JP2008074640A - 反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応装置10は、燃料と水から水素を生成する反応装置本体31と、反応装置本体31の表面に設けられた薄膜ヒータ32,33と、反応装置本体31及び薄膜ヒータ32,33を収容した断熱パッケージ34と、断熱パッケージ34の表面に設けられた薄膜温度センサ35と、薄膜ヒータ32,33及び薄膜温度センサ35を監視する監視回路36とを備える。薄膜温度センサ35は、密着層35a、拡散防止層35b、抵抗層35cを下層から順に積層したものである。薄膜ヒータ32,33も、密着層、拡散防止層、抵抗層を下層から順に積層したものである。
【選択図】図3
Description
燃料と水から水素を生成する反応装置本体と、
前記反応装置本体を内部に収容した断熱パッケージと、
前記断熱パッケージの内面又は外面に形成された輻射反射性の温度センサと、を備えることを特徴とする。
前記温度センサが、電気抵抗が温度によって変化する抵抗層と、前記抵抗層と前記断熱パッケージの内面又は外面との間に介在して前記ヒータと前記断熱パッケージとの間の密着性を向上させる密着層と、前記密着層と前記抵抗層との間に介在して前記密着層と前記抵抗層との間の熱による拡散を抑える拡散防止層と、を有することを特徴とする。
前記反応装置本体を加熱するヒータを更に備えることを特徴とする。
前記ヒータが、前記抵抗層と前記反応装置本体との間に介在し、前記ヒータと前記反応装置本体との間の密着性を向上させる密着層と、前記密着層と前記抵抗層との間に介在し、前記密着層と前記抵抗層との間の熱による拡散を抑える拡散防止層と、を有することを特徴とする。
燃料と水から水素を生成する反応装置本体と、
前記反応装置本体を内部に収容した断熱パッケージと、
前記断熱パッケージの内面に形成された金属反射膜と、
前記金属反射膜を被覆した絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された温度センサと、を備えることを特徴とする。
赤外線の波長をλとし、前記絶縁膜の屈折率をnとし、前記絶縁膜の厚さをdとした場合、λ>2dnを満たすことを特徴とする。
〔反応装置を用いた発電装置〕
図1は、本発明を適用した反応装置10を用いた発電装置1のブロック図である。この発電装置1は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられるものであり、これらの電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
H2+CO2→H2O+CO …(2)
2H++1/2O2+2e-→H2O …(4)
次に、反応装置10の具体的構成について説明する。図2は反応装置10の分解斜視図である。
図2に示すように、反応装置10は、燃料と水から水素を生成する反応装置本体31と、反応装置本体31の表面に形成された薄膜ヒータ32,33と、反応装置本体31及び薄膜ヒータ32,33を収容した断熱パッケージ34と、断熱パッケージ34の表面に形成された薄膜温度センサ35と、薄膜ヒータ32,33及び薄膜温度センサ35を監視する監視回路36(図9に図示)とを備える。
断熱パッケージ34は、矩形枠状の枠体41と、枠体41を挟み込むようにして枠体41の開口を塞いだ蓋材42,43とを備える。枠体41及び蓋材42,43はガラスといった断熱材又はステンレス鋼といった金属材料からなり、枠体41及び蓋材42,43は同種の材料からなる。断熱パッケージ34の内側は真空とされている。この断熱パッケージ34の内面には、アルミニウム、金、銀、銅といった金属反射膜34a(図3に図示)が成膜され、反応装置本体31や薄膜ヒータ32,33から発した熱線・電磁波が金属反射膜34aによって反射され、このような反射によって輻射による熱損失が抑制されている。なお、金属反射膜34aが金であって断熱パッケージ34がガラスである場合には、クロム又はチタンを下地にすることで、金属反射膜34aの密着性が向上する。
薄膜温度センサ35は、断熱パッケージ34の上面(蓋材42の表面)と断熱パッケージ34の下面(蓋材43の表面)のうちの一方又は両方に形成されている。薄膜温度センサ35は気相成長法、フォトリソグラフィー法、エッチング法等によって葛折り状にパターニングされたものである。
R(T)=R(273)×(1+α(T−273)) …(5)
図2に示すように、反応装置本体31は、基板50、基板60及び基板70を積層してこれらを接合して形成される。各基板50,60,70の接合は、陽極接合により行うことができる。なお、以下の説明では、便宜上、基板50側を上側、基板70側を下側として説明し、基板50を上基板50と称し、基板60を中基板60といい、基板70を下基板70という。
図2に示すように、薄膜ヒータ32は反応装置本体31の表面のうち高温反応部11の上面に形成され、薄膜ヒータ33は低温反応部12の上面に形成されている。薄膜ヒータ32,33は気相成長法、フォトリソグラフィー法、エッチング法等によって葛折り状にパターニングされたものである。なお、反応装置本体31の基板50,60,70が導電性を有する場合には、反応装置本体31の表面に絶縁膜が形成されたうえで、その絶縁膜上に薄膜ヒータ32,33が形成されている。
リード線32a,32b,33a,33bが監視回路36(図9に図示)に接続されている。図9に示すように、監視回路36は、電流源36aと、電圧計36bと、スイッチング素子36cとを備える。電流源36aは電流を制御するものである。スイッチング素子36cは、薄膜ヒータ32,33又は薄膜温度センサ35の何れかに選択的に接続し、電流源36aの電流の流れる経路を薄膜ヒータ32,33又は薄膜温度センサ35の何れかから選択するものである。電圧計36bは、薄膜ヒータ32,33、薄膜温度センサ35のうちスイッチング素子36cによって選択されたものに印加される電圧を測定するものである。
まず、薄膜ヒータ32及び薄膜ヒータ33によって反応装置本体31が加熱されている状態で、燃料容器2の水と燃料が気化器14によって加熱されて配管91に導入されると、水と燃料の混合気が改質器15の流路52に送られる。混合気が流路52を流動している時に、水素、二酸化炭素、一酸化炭素等が生成される(メタノールの場合、化学反応式(1)、(2)参照。)。
第1実施形態では、薄膜温度センサ35が断熱パッケージ34の外面に形成されていたが、第2実施形態では、図10に示すように、薄膜温度センサ35が断熱パッケージ34の内面に形成されている。
λ>2dn
従って、絶縁膜34bの膜厚d<500nmの厚みの膜とすればよい。絶縁膜34bのSiO2自体の赤外線の吸収は、その主な要因である分子・原子振動の吸収係数が小さいため、無視できる。
31 反応装置本体
32、33 薄膜ヒータ
34 断熱パッケージ
34a 金属反射膜
34b 絶縁膜
35 温度センサ
35a 密着層
35b 拡散防止層
35c 抵抗層
Claims (6)
- 燃料と水から水素を生成する反応装置本体と、
前記反応装置本体を内部に収容した断熱パッケージと、
前記断熱パッケージの内面又は外面に形成された輻射反射性の温度センサと、を備えることを特徴とする反応装置。 - 前記温度センサが、電気抵抗が温度によって変化する抵抗層と、前記抵抗層と前記断熱パッケージの内面又は外面との間に介在して前記ヒータと前記断熱パッケージとの間の密着性を向上させる密着層と、前記密着層と前記抵抗層との間に介在して前記密着層と前記抵抗層との間の熱による拡散を抑える拡散防止層と、を有することを特徴とする請求項1に記載の反応装置。
- 前記反応装置本体を加熱するヒータを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の反応装置。
- 前記ヒータが、前記抵抗層と前記反応装置本体との間に介在し、前記ヒータと前記反応装置本体との間の密着性を向上させる密着層と、前記密着層と前記抵抗層との間に介在し、前記密着層と前記抵抗層との間の熱による拡散を抑える拡散防止層と、を有することを特徴とする請求項3に記載の反応装置。
- 燃料と水から水素を生成する反応装置本体と、
前記反応装置本体を内部に収容した断熱パッケージと、
前記断熱パッケージの内面に形成された金属反射膜と、
前記金属反射膜を被覆した絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された温度センサと、を備えることを特徴とする反応装置。 - 赤外線の波長をλとし、前記絶縁膜の屈折率をnとし、前記絶縁膜の厚さをdとした場合、λ>2dnを満たすことを特徴とする請求項3に記載の反応装置。
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