CN101546840A - 反应装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应装置以及电子设备，其中，所述反应装置包括：反应装置主体，具有反应物进行反应的反应部；以及第一容器，收纳所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域。

Description

反应装置以及电子设备

技术领域

本发明涉及在燃料电池装置等中使用的反应装置以及电子设备。

背景技术

燃料电池是使燃料和空气中的氧发生电化学反应来从化学能中直接取出电能的装置。

在使用醇类以及汽油这些液体燃料作为使用在燃料电池中的燃料时，需要使液体燃料气化的气化器；通过使气化的燃料和高温的水蒸气反应来取出发电所需要的氢的改质器；以及去除作为改质反应的副产品的一氧化碳的一氧化碳去除器等。

由于这些气化器和一氧化碳去除器的工作温度是高温，因此在例如日本专利文献特开2004-303695号公报中，执行将作为这些反应装置主体的高温体收纳在作为绝热容器的高温体收纳装置中来抑制散热。

但是，在这样的绝热容器中，当抑制从反应装置主体向绝热容器传导的热量时，则有可能使反应装置主体的温度上升而不能保持合适的反应温度。另一方面，为了避免这样的问题，例如，当使从反应装置主体向绝热容器传导的热量增大时，则有可能使具有反应装置主体的外部电子设备的温度上升。

发明内容

本发明的反应装置包括：反应装置主体，具有反应物进行反应的反应部；以及第一容器，收纳有所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域。

另外，本发明的反应装置包括：反应装置主体，具有通过反应物的反应来产生电能的燃料电池单元、和输送所述燃料电池单元的电能的输出电极；以及第一容器，收纳有所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域，所述输出电极在所述第一容器内与所述辐射散热区域相对配置。

本发明的电子设备具有反应装置和电子设备主体，该反应装置包括：反应装置主体，其包含通过反应物的反应来产生电能的燃料电池单元；以及第一容器，其收纳有所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域；所述电子设备主体通过所述燃料电池单元的电能来进行动作。

另外，本发明的电子设备具有反应装置和电子设备主体，该反应装置包括：反应装置主体，其具有反应物进行反应的反应部、和流过在所述反应部反应的反应物或者在所述反应部生成的生成物的连接部；以及第一容器，收纳有所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域，所述连接部与所述辐射透过区域相对配置；所述电子设备主体通过所述燃料电池单元的电能来进行动作。

再者，本发明的电子设备具有反应装置和电子设备主体，该反应装置包括：反应装置主体，具有通过反应物的反应来产生电能的燃料电池单元和输送所述燃料电池单元的电能的输出电极；以及第一容器，收纳有所述反应装置主体；其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域，所述输出电极在所述第一容器内与所述辐射散热区域相对配置；所述电子设备主体通过所述燃料电池单元的电能来进行动作。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式涉及的反应装置10A的结构的示意图。

图2是表示在100℃～1000℃的辐射强度和波长之间的关系的图。

图3是表示Au、Al、Ag、Cu、Rh的反射率与波长的依存性的曲线图。

图4是表示成为辐射透过窗23、25的材料候补的物质的透过率和光的波长之间的关系的曲线图。

图5是表示成为辐射透过窗23、25的材料候补的物质的透过率和光的波长之间的关系的曲线图。

图6是表示本发明第一变形例涉及的反应装置10B的结构的示意图。

图7是图6的VII向视图。

图8是表示本发明第二变形例涉及的反应装置10C的结构的示意图。

图9是表示本发明第三变形例涉及的反应装置10D的结构的示意图。

图10是表示本发明的第二实施方式涉及的电子设备100的框图。

图11是反应装置110的立体图。

图12是对应图11的XII-XII剖切线的示意剖视图。

图13是图11的XIII向视图。

图14是表示本发明第三实施方式涉及的电子设备200的框图。

图15是反应装置210的立体图。

图16是对应图15的XVI-XVI剖切线的示意剖视图。

图17是图15的XVII向视图。

图18是表示本发明第四实施方式涉及的电子设备300的框图。

图19是反应装置310的立体图。

图20是对应图19的XX-XX剖切线的示意剖视图。

图21是图19的XXI向视图。

图22是表示本发明第四变形例涉及的反应装置310A的结构的示意剖视图。

图23是表示本发明第五变形例涉及的反应装置310B的结构的示意剖视图。

图24是表示本发明第四实施方式涉及的电子设备300的形态实例的立体图。

图25是与本发明第五实施方式涉及的反应装置310C的图20相同的示意剖视图。

图26是图25中与图21相同的XXVI向视图。

图27是本发明第一实施例涉及的反应装置310D的仰视图。

图28是本发明第二实施例涉及的反应装置310E的仰视图。

图29是表示计算第三连接部316的距高温反应部317的长度和温度之间的关系的结果的曲线图。

图30是表示本发明第六变形例涉及的反应装置310F的结构的示意剖视图。

图31是表示本发明第七变形例涉及的反应装置310G的结构的示意剖视图。

图32是本发明第六实施方式涉及的反应装置310H的示意剖视图。

图33是图32中与图21相同的XXXIII向视图。

图34是本发明第三实施例涉及的反应装置310I的仰视图。

图35是本发明第五实施例涉及的反应装置310J的仰视图。

图36是表示计算阳极输出电极346以及阴极输出电极347的距高温反应部317的长度和温度之间的关系的结果的曲线图。

图37是表示本发明第五比较例涉及的反应装置310K在稳定状态下的温度以及热量的示意图。

图38是用于说明理想的热交换的示意图。

图39是表示本发明第7实施方式涉及的反应装置310L在稳定状态下的温度以及热量的示意图。

具体实施方式

下面使用附图对用于实施本发明的优选方式进行说明。但是，在以下叙述的实施方式中，为了实施本发明而在技术上附加了优选的各种限定，但并不是将本发明的范围限定于以下的实施方式以及图示例。

[第一实施方式]

图1是表示本发明第一实施方式涉及的反应装置10A的结构的示意图。如图1所示，反应装置10A包括反应装置主体11以及收纳反应装置主体11的绝热容器(第一容器)20。反应装置10A例如可以贴合不锈钢(SUS304)或科伐铁镍钴合金、镍基合金等金属板来形成，也可以贴合光学材料或者玻璃基板等来形成。

在反应装置主体11的外壁面除了设置有后述的辐射散热膜13a、15a的部分，还设置有防止辐射的辐射防止膜11a。辐射防止膜11a的材料可使用与后述反射膜21a相同的材料。通过辐射防止膜11a来抑制因来自反射装置10A的辐射所引起的向反应装置10A外部的热量的移动。

反应装置主体11包括第一连接部12、低温反应部13、第二连接部14、以及高温反应部15。高温反应部15与低温反应部13相比而被保持在高温。

如图1所示，在低温反应部13和高温反应部15的外表面分别设置有辐射散热膜13a、15a。在辐射散热膜13a、15a能够使用在1～30μm的红外区域的辐射率为0.5以上、并进一步优选为0.8以上的高辐射率的材料。

辐射散热膜13a、15a也可以在反应装置主体11的整个表面形成辐射防止膜11a后与辐射防止膜11a重叠来成膜。

作为辐射散热膜13a、15a的材料，可选择制作方法简便的材料，可使用以SiO₂和氧化铝(Al₂O₃)为代表的各种氧化物、高岭土等的粘土矿物、陶瓷等。例如，可使用SiO₂、Al₂O₃、高岭土或RFeO₃(R是稀土类)、铪氧化物或YSZ、或含有钛氧化物的耐热辐射涂料等。

辐射散热膜13a、15a例如可将含有高辐射率的材料的乳液涂敷在基板等上并使其干燥，由此形成薄片状。

或者，也可以由吸附绝热容器20内气体的非蒸发型吸气剂来形成辐射散热膜13a、15a。

另一方面，具有导电性的物质、例如通常的金属或在可见光区域看上去为黑色的石墨，由于在包含红外区域的长波长区域的辐射率低，因此不能用作辐射散热膜13a、15a的材料。

另外，辐射散热膜13a、15a通过阳极氧化等方法能够在框体21的外表面将Al₂O₃形成多孔质体状。或者将使用了细的玻璃纤维的布来用作辐射散热膜13a、15a。

辐射散热膜13a、15a与绝热容器20的内壁面的辐射透过窗23、25相对配置。

第一连接部12包含配管，该配管为在高温反应部15或低温反应部13中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第一连接部12一端与低温反应部13连接，另一端侧贯穿绝热容器20并在另一端与未图示的外部装置连接。第一连接部12包括：为从低温反应部13向绝热容器20的外部输送反应物或生成物的流路的第一配管(流出配管)；以及用于从绝热容器20的外部向低温反应部13输送反应物或生成物的第二配管(流入配管)。

第二连接部14包含配管并连接在高温反应部15和低温反应部13之间，该配管为在高温反应部15或低温反应部13中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第二连接部14包括一端与高温反应部15连接，另一端与低温反应部13连接的第三配管(流出配管)和第四配管(流入配管)，并且所述第三配管为从高温反应部15向低温反应部13输送反应物或生成物的流路，所述第四配管用于从低温反应部13向高温反应部15输送反应物或生成物。

接下来，对绝热容器20进行说明。绝热容器20呈长方体状并在内部收纳有反应装置主体11。

绝热容器20的内部空间为了防止因气体分子引起的热传导或对流，而将压力维持在例如10Pa以下、更优选维持在1Pa以下的比大气压更低的压力。

绝热容器20大致由框体21、辐射透过窗23、25、反射膜21a构成。

为了抑制因源自反应装置主体11的辐射而产生的热量损失，在框体21的内壁面形成有反射辐射的反射膜21a。对于反射膜21a的材料在后面说明。借助于反射膜21a，能够抑制因源自反应装置主体11的辐射而引起的热量向框体21的传递。

由于在低温反应部13通过第二连接部14而从高温反应部15传导热量，因此当传导经由第一连接部12向绝热容器20传导的热量以上的热量时，温度有可能上升到适宜温度以上。因此，在本实施方式的绝热容器20的内壁面与低温反应部13和高温反应部15对应的位置分别设置有辐射透过窗23、25。

辐射透过窗23、25与绝热容器20的内壁面的设置了反射膜21a的区域比较，在红外区域的辐射的透过率高。辐射透过窗25使来自高温反应部15的辐射散热膜15a的辐射透过并释放到绝热容器20的外部。辐射透过窗23使来自低温反应部13的辐射散热膜13a的辐射透过并释放到绝热容器20的外部。

辐射透过窗23、25例如图1所示，被设置在绝热容器20的与辐射散热膜13a、15a相对的部分，用红外区域的辐射透过率高的材料来形成。对于辐射透过窗23、25的材料在后说明。

以下，对于在反应装置10A的热量的传导进行说明。

一般情况下，将固体的传热量设为Q、热传导率设为k、截面积设为S、温度差设为

T、传热长度设为

x时，下面的数学式(1)成立。

              (1)

从而，通过第2连接部14从高温反应部15向低温反应部13的传热量QS1与高温反应部15和低温反应部13的温度差、第二连接部14的热传导率以及截面积成正比，与第二连接部14的长度成反比。同样，从低温反应部13向绝热容器20的传热量Q_S2与低温反应部13和绝热容器20的温度差、第一连接部12的热传导率以及截面积成正比，与第一连接部12的从低温反应部13到绝热容器20的长度成反比。

接下来，对辐射散热膜13a、15a的散热量进行研究。

将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递(或授受)的热量收支(heat budget)设为Q_RA、低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、辐射散热膜15a的散热量设为Q_I、辐射散热膜13a的散热量设为Q_II时，则在热平衡状态下，下面的数学式(2)、(3)成立。

Q_RA—Q_I—Q_S1＝0          (2)

Q_RB—Q_II+Q_S1—Q_S2＝0     (3)

根据数学式(2)、(3)，低温反应部13以及高温反应部15的热量收支的合计为Q_I、Q_II、以及Q_S2之和。因此，为了适当保持各反应部的温度而需要与各反应部13、15的热量收支相适应来适当地设定散热量。这里，由于向绝热容器的传热量Q_S2与经由绝热容器的向外部装置的传热量相等，因此为了防止外部装置的温度上升而需要抑制Q_S2。另一方面，辐射散热膜15a、13a的散热量Q_I、Q_II由于透过辐射透过窗23、25射向外部，因此，通过适当地配置各辐射透过窗，便能够使该热量不向外部装置传热。从而，根据各反应部13、15的热量收支的合计以及被抑制的向绝热容器的传热量Q_S2，适当地设置散热量Q_I和Q_II，由此可适当地保持各反应部13、15的温度并抑制对外部装置的传热量Q_S2。

根据斯特藩-玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann)法则，从绝对温度T(K)、辐射率ε、表面积A(m²)的物体每单位时间释放的总辐射能量E(W/m²)可由下面的数学式(4)表示。

E＝εσAT⁴         (4)

在这里，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，σ＝5.67×10^-8(W/m²/K⁴)。从而，散热量Q_I、Q_II可通过改变辐射散热膜13a、15a的面积或者选择适当的辐射率的材料来进行调整。

接下来，对于从辐射散热膜13a、15a放射的辐射波长和辐射透过窗23、25的材料进行研究。

温度T(k)的黑体放射的波长λ的电磁波的黑体放射强度B(λ)由被称为普朗克(Planck)公式的下面的数学式(5)给出。

B(λ)＝(2πhc²/λ⁵)/(exp(hc/λkT)-1)       (5)

根据维恩(Wien)位移定律，温度T(K)的黑体的辐射强度取峰值的波长λ_max(m)与温度T(K)成反比，用下面的数学式(6)来表示。

λ_max＝0.002898/T         (6)

图2是由数学式(5)求得的、表示在100℃～1000℃的辐射强度和波长之间的关系的图。另外，将在波长λ_max的辐射强度B(λ_max)归一化为1。如图2所示，由于辐射强度达到最大的波长随着反应部的温度的不同而不同，因此需要与低温反应部13和高温反应部15的动作温度相适应来选择反射膜21a和辐射透过窗23、25的材料。

图3是表示成为反射膜21a的材料候补的Au、Al、Ag、Cu、Rh的辐射的反射率与波长的依存性的曲线图。如图3所示，Au、Al、Ag、Cu对从100℃～1000℃的反应部放射的约1μm以上的在红外区域的辐射的反射率是90％以上，可用作反射膜21a。另外，由于Rh对约2μm以上的在红外区域的辐射的反射率是90％以上，因此如果反应部的温度是500℃以下，则可用作反射膜21a。

图4、图5是表示成为辐射透过窗23、25的材料候补的物质的透过率和光的波长之间的关系的曲线图。作为辐射透过窗23、25可选择对从辐射散热膜13a、15a放射的辐射的透过率高的材料。另一方面，对从辐射散热膜13a、15a放射的辐射的透过率低、吸收率高的材料由于通过吸收的辐射热而使辐射透过窗23、25的温度上升并经由绝热容器20而传导给外部的装置，因此不适合作为辐射透过窗23、25。

作为适合辐射透过窗23、25的材料，例如可使用作为超高真空用观察窗材料而被使用的CaF₂(氟化钙：0.15-12)、BaF₂(氟化钡：0.25-15)、ZnSe(硒化锌：0.6-18)、MgF₂(氟化镁：0.13-10)、KRS-5(溴碘化铊：0.6-60)、KRS-6(溴氯化铊：0.41-34)、LiF(氟化锂：0.11-8)、SiO₂(光学用合成石英：0.16-8)、CsI(碘化铯：0.2-70)、KBr(溴化钾：0.2-40)等。另外，括号内的数字是透过区域波长(μm)。

另外，也可使用AlF₃(0.22-12)、NaCl(0.21-26)、KF(0.16-15)、KCl(0.21-30)、CsCl(0.19-25)、CsBr(0.24-40)、CsF(0.27-18)、NaBr(0.22-23)、CaCO₃(0.3-5.5)、KI(0.3-30)、NaI(0.25-25)、AgCl(0.4-30)、AgBr(0.45-33)、TlBr(0.9-40)、Al₂O₃(0.2-8)、BiF₃(0.26-20)、CdSe(0.7-25)、CdS(0.55-18)、CdTe(0.86-28)、CeF₃(0.3-12)、CeO₂(0.4-16)、Cr₂O₃(1.2-10)、DyF₂(0.22-12)、GaAs(0.9-18)、GaSe(0.65-17)、Gd₂O₃(0.32-15)、Ge(1.7-25)、HfO₂(0.23-12)、La₂O₃(0.26-11)、MgO(0.23-9)、NaF(0.13-15)、Nb₂O₅(0.32-8)、PbF₂(0.24-20)、Si(1.1-1.4)、Si₃N₄(0.25-9)、SrF₂(0.2-10)、TlCl(0.4-20)、YF₃(0.2-14)、Y₂O₃(0.25-9)、ZnO(0.35-20)、ZnS(0.38-14)、ZrO₂(0.3-8)等。

如上所示，根据本实施方式，由于将来自高温反应部15或者低温反应部13的辐射通过辐射透过窗23、25释放到反应装置10A的外部，因此可抑制从高温反应部15或者低温反应部13向绝热容器20的传热量，并能够适当地维持高温反应部15、低温反应部13的温度。

另外，在上述实施方式中，在低温反应部13和高温反应部15的两者上设计有辐射散热膜13a、15a，但也可以仅设置在某一个上。另外，辐射透过窗23、25也可以仅设置与设置的辐射散热膜相对的某一个。另外，也可以采用使红外区域的辐射得以透过的材料与辐射透过窗23、25一体地形成框体21。

<变形例1>

图6是表示本发明的第一变形例涉及的反应装置10B的结构的示意图，图7是图6的VII向视图。另外，对于与第一实施方式相同的结构，在后两位标有相同的符号，并省略说明。

本变形例的反应装置通过在第二连接部14设置辐射散热膜14a、在绝热容器20的与辐射散热膜14a相对的部分设置辐射透过窗24，从而不进行在高温反应部15的辐射散热，而在第二连接部14进行辐射散热。在该情况下，在将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递的热量收支设为Q_RA、将低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、辐射散热膜14a的散热量设为Q_r1时，则在热平衡状态下，下面的数学式(7)、(8)成立。

Q_RA—Q_S1—Q_r1＝0         (7)

Q_RB+Q_S1—Q_S2＝0          (8)

根据数学式(7)、(8)，低温反应部13和高温反应部15的热量收支的合计是Q_r1与Q_S2之和。即使在本变形例中，也与第一实施方式相同，通过根据在各反应部13、15的热量收支的合计以及被抑制的向绝热容器的传热量Q_S2而适当地设定散热量Q_r1，能够适当地保持各反应部13、15的温度，并抑制向外部装置的传热量Q_S2。

这里，在上述的第一实施方式和本变形例的各反应部的热量收支Q_RA、Q_RB以及向绝热容器的传热量Q_S2相同时，从高温反应部15向第二连接部14的传热量在第一实施方式中是Q_RA-Q₁，在本变形例中是Q_RA，本变形例的传热量大。另一方面，根据数学式(1)，如果热传导率为k、截面积为S、温度差为

T而分别是恒定的，则当传热量Q_S1变大时，传热长度

x变小，因此，如本变形例那样不进行高温反应部15的辐射散热的情况与如第一实施方式那样在高温反应部15进行辐射散热的情况相比，能够缩短第二连接部14的配管长度，并能够将反应装置主体11以及反应装置10B分别小型化。

另外，也可以在高温反应部15和第二连接部14这两者中进行辐射散热。在该情况下，在将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递的热量收支设为Q_RA、将低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、将辐射散热膜14a的散热量设为Q_r1时，则在热平衡状态下，下面的数学式(9)、(10)成立。

Q_RA—Q_I—Q_S1—Q_r1＝0        (9)

Q_RB+Q_S1—Q_S1＝0             (10)

在该情况下，从高温反应部15向第二连接部14的传热量是Q_RA-Q_I，但由于第二连接部14也进行辐射散热，因此与第一实施方式相比，可将Q_I设定得较小。从而，与第一实施方式相比，能够增大从高温反应部15向第二连接部14的传热量，与本变形例相同，能够进一步缩短第二连接部14的配管长度，并能够将反应装置主体11以及反应装置10B分别小型化。

<变形例2>

图8是表示本发明的第二变形例涉及的反应装置10C的结构的示意图。另外，对于与第一实施方式相同的结构，在后两位标有相同的符号，并省略说明。

本变形例的反应装置通过在第一连接部12的低温反应部13和绝热容器20之间的部分设置辐射散热膜12a、在绝热容器20的与辐射散热膜12a相对的部分设置辐射透过窗24，从而不进行在各反应部13、15的辐射散热，而在第一连接部12进行辐射散热。在该情况下，当将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递的热量收支设为Q_RA、将低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、辐射散热膜12a的散热量设为Q_r2时，则在热平衡状态下，下面的数学式(11)、(12)成立。

Q_RA—Q_S1＝0              (11)

Q_RB+Q_S1—Q_S2—Q_r2＝0     (12)

这里，在上述的第一实施方式和本变形例的各反应部的热量收支Q_RA、Q_RB以及向绝热容器的传热量Q_S2相同时，根据数学式(11)、(12)，从低温反应部13向第一连接部12的传热量在第一实施方式中是Q_RB-Q_II+Q_S1，在本实施例中是Q_RB+Q_S1，本变形例的传热量大。因此，与上述第一变形例相同，在如本变形例那样不进行在反应部13、15的辐射散热的情况下，与如第一实施方式那样在高温反应部15进行辐射散热的情况比较，能够缩短第一连接部12的配管长度并将反应装置主体11以及反应装置10C分别小型化。

<变形例3>

图9是表示本发明的第三变形例涉及的反应装置10D的结构的示意图。另外，对于与第一实施方式相同的结构，在后两位标注相同的符号，并省略说明。

本变形例的反应装置在第一连接部12的低温反应部13和绝热容器20之间的部分设置辐射散热膜12a，在绝热容器20的与辐射散热膜12a相对的部分设置辐射透过窗22，并且在第二连接部14设置辐射散热膜14a，在绝热容器20的与辐射散热膜14相对的部分设置辐射透过窗24，由此不进行在低温反应部13和高温反应部15的辐射散热，而在第一连接部12以及第二连接部14进行辐射散热。在该情况下，当将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递的热量收支设为Q_RA、低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、辐射散热膜12a的散热量设为Q_r2、辐射散热膜14a的散热量设为Q_r1时，则在热平衡状态下，下面的数学式(13)、(14)成立。

Q_RA—Q_S1—Q_r1＝0         (13)

Q_RB+Q_S1—Q_S2—Q_r2＝0     (14)

这里，当上述第一实施方式和本变形例的各反应部的热量收支Q_RA、Q_RB以及向绝热容器的传热量Q_S2相同时，根据数学式(13)、(14)，从高温反应部15向第二连接部14的传热量在第一实施方式中是Q_RA-Q_I，在本变形例中是Q_RA，本变形例的传热量大。另外，从低温反应部13向第一连接部12的传热量在第一实施方式中是Q_RB-Q_II，在本变形例中是Q_RB，本变形例的传热量大。因此，与上述各变形例相同，如本变形例那样不进行在反应部13、15的辐射散热的情况与如第一实施方式那样在各反应部13、15进行辐射散热的情况比较，能够分别缩短第一连接部12和第二连接部14的配管长度，并能够将反应装置主体11以及反应装置10D分别小型化。

另外，也可以在第一连接部12、低温反应部13、第二连接部14以及高温反应部15的各部进行辐射散热。在该情况下，当将高温反应部15内的反应热以及与流通气体的热的传递的热量收支设为Q_RA、低温反应部13内的热量收支设为Q_RB、辐射散热膜14a的散热量设为Q_r2、辐射散热膜14a的散热量设为Q_r1时，则在热平衡状态下，下面的数学式(15)、(16)成立。

Q_RA—Q_I—Q_S1—Q_r1＝0          (15)

Q_RB+Q_S1—Q_II—Q_r2—Q_S2＝0     (16)

在该情况下，从高温反应部15向第二连接部14的传热量是Q_RA-Q_I，但由于第二连接部14也进行辐射散热，因此与第一实施方式相比，可将Q_I设定得较小。另外，从低温反应部13向第一连接部12的传热量是Q_RB-Q_II，但由于第一连接部12也进行辐射散热，因此与第一实施方式相比，可将Q_II设定得较小。从而，与第一实施方式相比，能够增大从高温反应部15向第二连接部14的传热量以及从低温反应部13向第一连接部12的传热量，与第一变形例相同，能够进一步缩短第二连接部14和第一连接部12的配管长度，并能够将反应装置主体11和反应装置10D分别小型化。

[第二实施方式]

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图10是表示本发明第二实施方式涉及的电子设备100的框图。该电子设备100是笔记本电脑、PDA、电子记事本、数码相机、便携电话、手表、游戏机等的便携式的电子设备。

电子设备100大体上由燃料电池装置130以及通过从燃料电池装置130供电而驱动的电子设备主体101等构成。燃料电池130如后所述，生成电能并供给电子设备主体101。

接下来，对燃料电池装置130进行说明。该燃料电池装置130生成向电子设备主体101输出的电能，并包括燃料容器102、送液泵103、反应装置110、燃料电池单元140、DC/DC转换器131、二次电池132等。

燃料容器102储存有液体的原燃料(例如甲醇、乙醇、二甲醚)和水的混合液。另外，也可以将液体的原燃料和水分别储存在燃料容器102内。

燃料容器102内的混合液由送液泵103被送到反应装置110的气化器104。

反应装置110由气化器104、改质器105、一氧化碳去除器106、热交换器107、催化剂燃烧器109等构成。

气化器104通过来自后述的加热器兼温度传感器153和改质器105的传热将从燃料容器102送来的混合液加热到约110～160℃左右，并使所述混合液气化。由气化器104气化的混合气被送到改质器105。

改质器105在内部形成有流路，在流路的壁面附载有改质催化剂。使用Cu/ZnO系催化剂或Pd/ZnO系催化剂作为改质催化剂。改质器105通过来自后述的加热器兼温度传感器155的传热将从气化器104送来的混合气加热到约300～400℃左右，并通过流路内的催化剂使之发生改质反应。即，通过原燃料和水的催化反应，生成作为燃料的氢、二氧化碳、以及作为副产物的微量一氧化碳等的混合气体(改质气体)。

这里，在原燃料为甲醇的情况下，在改质器105发生主要为如下面化学式(17)所示的主反应的水蒸气改质反应。

CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂     (17)

另外，通过接着化学反应式(17)而逐次发生的如下面的化学反应式(18)的副反应，生成作为副产物的微量(1％左右)的一氧化碳。

H₂+CO₂→H₂O+CO       (18)

通过化学反应式(17)以及(18)的反应而得到的生成物(改质气体)被送到一氧化碳去除器106。

在一氧化碳去除器106的内部形成有流路，在该流路的壁面附载有选择性地氧化一氧化碳的选择氧化催化剂。作为选择氧化催化剂例如可使用Pt/Al₂O₃等。

向一氧化碳去除器106输送在改质器105生成的改质气体以及外部的空气。改质气体与空气混合并流过一氧化碳去除器106的流路，通过来自改质器105和加热器兼温度传感器155的传热而加热到约110～160℃左右。并且，改质气体中的一氧化碳在催化剂的作用下，根据如下的化学反应式(19)的主反应而优先被氧化。由此，作为主产物生成二氧化碳，并能够使改质气体中的一氧化碳低浓度化，直至可提供给燃料电池单元140的10ppm左右的浓度。

2CO+O₂→2CO₂         (19)

由于化学反应式(19)的反应是放热反应，因此与进行吸热反应(混合液的气化)的气化器104邻接来配置。

通过了一氧化碳去除器106的改质气体被输送给燃料电池单元140。

向催化剂燃烧器109输送通过燃料电池单元140的燃料供给流路144a的改质气体(废气)以及空气，并且通过空气使残留在改质气体中的氢气燃烧。热交换器107与一氧化碳去除器106邻接配置，在从燃料电池140向催化剂燃烧器109供给的废气和空气通过的过程中，借助于一氧化碳去除器106的热量来加热废气和空气。

燃料电池单元140是固体高分子型燃料电池，层叠有固体高分子电解质膜141、形成在固体高分子电解质膜141的两个面的燃料极142(阳极)以及氧气极143(阴极)、设置有向燃料极142供给改质气体的燃料供给流路144a的燃料极隔板144、设置有向氧气极143供给氧气的氧气供给流路145a的氧气极隔板145。

固体高分子电解质膜141具有透过氢离子、但不能通过氧分子、氢分子、二氧化碳、电子的性质。

经由燃料供给流路144a向燃料极142输送改质气体。在燃料极142，改质气体中的氢气进行如下的电化学反应式(20)所示的反应。

H₂→2H⁺+2e^-        (20)

生成的氢离子透过固体高分子电解质膜141到达氧气极143。生成的电子被提供给阳极输出电极146。

经由氧气供给流路145a向氧气极143输送空气。在氧气极143上，由透过固体高分子电解质膜141的氢离子、空气中的氧气、以及从阴极输出电极147供给的电子发生如下电化学反应式(21)所示反应而生成水。

2H⁺+1/2O₂+2e^-→H₂O     (21)

另外，在固体高分子电解质膜141的两个面，设置有促进电化学反应式(20)、(21)的反应的、未图示的催化剂。

阳极输出电极146和阴极输出电极147与作为外部电路的DC/DC转换器131连接，到达阳极输出电极146的电子通过DC/DC转换器131而被提供给阴极输出电极147。

DC/DC转换器131将燃料电池单元140产生的电能变换为适当的电压后提供给电子设备主体101，并且用电能向二次电池132充电。

接下来，对反应装置110的结构进行说明。图11是反应装置110的立体图，图12是对应图11的XII-XII剖切线的示意剖视图，图13是图11的XIII向视图。反应装置110包括反应装置主体111以及收纳反应装置主体111的绝热容器(第一容器)120。另外，对于与第一实施方式相同的结构在后两位标注相同的符号，并省略说明。另外，在图12中，引线153c、155c仅图示了高电压侧或者低电压侧的一根。另外，为了简明表示，在图12中引线153c、155c不重叠地进行描述，但实际从横向来看时也可以是重叠的。

反应装置主体111包括第一连接部112、低温反应部113、第二连接部114、以及高温反应部115。

在高温反应部115设置有作为改质器的改质流路105a以及作为催化剂燃烧器109的催化剂燃烧流路109a。另外，在高温反应部115设置有电加热器兼温度传感器155，高温反应部115通过电加热器兼温度传感器155而保持在大约300～400℃。电加热器兼温度传感器155与贯通绝热容器120的引线155c连接，并通过引线155c从绝热容器120的外部供电。电加热器兼温度传感器155通过绝缘膜155a、155b来与其它构件绝缘。

低温反应部113设置有作为汽化器104的气化流路104a、作为一氧化碳去除器106的一氧化碳去除流路106a、作为热交换器107的热交换流路107a。另外，在低温反应部113设置有电加热兼温度传感器153，低温反应部113通过电加热器兼温度传感器153而保持在约110～160℃。电加热器兼温度传感器153与贯通绝热容器120的引线153c连接，并通过引线153c从绝热容器120的外部供电。电加热器兼温度传感器153通过绝缘膜155a、155b来与其它构件绝缘。

第一连接部112包含配管，该配管为在高温反应部115或低温反应部113中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第一连接部112一端与低温反应部113连接，另一端侧贯穿绝热容器120并在另一端与送液泵103、燃料电池单元140、以及未图示的气泵等连接。另外，第一连接部112包括为从低温反应部113向绝热容器120的外部输送反应物或生成物的流路的第一配管(流出配管)112b、以及为从绝热容器120的外部向低温反应部113输送反应物或生成物的第二配管(流入配管)112c。

第二连接部114包含配管并连接在高温反应部115和低温反应部113之间，该配管为在高温反应部115或低温反应部113中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。另外，第二连接部114一端与高温反应部115连接，另一端与低温反应部113连接，并且第二连接部114包括为从高温反应部115向低温反应部113输送反应物或生成物的流路的第三配管(流出配管)114b、以及为从低温反应部113向高温反应部115输送反应物或生成物的第四配管(流入配管)114c。

这里，第一配管和第二配管也可以各自一体地形成或相互接合，并可以在第一配管和第二配管之间进行热交换。在这种情况下，例如，将第一配管分成两根并将各个第一配管配置在第二配管的周围，由此容易进行在第一配管和第二配管间的热交换。对于第三配管和第四配管也是相同的。

在本实施方式中，如图12所示，在低温反应部113设置有辐射散热膜113a，在绝热容器120的与辐射散热膜113a相对的部分设置有辐射透过窗123。由于来自辐射散热膜113a的辐射透过辐射透过窗123，因此在低温反应部113产生的热量的一部分通过辐射被释放到绝热容器120的外部。从而，抑制从低温反应部113经过第一连接部112向绝热容器120的传导的热量，并能够防止因来自高温反应部115的传热使低温反应部113的温度上升到需要以上，从而能够适当地维持低温反应部113的温度。

在本实施方式的结构中，算出在将低温反应部113的温度设定为150℃、高温反应部115的温度设定在400℃、燃料电池单元140的效率设定在40％、发电量设定在20W时的效果。

除去第二连接部114和第一连接部112的热传导的高温反应部115、低温反应部113的热量收支(各化学反应的反应热、反应气体的热交换的合计)分别为+2W、+9W。在未设置辐射散热膜113a以及辐射透过窗123的情况下，该合计11W的热量传导给绝热容器120。例如，在辐射散热膜113a的作用下，能够经由辐射透过窗123而辐射散热9W的热量，由此将从第一连接部112传导的热量抑制在2W。在将辐射散热膜113a的辐射率设为1、辐射透过窗123由BaF₂来形成的情况下，通过将辐射散热膜113a的表面积取为约50cm²，从而能够散热9W。

另外，具有气化器104的低温反应部113的温度约为150℃，优选透过3.0～23μm的波长区域的辐射。在该情况下，可使用上述材料中的任一种作为辐射透过窗123的材料，但当考虑在该波长区域的透过率时，特别优选使用KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、NaBr、KI、Nal、AgCl、AgBr、TlBr、CdSe、CdTe、Ge。另外，例如在从具有约400℃的改质器105的高温反应部115进行散热的情况下，优选透过2.2～17μm的波长区域的辐射。在该情况下，可使用上述材料中的任一种作为辐射透过窗125的材料，但当考虑该波长区域的透过率时，特别优选使用ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、GaAs、GaSe、Ge、NaF、PbF₂、TlCl、YF₃、ZnO。

如上所述，在本实施方式中，能够根据散热量以及辐射散热区域的温度适当地选择在辐射散热膜113a和辐射透过窗123上使用的材料。另外，辐射散热膜113a和辐射透过窗123的面积能够根据散热量来改变，相反地，如果对这些设置面积存在限制，则能够根据该限制来改变在辐射散热膜113a和辐射透过窗123上使用的材料。另外，上述的计算值是在第一配管和第二配管、或者第三配管和第四配管之间不进行热交换的情况下的，辐射率1是表示在整个波长区域所积分的辐射率为1。另外，上述透过优选的波长区域设定为归一化了的辐射强度为0.1以上的波长区域，但根据需要不但能改变波长区域，而且能选择与被改变的波长区域相对应的辐射透过窗的材料。

[第三实施方式]

接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。图14是表示本发明的第三实施方式涉及的电子设备200的框图。另外，对于与第二实施方式相同的结构在后两位标注相同的符号，并省略说明。

在本实施方式中，反应装置210包含气化器204、改质器205、第一热交换器207、第二热交换器208、催化剂燃烧器209、以及燃料电池单元堆240等。

汽化器204和第一热交换器207一体地设置，改质器205和第二热交换器208一体地设置，燃料电池单元堆240和催化剂燃烧器209一体地设置。

图15是反应装置210的立体图；图16是对应图15的XVI-XVI剖切线的示意剖视图；图17是图15的XVII向视图。燃料电池单元堆240如图16所示，层叠有多个燃料电池单元240A、240B、240C、240D。另外，燃料电池单元240A、240B、240C、240D是熔融碳酸盐型，不使用一氧化碳去除器。一体化的燃料电池单元堆240和催化剂燃烧器209收纳在气密容器(第二容器)250中，气密容器250收纳在绝热容器(第一容器)220中。密封容器250是用于避免在由气密容器250隔开的空间的内外间使气体流通的，阳极输出电极246和阴极输出电极247、引线257c和第三连接部216贯穿的部分被气密密封。这里，各输出电极以及引线由玻璃、陶瓷等未图示的绝缘材料与其它部分绝缘并被引出。

另外，在图14中仅示出了多个燃料电池单元240A、240B、240C、240D中单一的燃料电池240A，并省略了符号末尾的字母。另外，为了简明表示，在图16中引线253c、255c、257c不重叠地进行描述，但实际从横向来看时也可以重叠。另外，在图16中，引线253c、255c、257c仅图示了高电压侧或者低电压侧的一根，并且，阴极输出电极247没有图示。

下面，对在单一的燃料电池单元240以及催化剂燃烧器209中产生的反应进行说明。

燃料电池单元240层叠有电解质241、形成在电解质241的两个面的燃料极242(阳极)以及氧气极(阴极)243、设置有向燃料极242供给改质气体的燃料供给流路244a的燃料极隔板244、设置了向氧气极243供给氧气的氧气供给流路245a的氧气极隔板245。

电解质241具有透过碳酸根离子、不通过氧分子、氢分子、一氧化碳、二氧化碳、电子的性质。

经由燃料供给电路244a向燃料极242输送改质气体。在燃料极242由改质气体中的氢气、一氧化碳、以及通过电解质241的碳酸根离子发生如下面电化学反应式(22)、(23)所示的反应。

H₂+CO₃ ^2-→H₂O+CO₂+2e^-      (22)

CO+CO₃ ^2-→2CO₂+2e^-         (23)

产生的电子被提供给阳极输出电极246。由生成的水、二氧化碳、未反应的氢气、一氧化碳构成的混合气体(废气)被提供给催化剂燃烧器209。

由第一热交换器207以及第二热交换器208加热的氧气(空气)和废气被混合并供给至催化剂燃烧器209。在催化剂燃烧器209中使氢气以及一氧化碳燃烧，产生的燃烧热用来加热燃料电池单元堆240。

催化剂燃烧器209的排气(水、氧气、以及二氧化碳的混合气体)通过氧气供给流路245a提供给氧气极243。

在氧气极243中，由通过氧气供给流路245a供给的氧气和二氧化碳、以及通过阴极输出电极247提供的电子发生如电化学反应式(24)所示的反应。

2CO₂+O₂+4e^-→2CO₃ ^2-      (24)

产生的碳酸根离子通过电解质241被提供给燃料极242。

接下来，对反应装置210的结构进行说明。另外，对于与第二实施方式相同的结构在后两位标注相同的符号，并省略说明。

如图16所示，反应装置210包括反应装置主体211以及收纳反应装置主体211的绝热容器220。另外，对于与第二实施方式相同的结构在后两位标注相同的符号，并省略说明。

反应装置主体211包括高温反应部217、中温反应部215、低温反应部213、第一连接部212、第二连接部214、以及第三连接部216。

高温反应部217设置有层叠燃料电池单元240A、240B、240C、240D的燃料电池单元堆240以及成为催化剂燃烧器209的催化剂燃烧流路209a。

燃料电池单元240A的氧气极隔板和燃料电池单元240B的燃料极隔板、燃料电池单元240B的氧气极隔板和燃料电池单元240C的燃料极隔板、燃料电池单元240C的氧气极隔板和燃料电池单元240D的燃料极隔板分别为被一体化的双极板248。在燃料电池单元240A的燃料极隔板244上连接有阳极输出电极246，在燃料电池单元240D的氧气极隔板245上连接有阴极输出电极247。阳极输出电极246和阴极输出电极247贯穿绝热容器220，并将在燃料电池单元堆240产生的电能向外部输出。

另外，在高温反应部217设置有电加热器兼温度传感器257，高温反应部217通过电加热器兼温度传感器257保持在大约600～700℃。电加热器兼温度传感器257与贯穿绝热容器220的引线257c连接，经由引线257c从绝热容器220的外部供电。电加热器兼温度传感器257通过绝缘膜257a与其它部件绝缘。

在中温反应部215设置有成为改质器205的改质流路205a、以及成为第二加热交换器208的热交换流路208a。

另外，在中温反应部215设置有电加热器兼温度传感器255，中温反应部215通过电加热器兼温度传感器255保持在大约300～400℃。电加热器兼温度传感器255与贯穿绝热容器220的引线255c连接，通过引线255c从绝热容器220的外部供电。电加热器兼温度传感器255由绝缘膜255a、255b与其它部件绝缘。

在低温反应部213设置有成为气化器204的气化流路204a、成为一氧化碳去除器206的一氧化碳去除流路206a、以及成为热交换器207的热交换流路207a。另外，在低温反应部213设置有电加热器兼温度传感器253，低温反应部213通过电加热器兼温度传感器253保持在大约110～160℃。电加热器兼温度传感器253与贯穿绝热容器220的引线253c连接，经由引线253c从绝热容器220的外部供电。电加热器兼温度传感器253通过绝缘膜253a、253b与其它部件绝缘。

第一连接部212包含配管，该配管为在高温反应部217、中温反应部215和低温反应部213中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第一连接部212一端与低温反应部213连接，另一端侧贯穿绝热容器220、并在另一端与送液泵203、未图示的空气泵等连接。第一连接部212包括为从低温反应部213向绝热容器220的外部输送反应物或生成物的流路的第一配管(流出配管)212b、以及为从绝热容器220的外部向低温反应部213输送反应物或生成物的第二配管(流入配管)212c。与第二实施方式相同，可以在第一配管和第二配管之间进行热交换。

第二连接部214包含配管并连接在中温反应部215和低温反应部213之间，该配管为在高温反应部217、中温反应部215和低温反应部213中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第二连接部214一端与中温反应部215连接，另一端与低温反应部213连接，并且具有为从中温反应部215向低温反应部213输送反应物或生成物的流路的第三配管(流出配管)214b和为从低温反应部213向中温反应部215输送反应物或生成物的第四配管(流入配管)214c。与第二实施方式相同，可以在第三配管和第四配管之间进行热交换。

第三连接部216包含配管并连接在高温反应部217和中温反应部215之间，该配管为在高温反应部217、中温反应部215和低温反应部213中反应的反应物或生成的生成物流过的流路。第三连接部216一端与高温反应部217连接，另一端与中温反应部215连接，并且具有为从高温反应部217向中温反应部215输送反应物或生成物的流路的第五配管(流出配管)216b和为从中温反应部215向高温反应部217输送反应物或生成物的第六配管(流入配管)216c。与第二实施方式相同，可以在第五配管和第六配管之间进行热交换。

在本实施方式中，如图16所示，在高温反应部217设置有辐射散热膜217a，在绝热容器220的、与辐射散热膜217a相对的部分设置有辐射透过窗227。由于来自辐射散热膜217a的辐射透过辐射透过窗227，因此在高温反应部217产生的热量的一部分通过辐射被释放到绝热容器220的外部。从而，抑制从高温反应部217经过第三连接部216向中温反应部215传导的热量，并可防止因在高温反应部217产生的热量使高温反应部217的温度上升到需要以上，从而适当维持高温反应部217的温度。

另外，在本实施方式中，催化剂燃烧器209配置在气密容器250的附近，或与气密容器250接触或接合，使在燃料电池单元堆240以及催化剂燃烧器209产生的热量易于向气密容器250传导。并且，辐射散热膜217a设置在气密容器250中的与催化剂燃烧器209对应的部分。根据该结构，在燃料电池单元堆240以及催化剂燃烧器209中产生的热量易于传导至气密容器250中，尤其易于传导给辐射散热膜217a。进而，可增大从燃料电池单元堆240以及催化剂燃烧器209向绝热容器220的外部辐射散热的热量。

对于本实施方式的结构，计算在将低温反应部213的温度设为150℃，中温反应部215的温度设为400℃，高温反应部217的温度设为650℃，燃料电池单元堆240的效率设为50％，发电量设为20W时的效果。

除去第三连接部216、第二连接部214、和第一连接部212的热传导的高温反应部217、中温反应部215、低温反应部213的热量收支(各化学反应的反应热、反应气体的热交换的合计)分别为+21W、+0.5W、-2.5W。在未设置辐射散热膜217a的情况下，该合计19W的热量传导给绝热容器220。例如，在辐射散热膜217a的作用下，能够经由辐射透过窗227而放射17.5W的热量，由此将从第一连接部212传导的热量抑制在2W。再将辐射散热膜217a的辐射率设为1、由BaF₂形成辐射透过窗123的情况下，将辐射散热膜217a的表面积取为约4.25cm²，由此能够散热7.5W。

另外，例如，当将具有熔融碳酸盐型的燃料电池单元堆240的高温反应部217的温度设为约600℃时，优选透过1.4～11μm的波长区域的辐射。在这种情况下，作为辐射透过窗227的材料，可使用上述材料的任一种，但如果考虑在该波长区域的透过率，则特别优选使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、DyF₂、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、HfO₂、La₂O₃、NaF、PbF₂、Si、TlCl、YF₃、ZnO、ZnS。另外，例如在也从具有约400℃的改质器205的中温反应部215进行散热的情况下，优选透过2.2～17μm的波长区域的辐射。在这种情况下，作为辐射透过窗225的材料也能够使用上述材料中的任一个，但考虑在该波长的透过率时，特别优选使用ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、GaAs、GaSe、Ge、NaF、PbF₂、TlCl、YF₃、ZnO。

如上所述，在本实施方式中，根据散热量以及辐射散热区域的温度可适当地选择在辐射散热膜217a以及辐射透过窗227上使用的材料。另外，辐射散热膜217a以及辐射透过窗227的面积可根据散热量来改变，相反地，如果对这些设置面积进行限制，则能够根据该限制来改变在辐射散热膜217a以及辐射透过窗227上使用的材料。另外，上述的计算值是在第一配管和第二配管、第三配管和第四配管、或者第五配管和第六配管之间不进行热交换的情况下的，辐射率1是表示在整个波长区域所积分的辐射率是1。另外，上述透过优选的波长区域设定为归一化了的辐射强度为0.1以上的波长区域，但根据需要不但能改变波长区域，而且能选择与所改变的波长区域对应的辐射透过窗的材料。

[第四实施方式]

接下来，对本发明的第四实施方式进行说明。图18是表示本发明第四实施方式涉及的电子设备300的框图，图19是反应装置310的立体图，图20是与图19的XX-XX剖切线对应的示意剖视图，图21是图19的XXI向视图。下面，对本实施方式的与第三实施方式不同的地方进行说明，对于与第三实施方式相同的结构，在后两位标注相同的符号，并省略说明。

燃料电池单元堆340是固体氧化物型，层叠有多个燃料电池单元340A、340B、340C、340D。与第三实施方式相同，在反应装置310中不使用一氧化碳去除器。被一体化的燃料电池单元堆340以及催化剂燃烧器309收纳在气密容器350中，气密容器(第二容器)350收纳在绝热容器(第一容器)320中。气密容器350是用于避免在被气密容器350隔开的空间的内外间使气体流通的，阳极输出电极346和阴极输出电极347、引线357c和第三连接部316贯穿的部分被气密密封。这里，各输出电极和引线由玻璃、陶瓷等未图示的绝缘材料与其它部件绝缘并引出。

另外，在图18中，仅示出多个燃料电池单元340A、340B、340C、340D中单一的燃料电池340A，并省略了符号末尾的字母。

下面，对在单一的燃料电池单元340和催化剂燃烧器309产生的反应进行说明。

燃料电池单元340层叠有电解质341、形成在电解质341的两个面的燃料极342(阳极)以及氧气极(阴极)343、设置有向燃料极342供给改质气体的燃料供给流路344a的燃料极隔板344、设置有向氧气极343供给氧气的氧气供给流路345a的氧气极隔板345。

电解质341具有使氧离子透过但不通过氧分子、氢分子、一氧化碳、二氧化碳、电子的性质。

经由燃料供给流路344a向燃料极342输送改质气体。在燃料极342由改质气体中的氢气、一氧化碳、以及通过了电解质341的氧离子发生如下面电化学反应式(25)、(26)所示的反应。

H₂+O^2-→H₂O+2e^-          (25)

CO+O^2-→CO₂+2e^-          (26)

产生的电子提供给阳极输出电极346。未反应的改质气体(废气)提供给催化剂燃烧器309。

经由氧气供给流路345a将通过第一热交换器307和第二热交换器308加热的氧气(空气)提供给氧气极343。在氧气极343由氧气和通过阴极输出电极347提供的电子发生如下的电化学反应式(27)所示的反应。

1/2O₂+2e^-→O^2-         (27)

产生的氧离子通过电解质341来提供给燃料极342，未反应的氧气(空气)被提供给催化剂燃烧器309。

在催化剂燃烧器309中将通过燃料供给流路344a的废气和通过氧气供给流路345a的氧气(空气)混合，以燃烧废气中的氢气以及一氧化碳。燃烧热用于加热燃料电池单元堆340。

催化剂燃烧器309的排气(水、氧气以及二氧化碳的混合气体)在第二热交换器308以及第一热交换器307释放出热量后排出。

在本实施方式中，燃料电池单元堆340和催化剂燃烧器309被一体化的高温反应部317通过电加热器兼温度传感器357和催化剂燃烧器309保持在约700～1000℃。

如图20所示，反应装置310在高温反应部317设置有辐射散热膜317a，在绝热容器320的与辐射散热膜317a相对的部分设置有辐射透过窗327，由于来自辐射散热膜317a的辐射透过辐射透过窗327，因此在高温反应部317产生的热量的一部分通过辐射被释放到绝热容器320的外部。从而，抑制从高温反应部317经过第三连接部316向中温反应部315传导的热量，并可防止因高温反应部317产生的热量而使高温反应部317的温度上升到需要以上，从而能够适当地维持高温反应部317的温度。

另外，在本实施方式中，如图20所示，在中温反应部315设置有辐射散热膜315a，在绝热容器320的与辐射散热膜315a相对的部分设置有辐射透过窗325。由于来自辐射散热膜315a的辐射透过辐射透过窗325，因此在中温反应部315产生的热量的一部分通过辐射被释放到绝热容器320的外部。从而，抑制从中温反应部315经过第二连接部314向低温反应部313传导的热量，并可防止中温反应部315的温度由于从第三连接部316传导的热量而上升到需要以上，从而适当地维持中温反应部315的温度。

再者，在本实施方式中，催化剂燃烧器309配置在密封容器350的附近，或与密封容器350接触或接合，使在燃料电池单元堆340和催化剂燃烧器309产生的热量易于传导给气密容器350。并且，辐射散热膜317a设置在气密容器350的与催化剂燃烧器309对应的部分。根据这些结构，在燃料电池单元堆340和催化剂燃烧器309产生的热量易于传导至气密容器350中，尤其易于传导给辐射散热膜317a，进而，能够增大从燃料电池单元堆340和催化剂燃烧器309向绝热容器320的外部辐射散热的热量。

在这里，当起动燃料电池装置330时，通过加热器兼温度传感器357使高温反应部317上升到约700～1000℃这一固体氧化物型燃料电池的动作温度。在本实施方式中，在高温反应部317中，在与设置有加热器兼温度传感器357的一侧相反侧的面上进行辐射散热，因此在高温反应部317中，被加热侧的面不易冷却，从而能够高效地进行高温反应部317的加热。

对于本实施方式的结构，算出在将低温反应部313的温度设为150℃、中温反应部315的温度设为400℃、高温反应部317的温度设为800℃、燃料电池单元堆340的效率设为60％、发电量设为20W时的效果。

除去第三连接部316、第二连接部314、以及第一连接部312的热传导的高温反应部317、中温反应部315、低温反应部313的热量收支(各化学反应的反应热、反应气体的热交换的合计)分别为+10W、+3W、+0W。在未设置辐射散热膜312a、316a的情况下，该合计13W的热量传导给绝热容器320。例如，在辐射散热膜315a、317a的作用下，能够经由辐射透过窗325、327而放射8W、3W的热量，由此可将从第一连接部312传导的热量抑制在2W。在将辐射散热膜315a、317a的辐射率设为1、由BaF₂形成辐射透过窗123的情况下，能够通过将辐射散热膜315a、317a的表面积分别取为约1.3cm²、2.6cm²而散热8W、3W。

另外，优选具有固体氧化物型的燃料电池单元堆340的高温反应部317的温度约为800℃，能够透过1.1～9μm的波长区域的辐射。在该情况下，作为辐射透过窗327的材料，可使用上述材料中的任一种，但当考虑在该波长区域的透过率时，特别优选使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、MgF₂、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、DyF₂、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、HfO₂、La₂O₃、MgO、NaF、PbF₂、Si、Si₃N₄、SrF₂、TlCl、YF₃、Y₂O₃、ZnO、ZnS。另外，例如在也从具有约400℃的改质器305的中温反应部315进行散热的情况下，优选透过2.2～17μm的波长区域的辐射。在该情况下，作为辐射透过窗325的材料，能够使用上述材料中的任一种，但当考虑该波长区域中的透过率时，特别优选使用ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、GaAs、GaSe、Ge、NaF、PbF2、TlCl、YF₃、ZnO。

如上所述，在本实施方式中，根据散热量和辐射散热区域的温度，能够适当地选择在辐射散热膜315a、317a以及辐射透过窗325、327上使用的材料。另外，辐射散热膜315a、317a以及辐射透过窗325、327的面积能够根据散热量来改变，相反地，如果在这些设置面积上存在限制，则能够根据该限制改变在辐射散热膜315a、317a和辐射透过窗325、327上使用的材料。另外，上述的计算值是在第一配管和第二配管、第三配管和第四配管、或者第五配管和第六配管之间不进行热交换的情况下的，辐射率1是表示在整个波长区域所积分的辐射率是1。另外，上述透过优选的波长区域为归一化了的辐射强度为0.1以上的波长区域，然而，不但能够根据需要改变波长区域，而且能选择与改变的波长区域相对应的辐射透过窗的材料。

另外，在上述实施方式中，在中温反应部315和高温反应部317这两者上设置有辐射散热膜315a、317a，但也可以仅设置任一个上。在该情况下，对于辐射透过窗325、327也与设置的辐射散热膜相对的方式仅设置一个。

<变形例4>

图22是表示本发明第四变形例涉及的反应装置310A的结构的与图20相同的示意剖视图。对于与第四实施方式相同的结构标注相同的符号并省略说明。在本变形例中，在中温反应部315和高温反应部317的上表面分别设置有辐射散热膜315a、317a，在绝热容器320的与辐射散热膜315a、317a相对的位置分别设置有辐射透过窗325、327。从而，在本变形例中，在中温反应部315和高温反应部317的分别设置有加热器兼温度传感器355、357的面上进行辐射散热。

在高温反应部317的发热量比催化剂燃烧器309a中的发热量大时，在高温反应部317的设置有催化剂燃烧器309a的一侧的温度相对变低。从而，如本变形例所示，在高温反应部317的与设置有催化剂燃烧器309a的一侧相反一侧的面上进行辐射散热，由此可使高温反应部317中的温度分布更加均匀。

<变形例5>

图23是表示本发明第五变形例涉及的反应装置310B的结构的与图20相同的示意剖视图。对于与第四实施方式相同的结构使用相同的符号并省略说明。在本变形例中，在中温反应部315和高温反应部317的下表面分别设置有加热器兼温度传感器355、357，在中温反应部315和高温反应部317的上表面分别设置有辐射散热膜315a、317a，在绝热容器320的与辐射散热膜315a、317a相对的位置分别设置有辐射透过窗325、327。从而，在本变形例中，在中温反应部315和高温反应部317的与分别设置有加热器兼温度传感器355、357的一侧的相反侧的面上进行辐射散热。

在这里，能够按照下面顺序来起动燃料电池装置330。即，通过加热器兼温度传感器355，使中温反应部315的温度上升到例如约300～400℃这样的、产生改质气体的温度，并且通过加热器兼温度传感器357，使催化剂燃烧器309a的温度上升到例如100℃这样的、改质气体中的氢气能够燃烧的温度，接下来，在催化剂燃烧器309a中燃烧氢气，由此使高温反应部317上升到约700～1000℃这样的、固体氧化物型燃料电池的动作温度。

在本实施例中，由于加热器兼温度传感器357设置在催化剂燃烧器309a的附近，并且在高温反应部317的与被加热侧相反一侧的面来进行放热，因此加热器兼温度传感器357高效地向催化剂燃烧器309a传导，并且高温反应部317中被加热侧的面不易冷却，能够高效地进行高温反应部317的加热。另外，在本变形例中，也将燃料极隔板344配置在气密容器350的附近，或者通过绝缘膜来进行接触。在该情况下，与上述各实施方式相同，在燃料电池单元堆340中产生的热量易于传导给气密容器350，从而能够增大从燃料电池单元堆340向绝热容器320的外部辐射散热的热量。

图24是表示本实施方式涉及的电子设备300的形态实例的立体图。另外，图24所示的电子设备300是笔记本型个人计算机。如图24所示，反应装置310被安装在电子设备300的背面侧，辐射透过窗325、327沿着电子设备300的外周面而设置。因此，从辐射散热膜315a、315a放射的辐射透过辐射透过窗325、327而释放到外部，从而能够抑制向电子设备主体301的传热、控制温度上升。在该情况下，由于只要能抑制向电子设备主体301的传热即可，辐射透过窗325、327不一定需要配置在电子设备300的最外面，也可以配置在从最外面凹陷的位置或突出的位置。另外，由于辐射透过窗325、327朝向后方配置，因此可抑制释放出的辐射向正在使用电子设备300的用户进行辐射。

[第五实施方式]

接下来，对本发明的第五实施方式进行说明。图25是本发明第五实施方式涉及的反应装置310C的与图20相同的示意剖视图，图26是在图25中与图21相同的XIX向视图。由于与图20相同，因此省略立体图。另外，对与第四实施方式相同的结构在后两位标注相同的符号，并省略说明。

如图25、26所示，也可以在第三连接部316设置的辐射散热膜316a，在绝热容器320的与辐射散热膜316a相对的部分设置辐射透过窗326。由于从高温反应部317向第三连接部316传导的热量的一部分从辐射散热膜316a辐射，并从辐射透过窗326释放到绝热容器320的外部，因此能够抑制经由中温反应部315的从高温反应部317向绝热容器320的传热量，并且适当地维持中温反应部315的温度。

下面作为具体例子对以下情况下的第三连接部316的长度进行说明，即所述情况是，在从高温反应部317向连接到中温反应部315的第三连接部有5W的传热、且该温度为800℃时，将从第三连接部316传导给中温反应部315的传热量(Q_S1)抑制在2W，并将中温反应部315的温度维持在400℃。这里，当在第三连接部316设置有辐射散热膜316a的情况下，辐射散热膜316a的散热量(Q_Sr)是3W，下面的数学式(28)成立。

Q_S1＝Q_RA—Q_Sr      (28)

作为实施例和比较例，对于以下各例分别计算出第三连接部316所需要的配管长度。

[实施例1]

在第三连接部316中的靠近中温反应部315且为更低温的部分设置有辐射散热膜316a和辐射透过窗326来进行辐射散热。图27是第一实施例涉及的反应装置310D的仰视图，由于与图25相同而省略了反应装置310D的示意剖视图。

[实施例2]

在第三连接部316中的靠近高温反应部317且为更高温的部分设置有辐射散热膜316a和辐射透过窗326来进行辐射散热。图28是第二实施例涉及的反应装置310E的仰视图，由于与图25相同而省略了反应装置310E的示意剖视图。

[比较例1]

在高温反应部317设置辐射散热膜317a和辐射透过窗327来进行辐射散热。

[比较例2]

不进行辐射散热，即，Q_Sr＝0W，5W的热量直接传导给中温反应部315。

另外，第三连接部316为耐热材料的镍铬铁耐热耐蚀合金(Inconel)，使用3根宽度3mm、高度3mm、壁厚0.25mm的方管。

图29是表示计算在上述的第一实施例、第二实施例、第一比较例以及第二比较例中的第三连接部316的距高温反应部317的长度和温度之间的关系的结果的曲线图。在表1中示出了同样的结果。

(表1)

 

实施例1	实施例2	比较例1	比较例2
				18.2mm	25.6mm	36.3mm	12.3mm

在第一实施例中，在第三连接部316中的、距离与中温反应部315连接的端部(第二端部)15.5mm的区域(对应于温度范围为400℃～725℃的区域)进行辐射散热，由此能够将散热量Q_Sr设定为3W并将向中温反应部315的传热量Q_SI抑制在2W。

在第二实施例中，在第三连接部316中的、距离与高温反应部317连接的端部(第一端部)7.8mm的区域(对应于温度范围为647℃～800℃的区域)进行辐射散热，通过在以上区域的辐射散热，能够满足上述的条件。

由上述可知，在第三连接部316辐射散热与仅由高温反应部317辐射散热相同热量的情况相比，能够缩短第三连接部316，进而，能够将反应装置310C进一步小型化。

另外，根据数学式(4)，辐射透过窗的单位面积的辐射能量与温度的4次方成比例地增大。从而，例如在对3W这样的规定量的能量进行辐射散热时，与如第一实施例所示从为更低温度的区域进行辐射散热相比，如第二实施方式所示那样在反应装置主体中的为更高温的区域设置辐射散热膜316a并经由辐射散热窗326来进行辐射散热能够缩小辐射透过窗326的面积。再者，容易得到在与该温度范围相对应的波长区域中高效地透过辐射的、辐射透过率高的辐射透过窗326的材料。

另一方面，在第三连接部316中为更低温的区域设置辐射散热膜316a和辐射透过窗326进行辐射散热时，能够进一步缩短第三连接部316的全长。另外，如上所述，例如在对3W这样的规定量的能量进行辐射散热的情况下，由于辐射散热区域的面积变大、辐射不集中且分散，因此在搭载在电子设备上时能够提高对使用电子设备的用户的安全性。

另外，在不进行辐射散热的情况下，能够使第三连接部316a的长度最短，但由于向中温反应部315传导了5W的热量，因此需要在其它区域进行辐射散热。

<变形例6>

如图30所示，也可以在第二连接部314设置辐射散热膜314a、在绝热容器320的与辐射散热膜314a相对的部分设置辐射透过窗324。由于从中温反应部315向第二连接部314传导的热量的一部分从辐射散热膜314a辐射，并从辐射透过窗324释放到绝热容器320的外部，因此能够抑制经由中温反应部313的从中温反应部315和高温反应部317向绝热容器320的传热量，从而适当地维持低温反应部313的温度。

在本变形例中，与仅由中温反应部315进行辐射散热而不在第二连接部314进行辐射散热的情况相比，在第二连接部314进行辐射散热能够缩短第二连接部314。另外，在第二连接部314进行辐射散热的情况下，在第二连接部314的更低温的区域设置辐射散热膜314a和辐射透过窗324来进行辐射散热，能够更加缩短第二连接部314。在任一种情况下都能够将反应装置310F小型化。另外，与第五实施方式相同，在第二连接部314中的为更高温度的区域设置辐射散热膜314a和辐射透过窗324来进行辐射散热，能够缩小辐射散热窗324的面积。

<变形例7>

如图31所示，也可以在第一连接部312设置有辐射散热膜312a，在绝热容器320的与辐射散热膜312a相对的部分设置辐射透过窗322。由于从低温反应部313向第一连接部312传导的热量的一部分从辐射散热膜312a辐射，并从辐射透过窗322释放到绝热容器320的外部，因此能够抑制从低温反应部313、中温反应部315、以及高温反应部317向绝热容器320的传热量，并适当地维持低温反应部313、中温反应部315和高温反应部317的温度。

在本变形例中，与仅由中温反应部313进行辐射散热而不在第一连接部312进行辐射散热的情况相比，在第一连接部312进行辐射散热能够缩短第一连接部312。另外，在第一连接部312进行辐射散热的情况下，在第一连接部312的为更低温的区域设置辐射散热膜312a和辐射透过窗322进行辐射散热，能够进一步缩短第一连接部312。任一种情况都可将反应装置310G进一步小型化。另外，与第五实施方式、第六变形例相同，在第一连接部312的为更高温度的区域设置辐射散热膜312a和辐射透过窗322来进行辐射散热，能够缩小辐射散热窗322的面积。

[第六实施方式]

接下来，对本发明的第五实施方式进行说明。图32是本发明的第六实施方式涉及的反应装置310H的与图20相同的示意剖视图，图33是图32的XXIV向视图，由于立体图与图20相同，因此省略。

如图32、图33所示，可以在阳极输出电极346和阴极输出电极347设置辐射散热膜346a、347a，在绝热容器320的与辐射散热膜346a、347a相对的部分设置辐射透过窗366、367。

下面作为具体例对以下情况下的阳极输出电极346和阴极输出电极347的长度进行说明，即所述情况是，在从高温反应部317向连接高温反应部317和中温反应部315的第三连接部有5W的传热，在高温反应部317的温度是800℃时，将经由阳极输出电极346和阴极输出电极347从高温反应部317传导给绝热容器320的传热量(Q_S1)抑制在0.5W，并且将绝热容器320的温度维持在50℃。这里，在阳极输出电极346和阴极输出电极347设有辐射散热膜346a、347a的情况下，辐射散热膜346a、347a的散热量(Q_Sr)是4.5W，上述数学式(28)成立。

作为实施例和比较例，对于以下各例，分别计算出在阳极输出电极346和阴极输出电极347需要的配管长度。这里，阳极输出电极346和阴极输出电极347都是相同形状。

[实施例3]

在阳极输出电极346和阴极输出电极347中为更低温的部分(50℃～645℃)设置有辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367来辐射散热。图34是第三实施例涉及的反应装置310I的仰视图。由于与图32相同而省略反应装置310I的示意剖视图。

[实施例4]

在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为中间的温度区域的部分(300℃～655℃)设置辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367来辐射散热。

[实施例5]

在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为更高温度的部分(707℃～800℃)设置辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367来辐射散热。图35是第五实施例涉及的反应装置310J的仰视图。由于与图32相同而省略反应装置310J的示意剖视图。

[比较例3]

在高温反应部317设置辐射散热膜317a和辐射透过窗367来辐射散热。在该情况下，设为在高温反应部以Q_Sr＝4.5W进行辐射散热来进行计算。

[比较例4]

不进行辐射散热，在该情况下，设为Q_S1＝5W来进行计算。

图36是计算上述的第三至第五实施例、第三和第四比较例的阳极输出电极346及阴极输出电极347的距高温反应部317的长度和温度之间的关系的结果的曲线图。在表2表示相同的结果。

(表2)

 

实施例3	实施例4	实施例5	比较例3	比较例4
					56.1mm	76.8mm	165.9mm	191.2mm	19.15mm

在上述第三实施例中，通过在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为50℃～645℃的部分(距离与绝热容器320连接的端部(第二端部)51mm的长度)进行辐射散热，从而能够满足上述温度以及热量的各种条件。

在上述第四实施例中，在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为300℃～655℃的部分(与绝热容器320连接的端部和与高温反应部317连接的端部(第一端部)之间的23.65mm)进行辐射散热，从而能够满足上述温度以及热量的各种条件。

在上述第五实施例中，在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为707℃～800℃的部分(距离与高温反应部317连接的端部5.9mm的长度)进行辐射散热，从而能够满足上述温度以及热量的各种条件。

在上述第三比较例中，遍布阳极输出电极346和阴极输出电极347的全长，由于传热量是0.5W，因此根据数学式(1)，

x为191.2mm。

在上述第四比较例中，由于遍布阳极输出电极346和阴极输出电极347的全长，传热量是5W，因此根据数学式(1)，

x为19.15mm。

下面，对于上述结果进行说明。根据数学式(1)，在经某些物体传导热量的情况下，该物体的每单位长度的的温度差与传热量成正比。

如第四比较例所示，在不进行辐射散热的情况下，由于在电极中的传热量较大，为5W，因此能够缩短各电极的长度，但需要在其它区域进行辐射散热。另外，如第三比较例所示，在高温反应部317对4.5W的热量进行辐射散热的情况下，由于在电极的传热量较小，为0.5W，因此各电极的长度变长。

在第三至第五实施例所示，在从电极部分对4.5W进行辐射散热的情况下，在与高温反应部317连接并为800℃的端部，传热量是5W，在与绝热容器320连接并为50℃的端部，传热量是0.5W。

在第三实施例中，阳极输出电极346和阴极输出电极347中，在包含与更低温的绝热容器320连接的第二端部的连续区域辐射散热。在该情况下，在距第一端部51mm的区域可以辐射4.5W的热量，在距第二端部51mm的位置，各电极的温度为645℃。并且，与该位置相比，在靠近与高温反应部317连接的第二端部的部分的传热量是5W，由于通过该传热量使温度从800℃下降到645℃，因此根据数学式(1)，需要

x＝5.1mm的长度。

在第五实施例中，阳极输出电极346和阴极输出电极347中，在包含与更高温的高温反应部317连接的第一端部的连续区域辐射散热。该情况下，在距第一端部5.9mm的区域辐射4.5W的热量，在距第一端部5.9mm的位置，各电极的温度为707℃。并且，与该位置相比，在靠近与绝热容器320连接的第二端部的部分的传热量是0.5W，由于通过该传热量使温度从707℃下降到50℃，因此根据数学式(1)，需要

x＝160mm的长度。

在第四实施例中，在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的、作为中间温度带的300～655℃的温度范围的连续区域辐射散热。从而，在为800℃的第一端部和为50℃的第二端部不进行辐射散热。在该情况下，在距为655℃的位置23.65mm的位置完成4.5W的辐热散热，并且各电极的温度变为300℃。在各电极中包含比655℃更高温的第一端部的连续区域的传热量是5W，由于通过该传热量使温度从800℃降低到655℃，因此根据数学式(1)，需要

x₁＝4.75mm的长度。另外，在各电极中包含比300℃更低温的第二端部的连续区域的传热量是0.5W，由于通过该传热量使温度从655℃下降到50℃，因此根据数学式(1)，需要

x2＝48.4mm的长度。这样，全长即

x₁、

x₂、以及作为进行辐射散热的长度之和为76.0mm。

由上所述，在阳极输出电极346和阴极输出电极347进行的辐射散热与仅通过高温反应部317对相同热量进行辐射散热的情况相比，能够缩短阳极输出电极346和阴极输出电极347，进而，能够将反应装置310H进一步小型化。

另外，与第五实施方式相同，例如在对3W这样的规定量的能量进行辐射散热的情况下，与如第三实施例所示从为更低温度区域辐射散热相比，如第五实施例所示，在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为更高温度的区域设置辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367进行辐射散热能够缩小辐射透过窗366、367的面积。由此，易于将反应装置310H进一步小型化。并且，易于得到在与该温度范围相对应的波长区域高效透过辐射的、辐射透过率高的辐射透过窗366、367的材料。

另一方面，在阳极输出电极346和阴极输出电极347中的为更低温度的区域设置辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367进行辐射散热时，能够更加缩短阳极输出电极346和阴极输出电极347的全长。另外，如上所述，例如在对3W这样的规定量的能量进行辐射散热的情况下，由于辐射散热的区域的面积变大、辐射不集中而分散，因此在搭载在电子设备的情况下，能够提高对正在使用电子设备的用户的安全性。

如本实施方式所示，在从阳极输出电极346和阴极输出电极347辐射散热的情况下，还具有以下优点。

首先，由于从高温反应部317向阳极输出电极346和阴极输出电极347传导的热量的一部分从辐射散热膜346a、347a辐射，并从辐射透过窗366、367释放到绝热容器320的外部，因此，能够抑制经由阳极输出电极346和阴极输出电极347从高温反应部317向绝热容器320的传热量，并能够适当地维持高温反应部317和绝热容器320的温度。

另外，在从进行反应的高温反应部317、中温反应部315、以及低温反应部313辐射散热的情况下，由于需要使各反应部内的温度均匀，因此需要考虑各反应部内的温度分布来配置辐射散热膜和辐射透过窗。另一方面，在第六实施方式中，由于阳极输出电极346和阴极输出电极347与上述各反应部不同，不要求内部的温度的均一性，因此也可以将电极中的任何区域作为辐射散热区域。从而，能够减轻形成辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367时的设计上的限制。特别是在便携式的电子设备中，由于考虑面向用户不进行辐射散热成为设置上的限制，因此，本实施方式在能够减轻设计上的限制这点上是优选的。

再者，根据数学式(1)，为了减小向绝热容器320传热量，而将阳极输出电极346和阴极输出电极347变细并变长时，各电极的电阻抗增大，发电效率降低，但通过从各电极辐射散热，能够不改变各电极的形状而维持电阻抗低并且发电效率高，从而减小向绝热容器320的传热量。

另外，在上述第六实施方式中，将辐射散热膜346a、347a设置在电极的下表面，辐射透过窗366、367也设置在反应装置310H、311I、310J的下表面，但本发明并不限于此，也可以将辐射散热膜346a、347a以及辐射透过窗366、367设置在其它面。

[第七实施方式]

图37是表示第五比较例涉及的反应装置310K的稳定状态下的温度以及热量的示意图，图38是用于说明理想的热交换的示意图，图39是表示第7实施方式涉及的反应装置310L的稳定状态下的温度以及热量的示意图。

反应装置310K以及310L各自包括成为第一连接部312的流入配管312b以及流出配管312c、低温反应部313、成为第二连接部314的流入配管314b以及流出配管314c、中温反应部315、成为第三连接部316的流入配管316b以及流出配管316c、以及高温反应部317。反应装置310L还包括在流入配管312b和流出配管312c之间进行热交换的热交换器312d、在流入配管314b和流出配管314c之间进行热交换的热交换器314d、以及在流入配管316b和流出配管316c之间进行热交换的热交换器316d。

流入配管和流出配管被一体地形成或彼此接合，用于在配管之间进行热交换，各配管也可以包含多个配管。例如，将流出配管分为两根，将两根流出配管分别配置在流入配管的周围，从而易于在流出配管和流入配管之间进行热交换。另外，本实施方式的各流出配管分别与本说明书中的第一配管、第三配管、第五配管相对应，各流入配管分别与本说明书中的第二配管、第四配管、第六配管相对应。

第一连接部312的流入配管312b是流过在低温反应部313反应的反应物的配管，反应物经由流入配管312b被提供给低温反应部313。第一连接部312的流出配管312c是流过低温反应部313生成的生成物的配管，生成物经由流出配管312c从低温反应部313排出。第二连接部314的流入配管314b是流过在中温反应部315反应的反应物的配管，反应物经由流入配管314b被提供给中温反应部315。第二连接部314的流出配管314c是流过在中温反应部315生成的生成物的配管，生成物经由流出配管314c从中温反应部315排出。第三连接部316的流入配管316b是流过在高温反应部317反应的反应物的配管，反应物经由流入配管316b被提供给高温反应部317。第三连接部316的流出配管316c是流过在高温反应部317生成的生成物的配管，生成物经由流出配管316c从高温反应部317排出。

对图37所示的本比较例进行说明。在本比较例中，各流出配管312b、314b、316b和各流入配管312c、314c、316c之间不进行热交换。中温反应部315具有未图示的辐射散热膜315a，与绝热容器320的内壁面的未图示的辐射透过窗325相对配置。高温反应部317具有未图示的辐射散热膜317a，与绝热容器320的内壁面的未图示的辐射透过窗327相对配置。

如下所示的计算值是假定燃料电池装置的实际输出为1.4W，发电量为1.7W，燃料电池装置内部消耗0.3W而算出的。

经由流入配管316c而提供给高温反应部317的反应物的温度是375℃，由于高温反应部317的反应温度是800℃，因此在高温反应部317产生的放热反应的热量的一部分作为用于使反应物的温度上升的显热而加以利用，在高温反应部317中产生0.766W的剩余热量。在该剩余热量中，经由第三连接部316而传导给中温反应部315的热量为0.300W，经由辐射散热膜327从高温反应部317的辐射散热膜317a辐射散热的能量是0.466W。

再者，通过辐射散热膜325从中温反应部315的辐射散热膜315a对0.337W的热量进行辐射散热，从而将向反应装置的外部装置的传热量抑制在0.300W，并能够将中温反应部315维持在375℃、将低温反应部313维持在150℃。这样，在本比较例中，设置与中温反应部315以及高温反应部317分别对应的辐射透过膜325以及327，从而抑制向绝热容器的传热量，并分别适当地维持各反应部313、315、317的温度。

对于理想的热交换进行说明。图38的T_1in以及T_1out与图37和图39的流出配管相对应，图38的T_2in以及T_2out与图37和图39的流入配管相对应。当从流出配管向流入配管转移热量Q并进行理想的热交换时，温度效率ε满足以下数学式(29)、(30)。

ε₁＝(T_1in—T_1out)/(T_1in—T_2in)     (29)

ε₂＝(T_2out—T_2in)/(T_1in—T_2in)     (30)

对于如图39所示的本实施方式进行说明。在本实施方式中，各流出配管312b、314b、316b和各流入配管312c、314c、316c之间进行热交换。高温反应部317具有未图示的辐射散热膜317a，并与绝热容器320的内壁面的未图示的辐射透过窗327相对配置。在中温反应部315不进行辐射散热。

如下所示的计算值也与本比较例相同，是假定燃料电池装置的实际输出为1.4W、发电量为1.7W、燃料电池内部消耗0.3W来算出的。

在本实施方式中，通过在流入配管316c与流出配管316b之间进行热交换，高温反应部317的生成物的温度在流过流出配管316b的期间从800℃下降到375℃，并且与该温度下降的显热相当的热量作为用于提高流过流入配管316的内部的反应物(从中温反应部315排出的生成物)的温度的显热来使用。在该情况下，之所以ε₁＝1、ε₂＝0.97，是因为基于为了达到上述输出值的燃料的量来进行算出的。实质上也可以被看作进行理想的热交换。

因此，经由流入配管316c而提供给高温反应部317的反应物的温度是788℃，由于高温反应部317的反应温度是800℃，因此在高温反应部317产生的放热反应的热量中，作为用于将反应物升温的显热而使用的热量与本实施例相比大幅度降低。因此，在高温反应部317中，产生比本比较例多的1.790W的剩余热量。在剩余热量中，经由第三连接部316而传导给中温反应部315的热量是0.629W，经由辐射透过窗327从高温反应部317的辐射散热膜317a辐射散热的热量是1.161W。

另外，通过在流入配管314c与流出配管314b之间进行热交换，中温反应部315的剩余热量中的一部分，作为用于提高流过流入配管314c的内部的反应物(从低温反应部313排出的生成物)的温度的显热来使用。另一方面，由于中温反应部315的剩余热量的残留的热量0.300W经由第二连接部314从中温反应部315传导给低温反应部313，因此也可以在中温反应部315不进行辐射散热。在该情况下，由于是基于用于达到上述输出值的燃料的量来进行计算的，因此虽然为ε₁＝0.99、ε₂＝0.99，但实质上也可以被看作进行理想的热交换。

另外，通过在流入配管312c与流出配管312b之间进行热交换，低温反应部313的剩余热量中的一部分，作为用于提高流过流入配管312c的内部的反应物(从反应装置的外部提供的反应物)的温度的显热来使用。另一方面，由于低温反应部313的剩余热量的残留的热量0.309W经由第一连接部312从低温反应部313传导到反应装置的外部，因此在低温反应部313也不需要进行辐射散热。在该情况下，由于也是基于用于达到上述输出值的燃料的量来进行计算的，因此虽然为ε₁＝0.93、ε₂＝1，但实质上也可以被看作进行理想的热交换。

这里，在本实施方式和比较例中，对搭载燃料电池装置的电子设备的框体等吸收的热量进行说明。

在本比较例中，从第一连接部312排出的废气的温度是150℃，与用于使废气的温度下降到为排气温度的25℃的显热相当的热量0.466W被电子设备的框体吸收。另外，与废气凝结时的潜热相当的热量0.703W，从低温反应部313经由第一连接部312传导的热量0.300W，在辐射透过窗被吸收的热量为0.104W，与在燃料电池装置内部消耗的电能相当的0.300W，由于分别被电子设备的框体吸收，因此该总和为1.873W。

另一方面，在本实施方式中，从第一连接部312排出的废气的温度是38℃，与用于使废气的温度下降到为排气温度25℃的显热相当的热量为0.025W，与废气凝结时的潜热相当的热量为0.089W，从低温反应部313经由第一连接部312传导的热量0.309W，在辐射透过窗被吸收的能量0.111W，与在燃料电池装置内部消耗的电能相当的0.300W，由于分别被电子设备的框体吸收，因此其总和为1.094W。

如上所述，在本实施方式中，与本比较例相比，由于能够将电子设备框体吸收的热量降低0.779W，因此能够抑制电子设备的框体的温度上升。另外，如后面所述，在将本发明的燃料电池装置搭载在电子设备上的情况下，由于抑制电子设备的框体等对辐射的再吸收，因此优选从电子设备的最外表面进行辐射热量。从而，在搭载于电子设备上的情况下，与在两个位置具有辐射透过窗的本比较例相比，仅在一个位置具有辐射透过窗的本实施方式能够减轻设计上的限制。尤其在便携式的电子设备中，由于考虑不向用户进行辐射散热是设计上的限制，因此本实施方式在能够减轻设计上的限制的问题上是优选的。

另外，根据数学式(4)，辐射透过窗的每单位面积的辐射能量与温度的四次方成比例地增大。从而，在辐射散热相同的能量的情况下，在反应装置主体中的为更高温的区域设置辐射散热膜并通过辐射散热窗来进行辐射散热时，与从为更低温的区域进行辐射散热相比，能够缩小辐射透过窗的面积并增大辐射能量。在将燃料电池搭载于电子设备上的情况下，辐射透过窗的面积小者能够减轻设计上的限制。

另外，可以仅设置辐射散热膜346a、347a中的任一个，并仅设置相对的任一个辐射透过窗366、367。

另外，可以设置辐射散热膜312a、313a、314a、315a、316a、317a、346a、347a中的任意两个以上。在该情况下，需要设置相对的辐射透过窗322、323、324、325、326、327、366、367。

Claims (28)

1、一种反应装置，其包括：

反应装置主体，其具有反应物进行反应的反应部；以及

第一容器，其收纳有所述反应装置主体；

其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域。

2、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述第一容器的所述辐射透过区域使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、MgF₂、KRS-5、KRS-6、LiF、SiO₂、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、CaCO₃、KI、NaI、NaNO₃、AgCl、AgBr、TlBr、Al₂O₃、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、Cr₂O₃、DyF₂、Fe₂O₃、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、Ge、HfO₂、HoF₃、Ho₂O₃、La₂O₃、MgO、NaF、Nb₂O₅、PbF₂、Si、Si₃N₄、SrF₂、TlCl、YF₃、Y₂O₃、ZnO、ZnS、ZrO₂中的至少一种，

所述第一容器的除去所述辐射透过区域的部分使用红外区域的透过率比所述第一容器的所述辐射透过区域低的材料。

3、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

整个所述第一容器的全体使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、MgF₂、KRS-5、KRS-6、LiF、SiO₂、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、CaCO₃、KI、NaI、NaNO₃、AgCl、AgBr、TlBr、Al₂O₃、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、Cr₂O₃、DyF₂、Fe₂O₃、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、Ge、HfO₂、HoF₃、Ho₂O₃、La₂O₃、MgO、NaF、Nb₂O₅、PbF₂、Si、Si₃N₄、SrF₂、TlCl、YF₃、Y₂O₃、ZnO、ZnS、ZrO₂中的至少一种。

4、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述第一容器的除去所述辐射透过区域的部分的内壁面使用Au、Al、Ag、Cu、Rh中的至少一种。

5、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

在所述反应装置主体的与所述辐射透过区域相对的面上，设置有红外区域的辐射率比所述反应装置主体的除去与所述辐射透过区域相对的面的部分的外壁面高的辐射散热区域。

6、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

在所述反应装置主体的外壁面中的除去至少与所述辐射透过区域相对的面的部分，设置有防止来自所述反应装置主体的辐射的辐射防止膜。

7、如权利要求5所述的反应装置，其特征在于，

所述辐射散热区域由非蒸发型吸气剂形成。

8、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应装置主体的外侧和所述第一容器的内侧的压力比大气压低。

9、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应部与所述辐射透过区域相对配置。

10、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应装置主体具有温度彼此不同、且反应物分别发生反应的两个以上的反应部，

所述两个以上的反应部中的至少一个与所述辐射透过区域相对配置。

11、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应部包括将燃料以及水气化而生成混合气的气化器，

所述辐射透过区域使用KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、CdSe、CdTe、Ge中的至少一种。

12、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应部包括由被气化的燃料以及水生成改质气体的改质器，

所述辐射透过区域使用ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、NaCl、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、GaAs、GaSe、Ge、NaF、PbF₂、TlCl、YF₃、ZnO中的至少一种。

13、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应部包括通过反应物的反应而产生电能的燃料电池单元。

14、如权利要求13所述的反应装置，其特征在于，

所述燃料电池单元是熔融碳酸盐型，

所述辐射透过区域使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、DyF₂、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、HfO₂、La₂O₃、NaF、PbF₂、Si、TlCl、YF₃、ZnO、ZnS中的至少一种。

15、如权利要求13所述的反应装置，其特征在于，

所述燃料电池单元是固体氧化物型，

所述辐射透过区域使用CaF₂、BaF₂、ZnSe、MgF₂、KRS-5、KRS-6、CsI、KBr、AlF₃、NaCl、KF、KCl、CsCl、CsBr、CsF、NaBr、KI、NaI、AgCl、AgBr、TlBr、BiF₃、CdSe、CdS、CdTe、CeF₃、CeO₂、DyF₂、GaAs、GaSe、Gd₂O₃、HfO₂、La₂O₃、MgO、NaF、PbF₂、Si、Si₃N₄、SrF₂、TlCl、YF₃、Y₂O₃、ZnO、ZnS中的至少一种。

16、一种电子设备，其包括：

权利要求13所述的反应装置；以及

通过所述燃料电池单元的电能来进行动作的电子设备主体。

17、如权利要求1所述的反应装置，其特征在于，

所述反应装置主体具有流过在所述反应部反应的反应物或者在所述反应部生成的生成物的连接部，

所述连接部与所述辐射透过区域相对配置。

18、如权利要求17所述的反应装置，其特征在于，

在所述连接部中的高温侧与所述辐射透过区域相对配置。

19、如权利要求17所述的反应装置，其特征在于，

在所述连接部中的低温侧与所述辐射透过区域相对配置。

20、如权利要求17所述的反应装置，其特征在于，

所述反应装置主体具有比所述反应部温度低的其它反应部，

所述连接部包含一个端部与所述其它反应部连接而另一端侧贯穿所述第一容器的第一连接部、以及连接所述反应部和所述其它的反应部的第二连接部，

所述第一连接部或者所述第二连接部中的至少一个与所述辐射透过区域相对配置。

21、如权利要求17所述的反应装置，其特征在于，

所述连接部包含向所述反应部输送反应物的流入配管和输送在所述反应部生成的生成物的流出配管，

在所述流入配管和所述流出配管之间进行热交换。

22、如权利要求17所述的反应装置，其特征在于，

所述反应部包含通过反应物的反应来产生电能的燃料电池单元。

23、一种电子设备，其包括：

权利要求22所述的反应装置；以及

通过所述燃料电池单元的电能来进行动作的电子设备主体。

24、一种反应装置，其包括：

反应装置主体，具有通过反应物的反应来产生电能的燃料电池单元、和输送所述燃料电池单元的电能的输出电极；以及

第一容器，收纳有所述反应装置主体；

其中所述第一容器具有透过来自所述反应装置主体的辐射的辐射透过区域，所述输出电极在所述第一容器内与所述辐射透过区域相对配置。

25、如权利要求24所述的反应装置，其特征在于，

所述输出电极中的高温侧与所述辐射透过区域相对配置。

26、如权利要求24所述的反应装置，其特征在于，

所述输出电极中的低温侧与所述辐射透过区域相对配置。

27、一种电子设备，其包括：

权利要求24所述的反应装置；以及

通过所述燃料电池单元的电能来进行动作的电子设备主体。

28、一种权利要求16、23以及27中任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述辐射透过区域沿所述电子设备的外周面进行配置。

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