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。
特開2002−356310号公報
Some reactors are of a type formed by laminating a plurality of laminated plates. In this type, each laminated plate has a hole to be a gas flow path, and the laminated plate is laminated so that each flow path of the reformer, the connecting portion, and the carbon monoxide remover It is supposed to be formed.
JP 2002-356310 A

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 claim 1 comprises:
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 reaction apparatus 2 to which the present invention is applied and a power generation system 1 using the reaction apparatus 2. The power generation system 1 is provided in, for example, a notebook personal computer, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), an electronic notebook, a wristwatch, a digital still camera, a digital video camera, a game device, a game machine, and other electronic devices. Yes, it is used as a power source for operating these electronic device bodies.

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 power generation system 1 includes a reaction device 2, a fuel cartridge 3, and a power generation cell 4 as a fuel cell. In the fuel cartridge 3, for example, fuel such as methanol, ethanol, dimethyl ether, butane, and gasoline and water are stored separately or in a mixed state. Fuel and water are mixed and supplied to the reactor 2 by a micro pump (not shown).

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 reactor 2 includes a vaporizer 5, a reformer 6, a carbon monoxide remover 7, a reforming combustor 8, a vaporizing combustor 9, and a heat exchanger 10.

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 fuel cartridge 3 to the reactor 2 are sent to the vaporizer 5. Fuel and water are vaporized in the vaporizer 5, and a mixture of fuel and water is sent from the vaporizer 5 to the reformer 6 as a fluid. The vaporization of fuel and water in the vaporizer 5 is caused by absorbing heat of combustion in the vaporization combustor 9.

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 reformer 6 generates hydrogen gas or the like from the vaporized water and fuel by a catalytic reaction, and further generates a carbon monoxide gas with a small amount. When the fuel is methanol, chemical reactions such as the following formulas (1) and (2) occur in the reformer 6. The reaction in which hydrogen is generated is an endothermic reaction, and the combustion heat in the reforming combustor 8 is used.

CHOH+HO→3H+CO …(1)
+CO→HO+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 reformer 6 is sent to the carbon monoxide remover 7, and further external air is sent to the carbon monoxide remover 7.

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 carbon monoxide remover 7 selectively removes carbon monoxide by preferentially oxidizing the by-produced carbon monoxide with a catalyst. The reaction in which carbon monoxide is oxidized in this way is an exothermic reaction. However, since the temperature range for performing an appropriate reaction is different from the appropriate temperature range of the reformer 6, the heat of the reformer 6 is increased by the carbon monoxide. Heat exchange is performed between the carbon monoxide remover 7 and the heat exchanger 10 so that the temperature of the carbon monoxide remover 7 does not exceed the proper temperature range due to propagation to the remover 7 too much. Cooling is performed so that the temperature of the carbon remover 7 is maintained in an appropriate temperature range.

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 fuel electrode 4a, an oxygen electrode 4b, and an electrolyte membrane 4c sandwiched between the fuel electrode 4a and the oxygen electrode 4b. The reformed gas that has passed through the carbon monoxide remover 7 is discharged from the reactor 2 and supplied to the fuel electrode 4a of the power generation cell 4, and further external air is sent to the oxygen electrode 4b. Then, hydrogen in the reformed gas supplied to the fuel electrode 4a undergoes an electrochemical reaction with oxygen in the air supplied to the oxygen electrode 4b via the electrolyte membrane 4c, whereby the fuel electrode 4a and the oxygen electrode 4b. Electric power is generated between them. The electric power output by the fuel electrode 4a and the oxygen electrode 4b is supplied to the electronic device body.

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。
→2H+2e …(3)
2H+1/2O+2e→HO …(4)
When the electrolyte membrane 4c is a hydrogen ion permeable electrolyte membrane (for example, a solid polymer electrolyte membrane), a reaction represented by the following formula (3) occurs in the fuel electrode 4a, and hydrogen ions generated in the fuel electrode 4a are generated. Permeates the electrolyte membrane 4c, and a reaction represented by the following formula (4) occurs at the oxygen electrode 4b.
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 fuel electrode 4 a is mixed with air, and the mixture of hydrogen gas and air is supplied to the reforming combustor 8 and also to the vaporizing combustor 9. Supplied. The combustors 8 and 9 combust the hydrogen gas remaining without being consumed in the fuel electrode 4a of the power generation cell 4 by a catalytic reaction. As a result, combustion heat is generated. The exhaust gas is discharged from the reforming combustor 8 and the vaporizing combustor 9 to the outside.

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 heat exchanger 10, and the water heated by the carbon monoxide remover 7 or the like is discharged from the heat exchanger 10. The water discharged from the heat exchanger 10 may be once cooled and sent to the heat exchanger 10 again to circulate the water, or may be mixed with the fuel in the fuel cartridge 3 and supplied to the vaporizer 5. May be. A part of the water generated during the electrochemical reaction in the power generation cell 4 may be used as the water for the heat exchanger 10.

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 reaction apparatus 2 will be described.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a basic configuration inside the reaction apparatus 2, wherein (a) is a top view and (b) is a side view. As shown in FIG. 2, the reaction apparatus 2 includes a reaction apparatus main body 20 and a heat insulating package 30 that accommodates the reaction apparatus main body 20.

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 reaction apparatus body 20 includes a first reaction unit 21, a second reaction unit 22 in which a reaction at a lower temperature than the first reaction unit 21 is performed, and a pair of first reaction unit 21 and the second reaction unit 22. The connection parts 23 and 24 are provided.

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 first reaction unit 21 includes a reformer 6, a reforming combustor 8, and a first heater / temperature sensor 211. The reforming combustor 8 is stacked on the upper surface of the reformer 6, and combustion heat generated in the reforming combustor 8 is conducted to the reformer 6. The first heater / temperature sensor 211 is arranged on the lower surface of the reformer 6, and heat generated by the first heater / temperature sensor 211 is conducted to the reformer 6.

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 second reaction unit 22 includes a carbon monoxide remover 7, a heat exchanger 10, a second heater / temperature sensor 222, a vaporizer 5, a vaporization combustor 9, and a third heater / temperature sensor 223. Is provided. The heat exchanger 10 is laminated on the upper surface of the carbon monoxide remover 7 and performs heat exchange by conduction of heat generated in the carbon monoxide remover 7. The second heater / temperature sensor 222 is stacked on the lower surface of the carbon monoxide remover 7 so that heat generated by the second heater / temperature sensor 222 is conducted to the carbon monoxide remover 7. The vaporizer 5 is disposed adjacent to one end of the carbon monoxide remover 7. Further, a fluid inlet / outlet part 40 protruding from the heat insulating package 30 is disposed on one side of the vaporizer 5. The vaporizing combustor 9 is formed in a substantially U shape (inverse U shape in FIG. 2) when viewed from the side, and the vaporizer 5 is disposed therein. Thereby, the heat generated in the vaporizing combustor 9 is conducted to the vaporizer 5. The third heater / temperature sensor 223 is stacked on the lower surface of the vaporizing combustor 9 so that heat generated by the third heater / temperature sensor 223 is conducted to the vaporizing combustor 9.

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 / temperature sensors 211, 222, and 223 is commonly connected to the lead wire 62, and the other end is separately connected to the lead wires 61, 63, and 64, respectively.
Further, a getter material 230 for maintaining the degree of vacuum in the sealed space formed by the heat insulating package 30 and the reaction apparatus main body 20 is provided below one end of the carbon monoxide remover 7. The getter material 230 is connected to lead wires 65 and 66 extending outward from the heat insulating package 30. The getter material 230 is activated by heating and adsorbs ambient gas and fine particles, and the degree of vacuum in the heat insulating package 30 is increased or maintained by the getter action.

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 portions 23 and 24 are provided in a predetermined direction in the height direction of the first reaction portion 21 and the second reaction portion 22 on the opposing surfaces 21a and 22a of the first reaction portion 21 and the second reaction portion 22, respectively. It is provided so as to be spaced. The pair of connecting portions 23 and 24 are arranged so as to be symmetric with respect to the center line L in the width direction orthogonal to the height direction. Hereinafter, of the pair of connection parts 23 and 24, the connection part located above is referred to as a first connection part 23, and the connection part located below is referred to as a second connection part 24.

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 reaction apparatus 2. In FIG. 3, the solid line portion indicating the flow path indicates a portion where the reaction is performed by the internal fluid, and the dotted line portion indicates a portion where the fluid simply passes.

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 / outlet 40 includes a cooling water inlet 41, a cooling water outlet 42, a reforming offgas inlet 43, a combustion exhaust gas outlet 44, a fuel inlet 45, an air inlet 46, a vaporizing offgas inlet 47, and A reformed gas discharge port 48 is provided.

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 water introduction port 41 communicates with the cooling water discharge port 42 via a cooling channel 410 formed in the heat exchanger 10. Thus, the water introduced from the cooling water inlet 41 is discharged from the cooling water outlet 42 after absorbing the heat generated in the carbon monoxide remover 7 when passing through the cooling channel 410. become.

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 offgas inlet 43 communicates with the combustion exhaust gas outlet 44 via the reforming offgas passage 430. The reforming off-gas channel 430 is formed in the second reaction unit 22, the second connecting unit 24, and the reforming combustor 8. Here, in the reforming off-gas flow path 430, the locations corresponding to the second reaction section 22 and the reformer 6 are formed so that the fluid simply passes therethrough. As a result, when the air-fuel mixture of off-gas and oxygen (air) discharged from the fuel electrode 4a passes through the reforming off-gas passage 430, hydrogen in the air-fuel mixture is only in the reforming combustor 8. Is burned (oxidized) by oxygen in the air-fuel mixture under the action of the combustion catalyst. This combustion heat is conducted to the reformer 6 and used for the reforming reaction. The exhaust gas after combustion is discharged from the combustion exhaust gas outlet 44 through the reforming off-gas passage 430.

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 fuel introduction port 45 communicates with the reformed gas discharge port 48 via the fuel flow channel 450. The fuel flow channel 450 is formed in the vaporizer 5, the carbon monoxide remover 7, the first connecting portion 23, and the reformer 6. Here, in the forward path until the fluid reaches the reformer 6 in the fuel flow path 450, the fuel simply passes through the locations corresponding to the carbon monoxide remover 7 and the reforming combustor 8. Is formed. On the other hand, in the fuel flow path 450, the carbon monoxide remover 7 is formed so that the reaction occurs in the return path from the reformer 6 to the reformed gas discharge port 48. As a result, when the mixed liquid of fuel and water passes through the forward path of the fuel flow path 450, it is vaporized by the vaporizer 5 and then reacted by the action of the reforming catalyst in the reformer 6. Etc. (see, for example, the above chemical reaction formulas (1) and (2)). Thereafter, when the generated hydrogen or the like passes through the return path of the fuel flow path 450, the carbon monoxide is removed by the carbon monoxide remover 7 and supplied to the power generation cell 4 through the reformed gas discharge port 48. Is done.

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 air inlet 46 communicates with the return path of the fuel flow path 450 through the air flow path 460 formed in the carbon monoxide remover 7. That is, the air introduced from the air inlet 46 is mixed with hydrogen or the like in the fuel flow channel 450. At this time, the carbon monoxide is preferentially oxidized and removed from the air-fuel mixture such as hydrogen, carbon monoxide, and air by the carbon monoxide remover 7 as described above.

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-gas inlet 47 communicates with the reforming off-gas channel 430 through the vaporizing off-gas channel 470 formed in the vaporizing combustor 9. When the mixture of off-gas and oxygen (air) discharged from the fuel electrode 4a passes through the vaporization off-gas passage 470, the hydrogen in the mixture in the vaporization combustor 9 acts as a combustion catalyst. It receives and burns (oxidizes). This combustion heat is conducted to the vaporizer 5 and used for vaporizing fuel and water. The exhaust gas after combustion is discharged from the combustion exhaust gas outlet 44 through the reforming off-gas passage 430.

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 reaction apparatus 2 will be described in detail.
4 is a perspective view showing a specific structure of the reaction apparatus 2, FIG. 5 is an exploded perspective view of the reaction apparatus 2 as viewed from below, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the reaction apparatus 2 as viewed from above.
As shown in these drawings, the reaction device main body 20 of the reaction device 2 is sandwiched between an upper lid member 31 and a lower lid member 32 that form a heat insulating package 30. The upper lid material 31 is formed in a state where the lower side is recessed, and the lower lid material 32 is formed in a state where the upper side is recessed. The upper lid member 31 and the lower lid member 32 are made of a metal material such as stainless steel (for example, SUS316L). A radiation prevention film is formed on the inner surfaces of the upper lid member 31 and the lower lid member 32 by, for example, Au plating.

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 main body 20 includes a laminate 300, a plate 310, a wire bonding 330, and a getter material 230.

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 laminated body 300 includes the above-described reformer 6, reforming combustor 8, carbon monoxide remover 7, vaporizer 5, vaporizing combustor 9, heat exchanger 10, connecting portions 23 and 24, fluid input / output A part 40, a cooling channel 410, a reforming off-gas channel 430, a fuel channel 450, an air channel 460, and a vaporizing off-gas channel 470 are formed. In addition, lead wires 61 to 66 are connected to the laminate 300.

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 laminated body 300 has a structure in which perforated plates 340 and frame plates 360 are alternately laminated in the height direction. FIG. 7 is a top view showing an example of the perforated plate 340, and FIG. 8 is a top view showing an example of the frame plate 360. The perforated plate 340 and the frame plate 360 are made of a metal material such as stainless steel such as SUS316L. The perforated plate 340 and the frame plate 360 are respectively provided with first regions 341 and 361 that form the first reaction portion 21, second regions 342 and 362 that form the second reaction portion 22, and outer edges that surround these regions. 343, 363 are provided.

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 first region 341 of the perforated plate 340 mainly constitutes the reformer 6, and a reforming catalyst (for example, a Cu / ZnO-based catalyst or a Pd / ZnO-based catalyst) is supported on the surface thereof. . The first region 341 is connected to the outer edge portion 343 via the connecting piece 344 and is connected to the second region 342 via the connecting piece 345. A number of holes 346 are opened in the first region 341. The numerous holes 346 are arranged with a predetermined regularity. The predetermined regularity is not only arranged in a matrix at a predetermined interval as shown in FIG. 7, but also arranged in a honeycomb shape, for example, or arranged along a plurality of concentric circles. And so on. The first region 341 is provided with holes 347 formed apart from the regularity of the large number of holes 346 in addition to the large number of holes 346. Specifically, the hole 347 is formed in the left rear end portion of the first region 341.

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 second region 342 of the perforated plate 340 mainly constitutes the carbon monoxide remover 7, and a selective oxidation catalyst (for example, platinum) is supported on the surface thereof. The second region 342 is connected to the outer edge portion 343 via connection pieces 348 and 349. The second region 342, a number of holes 350 which are arranged with the same regularity as the large number of holes 346 in the first region 341 is formed. In addition to the large number of holes 350, the second region 342 is provided with holes 351, 352, and 353 formed outside the regularity of the large number of holes 350. Specifically, the hole 351 is formed at the right front end of the second region 342. The holes 352 and 353 are formed in the vicinity of the connecting piece 349 in the second region 342.

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 outer edge portion 343 of the perforated plate 340.

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 first region 361 of the frame plate 360 mainly constitutes the reformer 6, and a reforming catalyst (for example, a Cu / ZnO-based catalyst or a Pd / ZnO-based catalyst) is supported on the inner peripheral surface thereof. ing. The first region 361 is connected to the outer edge portion 363 via the connecting piece 364 and is connected to the second region 362 via the connecting piece 365. The first region 361 is formed in a frame shape so as to surround the periphery of the first region 341 of the perforated plate 340. A frame 366 for enclosing only the hole 347 of the perforated plate 340 is formed at the left rear portion of the first region 361. A space formed by the first region 361 of the frame plate 360 and a large number of holes 346 of the porous plate 340 and a space formed by the frame 366 and the holes 347 of the porous plate 340 become a part of the fuel flow channel 450.

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 second region 362 of the frame plate 360 mainly constitutes the carbon monoxide remover 7, and a selective oxidation catalyst (for example, platinum) is supported on the inner peripheral surface thereof. The second region 362 is connected to the outer edge portion 363 via connection pieces 368 and 369. The second region 362 is formed in a frame shape so as to surround the periphery of the second region 342 of the perforated plate 340. A frame 371 for enclosing only the hole 351 of the perforated plate 340 is formed at the right front portion of the second region 362. A space formed by the second region 362 of the frame plate 360 and a large number of holes 350 of the porous plate 340 and a space formed by the frame 371 and the holes 351 of the porous plate 340 become a part of the fuel flow channel 450. Further, a frame 372 for individually enclosing the holes 352 and 353 of the perforated plate 340 is formed in the vicinity of the connecting piece 369 in the second region 362. A space formed by the frame 372 and the holes 352 and 353 of the perforated plate 340 becomes a part of the vaporizing off-gas channel 470.

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 outer edge portion 363 of the frame plate 360 so as to individually overlap the extending portions 355 and 356 of the porous plate 340. In the space formed by the extending portions 355 and 356 of the perforated plate 340 and the extending portions 375 and 376 of the frame plate, the liquid absorbing material forming the vaporizer 5 is accommodated. The liquid absorbing material absorbs liquid, and as the liquid absorbing material, inorganic fibers or organic fibers are solidified with a binder, inorganic powder is sintered, inorganic powder is bound with a binder. It may be hardened or a mixture of graphite and glassy carbon. Specifically, a felt material, a ceramic porous material, a fiber material, a carbon porous material, or the like is used as the liquid absorbing material. The liquid mixture passing through the liquid absorbing material is heated and vaporized by the heat generated in the vaporizing combustor 9.

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 porous plate 340 and the frame plate 360 that mainly form the reformer 6 and the carbon monoxide remover 7 have been described as examples, but in other porous plates and frame plates, These components (for example, the reforming combustor 8, the vaporizing combustor 9, the heat exchanger 10, the connecting portions 23 and 24, the fluid inlet / outlet portion 40, the cooling channel 410, the reforming off-gas channel 430, The shape is designed based on the fuel flow channel 450, the air flow channel 460, and the vaporizing off-gas flow channel 470).

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 fuel flow path 450 and the air flow path 460 formed in the stacked body 300. FIG. 10 is a perspective view showing the outer shape of the cooling flow path 410 formed in the laminate 300. FIG. 11 is a perspective view showing the outer shape of the reforming off-gas channel 430 and the vaporizing off-gas channel 470 formed in the laminate 300.

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 laminate 300. Specifically, as shown in FIG. 5, the lower surface of the carbon monoxide remover 7 is opened and the lower surface of the reformer 6 is also opened at the lower surface of the laminate 300. On the other hand, in the upper surface portion of the laminate, as shown in FIG. 6, the upper surface of the vaporizing combustor 9 is opened at two locations, and the upper surface of the carbon monoxide remover 7 is also opened at two locations. By welding, for example, a stainless steel plate 310 to these open portions, each flow path is sealed.

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 plate 310 includes a remover lower plate 311 for sealing the lower surface of the carbon monoxide remover 7, a reformer plate 312 for sealing the lower surface of the reformer 6, and the upper surface of the vaporizing combustor 9. Combustor plates 313 and 314 for sealing, and remover upper surface plates 315 and 316 for sealing a part of the upper surface of the carbon monoxide remover 7 are provided.

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 lower surface plate 311 facing the flow path. A reforming catalyst is supported on the surface of the reformer plate 312 facing the flow path.
Further, an electric heating pattern 311a including an electric heating material whose electric resistance depends on temperature is formed on the lower surface of the plate 311 for the lower surface of the remover. The electric heating pattern 311a constitutes the second and third heater / temperature sensors 222, 223. An electric heating pattern 312a having an electric heating material whose electric resistance depends on temperature is also formed on the lower surface of the reformer plate 312. The electric heating pattern 312a constitutes the first heater / temperature sensor 211.

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 wire bonding 330 includes a first wire bonding 331 and a second wire bonding 332. The first wire bonding 331 makes the electric heating pattern 311a and the electric heating pattern 312a conductive. The second wire bonding 332 makes the electrothermal pattern 311a and the lead wires 61 to 64 conductive, and makes the getter material 230 and the lead wires 65 and 66 conductive.

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 plate 310 is welded to the laminated body 300 of the present embodiment will be described, but also the conventional laminated body 300A having only one connecting portion unlike the laminated body 300. Both are compared by exemplifying the case where the plate 310 is welded.

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 laminate 300 of the present embodiment. FIG. 13 is a perspective view showing a welding location on the upper surface side in a conventional laminated body 300A that is a comparison target. As shown in FIGS. 12 and 13, the difference between the laminated body 300 of the present embodiment and the conventional laminated body 300A is whether there are two or one connecting portions. That is, the welding locations Y1 to Y4 are both provided at the same location. Moreover, the connection part 23A of the conventional laminated body 300A is provided in the location corresponding to the 1st connection part 23 of the laminated body 300 of this embodiment. In the following description, in the conventional laminated body 300A, a part corresponding to each part of the laminated body 300 of the present embodiment is given a reference numeral with “A” added to the reference numeral of each part.

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 (combustor plates 313, 314, remover upper surface plates 315, 316) are welded to the respective welded portions Y1-Y4 of the conventional laminate 300A by laser or the like, the welded portions Y1-Y4 are 1500. It becomes a high temperature of about ℃. As a result, thermal stress is generated and the connecting portion 23A is distorted. The distortion of the connecting portion 23A causes the first reaction portion 21A to be deformed upward (downward in FIG. 13) as shown in FIG.

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 plate 310 is welded to each of the welded portions Y1 to Y4 of the laminated body 300 with a laser or the like, thermal stress is generated as in the above case, and the first connecting portion 23 tends to be distorted. However, since the second connecting portion 24 is stretched on the opposite side of the first connecting portion 23 so as to restrict the deformation of the first reaction portion 21, the distortion of the first connecting portion 23 is restricted. As shown in FIG. 15, the deformation of the first reaction portion 21 is suppressed even after welding.

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 lower surface plate 311 and the reformer plate 312) is also welded to the surface opposite to the above-mentioned welding locations Y1 to Y4, but this also occurs in this case. The second connecting portion 24 tends to be distorted by thermal stress. However, since the first connecting portion 23 is stretched so as to restrict the deformation of the first reaction portion 21 on the opposite side of the second connecting portion 24, the distortion of the second connecting portion 24 is restricted, and the first portion after welding is restricted. The deformation of one reaction part 21 is suppressed.

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 first reaction unit 21 and the second reaction unit 22 are arranged on the opposing surfaces of the first reaction unit 21 and the second reaction unit 22 in the height direction. Since a plurality of connecting portions 23 and 24 are provided so as to be spaced apart from each other, even if one connecting portion (for example, connecting portion 23) side is likely to be thermally deformed due to the heat of welding when joining the plate 310, the connecting portion The connecting part 24 arranged at a predetermined interval from the part 23 regulates the displacement of the first reaction part 21 and the second reaction part 22. Thereby, the position shift which arises in the reformer 6 as the 1st reaction part 21 and the carbon monoxide remover 7 as the 2nd reaction part 22 can be prevented.

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 laminated body 300 using the porous plate 340 made of metal (for example, made of stainless steel) that is easily affected by heat.

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 portions 23 and 24 are arranged so as to be symmetric with respect to the center line in the width direction, the other connecting portion 24 effectively regulates distortion of one connecting portion 23. Is possible.

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 first reaction part 21 and the second reaction part 22 are alternately provided with a perforated plate 340 having a large number of holes 346 and 350 and a frame plate 360 for enclosing the periphery of the many holes 346 and 350 in the height direction. In the case of a laminated structure, it is easily affected by thermal stress due to welding, but even with such a structure, deformation due to welding can be suppressed by the pair of connecting portions 23 and 24.

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 holes 346 and 350 of the perforated plate 340 are arranged with a predetermined regularity, the fluid can flow uniformly inside the first reaction unit 21 and the second reaction unit 22.

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 reaction apparatus 2 provided with two connecting portions 23 and 24 has been described as an example, but the number of connecting portions 23 and 24 may be three or more. Also in this case, for example, as shown in FIG. 16, it is preferable that the plurality of connecting portions 231, 232, and 233 are arranged so as to be symmetric with respect to the center line L in the width direction.

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 laminated body 300A which has only one connection part 23A mentioned above, as shown in FIG. 17, before welding, each of the 1st reaction part 21A and the 2nd reaction part 22A which opposes each. A regulating jig 400 is interposed between the two surfaces. The regulating jig 400 is for maintaining the distance between the first reaction part 21A and the second reaction part 22A, and is formed in a rectangular column shape having substantially the same length as the connection part 23. And after interposing the control jig | tool 400, the plate 310 for sealing an internal flow path is joined with respect to the 1st reaction part 21A and the 2nd reaction part 22A by welding. As a result, even if the connecting portion 23A side is likely to be thermally deformed by the heat of welding when the plates 310 are joined, the regulating jig 400 maintains the distance between the first reaction portion 21A and the second reaction portion 22A, and the positional deviation occurs. Be regulated.
If the regulation jig 400 is removed after the laminated body 300A is sufficiently cooled after the welding, a reaction apparatus in which the first reaction part 21A and the second reaction part 22A are not misaligned can be provided.

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 reformer 6 and the carbon monoxide remover 7, and it has been described in detail that these perform a reforming reaction or a selective oxidation reaction of carbon monoxide. Is not limited to the reaction of the above embodiment. Examples of the reaction other than the reforming reaction or the selective oxidation reaction of carbon monoxide include a synthesis reaction, a cyclization reaction, a decomposition reaction, a condensation reaction, a polymerization reaction, a reduction reaction, and a rearrangement reaction. In other words, the configuration of the present invention can be applied as appropriate to any reaction apparatus that has a connection portion and has a structure in which a plurality of reaction portions are instructed by the connection portion.

本発明に係る反応装置と、その反応装置を用いた発電システムとの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the reaction apparatus which concerns on this invention, and the electric power generation system using the reaction apparatus. 本実施形態の反応装置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。It is explanatory drawing which shows typically the basic structure inside the reaction apparatus of this embodiment, (a) is a top view, (b) is a side view. 図2の反応装置における流路構成を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the flow-path structure in the reaction apparatus of FIG. 本実施形態の反応装置の具体的構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific structure of the reaction apparatus of this embodiment. 本実施形態の反応装置を下側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the reaction apparatus of this embodiment from the lower side. 本実施形態の反応装置を上側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the reaction apparatus of this embodiment from the upper side. 本実施形態の反応装置における積層体の多孔板の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the porous plate of the laminated body in the reaction apparatus of this embodiment. 本実施形態の反応装置における積層体の枠板の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the frame board of the laminated body in the reaction apparatus of this embodiment. 本実施形態の積層体内に形成された燃料流路及び空気流路の外形を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external shape of the fuel flow path and air flow path which were formed in the laminated body of this embodiment. 本実施形態の積層体内に形成された冷却用流路の外形を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external shape of the flow path for cooling formed in the laminated body of this embodiment. 本実施形態の積層体内に形成された改質用オフガス流路、気化用オフガス流路の外形を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external shape of the off gas flow path for a reforming formed in the laminated body of this embodiment, and the off gas flow path for vaporization. 本実施形態の積層体における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the welding location of the upper surface side in the laminated body of this embodiment. 従来の積層体における上面側の溶接箇所を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the welding location of the upper surface side in the conventional laminated body. 図13の積層体の溶接後の状態を裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the state after welding of the laminated body of FIG. 13 from the back surface side. 図12の積層体の溶接後の状態を裏面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the state after welding of the laminated body of FIG. 12 from the back surface side. 本実施形態の反応装置における変形例を示す正面図である。It is a front view which shows the modification in the reaction apparatus of this embodiment. 本実施形態の反応装置における変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification in the reaction apparatus of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Power generation system 2 Reaction apparatus 3 Fuel cartridge 4 Power generation cell 5 Vaporizer 6 Reformer 7 Carbon monoxide remover 8 Reformation combustor 9 Vaporization combustor 10 Heat exchanger 20 Reactor main body 21 First reaction part 21a Surface 22 Second reaction portion 22a Surface 23 First connection portion (connection portion)
24 Second connecting part (connecting part)
30 Heat insulation package 40 Fluid inlet / outlet part 300 Laminated body 310 Plate 330 Wire bonding 340 Perforated plate 360 Frame plate 400 Regulatory jig L Center line

Claims (1)

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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