(57)【要約】 【課題】  効率的に反応部を加熱する反応装置、ならびにそれを備える燃料電池システムおよび電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】  反応装置１は、改質反応室３１、および改質反応室３１に隔壁を介して隣接し、改質反応室３１に供給する熱を発生させる改質器燃焼室３０が形成される改質器４と、改質反応室３１よりも低温で化学反応が行なわれる除去反応室３５、および除去反応室３５に隔壁を介して隣接し、除去反応室３５に供給する熱を発生させる除去器燃焼室３４が形成されるＣＯ除去器５と、改質器４とＣＯ除去器５とを連結する連結部６とを備える。さらに、改質器４とＣＯ除去器５とは離間して配置され、改質器４およびＣＯ除去器５の少なくとも一方は、セラミック領域１１，１２と金属部品１５，１６とを組合せて構成され、セラミック領域１１，１２と金属部品１５，１６とは、接合部材１８，２０を介して接合されている。接合部材１８，２０は、セラミック領域１１，１２より熱伝導率が高い。【選択図】      図１
2008056527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック領域と前記セラミック領域より熱伝導率の高い部材とを接合してなる反応部と、
前記セラミック領域と前記反応部内に設けられた隔壁とによって仕切られる熱発生部と、
を備えることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記熱発生部は、前記セラミック領域に隔壁支持台を介して前記隔壁を接合することによって形成され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】
前記隔壁支持台の内方側の前記セラミック領域表面は、凸状に隆起していることを特徴とする請求項２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記セラミック領域表面の前記隔壁支持台との接合部は、凹状に陥没していることを特徴とする請求項２に記載の反応装置。
【請求項５】
前記反応部は、セラミック領域と前記セラミック領域より熱伝導率の高い部材との間に接合部材が設けられており、
前記隔壁支持台の高さ寸法は、前記接合部材の高さ寸法よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の反応装置。
【請求項６】
前記反応部は、高温反応部と、前記高温反応部より低い温度で反応を行う低温反応部とを有することを特徴とする請求項１記載の反応装置。
【請求項７】
前記高温反応部は、水素を発生させる反応を行なうことを特徴とする請求項６記載の反応装置。
【請求項８】
前記低温反応部は、一酸化炭素を除去する反応を行なうことを特徴とする請求項６記載の反応装置。
【請求項９】
請求項１記載の反応装置と、
前記反応装置によって生成された反応生成物を燃料として発電を行なう燃料電池とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料電池システムを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
筐体に設けられた操作部および表示部と、
前記操作部からの入力情報に基づいて前記表示部の表示内容を制御する動作制御部と、
前記筐体内に収容され、前記操作部、前記表示部および前記動作制御部に電力を供給する請求項９に記載の燃料電池システムと、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置、反応装置を備える燃料電池システム、燃料電池システムを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギ変換効率の高いクリーンな電源として、酸素と水素との電気化学反応により電気エネルギを生成する燃料電池が、自動車および携帯機器に用いられている。水素は取扱いが困難であることから、貯留した水素を燃料電池に供給するのではなく、アルコールまたは炭化水素を貯留し、貯留したアルコールまたは炭化水素を反応させることによって、水素を主成分とするガスを生成し、燃料電池に供給しているものがある。この水素を主成分とするガスを生成するために、反応装置が用いられている。
【０００３】
従来の技術の反応装置は、たとえば特許文献１に示されている。特許文献１に示される反応装置は、改質器および改質器を加熱する一酸化炭素除去器を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４３３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される反応装置では、燃焼用ガスを燃焼して発熱するバーナ式であって、燃焼器の熱が、改質器以外にも放熱しやすいといった問題を生じていた。
【０００６】
本発明の目的は、効率的に反応部を加熱する反応装置、ならびにそれを備える燃料電池システムおよび電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、反応装置であって、
セラミック領域と前記セラミック領域より熱伝導率の高い部材とを接合してなる反応部と、
前記セラミック領域と前記反応部内に設けられた隔壁とによって仕切られる熱発生部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記熱発生部は、前記セラミック領域に隔壁支持台を介して前記隔壁を接合することによって形成されていてもよい。
【０００９】
前記隔壁支持台の内方側の前記セラミック領域表面は、凸状に隆起していることが好ましい。
【００１０】
前記セラミック領域表面の前記隔壁支持台との接合部は、凹状に陥没していることが好ましい。
【００１１】
前記反応部は、セラミック領域と前記セラミック領域より熱伝導率の高い部材との間に接合部材が設けられており、
前記隔壁支持台の高さ寸法は、前記接合部材の高さ寸法よりも小さいことが好ましい。
【００１２】
前記高温反応部は、水素を発生させる反応を行なうようにしてもよい。
前記低温反応部は、一酸化炭素を除去する反応を行なうようにしてもよい。
【００１３】
また本発明は、前記反応装置と、
前記反応装置によって生成された反応生成物を燃料として発電を行なう燃料電池とを備えることを特徴とする燃料電池システムである。
【００１４】
また本発明は、前記燃料電池システムを備えることを特徴とする電子機器である。
また本発明は、筐体に設けられた操作部および表示部と、
前記操作部からの入力情報に基づいて前記表示部の表示内容を制御する動作制御部と、
前記筐体内に収容され、前記操作部、前記表示部および前記動作制御部に電力を供給する前記燃料電池システムと、を備えることを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱発生部がセラミック領域と反応部内に設けられた隔壁とによって仕切られるため、セラミック領域からの放熱を抑えるとともに隔壁に熱を十分伝搬することができ、さらに隔壁は反応部内に設けられているので、反応部は効率的に加熱されることができる。
【００１６】
また本発明によれば、反応装置によって生成された反応生成物を燃料として、燃料電池で発電を行なうことができるので、燃料電池に供給される気体燃料よりも取扱の容易な原料を、反応装置によって反応させ、その反応生成物を燃料電池の燃料とすることができる。したがって気体燃料よりも取扱の容易な原料を貯蔵しておくことによって、燃料電池で発電することができ、取扱の容易な燃料電池システムを実現することができる。
【００１７】
また本発明によれば、燃料電池システムで発電して駆動する電子機器を実現することができる。
【００１８】
また本発明によれば、操作部、表示部および動作制御部で必要な電力を、燃料電池システムで発電し、供給することができる。このように燃料電池システムで発電して駆動する電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態の反応装置１を示す断面図である。図２は、反応装置１を示す斜視図である。図３は、反応装置１を備える燃料電池システム２のブロック図である。反応装置１は、原料を化学反応させて、反応生成物を生成するための装置である。本実施の形態では、反応装置１は、燃料電池システム２に設けられ、燃料電池３で発電に利用される燃料を生成するための改質装置として用いられる。
【００２０】
反応装置１は、組成に水素を含む化合物を有する燃料を改質して水素ガスを生成する高温反応部である改質器４と、高温反応部よりも低温の温度範囲で一酸化炭素を選択的に酸化反応する低温反応部である一酸化炭素除去器（以下「ＣＯ除去器」という）５と、連結部６とを備えている。改質器４とＣＯ除去器５とは、互いに離間して配置され、連結部６によって連結されている。したがって反応装置１では、改質器４、連結部６およびＣＯ除去器５が、この順に、第１方向ｘに並んで設けられている。改質器４、ＣＯ除去器５及び連結部６は、セラミック等の絶縁物や金属製の断熱パッケージ２１に収納され、断熱パッケージ２１と改質器４、ＣＯ除去器５及び連結部６との空間内は、大気圧より低く、好ましくは１Ｐａ未満の圧力になっている。
【００２１】
改質器４およびＣＯ除去器５の少なくとも一方、本実施の形態では両方が、セラミックスから成るセラミック領域１１，１２と、金属部品である金属材料、たとえばステンレス鋼から成る蓋体１５，１６とを組合せて構成される。セラミックスとしては、たとえば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が主成分であるアルミナセラミックス（熱伝導率  １６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数  ７×１０−６／℃）およびＡｌ２Ｏ３およびガラスが主成分であるガラスセラミックス（熱伝導率  ２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数  ５．５×１０−６／℃）などである。蓋体１５，１６となる金属材料としては、ステンレス鋼たとえばＳＵＳ３０４があり、熱伝導率は１６．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、室温〜１００℃における熱膨張係数は１７．３×１０−６／℃である。連結部６は、セラミックスから成るセラミック領域１３を含んで構成される。本実施の形態では、連結部６は、セラミック領域１３だけから成る。「熱膨張係数」とは、線膨張係数を意味し、特に断らない限り、０〜１０００℃の温度領域における平均熱膨張係数である。
【００２２】
図４は、改質器接合部材１８および除去器接合部材２０などが設けられた状態でセラミック基板１４を示す斜視図である。図１および図２を併せて参照し、改質器４を構成するセラミック領域（以下「改質器セラミック領域」という）１１と、ＣＯ除去器５を構成するセラミック領域（以下「除去器セラミック領域」という）１２と、連結部６を構成するセラミック領域（以下「連結部セラミック領域」という）１３とは、同一平面に沿って配置され、一体構造のセラミック基板１４を構成している。つまり、セラミック基板１４は、第１方向ｘおよびこの第１方向に垂直な第２方向ｙと平行な平面に沿って、改質器セラミック領域１１、除去器セラミック領域１２及び連結部セラミック領域１３にわたって連続したセラミック層を、複数枚第３方向ｚに沿って積層してなる。
【００２３】
改質器セラミック領域１１は、長辺が第２方向ｙと平行な長方形板状である。除去器セラミック領域１２は、長辺が第１方向ｘと平行な長方形板状である。セラミック基板１４は、第１方向ｘが長手方向となり、第２方向ｙが幅方向となる。改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第２方向ｙの寸法は、互いに同一であり、連結部セラミック領域１３の第２方向ｙの寸法は、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第２方向ｙの寸法より小さい。したがってセラミック基板１４は、厚み方向となる第３方向ｚに見て、改質器セラミック領域１１から成る幅広部と、除去器セラミック領域１２から成る幅広部との間に、連結部セラミック領域１３から成る幅狭部を有している。第３方向ｚは、第１方向ｘ及び第２方向ｙに沿った平面に対し直交している。
【００２４】
このように第２方向寸法ｙが小さい、連結部セラミック領域１３は、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第２方向ｙの端部同士を連結する構成であってもよいが、本実施の形態では、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第２方向ｙの中央部同士を連結する構成である。このセラミック基板１４における幅狭部となる連結部セラミック領域１３は、少なくとも、セラミック基板１４における幅広部となる改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２に接続される部分の外表面が凹曲面状に形成され、幅広部となる改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の外表面に滑らかに連なっている。本実施の形態では、連結部セラミック領域１３は第２方向ｙ両側の側面が凹曲面状、より詳細には円弧状の凹曲面状に形成され、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第１方向ｘの端面に滑らかに連なっている。このように連結部セラミック領域１３は、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２に比べて第２方向ｙの幅が狭く、比較的応力が集中しやすい構造となっているが、なだらかな曲面状であり、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２との各連結端部が中央部よりも幅広となっているため、応力が分散しやすくなり連結端部に応力が集中しないので、連結端部での損壊を抑制することができる。
【００２５】
またセラミック基板１４は、改質器セラミック領域１１、除去器セラミック領域１２および連結部セラミック領域１３の厚み寸法となる第３方向ｚの寸法が同一となるように形成されてもよいし、異なるように形成されてもよい。図には、同一の寸法で示しているが、本実施の形態では、幅狭部となる連結部セラミック領域１３の第３方向ｚの寸法が、幅広部となる改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の第３方向ｚの寸法に比べて小さくなるように形成されている。本実施形態では、連結部セラミック領域１３は、第３方向ｚから見ると、図２に示すように、より詳細には円弧状の凹曲面状となるように形成され、改質器セラミック領域１１と連結している端面の第２方向ｙの寸法および除去器セラミック領域１２と連結している端面の第２方向ｙの寸法が、連結部セラミック領域１３の中央部での第２方向ｙの寸法よりも長く且つ第１方向ｘに沿って延在する側面が滑らかに連なっている。
【００２６】
図５は、改質器蓋体１５を示す斜視図である。図１、図２および図４を併せて参照し、改質器４を構成する蓋体（以下「改質器蓋体」という）１５およびＣＯ除去器５を構成する蓋体（以下「除去器蓋体」という）１６は、セラミック基板１４の厚み方向一方側に設けられる。セラミック基板１４の厚み方向は、第３方向ｚでもある。改質器蓋体１５は、改質器セラミック領域１１に接合され、改質器セラミック領域１１の上方の空間を封止しており、除去器蓋体１６は、除去器セラミック領域１２に接合され、除去器セラミック領域１２の上方の空間を封止している。
【００２７】
改質器蓋体１５は、一方に開放する略直方体の筐体状であり、全周に延びる周壁と周壁の一方を塞ぐ天板とを有している。改質器蓋体１５は、図１では図示を省略するが図２に示すように、外向きのフランジ部が形成される開放端部１７を改質器セラミック領域１１側に向けて設けられる。改質器セラミック領域１１の厚み方向一方側の表面部には、改質器セラミック領域１１の外周部に全周にわたって延びる環状の接合部材（以下「改質器接合部材」という）１８が設けられている。改質器蓋体１５は、開放端部１７が改質器接合部材１８を介して改質器セラミック領域１１に接合されている構造となっている。
【００２８】
図６は、除去器蓋体１６を示す斜視図である。図１、図２および図４を併せて参照し、除去器蓋体１６は、一方に開放する略直方体の筐体状であり、全周に延びる周壁と周壁の一方を塞ぐ天板とを有している。除去器蓋体１６は、図１では図示を省略するが図２に示すように、外向きのフランジ部が形成される開放端部１９を除去器セラミック領域１２側に向けて設けられる。除去器セラミック領域１２の厚み方向一方側の表面部には、除去器セラミック領域１２の外周部に全周にわたって延びる環状の接合部材（以下「除去器接合部材」という）２０が設けられている。除去器蓋体１６は、開放端部１９が除去器接合部材２０を介して除去器セラミック領域１２に接合されている構造となっている。
【００２９】
改質器接合部材１８および除去器接合部材２０は、たとえば鉄-ニッケル-コバルト（Fe-Ni-Co）合金（熱膨張係数  １０×１０−６／℃）或いは鉄-ニッケル（Fe-Ni）合金（熱膨張係数  １２×１０−６／℃）などから成る。改質器接合部材１８および除去器接合部材２０の熱膨張係数（０〜１０００℃の温度領域における平均熱膨張係数）は、それぞれ改質器蓋体１５および除去器蓋体１６の熱膨張係数と、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の熱膨張係数との間の値である。改質器接合部材１８は、改質器セラミック領域１１にろう付け等により接合され、改質器蓋体１５は、改質器接合部材１８にシーム溶接などの溶接やろう付け等により接合される。除去器接合部材２０は、除去器セラミック領域１２にろう付け等により接合され、除去器蓋体１６は、除去器接合部材２０にシーム溶接などの溶接やろう付け等により接合される。このように改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２に、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６がそれぞれ接合されて、改質器４および除去器５に内部空間がそれぞれ形成される。
【００３０】
図７は、熱拡散部材である改質器フィン２５が設けられた状態で改質器隔壁２６を示す斜視図である。図８は、熱拡散部材である除去器フィン２７が設けられた状態で除去器隔壁２８を示す斜視図である。図９は、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６を取除いた状態で反応装置１を示す斜視図である。図１および図４を併せて参照して、改質器４およびＣＯ除去器５の少なくとも一方、本実施の形態では両方に、内部空間を仕切る隔壁２６，２８がそれぞれ設けられている。改質器４に設けられる隔壁（以下「改質器隔壁」という）２６およびＣＯ除去器５に設けられる隔壁（以下「除去器隔壁」という）２８は、長辺が第２方向ｙと平行な略長方形状である。
【００３１】
改質器セラミック領域１１の厚み方向一方側の表面部に、改質器接合部材１８の内方側に改質器接合部材１８から離間して隔壁支持台（以下「改質器隔壁支持台」という）２９が設けられている。改質器隔壁支持台２９は、全周にわたって延びる環状の部材である。改質器隔壁２６は、改質器セラミック領域１１と平行に配置され、外周部が改質器隔壁支持台２９を介して改質器セラミック領域１１に接合されている。改質器隔壁２６が設けられることによって、改質器４には、改質器隔壁支持台２９より内方の熱発生部である改質器燃焼室３０と、改質器隔壁支持台２９より外方の高温反応室である改質反応室３１とが形成される。改質反応室３１は、収容部に相当する。改質器燃焼室３０と改質反応室３１とは、改質器隔壁２６を介して隣接している。改質器燃焼室３０は、改質器接合部材１８から内方へ離間して形成されている。
【００３２】
除去器セラミック領域１２の厚み方向一方側の表面部に、除去器接合部材２０の内方側に除去器接合部材２０から離間して隔壁支持台（以下「除去器隔壁支持台」という）３３が設けられている。除去器隔壁支持台３３は、全周にわたって延びる環状の部材である。除去器隔壁２８は、除去器セラミック領域１２と平行に配置され、外周部が除去器隔壁支持台３３を介して除去器セラミック領域１２に接合されている。除去器隔壁２８が設けられることによって、ＣＯ除去器５には、除去器隔壁支持台３３より内方の熱発生部である除去器燃焼室３４と、除去器隔壁支持台３３より外方の低温反応室である除去反応室３５とが形成される。除去反応室３５は、収容部に相当する。除去器燃焼室３４と除去反応室３５とは、除去器隔壁２８を介して隣接している。除去器隔壁支持台３３は、ＣＯ除去器５における改質器４寄りの領域に設けられており、除去器燃焼室３４は、ＣＯ除去器５における改質器４寄りの領域に形成されている。また除去器燃焼室３４は、除去器接合部材２０から内方へ離間して形成されている。
【００３３】
改質器隔壁２６および除去器隔壁２８は、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６と同一の材料であるステンレス鋼や、鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッケル合金等の金属から成り、改質器隔壁支持台２９および除去器隔壁支持台３３は、改質器接合部材１８および除去器接合部材２０と同一の材料である鉄-ニッケル-コバルト（Fe-Ni-Co）合金等から成る。改質器隔壁支持台２９および除去器隔壁支持台３３の熱膨張係数（０〜１０００℃の温度領域における平均熱膨張係数）は、改質器隔壁２６および除去器隔壁２８の熱膨張係数と、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２の熱膨張係数との間の値である。改質器隔壁支持台２９は、改質器セラミック領域１１にろう付け等により接合され、改質器隔壁２６は、改質器隔壁支持台２９にシーム溶接などの溶接やろう付け等により接合される。除去器隔壁支持台３３は、除去器セラミック領域１２にろう付け等により接合され、除去器隔壁２８は、除去器隔壁支持台３３にシーム溶接などの溶接やろう付け等により接合される。
【００３４】
また図１に示すように、改質器セラミック領域１１の厚み方向一方側の表面における改質器隔壁支持台２９との接合部位は、凹状に陥没している。あるいは、改質器セラミック領域１１の改質器隔壁支持台２９の内方側における改質器セラミック領域１１の厚み方向一方側の表面は、凸状に隆起している。あるいは、改質器隔壁支持台２９の高さ寸法である第３方向ｚの寸法は、改質器接続部材１８の高さ寸法である第３方向ｚの寸法よりも小さく形成されている。このような構成によって、改質器燃焼室３０の厚み方向寸法、すなわち第３方向ｚの寸法を小さくし、原料を改質器燃焼室３０を規定する内表面に接触しやすくすることができる。したがって改質器燃焼室３０を規定する内表面に触媒を被着させておくことによって、触媒に接触しやすくし、反応効率を高くすることができる。
【００３５】
さらに図４には図示を省略するが図１に示すように、改質器燃焼室３０には、改質器セラミック領域１１上において仕切部材（以下「改質器仕切部材」という）３２が設けられ、除去器燃焼室３４には、除去器セラミック領域１２上において仕切部材（以下「除去器仕切部材」という）３６が設けられている。改質器仕切部材３２は、第２方向ｙに延びる部材であり、改質器仕切部材３２が設けられることによって、改質器燃焼室３０に、第２方向ｙに蛇行する流路が形成される。除去器仕切部材３６は、第２方向ｙに延びる部材であり、除去器仕切部材３６が設けられることによって、改質器燃焼室３０に、第２方向ｙに蛇行する流路が形成される。改質器仕切部材３２および除去器仕切部材３６は、改質器隔壁支持台２９と同一の材料である鉄-ニッケル-コバルト（Fe-Ni-Co）合金等から成る。改質器仕切部材３２は、改質器セラミック領域１１にろう付け等により接合され、除去器仕切部材３６は、除去器セラミック領域１２にろう付け等により接合されている。
【００３６】
改質器隔壁２６または改質器仕切部材３２には、表面に、改質器燃焼室３０で行われるべき燃焼反応を促進させるために、触媒が被着されている。また除去器隔壁２８または除去器仕切部材３６には、表面に、除去器燃焼室３４で行われるべき燃焼反応を促進させるために、触媒が被着されている。改質器隔壁２６や改質器仕切部材３２に被着される触媒は、たとえば改質触媒ＣｕＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３であり、除去器隔壁２８や除去器仕切部材３６に被着される触媒は、たとえば除去触媒Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３である。
【００３７】
また図１に示すように、除去器セラミック領域１２の厚み方向一方側の表面における除去器隔壁支持台３３との接合部位は、凹状に陥没している。あるいは、除去器セラミック領域１２の除去器隔壁支持台３３の内方側における除去器セラミック領域１２の厚み方向一方側の表面は、凸状に隆起している。あるいは、除去器隔壁支持台３３の高さ寸法である第３方向ｚの寸法は、除去器接続部材２０の高さ寸法である第３方向ｚの寸法よりも小さく形成されている。このような構成によって、除去器燃焼室３４の厚み方向寸法、すなわち第３方向ｚの寸法を小さくし、原料を除去器燃焼室３４を規定する内表面に接触しやすくすることができる。したがって除去器燃焼室３４を規定する内表面に触媒を被着させておくことによって、触媒に接触しやすくし、反応効率を高くすることができる。
【００３８】
また図１に示すように、改質反応室３１には、図７に示すような複数のフィン（以下「改質器フィン」という）２５が、改質器隔壁２６と改質器蓋体１５の天板との間に、設けられている。各改質器フィン２５は、第１および第３方向ｘ，ｚに延びる長方形板状のフィンであり、長手方向を第１方向ｘに配置して、第２方向ｙに間隔をあけて並べて設けられる。各改質器フィン２５は、交互に第１方向ｘへずれて配置されている。この改質器フィン２５によって、改質反応室３１に形成される流路である改質反応室３１の内部空間が仕切られ、改質反応室３１に、改質器燃焼室３０に改質器隔壁２６を介して隣接し、第１方向ｘに振幅があるように蛇行する流路が形成される。
【００３９】
各改質器フィン２５は、改質器隔壁２６に、接合されて立設されている。各改質器フィン２５は、図１には図示を省略するが図７および図９に示すように改質器隔壁２６側の端部３７が垂直に屈曲され、鉤状に形成されている。各改質器フィン２５は、鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッケル合金、ステンレス鋼等から成り、鉤状の端部３７でスポット溶接され、改質器隔壁２６に立設される。各改質器フィン２５は、改質器隔壁２６の表面を除く改質反応室３１を規定する内表面から離間している。つまり、各改質器フィン２５の上部と改質器蓋体１５の内面との間にわずかな隙間が設けられている。このため、改質器４が例えば２８０℃〜３５０℃に加熱されるときに、金属でできている改質器フィン２５が第３方向ｚに熱膨張したとしても、熱膨張による応力で改質器フィン２５が改質器蓋体１５を押すことがなく、同様に、改質器蓋体１５が熱膨張によって改質器フィン２５側にある程度撓んだとしても改質器蓋体１５が改質器フィン２５を押してしまうことがないので、改質器蓋体１５或いは改質器フィン２５が破損や変形することを防止し、さらに、改質器蓋体１５がセラミック領域１１から外れてしまったり、改質器接合部材１８で接合されている接合部で流体がリークするような隙間が生じることを防止できる。
【００４０】
各改質器フィン２５には、両面に、改質反応室３１で行われるべき化学反応を促進させるために、触媒が被着されている。このため、流路の左右を区切る改質器フィン２５によって流体が効率的に触媒に接することができるので速やかに反応を促進することができる。また改質器隔壁２６にも改質器フィン２５と同じ触媒が設けられることでさらに触媒の担持量が増え、改質器蓋体１５の天板の内面に改質器フィン２５と同じ触媒が設けられることでより触媒の担持量を増やすことができる。このように改質器フィン２５、改質器隔壁２６及び改質器蓋体１５はいずれも上述した金属部品でできているために熱伝搬性に優れ、速やかに触媒を加熱し、効率的に反応を引き起こすことができる。
【００４１】
各改質器フィン２５に被着される触媒は、たとえば、銅（Ｃｕ）／酸化亜鉛（ＺｎＯ）系触媒である。Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒としては、Ｃｕ成分をＺｎＯ成分に担持させた触媒であってもよいし、Ｃｕ成分とＺｎＯ成分とを酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に担持させた触媒であってもよい。また、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒に白金族元素を含有させたものでもよい。白金族元素としては、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）が挙げられる。
【００４２】
また図１に示すように、除去反応室３５には、図８に示すような複数のフィン（以下「除去器フィン」という）２７が、除去器燃焼室３４が設けられる改質器４寄りの領域で、除去器隔壁２８と除去器蓋体１６の天板との間に、設けられている。各除去器フィン２７は、第２および第３方向ｙ，ｚに延びる長方形板状のフィンであり、長手方向を第２方向ｙに配置して、第１方向ｘに間隔をあけて並べて設けられる。各除去器フィン２７は、交互に第２方向ｙへずれて配置されている。この改質器フィン２７によって、除去反応室３５に形成される流路である除去反応室３５の内部空間が仕切られ、除去反応室３５に、除去器燃焼室３４に除去器隔壁２８を介して隣接し、第２方向ｙに振幅があるように蛇行する流路が形成される。
【００４３】
各除去器フィン２７は、除去器隔壁２８に、接合されて立設されている。各除去器フィン２７は、図１には図示を省略するが図８および図９に示すように除去器隔壁２８側の端部３８が垂直に屈曲され、鉤状に形成されている。各除去器フィン２７は、各改質器フィン２５と同一の材料である鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッケル合金、ステンレス鋼等から成り、鉤状の端部３８でスポット溶接され、除去器隔壁２８に立設される。各除去器フィン２７は、除去器隔壁２８の表面を除く除去反応室３５を規定する内表面から離間している。つまり、各除去器フィン２７の上部と除去器蓋体１６の内面との間にわずかな隙間が設けられている。このため、ＣＯ除去器５が例えば１５０℃〜２００℃に加熱されるときに、金属でできている除去器フィン２７が第３方向ｚに熱膨張したとしても、熱膨張による応力で除去器フィン２７が除去器蓋体１６を押すことがなく、同様に、除去器蓋体１６が熱膨張によって除去器フィン２７側にある程度撓んだとしても除去器蓋体１６が除去器フィン２７を押してしまうことがないので、除去器蓋体１６が除去器セラミック領域１２から外れてしまったり、除去器蓋体１６或いは除去器フィン２７が破損や変形することを防止し、さらに除去器接合部材２０で接合されている接合部或いは除去器隔壁支持台３３で接合されている接合部で流体がリークするような隙間が生じることを防止できる。
【００４４】
さらに図１および図４に示すように、除去反応室３５には、ＣＯ除去器５における改質器４と反対寄りの領域、したがって除去器燃焼室３４が形成される領域に改質器４と反対側で隣接する領域に、複数の補助フィン４０が設けられている。各補助フィン４０は、第２および第３方向ｙ，ｚに延びる長方形板状のフィンであり、長手方向を第２方向ｙに配置して、第１方向ｘに間隔をあけて並べて設けられる。各補助フィン４０は、交互に第２方向ｙへずれて配置されている。この補助フィン４０によって、除去反応室３５に形成される流路である除去反応室３５の内部空間が仕切られ、除去反応室３５に、各除去器フィン２７によって形成される流路に連なり、第２方向ｙに振幅があるように蛇行する流路が形成される。この各補助フィン４０によって形成される流路は、除去器燃焼室３４には隣接していない。
【００４５】
除去器セラミック領域１２の厚み方向一方側の表面部には、除去器接合部材２０の内方側に除去器接合部材２０から離間し、かつ除去器隔壁支持台３３から改質器４と反対方向へ離間して、複数の補助フィン支持台４４が設けられている。各補助フィン支持台４４は、第１および第２方向ｘ，ｙに延びる略長方形の板状の部材であり、長手方向を第２方向ｙに配置して、第１方向ｘに間隔をあけて並べて設けられる。各補助フィン支持台４４は、各補助フィン４０と同様に、交互に第２方向ｙへずれて配置されている。補助フィン支持台４４は、改質器接合部材１８および除去器接合部材２０ならびに改質器隔壁支持台２９および除去器隔壁支持台３３と同一の材料である鉄-ニッケル-コバルト（Fe-Ni-Co）合金から成り、除去器セラミック領域１２にろう付け等により接合されている。
【００４６】
各補助フィン４０は、補助フィン支持台４４に、接合されて立設されている。各補助フィン４０は、図１には図示を省略するが図４および図９に示すように補助フィン支持台４４側の端部４５が垂直に屈曲され、鉤状に形成されている。各補助フィン４０は、各改質器フィン２５および各除去器フィン２７と同一の材料である鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッケル合金、ステンレス鋼等から成り、鉤状の端部４５でスポット溶接され、補助フィン支持台４４に立設される。各補助フィン４０は、補助フィン支持台４４の表面を除く除去反応室３５を規定する内表面から離間している。したがって各補助フィン４０は、除去器蓋体１６から内方に退避し、わずかに離間している。このため、ＣＯ除去器５が例えば１５０℃〜２００℃に加熱されるときに、金属でできている補助フィン４０が第３方向ｚに熱膨張したとしても、熱膨張による応力で補助フィン４０が除去器蓋体１６を押すことがなく、同様に、除去器蓋体１６が熱膨張によって補助フィン４０側にある程度撓んだとしても除去器蓋体１６が補助フィン４０を押してしまうことがないので、除去器蓋体１６がセラミック基板１４から外れてしまったり、接合部で流体がリークするような隙間が生じることを防止できる。
【００４７】
改質器フィン２５、除去器フィン２７及び補助フィン４０の熱伝導率は、１７〜２４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００４８】
各除去器フィン２７および各補助フィン４０には、両面に、除去反応室３５で行われるべき化学反応を促進させるために、触媒が被着されている。このため、流路の左右を区切る除去器フィン２７によって流体が効率的に触媒に接することができるので速やかに反応を促進することができる。また各補助フィン４０にも除去器フィン２７と同じ触媒が設けられることによって、反応を一層速やかに促進することができ、また触媒の担持量を増やすことができる。また除去器隔壁２８にも除去器フィン２７と同じ触媒が設けられることでさらに触媒の担持量が増え、除去器蓋体１６の天板の内面に除去器フィン２７と同じ触媒が設けられることでより触媒の担持量を増やすことができる。このように除去器フィン２７、除去器隔壁２８及び除去器蓋体１６はいずれも上述した金属部品でできているために熱伝搬性に優れ、速やかに触媒を加熱し、効率的に反応を引き起こすことができる。
【００４９】
各除去器フィン２７に被着される触媒は、たとえば、Ｐｔ系触媒である。これらの触媒を用いることによって、ＣＯを選択的に酸化することができる。Ｐｔ系触媒としては、ＰｔをＡｌ２Ｏ３に担持させた触媒であってもよいし、ＰｔとＰｔ以外の白金族元素とをＡｌ２Ｏ３に担持させた触媒であってもよい。Ｐｔ以外の白金族元素としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒが挙げられる。
【００５０】
各改質器フィン２５および各除去器フィン２７は、いずれか一方だけが設けられる構成であってもよいが、本実施の形態では、各改質器フィン２５および各除去器フィン２７の両方が設けられている。また各除去器フィン２７が設けられない構成である場合、各補助器フィン４０は、設けられてもよいし、設けられなくてもよい。
【００５１】
また図１に示すように、改質器セラミック領域１１および除去器セラミック領域１２に、それぞれヒータ４８及びヒータ４９が設けられている。ヒータ４８及びヒータ４９は、それぞれ改質器セラミック領域１１内及び除去器セラミック領域１２内において、改質器４およびＣＯ除去器５に対向する位置に設けられている。このため、ヒータ４８及びヒータ４９は、それぞれ直接改質器４およびＣＯ除去器５を加熱することができる。特に、改質燃焼室３０および除去器燃焼室３４に後述するオフガスが到達していなくても、改質器４およびＣＯ除去器５をそれぞれ反応を引き起こす温度に加熱することができる。なお、改質器４およびＣＯ除去器５への加熱温度がともに同じでよければ、改質器セラミック領域１１、除去器セラミック領域１２および連結部セラミック領域１３にわたって内蔵される一体構造のヒータであってもよい。
【００５２】
ヒータ４８及びヒータ４９は、ともに電力が供給されると速やかに発熱する、いわゆる発熱抵抗体であり、改質反応室３１および除去反応室３５がそれぞれ所定の温度になるように、発生させた熱を改質反応室３１および除去反応室３５に供給することができる。ヒータ４８及びヒータ４９は、燃料電池システム２の起動時に、つまり燃料電池３に水素が供給される前に電圧が印加されることによって、それぞれ改質反応室３１および除去反応室３５を改質反応及び一酸化炭素除去反応を引き起こす温度に速やかに加熱する。
【００５３】
図１０は、図１の切断面線Ｓ１０−Ｓ１０から見たセラミック基板１４の断面図である。図１０には、セラミック基板１４に形成される流路５０の一例を示す。セラミック基板１４には、内部に、改質器４およびＣＯ除去器５における化学反応に関連する流体が流下する流路（以下「基板内部流路」という）５０が形成されている。この基板内部流路５０は、流体に前処理を施すための流路であり、この前処理には、予備加熱および気化が含まれる。
【００５４】
基板内部流路５０は、第１〜第８流路５１〜５８を有している。第１〜第８流路５１〜５８は、互いに連通しないように、独立して形成されている。第１〜第８流路５１〜５８は、図１０の例のように、基本的に第３方向ｚに垂直な平面に沿って第１および第２方向ｘ，ｙに延びる部分を有し、平面的に拡がる流路であってもよいが、第１〜第３方向ｘ〜ｚに延びる部分を有し、３次元的に拡がる立体的な流路であってもよい。図１０に示す例では、第１〜第８流路５１〜５８は、セラミック基板１４の厚み方向となる第３方向ｚの同一の層域において、第１および第２方向ｘ，ｙに互いにずれた位置に形成され、互いに連通しないように形成されているが、互いに第３方向ｚにずれた位置に形成されて、互いに連通しないように形成されてもよい。
【００５５】
第１流路５１は、改質反応の原料を気化する原料気化器となる原料気化流路であり、気化された原料を改質反応室３１に供給する流路である。第１流路５１は、入口５１ａが除去器セラミック領域１２における管路接続領域で開口し、除去器セラミック領域１２内で第２方向ｙに振幅があるように蛇行し、連結部セラミック領域１３を通過して改質器セラミック領域１１に延び、改質器セラミック領域１１内で第２方向ｙに振幅があるように蛇行し、出口５１ｂが改質器セラミック領域１１の改質反応室３１に臨む厚み方向一方側の表面部で開口している。第１流路５１は、出口５１ｂで、各改質器フィン２５によって形成される改質反応室３１における流路の上流側端部に接続されている。また第１流路５１は、少なくとも、第３方向ｚに垂直な平面に投影して見たとき、改質燃焼室３０および除去器燃焼室３４が設けられる領域内で蛇行するように、形成されている。
【００５６】
ここで管路接続領域とは、改質反応の原料を供給源から反応装置１に導くための配管２２等から成る管路や、反応装置１で生成した生成物を燃料電池３に燃料として供給するための管路、除去反応室３５におけるＣＯ除去反応に必要な原料を供給源から導く管路、燃焼反応の原料を供給源から導く管路、改質器燃焼室３０における燃焼反応によって生成される生成物を排出場所に導くための管路、燃焼反応の原料を供給源から導く管路、改質器燃焼室３０における燃焼反応によって生成される生成物を排出場所に導くための管路を、反応装置１に接続するための領域をいう。
【００５７】
このような管路接続領域は、例えば、除去器セラミック領域１２の厚み方向他方側の表面部の領域に設けるのが好ましい。すなわち、管路接続領域を高温反応を行なう改質器セラミック領域１１に設けるよりも、改質反応よりも低温の温度範囲で反応する除去器セラミック領域１２に設けた方が、管路と除去器セラミック領域１２との接続部の熱膨張差によって生じる応力を低減でき、接続部が破損するのを有効に抑制できる。
【００５８】
第１流路５１の入口５１ａには、改質反応の原料を供給源から導く管路が接続されている。原料気化器で必要な熱量は、原料を原料の沸点程度に加熱するのに要する熱量であり、原料がメタノール水溶液であれば、１００℃〜１２０℃程度に加熱されていれば十分である。このため、第１流路５１の周囲が、セラミックのような比較的金属よりも熱伝導率の低い材料でできていても十分加熱できる。また第１流路５１は、第３方向ｚから平面視すると、原料気化器よりも高温で反応する改質器４及びＣＯ除去器５と重なっており、改質器４及びＣＯ除去器５をそれぞれ加熱する改質器燃焼室３０や除去器燃焼室３４の余熱や、ヒータ４８、４９での余熱で原料を気化することができ、またセラミック基板１４のように薄い基板に収容できる。
【００５９】
第２流路５２は、改質反応室３１における改質反応によって生成される生成物（水素）及び一酸化炭素を含む流体を、除去反応室３５に導く流路である。第２流路５２は、入口５２ａが改質器セラミック領域１１の改質反応室３１に臨む厚み方向一方側の表面部で開口し、連結部セラミック領域１３を通過して除去器セラミック領域１２に延び、出口５２ｂが除去器セラミック領域１２の除去反応室３５に臨む厚み方向一方側の表面部で開口している。第２流路５２は、入口５２ａで、各改質器フィン２５によって形成される改質反応室３１における流路の下流側端部に接続され、出口５２ｂで、各除去器フィン２７および各補助フィン４０によって形成される一連の除去反応室３５における流路の上流側端部に接続されている。この第２流路５２は、改質反応室３１と、除去反応室３５とを連通させる連通路であり、連結部６を通過するように形成されている。
【００６０】
第３流路５３は、除去反応室３５におけるＣＯ除去反応によって、改質反応室３１における改質反応によって生成される生成物から一酸化炭素が除去されて、最終的に生成される生成物を、反応装置１から外に送出するための流路である。第３流路５３は、除去器セラミック領域１２に厚み方向となる第３方向ｚに延びて形成され、入口５３ａが除去器セラミック領域１２の除去反応室３５に臨む厚み方向一方側の表面部で開口し、出口が管路接続領域で開口しセラミック基板１４を貫通している。第３流路５３は、入口５３ａで、各除去器フィン２７および各補助フィン４０によって形成される一連の除去反応室３５における流路の下流側端部に接続されている。第３流路５３の出口５３ｂには、反応装置１で生成した生成物を、燃料電池３に燃料として供給するための配管２２が接続されている。
【００６１】
第４流路５４は、除去反応室３５におけるＣＯ除去反応に必要な原料（酸素あるいは空気）を、除去反応室３５に供給する流路であり、第４流路５４によって除去反応室３５に供給される原料は、第２流路５２によって改質反応室３１から導かれる生成物と混合される。第４流路５４は、入口５４ａが管路接続領域で開口し、除去器セラミック領域１２内で第２方向ｙに振幅があるように蛇行し、除去器セラミック領域１２の除去反応室３５に臨む厚み方向一方側の表面部で開口している。第４流路５４は、出口５４ｂで、各除去器フィン２７および各補助フィン４０によって形成される一連の除去反応室３５における流路の上流側端部に接続されている。また第４流路５４は、少なくとも、第３方向ｚに垂直な平面に投影して見たとき、除去器燃焼室３４が設けられる領域内で蛇行するように、形成されている。第４流路５４の入口５４ａには、改質反応室３１から導かれる生成物と混合し、除去反応室３５におけるＣＯ除去反応に必要な原料を、供給源から導く管路が接続されている。
【００６２】
第５流路５５は、燃焼反応の原料を改質器燃焼室３０に供給する流路である。第５流路５５は、入口５５ａが管路接続領域で開口し、除去器セラミック領域１２内で第２方向ｙに振幅があるように蛇行し、連結部セラミック領域１３を通過して改質器セラミック領域１１に延び、改質器セラミック領域１１内で第２方向ｙに振幅があるように蛇行し、出口５５ｂが改質器セラミック領域１１の改質器燃焼室３０に臨む厚み方向一方側の表面部で開口している。第５流路５５は、出口５５ｂで、改質器仕切部材３２によって形成される改質器燃焼室３０における流路の上流側端部に接続されている。また第５流路５５は、少なくとも、第３方向ｚに垂直な平面に投影して見たとき、改質燃焼室３０および除去器燃焼室３４が設けられる領域内で蛇行するように、形成されている。第５流路５５の入口５５ａには、燃焼反応の原料を供給源から導く管路が接続されている。
【００６３】
第６流路５６は、改質器燃焼室３０における燃焼反応後の流体を、反応装置１から排出すための流路である。第６流路５６は、入口５６ａが改質器セラミック領域１１の改質器燃焼室３０に臨む厚み方向一方側の表面部で開口し、連結部セラミック領域１３を通過して除去器セラミック領域１２に延び、出口５６ｂが管路接続領域で開口している。第６流路５６は、入口５６ａで、改質器仕切部材３２によって形成される改質器燃焼室３０における流路の下流側端部に接続されている。第６流路５６の出口５６ｂには、改質器燃焼室３０における燃焼反応によって生成される生成物を、排出場所に導くための管路が接続されている。
【００６４】
第７流路５７は、燃焼反応の原料を除去器燃焼室３４に供給する流路である。第７流路５７は、入口５７ａが管路接続領域で開口し、除去器セラミック領域１２内で第２方向ｙに蛇行し、出口５７ｂが除去器セラミック領域１２の除去器燃焼室３４に臨む厚み方向一方側の表面部で開口している。第７流路５７は、出口５７ｂで、除去器仕切部材３６によって形成される除去器燃焼室３４における流路の上流側端部に接続されている。また第７流路５７は、少なくとも、第３方向ｚに垂直な平面に投影して見たとき、除去器燃焼室３４が設けられる領域内で蛇行するように、形成されている。第７流路５７の入口５７ａには、燃焼反応の原料を供給源から導く管路が接続されている。
【００６５】
第８流路５８は、除去器燃焼室３４における燃焼反応後の流体を、反応装置１から排出するための流路である。第８流路５８は、入口５８ａが除去器セラミック領域１２の除去器燃焼室３４に臨む厚み方向一方側の表面部で開口し、出口５８ｂが管路接続領域で開口している。第８流路５８は、入口５８ａで、除去器仕切部材３６によって形成される除去器燃焼室３４における流路の下流側端部に接続されている。第８流路５８の出口５８ｂには、改質器燃焼室３０における燃焼反応によって生成される生成物を、排出場所に導くための管路が接続されている。入口５１ａ、５４ａ、５５ａ、５７ａ、出口５３ｂ、５６ｂ、５８ｂはそれぞれ配管２２が連結され、各配管２２は、断熱パッケージ２１の気密性を維持するように断熱パッケージ２１を貫通し、後述する原料容器６０や燃料電池３等に連結されている。またヒータ４８及びヒータ４９に電圧を供給する配線も断熱パッケージ２１の気密性を維持するように断熱パッケージ２１を貫通している。断熱パッケージ２１が金属等の導電性部材である場合、ヒータ４８及びヒータ４９に電圧を供給する配線が断熱パッケージ２１を介してショートしないように、配線によって断熱パッケージ２１が貫通された貫通孔において、配線の周囲をセラミック、低融点ガラス等の絶縁材料で封止することが好ましい。
【００６６】
ヒータ４８、４９が設けられるとともに、基板内部流路５０が形成されるセラミック基板１４は、複数のセラミック層が積層されて形成されている。このセラミック基板１４は、複数枚の焼結前の素材、たとえばグリーンシートを積層した積層体を、焼結することによって成形される。焼結前の素材としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ガラスセラミックス粉末（ガラス粉末とフィラー粉末の混合物）などが挙げられる。ヒータ４８、４９は、焼結前の素材を積層するときに、素材間にヒータ４８、４９を挟込むように積層し、焼結することによってセラミック基板１４に内蔵される。また焼結前の素材の適宜箇所に、孔または溝を形成し、このような孔または溝を形成した素材を含めて積層後、焼結することによって、セラミック基板１４の内部に複雑な内部流路５０が形成される。
【００６７】
図１、図３および図１０を参照して、燃料電池システム２は、原料を貯留する原料容器６０と、原料容器６０に貯留される原料を化学反応させて水素を生成する前述の反応装置１と、酸素と水素との電気化学反応により発電する燃料電池３とを備える。原料容器６０に貯留される原料は、メタノール、エタノールなどのアルコールおよびガソリンなどである化学組成に水素原子を含む化合物（以下「水素化合物」という）と、水とである。水素化合物と、水とは、原料容器６０内で、別々の空間で貯留されている。本実施形態では、原料としてメタノールが用いられる。
【００６８】
反応装置１では、供給源となる原料容器６０に貯留されるメタノールと水とが混合された状態で、第１流路５１の入口に導かれ、第１流路５１を流下する間に気化され、改質反応室３１に供給される。改質反応室３１では、化学反応式（１），（２）に示すように、メタノールと水との混合気体を水素に改質する改質反応を行う。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２                              …（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ                                      …（２）
【００６９】
燃料電池３に供給される流体に一酸化炭素が含まれていると、燃料電池３に設けられている触媒等に悪影響を及ぼすので、一酸化炭素を除去するために、改質反応室３１で生成された生成物が、第２流路５２によって除去反応室３５に導かれる。除去反応室３５では、化学反応式（３）に示すように、改質反応室３０で生成された生成物の混合気体中の一酸化炭素を、第４流路５４によって、原料として供給される酸素によって選択的に酸化させて、一酸化炭素を除去する。この酸化反応がＣＯ除去反応である。酸素は、周囲の空気を取込むことによって、この空気に含まれる酸素が利用される。したがって第４流路５４は、反応装置１の外部の空間を供給源として利用し、空気を取込んで供給する。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２                                          …（３）
【００７０】
改質反応室３１における改質反応によって生成される生成物、したがって水素と二酸化炭素と一酸化炭素から、除去反応室３５における酸化反応によって一酸化炭素が除去されて、最終的に生成される生成物、したがって水素と二酸化炭素とが、第３流路５３を経て反応装置１から送出され、燃料電池３に供給される。
【００７１】
低温反応室である除去反応室３５は、高温反応室である改質反応室３１に比べて、低い温度で反応を行う反応室である。改質反応室３１では、たとえば３５０℃の温度で反応を行い、除去反応室３５では、たとえば１５０℃の温度で反応を行う。
【００７２】
燃料電池３は、触媒微細粒子を担持した燃料極と、触媒微粒子を担持した空気極と、燃料極と空気極との間に介在されたフィルム状の固体高分子電解質膜と、を備えている。燃料電池３の燃料極には、反応装置１から水素と二酸化炭素との混合気体が供給され、燃料電池３の空気極には、外部からの空気が供給されている。燃料極において、電気化学反応式（４）に示すように、混合気体中の水素は、燃料極の触媒粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離されている。水素イオンは、固体高分子電解質膜を通じて酸素極に伝導し、電子は燃料極により取り出されている。酸素極において、電気化学反応式（５）に示すように、酸素極に移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成されている。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−                                            …（４）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋ｅ−→Ｈ２Ｏ                                …（５）
燃料電池３では、このような電気化学反応により発電する。
【００７３】
改質器燃焼室３０では、改質反応室３１での改質反応を促進させるための熱を発生させる。また、改質器燃焼室３０で発生する熱は、基板内部流路５０に供給される。これによって、基板内部流路５０を流下する原料が加熱される。改質器燃焼室３０には、第５流路５５によって、水素と酸素とを含む流体が原料として供給される。改質器燃焼室３０で燃焼される水素は、改質反応室３１および除去反応室３５を経て生成される生成物に含まれる水素のうち、燃料電池３で電気化学反応を引き起こさずに残った水素、すなわち燃料電池３から排出されるガスであるオフガス中の未反応の水素を利用することができる。この場合、改質反応室３１および除去反応室３５から燃料電池を経由して水素が供給される。このとき除去反応室３５で生成される二酸化炭素も一緒に供給されてもよいし、水素だけを生成物から抽出して供給するようにしてもよい。また酸素は、除去反応室３５における酸化反応に利用される酸素と同様に、周囲の空気を取込むことによって、この空気に含まれる酸素が利用される。この燃焼反応によって生成される生成物である燃焼排ガスは、第６流路５６を介して、外部に排出される。このように改質器燃焼室３０は、燃料電池３から排出されるオフガス中の未反応の水素を再利用するため、燃焼するまでに時間がかかってしまうが、燃料電池システム２の起動時に、つまり燃料電池３に水素が供給される前にヒータ４８が速やかに改質反応を引き起こす程度に改質反応室３１を加熱することができるので燃料電池３は速やかに発電することができる。
【００７４】
また除去器燃焼室３４では、除去反応室３５での酸化反応を促進させるための熱を発生させる。また、除去器燃焼室３４で発生する熱は、基板内部流路５０に伝搬される。これによって、基板内部流路５０を流下する原料が加熱される。除去器燃焼室３４には、第７流路５７によって、水素と酸素とを含む流体が原料として供給される。除去器燃焼室３４で燃焼される水素は、改質反応室３１および除去反応室３５を経て生成される生成物に含まれる水素のうち、燃料電池３で電気化学反応を引き起こさずに残った水素であるオフガス中の未反応の水素を利用することができる。この場合、改質反応室３１および除去反応室３５から燃料電池３を経由して水素が供給される。このとき除去反応室３５で生成される二酸化炭素も一緒に供給されてもよいし、水素だけを生成物から抽出して供給するようにしてもよい。また酸素は、除去反応室３５における酸化反応に利用される酸素と同様に、周囲の空気を取込むことによって、この空気に含まれる酸素が利用される。この燃焼反応によって生成される生成物である燃焼排ガスは、第８流路５８を介して、外部に排出される。このように除去器燃焼室３４は、燃料電池３から排出されるオフガス中の未反応の水素を再利用するため、燃焼するまでに時間がかかってしまうが、燃料電池システム２の起動時に、つまり燃料電池３に水素が供給される前にヒータ４９が速やかに一酸化炭素除去反応を引き起こす程度に除去反応室３５を加熱することができるので燃料電池３は速やかに発電することができる。
【００７５】
反応装置１の稼動開始初期の段階では、改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４における燃焼反応を行いにくく、これを補助するためにヒータ４８、４９が設けられている。ヒータ４８、４９は、したがって少なくとも反応装置１の稼動開始初期に運転されるが、それ以降において運転される構成でもよい。このヒータ４８、４９は、第３方向ｚに垂直な平面に投影して見たとき、それぞれ改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４が設けられる領域に設けられる。ヒータ４８、４９は、基板内部流路５０よりも厚み方向一方側に設けられてもよいが、本実施の形態では、基板内部流路５０よりも厚み方向他方側に設けられている。
【００７６】
本実施形態によれば、反応装置１は、改質器４とＣＯ除去器５とを備えるので、改質器４における高温での改質反応と、ＣＯ除去器５における低温でのＣＯ除去反応とを行うことができる。改質器４とＣＯ除去器５とは、第２方向ｙの幅が改質器４やＣＯ除去器５の第２方向ｙの幅よりも狭い連結部６を介して連結されているだけなので相互の熱移動が少ないため、互いに熱的な影響を受けにくくすることができ、改質器４における高温での化学反応と、ＣＯ除去器５における低温での化学反応とを、好適に実現することができる。さらに、改質器４が、セラミック領域１１と金属製の改質器蓋体１５とを組合せて構成され、ＣＯ除去器５が、セラミック領域１２と除去器蓋体１６とを組合せて構成される。セラミックスは、耐熱性および耐腐食性に優れ、金属やシリコン等に比べて熱伝導率が低いので、セラミック領域１１，１２を用いることによって、耐熱性および耐食性に優れ、外部に熱を漏らしにくい、好適な反応装置を実現することができる。また金属は、加工性に優れており、複雑な形状を容易に形成することができる。したがってセラミック領域１１，１２と改質器蓋体１５および除去器蓋体１６とを組合せることによって、耐熱性および耐食性に優れ、外部に熱を漏らしにくく、かつ化学反応を促進させやすい複雑な形状を有する内部構造の、好適な反応装置を実現することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、改質器４およびＣＯ除去器５がともに、セラミック領域１１，１２と改質器蓋体１５および除去器蓋体１６とを組合せて構成されているので、より好適な反応装置を実現することができる。改質器４およびＣＯ除去器５のいずれか一方がセラミック基板と金属性の部品とを組合せて構成されていても、好適な反応装置を実現することができる。
【００７８】
またセラミック基板１４は、複数の層構造の素材を焼結して成形されており、焼結前の素材でヒータ４８、４９を挟むようにした状態で、焼結成形することによって、ヒータ４８、４９を内蔵してセラミック基板１４を製造することができるので、セラミック基板１４の成形時に、同時にヒータ４８、４９を内蔵することができ、製造工数を少なくし、製造を容易にすることができる。そして、セラミック基板１４は金属に比べて保温性に優れているのでヒータ４８、４９の熱を効率的に放熱することができる。
【００７９】
改質器４には、改質反応室３１と改質器燃焼室３０が改質器隔壁２６を介して隣接している。これによって改質器燃焼室３０で発生させた熱を、改質反応室３１に容易に供給することができる。また、ＣＯ除去器５には、除去反応室３５と除去器燃焼室３４が除去器隔壁２８を介して隣接している。これによって除去器燃焼室３４で発生させた熱を、除去反応室３５に容易に供給することができる。したがって改質反応室３１および除去反応室３５で原料を化学反応させるにあたって、原料に熱を効率よく供給することができる。
【００８０】
改質器隔壁２６に接合されて改質反応室３１における流路を形成する改質器フィン２５が設けられる。このように改質器隔壁２６に接合される改質器フィン２５は、熱発生部である改質器燃焼室３０で発生される熱が改質器隔壁２６を介して伝わりやすく、このフィンによって流路を形成することによって、流路内の原料に熱を効率よく供給することができる。また除去器隔壁２８に接合されて除去反応室３５における流路を形成する除去器フィン２７が設けられる。このように除去器隔壁２８に接合される除去器フィン２７は、熱発生部である除去器燃焼室３４で発生される熱が除去器隔壁２８を介して伝わりやすく、このフィンによって流路を形成することによって、流路内の原料に熱を効率よく供給することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、上記のような改質器フィン２５および除去器フィン２７がともに隔壁上に形成されているので、より好適な反応装置を実現することができる。改質器フィン２５および除去器フィン２７のいずれか一方が隔壁上に形成されていても、好適な反応装置を実現することができる。
【００８２】
さらに改質器フィン２５は、改質器４の改質器隔壁２６の表面を除く改質器４を規定する内表面、たとえば改質器蓋体１５から離間している。これによって改質器フィン２５から、改質器隔壁２６以外の改質器４を形成する部材に、熱が伝わりにくくし、熱が外部に漏れてしまうことを防ぐことができる。さらに、改質器フィン２５と改質器蓋体１５との距離は、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。これによって、上述の熱が外部に漏れてしまうという効果を充分に発揮することができる。
【００８３】
除去器フィン２７は、ＣＯ除去器５の除去器隔壁２８の表面を除くＣＯ除去器５を規定する内表面、たとえば除去器蓋体１６から離間している。これによって除去器フィン２７から、除去器隔壁２８以外のＣＯ除去器５を形成する部材に、熱が伝わりにくくし、熱が外部に漏れてしまうことを防ぐことができる。さらに、除去器フィン２７と除去器蓋体１６との距離は、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。これによって、上述の熱が外部に漏れてしまうという効果を充分に発揮することができる。
【００８４】
フィンは、スポット溶接によって隔壁に接合されているので、フィンを容易に隔壁に設けることができる。
【００８５】
セラミック基板１４内部に、改質器１４およびＣＯ除去器１５における化学反応に関連する流体が流下する基板内部流路５０が形成され、化学反応に関連する流体、たとえば水素がこの流路５０を流下するように構成することによって、その化学反応に関連する流体に前処理を含む処理を行うことができる。この処理は、特に限定されるものではないが、一例を挙げるならば、たとえば予備加熱、気化などの前処理である。
【００８６】
セラミック基板１４は、複数のセラミック層が積層されて形成されている。このようなセラミック基板１４は、各セラミック層の素材を積層し、焼結して成形される。したがって各セラミック層の素材に、溝、孔などを形成しておいて、積層し、焼結することによって、内部に外部から密に仕切られる流路が形成されるセラミック基板を実現することができる。
【００８７】
反応装置１は、改質器４、ＣＯ除去器５および連結部６の各セラミック領域１１，１２，１３は、一体構造のセラミック基板１４から成る。これによって部品点数を少なくし、組立を容易にすることができるとともに、高い強度が得られる。しかもセラミック基板１４は、改質器４およびＣＯ除去器５をそれぞれ構成する各幅広部に、連結部６を構成する幅狭部を有している。このようにして改質器４およびＣＯ除去器５を連結する連結部６の断面積を小さくすることができる。したがって改質器４とＣＯ除去器５との間の熱の移動を小さく抑えることができる。
【００８８】
図１１は、図１における切断面線Ｓ１１−Ｓ１１から見たセラミック基板１４の断面図である。図１２は、改質器接合部材１８および除去器接合部材２０などが設けられた状態のセラミック基板１４を、セラミック基板１４の厚み方向ｚ他方側から見て示す斜視図である。セラミック基板１４の積層されたセラミック層のうち、ヒータ４８、４９の各上下面に接する層は、それぞれ改質器４とＣＯ除去器５との距離が、連結部６と連結されている周辺領域（以下「連結部周辺領域」ということがある）７１，７３では距離Ｌ１と長く、連結部６から遠い部分、具体的には改質器４およびＣＯ除去器５の連結部周辺領域７１，７３以外の領域では、ヒータ４８、４９に接している上層より上の層における改質器４とＣＯ除去器５との距離Ｌ２と等しく、距離Ｌ１より短く設定されるように凹部４６，４６が設けられている。これによって改質器４の連結部周辺領域７１を除く残余の領域のうち、第２方向ｙにおいてＣＯ除去器５に対向する端部対向領域８０に、ＣＯ除去器５側に突出する突出部９０が形成される。改質器４の連結部周辺領域７１に設けられる各凹部４６は、連結部６に連なる第１曲部８５の曲率半径が、突出部９０に連なる第２曲部８６の曲率半径よりも相対的に小さくなるように形成される。
【００８９】
凹部４６が設けられることによって、連結部周辺領域７１，７３における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離Ｌ１は、連結部周辺領域７１，７３を除く残余の領域のうち、第２方向ｙにおいて互いに対向する端部対向領域８０，８１における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離Ｌ２よりも長くなる。「連結部周辺領域７１，７３における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離」とは、改質器セラミック領域１１の連結部周辺領域７１に設けられる凹部４６のうち除去器セラミック領域１２に対向する表面部において、除去器セラミック領域１２の連結部周辺領域７３の改質器セラミック領域１１に対向する表面部から最も離隔した距離のことである。「端部対向領域８０，８１における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離」とは、改質器セラミック領域１１の端部対向領域８０に形成される突出部９０の除去器セラミック領域１２に対向する表面部と、除去器セラミック領域１２の端部対向領域８１の改質器セラミック領域１１に対向する表面部との距離のことである。
【００９０】
このように構成されるため、セラミック基板１４の改質器セラミック領域１１における連結部６と連結されている周辺領域７１の第３方向ｚの厚さが、改質器セラミック領域１１におけるその他の領域、例えば中央領域７２の第３方向ｚの厚さより薄くなっている。したがって、ヒータ４８、４９に接するセラミック層は、改質器セラミック領域１１の寸法が第１方向ｘにおいて短くなり、相対的に連結部セラミック領域１３の寸法が第１方向ｘにおいて長くなる。また、改質器セラミック領域１１は、連結部周辺領域７１における第２方向ｙ及び第３方向ｚに平行な平面における断面積、つまり改質器セラミック領域１１の厚さ方向の断面積が、中央領域７２における厚さ方向の断面積よりも小さく設定されているので、ＣＯ除去器５のヒータ４９より高温に加熱される改質器４のヒータ４８の熱や、ＣＯ除去器５の除去器燃焼室３４より高温に加熱される改質器４の改質器燃焼室３０の熱が、連結部セラミック領域１３を介してＣＯ除去器５に伝搬することを抑制することができる。
【００９１】
また、セラミック基板１４の積層されたセラミック層のうち、ヒータ４８、４９の各上下面に接する層は図１１に示す構造に限らず、図１３のようにしてもよい。すなわち、それぞれ改質器４とＣＯ除去器５との距離が、連結部６に近い部分すなわち連結部周辺領域７１，７３では距離Ｌ３と長く、連結部６から遠い部分、具体的には端部対向領域８０，８１では、ヒータ４８、４９に接している上層より上の層における改質器４とＣＯ除去器５との距離Ｌ２（距離Ｌ３より短い）と等しく設定されるように、改質器セラミック領域１１に凹部４６，４６が設けられ、除去器セラミック領域１２に凹部４７，４７が設けられているようにしてもよい。改質器セラミック領域１１に凹部４６が設けられることによって前述の図１１に示す場合と同様に突出部９０が形成され、除去器セラミック領域１２に凹部４７が設けられることによって、ＣＯ除去器５の端部対向領域８１に、改質器４側に突出する突出部９１が形成される。ＣＯ除去器５の連結部周辺領域７３に設けられる各凹部４７は、連結部６に連なる第１曲部８７の曲率半径が、突出部９１に連なる第２曲部８８の曲率半径よりも相対的に小さくなるように形成される。
【００９２】
改質器セラミック領域１１に凹部４６，４６が設けられ、除去器セラミック領域１２に凹部４７，４７が設けられることによって、連結部周辺領域７１，７３における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離Ｌ３は、連結部周辺領域７１，７３を除く残余の領域のうち、端部対向領域８０，８１における改質器４とＣＯ除去器５との間の距離Ｌ２よりも長くなる。このため、セラミック基板１４の改質器セラミック領域１１における連結部６と連結されている周辺領域７１の第３方向ｚの厚さが、改質器セラミック領域１１におけるその他の領域、例えば中央領域７２の第３方向ｚの厚さより薄くなるとともに、セラミック基板１４の除去器セラミック領域１２における連結部６と連結されている周辺領域７３の第３方向ｚの厚さが、除去器セラミック領域１２におけるその他の領域、例えば中央領域７４の第３方向ｚの厚さより薄くなる。したがって、ヒータ４８、４９の上下に接する各セラミック層は、それぞれ改質器セラミック領域１１及び除去器セラミック領域１２の寸法が第１方向ｘにおいて短くなり、相対的に連結部セラミック領域１３の寸法が第１方向ｘにおいて長くなる。改質器セラミック領域１１は、連結部周辺領域７１における第２方向ｙ及び第３方向ｚに平行な平面における断面積、つまり改質器セラミック領域１１の厚さ方向の断面積が、中央領域７２における厚さ方向の断面積よりも小さく設定され、そして、除去器セラミック領域１２は、連結部周辺領域７３における第２方向ｙ及び第３方向ｚに平行な平面における断面積、つまり除去器セラミック領域１２の厚さ方向の断面積が、中央領域７４における厚さ方向の断面積よりも小さく設定されているので、ＣＯ除去器５のヒータ４９より高温に加熱される改質器４のヒータ４８の熱や、ＣＯ除去器５の除去器燃焼室３４より高温に加熱される改質器４の改質器燃焼室３０の熱が、連結部セラミック領域１３を介してＣＯ除去器５に伝搬することを抑制することができる。
【００９３】
なお上述では、改質器４、或いは改質器４及びＣＯ除去器５において、連結部６近傍のセラミック領域に凹部を設け、連結部６近傍の断面積を小さくするとともに連結部６の長さを長くすることによって改質器４とＣＯ除去器５との温度差を容易に保持できるようにしたが、同様にＣＯ除去器５のみに連結部６近傍のセラミック領域に凹部を設け、連結部６近傍の断面積を小さくするとともに連結部６の長さを長くするようにしてもよい。
【００９４】
セラミック基板１４における幅狭部、つまり連結部６の少なくとも各幅広部に接続される部分、つまり、改質器４及びＣＯ除去器５に接続される部分は角がないように凹曲面状に形成され、各幅広部の外表面に滑らかに連なっている。これによってセラミック基板１４に外力が作用した場合に、各幅広部と幅狭部との接続部位における応力が集中しないように分散することができ、セラミック基板１４の強度を高くすることがでできる。
【００９５】
また熱膨張係数等の特性が異なる材質から成るセラミック領域１１，１２と改質器蓋体１５および除去器蓋体１６とを組合せるにあたって、セラミック領域１１，１２と改質器蓋体１５および除去器蓋体１６とを良好に接合するために、接合部材１８，２０が用いられる。このように接合部材１８，２０を用いることによって、セラミック領域と金属部品とを容易にかつ強固に接合することができる。
【００９６】
接合部材１８，２０の熱膨張係数が、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６の熱膨張係数とセラミック領域１１，１２の熱膨張係数の間にある。したがってセラミック領域１１，１２と改質器蓋体１５および除去器蓋体１６とを直接接合する場合の接合部に発生する熱応力に比べ、セラミック領域１１，１２と接合部材１８，２０との接合部、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６と接合部材１８，２０との接合部に発生する熱応力を小さく抑えることができる。したがってセラミック領域と金属部材との接合強度を高くすることができる。
【００９７】
また、支持台２９，３３の熱膨張係数が、隔壁２６，２８の熱膨張係数とセラミック領域１１，１２の熱膨張係数の間にある。したがってセラミック領域１１，１２と隔壁２６，２８とを直接接合する場合の接合部に発生する熱応力に比べ、セラミック領域１１，１２と支持台２９，３３との接合部、隔壁２６，２８と支持台２９，３３との接合部に発生する熱応力を小さく抑えることができる。したがってセラミック領域と隔壁との接合強度を高くすることができる。
【００９８】
改質器燃焼室３０は、改質器接合部材１８から内方に離間して形成されている。これによって改質器燃焼室３０が改質器接合部材１８に対して断熱されて形成され、改質器燃焼室３０で発生する熱が外部に漏れにくくすることができる。また改質器燃焼室３０を、改質器接合部材１８から離間させて形成することによって、改質器セラミック領域１１と改質器蓋体１５とを改質器接合部材１８を介して接合するときに、改質器燃焼室３０を形成する部材に外力が加わってしまうことを防止することができる。また、除去器燃焼室３４も、改質器燃焼室３０同様、除去器接合部材２０に対して断熱されて形成され、除去器燃焼室３４で発生する熱が外部に漏れにくくすることができ、除去器燃焼室３４を形成する部材に外力が加わってしまうことを防止することができる。
【００９９】
接合部材１８、２０の内方側において、セラミック基板１４表面が、凸状に隆起している。これによって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４の厚み方向寸法を小さくし、原料を改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に接触しやすくすることができる。したがって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に触媒を被着させておくことによって、触媒に接触しやすくし、反応効率を高くすることができる。しかも接合部材１８，２０の厚みを小さくしなくてもよく、接合部材１８，２０の強度が低下してしまうことが防がれる。
【０１００】
セラミック基板１４表面の接合部材１８，２０との接合部は、凹状に陥没している。これによって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４の厚み方向寸法を小さくし、原料を改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に接触しやすくすることができる。したがって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に触媒を被着させておくことによって、触媒に接触しやすくし、反応効率を高くすることができる。しかも接合部材１８，２０の厚みを小さくしなくてもよく、接合部材１８，２０の強度が低下してしまうことが防がれる。
【０１０１】
接合部材１８，２０から内方に離間して形成される改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４は、セラミック基板１４に、接合部材１８，２０の内方側で、隔壁支持台２９，３３を介して隔壁を接合することによって構成されている。このような構成によって、接合部材１８，２０から内方に離間して、改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を形成することができる。
【０１０２】
隔壁支持台２９，３０の高さ寸法は、接続部材１８，２０の高さ寸法よりも小さい。これによって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４の厚み方向寸法を小さくし、原料を改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に接触しやすくすることができる。したがって改質器燃焼室３０および除去器燃焼室３４を規定する内表面に触媒を被着させておくことによって、触媒に接触しやすくし、反応効率を高くすることができる。しかも接合部材１８，２０の厚みを小さくしなくてもよく、接合部材１８，２０の強度が低下してしまうことが防がれる。
【０１０３】
改質器４は、水素を発生させる化学反応を行なう反応部である。したがって反応装置１では、水素を生成することができる。ＣＯ除去器５は、一酸化炭素を除去する反応を行なう反応部である。したがって反応装置１を用いることによって、一酸化炭素が供給先に供給されてしまうことを防ぐことができる。
【０１０４】
さらに、反応装置１によって生成された反応生成物を燃料として、燃料電池３で発電を行なうことができるので、燃料電池３の燃料よりも取扱の容易な原料を、反応装置１によって反応させ、その反応生成物を燃料電池３の燃料とすることができる。したがって燃料電池３の燃料よりも取扱の容易な原料を貯蔵しておくことによって、燃料電池３で発電することができ、取扱の容易な燃料電池システムを実現することができる。
【０１０５】
図１３は、燃料電池システム２が搭載される電子機器７０の一例を示す斜視図である。図１４は、電子機器７０の電気的構成を示すブロック図である。電子機器７０は、筐体６１に設けられた操作部６２および表示部６３と、操作部６２からの入力情報に基づいて表示部６３の表示内容を制御する動作制御部６４と、筐体６１内に収容され、操作部６２、表示部６３および動作制御部６４に、電力を供給する燃料電池システム３と、を備える。このような電子機器３は、たとえば算術演算に用いられる電子計算機である。
【０１０６】
また燃料電池システム２を搭載する電子機器は、図１３および図１４に示すような電子計算機に限定されるものではなく、デジタルカメラ、携帯電話機器、ノート型パソコン、腕時計、ＰＤＡ、その他の電子機器であってもよい。燃料電池システム２は、少なくとも原料容器６０を除く構成が、電子機器の筐体の内方に設けられ、原料容器６０は、電子機器の原料容器６０を除く部分に着脱可能に設けられている。原料容器６０も、電子機器の筐体の内方に設けられていてもよい。原料容器６０は、電子機器の原料容器６０を除く部分に装着された場合、原料容器６０の原料がポンプによって反応装置１に供給可能に構成されている。
【０１０７】
上記実施形態によれば、操作部６２、表示部６３および動作制御部６４で必要な電力を、燃料電池システム２で発電し、供給することができる。このように燃料電池システムで発電して駆動する電子機器を実現することができる。
【０１０８】
また、操作部６２および表示部６３を備えていない電子機器であってもよく、燃料電池システム２を搭載することによって、燃料電池システムで発電して駆動する電子機器を実現することができる。
【０１０９】
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、構成を変更することができる。たとえば反応装置１は、水素を生成する反応以外の反応に用いられてもよい。
【０１１０】
また前述の実施の形態では、反応装置１は、高温反応部である改質器４の高温反応室である改質反応室３１における反応によって生成される生成物を、低温反応部であるＣＯ除去器５の低温反応室である除去反応室３５に導いて反応させるように構成される。本発明の反応装置はこれに限定されず、たとえば低温反応部の低温反応室における反応によって生成される生成物を、高温反応部の高温反応室に導いて反応させるように構成されてもよい。
【０１１１】
また前述の実施の形態では、改質器蓋体１５および除去器蓋体１６は同一の材料から成るが、これに限定されず、異なる材料によって形成されてもよい。改質器蓋体１５および除去器蓋体１６が異なる材料から成る場合、改質器接合部材１８の熱膨張係数は、改質器蓋体１５の熱膨張係数と改質器セラミック領域１１の熱膨張係数との間の値に選ばれ、除去器接合部材２０の熱膨張係数は、除去器蓋体１６の熱膨張係数と除去器セラミック領域１２の熱膨張係数との間の値に選ばれる。
【０１１２】
また前述の実施の形態では、改質器蓋体１５と改質器セラミック領域１１との間には改質器接合部材１８が介在されるが、これに限定されず、改質器蓋体１５と改質器接合部材１８との間、および改質器接合部材１８と改質器セラミック領域１１との間のいずれか一方または両方には、さらに１つまたは複数の接合部材が介在されてもよい。また除去器蓋体１６と除去器セラミック領域１２との間には除去器接合部材２０が介在されるが、これに限定されず、除去器蓋体１６と除去器接合部材２０との間、および除去器接合部材２０と除去器セラミック領域１２との間のいずれか一方または両方には、さらに１つまたは複数の接合部材が介在されてもよい。
【０１１３】
また前述の実施の形態では、各改質器フィン２５は、スポット溶接によって改質器隔壁２６に接合されるが、これに限定されず、他の接合方法、たとえば接着剤による接着またはろう付けによって接合されてもよい。また各除去器フィン２７は、スポット溶接によって除去器隔壁２８に接合されるが、これに限定されず、他の接合方法、たとえば接着剤による接着またはろう付けによって接合されてもよい。
【０１１４】
また前述の実施の形態では、各改質器フィン２５と改質器隔壁２６とは、別々の部材によって構成されるが、これに限定されず、一体構造であってもよい。また各除去器フィン２７と除去器隔壁２８とは、別々の部材によって構成されるが、これに限定されず、一体構造であってもよい。
【０１１５】
また前述の実施の形態では、改質器蓋体１５は改質器接合部材１８を介して改質器セラミック領域１１に接合されるが、これに限定されず、改質器接合部材１８を介さずに改質器セラミック領域１１に直接接合されてもよい。また除去器蓋体１６は除去器接合部材２０を介して除去器セラミック領域１２に接合されるが、これに限定されず、除去器接合部材２０を介さずに除去器セラミック領域１２に直接接合されてもよい。
【０１１６】
基板内部流路５０は、蛇行していてもしていなくてもよい。また、改質器４やＣＯ除去器５の寸法は本実施形態に限定されない。例えば、改質器４およびＣＯ除去器５の互いの第２方向ｙ寸法が異なっていてもよく、改質器４の平面視の面積とＣＯ除去器５の平面視の面積とは同じでも、改質器４の方が大きくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の一形態の反応装置１を示す断面図である。
【図２】反応装置１を示す斜視図である。
【図３】反応装置１を備える燃料電池システム２のブロック図である。
【図４】改質器接合部材１８および除去器接合部材２０などが設けられた状態でセラミック基板１４を示す斜視図である。
【図５】改質器蓋体１５を示す斜視図である。
【図６】除去器蓋体１６を示す斜視図である。
【図７】熱拡散部材である改質器フィン２５が設けられた状態で改質器隔壁２６を示す斜視図である。
【図８】熱拡散部材である除去器フィン２７が設けられた状態で除去器隔壁２８を示す斜視図である。
【図９】改質器蓋体１５および除去器蓋体１６を取除いた状態で反応装置１を示す斜視図である。
【図１０】図１の切断面線Ｓ１０−Ｓ１０から見たセラミック基板１４の断面図である。
【図１１】図１の切断面線Ｓ１１−Ｓ１１から見たセラミック基板１４の断面図である。
【図１２】改質器接合部材１８および除去器接合部材２０などが設けられた状態のセラミック基板１４を、セラミック基板１４の厚み方向ｚ他方側から見て示す斜視図である。
【図１３】変形例における図１の切断面線Ｓ１１−Ｓ１１から見たセラミック基板１４の断面図である。
【図１４】燃料電池システム２が搭載される電子機器７０の一例を示す斜視図である。
【図１５】電子機器７０の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  反応装置
２  燃料電池システム
３  燃料電池
４  改質器
５  ＣＯ除去器
６  連結部
１１  改質器セラミック領域
１２  除去器セラミック領域
１３  連結部セラミック領域
１４  セラミック基板
１５  改質器蓋体
１６  除去器蓋体
１７，１９  開放端部
１８  改質器接合部材
２０  除去器接合部材
２５  改質器フィン
２６  改質器隔壁
２７  除去器フィン
２８  除去器隔壁
２９  改質器隔壁支持台
３０  改質器燃焼室
３１  改質反応室
３２  改質器仕切部材
３３  除去器隔壁支持台
３４  除去器燃焼室
３５  除去反応室
３６  除去器仕切部材
３７，３８，４５  端部
４０  補助フィン
４４  補助フィン支持台
４８，４９  ヒータ
５０  基板内部流路
５１  第１流路
５２  第２流路
５３  第３流路
５４  第４流路
５５  第５流路
５６  第６流路
５７  第７流路
５８  第８流路
６０  原料容器
６１  筐体
６２  操作部
６３  表示部
６４  動作制御部
７０  電子機器
【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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