断熱容器
【課題】２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる断熱容器を提供する。
【解決手段】異なる温度の２つ以上の反応部１１，１２からなる反応装置１０を収容する断熱容器３０である。断熱容器の内壁面は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の反応部が配置される。より低温の反応部からの放熱が促進され、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる。
【解決手段】異なる温度の２つ以上の反応部１１，１２からなる反応装置１０を収容する断熱容器３０である。断熱容器の内壁面は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の反応部が配置される。より低温の反応部からの放熱が促進され、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる。
【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気化器、改質器、ＣＯ除去器等の異なる動作温度が要求される反応器を一体化した反応装置を収容する断熱容器に関する。
【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気エネルギー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、液体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ＣＯ除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器やＣＯ除去器の動作温度が高温であるため、これらを断熱容器に収納し、放熱を抑制することが行われている。さらに、断熱容器の内壁面に赤外線（波長が０．７μm〜１mm）を反射する反射膜を形成し、外部への熱エネルギーの損失を低減させることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、気化器やＣＯ除去器の動作温度が例えば約１００〜１８０℃未満であるのに対し、改質器の動作温度が例えば約３００〜４００℃以上と温度差が著しいが、改質器の熱が伝搬して気化器及びＣＯ除去器の温度が上昇し、反応装置内の温度差を確保することが困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる断熱容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、前記断熱容器は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の低温反応部が配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に開口を有する赤外線反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、赤外線吸収膜が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、より高温の高温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられ、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられるとともに、前記赤外線反射膜の内側に前記赤外線吸収膜が設けられていること特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられ、前記高温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられるとともに、前記赤外線吸収膜の内側に前記赤外線反射膜が設けられていること特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜の吸収係数と膜厚の積は２．３以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜はＣ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐｔ，Ｃｒのいずれかを主成分とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体で、吸収係数は１０００００／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の断熱容器において、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体のモル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０かつ０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、第１反射膜が設けられ、
前記高温反応部に対応する位置に、前記第１反射膜が設けられるとともに、前記第１反射膜の内側に第２反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
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断熱容器において、前記反応装置は、水素を含む炭素化合物と水を混合した混合物から水素を発生させる改質器を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、より低温の反応部からの放熱が促進され、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用される発電装置１００のブロック図である。
【図２】本発明の断熱容器３０の断面図である。
【図３】放熱促進部４０の反射率及び面積と熱リークとの関係を示すグラフである。
【図４】吸収膜３２に入射、反射、透過する赤外線の関係を示す模式図である。
【図５】ｔとＩ（ｔ）／（Ｉ−Ｒ）との関係を示すグラフである。
【図６】黒体輻射の波長と輻射密度の関係を示すグラフである。
【図７】Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの波長に対する反射率を示すグラフである。
【図８】Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜の吸収係数を測定した結果を示すグラフである。
【図９】断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１２】断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は放熱促進部４０〜４３の形状を示す模式図である。
【図１５】本発明の放熱促進部４０〜４３の形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明が適用される発電装置１００のブロック図である。この発電装置１００は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
【００２３】
発電装置１００は、燃料容器１０１と、反応装置１０と、発電セル１０２と、を備える。燃料容器１０１は、メタノール、エタノール、ブタン等の燃料と水を別々に又は混合した状態で貯留し、図示しないマイクロポンプにより燃料及び水の混合液を反応装置１０に供給する。なお、以下の説明では燃料としてメタノールを使用する場合について説明する。
【００２４】
反応装置１０は、高温反応部１１と、低温反応部１２とを有し、高温反応部１１は改質器１４、触媒燃焼器１６及び図示しない高温ヒータを有し、低温反応部１２は気化器１３、ＣＯ除去器１５及び図示しない低温ヒータを有する。
【００２５】
気化器１３は、燃料容器１０１から供給された燃料と水を気化させる。改質器１４は、気化器１３から供給された燃料と水の混合気を化学反応式（１）、（２）のように反応させ、主生成物である水素ガス、二酸化炭素ガス及び副生成物である一酸化炭素の混合気体を生成する。ＣＯ除去器１５は、一酸化炭素を化学反応式（３）のように酸化させることで混合気体から除去する。以下、この一酸化炭素を除去した混合気体を改質ガスという。改質ガスは発電セル１０２の燃料極側に供給される。
【００２６】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
２ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→５Ｈ2＋ＣＯ＋ＣＯ2 …（２）
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 …（３）
【００２７】
発電セル１０２の燃料極側にはＣＯ除去器１５から改質ガスが供給される。改質ガスのうちの水素ガスは電気化学反応式（４）に示すように、燃料極に設けられた触媒により水素イオンと電子とに分離される。水素イオンは電解質膜を通過して酸素極側へ移動し、電子は外部回路を経て酸素極に移動する。酸素極側では、電気化学反応式（５）に示すように、電解質膜を通過した水素イオンと、外部回路を経て酸素極から供給される電子と、外気から供給される酸素ガスとの化学反応により水を生成する。この燃料極と酸素極の電極電位の差から電気エネルギーを取り出すことができる。
【００２８】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（４）
２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（５）
【００２９】
上記電気化学反応せずに残った水素ガス（以下、オフガスという）は、触媒燃焼器１６に供給される。
【００３０】
触媒燃焼器１６は、燃料容器１０１から供給された燃料と水、または、オフガスに、酸素を混在させて燃焼し高温反応部１１を２５０℃以上、例えば約２５０〜４００℃に加熱する。高温ヒータは起動時に触媒燃焼器１６の代わりに高温反応部１１を加熱し、低温ヒータは起動時に低温反応部１２を約１１０〜１９０℃に加熱する。
【００３１】
高温反応部１１及び低温反応部１２は後述する断熱容器３０に収納される。高温反応部１１と低温反応部１２との間には反応物や生成物の流路となる配管２１が設けられている（図２参照）。また、低温反応部１２には断熱容器３０外から反応物を流入させたり断熱容器３０外へ生成物を流出させたりするための配管２２が設けられている（図２参照）。
【００３２】
高温反応部１１、低温反応部１２や配管２１，２２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。
【００３３】
次に、反応装置１０を収納する断熱容器３０について説明する。図２は反応装置１０を収納する断熱容器３０の断面図である。断熱容器３０は直方体形状をしており、内部に高温反応部１１及び低温反応部１２が収納されている。高温反応部１１と低温反応部１２とは配管２１で接続されており、高温反応部１１及び低温反応部１２は断熱容器３０を貫通する配管２２により固定されている。
【００３４】
断熱容器３０は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板や、ガラス基板等を貼り合わせて形成することができる。断熱容器３０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、低圧（０．０３Ｐａ以下）に維持されている。
また、断熱容器３０の内壁面には、反応装置１０からの輻射による熱損失を抑制するために、赤外線を反射する反射膜３１が形成されている。反射膜３１には、例えば金（Ａｕ）等の赤外線反射率が高い金属を用いることができる。
これらにより、反応装置１０から断熱容器３０外部への熱損失を抑えることができる。
【００３５】
低温反応部１２には配管２１を介して高温反応部１１から熱量が伝導するので、配管２２を介して断熱容器３０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３０の内壁面には、低温反応部に対応する位置に、放熱促進部４０を設けている。
【００３６】
放熱促進部４０は、断熱容器３０内壁面の他の領域と比較して、赤外線の吸収率が高い領域であり、低温反応部１２から輻射される赤外線を吸収し熱として断熱容器３０に熱伝導させる。これにより、低温反応部１２からの輻射により逃げる熱（熱リーク）を増大させ、低温反応部１２の温度上昇を低減することができる。
【００３７】
放熱促進部４０は、例えば図２に示すように、低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する反射膜３１の内側に、赤外線を吸収する吸収膜３２を設けることで形成することができる。
【００３８】
以下、吸収膜３２として用いる材料や膜厚等について検討する。
【００３９】
〔１〕反射率の検討
まず、放熱促進部４０の反射率について検討する。
図３は赤外線に対する放熱促進部４０の反射率を１０％〜９０％の間で１０％ずつ変化させた場合の、放熱促進部４０の面積と、熱リーク（計算値）との関係を示すグラフである（２０％〜９０％時のグラフは１０％時の値を元に計算）。ここで、吸収膜３２の吸収係数を充分大きいと仮定し、吸収膜３２を透過し、下地または反射膜３１で反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線はないものとした。
【００４０】
なお、低温反応部１２の大きさを１．０ｃｍ×２．５ｃｍ×０．３ｃｍとし、低温反応部１２と断熱容器３０との距離を０．５ｃｍとした。また、配管２１からの熱流入と配管２２からの熱流出をともに０．９０Ｗとし、低温反応部１２の初期温度を１２０℃とした。
【００４１】
例えば、放熱促進部４０の反射率が１０％の場合には、放熱促進部４０の面積が４．０ｃｍ2の場合、熱リークが約０．３５Ｗであり、低温反応部１２の温度が約４０℃下がり、約８０℃になるということがわかる。
【００４２】
〔２〕吸収係数及び膜厚の検討
次に、放熱促進部４０として、断熱容器３０の下地または反射膜３１に吸収膜３２を設ける場合の、吸収膜３２の吸収係数及び膜厚について検討する。
【００４３】
ここで、図４に示すように、吸収膜３２に入射する赤外線の強度をＩ、吸収膜３２の表面で反射する赤外線の強度をＲ、吸収膜３２の吸収係数をα、吸収膜３２の表面からの距離（深さ）をｔとすると、距離（深さ）ｔの位置での吸収膜３２を透過する赤外線の強度Ｉ（ｔ）は、以下の式で表される。
Ｉ（ｔ）＝（Ｉ−Ｒ）ｅｘｐ（−αｔ）
【００４４】
図５にαを１００００／ｃｍ，３００００／ｃｍ，６００００／ｃｍ，１０００００／ｃｍとしたときの、ｔとＩ（ｔ）／（Ｉ−Ｒ）（＝ｅｘｐ（−αｔ））との関係を示す。
α＝１０００００／ｃｍ、ｔ＝約２３０ｎｍの場合、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は、１０％未満となっている。すなわち、αｔ＞約２．３であれば、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は１０％未満となり、さらに下地または反射膜３１により反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線は１％未満となる。したがって、膜圧ＴがαＴ＞約２．３となる膜は吸収膜３２として適している。
【００４５】
一方、α＝１０００００／ｃｍ、ｔ＝２５ｎｍの場合、すなわちαｔ＝０．２５の場合、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は、約７８％となり、さらに下地または反射膜３１により反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線は約６１％となるため、吸収膜３２として適していない。
【００４６】
〔３〕輻射波長の検討
次に、反応装置１０から輻射される波長について検討する。図６は、３００Ｋ（２７℃）、６００Ｋ（３２７℃）、９００Ｋ（６２７℃）における黒体輻射の波長と輻射密度の関係を示すグラフである。６００Ｋでは波長２μｍ以上（０．６ｅＶ以下）で輻射密度が高くなり、９００Ｋでは波長１．２４μｍ以上（１ｅＶ以下）で輻射密度が高くなることがわかる。したがって、放熱促進部４０は、波長１．２４μｍ以上の赤外線の反射率が低いことが求められる。
【００４７】
〔４〕金属材料、半金属材料の検討
金属材料、半金属材料は一般に反射率が高いが、ほとんどの波長で吸収係数が１０5／ｃｍ以上であり、膜厚を２３０ｎｍとすることで吸収膜３２の候補とすることができる。そこで、金属材料、半金属材料の反射率について検討する。
【００４８】
図７にＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの波長に対する反射率を示す。この中では、１．２４μｍ以上の波長領域でＲｈの反射率が比較的低く、吸収膜３２の材料の候補とすることができる。
この他に１．２４μｍの波長で反射率が低い金属として、Ｆｅ（反射率７５％），Ｃｏ（反射率７８％），Ｐｔ（反射率７８％），Ｃｒ（反射率６３％）などが吸収膜３２の材料とすることができる。
【００４９】
また、半金属で低反射率の材料としては、グラファイト（層状炭素）がある。グラファイトの反射率は、波長１．２４μｍで４２％、２μｍで４７％と小さく、吸収膜３２の材料とすることができる。また、活性炭と呼ばれる炭素材料は、結晶性が悪く、層状構造も乱れているが、これも吸収膜３２の材料の候補となる可能性がある。
【００５０】
〔５〕非金属材料の検討
半導体の多くは、光の波長１．２４μｍ以上の波長領域で、反射率が１０〜２０％あるいはそれ以下であり、吸収膜３２として適した材料と思えるが、ほとんどの場合、吸収係数が１／ｃｍ未満と極端に小さい。
【００５１】
しかしながら、ダングリングボンドを持つアモルファス半導体は吸収係数が高く、吸収膜３２の材料として用いることができると考えられる。例えば、数多くのダングリングボンドを持つアモルファスシリコンでは、吸収係数は１０００／ｃｍ以上となり、吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５２】
また、吸収膜３２として、よりふさわしいアモルファス半導体材料に、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の膜がある。図８に抵抗率が１．０ｍΩ・cm，５．５ｍΩ・cmのＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜について、０．５〜３．５ｅＶ（波長約２．４８μｍ〜３５０ｎｍ）における吸収係数（ｃｍ-１）を測定した結果を示す。抵抗率が１．０ｍΩ・cmの膜は、この測定範囲内で吸収係数が１０００００／ｃｍ以上となっており、吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５３】
さらに、本出願人は、モル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０，０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲の組成のＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜について、抵抗率が２．５ｍΩ・cm以下では、吸収係数が１０００００／ｃｍ以上となることを見出した。したがって、上記材料も吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５４】
〔変形例１〕
上記実施形態においては、反射膜３１の上に吸収膜３２を設けることで放熱促進部４０を設けたが、図９に示すように、断熱容器３０の内壁面の一部に反射膜３１を設けないことで、断熱容器の下地が露出する開口部分を形成し、開口部分を放熱促進部４１としてもよい。（断熱容器３０がガラス基板の場合、赤外線は大部分透過するため、開口部分に対応する断熱容器３０の反射率は、開口部分でない断熱容器３０と反射膜３１が重なる部分の反射率より相対的に低いことになる。）
【００５５】
〔変形例２〕
あるいは、図１０に示すように、断熱容器３０の内壁面の全面に吸収膜３２を設けるとともに、吸収膜３２の上に一部を除いて反射膜３１を設け、この吸収膜３２が露出する開口部分を放熱促進部４２としてもよい。
【００５６】
〔変形例３〕
また、図１１に示すように、断熱容器３０の内壁面の一部に吸収膜３２を設けるとともに、断熱容器の内壁面の他の部分に反射膜３１を設けることで、吸収膜３２が露出する開口部分を放熱促進部４３としてもよい。この場合、吸収膜３２の外周部と反射膜３１とが一部重なってもよい。
【００５７】
〔変形例４〕
また、反応装置１０の反応温度が６００℃を超えると、輻射密度の増加が顕著となる（図３参照）。したがって、反射膜３１が１重では充分でなくなり、２重にする必要がある。すなわち、図１２に示すように、外側の反射膜３１の内側に空隙３３をあけて第２の反射膜３４を設ける必要がある。空隙３３は例えば断熱容器３０と同じ材料からなる支持部材５０により形成される。空隙３３をあけることで、第２の反射膜３４から第１の反射膜３１への熱伝導を防ぎ、断熱効率を高めることができる。
【００５８】
この場合、図１３に示すように、第２の反射膜３４の低温反応部１２に対応する位置に放熱窓３５を設けてもよい。放熱窓３５があることで、低温反応部１２による輻射は外側の反射膜３１のみにより防止されるので、２重の反射膜３１，３４により輻射が防止される高温反応部１１と比較して低温反応部１２の放熱が促進される。
【００５９】
〔変形例５〕
上記実施形態においては、低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する断熱容器３０の内壁面に、放熱促進部４０〜４３が設けられていたが、放熱促進部４０〜４３の面積を増減させることで、低温反応部１２からの輻射による放熱量を調整してもよい。
【００６０】
ここで、放熱促進部４０〜４３の低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する形状を当該低温反応部１２と同じような面積にできれば（図１４（ａ））、低温反応部１２の温度が均一になるが、形状や大きさが異なる場合（例えば図１４（ｂ））、低温反応部１２の温度が不均一となるおそれがある。ここで、図１４（ａ）に実線で示した範囲、図１４（ｂ）〜（ｄ）、図１５に２点鎖線で示した範囲が、低温反応部１２の外壁面と対向しかつ合同な形状である。
【００６１】
そこで、放熱促進部４０〜４３の面積を減らす場合には、当該範囲に放熱促進部４０〜４３を均一に分散して設けることが好ましい。例えば、放熱促進部４０〜４３をストライプ形状に設けたり（図１４（ｃ））、市松模様形状に設けたり（図１４（ｄ））してもよい。
【００６２】
また、低温反応部１２の温度は高温反応部１１から熱を伝導させる配管２１が設けられる側ほど高く、断熱容器３０に熱を伝導させる配管２２が設けられる側ほど低くなりやすい。そこで、例えば図１５に示すように、配管２１が設けられる側（図１５の左側）ほど放熱促進部４０〜４３の分布が大きく、配管２２が設けられる側（図１５の右側）ほど放熱促進部４０〜４３の分布が小さくなるように設けてもよい。このように放熱促進部４０〜４３を設けることで、配管２１が設けられる高温側ほど放熱量が多く、配管２２が設けられる低温側ほど放熱量が少なくなるので、温度勾配を低減することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 反応装置
１１ 高温反応部
１２ 低温反応部
２１，２２ 配管
３０ 断熱容器
３１，３４ 反射膜
３２ 吸収膜
３５，３６ 放熱窓
４０〜４３ 放熱促進部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置等に用いる気化器、改質器、ＣＯ除去器等の異なる動作温度が要求される反応器を一体化した反応装置を収容する断熱容器に関する。
【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気エネルギー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、液体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ＣＯ除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器やＣＯ除去器の動作温度が高温であるため、これらを断熱容器に収納し、放熱を抑制することが行われている。さらに、断熱容器の内壁面に赤外線（波長が０．７μm〜１mm）を反射する反射膜を形成し、外部への熱エネルギーの損失を低減させることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、気化器やＣＯ除去器の動作温度が例えば約１００〜１８０℃未満であるのに対し、改質器の動作温度が例えば約３００〜４００℃以上と温度差が著しいが、改質器の熱が伝搬して気化器及びＣＯ除去器の温度が上昇し、反応装置内の温度差を確保することが困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる断熱容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、前記断熱容器は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の低温反応部が配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に開口を有する赤外線反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、赤外線吸収膜が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、より高温の高温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられ、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられるとともに、前記赤外線反射膜の内側に前記赤外線吸収膜が設けられていること特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の断熱容器において、前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられ、前記高温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられるとともに、前記赤外線吸収膜の内側に前記赤外線反射膜が設けられていること特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜の吸収係数と膜厚の積は２．３以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜はＣ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐｔ，Ｃｒのいずれかを主成分とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器において、前記赤外線吸収膜はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体で、吸収係数は１０００００／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の断熱容器において、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体のモル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０かつ０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲であることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、第１反射膜が設けられ、
前記高温反応部に対応する位置に、前記第１反射膜が設けられるとともに、前記第１反射膜の内側に第２反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
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断熱容器において、前記反応装置は、水素を含む炭素化合物と水を混合した混合物から水素を発生させる改質器を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、より低温の反応部からの放熱が促進され、２つ以上の反応部からなる反応装置の反応部間の温度差を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用される発電装置１００のブロック図である。
【図２】本発明の断熱容器３０の断面図である。
【図３】放熱促進部４０の反射率及び面積と熱リークとの関係を示すグラフである。
【図４】吸収膜３２に入射、反射、透過する赤外線の関係を示す模式図である。
【図５】ｔとＩ（ｔ）／（Ｉ−Ｒ）との関係を示すグラフである。
【図６】黒体輻射の波長と輻射密度の関係を示すグラフである。
【図７】Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの波長に対する反射率を示すグラフである。
【図８】Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜の吸収係数を測定した結果を示すグラフである。
【図９】断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１２】断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の断熱容器３０の変形例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は放熱促進部４０〜４３の形状を示す模式図である。
【図１５】本発明の放熱促進部４０〜４３の形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明が適用される発電装置１００のブロック図である。この発電装置１００は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
【００２３】
発電装置１００は、燃料容器１０１と、反応装置１０と、発電セル１０２と、を備える。燃料容器１０１は、メタノール、エタノール、ブタン等の燃料と水を別々に又は混合した状態で貯留し、図示しないマイクロポンプにより燃料及び水の混合液を反応装置１０に供給する。なお、以下の説明では燃料としてメタノールを使用する場合について説明する。
【００２４】
反応装置１０は、高温反応部１１と、低温反応部１２とを有し、高温反応部１１は改質器１４、触媒燃焼器１６及び図示しない高温ヒータを有し、低温反応部１２は気化器１３、ＣＯ除去器１５及び図示しない低温ヒータを有する。
【００２５】
気化器１３は、燃料容器１０１から供給された燃料と水を気化させる。改質器１４は、気化器１３から供給された燃料と水の混合気を化学反応式（１）、（２）のように反応させ、主生成物である水素ガス、二酸化炭素ガス及び副生成物である一酸化炭素の混合気体を生成する。ＣＯ除去器１５は、一酸化炭素を化学反応式（３）のように酸化させることで混合気体から除去する。以下、この一酸化炭素を除去した混合気体を改質ガスという。改質ガスは発電セル１０２の燃料極側に供給される。
【００２６】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2 …（１）
２ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→５Ｈ2＋ＣＯ＋ＣＯ2 …（２）
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2 …（３）
【００２７】
発電セル１０２の燃料極側にはＣＯ除去器１５から改質ガスが供給される。改質ガスのうちの水素ガスは電気化学反応式（４）に示すように、燃料極に設けられた触媒により水素イオンと電子とに分離される。水素イオンは電解質膜を通過して酸素極側へ移動し、電子は外部回路を経て酸素極に移動する。酸素極側では、電気化学反応式（５）に示すように、電解質膜を通過した水素イオンと、外部回路を経て酸素極から供給される電子と、外気から供給される酸素ガスとの化学反応により水を生成する。この燃料極と酸素極の電極電位の差から電気エネルギーを取り出すことができる。
【００２８】
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- …（４）
２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ …（５）
【００２９】
上記電気化学反応せずに残った水素ガス（以下、オフガスという）は、触媒燃焼器１６に供給される。
【００３０】
触媒燃焼器１６は、燃料容器１０１から供給された燃料と水、または、オフガスに、酸素を混在させて燃焼し高温反応部１１を２５０℃以上、例えば約２５０〜４００℃に加熱する。高温ヒータは起動時に触媒燃焼器１６の代わりに高温反応部１１を加熱し、低温ヒータは起動時に低温反応部１２を約１１０〜１９０℃に加熱する。
【００３１】
高温反応部１１及び低温反応部１２は後述する断熱容器３０に収納される。高温反応部１１と低温反応部１２との間には反応物や生成物の流路となる配管２１が設けられている（図２参照）。また、低温反応部１２には断熱容器３０外から反応物を流入させたり断熱容器３０外へ生成物を流出させたりするための配管２２が設けられている（図２参照）。
【００３２】
高温反応部１１、低温反応部１２や配管２１，２２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。
【００３３】
次に、反応装置１０を収納する断熱容器３０について説明する。図２は反応装置１０を収納する断熱容器３０の断面図である。断熱容器３０は直方体形状をしており、内部に高温反応部１１及び低温反応部１２が収納されている。高温反応部１１と低温反応部１２とは配管２１で接続されており、高温反応部１１及び低温反応部１２は断熱容器３０を貫通する配管２２により固定されている。
【００３４】
断熱容器３０は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板や、ガラス基板等を貼り合わせて形成することができる。断熱容器３０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、低圧（０．０３Ｐａ以下）に維持されている。
また、断熱容器３０の内壁面には、反応装置１０からの輻射による熱損失を抑制するために、赤外線を反射する反射膜３１が形成されている。反射膜３１には、例えば金（Ａｕ）等の赤外線反射率が高い金属を用いることができる。
これらにより、反応装置１０から断熱容器３０外部への熱損失を抑えることができる。
【００３５】
低温反応部１２には配管２１を介して高温反応部１１から熱量が伝導するので、配管２２を介して断熱容器３０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３０の内壁面には、低温反応部に対応する位置に、放熱促進部４０を設けている。
【００３６】
放熱促進部４０は、断熱容器３０内壁面の他の領域と比較して、赤外線の吸収率が高い領域であり、低温反応部１２から輻射される赤外線を吸収し熱として断熱容器３０に熱伝導させる。これにより、低温反応部１２からの輻射により逃げる熱（熱リーク）を増大させ、低温反応部１２の温度上昇を低減することができる。
【００３７】
放熱促進部４０は、例えば図２に示すように、低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する反射膜３１の内側に、赤外線を吸収する吸収膜３２を設けることで形成することができる。
【００３８】
以下、吸収膜３２として用いる材料や膜厚等について検討する。
【００３９】
〔１〕反射率の検討
まず、放熱促進部４０の反射率について検討する。
図３は赤外線に対する放熱促進部４０の反射率を１０％〜９０％の間で１０％ずつ変化させた場合の、放熱促進部４０の面積と、熱リーク（計算値）との関係を示すグラフである（２０％〜９０％時のグラフは１０％時の値を元に計算）。ここで、吸収膜３２の吸収係数を充分大きいと仮定し、吸収膜３２を透過し、下地または反射膜３１で反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線はないものとした。
【００４０】
なお、低温反応部１２の大きさを１．０ｃｍ×２．５ｃｍ×０．３ｃｍとし、低温反応部１２と断熱容器３０との距離を０．５ｃｍとした。また、配管２１からの熱流入と配管２２からの熱流出をともに０．９０Ｗとし、低温反応部１２の初期温度を１２０℃とした。
【００４１】
例えば、放熱促進部４０の反射率が１０％の場合には、放熱促進部４０の面積が４．０ｃｍ2の場合、熱リークが約０．３５Ｗであり、低温反応部１２の温度が約４０℃下がり、約８０℃になるということがわかる。
【００４２】
〔２〕吸収係数及び膜厚の検討
次に、放熱促進部４０として、断熱容器３０の下地または反射膜３１に吸収膜３２を設ける場合の、吸収膜３２の吸収係数及び膜厚について検討する。
【００４３】
ここで、図４に示すように、吸収膜３２に入射する赤外線の強度をＩ、吸収膜３２の表面で反射する赤外線の強度をＲ、吸収膜３２の吸収係数をα、吸収膜３２の表面からの距離（深さ）をｔとすると、距離（深さ）ｔの位置での吸収膜３２を透過する赤外線の強度Ｉ（ｔ）は、以下の式で表される。
Ｉ（ｔ）＝（Ｉ−Ｒ）ｅｘｐ（−αｔ）
【００４４】
図５にαを１００００／ｃｍ，３００００／ｃｍ，６００００／ｃｍ，１０００００／ｃｍとしたときの、ｔとＩ（ｔ）／（Ｉ−Ｒ）（＝ｅｘｐ（−αｔ））との関係を示す。
α＝１０００００／ｃｍ、ｔ＝約２３０ｎｍの場合、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は、１０％未満となっている。すなわち、αｔ＞約２．３であれば、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は１０％未満となり、さらに下地または反射膜３１により反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線は１％未満となる。したがって、膜圧ＴがαＴ＞約２．３となる膜は吸収膜３２として適している。
【００４５】
一方、α＝１０００００／ｃｍ、ｔ＝２５ｎｍの場合、すなわちαｔ＝０．２５の場合、吸収膜３２を透過する赤外線の強度は、約７８％となり、さらに下地または反射膜３１により反射して再び吸収膜３２を透過して断熱容器３０内に戻る赤外線は約６１％となるため、吸収膜３２として適していない。
【００４６】
〔３〕輻射波長の検討
次に、反応装置１０から輻射される波長について検討する。図６は、３００Ｋ（２７℃）、６００Ｋ（３２７℃）、９００Ｋ（６２７℃）における黒体輻射の波長と輻射密度の関係を示すグラフである。６００Ｋでは波長２μｍ以上（０．６ｅＶ以下）で輻射密度が高くなり、９００Ｋでは波長１．２４μｍ以上（１ｅＶ以下）で輻射密度が高くなることがわかる。したがって、放熱促進部４０は、波長１．２４μｍ以上の赤外線の反射率が低いことが求められる。
【００４７】
〔４〕金属材料、半金属材料の検討
金属材料、半金属材料は一般に反射率が高いが、ほとんどの波長で吸収係数が１０5／ｃｍ以上であり、膜厚を２３０ｎｍとすることで吸収膜３２の候補とすることができる。そこで、金属材料、半金属材料の反射率について検討する。
【００４８】
図７にＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの波長に対する反射率を示す。この中では、１．２４μｍ以上の波長領域でＲｈの反射率が比較的低く、吸収膜３２の材料の候補とすることができる。
この他に１．２４μｍの波長で反射率が低い金属として、Ｆｅ（反射率７５％），Ｃｏ（反射率７８％），Ｐｔ（反射率７８％），Ｃｒ（反射率６３％）などが吸収膜３２の材料とすることができる。
【００４９】
また、半金属で低反射率の材料としては、グラファイト（層状炭素）がある。グラファイトの反射率は、波長１．２４μｍで４２％、２μｍで４７％と小さく、吸収膜３２の材料とすることができる。また、活性炭と呼ばれる炭素材料は、結晶性が悪く、層状構造も乱れているが、これも吸収膜３２の材料の候補となる可能性がある。
【００５０】
〔５〕非金属材料の検討
半導体の多くは、光の波長１．２４μｍ以上の波長領域で、反射率が１０〜２０％あるいはそれ以下であり、吸収膜３２として適した材料と思えるが、ほとんどの場合、吸収係数が１／ｃｍ未満と極端に小さい。
【００５１】
しかしながら、ダングリングボンドを持つアモルファス半導体は吸収係数が高く、吸収膜３２の材料として用いることができると考えられる。例えば、数多くのダングリングボンドを持つアモルファスシリコンでは、吸収係数は１０００／ｃｍ以上となり、吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５２】
また、吸収膜３２として、よりふさわしいアモルファス半導体材料に、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の膜がある。図８に抵抗率が１．０ｍΩ・cm，５．５ｍΩ・cmのＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜について、０．５〜３．５ｅＶ（波長約２．４８μｍ〜３５０ｎｍ）における吸収係数（ｃｍ-１）を測定した結果を示す。抵抗率が１．０ｍΩ・cmの膜は、この測定範囲内で吸収係数が１０００００／ｃｍ以上となっており、吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５３】
さらに、本出願人は、モル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０，０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲の組成のＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系膜について、抵抗率が２．５ｍΩ・cm以下では、吸収係数が１０００００／ｃｍ以上となることを見出した。したがって、上記材料も吸収膜３２の材料とすることができる。
【００５４】
〔変形例１〕
上記実施形態においては、反射膜３１の上に吸収膜３２を設けることで放熱促進部４０を設けたが、図９に示すように、断熱容器３０の内壁面の一部に反射膜３１を設けないことで、断熱容器の下地が露出する開口部分を形成し、開口部分を放熱促進部４１としてもよい。（断熱容器３０がガラス基板の場合、赤外線は大部分透過するため、開口部分に対応する断熱容器３０の反射率は、開口部分でない断熱容器３０と反射膜３１が重なる部分の反射率より相対的に低いことになる。）
【００５５】
〔変形例２〕
あるいは、図１０に示すように、断熱容器３０の内壁面の全面に吸収膜３２を設けるとともに、吸収膜３２の上に一部を除いて反射膜３１を設け、この吸収膜３２が露出する開口部分を放熱促進部４２としてもよい。
【００５６】
〔変形例３〕
また、図１１に示すように、断熱容器３０の内壁面の一部に吸収膜３２を設けるとともに、断熱容器の内壁面の他の部分に反射膜３１を設けることで、吸収膜３２が露出する開口部分を放熱促進部４３としてもよい。この場合、吸収膜３２の外周部と反射膜３１とが一部重なってもよい。
【００５７】
〔変形例４〕
また、反応装置１０の反応温度が６００℃を超えると、輻射密度の増加が顕著となる（図３参照）。したがって、反射膜３１が１重では充分でなくなり、２重にする必要がある。すなわち、図１２に示すように、外側の反射膜３１の内側に空隙３３をあけて第２の反射膜３４を設ける必要がある。空隙３３は例えば断熱容器３０と同じ材料からなる支持部材５０により形成される。空隙３３をあけることで、第２の反射膜３４から第１の反射膜３１への熱伝導を防ぎ、断熱効率を高めることができる。
【００５８】
この場合、図１３に示すように、第２の反射膜３４の低温反応部１２に対応する位置に放熱窓３５を設けてもよい。放熱窓３５があることで、低温反応部１２による輻射は外側の反射膜３１のみにより防止されるので、２重の反射膜３１，３４により輻射が防止される高温反応部１１と比較して低温反応部１２の放熱が促進される。
【００５９】
〔変形例５〕
上記実施形態においては、低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する断熱容器３０の内壁面に、放熱促進部４０〜４３が設けられていたが、放熱促進部４０〜４３の面積を増減させることで、低温反応部１２からの輻射による放熱量を調整してもよい。
【００６０】
ここで、放熱促進部４０〜４３の低温反応部１２の配管２１，２２が設けられていない外壁面と対向する形状を当該低温反応部１２と同じような面積にできれば（図１４（ａ））、低温反応部１２の温度が均一になるが、形状や大きさが異なる場合（例えば図１４（ｂ））、低温反応部１２の温度が不均一となるおそれがある。ここで、図１４（ａ）に実線で示した範囲、図１４（ｂ）〜（ｄ）、図１５に２点鎖線で示した範囲が、低温反応部１２の外壁面と対向しかつ合同な形状である。
【００６１】
そこで、放熱促進部４０〜４３の面積を減らす場合には、当該範囲に放熱促進部４０〜４３を均一に分散して設けることが好ましい。例えば、放熱促進部４０〜４３をストライプ形状に設けたり（図１４（ｃ））、市松模様形状に設けたり（図１４（ｄ））してもよい。
【００６２】
また、低温反応部１２の温度は高温反応部１１から熱を伝導させる配管２１が設けられる側ほど高く、断熱容器３０に熱を伝導させる配管２２が設けられる側ほど低くなりやすい。そこで、例えば図１５に示すように、配管２１が設けられる側（図１５の左側）ほど放熱促進部４０〜４３の分布が大きく、配管２２が設けられる側（図１５の右側）ほど放熱促進部４０〜４３の分布が小さくなるように設けてもよい。このように放熱促進部４０〜４３を設けることで、配管２１が設けられる高温側ほど放熱量が多く、配管２２が設けられる低温側ほど放熱量が少なくなるので、温度勾配を低減することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 反応装置
１１ 高温反応部
１２ 低温反応部
２１，２２ 配管
３０ 断熱容器
３１，３４ 反射膜
３２ 吸収膜
３５，３６ 放熱窓
４０〜４３ 放熱促進部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、
より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の低温反応部が配置されることを特徴とする断熱容器。
【請求項２】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に開口を有する赤外線反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項３】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、赤外線吸収膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱容器。
【請求項４】
前記断熱容器の内壁面には、より高温の高温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられ、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられるとともに、前記赤外線反射膜の内側に前記赤外線吸収膜が設けられていること特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項５】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられ、前記高温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられるとともに、前記赤外線吸収膜の内側に前記赤外線反射膜が設けられていること特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項６】
前記赤外線吸収膜の吸収係数と膜厚の積は２．３以上であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項７】
前記赤外線吸収膜はＣ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐｔ，Ｃｒのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項８】
前記赤外線吸収膜はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体で、吸収係数は１０００００／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項９】
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体のモル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０かつ０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の断熱容器。
【請求項１０】
異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、第１反射膜が設けられ、
前記高温反応部に対応する位置に、前記第１反射膜が設けられるとともに、前記第１反射膜の内側に第２反射膜が設けられていることを特徴とする断熱容器。
【請求項１１】
前記反応装置は、水素を含む炭素化合物と水を混合した混合物から水素を発生させる改質器を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項１】
異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器は赤外線反射率の異なる２つ以上の領域からなり、
より赤外線反射率の低い領域側に、より低温の低温反応部が配置されることを特徴とする断熱容器。
【請求項２】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に開口を有する赤外線反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項３】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、赤外線吸収膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱容器。
【請求項４】
前記断熱容器の内壁面には、より高温の高温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられ、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線反射膜が設けられるとともに、前記赤外線反射膜の内側に前記赤外線吸収膜が設けられていること特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項５】
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられ、前記高温反応部に対応する位置に、前記赤外線吸収膜が設けられるとともに、前記赤外線吸収膜の内側に前記赤外線反射膜が設けられていること特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
【請求項６】
前記赤外線吸収膜の吸収係数と膜厚の積は２．３以上であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項７】
前記赤外線吸収膜はＣ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐｔ，Ｃｒのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項８】
前記赤外線吸収膜はＴａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体で、吸収係数は１０００００／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の断熱容器。
【請求項９】
Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系のアモルファス半導体のモル比が０．６＜Ｓｉ／Ｔａ＜１．０かつ０．１５＜Ｎ／Ｏ＜４．１の範囲であることを特徴とする請求項８に記載の断熱容器。
【請求項１０】
異なる温度の２つ以上の反応部からなる反応装置を収容する断熱容器において、
前記断熱容器の内壁面には、前記低温反応部に対応する位置に、第１反射膜が設けられ、
前記高温反応部に対応する位置に、前記第１反射膜が設けられるとともに、前記第１反射膜の内側に第２反射膜が設けられていることを特徴とする断熱容器。
【請求項１１】
前記反応装置は、水素を含む炭素化合物と水を混合した混合物から水素を発生させる改質器を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の断熱容器。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１５１００４（Ｐ２０１１−１５１００４Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９９０６（Ｐ２０１０−２６９９０６）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【分割の表示】特願２００５−３７８５０５（Ｐ２００５−３７８５０５）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【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２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【分割の表示】特願２００５−３７８５０５（Ｐ２００５−３７８５０５）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【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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