リード線の接続構造及び接続方法並びに気化器
【課題】リード線と金の剥離を抑えるようにすること、更に、金の電熱材を気化器の内部空間の壁面に設けられるようにする。
【解決手段】中基板４０の下面に低温用電熱材１８がパターニングされ、下基板５０の上面に凹部５１ａ，５３ｃ，５３ｄが形成され、中基板４０と下基板５０が接合されることによって凹部５１ａに低温用電熱材１８が収まり、低温用電熱材１８のパッド１８ａ、１８ｂが凹部５３ｃ、５３ｄに収まる。パッド１８ａ，１８ｂにはリード線７６，７７が接合され、パッド１８ａ，１８ｂ及びリード線７６，７７の上から高抵抗保護膜１８ｇが被覆されている。高抵抗保護膜１８ｇは、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６８〜０．７０）からなる。
【解決手段】中基板４０の下面に低温用電熱材１８がパターニングされ、下基板５０の上面に凹部５１ａ，５３ｃ，５３ｄが形成され、中基板４０と下基板５０が接合されることによって凹部５１ａに低温用電熱材１８が収まり、低温用電熱材１８のパッド１８ａ、１８ｂが凹部５３ｃ、５３ｄに収まる。パッド１８ａ，１８ｂにはリード線７６，７７が接合され、パッド１８ａ，１８ｂ及びリード線７６，７７の上から高抵抗保護膜１８ｇが被覆されている。高抵抗保護膜１８ｇは、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６８〜０．７０）からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード線の接続構造及び接続方法並びに気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車や電化住宅などへの実用化が進められてきている。また、小型化、高機能化が進められている携帯電話機やノート型パソコンなどにおいても、電源として燃料電池を用いるための研究、開発が進められている。
【０００３】
燃料電池としては、水素と酸素の電気化学反応により発電するものや、メタノールといった蒸気状燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応により発電するものがある。水素と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池を用いる場合、液体状の燃料と水を気化させてから水素に改質するために、気化器や改質器を必要とする。また、蒸気状燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池を用いる場合、液体状の燃料と水を気化させるために、気化器を必要とする。気化器としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。何れの気化器においても、電熱材を電気ヒータとして用い、電気ヒータに電圧を印加することによって電気ヒータを発熱させ、電気ヒータの熱により燃料を気化させるものである。
【特許文献１】特開２００６−２３０５４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電熱材を発熱させるためには、電熱材にリード線を接続して、そのリード線を介して電熱材に電圧を印加することになる。ところで、電熱材の材料として金を用いることがある。リード線を金の電熱材に接合しても、リード線に用いられる良導体である金属は金に対して密着性が低いので、リード線が電熱材から剥離し易い。
また、電熱材を気化器の内部空間の壁面に設ければ、その内部空間に送られた燃料や水が効率よく気化するが、燃料や水が電熱材やリード線に触れて電気分解してしまう。そこで、電熱材やリード線をＳｉＯ２等の絶縁保護膜で被覆しなければならないが、絶縁保護膜は金の電熱材に対して密着性が低くて剥離し易い。そのため、電熱材を気化器の内部空間の壁面に設けることができない。
【０００５】
本発明は、リード線と金の剥離を抑えるようにすること、更に、金の電熱材を気化器の内部空間の壁面に設けられるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、リード線の接続構造において、金を含むパッドと、前記パッドに接合されたリード線と、前記パッド及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリード線の接続構造において、前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係わる発明は、請求項１に記載のリード線の接続構造において、前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、気化器において、内部空間を形成した気化器本体と、前記内部空間の壁面に設けられ、金からなる電熱材と、前記電熱材に接合されたリード線と、前記電熱材及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の気化器において、前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係わる発明は、請求項４に記載の気化器において、前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、リード線の接続方法において、金からなるパッドにリード線を接合し、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガスの雰囲気の下においてスパッタリングすることによって、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜を前記パッド及び前記リード線の上から被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜はその酸素欠損のために金に対して密着性が高い。そのため、金のパッドとリード線が保護膜によって被覆されているため、また、金の電熱材とリード線が保護膜によって被覆されているため、リード線がパッドや電熱材から剥離しにくい。
また、電熱材やパッドが保護膜によって被覆されているため、電熱材やパッドを気化器本体の内部空間の壁面に設けて、その内部空間に液体が流れても液体が電熱材やパッドに接しない。それため、液体の電気分解を抑えることができる。ゆえに、電熱材やパッドを気化器本体の内部空間の壁面に設けることができ、液体を効率よく気化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１５】
〔発電装置〕
図１は、発電装置１のブロック図である。この発電装置１は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられるものであり、これらの電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
【００１６】
発電装置１は、燃料容器２と、反応装置１０と、燃料電池型発電セル５と、を備える。燃料容器２には、燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン）と水が別々に又は混合した状態で貯留されている。図示しないポンプによって燃料と水が混合した状態で反応装置１０に供給される。なお、図１では、燃料容器２内の燃料がメタノールであるものとしている。
【００１７】
反応装置１０は、例えば２５０〜４００℃の比較的高い温度で動作する高温反応部１１と、高温反応部１１よりも低い温度（例えば９０〜１４０℃）で動作する低温反応部１２とを有する。この反応装置１０は、例えば、熱損失低減のために後述する断熱容器１３に収納される。高温反応部１１は改質器１５、燃焼器１７及び高温用電熱材１９を有し、低温反応部１２は気化器１４、一酸化炭素除去器１６及び低温用電熱材１８を有する。
【００１８】
燃料容器２から反応装置１０に供給される燃料と水は、まず、気化器１４に送られる。燃料と水が気化器１４により気化され、燃料と水の混合気が改質器１５に送られる。改質器１５は、気化した水と燃料から水素ガス等を触媒反応により生成し、更に微量ながら一酸化炭素ガスを生成する。燃料がメタノールの場合には、次式（１）、（２）のような化学反応が改質器１５で起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、燃焼器１７の燃焼熱や高温用電熱材１９の熱が用いられる。
【００１９】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
【００２０】
改質器１５で生成された水素ガス等は一酸化炭素除去器１６に送られ、更に外部の空気が一酸化炭素除去器１６に送られる。一酸化炭素除去器１６は、副生された一酸化炭素を触媒により優先的に酸化させることで、一酸化炭素を選択的に除去する。一酸化炭素除去器１６において一酸化炭素が酸化する反応は、発熱反応である。以下、一酸化炭素を除去した混合気体を改質ガスという。
【００２１】
燃料電池型発電セル５は、燃料極２０と、酸素極２１と、燃料極２０と酸素極２１との間に挟まされた電解質膜２２とを有する。一酸化炭素除去器１６から送られた改質ガスは燃料電池型発電セル５の燃料極２０に供給され、更に外部の空気が酸素極２１に送られる。そして、燃料極２０に供給された改質ガス中の水素が、電解質膜２２を介して、酸素極２１に供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極２０と酸素極２１との間で電力が生じる。燃料極２０と酸素極２１は負荷（例えば、モータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、二次電池等）に接続され、燃料電池型発電セル５で取り出された電力により負荷が動作する。
【００２２】
電解質膜２２が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極２０では次式（３）のような反応が起き、燃料極２０で生成された水素イオンが電解質膜２２を透過し、酸素極２１では次式（４）のような反応が起こる。
【００２３】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（３）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ …（４）
【００２４】
一方、電解質膜２２が酸素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体酸化物電解質膜）の場合には、酸素極２１では次式（５）のような反応が起き、酸素極２１で生成された酸素イオンが電解質膜２２を透過し、燃料極２０では次式（６）のような反応が起こる。なお、電解質膜２２が固体酸化物電解質膜である場合、一酸化炭素除去器１６が設けられずに、改質器１５で生成された改質ガスが直接燃料極２０に供給されても良い。
１／２Ｏ２＋２ｅ−→２Ｏ２−・・・（５）
Ｈ２＋２Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−・・・（６）
【００２５】
燃料極２０で電気化学反応せずに残った水素ガス等が燃焼器１７に送られる。更に、外部の空気が燃焼器１７に送られる。燃焼器１７は、水素ガスと酸素を混合させて触媒反応により燃焼させる。
【００２６】
〔反応装置〕
次に、反応装置１０の具体的構成について説明する。図２は反応装置１０を示す斜視図であり、図３は反応装置１０の接合体を分解した状態を示す分解斜視図であり、図４は図２の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。反応装置１０は、図２、図３、図４に示すように、基板３０、基板４０及び基板５０を積層してこれらを接合して形成される。各基板３０，４０，５０の接合は、陽極接合により行うことができる。なお、以下の説明では、便宜上、基板３０側を上側、基板５０側を下側として説明し、基板３０を上基板３０といい、基板４０を中基板４０といい、基板５０を下基板５０という。
【００２７】
基板３０，４０，５０は、ガラス製の基板であり、より詳細には、可動イオンとなるＮａやＬｉを含有したガラス基板である。このようなガラス基板としては、耐熱性ガラス、例えばパイレックス（登録商標）基板を使用することができる。なお、基板３０，４０，５０がシリコン基板であっても良い。
【００２８】
これらの基板３０，４０，５０の接合体の略中央部には断熱室６１が接合体の上面から下面に貫通している。基板３０，４０，５０の接合体のうち、断熱室６１よりも左側の部分が高温反応部１１であり、断熱室６１よりも右側の部分が低温反応部１２であり、高温反応部１１と低温反応部１２との間に連結部６２及び連結部６３が設けられている。すなわち、断熱室６１は高温反応部１１、低温反応部１２、連結部６２及び連結部６３によって囲まれている。
【００２９】
基板３０，４０，５０の接合体の長手方向の側面には、酸素導入口６４が形成されている。基板３０，４０，５０の接合体の右側面には、水素ガス導入口６５、液体燃料導入口６６、酸素導入口６７、生成物排出口６８及び排ガス口６９が形成されている。
【００３０】
上基板３０の両面のうち中基板４０との接合面（下面）には、溝が凹部として形成され、中基板４０の両面のうち上基板３０との接合面（上面）には、上基板３０の下面に形成される溝に対応する溝が凹部として形成され、上基板３０と中基板４０を接合することによって溝が改質器１５や一酸化炭素除去器１６の流路となる。下基板５０の両面のうち中基板４０との接合面（上面）には溝が凹部として形成され、中基板４０と下基板５０を接合することによって下基板５０の上面に形成される溝が中基板４０の下面により蓋をされて、気化器１４や燃焼器１７の流路になる。以下、図５〜図７を用いて基板３０，４０，５０について説明する。ここで、図５は図４の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図であり、図６は図４の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図であり、図７は図４の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。なお、図５〜図７に示された切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図が図４に対応する。
【００３１】
〔上基板〕
図５に示すように、上基板３０は全体として略矩形状に形成され、上基板３０の左前の角部が切り落とされている。上基板３０の略中央部には矩形状の貫通孔３０ａが形成されている。貫通孔３０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３２】
上基板３０の中基板４０との接合面（上基板３０の下面）には溝３０ｂ〜溝３０ｆが凹部として形成されている。Ｌ字状の溝３０ｂが上基板３０の低温反応部１２から連結部６２を経由して高温反応部１１にかけて形成され、葛折り状の溝３０ｃが上基板３０の高温反応部１１に形成され、溝３０ｂと溝３０ｃが通じている。溝３０ｄが上基板３０の連結部６３に形成され、溝３０ｄと溝３０ｃが通じている。葛折り状の溝３０ｅが上基板３０の低温反応部１２に形成され、溝３０ｅの一端が溝３０ｄに通じ、溝３０ｅの他端が上基板３０の右縁まで至ってその他端が生成物排出口６８を形成する。溝３０ｆが低温反応部１２に形成され、溝３０ｆの一端が溝３０ｄと溝３０ｅの合流部に通じ、溝３０ｆの他端が上基板３０の右縁まで至ってその他端が酸素導入口６７を形成する。
【００３３】
上基板３０が中基板４０に接合された状態では、溝３０ｃが改質器１５の流路となり、溝３０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路となる。
【００３４】
〔中基板〕
図６に示すように、中基板４０は全体として略矩形状に形成されている。中基板４０の略中央部には矩形状の貫通孔４０ａが形成されている。この貫通孔４０ａは上基板３０と中基板４０の接合面に関して上基板３０の貫通孔３０ａの面対称となっており、貫通孔４０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３５】
中基板４０の上基板３０との接合面（中基板４０の上面）には、溝４０ｂ〜溝４０ｆが凹部として形成されている。上基板３０と中基板４０の接合面に関して、溝４０ｂが溝３０ｂに、溝４０ｃが溝３０ｃに、溝４０ｄが溝３０ｄに、溝４０ｅが溝３０ｅに、溝４０ｆが溝３０ｆにそれぞれ面対称になっており、溝４０ｃ及び溝４０ｅは葛折り状の形状を有している。但し、溝４０ｆの端部は中基板４０の右側の端面まで至らず、溝４０ｅの端部は中基板４０の右側の端面まで至らない。また、溝４０ｂの端部の底には貫通孔４０ｒが形成され、その貫通孔４０ｒが中基板４０の反対面（下面）まで貫通している。
【００３６】
中基板４０が上基板３０に接合された状態では、溝４０ｃが改質器１５の流路となり、溝４０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路となる。
【００３７】
〔下基板〕
図７に示すように、下基板５０は全体として略矩形状に形成され、下基板５０の左後ろの角部が切り落とされている。下基板５０の略中央部には矩形状の貫通孔５０ａが形成されている。この貫通孔５０ａは中基板４０と下基板５０の接合面に関して中基板４０の貫通孔４０ａの面対称となっており、貫通孔５０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３８】
下基板５０の中基板４０との接合面（下基板５０の上面）には、溝５０ｂ〜５０ｅが凹部として形成されている。中基板４０と下基板５０の接合面に関して、溝５０ｃが溝４０ｃに面対称になっている。溝５０ｂは下基板５０の右側の端面から連結部６２を経由して高温反応部１１にかけて形成され、溝５０ｂと溝５０ｃが通じている。溝５０ｂの右端が下基板５０の右縁まで至ってその右端が排ガス口６９を形成する。溝５０ｄは下基板５０の右側の端面から連結部６３を経由して高温反応部１１にかけて形成され、溝５０ｄと溝５０ｃが通じている。溝５０ｄの右端が下基板５０の右縁まで至ってその右端が水素ガス導入口６５を形成する。溝５０ｅは溝５０ｄに通じ、更に溝５０ｅは下基板５０の前側の端面に至って溝５０ｅの端部が酸素導入口６４を形成する。
【００３９】
また、下基板５０の中基板４０との接合面には、略矩形状の凹部５１ａが形成されている。この凹部５１ａは下基板５０の低温反応部１２に対応する位置にあり、凹部５１ａの左後ろの角部は中基板４０の貫通孔４０ｒに対応した位置にある。また、凹部５１ａは、中基板４０の溝４０ｅに重なる位置にある。
【００４０】
凹部５１ａの底にはリブ（凸部）５１ｂ〜５１ｉが立設され、リブ５１ｂ〜５１ｉの高さは凹部５１ａの深さに等しいか又はその深さよりも小さい。リブ５１ｂ〜５１ｉは互いに平行となっているとともに、凹部５１ａの左右の壁面に対して平行になっている。最も右にあるリブ５１ｂは、凹部５１ａの右の壁面から離れており、最も左にあるリブ５１ｉは、凹部５１ａの左の壁面から離れている。
【００４１】
また、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端は凹部５１ａの前側の壁面から離れており、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端は互いに揃った位置にあり、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端から凹部５１ａの前側の壁面までの距離が何れも等しい。リブ５１ｂ〜５１ｉは右から左へ配列され、リブ５１ｂ〜５１ｉの前後方向の長さが、リブ５１ｂ〜５１ｉの順に短くなっている。
【００４２】
このようなリブ５１ｂ〜５１ｉが配列されることによって、これらの間に溝５２ｂ〜５２ｈが形成され、リブ５１ｂと凹部５１ａの右壁面の間に溝５２ａが形成され、リブ５１ｉと凹部５１ａの左側面の間に溝５２ｉが形成されている。溝５２ａ〜５２ｉはこれらの順に右から左へ配列されている。そして、リブ５１ｂ〜５１ｉの前後方向の長さが上述のように順に短くなるように設定されているので、溝５２ａ〜５２ｉの前後方向の長さも順に短くなっており、溝５２ａの前後方向の長さが最も長く、溝５２ｉの前後方向の長さが最も短くなっている。
【００４３】
ここで、溝５２ａ〜５２ｉの幅は、例えば２５〜３０μｍであり、凹部５１ａ及び溝５２ａ〜５２ｉの深さは、例えば２５〜３０μｍ又は１２０〜１５０μｍである。
【００４４】
また、下基板５０の中基板４０との接合面（下基板５０の上面）には、溝５０ｆが凹部として形成されている。この溝５０ｆの一端部が凹部５１ａの右前の角部に通じ、溝５０ｆの他端部が下基板５０の右側の端面に至ってその他端部が液体燃料導入口６６を形成する。
【００４５】
また、下基板５０の上面には、凹部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが形成されている。凹部５３ａ，５３ｂは溝５０ｃよりも左側にあり、凹部５０ｃ，５０ｄは凹部５１ａよりも右側にある。凹部５３ａ，５３ｂは溝５０ｃに通じているとともにスリット５４ａ，５４ｂを介して下基板５０の左縁まで至り、スリット５４ａ，５４ｂが封止材５５ａ，５５ｂによって閉塞されている。凹部５３ｃ，５３ｄは凹部５１ａに通じているとともにスリット５４ｃ，５４ｄを介して下基板５０の左縁まで至り、スリット５４ｃ，５４ｄが封止材５５ｃ，５５ｄによって閉塞されている。なお、凹部５３ａ，５３ｂは、溝５０ｃよりも浅く凹設され、凹部５３ｃ，５３ｄは、凹部５１ａよりも浅く凹設されている。
【００４６】
下基板５０が中基板４０に接合された状態では、溝５０ｃが燃焼器１７の流路となり、凹部５１ａ，５３ｄ，５３ｄが気化器１４の内部空間となる。
【００４７】
〔電熱材及びリード線並びにそれらの接続構造〕
図８は、中基板４０の下基板５０との接合面（中基板４０の下面）の平面図である。図４及び図８に示すように、中基板４０の下面には、葛折り状の高温用電熱材１９が形成されている。高温用電熱材１９の一端部１９ａが凹部５３ａに対応する位置にあり、高温用電熱材１９の他端部１９ｂが凹部５３ｂに対応する位置にあり、高温用電熱材１９の一端部１９ａから他端部１９ｂにかけては交差せずに溝５０ｃに対応する位置にある。そのため、中基板４０と下基板５０が接合されると、高温用電熱材１９の一端部１９ａが凹部５３ａ内に位置し、高温用電熱材１９の他端部１９ｂが凹部５３ｂ内に位置し、高温用電熱材１９の一端部１９ａから他端部１９ｂにかけては溝５０ｃ内に位置する。
【００４８】
高温用電熱材１９の一端部１９ａ及び他端部１９ｂはパッド状とされ、一端部１９ａにリード線７４が接合され、他端部１９ｂにリード線７５が接合されている。リード線７４はスリット５４ａを通って基板３０，４０，５０の外部に延出し、リード線７５がスリット５４ｂを通って基板３０，４０，５０の外部に延出している。以下、高温用電熱材１９の端部１９ａ，１９ｂをパッド１９ａ，１９ｂという。
【００４９】
中基板４０の下面には、葛折り状の低温用電熱材１８が形成されている。低温用電熱材１８の一端部１８ａが凹部５３ｃに対応する位置にあり、低温用電熱材１８の他端部１８ｂが凹部５３ｄに対応する位置にあり、低温用電熱材１８の一端部１８ａから他端部１８ｂにかけては交差せずに凹部５１ａに対応する位置にある。そのため、中基板４０と下基板５０が接合されると、低温用電熱材１８の一端部１８ａが凹部５３ｃ内に位置し、低温用電熱材１８の他端部１８ｂが凹部５３ｄ内に位置し、低温用電熱材１８の一端部１８ａから他端部１８ｂにかけては凹部５１ａ内に位置する。
【００５０】
低温用電熱材１８の一端部１８ａ及び他端部１８ｂはパッド状とされ、一端部１８ａにリード線７６が接合され、他端部１８ｂにリード線７７が接合されている。リード線７６はスリット５４ｃを通って基板３０，４０，５０の外部に延出し、リード線７７がスリット５４ｄを通って基板３０，４０，５０の外部に延出している。以下、低温用電熱材１８の端部１８ａ，１８ｂをパッド１８ａ，１８ｂという。なお、リード線７４〜７７の一例としてはコバルト線又はジメット線であるが、他の材料からなる導線もリード線７４〜７７に用いても良い。
【００５１】
高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８は金からなり、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８の電気抵抗によって高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８に電流の流れが妨げられ、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８が発熱する。また、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８はその温度に依存してその電気抵抗が変化する特性を持ち、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８が電気抵抗値から温度を読み取る温度センサとしても機能する。
【００５２】
図９は、低温用電熱材１８の中間部における断面図である。低温用電熱材１８と中基板４０との間には密着層１８ｃ及び拡散防止層１８ｄが介在している。Ａｕからなる低温用電熱材１８はガラスからなる中基板４０に対して密着性が低いので、中基板４０に対する密着性が低温用電熱材１８よりも高い密着層１８ｃが中基板４０に直接形成されている。密着層１８ｃは例えばＴａからなり、密着層１８ｃの抵抗率が低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。また、低温用電熱材１８が加熱されて昇温すると、ＡｕがＴａに又はＴａがＡｕに拡散しやすいので、低温用電熱材１８と密着層１８ｃとの間に拡散防止層１８ｄが介在し、拡散防止層１８ｄによってＡｕとＴａの拡散が防止されている。拡散防止層１８ｄは例えばＷからなり密着層１８ｃに対しても低温用電熱材１８に対しても密着性が高く、更に拡散防止層１８ｄの抵抗率が低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。
【００５３】
拡散防止層１８ｄ上に低温用電熱材１８が形成され、更に低温用電熱材１８上に拡散防止層１８ｅが形成されている。密着層１８ｃ、拡散防止層１８ｄ及び拡散防止層１８ｅは低温用電熱材１８と同様に葛折り状にパターニングされ、これら密着層１８ｃ、拡散防止層１８ｄ及び拡散防止層１８ｅの全体が絶縁保護膜１８ｆによって被覆されている。絶縁保護膜１８ｆはＳｉＯ2からなる。ＳｉＯ2からなる絶縁保護膜１８ｆは低温用電熱材１８に対して密着性が低いので、絶縁保護膜１８ｆに対する密着性が低温用電熱材１８よりも高い拡散防止層１８ｅが低温用電熱材１８の上に形成されている。拡散防止層１８ｅは例えばＷからなり、拡散防止層１８ｅの抵抗率は低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。
【００５４】
図１０は、低温用電熱材１８のパッド１８ａにおける断面図である。図１０に示すように、低温用電熱材１８のパッド１８ａにおいては、拡散防止層１８ｅが形成されておらず、リード線７６が低温用電熱材１８のパッド１８ａに接合されている。更に、絶縁保護膜１８ｆは形成されておらず、低温用電熱材１８とリード線７６の接合部が高抵抗保護膜１８ｇによって被覆されている。
【００５５】
高抵抗保護膜１８ｇは、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなり、具体的には高抵抗保護膜１８ｇは（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙからなる。更に具体的にラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙのｘ、ｙについて分析した場合、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０である。なお、分析条件は、Ｈｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙは、絶縁体（当該絶縁体をラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって同様に分析した場合、当該絶縁体は（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）０．２８Ｏ０．７２であって、ｘ＝０．３０〜０．４５である。）に対して酸素欠損を持つものであり、酸素欠損した（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙは低温用電熱材１８のＡｕに対して高い密着性を持ち、酸素欠損した（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙとＡｕの密着性は、絶縁体（当該絶縁体は（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）０．２８Ｏ０．７２であって、ｘ＝０．３０〜０．４５である。）とＡｕの密着性よりも高い。
【００５６】
高抵抗保護膜１８ｇは、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガス（例えば、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｎ2ガス）の雰囲気の下においてスパッタリングすることにより形成されたものである。複合ターゲットの組成比（ｍｏｌ比）は、Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０である。スパッタリングによって高抵抗保護膜１８ｇを成膜する際には、不活性ガス雰囲気に少量の酸素ガスを導入する。図１１は、不活性ガス雰囲気における酸素ガスの割合（ｍｏｌ％）と、膜厚１００ｎｍに成膜された（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜のｙとの関係を表したものである。図１１に示すように、不活性ガス雰囲気に酸素ガスが導入されていない場合、ｙ＝０．３であるが、酸素ガスの割合が２．０ｍｏｌ％である場合、ｙ＝０．７０である。また、図１１に示すように、酸素ガスの割合が１．５〜２．０ｍｏｌ％であると、ｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇを成膜する際の不活性ガス雰囲気に導入する酸素ガスの割合は１．５〜２．０ｍｏｌ％とする。一方、酸素ガスの割合が１．５〜２．０ｍｏｌ％であると、絶縁体の膜が成膜される。なお、図１１を作成するにあたって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって組成比の分析を行い、分析条件は何れもＨｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
【００５７】
高抵抗保護膜１８ｇが（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙからなり、ｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇの電気抵抗率が高い。図１２は、膜厚１００ｎｍに成膜された（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜のｙとシート抵抗との関係を表したものである。図１２に示すように、ｙ＝０．７０の場合、シート抵抗が１．０×１０９Ω／□になり、ｙ＝０．６９の場合、シート抵抗が７．５×１０６Ω／□になる。ｙ＜０．６９の場合、シート抵抗が急に低くなるので、ｙ＝０．６９〜０．７０とする。なお、図１２を作成するにあたって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって組成比の分析を行い、分析条件は何れもＨｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
【００５８】
低温用電熱材１８のパッド１８ａがリード線７６とともに高抵抗保護膜１８ｇによって被覆されているが、低温用電熱材１８のパッド１８ｂもリード線７７とともに高抵抗保護膜によって被覆されている。つまり、低温用電熱材１８のパッド１８ｂにおいては、拡散防止層１８ｅが形成されておらず、リード線７７がパッド１８ｂに接合され、リード線７７及びパッド１８ｂの上に（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）の膜が成膜されている。
【００５９】
また、高温用電熱材１９についても低温用電熱材１８と同様に、高温用電熱材１９と中基板４０との間には密着層及び拡散防止層が介在し、更に高温用電熱材１９が密着層に被覆され、その密着層が絶縁保護膜によって被覆されている。また、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ上には、密着層及び絶縁保護膜が形成されておらず、リード線７４，７５がパッド１９ａ，１９ｂに接合され、その上に（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）の膜が成膜されている。
【００６０】
〔陽極接合のための金属膜〕
中基板４０の上面（溝等が形成された部分を除く。）及び下面（低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９が形成されている部分を除く。）には、タンタル等の陽極接合用金属膜がそれぞれ成膜されている。上基板３０と中基板４０は陽極接合用金属膜を介して陽極接合され、中基板４０と下基板５０は陽極接合用金属膜を介して陽極接合される。
【００６１】
〔改質器の触媒〕
図４に示すように、溝３０ｃの壁面には改質用触媒８２が形成され、溝４０ｃの壁面にも改質用触媒８３が形成されている。改質用触媒８２，８３は、例えばアルミナ等を担体として触媒成分（例えば、燃料がメタノールの場合、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）を担持したものである。
【００６２】
〔改質器等の流路〕
上基板３０の溝３０ｃと中基板４０の溝４０ｃが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｃ及び溝４０ｃが改質器１５の流路を形成する。高温反応部１１における上基板３０と中基板４０の接合体が、改質器本体である。
【００６３】
また、溝３０ｂと溝４０ｂが重なることで、溝３０ｂ及び溝４０ｂが流路を形成し、この流路は気化器１４から改質器１５に通じる流路である。溝３０ｄと溝４０ｄが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｄ及び溝４０ｄが流路を形成し、この流路は改質器１５から一酸化炭素除去器１６に通じる流路である。
【００６４】
〔一酸化炭素除去器の触媒〕
図４に示すように、溝３０ｅの壁面には選択酸化用触媒８４が形成され、溝４０ｅの壁面にも選択酸化用触媒８５が形成されている。選択酸化用触媒８４，８５は、例えばアルミナ等を担体として触媒成分（例えば、白金）を担持したものである。
【００６５】
〔一酸化炭素除去器等の流路〕
溝３０ｅと溝４０ｅが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｅ及び溝４０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路を形成し、その流路が生成物排出口６８まで通じている。なお、低温反応部１２における上基板３０と中基板４０の接合体が、一酸化炭素除去器本体である。
【００６６】
生成物排出口６８には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。また、溝３０ｆと溝４０ｆが重なることで、溝３０ｆ及び溝４０ｆが酸素導入口６７から一酸化炭素除去器１６に通じる流路を形成する。酸素導入口６７には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。
【００６７】
〔燃焼器の触媒〕
図４に示すように、溝５０ｃの壁面には燃焼用触媒８６が形成されている。燃焼用触媒８６は、アルミナ等を担体として触媒成分（例えば、白金）を担持したものである。
【００６８】
〔燃焼器の流路〕
中基板４０と下基板５０が接合されることで、溝５０ｃが中基板４０の下面によって塞がれ、溝５０ｃが燃焼器１７の流路を形成する。中基板４０と下基板５０の接合により、溝５０ｄが水素ガス導入口６５から燃焼器１７に通じる流路を形成し、溝５０ｅが酸素導入口６４からその流路に合流する流路を形成し、溝５０ｂが排ガス口６９から燃焼器１７に通じる流路を形成する。酸素導入口６４、水素ガス導入口６５、排ガス口６９にはそれぞれ図示しない配管が嵌め込まれ、それら配管が断熱容器の外部に延出される。なお、高温反応部１１における中基板４０と下基板５０の接合体が、燃焼器本体である。
【００６９】
〔気化器等の流路〕
中基板４０と下基板５０が接合されることで、凹部５１ａが中基板４０の下面によって塞がれ、その凹部５１ａが内部空間となる。そして、凹部５１ａにおける溝５２ａ〜５２ｉが気化器１４の流路を形成する。なお、低温反応部１２における中基板４０と下基板５０の接合体が、気化器本体である。
【００７０】
また、凹部５１ａの左後ろ角部が中基板４０の貫通孔４０ｒに重なり、凹部５１ａが溝３０ｂ及び溝４０ｂによる流路に通じる。また、中基板４０と下基板５０の接合により、溝５０ｆが液体燃料導入口６６から気化器１４に通じる流路を形成する。液体燃料導入口６６には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。
【００７１】
〔反応装置の製造方法〕
反応装置１０の製造方法について説明する。
まず、矩形状をなし表裏面が平坦かつ互いに平行な基板（シリコンウェーハー又はガラス基板）を３枚準備する。次いで、各基板から上基板３０、中基板４０、下基板５０を製造する。具体的には、上基板３０用の基板を洗浄し、その基板の一方の面にドライフィルムを貼り付け、そのドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングし、残留したドライフィルムをマスクとして、微細紛を含んだ圧縮エアーを吹き付けてサンドブラストを行う。このようなサンドブラスト法により、貫通孔３０ａ、溝３０ｂ〜３０ｅを基板上に加工して形成する。その後、ＢＦ剥離液によりドライフィルムを剥離し、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより上基板３０を得る。
【００７２】
次に、中基板４０用の基板を洗浄し、基板の一方の面にタンタル等の陽極接合用金属膜をスパッタにより成膜する。次いで、陽極接合用金属膜の上にドライフィルムを貼り付け、ドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングする。残留したドライフィルムをマスクとしてサンドブラスト法を行うことによって、貫通孔４０ａ、溝４０ｂ〜４０ｆ及び貫通孔４０ｒを基板に加工して形成し、その後ドライフィルムをＢＦ剥離液により除去する。次に、気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）によってその基板の他方の面にタンタルの膜、タングステンの膜、金の膜、タングステンの膜を順に積層し、それらの膜をフォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングする。このようなパターニングによって、上のタングステン膜から拡散防止層１８ｅを形成し、金の膜から低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９を形成し、下のタングステン層から拡散防止層１８ｄを形成し、タンタルの層から密着層１８ｃ及び陽極接合用金属膜パターンを形成する。続いて、ＳｉＯ２の膜を成膜し、その膜をパターニングすることによって、その膜のうち陽極接合用金属膜パターンの上の部分と、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂの上の部分と、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂの上の部分を除去する。その後、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより中基板４０を得る。
【００７３】
次に、下基板５０用の基板を洗浄し、その基板の一方の面にドライフィルムを貼り付け、そのドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングする。残留したドライフィルムをマスクとしてサンドブラスト法を行うことによって、貫通孔５０ａ、溝５０ｂ〜５０ｆをその基板に加工して形成し、ドライフィルムをＢＦ剥離液により除去する。次に、凹部５１ａに対応する部分以外をドライフィルムでマスクし、例えばイオンエッチング法（例えば、高速加工レートで微細加工を行えるDEEP RIE法、磁気中性線放電プラズマを用いたＮＬＤ方式DEEP RIE法）、機械切削法（例えば、先端部が直径約２μｍ程の超硬合金製マイクロツールを備えたマイクロツール加工機を用いて深掘加工できるマイクロツール加工法）又はレーザ法（例えば、加工の際に溝の幅は不変であって、走査回数を増やすのみで深さ方向の加工が可能なフェムトム秒レーザ法）により加工し、凹部５１ａ、溝５２ａ〜５２ｉを形成する。その後剥離液によりドライフィルムを剥離し、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより下基板５０を得る。
【００７４】
次いで、上基板３０の溝３０ｃ，３０ｅ，中基板４０の溝４０ｃ，４０ｅ，下基板５０の溝５０ｃにアルミナゾルを塗布した後、溝３０ｃ及び４０ｃには改質用触媒８２，８３の触媒成分を例えばウォッシュコート法により担持させ、溝３０ｅ及び溝４０ｅには選択酸化用触媒８４，８５の触媒成分を担持させ、溝５０ｃには燃焼用触媒８６の触媒成分を担持させる。
【００７５】
次に、上基板３０側を陰極とし、中基板４０の上面の陽極接合用金属膜を陽極として、上基板３０及び中基板４０の全体を２５０〜５００℃に加熱し、上基板３０を中基板４０に陽極接合する。ここで、上基板３０の左前角部が切り落とされているので、電極を陽極接合用金属膜に接して、その陽極接合用金属膜に電圧を印加することができる。
【００７６】
リード線７４〜７６の接続方法については、まず、中基板４０の高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂにリード線７４，７５をそれぞれボンディングし、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂにリード線７６，７７をそれぞれボンディングする。次に、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ及び低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂを除いて中基板４０の下面にハードマスクを施す。次に、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガス（例えば、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｎ2ガス）の雰囲気の下においてスパッタリングし、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜を高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ及び低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂの上に成膜する。ここで、複合ターゲットの組成比（ｍｏｌ比）をＴａ：ＳｉＯ２＝６０：４０とし、１．５〜２．０ｍｏｌ％の酸素ガスを不活性ガス雰囲気に導入する。なお、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜については、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０である。
【００７７】
（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｙ＝０．６９となるようにする成膜方法及びその条件は、以下のようにする。
成膜方法：スパッタ法
成膜条件
ターゲット： Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０（但し、モル比）である焼結ターゲット
到達圧力： ５×１０―４Ｐａ
ガス流量： 全体ガス流量５０ｓｃｃｍ（98.５％Ａｒガス＋1.5％Ｏ２ガス）
スパッタ圧力： ０．３Ｐａ
プレスパッタ： １００Ｗ、５min
本スパッタ： １００Ｗ、１７min
膜厚： １００nm
【００７８】
一方、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｙ＝０．７０となるようにする成膜方法及びその条件は、以下のようにする。
成膜方法：スパッタ法
成膜条件
ターゲット： Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０（但し、モル比）である焼結ターゲット
到達圧力： ５×１０−４Ｐａ
ガス流量：全体ガス流量５０ｓｃｃｍ（98.0％Ａｒガス＋2.0％Ｏ２ガス）
スパッタ圧力：０．３Ｐａ
プレスパッタ：１００Ｗ、５min
本スパッタ：１００Ｗ、１７min
膜厚：１００nm
【００７９】
（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｘの値は、上記ｙの値で任意に決まる。
【００８０】
リード線７４〜７６を接続した後、下基板５０側を陰極とし、中基板４０の下面の陽極接合用金属膜パターンを陽極として、下基板５０及び中基板４０の全体を２５０〜５００℃に加熱し、下基板５０を中基板４０に陽極接合する。ここで、下基板５０の左後ろ角部が切り落とされているので、電極を陽極接合用金属膜パターンに接して、その陽極接合用金属膜パターンに電圧を印加することができる。
【００８１】
次に、リード線７４〜７７が通されたスリット５４ａ〜５４ｄを低融点ガラスで封止する。そして、酸素導入口６４、水素ガス導入口６５、液体燃料導入口６６、酸素導入口６７、生成物排出口６８及び排ガス口６９にそれぞれ配管を嵌め込む。次に、基板３０，４０，５０の接合体を断熱容器に収容して、配管を断熱容器から外に延出させ、リード線７４〜７６を断熱容器から外に延出させ、断熱容器の内部を排気して真空状態又は亜真空状態にする。
【００８２】
以上により、反応装置１０が製造される。以上の製造方法においては、基板３０，４０，５０を接合すれば改質器１５、一酸化炭素除去器１６、燃焼器１７及び気化器１４を構成することができるので、反応装置１０を簡単に製造することができ、その製造コストを抑えることができる。
【００８３】
〔反応装置の動作〕
次に、反応装置１０の動作について説明する。低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９によって反応装置１０が加熱されている状態で、燃料容器２の水と燃料が液体燃料導入口６６から溝５０ｆに供給されると、液体燃料と水の混合液が凹部５１ａに流れ込み、溝５２ａ〜５２ｉの前端側から後端側に向けて流れる。そして、溝５２ａ〜５２ｉの後端部寄りで混合液が気化される。各溝５２ａ〜５２ｉの後端部においては、凹状メニスカスが形成されるために、単位体積当たりの混合液の表面積が増大するので、混合液の気相との界面面積が増大し混合液は気化されやすくなる。したがって、溝５２ａ〜５２ｉに流入した混合液が気化する際に、特に凹状メニスカスのうち周縁部のインターライン領域において速い気化速度で安定した気化が生じる。そのため、気化器１４内での突沸を抑えることができ、気化された燃料と水の混合気の圧力変動を抑えることができる。
【００８４】
また、液体燃料と水の混合液が凹部５１ａから凹部５３ｃ，５３ｄに流れ込んでも、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂやリード線７６，７７が高抵抗保護膜１８ｇによって覆われているから、その混合液がパッド１８ａ，１８ｂやリード線７６，７７に接しない。そのため、混合液が電気分解することはなく、電流のリークも生じない。従って、凹部５３ｃ，５３ｄにおいて気泡が発生せず、脈動や突沸を抑えることができる。
【００８５】
気化器１４の凹部５１ａにおいて気化された混合気が貫通孔４０ｒ、溝３０ｂ，４０ｂを通って改質器１５の溝３０ｃ、４０ｃに送られる。混合気が溝３０ｃ，４０ｃを流動している時に、触媒反応により改質され、水素、二酸化炭素、一酸化炭素等が生成される（メタノールの場合、化学反応式（１）、（２）参照。）。
【００８６】
溝３０ｃ，４０ｃで生成された水素等は溝３０ｄ，４０ｄを通って一酸化炭素除去器１６の溝３０ｅ，４０ｅに送られる。また、外部の空気が酸素導入口６７へ供給されて、溝３０ｆ，４０ｆを通って溝３０ｅ，４０ｅに送られる。そして、水素等と空気が混合されて溝３０ｅ，４０ｅを流動し、一酸化炭素が優先的に酸化されて除去される。一酸化炭素が除去された改質ガスが生成物排出口６８から排出されて、燃料電池型発電セル５の燃料極２０に供給される。
【００８７】
燃料極２０で電気化学反応せずに残った水素ガス等が水素ガス導入口６５に導入され、溝５０ｄを通って溝５０ｃに送られる。また、外部の空気が酸素導入口６４へ供給されて、溝５０ｄを通って溝５０ｃに送られる。そして、水素等と空気の混合気が溝５０ｃを流動し、水素が燃焼する。生成された排ガスが溝５０ｂを通って排ガス口６９から排出される。
【００８８】
以上のように燃料と水が反応装置１０に供給され続けると、燃焼器１７の燃焼熱によって高温反応部１１と低温反応部１２が加熱される。燃焼器１７の燃焼熱は連結部６２及び連結部６３を通じて低温反応部１２に伝熱し、高温反応部１１と低温反応部１２の間で温度差が生じる。ここで、低温反応部１２と高温反応部１１の間に断熱室６１が形成され、熱伝導の経路が連結部６２と連結部６３に限られているので、低温反応部１２と高温反応部１１の温度差を大きくすることができ、低温反応部１２及び高温反応部１１を所望の温度で動作させることができる。低温反応部１２が所望の温度（９０〜１４０℃）を超えたら、低温用電熱材１８を止め、高温反応部１１が所望の温度（２５０〜４００℃）を越えたら、高温用電熱材１９を止める。
【００８９】
〔効果〕
高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙについてｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇの電気抵抗率が高い。そのため、凹部５３ｃ，５３ｄに流れ込んだ混合液が電気分解することはなく、電流のリークも生じない。電流リークが生じないので、低温用電熱材１８の電気抵抗値を正確に測定することができ、その電気抵抗値から正確な温度を測定することができる。混合液の電気分解が抑えられると、脈動も抑えることができ、気化器１４から改質器１５へ安定した供給が行われる。
【００９０】
また、高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙについてｙ＝０．６９〜０．７０であるので、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙが酸素欠損しており、高抵抗保護膜１８ｇが低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂのＡｕに対して密着しやすい。そのため、高抵抗保護膜１８ｇによってパッド１８ａ，１８ｂを被覆することができ、パッド１８ａ，１８ｂへの混合液の接触を確実に防止できる。そのため、低温用電熱材１８を気化器１４の内側空間の壁面に形成することができ、混合液を効率よく加熱することができる。また、低温反応部１２が発熱しだしてから所望の温度に達するまでの起動時間を短くすることができる。
【００９１】
また、この反応装置１０においては、改質器１５、一酸化炭素除去器１６及び燃焼器１７の流路に加えて気化器１４の流路も基板３０，４０，５０の接合体に設けられている。そのため、反応装置１０を用いた発電装置１全体を小型化することができる。
【００９２】
また、低温用電熱材１８、高温用電熱材１９及び燃焼器１７の熱源を改質器１５、一酸化炭素除去器１６の反応だけでなく、気化器１４における気化に用いられるので、エネルギー利用効率が向上する。そのうえ、一酸化炭素除去器１６における水素の選択酸化反応が発熱反応であり、一酸化炭素除去器１６の溝３０ｅ，４０ｅに気化器１４の凹部５１ａが重なっているので、水素の選択酸化反応の熱が気化器１４における気化に有効に用いられる。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
上記実施形態では、燃料電池型発電セル５が水素と酸素の電気化学反応によって発電するものであったが、燃料電池型発電セル５がメタノール等の気体燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応によって発電するものでも良い。この場合、図１において、改質器１５及び一酸化炭素除去器１６を設けずに、気化器１４で気化した燃料と水の混合気を燃料電池型発電セル５の燃料極２０に送れば良く、図４においては改質用触媒８２，８３や選択酸化用触媒８４，８５を設けなければ良い。
また、上記実施形態では、パッド１８ａ，１８ｂが電熱材１８の両端部に形成されているが、電熱材１８の両端部でなくとも良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態における気化器を用いた発電装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における気化器を用いた反応装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における気化器を用いた反応装置の斜視図である。
【図４】図２の切断線I−Iに沿った面の矢視断面図である。
【図５】図４の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図６】図４の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図である。
【図７】図４の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。
【図８】中基板の下面を示した平面図である。
【図９】電熱材の中間部における断面図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるリード線の接続構造を示した断面図である。
【図１１】酸素欠損酸化物（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙを成膜する際における導入酸素の割合とｙとの関係を示したグラフである。
【図１２】酸素欠損酸化物（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙにおけるｙとシート抵抗との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１４ 気化器
１８ 低温用電熱材
１８ａ、１８ｂ パッド
１８ｇ 高抵抗保護膜
１９ 高温用電熱材
１９ａ、１９ｂ パッド
４０ 中基板
５０ 下基板
５１ａ、５３ｃ、５３ｄ 凹部
７４〜７７ リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード線の接続構造及び接続方法並びに気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として燃料電池が注目されるようになり、燃料電池自動車や電化住宅などへの実用化が進められてきている。また、小型化、高機能化が進められている携帯電話機やノート型パソコンなどにおいても、電源として燃料電池を用いるための研究、開発が進められている。
【０００３】
燃料電池としては、水素と酸素の電気化学反応により発電するものや、メタノールといった蒸気状燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応により発電するものがある。水素と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池を用いる場合、液体状の燃料と水を気化させてから水素に改質するために、気化器や改質器を必要とする。また、蒸気状燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池を用いる場合、液体状の燃料と水を気化させるために、気化器を必要とする。気化器としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。何れの気化器においても、電熱材を電気ヒータとして用い、電気ヒータに電圧を印加することによって電気ヒータを発熱させ、電気ヒータの熱により燃料を気化させるものである。
【特許文献１】特開２００６−２３０５４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電熱材を発熱させるためには、電熱材にリード線を接続して、そのリード線を介して電熱材に電圧を印加することになる。ところで、電熱材の材料として金を用いることがある。リード線を金の電熱材に接合しても、リード線に用いられる良導体である金属は金に対して密着性が低いので、リード線が電熱材から剥離し易い。
また、電熱材を気化器の内部空間の壁面に設ければ、その内部空間に送られた燃料や水が効率よく気化するが、燃料や水が電熱材やリード線に触れて電気分解してしまう。そこで、電熱材やリード線をＳｉＯ２等の絶縁保護膜で被覆しなければならないが、絶縁保護膜は金の電熱材に対して密着性が低くて剥離し易い。そのため、電熱材を気化器の内部空間の壁面に設けることができない。
【０００５】
本発明は、リード線と金の剥離を抑えるようにすること、更に、金の電熱材を気化器の内部空間の壁面に設けられるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、リード線の接続構造において、金を含むパッドと、前記パッドに接合されたリード線と、前記パッド及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリード線の接続構造において、前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係わる発明は、請求項１に記載のリード線の接続構造において、前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、気化器において、内部空間を形成した気化器本体と、前記内部空間の壁面に設けられ、金からなる電熱材と、前記電熱材に接合されたリード線と、前記電熱材及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の気化器において、前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係わる発明は、請求項４に記載の気化器において、前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、リード線の接続方法において、金からなるパッドにリード線を接合し、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガスの雰囲気の下においてスパッタリングすることによって、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜を前記パッド及び前記リード線の上から被覆することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜はその酸素欠損のために金に対して密着性が高い。そのため、金のパッドとリード線が保護膜によって被覆されているため、また、金の電熱材とリード線が保護膜によって被覆されているため、リード線がパッドや電熱材から剥離しにくい。
また、電熱材やパッドが保護膜によって被覆されているため、電熱材やパッドを気化器本体の内部空間の壁面に設けて、その内部空間に液体が流れても液体が電熱材やパッドに接しない。それため、液体の電気分解を抑えることができる。ゆえに、電熱材やパッドを気化器本体の内部空間の壁面に設けることができ、液体を効率よく気化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１５】
〔発電装置〕
図１は、発電装置１のブロック図である。この発電装置１は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられるものであり、これらの電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
【００１６】
発電装置１は、燃料容器２と、反応装置１０と、燃料電池型発電セル５と、を備える。燃料容器２には、燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン）と水が別々に又は混合した状態で貯留されている。図示しないポンプによって燃料と水が混合した状態で反応装置１０に供給される。なお、図１では、燃料容器２内の燃料がメタノールであるものとしている。
【００１７】
反応装置１０は、例えば２５０〜４００℃の比較的高い温度で動作する高温反応部１１と、高温反応部１１よりも低い温度（例えば９０〜１４０℃）で動作する低温反応部１２とを有する。この反応装置１０は、例えば、熱損失低減のために後述する断熱容器１３に収納される。高温反応部１１は改質器１５、燃焼器１７及び高温用電熱材１９を有し、低温反応部１２は気化器１４、一酸化炭素除去器１６及び低温用電熱材１８を有する。
【００１８】
燃料容器２から反応装置１０に供給される燃料と水は、まず、気化器１４に送られる。燃料と水が気化器１４により気化され、燃料と水の混合気が改質器１５に送られる。改質器１５は、気化した水と燃料から水素ガス等を触媒反応により生成し、更に微量ながら一酸化炭素ガスを生成する。燃料がメタノールの場合には、次式（１）、（２）のような化学反応が改質器１５で起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、燃焼器１７の燃焼熱や高温用電熱材１９の熱が用いられる。
【００１９】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ …（２）
【００２０】
改質器１５で生成された水素ガス等は一酸化炭素除去器１６に送られ、更に外部の空気が一酸化炭素除去器１６に送られる。一酸化炭素除去器１６は、副生された一酸化炭素を触媒により優先的に酸化させることで、一酸化炭素を選択的に除去する。一酸化炭素除去器１６において一酸化炭素が酸化する反応は、発熱反応である。以下、一酸化炭素を除去した混合気体を改質ガスという。
【００２１】
燃料電池型発電セル５は、燃料極２０と、酸素極２１と、燃料極２０と酸素極２１との間に挟まされた電解質膜２２とを有する。一酸化炭素除去器１６から送られた改質ガスは燃料電池型発電セル５の燃料極２０に供給され、更に外部の空気が酸素極２１に送られる。そして、燃料極２０に供給された改質ガス中の水素が、電解質膜２２を介して、酸素極２１に供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極２０と酸素極２１との間で電力が生じる。燃料極２０と酸素極２１は負荷（例えば、モータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、二次電池等）に接続され、燃料電池型発電セル５で取り出された電力により負荷が動作する。
【００２２】
電解質膜２２が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極２０では次式（３）のような反応が起き、燃料極２０で生成された水素イオンが電解質膜２２を透過し、酸素極２１では次式（４）のような反応が起こる。
【００２３】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（３）
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ …（４）
【００２４】
一方、電解質膜２２が酸素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体酸化物電解質膜）の場合には、酸素極２１では次式（５）のような反応が起き、酸素極２１で生成された酸素イオンが電解質膜２２を透過し、燃料極２０では次式（６）のような反応が起こる。なお、電解質膜２２が固体酸化物電解質膜である場合、一酸化炭素除去器１６が設けられずに、改質器１５で生成された改質ガスが直接燃料極２０に供給されても良い。
１／２Ｏ２＋２ｅ−→２Ｏ２−・・・（５）
Ｈ２＋２Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−・・・（６）
【００２５】
燃料極２０で電気化学反応せずに残った水素ガス等が燃焼器１７に送られる。更に、外部の空気が燃焼器１７に送られる。燃焼器１７は、水素ガスと酸素を混合させて触媒反応により燃焼させる。
【００２６】
〔反応装置〕
次に、反応装置１０の具体的構成について説明する。図２は反応装置１０を示す斜視図であり、図３は反応装置１０の接合体を分解した状態を示す分解斜視図であり、図４は図２の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。反応装置１０は、図２、図３、図４に示すように、基板３０、基板４０及び基板５０を積層してこれらを接合して形成される。各基板３０，４０，５０の接合は、陽極接合により行うことができる。なお、以下の説明では、便宜上、基板３０側を上側、基板５０側を下側として説明し、基板３０を上基板３０といい、基板４０を中基板４０といい、基板５０を下基板５０という。
【００２７】
基板３０，４０，５０は、ガラス製の基板であり、より詳細には、可動イオンとなるＮａやＬｉを含有したガラス基板である。このようなガラス基板としては、耐熱性ガラス、例えばパイレックス（登録商標）基板を使用することができる。なお、基板３０，４０，５０がシリコン基板であっても良い。
【００２８】
これらの基板３０，４０，５０の接合体の略中央部には断熱室６１が接合体の上面から下面に貫通している。基板３０，４０，５０の接合体のうち、断熱室６１よりも左側の部分が高温反応部１１であり、断熱室６１よりも右側の部分が低温反応部１２であり、高温反応部１１と低温反応部１２との間に連結部６２及び連結部６３が設けられている。すなわち、断熱室６１は高温反応部１１、低温反応部１２、連結部６２及び連結部６３によって囲まれている。
【００２９】
基板３０，４０，５０の接合体の長手方向の側面には、酸素導入口６４が形成されている。基板３０，４０，５０の接合体の右側面には、水素ガス導入口６５、液体燃料導入口６６、酸素導入口６７、生成物排出口６８及び排ガス口６９が形成されている。
【００３０】
上基板３０の両面のうち中基板４０との接合面（下面）には、溝が凹部として形成され、中基板４０の両面のうち上基板３０との接合面（上面）には、上基板３０の下面に形成される溝に対応する溝が凹部として形成され、上基板３０と中基板４０を接合することによって溝が改質器１５や一酸化炭素除去器１６の流路となる。下基板５０の両面のうち中基板４０との接合面（上面）には溝が凹部として形成され、中基板４０と下基板５０を接合することによって下基板５０の上面に形成される溝が中基板４０の下面により蓋をされて、気化器１４や燃焼器１７の流路になる。以下、図５〜図７を用いて基板３０，４０，５０について説明する。ここで、図５は図４の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図であり、図６は図４の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図であり、図７は図４の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。なお、図５〜図７に示された切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図が図４に対応する。
【００３１】
〔上基板〕
図５に示すように、上基板３０は全体として略矩形状に形成され、上基板３０の左前の角部が切り落とされている。上基板３０の略中央部には矩形状の貫通孔３０ａが形成されている。貫通孔３０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３２】
上基板３０の中基板４０との接合面（上基板３０の下面）には溝３０ｂ〜溝３０ｆが凹部として形成されている。Ｌ字状の溝３０ｂが上基板３０の低温反応部１２から連結部６２を経由して高温反応部１１にかけて形成され、葛折り状の溝３０ｃが上基板３０の高温反応部１１に形成され、溝３０ｂと溝３０ｃが通じている。溝３０ｄが上基板３０の連結部６３に形成され、溝３０ｄと溝３０ｃが通じている。葛折り状の溝３０ｅが上基板３０の低温反応部１２に形成され、溝３０ｅの一端が溝３０ｄに通じ、溝３０ｅの他端が上基板３０の右縁まで至ってその他端が生成物排出口６８を形成する。溝３０ｆが低温反応部１２に形成され、溝３０ｆの一端が溝３０ｄと溝３０ｅの合流部に通じ、溝３０ｆの他端が上基板３０の右縁まで至ってその他端が酸素導入口６７を形成する。
【００３３】
上基板３０が中基板４０に接合された状態では、溝３０ｃが改質器１５の流路となり、溝３０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路となる。
【００３４】
〔中基板〕
図６に示すように、中基板４０は全体として略矩形状に形成されている。中基板４０の略中央部には矩形状の貫通孔４０ａが形成されている。この貫通孔４０ａは上基板３０と中基板４０の接合面に関して上基板３０の貫通孔３０ａの面対称となっており、貫通孔４０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３５】
中基板４０の上基板３０との接合面（中基板４０の上面）には、溝４０ｂ〜溝４０ｆが凹部として形成されている。上基板３０と中基板４０の接合面に関して、溝４０ｂが溝３０ｂに、溝４０ｃが溝３０ｃに、溝４０ｄが溝３０ｄに、溝４０ｅが溝３０ｅに、溝４０ｆが溝３０ｆにそれぞれ面対称になっており、溝４０ｃ及び溝４０ｅは葛折り状の形状を有している。但し、溝４０ｆの端部は中基板４０の右側の端面まで至らず、溝４０ｅの端部は中基板４０の右側の端面まで至らない。また、溝４０ｂの端部の底には貫通孔４０ｒが形成され、その貫通孔４０ｒが中基板４０の反対面（下面）まで貫通している。
【００３６】
中基板４０が上基板３０に接合された状態では、溝４０ｃが改質器１５の流路となり、溝４０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路となる。
【００３７】
〔下基板〕
図７に示すように、下基板５０は全体として略矩形状に形成され、下基板５０の左後ろの角部が切り落とされている。下基板５０の略中央部には矩形状の貫通孔５０ａが形成されている。この貫通孔５０ａは中基板４０と下基板５０の接合面に関して中基板４０の貫通孔４０ａの面対称となっており、貫通孔５０ａは断熱室６１の一部を形成する。
【００３８】
下基板５０の中基板４０との接合面（下基板５０の上面）には、溝５０ｂ〜５０ｅが凹部として形成されている。中基板４０と下基板５０の接合面に関して、溝５０ｃが溝４０ｃに面対称になっている。溝５０ｂは下基板５０の右側の端面から連結部６２を経由して高温反応部１１にかけて形成され、溝５０ｂと溝５０ｃが通じている。溝５０ｂの右端が下基板５０の右縁まで至ってその右端が排ガス口６９を形成する。溝５０ｄは下基板５０の右側の端面から連結部６３を経由して高温反応部１１にかけて形成され、溝５０ｄと溝５０ｃが通じている。溝５０ｄの右端が下基板５０の右縁まで至ってその右端が水素ガス導入口６５を形成する。溝５０ｅは溝５０ｄに通じ、更に溝５０ｅは下基板５０の前側の端面に至って溝５０ｅの端部が酸素導入口６４を形成する。
【００３９】
また、下基板５０の中基板４０との接合面には、略矩形状の凹部５１ａが形成されている。この凹部５１ａは下基板５０の低温反応部１２に対応する位置にあり、凹部５１ａの左後ろの角部は中基板４０の貫通孔４０ｒに対応した位置にある。また、凹部５１ａは、中基板４０の溝４０ｅに重なる位置にある。
【００４０】
凹部５１ａの底にはリブ（凸部）５１ｂ〜５１ｉが立設され、リブ５１ｂ〜５１ｉの高さは凹部５１ａの深さに等しいか又はその深さよりも小さい。リブ５１ｂ〜５１ｉは互いに平行となっているとともに、凹部５１ａの左右の壁面に対して平行になっている。最も右にあるリブ５１ｂは、凹部５１ａの右の壁面から離れており、最も左にあるリブ５１ｉは、凹部５１ａの左の壁面から離れている。
【００４１】
また、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端は凹部５１ａの前側の壁面から離れており、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端は互いに揃った位置にあり、リブ５１ｂ〜５１ｉの前端から凹部５１ａの前側の壁面までの距離が何れも等しい。リブ５１ｂ〜５１ｉは右から左へ配列され、リブ５１ｂ〜５１ｉの前後方向の長さが、リブ５１ｂ〜５１ｉの順に短くなっている。
【００４２】
このようなリブ５１ｂ〜５１ｉが配列されることによって、これらの間に溝５２ｂ〜５２ｈが形成され、リブ５１ｂと凹部５１ａの右壁面の間に溝５２ａが形成され、リブ５１ｉと凹部５１ａの左側面の間に溝５２ｉが形成されている。溝５２ａ〜５２ｉはこれらの順に右から左へ配列されている。そして、リブ５１ｂ〜５１ｉの前後方向の長さが上述のように順に短くなるように設定されているので、溝５２ａ〜５２ｉの前後方向の長さも順に短くなっており、溝５２ａの前後方向の長さが最も長く、溝５２ｉの前後方向の長さが最も短くなっている。
【００４３】
ここで、溝５２ａ〜５２ｉの幅は、例えば２５〜３０μｍであり、凹部５１ａ及び溝５２ａ〜５２ｉの深さは、例えば２５〜３０μｍ又は１２０〜１５０μｍである。
【００４４】
また、下基板５０の中基板４０との接合面（下基板５０の上面）には、溝５０ｆが凹部として形成されている。この溝５０ｆの一端部が凹部５１ａの右前の角部に通じ、溝５０ｆの他端部が下基板５０の右側の端面に至ってその他端部が液体燃料導入口６６を形成する。
【００４５】
また、下基板５０の上面には、凹部５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが形成されている。凹部５３ａ，５３ｂは溝５０ｃよりも左側にあり、凹部５０ｃ，５０ｄは凹部５１ａよりも右側にある。凹部５３ａ，５３ｂは溝５０ｃに通じているとともにスリット５４ａ，５４ｂを介して下基板５０の左縁まで至り、スリット５４ａ，５４ｂが封止材５５ａ，５５ｂによって閉塞されている。凹部５３ｃ，５３ｄは凹部５１ａに通じているとともにスリット５４ｃ，５４ｄを介して下基板５０の左縁まで至り、スリット５４ｃ，５４ｄが封止材５５ｃ，５５ｄによって閉塞されている。なお、凹部５３ａ，５３ｂは、溝５０ｃよりも浅く凹設され、凹部５３ｃ，５３ｄは、凹部５１ａよりも浅く凹設されている。
【００４６】
下基板５０が中基板４０に接合された状態では、溝５０ｃが燃焼器１７の流路となり、凹部５１ａ，５３ｄ，５３ｄが気化器１４の内部空間となる。
【００４７】
〔電熱材及びリード線並びにそれらの接続構造〕
図８は、中基板４０の下基板５０との接合面（中基板４０の下面）の平面図である。図４及び図８に示すように、中基板４０の下面には、葛折り状の高温用電熱材１９が形成されている。高温用電熱材１９の一端部１９ａが凹部５３ａに対応する位置にあり、高温用電熱材１９の他端部１９ｂが凹部５３ｂに対応する位置にあり、高温用電熱材１９の一端部１９ａから他端部１９ｂにかけては交差せずに溝５０ｃに対応する位置にある。そのため、中基板４０と下基板５０が接合されると、高温用電熱材１９の一端部１９ａが凹部５３ａ内に位置し、高温用電熱材１９の他端部１９ｂが凹部５３ｂ内に位置し、高温用電熱材１９の一端部１９ａから他端部１９ｂにかけては溝５０ｃ内に位置する。
【００４８】
高温用電熱材１９の一端部１９ａ及び他端部１９ｂはパッド状とされ、一端部１９ａにリード線７４が接合され、他端部１９ｂにリード線７５が接合されている。リード線７４はスリット５４ａを通って基板３０，４０，５０の外部に延出し、リード線７５がスリット５４ｂを通って基板３０，４０，５０の外部に延出している。以下、高温用電熱材１９の端部１９ａ，１９ｂをパッド１９ａ，１９ｂという。
【００４９】
中基板４０の下面には、葛折り状の低温用電熱材１８が形成されている。低温用電熱材１８の一端部１８ａが凹部５３ｃに対応する位置にあり、低温用電熱材１８の他端部１８ｂが凹部５３ｄに対応する位置にあり、低温用電熱材１８の一端部１８ａから他端部１８ｂにかけては交差せずに凹部５１ａに対応する位置にある。そのため、中基板４０と下基板５０が接合されると、低温用電熱材１８の一端部１８ａが凹部５３ｃ内に位置し、低温用電熱材１８の他端部１８ｂが凹部５３ｄ内に位置し、低温用電熱材１８の一端部１８ａから他端部１８ｂにかけては凹部５１ａ内に位置する。
【００５０】
低温用電熱材１８の一端部１８ａ及び他端部１８ｂはパッド状とされ、一端部１８ａにリード線７６が接合され、他端部１８ｂにリード線７７が接合されている。リード線７６はスリット５４ｃを通って基板３０，４０，５０の外部に延出し、リード線７７がスリット５４ｄを通って基板３０，４０，５０の外部に延出している。以下、低温用電熱材１８の端部１８ａ，１８ｂをパッド１８ａ，１８ｂという。なお、リード線７４〜７７の一例としてはコバルト線又はジメット線であるが、他の材料からなる導線もリード線７４〜７７に用いても良い。
【００５１】
高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８は金からなり、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８の電気抵抗によって高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８に電流の流れが妨げられ、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８が発熱する。また、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８はその温度に依存してその電気抵抗が変化する特性を持ち、高温用電熱材１９及び低温用電熱材１８が電気抵抗値から温度を読み取る温度センサとしても機能する。
【００５２】
図９は、低温用電熱材１８の中間部における断面図である。低温用電熱材１８と中基板４０との間には密着層１８ｃ及び拡散防止層１８ｄが介在している。Ａｕからなる低温用電熱材１８はガラスからなる中基板４０に対して密着性が低いので、中基板４０に対する密着性が低温用電熱材１８よりも高い密着層１８ｃが中基板４０に直接形成されている。密着層１８ｃは例えばＴａからなり、密着層１８ｃの抵抗率が低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。また、低温用電熱材１８が加熱されて昇温すると、ＡｕがＴａに又はＴａがＡｕに拡散しやすいので、低温用電熱材１８と密着層１８ｃとの間に拡散防止層１８ｄが介在し、拡散防止層１８ｄによってＡｕとＴａの拡散が防止されている。拡散防止層１８ｄは例えばＷからなり密着層１８ｃに対しても低温用電熱材１８に対しても密着性が高く、更に拡散防止層１８ｄの抵抗率が低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。
【００５３】
拡散防止層１８ｄ上に低温用電熱材１８が形成され、更に低温用電熱材１８上に拡散防止層１８ｅが形成されている。密着層１８ｃ、拡散防止層１８ｄ及び拡散防止層１８ｅは低温用電熱材１８と同様に葛折り状にパターニングされ、これら密着層１８ｃ、拡散防止層１８ｄ及び拡散防止層１８ｅの全体が絶縁保護膜１８ｆによって被覆されている。絶縁保護膜１８ｆはＳｉＯ2からなる。ＳｉＯ2からなる絶縁保護膜１８ｆは低温用電熱材１８に対して密着性が低いので、絶縁保護膜１８ｆに対する密着性が低温用電熱材１８よりも高い拡散防止層１８ｅが低温用電熱材１８の上に形成されている。拡散防止層１８ｅは例えばＷからなり、拡散防止層１８ｅの抵抗率は低温用電熱材１８の抵抗率よりも高い。
【００５４】
図１０は、低温用電熱材１８のパッド１８ａにおける断面図である。図１０に示すように、低温用電熱材１８のパッド１８ａにおいては、拡散防止層１８ｅが形成されておらず、リード線７６が低温用電熱材１８のパッド１８ａに接合されている。更に、絶縁保護膜１８ｆは形成されておらず、低温用電熱材１８とリード線７６の接合部が高抵抗保護膜１８ｇによって被覆されている。
【００５５】
高抵抗保護膜１８ｇは、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなり、具体的には高抵抗保護膜１８ｇは（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙからなる。更に具体的にラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙのｘ、ｙについて分析した場合、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０である。なお、分析条件は、Ｈｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙは、絶縁体（当該絶縁体をラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって同様に分析した場合、当該絶縁体は（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）０．２８Ｏ０．７２であって、ｘ＝０．３０〜０．４５である。）に対して酸素欠損を持つものであり、酸素欠損した（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙは低温用電熱材１８のＡｕに対して高い密着性を持ち、酸素欠損した（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙとＡｕの密着性は、絶縁体（当該絶縁体は（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）０．２８Ｏ０．７２であって、ｘ＝０．３０〜０．４５である。）とＡｕの密着性よりも高い。
【００５６】
高抵抗保護膜１８ｇは、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガス（例えば、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｎ2ガス）の雰囲気の下においてスパッタリングすることにより形成されたものである。複合ターゲットの組成比（ｍｏｌ比）は、Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０である。スパッタリングによって高抵抗保護膜１８ｇを成膜する際には、不活性ガス雰囲気に少量の酸素ガスを導入する。図１１は、不活性ガス雰囲気における酸素ガスの割合（ｍｏｌ％）と、膜厚１００ｎｍに成膜された（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜のｙとの関係を表したものである。図１１に示すように、不活性ガス雰囲気に酸素ガスが導入されていない場合、ｙ＝０．３であるが、酸素ガスの割合が２．０ｍｏｌ％である場合、ｙ＝０．７０である。また、図１１に示すように、酸素ガスの割合が１．５〜２．０ｍｏｌ％であると、ｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇを成膜する際の不活性ガス雰囲気に導入する酸素ガスの割合は１．５〜２．０ｍｏｌ％とする。一方、酸素ガスの割合が１．５〜２．０ｍｏｌ％であると、絶縁体の膜が成膜される。なお、図１１を作成するにあたって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって組成比の分析を行い、分析条件は何れもＨｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
【００５７】
高抵抗保護膜１８ｇが（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙからなり、ｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇの電気抵抗率が高い。図１２は、膜厚１００ｎｍに成膜された（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜のｙとシート抵抗との関係を表したものである。図１２に示すように、ｙ＝０．７０の場合、シート抵抗が１．０×１０９Ω／□になり、ｙ＝０．６９の場合、シート抵抗が７．５×１０６Ω／□になる。ｙ＜０．６９の場合、シート抵抗が急に低くなるので、ｙ＝０．６９〜０．７０とする。なお、図１２を作成するにあたって、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）によって組成比の分析を行い、分析条件は何れもＨｅイオンビームエネルギーを2.275MeVとし、検出角度を１６０°とした。
【００５８】
低温用電熱材１８のパッド１８ａがリード線７６とともに高抵抗保護膜１８ｇによって被覆されているが、低温用電熱材１８のパッド１８ｂもリード線７７とともに高抵抗保護膜によって被覆されている。つまり、低温用電熱材１８のパッド１８ｂにおいては、拡散防止層１８ｅが形成されておらず、リード線７７がパッド１８ｂに接合され、リード線７７及びパッド１８ｂの上に（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）の膜が成膜されている。
【００５９】
また、高温用電熱材１９についても低温用電熱材１８と同様に、高温用電熱材１９と中基板４０との間には密着層及び拡散防止層が介在し、更に高温用電熱材１９が密着層に被覆され、その密着層が絶縁保護膜によって被覆されている。また、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ上には、密着層及び絶縁保護膜が形成されておらず、リード線７４，７５がパッド１９ａ，１９ｂに接合され、その上に（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）の膜が成膜されている。
【００６０】
〔陽極接合のための金属膜〕
中基板４０の上面（溝等が形成された部分を除く。）及び下面（低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９が形成されている部分を除く。）には、タンタル等の陽極接合用金属膜がそれぞれ成膜されている。上基板３０と中基板４０は陽極接合用金属膜を介して陽極接合され、中基板４０と下基板５０は陽極接合用金属膜を介して陽極接合される。
【００６１】
〔改質器の触媒〕
図４に示すように、溝３０ｃの壁面には改質用触媒８２が形成され、溝４０ｃの壁面にも改質用触媒８３が形成されている。改質用触媒８２，８３は、例えばアルミナ等を担体として触媒成分（例えば、燃料がメタノールの場合、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）を担持したものである。
【００６２】
〔改質器等の流路〕
上基板３０の溝３０ｃと中基板４０の溝４０ｃが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｃ及び溝４０ｃが改質器１５の流路を形成する。高温反応部１１における上基板３０と中基板４０の接合体が、改質器本体である。
【００６３】
また、溝３０ｂと溝４０ｂが重なることで、溝３０ｂ及び溝４０ｂが流路を形成し、この流路は気化器１４から改質器１５に通じる流路である。溝３０ｄと溝４０ｄが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｄ及び溝４０ｄが流路を形成し、この流路は改質器１５から一酸化炭素除去器１６に通じる流路である。
【００６４】
〔一酸化炭素除去器の触媒〕
図４に示すように、溝３０ｅの壁面には選択酸化用触媒８４が形成され、溝４０ｅの壁面にも選択酸化用触媒８５が形成されている。選択酸化用触媒８４，８５は、例えばアルミナ等を担体として触媒成分（例えば、白金）を担持したものである。
【００６５】
〔一酸化炭素除去器等の流路〕
溝３０ｅと溝４０ｅが重なるようにして、上基板３０と中基板４０が接合されることで、溝３０ｅ及び溝４０ｅが一酸化炭素除去器１６の流路を形成し、その流路が生成物排出口６８まで通じている。なお、低温反応部１２における上基板３０と中基板４０の接合体が、一酸化炭素除去器本体である。
【００６６】
生成物排出口６８には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。また、溝３０ｆと溝４０ｆが重なることで、溝３０ｆ及び溝４０ｆが酸素導入口６７から一酸化炭素除去器１６に通じる流路を形成する。酸素導入口６７には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。
【００６７】
〔燃焼器の触媒〕
図４に示すように、溝５０ｃの壁面には燃焼用触媒８６が形成されている。燃焼用触媒８６は、アルミナ等を担体として触媒成分（例えば、白金）を担持したものである。
【００６８】
〔燃焼器の流路〕
中基板４０と下基板５０が接合されることで、溝５０ｃが中基板４０の下面によって塞がれ、溝５０ｃが燃焼器１７の流路を形成する。中基板４０と下基板５０の接合により、溝５０ｄが水素ガス導入口６５から燃焼器１７に通じる流路を形成し、溝５０ｅが酸素導入口６４からその流路に合流する流路を形成し、溝５０ｂが排ガス口６９から燃焼器１７に通じる流路を形成する。酸素導入口６４、水素ガス導入口６５、排ガス口６９にはそれぞれ図示しない配管が嵌め込まれ、それら配管が断熱容器の外部に延出される。なお、高温反応部１１における中基板４０と下基板５０の接合体が、燃焼器本体である。
【００６９】
〔気化器等の流路〕
中基板４０と下基板５０が接合されることで、凹部５１ａが中基板４０の下面によって塞がれ、その凹部５１ａが内部空間となる。そして、凹部５１ａにおける溝５２ａ〜５２ｉが気化器１４の流路を形成する。なお、低温反応部１２における中基板４０と下基板５０の接合体が、気化器本体である。
【００７０】
また、凹部５１ａの左後ろ角部が中基板４０の貫通孔４０ｒに重なり、凹部５１ａが溝３０ｂ及び溝４０ｂによる流路に通じる。また、中基板４０と下基板５０の接合により、溝５０ｆが液体燃料導入口６６から気化器１４に通じる流路を形成する。液体燃料導入口６６には図示しない配管が嵌め込まれ、その配管が断熱容器の外部に延出される。
【００７１】
〔反応装置の製造方法〕
反応装置１０の製造方法について説明する。
まず、矩形状をなし表裏面が平坦かつ互いに平行な基板（シリコンウェーハー又はガラス基板）を３枚準備する。次いで、各基板から上基板３０、中基板４０、下基板５０を製造する。具体的には、上基板３０用の基板を洗浄し、その基板の一方の面にドライフィルムを貼り付け、そのドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングし、残留したドライフィルムをマスクとして、微細紛を含んだ圧縮エアーを吹き付けてサンドブラストを行う。このようなサンドブラスト法により、貫通孔３０ａ、溝３０ｂ〜３０ｅを基板上に加工して形成する。その後、ＢＦ剥離液によりドライフィルムを剥離し、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより上基板３０を得る。
【００７２】
次に、中基板４０用の基板を洗浄し、基板の一方の面にタンタル等の陽極接合用金属膜をスパッタにより成膜する。次いで、陽極接合用金属膜の上にドライフィルムを貼り付け、ドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングする。残留したドライフィルムをマスクとしてサンドブラスト法を行うことによって、貫通孔４０ａ、溝４０ｂ〜４０ｆ及び貫通孔４０ｒを基板に加工して形成し、その後ドライフィルムをＢＦ剥離液により除去する。次に、気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）によってその基板の他方の面にタンタルの膜、タングステンの膜、金の膜、タングステンの膜を順に積層し、それらの膜をフォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングする。このようなパターニングによって、上のタングステン膜から拡散防止層１８ｅを形成し、金の膜から低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９を形成し、下のタングステン層から拡散防止層１８ｄを形成し、タンタルの層から密着層１８ｃ及び陽極接合用金属膜パターンを形成する。続いて、ＳｉＯ２の膜を成膜し、その膜をパターニングすることによって、その膜のうち陽極接合用金属膜パターンの上の部分と、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂの上の部分と、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂの上の部分を除去する。その後、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより中基板４０を得る。
【００７３】
次に、下基板５０用の基板を洗浄し、その基板の一方の面にドライフィルムを貼り付け、そのドライフィルムをフォトリソグラフィー法によりパターニングする。残留したドライフィルムをマスクとしてサンドブラスト法を行うことによって、貫通孔５０ａ、溝５０ｂ〜５０ｆをその基板に加工して形成し、ドライフィルムをＢＦ剥離液により除去する。次に、凹部５１ａに対応する部分以外をドライフィルムでマスクし、例えばイオンエッチング法（例えば、高速加工レートで微細加工を行えるDEEP RIE法、磁気中性線放電プラズマを用いたＮＬＤ方式DEEP RIE法）、機械切削法（例えば、先端部が直径約２μｍ程の超硬合金製マイクロツールを備えたマイクロツール加工機を用いて深掘加工できるマイクロツール加工法）又はレーザ法（例えば、加工の際に溝の幅は不変であって、走査回数を増やすのみで深さ方向の加工が可能なフェムトム秒レーザ法）により加工し、凹部５１ａ、溝５２ａ〜５２ｉを形成する。その後剥離液によりドライフィルムを剥離し、その基板を洗浄し、ダイサーにより所望の形状に切り出すことにより下基板５０を得る。
【００７４】
次いで、上基板３０の溝３０ｃ，３０ｅ，中基板４０の溝４０ｃ，４０ｅ，下基板５０の溝５０ｃにアルミナゾルを塗布した後、溝３０ｃ及び４０ｃには改質用触媒８２，８３の触媒成分を例えばウォッシュコート法により担持させ、溝３０ｅ及び溝４０ｅには選択酸化用触媒８４，８５の触媒成分を担持させ、溝５０ｃには燃焼用触媒８６の触媒成分を担持させる。
【００７５】
次に、上基板３０側を陰極とし、中基板４０の上面の陽極接合用金属膜を陽極として、上基板３０及び中基板４０の全体を２５０〜５００℃に加熱し、上基板３０を中基板４０に陽極接合する。ここで、上基板３０の左前角部が切り落とされているので、電極を陽極接合用金属膜に接して、その陽極接合用金属膜に電圧を印加することができる。
【００７６】
リード線７４〜７６の接続方法については、まず、中基板４０の高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂにリード線７４，７５をそれぞれボンディングし、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂにリード線７６，７７をそれぞれボンディングする。次に、高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ及び低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂを除いて中基板４０の下面にハードマスクを施す。次に、ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガス（例えば、Ａｒガス、Ｎｅガス、Ｎ2ガス）の雰囲気の下においてスパッタリングし、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜を高温用電熱材１９のパッド１９ａ，１９ｂ及び低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂの上に成膜する。ここで、複合ターゲットの組成比（ｍｏｌ比）をＴａ：ＳｉＯ２＝６０：４０とし、１．５〜２．０ｍｏｌ％の酸素ガスを不活性ガス雰囲気に導入する。なお、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜については、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０である。
【００７７】
（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｙ＝０．６９となるようにする成膜方法及びその条件は、以下のようにする。
成膜方法：スパッタ法
成膜条件
ターゲット： Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０（但し、モル比）である焼結ターゲット
到達圧力： ５×１０―４Ｐａ
ガス流量： 全体ガス流量５０ｓｃｃｍ（98.５％Ａｒガス＋1.5％Ｏ２ガス）
スパッタ圧力： ０．３Ｐａ
プレスパッタ： １００Ｗ、５min
本スパッタ： １００Ｗ、１７min
膜厚： １００nm
【００７８】
一方、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｙ＝０．７０となるようにする成膜方法及びその条件は、以下のようにする。
成膜方法：スパッタ法
成膜条件
ターゲット： Ｔａ：ＳｉＯ２＝６０：４０（但し、モル比）である焼結ターゲット
到達圧力： ５×１０−４Ｐａ
ガス流量：全体ガス流量５０ｓｃｃｍ（98.0％Ａｒガス＋2.0％Ｏ２ガス）
スパッタ圧力：０．３Ｐａ
プレスパッタ：１００Ｗ、５min
本スパッタ：１００Ｗ、１７min
膜厚：１００nm
【００７９】
（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙの膜についてｘの値は、上記ｙの値で任意に決まる。
【００８０】
リード線７４〜７６を接続した後、下基板５０側を陰極とし、中基板４０の下面の陽極接合用金属膜パターンを陽極として、下基板５０及び中基板４０の全体を２５０〜５００℃に加熱し、下基板５０を中基板４０に陽極接合する。ここで、下基板５０の左後ろ角部が切り落とされているので、電極を陽極接合用金属膜パターンに接して、その陽極接合用金属膜パターンに電圧を印加することができる。
【００８１】
次に、リード線７４〜７７が通されたスリット５４ａ〜５４ｄを低融点ガラスで封止する。そして、酸素導入口６４、水素ガス導入口６５、液体燃料導入口６６、酸素導入口６７、生成物排出口６８及び排ガス口６９にそれぞれ配管を嵌め込む。次に、基板３０，４０，５０の接合体を断熱容器に収容して、配管を断熱容器から外に延出させ、リード線７４〜７６を断熱容器から外に延出させ、断熱容器の内部を排気して真空状態又は亜真空状態にする。
【００８２】
以上により、反応装置１０が製造される。以上の製造方法においては、基板３０，４０，５０を接合すれば改質器１５、一酸化炭素除去器１６、燃焼器１７及び気化器１４を構成することができるので、反応装置１０を簡単に製造することができ、その製造コストを抑えることができる。
【００８３】
〔反応装置の動作〕
次に、反応装置１０の動作について説明する。低温用電熱材１８及び高温用電熱材１９によって反応装置１０が加熱されている状態で、燃料容器２の水と燃料が液体燃料導入口６６から溝５０ｆに供給されると、液体燃料と水の混合液が凹部５１ａに流れ込み、溝５２ａ〜５２ｉの前端側から後端側に向けて流れる。そして、溝５２ａ〜５２ｉの後端部寄りで混合液が気化される。各溝５２ａ〜５２ｉの後端部においては、凹状メニスカスが形成されるために、単位体積当たりの混合液の表面積が増大するので、混合液の気相との界面面積が増大し混合液は気化されやすくなる。したがって、溝５２ａ〜５２ｉに流入した混合液が気化する際に、特に凹状メニスカスのうち周縁部のインターライン領域において速い気化速度で安定した気化が生じる。そのため、気化器１４内での突沸を抑えることができ、気化された燃料と水の混合気の圧力変動を抑えることができる。
【００８４】
また、液体燃料と水の混合液が凹部５１ａから凹部５３ｃ，５３ｄに流れ込んでも、低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂやリード線７６，７７が高抵抗保護膜１８ｇによって覆われているから、その混合液がパッド１８ａ，１８ｂやリード線７６，７７に接しない。そのため、混合液が電気分解することはなく、電流のリークも生じない。従って、凹部５３ｃ，５３ｄにおいて気泡が発生せず、脈動や突沸を抑えることができる。
【００８５】
気化器１４の凹部５１ａにおいて気化された混合気が貫通孔４０ｒ、溝３０ｂ，４０ｂを通って改質器１５の溝３０ｃ、４０ｃに送られる。混合気が溝３０ｃ，４０ｃを流動している時に、触媒反応により改質され、水素、二酸化炭素、一酸化炭素等が生成される（メタノールの場合、化学反応式（１）、（２）参照。）。
【００８６】
溝３０ｃ，４０ｃで生成された水素等は溝３０ｄ，４０ｄを通って一酸化炭素除去器１６の溝３０ｅ，４０ｅに送られる。また、外部の空気が酸素導入口６７へ供給されて、溝３０ｆ，４０ｆを通って溝３０ｅ，４０ｅに送られる。そして、水素等と空気が混合されて溝３０ｅ，４０ｅを流動し、一酸化炭素が優先的に酸化されて除去される。一酸化炭素が除去された改質ガスが生成物排出口６８から排出されて、燃料電池型発電セル５の燃料極２０に供給される。
【００８７】
燃料極２０で電気化学反応せずに残った水素ガス等が水素ガス導入口６５に導入され、溝５０ｄを通って溝５０ｃに送られる。また、外部の空気が酸素導入口６４へ供給されて、溝５０ｄを通って溝５０ｃに送られる。そして、水素等と空気の混合気が溝５０ｃを流動し、水素が燃焼する。生成された排ガスが溝５０ｂを通って排ガス口６９から排出される。
【００８８】
以上のように燃料と水が反応装置１０に供給され続けると、燃焼器１７の燃焼熱によって高温反応部１１と低温反応部１２が加熱される。燃焼器１７の燃焼熱は連結部６２及び連結部６３を通じて低温反応部１２に伝熱し、高温反応部１１と低温反応部１２の間で温度差が生じる。ここで、低温反応部１２と高温反応部１１の間に断熱室６１が形成され、熱伝導の経路が連結部６２と連結部６３に限られているので、低温反応部１２と高温反応部１１の温度差を大きくすることができ、低温反応部１２及び高温反応部１１を所望の温度で動作させることができる。低温反応部１２が所望の温度（９０〜１４０℃）を超えたら、低温用電熱材１８を止め、高温反応部１１が所望の温度（２５０〜４００℃）を越えたら、高温用電熱材１９を止める。
【００８９】
〔効果〕
高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙについてｙ＝０．６９〜０．７０であるので、高抵抗保護膜１８ｇの電気抵抗率が高い。そのため、凹部５３ｃ，５３ｄに流れ込んだ混合液が電気分解することはなく、電流のリークも生じない。電流リークが生じないので、低温用電熱材１８の電気抵抗値を正確に測定することができ、その電気抵抗値から正確な温度を測定することができる。混合液の電気分解が抑えられると、脈動も抑えることができ、気化器１４から改質器１５へ安定した供給が行われる。
【００９０】
また、高抵抗保護膜１８ｇの（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙについてｙ＝０．６９〜０．７０であるので、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙが酸素欠損しており、高抵抗保護膜１８ｇが低温用電熱材１８のパッド１８ａ，１８ｂのＡｕに対して密着しやすい。そのため、高抵抗保護膜１８ｇによってパッド１８ａ，１８ｂを被覆することができ、パッド１８ａ，１８ｂへの混合液の接触を確実に防止できる。そのため、低温用電熱材１８を気化器１４の内側空間の壁面に形成することができ、混合液を効率よく加熱することができる。また、低温反応部１２が発熱しだしてから所望の温度に達するまでの起動時間を短くすることができる。
【００９１】
また、この反応装置１０においては、改質器１５、一酸化炭素除去器１６及び燃焼器１７の流路に加えて気化器１４の流路も基板３０，４０，５０の接合体に設けられている。そのため、反応装置１０を用いた発電装置１全体を小型化することができる。
【００９２】
また、低温用電熱材１８、高温用電熱材１９及び燃焼器１７の熱源を改質器１５、一酸化炭素除去器１６の反応だけでなく、気化器１４における気化に用いられるので、エネルギー利用効率が向上する。そのうえ、一酸化炭素除去器１６における水素の選択酸化反応が発熱反応であり、一酸化炭素除去器１６の溝３０ｅ，４０ｅに気化器１４の凹部５１ａが重なっているので、水素の選択酸化反応の熱が気化器１４における気化に有効に用いられる。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
上記実施形態では、燃料電池型発電セル５が水素と酸素の電気化学反応によって発電するものであったが、燃料電池型発電セル５がメタノール等の気体燃料と水蒸気と酸素の電気化学反応によって発電するものでも良い。この場合、図１において、改質器１５及び一酸化炭素除去器１６を設けずに、気化器１４で気化した燃料と水の混合気を燃料電池型発電セル５の燃料極２０に送れば良く、図４においては改質用触媒８２，８３や選択酸化用触媒８４，８５を設けなければ良い。
また、上記実施形態では、パッド１８ａ，１８ｂが電熱材１８の両端部に形成されているが、電熱材１８の両端部でなくとも良い。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態における気化器を用いた発電装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における気化器を用いた反応装置の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における気化器を用いた反応装置の斜視図である。
【図４】図２の切断線I−Iに沿った面の矢視断面図である。
【図５】図４の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。
【図６】図４の切断線VI−VIに沿った面の矢視断面図である。
【図７】図４の切断線VII−VIIに沿った面の矢視断面図である。
【図８】中基板の下面を示した平面図である。
【図９】電熱材の中間部における断面図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるリード線の接続構造を示した断面図である。
【図１１】酸素欠損酸化物（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙを成膜する際における導入酸素の割合とｙとの関係を示したグラフである。
【図１２】酸素欠損酸化物（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙにおけるｙとシート抵抗との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１４ 気化器
１８ 低温用電熱材
１８ａ、１８ｂ パッド
１８ｇ 高抵抗保護膜
１９ 高温用電熱材
１９ａ、１９ｂ パッド
４０ 中基板
５０ 下基板
５１ａ、５３ｃ、５３ｄ 凹部
７４〜７７ リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金を含むパッドと、
前記パッドに接合されたリード線と、
前記パッド及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、
前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とするリード線の接続構造。
【請求項２】
前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする請求項１に記載のリード線の接続構造。
【請求項３】
前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする請求項１に記載のリード線の接続構造。
【請求項４】
内部空間を形成した気化器本体と、
前記内部空間の壁面に設けられ、金を含む電熱材と、
前記電熱材に接合されたリード線と、
前記電熱材及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、
前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする気化器。
【請求項５】
前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする請求項４に記載の気化器。
【請求項６】
前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする請求項４に記載の気化器。
【請求項７】
金を含むパッドにリード線を接合し、
ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガスの雰囲気の下においてスパッタリングすることによって、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜を前記パッド及び前記リード線の上から被覆することを特徴とするリード線の接続方法。
【請求項１】
金を含むパッドと、
前記パッドに接合されたリード線と、
前記パッド及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、
前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とするリード線の接続構造。
【請求項２】
前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする請求項１に記載のリード線の接続構造。
【請求項３】
前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする請求項１に記載のリード線の接続構造。
【請求項４】
内部空間を形成した気化器本体と、
前記内部空間の壁面に設けられ、金を含む電熱材と、
前記電熱材に接合されたリード線と、
前記電熱材及び前記リード線の上から被覆した保護膜と、を備え、
前記保護膜が、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなることを特徴とする気化器。
【請求項５】
前記保護膜が、（Ｔａ１−ｘＳｉｘ）１−ｙＯｙ（但し、ｘ＝０．３０〜０．４５、ｙ＝０．６９〜０．７０）からなることを特徴とする請求項４に記載の気化器。
【請求項６】
前記リード線は、コバルト線又はジメット線の何れかからなることを特徴とする請求項４に記載の気化器。
【請求項７】
金を含むパッドにリード線を接合し、
ＴａとＳｉＯ２の複合ターゲットを不活性ガスの雰囲気の下においてスパッタリングすることによって、構成元素としてＴａ、Ｓｉ及びＯを含む酸素欠損酸化物からなる保護膜を前記パッド及び前記リード線の上から被覆することを特徴とするリード線の接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２５１３９３（Ｐ２００８−２５１３９３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２６６３（Ｐ２００７−９２６６３）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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