反応装置及び電子機器
【課題】反応装置から断熱容器への伝熱量を抑制しながら、反応装置本体の温度を適切に維持する。
【解決手段】反応装置本体１１と、反応装置本体１１を収容する断熱容器２０とを備える反応装置１０である。断熱容器２０は反応装置本体１１からの赤外領域の輻射を透過する輻射透過領域２３，２５を有する。
【解決手段】反応装置本体１１と、反応装置本体１１を収容する断熱容器２０とを備える反応装置１０である。断熱容器２０は反応装置本体１１からの赤外領域の輻射を透過する輻射透過領域２３，２５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置等に用いる反応装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力を直接取り出す装置である。
【０００３】
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる気化器、気化した燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体としての高温体を断熱容器としての高温体収納装置に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、反応装置本体から断熱容器への伝熱量を抑制しながら、反応装置本体の温度を適切に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、反応装置であって、反応物が反応する反応部を有する反応装置本体と、前記反応装置本体を収容する第１の容器とを備え、前記第１の容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記第１の容器の前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ、ＮａＩ、ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられ、前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分には、前記第１の容器の前記輻射透過領域よりも赤外領域の透過率が低い材料が用いられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記第１の容器の全体には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ，ＮａＩ，ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分の内壁面には、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面には、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面を除く部分の外壁面よりも赤外領域の輻射率が高い輻射放熱領域が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の少なくとも前記輻射透過領域との対向面を除く部分には、前記反応装置本体からの輻射を防止する輻射防止膜が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の反応装置であって、前記輻射放熱領域は非蒸発型ゲッターにより形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の外側であって前記第１の容器の内側は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部が前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体は互いに異なる温度であり反応物がそれぞれ反応する２つ以上の反応部を有し、前記２つ以上の反応部のうち少なくとも１つが前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含み、前記輻射透過領域には、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は気化された燃料及び水から改質ガスを生成する改質器を含み、前記輻射透過領域には、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の反応装置であって、前記燃料電池セルは溶融炭酸塩型であり、前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、
前記燃料電池セルは固体酸化物型であり、請求項１３に記載の反応装置であって、前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、電子機器であって、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の電子機器であって、前記輻射透過領域は、前記電子機器の外周面に沿って配置されることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、反応装置本体から断熱容器の外部へ輻射放熱を行うことによって、反応装置本体から断熱容器への伝熱量を抑制しながら、反応装置本体の温度を適切に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。図１に示すように、反応装置１０Ａは、反応装置本体１１と、反応装置本体１１を収容する断熱容器（第１の容器）２０とからなる。反応装置１０Ａは、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金、ニッケル基合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、光学材料あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。
反応装置本体１１の外壁面には、後述する輻射放熱膜１３ａ，１５ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１ａが設けられている。輻射防止膜１１ａの材料には、後述する反射膜２１ａと同様の材料を用いることができる。輻射防止膜１１ａにより、反応装置１０Ａからの輻射による反応装置１０Ａの外部への熱量の移動が抑制される。
【００２７】
反応装置本体１１は、第１連結部１２と、低温反応部１３と、第２連結部１４と、高温反応部１５とからなる。高温反応部１５は、低温反応部１３よりも高温に保たれる。
図１に示すように、低温反応部１３及び高温反応部１５の外表面には、輻射放熱膜１３ａ，１５ａがそれぞれ設けられている。輻射放熱膜１３ａ，１５ａには、１〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。
【００２８】
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、反応装置本体１１の表面全体に輻射防止膜１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ2やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カオリンやＲＦｅＯ3（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１３ａ，１５ａを形成してもよい。
【００２９】
一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１３ａ，１５ａの材料として用いることはできない。
【００３０】
また、輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、陽極酸化等の手法により、Ａｌ2Ｏ3を筐体２１の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１３ａ，１５ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、断熱容器２０の内壁面の輻射透過窓２３，２５と対向配置される。
【００３１】
第１連結部１２は高温反応部１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部１２は、一端で低温反応部１３に接続され、他端側で断熱容器２０を貫通するとともに、他端で図示しない外部の装置に接続される。第１連結部１２は、低温反応部１３から断熱容器２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）と、断熱容器２０の外部から低温反応部１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）とを備える。
【００３２】
第２連結部１４は高温反応部１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部１５と低温反応部１３との間を接続する。第２連結部１４は、一端で高温反応部１５に接続され、他端で低温反応部１３に接続されるとともに、高温反応部１５から低温反応部１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）と、低温反応部１３から高温反応部１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）とを備える。
【００３３】
次に、断熱容器２０について説明する。断熱容器２０は直方体形状をしており、内部に反応装置本体１１が収納されている。
【００３４】
断熱容器２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器２０は、筐体２１と、輻射透過窓２３，２５と、反射膜２１ａとから概略構成される。
筐体２１の内壁面には、反応装置本体１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜２１ａが形成されている。反射膜２１ａの材料については、後述する。反射膜２１ａにより、反応装置本体１１からの輻射による筐体２１への熱量の移動が抑制される。
【００３５】
低温反応部１３には第２連結部１４を介して高温反応部１５から熱量が伝導するので、第１連結部１２を介して断熱容器２０に伝導する熱量以上の熱量が伝導すると、温度が適温以上に上昇するおそれがある。そこで、本実施形態の断熱容器２０の内壁面には、低温反応部１３及び高温反応部１５に対応する位置に、それぞれ輻射透過窓２３，２５を設けている。
【００３６】
輻射透過窓２３，２５は、断熱容器２０の内壁面の反射膜２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓２５は高温反応部１５の輻射放熱膜１５ａからの輻射を透過させて断熱容器２０の外部に放出する。輻射透過窓２３は低温反応部１３の輻射放熱膜１３ａからの輻射を透過させて断熱容器２０の外部に放出する。
【００３７】
輻射透過窓２３，２５は、例えば図１に示すように、断熱容器２０の輻射放熱膜１３ａ，１５ａと対向する部分に設けられており、赤外領域の輻射の透過率が高い材料で形成されている。輻射透過窓２３，２５の材料については、後述する。
【００３８】
以下、反応装置１０Ａにおける熱の移動について説明する。
一般に、固体の伝熱量をＱ、熱伝導率をｋ、断面積をＳ、温度差を△Ｔ、伝熱長を△ｘとすると、以下の数式（１）が成立する。
【数１】
【００３９】
したがって、第２連結部１４を通しての高温反応部１５から低温反応部１３への伝熱量ＱS1は、高温反応部１５と低温反応部１３との温度差、第２連結部１４の熱伝導率及び断面積に比例し、第２連結部１４の長さに反比例する。同様に、低温反応部１３から断熱容器２０への伝熱量ＱS2は、低温反応部１３と断熱容器２０との温度差、第１連結部１２の熱伝導率及び断面積に比例し、第１連結部１２の低温反応部１３から断熱容器２０までの長さに反比例する。
【００４０】
次に、輻射放熱膜１３ａ，１５ａによる放熱量について検討する。
高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１５ａによる放熱量をＱI、輻射放熱膜１３ａによる放熱量をＱIIとすると、熱平衡状態では以下の数式（２）、（３）が成立する。
【数２】
【００４１】
数式（２）、（３）より、低温反応器１３および高温反応器１５の熱収支の合計はＱIとＱIIとＱS2の和となる。したがって、各反応器の温度を適切に保つには、各反応器１３，１５の熱収支に合わせて放熱量を適切に設定する必要がある。ここで、断熱容器への伝熱量ＱS2は、断熱容器を介しての外部の装置への伝熱量と等しくなるので、外部の装置の温度上昇を防ぐためには、ＱS2を抑制する必要がある。一方、輻射放熱膜１５ａ、１３aによる放熱量QI、QIIは、輻射透過窓２３，２５を透過して外部へ放射されるため、各輻射透過窓を適切に配置することにより、この熱が外部の装置へと伝熱させないようにすることができる。したがって、各反応器１３，１５での熱収支の合計及び抑制された断熱容器への伝熱量ＱS2に応じて、適切に放熱量ＱI及びＱIIを設定することにより、各反応器１３，１５の温度を適切に保ちながら、外部の装置への伝熱量QS2を抑制することが可能である。
【００４２】
シュテファン＝ボルツマンの法則によると、絶対温度Ｔ（Ｋ）、輻射率ε、表面積Ａ（ｍ2）の物体から単位時間当たりに放出される総輻射エネルギー量Ｅ（Ｗ／ｍ2）は以下の数式（４）で表される。
【数３】
ここで、σはシュテファン＝ボルツマン定数であり、σ＝５．６７×１０-8（Ｗ／ｍ2／Ｋ4）である。したがって、放熱量ＱI、ＱIIは、輻射放熱膜１３ａ，１５ａの面積を変更したり、適度な輻射率の材質を選択することにより調整することができる。
【００４３】
次に、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の波長と輻射透過窓２３，２５の材質について検討する。
温度Ｔ（Ｋ）の黒体が放射する波長λの電磁波の黒体放射強度Ｂ（λ）は、プランクの式と呼ばれる次の数式（５）で与えられる。
【数４】
【００４４】
ウィーンの変位則によると、温度Ｔ（Ｋ）の黒体からの輻射強度がピークをとる波長λmax（ｍ）は温度Ｔ（Ｋ）に反比例し、次の数式（６）で表される。
【数５】
【００４５】
図２は数式（５）により求めた、１００℃〜１０００℃における輻射強度と波長との関係を示す図である。なお、波長λmaxにおける輻射強度Ｂ（λmax）を１として規格化している。図２に示すように、反応部の温度によって輻射強度が最大となる波長が異なるため、低温反応部１３及び高温反応部１５の動作温度に合わせて、反射膜２１ａや輻射透過窓２３，２５の材質を選択する必要がある。
【００４６】
図３は反射膜２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの輻射の反射率の波長依存性を示すグラフである。図３に示すように、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕは１００℃〜１０００℃の反応部から放射される約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であり、反射膜２１ａとして用いることができる。また、Ｒｈは約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であるので、反応部の温度が５００℃以下であれば、反射膜２１ａとして用いることができる。
【００４７】
図４、図５は輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓２３，２５としては、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の透過率が高い材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、吸収した輻射熱により輻射透過窓２３，２５の温度が上昇し、断熱容器２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。
【００４８】
輻射透過窓２３，２５に適した材料としては、例えば、超高真空用の覗き窓の材料として利用されているＣａＦ2（フッ化カルシウム；０．１５−１２）、ＢａＦ2（フッ化バリウム；０．２５−１５）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛；０．６−１８）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム；０．１３−１０）、ＫＲＳ−５（臭沃化タリウム；０．６−６０）、ＫＲＳ−６（臭塩化タリウム；０．４１−３４）、ＬｉＦ（フッ化リチウム；０．１１−８）、ＳｉＯ2（光学用合成石英；０．１６−８）、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム；０．２−７０）、ＫＢｒ（臭化カリウム；０．２−４０）等を用いることができる。なお、括弧内の数字は透過領域波長（μｍ）である。
【００４９】
この他にも、ＡｌＦ3（０．２２−１２）、ＮａＣｌ（０．２１−２６）、（０．１６−１５）、ＫＣｌ（０．２１−３０）、ＣｓＣｌ（０．１９−２５）、ＣｓＢｒ（０．２４−４０）、ＣｓＦ（０．２７−１８）、ＮａＢｒ（０．２２−２３）、ＣａＣＯ３（０．３−５．５）、ＫＩ（０．３−３０）、ＮａＩ（０．２５−２５）、ＡｇＣｌ（０．４−３０）、ＡｇＢｒ（０．４５−３３）、ＴｌＢｒ（０．９−４０）、Ａｌ2Ｏ3（０．２−８）、ＢｉＦ3（０．２６−２０）、ＣｄＳｅ（０．７−２５）、ＣｄＳ（０．５５−１８）、ＣｄＴｅ（０．８６−２８）、ＣｅＦ3（０．３−１２）、ＣｅＯ2（０．４−１６）、Ｃｒ2Ｏ3（１．２−１０）、ＤｙＦ2（０．２２−１２）、ＧａＡｓ（０．９−１８）、ＧａＳｅ（０．６５−１７）、Ｇｄ2Ｏ3（０．３２−１５）、Ｇｅ（１．７−２５）、ＨｆＯ2（０．２３−１２）、Ｌａ2Ｏ3（０．２６−１１）、ＭｇＯ（０．２３−９）、ＮａＦ（０．１３−１５）、Ｎｂ2Ｏ5（０．３２−８）、ＰｂＦ2（０．２４−２０）、Ｓｉ（１．１−１．４）、Ｓｉ3Ｎ4（０．２５−９）、ＳｒＦ2（０．２−１０）、ＴｌＣｌ（０．４−２０）、ＹＦ3（０．２−１４）、Ｙ2Ｏ3（０．２５−９）、ＺｎＯ（０．３５−２０）、ＺｎＳ（０．３８−１４）、ＺｒＯ2（０．３−８）等を用いることができる。
【００５０】
以上示したように、本実施形態によれば、高温反応部１５または低温反応部１３からの輻射を輻射透過窓２３，２５を介して反応装置１０Ａの外部に放出するので、高温反応部１５または低温反応部１３から断熱容器２０への伝熱量を抑制しながら、高温反応部１５、低温反応部１３の温度を適切に維持することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態においては、低温反応部１３及び高温反応部１５の両方に輻射放熱膜１３ａ，１５ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓２３，２５についても、設けられる輻射放熱膜に対向するいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、筐体２１を、赤外領域の輻射を透過させる材料で輻射透過窓２３，２５と一体に形成してもよい。
【００５２】
＜変形例１＞
図６は本発明の第１変形例に係る反応装置１０Ｂの構成を示す模式図であり、図７は図６のVII矢視図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第２連結部１４に輻射放熱膜１４ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１４ａと対向する部分に輻射透過窓２４を設けることにより、高温反応部１５での輻射放熱を行わずに、第２連結部１４で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（７）、（８）が成立する。
【数６】
【００５３】
数式（７）、（８）より、低温反応器１３および高温反応器１５の熱収支の合計はＱr1とＱS2の和となる。本変形例においても、第１実施形態と同様、各反応器１３，１５での熱収支の合計及び抑制された断熱容器への伝熱量ＱS2に応じて、適切に放熱量Ｑr1を設定することにより、各反応器１３，１５の温度を適切に保ちながら、外部の装置への伝熱量QS2を抑制することが可能である。
【００５４】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量は、第１実施形態ではＱRA−ＱI、本変形例ではＱRAであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。一方、数式（１）より、熱伝導率をｋ、断面積をＳ、温度差を△Ｔがそれぞれ一定であれば、伝熱量ＱS1が大きくなると、伝熱長△ｘが小さくなるので、本変形例のように高温反応部１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように高温反応部１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第２連結部１４の配管長を短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｂをそれぞれ小型化することができる。
【００５５】
また、高温反応部１５及び第２連結部１４の両方で輻射放熱を行ってもよい。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（９）、（１０）が成立する。
【数７】
【００５６】
この場合、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量はＱRA−ＱIであるが、第２連結部１４でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIを小さく設定することができる。従って、第１実施形態よりも高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量を大きくすることができ、本変形例と同様、第２連結部１４の配管長をより短縮して、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｂをそれぞれ小型化することができる。
【００５７】
＜変形例２＞
図８は本発明の第２変形例に係る反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第１連結部１２の低温反応部１３と断熱容器２０との間の部分に輻射放熱膜１２ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１２ａと対向する部分に輻射透過窓２２を設けることにより、各反応部１３，１５での輻射放熱を行わずに、第１連結部１２で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１２ａによる放熱量をＱr2とすると、熱平衡状態では以下の数式（１１）、（１２）が成立する。
【数８】
【００５８】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、数式（１１）、（１２）より、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量は、第１実施形態ではＱRB−ＱII＋ＱS1、本変形例ではＱRB＋ＱS1であり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。従って、上述の第１変形例と同様、本変形例のように各反応部１３，１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように高温反応部１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第１連結部１２の配管長を短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｃをそれぞれ小型化することができる。
【００５９】
＜変形例３＞
図９は本発明の第３変形例に係る反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第１連結部１２の低温反応部１３と断熱容器２０との間の部分に輻射放熱膜１２ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１２ａと対向する部分に輻射透過窓２２を設けるとともに、第２連結部１４に輻射放熱膜１４ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１４ａと対向する部分に輻射透過窓２４を設けることにより、低温反応部１３及び高温反応部１５での輻射放熱を行わずに、第１連結部１２及び第２連結部１４で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１２ａによる放熱量をＱr2、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（１３）、（１４）が成立する。
【数９】
【００６０】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、数式（１３）、（１４）より、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量は、第１実施形態ではＱRA−ＱI、本変形例ではＱRAであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。また、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量は、第１実施形態ではＱRB−ＱII、本変形例ではＱRBであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。従って、上述の各変形例と同様、本変形例のように各反応部１３，１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように各反応部１３，１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第１連結部１２及び第２連結部１４の配管長をそれぞれ短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｄをそれぞれ小型化することができる。
【００６１】
また、第１連結部１２、低温反応部１３、第２連結部１４及び高温反応部１５の各部で輻射放熱を行ってもよい。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr2、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（１５）、（１６）が成立する。
【数１０】
【００６２】
この場合、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量はＱRA−ＱIであるが、第２連結部１４でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIを小さく設定することができる。また、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量はＱRB−ＱIIであるが、第１連結部１２でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIIを小さく設定することができる。従って、第１実施形態よりも高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量及び低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量を大きくすることができ、第１変形例と同様、第２連結部１４及び第１連結部１２の配管長をより短縮して、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｄをそれぞれ小型化することができる。
【００６３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は本発明の第２実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００６４】
電子機器１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１０１と、等から概略構成される。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１０１に供給する。
【００６５】
次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１０１に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２、等を備える。
【００６６】
燃料容器１０２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の気化器１０４に送液される。
【００６７】
反応装置１１０は、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等からなる。
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を後述するヒータ兼温度センサ１５３や改質器１０５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。
【００６８】
改質器１０５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１０５は後述するヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により気化器１０４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００６９】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次の化学反応式（１７）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 ・・・（１７）
なお、化学反応式（１７）についで逐次的に起こる次の化学反応式（１８）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ ・・・（１８）
化学反応式（１７）及び（１８）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。
【００７０】
一酸化炭素除去器１０６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００７１】
一酸化炭素除去器１０６には改質器１０５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器１０６の流路を流れ、改質器１０５やヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（１９）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 ・・・（１９）
化学反応式（１９）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。
【００７２】
触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。
【００７３】
燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。
【００７４】
固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（２０）に示す反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ- ・・・（２０）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。
【００７５】
酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２１）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ ・・・（２１）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（２０）、（２１）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
【００７６】
アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。
【００７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。
【００７８】
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図１１は反応装置１１０の斜視図、図１２は図１１のXII-XII切断線に対応する模式断面図、図１３は図１１のXIII矢視図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。また、図１２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高電圧側または低電圧側の１本だけを図示した。また、簡明に示すため、図１２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。
【００７９】
反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。
高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒータ兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒータ兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００８０】
低温反応部１１３には、気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒータ兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒータ兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００８１】
第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、一端で低温反応部１１３に接続され、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。また、第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）１１２ｂと、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）１１２ｃとを備える。
【００８２】
第２連結部１１４は高温反応部１１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部１１５と低温反応部１１３との間を接続する。また、第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続されるとともに、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）１１４ｂと、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）１１４ｃとを備える。
【００８３】
ここで、第１配管及び第２配管は、それぞれ一体的に形成されるかまたは互いに接合されて、第１配管及び第２配管の間で熱交換が行われるようにしてもよい。この場合、例えば、第１配管を２本に分けて、各第１配管を第２配管の周囲に配置することにより、第１配管と第２配管との間での熱交換が行われやすくなる。第３配管及び第４配管についても同様である。
【００８４】
本実施形態においては、図１２に示すように、低温反応部１１３に輻射放熱膜１１３ａが設けられており、断熱容器１２０の輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１２３が設けられている。輻射放熱膜１１３ａからの輻射は輻射透過窓１２３を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。したがって、低温反応部１１３から第１連結部１１２を経て断熱容器１２０へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防ぎ、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。
【００８５】
本実施形態の構造において、低温反応部１１３の温度を１５０℃、高温反応部１１５の温度を４００℃、燃料電池セル１４０の効率を４０％、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第２連結部１１４や第１連結部１１２による熱伝導を除く高温反応部１１５、低温反応部１１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋２Ｗ、＋９Ｗになる。輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３を設けない場合には、この合計１１Ｗの熱量が断熱容器１２０へと伝導してしまう。たとえば、９Ｗを輻射透過窓１２３を介して輻射放熱膜１１３ａにより輻射放熱することで、第１連結部１１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜１１３ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜１１３ａの表面積を約５０ｃｍ2とることにより、９Ｗを放熱することができる。
【００８６】
なお、気化器１０４を有する低温反応部１１３の温度は約１５０℃であり、３．０〜２３μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓１２３の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器１０５を有する高温反応部１１５から放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓１２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【００８７】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、または、第３配管及び第４配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【００８８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１４は本発明の第３実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００８９】
本実施形態においては、反応装置２１０が、気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
気化器２０４と第１の熱交換器２０７とは一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられており、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。
【００９０】
図１５は反応装置２１０の斜視図、図１６は図１５のXVI-XVI切断線に対応する模式断面図、図１７は図１５のXVII矢視図である。燃料電池セルスタック２４０は、図１６に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は気密容器（第２の容器）２５０に収容され、気密容器２５０は断熱容器（第１の容器）２２０に収容されている。気密容器２５０は、気密容器２５０によって仕切られる空間の内外間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される。ここで、各出力電極及びリード線は、ガラス、セラミック等の図示しない絶縁材により他の部材から絶縁されて引き出される。
なお、図１４では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、簡明に示すため、図１６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図１６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高電圧側または低電圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７は図示していない。
【００９１】
以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。
【００９２】
電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（２２）、（２３）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋ＣＯ32-→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２２）
ＣＯ＋ＣＯ32-→２ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２３）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。
【００９３】
触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。
【００９４】
酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２４）に示す反応が起こる。
２ＣＯ2＋Ｏ2＋４ｅ-→２ＣＯ32- ・・・（２４）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。
【００９５】
次に、反応装置２１０の構造について説明する。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
図１６に示すように、反応装置２１０は、反応装置本体２１１と、反応装置本体２１１を収容する断熱容器２２０とからなる。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００９６】
反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。
【００９７】
燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。
【００９８】
また、高温反応部２１７には、電気ヒータ兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒータ兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。
【００９９】
中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒータ兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒータ兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【０１００】
低温反応部２１３には、気化器２０４となる気化流路２０４ａ、一酸化炭素除去器２０６となる一酸化炭素除去流路２０６ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒータ兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒータ兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【０１０１】
第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、一端で低温反応部２１３に接続され、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）２１２ｂと、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）２１２ｃとを備える。第２実施形態と同様、第１配管及び第２配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０２】
第２連結部２１４は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。第２連結部２１４は、一端で中温反応部２１５に接続され、他端で低温反応部２１３に接続されるとともに、中温反応部２１５から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）２１４ｂと、低温反応部２１３から中温反応部２１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）２１４ｃとを備える。第２実施形態と同様、第３配管及び第４配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０３】
第３連結部２１６は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。第３連結部２１６は、一端で高温反応部２１７に接続され、他端で中温反応部２１５に接続されるとともに、高温反応部２１７から中温反応部２１５に反応物や生成物を送る流路となる第５配管（流出配管）２１６ｂと、中温反応部２１７から高温反応部２１７に反応物や生成物を送る第６配管（流入配管）２１６ｃとを備える。第２実施形態と同様、第５配管及び第６配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０４】
本実施形態においては、図１６に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０の輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に輻射透過窓２２７が設けられている。輻射放熱膜２１７ａからの輻射は輻射透過窓２２７を透過するため、高温反応部２１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器２２０の外部へ放出される。したがって、高温反応部２１７から第３連結部２１６を経て中温反応部２１５へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部２１７で生じる熱量により高温反応部２１７の温度が必要以上に上昇することを防いで、高温反応部２１７の温度を適正に維持することができる。
【０１０５】
また、本実施形態においては、触媒燃焼器２０９は気密容器２５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱が気密容器２５０に伝導しやすい。そして、輻射放熱膜２１７ａは、気密容器２５０における触媒燃焼器２０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱は、気密容器２５０のうち特に輻射放熱膜２１７ａに伝導されやすく、ひいては、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９から断熱容器２２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１０６】
本実施形態の構造について、低温反応部２１３の温度を１５０℃、中温反応部２１５の温度を４００℃、高温反応部２１７の温度を６５０℃、燃料電池セルスタック２４０の効率を５０％とし、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第３連結部２１６、第２連結部２１４及び第１連結部２１２による熱伝導を除く高温反応部２１７、中温反応部２１５、低温反応部２１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋２１Ｗ、＋０．５Ｗ、−２．５Ｗになる。輻射放熱膜２１７ａを設けない場合には、この合計１９Ｗの熱量が断熱容器２２０へと伝導してしまう。たとえば、１７．５Ｗを輻射透過窓２２７を介して輻射放熱膜２１７ａにより放射することで、第１連結部２１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜２１７ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜２１７ａの表面積を約４．２５ｃｍ２とることにより、７．５Ｗを放熱することができる。
【０１０７】
なお、例えば、溶融炭酸塩型の燃料電池セルスタック２４０を有する高温反応部２１７の温度を約６００℃とすると、１．４〜１１μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓２２７の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器２０５を有する中温反応部２１５からも放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓２２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【０１０８】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、第３配管及び第４配管、または、第５配管及び第６配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【０１０９】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１８は本発明の第４実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。図１９は反応装置３１０の斜視図、図２０は図１９のXX-XX切断線に対応する模式断面図、図２１は図１９のXXI矢視図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【０１１０】
燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第３実施形態と同様に、反応装置３１０には一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９は気密容器３５０に収容され、気密容器（第２の容器）３５０は断熱容器（第１の容器）３２０に収容されている。気密容器２５０は、気密容器３５０によって仕切られる空間の内外間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７、リード線３５７ｃ及び第３連結部３１６が貫通する部分は気密封止される。ここで、各出力電極及びリード線は、ガラス、セラミック等の図示しない絶縁材により他の部材から絶縁されて引き出される。
なお、図１８では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。
【０１１１】
以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。
【０１１２】
電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（２５）、（２６）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ- ・・・（２５）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２６）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１１３】
酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２７）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2- ・・・（２７）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１１４】
触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。
【０１１５】
本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒータ兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約７００〜１０００℃に保たれる。
【０１１６】
図２０に示すように、反応装置３１０には、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓３２７が設けられている。輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３２７を透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、高温反応部３１７から第３連結部３１６を経て中温反応部３１５へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７で生じる熱量により高温反応部３１７の温度が必要以上に上昇することを防いで、高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
【０１１７】
また、本実施形態においては、図２０に示すように、中温反応部３１５に輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓３２５が設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３２５を透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、中温反応部３１５から第２連結部３１４を経て低温反応部３１３へ伝導する熱量を抑えるとともに、第３連結部３１６から伝導する熱量により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。
【０１１８】
さらに、本実施形態においても、触媒燃焼器３０９は気密容器３５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱が気密容器３５０に伝導しやすい。そして、輻射放熱膜３１７ａは、気密容器３５０における触媒燃焼器３０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱は、気密容器３５０のうち特に輻射放熱膜３１７ａに伝導されやすく、ひいては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１１９】
ここで、燃料電池装置３３０を起動する場合、ヒータ兼温度センサ３５７により、高温反応部３１７を約７００〜１０００℃といった、固体酸化物型燃料電池の動作温度にまで上昇させる。本実施形態では、高温反応部３１７においてヒータ兼温度センサ３５７が設けられる側と反対側の面で輻射放熱するので、高温反応部３１７において加熱される側の面は冷却されにくく、高温反応部３１７の加熱を効率良く行うことができる。
【０１２０】
本実施形態の構造について、低温反応部３１３の温度を１５０℃、中温反応部３１５の温度を４００℃、高温反応部３１７の温度を８００℃、燃料電池セルスタック３４０の効率を６０％とし、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第３連結部３１６、第２連結部３１４及び第１連結部３１２による熱伝導を除く高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋１０Ｗ、＋３Ｗ、＋０Ｗになる。輻射放熱膜３１２ａ，３１６ａを設けない場合には、この合計１３Ｗの熱量が断熱容器３２０へと伝導してしまう。たとえば、８Ｗ，３Ｗを輻射透過窓３２５，３２７を介して輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａにより放射することで、第１連結部３１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａの表面積をそれぞれ約１．３ｃｍ２、２．６ｃｍ２とることにより、８Ｗ，３Ｗを放熱することができる。
【０１２１】
なお、固体酸化物型の燃料電池セルスタック３４０を有する高温反応部３１７の温度は約８００℃であり、１．１〜９μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓３２７の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器３０５を有する中温反応部３１５からも放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓３２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【０１２２】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、第３配管及び第４配管、または、第５配管及び第６配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。この場合、輻射透過窓３２５，３２７についても、設けられる輻射放熱膜に対向するようにいずれか一方のみを設けてもよい。
【０１２４】
＜変形例４＞
図２２は本発明の第４変形例に係る反応装置３１０Ａの構成を示す図２０と同様の模式断面図である。第４実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。本変形例においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の上面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａがそれぞれ設けられ、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａに対向する位置に輻射透過窓３２５，３２７がそれぞれ設けられている。従って、本変形例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた面において輻射放熱を行っている。
【０１２５】
触媒燃焼器３０９ａにおける発熱量よりも、高温反応部３１７における発熱量の方が大きいときには、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側は相対的に温度が低くなってしまう。従って、本変形例のように、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側と反対側の面において輻射放熱を行うことにより、高温反応部３１７の中で温度分布をより一様となるようにすることができる。
【０１２６】
＜変形例５＞
図２３は本発明の第５変形例に係る反応装置３１０Ｂの構成を示す図２０と同様の模式断面図である。第４実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。本変形例においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の下面にヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられ、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の上面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａがそれぞれ設けられ、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａに対向する位置に輻射透過窓３２５，３２７がそれぞれ設けられている。従って、本変形例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた側と反対側の面において輻射放熱を行っている。
【０１２７】
ここで、燃料電池装置３３０を次の手順で起動することができる。即ち、ヒータ兼温度センサ３５５により、例えば約３００〜４００℃といった、中温反応部３１５の温度を改質ガスが生成される温度にまで上昇させるとともに、ヒータ兼温度センサ３５７により、例えば１００℃といった、触媒燃焼器３０９ａの温度を改質ガス中の水素の燃焼が行われる温度にまで上昇させて、次いで、触媒燃焼器３０９ａにおいて水素を燃焼することにより、高温反応部３１７を約７００〜１０００℃といった、固体酸化物型燃料電池の動作温度にまで上昇させる。
【０１２８】
本変形例では、ヒータ兼温度センサ３５７が触媒燃焼器３０９ａの近くに設けられていて、また、高温反応部３１７において加熱される側と反対側の面で輻射放熱するので、ヒータ兼温度センサ３５７が触媒燃焼器３０９ａに効率良く伝わるとともに、高温反応部３１７において加熱される側の面は冷却されにくく、高温反応部３１７の加熱を効率良く行うことができる。なお、本変形例においても、燃料極セパレータ３４４を気密容器３５０の近傍に配置するか、絶縁膜を介して接触させてもよい。この場合、上述の各実施形態と同様、燃料電池セルスタック３４０で生じた熱が気密容器３５０に伝導しやすく、燃料電池セルスタック３４０から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１２９】
図２４は本実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。なお、図２４に示す電子機器３００はノート型パーソナルコンピュータである。図２４に示すように、反応装置３１０は電子機器３００の背面側に取り付けられており、輻射透過窓３２５，３２７は電子機器３００の外周面に沿って設けられている。このため、輻射放熱膜３１５ａ，３１５ａより放射された輻射は輻射透過窓３２５，３２７を透過して外部に放出され、電子機器本体３０１への伝熱を抑制して、温度上昇を抑制できる。この場合、電子機器本体３０１への伝熱を抑制できればよいので、輻射透過窓３２５，３２７は必ずしも電子機器３００の最外面に配置する必要はなく、最外面から窪んだ位置や突出した位置に設けてもよい。また、輻射透過窓３２５，３２７は後方向きに設けられているので、放出された輻射が電子機器３００を使用中のユーザに向けて輻射されることを抑制できる。
【０１３０】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図２５は本発明の第５実施形態に係る反応装置３１０Ｃの図２０と同様の模式断面図であり、図２６は図２５における図２１と同様のXIX矢視図である。図２０と同様であるので斜視図を割愛する。なお、第４実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
図２５、図２６に示すように、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１６ａと対向する部分に輻射透過窓３２６を設けてもよい。高温反応部３１７から第３連結部３１６へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１６ａから輻射され、輻射透過窓３２６より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、中温反応部３１５を介した高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、中温反応部３１５の温度を適切に維持することができる。
【０１３１】
以下に具体例として、高温反応部３１７から中温反応部３１５へ繋がる第３連結部へ５Ｗの伝熱があり、その温度が８００℃であるときに、第３連結部３１６から中温反応部３１５に伝導する伝熱量（ＱS1）を２Ｗに抑えながら、中温反応部３１５の温度を４００℃に維持する場合の、第３連結部３１６の長さについて説明する。ここで、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設けた場合において、輻射放熱膜３１６ａによる放熱量（ＱSr）は３Ｗであり、次の数式（２８）が成立する。
【数１１】
【０１３２】
実施例及び比較例として、以下の各例について、第３連結部３１６に必要な配管長をそれぞれ算出した。
［実施例１］
第３連結部３１６のうち中温反応部３１５に近くより低温となる部分に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱する。図２７は、第１実施例に係る反応装置３１０Ｄの下面図である。図２５と同様のため、反応装置３１０Ｄの模式断面図を割愛した。
［実施例２］
第３連結部３１６のうち高温反応部３１７に近くより高温となる部分に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱する。図２８は、第２実施例に係る反応装置３１０Ｅの下面図である。図２５と同様のため、反応装置３１０Ｅの模式断面図を割愛した。
［比較例１］
高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａ及び輻射透過窓を３２７設けて輻射放熱する。
［比較例２］
輻射放熱を行わない。即ち、ＱSr＝０Ｗであり、５Ｗの熱量がそのまま中温反応部３１５に伝導する。
なお、第３連結部３１６は耐熱材料のインコネルとし、幅３mm、高さ３mm、肉厚０．２５mmの角管が３本使用されているとした。
【０１３３】
図２９は、上述の第１実施例、第２実施例、第１比較例及び第２比較例における第３連結部３１６の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。表１に、同様の結果を示した。
【０１３４】
【表１】
【０１３５】
第１実施例では、第３連結部３１６のうち中温反応部３１５に接続された端部（第二の端部）から１５．５ｍｍの領域（温度範囲は４００℃〜７２５℃の領域に対応する）において輻射放熱することにより、放熱量ＱSrを３Ｗとして中温反応部３１５への伝熱量ＱＳ１を２Ｗに抑えることができた。
第２実施例では、第３連結部３１６のうち高温反応部３１７に接続された端部（第一の端部）から７．８ｍｍの領域（温度範囲は６４７℃〜８００℃の領域に対応）において輻射放熱する。これらの領域で輻射放熱することにより、上述の条件を満たすことができた。
【０１３６】
以上から、第３連結部３１６で輻射放熱した方が、高温反応部３１７のみで同じ熱量を輻射放熱する場合より、第３連結部３１６を短くすることができ、ひいては、反応装置３１０Ｃをより小型化することができる。
また、数式（４）より、輻射透過窓の単位面積当たりの輻射エネルギー量は温度の４乗に比例して増大する。従って、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合、第２実施例のように、反応装置本体のうち、より高温となる領域に輻射放熱膜３１６ａを設けて輻射透過窓３２６を介して輻射放熱したほうが、第１実施例のように、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓３２６の面積を小さくすることができる。さらに、その温度範囲に対応する波長領域において輻射を効率良く透過する、輻射の透過率の高い輻射放熱窓３２６の材料を入手しやすい。
【０１３７】
一方、第３連結部３１６においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱すると、第３連結部３１６の全長をより短くできる。また、上述の通り、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合には、輻射放熱する領域の面積は大きくなり、輻射が集中せずに分散するため、電子機器に搭載した場合、電子機器を使用中のユーザに対する安全性を高めることができる。
なお、輻射放熱を行わない場合は、第３連結部３１６の長さを最も短くできるものの、中温反応部３１５に５Ｗの熱量が伝導してしまうため、別の領域で輻射放熱を行う必要がある。
【０１３８】
＜変形例６＞
図３０に示すように、第２連結部３１４に輻射放熱膜３１４ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１４ａと対向する部分に輻射透過窓３２４を設けてもよい。中温反応部３１５から第２連結部３１４へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１４ａから輻射され、輻射透過窓３２４より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、低温反応部３１３を介した中温反応部３１５及び高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。
本変形例においても、第２連結部３１４で輻射放熱した方が、中温反応部３１５のみで輻射放熱して第２連結部３１４では輻射放熱しない場合より、第２連結部３１４を短くすることができる。また、第２連結部３１４で輻射放熱を行う場合は、第２連結部３１４においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１４ａ及び輻射透過窓３２４を設けて輻射放熱した方が、第２連結部３１４をより短くできる。いずれの場合も、反応装置３１０Ｆを小型化することができる。また、第５実施形態と同様、第２連結部３１４においてより高温となる領域に輻射放熱膜３１４ａ及び輻射透過窓３２４を設けて輻射放熱した方が、輻射透過窓３２４の面積を小さくすることができる。
【０１３９】
＜変形例７＞
図３１に示すように、第１連結部３１２に輻射放熱膜３１２ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１２ａと対向する部分に輻射透過窓３２２を設けてもよい。低温反応部３１３から第１連結部３１２へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１２ａから輻射され、輻射透過窓３２２より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
本変形例においても、第１連結部３１２で輻射放熱した方が、低温反応部３１３のみで輻射放熱して第１連結部３１２では輻射放熱しない場合より、第１連結部３１２を短くすることができる。また、第１連結部３１２で輻射放熱を行う場合は、第１連結部３１２においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１２ａ及び輻射透過窓３２２を設けて輻射放熱した方が、第１連結部３１２をより短くできる。いずれの場合も、反応装置３１０Ｇをより小型化することができる。また、第５実施形態、第６変形例と同様、第１連結部３１２においてより高温となる領域に輻射放熱膜３１２ａ及び輻射透過窓３２２を設けて輻射放熱した方が、輻射透過窓３２２の面積を小さくすることができる。
【０１４０】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図３２は本発明の第６実施形態に係る反応装置３１０Ｈの図２０と同様の模式断面図であり、図３３は図３２のXXIV矢視図である。斜視図は図２０と同様のため、割愛する。
図３２、図３３に示すように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａと対向する部分に輻射透過窓３６６，３６７を設けてもよい。
【０１４１】
以下に具体例として、高温反応部３１７と中温反応部３１５とを接続する第３連結部に、高温反応部３１７から５Ｗの伝熱があり、高温反応部３１７の温度が８００℃であるときに、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介して断熱容器３２０に伝導する伝熱量（ＱS1）を０．５Ｗに抑えながら、断熱容器３２０の温度を５０℃に維持する場合の、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の長さについて説明する。ここで、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設けた場合において、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａによる放熱量（ＱSr）は４．５Ｗであり、上述の数式（２８）が成立する。
【０１４２】
実施例及び比較例として、以下の各例について、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に必要な配管長をそれぞれ算出した。ここで、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７はともに同形状であるものとした。
［実施例３］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうちより低温となる部分（５０℃〜６４５℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。図３４は第３実施例に係る反応装置３１０Ｉの下面図である。図３２と同様のため、反応装置３１０Ｉの模式断面図を割愛した。
［実施例４］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち中間の温度領域となる部分（３００℃〜６５５℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。
［実施例５］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうちより高温となる部分（７０７℃〜８００℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。図３５は第５実施例に係る反応装置３１０Ｊの下面図である。図３２と同様のため、反応装置３１０Ｊの模式断面図を割愛した。
［比較例３］
高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａ及び輻射透過窓３６７を設けて輻射放熱する。この場合、高温反応部においてQSr＝４．５Wを輻射放熱するとして計算した。
［比較例４］
輻射放熱を行わない。この場合QS1＝５Wであるとして計算した。
【０１４３】
図３６は、上述の第３乃至第５実施例、第３比較例及び第４比較例におけるアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。表２に、同様の結果を示した。
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
上述の第３実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち５０℃〜６４５℃となる部分（断熱容器３２０と接続された端部（第二の端部）から５１ｍｍの長さ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４６】
上述の第４実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち３００℃〜６５５℃となる部分（断熱容器３２０と接続された端部と高温反応部３１７と接続された端部（第一の端部）の間の２３．６５ｍｍ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４７】
上述の第５実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち７０７℃〜８００℃となる部分（高温反応部３１７と接続された端部から５．９ｍｍの長さ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４８】
上述の第３比較例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長に亘って、伝熱量が０．５Ｗであるので、数式（１）より△ｘが１９１．２ｍｍとなる。
【０１４９】
上述の第４比較例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長に亘って、伝熱量が５Ｗであるので、数式（１）より△ｘが１９．１５ｍｍとなる。
【０１５０】
以下、上述の結果について述べる。数式（１）より、ある物体を熱が伝導する場合、その物体の単位長さ当たりの温度差は伝熱量に比例する。
第４比較例のように、輻射放熱を行わない場合は、電極での伝熱量が５Ｗと大きいので、各電極の長さを短くすることができるが、別の領域にて輻射放熱を行う必要がある。また、第３比較例のように、高温反応部３１７で４．５Ｗの熱量を輻射放熱する場合は、電極での伝熱量が０．５Ｗと小さいので、各電極の長さが長くなってしまう。
【０１５１】
第３乃至第５実施例のように電極部分から４．５Ｗを輻射放熱する場合、高温反応部３１７に接続されて８００℃となる端部では伝熱量は５Ｗであり、断熱容器３２０に接続されて５０℃となる端部では伝熱量は０．５Ｗである。
第３実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、より低温である断熱容器３２０に接続された第二の端部を含む連続した領域で輻射放熱した。この場合、第二の端部から５１ｍｍの領域で４．５Ｗの熱量を輻射でき、第二の端部から５１ｍｍの位置では各電極の温度は６４５℃となった。そして、この位置よりも高温反応部３１７と接続された第二の端部に近い部分の伝熱量は５Ｗであり、この伝熱量で８００℃から６４５℃まで温度を降下させたので、数式（１）より、△ｘ＝５．１ｍｍの長さが必要となった。
【０１５２】
第５実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、より高温である高温反応部３１７に接続された第一の端部を含む連続した領域で輻射放熱した。この場合、第一の端部から５．９ｍｍの領域で４．５Ｗの熱量を輻射でき、第一の端部から５．９ｍｍの位置では各電極の温度は７０７℃となった。そして、この位置よりも断熱容器３２０と接続された第二の端部に近い部分の伝熱量は０．５Ｗであり、この伝熱量で７０７℃から５０℃まで温度を降下させたので、数式（１）より、△ｘ＝１６０ｍｍの長さが必要となった。
【０１５３】
第４実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、中間の温度域である３００〜６５５℃の温度範囲の連続した領域で輻射放熱した。従って、８００℃となる第一の端部や５０℃となる第二の端部では輻射放熱しない。この場合、６５５℃となる位置から２３．６５ｍｍの位置で、４．５Ｗの輻射放熱が完了するとともに各電極の温度は３００℃となった。各電極のうち６５５℃よりも高温となる第一の端部を含む連続した領域での伝熱量は５Ｗであり、この伝熱量で８００℃から６５５℃まで温度を下げることになるので、数式（１）より、△ｘ1＝４．７５ｍｍの長さが必要となった。また、各電極のうち３００℃よりも低温となる第二の端部を含む連続した領域での伝熱量は０．５Ｗであり、この伝熱量で６５５℃から５０℃まで温度を下げることになるので、数式（１）より、△ｘ2＝４８．４ｍｍの長さが必要となった。このように、全長は△ｘ1、△ｘ2及び輻射放熱している長さの和である７６．０ｍｍとなった。
【０１５４】
以上から、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７で輻射放熱した方が、高温反応部３１７のみで同じ熱量を輻射放熱する場合より、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を短くすることができ、ひいては、反応装置３１０Ｈをより小型化することができる。
また、第５実施形態と同様、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合、第５実施例のように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７においてより高温となる領域に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱した方が、第３実施例のように、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓３６６，３６７の面積を小さくすることができる。これにより、反応装置３１０Ｈをより小型化しやすい。さらに、その温度範囲に対応する波長領域において輻射を効率良く透過する、輻射の透過率の高い輻射放熱窓３６６，３６７の材料を入手しやすい。
【０１５５】
一方、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７においてより低温となる領域に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱すると、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長をより短くできる。また、上述の通り、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合には、輻射放熱する領域の面積は大きくなり、輻射が集中せずに分散するため、電子機器に搭載した場合、電子機器を使用中のユーザに対する安全性を高めることができる。
【０１５６】
本実施形態のようにアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７から輻射放熱する場合、更に以下の利点がある。
まず、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａから輻射され、輻射透過窓３６６，３６７より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介した高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、高温反応部３１７及び断熱容器３２０の温度を適切に維持することができる。
【０１５７】
また、反応を行う高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３から輻射放熱する場合、各反応部内の温度を均一とする必要があるので、各反応部内の温度分布を考慮して輻射放熱膜及び輻射放熱窓を配置する必要があった。一方、第６実施形態では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７は、上述の各反応部と異なり内部の温度の均一性を要求されないので、電極のうちどの領域を輻射放熱領域としてもよいこととなる。従って、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６６，３６７を形成するときの設計上の制約が軽減される。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザーに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となるとが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。
【０１５８】
さらに、数式（１）より、断熱容器３２０への伝熱量を小さくするために、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を細くしたり長くすると、各電極の電気抵抗が増大してしまい、発電効率が低下してしまうが、各電極から輻射放熱することにより、各電極の形状を変えずに、電気抵抗を低く且つ発電効率を高く維持したまま、断熱容器３２０への伝熱量を小さくすることができる。
【０１５９】
なお、上述の第６実施形態では、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを電極の下面に設けて、輻射放熱窓３６６，３６７も各反応装置３１０Ｈ、３１０Ｉ、３１０Ｊの下面に設けたが、これに限らず、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６６，３６７を他の面に設けるようにしてもよい。
【０１６０】
〔第７実施形態〕
図３７は第５比較例に係る反応装置３１０Ｋの定常状態における温度及び熱量を示す模式図であり、図３８は理想的な熱交換を説明するための模式図であり、図３９は第７実施形態に係る反応装置３１０Ｌの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
反応装置３１０Ｋ及び３１０Ｌは、それぞれ、第１連結部３１２となる流入配管３１２ｂ及び流出配管３１２ｃ、低温反応部３１３、第２連結部３１４となる流入配管３１４ｂ及び流出配管３１４ｃ、中温反応部３１５、第３連結部３１６となる流入配管３１６ｂ及び流出配管３１６ｃ、及び、中温反応部３１７を備える。反応装置３１０Ｌは、更に、流入配管３１２ｂと流出配管３１２ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１２ｄ、流入配管３１４ｂと流出配管３１４ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１４ｄ、及び、流入配管３１６ｂと流出配管３１６ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１６ｄを備える。
【０１６１】
流入配管と流出配管は、一体的に形成されるかまたは互いに接合されて、配管同士の間で熱交換が行われるものであり、各配管は、複数の配管を含んでもよい。例えば、流出配管を２本に分けて、２本の流出配管をそれぞれ流入配管の周囲に配置することにより、流出配管と流入配管との間での熱交換が行われやすくなる。なお、本実施形態の各流出配管は、本明細書における第１配管、第３配管、第５配管にそれぞれ対応し、各流入配管は、本明細書における第２配管、第４配管、第６配管にそれぞれ対応するものである。
【０１６２】
第１連結部３１２の流入配管３１２ｂは、低温反応部３１３で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１２ｂを介して反応物が低温反応部３１３に供給される。第１連結部３１２の流出配管３１２ｃは、低温反応部３１３で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１２ｃを介して反応物が低温反応部３１３から排出される。第２連結部３１４の流入配管３１４ｂは、中温反応部３１５で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１４ｂを介して反応物が中温反応部３１５に供給される。第２連結部３１４の流出配管３１４ｃは、中温反応部３１５で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１４ｃを介して反応物が中温反応部３１５から排出される。第３連結部３１６の流入配管３１６ｂは、高温反応部３１７で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１６ｂを介して反応物が高温反応部３１７に供給される。第３連結部３１６の流出配管３１６ｃは、高温反応部３１７で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１６ｃを介して反応物が高温反応部３１７から排出される。
【０１６３】
図３７に示す本比較例について説明する。本比較例においては、各流出配管３１２ｂ、３１４ｂ、３１６ｂと各流入配管３１２ｃ、３１４ｃ、３１６ｃとの間で熱交換を行わない。中温反応部３１５は、図示しない輻射放熱膜３１５ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２５と対向配置されている。高温反応部３１７は、図示しない輻射放熱膜３１７ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２７と対向配置されている。
【０１６４】
以下に示す計算値は、燃料電池装置の実出力が１．４Ｗ、発電量が１．７Ｗ、燃料電池装置内部で０．３Ｗが消費されるものと仮定して算出した。
流入配管３１６ｃを介して高温反応部３１７に供給された反応物の温度は３７５℃であり、高温反応部３１７の反応温度は８００℃であるので、高温反応部３１７において生じる発熱反応の熱量の一部は、反応物の温度を上昇させるための顕熱として利用され、高温反応部３１７では、０．７６６Ｗの余剰熱が生じる。この余剰熱のうち、第３連結部３１６を介して中温反応部３１５に伝導する熱量は０．３００Ｗであり、高温反応部３１７の輻射放熱膜３１７ａから輻射透過窓３２７を介して輻射放熱される熱量は０．４６６Ｗである。
【０１６５】
更に、中温反応部３１５の輻射放熱膜３１５ａから輻射透過窓３２５を介して０．３３７Ｗの熱量を輻射放熱することにより、反応装置の外部の装置への伝熱量を０．３００Ｗに抑えながら、中温反応部３１５を３７５℃、低温反応部３１３を１５０℃に維持することができる。このように、本比較例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７のそれぞれに対応する輻射透過窓３２５及び３２７を設けることにより、断熱容器への伝熱量を抑制しながら、各反応部３１３、３１５、３１７の温度をそれぞれ適切に維持している。
【０１６６】
理想的な熱交換について説明する。図３８のＴ1in及びＴ1outは図３７及び図３９の流出配管に対応し、Ｔ2in及びＴ2outは図３７及び図３９の流入配管に対応する。流出配管から流入配管に熱量Ｑが移動して理想的な熱交換が行われるとき、温度効率εは以下の数式（２９）、（３０）を満たす。
【数１２】
【０１６７】
図３９に示す本実施形態について説明する。本実施形態においては、各流出配管３１２ｂ、３１４ｂ、３１６ｂと各流入配管３１２ｃ、３１４ｃ、３１６ｃとの間で熱交換を行う。高温反応部３１７は、図示しない輻射放熱膜３１７ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２７と対向配置されている。中温反応部３１５では、輻射放熱を行わない。
【０１６８】
以下に示す計算値も、本比較例と同様、燃料電池装置の実出力が１．４Ｗ、発電量が１．７Ｗ、燃料電池装置内部で０．３Ｗが消費されるものと仮定して算出した。
本実施形態では、流入配管３１６ｃと流出配管３１６ｂとの間で熱交換が行われることにより、高温反応部３１７の生成物の温度は、流出配管３１６ｂを流れる間に８００℃から３７５℃に降下するとともに、この温度降下の顕熱に相当する熱量が、流入配管３１６ｃの内部を流れる反応物（中温反応部３１５から排出された生成物）の温度を上げるための顕熱として利用される。この場合、ε1＝１、ε2＝０．９７であるのは、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったためであり、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１６９】
このため、流入配管３１６ｃを介して高温反応部３１７に供給された反応物の温度は７８８℃であり、高温反応部３１７の反応温度は８００℃であるので、高温反応部３１７において生じる発熱反応の熱量のうち、反応物を昇温するための顕熱として利用される熱量は、本比較例に比べて大幅に低減される。このため、高温反応部３１７では、本比較例よりも多い１．７９０Ｗの余剰熱が生じる。この余剰熱のうち、第３連結部３１６を介して中温反応部３１５に伝導する熱量は０．６２９Ｗであり、高温反応部３１７の輻射放熱膜３１７ａから輻射透過窓３２７を介して輻射放熱される熱量は１．１６１Ｗである。
【０１７０】
また、流入配管３１４ｃと流出配管３１４ｂとの間で熱交換が行われることにより、中温反応部３１５の余剰熱のうち一部は、流入配管３１４ｃの内部を流れる反応物（低温反応部３１３から排出された生成物）の温度を上げるための顕熱として利用される。一方で、中温反応部３１５の余剰熱の残りの熱量０．３００Ｗが、第２連結部３１４を介して中温反応部３１５から低温反応部３１３に伝導するため、中温反応部３１５においては輻射放熱しなくてもよい。この場合も、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったため、ε1＝０．９９、ε2＝０．９９であるが、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１７１】
また、流入配管３１２ｃと流出配管３１２ｂとの間で熱交換が行われることにより、低温反応部３１３の余剰熱のうち一部は、流入配管３１２ｃの内部を流れる反応物（反応装置の外部から供給された反応物）の温度を上げるための顕熱として利用される。一方で、低温反応部３１３の余剰熱の残りの熱量０．３０９Ｗが、第１連結部３１２を介して低温反応部３１３から反応装置の外部に伝導するため、低温反応部３１３においても輻射放熱する必要がない。この場合も、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったため、ε1＝０．９３、ε2＝１であるが、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１７２】
ここで、本実施形態及び本比較例について、燃料電池装置が搭載される電子機器の筐体等が吸収する熱量について説明する。
本比較例では、第１連結部３１２から排出されるオフガスの温度は１５０℃であり、オフガスの温度を排気温度である２５℃まで降下させるための顕熱に相当する熱量０．４６６が、電子機器の筐体に吸収される。また、オフガスが凝縮するときの潜熱に相当する熱量０．７０３Ｗ、低温反応部３１３から第１連結部３１２を介した伝導による熱量０．３００Ｗ、輻射透過窓において吸収される熱量０．１０４Ｗ、燃料電池装置内部で消費される電力に相当する０．３００Ｗが、それぞれ電子機器の筐体に吸収されるため、その総和は１．８７３Ｗとなる。
【０１７３】
一方、本実施形態では、第１連結部３１２から排出されるオフガスの温度は３８℃であり、オフガスの温度を排気温度である２５℃まで降下させるための顕熱に相当する熱量０．０２５Ｗ、オフガスが凝縮するときの潜熱に相当する熱量０．０８９Ｗ、低温反応部３１３から第１連結部３１２を介した伝導による熱量０．３０９Ｗ、輻射透過窓において吸収される熱量０．１１１Ｗ、燃料電池装置内部で消費される電力に相当する０．３００Ｗが、それぞれ電子機器の筐体に吸収されるため、その総和は１．０９４Ｗとなる。
【０１７４】
上述の通り、本実施形態では、本比較例と比べて、電子機器の筐体に吸収される熱量を０．７７９Ｗ低減することができるので、電子機器の筐体の温度上昇を抑制することができる。また、後述する通り、本発明の燃料電池装置を電子機器に搭載する場合、電子機器の筐体等による輻射の再吸収を抑制するため、電子機器の最外面から輻射放熱することが望ましい。従って、電子機器に搭載する場合には、輻射透過窓を２箇所に備える本比較例よりも、輻射透過窓を１箇所だけ備える本実施形態の方が、設計上の制約を軽減できる。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザーに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となるとが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。
【０１７５】
また、数式（４）より、輻射透過窓の単位面積当たりの輻射エネルギー量は温度の４乗に比例して増大する。従って、同じエネルギー量を輻射放熱する場合、反応装置本体のうち、より高温となる領域に輻射放熱膜を設けて輻射透過窓を介して輻射放熱すると、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓の面積を小さくすることができるとともに輻射エネルギー量を増大することができる。燃料電池装置を電子機器に搭載する場合、輻射透過窓の面積が小さい方が、設計上の制約を軽減できる。
【０１７６】
なお、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａのいずれか１つのみを設け、対向するいずれか１つの輻射透過窓３６６，３６７のみを設けてもよい。
また、輻射放熱膜３１２ａ，３１３ａ，３１４ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１７ａ，３４６ａ，３４７ａのいずれか２つ以上を設けてもよい。その場合には、対向する輻射透過窓３２２，３２３，３２４，３２５，３２６，３２７，３６６，３６７を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。
【図２】１００℃〜１０００℃における輻射強度と波長との関係を示す図である。
【図３】Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図４】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図５】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１変形例に係る反応装置１０Ｂの構成を示す模式図である。
【図７】図６のVII矢視図である。
【図８】本発明の第２変形例に係る反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第３変形例に係る反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。
【図１１】反応装置１１０の斜視図である。
【図１２】図１１のXII-XII切断線に対応する模式断面図である。
【図１３】図１１のXIII矢視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。
【図１５】反応装置２１０の斜視図である。
【図１６】図１５のXVI-XVI切断線に対応する模式断面図である。
【図１７】図１５のXVII矢視図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。
【図１９】反応装置３１０の斜視図である。
【図２０】図１９のXX-XX切断線に対応する模式断面図である。
【図２１】図１９のXXI矢視図である。
【図２２】本発明の第４変形例に係る反応装置３１０Ａの構成を示す模式断面図である。
【図２３】本発明の第５変形例に係る反応装置３１０Ｂの構成を示す模式断面図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る反応装置３１０Ｃの図２０と同様の模式断面図である。
【図２６】図２５における図２１と同様のXXVI矢視図である。
【図２７】本発明の第１実施例に係る反応装置３１０Ｄの下面図である。
【図２８】本発明の第２実施例に係る反応装置３１０Ｅの下面図である。
【図２９】第３連結部３１６の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。
【図３０】本発明の第６変形例に係る反応装置３１０Ｆの構成を示す模式断面図である。
【図３１】本発明の第７変形例に係る反応装置３１０Ｇの構成を示す模式断面図である。
【図３２】本発明の第６実施形態に係る反応装置３１０Ｈの模式断面図である。
【図３３】図３２における図２１と同様のXXXIII矢視図である。
【図３４】本発明の第３実施例に係る反応装置３１０Ｉの下面図である。
【図３５】本発明の第５実施例に係る反応装置３１０Ｊの下面図である。
【図３６】アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。
【図３７】本発明の第５比較例に係る反応装置３１０Ｋの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
【図３８】理想的な熱交換を説明するための模式図である。
【図３９】本発明の第７実施形態に係る反応装置３１０Ｌの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１０Ａ〜１０Ｄ，１１０，２１０，３１０，３１０Ａ〜３１０Ｌ 反応装置
１１，１１１，２１１，３１１ 反応装置本体
１１ａ，１１１ａ，２１１ａ，３１１ａ 輻射防止膜
１２ａ〜１５ａ，１１３ａ，２１７ａ，３１２ａ〜３１７ａ，３４６ａ，３４７ａ 輻射放熱膜
１２，１１２，２１２，３１２ 第１連結部
１３，１１３，２１３，３１３ 低温反応部
１４，１１４，２１４，３１４ 第２連結部
２１５，３１５ 中温反応部
２１６，３１６ 第３連結部
１５，１１５，２１７，３１７ 高温反応部
２０，１２０，２２０，３２０ 断熱容器（第１の容器）
２５０，３５０ 気密容器（第２の容器）
２１ａ，１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ 反射膜
２２，２３，２４，２５，１２３，２２６，２２７，３２２〜３２７，３６６，３６７ 輻射透過窓
３１２ｂ，３１４ｂ，３１６ｂ 流出配管
３１２ｃ，３１４ｃ，３１６ｃ 流入配管
１００，２００，３００ 電子機器
１３０，２３０，３３０ 燃料電池装置
１４０，２４０，３４０ 燃料電池セル
１４６，２４６，３４６ アノード出力電極
１４７，２４７，３４７ カソード出力電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置等に用いる反応装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力を直接取り出す装置である。
【０００３】
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる気化器、気化した燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体としての高温体を断熱容器としての高温体収納装置に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、反応装置本体から断熱容器への伝熱量を抑制しながら、反応装置本体の温度を適切に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、反応装置であって、反応物が反応する反応部を有する反応装置本体と、前記反応装置本体を収容する第１の容器とを備え、前記第１の容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記第１の容器の前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ、ＮａＩ、ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられ、前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分には、前記第１の容器の前記輻射透過領域よりも赤外領域の透過率が低い材料が用いられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の反応装置であって、前記第１の容器の全体には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ，ＮａＩ，ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分の内壁面には、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面には、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面を除く部分の外壁面よりも赤外領域の輻射率が高い輻射放熱領域が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の少なくとも前記輻射透過領域との対向面を除く部分には、前記反応装置本体からの輻射を防止する輻射防止膜が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の反応装置であって、前記輻射放熱領域は非蒸発型ゲッターにより形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体の外側であって前記第１の容器の内側は、大気圧よりも低い圧力であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部が前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応装置本体は互いに異なる温度であり反応物がそれぞれ反応する２つ以上の反応部を有し、前記２つ以上の反応部のうち少なくとも１つが前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含み、前記輻射透過領域には、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は気化された燃料及び水から改質ガスを生成する改質器を含み、前記輻射透過領域には、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反応装置であって、前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の反応装置であって、前記燃料電池セルは溶融炭酸塩型であり、前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、
前記燃料電池セルは固体酸化物型であり、請求項１３に記載の反応装置であって、前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、電子機器であって、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の電子機器であって、前記輻射透過領域は、前記電子機器の外周面に沿って配置されることを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、反応装置本体から断熱容器の外部へ輻射放熱を行うことによって、反応装置本体から断熱容器への伝熱量を抑制しながら、反応装置本体の温度を適切に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。図１に示すように、反応装置１０Ａは、反応装置本体１１と、反応装置本体１１を収容する断熱容器（第１の容器）２０とからなる。反応装置１０Ａは、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金、ニッケル基合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、光学材料あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。
反応装置本体１１の外壁面には、後述する輻射放熱膜１３ａ，１５ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１ａが設けられている。輻射防止膜１１ａの材料には、後述する反射膜２１ａと同様の材料を用いることができる。輻射防止膜１１ａにより、反応装置１０Ａからの輻射による反応装置１０Ａの外部への熱量の移動が抑制される。
【００２７】
反応装置本体１１は、第１連結部１２と、低温反応部１３と、第２連結部１４と、高温反応部１５とからなる。高温反応部１５は、低温反応部１３よりも高温に保たれる。
図１に示すように、低温反応部１３及び高温反応部１５の外表面には、輻射放熱膜１３ａ，１５ａがそれぞれ設けられている。輻射放熱膜１３ａ，１５ａには、１〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。
【００２８】
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、反応装置本体１１の表面全体に輻射防止膜１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ2やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カオリンやＲＦｅＯ3（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１３ａ，１５ａを形成してもよい。
【００２９】
一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１３ａ，１５ａの材料として用いることはできない。
【００３０】
また、輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、陽極酸化等の手法により、Ａｌ2Ｏ3を筐体２１の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１３ａ，１５ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１３ａ，１５ａは、断熱容器２０の内壁面の輻射透過窓２３，２５と対向配置される。
【００３１】
第１連結部１２は高温反応部１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部１２は、一端で低温反応部１３に接続され、他端側で断熱容器２０を貫通するとともに、他端で図示しない外部の装置に接続される。第１連結部１２は、低温反応部１３から断熱容器２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）と、断熱容器２０の外部から低温反応部１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）とを備える。
【００３２】
第２連結部１４は高温反応部１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部１５と低温反応部１３との間を接続する。第２連結部１４は、一端で高温反応部１５に接続され、他端で低温反応部１３に接続されるとともに、高温反応部１５から低温反応部１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）と、低温反応部１３から高温反応部１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）とを備える。
【００３３】
次に、断熱容器２０について説明する。断熱容器２０は直方体形状をしており、内部に反応装置本体１１が収納されている。
【００３４】
断熱容器２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器２０は、筐体２１と、輻射透過窓２３，２５と、反射膜２１ａとから概略構成される。
筐体２１の内壁面には、反応装置本体１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜２１ａが形成されている。反射膜２１ａの材料については、後述する。反射膜２１ａにより、反応装置本体１１からの輻射による筐体２１への熱量の移動が抑制される。
【００３５】
低温反応部１３には第２連結部１４を介して高温反応部１５から熱量が伝導するので、第１連結部１２を介して断熱容器２０に伝導する熱量以上の熱量が伝導すると、温度が適温以上に上昇するおそれがある。そこで、本実施形態の断熱容器２０の内壁面には、低温反応部１３及び高温反応部１５に対応する位置に、それぞれ輻射透過窓２３，２５を設けている。
【００３６】
輻射透過窓２３，２５は、断熱容器２０の内壁面の反射膜２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓２５は高温反応部１５の輻射放熱膜１５ａからの輻射を透過させて断熱容器２０の外部に放出する。輻射透過窓２３は低温反応部１３の輻射放熱膜１３ａからの輻射を透過させて断熱容器２０の外部に放出する。
【００３７】
輻射透過窓２３，２５は、例えば図１に示すように、断熱容器２０の輻射放熱膜１３ａ，１５ａと対向する部分に設けられており、赤外領域の輻射の透過率が高い材料で形成されている。輻射透過窓２３，２５の材料については、後述する。
【００３８】
以下、反応装置１０Ａにおける熱の移動について説明する。
一般に、固体の伝熱量をＱ、熱伝導率をｋ、断面積をＳ、温度差を△Ｔ、伝熱長を△ｘとすると、以下の数式（１）が成立する。
【数１】
【００３９】
したがって、第２連結部１４を通しての高温反応部１５から低温反応部１３への伝熱量ＱS1は、高温反応部１５と低温反応部１３との温度差、第２連結部１４の熱伝導率及び断面積に比例し、第２連結部１４の長さに反比例する。同様に、低温反応部１３から断熱容器２０への伝熱量ＱS2は、低温反応部１３と断熱容器２０との温度差、第１連結部１２の熱伝導率及び断面積に比例し、第１連結部１２の低温反応部１３から断熱容器２０までの長さに反比例する。
【００４０】
次に、輻射放熱膜１３ａ，１５ａによる放熱量について検討する。
高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１５ａによる放熱量をＱI、輻射放熱膜１３ａによる放熱量をＱIIとすると、熱平衡状態では以下の数式（２）、（３）が成立する。
【数２】
【００４１】
数式（２）、（３）より、低温反応器１３および高温反応器１５の熱収支の合計はＱIとＱIIとＱS2の和となる。したがって、各反応器の温度を適切に保つには、各反応器１３，１５の熱収支に合わせて放熱量を適切に設定する必要がある。ここで、断熱容器への伝熱量ＱS2は、断熱容器を介しての外部の装置への伝熱量と等しくなるので、外部の装置の温度上昇を防ぐためには、ＱS2を抑制する必要がある。一方、輻射放熱膜１５ａ、１３aによる放熱量QI、QIIは、輻射透過窓２３，２５を透過して外部へ放射されるため、各輻射透過窓を適切に配置することにより、この熱が外部の装置へと伝熱させないようにすることができる。したがって、各反応器１３，１５での熱収支の合計及び抑制された断熱容器への伝熱量ＱS2に応じて、適切に放熱量ＱI及びＱIIを設定することにより、各反応器１３，１５の温度を適切に保ちながら、外部の装置への伝熱量QS2を抑制することが可能である。
【００４２】
シュテファン＝ボルツマンの法則によると、絶対温度Ｔ（Ｋ）、輻射率ε、表面積Ａ（ｍ2）の物体から単位時間当たりに放出される総輻射エネルギー量Ｅ（Ｗ／ｍ2）は以下の数式（４）で表される。
【数３】
ここで、σはシュテファン＝ボルツマン定数であり、σ＝５．６７×１０-8（Ｗ／ｍ2／Ｋ4）である。したがって、放熱量ＱI、ＱIIは、輻射放熱膜１３ａ，１５ａの面積を変更したり、適度な輻射率の材質を選択することにより調整することができる。
【００４３】
次に、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の波長と輻射透過窓２３，２５の材質について検討する。
温度Ｔ（Ｋ）の黒体が放射する波長λの電磁波の黒体放射強度Ｂ（λ）は、プランクの式と呼ばれる次の数式（５）で与えられる。
【数４】
【００４４】
ウィーンの変位則によると、温度Ｔ（Ｋ）の黒体からの輻射強度がピークをとる波長λmax（ｍ）は温度Ｔ（Ｋ）に反比例し、次の数式（６）で表される。
【数５】
【００４５】
図２は数式（５）により求めた、１００℃〜１０００℃における輻射強度と波長との関係を示す図である。なお、波長λmaxにおける輻射強度Ｂ（λmax）を１として規格化している。図２に示すように、反応部の温度によって輻射強度が最大となる波長が異なるため、低温反応部１３及び高温反応部１５の動作温度に合わせて、反射膜２１ａや輻射透過窓２３，２５の材質を選択する必要がある。
【００４６】
図３は反射膜２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの輻射の反射率の波長依存性を示すグラフである。図３に示すように、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕは１００℃〜１０００℃の反応部から放射される約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であり、反射膜２１ａとして用いることができる。また、Ｒｈは約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であるので、反応部の温度が５００℃以下であれば、反射膜２１ａとして用いることができる。
【００４７】
図４、図５は輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓２３，２５としては、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の透過率が高い材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１３ａ，１５ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、吸収した輻射熱により輻射透過窓２３，２５の温度が上昇し、断熱容器２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。
【００４８】
輻射透過窓２３，２５に適した材料としては、例えば、超高真空用の覗き窓の材料として利用されているＣａＦ2（フッ化カルシウム；０．１５−１２）、ＢａＦ2（フッ化バリウム；０．２５−１５）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛；０．６−１８）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム；０．１３−１０）、ＫＲＳ−５（臭沃化タリウム；０．６−６０）、ＫＲＳ−６（臭塩化タリウム；０．４１−３４）、ＬｉＦ（フッ化リチウム；０．１１−８）、ＳｉＯ2（光学用合成石英；０．１６−８）、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム；０．２−７０）、ＫＢｒ（臭化カリウム；０．２−４０）等を用いることができる。なお、括弧内の数字は透過領域波長（μｍ）である。
【００４９】
この他にも、ＡｌＦ3（０．２２−１２）、ＮａＣｌ（０．２１−２６）、（０．１６−１５）、ＫＣｌ（０．２１−３０）、ＣｓＣｌ（０．１９−２５）、ＣｓＢｒ（０．２４−４０）、ＣｓＦ（０．２７−１８）、ＮａＢｒ（０．２２−２３）、ＣａＣＯ３（０．３−５．５）、ＫＩ（０．３−３０）、ＮａＩ（０．２５−２５）、ＡｇＣｌ（０．４−３０）、ＡｇＢｒ（０．４５−３３）、ＴｌＢｒ（０．９−４０）、Ａｌ2Ｏ3（０．２−８）、ＢｉＦ3（０．２６−２０）、ＣｄＳｅ（０．７−２５）、ＣｄＳ（０．５５−１８）、ＣｄＴｅ（０．８６−２８）、ＣｅＦ3（０．３−１２）、ＣｅＯ2（０．４−１６）、Ｃｒ2Ｏ3（１．２−１０）、ＤｙＦ2（０．２２−１２）、ＧａＡｓ（０．９−１８）、ＧａＳｅ（０．６５−１７）、Ｇｄ2Ｏ3（０．３２−１５）、Ｇｅ（１．７−２５）、ＨｆＯ2（０．２３−１２）、Ｌａ2Ｏ3（０．２６−１１）、ＭｇＯ（０．２３−９）、ＮａＦ（０．１３−１５）、Ｎｂ2Ｏ5（０．３２−８）、ＰｂＦ2（０．２４−２０）、Ｓｉ（１．１−１．４）、Ｓｉ3Ｎ4（０．２５−９）、ＳｒＦ2（０．２−１０）、ＴｌＣｌ（０．４−２０）、ＹＦ3（０．２−１４）、Ｙ2Ｏ3（０．２５−９）、ＺｎＯ（０．３５−２０）、ＺｎＳ（０．３８−１４）、ＺｒＯ2（０．３−８）等を用いることができる。
【００５０】
以上示したように、本実施形態によれば、高温反応部１５または低温反応部１３からの輻射を輻射透過窓２３，２５を介して反応装置１０Ａの外部に放出するので、高温反応部１５または低温反応部１３から断熱容器２０への伝熱量を抑制しながら、高温反応部１５、低温反応部１３の温度を適切に維持することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態においては、低温反応部１３及び高温反応部１５の両方に輻射放熱膜１３ａ，１５ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓２３，２５についても、設けられる輻射放熱膜に対向するいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、筐体２１を、赤外領域の輻射を透過させる材料で輻射透過窓２３，２５と一体に形成してもよい。
【００５２】
＜変形例１＞
図６は本発明の第１変形例に係る反応装置１０Ｂの構成を示す模式図であり、図７は図６のVII矢視図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第２連結部１４に輻射放熱膜１４ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１４ａと対向する部分に輻射透過窓２４を設けることにより、高温反応部１５での輻射放熱を行わずに、第２連結部１４で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（７）、（８）が成立する。
【数６】
【００５３】
数式（７）、（８）より、低温反応器１３および高温反応器１５の熱収支の合計はＱr1とＱS2の和となる。本変形例においても、第１実施形態と同様、各反応器１３，１５での熱収支の合計及び抑制された断熱容器への伝熱量ＱS2に応じて、適切に放熱量Ｑr1を設定することにより、各反応器１３，１５の温度を適切に保ちながら、外部の装置への伝熱量QS2を抑制することが可能である。
【００５４】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量は、第１実施形態ではＱRA−ＱI、本変形例ではＱRAであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。一方、数式（１）より、熱伝導率をｋ、断面積をＳ、温度差を△Ｔがそれぞれ一定であれば、伝熱量ＱS1が大きくなると、伝熱長△ｘが小さくなるので、本変形例のように高温反応部１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように高温反応部１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第２連結部１４の配管長を短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｂをそれぞれ小型化することができる。
【００５５】
また、高温反応部１５及び第２連結部１４の両方で輻射放熱を行ってもよい。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（９）、（１０）が成立する。
【数７】
【００５６】
この場合、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量はＱRA−ＱIであるが、第２連結部１４でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIを小さく設定することができる。従って、第１実施形態よりも高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量を大きくすることができ、本変形例と同様、第２連結部１４の配管長をより短縮して、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｂをそれぞれ小型化することができる。
【００５７】
＜変形例２＞
図８は本発明の第２変形例に係る反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第１連結部１２の低温反応部１３と断熱容器２０との間の部分に輻射放熱膜１２ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１２ａと対向する部分に輻射透過窓２２を設けることにより、各反応部１３，１５での輻射放熱を行わずに、第１連結部１２で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１２ａによる放熱量をＱr2とすると、熱平衡状態では以下の数式（１１）、（１２）が成立する。
【数８】
【００５８】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、数式（１１）、（１２）より、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量は、第１実施形態ではＱRB−ＱII＋ＱS1、本変形例ではＱRB＋ＱS1であり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。従って、上述の第１変形例と同様、本変形例のように各反応部１３，１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように高温反応部１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第１連結部１２の配管長を短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｃをそれぞれ小型化することができる。
【００５９】
＜変形例３＞
図９は本発明の第３変形例に係る反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
本変形例の反応装置は、第１連結部１２の低温反応部１３と断熱容器２０との間の部分に輻射放熱膜１２ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１２ａと対向する部分に輻射透過窓２２を設けるとともに、第２連結部１４に輻射放熱膜１４ａを設け、断熱容器２０の輻射放熱膜１４ａと対向する部分に輻射透過窓２４を設けることにより、低温反応部１３及び高温反応部１５での輻射放熱を行わずに、第１連結部１２及び第２連結部１４で輻射放熱を行っている。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１２ａによる放熱量をＱr2、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（１３）、（１４）が成立する。
【数９】
【００６０】
ここで、上述の第１実施形態及び本変形例の各反応器の熱収支ＱRA、ＱRB及び断熱容器への伝熱量ＱS2を同じであるとき、数式（１３）、（１４）より、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量は、第１実施形態ではＱRA−ＱI、本変形例ではＱRAであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。また、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量は、第１実施形態ではＱRB−ＱII、本変形例ではＱRBであり、本変形例のほうが、伝熱量が大きい。従って、上述の各変形例と同様、本変形例のように各反応部１３，１５での輻射放熱を行わない場合、第１実施形態のように各反応部１３，１５で輻射放熱を行う場合と比べて、第１連結部１２及び第２連結部１４の配管長をそれぞれ短縮することができ、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｄをそれぞれ小型化することができる。
【００６１】
また、第１連結部１２、低温反応部１３、第２連結部１４及び高温反応部１５の各部で輻射放熱を行ってもよい。この場合、高温反応部１５内における反応熱及び流通ガスとの熱の授受による熱収支をＱRA、低温反応部１３内における熱収支をＱRB、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr2、輻射放熱膜１４ａによる放熱量をＱr1とすると、熱平衡状態では以下の数式（１５）、（１６）が成立する。
【数１０】
【００６２】
この場合、高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量はＱRA−ＱIであるが、第２連結部１４でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIを小さく設定することができる。また、低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量はＱRB−ＱIIであるが、第１連結部１２でも輻射放熱を行うので、第１実施形態と比べてＱIIを小さく設定することができる。従って、第１実施形態よりも高温反応部１５から第２連結部１４への伝熱量及び低温反応部１３から第１連結部１２への伝熱量を大きくすることができ、第１変形例と同様、第２連結部１４及び第１連結部１２の配管長をより短縮して、反応装置本体１１及び反応装置１０Ｄをそれぞれ小型化することができる。
【００６３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は本発明の第２実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００６４】
電子機器１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１０１と、等から概略構成される。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１０１に供給する。
【００６５】
次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１０１に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２、等を備える。
【００６６】
燃料容器１０２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の気化器１０４に送液される。
【００６７】
反応装置１１０は、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等からなる。
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を後述するヒータ兼温度センサ１５３や改質器１０５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。
【００６８】
改質器１０５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１０５は後述するヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により気化器１０４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００６９】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次の化学反応式（１７）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 ・・・（１７）
なお、化学反応式（１７）についで逐次的に起こる次の化学反応式（１８）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ ・・・（１８）
化学反応式（１７）及び（１８）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。
【００７０】
一酸化炭素除去器１０６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００７１】
一酸化炭素除去器１０６には改質器１０５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器１０６の流路を流れ、改質器１０５やヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（１９）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 ・・・（１９）
化学反応式（１９）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。
【００７２】
触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。
【００７３】
燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。
【００７４】
固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（２０）に示す反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ- ・・・（２０）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。
【００７５】
酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２１）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ ・・・（２１）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（２０）、（２１）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
【００７６】
アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。
【００７７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。
【００７８】
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図１１は反応装置１１０の斜視図、図１２は図１１のXII-XII切断線に対応する模式断面図、図１３は図１１のXIII矢視図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。また、図１２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高電圧側または低電圧側の１本だけを図示した。また、簡明に示すため、図１２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。
【００７９】
反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。
高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒータ兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒータ兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００８０】
低温反応部１１３には、気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒータ兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒータ兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００８１】
第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、一端で低温反応部１１３に接続され、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。また、第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）１１２ｂと、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）１１２ｃとを備える。
【００８２】
第２連結部１１４は高温反応部１１５や低温反応部１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部１１５と低温反応部１１３との間を接続する。また、第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続されるとともに、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）１１４ｂと、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）１１４ｃとを備える。
【００８３】
ここで、第１配管及び第２配管は、それぞれ一体的に形成されるかまたは互いに接合されて、第１配管及び第２配管の間で熱交換が行われるようにしてもよい。この場合、例えば、第１配管を２本に分けて、各第１配管を第２配管の周囲に配置することにより、第１配管と第２配管との間での熱交換が行われやすくなる。第３配管及び第４配管についても同様である。
【００８４】
本実施形態においては、図１２に示すように、低温反応部１１３に輻射放熱膜１１３ａが設けられており、断熱容器１２０の輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１２３が設けられている。輻射放熱膜１１３ａからの輻射は輻射透過窓１２３を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。したがって、低温反応部１１３から第１連結部１１２を経て断熱容器１２０へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防ぎ、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。
【００８５】
本実施形態の構造において、低温反応部１１３の温度を１５０℃、高温反応部１１５の温度を４００℃、燃料電池セル１４０の効率を４０％、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第２連結部１１４や第１連結部１１２による熱伝導を除く高温反応部１１５、低温反応部１１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋２Ｗ、＋９Ｗになる。輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３を設けない場合には、この合計１１Ｗの熱量が断熱容器１２０へと伝導してしまう。たとえば、９Ｗを輻射透過窓１２３を介して輻射放熱膜１１３ａにより輻射放熱することで、第１連結部１１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜１１３ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜１１３ａの表面積を約５０ｃｍ2とることにより、９Ｗを放熱することができる。
【００８６】
なお、気化器１０４を有する低温反応部１１３の温度は約１５０℃であり、３．０〜２３μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓１２３の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器１０５を有する高温反応部１１５から放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓１２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【００８７】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜１１３ａ及び輻射透過窓１２３に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、または、第３配管及び第４配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【００８８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１４は本発明の第３実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００８９】
本実施形態においては、反応装置２１０が、気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
気化器２０４と第１の熱交換器２０７とは一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられており、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。
【００９０】
図１５は反応装置２１０の斜視図、図１６は図１５のXVI-XVI切断線に対応する模式断面図、図１７は図１５のXVII矢視図である。燃料電池セルスタック２４０は、図１６に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は気密容器（第２の容器）２５０に収容され、気密容器２５０は断熱容器（第１の容器）２２０に収容されている。気密容器２５０は、気密容器２５０によって仕切られる空間の内外間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される。ここで、各出力電極及びリード線は、ガラス、セラミック等の図示しない絶縁材により他の部材から絶縁されて引き出される。
なお、図１４では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、簡明に示すため、図１６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図１６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高電圧側または低電圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７は図示していない。
【００９１】
以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。
【００９２】
電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（２２）、（２３）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋ＣＯ32-→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２２）
ＣＯ＋ＣＯ32-→２ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２３）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。
【００９３】
触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。
【００９４】
酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２４）に示す反応が起こる。
２ＣＯ2＋Ｏ2＋４ｅ-→２ＣＯ32- ・・・（２４）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。
【００９５】
次に、反応装置２１０の構造について説明する。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
図１６に示すように、反応装置２１０は、反応装置本体２１１と、反応装置本体２１１を収容する断熱容器２２０とからなる。なお、第２実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００９６】
反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。
【００９７】
燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。
【００９８】
また、高温反応部２１７には、電気ヒータ兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒータ兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。
【００９９】
中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒータ兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒータ兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【０１００】
低温反応部２１３には、気化器２０４となる気化流路２０４ａ、一酸化炭素除去器２０６となる一酸化炭素除去流路２０６ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒータ兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒータ兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【０１０１】
第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、一端で低温反応部２１３に接続され、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）２１２ｂと、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）２１２ｃとを備える。第２実施形態と同様、第１配管及び第２配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０２】
第２連結部２１４は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。第２連結部２１４は、一端で中温反応部２１５に接続され、他端で低温反応部２１３に接続されるとともに、中温反応部２１５から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）２１４ｂと、低温反応部２１３から中温反応部２１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）２１４ｃとを備える。第２実施形態と同様、第３配管及び第４配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０３】
第３連結部２１６は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。第３連結部２１６は、一端で高温反応部２１７に接続され、他端で中温反応部２１５に接続されるとともに、高温反応部２１７から中温反応部２１５に反応物や生成物を送る流路となる第５配管（流出配管）２１６ｂと、中温反応部２１７から高温反応部２１７に反応物や生成物を送る第６配管（流入配管）２１６ｃとを備える。第２実施形態と同様、第５配管及び第６配管との間で熱交換が行われるようにしてもよい。
【０１０４】
本実施形態においては、図１６に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０の輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に輻射透過窓２２７が設けられている。輻射放熱膜２１７ａからの輻射は輻射透過窓２２７を透過するため、高温反応部２１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器２２０の外部へ放出される。したがって、高温反応部２１７から第３連結部２１６を経て中温反応部２１５へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部２１７で生じる熱量により高温反応部２１７の温度が必要以上に上昇することを防いで、高温反応部２１７の温度を適正に維持することができる。
【０１０５】
また、本実施形態においては、触媒燃焼器２０９は気密容器２５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱が気密容器２５０に伝導しやすい。そして、輻射放熱膜２１７ａは、気密容器２５０における触媒燃焼器２０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱は、気密容器２５０のうち特に輻射放熱膜２１７ａに伝導されやすく、ひいては、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９から断熱容器２２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１０６】
本実施形態の構造について、低温反応部２１３の温度を１５０℃、中温反応部２１５の温度を４００℃、高温反応部２１７の温度を６５０℃、燃料電池セルスタック２４０の効率を５０％とし、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第３連結部２１６、第２連結部２１４及び第１連結部２１２による熱伝導を除く高温反応部２１７、中温反応部２１５、低温反応部２１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋２１Ｗ、＋０．５Ｗ、−２．５Ｗになる。輻射放熱膜２１７ａを設けない場合には、この合計１９Ｗの熱量が断熱容器２２０へと伝導してしまう。たとえば、１７．５Ｗを輻射透過窓２２７を介して輻射放熱膜２１７ａにより放射することで、第１連結部２１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜２１７ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜２１７ａの表面積を約４．２５ｃｍ２とることにより、７．５Ｗを放熱することができる。
【０１０７】
なお、例えば、溶融炭酸塩型の燃料電池セルスタック２４０を有する高温反応部２１７の温度を約６００℃とすると、１．４〜１１μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓２２７の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器２０５を有する中温反応部２１５からも放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓２２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【０１０８】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜２１７ａ及び輻射透過窓２２７に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、第３配管及び第４配管、または、第５配管及び第６配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【０１０９】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１８は本発明の第４実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。図１９は反応装置３１０の斜視図、図２０は図１９のXX-XX切断線に対応する模式断面図、図２１は図１９のXXI矢視図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【０１１０】
燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第３実施形態と同様に、反応装置３１０には一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９は気密容器３５０に収容され、気密容器（第２の容器）３５０は断熱容器（第１の容器）３２０に収容されている。気密容器２５０は、気密容器３５０によって仕切られる空間の内外間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７、リード線３５７ｃ及び第３連結部３１６が貫通する部分は気密封止される。ここで、各出力電極及びリード線は、ガラス、セラミック等の図示しない絶縁材により他の部材から絶縁されて引き出される。
なお、図１８では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。
【０１１１】
以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。
【０１１２】
電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（２５）、（２６）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ- ・・・（２５）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ- ・・・（２６）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１１３】
酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（２７）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2- ・・・（２７）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１１４】
触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。
【０１１５】
本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒータ兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約７００〜１０００℃に保たれる。
【０１１６】
図２０に示すように、反応装置３１０には、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓３２７が設けられている。輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３２７を透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、高温反応部３１７から第３連結部３１６を経て中温反応部３１５へ伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７で生じる熱量により高温反応部３１７の温度が必要以上に上昇することを防いで、高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
【０１１７】
また、本実施形態においては、図２０に示すように、中温反応部３１５に輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓３２５が設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３２５を透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、中温反応部３１５から第２連結部３１４を経て低温反応部３１３へ伝導する熱量を抑えるとともに、第３連結部３１６から伝導する熱量により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。
【０１１８】
さらに、本実施形態においても、触媒燃焼器３０９は気密容器３５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱が気密容器３５０に伝導しやすい。そして、輻射放熱膜３１７ａは、気密容器３５０における触媒燃焼器３０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱は、気密容器３５０のうち特に輻射放熱膜３１７ａに伝導されやすく、ひいては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１１９】
ここで、燃料電池装置３３０を起動する場合、ヒータ兼温度センサ３５７により、高温反応部３１７を約７００〜１０００℃といった、固体酸化物型燃料電池の動作温度にまで上昇させる。本実施形態では、高温反応部３１７においてヒータ兼温度センサ３５７が設けられる側と反対側の面で輻射放熱するので、高温反応部３１７において加熱される側の面は冷却されにくく、高温反応部３１７の加熱を効率良く行うことができる。
【０１２０】
本実施形態の構造について、低温反応部３１３の温度を１５０℃、中温反応部３１５の温度を４００℃、高温反応部３１７の温度を８００℃、燃料電池セルスタック３４０の効率を６０％とし、発電量を２０Wとした場合の効果を算出する。
第３連結部３１６、第２連結部３１４及び第１連結部３１２による熱伝導を除く高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３の熱収支（各化学反応の反応熱、反応ガスの熱交換の合計）は、それぞれ＋１０Ｗ、＋３Ｗ、＋０Ｗになる。輻射放熱膜３１２ａ，３１６ａを設けない場合には、この合計１３Ｗの熱量が断熱容器３２０へと伝導してしまう。たとえば、８Ｗ，３Ｗを輻射透過窓３２５，３２７を介して輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａにより放射することで、第１連結部３１２より伝導する熱量を２Ｗに抑制することができる。輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａの輻射率を１とし、輻射透過窓１２３をＢａＦ2によって形成した場合、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａの表面積をそれぞれ約１．３ｃｍ２、２．６ｃｍ２とることにより、８Ｗ，３Ｗを放熱することができる。
【０１２１】
なお、固体酸化物型の燃料電池セルスタック３４０を有する高温反応部３１７の温度は約８００℃であり、１．１〜９μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓３２７の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳを用いることが好ましい。また、例えば、約４００℃である改質器３０５を有する中温反応部３１５からも放熱を行う場合には、２．２〜１７μｍの波長領域の輻射を透過することが好ましい。この場合、輻射透過窓３２５の材料としては、上述した材料のいずれも用いることができるが、この波長領域における透過率を考慮すると、特に、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯを用いることが好ましい。
【０１２２】
上述の通り、本実施形態では、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７に用いる材料を、放熱量や輻射放熱領域の温度に応じて、適宜選択することができる。また、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７の面積は、放熱量に応じて変更することができ、逆に、それらの設置面積に制約があれば、それに応じて、輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａ及び輻射透過窓３２５，３２７に用いる材料を変更することができる。なお、上述の計算値は、第１配管及び第２配管、第３配管及び第４配管、または、第５配管及び第６配管の間で熱交換を行っていない場合のものであり、輻射率１とは、全波長領域で積分した輻射率が１であることを示す。また、上述した透過することが好ましい波長領域は、規格化した輻射強度が０．１以上となる波長領域としたが、必要に応じて波長領域を変更することができるだけでなく、変更された波長領域に対応する輻射透過窓の材料を選択することができる。
【０１２３】
なお、上記実施形態においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。この場合、輻射透過窓３２５，３２７についても、設けられる輻射放熱膜に対向するようにいずれか一方のみを設けてもよい。
【０１２４】
＜変形例４＞
図２２は本発明の第４変形例に係る反応装置３１０Ａの構成を示す図２０と同様の模式断面図である。第４実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。本変形例においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の上面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａがそれぞれ設けられ、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａに対向する位置に輻射透過窓３２５，３２７がそれぞれ設けられている。従って、本変形例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた面において輻射放熱を行っている。
【０１２５】
触媒燃焼器３０９ａにおける発熱量よりも、高温反応部３１７における発熱量の方が大きいときには、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側は相対的に温度が低くなってしまう。従って、本変形例のように、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側と反対側の面において輻射放熱を行うことにより、高温反応部３１７の中で温度分布をより一様となるようにすることができる。
【０１２６】
＜変形例５＞
図２３は本発明の第５変形例に係る反応装置３１０Ｂの構成を示す図２０と同様の模式断面図である。第４実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。本変形例においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の下面にヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられ、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の上面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａがそれぞれ設けられ、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａに対向する位置に輻射透過窓３２５，３２７がそれぞれ設けられている。従って、本変形例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた側と反対側の面において輻射放熱を行っている。
【０１２７】
ここで、燃料電池装置３３０を次の手順で起動することができる。即ち、ヒータ兼温度センサ３５５により、例えば約３００〜４００℃といった、中温反応部３１５の温度を改質ガスが生成される温度にまで上昇させるとともに、ヒータ兼温度センサ３５７により、例えば１００℃といった、触媒燃焼器３０９ａの温度を改質ガス中の水素の燃焼が行われる温度にまで上昇させて、次いで、触媒燃焼器３０９ａにおいて水素を燃焼することにより、高温反応部３１７を約７００〜１０００℃といった、固体酸化物型燃料電池の動作温度にまで上昇させる。
【０１２８】
本変形例では、ヒータ兼温度センサ３５７が触媒燃焼器３０９ａの近くに設けられていて、また、高温反応部３１７において加熱される側と反対側の面で輻射放熱するので、ヒータ兼温度センサ３５７が触媒燃焼器３０９ａに効率良く伝わるとともに、高温反応部３１７において加熱される側の面は冷却されにくく、高温反応部３１７の加熱を効率良く行うことができる。なお、本変形例においても、燃料極セパレータ３４４を気密容器３５０の近傍に配置するか、絶縁膜を介して接触させてもよい。この場合、上述の各実施形態と同様、燃料電池セルスタック３４０で生じた熱が気密容器３５０に伝導しやすく、燃料電池セルスタック３４０から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１２９】
図２４は本実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。なお、図２４に示す電子機器３００はノート型パーソナルコンピュータである。図２４に示すように、反応装置３１０は電子機器３００の背面側に取り付けられており、輻射透過窓３２５，３２７は電子機器３００の外周面に沿って設けられている。このため、輻射放熱膜３１５ａ，３１５ａより放射された輻射は輻射透過窓３２５，３２７を透過して外部に放出され、電子機器本体３０１への伝熱を抑制して、温度上昇を抑制できる。この場合、電子機器本体３０１への伝熱を抑制できればよいので、輻射透過窓３２５，３２７は必ずしも電子機器３００の最外面に配置する必要はなく、最外面から窪んだ位置や突出した位置に設けてもよい。また、輻射透過窓３２５，３２７は後方向きに設けられているので、放出された輻射が電子機器３００を使用中のユーザに向けて輻射されることを抑制できる。
【０１３０】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図２５は本発明の第５実施形態に係る反応装置３１０Ｃの図２０と同様の模式断面図であり、図２６は図２５における図２１と同様のXIX矢視図である。図２０と同様であるので斜視図を割愛する。なお、第４実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
図２５、図２６に示すように、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１６ａと対向する部分に輻射透過窓３２６を設けてもよい。高温反応部３１７から第３連結部３１６へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１６ａから輻射され、輻射透過窓３２６より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、中温反応部３１５を介した高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、中温反応部３１５の温度を適切に維持することができる。
【０１３１】
以下に具体例として、高温反応部３１７から中温反応部３１５へ繋がる第３連結部へ５Ｗの伝熱があり、その温度が８００℃であるときに、第３連結部３１６から中温反応部３１５に伝導する伝熱量（ＱS1）を２Ｗに抑えながら、中温反応部３１５の温度を４００℃に維持する場合の、第３連結部３１６の長さについて説明する。ここで、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設けた場合において、輻射放熱膜３１６ａによる放熱量（ＱSr）は３Ｗであり、次の数式（２８）が成立する。
【数１１】
【０１３２】
実施例及び比較例として、以下の各例について、第３連結部３１６に必要な配管長をそれぞれ算出した。
［実施例１］
第３連結部３１６のうち中温反応部３１５に近くより低温となる部分に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱する。図２７は、第１実施例に係る反応装置３１０Ｄの下面図である。図２５と同様のため、反応装置３１０Ｄの模式断面図を割愛した。
［実施例２］
第３連結部３１６のうち高温反応部３１７に近くより高温となる部分に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱する。図２８は、第２実施例に係る反応装置３１０Ｅの下面図である。図２５と同様のため、反応装置３１０Ｅの模式断面図を割愛した。
［比較例１］
高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａ及び輻射透過窓を３２７設けて輻射放熱する。
［比較例２］
輻射放熱を行わない。即ち、ＱSr＝０Ｗであり、５Ｗの熱量がそのまま中温反応部３１５に伝導する。
なお、第３連結部３１６は耐熱材料のインコネルとし、幅３mm、高さ３mm、肉厚０．２５mmの角管が３本使用されているとした。
【０１３３】
図２９は、上述の第１実施例、第２実施例、第１比較例及び第２比較例における第３連結部３１６の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。表１に、同様の結果を示した。
【０１３４】
【表１】
【０１３５】
第１実施例では、第３連結部３１６のうち中温反応部３１５に接続された端部（第二の端部）から１５．５ｍｍの領域（温度範囲は４００℃〜７２５℃の領域に対応する）において輻射放熱することにより、放熱量ＱSrを３Ｗとして中温反応部３１５への伝熱量ＱＳ１を２Ｗに抑えることができた。
第２実施例では、第３連結部３１６のうち高温反応部３１７に接続された端部（第一の端部）から７．８ｍｍの領域（温度範囲は６４７℃〜８００℃の領域に対応）において輻射放熱する。これらの領域で輻射放熱することにより、上述の条件を満たすことができた。
【０１３６】
以上から、第３連結部３１６で輻射放熱した方が、高温反応部３１７のみで同じ熱量を輻射放熱する場合より、第３連結部３１６を短くすることができ、ひいては、反応装置３１０Ｃをより小型化することができる。
また、数式（４）より、輻射透過窓の単位面積当たりの輻射エネルギー量は温度の４乗に比例して増大する。従って、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合、第２実施例のように、反応装置本体のうち、より高温となる領域に輻射放熱膜３１６ａを設けて輻射透過窓３２６を介して輻射放熱したほうが、第１実施例のように、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓３２６の面積を小さくすることができる。さらに、その温度範囲に対応する波長領域において輻射を効率良く透過する、輻射の透過率の高い輻射放熱窓３２６の材料を入手しやすい。
【０１３７】
一方、第３連結部３１６においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１６ａ及び輻射透過窓３２６を設けて輻射放熱すると、第３連結部３１６の全長をより短くできる。また、上述の通り、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合には、輻射放熱する領域の面積は大きくなり、輻射が集中せずに分散するため、電子機器に搭載した場合、電子機器を使用中のユーザに対する安全性を高めることができる。
なお、輻射放熱を行わない場合は、第３連結部３１６の長さを最も短くできるものの、中温反応部３１５に５Ｗの熱量が伝導してしまうため、別の領域で輻射放熱を行う必要がある。
【０１３８】
＜変形例６＞
図３０に示すように、第２連結部３１４に輻射放熱膜３１４ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１４ａと対向する部分に輻射透過窓３２４を設けてもよい。中温反応部３１５から第２連結部３１４へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１４ａから輻射され、輻射透過窓３２４より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、低温反応部３１３を介した中温反応部３１５及び高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。
本変形例においても、第２連結部３１４で輻射放熱した方が、中温反応部３１５のみで輻射放熱して第２連結部３１４では輻射放熱しない場合より、第２連結部３１４を短くすることができる。また、第２連結部３１４で輻射放熱を行う場合は、第２連結部３１４においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１４ａ及び輻射透過窓３２４を設けて輻射放熱した方が、第２連結部３１４をより短くできる。いずれの場合も、反応装置３１０Ｆを小型化することができる。また、第５実施形態と同様、第２連結部３１４においてより高温となる領域に輻射放熱膜３１４ａ及び輻射透過窓３２４を設けて輻射放熱した方が、輻射透過窓３２４の面積を小さくすることができる。
【０１３９】
＜変形例７＞
図３１に示すように、第１連結部３１２に輻射放熱膜３１２ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１２ａと対向する部分に輻射透過窓３２２を設けてもよい。低温反応部３１３から第１連結部３１２へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１２ａから輻射され、輻射透過窓３２２より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
本変形例においても、第１連結部３１２で輻射放熱した方が、低温反応部３１３のみで輻射放熱して第１連結部３１２では輻射放熱しない場合より、第１連結部３１２を短くすることができる。また、第１連結部３１２で輻射放熱を行う場合は、第１連結部３１２においてより低温となる領域に輻射放熱膜３１２ａ及び輻射透過窓３２２を設けて輻射放熱した方が、第１連結部３１２をより短くできる。いずれの場合も、反応装置３１０Ｇをより小型化することができる。また、第５実施形態、第６変形例と同様、第１連結部３１２においてより高温となる領域に輻射放熱膜３１２ａ及び輻射透過窓３２２を設けて輻射放熱した方が、輻射透過窓３２２の面積を小さくすることができる。
【０１４０】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図３２は本発明の第６実施形態に係る反応装置３１０Ｈの図２０と同様の模式断面図であり、図３３は図３２のXXIV矢視図である。斜視図は図２０と同様のため、割愛する。
図３２、図３３に示すように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａと対向する部分に輻射透過窓３６６，３６７を設けてもよい。
【０１４１】
以下に具体例として、高温反応部３１７と中温反応部３１５とを接続する第３連結部に、高温反応部３１７から５Ｗの伝熱があり、高温反応部３１７の温度が８００℃であるときに、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介して断熱容器３２０に伝導する伝熱量（ＱS1）を０．５Ｗに抑えながら、断熱容器３２０の温度を５０℃に維持する場合の、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の長さについて説明する。ここで、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設けた場合において、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａによる放熱量（ＱSr）は４．５Ｗであり、上述の数式（２８）が成立する。
【０１４２】
実施例及び比較例として、以下の各例について、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に必要な配管長をそれぞれ算出した。ここで、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７はともに同形状であるものとした。
［実施例３］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうちより低温となる部分（５０℃〜６４５℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。図３４は第３実施例に係る反応装置３１０Ｉの下面図である。図３２と同様のため、反応装置３１０Ｉの模式断面図を割愛した。
［実施例４］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち中間の温度領域となる部分（３００℃〜６５５℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。
［実施例５］
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうちより高温となる部分（７０７℃〜８００℃）に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱する。図３５は第５実施例に係る反応装置３１０Ｊの下面図である。図３２と同様のため、反応装置３１０Ｊの模式断面図を割愛した。
［比較例３］
高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａ及び輻射透過窓３６７を設けて輻射放熱する。この場合、高温反応部においてQSr＝４．５Wを輻射放熱するとして計算した。
［比較例４］
輻射放熱を行わない。この場合QS1＝５Wであるとして計算した。
【０１４３】
図３６は、上述の第３乃至第５実施例、第３比較例及び第４比較例におけるアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。表２に、同様の結果を示した。
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
上述の第３実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち５０℃〜６４５℃となる部分（断熱容器３２０と接続された端部（第二の端部）から５１ｍｍの長さ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４６】
上述の第４実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち３００℃〜６５５℃となる部分（断熱容器３２０と接続された端部と高温反応部３１７と接続された端部（第一の端部）の間の２３．６５ｍｍ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４７】
上述の第５実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち７０７℃〜８００℃となる部分（高温反応部３１７と接続された端部から５．９ｍｍの長さ）において輻射放熱することにより、上述の温度及び熱量の各条件を満たすことができた。
【０１４８】
上述の第３比較例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長に亘って、伝熱量が０．５Ｗであるので、数式（１）より△ｘが１９１．２ｍｍとなる。
【０１４９】
上述の第４比較例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長に亘って、伝熱量が５Ｗであるので、数式（１）より△ｘが１９．１５ｍｍとなる。
【０１５０】
以下、上述の結果について述べる。数式（１）より、ある物体を熱が伝導する場合、その物体の単位長さ当たりの温度差は伝熱量に比例する。
第４比較例のように、輻射放熱を行わない場合は、電極での伝熱量が５Ｗと大きいので、各電極の長さを短くすることができるが、別の領域にて輻射放熱を行う必要がある。また、第３比較例のように、高温反応部３１７で４．５Ｗの熱量を輻射放熱する場合は、電極での伝熱量が０．５Ｗと小さいので、各電極の長さが長くなってしまう。
【０１５１】
第３乃至第５実施例のように電極部分から４．５Ｗを輻射放熱する場合、高温反応部３１７に接続されて８００℃となる端部では伝熱量は５Ｗであり、断熱容器３２０に接続されて５０℃となる端部では伝熱量は０．５Ｗである。
第３実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、より低温である断熱容器３２０に接続された第二の端部を含む連続した領域で輻射放熱した。この場合、第二の端部から５１ｍｍの領域で４．５Ｗの熱量を輻射でき、第二の端部から５１ｍｍの位置では各電極の温度は６４５℃となった。そして、この位置よりも高温反応部３１７と接続された第二の端部に近い部分の伝熱量は５Ｗであり、この伝熱量で８００℃から６４５℃まで温度を降下させたので、数式（１）より、△ｘ＝５．１ｍｍの長さが必要となった。
【０１５２】
第５実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、より高温である高温反応部３１７に接続された第一の端部を含む連続した領域で輻射放熱した。この場合、第一の端部から５．９ｍｍの領域で４．５Ｗの熱量を輻射でき、第一の端部から５．９ｍｍの位置では各電極の温度は７０７℃となった。そして、この位置よりも断熱容器３２０と接続された第二の端部に近い部分の伝熱量は０．５Ｗであり、この伝熱量で７０７℃から５０℃まで温度を降下させたので、数式（１）より、△ｘ＝１６０ｍｍの長さが必要となった。
【０１５３】
第４実施例では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７のうち、中間の温度域である３００〜６５５℃の温度範囲の連続した領域で輻射放熱した。従って、８００℃となる第一の端部や５０℃となる第二の端部では輻射放熱しない。この場合、６５５℃となる位置から２３．６５ｍｍの位置で、４．５Ｗの輻射放熱が完了するとともに各電極の温度は３００℃となった。各電極のうち６５５℃よりも高温となる第一の端部を含む連続した領域での伝熱量は５Ｗであり、この伝熱量で８００℃から６５５℃まで温度を下げることになるので、数式（１）より、△ｘ1＝４．７５ｍｍの長さが必要となった。また、各電極のうち３００℃よりも低温となる第二の端部を含む連続した領域での伝熱量は０．５Ｗであり、この伝熱量で６５５℃から５０℃まで温度を下げることになるので、数式（１）より、△ｘ2＝４８．４ｍｍの長さが必要となった。このように、全長は△ｘ1、△ｘ2及び輻射放熱している長さの和である７６．０ｍｍとなった。
【０１５４】
以上から、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７で輻射放熱した方が、高温反応部３１７のみで同じ熱量を輻射放熱する場合より、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を短くすることができ、ひいては、反応装置３１０Ｈをより小型化することができる。
また、第５実施形態と同様、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合、第５実施例のように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７においてより高温となる領域に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱した方が、第３実施例のように、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓３６６，３６７の面積を小さくすることができる。これにより、反応装置３１０Ｈをより小型化しやすい。さらに、その温度範囲に対応する波長領域において輻射を効率良く透過する、輻射の透過率の高い輻射放熱窓３６６，３６７の材料を入手しやすい。
【０１５５】
一方、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７においてより低温となる領域に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射透過窓３６６，３６７を設けて輻射放熱すると、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の全長をより短くできる。また、上述の通り、例えば３Ｗといった所定量のエネルギー量を輻射放熱する場合には、輻射放熱する領域の面積は大きくなり、輻射が集中せずに分散するため、電子機器に搭載した場合、電子機器を使用中のユーザに対する安全性を高めることができる。
【０１５６】
本実施形態のようにアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７から輻射放熱する場合、更に以下の利点がある。
まず、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａから輻射され、輻射透過窓３６６，３６７より断熱容器３２０の外部へ放出されるため、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介した高温反応部３１７から断熱容器３２０への伝熱量を抑制しながら、高温反応部３１７及び断熱容器３２０の温度を適切に維持することができる。
【０１５７】
また、反応を行う高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３から輻射放熱する場合、各反応部内の温度を均一とする必要があるので、各反応部内の温度分布を考慮して輻射放熱膜及び輻射放熱窓を配置する必要があった。一方、第６実施形態では、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７は、上述の各反応部と異なり内部の温度の均一性を要求されないので、電極のうちどの領域を輻射放熱領域としてもよいこととなる。従って、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６６，３６７を形成するときの設計上の制約が軽減される。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザーに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となるとが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。
【０１５８】
さらに、数式（１）より、断熱容器３２０への伝熱量を小さくするために、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を細くしたり長くすると、各電極の電気抵抗が増大してしまい、発電効率が低下してしまうが、各電極から輻射放熱することにより、各電極の形状を変えずに、電気抵抗を低く且つ発電効率を高く維持したまま、断熱容器３２０への伝熱量を小さくすることができる。
【０１５９】
なお、上述の第６実施形態では、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを電極の下面に設けて、輻射放熱窓３６６，３６７も各反応装置３１０Ｈ、３１０Ｉ、３１０Ｊの下面に設けたが、これに限らず、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６６，３６７を他の面に設けるようにしてもよい。
【０１６０】
〔第７実施形態〕
図３７は第５比較例に係る反応装置３１０Ｋの定常状態における温度及び熱量を示す模式図であり、図３８は理想的な熱交換を説明するための模式図であり、図３９は第７実施形態に係る反応装置３１０Ｌの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
反応装置３１０Ｋ及び３１０Ｌは、それぞれ、第１連結部３１２となる流入配管３１２ｂ及び流出配管３１２ｃ、低温反応部３１３、第２連結部３１４となる流入配管３１４ｂ及び流出配管３１４ｃ、中温反応部３１５、第３連結部３１６となる流入配管３１６ｂ及び流出配管３１６ｃ、及び、中温反応部３１７を備える。反応装置３１０Ｌは、更に、流入配管３１２ｂと流出配管３１２ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１２ｄ、流入配管３１４ｂと流出配管３１４ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１４ｄ、及び、流入配管３１６ｂと流出配管３１６ｃとの間で熱交換を行う熱交換器３１６ｄを備える。
【０１６１】
流入配管と流出配管は、一体的に形成されるかまたは互いに接合されて、配管同士の間で熱交換が行われるものであり、各配管は、複数の配管を含んでもよい。例えば、流出配管を２本に分けて、２本の流出配管をそれぞれ流入配管の周囲に配置することにより、流出配管と流入配管との間での熱交換が行われやすくなる。なお、本実施形態の各流出配管は、本明細書における第１配管、第３配管、第５配管にそれぞれ対応し、各流入配管は、本明細書における第２配管、第４配管、第６配管にそれぞれ対応するものである。
【０１６２】
第１連結部３１２の流入配管３１２ｂは、低温反応部３１３で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１２ｂを介して反応物が低温反応部３１３に供給される。第１連結部３１２の流出配管３１２ｃは、低温反応部３１３で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１２ｃを介して反応物が低温反応部３１３から排出される。第２連結部３１４の流入配管３１４ｂは、中温反応部３１５で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１４ｂを介して反応物が中温反応部３１５に供給される。第２連結部３１４の流出配管３１４ｃは、中温反応部３１５で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１４ｃを介して反応物が中温反応部３１５から排出される。第３連結部３１６の流入配管３１６ｂは、高温反応部３１７で反応する反応物が流れる配管であり、流入配管３１６ｂを介して反応物が高温反応部３１７に供給される。第３連結部３１６の流出配管３１６ｃは、高温反応部３１７で生成する生成物が流れる配管であり、流出配管３１６ｃを介して反応物が高温反応部３１７から排出される。
【０１６３】
図３７に示す本比較例について説明する。本比較例においては、各流出配管３１２ｂ、３１４ｂ、３１６ｂと各流入配管３１２ｃ、３１４ｃ、３１６ｃとの間で熱交換を行わない。中温反応部３１５は、図示しない輻射放熱膜３１５ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２５と対向配置されている。高温反応部３１７は、図示しない輻射放熱膜３１７ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２７と対向配置されている。
【０１６４】
以下に示す計算値は、燃料電池装置の実出力が１．４Ｗ、発電量が１．７Ｗ、燃料電池装置内部で０．３Ｗが消費されるものと仮定して算出した。
流入配管３１６ｃを介して高温反応部３１７に供給された反応物の温度は３７５℃であり、高温反応部３１７の反応温度は８００℃であるので、高温反応部３１７において生じる発熱反応の熱量の一部は、反応物の温度を上昇させるための顕熱として利用され、高温反応部３１７では、０．７６６Ｗの余剰熱が生じる。この余剰熱のうち、第３連結部３１６を介して中温反応部３１５に伝導する熱量は０．３００Ｗであり、高温反応部３１７の輻射放熱膜３１７ａから輻射透過窓３２７を介して輻射放熱される熱量は０．４６６Ｗである。
【０１６５】
更に、中温反応部３１５の輻射放熱膜３１５ａから輻射透過窓３２５を介して０．３３７Ｗの熱量を輻射放熱することにより、反応装置の外部の装置への伝熱量を０．３００Ｗに抑えながら、中温反応部３１５を３７５℃、低温反応部３１３を１５０℃に維持することができる。このように、本比較例では、中温反応部３１５及び高温反応部３１７のそれぞれに対応する輻射透過窓３２５及び３２７を設けることにより、断熱容器への伝熱量を抑制しながら、各反応部３１３、３１５、３１７の温度をそれぞれ適切に維持している。
【０１６６】
理想的な熱交換について説明する。図３８のＴ1in及びＴ1outは図３７及び図３９の流出配管に対応し、Ｔ2in及びＴ2outは図３７及び図３９の流入配管に対応する。流出配管から流入配管に熱量Ｑが移動して理想的な熱交換が行われるとき、温度効率εは以下の数式（２９）、（３０）を満たす。
【数１２】
【０１６７】
図３９に示す本実施形態について説明する。本実施形態においては、各流出配管３１２ｂ、３１４ｂ、３１６ｂと各流入配管３１２ｃ、３１４ｃ、３１６ｃとの間で熱交換を行う。高温反応部３１７は、図示しない輻射放熱膜３１７ａを備え、断熱容器３２０の内壁面の図示しない輻射透過窓３２７と対向配置されている。中温反応部３１５では、輻射放熱を行わない。
【０１６８】
以下に示す計算値も、本比較例と同様、燃料電池装置の実出力が１．４Ｗ、発電量が１．７Ｗ、燃料電池装置内部で０．３Ｗが消費されるものと仮定して算出した。
本実施形態では、流入配管３１６ｃと流出配管３１６ｂとの間で熱交換が行われることにより、高温反応部３１７の生成物の温度は、流出配管３１６ｂを流れる間に８００℃から３７５℃に降下するとともに、この温度降下の顕熱に相当する熱量が、流入配管３１６ｃの内部を流れる反応物（中温反応部３１５から排出された生成物）の温度を上げるための顕熱として利用される。この場合、ε1＝１、ε2＝０．９７であるのは、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったためであり、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１６９】
このため、流入配管３１６ｃを介して高温反応部３１７に供給された反応物の温度は７８８℃であり、高温反応部３１７の反応温度は８００℃であるので、高温反応部３１７において生じる発熱反応の熱量のうち、反応物を昇温するための顕熱として利用される熱量は、本比較例に比べて大幅に低減される。このため、高温反応部３１７では、本比較例よりも多い１．７９０Ｗの余剰熱が生じる。この余剰熱のうち、第３連結部３１６を介して中温反応部３１５に伝導する熱量は０．６２９Ｗであり、高温反応部３１７の輻射放熱膜３１７ａから輻射透過窓３２７を介して輻射放熱される熱量は１．１６１Ｗである。
【０１７０】
また、流入配管３１４ｃと流出配管３１４ｂとの間で熱交換が行われることにより、中温反応部３１５の余剰熱のうち一部は、流入配管３１４ｃの内部を流れる反応物（低温反応部３１３から排出された生成物）の温度を上げるための顕熱として利用される。一方で、中温反応部３１５の余剰熱の残りの熱量０．３００Ｗが、第２連結部３１４を介して中温反応部３１５から低温反応部３１３に伝導するため、中温反応部３１５においては輻射放熱しなくてもよい。この場合も、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったため、ε1＝０．９９、ε2＝０．９９であるが、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１７１】
また、流入配管３１２ｃと流出配管３１２ｂとの間で熱交換が行われることにより、低温反応部３１３の余剰熱のうち一部は、流入配管３１２ｃの内部を流れる反応物（反応装置の外部から供給された反応物）の温度を上げるための顕熱として利用される。一方で、低温反応部３１３の余剰熱の残りの熱量０．３０９Ｗが、第１連結部３１２を介して低温反応部３１３から反応装置の外部に伝導するため、低温反応部３１３においても輻射放熱する必要がない。この場合も、上記出力値を達成するための燃料の量に基づいて算出を行ったため、ε1＝０．９３、ε2＝１であるが、実質的には理想的な熱交換が行われていると見なして良い。
【０１７２】
ここで、本実施形態及び本比較例について、燃料電池装置が搭載される電子機器の筐体等が吸収する熱量について説明する。
本比較例では、第１連結部３１２から排出されるオフガスの温度は１５０℃であり、オフガスの温度を排気温度である２５℃まで降下させるための顕熱に相当する熱量０．４６６が、電子機器の筐体に吸収される。また、オフガスが凝縮するときの潜熱に相当する熱量０．７０３Ｗ、低温反応部３１３から第１連結部３１２を介した伝導による熱量０．３００Ｗ、輻射透過窓において吸収される熱量０．１０４Ｗ、燃料電池装置内部で消費される電力に相当する０．３００Ｗが、それぞれ電子機器の筐体に吸収されるため、その総和は１．８７３Ｗとなる。
【０１７３】
一方、本実施形態では、第１連結部３１２から排出されるオフガスの温度は３８℃であり、オフガスの温度を排気温度である２５℃まで降下させるための顕熱に相当する熱量０．０２５Ｗ、オフガスが凝縮するときの潜熱に相当する熱量０．０８９Ｗ、低温反応部３１３から第１連結部３１２を介した伝導による熱量０．３０９Ｗ、輻射透過窓において吸収される熱量０．１１１Ｗ、燃料電池装置内部で消費される電力に相当する０．３００Ｗが、それぞれ電子機器の筐体に吸収されるため、その総和は１．０９４Ｗとなる。
【０１７４】
上述の通り、本実施形態では、本比較例と比べて、電子機器の筐体に吸収される熱量を０．７７９Ｗ低減することができるので、電子機器の筐体の温度上昇を抑制することができる。また、後述する通り、本発明の燃料電池装置を電子機器に搭載する場合、電子機器の筐体等による輻射の再吸収を抑制するため、電子機器の最外面から輻射放熱することが望ましい。従って、電子機器に搭載する場合には、輻射透過窓を２箇所に備える本比較例よりも、輻射透過窓を１箇所だけ備える本実施形態の方が、設計上の制約を軽減できる。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザーに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となるとが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。
【０１７５】
また、数式（４）より、輻射透過窓の単位面積当たりの輻射エネルギー量は温度の４乗に比例して増大する。従って、同じエネルギー量を輻射放熱する場合、反応装置本体のうち、より高温となる領域に輻射放熱膜を設けて輻射透過窓を介して輻射放熱すると、より低温となる領域から輻射放熱するよりも、輻射透過窓の面積を小さくすることができるとともに輻射エネルギー量を増大することができる。燃料電池装置を電子機器に搭載する場合、輻射透過窓の面積が小さい方が、設計上の制約を軽減できる。
【０１７６】
なお、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａのいずれか１つのみを設け、対向するいずれか１つの輻射透過窓３６６，３６７のみを設けてもよい。
また、輻射放熱膜３１２ａ，３１３ａ，３１４ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１７ａ，３４６ａ，３４７ａのいずれか２つ以上を設けてもよい。その場合には、対向する輻射透過窓３２２，３２３，３２４，３２５，３２６，３２７，３６６，３６７を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反応装置１０Ａの構成を示す模式図である。
【図２】１００℃〜１０００℃における輻射強度と波長との関係を示す図である。
【図３】Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図４】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図５】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１変形例に係る反応装置１０Ｂの構成を示す模式図である。
【図７】図６のVII矢視図である。
【図８】本発明の第２変形例に係る反応装置１０Ｃの構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第３変形例に係る反応装置１０Ｄの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。
【図１１】反応装置１１０の斜視図である。
【図１２】図１１のXII-XII切断線に対応する模式断面図である。
【図１３】図１１のXIII矢視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。
【図１５】反応装置２１０の斜視図である。
【図１６】図１５のXVI-XVI切断線に対応する模式断面図である。
【図１７】図１５のXVII矢視図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。
【図１９】反応装置３１０の斜視図である。
【図２０】図１９のXX-XX切断線に対応する模式断面図である。
【図２１】図１９のXXI矢視図である。
【図２２】本発明の第４変形例に係る反応装置３１０Ａの構成を示す模式断面図である。
【図２３】本発明の第５変形例に係る反応装置３１０Ｂの構成を示す模式断面図である。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る反応装置３１０Ｃの図２０と同様の模式断面図である。
【図２６】図２５における図２１と同様のXXVI矢視図である。
【図２７】本発明の第１実施例に係る反応装置３１０Ｄの下面図である。
【図２８】本発明の第２実施例に係る反応装置３１０Ｅの下面図である。
【図２９】第３連結部３１６の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。
【図３０】本発明の第６変形例に係る反応装置３１０Ｆの構成を示す模式断面図である。
【図３１】本発明の第７変形例に係る反応装置３１０Ｇの構成を示す模式断面図である。
【図３２】本発明の第６実施形態に係る反応装置３１０Ｈの模式断面図である。
【図３３】図３２における図２１と同様のXXXIII矢視図である。
【図３４】本発明の第３実施例に係る反応装置３１０Ｉの下面図である。
【図３５】本発明の第５実施例に係る反応装置３１０Ｊの下面図である。
【図３６】アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７の高温反応部３１７からの長さと温度との関係を計算した結果を示すグラフである。
【図３７】本発明の第５比較例に係る反応装置３１０Ｋの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
【図３８】理想的な熱交換を説明するための模式図である。
【図３９】本発明の第７実施形態に係る反応装置３１０Ｌの定常状態における温度及び熱量を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１０Ａ〜１０Ｄ，１１０，２１０，３１０，３１０Ａ〜３１０Ｌ 反応装置
１１，１１１，２１１，３１１ 反応装置本体
１１ａ，１１１ａ，２１１ａ，３１１ａ 輻射防止膜
１２ａ〜１５ａ，１１３ａ，２１７ａ，３１２ａ〜３１７ａ，３４６ａ，３４７ａ 輻射放熱膜
１２，１１２，２１２，３１２ 第１連結部
１３，１１３，２１３，３１３ 低温反応部
１４，１１４，２１４，３１４ 第２連結部
２１５，３１５ 中温反応部
２１６，３１６ 第３連結部
１５，１１５，２１７，３１７ 高温反応部
２０，１２０，２２０，３２０ 断熱容器（第１の容器）
２５０，３５０ 気密容器（第２の容器）
２１ａ，１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ 反射膜
２２，２３，２４，２５，１２３，２２６，２２７，３２２〜３２７，３６６，３６７ 輻射透過窓
３１２ｂ，３１４ｂ，３１６ｂ 流出配管
３１２ｃ，３１４ｃ，３１６ｃ 流入配管
１００，２００，３００ 電子機器
１３０，２３０，３３０ 燃料電池装置
１４０，２４０，３４０ 燃料電池セル
１４６，２４６，３４６ アノード出力電極
１４７，２４７，３４７ カソード出力電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物が反応する反応部を有する反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容する第１の容器とを備え、
前記第１の容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有することを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記第１の容器の前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ、ＮａＩ、ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられ、
前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分には、前記第１の容器の前記輻射透過領域よりも赤外領域の透過率が低い材料が用いら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】
前記第１の容器の全体には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ，ＮａＩ，ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いら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４】
前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分の内壁面には、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項５】
前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面には、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面を除く部分の外壁面よりも赤外領域の輻射率が高い輻射放熱領域が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項６】
前記反応装置本体の少なくとも前記輻射透過領域との対向面を除く部分には、前記反応装置本体からの輻射を防止する輻射防止膜が設けられてい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】
前記輻射放熱領域は非蒸発型ゲッターにより形成されていることを特徴とする請求項５に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応装置本体の外側であって前記第１の容器の内側は、大気圧よりも低い圧力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】
前記反応部が前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記反応装置本体は互いに異なる温度であり反応物がそれぞれ反応する２つ以上の反応部を有し、
前記２つ以上の反応部のうち少なくとも１つが前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記反応部は燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含み、
前記輻射透過領域には、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１２】
前記反応部は気化された燃料及び水から改質ガスを生成する改質器を含み、
前記輻射透過領域には、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１４】
前記燃料電池セルは溶融炭酸塩型であり、
前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の反応装置。
【請求項１５】
前記燃料電池セルは固体酸化物型であり、
前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の反応装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
前記輻射透過領域は、前記電子機器の外周面に沿って配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１】
反応物が反応する反応部を有する反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容する第１の容器とを備え、
前記第１の容器は前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有することを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記第１の容器の前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ、ＮａＩ、ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いられ、
前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分には、前記第１の容器の前記輻射透過領域よりも赤外領域の透過率が低い材料が用いら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】
前記第１の容器の全体には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＬｉＦ、ＳｉＯ2、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＣａＣＯ３、ＫＩ，ＮａＩ，ＮａＮＯ３、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＤｙＦ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、Ｇｅ、ＨｆＯ2、ＨｏＦ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、Ｎｂ2Ｏ5、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｒＯ2の少なくとも１つが用いら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４】
前記第１の容器の前記輻射透過領域を除く部分の内壁面には、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項５】
前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面には、前記反応装置本体の前記輻射透過領域との対向面を除く部分の外壁面よりも赤外領域の輻射率が高い輻射放熱領域が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項６】
前記反応装置本体の少なくとも前記輻射透過領域との対向面を除く部分には、前記反応装置本体からの輻射を防止する輻射防止膜が設けられてい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】
前記輻射放熱領域は非蒸発型ゲッターにより形成されていることを特徴とする請求項５に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応装置本体の外側であって前記第１の容器の内側は、大気圧よりも低い圧力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】
前記反応部が前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記反応装置本体は互いに異なる温度であり反応物がそれぞれ反応する２つ以上の反応部を有し、
前記２つ以上の反応部のうち少なくとも１つが前記輻射透過領域と対向配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記反応部は燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含み、
前記輻射透過領域には、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｇｅの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１２】
前記反応部は気化された燃料及び水から改質ガスを生成する改質器を含み、
前記輻射透過領域には、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｅ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１３】
前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項１４】
前記燃料電池セルは溶融炭酸塩型であり、
前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の反応装置。
【請求項１５】
前記燃料電池セルは固体酸化物型であり、
前記輻射透過領域には、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＺｎＳｅ、ＭｇＦ2、ＫＲＳ−５、ＫＲＳ−６、ＣｓＩ、ＫＢｒ、ＡｌＦ3、ＮａＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＣｓＣｌ、ＣｓＢｒ、ＣｓＦ、ＮａＢｒ、ＫＩ、ＮａＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＴｌＢｒ、ＢｉＦ3、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｅＦ3、ＣｅＯ2、ＤｙＦ2、ＧａＡｓ、ＧａＳｅ、Ｇｄ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｌａ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＮａＦ、ＰｂＦ2、Ｓｉ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｒＦ2、ＴｌＣｌ、ＹＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｎＳの少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１３に記載の反応装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
前記輻射透過領域は、前記電子機器の外周面に沿って配置されることを特徴とすることを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【公開番号】特開２００９−２３８５８１（Ｐ２００９−２３８５８１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３１６６（Ｐ２００８−８３１６６）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【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２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【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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