JP5228740B2 - Method for manufacturing reactor - Google Patents
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Description
本発明は、反応装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a process for the preparation of the reaction equipment.
燃料電池は、水素と酸素の電気化学反応により発電するものであり、このような燃料電池を備えた発電システムには、燃料から水素を生成し、燃料電池に供給する反応装置が設けられている。反応装置には、燃料を水素に改質する改質器と、改質器で生成された微量の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器とが設けられている。改質器と一酸化炭素除去器とは、連結部によって連結されていて、この連結部内に改質器で生成されたガスを一酸化炭素除去器に送るための流路が形成されている(例えば特許文献1参照)。 A fuel cell generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and a power generation system equipped with such a fuel cell is provided with a reaction device that generates hydrogen from fuel and supplies it to the fuel cell. . The reactor is provided with a reformer that reforms the fuel into hydrogen and a carbon monoxide remover that removes a small amount of carbon monoxide produced by the reformer. The reformer and the carbon monoxide remover are connected by a connecting portion, and a flow path for sending the gas generated by the reformer to the carbon monoxide remover is formed in the connecting portion ( For example, see Patent Document 1).
また、反応装置には、複数の積層プレートを積層することで形成されるタイプのものがある。このタイプであると、各積層プレートにはガスの流路となる孔が形成されていて、積層プレートが積層されることで、改質器、連結部及び一酸化炭素除去器それぞれの流路が形成されるようになっている。
ところで、流路を封止する際には、溶接により封止用のプレートを積層プレートに接合する必要があるが、複数の反応部(改質器、一酸化炭素除去器)を連結部で互いに連結する構造を有する場合、反応部を封止するときの溶接による熱が連結部に伝導して熱変形し、互いの反応部に位置ずれが発生してしまうおそれがあった。 By the way, when sealing the flow path, it is necessary to join the sealing plate to the laminated plate by welding, but a plurality of reaction parts (reformer, carbon monoxide remover) are connected to each other at the connection part. When it has the structure to connect, there exists a possibility that the heat | fever by welding at the time of sealing a reaction part may be conducted to a connection part, and it thermally deforms, and position shift may generate | occur | produce in a mutual reaction part.
本発明の課題は、溶接によって改質器と一酸化炭素除去器とに生ずる位置ずれを防止可能とすることである。 The subject of this invention is making it possible to prevent the position shift which arises in a reformer and a carbon monoxide remover by welding.
請求項1記載の発明の反応装置の製造方法は、
改質器と、
前記改質器よりも低温な反応が実行される一酸化炭素除去器と、
前記改質器及び前記一酸化炭素除去器を連結するように、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の対向するそれぞれの面上に設けられた1本の連結部と、を備えた反応装置の製造方法であって、
前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の間隔を維持するため、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させる工程と、
前記規制治具を介在させた後に、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の少なくとも一方に、内部の流路を封止するためのプレートを溶接により接合する工程とを含むことを特徴としている。
The method for producing a reaction apparatus according to
A reformer ,
A carbon monoxide remover that performs a reaction at a lower temperature than the reformer ;
Wherein to connect the reformer and the carbon monoxide remover, the comprising one connecting portion of which is provided on each of the opposed faces of the reformer and the carbon monoxide remover, the reaction A device manufacturing method comprising:
To maintain the distance between the reformer and the carbon monoxide remover, the steps of interposing a regulating jig between respective opposed faces of the reformer and the carbon monoxide remover,
A step of joining a plate for sealing an internal flow path to at least one of the reformer and the carbon monoxide remover by welding after the restriction jig is interposed. Yes.
本発明によれば、第一反応部及び第二反応部の対向するそれぞれの面上に、第一反応部及び第二反応部の高さ方向に所定の間隔を空けるように連結部が複数設けられているので、プレートを接合する際の溶接の熱により一方の連結部側が熱変形しそうになっても、その連結部から所定間隔開けて配置された連結部が第一反応部及び第二反応部の位置ずれを規制することになる。 According to the present invention, a plurality of connecting portions are provided on the opposing surfaces of the first reaction portion and the second reaction portion so as to leave a predetermined interval in the height direction of the first reaction portion and the second reaction portion. Therefore, even if one of the connecting parts is likely to be thermally deformed due to the heat of welding when joining the plates, the connecting parts arranged at a predetermined distance from the connecting parts are the first reaction part and the second reaction part. The positional deviation of the part is regulated.
また、第一反応部及び第二反応部の間隔を維持するため、第一反応部及び第二反応部の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させてから、内部の流路を封止するためのプレートが溶接により接合されるので、プレートを接合する際の溶接の熱により連結部側が熱変形しそうになっても、規制治具が第一反応部及び第二反応部の間隔を維持し位置ずれを規制することになる。 Further, in order to maintain the distance between the first reaction part and the second reaction part, a regulating jig is interposed between the opposing surfaces of the first reaction part and the second reaction part, and then the internal flow path is changed. Since the plate for sealing is joined by welding, even if the connecting part side is likely to be thermally deformed by the heat of welding when joining the plates, the regulating jig is spaced between the first reaction part and the second reaction part. And the positional deviation is restricted.
これらのことにより、第一反応部としての改質器と、第二反応部としての一酸化炭素除去器とに生ずる位置ずれを防止することができる。 By these things, the position shift which arises in the reformer as a 1st reaction part and the carbon monoxide remover as a 2nd reaction part can be prevented.
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、本発明を適用した反応装置2と、その反応装置2を用いた発電システム1との構成を示したブロック図である。この発電システム1は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられるものであり、これらの電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
この発電システム1は、反応装置2と、燃料カートリッジ3と、燃料電池としての発電セル4と、を備える。燃料カートリッジ3には、例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン及びガソリン等の燃料と水が別々に又は混合した状態で貯留されている。燃料と水は混合した状態で図示しないマイクロポンプによって反応装置2に供給される。
The
反応装置2は、気化器5と、改質器6と、一酸化炭素除去器7と、改質用燃焼器8と、気化用燃焼器9と、熱交換器10とを備える。
The
燃料カートリッジ3から反応装置2に供給された燃料と水は気化器5に送られる。燃料と水が気化器5において気化され、燃料と水の混合気が気化器5から改質器6に流体として送られる。気化器5での燃料と水の気化は、気化用燃焼器9における燃焼熱等を吸熱して引き起こされる。
The fuel and water supplied from the
改質器6は、気化した水と燃料から水素ガス等を触媒反応により生成し、更に微量ながら一酸化炭素ガスを生成する。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改質器6で起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、改質用燃焼器8における燃焼熱等が用いられる。
The
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
H2+CO2→H2O+CO …(2)
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
改質器6で生成された水素ガス及び一酸化炭素ガス等を含む改質ガスは一酸化炭素除去器7に送られ、更に外部の空気が一酸化炭素除去器7に送られる。
The reformed gas including hydrogen gas and carbon monoxide gas generated by the
一酸化炭素除去器7は、副生された一酸化炭素を触媒により優先的に酸化させることで、一酸化炭素を選択的に除去する。このように一酸化炭素が酸化する反応は発熱反応であるが、適正な反応をするための温度範囲が改質器6の適正な温度範囲と異なるため、改質器6の熱が一酸化炭素除去器7に伝搬しすぎて一酸化炭素除去器7の温度が適正な温度範囲を超えないように、一酸化炭素除去器7と熱交換器10との間で熱交換が行われて一酸化炭素除去器7の温度が適正な温度範囲に維持されるように冷却される。
The
燃料電池である発電セル4は、燃料極4aと、酸素極4bと、燃料極4aと酸素極4bとの間に挟まされた電解質膜4cとを有する。一酸化炭素除去器7を経由した改質ガスは反応装置2から排出されて発電セル4の燃料極4aに供給され、更に外部の空気が酸素極4bに送られる。そして、燃料極4aに供給された改質ガス中の水素が、電解質膜4cを介して、酸素極4bに供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極4aと酸素極4bとの間で電力が生じる。燃料極4aと酸素極4bによって出力された電力は電子機器本体に供給される。
The power generation cell 4 that is a fuel cell includes a
電解質膜4cが水素イオン透過性の電解質膜(例えば、固体高分子電解質膜)の場合には、燃料極4aでは次式(3)のような反応が起き、燃料極4aで生成された水素イオンが電解質膜4cを透過し、酸素極4bでは次式(4)のような反応が起こる。
H2→2H++2e− …(3)
2H++1/2O2+2e−→H2O …(4)
When the
H 2 → 2H + + 2e − (3)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O (4)
燃料極4aで電気化学反応せずに残った水素ガス等が空気と混合されて、水素ガスと空気等の混合気が改質用燃焼器8に供給されるとともに、気化用燃焼器9にも供給される。燃焼器8,9は、発電セル4の燃料極4aで消費されずに残った水素ガスを触媒反応により燃焼させる。これにより燃焼熱が発する。そして、排ガスが改質用燃焼器8及び気化用燃焼器9から外部に排出される。
The hydrogen gas remaining without electrochemical reaction at the
熱交換器10には水が送られ、一酸化炭素除去器7等によって加熱された水が熱交換器10から排出される。熱交換器10から排出された水が一旦冷却されて、再び熱交換器10に送られることによって、水が循環するものでも良いし、燃料カートリッジ3の燃料と混合して気化器5に供給してもよい。また発電セル4で電気化学反応の際に生成された水の一部を熱交換器10の水に利用してもよい。
Water is sent to the
次に、反応装置2の基本構成について説明する。
図2は、反応装置2内部の基本構成を模式的に示す説明図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。図2に示すように反応装置2は、反応装置本体20と、この反応装置本体20を収容する断熱パッケージ30とを備える。
Next, the basic configuration of the
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a basic configuration inside the
反応装置本体20は、第一反応部21と、第一反応部21よりも低温な反応が実行される第二反応部22と、第一反応部21及び第二反応部22を連結する一対の連結部23,24とを備える。
The
第一反応部21は、改質器6と、改質用燃焼器8と、第一ヒータ兼温度センサ211とを備える。改質用燃焼器8は改質器6の上面に積層されていて、当該改質用燃焼器8で発生した燃焼熱が改質器6に伝導するようになっている。また、第一ヒータ兼温度センサ211は改質器6の下面に配されていて、第一ヒータ兼温度センサ211で発生した熱が改質器6に伝導するようになっている。
The
第二反応部22は、一酸化炭素除去器7と、熱交換器10と、第二ヒータ兼温度センサ222と、気化器5と、気化用燃焼器9と、第三ヒータ兼温度センサ223とを備える。熱交換器10は、一酸化炭素除去器7の上面に積層されていて、当該一酸化炭素除去器7で発生した熱が伝導することで熱交換を行うようになっている。第二ヒータ兼温度センサ222は、一酸化炭素除去器7の下面に積層されていて、第二ヒータ兼温度センサ222で発生した熱が一酸化炭素除去器7に伝導するようになっている。気化器5は一酸化炭素除去器7の一端部に隣接配置されている。また、気化器5の一側方には、断熱パッケージ30から突出する流体入出部40が配置されている。気化用燃焼器9は、側面視略コ字状(図2においては逆コ字状)に形成されていて、この内部に気化器5が配されている。これにより、気化用燃焼器9で発生した熱が気化器5に伝導するようになっている。第三ヒータ兼温度センサ223は、気化用燃焼器9の下面に積層されていて、第三ヒータ兼温度センサ223で発生した熱が気化用燃焼器9に伝導するようなっている。
The
三つのヒータ兼温度センサ211,222,223の一端は、リード線62に共通接続されており、他端がそれぞれリード線61,63,64に別々に接続されている。
また、一酸化炭素除去器7の一端部下方には、断熱パッケージ30と反応装置本体20とが成す密閉空間の真空度を維持するためのゲッター材230が設けられている。このゲッター材230は断熱パッケージ30の外方に延出するリード線65,66に接続されている。ゲッター材230は加熱により活性化して周囲のガスや微粒子を吸着するものであり、断熱パッケージ30内の真空度がゲッター作用により高まったり、維持されたりする。
One end of each of the three heater /
Further, a
一対の連結部23,24は、第一反応部21及び第二反応部22の対向するそれぞれの面21a,22a上に、第一反応部21及び第二反応部22の高さ方向に所定の間隔を空けるように設けられている。この一対の連結部23,24は、高さ方向に直交する幅方向における中心線Lを基準として対称となるように配置されている。以下、一対の連結部23,24のうち、上方に位置する連結部を第一連結部23と称し、下方に位置する連結部を第二連結部24と称す。
A pair of connecting
図3は、反応装置2における流路構成を模式的に示した説明図である。なお、図3において、流路を示す実線部分は内部の流体により反応が行われている部分を示し、点線部分は単に流体が通過している部分を示す。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the flow path configuration in the
流体入出部40には、冷却水導入口41、冷却水排出口42、改質用オフガス導入口43、燃焼排ガス排出口44、燃料導入口45、空気導入口46、気化用オフガス導入口47及び改質ガス排出口48が設けられている。
The fluid inlet /
冷却水導入口41は、熱交換器10内に形成された冷却用流路410を介して冷却水排出口42に連通している。これにより、冷却水導入口41から導入された水は、冷却用流路410を通過する際に一酸化炭素除去器7で発生した熱を吸熱した後に、冷却水排出口42から排出されることになる。
The cooling
改質用オフガス導入口43は、改質用オフガス流路430を介して燃焼排ガス排出口44に連通している。改質用オフガス流路430は、第二反応部22、第二連結部24、改質用燃焼器8内に形成されている。ここで、改質用オフガス流路430において、第二反応部22及び改質器6に対応した箇所は、単に流体が通過するだけとなるように形成されている。これにより、燃料極4aから排出されたオフガスと酸素(空気)との混合気が改質用オフガス流路430を通過する際には、改質用燃焼器8内でのみ、混合気中の水素が燃焼用触媒の作用を受けて混合気中の酸素によって燃焼(酸化)する。この燃焼熱は、改質器6に伝導し、改質反応に用いられる。燃焼後の排ガスは改質用オフガス流路430を介して燃焼排ガス排出口44から排出されることになる。
The reforming
燃料導入口45は、燃料流路450を介して改質ガス排出口48に連通している。燃料流路450は、気化器5、一酸化炭素除去器7、第一連結部23及び改質器6内に形成されている。ここで、燃料流路450において、流体が改質器6に到達するまでの往路では、一酸化炭素除去器7及び改質用燃焼器8に対応した箇所が単に燃料が通過するだけとなるように形成されている。一方、燃料流路450において、流体が改質器6から改質ガス排出口48に到達するまでの復路では、一酸化炭素除去器7で反応が生ずるように形成されている。これにより、燃料と水の混合液が燃料流路450の往路を通過する際には、気化器5で気化された後に、改質器6で改質用触媒の作用を受けて反応し、水素等が生成されることになる(例えば、上記化学反応式(1)、(2)参照)。その後、生成された水素等が燃料流路450の復路を通過する際には、一酸化炭素除去器7で一酸化炭素が除去されて、改質ガス排出口48を介して発電セル4に供給される。
The
空気導入口46は、一酸化炭素除去器7内に形成された空気流路460を介して燃料流路450の復路に連通している。つまり、空気導入口46から導入された空気は、燃料流路450内の水素等と混合されることになる。このとき、水素、一酸化炭素、空気等の混合気は、一酸化炭素除去器7によって上述したように一酸化炭素が優先的に酸化され除去されることになる。
The
気化用オフガス導入口47は、気化用燃焼器9内に形成された気化用オフガス流路470を介して改質用オフガス流路430に連通している。燃料極4aから排出されたオフガスと酸素(空気)との混合気が気化用オフガス流路470を通過する際には、気化用燃焼器9内で混合気中の水素が燃焼用触媒の作用を受けて燃焼(酸化)する。この燃焼熱は、気化器5に伝導し、燃料と水の気化に用いられる。燃焼後の排ガスは改質用オフガス流路430を介して燃焼排ガス排出口44から排出されることになる。
The vaporizing off-
次に、反応装置2の具体的構造について詳細に説明する。
図4は反応装置2の具体的構造を示す斜視図であり、図5は反応装置2を下側から見た分解斜視図、図6は反応装置2を上側から見た分解斜視図である。
これらの図に示すように、反応装置2の反応装置本体20は、断熱パッケージ30をなす上蓋材31と、下蓋材32とにより挟持されている。上蓋材31は下側が凹んだ状態に形成されており、下蓋材32は上側が凹んだ状態に形成されている。上蓋材31及び下蓋材32はステンレス鋼(例えば、SUS316L)といった金属材料からなる。上蓋材31及び下蓋材32のそれぞれの内面には、例えばAuメッキ等により輻射防止膜が形成されている。
Next, the specific structure of the
4 is a perspective view showing a specific structure of the
As shown in these drawings, the reaction device
反応装置本体20は、積層体300と、プレート310と、ワイヤーボンディング330と、ゲッター材230とから構成されている。
The reactor
積層体300には、上述した改質器6、改質用燃焼器8、一酸化炭素除去器7、気化器5、気化用燃焼器9、熱交換器10、連結部23,24、流体入出部40、冷却用流路410、改質用オフガス流路430、燃料流路450、空気流路460、気化用オフガス流路470が形成されている。また、積層体300には、リード線61〜66が接続されている。
The
積層体300は、多孔板340と、枠板360とが高さ方向に交互に積層された構造となっている。図7は多孔板340の一例を示す上面図であり、図8は枠板360の一例を示す上面図である。多孔板340及び枠板360は、例えばSUS316L等のステンレス鋼といった金属材料から形成されている。多孔板340及び枠板360には、それぞれ第一反応部21を形成する第一領域341,361と、第二反応部22を形成する第二領域342,362と、これらの周囲を囲む外縁部343,363とが設けられている。
The
多孔板340の第一領域341は、主に改質器6を構成するものであり、その表面に改質用触媒(例えば、Cu/ZnO系触媒やPd/ZnO系触媒)が担持されている。第一領域341は、連結片344を介して外縁部343に連結されているとともに、連結片345を介して第二領域342に連結されている。第一領域341には、多数の孔346が空けられている。この多数の孔346は所定の規則性を持って配置されている。所定の規則性とは図7に示すように所定の間隔をおいてマトリクス状に配列されている場合だけでなく、例えばハニカム状に配列されている場合や、複数の同心円に沿って配列されている場合などが挙げられる。また、第一領域341には、多数の孔346とは別に、当該多数の孔346の規則性からは外れて形成された孔347が設けられている。具体的には孔347は、第一領域341の左後端部に形成されている。
The
多孔板340の第二領域342は、主に一酸化炭素除去器7を構成するものであり、その表面に選択酸化用触媒(例えば、白金)が担持されている。第二領域342は、連結片348,349を介して外縁部343に連結されている。第二領域342には、第一領域341の多数の孔346と同様の規則性を持って配置された多数の孔350が形成されている。また、第二領域342には、多数の孔350とは別に、当該多数の孔350の規則性からは外れて形成された孔351,352,353が設けられている。具体的には孔351は第二領域342の右前端部に形成されている。また、孔352,353は第二領域342における連結片349近傍に形成されている。
The
多孔板340の外縁部343には、外側に向けて延出する一対の延出部355,356が設けられている。
A pair of extending portions 355 and 356 extending outward are provided on the
枠板360の第一領域361は、主に改質器6を構成するものであり、その内周面に改質用触媒(例えば、Cu/ZnO系触媒やPd/ZnO系触媒)が担持されている。第一領域361は、連結片364を介して外縁部363に連結されているとともに、連結片365を介して第二領域362に連結されている。第一領域361は、多孔板340の第一領域341周囲を囲むように枠状に形成されている。また、第一領域361の左後部には、多孔板340の孔347のみを囲むための枠366が形成されている。この枠板360の第一領域361と、多孔板340の多数の孔346とが成す空間及び枠366と多孔板340の孔347とが成す空間が、燃料流路450の一部となる。
The
枠板360の第二領域362は、主に一酸化炭素除去器7を構成するものであり、その内周面に選択酸化用触媒(例えば、白金)が担持されている。第二領域362は、連結片368,369を介して外縁部363に連結されている。第二領域362は、多孔板340の第二領域342の周囲を囲むように枠状に形成されている。また、第二領域362の右前部には、多孔板340の孔351のみを囲むための枠371が形成されている。この枠板360の第二領域362と、多孔板340の多数の孔350とが成す空間、及び枠371と多孔板340の孔351とが成す空間が、燃料流路450の一部となる。さらに、第二領域362のおける連結片369の近傍には、多孔板340の孔352,353を個別に囲むための枠372が形成されている。この枠372と、多孔板340の孔352,353とが成す空間が気化用オフガス流路470の一部となる。
The
枠板360の外縁部363には、多孔板340の延出部355,356に個別に重なるように、一対の延出部375,376が設けられている。多孔板340の延出部355,356及び枠板の延出部375,376により形成される空間内には、気化器5をなす吸液材が収容される。吸液材は液体を吸収するものであり、吸液材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。具体的には、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材といったものが吸液材として用いられる。この吸液材内を通過する混合液が、気化用燃焼器9で発生した熱により加熱されて気化することになる。
A pair of extending portions 375 and 376 are provided on the
なお、上記の例では、改質器6及び一酸化炭素除去器7を主に形成する部分の多孔板340及び枠板360を例示して説明したが、その他の多孔板、枠板においては、これらが成す構成部(例えば改質用燃焼器8、気化用燃焼器9、熱交換器10、連結部23,24、流体入出部40、冷却用流路410、改質用オフガス流路430、燃料流路450、空気流路460、気化用オフガス流路470)に基づいてその形状が設計される。
In the above example, the
積層体300内に形成された流路形状の一例を図示する。図9は、積層体300内に形成された燃料流路450及び空気流路460の外形を示す斜視図である。図10は、積層体300内に形成された冷却用流路410の外形を示す斜視図である。図11は、積層体300内に形成された改質用オフガス流路430、気化用オフガス流路470の外形を示す斜視図である。
An example of the shape of the flow path formed in the laminate 300 is illustrated. FIG. 9 is a perspective view showing the outer shape of the
ここで、図5、図6に示すように、その構成上、積層体300だけでは各流路が封止されていない。具体的に積層体300の下面部においては、図5に示すように、一酸化炭素除去器7の下面が開放しているとともに、改質器6の下面も開放している。一方、積層体の上面部においては、図6に示すように、気化用燃焼器9の上面が二箇所開放しているとともに、一酸化炭素除去器7の上面も2箇所開放している。これらの開放部分に対して例えばステンレス製のプレート310を溶接することで、各流路が封止されることになる。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, due to the configuration, each flow path is not sealed only by the
プレート310には、一酸化炭素除去器7の下面を封止する除去器下面用プレート311と、改質器6の下面を封止する改質器用プレート312と、気化用燃焼器9の上面を封止する燃焼器用プレート313,314と、一酸化炭素除去器7の上面の一部を封止する除去器上面用プレート315,316とが設けられている。
The
除去器下面用プレート311における流路と対峙する面には、選択酸化用触媒が担持されている。また、改質器用プレート312における流路と対峙する面には、改質用触媒が担持されている。
また、除去器下面用プレート311の下面には、電気抵抗が温度に依存する電熱材を含む電熱パターン311aが形成されている。この電熱パターン311aが第二及び第三ヒータ兼温度センサ222,223を構成している。また、改質器用プレート312の下面にも、電気抵抗が温度に依存する電熱材を有する電熱パターン312aが形成されている。この電熱パターン312aが第一ヒータ兼温度センサ211を構成している。
A selective oxidation catalyst is supported on the surface of the remover
Further, an
ワイヤーボンディング330には、第一ワイヤーボンディング331と第二ワイヤーボンディング332とが備えられている。第一ワイヤーボンディング331は、電熱パターン311aと電熱パターン312aとを導通させている。第二ワイヤーボンディング332は、電熱パターン311aとリード線61〜64とを導通させるとともに、ゲッター材230とリード線65,66とを導通させている。
The
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、以下の説明では、本実施形態の積層体300に対してプレート310を溶接する場合を説明するだけでなく、積層体300とは異なり連結部を一つのみ有する従来の積層体300Aに対してプレート310を溶接する場合をも例示することで、両者を比較する。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the following description, not only the case where the
図12は、本実施形態の積層体300における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。図13は、比較対象である従来の積層体300Aにおける上面側の溶接箇所を示す斜視図である。これら図12,13に示すように本実施形態の積層体300と、従来の積層体300Aとの違いは、連結部が2つであるか、1つであるかである。つまり、溶接箇所Y1〜Y4は両者ともに同一箇所に設けられている。また、従来の積層体300Aの連結部23Aは、本実施形態の積層体300の第一連結部23に対応する箇所に設けられている。以下の説明では、従来の積層体300Aにおける、本実施形態の積層体300の各部に対応する箇所には、当該各部の符号に「A」を付与した符号を付与している。
FIG. 12 is a perspective view showing a welding location on the upper surface side in the
まず、従来の積層体300Aの各溶接箇所Y1〜Y4に対してプレート310(燃焼器用プレート313,314、除去器上面用プレート315,316)をレーザー等により溶接すると、溶接箇所Y1〜Y4は1500℃程度の高温となる。これにより熱応力が発生して連結部23Aに歪みが生ずる。連結部23Aの歪みは図14に示すように第一反応部21Aを上方(図13における下方)側に変形させることになる。
First, when the plates 310 (
同様に、積層体300の各溶接箇所Y1〜Y4に対してプレート310をレーザー等により溶接すると、上記の場合と同様に熱応力が発生して、第一連結部23は歪もうとする。しかしながら、第一連結部23の反対側で第二連結部24が第一反応部21の変形を規制するように突っ張っているために、第一連結部23の歪みは規制されることになり、図15に示すように溶接後においても第一反応部21の変形が抑制されることになる。
Similarly, when the
また、上述した溶接箇所Y1〜Y4とは反対側の面に対しても、プレート310(除去器下面用プレート311、改質器用プレート312)を溶接することになるが、この場合においても発生する熱応力で第二連結部24が歪もうとする。しかしながら、第二連結部24の反対側で第一連結部23が第一反応部21の変形を規制するように突っ張っているために、第二連結部24の歪みは規制され、溶接後の第一反応部21の変形は抑制される。
Further, the plate 310 (the remover
以上のように、本実施形態によれば、第一反応部21及び第二反応部22の対向するそれぞれの面上に、第一反応部21及び第二反応部22の高さ方向に所定の間隔を空けるように連結部23,24が複数設けられているので、プレート310を接合する際の溶接の熱により一方の連結部(例えば連結部23)側が熱変形しそうになっても、その連結部23から所定間隔開けて配置された連結部24が第一反応部21及び第二反応部22の位置ずれを規制することになる。これにより、第一反応部21としての改質器6と、第二反応部22としての一酸化炭素除去器7とに生ずる位置ずれを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、このような構成であるために、熱の影響を受けやすい金属製(例えばステンレス製)の多孔板340を用いた積層体300に対しても、溶接による熱変形を抑制することができる。
Moreover, since it is such a structure, the thermal deformation by welding can be suppressed also to the
また、一対の連結部23,24が、幅方向における中心線を基準として対称となるように配置されているので、一方の連結部23の歪みを他方の連結部24が効果的に規制することが可能となる。
Further, since the pair of connecting
第一反応部21及び第二反応部22が、多数の孔346,350を空けた多孔板340と、多数の孔346,350の周囲を囲むための枠板360とを高さ方向に交互に積層した構造である場合、溶接による熱応力の影響を受けやすいが、このような構造であっても一対の連結部23,24により溶接による変形を抑制することができる。
The
多孔板340の多数の孔346,350が、所定の規則性を持って配置されているので、第一反応部21や第二反応部22内部で流体を均一に流すことができる。
Since the large number of
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。以下の説明において上記実施形態と同一の部分には同一符号を付してその説明を省略する。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate. In the following description, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
例えば、本実施形態では、連結部23,24が2つ設けられた反応装置2を例示して説明したが、連結部23,24の設置個数は3つ以上であっても構わない。この場合においても、例えば図16に示すように、複数の連結部231,232,233が、幅方向における中心線Lを基準として対称となるように配置されていることが好ましい。
For example, in the present embodiment, the
また、前述した連結部23Aが1つしかない積層体300Aに対して溶接する際には、図17に示すように、溶接前に、第一反応部21A及び第二反応部22Aの対向するそれぞれの面の間に規制治具400を介在させている。この規制治具400は、第一反応部21A及び第二反応部22Aの間隔を維持するためのものであり、連結部23とほぼ同じ長さの四角柱状に形成されている。そして、規制治具400を介在させた後に、第一反応部21A及び第二反応部22Aに対して、内部の流路を封止するためのプレート310を溶接により接合する。これによって、プレート310を接合する際の溶接の熱により連結部23A側が熱変形しそうになっても、規制治具400が第一反応部21A及び第二反応部22Aの間隔を維持し位置ずれが規制される。
溶接後、積層体300Aが十分冷却されてから規制治具400を取り外せば、第一反応部21A及び第二反応部22Aに位置ずれのない反応装置を提供することができる。
Moreover, when welding with respect to the
If the
また、本実施形態では、複数の反応部を改質器6及び一酸化炭素除去器7として、これらが改質反応又は一酸化炭素の選択酸化反応を行うことについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態の反応に限定されるものではない。改質反応又は一酸化炭素の選択酸化反応以外の反応としては、例えば、合成反応、環化反応、分解反応、縮合反応、重合反応、還元反応、転位反応等が挙げられる。つまり、連結部を有し、複数の反応部を連結部で互いに指示する構造を有する反応装置であれば、本発明の構成を適宜適用することが可能である。
Further, in the present embodiment, the plurality of reaction units are used as the
1 発電システム
2 反応装置
3 燃料カートリッジ
4 発電セル
5 気化器
6 改質器
7 一酸化炭素除去器
8 改質用燃焼器
9 気化用燃焼器
10 熱交換器
20 反応装置本体
21 第一反応部
21a 面
22 第二反応部
22a 面
23 第一連結部(連結部)
24 第二連結部(連結部)
30 断熱パッケージ
40 流体入出部
300 積層体
310 プレート
330 ワイヤーボンディング
340 多孔板
360 枠板
400 規制治具
L 中心線
DESCRIPTION OF
24 Second connecting part (connecting part)
30
Claims (1)
前記改質器よりも低温な反応が実行される一酸化炭素除去器と、
前記改質器及び前記一酸化炭素除去器を連結するように、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の対向するそれぞれの面上に設けられた1本の連結部と、を備えた反応装置の製造方法であって、
前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の間隔を維持するため、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の対向するそれぞれの面の間に規制治具を介在させる工程と、
前記規制治具を介在させた後に、前記改質器及び前記一酸化炭素除去器の少なくとも一方に、内部の流路を封止するためのプレートを溶接により接合する工程とを含むことを特徴とする反応装置の製造方法。 A reformer ,
A carbon monoxide remover that performs a reaction at a lower temperature than the reformer ;
Wherein to connect the reformer and the carbon monoxide remover, the comprising one connecting portion of which is provided on each of the opposed faces of the reformer and the carbon monoxide remover, the reaction A device manufacturing method comprising:
To maintain the distance between the reformer and the carbon monoxide remover, the steps of interposing a regulating jig between respective opposed faces of the reformer and the carbon monoxide remover,
A step of welding a plate for sealing an internal flow path to at least one of the reformer and the carbon monoxide remover after welding the restricting jig. A method for manufacturing a reaction apparatus.
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