JP4305432B2 - Reactor - Google Patents

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JP4305432B2
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    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、液体燃料を改質する反応装置、特に燃料電池に供給する水素を生成する反応装置に関する。   The present invention relates to a reactor for reforming liquid fuel, and more particularly to a reactor for generating hydrogen to be supplied to a fuel cell.

近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、燃料電池が自動車や携帯機器等に応用され始めている。燃料電池というのは、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電気エネルギーを直接的に取り出すものである。   In recent years, fuel cells have begun to be applied to automobiles and portable devices as clean power sources with high energy conversion efficiency. A fuel cell is one in which electric energy is directly extracted from chemical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere.

当該燃料電池に用いる出発燃料としては例えば水素が適用されるが、当該水素の単体は常温で気体であるが故にその取扱いに問題を有している。水素吸蔵合金によって水素を貯蔵する試みもあるが、単位体積当たりの水素の貯蔵量が少なく、特に携帯電子機器のような小型の電子機器の電源の燃料貯蔵手段としては不十分であった。これに対して、アルコール類といった水素原子を有する液体燃料を出発燃料として適用し、当該液体燃料を蒸発・改質して改質ガスを生成し、その改質ガス中の水素を燃料電池に送り込むシステムも開発されている。   As the starting fuel used in the fuel cell, for example, hydrogen is applied. However, since the simple substance of hydrogen is a gas at room temperature, it has a problem in handling. There have been attempts to store hydrogen using a hydrogen storage alloy, but the amount of hydrogen stored per unit volume is small, and it has been insufficient as a fuel storage means for the power source of small electronic devices such as portable electronic devices. On the other hand, a liquid fuel having hydrogen atoms such as alcohols is applied as a starting fuel, the liquid fuel is evaporated and reformed to generate a reformed gas, and hydrogen in the reformed gas is sent to the fuel cell. A system has also been developed.

当該システムでは、主に、液体燃料を改質反応に供する「改質器」、改質反応で生じた副産物(一酸化炭素)を除去する「一酸化炭素除去器」を用いている(例えば特許文献1参照)。
特開2002−356310号公報
The system mainly uses a “reformer” that provides liquid fuel for the reforming reaction and a “carbon monoxide remover” that removes by-products (carbon monoxide) generated by the reforming reaction (for example, patents). Reference 1).
JP 2002-356310 A

上記反応装置では、一酸化炭素除去器の適正動作温度範囲が改質器の動作温度範囲よりも低く、改質器と一酸化炭素除去器とで適正に動作する温度環境が異なっている。そこで、改質器と一酸化炭素除去器とを、改質器と一酸化炭素除去器と完全に別体の配管で繋ぎ合わせる際に、配管が熱を伝搬しすぎてその温度差が維持できなくならないようにするために配管自体を細くする試みが本願発明者によってなされている。しかし配管を細くするほど製造プロセスが難しくなり、特にマイクロリアクタと呼ばれる小型反応装置では、微細なハンドリングが要求されていた。
本発明の目的は、高温で反応が起こる部分と低温で反応が起こる部分とを有する反応装置であって、容易に製造できる反応装置を提供することである。
In the above reaction apparatus, the proper operating temperature range of the carbon monoxide remover is lower than the operating temperature range of the reformer, and the temperature environment in which the reformer and the carbon monoxide remover operate properly is different. Therefore, when connecting the reformer and the carbon monoxide remover with a completely separate pipe from the reformer and the carbon monoxide remover, the pipe can propagate heat too much to maintain the temperature difference. The inventor of the present application has attempted to narrow the piping itself so as not to disappear. However, the thinner the pipes, the more difficult the manufacturing process becomes. In particular, in a small reactor called a microreactor, fine handling is required.
An object of the present invention is to provide a reaction apparatus having a part where a reaction occurs at a high temperature and a part where a reaction occurs at a low temperature, which can be easily manufactured.

上記課題を解決するため請求項1に記載の発明の反応装置は、
それぞれ上面と下面を有し、矩形状である第一の部分と、前記第一の部分の一辺と対向する一辺を有する矩形状である第二の部分と、前記第一の部分と前記第二の部分の間に位置して、前記第一の部分と前記第二の部分の対向する辺に沿った幅方向の長さより短い、前記幅方向に沿った辺を有する第三の部分と、からなり、前記第一の部分、前記第二の部分、前記第三の部分の各下面が面一である一体化部材と、
前記第一の部分の上面に配置される第一の枠体と、
前記第一の枠体の前記第一の部分と接する辺の反対側に配置される第一の蓋体と、
前記第二の部分の上面に配置される第二の枠体と、
前記第二の枠体の前記第二の部分と接する辺の反対側に配置される第二の蓋体と、
を備え、
反応物の反応を起こす高温反応部の少なくとも一部が、下から前記一体化部材、前記第一の枠体、前記第一の蓋体の順に積層して接合され、前記第一の部分と、前記第一の枠体と、前記第一の蓋体とで画定され、前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こす低温反応部の少なくとも一部が、下から前記一体化部材、前記第二の枠体、前記第二の蓋体の順に積層して接合され、前記第二の部分と、前記第二の枠体と、前記第二の蓋体とで画定され、前記高温反応部と前記低温反応部との間で流体を送る流路を有する連結部が、前記第三の部分の上面に配置され、かつ、少なくとも一部が前記第三の部分で画定され、前記幅方向において、前記連結部の長さが、前記第三の部分の長さと同一であり、前記高温反応部は燃料を改質する改質器を有し、前記低温反応部は前記改質器からの改質ガスから一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the reaction apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
A first part having a top surface and a bottom surface, each having a rectangular shape, a second part having a rectangular shape having one side opposite to one side of the first part, the first part, and the second part A third portion having a side along the width direction that is shorter than a length in the width direction along opposite sides of the first portion and the second portion. An integrated member in which the lower surfaces of the first part, the second part, and the third part are flush with each other;
A first frame disposed on an upper surface of the first portion;
A first lid disposed on the opposite side of the side in contact with the first portion of the first frame;
A second frame disposed on the upper surface of the second portion;
A second lid disposed on the opposite side of the side in contact with the second portion of the second frame;
With
At least a part of the high-temperature reaction part that causes the reaction of the reactant is laminated and joined in order of the integrated member, the first frame, and the first lid from below, and the first part, wherein the first frame, the is defined by a first lid, at least a part of the low temperature reaction unit causing a reaction of the reactants at a temperature lower than the high temperature reaction unit, the integrated member from below, the The second frame body and the second lid body are laminated and joined in this order, and are defined by the second part, the second frame body, and the second lid body, and the high temperature reaction part And a connecting portion having a flow path for sending fluid between the low-temperature reaction portion and the upper surface of the third portion, and at least a portion is defined by the third portion, and in the width direction , the length of the connecting portion, Ri length and same der of the third part, the reformer the high temperature reaction unit is for reforming fuel Has the low temperature reaction unit is characterized Rukoto which have a carbon monoxide remover for removing carbon monoxide from the reformed gas from the reformer.

上記反応装置においては、
前記連結部は、前記第一の部分及び前記第二の部分の幅方向中央部に設けられているのが好ましい。
In the above reactor,
It is preferable that the connecting portion is provided at a center portion in the width direction of the first portion and the second portion .

上記反応装置においては、
前記連結部は、
前記一体化部材と一体に形成され、前記流路を仕切る隔壁を有する第一連結部と、
前記第一及び第二の枠体と一体に形成され、前記第一連結部と異なる流路を仕切る隔壁を有する第二連結部と、
を備えるのが好ましい。
In the above reactor,
The connecting portion is
A first connecting portion formed integrally with the integrated member and having a partition wall that partitions the flow path;
A second connecting portion formed integrally with the first and second frame bodies and having a partition wall for partitioning a flow path different from the first connecting portion;
Is preferably provided.

上記反応装置においては、
前記第一の部分及び前第二の部分の上面には流路を形成するための隔壁が立設されているのが好ましい。
In the above reactor,
It is preferable that a partition for forming a flow path is provided on the upper surface of the first part and the front second part .

上記反応装置においては、
前記第一及び第二の部分の下面に電熱線が配され
前記高温反応部及び前記低温反応部を加熱するのが好ましい。
In the above reactor,
A heating wire is arranged on the lower surfaces of the first and second parts ,
It is preferable to heat the high temperature reaction part and the low temperature reaction part .

上記反応装置においては、
前記連結部は、前記改質器に燃料を供給する流路及び前記改質器から前記一酸化炭素除去器に改質ガスを供給する流路を有するのが好ましい。
In the above reactor ,
The connecting part preferably has a flow path for supplying fuel to the reformer and a flow path for supplying reformed gas from the reformer to the carbon monoxide remover.

本発明によれば、反応装置を容易に製造することができる。   According to the present invention, the reaction apparatus can be easily manufactured.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below 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、斜め上から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図であり、図2は、斜め下から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図であり、図3は、マイクロリアクタモジュール1の側面図である。   FIG. 1 is a perspective view of the microreactor module 1 shown obliquely from above, FIG. 2 is a perspective view of the microreactor module 1 shown obliquely from below, and FIG. 3 is a side view of the microreactor module 1.

このマイクロリアクタモジュール1は、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ、プロジェクタ等といった電子機器に内蔵され、燃料電池に使用する水素ガスを生成するものである。マイクロリアクタモジュール1は、反応物の供給や生成物の排出が行われる給排部2と、後述する低温反応部6での適正反応温度範囲に対して相対的に高温な水素改質反応が起こる高温反応部4と、高温反応部4での適正反応温度範囲に対して相対的に低温な選択酸化反応が起きる低温反応部6と、高温反応部4と低温反応部6との間で反応物や生成物の流入又は流出を行うための第一連結部8及び第二連結部9とを備えている。   The microreactor module 1 is built in an electronic device such as a notebook personal computer, a PDA, an electronic notebook, a digital camera, a mobile phone, a wristwatch, a register, or a projector, and generates hydrogen gas used for a fuel cell. The microreactor module 1 has a high temperature at which a relatively high temperature hydrogen reforming reaction occurs with respect to an appropriate reaction temperature range in a supply / discharge unit 2 in which reactants are supplied and products are discharged and a low-temperature reaction unit 6 described later. Reaction between the reaction unit 4, the low-temperature reaction unit 6 in which a selective oxidation reaction relatively low with respect to the appropriate reaction temperature range in the high-temperature reaction unit 4 occurs, and between the high-temperature reaction unit 4 and the low-temperature reaction unit 6 A first connecting part 8 and a second connecting part 9 are provided for inflow or outflow of the product.

図4は、マイクロリアクタモジュール1を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。図4に示すように、給排部2には主に気化器502及び第一燃焼器504が設けられている。第一燃焼器504には、少なくとも一部が気化されている燃料(例えば、水素ガス、メタノールガス等)と、この燃料を燃焼するための酸素を含む空気等の酸素源となる気体と、がそれぞれ別々に或いは混合気として供給され、これらの気体が第一燃焼器504内の触媒によって燃焼して熱を発する。気化器502には水と液体燃料(例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、ジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリン等の化石燃料)がそれぞれ別々に或いは混合された状態で燃料容器から供給され、第一燃焼器504における燃焼熱が気化器502内に伝搬することによって水と液体燃料が気化器502内において気化する。   FIG. 4 is a schematic side view when the microreactor module 1 is divided for each function. As shown in FIG. 4, the supply / discharge unit 2 is mainly provided with a carburetor 502 and a first combustor 504. The first combustor 504 includes a fuel that is at least partially vaporized (for example, hydrogen gas, methanol gas, and the like) and a gas that serves as an oxygen source such as air containing oxygen for burning the fuel. These gases are supplied separately or as an air-fuel mixture, and these gases are burned by the catalyst in the first combustor 504 to generate heat. The vaporizer 502 is supplied with water and liquid fuel (for example, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, and fossil fuels such as gasoline) from the fuel container separately or mixed. The heat of combustion in the combustor 504 propagates into the vaporizer 502, whereby water and liquid fuel are vaporized in the vaporizer 502.

高温反応部4には主に第一改質器506、第二燃焼器508及び第二改質器510が設けられている。第一改質器506及び第二改質器510は、ともに燃料を改質して水素を生成する改質器であり、互いに連通する構造になっている。第一改質器506が下側となり、第二改質器510が上側となり、第二燃焼器508が第一改質器506と第二改質器510の間に挟まれている。   The high temperature reaction section 4 is mainly provided with a first reformer 506, a second combustor 508, and a second reformer 510. The first reformer 506 and the second reformer 510 are both reformers that generate hydrogen by reforming the fuel, and are configured to communicate with each other. The first reformer 506 is on the lower side, the second reformer 510 is on the upper side, and the second combustor 508 is sandwiched between the first reformer 506 and the second reformer 510.

第二燃焼器508には、少なくとも一部が気化されている燃料(例えば、水素ガス、メタノールガス等)と、酸素を含む空気等の酸素源となる気体と、がそれぞれ別々に或いは混合気として供給され、これらの気体が第二燃焼器508内の触媒によって燃焼して熱を発する。なお、水素ガスが供給されて電気化学反応を発生した後に燃料電池から排出されたオフガス中に未反応の水素ガスが含まれている場合があり、第一燃焼器504及び第二燃焼器508の少なくともいずれか一方は、この未反応の水素ガスを、酸素を含んだ空気等の気体で燃焼して熱を発するようにしても良い。勿論、第一燃焼器504及び第二燃焼器508の少なくともいずれか一方は、燃料容器に貯留されている液体燃料(例えば、メタノール、エタノール、ブタン、ジメチルエーテル、ガソリン)を、別の気化器によって気化し、その気化した燃料を、酸素を含んだ空気等の気体で燃焼するようにしても良い。   In the second combustor 508, a fuel (for example, hydrogen gas, methanol gas, etc.) at least a part of which is vaporized and a gas serving as an oxygen source such as air containing oxygen are separately or as an air-fuel mixture. Then, these gases are burned by the catalyst in the second combustor 508 to generate heat. Note that in some cases, unreacted hydrogen gas is included in the off-gas discharged from the fuel cell after the hydrogen gas is supplied to generate an electrochemical reaction, and the first combustor 504 and the second combustor 508 At least one of them may emit heat by burning this unreacted hydrogen gas with a gas such as oxygen-containing air. Of course, at least one of the first combustor 504 and the second combustor 508 vaporizes the liquid fuel (for example, methanol, ethanol, butane, dimethyl ether, gasoline) stored in the fuel container by another vaporizer. The vaporized fuel may be combusted with a gas such as air containing oxygen.

第二燃焼器508が、燃料電池から排出されたオフガスを燃焼する場合、まず起動時に、第一改質器506及び第二改質器510が後述する電熱線172によって加熱されて水素を生成し、この水素が供給される燃料電池から水素を含むオフガスが定常的に排出されてきたら、第二燃焼器508はオフガス中の水素を燃焼して第一改質器506及び第二改質器510を加熱する。第二燃焼器508が主熱源になると、補助的な熱源に切り替わるように電熱線172に対する印加電圧が低くなる。加熱された第一改質器506及び第二改質器510では水と燃料から水素ガス等が触媒反応により生成され、更に微量ながら一酸化炭素ガスが生成される。燃料がメタノールの場合には、次式(1)、(2)のような化学反応が起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であり、第二燃焼器508の燃焼熱が用いられる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 …(2)
When the second combustor 508 burns off-gas discharged from the fuel cell, first, at the start, the first reformer 506 and the second reformer 510 are heated by a heating wire 172 described later to generate hydrogen. When the off-gas containing hydrogen is steadily discharged from the fuel cell to which this hydrogen is supplied, the second combustor 508 burns the hydrogen in the off-gas, and the first reformer 506 and the second reformer 510. Heat. When the 2nd combustor 508 becomes a main heat source, the applied voltage with respect to the heating wire 172 will become low so that it may switch to an auxiliary heat source. In the heated first reformer 506 and second reformer 510, hydrogen gas and the like are generated from water and fuel by a catalytic reaction, and a carbon monoxide gas is further generated in a small amount. When the fuel is methanol, chemical reactions such as the following formulas (1) and (2) occur. Note that the reaction in which hydrogen is generated is an endothermic reaction, and the combustion heat of the second combustor 508 is used.
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
2CH 3 OH + H 2 O → 5H 2 + CO + CO 2 (2)

低温反応部6には主に一酸化炭素除去器512が設けられている。一酸化炭素除去器512は、第一燃焼器504によって加熱された状態で、第一改質器506及び第二改質器510から水素ガス、一酸化炭素ガス等を含む混合気が供給され、更に空気が供給される。一酸化炭素除去器512では混合気のうち一酸化炭素が選択的に酸化され、これにより一酸化炭素が除去される。一酸化炭素が除去された状態の混合気(水素リッチガス)が燃料電池の燃料極に供給される。   The low temperature reaction unit 6 is mainly provided with a carbon monoxide remover 512. The carbon monoxide remover 512 is supplied with an air-fuel mixture containing hydrogen gas, carbon monoxide gas, and the like from the first reformer 506 and the second reformer 510 while being heated by the first combustor 504. Furthermore, air is supplied. The carbon monoxide remover 512 selectively oxidizes carbon monoxide from the air-fuel mixture, thereby removing the carbon monoxide. An air-fuel mixture (hydrogen-rich gas) from which carbon monoxide has been removed is supplied to the fuel electrode of the fuel cell.

以下、給排部2、高温反応部4、低温反応部6、第一連結部8及び第二連結部9の具体的な構成について図3、図5〜図14を用いて説明する。ここで、図5はマイクロリアクタモジュール1の分解斜視図であり、図6は図3の切断線VI−VIから後述する燃焼器プレート12の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図7は図3の切断線VII−VIIから後述するベースプレート28及びベースプレート102の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図8は図3の切断線VIII−VIIIから後述する下部枠30及び下部枠104の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図9は図3の切断線IX−IXから後述する中部枠32及び中部枠106の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図10は、一体化して形成されているベースプレート28、第一連結部8及びベースプレート102を有する一体化部材55が、ベースプレート28の底板53において隔壁29と接合され、ベースプレート102の底板113において隔壁117と接合された構造の斜視図であり、図11は、一体化して形成されている下部枠30、第二連結部9及び下部枠104を有する一体化部材57が、底板72において隔壁73と接合された構造の斜視図であり、図12は図3の切断線XII−XIIから上部枠34の底板86及び上部枠110の底板152の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図13は図3の切断線XIII−XIIIから燃焼器プレート108の底板141の平面方向に沿って切断した矢視断面図であり、図14は図3の切断線XII−XIIから、第一連結部8及び第二連結部9の厚さ方向に沿って切断した矢視断面図である。   Hereinafter, specific configurations of the supply / discharge unit 2, the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, the first connection unit 8, and the second connection unit 9 will be described with reference to FIGS. 3 and 5 to 14. Here, FIG. 5 is an exploded perspective view of the microreactor module 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the combustor plate 12 described later from the cutting line VI-VI in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the plane direction of a base plate 28 and a base plate 102, which will be described later, from a cutting line VII-VII in FIG. 3, and FIG. 8 is a lower frame 30 which will be described later, from a cutting line VIII-VIII in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the lower frame 104, and FIG. 9 is an arrow view cut along the plane direction of the middle frame 32 and the middle frame 106, which will be described later, from the cutting line IX-IX in FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view, in which an integrated member 55 having a base plate 28, a first connecting portion 8 and a base plate 102, which are integrally formed, is joined to the partition wall 29 at the bottom plate 53 of the base plate 28, 11 is a perspective view of a structure in which the bottom plate 113 of the base plate 102 is joined to the partition wall 117. FIG. 11 shows an integrated member 57 having the lower frame 30, the second connecting portion 9, and the lower frame 104 formed integrally. 12 is a perspective view of the structure joined to the partition wall 73 in the bottom plate 72, and FIG. 12 is cut along the plane direction of the bottom plate 86 of the upper frame 34 and the bottom plate 152 of the upper frame 110 from the cutting line XII-XII of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the arrow, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the plane direction of the bottom plate 141 of the combustor plate 108 from the cutting line XIII-XIII in FIG. 3, and FIG. It is arrow sectional drawing cut | disconnected along the thickness direction of the 1st connection part 8 and the 2nd connection part 9 from -XII.

一体化部材55のベースプレート28、第一連結部8及びベースプレート102は、同一部材によって一体的に形成されているのでこれらの間に継ぎ目がなく、また周囲の枠及び所定の箇所に背の低い隔壁が設けられている。一体化部材57の下部枠30、第二連結部9及び下部枠104は、同一部材によって一体的に形成されているのでこれらの間に継ぎ目がなく、また周囲の枠及び所定の箇所に背の低い隔壁が設けられている。   Since the base plate 28, the first connecting portion 8 and the base plate 102 of the integrated member 55 are integrally formed by the same member, there is no seam between them, and the surrounding frame and a low partition wall at a predetermined location are short. Is provided. Since the lower frame 30, the second connecting portion 9 and the lower frame 104 of the integrated member 57 are integrally formed by the same member, there is no joint between them, and the back of the surrounding frame and a predetermined place A low partition is provided.

図3、図5、図6に示すように、給排部2は、熱膨張に対する柔軟性を備え、熱伝導性及び耐腐食性に優れたステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる外部流通管10と、外部流通管10の周りにおいて積層された三枚の燃焼器プレート12とを具備する。燃焼器プレート12は硬蝋付けによって外部流通管10と接合されている。蝋剤としては、外部流通管10や燃焼器プレート12を流れる流体の温度のうちの最高温度よりも高い融点でその融点が700度以上の蝋を適用するのがよく、具体的には、金に、銀、銅、亜鉛、カドミウムを含有した金蝋や、金、銀、亜鉛、ニッケルを主成分とした蝋、或いは金、パラジウム、銀を主成分とした蝋が特に好ましい。   As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the supply / exhaust unit 2 has an external circulation made of a metal material such as stainless steel (SUS304) that has flexibility against thermal expansion and is excellent in thermal conductivity and corrosion resistance. A tube 10 and three combustor plates 12 stacked around the outer circulation tube 10 are provided. The combustor plate 12 is joined to the external flow pipe 10 by hard soldering. As the wax, it is preferable to apply a wax having a melting point higher than the maximum temperature of the fluid flowing through the external flow pipe 10 and the combustor plate 12 and having a melting point of 700 degrees or more. In particular, gold wax containing silver, copper, zinc and cadmium, wax containing gold, silver, zinc and nickel as main components, or wax containing gold, palladium and silver as main components are particularly preferable.

外部流通管10は、マイクロリアクタモジュール1内の各流体をそれぞれマイクロリアクタモジュール1の外部に流通する複数の流路を有する管である。外部流通管10には、気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18、排ガス排出路20、燃焼混合気導入路22及び水素ガス用排出路24が互いに平行となるよう設けられている。気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18、排ガス排出路20、燃焼混合気導入路22及び水素ガス用排出路24は、外部流通管10の隔壁29によって仕切られている。なお、気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18、排ガス排出路20、燃焼混合気導入路22及び水素ガス用排出路24が1つの外部流通管10に設けられているが、外部流通管10は、これらの流路14,16,18,20,22,24が別々の管材に設けられ、これら管材が束ねられたものであっても良い。外部流通管10の水素ガス用排出路24は後述する発電モジュール608の燃料極に連結されており、外部流通管10の気化用導入路14は後述する流量制御ユニット606を介して燃料容器604に連結されている。   The external circulation pipe 10 is a pipe having a plurality of channels through which each fluid in the microreactor module 1 is circulated to the outside of the microreactor module 1. In the external circulation pipe 10, the vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, the exhaust gas discharge path 20, the combustion mixture introduction path 22 and the hydrogen gas discharge path 24 are parallel to each other. Is provided. The vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, the exhaust gas discharge path 20, the combustion mixture introduction path 22 and the hydrogen gas discharge path 24 are partitioned by a partition wall 29 of the external circulation pipe 10. Yes. The vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, the exhaust gas discharge path 20, the combustion mixture introduction path 22, and the hydrogen gas discharge path 24 are provided in one external circulation pipe 10. However, the external flow pipe 10 may be one in which these flow paths 14, 16, 18, 20, 22, 24 are provided in separate pipe materials and these pipe materials are bundled. The hydrogen gas discharge path 24 of the external flow pipe 10 is connected to a fuel electrode of a power generation module 608 described later, and the vaporization introduction path 14 of the external flow pipe 10 is connected to a fuel container 604 via a flow rate control unit 606 described later. It is connected.

気化用導入路14には、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材等の吸液材33が充填されている。吸液材33は液体を吸収するものであり、吸液材33としては、無機繊維又は有機繊維を結合材で固めたものであったり、無機粉末を焼結したものであったり、無機粉末を結合材で固めたものであったり、グラファイトとグラッシーカーボンの混合体であったりする。   The vaporization introduction path 14 is filled with a liquid absorbing material 33 such as a felt material, a ceramic porous material, a fiber material, and a carbon porous material. The liquid absorbing material 33 absorbs liquid, and as the liquid absorbing material 33, inorganic fibers or organic fibers are solidified with a binder, inorganic powder is sintered, inorganic powder is used. It may be hardened with a binder or a mixture of graphite and glassy carbon.

燃焼器プレート12も耐腐食性に優れたステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる。燃焼器プレート12の中央部に貫通孔が形成され、その貫通孔に外部流通管10が嵌め込まれ、外部流通管10と燃焼器プレート12が接合されている。また、燃焼器プレート12の一方の面には隔壁31が突出するように設けられている。隔壁31は一部が燃焼器プレート12の外縁全周に亘って設けられ、他の一部が径方向に亘って設けられ、三枚の燃焼器プレート12が外部流通管10の周囲で蝋付け接合により積層され、更に一番上の燃焼器プレート12が低温反応部6の下面に接合されることによって、これら接合面に燃焼用流路26が形成される。燃焼用流路26の一端部が燃焼混合気導入路22に通じ、燃焼用流路26の他端部が排ガス排出路20に通じている。燃焼用流路26の壁面には、燃焼混合気を燃焼させる燃焼用触媒が担持されている。燃焼用触媒としては、白金等が挙げられる。
なお、外部流通管10内の吸液材33は燃焼器プレート12の位置まで充填されている。
The combustor plate 12 is also made of a metal material such as stainless steel (SUS304) having excellent corrosion resistance. A through hole is formed at the center of the combustor plate 12, and the external circulation pipe 10 is fitted into the through hole, and the external circulation pipe 10 and the combustor plate 12 are joined. Further, a partition wall 31 is provided on one surface of the combustor plate 12 so as to protrude. A part of the partition wall 31 is provided over the entire outer edge of the combustor plate 12, and another part of the partition wall 31 is provided in the radial direction, and the three combustor plates 12 are brazed around the outer circulation pipe 10. When the uppermost combustor plate 12 is joined to the lower surface of the low-temperature reaction section 6, the combustion channel 26 is formed on the joined surfaces. One end of the combustion flow path 26 communicates with the combustion mixture introduction path 22, and the other end of the combustion flow path 26 communicates with the exhaust gas discharge path 20. A combustion catalyst for burning the combustion air-fuel mixture is carried on the wall surface of the combustion channel 26. An example of the combustion catalyst is platinum.
The liquid absorbing material 33 in the external circulation pipe 10 is filled up to the position of the combustor plate 12.

図3、図5に示すように、低温反応部6は、一体化部材55のベースプレート28、一体化部材57の下部枠30、中部枠32、上部枠34及び蓋プレート36を下からこれらの順に積層して接合したものであり、直方体状を呈している。ベースプレート28、下部枠30、中部枠32、上部枠34及び蓋プレート36は耐腐食性に優れたステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる。   As shown in FIGS. 3 and 5, the low-temperature reaction unit 6 includes the base plate 28 of the integrated member 55, the lower frame 30, the middle frame 32, the upper frame 34, and the lid plate 36 of the integrated member 57 in this order from the bottom. It is laminated and joined, and has a rectangular parallelepiped shape. The base plate 28, the lower frame 30, the middle frame 32, the upper frame 34, and the lid plate 36 are made of a metal material such as stainless steel (SUS304) having excellent corrosion resistance.

ベースプレート28の幅方向中央部において、外部流通管10及び最上の燃焼プレート12がベースプレート28の下面に接合されている。図7に示すように、ベースプレート28の上面に、隔壁29が突出するように設けられていることで、葛折り状の一酸化炭素除去用流路44が形成され、ベースプレート28の上面に、隔壁29より低い隔壁41が突出するように設けられていることで、混合ガス流路38、混合流路40、一酸化炭素除去用流路42、コ字状の一酸化炭素除去用流路46、燃焼混合気流路48及び排ガス流路50に区分けされている。   The outer circulation pipe 10 and the uppermost combustion plate 12 are joined to the lower surface of the base plate 28 at the center in the width direction of the base plate 28. As shown in FIG. 7, the partition wall 29 is provided on the upper surface of the base plate 28 so as to protrude, so that a distorted carbon monoxide removal flow path 44 is formed, and the partition wall 29 is formed on the upper surface of the base plate 28. 29 is provided so that a partition wall 41 lower than 29 protrudes, a mixed gas flow path 38, a mixed flow path 40, a carbon monoxide removal flow path 42, a U-shaped carbon monoxide removal flow path 46, The combustion mixture channel 48 and the exhaust gas channel 50 are divided.

混合ガス流路38の端部において貫通孔52が形成され、混合ガス流路38が貫通孔52を介して外部流通管10の気化用導入路14に通じている。一酸化炭素除去用流路46は貫通孔52を囲繞しており、一酸化炭素除去用流路46の端部において貫通孔54が形成され、一酸化炭素除去用流路46が貫通孔54を介して水素ガス用排出路24に通じている。   A through hole 52 is formed at the end of the mixed gas flow path 38, and the mixed gas flow path 38 communicates with the vaporization introduction path 14 of the external flow pipe 10 through the through hole 52. The carbon monoxide removing channel 46 surrounds the through hole 52, and a through hole 54 is formed at the end of the carbon monoxide removing channel 46, and the carbon monoxide removing channel 46 passes through the through hole 54. To the hydrogen gas discharge path 24.

燃焼混合気流路48の端部において貫通孔58が形成され、燃焼混合気流路48が貫通孔58を介して燃焼混合気導入路18に通じている。排ガス流路50の端部において貫通孔56が形成され、排ガス流路50が貫通孔56を介して排ガス排出路20に通じている。混合流路40の端部に空気用流路59が設けられ、空気用流路59は、貫通孔60に通じ、混合流路40が貫通孔60を介して空気用導入路16に通じている。ベースプレート28の下面には、貫通孔52、貫通孔54、貫通孔56、貫通孔58、貫通孔60を除いて底板53が設けられている。   A through hole 58 is formed at the end of the combustion mixture flow path 48, and the combustion mixture flow path 48 communicates with the combustion mixture introduction path 18 through the through hole 58. A through hole 56 is formed at the end of the exhaust gas channel 50, and the exhaust gas channel 50 communicates with the exhaust gas discharge channel 20 through the through hole 56. An air channel 59 is provided at the end of the mixing channel 40, and the air channel 59 communicates with the through hole 60, and the mixing channel 40 communicates with the air introduction channel 16 through the through hole 60. . A bottom plate 53 is provided on the lower surface of the base plate 28 except for the through hole 52, the through hole 54, the through hole 56, the through hole 58, and the through hole 60.

図8に示すように、下部枠30の内側に隔壁29が配置されることで、下部枠30の内側が葛折り状の一酸化炭素除去用流路62が区分けされている。そして、下部枠30に設けられた隔壁73及び底板72が設けられることで、渦巻き状の一酸化炭素除去用流路64が区分けされている。一酸化炭素除去用流路64の途中に設けられる隔壁で、吹抜け孔66が区分けされている。また、下部枠30と第二連結部9との間の隔壁が設けられることで、燃焼混合気流路68及び排ガス流路70が区分けされている。底板72は、一酸化炭素除去用流路64、燃焼混合気流路68及び排ガス流路70の下面に設けられ、ベースプレート28に下部枠30が接合されるとその底板72によって混合ガス流路38、混合流路40、一酸化炭素除去用流路46、燃焼混合気流路48、排ガス流路50及び空気用流路59の上が蓋される。   As shown in FIG. 8, the partition wall 29 is arranged inside the lower frame 30, so that the inside of the lower frame 30 is divided into a twisted carbon monoxide removal flow path 62. Then, by providing the partition wall 73 and the bottom plate 72 provided in the lower frame 30, the spiral carbon monoxide removing flow path 64 is divided. A blow-off hole 66 is divided by a partition wall provided in the middle of the carbon monoxide removal channel 64. Further, by providing a partition wall between the lower frame 30 and the second connecting portion 9, the combustion mixture flow path 68 and the exhaust gas flow path 70 are separated. The bottom plate 72 is provided on the lower surface of the carbon monoxide removal flow path 64, the combustion mixture flow path 68, and the exhaust gas flow path 70. When the lower frame 30 is joined to the base plate 28, the bottom plate 72 causes the mixed gas flow path 38, The top of the mixing channel 40, the carbon monoxide removing channel 46, the combustion mixture channel 48, the exhaust gas channel 50 and the air channel 59 is covered.

一酸化炭素除去用流路64の一方の端部64aは一酸化炭素除去用流路62に通じており、一酸化炭素除去用流路64の中途部においてはベースプレート28の一酸化炭素除去用流路42に通じる吹抜け孔74が形成され、一酸化炭素除去用流路64の他方の端部64bにおいてはベースプレート28の排ガス流路50に通じる吹抜け孔76が形成されている。   One end portion 64 a of the carbon monoxide removal flow path 64 communicates with the carbon monoxide removal flow path 62, and the carbon monoxide removal flow in the base plate 28 is in the middle of the carbon monoxide removal flow path 64. A blow-through hole 74 communicating with the passage 42 is formed, and a blow-through hole 76 communicating with the exhaust gas flow path 50 of the base plate 28 is formed at the other end portion 64 b of the carbon monoxide removal flow path 64.

一酸化炭素除去用流路62がベースプレート28の一酸化炭素除去用流路44と平面視して一致するように、隔壁29が仕切り、一酸化炭素除去用流路62と一酸化炭素除去用流路44が吹き抜けた状態とされている。吹抜け孔66はベースプレート28の混合流路40の上に位置している。燃焼混合気流路68には吹抜け孔69が形成され、燃焼混合気流路68が吹抜け孔69を介してベースプレート28の燃焼混合気流路48に通じている。排ガス流路70には吹抜け孔71が形成され、排ガス流路70が吹抜け孔71を介してベースプレート28の排ガス流路50に通じている。
なお、平面視して、外部流通管10は一酸化炭素除去用流路64の一部に重なり、一酸化炭素除去用流路64が外部流通管10の周りを渦巻くように形成されている。
The partition wall 29 is partitioned so that the carbon monoxide removal flow path 62 and the carbon monoxide removal flow path 44 of the base plate 28 coincide with each other in plan view, and the carbon monoxide removal flow path 62 and the carbon monoxide removal flow are separated. The path 44 is blown through. The blow-through hole 66 is located on the mixing channel 40 of the base plate 28. A blow-through hole 69 is formed in the combustion mixture flow path 68, and the combustion mixture flow path 68 communicates with the combustion mixture flow path 48 of the base plate 28 via the blow-through hole 69. An exhaust hole 71 is formed in the exhaust gas flow path 70, and the exhaust gas flow path 70 communicates with the exhaust gas flow path 50 of the base plate 28 via the blow through hole 71.
In plan view, the external circulation pipe 10 overlaps a part of the carbon monoxide removal flow path 64, and the carbon monoxide removal flow path 64 is formed so as to spiral around the external flow pipe 10.

図9に示すように、中部枠32の内側に隔壁29,73が設けられることで、中部枠32の内側が葛折り状の一酸化炭素除去用流路78、渦巻き状の一酸化炭素除去用流路80及び吹抜け孔82に区分けされている。一酸化炭素除去用流路80の一部においては底板83が設けられ、下部枠30に中部枠32が接合されるとその底板83によって下部枠30の燃焼混合気流路68及び排ガス流路70の上方が蓋される。   As shown in FIG. 9, partition walls 29 and 73 are provided inside the middle frame 32, so that the inside of the middle frame 32 has a twisted carbon monoxide removal channel 78 and a spiral carbon monoxide removal channel. It is divided into a flow path 80 and a blow-through hole 82. A part of the carbon monoxide removal flow path 80 is provided with a bottom plate 83. When the middle frame 32 is joined to the lower frame 30, the bottom plate 83 causes the combustion mixture flow path 68 and the exhaust gas flow path 70 of the lower frame 30 to be connected. The top is covered.

一酸化炭素除去用流路78が下部枠30の一酸化炭素除去用流路62と平面視して一致するように、隔壁29が仕切り、一酸化炭素除去用流路78と一酸化炭素除去用流路62が吹き抜けた状態とされている。一酸化炭素除去用流路80は下部枠30の一酸化炭素除去用流路64に重なり、一酸化炭素除去用流路80と一酸化炭素除去用流路64が吹き抜けた状態とされている。吹抜け孔82が下部枠30の吹抜け孔66に重なり、吹抜け孔82と吹抜け孔66が吹き抜けた状態とされている。   The partition wall 29 is partitioned so that the carbon monoxide removal channel 78 and the carbon monoxide removal channel 62 of the lower frame 30 coincide with each other in plan view, and the carbon monoxide removal channel 78 and the carbon monoxide removal channel are separated. The flow path 62 is blown through. The carbon monoxide removal channel 80 overlaps the carbon monoxide removal channel 64 of the lower frame 30, and the carbon monoxide removal channel 80 and the carbon monoxide removal channel 64 are blown through. The blow-through hole 82 is overlapped with the blow-through hole 66 of the lower frame 30, and the blow-through hole 82 and the blow-through hole 66 are blown through.

ここで、図10に示すように、ベースプレート28に設けられた隔壁のうち、一酸化炭素除去用流路44を形成する四枚の隔壁29はその他の隔壁より高くなっている。図7〜図9に示すように、隔壁29はベースプレート28から下部枠30を経て中部枠32にまでわたっており、葛折り状の一酸化炭素除去用流路44,62,78を同時に仕切っている。また、図11に示すように、下部枠30に設けられた隔壁のうち、一酸化炭素除去用流路64を形成する底板72上の隔壁73もその他の隔壁より高くなっており、図8、図9に示すように、隔壁73が下部枠30から中部枠32にまでわたり、渦巻き状の一酸化炭素除去用流路64,80を同時に形成している。一体化部材57の下部枠30において、一体化部材55の一酸化炭素除去用流路42に対向する位置に孔75が設けられ、一体化部材55に形成された隔壁29に対向する位置に隔壁29を挿入するための孔77が設けられている。また一体化部材57の下部枠104において、一体化部材55に形成された改質用流路116に対向する位置に孔79が設けられている。   Here, as shown in FIG. 10, among the partition walls provided on the base plate 28, the four partition walls 29 forming the carbon monoxide removal channel 44 are higher than the other partition walls. As shown in FIGS. 7 to 9, the partition wall 29 extends from the base plate 28 through the lower frame 30 to the middle frame 32, and simultaneously partitions the twisted carbon monoxide removal channels 44, 62, 78. Yes. As shown in FIG. 11, among the partition walls provided in the lower frame 30, the partition wall 73 on the bottom plate 72 that forms the carbon monoxide removal flow path 64 is also higher than the other partition walls. As shown in FIG. 9, the partition wall 73 extends from the lower frame 30 to the middle frame 32 and simultaneously forms spiral carbon monoxide removal channels 64 and 80. In the lower frame 30 of the integrated member 57, a hole 75 is provided at a position facing the carbon monoxide removal channel 42 of the integrated member 55, and the partition wall is positioned at a position facing the partition wall 29 formed in the integrated member 55. A hole 77 for inserting 29 is provided. Further, in the lower frame 104 of the integrated member 57, a hole 79 is provided at a position facing the reforming flow path 116 formed in the integrated member 55.

図12に示すように、上部枠34の内側に隔壁47が設けられることで、上部枠34の内側に葛折り状の一酸化炭素除去用流路84が形成されている。また、上部枠34の内側全体に底板86が設けられ、中部枠32に上部枠34が接合されるとその底板86によって中部枠32の一酸化炭素除去用流路78及び一酸化炭素除去用流路80の上方が蓋される。   As shown in FIG. 12, the partition wall 47 is provided on the inner side of the upper frame 34, so that a distorted carbon monoxide removal channel 84 is formed on the inner side of the upper frame 34. Further, a bottom plate 86 is provided on the entire inside of the upper frame 34, and when the upper frame 34 is joined to the middle frame 32, the bottom plate 86 causes the carbon monoxide removal flow path 78 and the carbon monoxide removal flow to flow through the middle frame 32. The upper part of the path 80 is covered.

一酸化炭素除去用流路84の一端部においては吹抜け孔88が形成され、一酸化炭素除去用流路84の他端部においては吹抜け孔90が形成されている。吹抜け孔88は中部枠32の吹抜け孔82に重なり、一酸化炭素除去用流路84が吹抜け孔88、吹抜け孔82及び吹抜け孔66を介して混合流路40に通じている。吹抜け孔90が中部枠32の一酸化炭素除去用流路78の端部の上に位置し、一酸化炭素除去用流路84が吹抜け孔90を通じて一酸化炭素除去用流路78に通じている。   A blow-through hole 88 is formed at one end of the carbon monoxide removal flow path 84, and a blow-through hole 90 is formed at the other end of the carbon monoxide removal flow path 84. The blow-through hole 88 overlaps the blow-through hole 82 of the middle frame 32, and the carbon monoxide removal flow path 84 communicates with the mixing flow path 40 through the blow-through hole 88, the blow-through hole 82, and the blow-through hole 66. The blow-through hole 90 is positioned on the end of the carbon monoxide removal flow path 78 of the middle frame 32, and the carbon monoxide removal flow path 84 communicates with the carbon monoxide removal flow path 78 through the blow-through hole 90. .

図5に示すように、上部枠34の上に蓋プレート36が接合されることで、一酸化炭素除去用流路84の上方が蓋プレート36によって蓋されている。ここで、一酸化炭素除去用流路42,44,46,62,64,78,80,84の壁面全体には、一酸化炭素を選択的に酸化させる一酸化炭素選択酸化用触媒が担持されている。一酸化炭素選択酸化用触媒としては白金等が挙げられる。   As shown in FIG. 5, the lid plate 36 is joined onto the upper frame 34, so that the upper side of the carbon monoxide removal channel 84 is covered with the lid plate 36. Here, a carbon monoxide selective oxidation catalyst that selectively oxidizes carbon monoxide is supported on the entire wall surfaces of the carbon monoxide removal flow paths 42, 44, 46, 62, 64, 78, 80, and 84. ing. Examples of the catalyst for selective oxidation of carbon monoxide include platinum.

図3、図5に示すように、高温反応部4は、ベースプレート102、下部枠104、中部枠106、燃焼器プレート108、上部枠110及び蓋プレート112を下からこれらの順に積層したものであり、直方体状を呈している。ベースプレート102、下部枠104、中部枠106、燃焼器プレート108、上部枠110及び蓋プレート112は耐腐食性に優れたステンレス鋼(SUS304)等の金属材料からなる。   As shown in FIGS. 3 and 5, the high temperature reaction unit 4 is formed by laminating a base plate 102, a lower frame 104, a middle frame 106, a combustor plate 108, an upper frame 110 and a lid plate 112 in this order from the bottom. It has a rectangular parallelepiped shape. The base plate 102, the lower frame 104, the middle frame 106, the combustor plate 108, the upper frame 110, and the lid plate 112 are made of a metal material such as stainless steel (SUS304) having excellent corrosion resistance.

図7に示すように、ベースプレート102の底板113の上面に隔壁117が突出するように設けられることで、供給流路114、葛折り状の改質用流路116及び排出流路115に区分けされている。供給路114は改質用流路116に連なっているが、排出流路115は供給流路114及び改質用流路116から独立している。   As shown in FIG. 7, the partition wall 117 is provided on the upper surface of the bottom plate 113 of the base plate 102 so as to protrude into the supply channel 114, the twisted reforming channel 116, and the discharge channel 115. ing. The supply channel 114 is continuous with the reforming channel 116, but the discharge channel 115 is independent of the supply channel 114 and the reforming channel 116.

図8に示すように、下部枠104の内側に隔壁117が配置されることで、下部枠104の内側が葛折り状の改質用流路118、燃焼混合気流路120、排ガス流路122及び吹抜け孔124に区分けされている。燃焼混合気流路120及び排ガス流路122においては底板126が設けられ、ベースプレート102に下部枠104が接合されることで、底板126によりベースプレート102の供給流路114及び排出流路115の上方が蓋される。改質用流路118はベースプレート102の改質用流路116に重なり、改質用流路118と改質用流路116が吹き抜けた状態とされている。   As shown in FIG. 8, the partition wall 117 is disposed inside the lower frame 104, so that the reforming channel 118, the combustion mixture channel 120, the exhaust gas channel 122, It is divided into blow-through holes 124. The combustion mixture channel 120 and the exhaust gas channel 122 are provided with a bottom plate 126, and the lower frame 104 is joined to the base plate 102, so that the bottom plate 126 covers the supply channel 114 and the discharge channel 115 above the base plate 102. Is done. The reforming channel 118 overlaps the reforming channel 116 of the base plate 102, and the reforming channel 118 and the reforming channel 116 are blown through.

図9に示すように、中部枠106の内側に隔壁が配置されることで、中部枠106の内側が葛折り状の改質用流路128、吹抜け孔130、吹抜け孔132及び吹抜け孔134に区分けされている。中部枠106には底板136が設けられ、中部枠106が下部枠104に接合されることで、底板136によって下部枠104の燃焼混合気流路120及び排ガス流路122の上方が蓋される。   As shown in FIG. 9, the partition wall is arranged inside the middle frame 106, so that the inside of the middle frame 106 is formed into a distorted reforming flow path 128, a blow hole 130, a blow hole 132, and a blow hole 134. It is divided. The middle frame 106 is provided with a bottom plate 136, and the middle frame 106 is joined to the lower frame 104, so that the bottom plate 136 covers the combustion mixture flow path 120 and the exhaust gas flow path 122 of the lower frame 104.

改質用流路128は下部枠104の改質用流路118に重なり、改質用流路128と改質用流路118が吹き抜けた状態とされている。吹抜け孔130は下部枠104の吹抜け孔124に重なり、吹抜け孔130と吹抜け孔124が吹き抜けた状態とされている。吹抜け孔132は燃焼混合気流路120の端部の上に位置し、吹抜け孔134は排ガス流路122の端部の上に位置している。   The reforming channel 128 overlaps the reforming channel 118 of the lower frame 104, and the reforming channel 128 and the reforming channel 118 are blown through. The blow-through hole 130 is overlapped with the blow-through hole 124 of the lower frame 104, and the blow-through hole 130 and the blow-through hole 124 are blown through. The blow-through hole 132 is located on the end of the combustion mixture flow path 120, and the blow-through hole 134 is located on the end of the exhaust gas flow path 122.

ここで、図10に示すように、ベースプレート102に設けられた隔壁のうち、改質用流路116を形成する四枚の隔壁117はその他の隔壁より高くなっている。図7〜図9に示すように、隔壁117はベースプレート102から下部枠104を経て中部枠106にまでわたっており、互いに上下方向に連通する葛折り状の改質用流路116,118,128を同時に形成している。   Here, as shown in FIG. 10, among the partition walls provided in the base plate 102, the four partition walls 117 forming the reforming flow path 116 are higher than the other partition walls. As shown in FIGS. 7 to 9, the partition wall 117 extends from the base plate 102 through the lower frame 104 to the middle frame 106, and is a twisted reforming flow path 116, 118, 128 that communicates with each other in the vertical direction. Are formed at the same time.

図3、図5に示すように、燃焼器プレート108が中部枠106の上に接合されることで、中部枠106の改質用流路128が燃焼器プレート108によって上方が蓋される。図13に示すように、燃焼器プレート108の底板141の上面に隔壁109が突出するように設けられていることで、燃焼室138、燃焼室140、吹抜け孔142及び吹抜け孔144に区分けされている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the combustor plate 108 is joined onto the middle frame 106, whereby the reforming flow path 128 of the middle frame 106 is covered with the combustor plate 108. As shown in FIG. 13, the partition 109 is provided on the upper surface of the bottom plate 141 of the combustor plate 108 so as to be divided into a combustion chamber 138, a combustion chamber 140, a blow-through hole 142, and a blow-through hole 144. Yes.

燃焼室138の端部において吹抜け孔146が形成され、その吹抜け孔146が中部枠106の吹抜け孔132の上に位置し、燃焼室138が吹抜け孔146及び吹抜け孔132を介して下部枠104の燃焼混合気流路120に通じている。燃焼室138は燃焼室140に通じている。   A blow-through hole 146 is formed at the end of the combustion chamber 138, the blow-through hole 146 is positioned on the blow-through hole 132 of the middle frame 106, and the combustion chamber 138 is formed in the lower frame 104 via the blow-through hole 146 and the blow-through hole 132. It leads to the combustion mixture flow path 120. The combustion chamber 138 communicates with the combustion chamber 140.

燃焼室140の端部において吹抜け孔148が形成され、その吹抜け孔148が中部枠106の吹抜け孔134の上に位置し、燃焼室140が吹抜け孔148及び吹抜け孔134を介して矢印の方向に流体が進行するように排ガス流路122に通じている。   A blow-through hole 148 is formed at the end of the combustion chamber 140, the blow-through hole 148 is positioned on the blow-through hole 134 of the middle frame 106, and the combustion chamber 140 passes through the blow-through hole 148 and the blow-through hole 134 in the direction of the arrow. It leads to the exhaust gas flow path 122 so that the fluid advances.

吹抜け孔142は中部枠106の改質用流路128の端部の上に位置し、吹抜け孔142が改質用流路128に通じている。吹抜け孔144は中部枠106の吹抜け孔130の上に位置し、吹抜け孔144が吹抜け孔130に通じている。燃焼室138及び燃焼室140の壁面には、燃焼混合気を燃焼させる燃焼用触媒が担持されている。ここで壁面となる、燃焼器プレート108、及び上部枠110の所定箇所には、互いに接合される前に予め燃焼用触媒が担持されている。燃焼用触媒としては、白金等が挙げられる。   The blow-through hole 142 is located on the end of the reforming flow path 128 of the middle frame 106, and the blow-through hole 142 communicates with the reforming flow path 128. The blow-through hole 144 is located on the blow-through hole 130 of the middle frame 106, and the blow-through hole 144 communicates with the blow-through hole 130. A combustion catalyst for burning the combustion mixture is carried on the wall surfaces of the combustion chamber 138 and the combustion chamber 140. Here, the combustion catalyst is supported in advance at predetermined portions of the combustor plate 108 and the upper frame 110 which are the wall surfaces before being joined to each other. An example of the combustion catalyst is platinum.

図12に示すように、上部枠110の内側に隔壁111が設けられることで、上部枠110の内側に葛折り状の改質用流路150が形成されている。また、上部枠110に底板152が設けられ、上部枠110が燃焼器プレート108の上に接合されることで、燃焼器プレート108の燃焼室138及び燃焼室140の上方が蓋される。   As shown in FIG. 12, the partition wall 111 is provided on the inner side of the upper frame 110, so that a distorted reforming flow channel 150 is formed on the inner side of the upper frame 110. Further, a bottom plate 152 is provided on the upper frame 110, and the upper frame 110 is joined onto the combustor plate 108, whereby the combustion chamber 138 and the combustion chamber 140 above the combustor plate 108 are covered.

改質用流路150の一端部においては吹抜け孔154が形成され、改質用流路150の他端部においては吹抜け孔156が形成されている。吹抜け孔154は燃焼器プレート108の吹抜け孔142の上に位置し、改質用流路150が吹抜け孔154及び吹抜け孔142を介して中部枠106の改質用流路128に通じている。吹抜け孔156は燃焼器プレート108の吹抜け孔144の上に位置し、改質用流路150が吹抜け孔156、吹抜け孔144、吹抜け孔130及び吹抜け孔124を介して排出流路115に通じている。   A blow-through hole 154 is formed at one end of the reforming flow path 150, and a blow-through hole 156 is formed at the other end of the reforming flow path 150. The blow-through hole 154 is located on the blow-through hole 142 of the combustor plate 108, and the reforming flow path 150 communicates with the reforming flow path 128 of the middle frame 106 through the blow-through hole 154 and the blow-through hole 142. The blow-through hole 156 is located on the blow-through hole 144 of the combustor plate 108, and the reforming flow path 150 communicates with the discharge flow path 115 through the blow-through hole 156, the blow-through hole 144, the blow-through hole 130, and the blow-through hole 124. Yes.

図5に示すように、上部枠110の上に蓋プレート112が接合されることで、改質用流路150の上方が蓋プレート112によって蓋されている。ここで、供給流路114、排出流路115、改質用流路116,118,128,150の壁面には、燃料を改質して水素を生成する改質用触媒が担持されている。ここで壁面となる、ベースプレート102、下部枠104、中部枠106、燃焼器プレート108、上部枠110及び蓋プレート112の所定箇所には、互いに接合される前に予め燃焼用触媒が担持されている。メタノールの改質に用いられる改質用触媒としては、Cu/ZnO系触媒、Pt/ZnO系触媒等が挙げられる。   As shown in FIG. 5, the lid plate 112 is joined to the upper frame 110, so that the upper part of the reforming flow path 150 is covered with the lid plate 112. Here, on the wall surfaces of the supply flow path 114, the discharge flow path 115, and the reforming flow paths 116, 118, 128, and 150, a reforming catalyst that reforms the fuel to generate hydrogen is supported. Here, a combustion catalyst is supported in advance at predetermined portions of the base plate 102, the lower frame 104, the middle frame 106, the combustor plate 108, the upper frame 110, and the lid plate 112, which are the wall surfaces, before being joined to each other. . Examples of the reforming catalyst used for reforming methanol include a Cu / ZnO-based catalyst and a Pt / ZnO-based catalyst.

第一連結部8は高温反応部4と低温反応部6との間に架設されており、図5、図7、図10に示すように、高温反応部4と低温反応部6との各幅方向中央部において基体としてのベースプレート28,102と一体に成形されている。第一連結部8の下面は高温反応部4の下面つまりベースプレート102の下面に対して面一になっているとともに、更に低温反応部6の下面つまりベースプレート28の下面に対して面一になっている。   The first connecting portion 8 is constructed between the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6, and each width of the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6 as shown in FIGS. 5, 7, and 10. It is integrally formed with base plates 28 and 102 as a base at the center in the direction. The lower surface of the first connecting portion 8 is flush with the lower surface of the high temperature reaction portion 4, that is, the lower surface of the base plate 102, and further flush with the lower surface of the low temperature reaction portion 6, that is, the lower surface of the base plate 28. Yes.

第二連結部9も高温反応部4と低温反応部6との間に架設されており、図5、図8、図11に示すように、高温反応部4と低温反応部6との各幅方向中央部において枠体としての下部枠30,104と一体に成形されている。   The second connecting portion 9 is also constructed between the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6, and each width of the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6 is shown in FIGS. 5, 8, and 11. It is integrally formed with the lower frames 30 and 104 as frame bodies at the center in the direction.

図7、図14に示すように、第一連結部8には連結流路162及び連結流路164が互いに平行となるように設けられている。連結流路162及び連結流路164は第一連結部8の隔壁によって仕切られ、上方が第二連結部9の底面に仕切られている。図8、図14に示すように、第二連結部9は、第一連結部8同様に、その内部に連結流路166及び連結流路168が互いに平行となるように設けられている。連結流路166及び連結流路168は第二連結部9の隔壁によって仕切られ、上方が蓋167に仕切られている。   As shown in FIGS. 7 and 14, the first connecting portion 8 is provided with a connecting channel 162 and a connecting channel 164 so as to be parallel to each other. The connection channel 162 and the connection channel 164 are partitioned by a partition wall of the first connection part 8, and the upper side is partitioned by the bottom surface of the second connection part 9. As shown in FIGS. 8 and 14, the second connecting portion 9 is provided in the interior thereof so that the connecting channel 166 and the connecting channel 168 are parallel to each other, like the first connecting portion 8. The connection channel 166 and the connection channel 168 are partitioned by a partition wall of the second connection part 9, and the upper side is partitioned by a lid 167.

図3、図4に示すように、第一連結部8、第二連結部9及び蓋167を有する連結部165の幅はともに高温反応部4の幅及び低温反応部6の幅よりも狭く、連結部165の高さもともに高温反応部4及び低温反応部6の高さよりも低い。このように、連結部165の第一連結部8、第二連結部9はともに幅が短く高さが低いが、第一連結部8は、ベースプレート28,102と一体に形成され、下部枠30,104と一体に形成されているので、第一連結部8や第二連結部9のような微細な部材をベースプレート28,102や下部枠30,104に接合しなくてもよいため比較的大きい一体化部材55や一体化部材57を他の部材と接合すればよい。したがって、細かい分解された部材を組み合わせて接合するよりも容易に製造しやすい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the width of the connection portion 165 having the first connection portion 8, the second connection portion 9, and the lid 167 is narrower than the width of the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6. The height of the connecting portion 165 is also lower than the height of the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6. As described above, the first connecting portion 8 and the second connecting portion 9 of the connecting portion 165 are both short in width and low in height. However, the first connecting portion 8 is formed integrally with the base plates 28 and 102, and the lower frame 30. , 104 are formed so as to be integrated with the base plates 28, 102 and the lower frames 30, 104, so that a relatively small member such as the first connecting portion 8 and the second connecting portion 9 is relatively large. The integrated member 55 and the integrated member 57 may be joined to other members. Therefore, it is easier to manufacture than a combination of finely disassembled members.

連結流路162の一端が混合ガス流路38に通じ、連結流路162の他端が供給流路114に通じている。連結流路164の一端が排出流路115に通じ、他端が混合流路40に通じている。連結流路166の一端が燃焼混合気流路68に通じ、他端が燃焼混合気流路120に通じている。連結流路168の一端が排ガス流路122に通じ、他端が排ガス流路70に通じている。   One end of the connection channel 162 communicates with the mixed gas channel 38, and the other end of the connection channel 162 communicates with the supply channel 114. One end of the connection channel 164 communicates with the discharge channel 115 and the other end communicates with the mixing channel 40. One end of the connection channel 166 communicates with the combustion mixture channel 68, and the other end communicates with the combustion mixture channel 120. One end of the connection channel 168 communicates with the exhaust gas channel 122 and the other end communicates with the exhaust gas channel 70.

なお、1つの第一連結部8における連結流路162,164の間の隔壁は一枚で一体とされているが、第一連結部8がベースプレート28及びベースプレート102と継ぎ目なく一体に形成されているのであれば、これら連結流路162,164の間が離間するように連結流路162,164に個々の隔壁であってもよい。同様に、1つの第二連結部9における連結流路166,168の間の隔壁は一枚で一体とされているが、第二連結部9がベースプレート28及びベースプレート102と継ぎ目なく一体に形成されているのであれば、これら連結流路166,168の間が離間するように連結流路166,168に個々の隔壁であってもよい。   In addition, although the partition between the connection flow paths 162 and 164 in one first connection portion 8 is integrated as a single piece, the first connection portion 8 is formed integrally with the base plate 28 and the base plate 102 without any joint. As long as the connection flow paths 162 and 164 are separated from each other, the connection flow paths 162 and 164 may be individual partition walls. Similarly, the partition wall between the connection flow paths 166 and 168 in one second connection portion 9 is integrated as one piece, but the second connection portion 9 is formed integrally with the base plate 28 and the base plate 102 without a joint. As long as the connection channels 166 and 168 are separated from each other, the connection channels 166 and 168 may be individual partition walls.

上述したように、給排部2、高温反応部4、低温反応部6、連結部165の内側では隔壁(底板、天板、側板、外板を含む。)によって流路が仕切られているが、どの部分においても隔壁の厚みは0.1mm以上0.2mm以下とされ、好ましくは0.1mmとされている。   As described above, the flow path is partitioned by the partition walls (including the bottom plate, the top plate, the side plate, and the outer plate) inside the supply / discharge unit 2, the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the connection unit 165. In any part, the thickness of the partition wall is 0.1 mm or more and 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm.

給排部2、高温反応部4、低温反応部6、連結部165の内側に設けられた流路の経路は図15、図16に示すようになる。ここで図15、図16と図4の対応関係について説明すると、気化用導入路14が気化器502に相当し、改質用流路116,118,128が第一改質器506に相当し、改質用流路150が第二改質器510に相当し、一酸化炭素除去用流路84の始端から一酸化炭素除去用流路46の終端までが一酸化炭素除去器512に相当し、燃焼用流路26が第一燃焼器504に相当し、燃焼室138,140が第二燃焼器508に相当する。   The paths of the flow paths provided inside the supply / discharge section 2, the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6, and the connection section 165 are as shown in FIGS. Here, the correspondence relationship between FIGS. 15, 16, and 4 will be described. The vaporization introduction path 14 corresponds to the vaporizer 502, and the reforming flow paths 116, 118, and 128 correspond to the first reformer 506. The reforming flow path 150 corresponds to the second reformer 510, and the carbon monoxide removal flow path 84 from the start end to the end of the carbon monoxide removal flow path 46 corresponds to the carbon monoxide removal apparatus 512. The combustion flow path 26 corresponds to the first combustor 504, and the combustion chambers 138 and 140 correspond to the second combustor 508.

図2、図5に示すように、一体化部材55の下面、つまり低温反応部6の下面であるベースプレート28の下面、高温反応部4の下面であるベースプレート102の下面、及び第一連結部8の下面には窒化シリコン、酸化シリコン等の図示しない絶縁膜が全面に形成されている。低温反応部6側の絶縁膜の下面には、電熱線170が、平面視して一酸化炭素除去器512の流路の少なくとも一部と重なるように蛇行した状態にパターニングされ、低温反応部6から第一連結部8を通って高温反応部4にかけてこれらの下面には、電熱線172が平面視して第一改質器506及び第二改質器510の流路の少なくとも一部と重なるように蛇行した状態にパターニングされている。外部流通管10の側面、燃焼器プレート12の表面にも、窒化シリコン、酸化シリコン等の図示しない絶縁膜が形成されており、低温反応部6の下面から燃焼器プレート12の表面を通って外部流通管10の側面にかけて電熱線174がパターニングされている。   As shown in FIGS. 2 and 5, the lower surface of the integrated member 55, that is, the lower surface of the base plate 28 that is the lower surface of the low temperature reaction portion 6, the lower surface of the base plate 102 that is the lower surface of the high temperature reaction portion 4, and the first connecting portion 8. An insulating film (not shown) such as silicon nitride, silicon oxide or the like is formed on the entire lower surface. On the lower surface of the insulating film on the low temperature reaction part 6 side, the heating wire 170 is patterned so as to meander so as to overlap with at least a part of the flow path of the carbon monoxide remover 512 in plan view. The heating wire 172 overlaps at least a part of the flow paths of the first reformer 506 and the second reformer 510 in a plan view on the lower surface from the first connecting portion 8 to the high temperature reaction portion 4. Thus, the pattern is formed in a meandering state. An insulating film (not shown) such as silicon nitride or silicon oxide is also formed on the side surface of the external flow pipe 10 and the surface of the combustor plate 12, and the external surface passes through the surface of the combustor plate 12 from the lower surface of the low temperature reaction unit 6. A heating wire 174 is patterned over the side surface of the flow pipe 10.

絶縁膜を成膜することで、印加しようとする電圧が金属材料製の第一連結部8、ベースプレート28、ベースプレート102、外部流通管10、燃焼器プレート12等に掛かることがなく、電熱線170,172,174の発熱効率を向上させることができる。   By forming the insulating film, the voltage to be applied is not applied to the first connecting portion 8 made of the metal material, the base plate 28, the base plate 102, the external flow pipe 10, the combustor plate 12, and the like, and the heating wire 170 , 172, 174 can be improved.

電熱線170,172,174は、絶縁膜側から密着層、拡散防止層、発熱層の順に積層したものである。発熱層は3層の中で最も低い抵抗率の材料(例えば、Au)であり、電熱線170,172,174に電圧が印加されると電流が集中的に流れて発熱する。拡散防止層は、電熱線170,172,174が発熱しても発熱層の材料が拡散防止層に熱拡散されにくく、且つ拡散防止層の材料が発熱層に熱拡散しにくい材料であり、比較的融点が高く且つ反応性が低い物質(例えば、W)を用いることが好ましい。密着層は拡散防止層に対しても絶縁膜に対しても密着性に優れた材料(例えば、Ta、Mo、Ti、Cr)からなる。電熱線170は、起動時に低温反応部6を加熱し、電熱線172は、起動時に高温反応部4及び第一連結部8を加熱し、電熱線174は、給排部2の気化器502及び第一燃焼器504を加熱する。この後、燃料電池からの水素を含むオフガスで第二燃焼器508が燃焼されたら、電熱線172は第二燃焼器508の補助として高温反応部4及び第一連結部8を加熱する。同様に、燃料電池からの水素を含むオフガスで第一燃焼器504が燃焼される場合、電熱線170は第一燃焼器504の補助として低温反応部6を加熱する。   The heating wires 170, 172, and 174 are formed by laminating an adhesion layer, a diffusion prevention layer, and a heat generation layer in this order from the insulating film side. The heat generating layer is a material having the lowest resistivity among the three layers (for example, Au). When a voltage is applied to the heating wires 170, 172, and 174, a current flows intensively and heat is generated. The diffusion prevention layer is a material in which the material of the heat generation layer is not easily diffused into the diffusion prevention layer even when the heating wires 170, 172, and 174 generate heat, and the material of the diffusion prevention layer is difficult to thermally diffuse into the heat generation layer. It is preferable to use a substance (for example, W) having a high target melting point and low reactivity. The adhesion layer is made of a material (for example, Ta, Mo, Ti, Cr) having excellent adhesion to the diffusion prevention layer and the insulating film. The heating wire 170 heats the low-temperature reaction unit 6 at startup, the heating wire 172 heats the high-temperature reaction unit 4 and the first connection unit 8 at startup, and the heating wire 174 is connected to the vaporizer 502 of the supply / exhaust unit 2 and The first combustor 504 is heated. Thereafter, when the second combustor 508 is burned with off-gas containing hydrogen from the fuel cell, the heating wire 172 heats the high-temperature reaction unit 4 and the first connecting unit 8 as an auxiliary to the second combustor 508. Similarly, when the first combustor 504 is burned with off-gas containing hydrogen from the fuel cell, the heating wire 170 heats the low-temperature reaction unit 6 as an auxiliary to the first combustor 504.

また、電熱線170,172,174は温度に依存して電気抵抗が変化するので、所定の印加電圧に対する抵抗値から温度の値を読み取ることができる温度センサとしても機能する。具体的には、電熱線170,172,174の温度は電気抵抗に比例する。   In addition, since the electric resistance of the heating wires 170, 172, and 174 changes depending on the temperature, the heating wires 170, 172, and 174 also function as temperature sensors that can read the temperature value from the resistance value with respect to a predetermined applied voltage. Specifically, the temperature of the heating wires 170, 172, and 174 is proportional to the electrical resistance.

なお、第一連結部8、ベースプレート28及びベースプレート102の下面、外部流通管10の側面、燃焼器プレート12の表面にセラミック等の非金属材料からなる部位を膜状に形成し、その非金属材料部上に上記絶縁膜を成膜してもよい。この場合、第一連結部8、低温反応部6、高温反応部4、外部流通管10、燃焼器プレート12の機械強度が増大し、これら部材が破損するのを防止することができる。   In addition, the part which consists of nonmetallic materials, such as a ceramic, is formed in the lower surface of the 1st connection part 8, the baseplate 28, the baseplate 102, the side surface of the external distribution pipe 10, and the surface of the combustor plate 12, and the nonmetallic material The insulating film may be formed on the part. In this case, the mechanical strength of the 1st connection part 8, the low temperature reaction part 6, the high temperature reaction part 4, the external flow pipe 10, and the combustor plate 12 increases, and it can prevent that these members are damaged.

電熱線170,172,174の何れの端部もベースプレート28の下面に位置し、これら端部が燃焼器プレート12を囲むように配列されている。電熱線170の両端部にはそれぞれリード線176,178が接続され、電熱線172の両端部にはそれぞれリード線180,182が接続され、電熱線174の両端部にはそれぞれリード線184,186が接続されている。なお、図3においては、図面を見やすくするために、電熱線170,172,174及びリード線176,178,180,182,184,186の図示を省略している。   Any end portions of the heating wires 170, 172, and 174 are located on the lower surface of the base plate 28, and these end portions are arranged so as to surround the combustor plate 12. Lead wires 176 and 178 are connected to both ends of the heating wire 170, lead wires 180 and 182 are connected to both ends of the heating wire 172, and lead wires 184 and 186 are connected to both ends of the heating wire 174, respectively. Is connected. In FIG. 3, the heating wires 170, 172, 174 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186 are not shown for easy viewing of the drawing.

図17、図18に示すように、本発明に係る反応装置1000は、上記マイクロリアクタモジュール1の他に断熱パッケージ200を具備し、高温反応部4、低温反応部6、第一連結部8及び第二連結部9が断熱パッケージ200に収容されている。断熱パッケージ200は、下面が開口した長方形状の箱体202と、箱体202の下面開口を閉塞したベースプレート204とから構成され、ベースプレート204が箱体202にガラス材又は絶縁封止材で接合されている。箱体202及びベースプレート204のどちらもガラス、セラミック等の断熱材からなり、内側となる面にはアルミニウム、金等の金属反射膜が成膜されている。このような金属反射膜が成膜されていると、給排部2、高温反応部4、低温反応部6、第一連結部8及び第二連結部9からの輻射熱を反射するので断熱パッケージ200の外に伝搬することを抑制する。   As shown in FIGS. 17 and 18, the reaction apparatus 1000 according to the present invention includes a heat insulating package 200 in addition to the microreactor module 1, and includes a high temperature reaction unit 4, a low temperature reaction unit 6, a first connection unit 8, and a first connection unit 8. The two connecting portions 9 are accommodated in the heat insulating package 200. The heat insulating package 200 includes a rectangular box 202 having an open bottom surface and a base plate 204 that closes the bottom opening of the box 202. The base plate 204 is joined to the box 202 with a glass material or an insulating sealing material. ing. Both the box 202 and the base plate 204 are made of a heat insulating material such as glass or ceramic, and a metal reflective film such as aluminum or gold is formed on the inner surface. When such a metal reflective film is formed, the heat-insulating package 200 reflects the radiant heat from the supply / discharge section 2, the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6, the first connection section 8 and the second connection section 9. Suppresses propagation outside of.

断熱パッケージ200は内圧が1Torr以下になるように、マイクロリアクタモジュール1との間の内部空間が真空排気されている。給排部2の外部流通管10は、一部が断熱パッケージ200から露出されており、後述する発電モジュール608の燃料極に連結され、さらに流量制御ユニット606を介して燃料容器604に連結されている。リード線176,178,180,182,184,186は、一部が断熱パッケージ200から露出されている。外部流通管10並びにリード線176,178,180,182,184,186においてそれぞれ断熱パッケージ200から露出している部分から断熱パッケージ200内に外気が侵入して内圧が上がるような隙間が生じないように、外部流通管10並びにリード線176,178,180,182,184,186は断熱パッケージ200のベースプレート204にガラス材又は絶縁封止材で接合されている。断熱パッケージ200の内部空間の内圧を低く維持できるので、マイクロリアクタモジュール1が発する熱を伝搬する媒体が希薄になり、また内部空間での熱対流も抑えられるのでマイクロリアクタモジュール1の保温効果が増える。   In the heat insulation package 200, the internal space between the microreactor module 1 is evacuated so that the internal pressure becomes 1 Torr or less. A part of the external circulation pipe 10 of the supply / discharge section 2 is exposed from the heat insulating package 200, and is connected to a fuel electrode of a power generation module 608 described later, and further connected to a fuel container 604 via a flow rate control unit 606. Yes. A part of the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186 is exposed from the heat insulating package 200. In the external circulation pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, and 186, there is no gap that causes the outside air to enter the heat insulating package 200 from the portion exposed from the heat insulating package 200 and the internal pressure increases. In addition, the external circulation pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, and 186 are joined to the base plate 204 of the heat insulation package 200 with a glass material or an insulating sealing material. Since the internal pressure of the internal space of the heat insulation package 200 can be kept low, the medium that propagates the heat generated by the microreactor module 1 is diluted, and heat convection in the internal space can be suppressed, so that the heat retention effect of the microreactor module 1 is increased.

そして、断熱パッケージ200で封止された空間において、マイクロリアクタモジュール1の高温反応部4及び低温反応部6の間には、高温反応部4及び低温反応部6を互いに所定の距離離間させる連結部165が介在しているが、連結部165の容積は高温反応部4及び低温反応部6の容積に対して極めて小さいので、連結部165による高温反応部4から低温反応部6への熱の伝搬は抑えられ、高温反応部4と低温反応部6との間では、反応に必要な熱勾配を維持できるとともに高温反応部4内の温度を均等にしやすく、低温反応部6内の温度を均等にしやすくすることができる。   In the space sealed with the heat insulating package 200, the connecting portion 165 that separates the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6 from each other by a predetermined distance between the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6 of the microreactor module 1 is provided. However, since the volume of the connecting part 165 is extremely small with respect to the volume of the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6, the propagation of heat from the high temperature reaction part 4 to the low temperature reaction part 6 by the connection part 165 Therefore, the thermal gradient necessary for the reaction can be maintained between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6, the temperature in the high temperature reaction unit 4 can be easily equalized, and the temperature in the low temperature reaction unit 6 can be equalized easily. can do.

図3、図5に示すように、経時的にマイクロリアクタモジュール1から漏洩し得る流体、経時的にマイクロリアクタモジュール1から発生する流体、また箱体202とベースプレート204との接合時に十分な真空排気ができずに残存する外気の一部、経時的に断熱パッケージ200内に侵入する外気といった断熱パッケージ200の内部空間の圧力を上げる要因を吸着することで断熱パッケージ200の内部空間から除去するゲッター材188が低温反応部6の表面に設けられ、ゲッター材188には電熱材等のヒータが設けられ、このヒータには配線190が接続されている。配線190の両端部は燃焼器プレート12の周囲においてベースプレート28の下面に位置し、配線190の両端部にはそれぞれリード線192,194が接続されている。ゲッター材188は加熱されることで活性化して吸着作用をもつものであり、ゲッター材188の材料としてはジルコニウム、バリウム又はチタニウムを主成分とした合金が挙げられる。なお、図3においては、図面を見やすくするために、リード線192,194の図示を省略する。   As shown in FIGS. 3 and 5, a fluid that can leak from the microreactor module 1 over time, a fluid generated from the microreactor module 1 over time, and sufficient evacuation can be performed when the box body 202 and the base plate 204 are joined. A getter material 188 that is removed from the internal space of the heat insulation package 200 by adsorbing a factor that increases the pressure in the internal space of the heat insulation package 200 such as a part of the remaining outside air and the outside air that enters the heat insulation package 200 over time. The getter material 188 is provided with a heater such as an electric heating material, and a wiring 190 is connected to the heater. Both ends of the wiring 190 are positioned on the lower surface of the base plate 28 around the combustor plate 12, and lead wires 192 and 194 are connected to both ends of the wiring 190, respectively. The getter material 188 is activated by being heated and has an adsorption action. Examples of the material of the getter material 188 include an alloy mainly composed of zirconium, barium, or titanium. In FIG. 3, the lead wires 192 and 194 are not shown to make the drawing easier to see.

リード線192,194は、一部が断熱パッケージ200から露出されており、露出している部分から断熱パッケージ200内に外気が侵入して内圧が上がるような隙間が生じないように、リード線192,194は断熱パッケージ200のベースプレート204にガラス材又は絶縁封止材で接合されている。リード線176,178,180,182,184,186,192,194を有する配線群197は、各リード線同士の間隔が均等となるよう離間していることが望ましく、外部流通管10の周囲に配置されることが望ましい。   The lead wires 192 and 194 are partially exposed from the heat insulation package 200, and the lead wires 192 are not formed so that a gap is not generated such that outside air enters the heat insulation package 200 from the exposed portion and the internal pressure increases. , 194 are joined to the base plate 204 of the heat insulating package 200 by a glass material or an insulating sealing material. The wiring group 197 having the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 is preferably separated so that the intervals between the lead wires are equal, and around the outer circulation pipe 10. It is desirable to be arranged.

このようにベースプレート204を複数の通し孔195、196が貫通し、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194がそれぞれの通し孔に挿通された状態でこれら貫通孔がガラス材又は絶縁封止材で封止されている。断熱パッケージ200の内部空間は密閉されており、その内部空間が真空圧とされているので、断熱効果が高いものとされている。そのため、熱損失を抑えることができる。   In this way, with the plurality of through holes 195 and 196 penetrating the base plate 204, the external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192 and 194 are inserted through the respective through holes. These through holes are sealed with a glass material or an insulating sealing material. Since the internal space of the heat insulation package 200 is sealed and the internal space is at a vacuum pressure, the heat insulation effect is high. Therefore, heat loss can be suppressed.

外部流通管10は断熱パッケージ200の内側にも外側にも突出した状態とされている。そのため、断熱パッケージ200の内側においては外部流通管10が支柱としてベースプレート204に対して立った状態とされ、高温反応部4、低温反応部6、連結部165が外部流通管10に支持されて、高温反応部4、低温反応部6、連結部165が断熱パッケージ200の内面から離れている。   The external circulation pipe 10 is in a state of protruding both inside and outside the heat insulating package 200. Therefore, inside the heat insulation package 200, the external flow pipe 10 is in a state of standing with respect to the base plate 204 as a support, and the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6, and the connection section 165 are supported by the external flow pipe 10, The high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6, and the connection part 165 are separated from the inner surface of the heat insulation package 200.

また、外部流通管10は、平面視して高温反応部4、低温反応部6、連結部165全体の重心において低温反応部6の下面に連結していることが望ましい。   In addition, it is desirable that the external circulation pipe 10 is connected to the lower surface of the low temperature reaction unit 6 at the center of gravity of the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the connection unit 165 in plan view.

なお、仮に外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194が高温反応部4に設けられている場合、高温反応部4は動作時に高温に保持する必要があるため、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194まで高温になってしまい、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194から断熱パッケージ200に伝熱して逃げる熱量が大きくなってしまうが、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194は低温反応部6に設けられているので、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194から断熱パッケージ200に伝熱して逃げる熱量が小さく、外部流通管10及びリード線176,178,180,182,184,186,192,194において断熱パッケージ200の外部に露出している部分から放熱される熱量も小さくて済み、速やかに高温反応部4、低温反応部6を加熱でき、且つ加熱温度を安定して保持することが容易となる。   If the external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 are provided in the high temperature reaction section 4, the high temperature reaction section 4 needs to be kept at a high temperature during operation. Therefore, the external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 become high temperature, and the external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, and 186 are heated. , 192, 194 heat transfer to the heat insulation package 200 increases, but the external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 are provided in the low temperature reaction section 6. The external flow pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194 The amount of heat that is transferred to the heat insulation package 200 and escapes is small, and heat is radiated from the portions of the external circulation pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 exposed to the outside of the heat insulation package 200. The amount of heat generated can be small, the high-temperature reaction section 4 and the low-temperature reaction section 6 can be quickly heated, and the heating temperature can be easily maintained stably.

なお、ゲッター材188は低温反応部6の表面に設けられているが、ゲッター材188の設ける位置は断熱パッケージ200の内側であれば特に限定されない。   The getter material 188 is provided on the surface of the low temperature reaction part 6, but the position where the getter material 188 is provided is not particularly limited as long as it is inside the heat insulating package 200.

次に、マイクロリアクタモジュール1を含む反応装置1000の動作について説明する。   Next, the operation of the reaction apparatus 1000 including the microreactor module 1 will be described.

まず、リード線192,194の間に電圧が印加されると、ゲッター材188がヒータによって加熱され、ゲッター材188が活性化される。これにより、断熱パッケージ200内の圧力を上げる要因となるガスがゲッター材188に吸着され、断熱パッケージ200内の真空度が高まり、断熱効率が高まる。   First, when a voltage is applied between the lead wires 192 and 194, the getter material 188 is heated by the heater, and the getter material 188 is activated. As a result, the gas that increases the pressure in the heat insulation package 200 is adsorbed by the getter material 188, the degree of vacuum in the heat insulation package 200 increases, and the heat insulation efficiency increases.

また、リード線176,178の間に電圧が印加されると、電熱線170が発熱し、低温反応部6が加熱される。リード線180,182の間に電圧が印加されると、電熱線172が発熱し、高温反応部4が加熱される。リード線184,186の間に電圧が印加されると、電熱線174が発熱し、給排部2主に外部流通管10の上部が加熱される。給排部2、高温反応部4、低温反応部6、連結部165が金属材料からなるため、これらの間で熱伝導しやすい。   Further, when a voltage is applied between the lead wires 176 and 178, the heating wire 170 generates heat and the low temperature reaction part 6 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 180 and 182, the heating wire 172 generates heat and the high temperature reaction unit 4 is heated. When a voltage is applied between the lead wires 184 and 186, the heating wire 174 generates heat, and the upper part of the external circulation pipe 10 is heated mainly in the supply / discharge section 2. Since the supply / exhaust part 2, the high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6, and the connection part 165 are made of a metal material, it is easy to conduct heat among them.

なお、温度に抵抗値が依存される抵抗体としての電熱線170,172,174のそれぞれの電圧降下による電位或いは電流が制御装置によって測定されることで、給排部2、高温反応部4及び低温反応部6の温度が測定され、測定温度が制御装置にフィードバックされ、測定温度が所望の温度範囲内になるように制御装置によって電熱線170,172,174の出力電圧が制御され、これにより給排部2、高温反応部4及び低温反応部6の温度制御がなされる。   In addition, the electric potential or electric current by each voltage drop of the heating wires 170, 172, and 174 as the resistors whose resistance value depends on the temperature is measured by the control device, so that the supply / discharge unit 2, the high temperature reaction unit 4 and The temperature of the low-temperature reaction unit 6 is measured, the measured temperature is fed back to the control device, and the output voltage of the heating wires 170, 172, 174 is controlled by the control device so that the measured temperature is within the desired temperature range. Temperature control of the supply / discharge unit 2, the high temperature reaction unit 4, and the low temperature reaction unit 6 is performed.

電熱線170,172,174によって給排部2、高温反応部4及び低温反応部6が加熱された状態において、気化用導入路14に液体燃料と水の混合液がポンプ等によって連続的又は断続的に供給されると、混合液が吸液材33に吸収され、毛細管現象により混合液が気化用導入路14の上に向かって浸透する。吸液材33が燃焼器プレート12の高さまで充填されているから、燃焼器プレート12での発熱のために吸液材33内の混合液が気化し、液体燃料と水の混合気が吸液材33から蒸散する。吸液材33は、多孔質であるために内部の多数の微細な空間に仕切された室でそれぞれ混合液を気化するから、比較的大きな空間で発生するような突沸を抑えることができ、安定して気化することができる。   In a state where the supply / discharge section 2, the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6 are heated by the heating wires 170, 172 and 174, the liquid mixture of liquid fuel and water is continuously or intermittently supplied to the vaporization introduction path 14 by a pump or the like. When the liquid is supplied, the liquid mixture is absorbed by the liquid absorbing material 33, and the liquid mixture permeates toward the vaporization introduction path 14 by capillary action. Since the liquid absorbing material 33 is filled up to the height of the combustor plate 12, the mixed liquid in the liquid absorbing material 33 is vaporized due to heat generation in the combustor plate 12, and the mixed gas of liquid fuel and water absorbs the liquid. It evaporates from the material 33. Since the liquid-absorbing material 33 is porous, the liquid mixture is vaporized in each of the chambers partitioned into a large number of fine spaces, so that bumping that occurs in a relatively large space can be suppressed and stable. And can be vaporized.

そして、吸液材33から蒸散した混合気は貫通孔52、混合ガス流路38、連結流路162、供給流路114を通って第一改質器506(改質用流路116,118,128)に流れ込む。その後、混合気は第二改質器510(改質用流路150)に流れ込む。混合気が改質用流路116,118,128,150を流れている際には、混合気が加熱されて触媒反応することによって、水素ガス等が生成される(燃料がメタノールの場合には、上記化学反応式(1)、(2)を参照。)。   Then, the air-fuel mixture evaporated from the liquid absorbing material 33 passes through the through-hole 52, the mixed gas flow path 38, the connection flow path 162, and the supply flow path 114, and the first reformer 506 (reforming flow paths 116, 118, 128). Thereafter, the air-fuel mixture flows into the second reformer 510 (reforming channel 150). When the air-fuel mixture flows through the reforming channels 116, 118, 128, and 150, the air-fuel mixture is heated and undergoes a catalytic reaction to generate hydrogen gas or the like (when the fuel is methanol). , See the chemical reaction formulas (1) and (2) above).

第一改質器506及び第二改質器510で生成された混合気(水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス等を含む。)が吹抜け孔156,144,130,124、排出流路115及び連結流路164を通って混合流路40へと流れ込む。一方、空気がマイクロリアクタモジュール1の外部に設けられたポンプ等によって空気用導入路16から貫通孔60に供給され、混合流路40へ流れ込み、水素ガス等の混合気と空気が混合される。   The air-fuel mixture (including hydrogen gas, carbon dioxide gas, carbon monoxide gas, etc.) generated by the first reformer 506 and the second reformer 510 is blown through holes 156, 144, 130, and 124, and discharge channels. It flows into the mixing channel 40 through 115 and the connecting channel 164. On the other hand, air is supplied from the air introduction path 16 to the through-hole 60 by a pump or the like provided outside the microreactor module 1, flows into the mixing flow path 40, and the air-fuel mixture such as hydrogen gas is mixed with air.

そして、空気、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等を含む混合気が混合流路40から吹抜け孔66,82,88を通って一酸化炭素除去器512(一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46まで)へ流れ込む。混合気が一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46へ流れている時に、混合気中の一酸化炭素ガスが選択的に酸化され、一酸化炭素ガスが除去される。   An air-fuel mixture containing air, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, etc. passes through the blowout holes 66, 82, 88 from the mixing flow path 40, and the carbon monoxide remover 512 (the carbon monoxide removal flow path). 84 to the carbon monoxide removal channel 46). When the air-fuel mixture flows from the carbon monoxide removal flow path 84 to the carbon monoxide removal flow path 46, the carbon monoxide gas in the air-fuel mixture is selectively oxidized and the carbon monoxide gas is removed.

ここで、一酸化炭素ガスは一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46までの間で均一的に反応するのではなく、一酸化炭素除去用流路84から一酸化炭素除去用流路46までの経路のうち下流(主に、一酸化炭素除去用流路80から一酸化炭素除去用流路46にかけて)において一酸化炭素ガスの反応速度が高くなる。一酸化炭素ガスの酸化反応は発熱反応であるので、主に一酸化炭素除去用流路80から一酸化炭素除去用流路46までの部分で熱が発生する。この部分の下に外部流通管10が位置するので、一酸化炭素ガスの酸化反応による熱が第一燃焼器504の熱とあいまって気化器502での水と液体燃料の気化熱に効率よく用いられる。   Here, the carbon monoxide gas does not react uniformly between the carbon monoxide removal flow path 84 and the carbon monoxide removal flow path 46, but from the carbon monoxide removal flow path 84. The reaction rate of the carbon monoxide gas is increased downstream (mainly from the carbon monoxide removal flow path 80 to the carbon monoxide removal flow path 46) in the path to the removal flow path 46. Since the oxidation reaction of the carbon monoxide gas is an exothermic reaction, heat is generated mainly from the carbon monoxide removal channel 80 to the carbon monoxide removal channel 46. Since the external circulation pipe 10 is located under this portion, the heat from the oxidation reaction of the carbon monoxide gas is combined with the heat of the first combustor 504, and is used efficiently for the heat of vaporization of water and liquid fuel in the vaporizer 502. It is done.

そして、一酸化炭素が除去された状態の混合気が貫通孔54及び水素ガス用排出路24を通って燃料電池の燃料極等に供給される。燃料電池では水素ガス用排出路24からの水素ガスの電気化学反応により電気が生成されるが、未反応の水素ガス等を含むオフガスが燃料電池から排出される。   Then, the air-fuel mixture from which carbon monoxide has been removed is supplied to the fuel electrode of the fuel cell through the through hole 54 and the hydrogen gas discharge passage 24. In the fuel cell, electricity is generated by the electrochemical reaction of hydrogen gas from the hydrogen gas discharge passage 24, but off-gas including unreacted hydrogen gas and the like is discharged from the fuel cell.

以上の動作は初期段階の動作であり、発電中は混合液が気化用導入路14に供給され続ける。そして、燃料電池から排出されたオフガスに空気が混合され、その混合気(以下「燃焼混合気」という。)が燃焼混合気導入路22及び燃焼混合気導入路18に供給される。   The above operation is an initial operation, and the mixed liquid continues to be supplied to the vaporization introduction path 14 during power generation. Then, air is mixed with the off-gas discharged from the fuel cell, and the mixture (hereinafter referred to as “combustion mixture”) is supplied to the combustion mixture introduction path 22 and the combustion mixture introduction path 18.

燃焼混合気導入路22に供給された燃焼混合気は第一燃焼器504の燃焼用流路26に流れ込み、燃焼混合気が燃焼する。これにより低温反応部6の下側において外部流通管10を周回している第一燃焼器504が外部流通管10を所望の温度に加熱するとともに低温反応部6を所望の温度に加熱する。そのため、電熱線170,174の消費電力を小さくすることができ、エネルギーの利用効率が高まる。   The combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction path 22 flows into the combustion channel 26 of the first combustor 504, and the combustion mixture burns. As a result, the first combustor 504 circulating around the external flow pipe 10 below the low temperature reaction section 6 heats the external flow pipe 10 to a desired temperature and heats the low temperature reaction section 6 to a desired temperature. Therefore, the power consumption of the heating wires 170 and 174 can be reduced, and the energy utilization efficiency is increased.

一方、燃焼混合気導入路18に供給された燃焼混合気は第二燃焼器508の燃焼室138,140へ流れ込み、燃焼混合気が燃焼する。これにより燃焼熱が発生し、第二燃焼器508の下の第一改質器506及び第二燃焼器508の上の第二改質器510を高温に加熱する。第二燃焼器508は上下に第一改質器506及び第二改質器510に挟まれているので、面方向に効率的に熱伝搬できるとともに断熱パッケージ200で封止されている空間に露出している部分が少ないので熱損失が少なく、電熱線172の消費電力を小さくすることができ、エネルギーの利用効率が高まる。また燃焼性のある水素を、マイクロリアクタモジュール1や燃料電池を備えた発電ユニットの外に、高濃度に排出しないので安全性を向上することができる。   On the other hand, the combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction path 18 flows into the combustion chambers 138 and 140 of the second combustor 508, and the combustion mixture burns. As a result, combustion heat is generated, and the first reformer 506 below the second combustor 508 and the second reformer 510 above the second combustor 508 are heated to a high temperature. Since the second combustor 508 is vertically sandwiched between the first reformer 506 and the second reformer 510, heat can be efficiently propagated in the surface direction and exposed to the space sealed by the heat insulating package 200. Since there are few parts, there is little heat loss, the power consumption of the heating wire 172 can be made small, and the utilization efficiency of energy increases. Further, since hydrogen having combustibility is not discharged at a high concentration outside the power generation unit including the microreactor module 1 and the fuel cell, safety can be improved.

なお、燃料容器に貯留されている液体燃料が気化されて、その気化された液体燃料と空気の燃焼混合気が燃焼混合気導入路18,22に供給されるようにしても良い。   Alternatively, the liquid fuel stored in the fuel container may be vaporized and the vaporized liquid fuel and air combustion mixture may be supplied to the combustion mixture introduction paths 18 and 22.

混合液が気化用導入路14に供給された状態であって、燃焼混合気が燃焼混合気導入路18,22に供給された状態において、制御装置が電熱線170,172,174の抵抗によって温度を測定しながら、電熱線170,172,174の印加電圧を制御するとともに、ポンプ等を制御する。制御装置によってポンプが制御されると、燃焼混合気導入路18,22に供給される燃焼混合気の流量が制御され、これにより燃焼器504,508の燃焼熱量が制御される。このように制御装置が電熱線170,172,174及びポンプを制御することによって、それぞれ高温反応部4、低温反応部6及び給排部2の温度制御がなされる。   In a state where the mixed liquid is supplied to the vaporization introduction passage 14 and the combustion mixture is supplied to the combustion mixture introduction passages 18 and 22, the controller controls the temperature by the resistance of the heating wires 170, 172 and 174. The voltage applied to the heating wires 170, 172, and 174 is controlled while the pump is controlled. When the pump is controlled by the control device, the flow rate of the combustion mixture supplied to the combustion mixture introduction passages 18 and 22 is controlled, whereby the amount of combustion heat of the combustors 504 and 508 is controlled. As described above, the control device controls the heating wires 170, 172, 174 and the pump, thereby controlling the temperatures of the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6 and the supply / discharge unit 2, respectively.

ここで、高温反応部4が250℃〜400℃、好ましくは300℃〜380℃、低温反応部6が高温反応部4より低い温度、具体的には120℃〜200℃、さらに好ましくは140℃〜180℃となるよう、温度制御を行う。より詳細には、図19に示すように、低温反応部6の底板53近傍に位置する線L1が150℃、吸液材33の上端に位置する線L2が120℃、ベースプレート204の外表面の位置の線L3が80℃、吸液材33の下方に位置する線L4が65℃となるような温度分布となることが好ましい。   Here, the high temperature reaction part 4 is 250 ° C. to 400 ° C., preferably 300 ° C. to 380 ° C., and the low temperature reaction part 6 is lower than the high temperature reaction part 4, specifically 120 ° C. to 200 ° C., more preferably 140 ° C. Temperature control is performed so as to be ˜180 ° C. More specifically, as shown in FIG. 19, the line L1 located near the bottom plate 53 of the low temperature reaction part 6 is 150 ° C., the line L2 located at the upper end of the liquid absorbing material 33 is 120 ° C., and the outer surface of the base plate 204 is The temperature distribution is preferably such that the position line L3 is 80 ° C. and the line L4 located below the liquid absorbent 33 is 65 ° C.

つまり、断熱パッケージ200内を高温に保持するとともに、断熱パッケージ200外に放熱する熱量を抑制するために断熱パッケージ200から露出している外部流通管10及び配線群197を高温反応部4側ではなく低温反応部6側に設けている。さらに第一燃焼器504の燃焼熱が外部流通管10に伝搬して、気化用導入路14内の吸液材33を下から上に向かうに従って徐々に温度が高くして効率的に燃料を気化できるように、第一燃焼器504が吸液材33の上部の周囲のみに配置されている。   That is, while keeping the inside of the heat insulation package 200 at a high temperature, the external flow pipe 10 and the wiring group 197 exposed from the heat insulation package 200 in order to suppress the amount of heat dissipated to the outside of the heat insulation package 200 is not the high temperature reaction section 4 side. It is provided on the low temperature reaction part 6 side. Further, the combustion heat of the first combustor 504 is propagated to the external flow pipe 10, and the temperature is gradually increased from the bottom to the top of the liquid absorbing material 33 in the vaporization introduction path 14, and the fuel is efficiently vaporized. The first combustor 504 is disposed only around the upper part of the liquid absorbing material 33 so as to be able to do so.

また、気化用導入路14内の吸液材33に吸い込まれた燃料や空気用導入路16から導入される空気は、それぞれ高温反応部4や低温反応部6に到達する前に、第一燃焼器504の燃焼熱のみばかりでなく、予め排ガス排出路20及び水素ガス用排出路24から排出されるガスの熱によって加熱されている。   Further, the fuel sucked into the liquid absorbing material 33 in the vaporization introduction path 14 and the air introduced from the air introduction path 16 are first combusted before reaching the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6, respectively. Not only the combustion heat of the vessel 504 but also the heat of the gas discharged from the exhaust gas discharge path 20 and the hydrogen gas discharge path 24 in advance.

同様に、燃焼混合気導入路18や燃焼混合気導入路22からそれぞれ導入される混合気は、第二燃焼器508や第一燃焼器504に到達する前に、予め排ガス排出路20及び水素ガス用排出路24から排出されるガスの熱によって加熱されている。   Similarly, the air-fuel mixtures introduced from the combustion mixture introduction path 18 and the combustion mixture introduction path 22 are preliminarily exhaust gas discharge path 20 and hydrogen gas before reaching the second combustor 508 and the first combustor 504. The gas is heated by the heat of the gas discharged from the discharge path 24.

したがって、気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18及び燃焼混合気導入路22の流体を、排ガス排出路20及び水素ガス用排出路24の流体の熱で加熱しながら、排ガス排出路20及び水素ガス用排出路24の流体を、気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18及び燃焼混合気導入路22の流体で冷却するので、効率的な熱交換が行うことができる。   Accordingly, while heating the fluid in the vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, and the combustion mixture introduction path 22 with the heat of the fluid in the exhaust gas discharge path 20 and the hydrogen gas discharge path 24, The fluid in the exhaust gas discharge path 20 and the hydrogen gas discharge path 24 is cooled by the fluid in the vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, and the combustion mixture introduction path 22. Heat exchange can be performed.

このため、排ガス排出路20及び水素ガス用排出路24の流体を冷却する冷却手段を別途用いなくてよい或いは冷却手段を小型化することができる。   For this reason, it is not necessary to separately use cooling means for cooling the fluid in the exhaust gas discharge path 20 and the hydrogen gas discharge path 24, or the cooling means can be reduced in size.

図20に示すように、以上のような反応装置1000は、発電ユニット601に組み付けて用いることができる。この発電ユニット601は、フレーム602と、フレーム602に対して着脱可能な燃料容器604と、流路、ポンプ、流量センサ及びバルブ等を有する流量制御ユニット606と、断熱パッケージ200に収容された状態のマイクロリアクタモジュール1(反応装置1000)と、燃料電池、燃料電池を加湿する加湿器及び燃料電池で生成された副生成物を回収する回収器等を有する発電モジュール608と、マイクロリアクタモジュール1及び発電モジュール608に空気(酸素)を供給するエアポンプ610と、二次電池、DC−DCコンバータ及び発電ユニット601が発電ユニット601の出力で駆動する外部の機器と電気的に接続するための外部インターフェース等を有する電源ユニット612とを具備する。流量制御ユニット606によって燃料容器604内の水と液体燃料の混合気がマイクロリアクタモジュール1に供給されることで、上述のように水素リッチガスが生成され、水素リッチガスが燃料電池である発電モジュール608の燃料極に供給され、生成された電気が電源ユニット612の二次電池に蓄電される。   As shown in FIG. 20, the reaction apparatus 1000 as described above can be used by being assembled in a power generation unit 601. The power generation unit 601 includes a frame 602, a fuel container 604 that can be attached to and detached from the frame 602, a flow rate control unit 606 having a flow path, a pump, a flow rate sensor, a valve, and the like, and a state in which the heat generation unit 601 is accommodated in the heat insulation package 200. A power generation module 608 having a microreactor module 1 (reaction apparatus 1000), a fuel cell, a humidifier for humidifying the fuel cell, a recovery unit for recovering by-products generated in the fuel cell, and the like, and the microreactor module 1 and the power generation module 608 A power source having an air pump 610 for supplying air (oxygen) to the battery, an external interface for electrically connecting a secondary battery, a DC-DC converter, and an external device that the power generation unit 601 drives with the output of the power generation unit 601 A unit 612. By supplying the mixture of water and liquid fuel in the fuel container 604 to the microreactor module 1 by the flow rate control unit 606, hydrogen rich gas is generated as described above, and the hydrogen rich gas is the fuel of the power generation module 608 that is a fuel cell. The electricity generated and supplied to the electrodes is stored in the secondary battery of the power supply unit 612.

図21は、発電ユニット601を電源として用いた電子機器701の斜視図である。図21に示すように、この電子機器701は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器701は、CPU、RAM、ROM、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵するとともにキーボード702を備え付けた下筐体704と、液晶ディスプレイ706を備え付けた上筐体708と、を備える。下筐体704と上筐体708はヒンジ部712で結合されており、上筐体708を下筐体704に重ねてキーボード702に液晶ディスプレイ706を相対させた状態で折り畳むことができるように構成されている。下筐体704の右側面から底面にかけて、発電ユニット601を装着するための装着部710が凹設され、装着部710に発電ユニット601を装着すると、発電ユニット601の電気によって電子機器701が動作する。   FIG. 21 is a perspective view of an electronic device 701 using the power generation unit 601 as a power source. As shown in FIG. 21, the electronic device 701 is a portable electronic device, particularly a notebook personal computer. The electronic device 701 includes a lower housing 704 that includes an arithmetic processing circuit composed of a CPU, a RAM, a ROM, and other electronic components and includes a keyboard 702, and an upper housing 708 that includes a liquid crystal display 706. Prepare. The lower casing 704 and the upper casing 708 are connected by a hinge portion 712, and the upper casing 708 is overlapped with the lower casing 704 and can be folded with the liquid crystal display 706 facing the keyboard 702. Has been. A mounting portion 710 for mounting the power generation unit 601 is recessed from the right side surface to the bottom surface of the lower housing 704, and when the power generation unit 601 is mounted on the mounting portion 710, the electronic device 701 operates by electricity of the power generation unit 601. .

以上のように本実施の形態によれば、図10に示すように、ベースプレート28,102と第一連結部8とが一体とされているから、ベースプレート28,102とが一部材として共有化され、高温反応部4、低温反応部6及び第一連結部8の全体の部材品数がその共有に係る分だけ低減されている。そのため、高温反応部4、低温反応部6及び第一連結部8の全体の部材品数が減り、更には、高温反応部4及び低温反応部6のベースプレート28,102と第一連結部8との接合プロセスも不要となって製造プロセスの簡略化を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, since the base plates 28 and 102 and the first connecting portion 8 are integrated, the base plates 28 and 102 are shared as one member. The total number of members of the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the first connection unit 8 is reduced by the amount related to the sharing. Therefore, the total number of members of the high temperature reaction unit 4, the low temperature reaction unit 6, and the first connection unit 8 is reduced. Further, the base plate 28, 102 of the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 and the first connection unit 8 are reduced. A joining process is also unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.

上記と同様であるが、図11に示すように、下部枠30,104と第二連結部9も一体とされているから、下部枠30,104と第二連結部9とが共有化され、高温反応部4、低温反応部6及び第二連結部9の全体の部材品数が減り、更には、高温反応部4及び低温反応部6の下部枠30,104と第二連結部9との接合プロセスも不要となって製造プロセスの簡略化を図ることができる。   Although it is the same as the above, as shown in FIG. 11, since the lower frames 30, 104 and the second connecting portion 9 are also integrated, the lower frames 30, 104 and the second connecting portion 9 are shared, The total number of members of the high-temperature reaction unit 4, the low-temperature reaction unit 6, and the second connection unit 9 is reduced. A process is also unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.

更に、低温反応部6においては、隔壁29がベースプレート28から下部枠30を経て中部枠32にわたり、隔壁73が下部枠30から中部枠32にわたり、他方、高温反応部4においては、隔壁117がベースプレート102から下部枠104を経て中部枠106にわたっているから、下部枠30,104や中部枠32,106に対し流路を形成する隔壁を別途設ける必要がない。そのため、高温反応部4及び低温反応部6の部材品数が減り、更には、ベースプレート28,102と下部枠30,104とを接合する場合や下部枠30,104と中部枠32,106とを接合する場合に、隔壁同士を接合するプロセスも不要となって製造プロセスの簡略化を図ることができる。   Further, in the low temperature reaction section 6, the partition wall 29 extends from the base plate 28 through the lower frame 30 to the middle frame 32, the partition wall 73 extends from the lower frame 30 to the middle frame 32, and in the high temperature reaction section 4, the partition wall 117 is the base plate. Since it extends from 102 to the middle frame 106 via the lower frame 104, it is not necessary to separately provide a partition that forms a flow path for the lower frames 30 and 104 and the middle frames 32 and 106. Therefore, the number of members of the high temperature reaction section 4 and the low temperature reaction section 6 is reduced. Furthermore, when the base plates 28 and 102 and the lower frames 30 and 104 are joined, the lower frames 30 and 104 and the middle frames 32 and 106 are joined. In this case, the process of joining the partition walls becomes unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.

また、断熱パッケージ200の内部空間が断熱空間となっており、高温反応部4が低温反応部6から離れ、高温反応部4から低温反応部6までの間隔が連結部165の長さ分となっている。従って、高温反応部4から低温反応部6への伝熱の経路が連結部165に限られ、高温を要しない低温反応部6への伝熱が限定される。特に、連結部165の高さ及び幅は高温反応部4と低温反応部6の高さ及び幅よりも小さいから、連結部165を通じた熱伝導も極力抑えられている。そのため、高温反応部4の熱損失を抑えることができるとともに、低温反応部6が設定温度以上に昇温することも抑えることができる。即ち、1つの断熱パッケージ200内に高温反応部4と低温反応部6を収容した場合でも、高温反応部4と低温反応部6の間で温度差を発生することができる。   Further, the internal space of the heat insulation package 200 is a heat insulation space, the high temperature reaction part 4 is separated from the low temperature reaction part 6, and the distance from the high temperature reaction part 4 to the low temperature reaction part 6 is the length of the connecting part 165. ing. Therefore, the heat transfer path from the high temperature reaction section 4 to the low temperature reaction section 6 is limited to the connecting section 165, and heat transfer to the low temperature reaction section 6 that does not require high temperature is limited. Particularly, since the height and width of the connecting portion 165 are smaller than the height and width of the high temperature reaction portion 4 and the low temperature reaction portion 6, heat conduction through the connecting portion 165 is suppressed as much as possible. Therefore, the heat loss of the high temperature reaction part 4 can be suppressed, and the temperature increase of the low temperature reaction part 6 above the set temperature can be suppressed. That is, even when the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 are accommodated in one heat insulating package 200, a temperature difference can be generated between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6.

また、連結流路162,164,166,168を連結部165の一箇所にまとめた状態としているので、連結部165に発生する応力を小さくすることができる。つまり、高温反応部4と低温反応部6との間には温度差があるから、低温反応部6よりも高温反応部4のほうがより膨張するが、高温反応部4が連結部165との連結部以外は自由端となっているので、連結部165等に発生する応力を抑えることができる。特に、連結部165は高さや幅が高温反応部4や低温反応部6よりも小さく、更に連結部165は高温反応部4及び低温反応部6の幅方向中央部において高温反応部4及び低温反応部6に連結しているから、幅方向の端部に位置しているよりも、連結部165に生じる応力を抑えることができる。
低温反応部6と断熱パッケージ200との間においても一本の外部流通管10が連結されているから、外部流通管10等に発生する応力を小さくすることができる。
Moreover, since the connection flow paths 162, 164, 166, and 168 are put together in one place of the connection portion 165, the stress generated in the connection portion 165 can be reduced. That is, since there is a temperature difference between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6, the high temperature reaction part 4 expands more than the low temperature reaction part 6, but the high temperature reaction part 4 is connected to the connection part 165. Since the portion other than the portion is a free end, the stress generated in the connecting portion 165 or the like can be suppressed. In particular, the connecting part 165 is smaller in height and width than the high-temperature reaction part 4 and the low-temperature reaction part 6, and the connecting part 165 is a high-temperature reaction part 4 and a low-temperature reaction at the center in the width direction of the high-temperature reaction part 4 and low-temperature reaction part 6. Since it connects with the part 6, the stress which arises in the connection part 165 can be suppressed rather than being located in the edge part of the width direction.
Since the single external circulation pipe 10 is connected between the low temperature reaction part 6 and the heat insulation package 200, the stress generated in the external circulation pipe 10 and the like can be reduced.

なお、高温反応部4の高温時と低温時との温度差が、低温反応部6の高温時と低温時との温度差よりも大きいために、高温反応部4側に外部流通管材を配置すると、管材の熱膨張や収縮が、低温反応部6側に外部流通管材を配置したときの管材の熱膨張や収縮よりも大きくなるので、断熱パッケージ200内の気密性が損なわれやすくなる。本実施形態では、そのような応力の発生を抑えることができる。   In addition, since the temperature difference between the high temperature and the low temperature of the high temperature reaction part 4 is larger than the temperature difference between the high temperature and the low temperature of the low temperature reaction part 6, when an external circulation pipe is arranged on the high temperature reaction part 4 side, Since the thermal expansion and contraction of the pipe material is larger than the thermal expansion and contraction of the pipe material when the external circulation pipe material is arranged on the low temperature reaction part 6 side, the airtightness in the heat insulating package 200 is easily impaired. In the present embodiment, occurrence of such stress can be suppressed.

外部流通管10、リード線176,178,180,182,184,186,192,194は断熱パッケージ200の外側に延出しているが、これらは全て低温反応部6に連結されている。そのため、高温反応部4から断熱パッケージ200外への直接の放熱を抑えることができ、高温反応部4の熱損失を抑えることができる。従って、1つの断熱パッケージ200内に高温反応部4と低温反応部6を収容した場合でも、高温反応部4と低温反応部6の間で温度差を発生することができる。特に、気化用導入路14、空気用導入路16、燃焼混合気導入路18、排ガス排出路20、燃焼混合気導入路22及び水素ガス用排出路24が1本の外部流通管10にまとめて設けられているから、管の露出している表面の面積が抑えられ、管の表面から断熱パッケージ200外へ放熱を抑えることができ、熱損失を抑えることができる。   The external circulation pipe 10 and the lead wires 176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, and 194 extend to the outside of the heat insulation package 200, but they are all connected to the low temperature reaction unit 6. Therefore, direct heat radiation from the high temperature reaction part 4 to the outside of the heat insulation package 200 can be suppressed, and heat loss of the high temperature reaction part 4 can be suppressed. Therefore, even when the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6 are accommodated in one heat insulating package 200, a temperature difference can be generated between the high temperature reaction unit 4 and the low temperature reaction unit 6. In particular, the vaporization introduction path 14, the air introduction path 16, the combustion mixture introduction path 18, the exhaust gas discharge path 20, the combustion mixture introduction path 22, and the hydrogen gas discharge path 24 are combined into one external circulation pipe 10. Since it is provided, the area of the exposed surface of the tube can be suppressed, heat radiation from the surface of the tube to the outside of the heat insulating package 200 can be suppressed, and heat loss can be suppressed.

第一連結部8の下面、高温反応部4の下面及び低温反応部6の下面が面一となって段差がないため、電熱線172を比較的簡単にパターニングすることができ、電熱線172の断線を抑えることができる。   Since the lower surface of the first connecting portion 8, the lower surface of the high temperature reaction portion 4, and the lower surface of the low temperature reaction portion 6 are flush and there is no step, the heating wire 172 can be patterned relatively easily. Disconnection can be suppressed.

また、外部流通管10の気化用導入路14に吸液材33を充填させて、気化用導入路14を気化器502としたので、マイクロリアクタモジュール1の小型化・簡略化を図りつつ、混合液の気化に必要な温度状態(気化用導入路14の上部が120℃となる状態)とすることができる。   In addition, since the vaporization introduction path 14 of the external flow pipe 10 is filled with the liquid absorbing material 33 and the vaporization introduction path 14 is used as the vaporizer 502, the liquid mixture can be obtained while miniaturizing and simplifying the microreactor module 1. It is possible to achieve a temperature state necessary for vaporization (a state where the upper portion of the vaporization introduction path 14 is 120 ° C.).

また、燃焼器プレート12は外部流通管10の上端部において外部流通管10の周囲に設けられているので、更に気化用導入路14内の吸液材33が燃焼器プレート12の高さの位置まで充填されているから、第一燃焼器504における燃焼熱を混合液の気化に効率よく用いることができる。   Further, since the combustor plate 12 is provided around the external circulation pipe 10 at the upper end portion of the external circulation pipe 10, the liquid absorbing material 33 in the vaporization introduction path 14 is further positioned at the height of the combustor plate 12. Therefore, the combustion heat in the first combustor 504 can be efficiently used for vaporizing the mixed liquid.

また、第一改質器506と第二改質器510との間に第二燃焼器508を挟んだ構造としているため、第二燃焼器508の燃焼熱が第一改質器506と第二改質器510に均等に伝導し、第一改質器506と第二改質器510との間に温度差が生じない。   Further, since the second combustor 508 is sandwiched between the first reformer 506 and the second reformer 510, the combustion heat of the second combustor 508 is changed between the first reformer 506 and the second reformer 506. Conducted uniformly to the reformer 510, and no temperature difference occurs between the first reformer 506 and the second reformer 510.

給排部2、高温反応部4、低温反応部6、連結部165のどの部分においても、流路を仕切る隔壁が薄くされているので、これらの熱容量を小さくすることができ、動作の初期段階において給排部2、高温反応部4、低温反応部6、連結部165を室温から高温にすぐに温めることができる。更に、電熱線170,172,174の消費電力も下げることができる。   In any part of the supply / discharge section 2, the high temperature reaction section 4, the low temperature reaction section 6, and the connection section 165, since the partition walls partitioning the flow path are thinned, these heat capacities can be reduced, and the initial stage of operation The heating / discharging part 2, the high temperature reaction part 4, the low temperature reaction part 6, and the connecting part 165 can be immediately heated from room temperature to high temperature. Furthermore, the power consumption of the heating wires 170, 172, and 174 can be reduced.

連結部165は、高温反応部4や低温反応部6を構成する部材の一部と一体に形成されているため、高温反応部4や低温反応部6との間に繋ぎ目なしに連結されている箇所では、高温反応部4や低温反応部6と完全に別体で繋ぎ合わされるのに比べて応力が加わったときに高温反応部4や低温反応部6からはずれにくい。   Since the connecting part 165 is formed integrally with a part of the members constituting the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6, it is connected seamlessly between the high temperature reaction part 4 and the low temperature reaction part 6. In some places, it is less likely to be disengaged from the high temperature reaction part 4 or the low temperature reaction part 6 when stress is applied, compared to the case where the high temperature reaction part 4 or the low temperature reaction part 6 is completely joined separately.

斜め上から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図である。It is a perspective view of the micro reactor module 1 shown diagonally from the top. 斜め下から示したマイクロリアクタモジュール1の斜視図である。It is a perspective view of the micro reactor module 1 shown from diagonally below. マイクロリアクタモジュール1の側面図である。1 is a side view of a microreactor module 1. FIG. マイクロリアクタモジュール1を機能ごとに分けた場合の概略側面図である。It is a schematic side view at the time of dividing the micro reactor module 1 for every function. マイクロリアクタモジュール1の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a microreactor module 1. FIG. 図3の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VI-VI of FIG. 図3の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VII-VII of FIG. 図3の切断線VIII−VIIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line VIII-VIII of FIG. 図3の切断線IX−IXに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line IX-IX of FIG. 図3の切断線VII−VIIに沿う部材の斜視図である。It is a perspective view of the member which follows the cutting line VII-VII of FIG. 図3の切断線VIII−VIIIに沿う部材の斜視図である。It is a perspective view of the member which follows the cutting line VIII-VIII of FIG. 図3の切断線XII−XIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line XII-XII of FIG. 図3の切断線XIII−XIIIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line XIII-XIII of FIG. 図3の切断線XIV−XIVに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line XIV-XIV of FIG. 液体燃料と水が供給されてから、生成物である水素リッチガスが排出されるまでの経路を示した図面である。It is drawing which showed the path | route from liquid fuel and water being supplied until the hydrogen rich gas which is a product is discharged | emitted. 燃焼混合気が供給されてから、生成物である水等が排出されるまでの経路を示した図面である。It is drawing which showed the path | route until a water etc. which are a product are discharged | emitted after a combustion air-fuel mixture is supplied. マイクロリアクタモジュール1の断熱パッケージ200の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a heat insulation package 200 of the microreactor module 1. FIG. 斜め下から示した断熱パッケージ200の斜視図である。It is a perspective view of the heat insulation package 200 shown from diagonally below. 図7の切断線XIX−XIXに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line XIX-XIX of FIG. 発電ユニット601の斜視図である。3 is a perspective view of a power generation unit 601. FIG. 電子機器701の斜視図である。2 is a perspective view of an electronic device 701. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1000 反応装置
4 高温反応部
6 低温反応部
8 第一連結部
9 第二連結部
28 ベースプレート(基体)
29 隔壁
30 下部枠(枠体)
102 ベースプレート(基体)
104 下部枠(枠体)
117 隔壁
170,172,174 電熱線
165 連結部
506 第一改質器(改質器)
510 第二改質器(改質器)
512 一酸化炭素除去器
1000 reactor 4 high temperature reaction section 6 low temperature reaction section 8 first connection section 9 second connection section 28 base plate (base)
29 Bulkhead 30 Lower frame (frame)
102 Base plate (base)
104 Lower frame (frame)
117 Partition 170, 172, 174 Heating wire 165 Connection portion 506 First reformer (reformer)
510 Second reformer (reformer)
512 carbon monoxide remover

Claims (6)

それぞれ上面と下面を有し、矩形状である第一の部分と、前記第一の部分の一辺と対向する一辺を有する矩形状である第二の部分と、前記第一の部分と前記第二の部分の間に位置して、前記第一の部分と前記第二の部分の対向する辺に沿った幅方向の長さより短い、前記幅方向に沿った辺を有する第三の部分と、からなり、前記第一の部分、前記第二の部分、前記第三の部分の各下面が面一である一体化部材と、
前記第一の部分の上面に配置される第一の枠体と、
前記第一の枠体の前記第一の部分と接する辺の反対側に配置される第一の蓋体と、
前記第二の部分の上面に配置される第二の枠体と、
前記第二の枠体の前記第二の部分と接する辺の反対側に配置される第二の蓋体と、
を備え、
反応物の反応を起こす高温反応部の少なくとも一部が、下から前記一体化部材、前記第一の枠体、前記第一の蓋体の順に積層して接合され、前記第一の部分と、前記第一の枠体と、前記第一の蓋体とで画定され、前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こす低温反応部の少なくとも一部が、下から前記一体化部材、前記第二の枠体、前記第二の蓋体の順に積層して接合され、前記第二の部分と、前記第二の枠体と、前記第二の蓋体とで画定され、前記高温反応部と前記低温反応部との間で流体を送る流路を有する連結部が、前記第三の部分の上面に配置され、かつ、少なくとも一部が前記第三の部分で画定され、前記幅方向において、前記連結部の長さが、前記第三の部分の長さと同一であり、前記高温反応部は燃料を改質する改質器を有し、前記低温反応部は前記改質器からの改質ガスから一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を有することを特徴とする反応装置。
A first part having a top surface and a bottom surface, each having a rectangular shape, a second part having a rectangular shape having one side opposite to one side of the first part, the first part, and the second part A third portion having a side along the width direction that is shorter than a length in the width direction along opposite sides of the first portion and the second portion. An integrated member in which the lower surfaces of the first part, the second part, and the third part are flush with each other;
A first frame disposed on an upper surface of the first portion;
A first lid disposed on the opposite side of the side in contact with the first portion of the first frame;
A second frame disposed on the upper surface of the second portion;
A second lid disposed on the opposite side of the side in contact with the second portion of the second frame;
With
At least a part of the high-temperature reaction part that causes the reaction of the reactant is laminated and joined in order of the integrated member, the first frame, and the first lid from below, and the first part, wherein the first frame, the is defined by a first lid, at least a part of the low temperature reaction unit causing a reaction of the reactants at a temperature lower than the high temperature reaction unit, the integrated member from below, the The second frame body and the second lid body are laminated and joined in this order, and are defined by the second part, the second frame body, and the second lid body, and the high temperature reaction part And a connecting portion having a flow path for sending fluid between the low-temperature reaction portion and the upper surface of the third portion, and at least a portion is defined by the third portion, and in the width direction , the length of the connecting portion, Ri length and same der of the third part, the reformer the high temperature reaction unit is for reforming fuel Has, reactor wherein the low temperature reaction unit, characterized in Rukoto which have a carbon monoxide remover for removing carbon monoxide from the reformed gas from the reformer.
請求項1に記載の反応装置において、
前記連結部は、前記第一の部分及び前記第二の部分の、幅方向中央部に設けられていることを特徴とする反応装置。
The reactor according to claim 1,
The reactor is characterized in that the connecting portion is provided at the center in the width direction of the first portion and the second portion.
請求項1又は2に記載の反応装置において、
前記連結部は、
前記一体化部材と一体に形成され、前記流路を仕切る隔壁を有する第一連結部と、
前記第一及び第二の枠体と一体に形成され、前記第一連結部と異なる流路を仕切る隔壁を有する第二連結部と、
を備えることを特徴とする反応装置。
The reactor according to claim 1 or 2,
The connecting portion is
A first connecting portion formed integrally with the integrated member and having a partition wall that partitions the flow path;
A second connecting portion formed integrally with the first and second frame bodies and having a partition wall partitioning a flow path different from the first connecting portion;
A reaction apparatus comprising:
請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記第一の部分及び前第二の部分の上面には流路を形成するための隔壁が立設されていることを特徴とする反応装置。
In the reaction apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A reactor for forming a flow path is provided on the upper surfaces of the first part and the front second part.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記第一及び第二の部分の下面に電熱線が配され、
前記高温反応部及び前記低温反応部を加熱することを特徴とする反応装置。
In the reaction apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A heating wire is arranged on the lower surfaces of the first and second parts,
A reaction apparatus for heating the high temperature reaction section and the low temperature reaction section.
請求項に記載の反応装置において、
前記連結部は、前記改質器に燃料を供給する流路及び前記改質器から前記一酸化炭素除去器に改質ガスを供給する流路を有することを特徴とする反応装置。
The reactor according to claim 1 ,
The connecting device has a flow path for supplying fuel to the reformer and a flow path for supplying reformed gas from the reformer to the carbon monoxide remover.
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