KR100804913B1

KR100804913B1 - 반응장치

Info

Publication number: KR100804913B1
Application number: KR1020060086062A
Authority: KR
Inventors: 나오토모 미야모토; 다다오 야마모토; 마사하루 시오야
Original assignee: 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2008-02-20
Also published as: HK1101223A1; US8038959B2; US20070054162A1; KR20070029074A

Abstract

본 발명은 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응장치, 특히 가열부에 의해 가열되어 반응을 일으키는 반응장치에 관한 것으로서,

반응장치에 있어서, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트상에 설치되며, 반응물이 공급되고, 제 1 온도로 설정되며, 내부에 반응물이 흐르는 반응유로가 형성되어 반응물의 반응을 일으키는 제 1 반응부와, 상기 제 1 반응부를 상기 제 1 온도로 설정하는 가열부를 구비하고, 상기 제 1 반응부는 서로 연이어 통하는 복수의 반응기를 가지며, 상기 가열부가 복수의 상기 반응기의 사이에 설치되어 각 반응기를 균등하게 가열해 각 반응기간의 온도불균형을 저감하는 것을 특징으로 한다.

마이크로리액터 모듈, 고온반응부, 저온반응부, 기화용 도입로, 개질기, 연소기

Description

반응장치{REACTING DEVICE}

도 1은 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 위에서 나타낸 사시도.

도 2는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도.

도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도.

도 4는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도.

도 5는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도.

도 6은 도 3의 절단선VI－VI으로부터 후술하는 연소기 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 7은 도 3의 절단선VII－VII로부터 후술하는 베이스 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 8은 도 3의 절단선VIII－VIII로부터 후술하는 하부틀 및 하부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 9는 도 3의 절단선IX－IX로부터 후술하는 중부틀 및 중부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 10은 도 3의 절단선X－X으로부터 후술하는 상부틀 및 상부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 11은 도 3의 절단선XI－XI로부터 후술하는 연소기 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 12는 도 3의 절단선XII－XII로부터 연결부(8)의 연통방향과 직교하는 면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 13은 도 3의 절단선VII－VII을 따르는 부재의 사시도.

도 14는 도 3의 절단선VIII－VIII을 따르는 부재의 사시도.

도 15는 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 액체연료와 물이 공급되고 나서, 생성물인 수소리치가스가 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면.

도 16은 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 기체연료와 공기로 이루어지는 연소혼합기체가 공급되고 나서, 생성물인 물 등이 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면.

도 17은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도.

도 18은 제 1 실시형태에 있어서의 단열 패키지를 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도.

도 19는 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도.

도 20은 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도.

도 21은 도 20의 절단선VII－VII로부터 후술하는 베이스 플레이트의 평면방 향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 22는 도 20의 절단선VIII－VIII로부터 후술하는 하부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 23은 도 20의 절단선IX－IX로부터 후술하는 중부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 24는 도 20의 절단선X－X로부터 후술하는 상부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도.

도 25는 도 20의 절단선XI－XI을 따른 면의 화살표단면도.

도 26은 제 2 실시형태에 있어서의 가스 리크 방지 패키지를 비스듬한 아래에서 본 사시도.

도 27은 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도.

도 28은 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 위에서 나타낸 사시도.

도 29는 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도.

도 30은 제 3 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도.

도 31은 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도.

도 32는 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도.

도 33은 도 30의 절단선VI－VI을 따른 면의 화살표단면도.

도 34는 도 30의 절단선VII－VII을 따른 면의 화살표단면도.

도 35는 도 30의 절단선VIII－VIII을 따른 면의 화살표단면도.

도 36은 도 30의 절단선IX－IX를 따른 면의 화살표단면도.

도 37은 제 3 실시형태에 있어서의 베이스 플레이트에 절연 플레이트를 접합한 상태의 사시도.

도 38은 제 3 실시형태에 있어서의 베이스 플레이트에 개질기 베이스체, 하부틀 및 연결덮개을 접합한 상태의 사시도.

도 39는 제 3 실시형태에 있어서의 개질기 베이스체에 상자체 등을 접합하고, 또한, 하부틀에 상부틀을 접합한 상태의 사시도.

도 40은 제 3 실시형태에 있어서의 연소기 플레이트의 사시도.

도 41은 제 3 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 액체연료와 물이 공급되고 나서, 생성물인 수소리치가스가 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면.

도 42는 제 3 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 기체연료와 공기로 이루어지는 연소혼합기체가 공급되고 나서, 생성물인 물 등이 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면.

도 43은 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도.

도 44는 제 3 실시형태에 있어서의 단열 패키지를 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도.

도 45는 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 구비하는 발전 유니트의 일례를 나타내는 사시도.

도 46은 발전 유니트를 전원으로서 이용하는 전자기기의 일례를 나타내는 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 마이크로리액터 모듈 2: 급배부

4: 고온반응부 6: 저온반응부

8: 연결부 10: 외부 유통관

12: 연소기 플레이트 14: 기화용 도입로

16: 공기용 도입로 18, 22: 연소혼합기체 도입로

20: 배기가스 배출로

본 발명은 반응물이 공급되어 반응물의 반응을 일으키는 반응장치, 특히 가열부에 의해 가열되어 반응을 일으키는 반응장치에 관한 것이다.

근래에는 에너지 변환 효율이 높은 깨끗한 전원으로서의 연료전지를 자동차나 휴대기기 등에 탑재하기 위해 개발이 진행되고 있다. 연료전지는 연료와 대기중의 산소를 전기화학적으로 반응시켜 화학에너지로부터 전기에너지를 직접 취출하 는 장치이다.

연료전지에 이용하는 연료로서는 수소 단체를 들 수 있지만, 상온, 상압에서 기체인 것에 따른 취급에 문제가 있다. 수소흡장합금에 의해서 수소를 저장하는 시도도 있지만, 단위 체적 당 수소의 저장량이 적고, 특히 휴대전자기기와 같은 소형의 전자기기의 전원의 연료 저장 수단으로서는 불충분했다.

이것에 대해서 알콜류 및 가솔린이라고 하는 수소원자를 갖는 탄화수소계의 액체연료를 개질해 수소를 생성하는 개질형 연료전지에서는 연료를 액체상태로 용이하게 보존할 수 있다. 이러한 연료전지에 있어서는 액체연료 및 물을 기화시키는 기화기, 기화된 액체연료와 고온의 수증기를 반응시킴으로써, 발전에 필요한 수소를 취출하는 개질기, 개질반응의 부생성물인 일산화탄소를 산화하는 반응을 일으켜 개질반응의 부생성물인 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소 제거기 등을 갖는 반응장치가 필요하다.

이러한 개질형 연료전지를 소형화하기 위해, 예를 들면, 홈이 형성되어 그 홈이 상기의 여러 가지 반응을 일으키는 반응유로가 되는 금속 기판을 접합해 형성한, 기화기, 개질기, 일산화탄소 제거기를 겹쳐 쌓은 마이크로리액터의 개발이 진행되고 있다.

그러나 예를 들면 개질기를 구성하는 반응장치에 있어서는 동작온도가 250℃이상으로 비교적 높은 온도이며, 설계값을 충분히 만족하는 개질반응을 실시하는데는 반응유로 전체를 균일하게 소정 온도로 설정할 필요가 있다. 한편, 반응을 양호하게 실시하기 위해서는 반응유로를 길게 하는 것이 필요해진다. 그 때문에 반 응장치가 반응유로가 형성된 반응기를 복수 구비하여 구성되는 경우가 있다. 이러한 경우에 반응장치를 구성하는 각 반응기를 비교적 높은 균일한 온도로 유지하는 것이 곤란하고, 각 반응기에 온도의 불균형이 있는 경우, 설계값을 충분히 만족하는 개질반응이 실시되지 않는다.

본 발명은 복수의 반응기를 구비하여 구성되는 반응장치에 있어서, 각 반응기를 균일한 온도로 유지하고, 온도불균형을 저감할 수 있는 반응장치를 제공할 수 있는 이점을 가진다.

상기 이점을 얻기 위한, 본 발명에 있어서의 반응장치는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트상에 설치되고, 반응물이 공급되며, 제 1 온도로 설정되고, 내부에 반응물이 흐르는 반응유로가 형성되어 반응물의 반응을 일으키는 제 1 반응부와, 상기 제 1 반응부를 상기 제 1 온도로 설정하는 가열부를 구비하고, 상기 제 1 반응부는 서로 연이어 통하는 복수의 반응기를 가지며, 상기 가열부는 복수의 상기 반응기의 사이에 설치되어 있다.

복수의 상기 반응기의 각각은, 상자형상의 반응용기와, 상기 반응용기내에 설치되고 상기 반응유로를 형성하는 격벽을 구비하며, 상기 반응용기 및 상기 격벽은 예를 들면 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있다.

상기 반응장치는 상기 제 1 반응부의 외벽을 덮는 상자체를 구비하고, 상기상자체는 예를 들면 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있다.

복수의 상기 반응기 및 상기 가열부는 상기 베이스 플레이트상에 적층하여 설치되고, 상기 제 1 반응부는 적층되어 서로 연이어 통하는 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 갖고 형성되며, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기와 제 2 반응기의 사이에 설치되고, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기 및 상기 제 2 반응기에 접하는 부분을 갖고 있다. 또는 복수의 상기 반응기 및 상기 가열부는 상기 베이스 플레이트상에 병치하여 설치되고, 상기 제 1 반응부는 병치되어 서로 연이어 통하는 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 갖고 형성되며, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기와 제 2 반응기의 사이에 설치되고, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기 및 상기 제 2 반응기에 접하는 부분을 갖고 있다.

상기 가열부는 기체연료를 연소시키는 연소기를 갖고, 상기 연소기는 상기 기체연료를 유통시키는 연소용 유로를 가지며, 상기 기체연료의 연소반응을 촉진하는 연소용 촉매가 상기 연소용 유로의 벽면의 적어도 일부에 도포되어 있다.

상기 반응장치는 또한 상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 설정되고, 반응물이 공급되며, 내부에 반응물이 흐르는 반응유로가 형성되어 반응물의 반응을 일으키는 제 2 반응부와, 상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이에 가설되고, 상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이에서 반응물 및 반응에 의해 생성되는 반응생성물을 보내는 연결부를 구비하며, 상기 가열부는 상기 연결부를 통하여 상기 제 2 반응부를 상기 제 2 온도로 설정한다.

상기 제 2 반응부는 상자형상의 반응용기와, 상기 반응용기내에 설치되고 상기 반응유로를 형성하는 격벽을 구비하며, 상기 반응용기 및 상기 격벽은 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있다.

상기 연결부는 예를 들면 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되고, 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부에 접합되어 있다.

상기 반응장치는 상기 제 2 반응부의 외벽을 덮는 상자체를 구비하고, 상기 상자체는 예를 들면 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있다.

상기 연결부 및 상기 제 2 반응부는 상기 베이스 플레이트상에 설치되고, 상기 베이스 플레이트는 상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이의 상기 연결부의 부분에서 잘록해진 형상을 가진다.

상기 반응장치는 또한 상기 제 2 반응부에 설치되고, 적어도, 상기 제 1 반응부에 반응물의 공급을 실시하는 동시에, 상기 제 2 반응부로부터 반응생성물의 배출을 실시하는 복수의 유로를 갖는 급배부를 구비한다.

상기 반응장치는 또한 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부의 적어도 어느 쪽인가 한쪽에 설치되고, 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부를 가열하는 전열선을 가진다.

상기 제 1 반응부에는 제 1 반응물이 상기 반응물로서 공급되어 제 1 반응생성물을 생성하며, 상기 제 2 반응부에는 상기 제 1 반응생성물이 상기 반응물로서 공급되어 제 2 반응생성물을 생성하며, 상기 제 1 반응물은 기화된 물과 조성에 수소원자를 포함하는 연료의 혼합기체이고, 상기 제 1 반응부는 상기 제 1 반응물의 개질반응을 일으키는 개질기이며, 상기 제 1 반응생성물에 일산화탄소가 포함되고, 상기 제 2 반응부는 상기 제 1 반응생성물에 포함되는 일산화탄소를 선택산화에 의해서 제거하는 일산화탄소 제거기이다.

상기 반응장치는 또한 물과 조성에 수소원자를 포함하는 액체연료가 공급되 고, 상기 물과 액체연료를 가열하여 기화함으로써 상기 혼합기체를 생성하는 기화기를 구비한다.

상기 반응장치는 상기 혼합기체를 상기 제 2 반응부를 통하여 상기 제 1 반응부에 공급하는 공급로를 구비하고, 상기 기화기는 상기 제 2 반응부에 접하여 설치되어 있다.

상기 반응장치는 또한 상기 베이스 플레이트, 상기 제 1 반응부, 상기 제 2 반응부, 상기 연결부의 전체를 덮고 내부 공간이 대기압보다 낮은 기압으로 되는 단열용기를 구비하며, 상기 단열용기는 예를 들면 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있다.

이하, 이 발명에 관련되는 반응장치의 상세를 도면에 나타내는 실시형태에 의거하여 설명한다.

＜제 1 실시형태＞

우선, 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 위에서 나타낸 사시도이다.

도 2는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도이다.

도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도이다.

이 마이크로리액터 모듈(1A)은 예를 들면 노트형 퍼스널 컴퓨터, PDA, 전자 수첩, 디지털카메라, 휴대전화기, 손목시계, 레지스터, 프로젝터라고 하는 전자기기에 내장되고, 연료전지에 사용하는 수소가스를 생성하는 반응장치이다.

마이크로리액터 모듈(1A)은 반응물의 공급이나 생성물의 배출이 실시되는 급배부(2)와, 비교적 고온으로 설정되어 개질반응이 일어나는 고온반응부(제 1 반응부)(4)와, 고온반응부(4)의 설정 온도보다 낮은 온도로 설정되어 선택 산화 반응이 일어나는 저온반응부(제 2 반응부)(6)와, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 반응물이나 생성물의 유입 또는 유출을 실시하기 위한 연결부(8)를 구비한다.

도 4는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 급배부(2)에는 주로 기화기(502) 및 제 1 연소기(504)가 설치되어 있다. 제 1 연소기(504)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소가스, 메탄올가스 등)가 각각 따로따로 또는 혼합기체로서 공급되고, 이들 촉매 연소에 의해서 열이 발한다. 기화기(502)에는 물과 액체연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린)가 각각 따로따로 또는 혼합된 상태로 연료용기로부터 공급되고, 제 1 연소기(504)에 있어서의 연소열에 의해서 물과 액체연료가 기화기(502)내에 있어서 기화한다.

고온반응부(4)에는 주로 제 1 개질기(제 1 반응기)(506), 제 2 연소기(가열부)(508) 및 제 2 개질기(제 2 반응기)(510)가 설치되어 있다. 제 1 개질기(506)가 하측으로 되고, 제 2 개질기(510)가 상측으로 되며, 제 2 연소기(508)가 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)의 사이에 끼워진 위치에 설치되고, 이들 제 1 개 질기(506), 제 2 연소기(508) 및 제 2 개질기(510)가 밀착해 접하도록 적층되고, 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)는 서로 연이어 통하는 구조로 되어 있다.

제 2 연소기(508)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소가스, 메탄올가스 등)가 각각 따로따로 또는 혼합기체로서 공급되고, 이들 촉매연소에 의해서 열을 발한다. 또한 연료전지에서는 수소가스의 전기화학반응에 의해 전기가 생성되고, 연료전지로부터 배출된 오프가스에 포함되는 미반응의 수소가스가 공기와 혼합한 상태로 제 1 연소기(504) 및 제 2 연소기(508)에 공급되어도 좋다. 물론, 연료용기에 저류되어 있는 액체연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린)가 다른 기화기에 의해서 기화되어 그 기화한 연료와 공기의 혼합기체가 제 1 연소기(504) 및 제 2 연소기(508)에 공급되도록 해도 좋다.

제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)에는 기화기(502)로부터 물과 액체연료가 기화된 혼합기체(제 1 반응물)가 공급되고, 제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)가 제 2 연소기(508)에 의해서 가열된다. 제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)에서는 수증기와 기화된 액체연료로부터 수소가스 등(제 1 반응생성물)이 촉매반응에 의해 생성되고, 더욱 미량이면서 일산화탄소 가스가 생성된다. 액체연료가 메탄올인 경우에는 다음 식(1), (2)와 같은 화학반응이 일어난다. 또한 수소가 생성되는 반응은 흡열반응이며, 제 2 연소기(508)의 연소열이 이용된다.

CH₃OH＋H₂O→3H₂＋CO₂…（1）

2CH₃OH＋H₂O→5H₂＋CO＋CO₂…（2）

저온반응부(6)에는 주로 일산화탄소 제거기(512)가 설치되어 있다. 일산화탄소 제거기(512)는 제 1 연소기(504)에 의해서 가열되고, 제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)로부터 수소가스 및 상기 (2)의 화학반응에 의해서 생성된 미량의 일산화탄소가스 등을 포함하는 혼합기체(제 2 반응물)가 공급되는 동시에, 또한 공기가 공급된다. 일산화탄소 제거기(512)에서는 혼합기체 중 일산화탄소가 선택적으로 산화되고, 이에 따라 일산화탄소가 제거된다. 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기체(제 2 반응생성물: 수소리치가스)가 연료전지의 연료극에 공급된다.

다음으로, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)의 구체적인 구성에 대해 상기의 도 3, 및 도 5∼도 12를 이용해 설명한다.

도 5는 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도이다.

도 6은 도 3의 절단선VI－VI으로부터 후술하는 연소기 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 7은 도 3의 절단선VII－VII로부터 후술하는 베이스 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 8은 도 3의 절단선VIII－VIII로부터 후술하는 하부틀 및 하부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 9는 도 3의 절단선IX－IX로부터 후술하는 중부틀 및 중부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 10은 도 3의 절단선X－X으로부터 후술하는 상부틀 및 상부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 11은 도 3의 절단선XI－XI로부터 후술하는 연소기 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 12는 도 3의 절단선XII－XII로부터 연결부(8)의 연통방향과 직교하는 면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 13은 도 3의 절단선VII－VII을 따르는 부재의 사시도이다.

도 14는 도 3의 절단선VIII－VIII을 따르는 부재의 사시도이다.

도 3, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 급배부(2)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어지는 외부 유통관(10)과, 외부 유통관(10)의 주위에 있어서 적층되고, 접합된 3장의 연소기 플레이트(12)를 구비한다.

외부 유통관(10)은 마이크로리액터 모듈(1A)내의 각 유체를 각각 마이크로리액터 모듈(1A)의 외부에 유통하기 위한 복수의 유로를 갖는 관이며, 외부 유통관(10)에는 기화용 도입로(14), 공기용 도입로(16), 연소혼합기체 도입로(18), 배기가스 배출로(20), 연소혼합기체 도입로(22) 및 수소 배출로(24)가 설치되어 있다.

기화용 도입로(14), 공기용 도입로(16), 연소혼합기체 도입로(18), 배기가스 배출로(20), 연소혼합기체 도입로(22) 및 수소 배출로(24)는 외부 유통관(10)의 격벽에 의해서 칸막이되어 있다. 또한 기화용 도입로(14), 공기용 도입로(16), 연소혼합기체 도입로(18), 배기가스 배출로(20), 연소혼합기체 도입로(22) 및 수소 배출로(24)가 1개의 외부 유통관(10)에 설치되어 있지만, 이들 유로(14, 16, 18, 20, 22, 24)가 각각의 관재에 설치되고, 이들 관재가 묶여진 상태로 되어 있어도 좋다.

기화용 도입로(14)에는 예를 들면 펠트재, 세라믹 다공질재, 섬유재, 카본 다공질재 등의 흡액재가 충전되어 있다. 흡액재는 액체를 흡수하는 것이며, 흡액재는 예를 들면, 무기섬유 또는 유기섬유를 결합재로 굳힌 것, 무기분말을 소결한 것, 무기분말을 결합재로 굳힌 것, 그래파이트와 글래시카본의 혼합체 등으로 이루어진다.

연소기 플레이트(12)도 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다. 연소기 플레이트(12)의 중앙부에 관통구멍이 형성되고, 그 관통구멍에 외부 유통관(10)이 끼워넣어지며, 외부 유통관(10)과 연소기 플레이트(12)가 접합되어 있다. 여기에서 외부 유통관(10)은 예를 들면 납땜에 의해서 연소기 플레이트(12)와 접합된다. 납제로서는 외부 유통관(10)이나 연소기 플레이트(12)를 흐르는 유체의 온도 중 최고 온도보다도 높은 융점이며, 융점이 700도 이상의 금에 은, 동, 아연, 카드뮴을 함유한 금납이나, 금, 은, 아연, 니켈을 주성분으로 한 납, 또는 금, 파라듐, 은 주성분으로 한 납이 특히 바람직하다. 또, 연소기 플레이트(12)의 한쪽의 면에는 격벽이 돌출하도록 설치되어 있다.

격벽은 일부가 연소기 플레이트(12)의 바깥가장자리 전체 둘레에 걸쳐서 설치되고, 다른 일부가 지름방향에 걸쳐서 설치되며, 3장의 연소기 플레이트(12)가 외부 유통관(10)의 주위에서 접합에 의해 적층되고, 또한 가장 위의 연소기 플레이트(12)가 저온반응부(6)의 하면에 접합됨으로써, 이들 접합면에 연소용 유로(26)가 형성된다. 연소용 유로(26)의 일단부가 연소혼합기체 도입로(22)에 통하고, 연소용 유로(26)의 타단부가 배기가스 배출로(20)에 통하고 있다.

연소용 유로(26)의 벽면의 적어도 일부에는 연소혼합기체를 연소시키는 연소용 촉매를 갖고 있다. 연소용 촉매로서는 예를 들면 백금을 들 수 있다. 또한 외부 유통관(10) 내의 흡액재는 연소기 플레이트(12)의 위치까지 충전되어 있다.

도 3, 도 5에 나타내는 바와 같이, 저온반응부(6)는 베이스 플레이트(저판)(28), 하부틀(30), 중부틀(32), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)를 아래부터 이러한 순서로 적층한 것이며, 직육면체의 상자형상에 형성된 반응용기를 갖고 있다. 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

베이스 플레이트(28)의 폭방향 중앙부에 있어서, 외부 유통관(10) 및 최상의 연소기 플레이트(12)가 베이스 플레이트(28)의 하면에 접합되어 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(28)의 상면에 격벽이 돌출하도록 설치되는 것으로, 혼합가스 유로(38), 혼합 유로(40), 일산화탄소 제거용 유로(42), 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(44), U자형의 일산화탄소 제거용 유로(46), 연소혼합기체 유로(48) 및 배기가스 유로(50)로 구분되어 있다. 혼합가스 유로(38)의 단부에 있어서 관통구멍(52)이 형성되고, 혼합가스 유로(38)가 관통구멍(52)을 통하여 외부 유통관(10)의 기화용 도입로(14)에 통하고 있다. 일산화탄소 제거용 유로(46)는 관통구멍(52)을 위요하고, 일산화탄소 제거용 유로(46)의 단부에 있어서 관통구멍(54)이 형성되며, 일산화탄소 제거용 유로(46)가 관통구멍(54)를 통하여 수소 배출로(24)에 통하고 있다.

연소혼합기체 유로(48)의 단부에 있어서 관통구멍(58)이 형성되고, 연소혼합 기체 유로(48)가 관통구멍(58)을 통하여 연소혼합기체 도입로(18)에 통하고 있다. 배기가스 유로(50)의 단부에 있어서 관통구멍(56)이 형성되고, 배기가스 유로(50)가 관통구멍(56)을 통하여 배기가스 배출로(20)에 통하고 있다. 혼합 유로(40)의 단부에 있어서 관통구멍(60)이 형성되고, 혼합 유로(40)가 관통구멍(60)을 통하여 공기용 도입로(16)에 통하고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 하부틀(30)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것으로, 하부틀(30)의 내측이 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(62), 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(64), 웰홀(66), 연소혼합기체 유로(68) 및 배기가스 유로(70)로 구분되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(64), 연소혼합기체 유로(68) 및 배기가스 유로(70)에 있어서는 저판(72)이 설치되고, 베이스 플레이트(28) 위에 하부틀(30)이 납땜 등에 의해 접합되면 그 저판(72)에 의해서 혼합가스 유로(38), 혼합 유로(40), 일산화탄소 제거용 유로(46), 연소혼합기체 유로(48) 및 배기가스 유로(50)의 상부가 덮여진다.

또, 일산화탄소 제거용 유로(64)의 한쪽의 단부가 일산화탄소 제거용 유로(62)에 통하고, 일산화탄소 제거용 유로(64)의 도중부에 있어서는 베이스 플레이트(28)의 일산화탄소 제거용 유로(42)에 통하는 웰홀(74)이 형성되며, 일산화탄소 제거용 유로(64)의 다른쪽의 단부에 있어서는 베이스 플레이트(28)의 배기가스 유로(50)에 통하는 웰홀(76)이 형성되어 있다.

일산화탄소 제거용 유로(62)는 베이스 플레이트(28)의 일산화탄소 제거용 유로(44)에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(62)와 일산화탄소 제거용 유로(44)가 연이어 통한 상태로 되어 있다. 웰홀(66)은 베이스 플레이트(28)의 혼합 유로(40) 위에 위치하고 있다. 연소혼합기체 유로(68)에는 웰홀(69)이 형성되고, 연소혼합기체 유로(68)가 웰홀(69)을 통하여 베이스 플레이트(28)의 연소혼합기체 유로(48)에 통하고 있다. 배기가스 유로(70)에는 웰홀(71)이 형성되고, 배기가스 유로(70)가 웰홀(71)을 통하여 베이스 플레이트(28)의 배기가스 유로(50)에 통하고 있다. 또한 평면에서 보아 외부 유통관(10)은 일산화탄소 제거용 유로(64)의 일부에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(64)가 외부 유통관(10)의 주위를 소용돌이치도록 구성된다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 중부틀(32)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것으로, 중부틀(32)의 내측이 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(78), 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(80) 및 웰홀(82)로 구분되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(80)의 일부에 있어서는 저판(83)이 설치되고, 하부틀(30)에 중부틀(32)이 납땜 등에 의해 접합되면, 그 저판(83)에 의해서 상부가 덮여진 하부틀(30)의 연소혼합기체 유로(68) 및 배기가스 유로(70)가 형성된다.

일산화탄소 제거용 유로(78)는 하부틀(30)의 일산화탄소 제거용 유로(62)에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(78)와 일산화탄소 제거용 유로(62)가 연이어 통한 상태로 되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(80)는 하부틀(30)의 일산화탄소 제거용 유로(64)에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(80)와 일산화탄소 제거용 유로(64)가 연이어 통한 상태로 되어 있다. 웰홀(82)이 하부틀(30)의 웰홀(66)에 겹쳐지고, 웰홀(82)과 웰홀(66)이 연이어 통한 상태로 되어 있다.

여기에서 도 13에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(28)에 설치된 격벽 중, 일산화탄소 제거용 유로(44)를 형성하는 4장의 격벽(29)은 그 외의 격벽보다 높아져 있다. 도 7∼도 9에 나타내는 바와 같이, 격벽(29)은 베이스 플레이트(28)로부터 하부틀(30)을 거쳐 중부틀(32)에까지 걸치고 있다. 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32) 및 상부틀(34)이 납땜 등에 의해 접합됨으로써, 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(44, 62, 78)가 일체로 형성되어 있다.

또, 도 14에 나타내는 바와 같이, 하부틀(30)에 설치된 격벽 중, 일산화탄소 제거용 유로(64)를 형성하는 저판(72)상의 격벽(73)도 그 외의 격벽보다 높아져 있고, 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 격벽(73)이 하부틀(30)로부터 중부틀(32)에까지 걸치고 있다. 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32) 및 상부틀(34)이 납땜 등에 의해 접합됨으로써, 상부틀(34)에 의해 상부가 덮여진 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(64, 80)가 일체로 형성된다.

이어서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상부틀(34)의 내측에 격벽이 설치되는 것이며, 상부틀(34)의 내측에 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(84)가 형성되어 있다.

또, 상부틀(34)의 내측 전체에 저판(86)이 설치되고, 중부틀(32)에 상부틀(34)이 납땜 등에 의해 접합되면 그 저판(86)에 의해서 상부가 덮여져 중부틀(32)의 일산화탄소 제거용 유로(78) 및 일산화탄소 제거용 유로(80)가 형성된다.

또, 일산화탄소 제거용 유로(84)의 일단부에 있어서는 웰홀(88)이 형성되고, 일산화탄소 제거용 유로(84)의 타단부에 있어서는 웰홀(90)이 형성되어 있다.

웰홀(88)은 중부틀(32)의 웰홀(82)에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(84)가 웰홀(88), 웰홀(82) 및 웰홀(66)을 통하여 혼합 유로(40)에 통하고 있다. 웰홀(90)이 중부틀(32)의 일산화탄소 제거용 유로(78)의 단부 위에 위치하고, 일산화탄소 제거용 유로(84)가 웰홀(90)을 통해서 일산화탄소 제거용 유로(78)에 통하고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 상부틀(34) 위에 덮개플레이트(36)가 납땜 등에 의해 접합되는 것이고, 일산화탄소 제거용 유로(84)의 상부가 덮개플레이트(36)에 의해서 덮여져 일산화탄소 제거용 유로(84)가 형성된다. 여기에서 일산화탄소 제거용 유로(42, 44, 46, 46, 62, 64, 78, 80, 84)의 벽면의 적어도 일부에는 일산화탄소를 선택적으로 산화시키는 일산화탄소 선택 산화용 촉매를 갖고 있다. 일산화탄소 선택 산화용 촉매로서는 예를 들면 백금을 들 수 있다.

도 3, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고온반응부(4)는 베이스 플레이트(102), 하부틀(104), 중부틀(106), 연소기 플레이트(108), 상부틀(110) 및 덮개플레이트(112)를 아래부터 이러한 순서로 적층한 것이며, 직육면체의 상자형상에 형성된 반응용기를 갖고 있다. 베이스 플레이트(102), 하부틀(104), 중부틀(106), 연소기 플레이트(108), 상부틀(110) 및 덮개플레이트(112)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(102)의 상면에 복수의 격벽이 돌출하도록 설치되는 것이며, 공급 유로(114), 지그재그형상의 개질용 유로(116) 및 배출 유로(115)로 구분되어 있다. 공급 유로(114)는 개질용 유로(116)에 이어 져 있지만, 배출 유로(115)는 공급 유로(114) 및 개질용 유로(116)로부터 독립하고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 하부틀(104)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 하부틀(104)의 내측이 지그재그형상의 개질용 유로(118), 연소혼합기체 유로(120), 배기가스 유로(122) 및 웰홀(124)로 구분되어 있다. 연소혼합기체 유로(120) 및 배기가스 유로(122)에 있어서는 저판(126)이 설치되고, 베이스 플레이트(102)에 하부틀(104)이 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 저판(126)에 의해 상부가 덮여진 공급 유로(114) 및 배출 유로(115)가 형성된다. 개질용 유로(118)는 베이스 플레이트(102)의 개질용 유로(116)에 겹쳐지고, 개질용 유로(118)와 개질용 유로(116)가 연이어 통한 상태로 되어 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 중부틀(106)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 중부틀(106)의 내측이 지그재그형상의 개질용 유로(128), 웰홀(130), 웰홀(132) 및 웰홀(134)로 구분되어 있다.

또, 중부틀(106)에는 저판(136)이 설치되고, 중부틀(106)이 하부틀(104)에 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 저판(136)에 의해서 하부틀(104)의 연소혼합기체 유로(120) 및 배기가스 유로(122)의 상부가 덮여진다. 개질용 유로(128)는 하부틀(104)의 개질용 유로(118)에 겹쳐지고, 개질용 유로(128)와 개질용 유로(118)가 연이어 통한 상태로 되어 있다.

웰홀(130)은 하부틀(104)의 웰홀(124)에 겹쳐지고, 웰홀(130)과 웰홀(124)이 연이어 통한 상태로 되어 있다. 웰홀(132)은 연소혼합기체 유로(120)의 단부 위에 위치하고, 웰홀(134)이 배기가스 유로(122)의 단부 위에 위치하고 있다.

여기에서 도 14에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(102)에 설치된 격벽 중, 개질용 유로(116)를 형성하는 4장의 격벽(117)은 그 외의 격벽보다 높아져 있다. 도 7∼도 9에 나타내는 바와 같이, 격벽(117)은 베이스 플레이트(102)로부터 하부틀(104)을 거쳐 중부틀(106)에까지 걸치고 있다. 베이스 플레이트(102), 하부틀(104), 중부틀(106) 및 연소기 플레이트(108)가 접합됨으로써, 연소기 플레이트(108)에 의해 상부가 덮여져 지그재그형상의 개질용 유로(116, 118, 128)가 일체로 형성된다.

도 3, 도 5에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(108)가 중부틀(106) 위에 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 중부틀(106)의 상부가 덮여져 개질용 유로(128)가 형성된다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(108)의 상면에 격벽이 돌출하도록 설치되는 것이며, 연소실(138), 연소실(140), 웰홀(142) 및 웰홀(144)로 구분되어 있다. 연소실(138)의 단부에 있어서 웰홀(146)이 형성되고, 그 웰홀(146)이 중부틀(106)의 웰홀(132) 위에 위치하고, 연소실(138)이 웰홀(146) 및 웰홀(132)을 통하여 하부틀(104)의 연소혼합기체 유로(120)에 통하고 있다. 연소실(138)은 연소실(140)에 통하고 있다.

또, 연소실(140)의 단부에 있어서 웰홀(148)이 형성되고, 그 웰홀(148)이 중부틀(106)의 웰홀(134) 위에 위치하며, 연소실(140)이 웰홀(148) 및 웰홀(134)을 통하여 배기가스 유로(122)에 통하고 있다. 웰홀(142)은 중부틀(106)의 개질용 유 로(128)의 단부 위에 위치하고, 웰홀(142)이 개질용 유로(128)에 통하고 있다. 웰홀(144)은 중부틀(106)의 웰홀(130) 위에 위치하며, 웰홀(144)이 웰홀(130)에 통하고 있다. 연소실(138) 및 연소실(140)의 저면 및 측면으로 이루어지는 벽면의 적어도 일부에는 연소혼합기체를 연소시키는 연소용 촉매를 갖고 있다. 연소용 촉매로서는, 예를 들면 백금 등을 들 수 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 상부틀(110)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 상부틀(110)의 내측에 지그재그형상의 개질용 유로(150)가 형성되어 있다.

또, 상부틀(110)에 저판(152)이 설치되고, 상부틀(110)이 연소기 플레이트(108) 위에 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 연소기 플레이트(108)의 연소실(138) 및 연소실(140)의 상부가 덮여진다. 개질용 유로(150)의 일단부에 있어서는 웰홀(154)이 형성되고, 개질용 유로(150)의 타단부에 있어서는 웰홀(156)이 형성되어 있다. 웰홀(154)은 연소기 플레이트(108)의 웰홀(142) 위에 위치하고, 개질용 유로(150)가 웰홀(154) 및 웰홀(142)을 통하여 중부틀(106)의 개질용 유로(128)에 통하고 있다. 웰홀(156)은 연소기 플레이트(108)의 웰홀(144) 위에 위치하고, 개질용 유로(150)가 웰홀(156), 웰홀(144), 웰홀(130) 및 웰홀(124)을 통하여 배출 유로(115)에 통하고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 상부틀(110) 위에 덮개플레이트(112)가 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 개질용 유로(150)의 상부가 덮개플레이트(112)에 의해서 덮여져 있다. 여기에서 공급 유로(114), 배출 유로(115), 개질용 유로(116, 118, 128, 150)의 벽면에는 연료를 개질해 수소를 생성하는 개질용 촉매를 갖고 있다. 메탄올의 개질에 이용되는 개질용 촉매로서는 예를 들면 Cu/ZnO계 촉매, Pd/ZnO계 촉매를 들 수 있다.

도 3, 도 4, 도 12에 나타내는 바와 같이, 연결부(8)의 외형은 각주형상으로 되며, 제 1 연결부(161), 제 2 연결부(165), 저판(169)으로 이루어지며, 연결부(8)는 고온반응부(4)의 폭 및 저온반응부(6)의 폭보다도 좁고, 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 어느 쪽의 높이보다도 낮다.

제 1 연결부(161)는 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에 가설되어 있고, 도 2, 도 7, 도 13에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 각 폭방향 중앙부에 있어서 기체로서의 베이스 플레이트(28, 102)와 일체로 성형되어 있다. 제 1 연결부(161)의 하면은 고온반응부(4)의 하면 즉, 베이스 플레이트(102)의 하면에 대해서 면일치 되어 있는 동시에, 또한 저온반응부(6)의 하면 즉 베이스 플레이트(28)의 하면에 대해서 면일치 되어 있다.

제 2 연결부(165)도 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에 가설되어 있고, 도 2, 도 8, 도 14에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 각 폭방향 중앙부에 있어서 틀로서의 하부틀(30, 104)과 일체로 성형되어 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 연결부(161)에는 연결 유로(162) 및 연결 유로(164)가 서로 평행이 되도록 설치되어 있다. 연결 유로(162) 및 연결 유로(164)는 제 1 연결부(161)의 격벽에 의해서 칸막이되고, 격벽이 제 2 연결부(165)와 접합됨으로써 형성되어 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 제 2 연결부(165)에는 연결 유로(166) 및 연결 유로(168)가 서로 평행이 되도록 설치되어 있다. 연결 유로(166) 및 연결 유로(168)는 제 2 연결부(165)의 격벽에 의해서 칸막이되고, 격벽이 저판(169)과 납땜 등에 의해 접합됨으로써 형성되어 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 중부틀(32)과 중부틀(106)은 예를 들면 저판(136)과 일체로 형성된 저판(169)에 의해 접속되어 있다.

연결 유로(162)의 일단이 혼합가스 유로(38)에 통하고, 연결 유로(162)의 타단이 공급 유로(114)에 통하고 있다. 연결 유로(164)의 일단이 배출 유로(115)에 통하며, 타단이 혼합 유로(40)에 통하고 있다. 연결 유로(166)의 일단이 연소혼합기체 유로(68)에 통하고, 타단이 연소혼합기체 유로(120)에 통하고 있다. 연결 유로(168)의 일단이 배기가스 유로(122)에 통하고, 타단이 배기가스 유로(70)에 통하고 있다.

또한 상기한 구성에서는 연결부(8)를 이루는 제 1 연결부(161)가 베이스 플레이트(28, 102)와 일체로 성형되고, 제 2 연결부(165)가 하부틀(30, 104)과 일체로 성형되며, 저판(169)이 중부틀(32) 및 중부틀(106)과 일체로 형성된다고 했는데, 이것에 한정하는 것이 아니며, 연결부(8)가 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)는 별체로, 예를 들면 각주형상으로 형성되고, 고온반응부(4)의 폭방향 중앙부에 있어서 고온반응부(4)에 접합되며, 저온반응부(6)의 폭방향 중앙부에 있어서 저온반응부(6)에 접합되는 것이어도 좋다.

또, 연결 유로(162, 164, 166, 168)가 1개의 연결부(8)에 설치되어 있는데, 이들 유로(162, 164, 166, 168)가 각각의 관재에 설치되며, 이들 관재가 묶여져 있어도 좋다.

또, 연결부(8)는 기밀성의 관점에서 접합하고 있는 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 베이스 플레이트(102), 하부틀(104)과 같은 재질인 것이 바람직하다.

다음으로, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)의 내측에 설치된 유로의 경로에 대해서 설명한다.

도 15는 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 액체연료와 물이 공급되고 나서, 생성물인 수소리치가스가 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면이다.

도 16은 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 기체연료와 공기로 이루어지는 연소혼합기체가 공급되고 나서, 생성물인 물 등이 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면이다.

여기에서 도 15, 도 16과 도 4의 대응 관계에 대해 설명하면, 기화용 도입로(14)가 기화기(502)의 유로에 상당하고, 개질용 유로(116, 118, 128)가 제 1 개질기(506)의 유로에 상당하며, 개질용 유로(150)가 제 2 개질기(510)의 유로에 상당하고, 일산화탄소 제거용 유로(84)의 시단(始端)으로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)의 종단(終端)까지가 일산화탄소 제거기(512)의 유로에 상당하며, 연소용 유로(26)가 제 1 연소기(504)의 유로에 상당하고, 연소실(138, 140)이 제 2 연소기(508)의 유로에 상당한다.

도 2, 도 5에 나타내는 바와 같이, 저온반응부(6)의 하면 즉, 베이스 플레이트(28)의 하면, 고온반응부(4)의 하면 즉, 베이스 플레이트(102)의 하면 및 연결 부(8)의 하면에는 예를 들면 질화실리콘, 산화실리콘 등의 도시하지 않는 절연막이 전체면에 형성되고, 저온반응부(6)측의 절연막의 하면에는 전열선(170)이 사행한 상태로 패터닝 되어 있다.

또, 저온반응부(6)로부터 연결부(8)를 통과하여 고온반응부(4)에 걸친 절연막의 하면에는 전열선(172)이 사행한 상태로 패터닝 되어 있다. 외부 유통관(10)의 측면, 연소기 플레이트(12)의 표면에도 질화실리콘, 산화실리콘 등의 도시하지 않는 절연막이 형성되어 있고, 저온반응부(6)의 하면으로부터 연소기 플레이트(12)의 표면을 통과하여 외부 유통관(10)의 측면에 걸쳐 전열선(174)이 패터닝 되어 있다. 전열선(170, 172, 174)은 절연막측으로부터 확산 방지층, 발열층의 순서로 적층한 것이다. 발열층은 3층 중에서 가장 낮은 저항율의 재료(예를 들면, Au)이며, 전열선(170, 172, 174)에 전압이 인가되면 전류가 집중적으로 흘러 발열한다. 확산 방지층은 전열선(170, 172, 174)이 발열해도 발열층의 재료가 확산 방지층에 열확산되기 어렵고, 또한 확산 방지층의 재료가 발열층에 열확산 하기 어려운 재료이며, 비교적 융점이 높고 또한 반응성이 낮은 물질(예를 들면, W)을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 확산 방지층이 절연막에 대해서 밀착성이 낮고 박리하기 쉬운 경우에는, 또한, 절연막과 확산 방지층의 사이에 밀착층을 설치하도록 해도 좋고, 밀착층으로서는 확산 방지층에 대해서도 절연막에 대해서도 밀착성에 우수한 재료(예를 들면, Ta, Mo, Ti, Cr)로 이루어진다. 전열선(170)은 기동시에 저온반응부(6)를 가열하고, 전열선(172)은 기동시에 고온반응부(4) 및 연결부(8)를 가열하며, 전열선(174)은 급배부(2)의 기화기(502) 및 제 1 연소기(504)를 가열한다. 이후, 연 료전지로부터의 수소를 포함하는 오프가스로 제 2 연소기(508)가 연소되면, 전열선(172)은 제 2 연소기(508)의 보조로서 고온반응부(4) 및 연결부(8)를 가열한다. 마찬가지로 연료전지로부터의 수소를 포함하는 오프가스로 제 1 연소기(504)가 연소되는 경우, 전열선(170)은 제 1 연소기(504)의 보조로서 저온반응부(6)를 가열한다.

또, 전열선(170, 172, 174)은 온도에 의존하여 전기저항이 변화하기 때문에, 저항값의 변화로부터 온도의 변화를 판독하는 온도센서로서도 기능한다. 구체적으로는 전열선(170, 172, 174)의 온도는 전기저항에 비례한다.

전열선(170, 172, 174) 어느 쪽의 단부도 베이스 플레이트(28)의 하면에 위치하고, 이들 단부가 연소기 플레이트(12)를 둘러싸도록 배열되어 있다. 전열선(170)의 양단부에는 각각 리드선(176, 178)이 접속되고, 전열선(172)의 양단부에는 각각 리드선(180, 182)이 접속되며, 전열선(174)의 양단부에는 각각 리드선(184, 186)이 접속되어 있다. 또한 도 3에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 전열선(170, 172, 174) 및 리드 선(176, 178, 180, 182, 184, 186)의 도시를 생략한다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1A)의 열손실을 억제하기 위한 단열구조에 대해 설명한다.

도 17은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도이다.

도 18은 제 1 실시형태에 있어서의 단열 패키지를 비스듬한 아래로부터 나타 낸 사시도이다.

도 17, 도 18에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(단열 용기)(200)는 마이크로리액터 모듈(1A)의 전체를 덮도록 구성되고, 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 단열 패키지(200)내에 수용된다. 단열 패키지(200)는 하면이 개구한 직사각형상의 상자체(202)와, 상자체(202)의 하면 개구를 폐색하기 위한 폐색판(204)으로 구성되고, 폐색판(204)이 상자체(202)에 접합되며, 예를 들면 유리재 또는 절연 밀봉재로 밀봉되어 있다. 상자체(202) 및 폐색판(204)은 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

또, 상자체(202) 및 폐색판(204)의 내측으로 되는 면에 예를 들면 알루미늄, 금, 은 등으로 이루어지는 금속 반사막을 성막하도록 해도 좋다. 이러한 금속 반사막이 성막되어 있으면, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)로부터의 복사에 의한 열손실을 억제할 수 있다.

폐색판(204)을 복수의 관통구멍이 관통하고, 외부 유통관(10) 및 리드선(176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194)이 각각의 관통구멍에 삽입통과된 상태에서 일부가 단열 패키지(200)로부터 외부로 노출된다. 이 외부로 노출하고 있는 부분으로부터 단열 패키지(200)내에 외기가 침입하지 않도록 외부 유통관(10), 리드선(176, 178, 180, 182, 184, 186)과 폐색판(204)의 관통구멍은 예를 들면 유리재 또는 절연 밀봉재로 접합, 밀봉되어 있다.

단열 패키지(200)의 내부 공간은 밀폐되고, 내압이 대기압 이하, 바람직하게는 1Torr 이하가 되도록 진공 배기되어 진공 단열 구조로 된다. 이에 따라 마이크 로리액터 모듈(1A)의 각부의 열이 외부로 전파해버리는 것을 억제하여 열손실을 저감할 수 있다.

외부 유통관(10)은 단열 패키지(200)의 내측에도 외측에도 돌출한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 단열 패키지(200)의 내측에 있어서는 외부 유통관(10)이 지주로서 폐색판(204)에 대해서 선 상태로 되며, 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 외부 유통관(10)에 지지되어 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 단열 패키지(200)의 내면으로부터 떨어져 있다.

또, 외부 유통관(10)은 평면에서 보아 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8) 전체의 중심에 있어서 저온반응부(6)의 하면에 연결하고 있는 것이 바람직하다.

또, 도 3, 도 5에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(200)내에 게타재(188)를 설치하도록 해도 좋다. 게타재(188)는 가열되는 것으로 활성화해 흡착작용을 갖는 것이며, 단열 패키지(200)의 내부 공간에 잔류하는 기체나, 마이크로리액터 모듈(1A)로부터 단열 패키지(200)의 내부 공간에 누설한 기체나, 외부로부터 단열 패키지(200)내에 침입한 기체를 흡착한다. 이에 따라 단열 패키지(200)의 내부 공간에 기체가 침입하고, 진공도가 악화하여 단열 효과가 저하하는 것을 억제하는 것이다. 이 게타재(188)에는 전열재 등의 히터가 설치되고, 이 히터에는 배선(190)이 접속되어 있다. 배선(190)의 양단부는 연소기 플레이트(12)의 주위에 있어서 베이스 플레이트(28)의 하면에 위치하고, 배선(190)의 양단부에는 각각 리드선(192, 194)이 접속되어 있다. 게타재(188)의 재료로서는 예를 들면 지르코늄, 바륨 또는 티아늄(thianium)을 주성분으로 한 합금을 들 수 있다. 또한 도 3에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 리드선(192, 194)의 도시를 생략한다. 또한 도 3, 도 5에 있어서는 게타재(188)를 저온반응부(6)의 표면에 설치한다고 했는데, 게타재(188)를 설치하는 위치는 단열 패키지(200)의 내측이면 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1A)의 동작에 대해 설명한다.

우선, 리드선(192, 194)의 사이에 전압이 인가되면, 게타재(188)가 히터에 의해서 가열되고, 게타재(188)가 활성화된다. 이에 따라, 단열 패키지(200)내의 잔류가스가 게타재(188)에 흡착되며, 단열 패키지(200)내의 진공도가 높아지고, 단열 효율이 높아진다.

또, 리드선(176, 178)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(170)이 발열하고, 저온반응부(6)가 가열된다. 리드선(180, 182)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(172)이 발열하고, 고온반응부(4)가 가열된다. 리드선(184, 186)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(174)이 발열하고, 급배부(2) 주로 외부 유통관(10)의 상부가 가열된다. 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 금속재료로 이루어지기 때문에, 이들 사이에서 열전도 하기 쉽다. 또한 전열선(170, 172, 174)의 전류·전압이 제어장치에 의해서 측정되는 것이며, 급배부(2), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도가 측정되고, 측정 온도가 제어장치에 피드백되며, 제어장치에 의해서 전열선(170, 172, 174)의 전압이 제어되고, 이에 따라 급배 부(2), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도 제어가 이루어진다.

전열선(170, 172, 174)에 의해서 급배부(2), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)가 가열된 상태에 있어서, 기화용 도입로(14)에 액체연료와 물의 혼합액이 외부의 펌프 등에 의해서 연속적 또는 단속적으로 공급되면, 혼합액이 흡액재에 흡수되고, 모세관 현상에 의해 혼합액이 기화용 도입로(14)의 위로 향해 침투한다. 흡액재가 연소기 플레이트(12)의 높이까지 충전되어 있기 때문에, 흡액재내의 혼합액이 기화하고, 연료와 물의 혼합기체가 흡액재로부터 증산한다. 흡액재내에서 혼합액이 기화하기 때문에, 돌비를 억제할 수 있어서 안정되게 기화할 수 있다.

그리고 흡액재로부터 증산한 혼합기체는 관통구멍(52), 혼합가스 유로(38), 연결 유로(162), 공급 유로(114)를 통과하여 제 1 개질기(506)(개질용 유로(116, 118, 128))에 흘러든다. 그 후, 혼합기체는 제 2 개질기(510)(개질용 유로(150))에 흘러든다. 혼합기체가 개질용 유로(116, 118, 128, 150)를 흐르고 있을 때에는 혼합기체가 가열되어 촉매 반응함으로써, 수소가스 등이 생성된다(연료가 메탄올인 경우에는 상기 화학반응식(1), (2)를 참조.).

제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)로 생성된 혼합기체(수소가스, 이산화탄소가스, 일산화탄소가스 등을 포함한다.)가 웰홀(156, 144, 130, 124), 배출 유로(115) 및 연결 유로(164)를 통과하여 혼합 유로(40)로 흘러든다. 한편, 공기가 펌프 등에 의해서 공기용 도입로(16)에 공급되고, 혼합 유로(40)에 흘러들며 수소 가스 등의 혼합기체와 공기가 혼합된다.

그리고 공기, 수소가스, 일산화탄소가스, 이산화탄소가스 등을 포함하는 혼 합기체가 혼합 유로(40)로부터 웰홀(66, 82, 88)을 통과하여 일산화탄소 제거기(512)(일산화탄소 제거용 유로(84)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)까지)에 흘러든다. 혼합기체가 일산화탄소 제거용 유로(84)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)에 흐르고 있을 때에, 혼합기체 속의 일산화탄소가스가 선택적으로 산화되고, 일산화탄소 가스가 제거된다. 여기에서 일산화탄소가스는 일산화탄소 제거용 유로(84)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)까지의 사이에 균일적으로 반응하는 것은 아니고, 일산화탄소 제거용 유로(84)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)까지의 경로 중 하류(주로, 일산화탄소 제거용 유로(80)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)에 걸쳐)에 있어서 일산화탄소 가스의 반응속도가 높아진다. 일산화탄소 가스의 산화 반응은 발열 반응이므로, 주로 일산화탄소 제거용 유로(80)로부터 일산화탄소 제거용 유로(46)까지의 부분에서 열이 발생한다. 이 부분의 아래에 외부 유통관(10)이 위치하므로, 일산화탄소가스의 산화반응에 의한 열이 제 1 연소기(504)의 열과 작용하여 기화기(502)에서의 물과 연료의 기화열에 효율 좋게 이용된다.

그리고 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기체가 관통구멍(54) 및 수소 배출로(24)를 통과하여 연료전지의 연료극 등에 공급된다. 연료전지에서는 수소 배출로(24)로부터 공급되는 수소가스의 전기화학반응에 의해 전기가 생성되고, 미반응의 수소가스 등을 포함하는 오프가스가 연료전지로부터 배출된다.

이상의 동작은 초기단계의 동작이며, 이후의 발전 동작중에는 혼합액이 기화용 도입로(14)에 계속 공급된다. 그리고 연료전지로부터 배출된 오프가스에 공기 가 혼합되고, 그 혼합기체(이하, 연소혼합기체라고 한다.)가 연소혼합기체 도입로(22) 및 연소혼합기체 도입로(18)에 공급된다. 연소혼합기체 도입로(22)에 공급된 연소혼합기체는 제 1 연소기(504)의 연소용 유로(26)에 흘러들고, 연소혼합기체가 연소하여 연소열이 발한다. 연소용 유로(26)가 저온반응부(6)의 하측에 있어서 외부 유통관(10)을 주회(周回)하고 있기 때문에, 연소열에 의해서 외부 유통관(10)이 가열되는 동시에 저온반응부(6)가 가열된다. 그 때문에 전열선(170, 174)에 공급하는 전력을 작게 할 수 있어 에너지의 이용 효율이 높아진다.

한편, 연소혼합기체 도입로(18)에 공급된 연소혼합기체는 제 2 연소기(508)의 연소실(138, 140)에 흘러들고, 연소혼합기체가 연소한다. 이에 따라 연소열이 발생한다. 연소실(138, 140)의 아래에 제 1 개질기(506)가 배치되고, 연소실(138, 140)의 위에 제 2 개질기(510)가 배치되어 있으므로, 연소열에 의해서 제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)가 가열된다. 제 2 연소기(508)는 상하에 제 1 개질기(506) 및 제 2 개질기(510)에 끼워져 있으므로, 면방향으로 효율적으로 열전파 할 수 있는 동시에, 단열 패키지(200)로 밀봉되어 있는 공간에 노출하고 있는 부분이 적기 때문에 열손실이 적다. 또, 이에 따라 전열선(172)에 공급하는 전력을 작게 할 수 있어 에너지의 이용 효율이 높아진다.

또한 연료 용기에 저류되어 있는 액체연료의 일부가 기화되어 그 기화한 연료와 공기의 연소혼합기체가 연소혼합기체 도입로(18, 22)에 공급되도록 해도 좋다.

혼합액이 기화용 도입로(14)에 공급된 상태이며, 연소혼합기체가 연소혼합기 체 도입로(18, 22)에 공급된 상태에 있어서, 제어장치가 전열선(170, 172, 174)의 저항값에 의해서 온도를 측정하면서, 전열선(170, 172, 174)의 인가 전압을 제어하는 동시에, 펌프 등을 제어한다. 제어장치에 의해서 펌프가 제어되면, 연소혼합기체 도입로(18, 22)에 공급되는 연소혼합기체의 유량이 제어되고, 이에 따라 연소기(504, 508)의 연소열량이 제어된다. 이와 같이 제어장치가 전열선(170, 172, 174) 및 펌프를 제어함으로써, 각각 급배부(2), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도 제어가 이루어진다. 여기에서 고온반응부(4)가 250℃∼400℃, 바람직하게는 300℃∼380℃, 저온반응부(6)가 고온반응부(4)보다 낮은 온도, 구체적으로는 120℃∼200℃, 한층 더 바람직하게는 140℃∼180℃가 되도록 온도 제어를 실시한다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 반응장치의 각부의 구체적인 치수 및 구성 재료의 일례에 대해 설명한다.

고온반응부(4)는 예를 들면, 폭이 16mm, 길이가 10mm, 높이가 6mm정도의 크기로 형성된다. 여기에서 제 2 연소기(508)의 고온반응부(4)의 높이 방향의 두께는 예를 들면 0. 3mm정도로 형성된다.

연결부(8)는 예를 들면, 길이가 3mm, 높이 및 폭이 1mm정도의 크기로 형성된다.

저온반응부(6)는 예를 들면, 폭이 16mm, 길이가 23mm, 높이가 6mm정도의 크기로 형성된다.

급배부(2)에 있어서의 외부 유통관(10)은 예를 들면, 길이가 7∼8mm, 종횡이 2∼3mm로 형성된다.

단열 패키지(200)는 예를 들면, 높이가 9∼10mm, 폭이 20mm, 길이가 40mm정도로 형성된다.

그리고 고온반응부(4), 저온반응부(6), 연결부(8), 외부 유통관(10), 연소기 플레이트(12) 등을 형성하는 금속재료는 예를 들면, 두께가 0. 1mm∼0. 2mm정도의 스테인레스강(SUS304)으로 이루어진다.

또, 단열 패키지(200)는 예를 들면, 두께가 0. 5mm정도의 스테인레스강(SUS304)으로 이루어진다. 이와 같이 구성한 경우, 전열선(170)의 전력을 15W, 전열선(172)의 전력을 25W로 했을 때, 9∼10초 정도로 고온반응부(4)를 375℃, 저온반응부(6)를 150℃로 할 수 있어 비교적 단시간에 기동할 수 있다.

　이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 단열 패키지(200)의 내부 공간이 단열 공간으로 되어 있고, 고온반응부(4)가 저온반응부(6)로부터 멀어지며, 고온반응부(4)로부터 저온반응부(6)까지의 간격이 연결부(8)의 길이분으로 되어 있다. 따라서 고온반응부(4)로부터 저온반응부(6)로의 전열의 경로가 연결부(8)에 한정되고, 고온을 필요로 하지 않는 저온반응부(6)로의 전열이 한정된다. 특히, 연결부(8)의 높이 및 폭은 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 높이 및 폭보다도 작기 때문에, 연결부(8)를 통한 열전도도 극력 억제되어 있다. 그 때문에, 고온반응부(4)의 열손실을 억제할 수 있는 동시에, 저온반응부(6)가 설정 온도 이상으로 온도상승 하는 일도 억제할 수 있다. 즉, 1개의 단열 패키지(200)내에 고온반응부(4)와 저온반응부(6)를 수용한 경우에서도 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 온도차를 발생할 수 있다.

또, 연결 유로(162, 164, 166, 168)를 1개의 연결부(8)에 모은 상태로 되어 있으므로, 연결부(8) 등에 발생하는 응력을 작게 할 수 있다. 즉, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에는 온도차가 있기 때문에 저온반응부(6)보다도 고온반응부(4)쪽이 보다 팽창하지만, 고온반응부(4)가 연결부(8)와의 연결부 이외는 자유단으로 되어 있으므로, 연결부(8) 등에 발생하는 응력을 억제할 수 있다. 특히, 연결부(8)는 높이나 폭이 고온반응부(4)나 저온반응부(6)보다도 작고, 또한 연결부(8)는 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 폭방향 중앙부에 있어서 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)에 연결하고 있기 때문에, 연결부(8), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 응력 발생을 억제할 수 있다.

저온반응부(6)와 단열 패키지(200)의 사이에 있어서도 1개의 외부 유통관(10)이 연결되어 있기 때문에, 외부 유통관(10) 등에 발생하는 응력을 작게 할 수 있다.

또한 만일 유로(162, 164, 166, 168)를 각각의 연결용 관재로서 설치하고, 이들 연결용 관재를 떼어 놓은 상태에서 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에 가설하면, 저온반응부(6)와 고온반응부(4)의 변위차에 의해서 이들 연결용 관재, 저온반응부(6), 고온반응부(4)에 응력이 발생해 버린다. 또, 고온반응부(4)의 고온시와 저온시의 온도차가 저온반응부(6)의 고온시와 저온시의 온도차보다도 크기 때문에, 고온반응부(4)측에 외부 유통관재를 배치하면, 관재의 열팽창, 수축이 저온반응부(6)측에 외부 유통관재를 배치했을 때의 관재의 열팽창, 수축보다도 커지므로, 단열 패키지(200)내의 기밀성이 손상되기 쉬워진다. 본 실시형태에서는 그 러한 응력의 발생을 억제하고, 기밀성을 양호하게 유지할 수 있다.

외부 유통관(10), 리드선(176, 178, 180, 182, 184, 186, 192, 194)은 단열 패키지(200)의 외측으로 연장돌출하고 있지만, 이들은 모두 저온반응부(6)에 연결되어 있다. 그 때문에 고온반응부(4)로부터 단열 패키지(200) 바깥으로의 직접적인 방열을 억제할 수 있고, 고온반응부(4)의 열손실을 억제할 수 있다. 따라서, 1개의 단열 패키지(200)내에 고온반응부(4)와 저온반응부(6)를 수용한 경우라도 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 온도차를 발생할 수 있다. 특히, 기화용 도입로(14), 공기용 도입로(16), 연소혼합기체 도입로(18), 배기가스 배출로(20), 연소혼합기체 도입로(22) 및 수소 배출로(24)가 1개의 외부 유통관(10)에 설치되어 있기 때문에, 외부에 노출하고 있는 표면 면적이 억제되고, 단열 패키지(200) 바깥으로의 방열을 억제할 수 있어 열손실을 억제할 수 있다.

연결부(8)의 하면, 고온반응부(4)의 하면 및 저온반응부(6)의 하면이 면일치 되고 있기 때문에, 전열선(172)을 비교적 간단하게 패터닝할 수 있고, 전열선(172)의 단선을 억제할 수 있다.

또, 외부 유통관(10)의 기화용 도입로(14)에 흡액재를 충전시켜 기화용 도입로(14)를 기화기(502)로 했으므로, 마이크로리액터 모듈(1A)의 소형화·간략화를 도모하면서, 혼합액의 기화에 필요한 온도 상태(예를 들면 기화용 도입로(14)의 상부가 120℃로 되는 상태)로 할 수 있다.

또, 연소기 플레이트(12)는 외부 유통관(10)의 상단부에 있어서 외부 유통관(10)의 주위에 설치되어 있으므로, 또한 기화용 도입로(14)내의 흡액재가 연소기 플레이트(12)의 높이 위치까지 충전되어 있기 때문에, 제 1 연소기(504)에 있어서의 연소열을 혼합액의 기화에 효율 좋게 이용할 수 있다.

또, 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)의 사이에 제 2 연소기(508)를 끼운 구조로 하고 있기 때문에, 제 2 연소기(508)의 연소열이 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)에 균등하게 전도하고, 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)의 사이에 온도차가 생기지 않고, 온도불균형을 저감할 수 있다.

급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)의 어느 부분에 있어서도, 유로를 칸막이하는 격벽이 비교적 얇게 되어 있으므로, 이들 열용량을 작게 할 수 있고, 동작의 초기 단계에 있어서 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)를 실온에서 고온으로 곧바로 따뜻하게 할 수 있다. 또한, 전열선(170, 172, 174)에 공급하는 전력도 내릴 수 있다.

또한 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 일없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 개량 및 설계의 변경을 실시해도 좋다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 가열부로서 연소기(제 2 연소기(508))를 이용했지만, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)의 사이에 가열부로서 절연막으로 피복된 전열선을 설치하고, 전열선에 전력을 공급하여 발열시켜도 좋다.

또는 제 1 개질기(506)와 제 2 개질기(510)의 사이에 연소기와 전열선의 양쪽을 설치해도 좋다.

＜제 2 실시형태＞

다음으로, 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.

여기에서 상기한 제 1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일 또는 동등한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화 또는 생략한다.

도 19는 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도이다.

도 20은 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도이다.

도 21은 도 20의 절단선VII－VII로부터 후술하는 베이스 플레이트의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 22는 도 20의 절단선VIII－VIII로부터 후술하는 하부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 23은 도 20의 절단선IX－IX로부터 후술하는 중부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 24는 도 20의 절단선X－X으로부터 후술하는 상부틀의 평면방향을 따라서 절단한 화살표단면도이다.

도 25는 도 20의 절단선XI－XI을 따른 면의 화살표단면도이다.

도 26은 제 2 실시형태에 있어서의 가스 리크 방지 패키지를 비스듬한 아래에서 본 사시도이다.

제 2 실시형태의 마이크로리액터 모듈(1B)에 있어서는 고온반응부(4), 저온반응부(6)에, 도 19, 도 20∼도 25에 나타내는 바와 같이, 상기의 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈(1A)과 마찬가지의 구조를 갖는 마이크로리액터 모듈에 가스 리크 방지 패키지(상자체)(3, 5)가 덮어씌워진 구성을 갖고 있다.

본 실시형태의 마이크로리액터 모듈(1B)은 제 1 실시형태의 마이크로리액터 모듈(1A)과 마찬가지로, 반응물의 공급이나 생성물의 배출이 실시되는 급배부(2)와, 비교적 고온으로 설정되어 개질반응이 일어나는 고온반응부(제 1 반응부)(4)와, 고온반응부(4)의 설정온도보다 낮은 온도로 설정되어 선택 산화 반응이 일어나는 저온반응부(제 2 반응부)(6)와, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 반응물이나 생성물의 유입 또는 유출을 실시하기 위한 연결부(8)를 구비한다.

도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 급배부(2)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어지는 외부 유통관(10)과, 외부 유통관(10)의 주위 적층된 3장의 연소기 플레이트(12)를 구비한다.

외부 유통관(10)에는 기화용 도입로(14), 공기용 도입로(16), 연소혼합기체 도입로(18), 배기가스 배출로(20), 연소혼합기체 도입로(22) 및 수소 배출로(24)가 설치되어 있다.

기화용 도입로(14)에는 펠트재, 세라믹 다공질재, 섬유재, 카본 다공질재 등의 흡액재가 충전되어 있다.

연소기 플레이트(12)도 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어지고, 중앙부에 관통구멍이 형성되며, 그 관통구멍에 외부 유통관(10)이 끼워넣어지고, 외부 유통관(10)과 연소기 플레이트(12)가 접합되어 있다.

저온반응부(6)는 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)를 아래부터 이러한 순서로 적층하고, 접합한 것이며, 직육면 체의 상자형상에 형성된 반응용기를 갖고 있다. 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

베이스 플레이트(28)의 폭방향 중앙부에 있어서, 외부 유통관(10) 및 최상의 연소기 플레이트(12)가 베이스 플레이트(28)의 하면에 접합되고, 도 21에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(28)의 상면에 격벽이 돌출하도록 설치되는 것이며, 혼합가스 유로(38), 혼합 유로(40), 일산화탄소 제거용 유로(42), 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(44), U자형의 일산화탄소 제거용 유로(46), 연소혼합기체 유로(48) 및 배기가스 유로(50)로 구분되어 있다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 하부틀(30)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이고, 하부틀(30)의 내측이 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(62), 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(64), 웰홀(66), 연소혼합기체 유로(68) 및 배기가스 유로(70)로 구분되어 있다.

도 23에 나타내는 바와 같이, 중부틀(32)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 중부틀(32)의 내측이 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(78), 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(80) 및 웰홀(82)로 구분되어 있다.

도 24에 나타내는 바와 같이, 상부틀(34)의 내측에 격벽이 설치되는 것이며, 상부틀(34)의 내측에 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(84)가 형성되어 있다.

고온반응부(4)는 도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이 트(102), 하부틀(104), 중부틀(106), 연소기 플레이트(108), 상부틀(110) 및 덮개플레이트(112)를 아래부터 이러한 순서로 적층하고, 접합한 것이며, 직육면체의 상자형상으로 형성된 반응용기를 갖고 있다. 베이스 플레이트(102), 하부틀(104), 중부틀(106), 연소기 플레이트(108), 상부틀(110) 및 덮개플레이트(112)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

도 21에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(102)의 상면에 격벽이 돌출하도록 설치되는 것이며, 공급 유로(114), 지그재그형상의 개질용 유로(116) 및 배출 유로(115)로 구분되어 있다. 공급 유로(114)는 개질용 유로(116)에 이어져 있는데, 배출 유로(115)는 공급 유로(114) 및 개질용 유로(116)로부터 독립하고 있다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 하부틀(104)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 하부틀(104)의 내측이 지그재그형상의 개질용 유로(118), 연소혼합기체 유로(120), 배기가스 유로(122) 및 웰홀(124)로 구분되어 있다.

도 23에 나타내는 바와 같이, 중부틀(106)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 중부틀(106)의 내측이 지그재그형상의 개질용 유로(128), 웰홀(130), 웰홀(132) 및 웰홀(134)로 구분되어 있다.

도 25에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(108)의 상면에 격벽이 돌출하도록 설치되는 것이며, 연소실(138), 연소실(140), 웰홀(142) 및 웰홀(144)로 구분되어 있다.

도 24에 나타내는 바와 같이, 상부틀(110)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 상부틀(110)의 내측에 지그재그형상의 개질용 유로(150)가 형성되어 있다.

도 26에 나타내는 바와 같이, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어지는 상자체이며, 하부에 개구(7, 9)를 갖고, 내부에 각각 고온반응부(4), 저온반응부(6)와 대략 같은 형태, 크기의 공간이 설치되어 있다.

가스 리크 방지 패키지(3, 5)는 해당 개구(7, 9)로부터 각각 마이크로리액터 모듈(1B)의 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)에 덮어씌워져 있다.

또한 가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 측면에는, 개구(7, 9)와 연속하는 노치(11, 13)가 설치되어 있다. 노치(11, 13)는 연결부(8)의 위치에 대응하고 있고, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)를 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)에 덮어씌웠을 때에 연결부(8)가 노치(11, 13)부분으로부터 돌출한다.

가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 개구(7, 9)를 따른 내주면은 각각 베이스 플레이트(102, 28)의 바깥둘레면에 접합된다. 또, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 노치(11, 13)를 따른 안쪽둘레면은 각각 제 1 연결부(161), 제 2 연결부(165), 저판(169)의 양단부에 접합된다.

이에 따라, 베이스 플레이트(102), 하부틀(104), 중부틀(106), 연소기 플레이트(108), 상부틀(110) 및 덮개플레이트(112)의 접합 불량이 만에 하나 있었을 경우, 또는, 베이스 플레이트(28), 하부틀(30), 중부틀(32), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)의 접합 불량이 만에 하나 있었을 경우에도, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)에 의해 고온반응부(4) 또는 저온반응부(6)의 내부의 반응 가스가 외부에 누출하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

또, 도 19, 도 20에 나타내는 바와 같이, 저온반응부(6)를 덮는 가스 리크 방지 패키지(5)의 표면에 게타재(188)를 설치하도록 해도 좋다. 이 게타재(188)에는 전열재 등의 히터가 설치되고, 이 히터에는 배선(190)이 접속되어 있다. 배선(190)의 양단부는 연소기 플레이트(12)의 주위에 있어서 베이스 플레이트(28)의 하면에 위치하고, 배선(190)의 양단부에는 각각 리드선(192, 194)이 접속되어 있다. 게타재(188)는 가열되는 것으로 활성화하여 흡착작용을 갖는 것이며, 후술하는 단열 패키지(200)의 내부 공간에 잔류하는 기체나, 마이크로리액터 모듈(1B)로부터 단열 패키지(200)의 내부 공간에 누설한 기체나, 외부로부터 단열 패키지(200)내로 침입한 기체를 흡착함으로써, 단열 패키지(200)의 내부 공간에 기체가 침입하고, 진공도가 악화되어 단열 효과가 저하되는 것을 억제하는 것이다. 게타재(188)의 재료로서는 예를 들면 지르코늄, 바륨 또는 티아늄을 주성분으로 한 합금을 들 수 있다. 또한 도 3에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 배선(190), 리드선(192, 194)의 도시를 생략한다.

이어서, 이 마이크로리액터 모듈(1B)의 열손실을 억제하기 위한 단열 구조에 대해 설명한다.

도 27은 제 2 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도이다.

도 27에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(단열 용기)(200)는 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로서, 마이크로리액터 모듈(1B)의 전체를 덮도록 구성되고, 고온반응부(4), 저온반응부(6), 연결부(8)가 단열 패키지(200)내에 수용된다.

단열 패키지(200)는 하면이 개구한 직사각형상의 상자체(202)와, 상자체(202)의 하면 개구를 폐색하기 위한 폐색판(204)으로 구성되고, 폐색판(204)이 상자체(202)에 접합되며, 예를 들면 유리재 또는 절연 밀봉재로 밀봉되어 있다. 상자체(202) 및 폐색판(204)은 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다. 또, 상자체(202) 및 폐색판(204)의 내측으로 되는 면에 알루미늄, 금, 은 등으로 이루어지는 금속 반사막을 성막하도록 해도 좋다. 이러한 금속 반사막이 성막되어 있으면, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)로부터의 복사에 의한 열손실을 억제할 수 있다.

이와 같이 진공 단열 구조로서 마이크로리액터 모듈(1B)의 열손실을 억제하도록 한 경우, 고온반응부(4) 또는 저온반응부(6)의 내부의 반응가스가 누출해 단열 패키지(200)의 내부 공간에 들어가면, 이 내부 공간의 진공도가 저하하여 단열성이 저하해 열손실이 증가하는 동시에, 고온반응부(4)나 저온반응부(6)의 열이 외부로 새어 버린다고 하는 문제가 발생하는데, 상기와 같이 가스 리크 방지 패키지(3, 5)를 설치함으로써, 고온반응부(4) 또는 저온반응부(6)의 내부의 반응 가스가 단열 패키지(200)의 내부 공간으로 누출하는 것을 방지하여 진공도를 유지하고, 열손실의 증가나 고온반응부(4)나 저온반응부(6)의 열이 외부로 새어 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기에 있어서는 게타재(188)를 저온반응부(6)에 덮어씌워진 가스 리크 방지 패키지(5)의 표면에 설치한다고 했는데, 게타재(188)의 설치하는 위치는 가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 외측이며, 또한 단열 패키지(200)의 내측이면 특별히 한 정되는 것은 아니다.

또, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)는 각각 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)와 대략 같은 크기의 공간을 갖는 상자체로 형성되고, 가스 리크 방지 패키지(3, 5) 등을 형성하는 금속재료는 예를 들면, 두께가 0. 1mm∼0. 2mm정도의 스테인레스강(SUS304)으로 이루어진다.

마이크로리액터 모듈(1B)의 동작은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1A)의 동작과 마찬가지이므로 생략한다.

또한 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 개량 및 설계의 변경을 실시해도 좋다. 예를 들면, 가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 어느 쪽이든 한쪽만을 사용해도 좋다. 또, 제 1 연소기(504)의 바깥둘레부에 제 1 연소기(504)를 덮는 다른 가스 리크 방지 패키지를 설치해도 좋다. 이에 따라, 연소기 플레이트(12)로부터의 연소 가스의 누출을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 연결부(8)의 바깥둘레부에 연결부(8)을 덮는 다른 가스 리크 방지 패키지를 설치하고, 연결부(8)로부터의 가스 누출을 방지해도 좋다.

또는 연결부(8)를 일체의 연결부로 하고, 연결부의 양단부에 가스 리크 방지 패키지(3, 5)의 노치(11, 13)를 접합해도 좋다. 연결부(8)를 일체의 연결부로 하는 것이며, 연결부(8)로부터의 가스 누출을 확실히 방지할 수 있다.

＜제 3 실시형태＞

다음으로, 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.

또한 상기한 각 실시형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일 또는 동등한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화 또는 생략한다.

도 28은 본 발명에 관련되는 반응장치의 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 위에서 나타낸 사시도이며,

도 29는 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도이다.

도 30은 제 3 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 측면도이다.

제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1C)은 도 28∼도 30에 나타내는 바와 같이, 상기 각 실시형태의 마이크로리액터 모듈과 마찬가지로, 반응물의 공급이나 생성물의 배출이 실시되는 급배부(2)와, 비교적 고온으로 설정되어 개질 반응이 일어나는 고온반응부(제 1 반응부)(4)와, 비교적 저온으로 설정되어 선택 산화 반응이 일어나는 저온반응부(제 2 반응부)(6)와, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 반응물이나 생성물의 유입 또는 유출을 실시하기 위한 연결부(8)를 구비한다.

도 31은 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 기능마다 나눈 경우의 개략 측면도이다.

도 31에 나타내는 바와 같이, 급배부(2)에는 주로 기화기(503) 및 제 1 연소기(505)가 설치되어 있다. 제 1 연소기(505)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소가스, 메탄올가스 등)가 각각 따로 따로 또는 혼합기체로서 공급되고, 이들 촉매 연소에 의해서 열이 발한다. 기화기(503)에는 물과 액체연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린)가 각각 따로따로 또는 혼합된 상태에서 연료용기로부터 공급되며, 제 1 연소기(505)에 있어서의 연소열에 의해서 물과 액체연료가 기화기(503)내에 있어서 기화한다.

고온반응부(4)에는 주로 제 1 개질기(제 1 반응기)(507), 제 2 연소기(가열부)(509) 및 제 2 개질기(제 2 반응기)(511)가 설치되며, 제 2 연소기(509)가 제 1 개질기(507)와 제 2 개질기(511)의 사이에 끼워진 위치에 설치되고, 이들 제 1 개질기(507), 제 2 연소기(509), 제 2 개질기(511)가 도면 횡방향으로 밀착하여 접하도록 병치되고, 제 1 개질기(507)와 제 2 개질기(511)는 서로 연이어 통하는 구조로 되어 있다.

제 2 연소기(509)에는 공기와 기체연료(예를 들면, 수소가스, 메탄올가스 등)가 각각 따로따로 또는 혼합기체로서 공급되고, 이들 촉매 연소에 의해서 열이 발한다. 또한 연료전지에서는 수소가스의 전기화학반응에 의해 전기가 생성되고, 연료전지로부터 배출된 오프가스에 포함되어지는 미반응의 수소가스가 공기와 혼합한 상태에서 제 1 연소기(505) 및 제 2 연소기(509)에 공급되어도 좋다. 물론, 연료용기에 저류되어 있는 액체연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린)가 다른 기화기에 의해서 기화되어 그 기화한 연료와 공기의 혼합기체가 제 1 연소기(506) 및 제 2 연소기(509)에 공급되도록 해도 좋다.

제 1 개질기(507) 및 제 2 개질기(511)에는 기화기(503)로부터 물과 액체연료가 기화된 혼합기체(제 1 반응물)가 공급되고, 제 1 개질기(507) 및 제 2 개질 기(511)가 제 2 연소기(509)에 의해서 가열된다. 제 1 개질기(507) 및 제 2 개질기(511)에서는 수증기와 기화된 액체연료로부터 수소가스 등(제 1 반응생성물)이 촉매 반응에 의해 생성되며, 또한 미량이지만 일산화탄소가스가 생성된다. 연료가 메탄올인 경우에는 상기의 식(1), (2)와 같은 화학반응이 일어난다. 또한 수소가 생성되는 반응은 흡열반응으로서, 제 2 연소기(509)의 연소열이 이용된다.

저온반응부(6)에는 주로 일산화탄소 제거기(512)가 설치되어 있다. 일산화탄소 제거기(512)는 제 1 연소기(505)에 의해서 가열되고, 제 1 개질기(507) 및 제 2 개질기(511)로부터 수소가스 및 상기 (2)의 화학반응에 의해서 생성된 미량의 일산화탄소가스 등을 포함하는 혼합기체(제 2 반응물)가 공급되는 동시에, 또한 공기가 공급된다. 일산화탄소 제거기(512)에서는 혼합기체 중 일산화탄소가 선택적으로 산화되고, 이에 따라 일산화탄소가 제거된다. 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기체(제 2 반응생성물： 수소리치가스)가 연료전지의 연료극에 공급된다.

이하, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)의 구체적인 구성에 대해 도 30, 도 32∼도 36을 이용해 설명한다.

도 32는 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈의 분해 사시도이다.

도 33은 도 30의 절단선VI－VI을 따른 면의 화살표단면도이다.

도 34는 도 30의 절단선VII－VII을 따른 면의 화살표단면도이다.

도 35는 도 30의 절단선VIII－VIII을 따른 면의 화살표단면도이다.

도 36은 도 30의 절단선IX－IX를 따른 면의 화살표단면도이다.

도 30, 도 32, 도 33에 나타내는 바와 같이, 급배부(2)는 스테인레스강 등의 관형상의 금속재료로 이루어지는 액체연료 도입관(10B)과 액체연료 도입관(10B)의 주위에 배열된 5개의 관재(315, 317, 319, 321, 323)로 이루어지는 파이프군과, 액체연료 도입관(10B)의 상단부에 있어서 액체연료 도입관(10B)을 둘러싸도록 설치된 연소기 플레이트(312)를 구비한다.

액체연료 도입관(10B) 및 파이프군은 마이크로리액터 모듈(1C)내의 각 유체를 각각 마이크로리액터 모듈(1C)의 외부로 유통하기 위한 관이며, 액체연료 도입관(10B)은 예를 들면 스테인레스강 등의 관형상의 금속재료로 이루어지며, 액체연료 도입관(10B)에는 기화용 도입로(14)가 설치되어 있다.

기화용 도입로(14B)에는 펠트재, 세라믹 다공질재, 섬유재, 카본 다공질재 등의 흡액재가 충전되어 있다. 흡액재는 액체를 흡수하는 것이며, 흡액재는 예를 들면, 무기섬유 또는 유기섬유를 결합재로 굳힌 것, 무기분말을 소결한 것, 무기 분말을 결합재로 굳힌 것, 그래파이트와 글래시카본의 혼합체 등으로 이루어진다.

관재(315, 317, 319, 321, 323)는 예를 들면 스테인레스강 등의 관형상의 금속재료로 이루어지며, 관재(315, 317, 319, 321, 323)에는 각각 공기용 도입로(16B), 연소혼합기체 도입로(18B), 배기가스 배출로(20B), 연소혼합기체 도입로(22B) 및 수소 배출로(24B)가 설치되어 있다.

또한 본 실시형태에 있어서는 기화용 도입로(14B), 공기용 도입로(16B), 연소혼합기체 도입로(18B), 배기가스 배출로(20B), 연소혼합기체 도입로(22B) 및 수소 배출로(24B)가 각각의 관재에 설치된다고 했는데, 이들의 유로(14B, 16B, 18B, 20B, 22B, 24B)가 격벽에 의해서 칸막이된 상태에서 1개의 관재에 설치되어 있어도 좋다.

연소기 플레이트(312)도 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다. 연소기 플레이트(312)의 중앙부에 관통구멍이 형성되고, 그 관통구멍에 액체연료 도입관(10B)이 끼워넣어지며, 액체연료 도입관(10B)과 연소기 플레이트(312)가 접합되어 있다. 여기에서 액체연료 도입관(10B)은 예를 들면 납땜에 의해서 연소기 플레이트(312)와 접합된다. 납제로서는 외부 유통관(10B)이나 연소기 플레이트(312)를 흐르는 유체의 온도 중 최고 온도보다도 높은 융점이며, 융점이 700도 이상인 금에, 은, 동, 아연, 카드뮴을 함유한 금납이나, 금, 은, 아연, 니켈을 주성분으로 한 납, 또는 금, 파라듐, 은 주성분으로 한 납이 특히 바람직하다. 또, 연소기 플레이트(312)의 한쪽의 면에는 격벽이 돌출하도록 설치되어 있다.

격벽은 일부가 연소기 플레이트(312)의 바깥가장자리 전체 둘레에 걸쳐서 설치되고, 다른 일부가 지름방향에 걸쳐서 설치되며, 연소기 플레이트(312)가 저온반응부(6)의 하면에 접합됨으로써, 접합면에 연소용 유로(26B)가 형성되고, 액체연료 도입관(10B)이 연소용 유로(26B)에 의해서 위요되어 있다.

연소용 유로(26B)의 벽면의 적어도 일부에는 연소혼합기체를 연소시키는 연소용 촉매를 갖고 있다. 연소용 촉매로서는 예를 들면 백금을 들 수 있다. 또한 액체연료 도입관(10B)내의 흡액재는 연소기 플레이트(312)의 위치까지 충전되어 있다.

도 30, 도 32에 나타내는 바와 같이, 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)는 적층된 절연 플레이트(290)와 베이스 플레이트(291)를 공통의 기체(基體) 로 하고 있다. 그 때문에 절연 플레이트(290)가 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)에 공통된 하면으로 되지만, 연결부(8)의 하면이 고온반응부(4)의 하면에 대하여 면일치 되어 있는 동시에, 또한 저온반응부(6)의 하면에 대하여 면일치 되어 있다.

베이스 플레이트(291)는 저온반응부(6)의 기체(基體)로 되는 베이스부(297)와, 고온반응부(4)의 기체로 되는 베이스부(402)와, 연결부(8)의 기체로 되는 연결 베이스부(299)로 이루어지고, 이들을 일체로 형성한 것이며, 연결 베이스부(299)에 있어서 잘록해진 상태로 되어 있다. 이 베이스 플레이트(291)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

절연 플레이트(290)는 저온반응부(6)의 기체로 되는 베이스부(296)와, 고온반응부(4)의 기체로 되는 베이스부(294)와, 연결부(8)의 기체로 되는 연결 베이스부(298)로 이루어지고, 이들을 일체로 형성한 것이고, 연결 베이스부(298)에 있어서 잘록해진 상태로 되어 있다. 이 절연 플레이트(290)는 예를 들면 세라믹 등의 전기절연체로 이루어진다.

그리고 저온반응부(6)는 베이스부(296), 베이스부(297), 하부틀(300), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)를 아래부터 이러한 순서로 적층한 것이며, 직육면체의 상자형상에 형성된 반응용기를 갖고 있다. 하부틀(300), 상부틀(34) 및 덮개플레이트(36)는 어느 쪽도 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

고온반응부(4)는 베이스부(294)와, 베이스부(294)에 접합된 베이스부(402) 와, 베이스부(402)에 겹쳐진 개질기 베이스체(404)와, 개질기 베이스체(404)의 일부를 덮은 제 1 상자체(반응용기)(410)와, 개질기 베이스체(404)의 다른 일부를 덮은 제 2 상자체(반응용기)(412)와, 제 1 상자체(410)와 제 2 상자체(412)의 사이에 끼워진 연소기 플레이트(406, 408)를 구비하고, 직육면체의 상자형상으로 형성되어 있다. 개질기 베이스체(404), 제 1 상자체(410), 제 2 상자체(412) 및 연소기 플레이트(406, 408)는 어느 쪽도 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

연결부(8)는 연결 베이스부(298)와, 연결 베이스부(298)에 접합된 연결 베이스부(299)와, 연결 베이스부(298)에 접합된 연결덮개(280)를 구비한다. 연결덮개(280)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다.

도 37은 제 3 실시형태에 있어서의 베이스 플레이트에 절연 플레이트를 접합한 상태의 사시도이다.

도 38은 제 3 실시형태에 있어서의 베이스 플레이트에 개질기 베이스체, 하부틀 및 연결덮개을 접합한 상태의 사시도이다.

도 39는 제 3 실시형태에 있어서의 개질기 베이스체에 상자체 등을 접합하고, 또한, 하부틀에 상부틀을 접합한 상태의 사시도이다.

도 34, 도 37에 나타내는 바와 같이, 관통구멍(551, 552, 553, 554, 555, 556, 558, 560)이 베이스 플레이트(291)의 베이스부(297) 및 절연 플레이트(290)의 베이스부(296)를 관통하고 있다. 도 29, 도 30, 도 32에 나타내는 바와 같이, 절연 플레이트(290)의 베이스부(296)가 저온반응부(6)의 하면으로 되지만, 저온반응 부(6)의 하면에 관재(315, 317, 319, 321, 323) 및 액체연료 도입관(10B)이 납땜 등에 의해 접합되고, 액체연료 도입관(10B)의 기화용 도입로(14B)가 관통구멍(552)에 통하며, 관재(315)의 공기용 도입로(16B)가 관통구멍(560)에 통하고, 관재(317)의 연소혼합기체 도입로(18B)가 관통구멍(558)에 통하며, 관재(319)의 배기가스 배출로(20B)가 관통구멍(556)에 통하고, 관재(321)의 연소혼합기체 도입로(22B)가 관통구멍(551)에 통하며, 관재(323)의 수소 배출로(24B)가 관통구멍(554)에 통하고 있다.

또, 도 29, 도 32, 도 33에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(312)가 저온반응부(6)의 하면에 접합되어 있지만, 연소기 플레이트(312)의 연소용 유로(26B)의 일단부가 관통구멍(553)에 통하고, 연소용 유로(26B)의 타단부가 관통구멍(555)에 통하고 있다.

도 34, 도 37에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(291)에는 개질연료 공급 유로(538)와, 혼합 유로(40)와, 일산화탄소 제거용 유로(542)와, 일산화탄소 제거용 유로(544)와, 연소연료공급 유로(547)와, 연소연료공급 유로(548)와, 연통유로(communication flow channel)(549)와, 배기가스 유로(550)가 형성되어 있다.

개질연료공급 유로(538)는 관통구멍(552)으로부터 연결 베이스부(299)를 통과하여 베이스부(402)의 모서리부에까지 도달하도록 형성되어 있다. 혼합 유로(40)는 관통구멍(560)으로부터 연결 베이스부(299)를 통과하여 베이스부(402)에까지 도달하도록 형성되어 있다. 연소연료공급 유로(548)는 관통구멍(558)으로부터 연결 베이스부(299)를 통과하여 베이스부(402)에 이르도록 형성되어 있다. 배 기가스 유로(550)는 관통구멍(556)으로부터 관통구멍(555)에 이르도록 형성되어 있는 동시에, 관통구멍(556)으로부터 연결 베이스부(299)를 통과하여 베이스부(402)에 이르도록 형성되어 있다.

여기에서 연결 베이스부(299)에 연결덮개(280)가 접합되어 있지만, 이 연결덮개(280)에 의해서 개질연료공급 유로(538), 혼합 유로(40), 연소연료공급 유로(548) 및 배기가스 유로(550)가 연결 베이스부(299)에 있어서 덮여져 있다.

연통유로(549)는 베이스부(402)에 있어서 직선상으로 형성되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(542)는 베이스부(297)에 있어서 직사각형상으로 형성되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(546)는 관통구멍(552)을 둘러싸도록 U자형으로 형성되고, 일산화탄소 제거용 유로(546)의 일단부의 바닥에서 관통구멍(554)이 개구하고 있다. 연소연료공급 유로(547)는 베이스부(297)에 있어서 관통구멍(551)으로부터 관통구멍(553)에 이르도록 형성되어 있다.

일산화탄소 제거용 유로(544)는 베이스부(297)에 있어서 복수의 격벽(545)이 설치되는 것으로, 지그재그형상으로 형성되어 있다. 여기에서 일산화탄소 제거용 유로(544)를 형성하는 4장의 격벽(545)은 다른 부분보다도 높아져 있다.

도 38 등에 나타내는 바와 같이, 베이스 플레이트(291)의 베이스부(297)의 위에 하부틀(300)이 납땜 등에 의해 접합되어 있고, 격벽(545)이 하부틀(300)의 내측에 있어서 하부틀(300)의 상단의 높이까지 걸쳐 있으며, 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(544)가 하부틀(300)까지 연이어 통한 상태로 되어 있다.

도 35, 도 38에 나타내는 바와 같이, 하부틀(300)의 내측에 복수의 격벽이 설치되는 것이며, 하부틀(300)의 내측이 소용돌이형상의 일산화탄소 제거용 유로(564), 웰홀(566) 및 일산화탄소 제거용 유로(544)로 구분되어 있다. 일산화탄소 제거용 유로(564)에 있어서는 저판(572)이 설치되고, 베이스부(297)에 하부틀(300)이 납땜 등에 의해 접합되면, 그 저판(572)에 의해서 일산화탄소 제거용 유로(546) 및 연소연료공급 유로(547)의 상부가 덮여지는 동시에, 개질연료공급 유로(538), 혼합 유로(40), 연소연료공급 유로(548) 및 배기가스 유로(550)의 각각의 상부의 일부가 덮여진다.

또, 일산화탄소 제거용 유로(564)의 한쪽의 단부가 일산화탄소 제거용 유로(544)에 통하고, 일산화탄소 제거용 유로(564)의 중도부에 있어서는 베이스부(297)의 일산화탄소 제거용 유로(542)에 통하는 웰홀(574)이 형성되며, 일산화탄소 제거용 유로(564)의 다른쪽의 단부에 있어서는 베이스부(297)의 일산화탄소 제거용 유로(546)의 단부에 통하는 웰홀(576)이 형성되어 있다. 웰홀(566)은 베이스부(297)의 혼합 유로(40) 위에 위치하고 있다. 또한 평면에서 보아 액체연료 도입관(10B)은 일산화탄소 제거용 유로(564)의 일부에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(564)가 액체연료 도입관(10B)의 주위를 소용돌이치도록 구성된다.

도 36, 도 39에 나타내는 바와 같이, 상부틀(34)의 내측에 격벽이 설치되는 것이며, 상부틀(34)의 내측에 지그재그형상의 일산화탄소 제거용 유로(584)가 형성되어 있다. 또, 상부틀(34)의 내측 전체에 저판(586)이 설치되고, 하부틀(300)에 상부틀(34)이 접합되면, 그 저판(586)에 의해서 일산화탄소 제거용 유로(564) 및 일산화탄소 제거용 유로(544)의 상부가 덮여진다. 또, 일산화탄소 제거용 유 로(584)의 일단부에 있어서는 웰홀(588)이 형성되고, 일산화탄소 제거용 유로(584)의 타단부에 있어서는 웰홀(590)이 형성되어 있다. 웰홀(588)은 하부틀(300)의 웰홀(566)에 겹쳐지고, 일산화탄소 제거용 유로(584)가 웰홀(588) 및 웰홀(566)을 통하여 혼합 유로(40)에 통하고 있다. 웰홀(590)이 일산화탄소 제거용 유로(544)의 단부 위에 위치하고, 일산화탄소 제거용 유로(584)가 웰홀(590)을 통하여 일산화탄소 제거용 유로(544)에 통하고 있다.

도 28, 도 30, 도 32 등에 나타내는 바와 같이, 상부틀(34)의 위에 덮개플레이트(36)가 납땜 등에 의해 접합되는 것이며, 일산화탄소 제거용 유로(584)의 상부가 덮개플레이트(36)에 의해서 덮여져 있다. 여기에서 일산화탄소 제거용 유로(542, 544, 546, 564, 584)의 벽면의 적어도 일부에는 일산화탄소를 선택적으로 산화시키는 일산화탄소 선택 산화용 촉매를 갖고 있다. 일산화탄소 선택 산화용 촉매로서는 백금을 들 수 있다.

도 32, 도 38에 나타내는 바와 같이, 개질기 베이스체(404)는 저판(417)의 한쪽의 면에 예를 들면 4장의 격벽(419, 421, 423, 125)을 세워 설치한 것이다. 저판(417)의 다른쪽의 면을 베이스부(402)에 접합하는 것이며, 저판(417)에 의해서 개질연료공급 유로(538), 혼합 유로(40), 연소연료공급 유로(548), 연통유로(549), 배기가스 유로(550)가 베이스부(402)에 있어서 덮여져 있다.

저판(417)의 모서리부 근방에 웰홀(414)이 형성되고, 웰홀(414)이 개질연료공급 유로(538)의 단부 위에 위치하고 있다. 저판(417)의 다른 모서리부 근방에 웰홀(415)이 형성되고, 웰홀(415)이 혼합 유로(40)의 단부 위에 위치하고 있다. 격벽(421)과 격벽(423)의 사이에 있어서는 웰홀(454)이 저판(417)의 격벽(421)근처에 형성되고, 웰홀(455)이 저판(417)의 격벽(423)근처에 형성되며, 웰홀(454)이 연통유로(549)의 일단부 위에 위치하고, 웰홀(455)이 연통유로(549)의 타단부 위에 위치하고 있다. 격벽(421)과 격벽(423)의 중간에 있어서는 웰홀(432, 434)이 형성되고, 웰홀(432)이 연소연료공급 유로(548)의 단부 위에 위치하며, 웰홀(434)이 배기가스 유로(550)의 단부 위에 위치하고 있다.

제 1 상자체(410)는 하면이 개구한 직육면체형상을 나타내고 있고, 제 1 상자체(410)의 개구에 격벽(419, 421)을 삽입하여 제 1 상자체(410)에 격벽(419, 421)이 수용한 상태에서 제 1 상자체(410)의 개구가 저판(417)에 의해서 폐색되고, 제 1 상자체(410)가 저판(417)에 접합되어 있다. 격벽(419, 421)은 제 1 상자체(410)의 상면에 접합되고, 격벽(419, 421)에 의해서 지그재그형상의 개질용 유로(416)가 제 1 상자체(410)의 내측에 형성되어 있다. 여기에서 웰홀(414)이 개질용 유로(416)의 일단부에 있고, 웰홀(454)이 개질용 유로(416)의 타단부에 있다. 개질용 유로(416)의 벽면의 적어도 일부에는 연료를 개질해 수소를 생성하는 개질용 촉매를 갖고 있다. 메탄올의 개질에 이용되는 개질용 촉매로서는 예를 들면 Cu/ZnO계 촉매, Pd/ZnO계 촉매를 들 수 있다.

이와 같이 제 1 상자체(410)가 격벽(419, 421)을 위에서 덮어서 저판(417)에 접합되고, 제 1 상자체(410)의 내부 공간에 개질기용 촉매가 설치되는 것이며, 제 1 개질기(507)가 구성된다.

제 2 상자체(412)는 하면이 개구한 직육면체형상을 나타내고 있고, 제 2 상 자체(412)의 개구에 격벽(423, 125)을 삽입하며, 제 2 상자체(412)내에 격벽(423, 125)이 수용한 상태로 제 2 상자체(412)의 개구가 저판(417)에 의해서 폐색되며, 제 2 상자체(412)가 저판(417)에 접합되어 있다. 격벽(423, 125)은 제 2 상자체(412)의 상면에 접합되고, 격벽(423, 125)에 의해서 지그재그형상의 개질용 유로(450)가 제 2 상자체(412)의 내측에 형성되어 있다. 여기에서 웰홀(455)이 개질용 유로(450)의 일단부에 있고, 웰홀(415)이 개질용 유로(450)의 타단부에 있다. 개질용 유로(450)의 벽면의 적어도 일부에는 연료를 개질해 수소를 생성하는 개질용 촉매를 갖고 있다.

이와 같이 제 2 상자체(412)가 격벽(423, 125)을 위에서 덮어서 저판(417)에 접합되고, 제 2 상자체(412)의 내부 공간에 개질용 촉매가 설치되는 것이며, 제 2 개질기(511)가 구성된다.

도 40은 제 3 실시형태에 있어서의 연소기 플레이트의 사시도이다.

도 40에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(406)의 한쪽의 면에는 격벽(439)이 아래의 가장자리를 제외한 가장자리를 따라서 돌출하도록 설치되고, 또한 다른 격벽(441)이 상하로 연장하여 돌출하도록 설치되어 있다. 그리고 연소기 플레이트(406)에 연소기 플레이트(408)가 접합되는 것이며, 연소실(438, 440)이 그 하측을 개구하도록 형성된다.

또한, 도 32, 도 39에 나타내는 바와 같이, 연소기 플레이트(406, 408)가 제 1 상자체(410)와 제 2 상자체(412)의 사이에서 개질기 베이스체(404)의 저판(417)에 접합되는 것이며, 연소실(438, 440)의 하측 개구가 저판(417)에 의해서 페색된 다.

여기에서 연소기 플레이트(406)와 제 1 상자체(410)의 대향하는 면, 연소기 플레이트(408)와 제 2 상자체(412)의 대향하는 면은 밀착해 접하도록 배치된다. 또, 도 35 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 웰홀(432)이 연소실(438)에 있고, 웰홀(434)이 연소실(440)에 있다. 연소실(438) 및 연소실(440)의 벽면의 적어도 일부에는 연소혼합기체를 연소시키는 연소용 촉매를 갖고 있다. 연소용 촉매로서는 예를 들면 백금을 들 수 있다.

이와 같이, 연소기 플레이트(406, 408)의 사이에 형성된 연소실(438, 440)의 하측 개구를 폐색하도록 연소기 플레이트(406, 408)가 저판에 접합되고, 연소실(438, 440)에 연소용 촉매가 설치되는 것이며 제 2 연소기(509)가 구성된다.

연소기 플레이트(406)는 제 1 상자체(410)에 밀접하고, 연소기 플레이트(408)는 제 2 상자체(412)에 밀접하고 있다. 그 때문에 제 1 개질기(507), 제 2 개질기(511)가 제 2 연소기(509)를 끼운 상태로 개질기 베이스체(404)의 저판(417)과 평행한 방향을 따라서 밀착되어 있다.

도 28 등에 나타내는 바와 같이, 연결부(8)의 외형은 각주형상으로 되고, 연결부(8)의 폭이 고온반응부(4)의 폭 및 저온반응부(6)의 폭보다도 좁고, 연결부(8)의 높이도 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 높이보다도 낮다. 그리고 연결부(8)는 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에 가설되어 있는데, 연결부(8)는 고온반응부(4)의 폭방향 중앙부에 있어서 고온반응부(4)에 연결하고 있는 동시에, 저온반응부(6)의 폭방향 중앙부에 있어서 저온반응부(6)에 연결하고 있다. 또한 상기한 바와 같이, 연결부(8)에는 개질연료공급 유로(538), 혼합 유로(40), 연소연료공급 유로(548) 및 배기가스 유로(550)가 설치되어 있다.

도 41은 제 3 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 액체연료와 물이 공급되고 나서, 생성물인 수소리치가스가 배출되기 때까지의 경로를 나타낸 도면이다.

도 42는 제 3 실시형태의 마이크로리액터 모듈에 있어서의 기체연료와 공기로 이루어지는 연소혼합기체가 공급되고 나서, 생성물인 물 등이 배출되기까지의 경로를 나타낸 도면이다.

여기에서 도 41, 도 42와 도 31의 대응 관계에 대해 설명하면, 기화용 도입로(14B)가 기화기(503)의 유로에 상당하고, 개질용 유로(416)가 제 1 개질기(507)의 유로에 상당하며, 개질용 유로(450)가 제 2 개질기(511)의 유로에 상당하고, 일산화탄소 제거용 유로(584)의 시단으로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)의 종단까지가 일산화탄소 제거기(512)의 유로에 상당하며, 연소용 유로(26B)가 제 1 연소기(505)의 유로에 상당하고, 연소실(438, 440)이 제 2 연소기(509)의 유로에 상당한다.

도 29, 도 32에 나타내는 바와 같이, 저온반응부(6)의 하면 즉, 절연 플레이트(290)의 하면에는 전열선(170B)이 사행한 상태로 패터닝되고, 저온반응부(6)로부터 연결부(8)를 통과하여 고온반응부(4)에 걸쳐 이들의 하면에는 전열선(172B)이 사행한 상태로 패터닝 되어 있다. 저온반응부(6)의 하면으로부터 연소기 플레이트(312)의 표면을 통과하여 액체연료 도입관(10B)의 측면에 걸쳐서 전열선(174B)이 패터닝 되어 있다. 여기에서 액체연료 도입관(10B)의 측면 및 연소기 플레이트(312)의 표면에는 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 절연막이 성막되고, 그 절연막의 표면에 전열선(174B)이 형성되어 있다. 절연막 또는 절연 플레이트(290)에 전열선(170B, 172B, 174B)을 패터닝하는 것이며, 인가하려고 하는 전압이 금속재료제의 베이스 플레이트(291), 액체연료 도입관(10B), 연소기 플레이트(312) 등에 거는 일이 없고, 전열선(170B, 172B, 174B)의 발열 효율을 향상시킬 수 있다.

전열선(170B, 172B, 174B)은 절연막 또는 절연 플레이트(290)로부터 확산 방지층, 발열층의 순서로 적층한 것이다. 발열층은 3층 안에서 가장 낮은 저항율의 재료(예를 들면, Au)이며, 전열선(170B, 172B, 174B)에 전압이 인가되면 전류가 집중적으로 흘러 발열한다. 확산 방지층은 전열선(170B, 172B, 174B)이 발열해도 발열층의 재료가 확산 방지층에 열확산 되기 어렵고, 또한 확산 방지층의 재료가 발열층으로 열확산하기 어려운 재료이며, 비교적 융점이 높고, 또한 반응성이 낮은 물질(예를 들면, W)을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 확산 방지층이 절연막에 대해서 밀착성이 낮고 박리하기 쉬운 경우에는 또한, 절연막과 확산 방지층의 사이에 밀착층을 설치하도록 해도 좋고, 밀착층으로서는 확산 방지층에 대해서도, 절연막 또는 절연 플레이트(290)에 대해서도 밀착성에 우수한 재료(예를 들면, Ta, Mo, Ti, Cr)로 이루어진다. 전열선(170B)은 기동시에 저온반응부(6)를 가열하고, 전열선(172B)은 기동시에 고온반응부(4) 및 연결부(8)를 가열하며, 전열선(174B)은 급 배부(2)의 기화기(503) 및 제 1 연소기(505)를 가열한다. 이 후, 연료전지로부터의 수소를 포함하는 오프가스로 제 2 연소기(509)가 연소되면, 전열선(172B)은 제 2 연소기(509)의 보조로서 고온반응부(4) 및 연결부(8)를 가열한다. 마찬가지로 연료전지로부터의 수소를 포함하는 오프가스로 제 1 연소기(505)가 연소되는 경우, 전열선(170B)은 제 1 연소기(505)의 보조로서 저온반응부(6)를 가열한다.

또, 전열선(170B, 172B, 174B)은 온도에 의존하여 전기저항이 변화하고, 저항값의 변화로부터 온도의 변화를 판독하는 온도센서로서도 기능한다. 구체적으로는 전열선(170B, 172B, 174B)의 온도는 전기저항에 비례한다.

전열선(170B, 172B, 174B)의 어느 쪽의 단부도 저온반응부(6)의 하면에 위치하고, 이들 단부가 연소기 플레이트(312)를 둘러싸도록 배열되어 있다. 전열선(170B)의 양단부에는 각각 리드선(176B, 178B)이 접속되고, 전열선(172B)의 양단부에는 각각 리드선(180B, 182B)이 접속되며, 전열선(174B)의 양단부에는 각각 리드선(184B, 186B)이 접속되어 있다. 또한 도 30에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 전열선(170B, 172B, 174B) 및 리드선(176B, 178B, 180B, 182B, 184B, 186B)의 도시를 생략한다.

또, 도 30, 도 32에 나타내는 바와 같이, 저온반응부(6)의 표면에 게타재(188)를 설치하도록 해도 좋다. 이 게타재(188)에는 전열재 등의 히터가 설치되고, 이 히터에는 배선(190)이 접속되어 있다. 배선(190)의 양단부는 연소기 플레이트(312)의 주위에 있어서 저온반응부(6)의 하면에 위치하고, 배선(190)의 양단부에는 각각 리드선(192B, 194B)이 접속되어 있다. 게타재(188)는 가열되는 것으로 활성화하여 흡착작용을 갖는 것이며, 후술하는 단열 패키지(200)의 내부 공간에 잔류하는 기체나, 마이크로리액터 모듈(1C)로부터 단열 패키지(200)의 내부 공간에 누설한 기체나, 외부로부터 단열 패키지(200)내에 침입한 기체를 흡착함으로써, 단열 패키지(200)의 내부 공간에 기체가 침입하고, 진공도가 악화되어 단열 효과가 저하하는 것을 억제하는 것이다. 게타재(188)의 재료로서는 예를 들면 지르코늄, 바륨, 티타늄 또는 바나듐을 주성분으로 한 합금을 들 수 있다. 또한 도 30에 있어서는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 리드선(192B, 194B)의 도시를 생략한다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1C)의 열손실을 억제하기 위한 단열 구조에 대해 설명한다.

도 43은 제 3 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 덮는 단열 패키지의 분해 사시도이다.

도 44는 단열 패키지를 비스듬한 아래에서 나타낸 사시도이다.

도 43, 도 44에 나타내는 바와 같이, 단열 패키지(200)는 마이크로리액터 모듈(1C)의 전체를 덮도록 구성되고, 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 단열 패키지(200)내에 수용된다. 단열 패키지(200)는 하면이 개구한 직사각형상의 케이스(202)와, 케이스(202)의 하면 개구를 폐색하기 위한 폐색판(204)으로 구성되고, 폐색판(204)이 케이스(202)에 접합되어 있다. 케이스(202) 및 베이스 플레이트(204)는 예를 들면 스테인레스강 등의 판형상의 금속재료로 이루어진다. 또, 케이스(202) 및 폐색판(204)의 내측으로 되는 면에 예를 들면 알루미늄, 금, 은 등으로 이루어지는 금속 반사막을 성막하도록 해도 좋다. 이러한 금속 반사막이 성막 되어 있으면, 급배부(2), 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)로부터의 복사에 의한 열손실을 억제할 수 있다.

폐색판(204)을 복수의 관통구멍이 관통하고, 관재(315, 317, 319, 321, 323), 액체연료 도입관(10B) 및 리드선(176B, 178B, 180B, 182B, 184B, 186B, 192B, 194B)이 각각의 관통구멍에 삽입통과된 상태에서 이들 관통구멍이 밀봉되어 있다. 단열 패키지(200)의 내부 공간은 밀폐되고, 그 내부 공간이 진공압으로 되어 진공 단열 구조로 된다. 이에 따라, 열손실을 억제할 수 있다.

폐색판(204)을 복수의 관통구멍이 관통하고, 관재(315, 317, 319, 321, 323) 및 액체연료 도입관(10B)이 각각의 관통구멍에 삽입통과된 상태에서 일부가 단열 패키지(200)의 외측으로 노출된다. 이 외부로 노출하고 있는 부분으로부터 단열 패키지(200)내로 외기가 침입하지 않도록 관재(315, 317, 319, 321, 323) 및 액체연료 도입관(10B)과 폐색판(204)의 관통구멍은 예를 들면 유리재 또는 절연 밀봉재로 접합, 밀봉되어 있다. 단열 패키지(200)의 내부 공간은 밀폐되고, 내압이 대기압 이하, 바람직하게는 1Torr 이하가 되도록 진공 배기되어 진공 단열 구조로 된다. 이에 따라 마이크로리액터 모듈(1C)의 각부의 열이 외부로 전파해 버리는 것을 억제하여 열손실을 저감할 수 있다. 또, 단열 패키지(200)의 내측에 있어서는 관재(315, 317, 319, 321, 323) 및 액체연료 도입관(10B)이 지주로서 폐색판(204)에 대하여 선 상태로 되며, 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 관재(315, 317, 319, 321, 323) 및 액체연료 도입관(10B)에 지지되어 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8)가 단열 패키지(200)의 내면으로부터 떨어져 있다.

또, 액체연료 도입관(10B)은 평면에서 보아 고온반응부(4), 저온반응부(6) 및 연결부(8) 전체의 중심에 있어서 저온반응부(6)의 하면에 연결하고 있는 것이 바람직하다.

또한 상기에 있어서는 게타재(188)를 저온반응부(6)의 표면에 설치한다고 했는데, 게타재(188)를 설치하는 위치는 단열 패키지(200)의 내측이면 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1C)의 동작에 대해 설명한다. 본 실시형태의 마이크로리액터 모듈(1C)의 동작은 제 1 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈(1A)의 동작과 기본적으로 동일하다.

우선, 리드선(192B, 194B)의 사이에 전압이 인가되면, 게타재(188)가 히터에 의해서 가열되고, 게타재(188)가 활성화된다. 이에 따라, 단열 패키지(200)내의 잔류 가스가 게타재(188)에 흡착되고, 단열 패키지(200)내의 진공도가 높아지며, 단열 효율이 높아진다.

또, 리드선(176B, 178B)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(170B)이 발열하고, 저온반응부(6)가 가열된다. 리드선(180B, 182B)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(172B)이 발열하고, 고온반응부(4)가 가열된다. 리드선(184B, 186B)의 사이에 전압이 인가되면, 전열선(174B)이 발열하고, 액체연료 도입관(10B)의 상부가 가열된다. 또한 전열선(170B, 172B, 174B)의 전류·전압이 제어장치에 의해서 측정되는 것이며, 액체연료 도입관(10B), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도가 측정되고, 측정 온도가 제어장치에 피드백되며, 제어장치에 의해서 전열선(170B, 172B, 174B)의 전압이 제어되고, 이에 따라 액체연료 도입관(10B), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도 제어가 이루어진다.

전열선(170B, 172B, 174B)에 의해서 액체연료 도입관(10B), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)가 가열된 상태에 있어서, 기화용 도입로(14B)에 액체연료와 물의 혼합액이 외부의 펌프 등에 의해서 연속적 또는 단속적으로 공급되면, 혼합액이 흡액재에 흡수되고, 모세관 현상에 의해 혼합액이 기화용 도입로(14B)의 위로 향해 침투한다. 그리고 흡액재내의 혼합액이 기화하고, 연료와 물의 혼합기체가 흡액재로부터 증산한다.

그리고 흡액재로부터 증산한 혼합기체는 관통구멍(552), 개질연료공급 유로(538), 웰홀(414)을 통과하여 제 1 개질기(507)(개질용 유로(416))에 흘러든다. 그 후, 혼합기체는 웰홀(454), 연통유로(549), 웰홀(455)을 통과하여 제 2 개질기(511)(개질용 유로(450))에 흘러든다. 혼합기체가 개질용 유로(416, 450)를 흐르고 있을 때에는 혼합기체가 가열되어 촉매 반응함으로써 수소가스 등이 생성된다.

제 1 개질기(507) 및 제 2 개질기(511)로 생성된 혼합기체(수소가스, 이산화탄소가스, 일산화탄소가스 등을 포함한다.)가 웰홀(415)을 통과하여 혼합 유로(40)로 흘러든다. 한편, 공기가 펌프 등에 의해서 공기용 도입로(16B)에 공급되고, 혼합 유로(40)로 흘러들며, 수소가스 등의 혼합기체와 공기가 혼합된다.

그리고 공기, 수소가스, 일산화탄소가스, 이산화탄소가스 등을 포함하는 혼합기체가 혼합 유로(40)로부터 웰홀(566, 588)을 통과하여 일산화탄소 제거 기(512)(일산화탄소 제거용 유로(584)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)까지)에 흘러든다.

혼합기체가 일산화탄소 제거용 유로(584)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)로 흐르고 있을 때에 혼합기체 속의 일산화탄소가스가 선택적으로 산화되고, 일산화탄소가스가 제거된다. 여기에서 일산화탄소가스는 일산화탄소 제거용 유로(584)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)까지의 사이에서 균일적으로 반응하는 것이 아니라, 일산화탄소 제거용 유로(584)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)까지의 경로 중 하류(주로, 일산화탄소 제거용 유로(564)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)에 걸쳐)에 있어서 일산화탄소가스의 반응속도가 높아진다. 일산화탄소 가스의 산화반응은 발열반응이므로, 주로 일산화탄소 제거용 유로(564)로부터 일산화탄소 제거용 유로(546)까지의 부분에서 열이 발생한다. 이 부분 아래에 액체연료 도입관(10B)이 위치하므로, 일산화탄소가스의 산화반응에 의한 열이 제 1 연소기(505)의 열과 작용하여 기화기(503)에서의 물과 연료의 기화열에 효율 좋게 이용된다.

그리고 일산화탄소가 제거된 상태의 혼합기체가 관통구멍(554) 및 수소 배출로(24B)를 통과하여 연료전지의 연료극 등에 공급된다. 연료전지에서는 배출로(24B)로부터 공급되는 수소가스의 전기화학반응에 의해 전기가 생성되고, 미반응의 수소가스 등을 포함하는 오프가스가 연료전지로부터 배출된다.

이상의 동작은 초기 단계의 동작이며, 그 후의 발전 동작중에는 혼합액이 기화용 도입로(14B)에 계속 공급된다. 그리고 연료전지로부터 배출된 오프가스에 공 기가 혼합되고, 그 혼합기체(이하, 연소혼합기체라고 한다.)가 연소혼합기체 도입로(22B) 및 연소혼합기체 도입로(18B)에 공급된다. 연소혼합기체 도입로(22B)에 공급된 연소혼합기체는 관통구멍(551), 연소연료공급 유로(547), 관통구멍(553)을 통과하여 연소용 유로(26B)에 흘러들고, 연소혼합기체가 연소용 유로(26B)에 있어서 촉매 연소하여 연소열이 발한다. 연소용 유로(26B)가 저온반응부(6)의 하측에 있어서 액체연료 도입관(10B)을 주회하고 있기 때문에, 연소열에 의해서 액체연료 도입관(10B)이 가열되는 동시에, 저온반응부(6)가 가열된다.

한편, 연소혼합기체 도입로(18B)에 공급된 연소혼합기체는 관통구멍(558), 연소연료공급 유로(548), 웰홀(432)을 통과하여 연소실(438, 440)에 흘러들고, 연소혼합기체가 연소실(438, 440)에 있어서 촉매 연소한다. 이에 따라 연소열이 발하지만, 연소실(438, 440)의 양측에 제 1 개질기(507), 제 2 개질기(511)가 배치되어 있으므로, 연소열에 의해서 제 1 개질기(507) 및 제 2 개질기(511)가 가열된다.

또한 연료 용기에 저류되어 있는 액체연료의 일부가 기화되어 그 기화한 연료와 공기의 연소혼합기체가 연소혼합기체 도입로(18B, 22B)에 공급되도록 해도 좋다.

혼합액이 기화용 도입로(14B)에 공급된 상태이며, 연소혼합기체가 연소혼합기체 도입로(18B, 22B)에 공급된 상태에 있어서, 제어장치가 전열선(170B, 172B, 174B)의 저항값에 의해서 온도를 측정하면서, 전열선(170B, 172B, 174B)의 인가 전압을 제어하는 동시에, 펌프 등을 제어한다. 제어장치에 의해서 펌프가 제어되면, 연소혼합기체 도입로(18B, 22B)에 공급되는 연소혼합기체의 유량이 제어되고, 이에 따라 연소기(505, 509)의 연소열량이 제어된다. 이와 같이 제어장치가 전열선(170B, 172B, 174B) 및 펌프를 제어함으로써, 각각, 액체연료 도입관(10B), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 온도 제어가 이루어진다. 여기에서 고온반응부(4)가 250℃∼400℃, 바람직하게는 300℃∼380℃, 저온반응부(6)가 고온반응부(4)보다 낮은 온도, 구체적으로는 120℃∼200℃, 더욱 바람직하게는 140℃∼180℃로 되도록 온도 제어를 실시한다.

고온반응부(4)는 예를 들면, 폭이 16mm, 길이가 10mm, 높이가 6mm정도의 크기로 형성된다. 여기에서 제 2 연소기(509)의 고온반응부(4)의 길이방향의 두께는 예를 들면 0. 3mm정도로 형성된다.

급배부(2)에 있어서의 외부 유통관(10B)은 예를 들면, 길이가 7∼8mm, 종횡이 2∼3mm로 형성된다.

그리고 고온반응부(4), 저온반응부(6), 연결부(8), 외부 유통관(10B), 연소 기 플레이트(312) 등을 형성하는 금속재료는 예를 들면, 두께가 0. 1mm∼0. 2mm정도인 스테인레스강(SUS304)으로 이루어진다.

또, 단열 패키지(200)는 예를 들면, 두께가 0. 5mm정도인 스테인레스강(SUS304)으로 이루어진다. 이와 같이 구성한 경우, 전열선(170B)의 전력을 15W, 전열선(172B)의 전력을 25W로 했을 때, 9∼10초 정도로 고온반응부(4)를 375℃, 저온반응부(6)를 150℃로 할 수 있으며, 비교적 단시간에 기동할 수 있다.

이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 개질기(507), 연소기(509), 개질기(511)가 개질기 베이스체(404)의 저판(417)에 평행한 방향을 따라서 밀착되어 배치되고, 상자체(410, 412), 연소기 플레이트(406, 408)가 저판(417)에 접합되어 있기 때문에, 상자체(410, 412)끼리나 상자체(410, 412)와 연소기 플레이트(406, 408)를 접합하지 않고도 되며, 접합면을 적게 할 수 있다. 그 때문에 내부의 반응물이나 생성물의 누설을 억제할 수 있다.

또, 베이스 플레이트(291)의 베이스부(402) 위에 개질기 베이스체(404)가 접합되고, 베이스 플레이트(291)의 다른 베이스부(297) 위에 일산화탄소 제거기(512)가 설치되어 있기 때문에, 제 1 개질기(507), 제 2 개질기(511), 제 2 연소기(509), 일산화탄소 제거기(512)의 베이스로 되는 부분이 베이스 플레이트(291)로서 공유화되어 있다. 그 때문에 마이크로리액터 모듈(1C)의 부품 점수가 그 공유에 관련되는 분만큼 저감되고, 개질기(507, 511)와 일산화탄소 제거기(512)의 접합 프로세스도 불필요해지기 때문에, 마이크로리액터 모듈(1C)의 제조프로세스의 간략화를 도모할 수 있다.

또, 개질기 베이스체(404)의 저판(417)에 세워 설치된 격벽(419, 421, 423, 125)에 상자체(410, 412)를 덮는 것으로 개질기(507, 511)가 설치되기 때문에, 개질기(507, 511)의 내측에 유로를 형성하는 경우에 상자체(410, 412)에 격벽을 설치할 필요가 없다. 그 때문에 개질기(507, 511)의 접합면이 줄어들고, 저판(417)과 상자체(410, 412)를 접합하는 경우에 격벽끼리를 접합하는 접합 프로세스도 불필요해지기 때문에, 개질기(507, 511)의 제조프로세스의 간략화를 도모할 수 있다.

또, 단열 패키지(200)의 내부 공간이 단열 공간으로 되어 있고, 고온반응부(4)가 저온반응부(6)로부터 멀어지며, 고온반응부(4)로부터 저온반응부(6)까지의 간격이 연결부(8)의 길이분으로 되어 있다. 따라서, 고온반응부(4)로부터 저온반응부(6)로의 전열의 경로가 연결부(8)에 한정되고, 고온을 필요로 하지 않는 저온반응부(6)로의 전열이 한정된다. 특히, 연결부(8)의 높이 및 폭은 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 높이 및 폭보다도 작기 때문에, 연결부(8)를 통한 열전도도 극력 억제되어 있다. 그 때문에 고온반응부(4)의 열손실을 억제할 수 있는 동시에, 저온반응부(6)가 설정 온도 이상으로 온도상승 하는 일도 억제할 수 있다. 즉, 1개의 단열 패키지(200)내에 고온반응부(4)와 저온반응부(6)를 수용한 경우라도 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 온도차를 발생할 수 있다.

또, 저온반응부(6)와 고온반응부(4)의 사이를 통한 538, 540, 548, 550을 1개의 연결부(8)에 모은 상태로 되어 있으므로, 연결부(8) 등에 발생하는 응력을 작게 할 수 있다. 즉, 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에는 온도차가 있기때문에 저온반응부(6)보다도 고온반응부(4)쪽이 보다 팽창하지만, 고온반응부(4)가 연결부(8)와의 연결부 이외는 자유단으로 되어 있으므로, 연결부(8) 등에 발생하는 응력을 억제할 수 있다. 특히, 연결부(8)는 높이나 폭이 고온반응부(4)나 저온반응부(6)보다도 작고, 또한 연결부(8)는 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 폭방향 중앙부에 있어서 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)에 연결하고 있기 때문에, 연결부(8), 고온반응부(4) 및 저온반응부(6)의 응력 발생을 억제할 수 있다.

관재(315, 317, 319, 321, 323), 액체연료 도입관(10B), 리드선(176B, 178B, 180B, 182B, 184B, 186B, 192B, 194B)은 단열 패키지(200)의 외측으로 연장돌출하고 있지만, 이들은 모두 저온반응부(6)에 연결되어 있다. 그 때문에 고온반응부(4)로부터 단열 패키지(200) 바깥으로의 직접적인 전열을 억제할 수 있고, 고온반응부(4)의 열손실을 억제할 수 있다. 따라서, 1개의 단열 패키지(200)내로 고온반응부(4)와 저온반응부(6)를 수용한 경우라도 고온반응부(4)와 저온반응부(6)의 사이에서 온도차가 발생할 수 있다.

연결부(8)의 하면, 고온반응부(4)의 하면 및 저온반응부(6)의 하면이 면일치 되어 있기 때문에, 전열선(172B)을 비교적 간단하게 패터닝 할 수 있고, 전열선(172B)의 단선을 억제할 수 있다.

또, 액체연료 도입관(10B)의 기화용 도입로(14B)에 흡액재를 충전시켜 기화용 도입로(14B)를 기화기(503)로 했으므로, 마이크로리액터 모듈(1C)의 소형화·간략화를 도모하면서, 혼합액의 기화에 필요한 온도 상태(기화용 도입로(14B)의 상부가 120℃로 되는 상태)로 할 수 있다.

또, 연소기 플레이트(312)는 액체연료 도입관(10B)의 상단부에 있어서 액체 연료 도입관(10B)의 주위에 설치되어 더욱 기화용 도입로(14B)내의 흡액재가 연소기 플레이트(312)의 높이의 위치까지 충전되어 있기 때문에, 제 1 연소기(505)에 있어서의 연소열을 혼합액의 기화에 효율 좋게 이용할 수 있다.

또, 제 1 개질기(507)와 제 2 개질기(511)의 사이에 제 2 연소기(509)를 끼운 구조로 하고 있기 때문에, 제 2 연소기(509)의 연소열이 제 1 개질기(507)와 제 2 개질기(511)에 균등하게 전도하고, 제 1 개질기(507)와 제 2 개질기(511)의 사이에 온도차가 생기지 않도록 할 수 있다.

＜발전 유니트＞

이어서, 상기 각 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 구비하는 발전 유니트의 개략 구성에 대해 설명한다.

도 45는 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈을 구비하는 발전 유니트의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 45에 나타내는 바와 같이, 상기 각 실시형태에 있어서의 마이크로리액터 모듈은 발전 유니트(601)에 조립해 이용할 수 있다.

이 발전 유니트(601)는 예를 들면, 프레임(602)과, 프레임(602)에 대해서 착탈 가능한 연료 용기(604)와, 유로, 펌프, 유량 센서 및 밸브 등을 갖는 유량 제어 유니트(606)와, 단열 패키지(200)에 수용된 상태의 마이크로리액터 모듈(1)과, 연 료전지, 연료전지를 가습하는 가습기 및 연료전지로 생성된 부생성물을 회수하는 회수기 등을 갖는 발전 모듈(608)과, 마이크로리액터 모듈(1C) 및 발전 모듈(608)에 공기(산소)를 공급하는 에어 펌프(610)와, 2차 전지, DC-DC컨버터 및 발전 유니트(601)의 출력으로 구동하는 외부의 기기와 전기적으로 접속하기 위한 외부 인터페이스 등을 갖는 전원 유니트(612)를 구비하여 구성된다.

유량제어 유니트(606)에 의해서 연료 용기(604)내의 물과 액체연료의 혼합기체가 마이크로리액터 모듈(1)에 공급되는 것이며, 상기한 바와 같이, 수소리치가스가 생성되고, 수소리치가스가 발전 모듈(608)의 연료전지에 공급되며, 생성된 전기가 전원 유니트(612)의 2차 전지에 축전된다.

도 46에 나타내는 바와 같이, 발전 유니트를 전원으로서 이용하는 전자기기(701)는 예를 들면 휴대형의 전자기기이며, 예를 들면 노트형 퍼스널 컴퓨터이다.

전자기기(701)는 CPU, RAM, ROM, 그 외의 전자부품으로 구성된 연산처리회로를 내장하는 동시에, 키보드(702)를 설치한 하케이스(704)와, 액정 디스플레이(706)를 설치한 상케이스(708)를 구비한다. 하케이스(704)와 상케이스(708)는 힌지부로 결합되어 있고, 상케이스(708)를 하케이스(704)에 겹쳐서 키보드(702)에 액정 디스플레이(706)을 상대시킨 상태에서 접을 수 있도록 구성되어 있다. 하케이스(704)의 우측면에서 저면에 걸쳐서 발전 유니트(601)를 장착하기 위한 장착부(710)가 형성되며, 장착부(710)에 발전 유니트(601)를 장착하면, 발전 유니트(601)의 전기에 의해서 전자기기(701)가 동작한다.

Claims

베이스 플레이트와,

상기 베이스 플레이트상에 설치되고, 반응물이 공급되며, 제 1 온도로 설정되고, 내부에 반응물이 흐르는 반응유로가 형성되어 반응물의 반응을 일으키는 제 1 반응부와,

상기 제 1 반응부를 상기 제 1 온도로 설정하는 적어도 하나의 가열부를 구비하고,

상기 제 1 반응부는 서로 연이어 통하는 복수의 반응기를 갖고, 상기 가열부는 복수의 상기 반응기의 서로 대향하는 면의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 반응기의 각각은, 상자형상의 반응용기와, 상기 반응용기내에 설치되고 상기 반응유로를 형성하는 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 2 항에 있어서,

상기 반응용기 및 상기 격벽은 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반응장치는 상기 제 1 반응부의 외벽을 덮는 상자체를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 4 항에 있어서,

상기 상자체는 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 반응기 및 상기 가열부는 상기 베이스 플레이트상에 적층하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 반응부는 적층되어 서로 연이어 통하는 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 갖고 형성되며, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기와 제 2 반응기의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 7 항에 있어서,

상기 가열부는 상기 제 1 반응기 및 상기 제 2 반응기에 접하는 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 반응기 및 상기 가열부는 상기 베이스 플레이트상에 병치하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 반응부는 병치되어 서로 연이어 통하는 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 갖고 형성되고, 상기 가열부는 상기 제 1 반응기와 제 2 반응기의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가열부는 상기 제 1 반응기 및 상기 제 2 반응기에 접하는 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열부는 기체연료를 연소시키는 연소기를 갖는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 12 항에 있어서,

상기 연소기는 상기 기체연료의 연소반응을 촉진하는 연소용 촉매를 갖는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 13 항에 있어서,

상기 연소기는 상기 기체연료를 유통시키는 연소용 유로를 갖고,

상기 연소용 촉매가 상기 연소용 유로의 벽면의 적어도 일부에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도로 설정되고, 반응물이 공급되며, 내부에 반응물이 흐르는 반응유로가 형성되어 반응물의 반응을 일으키는 제 2 반응부와,

상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이에 가설되며, 상기 반응물과 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부에 있어서의 반응에 의해 생성되는 반응생성물을 보내는 연결부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 2 반응부는 상자형상의 반응용기와, 상기 반응용기내에 설치되고 상기 반응유로를 형성하는 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 16 항에 있어서,

상기 반응용기 및 상기 격벽은 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 연결부는 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되고, 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 반응장치는 상기 제 2 반응부의 외벽을 덮는 상자체를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 19 항에 있어서,

상기 상자체는 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 가열부는 상기 연결부를 통하여 상기 제 2 반응부를 상기 제 2 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 연결부 및 상기 제 2 반응부는 상기 베이스 플레이트상에 설치되고,

상기 베이스 플레이트는 상기 제 1 반응부와 상기 제 2 반응부의 사이의 상 기 연결부의 부분에서 잘록해진 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 2 반응부에 설치되고, 적어도 상기 제 1 반응부에 반응물의 공급을 실시하는 동시에, 상기 제 2 반응부로부터 반응생성물의 배출을 실시하는 복수의 유로를 갖는 급배부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부의 적어도 어느 한쪽에 설치되고, 상기 제 1 반응부 및 상기 제 2 반응부를 가열하는 전열선을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 반응부에는 제 1 반응물이 상기 반응물로서 공급되어 제 1 반응생성물을 생성하며,

상기 제 2 반응부에는 상기 제 1 반응생성물이 상기 반응물로서 공급되어 제 2 반응생성물을 생성하고,

상기 제 1 반응물은 기화된 물과 조성에 수소원자를 포함하는 연료의 혼합기체이며,

상기 제 1 반응부는 상기 제 1 반응물의 개질반응을 일으키는 개질기이고,

상기 제 1 반응생성물에 일산화탄소가 포함되며,

상기 제 2 반응부는 상기 제 1 반응생성물에 포함되는 일산화탄소를 선택산화에 의해서 제거하는 일산화탄소 제거기인 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 25 항에 있어서,

물과 조성에 수소원자를 포함하는 액체연료가 공급되고, 상기 물과 액체연료를 가열하여 기화함으로써 상기 혼합기체를 생성하는 기화기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 26 항에 있어서,

상기 혼합기체를 상기 제 2 반응부를 통하여 상기 제 1 반응부에 공급하는 공급로를 추가로 구비하고,

상기 기화기는 상기 제 2 반응부에 접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 15 항에 있어서,

상기 베이스 플레이트, 상기 제 1 반응부, 상기 제 2 반응부, 상기 연결부의 전체를 덮고 내부 공간이 대기압보다 낮은 기압으로 되는 단열용기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
제 28 항에 있어서,

상기 단열용기는 판형상의 금속재료를 접합하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.