(57)【要約】【課題】  優れた耐衝撃性、高耐熱性を有し、絶縁信頼性が高く、容易な方法で安価に製造可能な水素製造装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  金属基板５０１を含む水素製造装置において、少なくとも、金属基板５０１と、該金属基板５０１の一方あるいは両面に設けられた流路５０２と、該金属基板５０１の一部あるいは全面にコーティングされた絶縁材料５０３とを有し、該絶縁材料５０３が、スプレーコーティング法によりコーティングされていることを特徴とする水素製造装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板を含む水素製造装置において、少なくとも、金属基板と、該金属基板の一方あるいは両面に設けられた流路と、該金属基板の一部あるいは全面にコーティングされた絶縁材料とを有し、該絶縁材料が、スプレーコーティング法によりコーティングされていることを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記スプレーコーティング法は、気体噴出口および絶縁材料塗布液噴出口を備えたノズルを有するスプレーコーティング装置を用いて行われ、該ノズルは、前記気体噴出口および絶縁材料塗布液噴出口から気体および絶縁材料塗布液をそれぞれ同時に噴射し、噴射した気体が該絶縁材料塗布液を微粒子化するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記絶縁材料塗布液をスプレーする際の、該塗布液の流量を毎分０．０５〜１０mＬの間で制御することを特徴とする請求項２に記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記絶縁材料塗布液をスプレーする際の、気体の流量を毎分１．０〜２０Ｌの間で制御することを特徴とする請求項２に記載の水素製造装置。
【請求項５】
前記絶縁材料として用いる材料がシリコン系材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水素製造装置。
【請求項６】
前記絶縁材料として用いるシリコン系材料がポリシラザンであること特徴とする請求項５に記載の水素製造装置。
【請求項７】
前記絶縁材料によりコーティングされた絶縁層の厚みが０.７μmから１.７μmであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水素製造装置。
【請求項８】
前記流路が回路状に設けられた溝であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水素製造装置。
【請求項９】
前記流路の設けられた金属基板面の反対面に、絶縁材料をスプレーコーティング法により設け、得られた絶縁層上に発熱体を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水素製造装置。
【請求項１０】
前記金属基板の材料は、Fe−Ni合金、Fe−Ni−Cr合金、銅合金、アルミニウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水素製造装置。
【請求項１１】
金属基板の一方あるいは両面にウェットエッチング法あるいはプレスによって溝形状を形成し、溶剤で希釈したシリコン系材料を金属基板の一部あるいは全面にスプレーコーティング法により塗布した後、２００℃から５００℃の温度で熱処理することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の水素製造装置を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料改質装置となる水素製造装置を用いた燃料電池に係り、メタノール等の炭化水素ガスを水素ガスに改質する水素製造装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学反応によって直接電気エネルギーを取り出す発電装置であり、高効率かつクリーンなエネルギーとして注目されている。これまで燃料電池は宇宙開発や海洋開発用途で開発されてきたが、近年では自動車や家庭用、携帯機器用途としても開発が進められている。
【０００３】
また、燃料電池を構成する一要素として改質装置がある。改質装置は、メタノール、ガソリン、ブタンガス等の炭化水素を含む改質原料ガスを改質し、水素を主成分とする改質ガスを生成している。生成されたガスは、燃料電池を構成する一要素である起電部に供給され発電に寄与する。
【０００４】
燃料を改質して水素ガスを得るための改質装置は、Cu-Zn系の触媒を使用して、吸熱反応による燃料の改質が行なわれる。この改質装置を用いた燃料電池を携帯機器で使用する場合小型化が必要であり、様々な検討が行われている。例えば、シリコン基板やセラミック基板にマイクロチャンネルと呼ばれる微細なガスの流路を形成し、このマイクロチャンネルに触媒を担持した水素製造装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、シリコン基板やセラミック基板を使用した場合、熱の利用効率が悪く、起動時の改質装置の立ち上がり速度が遅いことや、反応流路内部に温度分布ができてしまい改質反応する際の熱制御が困難となる。シリコン基板やセラミック基板ではマイクロチャンネルの形成で特殊な加工を必要とし、製造コストが高くなってしまうといった問題がある。さらには、携帯機器に使用した場合、シリコン基板やセラミック基板では、持ち運び時等の物理的ショック等で基板にクラックが発生し故障の原因となる問題もある。
【０００６】
そこで、金属基板を使用した水素製造装置が開発されている（特許文献１および２参照）。
改質装置は、吸熱反応を起こす際には、流路内に流れているガスを加熱する必要があり、流路の反対面に発熱体を配置して熱を加える。発熱体は、電気配線をして制御を行なうため、金属基板を使用した場合、発熱体と金属基板の間を絶縁することが要求される。発熱体は入力される電力で制御するが、入力した電力が絶縁膜をリークして金属基板中に流れ出すと電力のロスが発生するだけでなく、発熱体の抵抗値が安定せず、適正な温度調整ができなくなる。また、複雑な配線構造を避けるため発熱体を温度計として兼用することを考えた場合、発熱体の抵抗値を細かく読み取る必要があるため、発熱体から絶縁層を通過して金属基板へと流れていく電流は極めて少なくしなければならない。
【０００７】
しかしながら、上述の発明では金属基板と発熱体の絶縁は、金属基板を陽極酸化させ金属酸化物を形成しているが、陽極酸化法での絶縁膜はピンホールが発生してしまう問題があり、形成された膜は多孔質構造であるために高い絶縁性を得ることが困難である。また、面内の膜厚の均一性を保つことが困難であり、十分な絶縁性を確保するには全体の膜厚を厚くする必要もあり、製造にも時間がかかり、コストも高くなってしまう。
【０００８】
さらには、他の基板と貼り合せする際の封止工程や、起動、停止の頻繁な熱サイクルに耐え得ることが要求されるため、厚い金属酸化膜を金属に形成した場合、クラックが生じたり、膜が剥れてしまうといった問題がある。
【０００９】
他の絶縁処理としては耐熱性樹脂などの有機組成物も考えられるが、高温の熱サイクルで膜が焼き飛んでしまう。また、ゾルゲルガラスなどの無機物のコーティング剤を使用しても金属板上に絶縁性を得るのに十分な膜厚で塗布することが困難である。
【００１０】
コーティング方法としては一般的にスピンコート、ディップコート、ダイコートなどが挙げられる。圧延によって製造された金属基板はシリコン基板やガラス基板等と比較して表面が荒れており、窪みとなるピットや突出した部分が面内に存在している。スピンコート、ディップコート、ダイコートなどの方法で塗布した場合、乾燥時に塗布液の流動があり、金属基板の突出した部分が絶縁材料を突き抜けてしまい、その結果絶縁性が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開２００２-２５２０１４号公報
【特許文献２】特開２００４-２５６３８７号公報
【特許文献３】特開２００４-３３１４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、優れた耐衝撃性、高耐熱性を有し、絶縁信頼性が高く、容易な方法で安価に製造可能な水素製造装置及びその製造方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述したように、従来技術では、実用的な十分な絶縁特性を有する水素製造装置を得るのが困難である。本発明者等は、十分な絶縁特性を示す絶縁層を形成する成膜方法、絶縁材料を調査、検討した結果、容易な成膜方法で高い絶縁性が得られ、生産性も高く、特殊な減圧工程、焼成条件を必要としない、低コスト化も達成可能である本発明に到った。
【００１３】
請求項１の発明は、金属基板を含む水素製造装置において、少なくとも、金属基板と、該金属基板の一方あるいは両面に設けられた流路と、該金属基板の一部あるいは全面にコーティングされた絶縁材料とを有し、該絶縁材料が、スプレーコーティング法によりコーティングされていることを特徴とする水素製造装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記スプレーコーティング法は、気体噴出口および絶縁材料塗布液噴出口を備えたノズルを有するスプレーコーティング装置を用いて行われ、該ノズルは、前記気体噴出口および絶縁材料塗布液噴出口から気体および絶縁材料塗布液をそれぞれ同時に噴射し、噴射した気体が該絶縁材料塗布液を微粒子化するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の水素製造装置である。
【００１５】
請求項３の発明は、前記絶縁材料塗布液をスプレーする際の、該塗布液の流量を毎分０．０５〜１０mＬの間で制御することを特徴とする請求項２に記載の水素製造装置である。
【００１６】
請求項４の発明は、前記絶縁材料塗布液をスプレーする際の、気体の流量を毎分１．０〜２０Ｌの間で制御することを特徴とする請求項２に記載の水素製造装置である。
【００１７】
請求項５の発明は、前記絶縁材料として用いる材料がシリコン系材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水素製造装置である。
【００１８】
請求項６の発明は、前記絶縁材料として用いるシリコン系材料がポリシラザンであること特徴とする請求項５に記載の水素製造装置である。
【００１９】
請求項７の発明は、前記絶縁材料によりコーティングされた絶縁層の厚みが０.７μmから１.７μmであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水素製造装置
【００２０】
請求項８の発明は、前記流路が回路状に設けられた溝であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のに記載の水素製造装置である。
【００２１】
請求項９の発明は、前記流路の設けられた金属基板面の反対面に、絶縁材料をスプレーコーティング法により設け、得られた絶縁層上に発熱体を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水素製造装置である。
【００２２】
請求項１０の発明は、前記金属基板の材料は、Fe−Ni合金、Fe−Ni−Cr合金、銅合金、アルミニウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の水素製造装置である。
【００２３】
請求項１１の発明は、金属基板の一方あるいは両面にウェットエッチング法あるいはプレスによって溝形状を形成し、溶剤で希釈したシリコン系材料を金属基板の一部あるいは全面にスプレーコーティング法により塗布した後、２００℃から５００℃の温度で熱処理することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の水素製造装置を製造する方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のような構成であり、基板として金属基板を用いているので、耐衝撃性が向上している。
【００２５】
絶縁材料のコーティング方法に薬液の供給量を少なくし、粒径が細かくできるスプレーコーティング法を適用していることにより、絶縁材料が金属基板に付着する際の液滴の乾燥状態を制御することができ、絶縁層の厚膜化が可能になり、その結果、絶縁性が向上している。
【００２６】
スプレーコーティング法は、スピンコートなどのコーティング方法と比較して材料の使用効率も高く、大面積の基板を一括形成することも可能である。
【００２７】
また絶縁材料として用いる材料がシリコン系材料である場合は、絶縁層としてＳｉＯ2により形成しているので、十分な絶縁性を確保でき、低コストで絶縁層を形成でき、さらに熱サイクルに強い絶縁層が得られる。
【００２８】
さらに、絶縁材料として用いるシリコン系材料がポリシラザンである場合は、絶縁性を確保するのに、十分な膜厚を形成できる。その結果、絶縁層にピンホール、クラックを発生しない。
【００２９】
したがって本発明によれば、優れた耐衝撃性、高耐熱性を有し、絶縁信頼性が高く、容易な方法で安価に製造可能な水素製造装置及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
前述したように、従来は、金属基板に実用的に十分な絶縁特性を有する絶縁膜を得ることが困難であった。本発明者等は、鋭意研究した結果、金属基板の一部あるいは全面に絶縁材料をスプレーコーティング法によりコーティングすることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明に至った。
以下、本発明に好適に用いられる絶縁材料として、シリコン系材料を例にとり説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
本発明におけるスプレーコーティング装置は、例えばシリコン系材料を含む塗布液が前記のようなノズルより微粒子化されて金属基板表面に噴霧される。図１に示すように、スプレーノズル１０１は金属基板１０２と一定の距離Ａをおいて垂直に設置してあり、噴霧すると同時にノズル、あるいは金属基板をノズルと金属基板の距離を一定にしたまま水平方向に走査していく。塗布液の流量、気体の流量、ノズルと金属基板の距離、ノズル走査速度、ストローク幅を制御し塗布をおこなう。なお、符号１０３は気体および絶縁材料塗布液を含む、スプレー中の雰囲気である。
【００３２】
上記スプレーノズル１０１は、図２にその一構成例を示すように、気体送入口２０１より気体を導入して気体噴出口２０２より噴射させ、塗布液噴出口２０３に連通する塗布液送入口２０４より塗布液を吸引し、該塗布液を噴射する気体で破砕し微粒子化して噴霧するものである。このとき、塗布液送入口２０４ の位置にはベンチュリ管の原理により負圧Ｐ が生じる。ここで、図示省略の塗布液供給タンクから塗布液送入口２０４ に塗布液が供給されると、塗布液は塗布液送入口２０４より塗布液噴出口２０３方向へ吸引される。そして、塗布液噴出口２０３へ送り出された液は気体噴出口２０２で気体と混合し破砕され、ノズル外部へ噴出する。なお、塗布液の噴霧を連続して行うためには、図示省略の正圧供給手段により塗布液供給タンクに正圧を付与し、塗布液送入口２０４ における負圧Ｐ に対して上記塗布液供給タンクの液面上部の圧力が常に所定の圧だけ高くなるように調整すれば可能となる。
【００３３】
絶縁材料をスプレーする際の塗布材料の流量は毎分０．０５〜１０ｍＬの間で制御するものとする。好ましくは、０．５〜２ｍＬの間で制御するものとする。ノズル先端から噴出される塗布液の流量が、０．０５ｍＬ/min以下であると噴霧された材料が基板に到達するまでに溶剤が揮発し過ぎてしまったり、塗布液の量が極端に少ないため製造工程上効率が良くない。また、１０ｍＬ/min以上であると、基板に到達する塗布液の量が多すぎ、気体の流量、ノズルと金属基板の距離、ノズル走査速度、ストローク幅など他のスプレー特性の要因を調整しても望んだ塗布を行うのが困難になる。
【００３４】
絶縁材料をスプレーする際の気体の流量は毎分１．０〜２０Ｌの間で制御するものとする。好ましくは、１．０〜１５Ｌ、さらに好ましくは５．０〜１２Ｌの間で制御するものとする。ノズル先端から噴出される気体の流量が、１．０Ｌ/min未満であると塗布液が十分に破砕されず、塗布液の粒径がおおきくなってしまう。また、２０Ｌ/minを超えると、塗布液に対して気体の量が多すぎるため塗布液が舞い上がり、塗着効率が下がってしまう。
【００３５】
図３に示すように、スピンコート、ダイコート、ディップコート、などのコーティング方法では、絶縁材料を塗布した後材料がレベリングするため、金属基板５０１の突出部が絶縁層５０３を突き抜けてしまうため絶縁性が損なわれてしまう。図４には本発明によって形成した絶縁層の概略図を示す。塗布材料の流量、気体の流量をを制御することによって金属基板５０１に存在する突出部をカバーしながら絶縁材料が堆積していくため、部分的に絶縁性の欠陥が発生することがない。また、金属基板に絶縁材料が乾燥しながら付着していくため、他のコーティング方法と比較して膜中の溶剤の乾燥がスムーズに行なわれ、内部応力が蓄積しにくく、厚膜化してもクラックが発生しにくい。
【００３６】
本発明のとくに好ましい形態は、水素製造装置における金属基板にポリシラザンを成膜するによって絶縁層を形成する点にある。本発明でいうポリシラザンとは、Si-N結合を持つシラザンを基本とする有機溶媒に可溶な無機ポリマーで、このポリマーの有機溶媒溶液を塗布液として用い、大気中、または水蒸気含有雰囲気中で焼成することにより、水分や水と反応し、非結晶である緻密な高純度シリカが得られるものである。
【００３７】
本発明者らは、このポリシラザンを用いて金属基板に絶縁層を形成したところ、以下の特長があることを見出した。
(1)表面に塗布し、２００℃から５００℃の温度で焼成することで非結晶である緻密な高純度シリカが得られる。
(2)ポリシラザンは炭素を含有していないため、金属材料との密着性が良く、熱分解中に膜の収縮や残留炭素の問題がなくクラックが発生しにくい。
(3)同上の理由で特殊な装置、成膜条件を必要としない。
(4)塗布し、大気焼成が可能なため連続生産ができる。
(5)塗布し基板表面がコートされた常態で焼成するため、金属基板表面の酸化の問題がない。
(6)鉛などの環境を害する物質を使用しない。
以上のような特長があるため、本発明のポリシラザンを使用した絶縁層の製造法では、従来の方法で製造した膜よりも金属との密着性が良く、高い膜質であり十分な絶縁耐圧特性を示し、装置自体を比較的簡単な構造とする事ができ、設備費も小さく、大面積を一括にコーティングすることも可能となる。
【００３８】
本発明で規定するポリシラザンを使用した絶縁層の形成方法では、絶縁層の膜厚を任意の厚みに緻密に形成する事が、形成にかかる時間を以前の方法と比較して短縮する事ができる。但し、絶縁性の観点からは、厚みが０.７μm未満では十分な絶縁性を得られない場合もあり、反対に、膜厚が１．７μmを超えると金属基板との熱膨張差により絶縁層にクラックが発生する恐れがある。従って、本発明の膜厚としては０.７μm〜１．７μm程度が好ましく、更には１．０μm〜１．６μm程度の膜厚が好ましい。
【００３９】
本発明のポリシラザンは（SiH2-NH）nを基本とする無機ポリマーで、分子量が６００から１０００である事が好ましい。ポリシラザンのSiO2は（SiH2-NH）ｎ中に炭素を含有していないために金属材料との密着性も良く緻密であり、ゾルゲル法のように熱分解中に膜の収縮や残留酸素の問題がないためにSiO2膜中にクラックが入ったりしない。膜厚は、塗布方法によってもコントロールできるが、分子量の増減、溶媒の割合を変化させてコントロールする事ができる。
【００４０】
本発明の製品に使用する、金属材料には例えばFe-Ni合金、Fe-Ni-Cr合金、アルミニウム合金、銅合金などが挙げられる。この製品を携帯用燃料電池の改質装置部品として使用する場合、金属基板を使用すれば、持ち運び時などの物理的ショックでクラックが発生したりする問題はない。また、ガスの流路を形成する製造工程においても、ウエットエッチングやプレスを使うことができ、高い生産性で製造することができる。流路の形状もとくに制限されず、回路状に設けられた溝であることができる。
【００４１】
次に、この製品の製造方法を説明する。まず、ガスの流路となる溝形状を形成する。この溝はプレスやウエットエッチングで形成可能である。その後、脱脂、水洗処理を行った後、ポリシラザンを塗布する。使用する有機溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等の芳香族化合物；シクロヘキサン、シクロヘキセン、デカヒドロナフタレン、ジペンテン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｉ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｉ−オクタン、ｎ−ノナン、ｉ−ノナン、ｎ−デカン、ｉ−デカン等の飽和炭化水素化合物；エチルシクロヘキサン；メチルシクロヘキサン；ｐ−メンタン；ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類；メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン類；酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシル、ステアリン酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類；エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類；プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類；プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類等を使用することが好ましい。これらの溶剤を使用する場合、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節するために、２種類以上の溶剤を混合してもよい。溶剤の使用量は、組成物中、ポリシラザン濃度が０．１〜５０重量％、より好ましくは１〜４０重量％となる量で用いられる。
材料の塗布にはスプレーコーティング装置を使用する。スプレーノズル先端からは塗布液及び気体が噴射され、塗布液が気体により微粒子化されて基板に表面に噴霧される。スプレーノズルは金属基板と一定の距離をおいて垂直に設置してあり、噴霧すると同時にノズル、あるいは金属基板をノズルと金属基板の距離を一定にしたまま水平方向に走査していく。塗布液の流量、気体の流量、ノズルと金属基板の距離、ノズル走査速度、ストローク幅を制御し塗布をおこなう。そして、ポリシラザン溶液が塗布された後、乾燥、大気中または水蒸気を含有する雰囲気中で焼成し、金属基板上にSiO２膜を形成する。SiO2への反応は、常温で進行するが、膜を緻密にするには２００〜５００℃以上の高温が好ましい。金属板の酸化がなく、より緻密なSiO2膜を得るには、低温で硬化できる材料を選ぶことが好ましい。なお、ポリシラザンを大気中で焼成してSiO2を得る反応は次式で示される。
（SiH2-NH）+O2→SiO2+NH3
【００４２】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４３】
以下、本発明の水素製造装置の実施例１を説明する。図５は、本実施例の水素製造装置を断面で見た部分説明図である。
【００４４】
厚み３００μｍのステンレス板５０１をアルカリ脱脂し、膜厚２０μmの市販のドライフイルムレジストを基板片面に貼り合わせた。次いで、幅３００μmの溝形状が開孔しているパターンのフォトマスクで露光し、アルカリ水溶液のスプレー現像で、ステンレス板に、フォトマスクと同寸法のフォトレジストパターンを形成した。エッチングには、塩化第二鉄エッチング液でスプレーエッチングし、ドライフイルムレジストを残したハーフエッチング金属平板を作製した。その後、苛性ソーダ水溶液をスプレーしてフォトレジストを剥膜し、幅３５０μm、深さ８０μmのガスの流路５０２となるマイクロチャンネルが作製できた。
【００４５】
この基板を再びアルカリ脱脂し、水洗後、マイクロチャンネルを形成した反対面にポリシラザン溶液を塗布する。ポリシラザンはキシレンに溶解させ、１５％の割合に調整した。塗布は気体と混合塗布液を同時に噴射するスプレー法を使用した。基板とノズルの間隔を１００ｍｍ離し、塗布液の噴射量を２．０ｍｌ/min、気体の噴射量８．０ｌ/minとし、エッチングされた基板と平行にノズルを３００ｍｍ/secの速さで走査していき、面内均一に、膜厚が１．１μmになるように塗布した。その後、大気中で溶剤が十分揮発するまで乾燥させ、４００℃で８０分大気焼成を行い絶縁層５０３を形成し、その表面にカーボンペーストを主とした発熱体５０４をマイクロチャンネルと同様の形状で金属板、絶縁層を介して対称となる形状にスクリーン印刷でパターニングし、発熱体を形成した。
【実施例２】
【００４６】
以下、本発明の実施例２を説明する。
【００４７】
実施例１と同様の金属板に同様の工程を追って、マイクロチャンネルを作製した。
【００４８】
この基板を再びアルカリ脱脂し、水洗後、マイクロチャンネルを形成した反体面にポリシラザン溶液を塗布する。ポリシラザンはジブチルエーテルに溶解させ、７％の割合に調整した。塗布は気体と混合塗布液を同時に噴射するスプレー法を使用した。基板とノズルの間隔を５０ｍｍ離し、塗布液の噴射量を１．０ｍｌ/min、気体の噴射量１０．０ｌ/minとし、エッチングされた基板と平行にノズルを２００ｍｍ/secの速さで走査していき、面内均一に、膜厚が１．５μmになるように塗布した。その後、大気中で溶剤が十分揮発するまで乾燥させ、３５０℃で１００分大気焼成を行い絶縁層を形成した。
次に絶縁膜上にネガ型レジストを５μｍの厚さでコーティングし、マイクロチャンネルと同様の形状で金属板、絶縁層を介して対称となる形状が現像されるようにパターニングした。マグネトロンスパッタ装置でＣｒを１５０ｎｍ、Ｗを３５０ｎｍの厚さで積層した後、レジストを剥離し、Cr、Wからなる発熱体を形成できた。
【００４９】
以上の実施例と他の材料方法で形成した絶縁層の諸特性を表１に示す。
【００５０】
比較例として次のような絶縁層をえた。実施例２と同様にしてポリシラザンを１．５μｍ（比較例１）になるようにスピンコートで膜を形成した。絶縁層形成方法としてアルミ基板を陽極酸化し、絶縁層膜厚が１６．１μｍ（比較例２）、２９．５μｍ（比較例３）とした。シリコン樹脂コーティング剤により絶縁層を形成し、膜厚を０．８μｍ（比較例４）、１．７μｍ（比較例５）とした。次にゾルゲルガラスを用いて絶縁層形成し、膜厚を０．２μｍ（比較例６）、０．５μｍ（比較例７）とした。
【００５１】
絶縁層の膜厚は触針式膜厚計で測定した。耐熱性は常温から４００℃の熱サイクルを５回加え、表面のクラックや剥離がないかを光学顕微鏡、電子顕微鏡で確認した。絶縁性については、実際に発熱体を形成したとき絶縁膜中を流れる電流値を確認するために、絶縁層表面に１０×１０ｍｍの正方形になるようスパッタリングによりＣｒ、Ｃｕの積層パターンを形成し、その正方形パターンを電極として、電極と金属板間に電圧を３０Ｖ印加して絶縁膜中に流れる電流値を測定した。結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2007238381.tif 000003
【００５３】
この結果本実施例では、耐熱性、絶縁耐力ともに良好であったが、比較例では、耐熱性があっても絶縁性がないか（比較例２、６）、耐熱性が無いものであった（比較例１、３、４、５、７）。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、優れた耐衝撃性、高耐熱性を有し、絶縁信頼性が高く、容易な方法で安価に製造可能な水素製造装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるスプレーコーティング法を示す説明図である。
【図２】スプレーノズルの中心断面図である。
【図３】本発明以外で形成された絶縁層の断面図である。
【図４】本発明により形成した絶縁層の断面図である。
【図５】本実施例の水素製造装置を断面で見た部分説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１……スプレーノズル、１０２……金属基板、１０３……スプレー中の雰囲気、２０１……気体送入口、２０２……気体噴出口、２０３……塗布液噴出口、２０４……塗布液送入口、５０１……金属基板、５０２……ガス流路、５０３……絶縁層、５０４……発熱体。
【図１】
2007238381.tif 000004
【図２】
2007238381.tif 000005
【図３】
2007238381.tif 000006
【図４】
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【図５】
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