(57)【要約】【課題】  光起電装置及びマイクロ電子パッケージングへの適用が可能な、拡張性のある化学反応器を提供すること。【解決手段】  本発明は、特に、ｋ個の化学流体間でＮ対の流体接触を可能にするように設計された化学反応器（ＣＲ）に向けられ、ｋ≧２及びＮ≧４であり、該反応器は、  直角を成すことが好ましい２つの方向（ｘ、ｙ）に対する２Ｄ面内に本質的に延びる反応層（ＲＰ）であって、  ２つの回路部分（ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ）を各々が含むＮ個の化学セル（ＣＣ）を含み、該２つの回路部分は、ｋ個の化学流体のうちの２つの循環をそれぞれ可能にするように設計されており、２つの回路部分はさらに、互いに交わり、それによりｋ個の化学流体のうちの２つに関して一対の流体接触を可能にする、反応層（ＲＰ）と、  反応層にｋ個の化学流体をそれぞれ供給するための、２つの方向（ｘ、ｙ）のうちの一方（ｙ）に平行な線に沿って順次交互に配置されたｋ組の入口オリフィス（ＩＡ、ＩＢ）、及び  反応層からｋ個の化学流体をそれぞれ回収するための、入口オリフィスに平行な線に沿って順次交互に配置され、２つの方向の一方（ｙ）に沿って前記入口オリフィスに対してシフトされた、ｋ組の出口オリフィス（ＯＡ’、ＯＢ’）、を含む、流体分配回路（Ｍ１、Ｍ２）であって、  各回路部分が、それぞれの端部を介して入口オリフィスを出口オリフィスに接続する、流体分配回路（Ｍ１、Ｍ２）とを含む。  本発明は、さらに、関連する装置及びその操作方法にも向けられる。【選択図】      図２
2015533102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｋ個の化学流体間でＮ対の流体接触を可能にするように設計された化学反応器（ＣＲ）であって、ｋ≧２及びＮ≧４であり、前記反応器は、
直角を成すことが好ましい２つの方向（ｘ、ｙ）に対する２Ｄ面内に本質的に延びる反応層（ＲＰ）であって、
２つの回路部分（ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ）を各々が含むＮ個の化学セル（ＣＣ）を含み、前記２つの回路部分は、前記ｋ個の化学流体のうちの２つの循環をそれぞれ可能にするように設計されており、前記２つの回路部分はさらに、互いに交わり、それにより前記ｋ個の化学流体のうちの前記２つに関して一対の流体接触を可能にする、反応層（ＲＰ）と、
前記反応層にｋ個の化学流体をそれぞれ供給するための、前記２つの方向（ｘ、ｙ）のうちの一方（ｙ）に平行な線に沿って順次交互に配置されたｋ組の入口オリフィス（ＩＡ、ＩＢ）、及び
前記反応層からｋ個の化学流体をそれぞれ回収するための、前記入口オリフィスに平行な線に沿って順次交互に配置され、前記２つの方向の一方（ｙ）に沿って前記入口オリフィスに対してシフトされた、ｋ組の出口オリフィス（ＯＡ’、ＯＢ’）、
を含む、流体分配回路（Ｍ１、Ｍ２）であって、
各回路部分が、それぞれの端部を介して入口オリフィスを出口オリフィスに接続する、流体分配回路（Ｍ１、Ｍ２）と
を含む、化学反応器（ＣＲ）。
【請求項２】
前記オリフィスの各々は、互いに異なる化学セル（ＣＣ）に属する４つの回路部分（ＣＰ）の端部を接合し、前記互いに異なる化学セルは前記反応層の面内で連続する、請求項１に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項３】
前記反応層及び前記流体分配回路は、２Ｄ周期的アレイを形成し、前記アレイの単位セル（ＵＣ）は、前記２Ｄ面内で前記２つの方向（ｘ、ｙ）のうちの一方又は両方に沿った並進により周期的に反復する、請求項１又は請求項２に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項４】
ｋ＝２であり、
前記オリフィスの各々は、互いに異なる化学セルに属する４つの回路部分の端部を接合し、前記互いに異なる化学セルは前記反応層の面内で連続し、
前記単位セルは、
４つの化学セルと、
８つの回路部分と、
２つの入口オリフィスと、
２つの出口オリフィスと、
を含む、請求項３に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項５】
前記流体分配回路は、少なくとも第１のマニホルド（Ｍ１）を含み、前記第１のマニホルドは、幾つかの平行なチャネル（Ｍ１１−Ｍ１４）を含み、前記平行なチャネルの各々は、前記２つの方向（ｘ、ｙ）のうちの一方（ｙ）に対して直角を成すとともに、前記ｋ組の入口オリフィスのうちの１つ又は前記ｋ組の出口オリフィスのうちの１つのオリフィスと流体連通する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項６】
前記流体分配回路は、１つ又は複数の付加的マニホルド（Ｍ２）をさらに含み、第ｎ番目の付加的マニホルド（Ｍ２）は、幾つかの平行なチャネル（Ｍ２１−Ｍ２５）を含み、前記平行なチャネルの各々は、第（ｎ−１）番目のマニホルド（Ｍ１）のチャネル（Ｍ１１−Ｍ１４）に対して直角を成すように回転されるとともに、該チャネル（Ｍ１１−Ｍ１４）と流体連通する、請求項５に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項７】
マニホルドが、２つの重ね合わされた層により形成され、前記２つの重ね合わされた層の第１の層は、オリフィスを貫通穴として含み、前記２つの重ね合わされた層の第２の層は、チャネルを貫通穴として含む、請求項５又は請求項６に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項８】
前記出口オリフィスは、前記２つの方向のうちの一方に沿って、２つの連続した入口オリフィス間の距離未満の距離だけシフトされ、この距離の半分だけシフトされる、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項９】
前記反応器は電気化学反応器であり、各々が同じ入口オリフィスを同じ出口オリフィスに接続する２つの回路部分は、前記反応器内に電極（Ｅ１、Ｅ２）として結合された壁（Ｅ１、Ｅ２）により分離され、前記２つの方向のうちの一方（ｙ）に沿って隣接する２つの化学セルが前記電極（Ｅ１、Ｅ２）を共有するようになっている、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の化学反応器（ＣＲ）。
【請求項１０】
光起電セル、光起電モジュール、又は、光起電セル（ＰＣ）のアレイ（ＰＭＡ）若しくは光起電モジュールのアレイを含む光起電システムの、光起電装置（ＰＡ）であって、
光起電電極（ＰＥ、ＢＥ）の組に電気的に接続された少なくとも１つの光起電表面（ＰＳ）と、  前記光起電電極の組に電気的に接続された、前記請求項のいずれか１項に記載の化学反応器（ＣＲ）と、
を含む光起電装置（ＰＡ）。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の化学反応器（ＣＲ）または光起電装置（ＰＡ）（以下、デバイス）を操作するための方法であって、
ｋ個の化学流体（ｋ≧２）を前記ｋ組の入口オリフィスを介して前記反応層に供給し（Ｓ１０）、その結果、前記Ｎ個の化学セル（ＣＣ）の各々の中で、前記ｋ個の化学流体のうちの２つを、２つのそれぞれの回路部分（ＣＰ１、ＣＰ２）内で循環させ（Ｓ２０）、接触させ（Ｓ３０）、それにより化学反応を可能にすることと、
前記反応層から前記ｋ組の出口オリフィスを介してｋ個の化学流体を回収すること（Ｓ１０ａ）と、
により、Ｎ対の流体接触を可能にすること、
を含む方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のデバイスを操作するための、請求項１１に記載の方法であって、
それぞれ、電極に電荷を供給すること又は電極から電荷を回収すること（Ｓ４０）を含み、ここで前記電極の各々は、各々が同じ入口オリフィスを同じ出口オリフィスに接続する２つの回路部分を分離し、それにより前記電極の各々が、前記２つの方向のうちの一方（ｙ）に沿って隣接する２つの化学セルによって共有される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に（電気）化学反応器の分野、並びにその操作方法に関する。特に、本発明は、ｋ個の化学流体間でＮ対の流体接触を可能にするように設計され、ｋ≧２及びＮ≧４であり、光起電装置及びマイクロ電子パッケージングへの適用が可能な、拡張性のある反応器に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
熱伝達率及び物質移動速度が高いマイクロスケール反応器が知られている。従来のマイクロ製造プロセスが公知であり、これにより安価な大量生産が現在、利用可能である。加えて、良好に制御された層流は、公知技術によって達成することができる。
【０００３】
マイクロ流体による電気化学エネルギー変換の実証は、２００２年に最初に報告された（例えば、非特許文献１、非特許文献２を参照のこと）。
【０００４】
この分野又は隣接分野において、背景技術を例証する幾つもの特許（出願）、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７及び特許文献８が出願されている。このリストは網羅的なものではない。幾つかの文献は非特許文献として入手可能である（言及せず）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７５８８１４  Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／００７０７６６  Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第７６５１７９７  Ｂ２号明細書
【特許文献４】米国特許第７４３５５０３  Ｂ２号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１０／０８３２１９  Ａ１号
【特許文献６】カナダ国特許第２３５４１３  Ｃ号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９／０２９１３４７  Ａ１号明細書
【特許文献８】米国特許第７９０９９７１  Ｂ２号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｆｅｒｒｉｇｎｏ他、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ」、２００２年、第１２４巻、ｐ．１２９３０−１、
【非特許文献２】Ｃｈｏｂｅｎ他、「Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ」、２００２年、第４０巻、ｐ．３１７−３２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光起電装置及びマイクロ電子パッケージングへの適用が可能な、拡張性のある化学反応器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様によれば、本発明は、ｋ個の化学流体間でＮ対の流体接触を可能にするように設計された化学反応器として具体化され、ｋ≧２及びＮ≧４であり、該反応器は、
−直角を成すことが好ましい２つの方向に対する２Ｄ面内に本質的に延びる反応層であって、２つの回路部分を各々が含むＮ個の化学セルを含み、２つの回路部分は、ｋ個の化学流体のうちの２つの循環をそれぞれ可能にするように設計されており、２つの回路部分はさらに、互いに交わり、それによりｋ個の化学流体のうちの２つに関して一対の流体接触を可能にする、反応層と、
−反応層にｋ個の化学流体をそれぞれ供給するための、２つの方向のうちの一方に平行な線に沿って順次交互に配置されたｋ組の入口オリフィス、及び
反応層からｋ個の化学流体をそれぞれ回収するための、入口オリフィスに平行な線に沿って順次交互に配置され、２つの方向の該一方に沿って入口オリフィスに対してシフトされた、ｋ組の出口オリフィスを含む、流体分配回路であって、
各回路部分が、それぞれの端部を介して入口オリフィスを出口オリフィスに接続する、流体分配回路と
を含む。
【０００９】
実施形態において、上記の反応器は、以下の特徴のうちの１つ又は複数をさらに含むことができる。
−オリフィスの各々は、互いに異なる化学セルに属する４つの回路部分の端部を接合し、該互いに異なる化学セルは反応面内で連続している。
−反応層及び流体分配回路は、２Ｄ周期的アレイを形成し、アレイの単位セルは、２Ｄ面内で２つの方向の１つ又は各々に沿った並進により周期的に反復する。
−ｋ＝２であり、オリフィスの各々は、互いに異なる化学セルに属する４つの回路部分の端部を接合し、互いに異なる化学セルは反応面内で連続し、各単位セルは、
・４つの化学セルと、
・８つの回路部分と、
・２つの入口オリフィスと、
・２つの出口オリフィスと、
を含む。
−流体分配回路は、少なくとも第１のマニホルドを含み、第１のマニホルドは、幾つかの平行なチャネルを含み、平行なチャネルは各々、２つの方向のうちの一方に対して直角を成すとともに、ｋ組の入口オリフィスのうちの１つ又はｋ組の出口オリフィスのうちの１つのオリフィスと流体連通する。
−流体分配回路は、１つ又は複数の付加的マニホルドをさらに含み、第ｎ番目の付加的マニホルドは、幾つかの平行なチャネルを含み、平行なチャネルの各々は、第（ｎ−１）番目のマニホルドのチャネルに対して回転されるともに、これと流体連通する。
−マニホルドは、２つの重ね合わされた層により形成され、２つの重ね合わされた層の第１の層は、オリフィスを貫通穴として含み、２つの重ね合わされた層の第２の層は、チャネルを貫通穴として含む。
−出口オリフィスは、２つの方向のうちの一方に沿って、２つの連続した入口オリフィス間の距離未満の距離だけシフトされ、好ましくはこの距離の半分だけシフトされる。
−反応器は電気化学反応器であり、各々が同じ入口オリフィスを同じ出口オリフィスに接続する２つの回路部分は、反応器内に電極として結合された壁により分離され、２つの方向のうちの一方に沿って隣接する２つの化学セルが該電極を共有するようになっている。
【００１０】
別の態様によれば、本発明は、光起電セル、光起電モジュール、又は、光起電セルのアレイ若しくは光起電モジュールのアレイを含む光起電システムのような、光起電装置として具体化され、該光起電装置は、
−光起電電極の組に電気的に接続された少なくとも１つの光起電表面と、
−光起電電極の組に電気的に接続された、上記の実施形態のいずれか１つによる化学反応器と、
を含む。
【００１１】
さらに別の態様によれば、本発明は、前述の実施形態のいずれか１つによるデバイスを操作する方法として具体化され、該方法は、
ｋ個の化学流体（ｋ≧２）をｋ組の入口オリフィスを介して反応層に供給し、その結果、Ｎ個の化学セルＣの各々の中で、ｋ個の化学流体のうちの２つを、２つのそれぞれの回路部分内で循環させ、接触させ、それにより化学反応を可能にすることと、
反応層からｋ組の出口オリフィスを介してｋ個の化学流体を回収することと、
により、Ｎ対の流体接触を可能にすること、を含む。
【００１２】
好ましくは、反応器は、上記定義のような電気化学反応器であり、該方法は、それぞれ、電極に電荷を供給すること又は電極から電荷を回収することをさらに含み、ここで電極の各々は、各々が同じ入口オリフィスを同じ出口オリフィスに接続する２つの回路部分を分離し、それにより電極の各々が、２つの方向のうちの一方に沿って隣接する２つの化学セルによって共有される。
【００１３】
本発明を具体化するデバイス、装置及び方法を、ここで、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態による化学反応器で用いられる化学セルの例の概略表現の２Ｄ図である。
【図２】反応層が図１に示すような幾つかの化学セルを含む、実施形態による化学反応器の反応層の概略表現の２Ｄ図である。
【図３】実施形態による、図２の反応層に適合する化学反応器の流体分配回路の第１のマニホルドの概略表現の２Ｄ図である。
【図４】実施形態における、図２の反応層の図と重ね合わされた図３の第１のマニホルドの２Ｄ図である。
【図５】実施形態による、図３又は図４の第１のマニホルドに適合する化学反応器の流体分配回路の第２のマニホルドの概略表現の２Ｄ図である。
【図６】図３の図と重ね合わされた図５の第２のマニホルドの２Ｄ図である。
【図７】実施形態における、図４の図と重ね合わされた図５の第２のマニホルドの２Ｄ図である。
【図８】図２の線（面）ＰＰに沿った断面図（概略表現）である。
【図９】実施形態による、図１〜図８に示すような要素を含む化学反応器の３Ｄ図である。
【図１０】実施形態による、光起電モジュールのアレイ及び反応器を含む光起電装置を示す。
【図１１】実施形態によるデバイスを操作する方法のステップを示すフローチャートである。
【図１２】実施形態による、図２に示すような、電気化学反応器において使用される反応層に関する、３つの互いに異なる電極配線構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明は、次のように構成される。最初に、一般的な実施形態及び高レベルの変形を説明する（セクション１）。次のセクションは、より具体的な実施形態及び技術的な実装の詳細を扱う（セクション２）。
【００１６】
１．一般的な実施形態及び高レベルの変形
図１乃至図１０を全体的に参照して、反応器に関する本発明の態様を最初に説明する。この反応器ＣＲは、ｋ個の化学流体間でＮ対の流体接触を可能にするように設計されている。簡単にするために、本発明の基礎をなす幾何学的概念は、添付の図面ではｋ＝２流体に関して示される。しかしながら、最も一般的な概念は、以下の説明から明らかになるようにｋ≧２に対して有効である。
【００１７】
反応器は、主として、以下で説明する反応層ＲＰ及び流体分配回路Ｍ１、Ｍ２を含む。
【００１８】
第１に、図２に図示されるように、反応層ＲＰは、本質的に２Ｄ面（すなわち、図２で分かるように典型的には直角を成す２つの方向ｘ、ｙに対する面）内に延びている。この反応層は、幾つかの化学セルＣＣを含む。反応層ＲＰはまた、「変換面」、「変換層」などと呼ばれることもある。
【００１９】
化学セルの例を図１に示す。このセルは、２つの回路部分ＣＰ１、ＣＰ２を含む（回路部分は一般に参照符号ＣＰで示される）。これらの回路部分は、各々が化学流体Ａ、Ｂを循環させるように設計されており、１つの化学セルの２つの回路部分がそれぞれ、ｋ個の化学流体のうちの２つを循環させるようになっている（すなわち、２つの回路部分の各々が、ｋ個の化学流体のうちの１つを循環させる）。図１でさらに分かるように、回路部分ＣＰ１、ＣＰ２は互いに交わり、その結果、一対の流体接触が（２つの流体Ａ、Ｂに対して）もたらされる。回路部分は、典型的には比較的広い重なり面積にわたって互いに交わる。この目的で、回路部分は、図１に示されるように、折れた形状を有するか又は湾曲する（又は他の任意の適切な形状を有する）ことができる。
【００２０】
第２に、流体分配回路は、主として、入口オリフィスと出口オリフィスとの組を含み、これらのオリフィスは図１〜図４及び図８〜図９の各々で見ることができる。
【００２１】
より正確に言うと、流体分配回路は、ｋ組の入口オリフィスを含んでおり（ｋ≧２）、すなわち流体と同じ数の組が存在する。図２で分かるように（ここではｋ＝２）、オリフィスＩＡ、ＩＢは、方向ｙに平行な線に沿って順次交互に配置される。より詳細には、入口オリフィスＩＡ、ＩＢは、方向ｙに平行な線内に配置され、これらの線の各々の中で、入口オリフィスは、順次交互に配置されてＩＢ−ＩＡ−ＩＢ−．．．のようなシーケンスを形成する。入口オリフィスは、化学流体（例えば、２つの化学流体Ａ、Ｂ）の各々を反応層ＲＰに供給することを可能にする。より一般的に言えば
、ｋ組の入口オリフィスは、それぞれ、ｋ個の化学流体を供給することを可能にする。
【００２２】
同様に、流体分配回路は、ｋ組の出口オリフィスＯＡ’、ＯＢ’をさらに含み、これら出口オリフィスは、入口オリフィスに対して（厳密に）平行な（従って、同じ方向ｙに対しても平行な）線に沿って順次交互に配置される。この結果、垂直方向ｙに沿ってＩＢ−ＩＡ−ＩＢ−．．．のシーケンスに平行なＯＢ’−ＯＡ’−ＯＢ’−．．．のシーケンスが得られる。出口オリフィスは、ｋ個の化学流体を反応層からそれぞれ回収することを意図している。図１（又は図２）に示されるように、各回路部分ＣＰ１、ＣＰ２は、それぞれの端部を介して、入口オリフィス（ＩＡ又はＩＢ）と出口オリフィス（ＯＡ’又はＯＢ’）とを接続する。
【００２３】
完璧を期すために、出口オリフィスは、方向ｙに沿って（又は、より一般的には基準方向に沿って）入口オリフィスに対してシフトさせなければならない。基本的に、入口オリフィスに対する出口オリフィスのシフトは、回路部分が波形パターンになることを意味する（図２参照）。このシフトにより、交互型の平行チャネルによって流体（すなわち液体）を反応層ＲＰに供給すること及び反応層ＲＰから回収することが可能になるであろう。このことが、上記の仕様に盛り込まれた他の幾何学的制約と共に、流体分配プロセスの、それゆえ化学反応器自体の拡張性を可能にする。
【００２４】
上述の反応器は、操作中、ｋ個の化学流体（主として液体）で満たされることが意図される。対ごとの流体接触が可能にされるが、流体の混合は意図的に回避することができる（例えば、共層流（ｃｏ−ｌａｍｉｎａｒ  ｆｌｏｗ）により）。液体の拡散（のみによる）混合をもたらす良好に制御された層流技術は、導入部で概説したようなそれ自体公知の方法によって達成することができる。それゆえ、接触点において液体を分離することは必須ではない。共層流が関与する実施形態に関して、気体の共層流は実際には容易に達成されないので、「流体」は実際には「液体」を意味することに注意せよ。
【００２５】
その点で、本発明は、本明細書で説明するようにデバイスを操作する方法として具体化することができる。基本的に、この方法の核心は、ｋ個の化学流体（ｋ≧２）をｋ組の入口オリフィスを介して反応層に供給し（図１１、ステップＳ１０）、その結果、Ｎ個の化学セルＣＣの各々の中で、ｋ個の化学流体のうちの２つを２つのそれぞれの回路部分ＣＰ１、ＣＰ２内で循環させ（ステップＳ２０）、接触させ（ステップＳ３０）、それにより所望の化学反応を可能にすることにより、Ｎ対の流体接触を可能にすることで構成される。その間に（すなわち、流体が供給されている間、及び／又はステップＳ１０が開始した後）、ステップＳ１０ａにおいて、反応層からｋ組の出口オリフィスを介してｋ個の化学流体が回収される。
【００２６】
図１〜図２において、２つの流体Ａ、Ｂが化学セルＣＣの回路部分ＣＰの中で取る経路を示すために、互いに異なるマス目パターンを用いる（流体Ａは水平−垂直のマス目パターン、流体Ｂは傾いたマス目パターン）。後述の理由により、さらに他のパターンをもちいてオリフィスＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、ＯＢ’を区別する。回路部分間の接触における（部分的な）拡散のせいで、ＯＡ’及びＯＢ’から回収される流体の性質がＩＡ及びＩＢを介して供給される流体とはわずかに異なることがあることに留意されたい。この理由で、出力ＯＡ’及びＯＢ’を参照するのにプライム記号を用いており、それはすなわち、回収される流体が注入された流体とはわずかに異なることがあることに注意を喚起するためである。
【００２７】
前述のように、各化学セルＣＣは、少なくとも１対の接触を可能にする。ここで、要求される入口／出口オリフィスの交互シーケンスは、Ｎ≧４を含意する。実際、方向ｙに平行な１つの線に沿った限られたシーケンスＩＢ−ＩＡ−ＩＢが既に、垂直方向に連続した２つの化学セルの第１の組（ｋ＝２の場合）を含意しており、平行な（及びシフトされた）シーケンスＯＢ’−ＯＡ’−ＯＢ’もまた、垂直方向に連続した２つの化学セルの第２の組（化学セルの第１の組とも連続している）を含意することをここで考慮すると、関与する化学セル（従って、対ごとの接触）の最小数はＮ≧４になる。これを一般化すると、Ｎは、任意の値ｍ＋ｍ’−２を取ることができ、ｍ≧３及びｍ’≧３であり、ここでｍ及びｍ’は、各平行線内の「モノマー」（ＩＢ、ＩＡ、ＯＢ’又はＯＡ’）の数であり、その結果、Ｎは４より大きい任意の数（必ずしも偶数である必要はない）を取ることができる。従って、実際的な認識は、任意の整数ｌ（≧４）に関して、Ｎ≧ｌに帰着することができる。例えば、図２は、２４対の接触を明示的に示す。とはいえ、Ｎは、実際にはそれよりも遥かに大きい数、例えば１０２４とすることができることが理解される。
【００２８】
図１、図２をより詳細に参照すると、入口／出口オリフィスの各々は、互いに異なる（しかし反応面ＲＰ内で連続する）化学セル（ＣＣ）に各々が属する４つの回路部分ＣＰの端部を接合することが好ましい。図２から理解されるように、このような構成は、反応層ＲＰ内の回路部分ＣＰの密度を、従って化学セルＣＣの密度を著しく高めることを可能にする。とはいえ、より一般的には、この化学反応器は、必ずしも各オリフィスが４つの回路部分の端部を接合する必要はない。密度を低くすることと引き換えに、より少ない回路部分を有する化学反応器を構築することもできる。例えば、各流体回路部分に対して１つの入口オリフィス及び１つの出口オリフィスのみを有するものとすることができる。とはいえ、好適な場合と比較して４倍の数のオリフィスが必要とされることになり、反応層ＲＰ内にそれほど密に化学セルを充填することはできなくなる。従って、各オリフィスに４つの回路部分の端部を接合させることは、（２つ又はそれ以上の化学流体を用いる）化学反応器を具体化する好ましい手法である。
【００２９】
ここで図２をより詳細に参照すると、反応層ＲＰ及び流体分配回路は、好ましくは、２Ｄ周期的アレイを形成し、すなわち該アレイの単位セルＵＣは２Ｄ面内で周期的に反復する（２つの方向ｘ、ｙの一方又は両方に沿った並進による）。上述の幾何学的制約の最小の組（例えば、ＩＢ−ＩＡ−ＩＢに対するＯＢ’−ＯＡ’−ＯＢ’のシフト）のため、単位セルは、非平行なチャネル部分ＣＰのサブセットを必然的に含むことに留意されたい。単位セルの選択は、一意ではない。図２には、例証のために２つの単位セルＵＣ及びＵＣ’を示す。２Ｄ周期アレイは、充填密度を高める一方で製造プロセスを容易にすることの両方を可能にする限りは、好ましい。
【００３０】
重要なことに、単位セルは、化学セルＣＣ及び流体分配回路（すなわちオリフィス）の両方の特徴を取り込んでいる。けれども、単一のオリフィスが好ましくは互いに異なる化学セルＣＣの幾つかの回路部分を接続することになるので、オリフィスが、最小単位セルを決定する際の制約要因となる。例えば図２で分かるように、最小単位セルＵＣ、ＵＣ’は、主として、必要とされるオリフィスの最小の組（すなわち、ＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、ＯＢ’）によって決定される。
【００３１】
上記で提起した（明示的又は明示的でない）選択肢のうちの幾つかを組み合わせた好ましい実施形態は、例えば、ｋ＝２であり、各オリフィスが４つの回路部分（互いに異なる化学セルに属する）の端部を接合し、各単位セルが、
４つの化学セルと、
８つの回路部分と、
２つの入口オリフィスＩＡ、ＩＢと、
２つの出口オリフィスＯＡ’、ＯＢ’と、
を含むものである。
【００３２】
この実施形態は、添付の図面に正確に対応している。しかしながら、各単位セルは、より一般的には２ｋ個の化学セルを含み、ここで係数２は、入力と出力の両方が必要であることに由来し、一方、係数ｋは流体の数に起因する。これは、ＩＡ−ＩＢ−ＩＣ−ＩＤ．．．、及びＯＡ’−ＯＢ’−ＯＣ’−ＯＤ’．．．のような垂直方向のシーケンスを意味する。同様に、４ｋ個の回路部分、ｋ個の入口オリフィス及びｋ個の出口オリフィスを得ることになる。その場合も、各オリフィスは、４つの回路部分（各部分は互いに異なる化学セルに属する）の端部を接合する。
【００３３】
ｋ個の流体による対ごとの接触を可能にするために化学セルの密な充填をどのように達成することができるかを理解すると、上記の（一般的な）解決策を、ｋ＞２、ｋ＞３、又はｋ＞４等の任意の値に有利に適用することができ、その結果、非常に独創的な設計が得られる。しかしながら、そのような実施形態は、複雑な製図を生じさせるので、添付の図中には明示的に描いていない。それでもなお、ＣＰ１、ＣＰ２、ＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、及びＯＢ’を描くのに用いた縞状又はマス目のパターンを抽象化すれば、図２に示す残りのテンプレートは任意のｋに対してもなお有効であることを特筆する（単位セルＵＣ、ＵＣ’もまたｋの値に依存する）。いずれにしても、添付の図面は、本発明の本質的な概念的な態様及び技術的貢献を理解するのに十分であると信じる。
【００３４】
ここで図３〜図４を参照すると、流体分配回路は、好ましくは、少なくとも１つのマニホルドＭ１を含み、このマニホルド自体が幾つかの平行なチャネルＭ１１−Ｍ１４を含む。そして、これらの平行なチャネルＭ１１−Ｍ１４は、整合性に関する理由で、方向ｙ（又は、例えば基準方向）に対して直角でなければならない。平行なチャネルＭ１１−Ｍ１４の各々は、さらに、オリフィス（入口又は出口）の組のうちの一方（Ａ又はＢ）のオリフィスと流体連通する。この目的で、反応層ＲＰのレベルで回路部分に直接接続するオリフィスＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、ＯＢ’とそれぞれに結合される、すなわち対抗するオリフィス又はノズルＮＩＡ、ＮＩＢ、ＮＯＡ’、ＮＯＢ’をマニホルドＭ１内に設けることができる。なお、ノズルＮＩＡ、ＮＩＢ、ＮＯＡ’、ＮＯＢ’とオリフィスＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、ＯＢ’とは同じ１つのものにすることができる。より一般的には、平行なチャネルの各々が、ｋ組の入口オリフィスのうちの１つ又はｋ組の出口オリフィスのうちの１つのオリフィスと流体連通する。このことは、Ｍ１の平行なチャネルも同様に順次交互に配置されて、対応する型式のオリフィスと出合うことを含意する。上記の定義から当然、Ｍ１内に２ｋ個の型式のチャネルが存在することになる。
【００３５】
ここで、１つの型式のチャネルが同じ型式の幾つものオリフィスに接続するので（図３及び図４参照）、チャネルの数はオリフィスの数よりもはるかに少ない。さらに、シフトされ交互配置されたオリフィスにより、オリフィスに対する流体の分配及びオリフィスからの流体の回収を順次交互配置された平行なチャネルを介して達成することができ、これは、有利に、反応層ＲＰに対して上流及び下流の（すなわち、入口／出口オリフィスＩＡ、ＩＢ、ＯＡ’、ＯＢ’に対して上流及び下流の）分配回路の拡張性もまた可能にする。
【００３６】
上記で言及したように、添付の図中、２種類の流体（Ａ及びＢ）が想定されており、移入力及び出力のために２つの型式のオリフィスが必要とされるので、４つの型式のマニホルドが存在する。各型式のチャネルは、互いに異なるパターンを用いて描かれている（横縞、縦縞、又は斜め縞「／／／」若しくは「＼＼＼」）。
【００３７】
図４では、マニホルドＭ１を図２の反応層に重ね合わせた状態で示しており、マニホルドがどこで反応層ＲＰに接続するのかを読者が見ることができるようになっている。
【００３８】
同様に、流体分配回路は、図５〜図７で１つ（だけ）の付加的マニホルドＭ２と共に示すように、１つ又は複数の付加的マニホルドをさらに含むことができる。この場合、付加的マニホルドＭ２は、幾つかの平行なチャネルＭ２ｉ（すなわち、図中ではＭ２１−Ｍ２５）を含み、これらは各々、Ｍ１のチャネルＭ１ｉに対して（例えば、それに対して直角に）回転され、かつＭ１のチャネルＭ１ｉと流体連通する。例えば、ノズルＭ２ｉｊ（すなわち、図中のＭ２２１及びＭ２２２）をチャネルＭ２ｉ内に設けて、Ｍ１との流体連通を可能にすることができる。同じ原理を、第（ｎ−１）番目のマニホルドと流体連通する第ｎ番目の追加マニホルドに対して一般化することができる。ゆえに、マニホルドＭ１、Ｍ２等の各々の中に２ｋ個の型式のチャネルが存在することが理解される。しかしながら、Ｍｎの中の１型式のチャネルがＭｎ−１の中の幾つかのチャネルに接続されるので（図５及び図６参照）、Ｍｎの中のチャネルの数はＭｎ−１の中のチャネルの数よりもはるかに少ない。上記で定義したマニホルドのシーケンスは、一方で、例えば配管ポートによる、巨視的な流体入口／出口の間での流体連通、他方で、反応層ＲＰのレベルでの微視的な又は少なくともずっと小さいオリフィス間での流体連通を可能にすることを見越している。基礎となる原理は、ここでもまた完全に拡張性がある。より一般的には、マニホルド層は、外部源から反応器へのｋ個の流体の供給を促進するために、必要な場合に必要に応じて追加することができる。
【００３９】
図２〜図７に示す２Ｄ図は、図８の断面図（図２の面ＰＰに沿ったもの）及び図９の３Ｄ図と比較するとより良く理解されるであろう。
【００４０】
マニホルドは、好ましくは２つの重ね合わされた層によって形成することができ、第１の層はオリフィスを貫通穴として含み、第２の層はこれらのオリフィスの方向と対して直角に方向付けられた長手チャネルを含むことに留意されたい。これは製造し易さの点で有利である。実際に、マニホルドＭｎの下側サブ層は、下側レベルのマニホルドＭｎ−１又は反応層ＲＰとの流体連通を意図したオリフィスを含むことができ、他方、上側サブ層は、マニホルドＭｎのチャネルを含む。オリフィス及びチャネルはどちらも、それぞれのサブ層内で貫通穴として機械加工することができ、このことが製造プロセスを容易にする。かかる２つのサブ層をまず重ね合わせ、次いで組み立てるだけでよく、実質的な追加の機械加工は必要ない。それゆえ、オリフィスのみならずチャネルも貫通穴として機械加工することができ、すなわち、この場合のチャネルは、同じ層の一方の表面から他方の表面までの連続的な空隙を定める溝である。
【００４１】
変形において、オリフィス及びチャネルを単層内に製作することもでき、この場合、チャネルはもはや層を貫通して連続するものではなく、むしろ層の中へ一定の深さで凹んだ溝を定める。
【００４２】
オリフィスに対するチャネル部分の異なる寸法及び形状は、異なる材料を用いた方がより容易に加工することができるので、重ね合わされた層は、必要であれば異なる材料で作ることもまた可能である。
【００４３】
次に、図２から図４をより詳細に参照すると、上記の仕様の通り、出口オリフィスは、２つの連続した入口オリフィス間の距離よりも短い距離だけ、方向ｙに沿って、必ずシフトされる。ここでは、出口オリフィスは、典型的にはこの距離の半分だけシフトされる。半分の距離のシフトは、添付の図中に示される実施形態に対応する。この場合が、チャネルを流体分配回路内で規則的に例えば同一寸法で配置することを可能にするので、設計及び製造がおそらくは最も簡単になるであろうことが理解される。
【００４４】
ここで、化学セルＣＣに関してもう少し述べる。再び図１及び図２を参照すると、各々同じ入口オリフィス（例えば、ＩＡ）を同じ出口オリフィス（例えば、ＯＡ’）に接続する２つの回路部分ＣＰは、典型的には壁Ｅ１、Ｅ２によって分離される。ここで、実施形態において、化学反応器ＣＲは、好ましくは電気化学反応器である。この場合、壁Ｅ１、Ｅ２は、反応器に電極Ｅ１、Ｅ２として結合される。これらの電極はバルク導電体とすることも、そうでないものとすることもできることに留意されたい。すなわち、電極は、必要であれば、電力がその内部（ｍａｓｓ）ではなく表面に沿って流れるように設計することができる。図１、図２で分かるように、付加的な壁Ｗ１、Ｗ２を適切に配置して、回路部分の端部を適正に分離することができる。
【００４５】
電気化学的用途では、電子の移動は、流体Ａ、Ｂ間ではなく、電極Ｅ１、Ｅ２と流体Ａ、Ｂとの間で起こることに留意されたい。対ごとの接触は、電子回路を閉じるために必要である（流体はイオン伝導体であるので、電気的中性のために互いの間でイオン交換を可能にする）。
【００４６】
図１〜図１０は、２つの独立した流体流を一様に周期的に分配することを可能にするマニホルド・スキームに関し、電気化学的変換のために、このスキームにどのようにして容易に電極を組み入れることができるかを示す。図示したマニホルドは、独立した流体流を分配すること、及び、長さスケールを巨視的な流体の接続から微視的な変換平面へと橋渡しすることを保証する。図１〜図１０に示した例は、２つの入口及び２つの出口の流れを独立して処理することを意図しているが、上記で言及したように、より多数の流れを同様に処理することができる。
【００４７】
反応層ＲＰ内の層流条件に関して、同時に起こる電気化学的収率及び熱放散をモデル化した（これは本明細書においては報告せず、後の刊行物の主題とする）。この研究は、本発明の実施形態が、既知のマイクロ流体電気化学的変換ユニットに比べて非常に高い電力フットプリントを可能にすることを示した。例えば、本発明の実施形態は、０．０１と１．００ｍ／ｓとの間の平均流速に対して、典型的には０．１Ｗ／ｃｍ２より大きい、さらには１Ｗ／ｃｍ２もの電力フットプリントを達成することを可能にするが、他方、従来技術のデバイスは、通常、０．０１から０．１０Ｗ／ｃｍ２のオーダーの電力フットプリントを与える。
【００４８】
本明細書において開示される概念に関して、幾つかの用途、特に、
−電力密度のための電気化学的電力送出（例えば、燃料電池、レドックスフロー電池）
−組込型ストレージを有する分散型発電（例えば、光電装置）
−規定された生成物組成を有する化学反応器（例えば、水素改質器、人工光合成）
−高い熱伝達係数を有する熱管理（例えば、マイクロチャネル・ヒートシンク）
等、を企図することができる。
【００４９】
本発明は、例えば、図１０に図示するように、光起電装置ＰＡとして具体化することができる。図１０の上部は断面図に対応し、下部は底面図である。装置ＰＡは、実際には、単一の光起電セル又は光起電モジュールに限定することもできるが、さらには光起電セルＰＣ（又はモジュールでもよい）のアレイＰＭＡを含む光起電システムとすることもできる。
【００５０】
簡単に言うと、光電装置は、光起電力効果を示す半導体を通じて太陽放射（すなわち、図１０における「Ｓ」）を直流電流に変換することにより電力を発生させる。光起電セル（又はＰＶセル、「太陽電池」又は「光電池」とも）は、光のエネルギーを光電効果によって電気に直接変換する固体デバイスである。光起電モジュール（「ソーラーモジュール」、「ソーラーパネル」又は「太陽電池パネル」とも）は、接続された光起電セルの組立体である。最後に、光起電システムは、典型的には、光起電モジュールのアレイ、インバータ、及び相互接続配線を含む。
【００５１】
図１０において、描かれている装置は、多重光起電セル・アレイ受光器であり、集光型光電装置に有利に使用することができる。集光型光起電システム（しばしばＣＰＶと略される）は、光学部品（例えば、レンズ）を使用して大量の太陽光を小面積の太陽光起電力材料の上に集光して発電する（太陽光が直接電気に変換される）。集光することにより、太陽電池の面積をより小さく製造することが可能になる。
【００５２】
重要なことに、図１０に示すパターンは、図１〜図９とは異なり流体経路にはもはや対応していない。その代わり、縞状パターンは、ここでは典型的な等電位領域を表し、マス目パターンは、ここでは基板Ｓと、反応層ＲＰ内の幾つかの構造体とに関して使用されている。
【００５３】
全ての場合において、光起電装置に対する本発明の適用は、典型的には、上述のような化学（電気化学）反応器ＣＲに加えて、光起電電極ＰＥ、ＢＥの組（ＢＥは裏面電極を表す）に電気的に接続された少なくとも１つの光起電表面ＰＳを含む装置を生み出すことになる。ＣＲは、この場合には光起電電極の組に電気的に接続される。図８及び図９とは逆の層Ｓ、ＲＰ、等の垂直方向の順序に留意されたい。図１０において、追加の参照符号ＴＣは、貫通コンタクトを表す。反応層ＲＰ’内の電極Ｅ１、Ｅ２（ｋ＝２流体の場合）を形成する導電性フィンは、貫通コンタクトに電気的に接続される。電極Ｅ１、Ｅ２（ｋ＝２流体の場合）は、電極端子Ｔ１、Ｔ２に接続され、この端子が次に外部負荷又は電源、例えば図１０に示す光起電デバイスに接続される。図１０に示すＴ１、Ｔ２の配置は、電気化学反応器と光起電セルとを全面積にわたってむらなく一貫して相互接続することを可能にするインターデジタル型電極配置の一例である。この面積的に密な電極端子のアレイは、例えばボール−グリッド・アレイを使用する電子デバイスなどの実施形態において特に有用である。
【００５４】
反応器が電気化学反応器として使用される場合、各電極Ｅ１、Ｅ２は、２つの回路部分（これは各々が同じ入口オリフィスを同じ出口オリフィスに接続する）を分離する。別の言い方をすれば、各電極は、方向ｙに沿って隣接する２つの化学セルによって共有される。対応する操作方法は、電極に電荷を供給する又は電極から電荷を回収すること（図１１におけるＳ４０）をさらに含む。ここで、電極間の負荷を発電に用いることができることが理解される。代替的に、電気を流体内に化学的に貯蔵することができる。
【００５５】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、以下で概説する端子の配置の様々な例を表す。燃料セル及び電池技術の分野で知られているように、幾つかの単一セルを電気的に相互接続してセル列（ｃｅｌｌ  ｓｔｒｉｎｇ）にして、燃料セルのスタック又はモジュールを形成することができる。セル間の電気的相互接続が直列に形成された場合、このセル列によって供給される総電圧は、個々のセルの電圧より高くなる。より詳細には、直列にセルが接続されたセル列の開路電圧は、各々の個別セルの個々の開路電圧の合計に等しい。このセルの直列接続の１つの特定の形態は、１つのセルの電極が２つの連続したセルの電気化学反応に関与するバイポーラ配置として知られている。この場合、１つのセル内の電極に割り当てられる極性は、隣接するセル内の電極に割り当てられる極性と反対になる。本発明の実施形態において、化学セルＣＣの列を、外部負荷又は電源に接続された端子における開路電圧が単一化学セルＣＣによって供給される開路電圧の整数倍になるように操作することが有益である。例として、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、異なる端子電圧を供給するように個々の電極Ｅ１、Ｅ２を接続する、様々な可能性を示す。例えば、単一化学セルＣＣが、その中で起こる電気化学反応によって定められるように１Ｖの開路電圧を生じさせる場合、図１２（Ａ）における端子（太線）は、電圧１Ｖで動作する。同じタイプの化学セルＣＣに基づいて、図１２（Ｂ）に示す配置は、端子電圧３Ｖを供給する。図１２（Ｃ）の設計は、端子電圧５Ｖを供給する。
【００５６】
適切な流体分配（マニホルド）スキームにより広い面積に拡張可能な実施形態を説明した。開示された実施形態の幾つかは、特に、効率的なマイクロ構造を通じて高い電気化学的電力密度を可能にする。本概念は、電力密度を損失することなく、小さいフットプリント（例えば、マイクロプロセッサ、数ｃｍ２）から大きいフットプリント（例えば、大型光起電モジュール、数ｍ２）まで高度に拡張可能である。これらは、層流による流体の分離が適用できるので、大型のメンブレンに基づく設計に比べて、さらに複雑さを減らすことができる。完璧を期して、配線抵抗の削減により、効率的な電気化学的エネルギーの貯蔵及び供給を可能にすることができる。また、上述の実施形態は、電力の貯蔵及び供給を可能にし、又は、少なくとも化学反応を発生させることができ、このことが、他の技術分野において提案されてきた例えば従来のマイクロチャネル冷却器の設計とは根本的に異なる。
【００５７】
上記の実施形態は、添付の図面を参照して説明され、多くの変形に順応することができる。好ましい実施形態において、図面に図示されるように、上記の特徴の幾つかの組み合わせを企図することができる。他の変形及び詳細な実施形態を次のセクションで示す。
【００５８】
２．特定の実施形態／実装の技術的詳細
多くのさらなる変形を企図することができる。例えば、流体の分配は、様々な流路の流体力学的抵抗を設計すること、例えば、マニホルドのチャネルに特定のテーパを導入すること、又は、異なるマニホルド層を相互接続するオリフィス若しくは最も下のマニホルド層を反応面に相互接続するオリフィスの直径を変えることにより、調整することができる。
【００５９】
また、電気化学的用途に関して、広範囲の電圧の組合せを可能にする様々な電極配線構成を企図することができ、ここで最低電圧は各々の半電池反応の電位（典型的には〜１Ｖ）により定められる。
【００６０】
多数の供給電圧は、集積回路のための電源供給用途に有益である。多数の充電電圧は、多様な光起電チップ（単接合対多接合、有機、薄膜）からのエネルギーの直接貯蔵（電気分解）のためにもまた有益である。電力ピンは、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるような種々の可能なレイアウトで、典型的には反応層ＲＰの下面（すなわちＰＶシステムに対向する面）に配置される。
【００６１】
さらに、図１０に示すような光起電用途に関しては、配線損失を小さくするために、電極と電源／シンクとの近接性を確保するように注意を払うべきである。
【００６２】
また、電極とチャネルとの集積スキームは、例えば、
−従来の微細加工技術（例えば、リソグラフィ、湿式／乾式エッチング、メタライゼーション、電気めっき）
−炭素質材料からのバルク機械加工（例えば、酸素エッチング、レーザ・アブレーションによる）。
−非従来型構造体のボトムアップ式製造（例えば、熱分解された構造化されたフォトレジスト、ナノチューブ又はナノワイヤの成長）。
といった、様々な技術によって実現することができる。
【００６３】
パッケージの信頼性もまた考慮することができる。シリコンを基板材料として使用する解決策は、光起電セル（典型的にはゲルマニウム）と反応器との間で良好な熱膨張係数の一致を可能にし、このことがセルにかかる応力を減らす。シリコンを使用することで、さらに、反応器表面を構造化し、反応器内に検知要素（温度、放射線、圧力）を実装するために、ＭＥＭＳプロセスを使用することも可能になる。
【００６４】
次に、反応器表面全体にわたる温度の均質性を最大化する一方でポンピングパワーを最小化することの両方を、上述のような効率的なマニホルド、すなわち２つの主経路（流体入口及び出口）を有する階層的な流体分配／回収システムを用いて達成することができる。
【００６５】
層状の分配チャネル（マニホルド）及び注入オリフィス／ノズルの実装により、
−広範囲の構造体寸法（例えば、２０μｍ乃至２０ｍｍ又はそれ以上）をカバーする様々な材料及び製造方法の使用、及び
−反応層における低い熱機械的応力の達成を可能にしてパッケージの寿命を延ばすことにつながる、種々の材料の使用
が可能になる。
【００６６】
完全なパッケージ（反応器及び光起電システム部品を含む）は、ＭＥＭＳ技術を用いて、微細構造の精細度及び加工、バッチ処理、結合技術、検知要素の組込み、等を利用して製造することが好ましい。
【００６７】
図１０を参照すると、このパッケージは典型的には、以下の上部層及び下層を含み、
−上部層は、
・電気的相互接続によって接続され全体でマルチチップ・モジュールを形成する、光起電セルＰＣ、
・バイパス電極（図示せず）、及び
・光起電セルの底部電極を接続するための電気層（図示せず）
を含む。
−下層は、
・必要であれば、光起電セルの真下でパッケージ全体にわたって温度をマッピングするための抵抗型温度デバイスのネットワークを有するセンサ層（図示せず）、及び
・センサ層と電気層を絶縁するための絶縁層（図示せず）
をさらに含む。
これらの層は、典型的には薄膜堆積技術並びにガルバニック・プロセスを用いて加工される。はんだも、やはりガルバニック・プロセスによって施工することができ、又はスクリーン印刷のような任意の従来のプロセスによって施工することができる。
【００６８】
反応層ＲＰにおいて、回路部分、壁などは、ＤＲＩＥを使用して熱除去を強化して製作造することができる。これらのチャネルはまた、複数のダイシング・ソーを使用して製造することもできる。オリフィスもまた、ＤＲＩＥによって製造することができる。ダイキャスト及び他の大量生産プロセスを使用することもできる。
【００６９】
上述のような反応器を含むマルチチップ・モジュール・パッケージは、例えば
−基板上に互いの間の距離を最小限にしてはんだ付けされた高効率の三接合太陽電池ソーラーセル（すなわち市販の「３ＪＰＶ」）、
−並列接続の場合に１つのセルの上部電極を別のセルの上部電極に接続する、又は、直列接続の場合に１つのセルの上部電極を別のセルの底部電極に接続される導電性パッドに接続する、電気的相互接続（導電性パッド、接続ＰＥなどを含む）（３００μｍワイヤボンド、はんだ付け若しくは溶接されたＣｕリボン又は鉛フレーム）
−特に上記で説明した、ポリマー、金属、複合材料などで作られたマニホルド層Ｍ１、Ｍ２を有する電気化学反応器を含む、機械的支持及び他のシステムとのインタフェースのためのキャリア（図示せず）
を含む。
【００７０】
最後に、上述のようなパッケージでは、電気化学反応器の存在により、ヒートシンクの必要性がなくなることに注目される。
【００７１】
本発明を特定の実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができること、及び、均等物で置き換えることができることを理解するであろう。さらに、特定の状況又は材料を適合させるために、本発明の教示に対して、その範囲から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。従って、本発明が開示された特定の実施形態に限定されることは意図されず、本発明が添付の特許請求の範囲の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図される。この点に関して、実施形態に応じて、添付の図面に描かれた構成要素又はステップの必ずしも全てが関与する必要はない。さらに、上記で明示的に言及した以外の多くの変形を企図することができる。例えば、反応層ＲＰ内の構造体を製造するために他の材料を用いることもでき、湾曲した（丸みを帯びた）回路部分ＣＰ１、ＣＰ２といった他のパターンの回路セクションＣＰに基づくものとすることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
ＣＲ：化学反応器
ＲＰ：反応層
Ｅ１、Ｅ２：壁（電極）
Ｗ１、Ｗ２：付加的な壁
ｘ、ｙ：反応平面が対する方向
ＵＣ：単位セル
ＵＣ’：単位セル（変形）
ＣＣ：化学セル
ＣＰ：回路部分
Ｍ１、Ｍ２：流体分配回路
ＩＡ、ＩＢ：入口オリフィス
ＯＡ’、ＯＢ’：出口オリフィス
Ｍ１：第１のマニホルド
Ｍ１１−Ｍ１４：第１のマニホルドの平行なチャネル
Ｍ２：第２の（付加的）マニホルド
Ｍ２１−Ｍ２５：第２の（付加的）マニホルドの平行なチャネル
ＰＡ：光起電装置
ＰＭＡ：光起電モジュールのアレイ
ＰＭ：光起電モジュール
ＰＳ：光起電表面
ＰＥ、ＢＥ：光起電電極
Ａ：流体Ａ
Ｂ：流体Ｂ
Ｔ１：電気接続端子１
Ｔ２：電気接続端子２（Ｔ１と逆の極性）
【図１】
2015533102.tif 000003
【図２】
2015533102.tif 000004
【図３】
2015533102.tif 000005
【図４】
2015533102.tif 000006
【図５】
2015533102.tif 000007
【図１１】
2015533102.tif 000008
【図６】
2015533102.tif 000009
【図７】
2015533102.tif 000010
【図８】
2015533102.tif 000011
【図９】
2015533102.tif 000012
【図１０】
2015533102.tif 000013
【図１２】
2015533102.tif 000014
【国際調査報告】
2015533102.tif 000015
2015533102.tif 000016
2015533102.tif 000017