JP4903381B2 - 燃料改質装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば燃料電池システムにおいて各種燃料から水素ガスを発生させる燃料改質器を用いた燃料改質装置を構成するための燃料改質器収納用容器および燃料改質装置に関するものである。

近年、電気エネルギーを効率的に、かつクリーンに生産する次世代の電源システムとして燃料電池システムが脚光を浴びており、既に自動車市場や家庭用燃料電池発電システムに代表されるコージェネレーション発電システム市場においては、低コストを目指した実用化のためのフィールドテストが盛んに行なわれている。

さらに最近では、燃料電池システムの小型化を図り、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants），ノートパソコン，デジタルビデオカメラまたはデジタルスチルカメラ等の携帯機器の電源として使用することが検討されている。

一般に燃料電池は、例えばメタンや天然ガス（ＣＮＧ）等の炭化水素ガスあるいはメタノールやエタノール等のアルコール類を燃料とし、燃料改質器を用いた燃料改質装置で水素ガスおよびその他のガスに改質した後、この水素ガスを発電セルと呼ばれる発電装置に供給することにより発電が行なわれる。

ここでの燃料改質器による燃料の改質とは、触媒反応により水素ガスを発生させるプロセスをいう。

例えば、燃料としてメタノールを用いる場合において、燃料を改質させる反応はいくつかあり、例えば次の化学反応式（１）に示すような水蒸気改質反応（式（１）中では、メタノールに水蒸気を結合させることにより、水素と二酸化炭素とに改質する反応）により、水素ガス（Ｈ_２）を生成するプロセスをいう。なお、この改質反応により生成される水素以外の微量の生成ガス（主にＣＯ_２）は、通常は大気中に排出される。

ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ３Ｈ_２＋ＣＯ_２・・・（１）
このような水蒸気改質反応は吸熱反応であることから、外部よりヒーター等で加熱して反応温度を維持する必要がある。従って、燃料改質器内で燃料を改質させるには、触媒の水蒸気改質活性が低下するのを防止するとともに、生成される水素ガス濃度を高く維持するため、例えば燃料としてメタノールを用いた場合には約２００〜５００℃の温度が、またメタンガスを用いた場合には３００〜８００℃程度の高い温度が必要になる。

また、例えば次の化学反応式（２）に示すような部分酸化改質反応では、４００〜６００℃程度の改質温度が必要になる。

ＣＨ_３ＯＨ＋１／２Ｏ_２＋２Ｎ_２ → ２Ｈ_２＋ＣＯ_２＋２Ｎ_２・・・（２）
そこで家庭用燃料電池システムに代表されるコージェネレーション発電システムでは、このシステム自体が大型であることから、燃料改質器収納用容器の外壁を２重構造にして真空容器を構成したり、あるいは２重構造にした内外壁間に断熱材を充填することにより、燃料改質器の内部の熱が外部へ伝導して燃料改質器の温度が低下するのを防止している。そのため、燃料改質器を燃料改質器収納用容器に収容する際は、燃料改質器を燃料改質器収納用容器の２重構造の内壁に直接接合して載置固定することが可能である。
特開２００３−２６０２号公報

近年、携帯機器用の燃料電池システムでは、携帯機器内に収納するために小型化，低背化することが求められている。しかしながら、従来のように燃料改質器収納用容器の外壁を２重構造にすることは、燃料電池システム全体が複雑化して大型化するため携帯機器用の燃料電池システムには採用することができない。そこで、携帯機器用の燃料電池システムについてはキャビティを有する基体と蓋体とから成る燃料改質器収納用容器内部を真空状態にすることにより、燃料改質器内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導を遮断し、発電損失の少ない燃料電池システムを提供することが提案されている。

このような燃料電池システムを長期に安定かつ安全に使用するためには、燃料改質器収納用容器内部の真空状態を、燃料改質器収納用容器に燃料改質器を収納し封止した直後だけでなくその後も長期に保つ必要がある。しかし、燃料改質器からの伝熱を抑制する目的で供給管や排出管と燃料改質器との接合面積を小さくしているため、特にこの接合部の強度が弱くなって供給管や排出管と燃料改質器とを接合するロウ材に応力が集中しやすく、長期間にわたるヒートサイクル試験を行うと供給管や排出管と燃料改質器との間のロウ材にクラックが入り、燃料ガスや改質ガスが漏れて気密不良となる。そのため、燃料改質器収納用容器内部の真空度が低下することから、燃料改質器内で燃料を改質する際に発生する熱の外部への伝導量が増加することになり、その結果その熱によって燃料改質器収納用容器が高温となり、携帯機器内の他の部品を破壊したり、また携帯機器の使用者に火傷を負わせる可能性が高くなるという問題点があった。

また、燃料改質反応が化学反応式（１）の水蒸気改質反応のような吸熱反応の場合では、燃料改質器で燃料を改質するためには、燃料改質器をヒーター等で加熱することによって反応温度を一定温度に維持する必要があるが、上記のように燃料改質器から発生する熱が燃料改質器収納用容器に伝導することによって、燃料改質器の温度は低下しやすくなる。

そこで反応温度を維持するためには、ヒーターの発熱量を増加させる必要があるが、ヒーターの発熱量を増加させると、燃料電池の発電セルで発電した総電気容量に占めるヒーター加熱に使用する電気容量が増えることになり、その結果、燃料電池システム全体の発電損失が増加するという問題点があった。

本発明は上記従来の技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、燃料改質器へ良好に燃料を供給し、また、燃料改質器によって改質された水素ガス等のガスを安全に燃料改質装置の外に排出できるとともに、発電損失の少ない燃料改質装置を提供することにある。

本発明の燃料改質装置は、燃料から水素ガスを含む改質ガスを発生させる燃料改質器と、該燃料改質器が収納されるキャビティを有した基体と、前記キャビティの開口部を塞ぐようにして前記基体の上面に取着された蓋体と、前記燃料改質器からの前記改質ガスを排出すべく前記キャビティ内と外部とを連通する排出管と、前記燃料改質器に前記燃料を供給すべく前記キャビティ内と外部とを連通する供給管と、前記基体または前記蓋体を貫通する給電用のリード端子とを具備した燃料改質装置において、前記燃料改質器は前記供給管および前記排出管の少なくとも一方との接合部に凹部が形成されており、該凹部内に前記供給管および前記排出管の少なくとも一方の先端部が前記凹部の側面と間隙をあけて嵌め込まれるとともに該間隙に充填された接合材を介して前記先端部と前記凹部側面とが接合されており、前記凹部内に嵌め込まれた前記供給管および前記排出管の少なくとも一方は、先端面が全周にわたって尖っていることを特徴とする。

本発明の燃料改質装置は、燃料改質器の供給管および排出管の少なくとも一方との接合部に凹部が形成されており、この凹部内に供給管および排出管の少なくとも一方の先端部が凹部の側面と間隙をあけて嵌め込まれるとともに間隙に充填された接合材を介して先端部と凹部側面とが接合されていることから、供給管や排出管の外面と凹部の側面との間に十分な量の接合材を溜めることができ、燃料改質器と供給管や排出管との接合が三次元的となってきわめて強度の高いものとなる。よって、燃料改質装置内に燃料改質器を収納した直後だけでなくその後も燃料改質装置内の気密性を良好に維持することができる。

その結果、燃料改質器を断熱して燃料改質器の温度低下を抑制することができ、燃料改質器を良好に動作させるために必要な温度を保つためのヒーターに大きな電力を供給しつづける必要はなく、発電効率を向上させることができる。

また、燃料改質器装置内の気密性を良好に維持して断熱性を良好にすることができるので、燃料改質器の熱が燃料改質装置の外壁に伝達されるのを有効に防止でき、携帯機器内の他の部品を破壊したり、携帯機器の使用者に火傷を負わせるのを有効に防止できる、燃料電池システムを長期に安定かつ安全に使用することができる。

本発明の燃料改質器は、凹部内に嵌め込まれた供給管および排出管の少なくとも一方は、先端面が全周にわたって尖っていることから、燃料改質器と供給管や排出管との接合面積が小さくなり、燃料改質器から供給管や排出管を経由して基体や蓋体へ熱が伝導するのを大幅に低減できるため、燃料改質装置の外壁表面の温度が上昇するのを有効に抑制することが可能となる。

その結果、燃料改質器の温度低下をより有効に抑制することができ、発電効率を著しく向上させることができる。

本発明の燃料改質装置の実施形態を以下に詳細に説明する。

図１は本発明の燃料改質装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図２は図１の燃料改質装置における供給管または排出管と燃料改質器との接合部の要部拡大断面図である。これらの図において、１は基体、２は燃料改質器に電力を供給するための配線としてのリード端子、３はボンディングワイヤ、４は蓋体、５ａは燃料改質器に燃料を供給するための供給管、５ｂは燃料改質器から改質ガスを排出するための排出管、６は供給管５ａまたは排出管５ｂと燃料改質器９とを接合するための接合材、７は電極、８は基体１の貫通孔にリード端子２を絶縁しつつ封止固定するための絶縁封止材、９は燃料改質器、９ａは燃料改質器９に設けた凹部であり、主にこれら基体１、蓋体４、供給管５ａおよび排出管５ｂで燃料改質器９を収納する燃料改質器収納用容器が構成され、この燃料改質器収納用容器に燃料改質器を収納することによって燃料改質装置１１となる。

本発明における基体１及び蓋体４は、ともに燃料改質器９を収納する容器としての役割を有する。それらは、例えば、ＳＵＳ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金等のＦｅ系合金や、無酸素銅の金属材料や、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミック材料や、ポリイミド等の高耐熱の樹脂材料で形成されている。

なお、基体１および蓋体４に適用可能なガラスセラミックスは、ガラス成分とフィラー成分とから成る。そのガラス成分としては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は前記と同じである），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３は前記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。

また、フィラー成分としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。

一方、基体１および蓋体４が、例えば相対密度が９５％以上の緻密質の酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合は、例えば、まず酸化アルミニウム粉末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結助剤を添加，混合して、酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末を調製する。次いで、この原料粉末に有機バインダおよび分散媒を添加，混合してペースト化し、このペーストをドクターブレード法によって、あるいは原料粉末に有機バインダを加え、プレス成形，圧延成形等によって、所定の厚みのグリーンシートを作製する。その後、所定枚数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、例えば非酸化性雰囲気中、焼成最高温度が１２００〜１５００℃の温度で焼成して、目的とするセラミック製の基体１および蓋体４を得る。なお、基体１および蓋体４の成形は粉末成形プレス法であっても良い。

他方、基体１および蓋体４が金属材料から成る場合は、切削法，プレス法，ＭＩＭ（Metal Injection Mold）法等により所定の形状に形成される。

また、基体１および蓋体４が金属材料から成る場合には、腐食を防止するためにその表面は、例えばＡｕ，Ｎｉのめっき処理や、ポリイミド等の樹脂コーティング等の被覆コーティング処理が行なわれることが望ましい。例えばＡｕめっき処理の場合であれば、その厚さは０．１〜５μｍ程度であることが望ましい。

また、基体１および蓋体４で構成される燃料改質器収納用容器の少なくとも内側表面をＡｕやＡｌのめっき処理膜で覆うことにより、収容された燃料改質器９で発生する輻射熱を効率良く防ぐことができ、燃料改質装置１１の昇温を抑制することが可能となる。

以上のような基体１および蓋体４は、燃料改質装置１１の小型化，低背化を可能とするためには厚さを薄くすべきであるが、機械的強度である曲げ強度は２００ＭＰａ以上であることが好ましい。

次に、本発明におけるリード端子２は、基体１および蓋体４の熱膨張係数と同一または近似した金属が用いられるのがよく、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金よりなるものが、実用時の温度変化に対して熱歪の発生を防止できる。その上、リード端子２と基体１との良好な封着性が得られるとともに、ボンディング性に優れ、実装時に必要な強度と良好なはんだ付性や溶接性を確保できる。

また、本発明の絶縁封止材８は、例えば、硼珪酸ガラス，アルカリガラス，鉛を主成分とする絶縁ガラス等のガラス材料や酸化アルミニウム等のセラミック材料等から成り、基体１に形成された貫通穴でこの絶縁封止材８によって基体１とリード端子２とが電気的に絶縁されてリード端子２が封止固定されている。基体１に形成されたリード端子２が挿通される貫通孔は、基体１とリード端子２とが接触して電気的に導通することがない大きさが必要であり、具体的にはリード端子２から基体１までの間隔が０．１ｍｍ以上確保できる内径が必要である。

なお、絶縁封止材８が、酸化アルミニウム等のセラミック材料からなる場合、リード端子２を基体１の貫通孔に例えば筒状のセラミック材料から成る絶縁封止材８を介して挿入し、絶縁封止材８と基体1との接続および絶縁封止材８とリード端子２との接続をＡｕ−ＧｅやＡｇ−Ｃｕ等のロウ材により行なうことができる。

燃料改質器９上の電極７とリード端子２とをボンディングワイヤ３を介して電気的に接続する。さらに蓋体４を用いて基体１のキャビティを封止することによって、燃料改質器収納用容器のキャビティ内に収容した燃料改質器９を気密に封止した燃料改質装置１１が形成される。

本発明の燃料改質装置１１に収納される燃料改質器９は、燃料を改質するための装置であり、その内部に燃料を改質するための触媒が担持された微細流路あるいは空隙を有する。

燃料改質器９の形状は様々であり、例えば微小ケミカルデバイスとして、半導体製造技術等を適用して、例えば、シリコン等の半導体，石英，ガラス，金属、セラミックス等の無機材料の基材に、切削法，エッチング法，ブラスト法等により細い溝を形成することによって液体流路が作製され、操作中の液体の蒸発防止等を目的として、ガラス板、金属等のカバーを陽極接合、ロウ付け、溶接等により表面に密着させて使用される、例えば略四角形状のものが挙げられる。また、石英，ガラス，金属、セラミックス等の無機材料から成る管状であり、その内面に燃料を改質するための触媒が担持されたものも挙げられる。

燃料の改質反応が水蒸気改質反応のような吸熱反応の場合、燃料改質器９内には、温度調節機構、例えば、抵抗層等から成る薄膜ヒーター（不図示）や厚膜ヒーター（不図示）を形成し、表面にはこのヒーターへ電力を供給する端子として電極７が形成される。この温度調節機構により、燃料改質条件に相当する２００〜８００℃程度の温度条件に調整することで、供給管５ａが接続された燃料供給口から供給される燃料を水蒸気と反応させて、燃料排出口に接続された排出管５ｂから水素ガスを発生させる改質反応を良好に促進することができる。

このようなヒーターは、燃料改質器９における触媒が担持され燃料改質をおこなう流路内や空隙内、あるいはその近傍に配置される。そうすることによってヒーターから発生する熱を効率的に燃料改質反応に用いることができる。

また、燃料改質器９は、燃料改質器９と供給管５ａや排出管５ｂとの接合部において、供給管５ａや排出管５ｂの先端面の外寸法より大きな内寸法を有する凹部９ａが形成されている。この凹部９ａの底面には、燃料改質器９内へ燃料を供給するための供給口または燃料改質器９から改質ガスを排出するための排出口が形成されている。そして、供給管５ａや排出管５ｂの先端部が凹部９ａに嵌め込まれるとともに凹部９ａの底面に形成された供給口や排出口と連通するように接合材を介して接合されている。このとき、供給管５ａや排出管５ｂの外面と凹部９ａの側面との間の隙間が接合材の溜まり部となる。

この凹部９ａの寸法は、凹部９ａの側面と供給管５ａや排出管５ｂの外面との間に接合材の溜まり部が確保されるのに必要な大きさとされる。具体的には供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面から燃料改質器９の凹部９ａの側面までの距離が３０μｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、凹部９ａの深さが３０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。

供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面から燃料改質器９の凹部９ａの側面までの距離が３０μｍ未満となると、燃料改質器９の凹部９ａの側面とこれに対向する供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面との間に形成される空間の容積が小さくなって十分な接合材６の溜まり部を形成できず、供給管５ａや排出管５ｂを燃料改質器９の凹部９ａが設けられた燃料改質器９に強固に接合させることが困難となる傾向がある。また、２ｍｍを超えると燃料改質器９の凹部９ａの側面とこれに対向する供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面との間に形成される空間の容積が大きくなり過ぎ、その空間内に接合材６を完全に充填させることができなくなって供給管５ａや排出管５ｂを燃料改質器９に強固に接合させることが困難となる傾向がある。

また、燃料改質器の凹部９ａはその深さが３０μｍ未満となると、燃料改質器の凹部９ａの側面とこれに対向する供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面との間に形成される空間の容積が小さくなって十分な接合材６の溜まり部を形成できずに供給管５ａや排出管５ｂを燃料改質器９に強固に接合させることが困難となる傾向がある。また、２ｍｍを超えると燃料改質器９の凹部９ａの側面とこれに対向する供給管５ａや排出管５ｂの先端部の外面との間に形成される空間の容積が大きくなり過ぎ、その空間内に接合材６を完全に充填させることができなくなってやはり十分な接合材６の溜まり部を形成できずに供給管５ａや排出管５ｂを燃料改質器９に強固に接合させることが困難となる傾向がある。

また、燃料改質器９の供給口，排出口と供給管５ａ，排出管５ｂとの接合には、Ａｕ−Ｓｎ合金，Ａｕ−Ｓｉ合金，Ａｕ−Ｇｅ合金，Ａｇ−Ｃｕ合金等の各種ロウ材、石英ガラス，ホウ珪酸ガラス等のガラスや各種セラミックス，無機ポリマーを含む無機接着剤、ポリイミドアミド等の高耐熱性有機材料を含む接着剤、シリコーンゴムや珪素樹脂等の有機珪素化合物から成る接着剤等の接合材が適用でき、これにより燃料ガスや排出ガスの漏れを有効に防止して、燃料改質装置１１の内部を長期にわたり良好に気密性を維持できる。

この燃料改質器９は、蓋体４がＡｕ合金，Ａｇ合金，Ａｌ合金等の金属ロウ材やガラス材による接合やシームウェルド法等により基体１にそのキャビティを覆って取着されることによって、燃料改質装置１１内に収納される。

例えば、Ａｕ−Ｓｎロウ材により接合する場合は、蓋体４に予めＡｕ−Ｓｎロウ材を溶着させておくか、あるいは金型等を用いて打ち抜き加工等で枠状に形成したＡｕ−Ｓｎロウ材を基体１と蓋体４との間に載置した後、封止炉あるいはシームウェルダーで蓋体４を基体１に接合することにより、燃料改質装置１１の内部に燃料改質器９を封止することができる。

また、燃料改質器９は、燃料改質器９上の電極７がボンディングワイヤ３を介して基体１に設けたリード端子２に電気的に接続される。これにより、電極７を通じて燃料改質器９の表面や内部に形成されたヒーターを加熱することができる。その結果、燃料改質器９において反応温度の維持が可能となり燃料の改質反応を安定させることができる。

供給管５ａおよび排出管５ｂは、それぞれ原料や燃料ガス流体の供給路および水素を含有する改質ガスの排出路である。これらは、例えば、ＳＵＳ系金属材料、Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ａｌ_２Ｏ_３質焼結体，３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２質焼結体，ＳｉＣ質焼結体，ＡｌＮ質焼結体，Ｓｉ_３Ｎ_４質焼結体，ガラスセラミック焼結体等のセラミック材料、ポリイミド等の高耐熱の樹脂材料、または、ガラスで形成されている。

好ましくは、改質ガスに含まれる水素により脆化しにくいものであるのがよい。このような材料としては、Ｆｅ合金、セラミックス、ガラスが挙げられる。

また、供給管５ａおよび排出管５ｂの少なくとも一方は、図３に示すように先端面が全周にわたって尖っている。これにより、燃料改質器９と供給管５ａや排出管５ｂとの接合面積が小さくなり、燃料改質器９から供給管５ａや排出管５ｂを経由して基体１や蓋体４へ熱が伝導するのを大幅に低減できるため、燃料改質装置１１の外壁表面の温度が上昇するのを有効に抑制することが可能となる。

このような供給管５ａおよび排出管５ｂの先端面は、図３に示すように外面側が突出するように尖っていてもよく、内面側が突出するように尖っていてもよい。また、内面と外面との間で尖っていてもよい。

そして、これらの燃料管５ａおよび排出管５ｂは、基体１に形成した貫通穴に挿通するか、基体１の供給管５ａおよび排出管５ｂがそれぞれ分割された状態で、基体１内側の貫通穴周囲および基体１外側の貫通穴周囲に貫通穴を挟み込むように接合される。この接合方法として、供給管５ａ，排出管５ｂおよび基体１を構成する材料に応じて、超音波接合や熱溶着、圧着、樹脂接着剤による接着、Ａｕ−ＳｉやＡｇ−Ｃｕ等のロウ材による接合、硼珪酸ガラス等のガラスによる接合、同時焼結等の各種方法が適宜用いられる。

また、供給管５ａおよび排出管５ｂの内径はφ０．１ｍｍ以上として流体の圧力損失を抑えるとともに、小型化，低背化のためにはφ５ｍｍ以下とすることが好ましい。

供給管５ａおよび排出管５ｂの接合部分の断面形状としては、通常は円形とすればよいが、これに限定されない。すなわち、円形の他には、楕円形や、流体の流れ方向にその辺部を合わせることができる角状のもの、例えば、正方形，長方形が挙げられる。また、肉厚は原料供給や反応ガス排出の圧力で変形しない厚みが必要であり、上記の材料から成る場合には、携帯機器等に使用するものでは通常は０．１ｍｍ以上であれば良い。また、流れ方向の長さは、燃料改質器９で発生する熱を発電セルに伝えにくくするためには長い程よいが、燃料電池システム全体の大きさを考慮した長さにすべきである。

また、燃料改質装置１１内の断熱性を得るためには、燃料改質装置１１内を真空にすることが必要となり、燃料改質器９を封止する際、真空炉でのロウ材による封止や真空チャンバー内でのシームウェルド法などで行なえば良い。

また、供給管５ａや排出管５ｂは、燃料改質装置１１の内部の部位における外面において、軸方向に平行な複数の溝または軸方向に直角な複数の溝が形成されているのがよい。これにより、供給管５ａや排出管５ｂの熱伝導を低下させて燃料改質器９から基体１や蓋体４への熱伝導をより有効に抑制できるとともに、供給管５ａや排出管５ｂが適度に変形することが可能となり、供給管５ａや排出管５ｂの適度な変形により応力を緩和することができ、供給管５ａや排出管５ｂと燃料改質器９との接合部、および、供給管５ａや排出管５ｂと基体１または蓋体４との接合部の接合を良好に維持することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、図１に示した例においては、燃料管５ａや排出管５ｂは燃料改質器９の下面に接合されているが、これらは燃料改質器９の仕様に応じて上面に接合しても良い。また、供給管５ａおよび排出管５ｂは複数形成されていてもよい。

本発明の燃料改質装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１の燃料改質装置における供給管または排出管と燃料改質器との接合部の要部拡大断面図である。 本発明の燃料改質装置の実施の形態の他の例における供給管または排出管と燃料改質器との接合部の要部拡大断面図である。

符号の説明

１・・・・・基体
４・・・・・蓋体
５ａ・・・・供給管
５ｂ・・・・排出管
６・・・・・ロウ材
９・・・・・燃料改質器
９ａ・・・・凹部
１１・・・・燃料改質器装置

Claims (1)

1. 燃料から水素ガスを含む改質ガスを発生させる燃料改質器と、該燃料改質器が収納されるキャビティを有した基体と、前記キャビティの開口部を塞ぐようにして前記基体の上面に取着された蓋体と、前記燃料改質器からの前記改質ガスを排出すべく前記キャビティ内と外部とを連通する排出管と、前記燃料改質器に前記燃料を供給すべく前記キャビティ内と外部とを連通する供給管と、前記基体または前記蓋体を貫通する給電用のリード端子とを具備した燃料改質装置において、前記燃料改質器は前記供給管および前記排出管の少なくとも一方との接合部に凹部が形成されており、該凹部内に前記供給管および前記排出管の少なくとも一方の先端部が前記凹部の側面と間隙をあけて嵌め込まれるとともに該間隙に充填された接合材を介して前記先端部と前記凹部側面とが接合されており、前記凹部内に嵌め込まれた前記供給管および前記排出管の少なくとも一方は、先端面が全周にわたって尖っていることを特徴とする燃料改質装置。

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