KR100923605B1 - 반응장치 및 전자기기 - Google Patents

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가오루 사이토
나오토모 미야모토
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가시오게산키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 열 이용효율을 올릴 수 있는 반응장치 및 전자기기로서, 반응장치는, 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소제거기와, 상기 일산화탄소제거기의 내부에 설치되고 연료를 기화하는 기화기를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
반응장치, 연소기, 개질기, 기화기, 일산화탄소제거기, 유로

Description

반응장치 및 전자기기{REACTION DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 일산화탄소를 산화에 의해 제거하는 일산화탄소제거기와, 연료와 물을 기화하는 기화기를 편입한 반응장치 및 전자기기에 관한 것이다.
근래, 에너지 변환 효율이 높은 깨끗한 전원으로서 연료전지가 주목받게 되고, 연료전지 자동차나 전화(電化)주택 등으로의 실용화가 진행되고 있다. 연료전지란, 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 생성하는 장치이며, 이와 같은 연료전지에는 연료와 물의 혼합기로부터 수소를 생성하는 반응장치가 접속되어 있다. 예를 들면, 일본국 특개 2001-118595호 공보에 기재된 반응장치(30)는 링형상으로 설치된 연소기(50, 51)와, 그 연소기 위에 설치된 기화기(35)와, 그 기화기 위에 있어서 소용돌이형상으로 설치된 개질기(21, 32)와, 그 개질기의 외주측 단부로 연통한 일산화탄소제거기(34)를 구비한다. 이 반응장치에 있어서는, 연소기에 의해서 가열된 가열가스가 기화기의 외측에 접하도록 흐름으로써 기화기가 가열되고, 그 후 가열가스가 개질기의 외측에 접하면서 개질기를 따라 소용돌이형상으로 흐름으로써 개질기가 가열된다. 그리고 가열된 기화기에서는 연료와 물이 가열에 의해 기화하고, 기화한 연료와 물의 혼합기가 개질기에 보내지며, 개질기에 있어서는 연료와 물로부터 수소가스나 일산화탄소가스 등이 생성되고, 그 생성가스가 개질기로부터 일산화탄소제거기에 보내지며, 일산화탄소제거기에 있어서는 일산화탄소가 산화에 의해 제거된다. 이와 같이 하여 얻어진 수소가스가 연료전지에 보내지고, 연료전지에 있어서 전기에너지가 얻어진다.
한편, 소형화·고기능화가 진행되고 있는 휴대전화기나 노트형 퍼스널컴퓨터 등에 있어서도 전원으로서 연료전지를 탑재하기 위한 연구· 개발이 진행되고 있다. 연료전지를 휴대전화기나 노트형 퍼스널컴퓨터와 같은 소형인 기기에 탑재하는 경우, 연료전지뿐만 아니라 반응장치도 소형화하지 않으면 안된다. 반응장치를 소형화하는 기술로서, 예를 들면 일본국 특개 2005-132712호 공보에 기재된 것이 있고, 이 반응장치(1)는 일산화탄소제거기(2c), 개질기(2b), 기화기(2a)를 아래부터 순서대로 포개어 쌓은 것이다. 일산화탄소제거기, 개질기 및 기화기는 모두, 홈이 형성된 2장의 기판을 접합함으로써 그 홈을 유로로 한 것이다. 또, 전기적으로 발열하는 발열체가 별개로 일산화탄소제거기, 개질기, 기화기에 설치되고, 일산화탄소제거기, 개질기 및 기화기의 사이에 공극이 설치되는 것으로, 일산화탄소제거기, 개질기, 기화기에 있어서 각각 최적인 온도설정이 가능하게 되어 있다.
그러나, 일본국 특개 2001-118595호 공보에 기재된 반응장치에서는, 연소기에 의해서 생긴 열은 가스를 매개로 하여 기화기나 개질기에 교환되고, 또한 그 가열가스는 기화기나 개질기를 가열한 후에 배출되므로, 열 이용효율이 나빴다.
또, 일본국 특개 2005-132712호 공보에 기재된 반응장치에서는 개질기, 일산화탄소제거기, 기화기를 따로 따로 가열하고, 그들의 사이에 설치된 공극에 의해 개질기, 일산화탄소제거기 및 기화기의 사이에서 열전도가 일어나지 않으므로, 열 이용효율이 나빴다.
그래서, 본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적은 열 이용효율을 올릴 수 있는 반응장치 및 전자기기를 제공하는 것이다.
이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 측면에 따르면,
반응장치는,
일산화탄소를 제거하는 일산화탄소제거기와,
상기 일산화탄소제거기의 내부에 설치되고 연료를 기화하는 기화기를 갖는다.
바람직하게는,
상기 기화기가, 상기 일산화탄소제거기의 외면으로부터 상기 일산화탄소제거기의 내부로 삽입되도록 설치된 통부와, 상기 통부 내에 충전되고 액체를 흡수하는 흡액재를 구비한다.
바람직하게는, 상기 반응장치는,
상기 기화기로 기화한 연료를 개질하여 개질생성물을 생성하는 개질기를 추 가로 구비한다.
바람직하게는,
상기 일산화탄소제거기는 상기 기화기로 기화된 연료를 상기 일산화탄소제거기 바깥으로 배출하는 유로와, 상기 개질기로부터 개질생성물을 받아들이는 유로를 구비한다.
바람직하게는,
상기 일산화탄소제거기는 복수의 판재의 각각의 사이에 프레임재를 끼우고 이들 판재 및 프레임재를 적층한 것이며, 상기 판재 중 프레임재에 끼워진 판재는 복수의 구멍이 관통하도록 벌집형상으로 설치되고, 상기 기화기가 상기 판재 및 상기 프레임재의 적층방향으로 상기 일산화탄소제거기에 삽입되도록 설치되어 있다.
삭제
삭제
바람직하게는, 상기 반응장치는,
상기 일산화탄소제거기의 내부에 있어서 상기 기화기의 주위에 설치된 전열선을 추가로 구비한다.
바람직하게는, 상기 반응장치는,
상기 일산화탄소제거기의 내부에 있어서 상기 기화기의 주위에 설치된 연소기를 추가로 구비한다.
바람직하게는,
상기 흡액재가 상기 연소기에 대응하는 위치까지 충전되어 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면,
전자기기는,
상기 반응장치와,
상기 기화기로 기화한 연료를 개질하여 개질생성물을 생성하는 개질기와,
상기 개질생성물에 의해서 발전하는 연료전지와,
상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의해서 동작하는 전자기기 본체를 구비한다.
본 발명에 따르면, 일산화탄소제거기에 있어서는 일산화탄소의 산화에 의해 열이 생기며, 기화기가 일산화탄소제거기의 내부에 삽입되도록 설치되어 있기 때문에, 일산화탄소제거기에서 생긴 열이 기화기에서의 기화에 이용되고, 일산화탄소제거기의 발열과 기화기의 흡열의 밸런스가 좋아진다. 일산화탄소제거기에서 생긴 열은 일산화탄소제거기의 내부에 머무르기 쉽고, 일산화탄소제거기의 내부의 온도가 상승하기 쉬워지지만, 기화기가 일산화탄소제거기의 내부에까지 삽입되도록 설치되어 있기 때문에, 일산화탄소제거기의 내부의 온도가 지나치게 고온이 되는 일이 없다. 그 때문에 열의 이용효율이 향상한다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하에 서술하는 실시형태에는 본 발명을 실시하기 위해서 기술적으로 바람직한 여러 가지의 한정이 첨부되고 있지만, 발명의 범위를 이하의 실시형태 및 도시예로 한정하는 것은 아니다.
[제 1 실시형태]
도 1은, 본 발명을 적용한 반응장치(100)와, 그 반응장치(100)를 이용한 발전장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 이 발전장치는, 예를 들면 노트형 퍼스널컴퓨터, 휴대전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 전자수첩, 손목시계, 디지털스틸카메라, 디지털비디오카메라, 게임기기, 유기기, 그 외의 전자기기에 비치되는 것이며, 이들의 전자기기 본체를 동작시키기 위한 전원으로서 이용된다.
이 발전장치는 소형인 반응장치(100)와, 연료카트리지(101)와, 연료전지형 발전 셀(102)을 구비한다. 연료카트리지(101)에는 연료(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 디메틸에테르, 부탄, 가솔린)와 물이 따로 따로 또는 혼합한 상태로 저류되어 있다. 도시하지 않는 마이크로 펌프에 의해서 연료와 물이 혼합한 상태로 반응장치(100)에 공급된다.
반응장치(100)는 기화기(111)와, 개질기(113)와, 일산화탄소제거기(115)와, 제 1 연소기(119)와, 제 2 연소기(123)를 구비한다.
연료카트리지(101)로부터 반응장치(100)에 공급된 연료와 물은 기화기(111)에 보내진다. 연료와 물이 기화기(111)에 있어서 기화되고, 연료와 물의 혼합기가 유로(112)를 통해서 기화기(111)로부터 개질기(113)로 보내진다. 기화기(111)에서의 연료와 물의 기화는 제 1 연소기(119)의 연소열, 일산화탄소제거기(115)의 반응 열 등을 흡열해서 일으키게 된다.
개질기(113)는 기화한 물과 연료로부터 수소가스 등을 촉매반응에 의해 생성하고, 또한 미량이지만 일산화탄소가스를 생성한다. 연료가 메탄올인 경우에는, 다음 식(1), (2)와 같은 화학반응이 개질기(113)에서 일어난다. 또한 수소가 생성되는 반응은 흡열반응이며, 제 2 연소기(123)의 연소열 등이 이용된다.
CH3OH＋H2O→3H2＋CO2 … (1)
H2＋CO2→H2O＋CO … (2)
개질기(113)에서 생성된 일산화탄소를 포함하는 수소가스 등의 개질생성물은 일산화탄소제거기(115)에 보내지고, 또한 외부의 공기가 유로(116)를 통해서 일산화탄소제거기(115)에 보내진다. 일산화탄소제거기(115)는 부산된 일산화탄소를 촉매에 의해 우선적으로 산화시키는 것으로, 일산화탄소를 선택적으로 제거한다. 이와 같이 일산화탄소가 산화하는 반응은 발열반응이다. 또한 일산화탄소를 제거한 혼합기체를 개질가스라고 한다.
연료전지형 발전 셀(102)은 연료극(102a)과, 산소극(102b)과, 연료극(102a)과 산소극(102b)의 사이에 끼워진 전해질막(102c)을 갖는다. 일산화탄소제거기(115) 중의 개질가스는 유로(117)를 통해서 반응장치(100)로부터 배출되어 연료전지형 발전 셀(102)의 연료극(102a)에 공급되고, 또한 외부의 공기가 산소극(102b)에 보내진다. 그리고 연료극(102a)에 공급된 개질가스 중의 수소가, 전해질막(102c)을 통하여 산소극(102b)에 공급된 공기 중의 산소와 전기화학반응함으로 써, 연료극(102a)과 산소극(102b)의 사이에서 전력이 생긴다. 연료극(102a)과 산소극(102b)에 의해서 출력된 전력은 DC-DC컨버터(103)를 통하여 규격화되어 상술한 전자기기 등의 부하(105)에 출력한다. 이때, 연료전지형 발전 셀(102)로부터의 전력에 의해서 2차전지(104)를 일단 챠지하고, 2차전지(104)로부터 DC-DC컨버터(103)를 통하여 부하(105)에 출력하도록 해도 괜찮다.
전해질막(102c)이 수소이온 투과성의 전해질막(예를 들면, 고체 고분자 전해질막)의 경우에는, 연료극(102a)에서는 다음 식(3)과 같은 반응이 일어나고, 연료극(102a)에서 생성된 수소이온이 전해질막(102c)을 투과하며, 산소극(102b)에서는 다음 식(4)와 같은 반응이 일어난다.
H2→2H+＋2e- … (3)
2H+＋1/2O2＋2e-→H2O … (4)
연료극(102a)에서 전기화학반응하지 않고 남은 수소가스 등이 공기와 혼합되어 수소가스와 공기 등의 혼합기가 유로(118)를 통해서 제 1 연소기(119)에 공급되는 동시에, 유로(122)를 통해서 제 2 연소기(123)에 공급된다. 연소기(119, 123)는 수소가스를 촉매반응에 의해 연소시킨다. 이에 따라 연소열이 발한다. 그리고 배기가스가 제 2 연소기(123)로부터 유로(124)를 통해서 외부로 배출된다. 제 1 연소기(119)의 배기가스는 유로(121)를 통과해서 유로(124)에 보내지고, 또한 유로(124)를 통해서 외부로 배출된다. 또한 연료극(102a)으로부터 연소기(119, 123) 에 수소가 공급되지 않고, 별도로, 기체연료(수소, 메탄올 증기 등)가 공기와 혼합해서 연소기(119, 123)에 공급되어도 괜찮다.
다음으로, 반응장치(100)의 구체적 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 반응장치(100)의 사시도이며, 도 3은 반응장치(100)의 분해사시도이다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 반응장치(100)는 6면체 상자형상의 단열패키지(130)와, 단열패키지(130) 내에 수용된 반응장치 본체(150)와, 단열패키지(130)의 하면(下面)에 부착된 매니폴드(140)를 갖는다.
매니폴드(140)는 연료 도입관(141)과, 공기 도입관(142)과, 제 1 오프가스 도입관(143)과, 제 2 오프가스 도입관(144)과, 개질가스 배출관(145)과, 배관(146)을 일체로 형성한 것이다. 이 매니폴드(140)는 스테인리스강(예를 들면, SUS316L)이라고 하는 금속재료로 이루어진다.
단열패키지(130)는 천판과 4장의 측판으로 이루어지는 상자체(131)와, 상자체(131)의 하면개구를 막은 저판(132)을 갖는다. 상자체(131) 및 저판(132)은 스테인리스강(예를 들면, SUS316L)이라고 하는 금속재료로 이루어진다. 이 단열패키지(130)의 내면에는 알루미늄, 금, 은, 동이라고 하는 금속반사막이 성막되고, 반응장치 본체(150)로부터 발한 열선·전자파가 금속반사막에 의해서 반사된다. 또, 단열패키지(130) 내가 대기압보다 낮은 분위기로 되어 있으며, 바람직하게는 1Pa 이하로 설정되어 있다.
저판(132)에는 연료 도입구멍(132a), 공기 도입관(132b), 제 1 오프가스 도입구멍(132c), 제 2 오프가스 도입구멍(132d), 개질가스 배출구멍(132e) 및 배출구 멍(132f)이 관통하고 있다. 저판(132)에는 매니폴드(140)가 접합 등에 의해 부착되어 있다. 연료 도입관(141)이 연료 도입구멍(132a)에, 공기 도입관(142)이 공기 도입관(132b)에, 제 1 오프가스 도입관(143)이 제 1 오프가스 도입구멍(132c)에, 제 2 오프가스 도입관(144)이 제 2 오프가스 도입구멍(132d)에, 개질가스 배출관(145)이 개질가스 배출구멍(132e)에, 배관(146)이 배출구멍(132f)에 연통하고 있다.
도 4는, 반응장치 본체(150)의 분해사시도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 반응장치 본체(150)는 스테인리스강(예를 들면, SUS316L)이라고 하는 금속재료로 이루어지는 부재(1∼42)의 적층체이며, 부재(1∼42)를 아래부터 이들의 순서대로 포개어 쌓아 이들을 접합한 것이다.
도 5A∼도 5F는 각각 부재(1)∼부재(6)의 하면도를, 도 6A∼도 6F는 각각 부재(7)∼부재(12)의 하면도를, 도 7A∼도 7F는 각각 부재(13)∼부재(18)의 하면도를, 도 8A∼도 8F는 각각 부재(19)∼부재(24)의 하면도를, 도 9A∼도 9F는 각각 부재(25)∼부재(30)의 하면도를, 도 10A∼도 10F는 각각 부재(31)∼부재(36)의 하면도를, 도 11A∼도 11F는 각각 부재(37)∼부재(42)의 하면도를 나타낸다. 도 5A∼도 5F, 도 6A∼도 6F, 도 7A∼도 7F, 도 8A∼도 8F, 도 9A∼도 9F, 도 10A∼도 10F 및 도 11A∼도 11F에 나타내는 바와 같이, 부재(1∼42) 중 부재(1) 및 부재(31)는 복수의 관을 묶어서 일체로 형성한 것이다. 부재(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42)(이하, 이들을 판재라고 칭한다.)는 사각형, 구체적으로는 정방형의 판재이며, 평면에서 보아 이들의 바깥가 장자리를 이루는 사각형은 서로 일치한다. 부재(3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 33, 35, 37, 39, 41)(이하, 이들을 프레임재라고 칭한다.)는 사각형, 구체적으로는 정방형의 판형상 프레임체이며, 평면에서 보아 이들의 외형을 이루는 사각형 프레임은 프레임의 형상, 치수가 서로 일치하고 있으며, 각각 상하에 적층되는 판재(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42)와의 사이를 소정의 간격만큼 이간시키기 위한 갭재로서 기능한다. 또한, 평면에서 보아 부재(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42)의 바깥가장자리를 이루는 사각형은 부재(3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 33, 35, 37, 39, 41)의 바깥가장자리를 이루는 사각형에 일치한다. 부재(1∼42)가 적층되는 것에 의해서, 이들 중 프레임재(3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 33, 35, 37, 39, 41)의 상하가 막아지고, 프레임재(3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 33, 35, 37, 39, 41)의 내측에 방이 형성된다.
도 5A에 나타내는 바와 같이, 부재(1)(이하, 집합 파이프(1)라고 칭한다.) 는 연료 도입관(1a)을 중심으로 하여 공기 도입관(1b), 제 1 오프가스 도입관(1c), 제 2 오프가스 도입관(1d), 개질가스 배출관(1e) 및 배관(1f)을 묶어서, 이들을 일체로 형성한 것이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 집합 파이프(1)는 단열패키지(130)의 내측에 있어서 저판(132)에 접합되어 있다. 연료 도입관(1a)이 연료 도입구멍(132a)에, 공기 도입관(1b)이 공기 도입관(132b)에, 제 1 오프가스 도입관(1c)이 제 1 오프가스 도입구멍(132c)에, 제 2 오프가스 도입관(1d)이 제 2 오프 가스 도입구멍(132d)에, 개질가스 배출관(1e)이 개질가스 배출구멍(132e)에, 배관(1f)이 배출구멍(132f)에 연통하고 있다.
도 5B에 나타내는 바와 같이, 판재(2)의 중앙부에는 관통구멍(2a)이 형성되고, 관통구멍(2a)의 주위에 있어서도 관통구멍(2b∼2f)이 형성되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 판재(2)가 집합 파이프(1)에 포개어 쌓여 접합되어 있다. 관통구멍(2a)이 연료 도입관(1a)에, 관통구멍(2b)이 공기 도입관(1b)에, 관통구멍(2c)이 제 1 오프가스 도입관(1c)에, 관통구멍(2d)이 제 2 오프가스 도입관(1d)에, 관통구멍(2e)이 개질가스 배출관(1e)에, 관통구멍(2f)이 배관(1f)에 연통하고 있다.
도 5C에 나타내는 바와 같이, 프레임재(3)의 내측에는 프레임재(3)와 같은 높이의 칸막이편(3g)이 설치되어 있다. 이 칸막이편(3g)은 프레임재(3)의 안쪽 가장자리, 특히 1개의 모서리로부터 맞은편 모서리를 향하여 프레임체(3)의 내측에 내붙이고 있다. 프레임재(3)의 내측에 구획되는 공간의 중앙부에는 칸막이편(3g)에 의해서 형성된 관통구멍(3a)이 설치되고, 또한 관통구멍(3a)의 주위에 있어서 관통구멍(3b∼3d), 관통구멍(3f) 및 슬릿(3e)이 형성되며, 프레임체(3)의 내측에 프레임재(3)의 높이만큼의 공간인 방(3j)이 형성되어 있다. 슬릿(3e)의 일단부가 열려 슬릿(3e)과 방(3j)이 통하고 있다. 프레임재(3)가 판재(2)에 포개어 쌓여 접합되고, 슬릿(3e)의 아래가 판재(2)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(3a)이 관통구멍(2a)에, 관통구멍(3b)이 관통구멍(2b)에, 관통구멍(3c)이 관통구멍(2c)에, 관통구멍(3d)이 관통구멍(2d)에, 관통구멍(3f)이 관통구멍(2f)에 연통하고 있다. 또, 슬릿(3e)의 타단부에 관통구멍(2e)이 통하고 있다.
도 5D에 나타내는 바와 같이, 판재(4)의 중앙부에는 관통구멍(4a)이 형성되고, 관통구멍(4a)의 주위에 있어서도 관통구멍(4b∼4d) 및 관통구멍(4f)이 형성되어 있다. 또, 판재(4)는 벌집형상으로 되고, 판재(4)를 관통한 복수의 구멍(4g)이 점재하고 있다. 판재(4)가 프레임재(3)에 포개어 쌓여 접합되고, 슬릿(3e)의 위가 판재(4)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(4a)이 관통구멍(3a)에, 관통구멍(4b)이 관통구멍(3b)에, 관통구멍(4c)이 관통구멍(3c)에, 관통구멍(4d)이 관통구멍(3d)에, 관통구멍(4f)이 관통구멍(3f)에 연통하고 있다. 슬릿(3e)에는 구멍(4g)이 겹치지 않고, 슬릿(3e)의 위가 판재(4)에 의해서 막아져 있다.
도 5E에 나타내는 바와 같이, 프레임재(5)의 내측에는 프레임재(5)의 모서리로부터 프레임재(5)의 내측을 향하여 내붙인 프레임재(5)와 같은 높이의 칸막이편(5g)이 설치되어 있다. 프레임재(5)의 내측에 구획되는 공간의 중앙부에는 칸막이편(3g)에 의해서 형성된 관통구멍(5a)이 설치되고, 또한 관통구멍(5a)의 주위에 있어서 관통구멍(5b∼5d) 및 관통구멍(5f)이 형성되며, 프레임재(5)의 내측에 프레임재(5)의 높이만큼의 공간인 방(5j)이 형성되어 있다. 프레임재(5)가 판재(4)에 포개어 쌓여 접합되어 있다. 관통구멍(5a)이 관통구멍(4a)에, 관통구멍(5b)이 관통구멍(4b)에, 관통구멍(5c)이 관통구멍(4c)에, 관통구멍(5d)이 관통구멍(4d)에, 관통구멍(5f)이 관통구멍(4f)에 연통하고 있다.
도 5F에 나타내는 바와 같이, 판재(6)의 중앙부에는 관통구멍(6a)이 형성되고, 관통구멍(6a)의 주위에 있어서도 관통구멍(6b∼6d) 및 관통구멍(6f)이 형성되 어 있다. 또, 판재(6)는 벌집형상으로 되고, 판재(6)를 관통한 복수의 구멍(6g)이 점재하고 있다. 판재(6)가 프레임재(5)에 포개어 쌓여 접합되어 있다. 관통구멍(6a)이 관통구멍(5a)에, 관통구멍(6b)이 관통구멍(5b)에, 관통구멍(6c)이 관통구멍(5c)에, 관통구멍(6d)이 관통구멍(5d)에, 관통구멍(6f)이 관통구멍(5f)에 연통하고 있다.
도 6A, 도 6C, 도 6E, 도 7A에 나타내어진 프레임재(7, 9, 11, 13)는 프레임재(5)와 같게 설치되어 있다. 즉, 프레임재(7, 9, 11, 13)는 각각 프레임재(7, 9, 11, 13)의 높이만큼의 공간인 방(7j, 9j, 11j, 13j)이 구획되고, 관통구멍(5a)과 같은 형상 및 치수이며 또한 칸막이편(7g, 9g, 11g, 13g)에 의해서 형성된, 관통구멍(5a)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(7a, 9a, 11a, 13a)이 각각 설치되고, 관통구멍(5b)과 같은 형상 및 치수이며 또한 관통구멍(5b)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(7b, 9b, 11b, 13b)이 각각 설치되고, 관통구멍(5c)과 같은 형상 및 치수이며 또한 관통구멍(5c)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(7c, 9c, 11c, 13c)이 각각 설치되며, 관통구멍(5d)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(5d)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(7d, 9d, 11d, 13d)이 각각 설치되며, 관통구멍(5f)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(5f)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(7f, 9F, 11f, 13f)이 각각 설치되어 있다. 도 6B, 도 6D, 도 6F에 나타내어진 판재(8, 10, 12)는 판재(6)와 같게 설치되어 있다. 즉, 판재(8, 10, 12)는 관통구멍(6a)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(6a)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8a, 10a, 12a)이 각각 설치되며, 관통구멍(6b)과 같은 형상 및 치수이고 또 한 관통구멍(6b)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8b, 10b, 12b)이 각각 설치되고, 관통구멍(6c)과 같은 형상 및 치수이며 또한 관통구멍(6c)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8c, 10c, 12c)이 각각 설치되며, 관통구멍(6d)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(6d)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8d, 10d, 12d)이 각각 설치되며, 관통구멍(6f)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(6f)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8f, 10f, 12f)이 각각 설치되며, 관통구멍(6a)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(6a)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(8a, 10a, 12a)이 각각 설치되며, 구멍(6g)과 같은 형상 및 치수이고 또한 구멍(6g)을 포함시키고, 방(7j, 9j, 11j)을 통하여 서로 연통하는 관통구멍(8g, 10g, 12g)이 각각 설치되어 있다. 이들의 부재(7∼12)는 프레임재(5)나 판재(6)와 겹쳐지도록 해서 이들 순서대로 적층되고, 접합되어 있다.
도 7B에 나타내는 바와 같이, 판재(14)에는 관통구멍(14a∼14d) 및 관통구멍(14f)이 형성되어 있다. 또, 판재(14)는 벌집형상으로 되고, 판재(14)를 관통한 복수의 구멍(14g)이 점재하고 있다. 판재(14)가 프레임재(13)에 포개어 쌓여 접합되어 있다. 관통구멍(14a)이 관통구멍(13a)에, 관통구멍(14b)이 관통구멍(13b)에, 관통구멍(14c)이 관통구멍(13c)에, 관통구멍(14d)이 관통구멍(13d)에, 관통구멍(14f)이 관통구멍(13f)에 연통하고 있다. 또한 후술하는 연소실(15f)에 대응하는 면에는 관통구멍(14f)을 제외하고 구멍(14g)이 설치되어 있지 않다.
도 7C에 나타내는 바와 같이, 프레임재(15)의 내측에는 프레임재(15)의 모서리로부터 프레임재(15)의 내측을 향해서 내붙인 프레임재(15)와 같은 높이의 칸막 이편(15g)이 설치되어 있다. 프레임재(15)의 내측에 구획되어 있는 공간의 중앙부에는 칸막이편(15g)에 의해서 형성된 관통구멍(15a)이 설치되고, 또한 관통구멍(15a)의 주위에 있어서 관통구멍(15b∼15d)이 형성되며, 관통구멍(15a)을 둘러싸도록 C자형상의 연소실(15f)이 형성되고, 프레임재(15)의 내측에 방(15j)이 형성되어 있다. 프레임재(15)가 판재(14)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(15j) 및 연소실(15f)의 아래가 판재(14)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(15a)이 관통구멍(14a)에, 관통구멍(15b)이 관통구멍(14b)에, 관통구멍(15c)이 관통구멍(14c)에, 관통구멍(15d)이 관통구멍(14d)에 연통하고 있다. 또, 연소실(15f)에 관통구멍(14f)이 통하지만, 어떤 구멍(14g)도 연소실(15f)에 통하지 않는다. 연소실(15f)은 칸막이(15i)에 의해서 출입구가 칸막이 되어 있다.
도 7D에 나타내는 바와 같이, 판재(16)에는 관통구멍(16a∼16d), 슬릿(16f) 및 관통구멍(16h)이 형성되어 있다. 또, 판재(16)는 벌집형상으로 되고, 판재(16)를 관통한 복수의 구멍(16g)이 점재하고 있다. 판재(16)가 프레임재(15)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(15j) 및 연소실(15f)의 위가 판재(16)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(16a)이 관통구멍(15a)에, 관통구멍(16b)이 관통구멍(15b)에, 관통구멍(16c)이 관통구멍(15c)에, 관통구멍(16d)이 관통구멍(15d)에 연통하고 있다. 슬릿(16f)은 칸막이(15i) 및 후술하는 칸막이(17i)보다 우측에 위치하고 있다. 또한 연소실(15f) 및 후술하는 연소실(17f)에 대응하는 면에는 슬릿(16f)을 제외하고 구멍(16g)이 설치되어 있지 않다. 슬릿(16f)이 연소실(15f)에 통하는 동시에, 관통구멍(16h)이 연소실(15f)에 통한다. 어떤 구멍(16g)도 연소실(15f)에 통하지 않는 다.
도 7E에 나타내는 바와 같이, 프레임재(17)의 내측에는, 프레임재(17)의 모서리로부터 프레임재(17)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(17)와 같은 높이의 칸막이편(17g)이 설치되어 있다. 프레임재(17)의 내측에 구획되어 있는 공간의 중앙부에는 칸막이편(17g)에 의해서 형성된 중앙부에 관통구멍(17a)이 설치되고, 관통구멍(17a)의 주위에 있어서 관통구멍(17b∼17d) 및 관통구멍(17h)이 형성되며, 관통구멍(17a)을 둘러싸도록 C자형상의 연소실(17f)이 형성되고, 프레임재(17)의 내측에 방(17j)이 형성되어 있다. 프레임재(17)가 판재(16)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(17j) 및 연소실(17f)의 아래가 판재(16)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(17a)이 관통구멍(16a)에, 관통구멍(17b)이 관통구멍(16b)에, 관통구멍(17c)이 관통구멍(16c)에, 관통구멍(17d)이 관통구멍(16d)에, 관통구멍(17h)이 관통구멍(16h)에 연통하고 있다. 연소실(17f)은 칸막이(17i)에 의해서 출입구가 칸막이 되어 있다. 또, 연소실(17f)에 슬릿(16f)이 통하지만, 어떤 구멍(16g)도 연소실(17f)에 통하지 않는다.
도 7F에 나타내는 바와 같이, 판재(18)에는 관통구멍(18a∼18d), 슬릿(18f) 및 관통구멍(18h)이 형성되어 있다. 관통구멍(18a)의 지름은 관통구멍(17a)의 지름보다도 작다. 또, 판재(18)는 벌집형상으로 되고, 판재(18)를 관통한 복수의 구멍(18g)이 점재하고 있다. 판재(18)가 프레임재(17)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(17j) 및 연소실(17f)의 위가 판재(18)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(18a)이 관통구멍(17a)에, 관통구멍(18b)이 관통구멍(17b)에, 관통구멍(18c)이 관통구 멍(17c)에, 관통구멍(18d)이 관통구멍(17d)에, 관통구멍(18h)이 관통구멍(18h)에 연통하고 있다. 슬릿(18f)은 칸막이(17i) 및 후술하는 칸막이(19i)보다 좌측에 위치하고 있다. 또한 연소실(17f) 및 후술하는 연소실(19f)에 대응하는 면에는 슬릿(18f)을 제외하고 구멍(18g)이 설치되어 있지 않으므로, 슬릿(18f)이 연소실(17f)에 통하고, 어떤 구멍(18g)도 연소실(17f)에 통하지 않는다.
도 8A에 나타내는 바와 같이, 프레임재(19)의 내측에는 프레임재(19)의 모서리로부터 프레임재(19)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(19)와 같은 높이의 칸막이편(19g)이 설치되어 있다. 프레임재(17)의 내측에 구획되어 있는 공간의 중앙부에는 칸막이편(19g)에 의해서 형성된 관통구멍(19a)이 설치되고, 또한 관통구멍(19a)의 주위에 있어서 관통구멍(19b, 19c) 및 관통구멍(19h)이 설치되며, 관통구멍(19a)을 둘러싸도록 연소실(19f)이 형성되고, 프레임재(19)의 내측에 프레임재(19)의 높이만큼의 공간인 방(19j)이 형성되어 있다. 프레임재(19)가 판재(18)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(19j) 및 연소실(19f)의 아래가 판재(18)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(19a)이 관통구멍(18a)에, 관통구멍(19b)이 관통구멍(18b)에, 관통구멍(19c)이 관통구멍(18c)에, 관통구멍(19h)이 관통구멍(18h)에 연통하고 있다. 연소실(19f)은 칸막이(19i)에 의해서 출입구가 칸막이 되어 있다. 또, 연소실(19f)에 관통구멍(18d) 및 슬릿(18f)이 통하지만, 어떤 구멍(18g)도 연소실(19f)에 통하지 않는다.
도 8B에 나타내는 바와 같이, 판재(20)에는 관통구멍(20a∼20c) 및 관통구멍(20h)이 형성되어 있다. 또, 판재(20)는 벌집형상으로 되고, 판재(20)를 관통한 복수의 구멍(20g)이 점재하고 있다. 판재(20)가 프레임재(19)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(19j) 및 연소실(19f)의 위가 판재(20)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(20a)이 관통구멍(19a)에, 관통구멍(20b)이 관통구멍(19b)에, 관통구멍(20c)이 관통구멍(19c)에, 관통구멍(20h)이 관통구멍(18h)에 연통하고 있다. 연소실(19f)에 대응하는 면에는 구멍(20g)이 설치되어 있지 않으므로, 어떤 구멍(20g)도 연소실(19f)에 통하지 않는다.
도 8C에 나타내는 바와 같이, 프레임재(21)의 내측에는 프레임재(21)의 모서리로부터 프레임재(21)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(21)와 같은 높이의 칸막이편(21g)이 설치되어 있다. 프레임재(21)의 내측에 구획되어 있는 공간에는 칸막이편(21g)에 의해서 형성된 관통구멍(21a) 및 슬릿(21b, 21c, 21h)이 설치되고, 프레임재(21)의 내측에 방(21j)이 형성되어 있다. 프레임재(21)가 판재(20)에 포개어 쌓여 접합되고, 슬릿(21b, 21c, 21h)의 아래가 판재(20)에 의해서 막아지며, 방(21j)의 아래도 판재(20)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(21a)이 관통구멍(18a)에 연통하고 있다. 또, 슬릿(21b)의 단부에 관통구멍(20b)이 통하고, 슬릿(21c)의 단부에 관통구멍(20c)이 통하며, 슬릿(21h)의 단부에 관통구멍(20h)이 통하고 있다. 칸막이편(21g)은 후술하는 전열선(161)의 열을 아래쪽에 위치하는 기화기(111)에 효율적으로 전반하기 위해, 슬릿(21b, 21c, 21h)의 주위를 폭넓게 덮고 있다.
도 8D에 나타내는 바와 같이, 판재(22)의 중앙부에는 관통구멍(22a∼22c) 및 관통구멍(22h)이 형성되어 있다. 또, 판재(22)는 벌집형상으로 되고, 판재(22)를 관통한 복수의 구멍(22g)이 점재하고 있다. 판재(22)가 프레임재(19)에 포개어 쌓여 접합되고, 슬릿(21b, 21c, 21h)의 위가 판재(22)에 의해서 막아지며, 방(21j)의 위가 판재(22)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(22a)이 관통구멍(21a)에 연통하고 있다. 관통구멍(22b)이 슬릿(21b)의 단부에, 관통구멍(22c)이 슬릿(21c)의 단부에, 관통구멍(22h)이 슬릿(21h)의 단부에 통하고 있다. 또, 판재(22)의 상면(이면)에는 관통구멍(22a∼22c) 및 관통구멍(22h)의 주위에 전열선(161)이 설치되어 있다.
도 8E에 나타내는 바와 같이, 프레임재(23)의 내측에는 프레임재(23)의 모서리로부터 프레임재(23)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(23)와 같은 높이의 칸막이편(23g)이 설치되어 있다. 프레임재(23)의 내측에 구획되어 있는 공간에는 칸막이편(23g)에 의해서 형성된 관통구멍(23a∼23c) 및 관통구멍(23h)이 설치되고, 프레임재(23)의 내측에 방(23j)이 형성되어 있다. 프레임재(23)가 판재(22)에 포개어 쌓여 접합되며, 방(23j)의 아래가 판재(22)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(23a)이 관통구멍(22a)에, 관통구멍(23b)이 관통구멍(22b)에, 관통구멍(23c)이 관통구멍(22c)에, 관통구멍(23h)이 관통구멍(22h)에 연통하고 있다.
도 8F, 도 9B에 나타내어진 판재(24, 26)는 판재(22)와 같게 설치되어 있다. 즉, 판재(24, 26)에는 관통구멍(22a)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(22a)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(24a, 26a)이 각각 설치되며, 관통구멍(22b)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(22b)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(24b, 26b)이 각각 설치되며, 관통구멍(22c)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통 구멍(22c)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(24c, 26c)이 각각 설치되며, 관통구멍(22h)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(22h)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(24h, 26h)이 각각 설치되며, 구멍(22g)과 같은 위치, 형상 및 치수이고 또한 구멍(22g)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(24g, 26g)이 각각 설치되어 있다. 도 9A, 도 9C에 나타내어진 프레임재(25, 27)는 프레임재(23)와 같게 설치되어 있다. 이들의 부재(24∼27)는 프레임재(22)나 판재(24)에 겹쳐지도록 하여 이들의 순서대로 적층되고, 접합되어 있다. 즉, 프레임재(25, 27)에는 관통구멍(23a)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(23a)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(25a, 27a)이 각각 설치되며, 관통구멍(23b)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(23b)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(25b, 27b)이 각각 설치되며, 관통구멍(23c)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(23c)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(25c, 27c)이 각각 설치되며, 관통구멍(23h)과 같은 형상 및 치수이고 또한 관통구멍(23h)을 포함시켜 서로 연통하는 관통구멍(25h, 27h)이 각각 설치되어 있다.
도 9D에 나타내는 바와 같이, 판재(28)의 중앙부에는 관통구멍(28a∼28c) 및 관통구멍(28h)이 형성되어 있다. 또, 판재(28)는 벌집형상으로 되고, 판재(28)를 관통한 복수의 구멍(28g)이 점재하고 있다. 판재(28)가 프레임재(27)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(27j)의 위가 판재(28)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(28a)이 관통구멍(27a)에, 관통구멍(28b)이 관통구멍(27b)에, 관통구멍(28c)이 관통구멍(27c)에, 관통구멍(28h)이 관통구멍(27h)에 연통하고 있다. 후술하는 슬릿(29b) 에 대응하는 면에는 구멍(28g)이 설치되어 있지 않다.
도 9E에 나타내는 바와 같이, 프레임재(29)의 내측에는 프레임재(29)의 모서리로부터 프레임재(29)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(29)와 같은 높이의 칸막이편(29g)이 설치되어 있다. 프레임재(29)의 내측에 구획되어 있는 공간의 중앙에는 칸막이편(29g)에 의해서 형성된 관통구멍(29a, 29c, 29h) 및 슬릿(29b)이 형성되고, 프레임재(29)의 내측에 방(29j)이 형성되어 있다. 슬릿(29b)의 일단부가 열려 방(29j)과 슬릿(29b)이 통하고 있다. 프레임재(29)가 판재(28)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(29j) 및 슬릿(29b)의 아래가 판재(28)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(29a)이 관통구멍(28a)에, 관통구멍(29c)이 관통구멍(28c)에, 관통구멍(29h)이 관통구멍(28h)에 연통하고 있다. 또, 슬릿(29b)의 타단부에 관통구멍(28b)이 통하고 있다.
도 9F에 나타내는 바와 같이, 판재(30)의 중앙부에는 관통구멍(30a∼30c) 및 관통구멍(30h)이 형성되어 있다. 판재(30)가 프레임재(29)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(29j) 및 슬릿(29b)의 위가 판재(30)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(30a)이 관통구멍(29a)에, 관통구멍(30c)이 관통구멍(29c)에, 관통구멍(30h)이 관통구멍(29h)에 연통하고 있다. 또, 관통구멍(29b)이 슬릿(29b)의 타단부에 통하고 있다.
도 10A에 나타내는 바와 같이, 부재(31)는 개질기(113)와 일산화탄소제거기(115)의 사이에 설치되어 있는 집합 파이프이며, 관통구멍(31a∼31c) 및 관통구멍(31h)이 형성되어 있다. 도 10B에 나타내어진 판재(32)는 판재(30)와 같게 설치 되어 있다. 판재(30)의 중앙부와 판재(32)의 중앙부의 사이에 부재(31)가 끼워지고, 부재(31)가 판재(30) 및 판재(32)에 접합되어 있다. 그리고 관통구멍(32a), 관통구멍(31a) 및 관통구멍(30a)이 연통하고, 관통구멍(32b), 관통구멍(31b) 및 관통구멍(30b)이 연통하며, 관통구멍(32c), 관통구멍(31c) 및 관통구멍(30c)이 연통하고, 관통구멍(32h), 관통구멍(31h) 및 관통구멍(30h)이 연통하고 있다. 판재(32)의 하면에는 리드 선(166, 167)에 접속되어 있는 전열선(165)이 관통구멍(31a∼31c) 및 관통구멍(31h)의 주위에 설치되어 있다.
도 10C에 나타내어진 프레임재(33)는 프레임재(29)와 같게 설치되어 있다. 프레임재(33)가 판재(32)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(33j) 및 슬릿(33b)의 아래가 판재(32)에 의해서 막아져 있다. 칸막이편(29g)에 의해서 형성된 관통구멍(33a)이 관통구멍(32a)에, 관통구멍(33c)이 관통구멍(32c)에, 관통구멍(33h)이 관통구멍(32h)에 연통하고 있다. 또, 슬릿(33b)의 단부에 관통구멍(32b)이 통하고 있다.
도 10D에 나타내는 바와 같이, 판재(34)의 중앙부에는 관통구멍(34a, 34c, 34h)이 형성되어 있다. 또, 판재(34)는 벌집형상으로 되고, 판재(34)를 관통한 복수의 구멍(34g)이 점재하고 있다. 판재(34)가 프레임재(33)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(33j) 및 슬릿(33b)의 위가 판재(34)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(34a)이 관통구멍(33a)에, 관통구멍(34c)이 관통구멍(33c)에, 관통구멍(34h)이 관통구멍(33h)에 연통하고 있다.
도 10E에 나타내어진 프레임재(35)는 프레임재(23)와 같게 설치되어 있다. 프레임재(35)가 판재(34)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(35j)의 아래가 판재(34)에 의해서 막아져 있다. 칸막이편(35g)에 의해서 형성된 관통구멍(35a)이 관통구멍(34a)에, 관통구멍(35c)이 관통구멍(34c)에, 관통구멍(35h)이 관통구멍(34h)에 연통하고 있다.
도 10F에 나타내어진 판재(36)는 판재(26)와 같게 설치되어 있다. 판재(36)가 프레임재(35)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(35j)의 위가 판재(36)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(36a)이 관통구멍(36a)에, 관통구멍(36b)이 관통구멍(35b)에, 관통구멍(36c)이 관통구멍(35c)에, 관통구멍(36h)이 관통구멍(35h)에 연통하고 있다.
도 11A에 나타내어진 프레임재(37)는 프레임재(23)와 같게 설치되어 있다. 프레임재(37)가 판재(36)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(37j)의 아래가 판재(36)에 의해서 막아져 있다. 칸막이편(37g)에 의해서 형성된 관통구멍(37a)이 관통구멍(36a)에, 관통구멍(37b)이 관통구멍(36b)에, 관통구멍(37c)이 관통구멍(36c)에, 관통구멍(37h)이 관통구멍(36h)에 연통하고 있다.
도 11B에 나타내는 바와 같이, 판재(38)의 중앙부에는 관통구멍(38a∼38c, 38h)이 형성되어 있다. 또, 판재(38)는 벌집형상으로 되고, 판재(38)를 관통한 복수의 구멍(38g)이 점재하고 있다. 판재(38)가 프레임재(33)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(37j)의 위가 판재(33)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(34a)이 관통구멍(33a)에, 관통구멍(34c)이 관통구멍(33c)에, 관통구멍(34h)이 관통구멍(33h)에 연통하고 있다.
도 11C에 나타내는 바와 같이, 프레임재(39)의 내측에는 프레임재(39)의 모 서리로부터 프레임재(39)의 내측을 향해 내붙인 프레임재(39)와 같은 높이의 칸막이편(39g)이 설치되어 있다. 프레임재(39)의 내측이 구획되어 있는 공간에는 칸막이편(39g)에 의해서 형성된 관통구멍(39b, 39c, 39h) 및 슬릿(39a)이 설치되고, 프레임재(39)의 내측에 방(39j)이 형성되어 있다. 슬릿(39a)의 일단부가 열려 방(39j)과 슬릿(39a)이 통하고 있다. 프레임재(39)가 판재(38)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(39j) 및 슬릿(39a)의 아래가 판재(38)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(39b)이 관통구멍(38b)에, 관통구멍(39c)이 관통구멍(38c)에, 관통구멍(39h)이 관통구멍(38h)에 연통하고 있다. 또, 슬릿(39a)의 타단부에 관통구멍(38a)이 통하고 있다.
도 11D에 나타내는 바와 같이, 판재(40)의 중앙부에는 관통구멍(40c, 40h)이 형성되어 있다. 판재(40)가 프레임재(39)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(39j) 및 슬릿(39a)의 위가 판재(40)에 의해서 막아져 있다. 관통구멍(40c)이 관통구멍(39c)에, 관통구멍(40h)이 관통구멍(39h)에 연통하고 있다.
도 11E에 나타내는 바와 같이, 프레임재(41)의 내측에는 프레임재(41)의 안쪽 가장자리로부터 프레임재(41)의 내측을 향해 내붙인 칸막이편(41g)이 설치되어 있다. 칸막이편(41g)에는 슬릿(41c, 41h)이 설치되어 있다. 슬릿(41c, 41h)의 일단부가 열려 슬릿(41c, 41h)이 프레임재(41)의 내측의 방(41j)에 통하고 있다. 프레임재(41)가 판재(40)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(41j) 및 슬릿(41c, 41h)의 아래가 판재(40)에 의해서 막아져 있다. 슬릿(41c)의 타단부에 관통구멍(40c)이 통하고, 슬릿(40h)의 타단부에 관통구멍(40h)이 통하고 있다.
도 11F에 나타내는 바와 같이, 판재(42)는 평판이다. 판재(42)가 프레임재(41)에 포개어 쌓여 접합되고, 방(41j) 및 슬릿(41c, 41h)의 위가 판재(42)에 의해서 막아져 있다.
도 12는 반응장치(100)의 종단면 사시도이며, 도 13A는 반응장치(100)의 반응장치 본체(150) 및 매니폴드(140)를 주로 나타낸 사시도이며, 도 13B는 반응장치 본체(150) 및 매니폴드(140)를 주로 나타낸 측면도이다. 도 14, 도 15는, 도 1에 나타내어진 반응장치(100)의 각 부와, 도 5A∼도 5F, 도 6A∼도 6F, 도 7A∼도 7F, 도 8A∼도 8F, 도 9A∼도 9F, 도 10A∼도 10F 및 도 11A∼도 11F에 나타내어진 부재(1∼42)가 적층되는 것으로 형성된 경로의 대응관계를 나타낸 것이다. 또한 도 13A, 도 13B에 있어서는, 반응장치(100)의 내부에 설치된 기화기(111), 제 1 연소기(119) 및 제 2 연소기(123) 등을 보기 쉽게 하기 위해서 개질기(113) 및 일산화탄소제거기(115)를 2점쇄선으로 나타내고 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 연료 도입관(141)으로부터 관통구멍(17a)까지가 기화기(111)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(1∼17)가 적층되고, 단열패키지(130)의 저판(132)의 상면에 부재(1)(집합 파이프(1))가 접합되며, 저판(132)의 하면에 매니폴드(140)가 접합됨으로써, 연료 도입관(141), 연료 도입구멍(132a), 연료 도입관(1a) 및 관통구멍(2a∼17a)이 늘어서서 통형상이 되고, 이에 따라 기화기(111)가 구축된다. 이 통부 내에는 즉 연료 도입관(141)으로부터 관통구멍(16a)에 걸쳐서 흡액재(111a)가 충전되어 있다. 이 흡액재(111a)의 상단이 판재(18)의 하면으로부터 떨어져서, 관통구멍(17a)에 있어서는 흡액재(111a)의 상단과 판재(18)의 하면의 사이의 내부 공간이 형성되어 있다. 또한 흡액재(111a)가 충전되는 영역은 특히 한정은 하지 않지만, 연료 도입관(141)부터 관통구멍(15a)에 걸쳐서라도 좋으며, 연료 도입관(141)부터 관통구멍(14a)에 걸쳐서라도 좋고, 연료 도입관(141)으로부터 관통구멍(13a)에 걸쳐서라도 좋다.
흡액재(111a)는 액체를 흡수하는 것이며, 흡액재(111a)로서는 무기섬유 또는 유기섬유를 결합재로 굳힌 것이나, 무기분말을 소결한 것이나, 무기분말을 결합재로 굳힌 것이나, 그래파이트와 글래시-카본의 혼합체이다. 구체적으로는, 펠트재, 세라믹 다공질재, 섬유재, 카본 다공질재라고 하는 것이 흡액재(111a)로서 이용된다. 연료카트리지(101)로부터 보내진 연료와 물은 흡액재(111a)의 하단부터 흡액재(111a)에 흡수되고, 흡액재(111a)의 모세관 현상에 의해서 흡액재(111a)의 상단에 침투한다. 흡액재(111a)에 흡수된 연료와 물의 혼합액은 흡액재(111a)의 내부 상단 근방에 있어서 열에 의해 기화하고, 연료와 물의 혼합기가 흡액재(111a)의 상단에서 나온다.
기화기(111)의 상측을 가열하기 위해서, 기화기(111)의 상단부의 주위에 제 2 연소기(123)가 구축된다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 연소실(19f)부터 연소실(15f)까지가 제 2 연소기(123)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이, 부재(14∼20)가 적층되고, 연소실(15f, 17f, 19f)의 상하가 막아지며, 연소실(15f)과 연소실(17f)이 슬릿(16f)에 의해 연통하고, 연소실(17f)과 연소실(19f)이 슬릿(18f)에 의해 연통하며, 이에 따라 제 2 연소기(123)가 구축된다. 또, 연소실(15f, 17f, 19f)에 면한 부분(예를 들면, 판재(20)의 하면 중앙부, 판 재(18, 16)의 양면 중앙부, 판재(14)의 상면 중앙부)에는 연소용 촉매(예를 들면, 백금)가 담지되어 있다. 제 2 연소기(123)에 공급된 기체연료(수소 등)가 연소용 촉매에 의해서 연소하고(산화하고), 이에 따라 연소열이 생긴다. 제 2 연소기(123)의 연소열에 의해서 기화기(111)의 동작온도가 130∼150℃로 되어 있다.
흡액재(111a)가 연료 도입관(141)부터 관통구멍(16a) 또는 관통구멍(15a)에 걸쳐 충전되어 있는 경우, 흡액재(111a)의 상단은 제 2 연소기(123)의 내측에 위치하고 있게 된다. 또, 흡액재(111a)가 연료 도입관(141)부터 관통구멍(14a), 관통구멍(13a) 또는 관통구멍(13a)보다도 아래에 걸쳐 충전되어 있는 경우, 흡액재(111a)의 상단은 제 2 연소기(123)의 아래쪽 외측에 위치하고 있게 된다.
제 2 연소기(123) 외에 보조적으로 전열선(161)(도 8D에 도시)이 설치되어 있다. 이 전열선(161)은 금이라고 하는 전열재(전기저항재)를 패터닝한 것이고, 판재(22)의 상면 중앙부에 형성되어 있다. 전열선(161)의 양단에는 각각 리드 선(162, 163)이 접속되어 있다. 도 2, 도 3 등에 나타내는 바와 같이, 리드 선(162, 163)은 저판(132)을 관통하고, 단열패키지(130)의 바깥으로 연장하고 있다. 또한 전열선(161)의 전기저항이 온도에 의존하기 때문에, 전열선(161)은 그 전류 및 전압에 의해 온도를 측정하는 온도센서로서도 기능한다. 제 2 연소기(123) 및 전열선(161)은 기화기(111) 및 일산화탄소제거기(115)를 소정의 온도로 가열하기 위해서 이용된다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 오프가스 도입관(144)으로부터 관통구멍(18d)까지가 유로(122)에 상당하고, 기체연료와 공기의 혼합기가 유로(122)에 의해서 제 2 연소기(123)에 보내진다. 관통구멍(14f)부터 배관(146)까지가 유로(124)에 상당하고, 이산화탄소, 수증기 등의 배기가스가 유로(124)에 의해서 보내져 외부로 배출된다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(1∼18)의 적층과, 저판(132)과 집합 파이프(1)의 접합과, 저판(132)과 매니폴드(140)의 접합에 의해서 오프가스 도입관(144), 오프가스 도입구멍(132d), 오프가스 도입관(1d) 및 관통구멍(2d∼18d)이 늘어선다. 이것에 의해 유로(122)가 구축되고, 그 유로(122)가 관통구멍(19d)에 있어서 연소실(19f)에 통하고 있다. 마찬가지로 배관(146), 배출구멍(132f), 배관(1f) 및 관통구멍(2f∼14f)이 늘어섬으로써, 유로(124)가 구축되고, 그 유로(124)가 관통구멍(14f)에 있어서 연소실(15f)에 통하고 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 관통구멍(18a)부터 슬릿(39a)까지가 유로(112)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이, 부재(18∼40)가 적층되고, 관통구멍(18a)부터 슬릿(39a)까지가 늘어서며, 관형상의 유로(112)가 구축된다. 유로(112)는 관통구멍(18a)에 있어서 기화기(111)에 통하고 있다. 기화기(111)로 기화한 물과 연료의 혼합기는 유로(112)에 의해서 개질기(113)에 보내진다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 방(39j)부터 방(33j)까지가 개질기(113)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(32∼40)가 적층되고, 방(33j, 35j, 37j, 39j)의 상하가 막아지며, 구멍(34g)에 의해서 방(33j)과 방(35j)이 통하고, 구멍(36g)에 의해서 방(35j)과 방(37j)이 통하며, 구멍(38g)에 의해서 방(37j)과 방(39j)이 통하고, 이에 따라 개질기(113)가 구축된다. 방(33j, 35j, 37j, 39j)에 면한 부분(예를 들면, 판재(40)의 하면, 판재(38, 36, 34)의 양면, 판재(32)의 상면)에는 개질용 촉매(예를 들면, 연료가 메탄올의 경우, Pd/ZnO계 촉매)가 담지되어 있다. 기화기(111)로부터 보내져 온 연료와 물의 혼합기는 개질기(113) 내에 있어서 개질용 촉매에 의해 개질반응하고, 수소 등이 생성된다.
개질반응에는 열이 필요하기 때문에, 개질기(113)를 가열하는 제 1 연소기(119)가 개질기(113)의 위에 설치되고, 보조적으로 전열선(165)이 개질기(113)의 아래에 설치되어 있다. 이 전열선(165)은 금이라고 하는 전열재(전기저항재)를 사행한 형상으로 패터닝한 것이며, 판재(32)의 하면에 형성되어 있다. 전열선(165)의 양단에는 각각 리드 선(166, 167)이 접속되어 있다. 리드 선(166, 167)은 저판(132)을 관통하여 단열패키지(130)의 바깥으로 연장돌출하고 있다. 또한 전열선(165)의 전기저항이 온도에 의존하기 때문에, 전열선(165)은 그 전류 및 전압에 의해 온도를 측정하는 온도센서로서도 기능한다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 방(41j)이 제 1 연소기(119)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이, 부재(40∼42)가 적층되는 것으로, 방(41j)의 상하가 막아지고, 제 1 연소기(119)가 구축된다. 방(41j)에 면한 부분(판재(40)의 상면, 판재(42)의 하면)에는 연소용 촉매(예를 들면, 백금)가 담지되어 있다. 제 1 연소기(119)에 공급된 기체연료(수소 등)가 연소용 촉매에 의해서 연소하고, 이에 따라 연소열이 생긴다. 제 1 연소기(119)의 연소열이나 전열선(165)의 발열에 의해서 개질기(113)의 동작온도가 360∼380℃로 되어 있다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 오프가스 도입관(143)부터 슬릿(41c)까지가 유 로(118)에 상당하고, 유로(117)로부터 연료전지형 발전 셀(102)에 공급된 수소 중, 연료전지형 발전 셀(102)에서 전기화학반응하지 않고 남은 만큼인 기체연료와 공기의 혼합기가 유로(118)에 의해서 제 1 연소기(119)에 보내진다. 또, 방(41j)이 제 1 연소기(119)에 상당한다. 슬릿(41h)부터 관통구멍(16h)까지가 유로(121)에 상당하고, 물, 이산화탄소 등의 배기가스가 유로(121)에 의해서 유로(124)로 보내지며, 유로(124)로부터 외부로 배출된다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(1∼42)의 적층과, 저판(132)과 집합 파이프(1)의 접합과, 저판(132)과 매니폴드(140)의 접합에 의해서, 오프가스 도입관(143), 오프가스 도입구멍(132c), 오프가스 도입관(1c), 관통구멍(2c∼20c), 슬릿(21c), 관통구멍(22c∼40c) 및 슬릿(41c)이 늘어선다. 이에 따라 유로(118)가 구축되고, 그 유로(118)가 슬릿(41c)의 단부에 있어서 방(41j)에 통하고 있다. 마찬가지로, 관통구멍(16h∼20h), 슬릿(21h), 관통구멍(22h∼40h) 및 슬릿(41h)이 늘어섬으로써, 유로(121)가 구축되고, 그 유로(121)가 슬릿(41h)의 단부에 있어서 방(41j)에 통하고 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 슬릿(33b)부터 슬릿(29b)까지가 유로(114)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이, 부재(28∼34)가 적층되고, 관통구멍(30b∼32b)이 늘어서며, 또한 관통구멍(30b)에 슬릿(29b)이 잇닿고, 관통구멍(32b)에 슬릿(33b)이 잇닿아 유로(114)가 구축된다. 유로(114)는 슬릿(33b)의 단부에 있어서 개질기(113)로 통하고, 슬릿(29b)의 단부에 있어서 일산화탄소제거기(115)로 통하고 있다. 개질기(113)에서 생성된 수소, 일산화탄소 등은 유로(114)에 의해서 일산화탄소제거기(115)로 보내진다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 공기 도입관(142)부터 관통구멍(28b)까지가 유로(116)에 상당하고, 방(29j)부터 방(3j)까지가 일산화탄소제거기(115)에 상당한다. 즉, 도 12, 도 13, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(1∼30)가 적층되고, 방(3j∼29j)의 상하가 막아지며, 이들 방(3j∼29j)이 각각의 사이의 판재의 구멍에 의해서 통하고, 이에 따라 일산화탄소제거기(115)가 구축된다. 또, 부재(1∼30)의 적층과, 저판(132)과 집합 파이프(1)의 접합과, 저판(132)과 매니폴드(140)의 접합에 의해서, 공기 도입관(142), 공기 도입구멍(132b), 공기 도입관(1b), 관통구멍(2b∼20b), 슬릿(21b) 및 관통구멍(22b∼28b)이 늘어선다. 이에 따라 유로(116)가 구축되고, 그 유로(116)가 슬릿(29b)을 통하여 방(29j)에 통하며, 공기가 유로(116)에 의해 일산화탄소제거기(115)로 보내진다. 방(3j∼29j)에 면한 부분(예를 들면, 판재(30)의 하면, 판재(28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4)의 양면, 판재(2)의 상면)에는 선택산화용 촉매(예를 들면, 백금)가 담지되어 있다. 개질기(113)로부터 보내져 온 수소, 일산화탄소 등은 유로(116)에 의해 보내진 공기와 혼합하고, 일산화탄소제거기(115) 내를 유동한다. 일산화탄소제거기(115) 내에 있어서는 일산화탄소가 선택산화용 촉매에 의해 우선적으로 산화하고, 이에 따라 일산화탄소가 제거된다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 슬릿(3e)부터 개질가스 배출관(145)까지가 유로(117)에 상당하고, 수소 등의 개질가스가 유로(117)에 의해서 일산화탄소제거기(115)로부터 외부로 보내진다. 즉, 도 12, 도 13A, 도 13B에 나타내는 바와 같이 부재(1∼3)의 적층과, 저판(132)과 집합 파이프(1)의 접합과, 저판(132)와 매니 폴드(140)의 접합에 의해서, 개질가스 배출관(145), 개질가스 배출구멍(132e), 개질가스 배출관(1e), 관통구멍(2e) 및 슬릿(3e)이 늘어선다. 이에 따라 유로(117)가 구축되고, 그 유로(117)가 슬릿(3e)의 단부에 있어서 방(3j)으로 통하고 있다.
이상으로 설명해 온 바와 같이, 부재(1∼30)의 적층에 의해서 일산화탄소제거기(115), 기화기(111) 및 제 2 연소기(123)가 구축된다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 기화기(111)는 일산화탄소제거기(115)의 아래에서 일산화탄소제거기(115)의 내부로 삽입되도록 설치되고, 제 2 연소기(123)가 일산화탄소제거기(115)의 내부에 있어서, 기화기(111)의 상단부의 주위에 설치되며, 전열선(161)이 일산화탄소제거기(115)의 내부에 있어서 제 2 연소기(123)의 위에 설치되어 있다. 이와 같은 배치관계가 됨으로써, 제 2 연소기(123)에서 생긴 열과, 일산화탄소제거기(115)에서 생긴 열과, 기화기(111)에서의 기화에 이용되는 열의 밸런스가 좋아진다. 그 때문에, 일산화탄소제거기(115) 및 기화기(111)를 적절한 온도(130∼150℃)로 동작시킬 수 있고, 열의 이용효율이 향상한다. 또한 기화기(111)로 기화한 혼합기를 기화기(111)로부터 배출해서 개질기(113)로 보내기 위한 관형상의 유로(112)는 기화기(111)와는 반대로 일산화탄소제거기(115)의 위에서 일산화탄소제거기(115)의 내부로 삽입하도록 설치되고, 일산화탄소제거기(115)의 내부에 있어서 기화기(111)에 통하고 있다.
특히, 일산화탄소제거기(115)에서 생긴 열은 일산화탄소제거기(115)의 내부에 머무르기 쉽고, 일산화탄소제거기(115)의 내부의 온도가 상승하기 쉬워지지만, 기화기(111)가 일산화탄소제거기(115)의 내부에까지 삽입되도록 설치되어 있기 때 문에, 일산화탄소제거기(115)의 내부의 온도가 지나치게 고온이 되는 일이 없다.
또, 일산화탄소제거기(115)의 온도분포는 내부가 높고, 외측이 낮아지며, 기화기(111)의 온도분포에 대해서도 상단부가 높고, 하단부가 낮아지는 경향이 있다. 그 때문에, 흡액재(111a)에 흡수된 연료와 물의 혼합액은 흡액재(111a)의 상단부측의 내부 및 표면에 있어서 혼합액의 기화가 실행되는 것에 대해 하단부 내부 및 표면에서는 기화가 일어나기 어렵다. 그 때문에, 흡액재(111a) 내에서 기화한 기체가 역류해서 흡액재(111a)의 하단에서 아래로 방출되는 일이 없다. 그러므로, 흡액재(111a)로의 혼합액의 침투량이 안정되고, 나아가서는 흡액재(111a)의 상단측으로부터 증산되는 기체의 양도 안정될 수 있으며, 돌비에 의한 유량 변화를 작게 할 수 있다.
또, 개질기(113) 및 제 1 연소기(119)를 갖는 상부 적층체(부재(32∼42))와, 일산화탄소제거기(115), 기화기(111) 및 제 2 연소기(123)를 갖는 하부 적층체(부재(1∼30))에서는 동작온도가 다르고, 상부 적층체의 동작온도가 360∼380℃이며, 하부 적층체의 동작온도가 130∼150℃이다. 여기에서, 고온인 상부 적층체와 저온인 하부 적층체의 사이에 간격이 설치되고, 상부 적층체 및 하부 적층체보다도 가는 집합 파이프형상의 부재(31)가 하부 적층체와 하부 적층체를 연결하고 있다. 그 때문에, 상부 적층체로부터 하부 적층체로의 열전도 경로가 부재(31)에 한정되므로, 상부 적층체와 하부 적층체의 사이에서 온도차를 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 개량 및 설계의 변경을 실시해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 부재(2∼31)를 적층함으로써, 관통구멍(2a∼17a)이 늘어서서 기화기(111)가 설치되고, 관통구멍(18a∼31a)이 늘어서서 유로(112)가 설치되었다. 그 대신에, 관통구멍(2a∼31a)을 둘러싼 것을 부재(2∼31)에는 설치하지 않고, 도 16에 나타내는 바와 같은 2단 파이프(170)를 부재(2∼30)의 하부 적층체에 아래에서 위로 관통시켜도 좋다. 이 경우, 2단 파이프(170) 중 지름이 큰 부분(171)이 관통구멍(2a∼17a)에 상당하고, 2단 파이프(170) 중 지름이 작은 부분(172)이 관통구멍(18a∼38a)에 상당하며, 2단 파이프(170)의 상단부가 판재(31)에 하면에 접합하고, 지름이 작은 부분(172) 내의 중공이 판재(32)의 관통구멍(32a)에 통한다. 또한, 2단 파이프(170)의 외주면에 선택산화용 촉매를 담지하는 것에 의해서 선택산화 촉매가 방(3j∼29j)에 면하며, 또, 2단 파이프(170)의 외주면과 부재(2∼31)의 접촉면을 접합한다.
[제 2 실시형태]
도 17은, 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치(200)의 종단면도이다.
이 반응장치(200)도, 제 1 실시형태의 반응장치(100)와 마찬가지로 소형이고, 연료전지형 발전 셀 및 연료카트리지와 함께 전자기기에 탑재된다.
반응장치(200)는 내부 중공을 갖는 단열패키지(230)와, 단열패키지(230) 내에 수용된 반응장치 본체(250)를 갖는다. 단열패키지(230)는 스테인리스강(예를 들면, SUS316L)이라고 하는 금속재료로 이루어지고, 단열패키지(230)의 내면에 알루미늄, 금, 은, 동이라고 하는 금속반사막이 성막되며, 단열패키지(230) 내가 진공상태로 되어 있다.
반응장치 본체(250)는 하부 적층체(251)와, 상부 적층체(252)와, 하부 적층체(251)를 아래에서 위로 관통한 기화기 파이프(270)를 구비한다.
기화기 파이프(270)는 2단형상으로 설치되어 있다. 즉, 기화기 파이프(270)는 하부의 대경통부(271)와, 대경통부(271)의 지름보다도 작은 지름을 갖고 대경통부(271)의 상단에 접속한 소경통부(272)를 가지며, 대경통부(271)와 소경통부(272)를 일체로 형성한 것이다. 대경통부(271)의 상단부의 외주면에는 전열선이 패터닝되어 있거나, 대경통부(271)의 상단부의 주위에 있어서 하부 적층체(251)의 내부에 연소기가 설치되어 있으며, 대경통부(271)의 상부가 전열선이나 연소기에 의해서 가열된다.
기화기 파이프(270)의 대경통부(271)에는 흡액재(273)가 충전되고, 흡액재(273)의 상단이 소경통부(272)의 하단으로부터 떨어져서 대경통부(271)의 중공 상부에는 내부 공간이 형성되어 있다. 흡액재(273)는 액체를 흡수하는 것이며, 흡액재(273)로서는 무기섬유 또는 유기섬유를 결합재로 굳힌 것이나, 무기분말을 소결한 것이나, 무기분말을 결합재로 굳힌 것이나, 그래파이트와 글래시-카본의 혼합체이다. 이와 같이 기화기 파이프(270)의 대경통부(271)에 흡액재(273)가 충전되고, 대경통부(271) 및 흡액재(273) 등으로 기화기가 구성된다.
하부 적층체(251)는 복수의 판재(201, 203, 205, 207, 209, 211, 213)의 각각의 사이에 프레임재(202, 204, 206, 208, 210, 212)를 협지하여 이들을 접합한 것이다. 판재·프레임재(201∼213)가 적층됨으로써, 프레임재(202, 204, 206, 208, 210, 212)의 상하가 막아지고, 프레임재(202, 204, 206, 208, 210, 212)의 내 측에 방(202j, 204j, 206j, 208j, 210j, 212j)이 형성된다.
또, 판재(203, 205, 207, 209, 211)는 벌집형상으로 설치되고, 복수의 구멍(203g, 205g, 207g, 209g, 211g)이 판재(203, 205, 207, 209, 211)에 형성되어 있다.
판재(203, 205, 207, 209, 211)의 양면에 선택산화용 촉매(예를 들면, 백금)가 담지되며, 판재(201)의 상면에 선택산화용 촉매가 담지되고, 판재(213)의 하면에 선택산화용 촉매가 담지되어 있다. 기화기 파이프(270)의 외주면에도 선택산화용 촉매가 담지되어 있다. 이와 같이 선택산화용 촉매가 담지되는 것으로, 하부 적층체(251)가 일산화탄소제거기로서 기능한다.
판재(201, 203, 205, 207, 209)의 중앙부에는 관통구멍이 형성되고, 그들의 관통구멍에 기화기 파이프(270)의 대경통부(271)가 삽입되어 있다. 또, 판재(211, 213)의 중앙부에도 관통구멍이 형성되고, 그들 관통구멍에 기화기 파이프(270)의 소경통부(272)가 삽입되어 있다. 이와 같이 하부 적층체(251)에 기화기 파이프(270)가 아래에서 위로 관통함으로써, 대경통부(271) 등으로 이루어지는 기화기는 하부 적층체(251)(일산화탄소제거기)의 내부에 삽입되도록 설치되고, 연소기나 히터가 하부 적층체(251)의 내부에 있어서 그 기화기의 상단부의 주위에 설치되어 있다.
기화기 파이프(270)의 대경통부(271)가 단열패키지(230)를 관통해서 단열패키지(230)의 바깥으로 연장하고 있다. 판재(201)의 하면에 개질가스 배출관(245)이 접합되고, 방(202j)이 그 개질가스 배출관(245)의 중공에 연통하고 있다. 이 개질가스 배출관(245)은 단열패키지(230)를 관통해서 단열패키지(230)의 바깥으로 연장돌출하고 있다. 판재(213)의 상면에 공기 도입관(242)이 접합되고, 방(212j)이 그 공기 도입관(242)의 중공에 연통하고 있다. 이 공기 도입관(242)은 단열패키지(230)를 관통해서 단열패키지(230)의 바깥으로 연장돌출하고 있다.
상부 적층체(252)는 복수의 판재(214, 216, 218) 각각의 사이에 프레임재(215, 217)를 협지하여 이들을 접합한 것이다. 이들 판재·프레임재(214∼218)가 적층됨으로써, 프레임재(215, 217)의 상하가 막아지고, 프레임재(215, 217)의 내측에 방(215j, 217j)이 형성된다.
판재(216)는 벌집형상으로 설치되고, 복수의 구멍(216g)이 판재(216)에 형성되어 있다. 이 판재(216)의 양면에 개질용 촉매(예를 들면, Pd/ZnO계 촉매)가 담지되고, 판재(218)의 하면에 개질용 촉매가 담지되며, 판재(214)의 상면에 개질용 촉매가 담지되어 있다. 이에 따라, 상부 적층체(252)가 개질기로서 기능한다.
판재(214)의 하면에 소경통부(272)의 상단이 접합되고, 방(215j)이 소경통부(272)의 중공에 연통하고 있다. 판재(214)와 판재(213)의 사이에 파이프(231)가 개재하고, 방(215j)과 방(212j)이 파이프(231)에 의해서 통하고 있다.
또, 판재(214)의 하면에 전열선이 패터닝되어 있거나, 판재(218)의 상측에 연소기가 설치되어 있고, 상부 적층체(252)가 전열선이나 연소기에 의해서 가열된다.
다음으로, 반응장치(200)의 동작에 대해 설명한다.
상부 적층체(252)에 설치된 연소기나 전열선에 의해서 상부 적층체(252)가 가열되고, 기화기 파이프(270)의 주위에 설치된 연소기나 전열선에 의해서 기화기 파이프(270)나 하부 적층체(251)가 가열된다.
또, 연료카트리지(101)로부터 연료와 물의 혼합액이 기화기 파이프(270)의 하부개구로 보내지면, 혼합액이 흡액재(273)에 흡수된다. 흡액재(273)에 흡수된 혼합액은 모세관 현상에 의해 흡액재(273)의 상단으로 침투하고, 흡액재(273)의 상단 근방에 있어서 열에 의해 상단 내부 및 표면에서 기화하며, 연료와 물의 혼합기가 흡액재(273)의 상단측으로부터 위로 증산한다.
흡액재(273)의 상단측으로부터 증산한 혼합기는 소경통부(272)를 통과하여 상부 적층체(252)의 내부로 보내진다. 상부 적층체(252)의 방(215j, 217j)에 있어서 혼합기가 유동하고 있을 때, 개질용 촉매의 작용에 의해서 그 혼합기가 수소나 일산화탄소 등이 생성된다(연료가 메탄올의 경우, 상기 화학반응식(1), (2) 참조).
상부 적층체(252)에서 생성된 수소가스 등은 파이프(231)를 통과하여 하부 적층체(251)의 내부로 보내지고, 또한 외부의 공기가 공기 도입관(242)을 통해서 하부 적층체(251)의 내부로 보내진다. 상부 적층체(252)로부터 하부 적층체(251)로 보내진 가스가 방(202j, 204j, 206j, 208j, 210j, 212j)을 유동하고 있을 때, 그 가스 중 일산화탄소가 촉매에 의해 우선적으로 산화하며, 일산화탄소가 제거된다. 일산화탄소가 제거된 상태의 가스가 개질가스 배출관(245)을 통과하여 배출되고, 그 가스가 연료전지형 발전 셀에 보내진다.
기화기로 되는 대경통부(271)의 상단부가 하부 적층체(251)의 하단으로부터 내부에까지 삽입됨으로써, 하부 적층체(251)의 내부에서 일산화탄소의 산화에 의해 발한 열과, 흡액재(273) 내에서 기화에 이용되는 열의 밸런스가 좋아진다. 그 때문에, 하부 적층체(251)와 대경통부(271)를 적절한 온도(130∼150℃)로 동작시킬 수 있고, 하부 적층체(251)의 내부가 지나치게 고온이 되는 일도 없으며, 열의 이용효율이 향상한다. 또, 대경통부(271)의 상단부의 온도가 높고, 하단부의 온도가 낮아지는 온도분포가 대경통부(271)에 생기고, 흡액재(273)에 흡수된 연료와 물의 혼합액은 흡액재(273)의 상단부 근방에 있어서 증발하기 쉬워지며, 그러므로 흡액재(273)로부터 증산되는 기체의 양이 안정된다.
이상 설명한 바와 같이, 일산화탄소제거기에 있어서는 일산화탄소의 산화에 의해 열이 생기고, 기화기가 일산화탄소제거기의 내부에 삽입되도록 설치되어 있기 때문에, 일산화탄소제거기에서 생긴 열이 기화기에서의 기화에 이용되고, 일산화탄소제거기의 발열과 기화기의 흡열의 밸런스가 좋아진다. 일산화탄소제거기에서 생긴 열은 일산화탄소제거기의 내부에 머무르기 쉽고, 일산화탄소제거기의 내부의 온도가 상승하기 쉬워지지만, 기화기가 일산화탄소제거기의 내부에까지 삽입되도록 설치되어 있기 때문에, 일산화탄소제거기의 내부의 온도가 지나치게 고온이 되는 일이 없다. 그 때문에, 열의 이용효율이 향상한다.
2006년 9월 27일에 출원된 일본국 특허출원 제 2006-263127 호의 명세서, 청구항, 도면 및 요약을 포함하는 전체 개시내용은 여기에 인용에 의해서 편입된다.
여러 가지의 전형적인 실시형태를 나타내고 또한 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서 본 발명의 범위는 다음의 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이다.
본 발명은, 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해서 보다 충분히 이해되겠지만, 이들은 오로지 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에서:
도 1은 본 발명을 적용한 실시형태에 있어서의 반응장치를 이용한 발전장치가 나타내어진 블록도.
도 2는 본 발명을 적용한 실시형태에 있어서의 반응장치가 나타내어진 사시도.
도 3은 상기 반응장치를 부분적으로 분해한 상태로 나타낸 분해사시도.
도 4는 상기 반응장치의 본체를 분해한 상태로 나타낸 분해사시도.
도 5A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 6A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 7A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 8A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 9A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 10A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 11A∼F는 상기 반응장치 본체의 구성요소를 나타낸 하면도.
도 12는 상기 반응장치를 파단(破斷)한 상태로 나타낸 사시도.
도 13A는 상기 반응장치 본체를 주로 나타낸 개략 사시도.
도 13B는 상기 반응장치 본체를 주로 나타낸 개략 단면도.
도 14는 상기 반응장치의 내부의 경로를 나타낸 도면.
도 15는 상기 반응장치의 내부의 경로를 나타낸 도면.
도 16은 변형예의 반응장치에 이용되는 2단 파이프를 나타낸 사시도.
도 17은 본 발명을 적용한 제 2 실시형태에 있어서의 반응장치를 나타낸 종단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 반응장치 101:연료카트리지
104: 2차전지 111: 기화기
115: 일산화탄소제거기 119: 제 1 연소기
123: 제 2 연소기 130: 단열패키지
1f,146: 배관 162, 163, 1166, 167: 리드 선

Claims (9)

  1. 일산화탄소를 제거하는 일산화탄소제거기; 및
    상기 일산화탄소제거기의 내부에 설치되고 연료를 기화하는 기화기;를 포함하고,
    상기 기화기는,
    상기 일산화탄소제거기의 외면으로부터 상기 일산화탄소제거기의 내부로 삽입되도록 설치된 통부와, 상기 통부 내에 충전되고 액체를 흡수하는 흡액재를 구비 하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화기로 기화한 연료를 개질하여 개질생성물을 생성하는 개질기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일산화탄소제거기는 상기 기화기로 기화된 연료를 상기 일산화탄소제거기 바깥으로 배출하는 유로와, 상기 개질기로부터 개질생성물을 받아들이는 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 일산화탄소제거기는 복수의 판재의 각각의 사이에 프레임재를 끼우고 이들 판재 및 프레임재를 적층한 것이며, 상기 판재 중 프레임재에 끼워진 판재는 복수의 구멍이 관통하도록 설치되고, 상기 기화기가 상기 판재 및 상기 프레임재의 적층방향으로 상기 일산화탄소제거기에 삽입되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 일산화탄소제거기의 내부에 있어서 상기 일산화탄소제거기 및 상기 기화기를 가열하는 전열선을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 일산화탄소제거기의 내부에 있어서 상기 일산화탄소제거기 및 상기 기화기를 가열하는 연소기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 일산화탄소제거기의 내부에 있어서 상기 통부의 단부의 주위에 설치된 연소기를 추가로 구비하고,
    상기 흡액재가 상기 연소기에 대응하는 위치까지 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 반응장치.
  9. 제 1 항에 기재한 반응장치와,
    상기 기화기로 기화한 연료를 개질하여 개질생성물을 생성하는 개질기와,
    상기 개질생성물에 의해서 발전하는 연료전지와,
    상기 연료전지로부터 공급되는 전력에 의해서 동작하는 전자기기 본체를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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