KR100879599B1 - Reaction device, heat-insulating container, fuel cell device, and electronic apparatus - Google Patents
Reaction device, heat-insulating container, fuel cell device, and electronic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR100879599B1 KR100879599B1 KR1020060136058A KR20060136058A KR100879599B1 KR 100879599 B1 KR100879599 B1 KR 100879599B1 KR 1020060136058 A KR1020060136058 A KR 1020060136058A KR 20060136058 A KR20060136058 A KR 20060136058A KR 100879599 B1 KR100879599 B1 KR 100879599B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reaction
- heat
- reactor
- region
- main body
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/323—Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
- B01J2219/00819—Materials of construction
- B01J2219/00835—Comprising catalytically active material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
본 발명은 제 1 및 제 2 반응부를 갖는 반응장치 본체부와, 상기 반응장치 본체부를 수용하는 용기와, 상기 용기에 또는 상기 용기의 내측에 설치된, 적어도 상기 제 1 반응부에 대향하여 위치하는 제 1 영역 및 상기 제 2 반응부에 대향하여 위치하는 제 2 영역을 구비하고, 상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도로 설정되며, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다도 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선에 대해 높은 반사율을 갖는 반응장치가 개시되어 있다.The present invention provides a reactor body having first and second reactors, a container housing the reactor body, and at least the first reactor disposed on or inside the container. A first region and a second region located opposite the second reaction portion, wherein the first reaction portion is set at a temperature higher than that of the second reaction portion, and the first region is the reaction apparatus than the second region. Reactors having a high reflectance for hot rays radiated from a body portion are disclosed.
반응장치, 단열용기, 반사막, 흡수막, 개구부 Reactor, Insulation Container, Reflective Film, Absorption Film, Opening
Description
본 발명의 상기 및 한층 더 나아간 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다. 여기에서, The above and further objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. From here,
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 연료전지장치(1)의 블록도.1 is a block diagram of a
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 반응장치(10)의 단면도.2 is a cross-sectional view of a
도 3은 방열촉진부(40)의 반사율 및 면적과 열 리크의 관계를 나타내는 그래프.3 is a graph showing the relationship between the reflectance and the area of the heat
도 4는 열흡수막(32b)에 입사, 반사, 투과하는 적외선의 관계를 나타내는 모식도.4 is a schematic diagram showing the relationship between infrared rays incident, reflected, and transmitted to the
도 5는 t와 I(t)/(I-R)의 관계를 나타내는 그래프.5 is a graph showing a relationship between t and I (t) / (I-R).
도 6은 흑체복사의 파장과 복사밀도의 관계를 나타내는 그래프.6 is a graph showing the relationship between the wavelength of black body radiation and the radiation density.
도 7은 Au, Al, Ag, Cu, Rh의 파장에 대한 반사율을 나타내는 그래프.7 is a graph showing reflectance with respect to the wavelength of Au, Al, Ag, Cu, Rh.
도 8은 Ta-Si-O-N계막의 흡수계수를 측정한 결과를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the results of measuring absorption coefficients of Ta-Si-O-N based films.
도 9는 단열용기(30)의 변형예를 나타내는 단면도.9 is a cross-sectional view showing a modification of the
도 10은 단열용기(30)의 변형예를 나타내는 단면도.10 is a cross-sectional view showing a modification of the
도 11은 단열용기(30)의 변형예를 나타내는 단면도.11 is a sectional view showing a modification of the
도 12는 단열용기(30)의 변형예(의 비교예)를 나타내는 단면도.12 is a cross-sectional view showing a modification (comparative example) of the
도 13은 단열용기(30)의 변형예를 나타내는 단면도.13 is a sectional view showing a modification of the
도 14는 방열촉진부(40∼43)의 형상을 나타내는 모식도.Fig. 14 is a schematic diagram showing the shape of the heat
도 15는 방열촉진부(40∼43)의 형상을 나타내는 모식도.Fig. 15 is a schematic diagram showing the shape of the heat
도 16은 방열촉진부(40∼43)의 형상을 나타내는 모식도.Fig. 16 is a schematic diagram showing the shape of the heat
도 17은 방열촉진부(40∼43)의 형상을 나타내는 모식도.Fig. 17 is a schematic diagram showing the shape of the heat
도 18은 방열촉진부(40∼43)의 형상을 나타내는 모식도.Fig. 18 is a schematic diagram showing the shape of the heat
도 19는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 연료전지장치(101)를 나타내는 블록도.Fig. 19 is a block diagram showing a
도 20은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 반응장치(110)를 나타내는 사시도.20 is a perspective view of a
도 21은 도 20의 XXI-XXI 화살표 단면도.FIG. 21 is an XXI-XXI arrow cross-sectional view of FIG. 20; FIG.
도 22는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 반응장치(110)를 나타내는 분해 사시도.22 is an exploded perspective view showing a
도 23은 제 1 기판(300)의 평면도.23 is a plan view of the
도 24는 제 2 기판(400)의 평면도.24 is a plan view of the
도 25는 제 3 기판(500)의 평면도.25 is a plan view of a
도 26은 제 4 기판(600)의 평면도.26 is a plan view of a
도 27은 제 5 기판(700)의 평면도.27 is a plan view of a
도 28은 열반사막의 개구부의 형상을 나타내는 도면.Fig. 28 is a view showing the shape of the opening of the heat reflection film;
도 29는 열반사막의 개구부의 형상의 다른 예를 나타내는 도면.29 is a diagram illustrating another example of the shape of the opening of the heat reflection film.
도 30은 열반사막의 개구부의 형상의 다른 예를 나타내는 도면.30 is a diagram illustrating another example of the shape of the opening of the heat reflection film.
도 31은 열반사막의 개구부의 형상의 다른 예를 나타내는 도면.31 is a diagram showing another example of the shape of the opening portion of the heat reflection film.
도 32는 열반사막의 개구부의 형상의 다른 예를 나타내는 도면.32 is a diagram showing another example of the shape of the opening portion of the heat reflection film;
도 33은 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치의 다른 구성예를 나타내는 사시도.The perspective view which shows the other structural example of the reaction apparatus in 2nd Embodiment.
도 34는 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치의 다른 구성예를 나타내는 도 33과는 반대측에서 본 사시도.FIG. 34 is a perspective view of the reaction apparatus of the second embodiment, viewed from the side opposite to FIG. 33. FIG.
도 35는 도 33의 XXXV-XXXV선을 따른 화살표 단면도.35 is a cross-sectional view taken along the line XXXV-XXXV in FIG. 33.
도 36은 본 발명의 실시형태에 관련되는 연료전지장치(1, 101)의 형태예를 나타내는 사시도.36 is a perspective view showing an example of the form of the
도 37은 연료전지장치(1, 101)를 전원으로서 이용하는 전자기기(851)의 일례를 나타내는 사시도이다.37 is a perspective view showing an example of an
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
10, 110: 반응장치 20, 120: 반응장치 본체부10, 110:
21, 22: 배관 30: 단열용기 21, 22: pipe 30: insulation container
35: 방열창 40∼43: 방열촉진부35:
300: 제 1 기판 400: 제 2 기판300: first substrate 400: second substrate
500: 제 3 기판 600: 제 4 기판500: third substrate 600: fourth substrate
본 발명은 반응장치 및 단열용기에 관한 것으로서, 특히 연료전지장치에 이용하는 기화기, 개질기, 일산화탄소 제거기 등의 서로 다른 동작온도가 요구되는 반응기를 일체화한 반응장치, 다른 동작온도가 요구되는 반응기를 수용하는 단열용기, 그 반응장치 또는 단열용기를 구비하는 발전장치 및 그 발전장치를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.The present invention relates to a reactor and a heat insulation container, in particular, a reactor incorporating a reactor that requires different operating temperatures, such as a vaporizer, a reformer, a carbon monoxide remover used in a fuel cell device, to accommodate a reactor requiring a different operating temperature The present invention relates to a heat generating container, a reaction apparatus or a power generating device having a heat insulating container, and an electronic device including the power generating device.
근래에는 에너지 변환 효율이 높은 깨끗한 전원으로서 수소를 연료로 하는 연료전지가 자동차나 휴대기기 등에 응용되기 시작하고 있다. 연료전지는 연료와 대기중의 산소를 전기화학적으로 반응시켜 화학에너지로부터 전기에너지를 직접 취출하는 장치이다.Recently, fuel cells powered by hydrogen as a clean power source with high energy conversion efficiency have been applied to automobiles and portable devices. A fuel cell is a device that directly extracts electrical energy from chemical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere.
연료전지에 이용하는 연료로서는 수소를 들 수 있지만, 상온에서 기체인 것에 따른 취급·저장에 문제가 있다. 알콜류 및 가솔린이라고 하는 액체연료를 이용하는 경우에는 액체연료를 기화시키는 기화기, 액체연료와 고온의 수증기를 개질반응시킴으로써, 발전에 필요한 수소를 취출하는 개질기, 개질반응의 부산물인 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소 제거기 등이 필요해진다.Although hydrogen is mentioned as a fuel used for a fuel cell, there exists a problem in handling and storage by being gas at normal temperature. In the case of using liquid fuels such as alcohols and gasoline, a vaporizer for vaporizing liquid fuel, a reformer for reforming the liquid fuel and high temperature steam, and a reformer for extracting hydrogen for power generation and a carbon monoxide remover for removing carbon monoxide, a byproduct of the reforming reaction, etc. Is needed.
이와 같은 액체연료의 개질을 실시하는 연료전지장치에서는, 기화기나 일산화탄소 제거기의 동작온도가 예를 들면 약 100∼180℃미만인데 대해, 개질기의 동작온도가 예를 들면 약 300∼400℃이상으로 온도차가 현저한데, 개질기의 열이 전 반하여 기화기 및 일산화탄소 제거기의 온도가 상승해 반응장치내의 온도차를 확보하는 것이 곤란했다.In a fuel cell apparatus for reforming such liquid fuel, the operating temperature of the vaporizer and the carbon monoxide remover is, for example, less than about 100 to 180 ° C, whereas the operating temperature of the reformer is, for example, about 300 to 400 ° C or more. Although the heat of the reformer was significantly increased, the temperature of the vaporizer and the carbon monoxide remover increased, making it difficult to secure the temperature difference in the reactor.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 2개 이상의 반응부로 이루어지는 반응장치의 반응부간의 온도차를 확보할 수 있는 단열용기, 반응장치 및 이것을 이용한 연료전지장치, 전자기기를 제공하는 것이다.Accordingly, a main object of the present invention is to provide a heat insulation container, a reaction device, a fuel cell device using the same, and an electronic device capable of securing a temperature difference between the reaction parts of a reaction device including two or more reaction parts.
본 발명의 제 1 형태에 따르면, 제 1 및 제 2 반응부를 갖는 반응장치 본체부와, According to a first aspect of the present invention, there is provided a reactor main body having a first and a second reaction unit,
상기 반응장치 본체부를 수용하는 용기와,A container accommodating the reactor body,
상기 용기에 또는 상기 용기의 내측에 설치된, 적어도 상기 제 1 반응부에 대향하여 위치하는 제 1 영역 및 상기 제 2 반응부에 대향하여 위치하는 제 2 영역을 구비하고,A first region disposed in the vessel or inside the vessel, at least a first region positioned opposite the first reaction portion and a second region positioned opposite the second reaction portion,
상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도로 설정되며, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다도 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선에 대해 높은 반사율을 갖는 반응장치가 제공된다.The first reaction section is set at a higher temperature than the second reaction section, and the first section is provided with a reaction apparatus having a higher reflectance with respect to the hot wire radiated from the main body section than the second section.
본 발명의 제 2 형태에 따르면, 다른 온도의 제 1 및 제 2 반응부를 갖고, 상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도의 반응부인 상기 반응장치 본체부와,According to a second aspect of the present invention, there is provided a first and second reaction part at different temperatures, wherein the first reaction part is the reaction apparatus main body part which is a reaction part having a higher temperature than the second reaction part,
상기 반응장치 본체부를 수용하는 용기와,A container accommodating the reactor body,
상기 용기의 내면에 설치되고 상기 용기보다도 열선 반사율이 높은 제 1 열반사막과,A first heat reflection film provided on an inner surface of the container and having a higher heat ray reflectance than the container;
상기 제 1 열반사막보다도 내측이고, 그리고 상기 제 1 반응부에 대향하여 위치하는 영역에 설치되며, 상기 용기보다도 열선 반사율이 높은 제 2 열반사막을 구비하는 반응장치가 제공된다.A reaction apparatus is provided which is provided in a region located inside the first heat reflection film and opposed to the first reaction portion, and includes a second heat reflection film having a higher heat ray reflectance than the container.
본 발명의 제 3 형태에 따르면, 반응물의 반응을 일으키는 반응장치 본체부와,According to a third aspect of the present invention, there is provided a reaction apparatus main body which causes a reaction of a reactant,
상기 반응장치 본체부의 외면에 대향해서 설치되고 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선을 반사하는 열반사막을 구비하고,A heat reflection film provided opposite to an outer surface of the reactor main body and reflecting a heat ray radiated from the reactor main body;
상기 열반사막에는 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선의 적어도 일부를 투과시키거나 또는 흡수하는 방열촉진부가 설치되어 있는 반응장치가 제공된다.The heat reflection film is provided with a reaction device provided with a heat dissipation facilitator for transmitting or absorbing at least a portion of the heating wire radiated from the reactor main body.
본 발명의 제 4 형태에 따르면, 다른 온도의 제 1 및 제 2 반응부를 갖는 반응장치 본체부를 수용하는 용기와,According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a container for accommodating a reactor main body having first and second reaction parts at different temperatures;
상기 용기에 또는 상기 용기의 내측에 설치된 열선 반사율이 다른 제 1 및 제 2 영역을 구비하며,And first and second regions having different heat ray reflectances provided in the container or inside the container,
상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도의 반응부이며, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다도 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선에 대해 높은 반사율을 갖고,The first reaction part is a reaction part having a temperature higher than that of the second reaction part, and the first area has a higher reflectance with respect to the heat rays radiated from the reactor main body part than the second area.
상기 제 1 영역은 상기 제 1 반응부에 적어도 대향하여 설치되며, 상기 제 2 영역은 상기 제 2 반응부에 대향하여 설치되어 있는 단열용기가 제공된다.The first region is provided at least opposite to the first reaction portion, and the second region is provided with a heat insulation container provided opposite to the second reaction portion.
본 발명의 제 5 형태에 따르면, 제 1 및 제 2 반응부를 갖는 반응장치 본체부와,According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a reactor main body portion having first and second reaction portions,
상기 반응장치 본체부를 수용하는 용기와,A container accommodating the reactor body,
상기 용기에 또는 상기 용기의 내측에 설치된, 적어도 상기 제 1 반응부에 대향하여 위치하는 제 1 영역 및 상기 제 2 반응부에 대향하여 위치하는 제 2 영역과, 상기 반응장치 본체부에 의해 생성되는 연료에 의해 발전을 실시하는 발전 셀을 구비하고,A first region disposed in the vessel or inside the vessel, at least a first region positioned opposite the first reaction portion and a second region positioned opposite the second reaction portion, and generated by the reactor main body portion; And a power generation cell for generating power by fuel,
상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도로 설정되며, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다도 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선에 대해 높은 반사율을 갖는 발전장치가 제공된다.The first reactor is set at a temperature higher than that of the second reactor, and the first zone is provided with a power generator having a higher reflectance with respect to the hot wire radiated from the reactor main body than the second zone.
본 발명의 제 6 형태에 따르면, 제 1 및 제 2 반응부를 갖는 반응장치 본체부와,According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a reactor main body portion having first and second reaction portions,
상기 반응장치 본체부를 수용하는 용기와,A container accommodating the reactor body,
상기 용기에 또는 상기 용기의 내측에 설치된, 적어도 상기 제 1 반응부에 대향하여 위치하는 제 1 영역 및 상기 제 2 반응부에 대향하여 위치하는 제 2 영역과, 상기 반응장치 본체부에 의해 생성되는 연료에 의해 발전을 실시하는 발전 셀과, 상기 반응장치 본체부에 의해 생성되는 연료에 의해 발전을 실시하는 발전 셀을 구비하며,A first region disposed in the vessel or inside the vessel, at least a first region positioned opposite the first reaction portion and a second region positioned opposite the second reaction portion, and generated by the reactor main body portion; And a power generation cell for generating power by fuel, and a power generation cell for generating power by fuel generated by the reactor body.
상기 제 1 반응부는 상기 제 2 반응부보다도 높은 온도로 설정되고, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다도 상기 반응장치 본체부로부터 복사되는 열선에 대해 높은 반사율을 갖는 전자기기가 제공된다.The first reaction section is set at a temperature higher than that of the second reaction section, and the first region is provided with an electronic device having a higher reflectance with respect to the hot wire radiated from the main body portion of the reactor than the second region.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 도면을 참조해 설명한다. 단, 이하에 서술하는 실시형태에는 본 발명을 실시하기 위해 기술적으로 바람직한 여러 가지의 한정이 첨부되어 있지만, 본 발명의 범위를 이하의 실시형태 및 도시예로 한정하는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, preferred embodiment of this invention is described with reference to drawings. However, although various technically preferable limitations are attached to embodiment described below for implementing this invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiment and illustration example.
[제 1 실시형태][First embodiment]
도 1은 본 발명이 매우 적합하게 적용되는 연료전지장치(1)의 블록도이다. 이 연료전지장치(1)는 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 전자수첩, 손목시계, 디지털스틸카메라, 디지털비디오카메라, 게임기기, 유기기(amusement apparatus), 전자계산기 그 외의 전자기기에 설치된 것이며, 전자기기 본체를 동작시키기 위한 전원으로서 이용된다.1 is a block diagram of a
연료전지장치(1)는 연료용기(2)와, 반응장치(10)와, 발전 셀(3)을 구비한다. 후술하는 바와 같이, 여기에서 반응장치(10) 및 발전 셀(3)을 전자기기 본체에 내장하고, 연료용기(2)를 전자기기 본체에 대해서 착탈 가능하게 설치하며, 연료용기(2)가 전자기기 본체에 장착된 경우, 연료용기(2)내의 연료 및 물이 펌프에 의해서 반응장치(10)에 공급되도록 해도 좋다.The
연료용기(2)는 연료 및 물을 저류하고, 도시하지 않은 마이크로 펌프에 의해 연료 및 물의 혼합액을 반응장치(10)에 공급한다. 이 연료용기(2)내에 저류되는 연료로서는 탄화수소계의 액체연료가 적용 가능하다. 구체적으로는, 메탄올, 에탄올 등의 알콜류나, 디메틸에테르 등의 에테르류, 가솔린 등이 있다. 연료용기(2)내에는 연료와 물은 따로따로 저장되어 있어도 좋고, 혼합된 상태에서 저장되어 있어도 좋다.The
또한 이하의 설명에서는 연료로서 메탄올을 사용하는 경우에 대해서 설명하 는데, 다른 화합물을 이용해도 괜찮다.In addition, the following description demonstrates the case where methanol is used as a fuel, You may use another compound.
반응장치(10)는 반응장치 본체부(20)와, 반응장치 본체부(20)가 수용되는 단열용기(30)를 구비한다.The
반응장치 본체부(20)는 제 1 반응부(11)와, 제 2 반응부(12)를 갖는다. 제 1 반응부(11)는 개질기(60), 촉매연소기(80) 및 도시하지 않은 고온 히터를 갖는다. 제 2 반응부(12)는 기화기(50), 일산화탄소 제거기(70) 및 도시하지 않은 저온 히터를 갖는다.The reactor
기화기(50)는 연료용기(2)로부터 공급되는 연료와 물을 기화시킨다. 개질기(60)는 기화기(50)로부터 공급되는 기화된 연료 및 수증기를 촉매에 의한 개질반응에 의해서 개질하고, 수소를 포함하는 혼합기체를 생성하는 것이다.(기화기(50)는 도 1에서는 단열용기(30) 안에 있는 구성으로 되어 있지만, 단열용기(30)의 밖에 있는 구성이어도 괜찮다.) 연료로서 메탄올을 이용하는 경우, 하기의 화학반응식(1), (2)에 나타내는 개질반응에 의해서 주생성물인 수소가스, 이산화탄소가스 및 부생성물인 미량의 일산화탄소의 혼합기체가 생성된다.The
일산화탄소 제거기(70)에는 개질기(60)로부터 공급되는 혼합기체 외에 공기가 공급된다. 일산화탄소 제거기(70)는 이들 혼합기체 속의 일산화탄소를 촉매에 의해 하기의 화학반응식(3)에 나타내는 일산화탄소 제거 반응에 의해서 선택적으로 산화해 제거한다. 이하, 이 일산화탄소를 제거한 혼합기체를 개질가스라고 한다.The
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 ... (One)
H2+CO2→H2O+CO …(2)H 2 + CO 2 → H 2 O + CO... (2)
2CO+O2→2CO2 …(3)2CO + O 2 → 2CO 2 ... (3)
발전 셀(3)은 개질가스 속의 수소의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 생성한다. 발전 셀(3)은 도시하지 않지만, 예를 들면, 촉매 미세입자를 담지한 연료극과, 촉매 미립자를 담지한 공기극과, 연료극과 공기극의 사이에 개재된 필름형상의 고체 고분자 전해질막을 구비하고 있다. 발전 셀(3)의 연료극측에는 일산화탄소 제거기(70)로부터 개질가스가 공급된다. 개질가스 중 수소가스는 전기화학반응식(4)에 나타내는 바와 같이, 연료극에 설치된 촉매(촉매 미립자)에 의해 수소이온과 전자로 분리된다. 수소이온은 전해질막을 통과해 산소극측으로 이동하고, 전자는 외부회로를 거쳐 산소극으로 이동한다. 산소극측에서는 전기화학반응식(5)에 나타내는 바와 같이, 전해질막을 통과한 수소이온과, 외부회로를 거쳐 산소극으로부터 공급되는 전자와, 외기로부터 공급되는 산소가스의 화학반응에 의해 물이 생성된다. 이 연료극과 산소극의 전극 전위의 차로부터 전기에너지를 취출할 수 있다.The
H2→2H++2e- …(4) H 2 → 2H + + 2e - ... (4)
2H++2e-+1/2O2→H2O …(5) 2H + + 2e - + 1 /
연료극측에서 상기 전기화학반응식(4)의 반응을 하지 않고 남은 수소가스를 포함하는 혼합기체(이하, 오프가스라고 한다)는 촉매연소기(80)에 공급된다.The mixed gas (hereinafter referred to as "off gas") containing hydrogen gas remaining without reacting the electrochemical reaction formula (4) at the anode side is supplied to the
촉매연소기(80)는 연료용기(2)로부터 공급된 연료와 물, 또는 오프가스에 산소를 혼재시켜 연소해 제 1 반응부(11)를 250℃이상(제 1 온도), 예를 들면 약 250∼400℃로 가열한다. 고온 히터는 기동시에 촉매연소기(80)대신에 제 1 반응부(11)를 가열하고, 저온 히터는 기동시에 제 2 반응부(12)를 약 110∼190℃(제 2 온도)로 가열한다.The
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 반응장치(10)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the
제 1 반응부(11) 및 제 2 반응부(12)는 후술하는 단열용기(30)에 수납된다. 제 1 반응부(11)와 제 2 반응부(12)의 사이에는 반응물이나 생성물의 유로로 되는 배관(21)이 설치되어 있다(도 2 참조). 또, 제 2 반응부(12)에는 단열용기(30) 밖으로부터 반응물을 유입시키거나 단열용기(30) 밖으로 생성물을 유출시키거나 하기 위한 배관(22)이 설치되어 있다(도 2 참조).The
제 1 반응부(11), 제 2 반응부(12)나 배관(21, 22)은 예를 들면 스테인리스(SUS304)나 코바르 합금 등의 금속판을 맞붙여서 형성해도 좋고, 혹은 유리기판 등을 맞붙여서 형성해도 좋다.The
다음으로, 반응장치 본체부(20)가 수납되는 단열용기(30)에 대해 설명한다. 단열용기(30)는 직방체형상을 하고 있으며, 내부에 제 1 반응부(11) 및 제 2 반응부(12)가 수납되어 있다. 제 1 반응부(11)와 제 2 반응부(12)는 배관(21)으로 접속되어 있고, 제 1 반응부(11) 및 제 2 반응부(12)는 단열용기(30)를 관통하는 배관(22)에 의해 고정되어 있다.Next, the
단열용기(30)의 케이스(31)는 스테인리스(SUS304)나 코바르 합금 등의 금속 판이나, 유리기판 등을 맞붙여 형성할 수 있다. 단열용기(30)의 내부공간은 기체분자에 의한 열전도나 대류를 막기 위해 저압(0.03Pa이하)으로 유지되어 있다.The
또, 케이스(31)의 내벽면에는 반응장치 본체부(20)로부터의 복사에 의한 열손실을 억제하기 위해서 적외선(열선)을 반사하는 열반사막(32a)이 형성되어 있다. 열반사막(32a)에는 후술하는 도 7에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 금(Au), 알루미늄, 은 또는 동 등의 적외선 반사율이 높은 금속을 이용할 수 있다. 열반사막(32a)은 이들 금속을 스퍼터법이나 진공 증착법 등의 기상법에 의해 성막함으로써 형성할 수 있다. 또한 열반사막(32a)을 금으로 형성하는 경우에는 밀착층으로서 크롬이나 티탄 등의 층을 밑바탕에 설치하도록 해도 좋다.Moreover, the
이들에 따라, 반응장치 본체부(20)로부터 단열용기(30) 외부로의 열손실을 억제할 수 있다.According to these, the heat loss from the reactor
제 2 반응부(12)에는 배관(21)을 통하여 제 1 반응부(11)로부터 열량이 전도하므로, 배관(22)을 통하여 단열용기(30)에 전도하는 열량 이상의 열량이 전도하면 온도가 적정 온도 이상으로 상승할 우려가 있다. 그래서 본 실시형태의 단열용기(30)의 내벽면에는 제 2 반응부에 대응하는 위치에 방열촉진부(40)를 설치하고 있다.Since the amount of heat conducts from the
방열촉진부(40)는 케이스(31)의 내벽면의 다른 영역과 비교해 적외선의 흡수율이 높은 영역이며, 제 2 반응부(12)로부터 복사되는 적외선을 흡수해 열로서 단열용기(30)에 열전도시킨다. 이에 따라, 제 2 반응부(12)로부터의 복사에 의해 달아나는 열(열 리크)을 증대시키고, 제 2 반응부(12)의 온도 상승을 저감할 수 있 다.The heat
방열촉진부(40)는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 반응부(12)의 배관(21, 22)이 설치되어 있지 않은 외벽면과 대향하는 열반사막(32a)의 내측에, 적외선을 흡수하는 열흡수막(32b)을 설치하는 것으로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 2, the heat
이하, 열흡수막(32b)으로서 이용하는 재료나 막두께 등에 대해 검토한다.Hereinafter, the material, the film thickness, etc. which are used as the
[1] 반사율의 검토[1] review of reflectance
우선, 방열촉진부(40)의 반사율에 대해 검토한다.First, the reflectance of the heat
도 3은 적외선에 대한 방열촉진부(40)의 반사율을 10%∼90%의 사이에서 10%씩 변화시킨 경우의 방열촉진부(40)의 면적과, 열 리크(계산값)의 관계를 나타내는 그래프이다(20%∼90%시의 그래프는 10%시의 값을 바탕으로 계산). 여기에서 열흡수막(32b)의 흡수계수를 충분히 크다고 가정하고, 열흡수막(32b)을 투과하며, 밑바탕 또는 열반사막(32a)에서 반사해 다시 열흡수막(32b)을 투과하여 단열용기(30)내로 되돌아오는 적외선은 없는 것으로 했다.3 shows the relationship between the area of the heat
또한 제 2 반응부(12)의 크기를 1.0cm × 2.5cm × 0.3cm로 하고, 제 2 반응부(12)와 단열용기(30)의 거리를 0.5cm로 했다. 또, 배관(21)으로부터의 열유입과 배관(22)으로부터의 열유출을 모두 0.90W로 하고, 제 2 반응부(12)의 초기 온도를 120℃로 했다.Moreover, the size of the
방열촉진부(40)로부터 복사에 의해서 달아나는 열량은 방열촉진부(40)의 반사율에 의해서 바뀌고, 또, 그 면적에 비례한다. 그래서 방열촉진부(40)를 복사에 의해서 달아나는 열량을 고려해 적당한 반사율 및 면적으로 설정함으로써, 반응장 치 본체부(20)의 온도 분포를 소망한 상태로 할 수 있다.The amount of heat that escapes from the
예를 들면, 방열촉진부(40)의 반사율이 10%인 경우에는, 방열촉진부(40)의 면적이 4.0cm2의 경우 열 리크가 약 0.35W이며, 제 2 반응부(12)의 온도가 약 40℃내려가며, 약 80℃가 되는 것을 알 수 있다.For example, when the reflectance of the
이 방열촉진부(40)는 본 실시형태에 있어서는 직사각형상에 형성되고, 방열촉진부(40)의 면적은 예를 들면 제 2 반응부(12)의 측면에 대응하는 면적과 같게 되어 있다.This heat
[2] 흡수계수 및 막두께의 검토 [2] examination of absorption coefficient and film thickness
다음으로, 방열촉진부(40)로서 케이스(31)의 밑바탕 또는 열반사막(32a)에 열흡수막(32b)을 설치하는 경우의 열흡수막(32b)의 흡수계수 및 막두께에 대해 검토한다.Next, the absorption coefficient and film thickness of the
도 4는 열흡수막(32b)에 입사, 반사, 투과하는 적외선의 관계를 나타내는 모식도이다.4 is a schematic diagram showing the relationship between the infrared rays incident, reflected, and transmitted on the
여기에서 도 4에 나타내는 바와 같이, 열흡수막(32b)에 입사하는 적외선의 강도를 I, 열흡수막(32b)의 표면에서 반사하는 적외선의 강도를 R, 열흡수막(32b)의 흡수계수를 α, 열흡수막(32b)의 표면으로부터의 거리(깊이)를 t로 하면, 거리(깊이) t의 위치에서의 열흡수막(32b)을 투과하는 적외선의 강도 I(t)는 이하의 식에서 나타내어진다.As shown in FIG. 4, the intensity of infrared rays incident on the
I(t)=(I-R) exp(-αt) I (t) = (I-R) exp (-αt)
도 5에 α를 10000/cm, 30000/cm, 60000/cm, 100000/cm로 했을 때의, t와 I(t)/(I-R)(=exp(-αt))와의 관계를 나타낸다.Fig. 5 shows the relationship between t and I (t) / (I-R) (= exp (-αt)) when α is set to 10000 / cm, 30000 / cm, 60000 / cm, and 100000 / cm.
α=100000/cm, t= 약 230nm의 경우, 열흡수막(32b)을 투과하는 적외선의 강도는 10%미만으로 되어 있다. 즉, αt>약 2.3이면, 열흡수막(32b)을 투과하는 적외선의 강도는 10%미만으로 되고, 또한 밑바탕 또는 열반사막(32a)에 의해 반사하여 다시 열흡수막(32b)을 투과해 단열용기(30)내로 되돌아오는 적외선은 1%미만으로 된다. 따라서, 막두께(T)가 αT>약 2.3으로 되는 막은 열흡수막(32b)으로서 적합하다.In the case of α = 100000 / cm and t = about 230 nm, the intensity of infrared rays passing through the
한편, α=100000/cm, t=25nm의 경우, 즉 αt=0.25의 경우, 열흡수막(32b)을 투과하는 적외선의 강도는 약 78%로 되고, 또한 밑바탕 또는 열반사막(32a)에 의해 반사하여 다시 열흡수막(32b)을 투과해 단열용기(30)내로 되돌아오는 적외선은 약 61%로 되기 때문에, 열흡수막(32b)으로서 적합하고 있지 않다.On the other hand, in the case of α = 100000 / cm and t = 25 nm, that is, in the case of αt = 0.25, the intensity of the infrared ray passing through the
[3] 복사 파장의 검토 [3] review of radiation wavelengths
다음으로, 반응장치 본체부(20)로부터 복사되는 파장에 대해 검토한다. 도 6은 300K(27℃), 600K(327℃), 900K(627℃)에 있어서의 흑체복사의 파장과 복사밀도의 관계를 나타내는 그래프이다. 600K에서는 파장 2μm이상(0.6eV 이하)에서 복사밀도가 높아지고, 900K에서는 파장 1.24μm이상(1eV 이하)에서 복사밀도가 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서 방열촉진부(40)는 파장 1.24μm이상의 적외선의 반사율이 낮은 것이 구해진다.Next, the wavelength radiated from the reactor
[4] 금속재료, 반금속재료의 검토 [4] examination of metals and semimetals
금속재료, 반금속재료는 일반적으로 반사율이 높지만, 대부분의 파장에서 흡수계수가 105/cm 이상이며, 막두께를 230nm로 하는 것으로 열흡수막(32b)의 후보로 할 수 있다. 그래서 금속재료, 반금속재료의 반사율에 대해 검토한다.Metal materials and semimetal materials generally have high reflectances, but have absorption coefficients of 10 5 / cm or more at most wavelengths, and the film thickness of 230 nm is a candidate for the
도 7에 Au, Al, Ag, Cu, Rh의 파장에 대한 반사율을 나타낸다. 이 중에서는 1.24μm이상의 파장영역에서 Rh의 반사율이 비교적 낮아 열흡수막(32b)의 재료의 후보로 할 수 있다.Fig. 7 shows reflectances for the wavelengths of Au, Al, Ag, Cu, and Rh. Among these, the reflectance of Rh is relatively low in the wavelength region of 1.24 µm or more, which can be used as a candidate for the material of the
이외에 1.24μm의 파장에서 반사율이 낮은 금속으로서 Fe(반사율 75%), Co(반사율 78%), Pt(반사율 78%), Cr(반사율 63%) 등이 열흡수막(32b)의 재료로 할 수 있다.In addition, as a metal having low reflectance at a wavelength of 1.24 μm, Fe (75% reflectivity), Co (78% reflectance), Pt (78% reflectance), Cr (63% reflectance), and the like may be used as the material of the
또, 반금속으로 저반사율인 재료로서는, 그래파이트(층형상 탄소)가 있다. 그래파이트의 반사율은 파장 1.24μm에서 42%, 2μm에서 47%로 작아 열흡수막(32b)의 재료로 할 수 있다. 또, 활성탄으로 불리는 탄소재료는 결정성이 나쁘고, 층형상 구조도 흐트러져 있지만, 이것도 열흡수막(32b)의 재료의 후보로 될 가능성이 있다.In addition, as a semimetal and a material having low reflectance, graphite (layered carbon) is used. The reflectance of the graphite is small at 42% at 1.24 µm and 47% at 2 µm, so that the material of the
또한 Au, Al, Ag, Cu의 어느 것의 금속막에 있어서도, 제 1 반응부(11)의 동작온도인 수백℃의 온도영역에서 발생하는 적외선(파장 5∼30μm)의 반사율은 거의 100%로 되어 있다. 이 때문에, Au, Al, Ag, Cu의 어느 것의 금속막도 열반사막(32a)으로서 적합하고 있다.In addition, in any of the metal films of Au, Al, Ag, and Cu, the reflectance of infrared rays (
[5] 비금속재료의 검토 [5] review of non-metallic materials
반도체의 상당수는 빛의 파장 1.24μm이상의 파장영역에서 반사율이 10∼20% 혹은 그것 이하이며, 열흡수막(32b)으로서 적합한 재료라고 생각할 수 있는데, 대부분의 경우, 흡수계수가 1/cm미만으로 극단으로 작다.Many semiconductors have a reflectance of 10 to 20% or less in the wavelength range of 1.24 μm or more and can be considered as a suitable material for the
그러나 댕글링본드를 갖는 비정질 반도체는 흡수계수가 높고, 열흡수막(32b)의 재료로서 이용할 수 있다고 생각할 수 있다. 예를 들면, 수많은 댕글링본드를 갖는 비정질 실리콘에서는 흡수계수는 1000/cm이상으로 되고, 열흡수막(32b)의 재료로 할 수 있다.However, it can be considered that an amorphous semiconductor having a dangling bond has a high absorption coefficient and can be used as a material of the
또, 열흡수막(32b)으로서 보다 적격인 비정질 반도체재료에 Ta-Si-O-N계의 막이 있다. 도 8에 저항율이 1.0mΩ·cm, 5.5mΩ·cm의 Ta-Si-O-N계막에 대해서 0.5∼3.5eV(파장 약 2.48μm∼350nm)에 있어서의 흡수계수(cm-1)를 측정한 결과를 나타낸다. 저항율이 1.0mΩ·cm의 막은 이 측정범위 내에서 흡수계수가 약 100000/cm이상으로 되어 있어 열흡수막(32b)의 재료로 할 수 있다.In addition, there is a Ta-Si-ON-based film in an amorphous semiconductor material that is more suitable as the
또한 본 출원인은 몰비가 대략 0.6<Si/Ta<대략 1.0이고 또한 대략 0.15<N/O<대략 4.1의 범위의 조성의 Ta-Si-O-N계막에 대해서 저항율이 2.5mΩ·cm 이하에서는 흡수계수가 약 100000/cm 이상으로 되는 것을 발견했다. 따라서 상기 재료도 열흡수막(32b)의 재료로 할 수 있다.In addition, the Applicant has an absorption coefficient at a resistivity of 2.5 m? · Cm or less for a Ta-Si-ON based film having a molar ratio of approximately 0.6 < Si / Ta < It was found to be about 100000 / cm or more. Therefore, the said material can also be used as the material of the
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 보다 저온인 반응부로부터의 방열이 촉진되고, 2이상의 반응부로 이루어지는 반응장치의 반응부간의 온도차를 확보할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, heat dissipation from the lower temperature reaction part is promoted, and a temperature difference between the reaction parts of the reaction device composed of two or more reaction parts can be ensured.
[변형예 1] [Modification 1]
상기 실시형태에 있어서는 열반사막(32a)의 위에 열흡수막(32b)을 설치하는 것으로 방열촉진부(40)를 설치했는데, 도 9에 나타내는 바와 같이, 케이스(31)의 내벽면의 일부에 열반사막(32a)을 설치하지 않는 것으로, 단열용기의 밑바탕이 노출되는 개구부분을 형성하고, 개구부분을 방열촉진부(41)로 해도 좋다. 이 때, 개구부분의 반사율은 케이스(31)의 반사율로 된다.In the above embodiment, the heat
또한 케이스(31)가 유리기판인 경우, 적외선은 케이스(31)를 대부분 투과한다. 이 때문에, 개구부분의 반사율은 개구부분이 아닌 케이스(31)와 열반사막(32a)이 겹치는 부분의 반사율보다 상대적으로 낮게 된다.In addition, when the
[변형예 2] [Modification 2]
또는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 케이스(31)의 내벽면의 전체면에 열흡수막(32b)을 설치하는 동시에, 열흡수막(32b)의 위에 일부를 제외하고 열반사막(32a)을 설치하며, 이 열흡수막(32b)이 노출되는 개구부분을 방열촉진부(42)로 해도 좋다.10, the
[변형예 3][Modification 3]
또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 케이스(31)의 내벽면의 일부에 열흡수막(32b)을 설치하는 동시에, 단열용기의 내벽면의 다른 부분에 열반사막(32a)을 설치하는 것으로, 열흡수막(32b)이 노출되는 개구부분을 방열촉진부(43)로 해도 좋다. 이 경우, 열흡수막(32b)의 외주부와 열반사막(32a)이 일부 겹쳐도 괜찮다.Moreover, as shown in FIG. 11, the
[변형예 4][Modification 4]
또, 반응장치 본체부(20)의 반응온도가 600℃을 넘으면, 복사밀도의 증가가 현저하게 된다(도 6 참조). 따라서 열반사막(32a)이 1중(single layer)에서는 충분하지 않게 되며, 2중으로 하는 구성을 생각할 수 있다. 즉, 도 12에 나타내는 바와 같이, 외측의 열반사막(32a)의 내측에 공극(33)을 열어 제 2 열반사막(34)을 설치한다. 공극(33)은 예를 들면 케이스(31)와 같은 재료로 이루어지는 지지부재(36)에 의해 형성된다. 공극(33)을 여는 것으로, 제 2 열반사막(34)으로부터 제 1 열반사막(32a)으로의 열전도를 막고, 단열효율을 높일 수 있다.Moreover, when the reaction temperature of the reactor
이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 2 열반사막(34)의 제 2 반응부(12)에 대응하는 위치에 방열창(35)을 설치해도 좋다. 방열창(35)이 있는 것으로, 제 2 반응부(12)에 의한 복사는 외측의 열반사막(32a)만에 의해 방지되므로, 2중의 열반사막(32a, 34)에 의해 복사가 방지되는 제 1 반응부(11)와 비교해 제 2 반응부(12)의 방열이 촉진된다.In this case, as shown in FIG. 13, the
[변형예 5][Modification 5]
상기 실시형태에 있어서는 제 2 반응부(12)의 배관(21, 22)이 설치되어 있지 않은 외벽면과 대향하는 케이스(31)의 내벽면에, 방열촉진부(40∼43)가 설치되어 있었지만, 방열촉진부(40∼43)의 면적을 증감시키는 것으로, 제 2 반응부(12)로부터의 복사에 의한 방열량을 조정해도 괜찮다.In the above embodiment, the heat
여기에서 방열촉진부(40∼43)의 제 2 반응부(12)의 배관(21, 22)이 설치되어 있지 않은 외벽면과 대향하는 형상을 해당 제 2 반응부(12)와 같은 면적으로 할 수 있으면(도 14), 제 2 반응부(12)의 온도가 균일하게 되지만, 형상이나 크기가 다른 경우(예를 들면 도 15), 제 2 반응부(12)의 온도가 불균일하게 된다. 여기에서, 도 14에 실선으로 나타낸 범위, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18에 2점쇄선으로 나타낸 범위가 제 2 반응부(12)의 외벽면과 대향하고 또한 합동인 형상이다.Here, the shape facing the outer wall surface on which the
방열촉진부(40∼43)의 면적을 줄이고, 또한 제 2 반응부(12)의 온도를 균일하게 하는 경우에는, 해당 범위에 방열촉진부(40∼43)를 균일하게 분산해 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 방열촉진부(40∼43)를 스트라이프형상으로 설치하거나(도 16), 체크무늬 형상으로 설치하거나 해도(도 17) 괜찮다.In order to reduce the area of the
또, 제 2 반응부(12)의 온도는 제 1 반응부(11)로부터 열을 전도시키는 배관(21)이 설치되는 측만큼 높고, 단열용기(30)에 열을 전도시키는 배관(22)이 설치되는 측만큼 낮아지기 쉽다. 그래서, 예를 들면 도 18에 나타내는 바와 같이, 배관(21)이 설치되는 측(도 18의 좌측)만큼 방열촉진부(40∼43)의 분포가 크고, 배관(22)이 설치되는 측(도 18의 우측)만큼 방열촉진부(40∼43)의 분포가 작아지도록 설치해도 괜찮다. 이와 같이 방열촉진부(40∼43)를 설치하는 것으로, 배관(21)이 설치되는 고온측만큼 방열량이 많고, 배관(22)이 설치되는 저온측만큼 방열량이 적게 되므로, 온도 기울기를 저감할 수 있다.In addition, the temperature of the
[제 2 실시형태]Second Embodiment
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
도 19는 본 발명에 관계되는 실시형태의 반응장치를 적용한 연료전지장치(101)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도에 나타내는 바와 같이, 연료전지장치(101)는 연료용기(102)와, 기화기(150)와, 반응장치(110)와, 발전 셀(103) 을 구비하고 있다.19 is a block diagram showing a schematic configuration of a
기화기(150)는 도시를 생략하지만, 예를 들면 2장의 기판이 접합되고, 이들의 기판의 적어도 한쪽의 접합면, 즉 내측의 면에, 예를 들면 지그재그형상의 마이크로 유로가 형성되며, 또, 각 기판의 외측의 면에, 전압이 인가됨으로써 발열하는 발열저항체, 발열반도체라고 하는 전열재로 이루어지는 박막히터가 성막된 구조를 갖고 있다. 이 박막히터에 의해 연료용기(102)로부터 기화기(150)내의 마이크로 유로에 공급되는 연료 및 물이 가열되어 기화된다.Although the vaporizer |
반응장치(110)는 기화기(150)로부터 공급되는 기화된 연료 및 수증기로부터 수소를 생성하는 것이며, 개질기(160), 일산화탄소 제거기(170), 촉매연소기(180)를 구비하는 반응장치 본체부(120)와, 단열용기(130)를 구비한다. 개질기(160), 일산화탄소 제거기(170), 촉매연소기(180), 단열용기(130)의 작용에 대해서는 제 1 실시형태의 개질기(60), 일산화탄소 제거기(70), 촉매연소기(80), 단열용기(30)와 마찬가지이므로, 설명을 할애한다.The
이상의 반응장치(110)의 상세한 것에 대해서는 후술하지만, 반응장치(110)는 개질기(160), 일산화탄소 제거기(170), 촉매연소기(180) 및 단열용기(130)가 일체화된 것이며, 촉매연소기(180)에서 발생하는 연소열이 개질기(160)에 공급되어 개질기(160)가 소정의 온도(제 1 온도)로 설정되는 동시에, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)를 연통하는 후술한 연결부(121)를 통한 열전도에 의해 일산화탄소 제거기(170)가 개질기(160)의 온도보다 낮은 소정의 온도(제 2 온도)로 설정되어 상기 화학반응식(1)∼(3)의 화학반응이 실시되도록 되어 있다. 또한 연료용 기(102)와 촉매연소기(180)의 사이에 도시하지 않는 다른 기화기를 개재시키고, 연료의 일부가 이 기화기에 의해서 기화되어 촉매연소기(180)에 공급되는 구성을 추가로 구비하고 있는 것으로 해도 좋다.Although the details of the
발전 셀(103)의 작용에 대해서는 제 1 실시형태의 발전 셀(3)과 마찬가지이므로, 설명을 할애한다.The operation of the
이상의 연료전지장치(101)는 제 1 실시형태의 연료전지장치(1)와 마찬가지로, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 휴대전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 전자수첩, 손목시계, 디지털스틸카메라, 디지털비디오카메라, 게임기기, 유기기, 전자계산기 그 외의 전자기기에 설치된 것이며, 전자기기 본체를 동작시키기 위한 전원으로서 이용된다. 또한 연료전지장치(101)의 반응장치(110), 기화기(150) 및 발전 셀(103)을 전자기기 본체에 내장하고, 연료용기(102)를 전자기기 본체에 대해서 착탈 가능하게 설치하며, 연료용기(102)가 전자기기 본체에 장착된 경우, 연료용기(102)내의 연료 및 물이 펌프에 의해서 반응장치 본체부(110)에 공급되도록 해도 좋다.The
다음으로, 반응장치(110)의 구성에 대해 추가로 상세하게 설명한다. 도 20은 본 실시형태에 있어서의 반응장치(110)를 나타내는 사시도이며, 도 21은 도 20의 XXI-XXI선을 따른 화살표 단면도이고, 도 22는 본 실시형태에 있어서의 반응장치(110)를 나타내는 분해 사시도이다. 또, 도 23∼도 27은 반응장치(110)를 형성하는 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)의 평면도이다.Next, the structure of the
또한 이하의 설명에 있어서는 도 20의 상측의 면을 표면으로 하고, 하측의 면을 이면으로 하여 설명한다. 또, 도 22와, 후술한 도 23∼도 27에 있어서는 홈부(유로)(406, 408), 홈부(유로)(506, 508) 및 홈부(유로)(606) 등을 간략화해 나타내고 있다.In the following description, the upper surface of FIG. 20 is used as the surface, and the lower surface is described as the rear surface. In addition, in FIG. 22 and FIGS. 23-27 mentioned later, the groove part (euro) 406, 408, the groove part (euro) 506, 508, the groove part (euro) 606, etc. are simplified.
도 20∼도 22에 나타내는 바와 같이, 반응장치(110)는 복수의 기판(300, 400, 500, 600, 700)을 적층해 구성되어 평판형상으로 형성되어 있고, 내부에 반응장치 본체부(120)를 구비하고 있다.20 to 22, the
이 반응장치 본체부(120)는 도 21에 나타내는 바와 같이, 내부에 개질기(160)의 개질반응실(161)과, 일산화탄소 제거기(170)의 일산화탄소 제거유로(171)와, 촉매연소기(180)의 연소반응실(181)과, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)를 접속하는 연결부(121)와, 지지부(122)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 21, the reactor
개질반응실(161)은 상기의 개질반응을 실시하기 위한 방(유로)이며, 메탄올 등의 탄화수소 및 물로부터 수소를 생성하기 위한 개질촉매(165)를 내벽면에 담지하고 있다. 이 개질촉매(165)는 예를 들면 동/산화아연계의 촉매이며, 알루미나를 담체로서 알루미나에 동/산화아연을 담지시킨 것이다.The reforming
또, 일산화탄소 제거유로(171)는 상기의 일산화탄소 제거반응을 실시하기 위한 방(유로)이며, 개질촉매(165)에 의해서 수소 등의 그 밖에 부생성물로서 약간 생성되는 일산화탄소를 산화해 이산화탄소를 생성하기 위한 일산화탄소 제거촉매(175)를 내벽면에 담지하고 있다. 이 일산화탄소 제거촉매(175)는 예를 들면 백금/알루미나계의 촉매이며, 알루미나에 백금 또는 백금 및 루테늄을 담지시킨 것이다.In addition, the carbon
또, 연소반응실(181)은 상기의 연소반응을 실시하기 위한 방(유로)이며, 연소반응을 효율 좋게 일으키기 위한, 예를 들면 백금계의 연소촉매(185)를 내벽면에 담지하고 있다. 이 연소반응실(181)은 본 발명에 있어서의 가열부이며, 개질반응실(161) 등에 열을 공급하게 되어 있다.The
이상의 반응장치 본체부(120)는 지지부(122)에 의해 단열용기(130)의 내부에 배치설치되어 있다. 단열용기(130)는 반응장치 본체부(120)를 포위하는 것이며, 반응장치 본체부(120)로부터 복사되는 열선(적외선)이 적어도 일부를 투과한다. 이 단열용기(130)의 내부의 밀폐실(139)에 반응장치 본체부(120)가 수용되어 있다. 밀폐실(139)은 10Pa이하, 바람직하게는 1Pa이하의 진공압으로 되어 있다.The reaction apparatus
단열용기(130)의 케이스(131)의 내면에는 반응장치 본체부(120)측으로부터 복사되는 열선을 해당 반응장치 본체부(120)측으로 반사해 방열을 방지하는 열반사막(132a)이 반응장치 본체부(120)의 외면에 대향해서 설치되어 있다. 이 열반사막(132a)은 금, 알루미늄, 은 또는 동 등의 금속막을 스퍼터법이나 진공 증착법 등의 기상법에 의해 성막함으로써 형성되어 있다.On the inner surface of the
그리고 본 실시형태에 있어서는 도 21, 도 22에 나타내는 바와 같이, 열반사막(132a)은 일부에 개구부(141)를 구비한다. 이 개구부(141)에 의해서 반응장치 본체부(120)의 내부 열의 일부가 외부로 방열되는 것으로, 반응장치 본체부(120)의 온도가 조절되어 소망한 상태가 된다. 본 실시형태에 있어서는 이 개구부(141)가 반응장치 본체부(120)의 일부의 영역, 즉 일산화탄소 제거기(170)와 대응하는 영역의 표리 양측에 설치되는 것으로, 개질기(160)측의 온도에 대해서 일산화탄소 제거 기(170)측의 온도를 내리고, 적당한 온도차를 설치할 수 있다. 또한 개구부(141)는 일산화탄소 제거기(170)와 대응하는 영역의 표리 양측에 설치되어 있는 것에 한정하지 않고, 표측 또는 이측의 어느 쪽인가 한쪽에 설치되어 있는 것이어도 좋다. 또한 상기에 있어서, 개구부(141)는 도 22에 나타내는 바와 같이 구멍형상으로 형성되는 것으로 했지만, 이와 같은 형상에 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 열반사막(132a)이 도중에서 분단된 형상이어도 괜찮다. 요컨데, 반응장치 본체부(120)의 온도를 소망한 상태로 하도록 열반사막(132a)이 설치되어 있지 않은 영역을 설치하는 것이면 좋다.In the present embodiment, as shown in FIGS. 21 and 22, the
지지부(122)는 도 21, 도 22에 나타내는 바와 같이, 단열용기(130)와 반응장치 본체부(120)의 일단부, 보다 상세하게는, 개질반응실(161)보다도 일산화탄소 제거유로(171)에 근접하는 단부를 접속해서 해당 반응장치 본체부(120)를 지지하는 것이며, 단열용기(130)를 반응장치 본체부(120)와 일체화시키고 있다.As shown in FIG. 21 and FIG. 22, the
이 지지부(122)에는 반응장치 본체부(120)에서의 상기 개질반응, 상기 일산화탄소 제거반응 및 상기 연소반응에 이용되는 반응물을 외부로부터 해당 반응장치 본체부(120)에 공급하는 동시에, 이들의 반응에 의해 생기는 생성물을 외부로 배출하는 급배부(123)(도 20 및 후술하는 도 24∼도 26 참조)가 설치되어 있다.The
이 급배부(123)는 도 20에 나타내는 바와 같이, 단열용기(130)의 외면에 개구하는 연료공급구(123a), 연료산소공급구(123b), 산소보조공급구(123c), 반응배출구(123d), 반응공급구(123e) 및 연료배출구(123f)를 갖고 있다.As shown in FIG. 20, this supply and discharge
연료공급구(123a)는 촉매연소기(180)에서의 연소에 이용하는 수소를 포함하 는 오프가스나 연소에 이용하는 연료로서의 메탄올 등을 내부에 유입시키는 것이다. 연료산소공급구(123b)는 촉매연소기(180)에서의 연소에 이용하는 산소를 내부에 유입시키는 것이다. 또한 연료공급구(123a) 및 연료산소공급구(123b)에는 각각 연료 등을 압송하는 펌프장치(도시하지 않음) 등이 접속되어 있다.The
산소보조공급구(123c)는 일산화탄소 제거기(170)에 있어서 일산화탄소를 선택 산화하기 위한 산소를 내부에 유입시키는 것이다.The oxygen
반응배출구(123d)는 상기의 개질반응 및 일산화탄소 제거 반응에 의해서 생성되는, 주로 수소를 포함하는 혼합기(混合氣)를 배출하는 것이며, 발전 셀(103)의 연료극에 연통하고 있다. 반응공급구(123e)는 개질기(160)에 있어서 수소에 개질시키는 메탄올 등의 탄화수소 및 물을 내부에 유입시키는 것이며, 기화기(150)로부터 연통하고 있다.The
연료배출구(123f)는 촉매연소기(180)에 있어서의 연소에 의해서 생성되는 이산화산소 및 물을 배출하는 것이다.The
이상의 반응장치(110)는 도 22에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(300), 제 2 기판(400), 제 3 기판(500), 제 4 기판(600) 및 제 5 기판(700)을 이 순서로 적층해서 접합하여 형성되어 있다. 즉, 제 1 기판(300)의 이면과 제 2 기판(400)의 표면이 접합되고, 제 2 기판(400)의 이면과 제 3 기판(500)의 표면이 접합되며, 제 3 기판(500)의 이면과 제 4 기판(600)의 표면이 접합되고, 제 4 기판(600)의 이면과 제 5 기판(700)의 표면이 접합되어 있다.As described above, the
또한 본 실시형태에 있어서는 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)은 유리제의 기판이며, 보다 상세하게는, 가동 이온으로 되는 Na나 Li를 함유한 유리기판이며, 각 기판은 예를 들면 양극 접합에 의해서 서로 접합된다. 이와 같은 유리기판으로서는, 예를 들면 파이렉스(등록상표) 기판을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in this embodiment, the 1st board | substrate 300-the 5th board |
이들 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)은 평면에서 보아 대략 직사각형상을 갖고, 바깥 가장자리를 따른 치수가 거의 동일하며, 측면의 적어도 일부가 서로 면일치하게 되어 있다.These first to
다음으로 각 기판(300, 400, 500, 600, 700)에 대해 설명한다.Next, each board |
[제 1 기판][First substrate]
도 23에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(300)의 이면측, 즉 제 2 기판(400)의 표면과 대향하는 면에는, 직사각형상의 오목부(301)가 형성되어 있다. 이 오목부(301)의 내면에는 상기한 열반사막(132a)이 설치되고, 열반사막(132a)에는 개구부(141)가 설치되어 있다.As shown in FIG. 23, the rectangular recessed
제 1 기판(300)은 단열용기(130)의 케이스(131)의 상측부를 형성한다.The
[제 2 기판][Second substrate]
제 2 기판(400)은 도 24에 나타내는 바와 같이, 일단부(도면 중, 좌측의 단부)의 모서리부에 삼각형상의 노치부(440)를 갖고 있다. 이 제 2 기판(400)에는 표리에 관통하는 구멍(401)이 설치되어 있다. 구멍(401)은 제 2 기판(400)의 둘레가장자리부를 따라서 대략 C자형상으로 형성되어 있다. 즉, 구멍(401)은 제 2 기판(400)의 지지부(122)로 되는 영역을 제외하고, 제 2 기판(400)의 둘레가장자리부를 따라서 설치되어 있다. 이 구멍(401)으로 둘러싸여진 내측부분이 반응장치 본 체부(120)로 되는 본체부(410)이며, 구멍(401)에 의해 본체부(410)의 외측에 이간한 부분이 케이스(131)로 되는 틀부(420)이다.As shown in FIG. 24, the 2nd board |
이 구멍(401)의 내주면에는 상기한 열반사막(132a)이 설치되어 있다.The
본체부(410)의 중앙부에는 직사각형상의 구멍(402)이 형성되어 있다. 이 구멍(402)의 내주면에 단열 효과를 갖는 복사 방지막(도시하지 않음)을 설치하도록 해도 좋다. 또한 이 복사 방지막은 예를 들면 알루미늄 등의 금속에 의해서 형성되어 있다.The
또, 도 21에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(400)의 표면, 즉 제 1 기판(300)의 오목부(301)와 대향하는 면의, 예를 들면 일산화탄소 제거기(170)에 대응하는 영역에, 게타재(403)를 설치하도록 해도 좋다. 이 게타재(403)는 가열에 의해 활성화하여 주위의 가스나 미립자를 흡착하는 것이고, 반응장치(110)의 밀폐실(139)에 존재하는 가스를 흡착하여 밀폐실(139)의 진공도를 높이거나 혹은 유지할 수 있다. 이와 같은 게타재(403)의 재료로서는, 예를 들면 지르코늄, 바륨, 티타늄 또는 바나듐을 주성분으로 한 합금을 들 수 있다. 또한 게타재(403)에 해당 게타재(403)를 가열해 활성화하기 위한 전열재 등의 전기히터를 설치하고, 이 전기히터의 전선을 단열용기(130)의 외부로 꺼내도 괜찮다. 또, 게타재(403)는 반응장치(110)의 운전중에, 게타재(403)의 온도가 그 활성화 온도를 넘지 않는 위치에 설치하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 21, the surface of the
또, 제 2 기판(400)의 이면, 즉 제 3 기판(500)과의 접합면에는 홈부(406), 홈부(407a, 407b), 홈부(408) 및 홈부(409a∼409f)가 형성되어 있다. 홈부(406)는 본체부(410) 중, 구멍(402)에 대해서 지지부(122)와 반대측의 영역에, 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이 홈부(406)의 내벽면에는 상기의 개질촉매(165)(도 21 참조)가 담지되어 있다.In addition,
홈부(407a)는 홈부(406)의 단부로부터 본체부(410) 중, 구멍(402)보다도 지지부(122)측의 영역에까지 설치되어 있다. 홈부(407b)는 홈부(406)의 단부로부터 홈부(408)에까지 설치되어 있다.The
홈부(408)는 본체부(410) 중, 구멍(402)에 대해서 지지부(122)와 같은 측의 영역(상기 일단부측의 반대측의 타단부측)에, 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이 홈부(408)의 내벽면에는 상기의 일산화탄소 제거촉매(175)(도 21 참조)가 담지되어 있다.The
홈부(409a∼409f)는 제 2 기판(400)의 지지부(122)와 같은 측(상기 일단부의 반대측의 타단부)에 나란히 하여 설치되어 있고, 한쪽의 단부가 제 2 기판(400)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 폐색된 상태로 되어 있다.The
[제 3 기판][Third substrate]
제 3 기판(500)은 도 25에 나타내는 바와 같이, 노치부(540, 541)와, 노치부(509a∼509f)를 갖고 있다. 노치부(540, 541)는 제 3 기판(500)의 일단부(도면 중, 좌측의 단부)의 2개의 모서리부에 삼각형상으로 설치되어 있다.As shown in FIG. 25, the
노치부(509a∼509f)는 제 2 기판(400)의 홈부(409a∼409f)에 대응한 상태에서 제 3 기판(500)의 지지부(122)측의 단부에 병설되어 있고, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)이 중첩될 때에, 홈부(409a∼409f)와 대향하도록 되어 있다. 이 중, 노치부(509a, 509b, 509f)는 한쪽의 단부가 제 3 기판(500)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 폐색된 상태로 되어 있다. 또, 노치부(509c, 509d)는 한쪽의 단부가 제 3 기판(500)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 후술한 홈부(508)에 연통하고 있다. 또, 노치부(509e)는 한쪽의 단부가 제 3 기판(500)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 후술한 홈부(507a)에 연통하고 있다.The
또, 이 제 3 기판(500)에는 표리에 관통하는 구멍(501)이 설치되어 있다.In addition, the
구멍(501)은 제 3 기판(500)의 둘레가장자리부를 따라서 대략 C자형상으로 형성되어 있다. 즉, 구멍(501)은 제 3 기판(500)의 지지부(122)로 되는 영역을 제외하고, 제 3 기판(500)의 둘레가장자리부를 따라서 설치되어 있다. 이 구멍(501)으로 둘러싸여진 내측부분이 반응장치 본체부(120)로 되는 본체부(510)이며, 구멍(501)에 의해 본체부(510)의 외측에 이간한 부분이 케이스(131)로 되는 틀부(520)이다.The
이 구멍(501)의 내주면에는 상기한 열반사막(132a)이 설치되어 있다.The
본체부(510)의 중앙부에는 직사각형상의 구멍(502)이 형성되어 있다. 이들의 구멍(501, 502)은 제 2 기판(400)의 구멍(401, 402)에 각각 대응하고 있으며, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)이 중첩될 때, 구멍(401, 402)과 연통하도록 되어 있다. 이 구멍(502)의 내주면에 단열효과를 갖는 복사 방지막(도시하지 않음)을 설치하도록 해도 좋다. 또한 이 복사 방지막은 예를 들면 알루미늄 등의 금속에 의해서 형성되어 있다.A
또, 제 3 기판(500)의 이면, 즉 제 4 기판(600)과의 접합면에는 도 21에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 가열부로서의 박막히터(505a, 505b)가 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이들 박막히터(505a, 505b)는 전압이 인가됨으로써 발열하는 발열 저항체, 발열 반도체라고 하는 전열재이며, 기동시에 각각 개질반응실(161), 일산화탄소 제거유로(171)에 열을 공급하고, 소정의 온도로 하도록 되어 있다. 이들 박막히터(505a, 505b)에는 각각 반응장치(110)의 내측과 외측의 사이에서 통전하는 전선(505c, 505d)이 접속되어 있다. 또한 박막히터(505a, 505b)는 도 21과 같이 제 3 기판(500)의 이면에만 설치되는 것으로 해도 괜찮고, 표리면에 설치되는 것으로 해도 괜찮다. 표면에도 설치하는 경우에는, 적절한 보호막으로 덮는 구성이 바람직하다. 또, 전선(505c, 505d)은 가는쪽이 바람직하기 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 전선(505c, 505d)으로서 코바르선을 이용하고, 선 지름을 0.2mm로 했다. 단, 전선(505c, 505d)으로서는, 철니켈 합금선이나, 철니켈 합금의 심재를 동층에서 피복한 두멧선 등을 이용하는 것으로 해도 괜찮다.Moreover, as shown in FIG. 21, the thin film heaters 505a and 505b as a heating part in this invention are zigzag on the back surface of the 3rd board |
또, 제 3 기판(500)의 표면, 즉 제 2 기판(400)과의 접합면에는 도 25에 나타내는 바와 같이, 홈부(506), 홈부(507a, 507b) 및 홈부(508)가 형성되어 있다. 홈부(506)는 본체부(510) 중, 구멍(502)에 대해서 지지부(122)와 반대측의 영역에, 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이 홈부(506)의 내벽면에는 상기의 개질촉매(165)(도 21 참조)가 담지되어 있다. 이 홈부(506)는 제 2 기판(400)의 홈부(406)에 대응하고 있고, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)이 중첩될 때에, 홈 부(406)와 대향하도록 되어 있다.Moreover, the
홈부(507a)는 홈부(506)의 단부로부터 노치부(509e)에까지 설치되어 있다. 또, 홈부(507b)는 홈부(506)의 단부로부터 홈부(508)에까지 설치되어 있다. 이들 홈부(507a, 507b)는 제 2 기판(400)의 홈부(407a, 407b)에 대응하고 있고, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)이 중첩될 때에, 홈부(407a, 407b)와 대향하도록 되어 있다.The
홈부(508)는 본체부(510) 중, 구멍(502)에 대해서 지지부(122)와 같은 측의 영역에 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이 홈부(508)의 내벽면에는 상기의 일산화탄소 제거촉매(175)(도 21 참조)가 담지되어 있다. 이 홈부(508)는 제 2 기판(400)의 홈부(408)에 대응하고 있고, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)이 중첩될 때에, 홈부(408)와 대향하도록 되어 있다.The
[제 4 기판] Fourth Substrate
제 4 기판(600)은 도 26에 나타내는 바와 같이, 일단부(도면 중, 좌측의 단부)의 각 모서리부에 삼각형상의 노치부(640, 641)를 갖고 있다. 이 제 4 기판(600)에는 표리에 관통하는 구멍(601)이 설치되어 있다.As shown in FIG. 26, the 4th board |
구멍(601)은 제 4 기판(600)의 둘레가장자리부를 따라서 대략 C자형상으로 형성되어 있다. 즉, 구멍(601)은 제 4 기판(600)의 지지부(122)로 되는 영역을 제외하고, 제 4 기판(600)의 둘레가장자리부를 따라서 설치되어 있다.The
이 구멍(601)으로 둘러싸여진 내측부분이 반응장치 본체부(120)로 되는 본체부(610)이며, 구멍(601)에 의해 본체부(610)의 외측에 이간한 부분이 케이스(131) 로 되는 틀부(620)이다.The inner part surrounded by the
이 구멍(601)의 내주면에는 상기한 열반사막(132a)이 설치되어 있다.The
본체부(610)의 중앙부에는 직사각형상의 구멍(602)이 형성되어 있다.A
이들의 구멍(601, 602)은 제 3 기판(500)의 구멍(501, 502)에 각각 대응하고 있고, 제 3 기판(500)과 제 4 기판(600)이 중첩될 때에, 구멍(501, 502)과 연통하도록 되어 있다. 이 구멍(602)의 내주면에 단열효과를 갖는 복사 방지막(도시하지 않음)을 설치하도록 해도 좋다. 또한 이 복사 방지막은 예를 들면 알루미늄 등의 금속에 의해서 형성되어 있다.These
또, 제 4 기판(600)의 표면, 즉 제 3 기판(500)과의 접합면에는 홈부(606), 홈부(607a, 607b) 및 홈부(609a∼609f)와, 통전홈(605a, 605b)(도 21 참조)이 형성되어 있다.The
홈부(606)는 본체부(610) 중, 구멍(602)에 대해서 지지부(122)와 반대측의 영역에 예를 들면 지그재그형상으로 설치되어 있다. 이 홈부(606)의 내벽면에는 상기의 개질촉매(165)(도 21 참조)가 담지되어 있다.The
홈부(607a, 607b)는 각각 홈부(606)의 단부로부터 본체부(610) 중 구멍(602)보다도 지지부(122)측의 영역에까지 설치되어 있다.The
홈부(609a∼609f)는 제 3 기판(500)의 노치부(509a∼509f)에 대응한 상태에서 제 4 기판(600)의 지지부(122)측의 단부에 나란히 하여 설치되어 있고, 제 3 기판(500)과 제 4 기판(600)이 중첩될 때에, 노치부(509a∼509f)와 대향하도록 되어 있다. 이 중, 홈부(609a, 609b)는 한쪽의 단부가 제 4 기판(600)의 상기 타단부측 의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 서로 합류하고, 홈부(607b)에 연통하고 있다. 또, 홈부(609c∼609e)는 한쪽의 단부가 제 4 기판(600)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 폐색된 상태로 되어 있다. 또, 홈부(609f)는 한쪽의 단부가 제 4 기판(600)의 상기 타단부측의 측면으로 개구하는 동시에, 다른쪽의 단부는 홈부(607a)에 연통하고 있다.The
통전홈(605a, 605b)은 도 21에 나타내는 바와 같이, 제 4 기판(600)의 제 3 기판(500)과 대향하는 면에 있어서, 전선(505c, 505d)과 대응하는 위치에 설치되어 있고, 박막히터(505a, 505b)에 접속된 전선(505c, 505d)을 통하도록 되어 있다.As shown in FIG. 21, the energizing
[제 5 기판][Fifth substrate]
제 5 기판(700)은 도 27에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(300)과 대략 상하 대상으로 형성되어 있고, 일단부(도면 중, 좌측의 단부)의 각 모서리부와, 타단부의 모서리부에 삼각형상의 노치부(740∼742)를 갖고 있다. 이 제 5 기판(700)의 표면측, 즉 제 4 기판(600)의 이면과 대향하는 면에는 직사각형상의 오목부(701)가 형성되어 있다. 이 오목부(701)의 내면에는 제 1 기판(300)의 오목부(301)의 내면에 설치된 것과 마찬가지의 열반사막(132a)이 설치되고, 열반사막(132a)에는 개구부(141)가 설치되어 있다.27, the 5th board |
제 5 기판(700)은 단열용기(130)의 케이스(131)의 하측부를 형성한다.The
상기 제 1 기판(300), 제 2 기판(400), 제 3 기판(500), 제 4 기판(600), 제 5 기판(700)을 적층해 접합하는 것으로, 반응장치(110)가 형성된다. 이에 따라, 오목부(301), 구멍(401, 402, 501, 502, 601, 602) 및 오목부(701)에 의해 밀폐 실(139)이 형성되고, 밀폐실(139)의 외측에 단열용기(130)가 형성된다. 또한 편의적으로, 오목부(301), 구멍(401, 501, 601) 및 오목부(701)에 의해 형성되는 공간을 단열공간(139a), 구멍(402, 502, 602)에 의해 형성되는 공간을 단열공간(139b)으로 한다(도 21 참조).The
또, 홈부(406, 506)에 의해 개질반응실(161)이 홈부(407a, 507a)에 의해 유로(162)가 홈부(407b, 507b)에 의해 연통유로(163)가 홈부(408), 홈부(508)에 의해 일산화탄소 제거유로(171)가 형성된다.In addition, the reforming
또, 홈부(606), 홈부(607a, 607b)가 제 3 기판(500)에 의해 덮여지는 것으로, 연소반응실(181), 유로(182, 183)가 형성된다.In addition, the
또, 홈부(409a∼409f), 노치부(509a∼509f), 홈부(609a∼609f)에 의해, 급배부(123)의 연료공급구(123a), 연료산소공급구(123b), 산소보조공급구(123c), 반응배출구(123d), 반응공급구(123e), 및 연료배출구(123f)가 형성된다.Further, the
그리고 반응공급구(123e)와 개질반응실(161)이 유로(162)에 의해 연통하고, 개질반응실(161)과 일산화탄소 제거유로(171)가 연통유로(163)에 의해 연통하며, 일산화탄소 제거유로(171)와 산소보조공급구(123c) 및 반응배출구(123d)가 연통하고, 연료공급구(123a) 및 연료산소공급구(123b)와 연소반응실(181)이 유로(183)에 의해 연통하며, 연소반응실(181)과 연료배출구(123f)가 유로(182)에 의해 연통한다.In addition, the
[연료전지장치의 동작][Operation of Fuel Cell Device]
계속해서 연료전지장치(101)의 동작에 대해 설명한다.Subsequently, the operation of the
우선, 연료(예를 들면, 메탄올 등의 탄화수소계의 액체연료) 및 물이 연료용기(102)로부터 기화기(150)에 공급되어 기화기(150)에 있어서 기화된다.First, fuel (for example, hydrocarbon-based liquid fuel such as methanol) and water are supplied from the
다음으로, 기화기(150)에서 기화한 연료 및 수증기의 혼합기가 급배부(123)의 반응공급구(123e) 및 유로(162)를 통해서 개질반응실(161)에 유입하면, 개질촉매(165)에 의해서 수소 등이 생성된다.Next, when the mixture of fuel and water vapor vaporized in the
이 때, 개질반응실(161)에는 박막히터(505a)에서 발생하는 열이나, 연소반응실(181)에서 발생하는 반응열(연소열) 등이 더해진다. 또, 반응장치 본체부(120)의 내측으로부터 외측으로 향하는 방향으로 복사되는 열선은 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)의 열반사막(132a)에서 내부로 반사된다. 그 결과, 개질반응실(161)은 비교적 고온으로 되고, 개질촉매(165)는 200∼400℃, 본 실시형태에 있어서는 약 300℃로 가열된다.At this time, heat generated in the thin film heater 505a, heat of reaction (burning heat) generated in the
또한 개질반응실(161)에 있어서의 개질반응은 본 실시형태에 있어서는 수증기 개질법에 의해 실시되지만, 부분 산화 개질법에 의해 실시되는 것으로 해도 괜찮다.In addition, although the reforming reaction in the reforming
다음으로 생성된 수소 등이 연통유로(163)를 통과하고, 일산화탄소 제거유로(171)에 들어가며, 급배부(123)의 산소보조공급구(123c)로부터 유입된 공기와 혼합된다. 그러면, 혼합기 속의 일산화탄소가 일산화탄소 제거촉매(175)에 의해서 산화·제거된다.Next, the generated hydrogen passes through the
또한 개질기(160) 및 촉매연소기(180)와 일산화탄소 제거기(170)는 연결부(121)의 유로 부분을 통하여 물리적으로 연결되어 있다. 그러나 개질기(160) 및 촉매연소기(180)와 일산화탄소 제거기(170)간에 단열실(139b)이 설치되어 있다. 이 때문에, 양자간의 연결부(121)의 단면적이 삭감되어 개질기(160) 및 촉매연소기(180)로부터 일산화탄소 제거기(170)로의 열의 전반이 억제된다.In addition, the
한편, 반응장치 본체부(120)의 내부의 열이 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)에 설치된 열반사막(132a)의 개구부(141)를 통하여 외부로 달아나기 때문에, 일산화탄소 제거기(170)의 온도가 저하한다. 그 결과, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)의 사이에 적당한 온도차가 설치된다.On the other hand, since the heat inside the reactor
이에 따라, 일산화탄소 제거기(170)는 개질기(160)에 대해서 비교적 저온으로 설정되고, 일산화탄소 제거촉매(175)는 120∼200℃, 본 실시형태에 있어서는 약 120℃로 된다.Accordingly, the
다음으로 공기가 발전 셀(103)의 산소극에 공급되는 동시에, 일산화탄소 제거유로(171)내의 수소 등의 혼합기가 급배부(123)의 반응배출구(123d)로부터 배출되어 발전 셀(103)의 연료극에 공급되면, 발전 셀(103)에 있어서 전기에너지가 생성된다.Next, air is supplied to the oxygen electrode of the
다음으로 발전 셀(103)의 연료극에 있어서 미반응의 수소를 포함하는 혼합기(오프가스)가 급배부(123)의 연료공급구(123a) 및 유로(183)를 통해서 연소반응실(181)에 유입하는 동시에, 외부로부터 공기가 급배부(123)의 연료산소공급구(123b) 및 유로(183)를 통해서 연소반응실(181)에 유입한다. 그리고 연소반응실(181)에 있어서 수소가 연소해 연소열이 발생하며, 물이나 이산화탄소 등의 생성물이 유로(182)를 통하여 급배부(123)의 연료배출구(123f)로부터 외부에 배출된다.Next, in the fuel cell of the
이상의 연료전지장치(101)에 있어서의 반응장치(110)에 따르면, 제 2 기판(400)과 제 3 기판(500)의 사이에 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)가 연통유로(163)를 통하여 설치되어 있으므로, 개질기(160) 및 일산화탄소 제거기(170)가 독립으로 설치되어 연결 파이프 등으로 연결되는 종래의 경우와 달리, 장치 전체를 소형화할 수 있다.According to the
또, 반응장치 본체부(120)의 내부의 열을 열반사막(132a)에 의해서 내부에 멈추면서, 일산화탄소 제거기(170)에 대응하는 영역의 개구부(141)를 통하여 외부로 달아날 수 있기 때문에, 일산화탄소 제거기(170)의 온도를 내려 반응장치 본체부(120)내에 적당한 온도 분포를 형성할 수 있다. 따라서 반응장치 본체부(120)를 소형화하고, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)를 비교적 접근해 배치한 경우라도, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)에 있어서, 각각을 최적인 온도로 설정하고, 각각에 있어서의 반응을 양호하게 실시시킬 수 있다.In addition, the carbon monoxide can escape to the outside through the
또, 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)을 적층하는 것으로 반응장치 본체부(120)내에 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)가 연통해서 설치되어 있으므로, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)를 따로따로 제조해 연결 파이프 등으로 연결하는 종래의 경우와 달리, 반응장치 본체부(120)가 일시에 제조된다. 또, 반응장치 본체부(120)와 단열용기(130)가 일체로 형성되어 있으므로, 반응장치 본체부(120)와 단열용기(130)를 따로따로 제조해 단열용기(130)의 내부에 반응장치 본체부(120)를 배치설치하는 경우와 달리, 반응장치(110)가 일시에 제조된다. 이에 따라 반응장치(110)의 제조 공정을 삭감할 수 있다.In addition, since the
또, 예를 들면, 반응장치 본체부(120)에 연통하는 관이 단열용기(130)에 삽입되는 경우에는 단열용기(130)와 관의 극간으로부터 기체가 누설해 버릴 우려가 있는데 대해, 반응장치(110)에 따르면, 급배부(123)가 단열용기(130)와 일체로 형성되기 때문에, 단열용기(130)의 밀폐공간을 높은 밀폐상태로 유지하는 것이 가능해지고, 밀폐 공간의 밀폐상태를 높게하기 위한 수고가 간략화된다.In addition, for example, when the pipe communicating with the reactor
또, 반응장치 본체부(120)는 단열용기(130)에 의해서 밀폐실(139)의 밀폐 공간을 통하여 진공 단열되어 있지만, 급배부(123)의 설치된 지지부(122)가 반응장치 본체부(120)의 일산화탄소 제거기(170)측의 일단부와 접속되어 있으므로, 개질기(160) 및 일산화탄소 제거기(170)의 내부의 열은 해당 일단부로부터 단열용기(130)에 전반한다. 그러나, 반응장치 본체부(120)의 개질기(160) 및 일산화탄소 제거기(170)로부터 단열용기(130)에 열이 전반하는 위치가 한 장소에 모여지는 동시에, 상기한 바와 같이 일산화탄소 제거유로(171)는 개질기(160)에 대해서 비교적 저온이 되어 있기 때문에, 개질기(160)측이 단열용기(130)에 접속되는 경우에 비교하여 단열용기(130)의 온도차는 비교적 작다. 이 때문에 지지부(122)를 통하여 단열용기(130)에 전반하는 열량을 비교적 작게 할 수 있다. 또, 지지부(122)에 있어서, 지지부(122)의 일단부측의 일산화탄소 제거기(170)와 타단부측의 단열용기(130)의 온도차가 비교적 작아지고 있기 때문에, 지지부(122)에 걸리는 열응력을 비교적 작게 할 수 있어 열응력에 의해서 지지부(122)가 파손하는 것을 억제할 수 있다.In addition, although the reactor
또, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)의 사이에는 단열실(139b)이 설치 되어 있음으로써, 양자간을 접속하는 유로 부분의 단면적이 삭감되어 개질기(160) 및 촉매연소기(180)로부터 일산화탄소 제거기(170)에 전반하는 열량이 억제되는 동시에, 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)의 열반사막(132a)의 개구부(141)를 통하여 열이 외부로 달아나는 것으로, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)의 사이에 적당한 온도차를 설치할 수 있어 반응장치 본체부(120)를 소형화하며, 개질기(160)와 일산화탄소 제거기(170)를 비교적 접근해 배치한 경우라도, 일산화탄소 제거기(170)를 비교적 저온으로 설정할 수 있다.In addition, since the
또한, 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)은 유리제이며, 모두 동일 재료로 하고 있으므로, 반응장치(110)의 동작시/정지시, 즉 각 기판의 온도상승/온도하강시에 있에서, 열팽창량의 차에 의해 생기는 열응력을 저감 할 수 있고, 반응장치(110)의 열응력에 의한 파손을 억제할 수 있다.Since the first and
또, 게타재(403)는 밀폐실(139)의 내면에 있어서, 일산화탄소 제거기(170)에 대응하는 영역에 위치하고 있으므로, 개질기(160)나 촉매연소기(180)에 대응하는 영역에 위치하는 경우와 달리, 반응장치(110)의 동작중에서의 게타재(403)의 활성화를 방지할 수 있다.In addition, since the
또한 상기의 실시형태에 있어서는 열반사막(132a)의 개구부(141)가 직사각형상에서 1개만 설치되어 있는 것으로 하여 설명했지만, 개구부(141)의 형상 및 개수는 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 28∼도 32는 열반사막의 개구부의 형상의 예를 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 28은 비교를 위해서 상기한 직사각형상 경우를 나타낸 것이며, 일산화탄소 제거기(170)의 투영 면적에 대한 개구부(141)의 면 적의 비율(이하, 개구율[%]로 한다)이 100%인 경우를 나타낸다. 개구부(141)는 예를 들면 도 29∼도 32에 나타내는 형상 및 개수로 형성되는 것으로 해도 괜찮다. 상기한 도 3에 나타낸 바와 같이, 개구부(141)로부터 복사에 의해서 달아나는 열량은 개구부(141)의 면적에 비례하기 때문에, 개구부(141)의 개구율은 일산화탄소 제거기(170)의 설정온도에 따라 설정된다. 개구율을 50%정도로 한 경우, 도 29, 도 32의 개구부(141b, 141e)에 나타내는 바와 같이, 개구부(141)를 직사각형상으로 복수 설치하도록 해도 괜찮다. 또, 도 30의 개구부(141c)에 나타내는 바와 같이, 도 28에 나타내어지는 개구부(141)와 비교해 일산화탄소 제거기(170)의 온도를 균일화하는 관점으로부터, 일산화탄소 제거기(170)보다도 고온으로 되는 개질반응실(161)측에 가까워지는 만큼 개구면적이 커지도록 개구부(141)를 삼각형상으로 설치하도록 해도 좋다. 또, 도 31의 개구부(141d)에 나타내는 바와 같이, 도 28에 나타내어지는 개구부(141)와 비교하여 개질반응실(161)과 일산화탄소 제거기(170)의 접속부분에 있어서의 온도변화를 완만하게 하고, 갑작스러운 온도 분포에 의해서 응력이 생기는 것을 방지하기 위해, 개질반응실(161)과 일산화탄소 제거기(170)의 접속부분의 개구부측의 폭이 작아지도록 개구부(141)를 사다리꼴형상으로 설치하도록 해도 괜찮다.In the above embodiment, only one
또, 개질반응실(161) 및 일산화탄소 제거유로(171)는 반응장치 본체부(120)에 1개씩 구비되어지는 것으로 하여 설명했는데, 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)의 사이에서 제 2 기판(400)∼제 4 기판(600)을 이 순서로 복수 적층해 반응장치 본체부(120)를 적층한 상태로 제조함으로써, 개질반응실(161) 및 일산화탄 소 제거유로(171)를 복수 설치하는 것으로 해도 괜찮다.In addition, the reforming
또, 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)을 모두 유리제로서 설명했지만, 세라믹제로 해도 좋다. 단, 열팽창 계수의 차이에 따라 온도 변화시에 열응력이 생기는 것을 방지하는 관점에서는 제 1 기판(300)∼제 5 기판(700)은 동종의 재료에 의해서 형성되는 것이 바람직하다.Moreover, although all the 1st board | substrate 300-the 5th board |
또, 반응장치(110)에는 반응장치 본체부(120)를 지지하는 지지부(122)가 일산화탄소 제거기(170)측에만 설치되고, 이 지지부(122)에 급배부(123)가 설치되는 것으로 해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정하는 것은 아니다.In the
도 33은 본 실시형태에 있어서의 반응장치의 다른 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 34는 도 33과는 반대측에서 본 사시도이며, 도 35는 도 33의 XXXV-XXXV선을 따른 화살표 단면도이다. 도 33∼도 35에 나타내는 바와 같이, 지지부(122)는 반응장치 본체부(120)의 일산화탄소 제거기(170)측 뿐만이 아니라 다른 부분에도 설치되며, 각 지지부(122)에 급배부(123)가 설치되는 것으로 해도 괜찮다. 즉, 예를 들면 도 33∼도 35에 나타내는 반응장치(110A)에 있어서는 지지부(122A, 122A)가 단열용기(130)의 일산화탄소 제거기(170)측 및 개질기(160)측에 각각 설치되고, 각 지지부(122A, 122A)에 급배부(123A)가 분할되어서 설치되어 있다. 또한 이 반응장치(110A)는 상기한 실시형태의 경우와 마찬가지로 복수의 기판(300A∼700A)을 적층함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)에 대응하는 기판(300A, 700A)의 내면측에는 마찬가지로 열반사막(132a)이 설치되고, 열반사막(132a)에 개구부(141)가 설치되어 있다.33 is a perspective view showing another example of the configuration of a reactor according to the present embodiment. FIG. 34 is a perspective view seen from the opposite side to FIG. 33, and FIG. 35 is a cross-sectional view taken along the line XXXV-XXXV in FIG. 33. 33-35, the
또, 밀폐실(139)의 내부는 진공압인 것으로 해 설명했는데, 아르곤, 헬륨 등의 희가스로 충전하는 것으로 해도 괜찮다.In addition, although the inside of the sealed
이하, 실시예 및 비교예를 들음으로써, 본 실시형태에 관련되는 반응장치를 한층 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the reaction apparatus concerning this embodiment is demonstrated further more concretely by giving an Example and a comparative example.
본 실시형태에 관련되는 반응장치(110)의 실시예로서 금, 알루미늄, 은 또는 동에 의해서 제 1 기판(300) 및 제 5 기판(700)에 열반사막(132a)을 설치한 것을 형성했다. 열반사막(132a)의 개구부(141)의 면적은 약 2.835cm2(=2.7cm×1.05cm)이며, 일산화탄소 제거기(170)의 면적은 3.645cm2(=약 2.7cm×1.35cm)이었다. 즉, 개구부(141)의 개구율은 78%이었다. 이 반응장치 본체부(120)에 있어서의 개질기(160)의 온도는 299℃, 일산화탄소 제거기(170)의 온도는 81℃이었다.As an example of the
여기에서 본 발명의 비교예로서 개구부(141)를 설치하지 않는 이외는 상기 실시예와 마찬가지의 반응장치를 형성한 경우, 이 비교예의 반응장치에 있어서의 개질기(160)의 온도는 303℃, 일산화탄소 제거기(170)의 온도는 132℃이었다.Here, when the reaction apparatus similar to the said Example was formed except having provided the
이와 같이, 실시예의 반응장치 본체부(120)에서는 비교예의 반응장치와 비교하여 개질기와 일산화탄소 제거기와의 온도차를 한층 크게 할 수 있다. 따라서 연결부(121)를 짧게 해도, 개질기와 일산화탄소 제거기의 온도차를 유지할 수 있고, 반응장치 본체부(120)의 크기를 한층 작게 할 수 있다.As described above, in the reactor
[연료전지장치의 개략 구성][Schematic Configuration of Fuel Cell Device]
이어서, 연료전지장치(1, 101)의 개략 구성에 대해 설명한다. 도 36은 연료 전지장치(1, 101)의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 36에 나타내는 바와 같이, 이상과 같은 반응장치(10, 110)는 연료전지장치(1, 101)에 맞붙여 이용할 수 있다. 이 연료전지장치(1, 101)는 예를 들면, 프레임(104)에, 프레임(104)에 대해서 착탈 가능한 연료용기(2, 102)와, 유로, 펌프, 유량 센서 및 밸브 등을 갖는 유량 제어 유니트(105)와 도시하지 않은 기화기(50, 150)와, 반응장치(10, 110)와, 도시하지 않은 발전 셀(3, 103), 발전 셀(3, 103)을 가습하는 가습기 및 발전 셀(3, 103)에서 생성된 부생성물을 회수하는 회수기 등을 갖는 발전 모듈(106)과, 반응장치(10, 110) 및 발전 모듈(106)에 공기(산소)를 공급하는 에어 펌프(107)와, 2차 전지, DC-DC컨버터 또는 연료전지장치(1, 101)의 출력으로 구동하는 외부의 기기와 전기적으로 접속하기 위한 외부 인터페이스 등을 갖는 전원 유니트(108)를 구비한다. 유량 제어 유니트(105)에 의해서 연료용기(2, 102)내의 물과 액체연료의 혼합기가 기화기(50, 150)를 거쳐 반응장치(10, 110)에 공급되는 것으로, 상기한 바와 같이 수소가스가 생성되고, 수소가스가 발전 모듈(106)의 발전 셀(3, 103)에 공급되며, 생성된 전기가 전원 유니트(108)의 2차 전지에 축전된다.Next, the schematic structure of the
[전자기기] [Electronics]
도 37은 연료전지장치(1, 101)를 전원으로서 이용하는 전자기기(851)의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 37에 나타내는 바와 같이, 이 전자기기(851)는 휴대형의 전자기기이며, 예를 들면 노트형 퍼스널 컴퓨터이다. 전자기기(851)는 CPU, RAM, ROM, 그 외의 전자 부품으로부터 구성된 연산처리회로를 내장하는 동시에 키보드(852)를 설치한 하부케이스(854)와, 액정디스플레이(856)를 설치한 상부케이 스(858)를 구비한다. 하부케이스(854)와 상부케이스(858)는 힌지로 결합되어 있고, 상부케이스(858)를 하부케이스(854)에 겹쳐서 키보드(852)에 액정디스플레이(856)를 상대시킨 상태에서 접어포갤 수 있도록 구성되어 있다. 하부케이스(854)의 우측면에서 저면에 걸쳐서 연료전지장치(1, 101)를 장착하기 위한 장착부(860)가 형성되고, 장착부(860)에 연료전지장치(1, 101)를 장착하면, 연료전지장치(1, 101)의 전기에 의해서 전자기기(851)가 동작한다.37 is a perspective view showing an example of an
2005년 12월 28일에 출원된 일본국 특허출원 제2005-378549호 및 일본국 특허출원 제2005-378505호, 2006년 12월 15일에 출원된 일본국 특허출원 제 2006-338222호의 명세서, 청구의 범위, 도면, 요약을 포함하는 모든 개시는 여기에 인용에 의해서 편입된다.Specifications and claims of Japanese Patent Application No. 2005-378549 and Japanese Patent Application No. 2005-378505, filed December 28, 2005, and Japanese Patent Application No. 2006-338222, filed December 15, 2006. All disclosures, including the scope, figures, and summaries, are incorporated herein by reference.
여러가지의 전형적인 실시형태를 나타내고, 또한 설명해 왔지만, 본 발명은 그들 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서만 한정되는 것이다.Although various typical embodiments have been shown and described, the present invention is not limited to those embodiments. Accordingly, the scope of the present invention is limited only by the following claims.
본 발명에 따르면, 보다 저온인 반응부로부터의 방열이 촉진되고, 2이상의 반응부로 이루어지는 반응장치의 반응부간의 온도차를 확보할 수 있다.According to the present invention, heat dissipation from a lower temperature reaction part is promoted, and a temperature difference between reaction parts of a reaction device composed of two or more reaction parts can be ensured.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005378505A JP4687455B2 (en) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Insulated container |
JP2005378549 | 2005-12-28 | ||
JPJP-P-2005-00378505 | 2005-12-28 | ||
JPJP-P-2005-00378549 | 2005-12-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070070110A KR20070070110A (en) | 2007-07-03 |
KR100879599B1 true KR100879599B1 (en) | 2009-01-21 |
Family
ID=38505568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060136058A KR100879599B1 (en) | 2005-12-28 | 2006-12-28 | Reaction device, heat-insulating container, fuel cell device, and electronic apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100879599B1 (en) |
HK (1) | HK1104680A1 (en) |
TW (1) | TWI338410B (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105098670B (en) * | 2015-07-10 | 2018-07-27 | 新疆金风科技股份有限公司 | Heat transfer cooling system based on building enclosure and wind power generating set |
CN105089941B (en) * | 2015-07-10 | 2017-09-22 | 北京金风科创风电设备有限公司 | Heat dissipation enclosure structure for heat production equipment and wind generating set |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003089504A (en) * | 2001-07-09 | 2003-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Apparatus for reforming fuel |
KR20040104382A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-10 | 소니 가부시키가이샤 | Reactor device and manufacturing method thereof, reformer, and power supply system |
JP2005259354A (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Thermally insulated container |
-
2006
- 2006-12-28 TW TW095149443A patent/TWI338410B/en not_active IP Right Cessation
- 2006-12-28 KR KR1020060136058A patent/KR100879599B1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-11-26 HK HK07112858.9A patent/HK1104680A1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003089504A (en) * | 2001-07-09 | 2003-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Apparatus for reforming fuel |
KR20040104382A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-10 | 소니 가부시키가이샤 | Reactor device and manufacturing method thereof, reformer, and power supply system |
JP2005259354A (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Thermally insulated container |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HK1104680A1 (en) | 2008-01-18 |
TW200805765A (en) | 2008-01-16 |
TWI338410B (en) | 2011-03-01 |
KR20070070110A (en) | 2007-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7763216B2 (en) | Chemical reactor and fuel cell system | |
US6569553B1 (en) | Fuel processor with integrated fuel cell utilizing ceramic technology | |
JP3941632B2 (en) | Reformer, reformer manufacturing method and power generation system | |
US7169367B2 (en) | Chemical reaction apparatus and power supply system | |
JP3979219B2 (en) | Small chemical reactor | |
CN100511803C (en) | Reaction device, heat-insulating container, electricity generating device, and electronic apparatus | |
US8105723B2 (en) | Reaction device, and fuel cell device and electronic apparatus using the reaction device | |
US8177869B2 (en) | Reaction device, heat-insulating container, fuel cell device, and electronic apparatus | |
JP4315193B2 (en) | Reactor, power generator and electronic equipment | |
US20040105789A1 (en) | Chemical reactor | |
KR100879599B1 (en) | Reaction device, heat-insulating container, fuel cell device, and electronic apparatus | |
US20070055059A1 (en) | Reactor | |
US7867297B2 (en) | Reactor, fuel cell system and electronic equipment | |
JP4665803B2 (en) | Reactor | |
JP5082535B2 (en) | Reactor | |
JP4254769B2 (en) | Reactor | |
JP4586700B2 (en) | Reactor | |
JP5082533B2 (en) | Reactor | |
JP2011000586A (en) | Reactor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121227 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131218 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150105 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |