JP2009070721A - 導電体切断装置、反応装置、燃料電池装置、電子機器及び導電体の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定温度となったときに運転を自動停止することができる導電体切断装置、反応装置、燃料電池装置、電子機器及び導電体の切断方法を提供する。
【解決手段】反応物の反応を起こす反応部５２，５３と、反応部５２，５３の表面に形成された薄膜切断材６３，６４と、薄膜切断材６３，６４と少なくとも一部が重なるように反応部５２，５３の表面に形成された薄膜導電体６１，６２とを備え、薄膜切断材６３，６４は反応部５２，５３が反応物の反応を起こす温度よりも高温の所定温度以上において自動的に変形し薄膜導電体６１，６２の少なくとも一部を剥離する。
【選択図】図４

Description

本発明は、導電体切断装置、反応装置、燃料電池装置、電子機器及び導電体の切断方法に関する。

燃料電池は燃料の電気化学反応により電力を取り出すものであり、燃料電池の研究・開発が広く行われている。このような燃料電池において、発電に用いる燃料は水素ガスであり、改質型の燃料電池においては、メタノール等の原燃料及び水を改質することでその水素ガスを生成する改質器と、改質器の副生成物として発生する一酸化炭素を選択的に酸化して除去する一酸化炭素除去器とを備える反応装置が用いられる。

改質器では約３００〜４００℃で水蒸気改質反応が行われ、一酸化炭素除去器では約１８０℃で一酸化炭素の選択酸化反応が行われる。この温度を維持するとともに熱効率を向上させるために、反応装置において、改質器や一酸化炭素除去器は断熱容器内に収容される。改質器や一酸化炭素除去器、燃料電池セルには各反応器を加熱する薄膜ヒータが設けられる。薄膜ヒータは温度に依存して電気抵抗が変化するため、温度センサとしても用いられ、これにより改質器や一酸化炭素除去器の温度制御が行われる。

一方、反応器や燃料電池セルの温度が所定温度となる異常が生じたときには、何らかの方法で運転を停止する措置を講じる必要がある。例えば、燃料電池セルへの気体の供給流路を、一定の温度以上になったときに閉塞する安全弁が設けられた装置がある（特許文献１参照）。
特開２００１−２２９９４２号公報

ところで、上述の薄膜ヒータを備える改質器、一酸化炭素除去器や、約６００℃で動作する固体酸化物型や溶融炭酸塩型の燃料電池セルにおいても、温度が所定温度となる異常が生じたときには、何らかの方法で運転を停止する措置を講じることが検討される。
本発明の課題は、所定温度となったときに運転を自動停止することができる導電体切断装置、反応装置、燃料電池セル、燃料電池装置、電子機器及び導電体の切断方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、所定の構造体に形成された導電体と、前記所定の構造体に形成されるとともに所定温度領域において変形し前記導電体の少なくとも一部を切断する切断材と、を備えることを特徴とする導電体切断装置である。

請求項２に記載の発明は、反応物の反応を起こす反応部と、前記反応部に形成された導電体と、前記反応部に形成されるとともに所定温度領域において変形し前記導電体の少なくとも一部を切断する切断材と、を備えることを特徴とする反応装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の反応装置であって、前記導電体は前記切断材と重なるように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の反応装置であって、前記所定温度は、前記反応物が反応を起こす温度よりも高温であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記切断材は形状記憶合金またはバイメタルからなることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記は前記所定温度領域において付着力が変化する接着剤からなることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記切断材は前記所定温度において膨張または収縮、融解または昇華する材料からなることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記切断材と前記導電体との間には絶縁膜が形成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の反応装置であって、前記絶縁膜は前記切断材により脆性破壊されることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項２〜９のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は水素を発生させる改質器を備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の反応装置であって、前記反応部は前記改質器の副生成物である一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を備えることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は燃料の電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルを備えることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の反応装置と、前記反応装置により生成される改質ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルとを備えることを特徴とする燃料電池装置である。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の反応装置を備えることを特徴とする燃料電池装置である。

請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器である。

請求項１６に記載の発明は、所定の構造体に形成されるとともに所定温度領域において変形する切断材が、前記所定の構造体に形成された導電体の少なくとも一部を切断することを特徴とする導電体の切断方法である。

本発明によれば、所定温度となったときに運転を自動停止することができる。

本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１は本発明が適用される電子機器１０を示すブロック図である。この電子機器１０はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
電子機器１０は、燃料電池装置２０と、燃料電池装置２０から供給される電気エネルギーにより駆動される電子機器本体１１と、等から概略構成される。

次に、燃料電池装置２０について説明する。この燃料電池装置２０は、固体高分子型燃料電池を用いて電子機器本体１１に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料容器２１、ポンプ２２、気化器２３、反応装置３０（導電体切断装置）、燃料電池セル４０、触媒燃焼器２４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５、二次電池２６、制御部２７、等を備える。

燃料容器２１には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器２１内で別々に貯留してもよい。燃料容器２１内の混合液は、ポンプ２２により気化器２３に送液される。
気化器２３は燃料容器２１から送られた混合液を反応装置３０からの伝熱等により約１８０℃程度に加熱し、気化させる。気化器２３で気化した混合気は改質器３２へ送られる。

反応装置３０は、断熱容器３１、断熱容器３１内に収容された改質器３２、一酸化炭素除去器３３、等からなる。

改質器３２は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器３２はヒータ兼温度センサ３２ａからの伝熱により気化器２３から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。

ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器３２では主に次式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ …（２）
（１）式及び（２）式の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器３３に送出される。

一酸化炭素除去器３３の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

一酸化炭素除去器３３には改質器３２で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器３３の流路を流れ、改質器３２やヒータ兼温度センサ３３ａからの伝熱により約１８０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次式（３）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ …（３）
一酸化炭素除去器３３を通過した改質ガスは燃料電池セル４０に送出される。

燃料電池セル４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜４１と、固体高分子電解質膜４１の両面に形成された燃料極４２（アノード）及び酸素極４３（カソード）と、燃料極４２に改質ガスを供給する燃料供給流路４４ａが設けられた燃料極セパレータ４４と、酸素極４３に酸素を供給する酸素供給流路４５ａが設けられた酸素極セパレータ４５と、が積層されている。

固体高分子電解質膜４１は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。
燃料極４２には燃料供給流路４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極４２では改質ガス中の水素による次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ₂→２H⁺＋２ｅ^- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜４１を透過して酸素極４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極４６に供給される。

酸素極４３には、空気が酸素供給流路４５ａを介して送られる。酸素極４３では固体高分子電解質膜４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極４７より供給される電子とにより、次式（５）に示すように水が生成される。
２H⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）
なお、固体高分子電解質膜４１の両面には、（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
燃料電池セル４０の温度はヒータ兼温度センサ４０ａにより制御される。

アノード出力電極４６及びカソード出力電極４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ２５と接続されており、アノード出力電極４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ２５を通ってカソード出力電極４７に供給される。

燃料極セパレータ４５の流路を通過した改質ガス（オフガス）には、未反応の水素も含まれている。オフガスは、酸素（空気）と混合された後、触媒燃焼器２４に供給される。

触媒燃焼器２４の内部には流路が形成され、その流路の壁面にオフガスを燃焼させる燃焼触媒が担持されている。燃焼触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

触媒燃焼器２４にはオフガス及び空気が送られ、改質ガス中に残留する未反応の水素が空気により燃焼される。なお、触媒燃焼器２４を反応装置３０内に設け、その燃焼熱を改質器３２の昇温に用いてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は燃料電池セル４０により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１１に供給するとともに、電気エネルギーを二次電池２６に充電する。

制御部２７は燃料電池装置２０全体を制御し、ポンプ２２等を駆動または停止し、ヒータ兼温度センサ３２ａ，３３ａに通電する。

次に、反応装置３０の具体的な構造について説明する。図２は反応装置３０の内部構造を示す断面図であり、図３は図２のIII−III矢視断面図であり、図４は図２のIV−IV矢視断面図である。図２〜図４に示すように、反応装置３０は、断熱容器３１と、断熱容器３１内に収容された反応装置本体５０と、断熱容器３１内の反応装置本体５０に反応物を供給または生成物を排出する給排部５１からなる。

反応装置本体５０は、低温反応部５２（所定の構造体）と、高温反応部５３（所定の構造体）とからなる。また、反応装置本体５０の低温反応部５２と高温反応部５３との間は、温度差を維持するためにスリット５４が設けられている。低温反応部５２には一酸化炭素除去器３３となる一酸化炭素除去流路５７が設けられ、高温反応部５３には改質器３２となる改質流路５８が設けられる。

給排部５１は、混合気導入管５１ａ、空気用導入管５１ｂ、改質ガス排出管５１ｃを備える。混合気導入管５１ａ、空気用導入管５１ｂ、改質ガス排出管５１ｃは断熱容器３１を貫通しており、反応装置本体５０を断熱容器３１内に固定する。給排部５１の断熱容器３１内側の端部は低温反応部５２と接続されている。混合気導入管５１ａは高温反応部５３の改質器３２に混合気を供給する。空気用導入管５１ｂは低温反応部５２の一酸化炭素除去器３３に空気を供給する。改質ガス排出管５１ｃは一酸化炭素除去器３３より改質ガスを断熱容器３１の外部へ排出させる。

低温反応部５２及び高温反応部５３の上面には、図４に示すように、２層の絶縁膜５５，５６が順に形成されている。低温反応部５２においては、絶縁膜５６の上面に薄膜導電体６１（導電体）が形成されている。また、高温反応部５３においては、絶縁膜５６の上面に薄膜導電体６２（導電体）が形成されている。絶縁膜５６は薄膜導電体６１，６２と薄膜切断材６３，６４（切断材）とを絶縁する。

薄膜導電体６１，６２は後述する薄膜切断材６３，６４により容易に断線されることが好ましい。このような薄膜導電体６１，６２は、スパッタ法や真空蒸着法によりＡｕやＰｔの膜を形成し、リフトオフすることにより形成することができる。

絶縁膜５６は、後述する薄膜切断材６３，６４により容易に脆性破壊が生じることが好ましく、無機材料薄膜のうち、特に結晶性構造を有するものを好適に用いることができる。脆性破壊の様式を示す材料により絶縁膜５６を形成することで、薄膜切断材６３，６４の変形量が小さくても、確実に薄膜導電体６１，６２を破壊することができる。このような絶縁膜５５，５６は、例えばＳｉＯ₂をスパッタリングすることにより形成することができる。

薄膜導電体６１，６２の両端には、断熱容器３１を貫通する図示しないリード線が接続されている。リード線により薄膜導電体６１，６２に電圧を印加することで、薄膜導電体６１，６２をヒータとして用いることができる。また、温度に依存して変化する薄膜導電体６１，６２の抵抗を計測することで、薄膜導電体６１，６２を温度センサとして用いることができる。薄膜導電体６１がヒータ兼温度センサ３３ａとなり、低温反応部５２を約１８０℃程度に加熱する。また、薄膜導電体６２がヒータ兼温度センサ３２ａとなり、高温反応部５３を約３００〜４００℃程度に加熱する。

２層の絶縁膜５５，５６の間には、図３、図４に示すように、薄膜導電体６１と一部が重なる位置に薄膜切断材６３が、薄膜導電体６２と一部が重なる位置に薄膜切断材６４が埋設されている。なお、図３においては、薄膜切断材６３と薄膜導電体６１とが交差するとともに薄膜切断材６４と薄膜導電体６２とが交差するように配置されている。

薄膜切断材６３，６４は、一定の温度以上になった場合に重なっている薄膜導電体６１，６２の一部を反応装置本体５０から剥離する。薄膜切断材６３，６４の材料としては、通常運転時の温度では変形せず、通常運転時と解離した所定温度まで温度が上昇したときに変形する材料を用いることができる。例えば、所定温度まで上昇したときに反応装置本体５０よりも大きく膨張または収縮する材料を用いることができる。あるいは、所定温度まで上昇したときに融解または昇華する材料を用いることができる。具体的には、２５０℃以上で変形するバイメタル、２５０℃以上の変態点で変形する形状記憶合金、２５０℃以上で融解して付着力が低下し、維持できなくなる接着材、２５０℃以上で昇華する昇華性材料を用いることができる。

薄膜導電体６１と一部が重なる薄膜切断材６３は約１８０℃以下では変形しないことが好ましい。このような薄膜切断材６３の材料としては、例えば、変態点が約２５０℃の形状記憶合金を用いることができる。あるいは、薄膜切断材６３として、特定の温度以上で変形するように、熱膨張率の異なる２種類の材料を貼り合わせたバイメタルを用いることができる。このような材料として、低熱膨張率のインバー（Ｎｉ−Ｆｅ系合金）と、インバーよりも高熱膨張率のモネルメタル（Ｃｕ−Ｎｉ系合金）とを貼り合わせたバイメタルを用いることができる。インバーとモネルメタルとを貼り合わせたバイメタルは、約１８０℃以下では変形せず、約２５０℃以上で変形する。

以下、薄膜切断材６３が形状記憶合金またはバイメタルである場合において、薄膜切断材６３が薄膜導電体６１の一部を剥離させて断線させる動作について説明する。
まず、低温反応部５２の温度が１８０℃程度までである場合には、図５（ａ）に示すように、薄膜切断材６３はまだ変形せず、通常運転が行われている。

低温反応部５２の温度が上昇し約２５０℃（所定温度）を超えると、薄膜切断材６３は図５（ｂ）に示すように変形し、絶縁膜５６及び薄膜導電体６１の一部を剥離する。これにより薄膜導電体６１を断線させ、薄膜導電体６１による低温反応部５２への電力供給を停止し、一酸化炭素除去器３３の反応を停止させることができる。

薄膜導電体６２と一部が重なる薄膜切断材６４は約２８０℃程度以下では変形せず、約３００℃を超える温度で変形することが好ましい。このような薄膜切断材６４の材料としては、約３００℃を超える温度では接着力が低下し、維持されないアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤等を用いることができ、例えば、アクリル樹脂接着剤であるＮＤＡ６３（ＮＯＲＬＡＮＤ社製）等を用いることができる。

以下、薄膜切断材６４がアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤またはポリイミド系接着剤である場合において、薄膜切断材６４が薄膜導電体６２の一部を剥離させて断線させる動作について説明する。

まず、高温反応部５３の温度が２８０℃程度までである場合には、図６（ａ）に示すように、薄膜切断材６４はまだ変形せず、通常運転が行われている。
高温反応部５３の温度が上昇し約３００℃（所定温度）を超えると、接着剤である薄膜切断材６４の接着力が低下し、維持されず、図６（ｂ）に示すように、薄膜切断材６４は絶縁膜５６及び薄膜導電体６２の一部とともに剥離する。これにより薄膜導電体６２を断線させ、薄膜導電体６２による高温反応部５３への電力供給を停止し、改質器３２の反応を停止させることができる。

あるいは、薄膜切断材６４の材料として、約３００℃を超える温度以上で昇華する昇華性材料を用いることができる。このような昇華性材料としては、例えば３１１℃で昇華する酸化テクネチウム（Ｔｃ₂Ｏ₇）を用いることができる。

以下、薄膜切断材６４が昇華性材料である場合において、薄膜切断材６４が薄膜導電体６２の一部を剥離させて断線させる動作について説明する。
まず、高温反応部５３の温度が２８０℃程度までである場合には、図７（ａ）に示すように、薄膜切断材６４はまだ変形せず、通常運転が行われている。

高温反応部５３の温度が約３００℃を超えると、昇華性材料である薄膜切断材６４が昇華し、気体になることにより体積が急激に増大する。このため、図７（ｂ）に示すように、膨圧によって薄膜切断材６４の上部の絶縁膜５６及び薄膜導電体６２の一部が破壊される。これにより薄膜導電体６２を断線させ、薄膜導電体６２による高温反応部５３への電力供給を停止することができる。

このように、本実施形態によれば、低温反応部５２や高温反応部５３の温度が上昇したときに、薄膜切断材６３，６４が自動的に変形することにより、薄膜導電体６１，６２を破壊することで低温反応部５２や高温反応部５３への熱供給を自動的に停止し、温度上昇を抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、低温反応部５２の薄膜切断材６３として形状記憶合金またはバイメタルを用いたが、接着剤や昇華性材料を用いてもよい。また、高温反応部１５の薄膜切断材６４として接着剤や昇華性材料を用いたが、形状記憶合金またはバイメタルを用いてもよい。

〔第２実施形態〕
図８は本発明の第２実施形態に係る電子機器１１０を示すブロック図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、燃料電池装置１２０の燃料電池セル１４０（反応装置、導電体切断装置）として固体酸化物型燃料電池を用いている点である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、固体酸化物型の燃料電池セル１４０が用いられているため、一酸化炭素除去器がなく、改質器１３２で生成された改質ガスは直接、燃料電池セル１４０に送出される。燃料電池セル１４０の動作温度は約６００℃である。

燃料電池セル１４０は、断熱容器１４９内に収容されており、固体酸化物電解質１４１と、固体酸化物電解質１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５とが積層されてなる。

燃料極セパレータ１４４及び酸素極セパレータ１４５にはＬａＣｒ（Ｍｇ）Ｏ₃、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ₃、ＮｉＡｌ＋Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子により、次式（６）に示すように酸素イオンが生成される。
Ｏ₂＋４ｅ^-→２Ｏ^2- …（６）
酸素極１４３にはＮｉ、Ｎｉ＋ＹＳＺ等を用いることができる。

固体酸化物電解質１４１は酸素イオンの透過性を有し、酸素極１４３で生成された酸素イオンを透過させて燃料極１４２に到達させる。固体酸化物電解質１４１には、ジルコニア系の（Ｚｒ_1-xＹ_x）Ｏ_2-x/2（ＹＳＺ）、ランタンガレード系の（Ｌａ_1-xＳｒ_x）（Ｇａ_1-y-zＭｇ_yＣｏ_z）Ｏ₃等を用いることができる。

燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質器６から送出された改質ガスが送られる。酸素極１４３では固体酸化物電解質１４１を透過した酸素イオンと、改質ガス中の水素及び一酸化炭素との次式（７）、（８）のような反応が起こる。
Ｈ₂＋Ｏ^2-→Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- …（７）
ＣＯ＋Ｏ^2-→ＣＯ₂＋２ｅ^- …（８）
発生した電子はアノード出力電極１４６より外部回路を通ってカソード出力電極１４７より酸素極１４３に供給される。

このように、固体酸化物型燃料電池では、動作温度が約６００℃と高いために、ＣＯをも燃料として用いることができ、発電効率を向上させることができる。

燃料極１４２にはＬａ_0.84Ｓｒ_0.16ＭｎＯ₃、Ｌａ（Ｎｉ，Ｂｉ）Ｏ₃、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂、ＬａＣｏＯ₃等を用いることができる。

燃料電池セル１４０の外表面には、後述するように電気ヒータ兼温度センサ１４０ａが設けられている。電気ヒータ兼温度センサ１４０ａは燃料電池セル１４０を動作温度である約６００℃まで加熱する。

次に、燃料電池セル１４０の具体的な構造について説明する。図９は燃料電池セル１４０の内部構造を示す断面図であり、図１０は図９のX−X矢視断面図であり、図１１は図１０のXI−XI矢視断面図である。図９〜図１１に示すように、燃料電池セル１４０を備える反応装置本体１５０（反応部、所定の構造体）は、断熱容器１４９を貫通する給排部１５１により断熱容器１４９内に固定されている。

給排部１５１は、アノードガス導入管１５１ａ、カソードガス導入管１５１ｂ、アノードガス排出管１５１ｃ、カソードガス排出管１５１ｄを備える。アノードガス導入管１５１ａは燃料供給流路１４４ａの一端に接続され、アノードガス排出管１５１ｃは燃料供給流路１４４ａの他端に接続されている。また、カソードガス導入管１５１ｂは酸素供給流路１４５ａの一端に接続され、カソードガス排出管１５１ｄは酸素供給流路１４５ａの他端に接続されている。

図１１に示すように、燃料電池セル１４０の上面には、２層の絶縁膜１５５，１５６が順に形成されている。絶縁膜１５６の上面にヒータ兼温度センサ１４０ａとなる薄膜導電体１６１（導電体）が形成されている。

２層の絶縁膜１５５，１５６の間には、薄膜導電体１６１と一部が重なる位置に薄膜切断材１６３（切断材）が埋設されている。薄膜切断材１６３は一定の温度以上になった場合に重なっている薄膜導電体１６１の一部を燃料電池セル１４０から剥離する。

薄膜切断材１６３の材料としては、通常運転時の温度では変形せず、通常運転時よりも所定温度まで温度が上昇したときに膨張または収縮、融解または昇華等により変形する材料を用いることができる。例えば、７５０℃以上で変形するバイメタル、７５０℃以上の変態点で変形する形状記憶合金、７５０℃以上で融解して付着力を低下し、維持できなくなる接着材、７５０℃以上で昇華する昇華性材料等を用いることができる。ここで、昇華性材料としては、例えば７５０℃で昇華するＭｏＯ₃等を用いることができる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、燃料電池セル１４０の温度が上昇したときに、薄膜切断材１６３が自動的に変形することにより、薄膜導電体１６１を破壊することで燃料電池セル１４０への熱供給を自動的に停止し、温度上昇を抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、固体酸化物型燃料電池について説明したが、本発明はこれに限らず、溶融炭酸塩型燃料電池に適用してもよい。

本発明が適用される電子機器１０を示すブロック図である。 反応装置３０の内部構造を示す断面図である。 図２のIII−III矢視断面図である。 図２のIV−IV矢視断面図である。 形状記憶合金またはバイメタルを用いた薄膜切断材６３を示す断面図であり、（ａ）は通常運転時の薄膜切断材６３を示す断面図であり、（ｂ）は所定温度まで上昇したときの薄膜切断材６３を示す断面図である。 接着剤を用いた薄膜切断材６４を示す断面図であり、（ａ）は通常運転時の薄膜切断材６４を示す断面図であり、（ｂ）は所定温度まで上昇したときの薄膜切断材６４を示す断面図である。 昇華性材料を用いた薄膜切断材６４を示す断面図であり、（ａ）は通常運転時の薄膜切断材６４を示す断面図であり、（ｂ）は所定温度まで上昇したときの薄膜切断材６４を示す断面図である。 第２実施形態に係る電子機器１１０を示すブロック図である。 燃料電池セル１４０の内部構造を示す断面図である。 図９のX−X矢視断面図である。 図１０のXI−XI矢視断面図である。

符号の説明

１０，１１０ 電子機器
２０，１２０ 燃料電池装置
３２，１３２ 改質器
３３ 一酸化炭素除去器
４０，１４０ 燃料電池セル
５０，１５０ 反応装置本体
５２ 低温反応部
５３ 高温反応部
５５，５６，１５５，１５６ 絶縁膜
６１，６２，１６１ 薄膜導電体
６３，６４，１６３ 薄膜切断材

Claims (16)

1. 所定の構造体に形成された導電体と、
   前記所定の構造体に形成されるとともに所定温度領域において変形し前記導電体の少なくとも一部を切断する切断材と、を備えることを特徴とする導電体切断装置。
2. 反応物の反応を起こす反応部と、
   前記反応部に形成された導電体と、
   前記反応部に形成されるとともに所定温度領域において変形し前記導電体の少なくとも一部を切断する切断材と、を備えることを特徴とする反応装置。
3. 前記導電体は前記切断材と重なるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の反応装置。
4. 前記所定温度は、前記反応物が反応を起こす温度よりも高温であることを特徴とする請求項２又は３に記載の反応装置。
5. 前記切断材は形状記憶合金またはバイメタルからなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
6. 前記は前記所定温度領域において付着力が変化する接着剤からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
7. 前記切断材は前記所定温度において膨張または収縮、融解または昇華する材料からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
8. 前記切断材と前記導電体との間には絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の反応装置。
9. 前記絶縁膜は前記切断材により脆性破壊されることを特徴とする請求項８に記載の反応装置。
10. 前記反応部は水素を発生させる改質器を備えることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の反応装置。
11. 前記反応部は前記改質器の副生成物である一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を備えることを特徴とする請求項１０に記載の反応装置。
12. 前記反応部は燃料の電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルを備えることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一項に記載の反応装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の反応装置と、前記反応装置により生成される改質ガスの電気化学反応により電力を取り出す燃料電池セルとを備えることを特徴とする燃料電池装置。
14. 請求項１２に記載の反応装置を備えることを特徴とする燃料電池装置。
15. 請求項１３又は１４に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
16. 所定の構造体に形成されるとともに所定温度領域において変形する切断材が、前記所定の構造体に形成された導電体の少なくとも一部を切断することを特徴とする導電体の切断方法。

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