JP2007190458A - 反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上基板102が下基板103に接合されることによって、改質流路部162が改質流路部172に重なり、一酸化炭素除去流路部165が一酸化炭素除去流路部175に重なる。下基板103には電熱パターン106が形成され、下基板103にヒータ封止基板120が接合されることで、電熱パターン106がヒータ封止基板120の燃焼流路部121に収容される。電熱パターン106の両端部にはリード線109,110が接合され、リード線109が通し溝127を通り、リード線110が通り溝128を通り、通し溝128,127の隙間が封着剤140によってシーリングされている。
【選択図】図10
Description
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、燃料といった反応物の漏れを防止することができる反応装置を提供することを目的とする。
第1基板に設けられ、端子部を有する電熱パターンと、
前記電熱パターンの前記端子部に接続されたリード線と、
前記電熱パターンを収納する電熱パターン収納室と、前記電熱パターン収納室と独立して前記端子部を収納する端子部収納室と、前記電熱パターン収納室と前記端子部収納室とを連通する連通溝とを有する第2基板と、
を備えることを特徴とする。
第1基板に設けられ、端子部を有する電熱パターンと、
前記電熱パターンの前記端子部に接続されたリード線と、
前記リード線を外部に引き出す通し溝とを有する第2基板と、
前記通し溝を封着する封着剤と、
を備え、
前記リード線は、前記封着剤と前記端子部との間において、曲げ部を有することを特徴とする。
前記リード線の曲げ部は、前記第1基板と前記第2基板との間の端子部収納室内に収納され、
前記電熱パターンは、前記第1基板と前記第2基板との間の電熱パターン収納室に収納されていることを特徴とする。
前記リード線の曲げ部は、前記第1基板と前記第2基板との間の端子部収納室内に収納され、
前記第1基板は、反応物を反応する溝又は凹部を有し、
前記端子部収納室は、前記溝又は凹部と重ならないように配置されていることを特徴とする。
複合型マイクロ反応装置の製造方法について説明する。
図1に示すように、発熱電気抵抗体である電熱パターン6を反応器1の表面に形成する。具体的には、反応器1の複数面のうち1つの平坦な面1aに電熱膜を成膜し、これらの電熱膜をフォトリソグラフィー法、エッチング法を用いて形状加工する。これにより、電熱パターン6を形成する。電熱パターン6は所定の電圧が印加されると発熱する特性を持ち、電熱パターン6自体の温度に依存して電気抵抗が変化する特性を持つ。そのため、電熱パターン6は、抵抗値の変化から温度の変化を読み取る温度センサとしても機能する。電熱パターン6は、抵抗値の再現性の良い金(Au)を有する発熱層と、発熱層に接し且つ発熱層が熱拡散しにくいタングステン等の高融点金属を含む拡散抑制層と、拡散抑制層と反応器1との間の密着性を向上するために介在された、タンタル、モリブデン、チタン、クロム等の金属を含む密着層と、を備える。また、反応器1が導電性部材である場合、電熱パターン6を反応器1と電気的に絶縁するために、反応器1の面1aに絶縁膜が形成されていればよく、反応器1が絶縁部材である場合、面1aの表面にさらに絶縁膜を介在させる必要はない。
なお、図1では、反応器1は2枚の基板2,3を接合したものであり、反応器1の側面には内部の流路、内部空間に通じる導入口4及び排出口5が形成されている。この場合、基板3が第1基板に対応し、後述するヒータ封止基板20が第2基板に対応する。
CH3OH+H2O→3H2+CO2・・・(1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2・・・(2)
2CO+O2→2CO2・・・(3)
2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O・・・(4)
第2実施形態について説明する。
図5は燃料電池に供給する水素を改質する複合型マイクロ反応装置100の外観斜視図であり、図6は破断して示した複合型マイクロ反応装置100の正面断面図である。
接合面に関して、燃焼流路部121と改質流路部172は互いにほぼ面対称であり、ヒータ収容溝129と一酸化炭素除去流路部175がほぼ面対称である。
そして、リード線109、110は、曲げ部が複数あってもよい。
まず、上基板102、下基板103、ヒータ封止基板120を準備し、これらの接合面に必要に応じて金属膜又はシリコン膜を気相成長法により成膜する。次に、下基板103の下面に電熱膜を成膜し、その電熱膜をフォトリソグラフィー・エッチング法により形状加工することによって、電熱パターン106,136をパターニングする。そして、端子部107,108,137,138を除いて電熱パターン106,136を絶縁膜によって被覆する。次に、上基板102に、いずれも溝部又は凹部である、燃料供給流路部161、改質流路部162、連通溝163、空気供給流路部164、一酸化炭素除去流路部165を形成し、さらに貫通孔166及び溝201,205,206を形成する。下基板103にも、いずれも溝部又は凹部である、燃料供給流路部171、改質流路部172、連通溝173、空気供給流路部174、一酸化炭素除去流路部175を形成し、さらに貫通孔176及び切欠き211〜216を形成する。また、ヒータ封止基板120に、燃焼流路部121、端子部収納室123,124、連通溝125,126、通し溝127,128、ヒータ収容溝129、燃焼燃料供給流路部131、空気供給流路部132、連通溝133、排ガス排出流路部134、通し溝141,142及び溝222,223,224を形成し、さらに貫通孔156を形成する。
次に、通し溝127,128に封着剤を注入することで、通し溝127,128の開口をシールする。通し溝141,142に封着剤を注入する場合、リード線111,112は曲げ部を有している。
この複合型マイクロ反応装置100は、図14に示すような発電装置900に用いることができる。この発電装置900は、燃料と水を液体の状態で貯留した燃料パッケージ901と、燃料パッケージ901から供給された燃料と水を気化させる気化器902と、複合型マイクロ反応装置100と、複合型マイクロ反応装置100の反応器101から供給された水素ガスにより電気エネルギーを生成する燃料電池903とを備える。気化器902で気化した燃料と水は燃料供給流路部161,171に流れ込み、一酸化炭素除去流路部165,175から流れ出た水素ガス等は燃料電池903の燃料極に供給され、燃料電池903の酸素極には空気が供給され、燃料電池903における電気化学反応により電気エネルギーが生成される。ここで、燃料電池903の燃料極に供給された水素ガスは全てが反応しなくてもよく、残留した水素ガスがある場合、その水素ガスが燃焼燃料供給流路部131(燃焼器145)に供給されるようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、上基板102、下基板103のいずれにも、改質流路部,一酸化炭素除去流路部を形成したが、これに限らず、上基板102のみに改質流路部,一酸化炭素除去流路部を形成するか、或いは下基板103のみに改質流路部,一酸化炭素除去流路部を形成してもよい。
6、106 電熱パターン
9、10、109、110、111、112 リード線
20 ヒータ封止基板
21 溝
25、26、125、126 連通溝
23、24、123、124 端子部収納室
27、28、127、128 通し溝
162、172 改質流路部
165、175 一酸化炭素除去流路
121 燃料流路部
131 燃焼燃料供給流路部
132 空気供給流路部
133 連通溝
134 排ガス排出流路部
Claims (7)
- 第1基板に設けられ、端子部を有する電熱パターンと、
前記電熱パターンの前記端子部に接続されたリード線と、
前記電熱パターンを収納する電熱パターン収納室と、前記電熱パターン収納室と独立して前記端子部を収納する端子部収納室と、前記電熱パターン収納室と前記端子部収納室とを連通する連通溝とを有する第2基板と、
を備えることを特徴とする反応装置。 - 前記リード線が前記端子部収納室内において撓んでいることを特徴とする請求項1に記載の反応装置。
- 前記第2基板には、前記リード線を外部に引き出す通し溝が形成され、前記通し溝には、封着剤が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の反応装置。
- 前記第1基板は、反応物を反応する溝又は凹部を有し、前記第2基板の前記端子部収納室は、前記溝又は凹部と重ならないように配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の反応装置。
- 第1基板に設けられ、端子部を有する電熱パターンと、
前記電熱パターンの前記端子部に接続されたリード線と、
前記リード線を外部に引き出す通し溝とを有する第2基板と、
前記通し溝を封着する封着剤と、
を備え、
前記リード線は、前記封着剤と前記端子部との間において、曲げ部を有することを特徴とする反応装置。 - 前記リード線の曲げ部は、前記第1基板と前記第2基板との間の端子部収納室内に収納され、
前記電熱パターンは、前記第1基板と前記第2基板との間の電熱パターン収納室に収納されていることを特徴とする請求項5に記載の反応装置。 - 前記リード線の曲げ部は、前記第1基板と前記第2基板との間の端子部収納室内に収納され、
前記第1基板は、反応物を反応する溝又は凹部を有し、
前記端子部収納室は、前記溝又は凹部と重ならないように配置されていることを特徴とする請求項5に記載の反応装置。
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