(57)【要約】【課題】ガスケットを用いることなく、ガス洩れを防止することが可能な反応器の構造とする。【解決手段】触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室２ａが周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室２ａにガスを供給するガス供給路２ｂ及び反応室２ａからガスを排出するガス排出路２ｃが形成された金属製の複数の反応プレート２と、ガス流路４ｂが形成され、反応室２ａを板厚方向から覆うように反応プレート２の間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレート２を分離する分離プレート４と、ガス流路が形成され、反応プレート２と分離プレート４との重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレート５，６とを備える。反応プレート２、分離プレート３及びカバープレート５，６における重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されている。【選択図】図１
2005087784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室が周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室にガスを供給するガス供給路及び反応室からガスを排出するガス排出路が形成された金属製の複数の反応プレートと、
ガス流路が形成され、前記反応室を板厚方向から覆うように反応プレートの間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレートを分離する分離プレートと、
ガス流路が形成され、反応プレートと分離プレートとの重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレートとを備え、
前記反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されていることを特徴とする反応器。
【請求項２】
反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面の全体が接合されていることを特徴とする請求項１記載の反応器。
【請求項３】
前記反応プレートは、吸熱反応を行うプレートと発熱反応を行うプレートとを有しており、これらのプレートが分離プレートを介して重ね合わせられていることを特徴とする請求項１または２記載の反応器。
【請求項４】
前記分離プレートに、温度モニタが挿入可能なモニタ孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭電源用の燃料電池、自動車搭載用の燃料電池などに接続されて用いられる反応器に関し、特にガスが供給されることにより化学反応を行う反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、供給された水素ガスを燃料極で水素イオンにした後、水素イオンと供給された酸素とを空気極で反応させて水とすることにより電気を取り出すものであり、燃料極及び空気極は電解質を挟んだセルの集合体が基本構造となっている。水素ガスはメタノール、メタン、ジメチルエーテル等を水蒸気（水）と反応させることにより改質して水素リッチの状態として供給されるものであり、このための改質器が燃料電池に接続される。また、水蒸気改質においては、シフト反応によって一酸化炭素（ＣＯ）が発生し、燃料極の性能を低下させるため、ＣＯ除去器が燃料電池に接続されている。
【０００３】
特開２０００−１５４００１号公報には、これらの反応を行う反応部を積層状態で組み付けた構造が開示されている。この構造は、反応を行わせるための触媒をガスが流通可能なシート状とし、このシート状触媒を平板で挟み込むと共に、平板の外側にセパレータ板を重ね合わせて一単位の反応部とし、これを複数単位を重ね合わせることにより全体が積層状態となるものである。一単位の反応部に対し、原料ガスは、平板に形成したマニホールドを介して供給される一方、反応後のガスは同様に平板に形成したマニホールドから排出される。また、平板には、シート状触媒を配置して反応を行うための反応空間が中央部分に形成されている。このような構造において、例えば、改質部においては、燃焼側として燃焼用空気の供給用マニホールド、オフガスの供給用マニホールド、燃焼ガスの排出用マニホールドが形成されている。
【０００４】
このような反応器では、ガスの洩れを防止する必要があり、このため、平板及びシート状触媒の重ね合わせ部分の周囲及びセパレータ板の周囲には、ガスケットが配置されている。ガスケットはマニホールド形成部分及びシート状触媒配置部分を除く部分を塞ぐ形状にカットされ、このカット状態で平板の間に挟み込まれて圧縮されることによりガス洩れを防止する。ガスケットを圧縮するため、シート状触媒及び平板からなる複数の反応部を積層した状態を上下の押え板によって挟み、反応部及び上下の押え板にタイロッドを貫通させ、タイロッドにナットを螺合させて締め付けを行っている。
【特許文献１】特開２０００−１５４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の積層構造の反応器では、ガス洩れを防止するためにガスケットを用いているため、多くのガスケットを必要とし、その組み付けが面倒であるばかりでなく、ガスケットの厚み分、大型化している。
【０００６】
また、ガスケットは、ゴム、樹脂等の弾性材料によって形成されるため、高温に対する耐久性が小さく、高温環境下では早期に劣化してガス洩れを発生する。このため、使用限界温度が限定され、広範囲の温度での使用に適さない問題も有している。
【０００７】
さらに、積層状態の全体に対してタイロッドを貫通させてナットで締め付ける構造であるため、全てのガスケットに対して圧縮力を均一に作用させることが難しいばかりでなく、均一に圧縮させることができない場合には、その部分のガスケットからガス洩れが発生する問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ガスケットを使用しないでも、ガス洩れを確実に防止することができ、これにより、組み付けが容易で、小型化でき、高温環境下での使用を行うことが可能な反応器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の反応器は、触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室が周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室にガスを供給するガス供給路及び反応室からガスを排出するガス排出路が形成された金属製の複数の反応プレートと、ガス流路が形成され、前記反応室を板厚方向から覆うように反応プレートの間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレートを分離する分離プレートと、ガス流路が形成され、反応プレートと分離プレートとの重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレートとを備え、前記反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、反応プレート及び分離プレートを重ね合わせることにより、一単位の反応部が形成され、反応部を複数単位積層した状態に対しカバープレートを重ね合わせることにより反応器が形成される。そして、カバープレート側からガスを供給することにより、ガスは分離プレートから反応プレートの反応室内に入り込んで反応を行い、その後、反応プレートのガス排出路から排出される。
【００１１】
この発明では、反応プレート、分離プレート及びカバープレートが金属からなり、その重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されている。拡散接合やろう付けは金属を直接に接合するものであり、しかも、金属板を密着した状態で接合することができる。このため、金属板の間からのガス洩れが発生しないばかりでなく、金属板の間にガスケットを配置する必要がなくなる。このようにガスケットが不要となった分、厚みを薄くでき、小型化が可能となる。また、金属板が直接に接合されているため、耐熱性が高く、高温環境下での使用が可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の反応器であって、反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面の全体が接合されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明のように、重ね合わせ面の全体を拡散接合やろう付けによって接合することにより、接合の信頼性が向上する。このため、ガス洩れをさらに有効に防止することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の反応器であって、前記反応プレートは、吸熱反応を行うプレートと発熱反応を行うプレートとを有しており、これらのプレートが分離プレートを介して重ね合わせられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、吸熱反応用のプレートと発熱反応用のプレートとが分離プレートを介して重ね合わせられることにより、分離プレートを介して反応プレート相互間での熱の授受が行われる。このため、それぞれのプレートにおける反応を促進させることができ、反応効率が向上する。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の反応器であって、前記分離プレートに、温度モニタが挿入可能なモニタ孔が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、分離プレートに温度モニタを配置することができるため、反応プレートでの反応を正確に把握できると共に、反応の制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、反応プレート、分離プレート及びカバープレートの全てを金属板として、その重ね合わせ面を拡散接合またはろう付けによって接合するため、これらの金属板の間からのガス洩れが発生しないばかりでなく、金属板の間にガスケットを配置する必要がなくなる。これにより、厚みを薄くした小型化ができ、しかも、耐熱性が高いため、高温環境下での使用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜図９は、本発明の一実施の形態における反応器であり、燃料電池に接続される改質器に適用した形態を示す。
【００２０】
反応器としての改質器１は、図１及び図２に示すように、反応プレートとしての改質触媒プレート２と、同様に反応プレートとしての燃焼触媒プレート３と、分離プレート４とが板厚方向に重ね合わせられることにより構成されている。これらの重ね合わせは、反応プレート２，３の間に分離プレート４が挿入されることにより行われるものであり、この実施の形態では、改質触媒プレート２、分離プレート４、燃焼触媒プレート３、分離プレート３、改質触媒プレート２、……の順で重ね合わせられている。また、これらのプレートの重ね合わせ状態に対し、カバープレート５、６が両側に重ね合わせられることにより、これらの重ね合わせ状態を挟み込んでいる。
【００２１】
反応プレートとしての改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３は、触媒とガスとの反応を行うものであり、触媒（図示省略）が充填されて反応を行うための反応室２ａ、３ａが内方部分に形成されている。また、各プレート２，３には、それぞれの反応室２ａ、３ａに対して、ガスを供給するためのガス供給路２ｂ、２ｃ及び反応後のガスを排出するガス排出路２ｃ、３ｃがそれぞれ形成されている。
【００２２】
ガス供給路２ｂ、２ｃは、各プレート２，３に対し板厚方向に小孔を貫通することにより形成されるものである。これらの小孔は鍵孔形状に成形されることにより、下端部分が開放状態となっており、開放された下端部分が対応した反応室２ａ、３ａと連通している。これにより、ガス供給路２ｂ、３ｂに供給されたガスが反応室２ａ、３ａ内に流入することが可能となっている。
【００２３】
ガス排出路２ｃ、３ｃは、各プレート２，３を切り欠くことにより形成されている。改質触媒プレート２におけるガス排出路２ｃは、図２に示すように、同プレート２の下端部分を部分的に切り欠くことにより形成されており、これにより、ガスは改質触媒プレート２の下端部分から外部に排出される。燃焼触媒プレート３におけるガス排出路３ｃは、図４に示すように、同プレート３の一側面部分（右側面部分）の下部を切り欠くことにより形成されており、これにより、ガスは燃焼触媒プレート３の側面部分から外部に排出される。
【００２４】
改質触媒プレート２における反応室２ａは、メタン、メタノールなどの水素化合物を水蒸気と反応させることにより、水素リッチなガスを生成するものである。この原料ガスは図２の矢印Ａで示す方向から供給される。一方、触媒としては、銅、亜鉛を主成分とした粒状、粉状等の固体状態で充填される。改質触媒プレート２では、吸熱反応によって水素が生成される。反応室２ａはガス供給路２ｂ及びガス排出路２ｃを除き、他の部分が周囲と離隔した状態となっており、反応したガスが改質触媒プレート２の周囲に拡散しないようになっている。
【００２５】
燃焼触媒プレート３における反応室３ａは、燃料電池で使用された残りの水素を含有したオフガスを燃焼させるものであり、そのための触媒が粒状、粉状等の固体の状態で充填される。オフガスは図２の矢印Ｂ方向から供給されて発熱反応によってオフガスが燃焼する。反応室３ａはガス供給路３ｂ及びガス排出路３ｃを除き、他の部分が周囲と離隔した状態となっており、反応したガスが燃焼触媒プレート３の周囲に拡散しないようになっている。
【００２６】
なお、改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３には、閉鎖断面のスルーホール２ｄ、３ｄがそれぞれ板厚方向に貫通している。スルーホール２ｄ、３ｄは対応したプレート２，３と無関係のガスを通過させるために形成するものであり、改質触媒プレート２のスルーホール２ｄにはオフガスが通過し、燃焼触媒プレート３のスルーホール３ｄには、改質の原料ガスが通過する。
【００２７】
以上の改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３の間には、図５に示す分離プレート４が挟み込まれる。分離プレート４は改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３の間に挟み込まれることにより、これらを分離するものである。また、分離プレート４には、改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３のガス供給路２ｂ、３ｂ及びガス排出路２ｃ、３ｃと連通する閉鎖断面の孔からなるガス流路４ａ、４ｂが形成されている。ガス流路４ａは図１に示すように、改質触媒プレート２のガス供給路２ｂ及び燃焼触媒プレート３のスルーホール３ｄに連通するように配置されており、改質の原料ガスが通過する。ガス流路４ｂは改質触媒プレート２のスルーホール２ｄ及び燃焼触媒プレート３のガス供給路３ｂに連通するように配置されており、オフガスが通過する。
【００２８】
以上の分離プレート４は、ガス流路４ａ、４ｂを除く部分の全てが閉鎖した状態となっており、改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３の間に挟み込まれることにより、これらの反応室２ａ、３ａを覆ってこれらを遮断している。従って、改質触媒プレート２の触媒及び燃焼触媒プレート３の触媒が混合することがないと共に、これらに供給されたガスや反応したガスが混じり合うことがなくなる。
【００２９】
この実施の形態における分離プレート４には、モニタ孔８が形成されている。モニタ孔８は、図５に示すように、分離プレート４の幅方向に沿って所定間隔で形成されており、それぞれのモニタ孔８内に温度計などの温度モニタ（図示省略）が挿入されることにより、反応温度を検出するようになっている。すなわち、分離プレート４は発熱反応を行う燃焼触媒プレート３からの熱が伝達されると共に、この熱を吸熱反応を行う改質触媒プレート２に伝達するものであり、伝達される温度をモニタすることにより、反応を効率的に制御することが可能となっている。
【００３０】
また、このように分離プレート４が吸熱反応を行う改質触媒プレート２と発熱反応を行う燃焼触媒プレート３との間に配置されることにより、分離プレート４を介して改質触媒プレート２及び燃焼触媒プレート３の間で熱の授受を行うことができる。これにより、それぞれのプレート２，３における反応を促進させることができ、反応効率を向上させることができる。
【００３１】
図９は、分離プレート４の別の形態を示し、モニタ孔８用のスリット４ｆが適宜間隔で形成された金属板からなる芯板４ｇの両側に、金属板からなる挟み板４ｈを重ね合わせて接合した構造となっている。このような構造とすることにより、モニタ孔８の大きさ及び分離プレート４の厚さを任意に調整することができ、汎用性のあるものとすることができる。この場合、芯板４ｇと挟み板４ｈとの接合は、後述する拡散接合またはろう付けにより行われるものである。
【００３２】
なお、この実施の形態において、燃焼触媒プレート３の板厚方向の外側（図１における左側）には、さらに別の分離プレート４ｘが配置されている。この分離プレート４ｘは燃焼触媒プレート３の外側部分を覆うものであり、この分離プレート４ｘにも、ガス流路４ａ、４ｂと同様なガス流路が形成されている。
【００３３】
図２は、以上の改質触媒プレート２、分離プレート４、燃焼触媒プレート３及び分離プレート４ｘを一単位とし、この複数単位を板厚方向に積層した状態を示す。カバープレート５，６はこれらが積層された状態に対し両側から重ね合わせられることによりこれらを挟み込むように作用する。
【００３４】
カバープレート５，６は、図１及び図６に示すように、板厚方向に貫通すると共にパイプ状となって板厚方向の外側に突出するガス流路５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを備えている。ガス流路５ａ、６ａは改質触媒プレート２のガス供給路２ｂ及び燃焼触媒プレート３のスルーホール３ｄと連通し、ガス流路５ｂ、６ｂは改質触媒プレート２のスルーホール２ｄ及び燃焼触媒プレート３のガス供給路３ｄと連通する位置に配置されている。従って、ガス流路５ａ及び６ａからのガスは、分離プレート４、４ｘ及び燃焼触媒プレート３を通過して改質触媒プレート２に達し、そのガス供給路２ｂから反応室２ａに流入する。一方、ガス流路５ｂ、６ｂからのガスは、改質触媒プレート２、分離プレート４、４ｘを通過して燃焼触媒プレート３に達し、そのガス供給路３ｂから反応室３ａに流入する。これらの流入により上述した反応が行われる。
【００３５】
以上の改質触媒プレート２、燃焼触媒プレート３、分離プレート４、４ｘ、カバープレート５、６は、重ね合わせ状態でその重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されるものである。この場合、改質触媒プレート２、燃焼触媒プレート３、分離プレート４、４ｘ、カバープレート５、６は、同一サイズ及び同一外形（矩形）の金属板によって成形されており、板厚方向に整合された状態で重ね合わせられて接合される。金属板としては、接合が可能であれば、ステンレス、炭素鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属を用いることができる。
【００３６】
拡散接合は、以上のプレート２、３、４、４ｘ……５、６を密着させた状態で電極等により金属材料の融点以下の温度に加熱して原子の拡散を生じさせることにより接合する手法である。ろう付けは、プレートの重ね合わせ面に半田等のロウ材を形成し、ロウ材を溶融することによりプレート間を接合する手法である。ロウ材は、箔の形態で接着しても良く、メッキや塗布等により付着させても良い。
【００３７】
このような拡散接合またはろう付けによる接合では、隣接しているプレートが直接に接合され、且つ隙間のない相互に密着した状態で接合される。従って、接合されたプレートの間からガスが洩れることがなくなる。しかも、金属板からなるプレートが直接に接合されるため、大きな耐熱性を有し、低温環境下及び高温環境下での使用が可能となり、広範な温度環境に適用することができる。
【００３８】
また、プレート間からのガス洩れが発生しないため、ガスケット等のシール材を挟み込む必要がなくなる。このため、プレートの重ね合わせ方向の厚みを薄くすることができ、反応器１全体を小型化することができる。さらに、全てのプレートを組み付け状態とし、且つガスケットを圧縮するためのタイロッドを用いる必要がなくなり、組み立てを簡単に行うことができる。
【００３９】
さらに、接合状態では、改質触媒プレート２のガス排出路２ｃ及び燃焼触媒プレート３のガス排出路３ｃが開口した状態となっているため、これらのガス排出路２ｃ、３ｃから反応室２ａ、３ａに触媒を充填したり、反応室２ａ、３ａから触媒を排出することができる。このため、触媒の交換を簡単に行うことができるメリットがある。
【００４０】
図２において、符号１１は底板、符号１２は側板である。
底板１１は、上述したプレート積層状態の反応器１の底面側を覆うように取り付けられるものであり、図７に示すように、そのためのボルト孔１１ａが周囲の複数箇所に形成されている。また、底板１１には、改質触媒プレート２のガス排出路２ｃに臨むザグリ部１１ｂが長さ方向に形成されており、このザグリ部１１ｂに排出管１１ｃが連通するように取り付けられている。このような底板１１を設けることにより改質触媒プレート２内で改質された水素リッチのガスを取り出すことができる。
【００４１】
側板１２は、プレートの積層状態の一側面を覆うように取り付けられる。側板１２は、燃焼触媒プレート３のガス排出路３ｃが開口している側面に取り付けられるものであり、図８に示すようにガス排出路３ｃに臨むザグリ部１２ｂが形成されていると共に、ザグリ部１２ｂに連通する排出管１２ｃを備えている。この側板１２を設けることにより、燃焼触媒プレート３からのガスを外部に取り出すことができる。なお、側板１２を反応器１に取り付けるためのボルト孔１２ａが周囲の複数箇所に形成されている。また、底板１１及び側板１２は、金属であっても良く、樹脂であっても良い。
【００４２】
なお、改質触媒プレート２の反応室２ａ及び燃焼触媒プレート３の反応室３ａ内からの触媒の漏出を防止する必要がある場合には、後述する図１１及び図１５に示すように、底板１１及び側板１２のザグリ部１１ｂ、１２ｂにメッシュ状のマットを嵌め込むことにより、その漏出を簡単に防止することができるものである。
【００４３】
図１０〜図１５は、本発明の別の実施の形態における反応器２１を示す。この反応器２１は、シフト反応等によって発生したＣＯを除去するＣＯ除去器に適用したものであり、燃料電池に接続されて使用される。
【００４４】
反応器としてのＣＯ除去器２１は、図１０及び図１１に示すように反応プレートとしての触媒プレート２２と、分離プレート２３と、熱媒プレート２４とが板厚方向に順に重ね合わせられることにより１単位となり、この複数単位が板厚方向に積層されることにより構成されている。そして、カバープレート２６、２７が積層状態の両側から重ね合わせられることにより、複数単位を挟み込むようになっている。
【００４５】
触媒プレート２２は、ＣＯを酸化して低減するものであり、図１２に示すように、そのための触媒が充填される反応室２２ａが形成されている。反応室２２ａは、矩形状空間となって触媒プレート２２の内方部分に形成されるものである。触媒としては、白金・ルテニウムを主成分として活性化処理された粒状又は粉状のものが使用される。また、触媒プレート２２には、反応室２２ａにＣＯを供給するガス供給路２２ｂ及びＣＯが除去されたガスを排出するガス排出路２２ｃが形成されている。
【００４６】
ガス供給路２２ｂは鍵孔形状となっており、板厚方向に貫通するように反応室２２ａの上部に形成されている。このガス供給路２２ｂその下端部分が反応室２２ａに連通している。一方、ガス排出路２２ｃは、触媒プレート２２の下端部を開放することにより形成されるものである。
【００４７】
熱媒プレート２４は、触媒プレート２２を冷却するものであり、分離プレート２３を介して触媒プレート２２に重ね合わせられる。冷却を行うため、熱媒プレート２４には、図１０及び図１３に示すように、複数の溝状の熱媒流路２４ａが形成されている。熱媒流路２４ａは、触媒プレート２２と反対側の面に、横方向に平行となるように形成されており、それぞれが冷却源（図示省略）に接続されている。また、熱媒プレート２４には、触媒プレート２２のガス供給路２２ｂと連通する閉鎖断面のガス流路２４ｂが板厚方向に貫通している。なお、この実施の形態の熱媒プレート２４には、触媒プレート２２の反応室２２ａに対応した部分に開口部２４ｃが形成されるものである。
【００４８】
符号２５は、熱媒プレート２４における熱媒流路２４ａ形成面に重ね合わせられるサブプレートであり、サブプレート２５の重ね合わせによってモニタ孔２８の開放面が封鎖されるようになっている。このサブプレート２５にも、触媒プレート２２のガス供給路２２ｂと連通する閉鎖断面のガス流路２５ｂが形成されている。
【００４９】
分離プレート２３は、触媒プレート２２と熱媒プレート２４との間に重ね合わせ状に配置されることにより、触媒プレート２２と熱媒プレート２４とを分離する。また、分離プレート２３には、触媒プレート２２のガス供給路２２ｂ及び熱媒プレート２４のガス流路２４ｂと連通する閉鎖断面のガス流路２３ｂが形成されている。
【００５０】
分離プレート２３は、図１４に示すように、ガス流路２３ｂを除く部分の全てが閉鎖した状態となっており、触媒プレート２２及び熱媒プレート２４の間に挟み込まれることにより、触媒プレート２２の反応室２２ａを覆っている。このように触媒プレート２２及び熱媒プレート２４の間に挟み込まれることにより、触媒プレート２２の熱を熱媒プレート２４に伝達するように作用する。これにより、触媒プレート２２を効率的に冷却することができ、同プレート２２での発熱反応を促進させることができる。
【００５１】
さらに、分離プレート２３には、温度計などの温度モニタ（図示省略）が挿入可能な矩形溝状の複数のモニタ孔２８が形成されており、これにより、触媒プレート２２の温度をモニタするようになっている。符号２９は、分離プレート２３におけるモニタ孔２８の形成面には重ね合わせられたサブプレートであり、サブプレート２９の重ね合わせによってモニタ孔２８の開放面が封鎖されるようになっている。
【００５２】
なお、熱媒プレート２４側のサブプレート２５及び分離プレート２３側のサブプレート２９には、触媒プレート２２のガス供給路２２ｂと連通する閉鎖断面のガス流路２９ａ（図示省略）及び２５ａが板厚方向に貫通するものである。
【００５３】
カバープレート２６，２７は、図１０に示すように、板厚方向に貫通すると共にパイプ状となって板厚方向の外側に突出するガス流路２６ａ、２７ａを備えている。これらのガス流路２６ａ、２７ａは触媒プレート２２のガス供給路２２ｂと連通するように形成されるものであり、ＣＯを含んだガスはそれぞれのガス流路２６ａ、２７ａから触媒プレート２２に供給される。
【００５４】
図１１において、符号３０は以上のプレート積層状態の反応器２１の底面側を覆うように取り付けられる底板である。この底板３０には、図１１及び図１５に示すように、触媒プレート２２のガス排出路２２ｃに臨むザグリ部３０ｂが長さ方向に形成されており、このザグリ部３０ｂに排出管３１が連通するように取り付けられている。このような底板３０を設けることにより触媒プレート２２からのガスを取り出すことができる。なお、底板３０には、積層状態の反応器２１への取り付けを行うためのボルト孔３０ａが周囲部分に形成されている。
【００５５】
底板３０のザグリ部３０ｂには、金属線をネット状に絡ませたマット３３が着脱自在に嵌め込まれるようになっている。マット３３は、ガスが流通可能で、且つ触媒プレート２２内の触媒の漏出を防止するような網目状となっている。このマット３３としては、発泡金属等を用いることができる。
【００５６】
この実施の形態においても、触媒プレート２２、分離プレート２３、熱媒プレート２４、カバープレート２６，２７がアルミニウムやその合金等の接合可能な金属によって同一サイズ及び同一外形（矩形）に成形されており、板厚方向に整合された状態で重ね合わせられ、この重ね合わせ状態で拡散接合またはろう付けによって接合される。従って、隣接しているプレートを直接に接合することができ、且つ隙間のない相互に密着した状態となるため、接合されたプレートの間からガスが洩れることがないと共に、大きな耐熱性を有し、広範な温度環境に適用することができる。また、プレート間からのガス洩れが発生しないため、ガスケット等のシール材を挟み込む必要がなく、プレートの重ね合わせ方向の厚みを薄くすることができ、反応器の全体を小型化することができる。
【００５７】
図１６は、本発明のさらに別の実施の形態を示す。この実施の形態においては、２つの反応プレート４１、４２が分離プレート４３を介して重ね合わせられた構造となっている。それぞれの反応プレート４１、４２は、矩形の閉鎖断面となった反応室４１ａ、４２ａを有すると共に、これらの反応室４１ａ、４２ａにガスを供給するガス供給路４１ｂ、４２ｂ及び反応室４１ａ、４２ａからガスを排出するガス排出路４１ｃ、４２ｃを有している。それぞれの反応室４１ａ、４２ａには、ガスの反応を行う触媒が充填されるものである。
【００５８】
反応プレート４１におけるガス供給路４１ｂは、反応室４１ａの上面部分に形成され、ガス排出路４１ｃは反応室４１ａの側面部分に形成されている。一方、反応プレート４２におけるガス供給路４２ｂは、反応プレート４１のガス排出路４１ｃに対応するように反応室４２ａの側面部分に形成されている。また、分離プレート４３には、ガス流路４３ｂが板厚方向に貫通しているが、このガス流路４３ｂは反応プレート４１のガス排出路４１ｃ及び反応プレート４２のガス供給路４２ｂを連通するようにこれらとの対応位置に形成されている。
【００５９】
このような構造では、反応プレート４１のガス供給路４１ｂから反応室４１ａに供給されたガスは、側面部分のガス排出路４１ｃから分離プレート４３のガス流路４３ｂを通って反応プレート４２の側面部分のガス供給路４２ｂに達し、このガス供給路４２ｂから反応室４２ａに供給され、ガス排出路４２ｃから外部に排出される。
【００６０】
このような実施の形態では、ガスを複数の反応プレートの間を通過させることができる。このため、ガスに対する段階的な反応を行うことが可能となる。
【００６１】
本発明は、以上のような実施の形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、本発明は、燃料電池に接続される改質器やＣＯ除去器以外の反応器に同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態における反応器の分解斜視図である。
【図２】一実施の形態における反応器の接合状態を示す斜視図である。
【図３】改質触媒プレートの正面図である。
【図４】燃焼触媒プレートの正面図である。
【図５】分離プレートの正面図である。
【図６】カバープレートの正面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は底板の平面図及び正面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は側板の側面図及び正面図である。
【図９】分離プレートの別の形態を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の別の実施の形態における反応器の分解斜視図である。
【図１１】別の実施の形態における反応器の接合状態を示す斜視図である。
【図１２】触媒プレートの正面図である。
【図１３】熱媒プレートの正面図である。
【図１４】分離プレートの正面図である。
【図１５】底板の正面図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施の形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２１  反応器
２  改質触媒プレート
３  燃焼触媒プレート
２ａ、３ａ  反応室
２ｂ、３ｂ  ガス供給路
２ｃ、３ｃ  ガス排出路
４、４ｘ  分離プレート
４ａ、４ｂ  ガス流路
５、６  カバープレート
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ  ガス流路
２２  触媒プレート
２３  分離プレート
２６、２７  カバープレート
【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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