CN101414687A - 反应装置 - Google Patents

Abstract

反应装置，其具备：反应器，其内含被供给反应物并发生反应的至少一个反应部；端子部，其设置在上述反应部上；以及导通构件，其与上述端子部相连接、且含有导电材料；上述导通构件从上述反应器的端面向外部引出，并被固定在向外部引出的部位上，在上述端子部和上述反应器的端面之间的上述导通构件的周围设置有空间。

Description

反应装置

本申请是2007年1月17日提交的申请号为200710003836.7的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及被供给反应物并发生反应的反应装置。

背景技术

近年来，燃料电池作为能量转换效率高的清洁型电源已备受注目，其在燃料电池汽车和电气化住宅等方面已被广泛地实际应用。并且，在迅速展开的小型化的研究、开发的移动电话和笔记本型个人电脑等便携式电子设备方面，也正在研究对利用燃料电池作为电源的进行实际应用。

燃料电池在结构上具有利用氢的电化学反应来生成电能的发电电池。在对燃料进行改质而生成氢的改质型燃料电池情况下，除燃料电池外，也还必须具备具有改质器等以用于从燃料生成氢。在改质器中，为了生成氢而需要热能，必须设定到规定的反应温度。因此，有时具有下述结构：在改质器内设置加热器，在燃料改质器的表面上形成加热器的电极，例如利用引线接合法来把引线连接在该电极上，通过引线来对加热器进行加热，以便将改质器设定到规定的反应温度。

在此情况下，因为把加热器设置在燃料改质器内，所以必须对从该加热器到燃料改质器的表面电极铺设某些布线。但是，这种布线的接合若不充分，则通过间隙而可能产生燃料等泄漏。

并且，如上所述，由于改质器被加热以设定为规定的温度，所以在与加热器的电极相连接的引线受到热膨胀而产生的应力，有时造成引线断线。

另一方面，为了提高燃料电池中的发电效率，正在开展对为了高温动作而能够提高发电效率的固体氧化物型燃料电池(以下简称为SOFC)的研究。该SOFC中采用下述的发电电池(cell，也称为单元)，即在固体氧化物型电解质的一个面上形成有燃料极，在另一个面上形成有氧电极。

在该SOFC中，由于在较高温度(约500～1000℃)下进行反应，所以发电电池收容于隔热容器内，成为燃料气体或氧的供给流道、排气的排出流道的配管、或者阳极输出电极和阴极输出电极贯通隔热容器而与发电电池相连接。这里，对于SOFC，由于发电电池的工作温度为高温，所以露出到外部的配管、阳极输出电极和阴极输出电极与发电电池的温度差变大，因此，发电电池的热通过这些部件向外部泄漏所造成的热损失容易变大。

并且，例如起动时随着发电电池的升温，配管或输出电极产生热膨胀，所以受到热应力，因而可能损坏反应装置。

发明内容

本发明的被供给反应物并发生反应的反应装置具有下述优点，即能够防止反应物的泄漏，同时防止热应力造成的断线或装置的破损，减小热损耗。

为了获得上述优点，本发明的第1反应装置，其具备：

反应器，其内含被供给反应物并发生反应的至少一个反应部；

端子部，其设置在上述反应部上；以及

导通构件，与上述端子部相连接，并含有导电材料；

上述导通构件从上述反应器的端面向外部引出，被固定在向外部引出的部位上，

在上述端子部和上述反应器的端面之间的上述导通构件的周围设置有空间。

为了得到上述优点，本发明的第2反应装置，其具备：

反应器，其具有：被供给反应物并发生反应的且所设定的温度不同的多个反应部、以及通过隔热用空间而将该多个反应部收容于内部的隔热容器；

端子部，其被设置在上述多个反应部中的设定温度最高的反应部内；以及

导通构件，其与上述端子部相连接，且含有导电材料，

上述导通构件从上述隔热容器的壁面向外部引出，并被固定在贯穿上述壁面的部位上，

从上述隔热容器的上述输出电极被引出的上述壁面到设置了上述端子部的反应部的距离比从上述壁面到前述反应部以外的反应部的距离更长。

为了取得上述优点，本发明的第1电子设备，其具备反应装置以及负荷，其中所述反应装置具备：

反应器，其具有：具有设定为规定的温度、被供给发电用燃料、且通过该发电用燃料的电化学反应来获取电力的发电电池的反应部，以及通过隔热用空间而将上述反应部收容在内部的隔热容器；

连接端子，其由设置在上述发电电池内的用于输出上述电力的输出端子构成；以及

输出电极，其连接在上述输出端子上，贯穿上述隔热容器的壁面而向外部引出，并被固定在贯穿上述壁面的部位上，且含有导通构件，

上述负荷：其根据从上述反应装置的上述发电电池中获取的上述电力来进行驱动的负荷。

为了取得上述优点，本发明的第2电子设备，其具备反应装置和负荷，其中所述反应装置具有：

反应器，其具有：反应部以及通过隔热用空间而将上述反应部收容在内部的隔热容器，该反应部具有被供给源燃料(source fuel)以生成发电用燃料的改质器、和设定为比上述改质器的温度更高的温度、供给上述发电用燃料、且通过该发电用燃料的电化学反应来获取电力的发电电池；

连接端子，其由设置在上述发电电池上的、用于输出上述电力的输出端子构成；以及

输出电极，其连接在上述输出端子上，贯穿上述隔热容器的壁面而向外部引出，并被固定在贯穿上述壁面的部位上，

在该反应装置内，从上述隔热容器的上述输出电极被引出的上述壁面到上述发电电池的距离比从该壁面到上述改质器的距离更长，。

上述负荷：其连接在上述燃料电池装置的上述输出电极的另一端上、并根据从上述发电电池中获取的上述电力来进行驱动。

附图说明

图1是作为涉及本发明的反应装置的第1实施方式的复合型微反应装置的反应器的立体图。

图2是从上侧表示第1实施方式中的反应器和加热器密封基板的立体图。

图3是从下侧表示第1实施方式中的反应器和加热器密封基板的立体图。

图4是表示第1实施方式中的反应器的接合面的平面图。

图5是作为涉及本发明的反应装置的第2实施方式的复合型微反应装置的外观立体图。

图6是第2实施方式中的复合型微反应装置的截面图。

图7是沿图6的断开线VII—VII的面的上基板102的向视截面图。

图8是沿图6的断开线VIII—VIII的面的下基板103的向视投影截面图。

图9是沿图6的断开线IX—IX的面的向视图。

图10是沿图6的断开线X—X的面的向视截面图。

图11是图10的截面图中的连接端子部108周边的放大图。

图12、图13是图11所示的连接端子部108周边的变形图。

图14是表示使用了本发明的复合型微反应装置的发电装置的构成的方框图。

图15是表示使用了涉及本发明的反应装置的第3实施方式的电子设备的构成的方框图。

图16是第3实施方式的反应装置中的发电电池的模式图。

图17是第3实施方式的反应装置中的发电电池中的发电电池堆的—例的模式图。

图18是第3实施方式的反应装置中的隔热容器的立体图。

图19是表示第3实施方式的反应装置中的隔热容器的内部结构的透视图。

图20是从下侧观看图19的隔热容器的内部结构的立体图。

图21是图18的VII—VII向视截面图。

图22是第3实施方式的反应装置中的连结部、改质器、燃料电池部的下面图。

图23是图22的IX—IX向视截面图。

图24是图22的X—X向视截面图。

图25是图24的XI—XI向视截面图。

图26是表示第3实施方式的反应装置中的隔热容器内的稳定运转时的温度分布的模式图。

图27是表示第3实施方式的反应装置中的阳极输出电极和阴极输出电极的温度上升造成的变形的模拟图。

图28、图29、图30、图31是表示第3实施方式的反应装置中的隔热容器的内部结构的变形例的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式对涉及本发明的反应装置的详细内容进行说明。但在下述的实施方式中，尽管为了实施本发明而附加了技术方面的优选的各种限定，但发明的范围并不受以下的实施方式和图示例的限制。

[第1实施方式]

首先，对作为涉及本发明的反应装置的第1实施方式进行说明。

图1是作为涉及本发明的反应装置的第1实施方式的复合型微反应装置的反应器的立体图。

图2是从上侧表示第1实施方式中的反应器和加热器封装基板的立体图。

图3是从下侧表示第1实施方式中的反应器和加热器封装基板的立体图。

图4是表示第1实施方式中的反应器的接合面的平面图。

本实施方式中的反应装置是由图1～图4所示的复合型微反应装置构成。

首先，对本实施方式中的复合型微反应装置的制造方法进行说明。

如图1所示，把作为发热电阻体的电热图形(electric heat pattern)6形成到反应器1的表面上。具体来说，在反应器1的多个面中的一个平整的面1a上形成电热膜，利用光刻法、蚀刻法来对这些电热膜进行形状加工。由此形成电热图形6。当施加规定的电压时，电热图形6具有发热的特性，并具有其电阻随电热图形6本身的温度而变化的特性。因此，电热图形6也具有从电阻值的变化读取温度的变化的温度传感器的功能。电热图形6具备：例如具有电阻的重复性良好的金(Au)的发热层、与发热层相连接而且使发热层不易扩散的、含有钨等高熔点金属的扩散抑制层、以及为了提高扩散抑制层和反应器1之间的密着性而插入的、包含钽、钼、钛、铬等金属的密着层。而且，电热图形6被配置成与应加热到到规定温度的部位相重叠。

并且，在反应器1是导电性构件的情况下，为了使电热图形6与反应器1电绝缘，可以在反应器1的面1a上形成绝缘膜。在反应器1是绝缘构件的情况下，在面1a的表面上不需要进一步插入绝缘膜。

在形成电热图形6时，使电热图形6的两端部比其他部分宽，将电热图形6的两端部作为连接端子部7、8。连接端子部7、8大致上是长方形，且被设置在形成了电热图形6的面1a的边缘附近。

反应器1是把形成了沟槽或凹部的多个基板重叠接合在一起，将沟槽或凹部用基板进行覆盖。由于沟槽或凹部被基板覆盖，所以，例如该沟槽在基板之间的接合部中成为反应道，该反应道是构成使反应物流通的通道，凹部在基板之间的接合部中成为使反应物发生反应反应部的内部空间。

反应器1的主要材料可以从玻璃、陶瓷、金属等中适当地进行选择。

在反应器1的沟槽或凹部的壁面上，也可以根据反应器的用途而保持催化剂。

例如，在将反应器1用作将向燃料电池供给的氢进行改质的情况下，在规定流道、规定内部空间的沟槽或凹部的壁面上保持改质催化剂(例如Cu/ZnO系催化剂)。

在把反应器1作为一氧化碳消除器使用的情况下，在沟槽或凹部的壁面上保持一氧化碳选择氧化催化剂(例如白金、钌、钯、铑)。

在把反应器1作为气化器使用的情况下，不保持催化剂。

这些催化剂既可以直接固定在反应器1内，或者也可以由反应器1的沟槽或凹部所覆膜的氧化铝等载体来保持。

并且，也可以使下述的反应器的复合体，即，在反应器1的沟槽或凹部上保持多种催化剂以使反应器1引起与催化剂的种类相对应的多种反应。

例如，反应器1也可以是成为下述的一氧化碳除去器的反应炉这样的复合而成的复合体，即，某一流道成为从燃料和水生成氢的改质器的反应炉，由后续的流道来氧化在改质器中生成的生成物中的一氧化碳，由此去除一氧化碳。

而且，在图1中反应器1是将2块基板2、3接合而成的，在反应器1的侧面上形成了与内部的流道、内部空间相通的导入口4和排出口5。在此情况下，基板3对应于第1基板，后述的加热器封装基板20对应于第2基板。

形成电热图形6的工序可以在装配反应器1之前进行，也可以在装配反应器1之后进行。

即，可以在最上部或最下部的基板上形成了电热图形6之后，对最下部或最上部的基板进行接合，也可以在对最下部或最上部的基板进行了接合之后，在该基板的与接合面相对的面上形成电热图形6。

在形成了电热图形6之后，在去除了连接端子部7、8的部分的电热图形6上被覆保护绝缘膜(例如氮化硅、氧化硅)。然后在连接端子部7上接合引线9，在连接端子部8上接合引线10。

作为接合方法，例如在端子部7上配置引线9的端部，由从其上面夹持了绝缘材料的电极来进行加压，利用对其通电所产生的电阻发热来进行电阻焊接。并且，在端子部8上配置引线10的端部，由从其上面夹持了绝缘材料的电极来进行加压，利用对其通电所产生的电阻发热来进行电阻焊接。引线9、10可以采用钴线、铁镍合金线、镀铜铁镍合金线(将铁镍合金的芯材用铜被覆而成的线)等。而且对引线9、10进行接合的工序可以在将绝缘膜形成图形之前进行，也可以在之后进行。

另一方面，准备图2、图3所示的加热器封装基板20。

在该加热器封装基板20的一个面20a上，利用喷砂法或光刻/蚀刻法凹进设置作为电热图形收纳室的锯齿状沟槽21。

在凹进设置沟槽21时，使沟槽21的一个端部连接到加热器封装基板20的边缘上，在加热器封装基板20的一个侧端面20b上使沟槽21的一个端部21a开口；把沟槽21的另一端部连接到加热器封装基板20的边缘上，在加热器封装基板20的侧端面20b上使沟槽21的另一端部21b形成开口。

并且，在该下面20a的边缘部近旁，与沟槽21相独立地凹进设置2个大致为长方形状的端子部收纳室23、24、并凹进设置使端子部收纳室23、24和沟槽21之间连通的连通沟槽25、26。

凹进设置使端子部收纳室23、24和加热器封装基板20的边缘面之间连通的通路沟槽27、28，使通路沟槽27、28的端部在加热器封装基板20的与侧端面20b相对的侧端面20c上开口。

对于连通沟槽25、26的宽度，均稍大于电热图形6的布线的宽度，分别远小于端子部收纳室23、24的宽度，且分别远小于连接端子部7、8的宽度。

对于通路沟槽27、28的宽度，分别稍大于引线9和引线10的布线的宽度，且分别远小于端子部收纳室23、24的宽度，并分别远小于连接端子部7、8的宽度。

对于端子部收纳室23、24的宽度，分别稍大于连接端子部7、8的宽度；对于端子部收纳室23、24的长度，分别稍大于连接端子部7、8的长度，这样一来，端子部收纳室23、24能够把连接端子部7、8收容在其内部。

端子部7、8例如可以形成矩形形状，但并不仅限于此，也可以是椭圆形状那样的矩形以外的形状。只要端子部收纳室23、24的尺寸比连接端子部7、8大一圈以便能够收容连接端子部7、8，则其形状不受限制。

通过这样的沟槽21、端子部收纳室23、24、连通沟槽25、26和通路沟槽27、28而形成为形成一个集中的凹部。

作为加热器封装基板20的主要材料，可以根据反应器1而适当地从玻璃、陶瓷、金属等中选择。

加热器封装基板20的形成了沟槽21的面20a是与形成了反应器1的电热图形6的面1a相接合的面。

如图4所示，确定电热图形6和沟槽21、端子部收纳室23、24、连通沟槽25、26、通路沟槽27、28的形状，以使得：在与加热器封装基板20和反应器1的接合面相垂直的方向上进行投影观看，端子部7被配置在端子部收纳室23的边缘的内侧，端子部8被配置在端子部收纳室24的边缘的内侧，电热图形6被配置在从沟槽21到连通沟槽25、26范围的这些边缘的内侧。而且，通路沟槽27、28也可以不是直线形状，可以是弯曲形状。

其次，在沟槽21的壁面上保持燃烧催化剂(例如白金、钌、钯、铑)。燃烧催化剂是通过将燃烧气体(例如，氢气、甲醇气体、乙醇气体、二甲基醚气体等)氧化而使燃料气体进行燃烧的催化剂。

其次，对反应器1的面1a和加热器封装基板20的面20a进行贴合。由此形成具备燃烧催化剂的燃烧器。

在反应器1和加热器封装基板20的贴合中，把电热图形6收容到沟槽21、连通沟槽25、26内；把端子部7收容到端子部收纳室23内；把端子部8收容到端子部收纳室24内，同时为了把引线9、10嵌入到通路沟槽27、28内，对反应器1和加热器封装基板20进行位置对准，用加热器封装基板20来覆盖电热图形6。

并且，使反应器1的面1a与加热器封装基板20的面20a相接合。接合可以根据反应器1和加热器封装基板20的材料来适当地选择阳极接合或钎焊等方法。通过使加热器封装基板20与反应器1相接合，沟槽21、端子部收纳室23、24、连通沟槽25、26和通路沟槽27、28被覆盖。

在端子部收纳室23、24内，把引线9、10弯曲成弓状，或者弯曲成多个弯儿，或者弯曲成波浪形状，由此可以将引线9、10在端子部收纳室23、24内形成弯曲。通过这样对引线9、10进行弯曲而将从连接端子部7、8到面20a的左侧边缘的引线9、10的长度设定为从连接端子部7、8到面20a的直线距离的1.5倍以上。

再者，在被插入的引线9、10与连接端子部7、8相接合的状态下，把封接剂40(例如低熔点玻璃封接剂)注入到侧端面20c的通路沟槽27、28的开口内，通过封接剂40将通路沟槽27、28的开口密封。在注入封接剂时，通过封接剂把通路沟槽27、28的开口完全塞住以确保气密性，同时为了保持空间以使引线9、10在受到应力时容易使引线9、10发生弯曲，为此端子部收纳室23、24被不完全地填埋。优选将热膨胀系数与引线9、10大致相等的材料作为封接剂，例如，在引线9、10为钴线的情况下，优选采用低熔点玻璃封接剂作为。如果反应器1是金属，则优选热膨胀系数接近反应器1、熔点比反应器1的金属的熔点更低的材料。

其次，在导入口4、排出口5分别嵌入由与玻璃、陶瓷、金属等的反应器1相适应的材料构成的配管，在沟槽21的两端部的开口中也分别嵌入配管，使这些配管与反应器1或加热器封装基板20相接合。配管是用于在反应装置中导入可以反应的反应物的管子、以及用于把由反应生成的反应生成物导出到反应装置外的管子。

然后，减压到10Pa以下，优选为1Pa以下的氛围气的制造装置炉内，将反应器1、加热器封装基板20收容到与配管材料相适应且由玻璃、陶瓷、金属等构成的隔热容器内，使嵌入到导入口4、排出口5、沟槽21的开口内的配管贯通隔热容器后，对配管贯通隔热容器的部位用封接剂进行封接，再使引线9、10也贯通隔热容器，对引线9、10贯通隔热容器的部位用封接剂进行封接。为此，能够使隔热容器内的气压保持在10Pa以下，优选是1Pa以下的减压状态。对于这样的减压雾围气，其热传输性低，且具有对反应器1和加热器封装基板20保温的效果。

并且，如果在隔热容器的内面上预先形成所谓的Au、Ag、Al这样的在红外线区域内反射率比隔热容器更高的红外线反射膜，则热效率良好。

在该复合型微反应装置中，通过在引线9、10之间加电压，使电热图形6发热。这时，使燃烧气体和氧气(空气)一起通过配管从一个端部21a和另一端部21b的一方送入到沟槽21的流道内，由此利用燃烧催化剂来使燃烧气体燃烧，并产生燃烧热。燃烧后的排气从一个端部21a和另一端部21b的另一方排出。通过配管而使反应物送入到导入口4内，使反应物在反应器1内的流道或内部空间流动，反应物被引线9、10的热或沟槽21中的燃烧热加热而使反应物产生反应。

例如，反应器1内的催化剂是改质催化剂，在供给了甲醇气体和水的混合气作为反应物的情况下，产生下式(1)、(2)的化学反应。

并且，反应器1内的催化剂是一氧化碳除去催化剂，在供给氢气、氧气、一氧化碳气(利用下式(1)、(2)的反应所生成的气体的一部分)等作为反应物的情况下，如下式(3)所示，一氧化碳被选择性地氧化。

并且，反应器1内的反应不仅是化学反应，也可以是伴随状态变化的反应。例如，在反应器1内不保持催化剂的情况下，在供给液体(例如水和甲醇的混合液)作为反应物的情况下，液体发生蒸发。

并且，如下式(4)那样，将燃烧气体和氧送入到利用在表面上保持了燃烧催化剂的沟槽21而形成的流道内，由此使燃烧气体通过燃烧催化剂而燃烧，并产生燃烧热。

CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂         (1)

2CH₃OH+H₂O→5H₂+CO+CO₂     (2)

2CO+O₂→2CO₂              (3)

2CH₃OH+3O₂→2CO₂+4H₂O      (4)

象这样，根据本发明实施方式，在反应器1的接合面1a上形成电热图形6，在该电热图形6被收容在加热器封装基板20的沟槽21内的状态下，加热器封装基板20与反应器1相接合，所以以由与使电热图形6或反应器1相接合的方式设置的燃烧器所产生的热辐射被直接传输到沟槽21中，或者被设置在隔热容器的内面上的红外线反射膜反射而将热辐射传输到沟槽21中。因此，热被有效地用于反应器1内的反应物的反应、或沟槽2内的燃烧气体的燃烧。

并且，形成在反应器1的表面上的电热图形6被收容到加热器封装基板20的沟槽21、连通沟槽25、26等内，所以，加热器封装基板20和反应器1的密着度有所提高。并且，通路沟槽27、28连接到加热器封装基板20的边缘，在该边缘上开口，引线9、10穿过通路沟槽27、28，所以加热器封装基板20和反应器1的密着度不会因引线9、10而降低。象这样，由于能够提高加热器封装基板20和反应器1的密着度，所以能够使电热图形6的热或沟槽21内的燃料气体不发生泄漏。

并且，通路沟槽27、28端的开口被封接剂密封，所以电热图形6所产生的热不会散失，该热能够有效地用于反应器1内的反应物的反应。

并且，因为向沟槽21供给燃烧气体，所以，电热图形6的热也能够用于燃烧气体的催化剂燃烧。特别是电热图形6露出在该沟槽21内，所以电热图形6的发热能够有效地用于燃烧气体的催化剂燃烧。并且，因为通路沟槽27、28端的开口被封接剂密封，所以，能够使供给到沟槽21内的燃烧气体不会从该开口中泄漏。

[第2实施方式]

以下，对涉及本发明的反应装置的第2实施方式进行说明。

图5是作为涉及本发明的反应装置的第2实施方式的复合型微反应装置的外观立体图。

图6是本第2实施方式中的复合型微反应装置的截面图。

本实施方式中的反应装置由图5和图6所示的复合型微反应装置100构成，其具有玻璃制或金属制的隔热容器150。如图5和图6所示，隔热容器150是具有中空的六面体形状的箱体，在隔热容器150的内壁面上形成红外线反射膜(例如Au、Ag、Al)，该膜相对于成为红外线这样的热源的电磁波，具有比比隔热容器150的反射性更大的的反射性，热容器150的中空的气压保持在10Pa以下，优选是IPa以下的减压状态。

并且，利用和隔热容器150相同的材料而形成的供给排出构件151贯通隔热容器150。在该供给排出构件151内形成有：改质燃料气体供给用的燃料供给流道、空气供给用的2个吸气流道、燃烧气体供给用的燃烧气体供给流道、生成气体排出用的生成气体排出流道、以及燃烧排气排出用的排气排出流道。并且，引线109～112贯通隔热容器150。引线109～112可以钴线、铁镍合金线、或镀铜铁镍合金线。供给排出构件151、引线109～112贯通隔热容器150的部位被封接剂密封。

在隔热容器150内收容了将作为第1基板的下基板103和上基板102接合而制成的反应器101，进而应器101的下面，即下基板103的下面所接合的作为第2基板的加热器封装基板120也被收容在隔热容器150内。而且，反应器101成为改质器和一氧化碳除去器的复合体，与下基板103相接合的状态的加热器封装基板120成为燃烧器。

象这样，在引线109～112中，配置在燃烧器内的部分被烧器加热，而燃烧器外、特别是从隔热容器150中露出到外部的部分的温度低于被烧器加热的温度，所以，燃烧器内的热容易通过引线109～112而泄漏到燃烧器的外面。为此，从热效率的观点出发，引线109～112的直径优选为0.2mm以下以减小热容量和截面积。

图7是沿图6的断开线VII—VII的面的上基板102的向视截面图。

如图7所示，在上基板102的两个面中的与下基板103的接合面上，全部凹进设置由沟槽或凹部构成的下述部件，即：燃料供给流道部161、成为改质反应炉的改质流道部162、连通沟槽163、空气供给流道部164、成为一氧化碳去除反应炉的一氧化碳去除流道部165。

再者，在上基板102的中央部形成有在厚度方向上贯通的矩形状的贯通孔166。

在与配管相连结的上基板102上设置的沟槽等的多个端部仅被形成在上基板102的一方的102a上。燃料供给流道部161以沿着从上基板102的边缘102a向与边缘102a相邻接的边缘102b的延伸的方式被形成，燃料供给流道部161的一个端部与基板102的边缘102a相连接，燃料供给流道部161的另一个端部与改质流道部162的一个端部相连接。

改质流道部162在贯通孔166的左侧形成锯齿状。

连通沟槽163在贯通孔166的后侧沿着与上基板102的边缘102b相对的边缘102c被形成，连通沟槽163的一个端部与改质流道部162的另一端部相连接，连通沟槽163的另一端部与空气供给流道部164和一氧化碳去除流道部165汇合。

空气供给流道部164以沿着从上基板102的边缘102a到边缘102c的方式被形成，空气供给流道部164的一个端部与上基板102的边缘102a相连接，空气供给流道部164的另一端部与连通沟槽163和一氧化碳去除流道部165相连接。

一氧化碳去除流道部165在贯通孔166的右侧形成锯齿状，一氧化碳去除流道部165的一个端部与上基板102的边缘102a相连接，一氧化碳去除流道部165的另一个端部与连通沟槽163和空气供给流道部164相连接。

而且，空气供给流道部164的一个端部和一氧化碳去除流道部165的一个端部，一起与供给排出构件151的一部分相嵌合，进而，上基板102的边缘102a上凹进设置与供给排出构件151相嵌合的沟槽201、205、206。

图8是沿图6的断开线VIII—VIII的面的下基板103的向视投影截面图。

如图8所示，在下基板103的两个面中的上基板102的接合面上，全部凹进设置由沟槽或凹部构成的下述部件，即：燃料供给流道部171、成为改质反应炉的改质流道部172、连通沟槽173、空气供给流道部174、成为一氧化碳去除反应炉的一氧化碳去除流道部175。

进而，在下基板103的中央部形成有矩形的贯通孔176。

关于下基板103和上基板102的接合面，燃料供给流道部171和燃料供给流道部161是互相面对称，同样，改质流道部172和改质流道部162是相面对称；连通沟槽173和连通沟槽163是相面对称；空气供给流道部174和空气供给流道部164是相面对称；贯通孔176和贯通孔166是相面对称。

在下基板103上形成与上基板102的边缘102a、边缘102b、边缘102c、边缘102d相对应的边缘103a、边缘103b、边缘103c、边缘103d。

一氧化碳去除流道部165的一个端部连接到上基板102的边缘102a上，相反，除了一氧化碳去除流道部175的一个端部未到达与上基板102的边缘102a相对应的下基板103的边缘103a之外，一氧化碳去除流道部175和一氧化碳去除流道部165是相面对称。

并且，在下基板103的边缘103a上凹进设置与供给排出构件151相嵌合的缺口211～216。

虽然燃料供给流道部171、空气供给流道部174、一氧化碳去除流道部175未连接到下基板103的边缘103a上，但燃料供给流道部171的端部位于缺口212的附近；空气供给流道部174的端部位于切口214的附近；一氧化碳去除流道部175位于缺口213的附近。

在改质流道部162、172的壁面上以氧化铝作为载体而保持改质催化剂(例如Cu/ZnO系催化剂)，在一氧化碳去除流道部165、175的壁面上，以氧化铝作为载体而保持一氧化碳选择氧化催化剂(例如白金、钌、钯、铑)。而且，这些催化剂，例如可以在涂敷了氧化铝溶胶之后，利用洗涂(wash coat)法形成。

上基板102与下基板103相接合，燃料供给流道部171和燃料供给流道部161相重叠；同样，改质流道部172和改质流道部162相重叠；连通沟槽173和连通沟槽163相重叠；空气供给流道部174和空气供给流道部164相重叠；一氧化碳去除流道部175和一氧化碳去除流道部165相重叠；贯通孔176和贯通孔166相重叠。

上基板102和下基板103例如由玻璃材料构成，尤其是由热膨胀系数约为33×10^-7/℃、且含有成为扩散离子的碱金属(例如Na、Li等)的玻璃材料构成。

并且，在上基板102和下基板103利用阴极接合法来进行接合的情况下，在上基板102和下基板103中的任意一方的接合面上，为了进行阳极接合，利用气相生长法(例如溅射法、蒸镀法)来形成阳极接合用膜，该阳极接合用膜具有与另一方的璃中含有的氧原子相结合的金属膜或硅膜。

而且，上基板102和下基板103中的任意一方也可以由金属或硅构成，以代替由玻璃材料构成。

并且，在上基板102上，形成把与边缘102a相对的边缘102d和边缘102c之间的角部切掉之后得到的倒角边缘102e，在下基板103的接合面上形成了阳极接合用膜的情况下，该阳极接合用膜通过边缘102e而一部分露出，所以，在进行阳极接合时，容易与施加的电极端子相接。由此，上基板102和下基板103容易进行阳极接合。

在作为上基板102和下基板103的接合体的反应器101中，与贯通孔166、176相比位于左侧的改质流道部162和改质流道部172所包围的流道中的分成为进行从燃料和水的混合气生成氢的改质反应的改质器，与贯通孔166、176相比位于右侧的一氧化碳去除流道部165和一氧化碳去除流道部175所包围的流道中部分，成为对该改质器中生成的生成物中所包含的一氧化碳优先进行氧化而将一氧化碳去除的一氧化碳除去器。

具体来说，在改质流道部162和改质流道部172所包围的流道中，进行从燃料和水的混合气生成氢的改质反应；在一氧化碳去除流道部165和一氧化碳去除流道部175所包围的流道中，对改质反应时生成的生成物中所包含的一氧化碳进行氧化。

图9是表示在下基板103的两面中的加热器封装基板120的接合面的图，是沿图6的断开线IX—IX的面的向视截面图。

如图9所示，在下基板103的两面中的加热器封装基板120的接合面上形成有电热图形106和电热图形136。

并且，在与电热图形106的形成面相垂直的方向上进行投影观察，电热图形106与改质流道部172相重叠；电热图形136与一氧化碳去除流道部175相重叠。

电热图形106的两端部的连接端子部107、108的宽度比其他部分更大，电热图形136的两端部的连接端子部137、138的宽度比其他部分更大。

连接端子部107、108位于与边缘103a相对的边缘103d的近旁，连接端子部137、138位于边缘103a的近旁，从连接端子部107、108到边缘103d的距离是2～4mm，从连接端子部137、138到边缘103a的距离缩短为2～4mm，由此可以在下基板103的加热器封装基板120的接合面上将电热图形106围成更广的范围。

连接端子部107与引线109相接合；连接端子部108与引线110相接合；连接端子部137与引线111相接合；连接端子部138与引线112相接合。

作为方法，例如，把引线109、110配置成与连接端子部107、108相连接，然后，通过夹持了缘材料的电极来进行加压，利用对其进行通电而产生的电阻发热来进行电阻焊接，从而使连接端子部107、108分别与引线109、110电连接。并且，把引线111、112分别配置成与端子部137、138相连接，然后，对引线111和引线112施加电压，通过使电热图形136和连接端子部137、138通电而加热的电阻焊接来将连接端子部137、138分别与引线111、112电连接地进行接合。

对于电热图形106、136，除了连接端子部107、108、137、138部分之外，其它部分被保护绝缘膜覆盖。

而且，电热图形106和电热图形136在成膜时对下基板103施加应力，当该应力过大时，下基板103变形而难以接合。因此，希望电热图形106和电热图形136的厚度优选形成为包括绝缘膜厚度在内薄至600nm以下，以抑制施加到下基板103的应力。

并且，从易于接合考虑，连接端子部107、108的尺寸优选长×宽为1mm×3mm，连接端子部137、138的尺寸优选宽×长为1mm×3mm。

而且，在下基板103如同金属板等那样具有导电性的情况下，在电热图形106、136的下层形成绝缘膜。该绝缘膜不是形成在下基板103中的与加热器封装基板120的接合面上。下基板103中的设置了改质流道部172的部分的厚度设定约为0.2mm～0.3mm。

图10是沿图6的断开线X—X的面的向视截面图。

如图10所示，在加热器封装基板120的两个面中的与下基板103的接合面均由沟槽或凹部构成，其是收纳电热图形106的电热图形收纳室，且凹进设置有：作为燃烧反应炉的燃烧流道部121、与燃烧流道部121独立的端子部收纳室123、124、使燃烧流道部121和端子部收纳室123、124之间连通的连通沟槽125、126，把引线引出到外部的通路沟槽127、128、用于收纳电热图形136的作为电热图形收纳室的加热器收容沟槽129、燃烧燃料供给流道部131、空气供给流道部132、连通沟槽133和排气排出流道部134。

加热器封装基板120被形成有：与下基板103的边缘103a、边缘103b、边缘103c、边缘103d相对应的边缘120a、边缘120b、边缘120c、边缘120d。

再者，在加热器封装基板120的中央部形成有长方形的贯通孔156。

并且，在加热器封装基板120的边缘120a上凹进设置有与供给排出构件151相嵌合的沟槽222、223、224。

在加热器封装基板120上设置有使从加热器收容沟槽129的两端到加热器封装基板120的边缘120a相连通的连通沟槽141、142。

而且，燃烧流道部121、端子部收纳室123、124、连通沟槽125、126、通路沟槽127、128、加热器收容沟槽129、燃烧燃料供给流道部131、空气供给流道部132、连通沟槽133、排气排出流道部134的深度优选约为5μm。

上基板102、下基板103和加热器封装基板120相互为相同形状、相同尺寸。上基板102的边缘102a的位置与下基板103的边缘103a的位置、加热器封装基板120的边缘120a的位置对准；上基板102的边缘102b的位置与下基板103的边缘103b的位置和加热器封装基板120的边缘120b的位置对准；上基板102的边缘102c的位置与下基板103的边缘103c的位置和加热器封装基板120的边缘120c的位置对准；上基板102的边缘102d的位置与下基板103的边缘103d的位置、加热器封装基板120的边缘120d的位置对准。

以沿着从加热器封装基板120的边缘120a到边缘120b的方向形成排气排出流道部134，排气排出流道部134的一个端部连接到加热器封装基板120的边缘120a，排气排出流道部134的另一个端部连接到燃烧流道部121的一个端上。燃烧流道部121在贯通孔156的左侧形成锯齿状。

在贯通孔156的周缘的一边侧沿着从加热器封装基板120的边缘120c向边缘120a的方向形成连通沟槽133，连通沟槽133的一个端部连接到燃烧流道部121的另一个端部上，连通沟槽133的另一端部与燃烧燃料供给流道部131和空气供给流道部132汇合。

燃烧燃料供给流道部131的另一端部连接到加热器封装基板120的边缘120a上，空气供给流道部132的另一端部连接到加热器封装基板120的边缘120a上。

端子部收纳室123、124被凹进设置在加热器封装基板120的边缘120d的近旁，端子部收纳室123、124和燃烧流道部121通过连通沟槽125、126进行连通，端子部收纳室123、124和加热器封装基板120的边缘120d通过通路沟槽127、128进行连通，通路沟槽127、128的端部在加热器封装基板120的侧端面上开口。

象这样，燃烧流道部121、端子部收纳室123、124、连通沟槽125、126、通路沟槽127、128、燃烧燃料供给流道部131、空气供给流道部132、连通沟槽133和排气排出流道部134形成一个集中的凹部。

沟槽206、缺口216、燃烧燃料供给流道部131通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而成为燃烧燃料供给口；沟槽205、缺口215、空气供给流道部132通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而形成燃烧器的空气供给口；空气供给流道部164的一个端部、缺口214、沟槽224通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而形成一氧化碳除去器的空气供给口；一氧化碳去除流道部165的一个端部、缺口213、沟槽223通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而形成氢排出口；燃料供给流道部161的一个端部、缺口212、沟槽222通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而形成燃料供给口；沟槽201、缺口211、排气排出流道部134的一个端部通过将上基板102、下基板103和加热器封装基板120互相重合而形成燃烧器的排气排出口。

在供给排出构件151中设置有：在燃烧燃料供给口、燃烧器的空气供给口、一氧化碳除去器的空气供给口、氢气排出口、燃烧器的排气排出口内分别插入的配管部151a、151b、151c、151d、151e。

将配管部151a、151b、151c、I51d、151e的内径设定为0.8mm～1.2mm，将厚度方向的外径设定为1.4mm～1.6mm。

加热器收容沟槽129在贯通孔156的右侧形成锯齿状，加热器收容沟槽129的一个端部被形成为相接的状态，加热器收容沟槽129的另一端部划分成二股而连接到加热器封装基板120的边缘120a上。

关于接合面，燃烧流道部121和改质流道部172为互相大致面对称，加热器收容沟槽129和一氧化碳去除流道部175为大致面对称。

在燃烧流道部121的壁面上以氧化铝作为载体而保持燃烧催化剂(例如白金)。

加热器封装基板120也由特别含有成为扩散离子的碱金属(例如Na、Li等)的玻璃材料构成。

并且，为了通过阳极接合法将加热器封装基板120和下基板103进行接合，可以利用气相生长法(例如溅射法、蒸镀法)，在加热器封装基板120和下基板103中的某一个接合面上形成金属膜或硅膜。

此外，作为在加热器封装基板120、上基板102和下基板103的材料，采用派拉克斯(pyrex，注册商标)耐热玻璃的情况下，热膨胀率为33×10^-7/℃。在加热器封装基板120上形成有将与边缘120a相对的边缘120d和边缘120b之间的角部切掉之后得到的倒角边缘120e，在下基板103的接合面上形成阳极接合用膜的情况下，该阳极接合用膜因倒角边缘120e而使一部分露出来，所以，在阳极接合时，容易连接到施加电压的电极端子上。

在下基板103和加热器封装基板120相接合的状态下，电热图形106被收纳在燃烧流道部121、连通沟槽125、126内，连接端子部107被收纳在连接端子部123内，连接端子部108被收容在端子部收纳室124内，引线109、110被嵌入到通路沟槽127、128内。

电热图形136被收容在加热器收容沟槽129内，引线111、112通过通路沟槽142、141而被嵌入到加热器收容沟槽129的端部内。

图11是图10的截面图中的连接端子部108周边的放大图。

如图11所示，引线110具有在端子部收纳室124内弯曲成弧状的弯曲部110a，引线109也同样具有在端子部收纳室123内弯曲成弧状的弯曲部。象这样，引线109、110在与引线109、110的长度方向不同的方向上柔软地形成弯曲，所以从连接端子部107、108到导出引线109、110的边缘103d、120d的引线109、110的长度是从连接端子部107、108到边缘103d、120d的距离的1.1倍～5.0倍，优选是1.5倍。

并且，如图11所示，在通路沟槽128的开口中，在引线110的周围形成封接剂140，利用封接剂140来堵住通路沟槽128的开口，引线110和通路沟槽128之间的间隙用封接剂140密封。

同样，在通路沟槽127的开口中，在引线109的周围形成封接剂，利用封接剂来堵住通路沟槽127的开口，用封接剂来密封引线109和通路沟槽127之间的间隙。因此，利用燃烧流道部121的流道从通路沟槽127、128起被堵塞，所以燃烧流道部121的流体不会从通路沟槽127、128处泄漏。作为封接剂，优选具有与下基板103、加热器封装基板120中的任一种材料的膨胀系数相近似的的膨胀系数，如果下基板103、加热器封装基板120均由玻璃材料形成，则可以采用低熔点玻璃封接剂，如果由金属形成，则焊材也可以是金属。

而且，在引线111、112被连接到连接端子部137、138上的状态下，在通路沟槽141、142由封接剂进行封接的情况下，同样，优选的是，引线111、112也分别在加热器收容沟槽129内具有在与引线111、112的长度方向不同的方向上柔软地形成弯曲的弯曲部。这时，从电热图形136的各个端部到导出引线111、112的边缘103a、120a的引线111、112的长度为从电热图形136的各个端部到边缘103a、120a的直线距离的1.1倍～5.0倍，优选是1.5倍。弯曲部若位于封接剂的封接部位上，则应力难于分散，所以，优选将弯曲部设置在封接部位以外的位置。

图12、图13是图11表示的连接端子部108周边的变形图。

如图12或图13所示，也可以对端子部收纳室124、通路沟槽128、连通沟槽126的形状进行变形。在图12中，在端子部收纳室124的对顶角上连接有通路沟槽128和连通沟槽126。引线110具有两处被弯曲成U字状的弯曲部110a。在图13中，通路沟槽128呈L字状，引线110具有在通路沟槽128中被弯曲成L字状的弯曲部110a。这样，通路沟槽128和连通沟槽126并非相互位于如图11所示的同一直线上。同样，也可以使端子部收纳室123、通路沟槽127、连通沟槽125形成和图12、13的端子部收纳室124、通路沟槽128、连通沟槽126相同的形状。

并且，既可以使引线111、112和图12所示的形状一样，形成具有在两处被折弯而弯曲成U字状的弯曲部，也可以与图13所示的形状一样，具有下述的弯曲部，即，通路沟槽141、142被折弯，且引线111、112在通路沟槽142、141内被折弯以具有弯曲的弯曲部。

例如，把引线109、110制成由热膨胀系数约为50×10^-7/℃的钴线构成的没有弯曲部的直线形状，将封接剂形成热膨胀系数约为33×10^-7/℃的低熔点玻璃封接剂时，把复合型微反应装置100加热到约300℃以进行反应时，其结果是，引线109、110的热膨胀所产生的应力比低熔点玻璃封接剂的热膨胀所产生的应力更大，所以，在引线109、110中用封接剂封接的部位应力变形集中，引线109、110会脱开封接剂。与此相反，在采用图11所示的结构的情况下，因为引线109、110具有弯曲部，所以，热应力被分散，即使加热到350℃也不会使引线109、110脱开封接剂。在图12和图13所示的结构中也获得了同样的效果。

对于下基板103，在设置有改质流道部172的部分厚度较薄，改质流道部172比一氧化碳去除流道部175更大范围的形成，所以，耐受外部应力的强度较弱，若把连接端子部107、108配置在改质流道部172的背面，则电阻焊接时的压力会造成破损或变形。因此，连接端子部107、108被配置在位于改质流道部172之外的背面部分，具体来说，被配置在下基板103中与背面相接合的加热器封装基板120的端子部收纳室123、124所对应的位置上。

端子部收纳室123、124所对应的下基板103的部位充分变厚，所以，能够防止电阻焊接时的压力造成基板103的破损或变形。

而且，若使端子部收纳室123、124过大，则从改质流道部172到边缘103d的距离增大，改质流道部172的流道相对减小，若端子部收纳室123、124过小，则连接端子部107、108减小，难以焊接，所以把端子部设定为1mm×3mm，把从改质流道部172到边缘103d的距离设定为2mm×4mm。

并且，引线109、110也可以有多个弯曲部。

以下，对合型微反应装置100的制造方法进行说明。

首先，准备上基板102、下基板103、加热器封装基板120，根据这些接合面的需要，利用气相生长法来形成金属膜或硅膜。

然后，在下基板103的下面形成电热膜，利用光刻法/蚀刻法来对该电热膜进行形状加工，形成电热图形106、136。并且，除连接端子部107、108、137、138之外，将电热图形106、136用绝缘膜被覆。

其次，在上基板102上形成均为沟槽或凹部的下述部件：燃料供给流道部161、改质流道部162、连通沟槽163、空气供给流道部164、一氧化碳去除流道部165，进一步形成贯通孔166和沟槽201、205、206。在下基板103上也形成均由沟槽或凹部构成的、燃料供给流道部171、改质流道部172、连通沟槽173、空气供给流道部174、一氧化碳去除流道部175，并进一步形成贯通孔176、和缺口211～216。

并且，在加热器封装基板120上形成下述部件：燃烧流道部121、端子部收纳室123、124、连通沟槽125、126、通路沟槽127、128、加热器收容沟槽129、燃烧燃料供给流道部131、空气供给流道部132、连通沟槽133、排气排出流道部134、通路沟槽141、142和沟槽222、223、224，进一步形成贯通孔156。

然后，在改质流道部162和改质流道部172上涂敷氧化铝溶胶，并进一步用洗涂法来形成改质催化剂。

并且，在一氧化碳去除流道部165和一氧化碳去除流道部175上涂敷氧化铝溶胶，进一步用洗涂法来形成一氧化碳除去催化剂。并且，在燃烧流道部121上涂敷氧化铝溶胶，再用洗涂法来形成燃烧催化剂。

然后利用阳极接合法来对上基板102和下基板103进行接合。

再者，通过电阻焊接来把具有弯曲部的引线109接合到连接端子部107上，通过电阻焊接来把具有弯曲部的引线110接合到连接端子部108上，通过电阻焊接来把引线111接合到连接端子部137上，通过电阻焊接来把引线112接合到连接端子部138上。

然后，把下基板103和加热器封装基板120贴合在一起，对下基板103和加热器封装基板120进行位置对准，利用加热器封装基板120来覆盖电热图形106、136。也就是说，把电热图形106收容到燃烧流道部121、连通沟槽125、126内；把连接端子部107收容到端子部收纳室123内；把连接端子部108收容到端子部收纳室124内，把引线109、110嵌入到通路沟槽127、128内；把电热图形136收容到加热器收容沟槽129内；把引线111、112嵌入到与加热器收容沟槽129相连通的通路沟槽142、141内。并且，利用阳极接合法把加热器封装基板120接合到下基板103上。

然后，通过把封接剂注入到通路沟槽127、128内，对通路沟槽127、128的开口进行密封。在把封接剂注入到通路沟槽141、142内的情况下，引线111、112具有弯曲部。

其次，在上基板102、下基板103、加热器封装基板120的接合体的右端面的开口(使沟槽201、缺口211、排气排出流道部134的端部相重合的部分等)内，嵌入供给排出构件151；把改质燃料气体用的燃料供给流道与燃料供给流道部161相连接，将一个空气供给用的吸气流道与空气供给流道部164相连接；将另一个空气供给用的吸气流道连接到空气供给流道132部内；将燃烧气体供给用的燃烧气体供给流道与燃烧燃料供给流道部131相连接；将生成气体排出用的生成气体排出流道与一氧化碳去除流道部165相连接；将燃烧排气排出用的排气排出流道部与排气排出流道部134相连接。

然后，准备隔热容器150，在该隔热容器150的内面形成红外线反射膜。并且，在减压到10Pa以下，优选是1Pa以下的氛围气的制造装置炉内，把上基板102、下基板103、加热器封装基板120的接合体收容到隔热容器150内，使供给排出构件151贯穿到隔热容器150，使引线109、110、111、112贯穿隔热容器150。并且，利用封接剂来对供给排出构件151、引线109、110、111、112的贯穿部位进行密封，使隔热容器150内的氛围气减压到10Pa以下，优选是1Pa以下。

在本实施方式中的复合型微反应装置100中，若在引线109、110之间施加电压，则电热图形106发热；若在引线111、112之间施加电压，则电热图形136发热。这时，把燃烧气体(例如氢气、甲醇气、乙醇气、二甲基醚气)送入到燃烧燃料供给流道部131内，若把空气(氧)送入到空气供给流道部132内，则燃烧气体和空气的混合气在燃烧流道部121内流动，燃烧气体通过燃烧催化剂而进行燃烧，并产生燃烧热。并且，若把燃料(例如甲醇、乙醇、二甲基醚)和水的混合气体供给到燃料供给流道部161内，则在混合气体在改质流道部162内流动时，通过改质催化剂进行反应而生成氢气，也产生少量的一氧化碳气体。(在燃料是甲醇的情况下，参见上述式(1)、(2))。若向空气供给流道部164内供给空气，则一氧化碳气体、空气等在混合状态下流入一氧化碳去除流道部165。这时，一氧化碳气体通过一氧化碳除去催化剂而产生优先氧化的选择性氧化反应，从而去除一氧化碳气体。并且，包含氢气等在内的气体从一氧化碳去除流道部165中排出。

此外，也可以将燃料(例如甲醇、乙醇、二甲基醚)和空气(氧)的混合气供给到燃料供给流道161内。在此情况下，燃料引起部分氧化改质反应而生成氢气，在此情况下，改质流道部162、172的壁面上保持的催化剂成为部分氧化改质催化剂。也可以把改质流道部162、172所保持的催化剂分为2类，将部分氧化改质反应和水蒸气改质反应(上述式(1))进行组合。

以下，对本发明的复合型微反应装置的用途的一例进行说明。

图14是表示使用了本发明的复合型微反应装置的发电装置的构成的方框图。

本发明的复合型微反应装置100能够用于图14所示的发电装置300。该发电装置300具有：以液体状态存贮了燃料和水的燃料容器301、对使从燃料容器301供给的燃料和水气化的气化器302、复合型微反应装置100、以及利用从复合型微反应装置100的反应器101供给的氢气来生成电能的燃料电池303。由气化器302进行了气化的燃料和水流入到燃料供给流道161、171内，从一氧化碳去除流道部165、175中流出的氢气等被供给到燃料电池303的燃料极，空气被供给到燃料电池303的氧极上，利用燃料电池303中的电化学反应来生成电能。这里，供给到燃料电池303的燃料极上的氢气也可以不全部反应，在有残留的氢气的情况下，也可以把该氢气供给到燃烧燃料供给流道部131(燃烧器145)内。

在这样的第2实施方式中，在下基板103的下面形成电热图形106，该电热图形106被收容到加热器封装基板120的燃烧流道部121内的状态下，加热器封装基板120与下基板103相接合，通路沟槽127、128被密封，所以，从电热图形106发出的热被封闭在燃烧流道部121内。因此，由电热图形106产生的热能够有效地用于改质流道部162、172内的燃料改质反应、或者燃烧流道部121内的燃烧气体的燃烧。

并且，电热图形106被收容在加热器封装基板120的燃烧流道部121、连通沟槽125、126等内，所以，加热器封装基板120和下基板103的密着度提高。并且，通路沟槽127、128连接到加热器封装基板120的边缘，在该边缘上开口，引线109、110穿过通路沟槽127、128，所以，加热器封装基板120和下基板103的密着度不会因引线109、110而降低。同样，引线111、112的一部分和电热图形136被收容在加热器收容沟槽129内，所以，下基板103和加热器封装基板120的密着度提高。这样，因为加热器封装基板120和下基板103的密着度较高，所以，电热图形106的热和燃烧流道部121内的燃烧气体不会泄漏。

并且，因为通路沟槽127、128端的开口被封接剂密封，所以由电热图形106所产生的热不会散逸，该热能够有效地用于改质流道部162、172内的燃料改质反应。并且，由于燃烧气体供给到燃烧流道部121内，所以，电热图形106的热也被用于燃烧气体的催化剂燃烧。尤其是电热图形106露出在该燃烧流路部121内，所以，能够把电热图形106的电热有效地用于燃烧气体的催化剂燃烧。并且，由于通路沟槽127、128端的开口被封接剂密封，所以，能够使供给到燃烧流道部121内的燃烧气体不会从该开口泄漏。

并且，在加热器封装基板120的边缘中的加热器收容沟槽129的开口未被封接剂堵塞的情况下，即使随温度的变化，加热器收容沟槽129内的气体进行膨胀、收缩，也不会使加热器收容沟槽129内的气压发生极端地变化。因此，能够延长加热器封装基板120、下基板103的寿命。

而且，在上述实施方式中，上基板102、下基板103均形成了改质流道部、一氧化碳去除流道部，但并不仅限于此，也可以仅在上基板102上形成改质流道部、一氧化碳去除流道部，或者仅在下基板103上形成改质流道部、一氧化碳去除流道部。

并且，在上述实施方式中，利用加热器封装基板120把电热图形106、136收纳在改质流道部172、一氧化碳去除流道部175内，但并不仅限于此，也可以把电热图形106、136中的至少一个设置在上基板102、下基板103中的一个上。在此情况下，在上基板102、下基板103中的一个或另一个上设置有：与改质流道部分开设置而且相当于端子部收纳室123、124的端子部收纳室；相当于连通沟槽125、126、且将改质流道部内的电热图形收纳到端子部收纳室内的端子部所围成的连通沟槽、以及相当于通路沟槽127、128的通路沟槽。尤其是在改质流道部造成耐受外部应力的强度显著减弱的情况下，也可以仅在上基板102、下基板103中的一个上形成改质流道部，仅在另一个上形成电热图形。

[第3实施方式]

以下，对涉及本发明的反应装置的第3实施方式进行说明。

首先，对使用了第3实施方式的反应装置的电子设备进行说明。

图15是表示采用了涉及本发明的反应装置的第3实施方式的电子设备的构成的方框图。

该电子设备700例如是笔记本型个人电脑、PDA、电子笔记本、数码相机、携带电话、手表、自动收银机和投影仪等便携式电子设备。

该电子设备700具备：具有本实施方式的反应装置500的发电装置400。发电装置400除具有反应装置500外，还具有燃料容器401、泵402等。

发电装置400的燃料容器401例如以可装卸的方式设置在电子设备700上，泵402、反应装置500例如安装到电子设备700的主体的内部。

燃料容器401中贮存有液体的源燃料(例如甲醇、乙醇、二甲基醚)和水的混合液。而且，也可以把液体的源燃料和水贮存在单独的容器内。

泵402抽吸燃料容器401内的混合液，并输送到反应装置500内的气化器502内。

反应装置500具有箱状的隔热容器501，在隔热容器501内收容了气化器502、改质器504、发电电池506、和催化剂燃烧器507。隔热容器501内的气压保持在减压到10Pa以下，优选是1Pa以下的状态。

在气化器502、改质器504、催化剂燃烧器507内分别设置了电加热器兼温度传感器502a、504a、507a。电加热器兼温度传感器502a、504a、507a的电阻值依赖于温度，所以该电加热器兼温度传感器502a、504a、507a也可以起到作为测定气化器502、改质器504、催化剂燃烧器507的温度的温度传感器功能。

从泵402输送到气化器502内的混合液被电加热器兼温度传感器502a或催化剂燃烧器507的热量加热到约110～160℃，并蒸发。由气化器502气化之后的混合气被输送到改质器504内。

在改质器504的内部形成流道，在该流道的壁面上保持催化剂。从气化器502输送到改质器504内的混合气在改质器504的流道内流动，被电加热器兼温度传感器504a或催化剂燃烧器507的热量加热到约300～400℃，利用催化剂使其发生反应。利用源燃料和水的催化剂反应，按照上述式(1)、(2)的反应生成作为燃料的氢、二氧化碳和作为副生成物的微量的一氧化碳等混合气体(改质气体)。所生成的改质气体被输送到发电电池506内。

图16是本实施方式的反应装置中的发电电池的模式图。

图17是本实施方式的反应装置的发电电池中的发电电池堆(stack)的一例的模式图。

如图16所示，发电电池506具备：固体氧化物电解质581、形成在固体氧化物电解质581的两面的燃料极582(阳极)以及氧极583(阴极)、与燃料极582相接合而在该接合面上形成了流道586的阳极集电极584、以及与氧极583相接合而在该接合面上形成了流道587的阴极集电极585。并且，发电电池506被收容在框体590内。

固体氧化物电解质581可以采用氧化锆类的(Zr_1-xY_x)O_2-X/2(YSZ)、镓酸镧类的(La_1-xSr_x)(Ga_1-y-zMg_yCo₂)O₃等；燃料极582采用具La_0.84Sr_0.16MnO₃、La(Ni、Bi)O₃、(La、Sr)MnO₃、In₂O₃+SnO₂、LaCoO₃等；氧极583采用Ni、Ni+YSZ等；阳极集电极584和阴极集电极585采用LaCr(Mg)O₃、(La、Sr)CrO₃、NiAl+Al₂O₃等。

发电电池506被电加热器兼温度传感器507a或催化剂燃烧器507的热量加热到约500～1000℃，从而产生后述的反应。

通过阴极集电极585的流道587对氧极583输送空气。在氧极583，利用氧和由阴极输出电极521b供给的电子，按照如下式(5)所示来生成氧离子。

O₂+4e^-→2O^2-        (5)

固体氧化物电解质581具有氧离子的透过性，使由氧极583生成的氧离子透过，并到达燃料极582。

通过阳极集电极584的流道586将从改质器504排出的改质气体输送到燃料极582。在氧极583，透过了固体氧化物电解质581的氧离子和改质气体如下式(6)、(7)所示的反应。燃料极582放出的电子经过阳极输出电极521a、DC/DC转换器602等外部电路，由阴极输出电极521b供给到氧极583。

H₂+O^2-→H₂O+2e^-        (6)

CO+O^2-→CO₂+2e^-        (7)

阳极输出电极521a、阴极输出电极521b被连接到阳极集电极584和阴极集电极585上，并贯穿框体590而被引出。这里，如后所述，框体590例如用Ni类合金来形成，阳极输出电极521a和阴极输出电极521b通过玻璃、陶瓷等绝缘材料来与框体590进行绝缘并被引出。

如图15所示，阳极输出电极521a和阴极输出电极521b例如连接到DC/DC转换器602上。

而且，如图17所示，也可以将由阳极集电极584、燃料极582、固体氧化物电解质581、氧极583、阴极集电极585构成的多个发电电池506进形成串联连接的电池堆80。在此情况下，如图17所示，把串联连接的一方的端部的发电电池506的阳极集电极584连接到阳极输出电极521a上；把另一方的端部的发电电池506的阴极集电极585连接到阴极输出电极521b上。在此情况下，电池堆80被收容到框体590内。

DC/DC转换器702把由发电电池506生成的电能变换成适当的电压之后，供给到电子设备主体701。并且，DC/DC转换器702把由发电电池506生成的电能充电到二次电池703内，当发电电池506不工作时，把二次电池603内存贮的电能供给给电子设备主体701内。

在通过了阳极集电极584的流道的改质气体(排出气体，offgas)中还包含未反应的氢。排气被供给到催化剂燃烧器507内。

通过了阴极集电极585的流道587的空气和排出气体一起被供给到催化剂燃烧器507内。在催化剂燃烧器507内部形成流道，在该流道的壁面上保持Pt类催化剂。

在催化剂燃烧器507内设置了由电热材料构成的电加热器兼温度传感器507a。电加热器兼温度传感器507a的电阻值依赖于温度，所以该电加热器兼温度传感器507a也可以起到作为测定催化剂燃烧器507的温度的温度传感器的作用。

排出气体和空气的混合气体(燃烧气体)在催化剂燃烧器507的流道内流动，该混合气体被电加热器兼温度传感器507a加热。在催化剂燃烧器507的流道中流动的燃烧气体中，氢被催化剂燃料，由此产生燃烧热。燃烧后的排气从催化剂燃烧器507中释放到隔热容器501的外部。

该催化剂燃烧器507中产生的燃烧热用于将发电电池506的温度保持在高温(约500～1000℃)下。并且，发电电池506的热向改质器504、气化器502传导，并用于气化器502中的蒸发、和改质器504中的水蒸气改质反应。

以下，对反应装置500的具体构成进行说明。

图18是本实施方式的反应装置中的隔热容器的立体图。

图19是表示本实施方式的反应装置中的隔热容器的内部结构的透视图。

图20是从下侧观看图19的隔热容器的内部结构的立体图。

图21是图18的VII—VII向视截面图。

如图18所示，气化器502的入口、连结部503、阳极输出电极521a和阴极输出电极521b从隔热容器501的一个壁面上突出来。

如图19～图21所示，在隔热容器501内依次排列有气化器502和连结部503、改质器504、连结部505、燃烧电池部520。而且，在燃料电池520中，收容发电电池506的框体509和催化剂燃烧器507形成一个整体，从发电电池506的燃料极582向催化剂燃烧器507内供给排出气体。

气化器502、连结部503、改质器504、连接部505、燃料电池部520的收容发电电池506的框体590以及催化剂燃烧器507由具有高温耐久性和适当热传导性的金属构成，例如，可以利用镍铬铁耐热耐蚀合金783等Ni类合金来形成。

特别地，为了与燃料电池部520的阳极集电极584和阴极集电极585相连接，且防止如下所述产生的损坏，优选将至少阳极输出电极521a和阴极输出电极521b及框体590用同一材料来形成。上述损坏是指，从框体590引出的阳极输出电极521a和阴极输出电极521b随着发电电池506的温度上升，受到因热膨胀率不同而产生的应力而发生损坏。

再者，为了减小因温度上升而在气化器502、连结部503、改质器504、连结部505、燃料电池部520的框体590和催化剂燃烧器507之间所产生的应力，这些部件优选均用同一材料来形成。

在隔热容器501的内壁面上形成有防辐射膜511；在气化器502、连结部503、改质器504、连结部505、燃料电池部520的外壁面上形成有防辐射膜512。防辐射膜511、512可以防止辐射所产生的传热，例如可以采用Au、Ag等。优选设置防辐射膜511、512中的至少一方，更优选设置两方。

气化器502和连结部503一起贯穿隔热容器501，通过连结部503来连接气化器502和改质器504。改质器504和燃料电池部520通过连结部505进行连接。

如图19、图20所示，气化器502、连结部503、改质器504、连结部505、燃料电池部520形成一个整体，且连结部503、改质器504、连结部505、燃料电池部520的下面被形成在一个面上。

图22是本实施方式的反应装置中的连结部、改质器、燃料电池部的下面图。

图23是图22的IX—IX向视截面图。

另外，在图22、图23中，省略了阳极输出电极521a和阴极输出电极521b。

如图22、图23所示，在改质器504、燃料电池部520的下侧的外缘部上形成有凹部561a、561b、522a、522b以便配置阳极输出电极521a、阴极输出电极521b。

并且，改质器504的与连结部505相连接的部位比和燃料电池部520相对的面更靠后。因此，可以一边使连结部505变长以减少从燃料电池部520向改质器504的热传导，一边缩短燃料电池部520和改质器504的距离，从而可以实现装置的小型化。

如图22所示，在连结部503、改质器504、连结部505、燃料电池部520的下面在用陶瓷等进行了绝缘处理之后，形成布线图形513。布线图形513在气化器502的下部、改质器504的下部、燃料电池部520的下部形成锯齿形状，且它们分别成为电加热器兼温度传感器502a、504a、507a。电加热器兼温度传感器502a、504a、507a的一端连接到通用的端子513a上，另一端分别连接到独立的三个端子513b、513c、513d上。这四个端子513a、513b、513c、513d被形成在与连结部503的隔热容器501更靠近外侧的端部上。

图24是图22的X—X向视截面图。

图25是图24的XI—XI向视截面图。

在连结部503、7上设置向发电电池506的氧极583供给的空气的供给流道551、571、从催化剂燃烧器507排出的排气气体的排出流道552a、552b、572a、572b。并且，在连结部503上设置从气化器502向改质器504输送的气体燃料的供给流道53；在连结部505上设置从改质器504向发电电池506的燃料极582输送的改质气体的供给流道573。

而且，如图23所示，在连结部505的内部设置流道571、572a、572b、573这4条流道。对于向催化剂燃烧器507供给的排气和空气，为了充分增大从催化剂燃烧器507排出的排气气体的流道直径，将其中的2条流道用作为来自于催化剂燃烧器507的排气气体的流道572a、572b，将其它的2条流道用作通向发电电池506的燃料极582的改质气体的供给流道573、以及通向氧极583的空气的供给流道571。

阳极输出电极521a和阴极输出电极521b连接在相对于燃料电池部520的连结部505与隔热容器501的阳极输出电极521a和阴极输出电极521b所穿通的壁面之间的距离变长的位置上，优选连接在与连结部505相反一侧的端部上，并被引出。阳极输出电极521a从阳极集电极584引出；阴极输出电极521b从发电电池506的阴极集电极585引出。阳极输出电极521a和阴极输出电极521b沿着燃料电池部520和改质器504的凹部561a、561b、522a、522b配置，如图19、图20所示，在隔热容器501的内壁面和改质器504之间的空间内进行3处的弯曲，从与气化器502的入口、连结部503突出的隔热容器501的壁面为同一壁面向外部突出。

该弯曲部分523a、523b起到缓和由于阳极输出电极521a、阴极输出电极521b变形而在燃料电池部520和隔热容器501之间产生的应力的结构的作用。

图26是本实施方式的反应装置中的隔热容器内的稳定运转时的温度分布的模式图。

如图26所示，例如如果使燃料电池部520保持在约800℃，则热量从燃料电池部520通过连结部505而移动到改质器504中，热量从改质器504通过连结部503而移动到气化器502和隔热容器501的外面。其结果，改质器504保持在约380℃，气化器502保持在约150℃。

并且，燃料电池部502的热也通过阳极输出电极521a和阴极输出电极521b向隔热容器501的外部移动。因此，在起动燃料电池装置1之后，由于温度上升而使输出电极521a、521b发生伸展。

图27是本实施方式的反应装置中的阳输出电极和阴极输出电极的温度上升造成的变形的模拟图。

阳极输出电极521a和阴极输出电极521b因燃料电池部520的温度上升而产生膨胀，从图27的双点划线所示的形状而变化成实线所示的形状。

这时，与阳极输出电极521a和阴极输出电极521b的弯曲部分523a、523b相比，燃料电池部520侧的部分524a、524b温度更高，所以，更大发生伸展。在此，对于结构，在阳极输出电极521a和阴极输出电极521b中，一端连接在燃料电池部520的阳极集电极584和阴极集电极585上；另一端接合在隔热容器501的气化器502侧的壁面上，并向外部突出。所以阳极输出电极521a和阴极输出电极521b承受该伸展所产生的应力。然而，阳极输出电极521a、和阴极输出电极521b具有弯曲部分523a、523b，所以，利用该弯曲部分523a、523b能够吸收伸展所造成的变形，能够基本上缓和在隔热容器501和燃料电池部520之间作用的应力。

并且，通过设置弯曲部分523a、523b，阳极输出电极521a和阴极输出电极521b的传热路径变长，因而能够减少经过阳极输出电极521a和阴极输出电极521b而从燃料电池部520向隔热容器501释放的热损耗。

<变形例>

图28、29、30、31是表示本实施方式的反应装置中的隔热容器的内部结构的变形例的立体图。

在上述实施方式中，采用了截面四方形状的阳极输出电极521a、阴极输出电极521b，但也可以采用例如图28所示的截面三角形状的阳极输出电极525a和阴极输出电极525b。

并且，也可以采用图29所示的截面圆形状的阳极输出电极526a和阴极输出电极526b。

并且，在弯曲部分523a、523b中，在上述实施方式中，如图19、图20所示，使阳极输出电极521a和阴极输出电极521b形成为在3处弯曲成直角的形状，但也可以如图28、29所示，使弯曲部分的弯曲部位形成圆弧状，且平滑地进行弯曲。在此情况下，能够抑制应力集中在弯曲部位上，并使应力分散到整个弯曲部分上，从而能够抑制应力造成的损坏。

或者，如图30所示，也可以采用在隔热容器501的内壁面和改质器504之间的空间内使应力缓和结构形成线圈状而得到的阳极输出电极527a和阴极输出电极527b。在此情况下，可以更好地吸收弯曲部分的应力，可以很好地防止应力造成的破损。

并且，为了使隔热容器501形成薄型，在使用薄型化的气化器604、改质器606、燃料电池部620的情况下、如图31所示，也可以采用形成了锯齿形状的弯曲部分529a、529b的阳极输出电极528a、和阴极输出电极528b。

Claims (18)

1、一种反应装置，其具有：

反应器，其内含被供给反应物并发生反应的至少一个反应部；

端子部，其设置在所述反应部上；以及

导通构件，其与所述端子部相连接，并含有导电材料；

其中所述导通构件从所述反应器向外部引出，被固定在向外部引出的部位上，

在所述端子部和所述反应器之间的所述导通构件的周围设置有空间，

所述反应部具有被设定为规定的温度、被供给发电用燃料、且通过该发电用燃料的电化学反应来获取电力的发电电池，

所述端子部是从所述发电电池中输出所述电力的输出端子，

所述导通构件是与所述输出端子相连接的输出电极。

2、如权利要求1所述的反应装置，其中，所述反应器具有通过隔热用空间而将所述反应部收容在内部的隔热容器，

所述输出电极贯穿所述隔热容器的壁面而向外部引出，并被固定在贯穿所述壁面的部位上。

3、如权利要求2所述的反应装置，其中，所述反应部进一步具有设定为比所述发电电池具有更低的温度、且被供给源燃料以生成所述发电用燃料的改质器，

从所述隔热容器的所述输出电极被引出的所述壁面到所述发电电池的距离比从该壁面到所述改质器的距离更长。

4、如权利要求1所述的反应装置，其中，

所述发电电池采用固体氧化物型电解质。

5、如权利要求1所述的反应装置，其中，

所述输出电极的截面形状是四方形、三角形和圆形中的任一种。

6、如权利要求1所述的反应装置，其中，

所述反应部具有收容所述发电电池、且使所述输出电极贯穿的框体，所述输出电极和所述框体由同一材料构成。

7、如权利要求6所述的反应装置，其中，

所述框体和所述输出电极由Ni系合金构成。

8、如权利要求2所述的反应装置，其中，

所述输出电极在所述隔热容器和所述发电电池之间具有具备了多个弯曲部位的应力缓和结构。

9、如权利要求8所述的反应装置，其中，

所述输出电极在所述应力缓和结构中被弯曲成直角。

10、如权利要求8所述的反应装置，其中，

所述输出电极在所述应力缓和结构中被弯曲成圆弧状。

11、如权利要求8所述的反应装置，其中，

所述输出电极在所述应力缓和结构中被弯曲成锯齿形状。

12、一种反应装置，其具有：

反应器，其具有：被供给反应物并发生反应的且所设定的温度不同的多个反应部，以及通过隔热用空间而将该多个反应部收容于内部的隔热容器；

端子部，其设置在所述多个反应部中的设定温度最高的反应部上；以及

导通构件，其与所述端子部相连接，且含有导电材料，

其中所述导通构件从所述隔热容器的壁面向外部引出，并被固定在贯穿所述壁面的部位上，

从所述隔热容器的所述导通构件被引出的所述壁面到设置了所述端子部的反应部的距离比从所述壁面到上述反应部以外的反应部的距离更长。

13、如权利要求12所述的反应装置，其中，

所述反应器具有作为所述反应部的、被供给源燃料以生成发电用燃料的改质器、以及设定为比所述改质器具有更高的温度、被供给所述发电用燃料、且通过该发电用燃料的电化学反应来获取电力的发电电池，

所述端子部是从所述发电电池中输出所述电力的输出端子，

所述导通构件是与所述输出端子相连接的输出电极。

14、如权利要求13所述的反应装置，其中，

所述发电电池采用固体氧化物型电解质。

15、如权利要求12所述的反应装置，其中，

所述输出电极的截面形状是四方形、三角形和圆形中的任一种。

16、如权利要求13所述的反应装置，其中，

所述反应器还具有收容所述发电电池、并使所述输出电极贯穿的框体，所述输出电极和所述框体由同一材料构成。

17、如权利要求16所述的反应装置，其中，

所述框体和所述输出电极由Ni系合金构成。

18、如权利要求12所述的反应装置，其中，

所述输出电极在所述隔热容器和所述发电电池之间具有具备了多个弯曲部位的应力缓和结构。

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