微型反应器及其制造方法

专利名称：微型反应器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于氢制造用改性器中的微型反应器，特别是用于将甲醇等原料改性而得到氢气的微型反应器和该反应器的制造方法。
背景技术：
近年来，由于从地球环保的观点上，不产生二氧化碳等使地球温室化的气体，并且能量效率高的考虑，关注于将氢作为燃料。特别是关注于可将氢直接变换为电力的燃料电池及利用产生的热量的发电及废热供暖系统中的高能量转换率。尽管到目前为止燃料电池已被采用在宇宙开发或海洋开发等特殊条件中，但在最近也推进了在汽车及家庭用分散电源用途上的开发，此外，还开发了便携设备用的燃料电池。
在燃料电池之中，使由天然气、汽油、丁烷气、甲烷等碳氢系燃料改性得到的氢气与空气中的氧气进行电化学性反应而制造出电力的燃料电池一般由将碳氢系燃料水蒸气改性并生成氢气的改性器及发生电力的燃料电池本体等构成。
在用于将甲烷等作为原料、通过水蒸气改性得到氢气的改性器中，主要使用Cu-Zn系催化剂，通过吸热反应进行原料的水蒸气改性。在工业用的燃料电池中，由于不会频繁地进行起动、停止，不容易产生改性器的温度变动。但在汽车及便携设备用的燃料电池中，由于频繁进行起动、停止，要求从停止状态开始到开始运行时的改性器的启动快速(达到甲烷的水蒸气改性温度为止的时间短)。
另一方面，特别是用于便携设备中，燃料电池必须体积小，因此研究了各种减小体积的方案。例如开发了在硅基板或陶瓷基板上形成微型槽，在该微型槽内载置有催化剂的微型反应器(特开2002-252014号公报)。
但是，以往的微型反应器热的利用效率不高，具有从停止状态到开始运行时的改性器的启动速度缓慢的问题。此外，需要使用微型机械来加工等，还有制造成本高的问题。再者，在便携设备用的燃料电池中用于容纳微型反应器的空间限制非常严格，希望能进一步减小体积。
此外，以往的微型反应器反应效率低，希望有反应效率更高的微型反应器。再者，在以往的微型反应器中，还有在制造阶段有催化剂因热量而钝化的可能，有能够使用的催化剂被限制、制造工序管理困难的问题。
再者，在以往的通过微型反应器的氢制造中，需要准备氢制造的各工序(混合、改性、去除CO)用的微型反应器，并由配管将这些多个微型反应器连接，需要较大的空间，在便携设备用的微型燃料电池那样的用于容纳微型反应器的空间限制非常严格的情况下，对减小体积带来重大的障碍。
此外，在使用中，1个工序用的微型反应器中产生催化剂的纯化及劣化，失去其功能时，需要更换包含功能正常的微型反应器的多个微型反应器整体，具有对于降低运行成本带来障碍的问题。

发明内容
因此，本发明是为了解决上述技术问题而提出的，其目的是提供一种能够构成小型且高效率的氢制造用改性器的微型反应器及能够简便地制造该微型反应器的制造方法。
为了实现这些目的，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的构成为，具有在一方的面上具备微细槽部的金属基板；通过绝缘膜设置在该金属基板的另一面上的发热体；载置在前述微细槽部内的催化剂，以覆盖前述微细槽部的状态接合在前述金属基板上的具有原料导入口和气体排出口的罩部件。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；将前述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在未形成前述微细槽部的前述金属基板面的前述金属氧化膜上设置发热体的工序；在前述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖前述微细槽部的状态接合在前述金属基板上的工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；在未形成前述微细槽部的前述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在前述绝缘膜上设置发热体的工序；在前述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖前述微细槽部的状态接合在前述金属基板上的工序。
另外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；将前述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在前述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖前述微细槽部的状态与前述金属基板接合的工序；在未形成前述微细槽部的前述金属基板面的前述金属氧化膜上设置发热体的工序。
再者，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；在前述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖前述微细槽部的状态与前述金属基板接合的工序；在未形成前述微细槽部的前述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在前述绝缘膜上设置发热体的工序。
根据上述的本发明，构成微型反应器的金属基板与硅基板或陶瓷基板相比，热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体向载置的催化剂高效率地传递，从停止状态起动时的启动快且向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器，此外，在金属基板上的微细槽部的形成不需要进行微型机械加工，能够通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地进行，可降低微型反应器的制造成本。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，将在一方的面上具备载置有催化剂的微细槽部的多个金属基板以前述微细槽部形成面成为同一方向的状态多阶地重叠，在各金属基板上具有用于联络各阶的金属基板的前述微细槽部的贯通孔，至少1个基板在未形成前述微细槽部的面上具有通过绝缘膜设置的发热体，在位于多阶的最外部、露出前述微细槽部的前述金属基板上接合有具备气体排出口的罩部件。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；将前述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在至少一个前述金属基板的未形成前述微细槽部的面的前述金属氧化膜上设置发热体的工序；在多个前述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；除去将前述多个金属基板多阶重叠时接合部位的前述金属氧化膜的工序；将前述多个金属基板以通过前述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出前述微细槽部的前述金属基板上的工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的构成为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；在未形成前述微细槽部的前述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在至少1个前述金属基板的前述绝缘膜上设置发热体的工序；在多个前述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；将前述多个金属基板以通过前述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出前述微细槽部的前述金属基板上的工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；将前述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在多个前述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；除去将前述多个金属基板多阶重叠时接合部位的前述金属氧化膜的工序；将前述多个金属基板以通过前述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出前述微细槽部的前述金属基板上的工序；在位于多阶的最外部的至少一方的前述金属氧化膜上设置发热体的工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；在多个前述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；将前述多个金属基板以通过前述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出前述微细槽部的前述金属基板上的工序；在位于多阶的最外部的至少一方的前述金属基板面上设置绝缘膜，在该绝缘膜上设置发热体的工序。
根据上述的本发明，通过多阶重叠的各金属板的载置有催化剂的微细槽部，能够进行原料的混合、气化、混合气体的改性、不纯物去除，能够从罩部件的气体排出口得到高纯度的氢气，因此，与通过连接管将多个微型反应器连接的情况相比，能够构成空间效率高的氢制造用改性器。此外，构成微型反应器的金属基板与硅基板或陶瓷基板相比，由于热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体向载置的催化剂高效率地传递，从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器。再者，在金属基板上的微细槽部的形成不需要进行微型机械加工，能够通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地进行，因此可降低微型反应器的制造成本。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的构成为，具有以覆盖前述微细槽部的状态将具备原料导入口和气体排出口的金属罩部件接合在其一方的面上具备微细槽部的金属基板上而构成的接合体；由位于该接合体的内部的前述微细槽部与前述金属罩部件构成的流路；载置在该流路的内壁面的整个面上的催化剂。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的构成为，具有将在一方的面上具备微细槽部、同时该微细槽部的图案有相互面对称关系的1组金属基板以前述微细槽部相对面的状态接合而构成的接合体；由在该接合体的内部相面对的前述微细槽部构成的流路；载置于该流路的内壁面的整个面上的催化剂；位于前述流路的一方的端部的原料导入口，以及位于前述流路的另一方的端部的气体排出口。
另外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的槽部形成工序；将具备原料导入口和气体排出口的金属罩部件以覆盖前述微细槽部的状态与前述金属基板接合，形成具有流路的接合体的接合工序；在前述流路的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；在前述流路的内壁面上通过金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在1组金属基板的一方的面上以构成面对称的图案形成微细槽部的槽部形成工序；将前述1组金属基板以前述微细槽部相面对的状态接合，形成具备流路的接合体的接合工序；在前述流路的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；在前述流路的内壁面上通过前述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；在前述微细槽的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；将具备原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖前述微细槽部的状态与前述金属基板接合，形成具有流路的接合体的接合工序；在前述流路的内壁面上通过前述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法的构成为，具有在1组金属基板的一方的面上以构成面对称的图案形成微细槽部的槽部形成工序；在前述微细槽部的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；将前述1组金属基板以前述微细槽部相面对的状态接合，形成具备流路的接合体的接合工序；在前述流路的内壁面上通过前述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
根据上述的本发明，通过在流路的内壁面的整个面上载置催化剂使反应面积扩大，可提高反应效率，并可有效利用空间。此外，构成微型反应器的金属基板与硅基板或陶瓷基板相比，由于热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体向载置的催化剂高效率地传递，从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器。
此外，由于通过接合工序形成具有流路的接合体后载置催化剂，不会由于接合工序的热量造成催化剂的钝化，加大了催化剂的选择范围，再者，通过准备出完成接合工序的多个接合体，在这种接合体中载置所希望的催化剂，可制造例如甲醇的改性用、一氧化碳的氧化用的不同反应中所使用的微型反应器，能够简化制造工序。此外，由于金属基板的微细槽部的形成不需要进行微型机械加工，可通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地形成，再者，由于也不需要研磨工序，能够降低微型反应器的制造成本。此外，在流路的内壁上不存在角部的情况下，能够抑制催化剂载置工序的载置量的偏差，能够均匀地载置催化剂。
此外，本发明的用于将原料改性得到氢气的微型反应器的构成为，至少具有在内部具备流路，该流路的一方的端部构成导入口，另一方的端部构成排出口的多个单位流路部件，以及将该单位流路部件以多阶状态保持的连接部件；前述连接部件具有用于通过单位流路部件的导入口所在部位和排出口所在部位将单位流路部件紧密接触地保持的多个连接部、原料导入口、气体排出口；至少一个前述单位流路部件为在流路内载置有催化剂的单位微型反应器；从前述连接部件的原料导入口导入原料，在多个前述单位流路部件中，由前述单位微型反应器进行特定的反应，从前述连接部件的气体排出口得到所希望的生成气体。
根据上述的本发明，由于在多阶状态下连接保持的单位流路部件中，所希望的单位流路部件为在流路内载置催化剂的单位微型反应器，提高了空间的利用效率，此外，通过单位微型反应器的阶数、单位微型反应器中载置的催化剂种类的选择，能够成为具有所希望的性能、特性的氢制造用的微型反应器。再者，由于各单位流路部件可取出，能够仅更换产生催化剂纯化或劣化的单位微型反应器，维持作为微型反应器整体的功能。此外，由于在接合体形成后载置催化剂而成为单位微型反应器，能够使用同一结构的单位流路部件(接合体)装入保持有对应于要求的功能的催化剂单位微型反应器，降低了微型反应器的制造成本、运转成本。此外，由于在所希望的单位微型反应器上具有发热体、在单位流路部件之间具有空隙或隔热材料，能够使每个单位微型反应器为最适宜的温度，能够提高反应效率和有效利用热量。


图1为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。
图2为图1所示的微型反应器的II-II线的放大纵剖面图。
图3为图1所示的微型反应器的金属基板的微细槽部形成面一侧的立体图。
图4为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图2相当的纵剖面图。
图5为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。
图6为图5所示的微型反应器的的II-II线的放大纵剖面图。
图7为图5所示的微型反应器的III-III线的放大纵剖面图。
图8为在图5所示的微型反应器中剥离了发热体保护层7的状态的立体图。
图9为图5所示的微型反应器的第1阶金属基板的微细槽部形成面一侧的立体图。
图10为图5所示的微型反应器的第2阶金属基板的微细槽部形成面一侧的立体图。
图11为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图6相当的纵剖面图。
图12为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。
图13为图12所示的微型反应器的A-A线的放大纵剖面图。
图14为构成图12所示的微型反应器的金属基板的微细槽部形成面一侧的立体图。
图15为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图13相当的纵剖面图。
图16为本发明的微型反应器的另一实施方式的立体图。
图17为图16所示的微型反应器的B-B线的放大纵剖面图。
图18为构成图16所示的微型反应器的金属基板的微细槽部形成面一侧的立体图。
图19为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图17相当的纵剖面图。
图20为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。
图21为图20所示的微型反应器的I-I线的放大纵剖面图。
图22为构成图20所示的微型反应器的部件离开状态的立体图。
图23为用于说明构成本发明的微型反应器的单位流路部件内的流路的例子的立体图。
图24为示出连接部件的形成连接部的面的视图。
图25为图24所示的连接部件的剖面图，图25A为II-II线的剖面图，图25B为III-III线的剖面图。
图26为用于说明本发明的微型反应器的另一例的与图21相当的纵剖面图。
图27为构成本发明的微型反应器的单位流路部件(单位微型反应器)的另一例的纵剖面图。
图28为单位微型反应器的制作方法的一例的工序图。
图29为单位微型反应器的制作方法的另一例的工序图。
图30A～30D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图31A～31C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图32A～32D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图33A～33D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图34A～34D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
图35A～35D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图36A～36D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图37A～37D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图38A～38D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图39A～39D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
图40A～40D为用于说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
图41A～41C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图42A～42C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
图43A～43C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的又一实施方式的工序图。
图44A～44C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
图45A～45C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的再一实施方式的工序图。
图46A～46C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
图47A～47C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的又一实施方式的工序图。
图48A～48C为用于说明本发明的微型反应器制造方法的再一实施方式的工序图。
具体实施例方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，对本发明的微型反器进行说明。
<微型反应器的第1实施方式>
图1为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。图2为图1所示的微型反应器的II-II线的放大纵剖面图。在图1及图2中，本发明的微型反应器1具有金属基板2；形成于该金属基板2的一方的面2a上的微细槽部3；由形成于该微细槽部3内部及金属基板2的两面2a、2b和侧面2c上的金属氧化膜构成的绝缘膜4；通过绝缘膜4设置在金属基板2的表面2b上的发热体5；载置在微细槽部3内的催化剂C；以覆盖上述微细槽部3的状态接合在金属基板2上的罩部件8。此外，在发热体5上形成电极6，6，具有露出这些电极6、6的开口部7a、7a的发热体保护层7以覆盖发热体5的状态被设置。此外，在上述罩部件8上设置有原料导入口8a和气体排出口8b。
图3为图1所示的微型反应器1的金属板2的微细槽部3形成面一侧的立体图。如图3所示，微细槽部3以剩下梳形凸缘2A、2B的状态形成，为从端部3a到端部3b连续的形状。并且，由于罩体部件8的原料导入口8a位于端部3ah上，气体排出口8b位于端部3b上，从原料导入口8a到气体排出口8b构成连续的流路。
构成本发明的微型反应器1的金属基板2可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜4)的金属。作为这种金属可例如Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。在这些金属中，特别是Al由于加工性、热容量、热传导率、价格上优点被大量使用。金属基板2的厚度可考虑到微型反应器1的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部3的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
这种金属基板2的通过阳极氧化的金属氧化膜(绝缘膜4)的形成可通过在将金属基板2连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。金属氧化膜(绝缘膜4)的厚度可设定在例如5～150μm左右的范围内。
形成于金属基板2上的微细槽部3并不限于图3所示的形状，可为在微细槽部3内载置的催化剂C的量多，并且原料与催化剂C接触的流路长的任意的形状。通常，可设定微细槽部3的深度在100～1000μm左右的范围内，宽度在100～1000μm左右的范围内，流路长可在30～300mm左右的范围。
在本发明中由于在微细槽部3内也形成有由金属氧化膜构成的绝缘膜4，通过具有微细孔的金属氧化膜的表面构造，在增大催化剂C的保持量的同时可稳定地载置催化剂。
作为催化剂C，可使用在以往的水蒸气改性中使用的公知的催化剂。
构成本发明的微型反应器1的发热体5为用于向作为吸热反应的原料的水蒸气改性供给需要的热量的部件，可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质。该发热体5可为将宽度10～200μm左右的细线整个面地盘绕在与形成微细槽部3的区域相当的金属基板面2b(绝缘膜4)上的区域上的形状。
在这种发热体5中形成通电用的电极6、6。通电用的电极6、6可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成。
发热体保护层7具有用于将上述的电极6、6露出的电极开口部7a、7b，以覆盖发热体5的状态设置。该发热体保护层7可由例如感光性聚酰亚胺、漆状的聚酰亚胺等形成。此外，发热体保护层7的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在2～25μm的范围内。
构成本发明的微型反应器1的罩部件8可使用Al合金、Cu合金、不锈钢材料等。此外，罩部件8的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在20～200μm的范围内。具有罩部件8的原料导入口8a与气体排出口8b以位于形成在金属板2上的微细槽部3的流路的两端部3a、3b上的状态设置。
<微型反应器的第2实施方式>
图4为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图2相当的纵剖面图。在图4中，本发明的微型反应器1’具有金属基板2’；形成于该金属基板2’的一方的面2’a上的微细槽部3；形成于金属基板2’的另一表面2’b上的绝缘膜4’；通过绝缘膜4’设置在金属基板2’的表面2’b上的发热体5；载置在微细槽3内的催化剂C；以覆盖上述微细槽部3的状态接合在金属基板2’上的罩部件8。此外，在发热体5上形成电极6，6，具有露出这些电极6、6的开口部7a、7a的发热体保护层7以覆盖发热体5的状态被设置。此外，在上述罩部件8上设置有原料导入口8a和气体排出口8b。
这种微型反应器1’除了金属部件2’、绝缘层4’不同的方面，以及在微细槽部3内不形成金属氧化膜(绝缘层4)的方面外，与上述的微型处理器1相同，对于相同的结构部件注以相同的符号，省略对其说明。
构成本发明的微型反应器1’的金属基板2’可使用Al基板、Cu基板、不锈钢基板等的任一种。此外，金属基板2’的厚度可考虑到微型反应器1’的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部3的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
形成于金属基板2’的面2’b上的绝缘膜4’可由例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。这样的绝缘膜4’的厚度可考虑使用的材料的特性等适当设定，例如可设定在1～30μm的范围内。
由于上述的本发明的微型反应器1，1’使用金属基板2、2’，与硅基板或陶瓷基板相比，热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体5向载置的催化剂C高效率地传递，在从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的气制造用改性器。
<微型反应器的第3实施方式>
图5为本发明的微型反应器的实施方式的立体图，图6为图5所示的微型反应器的II-II线的放大纵剖面图，图7为图5所示的微型反应器的III-III线的放大纵剖面图。
在图5至图7中，本发明的微型反应器11为金属板12与金属基板22接合的2阶构造。第1阶的金属基板12具有形成于一方的面12a上的微细槽部13；在该微细槽部13的特定处具有开口的贯通孔19；由形成于该贯通孔19内部与微细槽部13内部以及金属基板12的另一方的面12b与侧面12c上的金属氧化膜构成的绝缘膜14；通过绝缘膜14设置在金属基板12的表面12b上的发热体15；载置于微细槽部13内的催化剂C1。此外，在发热体15上形成电极16、16，具有露出该电极16、16的电极开口部17a、17a和露出上述贯通孔19的开口部的开口部17b的发热体保护层17以覆盖发热体15的状态被设置。
另一方面，第2阶的金属基板22具有形成于一方的面22a上的微细槽部23；在该微细槽23的特定处上具有开口的贯通孔29；由形成于该贯通孔29内部与微细槽部23内部以及金属基板22的侧面22c上的金属氧化膜构成的绝缘膜24；载置于微细槽部23内的催化剂C2；以覆盖该微细槽部23的状态与面22a接合的罩部件28。在该罩部件28上设置有气体排出口28a。
图8为在图5所示的微型反应器中将发热体保护层17剥离状态的立体图。如图8所示，发热体15通过绝缘层14设置在金属基板12的表面12b上。并且，发热体保护层17的开口部17b构成原料导入口。此外，也可以围住贯通孔19的状态设置发热体15。
图9为图5所示的构成微型反应器11的第1阶的金属基板12的微细槽部13形成面侧的立体图。如图9所示，微细槽部13以剩下梳形状的凸缘12A、12B的状态形成，为从端部13a到端部13b连续的形状。并且，在微细槽部13的端部13a上露出有贯通孔19的开口。
此外，图10为构成图5所示的微型反应器11的第2阶的金属基板22的微细槽部23形成面侧的立体图。如图10所示，微细槽部23以剩下梳形状的凸缘22A、22B的状态形成，为从端部23a到端部23b连续的形状。并且，在微细槽部23的端部23a上露出有贯通孔29的开口，该贯通孔29的另一方的开口在2阶层叠构造中位于上述的金属基板12的微细槽13的端部13b的端部13b上。此外，在微型反应器11中，罩部件28的气体排出口28a位于微细槽部23的端部23b上。由此，构成如图7的箭头a所示的从作为原料导入口的发热体保护层17的开口部17b经过第1阶的金属基板12的贯通孔19，从端部13a微细槽部13，从端部13b经过等2阶的金属基板22的贯通孔29，从端部23流入微细槽部23，从端部23b通过气体排出口28a到达外部为止的连续的流路。
构成本发明的微型反应器11的金属基板12、22可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜14、24)的金属。作为这种金属可为例如Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。在这些金属中，特别是Al由于加工性、热容量、热传导率、价格上优点被大量使用。金属基板12、22的厚度可考虑到微型反应器11的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部13、23的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
这种金属基板12、22的通过阳极氧化的金属氧化膜(绝缘膜14、24)的形成可通过在将金属基板12、22连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。金属氧化膜(绝缘膜14、24)的厚度可设定在例如5～150μm左右的范围内。
形成于金属基板12、22上的微细槽部13、23并不限于图9、图10所示的形状，可为在微细槽部13、23内载置的催化剂C1、C2的量多，并且原料与催化剂C1、C2接触的流路长的任意的形状。通常，可设定微细槽部13、23的深度在50～1000μm左右的范围内，宽度在50～100μm左右的范围内，流路长可在30～400μm左右的范围。
在本发明中，由于在微细槽部13、23内也形成有由金属氧化膜构成的绝缘膜14、24，通过具有微细孔的金属氧化膜的表面构造，在增大催化剂C1、C2的载置量的同时可稳定地载置催化剂。
作为催化剂C1、C2，可使用在以往的水蒸气改性中使用的公知的催化剂。例如在第1阶的金属基板12的微细孔部13中进行原料的混合、混合后的原料的气化以及混合气体的改性，在第2阶的金属基板22的微细孔部23中进行改性气体中的不纯物去除的情况下，作为催化剂C1可使用Cu-ZnO/Al2O3等，作为催化剂C2可使用Pt/Al2O3等。
构成本发明的微型反应器11的发热体15为用于向作为吸热反应的水蒸气改性供给需要的热量的部件，可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质。该发热体15可为将宽度10～200μm左右的细线整个面地盘绕在与形成微细槽部13的区域相当的金属基板面12b(绝缘膜14)上的区域上，不堵塞贯通孔19的形状。此外，在如本实施方式的将发热体1仅设置在1个金属基板上的情况下，最好设置在进行混合气体改性的金属基板上。
在这种发热体15中形成通电用的电极16、16。通电用的电极16、16可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成。
发热体保护层17具有用于将上述的电极16、16露出的电极开口部17a、和用于露出上述贯通孔19的开口部17b，以覆盖发热体5的状态设置。该发热体保护层17可由例如感光性聚酰亚胺、漆状的聚酰亚胺等形成。此外，发热体保护层17的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在2～25μm的范围内。
构成本发明的微型反应器11的罩部件28可使用Al合金、Cu合金、不锈钢材料等。此外，罩部件28的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在20～400μm的范围内。具有罩部件48的原料导入口28a以位于形成在金属基板22上的微细槽部23的流路的端部23b上的状态设置。
<微型反应器的第4实施方式>
图11为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图6相当的纵剖面图。在图11中，本发明的微型反应器11’为金属板12’与金属基板22’接合的2阶构造。第1阶的金属基板12’具有形成于一方的面12’a上的微细槽部13；在该微细槽部13的特定处具有开口的贯通孔19(未图示)；形成于金属基板12’的另一面12’b上的绝缘膜14’；通过绝缘膜14’设置在金属基板12’的表面12’b上的发热体15；载置于微细槽部13内的催化剂C1。此外，在发热体15上形成电极16、16，具有露出该电极16、16的电极开口部17a、17a和露出上述贯通孔19的开口的开口部17b(未图示)的发热体保护层17以覆盖发热体15的状态被设置。
另一方面，第2阶的金属基板22’具有形成于一方的面22’a上的微细槽部23；在该微细槽23的特定处上具有开口的贯通孔29(未图示)；载置于微细槽部23内的催化剂C2；以覆盖该微细部23的状态与面22’a接合的罩部件28。在该罩部件28上设置有气体排出口28a。
这种微型反应器11’除了在金属部件12’、22’，绝缘层14’、24’不同的方面，以及在微细槽13、23内、贯通孔19、29内不形成金属氧化膜(绝缘层14、24)方面外，与上述的微型反应器11同样，相同结构部件附以相同符号，省略对其说明。
构成本发明的微型反应器11’的金属基板12’、22’可使用Al基板、Cu基板、不锈钢基板等的任一种。此外，金属基板12’、22’的厚度可考虑到微型反应器11’的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部13的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
形成于金属基板12’的面12’b上的绝缘膜14’可由例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。这样的绝缘膜14’的厚度可考虑使用的材料的特性等适当设定，例如可设定在1～30μm的范围内。
上述的本发明的微型反应器11、11’能够通过2阶重叠的各金属板12、22或12’、22’的载置催化剂的微细槽部13、23进行原料的混合、气化、混合气体的改性、不纯物去除的一连串操作，能够从罩部件28的气体排出口28a得到高纯度的氢气。因此，与通过连接管将多个微型反应器连接的情况相比，大幅度地提高了空间效率。此外，由于使用了金属基板12、12’；22、22’，它们与硅基板或陶瓷基板相比，热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体15向载置的催化剂C1、C2高效率地传递，在从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器。
此外，上述的微型反应器的实施方式为一例，例如也可为3阶以上的多阶结构，在此情况下，发热体最好至少设置在进行混合气体的改性的金属基板上。
<微型反应器的第5实施方式>
图12为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图，图13为图12所示的微型反应器的A-A线的放大纵剖面图。在图12及图13中，本发明的微型反应器101具有由在一方的面102a上形成微细槽部103的金属基板102和以覆盖微细槽103的状态接合在基板102的面102a上的金属罩部件104构成的接合体115。在该接合体115的内部形成由微细槽部103与金属罩部件104构成的流路105，在该流路105的内壁面的整个面上，通过金属氧化膜106载置有催化剂C。此外，在上述金属罩部件104上，设置有原料导入口104a及气体排出口104b，它们位于流路105的各端部。上述的金属氧化膜106为绝缘膜，在流路105的内壁面以外，也形成于接合体115的表面(金属基板102的表面102b、侧面102c以及金属罩部件104的表面)上。并且，通过金属基板102的表面102b上的金属氧化膜106设置有发热体107，在发热体107上形成电极108、108，具有将该电极108、108露出的电极开口部109a、109a的发热体保护层109以覆盖发热体107的状态被设置。
图14为图12中所示的微型反应器101的金属基板102的微细槽部103形成面侧的立体图。如图14所示，微细槽部103为在梳状的凸缘102A、102B的各前端部中以180度折回的状态形成，从端部103a开始到端部103b为止蛇行并连续的形状。此外，垂直于流路105的流体流动方向的断面的微细槽部103的内壁面形状为大致半圆形状。再者，在梳状的凸缘102A、102B的各前端部上的流路的折回为不是角部的圆形。并且，以金属罩部件104的原料导入口104a位于微细槽部103的端部103a上，气体排出口104b位于微细槽部103的端部103b上的状态构成。
构成本发明的微型反应器101的金属基板102可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜)106的金属。作为这种金属，可为例如Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。在这些金属中，特别是Al由于加工性、热容量、热传导率、价格上优点被大量使用。金属基板102的厚度可考虑到微型反应器101的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部103的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
形成于金属基板102上的微细槽部103并不限于图14所示的形状，可为在微细槽部103内载置的催化剂C的量多，并且原料与催化剂C接触的流路长的任意的形状。特别是以沿流路105的流体流动方向在内壁面上不存在角部(例如在流路的方向变化处内壁面弯折的部位)的微细槽103的形状为好。此外，与流路105的流体的流动方向垂直的断面中的微细槽部103的内壁面的形状以圆弧形至半圆形状，或者U字形状为好。这种微细槽部103的深度可在例如100～1000μm左右的范围内，宽度在100～1000μm左右的范围内，流路长可在30～300mm左右的范围内。
在本实施方式中，由于在流路105的内壁面上形成有金属氧化膜106，通过具有微细孔的金属氧化膜的表面构造，在增大催化剂C的载置量的同时可稳定地载置催化剂。
作为催化剂C，可使用在以往的水蒸气改性中使用的公知的催化剂。
构成本发明的微型反应器101的金属罩部件104可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜)106的金属。作为这种金属可为例如Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。在这些金属中，特别是Al由于加工性、热容量、热传导率、价格上优点被大量使用。此外，金属罩部件104的厚度可考虑到使用的材料等恰当地设定，例如可设定在20～200μm左右的范围内。金属罩部件104具有的原料导入口104a与气体排出口104b，以位于形成于金属基板102上的微细槽部103的两端部103a、103b上的状态被设置。
金属基板102与金属罩部件103接合而构成的接合体115的通过阳极氧化的金属氧化膜(绝缘膜)106的形成可通过在将接合体115连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。金属氧化膜(绝缘膜)106的厚度可设定在例如5～150μm左右的范围内。
构成微型反应器101的发热体107为用于向作为吸热反应的水蒸气改性供给需要的热量的部件，可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质。该发热体107可为将宽度10～20μm左右的细线整个面地盘绕在与形成微细槽部103的区域相当的金属基板面102b(金属氧化膜106)上的区域上的形状。
在这种发热体107中形成通电用的电极108、108。通电用的电极108、108可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成。
发热体保护层109具有用于将上述的电极108、108露出的电极开口部109a、109b，以覆盖发热体107的状态设置。该发热体保护层109可由例如感光性聚酰亚胺、漆状的聚酰亚胺等形成。此外，发热体保护层109的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在2～25μm的范围内。
<微型反应器的第6实施方式>
图15为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图13相当的纵剖面图。在图15中，本发明的微型反应器121具有由在一方的面122a上形成微细槽部123的金属基板122和以覆盖微细槽123的状态接合在基板122的面122a上的金属罩部件124构成的接合体135。在该接合体135的内部形成由微细槽部123与金属罩部件124构成的流路125，在该流路125的内壁面的整个面上，通过金属氧化膜126载置有催化剂C。在上述金属罩部件124上设置有原料导入口124a及气体排出口124b，它们位于流路125的各端部。此外，在接合体135的表面(金属基板122的表面122b)上形成绝缘膜130，在该绝缘膜130上设置有发热体127，在发热体127上形成电极128、128，具有将该电极128、128露出的电极开口部129a、129a的发热体保护层129以覆盖发热体127的状态被设置。
构成这种微型反应器121的金属基板122可使用Cu、不锈钢、Fe、Al等能够通过勃姆石处理形成金属氧化膜的材料。此外，金属基板122的厚度可考虑到微型反应器121的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部123的尺寸等恰当地设定，例如可设定在50～2000μm左右的范围内。
金属基板122具有的微细槽部123可与上述的实施方式的微细槽部103相同。
构成这种微型反应器121的金属罩部件124可使用Cu、不锈钢、Fe、Al等能够通过勃姆石处理形成金属氧化膜的材料。此外，金属罩部件124的厚度可考虑到使用的材料等恰当地设定，例如可设定在20～200μm左右的范围内。金属罩部件124具有的原料导入口124a与气体排出口124b以位于形成于基板122上的微细槽部123的两端部的状态被设置。
由金属基板122和金属罩部件124接合构成的接合体135的流路125的通过勃姆石处理的金属氧化膜126的形成可通过例如使用将铝溶胶那样的氧化铝分散状态的悬浊液，使该悬浊液的粘度很低的液体流入流路125内，其后进行干燥，使勃姆石氧化铝覆膜在流路内面上固定化(涂覆处理)来进行。由这样的勃姆石处理形成的金属氧化膜126为氧化铝薄膜，厚度可设定在例如0.5～5.0μm左右的范围内。
形成于金属基板122的面122b上的绝缘膜130可由例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。这样的绝缘膜130的厚度可考虑使用的材料的特性等适当设定，例如可设定在1～30μm的范围内。
构成微型反应器121的催化剂C、发热体127、电极128、128、发热体保护层129可分别与构成微型反应器101的催化剂C、发热体107、电极108、108、发热体保护层109相同，在此省略说明。
上述的本发明的微型反应器101、121通过在流路105、125的内壁面的整个面上载置催化剂C使反应面积扩大，可得到高的反应效率。此外，由于使用了金属基板102、122和金属罩部件104、124，它们与硅基板或陶瓷基板相比，热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体107、127向载置的催化剂C高效率地传递，在从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器。
<微型反应器的第7实施方式>
图16为本发明的微型反应器的另一实施方式的立体图。图17为图16所示的微型反应器的B-B线的放大纵剖面图。在图16及图17中，本发明的微型反应器141具有将在一方的面142a上形成有微细槽部143的金属基板142和在一方的面144a上形成微细槽部145的金属基板144以使微细槽部143与微细槽部145相对面的状态接合的接合体155。在该接合体155的内部形成有由相对面的微细槽部143、145构成的流路146，在该流路146的内面的整个面上通过金属氧化膜147载置有催化剂C。此外，在上述的接合体155的一方的端面上，露出流路146的两端部，分别构成原料入口146a和气体排出口146b。上述的金属氧化膜147为绝缘膜，除流路146的内壁面以外，也形成于接合体155的表面(金属基板142的表面142b、侧面142c及金属基板144的表面144b、侧面144c)上。并且，通过金属基板142的表面142b上的金属氧化膜147设置有发热体148，在发热体148上形成有电极149、149，具有将该电极149、149露出的电极开口部150a、150a的发热体保护层150以覆盖发热体148的状态被设置。
图18为构成图16所示的微型反应器141的金属基板142的微细槽部143形成面侧和金属基板144的微细槽部145形成面侧的立体图。如图18所示，微细槽部143为在梳状的凸缘142A、142B的各前端中以180度折回的状态形成，从端部143a开始到端部143b为止蛇行并连续的形状。此外，微细槽部145也为在梳状的凸缘144A、144B的各前端中以180度折回的状态形成，从端部145a开始到端部145b为止蛇行并连续的形状。并且，微细槽部143与微细槽部145为相对于金属基板142、144的接合面具有对称关系的图案形状。因而，通过金属基板142、144的接合，微细槽部143的端部143a位于微细槽部145的端部145a上，微细槽部143的端部143b位于微细槽部145的端部145b上，微细槽部143与微细槽部145完全地相对面。这种由微细部143、145构成的流路146的与流体的流动方向相垂直的断面的内壁面的形状为大致圆形状。再者，梳状的凸缘142A、142B及凸缘144A、144B的各前端部的流路146的折回为没有角部的圆形。并且，微细槽部143的端部143a与微细槽部145的端部145a构成原料导入口146a，微细槽部143的端部143b与微细槽部145的端部145b构成气体排出口146b。
构成微型反应器141的金属基板142、144可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜)147的金属。作为这种金属，可使用与上述的实施方式的金属基板102同样的金属。此外，金属基板142、144的厚度可考虑到微型反应器141的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部143、145的尺寸等恰当地设定，例如可设定在400～1000μm左右的范围内。
形成于金属基板142、144上的微细槽部143、145并不限于图18所示的形状，可为在微细槽部143、145内载置的催化剂C的量多，并且原料与催化剂C接触的流路长的任意的形状。特别是以沿流路146的流体流动方向在内壁面上不存在角部(例如在流路的方向变化处内壁面弯折的部位)的微细槽143、145的形状为好。此外，与流体的流动方向垂直的断面中的微细槽部143、145的内壁面的形状以圆弧形至半圆形状，或者U字形状为好。由此，与由微细槽部143、145构成的流路146的流体的流动方向垂直的断面的内壁面的形状为大致圆形。这种微细槽部143、145的深度可在例如100～1000μm左右的范围内，宽度在100～1000μm左右的范围内，流路长可在30～300mm左右的范围内。
在本实施方式中由于在流路146的内壁面上形成有金属氧化膜147，通过具有微细孔的金属氧化膜的表面构造，在增大催化剂C的载置量的同时可稳定地载置催化剂。
作为催化剂C，可使用在以往的水蒸气改性中使用的公知的催化剂。
金属基板142、144接合而构成的接合体155的通过阳极氧化的金属氧化膜(绝缘膜)147的形成可通过在将接合体155连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。金属氧化膜(绝缘膜)147的厚度可设定在例如5～150μm左右的范围内。
构成微型反应器141的催化剂C、发热体148、电极149、149、发热体保护层150可分别与构成微型反应器101的催化剂C、发热体107、电极108、108、发热体保护层109相同，在此省略说明。
<微型反应器的第8实施方式>
图19为本发明的微型反应器的另一实施方式的与图17相当的纵剖面图。在图19中，本发明的微型反应器161具有将在一方的面162a上形成有微细槽部163的金属基板162和在一方的面164a上形成微细槽部165的金属基板164以使微细槽部163与微细槽部165相对面的状态接合的接合体155。在该接合体155的内部形成有由相对面的微细槽部163、165构成的流路166，在该流路166的内面的整个面上通过金属氧化膜167载置有催化剂C。此外，在上述的接合体175的一方的端面上露出流路166的两端部，分别构成原料入口(未图示)和气体排出口(未图示)。此外在上述的接合体175的表面(金属基板162的表面162b)上形成绝缘膜171，在该绝缘膜171上设置有发热体168。在该发热体168上形成有电极169、169，具有将该电极169、169露出的电极开口部170a、170a的发热体保护层170以覆盖发热体168的状态被设置。
构成这种微型反应器161的金属基板162、164可使用Cu、不锈钢、Fe、Al等能够通过阳极氧化形成金属氧化膜的材料。此外，金属基板162、164的厚度可考虑到微型反应器161的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部163、165的尺寸等恰当地设定，例如可设定在400～1000μm左右的范围内。
金属基板162、164具有的微细槽部163、165可与上述第3实施方式的微细槽部143、145相同。
金属基板162、164接合而构成的接合体175的通过勃姆石处理的金属氧化膜167的形成可与对于上述的第2实施方式的接合体135的勃姆石处理同样地进行。通过该勃姆石处理形成的金属氧化膜167为氧化铝薄膜，厚度可设定在例如0.5～5.0μm左右的范围内。
此外，形成于金属基板162的面162b上的绝缘膜171可与上述的第2实施方式的绝缘膜130相同。
此外，构成微型反应器161的催化剂C、发热体168、电极169、169、发热体保护层170可分别与构成上述的第1实施方式的微型反应器101的催化剂C、发热体107、电极108、108、发热体保护层109相同，在此省略对其说明。
在上述的本发明的微型反应器141、161中，由于催化剂C载置于流路146、166的内壁面的整个面上而扩大了反应面积，可得到高反应效率。此外，由于使用了金属基板142、144和金属基板162、164，它们与硅基板或陶瓷基板相比，热传导率高且热容量小，能够得到将热量从发热体148、168向载置的催化剂C高效率地传递，在从停止状态起动时的启动快，同时向发热体的投入电力的利用率高的氢制造用改性器。
此外，上述的微型反应器的实施方式为一例，例如原料导入口与气体排出口的位置可由于微细槽的形状改变而位于任意位置。
<微型反应器的第9实施方式>
图20为本发明的微型反应器的一实施方式的立体图。图21为图20所示的微型反应器的I-I线的放大纵剖面图。图22为构成图20所示的微型反应器的部件离开状态的立体图。在图20～图22中，本发明的微型反应器201为3个单位流路材料202a、202b、202c以3阶的多阶状态由连接部件204和固定部件206连接保持。此外，在各单位流路部件202a、202b、202c之间设置有空隙207。
单位流路部件202a、202b、202c在内部具有流路，该流路一方的端部构成导入口，另一方的端部构成出口。并且，3个单位流路部件202a、202b、202c中，单位流路部件202b、202c为在流路内载置催化剂的单位微型反应器。即，如图21中所示，各单位流路202a、202b、202c的形成微细槽部212的金属基板211和形成微细槽部214的金属基板213以微细槽部212与微细槽部214相面对的状态接合，在周围具有形成有金属氧化膜(绝缘膜)216的接合体210。在该接合体210的内部形成由相面对的微细槽部212、214构成的流路215。并且，在单位流路部件(单位微型反应器)202b、202c中，通过金属氧化膜216在流路215内的壁面的整个面上分别载置催化剂C1、C2。在图示的例中，在流路215的内壁面上不载置催化剂的单位流路部件202a中，在接合体210内的流路215的内壁面上也具有金属氧化膜216，但也可不具有该金属氧化膜216。
构成单位流路部件202a、202b、202c的上述接合体210如图22所示，具有向同一方向的一组突出部210a、210b。图23为以单位流路部件202a为例说明流路215的状态的立体图。如图23所示，流路215为从位于突出部210a的端部开始到位于突出部210b的端部为止蛇形且连续的形状。并且，在单位流路(单位微型反应器)202c中，位于突出部210a的流路215的端部构成导入口203a，位于突出部210b的流路215的端部构成排出口203b。此外，位于突出部210a的流路215的端部构成导入口203a，位于突出部210b的流路215的端部构成排出口203b。具体地说，在单位流路部件202a、单位流路部件(单位微型反应器)202c中，位于突出部210a的流路215的端部构成导入口203a，位于突出部210b的流路215的端部构成排出口203b。此外，在单位流路(单位微型反应器)202b中，位于突出部210a的流路215的端部构成排出口203b，位于突出部210b的流路215的端部构成导入口203a。因而，从第1阶的单位流路部件朝向第3阶的单位流路部件(单位微型反应器)，在突出部210a侧顺序排列有导入口203a、排出口203b、导入口203a，在突出部210b侧顺序排列有排出口203b、导入口203a、排出口203b。
此外，在构成各单位流路202a、202b、202c的接合体201的一方的面上形成有发热体217，在发热体217上形成电极218、218，将该电极218、218的一部露出的发热体保护层219以覆盖发热体217的状态被设置。在图22中，示出了单位流路部件202a的发热体保护层219被隔开的状态。此外，在图示的例中，在不是单位微型反应器的单位流路部件202a上也设置有发热体217、电极218、218，但也可仅在作为单位微型反应器单位流路部件上设置发热体217、电极218、218。
连接部件204为将各单位流路部件202a、202b、202c以多阶状态保持的部件，具有由块体221a、221b夹持块体221c形成的结构体221。图24为示出连接部件的形成连接部的面的图，图25为图24所示的连接部件的剖面图，图25A为II-II线的剖面图，图25B为III-III线的剖面图。如图24及图25所示，在块体221a、221b的一方的面上设置有用于由带有导入口203a或排出口203b的接合体210的突出部210a、210b将各单位流路部件202a、202b、202c紧密接触地保持的多个连接部222。此外，在块体221a的相反面和块体221b的相反面上分别设置原料导入口223和气体排出口224。
设置在块体221a上的连接部222由通过原料导入口223和内部流路226连接的导入连接部222a以及通过内部连通路225a相互连接的1组阶转移连接部222d、222e构成，它们排列成一列。此外，设置在块体221b上的连接部222由通过内部连通路225b相互连接的1组转移连接部222b、222c以及通过气体排出224和内部流路227连接的排出连接部222f构成，它们排列成一列。并且，在各连接部222(222a、222b、222c、222d、222e、222f)内设置有用于以气密、液密的状态将构成各单位流路部件202a、202b、202c的接合体210的突出部210a、210b紧密接触地保持的填料228。此外，各连接体222的尺寸与连接保持的单位流路部件的突出部210a、210b的形状相对应适当设定。
上述的连接部件204在导入连接部222a与阶转移连接部222b上分别插入并紧密接触地保持有第1阶的单位流路部件202a的突出部210a和突出部210b，在阶转移连接部222c和222d上分别插入并紧密接触地保持有第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b的突出部210b和突出部210a，在阶转移连接部222e和排出连接部222f上分别插入并紧密接触地保持有第3阶的单位流路部件(单位微型反应器)202c的突出部210a和突出部210b。此外，上述的填料228用于使由连接部件204形成的各单位流路部件202a、202b、202c的紧密接触地保持更加可靠，可由例如O形环、硅酮橡胶等具有弹性的材料构成。此外为了使由连接部件204形成的各单位流路部件202a、202b、202c的紧密接触地保持更加可靠，也可在突出部210a与突出部210b的周围设置硅酮橡胶等具有弹性的辅助部件。
固定部件206为将由上述的连接部件204以多阶状态保持的名单位流路部件202a、202b、202c的另一端部固定的部件，具有框体231和用于将该框体231内间壁为3阶的间壁部件232a、232b。通过该固定部件206以在由间壁部件232a、232b间壁的收纳空间233a、233b、233c中插入各单位流路部件202a、202b、202c的端部的状态设置，能够以多阶状态固定保持。
在上述的微型反应器201中，从连接部件204的原料导入口223导入的原料通过内部流路226，从导入连接部226到达第1阶的单位流路部件202a的导入口203a。并且，在单位流路202a的流路215内进行所希望的原料混合后，从排出口203b经过阶转移连接部222b、内部连通路225b，从阶转移连接部222c到达第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b的导入口203a。此后，通过保持单位微型反应器202b的催化剂C1的流路215内后，从排出口203b经过阶转移连接部222d、内部连通路225a向阶转移连部222e运送，到达第3阶的单位流路(单位微型反应器)202c的导入口203a。此后，通过保持单位微型反应器202c的催化剂C2的流路215内后，从排出口203b通过排出连接部222f、内部流路227到达气体排出口224。
在上述的微型反应器201中，在各单位流路部件202a、202b、202c上分别设置有发热体217，由于在各单位流路部件之间存在空隙207，防止了各单位流路部件之间热量的不需要的传导，能够在单位微型反应器202b、202c中分别进行最适当的温度设定。
此外，在本发明中，例如图26所示，可为仅第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b作为具有发热体217的单位微型反应器，而第1阶的单位流路部件202a’和第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202c’不具有发热体217。并且，可在第1阶的单位流路部件202a’与第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b之间设置隔热用的空隙207，在第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b与第3阶的单位流路部件(单位微型反应器)202c’之间夹入隔热件208。作为隔热件208可使用例如玻璃纤维、陶瓷基板等。
此外，连接部件204的原料导入口223与气体排出口224的位置关系并不限定于图示的例子，也可为通过弯曲地形成内部流路227将原料导入口223与气体排出口224上设置在同一高度上。
上述的微型反应器210为在3个单位流路部件中2个作为单位微型反应器的3阶结构，但在本发明中，单位流路部件的个数也可为2个或4个以上。此外，在单位流路部件中单位微型反应器的个数上没有特别的限制。并且，根据单位流路部件的阶数设定连接部件4的阶转移连接部的数量。即在本发明中，在具有n(n为2以上的整数)个单位流路的场合，在连接部件的连接部中，可设置以内部连通路相互地连接的阶转移连接部(n-1)组。并且，第1阶的单位流路部件分别将导入口连接保持在导入连接部上，将排出口保持连接在阶转移连接部上，对于从第2阶到第(n-1)阶的单位流路部件，分别将导入口连接保持在由前阶的阶转移连接部和内部连通路连接的阶转移连接部上，将排出口连接保持在另一级的阶转移连接部上，第n阶的单位流路部件分别将导入口保持连接在由前阶的阶转移连接部和内部连通路连接的阶转移连接部上，将排出口连接保持在排出连接部上，因而能够构成本发明的微型反应器。
在此，对构成上述的微型反应器201的各部件进行说明。
首先，对构成单位流路部件202a、202b、202c的部件进行说明。构成接合体210的金属基板211、213可使用能够通过阳极氧化形成金属氧化膜(绝缘膜)216的金属。作为这种金属，可举出Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。在这些金属中，特别是Al由于加工性、热容量、热传导率、价格上优点被大量使用。此外，作为构成接合体210的金属基板211、213可使用Cu、不锈钢、Fe、Al等可通过勃姆石处理形成金属氧化膜216的材料。在此情况下，存在于金属基板211、213周围的金属氧化膜216可同样地通过勃姆石处理形成，或者通过使用含绝缘材料的丝网印刷等印刷法及真空蒸镀等真空成膜法形成聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等。
金属基板211、213的厚度可考虑到单位流路部件202a、202b、202c的尺寸、使用的金属的热容量、热传导率等的特性、形成的微细槽部212、214的尺寸等恰当地设定，例如可设定在400～1000μm左右的范围内。
形成于金属基板211、213上的微细槽部212、214并不限于图示的形状，可为在微细槽部212、214内载置的催化剂C的量多，并且原料与催化剂接触的流路长的任意的形状。微细槽部212、214的深度可设定在例如100～1000μm左右的范围内，宽度可设定在例如100～1000μm左右的范围内，流路长度为30～300mm左右的范围。
在本实施方式中，由于在流路215的内壁面上形成有金属氧化膜216，通过具有微细孔的金属氧化膜的表面构造，在增大催化剂C1、C2的载置量的同时可稳定地载置催化剂。
作为催化剂C1、C2，可使用以往的氢制造中使用的公知的催化剂。例如，在第1阶的单位流路部件202a中进行原料混合、气化，第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)202b进行混合气体质，第3阶的单位流路部件(单位微型反应器)202c进行从混合气体除去不纯物的情况下，作为催化剂C1可使用Cu-ZnO/Al2O3等，作为催化剂C2可使用Pt/Al2O3等。
发热体217为用于向各单位流路部件(单位微型反应器)供给需要的热量的部件，可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质。该发热体217可为将例如宽度10～200μm左右的细线整个面地盘绕在与形成微细槽部的区域相当的接合体210的区域上的形状。
在这种发热体217中形成通电用的电极218、218。通电用的电极218、218可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成。
发热体保护层219以将上述的电极218、218的一部露出，覆盖发热体5的状态设置。该发热体保护层219可由例如感光性聚酰亚胺、漆状的聚酰亚胺等形成。此外，发热体保护层219的厚度可考虑使用的材料等适当设定，例如可设定在2～25μm的范围内。
此外，连接部件204的材质可为不锈钢、Al、Fe、Cu等，可使用机械加工及扩散接合或钎焊等成为所希望的结构体形状。例如成为连接部件4的结构体221如图25A、B所示，可为由5根点划线L1～L5分割的6个部件构成。并且，在6个部件中，预先在一方的面上形成用于构成连接部222、内部连接通路225a、225b、内部流路226、227等的槽部或贯通孔。并且，可通过将这些6个部件按特定的顺序扩散接合并一体化形成连接部件204。
此外，填料228可使用由以往公知的各种材质构成O形环、硅酮橡胶等。
此外，固定部件206的材质为例如与连接部件204相同的材质。
再者，上述的微型反应器的实施方式为一例，不发明并不限定于此。
例如，单位流路202a、202b、202c的结构只要是在内部具有可载置催化剂的流路，该流路的一方端部形成导入口，另一方的端部形成排出口即可，没有特别限制。因而，如图27A所示，作为单位流路部件(单位微型反应器)202b，可为具有在一方的面上形成微细槽部243的金属基板242、以覆盖微细槽部243的状态接合在金属基板242上的金属罩部件244、在周围具有金属氧化膜246的接合体241的部件。在接合体241的内部形成由微细槽部243和金属罩体部件244构成流路245，在该流路245的内壁面的整个面上通过金属氧化膜246载置有催化剂C1。此外，如图27B所示，作为单位流路部件(单位微型反应器)202b，也可为具有在一方的面上形成通过金属氧化膜载置催化剂C1的微细槽部微型253的金属基板252、以覆盖微细槽部253的状态接合在金属基板252上的金属罩部件254构成的接合体251的部件。在接合体251的内部形成由微细槽部253和金属罩部件254构成流路255，此外，在金属基板252的周围形成金属氧化膜(绝缘膜)256。
以下，对具有上述的接合体210的单位流路部件(单位微型反应器)202b为例，参照图28对制作方法进行说明。
在图28中，在金属基板211一方的面上形成微细槽部212，在金属基板213的一方的面上形成微细槽部214(图28A)。该微细槽部212、214可通过在金属基板211、213上形成具有特定的开口图案的抗蚀剂，将该抗蚀剂作为掩模蚀刻形成，可不需要通过微型机械加工。
接着，以微细槽部212与微细槽部214相对面的状态将金属基板211、213接合，形成接合体210(图28B)。由此，微细槽部212与微细槽部214相对面，形成流路215。上述的金属基板211、213的接合保通过例如扩散接合或钎焊等进行。
此后，将接合体210阳极氧化，在包含流路215内壁面的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)216，成为单位流路部件202b(图28C)。该金属氧化膜(绝缘膜)216的形成可通过将接合体210在连接于外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。此外，在作为金属基板211、213，使用不能阳极氧化但能够勃姆石处理的金属材料的情况下，通过勃姆石处理形成金属氧化膜216。
此后，在单位流路部件202b的流路215的内壁面的整个面上通过金属氧化膜(绝缘膜)216载置催化剂C1，成为单位微型反应器202b(图28D)。在金属氧化膜(绝缘膜)216上的催化剂C2的载置可通过例如将催化剂悬浊液在接合体210的流路内流过并填充，或将接合体210浸泡在催化剂悬浊液内，然后，将催化剂悬液从流路215抽出并干燥进行。
此外，也可在金属基板211、213内形成微细槽部212、214后，在金属基板211、213上进行阳极氧化并形成金属氧化膜，接着，在构成接合面的面上研磨去除金属氧化膜后，将金属基板211、213接合，然后，将催化剂C2载置在金属氧化膜上。
此后，在金属基板211侧的金属氧化膜(绝缘膜)216上设置发热体，再形成通电用的电极，在发热体上形成发热体保护层，可得到单位微型反应器202b。
作为发热体的形成方法可例如为使用合有上述材料的膏体通过丝网印刷形成的方法；使用含有上述材料的膏体形成涂布膜、此后通过蚀刻等形成图案的方法，使用上述的材料通过真空成膜法形成薄膜，此后通过蚀刻等形成图案的方法等。此外，通电用的电极可通过例如将含有上述的导电材料的膏体通过丝网印刷形成。此外，发热体保护层可通过例如含有上述的材料的膏体通过丝网印刷形成特定的图案。
如上所述，通过在形成具有流路215的接合体210后载置催化剂C1并成为单位微型反应器202b，不会由于接合工序的热量造成催化剂的钝化，加大了催化剂的选择范围。此外，通过准备出完成了金属氧化膜(绝缘膜)216形成工序的多个单位流路部件，能够成为具有仅载置被要求的所希望催化剂的功能单位微型反应器。
此外，上述的具有接合体241的单位流路部件(单位微型反应器)202b在上述的制作例中可通过用金属罩部件代替金属基板213与金属基板211接合而同样地制作。
以下，以上述的具有接合体251的单位流路部件(单位微型反应器)202b为例，参照图29对制作方法进行说明。
在图29中，首先，在金属基板252的一方的面上形成微细槽部253(图29A)。该微细槽部53的形成可与上述的微细槽部212、214的形成同样地进行。
此后，将金属基板252阳极氧化，并在包含微细槽部253的内部的整个面上形成金属氧化膜256(图29B)。此外，在作为金属基板252，使用不可能阳极氧化但可进行勃姆石处理的金属材料的情况下，通过勃姆石处理形成金属氧化膜256。
此后，在微细槽部253内载置催化剂(图29C)。该催化剂的载置可通过将形成微细槽部253的金属基板252的面浸泡在所希望的催化剂悬浊液中并干燥进行。
此后，研磨金属基板252的形成微细槽部253形成面侧，露出构成与金属罩体部件254的接合面的面(图29D)。此后，将金属基板252与金属罩部件254接合形成接合体251(图29E)。通过此接合，在接合体251内形成流路255。
接着，在金属基板252的金属氧化膜(绝缘膜)上设置发热体，再形成通电用电极，在发热体上形成保持层，可得到单位流路部件(单位微型反应器)202b。
此外，上述的微型处理器的实施方式为一例，本发明并不限于此。
以下，对本发明的微型反应器的制造方法进行说明。
<制造方法的第1实施方式>
图30及图31为说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
在图30、图31中，以上述的微型反应器1为例进行说明。在本发明的制造方法中，首先在金属基板2的面2a上形成微细槽部3(图30A)。该微细槽部3可通过在金属基板2的面2a上形成具有特定的开口形状的抗蚀剂，并将该抗蚀剂作为掩模通过湿蚀刻处理，以残留梳状的凸缘2A、2B的状态将金属基板2蚀刻形成，可不需要通过微型机械加工。使用的金属基板2的材质可例如以下的可由阳级氧化工序阳级氧化的Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。
此后，将形成微细槽部3的金属基板2阳极氧化，在包含微细槽部3的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜4)(图30B)。该金属氧化膜(绝缘膜4)的形成可通过在将金属基板2连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。
此后，在未形成微细槽部3的金属基板2的面2b的金属氧化膜(绝缘膜4)上设置发热体5，再形成通电用的电极6、6(图30C)。发热体5可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质形成。作为发热体5的形成方法可为例如使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成的方法；使用含有上述材料的膏体形成涂布膜、此后通过蚀刻等形成图案的方法；使用上述的材料通过真空成膜法形成薄膜，此后通过蚀刻等形成图案的方法等。
此外，通电用的电极6、6可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成，例如使用含有上述的导电材料的膏体通过丝网印刷形成。
此后，以露出电极6、6的状态在发热体5上形成发热体保护层7(图30D)。发热体保护层7可使用聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。例如可使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成具有电极开口部7a、7a的图案。
此后，在微细槽3内载置催化剂C(图31A)。该催化剂的载置可将金属基板2的形成微细槽部3的面2a浸泡在所希望的催化剂溶液内进行。
此后，研磨金属基板2，露出金属基板2的面2a(图31B)，此后将罩部件8与金属基板面2a接合，可得到本发明的微型反应器1(图31C)。罩部件8可使用Al合金、Cu合金、不锈钢材料等。该罩部件8与金属基板2a的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。此外，在该接合时，设置在罩部件8上的原料导入口8a与气体排出口8b以与形成于金属基板2上的微细槽部3的流路的两端部一致的状态定位。
此外，在本发明的制造方法中，发热体5、电极6、6、发热体保护层7的形成可在金属基板2与罩部件8接合后进行。
<制造方法的第2实施方式>
图32及图33为说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
在图32、图33中，以上述的微型反应器1’为例进行说明。在本发明的制造方法中，首先在金属基板2’一方的面2’a上形成微细槽部3(图32A)。金属基板2’可使用Al基板、Cu基板、不锈钢基板等的任一种。该微细槽部3的形成可与上述的金属基板2的微细槽部3的形成同样地进行。
此后，在未形成微细槽部3的金属基板2’的面2’b上形成绝缘膜4’(图32B)。该绝缘膜4’可使用例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。绝缘膜4’的形成可例如通过使用含有上述的绝缘材料的膏体的丝网印刷，或通过使用上述绝缘材料的喷镀、真空蒸镀等真空成膜法形成薄膜，通过硬化进行。
此后，在绝缘膜4’上设置发热体5，再形成通电用的电极6、6(图32C)。这种发热体5、电极6、6的形成可与上述的微型反应器1的制造方法同样地进行。
此后，以露出电极6、6的状态在发热体5上形成发热体保护层7(图32D)。该发热体保护层7的形成可与上述的微型反应器1的制造方法同样地进行。
此后，在微细槽3内载置催化剂C(图33A)。该催化剂的载置可将金属基板2’的形成微细槽部3的面2’a浸泡在所希望的催化剂溶液内进行。
此后，研磨金属基板2，露出金属基板面2’a(图33B)，此后将罩部件8与金属基板面2’a接合，可得到本发明的微型反应器1’(图33C)。该罩部件8的接合可与上述的微型反应器1的制造方法同样地进行。
在这种本发明的微型反应器制造方法中，由于使用金属基板，在微细槽部的形成中不需要进行微型机械加工，能够通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地进行，可降低微型反应器的制造成本。
此外，在本发明的制造方法中，绝缘膜4’、发热体5、电极6、6、发热体保护层7的形成可在金属基板2’与罩部件8接合后进行。
<制造方法的第3实施方式>
图34至图38为用于说明以上述的微型反应器11为例的本发明的微型反应器制造方法的一实施方式工序图。此外，各图示出了与图6、图7相当位置上的剖面形状。
在本发明的制造方法中，首先，在金属基板12的一方的面12a上形成微细槽部13的同时形成贯通孔19(图34A、图34B)。该微细槽部13在金属基板12的面12a上形成具有与微细槽部13相对应的特定开口图案的抗蚀剂，在金属基板12的面12b上形成具有用于形成贯通孔19的开口图案的抗蚀剂。并且，通过将该抗蚀剂作为掩模蚀刻以残留梳状的凸缘12A、12B的状态从面12a侧将金属基板12半蚀刻形成微细槽部13，同时可通过两面蚀刻形成贯通孔19。因而，不需要通过微型机械加工。使用的金属基板12的材质可例如为能够在此后的阳极氧化工序中阳极氧化的Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。
此后，将形成有微细槽部13和贯通孔19的金属基板12阳极氧化，在包含微细槽13内部和贯通孔19内部的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜14)(图34C、图34D)。该金属氧化膜(绝缘膜14)的形成可通过在将金属基板12连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。
此后，在未形成微细槽部13的金属基板12的面12b的金属氧化膜(绝缘膜14)上设置发热体15，再形成通电用的电极16、16(图35A、图35B)。发热体15可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W(钨)、Mo(钼)等材质形成。作为发热体15的形成方法，可为例如使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成的方法；使用含有上述材料的膏体形成涂布膜、此后通过蚀刻等形成图案的方法；使用上述的材料通过真空成膜法形成薄膜，此后通过蚀刻等形成图案的方法等。
此外，通电用的电极16、16可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成，例如使用含有上述的导电材料的膏体通过丝网印刷形成。
此后，以露出电极16、16和贯通孔19的状态在发热体15上形成发热体保护层17(图35C、图35D)。发热体保护层17可使用聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。例如可使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成具有电极开口部17a、17a和开口部17b的图案。
此后，在微细槽13内载置催化剂C1(图36A、图36B)。该催化剂的载置可将金属基板12的形成微细槽部13的面12a浸泡在所希望的催化剂溶液内进行。
此后，研磨金属基板12，露出构成与金属基板22的接合面的金属基板12的面12a(图36C、图36D)。
另一方面，与上述的金属基板12同样地，在金属基板22的一方的面22a上形成微细槽部23的同时形成贯通孔29(图37A、图37B)。此后，将形成微细槽部23与贯通孔29的金属基板22阳级氧化，在包含微细槽部23的内部与贯通孔29内部的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜24)(图37C、图37D)。
此后，在微细槽23内载置催化剂C2(图38A、图38B)。该催化剂的载置可将金属基板22的形成微细槽部23的面22a浸泡在所希望的催化剂溶液内进行。
此后，研磨金属基板22的两面，露出构成与罩部件28的接合面的金属基板22的面22a和构成与金属基板12的接合面的金属基板22的面22b(图38C、图38D)。
此后，将上述的金属基板12的面12a与金属基板22的面22b接合，再将罩部件28与金属基板面22a接合，可得到本发明的微型反应器11。罩部件28可使用Al合金、Cu合金、不锈钢材料等。金属基板12与金属基板22的接合以及金属基板22与罩部件28的接合的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。此外，在该接合时，以金属基板22的贯通孔29与形成于金属基板12上的微细槽部13的流路的端部13b一致，设置在罩部件28上的气体排出口28b与形成于金属基板22上的微细槽部23的流路的端部23b一致的状态定位。
此外，在本发明的制造方法中，也可为以下的工序。首先，进行上述的金属基板12、金属基板22、罩部件28的接合。此后在金属基板12的面12b上的金属氧化膜(绝缘膜)14上形成发热体15、电极16、16、发热体保护层17。
<制造方法的第4实施方式>
图39及图40为用于说明以上述的微型反应器11’为例的本发明的微型反应器制造方法另的一实施方式工序图。
在图39及图40中，在本发明的制造方法中，首先在金属基板12’一方的面12’a上形成微细槽部13与贯通孔(未图示)(图39A)。金属基板12’可使用Al基板、Cu基板、不锈钢基板等的任一种。该微细槽部13与贯通孔的形成可与上述的金属基板12的微细槽部13和贯通孔19的形成同样地进行。
此后，在未形成微细槽部13的金属基板12’的面12’b上以不堵塞贯通孔19(未图示)的状态形成绝缘膜14’(图39B)。该绝缘膜14’可使用例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。绝缘膜14’的形成可例如通过使用含有上述的绝缘材料的膏体的丝网印刷，或通过使用上述绝缘材料的喷镀、真空蒸镀等真空成膜法形成薄膜，通过硬化进行。
此后，在绝缘膜14’上设置发热体15，再形成通电用的电极16、16(图39C)。这种发热体15、电极16、16的形成可与上述的微型反应器11的制造方法同样地进行。
此后，以露出电极16、16和贯通孔的状态在发热体15上形成发热体保护层17(图39D)。该发热体保护层17的形成可与上述的微型反应器11的制造方法同样地进行。
此后，在微细槽13内载置催化剂C1(图40A)。该催化剂的载置可将金属基板12’的形成微细槽部13的面12’a浸泡在所希望的催化剂溶液内进行。
此后，研磨金属基板12，露出与金属基板22’接合的金属基板面12’a(图40B)。
另一方面，与上述的金属基板12’同样地，在金属基板22’的一方的面22’a上形成微细槽部23的同时形成贯通孔29(未图示)，此后在微细槽部23内载置催化剂C2，将金属基板22’研磨，露出构成与罩部件28的接合面的金属基板22’的面22’a和构成与金属基板12’的接合面的金属基板22’的面22’b(图40C)。
此后将上述的金属基板12’的面12’a与金属基板22’的面22’b接合，再将罩部件28与金属基板面22’a接合，可得到本发明的微型反应器11’(图40D)。该金属基板22’与罩部件8的接合可与上述的微型反应器1的制造方法同样地进行。
在这种本发明的微型反应器制造方法中，由于使用金属基板，在微细槽部的形成中不需要进行微型机械加工，能够通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地进行，可降低微型反应器的制造成本。
此外，在本发明的制造方法中，绝缘膜14’上的发热体15、电极16、16、发热体保护层17的形成可在金属基板12’与金属基板22’和罩部件28接合后进行。
<制造方法的第5实施方式>
图41及图42为说明本发明的微型反应器制造方法的一实施方式的工序图。
在图41、图42中，以上述的微型反应器101为例进行说明。
在本发明的制造方法中，首先，在槽部形成工序中，在金属基板102一方的面102a上形成微细槽部103(图41A)。该微细槽部103可通过在金属基板102的面102a上形成具有特定的开口形状的抗蚀剂，并将该抗蚀剂作为掩模通过湿蚀刻以残留梳状的凸缘102A、102B的状态将金属基板2蚀刻形成，可不需要通过微型机械加工。形成的微细槽部103最好断面为圆弧状或半圆状，或者为U字形状，此外最好沿流体的流动方向的壁面上不存在角部。通过这种形状，在后工序的催化剂载置工序中防止在角部堆积催化剂，可均匀载置催化剂。使用的金属基板102的材质可例如以下的可由阳级氧化工序阳级氧化的Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。
此后，在接合工序中，将金属罩体部件4与金属基板102a接合，形成接合体115。金属罩部件104的材质也可使用以下的可由阳级氧化工序阳级氧化的Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。该罩部件104与金属基板102a的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。在该接合时，设置在罩部件104上的原料导入口104a与气体排出口104b以与形成于金属基板102上的微细槽部103的流路的两端部一致的状态定位。在这样形成的接合体115上，微细槽部103由金属罩部件104覆盖，形成流路105。
此后，在表面处理工序中，将接合体115阳极氧化，在包合流路105内壁的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)106(图41C)。该金属氧化膜(绝缘膜)106的形成可通过在将接合体115连接在外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。
此后，在催化剂载置工序中，在流路105的内壁面的整个面上通过金属氧化膜(绝缘膜)106载置催化剂C(图42A)。金属氧化膜(绝缘膜)106上的催化剂C的载置可通过将催化剂悬蚀液填充在接合体115的流路105内，或将接合体115浸泡在悬浊液内，此后，将催化剂悬浊液从流路105抽出并干燥来进行。在该催化剂载置工序中，如上所述，微细槽部103的断面形状为圆弧状或半圆状，或者为U字形状，在沿流体的流动方向的壁面上不存在角部的情况下，在流路105内几乎不存在容易堆积催化剂的角部，可均匀载置催化剂。此外，在上述的干燥时，通过向接合体115施加振动或回转，可进一步均匀载置催化剂。
此后，在金属基板102的面102b侧的金属氧化膜(绝缘膜)106上设置发热体107，再形成通电用的电极108、108(图42B)。发热体107可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W、Mo等材质形成。作为发热体107的形成方法，可为使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成的方法；使用含有上述材料的膏体形成涂布膜、此后通过蚀刻等形成图案的方法；使用上述的材料通过真空成膜法形成薄膜，此后通过蚀刻等形成图案的方法等。
此外，通电用的电极108、108可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成，例如使用含有上述的导电材料的膏体通过丝网印刷形成。
此后，以露出通电用的电极108、108的状态在发热体107上形成发热体保护层109(图42C)。发热体保护层109可使用聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成，例如可使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成具有电极开口部109a、109a的图案。
此外，在本发明的制造方法中，也可为以下的工序。首先，在形成微细槽部103的金属基板102上进行阳极氧化，在整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)106。接着，将存在于构成接合面的面102a上的金属氧化膜106研磨并去除后，将金属基板102与罩部件104接合。此后，将催化剂C载置在作为流路105的内壁面的金属氧化膜106上。
<制造方法的第6实施方式>
图43及图44为说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
在图43、图44中，以上述的微型反应器121为例进行说明。
在本发明的制造方法中，首先，在槽部形成工序中，在金属基板122的一方的面122a上形成微细槽部123(图43A)。使用的金属基板122可使用能够在后工序的表面处理工序中通过勃姆石处理形成金属氧化膜的材料，例如Cu、不锈钢、Fe、Al等。此外，微细槽部123的形成可与上述的实施方式的金属基板102的微细槽部103的形成同样地进行。
此后，在接合工序中，在未形成微细槽部123的金属基板122的面122b上形成绝缘膜130后，将金属罩部件124接合在形成微细槽部123的金属基板面122a上，形成接合体135(图43B)。
该绝缘膜130可使用例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。绝缘膜130的形成可例如通过使用合有上述的绝缘材料的膏体的丝网印刷，或通过使用上述绝缘材料的喷镀、真空蒸镀等真空成膜法形成薄膜，通过硬化进行。此外，也可在金属基板122与金属罩部件124的接合后进行绝缘膜130的形成。
金属罩部件124的材质可使用能够在后工序的表面处理工序中通过勃姆石处理形成金属氧化膜的材料，例如Cu、不锈钢、Fe、Al等。该金属罩部件124与金属基板122a的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。在该接合时，设置有金属罩部件124上的原料导入口124a与气体排出口124b以与形成于金属基板122上的微细槽部123的流路的两端部一致的状态定位。在这样地形成的接合体135上，通过由金属罩部件124覆盖微细槽123，形成流路125。
此后，在表面处理工序中，在接合体135的流路125的内壁面上形成金属氧化膜126(图43C)。该金属氧化膜126的形成可通过勃姆石处理进行，例如通过使用铝溶胶那样的勃姆石氧化铝为分散状态的悬浊液，使该悬浊液的粘度很低的液体流入流路125内，此后进行干燥，将勃姆石覆膜固化在流路内面上(涂覆处理)进行。
此后，在催化剂载置工序中，在流路125的内壁面的整个面上通过金属氧化膜126载置催化剂C(图44A)。金属氧化膜126上的催化剂C的载置可与上述的实施方式的催化剂载置工序同样地进行。在本实施方式中，在微细槽部123的断面形状为圆弧状或半圆状，或者为U字形状，在沿流体的流动方向的壁面上不存在角部的情况下，在流路105内几乎不存在容易堆积催化剂的角部，可均匀载置催化剂。此外，在干燥时，通过向接合体135施加振动或回转，可进一步均匀载置催化剂。
此后，在金属基板122的面122b侧的绝缘膜130上设置发热体127，再形成通电用电极128、128(图44B)。此后，以露出电极128、128的状态在发热体127上形成发热体保护层129(图42C)。发热体127、电极128、128、发热体129的材质、形成方法可与上述的实施方式相同。
此外，在本发明的制造方法中，也可为以下的工序。首先，在形成微细槽部123的金属基板122上进行阳级氧化，在整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)126。接着，将存在于构成接合面的面122a上的金属氧化膜126研磨并去除。此后，将金属基板122与罩部件124接合。接着，在作为流路125的内壁面的金属氧化膜126上载置催化剂C。并且，在金属基板122的面122b上形成绝缘膜130，在该绝缘膜130上形成发热体127、电极128、128、发热体保护层129。
<制造方法的第7实施方式>
图45及图46为说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
在图45、图46中，以上述的微型反应器141为例进行说明。
在本发明的制造方法中，首先，在槽部形成工序中，在金属基板142的一方的面142a上形成微细槽部143，在金属基板144的一方在面144a上形成微细槽部145(图45A)。该微细槽部143、145可在金属基板142、144的面142a、144a上形成具有特定开口图案的抗蚀剂，通过将该抗蚀剂作为掩模蚀刻，以残留梳状的凸缘142A、142B、凸缘144A、144B的状态将金属基板142、144蚀刻而形成，能够不需要通过微型机械加工。
金属基板142、144为形成的微细槽部143与微细槽部145的图案形状为相对于金属基板142、144的接合面(142a、144a)具有对称关系的1组金属基板。此外，微细槽部143、145最好断面为圆弧形状到半圆形状，或U字形状，此外，最好在沿流体的流动方向上的壁面上不存在角部(梳状的凸缘142A、142B或凸缘144A、144B的和前端部中的折返部位为不是角部的圆形)。通过这种形状，在后工序的催化剂载置工序中防止了在角部堆积催化剂，可均匀地载置催化剂。使用的金属基板142、144的材质，可例如为能够在以下的表面处理工序中由阳级氧化工序阳级氧化的Al、Si、Ta、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hf等。
此后，在接合工序中，将1组金属基板142、144以微细槽部143与微细槽部145相面对的状态通过面142a，144a接合，形成接合体155(图45B)。
如上所述，由于微细槽部143与微细槽部145为相对于金属基板142、144的接合面(142a、144a)具有对称关系的图案形状，通过金属基板142、144的接合，微细槽部143与微细槽部145完全地相面对，形成流路146。该流路146的与流体的流动方向垂直的断面的内壁面的形状为大致圆形状。上述的金属基板142、144的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。
此后，在表面处理工序中，将接合体155阳极氧化，在包含流路146的内壁面的整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)147(图45)。该金属氧化膜(绝缘膜)147的形成可通过将接合体155在连接于外部电极的阳极上的状态下浸泡在阳极氧化溶液中并与阴极相对地通电来进行。
此后，在催化剂载置工序中，在流路146的内壁面的整个面上通过金属氧化膜(绝缘膜)147载置催化剂C(图46A)。金属氧化膜(绝缘膜)147上的催化剂C的载置可通过将催化剂悬蚀液填充在接合体155的流路146内，或将接合体155浸泡在悬浊液内，此后，将催化剂悬浊液从流路146抽出并干燥来进行。在该催化剂载置工序中，如上所述，微细槽部143、145的断面形状为圆弧状或半圆状，或者为U字形状，在沿流体的流动方向的壁面上不存在角部的情况下，在流路146内不存在容易堆积催化剂的角部，可均匀载置催化剂。此外，在上述的干燥时，通过向接合体155施加振动或回转，可进一步均匀载置催化剂。
此后，在金属基板142的面142b侧的金属氧化膜(绝缘膜)147上设置发热体148，再形成通电用的电极149、149(图4 6B)。发热体148可使用碳膏、镍铬合金(Ni-Cr合金)、W、Mo等材质形成。作为发热体148的形成方法，可为使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成的方法；使用含有上述材料的膏体形成涂布膜、此后通过蚀刻等形成图案的方法；使用上述的材料通过真空成膜法形成薄膜，此后通过蚀刻等形成图案的方法等。
此外，通电用的电极149、149可使用Au、Ag、Pd、Pd-Ag等导电材料形成，例如使用含有上述的导电材料的膏体通过丝网印刷形成。
此后，以露出电极149、149的状态在发热体148上形成发热体保护层150(图42C)。发热体保护层150可使用聚酰亚胺、陶瓷(Al203、SiO2)等形成，例如可使用含有上述材料的膏体通过丝网印刷形成具有电极开口部150a、150a的图案。
此外，在本发明的制造方法中，也可为以下的工序。首先，在形成微细槽部143、145的金属基板142、144上进行阳极氧化，在整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)147。接着，将存在于构成接合面的面142a、144a上的金属氧化膜147研磨并去除。此后，将金属基板142与金属基板144接合。此后，将催化剂C载置在作为流路146的内壁面的金属氧化膜147上。
<制造方法的第8实施方式>
图47及图48为说明本发明的微型反应器制造方法的另一实施方式的工序图。
在图47、图48中，以上述的微型反应器161为例进行说明。
在本发明的制造方法中，首先，在槽部形成工序中，在金属基板162的一方的面162a上形成微细槽部163，在金属基板164的一方的面164a上形成微细槽部165(图47A)。该微细槽部163、165的形成可与上述的第3实施方式的金属基板142、144的微细槽部143、145的形成同样地进行。此外，使用的金属基板162、164可使用能够在后工序的表面处理工序中通过勃姆石处理形成金属氧化膜的材料，例如Cu、不锈钢、Fe、Al等。
此后，在接合工序中，在未形成微细槽部163的金属基板162的面162b上形成绝缘膜171后，将1组金属基板162、164以微细槽部163与微细槽部165相面对的状态通过面162a，164a接合，形成接合体175(图47B)。
绝缘膜171可使用例如聚酰亚胺、陶瓷(Al2O3、SiO2)等形成。绝缘膜171的形成可通过例如使用含有上述的绝缘材料的膏体的丝网印刷，或通过使用上述绝缘材料的喷镀、真空蒸镀等真空成膜法形成薄膜，通过硬化进行。此外，绝缘膜130的形成也可在金属基板162、164的接合后进行。
上述的金属基板162、164的接合可通过例如扩散接合、钎焊等进行。在该接合中，由于微细槽部163与微细槽部165为相对于金属基板162、164的接合面(162a、164a)具有对称关系的图案形状，微细槽部163与微细槽部165完全地相面对，形成流路166。该流路166的与流体的流动方向垂直的断面的内壁面的形状为大致圆形状。
此后，在表面处理工序中，在接合体175的流路166的内壁面上形成金属氧化膜167(图47C)。该金属氧化膜167的形成可通过勃姆石处理进行，例如通过使用铝溶胶那样的勃姆石氧化铝为分散状态的悬浊液，使该悬浊液的粘度很低的液体流入流路166内，此后进行干燥，将勃姆石覆膜固化在流路内面上(涂覆处理)进行。
此后，在催化剂载置工序中，在流路166的内壁面的整个面上通过金属氧化膜167载置催化剂C(图48A)。金属氧化膜167上的催化剂C的载置可与上述的第3实施方式的催化剂载置工序同样地进行。在本实施方式中，在微细槽部163、165的断面形状为圆弧状或半圆状，或者为U字形状，在沿流体的流动方向的壁面上不存在角部的情况下，在流路166内不存在容易堆积催化剂的角部，可均匀载置催化剂。此外，在干燥时，通过向接合体175施加振动或回转，可进一步均匀载置催化剂。
此后，在金属基板162的面162b侧的绝缘膜171上设置发热体168，再形成通电用电极169、169(图48B)。此后，以露出电极169、169的状态在发热体168上形成发热体保护层170(图48C)。发热体168、电极169、169、发热体170的材质、形成方法可与上述的第3实施方式相同。
此外，在本发明的制造方法中，也可为以下的工序。首先，在形成微细槽部163、165的金属基板162、164上进行阳级氧化，在整个面上形成金属氧化膜(绝缘膜)167。接着，将存在于构成接合面的面162a、164a上的金属氧化膜167研磨并去除。此后，将金属基板162与金属基板164接合。接着，在作为流路166的内壁面的金属氧化膜167上载置催化剂C。
在这样的本发明的微型反应器制造方法中，由于通过接合工序形成具有流路的接合体后载置催化剂，不会由于接合工序的热量造成催化剂的钝化，加大了催化剂的选择范围。此外，通过准备出完成接合工序的多个接合体，在这种接合体中载置所希望的催化剂，可制造例如甲醇的改性用、一氧化碳的氧化用的不同反应中所使用的微型反应器，能够简化制造工序。此外，由于使用金属基板，在微细槽部的形成中不需要进行微型机械加工，可通过蚀刻加工等低价的加工方法容易地形成，此外，由于也不需要研磨工序，能够降低微型反应器的制造成本。此外，在流路的内壁上不存在角部的情况下，能够抑制催化剂载置工序的载置量的偏差，能够均匀地载置催化剂。
此外，上述的微型反应器制造方法的实施方式为一例，不发明并不被限定于此。
以下，通过更具体的实施方式对本发明进行更加详细的说明。
(实施例1)作为基材，准备厚度为1000μm的Al基板(250mm×250mm)，在该Al基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在Al基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置有宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm的节距从左右交替突出(突出长30mm)形状的光掩模。通过该光掩模将抗蚀剂涂布膜曝光，使用碳酸氢钠溶液显影。由此，在Al基板一方的面上形成宽度500μm的带状开口部以2000μm的节距排列，相邻的带状的开口部在其端部中交替连接的状态抗蚀剂图案。
此后，以上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件将Al基板蚀刻。该蚀刻为从Al基板的一方的面半开始通过半蚀刻形成微细槽部，蚀刻所需时间为3分钟。
(蚀刻条件)·温度20℃·蚀刻液(HCl)浓度200g/L(将200g的35％HCl溶解在纯水中成为1升)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液除去抗蚀剂图案并进行水洗。由此，在Al基板一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图3所示)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。
此后，将上述的Al基板连接在外部电极的阳极上，浸泡在阳极氧化溶液(4％醋酸溶液)中并与阴极相对，通过以下述的条件通电形成氧化铝薄膜。此外，形成的氧化铝薄膜的厚度由偏振光计测得的结果为约30μm。
(阳极氧化的条件)·浴温25℃·电压25V(DC)·电流密度100A/m2此后，在未形成微细槽部的Al基板的氧化铝薄膜上通过丝网印刷印刷下述组成的发热体用膏体，以200℃硬化形成发热体。形成的发热体为将宽度为100μm的细线以覆盖与形成有微细槽部区域相当的区域(35mm×25mm)整个面的状态在基板上以线间隔100μm盘绕的形状。
(发热体用膏体的组成)·碳粉未 ...20重量单位·微粉二氧化硅 ...25重量单位·二甲苯酚醛树脂 ...36重量单位·丁基甲醛 ...19重量单位此外，使用下述组成的电极用膏体，通过丝网印刷在发热体的特定的2处形成电极(0.5mm×0.5mm)。
(电极用膏体的组成)·银镀铜粉未 ... 90重量单位·酚醛树脂 ... 6.5重量单位·丁基甲醛 ... 3.5重量单位此后，以露出形成于发热体上的2个电极的状态，使用下述组成的保护层用膏体，通过丝网印刷在发热体上形成发热体保护层(厚度20μm)。
(保护层用膏体的组成)·树脂分浓度 ... 30重量单位·石英填充物 ... 10重量单位·内酯系溶剂(戍1-4-1内酯)... 60重量单位此后，将Al基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(10分钟)，此后，进行250℃、6小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)
·Al ... 41.2重量％·Cu ... 2.6重量％·Zn ... 2.8重量％此后，用铝粉研磨Al基板的微细槽部形成面侧，露出Al面。接着，作为罩部件，将厚度100μm的Al板以下述的条件扩散接合在Al基板上。在该Al板上设置2处开口部(原料导入口与气体排出口，各开口部的尺寸为0.6mm×0.6mm)，各开口部以与形成于Al基板上的微细槽部的流路的两端部一致的状态定位。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度300℃·接合时间8小时由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例2)[第1阶的金属基板的制作]作为基材，准备厚度为1000μm的不锈钢基板(SUS304、250mm×250mm)，在该不锈钢基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在不锈钢基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右相互突出(突出长度30mm)的形状的光掩模，此外，在另一方的抗蚀剂涂膜上设置具有开口直径800μm的圆形开口的光掩模，经过这些光掩模将抗蚀剂涂膜曝光，使用有碳酸氢钠溶液显影。由此，在不锈钢基板的一方的面上，形成以2000μm节距排列的宽度500μm的带状的开口部、相邻的带状的开口部在其端部相互地连接的抗蚀剂图案。此外，在不锈钢基板的另一方的面上，形成具有开口直径为800μm的圆形开口的抗蚀剂图案。该圆形开口位于与相反面的带状开口部的特定部位对应的位置上。
此后，将上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件蚀刻不锈钢基板。该蚀刻从不锈钢基板的一方的面通过半蚀刻形成微细槽部，从另一方的面通过蚀刻形成贯通孔，蚀刻所需的时间为25分钟。
(蚀刻条件)·温度80℃
·蚀刻液(氯化铁溶液)比重45玻美(°B’e)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液将抗蚀剂图案除去并水洗。由此，在不锈钢基板的一方的面上，以2000μm的节距形成宽1000μm、深650μm、长30mm的带状的微细槽，以相邻的微细槽部的端部相互连接的状态(如图9所示)形成微细槽部(流路长300mm)。此外，在该连续的微细槽部的端部上如图9所示地具有形成的贯通孔的开口。
此后，在未形成微细槽部的不锈钢基板面上，通过丝网印刷，在不堵塞上述贯通孔的状态下印刷作为绝缘膜用涂布液的聚酰亚胺前驱液(东レ公司制photoneece)，以350℃硬化，形成厚度20μm的绝缘膜。
此后，通过丝网印刷在不锈钢基板的绝缘膜上印刷下述构成的发热体用膏体，以200℃硬化并形成发热体。形成的发热体为以整个面覆盖形成微细槽部的领域(35mm×25mm)并不堵塞贯通孔的状态在绝缘膜上以线间隔100μm盘绕宽度100μm的细线的形状。
(发热体用膏体的组成)·碳粉未 ... 20重量单位·微粉二氧化硅 ... 25重量单位·二甲苯酚醛树脂 ... 36重量单位·丁基甲醛 ... 19重量单位此外，使用下述组成的电极用膏体，通过丝网印刷在发热体的特定的2处形成电极(0.5mm×0.5mm)。
(电极用膏体的组成)·银镀铜粉未 ...90重量单位·酚醛树脂 ...6.5重量单位·丁基甲醛 ...3.5重量单位此后，以露出形成于发热体上的2个电极和贯通孔的开口的状态，使用下述组成的保护层用膏体，通过丝网印刷在发热体上形成发热体保护层(厚度20μm)。
(保护层用膏体的组成)·树脂分浓度 ...30重量单位·石英填充物 ...10重量单位
·内酯系溶剂(戍1-4-1内酯) ...60重量单位此后，将不锈钢基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(10分钟)，此后，进行250℃、6小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)·Al 41.2重量％·Cu 2.6重量％·Zn 2.8重量％此后，用铝粉研磨不锈钢基板的微细槽部形成面侧，露出不锈钢基板面。由此，准备出第1阶的金属基板。
另一方面，准备与上述同样的不锈钢基板，在该不锈钢基板的两面上与上述同样地形成感光性的抗蚀剂涂膜。接着，在不锈钢基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右相互突出(突出长度30mm)的形状的光掩模，此外，在另一方的抗蚀剂涂膜上设置具有开口直径800μm的圆形开口的光掩模，经过这些光掩模将将抗蚀剂涂膜曝光，使用有碳酸氢钠溶液显影。由此，在不锈钢基板的一方的面上，形成以2000μm节距排列的宽度500μm的带状的开口部、相邻的带状的开口部在其端部相互地连接的抗蚀剂图案。此外，在不锈钢基板的另一方的面上，形成具有开口直径为800μm的圆形开口的抗蚀剂图案。该圆形开口位于与相反面的带状开口部的特定部位对应的位置上。
此后，将上述的抗蚀剂图案作为掩模，以与上述同样的条件蚀刻不锈钢基板。该蚀刻从不锈钢基板的一方的面通过半蚀刻形成微细槽部，从另一方的面通过蚀刻形成贯通孔，蚀刻所需的时间为25分钟。
上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液将抗蚀剂图案除去并水洗。由此，在不锈钢基板的一方的面上，以2000μm的节距形成宽1000μm、深650μm、长30mm的带状的微细槽，以相邻的微细槽部的端部相互连接的状态(如图10所示)形成微细槽部(流路长300mm)。此外，在该连续的微细槽部的端部上如图10所示地具有形成的贯通孔的开口。
此后，将不锈钢基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(10分钟)，此后，进行500℃、1小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)·Pt0.4重量％·Fe0.2重量％·发光沸石[Na8(Al8Si40O96)·24H2O]9.4重量％此后，用铝粉研磨不锈钢基板的微细槽部形成面侧，露出不锈钢基板面。由此，准备出第2阶的金属基板。
将上述的第1阶的金属基板的微细槽部形成面和第2阶的微细槽部形成面的相反面在下述条件下扩散接合。在此接合时，以形成于第2阶的金属基板的贯通孔与形成于第1阶的金属基板上的微细槽部的流路的端部(与形成有第1阶的金属基板的贯通孔的端部不同的端部)一致的状态进行定位。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度1000℃·接合时间12小时此后，作为罩部件，将厚度0.3μm的不锈钢板在下述条件下扩散接合在第2阶的金属基板面的微细槽部形成面上。在该不锈钢板上设置一处开口部(气体排出口开口部的尺寸为0.6mm×0.6mm)，该开口部以与形成于第2阶的金属基板上的微细槽部的流路的端部(与形成有第2阶的金属基板的贯通孔的端部不同的端部)一致的状态进行定位。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度1000℃·接合时间12小时由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例3)作为金属基板，准备厚度为1000μm的Al基板(250mm×250mm)，在该Al基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在Al基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右相互突出(突出长度30mm)的形状的光掩模，此外，在该光掩模中，上述的带状的遮光部从基部突出的部位不是构成90°，而是构成半径为1750μm的R形状。此后，通过该光掩模将抗蚀剂涂布膜曝光，使用碳酸氢钠溶液显影。由此，在Al基板一方的面上形成宽度500μm的带状开口部以2000μm的节距排列，相邻的带状的开口部在其端部中交替连接的状态抗蚀剂图案。
此后，以上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件将Al基板蚀刻(3分钟)。
(蚀刻条件)·温度20℃·蚀刻液(HCl)浓度200g/L(将200g的35％HCl溶解在纯水中成为1升)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液除去抗蚀剂图案并进行水洗。由此，在Al基板一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图14所示的180度折返并蛇行的连续形状)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。该微细槽部的折返部位为具有无角部的圆形，沿流体的流动方向在内壁面上不存在角部。此外，在与微细槽部的流体的流动方向垂直的断面中的内壁面的形状为大致半圆形。
此后，作为罩部件，准备厚度100μm的Al板，将该Al板以覆盖微细槽部的状态在下述的条件下扩散接合在如上所述地形成了微细槽部的Al基板上，制作接合体。在该Al板上设置2处开口部(原料导入口与气体排出口，各开口部的尺寸为0.6mm×0.6mm)，各开口部以与形成于Al基板上的微细槽部的流路的两端部一致的状态定位。由此，在接合体内形成连接原料入口与气体排出口的流路。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度300℃·接合时间8小时此后，将上述的接合体连接在外部电极的阳极上，浸泡在阳极氧化溶液(4％醋酸溶液)中并与阴极相对，通过以下述的条件通电，在包含流路内部的接合体表面上形成氧化铝薄膜并作为绝缘膜。此外，形成的氧化铝薄膜的厚度由偏振光计测得的结果为约30μm。
(阳极氧化的条件)·浴温25℃·电压25V(DC)·电流密度100A/m2此后，在接合体的流路内填充下述组成的催化剂悬浊液并放置(15分钟)，此后，抽出催化剂悬浊液，进行120℃、3小时的干燥还原处理，将催化剂载置在流路内整个面上。
(催化剂悬浊液的组成)·Al41.2重量％·Cu2.6重量％·Zn2.8重量％此后，在未形成微细槽部的Al基板的氧化铝薄膜上通过丝网印刷印刷下述组成的发热体用膏体，以200℃硬化形成发热体。形成的发热体为将宽度为100μm的细线以覆盖与形成有微细槽部区域相当的区域(35mm×25mm)整个面的状态在基板上以线间隔100μm盘绕的形状。
(发热体用膏体的组成)·碳粉未 ... 20重量单位·微粉二氧化硅... 25重量单位·二甲苯酚醛树脂 ... 36重量单位·丁基甲醛... 19重量单位此外，使用下述组成的电极用膏体，通过丝网印刷在发热体的特定的2处形成电极(0.5mm×0.5mm)。
(电极用膏体的组成)·银镀铜粉未 ... 90重量单位·酚醛树脂... 6.5重量单位·丁基甲醛... 3.5重量单位此后，以露出形成于发热体上的2个电极的状态，使用下述组成的保护层用膏体，通过丝网印刷在发热体上形成发热体保护层(厚度20μm)。
(保护层用膏体的组成)
·树脂分浓度 ... 30重量单位·石英填充物 ... 10重量单位·内酯系溶剂(戍1-4-1内酯)... 60重量单位由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例4)作为金属基板，准备厚度为1000μm的Al基板(250mm×250mm)，在该Al基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在Al基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右相互突出(突出长度30mm)的形状的光掩模，此外，在该光掩模中，上述的带状的遮光部从基部突出的部位不是构成90°，而是构成半径为1750μmr的R形状。准备与上述同样的Al基板，同样地涂布感光性抗蚀剂材料，在Al基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置光掩模。该光掩模相对于Al基板面与上述的光掩模面对称。
此后，对于上述的1组金属基板，各自通过该光掩模将抗蚀剂涂膜曝光，使用碳酸氢钠溶液显影。由此，在各Al基板一方的面上形成宽度500μm的带状开口部以2000μm的节距排列，相邻的带状的开口部在其端部中交替连接的状态抗蚀剂图案。
此后，以上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件将Al基板蚀刻(3分钟)。
(蚀刻条件)·温度20℃·蚀刻液(HCl)浓度200g/L(将200g的35％HCl溶解在纯水中成为1升)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液除去抗蚀剂图案并进行水洗。由此，1组Al基板在其一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图18所示的180度折返并蛇行的连续形状)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。该微细槽部的折返部位为具有无角部的圆形，沿流体的流动方向在内壁面上不存在角部。此外，在与微细槽部的流体的流动方向垂直的断面中的内壁面的形状为大致半圆形。
此后，将上述的1组Al基板以相互的微细槽部相对面的状态，在下述条件下扩散接合来制作接合体。在此接合中，1组的Al基板的微细槽部相互以完全相面对的状态定位。由此，在接合体内形成在接合体的一端面上存在原料导放口和气体排出口的流路。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度300℃·接合时间8小时此后，将上述的接合体连接在外部电极的阳极上，浸泡在阳极氧化溶液(4％醋酸溶液)中并与阴极相对，通过以下述的条件通电，在包含流路内部的接合体表面上形成氧化铝薄膜并作为绝缘膜。此外，形成的氧化铝薄膜的厚度由偏振光计测得的结果为约30μm。
(阳极氧化的条件)·浴温25℃·电压25V(DC)·电流密度100A/m2此后，在接合体的流路内填充下述组成的催化剂悬浊液并放置(15分钟)，此后，抽出催化剂悬浊液，进行120℃、3小时的干燥还原处理，将催化剂载置在流路内整个面中。
(催化剂悬浊液的组成)·Al 41.2重量％·Cu 2.6重量％·Zn 2.8重量％此后，在一方的Al基板的氧化铝薄膜上与实施例3同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例5)作为金属基板，准备厚度为1000μm的SUS304基板(250mm×250mm)，在该SUS304基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在SUS304基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右相互突出(突出长度30mm)的形状的光掩模，此外，在该光掩模中，上述的带状的遮光部从基部突出的部位不是构成90°，而是构成半径为1750μm的R形状。准备与上述同样的SUS304基板，同样地涂布感光性抗蚀剂材料，在SUS304基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置光掩模。该光掩模相对于SUS304基板面与上述的光掩模面对称。
此后，对于上述的1组金属基板(SUS304基板)，各自通过该光掩模将抗蚀剂涂膜曝光，使用碳酸氢钠溶液显影。由此，在各Al基板一方的面上形成宽度500μm的带状开口部以2000μm的节距排列，相邻的带状的开口部在其端部中交替连接的状态抗蚀剂图案。
此后，以上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件将SUS304基板蚀刻(3分钟)。
(蚀刻条件)·温度80℃·蚀刻液(氯化铁溶液)比重浓度45玻美(°B’e)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液除去抗蚀剂图案并进行水洗。由此，1组SUS304基板在其一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图18所示的180度折返并蛇行的连续形状)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。该微细槽部的折返部位为具有无角部的圆形，沿流体的流动方向在内壁面上不存在角部。此外，在与微细槽部的流体的流动方向垂直的断面中的内壁面的形状为大致半圆形。
此后，将该SUS304基板与另一方的SUS304基板构成的1组的SUS304基板以相互的微细槽部相对面的状态，在下述条件下扩散接合来制作接合体。在此接合中，1组的SUS304基板的微细槽部相互以完全相面对的状态定位。由此，在接合体内形成在接合体的一端面上存在原料导放口和气体排出口的流路。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度10000℃·接合时间12小时此后，在构成上述接合体的一方的SUS304基板的未形成微细槽部面上，通过丝网印刷来印刷作为绝缘膜用涂布液的聚酰亚胺前驱体溶液(东レ公司制photoneece)，以350℃硬化，形成厚度20μm的绝缘膜。
此后，在上述接合体的流路内壁面上，以下述的条件进行勃姆石处理，形成氧化铝薄膜。此外，形成的氧化铝薄膜的厚度由偏振光计测得的结果为约5μm。
(勃姆石处理的条件)使用铝溶胶520(日产化学公司制)，调制粘度为15～20mPa.s的铝溶胶悬浊液，使该(铅溶胶)悬浊液流入接合体的流路内，进行120℃、3小时的干燥，将勃姆石膜固定在流路内部。
此后，在接合体的流路内整个面上，与实施例4同样地载置催化剂。此后，在一方的SUS304基板上形成的绝缘膜上与实施例3同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例6)[接合体的制作]作为金属基板，准备厚度为1000μm的Al基板(250mm×250mm)，在该Al基板的两面上通过浸染法涂布(膜厚7μm(干燥时))感光性抗蚀剂材料(东京应化工业公司制OFPR)。接着，在Al基板的形成微细槽部侧的抗蚀剂涂膜上设置宽度1500μm的带状的遮光部以2000μm节距从左右交互延伸(突出长度30mm)形状的光掩模，此后，通过该光掩模将抗蚀剂涂膜曝光，使用碳酸氢钠溶液显影。由此，在Al基板一方的面上形成宽度500μm的带状开口部以2000μm的节距排列，相邻的带状的开口部在其端部中为交互连续的蛇行图案，并且两端部朝向同一方向，比其他的带状的开口部长5mm的抗蚀剂图案。
此后，以上述的抗蚀剂图案作为掩模，以下述的条件将Al基板蚀刻(3分钟)。
(蚀刻条件)·温度20℃·蚀刻液(HCl)浓度200g/L(将200g的35％HCl溶解在纯水中成为1升)上述的蚀刻处理结束后，使用氢氧化钠溶液除去抗蚀剂图案并进行水洗。由此，在Al基板的一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图23所示的180度折返并蛇行的连续形状)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。
此后，作为罩部件，准备厚度100μm的Al板，将该Al板以覆盖微细槽部的状态扩散接合在如上所述地形成了微细槽部的Al基板上。
(扩散接合条件)·氛围气真空中·接合温度300℃·接合时间8小时由此，形成了具有图22所示的外形形状的接合体。该接合体的尺寸为25mm×35mm，厚度为1.4mm。在同方向上隔开15mm的距离地具有2个突出部(长5mm、宽5mm)，在该突出部的前端上具有流路的导入口和排出口。
制作3个这样的接合体，将各接合体连接在外部电极的阳极上，浸泡在阳极氧化溶液(4％醋酸溶液)中并与阴极相对，通过以下述的条件通电，在包含流路内部的接合体表面上形成氧化铝薄膜并作为绝缘膜。此外，形成的氧化铝薄膜的厚度由偏振光计测得的结果为约30μm。
(阳极氧化的条件)·浴温25℃·电压25V(DC)·电流密度100A/m2[第1阶用单位流路部件]在1个单位流路部件的氧化铝薄膜上通过丝网印刷印刷下述组成的发热体用膏体，以200℃硬化形成发热体。形成的发热体为将宽度为100μm的细线以覆盖与形成有微细槽部区域相当的区域(35mm×25mm)整个面的状态在基板上以线间隔100μm盘绕的形状。
(发热体用膏体的组成)·碳粉未 ... 20重量单位·微粉二氧化硅 ... 25重量单位·二甲苯酚醛树脂 ... 36重量单位·丁基甲醛 ... 19重量单位此外，使用下述组成的电板用膏体，通过丝网印刷在发热体的特定的2处，以到达接合体侧面的状态形成电极。
(电极用膏体的组成)·银镀铜粉未 ...90重量单位·酚醛树脂...6.5重量单位·丁基甲醛...3.5重量单位此后，以露出形成于发热体上的2个电极的端部的状态，使用下述组成的保护层用膏体，通过丝网印刷在发热体上形成发热体保护层(厚度20μm)。
(保护层用膏体的组成)·树脂分浓度 ...30重量单位·石英填充物 ...10重量单位·内酯系溶剂(戍1-4-1内酯) ...60重量单位由此，成为第1阶的单位流路部件。
在另一单位流路部件的流路内填充下述组成的催化剂悬浊液并放置(15分钟)，此后，抽出催化剂悬浊液，进行120℃、3小时的干燥还原处理，将催化剂C1载置在流路内整个面上。
(催化剂悬浊液的组成)·Al41.2重量％·Cu2.6重量％·Zn2.8重量％此后，在Al基板的氧化铝薄膜上与上述的第1阶的单位流路部件同样地形成发热体、电极、发热体保护层，制作出第2阶的单位流路部件(单位微型反应器)。
在另一单位流路部件的流路内填充下述组成的催化剂悬浊液并放置(15分钟)，此后，抽出催化剂悬浊液，进行120℃、3小时的干燥还原处理，将催化剂C2载置在流路内整个面上。
(催化剂悬浊液的组成)·Pt 0.4重量％·Fe 0.2重量％·发光沸石[Na8(Al8Si40O96)·24H2O] 9.4重量％此后，在Al基板的氧化铝薄膜上与上述的第1阶的单位流路部件同样地形成发热体、电极、发热体保护层，制作出第3阶的单位流路部件(单位微型反应器)。
准备6个具有平坦面(30mm×20mm)的不锈钢板材，通过机械加工在各不锈钢基板的一方的平坦面上形成用于构成连接部、内部连通路、内部流路等的特定的槽部及贯通孔。通过将该6个不锈钢基板以特定的层叠顺序扩散接合并一体化，制作30mm×20mm×12mm的连接部件。该连接部件在30mm×12mm的面上具有6个连接部(宽度5.1mm、高度1.41mm、深度5mm)，在其相反面上具有原料导入口和气体排出口，在内部具有内部连通路和内部流路，为图24、图25所示的结构(结构体的外形为长方体，与图24、图25不同)。在该连接部件中，排列为1列的各3个连接部的节距(与单位流路部件的多阶节距相当)为2mm，各列的距离(与单位流路部件的导入口与排出口的距离相当)为20mm。此外，在各连接部上安装有硅酮橡胶制的填料。
使用不锈钢材，制作具有3阶，节距为2mm、范围为25mm×1.41mm的收纳空间的固定部件。
在如上所述的连接部件上，以从第1阶到第3阶的顺序插入各单位流路部件(第2阶、第3阶为单位微型反应器)的突出部并连接，此外，由固定部件固定各单位流路部件的连接端部和相反侧的端部。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例7)与实施例1同样地在Al基板上形成微细槽部。
此后，在该Al基板上与实施例1同样地通过阳极氧化形成氧化铝薄膜。
此后，将不锈钢基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(2小时)，此后，进行350℃、1小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)·Al 41.2重量％·Cu 2.6重量％
·Zn 2.8重量％接着，用铝粉研磨Al基板的微细槽形成面侧，露出Al面。此后将作为罩部件，厚度100μm的Al基板以下述的条件通过钎焊接合在Al基板面上。在该Al板上，设置有2处开口部(原料导入口和气体排出口，各开口部的尺寸为0.6mm×0.6mm)，各开口部以与形成于Al基板上的微细槽部的流路的两端部一致的状态定位。
(钎焊接合条件)·钎焊材料铝4004(Furukawa-Sky公司制)·氛围气真空中·钎焊温度600℃·钎焊时间3分钟此后，在接合的Al基板的氧化铝薄膜上与实施例1同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例8)[第1阶的金属基板的制作]与实施例2的[第1阶的金属基板的制作]同样地，在不锈钢基板的一方的面上，以2000μm的节距形成宽1000μm、深650μm、长30mm的带状的微细槽，以相邻的微细槽部的端部相互连接的状态(如图9所示)形成微细槽部(流路长300mm)。此外，在该连续的微细槽部的端部上如图9所示地具有形成的贯通孔的开口。
接着，将不锈钢基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(2小时)，此后，进行350℃、1小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)·Al 41.2重量％·Cu 2.6重量％·Zn 2.8重量％此后，用铝粉研磨不锈钢基板的微细槽部形成面侧，露出不锈钢基板面。由此，准备出第1阶的金属基板。
与实施例2的[第2阶的金属基板的制作]同样地，在不锈钢基板的一方的面上，以2000μm的节距形成宽1000μm、深650μm、长30mm的带状的微细槽，以相邻的微细槽部的端部相互连接的状态(如图10所示)形成微细槽部(流路长300mm)。此外，在该连续的微细槽部的端部上如图10所示地具有形成的贯通孔的开口。
此后，将不锈钢基板的微细槽部形成面侧浸泡在下述组成的催化剂水溶液内(10分钟)，此后，进行500℃、1小时的干燥还原处理，将催化剂载置在微细槽内。
(催化剂水溶液的组成)·Pt 0.4重量％·Fe 0.2重量％·发光沸石[Na8(Al8Si40O96).24H2O]9.4重量％此后，用铝粉研磨不锈钢基板的微细槽部形成面侧，露出不锈钢基板面。由此，准备出第2阶的金属基板。
将上述的第1阶的金属基板的微细槽部形成面和第2阶的微细槽部形成面的相反面以与实施例2相同的条件扩散接合。
此后，作为罩部件，将厚度0.3μm的不锈钢板以与实施例2相同的条件扩散接合在第2阶的金属基板面的微细槽部形成面上。在该不锈钢板上设置1处开口部(气体排出口开口部的尺寸为0.6mm×0.6mm)，该开口部以与形成于第2阶的金属基板上的微细槽部的流路的端部(与形成有第2阶的金属基板的贯通孔的端部不同的端部)一致的状态进行定位。
此后，在第1阶的金属基板面上与实施例2同样地形成绝缘膜、发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例9)首先，与实施例3同样地，在Al基板一方的面上以由2000μm的节距形成宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽，相邻的微细槽端部上交替地连接(如图14所示的180度折返并蛇行的连续形状)的状态形成微细槽部(流路长300mm)。
此后，将上述的Al基板连接在外部电极的阳极上，以与实施例3相同的条件在包含流路内部的接合体表面上形成氧化铝薄膜并作为绝缘膜。此后，用铝粉研磨Al基板的接合面侧(微细槽部形成面侧)，除去氧化铝薄膜，露出Al基板。
此后，作为金属罩部件，准备厚度100μm的Al板，将该Al板以覆盖微细槽部的状态通过钎焊接合在如上所述地形成了微细槽部的Al基板上，制作接合体。在该Al板上设置2处开口部(原料导入口与气体排出口，各开口部的尺寸为(0.6mm×0.6mm)，各开口部以与形成于Al基板上的微细槽部的流路的两端部一致的状态定位。由此，在接合体内形成连接原料入口与气体排出口的流路。此外，钎焊的条件与实施例7相同。
此后，在接合体的流路内，填充与实施例3相同组成的催化剂悬浊液，以与实施例3相同的条件，将催化剂载置在流路内整个面中。
此后，在未形成微细槽部的Al基板的氧化铝薄膜上，与实施例3同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例10)首先，与实施例4同样地，制作具有构成面对称的微细槽部的1组Al基板。
此后，将上述的各Al基板连接在外部电极的阳极上，以与实施例4相同的条件在包含微细槽部的Al基板表面上形成氧化铝薄膜并作为绝缘膜。此后，用铝粉研磨存在于Al基板的接合面上的氧化铝薄膜，除去氧化铝薄膜，露出Al基板。
此后，将上述的1组Al基板以相互的微细槽部相面对的状态通过钎焊接合，制作接合体。此接合以1组的Al基板的微细槽部相互完整个面对的状态定位。由此，在接合体内形成在接合体的一端面上存在原料导入口和气体排出口的流路。此外，钎焊的条件为与实施例7相同的条件。
此后，在接合体的流路内填充与实施例4相同组成的的催化剂悬浊液，以与实施例4相同的条件在流路内整个面上载置催化剂。
此后，在一方的Al基板的氧化铝薄膜上，与实施例3同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例11)
首先，与实施例5同样地，制作具有构成面对称的微细槽部的1组SUS304基板。
此后，将上述的各SUS304基板的微细槽部形成面上以与实施例5相同的条件进行勃姆石处理，形成氧化铝薄膜。此后，用铝粉研磨并除去存在于各SUS304基板的接合面上的氧化铝薄膜，露出SUS304基板。
此后，将上述的1组SUS304基板以相互的微细槽部相面对的状态以与实施例5同样的条件扩散接合，制作接合体。此接合以1组的SUS304基板的微细槽部相互完整个面对的状态定位。由此，在接合体内形成在接合体的一端面上存在原料导入口和气体排出口的流路。
此后，在接合体的流路内整个面上与实施例4同样地载置催化剂。此后，在一方的SUS304基板上，与实施例5同样地形成绝缘膜，在此绝缘膜上与实施例3同样地形成发热体、电极、发热体保护层。
由此，能够得到本发明的微型反应器。
(实施例12)[接合体的制作]首先，与实施例6的[接合体制作]同样地，制作以由2000μm的节距形成的宽度1000μm、深度650μm、长度30mm的带状微细槽的Al基板。
此后，将该Al基板连接在外部电极的阳极上，以与实施例6相同的条件进行阳极氧化，在包含微细槽部的Al基板表面上形成氧化铝薄膜(绝缘膜)，用铝粉研磨形成有微细槽部的面，除去氧化铝薄膜，露出Al基板面(接合面)。
此后，准备作为金属罩部件的厚度100μm的Al板，将该Al板以覆盖微细槽部的状态在与实施例6相同的条件下通过钎焊接合。由此，制作出3个具有图22所示的外形形状的接合体，作为单位流路部件。该接合体的尺寸为25mm×35mm，厚度1.4mm、在同一方向上具有隔开15mm距离的2个突出部(长5mm、宽5mm)，在该突出部的前端上具有流路的导入口和排出口。
使用上述的3个单位流路部件，与实施例6同样地制作第1阶的单位流路部件、第2阶的单位流路部件、第3阶的单位流路部件，制作出本发明的微型反应器。
产业上的利用可能性本发明可利用于从甲醇的改性、一氧化碳的氧化等反应进行氢气制造的用途中。
权利要求
1.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器，其特征为，具有在一方的面上具备微细槽部的金属基板；通过绝缘膜设置在该金属基板的另一面上的发热体；载置在所述微细槽部内的催化剂，以覆盖所述微细槽部的状态接合在所述金属基板上的具有原料导入口和气体排出口的罩部件。
2.按照权利要求1所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板为Al基板、Cu基板、不锈钢基板的任一种。
3.按照权利要求1所述的微型反应器，其特征为，所述绝缘膜为将所述金属基板阳极氧化形成的金属氧化膜。
4.按照权利要求3所述的微型反应器，其特征为，在所述微细槽内部也具有所述金属氧化膜。
5.按照权利要求4所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板为Al基板。
6.按照权利要求1所述的微型反应器，其特征为，具有以仅露出所述发热体的电极的状态覆盖所述发热体的发热体保护层。
7.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；将所述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在未形成所述微细槽部的所述金属基板面的所述金属氧化膜上设置发热体的工序；在所述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖所述微细槽部的状态接合在所述金属基板上的工序。
8.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；在未形成所述微细槽部的所述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在所述绝缘膜上设置发热体的工序；在所述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖所述微细槽部的状态接合在所述金属基板上的工序。
9.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器，其特征为，将在一方的面上具备载置有催化剂的微细槽部的多个金属基板以所述微细槽部形成面成为同一方向的状态多阶地重叠，在各金属基板上具有用于联络各阶的金属基板的所述微细槽部的贯通孔，至少1个基板具有通过绝缘膜设置在未形成所述微细槽部的面上的发热体，在位于多阶的最外部、露出所述微细槽部的所述金属基板上接合有具备气体排出口的罩部件。
10.按照权利要求9所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板为Al基板、Cu基板、不锈钢基板的任一种。
11.按照权利要求9所述的微型反应器，其特征为，所述绝缘膜为将所述金属基板阳极氧化形成的金属氧化膜。
12.按照权利要求11所述的微型反应器，其特征为，在所述微细槽内部也具有所述金属氧化膜。
13.按照权利要求12所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板为Al基板。
14.按照权利要求9所述的微型反应器，其特征为，所述发热体设置在位于多阶的最外部的金属基板上，具有以仅露出所述发热体的电极和该金属基板的贯通孔的开口的状态覆盖所述发热体的发热体保护层。
15.按照权利要求9所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板为2个构成的2阶层叠的结构，在第1阶中进行原料的混合、混合后的原料的气化、混合气体的的改性，在第2阶中进行从改性后的气体除去不纯物。
16.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；将所述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在至少一个所述金属基板的未形成所述微细槽部的面的所述金属氧化膜上设置发热体的工序；在多个所述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；除去将所述多个金属基板多阶重叠时接合部位的所述金属氧化膜的工序；将所述多个金属基板以通过所述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出所述微细槽部的所述金属基板上的工序。
17.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；在未形成所述微细槽部的所述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在至少一个所述金属基板的所述绝缘膜上设置发热体的工序；在多个所述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；将所述多个金属基板以通过所述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出所述微细槽部的所述金属基板上的工序。
18.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器，其特征为，具有以覆盖所述微细槽部的状态将具备原料导入口和气体排出口的金属罩部件接合在其一方的面上具备微细槽部的金属基板上而构成的接合体；由位于该接合体的内部的所述微细槽部与所述金属罩部件构成的流路；载置在该流路的内壁面的整个面上的催化剂。
19.按照权利要求18所述的微型反应器，其特征为，所述流路沿所述流体的流动方向在内壁面上不存在角部。
20.按照权利要求18所述的微型反应器，其特征为，所述流路在内壁面上通过金属氧化膜载置有催化剂。
21.按照权利要求20所述的微型反应器，其特征为，所述金属氧化膜为通过所述金属基板及所述金属罩部件的阳极氧化形成的。
22.按照权利要求20所述的微型反应器，其特征为，所述金属氧化膜为通过勃姆石处理形成的。
23.按照权利要求18所述的微型反应器，其特征为，所述金属基板在所述微细槽部形成面的相反侧面上通过绝缘膜设置有发热体。
24.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器，其特征为，具有将在一方的面上具备微细槽部、同时该微细槽部的图案有相互面对称关系的1组金属基板以所述微细槽部相对面的状态接合而构成的接合体；由在该接合体的内部相面对的所述微细槽部构成的流路；载置于该流路的内壁面的整个面上的催化剂；位于所述流路的一方的端部的原料导入口；以及位于所述流路的另一方的端部的气体排出口。
25.按照权利要求24所述的微型反应器，其特征为，所述流路沿所述流体的流动方向在内壁面上不存在角部，与流路流动方向垂直的断面上的内壁面形状为大致圆形状或椭圆形状。
26.按照权利要求24所述的微型反应器，其特征为，所述流路在内壁面上通过金属氧化膜载置有催化剂。
27.按照权利要求26所述的微型反应器，其特征为，所述金属氧化膜为通过所述金属基板的阳极氧化形成的。
28.按照权利要求26所述的微型反应器，其特征为，所述金属氧化膜为通过勃姆石处理形成的。
29.按照权利要求24所述的微型反应器，其特征为，至少一方的所述金属基板在所述微细槽部形成面的相反侧面上通过绝缘膜设置有发热体。
30.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的槽部形成工序；将具备原料导入口和气体排出口的金属罩部件以覆盖所述微细槽部的状态与所述金属基板接合，形成具有流路的接合体的接合工序；在所述流路的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；在所述流路的内壁面上通过金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
31.按照权利要求30所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述表面处理工序中通过所述金属基板及所述金属罩部件的阳极氧化形成所述金属氧化膜。
32.按照权利要求30所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述表面处理工序中通过勃姆石处理形成所述金属氧化膜。
33.按照权利要求30所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述槽部形成工序中，以断面为U字形状或半圆形状，同时沿流动方向上在壁面不存在角部的状态在金属基板上形成微细槽部。
34.按照权利要求30所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述催化剂载置工序中，将催化剂悬浊液填充在所述接合体的流路内后，将该催化剂悬浊液抽出并将流路内干燥。
35.按照权利要求34所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述催化剂载置工序的干燥时，向所述接合体施加振动或回转。
36.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在1组金属基板的一方的面上以构成面对称的图案形成微细槽部的槽部形成工序；将所述1组金属基板以所述微细槽部相面对的状态接合，形成具备流路的接合体的接合工序；在所述流路的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；在所述流路的内壁面上通过所述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
37.按照权利要求36所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述表面处理工序中通过所述金属基板的阳极氧化形成所述金属氧化膜。
38.按照权利要求36所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述表面处理工序中通过勃姆石处理形成所述金属氧化膜。
39.按照权利要求36所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述槽部形成工序中，以断面为U字形状或半圆形状，同时沿流动方向上在壁面不存在角部的状态在金属基板上形成微细槽部。
40.按照权利要求36所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述催化剂载置工序中，将催化剂悬浊液填充在所述接合体的流路内后，将该催化剂悬浊液抽出并将流路内干燥。
41.按照权利要求40所述的微型反应器的制造方法，其特征为，在所述催化剂载置工序的干燥时，向所述接合体施加振动或回转。
42.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器，其特征为，至少具有在内部具备流路，该流路的一方的端部构成导入口，另一方的端部构成排出口的多个单位流路部件，以及将该单位流路部件以多阶状态保持的连接部件；所述连接部件具有用于通过单位流路部件的导入口所在部位和排出口所在部位将单位流路部件紧密接触地保持的多个连接部、原料导入口、气体排出口；至少一个所述单位流路部件为在流路内载置有催化剂的单位微型反应器；从所述连接部件的原料导入口导入原料，在多个所述单位流路部件中，由所述单位微型反应器进行特定的反应，从所述连接部件的气体排出口得到所希望的生成气体。
43.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，具有n(n为2以上整数)个单位流路部件；所述连接部由与所述原料导入口连接的导入连接部、与所述气体排出口连接的排出连接部、由内部连接通路相互地连接的(n-1)组的阶转移连接部件构成；第1阶的单位流路部件分别将导入口连接保持在所述导入连接部上，将排出口连接保持在所述阶转移连接部上；从第2阶开始第(n-1)阶的单位流路部件分别将导入口连接保持在前阶的阶转移连接部和由内部连通路连接的阶转移连接部上，将排出口连接在另一组的阶转移连接部上；第n阶的单位流路部件分别将导入口连接保持在前阶的阶转移连接部与由内部连通路连接的阶转移连接部上，将排出口连接保持在所述排出连接部上。
44.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，所述单位流路部件可取出。
45.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，所述单位微型反应器在单位流路部件的流路内壁面上通过金属氧化膜载置有催化剂。
46.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，各单位流路部件为相同的结构，作为单位微型反应器，具有载置在流路内的催化剂种类不同的多个单位的微型反应器。
47.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，具有具备发热体的单位微型反应器。
48.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，在所希望的相邻阶的单位流路部件之间具有隔热用的空隙及/或隔热材料。
49.按照权利要求42所述的微型反应器，其特征为，由连接部件以多阶状态保持的多个单位流路部件的另一端部由固定部件固定。
50.按照权利要求50所述的微型反应器，其特征为，单位流路部件具有将形成有用于构成流路的微细槽部的1组金属基板以所述微细槽部相互对面的状态接合的接合体，或在形成有用于构成流路的微细槽部的金属基板面上接合有金属罩部件的接合体。
51.按照权利要求50所述的微型反应器，其特征为，所述单位微型反应器在所述接合体形成后在流路内载置有催化剂。
52.按照权利要求50所述的微型反应器，其特征为，所述单位微型反应器在接合前的微细槽部内载置有催化剂。
53.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；将所述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在所述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖所述微细槽部的状态与所述金属基板接合的工序；在未形成所述微细槽部的所述金属基板面的所述氧化膜上设置发热体的工序。
54.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的工序；在所述微细槽内载置催化剂的工序；将形成有原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖所述微细槽部的状态与所述金属基板接合的工序；在未形成所述微细槽部的所述金属基板面上设置绝缘膜的工序；在所述绝缘膜上设置发热体的工序。
55.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；将所述金属基板阳极氧化，形成由金属氧化膜构成的绝缘膜的工序；在多个所述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；除去将所述多个金属基板多阶重叠时接合部位的所述金属氧化膜的工序；将所述多个金属基板以通过所述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出所述微细槽部的所述金属基板上的工序；在位于多阶的最外部的至少一方的所述金属氧化膜上设置发热体的工序。
56.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在多个金属基板的一方的面上形成微细槽部和在该微细槽部的特定位置上形成具有开口的贯通孔的工序；在多个所述金属基板的微细槽部内载置催化剂的工序；将所述多个金属基板以通过所述贯通孔将各金属基板的微细槽部联络的状态多阶地重叠接合，同时将形成气体排出口的罩部件接合在位于多阶的最外部并露出所述微细槽部的所述金属基板上的工序；在位于多阶的最外部的至少一方的所述金属基板面上设置绝缘膜，在该绝缘膜上设置发热体的工序。
57.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在金属基板的一方的面上形成微细槽部的槽部形成工序；在所述微细槽的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；将具备原料导入口和气体排出口的罩部件以覆盖所述微细槽部的状态与所述金属基板接合，形成具有流路的接合体的接合工序；在所述流路的内壁面上通过所述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
58.一种用于将原料改性得到氢气的微型反应器的制造方法，其特征为，具有在1组金属基板的一方的面上以构成面对称的图案形成微细槽部的槽部形成工序；在所述微细槽部的内壁面上形成金属氧化膜的表面处理工序；将所述1组金属基板以所述微细槽部相面对的状态接合，形成具备流路的接合体的接合工序；在所述流路的内壁面上通过所述金属氧化膜载置催化剂的催化剂载置工序。
全文摘要
微型反应器的结构为，具有在一方的面上具备微细槽部的金属基板；通过绝缘膜设置在该金属基板的另一面上的发热体；载置在微细槽部内的催化剂，以覆盖微细槽部的状态接合在金属基板上的具有原料导入口和气体排出口的罩部件。这种微型反应器由于使用了热传导率高、热容量小的金属基板，从发热体向载置催化剂的热量的传递效率高，此外，金属基板的加工容易、制造简便。
文档编号C01B3/32GK1701037SQ20048000118
公开日2005年11月23日 申请日期2004年2月5日 优先权日2003年2月6日
发明者八木裕, 木原健, 铃木纲一 申请人:大日本印刷株式会社