JP4504751B2

JP4504751B2 - Microreactor for hydrogen production

Info

Publication number: JP4504751B2
Application number: JP2004209884A
Authority: JP
Inventors: 裕八木; 健木原; 綱一鈴木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: JP2005132712A

Description

本発明は、水素製造に使用するマイクロリアクター、特に原料から水素を製造するための複数段の反応を行うことができるマイクロリアクターに関する。 The present invention relates to a microreactor used for hydrogen production, and more particularly to a microreactor capable of performing a multi-stage reaction for producing hydrogen from a raw material.

近年、地球環境保護の観点で二酸化炭素等の地球温暖化ガスの発生がなく、また、エネルギー効率が高いことから、水素を燃料とすることが注目されている。特に、燃料電池は水素を直接電力に変換できることや、発生する熱を利用するコジェネレーションシステムにおいて高いエネルギー変換効率が可能なことから注目されている。これまで燃料電池は宇宙開発や海洋開発等の特殊な条件において採用されてきたが、最近では自動車や家庭用分散電源用途への開発が進んでおり、また、携帯機器用の燃料電池も開発されている。
燃料電池の中で、天然ガス、ガソリン、ブタンガス、メタノール等の炭化水素系燃料を改質して得られる水素ガスと、空気中の酸素とを電気化学的に反応させて電気を取り出す燃料電池は、一般に炭化水素系燃料を水蒸気改質して水素ガスを生成する改質器と、電気を発生させる燃料電池本体等で構成される。 In recent years, attention has been focused on using hydrogen as a fuel because no global warming gas such as carbon dioxide is generated from the viewpoint of protecting the global environment and energy efficiency is high. In particular, fuel cells are attracting attention because they can directly convert hydrogen into electric power and have high energy conversion efficiency in a cogeneration system that uses generated heat. Up to now, fuel cells have been adopted under special conditions such as space development and marine development, but recently they have been developed for use in automobiles and household distributed power supplies, and fuel cells for portable devices have also been developed. ing.
Among fuel cells, a fuel cell that takes out electricity by electrochemically reacting hydrogen gas obtained by reforming hydrocarbon fuels such as natural gas, gasoline, butane gas, and methanol and oxygen in the air is Generally, it is composed of a reformer that generates hydrogen gas by steam reforming a hydrocarbon-based fuel, and a fuel cell body that generates electricity.

メタノール等を原料として水蒸気改質により水素ガスを得るための改質器では、主にＣｕ−Ｚｎ系触媒を使用し、吸熱反応により原料の水蒸気改質が行われる。産業用の燃料電池では、起動・停止が頻繁に行われることがないため、改質器の温度変動は生じにくい。しかし、自動車用や携帯機器用の燃料電池では、起動・停止が頻繁に行われるため、停止状態から始動したときの改質器の立ち上がりが速い（メタノールの水蒸気改質温度に達するまでの時間が短い）ことが要求される。
一方、特に携帯機器用では、燃料電池の小型化が必須であり、改質器の小型化が種々検討されている。例えば、シリコン基板やセラミックス基板にマイクロチャネルを形成し、このマイクロチャネル内に触媒を担持したマイクロリアクターが開発されている（特許文献１）。
特開２００２−２５２０１４号公報 In a reformer for obtaining hydrogen gas by steam reforming using methanol or the like as a raw material, a Cu—Zn-based catalyst is mainly used, and the steam reforming of the raw material is performed by an endothermic reaction. In an industrial fuel cell, start-up and stop are not frequently performed, so that the temperature fluctuation of the reformer hardly occurs. However, since fuel cells for automobiles and portable devices are frequently started and stopped, the start-up of the reformer is quick when starting from a stopped state (the time until the steam reforming temperature of methanol is reached). Short).
On the other hand, especially for portable devices, downsizing of the fuel cell is essential, and various downsizing of the reformer has been studied. For example, a microreactor in which a microchannel is formed on a silicon substrate or a ceramic substrate and a catalyst is supported in the microchannel has been developed (Patent Document 1).
JP 2002-252014 A

しかしながら、従来のマイクロリアクターによる水素製造では、水素製造の各工程（混合、改質、ＣＯ除去）用のマイクロリアクターを準備し、これら複数のマイクロリアクターを配管で接続したものであり、必要とするスペースが大きくなり、携帯機器用の燃料電池のように、マイクロリアクターに許容されるスペースの制限が厳しい場合、小型化に重大な支障を来していた。
また、使用中に１つの工程用のマイクロリアクターにおいて触媒の失活や劣化が生じ、その機能がなくなると、正常に機能しているマイクロリアクターを含めて複数のマイクロリアクター全体を交換する必要があり、ランニングコスト低減に支障を来すという問題があった。
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、小型で効率の高い水素製造用のマイクロリアクターを提供することを目的とする。 However, in conventional hydrogen production using a microreactor, a microreactor for each step of hydrogen production (mixing, reforming, CO removal) is prepared, and a plurality of these microreactors are connected by piping. When the space becomes large and the space allowed for the microreactor is severely limited, such as a fuel cell for portable devices, it has seriously hindered miniaturization.
In addition, when a catalyst is deactivated or deteriorated in a microreactor for one process during use and its function is lost, it is necessary to replace a plurality of microreactors including a normally functioning microreactor. There was a problem that the running cost was hindered.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a small and highly efficient microreactor for hydrogen production.

このような目的を達成するために、本発明は、原料を改質して水素ガスを得るためのマイクロリアクターにおいて、流路を内部に有し、該流路の一方の端部が導入口をなし、他方の端部が排出口をなす複数個の単位流路部材と、該単位流路部材を多段状態で保持する連結部材とを少なくとも備え、前記単位流路部材は、同一方向に１組の突出部を有し、一方の該突出部の先端面には導入口が位置し、他方の該突出部の先端面には排出口が位置し、前記連結部材は、単位流路部材の導入口が位置する前記突出部、排出口が位置する前記突出部をそれぞれ挿入して密着保持するための複数の連結部と、原料導入口と、ガス排出口とを有し、前記単位流路部材は前記連結部材に対して取り外し可能であり、少なくとも１個の前記単位流路部材は流路壁面に金属酸化膜を介して触媒を担持した単位マイクロリアクターであり、前記連結部材の原料導入口から原料を導入し、複数個の前記単位流路部材のうち、前記単位マイクロリアクターにて所定の反応を行い、前記連結部材のガス排出口から所望の生成ガスを得るような構成とした。 In order to achieve such an object, the present invention provides a microreactor for reforming a raw material to obtain hydrogen gas, and has a flow path inside, and one end of the flow path has an inlet. None, comprising at least a plurality of unit flow path members whose other end portion forms a discharge port and a connecting member for holding the unit flow path members in a multi-stage state, wherein the unit flow path members are in a set in the same direction. The projecting portion is located at the tip end surface of one of the projecting portions, and the discharge port is located at the tip end surface of the other projecting portion. the protrusion mouth is located, has a plurality of connection for outlet tightly held by inserting each said protrusion is located, and a raw material inlet, a gas outlet, the unit flow path member the channel is detachable from the connecting member, at least one of the unit flow path member A unit microreactor carrying a catalyst through a metal oxide film on the surface, from the raw material inlet of the connecting member material introduced, among a plurality of the unit flow path member, given in the unit microreactor The reaction was performed to obtain a desired product gas from the gas outlet of the connecting member.

本発明の他の態様として、前記連結部は、前記単位流路部材の前記突出部を気密、液密状態で密着保持するためのパッキンを備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、各単位流路部材は同一構造であって、流路内に担持する触媒種が異なる複数の単位マイクロリアクターを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、発熱体を備えた単位マイクロリアクターを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、所望の隣接する段の単位流路部材間に断熱用の空隙および／または断熱材を介在させるような構成とした。
本発明の他の態様として、連結部材により多段状態で保持された複数の単位流路部材の他の端部を固定部材で固定したような構成とした。 As another aspect of the present invention, the connecting portion includes a packing for holding the protruding portion of the unit flow path member in an airtight and liquid tight state .
As another aspect of the present invention, each unit channel member has the same structure, and has a configuration in which a plurality of unit microreactors having different catalyst species supported in the channel are provided.
In another embodiment of the present invention, the unit microreactor including a heating element is provided.
As another aspect of the present invention, a configuration is adopted in which a space for heat insulation and / or a heat insulating material are interposed between unit flow path members at desired adjacent stages.
As another aspect of the present invention, the other end portions of the plurality of unit flow path members held in a multistage state by the connecting member are fixed with a fixing member.

本発明の他の態様として、前記単位流路部材は取り外し可能であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記単位マイクロリアクターは、単位流路部材の流路内壁面に金属酸化膜を介して触媒を担持しているような構成とした。
本発明の他の態様として、各単位流路部材は同一構造であって、流路内に担持する触媒種が異なる複数の単位マイクロリアクターを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、発熱体を備えた単位マイクロリアクターを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、所望の隣接する段の単位流路部材間に断熱用の空隙および／または断熱材を介在させるような構成とした。
本発明の他の態様として、連結部材により多段状態で保持された複数の単位流路部材の他の端部を固定部材で固定したような構成とした。 As another aspect of the present invention, the unit channel member is configured to be removable.
As another aspect of the present invention, the unit microreactor is configured such that a catalyst is supported on the inner wall surface of the unit channel member via a metal oxide film.
As another aspect of the present invention, each unit channel member has the same structure, and has a configuration in which a plurality of unit microreactors having different catalyst species supported in the channel are provided.
In another embodiment of the present invention, the unit microreactor including a heating element is provided.
As another aspect of the present invention, a configuration is adopted in which a space for heat insulation and / or a heat insulating material are interposed between unit flow path members at desired adjacent stages.
As another aspect of the present invention, the other end portions of the plurality of unit flow path members held in a multistage state by the connecting member are fixed with a fixing member.

本発明の他の態様として、単位流路部材は、流路を構成するための微細溝部が形成された１組の金属基板を前記微細溝部どうしが対向するように接合した接合体、あるいは、流路を構成するための微細溝部が形成された金属基板面に金属カバー部材を接合した接合体であるような構成とした。
本発明の他の態様として、単位流路部材は、流路を構成するための微細溝部が形成された１組の金属基板を前記微細溝部どうしが対向するように接合した接合体、あるいは、流路を構成するための微細溝部が形成された金属基板面に金属カバー部材を接合した接合体を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、単位マイクロリアクターは、前記接合体を形成した後、流路内に触媒を担持したものであるような構成、あるいは、接合前の微細溝部内に触媒を担持したものであるような構成とした。 As another aspect of the present invention, the unit flow path member is a joined body obtained by bonding a pair of metal substrates on which fine grooves for forming the flow path are formed so that the fine groove portions face each other, It was set as the structure which was the joined body which joined the metal cover member to the metal substrate surface in which the fine groove part for comprising a path | route was formed.
As another aspect of the present invention, the unit flow path member is a joined body obtained by bonding a pair of metal substrates on which fine grooves for forming the flow path are formed so that the fine groove portions face each other, It was set as the structure provided with the conjugate | zygote which joined the metal cover member to the metal substrate surface in which the fine groove part for comprising a path | route was formed.
As another embodiment of the present invention, the unit microreactor has a structure in which the catalyst is supported in the flow channel after forming the joined body, or a catalyst in which the catalyst is supported in the fine groove before joining. It was set as such a structure.

本発明によれば、多段状態で連結保持している単位流路部材のうち、所望の単位流路部材が、流路内に触媒を担持した単位マイクロリアクターとされているので、スペースの利用効率が向上し、また、単位マイクロリアクターの段数、単位マイクロリアクターに担持する触媒種の選択により、所望の性能、特性を有する水素製造用のマイクロリアクターとすることができる。さらに、各単位流路部材を取り外し可能とすることにより、触媒の失活や劣化が生じた単位マイクロリアクターのみを交換して、マイクロリアクター全体としての機能を維持することができる。また、接合体を形成した後に触媒を担持して単位マイクロリアクターとすることにより、同一構造の単位流路部材（接合体）を使用し、要求される機能に応じた触媒を担持した単位マイクロリアクターを組み込むことが可能となり、マイクロリアクターの製造コスト、ランニングコストが低減される。また、所望の単位マイクロリアクターに発熱体を備えたり、単位流路部材間に断熱用の空隙や断熱材を介在させることにより、単位マイクロリアクター毎に最適な温度とすることができ、反応効率の向上と熱の有効利用が可能である。 According to the present invention, among the unit flow path members connected and held in a multistage state, the desired unit flow path member is a unit microreactor carrying a catalyst in the flow path. In addition, by selecting the number of unit microreactor stages and the type of catalyst supported on the unit microreactor, a microreactor for producing hydrogen having desired performance and characteristics can be obtained. Furthermore, by making each unit channel member removable, only the unit microreactor in which the catalyst is deactivated or deteriorated can be replaced, and the function of the entire microreactor can be maintained. In addition, by forming a unit microreactor by supporting a catalyst after forming a joined body, a unit microreactor carrying a catalyst corresponding to a required function using a unit flow path member (joined body) having the same structure. As a result, the manufacturing cost and running cost of the microreactor can be reduced. In addition, by providing a heating element in a desired unit microreactor, or by interposing a space for heat insulation or a heat insulating material between unit flow path members, it is possible to achieve an optimum temperature for each unit microreactor, thereby improving reaction efficiency. Improvement and effective use of heat are possible.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のマイクロリアクターの一実施形態を示す斜視図であり、図２は図１に示されるマイクロリアクターのＩ−Ｉ線における拡大縦断面図であり、図３は図１に示されるマイクロリアクターの構成部材を離間させた状態を示す斜視図である。図１〜図３において、本発明のマイクロリアクター１は、３個の単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃが３段の多段状態で連結部材４と固定部材６とで連結保持されたものである。また、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃ間には空隙７が設けられている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the microreactor of the present invention, FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view taken along line II of the microreactor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a perspective view which shows the state which spaced apart the structural member of the microreactor. 1 to 3, a microreactor 1 according to the present invention has three unit channel members 2a, 2b, 2c connected and held by a connecting member 4 and a fixing member 6 in a multi-stage state of three stages. . A gap 7 is provided between the unit flow path members 2a, 2b, 2c.

単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃは流路を内部に有し、この流路の一方の端部が導入口をなし、他方の端部が排出口をなすものである。そして、３個の単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃのうち、単位流路部材２ｂ，２ｃは、流路内に触媒を担持した単位マイクロリアクターである。すなわち、図２に示されるように、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃは、微細溝部１２が形成された金属基板１１と、微細溝部１４が形成された金属基板１３とが、微細溝部１２と微細溝部１４とが対向するように接合され、周囲に金属酸化膜（絶縁層）１６が形成された接合体１０を有している。この接合体１０の内部には、対向する微細溝部１２，１４で構成された流路１５が形成されている。そして、単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂ，２ｃでは、流路１５の内壁面の全面に金属酸化膜１６を介してそれぞれ触媒Ｃ１、Ｃ２が担持されている。尚、図示例では、流路１５の内壁面に触媒を担持していない単位流路部材２ａにおいても、接合体１０内の流路１５の内壁面に金属酸化膜１６を有しているが、この金属酸化膜１６を有していなものであってもよい。 The unit flow path members 2a, 2b, and 2c have a flow path inside, and one end portion of the flow path forms an introduction port and the other end portion forms a discharge port. Of the three unit channel members 2a, 2b, and 2c, the unit channel members 2b and 2c are unit microreactors that carry a catalyst in the channel. That is, as shown in FIG. 2, each of the unit flow path members 2a, 2b, and 2c includes a metal substrate 11 on which the fine groove portion 12 is formed and a metal substrate 13 on which the fine groove portion 14 is formed. And the fine groove portion 14 are joined so as to face each other, and the joined body 10 is formed with a metal oxide film (insulating layer) 16 formed around it. Inside the joined body 10, a flow path 15 composed of opposed fine groove portions 12 and 14 is formed. In the unit flow path members (unit microreactors) 2b and 2c, the catalysts C1 and C2 are supported on the entire inner wall surface of the flow path 15 via the metal oxide film 16, respectively. In the illustrated example, the unit channel member 2a that does not carry a catalyst on the inner wall surface of the flow channel 15 also has the metal oxide film 16 on the inner wall surface of the flow channel 15 in the joined body 10. The metal oxide film 16 may not be provided.

単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを構成する上記の接合体１０は、図３に示されるように、同一方向に１組の突出部１０ａ，１０ｂを有している。図４は単位流路部材２ａを例とした流路１５の状態を説明するための斜視図である。図４に示されるように、流路１５は、突出部１０ａに位置する端部から突出部１０ｂに位置する端部まで蛇行して連続する形状である。そして、突出部１０ａに位置する流路１５の端部が導入口３ａをなし、突出部１０ｂに位置する流路１５の端部が排出口３ｂをなしている。具体的には、単位流路部材２ａ，単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃでは、突出部１０ａに位置する流路１５の端部が導入口３ａをなし、突出部１０ｂに位置する流路１５の端部が排出口３ｂをなしている。また、単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂでは、突出部１０ａに位置する流路１５の端部が排出口３ｂをなし、突出部１０ｂに位置する流路１５の端部が導入口３ａをなしている。したがって、１段目の単位流路部材から３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）に向けて、突出部１０ａ側では導入口３ａ、排出口３ｂ、導入口３ａの順に配列され、突出部１０ｂ側では排出口３ｂ、導入口３ａ、排出口３ｂの順に配列されている。 As shown in FIG. 3, the joined body 10 constituting the unit flow path members 2a, 2b, and 2c has a pair of protrusions 10a and 10b in the same direction. FIG. 4 is a perspective view for explaining the state of the channel 15 taking the unit channel member 2a as an example. As shown in FIG. 4, the flow path 15 has a shape that meanders continuously from an end located at the projecting portion 10 a to an end located at the projecting portion 10 b. And the edge part of the flow path 15 located in the protrusion part 10a comprises the inlet 3a, and the edge part of the flow path 15 located in the protrusion part 10b comprises the discharge port 3b. Specifically, in the unit flow channel member 2a and the unit flow channel member (unit microreactor) 2c, the end of the flow channel 15 located in the protruding portion 10a forms the introduction port 3a, and the flow channel located in the protruding portion 10b. 15 end portions form the discharge port 3b. In the unit channel member (unit microreactor) 2b, the end of the channel 15 located in the protruding portion 10a forms the discharge port 3b, and the end of the channel 15 positioned in the protruding portion 10b serves as the inlet 3a. There is no. Therefore, from the first stage unit flow path member to the third stage unit flow path member (unit microreactor), the projecting portion 10a side is arranged in the order of the introduction port 3a, the discharge port 3b, and the introduction port 3a. On the part 10b side, the discharge port 3b, the introduction port 3a, and the discharge port 3b are arranged in this order.

また、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを構成する接合体１０の一方の面には発熱体１７が設けられており、発熱体１７には電極１８，１８が形成され、この電極１８，１８の一部を露出させるように発熱体保護層１９が、発熱体１７を覆うように設けられている。図３では、単位流路部材２ａの発熱体保護層１９を離間させた状態を示している。尚、図示例では、単位マイクロリアクターではない単位流路部材２ａにも発熱体１７、電極１８，１８が設けられているが、単位マイクロリアクターである単位流路部材のみに発熱体１７、電極１８，１８を設けるようにしてもよい。 Further, a heating element 17 is provided on one surface of the joined body 10 constituting each unit flow path member 2a, 2b, 2c, and electrodes 18, 18 are formed on the heating element 17, and the electrodes 18, A heating element protective layer 19 is provided so as to cover the heating element 17 so that a part of the heating element 18 is exposed. FIG. 3 shows a state where the heating element protective layer 19 of the unit flow path member 2a is separated. In the illustrated example, the heating element 17 and the electrodes 18 and 18 are also provided in the unit channel member 2a that is not a unit microreactor. However, the heating element 17 and the electrode 18 are provided only in the unit channel member that is a unit microreactor. , 18 may be provided.

連結部材４は、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを多段状態で保持するものであり、ブロック体２１ａ，２１ｂでブロック体２１ｃを挟持するような形状の構造体２１を有している。図５は、連結部材４の連結部が形成された面を示す図であり、図６は図５に示される連結部材の断面図であって、（Ａ）はII−II線における断面図、（Ｂ）はIII−III線における断面図である。図５および図６に示されるように、ブロック体２１ａ，２１ｂの一方の面には、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを、導入口３ａや排出口３ｂが位置する接合体１０の突出部１０ａ，１０ｂにて密着させて保持するための複数の連結部２２が設けられている。また、ブロック体２１ａの反対面には原料導入口２３が、ブロック体２１ｂの反対面にはガス排出口２４が、それぞれ設けられている。 The connecting member 4 holds the unit flow path members 2a, 2b, 2c in a multistage state, and has a structure 21 shaped so as to sandwich the block body 21c between the block bodies 21a, 21b. 5 is a view showing a surface on which the connecting portion of the connecting member 4 is formed, FIG. 6 is a cross-sectional view of the connecting member shown in FIG. 5, and (A) is a cross-sectional view taken along the line II-II, (B) is sectional drawing in the III-III line. As shown in FIGS. 5 and 6, the unit channel members 2 a, 2 b, 2 c are provided on one surface of the block bodies 21 a, 21 b, and the projection of the joined body 10 where the introduction port 3 a and the discharge port 3 b are located. A plurality of connecting portions 22 are provided to be held in close contact with the portions 10a and 10b. Further, a raw material introduction port 23 is provided on the opposite surface of the block body 21a, and a gas discharge port 24 is provided on the opposite surface of the block body 21b.

ブロック体２１ａに設けられている連結部２２は、原料導入口２３と内部流路２６にて接続された導入連結部２２ａと、内部連通路２５ａで相互に接続された１組の段移行連結部２２ｄ，２２ｅとからなり、これらが一列に配列されている。また、ブロック体２１ｂに設けられている連結部２２は、内部連通路２５ｂで相互に接続された１組の段移行連結部２２ｂ，２２ｃと、ガス排出入口２４と内部流路２７にて接続された排出連結部２２ｆとからなり、これらが一列に配列されている。そして、各連結部２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ）内には、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを構成する接合体１０の突出部１０ａ，１０ｂを気密、液密状態で密着保持するためのパッキン２８が配設されている。尚、各連結体２２の寸法は、連結保持する単位流路部材の突出部１０ａ，１０ｂの形状に対応させて適宜設定する。 The connecting portion 22 provided in the block body 21a includes an introduction connecting portion 22a connected to the raw material inlet 23 and the internal flow path 26, and a set of stage transition connecting portions connected to each other via the internal communication passage 25a. 22d and 22e, which are arranged in a line. The connecting portion 22 provided in the block body 21b is connected by a set of step transition connecting portions 22b and 22c connected to each other by an internal communication path 25b, a gas discharge inlet 24, and an internal flow path 27. The discharge connecting portions 22f are arranged in a line. And in each connection part 22 (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f), the protrusion parts 10a and 10b of the joined body 10 which comprise each unit flow path member 2a, 2b, 2c are airtight and liquid-tight. A packing 28 for tightly holding in the state is provided. In addition, the dimension of each connection body 22 is suitably set corresponding to the shape of the protrusions 10a and 10b of the unit flow path members to be connected and held.

上記の連結部材４は、導入連結部２２ａと段移行連結部２２ｂに１段目の単位流路部材２ａの突出部１０ａと突出部１０ｂをそれぞれ挿入して密着保持し、段移行連結部２２ｃと２２ｄに２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂの突出部１０ｂと突出部１０ａをそれぞれ挿入して密着保持し、段移行連結部２２ｅと排出連結部２２ｆに３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃの突出部１０ａと突出部１０ｂをそれぞれ挿入して密着保持している。尚、上記のパッキン２８は、連結部材４による各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの密着保持をより確実なものとするためのものであり、例えば、Ｏリング、シリコンラバー等の弾力性を有する材料からなるものとすることができる。また、連結部材４による各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの密着保持をより確実なものとするために、突出部１０ａと突出部１０ｂの周囲にシリコンラバー等の弾力性を有する補助部材を設けてもよい。 The above-mentioned connecting member 4 inserts the projecting portion 10a and the projecting portion 10b of the first-stage unit flow path member 2a into the introduction connecting portion 22a and the step transition connecting portion 22b, and keeps them in close contact with each other. The protrusion 10b and the protrusion 10a of the second stage unit flow path member (unit microreactor) 2b are inserted and held in close contact with 22d, and the third stage unit flow is supplied to the stage transition connection 22e and the discharge connection 22f. The protruding portion 10a and the protruding portion 10b of the path member (unit microreactor) 2c are inserted and held in close contact with each other. The packing 28 described above is for ensuring that the unit flow path members 2a, 2b, and 2c are in close contact with each other by the connecting member 4. For example, the packing 28 has elasticity such as an O-ring and silicon rubber. It can consist of the material which has. In addition, in order to ensure that the unit flow path members 2a, 2b, and 2c are closely held by the connecting member 4, an auxiliary member having elasticity such as silicon rubber is provided around the protruding portion 10a and the protruding portion 10b. It may be provided.

固定部材６は、上記の連結部材４により多段状態で保持された各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの他の端部を固定するものであり、枠体３１と、この枠体３１内を３段に仕切るための仕切り部材３２ａ，３２ｂとを備えている。この固定部材６は、仕切り部材３２ａ，３２ｂで仕切られた収納空間３３ａ，３３ｂ，３３ｃに、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの端部を挿入するように配置することによって、多段状態で固定保持することができる。
上述のようなマイクロリアクター１では、連結部材４の原料導入口２３から導入された原料は、内部流路２６を通過して、導入連結部２２ａから１段目の単位流路部材２ａの導入口３ａに達する。そして、単位流路部材２ａの流路１５内で所望の原料混合が行われた後、排出口３ｂから段移行連結部２２ｂ、内部連通路２５ｂを経由して段移行連結部２２ｃから２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂの導入口３ａに達する。そして、単位マイクロリアクター２ｂの触媒Ｃ１が担持された流路１５内を通過した後、排出口３ｂから段移行連結部２２ｄ、内部連通路２５ａを経由して段移行連結部２２ｅへ送られ、３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃの導入口３ａに達する。そして、単位マイクロリアクター２ｃの触媒Ｃ２が担持された流路１５内を通過した後、排出口３ｂから排出連結部２２ｆ、内部流路２７を通過してガス排出口２４に達する。 The fixing member 6 fixes other end portions of the unit flow path members 2a, 2b, and 2c held in a multistage state by the connecting member 4, and includes a frame body 31 and the inside of the frame body 31. Partition members 32a and 32b for partitioning in three stages are provided. The fixing member 6 is arranged in a multi-stage state by disposing the end portions of the unit flow path members 2a, 2b, 2c into the storage spaces 33a, 33b, 33c partitioned by the partition members 32a, 32b. Can be held fixed.
In the microreactor 1 as described above, the raw material introduced from the raw material introduction port 23 of the connecting member 4 passes through the internal flow path 26 and is introduced from the introduction connecting portion 22a to the first stage unit flow passage member 2a. Reach 3a. And after desired raw material mixing is performed in the flow path 15 of the unit flow path member 2a, the second stage from the stage transition connection part 22c via the discharge port 3b and the stage transition connection part 22b and the internal communication path 25b. To the inlet 3a of the unit flow path member (unit microreactor) 2b. Then, after passing through the flow path 15 in which the catalyst C1 of the unit microreactor 2b is carried, it is sent from the discharge port 3b to the stage transition connection part 22e via the stage transition connection part 22d and the internal communication path 25a. It reaches the inlet 3a of the stage unit flow path member (unit microreactor) 2c. Then, after passing through the flow path 15 on which the catalyst C2 of the unit microreactor 2c is carried, the discharge port 3b passes through the discharge connection portion 22f and the internal flow path 27 and reaches the gas discharge port 24.

上述のマイクロリアクター１では、各単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ発熱体１７が配設され、各単位流路部材間には空隙７が存在しているので、各単位流路部材間での熱の不要な伝導が防止され、単位マイクロリアクター２ｂ、２ｃにおいてそれぞれ最適な温度設定が可能とされている。
また、本発明では、例えば、図７に示されるように、発熱体１７を有する単位マイクロリアクターを２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂのみとし、１段目の単位流路部材２ａ′と３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃ′は発熱体１７を備えないものであってもよい。そして、１段目の単位流路部材２ａ′と２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂとの間には断熱用の空隙７を設け、２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂと３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃ′との間には、断熱材８を介在させたものとしてもよい。断熱材８としては、例えば、ガラスウール、セラミックス基板等を使用することができる。 In the microreactor 1 described above, the heating element 17 is disposed in each of the unit flow path members 2a, 2b, 2c, and the gap 7 exists between the unit flow path members. Thus, unnecessary conduction of heat in the unit microreactors 2b and 2c can be prevented, and optimum temperature settings can be made in each of the unit microreactors 2b and 2c.
Further, in the present invention, for example, as shown in FIG. 7, the unit microreactor having the heating element 17 is only the second-stage unit channel member (unit microreactor) 2b, and the first-stage unit channel member. 2a ′ and the third stage unit flow path member (unit microreactor) 2c ′ may not include the heating element 17. A space 7 for heat insulation is provided between the first-stage unit channel member 2a ′ and the second-stage unit channel member (unit microreactor) 2b, and the second-stage unit channel member (unit The heat insulating material 8 may be interposed between the microreactor 2b and the third-stage unit flow path member (unit microreactor) 2c ′. As the heat insulating material 8, for example, glass wool, a ceramic substrate, or the like can be used.

また、連結部材４の原料導入口２３とガス排出口２４との位置関係は、図示例のものに限定されず、例えば、内部流路２７を曲げて形成することにより、原料導入口２３とガス排出口２４とを同じ高さに配設してもよい。
上述のマイクロリアクター１は、３個の単位流路部材のうち、２個を単位マイクロリアクターとした３段構造であるが、本発明では、単位流路部材の個数は２個、あるいは４個以上であってもよく、また、単位流路部材のうち単位マイクロリアクターとする個数に特に制限はない。そして、単位流路部材の段数に応じて連結部材４の段移行連結部の数を設定する。すなわち、本発明では、ｎ（ｎは２以上の整数）個の単位流路部材を有する場合、連結部材の連結部のうち、相互に内部連通路で接続された段移行連結部を（ｎ−１）組み設けることができる。そして、１段目の単位流路部材は、導入口を導入連結部に、排出口を段移行連結部に、それぞれ連結保持し、２段目から（ｎ−１）段目の単位流路部材については、導入口を前段の段移行連結部と内部連通路で接続された段移行連結部に、排出口を別の組みの段移行連結部に、それぞれ連結保持し、ｎ段目の単位流路部材は、導入口を前段の段移行連結部と内部連通路で接続された段移行連結部に、排出口を排出連結部に、それぞれ連結保持することにより、本発明のマイクロリアクターを構成することができる。 Further, the positional relationship between the raw material inlet 23 and the gas outlet 24 of the connecting member 4 is not limited to the illustrated example. For example, the inner passage 27 is bent to form the raw material inlet 23 and the gas outlet 24. The outlet 24 may be arranged at the same height.
The above-described microreactor 1 has a three-stage structure in which two of the three unit channel members are unit microreactors. In the present invention, the number of unit channel members is two, or four or more. The number of unit microreactors among the unit flow path members is not particularly limited. And the number of the stage transition connection parts of the connection member 4 is set according to the number of steps of the unit flow path member. That is, in the present invention, when there are n (n is an integer of 2 or more) unit flow path members, among the connecting portions of the connecting members, the stage transition connecting portions connected to each other through the internal communication path (n− 1) A combination can be provided. The first stage unit flow path member is connected and held with the introduction port at the introduction connection part and the discharge port at the stage transition connection part, respectively, and the unit flow path member from the second stage to the (n-1) th stage. For, the inlet is connected to the stage transition connecting section connected to the previous stage transition connecting section through the internal communication path, and the discharge port is connected to another set of stage transition connecting sections. The path member constitutes the microreactor of the present invention by holding the inlet at the stage transition connecting portion connected to the previous stage transition connecting portion by the internal communication path and the discharge port at the discharge connecting portion, respectively. be able to.

ここで、上述のマイクロリアクター１を構成する各部材について説明する。
まず、単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃを構成する部材について説明する。接合体１０を構成する金属基板１１，１３は、陽極酸化により金属酸化膜（絶縁膜）１６を形成することができる金属を使用することができる。このような金属としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｂｉ、Ｙ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ等を挙げることできる。これらの金属の中で、特にＡｌが加工適性や、熱容量、熱伝導率等の特性、単価の点から好ましく使用される。また、接合体１０を構成する金属基板１１，１３として、Ｃｕ、ステンレス、Ｆｅ、Ａｌ等のベーマイト処理により金属酸化膜１６の形成が可能な材料を使用することもできる。この場合、金属基板１１，１３の周囲に存在する金属酸化膜１６は、同様にベーマイト処理により形成してもよく、あるいは、絶縁材料を含有するペーストを用いたスクリーン印刷等の印刷法や、スパッタリング、真空蒸着等の真空成膜法によりポリイミド、セラミック（Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂）等を形成してもよい。 Here, each member which comprises the above-mentioned microreactor 1 is demonstrated.
First, members constituting the unit flow path members 2a, 2b, and 2c will be described. For the metal substrates 11 and 13 constituting the joined body 10, a metal capable of forming a metal oxide film (insulating film) 16 by anodic oxidation can be used. Examples of such metals include Al, Si, Ta, Nb, V, Bi, Y, W, Mo, Zr, and Hf. Among these metals, Al is particularly preferably used from the viewpoint of processability, characteristics such as heat capacity and thermal conductivity, and unit price. In addition, as the metal substrates 11 and 13 constituting the bonded body 10, a material capable of forming the metal oxide film 16 by boehmite treatment such as Cu, stainless steel, Fe, and Al can be used. In this case, the metal oxide film 16 existing around the metal substrates 11 and 13 may be similarly formed by boehmite treatment, or a printing method such as screen printing using a paste containing an insulating material, or sputtering. , by a vacuum deposition method such as vacuum deposition polyimide, ceramic _{_{_{(Al 2 O 3, SiO 2}}} ) or the like may be formed.

金属基板１１，１３の厚みは、単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの大きさ、使用する金属の熱容量、熱伝導率等の特性、形成する微細溝部１２，１４の大きさ等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、４００〜１０００μｍ程度の範囲で設定することができる。
金属基板１１，１３に形成される微細溝部１２，１４は、図示された形状に限定されるものではなく、微細溝部１２，１４内に担持する触媒の量が多くなり、かつ、原料が触媒と接触する流路長が長くなるような任意の形状とすることができる。微細溝部１２，１４の深さは、例えば、１００〜１０００μｍ程度の範囲内、幅は１００〜１０００μｍ程度の範囲内で設定することができ、流路長は３０〜３００ｍｍ程度の範囲とすることができる。 The thickness of the metal substrates 11 and 13 takes into consideration the size of the unit flow path members 2a, 2b, and 2c, the characteristics of the heat capacity and thermal conductivity of the metal used, the size of the fine groove portions 12 and 14 to be formed, etc. Although it can set suitably, it can set in the range of about 400-1000 micrometers, for example.
The fine groove portions 12 and 14 formed in the metal substrates 11 and 13 are not limited to the illustrated shape, and the amount of the catalyst carried in the fine groove portions 12 and 14 increases, and the raw material is the catalyst. It can be set as the arbitrary shapes that the flow path length to contact becomes long. The depth of the fine groove portions 12 and 14 can be set, for example, in the range of about 100 to 1000 μm, the width can be set in the range of about 100 to 1000 μm, and the flow path length can be set in the range of about 30 to 300 mm. it can.

本実施形態では、流路１５の内壁面に金属酸化膜１６が形成されているので、微細孔を有する金属酸化膜の表面構造により、触媒Ｃ１、Ｃ２の担持量が増大するとともに、安定した触媒担持が可能となる。
触媒Ｃ１、Ｃ２としては、従来から水素製造に使用されている公知の触媒を使用することができる。例えば、１段目の単位流路部材２ａにて原料の混合、気化が行われ、２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂが混合気体の改質、３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｃが改質気体からの不純物除去を行う場合、触媒Ｃ１としてＣｕ−ＺｎＯ／Ａｌ₂Ｏ₃等、触媒Ｃ２としてＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を使用することができる。
発熱体１７は、各単位流路部材（単位マイクロリアクター）で必要な熱を供給するためのものであり、カーボンペースト、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）等の材質を使用することができる。この発熱体１７は、例えば、幅１０〜２００μｍ程度の細線を、微細溝部が形成されている領域に相当する接合体１０上の領域全面に引き回したような形状とすることができる。 In the present embodiment, since the metal oxide film 16 is formed on the inner wall surface of the flow path 15, the supported amount of the catalysts C 1 and C 2 is increased by the surface structure of the metal oxide film having micropores, and the stable catalyst. Support is possible.
As the catalysts C1 and C2, known catalysts conventionally used for hydrogen production can be used. For example, the raw material is mixed and vaporized in the first stage unit flow path member 2a, and the second stage unit flow path member (unit microreactor) 2b reforms the mixed gas. The third stage unit flow path When the member (unit microreactor) 2c removes impurities from the reformed gas, Cu—ZnO / Al ₂ O ₃ or the like can be used as the catalyst C1, and Pt / Al ₂ O ₃ or the like can be used as the catalyst C2.
The heating element 17 is for supplying heat necessary for each unit flow path member (unit microreactor), such as carbon paste, nichrome (Ni—Cr alloy), W (tungsten), Mo (molybdenum), and the like. Material can be used. For example, the heating element 17 may have a shape in which a thin wire having a width of about 10 to 200 μm is drawn around the entire surface of the joined body 10 corresponding to the region where the fine groove is formed.

このような発熱体１７には、通電用の電極１８，１８が形成されている。通電用の電極１８，１８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｄ−Ａｇ等の導電材料を用いて形成することができる。
発熱体保護層１９は、上記の電極１８，１８の一部を露出させ、発熱体１７を覆うように配設されている。この発熱体保護層１９は、例えば、感光性ポリイミド、ワニス状のポリイミド等により形成することができる。また、発熱体保護層１９の厚みは、使用する材料等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、２〜２５μｍ程度の範囲で設定することができる。 On such a heating element 17, electrodes 18 and 18 for energization are formed. The energization electrodes 18 and 18 can be formed using a conductive material such as Au, Ag, Pd, and Pd—Ag.
The heating element protective layer 19 is disposed so as to expose a part of the electrodes 18 and 18 and cover the heating element 17. The heating element protective layer 19 can be formed of, for example, photosensitive polyimide, varnish-like polyimide, or the like. In addition, the thickness of the heating element protective layer 19 can be appropriately set in consideration of the material to be used, but can be set, for example, in the range of about 2 to 25 μm.

また、連結部材４の材質は、ステンレス、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ等とすることができ、機械加工および拡散接合やロウ付け等を用いて所望の構造体形状とすることができる。例えば、連結部材４をなす構造体２１を、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、５本の一点鎖線Ｌ1〜Ｌ5で分割した６個の部材からなるものとすることができる。そして、６個の部材において、予め一方の面に連結部２２、内部連通路２５ａ，２５ｂ、内部流路２６，２７等を構成するための溝部や貫通孔を形成する。そして、これらの６個の部材を所定の順に拡散接合して一体化することにより、連結部材４を形成することができる。
また、パッキン２８は、従来公知の種々の材質からなるＯリング、シリコンラバー等を用いることができる。
また、固定部材６の材質は、連結部材４と同様のものを挙げることができる。 Moreover, the material of the connection member 4 can be stainless steel, Al, Fe, Cu, or the like, and can be formed into a desired structure shape by machining, diffusion bonding, brazing, or the like. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the structure 21 forming the connecting member 4 can be composed of six members divided by five alternate long and short dash lines L1 to L5. . And in six members, the groove part and through-hole for comprising the connection part 22, internal communication path 25a, 25b, internal flow path 26, 27 grade | etc., Are previously formed in one surface. The connecting member 4 can be formed by diffusing and integrating these six members in a predetermined order.
Further, the packing 28 can be made of an O-ring, silicon rubber or the like made of various conventionally known materials.
The material of the fixing member 6 can be the same as that of the connecting member 4.

尚、上述のマイクロリアクターの実施形態は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、単位流路部材２ａ，２ｂ，２ｃの構造は、触媒を担持することが可能な流路を内部に有し、この流路の一方の端部が導入口をなし、他方の端部が排出口をなすものであれば、特に制限はない。したがって、図８（Ａ）に示されるように、単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂとして、一方の面に微細溝部４３が形成された金属基板４２と、微細溝部４３を覆うように金属基板４２に接合された金属カバー部材４４と、周囲に金属酸化膜４６を備えた接合体４１を有するものでもよい。接合体４１の内部には、微細溝部４３と金属カバー部材４４とで構成された流路４５が形成されており、この流路４５の内壁面の全面に金属酸化膜４６を介して触媒Ｃ１が担持されている。また、図８（Ｂ）に示されるように、単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂとして、金属酸化膜５６を介して触媒Ｃ１が担持された微細溝部５３が一方の面に形成されている金属基板５２と、微細溝部５３を覆うように金属基板５２に接合された金属カバー部材５４からなる接合体５１を有するものでもよい。接合体５１の内部には、微細溝部５３と金属カバー部材５４とで構成された流路５５が形成されており、また、金属基板５２の周囲には金属酸化膜（絶縁膜）５６が形成されている。 The above-described embodiment of the microreactor is an example, and the present invention is not limited to these.
For example, the structure of the unit flow path members 2a, 2b, 2c has a flow path capable of carrying a catalyst therein, and one end of this flow path serves as an inlet, and the other end is There is no particular limitation as long as it forms a discharge port. Therefore, as shown in FIG. 8A, as a unit flow path member (unit microreactor) 2b, a metal substrate 42 having a fine groove 43 formed on one surface, and a metal substrate so as to cover the fine groove 43 The metal cover member 44 bonded to 42 and the bonded body 41 including the metal oxide film 46 around the metal cover member 44 may be used. Inside the joined body 41, a flow path 45 composed of the fine groove portion 43 and the metal cover member 44 is formed, and the catalyst C1 is formed on the entire inner wall surface of the flow path 45 via the metal oxide film 46. It is supported. Further, as shown in FIG. 8B, as the unit flow path member (unit microreactor) 2b, a fine groove portion 53 in which the catalyst C1 is supported is formed on one surface via the metal oxide film 56. You may have the joined body 51 which consists of the metal substrate 52 and the metal cover member 54 joined to the metal substrate 52 so that the fine groove part 53 may be covered. Inside the joined body 51, a flow path 55 composed of a fine groove 53 and a metal cover member 54 is formed, and a metal oxide film (insulating film) 56 is formed around the metal substrate 52. ing.

次に、上述の接合体１０を備えた単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂを例に、図９を参照しながら作製方法について説明する。
図９において、金属基板１１の一方の面に微細溝部１２を形成し、金属基板１３の一方の面に微細溝部１４を形成する（図９（Ａ））。この微細溝部１２，１４は、金属基板１１，１３に所定の開口パターンを有するレジストを形成し、このレジストをマスクとしてウエットエッチングにより形成することができ、マイクロマシーンによる加工を不要とすることができる。
次に、金属基板１１，１３を、微細溝部１２と微細溝部１４とが対向するように接合して接合体１０を形成する（図９（Ｂ））。これにより、微細溝部１２と微細溝部１４が対向して流路１５が形成される。上記の金属基板１１，１３の接合は、例えば、拡散接合やロウ付け等により行うことができる。 Next, a manufacturing method will be described with reference to FIG. 9, taking the unit channel member (unit microreactor) 2b including the above-described joined body 10 as an example.
In FIG. 9, the fine groove portion 12 is formed on one surface of the metal substrate 11, and the fine groove portion 14 is formed on one surface of the metal substrate 13 (FIG. 9A). The fine groove portions 12 and 14 can be formed by forming a resist having a predetermined opening pattern on the metal substrates 11 and 13 and performing wet etching using the resist as a mask, and processing by a micromachine can be made unnecessary. .
Next, the metal substrates 11 and 13 are joined so that the fine groove portions 12 and the fine groove portions 14 face each other, thereby forming the joined body 10 (FIG. 9B). Thereby, the fine groove part 12 and the fine groove part 14 oppose, and the flow path 15 is formed. The metal substrates 11 and 13 can be bonded by, for example, diffusion bonding or brazing.

次に、接合体１０を陽極酸化して、流路１５内壁面を含む全面に金属酸化膜（絶縁膜）１６を形成して単位流路部材２ｂとする（図９（Ｃ））。この金属酸化膜（絶縁膜）１６の形成は、接合体１０を外部電極の陽極に接続した状態で、陽極酸化溶液に浸漬して陰極と対向させ通電することにより行うことができる。尚、金属基板１１，１３として、陽極酸化が不可能でベーマイト処理が可能な金属材料を用いた場合には、ベーマイト処理により金属酸化膜１６を形成する。
次に、単位流路部材２ｂの流路１５の内壁面の全面に金属酸化膜（絶縁膜）１６を介して触媒Ｃ１を担持させて単位マイクロリアクター２ｂとする（図９（Ｄ））。金属酸化膜（絶縁膜）１６上への触媒Ｃ１の担持は、例えば、触媒懸濁液を接合体１０の流路１５内に流して充填し、あるいは、触媒懸濁液内に接合体１０を浸漬し、その後、触媒懸濁液を流路１５から抜いて乾燥することにより行うことができる。 Next, the joined body 10 is anodized to form a metal oxide film (insulating film) 16 on the entire surface including the inner wall surface of the flow path 15 to form the unit flow path member 2b (FIG. 9C). The metal oxide film (insulating film) 16 can be formed by immersing the joined body 10 in the state of being connected to the anode of the external electrode and immersing it in an anodic oxidation solution so as to face the cathode and energizing it. When a metal material that cannot be anodized and can be subjected to boehmite treatment is used as the metal substrates 11 and 13, the metal oxide film 16 is formed by boehmite treatment.
Next, the catalyst C1 is supported on the entire inner wall surface of the channel 15 of the unit channel member 2b via the metal oxide film (insulating film) 16 to form the unit microreactor 2b (FIG. 9D). For example, the catalyst C1 is supported on the metal oxide film (insulating film) 16 by filling the flow path 15 of the joined body 10 with the catalyst suspension or filling the joined body 10 in the catalyst suspension. It can be carried out by immersing and then removing the catalyst suspension from the channel 15 and drying.

尚、金属基板１１，１３に微細溝部１２，１４を形成した後、金属基板１１、１３に陽極酸化を施して金属酸化膜を形成し、次に、接合面となる面に存在する金属酸化膜を研磨除去した後、金属基板１１，１３を接合し、次いで、触媒Ｃ１を金属酸化膜に担持させてもよい。 In addition, after forming the fine groove parts 12 and 14 in the metal substrates 11 and 13, the metal substrates 11 and 13 are anodized to form a metal oxide film, and then the metal oxide film present on the surface to be the bonding surface Then, the metal substrates 11 and 13 may be joined, and then the catalyst C1 may be supported on the metal oxide film.

次いで、金属基板１１側の金属酸化膜（絶縁膜）１６上に発熱体を設け、さらに、通電用の電極を形成し、発熱体保護層を発熱体上に形成して、単位マイクロリアクター２ｂを得ることができる。
発熱体の形成方法としては、上述の材料を含有するペーストを用いてスクリーン印刷により形成する方法、上述の材料を含有するペーストを用いて塗布膜を形成し、その後、エッチング等によりパターニングする方法、上述の材料を用いて真空成膜法により薄膜を形成し、その後、エッチング等によりパターニングする方法等を挙げることができる。また、通電用の電極は、例えば、上述の導電材料を含有するペーストを用いてスクリーン印刷により形成することができる。また、発熱体保護層は、例えば、上述の材料を含有するペーストを用いてスクリーン印刷により所定のパターンで形成することができる。 Next, a heating element is provided on the metal oxide film (insulating film) 16 on the metal substrate 11 side, an electrode for energization is formed, a heating element protection layer is formed on the heating element, and the unit microreactor 2b is formed. Obtainable.
As a method of forming the heating element, a method of forming by screen printing using a paste containing the above-mentioned material, a method of forming a coating film using a paste containing the above-mentioned material, and then patterning by etching or the like, Examples thereof include a method of forming a thin film by a vacuum film formation method using the above materials and then patterning by etching or the like. Moreover, the electrode for electricity supply can be formed by screen printing using the paste containing the above-mentioned electrically-conductive material, for example. Further, the heating element protective layer can be formed in a predetermined pattern by screen printing using a paste containing the above-described material, for example.

上記のように、流路１５を備えた接合体１０が形成された後に触媒Ｃ１を担持させて単位マイクロリアクター２ｂとすることにより、接合工程における熱による触媒の失活のおそれがなく、触媒の選択幅が広くなる。また、金属酸化膜（絶縁膜）１６を形成工程まで完了させた複数の単位流路部材を準備しておくことにより、所望の触媒を担持させるだけで要求される機能を備えた単位マイクロリアクターとすることができる。
尚、上述の接合体４１を備えた単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂは、上記の作製例において、金属基板１３に代えて、金属カバー部材４４を金属基板１１に接合することにより、同様に作製することができる。 As described above, after the joined body 10 including the flow path 15 is formed, the catalyst C1 is supported to form the unit microreactor 2b, so that there is no risk of catalyst deactivation due to heat in the joining process. The selection range becomes wider. Further, by preparing a plurality of unit flow path members in which the metal oxide film (insulating film) 16 is completed up to the formation process, a unit microreactor having a function required only by supporting a desired catalyst, can do.
The unit flow path member (unit microreactor) 2b including the above-described joined body 41 is the same as that in the above production example by joining the metal cover member 44 to the metal substrate 11 instead of the metal substrate 13. Can be produced.

次に、上述の接合体５１を備えた単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂを例に、図１０を参照しながら作製方法について説明する。
図１０において、まず、金属基板５２の一方の面に微細溝部５３を形成する（図１０（Ａ））。この微細溝部５３の形成は、上記の微細溝部１２，１４の形成と同様に行うことができる。
次に、金属基板５２を陽極酸化して微細溝部５３内部を含む全面に金属酸化膜５６を形成する（図１０（Ｂ））。尚、金属基板５２として、陽極酸化が不可能でベーマイト処理が可能な金属材料を用いた場合には、ベーマイト処理により金属酸化膜５６を形成する。
次いで、微細溝部５３内に触媒Ｃ１を担持させる（図１０（Ｃ））。この触媒担持は、微細溝部５３が形成されている金属基板５２の面を所望の触媒懸濁液に浸漬し、乾燥することにより行うことができる。 Next, a manufacturing method will be described with reference to FIG. 10 by taking the unit channel member (unit microreactor) 2b including the above-described joined body 51 as an example.
In FIG. 10, first, a fine groove 53 is formed on one surface of a metal substrate 52 (FIG. 10A). The formation of the fine groove portion 53 can be performed in the same manner as the formation of the fine groove portions 12 and 14 described above.
Next, the metal substrate 52 is anodized to form a metal oxide film 56 on the entire surface including the inside of the fine groove 53 (FIG. 10B). When a metal material that cannot be anodized and can be treated with boehmite is used as the metal substrate 52, a metal oxide film 56 is formed by boehmite treatment.
Next, the catalyst C1 is supported in the fine groove portion 53 (FIG. 10C). This catalyst loading can be performed by immersing the surface of the metal substrate 52 on which the fine groove 53 is formed in a desired catalyst suspension and drying it.

次に、金属基板５２の微細溝部５３形成面側を研磨して、金属カバー部材５４との接合面となる面を露出させる（図１０（Ｄ））。その後、金属基板５２と金属カバー部材５４とを接合して接合体５１を形成する（図１０（Ｅ））。この接合により、接合体５１内には流路５５が形成される。
次いで、金属基板５２の金属酸化膜（絶縁膜）５６上に発熱体を設け、さらに、通電用の電極を形成し、発熱体保護層を発熱体上に形成して、単位流路部材（単位マイクロリアクター）２ｂを得ることができる。 Next, the surface of the metal substrate 52 on which the fine groove 53 is formed is polished to expose the surface to be a joint surface with the metal cover member 54 (FIG. 10D). Thereafter, the metal substrate 52 and the metal cover member 54 are bonded to form a bonded body 51 (FIG. 10E). By this joining, a flow path 55 is formed in the joined body 51.
Next, a heating element is provided on the metal oxide film (insulating film) 56 of the metal substrate 52, an electrode for energization is further formed, and a heating element protection layer is formed on the heating element. Microreactor) 2b can be obtained.

次に、より具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
［接合体の作製］
金属基板として厚み１０００μｍのＡｌ基板（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）を準備し、このＡｌ基板の両面に感光性レジスト材料（東京応化工業（株）製ＯＦＰＲ）をディップ法により塗布（膜厚７μｍ（乾燥時））した。次に、Ａｌ基板の微細溝部を形成する側のレジスト塗膜上に、幅１５００μｍのストライプ状の遮光部がピッチ２０００μｍで左右から交互に延びている（長さ３０ｍｍ）形状のフォトマスクを配した。次いで、このフォトマスクを介してレジスト塗布膜を露光し、炭酸水素ナトリウム溶液を使用して現像した。これにより、Ａｌ基板の一方の面には、幅５００μｍのストライプ状の開口部がピッチ２０００μｍで配列され、隣接するストライプ状の開口部が、その端部において交互に連続した蛇行したパターンで、かつ、両端部が同一方向を向き、他のストライプ状の開口部よりも５ｍｍ長いようなレジストパターンが形成された。 Next, the present invention will be described in more detail by showing more specific examples.
Example 1
[Preparation of joined body]
A 1000 μm thick Al substrate (250 mm × 250 mm) was prepared as a metal substrate, and a photosensitive resist material (OFPR manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to both surfaces of this Al substrate by a dipping method (film thickness 7 μm (when dry)) )did. Next, a photomask having a shape in which stripe-shaped light-shielding portions having a width of 1500 μm alternately extend from the left and right at a pitch of 2000 μm (length 30 mm) was disposed on the resist coating film on the side where the fine groove portions of the Al substrate are to be formed. . Next, the resist coating film was exposed through this photomask and developed using a sodium hydrogen carbonate solution. Thereby, on one surface of the Al substrate, stripe-shaped openings having a width of 500 μm are arranged at a pitch of 2000 μm, and adjacent stripe-shaped openings have a meandering pattern alternately and continuously at the end thereof, and A resist pattern was formed in which both end portions faced in the same direction and were 5 mm longer than other striped openings.

次に、上記のレジストパターンをマスクとして、下記の条件でＡｌ基板をエッチング（３分間）した。
（エッチング条件）
・温度：２０℃
・エッチング液（ＨＣｌ）濃度：２００ｇ／Ｌ
（３５％ＨＣｌを純水中に２００ｇ溶解して１Ｌとする）
上記のエッチング処理が終了した後、水酸化ナトリウム溶液を用いてレジストパターンを除去し、水洗した。これにより、Ａｌ基板の一方の面に、幅１０００μｍ、深さ６５０μｍ、長さ３０ｍｍのストライプ形状の微細溝が２０００μｍのピッチで形成され、隣接する微細溝の端部において交互に連続するような形状（図４に示されるような１８０度折り返しながら蛇行して連続する形状）の微細溝部（流路長３００ｍｍ）が形成された。 Next, using the resist pattern as a mask, the Al substrate was etched (for 3 minutes) under the following conditions.
(Etching conditions)
・ Temperature: 20 ℃
Etching solution (HCl) concentration: 200 g / L
(Dissolve 200 g of 35% HCl in pure water to make 1 L)
After the etching treatment was completed, the resist pattern was removed using a sodium hydroxide solution and washed with water. As a result, stripe-shaped microgrooves having a width of 1000 μm, a depth of 650 μm, and a length of 30 mm are formed on one surface of the Al substrate at a pitch of 2000 μm, and the shape is such that the end portions of adjacent microgrooves are alternately continuous. A fine groove (flow path length of 300 mm) having a shape meandering continuously while being folded by 180 degrees as shown in FIG. 4 was formed.

次いで、金属カバー部材として厚み１００μｍのＡｌ板を準備し、このＡｌ板を、上記のように微細溝部を形成したＡｌ基板に、微細溝部を覆うように下記の条件で拡散接合した。
（拡散接合条件）
・雰囲気：真空中
・接合温度：３００℃
・接合時間：８時間
これにより、図３に示されるような外形形状をもつ接合体を形成した。この接合体の寸法は、２５ｍｍ×３５ｍｍ、厚み１．４ｍｍであり、同一方向に２つの突出部（長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ）を１５ｍｍの距離を隔てて有し、この突出部の先端には流路の導入口と排出口とが位置するものであった。 Next, an Al plate having a thickness of 100 μm was prepared as a metal cover member, and this Al plate was diffusion bonded to the Al substrate on which the fine groove portion was formed as described above under the following conditions so as to cover the fine groove portion.
(Diffusion bonding conditions)
-Atmosphere: in vacuum-Joining temperature: 300 ° C
Joining time: 8 hours Thereby, a joined body having an outer shape as shown in FIG. 3 was formed. The dimensions of this joined body are 25 mm × 35 mm and a thickness of 1.4 mm, and two protruding portions (length 5 mm, width 5 mm) are separated by a distance of 15 mm in the same direction. The inlet and outlet of the channel were located.

このような接合体を３個作製し、各接合体を外部電極の陽極に接続し、陽極酸化溶液（４％シュウ酸溶液）に浸漬して陰極と対向させ、下記の条件で通電することにより、流路内部を含む接合体表面に酸化アルミニウム薄膜（絶縁膜）を形成した単位流路部材とした。尚、形成した酸化アルミニウム薄膜の厚みをエリプソメーターで測定した結果、約３０μｍであった。
（陽極酸化の条件）
・浴温：２５℃
・電圧：２５Ｖ（ＤＣ）
・電流密度：１００Ａ／ｍ² Three such joined bodies are prepared, and each joined body is connected to the anode of the external electrode, immersed in an anodic oxidation solution (4% oxalic acid solution) to face the cathode, and energized under the following conditions. A unit channel member in which an aluminum oxide thin film (insulating film) was formed on the surface of the joined body including the inside of the channel was used. In addition, as a result of measuring the thickness of the formed aluminum oxide thin film with an ellipsometer, it was about 30 μm.
(Conditions for anodization)
・ Bath temperature: 25 ℃
・ Voltage: 25V (DC)
・ Current density: 100 A / m ²

［１段目用の単位流路部材］
１個の単位流路部材の酸化アルミニウム薄膜上に下記組成の発熱体用ペーストをスクリーン印刷により印刷し、２００℃で硬化させて発熱体を形成した。形成した発熱体は、幅１００μｍの細線を、微細溝部が形成されている領域に相当する領域（３５ｍｍ×２５ｍｍ）全面を覆うようにＡｌ基板上に線間隔１００μｍで引き回したような形状とした。
（発熱体用ペーストの組成）
・カーボン粉末 … ２０重量部
・微粉末シリカ … ２５重量部
・キシレンフェノール樹脂 … ３６重量部
・ブチルカルビトール … １９重量部 [Unit flow path member for the first stage]
A heating element paste having the following composition was printed on an aluminum oxide thin film of one unit channel member by screen printing and cured at 200 ° C. to form a heating element. The formed heating element was shaped such that a fine line having a width of 100 μm was drawn on an Al substrate at a line interval of 100 μm so as to cover the entire area (35 mm × 25 mm) corresponding to the area where the fine groove was formed.
(Composition of paste for heating element)
Carbon powder: 20 parts by weight Fine powder silica: 25 parts by weight Xylene phenol resin: 36 parts by weight Butyl carbitol: 19 parts by weight

また、下記組成の電極用ペーストを用いて、スクリーン印刷により発熱体の所定の２ヶ所に、接合体の側面に達するように電極を形成した。
（電極用ペーストの組成）
・銀めっき銅粉末 … ９０重量部
・フェノール樹脂 … ６．５重量部
・ブチルカルビトール … ３．５重量部 Further, an electrode paste having the following composition was formed by screen printing so as to reach the side surface of the joined body at two predetermined locations of the heating element.
(Composition of electrode paste)
・ Silver plated copper powder: 90 parts by weight ・ Phenolic resin: 6.5 parts by weight ・ Butyl carbitol: 3.5 parts by weight

次に、発熱体上に形成された２個の電極の端部を露出するように、下記組成の保護層用ペーストを用いて、スクリーン印刷により発熱体保護層（厚み２０μｍ）を発熱体上に形成した。
（保護層用ペーストの組成）
・樹脂分濃度 … ３０重量部
・シリカフィラー … １０重量部
・ラクトン系溶剤（ペンタ１−４−ラクトン） … ６０重量部
これにより、１段目の単位流路部材とした。 Next, a heating element protective layer (thickness 20 μm) is formed on the heating element by screen printing using a protective layer paste having the following composition so as to expose the ends of the two electrodes formed on the heating element. Formed.
(Composition of protective layer paste)
Resin content concentration: 30 parts by weight Silica filler: 10 parts by weight Lactone solvent (penta-4-lactone): 60 parts by weight Thus, a first-stage unit channel member was obtained.

［２段目用の単位流路部材（単位マイクロリアクター）］
別の単位流路部材の流路内に下記組成の触媒懸濁液を充填して放置（１５分間）し、その後、触媒懸濁液を抜き、１２０℃、３時間の乾燥還元処理を施して、流路内全面に触媒Ｃ１を担持させた。
（触媒懸濁液の組成）
・Ａｌ … ４１．２重量％
・Ｃｕ … ２．６重量％
・Ｚｎ … ２．８重量％
次いで、Ａｌ基板の酸化アルミニウム薄膜上に、上記の１段目の単位流路部材と同様に、発熱体、電極、発熱体保護層を形成して、２段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）を作製した。 [Second-stage unit channel member (unit microreactor)]
Fill the flow path of another unit flow path member with a catalyst suspension having the following composition and leave it for 15 minutes. Then, remove the catalyst suspension and perform a dry reduction treatment at 120 ° C. for 3 hours. The catalyst C1 was supported on the entire surface in the flow path.
(Composition of catalyst suspension)
・ Al: 41.2% by weight
Cu: 2.6% by weight
Zn: 2.8% by weight
Next, a heating element, an electrode, and a heating element protective layer are formed on the aluminum oxide thin film of the Al substrate in the same manner as the first-stage unit flow path member, and the second-stage unit flow path member (unit micro-channel member) is formed. Reactor) was prepared.

［３段目用の単位流路部材（単位マイクロリアクター）］
別の単位流路部材の流路内に下記組成の触媒懸濁液を充填して放置（１５分間）し、その後、触媒懸濁液を抜き、１２０℃、３時間の乾燥還元処理を施して、流路内全面に触媒Ｃ２を担持させた。
（触媒懸濁液の組成）
・Ｐｔ … ０．４重量％
・Ｆｅ … ０．２重量％
・モルデナイト（Na₈(Al₈Si₄₀O₉₆)・24H₂O） … ９．４重量％
次いで、Ａｌ基板の酸化アルミニウム薄膜上に、上記の１段目の単位流路部材と同様に、発熱体、電極、発熱体保護層を形成して、３段目の単位流路部材（単位マイクロリアクター）を作製した。 [Unit flow member for the third stage (unit microreactor)]
Fill the flow path of another unit flow path member with a catalyst suspension having the following composition and leave it for 15 minutes. Then, remove the catalyst suspension and perform a dry reduction treatment at 120 ° C. for 3 hours. The catalyst C2 was supported on the entire surface of the flow path.
(Composition of catalyst suspension)
・ Pt: 0.4% by weight
・ Fe: 0.2% by weight
・ Mordenite (Na ₈ (Al ₈ Si ₄₀ O ₉₆ ) / 24H ₂ O): 9.4 wt%
Next, a heating element, an electrode, and a heating element protective layer are formed on the aluminum oxide thin film of the Al substrate in the same manner as the first-stage unit flow path member, and the third-stage unit flow path member (unit micro-channel member) is formed. Reactor) was prepared.

［連結部材の作製］
平坦面（３０ｍｍ×２０ｍｍ）を有するステンレス板材を６個準備し、各ステンレス基板の一方の平坦面に連結部、内部連通路、内部流路等を構成するための所定の溝部や貫通孔を機械加工により形成した。これら６個のステンレス基板を所定の積層順序で拡散接合して一体化することにより、３０ｍｍ×２０ｍｍ×１２ｍｍの連結部材を作製した。この連結部材は、３０ｍｍ×１２ｍｍの面に６個の連結部（幅５．１ｍｍ、高さ１．４１ｍｍ、深さ５ｍｍ）を有し、その反対面に原料導入口とガス排出口とを有し、内部に内部連通路と内部流路を備えた、図５、図６に示されるような構造（構造体の外形は長方体であり図５、図６とは異なる）であった。この連結部材では、１列に配列された各３個の連結部のピッチ（単位流路部材の多段ピッチに相当）は２ｍｍであり、各配列の距離（単位流路部材の導入口と排出口の距離に相当）は２０ｍｍであった。尚、各連結部にはシリコンラバー製のパッキンを装着した。 [Production of connecting member]
Prepare 6 stainless steel plate materials with flat surfaces (30mm x 20mm), and machine predetermined grooves and through holes on one flat surface of each stainless steel substrate to form connecting parts, internal communication paths, internal flow paths, etc. Formed by processing. These six stainless steel substrates were joined by diffusion bonding in a predetermined stacking order to produce a connecting member of 30 mm × 20 mm × 12 mm. This connecting member has six connecting portions (width 5.1 mm, height 1.41 mm, depth 5 mm) on a 30 mm × 12 mm surface, and has a raw material inlet and a gas outlet on the opposite surface. And it was the structure as shown in FIG. 5 and FIG. 6 with the internal communication path and the internal flow passage inside (the outer shape of the structure is a rectangular parallelepiped and different from FIG. 5 and FIG. 6). In this connecting member, the pitch of each of the three connecting portions arranged in a row (corresponding to the multi-step pitch of the unit channel member) is 2 mm, and the distance between each array (the inlet and outlet of the unit channel member) Was equivalent to a distance of 20 mm. Each connecting portion was provided with a silicone rubber packing.

［固定部材の作製］
ステンレス材を用いて、間口が２５ｍｍ×１．４１ｍｍである収納空間を、２ｍｍピッチで３段備えた固定部材を作製した。
［マイクロリアクターの作製］
上述のように作製した連結部材に、１段目用から３段目用の順となるように各単位流路部材（２段目、３段目は単位マイクロリアクター）の突出部を挿入して連結し、また、固定部材により各単位流路部材の連結端部と反対側の端部を固定した。
これにより、本発明のマイクロリアクターを得ることができた。 [Fabrication of fixing member]
A stainless steel material was used to produce a fixing member having three storage spaces with a frontage of 25 mm × 1.41 mm at a pitch of 2 mm.
[Production of microreactor]
Insert the protruding part of each unit flow channel member (the second and third stages are unit microreactors) into the connecting member produced as described above in order from the first stage to the third stage. In addition, the end of the unit channel member opposite to the connection end was fixed by a fixing member.
Thereby, the microreactor of the present invention could be obtained.

実施例２
［接合体の作製］
まず、実施例１の［接合体の作製］と同様にして、幅１０００μｍ、深さ６５０μｍ、長さ３０ｍｍのストライプ形状の微細溝が２０００μｍのピッチで形成されたＡｌ基板を作製した。
次に、このＡｌ基板を外部電極の陽極に接続し、実施例１と同じ条件で陽極酸化を施して、微細溝部を含むＡｌ基板表面に酸化アルミニウム薄膜（絶縁膜）を形成した。次いで、微細溝部が形成されている面をアルミナ粉で研磨して酸化アルミニウム薄膜を除去し、Ａｌ基板面（接合面）を露出させた。 Example 2
[Preparation of joined body]
First, in the same manner as in [Production of bonded body] in Example 1, an Al substrate in which stripe-shaped fine grooves having a width of 1000 μm, a depth of 650 μm, and a length of 30 mm were formed at a pitch of 2000 μm was produced.
Next, this Al substrate was connected to the anode of the external electrode and anodized under the same conditions as in Example 1 to form an aluminum oxide thin film (insulating film) on the Al substrate surface including the fine groove. Next, the surface on which the fine groove portion was formed was polished with alumina powder to remove the aluminum oxide thin film, and the Al substrate surface (joint surface) was exposed.

次いで、金属カバー部材として厚み１００μｍのＡｌ板を準備し、このＡｌ板を、上記のように微細溝部を形成したＡｌ基板に、微細溝部を覆うように、実施例１と同じ条件でロウ付けにより接合した。これにより、図３に示されるような外形形状をもつ接合体を３個作製し、単位流路部材とした。この接合体の寸法は、２５ｍｍ×３５ｍｍ、厚み１．４ｍｍであり、同一方向に２つの突出部（長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ）を１５ｍｍの距離を隔てて有し、この突出部の先端には流路の導入口と排出口とが位置するものであった。
上記の３個の単位流路部材を用いて、実施例１と同様に、１段面用の単位流路部材、２段面用の単位流路部材、３段面用の単位流路部材を作製し、本発明のマイクロリアクターを作製した。 Next, an Al plate having a thickness of 100 μm was prepared as a metal cover member, and this Al plate was brazed under the same conditions as in Example 1 so as to cover the fine groove portion on the Al substrate on which the fine groove portion was formed as described above. Joined. As a result, three joined bodies having an outer shape as shown in FIG. 3 were produced and used as unit channel members. The dimensions of this joined body are 25 mm × 35 mm and a thickness of 1.4 mm, and two protruding portions (length 5 mm, width 5 mm) are separated by a distance of 15 mm in the same direction. The inlet and outlet of the channel were located.
Using the above three unit flow path members, similarly to Example 1, a unit flow path member for the first step surface, a unit flow path member for the second step surface, and a unit flow path member for the third step surface The microreactor of the present invention was manufactured.

本発明は、メタノールの改質、一酸化炭素の酸化等の反応からなる水素製造の用途に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for hydrogen production including reactions such as methanol reforming and carbon monoxide oxidation.

本発明のマイクロリアクターの一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the microreactor of this invention. 図１に示されるマイクロリアクターのＩ−Ｉ線における拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view in the II line of the microreactor shown by FIG. 図１に示されるマイクロリアクターの構成部材を離間させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which spaced apart the structural member of the microreactor shown by FIG. 本発明のマイクロリアクターを構成する単位流路部材内の流路の例を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the example of the flow path in the unit flow path member which comprises the microreactor of this invention. 連結部材の連結部が形成された面を示す図である。It is a figure which shows the surface in which the connection part of the connection member was formed. 図５に示される連結部材の断面図であって、（Ａ）はII−II線における断面図、（Ｂ）はIII−III線における断面図である。It is sectional drawing of the connection member shown by FIG. 5, Comprising: (A) is sectional drawing in the II-II line, (B) is sectional drawing in the III-III line. 本発明のマイクロリアクターの他の例を説明するための図２相当の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view equivalent to FIG. 2 for demonstrating the other example of the microreactor of this invention. 本発明のマイクロリアクターを構成する単位流路部材（単位マイクロリアクター）の他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of the unit flow-path member (unit microreactor) which comprises the microreactor of this invention. 単位マイクロリアクターの作製方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of a unit microreactor. 単位マイクロリアクターの作製方法の他の例を示す工程図である。It is process drawing which shows the other example of the manufacturing method of a unit microreactor.

Explanation of symbols

１…マイクロリアクター
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ａ′，２ｃ′…単位流路部材
２ｂ，２ｃ，２ｃ′…単位マイクロリアクター
３ａ…導入口
３ｂ…排出口
４…連結部材
６…固定部材
７…空隙
８…断熱材
１０，４１，５１…接合体
１０ａ，１０ｂ…突出部
１１，１３，４２，５２…金属基板
１２，１４，４３，５３…微細溝部
１５，４５，５５…流路
１６，４６，５６…金属酸化膜（絶縁膜）
１７…発熱体
１８…電極
１９…発熱体保護層
２１…構造体
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…ブロック体
２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ）…連結部
２２ａ…導入連結部
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ…段移行連結部
２２ｆ…排出連結部
２３…原料導入口
２４…ガス排出口
２５ａ，２５ｂ…内部連通路
２６，２７…内部流路
３１…枠体
４１，５１…接合体
４２，５２…金属基板
４３，５３…微細溝部
４４，５４…金属カバー部材
４５，５５…流路
４６，５６…金属酸化膜（絶縁膜）
Ｃ１、Ｃ２…触媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microreactor 2a, 2b, 2c, 2a ', 2c' ... Unit flow path member 2b, 2c, 2c '... Unit microreactor 3a ... Introduction port 3b ... Discharge port 4 ... Connecting member 6 ... Fixing member 7 ... Air gap 8 ... Heat insulation 10,41,51 ... Joint body 10a, 10b ... Protrusion 11,13,42,52 ... Metal substrate 12,14,43,53 ... Fine groove 15,45,55 ... Flow path 16,46,56 ... Metal oxide film (insulating film)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Heating body 18 ... Electrode 19 ... Heating body protective layer 21 ... Structure 21a, 21b, 21c ... Block body 22 (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) ... Connection part 22a ... Introduction connection part 22b, 22c 22d, 22e ... stage transition connecting portion 22f ... discharge connecting portion 23 ... raw material introduction port 24 ... gas discharge port 25a, 25b ... internal communication passage 26,27 ... internal flow channel 31 ... frame body 41, 51 ... joint body 42, 52 ... Metal substrate 43, 53 ... Fine groove 44, 54 ... Metal cover member 45, 55 ... Flow path 46, 56 ... Metal oxide film (insulating film)
C1, C2 ... Catalyst

Claims

In a microreactor for reforming raw materials to obtain hydrogen gas,
A plurality of unit flow path members having a flow path inside, one end of the flow path serving as an introduction port and the other end serving as a discharge port, and the unit flow path members are held in a multistage state And at least a connecting member
The unit flow path member has a pair of protrusions in the same direction, an introduction port is located on the tip surface of one of the projections, and a discharge port is located on the tip surface of the other projection. ,
The connecting member includes a plurality of connecting portions for inserting and holding the protruding portion where the inlet of the unit flow path member is positioned, the protruding portion where the discharging port is positioned, a raw material inlet, and a gas exhaust. An outlet, and the unit channel member is removable with respect to the connecting member,
At least one of the unit channel members is a unit microreactor in which a catalyst is supported on the channel wall surface via a metal oxide film ,
A raw material is introduced from the raw material inlet of the connecting member, a predetermined reaction is performed in the unit microreactor among the plurality of unit flow path members, and a desired product gas is obtained from the gas outlet of the connecting member. A microreactor characterized by that.

n (n is an integer of 2 or more) unit channel members,
The connecting part includes (n-1) sets of stage transition connections that are connected to the raw material inlet, the discharge connecting part that is connected to the gas outlet, and the internal communication path. And consists of
The first stage unit flow path member is connected and held with the introduction port at the introduction connection part and the discharge port at the stage transition connection part,
From the second stage to the (n-1) th stage unit flow path member, the introduction port is connected to the stage transition connection part connected to the previous stage transition connection part by an internal communication path, and the discharge port is moved to another stage. Each of the connecting parts is connected and held,
The n-th unit flow path member is connected and held with the introduction port connected to the previous stage transition connection portion and the internal passage, and the discharge port connected to the discharge connection portion. The microreactor according to claim 1, wherein

3. The microreactor according to claim 1 , wherein the connecting portion includes a packing for tightly holding the projecting portion of the unit flow path member in an airtight and liquid tight state .

Each unit flow path member have the same structure, the microreactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a plurality of unit microreactors catalytic species which carries the flow path is different.

The microreactor according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a unit microreactor provided with a heating element.

The microreactor according to any one of claims 1 to 5 , wherein a space for heat insulation and / or a heat insulating material are interposed between unit flow path members of desired adjacent stages.

The microreactor according to any one of claims 1 to 6 , wherein other end portions of the plurality of unit flow path members held in a multistage state by the connecting member are fixed by a fixing member.

The unit flow path member is a joined body in which a set of metal substrates on which fine grooves for forming a flow path are formed are joined so that the fine groove portions face each other, or a fine groove for forming a flow path The microreactor according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a joined body in which a metal cover member is joined to a metal substrate surface on which is formed.

9. The microreactor according to claim 8 , wherein the unit microreactor is one in which a catalyst is supported in a flow path after forming the joined body.

9. The microreactor according to claim 8 , wherein the unit microreactor is one in which a catalyst is supported in a fine groove portion before joining.