容器形成装置及び容器形成方法
【課題】容器の薄肉化を図り、その作成を容易とする。
【解決手段】壁部２１及び壁部２１の周縁に設けられている複数の接合部２２を有する複数の板２０の互いの接合部２２を、壁部２１によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具６３を備え、押さえ治具６３によって互いに押さえつけられた接合部２２同士を一括して圧着する。
【解決手段】壁部２１及び壁部２１の周縁に設けられている複数の接合部２２を有する複数の板２０の互いの接合部２２を、壁部２１によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具６３を備え、押さえ治具６３によって互いに押さえつけられた接合部２２同士を一括して圧着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器形成装置及び容器形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の電子機器においては、その多機能化による消費電力の増加に対応した新たな電力源として燃料電池が注目されている。中でも、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を改質して用いる改質型の燃料電池が、その原燃料が常温で液体であり取り扱いや貯蔵が容易であるという利点から一般的である。
【０００３】
改質型燃料電池においては、液状の原燃料を気化する気化器と、気化した燃料から触媒を利用して改質して水素を取出す改質器、改質器の副反応によって発生する一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等といった反応器が設けられている。これらの反応器は高温で動作するため、断熱容器に収納されて保温されることが好ましい。
【０００４】
断熱容器は内部に高温の溶液や反応器が収納され、外気との断熱により内部に収納された高温の溶液や反応器の熱を断熱容器の外側に放出させないためのものである。
【０００５】
一方、パッケージの形成方法としては、図１０に示すように、内容物１０００が入った容体１００１の上縁に金属メッキ１００２を施し、その上に上蓋１００３を載せ、レーザビーム等で容体１００１の上縁と上蓋１００３とを接合する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４６０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、容体１００１のような構造体は、板材を折り曲げ加工したり、或いは複数の板材を接合することによって形成することができる。このようにして形成された容体１００１の各辺をキャップ１００３で接合することになる。
【０００７】
折り曲げ加工して容体１００１を形作る場合、容体１００１の厚さが薄いと、容体１００１の接合部と、キャップ１００３の接合部との突合せ精度が低くなりやすく、特に小型のパッケージの場合、位置ズレが深刻なものとなり、仮に断熱容器に転用しようとすると、気密性が維持できずに十分に断熱できないといった問題を生じる恐れがある。
また、複数の板材を接合して容体１００１を形作る場合も、容体１００１の厚さが薄いと、容体１００１を接合して形成する段階で容体１００１が歪んでしまい、キャップ１００３との接合部の突合せ精度が低くなるといった問題を生じていた。
【０００８】
本発明の課題は、薄くても精度よく容器を作成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具を備え、前記押さえ治具によって互いに押さえつけられた前記接合部同士を一括して圧着することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の容器形成装置であって、対向配置された一対の加圧治具をさらに備え、前記各加圧治具の間には、前記押さえ治具が配置され、前記加圧治具には前記押さえ治具を挟持して前記壁部の方向へ摺動させる摺動部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の容器形成装置であって、前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を囲む真空チャンバを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の容器形成装置であって、冷間圧接により前記接合部同士を圧着することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２または３に記載の容器形成装置であって、前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の容器形成装置であって、ロウ付けまたは拡散接合により前記接合部同士を圧着することを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の容器形成装置であって、前記多面体は直方体であり、前記接合部は、前記壁部の面に対して前記多面体の外側となる方向に４５°に傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、容器形成方法であって、壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつけて一括して圧着することを特徴とする。
【００１７】
前記容器は、反応物が供給されて反応生成物を生成する反応部と、前記反応部を内部に収容する断熱容器とを備える反応装置を収容してもよい。
【００１８】
前記反応装置は前記反応部への反応物の供給を行う流入部及び前記反応部から反応生成物の排出を行う流出部を備え、前記流入部及び前記流出部は前記いずれかの壁部を貫通している構造であってもよい。
【００１９】
前記反応装置は、前記反応物が組成に水素原子を含む燃料及び水であり、前記反応生成物が水素分子を含むような反応である反応装置であってもよい。
【００２０】
前記容器は、前記反応装置と、前記反応生成物の電気化学反応により電力を生成する燃料電池セルとを収容してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、薄くても精度よく容器を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は本発明に係る容器１０を示す斜視図であり、図２は図１のII−II切断線において切断した状態を示す斜視図である。図１、図２に示すように、容器１０は、数ｃｍ角の略直方体形状をしており、複数の凹板２０をその外周部で互いに接合して形成されている。
【００２４】
図３は容器１０に用いられる凹板２０を示す斜視図である。凹板２０は、略長方形状の壁部２１と、壁部２１の周縁の４辺に接合部２２が設けられている。接合部２２はそれぞれ壁部２１の面に対して容器１０の外側となる方向に４５°に傾斜しており、これにより凹板２０は盆状に形成されている。なお、容器１０を断熱容器として用いる場合には、壁部２１の内側となる面に容器１０内部で生じる熱輻射を反射して容器１０外への輻射を抑制する輻射防止膜が形成される。輻射防止膜は、例えば金（Ａｕ）等から形成することができる。
接合部２２が隣接する他の凹板２０の接合部２２と接合されることで、図１、図２に示すように容器１０が形成される。
【００２５】
凹板２０の素材は、用途や目的に合わせて適宜選択可能であるが、薄肉化が可能となるように軽量かつ充分な強度を有する素材が望ましい。このような素材としては、例えばチタン合金、ニッケル合金、ステンレス合金等が挙げられる。凹板２０はプレス成型により成型される。
【００２６】
図４は容器１０を使用した反応装置３０を示す断面図である。反応装置３０の内部には、例えば図４に示すように、反応器４０が収容される。このような反応器４０の例としては、例えば燃料電池や、燃料電池に用いる水素を原燃料から生成する改質器や一酸化炭素除去器、液体の原燃料を気化させる気化器、燃料電池のオフガスを燃焼する触媒燃焼器等が挙げられる。
【００２７】
反応器４０には外部から反応器４０に反応物を流入させる配管を有する流入部４１や流入部４１から流入した反応物を反応させてなる生成物を反応器４０の外部へ流出させる配管を有する流出部４２が設けられている。流入部４１及び流出部４２は容器１０のいずれかの凹板２０の壁部２１を貫通した状態でその凹板２０に固定されている。流入部４１及び流出部４２の壁部２１への固定は、ロウ付け、ガラス封止等により行われる。流入部４１及び流出部４２を介して反応器４０は壁部２１の内壁面と間隔を空けて容器１０内に固定される。
【００２８】
次に、容器１０の組立装置５０について説明する。図５は容器１０の組立装置５０を示す概略図である。組立装置５０は、高温真空加熱装置５１と、圧延装置６０とからなる。
高温真空加熱装置５１は、真空チャンバ５２と、真空ポンプ５３と、加熱装置５４とを備える。
【００２９】
真空チャンバ５２は圧延装置６０の加圧部６１の先端部分を覆うように設けられている。真空チャンバ５２内は真空ポンプ５３により負圧（１０-4Ｐａ程度）に保たれる。負圧の環境下で圧着を行うことにより、接合面の不純物を取り除くことができ、圧着に必要な押圧力を小さくすることができる。また、完成した容器１０内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にすることで、熱を伝搬する媒体が希薄になり容器１０を断熱容器として最適に用いることができる。
【００３０】
加熱装置５４は、真空チャンバ５２内に加熱部５５を備える。加熱部５５は例えばヒーターコイルまたは高周波誘導コイルであり、加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端部分を加熱する。加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端部分を加熱することで、後述するようにロウ付けや拡散接合による圧着が可能となる。
【００３１】
圧延装置６０は下部加圧部６１Ａ及び上部加圧部６１Ｂを備え、その先端部が真空チャンバ５２内に配置されている。加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端にはそれぞれ下部加圧治具６２Ａ及び上部加圧治具６２Ｂが設けられ、加圧治具６２Ａ，６２Ｂの間に押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃが設けられている。加圧治具６２Ａ，６２Ｂの材料としては、例えばモリブデン合金等の高融点金属を用いることができる。また、押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃの材料としては、例えばセラミック等を用いることができる。
【００３２】
図６は加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端に設けられた加圧治具６２Ａ，６２Ｂ及び押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを示す模式図である。２つの加圧治具６２Ａ，６２Ｂはそれぞれ上下の加圧部６１Ａ，６１Ｂに固定されている。上部加圧治具６２Ｂの下面、及び下部加圧治具６２Ａの上面には、それぞれ四角錐台形状の凹部６４Ｂ，６４Ａが形成され、凹部６４Ａ，６４Ｂ内は押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及び組み立てられる複数の凹板２０が収容される空間になっている。なお、凹部６４Ａ，６４Ｂの形状は作製する容器１０の形状により異なり、例えば多角柱状の容器を形成する場合には多角錐台形状の凹部を形成する。
【００３３】
凹部６４Ａ，６４Ｂの底部には、それぞれ下部押さえ治具６３Ａ、上部押さえ治具６３Ｂが配置されている。凹部６４の４つの傾斜面には、上下の加圧治具６２Ａ，６２Ｂで挟持するように４つの側部押さえ治具６３Ｃが配置されている。
【００３４】
下部押さえ治具６３Ａは、下部加圧治具６２Ａの凹部６４Ａの底部に配置され、上面に容器１０の底面となる底部凹板２０Ａが配置されている。下部押さえ治具６３Ａの上面の周縁部は面取りされており、底部凹板２０Ａの接合部２２と当接する押圧部６５Ａとなっている。
【００３５】
４つの側部押さえ治具６３Ｃは、外側面で凹部６４Ａ，６４Ｂの傾斜面に当接し、内側面に容器１０の側面となる側部凹板２０Ｃがそれぞれ配置されている。側部押さえ治具６３Ｃの内側面の周縁部は面取りされており、側部凹板２０Ｃの接合部２２と当接する押圧部６５Ｃとなっている。
【００３６】
４枚の側部凹板２０Ｃは底部凹板２０Ａに対して垂直に配置され、各側部凹板２０Ｃの下側の接合部２２が底部凹板２０Ａの４辺の接合部２２とそれぞれ当接した状態で押圧部６５Ａ，６５Ｃにより挟持される。また、図示しないが、側部凹板２０Ｃの両側部の接合部２２は隣接する他の側部凹板２０Ｃの接合部２２と当接した状態で押圧部６５Ｃ，６５Ｃにより挟持される。
【００３７】
上部押さえ治具６３Ｂは、下面が上部凹板２０Ｂと当接し、上面が上部加圧治具６２Ｂの凹部６４Ｂの底部に当接するように配置されている。上部押さえ治具６３Ｂの下面の周縁部は面取りされており、上部凹板２０Ｂの接合部２２と当接する押圧部６５Ｂとなっている。
上部凹板２０Ｂはその４つの接合部２２が各側部凹板２０Ｃの上部の接合部２２と当接した状態で押圧部６５Ｂ，６５Ｃにより挟持される。
【００３８】
圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧すると、下部押さえ治具６３Ａが下部凹板２０Ａを上方向に押さえるとともに、上部押さえ治具６３Ｂが上部凹板２０Ｂを下方向に押さえる。また、側部押さえ治具６３Ｃが凹部６４Ａ，６４Ｂの傾斜面に沿って摺動し側部凹板２０Ｃを内側方向に押さえる。これにより、各凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの隣接する接合部２２同士が押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃにより挟持された状態で押圧される。
【００３９】
この組立装置５０は、ロウ付け、冷間圧接、拡散接合に兼用で用いることができる。ここで、それぞれの接合方法について説明する。
【００４０】
１．ロウ付け
ロウ付けは、ロウ材を加熱し溶解し接合面で再固着させて行う方法であり比較的扱いやすい。面接合では、接合強度と使用温度が選定したロウ材の許す範囲であれば十分に利用できる。そのため、接合部２２を持つ凹板２０同士の接合には有効な手段である。ロウ付けにより接合を行う際は、接合部２２の接合面にロウ材を塗布しておく必要がある。
【００４１】
ロウ付けによる容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及び凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを図６の状態に配置し、各凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの隣接する接合部２２同士が押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃにより挟持する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。その後、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧する。
【００４２】
次に、加熱装置５４を駆動して加熱部５５により加圧部６１部分を加熱すると、ロウ材が溶解して接合部２２の隙間等に流れ込み隙間を埋める。その後、冷却することでロウ材が固化し、接合が完了する。
【００４３】
ロウ材を塗布して行う場合は、接合面の形状は平坦な方が良い。また圧延装置６０は、接合部２２の接合面に設けられたロウ材が溶解する際に接合面から多量に漏洩しない程度に凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを加圧するので、接合部２２間でロウ材が溶解して、接合前にロウ材が固化していた接合部２２の隙間を密接に埋めてくれるため、張り合わせ精度はあまり高くなくとも良好な接合が可能である。
【００４４】
２．冷間圧接
冷間圧接とは、常温下において、洗浄を行った接合面同士を密着させて金属結合を促す方法である。常温下で圧接を行うため、入熱によるゆがみが生じにくい利点がある。この場合、接触部の隙間を作らないために、接合面の淵、もしくは平面上に凸型のラインを作製することが好ましい。接合面に凸型のラインを作成すると、加圧時に、ラインがつぶれ密着性が増す。
【００４５】
冷間圧接による容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３及び凹板２０を図６の状態に配置する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。その後、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧し、接している接合部２２同士を圧接する。
以上により、接合面同士が圧着し、接合が完了する。
【００４６】
３．拡散接合
熱拡散を用いた接合の場合、圧接による金属結合のほかに接合面での相互拡散が生じる。このため、選定した方法の中では、最も強固で信頼性の高い接合方法と思われる。この場合も、冷間圧接と同様に、接合面上に凸型のラインがあるほうが好ましい。
【００４７】
次に、拡散接合による容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３及び凹板２０を図６の状態に配置する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。
【００４８】
次に、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧する。その後、加熱装置５４を駆動して加熱部５５により加圧部６１部分を加熱する。以上により、接合部２２同士が相互拡散して圧着し、接合が完了する。
このように、組立装置５０を用いることで、容易に容器１０を作成することができる。
【００４９】
図７は加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３の他の形態を示す模式図である。いずれかの凹板２０を流入部４１及び流出部４２が貫通し、容器１０の内部に反応器４０が収容される場合には、図７に示すように、流入部４１及び流出部４２が貫通する凹板２０と対応する押さえ治具６３に、凹板２０から突出する流入部４１及び流出部４２が配置される凹部６６を設ける。この状態で上記いずれかの方法により容器１０を組み立てることができる。
【００５０】
このように形成した容器１０では、壁部２１よりも外側に突出した接合部２２が骨組みとして機能するため、容器１０の薄肉化を図りながら強度を高めることができる。
また、接合部２２が凹板２０から容器１０の外側に突出する形状となるため、容器１０とこれが設置される装置筐体とが接合部２２において線接触する。このため、容器１０から装置への熱伝導を抑えることができ、断熱容器としての性能を向上させることができる。このように、組立装置５０は、加圧治具６２で複数の接合部２２を保持しながら複数の接合部２２を同時に接合するので良好に接合できる。
なお、接合部２２に放熱フィンを設け、積極的に放熱を行うようにさせてもよい。
【００５１】
図８は容器１０の他の使用例を示す断面図である。図８に示すように、凹板２０の外側に平板２３を配置した状態で、平板２３の周縁部と接合部２２の外側端部とを接合することで、凹板２０と平板２３との間に断熱空間２４を形成してもよい。これにより、熱伝導をさらに抑えることができ、断熱容器としての性能をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、以上の実施形態においては、略直方体形状の容器１０について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば正四面体形状、正六面体形状、正八面体形状等、複数の凹板を接合してなる任意の多面体形状とすることができる。ただし加圧治具６２によって加えられる圧力が均等に分散されるように、接合された容器１０が上下、左右が対称の構造となるような多面体であることが好ましい。
【００５３】
図９は本発明に係る容器１０が適用される電子機器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。
【００５４】
電子機器１００は、燃料電池装置１０１と、燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１９１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に接続される二次電池１９２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１から供給される電気エネルギーにより駆動される電子機器本体１９３と、等から概略構成される。
【００５５】
燃料電池装置１０１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１は燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１９３に供給するとともに、燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを二次電池１９２に充電する。
【００５６】
次に、燃料電池装置１０１について説明する。この燃料電池装置１０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料容器１０２、ポンプ１０３、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、燃料電池セル１０７、触媒燃焼器１０８等を備える。
【００５７】
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、ポンプ１０３により気化器１０４に送液される。
【００５８】
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を改質器１０５や図示しないヒータ等からの伝熱等により約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。
【００５９】
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。
【００６０】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次式（１）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 …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）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 …（２）
（１）式及び（２）式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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、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式（３）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１０７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 …（３）
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１０７に送出される。
【００６３】
燃料電池セル１０７は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１７１と、固体高分子電解質膜１７１の両面に形成された燃料極１７２（アノード）及び酸素極１７３（カソード）と、燃料極１７２に改質ガスを供給する燃料供給流路１７４ａが設けられた燃料極セパレータ１７４と、酸素極１７３に酸素を供給する酸素供給流路１７５ａが設けられた酸素極セパレータ１７５と、が積層されている。
【００６４】
固体高分子電解質膜１７１は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。
燃料極１７２には燃料供給流路１７４ａを介して一酸化炭素除去器１０６から送出された改質ガスが送られる。燃料極１７２では改質ガス中の水素による次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１７１を透過して酸素極１７３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１７６に供給される。
【００６５】
酸素極１７３には、空気が酸素供給流路８５ａを介して送られる。酸素極１７３では固体高分子電解質膜１７１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１７７より供給される電子とにより、次式（５）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ …（５）
アノード出力電極１７６及びカソード出力電極１７７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１９１と接続されており、アノード出力電極１７６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１９１を通ってカソード出力電極１７７に供給される。
【００６６】
触媒燃焼器１０８の内部には流路が形成され、その流路の壁面に燃料供給流路１７４ａを通過した改質ガス（オフガス）を燃焼させる燃焼触媒が担持されている。燃焼触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００６７】
触媒燃焼器１０８には燃料供給流路１７４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び外部の空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。燃焼熱は改質器１０５に供給され、改質器１０５における改質反応の反応熱として用いられる。
【００６８】
改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６及び触媒燃焼器１０８は断熱容器１１０内に収容される。また断熱容器１１０内に気化器１０４の一部もしくは全部を収容させてもよい。本発明に係る容器１０は、この断熱容器１１０として用いることができる。本発明を断熱容器１１０に適用することで熱伝導を抑えることができ、断熱性能を向上させることができる。
なお、燃料電池として反応温度が数百℃〜千数百℃の固体酸化物型燃料電池を適用する場合、一酸化炭素除去器１０６が不要となり、断熱容器１１０内に固体酸化物型燃料電池を収容させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る容器１０を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II切断線において切断した状態を示す斜視図である。
【図３】容器１０に用いられる凹板２０を示す斜視図である。
【図４】容器１０の使用例を示す断面図である。
【図５】容器１０の組立装置５０を示す概略図である。
【図６】加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３を示す模式図である。
【図７】加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３の他の形態を示す模式図である。
【図８】容器１０の他の使用例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る容器１０が適用される電子機器１００を示すブロック図である。
【図１０】従来の断熱容器の形成方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 容器
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 凹板
２１ 壁部
２２ 接合部
２３ 平板
３０ 反応装置
４０ 反応部
４１ 流入部
４２ 流出部
５０ 容器形成装置
５２ 真空チャンバ
５４ 加熱装置
６１Ａ，６１Ｂ 加圧部
６２Ａ，６２Ｂ 加圧治具
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ 押さえ治具
６４ 摺動部
１００ 電子機器
１０１ 燃料電池装置
１０５ 改質器（反応部）
１０７ 燃料電池セル
１９３ 電子機器本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器形成装置及び容器形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型の電子機器においては、その多機能化による消費電力の増加に対応した新たな電力源として燃料電池が注目されている。中でも、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を改質して用いる改質型の燃料電池が、その原燃料が常温で液体であり取り扱いや貯蔵が容易であるという利点から一般的である。
【０００３】
改質型燃料電池においては、液状の原燃料を気化する気化器と、気化した燃料から触媒を利用して改質して水素を取出す改質器、改質器の副反応によって発生する一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等といった反応器が設けられている。これらの反応器は高温で動作するため、断熱容器に収納されて保温されることが好ましい。
【０００４】
断熱容器は内部に高温の溶液や反応器が収納され、外気との断熱により内部に収納された高温の溶液や反応器の熱を断熱容器の外側に放出させないためのものである。
【０００５】
一方、パッケージの形成方法としては、図１０に示すように、内容物１０００が入った容体１００１の上縁に金属メッキ１００２を施し、その上に上蓋１００３を載せ、レーザビーム等で容体１００１の上縁と上蓋１００３とを接合する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−４６０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、容体１００１のような構造体は、板材を折り曲げ加工したり、或いは複数の板材を接合することによって形成することができる。このようにして形成された容体１００１の各辺をキャップ１００３で接合することになる。
【０００７】
折り曲げ加工して容体１００１を形作る場合、容体１００１の厚さが薄いと、容体１００１の接合部と、キャップ１００３の接合部との突合せ精度が低くなりやすく、特に小型のパッケージの場合、位置ズレが深刻なものとなり、仮に断熱容器に転用しようとすると、気密性が維持できずに十分に断熱できないといった問題を生じる恐れがある。
また、複数の板材を接合して容体１００１を形作る場合も、容体１００１の厚さが薄いと、容体１００１を接合して形成する段階で容体１００１が歪んでしまい、キャップ１００３との接合部の突合せ精度が低くなるといった問題を生じていた。
【０００８】
本発明の課題は、薄くても精度よく容器を作成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具を備え、前記押さえ治具によって互いに押さえつけられた前記接合部同士を一括して圧着することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の容器形成装置であって、対向配置された一対の加圧治具をさらに備え、前記各加圧治具の間には、前記押さえ治具が配置され、前記加圧治具には前記押さえ治具を挟持して前記壁部の方向へ摺動させる摺動部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の容器形成装置であって、前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を囲む真空チャンバを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の容器形成装置であって、冷間圧接により前記接合部同士を圧着することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２または３に記載の容器形成装置であって、前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の容器形成装置であって、ロウ付けまたは拡散接合により前記接合部同士を圧着することを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の容器形成装置であって、前記多面体は直方体であり、前記接合部は、前記壁部の面に対して前記多面体の外側となる方向に４５°に傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、容器形成方法であって、壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつけて一括して圧着することを特徴とする。
【００１７】
前記容器は、反応物が供給されて反応生成物を生成する反応部と、前記反応部を内部に収容する断熱容器とを備える反応装置を収容してもよい。
【００１８】
前記反応装置は前記反応部への反応物の供給を行う流入部及び前記反応部から反応生成物の排出を行う流出部を備え、前記流入部及び前記流出部は前記いずれかの壁部を貫通している構造であってもよい。
【００１９】
前記反応装置は、前記反応物が組成に水素原子を含む燃料及び水であり、前記反応生成物が水素分子を含むような反応である反応装置であってもよい。
【００２０】
前記容器は、前記反応装置と、前記反応生成物の電気化学反応により電力を生成する燃料電池セルとを収容してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、薄くても精度よく容器を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は本発明に係る容器１０を示す斜視図であり、図２は図１のII−II切断線において切断した状態を示す斜視図である。図１、図２に示すように、容器１０は、数ｃｍ角の略直方体形状をしており、複数の凹板２０をその外周部で互いに接合して形成されている。
【００２４】
図３は容器１０に用いられる凹板２０を示す斜視図である。凹板２０は、略長方形状の壁部２１と、壁部２１の周縁の４辺に接合部２２が設けられている。接合部２２はそれぞれ壁部２１の面に対して容器１０の外側となる方向に４５°に傾斜しており、これにより凹板２０は盆状に形成されている。なお、容器１０を断熱容器として用いる場合には、壁部２１の内側となる面に容器１０内部で生じる熱輻射を反射して容器１０外への輻射を抑制する輻射防止膜が形成される。輻射防止膜は、例えば金（Ａｕ）等から形成することができる。
接合部２２が隣接する他の凹板２０の接合部２２と接合されることで、図１、図２に示すように容器１０が形成される。
【００２５】
凹板２０の素材は、用途や目的に合わせて適宜選択可能であるが、薄肉化が可能となるように軽量かつ充分な強度を有する素材が望ましい。このような素材としては、例えばチタン合金、ニッケル合金、ステンレス合金等が挙げられる。凹板２０はプレス成型により成型される。
【００２６】
図４は容器１０を使用した反応装置３０を示す断面図である。反応装置３０の内部には、例えば図４に示すように、反応器４０が収容される。このような反応器４０の例としては、例えば燃料電池や、燃料電池に用いる水素を原燃料から生成する改質器や一酸化炭素除去器、液体の原燃料を気化させる気化器、燃料電池のオフガスを燃焼する触媒燃焼器等が挙げられる。
【００２７】
反応器４０には外部から反応器４０に反応物を流入させる配管を有する流入部４１や流入部４１から流入した反応物を反応させてなる生成物を反応器４０の外部へ流出させる配管を有する流出部４２が設けられている。流入部４１及び流出部４２は容器１０のいずれかの凹板２０の壁部２１を貫通した状態でその凹板２０に固定されている。流入部４１及び流出部４２の壁部２１への固定は、ロウ付け、ガラス封止等により行われる。流入部４１及び流出部４２を介して反応器４０は壁部２１の内壁面と間隔を空けて容器１０内に固定される。
【００２８】
次に、容器１０の組立装置５０について説明する。図５は容器１０の組立装置５０を示す概略図である。組立装置５０は、高温真空加熱装置５１と、圧延装置６０とからなる。
高温真空加熱装置５１は、真空チャンバ５２と、真空ポンプ５３と、加熱装置５４とを備える。
【００２９】
真空チャンバ５２は圧延装置６０の加圧部６１の先端部分を覆うように設けられている。真空チャンバ５２内は真空ポンプ５３により負圧（１０-4Ｐａ程度）に保たれる。負圧の環境下で圧着を行うことにより、接合面の不純物を取り除くことができ、圧着に必要な押圧力を小さくすることができる。また、完成した容器１０内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にすることで、熱を伝搬する媒体が希薄になり容器１０を断熱容器として最適に用いることができる。
【００３０】
加熱装置５４は、真空チャンバ５２内に加熱部５５を備える。加熱部５５は例えばヒーターコイルまたは高周波誘導コイルであり、加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端部分を加熱する。加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端部分を加熱することで、後述するようにロウ付けや拡散接合による圧着が可能となる。
【００３１】
圧延装置６０は下部加圧部６１Ａ及び上部加圧部６１Ｂを備え、その先端部が真空チャンバ５２内に配置されている。加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端にはそれぞれ下部加圧治具６２Ａ及び上部加圧治具６２Ｂが設けられ、加圧治具６２Ａ，６２Ｂの間に押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃが設けられている。加圧治具６２Ａ，６２Ｂの材料としては、例えばモリブデン合金等の高融点金属を用いることができる。また、押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃの材料としては、例えばセラミック等を用いることができる。
【００３２】
図６は加圧部６１Ａ，６１Ｂの先端に設けられた加圧治具６２Ａ，６２Ｂ及び押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを示す模式図である。２つの加圧治具６２Ａ，６２Ｂはそれぞれ上下の加圧部６１Ａ，６１Ｂに固定されている。上部加圧治具６２Ｂの下面、及び下部加圧治具６２Ａの上面には、それぞれ四角錐台形状の凹部６４Ｂ，６４Ａが形成され、凹部６４Ａ，６４Ｂ内は押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及び組み立てられる複数の凹板２０が収容される空間になっている。なお、凹部６４Ａ，６４Ｂの形状は作製する容器１０の形状により異なり、例えば多角柱状の容器を形成する場合には多角錐台形状の凹部を形成する。
【００３３】
凹部６４Ａ，６４Ｂの底部には、それぞれ下部押さえ治具６３Ａ、上部押さえ治具６３Ｂが配置されている。凹部６４の４つの傾斜面には、上下の加圧治具６２Ａ，６２Ｂで挟持するように４つの側部押さえ治具６３Ｃが配置されている。
【００３４】
下部押さえ治具６３Ａは、下部加圧治具６２Ａの凹部６４Ａの底部に配置され、上面に容器１０の底面となる底部凹板２０Ａが配置されている。下部押さえ治具６３Ａの上面の周縁部は面取りされており、底部凹板２０Ａの接合部２２と当接する押圧部６５Ａとなっている。
【００３５】
４つの側部押さえ治具６３Ｃは、外側面で凹部６４Ａ，６４Ｂの傾斜面に当接し、内側面に容器１０の側面となる側部凹板２０Ｃがそれぞれ配置されている。側部押さえ治具６３Ｃの内側面の周縁部は面取りされており、側部凹板２０Ｃの接合部２２と当接する押圧部６５Ｃとなっている。
【００３６】
４枚の側部凹板２０Ｃは底部凹板２０Ａに対して垂直に配置され、各側部凹板２０Ｃの下側の接合部２２が底部凹板２０Ａの４辺の接合部２２とそれぞれ当接した状態で押圧部６５Ａ，６５Ｃにより挟持される。また、図示しないが、側部凹板２０Ｃの両側部の接合部２２は隣接する他の側部凹板２０Ｃの接合部２２と当接した状態で押圧部６５Ｃ，６５Ｃにより挟持される。
【００３７】
上部押さえ治具６３Ｂは、下面が上部凹板２０Ｂと当接し、上面が上部加圧治具６２Ｂの凹部６４Ｂの底部に当接するように配置されている。上部押さえ治具６３Ｂの下面の周縁部は面取りされており、上部凹板２０Ｂの接合部２２と当接する押圧部６５Ｂとなっている。
上部凹板２０Ｂはその４つの接合部２２が各側部凹板２０Ｃの上部の接合部２２と当接した状態で押圧部６５Ｂ，６５Ｃにより挟持される。
【００３８】
圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧すると、下部押さえ治具６３Ａが下部凹板２０Ａを上方向に押さえるとともに、上部押さえ治具６３Ｂが上部凹板２０Ｂを下方向に押さえる。また、側部押さえ治具６３Ｃが凹部６４Ａ，６４Ｂの傾斜面に沿って摺動し側部凹板２０Ｃを内側方向に押さえる。これにより、各凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの隣接する接合部２２同士が押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃにより挟持された状態で押圧される。
【００３９】
この組立装置５０は、ロウ付け、冷間圧接、拡散接合に兼用で用いることができる。ここで、それぞれの接合方法について説明する。
【００４０】
１．ロウ付け
ロウ付けは、ロウ材を加熱し溶解し接合面で再固着させて行う方法であり比較的扱いやすい。面接合では、接合強度と使用温度が選定したロウ材の許す範囲であれば十分に利用できる。そのため、接合部２２を持つ凹板２０同士の接合には有効な手段である。ロウ付けにより接合を行う際は、接合部２２の接合面にロウ材を塗布しておく必要がある。
【００４１】
ロウ付けによる容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ及び凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを図６の状態に配置し、各凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの隣接する接合部２２同士が押さえ治具６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃにより挟持する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。その後、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧する。
【００４２】
次に、加熱装置５４を駆動して加熱部５５により加圧部６１部分を加熱すると、ロウ材が溶解して接合部２２の隙間等に流れ込み隙間を埋める。その後、冷却することでロウ材が固化し、接合が完了する。
【００４３】
ロウ材を塗布して行う場合は、接合面の形状は平坦な方が良い。また圧延装置６０は、接合部２２の接合面に設けられたロウ材が溶解する際に接合面から多量に漏洩しない程度に凹板２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを加圧するので、接合部２２間でロウ材が溶解して、接合前にロウ材が固化していた接合部２２の隙間を密接に埋めてくれるため、張り合わせ精度はあまり高くなくとも良好な接合が可能である。
【００４４】
２．冷間圧接
冷間圧接とは、常温下において、洗浄を行った接合面同士を密着させて金属結合を促す方法である。常温下で圧接を行うため、入熱によるゆがみが生じにくい利点がある。この場合、接触部の隙間を作らないために、接合面の淵、もしくは平面上に凸型のラインを作製することが好ましい。接合面に凸型のラインを作成すると、加圧時に、ラインがつぶれ密着性が増す。
【００４５】
冷間圧接による容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３及び凹板２０を図６の状態に配置する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。その後、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧し、接している接合部２２同士を圧接する。
以上により、接合面同士が圧着し、接合が完了する。
【００４６】
３．拡散接合
熱拡散を用いた接合の場合、圧接による金属結合のほかに接合面での相互拡散が生じる。このため、選定した方法の中では、最も強固で信頼性の高い接合方法と思われる。この場合も、冷間圧接と同様に、接合面上に凸型のラインがあるほうが好ましい。
【００４７】
次に、拡散接合による容器１０の組立方法について説明する。まず、下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとの間に押さえ治具６３及び凹板２０を図６の状態に配置する。次に、真空ポンプ５３を駆動し、真空チャンバ５２内を負圧（１０-4Ｐａ程度）にする。
【００４８】
次に、圧延装置６０を駆動して下部加圧治具６２Ａと上部加圧治具６２Ｂとが近づく方向に加圧する。その後、加熱装置５４を駆動して加熱部５５により加圧部６１部分を加熱する。以上により、接合部２２同士が相互拡散して圧着し、接合が完了する。
このように、組立装置５０を用いることで、容易に容器１０を作成することができる。
【００４９】
図７は加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３の他の形態を示す模式図である。いずれかの凹板２０を流入部４１及び流出部４２が貫通し、容器１０の内部に反応器４０が収容される場合には、図７に示すように、流入部４１及び流出部４２が貫通する凹板２０と対応する押さえ治具６３に、凹板２０から突出する流入部４１及び流出部４２が配置される凹部６６を設ける。この状態で上記いずれかの方法により容器１０を組み立てることができる。
【００５０】
このように形成した容器１０では、壁部２１よりも外側に突出した接合部２２が骨組みとして機能するため、容器１０の薄肉化を図りながら強度を高めることができる。
また、接合部２２が凹板２０から容器１０の外側に突出する形状となるため、容器１０とこれが設置される装置筐体とが接合部２２において線接触する。このため、容器１０から装置への熱伝導を抑えることができ、断熱容器としての性能を向上させることができる。このように、組立装置５０は、加圧治具６２で複数の接合部２２を保持しながら複数の接合部２２を同時に接合するので良好に接合できる。
なお、接合部２２に放熱フィンを設け、積極的に放熱を行うようにさせてもよい。
【００５１】
図８は容器１０の他の使用例を示す断面図である。図８に示すように、凹板２０の外側に平板２３を配置した状態で、平板２３の周縁部と接合部２２の外側端部とを接合することで、凹板２０と平板２３との間に断熱空間２４を形成してもよい。これにより、熱伝導をさらに抑えることができ、断熱容器としての性能をさらに向上させることができる。
【００５２】
なお、以上の実施形態においては、略直方体形状の容器１０について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば正四面体形状、正六面体形状、正八面体形状等、複数の凹板を接合してなる任意の多面体形状とすることができる。ただし加圧治具６２によって加えられる圧力が均等に分散されるように、接合された容器１０が上下、左右が対称の構造となるような多面体であることが好ましい。
【００５３】
図９は本発明に係る容器１０が適用される電子機器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。
【００５４】
電子機器１００は、燃料電池装置１０１と、燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１９１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に接続される二次電池１９２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１から供給される電気エネルギーにより駆動される電子機器本体１９３と、等から概略構成される。
【００５５】
燃料電池装置１０１は後述するように、電気エネルギーを生成しＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１は燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１９３に供給するとともに、燃料電池装置１０１により生成された電気エネルギーを二次電池１９２に充電する。
【００５６】
次に、燃料電池装置１０１について説明する。この燃料電池装置１０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９１に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料容器１０２、ポンプ１０３、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、燃料電池セル１０７、触媒燃焼器１０８等を備える。
【００５７】
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、ポンプ１０３により気化器１０４に送液される。
【００５８】
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を改質器１０５や図示しないヒータ等からの伝熱等により約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。
【００５９】
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。
【００６０】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次式（１）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 …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）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 …（２）
（１）式及び（２）式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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、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式（３）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１０７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 …（３）
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１０７に送出される。
【００６３】
燃料電池セル１０７は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１７１と、固体高分子電解質膜１７１の両面に形成された燃料極１７２（アノード）及び酸素極１７３（カソード）と、燃料極１７２に改質ガスを供給する燃料供給流路１７４ａが設けられた燃料極セパレータ１７４と、酸素極１７３に酸素を供給する酸素供給流路１７５ａが設けられた酸素極セパレータ１７５と、が積層されている。
【００６４】
固体高分子電解質膜１７１は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。
燃料極１７２には燃料供給流路１７４ａを介して一酸化炭素除去器１０６から送出された改質ガスが送られる。燃料極１７２では改質ガス中の水素による次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１７１を透過して酸素極１７３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１７６に供給される。
【００６５】
酸素極１７３には、空気が酸素供給流路８５ａを介して送られる。酸素極１７３では固体高分子電解質膜１７１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１７７より供給される電子とにより、次式（５）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ …（５）
アノード出力電極１７６及びカソード出力電極１７７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１９１と接続されており、アノード出力電極１７６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１９１を通ってカソード出力電極１７７に供給される。
【００６６】
触媒燃焼器１０８の内部には流路が形成され、その流路の壁面に燃料供給流路１７４ａを通過した改質ガス（オフガス）を燃焼させる燃焼触媒が担持されている。燃焼触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００６７】
触媒燃焼器１０８には燃料供給流路１７４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び外部の空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。燃焼熱は改質器１０５に供給され、改質器１０５における改質反応の反応熱として用いられる。
【００６８】
改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６及び触媒燃焼器１０８は断熱容器１１０内に収容される。また断熱容器１１０内に気化器１０４の一部もしくは全部を収容させてもよい。本発明に係る容器１０は、この断熱容器１１０として用いることができる。本発明を断熱容器１１０に適用することで熱伝導を抑えることができ、断熱性能を向上させることができる。
なお、燃料電池として反応温度が数百℃〜千数百℃の固体酸化物型燃料電池を適用する場合、一酸化炭素除去器１０６が不要となり、断熱容器１１０内に固体酸化物型燃料電池を収容させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る容器１０を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II切断線において切断した状態を示す斜視図である。
【図３】容器１０に用いられる凹板２０を示す斜視図である。
【図４】容器１０の使用例を示す断面図である。
【図５】容器１０の組立装置５０を示す概略図である。
【図６】加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３を示す模式図である。
【図７】加圧部６１に設けられた加圧治具６２及び押さえ治具６３の他の形態を示す模式図である。
【図８】容器１０の他の使用例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る容器１０が適用される電子機器１００を示すブロック図である。
【図１０】従来の断熱容器の形成方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 容器
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 凹板
２１ 壁部
２２ 接合部
２３ 平板
３０ 反応装置
４０ 反応部
４１ 流入部
４２ 流出部
５０ 容器形成装置
５２ 真空チャンバ
５４ 加熱装置
６１Ａ，６１Ｂ 加圧部
６２Ａ，６２Ｂ 加圧治具
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ 押さえ治具
６４ 摺動部
１００ 電子機器
１０１ 燃料電池装置
１０５ 改質器（反応部）
１０７ 燃料電池セル
１９３ 電子機器本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具を備え、
前記押さえ治具によって互いに押さえつけられた前記接合部同士を一括して圧着することを特徴とする容器形成装置。
【請求項２】
対向配置された一対の加圧治具をさらに備え、
前記各加圧治具の間には、前記押さえ治具が配置され、
前記加圧治具には前記押さえ治具を挟持して前記壁部の方向へ摺動させる摺動部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の容器形成装置。
【請求項３】
前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を囲む真空チャンバを備えることを特徴とする請求項２に記載の容器形成装置。
【請求項４】
冷間圧接により前記接合部同士を圧着することを特徴とする請求項３に記載の容器形成装置。
【請求項５】
前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の容器形成装置。
【請求項６】
ロウ付けまたは拡散接合により前記接合部同士を圧着することを特徴とする請求項５に記載の容器形成装置。
【請求項７】
前記多面体は直方体であり、前記接合部は、前記壁部の面に対して前記多面体の外側となる方向に４５°に傾斜していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の容器形成装置。
【請求項８】
壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつけて一括して圧着することを特徴とする容器形成方法。
【請求項１】
壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつける押さえ治具を備え、
前記押さえ治具によって互いに押さえつけられた前記接合部同士を一括して圧着することを特徴とする容器形成装置。
【請求項２】
対向配置された一対の加圧治具をさらに備え、
前記各加圧治具の間には、前記押さえ治具が配置され、
前記加圧治具には前記押さえ治具を挟持して前記壁部の方向へ摺動させる摺動部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の容器形成装置。
【請求項３】
前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を囲む真空チャンバを備えることを特徴とする請求項２に記載の容器形成装置。
【請求項４】
冷間圧接により前記接合部同士を圧着することを特徴とする請求項３に記載の容器形成装置。
【請求項５】
前記加圧部の先端部及び前記押さえ治具を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の容器形成装置。
【請求項６】
ロウ付けまたは拡散接合により前記接合部同士を圧着することを特徴とする請求項５に記載の容器形成装置。
【請求項７】
前記多面体は直方体であり、前記接合部は、前記壁部の面に対して前記多面体の外側となる方向に４５°に傾斜していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の容器形成装置。
【請求項８】
壁部及び前記壁部の周縁に設けられている複数の接合部を有する複数の板の互いの接合部を、前記壁部によって多面体を形作るように、押さえつけて一括して圧着することを特徴とする容器形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−６１４８７（Ｐ２００９−６１４８７Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３２７８０（Ｐ２００７−２３２７８０）
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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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