JP5098685B2

JP5098685B2 - Small chemical reactor

Info

Publication number: JP5098685B2
Application number: JP2008035496A
Authority: JP
Inventors: 忠夫山本; 雅治塩谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP2008194689A

Description

この発明は小型化学反応装置に関する。 The present invention relates to a small chemical reaction apparatus.

化学反応の技術分野では、流体化された混合物質を流路内に設けられた触媒による化学反応（触媒反応）により、所望の流体物質を生成する化学反応装置が知られている。従来のこのような化学反応装置には、半導体集積回路等の半導体製造技術で蓄積された微細加工技術を用いて、小型の基板上にミクロンオーダーあるいはミリメートルオーダーの流路を形成した小型のものがあり、中には、基板に並列した複数の細い流路を設けて反応温度のばらつきを解消させるものがある（例えば特許文献１参照。）。 In the technical field of chemical reaction, there is known a chemical reaction device that generates a desired fluid substance from a fluidized mixed substance by a chemical reaction (catalytic reaction) by a catalyst provided in a flow path. Such conventional chemical reaction apparatuses include small-sized devices in which micron-order or millimeter-order flow paths are formed on a small-sized substrate using fine processing technology accumulated in semiconductor manufacturing technology such as semiconductor integrated circuits. Some include a plurality of thin flow paths arranged in parallel with the substrate to eliminate variations in reaction temperature (see, for example, Patent Document 1).

特表２００１−５２４０１９号公報JP-T-2001-524019

ところで、上記従来の小型化学反応装置では、１つの小型の基板に複数の流路を設けて並行して１つの化学反応を行うので、複数の異なる化学反応を連続して行う場合、複数の小型化学反応装置を必要とし、且つ、前段の小型化学反応装置の流出口を後段の小型化学反応装置の流入口に接続しなければならず、装置全体が複雑で大型化してしまうという問題があった。
そこで、この発明は、複数の化学反応を連続して行うことができる上、装置全体を簡素化及び小型化することができる反応装置を提供することを利点とする。 By the way, in the conventional small chemical reaction apparatus, a plurality of flow paths are provided on one small substrate to perform one chemical reaction in parallel. Therefore, when performing a plurality of different chemical reactions in succession, a plurality of small chemical reactions are performed. There is a problem that a chemical reaction apparatus is required and the outlet of the small chemical reaction apparatus in the previous stage must be connected to the inlet of the small chemical reaction apparatus in the subsequent stage, which makes the entire apparatus complicated and large . .
Therefore, the present invention has an advantage of providing a reaction apparatus capable of continuously performing a plurality of chemical reactions and simplifying and downsizing the entire apparatus.

請求項１に記載の発明は、互いに連続してなり異なる反応が行われる第１の部位及び第２の部位を含む流路が内部に設けられた流路構造体と、前記流路構造体を内部に収容する筐体と、前記流路構造体に形成された素子と、前記素子に接続され前記筐体を貫通する配線と、を備え、前記第２の部位における反応は前記第１の部位における反応よりも高い温度で行われ、前記配線は前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い領域に配置され、且つ、前記筐体における前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い領域を貫通していて、
前記流路構造体は前記第１の部位及び前記第２の部位と連続してなり異なる反応が行われる第３の部位を含み、
前記第３の部位は前記第２の部位の外側に設けられ、前記第１の部位はさらにその外側に設けられていることを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、小型の流路構造体の内部に流路が設けられ、前記流路は異なる化学反応が行われる複数の部位が連続してなるので、複数種類の流路で効率的に複数の化学反応を連続して行うことができる上、装置全体を簡素化及び小型化することができる。

According to the first aspect of the present invention, there is provided a flow path structure in which a flow path including a first part and a second part in which different reactions are performed continuously is provided, and the flow path structure. A housing housed inside, an element formed in the flow path structure, and a wiring connected to the element and penetrating the housing, and the reaction in the second part is the first part The wiring is disposed in a region closer to the first part than the second part, and the first part than the second part in the housing extend through the region close to,
The flow path structure includes a third part that is continuous with the first part and the second part and in which a different reaction is performed,
The third part is provided outside the second part, and the first part is further provided outside the third part .
And according to this invention, since a flow path is provided in the inside of a small flow path structure, and the said flow path consists of several site | parts where a different chemical reaction is performed continuously, it is efficient by several types of flow paths. In addition, a plurality of chemical reactions can be performed continuously, and the entire apparatus can be simplified and miniaturized.

以上説明したように、この発明によれば、小型の流路構造体の内部に流路が設けられ、前記流路は異なる化学反応が行われる複数の部位が連続してなるので、複数種類の流路で効率的に複数の化学反応を連続して行うことができる上、装置全体を簡素化及び小型化することができる。

As described above, according to the present invention, a flow path is provided inside a small flow path structure, and the flow path is formed of a plurality of sites where different chemical reactions are performed. A plurality of chemical reactions can be continuously performed efficiently in the flow path, and the entire apparatus can be simplified and miniaturized .

次に、この発明の一実施形態としての小型化学反応装置を燃料改質型の燃料電池を用いた燃料電池システムに適用した場合について説明する。図１は燃料電池システム１の一例の要部のブロック図を示したものである。この燃料電池システム１は、発電用燃料部２、燃焼用燃料部３、小型化学反応装置４、発電部５、充電部６等を備えている。 Next, the case where the small chemical reaction device as one embodiment of the present invention is applied to a fuel cell system using a fuel reforming type fuel cell will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a main part of an example of the fuel cell system 1. The fuel cell system 1 includes a power generation fuel unit 2, a combustion fuel unit 3, a small chemical reaction device 4, a power generation unit 5, a charging unit 6, and the like.

発電用燃料部２は、発電用燃料（例えばメタノール水溶液）が封入された発電用燃料貯蔵容器からなり、発電用燃料を小型化学反応装置４に供給する。燃焼用燃料部３は、燃焼用燃料（例えばメタノール）が封入された燃焼用燃料貯蔵容器からなり、燃焼用燃料を小型化学反応装置４に供給する。小型化学反応装置４は、燃料気化部７、改質部８、一酸化炭素除去部９、燃焼部１０、薄膜ヒータ１１等を備えている。 The power generation fuel section 2 is composed of a power generation fuel storage container in which power generation fuel (for example, aqueous methanol solution) is sealed, and supplies the power generation fuel to the small chemical reactor 4. The combustion fuel section 3 is composed of a combustion fuel storage container in which a combustion fuel (for example, methanol) is enclosed, and supplies the combustion fuel to the small chemical reactor 4. The small chemical reaction device 4 includes a fuel vaporization unit 7, a reforming unit 8, a carbon monoxide removal unit 9, a combustion unit 10, a thin film heater 11, and the like.

次に、図２は小型化学反応装置４の要部の斜視図を示したものである。この小型化学反応装置４は、互いに積層された小型の第１〜第３基板１２〜１４を備えている。第１〜第３基板１２〜１４は、互いに接合された第１と第２外装板１５、１６からなる外装体内に収容されている。すなわち、第１及び第２外装板１５、１６の互いに対向する面には凹部１７、１８が形成され、これらの凹部１７、１８内には第１〜第３基板１２〜１４が収容されている。第１〜第３基板１２〜１４及び第１、第２外装板１５、１６の材料は一例としてガラスであるが、後述する流路が形成されている第１基板１２及び第３基板１４は加工性に優れたシリコン、セラミック、金属（例えばアルミニウム）等であってもよい。 Next, FIG. 2 shows a perspective view of the main part of the small chemical reaction apparatus 4. The small chemical reaction device 4 includes small first to third substrates 12 to 14 stacked on each other. The first to third substrates 12 to 14 are accommodated in an exterior body composed of first and second exterior plates 15 and 16 joined to each other. That is, the concave portions 17 and 18 are formed on the mutually opposing surfaces of the first and second exterior plates 15 and 16, and the first to third substrates 12 to 14 are accommodated in the concave portions 17 and 18. . The material of the first to third substrates 12 to 14 and the first and second exterior plates 15 and 16 is glass as an example, but the first substrate 12 and the third substrate 14 in which a flow path to be described later is formed are processed. Silicon, ceramic, metal (for example, aluminum), etc. excellent in property may be used.

第１外装板１５の所定の３箇所には発電用燃料供給用細管２１、発電用生成物排出用細管２２及び酸素供給用細管２３の各一端部が挿通される円孔２４、２５、２６が設けられている。第２外装板１６の所定の３箇所には燃焼用燃料供給用細管２７、燃焼ガス排出用細管２８及び酸素供給用細管２９の各一端部が挿通される円孔３０、３１、３２が設けられている。第１外装板１５の所定の箇所には複数本の丸棒状の電極３３の各一端部が挿通される円孔３４が設けられている。電極３３は、後述する発電用燃料噴射器４６や小型化学反応装置４の燃料気化部７、改質部８を加熱する薄膜ヒータ１１等を電気的に制御するための信号配線や小型化学反応装置４内の温度を検知するための配線で構成されている。 Circular holes 24, 25, and 26 through which one end portions of the power generation fuel supply thin tube 21, the power generation product discharge thin tube 22 and the oxygen supply thin tube 23 are inserted are formed at predetermined three locations of the first exterior plate 15. Is provided. Circular holes 30, 31, 32 through which respective one ends of the combustion fuel supply narrow tube 27, the combustion gas discharge narrow tube 28 and the oxygen supply narrow tube 29 are inserted are provided at three predetermined locations of the second exterior plate 16. ing. A circular hole 34 through which each one end portion of the plurality of round bar-shaped electrodes 33 is inserted is provided at a predetermined location of the first exterior plate 15. The electrode 33 is a signal wiring or a small chemical reaction device for electrically controlling a fuel injector 46 for power generation described later, a fuel vaporization section 7 of the small chemical reaction apparatus 4, a thin film heater 11 for heating the reforming section 8, and the like. 4 is configured with wiring for detecting the temperature inside.

次に、図３は図２のＸ−Ｘ線（参考のため図４のＸ−Ｘ線）に沿う断面図を示し、図４は第１基板１２の部分の透過平面図を示し、図５は第２基板１３の部分の透過平面図を示し、図６は第３基板１４の部分の透過平面図を示したものである。第１、第２外装板１５、１６の凹部１７、１８の内壁面において、図２に示す円孔２４、２５、２６、３０、３１、３２、３４に対応する部分を除く部分には、熱線反射率の高いＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属からなる放熱防止膜３５が設けられている。 Next, FIG. 3 shows a sectional view taken along line XX in FIG. 2 (line XX in FIG. 4 for reference), FIG. 4 shows a transmission plan view of a portion of the first substrate 12, and FIG. FIG. 6 shows a transmission plan view of a portion of the second substrate 13, and FIG. 6 shows a transmission plan view of a portion of the third substrate 14. On the inner wall surfaces of the recesses 17 and 18 of the first and second exterior plates 15 and 16, portions other than the portions corresponding to the circular holes 24, 25, 26, 30, 31, 32, and 34 shown in FIG. A heat radiation prevention film 35 made of a metal such as Au, Ag, or Al having a high reflectance is provided.

第１〜第３基板１２〜１４の最外面つまり第１基板１の外面（第２基板１３と対向する側とは反対側の面）と側面、第２基板１３の側面及び第３基板の外面（第２基板１３と対向する側とは反対側の面）と側面において、図２に示す円孔２４、２５、２６、３０、３１、３２、３４に対応する部分及び後述するスリット５６に対応する部分を除く部分には、上記と同様の材料からなる放熱防止膜３６が設けられている。 Outermost surfaces of the first to third substrates 12 to 14, that is, outer surfaces of the first substrate 1 (surfaces opposite to the side facing the second substrate 13) and side surfaces, side surfaces of the second substrate 13, and outer surfaces of the third substrate 2 and the side corresponding to the circular holes 24, 25, 26, 30, 31, 32, and 34 shown in FIG. 2 and the slit 56, which will be described later, on the side and the side opposite to the side facing the second substrate 13. A heat dissipation prevention film 36 made of the same material as described above is provided in a portion other than the portion to be performed.

第１〜第３基板１２〜１４の最外面に設けられた放熱防止膜３５と第１及び第２外装体１５、１６の内面に設けられた放熱防止膜３６との間には隙間３７が設けられている。隙間３７の所定の複数箇所には、この隙間３７を保持するための耐圧スペーサ３８が設けられている。 A gap 37 is provided between the heat radiation prevention film 35 provided on the outermost surface of the first to third substrates 12 to 14 and the heat radiation prevention film 36 provided on the inner surfaces of the first and second exterior bodies 15 and 16. It has been. A pressure-resistant spacer 38 for holding the gap 37 is provided at a plurality of predetermined positions of the gap 37.

隙間３７は、第１〜第３基板１２〜１４で後述の如く発生する熱の大気中への放熱を抑制するためのものであり、真空または低熱伝導率の気体（空気、炭酸ガス、フロンガス、不活性ガス等）が充満されている。放熱防止膜３５、３６は、第１〜第３基板１２〜１４の最外面からの放熱を抑制するためのものであり、いずれか一方の放熱防止膜のみとしてもよい。 The gap 37 is for suppressing heat generated in the first to third substrates 12 to 14 from being released into the atmosphere as described later, and is a vacuum or a gas having a low thermal conductivity (air, carbon dioxide gas, Freon gas, Inert gas etc. are filled. The heat radiation prevention films 35 and 36 are for suppressing heat radiation from the outermost surfaces of the first to third substrates 12 to 14, and may be only one of the heat radiation prevention films.

図４に示すように、第１基板１２の内面には、連続した流路の複数の部位として第１〜第３流路４１〜４３が設けられている。第１基板１２の内面（第２基板１３と対向する側の面）周辺部には第１流路４１が左下隅から時計方向に約１周半にわたって、計１ｃｍ以上１０ｃｍ以下の長さで設けられている。第１基板１２の内面中央部には、斜線（ハッチング）で示すように、蛇行する第２流路４２が第１流路４１に連続して計３ｃｍ以上２０ｃｍ以下の長さで設けられている。第１基板１２の内面において周辺部及び中央部を除く部分には、適宜に蛇行する第３流路４３が第２流路４２に連続して計３ｃｍ以上２０ｃｍ以下の長さで設けられている。第１〜第３流路４１〜４３の幅及び深さは、一例として、共に５００μｍ程度以下となっている。 As shown in FIG. 4, first to third channels 41 to 43 are provided on the inner surface of the first substrate 12 as a plurality of continuous channels. A first flow path 41 is provided on the periphery of the inner surface of the first substrate 12 (the surface on the side facing the second substrate 13) from the lower left corner in the clockwise direction for about one and a half halves in a total length of 1 cm to 10 cm. It has been. At the center of the inner surface of the first substrate 12, a meandering second flow path 42 is provided continuously to the first flow path 41 with a total length of 3 cm or more and 20 cm or less, as indicated by hatching (hatching). . A portion of the inner surface of the first substrate 12 excluding the peripheral portion and the central portion is provided with a third flow path 43 that meanders appropriately and has a total length of 3 cm or more and 20 cm or less continuously from the second flow path 42. . As an example, the widths and depths of the first to third channels 41 to 43 are both about 500 μm or less.

そして、第１流路４１により、図１に示す燃料気化部７の反応炉が構成されている。この場合、第１流路４１内には反応触媒は何ら設けられていない。また、第２流路４２により、図１に示す改質部８の反応炉が構成されている。この場合、第２流路４２内にはＣｕ、ＺｎＯ、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる改質触媒層４４（図３参照）が設けられている。さらに、第３流路４３により、図１に示す一酸化炭素除去部９の反応炉が構成されている。この場合、第３流路４３内にはＰｔ、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる選択酸化触媒層４５（図３参照）が設けられている。 The first flow path 41 constitutes the reactor for the fuel vaporization section 7 shown in FIG. In this case, no reaction catalyst is provided in the first flow path 41. Further, the second flow path 42 constitutes the reaction furnace of the reforming unit 8 shown in FIG. In this case, a reforming catalyst layer 44 (see FIG. 3) made of Cu, ZnO, Al ₂ O ₃ or the like is provided in the second flow path 42. Further, the third flow path 43 constitutes a reaction furnace of the carbon monoxide removal unit 9 shown in FIG. In this case, a selective oxidation catalyst layer 45 (see FIG. 3) made of Pt, Al ₂ O ₃ or the like is provided in the third flow path 43.

第１基板１２の内面の左下隅の所定の箇所には発電用燃料噴射器４６が設けられている。発電用燃料噴射器４６には、図１に示す発電用燃料部２から発電用燃料が、図２に示す発電用燃料供給用細管２１を介して、毛細管現象により自動的に供給されるようになっている。発電用燃料噴射器４６は、燃料電池システム１の制御回路から電極３３等を介して供給される信号に応じて、第１流路４１の始端部に発電用燃料をその噴射量を制御して噴射するようになっている。 A power generation fuel injector 46 is provided at a predetermined position in the lower left corner of the inner surface of the first substrate 12. The power generation fuel injector 46 is automatically supplied with power generation fuel from the power generation fuel section 2 shown in FIG. 1 through the power generation fuel supply capillary 21 shown in FIG. 2 by capillary action. It has become. The power generation fuel injector 46 controls the injection amount of power generation fuel at the start end of the first flow path 41 in accordance with a signal supplied from the control circuit of the fuel cell system 1 via the electrode 33 and the like. It comes to inject.

すなわち、発電用燃料噴射器４６は、超小型でノズルから液体を粒子状に且つその噴射量を制御して噴射させるものであり、ノズル内の液体を加熱して膜沸騰によりノズル内に発生した気泡による圧力でノズル内の液体を粒子状に噴射させる噴射器、電歪素子（ピエゾ素子）の変形によりノズル内に発生した圧力波でノズル内の液体を粒子状に噴射させる噴射器（いわゆるピエゾジェット方式）、ノズル内の振動板の静電力による振動によりノズル内の液体を粒子状に噴射させる噴射器（いわゆる静電ジェット方式）等からなっている。後述の燃焼用燃料噴射器５５も同様である。 In other words, the fuel injector 46 for power generation is ultra-compact and injects liquid from the nozzle in the form of particles and controls the injection amount, and the liquid in the nozzle is heated and generated in the nozzle by film boiling. An injector that jets the liquid in the nozzle in the form of particles by the pressure of the bubbles, an injector that jets the liquid in the nozzle in the form of particles by the pressure wave generated in the nozzle by deformation of the electrostrictive element (piezo element) (so-called piezo) Jet type), and an injector (so-called electrostatic jet type) that injects liquid in the nozzle into particles by vibration due to electrostatic force of a diaphragm in the nozzle. The same applies to a combustion fuel injector 55 described later.

第３流路４３の始端部の近傍の所定の箇所４３ａには、図２に示す酸素供給用細管２３の一端部が接続されている。そして、小型化学反応装置４の外部に設けられた第１マイクロポンプ（図示せず）の駆動により、大気中の酸素（空気）が酸素供給用細管２３を介して第３流路４３の始端部の近傍の所定の箇所４３ａに供給されるようになっている。第１マイクロポンプは、燃料電池システム１の制御回路から供給される信号に応じて、酸素の供給量を制御するようになっている。第３流路４３の終端部には、図２に示す発電用生成物排出用細管２２の一端部が接続されている。 One end of the oxygen supply thin tube 23 shown in FIG. 2 is connected to a predetermined portion 43 a in the vicinity of the start end of the third flow path 43. Then, by driving a first micropump (not shown) provided outside the small chemical reaction device 4, oxygen (air) in the atmosphere passes through the oxygen supply thin tube 23 and the start end of the third flow path 43. Is supplied to a predetermined location 43a in the vicinity of. The first micro pump controls the supply amount of oxygen in accordance with a signal supplied from the control circuit of the fuel cell system 1. One end portion of the power generation product discharge narrow tube 22 shown in FIG. 2 is connected to the end portion of the third flow path 43.

図３及び図５に示すように、第２基板１３の第１基板１２との対向面において第２流路４２と対向する部分にはＴａＳｉＯｘやＴａＳｉＯｘＮ等の抵抗体薄膜からなる薄膜ヒータ１１が設けられている。薄膜ヒータ１１は、第２流路４２内に配置され、第２流路４２内の加熱温度を制御するためのものであり、同時に化学反応の初期状態で第１流路４１等を加熱するためのものである。すなわち、後述するように、第２流路４２内の加熱は、主に図１に示す燃焼部１０（その詳細は後で説明する。）で発生する熱エネルギーによって行われ、薄膜ヒータ１１による加熱は補助的に用いるものである。薄膜ヒータ１１は、燃料電池システム１の制御回路から電極３３等を介して供給される信号に応じて、適温に制御されるようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 5, a thin film heater 11 made of a resistor thin film such as TaSiOx or TaSiOxN is provided on a portion of the second substrate 13 facing the first substrate 12 and facing the second flow path 42. It has been. The thin film heater 11 is disposed in the second flow path 42 and controls the heating temperature in the second flow path 42, and simultaneously heats the first flow path 41 and the like in the initial state of the chemical reaction. belongs to. That is, as will be described later, the heating in the second flow path 42 is mainly performed by thermal energy generated in the combustion section 10 (details will be described later) shown in FIG. Is an auxiliary one. The thin film heater 11 is controlled to an appropriate temperature in accordance with a signal supplied from the control circuit of the fuel cell system 1 via the electrode 33 and the like.

第２流路４２の近傍には薄膜サーミスタや半導体薄膜熱電対等からなる薄膜温度センサ（図示せず）が設けられている。薄膜温度センサは、第２流路４２内の温度を検出し、その温度検出信号を電極３３等を介して燃料電池システム１の制御回路に供給するようになっている。そして、燃料電池システム１の制御回路は、この温度検出信号に基づいて、第２流路４２内の温度が適温となるように、薄膜ヒータ１１の発熱を制御するようになっている。高密度実装のために薄膜ヒータ１１が加熱温度ｔに対し比較的リニアな抵抗変化を示すのであれば、薄膜温度センサとして薄膜ヒータ１１の抵抗ｒ（ｔ）を測定する少なくとも２つの端子を別途に設け、これらを電極３３に接続させて制御回路に抵抗ｒ（ｔ）から第２流路４２内の温度を計測することができる。 A thin film temperature sensor (not shown) made of a thin film thermistor, a semiconductor thin film thermocouple, or the like is provided in the vicinity of the second flow path 42. The thin film temperature sensor detects the temperature in the second flow path 42 and supplies the temperature detection signal to the control circuit of the fuel cell system 1 via the electrode 33 and the like. The control circuit of the fuel cell system 1 controls the heat generation of the thin film heater 11 based on this temperature detection signal so that the temperature in the second flow path 42 becomes an appropriate temperature. If the thin film heater 11 exhibits a relatively linear resistance change with respect to the heating temperature t for high-density mounting, at least two terminals for measuring the resistance r (t) of the thin film heater 11 are separately provided as a thin film temperature sensor. These are connected to the electrode 33, and the temperature in the second flow path 42 can be measured from the resistance r (t) in the control circuit.

図６に示すように、第３基板１４の内面（第２基板１３と対向する側の面）周辺部には第１基板１２の第１流路４１に沿うように第４流路５１が左下隅から時計方向に約１周半にわたって設けられている。第３基板１４の内面中央部には、斜線（ハッチング）で示すように、蛇行する第５流路５２が第１基板１２の第２流路４２に沿うように第４流路５１に連続して設けられている。第３基板１４の内面中央部の左下には直線状の第６流路５３が第５流路５２に連続して設けられている。そして、第４〜第６流路５１〜５３により、図１に示す燃焼部１０の反応炉が構成されているが、図３に示すように、このうちの第５流路５２内にのみＰｔ、Ａｕ、Ａｇ等からなる燃焼触媒層５４が設けられている。第４〜第６流路５１〜５３の幅及び深さは、一例として、共に５００μｍ程度以下となっている。 As shown in FIG. 6, the fourth channel 51 is located on the lower left side along the first channel 41 of the first substrate 12 on the periphery of the inner surface of the third substrate 14 (the surface facing the second substrate 13). It is provided from the corner in the clockwise direction over about one and a half rounds. A meandering fifth flow path 52 continues to the fourth flow path 51 along the second flow path 42 of the first substrate 12 at the center of the inner surface of the third substrate 14 as indicated by hatching (hatching). Is provided. A straight sixth flow path 53 is provided continuously to the fifth flow path 52 at the lower left of the central portion of the inner surface of the third substrate 14. The fourth to sixth flow paths 51 to 53 constitute the reactor of the combustion section 10 shown in FIG. 1, but as shown in FIG. 3, Pt is only in the fifth flow path 52. A combustion catalyst layer 54 made of Au, Au, Ag or the like is provided. As an example, the widths and depths of the fourth to sixth channels 51 to 53 are both about 500 μm or less.

第３基板１４の内面の左下隅の所定の箇所には燃焼用燃料噴射器５５が設けられている。燃焼用燃料噴射器５５には、図１に示す燃焼用燃料部３から燃焼用燃料が、図２に示す燃焼用燃料供給用細管２７を介して、毛細管現象により自動的に供給されるようになっている。燃焼用燃料噴射器５５は、燃料電池システム１の制御回路から電極３３等を介して供給される信号に応じて、第４流路５１の始端部に燃焼用燃料をその噴射量を制御して噴射するようになっている。 A combustion fuel injector 55 is provided at a predetermined position in the lower left corner of the inner surface of the third substrate 14. The combustion fuel injector 55 is automatically supplied with combustion fuel from the combustion fuel section 3 shown in FIG. 1 through the combustion fuel supply capillary 27 shown in FIG. 2 by capillary action. It has become. The combustion fuel injector 55 controls the injection amount of combustion fuel at the start end of the fourth flow path 51 in accordance with a signal supplied from the control circuit of the fuel cell system 1 via the electrode 33 and the like. It comes to inject.

第４流路５１の終端部の近傍の所定の箇所５１ａには、図２に示す酸素供給用細管２９の一端部が接続されている。そして、小型化学反応装置４の外部に設けられた第２マイクロポンプ（図示せず）の駆動により、大気中の酸素（空気）が酸素供給用細管２９を介して第４流路５１の終端部の近傍の所定の箇所５１ａに供給されるようになっている。第２マイクロポンプは、燃料電池システム１の制御回路から供給される信号に応じて、酸素の供給量を制御するようになっている。第６流路５３の終端部には、図２に示す燃焼ガス排出用細管２８の一端部が接続されている。燃焼ガス排出用細管２８の他端部は大気中に開放されている。 One end of an oxygen supply thin tube 29 shown in FIG. 2 is connected to a predetermined location 51 a in the vicinity of the terminal end of the fourth flow path 51. Then, by driving a second micropump (not shown) provided outside the small chemical reaction device 4, oxygen (air) in the atmosphere passes through the oxygen supply thin tube 29 and ends the fourth flow path 51. Is supplied to a predetermined location 51a in the vicinity of. The second micro pump controls the supply amount of oxygen in accordance with a signal supplied from the control circuit of the fuel cell system 1. One end of the combustion gas discharge narrow tube 28 shown in FIG. 2 is connected to the terminal end of the sixth flow path 53. The other end of the combustion gas discharge narrow tube 28 is open to the atmosphere.

ここで、図３〜図６に示すように、第２流路４２、薄膜ヒータ１１及び第５流路５２は、平面的に見て、同一の位置に配置されている。薄膜ヒータ１１は第２流路４２内に収容できるように第２流路４２より幅狭になっている。そして、これらの配置領域の周囲における第１〜第３基板１２〜１４には、４つのスリット５６が設けられている。スリット５６は、第１〜第３基板１２〜１４よりも熱伝導率の低い低効率熱伝導部を構成して、第５流路５２及び薄膜ヒータ１１で後述の如く発生する熱エネルギーの第１〜第３基板１２〜１４を介しての第３流路４３内及び第１流路４１内への伝熱を調整するためのものであり、真空または低熱伝導率の気体（空気、炭酸ガス、フロンガス、不活性ガス等）が充満されている。 Here, as shown in FIG. 3 to FIG. 6, the second flow path 42, the thin film heater 11, and the fifth flow path 52 are disposed at the same position as viewed in plan. The thin film heater 11 is narrower than the second flow path 42 so as to be accommodated in the second flow path 42. Then, four slits 56 are provided in the first to third substrates 12 to 14 around these arrangement regions. The slit 56 constitutes a low-efficiency heat conduction part having a lower thermal conductivity than the first to third substrates 12 to 14, and the first heat energy generated by the fifth channel 52 and the thin film heater 11 as described later. For adjusting heat transfer into the third flow path 43 and the first flow path 41 through the third substrates 12 to 14, a vacuum or a gas with low thermal conductivity (air, carbon dioxide gas, Freon gas, inert gas, etc.) are filled.

次に、上記構成の小型化学反応装置４の動作について説明する。まず、燃焼用燃料噴射器５５から液状の燃焼用燃料（例えばメタノール）が第４流路５１の始端部に供給されると、このとき薄膜ヒータ１１の初期だけの発熱による熱エネルギーが第１〜第３基板１２〜１４を介して第４流路５１内に伝熱され、第４流路５１内が所定温度に加熱されていることにより、第４流路５１内で燃焼用燃料を気化させ、燃焼用燃料ガス（例えば燃焼用燃料がメタノールの場合、ＣＨ₃ＯＨ）を生成する。 Next, the operation of the small chemical reaction device 4 configured as described above will be described. First, when a liquid combustion fuel (for example, methanol) is supplied from the combustion fuel injector 55 to the starting end of the fourth flow path 51, the thermal energy due to the heat generated only in the initial stage of the thin film heater 11 is first to first. Heat is transferred into the fourth flow path 51 via the third substrates 12 to 14 and the inside of the fourth flow path 51 is heated to a predetermined temperature, so that the combustion fuel is vaporized in the fourth flow path 51. , Combustion fuel gas (for example, CH ₃ OH when the combustion fuel is methanol) is generated.

この生成された燃焼用燃料ガス（ＣＨ₃ＯＨ）は、第４流路５１の終端部の近傍の所定の箇所５１ａにおいて、大気中から酸素供給用細管２９を介して供給された酸素（空気）と混合される。そして、この混合ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｏ₂）が燃焼触媒層５４を有する第５流路５２内に供給されると、この供給された混合ガスが燃焼触媒層５４上で次の式（１）に示す燃焼反応により燃焼し、この燃焼により熱エネルギーが発生する。
ＣＨ₃ＯＨ＋（３／２）Ｏ₂→ＣＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ……（１） The generated combustion fuel gas (CH ₃ OH) is supplied from the atmosphere through the oxygen supply thin tube 29 at a predetermined location 51a near the terminal end of the fourth flow path 51 (air). Mixed with. When this mixed gas (CH ₃ OH + O ₂ ) is supplied into the fifth flow path 52 having the combustion catalyst layer 54, the supplied mixed gas is expressed by the following equation (1) on the combustion catalyst layer 54. It burns by the combustion reaction shown, and heat energy is generated by this combustion.
CH ₃ OH + (3/2) O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O (1)

この熱エネルギーは、主として第２流路４２内を加熱し、次いで第１〜第３基板１２〜１４を伝熱し、第３流路４３内及び第１流路４１内を加熱する。また、この後、薄膜ヒータ１１は初期だけの発熱を停止し、以後の発熱は燃料電池システム１の制御回路により薄膜温度センサの温度検出信号に基づいて制御される。一方、上記式（１）の右辺の燃焼ガス（ＣＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ）は第５流路５３及び燃焼ガス排出用細管２８を介して大気中に放出される。 This thermal energy mainly heats the inside of the second flow path 42, then transfers heat to the first to third substrates 12 to 14, and heats the inside of the third flow path 43 and the first flow path 41. Thereafter, the thin film heater 11 stops only the initial heat generation, and the subsequent heat generation is controlled by the control circuit of the fuel cell system 1 based on the temperature detection signal of the thin film temperature sensor. On the other hand, the combustion gas (CO ₂ + 2H ₂ O) on the right side of the above formula (1) is released into the atmosphere via the fifth flow path 53 and the combustion gas discharge narrow tube 28.

ここで、第２流路４２により構成される改質部８の反応炉内の必要加熱温度は２００〜３００℃程度であり、第３流路４３により構成される一酸化炭素除去部９の反応炉内の必要加熱温度はそれよりも低く１２０〜２００℃程度であり、第１流路４１により構成される燃料気化部７の反応炉内の必要加熱温度はさらに低く１００〜１８０℃程度である。 Here, the required heating temperature in the reactor of the reforming unit 8 configured by the second flow path 42 is about 200 to 300 ° C., and the reaction of the carbon monoxide removal unit 9 configured by the third flow path 43 is performed. The required heating temperature in the furnace is lower, about 120 to 200 ° C., and the required heating temperature in the reaction furnace of the fuel vaporization section 7 constituted by the first flow path 41 is further lower, about 100 to 180 ° C. .

そこで、上述の如く、第１〜第３基板１２〜１４の中央部に熱源である第５流路５２及び薄膜ヒータ１１を配置するとともに、同中央部に必要加熱温度（２００〜３００℃程度）が最も高い第２流路４２を配置し、その外側に必要加熱温度（１２０〜２００℃程度第）がそれよりも低い第３流路４３を配置し、さらにその外側に必要加熱温度（１００〜１８０℃程度第）がさらに低い第１流路４１を配置すると、基本的には、第１〜第３流路４１〜４３内をそれぞれ効率良く加熱することができる。 Therefore, as described above, the fifth flow path 52 and the thin film heater 11 which are heat sources are arranged in the central portion of the first to third substrates 12 to 14, and the necessary heating temperature (about 200 to 300 ° C.) is provided in the central portion. The second flow path 42 having the highest value is disposed, the third flow path 43 having a lower required heating temperature (about 120 to 200 ° C.) is disposed outside the second flow path 42, and the necessary heating temperature (100 to When the first flow path 41 having a lower temperature of about 180 ° C. is disposed, basically, the first to third flow paths 41 to 43 can be heated efficiently.

ところで、薄膜ヒータ１１は加熱温度制御が容易なのに対して第５流路５２内の燃焼反応の制御では、第２流路４２内の加熱温度を精密に制御するのは困難である。そこで、第５流路５２内で燃焼反応により発生した熱エネルギーのみによる第２流路４２内の加熱温度は必要加熱温度２００〜３００℃程度よりもやや低い、例えば概ね１９０〜２９０℃程度となるようにする。そして、制御回路が第２流路４２内の温度情報を電極３３から受けて薄膜ヒータ１１に供給する電力をフィードバックすることで速やかに必要温度に達し、また必要温度を継続的に維持するような細かい温度制御が可能になり、第２流路４２内の加熱温度が必要加熱温度２００〜３００℃程度とすることができる。 By the way, the thin film heater 11 is easy to control the heating temperature, but it is difficult to precisely control the heating temperature in the second flow path 42 by controlling the combustion reaction in the fifth flow path 52. Therefore, the heating temperature in the second flow path 42 only by the heat energy generated by the combustion reaction in the fifth flow path 52 is slightly lower than the required heating temperature of about 200 to 300 ° C., for example, about 190 to 290 ° C. Like that. Then, the control circuit receives the temperature information in the second flow path 42 from the electrode 33 and feeds back the electric power supplied to the thin film heater 11 to quickly reach the necessary temperature and continuously maintain the necessary temperature. Fine temperature control becomes possible, and the heating temperature in the second flow path 42 can be set to the required heating temperature of about 200 to 300 ° C.

また、第１〜第３基板１２〜１４の材料がガラス、シリコン、セラミック、金属等であると、その熱伝導率が空気に比べて格段に大きいため、何ら対策を講じない場合には、第１〜第３基板１２〜１４の温度がその全体にわたってほぼ同一となる。そこで、上述の如く、第５流路５２、薄膜ヒータ１１及び第２流路４２の配置領域の周囲における第１〜第３基板１２〜１４に４つのスリット５６を設け、これらのスリット５６を真空または低熱伝導率の気体（空気、炭酸ガス、フロンガス等）を充満させると、第５流路５２及び薄膜ヒータ１１で発生する熱エネルギーの第１〜第３基板１２〜１４を介しての第３流路４２内及び第１の流路４１内への伝熱を調整することができる。なお、スリット５６内にセラミック等からなる多孔質構造体を収容してもよい。 Further, if the material of the first to third substrates 12 to 14 is glass, silicon, ceramic, metal, etc., the thermal conductivity is much higher than that of air. The temperatures of the first to third substrates 12 to 14 are substantially the same throughout. Therefore, as described above, four slits 56 are provided in the first to third substrates 12 to 14 around the arrangement region of the fifth flow path 52, the thin film heater 11, and the second flow path 42, and these slits 56 are vacuumed. Alternatively, when a gas with low thermal conductivity (air, carbon dioxide gas, chlorofluorocarbon gas, etc.) is filled, the third heat energy generated in the fifth flow path 52 and the thin film heater 11 through the first to third substrates 12 to 14 is third. Heat transfer into the flow path 42 and the first flow path 41 can be adjusted. A porous structure made of ceramic or the like may be accommodated in the slit 56.

さらに、第１〜第３基板１２〜１４のみの場合には、そのサイズが小さく、表面積対体積比が大きくなるため、大気中に放熱される熱エネルギーが大きくなり、熱エネルギーの利用効率が悪くなる。そこで、上述の如く、第１〜第３基板１２〜１４を第１、第２外装板１５、１６で覆い、その間に隙間３７を設け、この隙間３７を真空または低熱伝導率の気体（空気、炭酸ガス、フロンガス、不活性ガス等）を充満させると、大気中への放熱を抑制することができ、熱エネルギーの利用効率を良くすることができる。 Furthermore, in the case of only the first to third substrates 12 to 14, the size is small and the surface area to volume ratio is large. Therefore, the heat energy radiated into the atmosphere is large, and the use efficiency of the heat energy is poor. Become. Therefore, as described above, the first to third substrates 12 to 14 are covered with the first and second exterior plates 15 and 16, and a gap 37 is provided between them, and the gap 37 is formed into a vacuum or a gas with low thermal conductivity (air, When carbon dioxide gas, chlorofluorocarbon gas, inert gas, etc.) are filled, the heat release to the atmosphere can be suppressed and the utilization efficiency of thermal energy can be improved.

ところで、第１〜第３基板１２〜１４を第１、第２外装板１５、１６で覆い、大気中への放熱を抑制したところ、第２外装板１５、１６内の温度が上がり過ぎ、スリット５６による伝熱調整を行っても、第１〜第３基板１２〜１４内の温度分布を所期の値に維持するのが困難となる場合は、複数の耐圧スペーサ３８の全部または一部を金属やガラス等の熱伝導率の高い材料によって形成し、この耐圧スペーサ３８を介して小型化学反応装置４の外に適度に放熱し、第１〜第３基板１２〜１４内の温度分布を所期の値とすることができる。また、このような耐圧スペーサ３８によれば、薄膜ヒータ１１や燃焼部１０の発熱を停止したときに、第２外装板１５、１６内の温度を速やかに下げることができる。 By the way, when the 1st-3rd board | substrates 12-14 are covered with the 1st, 2nd exterior plates 15 and 16, and the heat release to air | atmosphere was suppressed, the temperature in the 2nd exterior plates 15 and 16 rises too much, and it is a slit. If it is difficult to maintain the temperature distribution in the first to third substrates 12 to 14 at the expected value even after the heat transfer adjustment by 56, all or some of the plurality of pressure-resistant spacers 38 are replaced. It is made of a material having a high thermal conductivity such as metal or glass, and appropriately dissipates heat to the outside of the small chemical reaction device 4 through the pressure-resistant spacer 38, and the temperature distribution in the first to third substrates 12 to 14 is given. It can be a period value. Moreover, according to such a pressure | voltage resistant spacer 38, when the heat_generation | fever of the thin film heater 11 and the combustion part 10 is stopped, the temperature in the 2nd exterior plates 15 and 16 can be lowered | hung rapidly.

このように、耐圧スペーサ３８を介しての大気中への放熱を調整することにより、第１〜第３基板１２〜１４内の温度分布を所期の値を維持ることができたが、さらに第１、第２外装板１５、１６の内面及び第１〜第３基板１２〜１４の最外面に放熱防止膜３５、３６を設けると、所期の温度分布を確保した上、小型化学反応装置４の外への放熱を最小限に抑制することができる。 As described above, the temperature distribution in the first to third substrates 12 to 14 can be maintained at the desired value by adjusting the heat radiation to the atmosphere through the pressure resistant spacer 38. When the heat radiation preventing films 35 and 36 are provided on the inner surfaces of the first and second exterior plates 15 and 16 and the outermost surfaces of the first to third substrates 12 to 14, the desired temperature distribution is ensured and a small chemical reaction apparatus is provided. The heat radiation to the outside of 4 can be minimized.

ここで、第５流路５２内で発生した熱エネルギーと薄膜ヒータ１１の発熱による熱エネルギーとで加熱し、第１〜第３流路４１〜４３内の各加熱温度の経時変化について調べたところ、図７に示す結果が得られた。この図７において、実線は第２流路１３内の加熱温度を示し、点線は第３流路１４内の加熱温度を示し、一点鎖線は第１流路１２内の加熱温度を示す。 Here, when the heat energy generated in the fifth flow path 52 and the heat energy generated by the thin film heater 11 are heated, the time-dependent changes in the heating temperatures in the first to third flow paths 41 to 43 are examined. The result shown in FIG. 7 was obtained. In FIG. 7, the solid line indicates the heating temperature in the second flow path 13, the dotted line indicates the heating temperature in the third flow path 14, and the alternate long and short dash line indicates the heating temperature in the first flow path 12.

この図７から明らかなように、加熱を開始してから４０ｓｅｃ程度経過すると、各加熱温度がほぼ安定し、実線で示す第２流路１３内の加熱温度は３００℃程度となり、点線で示す第３流路１４内の加熱温度は２００℃程度となり、一点鎖線で示す第１流路１２内の加熱温度は１４０℃程度となる。 As is apparent from FIG. 7, when about 40 seconds have elapsed since the start of heating, each heating temperature is almost stabilized, and the heating temperature in the second flow path 13 shown by the solid line is about 300 ° C., and the first temperature shown by the dotted line is shown. The heating temperature in the three flow paths 14 is about 200 ° C., and the heating temperature in the first flow path 12 indicated by the alternate long and short dash line is about 140 ° C.

このようにして、第５流路５２内で発生した熱エネルギーと薄膜ヒータ１１の発熱による熱エネルギーとによる加熱により、第２流路４２により構成される改質部８の反応炉内の加熱温度を必要加熱温度２００〜３００℃程度とし、第３流路４３により構成される一酸化炭素除去部９の反応炉内の加熱温度を必要加熱温度１２０〜２００℃程度でとし、第１流路４１により構成される燃料気化部７の反応炉内の加熱温度を必要加熱温度１００〜１８０℃程度とする。 In this way, the heating temperature in the reactor of the reforming unit 8 constituted by the second flow path 42 is heated by the heat energy generated in the fifth flow path 52 and the heat energy generated by the thin film heater 11. The required heating temperature is about 200 to 300 ° C., the heating temperature in the reaction furnace of the carbon monoxide removing unit 9 constituted by the third flow path 43 is about the required heating temperature of about 120 to 200 ° C., and the first flow path 41 The heating temperature in the reaction furnace of the fuel vaporization section 7 configured by

そして、発電用燃料噴射器４６から発電用燃料（例えばメタノール水溶液）が第１流路４１の始端部に供給されると、第１流路４１内が必要加熱温度１００〜１８０℃程度に加熱されていることにより、第１流路４１内で発電用燃料を気化させ、発電用燃料ガス（例えば発電用燃料がメタノール水溶液の場合、ＣＨ₃ＯＨ（ｇ）＋Ｈ₂Ｏ（ｇ））を生成する。すなわち、燃料気化部７では発電用燃料ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ）が生成される。 Then, when power generation fuel (for example, aqueous methanol solution) is supplied from the power generation fuel injector 46 to the start end of the first flow path 41, the inside of the first flow path 41 is heated to a necessary heating temperature of about 100 to 180 ° C. As a result, the power generation fuel is vaporized in the first flow path 41 to generate power generation fuel gas (for example, when the power generation fuel is an aqueous methanol solution, CH ₃ OH (g) + H ₂ O (g)). . That is, the fuel vaporization unit 7 generates power generation fuel gas (CH ₃ OH + H ₂ O).

この生成された発電用燃料ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ）は第２流路４２内に供給される。すなわち、燃料気化部７で生成された発電用燃料ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ）は改質部８に供給される。そして、発電用燃料ガス（ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ）が改質触媒層４４を有する第２流路４２内に供給されると、第２流路４２内が必要加熱温度２００〜３００℃程度に加熱されていることにより、第２流路４２内で次の式（２）に示すような吸熱反応を引き起こし、水素と副生成物の二酸化炭素とを生成する。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂……（２） The generated fuel gas for power generation (CH ₃ OH + H ₂ O) is supplied into the second flow path 42. That is, the power generation fuel gas (CH ₃ OH + H ₂ O) generated in the fuel vaporization unit 7 is supplied to the reforming unit 8. When the power generation fuel gas (CH ₃ OH + H ₂ O) is supplied into the second flow path 42 having the reforming catalyst layer 44, the inside of the second flow path 42 is heated to the required heating temperature of about 200 to 300 ° C. Thus, an endothermic reaction as shown in the following formula (2) is caused in the second flow path 42 to generate hydrogen and carbon dioxide as a byproduct.
CH ₃ OH + H ₂ O → 3H ₂ + CO ₂ (2)

なお、このとき微量ではあるが、第２流路４２内で一酸化炭素が生成されることがある。そして、これらの生成物（水素、二酸化炭素、微量の一酸化炭素）は第３流路４３内に供給される。すなわち、改質部８で生成された水素、二酸化炭素、微量の一酸化炭素は一酸化炭素除去部９に供給される。そして、これらの生成物（水素、二酸化炭素、微量の一酸化炭素）は、第３流路４３の始端部の近傍の所定の箇所４３ａにおいて、大気中から酸素供給用細管２３を介して供給された酸素（空気）と混合される。 In addition, although it is a trace amount at this time, carbon monoxide may be produced | generated in the 2nd flow path 42. FIG. These products (hydrogen, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide) are supplied into the third flow path 43. That is, hydrogen, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide generated in the reforming unit 8 are supplied to the carbon monoxide removing unit 9. These products (hydrogen, carbon dioxide, and a small amount of carbon monoxide) are supplied from the atmosphere through the oxygen supply thin tube 23 at a predetermined location 43 a near the start end of the third flow path 43. Mixed with oxygen (air).

この混合物（水素、二酸化炭素、微量の一酸化炭素、酸素）が選択酸化触媒層４５を有する第３流路４３内に供給されると、第３流路４３内が必要加熱温度１２０〜２００℃程度に加熱されていることにより、第３流路４３内で一酸化炭素と酸素とが反応し、次の式（３）に示すように、二酸化炭素が生成される。
ＣＯ＋（１／２）Ｏ₂→ＣＯ₂……（３） When this mixture (hydrogen, carbon dioxide, trace amount of carbon monoxide, oxygen) is supplied into the third flow path 43 having the selective oxidation catalyst layer 45, the inside of the third flow path 43 requires a required heating temperature of 120 to 200 ° C. By being heated to the extent, carbon monoxide and oxygen react in the third flow path 43, and carbon dioxide is generated as shown in the following equation (3).
CO + (1/2) O ₂ → CO ₂ (3)

そして、最終的に一酸化炭素除去部９の反応炉を構成する第３流路４３の終端部に到達する流体はそのほとんどが水素、二酸化炭素となる。これらの生成物は発電用生成物排出用細管２２を介して外部に排出されるが、そのうちの二酸化炭素は水素から分離されて大気中に放出される。したがって、一酸化炭素除去部９から発電部５には水素のみが供給される。 And most of the fluid that finally reaches the end of the third flow path 43 constituting the reaction furnace of the carbon monoxide removal unit 9 is hydrogen and carbon dioxide. These products are discharged to the outside through the power generation product discharge narrow tube 22, and carbon dioxide is separated from hydrogen and released into the atmosphere. Accordingly, only hydrogen is supplied from the carbon monoxide removal unit 9 to the power generation unit 5.

以上のように、上記構成の小型化学反応装置４では、第１基板１２の内面に、燃料気化部７の反応炉を構成する第１流路４１、改質部７の反応炉を構成する第２流路４２及び一酸化炭素除去部７の反応炉を構成する第３流路４３を一筆書き状に連続して設けられているので、３種類の第１〜第３流路４１〜４３で３つの化学反応を連続して行うことができ、装置全体を簡素化及び小型化することができる。 As described above, in the small chemical reaction device 4 configured as described above, the first flow path 41 constituting the reaction furnace of the fuel vaporization unit 7 and the reaction furnace of the reforming unit 7 are formed on the inner surface of the first substrate 12. Since the second flow path 42 and the third flow path 43 constituting the reaction furnace of the carbon monoxide removal unit 7 are continuously provided in a single stroke, the three types of first to third flow paths 41 to 43 are used. Three chemical reactions can be performed continuously, and the entire apparatus can be simplified and miniaturized.

また、第１〜第３基板１２〜１４の中央部に熱源である第５流路５２及び薄膜ヒータ１１を配置するとともに、同中央部に必要加熱温度（２００〜３００℃程度）が最も高い第２流路４２を配置し、その外側に必要加熱温度（１２０〜２００℃程度第）がそれよりも低い第３流路４３を配置し、さらにその外側に必要加熱温度（１００〜１８０℃程度第）がさらに低い第３流路４３を配置し、スリット５６により伝熱調整を行っているので、第１〜第３流路４１〜４３内をそれぞれ効率良く加熱して発電用燃料を改質することができる。 In addition, the fifth flow path 52 and the thin film heater 11 which are heat sources are disposed in the central portion of the first to third substrates 12 to 14, and the required heating temperature (about 200 to 300 ° C.) is the highest in the central portion. The second flow path 42 is disposed, the third flow path 43 having a lower required heating temperature (about 120 to 200 ° C.) is disposed on the outer side, and the required heating temperature (about 100 to 180 ° C. on the outer side) is further disposed on the outer side. The lower third flow path 43 is arranged and the heat transfer is adjusted by the slit 56, so that the inside of the first to third flow paths 41 to 43 is efficiently heated to reform the fuel for power generation. be able to.

次に、発電部５及び充電部６について説明する。発電部５は、図８に示すように、周知の固体高分子型の燃料電池からなっている。すなわち、発電部５は、Ｐｔ、Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるカソード６１と、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるアノード６２と、カソード６１とアノード６２との間に介在されたフィルム状のイオン導電膜６３と、を有して構成され、カソード６１とアノード６２との間に設けられた２次電池やコンデンサ等からなる充電部６に電力を供給するものである。 Next, the power generation unit 5 and the charging unit 6 will be described. As shown in FIG. 8, the power generation unit 5 includes a known solid polymer fuel cell. That is, the power generation unit 5 includes a cathode 61 made of a carbon electrode to which a catalyst such as Pt, C, etc. is attached, an anode 62 made of a carbon electrode to which a catalyst such as Pt, Ru, C is attached, and the cathode 61 and the anode 62. A film-like ion conductive film 63 interposed between and a power supply to the charging unit 6 including a secondary battery and a capacitor provided between the cathode 61 and the anode 62. To do.

この場合、カソード６１の外側には空間部６４が設けられている。この空間部６４内には一酸化炭素除去部９からの水素が供給され、カソード６１に水素が供給される。また、アノード６２の外側には空間部６５が設けられている。この空間部６５内には大気中からマイクロポンプを介して取り込まれた酸素が供給され、アノード６２に酸素が供給される。 In this case, a space portion 64 is provided outside the cathode 61. Hydrogen from the carbon monoxide removing unit 9 is supplied into the space portion 64, and hydrogen is supplied to the cathode 61. A space 65 is provided outside the anode 62. Oxygen taken in from the atmosphere via a micro pump is supplied into the space 65, and oxygen is supplied to the anode 62.

そして、カソード６１側では、次の式（４）に示すように、水素から電子（ｅ^-）が分離した水素イオン（プロトン；Ｈ⁺）が発生し、イオン導電膜６３を介してアノード６２側に通過するとともに、カソード６１により電子（ｅ^-）が取り出されて充電部６に供給される。
３Ｈ₂→６Ｈ⁺＋６ｅ^-……（４） On the cathode 61 side, as shown in the following formula (4), hydrogen ions (protons; H ⁺ ) in which electrons (e ⁻ ) are separated from hydrogen are generated, and the anode 62 side is passed through the ion conductive film 63. The electrons (e ⁻ ) are taken out by the cathode 61 and supplied to the charging unit 6.
_{^{^{3H 2 → 6H + + 6e -}}} ...... (4)

一方、アノード６２側では、次の式（５）に示すように、充電部６を経由して供給された電子（ｅ^-）とイオン導電膜６３を通過した水素イオン（Ｈ⁺）と酸素とが反応して副生成物の水が生成される。
６Ｈ⁺＋（３／２）Ｏ₂＋６ｅ^-→３Ｈ₂Ｏ……（５） On the other hand, on the anode 62 side, as shown in the following equation (5), electrons (e ⁻ ) supplied via the charging unit 6, hydrogen ions (H ⁺ ) that have passed through the ion conductive film 63, oxygen, React to produce by-product water.
6H ⁺ + (3/2) O ₂ + 6e ⁻ → 3H ₂ O (5)

以上のような一連の電気化学反応（式（４）及び式（５））は概ね室温〜８０℃程度の比較的低温の環境下で進行し、電力以外の副生成物は、基本的に水のみとなる。発電部５で生成された電力は充電部６に供給され、これにより充電部６が充電される。発電部５で生成された副生成物としての水は回収される。 The series of electrochemical reactions as described above (formula (4) and formula (5)) proceed in a relatively low temperature environment of about room temperature to 80 ° C., and by-products other than electric power are basically water. It becomes only. The electric power generated by the power generation unit 5 is supplied to the charging unit 6, whereby the charging unit 6 is charged. Water as a by-product generated in the power generation unit 5 is recovered.

ところで、現在、研究開発が行われている燃料改質方式の燃料電池に適用されている燃料としては、少なくとも、水素元素を含む液体燃料または液化燃料または気体燃料であって、発電部５により、比較的高いエネルギー変換効率で電気エネルギーを生成することができる燃料であればよく、上記のメタノールの他、例えば、エタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテル、イソブタン、天然ガス（ＣＮＧ）等の液化ガス等の常温常圧で気化される炭化水素からなる液体燃料、あるいは、水素ガス等の気体燃料等を良好に適用することができる。 By the way, the fuel applied to the fuel cell of the fuel reforming method currently being researched and developed is at least a liquid fuel, a liquefied fuel or a gaseous fuel containing hydrogen element, and the power generation unit 5 Any fuel can be used as long as it can generate electric energy with relatively high energy conversion efficiency. In addition to the above methanol, alcohol-based liquid fuels such as ethanol and butanol, dimethyl ether, isobutane, and natural gas (CNG) It is possible to satisfactorily apply a liquid fuel composed of hydrocarbons vaporized at normal temperature and normal pressure, such as a liquefied gas, or a gaseous fuel such as hydrogen gas.

ここで、上記構成の小型化学反応装置４では、互いに積層された第１〜第３基板１２〜１４を互いに接合された第１、第２外装板１５、１６内に収納しているので、省スペース化することができ、燃料電池システム１自体の寸法並びに形状を、乾電池等の汎用の化学電池の寸法並びに形状と一致するように設計することができる。 Here, in the small chemical reaction apparatus 4 configured as described above, the first to third substrates 12 to 14 stacked on each other are accommodated in the first and second exterior plates 15 and 16 joined to each other. Space can be made, and the size and shape of the fuel cell system 1 itself can be designed to match the size and shape of a general-purpose chemical cell such as a dry cell.

なお、上記実施形態では、熱源の一部として薄膜ヒータ１１を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図９及び図１０に示すこの発明の他の実施形態のようにしてもよい。すなわち、図９はこの発明の他の実施形態としての小型化学反応装置の要部の図３同様の断面図を示し、図１０は第４基板の部分の透過平面図を示したものである。 In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the thin film heater 11 was used as some heat sources, it is not limited to this. For example, another embodiment of the present invention shown in FIGS. 9 and 10 may be used. That is, FIG. 9 shows a sectional view similar to FIG. 3 of the main part of a small chemical reaction apparatus as another embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows a transmission plan view of a portion of the fourth substrate.

この場合、第１基板１２と第２基板１３との間には第４基板７１が設けられている。第２基板１３の第４基板４１との対向面の中央部には薄膜ヒータは設けられていない。その代わりに、第４基板７１の第２基板１３との対向面の中央部には熱流体流路７２が第２流路４２及び第５流路５２と同じように蛇行して設けられている。熱流体流路７２の流入側には流入側流路７３が設けられ、流出側には流出側流路７４が設けられている。 In this case, a fourth substrate 71 is provided between the first substrate 12 and the second substrate 13. A thin film heater is not provided at the center of the surface of the second substrate 13 facing the fourth substrate 41. Instead, the thermal fluid flow path 72 meanders in the same manner as the second flow path 42 and the fifth flow path 52 in the central portion of the surface of the fourth substrate 71 facing the second substrate 13. . An inflow side channel 73 is provided on the inflow side of the thermal fluid channel 72, and an outflow side channel 74 is provided on the outflow side.

流入側流路７３の流入側端部は、図４に示す第１流路４１の終端部と重合しない位置に配置され、図示していないが、第１外装板１５及び第１基板１２の所定の箇所に設けられた円孔に挿通された熱流体供給用細管の一端部に接続されている。流出側流路７４の流出側端部は、図４に示す第３流路４３の始端部と重合しない位置に配置され、図示していないが、第１外装板１５及び第１基板１２の他の所定の箇所に設けられた円孔に挿通された熱流体排出用細管の一端部に接続されている。 The inflow side end portion of the inflow side flow channel 73 is disposed at a position where it does not overlap with the end portion of the first flow channel 41 shown in FIG. 4 and is not shown, but the first exterior plate 15 and the first substrate 12 are predetermined. Are connected to one end of a thin tube for supplying a thermal fluid inserted through a circular hole provided at the point. The outflow side end of the outflow side channel 74 is disposed at a position where it does not overlap with the start end of the third channel 43 shown in FIG. 4 and is not shown, but other than the first exterior plate 15 and the first substrate 12. Are connected to one end of a thermal fluid discharge thin tube inserted through a circular hole provided at a predetermined location.

熱流体供給用細管の他端部及び熱流体排出用細管の他端部は、図示していないが、小型化学反応装置４の外部に設けられた、マイクロポンプ及びヒータを有する熱流体回路の両端部に接続されている。そして、熱流体として、シリコンオイル等の液体、あるいは、水蒸気、空気、窒素等の気体を熱流体流路７２内に供給し、この供給された熱流体による熱エネルギーで第１〜第３流路４１〜４３内を加熱する。ただし、この場合も、第５流路５２内での触媒燃焼反応による燃焼により発生した熱エネルギーでの加熱を主とし、熱流体による熱エネルギーでの加熱は補助的なものとする。 Although not shown, the other end of the thermal fluid supply capillary and the other end of the thermal fluid discharge capillary are both ends of a thermal fluid circuit having a micropump and a heater provided outside the small chemical reactor 4. Connected to the department. Then, a liquid such as silicon oil or a gas such as water vapor, air, or nitrogen is supplied as the thermal fluid into the thermal fluid flow path 72, and the first to third flow paths are generated by the thermal energy generated by the supplied thermal fluid. The inside of 41-43 is heated. However, in this case as well, the heating with the thermal energy generated by the combustion by the catalytic combustion reaction in the fifth channel 52 is mainly performed, and the heating with the thermal energy by the thermal fluid is auxiliary.

また上記実施形態では、第１基板１２及び第３基板１４に、溝を設け、流路を形成したが、図１１に示すように、第２基板１３に溝を形成することで第１流路４１、第２流路４２、第３流路４３、第４流路５１、第５流路５２及び第６流路５３を形成してもよい。なお図１１は図２のＸ−Ｘ線同様の線に沿う断面図であり、図中の発電用燃料供給用細管２１、酸素供給用細管２３、燃焼用燃料供給用細管２７、電極３３及び第６流路５３の記載を省略している。第２基板１３を、加工性に優れ且つ比較的熱伝導率の高いシリコンとし、その周囲の第１基板１２及び第３基板１４をシリコンよりも熱伝導率が低いガラスとすることで第１流路４１、第２流路４２、第３流路４３を熱しやすく、また熱が極端に外に逃げないように蓄熱できる構造にすることができる。改質触媒層４４、選択酸化触媒層４５は、溝の３面に形成されたが、少なくとも一面以上に形成されていればよい。 Moreover, in the said embodiment, although the groove | channel was provided in the 1st board | substrate 12 and the 3rd board | substrate 14, and the flow path was formed, as shown in FIG. 11, a 1st flow path is formed by forming a groove | channel in the 2nd board | substrate 13. 41, the second flow path 42, the third flow path 43, the fourth flow path 51, the fifth flow path 52, and the sixth flow path 53 may be formed. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 2. In FIG. 11, a power generation fuel supply capillary 21, an oxygen supply capillary 23, a combustion fuel supply capillary 27, an electrode 33, The description of the six flow paths 53 is omitted. The second substrate 13 is made of silicon having excellent workability and relatively high thermal conductivity, and the first substrate 12 and the third substrate 14 around the second substrate 13 are made of glass having a thermal conductivity lower than that of silicon. It is possible to make a structure in which the path 41, the second flow path 42, and the third flow path 43 can be easily heated and can store heat so that the heat does not escape to the extreme. The reforming catalyst layer 44 and the selective oxidation catalyst layer 45 are formed on the three surfaces of the groove, but may be formed on at least one surface.

上記各実施形態では、一酸化炭素除去部９が上記式（３）に示す反応式で一酸化炭素を酸化させたが、次の式（６）に示す水性シフト反応により酸化させてもよく、また式（６）と式（３）の化学反応を引き起こす部位の両方を第３流路４３に設けてもよい。
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ₂……（６） In each of the above embodiments, the carbon monoxide removal unit 9 oxidizes carbon monoxide by the reaction formula shown in the above formula (3), but may be oxidized by an aqueous shift reaction shown in the following formula (6), Further, both of the sites that cause the chemical reaction of the formula (6) and the formula (3) may be provided in the third flow path 43.
CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂ (6)

なお、一酸化炭素を水性シフトさせる水は、発電用燃料部２中に含まれ、上記式（２）で未反応だった水を用いることで可能となる。式（６）の反応では水素が生成されるため、燃料電池の発電部５に供給する水素の量を増やすことができるので式（６）の部位は、式（３）の部位よりも第３流路４３の始端部の近傍の所定の箇所４３ａ側に設けることが好ましい。 Water that shifts carbon monoxide to water is contained in the power generation fuel section 2 and can be obtained by using water that has not been reacted in the above formula (2). Since hydrogen is generated in the reaction of the formula (6), the amount of hydrogen supplied to the power generation unit 5 of the fuel cell can be increased. Therefore, the portion of the formula (6) is third than the portion of the formula (3). It is preferably provided on the side of the predetermined portion 43 a in the vicinity of the start end of the flow path 43.

上記各実施形態では、スリット５６が第１基板１２、第２基板１３及び第３基板１４に連続して設けられたが、強度を向上するため、第１基板１２、第２基板１３及び第３基板１４にそれぞれ隣り合って設けられたスリットを重ならないようにずらして配置させてもよい。 In each of the above embodiments, the slit 56 is provided continuously to the first substrate 12, the second substrate 13, and the third substrate 14. However, in order to improve the strength, the first substrate 12, the second substrate 13, and the third substrate The slits provided adjacent to the substrate 14 may be shifted so as not to overlap each other.

この発明の一実施形態としての小型化学反応装置を備えた燃料電池システムの一例の要部のブロック図。The block diagram of the principal part of an example of the fuel cell system provided with the small chemical reaction apparatus as one Embodiment of this invention. 図１に示す小型化学反応装置の要部の斜視図。The perspective view of the principal part of the small chemical reaction apparatus shown in FIG. 図２のＸ−Ｘ線（参考のため図４のＸ−Ｘ線）に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XX line (XX line of FIG. 4 for reference) of FIG. 図３に示す第１基板の部分の透過平面図。FIG. 4 is a transmission plan view of a portion of the first substrate shown in FIG. 3. 図３に示す第２基板の部分の透過平面図。FIG. 4 is a transmission plan view of a portion of the second substrate shown in FIG. 3. 図３に示す第３基板の部分の透過平面図。FIG. 4 is a transmission plan view of a portion of a third substrate shown in FIG. 3. 第１〜第３流路内の各加熱温度の経時変化を示す図。The figure which shows the time-dependent change of each heating temperature in a 1st-3rd flow path. 図１に示す発電部及び充電部の概略構成図。The schematic block diagram of the electric power generation part and charging part which are shown in FIG. この発明の他の実施形態としての小型化学反応装置の要部の図３同様の断面図。Sectional drawing similar to FIG. 3 of the principal part of the small chemical reaction apparatus as other Embodiment of this invention. 図９に示す第４基板の部分の透過平面図。FIG. 10 is a transmission plan view of a portion of the fourth substrate shown in FIG. 9. この発明のさらに他の実施形態としての小型化学反応装置の要部の図３同様の断面図。Sectional drawing similar to FIG. 3 of the principal part of the small chemical reaction apparatus as further another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１燃料電池システム
２発電用燃料部
３燃焼用燃料部
４小型化学反応装置
５発電部
６充電部
７燃料気化部
８改質部
９一酸化炭素除去部
１０燃焼部
１１薄膜ヒータ
１２第１基板
１３第２基板
１４第３基板
１５第１外装板
１６第２外装板
２１発電用燃料供給用細管
２２発電用生成物排出用細管
２３酸素供給用細管
２７燃焼用燃料供給用細管
２８燃焼ガス排出用細管
２９酸素供給用細管
３５、３６放熱防止膜
３７隙間
３８耐圧スペーサ
４１第１流路
４２第２流路
４３第３流路
４４改質触媒層
４５選択酸化触媒層
４６発電用燃料噴射器
５１第４流路
５２第５流路
５３第６流路
５４燃焼触媒層
５５燃焼用燃料噴射器
５６スリット
７１第４基板
７２熱流体流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system 2 Fuel generation part 3 Combustion fuel part 4 Small chemical reaction device 5 Electric power generation part 6 Charging part 7 Fuel vaporization part 8 Reformation part 9 Carbon monoxide removal part 10 Combustion part 11 Thin film heater 12 1st board | substrate 13 2nd board | substrate 14 3rd board | substrate 15 1st exterior plate 16 2nd exterior plate 21 Narrow tube for fuel supply for power generation 22 Narrow tube for product discharge for power generation 23 Narrow tube for oxygen supply 27 Narrow tube for fuel supply for combustion 28 Narrow tube for combustion gas discharge 29 Oxygen supply thin tubes 35, 36 Heat radiation prevention film 37 Gap 38 Pressure resistant spacer 41 First flow path 42 Second flow path 43 Third flow path 44 Reforming catalyst layer 45 Selective oxidation catalyst layer 46 Power generation fuel injector 51 4th Flow path 52 Fifth flow path 53 Sixth flow path 54 Combustion catalyst layer 55 Combustion fuel injector 56 Slit 71 Fourth substrate 72 Thermal fluid flow path

Claims

互いに連続してなり異なる反応が行われる第１の部位及び第２の部位を含む流路が内部に設けられた流路構造体と、前記流路構造体を内部に収容する筐体と、前記流路構造体に形成された素子と、前記素子に接続され前記筐体を貫通する配線と、を備え、前記第２の部位における反応は前記第１の部位における反応よりも高い温度で行われ、前記配線は前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い領域に配置され、且つ、前記筐体における前記第２の部位よりも前記第１の部位に近い領域を貫通していて、
前記流路構造体は前記第１の部位及び前記第２の部位と連続してなり異なる反応が行われる第３の部位を含み、
前記第３の部位は前記第２の部位の外側に設けられ、前記第１の部位はさらにその外側に設けられていることを特徴とする反応装置。 A flow path structure in which a flow path including a first part and a second part that are different from each other and perform different reactions is provided, a housing that houses the flow path structure therein, and An element formed in the flow channel structure and a wiring connected to the element and penetrating the housing, and the reaction in the second part is performed at a temperature higher than the reaction in the first part. , the wiring is arranged in a region closer to the first region than said second region, and, extend through the region close to the first portion than the second portion in the housing,
The flow path structure includes a third part that is continuous with the first part and the second part and in which a different reaction is performed,
The reaction apparatus characterized in that the third part is provided outside the second part, and the first part is further provided outside the third part .

請求項１に記載の反応装置において、前記素子は電力が供給されることにより発熱して前記第１〜第３の部位に熱エネルギーを供給する熱源であり、前記第１の部位〜第３の部位の中で前記第２の部位が前記熱源に最も近接することを特徴とする反応装置。 2. The reaction device according to claim 1 , wherein the element is a heat source that generates heat by supplying electric power and supplies thermal energy to the first to third parts, and the first part to the third part. The reaction apparatus, wherein the second part is closest to the heat source among the parts.

請求項２に記載の反応装置において、前記流路構造体は第１基板、第２基板及び第３基板を有し、前記第１基板の一面には前記第２、第３基板がこの順で積層され、前記第１基板の前記第２基板との対向面に前記第１〜第３の部位が設けられ、前記第２基板の前記第１基板との対向面の中央部に前記素子が設けられ、前記第３基板の前記第２基板との対向面の中央部に触媒燃焼流路が設けられ、前記触媒燃焼流路は供給される燃焼用燃料を触媒燃焼反応により燃焼させ、前記触媒燃焼流路内における触媒燃焼反応により発生した熱エネルギーと、前記素子の発熱による熱エネルギーとで前記第１〜第３の部位を加熱することを特徴とする反応装置。 3. The reaction apparatus according to claim 2 , wherein the flow path structure includes a first substrate, a second substrate, and a third substrate, and the second and third substrates are arranged in this order on one surface of the first substrate. The first to third portions are provided on the surface of the first substrate facing the second substrate, and the element is provided at the center of the surface of the second substrate facing the first substrate. A catalytic combustion channel is provided in the center of the surface of the third substrate facing the second substrate, the catalytic combustion channel combusts the supplied combustion fuel by a catalytic combustion reaction, and the catalytic combustion A reaction apparatus characterized in that the first to third parts are heated by heat energy generated by catalytic combustion reaction in a flow path and heat energy by heat generation of the element.

請求項２に記載の反応装置において、前記流路構造体は第１基板、第２基板及び第３基板を有し、前記第１基板に形成された溝を前記第２基板で覆うことにより前記第１〜第３の部位が設けられていることを特徴とする反応装置。 3. The reaction apparatus according to claim 2 , wherein the flow path structure includes a first substrate, a second substrate, and a third substrate, and a groove formed in the first substrate is covered with the second substrate. A reactor characterized in that first to third parts are provided.

請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置において、前記第１の部位は供給される発電用燃料を気化させて発電用燃料ガスを生成し、前記第２の部位は供給される前記発電用燃料ガスを改質して発電用燃料改質ガスを生成し、前記第３の部位は供給される前記発電用燃料改質ガスのうちの一酸化炭素の濃度を低くすることを特徴とする反応装置。 A reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the first part generates the power generation fuel gas to vaporize the power generation fuel supplied, the second part is provided The power generation fuel gas is reformed to generate a power generation fuel reformed gas, and the third portion lowers the concentration of carbon monoxide in the power generation fuel reformed gas supplied. Reactor.

請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置において、前記素子は電力が供給されることにより発熱して前記第１の部位及び前記第２の部位に熱エネルギーを供給する熱源であることを特徴とする反応装置。 The reaction apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the element is a heat source that generates heat by supplying electric power and supplies thermal energy to the first part and the second part. A reactor characterized by that.

請求項６に記載の反応装置において、前記流路は、反応温度の最も高く設定される部位が前記熱源から最も近くに設けられ、反応温度の最も低く設定される部位が前記熱源から最も離れて設けられていることを特徴とする反応装置。 7. The reaction apparatus according to claim 6 , wherein the flow path is provided such that a portion where the reaction temperature is set highest is provided closest to the heat source, and a portion where the reaction temperature is set lowest is farthest from the heat source. A reactor characterized by being provided.

請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置において、前記流路は、反応温度のより低く設定される部位が、反応温度のより高く設定される部位の外側に配置されることを特徴とする反応装置。 The reaction apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the flow path is configured such that a portion where the reaction temperature is set lower is disposed outside a portion where the reaction temperature is set higher. Characteristic reactor.