以下図面を参考にして本発明の好適な実施� ��態を詳細に説明する。
 図1は、本発明の一実施形態の反応装置1を� �す断面図である。図2は、反応装置1を示す斜 視図である。図3は、反応装置1を備える燃料� ��池システム2のブロック図である。反応装置 1は、原料を化学反応させて、反応生成物を� �成するための装置である。本実施形態では� �反応装置1は、燃料電池システム2に設けられ 、燃料電池3で発電に利用される燃料を生成� �るための改質装置として用いられる。
 反応装置1は、組成に水素を含む化合物を有 する燃料を改質して水素ガスを生成する高温 反応部である改質器4と、高温反応部よりも� �温の温度範囲で一酸化炭素を選択的に酸化� �応する低温反応部である一酸化炭素除去器(� ��下「CO除去器」という)5と、連結部6とを備� �ている。改質器4とCO除去器5とは、互いに離� ��して配置され、連結部6によって連結されて いる。したがって反応装置1では、改質器4、� ��結部6およびCO除去器5が、この順に、第1方� �xに並んで設けられている。改質器4、CO除去� ��5及び連結部6は、セラミック等の絶縁物や� �属製の断熱パッケージ21に収納され、断熱パ ッケージ21と改質器4、CO除去器5及び連結部6� �の空間内は、大気圧より低く、好ましくは1P a未満の圧力になっている。
 改質器4およびCO除去器5の少なくとも一方、 本実施形態では両方が、セラミックスから成 るセラミック領域11,12と、金属部品である金� ��材料、たとえばステンレス鋼から成る蓋体1 5,16とを組合せて構成される。セラミックス� �しては、たとえば、アルミナ(Al ₂ O ₃ )が主成分であるアルミナセラミックス(熱伝� ��率 16W/(m・K)、熱膨張係数 7×10 ^-6 /℃)およびAl ₂ O ₃ およびガラスが主成分であるガラスセラミッ クス(熱伝導率 2W/(m・K)、熱膨張係数 5.5×10 ^-6 /℃)などである。蓋体15,16となる金属材料と� �ては、ステンレス鋼たとえばSUS304があり、� �伝導率は16.3W/(m・K)であり、室温~100℃におけ る熱膨張係数は17.3×10 ^-6 /℃である。連結部6は、セラミックスから成� ��セラミック領域13を含んで構成される。本� �施形態では、連結部6は、セラミック領域13� �けから成る。「熱膨張係数」とは、線膨張� �数を意味し、特に断らない限り、0~1000℃の� �度領域における平均熱膨張係数である。
 図4は、改質器接合部材18および除去器接合� ��材20などが設けられた状態でセラミック基� �14を示す斜視図である。図1および図2を併せ� ��参照し、改質器4を構成するセラミック領域 (以下「改質器セラミック領域」という)11と� �CO除去器5を構成するセラミック領域(以下「� ��去器セラミック領域」という)12と、連結部6 を構成するセラミック領域(以下「連結部セ� �ミック領域」という)13とは、同一平面に沿� �て配置され、一体構造のセラミック基板14を 構成している。つまり、セラミック基板14は� ��第1方向xおよびこの第1方向に垂直な第2方向 yと平行な平面に沿って、改質器セラミック� �域11、除去器セラミック領域12及び連結部セ� ��ミック領域13にわたって連続したセラミッ� �層を、複数枚第3方向zに沿って積層してなる 。
 改質器セラミック領域11は、長辺が第2方向y と平行な長方形板状である。除去器セラミッ ク領域12は、長辺が第1方向xと平行な長方形� �状である。セラミック基板14は、第1方向xが� ��手方向となり、第2方向yが幅方向となる。� �質器セラミック領域11および除去器セラミッ ク領域12の第2方向yの寸法は、互いに同一で� �り、連結部セラミック領域13の第2方向yの寸� ��は、改質器セラミック領域11および除去器� �ラミック領域12の第2方向yの寸法より小さい� ��したがってセラミック基板14は、厚み方向� �なる第3方向zに見て、改質器セラミック領域 11から成る幅広部と、除去器セラミック領域1 2から成る幅広部との間に、連結部セラミッ� �領域13から成る幅狭部を有している。第3方� �zは、第1方向x及び第2方向yに沿った平面に対 し直交している。
 このように第2方向yの寸法が小さい、連結� �セラミック領域13は、改質器セラミック領域 11および除去器セラミック領域12の第2方向yの 端部同士を連結する構成であってもよいが、 本実施形態では、改質器セラミック領域11お� ��び除去器セラミック領域12の第2方向yの中央 部同士を連結する構成である。このセラミッ ク基板14における幅狭部となる連結部セラミ� ��ク領域13は、少なくとも、セラミック基板14 における幅広部となる改質器セラミック領域 11および除去器セラミック領域12に接続され� �部分の外表面が凹曲面状に形成され、幅広� �となる改質器セラミック領域11および除去器 セラミック領域12の外表面に滑らかに連なっ� ��いる。本実施形態では、連結部セラミック� ��域13は第2方向y両側の側面が凹曲面状、より 詳細には円弧状の凹曲面状に形成され、改質 器セラミック領域11および除去器セラミック� ��域12の第1方向xの端面に滑らかに連なってい る。このように連結部セラミック領域13は、� ��質器セラミック領域11および除去器セラミ� �ク領域12に比べて第2方向yの幅が狭く、比較� ��応力が集中しやすい構造となっているが、� ��だらかな曲面状であり、改質器セラミック� ��域11および除去器セラミック領域12との各連 結端部が中央部よりも幅広となっているため 、応力が分散しやすくなり連結端部に応力が 集中しないので、連結端部での損壊を抑制す ることができる。
 またセラミック基板14は、改質器セラミッ� �領域11、除去器セラミック領域12および連結� ��セラミック領域13の厚み寸法となる第3方向z の寸法が同一となるように形成されてもよい し、異なるように形成されてもよい。図には 、同一の寸法で示しているが、本実施形態で は、幅狭部となる連結部セラミック領域13の� ��3方向zの寸法が、幅広部となる改質器セラ� �ック領域11および除去器セラミック領域12の� ��3方向zの寸法に比べて小さくなるように形� �されている。本実施形態では、連結部セラ� �ック領域13は、第3方向zから見ると、図2に示 すように、より詳細には円弧状の凹曲面状と なるように形成され、改質器セラミック領域 11と連結している端面の第2方向yの寸法およ� �除去器セラミック領域12と連結している端面 の第2方向yの寸法が、連結部セラミック領域1 3の中央部での第2方向yの寸法よりも長く且つ 第1方向xに沿って延在する側面が滑らかに連� ��っている。
 図5は、改質器蓋体15を示す斜視図である。� ��1、図2および図4を併せて参照し、改質器4を 構成する蓋体(以下「改質器蓋体」という)15� �よびCO除去器5を構成する蓋体(以下「除去器� ��体」という)16は、セラミック基板14の厚み� �向一方側に設けられる。セラミック基板14の 厚み方向は、第3方向zでもある。改質器蓋体1 5は、改質器セラミック領域11に接合され、改 質器セラミック領域11の上方の空間を封止し� ��おり、除去器蓋体16は、除去器セラミック� �域12に接合され、除去器セラミック領域12の� ��方の空間を封止している。
 改質器蓋体15は、一方に開放する略直方体� �筐体状であり、全周に延びる周壁と周壁の� �方を塞ぐ天板とを有している。改質器蓋体15 は、図1では図示を省略するが図2に示すよう� ��、外向きのフランジ部が形成される開放端� ��17を改質器セラミック領域11側に向けて設け られる。改質器セラミック領域11の厚み方向� ��方側の表面部には、改質器セラミック領域1 1の外周部に全周にわたって延びる環状の接� �部材(以下「改質器接合部材」という)18が設� ��られている。改質器蓋体15は、開放端部17が 改質器接合部材18を介して改質器セラミック� ��域11に接合されている構造となっている。
 図6は、除去器蓋体16を示す斜視図である。� ��1、図2および図4を併せて参照し、除去器蓋� ��16は、一方に開放する略直方体の筐体状で� �り、全周に延びる周壁と周壁の一方を塞ぐ� �板とを有している。除去器蓋体16は、図1で� �図示を省略するが図2に示すように、外向き� ��フランジ部が形成される開放端部19を除去� �セラミック領域12側に向けて設けられる。除 去器セラミック領域12の厚み方向一方側の表� ��部には、除去器セラミック領域12の外周部� �全周にわたって延びる環状の接合部材(以下� ��除去器接合部材」という)20が設けられてい� ��。除去器蓋体16は、開放端部19が除去器接合 部材20を介して除去器セラミック領域12に接� �されている構造となっている。
 改質器接合部材18および除去器接合部材20は 、たとえば鉄-ニッケル-コバルト(Fe-Ni-Co)合金 (熱膨張係数 10×10 ^-6 /℃)或いは鉄-ニッケル(Fe-Ni)合金(熱膨張係数� �12×10 ^-6 /℃)などから成る。改質器接合部材18および� �去器接合部材20の熱膨張係数(0~1000℃の温度� �域における平均熱膨張係数)は、それぞれ改� ��器蓋体15および除去器蓋体16の熱膨張係数と 、改質器セラミック領域11および除去器セラ� ��ック領域12の熱膨張係数との間の値である� �改質器接合部材18は、改質器セラミック領域 11にろう付け等により接合され、改質器蓋体1 5は、改質器接合部材18にシーム溶接などの溶 接やろう付け等により接合される。除去器接 合部材20は、除去器セラミック領域12にろう� �け等により接合され、除去器蓋体16は、除去 器接合部材20にシーム溶接などの溶接やろう� ��け等により接合される。このように改質器� ��ラミック領域11および除去器セラミック領� �12に、改質器蓋体15および除去器蓋体16がそ� �ぞれ接合されて、改質器4および除去器5に内 部空間がそれぞれ形成される。
 図7は、熱拡散部材である改質器フィン25が� ��けられた状態で改質器隔壁26を示す斜視図� �ある。図8は、熱拡散部材である除去器フィ� ��27が設けられた状態で除去器隔壁28を示す斜 視図である。図9は、改質器蓋体15および除去 器蓋体16を取除いた状態で反応装置1を示す斜 視図である。図1および図4を併せて参照して� ��改質器4およびCO除去器5の少なくとも一方、 本実施形態では両方に、内部空間を仕切る隔 壁26,28がそれぞれ設けられている。改質器4に 設けられる隔壁(以下「改質器隔壁」という)2 6およびCO除去器5に設けられる隔壁(以下「除� ��器隔壁」という)28は、長辺が第2方向yと平� �な略長方形状である。
 改質器セラミック領域11の厚み方向一方側� �表面部に、改質器接合部材18の内方側に改質 器接合部材18から離間して隔壁支持台(以下「 改質器隔壁支持台」という)29が設けられてい る。改質器隔壁支持台29は、全周にわたって� ��びる環状の部材である。改質器隔壁26は、� �質器セラミック領域11と平行に配置され、外 周部が改質器隔壁支持台29を介して改質器セ� ��ミック領域11に接合されている。改質器隔� �26が設けられることによって、改質器4には� �改質器隔壁支持台29より内方の熱発生部であ る改質器燃焼室30と、改質器隔壁支持台29よ� �外方の高温反応室である改質反応室31とが形 成される。改質反応室31は、収容部に相当す� ��。改質器燃焼室30と改質反応室31とは、改質 器隔壁26を介して隣接している。改質器燃焼� ��30は、改質器接合部材18から内方へ離間して 形成されている。
 除去器セラミック領域12の厚み方向一方側� �表面部に、除去器接合部材20の内方側に除去 器接合部材20から離間して隔壁支持台(以下「 除去器隔壁支持台」という)33が設けられてい る。除去器隔壁支持台33は、全周にわたって� ��びる環状の部材である。除去器隔壁28は、� �去器セラミック領域12と平行に配置され、外 周部が除去器隔壁支持台33を介して除去器セ� ��ミック領域12に接合されている。除去器隔� �28が設けられることによって、CO除去器5には 、除去器隔壁支持台33より内方の熱発生部で� ��る除去器燃焼室34と、除去器隔壁支持台33よ り外方の低温反応室である除去反応室35とが� ��成される。除去反応室35は、収容部に相当� �る。除去器燃焼室34と除去反応室35とは、除� ��器隔壁28を介して隣接している。除去器隔� �支持台33は、CO除去器5における改質器4寄り� �領域に設けられており、除去器燃焼室34は、 CO除去器5における改質器4寄りの領域に形成� �れている。また除去器燃焼室34は、除去器接 合部材20から内方へ離間して形成されている� ��
 改質器隔壁26および除去器隔壁28は、改質器 蓋体15および除去器蓋体16と同一の材料であ� �ステンレス鋼や、鉄-ニッケル-コバルト合金 、鉄-ニッケル合金等の金属から成り、改質� �隔壁支持台29および除去器隔壁支持台33は、� ��質器接合部材18および除去器接合部材20と同 一の材料である鉄-ニッケル-コバルト(Fe-Ni-Co) 合金等から成る。改質器隔壁支持台29および� ��去器隔壁支持台33の熱膨張係数(0~1000℃の温� ��領域における平均熱膨張係数)は、改質器隔 壁26および除去器隔壁28の熱膨張係数と、改� �器セラミック領域11および除去器セラミック 領域12の熱膨張係数との間の値である。改質� ��隔壁支持台29は、改質器セラミック領域11に ろう付け等により接合され、改質器隔壁26は� ��改質器隔壁支持台29にシーム溶接などの溶� �やろう付け等により接合される。除去器隔� �支持台33は、除去器セラミック領域12にろう� ��け等により接合され、除去器隔壁28は、除� �器隔壁支持台33にシーム溶接などの溶接やろ う付け等により接合される。
 また図1に示すように、改質器セラミック領 域11の厚み方向一方側の表面における改質器� ��壁支持台29との接合部位は、凹状に陥没し� �いる。あるいは、改質器セラミック領域11の 改質器隔壁支持台29の内方側における改質器� ��ラミック領域11の厚み方向一方側の表面は� �凸状に隆起している。あるいは、改質器隔� �支持台29の高さ寸法である第3方向zの寸法は� ��改質器接合部材18の高さ寸法である第3方向z の寸法よりも小さく形成されている。このよ うな構成によって、改質器燃焼室30の厚み方� ��寸法、すなわち第3方向zの寸法を小さくし� �原料を改質器燃焼室30を規定する内表面に接 触しやすくすることができる。したがって改 質器燃焼室30を規定する内表面に触媒を被着� ��せておくことによって、触媒に接触しやす� ��し、反応効率を高くすることができる。
 さらに図4には図示を省略するが図1に示す� �うに、改質器燃焼室30には、改質器セラミッ ク領域11上において仕切部材(以下「改質器仕 切部材」という)32が設けられ、除去器燃焼室 34には、除去器セラミック領域12上において� �切部材(以下「除去器仕切部材」という)36が� ��けられている。改質器仕切部材32は、第2方� ��yに延びる部材であり、改質器仕切部材32が� ��けられることによって、改質器燃焼室30に� �第2方向yに蛇行する流路が形成される。除去 器仕切部材36は、第2方向yに延びる部材であ� �、除去器仕切部材36が設けられることによっ て、改質器燃焼室30に、第2方向yに蛇行する� �路が形成される。改質器仕切部材32および除 去器仕切部材36は、改質器隔壁支持台29と同� �の材料である鉄-ニッケル-コバルト(Fe-Ni-Co)� �金等から成る。改質器仕切部材32は、改質器 セラミック領域11にろう付け等により接合さ� ��、除去器仕切部材36は、除去器セラミック� �域12にろう付け等により接合されている。
 改質器隔壁26または改質器仕切部材32には、 表面に、改質器燃焼室30で行われるべき燃焼� ��応を促進させるために、触媒が被着されて� ��る。また除去器隔壁28または除去器仕切部� �36には、表面に、除去器燃焼室34で行われる� ��き燃焼反応を促進させるために、触媒が被� ��されている。改質器隔壁26や改質器仕切部� �32に被着される触媒は、たとえば改質触媒CuZ nO/Al ₂ O ₃ であり、除去器隔壁28や除去器仕切部材36に� �着される触媒は、たとえば除去触媒Pt/Al ₂ O ₃ である。
 また図1に示すように、除去器セラミック領 域12の厚み方向一方側の表面における除去器� ��壁支持台33との接合部位は、凹状に陥没し� �いる。あるいは、除去器セラミック領域12の 除去器隔壁支持台33の内方側における除去器� ��ラミック領域12の厚み方向一方側の表面は� �凸状に隆起している。あるいは、除去器隔� �支持台33の高さ寸法である第3方向zの寸法は� ��除去器接合部材20の高さ寸法である第3方向z の寸法よりも小さく形成されている。このよ うな構成によって、除去器燃焼室34の厚み方� ��寸法、すなわち第3方向zの寸法を小さくし� �原料を除去器燃焼室34を規定する内表面に接 触しやすくすることができる。したがって除 去器燃焼室34を規定する内表面に触媒を被着� ��せておくことによって、触媒に接触しやす� ��し、反応効率を高くすることができる。
 また図1に示すように、改質反応室31には、� ��7に示すような複数のフィン(以下「改質器� �ィン」という)25が、改質器隔壁26と改質器蓋 体15の天板との間に、設けられている。各改� ��器フィン25は、第1および第3方向x,zに延びる 長方形板状のフィンであり、長手方向を第1� �向xに配置して、第2方向yに間隔をあけて並� �て設けられる。各改質器フィン25は、交互に 第1方向xへずれて配置されている。この改質� ��フィン25によって、改質反応室31に形成され る流路である改質反応室31の内部空間が仕切� ��れ、改質反応室31に、改質器燃焼室30に改質 器隔壁26を介して隣接し、第1方向xに振幅が� �るように蛇行する流路が形成される。
 各改質器フィン25は、改質器隔壁26に、接合 されて立設されている。各改質器フィン25は� ��図1には図示を省略するが図7および図9に示� ��ように改質器隔壁26側の端部37が垂直に屈曲 され、鉤状に形成されている。各改質器フィ ン25は、鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッ� ��ル合金、ステンレス鋼等から成り、鉤状の� ��部37でスポット溶接され、改質器隔壁26に立 設される。各改質器フィン25は、改質器隔壁2 6の表面を除く改質反応室31を規定する内表面 から離間している。つまり、各改質器フィン 25の上部と改質器蓋体15の内面との間にわず� �な隙間が設けられている。このため、改質� �4が例えば280℃~350℃に加熱されるときに、金 属でできている改質器フィン25が第3方向zに� �膨張したとしても、熱膨張による応力で改� �器フィン25が改質器蓋体15を押すことがなく� ��同様に、改質器蓋体15が熱膨張によって改� �器フィン25側にある程度撓んだとしても改質 器蓋体15が改質器フィン25を押してしまうこ� �がないので、改質器蓋体15或いは改質器フィ ン25が破損や変形することを防止し、さらに� ��改質器蓋体15がセラミック領域11から外れて しまったり、改質器接合部材18で接合されて� ��る接合部で流体がリークするような隙間が� ��じることを防止できる。
 各改質器フィン25には、両面に、改質反応� �31で行われるべき化学反応を促進させるため に、触媒が被着されている。このため、流路 の左右を区切る改質器フィン25によって流体� ��効率的に触媒に接することができるので速� ��かに反応を促進することができる。また改� ��器隔壁26にも改質器フィン25と同じ触媒が設 けられることでさらに触媒の担持量が増え、 改質器蓋体15の天板の内面に改質器フィン25� �同じ触媒が設けられることでより触媒の担� �量を増やすことができる。このように改質� �フィン25、改質器隔壁26及び改質器蓋体15は� �ずれも上述した金属部品でできているため� �熱伝搬性に優れ、速やかに触媒を加熱し、� �率的に反応を引き起こすことができる。
 各改質器フィン25に被着される触媒は、た� �えば、銅(Cu)/酸化亜鉛(ZnO)系触媒である。Cu/Z nO系触媒としては、Cu成分をZnO成分に担持さ� �た触媒であってもよいし、Cu成分とZnO成分と を酸化アルミニウム(Al ₂ O ₃ )に担持させた触媒であってもよい。また、Cu /ZnO系触媒に白金族元素を含有させたもので� �よい。白金族元素としては、ルテニウム(Ru)� ��ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(O s)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)が挙げられる。
 また図1に示すように、除去反応室35には、� ��8に示すような複数のフィン(以下「除去器� �ィン」という)27が、除去器燃焼室34が設けら れる改質器4寄りの領域で、除去器隔壁28と除 去器蓋体16の天板との間に、設けられている� ��各除去器フィン27は、第2および第3方向y,zに 延びる長方形板状のフィンであり、長手方向 を第2方向yに配置して、第1方向xに間隔をあ� �て並べて設けられる。各除去器フィン27は、 交互に第2方向yへずれて配置されている。こ� ��除去器フィン27によって、除去反応室35に形 成される流路である除去反応室35の内部空間� ��仕切られ、除去反応室35に、除去器燃焼室34 に除去器隔壁28を介して隣接し、第2方向yに� �幅があるように蛇行する流路が形成される� �
 各除去器フィン27は、除去器隔壁28に、接合 されて立設されている。各除去器フィン27は� ��図1には図示を省略するが図8および図9に示� ��ように除去器隔壁28側の端部38が垂直に屈曲 され、鉤状に形成されている。各除去器フィ ン27は、各改質器フィン25と同一の材料であ� �鉄-ニッケル-コバルト合金、鉄-ニッケル合� �、ステンレス鋼等から成り、鉤状の端部38で スポット溶接され、除去器隔壁28に立設され� ��。各除去器フィン27は、除去器隔壁28の表面 を除く除去反応室35を規定する内表面から離� ��している。つまり、各除去器フィン27の上� �と除去器蓋体16の内面との間にわずかな隙間 が設けられている。このため、CO除去器5が例 えば150℃~200℃に加熱されるときに、金属で� �きている除去器フィン27が第3方向zに熱膨張� ��たとしても、熱膨張による応力で除去器フ� ��ン27が除去器蓋体16を押すことがなく、同様 に、除去器蓋体16が熱膨張によって除去器フ� ��ン27側にある程度撓んだとしても除去器蓋� �16が除去器フィン27を押してしまうことがな� ��ので、除去器蓋体16が除去器セラミック領� �12から外れてしまったり、除去器蓋体16或い� ��除去器フィン27が破損や変形することを防� �し、さらに除去器接合部材20で接合されてい る接合部或いは除去器隔壁支持台33で接合さ� ��ている接合部で流体がリークするような隙� ��が生じることを防止できる。
 さらに図1および図4に示すように、除去反� �室35には、CO除去器5における改質器4と反対� �りの領域、したがって除去器燃焼室34が形成 される領域に改質器4と反対側で隣接する領� �に、複数の補助フィン40が設けられている。 各補助フィン40は、第2および第3方向y,zに延� �る長方形板状のフィンであり、長手方向を� �2方向yに配置して、第1方向xに間隔をあけて� ��べて設けられる。各補助フィン40は、交互� �第2方向yへずれて配置されている。この補助 フィン40によって、除去反応室35に形成され� �流路である除去反応室35の内部空間が仕切ら れ、除去反応室35に、各除去器フィン27によ� �て形成される流路に連なり、第2方向yに振幅 があるように蛇行する流路が形成される。こ の各補助フィン40によって形成される流路は� ��除去器燃焼室34には隣接していない。
 除去器セラミック領域12の厚み方向一方側� �表面部には、除去器接合部材20の内方側に除 去器接合部材20から離間し、かつ除去器隔壁� ��持台33から改質器4と反対方向へ離間して、� ��数の補助フィン支持台44が設けられている� �各補助フィン支持台44は、第1および第2方向x ,yに延びる略長方形の板状の部材であり、長� ��方向を第2方向yに配置して、第1方向xに間隔 をあけて並べて設けられる。各補助フィン支 持台44は、各補助フィン40と同様に、交互に� �2方向yへずれて配置されている。補助フィン 支持台44は、改質器接合部材18および除去器� �合部材20ならびに改質器隔壁支持台29および� ��去器隔壁支持台33と同一の材料である鉄-ニ� ��ケル-コバルト(Fe-Ni-Co)合金から成り、除去� �セラミック領域12にろう付け等により接合さ れている。
 各補助フィン40は、補助フィン支持台44に、 接合されて立設されている。各補助フィン40� ��、図1には図示を省略するが図4および図9に� ��すように補助フィン支持台44側の端部45が垂 直に屈曲され、鉤状に形成されている。各補 助フィン40は、各改質器フィン25および各除� �器フィン27と同一の材料である鉄-ニッケル-� ��バルト合金、鉄-ニッケル合金、ステンレス 鋼等から成り、鉤状の端部45でスポット溶接� ��れ、補助フィン支持台44に立設される。各� �助フィン40は、補助フィン支持台44の表面を� ��く除去反応室35を規定する内表面から離間� �ている。したがって各補助フィン40は、除去 器蓋体16から内方に退避し、わずかに離間し� ��いる。このため、CO除去器5が例えば150℃~200 ℃に加熱されるときに、金属でできている補 助フィン40が第3方向zに熱膨張したとしても� �熱膨張による応力で補助フィン40が除去器蓋 体16を押すことがなく、同様に、除去器蓋体1 6が熱膨張によって補助フィン40側にある程度 撓んだとしても除去器蓋体16が補助フィン40� �押してしまうことがないので、除去器蓋体16 がセラミック基板14から外れてしまったり、� ��合部で流体がリークするような隙間が生じ� ��ことを防止できる。
 改質器フィン25、除去器フィン27及び補助フ ィン40の熱伝導率は、17~24W/(m・K)である。
 各除去器フィン27および各補助フィン40には 、両面に、除去反応室35で行われるべき化学� ��応を促進させるために、触媒が被着されて� ��る。このため、流路の左右を区切る除去器� ��ィン27によって流体が効率的に触媒に接す� �ことができるので速やかに反応を促進する� �とができる。また各補助フィン40にも除去器 フィン27と同じ触媒が設けられることによっ� ��、反応を一層速やかに促進することができ� ��また触媒の担持量を増やすことができる。� ��た除去器隔壁28にも除去器フィン27と同じ触 媒が設けられることでさらに触媒の担持量が 増え、除去器蓋体16の天板の内面に除去器フ� ��ン27と同じ触媒が設けられることでより触� �の担持量を増やすことができる。このよう� �除去器フィン27、除去器隔壁28及び除去器蓋� ��16はいずれも上述した金属部品でできてい� �ために熱伝搬性に優れ、速やかに触媒を加� �し、効率的に反応を引き起こすことができ� �。
 各除去器フィン27に被着される触媒は、た� �えば、Pt系触媒である。これらの触媒を用い ることによって、COを選択的に酸化すること� ��できる。Pt系触媒としては、PtをAl ₂ O ₃ に担持させた触媒であってもよいし、PtとPt� �外の白金族元素とをAl ₂ O ₃ に担持させた触媒であってもよい。Pt以外の� ��金族元素としては、Ru、Rh、Pd、Os、Irが挙げ られる。
 各改質器フィン25および各除去器フィン27は 、いずれか一方だけが設けられる構成であっ てもよいが、本実施形態では、各改質器フィ ン25および各除去器フィン27の両方が設けら� �ている。また各除去器フィン27が設けられな い構成である場合、各補助フィン40は、設け� ��れてもよいし、設けられなくてもよい。
 また図1に示すように、改質器セラミック領 域11および除去器セラミック領域12に、それ� �れヒータ48及びヒータ49が設けられている。� ��ータ48及びヒータ49は、それぞれ改質器セラ ミック領域11内及び除去器セラミック領域12� �において、改質器4およびCO除去器5に対向す� ��位置に設けられている。このため、ヒータ4 8及びヒータ49は、それぞれ直接改質器4およ� �CO除去器5を加熱することができる。特に、� �質器燃焼室30および除去器燃焼室34に後述す� ��オフガスが到達していなくても、改質器4お よびCO除去器5をそれぞれ反応を引き起こす温 度に加熱することができる。なお、改質器4� �よびCO除去器5への加熱温度がともに同じで� �ければ、改質器セラミック領域11、除去器セ ラミック領域12および連結部セラミック領域1 3にわたって内蔵される一体構造のヒータで� �ってもよい。
 ヒータ48及びヒータ49は、ともに電力が供給 されると速やかに発熱する、いわゆる発熱抵 抗体であり、改質反応室31および除去反応室3 5がそれぞれ所定の温度になるように、発生� �せた熱を改質反応室31および除去反応室35に� ��給することができる。ヒータ48及びヒータ49 は、燃料電池システム2の起動時に、つまり� �料電池3に水素が供給される前に電圧が印加� ��れることによって、それぞれ改質反応室31� �よび除去反応室35を改質反応及び一酸化炭素 除去反応を引き起こす温度に速やかに加熱す る。
 図10は、図1の切断面線S10-S10から見たセラミ ック基板14の断面図である。図10には、セラ� �ック基板14に形成される流路50の一例を示す� ��セラミック基板14には、内部に、改質器4お� ��びCO除去器5における化学反応に関連する流� ��が流下する流路(以下「基板内部流路」とい う)50が形成されている。この基板内部流路50� ��、流体に前処理を施すための流路であり、� ��の前処理には、予備加熱および気化が含ま� ��る。
 基板内部流路50は、第1~第8流路51~58を有して いる。第1~第8流路51~58は、互いに連通しない� ��うに、独立して形成されている。第1~第8流� ��51~58は、図10の例のように、基本的に第3方� �zに垂直な平面に沿って第1および第2方向x,y� �延びる部分を有し、平面的に拡がる流路で� �ってもよいが、第1~第3方向x~zに延びる部分� �有し、3次元的に拡がる立体的な流路であっ� ��もよい。図10に示す例では、第1~第8流路51~58 は、セラミック基板14の厚み方向となる第3方 向zの同一の層域において、第1および第2方向 x,yに互いにずれた位置に形成され、互いに連 通しないように形成されているが、互いに第 3方向zにずれた位置に形成されて、互いに連� ��しないように形成されてもよい。
 第1流路51は、改質反応の原料を気化する原� ��気化器となる原料気化流路であり、気化さ� ��た原料を改質反応室31に供給する流路であ� �。第1流路51は、入口51aが除去器セラミック� �域12における管路接続領域で開口し、除去器 セラミック領域12内で第2方向yに振幅がある� �うに蛇行し、連結部セラミック領域13を通過 して改質器セラミック領域11に延び、改質器� ��ラミック領域11内で第2方向yに振幅があるよ うに蛇行し、出口51bが改質器セラミック領域 11の改質反応室31に臨む厚み方向一方側の表� �部で開口している。第1流路51は、出口51bで� �各改質器フィン25によって形成される改質反 応室31における流路の上流側端部に接続され� ��いる。また第1流路51は、少なくとも、第3方 向zに垂直な平面に投影して見たとき、改質� �燃焼室30および除去器燃焼室34が設けられる� ��域内で蛇行するように、形成されている。
 ここで管路接続領域とは、改質反応の原料� ��供給源から反応装置1に導くための配管22等� ��ら成る管路や、反応装置1で生成した生成物 を燃料電池3に燃料として供給するための管� �、除去反応室35におけるCO除去反応に必要な� ��料を供給源から導く管路、燃焼反応の原料� ��供給源から導く管路、改質器燃焼室30にお� �る燃焼反応によって生成される生成物を排� �場所に導くための管路、燃焼反応の原料を� �給源から導く管路、改質器燃焼室30における 燃焼反応によって生成される生成物を排出場 所に導くための管路を、反応装置1に接続す� �ための領域をいう。
 このような管路接続領域は、例えば、除去� ��セラミック領域12の厚み方向他方側の表面� �の領域に設けるのが好ましい。すなわち、� �路接続領域を高温反応を行なう改質器セラ� �ック領域11に設けるよりも、改質反応よりも 低温の温度範囲で反応する除去器セラミック 領域12に設けた方が、管路と除去器セラミッ� ��領域12との接続部の熱膨張差によって生じ� �応力を低減でき、接続部が破損するのを有� �に抑制できる。
 第1流路51の入口51aには、改質反応の原料を� ��給源から導く管路が接続されている。原料� ��化器で必要な熱量は、原料を原料の沸点程� ��に加熱するのに要する熱量であり、原料が� ��タノール水溶液であれば、100℃~120℃程度に 加熱されていれば十分である。このため、第 1流路51の周囲が、セラミックのような比較的 金属よりも熱伝導率の低い材料でできていて も十分加熱できる。また第1流路51は、第3方� �zから平面視すると、原料気化器よりも高温� ��反応する改質器4及びCO除去器5と重なってお り、改質器4及びCO除去器5をそれぞれ加熱す� �改質器燃焼室30や除去器燃焼室34の余熱や、� ��ータ48、49での余熱で原料を気化することが でき、またセラミック基板14のように薄い基� ��に収容できる。
 第2流路52は、改質反応室31における改質反� �によって生成される生成物(水素)及び一酸化 炭素を含む流体を、除去反応室35に導く流路� ��ある。第2流路52は、入口52aが改質器セラミ� ��ク領域11の改質反応室31に臨む厚み方向一方 側の表面部で開口し、連結部セラミック領域 13を通過して除去器セラミック領域12に延び� �出口52bが除去器セラミック領域12の除去反応 室35に臨む厚み方向一方側の表面部で開口し� ��いる。第2流路52は、入口52aで、各改質器フ� ��ン25によって形成される改質反応室31におけ る流路の下流側端部に接続され、出口52bで、 各除去器フィン27および各補助フィン40によ� �て形成される一連の除去反応室35における流 路の上流側端部に接続されている。この第2� �路52は、改質反応室31と、除去反応室35とを� �通させる連通路であり、連結部6を通過する� ��うに形成されている。
 第3流路53は、除去反応室35におけるCO除去反 応によって、改質反応室31における改質反応� ��よって生成される生成物から一酸化炭素が� ��去されて、最終的に生成される生成物を、� ��応装置1から外に送出するための流路である 。第3流路53は、除去器セラミック領域12に厚� ��方向となる第3方向zに延びて形成され、入� �53aが除去器セラミック領域12の除去反応室35� ��臨む厚み方向一方側の表面部で開口し、出� ��が管路接続領域で開口しセラミック基板14� �貫通している。第3流路53は、入口53aで、各� �去器フィン27および各補助フィン40によって� ��成される一連の除去反応室35における流路� �下流側端部に接続されている。第3流路53の� �口53bには、反応装置1で生成した生成物を、� ��料電池3に燃料として供給するための配管22� ��接続されている。
 第4流路54は、除去反応室35におけるCO除去反 応に必要な原料(酸素あるいは空気)を、除去� ��応室35に供給する流路であり、第4流路54に� �って除去反応室35に供給される原料は、第2� �路52によって改質反応室31から導かれる生成� ��と混合される。第4流路54は、入口54aが管路� ��続領域で開口し、除去器セラミック領域12� �で第2方向yに振幅があるように蛇行し、除去 器セラミック領域12の除去反応室35に臨む厚� �方向一方側の表面部で開口している。第4流� ��54は、出口54bで、各除去器フィン27および各 補助フィン40によって形成される一連の除去� ��応室35における流路の上流側端部に接続さ� �ている。また第4流路54は、少なくとも、第3� ��向zに垂直な平面に投影して見たとき、除去 器燃焼室34が設けられる領域内で蛇行するよ� ��に、形成されている。第4流路54の入口54aに� ��、改質反応室31から導かれる生成物と混合� �、除去反応室35におけるCO除去反応に必要な� ��料を、供給源から導く管路が接続されてい� ��。
 第5流路55は、燃焼反応の原料を改質器燃焼� ��30に供給する流路である。第5流路55は、入� �55aが管路接続領域で開口し、除去器セラミ� �ク領域12内で第2方向yに振幅があるように蛇� ��し、連結部セラミック領域13を通過して改� �器セラミック領域11に延び、改質器セラミッ ク領域11内で第2方向yに振幅があるように蛇� �し、出口55bが改質器セラミック領域11の改質 器燃焼室30に臨む厚み方向一方側の表面部で� ��口している。第5流路55は、出口55bで、改質� ��仕切部材32によって形成される改質器燃焼� �30における流路の上流側端部に接続されてい る。また第5流路55は、少なくとも、第3方向z� ��垂直な平面に投影して見たとき、改質器燃� ��室30および除去器燃焼室34が設けられる領域 内で蛇行するように、形成されている。第5� �路55の入口55aには、燃焼反応の原料を供給源 から導く管路が接続されている。
 第6流路56は、改質器燃焼室30における燃焼� �応後の流体を、反応装置1から排出すための� ��路である。第6流路56は、入口56aが改質器セ� ��ミック領域11の改質器燃焼室30に臨む厚み方 向一方側の表面部で開口し、連結部セラミッ ク領域13を通過して除去器セラミック領域12� �延び、出口56bが管路接続領域で開口してい� �。第6流路56は、入口56aで、改質器仕切部材32 によって形成される改質器燃焼室30における� ��路の下流側端部に接続されている。第6流路 56の出口56bには、改質器燃焼室30における燃� �反応によって生成される生成物を、排出場� �に導くための管路が接続されている。
 第7流路57は、燃焼反応の原料を除去器燃焼� ��34に供給する流路である。第7流路57は、入� �57aが管路接続領域で開口し、除去器セラミ� �ク領域12内で第2方向yに蛇行し、出口57bが除� ��器セラミック領域12の除去器燃焼室34に臨む 厚み方向一方側の表面部で開口している。第 7流路57は、出口57bで、除去器仕切部材36によ� ��て形成される除去器燃焼室34における流路� �上流側端部に接続されている。また第7流路5 7は、少なくとも、第3方向zに垂直な平面に投 影して見たとき、除去器燃焼室34が設けられ� ��領域内で蛇行するように、形成されている� ��第7流路57の入口57aには、燃焼反応の原料を� ��給源から導く管路が接続されている。
 第8流路58は、除去器燃焼室34における燃焼� �応後の流体を、反応装置1から排出するため� ��流路である。第8流路58は、入口58aが除去器� ��ラミック領域12の除去器燃焼室34に臨む厚み 方向一方側の表面部で開口し、出口58bが管路 接続領域で開口している。第8流路58は、入口 58aで、除去器仕切部材36によって形成される� ��去器燃焼室34における流路の下流側端部に� �続されている。第8流路58の出口58bには、改� �器燃焼室30における燃焼反応によって生成さ れる生成物を、排出場所に導くための管路が 接続されている。入口51a、54a、55a、57a、出口 53b、56b、58bはそれぞれ配管22が連結され、各� ��管22は、断熱パッケージ21の気密性を維持す るように断熱パッケージ21を貫通し、後述す� ��原料容器60や燃料電池3等に連結されている� ��またヒータ48及びヒータ49に電圧を供給する 配線も断熱パッケージ21の気密性を維持する� ��うに断熱パッケージ21を貫通している。断� �パッケージ21が金属等の導電性部材である場 合、ヒータ48及びヒータ49に電圧を供給する� �線が断熱パッケージ21を介してショートしな いように、配線によって断熱パッケージ21が� ��通された貫通孔において、配線の周囲をセ� ��ミック、低融点ガラス等の絶縁材料で封止� ��ることが好ましい。
 ヒータ48、49が設けられるとともに、基板内 部流路50が形成されるセラミック基板14は、� �数のセラミック層が積層されて形成されて� �る。このセラミック基板14は、複数枚の焼結 前の素材、たとえばグリーンシートを積層し た積層体を、焼結することによって成形され る。焼結前の素材としては、アルミナ(Al ₂ O ₃ )、窒化アルミニウム(AlN)、ガラスセラミック ス粉末(ガラス粉末とフィラー粉末の混合物)� ��どが挙げられる。ヒータ48、49は、焼結前の 素材を積層するときに、素材間にヒータ48、4 9を挟込むように積層し、焼結することによ� �てセラミック基板14に内蔵される。また焼結 前の素材の適宜箇所に、孔または溝を形成し 、このような孔または溝を形成した素材を含 めて積層後、焼結することによって、セラミ ック基板14の内部に複雑な内部流路50が形成� �れる。
 図1、図3および図10を参照して、燃料電池シ ステム2は、原料を貯留する原料容器60と、原 料容器60に貯留される原料を化学反応させて� ��素を生成する前述の反応装置1と、酸素と水 素との電気化学反応により発電する燃料電池 3とを備える。原料容器60に貯留される原料は 、メタノール、エタノールなどのアルコール およびガソリンなどである化学組成に水素原 子を含む化合物(以下「水素化合物」という)� ��、水とである。水素化合物と、水とは、原� ��容器60内で、別々の空間で貯留されている� �本実施形態では、原料としてメタノールが� �いられる。
 反応装置1では、供給源となる原料容器60に� ��留されるメタノールと水とが混合された状� ��で、第1流路51の入口に導かれ、第1流路51を� ��下する間に気化され、改質反応室31に供給� �れる。改質反応室31では、化学反応式(1),(2)� �示すように、メタノールと水との混合気体� �水素に改質する改質反応を行う。
   CH ₃ OH+H ₂ O→3H ₂ +CO ₂                …(1)
   H ₂ +CO ₂ →H ₂ O+CO                   …(2)
 燃料電池3に供給される流体に一酸化炭素が 含まれていると、燃料電池3に設けられてい� �触媒等に悪影響を及ぼすので、一酸化炭素� �除去するために、改質反応室31で生成された 生成物が、第2流路52によって除去反応室35に� ��かれる。除去反応室35では、化学反応式(3)� �示すように、改質反応室31で生成された生成 物の混合気体中の一酸化炭素を、第4流路54に よって、原料として供給される酸素によって 選択的に酸化させて、一酸化炭素を除去する 。この酸化反応がCO除去反応である。酸素は� ��周囲の空気を取込むことによって、この空� ��に含まれる酸素が利用される。したがって� ��4流路54は、反応装置1の外部の空間を供給源 として利用し、空気を取込んで供給する。
   2CO+O ₂ →2CO ₂                     …(3)
 改質反応室31における改質反応によって生� �される生成物、したがって水素と二酸化炭� �と一酸化炭素から、除去反応室35における酸 化反応によって一酸化炭素が除去されて、最 終的に生成される生成物、したがって水素と 二酸化炭素とが、第3流路53を経て反応装置1� �ら送出され、燃料電池3に供給される。
 低温反応室である除去反応室35は、高温反� �室である改質反応室31に比べて、低い温度で 反応を行う反応室である。改質反応室31では� ��たとえば350℃の温度で反応を行い、除去反� ��室35では、たとえば150℃の温度で反応を行� �。
 燃料電池3は、触媒微細粒子を担持した燃料 極と、触媒微粒子を担持した空気極と、燃料 極と空気極との間に介在されたフィルム状の 固体高分子電解質膜と、を備えている。燃料 電池3の燃料極には、反応装置1から水素と二� ��化炭素との混合気体が供給され、燃料電池3 の空気極には、外部からの空気が供給されて いる。燃料極において、電気化学反応式(4)に 示すように、混合気体中の水素は、燃料極の 触媒粒子の作用を受けて水素イオンと電子と に分離されている。水素イオンは、固体高分 子電解質膜を通じて酸素極に伝導し、電子は 燃料極により取り出されている。酸素極にお いて、電気化学反応式(5)に示すように、酸素 極に移動した電子と、空気中の酸素と、固体 高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反 応して水が生成されている。
   H ₂ →2H ⁺ +2e ^-                       …(4)
   2H ⁺ +1/2O ₂ +e ^- →H ₂ O                …(5)
 燃料電池3では、このような電気化学反応に より発電する。
 改質器燃焼室30では、改質反応室31での改質 反応を促進させるための熱を発生させる。ま た、改質器燃焼室30で発生する熱は、基板内� ��流路50に供給される。これによって、基板� �部流路50を流下する原料が加熱される。改質 器燃焼室30には、第5流路55によって、水素と� ��素とを含む流体が原料として供給される。� ��質器燃焼室30で燃焼される水素は、改質反� �室31および除去反応室35を経て生成される生� ��物に含まれる水素のうち、燃料電池3で電気 化学反応を引き起こさずに残った水素、すな わち燃料電池3から排出されるガスであるオ� �ガス中の未反応の水素を利用することがで� �る。この場合、改質反応室31および除去反応 室35から燃料電池を経由して水素が供給され� ��。このとき除去反応室35で生成される二酸� �炭素も一緒に供給されてもよいし、水素だ� �を生成物から抽出して供給するようにして� �よい。また酸素は、除去反応室35における酸 化反応に利用される酸素と同様に、周囲の空 気を取込むことによって、この空気に含まれ る酸素が利用される。この燃焼反応によって 生成される生成物である燃焼排ガスは、第6� �路56を介して、外部に排出される。このよう に改質器燃焼室30は、燃料電池3から排出され るオフガス中の未反応の水素を再利用するた め、燃焼するまでに時間がかかってしまうが 、燃料電池システム2の起動時に、つまり燃� �電池3に水素が供給される前にヒータ48が速� �かに改質反応を引き起こす程度に改質反応� �31を加熱することができるので燃料電池3は� �やかに発電することができる。
 また除去器燃焼室34では、除去反応室35での 酸化反応を促進させるための熱を発生させる 。また、除去器燃焼室34で発生する熱は、基� ��内部流路50に伝搬される。これによって、� �板内部流路50を流下する原料が加熱される。 除去器燃焼室34には、第7流路57によって、水� ��と酸素とを含む流体が原料として供給され� ��。除去器燃焼室34で燃焼される水素は、改� �反応室31および除去反応室35を経て生成され� ��生成物に含まれる水素のうち、燃料電池3で 電気化学反応を引き起こさずに残った水素で あるオフガス中の未反応の水素を利用するこ とができる。この場合、改質反応室31および� ��去反応室35から燃料電池3を経由して水素が� ��給される。このとき除去反応室35で生成さ� �る二酸化炭素も一緒に供給されてもよいし� �水素だけを生成物から抽出して供給するよ� �にしてもよい。また酸素は、除去反応室35に おける酸化反応に利用される酸素と同様に、 周囲の空気を取込むことによって、この空気 に含まれる酸素が利用される。この燃焼反応 によって生成される生成物である燃焼排ガス は、第8流路58を介して、外部に排出される。 このように除去器燃焼室34は、燃料電池3から 排出されるオフガス中の未反応の水素を再利 用するため、燃焼するまでに時間がかかって しまうが、燃料電池システム2の起動時に、� �まり燃料電池3に水素が供給される前にヒー� ��49が速やかに一酸化炭素除去反応を引き起� �す程度に除去反応室35を加熱することができ るので燃料電池3は速やかに発電することが� �きる。
 反応装置1の稼動開始初期の段階では、改質 器燃焼室30および除去器燃焼室34における燃� �反応を行いにくく、これを補助するために� �ータ48、49が設けられている。ヒータ48、49は 、したがって少なくとも反応装置1の稼動開� �初期に運転されるが、それ以降において運� �される構成でもよい。このヒータ48、49は、� ��3方向zに垂直な平面に投影して見たとき、� �れぞれ改質器燃焼室30および除去器燃焼室34� ��設けられる領域に設けられる。ヒータ48、49 は、基板内部流路50よりも厚み方向一方側に� ��けられてもよいが、本実施形態では、基板� ��部流路50よりも厚み方向他方側に設けられ� �いる。
 本実施形態によれば、反応装置1は、改質器 4とCO除去器5とを備えるので、改質器4におけ� ��高温での改質反応と、CO除去器5における低� ��でのCO除去反応とを行うことができる。改� �器4とCO除去器5とは、第2方向yの幅が改質器4� ��CO除去器5の第2方向yの幅よりも狭い連結部6� ��介して連結されているだけなので相互の熱� ��動が少ないため、互いに熱的な影響を受け� ��くくすることができ、改質器4における高温 での化学反応と、CO除去器5における低温での 化学反応とを、好適に実現することができる 。さらに、改質器4が、セラミック領域11と金 属製の改質器蓋体15とを組合せて構成され、C O除去器5が、セラミック領域12と除去器蓋体16 とを組合せて構成される。セラミックスは、 耐熱性および耐腐食性に優れ、金属やシリコ ン等に比べて熱伝導率が低いので、セラミッ ク領域11,12を用いることによって、耐熱性お� ��び耐食性に優れ、外部に熱を漏らしにくい� ��好適な反応装置を実現することができる。� ��た金属は、加工性に優れており、複雑な形� ��を容易に形成することができる。したがっ� ��セラミック領域11,12と改質器蓋体15および除 去器蓋体16とを組合せることによって、耐熱� ��および耐食性に優れ、外部に熱を漏らしに� ��く、かつ化学反応を促進させやすい複雑な� ��状を有する内部構造の、好適な反応装置を� ��現することができる。
 また、本実施形態では、改質器4およびCO除� ��器5がともに、セラミック領域11,12と改質器� ��体15および除去器蓋体16とを組合せて構成さ れているので、より好適な反応装置を実現す ることができる。改質器4およびCO除去器5の� �ずれか一方がセラミック基板と金属性の部� �とを組合せて構成されていても、好適な反� �装置を実現することができる。
 またセラミック基板14は、複数の層構造の� �材を焼結して成形されており、焼結前の素� �でヒータ48、49を挟むようにした状態で、焼� ��成形することによって、ヒータ48、49を内蔵 してセラミック基板14を製造することができ� ��ので、セラミック基板14の成形時に、同時� �ヒータ48、49を内蔵することができ、製造工� ��を少なくし、製造を容易にすることができ� ��。そして、セラミック基板14は金属に比べ� �保温性に優れているのでヒータ48、49の熱を� ��率的に放熱することができる。
 改質器4には、改質反応室31と改質器燃焼室3 0が改質器隔壁26を介して隣接している。これ によって改質器燃焼室30で発生させた熱を、� ��質反応室31に容易に供給することができる� �また、CO除去器5には、除去反応室35と除去器 燃焼室34が除去器隔壁28を介して隣接してい� �。これによって除去器燃焼室34で発生させた 熱を、除去反応室35に容易に供給することが� ��きる。したがって改質反応室31および除去� �応室35で原料を化学反応させるにあたって、 原料に熱を効率よく供給することができる。
 改質器隔壁26に接合されて改質反応室31にお ける流路を形成する改質器フィン25が設けら� ��る。このように改質器隔壁26に接合される� �質器フィン25は、熱発生部である改質器燃焼 室30で発生される熱が改質器隔壁26を介して� �わりやすく、このフィンによって流路を形� �することによって、流路内の原料に熱を効� �よく供給することができる。また除去器隔� �28に接合されて除去反応室35における流路を� ��成する除去器フィン27が設けられる。この� �うに除去器隔壁28に接合される除去器フィン 27は、熱発生部である除去器燃焼室34で発生� �れる熱が除去器隔壁28を介して伝わりやすく 、このフィンによって流路を形成することに よって、流路内の原料に熱を効率よく供給す ることができる。
 また、本実施形態では、上記のような改質� ��フィン25および除去器フィン27がともに隔壁 上に形成されているので、より好適な反応装 置を実現することができる。改質器フィン25� ��よび除去器フィン27のいずれか一方が隔壁� �に形成されていても、好適な反応装置を実� �することができる。
 さらに改質器フィン25は、改質器4の改質器� ��壁26の表面を除く改質器4を規定する内表面� ��たとえば改質器蓋体15から離間している。� �れによって改質器フィン25から、改質器隔壁 26以外の改質器4を形成する部材に、熱が伝わ りにくくし、熱が外部に漏れてしまうことを 防ぐことができる。さらに、改質器フィン25� ��改質器蓋体15との距離は、0.05mm以上0.3mm以下 が好ましい。これによって、上述の熱が外部 に漏れてしまうという効果を充分に発揮する ことができる。
 除去器フィン27は、CO除去器5の除去器隔壁28 の表面を除くCO除去器5を規定する内表面、た とえば除去器蓋体16から離間している。これ� ��よって除去器フィン27から、除去器隔壁28以 外のCO除去器5を形成する部材に、熱が伝わり にくくし、熱が外部に漏れてしまうことを防 ぐことができる。さらに、除去器フィン27と� ��去器蓋体16との距離は、0.05mm以上0.3mm以下が 好ましい。これによって、上述の熱が外部に 漏れてしまうという効果を充分に発揮するこ とができる。
 フィンは、スポット溶接によって隔壁に接� ��されているので、フィンを容易に隔壁に設� ��ることができる。
 セラミック基板14内部に、改質器4およびCO� �去器5における化学反応に関連する流体が流� ��する基板内部流路50が形成され、化学反応� �関連する流体、たとえば水素がこの流路50を 流下するように構成することによって、その 化学反応に関連する流体に前処理を含む処理 を行うことができる。この処理は、特に限定 されるものではないが、一例を挙げるならば 、たとえば予備加熱、気化などの前処理であ る。
 セラミック基板14は、複数のセラミック層� �積層されて形成されている。このようなセ� �ミック基板14は、各セラミック層の素材を積 層し、焼結して成形される。したがって各セ ラミック層の素材に、溝、孔などを形成して おいて、積層し、焼結することによって、内 部に外部から密に仕切られる流路が形成され るセラミック基板を実現することができる。
 反応装置1は、改質器4、CO除去器5および連� �部6の各セラミック領域11,12,13は、一体構造� �セラミック基板14から成る。これによって部 品点数を少なくし、組立を容易にすることが できるとともに、高い強度が得られる。しか もセラミック基板14は、改質器4およびCO除去� ��5をそれぞれ構成する各幅広部に、連結部6� �構成する幅狭部を有している。このように� �て改質器4およびCO除去器5を連結する連結部6 の断面積を小さくすることができる。したが って改質器4とCO除去器5との間の熱の移動を� �さく抑えることができる。
 図11は、図1における切断面線S11-S11から見た セラミック基板14の断面図である。図12は、� �質器接合部材18および除去器接合部材20など� ��設けられた状態のセラミック基板14を、セ� �ミック基板14の厚み方向z他方側から見て示� �斜視図である。セラミック基板14の積層され たセラミック層のうち、ヒータ48、49の各上� �面に接する層は、それぞれ改質器4とCO除去� �5との距離が、連結部6と連結されている周辺 領域(以下「連結部周辺領域」ということが� �る)71,73では距離L1と長く、連結部6から遠い� �分、具体的には改質器4およびCO除去器5の連� ��部周辺領域71,73以外の領域では、ヒータ48、 49に接している上層より上の層における改質� ��4とCO除去器5との距離L2と等しく、距離L1よ� �短く設定されるように凹部46,46が設けられて いる。これによって改質器4の連結部周辺領� �71を除く残余の領域のうち、第2方向yにおい� ��CO除去器5に対向する端部対向領域80に、CO除 去器5側に突出する突出部90が形成される。改 質器4の連結部周辺領域71に設けられる各凹部 46は、連結部6に連なる第1曲部85の曲率半径が 、突出部90に連なる第2曲部86の曲率半径より� ��相対的に小さくなるように形成される。
 凹部46が設けられることによって、連結部� �辺領域71,73における改質器4とCO除去器5との� �の距離L1は、連結部周辺領域71,73を除く残余� ��領域のうち、第2方向yにおいて互いに対向� �る端部対向領域80,81における改質器4とCO除去 器5との間の距離L2よりも長くなる。「連結部 周辺領域71,73における改質器4とCO除去器5との 間の距離」とは、改質器セラミック領域11の� ��結部周辺領域71に設けられる凹部46のうち除 去器セラミック領域12に対向する表面部にお� ��て、除去器セラミック領域12の連結部周辺� �域73の改質器セラミック領域11に対向する表� ��部から最も離隔した距離のことである。「� ��部対向領域80,81における改質器4とCO除去器5� ��の間の距離」とは、改質器セラミック領域1 1の端部対向領域80に形成される突出部90の除� ��器セラミック領域12に対向する表面部と、� �去器セラミック領域12の端部対向領域81の改� ��器セラミック領域11に対向する表面部との� �離のことである。
 このように構成されるため、セラミック基� ��14の改質器セラミック領域11における連結部 6と連結されている周辺領域71の第3方向zの厚� ��が、改質器セラミック領域11におけるその� �の領域、例えば中央領域72の第3方向zの厚さ� ��り薄くなっている。したがって、ヒータ48� �49に接するセラミック層は、改質器セラミッ ク領域11の寸法が第1方向xにおいて短くなり� �相対的に連結部セラミック領域13の寸法が第 1方向xにおいて長くなる。また、改質器セラ� ��ック領域11は、連結部周辺領域71における第 2方向y及び第3方向zに平行な平面における断� �積、つまり改質器セラミック領域11の厚さ方 向の断面積が、中央領域72における厚さ方向� ��断面積よりも小さく設定されているので、C O除去器5のヒータ49より高温に加熱される改� �器4のヒータ48の熱や、CO除去器5の除去器燃� �室34より高温に加熱される改質器4の改質器� �焼室30の熱が、連結部セラミック領域13を介� ��てCO除去器5に伝搬することを抑制すること� ��できる。
 また、セラミック基板14の積層されたセラ� �ック層のうち、ヒータ48、49の各上下面に接� ��る層は図11に示す構造に限らず、図13のよう にしてもよい。すなわち、それぞれ改質器4� �CO除去器5との距離が、連結部6に近い部分す� ��わち連結部周辺領域71,73では距離L3と長く、 連結部6から遠い部分、具体的には端部対向� �域80,81では、ヒータ48、49に接している上層� �り上の層における改質器4とCO除去器5との距� ��L2(距離L3より短い)と等しく設定されるよう� ��、改質器セラミック領域11に凹部46,46が設け られ、除去器セラミック領域12に凹部47,47が� �けられているようにしてもよい。改質器セ� �ミック領域11に凹部46が設けられることによ� ��て前述の図11に示す場合と同様に突出部90が 形成され、除去器セラミック領域12に凹部47� �設けられることによって、CO除去器5の端部� �向領域81に、改質器4側に突出する突出部91が 形成される。CO除去器5の連結部周辺領域73に� ��けられる各凹部47は、連結部6に連なる第1曲 部87の曲率半径が、突出部91に連なる第2曲部8 8の曲率半径よりも相対的に小さくなるよう� �形成される。
 改質器セラミック領域11に凹部46,46が設けら れ、除去器セラミック領域12に凹部47,47が設� �られることによって、連結部周辺領域71,73に おける改質器4とCO除去器5との間の距離L3は、 連結部周辺領域71,73を除く残余の領域のうち� ��端部対向領域80,81における改質器4とCO除去� �5との間の距離L2よりも長くなる。このため� �セラミック基板14の改質器セラミック領域11� ��おける連結部6と連結されている周辺領域71� ��第3方向zの厚さが、改質器セラミック領域11 におけるその他の領域、例えば中央領域72の� ��3方向zの厚さより薄くなるとともに、セラ� �ック基板14の除去器セラミック領域12におけ� ��連結部6と連結されている周辺領域73の第3方 向zの厚さが、除去器セラミック領域12におけ るその他の領域、例えば中央領域74の第3方向 zの厚さより薄くなる。したがって、ヒータ48 、49の上下に接する各セラミック層は、それ� ��れ改質器セラミック領域11及び除去器セラ� �ック領域12の寸法が第1方向xにおいて短くな� ��、相対的に連結部セラミック領域13の寸法� �第1方向xにおいて長くなる。改質器セラミッ ク領域11は、連結部周辺領域71における第2方� ��y及び第3方向zに平行な平面における断面積� ��つまり改質器セラミック領域11の厚さ方向� �断面積が、中央領域72における厚さ方向の断 面積よりも小さく設定され、そして、除去器 セラミック領域12は、連結部周辺領域73にお� �る第2方向y及び第3方向zに平行な平面におけ� ��断面積、つまり除去器セラミック領域12の� �さ方向の断面積が、中央領域74における厚さ 方向の断面積よりも小さく設定されているの で、CO除去器5のヒータ49より高温に加熱され� ��改質器4のヒータ48の熱や、CO除去器5の除去� ��燃焼室34より高温に加熱される改質器4の改� ��器燃焼室30の熱が、連結部セラミック領域13 を介してCO除去器5に伝搬することを抑制する ことができる。
 なお上述では、改質器4、或いは改質器4及� �CO除去器5において、連結部6近傍のセラミッ� ��領域に凹部を設け、連結部6近傍の断面積を 小さくするとともに連結部6の長さを長くす� �ことによって改質器4とCO除去器5との温度差� ��容易に保持できるようにしたが、同様にCO� �去器5のみに連結部6近傍のセラミック領域に 凹部を設け、連結部6近傍の断面積を小さく� �るとともに連結部6の長さを長くするように� ��てもよい。
 セラミック基板14における幅狭部、つまり� �結部6の少なくとも各幅広部に接続される部� ��、つまり、改質器4及びCO除去器5に接続され る部分は角がないように凹曲面状に形成され 、各幅広部の外表面に滑らかに連なっている 。これによってセラミック基板14に外力が作� ��した場合に、各幅広部と幅狭部との接続部� ��における応力が集中しないように分散する� ��とができ、セラミック基板14の強度を高く� �ることができる。
 また熱膨張係数等の特性が異なる材質から� ��るセラミック領域11,12と改質器蓋体15および 除去器蓋体16とを組合せるにあたって、セラ� ��ック領域11,12と改質器蓋体15および除去器蓋 体16とを良好に接合するために、接合部材18,2 0が用いられる。このように接合部材18,20を用 いることによって、セラミック領域と金属部 品とを容易にかつ強固に接合することができ る。
 接合部材18,20の熱膨張係数が、改質器蓋体15 および除去器蓋体16の熱膨張係数とセラミッ� ��領域11,12の熱膨張係数の間にある。したが� �てセラミック領域11,12と改質器蓋体15および� ��去器蓋体16とを直接接合する場合の接合部� �発生する熱応力に比べ、セラミック領域11,12 と接合部材18,20との接合部、改質器蓋体15お� �び除去器蓋体16と接合部材18,20との接合部に� ��生する熱応力を小さく抑えることができる� ��したがってセラミック領域と金属部材との� ��合強度を高くすることができる。
 また、支持台29,33の熱膨張係数が、隔壁26,28 の熱膨張係数とセラミック領域11,12の熱膨張� ��数の間にある。したがってセラミック領域1 1,12と隔壁26,28とを直接接合する場合の接合部 に発生する熱応力に比べ、セラミック領域11, 12と支持台29,33との接合部、隔壁26,28と支持台 29,33との接合部に発生する熱応力を小さく抑� ��ることができる。したがってセラミック領� ��と隔壁との接合強度を高くすることができ� ��。
 改質器燃焼室30は、改質器接合部材18から内 方に離間して形成されている。これによって 改質器燃焼室30が改質器接合部材18に対して� �熱されて形成され、改質器燃焼室30で発生す る熱が外部に漏れにくくすることができる。 また改質器燃焼室30を、改質器接合部材18か� �離間させて形成することによって、改質器� �ラミック領域11と改質器蓋体15とを改質器接� ��部材18を介して接合するときに、改質器燃� �室30を形成する部材に外力が加わってしまう ことを防止することができる。また、除去器 燃焼室34も、改質器燃焼室30同様、除去器接� �部材20に対して断熱されて形成され、除去器 燃焼室34で発生する熱が外部に漏れにくくす� ��ことができ、除去器燃焼室34を形成する部� �に外力が加わってしまうことを防止するこ� �ができる。
 接合部材18、20の内方側において、セラミッ ク基板14表面が、凸状に隆起している。これ� ��よって改質器燃焼室30および除去器燃焼室34 の厚み方向寸法を小さくし、原料を改質器燃 焼室30および除去器燃焼室34を規定する内表� �に接触しやすくすることができる。したが� �て改質器燃焼室30および除去器燃焼室34を規� ��する内表面に触媒を被着させておくことに� ��って、触媒に接触しやすくし、反応効率を� ��くすることができる。しかも接合部材18,20� �厚みを小さくしなくてもよく、接合部材18,20 の強度が低下してしまうことが防がれる。
 セラミック基板14表面の接合部材18,20との接 合部は、凹状に陥没している。これによって 改質器燃焼室30および除去器燃焼室34の厚み� �向寸法を小さくし、原料を改質器燃焼室30お よび除去器燃焼室34を規定する内表面に接触� ��やすくすることができる。したがって改質� ��燃焼室30および除去器燃焼室34を規定する内 表面に触媒を被着させておくことによって、 触媒に接触しやすくし、反応効率を高くする ことができる。しかも接合部材18,20の厚みを� ��さくしなくてもよく、接合部材18,20の強度� �低下してしまうことが防がれる。
 接合部材18,20から内方に離間して形成され� �改質器燃焼室30および除去器燃焼室34は、セ� ��ミック基板14に、接合部材18,20の内方側で、 隔壁支持台29,33を介して隔壁を接合すること� ��よって構成されている。このような構成に� ��って、接合部材18,20から内方に離間して、� �質器燃焼室30および除去器燃焼室34を形成す� ��ことができる。
 隔壁支持台29,30の高さ寸法は、接合部材18,20 の高さ寸法よりも小さい。これによって改質 器燃焼室30および除去器燃焼室34の厚み方向� �法を小さくし、原料を改質器燃焼室30および 除去器燃焼室34を規定する内表面に接触しや� ��くすることができる。したがって改質器燃� ��室30および除去器燃焼室34を規定する内表面 に触媒を被着させておくことによって、触媒 に接触しやすくし、反応効率を高くすること ができる。しかも接合部材18,20の厚みを小さ� ��しなくてもよく、接合部材18,20の強度が低� �してしまうことが防がれる。
 改質器4は、水素を発生させる化学反応を行 なう反応部である。したがって反応装置1で� �、水素を生成することができる。CO除去器5� �、一酸化炭素を除去する反応を行なう反応� �である。したがって反応装置1を用いること� ��よって、一酸化炭素が供給先に供給されて� ��まうことを防ぐことができる。
 さらに、反応装置1によって生成された反応 生成物を燃料として、燃料電池3で発電を行� �うことができるので、燃料電池3の燃料より� ��取扱の容易な原料を、反応装置1によって反 応させ、その反応生成物を燃料電池3の燃料� �することができる。したがって燃料電池3の� ��料よりも取扱の容易な原料を貯蔵しておく� ��とによって、燃料電池3で発電することがで き、取扱の容易な燃料電池システムを実現す ることができる。
 図14は、燃料電池システム2が搭載される電� ��機器70の一例を示す斜視図である。図15は、 電子機器70の電気的構成を示すブロック図で� ��る。電子機器70は、筐体61に設けられた操作 部62および表示部63と、操作部62からの入力情 報に基づいて表示部63の表示内容を制御する� ��作制御部64と、筐体61内に収容され、操作部 62、表示部63および動作制御部64に、電力を供 給する燃料電池システム2と、を備える。こ� �ような電子機器70は、たとえば算術演算に用 いられる電子計算機である。
 また燃料電池システム2を搭載する電子機器 は、図14および図15に示すような電子計算機� �限定されるものではなく、デジタルカメラ� �携帯電話機器、ノート型パソコン、腕時計� �PDA、その他の電子機器であってもよい。燃� �電池システム2は、少なくとも原料容器60を� �く構成が、電子機器の筐体の内方に設けら� �、原料容器60は、電子機器の原料容器60を除� ��部分に着脱可能に設けられている。原料容� ��60も、電子機器の筐体の内方に設けられて� �てもよい。原料容器60は、電子機器の原料容 器60を除く部分に装着された場合、原料容器6 0の原料がポンプによって反応装置1に供給可� ��に構成されている。
 上記実施形態によれば、操作部62、表示部63 および動作制御部64で必要な電力を、燃料電� ��システム2で発電し、供給することができる 。このように燃料電池システムで発電して駆 動する電子機器を実現することができる。
 また、操作部62および表示部63を備えていな い電子機器であってもよく、燃料電池システ ム2を搭載することによって、燃料電池シス� �ムで発電して駆動する電子機器を実現する� �とができる。
 前述の実施形態は、本発明の例示に過ぎず� ��構成を変更することができる。たとえば反� ��装置1は、水素を生成する反応以外の反応に 用いられてもよい。
 また前述の実施形態では、反応装置1は、高 温反応部である改質器4の高温反応室である� �質反応室31における反応によって生成される 生成物を、低温反応部であるCO除去器5の低温 反応室である除去反応室35に導いて反応させ� ��ように構成される。本発明の反応装置はこ� ��に限定されず、たとえば低温反応部の低温� ��応室における反応によって生成される生成� ��を、高温反応部の高温反応室に導いて反応� ��せるように構成されてもよい。
 また前述の実施形態では、改質器蓋体15お� �び除去器蓋体16は同一の材料から成るが、こ れに限定されず、異なる材料によって形成さ れてもよい。改質器蓋体15および除去器蓋体1 6が異なる材料から成る場合、改質器接合部� �18の熱膨張係数は、改質器蓋体15の熱膨張係� ��と改質器セラミック領域11の熱膨張係数と� �間の値に選ばれ、除去器接合部材20の熱膨張 係数は、除去器蓋体16の熱膨張係数と除去器� ��ラミック領域12の熱膨張係数との間の値に� �ばれる。
 また前述の実施形態では、改質器蓋体15と� �質器セラミック領域11との間には改質器接合 部材18が介在されるが、これに限定されず、� ��質器蓋体15と改質器接合部材18との間、およ び改質器接合部材18と改質器セラミック領域1 1との間のいずれか一方または両方には、さ� �に1つまたは複数の接合部材が介在されても� ��い。また除去器蓋体16と除去器セラミック� �域12との間には除去器接合部材20が介在され� ��が、これに限定されず、除去器蓋体16と除� �器接合部材20との間、および除去器接合部材 20と除去器セラミック領域12との間のいずれ� �一方または両方には、さらに1つまたは複数� ��接合部材が介在されてもよい。
 また前述の実施形態では、各改質器フィン2 5は、スポット溶接によって改質器隔壁26に接 合されるが、これに限定されず、他の接合方 法、たとえば接着剤による接着またはろう付 けによって接合されてもよい。また各除去器 フィン27は、スポット溶接によって除去器隔� ��28に接合されるが、これに限定されず、他� �接合方法、たとえば接着剤による接着また� �ろう付けによって接合されてもよい。
 また前述の実施形態では、各改質器フィン2 5と改質器隔壁26とは、別々の部材によって構 成されるが、これに限定されず、一体構造で あってもよい。また各除去器フィン27と除去� ��隔壁28とは、別々の部材によって構成され� �が、これに限定されず、一体構造であって� �よい。
 また前述の実施形態では、改質器蓋体15は� �質器接合部材18を介して改質器セラミック領 域11に接合されるが、これに限定されず、改� ��器接合部材18を介さずに改質器セラミック� �域11に直接接合されてもよい。また除去器蓋 体16は除去器接合部材20を介して除去器セラ� �ック領域12に接合されるが、これに限定され ず、除去器接合部材20を介さずに除去器セラ� ��ック領域12に直接接合されてもよい。
 基板内部流路50は、蛇行していてもしてい� �くてもよい。また、改質器4やCO除去器5の寸� ��は本実施形態に限定されない。例えば、改� ��器4およびCO除去器5の互いの第2方向y寸法が� ��なっていてもよく、改質器4の平面視の面積 とCO除去器5の平面視の面積とは同じでも、改 質器4の方が大きくてもよい。
 本発明は、その精神または主要な特徴から� ��脱することなく、他のいろいろな形態で実� ��できる。したがって、前述の実施形態はあ� ��ゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範� ��は特許請求の範囲に示すものであって、明� ��書本文には何ら拘束されない。さらに、特� ��請求の範囲に属する変形や変更は全て本発� ��の範囲内のものである。