JP2010120809A - Method of manufacturing reactor, and reactor - Google Patents

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reaction
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heating
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修 中村
Motoki Endo
元気 遠藤
Tetsushi Ishikawa
哲史 石川
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a reactor, which can be suitably used for suppressing the breakage and deterioration of the reactor based on thermal expansion, while assuring the range of material choice. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a reactor includes a reactor body preparation process of preparing a reactor body equipped with a reacting zone, a heating section preparation process of preparing a heating zone for at least heating the reacting zone, and a first arrangement process of adjusting the positions of the body of the reactor and the heating section. The heating section preparation process includes a heat insulating material provision process of preparing a heat insulating material, a flattered film formation process of forming a flattered film with a flat surface on the heat insulating material, and a heating section forming process of forming a heating section for generating heat by turning on electricity on the flattered film. The first arrangement process matches the location of the body of the reactor with the location of the heating section so that the heating section and the body of the reactor are directed to each other in a non-contact state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、反応装置の製造方法及び反応装置に関する。   The present invention relates to a method for producing a reaction apparatus and a reaction apparatus.

物質の反応が生じるマイクロリアクタとしては、例えば一組の金属基板のうち少なくとも一方の金属基板に流路を形成するとともに、その内面に触媒を担持させて、当該一組の金属基板を接合することで、形成されたものが知られている(例えば特許文献1参照)。また、マイクロリアクタには、少なくとも一方の金属基板上に対して、絶縁膜及び発熱体に好適な材質が直接成膜されることで、絶縁膜及び発熱体が形成されたマイクロリアクタが知られている。
特開2007−191333号公報
As a microreactor in which a reaction of a substance occurs, for example, a flow path is formed on at least one metal substrate of a set of metal substrates, a catalyst is supported on the inner surface, and the set of metal substrates is joined. Are formed (see, for example, Patent Document 1). As a microreactor, a microreactor in which an insulating film and a heating element are directly formed on at least one metal substrate to form a material suitable for the insulating film and the heating element is known.
JP 2007-191333 A

ところが、上述のマイクロリアクタでは、絶縁膜及び発熱体に好適な材質が金属基板に直接成膜されているために、マイクロリアクタの温度上昇に伴って、金属基板及び発熱体がそれぞれ熱膨張することになる。ここで、金属基板と発熱体とは熱膨張率の異なる材質で形成されているために、両者の熱膨張による変形量に差が生じてしまう。温度昇降が繰り返される使用状況においては、この変形量の差によって発熱体が破損したり劣化したりするおそれがある。これを防止すべく、金属基板と発熱体とを熱膨張率の近い素材により形成することが考えられるが、これでは材質選択の幅を狭めてしまう。
本発明の課題は、材質選択の幅を確保したまま、熱膨張に基づく反応装置の破損や劣化を抑制することである。
However, in the above-described microreactor, since the material suitable for the insulating film and the heating element is directly formed on the metal substrate, the metal substrate and the heating element each thermally expand as the temperature of the microreactor rises. . Here, since the metal substrate and the heating element are formed of materials having different coefficients of thermal expansion, there is a difference in the amount of deformation due to the thermal expansion of both. In a use situation where the temperature rise and fall is repeated, the heating element may be damaged or deteriorated due to the difference in the deformation amount. In order to prevent this, it is conceivable to form the metal substrate and the heating element with a material having a similar coefficient of thermal expansion, but this narrows the range of material selection.
An object of the present invention is to suppress breakage and deterioration of a reactor based on thermal expansion while ensuring a range of material selection.

以上の課題を解決するため、本発明に係る一の態様によれば、
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
断熱材を準備する断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
前記平坦化膜上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
An insulation material preparation step for preparing the insulation material;
A planarizing film forming step of forming a planarized film having a flat surface on the heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the planarizing film;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. A method is provided.

上記の反応装置の製造方法において、好ましくは前記断熱材は緻密である。   In the above method for producing a reactor, preferably, the heat insulating material is dense.

本発明に係るその他の態様によれば、
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
緻密な断熱材を準備する第一断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
A first heat insulating material preparation step for preparing a dense heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the heat insulating material;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. A method is provided.

上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記緻密な断熱材よりも熱伝導率が低い補助用断熱材を準備する補助用断熱材準備工程と、前記断熱材における前記加熱部が形成された側とは反対側に前記補助用断熱材を配置する第二配置工程と、を更に含む。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記断熱材は、凹部又は開口部を有し、前記補助用断熱材は、前記凹部又は前記開口部内に向けて突出する突出部を有する。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記加熱部準備工程は、前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程を更に含み、前記加熱部形成工程は、前記断熱材上に前記平坦化膜を介して前記加熱部を形成する。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記加熱部準備工程は、前記加熱部と前記反応装置本体との間に介在する保護膜を、前記加熱部上に形成する保護膜形成工程を更に含む。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、前記加熱部形成工程は、前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成する。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、第二補助用断熱材を準備する第二補助用断熱材準備工程と、前記反応装置本体における前記加熱部と対向する側とは反対側に前記第二補助用断熱材を配置する第三配置工程とを更に含む。
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, an auxiliary heat insulating material preparing step of preparing an auxiliary heat insulating material having a thermal conductivity lower than that of the dense heat insulating material, and the heating portion in the heat insulating material are formed. A second disposing step of disposing the auxiliary heat insulating material on the side opposite to the side.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the heat insulating material has a recess or an opening, and the auxiliary heat insulating material has a protrusion that protrudes into the recess or the opening.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the heating part preparation step further includes a flattening film forming step of forming a flattening film having a flat surface on the heat insulating material, and the heating part forming step includes The heating unit is formed on the heat insulating material via the planarizing film.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the heating part preparation step further includes a protective film forming step of forming a protective film interposed between the heating part and the reaction apparatus main body on the heating part. Including.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, a surface of the heat insulating material on which the heating unit is formed has a first area facing the reaction apparatus main body and a second area protruding from the reaction apparatus main body. In the heating portion forming step, the heating portion is formed in the first region, and a wiring connected to the heating portion is formed in the second region.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the second auxiliary heat insulating material preparing step of preparing a second auxiliary heat insulating material, and the side opposite to the side facing the heating unit in the reaction apparatus main body And a third arrangement step of arranging the two auxiliary heat insulating materials.

本発明に係るその他の態様によれば、
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
断熱材を準備する断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
前記平坦化膜上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記加熱部形成工程は、
前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成し、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
An insulation material preparation step for preparing the insulation material;
A planarizing film forming step of forming a planarized film having a flat surface on the heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the planarizing film;
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The heating part forming step includes
Forming the heating portion in the first region and forming a wiring connected to the heating portion in the second region;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. A method is provided.

本発明に係るその他の態様によれば、
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体のうち、少なくとも前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
緻密な断熱材を準備する第一断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記加熱部形成工程は、
前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成し、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparation step of preparing a heating part for heating at least the reaction part among the reaction apparatus main body,
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
A first heat insulating material preparation step for preparing a dense heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the heat insulating material;
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The heating part forming step includes
Forming the heating portion in the first region and forming a wiring connected to the heating portion in the second region;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. A method is provided.

上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器を準備する断熱容器準備工程と、前記第一配置工程の後に、前記反応装置本体と加熱部とが位置合わせされた構造体を、前記開口部を介して前記断熱容器内に収容する構造体収容工程と、を更に含む。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器を準備する断熱容器準備工程と、
粉体状断熱材を準備する粉体状断熱材準備工程と、
前記第一配置工程の後に、前記反応装置本体と前記加熱部とが位置合わせされた前記構造体を、前記開口部を介して前記断熱容器に収容するとともに、前記構造体と前記断熱容器との間に前記粉体状断熱材を充填する断熱材充填工程と、を更に含む。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記構造体収容工程は、前記開口部から前記加熱部の一部が外部に突出するように、前記構造体を前記断熱容器内に収容する。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記開口部を封止する蓋を準備する蓋準備工程と、前記構造体収容工程の後に、前記蓋を前記開口部に取り付け、当該開口部を封止する蓋取付工程と、を更に含む。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記断熱容器は、当該断熱容器の内側に設けられた内壁部と、前記内壁部とともに隙間を形成するように外側に設けられた外壁部とを備え、前記隙間の内圧は大気圧よりも低いことを特徴とする。
上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記反応部は、液体の原燃料と水との混合液を加熱して気化する気化器、気体の原燃料と水の改質反応によって水素を含む改質ガスを生成する改質器又は水素と酸素との反応により電力を生成する発電セルのうちいずれか一つである。
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, a heat insulation container preparation step for preparing a heat insulation container that is hollow and has an opening communicating with the hollow portion, and the reaction apparatus main body and the heating after the first arrangement step. And a structure housing step of housing the structure aligned with the portion in the heat insulating container through the opening.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, a heat insulating container preparing step for preparing a heat insulating container that is hollow and has an opening communicating with the hollow part;
A powder heat insulating material preparation step for preparing a powder heat insulating material;
After the first arrangement step, the structural body in which the reaction apparatus main body and the heating unit are aligned is accommodated in the heat insulating container through the opening, and the structure and the heat insulating container A heat insulating material filling step of filling the powder heat insulating material in between.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, in the structure housing step, the structure body is housed in the heat insulating container such that a part of the heating unit protrudes outside from the opening.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, after the lid preparation step of preparing a lid for sealing the opening and the structure housing step, the lid is attached to the opening and the opening is sealed. And a lid attaching step for stopping.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the heat insulating container includes an inner wall provided inside the heat insulating container and an outer wall provided outside so as to form a gap together with the inner wall. The internal pressure of the gap is lower than the atmospheric pressure.
In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the reaction section contains hydrogen by a reforming reaction of a gas raw fuel and water, a vaporizer that heats and vaporizes a liquid mixture of the liquid raw fuel and water. One of a reformer that generates a reformed gas and a power generation cell that generates electric power by a reaction between hydrogen and oxygen.

本発明に係るその他の態様によれば、
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器と、
物質の反応が生じる反応部を有し、前記断熱容器内に配置された反応装置本体と、
断熱材と、
前記断熱材上に表面が平坦となるように形成された平坦化膜と、
前記反応装置本体に対して非接合な状態で対向するように前記平坦化膜上に形成され、通電により発熱する加熱部とを備え、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記第一領域には前記加熱部が形成されるとともに、前記第二領域には前記加熱部に接続された配線が形成されていることを特徴とする反応装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A heat-insulating container that is hollow and has an opening communicating with the hollow part;
A reaction device main body having a reaction part in which a reaction of a substance occurs and disposed in the heat insulating container;
Insulation,
A planarization film formed on the heat insulating material so as to have a flat surface;
A heating unit that is formed on the planarizing film so as to face the reaction apparatus main body in a non-bonded state, and generates heat when energized,
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
There is provided a reaction apparatus characterized in that the heating section is formed in the first area, and a wiring connected to the heating section is formed in the second area.

本発明に係るその他の態様によれば、
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器と、
物質の反応が生じる反応部を有し、前記断熱容器内に配置された反応装置本体と、
緻密な断熱材と、
前記反応装置本体に対して非接合な状態で対向するように前記断熱材上に形成され、通電により発熱する加熱部とを備え、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記第一領域には前記加熱部が形成されるとともに、前記第二領域には前記加熱部に接続された配線が形成されていることを特徴とする反応装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A heat-insulating container that is hollow and has an opening communicating with the hollow part;
A reaction device main body having a reaction part in which a reaction of a substance occurs and disposed in the heat insulating container;
Dense insulation,
A heating unit that is formed on the heat insulating material so as to face the reaction apparatus main body in a non-bonded state, and generates heat when energized,
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
There is provided a reaction apparatus characterized in that the heating section is formed in the first area, and a wiring connected to the heating section is formed in the second area.

上記の反応装置の製造方法において、好ましくは、前記反応部は、液体の原燃料と水との混合液を加熱して気化する気化器、気体の原燃料と水の改質反応によって水素を含む改質ガスを生成する改質器又は水素と酸素との反応により電力を生成する発電セルのうちいずれか一つである。   In the above method for producing a reaction apparatus, preferably, the reaction section contains hydrogen by a reforming reaction of a gas raw fuel and water, a vaporizer that heats and vaporizes a liquid mixture of the liquid raw fuel and water. One of a reformer that generates a reformed gas and a power generation cell that generates electric power by a reaction between hydrogen and oxygen.

本発明によれば、加熱部と反応装置本体とが非接合な状態で対向しているので、加熱部若しくは反応装置本体の一方が熱膨張したとしても、非接合な状態であるがゆえに他方の変形量に影響を及ぼすことを抑制することができる。これにより、加熱部と反応装置本体とが熱膨張率の異なる材質により形成されていたとしても、熱膨張に基づく破損や劣化を抑制することができる。   According to the present invention, since the heating part and the reaction apparatus main body are opposed to each other in a non-joined state, even if one of the heating part or the reaction apparatus main body is thermally expanded, The influence on the deformation amount can be suppressed. Thereby, even if the heating part and the reactor main body are formed of materials having different thermal expansion coefficients, damage and deterioration due to thermal expansion can be suppressed.

[第1の実施の形態]
以下に、本発明を実施するための第1の実施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。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は燃料電池装置1を搭載した携帯用の電子機器100を示すブロック図である。この電子機器100は、例えば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、レジスタ及びプロジェクタ等といった携帯型の電子機器である。   FIG. 1 is a block diagram showing a portable electronic device 100 equipped with a fuel cell device 1. The electronic device 100 is a portable electronic device such as a notebook personal computer, a PDA, an electronic notebook, a digital camera, a mobile phone, a wristwatch, a register, and a projector.

電子機器100には、電子機器本体901、DC/DCコンバータ902、二次電池903及び燃料電池装置1が備えられている。
電子機器本体901はDC/DCコンバータ902または二次電池903により供給される電力により駆動する。DC/DCコンバータ902は燃料電池装置1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901に供給する。また、DC/DCコンバータ902は燃料電池装置1により生成された電気エネルギーを二次電池903に充電し、燃料電池装置1が動作していない時に、二次電池903に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体901に供給する。
The electronic device 100 includes an electronic device main body 901, a DC / DC converter 902, a secondary battery 903, and the fuel cell device 1.
The electronic device main body 901 is driven by electric power supplied from the DC / DC converter 902 or the secondary battery 903. The DC / DC converter 902 converts the electrical energy generated by the fuel cell device 1 into an appropriate voltage, and then supplies it to the electronic device main body 901. Further, the DC / DC converter 902 charges the secondary battery 903 with the electrical energy generated by the fuel cell device 1, and the electrical energy stored in the secondary battery 903 is electronically stored when the fuel cell device 1 is not operating. This is supplied to the device main body 901.

この燃料電池装置1には、燃料容器2、液体ポンプ31、空気ポンプ32及びマイクロリアクタとしての反応装置50等が備えられている。燃料電池装置1の燃料容器2は、例えば電子機器100に対して着脱可能に設けられており、液体ポンプ31、空気ポンプ32及び反応装置50は、例えば電子機器100の本体に内蔵されている。   The fuel cell device 1 includes a fuel container 2, a liquid pump 31, an air pump 32, a reaction device 50 as a microreactor, and the like. The fuel container 2 of the fuel cell device 1 is detachably provided, for example, with respect to the electronic device 100, and the liquid pump 31, the air pump 32, and the reaction device 50 are incorporated in the main body of the electronic device 100, for example.

燃料容器2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別々の容器に貯留してもよい。
液体ポンプ31は、燃料容器2内の混合液を吸引して、反応装置50内の気化器4に送液するものである。
空気ポンプ32は、酸化剤としての空気を反応装置50内の発電セル8に供給するものである。
The fuel container 2 stores a mixed liquid of liquid raw fuel (for example, methanol, ethanol, dimethyl ether) and water. The liquid raw fuel and water may be stored in separate containers.
The liquid pump 31 sucks the liquid mixture in the fuel container 2 and sends it to the vaporizer 4 in the reaction apparatus 50.
The air pump 32 supplies air as an oxidant to the power generation cell 8 in the reaction device 50.

反応装置50には、反応が生じる複数の反応部50aと、これらを収容する断熱容器10とが設けられている。複数の反応部50aとしては、気化器4、改質器6、発電セル8及び触媒燃焼器9等が挙げられる。
気化器4、改質器6、触媒燃焼器9にはそれぞれヒータ兼温度センサ4a,6a,9aが設けられている。ヒータ兼温度センサ4a,6a,9aの電気抵抗値は温度に依存するので、このヒータ兼温度センサ4a,6a,9aが気化器4、改質器6、触媒燃焼器9の温度を測定する温度センサとしても機能する。
The reaction device 50 is provided with a plurality of reaction portions 50a in which a reaction occurs, and a heat insulating container 10 that houses them. Examples of the plurality of reaction units 50a include a vaporizer 4, a reformer 6, a power generation cell 8, a catalytic combustor 9, and the like.
The vaporizer 4, the reformer 6, and the catalytic combustor 9 are provided with heater and temperature sensors 4a, 6a, and 9a, respectively. Since the electric resistance values of the heater / temperature sensors 4a, 6a, 9a depend on the temperature, the heater / temperature sensors 4a, 6a, 9a measure the temperatures of the carburetor 4, the reformer 6, and the catalytic combustor 9. It also functions as a sensor.

気化器4では、液体ポンプ31から送られた混合液をヒータ兼温度センサ4aの熱等により約110〜160℃程度に加熱し、気化させる。気化器4で気化した混合気は改質器6へ送られる。   In the vaporizer 4, the liquid mixture sent from the liquid pump 31 is heated to about 110 to 160 ° C. by the heat of the heater / temperature sensor 4 a or the like and vaporized. The gas mixture vaporized in the vaporizer 4 is sent to the reformer 6.

改質器6の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。気化器4から改質器6に送られる混合気は、改質器6の流路を流れ、ヒータ兼温度センサ6aの熱、発電セル8の反応熱や触媒燃焼器9の熱により約300〜400℃程度に加熱されて、触媒により改質反応を起こす。原燃料と水の改質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。なお、原燃料がメタノールの場合、改質器6では主に次式(1)に示すような水蒸気改質反応が起こる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
A flow path is formed inside the reformer 6, and a catalyst is supported on the wall surface of the flow path. The air-fuel mixture sent from the vaporizer 4 to the reformer 6 flows through the flow path of the reformer 6, and is about 300 to about due to the heat of the heater / temperature sensor 6 a, the reaction heat of the power generation cell 8 and the heat of the catalytic combustor 9. Heating to about 400 ° C. causes a reforming reaction with the catalyst. By the reforming reaction of the raw fuel and water, a mixed gas (reformed gas) such as hydrogen, carbon dioxide as a fuel and a minute amount of carbon monoxide as a by-product is generated. When the raw fuel is methanol, the reformer 6 mainly performs a steam reforming reaction as shown in the following formula (1).
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)

一酸化炭素は化学反応式(1)についで逐次的に起こる次式(2)のような反応によって微量に副生される。
2+CO2→H2O+CO …(2)
化学反応式(1),(2)により生成した気体(改質ガス)は発電セル8に送出される。
Carbon monoxide is by-produced in a trace amount by a reaction such as the following formula (2) that occurs sequentially following the chemical reaction formula (1).
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
The gas (reformed gas) generated by the chemical reaction formulas (1) and (2) is sent to the power generation cell 8.

図2は発電セル8の模式図である。図2に示すように、発電セル8は、固体酸化物型電解質811と、固体酸化物型電解質811の両面に形成された燃料極82(アノード)及び酸素極83(カソード)と、燃料極82に接合してその接合面に流路86を形成したアノード集電極84と、酸素極83に接合してその接合面に流路87を形成したカソード集電極85とを備える。また、発電セル8は筐体88内に収容される。   FIG. 2 is a schematic diagram of the power generation cell 8. As shown in FIG. 2, the power generation cell 8 includes a solid oxide electrolyte 811, a fuel electrode 82 (anode) and an oxygen electrode 83 (cathode) formed on both surfaces of the solid oxide electrolyte 811, and a fuel electrode 82. And a cathode collector electrode 85 joined to the oxygen electrode 83 and formed with a passage 87 on the joining surface. The power generation cell 8 is accommodated in the housing 88.

固体酸化物型電解質811には、ジルコニア系の(Zr1-xx)O2-x/2(YSZ)、ラ
ンタンガレード系の(La1-xSrx)(Ga1-y-zMgyCoz)O3等を、燃料極82にはLa0.84Sr0.16MnO3、La(Ni,Bi)O3、(La,Sr)MnO3、In23
+SnO2、LaCoO3等を、酸素極83にはNi、Ni+YSZ等を、アノード集電極84及びカソード集電極85にはLaCr(Mg)O3、(La,Sr)CrO3、NiAl+Al23等を、それぞれ用いることができる。
The solid oxide electrolyte 811 includes zirconia-based (Zr 1-x Y x ) O 2-x / 2 (YSZ), lanthanum galade-based (La 1-x Sr x ) (Ga 1-yz Mg y Co z ) O 3 or the like, and La 0.84 Sr 0.16 MnO 3 , La (Ni, Bi) O 3 , (La, Sr) MnO 3 , In 2 O 3 is used for the fuel electrode 82.
+ SnO 2 , LaCoO 3 or the like, Ni, Ni + YSZ or the like for the oxygen electrode 83, LaCr (Mg) O 3 , (La, Sr) CrO 3 , NiAl + Al 2 O 3 or the like for the anode current collector 84 and the cathode current collector 85. Can be used respectively.

発電セル8はヒータ兼温度センサ9aや触媒燃焼器9の熱により約500〜1000℃程度に加熱され、後述する反応が起こる。
酸素極83にはカソード集電極85の流路87を介して空気が送られる。酸素極83では酸素とカソード出力電極21bより供給される電子により、次式(3)に示すように酸素イオンが生成される。
2+4e-→2O2- …(3)
固体酸化物型電解質811は酸素イオンの透過性を有し、酸素極83で化学反応式(3)により生成された酸素イオンを透過させて燃料極82に到達させる。
The power generation cell 8 is heated to about 500 to 1000 ° C. by the heat of the heater / temperature sensor 9a and the catalytic combustor 9, and the reaction described later takes place.
Air is sent to the oxygen electrode 83 through the channel 87 of the cathode collector electrode 85. In the oxygen electrode 83, oxygen ions are generated by oxygen and electrons supplied from the cathode output electrode 21b as shown in the following equation (3).
O 2 + 4e → 2O 2− (3)
The solid oxide electrolyte 811 has oxygen ion permeability, and allows the oxygen ions generated by the chemical reaction formula (3) to pass through the oxygen electrode 83 to reach the fuel electrode 82.

燃料極82にはアノード集電極84の流路86を介して改質器6から排出された改質ガスが送られる。酸素極83では固体酸化物型電解質811を透過した酸素イオンと改質ガスとの次式(4)、(5)のような反応が起こる。
2+O2-→H2O+2e- …(4)
CO+O2-→CO2+2e- …(5)
化学反応式(4),(5)により放出される電子は、燃料極82、アノード出力電極21a、DC/DCコンバータ902等の外部回路を経てカソード出力電極21bより酸素極83に供給される。
The reformed gas discharged from the reformer 6 is sent to the fuel electrode 82 through the flow path 86 of the anode collector electrode 84. In the oxygen electrode 83, a reaction represented by the following equations (4) and (5) occurs between the oxygen ions that have passed through the solid oxide electrolyte 811 and the reformed gas.
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (4)
CO + O 2− → CO 2 + 2e (5)
Electrons emitted by the chemical reaction formulas (4) and (5) are supplied to the oxygen electrode 83 from the cathode output electrode 21b through external circuits such as the fuel electrode 82, the anode output electrode 21a, and the DC / DC converter 902.

アノード集電極84及びカソード集電極85には、アノード出力電極21a、カソード出力電極21bが接続され、筐体88から引き出されている。ここで、後述するように、筐体88は例えばNi系の合金で形成され、アノード出力電極21a及びカソード出力電極21bはガラス、セラミック等の絶縁材により筐体88から絶縁されて引き出されている。図1に示すように、アノード出力電極21a及びカソード出力電極21bは、例えばDC/DCコンバータ902に接続される。   The anode output electrode 21 a and the cathode output electrode 21 b are connected to the anode collector electrode 84 and the cathode collector electrode 85, and are drawn from the housing 88. Here, as will be described later, the casing 88 is made of, for example, a Ni-based alloy, and the anode output electrode 21a and the cathode output electrode 21b are insulated and drawn from the casing 88 by an insulating material such as glass or ceramic. . As shown in FIG. 1, the anode output electrode 21a and the cathode output electrode 21b are connected to, for example, a DC / DC converter 902.

アノード集電極84の流路86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。オフガスは触媒燃焼器9に供給される。   The reformed gas (off-gas) that has passed through the flow path 86 of the anode collector electrode 84 also contains unreacted hydrogen. The off gas is supplied to the catalytic combustor 9.

触媒燃焼器9には、オフガスとともに、カソード集電極85の流路87を通過した空気が供給される。触媒燃焼器9の内部には流路が形成され、その流路の壁面にPt系の触媒が担持されている。
触媒燃焼器9には、電熱材からなるヒータ兼温度センサ9aが設けられている。ヒータ兼温度センサ9aの電気抵抗値が温度に依存するので、このヒータ兼温度センサ9aが触媒燃焼器9の温度を測定する温度センサとしても機能する。
Air that has passed through the flow path 87 of the cathode collector electrode 85 is supplied to the catalytic combustor 9 together with the off-gas. A flow path is formed inside the catalytic combustor 9, and a Pt-based catalyst is supported on the wall surface of the flow path.
The catalyst combustor 9 is provided with a heater / temperature sensor 9a made of an electric heating material. Since the electric resistance value of the heater / temperature sensor 9a depends on the temperature, the heater / temperature sensor 9a also functions as a temperature sensor for measuring the temperature of the catalytic combustor 9.

オフガスと空気の混合気体(燃焼ガス)は触媒燃焼器9の流路を流れ、ヒータ兼温度センサ9aにより加熱される。触媒燃焼器9の流路を流れている燃焼ガスのうち水素が触媒により燃焼され、これにより燃焼熱が発生する。燃焼後の排ガスは触媒燃焼器9から断熱容器10の外部に放出される。   A mixed gas (combustion gas) of off gas and air flows through the flow path of the catalytic combustor 9 and is heated by the heater / temperature sensor 9a. Of the combustion gas flowing through the flow path of the catalytic combustor 9, hydrogen is combusted by the catalyst, thereby generating combustion heat. The exhaust gas after combustion is discharged from the catalytic combustor 9 to the outside of the heat insulating container 10.

この触媒燃焼器9で発生した燃焼熱は発電セル8の温度を高温(約500〜1000℃程度)に維持するのに用いられる。そして、発電セル8の熱は、改質器6、気化器4に伝導し、気化器4における蒸発、改質器6における水蒸気改質反応に用いられる。   The combustion heat generated in the catalytic combustor 9 is used to maintain the temperature of the power generation cell 8 at a high temperature (about 500 to 1000 ° C.). The heat of the power generation cell 8 is conducted to the reformer 6 and the vaporizer 4 and used for evaporation in the vaporizer 4 and a steam reforming reaction in the reformer 6.

次に、反応装置50の具体的構成について説明する。図3は、反応装置50の概略構成を模式的に示した側断面図である。図3に示すように、反応装置50には、反応装置本体51と、反応装置本体51の周囲を囲む断熱部60と、反応装置本体51及び断熱部60とを収容する断熱容器10とが設けられている。   Next, a specific configuration of the reaction apparatus 50 will be described. FIG. 3 is a side sectional view schematically showing a schematic configuration of the reaction apparatus 50. As shown in FIG. 3, the reaction device 50 is provided with a reaction device main body 51, a heat insulating portion 60 surrounding the reaction device main body 51, and a heat insulating container 10 that houses the reaction device main body 51 and the heat insulating portion 60. It has been.

図4は、反応装置本体51の概略構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図、(c)は下面図である。図4(a),(b)に示すように、反応装置本体51には、気化器4と、改質器6と、発電セル8と、これらが搭載される流路基板52とが設けられている。流路基板52における発電セル8及び触媒燃焼器9が搭載される第一部分53には、その内部にpt系の触媒が担持されており、この部分53が触媒燃焼器9として機能するようになっている。また、流路基板52内には各種流路71〜77が形成されている(図1参照)。   4A and 4B are diagrams showing a schematic configuration of the reaction apparatus main body 51, in which FIG. 4A is a side view, FIG. 4B is a top view, and FIG. 4C is a bottom view. As shown in FIGS. 4A and 4B, the reactor main body 51 is provided with a vaporizer 4, a reformer 6, a power generation cell 8, and a flow path substrate 52 on which these are mounted. ing. The first portion 53 on which the power generation cell 8 and the catalytic combustor 9 are mounted on the flow path substrate 52 carries a pt-based catalyst therein, and this portion 53 functions as the catalytic combustor 9. ing. Various flow paths 71 to 77 are formed in the flow path substrate 52 (see FIG. 1).

例えば、図1に示すように、流路71は、液体ポンプ31から供給された混合液を気化器4に案内するための流路である。流路72は、気化器4で発生した混合気を改質器6に案内する流路である。流路73は、改質器6で発生した改質ガスを発電セル8に案内する流路である。流路74は、空気ポンプ32から供給された空気を案内する流路である。流路75は、発電セル8で発生したオフガスを触媒燃焼器9に案内する流路である。流路76は、発電セル8を通過した空気を触媒燃焼器9まで案内する流路である。流路77は、触媒燃焼器9で発生した排ガスを断熱容器10の外部まで案内する流路である。   For example, as shown in FIG. 1, the flow path 71 is a flow path for guiding the liquid mixture supplied from the liquid pump 31 to the vaporizer 4. The flow path 72 is a flow path for guiding the air-fuel mixture generated in the vaporizer 4 to the reformer 6. The flow path 73 is a flow path for guiding the reformed gas generated in the reformer 6 to the power generation cell 8. The flow path 74 is a flow path that guides the air supplied from the air pump 32. The flow path 75 is a flow path for guiding off-gas generated in the power generation cell 8 to the catalytic combustor 9. The flow path 76 is a flow path for guiding the air that has passed through the power generation cell 8 to the catalytic combustor 9. The flow path 77 is a flow path for guiding the exhaust gas generated in the catalytic combustor 9 to the outside of the heat insulating container 10.

また、図4に示すように、流路基板52における第一部分53、改質器6が搭載される第二部分54及び気化器4が搭載される第三部分55は、それぞれ搭載物に対応した大きさに形成されている。第一部分53と第二部分54、第二部分54と第三部分55をそれぞれ連結する2つの連結部511は、その幅(各部53,54,55の配列方向に対して垂直な面内における一方向の長さ)が、各部53,54,55の幅方向の長さよりも、それぞれ短く形成されている。   Further, as shown in FIG. 4, the first portion 53 of the flow path substrate 52, the second portion 54 on which the reformer 6 is mounted, and the third portion 55 on which the vaporizer 4 is mounted respectively correspond to the load. It is formed in size. The two connecting portions 511 that connect the first portion 53 and the second portion 54, and the second portion 54 and the third portion 55, respectively, have a width (one in a plane perpendicular to the arrangement direction of the portions 53, 54, and 55). The length in the direction) is shorter than the length in the width direction of each of the portions 53, 54, and 55.

また、図3に示すように、断熱部60は、反応装置本体51の下方を覆う下断熱材61と、上方を覆う上断熱材62とを備える。上断熱材62及び下断熱材61としては、例えばマイクロサーム(登録商標)、マコール(登録商標)及びガラス等が挙げられる。ここで、マコール(登録商標)及びガラスはいずれも緻密な断熱材である。本明細書では、その表面の平坦性が、局所的な凹凸が数nmから十数nm以下である断熱材を、緻密な断熱材という。マイクロサーム(登録商標)の熱伝導率は、0.02W/(m・K)程度であり、マコール(登録商標)の熱伝導率は、1.67W/(m・K)程度である。また、ガラスの熱伝導率は、1.13〜0.546W/(m・K)程度である。   Moreover, as shown in FIG. 3, the heat insulation part 60 is provided with the lower heat insulating material 61 which covers the downward direction of the reaction apparatus main body 51, and the upper heat insulating material 62 which covers upper direction. Examples of the upper heat insulating material 62 and the lower heat insulating material 61 include Microtherm (registered trademark), Macor (registered trademark), and glass. Here, both Macor (registered trademark) and glass are dense heat insulating materials. In the present specification, a heat insulating material whose surface flatness has local unevenness of several nanometers to tens of nanometers or less is called a dense heat insulating material. The thermal conductivity of Microtherm (registered trademark) is about 0.02 W / (m · K), and the thermal conductivity of Macor (registered trademark) is about 1.67 W / (m · K). The thermal conductivity of the glass is about 1.13 to 0.546 W / (m · K).

下断熱材61は、本発明に係る断熱材である。下断熱材61は矩形状に形成されている。下断熱材61の上面には、その反応装置本体51が搭載される領域を少なくとも覆うように絶縁性の平坦化膜81が成膜されている(図5参照)。   The lower heat insulating material 61 is a heat insulating material according to the present invention. The lower heat insulating material 61 is formed in a rectangular shape. An insulating planarizing film 81 is formed on the upper surface of the lower heat insulating material 61 so as to cover at least a region where the reactor main body 51 is mounted (see FIG. 5).

図5は下断熱材61及び平坦化膜81を示す上面図である。図中、点線部は反応装置本体51に対向する第一領域611を示し、点線部の外側の領域は反応装置本体51からはみ出た第二領域612を示す。   FIG. 5 is a top view showing the lower heat insulating material 61 and the planarizing film 81. In the drawing, the dotted line portion indicates the first region 611 facing the reaction device main body 51, and the region outside the dotted line portion indicates the second region 612 protruding from the reaction device main body 51.

図5に示すように、平坦化膜81の上面には、図5に示すように加熱部90と、加熱部90に接続された配線91とが形成されている。加熱部90及び配線91は例えばPtやW/Au/W等からなる金属膜から形成されている。加熱部90は、ヒータ兼温度センサ4a,6a,9aを成すものである。ヒータ兼温度センサ4aは、第一領域611における気化器4が搭載される第三部分55に対向する部分に対して、千鳥状のパターンに成膜されている。ヒータ兼温度センサ6aは、第一領域611における改質器6が搭載される第二部分54に対向する部分に対して、千鳥状のパターンに成膜されている。ヒータ兼温度センサ9aは、第一領域611における発電セル8及び触媒燃焼器9が搭載される第一部分53に対向する部分に対して、それぞれ千鳥状のパターンに成膜されている。つまり、いずれのヒータ兼温度センサ4a,6a,9aも、第一領域611内に成膜されている。   As shown in FIG. 5, the heating unit 90 and the wiring 91 connected to the heating unit 90 are formed on the upper surface of the planarizing film 81 as shown in FIG. 5. The heating unit 90 and the wiring 91 are formed of a metal film made of Pt, W / Au / W, or the like, for example. The heating unit 90 constitutes the heater / temperature sensors 4a, 6a, and 9a. The heater / temperature sensor 4a is formed in a zigzag pattern on the portion of the first region 611 facing the third portion 55 where the vaporizer 4 is mounted. The heater / temperature sensor 6a is formed in a zigzag pattern on the portion of the first region 611 facing the second portion 54 on which the reformer 6 is mounted. The heater / temperature sensor 9a is formed in a zigzag pattern on the portion of the first region 611 facing the first portion 53 on which the power generation cell 8 and the catalytic combustor 9 are mounted. That is, all the heater / temperature sensors 4 a, 6 a, and 9 a are formed in the first region 611.

一方、配線91は、ヒータ兼温度センサ4a,6a,9aのそれぞれに対して個別に接続されるように、第二領域612における平坦化膜81の上面に成膜されている。各配線91は、下断熱材61の一端部に向かって延出しており、この先端部が端子となって、例えば制御部(図示省略)等に電気的に接続されることになる。   On the other hand, the wiring 91 is formed on the upper surface of the planarizing film 81 in the second region 612 so as to be individually connected to each of the heater / temperature sensors 4a, 6a, 9a. Each wiring 91 extends toward one end of the lower heat insulating material 61, and this tip becomes a terminal and is electrically connected to, for example, a control unit (not shown).

また、加熱部90の上面、配線91の上面、及び平坦化膜81の上面には、図3に示すように、加熱部90及び配線91を覆うように保護膜92が成膜されている。保護膜92は、絶縁性を有する酸化膜である。   Further, as shown in FIG. 3, a protective film 92 is formed on the upper surface of the heating unit 90, the upper surface of the wiring 91, and the upper surface of the planarizing film 81 so as to cover the heating unit 90 and the wiring 91. The protective film 92 is an insulating oxide film.

そして、下断熱材61には、第一領域611と反応装置本体51とが対向するように、反応装置本体51が位置決めされて重ねられている。ここで、加熱部90と反応装置本体51とは、位置合わせはされるもののその位置に固定されておらず、単に重ねられた状態、つまり非接合な状態となっている。   The reaction apparatus main body 51 is positioned and overlapped with the lower heat insulating material 61 so that the first region 611 and the reaction apparatus main body 51 face each other. Here, although the heating part 90 and the reaction apparatus main body 51 are aligned, they are not fixed at that position, but are simply overlapped, that is, not joined.

上断熱材62には、反応装置本体51の上部形状に対応して凹んだ凹部65が形成されている。この凹部65に反応装置本体51が嵌合することで、両者が密着し断熱性が高められることになる。この嵌合により上断熱材62は、反応装置本体51における加熱部90と対向する側とは反対側に配置される。上断熱材62は本発明に係る第二補助用断熱材である。そして、嵌合時においては、反応装置本体51における発電セル8側の先端面51aは上断熱材62によって覆われている。これにより、平坦化膜81及び保護膜92は、上断熱材62を介して断熱容器10の内壁面から離間することになる。   The upper heat insulating material 62 is formed with a recessed portion 65 that is recessed corresponding to the upper shape of the reaction device main body 51. When the reactor main body 51 is fitted into the recess 65, both are in close contact with each other and the heat insulation is improved. By this fitting, the upper heat insulating material 62 is arranged on the side opposite to the side facing the heating unit 90 in the reaction apparatus main body 51. The upper heat insulating material 62 is a second auxiliary heat insulating material according to the present invention. At the time of fitting, the front end surface 51 a on the power generation cell 8 side in the reaction device main body 51 is covered with the upper heat insulating material 62. As a result, the planarizing film 81 and the protective film 92 are separated from the inner wall surface of the heat insulating container 10 via the upper heat insulating material 62.

断熱容器10は、中空で、当該中空部101に連通する開口部102を備える。中空部101は、反応装置本体51の周囲を囲った断熱部60が嵌合するサイズに形成されている。また、断熱容器10は、当該断熱容器10の内側に設けられた内壁部103と、内壁部103とともに隙間104を形成するように外側に設けられた外壁部105とを備えている。隙間104は外部からは閉塞されており、この隙間104の内圧は大気圧より低い気圧(例えば、100Pa以下)に保たれている。   The heat insulating container 10 is hollow and includes an opening 102 communicating with the hollow portion 101. The hollow portion 101 is formed in a size to which the heat insulating portion 60 surrounding the reaction device main body 51 is fitted. The heat insulating container 10 includes an inner wall portion 103 provided on the inner side of the heat insulating container 10 and an outer wall portion 105 provided on the outer side so as to form a gap 104 together with the inner wall portion 103. The gap 104 is closed from the outside, and the internal pressure of the gap 104 is kept at a pressure lower than atmospheric pressure (for example, 100 Pa or less).

次に、反応装置50の製造方法について説明する。図6は、反応装置50の製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は平坦化膜形成工程を示す側面図であり、(d)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(e)は保護膜形成工程を示す側面図であり、(f)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(g)は配置工程を示す側面図であり、(h)は収容工程を示す側面図である。   Next, the manufacturing method of the reaction apparatus 50 is demonstrated. FIG. 6 is a diagram schematically showing each step of the method for manufacturing the reaction device 50, (a) is a side view showing the reaction device main body preparation step, and (b) is a side view showing the lower heat insulating material preparation step. (C) is a side view showing a planarization film forming step, (d) is a side view showing a heating part forming step, (e) is a side view showing a protective film forming step, (F) is a side view which shows an upper heat insulating material preparation process, (g) is a side view which shows an arrangement | positioning process, (h) is a side view which shows an accommodation process.

まず、反応装置本体準備工程では、図6(a)に示すように反応装置本体51を準備する。他方、下断熱材準備工程では、図6(b)に示すように下断熱材61を準備する。この下断熱材準備工程が本発明に係る断熱材準備工程である。   First, in the reactor main body preparation step, a reactor main body 51 is prepared as shown in FIG. On the other hand, in the lower heat insulating material preparation step, a lower heat insulating material 61 is prepared as shown in FIG. This lower heat insulating material preparation step is a heat insulating material preparation step according to the present invention.

平坦化膜形成工程では、図6(c)に示すように下断熱材61の上面における第一領域611に対して平坦化膜81を成膜する。ここで平坦化膜81はCVDや塗布法の一種であるSOGによって形成することが可能であるが、平坦化膜81の成膜対象である下断熱材61が気孔率の高い断熱材であるために、塗布法の中でも粘性の高い液体原料を塗布する方法が望ましい。したがって、粘性の高い溶剤である1メチル−2ピロリドンに特定の複数種の硝酸塩を溶かし、塗布乾燥後、昇温して目的とする酸化膜を形成する硝酸塩熱分解法が望ましい。   In the planarization film forming step, a planarization film 81 is formed on the first region 611 on the upper surface of the lower heat insulating material 61 as shown in FIG. Here, the planarizing film 81 can be formed by SOG which is a kind of CVD or coating method, but the lower heat insulating material 61 which is the film formation target of the planarizing film 81 is a heat insulating material having a high porosity. In addition, among the application methods, a method of applying a liquid material having a high viscosity is desirable. Therefore, it is desirable to use a nitrate pyrolysis method in which a plurality of specific types of nitrates are dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone, which is a highly viscous solvent, and after coating and drying, the temperature is raised to form a target oxide film.

以下に硝酸塩熱分解法によるSmFeO(あるいはGdFeO)膜の形成方法について説明する。
まず、1メチル−2ピロリドンに、Fe(NO・9HO及びSm(NO・6HOをモル比1:1の割合で溶かす。濃度はスピンコートする場合、1.0mol/l程度である。また、ディップ法などの場合は、0.3mol/l程度である。
A method for forming an SmFeO 3 (or GdFeO 3 ) film by the nitrate pyrolysis method will be described below.
First, Fe (NO 3 ) 3 · 9H 2 O and Sm (NO 3 ) 3 · 6H 2 O are dissolved in 1 methyl-2 pyrrolidone at a molar ratio of 1: 1. The concentration is about 1.0 mol / l in the case of spin coating. Moreover, in the case of a dip method etc., it is about 0.3 mol / l.

次に、スピンナーで溶剤を下断熱材61に一様に塗布する。ディップ法のなどの場合は、下断熱材61上に溶液を塗布後、下断熱材61を一定時間傾け、余分な溶液の除去工程をとってもよい。   Next, a solvent is uniformly applied to the lower heat insulating material 61 with a spinner. In the case of the dip method or the like, after the solution is applied onto the lower heat insulating material 61, the lower heat insulating material 61 may be tilted for a certain period of time to take a step of removing excess solution.

そして、ロータリポンプで真空に引き、溶媒である1メチル−2ピロリドンを蒸発させる。その後、下断熱材61を電気炉に入れ、特定温度まで昇温させSmFeOを形成する。これにより、平坦化膜81としてのSmFeO膜が下断熱材61上に成膜されることになる。次いで、反応装置本体51が搭載される領域を残すように、平坦化膜81をエッチングして除去する。 Then, a vacuum is drawn with a rotary pump to evaporate 1-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. Then placed under a heat insulating material 61 to an electric furnace, to form a SmFeO 3 warmed to a specified temperature. As a result, the SmFeO 3 film as the planarizing film 81 is formed on the lower heat insulating material 61. Next, the planarization film 81 is removed by etching so as to leave a region where the reaction apparatus main body 51 is mounted.

加熱部形成工程では、平坦化膜81に対して、加熱部90及び配線91となる金属膜を成膜して、当該金属膜をエッチングすることで、図5及び図6(d)に示すように加熱部90及び配線91の配線パターンを形成する。   In the heating part forming step, a metal film to be the heating part 90 and the wiring 91 is formed on the planarizing film 81, and the metal film is etched, as shown in FIGS. 5 and 6D. Then, the wiring pattern of the heating unit 90 and the wiring 91 is formed.

保護膜形成工程では、加熱部90の上面、配線91の上面、及び平坦化膜81の上面に、保護膜92となる酸化膜を、CVDやSOG或いは上記の硝酸塩熱分解法等によって成膜することで、加熱部90及び配線91を保護膜92で覆う。次いで、反応装置本体51が搭載される領域を残すように、保護膜92をエッチングして除去することで、図6(e)に示すような保護膜92が形成される。   In the protective film forming step, an oxide film to be the protective film 92 is formed on the upper surface of the heating unit 90, the upper surface of the wiring 91, and the upper surface of the planarizing film 81 by CVD, SOG, or the above-described nitrate pyrolysis method. Thus, the heating unit 90 and the wiring 91 are covered with the protective film 92. Next, the protective film 92 is etched and removed so as to leave the region where the reaction apparatus main body 51 is mounted, thereby forming the protective film 92 as shown in FIG.

上断熱材準備工程では、図6(f)に示すように、反応装置本体51の上部に対応して凹んだ凹部65を有する上断熱材62を準備する。この上断熱材準備工程が本発明に係る第二補助用断熱材準備工程である。   In the upper heat insulating material preparation step, as shown in FIG. 6 (f), an upper heat insulating material 62 having a recessed portion 65 that is recessed corresponding to the upper portion of the reactor main body 51 is prepared. This upper heat insulating material preparing step is the second auxiliary heat insulating material preparing step according to the present invention.

配置工程では、図6(g)に示すように、反応装置本体51に対して上断熱材62及び下断熱材61の位置合わせを行う。まず、配置工程では、上断熱材62を反応装置本体51における加熱部90と対向する側とは反対側に配置して、反応装置本体51と上断熱材62とを嵌合させる(第三配置工程)。次に、第一領域611内に反応装置本体51が配置されるように、反応装置本体51と下断熱材61とを重ね合わせる。これにより、反応装置本体51と加熱部90とが位置合わせされるとともに、加熱部90及び配線91と反応装置本体51とが非接合な状態で対向することになる(第一配置工程)。なお、上断熱材62及び下断熱材61の幅及び奥行き(各部53,54,55の配列方向と平行な方向の長さ)がそれぞれ同一であれば、各断熱材62,61の周囲を位置合わせすることにより、反応装置本体51と加熱部90とを位置合わせすることができ、位置合わせが容易となる。   In the arranging step, the upper heat insulating material 62 and the lower heat insulating material 61 are aligned with respect to the reaction device main body 51 as shown in FIG. First, in the arranging step, the upper heat insulating material 62 is arranged on the opposite side of the reaction device main body 51 from the side facing the heating unit 90, and the reaction device main body 51 and the upper heat insulating material 62 are fitted (third arrangement). Process). Next, the reactor main body 51 and the lower heat insulating material 61 are overlapped so that the reactor main body 51 is disposed in the first region 611. Thereby, while the reaction apparatus main body 51 and the heating part 90 are aligned, the heating part 90 and the wiring 91 and the reaction apparatus main body 51 face each other in a non-joined state (first arrangement step). In addition, if the width | variety and depth (the length of the direction parallel to the arrangement direction of each part 53,54,55) of the upper heat insulating material 62 and the lower heat insulating material 61 are respectively the same, the circumference | surroundings of each heat insulating material 62,61 will be located. By matching, the reactor main body 51 and the heating unit 90 can be aligned, and alignment becomes easy.

収容工程では、図6(h)に示すように、反応装置本体51と加熱部90及び配線91とが位置合わせされた構造体(反応装置本体51、断熱部60、平坦化膜81、保護膜92、加熱部90及び配線91)を断熱容器10内に収容する。まず、収容工程では、断熱容器10を準備する(断熱容器準備工程)。その後、開口部102を介して構造体を断熱容器10内に収容する(構造体収容工程)。ここで、各断熱材61,62は、上断熱材62の高さ(各部53,54,55の配列方向に対して垂直な面内における幅方向と垂直な方向の長さ)と、下断熱材61の高さとの合計が、中空部101及び開口部102の高さとなるように形成されている。これにより、断熱部60が中空部101内に嵌合するために、反応装置本体51と下断熱材61とが非接合な状態であっても、両者が位置決めされることになる。これらの工程によって、反応装置50が組み立てられる。   In the housing step, as shown in FIG. 6 (h), the structure (reactor body 51, heat insulating part 60, planarization film 81, protective film) in which the reaction apparatus body 51, the heating unit 90, and the wiring 91 are aligned. 92, the heating unit 90 and the wiring 91) are accommodated in the heat insulating container 10. First, in the accommodation step, the heat insulating container 10 is prepared (insulating container preparation step). Then, a structure is accommodated in the heat insulation container 10 through the opening part 102 (structure accommodating process). Here, each of the heat insulating materials 61 and 62 includes the height of the upper heat insulating material 62 (the length in the direction perpendicular to the width direction in the plane perpendicular to the arrangement direction of the portions 53, 54, and 55), The total height of the material 61 is formed to be the height of the hollow portion 101 and the opening 102. Thereby, since the heat insulation part 60 fits in the hollow part 101, even if the reaction apparatus main body 51 and the lower heat insulating material 61 are a non-joined state, both will be positioned. The reactor 50 is assembled by these steps.

以上のように、第1の実施の形態によれば、加熱部90と反応装置本体51とが非接合な状態で対向しているので、加熱部90若しくは反応装置本体51の一方が熱膨張したとしても、非接合な状態であるがゆえに他方の変形量に影響を及ぼすことを抑制することができる。特に、加熱部90及び反応装置本体51の温度がそれぞれ上昇したときに、加熱部90と反応装置本体51との間に生じる応力の増大を抑制できる。   As described above, according to the first embodiment, since the heating unit 90 and the reaction device main body 51 are opposed to each other in a non-joined state, one of the heating unit 90 or the reaction device main body 51 is thermally expanded. However, since it is in a non-joined state, it is possible to suppress the influence of the other deformation amount. In particular, when the temperatures of the heating unit 90 and the reaction device main body 51 are increased, an increase in stress generated between the heating unit 90 and the reaction device main body 51 can be suppressed.

また、下断熱材61上に平坦化膜81を介して加熱部90及び配線91が形成されているので、下断熱材61の表面に凹凸があったとしても、平坦化膜81によって平坦化された状態で、加熱部90及び配線91を成膜することが可能となる。これにより、加熱部90及び配線91を下断熱材61に強固に定着させることができる。   Further, since the heating unit 90 and the wiring 91 are formed on the lower heat insulating material 61 via the flattening film 81, even if the surface of the lower heat insulating material 61 has irregularities, it is flattened by the flattening film 81. In this state, the heating unit 90 and the wiring 91 can be formed. Thereby, the heating part 90 and the wiring 91 can be firmly fixed to the lower heat insulating material 61.

また、加熱部90と反応装置本体51との変形量が異なっているために、熱膨張の際に両者が擦れ合うことになるが、両者間に保護膜92が介在しているので加熱部90が損傷したり、断線することを抑制することができる。   Moreover, since the deformation amount of the heating unit 90 and the reaction device main body 51 is different, both of them are rubbed during thermal expansion. However, since the protective film 92 is interposed therebetween, the heating unit 90 is It is possible to suppress damage or disconnection.

ここで、本実施の形態の反応装置50は、第一部分53、第二部分54、第三部分55を連結する2つの連結部511の幅が、それぞれ各部53,54,55の幅よりも短く形成されているので、気化器4と改質器6と間の伝熱パスが長くなることを抑制しながら、各反応部50a間の伝熱量を抑制することができる。同様に、改質器6と発電セル8及び触媒燃焼器9と間の伝熱パスが長くなることを抑制しながら、各反応部50a間の伝熱量も抑制することができる。また、上記従来の技術では、反応装置本体51に加熱部及び配線としての発熱体を形成する場合、発熱体は、反応装置本体51を形成する金属基板上に形成していて、金属基板から外れた外側の位置に発熱体を形成することはできない。このため、上記従来の技術では、発熱体を形成する位置に関して自由度が低かった。一方、本実施の形態の反応装置50は、流路基板52上に配線を形成しているので、反応装置50の形状と関係なく配線91を形成できる。このため、配線91を形成する位置に関して自由度が高い。
特に、本実施の形態のように各連結部511の幅を短くした場合、上記従来の技術では、各連結部511上に発熱体を形成せざるを得ないため、本実施の形態のように、配線91を太く形成することができず、配線91における発熱量が増大してしまうおそれがある。一方、本実施の形態の反応装置50は、各連結部511の幅が各反応部50aの幅より短くても、下断熱材61における反応装置本体51に対向する第一領域611に加熱部90を形成し、下断熱材61における反応装置本体51からはみ出した第二領域612に配線91を形成することができるので、反応部50aに対応しない部分に配線91を形成することができる。これにより、各連結部511のように加熱する必要のない領域を加熱しないようにすることができる。さらに、連結部511の大きさとは独立して配線91を太く形成することができる。これにより配線91抵抗を小さくすることができ、ひいては、発熱効率を高めることができる。
Here, in the reactor 50 of the present embodiment, the widths of the two connecting portions 511 connecting the first portion 53, the second portion 54, and the third portion 55 are shorter than the widths of the respective portions 53, 54, and 55, respectively. Since it is formed, it is possible to suppress the amount of heat transfer between the respective reaction units 50a while suppressing an increase in the heat transfer path between the vaporizer 4 and the reformer 6. Similarly, the amount of heat transfer between the reaction units 50a can be suppressed while suppressing an increase in the heat transfer path between the reformer 6, the power generation cell 8, and the catalytic combustor 9. Further, in the above conventional technique, when the heating element and the heating element as the wiring are formed in the reaction apparatus main body 51, the heating element is formed on the metal substrate that forms the reaction apparatus main body 51 and is detached from the metal substrate. A heating element cannot be formed at the outer position. For this reason, in the said conventional technique, the freedom degree regarding the position which forms a heat generating body was low. On the other hand, since the reaction apparatus 50 of the present embodiment forms the wiring on the flow path substrate 52, the wiring 91 can be formed regardless of the shape of the reaction apparatus 50. For this reason, there is a high degree of freedom regarding the position where the wiring 91 is formed.
In particular, when the width of each connecting portion 511 is shortened as in the present embodiment, a heating element is inevitably formed on each connecting portion 511 in the above conventional technique. The wiring 91 cannot be formed thick, and the amount of heat generated in the wiring 91 may increase. On the other hand, in the reaction device 50 of the present embodiment, the heating unit 90 is provided in the first region 611 facing the reaction device main body 51 in the lower heat insulating material 61 even if the width of each connecting portion 511 is shorter than the width of each reaction portion 50a. Since the wiring 91 can be formed in the second region 612 that protrudes from the reaction device main body 51 in the lower heat insulating material 61, the wiring 91 can be formed in a portion that does not correspond to the reaction portion 50a. Thereby, the area | region which does not need to be heated like each connection part 511 can be prevented from heating. Furthermore, the wiring 91 can be formed thicker independently of the size of the connecting portion 511. As a result, the resistance of the wiring 91 can be reduced, and as a result, the heat generation efficiency can be increased.

また、反応装置本体51における加熱部90と対向する側とは反対側に上断熱材62が配置されているので、下断熱材61のみのものと比しても断熱性を高めることができる。   Moreover, since the upper heat insulating material 62 is arrange | positioned on the opposite side to the side which opposes the heating part 90 in the reaction apparatus main body 51, compared with the thing of only the lower heat insulating material 61, heat insulation can be improved.

さらに、反応装置本体51と加熱部90とが位置合わせされた構造体が断熱容器10内に収容されているので、断熱部60のみで反応装置本体51を覆った場合と比してもより高い断熱性を確保することができる。   Furthermore, since the structure in which the reactor main body 51 and the heating unit 90 are aligned is accommodated in the heat insulating container 10, it is higher than the case where the reactor main body 51 is covered only by the heat insulating portion 60. Thermal insulation can be ensured.

そして、構造体収容工程の後に、構造体と断熱容器10との間に粉体状の断熱材を充填する断熱材充填工程をさらに行うと、断熱性をより高めることが可能となる。ここで、粉体状の断熱材は、例えば上述のマイクロサームを粉体状に加工したものである。
本発明における粉体化は、断熱材を充填材として使用可能であれば良く、数十ミクロン〜数百ミクロン程度の粉体であれば、特に形状に左右されない。
And if the heat insulating material filling process of filling a powdery heat insulating material between the structure and the heat insulating container 10 is further performed after the structure housing process, the heat insulating property can be further improved. Here, the powder-like heat insulating material is obtained by processing the above-described microtherm into a powder form, for example.
The pulverization in the present invention is not particularly affected by the shape as long as the heat insulating material can be used as a filler, and the powder is about several tens of microns to several hundreds of microns.

また、断熱容器10の隙間104の内圧が大気圧よりも低いので、より高い断熱性を得ることができる。   Moreover, since the internal pressure of the clearance gap 104 of the heat insulation container 10 is lower than atmospheric pressure, higher heat insulation can be obtained.

なお、下断熱材61の上面において、反応装置本体51のうち第一部分53、第二部分54及び第三部分55に対応する領域に、配線91とは別に、通電しないダミー配線を形成してもよい。このとき、ダミー配線を覆うように平坦化膜81を形成する。これにより、反応装置本体51と擦れ合うことにより、保護膜92の破れや、加熱部90及び配線91の損傷、断線などの発生を抑制することができる。   In addition, on the upper surface of the lower heat insulating material 61, a dummy wiring that is not energized may be formed in a region corresponding to the first portion 53, the second portion 54, and the third portion 55 in the reaction device main body 51, in addition to the wiring 91. Good. At this time, the planarizing film 81 is formed so as to cover the dummy wiring. Thereby, by rubbing with the reactor main body 51, it is possible to suppress the breakage of the protective film 92, the damage of the heating unit 90 and the wiring 91, the occurrence of disconnection, and the like.

[第2の実施の形態]
次に、本発明に係る反応装置の製造方法における第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の部分においては同一符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the reaction apparatus manufacturing method according to the present invention will be described. In the following description, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図7は、反応装置50Aの製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は平坦化膜形成工程を示す側面図であり、(d)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(e)は保護工程を示す側面図であり、(f)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(g)は配置工程を示す側面図であり、(h)は収容工程を示す側面図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing each step of the manufacturing method of the reaction device 50A, (a) is a side view showing the reaction device main body preparation step, and (b) is a side view showing the lower heat insulating material preparation step. (C) is a side view showing a planarization film forming step, (d) is a side view showing a heating portion forming step, (e) is a side view showing a protection step, (f (A) is a side view which shows an upper heat insulating material preparation process, (g) is a side view which shows an arrangement | positioning process, (h) is a side view which shows an accommodation process.

まず、反応装置本体準備工程では、図7(a)に示すように反応装置本体51を準備する。他方、下断熱材準備工程では、図7(b)に示すように下断熱材61aを準備する。この下断熱材61aは、上述した緻密な断熱材であり、例えば上述のマコール(登録商標)が使用できる。   First, in the reactor main body preparation step, a reactor main body 51 is prepared as shown in FIG. On the other hand, in the lower heat insulating material preparing step, the lower heat insulating material 61a is prepared as shown in FIG. The lower heat insulating material 61a is the above-described dense heat insulating material, and for example, the above-mentioned Macor (registered trademark) can be used.

平坦化膜形成工程では、図7(c)に示すように下断熱材61aの上面における第一領域611に対して、上述した成膜法により平坦化膜81を成膜する。   In the flattening film forming step, as shown in FIG. 7C, the flattening film 81 is formed on the first region 611 on the upper surface of the lower heat insulating material 61a by the film forming method described above.

加熱部形成工程では、平坦化膜81に対して、加熱部90及び配線91となる金属膜を成膜して、当該金属膜をエッチングすることで、図5及び図7(d)に示すように加熱部90及び配線91の配線パターンを形成する。   In the heating portion forming step, a metal film to be the heating portion 90 and the wiring 91 is formed on the planarizing film 81, and the metal film is etched, as shown in FIGS. 5 and 7D. Then, the wiring pattern of the heating unit 90 and the wiring 91 is formed.

保護工程では、保護膜形成工程、補助用断熱材準備工程及び第二配置工程を施す。
保護膜形成工程では、加熱部90の上面、配線91の上面、及び平坦化膜81の上面に、保護膜92となる酸化膜を、上記の成膜法によって成膜することで、図7(e)に示すように、加熱部90及び配線91を保護膜92で覆う。
In a protection process, a protective film formation process, an auxiliary heat insulating material preparation process, and a second arrangement process are performed.
In the protective film forming step, an oxide film to be the protective film 92 is formed on the upper surface of the heating unit 90, the upper surface of the wiring 91, and the upper surface of the planarizing film 81 by the above-described film formation method. As shown in e), the heating unit 90 and the wiring 91 are covered with a protective film 92.

補助用断熱材準備工程では、0.1ミクロン以下の微細孔を多数有する補助用断熱材95を準備する。補助用断熱材95は、下断熱材61aよりも熱伝導率が低い断熱材であり、例えば上述のマイクロサーム(登録商標)を使用することができる。この補助用断熱材95は、下断熱材61aよりも奥行きが短くなるように形成されたものである。   In the auxiliary heat insulating material preparation step, an auxiliary heat insulating material 95 having a large number of fine holes of 0.1 microns or less is prepared. The auxiliary heat insulating material 95 is a heat insulating material whose thermal conductivity is lower than that of the lower heat insulating material 61a, and for example, the above-described Microtherm (registered trademark) can be used. The auxiliary heat insulating material 95 is formed to have a shorter depth than the lower heat insulating material 61a.

第二配置工程では、下断熱材61aにおける加熱部90が形成された側とは反対側に補助用断熱材95を配置する。この際、補助用断熱材95における発電セル8側に位置する端面951が下断熱材61aの端面613と面一となるように、補助用断熱材95と下断熱材61aとが位置合わせされている。   In the second arrangement step, the auxiliary heat insulating material 95 is disposed on the side of the lower heat insulating material 61a opposite to the side on which the heating unit 90 is formed. At this time, the auxiliary heat insulating material 95 and the lower heat insulating material 61a are aligned so that the end surface 951 located on the power generation cell 8 side of the auxiliary heat insulating material 95 is flush with the end surface 613 of the lower heat insulating material 61a. Yes.

上断熱材準備工程では、図7(f)に示すように、反応装置本体51の上部に対応して凹んだ凹部65aを有する上断熱材62aを準備する。上断熱材62aにおける凹部65aは、補助用断熱材95及び下断熱材61aの端面613,951が露出するように形成されている。   In the upper heat insulating material preparation step, as shown in FIG. 7 (f), an upper heat insulating material 62 a having a concave portion 65 a corresponding to the upper portion of the reactor main body 51 is prepared. The recess 65a in the upper heat insulating material 62a is formed such that the end surfaces 613 and 951 of the auxiliary heat insulating material 95 and the lower heat insulating material 61a are exposed.

配置工程では、図7(g)に示すように、反応装置本体51に対して上断熱材62a及び下断熱材61aの位置合わせを行う。まず、配置工程では、上断熱材62aを反応装置本体51における加熱部90と対向する側とは反対側に配置して、反応装置本体51と上断熱材62aとを嵌合させる(第三配置工程)。次に、第一領域611内に反応装置本体51が配置されるように、反応装置本体51と下断熱材61aとを重ね合わせる。これにより、反応装置本体51と加熱部90とが位置合わせされるとともに、加熱部90及び配線91と反応装置本体51とが非接合な状態で対向することになる(第一配置工程)。   In the arranging step, as shown in FIG. 7G, the upper heat insulating material 62a and the lower heat insulating material 61a are aligned with respect to the reaction device main body 51. First, in the arranging step, the upper heat insulating material 62a is arranged on the opposite side of the reaction device main body 51 from the side facing the heating unit 90, and the reaction device main body 51 and the upper heat insulating material 62a are fitted (third arrangement). Process). Next, the reaction apparatus main body 51 and the lower heat insulating material 61 a are overlapped so that the reaction apparatus main body 51 is disposed in the first region 611. Thereby, while the reaction apparatus main body 51 and the heating part 90 are aligned, the heating part 90 and the wiring 91 and the reaction apparatus main body 51 face each other in a non-joined state (first arrangement step).

収容工程では、図7(h)に示すように、反応装置本体51と加熱部90及び配線91とが位置合わせされた構造体(反応装置本体51、断熱部60a、補助用断熱材95、平坦化膜81、保護膜92、加熱部90及び配線91)を断熱容器10a内に収容する。まず、収容工程では、断熱容器10aを準備する(断熱容器準備工程)。断熱容器10aは、中空部101aの奥行きが反応装置本体51の奥行きよりも短くなるように形成されている。   In the housing step, as shown in FIG. 7 (h), the structure (reactor body 51, heat insulating portion 60a, auxiliary heat insulating material 95, flat structure) in which the reaction device main body 51, the heating unit 90, and the wiring 91 are aligned. The chemical film 81, the protective film 92, the heating part 90, and the wiring 91) are accommodated in the heat insulating container 10a. First, in the accommodation step, the heat insulating container 10a is prepared (heat insulating container preparation step). The heat insulating container 10 a is formed so that the depth of the hollow portion 101 a is shorter than the depth of the reaction apparatus main body 51.

その後、開口部102aを介して構造体を断熱容器10a内に収容する(構造体収容工程)。これにより、断熱部60aが中空部101a内に嵌合するために、反応装置本体51と下断熱材61aとが非接合な状態であっても、両者が位置決めされることになる。
この際、補助用断熱材95及び下断熱材61aの端面613,951を断熱容器10aの内側面601に当接させることで、断熱容器10aの開口部102側における反応装置本体51及び下断熱材61aの各端部が外部に突出することになる。
図8は、収容後における断熱容器10aの上面図である。図8に示すように、下断熱材61a上に形成された加熱部90の一部としての配線91が断熱容器10aの外部に露出する。
Then, a structure is accommodated in the heat insulation container 10a through the opening part 102a (structure accommodation process). Thereby, since the heat insulation part 60a fits in the hollow part 101a, even if the reactor main body 51 and the lower heat insulating material 61a are in a non-joined state, both are positioned.
At this time, the reactor main body 51 and the lower heat insulating material on the opening 102 side of the heat insulating container 10a are brought into contact with the inner surface 601 of the heat insulating container 10a by bringing the end surfaces 613 and 951 of the auxiliary heat insulating material 95 and the lower heat insulating material 61a into contact with each other. Each end of 61a will protrude outside.
FIG. 8 is a top view of the heat insulating container 10a after housing. As shown in FIG. 8, the wiring 91 as a part of the heating unit 90 formed on the lower heat insulating material 61a is exposed to the outside of the heat insulating container 10a.

一方、収容工程では、開口部102aを封止する蓋97を準備する(蓋準備工程)。蓋97には、断熱容器10aから外部に突出した反応装置本体51及び下断熱材61aが貫通する貫通孔98が形成されている。そして、構造体収容工程の後に、蓋97を開口部102aに取り付け、当該開口部102aを封止する(蓋取付工程)。これにより、第2の実施の形態の反応装置50Aが組み立てられる。   On the other hand, in the housing step, a lid 97 for sealing the opening 102a is prepared (lid preparation step). The lid 97 is formed with a through hole 98 through which the reaction apparatus main body 51 and the lower heat insulating material 61a project from the heat insulating container 10a. Then, after the structure housing step, the lid 97 is attached to the opening 102a and the opening 102a is sealed (lid attachment step). Thereby, the reaction apparatus 50A of the second embodiment is assembled.

以上のように、第2の実施の形態によれば、配線91が断熱容器10aから突出しているために、他の部品との電気的な接続作業を容易にすることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, since the wiring 91 protrudes from the heat insulating container 10a, it is possible to facilitate electrical connection work with other components.

また、断熱容器10aの開口部102aを封止する蓋97が設けられているので、より高い断熱性を確保することができる。   Moreover, since the lid | cover 97 which seals the opening part 102a of the heat insulation container 10a is provided, higher heat insulation can be ensured.

なお、第2の実施の形態では、下断熱材61aと補助用断熱材95との接合面が互いに平坦である場合を例示して説明したが、、下断熱材61の一部に凹部又は開口部を形成し、当該凹部又は開口部に対応する補助用断熱材95の接合面の一部を下断熱材61aに向けて突出させる構成であってもよい。図9,10に具体例を示す。図9は第2の実施の形態における下断熱材の変形例を示す上面図であり、図10は図9におけるX−X断面図である。この図9,10に示すように、下断熱材61bの開口部616は、反応装置本体51における連結部511に対応する箇所に形成されている。一方、補助用断熱材95bの突出部952は、開口部616内に向けて突出するように形成されている。突出部952は、その上端面が下断熱材61bの上面に面一となり、なおかつ開口部616に嵌合する形状に形成されている。
ここで、上記したように補助用断熱材95bは、下断熱材61bよりも熱伝導率が低いので、連結部511付近の熱伝導をより効果的に断熱することが可能となる。つまり、気化器4と改質器6との間の熱伝導や、改質器6と発電セル8との間の伝熱量を効果的に抑制することができる。
In the second embodiment, the case where the joint surfaces of the lower heat insulating material 61a and the auxiliary heat insulating material 95 are flat is described as an example. A part may be formed and a part of the joint surface of the auxiliary heat insulating material 95 corresponding to the concave portion or the opening may be protruded toward the lower heat insulating material 61a. Specific examples are shown in FIGS. FIG. 9 is a top view showing a modification of the lower heat insulating material in the second embodiment, and FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, the opening 616 of the lower heat insulating material 61 b is formed at a location corresponding to the connecting portion 511 in the reaction device main body 51. On the other hand, the protruding portion 952 of the auxiliary heat insulating material 95 b is formed to protrude toward the opening 616. The protruding portion 952 is formed in a shape such that the upper end surface thereof is flush with the upper surface of the lower heat insulating material 61 b and fits into the opening 616.
Here, since the auxiliary heat insulating material 95b has a lower thermal conductivity than the lower heat insulating material 61b as described above, it is possible to more effectively insulate the heat conduction in the vicinity of the connecting portion 511. That is, the heat conduction between the vaporizer 4 and the reformer 6 and the heat transfer amount between the reformer 6 and the power generation cell 8 can be effectively suppressed.

[第3の実施の形態]
次に、本発明に係る反応装置の製造方法における第3の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、第2の実施の形態と同一の部分においては同一符号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the method for producing a reactor according to the present invention will be described. In the following description, the same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図11は、反応装置50Cの製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(d)は保護工程を示す側面図であり、(e)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(f)は配置工程を示す側面図であり、(g)は収容工程を示す側面図である。   FIG. 11 is a diagram schematically showing each step of the method for manufacturing the reactor 50C, (a) is a side view showing the reactor main body preparation step, and (b) is a side view showing the lower heat insulating material preparation step. (C) is a side view showing a heating part forming step, (d) is a side view showing a protection step, (e) is a side view showing an upper heat insulating material preparation step, (f) ) Is a side view showing an arrangement step, and (g) is a side view showing an accommodation step.

まず、反応装置本体準備工程では、図11(a)に示すように反応装置本体51を準備する。他方、下断熱材準備工程では、図11(b)に示すように、緻密で、なおかつ表面が平坦な下断熱材61cを準備する。ここで、図12は下断熱材61cを示す上面図である。図12から明らかなように反応装置50Cの下断熱材61cには平坦化膜が省略されている。このように、下断熱材61cとして緻密な断熱材を用いた場合、その表面の平坦性が、局所的な凹凸が数nmから十数nm以下と高いため、平坦化膜を形成しなくてもよい。   First, in the reactor main body preparation step, a reactor main body 51 is prepared as shown in FIG. On the other hand, in the lower heat insulating material preparing step, as shown in FIG. 11B, a lower heat insulating material 61c having a dense and flat surface is prepared. Here, FIG. 12 is a top view showing the lower heat insulating material 61c. As apparent from FIG. 12, the planarizing film is omitted from the lower heat insulating material 61c of the reactor 50C. As described above, when a dense heat insulating material is used as the lower heat insulating material 61c, the surface flatness is as high as several nanometers to several tens of nanometers or less, so that a planarization film is not formed. Good.

加熱部形成工程では、下断熱材61cに対して、加熱部90及び配線91となる金属膜を成膜して、当該金属膜をエッチングすることで、図12及び図11(c)に示すように加熱部90及び配線91の配線パターンを形成する。   In the heating part forming step, a metal film to be the heating part 90 and the wiring 91 is formed on the lower heat insulating material 61c, and the metal film is etched, as shown in FIGS. 12 and 11C. Then, the wiring pattern of the heating unit 90 and the wiring 91 is formed.

保護工程では、保護膜形成工程、補助用断熱材準備工程及び第二配置工程を施す。
保護膜形成工程では、加熱部90の上面、配線91の上面及び下断熱材61cの上面に、保護膜92となる酸化膜を、上記の成膜法によって成膜することで、図11(d)に示すように加熱部90及び配線91を保護膜92で覆う。
In a protection process, a protective film formation process, an auxiliary heat insulating material preparation process, and a second arrangement process are performed.
In the protective film forming step, an oxide film to be the protective film 92 is formed on the upper surface of the heating unit 90, the upper surface of the wiring 91, and the upper surface of the lower heat insulating material 61c by the above-described film formation method, thereby forming the structure shown in FIG. The heating unit 90 and the wiring 91 are covered with a protective film 92 as shown in FIG.

補助用断熱材準備工程では補助用断熱材95を準備する。
第二配置工程では、下断熱材61cにおける加熱部90が形成された側とは反対側に補助用断熱材95を配置する。この際、補助用断熱材95における発電セル8側に位置する端面951が下断熱材61cの端面613と面一となるように、補助用断熱材95と下断熱材61aとが位置合わせされている。
In the auxiliary heat insulating material preparation step, an auxiliary heat insulating material 95 is prepared.
In the second arrangement step, the auxiliary heat insulating material 95 is disposed on the side of the lower heat insulating material 61c opposite to the side where the heating unit 90 is formed. At this time, the auxiliary heat insulating material 95 and the lower heat insulating material 61a are aligned so that the end surface 951 located on the power generation cell 8 side of the auxiliary heat insulating material 95 is flush with the end surface 613 of the lower heat insulating material 61c. Yes.

上断熱材準備工程では、図11(e)に示すように、反応装置本体51の上部に対応して凹んだ凹部65aを有する上断熱材62aを準備する。   In the upper heat insulating material preparation step, as shown in FIG. 11 (e), an upper heat insulating material 62 a having a concave portion 65 a corresponding to the upper portion of the reactor main body 51 is prepared.

配置工程では、図11(f)に示すように、反応装置本体51に対して上断熱材62a及び下断熱材61cの位置合わせを行う。まず、配置工程では、上断熱材62aを反応装置本体51における加熱部90と対向する側とは反対側に配置して、反応装置本体51と上断熱材62aとを嵌合させる(第三配置工程)。次に、第一領域611内に反応装置本体51が配置されるように、反応装置本体51と下断熱材61aとを重ね合わせる。これにより、反応装置本体51と加熱部90とが位置合わせされるとともに、加熱部90及び配線91と反応装置本体51とが非接合な状態で対向することになる(第一配置工程)。   In the arranging step, as shown in FIG. 11 (f), the upper heat insulating material 62 a and the lower heat insulating material 61 c are aligned with respect to the reaction device main body 51. First, in the arranging step, the upper heat insulating material 62a is arranged on the opposite side of the reaction device main body 51 from the side facing the heating unit 90, and the reaction device main body 51 and the upper heat insulating material 62a are fitted (third arrangement). Process). Next, the reaction apparatus main body 51 and the lower heat insulating material 61 a are overlapped so that the reaction apparatus main body 51 is disposed in the first region 611. Thereby, while the reaction apparatus main body 51 and the heating part 90 are aligned, the heating part 90 and the wiring 91 and the reaction apparatus main body 51 face each other in a non-joined state (first arrangement step).

収容工程では、図11(g)に示すように、反応装置本体51と加熱部90及び配線91とが位置合わせされた構造体(反応装置本体51、断熱部60c、補助用断熱材95、保護膜92、加熱部90及び配線91)を断熱容器10a内に収容する。まず、収容工程では、断熱容器10aを準備する(断熱容器準備工程)。その後、開口部102aを介して構造体を断熱容器10a内に収容する(構造体収容工程)。これにより、断熱部60cが中空部101a内に嵌合するために、反応装置本体51と下断熱材61aとが非接合な状態であっても、両者が位置決めされることになる。   In the housing step, as shown in FIG. 11 (g), a structure (reactor body 51, heat insulating portion 60c, auxiliary heat insulating material 95, protection structure) in which the reaction device main body 51, the heating unit 90, and the wiring 91 are aligned is provided. The film 92, the heating unit 90, and the wiring 91) are accommodated in the heat insulating container 10a. First, in the accommodation step, the heat insulating container 10a is prepared (heat insulating container preparation step). Then, a structure is accommodated in the heat insulation container 10a through the opening part 102a (structure accommodation process). Thereby, since the heat insulation part 60c fits in the hollow part 101a, even if the reactor main body 51 and the lower heat insulating material 61a are in a non-joined state, both are positioned.

また、収容工程では、開口部102aを封止する蓋97を準備し(蓋準備工程)、構造体収容工程の後に、蓋97を開口部102aに取り付け、当該開口部102aを封止する(蓋取付工程)。これにより、第3の実施の形態の反応装置50Cが組み立てられる。   Further, in the housing step, a lid 97 for sealing the opening 102a is prepared (lid preparing step), and after the structure housing step, the lid 97 is attached to the opening 102a and the opening 102a is sealed (lid) Installation process). Thereby, the reactor 50C of the third embodiment is assembled.

以上のように、第3の実施の形態によれば、下断熱材61cが緻密な断熱材であるので、平坦化膜81がなくとも加熱部90及び配線91を成膜でき得るほどの平坦性を確保することができる。
また、第3の実施の形態においても、下断熱材61cにおける反応装置本体51に対向する第一領域611に加熱部90が形成されて、下断熱材61における反応装置本体51からはみ出した第二領域612に配線91が形成されているので、反応部50aに対応しない部分に配線91を形成することができる。これにより、各連結部511のように加熱する必要のない領域を加熱しないようにすることができる。さらに、連結部511の大きさとは独立して配線91を太く形成することができる。これにより配線91抵抗を小さくすることができ、ひいては、発熱効率を高めることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
As described above, according to the third embodiment, since the lower heat insulating material 61c is a dense heat insulating material, the flatness is such that the heating unit 90 and the wiring 91 can be formed without the flattening film 81. Can be secured.
Also in the third embodiment, the heating unit 90 is formed in the first region 611 of the lower heat insulating material 61c that faces the reaction device main body 51, and the second heat insulating material 61 protrudes from the reaction device main body 51. Since the wiring 91 is formed in the region 612, the wiring 91 can be formed in a portion not corresponding to the reaction part 50a. Thereby, the area | region which does not need to be heated like each connection part 511 can be prevented from heating. Furthermore, the wiring 91 can be formed thicker independently of the size of the connecting portion 511. As a result, the resistance of the wiring 91 can be reduced, and as a result, the heat generation efficiency can be increased.
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate.

本実施形態の燃料電池装置を搭載した携帯用の電子機器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the portable electronic device carrying the fuel cell apparatus of this embodiment. 図1の燃料電池装置に備わる発電セルの模式図である。It is a schematic diagram of the power generation cell with which the fuel cell apparatus of FIG. 1 is equipped. 第1の実施の形態に係る反応装置の概略構成を模式的に示した側断面図である。It is the sectional side view which showed typically the schematic structure of the reaction apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図3の反応装置に備わる反応装置本体の概略構成を示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図、(c)は下面図である。It is a figure which shows schematic structure of the reaction apparatus main body with which the reaction apparatus of FIG. 3 is equipped, (a) is a side view, (b) is a top view, (c) is a bottom view. 図3の反応装置における下断熱材及び平坦化膜を示す上面図である。It is a top view which shows the lower heat insulating material and planarization film | membrane in the reaction apparatus of FIG. 第1の実施の形態における反応装置の製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は平坦化膜形成工程を示す側面図であり、(d)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(e)は保護膜形成工程を示す側面図であり、(f)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(g)は配置工程を示す側面図であり、(h)は収容工程を示す側面図である。It is a figure which shows typically each process of the manufacturing method of the reaction apparatus in 1st Embodiment, (a) is a side view which shows the reaction apparatus main body preparation process, (b) is a lower heat insulating material preparation process. (C) is a side view showing a planarization film forming step, (d) is a side view showing a heating part forming step, and (e) is a side view showing a protective film forming step. And (f) is a side view showing the upper heat insulating material preparation step, (g) is a side view showing the arrangement step, and (h) is a side view showing the accommodation step. 第2の実施の形態における反応装置の製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は平坦化膜形成工程を示す側面図であり、(d)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(e)は保護工程を示す側面図であり、(f)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(g)は配置工程を示す側面図であり、(h)は収容工程を示す側面図である。It is a figure which shows typically each process of the manufacturing method of the reaction apparatus in 2nd Embodiment, (a) is a side view which shows the reaction apparatus main body preparation process, (b) is a lower heat insulating material preparation process. (C) is a side view showing a planarization film forming process, (d) is a side view showing a heating part forming process, (e) is a side view showing a protection process, (F) is a side view which shows an upper heat insulating material preparation process, (g) is a side view which shows an arrangement | positioning process, (h) is a side view which shows an accommodation process. 第2の実施の形態における収容後における断熱容器の上面図である。It is a top view of the heat insulation container after the accommodation in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態における下断熱材の変形例を示す上面図である。It is a top view which shows the modification of the lower heat insulating material in 2nd Embodiment. 図9におけるX−X断面図である。It is XX sectional drawing in FIG. 第3の実施の形態における反応装置の製造方法の各工程を模式的に示す図であり、(a)は反応装置本体準備工程を示す側面図であり、(b)は下断熱材準備工程を示す側面図であり、(c)は加熱部形成工程を示す側面図であり、(d)は保護工程を示す側面図であり、(e)は上断熱材準備工程を示す側面図であり、(f)は配置工程を示す側面図であり、(g)は収容工程を示す側面図である。It is a figure which shows typically each process of the manufacturing method of the reaction apparatus in 3rd Embodiment, (a) is a side view which shows the reaction apparatus main body preparation process, (b) is a lower heat insulating material preparation process. (C) is a side view showing a heating part forming step, (d) is a side view showing a protection step, (e) is a side view showing an upper heat insulating material preparation step, (F) is a side view which shows an arrangement | positioning process, (g) is a side view which shows an accommodation process. 第3の実施の形態における下断熱材を示す上面図である。It is a top view which shows the lower heat insulating material in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池装置
2 燃料容器
4 気化器(反応部)
6 改質器(反応部)
8 発電セル(反応部)
9 触媒燃焼器(反応部)
10 断熱容器
50 反応装置
51 反応装置本体
52 流路基板
60 断熱部
61 下断熱材(断熱材)
62 上断熱材(第二補助用断熱材)
81 平坦化膜
90 加熱部
91 配線
92 保護膜
95 補助用断熱材
97 蓋
101 中空部
102 開口部
103 内壁部
104 隙間
105 外壁部
611 第一領域
612 第二領域
616 開口部
952 突出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell apparatus 2 Fuel container 4 Vaporizer (reaction part)
6 Reformer (reaction unit)
8 Power generation cell (reaction part)
9 Catalytic combustor (reaction section)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat insulation container 50 Reaction apparatus 51 Reaction apparatus main body 52 Flow path board 60 Heat insulation part 61 Lower heat insulation material (heat insulation material)
62 Upper insulation (second auxiliary insulation)
81 flattening film 90 heating part 91 wiring 92 protective film 95 auxiliary heat insulating material 97 lid 101 hollow part 102 opening part 103 inner wall part 104 gap 105 outer wall part 611 first area 612 second area 616 opening part 952 protruding part

Claims (20)

物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
断熱材を準備する断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
前記平坦化膜上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法。
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
An insulation material preparation step for preparing the insulation material;
A planarizing film forming step of forming a planarized film having a flat surface on the heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the planarizing film;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. Method.
請求項1記載の反応装置の製造方法において、
前記断熱材は、緻密であることを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reactor of Claim 1,
The method for manufacturing a reaction apparatus, wherein the heat insulating material is dense.
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
緻密な断熱材を準備する第一断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法。
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
A first heat insulating material preparation step for preparing a dense heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the heat insulating material;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. Method.
請求項3記載の反応装置の製造方法において、
前記緻密な断熱材よりも熱伝導率が低い補助用断熱材を準備する補助用断熱材準備工程と、
前記断熱材における前記加熱部が形成された側とは反対側に前記補助用断熱材を配置する第二配置工程と、を更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reactor of Claim 3,
An auxiliary heat insulating material preparing step of preparing an auxiliary heat insulating material having a lower thermal conductivity than the dense heat insulating material;
And a second disposing step of disposing the auxiliary heat insulating material on the side of the heat insulating material opposite to the side on which the heating section is formed.
請求項4記載の反応装置の製造方法において、
前記断熱材は、凹部又は開口部を有し、
前記補助用断熱材は、前記凹部又は前記開口部内に向けて突出する突出部を有することを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reactor of Claim 4,
The heat insulating material has a recess or an opening,
The method for manufacturing a reaction apparatus, wherein the auxiliary heat insulating material has a protruding portion that protrudes into the recess or the opening.
請求項3〜5のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記加熱部準備工程は、
前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程を更に含み、
前記加熱部形成工程は、前記断熱材上に前記平坦化膜を介して前記加熱部を形成することを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 3 to 5,
The heating part preparation step includes
A flattening film forming step of forming a flattening film having a flat surface on the heat insulating material;
The said heating part formation process forms the said heating part on the said heat insulating material through the said planarization film | membrane, The manufacturing method of the reaction apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記加熱部準備工程は、
前記加熱部と前記反応装置本体との間に介在する保護膜を、前記加熱部上に形成する保護膜形成工程を更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 1 to 6,
The heating part preparation step includes
A method for producing a reaction apparatus, further comprising a protective film forming step of forming a protective film interposed between the heating section and the reaction apparatus main body on the heating section.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記加熱部形成工程は、
前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成することを特徴とする反応装置の製造方法。
In the reaction apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The heating part forming step includes
A method of manufacturing a reaction apparatus, wherein the heating section is formed in the first area, and a wiring connected to the heating section is formed in the second area.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
第二補助用断熱材を準備する第二補助用断熱材準備工程と、
前記反応装置本体における前記加熱部と対向する側とは反対側に前記第二補助用断熱材を配置する第三配置工程とを更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 1 to 8,
A second auxiliary heat insulating material preparation step of preparing a second auxiliary heat insulating material;
The manufacturing method of the reaction apparatus further including the 3rd arrangement | positioning process which arrange | positions said 2nd auxiliary heat insulating material on the opposite side to the side facing the said heating part in the said reaction apparatus main body.
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
断熱材を準備する断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、表面が平坦な平坦化膜を形成する平坦化膜形成工程と、
前記平坦化膜上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記加熱部形成工程は、
前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成し、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法。
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
An insulation material preparation step for preparing the insulation material;
A planarizing film forming step of forming a planarized film having a flat surface on the heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the planarizing film;
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The heating part forming step includes
Forming the heating portion in the first region and forming a wiring connected to the heating portion in the second region;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. Method.
物質の反応が生じる反応部を備えた反応装置本体を準備する反応装置本体準備工程と、
前記反応装置本体の前記反応部を加熱するための加熱部を準備する加熱部準備工程と、
前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせをする第一配置工程とを有し、
前記加熱部準備工程は、
緻密な断熱材を準備する第一断熱材準備工程と、
前記断熱材上に、通電により発熱する前記加熱部を形成する加熱部形成工程とを含み、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記加熱部形成工程は、
前記第一領域に前記加熱部を形成して、且つ前記加熱部に接続された配線を前記第二領域に形成し、
前記第一配置工程は、前記加熱部と前記反応装置本体とが非接合な状態で対向するように、前記反応装置本体と前記加熱部との位置合わせを行うことを特徴とする反応装置の製造方法。
A reactor main body preparation step of preparing a reactor main body provided with a reaction section in which a reaction of a substance occurs;
A heating part preparing step of preparing a heating part for heating the reaction part of the reactor main body;
A first arrangement step of aligning the reactor main body and the heating unit,
The heating part preparation step includes
A first heat insulating material preparation step for preparing a dense heat insulating material;
A heating part forming step of forming the heating part that generates heat by energization on the heat insulating material;
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The heating part forming step includes
Forming the heating portion in the first region and forming a wiring connected to the heating portion in the second region;
In the first arrangement step, the reaction apparatus main body and the heating section are aligned so that the heating section and the reaction apparatus main body face each other in a non-bonded state. Method.
請求項1〜11のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器を準備する断熱容器準備工程と、
前記第一配置工程の後に、前記反応装置本体と加熱部とが位置合わせされた構造体を、前記開口部を介して前記断熱容器内に収容する構造体収容工程と、を更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 1 to 11,
Insulating container preparing step for preparing a heat insulating container having an opening communicating with the hollow part in a hollow,
And a structure housing step of housing the structure in which the reaction apparatus main body and the heating unit are aligned in the heat insulating container through the opening after the first arrangement step. A method for producing a reaction apparatus.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器を準備する断熱容器準備工程と、
粉体状断熱材を準備する粉体状断熱材準備工程と、
前記第一配置工程の後に、前記反応装置本体と前記加熱部とが位置合わせされた前記構造体を、前記開口部を介して前記断熱容器に収容するとともに、前記構造体と前記断熱容器との間に前記粉体状断熱材を充填する断熱材充填工程と、を更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 1 to 12,
Insulating container preparing step for preparing a heat insulating container having an opening communicating with the hollow part in a hollow,
A powder heat insulating material preparation step for preparing a powder heat insulating material;
After the first arrangement step, the structural body in which the reaction apparatus main body and the heating unit are aligned is accommodated in the heat insulating container through the opening, and the structure and the heat insulating container And a heat insulating material filling step of filling the powdery heat insulating material in between.
請求項12又は13のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記構造体収容工程は、
前記開口部から前記加熱部の一部が外部に突出するように、前記構造体を前記断熱容器内に収容することを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 12 and 13,
The structure housing step includes
The method for producing a reaction apparatus, wherein the structural body is accommodated in the heat insulating container so that a part of the heating unit protrudes outside from the opening.
請求項12〜14のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記開口部を封止する蓋を準備する蓋準備工程と、
前記構造体収容工程の後に、前記蓋を前記開口部に取り付け、当該開口部を封止する蓋取付工程と、を更に含むことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 12 to 14,
A lid preparation step of preparing a lid for sealing the opening;
A method of manufacturing a reaction apparatus, further comprising a lid attaching step of attaching the lid to the opening and sealing the opening after the structure housing step.
請求項12〜15のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記断熱容器は、当該断熱容器の内側に設けられた内壁部と、前記内壁部とともに隙間を形成するように外側に設けられた外壁部とを備え、前記隙間の内圧は大気圧よりも低いことを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 12 to 15,
The heat insulating container includes an inner wall provided inside the heat insulating container and an outer wall provided outside so as to form a gap together with the inner wall, and the internal pressure of the gap is lower than the atmospheric pressure. A method for producing a reactor characterized by the above.
請求項1〜16のいずれか一項に記載の反応装置の製造方法において、
前記反応部は、液体の原燃料と水との混合液を加熱して気化する気化器、気体の原燃料と水の改質反応によって水素を含む改質ガスを生成する改質器又は水素と酸素との反応により電力を生成する発電セルのうちいずれか一つであることを特徴とする反応装置の製造方法。
In the manufacturing method of the reaction device according to any one of claims 1 to 16,
The reaction unit includes a vaporizer that heats and vaporizes a liquid mixture of a raw fuel and water, a reformer that generates a reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction of the gaseous raw fuel and water, and hydrogen. A method of manufacturing a reaction apparatus, wherein the reaction apparatus is any one of power generation cells that generate electric power by reaction with oxygen.
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器と、
物質の反応が生じる反応部を有し、前記断熱容器内に配置された反応装置本体と、
断熱材と、
前記断熱材上に表面が平坦となるように形成された平坦化膜と、
前記反応装置本体に対して非接合な状態で対向するように前記平坦化膜上に形成され、通電により発熱する加熱部とを備え、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記第一領域には前記加熱部が形成されるとともに、前記第二領域には前記加熱部に接続された配線が形成されていることを特徴とする反応装置。
A heat-insulating container that is hollow and has an opening communicating with the hollow part;
A reaction device main body having a reaction part in which a reaction of a substance occurs and disposed in the heat insulating container;
Insulation,
A planarization film formed on the heat insulating material so as to have a flat surface;
A heating unit that is formed on the planarizing film so as to face the reaction apparatus main body in a non-bonded state, and generates heat when energized,
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The reaction apparatus, wherein the heating section is formed in the first area, and a wiring connected to the heating section is formed in the second area.
中空で、当該中空部に連通する開口部を有する断熱容器と、
物質の反応が生じる反応部を有し、前記断熱容器内に配置された反応装置本体と、
緻密な断熱材と、
前記反応装置本体に対して非接合な状態で対向するように前記断熱材上に形成され、通電により発熱する加熱部とを備え、
前記断熱材における前記加熱部が形成される面は、前記反応装置本体に対向する第一領域と前記反応装置本体からはみ出した第二領域とを有し、
前記第一領域には前記加熱部が形成されるとともに、前記第二領域には前記加熱部に接続された配線が形成されていることを特徴とする反応装置。
A heat-insulating container that is hollow and has an opening communicating with the hollow part;
A reaction device main body having a reaction part in which a reaction of a substance occurs and disposed in the heat insulating container;
Dense insulation,
A heating unit that is formed on the heat insulating material so as to face the reaction apparatus main body in a non-bonded state, and generates heat when energized,
The surface of the heat insulating material on which the heating part is formed has a first region facing the reaction device main body and a second region protruding from the reaction device main body,
The reaction apparatus, wherein the heating section is formed in the first area, and a wiring connected to the heating section is formed in the second area.
請求項18又は19に記載の反応装置において、
前記反応部は、液体の原燃料と水との混合液を加熱して気化する気化器、気体の原燃料と水の改質反応によって水素を含む改質ガスを生成する改質器又は水素と酸素との反応により電力を生成する発電セルのうちいずれか一つであることを特徴とする反応装置。
The reactor according to claim 18 or 19,
The reaction unit includes a vaporizer that heats and vaporizes a liquid mixture of a raw fuel and water, a reformer that generates a reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction of the gaseous raw fuel and water, and hydrogen. A reaction apparatus, which is any one of power generation cells that generate electric power by reaction with oxygen.
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WO2019229997A1 (en) * 2018-06-01 2019-12-05 日産自動車株式会社 Catalytic reaction system and fuel cell system

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