JP2009202085A - Reactor system - Google Patents

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貴幸 宮尾
Ryuji Mori
隆二 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor system which requires small power consumption and is compact. <P>SOLUTION: The reactor system 1 includes a reactor 2, a storage vessel 3 to store the reactor 2, a supply tube 4 to supply a fluid before the reaction into the reactor 2 from the outside of the storage vessel 3, and a discharging tube 5 to discharge a fluid after the reaction to the outside of the storage vessel 3 from the inside of the reactor 2. The discharging tube 5 has an adsorption layer 6 consisting of a metal to adsorb a gas at a predetermined temperature and formed at least on one part of the outer surface. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、供給された流体に反応を施して排出する反応装置に関するものである。   The present invention relates to a reaction apparatus for reacting and discharging a supplied fluid.

近年、携帯機器用の反応装置については、反応器を収納する収容容器内を真空状態にすることにより、反応の際に発生する熱の外部への伝導を遮断し、熱損失の少ない反応装置が提案されている。また、反応器を収容容器内に封止した後には、収容容器の内面や反応器自体の表面など、各部品表面に吸着しているガスが収容容器内部に放出されるため、このガスを除去するために、収容容器の内部にガス吸着剤を設けるという方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このガス吸着剤は、ヒータによって加熱され活性化される。
特開2007−73408号公報
In recent years, with regard to reaction devices for portable devices, by making the inside of a container that accommodates a reactor into a vacuum state, a reaction device that blocks conduction of heat generated during the reaction to the outside and that has low heat loss has been developed. Proposed. In addition, after the reactor is sealed in the storage container, the gas adsorbed on the surface of each part, such as the inner surface of the storage container and the surface of the reactor itself, is released into the storage container. In order to do this, a method of providing a gas adsorbent inside the container has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This gas adsorbent is heated and activated by a heater.
JP 2007-73408 A

しかし、従来の構成では、ガス吸着材を加熱するヒータおよびリード線が必要となり、消費電力が大きくなるという問題があった。   However, the conventional configuration requires a heater and a lead wire for heating the gas adsorbent, resulting in a problem that power consumption increases.

本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、消費電力が小さい反応装置を提供することにある。   The present invention has been completed in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a reaction apparatus with low power consumption.

本発明の反応装置は、反応器と、該反応器を収容する収容容器と、該収容容器の外部から前記反応器内に反応前の流体を供給する供給管と、前記反応器内から前記収容容器の外部に反応後の流体を排出する排出管とを備え、前記排出管は、外表面の少なくとも一部に所定の温度で気体を吸着する金属からなる吸着層が設けられている。   The reaction apparatus of the present invention includes a reactor, a container for housing the reactor, a supply pipe for supplying a fluid before reaction from the outside of the container to the reactor, and the container from within the reactor. A discharge pipe for discharging the fluid after reaction is provided outside the container, and the discharge pipe is provided with an adsorption layer made of metal that adsorbs gas at a predetermined temperature on at least a part of the outer surface.

本発明の反応装置において、好ましくは、前記排出管は、平面視して、前記の反応器の中央部に接続されている。   In the reaction apparatus of the present invention, preferably, the discharge pipe is connected to a central portion of the reactor in plan view.

本発明の反応装置において、好ましくは、前記排出管は、前記少なくとも一部の外表面に対応する部分が少なくとも1つの屈曲部を有する。   In the reaction apparatus of the present invention, preferably, in the discharge pipe, a portion corresponding to the at least a part of the outer surface has at least one bent portion.

本発明の反応装置において、好ましくは、前記排出管は、前記外表面における前記吸着層が設けられた領域が、他の領域よりも表面粗さが粗い。   In the reaction apparatus of the present invention, preferably, in the discharge pipe, a region of the outer surface where the adsorption layer is provided has a rougher surface roughness than other regions.

本発明の反応装置において、好ましくは、前記排出管は、前記供給管よりも熱伝導率が高い。   In the reaction apparatus of the present invention, preferably, the discharge pipe has a higher thermal conductivity than the supply pipe.

本発明の反応装置によれば、消費電力が小さい反応装置を提供することができる。   According to the reaction apparatus of the present invention, a reaction apparatus with low power consumption can be provided.

本発明の実施の形態について以下に詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail below.

図1は本発明の実施の形態による反応装置の構成例を示す断面図である。図1に示されるように、本実施の形態による反応装置1は、反応器2、反応器2を収容する収容容器3、供給管4、排出管5、及び吸着層6を備える。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reaction apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the reaction apparatus 1 according to the present embodiment includes a reactor 2, a storage container 3 that accommodates the reactor 2, a supply pipe 4, a discharge pipe 5, and an adsorption layer 6.

反応器2には、反応前の流体を供給する供給管4と反応後の流体を排出する排出管5がそれぞれ取り付けられている。収容容器3は、ベース板3aと凹形状の蓋体3bとから成り、反応器2下面と収容容器3のベース板3a上面とを供給管4及び排出管5を介して接続し、さらに凹形状の蓋体3bを用いて反応器2を封止することによって、反応器2を収容容器3内に気密に封止した反応装置1が形成される。   The reactor 2 is provided with a supply pipe 4 for supplying the fluid before the reaction and a discharge pipe 5 for discharging the fluid after the reaction. The storage container 3 is composed of a base plate 3a and a concave lid 3b, and connects the lower surface of the reactor 2 and the upper surface of the base plate 3a of the storage container 3 via a supply pipe 4 and a discharge pipe 5, and further has a concave shape. By sealing the reactor 2 using the lid 3b, the reaction apparatus 1 in which the reactor 2 is hermetically sealed in the container 3 is formed.

収容容器3内の断熱性を高めるためには、収容容器3内を真空にすることが好ましく、反応器2を封止する際、真空炉でのロウ材による封止や真空チャンバー内でのシームウェルド法などで行うと良い。   In order to improve the heat insulating property in the storage container 3, it is preferable to evacuate the storage container 3. When sealing the reactor 2, sealing with a brazing material in a vacuum furnace or seam in a vacuum chamber It is better to use the weld method.

収容容器3は、反応器2を収納する容器としての役割を有する。それらは、例えば、SUS,Fe−Ni−Co合金,若しくはFe−Ni合金等のFe系合金、無酸素銅、またはアルミニウム等の金属材料であってもよいし、酸化アルミニウム(Al)質焼結体,ムライト(3Al・2SiO)質焼結体,炭化珪素(SiC)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,窒化珪素(Si)質焼結体,若しくはガラスセラミックス等のセラミック材料、またはポリイミド等の高耐熱の樹脂材料等で形成されていてもよい。 The storage container 3 has a role as a container for storing the reactor 2. They may be, for example, a metal material such as SUS, Fe-Ni-Co alloy, Fe-based alloy such as Fe-Ni alloy, oxygen-free copper, or aluminum, or aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Sintered body, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) sintered body, silicon carbide (SiC) sintered body, aluminum nitride (AlN) sintered body, silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered It may be formed of a bonded body, a ceramic material such as glass ceramics, or a high heat-resistant resin material such as polyimide.

なお、収容容器3に適用可能なガラスセラミックスは、ガラス成分とフィラー成分とから成る。そのガラス成分としては、例えばSiO−B系,SiO−B−Al系,SiO−B−Al−MO系(但し、MはCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO−Al−MO−MO系(但し、MおよびMは同一または異なってCa,Sr,Mg,BaまたはZnを示す),SiO−B−Al−MO−MO系(但し、MおよびMは前記と同じである),SiO−B−M O系(但し、MはLi,NaまたはKを示す),SiO−B−Al−M O系(但し、Mは前記と同じである),Pb系ガラス,若しくはBi系ガラス等が挙げられる。 The glass ceramic applicable to the container 3 is composed of a glass component and a filler component. As the glass component, for example, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO system (where M is Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same or different, and Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (where M 1 and M 2 are the same as above), SiO 2 —B 2 O 3 — M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 is the same as above) , Pb-based glass, or Bi-based glass.

また、フィラー成分としては、例えばAl,SiO,若しくはZrOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、TiOとアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、またはAlおよびSiOから選ばれる少なくとも1種を含む複合酸化物(例えばスピネル,ムライト,またはコージェライト)等が挙げられる。 Examples of the filler component include Al 2 O 3 , SiO 2 , a composite oxide of ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, or Al 2. Examples thereof include composite oxides containing at least one selected from O 3 and SiO 2 (for example, spinel, mullite, or cordierite).

一方、収容容器3が、例えば相対密度が95%以上の緻密質の酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合は、例えば、まず酸化アルミニウム粉末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結助剤を添加,混合して、酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末を調製する。次いで、この原料粉末に有機バインダおよび分散媒を添加,混合してペースト化し、このペーストをドクターブレード法によって、あるいは原料粉末に有機バインダを加え、プレス成形,若しくは圧延成形等によって、所定の厚みのグリーンシートを作製する。その後、所定枚数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、例えば非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が1200〜1500℃の温度で焼成して、目的とするセラミック製の収容容器3を得る。なお、収容容器3の成形は粉末成形プレス法であっても良い。   On the other hand, when the container 3 is formed of a dense aluminum oxide sintered body having a relative density of 95% or more, for example, first, a rare earth oxide powder, an aluminum oxide powder, or the like is fired on the aluminum oxide powder. A raw material powder for an aluminum oxide sintered body is prepared by adding and mixing a binder. Next, an organic binder and a dispersion medium are added to the raw material powder and mixed to form a paste. This paste is added by a doctor blade method, or an organic binder is added to the raw material powder, and press molding or rolling forming is performed to obtain a predetermined thickness. Make a green sheet. Then, after aligning and laminating and pressing a predetermined number of sheet-shaped molded bodies, the laminated body is fired at a firing maximum temperature of 1200 to 1500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, for example. A container 3 made of metal is obtained. The container 3 may be molded by a powder molding press method.

他方、収容容器3が金属材料から成る場合は、切削法,プレス法,またはMIM(Metal Injection Mold)法等により所定の形状に形成される。   On the other hand, when the container 3 is made of a metal material, it is formed into a predetermined shape by a cutting method, a pressing method, a MIM (Metal Injection Mold) method, or the like.

また、収容容器3が金属材料から成る場合には、腐食を防止するためにその表面は、例えばAu,Niのめっき処理や、ポリイミド等の樹脂コーティング等の被覆コーティング処理が行なわれることが望ましい。例えばAuめっき処理の場合であれば、その厚さは0.1〜5μm程度であることが望ましい。   Further, when the container 3 is made of a metal material, it is desirable that the surface thereof be subjected to a coating process such as Au or Ni plating or resin coating such as polyimide, in order to prevent corrosion. For example, in the case of Au plating treatment, the thickness is desirably about 0.1 to 5 μm.

また、収容容器3の少なくとも内側表面をAuやAlのめっき処理膜で覆うことにより、収容された反応器2で発生する輻射熱が収容容器3に吸収されるのを効率良く防ぐことができ、反応装置1の昇温を抑制することが可能となる。   In addition, by covering at least the inner surface of the container 3 with a plating film of Au or Al, it is possible to efficiently prevent the radiant heat generated in the accommodated reactor 2 from being absorbed into the container 3, It becomes possible to suppress the temperature rise of the apparatus 1.

以上のような収容容器3は、反応装置1の小型化,低背化を可能とするためには厚さを薄くすべきであるが、機械的強度である曲げ強度は200MPa以上であることが好ましい。   The container 3 as described above should be thin in order to enable the reactor 1 to be reduced in size and height, but the bending strength, which is mechanical strength, should be 200 MPa or more. preferable.

さらには、収容容器3は、上記に述べた異種の材料の組合せでもよく、部分的に異なる材料を組合せて用いてもよい。   Furthermore, the container 3 may be a combination of the different materials described above, or may be a combination of partially different materials.

収容容器3を例えばベース板3aと凹形状の蓋体3bとした場合、反応器2下面と収容容器3のベース板3a上面を供給管4および排出管5を介して接続し、さらに凹形状の蓋体3bを用いて反応器2を封止することによって、反応器2を収容容器3内に気密に封止した反応装置1が形成される。封止方法としては、ベース板に、Au合金,Ag合金,若しくはAl合金等の金属ロウ材またはガラス材による接合、シームウェルド法、抵抗溶接、レーザー溶接、または電子ビーム溶接等により、ベース板3aに蓋体3bを取着する方法が考えられる。   When the storage container 3 is, for example, a base plate 3a and a concave lid 3b, the lower surface of the reactor 2 and the upper surface of the base plate 3a of the storage container 3 are connected via the supply pipe 4 and the discharge pipe 5, and further the concave shape By sealing the reactor 2 using the lid 3b, the reaction apparatus 1 in which the reactor 2 is hermetically sealed in the container 3 is formed. As a sealing method, the base plate 3a is joined to the base plate by joining with a metal brazing material or glass material such as Au alloy, Ag alloy, or Al alloy, seam weld method, resistance welding, laser welding, or electron beam welding. A method of attaching the lid 3b to the above is conceivable.

収容容器3に収納される反応器2は、触媒等が担持された微細流路あるいは空隙を有しており、触媒等を用いて流体を変性、転化、分解、若しくは混合し、性質の異なる流体に変化させるための化学反応部として作用する。例えば、反応器2は、メタノールガス(CHOH)および水蒸気を水素ガス(H)と二酸化炭素ガス(CO)に改質する、携帯電話等に用いられる燃料電池用の燃料改質器であってよい。 The reactor 2 stored in the storage container 3 has a fine flow path or a gap on which a catalyst or the like is supported, and fluids having different properties are obtained by denaturing, converting, decomposing, or mixing the fluid using the catalyst or the like. It acts as a chemical reaction part for changing to. For example, the reactor 2 is a fuel reformer for a fuel cell used for a mobile phone or the like, which reforms methanol gas (CH 3 OH) and water vapor into hydrogen gas (H 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ). It may be.

反応器2の形状は様々であり、例えば微小ケミカルデバイスとして、半導体製造技術等を適用して、例えば、シリコン等の半導体,石英,ガラス,金属、またはセラミックス等の無機材料の基材に、切削法,エッチング法,またはブラスト法等により細い溝を形成することによって液体流路が作製され、操作中の液体の蒸発抑制等を目的として、ガラス板、若しくは金属等のカバーを陽極接合、ロウ付け、または溶接等により表面に密着させて使用される、例えば略四角形状のものが挙げられる。また、石英,ガラス,金属、またはセラミックス等の無機材料から成る管状であり、その内面に触媒が担持されているものでもよい。反応器2内には、温度調節機構、例えば、抵抗層等から成る薄膜ヒータ(不図示)や厚膜ヒータ(不図示)を形成し、表面にはこのヒータへ電力を供給する電極端子(不図示)が形成される。この温度調節機構により、各用途の反応に最適な100〜800℃程度の温度条件に調整することで、供給管4が接続された流体供給口から供給される流体とその他反応に必要な流体とを触媒等を介して反応させて、流体排出口に接続された排出管5から別の物質を排出させる化学反応を良好に促進することができる。   The shape of the reactor 2 is various. For example, a semiconductor manufacturing technology or the like is applied as a fine chemical device, and the semiconductor 2 is cut into a base material of an inorganic material such as a semiconductor such as silicon, quartz, glass, metal, or ceramics. A liquid channel is created by forming a narrow groove by the method, etching method, blasting method, etc., and a glass plate or a metal cover is anodic bonded and brazed for the purpose of suppressing evaporation of the liquid during operation. In addition, for example, a substantially rectangular shape is used which is used in close contact with the surface by welding or the like. Further, it may be a tube made of an inorganic material such as quartz, glass, metal, or ceramics, and a catalyst is supported on the inner surface thereof. A temperature control mechanism, for example, a thin film heater (not shown) or a thick film heater (not shown) made of a resistance layer or the like is formed in the reactor 2, and an electrode terminal (not shown) for supplying power to the heater is formed on the surface. Are formed). By adjusting the temperature condition of about 100 to 800 ° C. optimal for the reaction of each application by this temperature adjustment mechanism, the fluid supplied from the fluid supply port to which the supply pipe 4 is connected and other fluids necessary for the reaction It is possible to satisfactorily promote a chemical reaction in which another substance is discharged from the discharge pipe 5 connected to the fluid discharge port by reacting with the catalyst via a catalyst or the like.

このようなヒータは、反応器2における触媒が担持された流路内や空隙内、あるいはその近傍に配置される。これにより、ヒータから発生する熱を効率的に各種化学反応に用いることができる。   Such a heater is arranged in the flow path, the air gap, or the vicinity thereof where the catalyst in the reactor 2 is supported. Thereby, the heat generated from the heater can be efficiently used for various chemical reactions.

また、反応器2は、反応器2上の電極端子がボンディングワイヤやリード端子(不図示)を介して収容容器3に電気的に接続される。これにより、電極端子を通じて反応器2の表面や内部に形成されたヒータを加熱することができる。その結果、反応器2において反応温度の維持が可能となり流体の化学反応を安定させることができる。   In the reactor 2, the electrode terminals on the reactor 2 are electrically connected to the storage container 3 via bonding wires or lead terminals (not shown). Thereby, the heater formed in the surface and inside of the reactor 2 can be heated through an electrode terminal. As a result, the reaction temperature can be maintained in the reactor 2 and the chemical reaction of the fluid can be stabilized.

供給管4および排出管5は、Fe−Ni合金,Fe−Ni−Co合金,若しくはSUS等の金属材料、Al質焼結体,3Al・2SiO質焼結体,SiC質焼結体,AlN質焼結体,Si質焼結体,若しくはガラスセラミック焼結体等のセラミック材料、ポリイミド等の高耐熱の樹脂材料、または、ガラスが挙げられる。好ましくは、反応後の流体の熱を効率よく壁面に伝達するという観点からは、金属から成るのがよい。 The supply pipe 4 and discharge pipe 5, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, or a metal material such as SUS, Al 2 O 3 sintered material, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 sintered material, SiC Ceramic materials such as a sintered material, an AlN sintered material, a Si 3 N 4 sintered material, or a glass ceramic sintered material, a highly heat-resistant resin material such as polyimide, or glass. Preferably, from the viewpoint of efficiently transferring the heat of the fluid after the reaction to the wall surface, it is preferably made of metal.

また、排出管5の表面の少なくとも一部に吸着層6が設けられている。吸着層6は、化学的に活性な金属粉等から成る。吸着層6の材料としては、例えば、ジルコニア(Zr)、鉄(Fe)、若しくはバナジウム(V)等を主成分とするものになる。   An adsorption layer 6 is provided on at least a part of the surface of the discharge pipe 5. The adsorption layer 6 is made of a chemically active metal powder or the like. As a material of the adsorption layer 6, for example, zirconia (Zr), iron (Fe), vanadium (V) or the like is used as a main component.

吸着層6は、排出管5に流れる反応後の高温流体の熱を利用し、ある温度で活性化すると、その製造プロセスにおいて表面に形成された酸化膜が除去され、新しいガス吸着面が現れ、周囲に存在するCOやN、Hといったガス類を吸着させる機能を発現させる。活性化する温度は、使用する金属粉の種類によって異なる。この吸着層6は、収容容器3の内面や反応器2自体の表面などの各部品表面に吸着しているガスが、反応器2を収容容器3内に封止した後に、反応時の温度の影響や時間の経過に伴ってアウトガスとして放出された場合、そのアウトガスを吸着することができる。吸着層6は、活性化し始める温度(活性化温度)以上であって、活性化状態を維持できる所定の温度において、気体を吸着する。この温度は、例えば350℃から900℃の範囲である。 When the adsorption layer 6 is activated at a certain temperature using the heat of the high-temperature fluid after the reaction flowing in the discharge pipe 5, the oxide film formed on the surface in the manufacturing process is removed, and a new gas adsorption surface appears. The function of adsorbing gases such as CO, N 2 , and H 2 existing in the vicinity is developed. The temperature for activation varies depending on the type of metal powder used. The adsorption layer 6 has a temperature at the time of reaction after the gas adsorbed on the surface of each component such as the inner surface of the container 3 or the surface of the reactor 2 itself is sealed in the container 3. When released as outgas with the influence or the passage of time, the outgas can be adsorbed. The adsorption layer 6 adsorbs a gas at a predetermined temperature that is equal to or higher than a temperature at which activation starts (activation temperature) and can maintain an activated state. This temperature is, for example, in the range of 350 ° C to 900 ° C.

本実施の形態による反応装置1によれば、排出管5の外表面に吸着層6が設けられていることより、反応器2から排出される流体の熱を利用して吸着層6を活性化させることから、吸着層6の活性化のために外部から必要なエネルギーを少量だけ供給すればよいか、あるいは供給する必要がない。よって、反応装置1の消費電力を低減することができる。また、単純な構成で、アウトガスを効率よく吸収することが可能であるため、小型の反応装置1を実現することができる。更には、ガス吸着層6の活性化を反応後の高温流体の熱により持続でき、収容容器3内の真空状態を長期に渡って保つことが出来る。   According to the reactor 1 according to the present embodiment, since the adsorption layer 6 is provided on the outer surface of the discharge pipe 5, the adsorption layer 6 is activated using the heat of the fluid discharged from the reactor 2. Therefore, only a small amount of energy necessary for the activation of the adsorption layer 6 needs to be supplied from the outside or it is not necessary to supply it. Therefore, the power consumption of the reaction apparatus 1 can be reduced. In addition, since the outgas can be efficiently absorbed with a simple configuration, a small reactor 1 can be realized. Furthermore, the activation of the gas adsorption layer 6 can be continued by the heat of the high-temperature fluid after the reaction, and the vacuum state in the container 3 can be maintained for a long time.

排出管5は、製造工程の簡略化という観点からは、全体が吸着層6と同じ材料からなるのがよい。より好ましくは、収容容器3の熱膨張係数と同一または近似した金属が用いられるのがよく、例えば、収容容器3でセラミック材料を用いている箇所に接続する場合、Fe−Ni合金,またはFe−Ni−Co合金よりなるものが、実用時の温度変化に対して熱歪の発生を防止できるので好ましい。その場合、排出管4と収容容器3、および排出管4と反応器2とをAu−Sn合金,Au−Si合金,Au−Ge合金,若しくはAg−Cu合金等の各種ロウ材で接合すると、良好な封着性が得られるとともに、良好な接続強度が得られる。   The discharge pipe 5 is preferably made of the same material as that of the adsorption layer 6 from the viewpoint of simplifying the manufacturing process. More preferably, a metal that is the same as or close to the thermal expansion coefficient of the container 3 is used. For example, when connecting to a place where a ceramic material is used in the container 3, an Fe—Ni alloy or Fe— A Ni—Co alloy is preferable because thermal strain can be prevented from occurring due to temperature changes during practical use. In that case, when the discharge pipe 4 and the container 3 and the discharge pipe 4 and the reactor 2 are joined with various brazing materials such as Au—Sn alloy, Au—Si alloy, Au—Ge alloy, or Ag—Cu alloy, Good sealability is obtained and good connection strength is obtained.

本実施の形態による反応装置1によれば、吸着層6は、排出管5の反応器2に対する接合部付近に設けられているのがよい。排出管5を流れる流体は、反応器2に近いほど高温であることから、吸着層6はより早くより効率よく活性化が行われる。また、排出管5は、平面視して、反応器2の中央部に接続されていることが好ましい。このような構成であれば、排出管5を流れる流体はより高温となるため、吸着層6はより早くより効率よく活性化される。   According to the reactor 1 according to the present embodiment, the adsorption layer 6 is preferably provided in the vicinity of the junction of the discharge pipe 5 with the reactor 2. Since the fluid flowing through the discharge pipe 5 is hotter as it is closer to the reactor 2, the adsorption layer 6 is activated earlier and more efficiently. Further, the discharge pipe 5 is preferably connected to the central portion of the reactor 2 in plan view. With such a configuration, since the fluid flowing through the discharge pipe 5 has a higher temperature, the adsorption layer 6 is activated earlier and more efficiently.

また、本実施の形態による反応装置1において、排出管5は、吸着層6が設けられる外表面に対応する部分が少なくとも1つの屈曲部を有するのがよい。このような構成により、排出管4の長さが長くなり、その結果排出管4から収容容器3への伝熱距離が長くなるため、排出管5の温度を高温に維持することが可能となる。また、吸着層6が接触する排出管5の表面積が増えるため、吸着層6の活性化に必要な熱を効率よく吸収することが出来る。例えば、反応器2に平行な面において、例えば、排出管5をジグザグに折れ曲がるように構成するのが好ましい。   Further, in the reaction apparatus 1 according to the present embodiment, the discharge pipe 5 preferably has at least one bent portion at a portion corresponding to the outer surface on which the adsorption layer 6 is provided. With such a configuration, the length of the discharge pipe 4 is increased, and as a result, the heat transfer distance from the discharge pipe 4 to the receiving container 3 is increased, so that the temperature of the discharge pipe 5 can be maintained at a high temperature. . Moreover, since the surface area of the discharge pipe 5 with which the adsorption layer 6 contacts increases, the heat required for activation of the adsorption layer 6 can be absorbed efficiently. For example, the discharge pipe 5 is preferably configured to be bent zigzag on a plane parallel to the reactor 2.

また、排出管5の外表面において、吸着層6が設けられた領域は、他の領域よりも表面粗さが粗く形成されているのがよい。これにより、排出管5と吸着層6との密着性が向上する。更には、排出管5の内表面における吸着層6に対応する位置の表面粗さが粗い場合には、その位置において排出管5を流れる反応後の高温流体と排出管5の内表面との接触面積が増えるため、吸着層6との熱交換がより効率良く行われる。   In addition, on the outer surface of the discharge pipe 5, the region where the adsorption layer 6 is provided is preferably formed to have a rougher surface roughness than other regions. Thereby, the adhesiveness of the discharge pipe 5 and the adsorption layer 6 improves. Furthermore, when the surface roughness of the position corresponding to the adsorption layer 6 on the inner surface of the discharge pipe 5 is rough, the contact between the high-temperature fluid after the reaction flowing through the discharge pipe 5 and the inner surface of the discharge pipe 5 at that position. Since the area increases, heat exchange with the adsorption layer 6 is performed more efficiently.

また、排出管5は、供給管4よりも熱伝導率が高いのがよい。これにより、排出管の熱抵抗が小さくなるため、吸着層6への伝熱効率がよくなる。反応装置1の起動時においても、排出管5の昇温が早くなるため、吸着層6での反応が効率よく行われる。   Further, the discharge pipe 5 should have a higher thermal conductivity than the supply pipe 4. Thereby, since the thermal resistance of the discharge pipe is reduced, the heat transfer efficiency to the adsorption layer 6 is improved. Even when the reaction apparatus 1 is started, the temperature of the discharge pipe 5 is increased quickly, so that the reaction in the adsorption layer 6 is performed efficiently.

以上から、吸着層6の配置に追加のスペースを設けることなく、小型で低消費電力の反応装置1を提供することができる。   From the above, it is possible to provide a small-sized and low power consumption reaction apparatus 1 without providing an additional space in the arrangement of the adsorption layer 6.

なお、排出管5は、ヒータを有していてもよい。これにより、反応装置1の起動時においても、排出管5の昇温が補助されるため、排出管5の表面に設けられた吸着層6の予備加熱を行うことができ、その活性化を起動後早い段階で実現することができる。その際に供給する電力は、吸着層6に直接電力を供給する場合よりも低くできるので、反応装置1全体としては消費電力を低減することができる。   The discharge pipe 5 may have a heater. Thereby, since the temperature rise of the discharge pipe 5 is assisted even when the reaction apparatus 1 is started up, the preheating of the adsorption layer 6 provided on the surface of the discharge pipe 5 can be performed, and its activation is started up. It can be realized at an early stage. Since the electric power supplied in that case can be made lower than the case where electric power is directly supplied to the adsorption layer 6, the power consumption of the reactor 1 as a whole can be reduced.

なお、本実施の形態による反応装置1では、供給管4及び排出管5が同一側に配置され、平面視して、供給管4及び排出管5を収容容器3の端部に配置したが、供給管4、排出管5の配置は任意であってよい。   In the reactor 1 according to the present embodiment, the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 are arranged on the same side, and the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 are arranged at the end of the storage container 3 in plan view. The arrangement of the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 may be arbitrary.

また、供給管4および排出管5の形状は任意であってよいが、排出管5は、吸着層6を構成する金属が付着しやすいように、流体の流れる方向に垂直な断面が矩形状となる形状であればより好ましい。   The shapes of the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 may be arbitrary, but the discharge pipe 5 has a rectangular cross section perpendicular to the fluid flow direction so that the metal constituting the adsorption layer 6 is easily attached. If it becomes the shape which becomes, it is more preferable.

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。   In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明の実施の形態による反応装置の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the reaction apparatus by embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:反応装置
2:反応器
3:収容容器
4:供給管
5:排出管
6:吸着層
1: Reactor 2: Reactor 3: Container 4: Supply pipe 5: Discharge pipe 6: Adsorption layer

Claims (5)

反応器と、該反応器を収容する収容容器と、該収容容器の外部から前記反応器内に反応前の流体を供給する供給管と、前記反応器内から前記収容容器の外部に反応後の流体を排出する排出管とを備え、前記排出管は、外表面の少なくとも一部に所定の温度で気体を吸着する金属からなる吸着層が設けられた反応装置。   A reactor, a container for housing the reactor, a supply pipe for supplying a pre-reaction fluid into the reactor from the outside of the container, and a post-reaction from the reactor to the outside of the container And a discharge pipe for discharging a fluid, wherein the discharge pipe is provided with an adsorption layer made of a metal that adsorbs a gas at a predetermined temperature on at least a part of an outer surface thereof. 前記排出管は、平面視して、前記反応器の中央部に接続されている請求項1に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 1, wherein the discharge pipe is connected to a central portion of the reactor in plan view. 前記排出管は、前記少なくとも一部の外表面に対応する部分が少なくとも1つの屈曲部を有する請求項1または請求項2に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 1 or 2, wherein a portion of the discharge pipe corresponding to the at least part of the outer surface has at least one bent portion. 前記排出管は、前記外表面における前記吸着層が設けられた領域は、他の領域よりも表面粗さが粗い請求項3に記載の反応装置。   The reaction apparatus according to claim 3, wherein the discharge pipe has an area in which the adsorption layer on the outer surface is provided with a rougher surface than other areas. 前記排出管は、前記供給管よりも熱伝導率が高い請求項4に記載の反応装置。
The reaction apparatus according to claim 4, wherein the discharge pipe has a higher thermal conductivity than the supply pipe.
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