反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器
【課題】反応容器内の気圧をセンシングすることのできる反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器を提供する。
【解決手段】複合型マイクロ反応装置１００は、断熱真空容器（反応容器）１５０と、断熱真空容器１５０内に収容され、異なる温度で反応物の反応を起こす改質器及び一酸化炭素除去器と、断熱真空容器１５０内の真空度（気圧）を測定するマイクロ真空センサ（気圧センサ）１とを備える。
【解決手段】複合型マイクロ反応装置１００は、断熱真空容器（反応容器）１５０と、断熱真空容器１５０内に収容され、異なる温度で反応物の反応を起こす改質器及び一酸化炭素除去器と、断熱真空容器１５０内の真空度（気圧）を測定するマイクロ真空センサ（気圧センサ）１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応物を反応させる反応装置、特に水素改質を行う小型な反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路などの半導体デバイス製造技術で蓄積された微細加工技術を利用して、シリコンあるいはガラス基板上にミリメートルあるいはマイクロメートルオーダーの流路を形成して、ここに流体を供給して化学反応を起こさせる化学反応装置、いわゆるマイクロリアクタが知られている。マイクロリアクタの中には高温で動作するものがあり、例えば、ノートパソコンや携帯電話などの携帯電子機器の電源として期待されている燃料電池において、発電セルに供給する水素をメタノールの水蒸気改質反応によって生成するマイクロ改質器が知られている。水素の原料となるメタノールは、マイクロ改質器の流路内に蒸気として導入され、流路の裏面に形成された薄膜ヒータによって約３００〜４００℃に温度管理された流路内で、流路内に設けられた触媒による化学反応によって水素を生成する。
マイクロリアクタの流路内で起こる化学反応を管理する温度が、例えば上記改質反応のように３００℃程度になるような場合、マイクロリアクタから雰囲気への熱流出や熱輻射によるエネルギー流出などの熱損失が大きくなり、エネルギー利用効率が小さくなってしまう。そこで、エネルギー利用効率を向上させるために、熱損失を軽減させる方法として、マイクロリアクタを内壁に輻射シールドとして反射率の高い材料が成膜された容器（断熱真空容器）内に収め、さらに断熱真空容器内の気体を真空排気する方法がある。また、マイクロリアクタから雰囲気への熱流出は、断熱真空容器内の雰囲気の圧力に大きく依存しており、１０Ｐａ以上の圧力で圧力増大とともに顕著に増大する。そのため、断熱真空容器内は１０Ｐａ以下とすることが望ましいとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、半導体分野の微細加工技術を利用して、ミリメートルあるいはマイクロメートルオーダーの様々なマイクロセンサが知られている。マイクロ真空センサはその一例であり、マイクロ真空センサには、そのセンシングの原理の違いによっていくつかの種類があるが、その一つに、センサの加熱部から雰囲気への熱伝導率あるいは熱流出が雰囲気の圧力（真空度）によって変化することを利用した熱伝導型マイクロ真空センサがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−６２６５号公報
【特許文献２】特開平７−３２５００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、断熱真空容器（反応容器）内の真空度（気圧）は、真空封止直後に１０Ｐａ以下の圧力であっても、真空封止後しばらくしてから真空度が悪くなるということが起こりうる。その要因として、例えば、断熱真空容器の内壁あるいはマイクロリアクタ本体に吸着した気体分子が放出され、断熱真空容器内の真空度が低下することが考えられる。また、非常に微細なリークによって、数十時間あるいは数百時間というような長い時定数で、断熱真空容器内の真空度が少しずつ低下していくことが考えられる。断熱真空容器内の真空度が低下した状態でマクロリアクタを運転させることは、熱損失の増大によりエネルギー利用効率が悪くなるだけでなく、断熱真空容器の異常な温度上昇を伴い、安全面の観点からも問題がある。そのため、マイクロリアクタを起動させる前に断熱真空容器内の真空度の確認をすることが望ましいとされている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、断熱真空容器（反応容器）内の真空度（気圧）をセンシングすることのできる反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、反応容器と、
前記反応容器内に収容され、反応物の反応を起こす複数の反応器と、
前記反応容器内の気圧を測定する気圧センサと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の反応装置において、
前記複数の反応器は異なる温度で反応物の反応を起こす反応器を含み、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間を連通する連通流路と、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間に設けられた断熱室と、を備え、
前記気圧センサが前記断熱室内に配されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の反応装置において、
前記真空センサは、前記反応器の表面に形成されたヒータを備え、
前記ヒータが形成された箇所における反応器の裏面が前記ヒータ側に窪んでいることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の反応装置において、
前記ヒータは、前記反応器の表面に成膜された密着層と、前記密着層上に成膜された拡散防止層と、前記拡散防止層上に成膜された発熱層とを備えた構造であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の反応装置において、
前記反応器の表面に、窒化シリコン膜が成膜され、前記窒化シリコン膜上に前記ヒータが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記複数の反応器に熱を供給する熱供給源を備え、
前記熱供給源が、反応物としての燃料の燃焼反応を促進する燃焼用触媒を有するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記複数の反応器のうち一方の反応器は、反応物としての燃料と水から水素を生成する改質器であり、
他方の反応器は、反応物としての一酸化炭素を酸化させて除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記反応器は、複数の基板が積層されてなり、互いに接合する接合面のうち少なくとも一方に溝が形成され、この溝が形成された基板に、前記溝を他の基板で覆うことによって前記溝が形成された基板との間に反応物が供給される流路が形成されており、
前記複数の基板がガラス製、シリコン製、セラミック製、金属製あるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、発電装置において、請求項１に記載の前記反応器により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルをさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、電子機器において、請求項９に記載の前記発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気圧センサによって反応容器内の気圧をセンシングすることができる。その結果、真空度の悪い状態で反応物の反応を行うことがないので、無駄な電力を消費することがなく、また、反応容器内の温度の異常上昇を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
［第一の実施の形態］
図１は、燃料電池（発電セル）に供給する水素を改質する複合型マイクロ反応装置１００の外観斜視図、図２は、複合型マイクロ反応装置１００の正面断面図（後述する図４〜図７における切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図）、図３は、図２における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
図１〜図３に示すように、ガラス製又は金属製の断熱パッケージ１５０は中空を有した六面体状の箱体であり、断熱パッケージ１５０の内壁面には、熱源となる赤外線に対して断熱パッケージ１５０よりも高い反射性を備える赤外線反射膜（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ）が成膜され、断熱パッケージ１５０の中空の圧力が１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧された状態に保たれている。
【００１７】
また、断熱パッケージ１５０と同じ材料で形成された供給排出部材１５１が断熱パッケージ１５０を貫通している。この供給排出部材１５１は、改質燃料ガス供給用の燃料供給流路と、空気供給用の二つの吸気流路と、燃焼ガス供給用の燃焼ガス供給流路と、生成ガス排出用の生成ガス排出流路と、燃焼排ガス排出用の排ガス排出流路からなっている。そして、後述するように、配管部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆが、それぞれ排ガス排出口、燃料供給口、水素排出口、一酸化炭素除去器の空気供給口、燃焼器の空気供給口、燃焼燃料供給口となる。
【００１８】
また、リード線１０９〜１１２やマイクロ真空センサ（気圧センサ）１のリード線（図示しない）が、断熱パッケージ１５０を貫通している。リード線１０９〜１１２やマイクロ真空センサ１のリード線にはコバール線、鉄ニッケル合金線又はジュメット線が用いられている。供給排出部材１５１、リード線１０９〜１１２、マイクロ真空センサ１のリード線が断熱パッケージ１５０を貫通した箇所は封着剤によってシーリングされている。
【００１９】
断熱パッケージ１５０内には、上基板１０２と中基板１０３とを接合してなる反応装置本体１０１が収容され、更に反応装置本体１０１の下面、即ち中基板１０３の下面に接合した下基板１２０も断熱パッケージ１５０内に収容されている。なお、反応装置本体１０１が、高温な水蒸気改質反応が起こる改質器（反応器）と、低温な選択酸化反応が起こる一酸化炭素除去器（反応器）の複合体となり、中基板１０３と中基板１０３に接合した状態の下基板１２０とが燃焼器を形成する。
【００２０】
図４は、上基板１０２の両面のうち中基板１０３との接合面を示した図面であって、中基板１０３側から見た際の平面図である。図４に示すように、上基板１０２の両面のうち中基板１０３との接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１と、改質反応炉となる改質流路部１６２と、連通溝１６３と、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４と、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１６５とが凹設されている。更に、上基板１０２の中央部において厚さ方向に貫通した矩形状の貫通孔１６６が形成されている。
燃料供給流路部１６１が、上基板１０２の縁１０２ａから縁１０２ａに隣接する縁１０２ｂにかけて沿うように形成され、燃料供給流路部１６１の一端部が上基板１０２の縁１０２ａから連なり、燃料供給流路部１６１の他端部が改質流路部１６２の一端部に連なっている。
改質流路部１６２は、貫通孔１６６の左側においてジグザグ状に形成されている。連通溝１６３は貫通孔１６６の後ろ側（下流側）において上基板１０２の縁１０２aに対向する縁１０２ｄに沿って形成され、連通溝１６３の一端部が改質流路部１６２の他端部に連なり、連通溝１６３の他端部が後述の一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４と合流し、一酸化炭素除去流路部１６５に連なっている。
一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４は上基板１０２の縁１０２ａから縁１０２ｃにかけて沿うように形成され、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部が上基板１０２の縁１０２ａから連なり、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の他端部が連通溝１６３の他端部と合流し、一酸化炭素除去流路部１６５に連なっている。
一酸化炭素除去流路部１６５は貫通孔１６６の右側においてジグザグ状に形成され、一酸化炭素除去流路部１６５の一端部が連通溝１６３及び一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の合流部から連なり、一酸化炭素除去流路部１６５の他端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっている。
なお、燃料供給流路部１６１の一端部、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部及び一酸化炭素除去流路部１６５の他端部は、ともに供給排出部材１５１の一部（１５１ｂ、１５１ｄ及び１５１ｃ）とそれぞれ嵌合し、さらに上基板１０２の縁１０２ａには、供給排出部材１５１に嵌合する溝２０１，２０５，２０６が凹設されている。
【００２１】
図５は、中基板１０３の両面のうち上基板１０２との接合面を示した図面であって、上基板１０２側から見た際の平面図である。図５に示すように、中基板１０３の両面のうち上基板１０２との接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１と、改質反応炉となる改質流路部１７２と、連通溝１７３と、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１７５とが凹設されている。更に、中基板１０３の中央部にはコ字状の貫通孔１７６が形成されている。そして、貫通孔１７６に突出してマイクロ真空センサ１が設けられている。すなわち、マイクロ真空センサ１は、上基板１０２に形成された貫通孔１６６、中基板１０３の貫通孔１７６及び後述の下基板１２０の貫通孔１５６によって形成される断熱室１０４内に配されている。なお、マイクロ真空センサ１の説明については、後述する。
燃料供給流路部１６１の一端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、燃料供給流路部１７１の一端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、中基板１０３と上基板１０２の接合面に関して、燃料供給流路部１７１と燃料供給流路部１６１は互いに面対称であり、同様に、改質流路部１７２と改質流路部１６２が、連通溝１７３と連通溝１６３が互いに面対称である。また、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４の一端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４が面対称であり、貫通孔１７６に後述の突出部分１０３eがあることを除き、貫通孔１７６と貫通孔１６６が互いに面対称である。一酸化炭素除去流路部１６５の他端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去流路部１７５の他端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、一酸化炭素除去流路部１７５と一酸化炭素除去流路部１６５は、互いに面対称である。また、中基板１０３の縁１０３ａには、供給排出部材１５１に嵌合する切欠き２１１〜２１６が形成されている。燃料供給流路部１７１、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５は中基板１０３の縁１０３ａまで連なっていないが、燃焼供給流路部１７１の端部が切欠き２１２の近くに、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４の端部が切欠き２１４の近くに、一酸化炭素除去流路部１７５の端部が切欠き２１３の近くにある。
【００２２】
改質流路部１６２，１７２の壁面には、アルミナを担体として改質触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）が担持され、一酸化炭素除去流路部１６５，１７５の壁面には、アルミナを担体として一酸化炭素選択酸化触媒（例えば、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム）が担持されている。なお、これら触媒は、アルミナゾルを塗布した後にウォッシュコート法で形成したものである。
【００２３】
上基板１０２が中基板１０３に接合されており、燃料供給流路部１７１と燃料供給流路部１６１が重なっており、同様に、改質流路部１７２と改質流路部１６２が、連通溝１７３と連通溝１６３が、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４が、一酸化炭素除去流路部１７５と一酸化炭素除去流路部１６５が、貫通孔１７６と貫通孔１６６とが重なっている。
【００２４】
上基板１０２と中基板１０３は例えば、ガラス材料からなり、特に熱膨張係数が３×１０-６／℃程度で可動イオンとなるアルカリ金属（例えば、Ｎａ、Ｌｉ等）を含有したガラス材料からなる。また、上基板１０２と中基板１０３が陽極接合法により接合するため、上基板１０２と中基板１０３のどちらか一方の接合面には陽極接合のために他方のガラスに含まれる酸素原子と結合する金属膜又はシリコン膜を有する陽極接合用膜が気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）により成膜されている。本実施形態では、中基板１０３の上基板１０２との接合面に金属膜３００が成膜されているものとする。なお、上基板１０２と中基板１０３のうちのどちらか一方がガラス材料ではなく金属又はシリコンからなるものとしても良い。上基板１０２には、縁１０２ａに対向する縁１０２ｄと、縁１０２ｃとの間の角部を切り欠いた面取縁１０２ｅが形成されており、中基板１０３の接合面に陽極接合用膜が成膜されている場合、この陽極接合用膜が面取縁１０２ｅによって一部露出されるので陽極接合時に電圧を印加する電極端子に容易に接続しやすくなる。これにより、上基板１０２と中基板１０３が容易に陽極接合を行うことができる。
【００２５】
上基板１０２と中基板１０３の接合体である反応装置本体１０１のうち、貫通孔１６６，１７６よりも左側に位置する改質流路部１６２及び改質流路部１７２で囲まれた流路での部分が、燃料と水の混合気から水素を生成する改質反応が行われる改質器となり、貫通孔１６６，１７６よりも右側に位置する一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５で囲まれた流路での部分が、その改質器で生成された生成物の中に含まれる一酸化炭素を優先的に酸化させることで除去する一酸化炭素除去器となる。具体的には改質流路部１６２及び改質流路部１７２で囲まれた流路で、燃料と水の混合気から水素を生成する改質反応が行われ、一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５で囲まれた流路で、改質反応時に生成された生成物の中に含まれる一酸化炭素を酸化させる。また、連通溝１６３及び連通溝１７３で囲まれた流路が改質器と一酸化炭素除去器とを連通する連通流路となる。さらに、貫通孔１７６及び貫通孔１６６により改質器と一酸化炭素除去器とに温度差が形成されている。
【００２６】
図６は、中基板１０３の両面のうち下基板１２０との接合面を示した図面であって、下基板１２０側から見た際の平面図である。図６に示すように、中基板１０３の両面のうち下基板１２０との接合面には、電熱パターン（金属膜ヒータ）１０６及び電熱パターン（金属膜ヒータ）１３６が形成されている。また、電熱パターン１０６の形成面に対して垂直な方向に投影視して、電熱パターン１０６が改質流路部１７２に重なり、電熱パターン１３６が一酸化炭素除去流路部１７５に重なっている。電熱パターン１０６の両端部の端子部１０７，１０８が他の部分よりも幅広く、電熱パターン１３６の両端部の端子部１３７，１３８が他の部分よりも幅広い。端子部１０７，１０８は、縁１０３ａに対向する縁１０３ｄ近傍にあり、端子部１３７，１３８は縁１０３ａ近傍にある。そして、端子部１０７にリード線１０９が接合され、端子部１０８にリード線１１０が接合され、端子部１３７にリード線１１１が接合され、端子部１３８にリード線１１２が接合されている。電熱パターン１０６，１３６は、端子部１０７，１０８，１３７，１３８の部分を除いて保護絶縁膜によって被覆されている。
【００２７】
図７は、下基板１２０の両面のうち中基板１０３との接合面を示した図面であって、中基板１０３側から見た際の平面図である。図７に示すように、下基板１２０の両面のうち中基板１０３との接合面には、いずれも溝であり、電熱パターン１０６を収納し燃焼反応炉となる燃焼流路部１２１と、燃焼流路部１２１と独立して設けられた端子部収納室１２３，１２４と、燃焼流路部１２１と端子部収納室１２３，１２４との間を連通する連通溝１２５，１２６と、リード線を外部に引き出す通し溝１２７，１２８と、電熱パターン１３６を収納するヒータ収容溝１２９と、燃焼燃料供給流路部１３１と、燃焼器の空気供給流路部１３２と、連通溝１３３と、排ガス排出流路部１３４とが凹設されている。更に、下基板１２０の中央部において矩形状の貫通孔１５６が形成されている。また、下基板１２０の縁１２０ａには、供給排出部材１５１に嵌合する溝２２２，２２３，２２４が凹設されている。下基板１２０には、ヒータ収容溝１２９の両端から下基板１２０の縁１２０ａまで連通する通し溝１４１、１４２が設けられている。
【００２８】
燃焼燃料供給流路部１３１の一端部が下基板１２０の縁１２０ａから連なり、燃焼器の空気供給流路部１３２の一端部が下基板１２０の縁１２０ａから連なる。連通溝１３３は貫通孔１５６の周縁の一辺側において下基板１２０の縁１２０ａから縁１２０ｃにかけて沿うように形成され、連通溝１３３の一端部が燃焼燃料供給流路部１３１の他端部及び燃焼器の空気供給流路部１３２の他端部の合流部から連なり、連通溝１３３の他端部が燃焼流路部１２１の一端部まで連なっている。燃焼流路部１２１は、貫通孔１５６の左側においてジグザグ状に形成されている。排ガス排出流路部１３４が下基板１２０の縁１２０ｂから縁１２０ａにかけて沿うように形成され、排ガス排出流路部１３４の一端部が燃焼流路部１２１の他端部から連なり、排ガス排出流路部１３４の他端部が下基板１２０の縁１２０ａまで連なっている。
端子部収納室１２３，１２４は下基板１２０の縁１２０ｄ近傍に凹設され、端子部収納室１２３，１２４と燃焼流路部１２１が連通溝１２５，１２６によって通じ、端子部収納室１２３，１２４と下基板１２０の縁１２０ｄが通し溝１２７，１２８によって通じ、通し溝１２７，１２８の端部が下基板１２０の側端面において開口している。
【００２９】
溝２０１（図４）、切欠き２１１（図５、６）、排ガス排出流路部１３４の他端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって排ガス排出口となり、燃料供給流路部１６１の一端部（図４）、切欠き２１２（図５、６）、溝２２２（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃料供給口となり、一酸化炭素除去流路部１６５の他端部（図４）、切欠き２１３、溝２２３（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって水素排出口となり、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部（図４）、切欠き２１４（図５、６）、溝２２４（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって一酸化炭素除去器の空気供給口となり、溝２０５（図４）、切欠き２１５（図５、６）、燃焼器の空気供給流路部１３２の一端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃焼器の空気供給口となり、溝２０６（図４）、切欠き２１６（図５、６）、燃焼燃料供給流路部１３１の一端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃焼燃料供給口となる。
そして、供給排出部材１５１は、排ガス排出口、燃料供給口、水素排出口、一酸化炭素除去器の空気供給口、燃焼器の空気供給口、燃焼燃料供給口にそれぞれ挿入される配管部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆからなっている。（図１、３参照）
【００３０】
ヒータ収容溝１２９は貫通孔１５６の右側においてジグザグ状に形成され、ヒータ収容溝１２９の一端部が突き当たった状態とされ、ヒータ収容溝１２９の他端部が二股に分かれて下基板１２０の縁１２０ａまで連なっている。
接合面に関して、燃焼流路部１２１と改質流路部１７２は互いにほぼ面対称であり、ヒータ収容溝１２９と一酸化炭素去流路部１７５がほぼ面対称である。
【００３１】
燃焼流路部１２１の壁面には、アルミナを担体として燃焼触媒（例えば、白金）が担持されている。
【００３２】
下基板１２０も特に可動イオンとなるアルカリ金属（例えば、Ｎａ、Ｌｉ等）を含有したガラス材料からなる。また、下基板１２０と中基板１０３が陽極接合法により接合するために、下基板１２０と中基板１０３のどちらか一方の接合面には金属膜又はシリコン膜が気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）により成膜されている。本実施形態では、中基板１０３の下基板２１０との接合面に金属膜３００が成膜されているものとする。なお、下基板１２０、上基板１０２及び中基板１０３の材料としてパイレックス（登録商標）ガラスを用いた場合、熱膨張率は約３×１０-６／℃である。上基板１０２には、縁１２０ａに対向する縁１２０ｄと、縁１２０ｂとの間の角部を切り欠いた面取縁１２０ｅが形成されており、中基板１０３の接合面に陽極接合用膜が成膜されている場合、この陽極接合用膜が面取縁１２０ｅによって一部露出されるので陽極接合時に電圧を印加する電極端子に容易に接続しやすくなる。
【００３３】
中基板１０３と下基板１２０が接合された状態では、電熱パターン１０６が燃焼流路部１２１、連通溝１２５，１２６に収納され、端子部１０７が端子部収納室１２３に収納され、端子部１０８が端子部収納室１２４に収容され、リード線１０９，１１０が通し溝１２７，１２８に嵌め込まれている。電熱パターン１３６がヒータ収容溝１２９に収容され、リード線１１１，１１２が通し溝１４１、１４２を介してヒータ収容溝１２９の端部に嵌め込まれている。
【００３４】
上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって、上基板１０２の貫通孔１６６、中基板１０３の貫通孔１７６及び下基板１２０の貫通孔１５６により断熱室１０４が形成される。そして、この断熱室１０４内（中基板１０３の貫通孔１７６）にマイクロ真空センサ１が配置されている。すなわち、マイクロ真空センサ１は、上基板１０２の各縁１０２a，１０２b，１０２c、１０２d、中基板１０３の各縁１０３a，１０３b，１０３c、１０３d及び下基板１２０の各縁１２０a，１２０b，１２０c、１２０dから突出することなく、反応装置本体１０１内に収納されている。
【００３５】
次に、マイクロ真空センサ１について説明する。図８(a)は、マイクロ真空センサ１の下基板１２０側から見た際の平面図、図８(b)は、マイクロ真空センサ１の切断線VII−VIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
マイクロ真空センサ１は、熱伝導型真空センサであり、上記中基板１０３の一部（貫通孔１７６に突出した突出部分１０３e）に、加熱用の薄膜ヒータ２と、薄膜ヒータ２に電流を印加する電流電極３と、薄膜ヒータ２の電圧を測定する電圧電極４とから構成されている。そして、薄膜ヒータ２に電流を印加することによって生じる発熱（ジュール発熱）から雰囲気に奪われる熱量が断熱真空容器１５０内の雰囲気の圧力によって変化することを利用したセンサである。このようなマイクロ真空センサ１は、断熱真空容器１５０内の真空度が所定値未満（例えば、１０Ｐａ未満）である場合に、反応装置１００を起動させ、所定値以上（例えば、１０Ｐａ以上）の場合に、反応装置１００の起動をさせないようにセンシングを行っている。
【００３６】
薄膜ヒータ２は、中基板１０３の突出部分１０３eのうち、下基板１２０との接合面である下面中央部に、電熱パターン１０６と同様にジグザグ状に形成されている。また、この突出部分１０３eのうち、上基板１０２との接合面である上面中央部には、厚さ方向（薄膜ヒータ２側）に窪む凹部５が形成されており、この凹部５の下側に薄膜ヒータ２が配置されている。凹部５は、一酸化炭素除去流路部１７５と離間して形成され、凹部５を形成する底面５bから上基板１０２側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面５aを有した側断面視台形状をなしている。このように凹部５を形成して、中基板１０３の突出部分１０３eの板厚を薄くすることにより、凹部５の下側に配される薄膜ヒータ２の熱容量を小さくすることができる。
電流電極３は、薄膜ヒータ２の一端部に連なる電極パターン３１aと、この電極パターン３１aの端部の電流端子部３２aと、薄膜ヒータ２の他端部に連なる電極パターン３１bと、この電極パターン３１bの端部の電流端子部３２bとを備えている。
電圧電極４は、薄膜ヒータ２の一端部に連なる電極パターン４１aと、この電極パターン４１aの端部の電圧端子部４２aと、薄膜ヒータ２の他端部に連なる電極パターン４１bと、この電極パターン４１bの端部の電流端子部４２bとを備えている。
電流電極３の二つの電流端子部３２a，３２bと、電圧電極４の二つの電圧端子部４２a，４２bとは、薄膜ヒータ２の右側に一列に配置され、二つの電流端子３２a，３２bの間に二つの電圧端子４２a，４２bがそれぞれ配置されている。そして、電流電極３の一方の電極パターン３１aの端部と電圧電極４の一方の電極パターン４１aの端部とが合流して、薄膜ヒータ２の一端部に連なり、電流電極３の他方の電極パターン３１bの端部と電圧電極の他方の電極パターン４１bの端部とが合流して、薄膜ヒータ２の他端部に連なっている。また、電流電極３の電極パターン３１a，３１b及び電圧電極４の電極パターン４１a，４１bは、薄膜ヒータ２よりも幅広に形成され、さらに、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bは、各電極パターン３１a，３１b，４１a，４１bよりも幅広に形成されている。また、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bには、それぞれリード線（図示しない）が接合され、薄膜ヒータ２、電流電極３の電極パターン３１a，３１b及び電圧電極４の電極パターン４１a，４１bは、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bの部分を除いて保護絶縁膜によって被覆されている。
【００３７】
なお、例えば、薄膜ヒータ２の領域（すなわち、凹部５の底面５bの大きさｍ×ｎ）は約２ｍｍ×２ｍｍであり、そのヒータパターン幅は約２０μｍであり、全長が約３０ｍｍ、室温での抵抗値は約４００Ω以下となっている。また、マイクロ真空センサ１全体の大きさ（すなわち、中基板１０３の突出部分１０３eの大きさＭ×Ｎ）は、約１５ｍｍ×１０ｍｍである。
【００３８】
薄膜ヒータ２の膜構造としては、例えば、突出部分１０３eにＴａ膜３０１が成膜され、Ｔａ膜３０１にＷ膜３０２が成膜され、Ｗ膜３０２にＡｕ膜３０３が成膜された三層構造が好ましい（以下、この膜構造をＴａ／Ｗ／Ａｕと言う）。Ｔａ膜３０１は中基板１０３への密着層、Ｗ膜３０２はＡｕ膜３０３及びＴａ膜３０１の層間拡散を防止する層であり、Ａｕ膜３０３は発熱層である。その他、密着層としてＴａの代わりにＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどを使用しても良く、また、発熱層としてＡｕの代わりにＰｔなどでも良い。
【００３９】
図８(c)は、マイクロ真空センサ１１の変形例であり、図８(b)と同様の位置で切断した際のマイクロ真空センサ１１の矢視断面図である。
このマイクロ真空センサ１１は、中基板１０３としてガラス材料ではなく、シリコンを材料としたものであり、中基板１０３のうち突出した突出部分１０３eの両面に窒化シリコン膜１５a，１５bが成膜され、このうち下面側に成膜した窒化シリコン膜１５bに、上述した薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４と同様の薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４が形成されている。また、突出部分１０３eの上面で、かつ、薄膜ヒータ１２の上方に当たる位置に形成された窒化シリコン膜１５aはエッチングされ、さらに、そのエッチングされた窒化シリコン膜１５aが成膜されていた突出部分１０３eに、厚さ方向に貫通する貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６には、窒化シリコン膜１５bが露出して自立した膜として成膜されていることになり、その窒化シリコンの自立膜１５bの下面に薄膜ヒータ２が配置されている。貫通孔１６は、この窒化シリコンの自立膜１５bから上基板１０２側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面１６aを有した側断面視台形状をなしている。
また、窒化シリコン膜１５a，１５bの膜厚は、数μｍとすることが好ましい。薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４の膜構造としては、上述したように、Ｔａ／Ｗ／Ａｕの膜構造とすることが好ましい。また、中基板１０３側からＣｒ膜、Ａｕ膜を順に成膜した二層構造であっても良い。
【００４０】
このように貫通孔１６を形成して、その貫通孔１６の底部に窒化シリコンの自立膜１５bが配され、この窒化シリコン膜１５bの下面に薄膜ヒータ２が配置されているので、図８(b)のマイクロ真空センサ１に比して熱伝導をより軽減し、熱容量をより小さくすることができる。その結果、マイクロ真空センサ１１の消費電量をさらに軽減するとともに、センシングの時間をさらに短縮することができる。
（シリコンは熱伝導率が大きな物質の一つであり、その大きさは約１５０Ｗ／ｍＫで、一方、窒化シリコンは２０Ｗ／ｍＫ、ガラスは１Ｗ／ｍＫ程度である。また、熱伝導は熱が伝わるパスの断面積の大きさに反比例するため、窒化シリコンの自立膜１５bは熱伝導率が小さく、かつ、伝熱パスの断面積が極めて小さいため熱伝導をより小さくすることができる。また、窒化シリコンの自立膜１５bの体積は極めて小さいので、熱容量も小さくなる。これに対して、図８(b)で使用したガラスは熱伝導率の値が１Ｗ／ｍＫと一桁小さいが、凹部５が形成された突出部分１０３eの厚さはコンマ数ｍｍであり、窒化シリコンの自立膜１５bの厚さ（数μｍ）よりも２桁大きいため、窒化シリコン膜１５bより熱伝導は大きくなると考えられる。また、窒化シリコン膜１５bに比べると体積は大きくなるため、熱容量も大きくなる。したがって、ガラスを使用した中基板１０３の突出部分１０３eに薄膜ヒータ２を形成した上記図８(b)のマイクロ真空センサ１に比して、窒化シリコンの自立膜１５bに薄膜ヒータ１２を形成したマイクロ真空センサ１１の方が、熱伝導を軽減でき、熱容量をより小さくすることができる。）
【００４１】
以下に、マイクロ真空センサ１，１１の原理について説明する。
薄膜ヒータの温度Ｔ、雰囲気の温度ｔ、圧力ｐで定常状態にある場合には、薄膜ヒータのジュール発熱は外部に奪われる熱量に等しく、下記式（１）となる。
i2R(T) = Qgas(T-t, p) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) (定常状態)・・・（１）
ここで、iは薄膜ヒータに流れる電流値、R(T)は温度Tのときの薄膜ヒータの抵抗値、Qgas(T-t, p)、 Qsolid(T-t)、 Qradiation(T-t)はそれぞれ雰囲気によって奪われる熱量、マイクロ真空センサを構成する部材及びマイクロ真空センサが接している部材（電流電極、電圧電極、リード線、反応装置本体など）に奪われる熱量、輻射によって奪われる熱量を示している。Qsolid(T-t)およびQradiation(T-t)は、薄膜ヒータと雰囲気の温度差のみに依存し、雰囲気の圧力に依存しない。一方、雰囲気に奪われる熱量Qgas(T-t, p)は、薄膜ヒータと雰囲気の温度差T-tおよび雰囲気の圧力Pに依存する。
今、雰囲気の圧力がpからP(P > p)に変化し、雰囲気に奪われる熱量Qgasが増大したとすると、薄膜ヒータの発熱i2Rよりも外部に奪われる熱量が大きくなる（下記式（２）参照）。
i2R(T) < Qgas(T-t, P) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) （非定常状態）・・・（２）
その結果、薄膜ヒータの温度Tが減少する。薄膜ヒータの温度を一定に保つためには、薄膜ヒータに印加する電流値を増大させてジュール熱発熱を上記（２）式の右辺と等しくなるようにすれば良い。定常状態となったときの電流値をI(I > i)とすると、下記式（３）となる。
I2R(T) ＝ Qgas(T-t, P) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) （定常状態）・・・（３）
したがって、雰囲気のpからPへの圧力変化は、薄膜ヒータの温度Tを一定に保つ消費電力i2R(T)からI2R(T)への変化として観測できるというものである。
なお、上述の説明では、温度一定の条件で行ったが、センシングの際には下記のような電流一定の方法で行うのが簡便である。
すなわち、前述のように、マイクロ真空センサのジュール発熱と熱損失がつりあった定常状態では、上記式（１）の定常状態となり、雰囲気の圧力がpからＰに増大すると、雰囲気に奪われる熱量が増大するため、上記式（２）の非定常状態となり、その結果、マイクロ真空センサの温度が減少する。
一般的に金属の電気抵抗値は、温度上昇とともに線形的に増大する。したがって、マイクロ真空センサの抵抗体に金属膜を用いた場合には、雰囲気に奪われる熱量が増加し、温度が減少すると、金属膜の抵抗値が減少する。電流値をiに固定し、圧力Pにおいて再び定常状態となったときの温度をT’( < T)とすると、下記式（４）となる。
i2R(T) > i2R(T’) = Qgas(T’-t, P) + Qsolid(T’-t) + Qradiation(T’-t) (定常状態)・・・（４）
すなわち、電流値を固定した場合、雰囲気の圧力が増大すると、雰囲気に奪われる熱量が増加するため、センサ温度が下がり、マイクロ真空センサの消費電力あるいは抵抗値は減少する。
逆に、電流値を固定した場合、雰囲気の圧力が減少した場合には、雰囲気に奪われる熱量が減少するため、センサ温度が上昇し、マイクロ真空センサの消費電力あるいは抵抗値は増大する。
そこで、本実施例において、雰囲気圧力が１０Ｐａ未満であるかどうかの判定には、上述の性質を利用する。例えば、１０Ｐａの圧力下において、センサ温度をＴ℃に保つために流れる電流がi ｍA、そのときの抵抗値はＲΩであるとする。反応装置を起動させる前に、マイクロ真空センサにi mA流し、抵抗値を測定する。抵抗値は、電圧測定用の端子間の電圧を測定し、その値を電流値で除すことで得られる。そして、抵抗値がＲΩを超える場合には、断熱真空容器内の雰囲気の圧力は１０Ｐａ未満であるので、反応装置の起動シーケンスへと進み、逆に、抵抗値がＲΩ以下ならば、雰囲気の圧力は１０Ｐａ以上であるので、反応装置を起動させないようにして、マイクロ真空センサによるセンシングを行う。
また、本実施形態のように、電流電極と電圧電極を独立に持つ４端子構成のマイクロ真空センサによれば、２端子構成のものに比べて配線抵抗や接触抵抗の影響を受けないので、高精度に真空度を測定することができる。
【００４２】
図９は、図８(c)で説明したように窒化シリコンの自立膜に薄膜ヒータを形成した熱伝導型マイクロ真空センサの消費電力の真空度依存性のグラフである。図９に示す特性は、マイクロ真空センサの薄膜ヒータ及び電極の膜構造が、Ｃｒ／Ａｕの二層構造の場合のものであり、薄膜ヒータの温度が７０℃の時のものである。また、シリコン基板０．６２５ｍｍ、窒化シリコン膜２μｍ、Ｃｒ膜５ｎｍ、Ａｕ膜１５０ｎｍである。
ここで、通常使用するピラニ真空計のような熱伝導型真空計では、発熱体の温度は数百度で使用するが、本発明のマイクロ真空センサは７０℃という低温でも、図９から明らかなように、雰囲気への熱伝導の変化、特に１０Ｐａ近傍を境に起こる雰囲気への熱伝導の急激な変化をセンシング可能である。また、マイクロ真空センサが消費する電力は２〜８ｍＷであり、非常に小さい点からも本発明のマイクロ真空センサは好適であることがわかる。
なお、薄膜ヒータ、電流電極及び電圧電極の膜構造が、Ｔａ／Ｗ／Ａｕの場合も、同様の特性を示す。
【００４３】
次に、複合型マイクロ反応装置１００の製造方法について説明する。図１０(a)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及びマイクロ真空センサ１を示した図面であって、図５における切断線Ｘ−Ｘに沿って切断した際の矢視断面図である。
まず、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０を準備し、これらの接合面に必要に応じて陽極接合用の金属膜又はシリコン膜を気相成長法により成膜する。本実施形態では、中基板１０３の両面に、スパッタ法により金属膜３００を成膜する。金属膜３００としては、例えばＴａ、Ａｌ、Ｔｉを用いることができ、本実施形態ではＴａを用いるものとする。
次に、中基板１０３の下面にべた一面に電熱膜３０１〜３０３を成膜する。電熱膜３０１〜３０３の構造としては、例えば、Ｔａ／Ｗ／Ａｕが好ましい。ここで、Ｔａ膜３０１は、陽極接合用として成膜した金属膜３００をそのまま使用することができる。したがって、中基板１０３の下面のＴａ膜３０１（金属膜３００）にＷ膜３０２、Ａｕ膜３０３を順に成膜し、成膜した電熱膜３０１〜３０３をフォトリソグラフィー・エッチング法により形状加工することによって、電熱パターン１０６，１３６、マイクロ真空センサ１の薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４をパターニングする。なお、電熱膜としてのＴａ膜３０１と、陽極接合用として使用する金属膜３００とは、電気的に絶縁されるようエッチングする。また、中基板１０３の突出部分１０３eの上面の金属膜３００もエッチングする。さらに、端子部１０７，１０８，１３７，１３８を除いて電熱パターン１０６，１３６を絶縁膜によって被覆し、また、電流端子部３２a，３２b、電圧端子部４２a，４２bを除いて薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４を絶縁膜によって被覆する。
【００４４】
次に、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、上基板１０２に、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１、改質流路部１６２、連通溝１６３、空気供給流路部１６４、一酸化炭素除去流路部１６５を形成し、さらに貫通孔１６６及び溝２０１，２０５，２０６を形成する。
中基板１０３にも、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１、改質流路部１７２、連通溝１７３、空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５を形成し、さらに貫通孔１７６、切欠き２１１〜２１６を形成する。また、この際に同時に中基板１０３のうち突出部分１０３eの上面にマイクロ真空センサ用の凹部５を形成して、その厚さを薄くする。
また、下基板１２０に、燃焼流路部１２１、端子部収納室１２３，１２４、連通溝１２５，１２６、通し溝１２７，１２８、ヒータ収容溝１２９、燃焼燃料供給流路部１３１、空気供給流路部１３２、連通溝１３３、排ガス排出流路部１３４、通し溝１４１，１４２及び溝２２２，２２３，２２４を形成し、さらに貫通孔１５６を形成する。
【００４５】
次に、改質流路部１６２及び改質流路部１７２にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により改質触媒を形成する。また、一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により一酸化炭素除去触媒を形成する。また、燃焼流路部１２１にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により燃焼触媒を形成する。
【００４６】
次に、上基板１０２及び中基板１０３を陽極接合法により接合する。次に、端子部１０７，１０８，１３７，１３８にそれぞれリード線１０９，１１０，１１１，１１２を抵抗溶接により接合する。
また、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bにそれぞれリード線を抵抗溶接により接合する。
【００４７】
次に、中基板１０３と下基板１２０を貼りあわせ、中基板１０３と下基板１２０の位置合わせを行い、電熱パターン１０６，１３６を下基板１２０により覆う。そして、中基板１０３に下基板１２０を陽極接合法により接合する。
次に、通し溝１２７，１２８に封着剤を注入することで、通し溝１２７，１２８の開口をシールする。
【００４８】
次に、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０の接合体の右端面の開口（溝２０１、切欠き２１１、排ガス排出流路部１３４の端部を重なり部分等）に供給排出部材１５１を嵌め込み、改質燃料ガス供給用の燃料供給流路（燃料供給口１５１ｂ）を燃料供給流路部１６１に接続し、１つの空気供給用の吸気流路（一酸化炭素除去器の空気供給口１５１ｄ）を一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４に接続し、もう１つの空気供給用の吸気流路（燃焼器の空気供給口１５１ｅ）を燃焼器の空気供給流路部１３２に接続し、燃焼ガス供給用の燃焼ガス供給流路（燃焼燃料供給口１５１ｆ）を燃焼燃料供給流路部１３１に接続し、生成ガス排出用の生成ガス排出流路（水素排出口１５１ｃ）を一酸化炭素除去流路部１６５に接続し、燃焼排ガス排出用の排ガス排出流路（排ガス排出口１５１ａ）を排ガス排出流路部１３４に接続する。
【００４９】
次に、断熱パッケージ１５０を準備し、その断熱パッケージ１５０の内面に赤外線反射膜を成膜する。そして、１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧された雰囲気の製造装置炉内で、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０の接合体を断熱パッケージ１５０内に収容し、供給排出部材１５１を断熱パッケージ１５０に貫通させ、リード線１０９，１１０，１１１，１１２を断熱パッケージ１５０に貫通させる。また、マイクロ真空センサ１の電流電極３及び電圧電極４に接合された各リード線も断熱パッケージ１５０に貫通させる。そして、供給排出部材１５１、リード線１０９〜１１２、マイクロ真空センサの各リード線の貫通箇所を封着剤でシーリングし、断熱パッケージ１５０内の雰囲気を１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧させる。
【００５０】
図１０(b)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(c)のようなマイクロ真空センサ１１を作成した場合の断面図である。
図８(c)に示す変形例であるマイクロ真空センサ１１の製造方法は、中基板１０３としてシリコンからなるものを準備し、この中基板１０３の両面に窒化シリコン膜１５a，１５bを成膜した後に、上述した手順と同様に、中基板１０３の下面の窒化シリコン膜１５bにべた一面に電熱膜３０１〜３０３を成膜する。電熱膜３０１〜３０３の構造としては、上述したＴａ／Ｗ／Ａｕが好ましい。成膜した電熱膜３０１〜３０３をパターニングすることによって電熱パターン１０６，１３６を形成すると同時に、マイクロ真空センサ１１の薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４もパターニングする。
さらに、中基板１０３の突出部分１０３e以外の部分における上面の窒化シリコン膜１５aをフォトリソグラフィー・エッチング法により取り除く。また、中基板１０３の突出部分１０３eの上面一部の窒化シリコン膜１５aをフォトリソグラフィー・エッチング法により取り除いた後、その取り除いた領域に水酸化カリウムなどのエッチング剤を用いて貫通孔１６を形成し、さらに切欠き２１１〜２１６を形成する。また、中基板１０３に、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、燃料供給流路部１７１、改質流路部１７２、連通溝１７３、一酸化炭素除器の空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５を形成する。
その他、上基板１０２や下基板１２０については上述した方法と同様のため、その説明を省略する。
【００５１】
以上のような複合型マイクロ反応装置１００においては、反応装置１００を起動する前に予め、マイクロ真空センサ１に二次電池などの補助電源を利用して、電力を供給することによって、断熱真空容器１５０内の真空度を測定する。そして、真空度が１０Ｐa未満の場合に、反応装置１００を起動させ、真空度が１０Ｐａ以上の場合には、反応装置１００の起動をさせない。
そして、反応装置１００が起動し、リード線１０９，１１０の間に電圧を印加すると電熱パターン１０６が発熱し、リード線１１１，１１２の間に電圧を印加すると電熱パターン１３６が発熱し、後述の改質反応のための熱源とする。また、燃焼ガス（例えば、水素ガス、メタノールガス、エタノールガス、ジメチルエーテルガス）を燃焼燃料供給流路部１３１に送り込み、空気（酸素）を空気供給流路部１３２に送り込むと、燃焼ガスと空気の混合気が燃焼流路部１２１を流動し、燃焼ガスが燃焼触媒により燃焼し、燃焼熱が発生するようにもできる。定常運転時にはこの触媒燃焼によって、吸熱反応である改質反応に必要な熱を供給し、システムを自立運転あるいは電熱パターンから供給する電力を軽減しての運転が可能となる。このように改質反応のための熱が供給される状態で燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水の混合気を燃料供給流路部１６１（１７１）に供給すると、混合気が改質流路部１６２（１７２）を流れているときに改質触媒により反応して水素ガスが生成される。このとき、僅かながら一酸化炭素ガスも生成される（燃料がメタノールの場合には、下記化学式（５）、（６）を参照。）。一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４（１７４）に空気を供給すると、水素ガス、一酸化炭素ガス、空気等が混合した状態で一酸化炭素除去流路部１６５（１７５）を流れる。このとき、一酸化炭素ガスが一酸化炭素除去触媒により優先的に酸化する選択酸化反応が起こり、一酸化炭素ガスが除去される（下記化学式（７）を参照）。そして、水素ガス等を含むガスが一酸化炭素除去流路部１６５（１７５）から排出される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2・・・（５）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ・・・（６）
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2・・・（７）
上述のように、マイクロ真空センサ１は、随時、断熱真空容器１５０内の真空度を測定し、真空度が１０Ｐａ以上の場合に、反応装置１００の起動を停止させる。このようにマイクロ真空センサ１によって予め断熱真空容器１５０内の真空度を測定し、１０Ｐａ以下の場合に反応装置１００を起動させ、１０Ｐａを超える場合には、反応装置１００を停止させることにより、無駄な電力を消費することなく、また、断熱真空容器１５０内の温度が異常上昇することを防止できる。
また、マイクロ真空センサ１を動作するための消費電力は数ミリワットのオーダーで、電熱パターン１０６，１３６等で消費される電力に比して２桁以上小さいため、システムの負荷にならない。
【００５２】
なお、燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と空気（酸素）の混合気を燃料供給流路部１６１（１７１）に供給するようにしても良い。この場合、燃料が部分酸化改質反応を起こして水素ガスが生成されるが、その場合、改質流路部１６２，１７２の壁面に担持させる触媒は部分酸化改質触媒とする。改質流路部１６２，１７２の担持させる触媒を２種類にし、部分酸化改質反応と水蒸気改質反応（上記式（５））を組み合わせても良い。
【００５３】
次に、複合型マイクロ反応装置１００の用途について説明する。
この複合型マイクロ反応装置１００は、図１１に示すような発電装置９００に用いることができる。この発電装置９００は、燃料と水を液体の状態で貯留した燃料カートリッジ９０１と、燃料カートリッジ９０１から供給された燃料と水を気化させる気化器９０２と、複合型マイクロ反応装置１００と、複合型マイクロ反応装置１００の反応装置本体１０１から供給された水素ガスにより電気エネルギーを生成する発電セル９０３と、発電セル９０３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に接続される２次電池９０５と、それらを制御する制御部９０６とを備える。気化器９０２で気化した燃料と水は燃料供給流路部１６１，１７１に流れ込み、一酸化炭素除去流路部１６５，１７５から流れ出た水素ガス等は燃料電池９０３の燃料極に供給され、発電セル９０３の酸素極には空気が供給され、発電セル９０３における電気化学反応により電気エネルギーが生成される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４は発電セル９０３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器１０００に供給する機能の他に、発電セル９０３により生成された電気エネルギーを２次電池９０５に充電し、発電セル９０３側が運転されていない時に、電子機器１０００に２次電池側から電気エネルギーを供給する機能も果たせるようになっている。制御部９０６は気化器９０２、反応装置１００、発電セル９０３を運転するために必要な図示しないポンプやバルブ類、そして、ヒータ類、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４等を制御し、電子機器１０００に安定して電気エネルギーが供給されるような制御を行なう。
ここで、発電セル９０３の燃料極に供給された水素ガスは全てが反応しない方が高効率で、残留した水素ガスは、燃焼燃料供給流路部１３１から（燃焼器１４５（燃焼流路部１２１に対応））に供給されるようにしてもよい。また、改質器の温度管理の観点より、燃焼器で残留した水素ガスを全て燃焼させずに、別途水素燃焼器を備えるようにしてもよい。
このような発電装置９００において、マイクロ真空センサ１による真空度の測定結果に基づいて、反応装置１００の起動又は停止が制御されるようになっている。
【００５４】
以上のような第一の実施の形態によれば、断熱真空容器１５０内の真空度を測定するマイクロ真空センサ１を備えるので、断熱真空容器１５０内の真空度をセンシングすることができる。また、マイクロ真空センサ１を改質器と一酸化炭素除去器との間の断熱室１０４に配置することにより、デッドスペースを有効利用することができ、複合型マイクロ反応装置１００の小型化を図ることができる。
また、マイクロ真空センサ１は、薄膜ヒータ２の温度が７０℃程度でセンシング可能であることから、消費電力を小さくすることができる。
また、マイクロ真空センサ１は、中基板１０３の突出部分１０３eのうち、薄膜ヒータ２の上側に位置する上面中央部に凹部５が形成され、板厚が薄くなっているので、発熱部の熱容量が小さいので、この点においても消費電力を小さくでき、かつ、マイクロ真空センサ１としての応答速度が速くなる。
【００５５】
［第二の実施の形態］
第二の実施の形態では、第一の実施の形態に比べてマイクロ真空センサ１Ａの位置が異なっており、それに伴って上基板１０２Ａ、中基板１０３Ａ、下基板１２０Ａの形状が異なるのみで、その他は基本的に同様の構成をなしているので、同様の構成部分については、同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。
図１２は、複合型マイクロ反応装置１００Ａの正面断面図（後述する図１４〜図１７における切断線ＸII−ＸIIに沿って切断した際の矢視断面図）、図１３は、図１２における切断線ＸIII−ＸIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
第一の実施の形態と同様に、減圧した断熱パッケージ１５０Ａを供給排出部材１５１Ａ、リード線１０９Ａ〜１１２Ａ（図１６参照）及びマイクロ真空センサ１Ａのリード線（図示しない）が貫通している。
また、断熱パッケージ１５０Ａ内に、上基板１０２Ａと中基板１０２Ａを接合してなる反応装置本体１０１Ａが収容され、更に反応装置本体１０１Ａの下面、即ち中基板１０３Ａの下面に接合した下基板１２０Ａも断熱パッケージ１５０Ａ内に収容されている。なお、反応装置本体１０１Ａが、高温な水蒸気改質反応が起こる改質器（反応器）と、低温な選択酸化反応が起こる一酸化炭素除去器（反応器）の複合体となり、中基板１０３Ａに接合した状態の下基板１２０Ａが燃焼器となる。
【００５６】
図１４は、上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面を示した図面であって、中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。図１４に示すように、上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１Ａと、改質反応炉となる改質流路部１６２Ａと、連通溝１６３Ａと、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａと、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１６５Ａとが凹設されている。更に、上基板１０２Ａの中央部に貫通孔１６６Ａが形成されている。また、上基板１０２Ａの縁１０２aＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する溝２０１Ａ，２０５Ａ，２０６Ａが凹設されている。
また、上基板１０２Ａには、縁１０２aＡと縁１０２bＡとの間の角部を矩形状に切り欠いた切欠き１０２ｆＡが形成されている。
【００５７】
図１５は、中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａとの接合面を示した図面であって、上基板１０２Ａ側から見た際の平面図である。図１５に示すように、中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａとの接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１Ａと、改質反応炉となる改質流路部１７２Ａと、連通溝１７３Ａと、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１７５Ａとが凹設されている。更に、中基板１０３Ａの中央部には矩形状の貫通孔１７６Ａが形成されている。
燃料供給流路部１６１Aの一端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、燃料供給流路部１７１Aの一端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、中基板１０３Ａと上基板１０２Ａの接合面に関して、燃料供給流路部１７１Ａと燃料供給流路部１６１Ａは互いに面対称であり、同様に、改質流路部１７２Ａと改質流路部１６２Ａが、連通溝１７３Ａと連通溝１６３Ａが互いに面対称である。また、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Aの一端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、空気供給流路部１７４Aの一端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａが面対称であり、貫通孔１７６Ａと貫通孔１６６Ａが面対称である。一酸化炭素除去流路部１６５Aの他端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去流路部１７５Aの他端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、一酸化炭素除去流路部１７５Ａと一酸化炭素除去流路部１６５Ａが、互いに面対称である。また、中基板１０３Ａの縁１０３ａＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する切欠き２１１Ａ〜２１６Ａが形成されている。
また、中基板１０３Ａの縁１０３aＡと縁１０３bＡとの間の角部１０３ｇＡに後述のマイクロ真空センサ１Ａが設けられている。このマイクロ真空センサ１Ａの上側に、上基板１０２Ａの切欠き１０２ｆＡが位置している。
【００５８】
そして、改質流路部１６２Ａ，１７２Ａの壁面には、アルミナを担体として改質触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）が担持され、一酸化炭素除去流路部１６５Ａ，１７５Ａの壁面には、アルミナを担体として一酸化炭素選択酸化触媒（例えば、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム）が担持されている。
【００５９】
上基板１０２Ａが中基板１０３Ａに接合されており、燃料供給流路部１７１Ａと燃料供給流路部１６１Ａが重なっており、同様に、改質流路部１７２Ａと改質流路部１６２Ａが、連通溝１７３Ａと連通溝１６３Ａが、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａが、一酸化炭素除去流路部１７５Ａと一酸化炭素除去流路部１６５Ａが、貫通孔１７６Ａと貫通孔１６６Ａとが重なっている。
【００６０】
なお、上基板１０２Ａと中基板１０３Ａは、上記上基板１０２と中基板１０３Ａと同様にガラス材料からなり、本実施形態では、中基板１０３Ａの上基板１０２Ａとの接合面に陽極接合用の金属膜３００Ａが成膜されている。また、上基板１０２Ａには面取縁１０２ｅＡが形成されている。
【００６１】
図１６は、中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａとの接合面を示した図面であって、下基板１２０Ａ側から見た際の平面図である。図１６に示すように、中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａとの接合面には、電熱パターン（金属膜ヒータ）１０６Ａ及び電熱パターン（金属膜ヒータ）１３６Ａが形成されている。電熱パターン１０６Ａの両端部の端子部１０７Ａ，１０８Ａに、リード線１０９Ａ，１１０Ａが接合され、電熱パターン１３６Ａの両端部の端子部１３７Ａ，１３８Ａにリード線１１１Ａ，１１２Ａが接合されている。
【００６２】
図１７は、下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面を示した図面であって、中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。図１７に示すように、下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面には、燃焼流路部１２１Ａと、端子部収納室１２３A，１２４Aと、連通溝１２５Ａ，１２６Ａと、通し溝１２７Ａ，１２８Ａと、ヒータ収容溝１２９Ａと、燃焼燃料供給流路部１３１Ａと、燃焼器の空気供給流路部１３２Ａと、連通溝１３３Ａと、排ガス排出流路部１３４Ａとが凹設されている。更に、下基板１２０Ａの中央部において矩形状の貫通孔１５６Ａが形成されている。また、下基板１２０Ａの縁１２０ａＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する溝２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａが凹設され、下基板１２０Ａには、通し溝１４１Ａ、１４２Ａが設けられている。
また、下基板１２０Ａには、縁１２０aＡと縁１２０bＡとの間の角部を矩形状に切り欠いた切欠き１２０ｆＡが形成されている。
【００６３】
接合面に関して、燃焼流路部１２１Ａと改質流路部１７２Ａは互いにほぼ面対称であり、ヒータ収容溝１２９Ａと一酸化炭素去流路部１７５Ａがほぼ面対称である。
【００６４】
燃焼流路部１２１Ａの壁面には、アルミナを担体として燃焼触媒（例えば、白金）が担持されている。
【００６５】
なお、下基板１２０Ａも、上記下基板１２０と同様にガラス材料からなり、中基板１０３Ａの下基板１２０Ａとの接合面に陽極接合用の金属膜３００Ａが成膜されている。また、下基板１２０Ａには面取縁１２０ｅＡが形成されている。
【００６６】
上基板１０２Ａ、中基板１０３Ａ及び下基板１２０Ａを重ね合わせることによって、上基板１０２Ａの切欠き１０２ｆＡと下基板１２０Ａの切欠き１２０ｆＡとにより形成される空間内に中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのマイクロ真空センサ１Ａが配置されている。すなわち、マイクロ真空センサ１Ａは、上基板１０２Ａの縁１０２aＡ、縁１０２bＡ、中基板１０３Ａの縁１０３aＡ、縁１０３bＡ、下基板１２０Ａの縁１２０aＡ、縁１２０bＡから突出することなく、反応装置本体１０１Ａ内に収納されている。
【００６７】
次に、マイクロ真空センサ１Ａについて説明する。
マイクロ真空センサ１Ａは、第一の実施の形態のマイクロ真空センサ１と同様に、上記中基板１０３Ａの一部（縁１０３aＡと縁１０３bＡとの間の角部１０３ｇＡ）に、加熱用の薄膜ヒータ２Ａと、電流印加用の電流電極３Ａと、電圧測定用の電圧電極４Ａとから構成されている。
薄膜ヒータ２Ａは、中基板１０３Ａの角部１０３gＡのうち、下基板１２０Ａとの接合面である下面中央部に、ジグザグ状に形成されている。また、この中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのうち、上基板１０２Ａとの接合面である上面中央部には、厚さ方向（薄膜ヒータ２Ａ側）に窪む凹部５Ａが形成されており、この凹部５Ａの下側に薄膜ヒータ２Ａが配置されている。凹部５Ａは、縁１０３aＡと縁１０３bＡから離間して形成されており、凹部５Ａを形成する底面から上基板１０２Ａ側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面を有した側断面視台形状をなしている。そして、このように凹部５Ａを形成して、中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡの板厚を薄くすることにより、凹部５Ａの下側に配される薄膜ヒータ２Ａの熱容量を小さくすることができる。
第一の実施の形態の図８(a)と同様に、電流電極３Ａは、二つの電極パターン３１aＡ，３１bＡと二つの電流端子３２aＡ，３２bＡとを備え、電極パターン３１aＡ，３１bＡは、薄膜ヒータ２Ａの各端部にそれぞれ連なっている。
電圧電極４Ａは、二つの電極パターン４１aＡ，４１bＡと二つの電圧端子４２aＡ，４２bＡとを備え、電極パターン４１aＡ，４１bＡは、薄膜ヒータ２Ａの各端部にそれぞれ連なっている。
そして、薄膜ヒータ２Ａの右側に二つの電流端子３２aＡ，３２bＡ及び二つの電極端子４２aＡ，４２bＡが一列に配置され、二つの電流端子３２aＡ，３２bＡの間に二つの電圧端子４２aＡ，４２bＡがそれぞれ配置されている。
【００６８】
薄膜ヒータ２Ａの膜構造としては、第一の実施の形態と同様に、例えばＡｕ／Ｗ／Ｔａとすることが好ましい。
さらに、中基板１０３Ａとしてガラス材料ではなく、シリコンからなるものを使用しても良く、この場合には、上述した図８(c)と同様の構造とすることが好ましい。
【００６９】
次に、複合型マイクロ反応装置１００Ａの製造方法について説明する。この製造方法についても第一の実施の形態と基本的に同様であり、中基板１０３Ａの両面に陽極接合用の金属膜を成膜し、中基板１０３Ａの下面にべた一面に電熱膜を成膜する。このとき、中基板１０３Ａの下面に成膜した陽極接合用の金属膜を電熱膜のＴａ膜として使用することができる。そして、成膜した電熱膜をパターニングすることによって電熱パターン１０６Ａ，１３６Ａを形成すると同時に、マイクロ真空センサ１Ａの薄膜ヒータ２Ａ、電流電極３Ａ及び電圧電極４Ａもパターニングする。
さらに、中基板１０３Ａに、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、燃料供給流路部１７１Ａ、改質流路部１７２Ａ、連通溝１７３Ａ、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａ、一酸化炭素除去流路部１７５Ａを形成し、さらに貫通孔１７６Ａ、切欠き２１１Ａ〜２１６Ａを形成する際に、同時に中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡの厚さを薄くしてマイクロ真空センサ用の凹部５Ａを形成する。
また、上基板１０２Ａには切欠き１０２ｆＡを形成し、下基板１２０Ａには切欠き１２０ｆＡを形成する。
その他は、第一の実施の形態と同様のため、その説明を省略する。
【００７０】
以上のような第二の実施の形態によれば、断熱真空容器１５０Ａ内の真空度を測定するマイクロ真空センサ１Ａを備え、マイクロ真空センサ１Ａが中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡに配置され、反応装置本体１０１Ａ内に収納されているので、断熱真空容器１５０Ａ内の真空度をセンシングすることができるとともに小型化を図ることができる。
また、マイクロ真空センサ１Ａは、薄膜ヒータ２Ａの温度が７０℃程度でセンシング可能であることから、消費電力を小さくすることができる。
また、マイクロ真空センサ１Ａは、中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのうち、薄膜ヒータ２Ａの上側に位置する上面中央部に凹部５Ａが形成され、板厚が薄くなっているので、発熱部の熱容量が小さいので、この点においても消費電力を小さくでき、かつ、マイクロ真空センサ１Ａとしての応答速度が速くなる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、マイクロ真空センサ１，１Ａは、断熱真空容器１５０，１５０Ａ内であれば、特に上述したような突出部分１０３eや角部１０３ｇＡの位置に設けなくとも適宜変更可能である。
また、薄膜ヒータ２，２Ａ，１２や電流電極３，３Ａ，１３、電圧電極４，４Ａ，１４の位置や向き等も図示したものに限定されるものではない。
さらに、上記各実施の形態では、マイクロ真空センサとして熱伝導型マイクロ真空センサを用いる例を示したが、小型で低消費電力のものであれば、熱伝導型でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】複合型マイクロ反応装置１００の外観斜視図である。
【図２】複合型マイクロ反応装置１００の正面断面図である。
【図３】図２における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図４】上基板１０２の両面のうち中基板１０３側から見た際の平面図である。
【図５】中基板１０３の両面のうち上基板１０２側から見た際の平面図である。
【図６】中基板１０３の両面のうち下基板１２０側から見た際の平面図である。
【図７】下基板１２０の両面のうち中基板１０３側から見た際の平面図である。
【図８】(a)は、マイクロ真空センサ１の下基板１２０側から見た際の平面図、(b)は、マイクロ真空センサ１の(a) における切断線VII−VIIに沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、マイクロ真空センサ１１の切断線VIII−VIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図９】窒化シリコンの自立膜に薄膜ヒータを形成した熱伝導型マイクロ真空センサの消費電力の真空度依存性のグラフである。
【図１０】(a)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(b)のようなマイクロ真空センサ１を作成した場合の断面図、(b)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(c)のようなマイクロ真空センサ１１を作成した場合の断面図である。
【図１１】発電装置９００のブロック図である。
【図１２】複合型マイクロ反応装置１００Ａの正面断面図である。
【図１３】図１２における切断線ＸIII−ＸIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図１４】上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である
【図１５】中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａ側から見た際の平面図である。
【図１６】中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａ側から見た際の平面図である。
【図１７】下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ マイクロ真空センサ（気圧センサ）
２，２Ａ，１２ 薄膜ヒータ
３，３Ａ，１３ 電流電極
４，４Ａ，１４ 電圧電極
１５b 窒化シリコン膜
１００，１００Ａ 複合型マイクロ反応装置
１０２，１０２Ａ 上基板
１０３，１０３Ａ 中基板
１０４ 断熱室
１０６，１３６，１０６Ａ，１３６Ａ 電熱パターン（金属膜ヒータ）
１２０，１２０Ａ 下基板
１５０，１５０Ａ 断熱真空容器（反応容器）
１６１，１６１Ａ，１７１，１７１Ａ 燃料供給流路部
１６２，１６２Ａ，１７２，１７２Ａ 改質流路部
１６３，１６３Ａ，１７３，１７３Ａ 連通溝
１６４，１６４Ａ，１７４，１７４Ａ 一酸化炭素除去器の空気供給流路部
１６５，１６５Ａ，１７５，１７５Ａ 一酸化炭素除去流路部
３０１ Ｔａ膜
３０２ Ｗ膜
３０３ Ａｕ膜
９０３ 発電セル
１０００ 電子機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応物を反応させる反応装置、特に水素改質を行う小型な反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路などの半導体デバイス製造技術で蓄積された微細加工技術を利用して、シリコンあるいはガラス基板上にミリメートルあるいはマイクロメートルオーダーの流路を形成して、ここに流体を供給して化学反応を起こさせる化学反応装置、いわゆるマイクロリアクタが知られている。マイクロリアクタの中には高温で動作するものがあり、例えば、ノートパソコンや携帯電話などの携帯電子機器の電源として期待されている燃料電池において、発電セルに供給する水素をメタノールの水蒸気改質反応によって生成するマイクロ改質器が知られている。水素の原料となるメタノールは、マイクロ改質器の流路内に蒸気として導入され、流路の裏面に形成された薄膜ヒータによって約３００〜４００℃に温度管理された流路内で、流路内に設けられた触媒による化学反応によって水素を生成する。
マイクロリアクタの流路内で起こる化学反応を管理する温度が、例えば上記改質反応のように３００℃程度になるような場合、マイクロリアクタから雰囲気への熱流出や熱輻射によるエネルギー流出などの熱損失が大きくなり、エネルギー利用効率が小さくなってしまう。そこで、エネルギー利用効率を向上させるために、熱損失を軽減させる方法として、マイクロリアクタを内壁に輻射シールドとして反射率の高い材料が成膜された容器（断熱真空容器）内に収め、さらに断熱真空容器内の気体を真空排気する方法がある。また、マイクロリアクタから雰囲気への熱流出は、断熱真空容器内の雰囲気の圧力に大きく依存しており、１０Ｐａ以上の圧力で圧力増大とともに顕著に増大する。そのため、断熱真空容器内は１０Ｐａ以下とすることが望ましいとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、半導体分野の微細加工技術を利用して、ミリメートルあるいはマイクロメートルオーダーの様々なマイクロセンサが知られている。マイクロ真空センサはその一例であり、マイクロ真空センサには、そのセンシングの原理の違いによっていくつかの種類があるが、その一つに、センサの加熱部から雰囲気への熱伝導率あるいは熱流出が雰囲気の圧力（真空度）によって変化することを利用した熱伝導型マイクロ真空センサがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−６２６５号公報
【特許文献２】特開平７−３２５００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、断熱真空容器（反応容器）内の真空度（気圧）は、真空封止直後に１０Ｐａ以下の圧力であっても、真空封止後しばらくしてから真空度が悪くなるということが起こりうる。その要因として、例えば、断熱真空容器の内壁あるいはマイクロリアクタ本体に吸着した気体分子が放出され、断熱真空容器内の真空度が低下することが考えられる。また、非常に微細なリークによって、数十時間あるいは数百時間というような長い時定数で、断熱真空容器内の真空度が少しずつ低下していくことが考えられる。断熱真空容器内の真空度が低下した状態でマクロリアクタを運転させることは、熱損失の増大によりエネルギー利用効率が悪くなるだけでなく、断熱真空容器の異常な温度上昇を伴い、安全面の観点からも問題がある。そのため、マイクロリアクタを起動させる前に断熱真空容器内の真空度の確認をすることが望ましいとされている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、断熱真空容器（反応容器）内の真空度（気圧）をセンシングすることのできる反応装置、その反応装置を用いた発電装置、及び、電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、反応容器と、
前記反応容器内に収容され、反応物の反応を起こす複数の反応器と、
前記反応容器内の気圧を測定する気圧センサと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の反応装置において、
前記複数の反応器は異なる温度で反応物の反応を起こす反応器を含み、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間を連通する連通流路と、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間に設けられた断熱室と、を備え、
前記気圧センサが前記断熱室内に配されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の反応装置において、
前記真空センサは、前記反応器の表面に形成されたヒータを備え、
前記ヒータが形成された箇所における反応器の裏面が前記ヒータ側に窪んでいることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の反応装置において、
前記ヒータは、前記反応器の表面に成膜された密着層と、前記密着層上に成膜された拡散防止層と、前記拡散防止層上に成膜された発熱層とを備えた構造であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の反応装置において、
前記反応器の表面に、窒化シリコン膜が成膜され、前記窒化シリコン膜上に前記ヒータが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記複数の反応器に熱を供給する熱供給源を備え、
前記熱供給源が、反応物としての燃料の燃焼反応を促進する燃焼用触媒を有するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記複数の反応器のうち一方の反応器は、反応物としての燃料と水から水素を生成する改質器であり、
他方の反応器は、反応物としての一酸化炭素を酸化させて除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置において、
前記反応器は、複数の基板が積層されてなり、互いに接合する接合面のうち少なくとも一方に溝が形成され、この溝が形成された基板に、前記溝を他の基板で覆うことによって前記溝が形成された基板との間に反応物が供給される流路が形成されており、
前記複数の基板がガラス製、シリコン製、セラミック製、金属製あるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、発電装置において、請求項１に記載の前記反応器により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルをさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、電子機器において、請求項９に記載の前記発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気圧センサによって反応容器内の気圧をセンシングすることができる。その結果、真空度の悪い状態で反応物の反応を行うことがないので、無駄な電力を消費することがなく、また、反応容器内の温度の異常上昇を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
［第一の実施の形態］
図１は、燃料電池（発電セル）に供給する水素を改質する複合型マイクロ反応装置１００の外観斜視図、図２は、複合型マイクロ反応装置１００の正面断面図（後述する図４〜図７における切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図）、図３は、図２における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
図１〜図３に示すように、ガラス製又は金属製の断熱パッケージ１５０は中空を有した六面体状の箱体であり、断熱パッケージ１５０の内壁面には、熱源となる赤外線に対して断熱パッケージ１５０よりも高い反射性を備える赤外線反射膜（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ）が成膜され、断熱パッケージ１５０の中空の圧力が１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧された状態に保たれている。
【００１７】
また、断熱パッケージ１５０と同じ材料で形成された供給排出部材１５１が断熱パッケージ１５０を貫通している。この供給排出部材１５１は、改質燃料ガス供給用の燃料供給流路と、空気供給用の二つの吸気流路と、燃焼ガス供給用の燃焼ガス供給流路と、生成ガス排出用の生成ガス排出流路と、燃焼排ガス排出用の排ガス排出流路からなっている。そして、後述するように、配管部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆが、それぞれ排ガス排出口、燃料供給口、水素排出口、一酸化炭素除去器の空気供給口、燃焼器の空気供給口、燃焼燃料供給口となる。
【００１８】
また、リード線１０９〜１１２やマイクロ真空センサ（気圧センサ）１のリード線（図示しない）が、断熱パッケージ１５０を貫通している。リード線１０９〜１１２やマイクロ真空センサ１のリード線にはコバール線、鉄ニッケル合金線又はジュメット線が用いられている。供給排出部材１５１、リード線１０９〜１１２、マイクロ真空センサ１のリード線が断熱パッケージ１５０を貫通した箇所は封着剤によってシーリングされている。
【００１９】
断熱パッケージ１５０内には、上基板１０２と中基板１０３とを接合してなる反応装置本体１０１が収容され、更に反応装置本体１０１の下面、即ち中基板１０３の下面に接合した下基板１２０も断熱パッケージ１５０内に収容されている。なお、反応装置本体１０１が、高温な水蒸気改質反応が起こる改質器（反応器）と、低温な選択酸化反応が起こる一酸化炭素除去器（反応器）の複合体となり、中基板１０３と中基板１０３に接合した状態の下基板１２０とが燃焼器を形成する。
【００２０】
図４は、上基板１０２の両面のうち中基板１０３との接合面を示した図面であって、中基板１０３側から見た際の平面図である。図４に示すように、上基板１０２の両面のうち中基板１０３との接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１と、改質反応炉となる改質流路部１６２と、連通溝１６３と、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４と、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１６５とが凹設されている。更に、上基板１０２の中央部において厚さ方向に貫通した矩形状の貫通孔１６６が形成されている。
燃料供給流路部１６１が、上基板１０２の縁１０２ａから縁１０２ａに隣接する縁１０２ｂにかけて沿うように形成され、燃料供給流路部１６１の一端部が上基板１０２の縁１０２ａから連なり、燃料供給流路部１６１の他端部が改質流路部１６２の一端部に連なっている。
改質流路部１６２は、貫通孔１６６の左側においてジグザグ状に形成されている。連通溝１６３は貫通孔１６６の後ろ側（下流側）において上基板１０２の縁１０２aに対向する縁１０２ｄに沿って形成され、連通溝１６３の一端部が改質流路部１６２の他端部に連なり、連通溝１６３の他端部が後述の一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４と合流し、一酸化炭素除去流路部１６５に連なっている。
一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４は上基板１０２の縁１０２ａから縁１０２ｃにかけて沿うように形成され、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部が上基板１０２の縁１０２ａから連なり、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の他端部が連通溝１６３の他端部と合流し、一酸化炭素除去流路部１６５に連なっている。
一酸化炭素除去流路部１６５は貫通孔１６６の右側においてジグザグ状に形成され、一酸化炭素除去流路部１６５の一端部が連通溝１６３及び一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の合流部から連なり、一酸化炭素除去流路部１６５の他端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっている。
なお、燃料供給流路部１６１の一端部、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部及び一酸化炭素除去流路部１６５の他端部は、ともに供給排出部材１５１の一部（１５１ｂ、１５１ｄ及び１５１ｃ）とそれぞれ嵌合し、さらに上基板１０２の縁１０２ａには、供給排出部材１５１に嵌合する溝２０１，２０５，２０６が凹設されている。
【００２１】
図５は、中基板１０３の両面のうち上基板１０２との接合面を示した図面であって、上基板１０２側から見た際の平面図である。図５に示すように、中基板１０３の両面のうち上基板１０２との接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１と、改質反応炉となる改質流路部１７２と、連通溝１７３と、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１７５とが凹設されている。更に、中基板１０３の中央部にはコ字状の貫通孔１７６が形成されている。そして、貫通孔１７６に突出してマイクロ真空センサ１が設けられている。すなわち、マイクロ真空センサ１は、上基板１０２に形成された貫通孔１６６、中基板１０３の貫通孔１７６及び後述の下基板１２０の貫通孔１５６によって形成される断熱室１０４内に配されている。なお、マイクロ真空センサ１の説明については、後述する。
燃料供給流路部１６１の一端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、燃料供給流路部１７１の一端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、中基板１０３と上基板１０２の接合面に関して、燃料供給流路部１７１と燃料供給流路部１６１は互いに面対称であり、同様に、改質流路部１７２と改質流路部１６２が、連通溝１７３と連通溝１６３が互いに面対称である。また、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４の一端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４が面対称であり、貫通孔１７６に後述の突出部分１０３eがあることを除き、貫通孔１７６と貫通孔１６６が互いに面対称である。一酸化炭素除去流路部１６５の他端部が上基板１０２の縁１０２ａまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去流路部１７５の他端部が、上基板１０２の縁１０２ａに対応する中基板１０３の縁１０３ａに達していないことを除き、一酸化炭素除去流路部１７５と一酸化炭素除去流路部１６５は、互いに面対称である。また、中基板１０３の縁１０３ａには、供給排出部材１５１に嵌合する切欠き２１１〜２１６が形成されている。燃料供給流路部１７１、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５は中基板１０３の縁１０３ａまで連なっていないが、燃焼供給流路部１７１の端部が切欠き２１２の近くに、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４の端部が切欠き２１４の近くに、一酸化炭素除去流路部１７５の端部が切欠き２１３の近くにある。
【００２２】
改質流路部１６２，１７２の壁面には、アルミナを担体として改質触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）が担持され、一酸化炭素除去流路部１６５，１７５の壁面には、アルミナを担体として一酸化炭素選択酸化触媒（例えば、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム）が担持されている。なお、これら触媒は、アルミナゾルを塗布した後にウォッシュコート法で形成したものである。
【００２３】
上基板１０２が中基板１０３に接合されており、燃料供給流路部１７１と燃料供給流路部１６１が重なっており、同様に、改質流路部１７２と改質流路部１６２が、連通溝１７３と連通溝１６３が、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４と一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４が、一酸化炭素除去流路部１７５と一酸化炭素除去流路部１６５が、貫通孔１７６と貫通孔１６６とが重なっている。
【００２４】
上基板１０２と中基板１０３は例えば、ガラス材料からなり、特に熱膨張係数が３×１０-６／℃程度で可動イオンとなるアルカリ金属（例えば、Ｎａ、Ｌｉ等）を含有したガラス材料からなる。また、上基板１０２と中基板１０３が陽極接合法により接合するため、上基板１０２と中基板１０３のどちらか一方の接合面には陽極接合のために他方のガラスに含まれる酸素原子と結合する金属膜又はシリコン膜を有する陽極接合用膜が気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）により成膜されている。本実施形態では、中基板１０３の上基板１０２との接合面に金属膜３００が成膜されているものとする。なお、上基板１０２と中基板１０３のうちのどちらか一方がガラス材料ではなく金属又はシリコンからなるものとしても良い。上基板１０２には、縁１０２ａに対向する縁１０２ｄと、縁１０２ｃとの間の角部を切り欠いた面取縁１０２ｅが形成されており、中基板１０３の接合面に陽極接合用膜が成膜されている場合、この陽極接合用膜が面取縁１０２ｅによって一部露出されるので陽極接合時に電圧を印加する電極端子に容易に接続しやすくなる。これにより、上基板１０２と中基板１０３が容易に陽極接合を行うことができる。
【００２５】
上基板１０２と中基板１０３の接合体である反応装置本体１０１のうち、貫通孔１６６，１７６よりも左側に位置する改質流路部１６２及び改質流路部１７２で囲まれた流路での部分が、燃料と水の混合気から水素を生成する改質反応が行われる改質器となり、貫通孔１６６，１７６よりも右側に位置する一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５で囲まれた流路での部分が、その改質器で生成された生成物の中に含まれる一酸化炭素を優先的に酸化させることで除去する一酸化炭素除去器となる。具体的には改質流路部１６２及び改質流路部１７２で囲まれた流路で、燃料と水の混合気から水素を生成する改質反応が行われ、一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５で囲まれた流路で、改質反応時に生成された生成物の中に含まれる一酸化炭素を酸化させる。また、連通溝１６３及び連通溝１７３で囲まれた流路が改質器と一酸化炭素除去器とを連通する連通流路となる。さらに、貫通孔１７６及び貫通孔１６６により改質器と一酸化炭素除去器とに温度差が形成されている。
【００２６】
図６は、中基板１０３の両面のうち下基板１２０との接合面を示した図面であって、下基板１２０側から見た際の平面図である。図６に示すように、中基板１０３の両面のうち下基板１２０との接合面には、電熱パターン（金属膜ヒータ）１０６及び電熱パターン（金属膜ヒータ）１３６が形成されている。また、電熱パターン１０６の形成面に対して垂直な方向に投影視して、電熱パターン１０６が改質流路部１７２に重なり、電熱パターン１３６が一酸化炭素除去流路部１７５に重なっている。電熱パターン１０６の両端部の端子部１０７，１０８が他の部分よりも幅広く、電熱パターン１３６の両端部の端子部１３７，１３８が他の部分よりも幅広い。端子部１０７，１０８は、縁１０３ａに対向する縁１０３ｄ近傍にあり、端子部１３７，１３８は縁１０３ａ近傍にある。そして、端子部１０７にリード線１０９が接合され、端子部１０８にリード線１１０が接合され、端子部１３７にリード線１１１が接合され、端子部１３８にリード線１１２が接合されている。電熱パターン１０６，１３６は、端子部１０７，１０８，１３７，１３８の部分を除いて保護絶縁膜によって被覆されている。
【００２７】
図７は、下基板１２０の両面のうち中基板１０３との接合面を示した図面であって、中基板１０３側から見た際の平面図である。図７に示すように、下基板１２０の両面のうち中基板１０３との接合面には、いずれも溝であり、電熱パターン１０６を収納し燃焼反応炉となる燃焼流路部１２１と、燃焼流路部１２１と独立して設けられた端子部収納室１２３，１２４と、燃焼流路部１２１と端子部収納室１２３，１２４との間を連通する連通溝１２５，１２６と、リード線を外部に引き出す通し溝１２７，１２８と、電熱パターン１３６を収納するヒータ収容溝１２９と、燃焼燃料供給流路部１３１と、燃焼器の空気供給流路部１３２と、連通溝１３３と、排ガス排出流路部１３４とが凹設されている。更に、下基板１２０の中央部において矩形状の貫通孔１５６が形成されている。また、下基板１２０の縁１２０ａには、供給排出部材１５１に嵌合する溝２２２，２２３，２２４が凹設されている。下基板１２０には、ヒータ収容溝１２９の両端から下基板１２０の縁１２０ａまで連通する通し溝１４１、１４２が設けられている。
【００２８】
燃焼燃料供給流路部１３１の一端部が下基板１２０の縁１２０ａから連なり、燃焼器の空気供給流路部１３２の一端部が下基板１２０の縁１２０ａから連なる。連通溝１３３は貫通孔１５６の周縁の一辺側において下基板１２０の縁１２０ａから縁１２０ｃにかけて沿うように形成され、連通溝１３３の一端部が燃焼燃料供給流路部１３１の他端部及び燃焼器の空気供給流路部１３２の他端部の合流部から連なり、連通溝１３３の他端部が燃焼流路部１２１の一端部まで連なっている。燃焼流路部１２１は、貫通孔１５６の左側においてジグザグ状に形成されている。排ガス排出流路部１３４が下基板１２０の縁１２０ｂから縁１２０ａにかけて沿うように形成され、排ガス排出流路部１３４の一端部が燃焼流路部１２１の他端部から連なり、排ガス排出流路部１３４の他端部が下基板１２０の縁１２０ａまで連なっている。
端子部収納室１２３，１２４は下基板１２０の縁１２０ｄ近傍に凹設され、端子部収納室１２３，１２４と燃焼流路部１２１が連通溝１２５，１２６によって通じ、端子部収納室１２３，１２４と下基板１２０の縁１２０ｄが通し溝１２７，１２８によって通じ、通し溝１２７，１２８の端部が下基板１２０の側端面において開口している。
【００２９】
溝２０１（図４）、切欠き２１１（図５、６）、排ガス排出流路部１３４の他端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって排ガス排出口となり、燃料供給流路部１６１の一端部（図４）、切欠き２１２（図５、６）、溝２２２（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃料供給口となり、一酸化炭素除去流路部１６５の他端部（図４）、切欠き２１３、溝２２３（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって水素排出口となり、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４の一端部（図４）、切欠き２１４（図５、６）、溝２２４（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって一酸化炭素除去器の空気供給口となり、溝２０５（図４）、切欠き２１５（図５、６）、燃焼器の空気供給流路部１３２の一端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃焼器の空気供給口となり、溝２０６（図４）、切欠き２１６（図５、６）、燃焼燃料供給流路部１３１の一端部（図７）は、上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって燃焼燃料供給口となる。
そして、供給排出部材１５１は、排ガス排出口、燃料供給口、水素排出口、一酸化炭素除去器の空気供給口、燃焼器の空気供給口、燃焼燃料供給口にそれぞれ挿入される配管部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄ、１５１ｅ、１５１ｆからなっている。（図１、３参照）
【００３０】
ヒータ収容溝１２９は貫通孔１５６の右側においてジグザグ状に形成され、ヒータ収容溝１２９の一端部が突き当たった状態とされ、ヒータ収容溝１２９の他端部が二股に分かれて下基板１２０の縁１２０ａまで連なっている。
接合面に関して、燃焼流路部１２１と改質流路部１７２は互いにほぼ面対称であり、ヒータ収容溝１２９と一酸化炭素去流路部１７５がほぼ面対称である。
【００３１】
燃焼流路部１２１の壁面には、アルミナを担体として燃焼触媒（例えば、白金）が担持されている。
【００３２】
下基板１２０も特に可動イオンとなるアルカリ金属（例えば、Ｎａ、Ｌｉ等）を含有したガラス材料からなる。また、下基板１２０と中基板１０３が陽極接合法により接合するために、下基板１２０と中基板１０３のどちらか一方の接合面には金属膜又はシリコン膜が気相成長法（例えば、スパッタリング法、蒸着法）により成膜されている。本実施形態では、中基板１０３の下基板２１０との接合面に金属膜３００が成膜されているものとする。なお、下基板１２０、上基板１０２及び中基板１０３の材料としてパイレックス（登録商標）ガラスを用いた場合、熱膨張率は約３×１０-６／℃である。上基板１０２には、縁１２０ａに対向する縁１２０ｄと、縁１２０ｂとの間の角部を切り欠いた面取縁１２０ｅが形成されており、中基板１０３の接合面に陽極接合用膜が成膜されている場合、この陽極接合用膜が面取縁１２０ｅによって一部露出されるので陽極接合時に電圧を印加する電極端子に容易に接続しやすくなる。
【００３３】
中基板１０３と下基板１２０が接合された状態では、電熱パターン１０６が燃焼流路部１２１、連通溝１２５，１２６に収納され、端子部１０７が端子部収納室１２３に収納され、端子部１０８が端子部収納室１２４に収容され、リード線１０９，１１０が通し溝１２７，１２８に嵌め込まれている。電熱パターン１３６がヒータ収容溝１２９に収容され、リード線１１１，１１２が通し溝１４１、１４２を介してヒータ収容溝１２９の端部に嵌め込まれている。
【００３４】
上基板１０２、中基板１０３及び下基板１２０を重ね合わせることによって、上基板１０２の貫通孔１６６、中基板１０３の貫通孔１７６及び下基板１２０の貫通孔１５６により断熱室１０４が形成される。そして、この断熱室１０４内（中基板１０３の貫通孔１７６）にマイクロ真空センサ１が配置されている。すなわち、マイクロ真空センサ１は、上基板１０２の各縁１０２a，１０２b，１０２c、１０２d、中基板１０３の各縁１０３a，１０３b，１０３c、１０３d及び下基板１２０の各縁１２０a，１２０b，１２０c、１２０dから突出することなく、反応装置本体１０１内に収納されている。
【００３５】
次に、マイクロ真空センサ１について説明する。図８(a)は、マイクロ真空センサ１の下基板１２０側から見た際の平面図、図８(b)は、マイクロ真空センサ１の切断線VII−VIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
マイクロ真空センサ１は、熱伝導型真空センサであり、上記中基板１０３の一部（貫通孔１７６に突出した突出部分１０３e）に、加熱用の薄膜ヒータ２と、薄膜ヒータ２に電流を印加する電流電極３と、薄膜ヒータ２の電圧を測定する電圧電極４とから構成されている。そして、薄膜ヒータ２に電流を印加することによって生じる発熱（ジュール発熱）から雰囲気に奪われる熱量が断熱真空容器１５０内の雰囲気の圧力によって変化することを利用したセンサである。このようなマイクロ真空センサ１は、断熱真空容器１５０内の真空度が所定値未満（例えば、１０Ｐａ未満）である場合に、反応装置１００を起動させ、所定値以上（例えば、１０Ｐａ以上）の場合に、反応装置１００の起動をさせないようにセンシングを行っている。
【００３６】
薄膜ヒータ２は、中基板１０３の突出部分１０３eのうち、下基板１２０との接合面である下面中央部に、電熱パターン１０６と同様にジグザグ状に形成されている。また、この突出部分１０３eのうち、上基板１０２との接合面である上面中央部には、厚さ方向（薄膜ヒータ２側）に窪む凹部５が形成されており、この凹部５の下側に薄膜ヒータ２が配置されている。凹部５は、一酸化炭素除去流路部１７５と離間して形成され、凹部５を形成する底面５bから上基板１０２側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面５aを有した側断面視台形状をなしている。このように凹部５を形成して、中基板１０３の突出部分１０３eの板厚を薄くすることにより、凹部５の下側に配される薄膜ヒータ２の熱容量を小さくすることができる。
電流電極３は、薄膜ヒータ２の一端部に連なる電極パターン３１aと、この電極パターン３１aの端部の電流端子部３２aと、薄膜ヒータ２の他端部に連なる電極パターン３１bと、この電極パターン３１bの端部の電流端子部３２bとを備えている。
電圧電極４は、薄膜ヒータ２の一端部に連なる電極パターン４１aと、この電極パターン４１aの端部の電圧端子部４２aと、薄膜ヒータ２の他端部に連なる電極パターン４１bと、この電極パターン４１bの端部の電流端子部４２bとを備えている。
電流電極３の二つの電流端子部３２a，３２bと、電圧電極４の二つの電圧端子部４２a，４２bとは、薄膜ヒータ２の右側に一列に配置され、二つの電流端子３２a，３２bの間に二つの電圧端子４２a，４２bがそれぞれ配置されている。そして、電流電極３の一方の電極パターン３１aの端部と電圧電極４の一方の電極パターン４１aの端部とが合流して、薄膜ヒータ２の一端部に連なり、電流電極３の他方の電極パターン３１bの端部と電圧電極の他方の電極パターン４１bの端部とが合流して、薄膜ヒータ２の他端部に連なっている。また、電流電極３の電極パターン３１a，３１b及び電圧電極４の電極パターン４１a，４１bは、薄膜ヒータ２よりも幅広に形成され、さらに、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bは、各電極パターン３１a，３１b，４１a，４１bよりも幅広に形成されている。また、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bには、それぞれリード線（図示しない）が接合され、薄膜ヒータ２、電流電極３の電極パターン３１a，３１b及び電圧電極４の電極パターン４１a，４１bは、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bの部分を除いて保護絶縁膜によって被覆されている。
【００３７】
なお、例えば、薄膜ヒータ２の領域（すなわち、凹部５の底面５bの大きさｍ×ｎ）は約２ｍｍ×２ｍｍであり、そのヒータパターン幅は約２０μｍであり、全長が約３０ｍｍ、室温での抵抗値は約４００Ω以下となっている。また、マイクロ真空センサ１全体の大きさ（すなわち、中基板１０３の突出部分１０３eの大きさＭ×Ｎ）は、約１５ｍｍ×１０ｍｍである。
【００３８】
薄膜ヒータ２の膜構造としては、例えば、突出部分１０３eにＴａ膜３０１が成膜され、Ｔａ膜３０１にＷ膜３０２が成膜され、Ｗ膜３０２にＡｕ膜３０３が成膜された三層構造が好ましい（以下、この膜構造をＴａ／Ｗ／Ａｕと言う）。Ｔａ膜３０１は中基板１０３への密着層、Ｗ膜３０２はＡｕ膜３０３及びＴａ膜３０１の層間拡散を防止する層であり、Ａｕ膜３０３は発熱層である。その他、密着層としてＴａの代わりにＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどを使用しても良く、また、発熱層としてＡｕの代わりにＰｔなどでも良い。
【００３９】
図８(c)は、マイクロ真空センサ１１の変形例であり、図８(b)と同様の位置で切断した際のマイクロ真空センサ１１の矢視断面図である。
このマイクロ真空センサ１１は、中基板１０３としてガラス材料ではなく、シリコンを材料としたものであり、中基板１０３のうち突出した突出部分１０３eの両面に窒化シリコン膜１５a，１５bが成膜され、このうち下面側に成膜した窒化シリコン膜１５bに、上述した薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４と同様の薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４が形成されている。また、突出部分１０３eの上面で、かつ、薄膜ヒータ１２の上方に当たる位置に形成された窒化シリコン膜１５aはエッチングされ、さらに、そのエッチングされた窒化シリコン膜１５aが成膜されていた突出部分１０３eに、厚さ方向に貫通する貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６には、窒化シリコン膜１５bが露出して自立した膜として成膜されていることになり、その窒化シリコンの自立膜１５bの下面に薄膜ヒータ２が配置されている。貫通孔１６は、この窒化シリコンの自立膜１５bから上基板１０２側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面１６aを有した側断面視台形状をなしている。
また、窒化シリコン膜１５a，１５bの膜厚は、数μｍとすることが好ましい。薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４の膜構造としては、上述したように、Ｔａ／Ｗ／Ａｕの膜構造とすることが好ましい。また、中基板１０３側からＣｒ膜、Ａｕ膜を順に成膜した二層構造であっても良い。
【００４０】
このように貫通孔１６を形成して、その貫通孔１６の底部に窒化シリコンの自立膜１５bが配され、この窒化シリコン膜１５bの下面に薄膜ヒータ２が配置されているので、図８(b)のマイクロ真空センサ１に比して熱伝導をより軽減し、熱容量をより小さくすることができる。その結果、マイクロ真空センサ１１の消費電量をさらに軽減するとともに、センシングの時間をさらに短縮することができる。
（シリコンは熱伝導率が大きな物質の一つであり、その大きさは約１５０Ｗ／ｍＫで、一方、窒化シリコンは２０Ｗ／ｍＫ、ガラスは１Ｗ／ｍＫ程度である。また、熱伝導は熱が伝わるパスの断面積の大きさに反比例するため、窒化シリコンの自立膜１５bは熱伝導率が小さく、かつ、伝熱パスの断面積が極めて小さいため熱伝導をより小さくすることができる。また、窒化シリコンの自立膜１５bの体積は極めて小さいので、熱容量も小さくなる。これに対して、図８(b)で使用したガラスは熱伝導率の値が１Ｗ／ｍＫと一桁小さいが、凹部５が形成された突出部分１０３eの厚さはコンマ数ｍｍであり、窒化シリコンの自立膜１５bの厚さ（数μｍ）よりも２桁大きいため、窒化シリコン膜１５bより熱伝導は大きくなると考えられる。また、窒化シリコン膜１５bに比べると体積は大きくなるため、熱容量も大きくなる。したがって、ガラスを使用した中基板１０３の突出部分１０３eに薄膜ヒータ２を形成した上記図８(b)のマイクロ真空センサ１に比して、窒化シリコンの自立膜１５bに薄膜ヒータ１２を形成したマイクロ真空センサ１１の方が、熱伝導を軽減でき、熱容量をより小さくすることができる。）
【００４１】
以下に、マイクロ真空センサ１，１１の原理について説明する。
薄膜ヒータの温度Ｔ、雰囲気の温度ｔ、圧力ｐで定常状態にある場合には、薄膜ヒータのジュール発熱は外部に奪われる熱量に等しく、下記式（１）となる。
i2R(T) = Qgas(T-t, p) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) (定常状態)・・・（１）
ここで、iは薄膜ヒータに流れる電流値、R(T)は温度Tのときの薄膜ヒータの抵抗値、Qgas(T-t, p)、 Qsolid(T-t)、 Qradiation(T-t)はそれぞれ雰囲気によって奪われる熱量、マイクロ真空センサを構成する部材及びマイクロ真空センサが接している部材（電流電極、電圧電極、リード線、反応装置本体など）に奪われる熱量、輻射によって奪われる熱量を示している。Qsolid(T-t)およびQradiation(T-t)は、薄膜ヒータと雰囲気の温度差のみに依存し、雰囲気の圧力に依存しない。一方、雰囲気に奪われる熱量Qgas(T-t, p)は、薄膜ヒータと雰囲気の温度差T-tおよび雰囲気の圧力Pに依存する。
今、雰囲気の圧力がpからP(P > p)に変化し、雰囲気に奪われる熱量Qgasが増大したとすると、薄膜ヒータの発熱i2Rよりも外部に奪われる熱量が大きくなる（下記式（２）参照）。
i2R(T) < Qgas(T-t, P) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) （非定常状態）・・・（２）
その結果、薄膜ヒータの温度Tが減少する。薄膜ヒータの温度を一定に保つためには、薄膜ヒータに印加する電流値を増大させてジュール熱発熱を上記（２）式の右辺と等しくなるようにすれば良い。定常状態となったときの電流値をI(I > i)とすると、下記式（３）となる。
I2R(T) ＝ Qgas(T-t, P) + Qsolid(T-t) + Qradiation(T-t) （定常状態）・・・（３）
したがって、雰囲気のpからPへの圧力変化は、薄膜ヒータの温度Tを一定に保つ消費電力i2R(T)からI2R(T)への変化として観測できるというものである。
なお、上述の説明では、温度一定の条件で行ったが、センシングの際には下記のような電流一定の方法で行うのが簡便である。
すなわち、前述のように、マイクロ真空センサのジュール発熱と熱損失がつりあった定常状態では、上記式（１）の定常状態となり、雰囲気の圧力がpからＰに増大すると、雰囲気に奪われる熱量が増大するため、上記式（２）の非定常状態となり、その結果、マイクロ真空センサの温度が減少する。
一般的に金属の電気抵抗値は、温度上昇とともに線形的に増大する。したがって、マイクロ真空センサの抵抗体に金属膜を用いた場合には、雰囲気に奪われる熱量が増加し、温度が減少すると、金属膜の抵抗値が減少する。電流値をiに固定し、圧力Pにおいて再び定常状態となったときの温度をT’( < T)とすると、下記式（４）となる。
i2R(T) > i2R(T’) = Qgas(T’-t, P) + Qsolid(T’-t) + Qradiation(T’-t) (定常状態)・・・（４）
すなわち、電流値を固定した場合、雰囲気の圧力が増大すると、雰囲気に奪われる熱量が増加するため、センサ温度が下がり、マイクロ真空センサの消費電力あるいは抵抗値は減少する。
逆に、電流値を固定した場合、雰囲気の圧力が減少した場合には、雰囲気に奪われる熱量が減少するため、センサ温度が上昇し、マイクロ真空センサの消費電力あるいは抵抗値は増大する。
そこで、本実施例において、雰囲気圧力が１０Ｐａ未満であるかどうかの判定には、上述の性質を利用する。例えば、１０Ｐａの圧力下において、センサ温度をＴ℃に保つために流れる電流がi ｍA、そのときの抵抗値はＲΩであるとする。反応装置を起動させる前に、マイクロ真空センサにi mA流し、抵抗値を測定する。抵抗値は、電圧測定用の端子間の電圧を測定し、その値を電流値で除すことで得られる。そして、抵抗値がＲΩを超える場合には、断熱真空容器内の雰囲気の圧力は１０Ｐａ未満であるので、反応装置の起動シーケンスへと進み、逆に、抵抗値がＲΩ以下ならば、雰囲気の圧力は１０Ｐａ以上であるので、反応装置を起動させないようにして、マイクロ真空センサによるセンシングを行う。
また、本実施形態のように、電流電極と電圧電極を独立に持つ４端子構成のマイクロ真空センサによれば、２端子構成のものに比べて配線抵抗や接触抵抗の影響を受けないので、高精度に真空度を測定することができる。
【００４２】
図９は、図８(c)で説明したように窒化シリコンの自立膜に薄膜ヒータを形成した熱伝導型マイクロ真空センサの消費電力の真空度依存性のグラフである。図９に示す特性は、マイクロ真空センサの薄膜ヒータ及び電極の膜構造が、Ｃｒ／Ａｕの二層構造の場合のものであり、薄膜ヒータの温度が７０℃の時のものである。また、シリコン基板０．６２５ｍｍ、窒化シリコン膜２μｍ、Ｃｒ膜５ｎｍ、Ａｕ膜１５０ｎｍである。
ここで、通常使用するピラニ真空計のような熱伝導型真空計では、発熱体の温度は数百度で使用するが、本発明のマイクロ真空センサは７０℃という低温でも、図９から明らかなように、雰囲気への熱伝導の変化、特に１０Ｐａ近傍を境に起こる雰囲気への熱伝導の急激な変化をセンシング可能である。また、マイクロ真空センサが消費する電力は２〜８ｍＷであり、非常に小さい点からも本発明のマイクロ真空センサは好適であることがわかる。
なお、薄膜ヒータ、電流電極及び電圧電極の膜構造が、Ｔａ／Ｗ／Ａｕの場合も、同様の特性を示す。
【００４３】
次に、複合型マイクロ反応装置１００の製造方法について説明する。図１０(a)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及びマイクロ真空センサ１を示した図面であって、図５における切断線Ｘ−Ｘに沿って切断した際の矢視断面図である。
まず、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０を準備し、これらの接合面に必要に応じて陽極接合用の金属膜又はシリコン膜を気相成長法により成膜する。本実施形態では、中基板１０３の両面に、スパッタ法により金属膜３００を成膜する。金属膜３００としては、例えばＴａ、Ａｌ、Ｔｉを用いることができ、本実施形態ではＴａを用いるものとする。
次に、中基板１０３の下面にべた一面に電熱膜３０１〜３０３を成膜する。電熱膜３０１〜３０３の構造としては、例えば、Ｔａ／Ｗ／Ａｕが好ましい。ここで、Ｔａ膜３０１は、陽極接合用として成膜した金属膜３００をそのまま使用することができる。したがって、中基板１０３の下面のＴａ膜３０１（金属膜３００）にＷ膜３０２、Ａｕ膜３０３を順に成膜し、成膜した電熱膜３０１〜３０３をフォトリソグラフィー・エッチング法により形状加工することによって、電熱パターン１０６，１３６、マイクロ真空センサ１の薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４をパターニングする。なお、電熱膜としてのＴａ膜３０１と、陽極接合用として使用する金属膜３００とは、電気的に絶縁されるようエッチングする。また、中基板１０３の突出部分１０３eの上面の金属膜３００もエッチングする。さらに、端子部１０７，１０８，１３７，１３８を除いて電熱パターン１０６，１３６を絶縁膜によって被覆し、また、電流端子部３２a，３２b、電圧端子部４２a，４２bを除いて薄膜ヒータ２、電流電極３及び電圧電極４を絶縁膜によって被覆する。
【００４４】
次に、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、上基板１０２に、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１、改質流路部１６２、連通溝１６３、空気供給流路部１６４、一酸化炭素除去流路部１６５を形成し、さらに貫通孔１６６及び溝２０１，２０５，２０６を形成する。
中基板１０３にも、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１、改質流路部１７２、連通溝１７３、空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５を形成し、さらに貫通孔１７６、切欠き２１１〜２１６を形成する。また、この際に同時に中基板１０３のうち突出部分１０３eの上面にマイクロ真空センサ用の凹部５を形成して、その厚さを薄くする。
また、下基板１２０に、燃焼流路部１２１、端子部収納室１２３，１２４、連通溝１２５，１２６、通し溝１２７，１２８、ヒータ収容溝１２９、燃焼燃料供給流路部１３１、空気供給流路部１３２、連通溝１３３、排ガス排出流路部１３４、通し溝１４１，１４２及び溝２２２，２２３，２２４を形成し、さらに貫通孔１５６を形成する。
【００４５】
次に、改質流路部１６２及び改質流路部１７２にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により改質触媒を形成する。また、一酸化炭素除去流路部１６５及び一酸化炭素除去流路部１７５にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により一酸化炭素除去触媒を形成する。また、燃焼流路部１２１にアルミナゾルを塗布し、更にウォッシュコート法により燃焼触媒を形成する。
【００４６】
次に、上基板１０２及び中基板１０３を陽極接合法により接合する。次に、端子部１０７，１０８，１３７，１３８にそれぞれリード線１０９，１１０，１１１，１１２を抵抗溶接により接合する。
また、電流端子部３２a，３２b及び電圧端子部４２a，４２bにそれぞれリード線を抵抗溶接により接合する。
【００４７】
次に、中基板１０３と下基板１２０を貼りあわせ、中基板１０３と下基板１２０の位置合わせを行い、電熱パターン１０６，１３６を下基板１２０により覆う。そして、中基板１０３に下基板１２０を陽極接合法により接合する。
次に、通し溝１２７，１２８に封着剤を注入することで、通し溝１２７，１２８の開口をシールする。
【００４８】
次に、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０の接合体の右端面の開口（溝２０１、切欠き２１１、排ガス排出流路部１３４の端部を重なり部分等）に供給排出部材１５１を嵌め込み、改質燃料ガス供給用の燃料供給流路（燃料供給口１５１ｂ）を燃料供給流路部１６１に接続し、１つの空気供給用の吸気流路（一酸化炭素除去器の空気供給口１５１ｄ）を一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４に接続し、もう１つの空気供給用の吸気流路（燃焼器の空気供給口１５１ｅ）を燃焼器の空気供給流路部１３２に接続し、燃焼ガス供給用の燃焼ガス供給流路（燃焼燃料供給口１５１ｆ）を燃焼燃料供給流路部１３１に接続し、生成ガス排出用の生成ガス排出流路（水素排出口１５１ｃ）を一酸化炭素除去流路部１６５に接続し、燃焼排ガス排出用の排ガス排出流路（排ガス排出口１５１ａ）を排ガス排出流路部１３４に接続する。
【００４９】
次に、断熱パッケージ１５０を準備し、その断熱パッケージ１５０の内面に赤外線反射膜を成膜する。そして、１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧された雰囲気の製造装置炉内で、上基板１０２、中基板１０３、下基板１２０の接合体を断熱パッケージ１５０内に収容し、供給排出部材１５１を断熱パッケージ１５０に貫通させ、リード線１０９，１１０，１１１，１１２を断熱パッケージ１５０に貫通させる。また、マイクロ真空センサ１の電流電極３及び電圧電極４に接合された各リード線も断熱パッケージ１５０に貫通させる。そして、供給排出部材１５１、リード線１０９〜１１２、マイクロ真空センサの各リード線の貫通箇所を封着剤でシーリングし、断熱パッケージ１５０内の雰囲気を１０Ｐａ以下、望ましくは１Ｐａ以下に減圧させる。
【００５０】
図１０(b)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(c)のようなマイクロ真空センサ１１を作成した場合の断面図である。
図８(c)に示す変形例であるマイクロ真空センサ１１の製造方法は、中基板１０３としてシリコンからなるものを準備し、この中基板１０３の両面に窒化シリコン膜１５a，１５bを成膜した後に、上述した手順と同様に、中基板１０３の下面の窒化シリコン膜１５bにべた一面に電熱膜３０１〜３０３を成膜する。電熱膜３０１〜３０３の構造としては、上述したＴａ／Ｗ／Ａｕが好ましい。成膜した電熱膜３０１〜３０３をパターニングすることによって電熱パターン１０６，１３６を形成すると同時に、マイクロ真空センサ１１の薄膜ヒータ１２、電流電極１３及び電圧電極１４もパターニングする。
さらに、中基板１０３の突出部分１０３e以外の部分における上面の窒化シリコン膜１５aをフォトリソグラフィー・エッチング法により取り除く。また、中基板１０３の突出部分１０３eの上面一部の窒化シリコン膜１５aをフォトリソグラフィー・エッチング法により取り除いた後、その取り除いた領域に水酸化カリウムなどのエッチング剤を用いて貫通孔１６を形成し、さらに切欠き２１１〜２１６を形成する。また、中基板１０３に、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、燃料供給流路部１７１、改質流路部１７２、連通溝１７３、一酸化炭素除器の空気供給流路部１７４、一酸化炭素除去流路部１７５を形成する。
その他、上基板１０２や下基板１２０については上述した方法と同様のため、その説明を省略する。
【００５１】
以上のような複合型マイクロ反応装置１００においては、反応装置１００を起動する前に予め、マイクロ真空センサ１に二次電池などの補助電源を利用して、電力を供給することによって、断熱真空容器１５０内の真空度を測定する。そして、真空度が１０Ｐa未満の場合に、反応装置１００を起動させ、真空度が１０Ｐａ以上の場合には、反応装置１００の起動をさせない。
そして、反応装置１００が起動し、リード線１０９，１１０の間に電圧を印加すると電熱パターン１０６が発熱し、リード線１１１，１１２の間に電圧を印加すると電熱パターン１３６が発熱し、後述の改質反応のための熱源とする。また、燃焼ガス（例えば、水素ガス、メタノールガス、エタノールガス、ジメチルエーテルガス）を燃焼燃料供給流路部１３１に送り込み、空気（酸素）を空気供給流路部１３２に送り込むと、燃焼ガスと空気の混合気が燃焼流路部１２１を流動し、燃焼ガスが燃焼触媒により燃焼し、燃焼熱が発生するようにもできる。定常運転時にはこの触媒燃焼によって、吸熱反応である改質反応に必要な熱を供給し、システムを自立運転あるいは電熱パターンから供給する電力を軽減しての運転が可能となる。このように改質反応のための熱が供給される状態で燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水の混合気を燃料供給流路部１６１（１７１）に供給すると、混合気が改質流路部１６２（１７２）を流れているときに改質触媒により反応して水素ガスが生成される。このとき、僅かながら一酸化炭素ガスも生成される（燃料がメタノールの場合には、下記化学式（５）、（６）を参照。）。一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４（１７４）に空気を供給すると、水素ガス、一酸化炭素ガス、空気等が混合した状態で一酸化炭素除去流路部１６５（１７５）を流れる。このとき、一酸化炭素ガスが一酸化炭素除去触媒により優先的に酸化する選択酸化反応が起こり、一酸化炭素ガスが除去される（下記化学式（７）を参照）。そして、水素ガス等を含むガスが一酸化炭素除去流路部１６５（１７５）から排出される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2・・・（５）
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ・・・（６）
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2・・・（７）
上述のように、マイクロ真空センサ１は、随時、断熱真空容器１５０内の真空度を測定し、真空度が１０Ｐａ以上の場合に、反応装置１００の起動を停止させる。このようにマイクロ真空センサ１によって予め断熱真空容器１５０内の真空度を測定し、１０Ｐａ以下の場合に反応装置１００を起動させ、１０Ｐａを超える場合には、反応装置１００を停止させることにより、無駄な電力を消費することなく、また、断熱真空容器１５０内の温度が異常上昇することを防止できる。
また、マイクロ真空センサ１を動作するための消費電力は数ミリワットのオーダーで、電熱パターン１０６，１３６等で消費される電力に比して２桁以上小さいため、システムの負荷にならない。
【００５２】
なお、燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と空気（酸素）の混合気を燃料供給流路部１６１（１７１）に供給するようにしても良い。この場合、燃料が部分酸化改質反応を起こして水素ガスが生成されるが、その場合、改質流路部１６２，１７２の壁面に担持させる触媒は部分酸化改質触媒とする。改質流路部１６２，１７２の担持させる触媒を２種類にし、部分酸化改質反応と水蒸気改質反応（上記式（５））を組み合わせても良い。
【００５３】
次に、複合型マイクロ反応装置１００の用途について説明する。
この複合型マイクロ反応装置１００は、図１１に示すような発電装置９００に用いることができる。この発電装置９００は、燃料と水を液体の状態で貯留した燃料カートリッジ９０１と、燃料カートリッジ９０１から供給された燃料と水を気化させる気化器９０２と、複合型マイクロ反応装置１００と、複合型マイクロ反応装置１００の反応装置本体１０１から供給された水素ガスにより電気エネルギーを生成する発電セル９０３と、発電セル９０３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４に接続される２次電池９０５と、それらを制御する制御部９０６とを備える。気化器９０２で気化した燃料と水は燃料供給流路部１６１，１７１に流れ込み、一酸化炭素除去流路部１６５，１７５から流れ出た水素ガス等は燃料電池９０３の燃料極に供給され、発電セル９０３の酸素極には空気が供給され、発電セル９０３における電気化学反応により電気エネルギーが生成される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４は発電セル９０３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器１０００に供給する機能の他に、発電セル９０３により生成された電気エネルギーを２次電池９０５に充電し、発電セル９０３側が運転されていない時に、電子機器１０００に２次電池側から電気エネルギーを供給する機能も果たせるようになっている。制御部９０６は気化器９０２、反応装置１００、発電セル９０３を運転するために必要な図示しないポンプやバルブ類、そして、ヒータ類、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４等を制御し、電子機器１０００に安定して電気エネルギーが供給されるような制御を行なう。
ここで、発電セル９０３の燃料極に供給された水素ガスは全てが反応しない方が高効率で、残留した水素ガスは、燃焼燃料供給流路部１３１から（燃焼器１４５（燃焼流路部１２１に対応））に供給されるようにしてもよい。また、改質器の温度管理の観点より、燃焼器で残留した水素ガスを全て燃焼させずに、別途水素燃焼器を備えるようにしてもよい。
このような発電装置９００において、マイクロ真空センサ１による真空度の測定結果に基づいて、反応装置１００の起動又は停止が制御されるようになっている。
【００５４】
以上のような第一の実施の形態によれば、断熱真空容器１５０内の真空度を測定するマイクロ真空センサ１を備えるので、断熱真空容器１５０内の真空度をセンシングすることができる。また、マイクロ真空センサ１を改質器と一酸化炭素除去器との間の断熱室１０４に配置することにより、デッドスペースを有効利用することができ、複合型マイクロ反応装置１００の小型化を図ることができる。
また、マイクロ真空センサ１は、薄膜ヒータ２の温度が７０℃程度でセンシング可能であることから、消費電力を小さくすることができる。
また、マイクロ真空センサ１は、中基板１０３の突出部分１０３eのうち、薄膜ヒータ２の上側に位置する上面中央部に凹部５が形成され、板厚が薄くなっているので、発熱部の熱容量が小さいので、この点においても消費電力を小さくでき、かつ、マイクロ真空センサ１としての応答速度が速くなる。
【００５５】
［第二の実施の形態］
第二の実施の形態では、第一の実施の形態に比べてマイクロ真空センサ１Ａの位置が異なっており、それに伴って上基板１０２Ａ、中基板１０３Ａ、下基板１２０Ａの形状が異なるのみで、その他は基本的に同様の構成をなしているので、同様の構成部分については、同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。
図１２は、複合型マイクロ反応装置１００Ａの正面断面図（後述する図１４〜図１７における切断線ＸII−ＸIIに沿って切断した際の矢視断面図）、図１３は、図１２における切断線ＸIII−ＸIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
第一の実施の形態と同様に、減圧した断熱パッケージ１５０Ａを供給排出部材１５１Ａ、リード線１０９Ａ〜１１２Ａ（図１６参照）及びマイクロ真空センサ１Ａのリード線（図示しない）が貫通している。
また、断熱パッケージ１５０Ａ内に、上基板１０２Ａと中基板１０２Ａを接合してなる反応装置本体１０１Ａが収容され、更に反応装置本体１０１Ａの下面、即ち中基板１０３Ａの下面に接合した下基板１２０Ａも断熱パッケージ１５０Ａ内に収容されている。なお、反応装置本体１０１Ａが、高温な水蒸気改質反応が起こる改質器（反応器）と、低温な選択酸化反応が起こる一酸化炭素除去器（反応器）の複合体となり、中基板１０３Ａに接合した状態の下基板１２０Ａが燃焼器となる。
【００５６】
図１４は、上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面を示した図面であって、中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。図１４に示すように、上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１６１Ａと、改質反応炉となる改質流路部１６２Ａと、連通溝１６３Ａと、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａと、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１６５Ａとが凹設されている。更に、上基板１０２Ａの中央部に貫通孔１６６Ａが形成されている。また、上基板１０２Ａの縁１０２aＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する溝２０１Ａ，２０５Ａ，２０６Ａが凹設されている。
また、上基板１０２Ａには、縁１０２aＡと縁１０２bＡとの間の角部を矩形状に切り欠いた切欠き１０２ｆＡが形成されている。
【００５７】
図１５は、中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａとの接合面を示した図面であって、上基板１０２Ａ側から見た際の平面図である。図１５に示すように、中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａとの接合面には、いずれも溝である、燃料供給流路部１７１Ａと、改質反応炉となる改質流路部１７２Ａと、連通溝１７３Ａと、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと、一酸化炭素除去反応炉となる一酸化炭素除去流路部１７５Ａとが凹設されている。更に、中基板１０３Ａの中央部には矩形状の貫通孔１７６Ａが形成されている。
燃料供給流路部１６１Aの一端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、燃料供給流路部１７１Aの一端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、中基板１０３Ａと上基板１０２Ａの接合面に関して、燃料供給流路部１７１Ａと燃料供給流路部１６１Ａは互いに面対称であり、同様に、改質流路部１７２Ａと改質流路部１６２Ａが、連通溝１７３Ａと連通溝１６３Ａが互いに面対称である。また、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Aの一端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、空気供給流路部１７４Aの一端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａが面対称であり、貫通孔１７６Ａと貫通孔１６６Ａが面対称である。一酸化炭素除去流路部１６５Aの他端部が上基板１０２Aの縁１０２ａAまで連なっているのに対して、一酸化炭素除去流路部１７５Aの他端部が、上基板１０２Aの縁１０２ａAに対応する中基板１０３Aの縁１０３ａAに達していないことを除き、一酸化炭素除去流路部１７５Ａと一酸化炭素除去流路部１６５Ａが、互いに面対称である。また、中基板１０３Ａの縁１０３ａＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する切欠き２１１Ａ〜２１６Ａが形成されている。
また、中基板１０３Ａの縁１０３aＡと縁１０３bＡとの間の角部１０３ｇＡに後述のマイクロ真空センサ１Ａが設けられている。このマイクロ真空センサ１Ａの上側に、上基板１０２Ａの切欠き１０２ｆＡが位置している。
【００５８】
そして、改質流路部１６２Ａ，１７２Ａの壁面には、アルミナを担体として改質触媒（例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒）が担持され、一酸化炭素除去流路部１６５Ａ，１７５Ａの壁面には、アルミナを担体として一酸化炭素選択酸化触媒（例えば、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム）が担持されている。
【００５９】
上基板１０２Ａが中基板１０３Ａに接合されており、燃料供給流路部１７１Ａと燃料供給流路部１６１Ａが重なっており、同様に、改質流路部１７２Ａと改質流路部１６２Ａが、連通溝１７３Ａと連通溝１６３Ａが、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａと一酸化炭素除去器の空気供給流路部１６４Ａが、一酸化炭素除去流路部１７５Ａと一酸化炭素除去流路部１６５Ａが、貫通孔１７６Ａと貫通孔１６６Ａとが重なっている。
【００６０】
なお、上基板１０２Ａと中基板１０３Ａは、上記上基板１０２と中基板１０３Ａと同様にガラス材料からなり、本実施形態では、中基板１０３Ａの上基板１０２Ａとの接合面に陽極接合用の金属膜３００Ａが成膜されている。また、上基板１０２Ａには面取縁１０２ｅＡが形成されている。
【００６１】
図１６は、中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａとの接合面を示した図面であって、下基板１２０Ａ側から見た際の平面図である。図１６に示すように、中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａとの接合面には、電熱パターン（金属膜ヒータ）１０６Ａ及び電熱パターン（金属膜ヒータ）１３６Ａが形成されている。電熱パターン１０６Ａの両端部の端子部１０７Ａ，１０８Ａに、リード線１０９Ａ，１１０Ａが接合され、電熱パターン１３６Ａの両端部の端子部１３７Ａ，１３８Ａにリード線１１１Ａ，１１２Ａが接合されている。
【００６２】
図１７は、下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面を示した図面であって、中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。図１７に示すように、下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａとの接合面には、燃焼流路部１２１Ａと、端子部収納室１２３A，１２４Aと、連通溝１２５Ａ，１２６Ａと、通し溝１２７Ａ，１２８Ａと、ヒータ収容溝１２９Ａと、燃焼燃料供給流路部１３１Ａと、燃焼器の空気供給流路部１３２Ａと、連通溝１３３Ａと、排ガス排出流路部１３４Ａとが凹設されている。更に、下基板１２０Ａの中央部において矩形状の貫通孔１５６Ａが形成されている。また、下基板１２０Ａの縁１２０ａＡには、供給排出部材１５１Ａに嵌合する溝２２２Ａ，２２３Ａ，２２４Ａが凹設され、下基板１２０Ａには、通し溝１４１Ａ、１４２Ａが設けられている。
また、下基板１２０Ａには、縁１２０aＡと縁１２０bＡとの間の角部を矩形状に切り欠いた切欠き１２０ｆＡが形成されている。
【００６３】
接合面に関して、燃焼流路部１２１Ａと改質流路部１７２Ａは互いにほぼ面対称であり、ヒータ収容溝１２９Ａと一酸化炭素去流路部１７５Ａがほぼ面対称である。
【００６４】
燃焼流路部１２１Ａの壁面には、アルミナを担体として燃焼触媒（例えば、白金）が担持されている。
【００６５】
なお、下基板１２０Ａも、上記下基板１２０と同様にガラス材料からなり、中基板１０３Ａの下基板１２０Ａとの接合面に陽極接合用の金属膜３００Ａが成膜されている。また、下基板１２０Ａには面取縁１２０ｅＡが形成されている。
【００６６】
上基板１０２Ａ、中基板１０３Ａ及び下基板１２０Ａを重ね合わせることによって、上基板１０２Ａの切欠き１０２ｆＡと下基板１２０Ａの切欠き１２０ｆＡとにより形成される空間内に中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのマイクロ真空センサ１Ａが配置されている。すなわち、マイクロ真空センサ１Ａは、上基板１０２Ａの縁１０２aＡ、縁１０２bＡ、中基板１０３Ａの縁１０３aＡ、縁１０３bＡ、下基板１２０Ａの縁１２０aＡ、縁１２０bＡから突出することなく、反応装置本体１０１Ａ内に収納されている。
【００６７】
次に、マイクロ真空センサ１Ａについて説明する。
マイクロ真空センサ１Ａは、第一の実施の形態のマイクロ真空センサ１と同様に、上記中基板１０３Ａの一部（縁１０３aＡと縁１０３bＡとの間の角部１０３ｇＡ）に、加熱用の薄膜ヒータ２Ａと、電流印加用の電流電極３Ａと、電圧測定用の電圧電極４Ａとから構成されている。
薄膜ヒータ２Ａは、中基板１０３Ａの角部１０３gＡのうち、下基板１２０Ａとの接合面である下面中央部に、ジグザグ状に形成されている。また、この中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのうち、上基板１０２Ａとの接合面である上面中央部には、厚さ方向（薄膜ヒータ２Ａ側）に窪む凹部５Ａが形成されており、この凹部５Ａの下側に薄膜ヒータ２Ａが配置されている。凹部５Ａは、縁１０３aＡと縁１０３bＡから離間して形成されており、凹部５Ａを形成する底面から上基板１０２Ａ側に向けて外側に広がるように傾斜したテーパ面を有した側断面視台形状をなしている。そして、このように凹部５Ａを形成して、中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡの板厚を薄くすることにより、凹部５Ａの下側に配される薄膜ヒータ２Ａの熱容量を小さくすることができる。
第一の実施の形態の図８(a)と同様に、電流電極３Ａは、二つの電極パターン３１aＡ，３１bＡと二つの電流端子３２aＡ，３２bＡとを備え、電極パターン３１aＡ，３１bＡは、薄膜ヒータ２Ａの各端部にそれぞれ連なっている。
電圧電極４Ａは、二つの電極パターン４１aＡ，４１bＡと二つの電圧端子４２aＡ，４２bＡとを備え、電極パターン４１aＡ，４１bＡは、薄膜ヒータ２Ａの各端部にそれぞれ連なっている。
そして、薄膜ヒータ２Ａの右側に二つの電流端子３２aＡ，３２bＡ及び二つの電極端子４２aＡ，４２bＡが一列に配置され、二つの電流端子３２aＡ，３２bＡの間に二つの電圧端子４２aＡ，４２bＡがそれぞれ配置されている。
【００６８】
薄膜ヒータ２Ａの膜構造としては、第一の実施の形態と同様に、例えばＡｕ／Ｗ／Ｔａとすることが好ましい。
さらに、中基板１０３Ａとしてガラス材料ではなく、シリコンからなるものを使用しても良く、この場合には、上述した図８(c)と同様の構造とすることが好ましい。
【００６９】
次に、複合型マイクロ反応装置１００Ａの製造方法について説明する。この製造方法についても第一の実施の形態と基本的に同様であり、中基板１０３Ａの両面に陽極接合用の金属膜を成膜し、中基板１０３Ａの下面にべた一面に電熱膜を成膜する。このとき、中基板１０３Ａの下面に成膜した陽極接合用の金属膜を電熱膜のＴａ膜として使用することができる。そして、成膜した電熱膜をパターニングすることによって電熱パターン１０６Ａ，１３６Ａを形成すると同時に、マイクロ真空センサ１Ａの薄膜ヒータ２Ａ、電流電極３Ａ及び電圧電極４Ａもパターニングする。
さらに、中基板１０３Ａに、フォトリソグラフィ法とサンドブラスト法を用いて、燃料供給流路部１７１Ａ、改質流路部１７２Ａ、連通溝１７３Ａ、一酸化炭素除去器の空気供給流路部１７４Ａ、一酸化炭素除去流路部１７５Ａを形成し、さらに貫通孔１７６Ａ、切欠き２１１Ａ〜２１６Ａを形成する際に、同時に中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡの厚さを薄くしてマイクロ真空センサ用の凹部５Ａを形成する。
また、上基板１０２Ａには切欠き１０２ｆＡを形成し、下基板１２０Ａには切欠き１２０ｆＡを形成する。
その他は、第一の実施の形態と同様のため、その説明を省略する。
【００７０】
以上のような第二の実施の形態によれば、断熱真空容器１５０Ａ内の真空度を測定するマイクロ真空センサ１Ａを備え、マイクロ真空センサ１Ａが中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡに配置され、反応装置本体１０１Ａ内に収納されているので、断熱真空容器１５０Ａ内の真空度をセンシングすることができるとともに小型化を図ることができる。
また、マイクロ真空センサ１Ａは、薄膜ヒータ２Ａの温度が７０℃程度でセンシング可能であることから、消費電力を小さくすることができる。
また、マイクロ真空センサ１Ａは、中基板１０３Ａの角部１０３ｇＡのうち、薄膜ヒータ２Ａの上側に位置する上面中央部に凹部５Ａが形成され、板厚が薄くなっているので、発熱部の熱容量が小さいので、この点においても消費電力を小さくでき、かつ、マイクロ真空センサ１Ａとしての応答速度が速くなる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、マイクロ真空センサ１，１Ａは、断熱真空容器１５０，１５０Ａ内であれば、特に上述したような突出部分１０３eや角部１０３ｇＡの位置に設けなくとも適宜変更可能である。
また、薄膜ヒータ２，２Ａ，１２や電流電極３，３Ａ，１３、電圧電極４，４Ａ，１４の位置や向き等も図示したものに限定されるものではない。
さらに、上記各実施の形態では、マイクロ真空センサとして熱伝導型マイクロ真空センサを用いる例を示したが、小型で低消費電力のものであれば、熱伝導型でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】複合型マイクロ反応装置１００の外観斜視図である。
【図２】複合型マイクロ反応装置１００の正面断面図である。
【図３】図２における切断線III−IIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図４】上基板１０２の両面のうち中基板１０３側から見た際の平面図である。
【図５】中基板１０３の両面のうち上基板１０２側から見た際の平面図である。
【図６】中基板１０３の両面のうち下基板１２０側から見た際の平面図である。
【図７】下基板１２０の両面のうち中基板１０３側から見た際の平面図である。
【図８】(a)は、マイクロ真空センサ１の下基板１２０側から見た際の平面図、(b)は、マイクロ真空センサ１の(a) における切断線VII−VIIに沿って切断した際の矢視断面図、(c)は、マイクロ真空センサ１１の切断線VIII−VIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図９】窒化シリコンの自立膜に薄膜ヒータを形成した熱伝導型マイクロ真空センサの消費電力の真空度依存性のグラフである。
【図１０】(a)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(b)のようなマイクロ真空センサ１を作成した場合の断面図、(b)は、中基板１０３に形成された電熱パターン１３６及び図８(c)のようなマイクロ真空センサ１１を作成した場合の断面図である。
【図１１】発電装置９００のブロック図である。
【図１２】複合型マイクロ反応装置１００Ａの正面断面図である。
【図１３】図１２における切断線ＸIII−ＸIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図１４】上基板１０２Ａの両面のうち中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である
【図１５】中基板１０３Ａの両面のうち上基板１０２Ａ側から見た際の平面図である。
【図１６】中基板１０３Ａの両面のうち下基板１２０Ａ側から見た際の平面図である。
【図１７】下基板１２０Ａの両面のうち中基板１０３Ａ側から見た際の平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ マイクロ真空センサ（気圧センサ）
２，２Ａ，１２ 薄膜ヒータ
３，３Ａ，１３ 電流電極
４，４Ａ，１４ 電圧電極
１５b 窒化シリコン膜
１００，１００Ａ 複合型マイクロ反応装置
１０２，１０２Ａ 上基板
１０３，１０３Ａ 中基板
１０４ 断熱室
１０６，１３６，１０６Ａ，１３６Ａ 電熱パターン（金属膜ヒータ）
１２０，１２０Ａ 下基板
１５０，１５０Ａ 断熱真空容器（反応容器）
１６１，１６１Ａ，１７１，１７１Ａ 燃料供給流路部
１６２，１６２Ａ，１７２，１７２Ａ 改質流路部
１６３，１６３Ａ，１７３，１７３Ａ 連通溝
１６４，１６４Ａ，１７４，１７４Ａ 一酸化炭素除去器の空気供給流路部
１６５，１６５Ａ，１７５，１７５Ａ 一酸化炭素除去流路部
３０１ Ｔａ膜
３０２ Ｗ膜
３０３ Ａｕ膜
９０３ 発電セル
１０００ 電子機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、
前記反応容器内に収容され、反応物の反応を起こす複数の反応器と、
前記反応容器内の気圧を測定する気圧センサと、を備えることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記複数の反応器は異なる温度で反応物の反応を起こす反応器を含み、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間を連通する連通流路と、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間に設けられた断熱室と、を備え、
前記気圧センサが前記断熱室内に配されていることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記気圧センサは、前記反応器の表面に形成されたヒータを備え、
前記ヒータが形成された箇所における反応器の裏面が前記ヒータ側に窪んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記反応器の表面に成膜された密着層と、前記密着層上に成膜された拡散防止層と、前記拡散防止層上に成膜された発熱層とを備えた構造であることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
【請求項５】
前記反応器の表面に、窒化シリコン膜が成膜され、前記窒化シリコン膜上に前記ヒータが形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記複数の反応器に熱を供給する熱供給源を備え、
前記熱供給源が、反応物としての燃料の燃焼反応を促進する燃焼用触媒を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項７】
前記複数の反応器のうち一方の反応器は、反応物としての燃料と水から水素を生成する改質器であり、
他方の反応器は、反応物としての一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応器は、複数の基板が積層されてなり、互いに接合する接合面のうち少なくとも一方に溝が形成され、この溝が形成された基板に、前記溝を他の基板で覆うことによって前記溝が形成された基板との間に反応物が供給される流路が形成されており、
前記複数の基板がガラス製、シリコン製、セラミック製、金属製あるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項９】
請求項１に記載の前記反応器により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルをさらに備えることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
反応容器と、
前記反応容器内に収容され、反応物の反応を起こす複数の反応器と、
前記反応容器内の気圧を測定する気圧センサと、を備えることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記複数の反応器は異なる温度で反応物の反応を起こす反応器を含み、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間を連通する連通流路と、
前記異なる温度で反応物の反応を起こす反応器間に設けられた断熱室と、を備え、
前記気圧センサが前記断熱室内に配されていることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記気圧センサは、前記反応器の表面に形成されたヒータを備え、
前記ヒータが形成された箇所における反応器の裏面が前記ヒータ側に窪んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記反応器の表面に成膜された密着層と、前記密着層上に成膜された拡散防止層と、前記拡散防止層上に成膜された発熱層とを備えた構造であることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
【請求項５】
前記反応器の表面に、窒化シリコン膜が成膜され、前記窒化シリコン膜上に前記ヒータが形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記複数の反応器に熱を供給する熱供給源を備え、
前記熱供給源が、反応物としての燃料の燃焼反応を促進する燃焼用触媒を有するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項７】
前記複数の反応器のうち一方の反応器は、反応物としての燃料と水から水素を生成する改質器であり、
他方の反応器は、反応物としての一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応器は、複数の基板が積層されてなり、互いに接合する接合面のうち少なくとも一方に溝が形成され、この溝が形成された基板に、前記溝を他の基板で覆うことによって前記溝が形成された基板との間に反応物が供給される流路が形成されており、
前記複数の基板がガラス製、シリコン製、セラミック製、金属製あるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項９】
請求項１に記載の前記反応器により生成される改質ガスから電気化学反応により電力を取り出す発電セルをさらに備えることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記発電装置を電力供給源として備えることを特徴とする電子機器。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−３１９７６９（Ｐ２００７−３１９７６９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１９７５（Ｐ２００６−１５１９７５）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【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１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【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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