JP2006206366A - Container for housing fuel reformer and fuel reforming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば燃料電池システムにおいて各種燃料から水素ガスを発生させる燃料改質器を収納した燃料改質器収納用容器および燃料改質装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel reformer storage container and a fuel reformer that store a fuel reformer that generates hydrogen gas from various fuels in a fuel cell system, for example.
近年、電気エネルギーを効率的に、かつクリーンに生産する次世代の電源システムとして燃料電池システムが脚光を浴びており、既に自動車市場や家庭用燃料電池発電システムに代表されるコージェネレーション発電システム市場においては、低コストを目指した実用化のためのフィールドテストが盛んに行なわれている。 In recent years, fuel cell systems have been in the limelight as next-generation power systems that produce electric energy efficiently and cleanly. In the cogeneration power generation system market, which is already represented by the automobile market and household fuel cell power generation systems. In the field, field tests for practical application aiming at low cost are actively conducted.
さらに最近では、燃料電池システムの小型化を図り、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistants),ノートパソコン,デジタルビデオカメラまたはデジタルスチルカメラ等の携帯機器の電源として使用することが検討されている。 More recently, the fuel cell system has been reduced in size and is being studied for use as a power source for portable devices such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), notebook computers, digital video cameras, and digital still cameras.
一般に燃料電池は、例えばメタンや天然ガス(CNG)等の炭化水素ガスあるいはメタノールやエタノール等のアルコール類を燃料とし、燃料改質器を用いた燃料改質装置で水素ガスおよびその他のガスに改質した後、この水素ガスを発電セルと呼ばれる発電装置に供給することにより発電が行なわれる。 In general, a fuel cell uses, for example, hydrocarbon gas such as methane or natural gas (CNG) or alcohol such as methanol or ethanol as fuel, and is converted to hydrogen gas or other gas by a fuel reformer using a fuel reformer. Then, the hydrogen gas is supplied to a power generation device called a power generation cell to generate power.
ここでの燃料改質器による燃料の改質とは、触媒反応により水素ガスを発生させるプロセスをいう。 The reforming of fuel by the fuel reformer here refers to a process of generating hydrogen gas by a catalytic reaction.
例えば、燃料としてメタノールを用いる場合において、燃料を改質させる反応はいくつかあり、例えば次の化学反応式(1)に示すような水蒸気改質反応(式(1)中では、メタノールに水蒸気を結合させることにより、水素と二酸化炭素とに改質する反応)により、水素ガス(H2)を生成するプロセスをいう。なお、この改質反応により生成される水素以外の微量の生成ガス(主にCO2)は、通常は大気中に排出される。 For example, when methanol is used as the fuel, there are several reactions for reforming the fuel. For example, in the steam reforming reaction shown in the following chemical reaction formula (1) (in formula (1), steam is added to methanol. This is a process for generating hydrogen gas (H 2 ) by combining them with a reaction to reform hydrogen and carbon dioxide. Note that a very small amount of product gas (mainly CO 2 ) other than hydrogen produced by this reforming reaction is usually discharged into the atmosphere.
CH3OH+H2O → 3H2+CO2・・・(1)
このような水蒸気改質反応は吸熱反応であることから、外部よりヒーター等で加熱して反応温度を維持する必要がある。従って、燃料改質器内で燃料を改質させるには、触媒の水蒸気改質活性が低下するのを防止するとともに、生成される水素ガス濃度を高く維持するため、例えば燃料としてメタノールを用いた場合には約200〜500℃の温度が、またメタンガスを用いた場合には300〜800℃程度の高い温度が必要になる。
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
Since such a steam reforming reaction is an endothermic reaction, it is necessary to maintain the reaction temperature by heating from the outside with a heater or the like. Therefore, in order to reform the fuel in the fuel reformer, for example, methanol was used as the fuel in order to prevent the steam reforming activity of the catalyst from being lowered and to maintain a high concentration of generated hydrogen gas. In some cases, a temperature of about 200 to 500 ° C. is required, and in the case of using methane gas, a high temperature of about 300 to 800 ° C. is required.
また、例えば次の化学反応式(2)に示すような部分酸化改質反応では、400〜600℃程度の改質温度が必要になる。 For example, in the partial oxidation reforming reaction as shown in the following chemical reaction formula (2), a reforming temperature of about 400 to 600 ° C. is required.
CH3OH+1/2O2+2N2 → 2H2+CO2+2N2・・・(2)
そこで家庭用燃料電池システムに代表されるコージェネレーション発電システムでは、このシステム自体が大型であることから、燃料改質器収納用容器の外壁を2重構造にして真空容器を構成したり、あるいは2重構造にした内外壁間に断熱材を充填することにより、燃料改質器の内部の熱が外部へ伝導して燃料改質器の温度が低下するのを防止している。そのため、燃料改質器を燃料改質器収納用容器にする際は、燃料改質器を燃料改質器収納用容器の2重構造の内壁に直接接合して載置固定することが可能である。
Therefore, in a cogeneration power generation system typified by a household fuel cell system, since this system itself is large, the outer wall of the fuel reformer storage container is made into a double structure to form a vacuum container, or 2 By filling a heat insulating material between the inner and outer walls having a heavy structure, the heat inside the fuel reformer is prevented from being conducted to the outside and the temperature of the fuel reformer is lowered. Therefore, when a fuel reformer is used as a fuel reformer storage container, the fuel reformer can be directly joined and fixed to the inner wall of the double structure of the fuel reformer storage container. is there.
近年、携帯機器用の燃料電池システムでは、携帯機器内に収納するために小型化,低背化することが求められている。しかしながら、従来のように燃料改質器収納用容器の外壁を2重構造にすることは、燃料電池システム全体が複雑化して大型化するため携帯機器用の燃料電池システムには採用することができない。そこで、携帯機器用の燃料電池システムについてはキャビティを有する基体と蓋体とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にすることにより、燃料改質器内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導を遮断し、発電損失の少ない燃料電池システムを提供することが提案されている。 In recent years, fuel cell systems for portable devices have been required to be reduced in size and height for storage in portable devices. However, the conventional structure of the outer wall of the fuel reformer storage container having a double structure cannot be employed in a fuel cell system for portable devices because the entire fuel cell system becomes complicated and large. . Therefore, in a fuel cell system for portable equipment, when reforming fuel in the fuel reformer by evacuating the inside of the container for housing the fuel reformer composed of a base body having a cavity and a lid. It has been proposed to provide a fuel cell system that cuts off heat generated to the outside and reduces power generation loss.
しかしながら、キャビティ内を真空にすることにより蓋体や基体がキャビティ内部方向に向かって変形し、蓋体や基体が燃料改質器に接触することによって、燃料改質器での熱が蓋体や基体に伝熱し結果、その熱によって燃料改質器収納用容器が高温となり、携帯機器内の他の部品を破壊するという恐れがあった。 However, when the inside of the cavity is evacuated, the lid and the base are deformed toward the inside of the cavity, and the lid and the base are in contact with the fuel reformer, so that the heat in the fuel reformer is As a result of heat transfer to the substrate, the fuel reformer storage container becomes hot due to the heat, and there is a fear that other components in the portable device are destroyed.
蓋体や基体の厚みを増加させることにより、キャビティ内を真空にすることによる蓋体や基体の変形を低減することはできるが、燃料改質器収納容器重量が増加することにより携帯機器内での収納が困難になる恐れがあった。 By increasing the thickness of the lid and the base, it is possible to reduce the deformation of the lid and the base due to evacuation of the inside of the cavity. There was a risk that it would be difficult to store.
本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、燃料改質器収納用容器の高温化を防止することが可能であるとともに軽量の燃料改質器収納用容器および燃料改質装置を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to prevent a high temperature of a fuel reformer storage container and to store a lightweight fuel reformer. An object of the present invention is to provide a container and a fuel reformer.
本発明の燃料改質器収納用容器は、燃料から水素ガスを含む改質ガスを発生させる燃料改質器が収納されるキャビティを有した基体と、該基体の上面に前記キャビティを覆って取着される蓋体と、前記燃料改質器からの前記改質ガスを排出すべく前記キャビティ内と外部とを連通する排出管と、前記燃料改質器に前記燃料を供給すべく前記キャビティ内と外部とを連通する供給管とを具備する燃料改質器収納用容器であって、前記基体の内面、前記基体の外面、前記蓋体の内面および前記蓋体の外面の少なくとも一つに長細い突起を形成したことを特徴とする。 A container for housing a fuel reformer according to the present invention includes a base having a cavity in which a fuel reformer that generates reformed gas including hydrogen gas from fuel is stored, and an upper surface of the base covering the cavity. A lid to be attached, a discharge pipe communicating between the inside of the cavity and the outside for discharging the reformed gas from the fuel reformer, and the inside of the cavity for supplying the fuel to the fuel reformer A fuel reformer storage container comprising a supply pipe communicating with the outside, wherein the container is long on at least one of the inner surface of the base, the outer surface of the base, the inner surface of the lid, and the outer surface of the lid A thin protrusion is formed.
本発明の燃料改質器収納用容器において、好ましくは、前記基体または前記蓋体の内面に、前記基体または前記蓋体を平面透視して前記突起と前記燃料改質器とが重なるように前記突起を設けたことを特徴とする。 In the fuel reformer storage container of the present invention, preferably, the projection or the fuel reformer overlaps the inner surface of the base body or the lid body in a plan view of the base body or the lid body. A protrusion is provided.
本発明の燃料改質器収納用容器において、好ましくは、前記基体または前記蓋体の外面に、前記基体または前記蓋体を平面透視して前記突起と前記燃料改質器とが重なるように前記突起を設けたことを特徴とする。 In the fuel reformer storage container according to the present invention, preferably, the protrusion and the fuel reformer overlap the outer surface of the base body or the lid body so that the base body or the lid body is seen through in plan view. A protrusion is provided.
本発明の燃料改質器収納用容器において、好ましくは、前記突起を平面視して波線状に形成したことを特徴とする。 The fuel reformer storage container according to the present invention is preferably characterized in that the protrusion is formed in a wavy shape in plan view.
本発明の燃料改質装置は、上記本発明の燃料改質器収納用容器と、前記キャビティ内に収納される燃料改質器と、前記キャビティの開口部を塞ぐようにして前記基体の上面に取着される蓋体とを具備することを特徴とする。 The fuel reformer of the present invention includes a fuel reformer storage container according to the present invention, a fuel reformer stored in the cavity, and an upper surface of the base so as to close an opening of the cavity. And a lid to be attached.
本発明の燃料改質器収納用容器は、基体の内面、基体の外面、蓋体の内面および蓋体の外面の少なくとも一つに長細い突起を形成したことから、燃料改質器から放射されて基体や蓋体に伝わった熱を突起で有効に分散することができ、燃料改質器収納用容器が局所的に高温となるのを有効に防止できる。また、燃料改質器内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導を遮断するために、キャビティを有する基体と蓋体とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にした際、の蓋体や基体がキャビティ内部方向に向かって変形して燃料改質器に接触するのを有効に防止し、燃料改質器から蓋体や基体に熱が伝わって蓋体や基体表面の温度が上昇するのを有効に防止することが可能となる。その結果、携帯機器内の他の部品を破壊するのを有効に防止でき、燃料電池システムを長期に安定かつ安全に使用することができる。 The fuel reformer storage container of the present invention has a long and thin protrusion formed on at least one of the inner surface of the substrate, the outer surface of the substrate, the inner surface of the lid, and the outer surface of the lid, and is thus emitted from the fuel reformer. Thus, the heat transmitted to the base body and the lid can be effectively dispersed by the protrusions, and it is possible to effectively prevent the fuel reformer storage container from being locally heated. In addition, in order to cut off the conduction of heat generated when reforming the fuel in the fuel reformer to the outside, the inside of the fuel reformer storage container consisting of a base body having a cavity and a lid is evacuated. In this case, the lid body and the base body are effectively prevented from deforming toward the inside of the cavity and coming into contact with the fuel reformer, and heat is transferred from the fuel reformer to the lid body and the base body, It is possible to effectively prevent the temperature of the substrate surface from rising. As a result, it is possible to effectively prevent other components in the portable device from being destroyed, and the fuel cell system can be used stably and safely for a long time.
さらに、基体や蓋体を厚くする必要はなく、突起によって基体や蓋体を補強できるので、燃料改質器収納容器の重量を増加させることもないことから、軽量の携帯機器を使用することができる。 Furthermore, it is not necessary to increase the thickness of the base body and the cover body, and the base body and the cover body can be reinforced by the protrusions, so that the weight of the fuel reformer storage container is not increased. it can.
本発明の燃料改質器収納用容器は、基体または蓋体の内面に、基体または蓋体を平面透視して突起と燃料改質器とが重なるように突起を設けたことから、燃料改質器から放射される熱を突起で良好に分散できるとともに放射された熱を突起で乱反射させて熱が基体や蓋体の一部分に集中して高温となるのを有効に防止できる。よって、他の部品に対する熱影響をより有効に抑制できる。 The container for housing a fuel reformer according to the present invention is provided with a protrusion on the inner surface of the base body or the cover body so that the protrusion and the fuel reformer overlap each other when the base body or the cover body is seen through the plane. The heat radiated from the container can be well dispersed by the protrusions, and the radiated heat can be diffusely reflected by the protrusions to effectively prevent the heat from concentrating on a part of the base body or the lid and becoming high temperature. Therefore, the heat influence with respect to other components can be suppressed more effectively.
本発明の燃料改質器収納用容器は、基体または蓋体の外面に、基体または蓋体を平面透視して突起と燃料改質器とが重なるように突起を設けたことから、燃料改質器から放射され基体や蓋体に伝わった熱を突起により外部に効率よく放熱でき、基体や蓋体が熱膨張して歪むことにより応力が生じるのを有効に抑制できる。よって、燃料改質器収納用容器の気密性を良好に維持できる。 The fuel reformer storage container of the present invention is provided with a protrusion on the outer surface of the base or lid so that the protrusion and the fuel reformer overlap each other when the base or the lid is seen through the plane. The heat radiated from the vessel and transmitted to the base body and the lid body can be efficiently radiated to the outside by the protrusions, and the occurrence of stress due to the thermal expansion and distortion of the base body and lid body can be effectively suppressed. Therefore, the airtightness of the fuel reformer storage container can be maintained satisfactorily.
本発明の燃料改質器収納用容器は、突起を平面視して波線状に形成したことから、基体や蓋体の内外面上において、突起が一方向に形成されるだけでなく、縦方向および横方向に延びた部位が形成されているので、基体や蓋体の曲げ強度に異方性が生じて特定の方向において強度が弱くなるのを有効に防止し、基体や蓋体の変形をより有効に防止できる。 Since the fuel reformer storage container of the present invention is formed in a wavy shape in plan view, the protrusions are not only formed in one direction on the inner and outer surfaces of the base body and the lid, but also in the vertical direction. Since the portion extending in the lateral direction is formed, it is possible to effectively prevent the bending strength of the base body and the cover body from becoming anisotropic and the strength from being weakened in a specific direction. This can be prevented more effectively.
本発明の燃料改質装置は、上記本発明の燃料改質器収納用容器と、キャビティ内に収納される燃料改質器と、キャビティの開口部を塞ぐようにして基体の上面に取着される蓋体とを具備することから、上記本発明の燃料改質器収納用容器の特徴を有する、高温化を防止することが可能であるとともに軽量の燃料改質装置となる。 The fuel reformer of the present invention is attached to the upper surface of the base body so as to close the opening of the fuel reformer, the fuel reformer accommodated in the cavity, and the cavity of the present invention. Therefore, it is possible to prevent a high temperature and to reduce the weight of the fuel reformer, which has the characteristics of the fuel reformer storage container of the present invention.
本発明の燃料改質器収納用容器および燃料改質装置の実施形態を以下に詳細に説明する。図1は本発明の燃料改質器収納用容器および燃料改質装置の実施の形態の一例を示す断面図である。この図において、1は基体、2は燃料改質器に電力を供給するための配線としての外部リード端子、12はガス吸着材が固定されるリード端子、3はボンディングワイヤ、4は蓋体、5aは燃料改質器に燃料を供給するための供給管、5bは燃料改質器から改質ガスを排出するための排出管、7は電極、8は基体1の貫通孔に外部リード端子2を絶縁しつつ封止固定するための絶縁封止材、9は燃料改質器、10はガス吸着材、Aは突起であり、主にこれら基体1、蓋体4、供給管5aおよび排出管5bで燃料改質器9を収納する燃料改質器収納用容器が構成され、この燃料改質器収納用容器に燃料改質器9を収納し、基体1と蓋体4を接合することによって本発明の燃料改質装置11となる。
Embodiments of a fuel reformer storage container and a fuel reformer of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a fuel reformer storage container and a fuel reformer according to the present invention. In this figure, 1 is a base, 2 is an external lead terminal as wiring for supplying power to the fuel reformer, 12 is a lead terminal to which a gas adsorbent is fixed, 3 is a bonding wire, 4 is a lid, 5a is a supply pipe for supplying fuel to the fuel reformer, 5b is a discharge pipe for discharging the reformed gas from the fuel reformer, 7 is an electrode, 8 is an
本発明における基体1及び蓋体4は、ともに燃料改質器9を収納する容器としての役割を有する。それらは、例えば、SUS,Fe−Ni−Co合金,Fe−Ni合金等のFe系合金や、無酸素銅等の金属材料、酸化アルミニウム(Al2O3)質焼結体,ムライト(3Al2O3・2SiO2)質焼結体,炭化珪素(SiC)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,窒化珪素(Si3N4)質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミック材料、ポリイミド等の高耐熱の樹脂材料等で形成されている。
Both the
なお、基体1および蓋体4に適用可能なガラスセラミックスは、ガラス成分とフィラー成分とから成る。そのガラス成分としては、例えばSiO2−B2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3系,SiO2−B2O3−Al2O3−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は同一または異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M1O−M2O系(但し、M1およびM2は前記と同じである),SiO2−B2O3−M3 2O系(但し、M3はLi,NaまたはKを示す),SiO2−B2O3−Al2O3−M3 2O系(但し、M3は前記と同じである),Pb系ガラス,Bi系ガラス等が挙げられる。
The glass ceramics applicable to the
また、フィラー成分としては、例えばAl2O3,SiO2,ZrO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、TiO2とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Al2O3およびSiO2から選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,コージェライト)等が挙げられる。 Examples of the filler component include a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, Al 2 O 3. And composite oxides containing at least one selected from SiO 2 (for example, spinel, mullite, cordierite) and the like.
一方、基体1および蓋体4が、例えば相対密度が95%以上の緻密質の酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合は、例えば、まず酸化アルミニウム粉末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結助剤を添加,混合して、酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末を調製する。次いで、この原料粉末に有機バインダおよび分散媒を添加,混合してペースト化し、このペーストをドクターブレード法によって、あるいは原料粉末に有機バインダを加え、プレス成形,圧延成形等によって、所定の厚みのグリーンシートを作製する。その後、所定枚数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、例えば非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が1200〜1500℃の温度で焼成して、目的とするセラミック製の基体1および蓋体4を得る。なお、基体1および蓋体4の成形は粉末成形プレス法であっても良い。
On the other hand, when the
他方、基体1および蓋体4が金属材料から成る場合は、切削法,プレス法,MIM(Metal Injection Mold)法等により所定の形状に形成される。
On the other hand, when the
基体1および蓋体4は、燃料改質収納用容器の長手方向に波型の構造になっていることから、燃料改質器内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導を遮断し、発電損失の少ない燃料電池システムを得るためにキャビティを有する基体1と蓋体4とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にした際に基体1及び蓋体4に発生する応力を緩和し、基体1及び蓋体4の変形を低減できる。
Since the
本発明の燃料改質器収納用容器は、基体1の内面、基体1の外面、蓋体4の内面および蓋体4の外面の少なくとも一つに長細い突起Aを形成している。これにより、燃料改質器9から放射されて基体1や蓋体4に伝わった熱を突起Aで有効に分散することができ、燃料改質器収納用容器が局所的に高温となるのを有効に防止できる。また、燃料改質器9内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導を遮断するために、キャビティを有する基体1と蓋体4とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にした際、の蓋体4や基体1がキャビティ内部方向に向かって変形して燃料改質器9に接触するのを有効に防止し、燃料改質器9から蓋体4や基体1に熱が伝わって蓋体4や基体1表面の温度が上昇するのを有効に防止することが可能となる。その結果、携帯機器内の他の部品を破壊するのを有効に防止でき、燃料電池システムを長期に安定かつ安全に使用することができる。
In the fuel reformer storage container of the present invention, a long and narrow protrusion A is formed on at least one of the inner surface of the
突起Aは細長い形状であり、複数本形成されていてもよく、1本でもよい。突起Aは基体1や蓋体4の曲がり易い方向に対して補強して曲がりにくくするように形成されるのがよく、例えば、基体1や蓋体4の平面視形状が長方形状であれば、長辺方向に平行に形成するとよい。また、複数の突起Aを同じ方向に曲げるよりも、図4に示すように、縦横をともに補強するために基体1や蓋体4の中央部から外周部に向かって放射状に形成してもよい。
The protrusion A has an elongated shape, and a plurality of protrusions A may be formed. The protrusion A is preferably formed so as to be hard to bend by reinforcing the
なお、突起Aは直正状に限らず、ジグザグにしたり、らせん状にしたり、直径の異なる環状としてこれを同心円上に並べたり、図3のように波線状にしてもよい。好ましくは、突起Aを平面視して波線状に形成するのがよい。これにより、基体1や蓋体4の内外面上において、突起Aが一方向に形成されるだけでなく、縦方向および横方向に延びた部位が形成されているので、基体1や蓋体4の曲げ強度に異方性が生じて特定の方向において強度が弱くなるのを有効に防止し、基体1や蓋体4の変形をより有効に防止できる。
The protrusion A is not limited to a straight shape, but may be zigzag, spiral, or arranged in an annular shape having different diameters, or may be wavy as shown in FIG. Preferably, the protrusion A is formed in a wavy shape in plan view. Thereby, not only the protrusion A is formed in one direction on the inner and outer surfaces of the
また、燃料改質器9から放射される熱を突起Aで良好に分散するとともに放射された熱を突起Aで乱反射させて熱が基体1や蓋体4の一部分に集中して高温となるのを有効に防止するという観点からは、基体1または蓋体4の内面に、基体1または蓋体4を平面透視して突起Aと燃料改質器9とが重なるように突起Aを設けるのがよい。
Further, the heat radiated from the
また、燃料改質器9から放射され基体1や蓋体4に伝わった熱を突起Aにより外部に効率よく放熱し、基体1や蓋体4が熱膨張して歪むことにより応力が生じるのを有効に抑制するという観点からは、基体1または蓋体4の外面に、基体1または蓋体4を平面透視して突起Aと燃料改質器9とが重なるように突起Aを設けるのがよい。
Further, the heat radiated from the
突起Aの幅および高さは0.01〜3cmであるのがよい。0.01cm未満であると基体1や蓋体4を補強する効果が小さくなり、基体1や蓋体4が変形して燃料改質器9と接触し易くなる。また、3cmを超えると、燃料改質収納用容器の軽量化が困難になる。
The width and height of the protrusion A are preferably 0.01 to 3 cm. When the thickness is less than 0.01 cm, the effect of reinforcing the
また、突起A同士の間隔は、0.01cm〜1cmであることが望ましい。1cmを超えると、キャビティを有する基体1と蓋体4とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にした際に発生する応力を十分に緩和することができず、基体1と蓋体4が変形する恐れがある。また、0.01cm未満であると、燃料改質収納用容器の軽量化が困難になる。
Further, the interval between the protrusions A is desirably 0.01 cm to 1 cm. If it exceeds 1 cm, the stress generated when the inside of the fuel reformer storage container including the
また、基体1および蓋体4が金属材料から成る場合には、腐食を防止するためにその表面は、例えばAu,Niのめっき処理や、ポリイミド等の樹脂コーティング等の被覆コーティング処理が行なわれることが望ましい。例えばAuめっき処理の場合であれば、その厚さは0.1〜5μm程度であることが望ましい。
Further, when the
次に、本発明における外部リード端子2は、基体1および蓋体4の熱膨張係数と同一または近似した金属が用いられるのがよく、例えば、Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金よりなるものが、実用時の温度変化に対して熱歪の発生を防止できる。その上、外部リード端子2と基体1との良好な封着性が得られるとともに、ボンディング性に優れ、実装時に必要な強度と良好なはんだ付性や溶接性を確保できる。
Next, the
また、本発明の絶縁封止材8は、例えば、硼珪酸ガラス,アルカリガラス,鉛を主成分とする絶縁ガラス等のガラス材料や酸化アルミニウム等のセラミック材料等から成り、基体1に形成された貫通穴でこの絶縁封止材8によって基体1と外部リード端子2とが電気的に絶縁されて外部リード端子2が封止固定されている。基体1に形成された外部リード端子2が挿通される貫通孔は、基体1と外部リード端子2とが接触して電気的に導通することがない大きさが必要であり、具体的には外部リード端子2から基体1までの間隔が0.1mm以上確保できる内径が必要である。
The insulating
なお、絶縁封止材8が、酸化アルミニウム等のセラミック材料からなる場合、外部リード端子2を基体1の貫通孔に例えば筒状のセラミック材料から成る絶縁封止材8を介して挿入し、絶縁封止材8と基体1との接続、絶縁封止材8と外部リード端子2との接続をAu−GeやAg−Cu等のロウ材により行なうことができる。
When the insulating
燃料改質器9上の電極7と外部リード端子2とをボンディングワイヤ3を介して電気的に接続する。さらに蓋体4を用いて基体1のキャビティを封止することによって、燃料改質器収納用容器のキャビティ内に収容した燃料改質器9を気密に封止する燃料改質器収納用容器が形成される。
The
本発明の燃料改質器収納用容器に収納される燃料改質器9は、燃料を改質するための装置であり、その内部に燃料を改質するための触媒が担持された微細流路あるいは空隙を有する。
The
燃料改質器9の形状は様々であり、例えば微小ケミカルデバイスとして、半導体製造技術等を適用して、例えば、シリコン等の半導体,石英,ガラス,金属、セラミックス等の無機材料の基材に、切削法,エッチング法,ブラスト法等により細い溝を形成することによって液体流路が作製され、操作中の液体の蒸発防止等を目的として、ガラス板、金属等のカバーを陽極接合、ロウ付け、溶接等により表面に密着させて使用される、例えば略四角形状のものが挙げられる。また、石英,ガラス,金属、セラミックス等の無機材料から成る管状であり、その内面に燃料を改質するための触媒が担持されたものも挙げられる。
The shape of the
燃料の改質反応が水蒸気改質反応のような吸熱反応の場合、燃料改質器9内には、温度調節機構、例えば、抵抗層等から成る薄膜ヒーター(不図示)や厚膜ヒーター(不図示)を形成し、表面にはこのヒーターへ電力を供給する端子として電極7が形成される。この温度調節機構により、燃料改質条件に相当する200〜800℃程度の温度条件に調整することで、供給管5aが接続された燃料供給口から供給される燃料を水蒸気と反応させて、燃料排出口に接続された排出管5bから水素ガスを発生させる改質反応を良好に促進することができる。
When the fuel reforming reaction is an endothermic reaction such as a steam reforming reaction, the
このようなヒーターは、燃料改質器9における触媒が担持され燃料改質をおこなう流路内や空隙内、あるいはその近傍に配置される。これにより、ヒーターから発生する熱を効率的に燃料改質反応に用いることができる。
Such a heater is disposed in or near the flow path, the gap, or the like where the catalyst in the
この燃料改質器9は、蓋体4がAu合金,Ag合金,Al合金等の金属ロウ材やガラス材による接合やシームウェルド法等により基体1にその凹部を覆って取着されることによって、燃料改質器収納用容器内に収納される。
The
燃料改質器9は、燃料改質器9上の電極7がボンディングワイヤ3を介して基体1に設けた外部リード端子2に電気的に接続される。これにより、電極7を通じて燃料改質器9の表面や内部に形成されたヒーターを加熱することができる。その結果、燃料改質器9において反応温度の維持が可能となり燃料の改質反応を安定させることができる。
In the
供給管5aおよび排出管5bは、それぞれ原料や燃料ガス流体の供給路および水素を含有する改質ガスの排出路である。これらは、例えば、Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金,SUS等の金属材料、Al2O3質焼結体,3Al2O3・2SiO2質焼結体,SiC質焼結体,AlN質焼結体,Si3N4質焼結体,ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料、ポリイミド等の高耐熱の樹脂材料、または、ガラスで形成されている。
The
好ましくは、改質ガスに含まれる水素により脆化しにくいものであるのがよい。このような材料としては、Fe合金、セラミックス、ガラスが挙げられる。 Preferably, it is difficult to be embrittled by hydrogen contained in the reformed gas. Such materials include Fe alloys, ceramics, and glass.
なお、供給管5aおよび排出管5bは、基体1を貫通するように形成されていてもよく、蓋体4を貫通するように形成されていてもよい。また、基体1と蓋体4との接合部に挟み込んで固定してもよい。
The
本発明の燃料改質器収納用容器は、キャビティ内のガスを吸着するガス吸着材10をキャビティ内に収納するのがよい。これにより、蓋体4で封止した後に、燃料改質器収納用容器の内側や燃料改質器9自体の表面など燃料改質器収納用容器内部の各部品表面に吸着しているガスが、燃料改質時の温度の影響や時間の経過に伴い燃料改質装置11内部にアウトガスとして放出されたとしても、このガスをガス吸着材10によって良好に吸着させることができるため、燃料改質装置11内部の真空状態を、燃料改質装置11内に燃料改質器9を収納し封止した直後だけでなくその後も長期に保つことができる。
In the fuel reformer storage container of the present invention, the
ガス吸着材10は、化学的に活性な金属粉による気体の吸着作用を利用して真空排気を行うものであり、10〜500μm程度の厚みを持つNi−Cr等から成る金属板の片面あるいは両面にZr、Fe、V等を主成分とする金属粉を厚み10μm〜1mmを担持させ作製される。
The
なお、ガス吸着材10の金属粉の表面は、通常酸化膜で覆われているためそのままではガス吸着作用は現さない。ガス吸着材10の金属粉は加熱処理を行い、表面の酸化膜がガス吸着材10内部へ拡散し表面に新しい活性面が現れることによってガス吸着作用が発動(活性化)する。
In addition, since the surface of the metal powder of the
ガス吸着材10の加熱は、ガス吸着材内部の金属板に外部電源からの電気エネルギーをリード端子で伝送させることにより金属板を発熱させることにより行われたり、また、蓋体4もしくは基体1に設けられた窓部を通じて赤外線やレーザー光等光線をガス吸着材10に照射し、光線のエネルギーを直接ガス吸着材10で熱エネルギーに変換することに行う。
The
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。 In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1・・・・・基体
4・・・・・蓋体
5a・・・・供給管
5b・・・・排出管
9・・・・・燃料改質器
11・・・・燃料改質装置
A・・・・・突起
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005019477A JP2006206366A (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Container for housing fuel reformer and fuel reforming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005019477A JP2006206366A (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Container for housing fuel reformer and fuel reforming apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006206366A true JP2006206366A (en) | 2006-08-10 |
Family
ID=36963617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005019477A Withdrawn JP2006206366A (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Container for housing fuel reformer and fuel reforming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006206366A (en) |
-
2005
- 2005-01-27 JP JP2005019477A patent/JP2006206366A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071019 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20100309 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |