６，６３４の間に電圧が印加されると、電熱線７２０，７２２が発熱し、低温反応部６０６、高温反応部６０４及び連結部６０８が加熱される。なお、電熱線７２０，７２２の電流・電圧が図示しない制御装置によって測定されることで、液体燃料導入管６２２、高温反応部６０４及び低温反応部６０６の温度が測定され、測定温度が制御装置にフィードバックされ、制御装置によって電熱線７２０，７２２の電圧が制御され、これによりマイクロリアクタモジュール６００の温度制御がなされる。
【００４７】
電熱線７２０，７２２によってマイクロリアクタモジュール６００が加熱された状態において、液体燃料導入管６２２に液体燃料と水の混合液がポンプ等によって連続的又は断続的に供給され、気化器６１０において気化される。気化した混合気は低温反応部６０６及び連結部６０８を通って改質器４００内に流れ込む。その後、混合気は改質器４００内で加熱されて触媒反応することによって、水素ガス等が生成される（燃料がメタノールの場合には、上記化学反応式（１）、（２）を参照。）。
【００４８】
改質器４００で生成された混合気（水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス等を含む。）は連結部６０８を通って一酸化炭素除去器５００へと流れ込む。一方、空気がポンプ等によって管材６３４を通して一酸化炭素除去器５００に供給され、水素ガス等の混合気と混合される。そして、混合気内の一酸化炭素ガスが一酸化炭素除去器５００内で選択的に酸化され、除去される。
【００４９】
そして、一酸化炭素が除去された状態の混合気が管材６２６を経由して、燃料電池の燃料極等に供給される。燃料電池では水素ガスの電気化学反応により電気が生成され、未反応の水素ガス等を含むオフガスが燃料電池から排出される。
【００５０】
以上の動作は初期段階の動作であるが、その後も続けて混合液が液体燃料導入管６２２に供給される。そして、燃料電池から排出されたオフガスに空気が混合され、その混合気（以下、燃焼混合気という。）が管材６３２及び管材６２８に供給される。管材６３２に供給された燃焼混合気は第一燃焼器６１２に流れ込み、触媒燃焼する。これにより燃焼熱が発生し、燃焼熱によって液体燃料導入管６２２及び低温反応部６０６が加熱される。
【００５１】
一方、管材６２８に供給された燃焼混合気は第二燃焼器６１４へ流れ込み、触媒燃焼する。これにより燃焼熱が発生し、燃焼熱によって改質器４００が加熱される。
第一燃焼器６１２及び第二燃焼器６１４で触媒燃焼された排ガスは管材６３０を通して排出される。
【００５２】
なお、燃料容器に貯留されている液体燃料が気化されて、その気化した燃料と空気の燃焼混合気が管材６２８，６３２に供給されるようにしてもよい。
【００５３】
混合液が液体燃料導入管６２２に供給された状態であって、燃焼混合気が管材６２８，６３２に供給された状態において、制御装置が電熱線７２０，７２２によって温度を測定しながら、電熱線７２０，７２２の印加電圧を制御するとともに、ポンプ等を制御する。制御装置によってポンプが制御されると、管材６２８，６３２に供給される燃焼混合気の流量が制御され、これにより燃焼器６１２，６１４の燃焼熱量が制御される。このように制御装置が電熱線７２０，７２２及びポンプを制御することによって、液体燃料導入管６２２、高温反応部６０４及び低温反応部６０６の温度制御がなされる。ここで、高温反応部６０４が３７５℃、低温反応部６０６が１５０℃となるよう、温度制御を行う。
【００５４】
〔電子機器〕
図１４は、発電ユニット８０１を電源として用いる電子機器８５１の一例を示す斜視図である。この電子機器８５１は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器８５１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵するとともにキーボード８５２を備え付けた下筐体８５４と、液晶ディスプレイ８５６を備え付けた上筐体８５８と、を備える。下筐体８５４と上筐体８５８はヒンジ結合されており、上筐体８５８を下筐体８５４に重ねてキーボード８５２に液晶ディスプレイ８５６を相対させた状態で折り畳むことができるように構成されている。下筐体８５４の右側面から底面にかけて、発電ユニット８０１を装着するための装着部８６０が凹設され、装着部８６０に発電ユニット８０１を装着すると、発電ユニット８０１の電気によって電子機器８５１が動作する。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなってもよい。
例えば、上記実施形態においては、電熱線の両端部に２本の管材を接続したが、本発明はこれに限らず、例えば断熱パッケージ内に真空センサ等その他の電熱線をさらに設け、これにいずれか２本の管材を接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の反応装置の実施形態に係るマイクロリアクタモジュール（反応装置）及び断熱パッケージの分解斜視図である。
【図２】本実施形態におけるマイクロリアクタモジュールを機能ごとに分けた場合の概略側面図である。
【図３】マイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍を示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】マイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第１の変形例を示す平面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視断面図である。
【図７】マイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第２の変形例を示す平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII矢視断面図である。
【図９】マイクロリアクタモジュール６００の下面における電熱線７２０と管材６３０との接合部近傍の第３の変形例を示す平面図である。
【図１０】図９のX−X矢視断面図である。
【図１１】本実施形態におけるマイクロリアクタモジュールを備える発電ユニットの一例を示す斜視図である。
【図１２】マイクロリアクタモジュール６００の発電ユニット８０１への組み付け部分の配線構造を示す断面図である。
【図１３】マイクロリアクタモジュール６００の発電ユニット８０１への組み付け部分の配線構造を示す断面図である。
【図１４】発電ユニットを電源として用いる電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
６０２  給排部
６０４  高温反応部（反応部）
６０６  低温反応部（反応部）
６２６，６２８，６３０，６３２，６３４  管材
６４０ 絶縁層
７２０，７２２  電熱線（加熱部）
７３０  接着層（接着部材）
７４０  ワイヤー（接着部材）
７５０  ロウ材（接着部材）
７９１  断熱パッケージ（断熱容器）
【図１】
2008013381.tif 000003
【図２】
2008013381.tif 000004
【図３】
2008013381.tif 000005
【図４】
2008013381.tif 000006
【図５】
2008013381.tif 000007
【図６】
2008013381.tif 000008
【図７】
2008013381.tif 000009
【図８】
2008013381.tif 000010
【図９】
2008013381.tif 000011
【図１０】
2008013381.tif 000012
【図１１】
2008013381.tif 000013
【図１２】
2008013381.tif 000014
【図１３】
2008013381.tif 000015
【図１４】
2008013381.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月25日(2007.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
〔連結部〕
連結部６０８には高温反応部６０４へ反応物を供給する流路や高温反応部６０４における生成物を低温反応部６０６へ搬送する流路が設けられている。具体的には、第二燃焼器６１４に燃料及び空気を供給する流路、第二燃焼器６１４の排ガスを排出する流路、気化器６１０で気化された水及び燃料を改質器４００に供給する流路、改質器４００の生成物を一酸化炭素除去器５００に搬送する流路が設けられる。