JP2007091499A - Reactor - Google Patents

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Tadao Yamamoto
忠夫 山本
Masaharu Shiotani
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor in which the deformation resisting performance and fracture resisting performance of tubular materials used as gas inflow-outflow can be improved. <P>SOLUTION: The reactor is equipped with: a heat insulation package 200; a high temperature reaction part 4 stored in the heat insulation package 200 and causing the reaction of a reactant; a low temperature reaction part 6 causing the reaction of a reactant at a temperature lower than that in the high temperature reaction part 4; a connection part 8 constructed between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6 and feeding the reactants and products between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6; and a plurality of tubular materials 15, 17, 19, 21, 23 connected to the low temperature reaction part 6, further provided so as to pass through the heat insulation package 200, and performing the feed of the reactants to the high temperature reaction part 4 or the low temperature reaction part 6 or performing the exhaust of the products from the high temperature reaction part 4 or the low temperature reaction part 6. Then, the plurality of tubular materials 15, 17, 19, 21, 23 are formed of a material having superelastic effect. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体燃料を改質する反応装置、特に燃料電池に供給する水素を生成する反応装置に関する。   The present invention relates to a reactor for reforming liquid fuel, and more particularly to a reactor for generating hydrogen to be supplied to a fuel cell.

近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素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装置である。   In recent years, fuel cells have begun to be applied to automobiles and portable devices as a clean power source with high energy conversion efficiency. A fuel cell is a device that directly extracts electric energy from chemical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere.

燃料電池に用いる燃料としては水素単体が挙げられるが、そのまま常温、常圧で気体であることによる取り扱いに問題がある。水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する試みもあるが、単位体積当たりの水素の貯蔵量が少なく、特に携帯電子機器のような小型の電子機器の電源の燃料貯蔵手段としては不十分であった。これに対してアルコール類といった水素原子を有する液体燃料を改質して水素を生成する改質型燃料電池では、燃料を液体の状態で容易に保存でき、燃料の単位体積当たりの水素量も比較的多い。このような燃料電池を用いると、液体燃料を気化させる気化器、液体燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副生成物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となることがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−356310号公報
The fuel used in the fuel cell includes hydrogen alone, but there is a problem in handling due to being a gas at normal temperature and pressure as it is. Although there is an attempt to store hydrogen using a hydrogen storage alloy, the amount of hydrogen stored per unit volume is small, and it is insufficient as a fuel storage means for a power source of a small electronic device such as a portable electronic device. In contrast, reformed fuel cells that produce hydrogen by reforming liquid fuels that contain hydrogen atoms, such as alcohols, can easily store the fuel in a liquid state and compare the amount of hydrogen per unit volume of fuel. Many. When such a fuel cell is used, a vaporizer that vaporizes liquid fuel, a reformer that extracts hydrogen necessary for power generation by reacting the liquid fuel with high-temperature steam, and a by-product of the reforming reaction. A carbon monoxide remover or the like that removes carbon oxide may be required (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-356310 A

気化器、一酸化炭素除去器、改質器は、加熱されることによって動作する。これらを少なくとも1つ備える反応装置では、熱エネルギーを有効活用するために、熱エネルギーの一部が外部に放出されないように、改質器及び一酸化炭素除去器を断熱して反応器を保温することが好ましい。そこで、本発明者らはこれら改質器及び一酸化炭素除去器を内部が減圧雰囲気の断熱パッケージに収容して封止している。断熱パッケージは、このような化学反応器に反応物の供給又は生成物の排出を行う複数の管材が貫通されている。
断熱パッケージの内部は、化学反応器の熱によって断熱パッケージの外部より高温になってしまうため、これら管材は、断熱パッケージの内部と外部で熱の不均一による膨張の差が生じてしまう。このときの応力が特に管材の接合部分近傍に集中して管材に歪みが発生し亀裂や損壊をもたらして流体が漏洩してしまうといった問題を生じる恐れがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、気体流入出用として使用される管材の耐変形性能及び耐破壊性能を向上させることのできる反応装置を提供することを目的としている。
The vaporizer, the carbon monoxide remover, and the reformer operate by being heated. In a reactor equipped with at least one of these, in order to make effective use of thermal energy, the reformer and the carbon monoxide remover are insulated to keep the reactor warm so that part of the thermal energy is not released to the outside. It is preferable. In view of this, the present inventors have housed and sealed these reformers and carbon monoxide removers in a heat-insulating package having a reduced-pressure atmosphere inside. In the heat insulation package, a plurality of tubes for supplying reactants or discharging products are passed through such chemical reactors.
Since the inside of the heat insulation package becomes higher in temperature than the outside of the heat insulation package due to the heat of the chemical reactor, a difference in expansion of these pipe materials due to non-uniform heat occurs inside and outside the heat insulation package. The stress at this time is concentrated particularly in the vicinity of the joint portion of the pipe material, and the pipe material may be distorted, causing a problem that the fluid leaks due to cracking or breakage.
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the reaction apparatus which can improve the deformation-proof performance and fracture-proof performance of the pipe material used for gas inflow / outflow.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、
断熱パッケージと、
前記断熱パッケージ内に収容され、反応物の反応を起こす反応部と、
前記反応部に接続されるとともに前記断熱パッケージを貫通して設けられ、前記反応部に反応物の供給又は前記反応部から生成物の排出を行う複数の管材と、を備え、
前記複数の管材のうち少なくとも1つは、超弾性効果を有する材料により形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
An insulation package;
A reaction part housed in the heat insulation package and causing a reaction of a reactant;
A plurality of pipes connected to the reaction unit and provided through the heat insulation package, for supplying reactants to the reaction unit or discharging products from the reaction unit, and
At least one of the plurality of pipe materials is formed of a material having a superelastic effect.

請求項2の発明は、請求項1に記載の反応装置において、
前記反応部は、前記断熱パッケージと離間した状態で前記複数の管材によって支持されていることを特徴とする。
Invention of Claim 2 is the reaction apparatus of Claim 1,
The reaction part is supported by the plurality of pipe members in a state of being separated from the heat insulating package.

請求項3の発明は、請求項1または2に記載の反応装置において、
前記反応部は、
反応物の反応を起こす高温反応部と、
前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こす低温反応部と、
を有することを特徴とする。
Invention of Claim 3 is the reaction apparatus of Claim 1 or 2,
The reaction part is
A high-temperature reaction part that causes the reaction of the reactants;
A low-temperature reaction part that causes the reaction of the reactant at a lower temperature than the high-temperature reaction part; and
It is characterized by having.

請求項4の発明は、請求項3に記載の反応装置において、
前記高温反応部と前記低温反応部との間に架設され、前記高温反応部と前記低温反応部との間で反応物及び生成物を送る連結部を有することを特徴とする。
Invention of Claim 4 is the reaction apparatus of Claim 3,
A connecting part is provided between the high-temperature reaction part and the low-temperature reaction part, and has a connecting part for sending reactants and products between the high-temperature reaction part and the low-temperature reaction part.

請求項5の発明は、請求項3または4に記載の反応装置において、
前記低温反応部は、前記断熱パッケージと離間した状態で前記複数の管材によって支持されていることを特徴とする。
Invention of Claim 5 is the reaction apparatus of Claim 3 or 4,
The low-temperature reaction part is supported by the plurality of pipe members in a state of being separated from the heat insulation package.

請求項6の発明は、請求項3〜5のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記低温反応部は一酸化炭素除去部を有することを特徴とする。
Invention of Claim 6 is the reaction apparatus as described in any one of Claims 3-5,
The low temperature reaction part has a carbon monoxide removal part.

請求項7の発明は、請求項3〜6のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記高温反応部は水素改質部を有することを特徴とする。
Invention of Claim 7 is the reaction apparatus as described in any one of Claims 3-6,
The high temperature reaction part has a hydrogen reforming part.

請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記複数の管材の内面にメッキ処理が施されていることを特徴とする。
Invention of Claim 8 is the reaction apparatus as described in any one of Claims 1-7,
The inner surface of the plurality of pipe materials is plated.

本発明に係る反応装置によれば、超弾性効果を有する材料で形成されている管材にかかる応力を緩和でき、耐変形性能及び耐破壊性能の向上を図ることができる。   According to the reaction apparatus according to the present invention, stress applied to a pipe formed of a material having a superelastic effect can be relaxed, and deformation resistance and fracture resistance can be improved.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は、斜め上から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図であり、図2は、斜め下から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図であり、図3は、マイクロリアクタモジュール1の側面図である。   FIG. 1 is a perspective view of the microreactor module 1 shown obliquely from above, FIG. 2 is a perspective view of the microreactor module 1 shown obliquely from below, and FIG. 3 is a side view of the microreactor module 1.

このマイクロリアクタモジュール1は、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ、プロジェクタといった電子機器に内蔵され、燃料電池に使用する水素ガスを生成する反応装置である。マイクロリアクタモジュール1は、反応物の供給や生成物の排出が行われるパイプ群2と、後述する低温反応部6での適正反応温度範囲に対して相対的に高温な水素改質反応が起こる高温反応部4と、高温反応部4での適正反応温度範囲に対して相対的に低温な選択酸化反応が起きる低温反応部6と、高温反応部4と低温反応部6との間で反応物や生成物の流入又は流出を送るための連結管8とを具備する。   The microreactor module 1 is a reaction apparatus that is built in an electronic device such as a notebook personal computer, a PDA, an electronic notebook, a digital camera, a mobile phone, a wristwatch, a register, or a projector, and generates hydrogen gas used in a fuel cell. The microreactor module 1 is a high-temperature reaction in which a relatively high-temperature hydrogen reforming reaction occurs in an appropriate reaction temperature range in a pipe group 2 in which reactants are supplied and products are discharged and a low-temperature reaction unit 6 described later. Reaction product and production between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6 in which the selective oxidation reaction relatively low with respect to the appropriate reaction temperature range in the high temperature reaction part 4 and the high temperature reaction part 4 occurs. And a connecting pipe 8 for sending inflow or outflow of goods.

図4は、マイクロリアクタモジュール1を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。図4に示すように、パイプ群2には主に気化器502及び第一燃焼器504が設けられている。第一燃焼器504には少なくとも一部が気化されている燃料(例えば、水素ガス、メタノールガス等)と、この燃料を燃焼するための酸素を含む空気等の酸素源となる気体と、がそれぞれ別々に或いは混合気として供給され、これらの気体が第一燃焼器504内の触媒によって燃焼して熱を発する。気化器502には水と液体燃料(例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、ジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリン等の化石燃料)がそれぞれ別々に或いは混合された状態で燃料容器から供給され、第一燃焼器504における燃焼熱が気化器502内に伝搬することによって水と液体燃料が気化器502内において気化する。   FIG. 4 is a schematic side view when the microreactor module 1 is divided for each function. As shown in FIG. 4, the pipe group 2 is mainly provided with a vaporizer 502 and a first combustor 504. The first combustor 504 includes a fuel that is at least partially vaporized (for example, hydrogen gas, methanol gas, and the like) and a gas that serves as an oxygen source such as air containing oxygen for burning the fuel. These gases are supplied separately or as an air-fuel mixture, and these gases are burned by the catalyst in the first combustor 504 to generate heat. The vaporizer 502 is supplied with water and liquid fuel (for example, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, and fossil fuels such as gasoline) from the fuel container separately or mixed. The heat of combustion in the combustor 504 propagates into the vaporizer 502, whereby water and liquid fuel are vaporized in the vaporizer 502.

高温反応部4には主に第一改質器506、第二燃焼器508及び第二改質器510が設けられている。第一改質器506及び第二改質器510は、ともに燃料を改質して水素を生成する改質器である。第一改質器506が低温反応部6寄りに配設され、第二改質器510が第一改質器506よりも低温反応部6から離れた位置に配設され、第二燃焼器508が、第一改質器506と第二改質器510の間に挟まれ、第一改質器506及び第二改質器510を適正温度範囲になるように加熱するものであり、これら第一改質器506、第二燃焼器508、第二改質器510がこの順に並んで配列されている。   The high temperature reaction section 4 is mainly provided with a first reformer 506, a second combustor 508, and a second reformer 510. Both the first reformer 506 and the second reformer 510 are reformers that reform hydrogen to produce hydrogen. The first reformer 506 is disposed closer to the low temperature reaction unit 6, the second reformer 510 is disposed at a position farther from the low temperature reaction unit 6 than the first reformer 506, and the second combustor 508 is disposed. Is sandwiched between the first reformer 506 and the second reformer 510 and heats the first reformer 506 and the second reformer 510 so as to be in an appropriate temperature range. One reformer 506, second combustor 508, and second reformer 510 are arranged in this order.

第二燃焼器508には、少なくとも一部が気化されている燃料(例えば、水素ガス、メタノールガス等)と、酸素を含む空気等の酸素源となる気体と、がそれぞれ別々に或いは混合気として供給され、これらの気体が第二燃焼器508内の触媒によって燃焼して熱を発する。なお、燃料電池がマイクロリアクタモジュール1から供給された水素ガスによって電気化学反応を発生した後に燃料電池から排出されたオフガス中に未反応の水素ガスが含まれている場合があり、第一燃焼器504及び第二燃焼器508の少なくともいずれか一方は、この未反応の水素ガスを、酸素を含んだ空気等の気体で燃焼して熱を発するようにしても良い。勿論、第一燃焼器504及び第二燃焼器508の少なくともいずれか一方は、燃料容器に貯留されている液体燃料(例えば、メタノール、エタノール、ブタン、ジメチルエーテル、ガソリン等)を、別の気化器によって気化し、その気化した燃料を、酸素を含んだ空気等の気体で燃焼するようにしても良い。   In the second combustor 508, a fuel (for example, hydrogen gas, methanol gas, etc.) at least a part of which is vaporized and a gas serving as an oxygen source such as air containing oxygen are separately or as an air-fuel mixture. Then, these gases are burned by the catalyst in the second combustor 508 to generate heat. In some cases, unreacted hydrogen gas may be included in the off-gas discharged from the fuel cell after the fuel cell has generated an electrochemical reaction with the hydrogen gas supplied from the microreactor module 1, and the first combustor 504. At least one of the second combustor 508 may generate heat by burning the unreacted hydrogen gas with a gas such as air containing oxygen. Needless to say, at least one of the first combustor 504 and the second combustor 508 is configured so that liquid fuel (for example, methanol, ethanol, butane, dimethyl ether, gasoline, etc.) stored in the fuel container is supplied by another vaporizer. The vaporized fuel may be burned with a gas such as air containing oxygen.

第二燃焼器508が、燃料電池から排出されたオフガスを燃焼する場合、まず起動時に、第一改質器506及び第二改質器510が後述する電熱線172によって加熱され、第一改質器506及び第二改質器510が運転温度まで昇温した状態になると、これらが改質反応によって気化された燃料を水素に改質し、この水素が供給される燃料電池から水素を含むオフガスが定常的に排出されてきたら、第二燃焼器508はオフガス中の水素を燃焼して第一改質器506及び第二改質器510を加熱する。電熱線172は、第二燃焼器508が主熱源になると、補助的な熱源に切り替わるよう印加電圧を低くする。加熱された第一改質器506及び第二改質器510では水と燃料から水素ガス等が触媒反応により生成され、更に微量ながら一酸化炭素ガスが生成される。燃料がメタノールの場合には、次式(1)、(2)のような化学反応が起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であり、第二燃焼器508の燃焼熱が用いられる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 …(2)
When the second combustor 508 burns off-gas discharged from the fuel cell, first, the first reformer 506 and the second reformer 510 are heated by a heating wire 172, which will be described later, at the time of start-up. When the reactor 506 and the second reformer 510 are heated to the operating temperature, they reform the fuel vaporized by the reforming reaction into hydrogen, and the off-gas containing hydrogen from the fuel cell supplied with the hydrogen Is steadily discharged, the second combustor 508 burns hydrogen in the off-gas and heats the first reformer 506 and the second reformer 510. When the second combustor 508 becomes the main heat source, the heating wire 172 lowers the applied voltage so as to switch to the auxiliary heat source. In the heated first reformer 506 and second reformer 510, hydrogen gas and the like are generated from water and fuel by a catalytic reaction, and a carbon monoxide gas is further generated in a small amount. When the fuel is methanol, chemical reactions such as the following formulas (1) and (2) occur. Note that the reaction in which hydrogen is generated is an endothermic reaction, and the combustion heat of the second combustor 508 is used.
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
2CH 3 OH + H 2 O → 5H 2 + CO + CO 2 (2)

低温反応部6には主に一酸化炭素除去器512が設けられている。一酸化炭素除去器512は、第一燃焼器504によって加熱された状態で、第一改質器506及び第二改質器510から水素ガス、一酸化炭素ガス等を含む混合気が供給され、更に空気が供給される。一酸化炭素除去器512では混合気のうち一酸化炭素が選択的に酸化され、これにより次式(3)のような化学反応が起こり、一酸化炭素が除去される。
CO+1/2O→CO …(3)
一酸化炭素が除去された状態の水素を主体とする混合気が燃料電池の燃料極に供給される。
The low temperature reaction unit 6 is mainly provided with a carbon monoxide remover 512. The carbon monoxide remover 512 is supplied with an air-fuel mixture containing hydrogen gas, carbon monoxide gas, and the like from the first reformer 506 and the second reformer 510 while being heated by the first combustor 504. Furthermore, air is supplied. In the carbon monoxide remover 512, carbon monoxide is selectively oxidized in the air-fuel mixture, whereby a chemical reaction as shown in the following formula (3) occurs, and carbon monoxide is removed.
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (3)
An air-fuel mixture mainly composed of hydrogen from which carbon monoxide has been removed is supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

以下、パイプ群2、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8の具体的な構成について図3、図5〜図9を用いて説明する。ここで、図5はマイクロリアクタモジュール1の分解斜視図であり、図6は図3の切断線VI−VIから後述する燃焼器プレート12の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図7は図3の切断線VII−VIIから後述するベースプレート29(ベース部28及びベース部102)の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図8は図3の切断線VIII−VIIIからベースプレート29の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図9は図3の切断線IX−IXからベースプレート29の平面方向に沿って切断した矢視断面図である。   Hereinafter, the specific structure of the pipe group 2, the high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6, and the connection pipe 8 is demonstrated using FIG. 3, FIG. Here, FIG. 5 is an exploded perspective view of the microreactor module 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the combustor plate 12 described later from the cutting line VI-VI in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the plane direction of a base plate 29 (base portion 28 and base portion 102) to be described later from a cutting line VII-VII in FIG. 3, and FIG. 8 is a cutting line VIII-VIII in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the base plate 29, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the base plate 29 from the cutting line IX-IX in FIG.

図3、図5、図6に示すように、パイプ群2は、超弾性材料又は耐腐食性に優れたステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる液体燃料導入管10と、液体燃料導入管10の上端部において液体燃料導入管10を囲むように設けられた超弾性材料又はステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる燃焼器プレート12と、ステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなり、液体燃料導入管10の周囲に配列された5本の管材15,17,19,21,23とを具備する。燃焼器プレート12は硬蝋付けによって液体燃料導入管10及び低温反応部6と接合されており、蝋剤としては、液体燃料導入管10や燃焼器プレート12を流れる流体の温度のうちの最高温度よりも高い融点であり、融点が700度以上の、金に、銀、銅、亜鉛、カドミウムを含有した金蝋や、金、銀、亜鉛、ニッケルを主成分とした蝋、或いは金、パラジウム、銀主成分とした蝋が特に好ましい。燃焼器プレート12は、液体燃料導入管10が低温反応部6に接合されるためのフランジとしても機能する。   As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the pipe group 2 includes a liquid fuel introduction pipe 10 made of a metal material such as a superelastic material or stainless steel (SUS304) having excellent corrosion resistance, and a liquid fuel introduction pipe. Combustor plate 12 made of a metal material such as a superelastic material or stainless steel (SUS304) provided so as to surround the liquid fuel introduction pipe 10 at the upper end of 10, and a metal material such as stainless steel (SUS304), 5 pipe members 15, 17, 19, 21, 23 arranged around the liquid fuel introduction pipe 10. The combustor plate 12 is joined to the liquid fuel introduction pipe 10 and the low-temperature reaction section 6 by hard brazing, and the brazing agent includes the highest temperature among the temperatures of the fluid flowing through the liquid fuel introduction pipe 10 and the combustor plate 12. A gold wax containing silver, copper, zinc and cadmium in gold, a wax mainly composed of gold, silver, zinc and nickel, or gold, palladium, Particularly preferred are waxes based on silver. The combustor plate 12 also functions as a flange for joining the liquid fuel introduction pipe 10 to the low temperature reaction unit 6.

液体燃料導入管10は、マイクロリアクタモジュール1の外部に流通する気化用導入路14が設けられている。気化用導入路14には、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材等の吸液材33が充填されている。吸液材33は液体を吸収するものであり、吸液材33としては無機繊維又は有機繊維を結合材で固めたものでもよく、無機粉末を焼結したものでもよく、無機粉末を結合材で固めたものでもよく、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体でもよい。   The liquid fuel introduction pipe 10 is provided with a vaporization introduction path 14 that circulates outside the microreactor module 1. The vaporization introduction path 14 is filled with a liquid absorbing material 33 such as a felt material, a ceramic porous material, a fiber material, and a carbon porous material. The liquid-absorbing material 33 absorbs liquid, and the liquid-absorbing material 33 may be obtained by solidifying inorganic fibers or organic fibers with a binder, may be obtained by sintering inorganic powder, and inorganic powder may be bound with a binder. It may be hardened or a mixture of graphite and glassy carbon.

管材15,17,19,21,23にはそれぞれ空気用導入路16、燃焼混合気導入路18、排ガス排出路20、燃焼混合気導入路22及び水素ガス用排出路24が設けられている。管材15,17,19,21,23は、それらのフランジによって低温反応部6の下面に接合され、低温反応部6内の各流路と連結している。
また、液体燃料導入管10及び管材15,17,19,21,23は何れの部分でも肉厚が0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。管材15,17,19,21,23はいずれも内径が0.4mmとなっており、液体燃料導入管10の内径は管材15,17,19,21,23の内径よりも十分長い。
The pipes 15, 17, 19, 21, and 23 are respectively provided with an air introduction path 16, a combustion mixture introduction path 18, an exhaust gas discharge path 20, a combustion mixture introduction path 22, and a hydrogen gas discharge path 24. The pipe members 15, 17, 19, 21, and 23 are joined to the lower surface of the low temperature reaction unit 6 by their flanges, and are connected to the flow paths in the low temperature reaction unit 6.
Further, the liquid fuel introduction pipe 10 and the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23 have a thickness of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm, in any part. The pipe members 15, 17, 19, 21, 23 all have an inner diameter of 0.4 mm, and the inner diameter of the liquid fuel introduction pipe 10 is sufficiently longer than the inner diameters of the pipe members 15, 17, 19, 21, 23.

管材15,17,19,21,23は、超弾性材料からなる。超弾性材料とは、弾性域を超えて変形ひずみを加え通常の金属の弾性域を越えて変形をしたものが、外部応力を除くと変形ひずみが消えて元の形状に戻る性質を有している。
通常の金属材料は、弾性限界を超える外部応力を加えると、特定の結晶面を境にして原子が隣の原子との結合の手を切り離してずれ、次の原子と結合の手を結ぶ塑性変形が生じる。塑性変形が起こると、外部応力を除いても弾性変形分しかひずみが戻らず、原子がずれた分の永久変形が残る。
一方、超弾性材料は、外部応力のない状態でオーステナイト相という結晶構造をとるが、これに外部応力を加えると、応力誘起マルテンサイト相という結晶構造に相変態して変形する。オーステナイト相から応力誘起マルテンサイト相へは、結合の手を切り離すことなく相変態するため、外部応力を除くと、エネルギー的に不安定なマルテンサイト相から直ちに元のオーステナイト相に戻り、元の形状に戻る。このような超弾性材料は、外部応力により比例限界の10倍もの変形を加えた場合でも、外部応力を除くとひずみが消え、永久変形が残らないという性質(超弾性効果)を有する。
図20は、超弾性を示す材料の特性を示しており、st1以上の応力を受けて変形しても、その外部応力が小さくなるとそれに応じてひずみ量(変形量)が小さくなり、自力で元の形状に復元しようとする。かかる応力がst2以下となると元の形状と同じになり、ヒステリシスループを描く。後述するが低温反応部6と断熱パッケージ200との温度差による熱膨張によって管材15,17,19,21,23にかかる最大応力は約100MPaなので、管材15,17,19,21,23の超弾性材料は復元可能な応力の最大値stmaxが100MPa(kgf/mm2)以上の超弾性を有すればよい。つまり、管材15,17,19,21,23は、管材15,17,19,21,23にかかる最大応力に対して復元可能な応力の最大値stmaxがそれ以上であればよい。
具体的に超弾性効果を有する材料としては、Ni及びTiを含む超弾性合金(Ni−Ti合金)、特に、Ni及びTiを含む合金が、さらにクロムを含む超弾性合金(Ni−Ti−Cr合金)やニッケル−チタン−銅系の合金等がある。具体的には、NT−N(古河テクノマテリアル社製)を用いることができる。この材料は、超弾性材料に作用する応力が300〜900kgf/mm2の範囲で超弾性効果を発揮し、耐変形、耐破壊の材料となりえる。
なお、超弾性合金の中には水素を吸収し脆化してしまう化学的特性を持つものがあるため、そのような材料を用いた場合、管材15,17,19,21,23の内面には水素に対して不活性なニッケルや金によるメッキ処理が施されていることが好ましい。
The pipe members 15, 17, 19, 21, 23 are made of a superelastic material. A superelastic material is a material that deforms beyond the elastic range of ordinary metal by deforming beyond the elastic range, and has the property that the deformation strain disappears and returns to its original shape when external stress is removed. Yes.
When an external stress exceeding the elastic limit is applied to a normal metal material, an atom dissociates and breaks the bond between the next atom and a bond between the next atom and a bond between the next atom and a specific crystal plane. Occurs. When plastic deformation occurs, the strain returns only to the elastic deformation even if the external stress is removed, and a permanent deformation remains due to the displacement of the atoms.
On the other hand, a superelastic material has a crystal structure called an austenite phase in the absence of external stress. However, when external stress is applied thereto, it transforms into a crystal structure called stress-induced martensite phase and deforms. The transformation from the austenite phase to the stress-induced martensite phase is carried out without breaking the bond, so when the external stress is removed, the energy-unstable martensite phase immediately returns to the original austenite phase, and the original shape Return to. Such a superelastic material has a property (superelastic effect) that even when deformation of 10 times the proportional limit is applied by external stress, the strain disappears when the external stress is removed and no permanent deformation remains.
FIG. 20 shows the characteristics of a material exhibiting superelasticity. Even if the material is deformed by receiving a stress of st1 or more, the amount of strain (deformation amount) decreases as the external stress decreases. Try to restore to the shape of. When this stress is below st2, it becomes the same as the original shape and draws a hysteresis loop. As will be described later, the maximum stress applied to the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23 due to thermal expansion due to the temperature difference between the low-temperature reaction section 6 and the heat insulation package 200 is about 100 MPa. The elastic material only needs to have superelasticity with a maximum value stmax of recoverable stress of 100 MPa (kgf / mm 2 ) or more. That is, the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23 need only have a maximum stress stmax that can be restored with respect to the maximum stress applied to the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23.
Specifically, as a material having a superelastic effect, a superelastic alloy containing Ni and Ti (Ni-Ti alloy), in particular, an alloy containing Ni and Ti, and a superelastic alloy further containing chromium (Ni-Ti-Cr). Alloys) and nickel-titanium-copper alloys. Specifically, NT-N (manufactured by Furukawa Techno Material Co., Ltd.) can be used. This material exhibits a superelastic effect when the stress acting on the superelastic material is in the range of 300 to 900 kgf / mm 2 , and can be a material that resists deformation and fracture.
Note that some superelastic alloys have chemical characteristics that absorb hydrogen and become brittle, so when such materials are used, the inner surfaces of the pipes 15, 17, 19, 21, 23 are Plating treatment with nickel or gold inert to hydrogen is preferably performed.

燃焼器プレート12は、ステンレス鋼(SUS304)等の金属材料又は液体燃料導入管10と同様に超弾性材料からなる。燃焼器プレート12の中央部に貫通孔12Aが形成され、その貫通孔12Aに液体燃料導入管10が嵌め込まれ、液体燃料導入管10と燃焼器プレート12が接合されている。また、燃焼器プレート12の一方の面には隔壁12Bが凸設されている。隔壁12Bは一部が燃焼器プレート12の外縁全周に亘って設けられ、他の一部が径方向に亘って設けられ、燃焼器プレート12が低温反応部6の下面に接合されることによって、接合面に燃焼用流路26が形成され、液体燃料導入管10が燃焼用流路26によって囲繞されている。燃焼器プレート12は何れの部分でも肉厚が0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。
燃焼用流路26の壁面には、燃焼混合気を燃焼させる燃焼用触媒が担持されている。燃焼用触媒としては、白金が挙げられる。なお、液体燃料導入管10内の吸液材33は燃焼器プレート12の位置まで充填されている。
The combustor plate 12 is made of a metal material such as stainless steel (SUS304) or a superelastic material like the liquid fuel introduction pipe 10. A through hole 12A is formed at the center of the combustor plate 12, and the liquid fuel introduction pipe 10 is fitted into the through hole 12A, and the liquid fuel introduction pipe 10 and the combustor plate 12 are joined. A partition wall 12 </ b> B is provided on one surface of the combustor plate 12. A part of the partition wall 12B is provided over the entire outer edge of the combustor plate 12, the other part is provided in the radial direction, and the combustor plate 12 is joined to the lower surface of the low temperature reaction section 6. A combustion channel 26 is formed on the joint surface, and the liquid fuel introduction pipe 10 is surrounded by the combustion channel 26. The combustor plate 12 has a wall thickness of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm, in any part.
A combustion catalyst for burning the combustion air-fuel mixture is carried on the wall surface of the combustion channel 26. An example of the combustion catalyst is platinum. The liquid absorbing material 33 in the liquid fuel introduction pipe 10 is filled up to the position of the combustor plate 12.

図3、図5に示すように、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8は、積層された絶縁プレート290とベースプレート29を共通の基体としている。そのため、絶縁プレート290が高温反応部4、低温反応部6及び連結管8に共通した下面となるが、連結管8の下面が高温反応部4の下面に対して面一になっているとともに、更に低温反応部6の下面に対して面一になっている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the high-temperature reaction unit 4, the low-temperature reaction unit 6, and the connection pipe 8 use the laminated insulating plate 290 and base plate 29 as a common base. Therefore, the insulating plate 290 is a lower surface common to the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the connection pipe 8, but the lower surface of the connection pipe 8 is flush with the lower surface of the high temperature reaction unit 4, Furthermore, it is flush with the lower surface of the low temperature reaction part 6.

ベースプレート29は、低温反応部6の基体となるベース部28と、高温反応部4の基体となるベース部102と、連結管8の基体となる連結ベース部7とからなり、これらを一体形成したものであり、連結ベース部7において括れた状態とされている。このベースプレート29は、ステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる。絶縁プレート290は、低温反応部6の基体となるベース部296と、高温反応部4の基体となるベース部294と、連結管8の基体となる連結ベース部298とからなり、これらを一体形成したものであり、連結ベース部297において括れた状態とされている。この絶縁プレート290は、セラミック等の電気絶縁体からなり、電熱線170、電熱線172、電熱線174が導電性のベースプレート29に導通しないように介在している。
ベース部296には、液体燃料導入管10に連通するための貫通孔296Aと、管材15の空気用導入路16に連通するための貫通孔296B、管材17の燃焼混合気導入路18に連通するための貫通孔296B、管材19の排ガス排出路20に連通するための貫通孔296B、管材21の燃焼混合気導入路22に連通するための貫通孔296B、管材23の水素ガス用排出路24に連通するための貫通孔296Bと、後述するベースプレート29の貫通孔53、55に連通する貫通孔296C、296Cと、が設けられている。
The base plate 29 includes a base portion 28 serving as a base of the low temperature reaction portion 6, a base portion 102 serving as a base of the high temperature reaction portion 4, and a connection base portion 7 serving as a base of the connection pipe 8. These are integrally formed. In other words, the connection base portion 7 is in a constricted state. The base plate 29 is made of a metal material such as stainless steel (SUS304). The insulating plate 290 includes a base portion 296 serving as a base body for the low temperature reaction portion 6, a base portion 294 serving as a base body for the high temperature reaction portion 4, and a connection base portion 298 serving as a base body for the connection pipe 8. The connection base portion 297 is in a constricted state. The insulating plate 290 is made of an electrical insulator such as ceramic, and is interposed so that the heating wire 170, the heating wire 172, and the heating wire 174 do not conduct to the conductive base plate 29.
The base portion 296 communicates with a through hole 296A for communicating with the liquid fuel introduction pipe 10, a through hole 296B for communicating with the air introduction path 16 of the pipe material 15, and a combustion mixture introduction path 18 of the pipe material 17. A through hole 296B for communicating with the exhaust gas discharge path 20 of the pipe material 19, a through hole 296B for communicating with the combustion mixture introduction path 22 of the pipe material 21, and a hydrogen gas discharge path 24 of the pipe material 23. A through hole 296B for communication and through holes 296C and 296C connected to through holes 53 and 55 of the base plate 29 described later are provided.

そして、低温反応部6は、ベース部296、ベース部28、下部枠30、上部枠34及び蓋プレート36を下からこれらの順に積層したものであり、直方体状に呈している。下部枠30、上部枠34及び蓋プレート36は何れもステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなり、更に何れの部分でも肉厚が0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。
高温反応部4は、ベース部294と、ベース部294に接合されたベース部102と、ベース部102に重ねられた改質器ベース体104と、改質器ベース体104の一部を覆った第一箱体110と、改質器ベース体104の別の一部を覆った第二箱体112と、第一箱体110と第二箱体112との間に挟まれた燃焼器プレート106,108とを備え、直方体状に呈している。改質器ベース体104、第一箱体110、第二箱体112及び燃焼器プレート106,108は何れもステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなり、更に何れの部分でも肉厚が0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。
連結管8は、連結ベース部298と、連結ベース部298に接合された連結ベース部7と、連結ベース部7に接合された連結蓋280とを備える。連結蓋280は、ステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなり、更に何れの部分でも肉厚が0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。連結ベース部7を連結蓋280が閉じるように接合することによって、改質燃料供給流路38、混合流路40、燃焼燃料供給流路48、及び排ガス流路50が形成される。
The low temperature reaction part 6 is formed by laminating the base part 296, the base part 28, the lower frame 30, the upper frame 34, and the lid plate 36 in this order from the bottom, and has a rectangular parallelepiped shape. The lower frame 30, the upper frame 34, and the lid plate 36 are all made of a metal material such as stainless steel (SUS304), and the thickness of each portion is 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm. It is said that.
The high temperature reaction part 4 covered the base part 294, the base part 102 joined to the base part 294, the reformer base body 104 superimposed on the base part 102, and a part of the reformer base body 104. A first box 110, a second box 112 covering another part of the reformer base body 104, and a combustor plate 106 sandwiched between the first box 110 and the second box 112. , 108 and has a rectangular parallelepiped shape. The reformer base body 104, the first box body 110, the second box body 112, and the combustor plates 106 and 108 are all made of a metal material such as stainless steel (SUS304), and the thickness of each portion is 0. It is set to 1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm.
The connection pipe 8 includes a connection base part 298, a connection base part 7 joined to the connection base part 298, and a connection lid 280 joined to the connection base part 7. The connection lid 280 is made of a metal material such as stainless steel (SUS304), and the thickness of any portion is 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm. By joining the connection base portion 7 so that the connection lid 280 is closed, the reformed fuel supply flow path 38, the mixing flow path 40, the combustion fuel supply flow path 48, and the exhaust gas flow path 50 are formed.

図10は、ベースプレート29に絶縁プレート290を接合した状態の斜視図である。図7、図10に示すように、貫通孔51,52,53,54,55,56,58,60がベースプレート29のベース部28を貫通している。ここで、貫通孔52はベース部296の貫通孔296Aに連通し、貫通孔51,54,56,58,60は、ベース部296の各貫通孔296Bに連通し、貫通孔53,55は、ベース部296の各貫通孔296Cに連通している。
したがって、図2、図3、図5〜図7、図21に示すように、絶縁プレート290のベース部296が低温反応部6の下面となり、低温反応部6の下面に管材15,17,19,21,23及び液体燃料導入管10が接合され、液体燃料導入管10の気化用導入路14が貫通孔296Aを介して貫通孔52に通じ、管材15の空気用導入路16が貫通孔296Bを介して貫通孔60に通じ、管材17の燃焼混合気導入路18が貫通孔296Bを介して貫通孔58に通じ、管材19の排ガス排出路20が貫通孔296Bを介して貫通孔56に通じ、管材21の燃焼混合気導入路22が貫通孔296Bを介して貫通孔51に通じ、管材23の水素ガス用排出路24が貫通孔296Bを介して貫通孔54に通じている。また、図2、図5、図6、図21に示すように、燃焼器プレート12が低温反応部6の下面に接合され、燃焼器プレート12の燃焼用流路26の一端部が貫通孔296Cを介して貫通孔53に通じ、燃焼用流路26の他端部が貫通孔296Cを介して貫通孔55に通じている。
FIG. 10 is a perspective view of a state in which the insulating plate 290 is joined to the base plate 29. As shown in FIGS. 7 and 10, the through holes 51, 52, 53, 54, 55, 56, 58 and 60 penetrate the base portion 28 of the base plate 29. Here, the through hole 52 communicates with the through hole 296A of the base portion 296, the through holes 51, 54, 56, 58, 60 communicate with the respective through holes 296B of the base portion 296, and the through holes 53, 55 The base portion 296 communicates with each through hole 296C.
Therefore, as shown in FIGS. 2, 3, 5 to 7, and 21, the base portion 296 of the insulating plate 290 becomes the lower surface of the low temperature reaction portion 6, and the pipe materials 15, 17, 19 are formed on the lower surface of the low temperature reaction portion 6. , 21 and 23 and the liquid fuel introduction pipe 10 are joined, the vaporization introduction path 14 of the liquid fuel introduction pipe 10 communicates with the through hole 52 through the through hole 296A, and the air introduction path 16 of the pipe member 15 is the through hole 296B. The combustion mixture introduction path 18 of the pipe material 17 communicates with the through hole 58 via the through hole 296B, and the exhaust gas discharge path 20 of the pipe material 19 communicates with the through hole 56 via the through hole 296B. The combustion mixture introduction path 22 of the tube material 21 communicates with the through hole 51 via the through hole 296B, and the hydrogen gas discharge path 24 of the tube material 23 communicates with the through hole 54 via the through hole 296B. 2, 5, 6, and 21, the combustor plate 12 is joined to the lower surface of the low-temperature reaction unit 6, and one end of the combustion flow path 26 of the combustor plate 12 is a through hole 296 </ b> C. The other end of the combustion flow channel 26 communicates with the through hole 55 through the through hole 296C.

図7、図10に示すように、ベースプレート29には、一方の面に改質燃料供給流路38と、混合流路40と、一酸化炭素除去用流路42と、一酸化炭素除去用流路44と、燃焼燃料供給流路47と、燃焼燃料供給流路48と、連通流路49と、排ガス流路50となる溝が形成されるように、これらの溝よりも高さが一段高くなっているステージ41及びステージ43がそれぞれベース部28及びベース部102に設けられている。   As shown in FIGS. 7 and 10, the base plate 29 has a reformed fuel supply channel 38, a mixing channel 40, a carbon monoxide removing channel 42, and a carbon monoxide removing channel on one surface. The height of the channel 44, the combustion fuel supply channel 47, the combustion fuel supply channel 48, the communication channel 49, and the exhaust gas channel 50 is higher than these grooves so as to be formed. The stage 41 and the stage 43 are provided on the base portion 28 and the base portion 102, respectively.

改質燃料供給流路38は、低温反応部6の貫通孔52から連結ベース部7を通って高温反応部4のベース部102の角部にまで至るよう形成されている。混合流路40は、低温反応部6の貫通孔60から連結ベース部7を通って高温反応部4のベース部102にまで至るよう形成されている。燃焼燃料供給流路48は、低温反応部6の貫通孔58から連結ベース部7を通って高温反応部4のベース部102に至るよう形成されている。排ガス流路50は低温反応部6の貫通孔56から貫通孔55に至るよう形成されているとともに、貫通孔56から連結ベース部7を通って高温反応部4のベース部102に至るように形成されている。ここで、連結ベース部7の上方には連結蓋280が接合されているが、この連結蓋280によって改質燃料供給流路38、混合流路40、燃焼燃料供給流路48及び排ガス流路50が連結ベース部7において覆われている。   The reformed fuel supply channel 38 is formed so as to extend from the through hole 52 of the low temperature reaction part 6 through the connection base part 7 to the corner of the base part 102 of the high temperature reaction part 4. The mixing channel 40 is formed so as to extend from the through hole 60 of the low temperature reaction part 6 through the connection base part 7 to the base part 102 of the high temperature reaction part 4. The combustion fuel supply channel 48 is formed so as to reach the base portion 102 of the high temperature reaction portion 4 from the through hole 58 of the low temperature reaction portion 6 through the connection base portion 7. The exhaust gas flow channel 50 is formed so as to reach from the through hole 56 of the low temperature reaction part 6 to the through hole 55 and from the through hole 56 to the base part 102 of the high temperature reaction part 4 through the connection base part 7. Has been. Here, a connecting lid 280 is joined to the upper side of the connecting base portion 7, and the reforming fuel supply channel 38, the mixing channel 40, the combustion fuel supply channel 48 and the exhaust gas channel 50 are connected by the connecting lid 280. Is covered in the connecting base portion 7.

連通流路49は、ベース部102において直線状の溝によって形成されている。一酸化炭素除去用流路42は、ベース部28において矩形状の溝によって形成されている。一酸化炭素除去用流路46は、貫通孔52を囲むように迂回した形状の溝によって形成され、一酸化炭素除去用流路46の一端部の底で貫通孔54が開口している。燃焼燃料供給流路47は、ベース部28において貫通孔51から貫通孔53へ至るような溝によって形成されている。   The communication channel 49 is formed by a linear groove in the base portion 102. The carbon monoxide removal channel 42 is formed by a rectangular groove in the base portion 28. The carbon monoxide removal channel 46 is formed by a groove having a detour shape so as to surround the through hole 52, and the through hole 54 is open at the bottom of one end of the carbon monoxide removal channel 46. The combustion fuel supply channel 47 is formed by a groove extending from the through hole 51 to the through hole 53 in the base portion 28.

一酸化炭素除去用流路44は、ベース部28において蛇行状に形成されている。ここで、一酸化炭素除去用流路44を形成する四枚の隔壁45は、ベース部28のステージ41より一段低いベース面39に起立するように設けられている。隔壁45は、ベース部28のベース面39に蝋付けで接合されている。
図11は、ベースプレート29に改質器ベース体104、下部枠30及び連結蓋280を接合した状態の斜視図であるが、図11等に示すように、ベースプレート29のベース部28の上に下部枠30が接合されているが、隔壁45が下部枠30の内側において下部枠30の上端の高さまでわたっており、蛇行状の一酸化炭素除去用流路44が下部枠30まで吹き抜けた状態とされている。
The carbon monoxide removal channel 44 is formed in a serpentine shape in the base portion 28. Here, the four partition walls 45 forming the carbon monoxide removal flow path 44 are provided to stand on the base surface 39 that is one step lower than the stage 41 of the base portion 28. The partition wall 45 is joined to the base surface 39 of the base portion 28 by brazing.
FIG. 11 is a perspective view of a state in which the reformer base body 104, the lower frame 30, and the connecting lid 280 are joined to the base plate 29. As shown in FIG. 11 and the like, the lower portion is placed on the base portion 28 of the base plate 29. Although the frame 30 is joined, the partition wall 45 extends to the height of the upper end of the lower frame 30 inside the lower frame 30, and the meandering carbon monoxide removal channel 44 is blown up to the lower frame 30. Has been.

図8、図11、図21に示すように、下部枠30の内側に隔壁31が設けられることで、下部枠30の内側が渦巻き状の一酸化炭素除去用流路64、吹抜け孔66及び一酸化炭素除去用流路44に区分けされている。一酸化炭素除去用流路64においては底板72が設けられ、ベース部28に下部枠30が接合されると、つまりその底板72がステージ41に接合されると、一酸化炭素除去用流路46及び燃焼燃料供給流路47が蓋されるとともに、改質燃料供給流路38、混合流路40、燃焼燃料供給流路48及び排ガス流路50のそれぞれの一部が蓋される。   As shown in FIGS. 8, 11, and 21, the partition wall 31 is provided on the inner side of the lower frame 30, so that the inner side of the lower frame 30 has a spiral carbon monoxide removal flow path 64, a blow-through hole 66, and a single one. It is divided into a carbon oxide removal channel 44. In the carbon monoxide removal channel 64, a bottom plate 72 is provided. When the lower frame 30 is joined to the base portion 28, that is, when the bottom plate 72 is joined to the stage 41, the carbon monoxide removal channel 46. The combustion fuel supply channel 47 is covered, and a part of each of the reformed fuel supply channel 38, the mixing channel 40, the combustion fuel supply channel 48, and the exhaust gas channel 50 is covered.

また、一酸化炭素除去用流路64の一方の端部が一酸化炭素除去用流路44に通じ、一酸化炭素除去用流路64の中途部においてはベース部28の一酸化炭素除去用流路42に通じる吹抜け孔74が形成され、一酸化炭素除去用流路64の他方の端部においてはベース部28の一酸化炭素除去用流路46の端部に通じる吹抜け孔76が形成されている。吹抜け孔66はベース部28の混合流路40の上に位置している。
なお、平面視して、液体燃料導入管10は一酸化炭素除去用流路64の一部に重なり、一酸化炭素除去用流路64が液体燃料導入管10の周りを渦巻く。
Also, one end of the carbon monoxide removal flow path 64 communicates with the carbon monoxide removal flow path 44, and the carbon monoxide removal flow in the base portion 28 in the middle of the carbon monoxide removal flow path 64. A blow-through hole 74 communicating with the passage 42 is formed, and a blow-through hole 76 communicating with the end of the carbon monoxide removal flow path 46 of the base portion 28 is formed at the other end of the carbon monoxide removal flow path 64. Yes. The blow-through hole 66 is located on the mixing channel 40 of the base portion 28.
In plan view, the liquid fuel introduction pipe 10 overlaps a part of the carbon monoxide removal flow path 64, and the carbon monoxide removal flow path 64 swirls around the liquid fuel introduction pipe 10.

図12は下部枠30に上部枠34を接合した状態の斜視図である。図9、図12に示すように、上部枠34は下面に底板86が設けられ、底板35の上面であって上部枠34の内側に隔壁35が設けられることで、上部枠34の内側に蛇行状の一酸化炭素除去用流路84が形成されている。また、下部枠30に上部枠34が接合されるとその底板86によって一酸化炭素除去用流路64及び一酸化炭素除去用流路44が仕切られる。また、一酸化炭素除去用流路84の一端部においては吹抜け孔88が形成され、一酸化炭素除去用流路84の他端部においては吹抜け孔90が形成されている。吹抜け孔88は下部枠30の吹抜け孔66に重なり、一酸化炭素除去用流路84が吹抜け孔88及び吹抜け孔66を介して混合流路40に通じている。吹抜け孔90が一酸化炭素除去用流路44の端部の上に位置し、一酸化炭素除去用流路84が吹抜け孔90を介して一酸化炭素除去用流路44に通じている。   FIG. 12 is a perspective view of the lower frame 30 with the upper frame 34 joined thereto. As shown in FIGS. 9 and 12, the upper frame 34 is provided with a bottom plate 86 on the lower surface, and a partition wall 35 is provided on the upper surface of the bottom plate 35 and inside the upper frame 34, thereby meandering inside the upper frame 34. A carbon monoxide removal channel 84 is formed. Further, when the upper frame 34 is joined to the lower frame 30, the carbon monoxide removal flow path 64 and the carbon monoxide removal flow path 44 are partitioned by the bottom plate 86. A blow-through hole 88 is formed at one end of the carbon monoxide removal channel 84, and a blow-through hole 90 is formed at the other end of the carbon monoxide removal channel 84. The blow-through hole 88 overlaps the blow-through hole 66 of the lower frame 30, and the carbon monoxide removal flow path 84 communicates with the mixing flow path 40 via the blow-through hole 88 and the blow-through hole 66. The blow-through hole 90 is positioned on the end of the carbon monoxide removal flow path 44, and the carbon monoxide removal flow path 84 communicates with the carbon monoxide removal flow path 44 through the blow-through hole 90.

図1、図3、図5等に示すように、上部枠34の上に蓋プレート36が接合されることで、一酸化炭素除去用流路84が蓋プレート36によって蓋されている。ここで、ベース面39の上面及び底板86の上下面を含む一酸化炭素除去用流路42,44,46,64,84の壁面全体には、一酸化炭素を選択的に酸化させる一酸化炭素選択酸化用触媒が担持されている。一酸化炭素選択酸化用触媒としては白金が挙げられる。   As shown in FIGS. 1, 3, 5, etc., the cover plate 36 is joined to the upper frame 34, so that the carbon monoxide removal flow path 84 is covered with the cover plate 36. Here, carbon monoxide that selectively oxidizes carbon monoxide is formed on the entire wall surfaces of the carbon monoxide removal channels 42, 44, 46, 64, and 84 including the upper surface of the base surface 39 and the upper and lower surfaces of the bottom plate 86. A selective oxidation catalyst is supported. An example of the catalyst for selective oxidation of carbon monoxide is platinum.

図5、図11に示すように、改質器ベース体104は、底板117の一方の面に四枚の隔壁119,121,123,125を立設したものである。底板117の他方の面をベース部102に接合することにで、底板117によってベース部102における改質燃料供給流路38、混合流路40、燃焼燃料供給流路48、連通流路49、排ガス流路50が覆われている。   As shown in FIG. 5 and FIG. 11, the reformer base body 104 has four partition walls 119, 121, 123, and 125 erected on one surface of the bottom plate 117. By joining the other surface of the bottom plate 117 to the base portion 102, the reformed fuel supply flow path 38, the mixing flow path 40, the combustion fuel supply flow path 48, the communication flow path 49, and the exhaust gas in the base portion 102 are joined by the bottom plate 117. The flow path 50 is covered.

底板117の角部近傍に吹抜け孔114が形成され、吹抜け孔114が改質燃料供給流路38の端部の上に位置している。底板117の別の角部近傍に吹抜け孔115が形成され、吹抜け孔115が混合流路40の端部の上に位置している。隔壁121と隔壁123の間の底板117においては吹抜け孔154が隔壁121寄りに形成され、吹抜け孔155が隔壁123寄りに形成され、吹抜け孔154が連通流路49の一端部の上に位置し、吹抜け孔155が連通流路49の他端部の上に位置しており、吹抜け孔154及び吹抜け孔155が連通流路49を介して連通している。隔壁121と隔壁123の中間においては吹抜け孔132,134が形成され、吹抜け孔132が燃焼燃料供給流路48の端部の上に位置して燃焼燃料供給流路48と連通し、吹抜け孔134が排ガス流路50の端部の上に位置して排ガス流路50と連通している。   Blow-through holes 114 are formed in the vicinity of the corners of the bottom plate 117, and the blow-through holes 114 are located on the end portions of the reformed fuel supply flow path 38. A blow-through hole 115 is formed in the vicinity of another corner of the bottom plate 117, and the blow-through hole 115 is located on the end of the mixing flow path 40. In the bottom plate 117 between the partition wall 121 and the partition wall 123, a blow-through hole 154 is formed near the partition wall 121, a blow-through hole 155 is formed near the partition wall 123, and the blow-through hole 154 is located on one end portion of the communication channel 49. The blow-through hole 155 is located on the other end of the communication flow path 49, and the blow-through hole 154 and the blow-through hole 155 communicate with each other via the communication flow path 49. Blow-through holes 132 and 134 are formed between the partition wall 121 and the partition wall 123, and the blow-through hole 132 is located on the end of the combustion fuel supply channel 48 and communicates with the combustion fuel supply channel 48. Is located above the end of the exhaust gas flow channel 50 and communicates with the exhaust gas flow channel 50.

第一箱体110は下面が開口した直方体状を呈しており、第一箱体110の開口に隔壁119,121を挿入して、第一箱体110に隔壁119,121が収容した状態で第一箱体110の開口が底板117によって閉塞され、第一箱体110が底板117に接合されている。隔壁119,121は第一箱体110の上面に接合され、隔壁119,121によって蛇行状の改質用流路116が第一箱体110の内側に形成されている。ここで、吹抜け孔114が改質用流路116の一端部にあり、吹抜け孔154が改質用流路116の他端部にある。改質用流路116の壁面、底面、天井面全体には、燃料を改質して水素を生成する改質用触媒が担持されている。メタノールの改質に用いられる改質用触媒としては、Cu/ZnO系触媒、Pt/ZnO系触媒が挙げられる。   The first box body 110 has a rectangular parallelepiped shape with an open bottom surface. The partition walls 119 and 121 are inserted into the opening of the first box body 110 so that the partition walls 119 and 121 are accommodated in the first box body 110. The opening of one box 110 is closed by a bottom plate 117, and the first box 110 is joined to the bottom plate 117. The partition walls 119 and 121 are joined to the upper surface of the first box body 110, and a meandering reforming flow path 116 is formed inside the first box body 110 by the partition walls 119 and 121. Here, the blow-through hole 114 is at one end of the reforming flow path 116, and the blow-through hole 154 is at the other end of the reforming flow path 116. A reforming catalyst that reforms the fuel to generate hydrogen is supported on the entire wall surface, bottom surface, and ceiling surface of the reforming channel 116. Examples of the reforming catalyst used for reforming methanol include a Cu / ZnO-based catalyst and a Pt / ZnO-based catalyst.

このように第一箱体110が隔壁119,121を上から覆って底板117に接合され、第一箱体110の内部空間に改質器用触媒が設けられることで、第一改質器506が形成される。   Thus, the first box 110 covers the partition walls 119, 121 from above and is joined to the bottom plate 117, and the reformer catalyst is provided in the internal space of the first box 110, whereby the first reformer 506 is It is formed.

第二箱体112は下面が開口した直方体状を呈しており、第二箱体112の開口に隔壁123,125を挿入して、第二箱体112内に隔壁123,125が収容した状態で第二箱体112の開口が底板117によって閉塞され、第二箱体112が底板117に接合されている。隔壁123,125は第二箱体112の上面に接合され、隔壁123,125によって蛇行状の改質用流路150が第二箱体112の内側に形成されている。ここで、吹抜け孔155が改質用流路150の一端部にあり、吹抜け孔115が改質用流路150の他端部にある。改質用流路150の壁面、底面、天井面全体には、燃料を改質して水素を生成する改質用触媒が担持されている。改質用触媒としては、Cu/ZnO系触媒、Pt/ZnO系触媒が挙げられる。   The second box body 112 has a rectangular parallelepiped shape with an open bottom surface. The partition walls 123 and 125 are inserted into the opening of the second box body 112 so that the partition walls 123 and 125 are accommodated in the second box body 112. The opening of the second box 112 is closed by the bottom plate 117, and the second box 112 is joined to the bottom plate 117. The partition walls 123 and 125 are joined to the upper surface of the second box body 112, and a meandering reforming flow path 150 is formed inside the second box body 112 by the partition walls 123 and 125. Here, the blow-through hole 155 is at one end of the reforming flow path 150, and the blow-through hole 115 is at the other end of the reforming flow path 150. A reforming catalyst that reforms the fuel to generate hydrogen is supported on the entire wall surface, bottom surface, and ceiling surface of the reforming channel 150. Examples of the reforming catalyst include a Cu / ZnO-based catalyst and a Pt / ZnO-based catalyst.

このように第二箱体112が隔壁123,125を上から覆って底板117に接合され、第二箱体112の内部空間に改質用触媒が設けられることで、第二改質器510が形成される。   In this way, the second box 112 covers the partition walls 123 and 125 from above and is joined to the bottom plate 117, and the reforming catalyst is provided in the internal space of the second box 112, whereby the second reformer 510 is It is formed.

図13は、燃焼器プレート106,108の斜視図である。図13に示すように、燃焼器プレート106の一方の面には、隔壁139が下の縁を除いた縁に沿って凸設され、更に中央には別の隔壁141が上下に延在するよう凸設されている。そして、燃焼器プレート106の隔壁139,141に燃焼器プレート108が接合されることで、燃焼室138,140がその下側を開口した状態の燃焼器用箱体が形成される。ただし、隔壁141は燃焼器プレート106上部の縁まで達していないので、隔壁141の右側の燃焼室138及び左側の燃焼室140は互いに連通している。更に、図5、図13に示すように、燃焼器プレート106,108が第一箱体110と第二箱体112の間で改質器ベース体104の底板117に接合されることで、燃焼室138,140の下側開口が底板117によって塞がれる。ここで、図8及び図9に示すように、吹抜け孔132が燃焼室138にあり、吹抜け孔134が燃焼室140にある。燃焼室138及び燃焼室140の壁面には、燃焼混合気を燃焼させる燃焼用触媒が担持されている。燃焼用触媒としては、白金等が挙げられる。   FIG. 13 is a perspective view of the combustor plates 106 and 108. As shown in FIG. 13, a partition wall 139 is provided on one surface of the combustor plate 106 so as to protrude along the edges excluding the lower edge, and another partition wall 141 extends vertically in the center. Projected. Then, the combustor plate 108 is joined to the partition walls 139 and 141 of the combustor plate 106 to form a combustor box with the combustion chambers 138 and 140 opened at the lower side thereof. However, since the partition wall 141 does not reach the upper edge of the combustor plate 106, the combustion chamber 138 on the right side and the combustion chamber 140 on the left side of the partition wall 141 communicate with each other. Further, as shown in FIGS. 5 and 13, the combustor plates 106 and 108 are joined to the bottom plate 117 of the reformer base body 104 between the first box body 110 and the second box body 112, thereby The lower openings of the chambers 138 and 140 are closed by the bottom plate 117. Here, as shown in FIGS. 8 and 9, the blow-through hole 132 is in the combustion chamber 138, and the blow-through hole 134 is in the combustion chamber 140. A combustion catalyst for burning the combustion mixture is carried on the wall surfaces of the combustion chamber 138 and the combustion chamber 140. An example of the combustion catalyst is platinum.

このように、燃焼器プレート106,108の間に形成された燃焼室138,140の下側開口を塞ぐように燃焼器プレート106,108が底板に接合され、燃焼室138,140に燃焼用触媒が設けられることで第二燃焼器508が形成される。   Thus, the combustor plates 106 and 108 are joined to the bottom plate so as to close the lower openings of the combustion chambers 138 and 140 formed between the combustor plates 106 and 108, and the combustion catalyst is added to the combustion chambers 138 and 140. Is provided, the second combustor 508 is formed.

燃焼器プレート106は第一箱体110に密接し、燃焼器プレート108は第二箱体112に密接している。そのため、第一改質器506、第二改質器510が第二燃焼器508を挟んだ状態で改質器ベース体104の底板117と平行な方向に沿って積層されている。第二燃焼器508は、第一改質器506及び第二改質器510を均等に加熱するように加熱手段となる。   The combustor plate 106 is in close contact with the first box 110, and the combustor plate 108 is in close contact with the second box 112. Therefore, the first reformer 506 and the second reformer 510 are stacked along a direction parallel to the bottom plate 117 of the reformer base body 104 with the second combustor 508 interposed therebetween. The second combustor 508 serves as a heating unit so as to heat the first reformer 506 and the second reformer 510 evenly.

図1等に示すように、連結管8の外形は角柱状とされ、連結管8の幅が高温反応部4の幅及び低温反応部6の幅よりも狭く、連結管8の高さも高温反応部4及び低温反応部6の高さのいずれよりも低い。そして、連結管8は高温反応部4と低温反応部6との間に架設されているが、連結管8は高温反応部4の幅方向中央部において高温反応部4に連結しているとともに低温反応部6の幅方向中央部において低温反応部6に連結している。
なお、上述したように、連結管8には、改質燃料供給流路38、混合流路40、燃焼燃料供給流路48及び排ガス流路50が設けられている。
As shown in FIG. 1 and the like, the outer shape of the connecting pipe 8 is a prism, the width of the connecting pipe 8 is narrower than the width of the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6, and the height of the connection pipe 8 is also high temperature reaction. It is lower than any of the height of the part 4 and the low temperature reaction part 6. The connecting pipe 8 is installed between the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6. The connecting pipe 8 is connected to the high temperature reaction section 4 at the center in the width direction of the high temperature reaction section 4 and at a low temperature. The reaction part 6 is connected to the low temperature reaction part 6 in the center in the width direction.
As described above, the connecting pipe 8 is provided with the reformed fuel supply channel 38, the mixing channel 40, the combustion fuel supply channel 48, and the exhaust gas channel 50.

パイプ群2、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8の内側に設けられた流路の経路は図14、図15に示すようになる。ここで図14、図15と図4の対応関係について説明すると、気化用導入路14が気化器502の流路に相当し、改質用流路116が第一改質器506の流路に相当し、改質用流路150が第二改質器510に相当し、一酸化炭素除去用流路84の始端から一酸化炭素除去用流路46の終端までが一酸化炭素除去器512の流路に相当し、燃焼用流路26が第一燃焼器504の流路に相当し、燃焼室138,140が第二燃焼器508の流路に相当する。   The paths of the flow paths provided inside the pipe group 2, the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6 and the connecting pipe 8 are as shown in FIGS. Here, the correspondence relationship between FIGS. 14, 15, and 4 will be described. The vaporization introduction path 14 corresponds to the flow path of the vaporizer 502, and the reforming flow path 116 serves as the flow path of the first reformer 506. The reforming channel 150 corresponds to the second reformer 510, and the carbon monoxide removing unit 512 extends from the start end of the carbon monoxide removing channel 84 to the end of the carbon monoxide removing channel 46. The combustion flow path 26 corresponds to the flow path of the first combustor 504, and the combustion chambers 138 and 140 correspond to the flow path of the second combustor 508.

図2、図5に示すように、低温反応部6の下面つまり絶縁プレート290の下面には、電熱線170が蛇行した状態にパターニングされ、低温反応部6から連結管8を通って高温反応部4にかけてこれらの下面には、電熱線172が蛇行した状態にパターニングされている。低温反応部6の下面から燃焼器プレート12の表面を通って液体燃料導入管10の側面にかけて電熱線174がパターニングされている。電熱線170は低温反応部6を所定の適正温度範囲に加熱するためのヒータであり、電熱線172は高温反応部4を所定の適正温度範囲に加熱するためのヒータであり、電熱線172は気化器502を所定の適正温度範囲に加熱するためのヒータである。ここで、液体燃料導入管10の側面及び燃焼器プレート12の表面には、窒化シリコン、酸化シリコン等の絶縁膜が成膜され、その絶縁膜の表面に電熱線174が形成されている。絶縁膜又は絶縁プレート290に電熱線170,172,174をパターニングすることで、印加しようとする電圧が金属材料製のベースプレート29、液体燃料導入管10、燃焼器プレート12等に掛かることがなく、電熱線170,172,174の発熱効率を向上させることができる。   As shown in FIGS. 2 and 5, the lower surface of the low temperature reaction unit 6, that is, the lower surface of the insulating plate 290, is patterned in such a manner that the heating wire 170 meanders and passes from the low temperature reaction unit 6 through the connecting pipe 8 to the high temperature reaction unit. 4 are patterned in such a manner that the heating wire 172 meanders on their lower surfaces. A heating wire 174 is patterned from the lower surface of the low temperature reaction section 6 through the surface of the combustor plate 12 to the side surface of the liquid fuel introduction pipe 10. The heating wire 170 is a heater for heating the low temperature reaction part 6 to a predetermined appropriate temperature range, the heating wire 172 is a heater for heating the high temperature reaction part 4 to a predetermined appropriate temperature range, and the heating wire 172 is This is a heater for heating the vaporizer 502 to a predetermined appropriate temperature range. Here, an insulating film such as silicon nitride or silicon oxide is formed on the side surface of the liquid fuel introduction pipe 10 and the surface of the combustor plate 12, and a heating wire 174 is formed on the surface of the insulating film. By patterning the heating wires 170, 172, and 174 on the insulating film or insulating plate 290, the voltage to be applied is not applied to the base plate 29 made of a metal material, the liquid fuel introduction pipe 10, the combustor plate 12, etc. The heat generation efficiency of the heating wires 170, 172, and 174 can be improved.

電熱線170,172,174は、絶縁膜又は絶縁プレート290側から密着層、拡散防止層、発熱層の順に積層したものである。発熱層は3層の中で最も低い抵抗率の材料(例えば、Au)であり、電熱線170,172,174に電圧が印加されると電流が集中的に流れて発熱する。拡散防止層には、発熱層の材料が拡散防止層や密着層に対して拡散しないように比較的融点が高く且つ反応性が低い物質(例えば、W)を用いることが好ましい。密着層は、拡散防止層が絶縁膜又は絶縁プレート290に対して密着性が優れていない場合に用いられるものであり、拡散防止層に対しても絶縁膜又は絶縁プレート290に対しても密着性に優れた材料(例えば、Ta、Mo、Ti、Cr)からなる。電熱線170は、起動時に低温反応部6を加熱し、電熱線172は、起動時に高温反応部4及び連結管8を加熱し、電熱線174は、パイプ群2の気化器502及び第一燃焼器504を加熱する。この後、マイクロリアクタモジュール1から排出された水素ガスによって発電する燃料電池から、電気化学反応に用いられずに残った水素を含むオフガスが排気される。このオフガスを第二燃焼器508に導入して燃焼させたら、電熱線172は第二燃焼器508の補助として高温反応部4及び連結管8を加熱する。同様に、燃料電池からの水素を含むオフガスが第一燃焼器504で燃焼される場合、電熱線170及び電熱線174は第一燃焼器504の補助として低温反応部6及びパイプ群2を加熱する。   The heating wires 170, 172, and 174 are formed by laminating an adhesion layer, a diffusion prevention layer, and a heat generation layer in this order from the insulating film or insulating plate 290 side. The heat generating layer is a material having the lowest resistivity among the three layers (for example, Au). When a voltage is applied to the heating wires 170, 172, and 174, a current flows intensively and heat is generated. For the diffusion prevention layer, it is preferable to use a substance (for example, W) having a relatively high melting point and low reactivity so that the material of the heat generation layer does not diffuse into the diffusion prevention layer or the adhesion layer. The adhesion layer is used when the diffusion preventing layer does not have excellent adhesion to the insulating film or the insulating plate 290, and adheres to both the diffusion preventing layer and the insulating film or the insulating plate 290. It is made of an excellent material (for example, Ta, Mo, Ti, Cr). The heating wire 170 heats the low-temperature reaction unit 6 at startup, the heating wire 172 heats the high-temperature reaction unit 4 and the connecting pipe 8 at startup, and the heating wire 174 is connected to the vaporizer 502 and the first combustion of the pipe group 2. The vessel 504 is heated. Thereafter, off-gas containing hydrogen remaining without being used in the electrochemical reaction is exhausted from the fuel cell that generates power using the hydrogen gas discharged from the microreactor module 1. When this off gas is introduced into the second combustor 508 and combusted, the heating wire 172 heats the high temperature reaction section 4 and the connecting pipe 8 as an auxiliary to the second combustor 508. Similarly, when off-gas containing hydrogen from the fuel cell is burned in the first combustor 504, the heating wire 170 and the heating wire 174 heat the low-temperature reaction unit 6 and the pipe group 2 as assistance of the first combustor 504. .

また、電熱線170,172,174は温度の変化に応じて電気抵抗が変化するので、所定の印加電圧又は電流に対する抵抗値から温度を読み取ることができる温度センサとしても機能する。具体的には、電熱線170,172,174の温度は電気抵抗に比例する。   Further, since the electric resistances of the heating wires 170, 172, and 174 change according to changes in temperature, they also function as temperature sensors that can read the temperature from a resistance value with respect to a predetermined applied voltage or current. Specifically, the temperature of the heating wires 170, 172, and 174 is proportional to the electrical resistance.

電熱線170,172,174の何れの端部も低温反応部6の下面に位置し、これら端部が燃焼器プレート12を囲むように配列されている。電熱線170の両端部にはそれぞれリード線176,178が接続され、電熱線172の両端部にはそれぞれリード線180,182が接続され、電熱線174の両端部にはそれぞれリード線184,186が接続されている。なお、図3においては、図面を見やすくするために、電熱線170,172,174及びリード線176,178,180,182,184,186の図示を省略する。   Any end portions of the heating wires 170, 172, and 174 are located on the lower surface of the low temperature reaction portion 6, and these end portions are arranged so as to surround the combustor plate 12. Lead wires 176 and 178 are connected to both ends of the heating wire 170, lead wires 180 and 182 are connected to both ends of the heating wire 172, and lead wires 184 and 186 are connected to both ends of the heating wire 174, respectively. Is connected. In FIG. 3, the heating wires 170, 172, 174 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186 are omitted for easy understanding of the drawing.

図16、図17に示すように、このマイクロリアクタモジュール1は断熱パッケージ200を具備し、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8が断熱パッケージ200に収容されている。断熱パッケージ200は、下面が開口した長方形状のケース202と、ケース202の下面開口を閉塞したベースプレート204とを有し、ベースプレート204がケース202に接合されている。ケース202及びベースプレート204のどちらも肉厚が0.1mm〜0.2mm程度のステンレス鋼(SUS304)等の金属からなる。断熱パッケージ200は、パイプ群2、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8からの熱輻射を反射して断熱パッケージ200の外に伝搬することを抑制する。断熱パッケージ200は内圧が1Pa以下になるように、マイクロリアクタモジュール1との間の内部空間が減圧排気されている。パイプ群2の水素ガス用排出路24の管材23は、断熱パッケージ200から露出されており、後述する発電モジュール608の燃料極に連結され、液体燃料導入管10は流量制御ユニット606を介して燃料容器604に連結されている。
リード線176,178,180,182,184,186,192,194を有する配線群197は、一部が断熱パッケージ200から露出されている。液体燃料導入管10並びにリード線176,178,180,182,184,186,192,194においてそれぞれ断熱パッケージ200から露出している部分から断熱パッケージ200内に外気が侵入して内圧が上がるような隙間が生じないように、液体燃料導入管10並びにリード線176,178,180,182,184,186,192,194は断熱パッケージ200のベースプレート204に金属蝋、ガラス材又は絶縁封止材で接合されている。断熱パッケージ200は金属性なので導電性を示すが、リード線176,178,180,182,184,186,192,194が高融点絶縁体で被覆されているので、リード線176,178,180,182,184,186,192,194が断熱パッケージ200とそれぞれ導通することはない。断熱パッケージ200の内部空間の内圧を低く維持できるので、マイクロリアクタモジュール1が発する熱を伝搬する媒体が希薄になり、内部空間でのまた熱対流が抑えられるのでマイクロリアクタモジュール1の保温効果が増える。
そして、断熱パッケージ200で封止された空間において、マイクロリアクタモジュール1の高温反応部4及び低温反応部6の間には所定の距離の連結管8が介在しているが、連結管8の容積は高温反応部4及び低温反応部6の容積に対して極めて小さいので、連結管8による高温反応部4から低温反応部6への熱の伝搬は抑えられ、高温反応部4と低温反応部6との間では、反応に必要な熱勾配を維持できるとともに高温反応部4内の温度を均等にしやすく、低温反応部6内の温度を均等にしやすくすることができる。
As shown in FIGS. 16 and 17, the microreactor module 1 includes a heat insulation package 200, and the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the connecting pipe 8 are accommodated in the heat insulation package 200. The heat insulation package 200 includes a rectangular case 202 whose bottom surface is open, and a base plate 204 which closes the bottom surface opening of the case 202, and the base plate 204 is joined to the case 202. Both the case 202 and the base plate 204 are made of a metal such as stainless steel (SUS304) having a thickness of about 0.1 mm to 0.2 mm. The heat insulation package 200 suppresses propagation of heat radiation from the pipe group 2, the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the connecting pipe 8 to the outside of the heat insulation package 200. The internal space between the heat insulation package 200 and the microreactor module 1 is evacuated so that the internal pressure becomes 1 Pa or less. The pipe material 23 of the hydrogen gas discharge path 24 of the pipe group 2 is exposed from the heat insulation package 200 and connected to a fuel electrode of a power generation module 608 described later, and the liquid fuel introduction pipe 10 is fueled via a flow rate control unit 606. The container 604 is connected.
A part of the wiring group 197 having the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 is exposed from the heat insulating package 200. In the liquid fuel introduction pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194, outside air enters the heat insulation package 200 from the portions exposed from the heat insulation package 200, and the internal pressure increases. The liquid fuel introduction pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 are joined to the base plate 204 of the heat insulation package 200 with metal wax, glass material, or insulating sealing material so that no gap is generated. Has been. Since the heat insulating package 200 is metallic, it exhibits conductivity. However, since the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 are covered with a high melting point insulator, the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 do not conduct with the heat insulation package 200, respectively. Since the internal pressure of the internal space of the heat insulating package 200 can be kept low, the medium that propagates the heat generated by the microreactor module 1 becomes dilute, and heat convection in the internal space is suppressed, so that the heat retention effect of the microreactor module 1 is increased.
And in the space sealed with the heat insulation package 200, the connecting pipe 8 of a predetermined distance is interposed between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6 of the microreactor module 1, but the volume of the connecting pipe 8 is Since the volume of the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6 is extremely small, the propagation of heat from the high temperature reaction part 4 to the low temperature reaction part 6 by the connecting pipe 8 is suppressed, and the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6 In the meantime, the thermal gradient required for the reaction can be maintained, the temperature in the high temperature reaction unit 4 can be easily equalized, and the temperature in the low temperature reaction unit 6 can be easily equalized.

図3、図5に示すように、低温反応部6の表面には、経時的にマイクロリアクタモジュール1から漏洩し得る流体、経時的にマイクロリアクタモジュール1から発生する流体、また箱体202とベースプレート204との接合時に十分な減圧排気ができずに残存する外気の一部、経時的に断熱パッケージ200内に侵入する外気といった断熱パッケージ200の内部空間の圧力を上げる要因を吸着することで断熱パッケージ200の内部空間から除去するゲッター材188が設けられ、ゲッター材188には電熱材等のヒータが設けられ、このヒータには配線190が接続されている。配線190の両端部は燃焼器プレート12の周囲においてベースプレート28の下面に位置し、配線190の両端部にはそれぞれリード線192,194が接続されている。ゲッター材188は加熱されることで活性化して吸着作用をもつものであり、ゲッター材188の材料としてはジルコニウム、バリウム、チタニウム又はバナジウムを主成分とした合金が挙げられる。なお、図3においては、図面を見やすくするために、リード線192,194の図示を省略する。リード線192,194は、一部が断熱パッケージ200から露出されており、露出している部分から断熱パッケージ200内に外気が侵入して内圧が上がるような隙間が生じないように、リード線192,194は断熱パッケージ200のベースプレート204に金属、ガラス材又は絶縁封止材で接合されている。配線群197は、各リード線同士の間隔が均等となるよう離間していることが望ましく、液体燃料導入管10の周囲に配置されることが望ましい。   As shown in FIGS. 3 and 5, the surface of the low-temperature reaction unit 6 includes a fluid that can leak from the microreactor module 1 over time, a fluid that is generated from the microreactor module 1 over time, and a box 202 and a base plate 204. By adsorbing factors that increase the pressure in the interior space of the heat insulation package 200 such as a part of the remaining outside air that cannot be sufficiently evacuated at the time of joining, and the outside air that enters the heat insulation package 200 over time, A getter material 188 to be removed from the internal space is provided, and a heater such as an electric heating material is provided in the getter material 188, and a wiring 190 is connected to the heater. Both ends of the wiring 190 are positioned on the lower surface of the base plate 28 around the combustor plate 12, and lead wires 192 and 194 are connected to both ends of the wiring 190, respectively. The getter material 188 is activated by being heated and has an adsorption action. Examples of the material of the getter material 188 include an alloy mainly composed of zirconium, barium, titanium, or vanadium. In FIG. 3, the lead wires 192 and 194 are not shown to make the drawing easier to see. The lead wires 192 and 194 are partially exposed from the heat insulation package 200, and the lead wires 192 are not formed so that a gap is not generated such that outside air enters the heat insulation package 200 from the exposed portion and the internal pressure increases. , 194 are joined to the base plate 204 of the heat insulating package 200 by a metal, glass material or insulating sealing material. The wiring group 197 is desirably spaced apart so that the intervals between the lead wires are uniform, and is preferably disposed around the liquid fuel introduction pipe 10.

このように、ベースプレート204を複数の通し孔206が貫通し、管材15,17,19,21,23、液体燃料導入管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194がそれぞれの通し孔206に挿通された状態で金属又はガラス封止されている。断熱パッケージ200の内部空間は密閉されているが、その内部空間が減圧とされているので、断熱効果が高いものとされている。そのため、熱損失を抑えることができる。   In this way, the plurality of through holes 206 penetrate the base plate 204, and the pipe members 15, 17, 19, 21, 23, the liquid fuel introduction pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 Are sealed with metal or glass while being inserted into the respective through holes 206. Although the internal space of the heat insulation package 200 is sealed, since the internal space is depressurized, the heat insulation effect is high. Therefore, heat loss can be suppressed.

管材15,17,19,21,23及び液体燃料導入管10は断熱パッケージ200の内側にも外側にも突出した状態とされている。そのため、断熱パッケージ200の内側においては管材15,17,19,21,23及び液体燃料導入管10が支柱としてベースプレート204に対して立った状態とされ、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8が管材15,17,19,21,23及び液体燃料導入管10に支持されて、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8が断熱パッケージ200の内面から離れている。   The pipe members 15, 17, 19, 21, 23 and the liquid fuel introduction pipe 10 are in a state of projecting both inside and outside the heat insulating package 200. Therefore, inside the heat insulation package 200, the pipe materials 15, 17, 19, 21, 23 and the liquid fuel introduction pipe 10 are in a state of standing with respect to the base plate 204 as support columns, and the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6 and the connection The pipe 8 is supported by the pipe materials 15, 17, 19, 21 and 23 and the liquid fuel introduction pipe 10, and the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6 and the connection pipe 8 are separated from the inner surface of the heat insulation package 200.

また、液体燃料導入管10は、平面視して高温反応部4、低温反応部6及び連結管8全体の重心において低温反応部6の下面に連結していることが望ましい。
なお、仮に液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197が高温反応部4に設けられている場合、高温反応部4は動作時に高温に保持する必要があるため、液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197まで高温になってしまい、液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197から断熱パッケージ200に伝熱して逃げる熱量が大きくなってしまうが、液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197は低温反応部6に設けられているので、液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197から断熱パッケージ200に伝熱して逃げる熱量が小さく、液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197において断熱パッケージ200の外部に露出している部分から放熱される熱量も少なくて済む。
The liquid fuel introduction pipe 10 is preferably connected to the lower surface of the low temperature reaction section 6 at the center of gravity of the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6 and the connection pipe 8 as viewed in plan.
If the liquid fuel introduction pipe 10, the pipe group 2, and the wiring group 197 are provided in the high temperature reaction section 4, the high temperature reaction section 4 needs to be kept at a high temperature during operation. Although the pipe group 2 and the wiring group 197 are heated to a high temperature, the amount of heat transferred from the liquid fuel introduction pipe 10, the pipe group 2, and the wiring group 197 to the heat insulation package 200 is increased, but the liquid fuel introduction pipe 10, Since the pipe group 2 and the wiring group 197 are provided in the low temperature reaction part 6, the amount of heat transferred from the liquid fuel introduction pipe 10, the pipe group 2 and the wiring group 197 to the heat insulation package 200 and escaped is small, and the liquid fuel introduction pipe 10 The amount of heat dissipated from the exposed portion of the heat insulation package 200 in the pipe group 2 and the wiring group 197 can be reduced.

なお、ゲッター材188は低温反応部6の表面に設けられているが、ゲッター材188の設ける位置は断熱パッケージ200の内側であれば特に限定されない。   The getter material 188 is provided on the surface of the low temperature reaction part 6, but the position where the getter material 188 is provided is not particularly limited as long as it is inside the heat insulating package 200.

ここで、管材15,17,19,21,23の上端部は、フランジ状に形成されており、フランジ部分が低温反応部6の下面に当たるベースプレート296に固定されている。ベースプレート296は低温反応部6と同様に120℃〜200℃、さらに好ましくは140℃〜180℃に加熱され、断熱パッケージ200は80℃程度に加熱され、ベースプレート29と断熱パッケージ200とは数十℃の温度差が生じる。そのため、液体燃料導入管10を中心として周囲に正五角形状に設けられた管材15,17,19,21,23は、ベースプレート29との接続部分と、ベースプレート204との接触部分との間の部分、すなわち、断熱パッケージ200内に収容される部分に熱膨張による応力(例えば100MPa程度)がかかる。そして、この応力によって管材15,17,19,21,23には変形が生じるが、上述したように管材15,17,19,21,23は超弾性効果を有する材料により形成されているから、変形したとしても元の形状に戻り、折れ曲がることもない。液体燃料導入管10は、その管径が管材15,17,19,21,23の管径よりも長いために、応力に対する耐性が管材15,17,19,21,23よりもあるが、応力の歪みにより流体を漏洩しないように、管材15,17,19,21,23同様に超弾性材料により形成されていてもよい。同様に配線群197も配線軸を超弾性材料によって形成されていてもよい。   Here, the upper ends of the pipe members 15, 17, 19, 21, and 23 are formed in a flange shape, and the flange portion is fixed to the base plate 296 that contacts the lower surface of the low-temperature reaction unit 6. The base plate 296 is heated to 120 ° C. to 200 ° C., more preferably 140 ° C. to 180 ° C. similarly to the low temperature reaction section 6, the heat insulation package 200 is heated to about 80 ° C., and the base plate 29 and the heat insulation package 200 are several tens of degrees C. Temperature difference occurs. Therefore, the pipe members 15, 17, 19, 21, and 23 provided around the liquid fuel introduction pipe 10 in a regular pentagon shape are portions between the connection portion with the base plate 29 and the contact portion with the base plate 204. That is, stress (for example, about 100 MPa) due to thermal expansion is applied to the portion accommodated in the heat insulating package 200. And although this pipe produces a deformation in the pipes 15, 17, 19, 21, 23, as described above, the pipes 15, 17, 19, 21, 23 are made of a material having a superelastic effect. Even if it is deformed, it returns to its original shape and does not bend. Since the liquid fuel introduction pipe 10 has a pipe diameter longer than that of the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23, the liquid fuel introduction pipe 10 is more resistant to stress than the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23. Similarly to the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23, they may be formed of a superelastic material so that fluid does not leak due to the distortion of the above. Similarly, the wiring group 197 may have a wiring axis made of a super elastic material.

次に、マイクロリアクタモジュール1の動作について説明する。
まず、リード線192,194の間に電圧が印加されると、ゲッター材188がヒータによって加熱され、ゲッター材188が活性化される。これにより、断熱パッケージ200内のガス等の圧力を上げる要因がゲッター材188に吸着され、断熱パッケージ200内の減圧度が高まり、断熱効率が高まる。
Next, the operation of the microreactor module 1 will be described.
First, when a voltage is applied between the lead wires 192 and 194, the getter material 188 is heated by the heater, and the getter material 188 is activated. As a result, factors that increase the pressure of gas or the like in the heat insulation package 200 are adsorbed by the getter material 188, the degree of decompression in the heat insulation package 200 increases, and the heat insulation efficiency increases.

また、リード線176,178の間に電圧が印加されると、電熱線170が発熱し、低温反応部6が加熱される。リード線180,182の間に電圧が印加されると、電熱線172が発熱し、高温反応部4が加熱される。リード線184,186の間に電圧が印加されると、電熱線174が発熱し、液体燃料導入管10の上部が加熱される。液体燃料導入管10、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8が金属材料からなるため、これらの間で熱伝導しやすい。なお、電熱線170,172,174の電流・電圧が制御装置によって測定されることで、液体燃料導入管10、高温反応部4及び低温反応部6の温度が測定され、測定温度が制御装置にフィードバックされ、制御装置によって電熱線170,172,174の電圧が制御され、これにより液体燃料導入管10、高温反応部4及び低温反応部6の温度制御がなされる。   Further, when a voltage is applied between the lead wires 176 and 178, the heating wire 170 generates heat and the low temperature reaction part 6 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 180 and 182, the heating wire 172 generates heat and the high temperature reaction unit 4 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 184 and 186, the heating wire 174 generates heat, and the upper portion of the liquid fuel introduction pipe 10 is heated. Since the liquid fuel introduction pipe 10, the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6 and the connection pipe 8 are made of a metal material, heat conduction is easy between them. In addition, the current and voltage of the heating wires 170, 172, and 174 are measured by the control device, whereby the temperatures of the liquid fuel introduction pipe 10, the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 are measured, and the measured temperature is transferred to the control device. The voltage of the heating wires 170, 172, 174 is controlled by the control device, and the temperature of the liquid fuel introduction pipe 10, the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 is thereby controlled.

電熱線170,172,174によって液体燃料導入管10、高温反応部4及び低温反応部6が加熱された状態において、気化用導入路14に液体燃料と水の混合液がポンプ等によって連続的又は断続的に供給されると、混合液が吸液材33に吸収され、毛細管現象により混合液が気化用導入路14の上に向かって浸透する。そして、混合液が吸液材33内で加熱されて気化し、燃料と水の混合気が吸液材33から蒸散する。多孔質の吸液材33では、微細な孔に仕切られた多数の微細な液面から気化されていく。このため、各孔にはそれぞれ少量の混合液しかないので、過剰に熱量が加えられても突沸することなく定量的に安定して気化することができる。   In a state where the liquid fuel introduction pipe 10, the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6 are heated by the heating wires 170, 172, 174, the liquid mixture of liquid fuel and water is continuously supplied to the vaporization introduction path 14 by a pump or the like. When intermittently supplied, the liquid mixture is absorbed by the liquid absorbing material 33, and the liquid mixture permeates toward the vaporization introduction path 14 by capillary action. Then, the mixed liquid is heated and vaporized in the liquid absorbing material 33, and the mixture of fuel and water evaporates from the liquid absorbing material 33. The porous liquid absorbing material 33 is vaporized from a large number of fine liquid surfaces partitioned by fine holes. For this reason, since each hole has only a small amount of liquid mixture, even if an excessive amount of heat is applied, it can be vaporized quantitatively and stably without bumping.

そして、吸液材33から蒸散した混合気は貫通孔52、改質燃料供給流路38、吹抜け孔114を通って第一改質器506(改質用流路116)に流れ込む。その後、混合気は吹抜け孔154、連通流路49、吹抜け孔155を通って第二改質器510(改質用流路150)に流れ込む。混合気が改質用流路116,150を流れている際には、混合気が加熱されて触媒反応することによって、水素ガス等が生成される(燃料がメタノールの場合には、上記化学反応式(1)、(2)を参照。)。   The air-fuel mixture evaporated from the liquid absorbing material 33 flows into the first reformer 506 (reforming channel 116) through the through hole 52, the reformed fuel supply channel 38, and the blow-through hole 114. Thereafter, the air-fuel mixture flows into the second reformer 510 (reforming channel 150) through the blow-through hole 154, the communication flow path 49, and the blow-through hole 155. When the air-fuel mixture flows through the reforming channels 116 and 150, the air-fuel mixture is heated and undergoes a catalytic reaction to generate hydrogen gas or the like (when the fuel is methanol, the above chemical reaction). (See equations (1) and (2).)

第一改質器506及び第二改質器510で生成された混合気(水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス等を含む。)が吹抜け孔115を通って混合流路40へと流れ込む。一方、空気がポンプ等によって空気用導入路16に供給され、貫通孔60を介して混合流路40へ流れ込み、水素ガス等の混合気と空気が混合される。   The air-fuel mixture (including hydrogen gas, carbon dioxide gas, carbon monoxide gas, etc.) generated by the first reformer 506 and the second reformer 510 flows into the mixing channel 40 through the blow-through hole 115. . On the other hand, air is supplied to the air introduction path 16 by a pump or the like and flows into the mixing flow path 40 through the through hole 60, and the air-fuel mixture such as hydrogen gas and air are mixed.

そして、空気、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等を含む混合気が混合流路40から吹抜け孔66,88を通って一酸化炭素除去器512(一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46まで)へ流れ込む。混合気が一酸化炭素除去用流路84から、一酸化炭素除去用流路44、一酸化炭素除去用流路64(一酸化炭素除去用流路42を含む)を経由して一酸化炭素除去用流路46へ流れている時に、混合気中の一酸化炭素ガスが選択的に酸化され、一酸化炭素ガスが除去される。ここで、一酸化炭素ガスは一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46までの間で均一的に反応するのではなく、一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46までの経路のうち下流(主に、一酸化炭素除去用流路64から一酸化炭素除去用流路46にかけて)において一酸化炭素ガスの反応速度が高くなる。一酸化炭素ガスの酸化反応は発熱反応であるので、主に一酸化炭素除去用流路64から一酸化炭素除去用流路46までの部分で熱が発生する。この部分の下に液体燃料導入管10が位置するので、一酸化炭素ガスの酸化反応による熱が水と燃料の気化熱に効率よく用いられる。   Then, an air-fuel mixture containing air, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas and the like passes from the mixing flow path 40 through the blow-through holes 66 and 88 to remove the carbon monoxide remover 512 (from the carbon monoxide removal flow path 84. Into the carbon monoxide removal channel 46). The air-fuel mixture is removed from the carbon monoxide removal flow path 84 via the carbon monoxide removal flow path 44 and the carbon monoxide removal flow path 64 (including the carbon monoxide removal flow path 42). When flowing into the use channel 46, the carbon monoxide gas in the air-fuel mixture is selectively oxidized and the carbon monoxide gas is removed. Here, the carbon monoxide gas does not react uniformly between the carbon monoxide removal flow path 84 and the carbon monoxide removal flow path 46, but from the carbon monoxide removal flow path 84. The reaction rate of the carbon monoxide gas increases in the downstream (mainly from the carbon monoxide removal flow path 64 to the carbon monoxide removal flow path 46) in the path to the removal flow path 46. Since the oxidation reaction of the carbon monoxide gas is an exothermic reaction, heat is generated mainly from the carbon monoxide removal channel 64 to the carbon monoxide removal channel 46. Since the liquid fuel introduction pipe 10 is located under this portion, the heat by the oxidation reaction of the carbon monoxide gas is efficiently used for the heat of vaporization of water and fuel.

そして、一酸化炭素が除去された状態の混合気が貫通孔54及び水素ガス用排出路24を通って燃料電池の燃料極等に供給される。燃料電池では水素ガスの電気化学反応により電気が生成され、未反応の水素ガス等を含むオフガスが燃料電池から排出される。   Then, the air-fuel mixture from which carbon monoxide has been removed is supplied to the fuel electrode of the fuel cell through the through hole 54 and the hydrogen gas discharge passage 24. In the fuel cell, electricity is generated by an electrochemical reaction of hydrogen gas, and off-gas containing unreacted hydrogen gas and the like is discharged from the fuel cell.

以上の動作は初期段階の動作であるが、その後も続けて混合液が気化用導入路14に供給される。そして、燃料電池から排出されたオフガスに酸素(空気でもよい)が混合され、その混合気(以下、燃焼混合気という。)が燃焼混合気導入路22及び燃焼混合気導入路18に供給される。燃焼混合気導入路22に供給された燃焼混合気は貫通孔51、燃焼燃料供給流路47、貫通孔53を通って燃焼用流路26に流れ込み、燃焼混合気が燃焼用流路26において触媒燃焼する。これにより燃焼熱が発するが、燃焼用流路26が低温反応部6の下側において液体燃料導入管10を周回しているため、燃焼熱によって液体燃料導入管10つまり気化器502が加熱されるとともに低温反応部6が加熱される。そのため、電熱線170,174の消費電力を小さくすることができ、エネルギーの利用効率が高まる。   The above operation is an initial operation, but the liquid mixture is continuously supplied to the vaporization introduction path 14 after that. Then, oxygen (may be air) is mixed with the off-gas discharged from the fuel cell, and the mixture (hereinafter referred to as combustion mixture) is supplied to the combustion mixture introduction path 22 and the combustion mixture introduction path 18. . The combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction path 22 flows into the combustion channel 26 through the through hole 51, the combustion fuel supply channel 47, and the through hole 53, and the combustion mixture flows into the catalyst in the combustion channel 26. Burn. As a result, combustion heat is generated. However, since the combustion channel 26 circulates around the liquid fuel introduction pipe 10 below the low temperature reaction section 6, the liquid fuel introduction pipe 10, that is, the vaporizer 502 is heated by the combustion heat. At the same time, the low temperature reaction part 6 is heated. Therefore, the power consumption of the heating wires 170 and 174 can be reduced, and the energy utilization efficiency is increased.

一方、燃焼混合気導入路18に供給された燃焼混合気は貫通孔58、燃焼燃料供給流路48、吹抜け孔132を通って燃焼室138,140へ流れ込み、燃焼混合気が燃焼室138,140において触媒燃焼する。これにより燃焼熱が発するが、燃焼室138,140の両側に第一改質器506、第二改質器510が配置されているので、燃焼熱によって第一改質器506及び第二改質器510が加熱される。そのため、電熱線172の消費電力を小さくすることができ、エネルギーの利用効率が高まる。ここで、高温反応部4は低温反応部6よりも高温に保持しなければならないので、第二燃焼器508での単位時間あたりのオフガスの水素供給量を第一燃焼器504での単位時間あたりのオフガスの水素供給量より多くするか、第一燃焼器504での冷媒となる酸素(空気)の単位時間あたりの供給量を第二燃焼器508での酸素(空気)の単位時間あたりの供給量より多くするようにしてもよい。
なお、燃料容器604に貯留されている液体燃料が気化されて、その気化した燃料と空気の燃焼混合気が燃焼混合気導入路18,22に供給されるようにしても良い。
On the other hand, the combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction path 18 flows into the combustion chambers 138 and 140 through the through hole 58, the combustion fuel supply channel 48, and the blow-through hole 132, and the combustion mixture becomes the combustion chambers 138 and 140. The catalyst is combusted. As a result, combustion heat is generated. However, since the first reformer 506 and the second reformer 510 are arranged on both sides of the combustion chambers 138 and 140, the first reformer 506 and the second reformer are generated by the combustion heat. The vessel 510 is heated. Therefore, the power consumption of the heating wire 172 can be reduced and the energy utilization efficiency is increased. Here, since the high temperature reaction unit 4 must be kept at a higher temperature than the low temperature reaction unit 6, the amount of off-gas hydrogen supply per unit time in the second combustor 508 is set to be equal to the unit time in the first combustor 504. Or the supply amount of oxygen (air) as a refrigerant in the first combustor 504 per unit time is supplied to the second combustor 508 to supply oxygen (air) per unit time. You may make it more than quantity.
Alternatively, the liquid fuel stored in the fuel container 604 may be vaporized, and the vaporized fuel / air combustion mixture may be supplied to the combustion mixture introduction paths 18 and 22.

混合液が気化用導入路14に供給された状態であって、燃焼混合気が燃焼混合気導入路18,22に供給された状態において、制御装置が電熱線170,172,174の可変抵抗値によって温度を測定しながら、電熱線170,172,174の印加電圧を制御するとともに、ポンプ等を制御する。制御装置によってポンプが制御されると、燃焼混合気導入路18,22に供給される燃焼混合気の流量が制御され、これにより燃焼器504,508の燃焼熱量が制御される。このように制御装置が電熱線170,172,174及びポンプを制御することによって、それぞれ高温反応部4、低温反応部6及びパイプ群2の温度制御がなされる。ここで、高温反応部4が250℃〜400℃好ましくは300℃〜380℃、低温反応部6が高温反応部4より低い温度、具体的には120℃〜200℃、さらに好ましくは140℃〜180℃となるよう、温度制御を行う。より詳細には、図21の低温反応部6のベース部296近傍に位置する線L1が150℃、吸液材33の上端に位置する線L2が120℃、ベースプレート204の外表面の位置の線L3が80℃、吸液材33の下方に位置する線L4が65℃となるような温度分布となることが好ましい。
つまり、断熱パッケージ200内を高温に保持するとともに、断熱パッケージ200外に放熱する熱量を抑制するために断熱パッケージ200から露出している液体燃料導入管10、パイプ群2、配線群197を高温反応部4側ではなく低温反応部6側に設けている。さらに第一燃焼器504の燃焼熱が液体燃料導入管10に伝搬して、気化用導入路14内の吸液材33を下から上に向かうに従って徐々に温度が高くして効率的に燃料を気化できるように、第一燃焼器504が吸液材33の上部の周囲のみに配置されている。
In a state where the mixed liquid is supplied to the vaporization introduction path 14 and the combustion mixture is supplied to the combustion mixture introduction paths 18 and 22, the controller controls the variable resistance values of the heating wires 170, 172 and 174. While controlling the temperature, the voltage applied to the heating wires 170, 172 and 174 is controlled and the pump and the like are controlled. When the pump is controlled by the control device, the flow rate of the combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction passages 18 and 22 is controlled, whereby the amount of combustion heat of the combustors 504 and 508 is controlled. As described above, the control device controls the heating wires 170, 172, 174 and the pump, thereby controlling the temperatures of the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6 and the pipe group 2, respectively. Here, the high temperature reaction part 4 is 250 ° C. to 400 ° C., preferably 300 ° C. to 380 ° C., and the low temperature reaction part 6 is lower than the high temperature reaction part 4, specifically 120 ° C. to 200 ° C., more preferably 140 ° C. to Temperature control is performed so that it may become 180 degreeC. More specifically, the line L1 located in the vicinity of the base part 296 of the low temperature reaction part 6 in FIG. 21 is 150 ° C., the line L2 located at the upper end of the liquid absorbent 33 is 120 ° C., and the line on the outer surface position of the base plate 204. It is preferable that the temperature distribution is such that L3 is 80 ° C. and the line L4 located below the liquid absorbing material 33 is 65 ° C.
That is, while keeping the inside of the heat insulation package 200 at a high temperature, the liquid fuel introduction pipe 10, the pipe group 2, and the wiring group 197 exposed from the heat insulation package 200 are reacted at a high temperature in order to suppress the amount of heat radiated to the outside of the heat insulation package 200. It is provided not on the part 4 side but on the low temperature reaction part 6 side. Further, the combustion heat of the first combustor 504 propagates to the liquid fuel introduction pipe 10, and the temperature gradually increases as the liquid absorbing material 33 in the vaporization introduction path 14 moves from the bottom to the top. The first combustor 504 is disposed only around the upper part of the liquid absorbing material 33 so that it can be vaporized.

図18に示すように、以上のようなマイクロリアクタモジュール1は、発電ユニット601に組み付けて用いることができる。この発電ユニット601は、フレーム602と、フレーム602に対して着脱可能な燃料容器604と、流路、ポンプ、流量センサ及びバルブ等を有する流量制御ユニット606と、断熱パッケージ200に収容された状態のマイクロリアクタモジュール1と、燃料電池、加湿器及び回収器等を有する発電セル608と、エアポンプ610と、二次電池、DC−DCコンバータ及び外部インターフェース等を有する電源ユニット612とを具備する。流量制御ユニット606によって燃料容器604内の水と液体燃料の混合気がマイクロリアクタモジュール1に供給されることで、上述のように水素ガスが生成され、水素ガスが発電セル608の燃料電池に供給され、生成された電気が電源ユニット612の二次電池に蓄電される。   As shown in FIG. 18, the microreactor module 1 as described above can be used by being assembled in the power generation unit 601. The power generation unit 601 includes a frame 602, a fuel container 604 that can be attached to and detached from the frame 602, a flow rate control unit 606 having a flow path, a pump, a flow rate sensor, a valve, and the like, and a state in which the heat generation unit 601 is accommodated in the heat insulation package 200. A microreactor module 1, a power generation cell 608 having a fuel cell, a humidifier, a recovery device, and the like, an air pump 610, and a power supply unit 612 having a secondary battery, a DC-DC converter, an external interface, and the like are provided. By supplying the mixture of water and liquid fuel in the fuel container 604 to the microreactor module 1 by the flow rate control unit 606, hydrogen gas is generated as described above, and the hydrogen gas is supplied to the fuel cell of the power generation cell 608. The generated electricity is stored in the secondary battery of the power supply unit 612.

図19は、発電ユニット601を電源として用いた電子機器701の斜視図である。図19に示すように、この電子機器701は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器701は、CPU、RAM、ROM、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵するとともにキーボード702を備え付けた下筐体704と、液晶ディスプレイ706を備え付けた上筐体708と、を備える。下筐体704と上筐体708はヒンジ結合されており、上筐体708を下筐体704に重ねてキーボード702に液晶ディスプレイ706を相対させた状態で折り畳むことができるように形成されている。下筐体704の右側面から底面にかけて、発電ユニット601を装着するための装着部710が凹設され、装着部710に発電ユニット601を装着すると、発電ユニット601の電気によって電子機器701が動作する。   FIG. 19 is a perspective view of an electronic device 701 using the power generation unit 601 as a power source. As shown in FIG. 19, the electronic device 701 is a portable electronic device, and in particular a notebook personal computer. The electronic device 701 includes a lower housing 704 that includes an arithmetic processing circuit composed of a CPU, a RAM, a ROM, and other electronic components and includes a keyboard 702, and an upper housing 708 that includes a liquid crystal display 706. Prepare. The lower casing 704 and the upper casing 708 are hinged, and are formed so that the upper casing 708 can be folded with the liquid crystal display 706 facing the keyboard 702 with the upper casing 708 overlapped with the lower casing 704. . A mounting portion 710 for mounting the power generation unit 601 is recessed from the right side surface to the bottom surface of the lower housing 704, and when the power generation unit 601 is mounted on the mounting portion 710, the electronic device 701 operates by electricity of the power generation unit 601. .

以上のように本実施の形態によれば、複数の管材15,17,19,21,23は、超弾性効果を有する材料により形成されているので、低温反応部6と断熱パッケージ200との温度差による熱膨張により、比較的細い管材15,17,19,21,23に応力が加わり、低温反応部6のベースプレート296との接続部分と断熱パッケージ200のベースプレート204との接触部分との間で変形が生じるが、応力が除かれることにより元の形状に自力で復元する。よって、管材15,17,19,21,23の耐変形性能及び耐破壊性能を向上させることができる。
また、管材15,17,19,21,23のうち、流通する流体中に水素を含む管の内面にはメッキ処理が施されているので、水素を吸収して脆化することを抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the plurality of pipe members 15, 17, 19, 21, 23 are formed of a material having a superelastic effect, the temperature between the low temperature reaction part 6 and the heat insulation package 200 is determined. Due to the thermal expansion due to the difference, stress is applied to the relatively thin pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23, and between the connection portion of the low temperature reaction portion 6 with the base plate 296 and the contact portion of the heat insulation package 200 with the base plate 204. Although deformation occurs, the original shape is restored by removing the stress by itself. Therefore, the deformation resistance performance and the fracture resistance performance of the pipe materials 15, 17, 19, 21, 23 can be improved.
Further, among the pipe materials 15, 17, 19, 21, 23, the inner surface of the pipe containing hydrogen in the flowing fluid is plated, so that it is possible to suppress embrittlement by absorbing hydrogen. it can.

改質器506、燃焼器508、改質器510が改質器ベース体104の底板117に平行な方向に積層され、箱体110,112、燃焼器プレート106,108が底板117に接合されているから、箱体110,112同士や箱体110,112と燃焼器プレート106,108を接合せずとも済み、接合面を少なくすることができる。そのため、内部の反応物や生成物が漏洩しないような反応装置を提供することができる。   The reformer 506, the combustor 508, and the reformer 510 are stacked in a direction parallel to the bottom plate 117 of the reformer base body 104, and the box bodies 110 and 112 and the combustor plates 106 and 108 are joined to the bottom plate 117. Therefore, it is not necessary to join the box bodies 110, 112 or the box bodies 110, 112 and the combustor plates 106, 108, and the joining surface can be reduced. Therefore, it is possible to provide a reaction apparatus in which internal reactants and products do not leak.

また、ベースプレート29のベース部102の上に改質器ベース体104が接合され、ベースプレート29の別のベース部28の上に一酸化炭素除去器512が設けられているから、第一改質器506、第二改質器510、第二燃焼器508、一酸化炭素除去器512のベースとなる部分がベースプレート29として共有化されている。そのため、マイクロリアクタモジュール1の部品点数がその共有に係る分だけ低減され、改質器507,510と一酸化炭素除去器512との接合プロセスも不要となるから、マイクロリアクタモジュール1の製造プロセスの簡略化を図ることができる。   Further, the reformer base body 104 is joined on the base portion 102 of the base plate 29, and the carbon monoxide remover 512 is provided on another base portion 28 of the base plate 29. 506, second reformer 510, second combustor 508, and carbon monoxide remover 512 are shared as a base plate 29. Therefore, the number of parts of the microreactor module 1 is reduced by the amount related to the sharing, and the joining process between the reformers 507 and 510 and the carbon monoxide remover 512 is not required, so that the manufacturing process of the microreactor module 1 is simplified. Can be achieved.

また、改質器ベース体104の底板117に立設された隔壁119,121,123,125に箱体110,112を覆うことで改質器506,510が設けられるから、改質器506.510の内側に流路を形成する場合に箱体110,112に隔壁を設ける必要がない。そのため、改質器506,510の接合面が減り、底板117と箱体110,112とを接合する場合に隔壁同士を接合する接合プロセスも不要となるから、改質器506,510の製造プロセスの簡略化を図ることができる。   Further, the reformers 506, 510 are provided by covering the box bodies 110, 112 on the partition walls 119, 121, 123, 125 standing on the bottom plate 117 of the reformer base body 104, so that the reformers 506. When the flow path is formed inside 510, it is not necessary to provide a partition wall in the boxes 110 and 112. Therefore, the joining surfaces of the reformers 506 and 510 are reduced, and when joining the bottom plate 117 and the boxes 110 and 112, a joining process for joining the partition walls becomes unnecessary. Can be simplified.

また、断熱パッケージ200の内部空間が断熱空間となっており、高温反応部4が低温反応部6から離れ、高温反応部4から低温反応部6までの間隔が連結管8の長さ分となっている。従って、高温反応部4から低温反応部6への伝熱の経路が連結管8に限られ、高温を要しない低温反応部6への伝熱が限定される。特に、連結管8の高さ及び幅は高温反応部4と低温反応部6の高さ及び幅よりも小さいから、連結管8を通じた熱伝導も極力抑えられている。そのため、高温反応部4の適正温度及び低温反応部6の適正温度の差を保持でき、さらに高温反応部4の熱損失を抑えることができるとともに、低温反応部6が設定温度以上に昇温することも抑えることができる。即ち、1つの断熱パッケージ200内に高温反応部4と低温反応部6を収容した場合でも、高温反応部4と低温反応部6の間で適正な温度差を発生することができる。   Further, the internal space of the heat insulation package 200 is a heat insulation space, the high temperature reaction part 4 is separated from the low temperature reaction part 6, and the distance from the high temperature reaction part 4 to the low temperature reaction part 6 is the length of the connecting pipe 8. ing. Therefore, the heat transfer path from the high temperature reaction section 4 to the low temperature reaction section 6 is limited to the connecting pipe 8, and the heat transfer to the low temperature reaction section 6 that does not require high temperature is limited. In particular, since the height and width of the connecting pipe 8 are smaller than the height and width of the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6, heat conduction through the connecting pipe 8 is suppressed as much as possible. Therefore, the difference between the appropriate temperature of the high-temperature reaction unit 4 and the appropriate temperature of the low-temperature reaction unit 6 can be maintained, heat loss of the high-temperature reaction unit 4 can be suppressed, and the temperature of the low-temperature reaction unit 6 rises to a set temperature or higher. It can also be suppressed. That is, even when the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 are accommodated in one heat insulating package 200, an appropriate temperature difference can be generated between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6.

また、低温反応部6と高温反応部4との間を通じた流路38,40,48,50を1本の連結管8にまとめた状態とされているので、連結管8等に発生する応力を小さくすることができる。つまり、高温反応部4と低温反応部6との間には温度差があるから、低温反応部6よりも高温反応部4のほうがより膨張するが、高温反応部4が連結管8との連結部以外は自由端となっているので、連結管8等に発生する応力を抑えることができる。特に、連結管8は高さや幅が高温反応部4や低温反応部6よりも小さく、更に連結管8は高温反応部4及び低温反応部6の幅方向中央部において高温反応部4及び低温反応部6に連結しているから、連結管8、高温反応部4及び低温反応部6の応力発生を抑えることができる。   Further, since the flow paths 38, 40, 48, 50 passing between the low temperature reaction part 6 and the high temperature reaction part 4 are combined into one connecting pipe 8, the stress generated in the connecting pipe 8 or the like. Can be reduced. That is, since there is a temperature difference between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6, the high temperature reaction unit 4 expands more than the low temperature reaction unit 6, but the high temperature reaction unit 4 is connected to the connection pipe 8. Since the portion other than the portion is a free end, the stress generated in the connecting pipe 8 or the like can be suppressed. In particular, the connecting pipe 8 is smaller in height and width than the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6, and the connecting pipe 8 further includes the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction at the center in the width direction of the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6. Since it is connected to the part 6, it is possible to suppress the generation of stress in the connecting pipe 8, the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6.

管材15,17,19,21,23、液体燃料導入管10、リード線176,178,180,182,184,186,192,194は断熱パッケージ200の外側に延出しているが、これらは全て低温反応部6に連結されている。そのため、高温反応部4から断熱パッケージ200外への直接の伝熱を抑えることができ、高温反応部4の熱損失を抑えることができる。従って、1つの断熱パッケージ200内に高温反応部4と低温反応部6を収容した場合でも、高温反応部4と低温反応部6の間で温度差を発生することができる。   The pipes 15, 17, 19, 21, 23, the liquid fuel introduction pipe 10, and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 extend to the outside of the heat insulation package 200. It is connected to the low temperature reaction part 6. Therefore, direct heat transfer from the high temperature reaction unit 4 to the outside of the heat insulation package 200 can be suppressed, and heat loss of the high temperature reaction unit 4 can be suppressed. Therefore, even when the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 are accommodated in one heat insulating package 200, a temperature difference can be generated between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6.

連結管8の下面、高温反応部4の下面及び低温反応部6の下面が面一となっているため、電熱線172を比較的簡単にパターニングすることができ、電熱線172の断線を抑えることができる。   Since the lower surface of the connecting pipe 8, the lower surface of the high temperature reaction unit 4, and the lower surface of the low temperature reaction unit 6 are flush with each other, the heating wire 172 can be patterned relatively easily and the disconnection of the heating wire 172 can be suppressed. Can do.

また、液体燃料導入管10の気化用導入路14に吸液材33を充填させて、気化用導入路14を気化器502としたので、マイクロリアクタモジュール1の小型化・簡略化を図りつつ、混合液の気化に必要な温度状態(気化用導入路14の上部が120℃となる状態)とすることができる。   In addition, since the vaporization introduction path 14 of the liquid fuel introduction pipe 10 is filled with the liquid absorbing material 33 and the vaporization introduction path 14 is used as the vaporizer 502, the microreactor module 1 can be reduced in size and simplified while mixing. A temperature state necessary for vaporization of the liquid (a state where the upper portion of the vaporization introduction path 14 is 120 ° C.) can be obtained.

また、燃焼器プレート12は液体燃料導入管10の上端部において液体燃料導入管10の周囲に設けられて、更に気化用導入路14内の吸液材33が燃焼器プレート12の高さの位置まで充填されているから、第一燃焼器504における燃焼熱を混合液の気化に効率よく用いることができる。   Further, the combustor plate 12 is provided around the liquid fuel introduction pipe 10 at the upper end portion of the liquid fuel introduction pipe 10, and the liquid absorbing material 33 in the vaporization introduction path 14 is positioned at the height of the combustor plate 12. Therefore, the combustion heat in the first combustor 504 can be efficiently used for vaporizing the mixed liquid.

また、第一改質器506と第二改質器510との間に第二燃焼器508を挟んだ構造としているため、第二燃焼器508の燃焼熱が第一改質器506と第二改質器510に均等に伝導し、第一改質器506と第二改質器510との間に温度差が生じない。   Further, since the second combustor 508 is sandwiched between the first reformer 506 and the second reformer 510, the combustion heat of the second combustor 508 is changed between the first reformer 506 and the second reformer 506. Conducted uniformly to the reformer 510, and no temperature difference occurs between the first reformer 506 and the second reformer 510.

パイプ群2、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8のどの部分においても、流路を仕切る隔壁が薄くされているので、これらの熱容量を小さくすることができ、動作の初期段階においてパイプ群2、高温反応部4、低温反応部6及び連結管8を室温から高温にすぐに温めることができる。更に、電熱線170,172,174の消費電力も下げることができる。   In any part of the pipe group 2, the high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6 and the connecting pipe 8, the partition walls partitioning the flow path are made thin, so that these heat capacities can be reduced, and in the initial stage of operation The pipe group 2, the high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6 and the connecting pipe 8 can be immediately warmed from room temperature to high temperature. Furthermore, the power consumption of the heating wires 170, 172, and 174 can be reduced.

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良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態において、管材の本数は上述の本数に限定されるものではなく、適宜変更可能である。さらに、全ての管材15,17,19,21,23が超弾性を有する材料により形成されていなくとも、少なくともいずれか1本が超弾性を有する材料により形成されていれば良い。特に各管材内に流す流体の流量が異なる場合、流量の多い管材は、径が長く応力に対して耐性があり、流量の少ない管材は、径は短く応力に対して耐性が不十分であった場合、管材の径の短いもののみ超弾性材料で形成してもよく、また、管材の肉厚が多の管材よりも薄くもののみ超弾性材料で形成してもよい。
また、上記実施形態では、底板117に燃焼器プレート106,108を接合することで第二燃焼器508を設けたが、予め下方が開口した箱体を設け、その箱体を第一改質器506と第二改質器510との間において底板117に接合することで、箱体の下側開口を底板117によって閉塞しても良い。この場合箱体の内側が燃焼室となるが、その燃焼室を隔壁によって2つ以上に仕切って、隔壁に通し孔を形成して通じるようにしても良い。
In the said embodiment, the number of pipe materials is not limited to the above-mentioned number, It can change suitably. Furthermore, even if all the pipe materials 15, 17, 19, 21, and 23 are not formed of a material having superelasticity, at least one of them may be formed of a material having superelasticity. Especially when the flow rate of the fluid flowing through each pipe material is different, the pipe material with a high flow rate has a long diameter and is resistant to stress, and the pipe material with a low flow rate has a short diameter and insufficient resistance to stress. In this case, only a tube having a short diameter may be formed of a superelastic material, or only a tube having a wall thickness thinner than that of a tube having a large thickness may be formed of a superelastic material.
Moreover, in the said embodiment, although the 2nd combustor 508 was provided by joining the combustor plate 106,108 to the baseplate 117, the box body which the downward opening was provided previously, and the box body is used as the 1st reformer. The lower opening of the box may be closed by the bottom plate 117 by joining to the bottom plate 117 between 506 and the second reformer 510. In this case, the inside of the box serves as a combustion chamber. However, the combustion chamber may be divided into two or more by a partition, and a through hole may be formed in the partition.

斜め上から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図である。It is a perspective view of the micro reactor module 1 shown diagonally from the top. 斜め下から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図である。It is a perspective view of the micro reactor module 1 shown from diagonally below. マイクロリアクタモジュール1の側面図である。1 is a side view of a microreactor module 1. FIG. マイクロリアクタモジュール1を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。It is a schematic side view at the time of dividing the micro reactor module 1 for every function. マイクロリアクタモジュール1の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a microreactor module 1. FIG. 図3の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VI-VI of FIG. 図3の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VII-VII of FIG. 図3の切断線VIII−VIIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VIII-VIII of FIG. 図3の切断線IX−IXに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line IX-IX of FIG. 絶縁プレート290にベースプレート29を接合した状態の斜視図である。6 is a perspective view of a state in which a base plate 29 is joined to an insulating plate 290. FIG. ベースプレート29に改質器ベース体104及び下部枠30を接合した状態の斜視図である。3 is a perspective view of a state in which a reformer base body 104 and a lower frame 30 are joined to a base plate 29. FIG. 改質器ベース体104に箱体110等を接合し更に下部枠30に上部枠34を接合した状態の斜視図である。3 is a perspective view of a state in which a box body 110 and the like are joined to the reformer base body 104 and an upper frame 34 is joined to the lower frame 30. FIG. 第二燃焼器508の分解斜視図である。3 is an exploded perspective view of a second combustor 508. FIG. 液体燃料と水が供給されてから、生成物である水素ガスが排出されるまでの経路を示した図面である。It is drawing which showed the path | route after supplying liquid fuel and water until the hydrogen gas which is a product is discharged | emitted. 燃焼混合気が供給されてから、生成物である水等が排出されるまでの経路を示した図面である。It is drawing which showed the path | route until a water etc. which are a product are discharged | emitted after a combustion air-fuel mixture is supplied. マイクロリアクタモジュール1の断熱パッケージ200の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a heat insulation package 200 of the microreactor module 1. FIG. 斜め下から示した断熱パッケージ200の斜視図である。It is a perspective view of the heat insulation package 200 shown from diagonally below. 発電ユニット601の斜視図である。3 is a perspective view of a power generation unit 601. FIG. 電子機器701の斜視図である。2 is a perspective view of an electronic device 701. FIG. 超弾性効果を有する材料の特性を示した図である。It is the figure which showed the characteristic of the material which has a superelastic effect. 図7の切断線XXI−XXIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line XXI-XXI of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロリアクタモジュール
4 高温反応部
6 低温反応部
8 連結管
15,19,21,23 管材
200 断熱パッケージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microreactor module 4 High temperature reaction part 6 Low temperature reaction part 8 Connection pipe 15,19,21,23 Pipe material 200 Thermal insulation package

Claims (8)

断熱パッケージと、
前記断熱パッケージ内に収容され、反応物の反応を起こす反応部と、
前記反応部に接続されるとともに前記断熱パッケージを貫通して設けられ、前記反応部に反応物の供給又は前記反応部から生成物の排出を行う複数の管材と、を備え、
前記複数の管材のうち少なくとも1つは、超弾性効果を有する材料により形成されていることを特徴とする反応装置。
An insulation package;
A reaction part housed in the heat insulation package and causing a reaction of a reactant;
A plurality of pipes connected to the reaction unit and provided through the heat insulation package, for supplying reactants to the reaction unit or discharging products from the reaction unit, and
At least one of the plurality of pipe members is formed of a material having a superelastic effect.
前記反応部は、前記断熱パッケージと離間した状態で前記複数の管材によって支持されていることを特徴とする請求項1に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 1, wherein the reaction unit is supported by the plurality of pipe members in a state of being separated from the heat insulation package. 前記反応部は、
反応物の反応を起こす高温反応部と、
前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こす低温反応部と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の反応装置。
The reaction part is
A high-temperature reaction part that causes the reaction of the reactants;
A low-temperature reaction part that causes the reaction of the reactant at a lower temperature than the high-temperature reaction part; and
The reaction apparatus according to claim 1, wherein:
前記高温反応部と前記低温反応部との間に架設され、前記高温反応部と前記低温反応部との間で反応物及び生成物を送る連結部、
を有することを特徴とする請求項3に記載の反応装置。
A connecting part that is installed between the high-temperature reaction part and the low-temperature reaction part, and sends reactants and products between the high-temperature reaction part and the low-temperature reaction part;
The reaction apparatus according to claim 3, wherein
前記低温反応部は、前記断熱パッケージと離間した状態で前記複数の管材によって支持されていることを特徴とする請求項3または4に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 3 or 4, wherein the low-temperature reaction part is supported by the plurality of pipe members in a state of being separated from the heat insulation package. 前記低温反応部は一酸化炭素除去部を有することを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein the low-temperature reaction unit includes a carbon monoxide removal unit. 前記高温反応部は水素改質部を有することを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein the high-temperature reaction section includes a hydrogen reforming section. 前記複数の管材の内面にメッキ処理が施されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の反応装置。



The reaction apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein an inner surface of the plurality of pipe materials is plated.



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