JP2009007231A - Reactor, electricity generator, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor, an electricity generator, and an electronic apparatus each of which can easily cope with even the case when a carbon monoxide removal apparatus is overheated by cooling the removal apparatus. <P>SOLUTION: The low-temperature reaction section 606 of a microreactor module 600 is provided with a combustion fuel feed passage 716 (reaction passage) in the inside of which reactants flow and react with each other, A fluid is allowed to pass through the combustion fuel passage 716, whereupon the passage 716 can serve also as a cooling passage for cooling the low-temperature reaction section 606. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、反応装置、発電装置及び電子機器に関する。   The present invention relates to a reaction device, a power generation device, and an electronic device.

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、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯電話などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と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。
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温、常圧で気体であることによるそのまま貯留すると単位体積あたりの貯蔵量が充分でなく、また貯蔵に問題がある。そこで、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を改質して水素を生成するためには、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を利用する場合がある。
ところで、一酸化炭素除去器等の反応炉は予期せぬ昇温が発生することがあり、このような異常な昇温が検出された場合には改質反応用の水を大量に投入して熱交換器で冷却する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−115321号公報
In recent years, fuel cells using hydrogen as a fuel have begun to be applied to automobiles and mobile phones 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.
The fuel used in the fuel cell includes hydrogen, but if it is stored as it is at normal temperature and pressure, the amount of storage per unit volume is not sufficient and there is a problem in storage. Therefore, in order to reform hydrogen fuel such as alcohols and gasoline to produce hydrogen, a vaporizer that vaporizes the liquid fuel, or a reformer that extracts hydrogen necessary for power generation by reacting the liquid fuel with high-temperature steam. In some cases, a carbon monoxide remover or the like that removes carbon monoxide, which is a by-product of the reforming reaction, is used.
By the way, a reactor such as a carbon monoxide remover may generate an unexpected temperature rise. If such an abnormal temperature rise is detected, a large amount of water for reforming reaction is added. A technique for cooling with a heat exchanger is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2004-115321 A

しかしながら、上記特許文献1のように昇温した反応器を改質反応用の水を大量に投入して冷却するための熱交換器を設けることでマイクロリアクタが大型化し、システム全体の熱損失が大きくなり高効率にならないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、反応器が所望の温度よりも昇温した場合であっても容易に対応して冷却できる反応装置、発電装置及び電子機器を提供することを目的としている。
However, by providing a heat exchanger for cooling a reactor whose temperature has been raised as described in Patent Document 1 with a large amount of water for reforming reaction, the microreactor is enlarged, and the heat loss of the entire system is large. There is a problem that it does not become highly efficient.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a reaction apparatus, a power generation apparatus, and an electronic device that can be easily cooled even when the temperature of the reactor is higher than a desired temperature. It is aimed.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、
燃焼することによって発熱する燃焼器と、
反応部と、
前記燃焼器で燃焼するための燃料及び前記反応部を冷却するための冷媒が選択的に供給される流路と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A combustor that generates heat by burning;
A reaction part;
A flow path for selectively supplying a fuel for burning in the combustor and a refrigerant for cooling the reaction section;
It is characterized by providing.

請求項2の発明は、請求項1に記載の反応装置において、
前記反応部を複数備え、
前記複数の反応部のうち、反応物の反応を起こす第1の反応部が、燃料を改質する改質器を具備し、
前記第1の反応部の反応温度より低温で反応物の反応を起こす第2の反応部が、生成物中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を具備することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の反応装置において、
前記流路は、前記第2の反応部を冷却する熱交換器であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載の反応装置において、
前記反応部が所定の温度以上の場合に、前記燃焼器への燃料の供給を停止し、前記流路に冷媒を流すことによって前記反応部を冷却し、
前記反応部が所定の温度以下の場合に、前記流路に燃料及び空気を流すことによって前記燃焼器で燃焼させて前記反応部を加熱するように制御されることを特徴とする。
Invention of Claim 2 is the reaction apparatus of Claim 1,
A plurality of the reaction parts are provided,
Of the plurality of reaction units, a first reaction unit that causes reaction of a reactant includes a reformer that reforms fuel,
The second reaction section that causes the reaction of the reactant at a temperature lower than the reaction temperature of the first reaction section includes a carbon monoxide remover that removes carbon monoxide contained in the product. .
Invention of Claim 3 is the reaction apparatus of Claim 2,
The channel is a heat exchanger that cools the second reaction section.
Invention of Claim 4 is the reaction apparatus of Claim 1,
When the reaction part is at a predetermined temperature or higher, the supply of fuel to the combustor is stopped, and the reaction part is cooled by flowing a refrigerant through the flow path,
When the reaction part is below a predetermined temperature, it is controlled to heat the reaction part by burning in the combustor by flowing fuel and air through the flow path.

請求項5の発明は、
反応物の反応を起こす反応部を備える反応装置において、
前記反応部は、内部に反応物が流れて反応を起こす反応流路を備え、
前記反応流路のうち、複数の反応物が混合される箇所に少なくとも一つの曲がり部が形成されていることを特徴とする。
The invention of claim 5
In a reactor equipped with a reaction part that causes reaction of reactants,
The reaction section includes a reaction flow path in which a reactant flows to cause a reaction,
In the reaction channel, at least one bent portion is formed at a location where a plurality of reactants are mixed.

請求項6の発明は、請求項5に記載の反応装置において、
前記曲がり部は、前記反応物の流通方向に対して略90度で方向転換するように形成されていることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項5又は6に記載の反応装置において、
前記反応部を複数備え、
前記複数の反応部のうち、反応物の反応を起こす第1の反応部が、燃料を改質する改質器を具備し、
前記第1の反応部の反応温度よりも低温で反応物の反応を起こす第2の反応部が、生成物中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を具備することを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項7に記載の反応装置において、
前記曲がり部は、前記一酸化炭素除去器に通じる前記反応流路の直前に形成されていることを特徴とする。
Invention of Claim 6 is the reaction apparatus of Claim 5,
The bent portion is formed so as to change direction at approximately 90 degrees with respect to the flow direction of the reactant.
The invention according to claim 7 is the reaction apparatus according to claim 5 or 6,
A plurality of the reaction parts are provided,
Of the plurality of reaction units, a first reaction unit that causes reaction of a reactant includes a reformer that reforms fuel,
The second reaction section that causes the reaction of the reactant at a temperature lower than the reaction temperature of the first reaction section includes a carbon monoxide remover that removes carbon monoxide contained in the product. To do.
Invention of Claim 8 is the reaction apparatus of Claim 7,
The bent portion is formed immediately before the reaction flow path leading to the carbon monoxide remover.

請求項9の発明は、発電装置において、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の反応装置により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルを備えることを特徴とする。
請求項10の発明は、電子機器において、
請求項9に記載の発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする。
The invention of claim 9 is the power generator,
It has a power generation cell which takes out electric power from the reformed gas generated by the reactor according to any one of claims 1 to 8 by an electrochemical reaction.
The invention of claim 10 is an electronic device,
The power generator according to claim 9 is provided as a power supply source.

本発明によれば、冷却流路に冷却用の流体を流すことによって反応部が過熱した場合でも容易に対応することができる。また、小型化を図れ、熱損失も低減することができる。   According to the present invention, it is possible to easily cope with the case where the reaction section is overheated by flowing a cooling fluid through the cooling flow path. In addition, the size can be reduced and heat loss can be reduced.

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の技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を実施形態及び図示例に限定するものではない。
図1は、マイクロリアクタモジュール600の側面図である。このマイクロリアクタモジュール600は、燃料電池とともに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臓され、液体燃料を改質して燃料電池に使用する水素ガスを生成するものである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, various technically preferable limitations for carrying out the present invention are given to the embodiments described below, but the scope of the invention is not limited to the embodiments and the illustrated examples.
FIG. 1 is a side view of the microreactor module 600. This microreactor module 600 is built in electronic devices such as notebook personal computers, PDAs, electronic notebooks, digital cameras, mobile phones, watches, registers, and projectors together with fuel cells, and reforms liquid fuel for use in fuel cells. It produces gas.

図1に示すように、このマイクロリアクタモジュール600は、反応物の供給や生成物の排出が行われるパイプ群602と、動作に要する適正な温度が高温の改質反応が起こる高温反応部604と、高温反応部604の動作適正温度よりも低温の動作適正温度の選択酸化反応が起きる低温反応部606と、高温反応部604と低温反応部606との間で反応物や生成物の流入又は流出を行うための連結部608とを具備する。   As shown in FIG. 1, the microreactor module 600 includes a pipe group 602 in which reactants are supplied and products are discharged, a high-temperature reaction unit 604 in which a reforming reaction at a proper temperature required for operation occurs, The inflow or outflow of reactants or products between the low temperature reaction unit 606 where the selective oxidation reaction occurs at a temperature lower than the proper operation temperature of the high temperature reaction unit 604 and the high temperature reaction unit 604 and the low temperature reaction unit 606 occurs. And a connecting portion 608 for performing.

図2は、マイクロリアクタモジュール600を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。図2に示すように、パイプ群602には主に気化器610及び第一燃焼器612が設けられている。第一燃焼器612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された流体として供給され、これらの流体が第一燃焼器612内の触媒によって燃焼して熱を発する。気化器610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612における燃焼熱が気化器610内に伝搬することによって水と液体燃料が気化器610内において気化する。   FIG. 2 is a schematic side view when the microreactor module 600 is divided for each function. As shown in FIG. 2, the pipe group 602 is mainly provided with a carburetor 610 and a first combustor 612. The first combustor 612 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. The fluids are supplied separately or as mixed fluids, and these fluids are burned by the catalyst in the first combustor 612 to generate heat. The vaporizer 610 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 612 propagates into the vaporizer 610, whereby water and liquid fuel are vaporized in the vaporizer 610.

高温反応部604には主に第二燃焼器614と、第二燃焼器614の上に設けられた改質器400とが設けられている。第二燃焼器614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、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された流体として供給され、流体の触媒燃焼によって熱が発する。
なお、燃料電池がマイクロリアクタモジュール600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612及び第二燃焼器614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612及び第二燃焼器614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。
また、マイクロリアクタモジュール600の起動時には、後述する電熱線724が発熱して後述する液体燃料導入管622(気化器610)内の液体燃料を気化させ、定常状態になったら、燃焼器プレート624内で燃料を燃焼して引き続き液体燃料導入管622内の液体燃料を気化させてもよいが、電熱線724を設けない場合、マイクロリアクタモジュール600の起動時には、燃料容器に貯留されている液体燃料を第一燃焼器612内に供給して、後述する電熱線720の予熱で加熱して気化しながら燃焼して気化器610内の液体燃料を気化させ、燃料電池から水素を含むオフガスが安定して排出されるようになったら、燃料容器から第一燃焼器612への液体燃料の供給を停止し、オフガスを第一燃焼器612内に供給して水素を燃焼して気化器610内の液体燃料を気化させてもよい。
The high temperature reaction section 604 is mainly provided with a second combustor 614 and a reformer 400 provided on the second combustor 614. The second combustor 614 includes a fuel at least partially vaporized (for example, hydrogen gas, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, fossil fuels such as gasoline), and the like. A gas serving as an oxygen source such as air containing oxygen for burning the gas is supplied separately or as a mixed fluid, and heat is generated by catalytic combustion of the fluid.
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 600. At least one of the second combustor 614 may burn the unreacted hydrogen gas with a gas such as air containing oxygen to generate heat. Needless to say, at least one of the first combustor 612 and the second combustor 614 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.
Further, when the microreactor module 600 is started up, a heating wire 724 described later generates heat to vaporize liquid fuel in a liquid fuel introduction pipe 622 (vaporizer 610) described later, and in a steady state, The liquid fuel in the liquid fuel introduction pipe 622 may be continuously vaporized by burning the fuel. However, when the heating wire 724 is not provided, the liquid fuel stored in the fuel container is first stored when the microreactor module 600 is started. It is supplied into the combustor 612 and heated by preheating of a heating wire 720, which will be described later, and burned while being vaporized to vaporize the liquid fuel in the vaporizer 610, and the off-gas containing hydrogen is stably discharged from the fuel cell. Then, the supply of liquid fuel from the fuel container to the first combustor 612 is stopped, and off gas is supplied into the first combustor 612 to supply hydrogen. Tempering the liquid fuel in the vaporizer 610 may be vaporized.

第二燃焼器614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、改質器400が後述する電熱線722によって加熱されて水素を生成し、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614はオフガス中の水素を燃焼して改質器400を加熱する。電熱線722は、第二燃焼器614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。
この改質器400には気化器610から水と燃料の混合気が供給され、改質器400が第二燃焼器614によって適正な反応温度範囲に加熱される。加熱された改質器400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614の燃焼熱が用いられる。
When the second combustor 614 burns off-gas discharged from the fuel cell, first, at startup, the reformer 400 is heated by a heating wire 722 to be described later to generate hydrogen, and the fuel cell to which this hydrogen is supplied. When the off-gas containing hydrogen is steadily discharged from the gas, the second combustor 614 burns the hydrogen in the off-gas and heats the reformer 400. When the second combustor 614 becomes the main heat source, the heating wire 722 lowers the applied voltage so as to switch to the auxiliary heat source.
The reformer 400 is supplied with a mixture of water and fuel from the vaporizer 610, and the reformer 400 is heated to an appropriate reaction temperature range by the second combustor 614. In the heated reformer 400, hydrogen gas or the like is 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. The reaction in which hydrogen is generated is an endothermic reaction, and the combustion heat of the second combustor 614 is used.

CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1) CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)

2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 …(2) 2CH 3 OH + H 2 O → 5H 2 + CO + CO 2 (2)

低温反応部606には主に一酸化炭素除去器500が設けられている。一酸化炭素除去器500は、第一燃焼器612によって加熱された状態で、改質器400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、更に空気等の酸素源が供給される。一酸化炭素除去器500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。
なお、本発明では、一酸化炭素除去器500が適正な反応温度範囲の上限或いは上限近傍の高い温度に昇温した場合に、第一燃焼器612において、燃焼反応のために供給していた燃料と、燃料を燃焼するための空気等のうち、燃料の供給を止めて加熱を停止し、冷媒となる空気のみを供給することによって一酸化炭素除去器500を冷却する。一酸化炭素除去器500を冷却するために供給する空気は、燃焼反応のために燃料及び空気等が供給される後述の燃焼燃料供給流路716(図7参照)に流し、燃焼燃料供給流路716を冷却流路として兼用する。そして、一酸化炭素除去器500が充分冷却されて適正な反応温度範囲以下となった場合に、再び燃料の供給を開始して燃焼反応により一酸化炭素除去器500を加熱する。
The low temperature reaction unit 606 is mainly provided with a carbon monoxide remover 500. The carbon monoxide remover 500 is heated by the first combustor 612, supplied with a gas mixture containing hydrogen gas, carbon monoxide gas, and the like from the reformer 400, and further supplied with an oxygen source such as air. The In the carbon monoxide remover 500, carbon monoxide is selectively oxidized from the air-fuel mixture, whereby a chemical reaction such as 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.
In the present invention, the fuel that has been supplied for the combustion reaction in the first combustor 612 when the carbon monoxide remover 500 is heated to a high temperature close to or within the upper limit of the appropriate reaction temperature range. In addition, the carbon monoxide remover 500 is cooled by stopping the heating by stopping the supply of the fuel among the air for burning the fuel and the like, and supplying only the air as the refrigerant. The air supplied to cool the carbon monoxide remover 500 flows into a combustion fuel supply channel 716 (see FIG. 7), to be described later, to which fuel and air are supplied for the combustion reaction, and the combustion fuel supply channel 716 is also used as a cooling channel. When the carbon monoxide remover 500 is sufficiently cooled to be below the appropriate reaction temperature range, the fuel supply is started again and the carbon monoxide remover 500 is heated by the combustion reaction.

マイクロリアクタモジュール600の具体的な構成について図1、図3〜図9を用いて説明する。図3は、マイクロリアクタモジュール600の分解斜視図であり、図4は、改質器400の分解斜視図であり、図5は、一酸化炭素除去器500の分解斜視図であり、図6は、図1の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図であり、図7は、図1の切断線VII
−VIIに沿った面の矢視断面図であり、図8は、図1の切断線VIII−VIIIに沿った面の矢
視断面図であり、図9は、図1の切断線IX−IXに沿った面の矢視断面図、図10は、ベースプレート642の斜視図である。
A specific configuration of the microreactor module 600 will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 9. 3 is an exploded perspective view of the microreactor module 600, FIG. 4 is an exploded perspective view of the reformer 400, FIG. 5 is an exploded perspective view of the carbon monoxide remover 500, and FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 1, and FIG. 7 is a sectional line VII in FIG. 1.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 1, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 10 is a perspective view of the base plate 642. FIG.

図1、図3、図6に示すように、パイプ群602は、コバール(NiFeCo合金)からなる液体燃料導入管622と、液体燃料導入管622の上端部において液体燃料導入管622を囲むように設けられたコバール(NiFeCo合金)からなる燃焼器プレート624と、液体燃料導入管622の周囲に配列されたコバール(NiFeCo合金)からなる5本の管材626,628,630,632,634とを具備する。燃焼器プレート624は硬蝋付けによって液体燃料導入管622及び低温反応部606と接合されており、蝋剤としては、液体燃料導入管622や燃焼器プレート624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、好ましくは融点が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624は、液体燃料導入管622が低温反応部606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. 1, 3, and 6, the pipe group 602 surrounds the liquid fuel introduction pipe 622 made of Kovar (NiFeCo alloy) and the liquid fuel introduction pipe 622 at the upper end of the liquid fuel introduction pipe 622. Combustor plate 624 made of Kovar (NiFeCo alloy) provided and five pipes 626, 628, 630, 632, 634 made of Kovar (NiFeCo alloy) arranged around liquid fuel introduction pipe 622 To do. The combustor plate 624 is joined to the liquid fuel introduction pipe 622 and the low temperature reaction unit 606 by hard brazing, and the brazing agent includes the highest temperature among the temperatures of the fluid flowing through the liquid fuel introduction pipe 622 and the combustor plate 624. A gold wax containing silver, copper, zinc and cadmium in gold, a wax mainly composed of gold, silver, zinc and nickel, or gold having a melting point higher than that, preferably a melting point of 700 ° C. or more, Particularly preferred are waxes based on palladium and silver. The combustor plate 624 also functions as a flange for joining the liquid fuel introduction pipe 622 to the low temperature reaction unit 606.

液体燃料導入管622内には吸液材623が充填されている。吸液材623は液体を吸収するものであり、吸液材623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あったり、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。具体的には、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材といったものが吸液材623として用いられる。   The liquid fuel introduction pipe 622 is filled with a liquid absorbing material 623. The liquid-absorbing material 623 absorbs liquid, and the liquid-absorbing material 623 may be a material in which inorganic fibers or organic fibers are hardened with a binder, or a sintered inorganic powder or an inorganic powder. It may be solidified with or a mixture of graphite and glassy carbon. Specifically, a felt material, a ceramic porous material, a fiber material, a carbon porous material, or the like is used as the liquid absorbing material 623.

燃焼器プレート624の中央部624Aに貫通孔が形成され、その貫通孔624Aに液体燃料導入管622が嵌め込まれ、液体燃料導入管622と燃焼器プレート624が接合されている。また、燃焼器プレート624の一方の面には隔壁624Bが凸設されている。隔壁624Bは一部が燃焼器プレート624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624が低温反応部606の下面に接合されることによって、接合面に燃焼用流路625が形成され、液体燃料導入管622が燃焼用流路625によって囲繞されている。燃焼用流路625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622内の吸液材623は燃焼器プレート624の位置まで充填されている。   A through hole is formed in the central portion 624A of the combustor plate 624, the liquid fuel introduction pipe 622 is fitted into the through hole 624A, and the liquid fuel introduction pipe 622 and the combustor plate 624 are joined. Further, a partition wall 624 </ b> B is provided on one surface of the combustor plate 624. A part of the partition wall 624 </ b> B is provided over the entire outer edge of the combustor plate 624, the other part is provided in the radial direction, and the combustor plate 624 is joined to the lower surface of the low temperature reaction unit 606. A combustion channel 625 is formed on the joint surface, and the liquid fuel introduction pipe 622 is surrounded by the combustion channel 625. A combustion catalyst for burning the combustion mixture is carried on the wall surface of the combustion channel 625. An example of the combustion catalyst is platinum. The liquid absorbing material 623 in the liquid fuel introduction pipe 622 is filled up to the position of the combustor plate 624.

図1、図3に示すように、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608は、ベースプレート642を共通の基体としている。ベースプレート642の一方の面上に板材690、波形板420,520,540、セパレート板550、カップ体410,510が設けられ、これらにより高温反応部604、低温反応部606及び連結部608といった反応容器が形成されている。この反応容器を形成するベースプレート642の他方の面に、絶縁プレート640が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the high temperature reaction unit 604, the low temperature reaction unit 606, and the connection unit 608 have a base plate 642 as a common base. A plate member 690, corrugated plates 420, 520, 540, a separate plate 550, and cup bodies 410, 510 are provided on one surface of the base plate 642, and thereby a reaction vessel such as a high temperature reaction unit 604, a low temperature reaction unit 606, and a connection unit 608. Is formed. An insulating plate 640 is provided on the other surface of the base plate 642 that forms the reaction vessel.

ベースプレート642は、コバール(NiFeCo合金)からなり、低温反応部606の基体となるベース部652と、高温反応部604の基体となるベース部654と、連結部608の基体となる連結ベース部656とを備える。ベースプレート642は、ベース部652とベース部654と連結ベース部656とを一体形成したものであり、連結ベース部656において括れた状態とされている。   The base plate 642 is made of Kovar (NiFeCo alloy), and includes a base portion 652 serving as a base of the low temperature reaction portion 606, a base portion 654 serving as a base of the high temperature reaction portion 604, and a connection base portion 656 serving as a base of the connection portion 608. Is provided. The base plate 642 is formed by integrally forming a base portion 652, a base portion 654, and a connection base portion 656, and is in a state of being constricted at the connection base portion 656.

絶縁プレート640は、低温反応部606の基体となるベース部662と、高温反応部604の基体となるベース部664と、連結部608の基体となる連結ベース部666とからなる。絶縁プレート640は、ベース部662とベース部664と連結ベース部666とを一体形成したものであり、連結ベース部666において括れた状態とされている。この絶縁プレート640は、セラミック等の電気絶縁体からなる。   The insulating plate 640 includes a base portion 662 serving as a base of the low temperature reaction portion 606, a base portion 664 serving as a base of the high temperature reaction portion 604, and a connection base portion 666 serving as a base of the connection portion 608. The insulating plate 640 is formed by integrally forming a base portion 662, a base portion 664, and a connection base portion 666, and is in a state of being constricted at the connection base portion 666. The insulating plate 640 is made of an electrical insulator such as ceramic.

ここで、絶縁プレート640を形成する電気絶縁体の線膨張係数は、カップ体410,510、波形板420,520,540、セパレート板550、板材690、ベースプレート642等の反応容器を形成する金属材料の線膨張係数の70〜130%であることが好ましく、90〜110%であることがより好ましく、等しいことが最も好ましい。   Here, the linear expansion coefficient of the electrical insulator forming the insulating plate 640 is a metal material that forms a reaction vessel such as the cup bodies 410 and 510, the corrugated plates 420, 520, and 540, the separate plate 550, the plate material 690, and the base plate 642. The linear expansion coefficient is preferably 70 to 130%, more preferably 90 to 110%, and most preferably equal.

このような絶縁プレート640となる電気絶縁体と絶縁プレート640に接するベースプレート642となる反応容器材料としては、例えば、電気絶縁体にムライト(3Al2
3・2SiO2,線膨張係数5.0×10-6/℃)を、反応容器材料としてコバール(FeNiCo合金、線膨張係数5.16×10-6/℃)を用いる組み合わせが挙げられるが、これに限られない。
As a reaction vessel material to be the base plate 642 in contact with the electric insulator and the insulating plate 640, for example, mullite (3Al 2
O 3 · 2SiO 2 , linear expansion coefficient 5.0 × 10 −6 / ° C.) and Kovar (FeNiCo alloy, linear expansion coefficient 5.16 × 10 −6 / ° C.) as a reaction vessel material may be mentioned. Not limited to this.

図3、図7に示すように、ベースプレート642に絶縁プレート640を接合した状態で、貫通孔671〜678がベースプレート642のベース部652及び絶縁プレート640のベース部662を貫通している。図1、図3に示すように、絶縁プレート640のベース部662が低温反応部606の下面部となり、低温反応部606の下面に管材626,628,630,632,634及び液体燃料導入管622がそれらのフランジ部で接合されている。ここで、管材626が貫通孔671に通じ、管材628が貫通孔672に通じ、管材630が貫通孔673に通じ、管材632が貫通孔674に通じ、管材634が貫通孔675に通じ、液体燃料導入管622が貫通孔678に通じている。また、図3、図6、図7に示すように、燃焼器プレート624が低温反応部606の下面に接合されており、燃焼器プレート624の燃焼用流路625の一端部が貫通孔676に通じ、燃焼用流路625の他端部が貫通孔677に通じている。   As shown in FIGS. 3 and 7, the through holes 671 to 678 penetrate the base portion 652 of the base plate 642 and the base portion 662 of the insulating plate 640 in a state where the insulating plate 640 is joined to the base plate 642. As shown in FIGS. 1 and 3, the base portion 662 of the insulating plate 640 becomes a lower surface portion of the low temperature reaction portion 606, and pipes 626, 628, 630, 632, 634 and a liquid fuel introduction pipe 622 are formed on the lower surface of the low temperature reaction portion 606. Are joined at their flanges. Here, the tube material 626 communicates with the through hole 671, the tube material 628 communicates with the through hole 672, the tube material 630 communicates with the through hole 673, the tube material 632 communicates with the through hole 674, the tube material 634 communicates with the through hole 675, and liquid fuel An introduction pipe 622 communicates with the through hole 678. 3, 6, and 7, the combustor plate 624 is joined to the lower surface of the low-temperature reaction unit 606, and one end of the combustion flow path 625 of the combustor plate 624 is connected to the through hole 676. The other end of the combustion channel 625 communicates with the through hole 677.

図7及び図10に示すように、ベースプレート642には、一方の面に改質燃料供給流路702と、連通流路704と、空気供給流路706と、混合流路708と、一酸化炭素除去器500の冷却時に使用する冷却流路として兼用される燃焼燃料供給流路716と、第二燃焼器614となる燃焼室712と、排ガス流路714と、燃焼燃料供給流路710と、排気室718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641及びステージ643がそれぞれベース部652及びベース部654に設けられている。   As shown in FIGS. 7 and 10, the base plate 642 has a reformed fuel supply channel 702, a communication channel 704, an air supply channel 706, a mixing channel 708, and carbon monoxide on one surface. Combustion fuel supply flow path 716 also used as a cooling flow path used when cooling remover 500, combustion chamber 712 serving as second combustor 614, exhaust gas flow path 714, combustion fuel supply flow path 710, exhaust gas A stage 641 and a stage 643 that are one step higher than these grooves are provided in the base portion 652 and the base portion 654 so that grooves serving as the chamber 718 are formed.

改質燃料供給流路702は、低温反応部606の貫通孔678から連結部608の連結ベース部656を通って高温反応部604のベース部654の角部にまで至るよう形成されている。   The reformed fuel supply channel 702 is formed so as to extend from the through hole 678 of the low temperature reaction unit 606 to the corner of the base unit 654 of the high temperature reaction unit 604 through the connection base unit 656 of the connection unit 608.

混合流路708は、低温反応部606のベース部652において、ベース部652の短手方向に延在する二つの直線部708a,708bと、各直線部708a,708bの互いに対向する端部707A,709Aにそれぞれ繋がって形成された略C字状に曲がる曲折部708cとを有する。二つの直線部708a,798bは、同一直線上に配置されている。曲折部708cは、三つの曲がり部708d,708e,708fからなり、曲がり部708dは一方の直線部708aの一端部707Aにおいて、直線部708aの直線方向に対して右に略90度で折り曲げられている。曲がり部708eは曲がり部708dに対して、左に二回略90度ずつ折り曲げられ、曲がり部708fは曲がり部708eに対して右に略90度で折り曲げられて、他方の直線部708bの一端部709Aに連続して形成されている。そして、一方の直線部708aの他端部707Bが、空気供給流路706に至り、他方の直線部708bの他端部709Bがベース部652の角部652aへと延在し、導入口532へ通じている。
このように混合流路708を二つの直線部708a,708bと三つの曲がり部708d,708e,708fとから形成することによって、混合流路708を流れる改質ガスと空気とが曲がり部708cで、流通方向に対して略90度ずつ数回、方向転換するので、改質ガスと空気との混合を促進させることができ、一酸化炭素除去器500へ流れる前に改質ガス及び空気の混合を完了させることができる。
In the base portion 652 of the low temperature reaction portion 606, the mixing channel 708 includes two straight portions 708a and 708b extending in the short direction of the base portion 652, and end portions 707A of the straight portions 708a and 708b facing each other. 709A and a bent portion 708c that is bent in a substantially C-shape and is connected to each of 709A. The two straight portions 708a and 798b are arranged on the same straight line. The bent portion 708c includes three bent portions 708d, 708e, and 708f. The bent portion 708d is bent at approximately 90 degrees to the right with respect to the linear direction of the straight portion 708a at one end portion 707A of one straight portion 708a. Yes. The bent portion 708e is bent approximately 90 degrees twice to the left with respect to the bent portion 708d, and the bent portion 708f is bent approximately 90 degrees to the right with respect to the bent portion 708e, so that one end portion of the other straight portion 708b. 709A is formed continuously. Then, the other end portion 707 B of one straight line portion 708 a reaches the air supply flow path 706, and the other end portion 709 B of the other straight line portion 708 b extends to the corner portion 652 a of the base portion 652 to the introduction port 532. Communicates.
Thus, by forming the mixing channel 708 from the two straight portions 708a, 708b and the three bent portions 708d, 708e, 708f, the reformed gas and air flowing through the mixing channel 708 are bent at the bent portion 708c. Since the direction is changed several times by about 90 degrees with respect to the flow direction, mixing of the reformed gas and air can be promoted, and the reformed gas and air are mixed before flowing into the carbon monoxide remover 500. Can be completed.

ここで、混合流路708を直線形状のみとした場合に比して、混合流路708に曲がり部708d,708e,708fを設けた場合の効果について説明する。
図11(a)は、曲がり部708d,708e,708fを有する混合流路708内の酸素濃度分布図、図11(b)は、曲がり部708d,708e,708fを有さない直線形状の混合流路708内の酸素濃度分布図である。なお、図11中、符号Aの範囲の酸素濃度は 6.050mol/m3、Bの酸素濃度は0mol/m3、Cの酸素濃度は 3.025mol/m3、Dの酸素濃度は0.353mol/m3、Eの酸素濃度は0.908mol/m3、Fの酸素濃度は1.513mol/m3、Gの酸素濃度は1.210mol/m3である。
図11の結果から明らかなように、本実施形態のように曲がり部708d,708e,708fを設けることによって、最初の曲がり部708dの近傍で改質ガス及び空気がほぼ混合されて、その後は酸素濃度が均一となっていることが認められる。
なお、上記混合流路708では、三つの曲がり部708d,708e,708fを有するとしたが、少なくとも一つの曲がり部を設ければ良く、三つに限られるものではない。また、折り曲げ角度も略90度に限定されるものではなく、上述したC字状に限らず、複数種の流体が混合できるような、形状であれば、円弧状や山形状に形成しても良く、M字状、N字状、S字状、V字状等適宜変更可能である。
Here, the effect when the bent portions 708d, 708e, and 708f are provided in the mixing channel 708 as compared with the case where the mixing channel 708 has only a linear shape will be described.
FIG. 11 (a) is an oxygen concentration distribution diagram in the mixing flow path 708 having the bent portions 708d, 708e, and 708f, and FIG. 11 (b) is a linear mixed flow having no bent portions 708d, 708e, and 708f. 5 is an oxygen concentration distribution diagram in a path 708. FIG. In FIG. 11, the oxygen concentration of the oxygen concentration in the range of code A is 6.050mol / m 3, an oxygen concentration of B is 0 mol / m 3, C oxygen concentration of 3.025mol / m 3, D is 0.353mol / m 3 , the oxygen concentration of E is 0.908 mol / m 3 , the oxygen concentration of F is 1.513 mol / m 3 , and the oxygen concentration of G is 1.210 mol / m 3 .
As is apparent from the results of FIG. 11, by providing the bent portions 708d, 708e, and 708f as in the present embodiment, the reformed gas and air are substantially mixed in the vicinity of the first bent portion 708d, and thereafter oxygen It can be seen that the concentration is uniform.
The mixing channel 708 has three bent portions 708d, 708e, and 708f, but it is sufficient to provide at least one bent portion, and the number is not limited to three. Further, the bending angle is not limited to approximately 90 degrees, and is not limited to the C-shape described above, and may be formed in an arc shape or a mountain shape as long as it can be mixed with a plurality of types of fluids. It can be changed as appropriate, such as an M shape, an N shape, an S shape, a V shape, and the like.

連通流路704は、高温反応部604のベース部654の角部から連結ベース部656を通って混合流路708まで至るように形成されている。空気供給流路706は、低温反応部606の貫通孔675から混合流路708まで至るように形成されている。   The communication channel 704 is formed so as to reach from the corner of the base portion 654 of the high temperature reaction section 604 to the mixing channel 708 through the connection base portion 656. The air supply channel 706 is formed so as to extend from the through hole 675 of the low temperature reaction unit 606 to the mixing channel 708.

燃焼室712は、ベース部654の中央部においてC字状の底面711によって形成されている。板材690の下面及び底板711の上面を含む燃焼室712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。   The combustion chamber 712 is formed by a C-shaped bottom surface 711 at the center of the base portion 654. On the wall surface of the combustion chamber 712 including the lower surface of the plate material 690 and the upper surface of the bottom plate 711, a combustion catalyst for burning the combustion mixture is supported.

燃焼燃料供給流路710は、貫通孔672から連結ベース部656を通って燃焼室712まで至るように形成されている。排ガス流路714は、貫通孔677から貫通孔673に至るように形成されているとともに、燃焼室712から連結ベース部656を通って貫通孔673に至るように形成されている。   The combustion fuel supply channel 710 is formed so as to extend from the through hole 672 to the combustion chamber 712 through the connection base portion 656. The exhaust gas flow channel 714 is formed so as to reach the through hole 673 from the through hole 677, and is formed so as to reach the through hole 673 from the combustion chamber 712 through the connection base portion 656.

冷却流路と兼用される燃焼燃料供給流路716は、ベース部652において空気供給流路706の内側に配置され、貫通孔674から貫通孔676に至るように蛇行して形成されている。排気室718は、ベース部652においてステージ641より一段低い矩形状の凹部として形成され、排気室718の角部に貫通孔671が通じている。   The combustion fuel supply flow path 716 also serving as the cooling flow path is disposed inside the air supply flow path 706 in the base portion 652 and is formed to meander from the through hole 674 to the through hole 676. The exhaust chamber 718 is formed as a rectangular recess that is one step lower than the stage 641 in the base portion 652, and a through hole 671 communicates with a corner of the exhaust chamber 718.

ベース部654上に改質器400が設けられている。図4、図8、図9に示すように、この改質器400は、下面で開口したカップ体410と、カップ体410内に収容された波形板420と、カップ体410の下側開口を閉塞した底板430とを備える。   A reformer 400 is provided on the base portion 654. As shown in FIGS. 4, 8, and 9, the reformer 400 includes a cup body 410 that is open on the lower surface, a corrugated plate 420 that is accommodated in the cup body 410, and a lower opening of the cup body 410. And a closed bottom plate 430.

カップ体410は、正方形又は長方形に成した天板412と、天板412の四つの辺のうち相対する二辺において天板412に対して垂直に連なった状態で接続された一対の側板414,414と、天板412の別の相対する二辺において天板412に対して垂直に連なった状態で接続された一対の側板416,416とを有する。側板414は側板416に対して垂直に連なった状態で接続され、これら四枚の側板414,414,416,416によって正方形枠状又は長方形枠状に設けられている。   The cup body 410 includes a top plate 412 having a square shape or a rectangular shape, and a pair of side plates 414 connected in a state of being vertically connected to the top plate 412 at two opposite sides of the four sides of the top plate 412. 414 and a pair of side plates 416 and 416 connected in a state of being vertically connected to the top plate 412 on two opposite sides of the top plate 412. The side plate 414 is connected to the side plate 416 in a state of being vertically connected, and is provided in a square frame shape or a rectangular frame shape by these four side plates 414, 414, 416, 416.

底板430が天板412と平行となるよう底板430の縁部が側板414,414,416,416の下辺部に接合されている。このようにカップ体410の下面開口が底板430によって閉塞されることで、中空を有する平行六面体状の箱体が構成される。   The edge of the bottom plate 430 is joined to the lower sides of the side plates 414, 414, 416, 416 so that the bottom plate 430 is parallel to the top plate 412. Thus, the bottom face opening of the cup body 410 is closed by the bottom plate 430, whereby a parallelepiped box having a hollow is formed.

波形板420は、波形に蛇行したコバール(NiFeCo合金)からなる。この板の両端側において対向した一対の補強部422,422と、2つの補強部422,422の間において補強部422に対向した複数の仕切部424,424,…と、仕切部424の四つの辺のうち一辺において隣り合う仕切部424と仕切部424との間に又は隣り合う仕切部424と補強部422との間に連結された複数の折返し部426,426,…とを有する。   The corrugated plate 420 is made of Kovar (NiFeCo alloy) meandering in a corrugated shape. A pair of reinforcing portions 422, 422 facing each other on both ends of the plate, a plurality of partitioning portions 424, 424,... Facing the reinforcing portion 422 between the two reinforcing portions 422, 422, and four partitioning portions 424 Among the sides, a plurality of folded portions 426, 426,... Connected between the adjacent partition portion 424 and the partition portion 424 or between the adjacent partition portion 424 and the reinforcing portion 422 are provided.

この波形板420は波高方向が側板414と平行となるようにカップ体410に収容され、波形板420の補強部422が側板414に面した状態で当接し、好ましくは補強部422が側板414に蝋付けにより接合されている。したがって補強部422は、カップ体410の側板414を補強する補強部材として機能する。このため、側板414に応力が生じた場合であっても容易に変形しにくい構造となる。
また波形板420の折返し部426は側板416に面した状態で当接し、好ましくは折返し部426が側板416に蝋付けにより接合されている。したがって各折返し部426は、カップ体410の側板416を補強する補強部材として機能する。このため、側板416に応力が生じた場合であっても容易に変形しにくい構造となる。
The corrugated plate 420 is accommodated in the cup body 410 so that the wave height direction is parallel to the side plate 414, and the reinforcing portion 422 of the corrugated plate 420 contacts the side plate 414, and preferably the reinforcing portion 422 contacts the side plate 414. Joined by brazing. Therefore, the reinforcing portion 422 functions as a reinforcing member that reinforces the side plate 414 of the cup body 410. For this reason, even if stress is generated in the side plate 414, the structure is not easily deformed.
The folded portion 426 of the corrugated plate 420 abuts on the side plate 416 so that the folded portion 426 is preferably joined to the side plate 416 by brazing. Accordingly, each folded portion 426 functions as a reinforcing member that reinforces the side plate 416 of the cup body 410. For this reason, even if stress is generated in the side plate 416, the structure is difficult to be easily deformed.

折返し部426の上辺部及び補強部422の上辺部がカップ体410の天板412に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。折返し部426の下辺部及び補強部422の下辺部が底板430に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。   The upper side portion of the folded portion 426 and the upper side portion of the reinforcing portion 422 are in contact with the top plate 412 of the cup body 410, and are preferably joined by brazing. The lower side portion of the folded portion 426 and the lower side portion of the reinforcing portion 422 are in contact with the bottom plate 430, and are preferably joined by brazing.

このように波形板420がカップ体410に収容されているので、カップ体410と底板430とによる中空が仕切部424によって複数の空間418,418,…に区画されている。これら複数の空間418,418,…のうち、一方の補強部422と仕切部424との間の空間418に通じる導入口432が底板430に形成され、他方の補強部422と仕切部424との間の空間418に通じる排出口434が底板430に形成されている。   Thus, since the corrugated plate 420 is accommodated in the cup body 410, the hollow formed by the cup body 410 and the bottom plate 430 is partitioned into a plurality of spaces 418, 418,. Among the plurality of spaces 418, 418,..., An introduction port 432 communicating with the space 418 between one reinforcing portion 422 and the partitioning portion 424 is formed in the bottom plate 430, and the other reinforcing portion 422 and the partitioning portion 424 are connected to each other. A discharge port 434 that communicates with the space 418 is formed in the bottom plate 430.

また、各仕切部424の波高方向一端部にはそれぞれ上下一対の貫通孔428,428が形成され、隣り合う空間418,418が貫通孔428,428を介して通じている。そのため、カップ体410と底板430とによる中空が導入口432から排出口434までの流路状に設けられ、その流路が蛇行状とされている。   In addition, a pair of upper and lower through holes 428 and 428 are formed at one end in the wave height direction of each partition 424, and adjacent spaces 418 and 418 communicate with each other through the through holes 428 and 428. Therefore, a hollow formed by the cup body 410 and the bottom plate 430 is provided in a flow path shape from the introduction port 432 to the discharge port 434, and the flow path has a meandering shape.

図1、図3に示すように、改質器400の底板430がベース部654の上面に位置するステージ643に接合されている。底板430によって、改質燃料供給流路702の一部と、排ガス流路714の一部と、燃焼燃料供給流路710の一部と、連通流路704の一部と、燃焼室712とが蓋される。底板430に形成された導入口432は改質燃料供給流路702の端部703の上に位置され、底板430に形成された排出口434は連通流路704の端部705の上に位置されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the bottom plate 430 of the reformer 400 is joined to a stage 643 positioned on the upper surface of the base portion 654. By the bottom plate 430, a part of the reformed fuel supply channel 702, a part of the exhaust gas channel 714, a part of the combustion fuel supply channel 710, a part of the communication channel 704, and the combustion chamber 712 are formed. Covered. The inlet 432 formed in the bottom plate 430 is positioned above the end 703 of the reformed fuel supply channel 702, and the discharge port 434 formed in the bottom plate 430 is positioned above the end 705 of the communication channel 704. ing.

この改質器400においては、カップ体410と底板430の内面や波形板420に改質触媒(例えば、Cu/ZnO系触媒やPd/ZnO系触媒)が担持されている。   In the reformer 400, a reforming catalyst (for example, a Cu / ZnO-based catalyst or a Pd / ZnO-based catalyst) is supported on the inner surface of the cup body 410 and the bottom plate 430 and the corrugated plate 420.

ベース部652上に一酸化炭素除去器500が設けられている。この一酸化炭素除去器500は、下面で開口したカップ体510と、カップ体510内に収容されてカップ体510内の空間を上下に仕切ったセパレート板550と、カップ体410の下側開口を閉塞した底板530と、セパレート板550によって仕切られた2つの空間のうち上側の空間に収容された波形板520と、下側の空間に収容された波形板540と、を備える。   A carbon monoxide remover 500 is provided on the base portion 652. The carbon monoxide remover 500 includes a cup body 510 that is open on the lower surface, a separation plate 550 that is accommodated in the cup body 510 and partitions the space in the cup body 510 up and down, and a lower opening of the cup body 410. A closed bottom plate 530, a corrugated plate 520 accommodated in the upper space of the two spaces partitioned by the separate plate 550, and a corrugated plate 540 accommodated in the lower space are provided.

カップ体410,510、波形板420,520,540及び底板430,530は、コバール(NiFeCo合金)からなるものが好ましく、後述する絶縁プレート640を形成する電気絶縁体の線膨張係数の70〜130%であることが好ましく、90〜110%であることがより好ましい。   The cup bodies 410, 510, the corrugated plates 420, 520, 540 and the bottom plates 430, 530 are preferably made of Kovar (NiFeCo alloy), and have a linear expansion coefficient of 70 to 130 of an electric insulator forming an insulating plate 640 described later. % Is preferable, and 90 to 110% is more preferable.

カップ体510は、正方形状又は長方形状の天板512と、天板512の四つの辺のうち相対する二辺において天板512に対して垂直に連なった状態で接続された一対の側板514,514と、天板512の別の相対する二辺において天板512に対して垂直に連なった状態で接続された一対の側板516,516とを有する。側板514は側板516に対して垂直に連なった状態で接続されている。   The cup body 510 has a square or rectangular top plate 512 and a pair of side plates 514 connected in a state of being vertically connected to the top plate 512 at two opposite sides of the four sides of the top plate 512. 514 and a pair of side plates 516 and 516 connected in a state of being vertically connected to the top plate 512 at two opposite sides of the top plate 512. The side plate 514 is connected to the side plate 516 in a state of being connected vertically.

底板530が天板512と平行となるよう底板530の縁部が側板514,514,516,516の下辺部に接合され、中空を有する平行六面体状の箱体が構成されている。セパレート板550は、底板530及び天板512と平行となるようカップ体510内に収容され、セパレート板550の縁が側板514,514,516,516の上下中腹部に接合されている。   The edge of the bottom plate 530 is joined to the lower side of the side plates 514, 514, 516, and 516 so that the bottom plate 530 is parallel to the top plate 512, thereby forming a parallelepiped box having a hollow. The separate plate 550 is accommodated in the cup body 510 so as to be parallel to the bottom plate 530 and the top plate 512, and the edges of the separate plate 550 are joined to the upper and lower middle portions of the side plates 514, 514, 516 and 516.

波形板520は、波形に蛇行したコバール(NiFeCo合金)からなる板を備え、この板の両端側において対向した一対の補強部522,522と、2つの補強部522,522の間において補強部522に対向した複数の仕切部524,524,…と、仕切部524の四つの辺のうち一辺において隣り合う仕切部524と仕切部524との間に又は隣り合う仕切部524と補強部522との間に連結された複数の折返し部526,526,…とを有する。   The corrugated plate 520 includes a plate made of Kovar (NiFeCo alloy) meandering in a corrugated shape, and a pair of reinforcing portions 522 and 522 facing each other on both ends of the plate, and a reinforcing portion 522 between the two reinforcing portions 522 and 522. Between the plurality of partitioning parts 524, 524,. A plurality of folded portions 526, 526,... Connected in between.

波形板540も、波形板520と同様に、同一材料、略同一形状となっており、一対の補強部542,542と、複数の仕切部544,544,…と、複数の折返し部546,546,…とを有する。   Similarly to the corrugated plate 520, the corrugated plate 540 has the same material and substantially the same shape, and includes a pair of reinforcing portions 542, 542, a plurality of partition portions 544, 544,..., And a plurality of folded portions 546, 546. ...

波形板520は波高方向が側板514と平行となるようにセパレート板550と天板512との間の空間に収容され、波形板520の補強部522が側板514に面した状態で当接し、好ましくは補強部522が側板514に蝋付けにより接合されている。したがって補強部522は、カップ体510の側板514を補強する補強部材として機能する。このため、側板514に応力が生じた場合であっても容易に変形しにくい構造となる。
また、波形板520の折返し部526は側板516に面した状態で当接し、好ましくは折返し部526が側板516に蝋付けにより接合されている。したがって各折返し部526は、カップ体510の側板516を補強する補強部材として機能する。このため、側板516に応力が生じた場合であっても容易に変形しにくい構造となる。
The corrugated plate 520 is accommodated in a space between the separation plate 550 and the top plate 512 so that the wave height direction is parallel to the side plate 514, and the reinforcing portion 522 of the corrugated plate 520 contacts the side plate 514, preferably The reinforcing portion 522 is joined to the side plate 514 by brazing. Therefore, the reinforcing portion 522 functions as a reinforcing member that reinforces the side plate 514 of the cup body 510. For this reason, even if stress is generated in the side plate 514, the structure is difficult to be easily deformed.
Further, the folded portion 526 of the corrugated plate 520 contacts the side plate 516 and preferably the folded portion 526 is joined to the side plate 516 by brazing. Accordingly, each folded portion 526 functions as a reinforcing member that reinforces the side plate 516 of the cup body 510. For this reason, even if stress is generated in the side plate 516, the structure is not easily deformed.

折返し部526の上辺部及び補強部522の上辺部がカップ体510の天板512に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。折返し部526の下辺部及び補強部522の下辺部がセパレート板550に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。   The upper side portion of the folded portion 526 and the upper side portion of the reinforcing portion 522 are in contact with the top plate 512 of the cup body 510, and are preferably joined by brazing. The lower side portion of the folded portion 526 and the lower side portion of the reinforcing portion 522 are in contact with the separate plate 550 and are preferably joined by brazing.

カップ体510内の天板512とセパレート板550との間の空間内に波形板520が収容されて、その空間が仕切部524によって複数の空間518,518,…に区画されている。   A corrugated plate 520 is accommodated in a space between the top plate 512 and the separate plate 550 in the cup body 510, and the space is partitioned into a plurality of spaces 518, 518,.

また、波形板540は波高方向が側板514と平行となるようにセパレート板550と底板530との間の空間に収容され、波形板540の補強部542が側板514に面した状態で当接し、好ましくは補強部542が側板514に蝋付けにより接合されている。また、波形板540の折返し部546は側板516に面した状態で当接し、好ましくは折返し部546が側板516に蝋付けにより接合されている。   The corrugated plate 540 is accommodated in a space between the separate plate 550 and the bottom plate 530 so that the wave height direction is parallel to the side plate 514, and the reinforcing portion 542 of the corrugated plate 540 contacts the side plate 514, Preferably, the reinforcing portion 542 is joined to the side plate 514 by brazing. Further, the folded portion 546 of the corrugated plate 540 contacts the side plate 516 in a facing state, and preferably the folded portion 546 is joined to the side plate 516 by brazing.

折返し部546の上辺部及び補強部542の上辺部がカップ体510のセパレート板550に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。折返し部546の下辺部及び補強部542の下辺部が底板530に当接し、好ましくは蝋付けにより接合されている。   The upper side portion of the folded portion 546 and the upper side portion of the reinforcing portion 542 are in contact with the separate plate 550 of the cup body 510, and are preferably joined by brazing. The lower side portion of the folded portion 546 and the lower side portion of the reinforcing portion 542 are in contact with the bottom plate 530 and are preferably joined by brazing.

カップ体510内の底板530とセパレート板550との間の空間内に波形板540が収容されて、その空間が仕切部544によって複数の空間519,519,…に区画されている。下の波形板540はセパレート板550を挟んで上の波形板520に重なり、上の空間518はセパレート板550によって下の空間519に仕切られている。   A corrugated plate 540 is accommodated in a space between the bottom plate 530 and the separate plate 550 in the cup body 510, and the space is partitioned into a plurality of spaces 519, 519,. The lower corrugated plate 540 overlaps the upper corrugated plate 520 with the separate plate 550 interposed therebetween, and the upper space 518 is partitioned by the separate plate 550 into the lower space 519.

各仕切部524にそれぞれ貫通孔528が形成され、隣り合う空間518,518が貫通孔528を介して通じている。同様に、各仕切部544にそれぞれ貫通孔548が形成され、隣り合う空間519,519が貫通孔548を介して通じている。セパレート板550には複数の貫通孔552,552,…が形成され、上下に隣り合う空間518,519が貫通孔552を介して通じている。貫通孔528、貫通孔548,貫通孔552によって、これら空間518,518,…と空間519,519,…が所定の一連の流路となっている。   A through hole 528 is formed in each partition 524, and adjacent spaces 518 and 518 communicate with each other through the through hole 528. Similarly, a through hole 548 is formed in each partition portion 544, and adjacent spaces 519 and 519 communicate with each other through the through hole 548. A plurality of through holes 552, 552,... Are formed in the separation plate 550, and spaces 518 and 519 that are adjacent in the vertical direction communicate with each other through the through holes 552. These spaces 518, 518,... And spaces 519, 519,... Constitute a predetermined series of flow paths by the through holes 528, the through holes 548, and the through holes 552.

これら複数の空間519,519,…のうち何れかに通じる導入口532が底板430に形成され、他の空間519に通じる排出口534が底板530に形成されている。   An inlet 532 that communicates with any one of the plurality of spaces 519, 519,... Is formed in the bottom plate 430, and a discharge port 534 that communicates with another space 519 is formed in the bottom plate 530.

図1、図3に示すように、一酸化炭素除去器500の底板530がベース部652の上面に接合されている。底板530によって、改質燃料供給流路702の一部と、排ガス流路714の一部と、燃焼燃料供給流路710の一部と、連通流路704の一部と、空気供給流路706と、混合流路708と、冷却流路と兼用される燃焼燃料供給流路716と、排気室718とが蓋される。底板530に形成された導入口532は混合流路708の直線部708bの他端部の上に位置され、底板530に形成された排出口534は排気室718の角部719の上に位置されている。   As shown in FIGS. 1 and 3, the bottom plate 530 of the carbon monoxide remover 500 is joined to the upper surface of the base portion 652. By the bottom plate 530, a part of the reformed fuel supply channel 702, a part of the exhaust gas channel 714, a part of the combustion fuel supply channel 710, a part of the communication channel 704, and the air supply channel 706 Then, the mixing channel 708, the combustion fuel supply channel 716 that also serves as the cooling channel, and the exhaust chamber 718 are covered. The inlet 532 formed in the bottom plate 530 is positioned on the other end of the straight portion 708 b of the mixing channel 708, and the outlet 534 formed in the bottom plate 530 is positioned on the corner 719 of the exhaust chamber 718. ing.

この一酸化炭素除去器500においては、カップ体510と底板530の内面や波形板520、波形板540及びセパレート板550に一酸化炭素選択酸化触媒(例えば、白金等)が担持されている。   In the carbon monoxide remover 500, a carbon monoxide selective oxidation catalyst (for example, platinum or the like) is supported on the inner surface of the cup body 510 and the bottom plate 530, the corrugated plate 520, the corrugated plate 540, and the separate plate 550.

図3に示すように、改質器400の底板430と一酸化炭素除去器500の底板530とは連結蓋680によって連結された状態で一体形成されている。底板430と底板530と連結蓋680とを一体にした板材690は、連結蓋680において括れた状態とされている。この板材690がベースプレート642に接合されているが、板材690の連結蓋680はベースプレート642の連結ベース部656に接合され、これにより連結部608が構成される。この連結部608においては、改質燃料供給流路702の一部と、排ガス流路714の一部と、燃焼燃料供給流路710の一部と、連通流路704の一部とが連結蓋680によって蓋される。   As shown in FIG. 3, the bottom plate 430 of the reformer 400 and the bottom plate 530 of the carbon monoxide remover 500 are integrally formed in a state of being connected by a connecting lid 680. A plate material 690 in which the bottom plate 430, the bottom plate 530, and the connection lid 680 are integrated is confined in the connection lid 680. The plate member 690 is joined to the base plate 642, but the connection lid 680 of the plate member 690 is joined to the connection base portion 656 of the base plate 642, thereby forming the connection portion 608. In this connection portion 608, a part of the reformed fuel supply channel 702, a part of the exhaust gas channel 714, a part of the combustion fuel supply channel 710, and a part of the communication channel 704 are connected to each other. Covered by 680.

図1等に示すように、連結部608の外形は角柱状とされ、連結部608の幅が高温反応部604の幅及び低温反応部606の幅よりも狭く、連結部608の高さも高温反応部604及び低温反応部606の高さよりも低い。そのため、高温反応部604の適正温度及び低温反応部606の適正温度の差を保持でき、さらに高温反応部604の熱損失を抑えることができるとともに、低温反応部606が設定温度以上に昇温することも抑えることができる。そして、連結部608は高温反応部604と低温反応部606との間に架設されているが、連結部608は高温反応部604の幅方向中央部において高温反応部604に連結しているとともに低温反応部606の幅方向中央部において低温反応部606に連結している。そのため、高温反応部604の適正温度及び低温反応部606の適正温度の差によって生じる熱膨張の差に基づく連結部608への応力を最小限に抑え、連結部608から流体が漏洩することを防止できる。しかし、このように連結部608は小さいために応力に対して十分強い剛性を有していない。   As shown in FIG. 1 and the like, the outer shape of the connecting portion 608 is a prismatic shape, the width of the connecting portion 608 is narrower than the width of the high temperature reaction portion 604 and the width of the low temperature reaction portion 606, and the height of the connecting portion 608 is also high temperature reaction. It is lower than the height of the part 604 and the low temperature reaction part 606. Therefore, the difference between the appropriate temperature of the high-temperature reaction unit 604 and the appropriate temperature of the low-temperature reaction unit 606 can be maintained, heat loss of the high-temperature reaction unit 604 can be suppressed, and the temperature of the low-temperature reaction unit 606 is raised to a set temperature or higher. It can also be suppressed. The connecting portion 608 is installed between the high temperature reaction portion 604 and the low temperature reaction portion 606. The connection portion 608 is connected to the high temperature reaction portion 604 at the center in the width direction of the high temperature reaction portion 604 and at a low temperature. The reaction unit 606 is connected to the low temperature reaction unit 606 at the center in the width direction. Therefore, the stress to the connection part 608 based on the difference in thermal expansion caused by the difference between the appropriate temperature of the high temperature reaction part 604 and the appropriate temperature of the low temperature reaction part 606 is minimized, and fluid leakage from the connection part 608 is prevented. it can. However, since the connecting portion 608 is small in this way, it does not have a sufficiently strong rigidity against stress.

なお、上述したように、連結部608には、改質燃料供給流路702、連通流路704、燃焼燃料供給流路710及び排ガス流路714が設けられている。   As described above, the connecting portion 608 is provided with the reformed fuel supply channel 702, the communication channel 704, the combustion fuel supply channel 710, and the exhaust gas channel 714.

パイプ群602、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608の内側に設けられた流路の経路は図12、図13に示すようになる。ここで図12、図13と図2の対応関係について説明すると、液体燃料導入管622が気化器610に相当し、燃焼用流路625が第一燃焼器612に相当し、燃焼室712が第二燃焼器に相当する。   The paths of the flow paths provided inside the pipe group 602, the high temperature reaction unit 604, the low temperature reaction unit 606, and the connection unit 608 are as shown in FIGS. Here, the correspondence between FIGS. 12, 13 and 2 will be described. The liquid fuel introduction pipe 622 corresponds to the carburetor 610, the combustion channel 625 corresponds to the first combustor 612, and the combustion chamber 712 corresponds to the first. Corresponds to two combustors.

図3に示すように、低温反応部606の下面つまり絶縁プレート640の下面には、電熱線720が蛇行した状態にパターニングされ、低温反応部606から連結部608を通って高温反応部604にかけてこれらの下面には、電熱線722が蛇行した状態にパターニングされている。低温反応部606の下面から燃焼器プレート624の表面を通って液体燃料導入管622の側面にかけて電熱線724がパターニングされている。ここで、液体燃料導入管622の側面及び燃焼器プレート624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724が形成されている。絶縁膜又は絶縁プレート640に電熱線720,722,724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642、液体燃料導入管622、燃焼器プレート624等にほとんど掛かることがなく、電熱線720,722,724に供給されるので電熱線720,722,724の発熱効率を向上させることができる。
電熱線720,722,724は、絶縁プレート640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720,722,724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、拡散防止層が絶縁プレート640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プレート640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720は、起動時に低温反応部606を加熱し、電熱線722は、起動時に高温反応部604及び連結部608を加熱し、電熱線724は、パイプ群602の気化器502及び第一燃焼器612を加熱する。この後、マイクロリアクタモジュール600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614に導入して燃焼させたら、電熱線722は第二燃焼器614の補助として高温反応部604及び連結部608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612で燃焼される場合、電熱線720及び電熱線724は第一燃焼器612の補助として低温反応部606及びパイプ群602を加熱する。
また、電熱線720,722,724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720,722,724の温度は電気抵抗に比例する。
As shown in FIG. 3, the lower surface of the low temperature reaction unit 606, that is, the lower surface of the insulating plate 640 is patterned in such a manner that the heating wire 720 meanders. The heating wire 722 is patterned in a meandering state on the lower surface. A heating wire 724 is patterned from the lower surface of the low temperature reaction part 606 through the surface of the combustor plate 624 to the side surface of the liquid fuel introduction pipe 622. Here, an insulating film such as silicon nitride or silicon oxide is formed on the side surface of the liquid fuel introduction pipe 622 and the surface of the combustor plate 624, and a heating wire 724 is formed on the surface of the insulating film. By patterning the heating wires 720, 722, and 724 on the insulating film or insulating plate 640, the voltage to be applied is hardly applied to the base plate 642 made of metal material, the liquid fuel introduction pipe 622, the combustor plate 624, and the like. The heating efficiency of the heating wires 720, 722, 724 can be improved because the heating wires 720, 722, 724 are supplied.
The heating wires 720, 722, and 724 are laminated in the order of the adhesion layer, the diffusion prevention layer, and the heat generation layer from the insulating plate 640 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 720, 722, and 724, a current flows intensively and generates heat. 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 prevention layer does not have excellent adhesion to the insulating plate 640, and is a material having excellent adhesion to the diffusion prevention layer and the insulation plate 640 (for example, , Ta, Mo, Ti, Cr). The heating wire 720 heats the low-temperature reaction unit 606 at the start-up, the heating wire 722 heats the high-temperature reaction unit 604 and the connection unit 608 at the start-up, and the heating wire 724 includes the vaporizer 502 and the first combustion of the pipe group 602. The vessel 612 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 600. When this off gas is introduced into the second combustor 614 and combusted, the heating wire 722 heats the high temperature reaction unit 604 and the connection unit 608 as an auxiliary to the second combustor 614. Similarly, when off-gas containing hydrogen from the fuel cell is burned in the first combustor 612, the heating wire 720 and the heating wire 724 heat the low-temperature reaction unit 606 and the pipe group 602 as assistance of the first combustor 612. .
In addition, since the electric resistances of the heating wires 720, 722, and 724 change according to a change in temperature, they also function as a temperature sensor 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 720, 722, 724 is proportional to the electrical resistance.

電熱線720,722,724の何れの端部も低温反応部606の下面に位置し、これら端部が燃焼器プレート624を囲むように配列されている。電熱線720の両端部にはそれぞれリード線731,732が接続され、電熱線722の両端部にはそれぞれリード線733,734が接続され、電熱線724の両端部にはそれぞれリード線735,736が接続されている。なお、図1においては、図面を見やすくするために、電熱線720,722,724及びリード線731〜736の図示を省略する。   Any end portions of the heating wires 720, 722, 724 are located on the lower surface of the low temperature reaction portion 606, and these end portions are arranged so as to surround the combustor plate 624. Lead wires 731 and 732 are connected to both ends of the heating wire 720, lead wires 733 and 734 are connected to both ends of the heating wire 722, and lead wires 735 and 736 are connected to both ends of the heating wire 724, respectively. Is connected. In FIG. 1, the heating wires 720, 722, and 724 and the lead wires 731 to 736 are not shown in order to make the drawing easy to see.

図14に示すように、このマイクロリアクタモジュール600は断熱パッケージ791を具備し、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608が断熱パッケージ791に収容されている。断熱パッケージ791は、下面が開口した長方形状のケース792と、ケース792の下面開口を閉塞したプレート793とから構成され、プレート793がケース792に接合されている。ケース792及びプレート793のどちらもステンレス鋼(SUS304)等の合金板からなる。断熱パッケージ791は、パイプ群602、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608からの熱輻射を反射して断熱パッケージ791の外に伝搬することを抑制する。断熱パッケージ791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600との間の内部空間が減圧排気されている。パイプ群602の水素ガス用排出路となる管材634は、断熱パッケージ791から露出されており、後述する発電セル808の燃料極に連結され、液体燃料導入管622は流量制御ユニット806を介して燃料容器804に連結されている。
リード線732,731,733,734,736,735,737,738を有する配線群739は、一部が断熱パッケージ791から露出されている。液体燃料導入管622並びにリード線732,731,733,734,736,735,737,738においてそれぞれ断熱パッケージ791から露出している部分から断熱パッケージ791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622並びにリード線732,731,733,734,736,735,737,738は断熱パッケージ791のベースプレート793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791は金属性なので導電性を示すが、リード線732,731,733,734,736,735,737,738が高融点絶縁体で被覆されているので、リード線732,731,733,734,736,735,737,738が断熱パッケージ791とそれぞれ導通することはない。断熱パッケージ791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600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600の保温効果が増える。
そして、断熱パッケージ791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600の高温反応部604及び低温反応部606の間には所定の距離の連結部608が介在しているが、連結部608の容積は高温反応部604及び低温反応部606の容積に対して極めて小さいので、連結部608による高温反応部604から低温反応部606への熱の伝搬は抑えられ、高温反応部604と低温反応部606との間では、反応に必要な温度勾配を維持できるとともに高温反応部604内の温度を均等にしやすく、低温反応部606内の温度を均等にしやすくすることができる。
As shown in FIG. 14, the microreactor module 600 includes a heat insulation package 791, and the high temperature reaction portion 604, the low temperature reaction portion 606, and the connection portion 608 are accommodated in the heat insulation package 791. The heat insulation package 791 is composed of a rectangular case 792 whose bottom surface is open, and a plate 793 that closes the bottom surface opening of the case 792, and the plate 793 is joined to the case 792. Both the case 792 and the plate 793 are made of an alloy plate such as stainless steel (SUS304). The heat insulation package 791 suppresses propagation of heat radiation from the pipe group 602, the high temperature reaction portion 604, the low temperature reaction portion 606 and the connection portion 608 to the outside of the heat insulation package 791. The internal space between the heat insulating package 791 and the microreactor module 600 is exhausted under reduced pressure so that the internal pressure becomes 1 Pa or less. A pipe 634 serving as a hydrogen gas discharge path of the pipe group 602 is exposed from the heat insulation package 791 and connected to a fuel electrode of a power generation cell 808 described later, and the liquid fuel introduction pipe 622 is connected to the fuel via the flow rate control unit 806. It is connected to the container 804.
A part of the wiring group 739 including the lead wires 732, 731, 733, 734, 736, 735, 737, 738 is exposed from the heat insulating package 791. In the liquid fuel introduction pipe 622 and the lead wires 732, 731, 733, 734, 736, 735, 737, and 738, outside air enters the heat insulation package 791 from the portions exposed from the heat insulation package 791, and the internal pressure rises. The liquid fuel introduction pipe 622 and the lead wires 732, 731, 733, 734, 736, 735, 737, and 738 are joined to the base plate 793 of the heat insulation package 791 with metal wax, glass material, or insulating sealing material so that no gap is generated. Has been. Since the heat insulating package 791 is metallic, it exhibits conductivity. However, since the lead wires 732, 731, 733, 734, 736, 735, 737, 738 are covered with a high melting point insulator, the lead wires 732, 731, 733 734, 736, 735, 737, and 738 are not electrically connected to the heat insulating package 791, respectively. Since the internal pressure of the internal space of the heat insulation package 791 can be kept low, the medium that propagates the heat generated by the microreactor module 600 becomes dilute, and heat convection in the internal space is suppressed, so that the heat retention effect of the microreactor module 600 is increased.
In the space sealed with the heat insulation package 791, a connection portion 608 having a predetermined distance is interposed between the high temperature reaction portion 604 and the low temperature reaction portion 606 of the microreactor module 600. The volume of the connection portion 608 is as follows. Since the volume of the high temperature reaction unit 604 and the low temperature reaction unit 606 is extremely small, propagation of heat from the high temperature reaction unit 604 to the low temperature reaction unit 606 by the connecting unit 608 is suppressed, and the high temperature reaction unit 604 and the low temperature reaction unit 606 In the meantime, the temperature gradient necessary for the reaction can be maintained, the temperature in the high temperature reaction unit 604 can be easily equalized, and the temperature in the low temperature reaction unit 606 can be equalized easily.

低温反応部606の表面には、経時的にマイクロリアクタモジュール600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600から発生する流体、またケース792とベースプレート793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791内に侵入する外気といった断熱パッケージ791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791の内部空間から除去するゲッター材728が設けられ、ゲッター材728には電熱材等のヒータが設けられ、このヒータには配線730が接続されている。配線730の両端部は燃焼器プレート624の周囲においてベースプレート28の下面に位置し、配線730の両端部にはそれぞれリード線737,738が接続されている。ゲッター材728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728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。リード線737,738は、一部が断熱パッケージ791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791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737,738は断熱パッケージ791のベースプレート793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739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622の周囲に配置されることが望ましい。連結部608また、この断熱パッケージ791(ケース792、プレート793)の厚さは0.1mm〜0.2mmであり、断熱パッケージ791の各面にかかる応力に対する金属特有の柔軟性を備えている。   On the surface of the low-temperature reaction part 606, a fluid that may leak from the microreactor module 600 over time, a fluid generated from the microreactor module 600 over time, and sufficient vacuum exhaust cannot be performed when the case 792 and the base plate 793 are joined. A getter material 728 is provided to remove from the internal space of the heat insulation package 791 by adsorbing a factor that increases the pressure in the internal space of the heat insulation package 791, such as a part of the remaining outside air and the outside air that enters the heat insulation package 791 over time. The getter material 728 is provided with a heater such as an electric heating material, and a wiring 730 is connected to the heater. Both ends of the wiring 730 are positioned on the lower surface of the base plate 28 around the combustor plate 624, and lead wires 737 and 738 are connected to both ends of the wiring 730, respectively. The getter material 728 is activated by heating and has an adsorption action. Examples of the material of the getter material 728 include an alloy containing zirconium, barium, titanium, or vanadium as a main component. The lead wires 737 and 738 are partially exposed from the heat insulation package 791, and the lead wire 737 does not generate a gap that causes the outside air to enter the heat insulation package 791 from the exposed portion to increase the internal pressure. , 738 are joined to the base plate 793 of the heat insulating package 791 by a metal, glass material or insulating sealing material. The wiring group 739 is desirably spaced apart so that the intervals between the lead wires are equal, and is preferably disposed around the liquid fuel introduction pipe 622. Further, the thickness of the heat insulation package 791 (case 792 and plate 793) is 0.1 mm to 0.2 mm, and has a metal-specific flexibility with respect to stress applied to each surface of the heat insulation package 791.

このようにプレート793を複数の通し孔795が貫通し、管材626,628,630,632,634、液体燃料導入管622及びリード線731〜738がそれぞれの通し孔795に挿通された状態でこれら貫通孔795が金属又はガラス材で封止されている。断熱パッケージ791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 795 pass through the plate 793, and the pipe materials 626, 628, 630, 632, 634, the liquid fuel introduction pipe 622 and the lead wires 731 to 738 are inserted into the respective through holes 795. The through hole 795 is sealed with a metal or glass material. Although the internal space of the heat insulation package 791 is sealed, since the internal space is decompressed, the heat insulation effect is high. Therefore, heat loss can be suppressed.

管材626,628,630,632,634及び液体燃料導入管622は断熱パッケージ791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791の内側においては管材626,628,630,632,634及び液体燃料導入管622が支柱としてプレート793に対して立った状態とされ、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608が管材626,628,630,632,634及び液体燃料導入管622に支持されて、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608が断熱パッケージ791の内面から離れている。   The pipe materials 626, 628, 630, 632, 634 and the liquid fuel introduction pipe 622 are in a state of protruding both inside and outside the heat insulating package 791. Therefore, inside the heat insulation package 791, the pipe materials 626, 628, 630, 632, 634 and the liquid fuel introduction pipe 622 are made to stand with respect to the plate 793 as columns, and the high temperature reaction unit 604, the low temperature reaction unit 606 and the connection are made. The part 608 is supported by the pipe materials 626, 628, 630, 632, 634 and the liquid fuel introduction pipe 622, and the high temperature reaction part 604, the low temperature reaction part 606 and the connection part 608 are separated from the inner surface of the heat insulation package 791.

また、液体燃料導入管622は、平面視して高温反応部604、低温反応部606及び連結部608全体の重心において低温反応部606の下面に連結していることが望ましい。
仮に液体燃料導入管622、パイプ群602、配線群739が高温反応部604に設けられている場合、高温反応部604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622、パイプ群602、配線群739まで高温になってしまい、液体燃料導入管622、パイプ群602、配線群739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622、パイプ群602、配線群739は低温反応部606に設けられているので、液体燃料導入管622、パイプ群602、配線群739から断熱パッケージ791に伝熱して逃げる熱量が小さく、液体燃料導入管622、パイプ群602、配線群739において断熱パッケージ791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み、速やかに高温反応部604、低温反応部606を加熱でき、且つ加熱温度を安定して保持することが容易となる。
In addition, the liquid fuel introduction pipe 622 is preferably connected to the lower surface of the low temperature reaction unit 606 at the center of gravity of the high temperature reaction unit 604, the low temperature reaction unit 606, and the connection unit 608 in plan view.
If the liquid fuel introduction pipe 622, the pipe group 602, and the wiring group 739 are provided in the high temperature reaction section 604, the high temperature reaction section 604 needs to be kept at a high temperature during operation, so the liquid fuel introduction pipe 622, the pipe group 602 and the wiring group 739 reach a high temperature, and the amount of heat transferred from the liquid fuel introduction pipe 622, the pipe group 602, and the wiring group 739 to the heat insulation package 200 is increased, but the liquid fuel introduction pipe 622 and the pipe group 602 and the wiring group 739 are provided in the low-temperature reaction unit 606. Therefore, the amount of heat transferred from the liquid fuel introduction pipe 622, the pipe group 602, and the wiring group 739 to the heat insulation package 791 is small, and the liquid fuel introduction pipe 622 and the pipe In the group 602 and the wiring group 739, the amount of heat radiated from the portion exposed to the outside of the heat insulation package 791 is also small. See, quickly high-temperature reaction unit 604, can heat the low temperature reaction unit 606, and it is easy to stably hold the heating temperature.

なお、ゲッター材728は低温反応部606の表面に設けられているが、ゲッター材728の設ける位置は断熱パッケージ791の内側であれば特に限定されない。   Note that although the getter material 728 is provided on the surface of the low temperature reaction portion 606, the position of the getter material 728 is not particularly limited as long as the getter material 728 is provided inside the heat insulating package 791.

次に、マイクロリアクタモジュール600の動作について説明する。
まず、リード線737,738の間に電圧が印加されると、ゲッター材728がヒータによって加熱され、ゲッター材728が活性化される。これにより、断熱パッケージ791内のガス等の圧力を上げる要因がゲッター材728に吸着され、断熱パッケージ791内の減圧度が高まり、断熱効率が高まる。
Next, the operation of the microreactor module 600 will be described.
First, when a voltage is applied between the lead wires 737 and 738, the getter material 728 is heated by the heater, and the getter material 728 is activated. As a result, factors that increase the pressure of gas or the like in the heat insulation package 791 are adsorbed by the getter material 728, the degree of decompression in the heat insulation package 791 increases, and the heat insulation efficiency increases.

また、リード線731,732の間に電圧が印加されると、電熱線720が発熱し、低温反応部606が加熱される。リード線733,734の間に電圧が印加されると、電熱線722が発熱し、高温反応部604が加熱される。リード線735,736の間に電圧が印加されると、電熱線724が発熱し、液体燃料導入管622の上部が加熱される。液体燃料導入管622、高温反応部604、低温反応部606及び連結部608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720,722,724の電流・電圧が制御装置(例えば、後述の発電ユニット801の制御部826)によって測定されることで、液体燃料導入管622、高温反応部604及び低温反応部606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720,722,724の電圧が制御され、これにより液体燃料導入管622、高温反応部604及び低温反応部606の温度制御がなされる。   Further, when a voltage is applied between the lead wires 731 and 732, the heating wire 720 generates heat and the low temperature reaction unit 606 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 733 and 734, the heating wire 722 generates heat, and the high temperature reaction unit 604 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 735 and 736, the heating wire 724 generates heat and the upper portion of the liquid fuel introduction pipe 622 is heated. Since the liquid fuel introduction pipe 622, the high temperature reaction part 604, the low temperature reaction part 606, and the connection part 608 are made of a metal material, heat conduction between them is easy. Note that the current and voltage of the heating wires 720, 722, and 724 are measured by a control device (for example, a control unit 826 of a power generation unit 801 described later), whereby the liquid fuel introduction pipe 622, the high temperature reaction unit 604, and the low temperature reaction unit. 606 is measured, the measured temperature is fed back to the control device, and the voltage of the heating wires 720, 722, 724 is controlled by the control device, whereby the liquid fuel introduction pipe 622, the high temperature reaction unit 604 and the low temperature reaction unit 606 are controlled. Temperature control is performed.

電熱線720,722,724によって液体燃料導入管622、高温反応部604及び低温反応部606が加熱された状態において、液体燃料導入管622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623に吸収され、毛細管現象により混合液が液体燃料導入管622内の上に向かって浸透する。そして、混合液が吸液材623内で加熱されて気化し、燃料と水の混合気が吸液材から蒸散する。多孔質の吸液材623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 622, the high temperature reaction section 604, and the low temperature reaction section 606 are heated by the heating wires 720, 722, 724, the liquid fuel and water mixed liquid is continuously supplied to the liquid fuel introduction pipe 622 by a pump or the like. When intermittently supplied, the liquid mixture is absorbed by the liquid absorbing material 623, and the liquid mixture permeates upward in the liquid fuel introduction pipe 622 by capillary action. Then, the liquid mixture is heated and vaporized in the liquid absorbing material 623, and the mixture of fuel and water evaporates from the liquid absorbing material. The porous liquid absorbing material 623 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623から蒸散した混合気は貫通孔678、改質燃料供給流路702、導入口432を通って改質器400内に流れ込む。その後、混合気は改質器400内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。)。   Then, the air-fuel mixture evaporated from the liquid absorbing material 623 flows into the reformer 400 through the through hole 678, the reformed fuel supply channel 702, and the introduction port 432. Thereafter, when the air-fuel mixture flows in the reformer 400, 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 formula) (See (1) and (2).)

改質器400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。)が排出口434及び連通流路704を通って混合流路708へと流れ込む。一方、空気がポンプ等によって管材634に供給され、貫通孔675及び空気供給流路706を通って混合流路708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 reformer 400 flows into the mixing channel 708 through the outlet 434 and the communication channel 704. On the other hand, air is supplied to the pipe material 634 by a pump or the like, flows into the mixing channel 708 through the through hole 675 and the air supply channel 706, and the air-fuel mixture such as hydrogen gas is mixed with air.

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708から導入口532を通って一酸化炭素除去器500内へ流れ込む。混合気が一酸化炭素除去器500内を流れている時に、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。   Then, an air-fuel mixture containing air, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, or the like flows into the carbon monoxide remover 500 from the mixing channel 708 through the inlet 532. When the air-fuel mixture flows through the carbon monoxide remover 500, the carbon monoxide gas in the air-fuel mixture is selectively oxidized and the carbon monoxide gas is removed.

そして、一酸化炭素が除去された状態の混合気が排出口534から排気室718、貫通孔671、管材626を経由して、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 from the exhaust port 534 to the fuel electrode of the fuel cell via the exhaust chamber 718, the through hole 671, and the tube material 626. 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液体燃料導入管622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。)が管材632及び管材628に供給される。管材632に供給された燃焼混合気は貫通孔674、冷却流路と兼用される燃焼燃料供給流路716、貫通孔676を通って燃焼用流路625に流れ込み、燃焼混合気が燃焼用流路625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625が低温反応部606の下側において液体燃料導入管622を周回しているため、燃焼熱によって液体燃料導入管622つまり気化器610が加熱されるとともに低温反応部606が加熱される。そのため、電熱線720,724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。
燃焼燃料供給流路716は一酸化炭素除去器500の下部に位置しており、燃焼器プレート624に導入される流体は、導入される前に貫通孔674と貫通孔676との間の燃焼燃料供給流路716を通過し、一酸化炭素除去器500と熱交換が行われる。特に流体が大気のような室温のものであれば、一酸化炭素除去器500を冷却する作用をもたらす。熱交換された流体が、燃焼されるための燃焼混合気であれば加熱されることによってより燃焼しやすくなる。
The above operation is an initial operation, but the liquid mixture is continuously supplied to the liquid fuel introduction pipe 622 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 pipe 632 and the pipe 628. The combustion mixture supplied to the pipe 632 flows into the combustion channel 625 through the through hole 674, the combustion fuel supply channel 716 also serving as a cooling channel, and the through hole 676, and the combustion mixture flows into the combustion channel. At 625, catalytic combustion occurs. As a result, combustion heat is generated. However, since the combustion flow path 625 circulates around the liquid fuel introduction pipe 622 below the low temperature reaction section 606, the liquid fuel introduction pipe 622, that is, the vaporizer 610 is heated by the combustion heat. At the same time, the low temperature reaction part 606 is heated. Therefore, the power consumption of the heating wires 720 and 724 can be reduced, and the energy utilization efficiency is increased.
The combustion fuel supply channel 716 is located in the lower part of the carbon monoxide remover 500, and the fluid introduced into the combustor plate 624 is a combustion fuel between the through hole 674 and the through hole 676 before being introduced. Passing through the supply channel 716, heat exchange with the carbon monoxide remover 500 is performed. In particular, when the fluid is at room temperature such as the atmosphere, the carbon monoxide remover 500 is cooled. If the heat-exchanged fluid is a combustion mixture to be combusted, it becomes easier to burn by being heated.

一方、管材628に供給された燃焼混合気は貫通孔672、燃焼燃料供給流路710を通って燃焼室712へ流れ込み、燃焼混合気が燃焼室712において触媒燃焼する。これにより燃焼熱が発するが、燃焼熱によって改質器400が加熱される。そのため、電熱線722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604は低温反応部606よりも高温に保持しなければならないので、第二燃焼器614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612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612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614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。
On the other hand, the combustion mixture supplied to the pipe 628 flows into the combustion chamber 712 through the through-hole 672 and the combustion fuel supply channel 710, and the combustion mixture is catalytically combusted in the combustion chamber 712. As a result, combustion heat is generated, but the reformer 400 is heated by the combustion heat. Therefore, the power consumption of the heating wire 722 can be reduced, and the energy utilization efficiency is increased.
Here, since the high temperature reaction unit 604 must be kept at a higher temperature than the low temperature reaction unit 606, the hydrogen supply amount of off-gas per unit time in the second combustor 614 is set to be per unit time in the first combustor 612. The supply amount per unit time of oxygen (air) serving as a refrigerant in the first combustor 612 is set to be larger than the hydrogen supply amount of the off-gas of the first gas. You may make it more than quantity.

なお、燃料容器804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管材628,632に供給されるようにしても良い。   The liquid fuel stored in the fuel container 804 may be vaporized, and the vaporized fuel / air combustion mixture may be supplied to the pipes 628 and 632.

混合液が液体燃料導入管622に供給された状態であって、燃焼混合気が管材628,632に供給された状態において、制御装置が電熱線720,722,724によって温度を測定しながら、電熱線720,722,724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、管材628,632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612,614の燃焼熱量が制御される。このように制御装置が電熱線720,722,724及びポンプを制御することによって、液体燃料導入管622、高温反応部604及び低温反応部606の温度制御がなされる。ここで、高温反応部604は375℃、低温反応部606は150℃〜180℃となるよう、温度制御することが好ましい。
また、特に、低温反応部606の一酸化炭素除去器500の温度が適正な反応温度範囲の上限或いは上限近傍の所定温度以上(例えば、180℃以上)となった場合には、制御装置は一酸化炭素除去器500を適正な反応温度範囲内まで冷却するために、空気と燃料電池から排出された常温より高温のオフガスとの混合をやめて、大気中から取り込まれた常温の空気のみを管材632に供給し、空気を冷却流路、すなわち燃焼燃料供給流路716に流す。そして、一酸化炭素除去器500の温度が適正な反応温度範囲内の所定温度以下(例えば、150℃以下)となった場合に、制御装置は再びオフガスと酸素とを混合し、この燃焼混合気を管材632に供給する。このようにして、一酸化炭素除去器500が所定温度以上となることを抑制し、一酸化炭素除去器500が適温となるように制御されている。したがって、動作時には、一酸化炭素除去器500は150℃を下回ることが長く続かないため、気化器610の上部も液体燃料を気化する温度を維持することができる。
このように、管材632から取り込まれた流体を燃焼用流路625に、直接供給するのではなく、燃焼燃料供給流路716を介して一酸化炭素除去器500と熱交換させているため、速やかに一酸化炭素除去器500を冷却することができる。
In a state where the mixed liquid is supplied to the liquid fuel introduction pipe 622 and the combustion air-fuel mixture is supplied to the pipe materials 628 and 632, the control device measures the temperature with the heating wires 720, 722 and 724, While controlling the applied voltage of the heat wires 720, 722, 724, the pump and the like are controlled. When the pump is controlled by the control device, the flow rate of the combustion air-fuel mixture supplied to the pipe materials 628 and 632 is controlled, whereby the amount of combustion heat of the combustors 612 and 614 is controlled. As described above, the control device controls the heating wires 720, 722, 724 and the pump, thereby controlling the temperatures of the liquid fuel introduction pipe 622, the high temperature reaction unit 604, and the low temperature reaction unit 606. Here, it is preferable to control the temperature so that the high temperature reaction part 604 is 375 ° C. and the low temperature reaction part 606 is 150 ° C. to 180 ° C.
In particular, when the temperature of the carbon monoxide remover 500 at the low-temperature reaction unit 606 is equal to or higher than the upper limit of the appropriate reaction temperature range or a predetermined temperature near the upper limit (for example, 180 ° C. or higher), the control device is In order to cool the carbon oxide remover 500 to within an appropriate reaction temperature range, mixing of air and off-gas higher than room temperature discharged from the fuel cell is stopped, and only the room temperature air taken from the atmosphere is used as the tube material 632. The air is supplied to the cooling flow path, that is, the combustion fuel supply flow path 716. When the temperature of the carbon monoxide remover 500 falls below a predetermined temperature within an appropriate reaction temperature range (for example, 150 ° C. or less), the control device again mixes off-gas and oxygen, and this combustion mixture Is supplied to the pipe 632. In this manner, the carbon monoxide remover 500 is controlled to be at a predetermined temperature while suppressing the carbon monoxide remover 500 from reaching a predetermined temperature or higher. Therefore, during operation, the carbon monoxide remover 500 does not last below 150 ° C. for a long time, so that the upper part of the vaporizer 610 can also maintain the temperature at which the liquid fuel is vaporized.
As described above, the fluid taken in from the pipe 632 is not directly supplied to the combustion channel 625 but is exchanged with the carbon monoxide remover 500 via the combustion fuel supply channel 716, so that In addition, the carbon monoxide remover 500 can be cooled.

このとき、絶縁プレート640の線膨張係数と、カップ体410,510、波形板420,520,540、セパレート板550、板材690、ベースプレート642等の反応容器の線膨張係数の差が大きいと、高温反応部604及び低温反応部606の温度上昇に伴い、両者の貼り合わせ部分に熱応力が作用し、線膨張係数が低い方へ反るなどの変形が生じるおそれがある。特に、絶縁プレート640には、熱源として電熱線720,722,724や燃焼器プレート624が直接設けられているので、高温になりやすく、熱応力が発生しやすい。本実施の形態では、反応容器と、絶縁プレート640との線膨張係数が近似するように材料を選択している。   At this time, if the difference between the linear expansion coefficient of the insulating plate 640 and the linear expansion coefficients of the reaction vessels such as the cup bodies 410, 510, the corrugated plates 420, 520, 540, the separation plate 550, the plate material 690, the base plate 642 is large, As the temperature of the reaction part 604 and the low-temperature reaction part 606 rises, there is a possibility that a thermal stress acts on the bonded part of both, causing deformation such as warping toward a lower linear expansion coefficient. In particular, since the insulating plate 640 is directly provided with the heating wires 720, 722, 724 and the combustor plate 624 as heat sources, the insulating plate 640 is likely to have a high temperature and easily generate thermal stress. In the present embodiment, the materials are selected so that the linear expansion coefficients of the reaction vessel and the insulating plate 640 are approximated.

次に、マイクロリアクタモジュール600を組み付けた発電ユニット801について説明する。図15は、発電ユニット801の斜視図である。
この発電ユニット801は、フレーム802と、フレーム802に対して着脱可能な燃料容器804と、流路、燃料用ポンプ、水用ポンプ、流量センサ及びバルブ等を有する流量制御ユニット806と、断熱パッケージ791に収容された状態のマイクロリアクタモジュール600と、燃料電池、加湿器及び回収器等を有する発電セル808と、空気ポンプ810と、後述する図16の二次電池828、DC−DCコンバータ830及び制御部826等を有する電源ユニット812とを具備する。流量制御ユニット806によって燃料容器804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600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808の燃料電池に供給され、生成された電気が電源ユニット812の二次電池828に蓄電される。
Next, the power generation unit 801 assembled with the microreactor module 600 will be described. FIG. 15 is a perspective view of the power generation unit 801.
The power generation unit 801 includes a frame 802, a fuel container 804 that can be attached to and detached from the frame 802, a flow rate control unit 806 having a flow path, a fuel pump, a water pump, a flow rate sensor, a valve, and the like, and a heat insulation package 791. 16, a power generation cell 808 having a fuel cell, a humidifier, a recovery device, and the like, an air pump 810, a secondary battery 828, a DC-DC converter 830, and a control unit shown in FIG. And a power supply unit 812 having 826 and the like. By supplying the mixture of water and liquid fuel in the fuel container 804 to the microreactor module 600 by the flow rate control unit 806, hydrogen gas is generated as described above, and the hydrogen gas is supplied to the fuel cell of the power generation cell 808. The generated electricity is stored in the secondary battery 828 of the power supply unit 812.

次に、図16に発電ユニット801のシステムブロック図を示し、発電ユニット801を機能面から詳細に説明する。
図16に示すように、発電ユニット801は、燃料を貯留する燃料タンク804aと、水を貯留する水タンク804bを有する燃料容器804と、マイクロリアクタモジュール600と、発電セル808と、マイクロリアクタモジュール600及び発電セル808に空気を供給する空気ポンプ810等を備えている。
水タンク804bには、送出用の水用ポンプP2が連結されるとともに、その下流側にはON−OFFバルブV2が設けられている。ON−OFFバルブV2からは、二流路L1,L2に分岐しており、そのうちの一流路L1は、制御バルブV3を介して合流弁814が連結されている。制御バルブV3と合流弁814との間には流量センサS2が設けられている。また、他の一流路L2は、さらに二流路L3,L4に分岐し、それぞれの流路L3,L4が加湿器816,818を介して、発電セル808の酸素極の入力ポート808A、発電セル808の燃料極の入力ポート808Bに連結されている。
Next, FIG. 16 shows a system block diagram of the power generation unit 801, and the power generation unit 801 will be described in detail from the functional aspect.
As shown in FIG. 16, the power generation unit 801 includes a fuel tank 804a for storing fuel, a fuel container 804 having a water tank 804b for storing water, a microreactor module 600, a power generation cell 808, a microreactor module 600, and power generation. An air pump 810 for supplying air to the cell 808 is provided.
The water tank 804b is connected with a water pump P2 for delivery, and an ON-OFF valve V2 is provided downstream thereof. The ON-OFF valve V2 branches into two flow paths L1 and L2, and one of the flow paths L1 is connected to a merging valve 814 via a control valve V3. A flow rate sensor S2 is provided between the control valve V3 and the junction valve 814. Further, the other one flow path L2 further branches into two flow paths L3 and L4, and the respective flow paths L3 and L4 are connected to the oxygen electrode input port 808A and the power generation cell 808 of the power generation cell 808 via the humidifiers 816 and 818, respectively. Are connected to the input port 808B of the fuel electrode.

燃料タンク804aには、送出用の燃料用ポンプP1が連結されるとともに、その下流側にはON−OFFバルブV1が設けられている。ON−OFFバルブV1の下流側には合流弁814が連結されている。このON−OFFバルブV1と合流弁814との間には流量センサS1が設けられている。   A fuel pump P1 for delivery is connected to the fuel tank 804a, and an ON-OFF valve V1 is provided downstream thereof. A junction valve 814 is connected to the downstream side of the ON-OFF valve V1. A flow rate sensor S1 is provided between the ON-OFF valve V1 and the junction valve 814.

マイクロリアクタモジュール600には、上述したようにON−OFFバルブV1,V2を介して供給された水と燃料を気化させる気化器610と、上記化学反応式(1)に示すように気化器610で気化した水と燃料とを加熱することで、水素を含有するガスに改質させる改質器400と、発電セル808の燃料極の出力ポート808Cから供給された発電に使用されずに余った水素ガス及び空気ポンプ810から供給された空気を基に気化器610及び一酸化炭素除去器500を加熱する第一燃焼器612、改質器400を加熱する第二燃焼器614と、化学反応式(1)に次いで逐次的に起こる上記化学反応式(2)によって微量に生成される一酸化炭素を、上記化学反応式(3)に示すように、改質器400から供給されたガス及び空気ポンプ810から供給された空気を基に酸化させて除去して水素ガスを抽出する一酸化炭素除去器500と、が備えられている。第一及び第二燃焼器612,614から排出された排気ガスは、ON−OFFバルブV4を介して排気されるようになっている。   The microreactor module 600 includes a vaporizer 610 for vaporizing water and fuel supplied via the ON-OFF valves V1 and V2 as described above, and vaporization by the vaporizer 610 as shown in the chemical reaction formula (1). The hydrogen gas that is not used for power generation supplied from the reformer 400 that reforms the gas containing hydrogen by heating the water and the fuel, and the output port 808C of the fuel electrode of the power generation cell 808 And the first combustor 612 for heating the vaporizer 610 and the carbon monoxide remover 500 based on the air supplied from the air pump 810, the second combustor 614 for heating the reformer 400, and the chemical reaction formula (1 ), The carbon monoxide produced in a trace amount by the chemical reaction formula (2) that occurs sequentially, as shown in the chemical reaction formula (3), and the gas supplied from the reformer 400 and Carbon monoxide remover 500 to extract the hydrogen gas is removed by oxidation based on the air supplied from the air pump 810, it is provided. The exhaust gas discharged from the first and second combustors 612 and 614 is exhausted through the ON-OFF valve V4.

空気ポンプ810には、エアフィルタ820を介して空気が吸引されるようになっている。空気ポンプ810からは五流路L5,L6,L7,L8,L9に分岐していて、そのうちの一流路L5は、空気用制御バルブV5を介して第二燃焼器614に連結されている。また、他の一流路L6は、空気用制御バルブV6を介して一酸化炭素除去器500の流入口に連結されている。また、他の一流路L7は、空気用ON−OFFバルブV7を介して発電セル808の酸素極の入力ポート808Aに連結されている。この流路L7には流路L3が連結されているので、流路L7を通過する空気に対して、加湿器816から出力された蒸気を加え、加湿する。また、他の一流路L8は、空気用制御バルブV9を介して第一燃焼器612(燃焼器プレート624)に連結されている。さらに、他の一流路L9は、空気用制御バルブV10を介して余剰オフガス燃焼器822に連結されている。各流路L5〜L9には、それぞれ流量センサS3〜S7が連結されている。   Air is sucked into the air pump 810 through the air filter 820. The air pump 810 branches to five flow paths L5, L6, L7, L8, and L9, and one of the flow paths L5 is connected to the second combustor 614 via the air control valve V5. The other one flow path L6 is connected to the inlet of the carbon monoxide remover 500 via the air control valve V6. The other flow path L7 is connected to the oxygen electrode input port 808A of the power generation cell 808 via the air ON-OFF valve V7. Since the flow path L3 is connected to the flow path L7, the steam output from the humidifier 816 is added to the air passing through the flow path L7 and humidified. The other flow path L8 is connected to the first combustor 612 (combustor plate 624) via the air control valve V9. Furthermore, the other one flow path L9 is connected to the surplus off-gas combustor 822 via the air control valve V10. Flow rate sensors S3 to S7 are connected to the flow paths L5 to L9, respectively.

発電セル808は、一酸化炭素除去器500から供給され、加湿器818により加湿され燃料極の入力ポート808Bに供給された水素ガスを、電気化学反応式(4)に示すように燃料極の触媒微粒子の作用により水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じて酸素極に伝導し、電子は燃料極により電気エネルギー(発電電力)として取り出される。一方、空気ポンプ810から供給されて加湿器816により加湿された酸素極の入力ポート808Aに供給された空気は、電気化学反応式(5)に示すように、酸素極に移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成される。そして、発電に使用されずに余った水素ガスを含むオフガスは発電セル808の燃料極の出力ポート808Cからオフガス用流量制御バルブV11,V12を介して第一燃焼器612及び第二燃焼器614に送られて、当該第一燃焼器612及び第二燃焼器614の燃焼に用いられる。また、第一燃焼器612及び第二燃焼器614に供給される水素ガス以外の余剰の水素ガスはオフガス用燃焼器822に送られる。このとき、一酸化炭素除去器500の温度が所定温度以上である場合には、第一燃焼器612への水素ガスの供給及びヒータ電熱線720の発熱を停止し、空気のみ第一燃焼器612へと供給され、余剰の水素ガスはオフガス用燃焼器822へ送られる。そして、オフガス用燃焼器822に送られた水素ガスは、空気ポンプ810から空気用制御バルブV10を介してオフガス用燃焼器822に送られた空気と混合されて燃焼される。
また、発電セル808の酸素極の出力ポート808Dから排出された排気ガスは、分離器824を介して、排気温度を下げ、液体になった水を流路L2に戻すとともに、水蒸気はON−OFFバルブV8を介して排気されるようになっている。
→2H+2e・・・(4)
2H+1/2O+2e→HO・・・(5)
The power generation cell 808 supplies the hydrogen gas supplied from the carbon monoxide remover 500, humidified by the humidifier 818, and supplied to the fuel electrode input port 808B to the catalyst of the fuel electrode as shown in the electrochemical reaction formula (4). It separates into hydrogen ions and electrons by the action of fine particles. Hydrogen ions are conducted to the oxygen electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrons are taken out as electric energy (generated power) by the fuel electrode. On the other hand, the air supplied from the air pump 810 and humidified by the humidifier 816 is supplied to the oxygen electrode input port 808A, as shown in the electrochemical reaction equation (5). The oxygen therein reacts with hydrogen ions that have passed through the solid polymer electrolyte membrane to produce water. Then, the off-gas containing surplus hydrogen gas that is not used for power generation is sent from the fuel electrode output port 808C of the power generation cell 808 to the first combustor 612 and the second combustor 614 via the off-gas flow control valves V11 and V12. It is sent and used for combustion of the first combustor 612 and the second combustor 614. Further, surplus hydrogen gas other than hydrogen gas supplied to the first combustor 612 and the second combustor 614 is sent to the off-gas combustor 822. At this time, when the temperature of the carbon monoxide remover 500 is equal to or higher than a predetermined temperature, the supply of hydrogen gas to the first combustor 612 and the heat generation of the heater heating wire 720 are stopped, and the first combustor 612 only with air. The surplus hydrogen gas is sent to the off-gas combustor 822. The hydrogen gas sent to the off-gas combustor 822 is mixed with the air sent from the air pump 810 to the off-gas combustor 822 via the air control valve V10 and burned.
The exhaust gas discharged from the output port 808D of the oxygen electrode of the power generation cell 808 lowers the exhaust temperature via the separator 824, returns the liquid water to the flow path L2, and the steam is turned on and off. Exhaust is performed through the valve V8.
H 2 → 2H + + 2e (4)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e → H 2 O (5)

制御部826は、例えば汎用の(Central Processing Unit)、RAM(Random Access
Memory)、ROM(Read Only Memory)等から構成されているものである。制御部826には、燃料用ポンプP1、水用ポンプP2及び空気ポンプ810が図示しないドライバを介して電気的に接続され、これら燃料用ポンプP1、水用ポンプP2及び空気ポンプ810の各ポンピング動作(送出量の調整を含む)を制御している。
また、制御部826には、ON−OFFバルブV1,V2、流量制御バルブV3〜V12が図示しないドライバを介して電気的に接続され、流量センサS1〜S7も電気的に接続されている。さらに、制御部826は、流量センサS1〜S7の測定結果を受けて空気の流量を認識でき、ON−OFFバルブV1,V2、流量制御バルブV3〜V12の開閉動作(開き量の調整を含む)を制御している。
そして、制御部826は、気化器610、改質器400、第一燃焼器612、第二燃焼器614及び一酸化炭素除去器500を加熱する電熱線(ヒータ)720,722,724がドライバを介して電気的に接続され、制御部826は、電熱線720,722,724の発熱量とその停止とを制御するとともに、温度によって変化する電熱線720,722,724の抵抗値を計測することによって気化器610、改質器400、第一燃焼器612、第二燃焼器614及び一酸化炭素除去器500の各反応器の温度を検出することができるようになっている。電熱線720,722,724は、マイクロリアクタモジュール600の起動時に気化器610、改質器400、第一燃焼器612、第二燃焼器614及び一酸化炭素除去器500をそれぞれ適正な温度に加熱するものであって、第一及び第二燃焼器612,614が燃焼を開始して安定して加熱できるようになったら、停止あるいは熱量を低減させる。
また、制御部826は、一酸化炭素除去器500を加熱する電熱線720,724の抵抗値を計測することによって一酸化炭素除去器500の温度を検出し、検出した検出温度が適正な反応温度範囲の上限或いは上限近傍の第一の所定温度(例えば、約180℃)以上であれば、一酸化炭素除去器500を冷却するために、第一燃焼器612に供給している発電セル808で生成された水素ガスの供給を停止させ、空気のみ第一燃焼器612へと供給し、一酸化炭素除去器500の検出温度が前記第一の所定温度よりも低い適正な反応温度範囲内の第二の所定温度(例えば、約150℃)以下となれば、再び第一燃焼器612に水素ガスの供給を開始するように制御している。
The control unit 826 includes, for example, a general-purpose (Central Processing Unit), a RAM (Random Access).
Memory), ROM (Read Only Memory), and the like. The control unit 826 is electrically connected to a fuel pump P1, a water pump P2, and an air pump 810 through a driver (not shown), and each pumping operation of the fuel pump P1, the water pump P2, and the air pump 810 is performed. (Including adjusting the delivery amount).
Further, the control unit 826 is electrically connected to the ON-OFF valves V1 and V2 and the flow rate control valves V3 to V12 via a driver (not shown), and the flow rate sensors S1 to S7 are also electrically connected. Further, the control unit 826 can recognize the flow rate of air in response to the measurement results of the flow rate sensors S1 to S7, and opens and closes the ON-OFF valves V1 and V2 and the flow rate control valves V3 to V12 (including adjustment of the opening amount). Is controlling.
Then, the control unit 826 is configured such that the heating wires (heaters) 720, 722, and 724 for heating the vaporizer 610, the reformer 400, the first combustor 612, the second combustor 614, and the carbon monoxide remover 500 are drivers. The control unit 826 controls the amount of heat generated by the heating wires 720, 722, and 724 and the stop thereof, and measures the resistance value of the heating wires 720, 722, 724 that changes depending on the temperature. Thus, the temperature of each reactor of the vaporizer 610, the reformer 400, the first combustor 612, the second combustor 614, and the carbon monoxide remover 500 can be detected. The heating wires 720, 722, and 724 heat the vaporizer 610, the reformer 400, the first combustor 612, the second combustor 614, and the carbon monoxide remover 500 to appropriate temperatures when the microreactor module 600 is started up. When the first and second combustors 612 and 614 start combustion and can be heated stably, they are stopped or the amount of heat is reduced.
Further, the control unit 826 detects the temperature of the carbon monoxide remover 500 by measuring the resistance value of the heating wires 720 and 724 that heat the carbon monoxide remover 500, and the detected temperature detected is an appropriate reaction temperature. In order to cool the carbon monoxide remover 500 if the temperature is equal to or higher than a first predetermined temperature (for example, about 180 ° C.) at or near the upper limit of the range, the power generation cell 808 supplying the first combustor 612 The supply of the generated hydrogen gas is stopped, only air is supplied to the first combustor 612, and the detected temperature of the carbon monoxide remover 500 is within a proper reaction temperature range lower than the first predetermined temperature. When the temperature falls below a predetermined temperature (for example, about 150 ° C.), the supply of hydrogen gas to the first combustor 612 is started again.

図17は、図16におけるシステムブロック図において、第一燃焼器612、第二燃焼器614、発電セル808及び制御部826に着目したシステムブロック図であり、気体の流れと制御部826による制御信号を示している。また、図18は、制御部826による一酸化炭素除去器500の冷却動作処理を示すフローチャートである。
図17及び図18に示すように、制御部826は、定常運転時において一酸化炭素除去器500の温度が適正な反応温度範囲の上限或いは上限近傍の第一の所定温度(例えば、約180℃)以上であるか否かを判断する(ステップS1)。一酸化炭素除去器500が第一の所定温度未満であれば、定常運転の状態を維持し、第一の所定温度以上であれば、第一燃焼器612に通じるオフガス用制御バルブV11を閉鎖して第一燃焼器612へのオフガスの供給を停止し、空気用制御バルブV9を開放して空気を過剰に流す(ステップS2)。そして、第一燃焼器612に本来供給されるオフガスをオフガス用燃焼器822に供給する。また、オフガス用燃焼器822に供給されたオフガスが含む水素がすべて燃焼可能である量の空気が、空気用制御バルブV10を介してオフガス用燃焼器822に送られる。このとき、改質器400を加熱する第二燃焼器614は、定常運転の状態と同様に動作するため、オフガス用制御バルブV12及び空気用制御バルブV5は、定常運転時と同量となるようにオフガス及び空気の流量を調整する。このようにして、第一燃焼器612に常温の空気が大量に供給されることによって、一酸化炭素除去器500が冷却される。
そして、一酸化炭素除去器500が第一の所定温度よりも低い適正な反応温度範囲内の第二の所定温度(例えば、約150℃)以下となったか否かを判断する(ステップS3)。一酸化炭素除去器500が第二の所定温度以上であれば、上述したように第一燃焼器612へのオフガスの供給を停止し、大量の空気を供給し続ける。一酸化炭素除去器500が第二の所定温度以下となれば、各バルブを定常運転時と同様の状態に戻す。すなわち、オフガス用制御バルブV11を開放して第一燃焼器612へのオフガスの供給を開始し、空気用制御バルブV9は定常運転時と同量の空気を流す。
上述のようにして、制御部628は常に一酸化炭素除去器500の温度を監視し、図17のフローを周期的に実行している。
FIG. 17 is a system block diagram focusing on the first combustor 612, the second combustor 614, the power generation cell 808, and the control unit 826 in the system block diagram of FIG. Is shown. FIG. 18 is a flowchart showing a cooling operation process of the carbon monoxide remover 500 by the control unit 826.
As shown in FIGS. 17 and 18, the control unit 826 has a first predetermined temperature (for example, about 180 ° C.) at or near the upper limit of the appropriate reaction temperature range in the steady state operation. It is determined whether or not the above is true (step S1). If the carbon monoxide remover 500 is lower than the first predetermined temperature, the state of steady operation is maintained, and if it is equal to or higher than the first predetermined temperature, the offgas control valve V11 leading to the first combustor 612 is closed. Then, the supply of the off gas to the first combustor 612 is stopped, the air control valve V9 is opened, and the air is allowed to flow excessively (step S2). Then, the off gas originally supplied to the first combustor 612 is supplied to the off gas combustor 822. Also, an amount of air that can burn all of the hydrogen contained in the offgas supplied to the offgas combustor 822 is sent to the offgas combustor 822 via the air control valve V10. At this time, since the second combustor 614 that heats the reformer 400 operates in the same manner as in the steady operation state, the off-gas control valve V12 and the air control valve V5 have the same amount as in the steady operation. Adjust the off-gas and air flow rates. In this way, the carbon monoxide remover 500 is cooled by supplying a large amount of room temperature air to the first combustor 612.
Then, it is determined whether or not the carbon monoxide remover 500 has become equal to or lower than a second predetermined temperature (for example, about 150 ° C.) within an appropriate reaction temperature range lower than the first predetermined temperature (step S3). If the carbon monoxide remover 500 is equal to or higher than the second predetermined temperature, the supply of off-gas to the first combustor 612 is stopped as described above, and a large amount of air is continuously supplied. When the carbon monoxide remover 500 becomes equal to or lower than the second predetermined temperature, each valve is returned to the same state as in the steady operation. That is, the off-gas control valve V11 is opened to start the supply of off-gas to the first combustor 612, and the air control valve V9 flows the same amount of air as in steady operation.
As described above, the control unit 628 constantly monitors the temperature of the carbon monoxide remover 500 and periodically executes the flow of FIG.

図19は、一酸化炭素除去器500が180℃を超えた(202℃)場合に、冷却流路として兼用される燃焼燃料供給流路716に20℃、150ml/minの空気を流通させたシミュレーション結果である。この結果から、一酸化炭素除去器500の昇温時に空気のみを大量に供給することで、一酸化炭素除去器500の温度が50℃程度下がって改善されるとともに高温反応部604である水蒸気改質器400及び断熱パッケージ791の温度変化が小さく、冷却による周囲への影響が抑えられていることが認められる。   FIG. 19 shows a simulation in which, when the carbon monoxide remover 500 exceeds 180 ° C. (202 ° C.), air of 20 ° C. and 150 ml / min is circulated through the combustion fuel supply channel 716 that is also used as a cooling channel. It is a result. From this result, by supplying a large amount of air only when the temperature of the carbon monoxide remover 500 is increased, the temperature of the carbon monoxide remover 500 is reduced by about 50 ° C., and the steam reforming which is the high temperature reaction unit 604 is improved. It can be seen that the temperature change of the mass device 400 and the heat insulation package 791 is small, and the influence on the surroundings due to cooling is suppressed.

図20は、発電ユニット801を電源として用いた電子機器900の斜視図である。図20に示すように、この電子機器900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900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901を備え付けた下筐体902と、液晶ディスプレイ903を備え付けた上筐体904と、を備える。下筐体902と上筐体904はヒンジ結合されており、上筐体904を下筐体902に重ねてキーボード901に液晶ディスプレイ903を相対させた状態で折り畳むことができるように構成されている。下筐体902の右側面から底面にかけて、発電ユニット801を装着するための装着部906が凹設され、装着部906に発電ユニット801を装着すると、発電ユニット801の電気によって電子機器900が動作する。   FIG. 20 is a perspective view of an electronic device 900 using the power generation unit 801 as a power source. As shown in FIG. 20, the electronic device 900 is a portable electronic device, and particularly a notebook personal computer. The electronic device 900 includes a lower casing 902 that includes a calculation processing circuit including a CPU, a RAM, a ROM, and other electronic components and includes a keyboard 901, and an upper casing 904 that includes a liquid crystal display 903. Prepare. The lower casing 902 and the upper casing 904 are hinge-coupled, and can be folded with the upper casing 904 overlapped with the lower casing 902 and the liquid crystal display 903 facing the keyboard 901. . A mounting portion 906 for mounting the power generation unit 801 is recessed from the right side surface to the bottom surface of the lower housing 902. When the power generation unit 801 is mounted on the mounting portion 906, the electronic device 900 operates by electricity of the power generation unit 801. .

以上のように、本発明の実施の形態によれば、燃焼燃料供給流路716が冷却流路と兼用されており、一酸化炭素除去器500の温度が昇温して所定温度以上となった場合に、一酸化炭素除去器500を冷却するために、燃料電池から排出されたオフガスと酸素(空気)との混合して燃焼することをやめて、大気中の空気のみを管材632に供給し、空気を冷却流路(燃焼燃料供給流路716)に流して冷却する。そして、一酸化炭素除去器500の温度が所定温度以下となった場合に、再びオフガスと空気とを混合し、この燃焼混合気を管材632に供給する。このようにして、燃焼燃料供給流路716を冷却流路と兼用し、燃焼燃料供給流路716に流す流体を変更するだけで、一酸化炭素除去器500の昇温に容易に対応でき、特に冷却のための入出力パイプの数を変更することもなく、小型化を図れ、その結果、熱損失も低減することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the combustion fuel supply channel 716 is also used as a cooling channel, and the temperature of the carbon monoxide remover 500 is increased to a predetermined temperature or higher. In this case, in order to cool the carbon monoxide remover 500, the combustion of the off gas discharged from the fuel cell and oxygen (air) is stopped, and only the air in the atmosphere is supplied to the pipe 632, Air is cooled by flowing through the cooling flow path (combustion fuel supply flow path 716). Then, when the temperature of the carbon monoxide remover 500 becomes equal to or lower than a predetermined temperature, the off-gas and air are mixed again, and this combustion mixture is supplied to the tube material 632. In this way, the combustion fuel supply channel 716 is also used as a cooling channel, and it is possible to easily cope with the temperature rise of the carbon monoxide remover 500 simply by changing the fluid flowing through the combustion fuel supply channel 716. The size can be reduced without changing the number of input / output pipes for cooling, and as a result, heat loss can also be reduced.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の改良及び設計の変更を行っても良い。
例えば、一酸化炭素除去器500を冷却する際に流す気体を空気としたが、空気は室温の空気であっても良いし、室温以下に冷却した空気であっても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may perform a various improvement and design change in the range which does not deviate from the summary.
For example, although the gas that flows when the carbon monoxide remover 500 is cooled is air, the air may be room temperature air or air cooled to room temperature or lower.

マイクロリアクタモジュール600の側面図である。2 is a side view of a microreactor module 600. FIG. マイクロリアクタモジュール600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 600 for every function. マイクロリアクタモジュール600の分解斜視図である。4 is an exploded perspective view of a microreactor module 600. FIG. 改質器400の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a reformer 400. FIG. 一酸化炭素除去器500の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a carbon monoxide remover 500. FIG. 図1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1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1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1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. ベースプレート642の斜視図である。It is a perspective view of the base plate 642. FIG. (a)は、曲がり部708cを有する混合流路708内の酸素濃度分布図、(b)は、曲がり部708cを有さない直線形状の混合流路708内の酸素濃度分布図である。(a) is an oxygen concentration distribution diagram in the mixing channel 708 having the bent portion 708c, and (b) is an oxygen concentration distribution diagram in the linear mixing channel 708 having no bent portion 708c. 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. 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. 断熱パッケージ791の分解した状態の斜視図である。It is a perspective view of the state which the heat insulation package 791 decomposed | disassembled. 発電ユニット801の斜視図である。3 is a perspective view of a power generation unit 801. FIG. 発電ユニット801のシステムブロック図である。2 is a system block diagram of a power generation unit 801. FIG. 図16におけるシステムブロック図において、第一燃焼器612、第二燃焼器614、発電セル808及び制御部826に着目したシステムブロック図である。In the system block diagram in FIG. 16, the first combustor 612, the second combustor 614, the power generation cell 808, and the control unit 826 are system block diagrams. 制御部826による一酸化炭素除去器500の冷却動作処理を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a cooling operation process of the carbon monoxide remover 500 by a control unit 826. 一酸化炭素除去器500に20℃、150ml/minの空気を流通させたシミュレーション結果である。It is the simulation result which distribute | circulated 20 degreeC and 150 ml / min air to the carbon monoxide remover 500. FIG. 電子機器900の斜視図である。1 is a perspective view of an electronic device 900.

符号の説明Explanation of symbols

400 改質器
500 一酸化炭素除去器
600 マイクロリアクタモジュール(反応装置)
604 高温反応部
606 低温反応部
612 第一燃焼器
614 第二燃焼器
708 混合流路(反応流路)
708a,798b 直線部
708d,708e,708f 曲がり部
716 燃焼燃料供給流路、冷却流路(反応流路)
801 発電ユニット(発電装置)
808 発電セル
900 電子機器
400 reformer 500 carbon monoxide remover 600 microreactor module (reactor)
604 High temperature reaction unit 606 Low temperature reaction unit 612 First combustor 614 Second combustor 708 Mixing channel (reaction channel)
708a, 798b Straight portions 708d, 708e, 708f Curved portion 716 Combustion fuel supply flow path, cooling flow path (reaction flow path)
801 Power generation unit (power generation device)
808 Power generation cell 900 Electronic device

Claims (10)

燃焼することによって発熱する燃焼器と、
反応部と、
前記燃焼器で燃焼するための燃料及び前記反応部を冷却するための冷媒が選択的に供給される流路と、
を備えることを特徴とする反応装置。
A combustor that generates heat by burning;
A reaction part;
A flow path for selectively supplying a fuel for burning in the combustor and a refrigerant for cooling the reaction section;
A reaction apparatus comprising:
前記反応部を複数備え、
前記複数の反応部のうち、反応物の反応を起こす第1の反応部が、燃料を改質する改質器を具備し、
前記第1の反応部の反応温度より低温で反応物の反応を起こす第2の反応部が、生成物中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を具備することを特徴とする請求項1に記載の反応装置。
A plurality of the reaction parts are provided,
Of the plurality of reaction units, a first reaction unit that causes reaction of a reactant includes a reformer that reforms fuel,
The second reaction section that causes the reaction of the reactant at a temperature lower than the reaction temperature of the first reaction section includes a carbon monoxide remover that removes carbon monoxide contained in the product. The reaction apparatus according to claim 1.
前記流路は、前記第2の反応部を冷却する熱交換器であることを特徴とする請求項2に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 2, wherein the flow path is a heat exchanger that cools the second reaction section. 前記反応部が所定の温度以上の場合に、前記燃焼器への燃料の供給を停止し、前記流路に冷媒を流すことによって前記反応部を冷却し、
前記反応部が所定の温度以下の場合に、前記流路に燃料及び空気を流すことによって前記燃焼器で燃焼させて前記反応部を加熱するように制御されることを特徴とする請求項1に記載の反応装置。
When the reaction part is at a predetermined temperature or higher, the supply of fuel to the combustor is stopped, and the reaction part is cooled by flowing a refrigerant through the flow path,
2. The control according to claim 1, wherein when the reaction part is below a predetermined temperature, the reaction part is controlled to be heated by burning in the combustor by flowing fuel and air through the flow path. The reactor described.
反応物の反応を起こす反応部を備える反応装置において、
前記反応部は、内部に反応物が流れて反応を起こす反応流路を備え、
前記反応流路のうち、複数の反応物が混合される箇所に少なくとも一つの曲がり部が形成されていることを特徴とする反応装置。
In a reactor equipped with a reaction part that causes reaction of reactants,
The reaction section includes a reaction flow path in which a reactant flows to cause a reaction,
In the reaction channel, at least one bent portion is formed at a location where a plurality of reactants are mixed.
前記曲がり部は、前記反応物の流通方向に対して略90度で方向転換するように形成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。   The reaction apparatus according to claim 5, wherein the bent portion is formed so as to change direction at approximately 90 degrees with respect to a flow direction of the reactant. 前記反応部を複数備え、
前記複数の反応部のうち、反応物の反応を起こす第1の反応部が、燃料を改質する改質器を具備し、
前記第1の反応部の反応温度よりも低温で反応物の反応を起こす第2の反応部が、生成物中に含まれる一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を具備することを特徴とする請求項5又は6に記載の反応装置。
A plurality of the reaction parts are provided,
Of the plurality of reaction units, a first reaction unit that causes reaction of a reactant includes a reformer that reforms fuel,
The second reaction section that causes the reaction of the reactant at a temperature lower than the reaction temperature of the first reaction section includes a carbon monoxide remover that removes carbon monoxide contained in the product. The reaction apparatus according to claim 5 or 6.
前記曲がり部は、前記一酸化炭素除去器に通じる前記反応流路の直前に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 7, wherein the bent portion is formed immediately before the reaction flow path leading to the carbon monoxide remover. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の反応装置により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルを備えることを特徴とする発電装置。   A power generation device comprising a power generation cell that extracts electric power from the reformed gas generated by the reaction device according to any one of claims 1 to 8 by an electrochemical reaction. 請求項9に記載の発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the power generation device according to claim 9 as a power supply source.
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