JP5239263B2

JP5239263B2 - 反応装置

Info

Publication number: JP5239263B2
Application number: JP2007231481A
Authority: JP
Inventors: 忠夫山本
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP2009062227A

Description

本発明は、反応装置に関する。

燃料電池は燃料の電気化学反応により電力を取り出すものであり、燃料電池の研究・開発が広く行われている。このような燃料電池において、発電に用いる燃料は水素ガスであり、改質型の燃料電池においては、メタノール等の原燃料及び水を改質することでその水素ガスを生成する改質器と、改質器の副生成物として発生する一酸化炭素を選択的に酸化して除去する一酸化炭素除去器とを備える反応装置が用いられる。

改質器では約３００〜４００℃で水蒸気改質反応が行われ、一酸化炭素除去器では約１１０〜１６０℃で一酸化炭素の選択酸化反応が行われる。この温度を維持するとともに熱効率を向上させるために、反応装置において、改質器や一酸化炭素除去器は断熱容器内に収容される。
このように常温よりも反応温度が高く、かつ、異なる反応温度の複数の反応器を有する化学反応装置には、より高温の反応器からより低温の反応器への熱伝導、または断熱容器への熱伝導により、各反応器の温度を制御する構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７１８９２号公報

各反応器の温度を制御するために、例えば図１９に示すように、改質器を有する高温反応部５１６と一酸化炭素除去器を有する低温反応部５１４とを連結部５１５により連結し、低温反応部５１４や高温反応部５１６に原燃料や水、空気を供給する固定部５１３を低温反応部５１４の高温反応部５１６と反対側の端面に接続し、これらを断熱容器５１１内に収納した構造の反応装置５１０が提案されている。また、例えば図２０に示すように、低温反応部６１４の高温反応部６１６寄りの位置に固定部６１３を設ける構造の反応装置６１０も提案されている。

しかし、上記のような構造では、一酸化炭素除去器内の温度分布にムラが生じ、最高温度部と最低温度部との間の温度差により一酸化炭素除去器における一酸化炭素の選択酸化反応が安定しにくいという問題がある。
本発明の課題は、高温反応部と連結される低温反応部の温度分布を均一にすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、前記反応装置本体を収納する断熱容器と、前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、を備え、前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置である。

請求項２に記載の発明は、水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、前記反応装置本体を収納する断熱容器と、前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、を備え、前記固定部は前記連結部に連結されていることを特徴とする反応装置である。

請求項３に記載の発明は、水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、前記反応装置本体を収納する断熱容器と、前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に複数箇所で固定する複数の固定部と、を備え、前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の反応装置であって、前記連結部及び前記固定部の壁面の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁面に交差するいずれかの壁面と面一に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記固定部には前記反応装置本体の内外に反応物または生成物を入出させる流路が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記固定部には液体を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、高温反応部と連結される低温反応部の温度分布を均一にすることができる。

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。

〔第１実施形態〕
図１は本発明が適用される電子機器２０を示すブロック図である。この電子機器２０はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。

電子機器２０は、燃料電池装置３０と、燃料電池装置３０から供給される電気エネルギーにより駆動される電子機器本体２１と、等から概略構成される。燃料電池装置３０は後述するように、電気エネルギーを生成し電子機器本体２１に供給する。

次に、燃料電池装置３０について説明する。この燃料電池装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料容器２、ポンプ３、反応装置１０、燃料電池セル８、触媒燃焼器９、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、二次電池３２、制御部３３、等を備える。

燃料容器２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器２内の混合液は、ポンプ３により気化器４に送液される。

反応装置１０は、断熱容器１１と、断熱容器１１内に収容された気化器４、改質器５、一酸化炭素除去器６等からなる。
気化器４は燃料容器２から送られた混合液を改質器５からの伝熱等により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器４で気化した混合気は改質器５へ送られる。

改質器５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器５はヒータ兼温度センサ５ａからの伝熱により気化器４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。

ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器５では主に次式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ …（２）
（１）式及び（２）式の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器６に送出される。

一酸化炭素除去器６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する一酸化炭素選択酸化触媒が担持されている。一酸化炭素選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

一酸化炭素除去器６には改質器５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器６の流路を流れ、改質器５やヒータ兼温度センサ６ａからの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次式（３）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル８に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ …（３）
一酸化炭素除去器６を通過した改質ガスは燃料電池セル８に送出される。

燃料電池セル８は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜８１と、固体高分子電解質膜８１の両面に形成された燃料極８２（アノード）及び酸素極８３（カソード）と、燃料極８２に改質ガスを供給する燃料供給流路８４ａが設けられた燃料極セパレータ８４と、酸素極８３に酸素を供給する酸素供給流路８５ａが設けられた酸素極セパレータ８５と、が積層されている。

固体高分子電解質膜８１は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。
燃料極８２には燃料供給流路８４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極８２では改質ガス中の水素による次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ₂→２H⁺＋２ｅ^- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜８１を透過して酸素極８３に到達する。生成した電子はアノード出力電極８６に供給される。

酸素極８３には、空気が酸素供給流路８５ａを介して送られる。酸素極８３では固体高分子電解質膜８１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極８７より供給される電子とにより、次式（５）に示すように水が生成される。
２H⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）
なお、固体高分子電解質膜８１の両面には、（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。

アノード出力電極８６及びカソード出力電極８７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ３１と接続されており、アノード出力電極８６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ３１を通ってカソード出力電極８７に供給される。

触媒燃焼器９の内部には流路が形成され、その流路の壁面に燃料供給流路８４ａを通過し、発電に寄与しなかった水素を含む改質ガス（オフガス）を燃焼させる燃焼触媒が担持されている。燃焼触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

触媒燃焼器９には燃料供給流路８４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。
なお、触媒燃焼器９を改質器５や一酸化炭素除去器６とともに断熱容器１１内に設け、燃焼熱を改質器５における改質反応の反応熱として用いてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は燃料電池セル８により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体２１に供給するとともに、電気エネルギーを二次電池３２に充電する。

制御部３３は燃料電池装置３０全体を制御し、ポンプ２等を駆動または停止し、ヒータ兼温度センサに通電する。

次に、反応装置１０の具体的な構成について説明する。図２は反応装置１０の内部構造を示す斜視図であり、図３は図２のIII−III矢視断面図である。図２、図３に示すように、反応装置１０は、断熱容器１１と、断熱容器１１内に収容された反応装置本体１２と、反応装置本体１２を断熱容器１１に固定する固定部１３とからなる。反応装置本体１２は、低温反応部１４と、連結部１５と、高温反応部１６とからなる。

固定部１３は、断熱容器１１を貫通しており、反応装置本体１２を断熱容器１１内に固定する。固定部１３の断熱容器１１内側の端部は低温反応部１４と一体に形成されている。連結部１５は低温反応部１４と高温反応部１６とを連結している。
なお、本実施形態に係る反応装置１０においては、固定部１３及び低温反応部１４の高温反応部１６側の面が面一に形成されている。

低温反応部１４の下面には、導体からなる薄膜パターン１７が形成されている。薄膜パターン１７の両端には、断熱容器１１を貫通するリード線１７ａ，１７ａが接続されている。また、高温反応部１６の下面には、導体からなる薄膜パターン１８が形成されている。薄膜パターン１８の両端には、断熱容器１１を貫通するリード線１８ａ，１８ａが接続されている。

リード線１７ａ，１７ａ及びリード線１８ａ，１８ａにより薄膜パターン１７，１８に電圧を印加することで、薄膜パターン１７，１８をヒータとして用いることができる。また、温度に依存して変化する薄膜パターン１７，１８の抵抗を計測することで、薄膜パターン１７，１８を温度センサとして用いることができる。薄膜パターン１７がヒータ兼温度センサ６ａとなり、低温反応部１４を約１１０〜１６０℃程度に加熱する。また、薄膜パターン１８がヒータ兼温度センサ５ａとなり、高温反応部１６を約３００〜４００℃程度に加熱する。

次に、反応装置本体１２及び固定部１３の内部構造について説明する。固定部１３には、反応装置本体１２の内外に反応物または生成物を入出させる気化用導入路１３ａ、空気用導入路１３ｂ、改質ガス排出路１３ｃが設けられている。低温反応部１４には、気化用導入路１４ａ、空気用導入路１４ｂ、混合流路１４ｃ、一酸化炭素除去流路１４ｄが設けられている。連結部１５には連結流路１５ａ，１５ｂが設けられている。高温反応部１６には改質流路１６ａが設けられている。

気化用導入路１３ａには吸液材１３ｄが充填されている。吸液材は液体を吸収するものであり、例えば、フェルト材、セラミック多孔質材、繊維材、カーボン多孔質材等である。この吸液材１３ｄが充填された部分が外部から供給された混合液を気化させ、混合気体を生成する気化器４の役割を果たす。

気化用導入路１４ａ及び連結流路１５ａは気化用導入路１３ａより供給される混合気体を改質流路１６ａに供給する。改質流路１６ａの壁面には、燃料を改質して水素を含むガス（改質ガス）を生成する改質用触媒が担持されており、改質流路１６ａは改質器５の役割を果たす。メタノールの改質に用いられる改質用触媒としては、例えばＣｕ／ＺｎＯ系触媒、Ｐｔ/ＺｎＯ系触媒が挙げられる。

連結流路１５ｂは改質流路１６ａで生成された改質ガスを混合流路１４ｃに供給する。混合流路１４ｃでは連結流路１５ｂより供給される改質ガスと空気用導入路１３ｂ，１４ｂより供給される外部の空気とを混合し、一酸化炭素除去流路１４ｄに供給する。

一酸化炭素除去流路１４ｄの壁面には、改質ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化させる一酸化炭素選択酸化用触媒が担持されており、一酸化炭素除去流路１４ｄは一酸化炭素除去器６の役割を果たす。一酸化炭素選択酸化用触媒としては例えば白金が挙げられる。
一酸化炭素除去流路１４ｄで一酸化炭素を除去された改質ガスは、改質ガス排出路１３ｃより断熱容器１１の外部へ排出され、燃料電池セル８に供給される。

以下、反応装置本体１２及び固定部１３における熱の移動について説明する。
高温反応部１６と連結部１５との接合部１５ｃの温度をＴ１、連結部１５と低温反応部１４との接合部１５ｄの温度をＴ２、低温反応部１４と固定部１３との接合部１３ｅの温度をＴ３、固定部１３と断熱容器１１との接合部１３ｆの温度をＴ４とすると、定常運転時においてＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４となる。このため、熱量は高温反応部１６から連結部１５を介して低温反応部１４に移動し、低温反応部１４から固定部１３を介して断熱容器１１の外部へ移動する。

低温反応部１４においては、連結部１５から固定部１３に向かって熱量が移動するため、接合部１５ｄと、接合部１３ｅとの間で温度勾配が生じ、Ｔ２とＴ３に温度差が生じることになる。このため、接合部１５ｄと、接合部１３ｅとの間に一酸化炭素除去流路１４ｄを設けると、一酸化炭素除去流路１４ｄ内に温度差が生じ、一酸化炭素除去流路１４ｄ内における一酸化炭素選択酸化反応が不安定となる。

一酸化炭素除去流路１４ｄ内に温度差が生じるのを防ぐためには、接合部１５ｄと、接合部１３ｅとの間を回避して一酸化炭素除去流路１４ｄを設ければよい。これにより一酸化炭素除去流路１４ｄ内における一酸化炭素選択酸化反応が安定し、一酸化炭素除去器６の役割を充分に果たすことができる。

本実施形態に係る反応装置１０においては、固定部１３の高温反応部１６側の壁が低温反応部１４の高温反応部１６側の壁の一部を形成しているので、接合部１５ｄと接合部１３ｅとが最短距離となる。そして、接合部１５ｄと接合部１３ｅとの間に気化用導入路１４ａ及び空気用導入路１４ｂが設けられ、一酸化炭素除去流路１４ｄが低温反応部１４内において、接合部１５ｄと接合部１３ｅとの間を回避して設けられている。このため、反応装置１０が定常運転の温度になった場合、気化用導入路１４ａ及び空気用導入路１４ｂの部分は伝熱経路となるものの、一酸化炭素除去流路１４ｄは伝熱経路とならないため、一酸化炭素除去流路１４ｄ内に温度差が生じるのを防ぐことができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る反応装置１１０の内部構造について説明する。図４は本発明の第２の実施形態に係る反応装置１１０の内部構造を示す斜視図であり、図５は図４のV−V矢視断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、固定部１１３が低温反応部１１４と隣接した状態で連結部１１５に接続されている。すなわち、固定部１１３の高温反応部１１６と反対側の壁は低温反応部１１４の高温反応部１１６と対向する壁の一部を形成している。このため、本実施形態では、定常運転時において、熱量が高温反応部１１６から連結部１１５及び固定部１１３を介して断熱容器１１１の外部へ移動する。したがって低温反応部１１４が伝熱経路とならないため、低温反応部１１４の一酸化炭素除去流路１１４ｄ内に温度差が生じるのを防ぐことができる。

なお、第１実施形態においては固定部の高温反応部側の壁、第２実施形態においては高温反応部と反対側の壁が低温反応部の高温反応部側の壁の一部を形成していたが、本発明はこれに限らず、低温反応部の高温反応部側の壁の一部に固定部を形成してもよい。すなわち、第１実施形態と第２実施形態の間の任意の位置に固定部を設けてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る反応装置２１０の内部構造について説明する。図６は本発明の第３の実施形態に係る反応装置１１０の内部構造を示す斜視図であり、図７は図６のVII−VII矢視断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、固定部２１３が低温反応部２１４と離間した状態で連結部２１５に接続されている。このため、本実施形態では、定常運転時において、熱量が高温反応部１１６から連結部１１５及び固定部１１３を介して断熱容器１１１の外部へ移動する。したがって低温反応部１１４が伝熱経路とならないため、低温反応部１１４の一酸化炭素除去流路１１４ｄ内に温度差が生じるのを防ぐことができる。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る反応装置３１０の内部構造について説明する。図８は本発明の第４の実施形態に係る反応装置３１０の内部構造を示す斜視図であり、図９は図８のIX−IX矢視断面図であり、図１０は図９のX−X矢視断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、２つの固定部３１３Ａ，３１３Ｂが低温反応部３１４の左右側面の高温反応部３１６側の端部において上下方向の中央位置に接続されている。固定部３１３Ａ，３１３Ｂ及び低温反応部３１４の高温反応部３１６側の面が面一に形成されている。一方の固定部３１３Ａには気化用導入路３１３ａ及び空気用導入路３１３ｂが設けられ、他方の固定部３１３Ｂには気化用導入路３１３ａ及び改質ガス排出路３１３ｃが設けられている。

本実施形態においても、低温反応部３１４と連結部３１５との接合部３１５ｄから低温反応部３１４と固定部３１３Ａ，３１３Ｂとの接合部３１３ｅまでの距離が最短となる。そして、接合部３１５ｄと接合部３１３ｅとの間に気化用導入路３１４ａが設けられ、一酸化炭素除去流路３１４ｄが低温反応部３１４内において、末端部を除き接合部３１５ｄと接合部３１３ｅとの間を回避して設けられている。このため、一酸化炭素除去流路３１４ｄのほとんどが伝熱経路とならず、温度差が生じるのを防ぐことができる。また、２つの固定部３１３Ａ，３１３Ｂにより２通りの伝熱経路が形成されるため、温度差をさらに低減することができる。

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る反応装置４１０の内部構造について説明する。図１１は本発明の第５の実施形態に係る反応装置４１０の内部構造を示す斜視図であり、図１２は図１１のXII−XII矢視断面図であり、図１３は図１２のXIII−XIII矢視断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、２つの固定部４１３Ａ，４１３Ｂが低温反応部４１４の左右側面の高温反応部４１６側の端部において下端部に接続されている。固定部４１３Ａ，４１３Ｂ及び低温反応部４１４の高温反応部４１６側の面及び下面が面一に形成されている。一方の固定部４１３Ａには気化用導入路４１３ａ及び空気用導入路４１３ｂが設けられ、他方の固定部４１３Ｂには気化用導入路４１３ａ及び改質ガス排出路４１３ｃが設けられている。

本実施形態においても、低温反応部４１４と連結部４１５との接合部４１５ｄから低温反応部４１４と固定部４１３Ａ，４１３Ｂとの接合部４１３ｅ，４１３ｅまでの距離が最短となる。そして、接合部４１５ｄと接合部４１３ｅとの間に気化用導入路４１４ａが設けられ、一酸化炭素除去流路４１４ｄが低温反応部４１４内において、末端部を除き接合部４１５ｄと接合部４１３ｅとの間を回避して設けられている。このため、一酸化炭素除去流路４１４ｄのほとんどが伝熱経路とならず、温度差が生じるのを防ぐことができる。また、固定部４１３Ａ，４１３Ｂを低温反応部４１４の左右側面の高温反応部４１６側の端部において下端部に接続されているため、さらに温度差が生じるのを抑えることができる。

次に、固定部の位置による反応装置の温度分布の違いについて説明する。図１４は低温反応部の高温反応部側の面に対して、高温反応部よりも遠ざかる位置に固定部を設けた場合（図２０）における反応装置の等温線を示す図であり、図１５は固定部の高温反応部側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第１実施形態）における反応装置の等温線を示す図であり、図１６は固定部の高温反応部と反対側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第２実施形態）における反応装置の等温線を示す図である。

なお、高温反応部の寸法は８ｍｍ×８ｍｍ×７ｍｍ（反応装置本体の長手方向）、低温反応部の寸法は８ｍｍ×８ｍｍ×２０ｍｍ（反応装置本体の長手方向）、連結部の寸法は１．8ｍｍ×１．8ｍｍ×３ｍｍ（反応装置本体の長手方向）、固定部の寸法は１．８×１．８ｍｍ×１ｍｍ（低温反応部から断熱容器まで）または４．１ｍｍ（連結部から断熱容器まで）、断熱容器の寸法は１０．６ｍｍ×１０．６ｍｍ×３２．６ｍｍ（反応装置本体の長手方向）、高温反応部及び低温反応部の外面と断熱容器の内面との間は１ｍｍ、反応装置の材質はＳＵＳ３０４、厚さ０．３ｍｍの板材とした。断熱容器内の圧力を０．０３Ｐａ、高温反応部の平均温度を３７５℃とした。図１４では低温反応部の高温反応部側の面に対して、高温反応部よりも６ｍｍ遠ざかる位置に固定部を設けた場合として計算した。等温線は約１６℃間隔で記載した。

図１４では、低温反応部に１２０．１℃、１３６．１℃、１５２．０℃、１６７．９℃、１８３．８℃、１９９．８℃、２１５．７℃の７本の等温線が描かれていた。
一方、図１５では１３６．１℃、１５２．０℃、１６７．９℃、１８３．８℃、１９９．８℃の５本の等温線が描かれていた。図１４よりも等温線の数が減っており、低温反応部の温度差が減っていることがわかる。
さらに、図１６では、１８３．８℃、１９９．８℃の２本の等温線が描かれていた。図１５よりもさらに等温線の数が減っており、低温反応部の温度差がさらに減っていることがわかる。

図１７及び図１８は、低温反応部の長手方向の温度分布を示すグラフである。ここで、反応装置の寸法は図１４〜図１６と同様とし、横軸は低温反応部の高温反応部と反対側の端面の位置を０ｍｍとし、高温反応部側の面の位置を２０ｍｍとした。なお、１７〜２０ｍｍの領域は温度勾配が大きく一酸化炭素除去器として使わない領域とした。

ａは固定部を低温反応部の高温反応部と反対側の端面に接続した場合（図１９）、ｂは低温反応部の高温反応部側の面に対して、高温反応部よりも６ｍｍ遠ざかる位置に固定部を設けた場合（図２０）、ｃは固定部の高温反応部側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第１実施形態）、ｄは固定部の高温反応部と反対側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第２実施形態）、ｅは固定部を連結部の低温反応部から高温反応部側に０．３ｍｍ近づいた位置に設けた場合（第３実施形態）、ｆは２つの固定部を低温反応部の左右側面の高温反応部側の端部において上下方向の中央位置に接続した場合（第４実施形態）、ｇは２つの固定部を低温反応部の左右側面の高温反応部側の下端部に接続した場合（第５実施形態）である。

０〜１７（ｍｍ）間の温度差（ΔＴ）は、ａ：８１．６℃、ｂ：２８．７℃、ｃ：１８．３℃、ｄ：１２．６℃、ｅ：１１．８℃、ｆ：１７．０℃、ｇ：１２．１℃となった。第１〜第５実施形態においては、ΔＴが２０℃以下に抑えられることがわかる。なお、低温反応部の短手方向の温度差はいずれも±１℃以内となった。

本発明が適用される電子機器２０を示すブロック図である。反応装置１０の内部構造を示す斜視図である。図２のIII−III矢視断面図である。本発明の第２の実施形態に係る反応装置１１０の内部構造を示す斜視図である。図４のV−V矢視断面図である。本発明の第３の実施形態に係る反応装置１１０の内部構造を示す斜視図である。図６のVII−VII矢視断面図である。本発明の第４の実施形態に係る反応装置３１０の内部構造を示す斜視図である。図８のIX−IX矢視断面図である。図９のX−X矢視断面図である。本発明の第５の実施形態に係る反応装置４１０の内部構造を示す斜視図である。図１１のXII−XII矢視断面図である。図１２のXIII−XIII矢視断面図である。低温反応部の高温反応部側の面に対して、高温反応部よりも遠ざかる位置に固定部を設けた場合における反応装置の等温線を示す図である。固定部の高温反応部側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第１実施形態）における反応装置の等温線を示す図である。固定部の高温反応部と反対側の面と低温反応部の高温反応部側の面とが面一となる位置に設けた場合（第２実施形態）における反応装置の等温線を示す図である。低温反応部の長手方向の温度分布を示すグラフである。低温反応部の長手方向の温度分布を示すグラフである。固定部を低温反応部の高温反応部と反対側の端面に接続した反応装置を示す模式図である。低温反応部の高温反応部側の面に対して、高温反応部よりも遠ざかる位置に固定部を設けた反応装置を示す模式図である。

符号の説明

５改質器
６一酸化炭素除去器
８燃料電池セル
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０反応装置
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１断熱容器
１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２反応装置本体
１３，１１３，２１３，３１３Ａ，３１３Ｂ，４１３Ａ，４１３Ｂ，５１３，６１３固定部
１４，１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４低温反応部
１５，１１５，２１５，３１５，４１５，５１５，６１５連結部
１６，１１６，２１６，３１６，４１６，５１６，６１６高温反応部
２０電子機器
２１電子機器本体
３０燃料電池装置

Claims

水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、
を備え、
前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置。
水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に固定する固定部と、
を備え、
前記固定部は前記連結部に連結されていることを特徴とする反応装置。
水素を発生させる改質器を含む高温反応部及び前記高温反応部よりも低温で反応物の反応を起こし、一酸化炭素を酸化させる一酸化炭素除去器を含む低温反応部を連結部で連結してなる反応装置本体と、
前記反応装置本体を収納する断熱容器と、
前記反応装置本体及び前記断熱容器に連結され、前記断熱容器を貫通し、前記反応装置本体を前記断熱容器の内部に複数箇所で固定する複数の固定部と、
を備え、
前記固定部の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁の一部を形成していることを特徴とする反応装置。
前記連結部及び前記固定部の壁面の一部が前記低温反応部の前記高温反応部と対向する壁面に交差するいずれかの壁面と面一に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
前記固定部には前記反応装置本体の内外に反応物または生成物を入出させる流路が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
前記固定部には液体を気化させる気化器が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置。