JP2009298651A

JP2009298651A - 反応装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2009298651A
Application number: JP2008155069A
Authority: JP
Inventors: Motoki Endo; 元気遠藤; Tsutomu Terasaki; 努寺崎; Tetsushi Ishikawa; 哲史石川
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】反応装置本体から放射される輻射のうち適切な波長領域を断熱容器の外部へ放出させる。
【解決手段】反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器１２０とを備え、断熱容器１２０は反応装置本体１１１からの輻射を透過する輻射透過領域１２３を有し、輻射透過領域１２３には輻射のうち水の吸収波長成分を吸収する水蒸気槽１６０が設けられている反応装置１１０である。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池装置等に用いる反応装置及び電子機器に関する。

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機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力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、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる燃料気化器、気化した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、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。

この燃料気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体（高温体）を断熱容器（高温体収納装置）に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献参照）。
特開２００４−３０３６９５号公報

ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。

このため、本出願人は、反応装置本体からの輻射を透過させる領域を断熱容器に設け、反応装置本体の熱を輻射により断熱容器の外部へ放射することができる反応装置を検討している。しかし、波長によっては、反応装置の外側に存在する物体が輻射を吸収してしまうため、反応装置本体から放出される輻射のうち、外側の物体に対する影響の少ない波長領域の輻射を外部に放出することが必要である。特に、水に吸収されやすい波長領域の輻射が放出されると、ユーザーに不快感を与えるおそれがある。

本発明の課題は、反応装置本体から放射される輻射のうち適切な波長領域の輻射を断熱容器の外部へ放出させることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、反応装置であって、反応装置本体と、前記反応装置本体を収容する断熱容器とを備え、前記断熱容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有し、前記輻射透過領域には輻射のうち水の吸収波長成分を吸収する水槽が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記水槽の前記輻射が透過する領域の透過方向の深さは３μm〜１０μmであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の反応装置であって、前記水槽に水を環流させる水環流路と、前記水環流路と接続され水が貯留された水タンクと、前記水タンク内の水を前記水環流路へ環流させる水ポンプとを備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の反応装置であって、前記水タンクの表面には前記水槽において水が吸収した熱量を放熱する輻射放熱膜が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体は燃料電池セルを備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、燃料電池装置であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置と、前記反応装置本体より供給される燃料を用いて発電を行う燃料電池セルとを備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、電子機器であって、請求項６に記載の燃料電池装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、反応装置本体から放射される輻射のうち適切な波長領域を断熱容器の外部へ放出させることができる。

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は本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００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１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１０１と、等を含む。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１０１に供給する。

次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１０１に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２、制御部１３３等を備える。

燃料容器１０２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１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の燃料気化器１０４に送液される。

反応装置１１０は、反応装置本体１１１、断熱容器１２０、導波路１８０、さらに、水タンク１７１、水ポンプ１７２、水供給路１７３、水蒸気発生器１７４、水蒸気環流路１７５、水蒸気供給路１７６、脱気バルブ１６４及び水蒸気槽１６０等を備える。
反応装置本体１１１は、燃料気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等を備える。
燃料気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を後述するヒータ兼温度センサ１７３や改質器１０５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。燃料気化器１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。

改質器１０５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１０５は後述する電気ヒータ兼温度センサ１５５や触媒燃焼器１０９からの伝熱により燃料気化器１０４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１０５では主に次の化学反応式（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の化学反応式（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）
化学反応式（１）及び（２）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。

一酸化炭素除去器１０６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１０６には改質器１０５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１０６の流路を流れ、改質器１０５や電気ヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃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の化学反応式（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１４０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）
化学反応式（３）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる燃料気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。

触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。

燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜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、が積層されている。

固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（４）に示す反応が起こる。
Ｈ₂→２H⁺＋２ｅ^- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。

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では固体高分子電解質膜１４１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１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（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１４１の両面には、電気化学反応式（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。

アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。

制御部１３３は、燃料電池装置１３０全体を制御する。特に、制御部１３３は、空気ポンプ１６３や脱気バルブ１６４の制御を行う。

水タンク１７１及び水ポンプ１７２は、断熱容器１２０の外部に設けられている。水タンク１７１には、表面に輻射放熱膜１７１ａが設けられている。輻射放熱膜１７１ａは、後述する輻射放熱膜１１３ａと同様にして形成することができる。水タンク１７１内の水の熱量は輻射放熱膜１７１ａからの輻射により、電子機器１００の外部に放出される。これにより、水タンク１７１内の水を冷却することができる。
水タンク１７１は水供給路１７３を介して水蒸気発生器１７４に水を貯留するためにのみ設けても良いし、他の目的に用いる水のタンクと併用してもよい。例えば、燃料の改質反応で使用される水、あるいは、発電後に生成される水の貯留用タンクを利用することができる。

水タンク１７１と水ポンプ１７２、水ポンプ１７２と水蒸気発生器１７４とは、それぞれ水供給路１７３により接続されている。また、水蒸気発生器１７４と水蒸気槽１６０とは、水蒸気供給路１７６により、さらに、水蒸気槽１６０と水タンク１７１とは、脱気バルブ１６４を介して気体流出管１６２及び水蒸気環流路１７５により、それぞれ接続されている。水タンク１７１内の水は、水ポンプ１７２の駆動により水供給路１７３内に供給され、水蒸気発生器１７４で気化され、さらに水蒸気槽１６０を通過する際に輻射熱を吸収した後に水蒸気環流路１７５を通って水タンク１７１内に戻る。このように、水タンク１７１と水蒸気槽１６０との間で水を繰り返し利用することができる。

水蒸気発生器１７４は、燃料気化器１０４、一酸化炭素除去器１０６、及び熱交換器１０７と一体に設けられる。水蒸気発生器１７４には、水ポンプ１７２により水タンク１７１内の水が水供給路１７３を通って供給される。水蒸気発生器１７４では、供給された水を燃料気化器１０４、一酸化炭素除去器１０６、及び熱交換器１０７からの伝熱により気化させ、水蒸気を生成することができる。生成された水蒸気は水蒸気供給路１７６を通じて水蒸気槽１６０に供給される。
なお、水蒸気発生器１７４は、断熱容器１２０の外部に設けられていてもよい。

水蒸気槽１６０は、断熱容器１２０の外部であって、後述する導波路１８０の内部に設けられている。なお、水蒸気槽１６０には気体流入管１６１及び気体流出管１６２が設けられている。
気体流入管１６１は外部に通じており、外部から水蒸気槽１６０内に空気を供給する空気ポンプ１６３が設けられている。空気ポンプ１６３は制御部１３３により制御され、燃料電池装置１３０の停止時に水蒸気槽１６０内部の水蒸気を置換する空気を気体流入管１６１から供給する。

気体流出管１６２は外部に通じており、脱気バルブ１６４が設けられている。脱気バルブ１６４は三方弁であり、制御部１３３により制御され、水蒸気槽１６０と水蒸気環流路１７５とを接続し、または気体排出管１６２により水蒸気槽１６０と外部とを連通させる。
脱気バルブ１６４は、燃料電池装置１３０の起動時に水蒸気槽１６０内部の空気を排出するために、及び、燃料電池装置１３０の停止時に水蒸気槽１６０内部の水蒸気を排出するために、水蒸気槽１６０と外部とが連通するように切り替えられる。これにより、水蒸気槽１６０内部の空気または水蒸気は気体排出管１６２を通じて外部に放出される。

図２は電子機器１００の筐体１９０への反応装置１１０の収納例を示す斜視図である。図２において、電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体１９０は操作部１９３が設けられた操作部筐体１９１及び表示部１９４が設けられた表示部筐体１９２を備える。本実施形態においては、燃料電池装置１３０の燃料容器１０２及び反応装置１１０が操作部筐体１９１の前方部分に内蔵されている。また、反応装置１１０の輻射透過窓（輻射透過領域）１２３の外周部から操作部筐体１９１の背面にかけて、導波路１８０が設けられている。導波路１８０の内壁面には、輻射線を反射する反射膜１８０ａが設けられている（図４参照）。反射膜１８０ａは後述する反射膜１２１ａと同様の材料により形成される。輻射透過窓１２３を透過し、導波路１８０内に放出された輻射は、反射膜１８０ａで反射されながら導波路１８０内を伝播し、筐体１９０の外部に放出される。

〔反応装置の構造〕
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図３は反応装置１１０の斜視図、図４は図３のIV−IV切断線に対応する模式断面図、図５は図３のV矢視図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。反応装置１１０は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金、ニッケル基合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、光学材料あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。

反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。反応装置本体１１１の外壁面には、後述する輻射放熱膜１１３ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１１ａが設けられている。輻射防止膜１１１ａの材料には、後述する反射膜１２１ａと同様の材料を用いることができる。輻射防止膜１１１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による断熱容器１２０への熱量の移動が抑制される。
高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒータ兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒータ兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。

低温反応部１１３には、燃料気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａ及び水蒸気発生器１７４となる水蒸気発生流路１７４ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒータ兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒータ兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
なお、図４において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示した。また、図４は簡明に示すため、図中のリード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。

また、低温反応部１１３の外表面には、輻射放熱膜１１３ａが設けられている。輻射放熱膜１１３ａには、１μｍ〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。

輻射放熱膜１１３ａは、反応装置本体１１１の表面全体に輻射防止膜１１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１１３ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ₂やアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、カオリンやＲＦｅＯ₃（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１１３ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１１３ａを形成してもよい。

一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１１３ａの材料として用いることはできない。

また、輻射放熱膜１１３ａとしては、陽極酸化等の手法により、Ａｌ₂Ｏ₃を低温反応部１１３の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１１３ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１１３ａは、断熱容器１２０の内壁面の輻射透過窓１２３と対向配置される。

第２連結部１１４は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含み、高温反応部１１５と低温反応部１１３との間を接続する。また、第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続されるとともに、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）１１４ｂと、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）１１４ｃとを備える。
第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、一端で低温反応部１１３に接続され、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。また、第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）１１２ｂと、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）１１２ｃとを備える。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。

断熱容器１２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器１２０は、筐体１２１と、反射膜１２１ａと、輻射透過窓１２３とから概略構成される。
筐体１２１の内壁面には、反応装置本体１１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜１２１ａが形成されている。反射膜１２１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による筐体１２１への熱量の移動が抑制される。

図６は輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。図６に示すように、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕは１００℃〜１０００℃の反応部から放射される約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であり、輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａとして用いることができる。また、Ｒｈは波長約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であるので、反応部の温度が５００℃以下であれば、輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａとして用いることができる。

また、断熱容器１２０には、図４、図５に示すように、輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１２３が設けられている。輻射透過窓１２３は、断熱容器１２０の内壁面の反射膜１２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓１２３は低温反応部１１３の輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を透過させて断熱容器１２０の外部に放出するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。

また、図７、図８は輻射透過窓１２３の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓１２３としては、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が高く、かつ水に対して不溶性の材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を吸収することにより輻射透過窓１２３の温度が上昇し、断熱容器１２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。
輻射透過窓１２３に適した材料としては、例えば、Ｓｉ、ＧｅやＹＦ₃、ＣｅＦ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂等を用いることができる。

輻射放熱膜１１３ａからの輻射が輻射透過窓１２３を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体１１１から断熱容器１２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。

図９は、ヒトの皮膚に対する浸透深度と波長との関係を示すグラフである。ある波長における浸透深度が大きいほど、その波長の輻射がヒトの皮膚に吸収されやすいことを示す。このグラフから、上述した反応部から放射された輻射のうち、特に、約２．８〜３．１μｍの波長領域、及び、約５．９〜６．５μｍの波長領域の輻射は、浸透深度が約５０μｍ以下となり皮膚の表面の近傍で吸収されやすいことがわかる。

吸収された輻射は皮膚の表面の近傍で熱に変わるため、ユーザーは温感を感じることにより、輻射によりユーザーに不快感を与えるおそれがある。したがって、誘電体多層膜２３ｂ，２５ｂでは、輻射放熱膜から放射された輻射のうち、ヒトの皮膚の表面の近傍で吸収されやすい波長領域の輻射、特に、約２．７〜３．１μｍの波長領域、及び、約５．９〜６．５μｍの波長領域の輻射を反射することが好ましい。

そこで、本発明では、輻射のうち、皮膚に吸収されることによりユーザーに不快感を与えるおそれがある約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を選択的に吸収し、適切な波長領域の輻射を断熱容器の外部へ放出するために、水が貯留された水蒸気槽１６０が輻射透過窓１２３に設けられている。

導波路１８０は筒状であり、輻射透過窓１２３の外周部において断熱容器１２０の筐体１２１と一体に設けられている。導波路１８０の内部には、断熱容器１２０の輻射透過窓１２３と間隔を空けて輻射透過窓１６５が設けられている。この輻射透過窓１２３と輻射透過窓１６５との間の空間が、水蒸気槽１６０となる。

ここで、水蒸気槽１６０の長さについて検討する。本明細書において、水蒸気槽の長さは、輻射の進行方向に沿って測定した長さである。この場合、主たる進行方向は、輻射放熱膜１１３ａから輻射が放射され、輻射透過窓１２３から輻射が放出される方向と一致する。
図１０は、温度１３０℃の水蒸気の赤外線吸収係数α＝ｌｎ（Io／Ｉ）／ｄの波長依存性を示すグラフである。ここで、Ioは赤外線の入射強度であり、Ｉは赤外線の透過強度である。また、ｄは赤外線が透過する水蒸気の厚さであり、１ｃｍである。図１０に示すように、波長約３μｍ及び約６μｍの赤外線に対して、吸収係数が非常に大きくなっており、水蒸気はこの波長の赤外線をよく吸収することがわかる。

図１１は厚さ１５ｃｍ、３５ｃｍ、６０ｃｍの水蒸気層に対する赤外線吸収率（Ｉo−Ｉ）／Ｉoの波長依存性を示すグラフである。厚さ１５ｃｍでは、波長約３μｍ及び約６μｍの赤外線に対する吸収率が５０％以上である。また、厚さ３５ｃｍでは、波長約３μｍ及び約６μｍの赤外線に対する吸収率が７０％以上であり、厚さ６０ｃｍでは、波長約３μｍ及び約６μｍの赤外線に対する吸収率が９０％以上である。
したがって、水蒸気槽１６０の長さを、３５ｃｍ以上とすると、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射のうち７０％以上の輻射を吸収することができるため、好ましい。また、水蒸気槽１６０の長さを、６０ｃｍ以上とすると、同様の波長領域の輻射のうち９０％以上を吸収することができるため、より好ましい。

以上示したように、本実施形態によれば、輻射透過窓１２３は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水蒸気槽１６０で選択的に吸収するため、導波路１８０を介して電子機器１００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザーに不快感を与えることを、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１１３に輻射放熱膜１１３ａを設けたが、高温反応部１１５に輻射放熱膜１１３ａを設け、これに対向するように導波路及び水蒸気槽を設けてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１２は本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。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、反応装置２１０Ａが、燃料気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
燃料気化器２０４、水蒸気発生器２７４及び第１の熱交換器２０７は一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられている。また、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。

図１３は反応装置２１０の斜視図、図１４は図１３のXIV−XIV切断線に対応する模式断面図、図１５は図１３のXV矢視図である。ここで、図１４及び図１５では、反応装置２１０Ａのように、符号の末尾に英字を付加している。以下の各実施形態及び変形例においても同様に表記する。燃料電池セルスタック２４０は、図１４に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０に収容され、第２の容器２５０は断熱容器２２０に収容されている。第２の容器２５０は、第２の容器２５０によって仕切られる空間の間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される。
なお、図１２では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、図１４は簡明に示すため、図中のリード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図１４において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７を図示していない。

以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。

電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（６）、（７）に示す反応が起こる。
Ｈ₂＋ＣＯ₃ ^2-→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂＋２ｅ^- …（６）
ＣＯ＋ＣＯ₃ ^2-→２ＣＯ₂＋２ｅ^- …（７）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。

触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。

酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（８）に示す反応が起こる。
２ＣＯ₂＋Ｏ₂＋４ｅ^-→２ＣＯ₃ ^2- …（８）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。

次に、反応装置２１０Ａの構造について説明する。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。
反応装置２１０Ａは、図１４に示すように、反応装置本体２１１、断熱容器２２０、導波路２８０、水タンク２７１、水ポンプ２７２、水供給路２７３、水蒸気発生器２７４、脱気バルブ２６４及び水蒸気槽２６０等を備える。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。

反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。

燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。

また、高温反応部２１７には、電気ヒータ兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒータ兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。

中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒータ兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒータ兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。

低温反応部２１３には、燃料気化器２０４となる気化流路２０４ａ、一酸化炭素除去器２０６となる一酸化炭素除去流路２０６ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒータ兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒータ兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。

第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、一端で低温反応部２１３に接続され、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）２１２ｂと、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）２１２ｃとを備える。
第２連結部２１４は中温反応部２１５において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。
第３連結部２１６は高温反応部２１７において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間、第５配管及び第６配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。

本実施形態においては、図１４、図１５に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０における輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に第１実施形態と同様に輻射透過窓（輻射透過領域）２２７が設けられている。本実施形態においても、輻射放熱膜２１７ａからの輻射は輻射透過窓２２７を透過するため、高温反応部２１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器２２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体２１１から断熱容器２２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部２１７からの伝熱により中温反応部２１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部２１５の温度を適正に維持することができる。

ここで、導波路２８０は、輻射透過窓２２７の外周部において断熱容器２２０の筐体２２１と一体に設けられている。導波路２８０の内部には、断熱容器２２０の輻射透過窓２２７と間隔を空けて輻射透過窓２６５が設けられている。この輻射透過窓２２７と輻射透過窓２６５との間の空間が、水蒸気槽２６０となる。

このため、第１実施形態と同様、輻射透過窓２２７は、輻射放熱膜２１７ａからの輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽２６１で選択的に吸収するため、電子機器２００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザーに不快感を与えることを、抑制することができる。

また、本実施形態においては、触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱が第２の容器２５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜２１７ａは、第２の容器２５０における触媒燃焼器２０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱は、第２の容器２５０のうち特に輻射放熱膜２１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９から断熱容器２２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。

次に、第２実施形態の変形例について説明する。
＜変形例１＞
図１６は本発明の第１の変形例に係る反応装置２１０Ｂを示す図１４と同様の断面図である。本変形例においては、図１６に示すように、導波路２８０の外周及び、断熱容器２２０の導波路２８０と接続された面の外周を覆う断熱材２８１が設けられている。導波路２８０及び断熱容器２２０の導波路２８０と接続された面は水蒸気槽２６０からの伝熱により温度が上昇するが、断熱材２８１が設けられているため、断熱容器２２０や導波路２８０の周辺に配置された機器の温度が上昇するのを防ぐことができる。

＜変形例２＞
図１７は本発明の第２の変形例に係る反応装置２１０Ｃを示す図１４と同様の断面図である。本変形例においては、図１７に示すように、導波路２８０及び、断熱容器２２０の導波路２８０と接続された部分を収容する中空容器２８２（第２の断熱容器）が設けられ、導波路２８０の外周面及び、断熱容器２２０の導波路２８０と接続された面との間に中空層２８３が形成されている。中空層２８３の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。

導波路２８０及び断熱容器２２０の導波路２８０と接続された面は水蒸気槽２６０からの伝熱により温度が上昇するが、中空層２８３が形成されているため、断熱容器２２０や導波路２８０の周辺に配置された機器の温度が上昇するのを防ぐことができる。

＜変形例３＞
図１８は本発明の第３の変形例に係る反応装置２１０Ｄを示す図１４と同様の断面図である。本変形例においては、図１８に示すように、断熱容器２２０の外周面を覆う断熱材２８１が設けられる。また、導波路２８０を収容する中空容器２８２が設けられており、導波路２８０との間に中空層２８３が形成されている。導波路２８０及び断熱容器２２０の導波路２８０と接続された面は水蒸気槽２６０からの伝熱により温度が上昇するが、断熱材２８１が設けられるとともに中空層２８３が形成されているため、断熱容器２２０や導波路２８０の周辺に配置された機器の温度が上昇するのを防ぐことができる。

＜変形例４＞
図１９は本発明の第４の変形例に係る反応装置２１０Ｅを示す図１４と同様の断面図である。本変形例においては、図１９に示すように、導波路２８０が断熱容器２２０と分離して設けられている。導波路２８０は両端部が輻射透過窓２６５，２６６により封止されている。この輻射透過窓２６５と輻射透過窓２６６との間の空間が、水蒸気槽２６０となる。また、導波路２８０の外周を覆う断熱材２８１が設けられている。

導波路２８０は水蒸気槽２６０からの伝熱により温度が上昇するが、本変形例においては、導波路２８０と断熱容器２２０とが分離されているため、断熱容器２２０の温度が上昇するのを防ぐことができる。また、導波路２８０の外周を覆う断熱材２８１が設けられるため、導波路２８０の周辺に配置された機器の温度が上昇するのを防ぐことができる。また、本変形例では、導波路２８０の外周を断熱材２８１で覆うようにしたが、上述の第２の変形例と同様、導波路２８０を収容する中空容器２８２を設けるようにしてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図２０は本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。図２１は反応装置３１０の斜視図、図２２は図２１のXXII−XXII切断線に対応する模式断面図、図２３は図２１のXXIII矢視図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３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。

燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第２実施形態と同様に、反応装置３１０Ａには一酸化炭素除去器は用いられない。
なお、図２０では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。

以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。

電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（９）、（１０）に示す反応が起こる。
Ｈ₂＋Ｏ^2-→Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- …（９）
ＣＯ＋Ｏ^2-→ＣＯ₂＋２ｅ^- …（１０）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。

酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（１１）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｏ^2- …（１１）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。

触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。

本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒータ兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約８００〜１０００℃に保たれる。

図２２に示すように、反応装置３１０Ａには、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓（輻射透過領域）３２７が設けられている。輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３２７を透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。

また、本実施形態においては、図２２に示すように、中温反応部３１５に輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓（輻射透過領域）３２５が設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３２５を透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。

ここで、導波路３８０は、輻射透過窓３２５，３２７の外周部において断熱容器３２０の筐体３２１と一体に設けられている。導波路３８０の内部には、断熱容器３２０の輻射透過窓３２５，３２７と間隔を空けて輻射透過窓３６５が設けられている。この輻射透過窓３２５，３２７と輻射透過窓３６５，３６５との間の空間が、水蒸気槽３６０，３６０となる。

このため、第１乃至第２実施形態と同様、輻射透過窓３２５，３２７は、輻射放熱膜３１７ａ，３１５ａからの輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽３６１，３６１で選択的に吸収するため、電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。また、これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザーに不快感を与えることを、抑制することができる。

また、本実施形態においても、触媒燃焼器３０９は第２の容器３５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱が第２の容器３５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜３１７ａは、第２の容器３５０における触媒燃焼器３０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱は、第２の容器３５０のうち特に輻射放熱膜３１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。

なお、上記実施形態においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓３２５，３２７についても、設けられる輻射放熱膜に対向する一方のみを設けるようにしてもよい。
また、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた側の面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設け、それに対向するように輻射透過窓３２５，３２７を設けてもよい。あるいは、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側と反対側の面に輻射放熱膜３１７ａを設け、それに対向するように輻射透過窓３２７を設けてもよい。これにより、高温反応部３１７の中で温度分布をより一様となるようにすることができる。
次に、第３実施形態の変形例について説明する。

＜変形例５＞
図２４は本実施形態の第５の変形例に係る反応装置３１０Ｂを示す図２２と同様の断面図であり、図２５は図２４のXXV矢視図である。なお、斜視図については図２１と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
図２４、図２５に示すように、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１６ａと対向する部分に輻射透過窓（輻射透過領域）３２６を設けてもよい。これにより、高温反応部３１７から第３連結部３１６へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１６ａから放射され、輻射透過窓３２６より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、第３連結部３１６からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。

導波路３８０は、輻射透過窓３２６の外周部において断熱容器３２０の筐体３２１と一体に設けられている。導波路３８０の内部には、断熱容器３２０の輻射透過窓３２６と間隔を空けて輻射透過窓３６５が設けられている。この輻射透過窓３２６と輻射透過窓３６５との間の空間が、水蒸気槽３６０となる。

本変形例においても、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水蒸気槽３６０で選択的に吸収するため、導波路３８０を介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザーに不快感を与えることを抑制することができる。

＜変形例６＞
図２６は本実施形態の第６の変形例に係る反応装置３１０Ｃを示す図２２と同様の断面図であり、図２７は図２６のXXVII矢視図である。なお、斜視図については図２１と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａ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。
図２６に示すように、第２連結部３１４に輻射放熱膜３１４ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１４ａと対向する部分に輻射透過窓（輻射透過領域）３２４を設けてもよい。これにより、中温反応部３１５から第２連結部３１４へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１４ａから放射され、輻射透過窓３２４より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。

導波路３８０は、上述の第５の変形例と同様である。このため、本変形例においても、第５の変形例と同様、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水蒸気槽３６０で選択的に吸収するため、導波路３８０を介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザーに不快感を与えることを抑制することができる。

＜変形例７＞
図２８は本実施形態の第７の変形例に係る反応装置３１０Ｄを示す図２２と同様の断面図であり、図２９は図２８のXXIX矢視図である。なお、斜視図については図２１と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
図２８に示すように、第１連結部３１２に輻射放熱膜３１２ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１２ａと対向する部分に輻射透過窓（輻射透過領域）３２２を設けてもよい。これにより、低温反応部３１３から第１連結部３１２へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１２ａから放射され、輻射透過窓３２２より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。

＜変形例８＞
図３０は本実施形態の第８の変形例に係る反応装置３１０Ｅを示す図２２と同様の断面図であり、図３１は図３０のXXXI矢視図である。なお、斜視図については図２１と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
本変形例においては、図３０、図３１に示すように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａと対向する部分に輻射透過窓３３８，３２９を設けている。なお、図３０においては、カソード出力電極３４７及び輻射透過窓３２９を図示していない。

アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７から輻射放熱する場合、次のような利点があると考えられる。
まず、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａから放射され、輻射透過窓（輻射透過領域）３２８，３２９より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。

また、反応を行う高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３から輻射放熱する場合、各反応部内の温度を均一とする必要があるので、各反応部内の温度分布を考慮して輻射放熱膜及び輻射放熱窓を配置する必要があった。一方、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７は、上述の各反応部と異なり内部の温度の均一性を要求されないので、電極のうちどの領域を輻射放熱領域としてもよいこととなる。従って、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３２８，３２９を形成するときの設計上の制約が軽減される。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザーに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となるとが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。

さらに、断熱容器３２０への伝熱量を小さくするために、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を細くし、あるいは長くすると、各電極の電気抵抗が増大してしまい、発電効率が低下してしまうが、各電極から輻射放熱することにより、各電極の形状を変えずに、電気抵抗を低く且つ発電効率を高く維持したまま、断熱容器３２０への伝熱量を小さくすることができる。

なお、第８の変形例では、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを電極の下面に設けて、輻射放熱窓３２８，３２９も反応装置３１０Ｅの下面に設けたが、これに限らず、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３２８，３２９を他の面に設けるようにしてもよい。また、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａのいずれか１つのみを設け、対向するいずれか１つの輻射放熱窓３２８，３２９のみを設けてもよい。

また、本発明は以上の実施形態及び変形例に限られることはなく、例えば、輻射放熱膜３１２ａ，３１３ａ，３１４ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１７ａ，３４６ａ，３４７ａのいずれか２つ以上を設けてもよい。その場合には、対向する輻射透過窓３２２〜３２９及び導波路３８０等それぞれ設ける必要がある。

本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。電子機器１００の形態例を示す斜視図である。反応装置１１０の斜視図である。図３のIV−IV切断線に対応する模式断面図である。図３のV矢視図である。輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。ヒトの皮膚に対する浸透深度と波長との関係を示すグラフである。温度１３０℃の水蒸気の赤外線吸収係数α＝ｌｎ（Io／Ｉ）／ｄの波長依存性を示すグラフである。厚さ１５ｃｍ、３５ｃｍ、６０ｃｍの水蒸気層に対する赤外線吸収率（Ｉo−Ｉ）／Ｉoの波長依存性を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。反応装置２１０の斜視図である。図１３のXIV−XIV切断線に対応する模式断面図である。図１３のXV矢視図である。本発明の第１の変形例に係る反応装置２１０Ｂを示す図１４と同様の断面図である。本発明の第２の変形例に係る反応装置２１０Ｃを示す図１４と同様の断面図である。本発明の第３の変形例に係る反応装置２１０Ｄを示す図１４と同様の断面図である。本発明の第４の変形例に係る反応装置２１０Ｅを示す図１４と同様の断面図である。本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。反応装置３１０の斜視図である。図２１のXXII−XXII切断線に対応する模式断面図である。図２１のXXIII矢視図である。第５の変形例に係る反応装置３１０Ｂを示す図２２と同様の模式図である。図２４のXXV矢視図である。第６の変形例に係る反応装置３１０Ｃを示す図２２と同様の模式図である。図２６のXXVII矢視図である。第７の変形例に係る反応装置３１０Ｄを示す図２２と同様の模式図である。図２８のXXIX矢視図である。第８の変形例に係る反応装置３１０Ｅを示す図２２と同様の模式図である。図３０のXXXI矢視図である。

符号の説明

１１０，２１０Ａ〜２１０Ｅ，３１０Ａ〜３１０Ｅ反応装置
１１１，２１１，３１１反応装置本体
１２０，２２０，３２０断熱容器（第１の容器）
１６０，２６０，３６０水蒸気槽
１２３，２２７，３２７，３２２，３２４，３２５，３２６，３２８，３２９輻射透過窓（輻射透過領域）
１００，２００，３００電子機器
１３０，２３０，３３０燃料電池装置
１４０，２４０Ａ〜２４０Ｄ，３４０燃料電池セル

Claims

反応物が反応する反応部を有する反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容する第１の容器とを備え、
前記第１の容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有し、
さらに、水蒸気が収容された水蒸気槽が前記輻射透過領域と対向して設けられていることを特徴とする反応装置。
前記水蒸気槽の少なくとも一部の領域は、３μｍ及び６μｍを含む波長領域の輻射を選択的に吸収することを特徴とする反応装置。
前記水蒸気槽の少なくとも一部の領域は、前記輻射の進行方向の長さが３５ｃｍ以上、より好ましくは６０ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の反応装置。
前記輻射透過領域を透過した輻射が伝播する導波路を更に備え、
前記水蒸気槽は前記導波路内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置。
前記水蒸気槽の外周部には断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
前記水蒸気槽の外周部には内部が大気圧よりも低い圧力に維持された中空容器が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
水蒸気を生成する水蒸気発生器と、
前記水蒸気発生器に水を供給する水供給路と、前記水供給路と接続され水が貯留された水タンクと、前記水タンク内の水を前記水供給路へ供給する水ポンプと、前記水蒸気発生器で発生した水蒸気を前記水蒸気槽に供給する水蒸気供給路と、前記水蒸気槽から排出される水蒸気を前記水タンクに環流させる水蒸気環流路とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置。
前記水タンクの表面には前記水槽において水が吸収した熱量を放熱する輻射放熱膜が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の反応装置。
前記水蒸気発生器は前記反応装置本体と一体に設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の反応装置。
前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の反応装置。
前記第１の容器を内部に収容する筐体を更に備え、
前記導波路は、前記筐体の外壁面と前記断熱容器の前記輻射透過領域が設けられた面との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置。
請求項１０に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により駆動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。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の反応装置と、
前記反応装置本体より供給される燃料を用いて発電を行う燃料電池セルと、
前記燃料電池セルの電力により駆動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。
前記電子機器本体を内部に収容する筐体を更に備え、
前記導波路は、前記筐体の外壁面と前記断熱容器の前記輻射透過領域が設けられた面との間に設けられていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の電子機器。