JP2004288573A - 改質装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の反応器における反応に熱エネルギーを効率よく利用することができる小型な改質装置を提供すること。
【解決手段】小型改質装置５０は、断熱パッケージ５８と、断熱パッケージ５８内にて順に積み重なった燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、改質器５６、燃焼器５３とを備える。燃焼用燃料蒸発器５１の下面に断熱支持部材６１，６２が接合され、この断熱支持部材６１，６２によって燃焼用燃料蒸発器５１が支持され、燃焼用燃料蒸発器５１が断熱パッケージ５８の内壁から離れている。
【選択図】 図３
【解決手段】小型改質装置５０は、断熱パッケージ５８と、断熱パッケージ５８内にて順に積み重なった燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、改質器５６、燃焼器５３とを備える。燃焼用燃料蒸発器５１の下面に断熱支持部材６１，６２が接合され、この断熱支持部材６１，６２によって燃焼用燃料蒸発器５１が支持され、燃焼用燃料蒸発器５１が断熱パッケージ５８の内壁から離れている。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料から水素を生成する改質装置に関し、特に燃料電池に用いられる水素を生成する改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、電子手帳といった小型の電子機器がめざましい進歩・発展を遂げており、その電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池及びニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。
【０００３】
ところが、上記電子機器に搭載される一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えず、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発も盛んにおこなわれている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出すものであり、将来性に富む有望な電池であると位置付けられている。燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。そこで、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いれば、液体燃料と水蒸気を高温に加熱して反応させることによって発電に必要な水素を生成する改質装置が必要であるが、液体燃料を貯蔵するためのシステムが比較的小型で良い。燃料改質型の燃料電池を小型の電子機器の電源として用いる場合には、燃料電池だけでなく改質装置も小型化する必要がある。
【０００５】
一般的に改質装置は、液体燃料と水の混合液に熱を加えて混合液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から管が通されていると共にこの蒸発器で気化した混合気を熱によって触媒反応させて水素ガスと二酸化炭素ガスとを生成する改質器と、この改質器から管が通されていると共に改質器から管を通じて送られてきた混合気に微量に含まれる一酸化炭素を熱によって触媒反応させて、混合気から一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器と、から構成されている。この改質装置によって生成された水素ガスと二酸化炭素ガスの混合気のうち水素ガスが改質装置から燃料電池に供給されて、燃料電池で電気エネルギーが生成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０６２０１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蒸発器、改質器、一酸化炭素除去器の熱エネルギーが全て水と液体燃料の反応に利用されるのが望ましいが、熱エネルギーの一部が外部に放出されてしまう。熱エネルギーを有効活用するために蒸発器、改質器及び一酸化炭素除去器それぞれを断熱する必要があるが、蒸発器、改質器及び一酸化炭素除去器それぞれを断熱するための断熱構造により改質装置全体が大型化してしまう。
そこで、本発明の目的は、蒸発器、改質器、一酸化炭素除去器といった複数の反応器における反応に熱エネルギーを効率よく利用することができる小型な改質装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図３に示すように、燃料から水素を生成する改質装置（例えば、小型改質装置５０）において、
内部空間を有すると共に該内部空間で燃料を反応させる複数の反応器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７）と、前記複数の反応器を内包した断熱パッケージ（例えば、断熱パッケージ５８）と、を備え、
前記複数の反応器が順に積み重なっているとともに、前記複数の反応器が前記断熱パッケージの内壁から離れるように断熱材（例えば、断熱支持部材６１，６２）によって支持されていることを特徴とする。
ここで、各反応器における反応とは、燃料の化学反応のみならず、燃料の相変化も含む意である。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、断熱パッケージによって複数の反応器が内包されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージ内に閉じ込められて、これら反応器の熱損失が非常に小さくすることができる。更に、複数の反応器が断熱パッケージの内壁から離れるようにして断熱材によって支持されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージに伝導しにくい。従って、これら反応器の熱損失を小さくすることができる。
そして、複数の反応器がまとめて一つの断熱パッケージ内に内包されているため、複数の反応器それぞれが別々の断熱パッケージ内に内包されている場合と比較しても、改質装置の小型化が図れる。その上、断熱パッケージ内で複数の反応器が積み重なっているため、これら複数の反応器が小さくまとまり、断熱パッケージ自体を小さくすることができ、結果として改質装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器のそれぞれの間のうち少なくとも一つの間に支持部材（例えば、支持部材６３〜６８）が挟まれて、前記反応器が支持部材に支持されて離れていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、反応器が支持部材に支持されて離れているため、反応器間の熱伝導が支持部材を通じて行われる。従って、支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の反応器の温度を設定することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の改質装置において、例えば図４〜図１５に示すように、
前記支持部材に流路孔（例えば、流路孔７５〜８６）が形成され、該流路孔によって前記複数の反応器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、支持部材に流路孔が形成され、流路孔によって複数の反応器の内部空間がそれぞれ通じているため、燃料、燃料の反応に伴い生成された生成物が流路孔を通じて反応器間を流動し、燃料及び生成物が各反応器で反応する。また、複数の反応器の内部空間にそれぞれ通じた管を設けずとも、支持部材の流路孔を通じて燃料及び生成物が流動するから、管の分だけ改質装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器には、燃料と水との混合液を蒸発させる第一蒸発器（例えば、発電用燃料蒸発器５５）、該第一蒸発器で蒸発された燃料から水素ガスを生成する改質器（例えば、改質器５６）、該改質器で改質された混合気に含まれる一酸化炭素を反応させて一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器（例えば、一酸化炭素除去器５７）が含まれ、
前記断熱材から順に前記第一蒸発器、前記一酸化炭素除去器、前記改質器の順に積み重なっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、各反応器の反応温度は、改質器において燃料から水素ガスが生成される反応温度、一酸化炭素除去器において混合気から一酸化炭素を除去する反応温度、第一蒸発器で燃料が蒸発する蒸発温度の順に高い。これら反応器が積み重なった順番は反応温度の低いものからの順であり、これにより、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器の熱損失を小さくすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器には、燃料を蒸発させる第二蒸発器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１）、前記第二蒸発器で蒸発された燃料を燃焼させる三つの燃焼器（例えば、燃焼器５２〜５４）が更に含まれ、
前記断熱材から順に前記第二蒸発器、前記第一蒸発器、前記三つの燃焼器のうちの第一の燃焼器、前記一酸化炭素除去器、前記三つの燃焼器のうちの第二の燃焼器、前記改質器、前記三つの燃焼器のうちの第三の燃焼器の順に積み重なっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、断熱材から順に第二蒸発器、第一蒸発器、第一の燃焼器、一酸化炭素除去器、第二の燃焼器、改質器、第三の燃焼器の順に積み重なっているため、三つの燃焼器で生成された燃焼熱が第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器に伝導し、第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器が加熱される。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間に挟まれ、前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間を離して支持した第一の支持部材（例えば、支持部材６３，６４）と、
前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間に挟まれ、前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間を離して支持した第二の支持部材（例えば、支持部材６５，６６）と、
前記第二の燃焼器と前記改質器との間に挟まれ、前記第二の燃焼器と前記改質器との間を離して支持した第三の支持部材（例えば、支持部材６７，６８）と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、第二蒸発器と第一蒸発器との間に支持部材が挟まれているため、第二蒸発器と第一蒸発器との間の熱伝導が第一の支持部材を通じて行われる。同様に、第一の燃焼器と一酸化炭素除去器との間の熱伝導が第二の支持部材を通じて行われるとともに、第二の燃焼器と改質器との間の熱伝導が第三の支持部材を通じて行われる。従って、第一、第二、第三の支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の各反応器の反応温度を設定することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージの内壁に輻射反射層が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の改質装置において、
前記輻射反射層は、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのうちの少なくとも一つで形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７及び請求項８に記載の発明では、各反応器の輻射熱による電磁波が輻射反射層で反射するため、輻射熱が断熱パッケージまで伝わらない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ内の内部空間が真空に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、断熱パッケージ内の内部空間が真空に設けられているため、内部空間にて対流が起きず、各反応器から熱が熱伝達しない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ内の内部空間にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス又は炭酸ガスが充填されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明では、断熱パッケージ内の内部空間にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス又は炭酸ガスが充填されているため、各反応器から内部空間を通じて断熱パッケージに熱が伝わりにくい。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０の何れか一項に記載の改質装置において、
前記複数の反応器のうちの少なくとも何れか一つの反応器の内部空間は葛折りした流路状に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明では、反応器の内部空間が葛折りした流路状に設けられているため、反応器の内部空間の体積に対する反応器の内部空間の内表面の割合が大きく、各反応器から内部空間の燃料により熱が伝わりやすくなる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項６に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ外から前記断熱パッケージ及び前記断熱材を貫通して前記第二蒸発器の内部空間にまで通じた流路孔が設けられていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、改質装置（例えば、小型改質装置５０）であって、
内部空間で燃料を改質する改質器（例えば、改質器５６）と、
内部空間で燃料を気化する蒸発器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１又は発電用燃料蒸発器５５）と、
前記改質器と前記蒸発器との間に介在し、前記改質器の熱を前記蒸発器に伝搬する熱伝搬手段（例えば、一酸化炭素除去器５７）と、
を有することを特徴とする。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、熱は高い所から低い所へ伝搬する性質があるので、反応に最も高い温度を要する改質器を加熱することによって、その熱が相対的に低い温度で反応する蒸発器に伝搬するので熱効率よく各反応器で反応を引き起こすことができる。また改質器にのみ加熱手段を設けてもよく、この場合改質装置の簡略化や小型化に寄与できる。また改質器及び蒸発器ともに加熱手段を設けてもよい。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の改質装置において、前記熱伝搬手段が一酸化炭素除去器であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の改質装置において、前記改質器、前記蒸発器及び前記熱伝搬手段のうち少なくとも一つの間に支持部材が挟まれていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記支持部材に流路孔が形成され、該流路孔によって前記改質器及び前記蒸発器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
図１は発電システム１を一部破断して示した斜視図である。
【００３６】
図１に示すように、発電システム１は、燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９を貯蔵する燃料貯蔵モジュール２と、本発明を適用した小型改質装置５０を内蔵するとともに燃料貯蔵モジュール２に貯蔵された燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９を用いて発電を行う発電モジュール３と、を備える。
【００３７】
燃料貯蔵モジュール２は略円筒状の筐体４を有しており、この筐体４が発電モジュール３に対して着脱自在に取り付けられるようになっている。筐体４の頭頂部には二つの円形の貫通孔５，６が形成されており、筐体４の外周側には、発電モジュール３で生成された副生成物の水を流通させる第一排水管７が形成されている。燃料貯蔵モジュール２の底部には、排水用の水を貯留する排水容器１５（図２に図示）が配設されており、この排水容器１５に上記第一排水管７が接続されている。
【００３８】
筐体４の内部には二つの燃料タンク８，９が収納されており、燃料タンク８，９の外周面の一部が筐体４の外部に露出している。これら燃料タンク８，９は、内部空間を有した透明又は半透明な部材であって、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。
【００３９】
第一の燃料タンク８の内部には液体の燃焼用燃料９８が貯蔵されており、第二の燃料タンク９の内部には液体の発電用燃料９９が貯蔵されている。燃焼用燃料９８は、液状の化学燃料であり、メタノール，エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。また、発電用燃料９９は、液状の化学燃料と水との混合液であり、化学燃料としてはメタノール，エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。本実施形態では、燃焼用燃料９８としてメタノールを用いており、発電用燃料９９としてメタノールと水とを等モルで均一に混合した混合液を用いている。
燃料タンク８，９の一部が露出しており、燃料タンク８，９が透明又は半透明であるため、燃料タンク８，９を通じて内部の燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９それぞれの有無及び残量を容易に確認できるようになっている。
【００４０】
第一燃料タンク８の内部には、燃焼用燃料９８を発電モジュール３に供給するための第一供給管１０が配設されている。この第一供給管１０は、第一燃料タンク８の内部から第一燃料タンク８の頭頂部を貫通して第一燃料タンク８の外部へ突出し、筐体４の貫通孔５に挿入されている。この貫通孔５内であって第一供給管１０より上には、閉塞膜（図示略）が貫通孔５を閉塞しており、第一燃料タンク８から外部に燃焼用燃料９８が漏出することがこの閉塞膜によって防止されている。
【００４１】
第二燃料タンク９の内部には、発電用燃料９９を発電モジュール３に供給するための第二供給管１１が配設されている。この第二供給管１１は、第二燃料タンク９の内部から第二燃料タンク９の頭頂部を貫通して燃料タンク９の外部へ突出し、筐体４の貫通孔６に挿入されている。この貫通孔６内であって第二供給管１１より上には、閉塞膜（図示略）が貫通孔６を閉塞しており、第二燃料タンク９から外部に発電用燃料９９が漏出することがこの閉塞膜によって防止されている。
【００４２】
次に、発電モジュール３について説明する。
発電モジュール３は、略円筒状の筐体３０と、筐体３０の内部に配設された小型改質装置５０と、小型改質装置５０の周囲であって筐体３０の外周面側に配設された燃料電池９１と、を備える。
【００４３】
燃料電池９１の外側であって筐体３０の外周面には、空気中の酸素を吸気するための複数のスリット３１，３１，…が互いに平行に並んだ状態で形成されている。
【００４４】
筐体３０の頭頂部には、外部のデバイスに電気エネルギーを供給するための端子３２が配設されており、端子３２の周囲であって筐体３０の頭頂部には複数の通気孔３３，３３，…が形成されている。
【００４５】
筐体３０の外周側には第二排水管３４が配設されている。この第二排水管３４は、筐体３０の底部から下方に突出し、燃料貯蔵モジュール２の第一排水管７に対応する位置に配されている。第二排水管３４は発電モジュール３で生成された副生成物の水を流通させるためのものである。
【００４６】
筐体３０の底部であってその中央部には、第一吸入ニップル部３５及び第二吸入ニップル部３６が下方に突出するように配設されている。第一吸入ニップル部３５及び第二吸入ニップル部３６それぞれには、先端から中心線に沿って貫通する流路が形成されている。第一吸入ニップル部３５は、燃料貯蔵モジュール２の貫通孔５に対応する位置に配されており、第一燃料タンク８から燃焼用燃料９８を吸入するためのものである。第二吸入ニップル部３６は、燃料貯蔵モジュール２の貫通孔６に対応する位置に配されており、第二燃料タンク９から発電用燃料９９を吸入するためのものである。
【００４７】
以上のような燃料貯蔵モジュール２及び発電モジュール３において、燃料タンク８，９を収納した燃料貯蔵モジュール２を発電モジュール３に取り付ける（接続する）と、両モジュール２，３の接続箇所の外周側では、発電モジュール３の第二排水管３４が燃料貯蔵モジュール２の第一排水管７と接続される。これにより、第二排水管３４が第一排水管７に通じ合い、発電モジュール３で生成された副生成物の水を、第二排水管３４から第一排水管７へと流通させて排水容器１５に排出可能な状態となる。
【００４８】
また、燃料貯蔵モジュール２を発電モジュール３に取り付けると、両モジュール２，３の接続箇所の中央部では、発電モジュール３の第一吸入ニップル部３５が燃料貯蔵モジュール２の貫通孔５に挿入され、貫通孔５内の閉塞膜を突き破る。これにより、第一吸入ニップル部３５が第一燃料タンク８の第一供給管１０と通じ合い、第一燃料タンク８に貯蔵された燃焼用燃料９８を第一供給管１０から第一吸入ニップル部３５へと供給可能な状態となる。
更に、発電モジュール３の第二吸入ニップル部３６が燃料貯蔵モジュール２の貫通孔６に挿入され、貫通孔６内の閉塞膜を突き破る。これにより、第二吸入ニップル部３６が第二燃料タンク９の第二供給管１１と通じ合い、第二燃料タンク９に貯蔵された発電用燃料９９を第二供給管１１から第二吸入ニップル部３６へと供給可能な状態となる。
【００４９】
次に、図２〜図１５を用いて発電モジュール３に内蔵された小型改質装置５０について説明する。ここで、図２は発電システム１の構成を示したブロック図であり、図３は小型改質装置５０の一部を破断して小型改質装置５０を示した側面図である。図４〜図１５は、順に図３破断線Ａ−Ａ〜破断線Ｌ−Ｌに沿って破断して示した断面図である。
【００５０】
図２、図３に示すように、小型改質装置５０は、第一燃料タンク８から供給された燃焼用燃料９８を蒸発させるための燃焼用燃料蒸発器５１と、燃焼用燃料蒸発器５１で気化した燃焼用燃料９８を酸化させて燃焼させるための燃焼器５２，５３，５４と、第二燃料タンク９から供給された発電用燃料９９を蒸発させるための発電用燃料蒸発器５５と、発電用燃料蒸発器５５で気化した発電用燃料９９を水素ガスと二酸化炭素ガスに改質するための改質器５６と、改質器５６から供給された混合気に含まれる一酸化炭素を除去して混合気を無毒化するための一酸化炭素除去器５７と、これら燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２，５３，５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７を内包する断熱パッケージ５８と、を備える。なお、図３において断熱パッケージ５８は破断して示されている。
【００５１】
断熱パッケージ５８は、内部空間５９を有した直方体又は立方体の箱状に形成されている。断熱パッケージ５８は、ガラス、セラミック又は金属といった比較的熱伝導率が低い断熱材で形成されている。断熱パッケージ５８内の内部空間５９が真空に設けられているか、又は断熱パッケージ５８内の内部空間５９にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス（フレオン（商品名）ガス）若しくは炭酸ガスが充填されている。フッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガスとしては、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等がある。
【００５２】
また、断熱パッケージ５８の内壁には、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのうちの少なくとも一つで形成された輻射反射層が成膜されており、輻射反射層は電磁波に対して高い反射性を有している。断熱パッケージ５８の内壁に輻射反射層が形成されているため、断熱パッケージ５８の内部空間５９で発した電磁波が輻射反射層で反射して電磁波が断熱パッケージ５８外へほとんど伝播しないから、熱輻射が抑えられている。
【００５３】
断熱パッケージ５８の外壁下面であって図３の左右両端部には、それぞれ支持部材６９，７０が接合されており、断熱パッケージ５８は支持部材６９，７０によって支持されている。支持部材６９，７０は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い断熱材で形成されている。そして図４に示す通り、支持部材６９には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材７０には、上下に貫通した四つの流路孔７５，７７，７９，８１が配管のために形成されている。
【００５４】
断熱パッケージ５８内に収容された燃焼用燃料蒸発器５１は、シリコン結晶，アルミニウム，ガラス等の材料で形成された二枚の基板５１ａ，５１ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図６に示す通り、基板５１ａと基板５１ｂとの接合部には、Ｕ字状又は葛折り状の三つのマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅが内部空間として形成されている。マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅの高さは５００μｍ以下であり、これらの幅は５００μｍ以下である。
【００５５】
詳細については後述するが、マイクロ流路５１ｃの一方の端部は流路孔７５に通じており、マイクロ流路５１ｃの他方の端部は流路孔７６に通じている。マイクロ流路５１ｄの一方の端部は流路孔７７に通じており、マイクロ流路５１ｄの他方の端部は流路孔７８に通じている。マイクロ流路５１ｅの一方の端部は流路孔７９に通じており、マイクロ流路５１ｅの他方の端部は流路孔８０に通じている。
【００５６】
マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅは、基板５１ａの一方の面に形成された葛折り状（又はＵ字状）の三つの溝と基板５１ｂの一方の面に形成された葛折り状（又はＵ字状）の三つの溝とを向かい合わせて、基板５１ａと基板５１ｂとを接合することで形成されている。基板５１ａに形成された溝は、接合面を基準として基板５１ｂに形成された溝に対して対称的に形成されており、これにより、基板５１ａ，５１ｂを接合することによってマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅが形成される。マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅとしての溝は、基板５１ａの一方の面及び基板５１ｂの一方の面にフォトリソグラフィー法・エッチング法等を適宜施すことによって形成されている。なお、詳細については後述するが、燃焼用燃料９８は、マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５２ｅを流動している時に気化されるようになっている。燃焼用燃料９８の蒸発は、８０℃〜１２０℃で効率よく起こる。
なお、図３に示すように、燃焼用燃料蒸発器５１の上面つまり基板５１ａの上面に、燃焼用燃料蒸発器５１を加熱するために電気エネルギーにより発熱するヒータ７１を接合しても良い。
【００５７】
燃焼用燃料蒸発器５１の下面つまり基板５１ｂの下面であって左右両端部には、二つの断熱支持部材６１，６２が接合されており、断熱支持部材６１，６２の下面は断熱パッケージ５８の内壁底面に接合されている。燃焼用燃料蒸発器５１は、断熱支持部材６１，６２に支持されて、断熱パッケージ５８の内壁との間にスペース５９ａを空けて断熱パッケージ５８の内壁から離れている。平面視した場合つまり小型改質装置５０を上から見た場合、断熱支持部材６１が支持部材６９に重なっており、断熱支持部材６２が支持部材７０に重なっている。断熱支持部材６１，６２は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い断熱材で形成されている。図５に示す通り、断熱支持部材６１には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、断熱支持部材６２には、上下に貫通した四つの流路孔７５，７７，７９，８１が配管のために形成されている。
【００５８】
図３に示すように、燃焼用燃料蒸発器５１の上面であって左右両端部には、発電用燃料蒸発器５５を支持するための二つの支持部材６３，６４が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。これら支持部材６３，６４は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６３が断熱支持部材６１に重なっており、支持部材６４が断熱支持部材６２に重なっている。図７に示す通り、支持部材６３には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材６４には、上下に貫通した四つの流路孔７６，７８，８０，８１が配管のために形成されている。
【００５９】
図３に示すように、支持部材６３，６４の上には、発電用燃料蒸発器５５が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。発電用燃料蒸発器５５は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５５ａ，５５ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図８に示す通り、基板５５ａと基板５５ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５５ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５５ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細については後述するが、マイクロ流路５５ｃの一方の端部は流路孔８２に通じており、マイクロ流路５５ｃの他方の端部は流路孔８３に通じている。
【００６０】
マイクロ流路５５ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５５ａ及び基板５５ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５５ａと基板５５ｂとを接合することで形成されている。詳細については後述するが、発電用燃料９９は、マイクロ流路５５ｃを流動している時に気化されるようになっている。発電用燃料９９の蒸発は、１００℃〜１５０℃で効率よく起こる。
【００６１】
図３に示すように、発電用燃料蒸発器５５の下面つまり基板５５ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６３，６４が接合されており、発電用燃料蒸発器５５が燃焼用燃料蒸発器５１との間にスペース５９ｂを空けて燃焼用燃料蒸発器５１から離れている。
【００６２】
発電用燃料蒸発器５５の上面つまり基板５５ａの上面には、発電用燃料蒸発器５５を加熱するための燃焼器５２が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。図９に示す通り、燃焼器５２の内部には、葛折り状のマイクロ流路５２ｃが内部空間として形成されており、このマイクロ流路５２ｃは分岐しており、端部が三つある。このマイクロ流路５２ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細については後述するが、マイクロ流路５２ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔７６に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００６３】
このマイクロ流路５２ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５２ａを準備し、基板５２ａの溝を発電用燃料蒸発器５５の基板５５ａに向けて基板５２ａに基板５５ａを接合することによって形成される。ここで、基板５２ａに形成された溝がマイクロ流路５２ｃとなる。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５２ｃを流動している時に酸化して燃焼するようになっている。
なお、図３に示すように、燃焼器５２の上面つまり基板５２ａの上面に、燃焼器５２を加熱するためのヒータ７２を接合しても良い。更には、マイクロ流路５２ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００６４】
また、燃焼器５２の上面であってその左右両端部には、一酸化炭素除去器５７を支持するための二つの支持部材６５，６６が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。支持部材６５，６６は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６５は支持部材６３に重なっており、支持部材６６は支持部材６４に重なっている。そして図１０に示す通り、支持部材６５には、上下に貫通した三つの流路孔８３，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材６６には、上下に貫通した三つの流路孔７８，８０，８１が配管のために形成されている。
【００６５】
図３に示すように、支持部材６５，６６の上には、一酸化炭素除去器５７が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。一酸化炭素除去器５７は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５７ａ，５７ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図１１に示す通り、基板５７ａと基板５５ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５７ｃが内部空間として形成されている。マイクロ流路５７ｃは分岐しており、端部が三つある。また、このマイクロ流路５７ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細には後述するがマイクロ流路５７ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔８５に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８６に通じている。
【００６６】
マイクロ流路５７ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５７ａ及び基板５７ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５７ａと基板５７ｂとを接合することで形成されている。また、マイクロ流路５７ｃの内壁には、水性シフト反応用触媒膜及び選択酸化反応用触媒膜が形成されている。
【００６７】
水性シフト反応用触媒とは、化学反応式（１）のように、一酸化炭素と水を反応させて二酸化炭素と水素を生成することを促進させるものである。化学反応式（１）の水性シフト反応は、発熱反応であるので燃焼器５４は必ずしも必要がないが、この一酸化炭素除去器５７が下方の発電用燃料蒸発器５５に熱を伝搬させる機能を持っているため、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃の状態に加温されている必要がある。このため燃焼器５４やヒータ７３を設けてもよく、また高密度実装のために燃焼器５４及びヒータ７３の少なくとも一方を設けないようにしてもよい。。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ … （１）
水性シフト反応触媒膜は、マイクロ流路５７ｃのうち主に流路孔８５から分岐した部分までの流路に形成されている。
【００６８】
選択酸化反応用触媒とは、化学反応式（２）のように、混合気中の一酸化炭素を選択して、一酸化炭素と酸素を反応させて二酸化炭素を生成することを促進させるものである。化学反応式（２）の選択酸化反応は、発熱反応であるので燃焼器５４は必ずしも必要がないが、この一酸化炭素除去器５７が下方の発電用燃料蒸発器５５に熱を伝搬させる機能を持っているため、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃の状態に加温されている必要がある。このため燃焼器５４やヒータ７３を設けてもよく、また高密度実装のために燃焼器５４及びヒータ７３の少なくとも一方を設けないようにしてもよい。。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２ … （２）
選択酸化反応用触媒膜は、マイクロ流路５７ｃのうち主に分岐した部分から流路孔８６までの流路に形成されている。
【００６９】
図３に示すように、一酸化炭素除去器５７の下面つまり基板５７ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６３，６４が接合されており、発電用燃料蒸発器５５が燃焼器５２との間にスペース５９ｃを空けて燃焼器５２から離れている。
【００７０】
一酸化炭素除去器５７の上面つまり基板５７ａの上面には、一酸化炭素除去器５７を加熱するための燃焼器５４が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。そして図１２に示す通り、燃焼器５４の内部には、葛折り状のマイクロ流路５４ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５４ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。このマイクロ流路５４ｃは分岐しており、端部が三つある。詳細については後述するが、マイクロ流路５４ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔７８に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００７１】
このマイクロ流路５４ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５４ａを準備し、基板５４ａの溝を発電用燃料蒸発器５５の基板５５ａに向けて基板５４ａに基板５４ａを接合することによって形成される。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５４ｃを流動しているときに酸化して燃焼するようになっている。
なお、図３に示すように、燃焼器５４の上面つまり基板５４ａの上面に、燃焼器５４を加熱するためのヒータ７３を接合しても良い。更には、マイクロ流路５４ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００７２】
また、燃焼器５４の上面であってその左右両端部には、改質器５６を支持するための二つの支持部材６７，６８が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６７は支持部材６５に重なっており、支持部材６８は支持部材６６に重なっている。支持部材６７，６８は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。そして図１３に示す通り、支持部材６７には、上下に貫通した三つの流路孔８３，８４，８５が配管のために形成されており、支持部材６８には、上下に貫通した二つの流路孔８０，８１が配管のために形成されている。
【００７３】
図３に示すように、支持部材６７，６８の上には、改質器５６が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。改質器５６は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５６ａ，５６ａを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図１４に示す通り、基板５６ａと基板５６ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５６ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５６ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。詳細については後述するが、マイクロ流路５６ｃの一方の端部は流路孔８３に通じており、マイクロ流路５６ｃの他方の端部は流路孔８５に通じている。
【００７４】
マイクロ流路５６ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５６ａ及び基板５６ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５６ａと基板５６ｂとを接合することで形成されている。また、マイクロ流路５６ｃの内壁には、改質反応用触媒膜が形成されている。
【００７５】
改質反応用触媒とは、化学反応式（３）のように、メタノールと水とを反応させて二酸化炭素と水を生成することを促進させるものである。化学反応式（３）の改質反応は、吸熱反応であり、２００℃〜３００℃で効率よく起こる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２ … （３）
【００７６】
図３に示すように、改質器５６の下面つまり基板５６ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６７，６８が接合されており、改質器５６が燃焼器５４との間にスペース５９ｄを空けて燃焼器５４から離れている。
【００７７】
改質器５６の上面つまり基板５６ａの上面には、改質器５６を加熱するための燃焼器５３が断熱パッケージ５８の内壁から離れるように搭載されている。そして図１５に示す通り、燃焼器５３の内部には、葛折り状のマイクロ流路５３ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５３ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。また、このマイクロ流路５３ｃが分岐しており、端部が三つある。詳細については後述するが、マイクロ流路５３ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔８０に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００７８】
このマイクロ流路５３ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５３ａを準備し、基板５３ａの溝を改質器５６の基板５６ａに向けて基板５６ａに基板５３ａを接合することによって形成される。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５３ｃを流動しているときに酸化して燃焼するようになっている。なお、マイクロ流路５３ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００７９】
図３に示すように、燃焼器５３の上面つまり基板５３ａの上面には、燃焼器５３を加熱するためのヒータ７４が接合されている。ヒータ７４としては、電気抵抗性発熱体、半導体性発熱体が挙げられるが、電流が流れたり電圧が印加されたりすることによって電気エネルギーで発熱するものであれば良い。
【００８０】
次に、配管のために形成された流路孔７５〜８６について説明する。
流路孔７５は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｃの一方の端部にまで至っている。また、この流路孔７５に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７５までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路孔７５まで供給されるようになっている。
【００８１】
流路孔７６は、マイクロ流路５１ｃの他方の端部から支持部材６４及び発電用燃料蒸発器５５を貫通し、燃焼器５２に形成されたマイクロ流路５２ｃの第一の端部にまで至っている。
【００８２】
流路孔７７は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｄの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔７７に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７７までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路孔７５まで供給されるようになっている。
【００８３】
流路孔７８は、マイクロ流路５１ｄの他方の端部から支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６及び一酸化炭素除去器５７を貫通し、燃焼器５４に形成されたマイクロ流路５４ｃの第一の端部にまで通じている。
【００８４】
流路孔７９は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｅの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔７９に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７５までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路７５まで供給されるようになっている。
【００８５】
流路孔８０は、マイクロ流路５１ｅの他方の端部から支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６８及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第一の端部にまで通じている。
【００８６】
流路孔８１は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６２、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６８及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第二の端部にまで通じている。また、流路孔８１は、途中の燃焼器５２においてマイクロ流路５２ｃの第二の端部に通じており、途中の一酸化炭素除去器５７においてマイクロ流路５７ｃの第二の端部に通じており、更に途中の燃焼器５４においてマイクロ流路５４ｃの第二の端部に通じている。また、この流路孔８１からスリット３１，３１，…まで通じた流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、スリット３１，３１，…から流路孔８１までの間にポンプが設けられ、このポンプによって外部の空気が流路孔８１まで吸引されるようになっている。
【００８７】
流路孔８２は、支持部材６９の下端から支持部材６９、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６１、燃焼用燃料蒸発器５１及び支持部材６３を貫通し、発電用燃料蒸発器５５に形成されたマイクロ流路５５ｃの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔８２に対して第二吸入ニップル部３６の流路が通じており、第二吸入ニップル部３６から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによって発電用燃料９９が第二燃料タンク９から流路孔８２まで供給されるようになっている。
【００８８】
流路孔８３は、マイクロ流路５５ｃの他方の端部から燃焼器５２、支持部材６５、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４及び支持部材６７を貫通し、改質器５６に形成されたマイクロ流路５６ｃの一方の端部まで通じている。
【００８９】
流路孔８５は、マイクロ流路５６ｃの他方の端部から支持部材６７及び燃焼器５４を貫通し、一酸化炭素除去器５７に形成されたマイクロ流路５７ｃの第一の端部にまで至っている。
【００９０】
流路孔８６は、マイクロ流路５７ｃの第三の端部から支持部材６５、燃焼器５２、発電用燃料蒸発器５５、支持部材６３、燃焼用燃料蒸発器５１、断熱支持部材６１、断熱パッケージ５８及び支持部材６９を貫通し、支持部材６９の下端まで通じている。この流路孔８６の下端から後述する燃料電池９１の燃料極まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられている。
【００９１】
流路孔８４は、支持部材６９の下端から支持部材６９、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６１、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６３、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６５、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６７及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第三の端部にまで通じている。更に、流路孔８４は、途中の燃焼器５２においてマイクロ流路５２ｃの第三の端部に通じており、更に途中の燃焼器５４においてマイクロ流路５４ｃの第三の端部に通じている。また、この流路孔８４の下端からバルブを介して通気孔３３，３３，…まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、小型改質装置５０で生成された副生成物が通気孔３３，３３，…を通じて排出されるようになっている。同様に、流路８４の下端からバルブを介して第二排水管３４まで通じている流路が筐体３０に設けられており、小型改質装置５０で生成された副生成物である水が第二排水管３４を通じて燃料貯蔵モジュール２の排水容器１５へ排水されるようになっている。
【００９２】
次に、燃料電池９１について説明する。燃料電池９１は、触媒微粒子を含有させた又は触媒微粒子を付着させた燃料極（カソード）と、触媒微粒子を含有させた又は触媒微粒子を付着させた空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に挟まれたフィルム状のイオン伝導膜とを具備するものである。
【００９３】
燃料電池９１においては、電気化学反応式（４）に示すように、燃料極に水素ガスが供給されると、燃料極の触媒により電子の分離した水素イオンが発生し、水素イオンがイオン伝導膜を通じて空気極へ伝導し、燃料極より電子が取り出されるようになっている。
３Ｈ２→６Ｈ＋＋６ｅ− … （４）
一方、電気化学反応式（５）に示すように、空気極に酸素ガスが供給されると、イオン導電膜を通過した水素イオンと、酸素ガスと、電子とが反応して、水が副生成物として生成されるようになっている。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ … （５）
燃料電池９１で以上のような電気化学反応が起こることによって、電気エネルギーが生成されるようになっている。
【００９４】
上述したように、燃料電池９１の燃料極から流路孔８６まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、流路孔８６から燃料極まで水素ガス等の流体が流れるようになっている。一方、燃料電池９１の空気極からスリット３１，３１，…まで通じた流路が設けられており、スリット３１，３１，…から空気極までの間にポンプが設けられ、このポンプによって外部の空気が空気極まで吸引されるようになっている。また、燃料電池９１の空気極からバルブを介して第二排水管３４に通じている流路が筐体３０に設けられており、燃料電池９１で生成された副生成物である水が第二排水管３４を通じて燃料貯蔵モジュール２の排水容器１５へ排水されるようになっている。
【００９５】
次に、図１６のブロック図を用いて発電システム１の制御構成について説明する。
燃料電池９１で生成された電気エネルギーは、蓄電部９２に供給されるようになっている。蓄電部９２に供給された電気エネルギーは、蓄電部９２で貯蔵されるようになっている。蓄電部９２で貯蔵されたエネルギーは、配電部９３によって外部のデバイス、中央処理部９５、ポンプ・バルブ駆動部９４、温度制御部９６に供給されるようになっている。中央処理部９５は、ポンプ・バルブ駆動部９４に制御信号を出力したり、温度制御部９６に制御信号を出力したりするようになっている。ポンプ・バルブ駆動部９４は、中央処理部９５からの制御信号に基づいて、発電モジュール３内に設けられた各ポンプ、各バルブに電気エネルギーを供給して各ポンプ、各バルブを駆動するようになっている。温度制御部９６は、中央処理部９５からの制御信号に基づいて、小型改質装置５０に設けられたヒータ７４に電気エネルギーを供給して、ヒータ７４を発熱させるようになっている。以上の蓄電部９２、配電部９３、ポンプ・バルブ駆動部９４、中央処理部９５及び温度制御部９６は、発電モジュール３に内蔵されている。
【００９６】
次に、以上のように構成された発電システム１の動作について説明する。
まず、発電システム１を起動させるために、予め蓄電部９２に貯留された電気エネルギーによって中央処理部９５が動作し、中央処理部９５がポンプ・バルブ駆動部９４及び温度制御部９６に制御信号を出力する。これにより、蓄電部９２に貯留された電気エネルギーが配電部９３、温度制御部９６を通じてヒータ７４に供給されるとともに、蓄電部９２に貯留された電気エネルギーが配電部９３、ポンプ・バルブ駆動部９４を通じて発電モジュール３内の各バルブ、各ポンプに供給される。これにより、ヒータ７４が発熱して、熱伝導により断熱パッケージ５８の内部全体即ち燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７が加熱される。
【００９７】
更に、各バルブ、各ポンプの動作により、外部の空気がスリット３１，３１，…から吸引されて流路孔８１に流れ込み、燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃ、一酸化炭素除去器５７のマイクロ流路５７ｃ、燃焼器５４のマイクロ流路５４ｃ及び燃焼器５３のマイクロ流路５３ｃに供給される。また、各バルブ、各ポンプの動作により、燃焼用燃料タンク８内の燃焼用燃料９８は、第一吸入ニップル部３５に吸引されて流路孔７５，７７，７９それぞれに流れ込み、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅそれぞれに供給される。また、各バルブ、各ポンプの動作により、第二燃料タンク９内の発電用燃料９９は、第二吸入ニップル部３５に吸引されて流路孔８３に流れ込み、発電用燃料蒸発器５５のマイクロ流路５５ｃに供給される。
【００９８】
燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅに供給された燃焼用燃料９８は、マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅを流動している時に加熱される。これにより、液体であった燃焼用燃料９８が吸熱を伴って気体に相変化する。マイクロ流路５１ｃで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔７６を流動して燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃに供給され、マイクロ流路５１ｄで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔７８を流動して燃焼器５４のマイクロ流路５４ｃに供給され、マイクロ流路５１ｅで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔８０を流動して燃焼器５３のマイクロ流路５３ｃに供給される。
【００９９】
燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃに供給された燃焼用燃料９８がマイクロ流路５２ｃを流動している時に同じくマイクロ流路５２ｃに供給された空気中の酸素と酸化することで、マイクロ流路５２ｃにおいて燃焼が生じる。この時の燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に発電用燃料蒸発器５５がよく加熱される。同様に、燃焼器５３においても燃焼用燃料９８が燃焼して、燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に改質器５６がよく加熱される。同様に、燃焼器５４においても燃焼用燃料９８が燃焼して、燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に一酸化炭素除去器５７がよく加熱される。
【０１００】
マイクロ流路５２ｃ，５３ｃ，５４ｃそれぞれでの燃焼によって生成した水及び二酸化炭素は、流路孔８４を流れて通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出されたり、排水管３４，７を通じて排水容器１５へ排出されたりする。排水容器１５では水が貯留される。
【０１０１】
発電用燃料蒸発器５５のマイクロ流路５５ｃに供給された発電用燃料９９は、マイクロ流路５５ｃを流動している時に加熱される。これにより、液体であった発電用燃料９９が吸熱を伴ってメタノールと水の混合気に相変化する。マイクロ流路５５ｃで気化した混合気は、流路孔８３を流動して改質器５６のマイクロ流路５６ｃに供給される。
【０１０２】
改質器５６のマイクロ流路５６ｃに供給された混合気は、マイクロ流路５６ｃを流動している時に加熱されて、改質反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（３）のような化学反応を起こす。これにより、水素ガスと二酸化炭素ガスが生成される。また、マイクロ流路５６ｃを流れている混合気が完全に水素ガスと二酸化炭素ガスに改質されない場合もあり、化学反応式（６）のような化学反応も僅かに起こり、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス及び水が生成される。
２ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→５Ｈ２Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ２ … （６）
【０１０３】
改質器５６のマイクロ流路５６ｃで生成された水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス及び水蒸気からなる混合気は、流路孔８５を流動して一酸化炭素除去器５７のマイクロ流路５７ｃに供給される。マイクロ流路５７ｃに供給された混合気は、流路孔８１からの合流点までに流れている時に加熱されて、水性シフト反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（１）のような化学反応を起こす。これにより、混合気に含まれる一酸化炭素が減少し、混合気が無毒化される。
【０１０４】
更に、マイクロ流路５７ｃを流れている混合気は、流路孔８１からの合流点に至るとマイクロ流路５７ｃに供給された空気と混合する。そして、空気を含む混合気が、その合流点から流路孔８６へ流れている時に加熱されて、選択酸化反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（２）のような化学反応を起こす。ここで、選択酸化反応用触媒が化学反応式（２）の化学反応を選択的に促進するから、混合気に含まれる水素は殆ど酸化しない。
【０１０５】
マイクロ流路５７ｃを流れている混合気が流路孔８６に至る時点では、その混合気には一酸化炭素が殆ど含まれず、水素ガス及び二酸化炭素ガスの濃度が非常に高い。そして、水素ガス及び二酸化炭素ガスの濃度が高い混合気は、流路孔８６を流れて、燃料電池９１の燃料極に供給される。燃料電池９１では、混合気中の水素ガスが燃料極で上記電気化学反応式（４）のような反応をし、スリット３１，３１，…を通じて空気極に酸素ガスが供給されて空気極で上記電気化学反応式（５）のような反応をする。電気化学反応式（４）、（５）のような電気化学反応によって燃料電池９１で電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーは蓄電部９２に蓄電され、更には配電部９３を介して外部のデバイスに供給される。また、燃料極に供給された混合気中の二酸化炭素ガスは反応せずに、通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出される。また、空気極で生成された水は、通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出されたり、排水管３４，７を通じて排水容器１５に排水されたりする。排水容器１５では水が貯留される。
【０１０６】
以上のような動作中の発電システム１のうち小型改質装置５０における熱の作用について説明するとともに、本実施形態の効果について説明する。
（ａ）上記小型改質装置５０のうち発熱する部分は以下であり、発熱する部分から熱が伝わる。
発熱する部分…ヒータ７４の発熱、燃焼器５２における燃焼熱、燃焼器５３における燃焼熱、燃焼器５４における燃焼熱、一酸化炭素除去器５７における水性シフト反応の反応熱及び選択酸化反応の反応熱
【０１０７】
（ｂ）上記小型改質装置５０のうち吸熱する部分は以下であり、発熱する部分から吸熱する部分へ熱が伝わる。
吸熱する部分…燃焼用燃料蒸発器５１における改質反応、発電用燃料蒸発器５５における蒸発、改質器５６における蒸発、
【０１０８】
（ｃ）流路孔８６を流れる混合気が小型改質装置５０外へ流れることによって排熱が生じる。
【０１０９】
（ｄ）流路孔８４を流れる水・二酸化炭素が小型改質装置５０外へ流れることによって排熱が生じる。
【０１１０】
（ｅ）断熱パッケージ５８内では断熱支持部材６１，６２、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６３，６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６５，６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６７，６８、改質器５６、燃焼器５３の順に積み重なっているので、高温な部分から低温な部分に熱伝導が生じる。
【０１１１】
（ｆ）断熱パッケージ５８内の高温な部分から熱輻射が生じて電磁波が低温な部分に伝播し、輻射熱が低温な部分にも伝わる。
【０１１２】
（ｇ）改質器５６の温度が２００℃〜３００℃である場合に効率よく改質反応が起こり、一酸化炭素除去器５７の温度が１２５℃〜２００℃である場合に効率よく水性シフト反応・選択酸化反応が起こり、発電用燃料蒸発器５５の温度が１００℃〜１５０℃である場合に発電用燃料９９の蒸発が効率よく起こり、燃焼用燃料蒸発器５１の温度が８０℃〜１２０℃である場合に燃焼用燃料９８の蒸発が効率よく起こる。
【０１１３】
（ｈ）上述した（ａ）〜（ｆ）のように熱が伝わることによって、断熱パッケージ５８内の各部の温度が定常状態となる。ここで、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、一酸化炭素除去器５７、改質器５６の積み重なった順番が効率よく蒸発させる温度又は効率よく反応させる温度の順番となっているので、改質器５６が２００℃〜３００℃となり、一酸化炭素除去器５７が１２５℃〜２００℃となり、発電用燃料蒸発器５５が１００℃〜１５０℃となり且つ燃焼用燃料蒸発器５１が８０℃〜１２０℃となる定常状態の温度分布を保つために必要とする熱エネルギー、つまり、ヒータ７４及び燃焼器５２〜５４で発生する熱エネルギーを最小限とすることができる。従って、熱損失が非常に小さくなり、蒸発又は改質のための熱効率が高い。
【０１１４】
（ｉ）燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７のそれぞれの内部には葛折りしたマイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃが形成されているため、マイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃの内容積に対する内表面の面積の割合が大きく、マイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃを流れている流体に熱がより伝わりやすくなる。また、燃焼器５２〜５４のそれぞれの内部にも葛折りしたマイクロ流路５２ｃ，５３ｃ，５４ｃが形成されているから、燃焼熱が燃焼器５２〜５４に伝わりやすく、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にも伝わりやすい。従って、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１５】
（ｊ）断熱パッケージ５８の内壁には低熱伝導率の断熱支持部材６１，６２が接しているだけであり、他の支持部材６３〜６８、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２〜５４、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７が断熱パッケージ５８の内壁から離れているため、断熱パッケージ５８内の各部から断熱パッケージ５８に殆ど熱伝導せず、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。そのため、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１６】
（ｋ）断熱パッケージ５８の内壁には輻射反射層が形成されているため、断熱パッケージ５８内の各部から熱輻射により発した電磁波が輻射反射層で反射されて、断熱パッケージ５８に輻射熱が伝わらない。そのため、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。
【０１１７】
（ｌ）断熱パッケージ５８内の内部空間５９が真空圧となっている場合、内部空間５９が非常に希薄であるから内部空間５９で対流が生じず、対流による熱損失を殆どもたらさない。一方、内部空間５９にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス、炭酸ガスが充填されている場合、フッ素を含むメタン、エタンの多ハロゲン化誘導体ガス及び炭酸ガスは空気に比較しても熱伝導率が非常に低いから、断熱パッケージ５８内の各部から断熱パッケージ５８に殆ど熱伝導しないので、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。そのため、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１８】
（ｍ）燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７がまとめて一つの断熱パッケージ５８に収容されているため、これらを別々の断熱パッケージに収容した場合と比較した場合に、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７が積み重なっているため、これらがコンパクトにまとまり、断熱パッケージ５８を小さくすることができ、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。
【０１１９】
（ｎ）支持部材６３〜６８を熱伝導のために用いているとともに、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７それぞれの間の配管に用いているため、別途パイプを断熱パッケージ５８内に設けなくても済む。そのため、小型改質装置５０の部品点数を少なくすることができ、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。
【０１２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなってもよい。
例えば、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７それぞれに形成された内部空間が葛折りした流路状であったが、単に空洞状のチャンバーであっても良い。
【０１２１】
また、ヒータ７４のみの発熱で、改質器５６が２００℃〜３００℃、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃、発電用燃料蒸発器５５が１００℃〜１５０℃で温度定常状態となるのならば、燃焼器５２〜５４を設けなくても良い。この場合には、断熱パッケージ５８の内壁底面から順に、断熱支持部材６１，６２、発電用燃料蒸発器５５、支持部材６５，６６、一酸化炭素除去器５７、支持部材６７，６８、改質器５６の順に積み重ねて、改質器５６の上面にヒータ７４を設ければ良い。燃焼器５２〜５４を設けなくすることに伴い、燃焼用燃料９８が流れる流路及び第一燃料タンク８を設けなくても良い。
【０１２２】
また、燃料貯蔵モジュール２には二つの燃料タンク８，９が設けられていたが、メタノールを貯留する第一燃料タンク８のみを燃料貯蔵モジュール２に設けるだけでも良い。この場合、発電システム１は、図１７に示すような構成となる。即ち、発電用燃料蒸発器５５に供給される発電用燃料は、排水容器１５に貯留された水と、第一燃料タンク８に貯留された燃焼用燃料９８（メタノール）の混合液である。この場合、この流路孔８２に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによってメタノールが第一燃料タンク８から流路孔８２まで供給されるようになっている。更に、排水容器１５から流路孔８２まで通じた流路が設けられ、排水容器１５から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによって水が排水容器１５から流路孔８２まで供給されるようになっている。
【０１２３】
また、上記実施形態では、第一燃料タンク８と第二燃料タンク９とを別々にしたが、第二燃料タンク９のみの構成として燃焼用燃料蒸発器５１及び発電用燃料蒸発器５５に燃料を供給するようにしてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にそれぞれ燃焼器５２〜５４のいずれかを設けたが、一番高温を要する箇所にのみ燃焼器を設けてもよい。この場合、例えば改質器５６にのみ燃焼器５２を設けて燃焼器５２の余熱で、一酸化炭素除去器５７及び発電用燃料蒸発器５５を加熱してもよい。このとき、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にはそれぞれ各温度を微調整するためにヒータ７１〜７４を設けてもよく、ヒータ７１〜７４のいずれかのみでもよく、ヒータ７１〜７４のうちの二つ乃至３つでもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態では、ヒータ７１〜７４の大きさについて言及していないが、相対的に高い温度の反応器のヒータにおける反応器との接触面積を、相対的に低い温度を要する反応器のヒータにおける反応器との接触面積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器のヒータの体積を、相対的に低い温度を要する反応器のヒータの体積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器のヒータの厚さを、相対的に低い温度を要する反応器のヒータの厚さより厚くしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、燃焼器５２〜５４の大きさについて言及していないが、相対的に高い温度の反応器の燃焼器における反応器との接触面積を、相対的に低い温度を要する反応器の燃焼器における反応器との接触面積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器の燃焼器の流路内の容積を、相対的に低い温度を要する反応器の燃焼器の流路内の容積より大きくしてもよい。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、断熱パッケージによって複数の反応器が内包されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージ内に閉じ込められて、これら反応器の熱損失が非常に小さくすることができる。更に、複数の反応器が断熱パッケージの内壁から離れるようにして断熱材によって支持されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージに伝導しにくい。従って、これら反応器の熱損失を小さくすることができる。
そして、複数の反応器がまとめて一つの断熱パッケージ内に内包されているため、複数の反応器それぞれが別々の断熱パッケージ内に内包されている場合と比較しても、改質装置の小型化が図れる。その上、断熱パッケージ内で複数の反応器が積み重なっているため、これら複数の反応器が小さくまとまり、断熱パッケージ自体を小さくすることができ、結果として改質装置の小型化を図ることができる。
【０１２８】
請求項２に記載の発明によれば、支持部材の両隣の反応器が支持部材に支持されて離れているため、反応器間の熱伝導が支持部材を通じて行われる。従って、支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の反応器の温度を設定することができる。
【０１２９】
請求項３に記載の発明によれば、複数の反応器の内部空間にそれぞれ通じた管を設けずとも、支持部材の流路孔を通じて燃料及び生成物が流動するから、管の分だけ改質装置を小型化することができる。
【０１３０】
請求項４に記載の発明によれば、複数の反応器が積み重なった順番は反応温度の低いものからの順であり、これにより、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３１】
請求項５に記載の発明によれば、三つの燃焼器で生成された燃焼熱が第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器に伝導し、第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器が加熱される。
【０１３２】
請求項６に記載の発明によれば、第二蒸発器と第一蒸発器との間に支持部材が挟まれているため、第二蒸発器と第一蒸発器との間の熱伝導が第一の支持部材を通じて行われる。同様に、第一の燃焼器と一酸化炭素除去器との間の熱伝導が第二の支持部材を通じて行われるとともに、第二の燃焼器と改質器との間の熱伝導が第三の支持部材を通じて行われる。従って、第一、第二、第三の支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の各反応器の反応温度を設定することができる。
【０１３３】
請求項７及び請求項８に記載の発明によれば、各反応器の輻射熱による電磁波が輻射反射層で反射するため、輻射熱が断熱パッケージまで伝わらない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３４】
請求項９に記載の発明によれば、断熱パッケージ内の内部空間にて対流が起きず、各反応器から熱が熱伝達しない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３５】
請求項１０に記載の発明によれば、各反応器から断熱パッケージ内の内部空間を通じて断熱パッケージに熱が伝わりにくい。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３６】
請求項１１に記載の発明によれば、反応器の内部空間が葛折りした流路状に設けられているため、反応器の内部空間の体積に対する反応器の内部空間の内表面の割合が大きく、各反応器から内部空間の燃料により熱が伝わりやすくなる。
請求項１３に記載の発明でよれば、熱は高い所から低い所へ伝搬する性質があるので、反応に最も高い温度を要する改質器を加熱することによって、その熱が相対的に低い温度で反応する蒸発器に伝搬するので熱効率よく各反応器で反応を引き起こすことができる。また改質器にのみ加熱手段を設けてもよく、この場合改質装置の簡略化や小型化に寄与できる。また改質器及び蒸発器ともに加熱手段を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料貯蔵モジュール及び発電モジュールを一部破断して示した斜視図である。
【図２】発電システムの基本構成を示したブロック図である。
【図３】小型改質装置を一部破断して示した側面図である。
【図４】図３の破断線Ａ−Ａに沿って破断して示した断面図である。
【図５】図３に示された破断線Ｂ−Ｂに沿って破断して示した断面図である。
【図６】図３に示された破断線Ｃ−Ｃに沿って破断して示した断面図である。
【図７】図３に示された破断線Ｄ−Ｄに沿って破断して示した断面図である。
【図８】図３に示された破断線Ｅ−Ｅに沿って破断して示した断面図である。
【図９】図３に示された破断線Ｆ−Ｆに沿って破断して示した断面図である。
【図１０】図３に示された破断線Ｇ−Ｇに沿って破断して示した断面図である。
【図１１】図３に示された破断線Ｈ−Ｈに沿って破断して示した断面図である。
【図１２】図３に示された破断線Ｉ−Ｉに沿って破断して示した断面図である。
【図１３】図３に示された破断線Ｊ−Ｊに沿って破断して示した断面図である。
【図１４】図３に示された破断線Ｋ−Ｋに沿って破断して示した断面図である。
【図１５】図３に示された破断線Ｌ−Ｌに沿って破断して示した断面図である。
【図１６】発電システムの制御構成を示したブロック図である。
【図１７】変形例としての発電システムの基本構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ … 発電システム
２ … 燃料貯蔵モジュール
３ … 発電モジュール
５０ … 小型改質装置
５１ … 燃焼用燃料蒸発器
５２，５３，５４ … 燃焼器
５５ … 発電用燃料蒸発器
５６ … 改質器
５７ … 一酸化炭素除去器
５８ … 断熱パッケージ
６１，６２ … 断熱支持部材
６３〜６８ … 支持部材
７５〜８６ … 流路孔
９１ … 燃料電池
５１ｃ，５１ｄ，５２ｅ … マイクロ流路
５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃ … マイクロ流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料から水素を生成する改質装置に関し、特に燃料電池に用いられる水素を生成する改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、電子手帳といった小型の電子機器がめざましい進歩・発展を遂げており、その電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池及びニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。
【０００３】
ところが、上記電子機器に搭載される一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えず、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発も盛んにおこなわれている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出すものであり、将来性に富む有望な電池であると位置付けられている。燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。そこで、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いれば、液体燃料と水蒸気を高温に加熱して反応させることによって発電に必要な水素を生成する改質装置が必要であるが、液体燃料を貯蔵するためのシステムが比較的小型で良い。燃料改質型の燃料電池を小型の電子機器の電源として用いる場合には、燃料電池だけでなく改質装置も小型化する必要がある。
【０００５】
一般的に改質装置は、液体燃料と水の混合液に熱を加えて混合液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から管が通されていると共にこの蒸発器で気化した混合気を熱によって触媒反応させて水素ガスと二酸化炭素ガスとを生成する改質器と、この改質器から管が通されていると共に改質器から管を通じて送られてきた混合気に微量に含まれる一酸化炭素を熱によって触媒反応させて、混合気から一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器と、から構成されている。この改質装置によって生成された水素ガスと二酸化炭素ガスの混合気のうち水素ガスが改質装置から燃料電池に供給されて、燃料電池で電気エネルギーが生成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０６２０１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蒸発器、改質器、一酸化炭素除去器の熱エネルギーが全て水と液体燃料の反応に利用されるのが望ましいが、熱エネルギーの一部が外部に放出されてしまう。熱エネルギーを有効活用するために蒸発器、改質器及び一酸化炭素除去器それぞれを断熱する必要があるが、蒸発器、改質器及び一酸化炭素除去器それぞれを断熱するための断熱構造により改質装置全体が大型化してしまう。
そこで、本発明の目的は、蒸発器、改質器、一酸化炭素除去器といった複数の反応器における反応に熱エネルギーを効率よく利用することができる小型な改質装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図３に示すように、燃料から水素を生成する改質装置（例えば、小型改質装置５０）において、
内部空間を有すると共に該内部空間で燃料を反応させる複数の反応器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７）と、前記複数の反応器を内包した断熱パッケージ（例えば、断熱パッケージ５８）と、を備え、
前記複数の反応器が順に積み重なっているとともに、前記複数の反応器が前記断熱パッケージの内壁から離れるように断熱材（例えば、断熱支持部材６１，６２）によって支持されていることを特徴とする。
ここで、各反応器における反応とは、燃料の化学反応のみならず、燃料の相変化も含む意である。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、断熱パッケージによって複数の反応器が内包されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージ内に閉じ込められて、これら反応器の熱損失が非常に小さくすることができる。更に、複数の反応器が断熱パッケージの内壁から離れるようにして断熱材によって支持されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージに伝導しにくい。従って、これら反応器の熱損失を小さくすることができる。
そして、複数の反応器がまとめて一つの断熱パッケージ内に内包されているため、複数の反応器それぞれが別々の断熱パッケージ内に内包されている場合と比較しても、改質装置の小型化が図れる。その上、断熱パッケージ内で複数の反応器が積み重なっているため、これら複数の反応器が小さくまとまり、断熱パッケージ自体を小さくすることができ、結果として改質装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器のそれぞれの間のうち少なくとも一つの間に支持部材（例えば、支持部材６３〜６８）が挟まれて、前記反応器が支持部材に支持されて離れていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、反応器が支持部材に支持されて離れているため、反応器間の熱伝導が支持部材を通じて行われる。従って、支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の反応器の温度を設定することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の改質装置において、例えば図４〜図１５に示すように、
前記支持部材に流路孔（例えば、流路孔７５〜８６）が形成され、該流路孔によって前記複数の反応器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、支持部材に流路孔が形成され、流路孔によって複数の反応器の内部空間がそれぞれ通じているため、燃料、燃料の反応に伴い生成された生成物が流路孔を通じて反応器間を流動し、燃料及び生成物が各反応器で反応する。また、複数の反応器の内部空間にそれぞれ通じた管を設けずとも、支持部材の流路孔を通じて燃料及び生成物が流動するから、管の分だけ改質装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器には、燃料と水との混合液を蒸発させる第一蒸発器（例えば、発電用燃料蒸発器５５）、該第一蒸発器で蒸発された燃料から水素ガスを生成する改質器（例えば、改質器５６）、該改質器で改質された混合気に含まれる一酸化炭素を反応させて一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器（例えば、一酸化炭素除去器５７）が含まれ、
前記断熱材から順に前記第一蒸発器、前記一酸化炭素除去器、前記改質器の順に積み重なっていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、各反応器の反応温度は、改質器において燃料から水素ガスが生成される反応温度、一酸化炭素除去器において混合気から一酸化炭素を除去する反応温度、第一蒸発器で燃料が蒸発する蒸発温度の順に高い。これら反応器が積み重なった順番は反応温度の低いものからの順であり、これにより、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器の熱損失を小さくすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記複数の反応器には、燃料を蒸発させる第二蒸発器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１）、前記第二蒸発器で蒸発された燃料を燃焼させる三つの燃焼器（例えば、燃焼器５２〜５４）が更に含まれ、
前記断熱材から順に前記第二蒸発器、前記第一蒸発器、前記三つの燃焼器のうちの第一の燃焼器、前記一酸化炭素除去器、前記三つの燃焼器のうちの第二の燃焼器、前記改質器、前記三つの燃焼器のうちの第三の燃焼器の順に積み重なっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、断熱材から順に第二蒸発器、第一蒸発器、第一の燃焼器、一酸化炭素除去器、第二の燃焼器、改質器、第三の燃焼器の順に積み重なっているため、三つの燃焼器で生成された燃焼熱が第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器に伝導し、第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器が加熱される。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の改質装置において、例えば図３に示すように、
前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間に挟まれ、前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間を離して支持した第一の支持部材（例えば、支持部材６３，６４）と、
前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間に挟まれ、前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間を離して支持した第二の支持部材（例えば、支持部材６５，６６）と、
前記第二の燃焼器と前記改質器との間に挟まれ、前記第二の燃焼器と前記改質器との間を離して支持した第三の支持部材（例えば、支持部材６７，６８）と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、第二蒸発器と第一蒸発器との間に支持部材が挟まれているため、第二蒸発器と第一蒸発器との間の熱伝導が第一の支持部材を通じて行われる。同様に、第一の燃焼器と一酸化炭素除去器との間の熱伝導が第二の支持部材を通じて行われるとともに、第二の燃焼器と改質器との間の熱伝導が第三の支持部材を通じて行われる。従って、第一、第二、第三の支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の各反応器の反応温度を設定することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージの内壁に輻射反射層が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の改質装置において、
前記輻射反射層は、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのうちの少なくとも一つで形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項７及び請求項８に記載の発明では、各反応器の輻射熱による電磁波が輻射反射層で反射するため、輻射熱が断熱パッケージまで伝わらない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ内の内部空間が真空に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、断熱パッケージ内の内部空間が真空に設けられているため、内部空間にて対流が起きず、各反応器から熱が熱伝達しない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ内の内部空間にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス又は炭酸ガスが充填されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明では、断熱パッケージ内の内部空間にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス又は炭酸ガスが充填されているため、各反応器から内部空間を通じて断熱パッケージに熱が伝わりにくい。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０の何れか一項に記載の改質装置において、
前記複数の反応器のうちの少なくとも何れか一つの反応器の内部空間は葛折りした流路状に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明では、反応器の内部空間が葛折りした流路状に設けられているため、反応器の内部空間の体積に対する反応器の内部空間の内表面の割合が大きく、各反応器から内部空間の燃料により熱が伝わりやすくなる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項６に記載の改質装置において、
前記断熱パッケージ外から前記断熱パッケージ及び前記断熱材を貫通して前記第二蒸発器の内部空間にまで通じた流路孔が設けられていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、改質装置（例えば、小型改質装置５０）であって、
内部空間で燃料を改質する改質器（例えば、改質器５６）と、
内部空間で燃料を気化する蒸発器（例えば、燃焼用燃料蒸発器５１又は発電用燃料蒸発器５５）と、
前記改質器と前記蒸発器との間に介在し、前記改質器の熱を前記蒸発器に伝搬する熱伝搬手段（例えば、一酸化炭素除去器５７）と、
を有することを特徴とする。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、熱は高い所から低い所へ伝搬する性質があるので、反応に最も高い温度を要する改質器を加熱することによって、その熱が相対的に低い温度で反応する蒸発器に伝搬するので熱効率よく各反応器で反応を引き起こすことができる。また改質器にのみ加熱手段を設けてもよく、この場合改質装置の簡略化や小型化に寄与できる。また改質器及び蒸発器ともに加熱手段を設けてもよい。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の改質装置において、前記熱伝搬手段が一酸化炭素除去器であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の改質装置において、前記改質器、前記蒸発器及び前記熱伝搬手段のうち少なくとも一つの間に支持部材が挟まれていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記支持部材に流路孔が形成され、該流路孔によって前記改質器及び前記蒸発器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
図１は発電システム１を一部破断して示した斜視図である。
【００３６】
図１に示すように、発電システム１は、燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９を貯蔵する燃料貯蔵モジュール２と、本発明を適用した小型改質装置５０を内蔵するとともに燃料貯蔵モジュール２に貯蔵された燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９を用いて発電を行う発電モジュール３と、を備える。
【００３７】
燃料貯蔵モジュール２は略円筒状の筐体４を有しており、この筐体４が発電モジュール３に対して着脱自在に取り付けられるようになっている。筐体４の頭頂部には二つの円形の貫通孔５，６が形成されており、筐体４の外周側には、発電モジュール３で生成された副生成物の水を流通させる第一排水管７が形成されている。燃料貯蔵モジュール２の底部には、排水用の水を貯留する排水容器１５（図２に図示）が配設されており、この排水容器１５に上記第一排水管７が接続されている。
【００３８】
筐体４の内部には二つの燃料タンク８，９が収納されており、燃料タンク８，９の外周面の一部が筐体４の外部に露出している。これら燃料タンク８，９は、内部空間を有した透明又は半透明な部材であって、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。
【００３９】
第一の燃料タンク８の内部には液体の燃焼用燃料９８が貯蔵されており、第二の燃料タンク９の内部には液体の発電用燃料９９が貯蔵されている。燃焼用燃料９８は、液状の化学燃料であり、メタノール，エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。また、発電用燃料９９は、液状の化学燃料と水との混合液であり、化学燃料としてはメタノール，エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。本実施形態では、燃焼用燃料９８としてメタノールを用いており、発電用燃料９９としてメタノールと水とを等モルで均一に混合した混合液を用いている。
燃料タンク８，９の一部が露出しており、燃料タンク８，９が透明又は半透明であるため、燃料タンク８，９を通じて内部の燃焼用燃料９８及び発電用燃料９９それぞれの有無及び残量を容易に確認できるようになっている。
【００４０】
第一燃料タンク８の内部には、燃焼用燃料９８を発電モジュール３に供給するための第一供給管１０が配設されている。この第一供給管１０は、第一燃料タンク８の内部から第一燃料タンク８の頭頂部を貫通して第一燃料タンク８の外部へ突出し、筐体４の貫通孔５に挿入されている。この貫通孔５内であって第一供給管１０より上には、閉塞膜（図示略）が貫通孔５を閉塞しており、第一燃料タンク８から外部に燃焼用燃料９８が漏出することがこの閉塞膜によって防止されている。
【００４１】
第二燃料タンク９の内部には、発電用燃料９９を発電モジュール３に供給するための第二供給管１１が配設されている。この第二供給管１１は、第二燃料タンク９の内部から第二燃料タンク９の頭頂部を貫通して燃料タンク９の外部へ突出し、筐体４の貫通孔６に挿入されている。この貫通孔６内であって第二供給管１１より上には、閉塞膜（図示略）が貫通孔６を閉塞しており、第二燃料タンク９から外部に発電用燃料９９が漏出することがこの閉塞膜によって防止されている。
【００４２】
次に、発電モジュール３について説明する。
発電モジュール３は、略円筒状の筐体３０と、筐体３０の内部に配設された小型改質装置５０と、小型改質装置５０の周囲であって筐体３０の外周面側に配設された燃料電池９１と、を備える。
【００４３】
燃料電池９１の外側であって筐体３０の外周面には、空気中の酸素を吸気するための複数のスリット３１，３１，…が互いに平行に並んだ状態で形成されている。
【００４４】
筐体３０の頭頂部には、外部のデバイスに電気エネルギーを供給するための端子３２が配設されており、端子３２の周囲であって筐体３０の頭頂部には複数の通気孔３３，３３，…が形成されている。
【００４５】
筐体３０の外周側には第二排水管３４が配設されている。この第二排水管３４は、筐体３０の底部から下方に突出し、燃料貯蔵モジュール２の第一排水管７に対応する位置に配されている。第二排水管３４は発電モジュール３で生成された副生成物の水を流通させるためのものである。
【００４６】
筐体３０の底部であってその中央部には、第一吸入ニップル部３５及び第二吸入ニップル部３６が下方に突出するように配設されている。第一吸入ニップル部３５及び第二吸入ニップル部３６それぞれには、先端から中心線に沿って貫通する流路が形成されている。第一吸入ニップル部３５は、燃料貯蔵モジュール２の貫通孔５に対応する位置に配されており、第一燃料タンク８から燃焼用燃料９８を吸入するためのものである。第二吸入ニップル部３６は、燃料貯蔵モジュール２の貫通孔６に対応する位置に配されており、第二燃料タンク９から発電用燃料９９を吸入するためのものである。
【００４７】
以上のような燃料貯蔵モジュール２及び発電モジュール３において、燃料タンク８，９を収納した燃料貯蔵モジュール２を発電モジュール３に取り付ける（接続する）と、両モジュール２，３の接続箇所の外周側では、発電モジュール３の第二排水管３４が燃料貯蔵モジュール２の第一排水管７と接続される。これにより、第二排水管３４が第一排水管７に通じ合い、発電モジュール３で生成された副生成物の水を、第二排水管３４から第一排水管７へと流通させて排水容器１５に排出可能な状態となる。
【００４８】
また、燃料貯蔵モジュール２を発電モジュール３に取り付けると、両モジュール２，３の接続箇所の中央部では、発電モジュール３の第一吸入ニップル部３５が燃料貯蔵モジュール２の貫通孔５に挿入され、貫通孔５内の閉塞膜を突き破る。これにより、第一吸入ニップル部３５が第一燃料タンク８の第一供給管１０と通じ合い、第一燃料タンク８に貯蔵された燃焼用燃料９８を第一供給管１０から第一吸入ニップル部３５へと供給可能な状態となる。
更に、発電モジュール３の第二吸入ニップル部３６が燃料貯蔵モジュール２の貫通孔６に挿入され、貫通孔６内の閉塞膜を突き破る。これにより、第二吸入ニップル部３６が第二燃料タンク９の第二供給管１１と通じ合い、第二燃料タンク９に貯蔵された発電用燃料９９を第二供給管１１から第二吸入ニップル部３６へと供給可能な状態となる。
【００４９】
次に、図２〜図１５を用いて発電モジュール３に内蔵された小型改質装置５０について説明する。ここで、図２は発電システム１の構成を示したブロック図であり、図３は小型改質装置５０の一部を破断して小型改質装置５０を示した側面図である。図４〜図１５は、順に図３破断線Ａ−Ａ〜破断線Ｌ−Ｌに沿って破断して示した断面図である。
【００５０】
図２、図３に示すように、小型改質装置５０は、第一燃料タンク８から供給された燃焼用燃料９８を蒸発させるための燃焼用燃料蒸発器５１と、燃焼用燃料蒸発器５１で気化した燃焼用燃料９８を酸化させて燃焼させるための燃焼器５２，５３，５４と、第二燃料タンク９から供給された発電用燃料９９を蒸発させるための発電用燃料蒸発器５５と、発電用燃料蒸発器５５で気化した発電用燃料９９を水素ガスと二酸化炭素ガスに改質するための改質器５６と、改質器５６から供給された混合気に含まれる一酸化炭素を除去して混合気を無毒化するための一酸化炭素除去器５７と、これら燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２，５３，５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７を内包する断熱パッケージ５８と、を備える。なお、図３において断熱パッケージ５８は破断して示されている。
【００５１】
断熱パッケージ５８は、内部空間５９を有した直方体又は立方体の箱状に形成されている。断熱パッケージ５８は、ガラス、セラミック又は金属といった比較的熱伝導率が低い断熱材で形成されている。断熱パッケージ５８内の内部空間５９が真空に設けられているか、又は断熱パッケージ５８内の内部空間５９にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス（フレオン（商品名）ガス）若しくは炭酸ガスが充填されている。フッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガスとしては、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等がある。
【００５２】
また、断熱パッケージ５８の内壁には、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのうちの少なくとも一つで形成された輻射反射層が成膜されており、輻射反射層は電磁波に対して高い反射性を有している。断熱パッケージ５８の内壁に輻射反射層が形成されているため、断熱パッケージ５８の内部空間５９で発した電磁波が輻射反射層で反射して電磁波が断熱パッケージ５８外へほとんど伝播しないから、熱輻射が抑えられている。
【００５３】
断熱パッケージ５８の外壁下面であって図３の左右両端部には、それぞれ支持部材６９，７０が接合されており、断熱パッケージ５８は支持部材６９，７０によって支持されている。支持部材６９，７０は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い断熱材で形成されている。そして図４に示す通り、支持部材６９には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材７０には、上下に貫通した四つの流路孔７５，７７，７９，８１が配管のために形成されている。
【００５４】
断熱パッケージ５８内に収容された燃焼用燃料蒸発器５１は、シリコン結晶，アルミニウム，ガラス等の材料で形成された二枚の基板５１ａ，５１ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図６に示す通り、基板５１ａと基板５１ｂとの接合部には、Ｕ字状又は葛折り状の三つのマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅが内部空間として形成されている。マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅの高さは５００μｍ以下であり、これらの幅は５００μｍ以下である。
【００５５】
詳細については後述するが、マイクロ流路５１ｃの一方の端部は流路孔７５に通じており、マイクロ流路５１ｃの他方の端部は流路孔７６に通じている。マイクロ流路５１ｄの一方の端部は流路孔７７に通じており、マイクロ流路５１ｄの他方の端部は流路孔７８に通じている。マイクロ流路５１ｅの一方の端部は流路孔７９に通じており、マイクロ流路５１ｅの他方の端部は流路孔８０に通じている。
【００５６】
マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅは、基板５１ａの一方の面に形成された葛折り状（又はＵ字状）の三つの溝と基板５１ｂの一方の面に形成された葛折り状（又はＵ字状）の三つの溝とを向かい合わせて、基板５１ａと基板５１ｂとを接合することで形成されている。基板５１ａに形成された溝は、接合面を基準として基板５１ｂに形成された溝に対して対称的に形成されており、これにより、基板５１ａ，５１ｂを接合することによってマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅが形成される。マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅとしての溝は、基板５１ａの一方の面及び基板５１ｂの一方の面にフォトリソグラフィー法・エッチング法等を適宜施すことによって形成されている。なお、詳細については後述するが、燃焼用燃料９８は、マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５２ｅを流動している時に気化されるようになっている。燃焼用燃料９８の蒸発は、８０℃〜１２０℃で効率よく起こる。
なお、図３に示すように、燃焼用燃料蒸発器５１の上面つまり基板５１ａの上面に、燃焼用燃料蒸発器５１を加熱するために電気エネルギーにより発熱するヒータ７１を接合しても良い。
【００５７】
燃焼用燃料蒸発器５１の下面つまり基板５１ｂの下面であって左右両端部には、二つの断熱支持部材６１，６２が接合されており、断熱支持部材６１，６２の下面は断熱パッケージ５８の内壁底面に接合されている。燃焼用燃料蒸発器５１は、断熱支持部材６１，６２に支持されて、断熱パッケージ５８の内壁との間にスペース５９ａを空けて断熱パッケージ５８の内壁から離れている。平面視した場合つまり小型改質装置５０を上から見た場合、断熱支持部材６１が支持部材６９に重なっており、断熱支持部材６２が支持部材７０に重なっている。断熱支持部材６１，６２は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い断熱材で形成されている。図５に示す通り、断熱支持部材６１には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、断熱支持部材６２には、上下に貫通した四つの流路孔７５，７７，７９，８１が配管のために形成されている。
【００５８】
図３に示すように、燃焼用燃料蒸発器５１の上面であって左右両端部には、発電用燃料蒸発器５５を支持するための二つの支持部材６３，６４が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。これら支持部材６３，６４は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６３が断熱支持部材６１に重なっており、支持部材６４が断熱支持部材６２に重なっている。図７に示す通り、支持部材６３には、上下に貫通した三つの流路孔８２，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材６４には、上下に貫通した四つの流路孔７６，７８，８０，８１が配管のために形成されている。
【００５９】
図３に示すように、支持部材６３，６４の上には、発電用燃料蒸発器５５が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。発電用燃料蒸発器５５は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５５ａ，５５ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図８に示す通り、基板５５ａと基板５５ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５５ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５５ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細については後述するが、マイクロ流路５５ｃの一方の端部は流路孔８２に通じており、マイクロ流路５５ｃの他方の端部は流路孔８３に通じている。
【００６０】
マイクロ流路５５ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５５ａ及び基板５５ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５５ａと基板５５ｂとを接合することで形成されている。詳細については後述するが、発電用燃料９９は、マイクロ流路５５ｃを流動している時に気化されるようになっている。発電用燃料９９の蒸発は、１００℃〜１５０℃で効率よく起こる。
【００６１】
図３に示すように、発電用燃料蒸発器５５の下面つまり基板５５ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６３，６４が接合されており、発電用燃料蒸発器５５が燃焼用燃料蒸発器５１との間にスペース５９ｂを空けて燃焼用燃料蒸発器５１から離れている。
【００６２】
発電用燃料蒸発器５５の上面つまり基板５５ａの上面には、発電用燃料蒸発器５５を加熱するための燃焼器５２が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。図９に示す通り、燃焼器５２の内部には、葛折り状のマイクロ流路５２ｃが内部空間として形成されており、このマイクロ流路５２ｃは分岐しており、端部が三つある。このマイクロ流路５２ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細については後述するが、マイクロ流路５２ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔７６に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００６３】
このマイクロ流路５２ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５２ａを準備し、基板５２ａの溝を発電用燃料蒸発器５５の基板５５ａに向けて基板５２ａに基板５５ａを接合することによって形成される。ここで、基板５２ａに形成された溝がマイクロ流路５２ｃとなる。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５２ｃを流動している時に酸化して燃焼するようになっている。
なお、図３に示すように、燃焼器５２の上面つまり基板５２ａの上面に、燃焼器５２を加熱するためのヒータ７２を接合しても良い。更には、マイクロ流路５２ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００６４】
また、燃焼器５２の上面であってその左右両端部には、一酸化炭素除去器５７を支持するための二つの支持部材６５，６６が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。支持部材６５，６６は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６５は支持部材６３に重なっており、支持部材６６は支持部材６４に重なっている。そして図１０に示す通り、支持部材６５には、上下に貫通した三つの流路孔８３，８４，８６が配管のために形成されており、支持部材６６には、上下に貫通した三つの流路孔７８，８０，８１が配管のために形成されている。
【００６５】
図３に示すように、支持部材６５，６６の上には、一酸化炭素除去器５７が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。一酸化炭素除去器５７は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５７ａ，５７ｂを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図１１に示す通り、基板５７ａと基板５５ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５７ｃが内部空間として形成されている。マイクロ流路５７ｃは分岐しており、端部が三つある。また、このマイクロ流路５７ｃの高さは５００μｍ以下であり、幅は５００μｍ以下である。詳細には後述するがマイクロ流路５７ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔８５に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８６に通じている。
【００６６】
マイクロ流路５７ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５７ａ及び基板５７ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５７ａと基板５７ｂとを接合することで形成されている。また、マイクロ流路５７ｃの内壁には、水性シフト反応用触媒膜及び選択酸化反応用触媒膜が形成されている。
【００６７】
水性シフト反応用触媒とは、化学反応式（１）のように、一酸化炭素と水を反応させて二酸化炭素と水素を生成することを促進させるものである。化学反応式（１）の水性シフト反応は、発熱反応であるので燃焼器５４は必ずしも必要がないが、この一酸化炭素除去器５７が下方の発電用燃料蒸発器５５に熱を伝搬させる機能を持っているため、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃の状態に加温されている必要がある。このため燃焼器５４やヒータ７３を設けてもよく、また高密度実装のために燃焼器５４及びヒータ７３の少なくとも一方を設けないようにしてもよい。。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２ … （１）
水性シフト反応触媒膜は、マイクロ流路５７ｃのうち主に流路孔８５から分岐した部分までの流路に形成されている。
【００６８】
選択酸化反応用触媒とは、化学反応式（２）のように、混合気中の一酸化炭素を選択して、一酸化炭素と酸素を反応させて二酸化炭素を生成することを促進させるものである。化学反応式（２）の選択酸化反応は、発熱反応であるので燃焼器５４は必ずしも必要がないが、この一酸化炭素除去器５７が下方の発電用燃料蒸発器５５に熱を伝搬させる機能を持っているため、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃の状態に加温されている必要がある。このため燃焼器５４やヒータ７３を設けてもよく、また高密度実装のために燃焼器５４及びヒータ７３の少なくとも一方を設けないようにしてもよい。。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２ … （２）
選択酸化反応用触媒膜は、マイクロ流路５７ｃのうち主に分岐した部分から流路孔８６までの流路に形成されている。
【００６９】
図３に示すように、一酸化炭素除去器５７の下面つまり基板５７ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６３，６４が接合されており、発電用燃料蒸発器５５が燃焼器５２との間にスペース５９ｃを空けて燃焼器５２から離れている。
【００７０】
一酸化炭素除去器５７の上面つまり基板５７ａの上面には、一酸化炭素除去器５７を加熱するための燃焼器５４が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。そして図１２に示す通り、燃焼器５４の内部には、葛折り状のマイクロ流路５４ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５４ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。このマイクロ流路５４ｃは分岐しており、端部が三つある。詳細については後述するが、マイクロ流路５４ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔７８に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００７１】
このマイクロ流路５４ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５４ａを準備し、基板５４ａの溝を発電用燃料蒸発器５５の基板５５ａに向けて基板５４ａに基板５４ａを接合することによって形成される。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５４ｃを流動しているときに酸化して燃焼するようになっている。
なお、図３に示すように、燃焼器５４の上面つまり基板５４ａの上面に、燃焼器５４を加熱するためのヒータ７３を接合しても良い。更には、マイクロ流路５４ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００７２】
また、燃焼器５４の上面であってその左右両端部には、改質器５６を支持するための二つの支持部材６７，６８が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして接合されている。小型改質装置５０を上から見た場合、支持部材６７は支持部材６５に重なっており、支持部材６８は支持部材６６に重なっている。支持部材６７，６８は、ガラス、セラミックといった比較的熱伝導率の低い材料で形成されている。そして図１３に示す通り、支持部材６７には、上下に貫通した三つの流路孔８３，８４，８５が配管のために形成されており、支持部材６８には、上下に貫通した二つの流路孔８０，８１が配管のために形成されている。
【００７３】
図３に示すように、支持部材６７，６８の上には、改質器５６が断熱パッケージ５８の内壁から離れるようにして搭載されている。改質器５６は、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料からなる二枚の基板５６ａ，５６ａを重ね合わせて接合した構造を有している。そして図１４に示す通り、基板５６ａと基板５６ｂとの接合部には、葛折り状のマイクロ流路５６ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５６ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。詳細については後述するが、マイクロ流路５６ｃの一方の端部は流路孔８３に通じており、マイクロ流路５６ｃの他方の端部は流路孔８５に通じている。
【００７４】
マイクロ流路５６ｃは、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃと同様に、フォトリソグラフィー法・エッチング法等によって葛折り状の溝が形成された基板５６ａ及び基板５６ｂを準備して、それぞれの溝を向かい合わせて基板５６ａと基板５６ｂとを接合することで形成されている。また、マイクロ流路５６ｃの内壁には、改質反応用触媒膜が形成されている。
【００７５】
改質反応用触媒とは、化学反応式（３）のように、メタノールと水とを反応させて二酸化炭素と水を生成することを促進させるものである。化学反応式（３）の改質反応は、吸熱反応であり、２００℃〜３００℃で効率よく起こる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２ … （３）
【００７６】
図３に示すように、改質器５６の下面つまり基板５６ｂの下面であってその左右両端部にはそれぞれ支持部材６７，６８が接合されており、改質器５６が燃焼器５４との間にスペース５９ｄを空けて燃焼器５４から離れている。
【００７７】
改質器５６の上面つまり基板５６ａの上面には、改質器５６を加熱するための燃焼器５３が断熱パッケージ５８の内壁から離れるように搭載されている。そして図１５に示す通り、燃焼器５３の内部には、葛折り状のマイクロ流路５３ｃが内部空間として形成されている。このマイクロ流路５３ｃは高さ５００μｍ以下、幅５００μｍ以下に形成されている。また、このマイクロ流路５３ｃが分岐しており、端部が三つある。詳細については後述するが、マイクロ流路５３ｃの三つの端部のうち、第一の端部は流路孔８０に通じており、第二の端部は流路孔８１に通じており、第三の端部は流路孔８４に通じている。
【００７８】
このマイクロ流路５３ｃは、フォトリソグラフィー法・エッチング等によって葛折り状の溝が形成された基板５３ａを準備し、基板５３ａの溝を改質器５６の基板５６ａに向けて基板５６ａに基板５３ａを接合することによって形成される。詳細については後述するが、気化した燃焼用燃料９８がマイクロ流路５３ｃを流動しているときに酸化して燃焼するようになっている。なお、マイクロ流路５３ｃの内壁に燃焼触媒を付着させて、気化した燃焼用燃料９８を燃焼触媒で酸化させて燃焼させても良い。
【００７９】
図３に示すように、燃焼器５３の上面つまり基板５３ａの上面には、燃焼器５３を加熱するためのヒータ７４が接合されている。ヒータ７４としては、電気抵抗性発熱体、半導体性発熱体が挙げられるが、電流が流れたり電圧が印加されたりすることによって電気エネルギーで発熱するものであれば良い。
【００８０】
次に、配管のために形成された流路孔７５〜８６について説明する。
流路孔７５は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｃの一方の端部にまで至っている。また、この流路孔７５に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７５までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路孔７５まで供給されるようになっている。
【００８１】
流路孔７６は、マイクロ流路５１ｃの他方の端部から支持部材６４及び発電用燃料蒸発器５５を貫通し、燃焼器５２に形成されたマイクロ流路５２ｃの第一の端部にまで至っている。
【００８２】
流路孔７７は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｄの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔７７に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７７までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路孔７５まで供給されるようになっている。
【００８３】
流路孔７８は、マイクロ流路５１ｄの他方の端部から支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６及び一酸化炭素除去器５７を貫通し、燃焼器５４に形成されたマイクロ流路５４ｃの第一の端部にまで通じている。
【００８４】
流路孔７９は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８及び断熱支持部材６２を貫通し、燃焼用燃料蒸発器５１に形成されたマイクロ流路５１ｅの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔７９に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔７５までの間にポンプが設けられ、このポンプによって燃焼用燃料９８が第一燃料タンク８から流路７５まで供給されるようになっている。
【００８５】
流路孔８０は、マイクロ流路５１ｅの他方の端部から支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６８及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第一の端部にまで通じている。
【００８６】
流路孔８１は、支持部材７０の下端から支持部材７０、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６２、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６８及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第二の端部にまで通じている。また、流路孔８１は、途中の燃焼器５２においてマイクロ流路５２ｃの第二の端部に通じており、途中の一酸化炭素除去器５７においてマイクロ流路５７ｃの第二の端部に通じており、更に途中の燃焼器５４においてマイクロ流路５４ｃの第二の端部に通じている。また、この流路孔８１からスリット３１，３１，…まで通じた流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、スリット３１，３１，…から流路孔８１までの間にポンプが設けられ、このポンプによって外部の空気が流路孔８１まで吸引されるようになっている。
【００８７】
流路孔８２は、支持部材６９の下端から支持部材６９、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６１、燃焼用燃料蒸発器５１及び支持部材６３を貫通し、発電用燃料蒸発器５５に形成されたマイクロ流路５５ｃの一方の端部にまで通じている。また、この流路孔８２に対して第二吸入ニップル部３６の流路が通じており、第二吸入ニップル部３６から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによって発電用燃料９９が第二燃料タンク９から流路孔８２まで供給されるようになっている。
【００８８】
流路孔８３は、マイクロ流路５５ｃの他方の端部から燃焼器５２、支持部材６５、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４及び支持部材６７を貫通し、改質器５６に形成されたマイクロ流路５６ｃの一方の端部まで通じている。
【００８９】
流路孔８５は、マイクロ流路５６ｃの他方の端部から支持部材６７及び燃焼器５４を貫通し、一酸化炭素除去器５７に形成されたマイクロ流路５７ｃの第一の端部にまで至っている。
【００９０】
流路孔８６は、マイクロ流路５７ｃの第三の端部から支持部材６５、燃焼器５２、発電用燃料蒸発器５５、支持部材６３、燃焼用燃料蒸発器５１、断熱支持部材６１、断熱パッケージ５８及び支持部材６９を貫通し、支持部材６９の下端まで通じている。この流路孔８６の下端から後述する燃料電池９１の燃料極まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられている。
【００９１】
流路孔８４は、支持部材６９の下端から支持部材６９、断熱パッケージ５８、断熱支持部材６１、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６３、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６５、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６７及び改質器５６を貫通し、燃焼器５３に形成されたマイクロ流路５３ｃの第三の端部にまで通じている。更に、流路孔８４は、途中の燃焼器５２においてマイクロ流路５２ｃの第三の端部に通じており、更に途中の燃焼器５４においてマイクロ流路５４ｃの第三の端部に通じている。また、この流路孔８４の下端からバルブを介して通気孔３３，３３，…まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、小型改質装置５０で生成された副生成物が通気孔３３，３３，…を通じて排出されるようになっている。同様に、流路８４の下端からバルブを介して第二排水管３４まで通じている流路が筐体３０に設けられており、小型改質装置５０で生成された副生成物である水が第二排水管３４を通じて燃料貯蔵モジュール２の排水容器１５へ排水されるようになっている。
【００９２】
次に、燃料電池９１について説明する。燃料電池９１は、触媒微粒子を含有させた又は触媒微粒子を付着させた燃料極（カソード）と、触媒微粒子を含有させた又は触媒微粒子を付着させた空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に挟まれたフィルム状のイオン伝導膜とを具備するものである。
【００９３】
燃料電池９１においては、電気化学反応式（４）に示すように、燃料極に水素ガスが供給されると、燃料極の触媒により電子の分離した水素イオンが発生し、水素イオンがイオン伝導膜を通じて空気極へ伝導し、燃料極より電子が取り出されるようになっている。
３Ｈ２→６Ｈ＋＋６ｅ− … （４）
一方、電気化学反応式（５）に示すように、空気極に酸素ガスが供給されると、イオン導電膜を通過した水素イオンと、酸素ガスと、電子とが反応して、水が副生成物として生成されるようになっている。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ … （５）
燃料電池９１で以上のような電気化学反応が起こることによって、電気エネルギーが生成されるようになっている。
【００９４】
上述したように、燃料電池９１の燃料極から流路孔８６まで通じている流路が発電モジュール３の筐体３０に設けられており、流路孔８６から燃料極まで水素ガス等の流体が流れるようになっている。一方、燃料電池９１の空気極からスリット３１，３１，…まで通じた流路が設けられており、スリット３１，３１，…から空気極までの間にポンプが設けられ、このポンプによって外部の空気が空気極まで吸引されるようになっている。また、燃料電池９１の空気極からバルブを介して第二排水管３４に通じている流路が筐体３０に設けられており、燃料電池９１で生成された副生成物である水が第二排水管３４を通じて燃料貯蔵モジュール２の排水容器１５へ排水されるようになっている。
【００９５】
次に、図１６のブロック図を用いて発電システム１の制御構成について説明する。
燃料電池９１で生成された電気エネルギーは、蓄電部９２に供給されるようになっている。蓄電部９２に供給された電気エネルギーは、蓄電部９２で貯蔵されるようになっている。蓄電部９２で貯蔵されたエネルギーは、配電部９３によって外部のデバイス、中央処理部９５、ポンプ・バルブ駆動部９４、温度制御部９６に供給されるようになっている。中央処理部９５は、ポンプ・バルブ駆動部９４に制御信号を出力したり、温度制御部９６に制御信号を出力したりするようになっている。ポンプ・バルブ駆動部９４は、中央処理部９５からの制御信号に基づいて、発電モジュール３内に設けられた各ポンプ、各バルブに電気エネルギーを供給して各ポンプ、各バルブを駆動するようになっている。温度制御部９６は、中央処理部９５からの制御信号に基づいて、小型改質装置５０に設けられたヒータ７４に電気エネルギーを供給して、ヒータ７４を発熱させるようになっている。以上の蓄電部９２、配電部９３、ポンプ・バルブ駆動部９４、中央処理部９５及び温度制御部９６は、発電モジュール３に内蔵されている。
【００９６】
次に、以上のように構成された発電システム１の動作について説明する。
まず、発電システム１を起動させるために、予め蓄電部９２に貯留された電気エネルギーによって中央処理部９５が動作し、中央処理部９５がポンプ・バルブ駆動部９４及び温度制御部９６に制御信号を出力する。これにより、蓄電部９２に貯留された電気エネルギーが配電部９３、温度制御部９６を通じてヒータ７４に供給されるとともに、蓄電部９２に貯留された電気エネルギーが配電部９３、ポンプ・バルブ駆動部９４を通じて発電モジュール３内の各バルブ、各ポンプに供給される。これにより、ヒータ７４が発熱して、熱伝導により断熱パッケージ５８の内部全体即ち燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７が加熱される。
【００９７】
更に、各バルブ、各ポンプの動作により、外部の空気がスリット３１，３１，…から吸引されて流路孔８１に流れ込み、燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃ、一酸化炭素除去器５７のマイクロ流路５７ｃ、燃焼器５４のマイクロ流路５４ｃ及び燃焼器５３のマイクロ流路５３ｃに供給される。また、各バルブ、各ポンプの動作により、燃焼用燃料タンク８内の燃焼用燃料９８は、第一吸入ニップル部３５に吸引されて流路孔７５，７７，７９それぞれに流れ込み、燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅそれぞれに供給される。また、各バルブ、各ポンプの動作により、第二燃料タンク９内の発電用燃料９９は、第二吸入ニップル部３５に吸引されて流路孔８３に流れ込み、発電用燃料蒸発器５５のマイクロ流路５５ｃに供給される。
【００９８】
燃焼用燃料蒸発器５１のマイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅに供給された燃焼用燃料９８は、マイクロ流路５１ｃ，５１ｄ，５１ｅを流動している時に加熱される。これにより、液体であった燃焼用燃料９８が吸熱を伴って気体に相変化する。マイクロ流路５１ｃで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔７６を流動して燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃに供給され、マイクロ流路５１ｄで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔７８を流動して燃焼器５４のマイクロ流路５４ｃに供給され、マイクロ流路５１ｅで気化した燃焼用燃料９８は、流路孔８０を流動して燃焼器５３のマイクロ流路５３ｃに供給される。
【００９９】
燃焼器５２のマイクロ流路５２ｃに供給された燃焼用燃料９８がマイクロ流路５２ｃを流動している時に同じくマイクロ流路５２ｃに供給された空気中の酸素と酸化することで、マイクロ流路５２ｃにおいて燃焼が生じる。この時の燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に発電用燃料蒸発器５５がよく加熱される。同様に、燃焼器５３においても燃焼用燃料９８が燃焼して、燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に改質器５６がよく加熱される。同様に、燃焼器５４においても燃焼用燃料９８が燃焼して、燃焼熱によって断熱パッケージ５８の内部全体が加熱されるが、特に一酸化炭素除去器５７がよく加熱される。
【０１００】
マイクロ流路５２ｃ，５３ｃ，５４ｃそれぞれでの燃焼によって生成した水及び二酸化炭素は、流路孔８４を流れて通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出されたり、排水管３４，７を通じて排水容器１５へ排出されたりする。排水容器１５では水が貯留される。
【０１０１】
発電用燃料蒸発器５５のマイクロ流路５５ｃに供給された発電用燃料９９は、マイクロ流路５５ｃを流動している時に加熱される。これにより、液体であった発電用燃料９９が吸熱を伴ってメタノールと水の混合気に相変化する。マイクロ流路５５ｃで気化した混合気は、流路孔８３を流動して改質器５６のマイクロ流路５６ｃに供給される。
【０１０２】
改質器５６のマイクロ流路５６ｃに供給された混合気は、マイクロ流路５６ｃを流動している時に加熱されて、改質反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（３）のような化学反応を起こす。これにより、水素ガスと二酸化炭素ガスが生成される。また、マイクロ流路５６ｃを流れている混合気が完全に水素ガスと二酸化炭素ガスに改質されない場合もあり、化学反応式（６）のような化学反応も僅かに起こり、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス及び水が生成される。
２ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→５Ｈ２Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ２ … （６）
【０１０３】
改質器５６のマイクロ流路５６ｃで生成された水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス及び水蒸気からなる混合気は、流路孔８５を流動して一酸化炭素除去器５７のマイクロ流路５７ｃに供給される。マイクロ流路５７ｃに供給された混合気は、流路孔８１からの合流点までに流れている時に加熱されて、水性シフト反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（１）のような化学反応を起こす。これにより、混合気に含まれる一酸化炭素が減少し、混合気が無毒化される。
【０１０４】
更に、マイクロ流路５７ｃを流れている混合気は、流路孔８１からの合流点に至るとマイクロ流路５７ｃに供給された空気と混合する。そして、空気を含む混合気が、その合流点から流路孔８６へ流れている時に加熱されて、選択酸化反応用触媒によって吸熱を伴って上記化学反応式（２）のような化学反応を起こす。ここで、選択酸化反応用触媒が化学反応式（２）の化学反応を選択的に促進するから、混合気に含まれる水素は殆ど酸化しない。
【０１０５】
マイクロ流路５７ｃを流れている混合気が流路孔８６に至る時点では、その混合気には一酸化炭素が殆ど含まれず、水素ガス及び二酸化炭素ガスの濃度が非常に高い。そして、水素ガス及び二酸化炭素ガスの濃度が高い混合気は、流路孔８６を流れて、燃料電池９１の燃料極に供給される。燃料電池９１では、混合気中の水素ガスが燃料極で上記電気化学反応式（４）のような反応をし、スリット３１，３１，…を通じて空気極に酸素ガスが供給されて空気極で上記電気化学反応式（５）のような反応をする。電気化学反応式（４）、（５）のような電気化学反応によって燃料電池９１で電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーは蓄電部９２に蓄電され、更には配電部９３を介して外部のデバイスに供給される。また、燃料極に供給された混合気中の二酸化炭素ガスは反応せずに、通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出される。また、空気極で生成された水は、通気孔３３，３３，…を通じて外部に排出されたり、排水管３４，７を通じて排水容器１５に排水されたりする。排水容器１５では水が貯留される。
【０１０６】
以上のような動作中の発電システム１のうち小型改質装置５０における熱の作用について説明するとともに、本実施形態の効果について説明する。
（ａ）上記小型改質装置５０のうち発熱する部分は以下であり、発熱する部分から熱が伝わる。
発熱する部分…ヒータ７４の発熱、燃焼器５２における燃焼熱、燃焼器５３における燃焼熱、燃焼器５４における燃焼熱、一酸化炭素除去器５７における水性シフト反応の反応熱及び選択酸化反応の反応熱
【０１０７】
（ｂ）上記小型改質装置５０のうち吸熱する部分は以下であり、発熱する部分から吸熱する部分へ熱が伝わる。
吸熱する部分…燃焼用燃料蒸発器５１における改質反応、発電用燃料蒸発器５５における蒸発、改質器５６における蒸発、
【０１０８】
（ｃ）流路孔８６を流れる混合気が小型改質装置５０外へ流れることによって排熱が生じる。
【０１０９】
（ｄ）流路孔８４を流れる水・二酸化炭素が小型改質装置５０外へ流れることによって排熱が生じる。
【０１１０】
（ｅ）断熱パッケージ５８内では断熱支持部材６１，６２、燃焼用燃料蒸発器５１、支持部材６３，６４、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２、支持部材６５，６６、一酸化炭素除去器５７、燃焼器５４、支持部材６７，６８、改質器５６、燃焼器５３の順に積み重なっているので、高温な部分から低温な部分に熱伝導が生じる。
【０１１１】
（ｆ）断熱パッケージ５８内の高温な部分から熱輻射が生じて電磁波が低温な部分に伝播し、輻射熱が低温な部分にも伝わる。
【０１１２】
（ｇ）改質器５６の温度が２００℃〜３００℃である場合に効率よく改質反応が起こり、一酸化炭素除去器５７の温度が１２５℃〜２００℃である場合に効率よく水性シフト反応・選択酸化反応が起こり、発電用燃料蒸発器５５の温度が１００℃〜１５０℃である場合に発電用燃料９９の蒸発が効率よく起こり、燃焼用燃料蒸発器５１の温度が８０℃〜１２０℃である場合に燃焼用燃料９８の蒸発が効率よく起こる。
【０１１３】
（ｈ）上述した（ａ）〜（ｆ）のように熱が伝わることによって、断熱パッケージ５８内の各部の温度が定常状態となる。ここで、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、一酸化炭素除去器５７、改質器５６の積み重なった順番が効率よく蒸発させる温度又は効率よく反応させる温度の順番となっているので、改質器５６が２００℃〜３００℃となり、一酸化炭素除去器５７が１２５℃〜２００℃となり、発電用燃料蒸発器５５が１００℃〜１５０℃となり且つ燃焼用燃料蒸発器５１が８０℃〜１２０℃となる定常状態の温度分布を保つために必要とする熱エネルギー、つまり、ヒータ７４及び燃焼器５２〜５４で発生する熱エネルギーを最小限とすることができる。従って、熱損失が非常に小さくなり、蒸発又は改質のための熱効率が高い。
【０１１４】
（ｉ）燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７のそれぞれの内部には葛折りしたマイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃが形成されているため、マイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃの内容積に対する内表面の面積の割合が大きく、マイクロ流路５１ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃを流れている流体に熱がより伝わりやすくなる。また、燃焼器５２〜５４のそれぞれの内部にも葛折りしたマイクロ流路５２ｃ，５３ｃ，５４ｃが形成されているから、燃焼熱が燃焼器５２〜５４に伝わりやすく、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にも伝わりやすい。従って、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１５】
（ｊ）断熱パッケージ５８の内壁には低熱伝導率の断熱支持部材６１，６２が接しているだけであり、他の支持部材６３〜６８、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、燃焼器５２〜５４、改質器５６及び一酸化炭素除去器５７が断熱パッケージ５８の内壁から離れているため、断熱パッケージ５８内の各部から断熱パッケージ５８に殆ど熱伝導せず、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。そのため、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１６】
（ｋ）断熱パッケージ５８の内壁には輻射反射層が形成されているため、断熱パッケージ５８内の各部から熱輻射により発した電磁波が輻射反射層で反射されて、断熱パッケージ５８に輻射熱が伝わらない。そのため、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。
【０１１７】
（ｌ）断熱パッケージ５８内の内部空間５９が真空圧となっている場合、内部空間５９が非常に希薄であるから内部空間５９で対流が生じず、対流による熱損失を殆どもたらさない。一方、内部空間５９にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス、炭酸ガスが充填されている場合、フッ素を含むメタン、エタンの多ハロゲン化誘導体ガス及び炭酸ガスは空気に比較しても熱伝導率が非常に低いから、断熱パッケージ５８内の各部から断熱パッケージ５８に殆ど熱伝導しないので、断熱パッケージ５８外へ殆ど排熱されない。そのため、小型改質装置５０の熱効率が良い。
【０１１８】
（ｍ）燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７がまとめて一つの断熱パッケージ５８に収容されているため、これらを別々の断熱パッケージに収容した場合と比較した場合に、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７が積み重なっているため、これらがコンパクトにまとまり、断熱パッケージ５８を小さくすることができ、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。
【０１１９】
（ｎ）支持部材６３〜６８を熱伝導のために用いているとともに、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７それぞれの間の配管に用いているため、別途パイプを断熱パッケージ５８内に設けなくても済む。そのため、小型改質装置５０の部品点数を少なくすることができ、小型改質装置５０の小型化を図ることができる。
【０１２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなってもよい。
例えば、燃焼用燃料蒸発器５１、燃焼器５２〜５４、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７それぞれに形成された内部空間が葛折りした流路状であったが、単に空洞状のチャンバーであっても良い。
【０１２１】
また、ヒータ７４のみの発熱で、改質器５６が２００℃〜３００℃、一酸化炭素除去器５７が１２０℃〜２００℃、発電用燃料蒸発器５５が１００℃〜１５０℃で温度定常状態となるのならば、燃焼器５２〜５４を設けなくても良い。この場合には、断熱パッケージ５８の内壁底面から順に、断熱支持部材６１，６２、発電用燃料蒸発器５５、支持部材６５，６６、一酸化炭素除去器５７、支持部材６７，６８、改質器５６の順に積み重ねて、改質器５６の上面にヒータ７４を設ければ良い。燃焼器５２〜５４を設けなくすることに伴い、燃焼用燃料９８が流れる流路及び第一燃料タンク８を設けなくても良い。
【０１２２】
また、燃料貯蔵モジュール２には二つの燃料タンク８，９が設けられていたが、メタノールを貯留する第一燃料タンク８のみを燃料貯蔵モジュール２に設けるだけでも良い。この場合、発電システム１は、図１７に示すような構成となる。即ち、発電用燃料蒸発器５５に供給される発電用燃料は、排水容器１５に貯留された水と、第一燃料タンク８に貯留された燃焼用燃料９８（メタノール）の混合液である。この場合、この流路孔８２に対して第一吸入ニップル部３５の流路が通じており、第一吸入ニップル部３５から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによってメタノールが第一燃料タンク８から流路孔８２まで供給されるようになっている。更に、排水容器１５から流路孔８２まで通じた流路が設けられ、排水容器１５から流路孔８２までの間にポンプが設けられ、このポンプによって水が排水容器１５から流路孔８２まで供給されるようになっている。
【０１２３】
また、上記実施形態では、第一燃料タンク８と第二燃料タンク９とを別々にしたが、第二燃料タンク９のみの構成として燃焼用燃料蒸発器５１及び発電用燃料蒸発器５５に燃料を供給するようにしてもよい。
【０１２４】
また、上記実施形態では、燃焼用燃料蒸発器５１、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にそれぞれ燃焼器５２〜５４のいずれかを設けたが、一番高温を要する箇所にのみ燃焼器を設けてもよい。この場合、例えば改質器５６にのみ燃焼器５２を設けて燃焼器５２の余熱で、一酸化炭素除去器５７及び発電用燃料蒸発器５５を加熱してもよい。このとき、発電用燃料蒸発器５５、改質器５６、一酸化炭素除去器５７にはそれぞれ各温度を微調整するためにヒータ７１〜７４を設けてもよく、ヒータ７１〜７４のいずれかのみでもよく、ヒータ７１〜７４のうちの二つ乃至３つでもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態では、ヒータ７１〜７４の大きさについて言及していないが、相対的に高い温度の反応器のヒータにおける反応器との接触面積を、相対的に低い温度を要する反応器のヒータにおける反応器との接触面積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器のヒータの体積を、相対的に低い温度を要する反応器のヒータの体積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器のヒータの厚さを、相対的に低い温度を要する反応器のヒータの厚さより厚くしてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、燃焼器５２〜５４の大きさについて言及していないが、相対的に高い温度の反応器の燃焼器における反応器との接触面積を、相対的に低い温度を要する反応器の燃焼器における反応器との接触面積より大きくしてもよい。相対的に高い温度の反応器の燃焼器の流路内の容積を、相対的に低い温度を要する反応器の燃焼器の流路内の容積より大きくしてもよい。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、断熱パッケージによって複数の反応器が内包されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージ内に閉じ込められて、これら反応器の熱損失が非常に小さくすることができる。更に、複数の反応器が断熱パッケージの内壁から離れるようにして断熱材によって支持されているため、これら反応器の熱が断熱パッケージに伝導しにくい。従って、これら反応器の熱損失を小さくすることができる。
そして、複数の反応器がまとめて一つの断熱パッケージ内に内包されているため、複数の反応器それぞれが別々の断熱パッケージ内に内包されている場合と比較しても、改質装置の小型化が図れる。その上、断熱パッケージ内で複数の反応器が積み重なっているため、これら複数の反応器が小さくまとまり、断熱パッケージ自体を小さくすることができ、結果として改質装置の小型化を図ることができる。
【０１２８】
請求項２に記載の発明によれば、支持部材の両隣の反応器が支持部材に支持されて離れているため、反応器間の熱伝導が支持部材を通じて行われる。従って、支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の反応器の温度を設定することができる。
【０１２９】
請求項３に記載の発明によれば、複数の反応器の内部空間にそれぞれ通じた管を設けずとも、支持部材の流路孔を通じて燃料及び生成物が流動するから、管の分だけ改質装置を小型化することができる。
【０１３０】
請求項４に記載の発明によれば、複数の反応器が積み重なった順番は反応温度の低いものからの順であり、これにより、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３１】
請求項５に記載の発明によれば、三つの燃焼器で生成された燃焼熱が第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器に伝導し、第二蒸発器、第一蒸発器、一酸化炭素除去器及び改質器が加熱される。
【０１３２】
請求項６に記載の発明によれば、第二蒸発器と第一蒸発器との間に支持部材が挟まれているため、第二蒸発器と第一蒸発器との間の熱伝導が第一の支持部材を通じて行われる。同様に、第一の燃焼器と一酸化炭素除去器との間の熱伝導が第二の支持部材を通じて行われるとともに、第二の燃焼器と改質器との間の熱伝導が第三の支持部材を通じて行われる。従って、第一、第二、第三の支持部材の熱伝導率に応じて、温度定常状態の各反応器の反応温度を設定することができる。
【０１３３】
請求項７及び請求項８に記載の発明によれば、各反応器の輻射熱による電磁波が輻射反射層で反射するため、輻射熱が断熱パッケージまで伝わらない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３４】
請求項９に記載の発明によれば、断熱パッケージ内の内部空間にて対流が起きず、各反応器から熱が熱伝達しない。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３５】
請求項１０に記載の発明によれば、各反応器から断熱パッケージ内の内部空間を通じて断熱パッケージに熱が伝わりにくい。そのため、各反応器の熱損失を小さくすることができる。
【０１３６】
請求項１１に記載の発明によれば、反応器の内部空間が葛折りした流路状に設けられているため、反応器の内部空間の体積に対する反応器の内部空間の内表面の割合が大きく、各反応器から内部空間の燃料により熱が伝わりやすくなる。
請求項１３に記載の発明でよれば、熱は高い所から低い所へ伝搬する性質があるので、反応に最も高い温度を要する改質器を加熱することによって、その熱が相対的に低い温度で反応する蒸発器に伝搬するので熱効率よく各反応器で反応を引き起こすことができる。また改質器にのみ加熱手段を設けてもよく、この場合改質装置の簡略化や小型化に寄与できる。また改質器及び蒸発器ともに加熱手段を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料貯蔵モジュール及び発電モジュールを一部破断して示した斜視図である。
【図２】発電システムの基本構成を示したブロック図である。
【図３】小型改質装置を一部破断して示した側面図である。
【図４】図３の破断線Ａ−Ａに沿って破断して示した断面図である。
【図５】図３に示された破断線Ｂ−Ｂに沿って破断して示した断面図である。
【図６】図３に示された破断線Ｃ−Ｃに沿って破断して示した断面図である。
【図７】図３に示された破断線Ｄ−Ｄに沿って破断して示した断面図である。
【図８】図３に示された破断線Ｅ−Ｅに沿って破断して示した断面図である。
【図９】図３に示された破断線Ｆ−Ｆに沿って破断して示した断面図である。
【図１０】図３に示された破断線Ｇ−Ｇに沿って破断して示した断面図である。
【図１１】図３に示された破断線Ｈ−Ｈに沿って破断して示した断面図である。
【図１２】図３に示された破断線Ｉ−Ｉに沿って破断して示した断面図である。
【図１３】図３に示された破断線Ｊ−Ｊに沿って破断して示した断面図である。
【図１４】図３に示された破断線Ｋ−Ｋに沿って破断して示した断面図である。
【図１５】図３に示された破断線Ｌ−Ｌに沿って破断して示した断面図である。
【図１６】発電システムの制御構成を示したブロック図である。
【図１７】変形例としての発電システムの基本構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ … 発電システム
２ … 燃料貯蔵モジュール
３ … 発電モジュール
５０ … 小型改質装置
５１ … 燃焼用燃料蒸発器
５２，５３，５４ … 燃焼器
５５ … 発電用燃料蒸発器
５６ … 改質器
５７ … 一酸化炭素除去器
５８ … 断熱パッケージ
６１，６２ … 断熱支持部材
６３〜６８ … 支持部材
７５〜８６ … 流路孔
９１ … 燃料電池
５１ｃ，５１ｄ，５２ｅ … マイクロ流路
５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ，５５ｃ，５６ｃ，５７ｃ … マイクロ流路
Claims (16)
- 燃料から水素を生成する改質装置において、
内部空間を有すると共に該内部空間で燃料を反応させる複数の反応器と、前記複数の反応器を内包した断熱パッケージと、を備え、
前記複数の反応器が順に積み重なっているとともに、前記複数の反応器が前記断熱パッケージの内壁から離れるように断熱材によって支持されていることを特徴とする改質装置。 - 前記複数の反応器のそれぞれの間のうち少なくとも一つの間に支持部材が挟まれて、前記反応器が支持部材に支持されて離れていることを特徴とする請求項１に記載の改質装置。
- 前記支持部材に流路孔が形成され、該流路孔によって前記複数の反応器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする請求項２に記載の改質装置。
- 前記複数の反応器には、燃料と水との混合液を蒸発させる第一蒸発器、該第一蒸発器で蒸発された燃料と水から水素ガスを生成する改質器、該改質器で改質された混合気に含まれる一酸化炭素を反応させて一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器が含まれ、
前記断熱材から順に前記第一蒸発器、前記一酸化炭素除去器、前記改質器の順に積み重なっていることを特徴とする請求項１に記載の改質装置。 - 前記複数の反応器には、燃料を蒸発させる第二蒸発器、前記第二蒸発器で蒸発された燃料を燃焼させる三つの燃焼器が更に含まれ、
前記断熱材から順に前記第二蒸発器、前記第一蒸発器、前記三つの燃焼器のうちの第一の燃焼器、前記一酸化炭素除去器、前記三つの燃焼器のうちの第二の燃焼器、前記改質器、前記三つの燃焼器のうちの第三の燃焼器の順に積み重なっていることを特徴とする請求項４に記載の改質装置。 - 前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間に挟まれ、前記第二蒸発器と前記第一蒸発器との間を離して支持した第一の支持部材と、
前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間に挟まれ、前記第一の燃焼器と前記一酸化炭素除去器との間を離して支持した第二の支持部材と、
前記第二の燃焼器と前記改質器との間に挟まれ、前記第二の燃焼器と前記改質器との間を離して支持した第三の支持部材と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の改質装置。 - 前記断熱パッケージの内壁に輻射反射層が形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の改質装置。
- 前記輻射反射層は、Ａｕ、Ａｇ及びＡｌのうちの少なくとも一つで形成されていることを特徴とする請求項７に記載の改質装置。
- 前記断熱パッケージ内の内部空間が真空に設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置。
- 前記断熱パッケージ内の内部空間にフッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガス又は炭酸ガスが充填されていることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の改質装置。
- 前記複数の反応器のうちの少なくとも何れか一つの反応器の内部空間は葛折りした流路状に設けられていることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の改質装置。
- 前記断熱パッケージ外から前記断熱パッケージ及び前記断熱材を貫通して前記第二蒸発器の内部空間にまで通じた流路孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の改質装置。
- 内部空間で燃料を改質する改質器と、
内部空間で燃料を気化する蒸発器と、
前記改質器と前記蒸発器との間に介在し、前記改質器の熱を前記蒸発器に伝搬する熱伝搬手段と、
を有することを特徴とする改質装置。 - 前記熱伝搬手段が一酸化炭素除去器であることを特徴とする請求項１３記載の改質装置。
- 前記改質器、前記蒸発器及び前記熱伝搬手段のうち少なくとも一つの間に支持部材が挟まれていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の改質装置。
- 前記支持部材に流路孔が形成され、該流路孔によって前記改質器及び前記蒸発器の内部空間がそれぞれ通じていることを特徴とする請求項１５に記載の改質装置。
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