JP2005169233A - Porous cylindrical body module - Google Patents

Porous cylindrical body module Download PDF

Info

Publication number
JP2005169233A
JP2005169233A JP2003411780A JP2003411780A JP2005169233A JP 2005169233 A JP2005169233 A JP 2005169233A JP 2003411780 A JP2003411780 A JP 2003411780A JP 2003411780 A JP2003411780 A JP 2003411780A JP 2005169233 A JP2005169233 A JP 2005169233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
porous
dense
cylinder
cylinders
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003411780A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4383839B2 (en
Inventor
Seiji Yamada
誠司 山田
N Nair Balagopal
エヌ.ナイル バラゴパル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritake Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noritake Co Ltd filed Critical Noritake Co Ltd
Priority to JP2003411780A priority Critical patent/JP4383839B2/en
Priority to US10/852,211 priority patent/US7255729B2/en
Publication of JP2005169233A publication Critical patent/JP2005169233A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4383839B2 publication Critical patent/JP4383839B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous cylindrical body module capable of keeping an installation space of an airtight container small while being capable of supplying a sweep gas. <P>SOLUTION: A gas supply line 19 for sending the sweep gas from a first end portion 20 of the porous cylinder 12 is provided, which can increase a hydrogen gas permeability of the peripheral wall 24 by flowing the sweep gas and furthermore can increase the yield even if a supply pressure of materials gas is not increased. At this time, since the gas supply line 19 is provided on the first end portion 20 side of the porous cylinder 12, the supply of the sweep gas and the recovery of the separated hydrogen gas are carried out at the same end portion side in the longitudinal direction of the porous cylinder 12. Therefore, since the installation space of a reaction vessel 60 is not enlarged unlike the case where the supply and the recovery are carried out mutually at the opposite sides, the installation space of the reaction vessel 60 can be kept small despite the ability to supply the sweep gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数本の多孔質筒体が束ねられ且つその多孔質筒体内にスイープガスを供給可能な多孔質筒体モジュールに関する。   The present invention relates to a porous cylinder module in which a plurality of porous cylinders are bundled and a sweep gas can be supplied into the porous cylinder.

例えば、特定の気体を選択的に透過させ得る多孔質の周壁を有する多孔質筒体を気密容器内に備えた気体分離装置が知られている。この多孔質筒体は、例えばアルミナ等のセラミック多孔質材料が円筒形状に構成されたものであり、例えば気密容器内に上記特定の気体を含む原料気体を供給して、多孔質筒体の外部から内部に透過したその特定の気体をその一方の開放端から回収することによってその特定の気体が分離される。このような気体分離装置では、可及的に小さな容積で大きな気体流量を得る目的で、一般に、径方向において相互に離隔した状態で複数本を束ねたモジュールの形態で上記多孔質筒体が用いられている。   For example, there is known a gas separation device including a porous cylinder having a porous peripheral wall capable of selectively permeating a specific gas in an airtight container. This porous cylinder is made of, for example, a ceramic porous material such as alumina formed in a cylindrical shape. For example, a raw material gas containing the specific gas is supplied into an airtight container and the outside of the porous cylinder The specific gas is separated by collecting the specific gas permeated from the inside through the open end. In such a gas separation device, in order to obtain a large gas flow rate with as small a volume as possible, the porous cylinder is generally used in the form of a module in which a plurality of bundles are bundled apart from each other in the radial direction. It has been.

ところで、上記の多孔質筒体モジュールにおける気体の収率は、例えば気密容器内に供給する原料気体の供給圧を高くすることで高めることができるが、上記のような多孔質材料は低強度であるため供給圧の上限が比較的低い。そこで、多孔質筒体の他方の開放端から上記一方の開放端に向かってスイープガスを流して収率を高めることが行われている(例えば特許文献1乃至4等参照)。
特開2003−210951号公報 特開2002−346332号公報 特開2002−355523号公報 特開2003−144861号公報
By the way, the yield of gas in the above-described porous cylindrical module can be increased by increasing the supply pressure of the raw material gas supplied into the hermetic container, for example, but the above porous material has low strength. Therefore, the upper limit of supply pressure is relatively low. Therefore, a yield is increased by flowing a sweep gas from the other open end of the porous cylinder toward the one open end (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
JP 2003-210951 A JP 2002-346332 A JP 2002-355523 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-144861

しかしながら、上記のようなスイープガス供給が可能な従来の多孔質筒体モジュールは、気密容器の多孔質筒体の一端側からスイープガスを送込み、他端側から分離された気体およびスイープガスを回収するように構成されている。そのため、気密容器の互いに反対側の位置にスイープガスの導入口と気体の回収口とが設けられることから、スイープガス供給の可能な多孔質筒体モジュールでは、気密容器の設置空間が大きくなる不都合があった。   However, the conventional porous cylinder module capable of supplying the sweep gas as described above, sends the sweep gas from one end side of the porous cylinder of the hermetic container, and supplies the gas and the sweep gas separated from the other end side. It is configured to collect. For this reason, since the sweep gas introduction port and the gas recovery port are provided at positions opposite to each other in the airtight container, the porous cylinder module capable of supplying the sweep gas has a disadvantage that the installation space of the airtight container becomes large. was there.

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、スイープガスを供給可能でありながら気密容器の設置空間を小さく保ち得る多孔質筒体モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a porous cylindrical module that can keep the installation space of an airtight container small while being able to supply a sweep gas. .

斯かる目的を達成するため、本発明の要旨とするところは、(a)所定の気体が透過可能な多孔質の周壁を有して両端が開放された筒状を成し且つ相互に所定間隔を以て束ねられた複数本の多孔質筒体と、(b)前記所定の気体が透過不能な緻密質の周壁を有して両端が開放された筒状を成し且つ前記複数本の多孔質筒体と相互に所定間隔を以て一体的に束ねられた緻密質筒体と、(c)前記複数本の多孔質筒体の長手方向における同一側に位置するそれらの一端から排出された前記気体をそれら一端と同一側に位置する一端から前記緻密質筒体内に導き入れるための連結路と、(d)前記複数本の多孔質筒体の各々の他端からスイープガスを送り込むためにそれらの他端側に設けられたスイープガス供給部とを、含むことにある。   In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that (a) a cylindrical peripheral wall having a porous peripheral wall through which a predetermined gas can be permeated and opened at both ends and at a predetermined interval from each other. A plurality of porous cylinders bundled with each other, and (b) the plurality of porous cylinders having a dense peripheral wall through which the predetermined gas cannot permeate and having both ends open. A dense cylinder integrally bundled with the body at a predetermined interval; and (c) the gas discharged from one end thereof located on the same side in the longitudinal direction of the plurality of porous cylinders. A connecting path for guiding the dense cylinder from one end located on the same side as one end; and (d) the other end of each of the plurality of porous cylinders for feeding a sweep gas from the other end. And a sweep gas supply unit provided on the side.

このようにすれば、緻密質筒体と複数本の多孔質筒体とが束ねられた多孔質筒体モジュールは、それらの一端が連結路によって相互に連結されていることから、多孔質筒体モジュールには、多孔質筒体内をその他端から一端に向かい且つ緻密質筒体内をその一端から他端に向かって流れるように往復する気体通路が形成されるので、多孔質筒体の周壁を透過してその内部に入った気体は、その内部を流れて一端から連結路に排出され、その連結路を通って緻密質筒体にその一端から流れ込み、更にその内部を流れて他端から回収される。しかも、多孔質筒体の他端からスイープガスを送り込むためのスイープガス供給部が備えられていることから、原料気体の供給圧を高めなくとも、そのスイープガスを流すことによってその周壁を透過する前記所定の気体の透過率を高め延いては収率を高め得る。このとき、上記スイープガス供給部は、多孔質筒体の他端側に設けられていることから、スイープガスの供給および分離された気体の回収が多孔質筒体の長手方向における同一端側で行われる。そのため、これらが互いに反対側で行われる場合のようにスイープガス供給部を設けることで気密容器の設置空間が大きくなることがないので、スイープガス供給が可能でありながら気密容器の設置空間を小さく保ち得る多孔質筒体モジュールが得られる。   In this way, since the porous cylinder module in which the dense cylinder and the plurality of porous cylinders are bundled, their one ends are connected to each other by the connection path, The module has a gas passage that reciprocates in the porous cylinder so that it flows from the other end to one end and in the dense cylinder from one end to the other, so that it can pass through the peripheral wall of the porous cylinder. Then, the gas that has entered the inside flows through the inside and is discharged from one end to the connecting path, flows through the connecting path to the dense cylindrical body from one end, and further flows through the inside and is recovered from the other end. The In addition, since the sweep gas supply unit for feeding the sweep gas from the other end of the porous cylinder is provided, even if the supply pressure of the raw material gas is not increased, the sweep gas is allowed to flow through the peripheral wall. The yield can be increased by increasing the transmittance of the predetermined gas. At this time, since the sweep gas supply unit is provided on the other end side of the porous cylinder, the supply of the sweep gas and the recovery of the separated gas are performed on the same end side in the longitudinal direction of the porous cylinder. Done. Therefore, since the installation space for the airtight container is not increased by providing the sweep gas supply unit as in the case where these are performed on opposite sides, the installation space for the airtight container can be reduced while the sweep gas can be supplied. A porous cylinder module that can be maintained is obtained.

ここで、好適には、前記多孔質筒体モジュールは、前記所定の気体が透過不能な緻密質の壁で囲まれた気体室を備えると共に前記複数本の多孔質筒体および前記緻密質筒体の一端がその気体室内に開放されるようにそれら複数本の多孔質筒体および緻密質筒体に気密に固着された中空封止体を含み、前記連結路はその気体室で構成されたものである。このようにすれば、複数本の多孔質筒体および緻密質筒体がそれらの一端において中空封止体で一体的に束ねられると共に、その内部に設けられた気体室内にそれらの一端が開放されることによってその気体室が前記連結路として機能させられる。そのため、複数本の多孔質筒体および緻密質筒体を束ねると同時に連結路が形成されるので、これらを別々の部材で分担させる場合に比較して構造が簡単になると共に製造が容易になる利点がある。   Preferably, the porous cylinder module includes a gas chamber surrounded by a dense wall through which the predetermined gas cannot pass, and the plurality of porous cylinders and the dense cylinder. Including a hollow sealing body hermetically fixed to the plurality of porous cylinders and the dense cylinder so that one end of the gas cylinder is opened into the gas chamber, and the connection path is configured by the gas chamber It is. In this way, a plurality of porous cylinders and dense cylinders are integrally bundled at one end thereof with a hollow sealing body, and one end thereof is opened in the gas chamber provided therein. This allows the gas chamber to function as the connection path. For this reason, since a plurality of porous cylinders and dense cylinders are bundled and a connection path is formed at the same time, the structure is simplified and the manufacture is facilitated as compared with the case where these are shared by different members. There are advantages.

また、好適には、前記多孔質筒体モジュールは、前記所定の気体が透過不能な緻密質材料から成り且つ前記複数本の多孔質筒体および前記緻密質筒体の他端がその一面から他面に貫通して気密に固着された支持体を含み、前記スイープガス供給部はその支持体の他面上に設けられたものである。このようにすれば、前記複数本の多孔質筒体および緻密質筒体が支持体に固着されることでそれらの他端において一体的に束ねられることから、取扱いが容易になる利点がある。多孔質筒体モジュールを気密容器等の中に設置して使用するに際しては、支持体の他面上に設けられたスイープガス供給部を気密容器のスイープガス供給路に接続すると共に、緻密質筒体の他端を気密容器の気体回収路に接続すればよい。なお、緻密質筒体は、例えば多孔質筒体よりも他端側に突き出した状態にあることが好ましいが、そのような位置関係に限られず、その他端が気体回収路に独立して接続可能な状態であれば足りる。   Preferably, the porous cylinder module is made of a dense material that cannot transmit the predetermined gas, and the other ends of the plurality of porous cylinders and the dense cylinder are separated from one surface thereof. The sweep gas supply unit is provided on the other surface of the support including a support that penetrates the surface and is airtightly fixed. In this way, since the plurality of porous cylinders and the dense cylinder are fixed to the support and are integrally bundled at the other end thereof, there is an advantage that the handling becomes easy. When the porous cylinder module is used in an airtight container or the like, the sweep gas supply unit provided on the other surface of the support is connected to the sweep gas supply path of the airtight container, and the dense cylinder What is necessary is just to connect the other end of a body to the gas recovery path of an airtight container. In addition, it is preferable that the dense cylindrical body protrudes to the other end side from the porous cylindrical body, for example, but is not limited to such a positional relationship, and the other end can be connected to the gas recovery path independently. It is enough if

また、前記支持体が他端に固着された態様において、好適には、前記所定の気体が透過不能な緻密質材料で構成されると共に前記支持体の他面との間に気体室が形成されるようにその支持体に気密に固着され且つその気体室を外部に連通させることにより前記スイープガス供給部として機能する貫通孔が形成された蓋部材を備え、前記複数本の多孔質筒体の他端がその気体室内に開放させられると共に前記緻密質筒体の他端がその蓋部材を貫通してその気体室外に開放させられたものである。このようにすれば、前記支持体および蓋部材によって緻密質の壁で囲まれた気体室を内部に備えた中空の封止体が構成されると共に、その蓋部材にスイープガス供給部として機能する貫通孔が備えられ、複数本の多孔質筒体の他端はその気体室内に開放されてその気体室を経由して貫通孔すなわちスイープガス供給部に接続される一方、緻密質筒体の他端はその蓋部材を貫通して多孔質筒体とは独立して気体室外に開放される。すなわち、複数本の多孔質筒体および緻密質筒体がそれらの他端において一体的に束ねられると共にスイープガス供給部が設けられ、且つ緻密質筒体の他端は気体室の外で開放される。そのため、複数本の多孔質筒体および緻密質筒体を束ねると同時に、複数本の多孔質筒体のみにスイープガスが供給されると共に緻密質筒体から気体が回収される構造を形成し得るので、これらを別々の部材で分担させる場合に比較して構造が簡単になると共に製造が容易になり、しかも、スイープガス供給部をスイープガス供給路に気密に接続し且つ緻密質筒体の他端を気体回収路に気密に接続するだけで、他に気密封止構造を設けることなくる利点がある。   Further, in the aspect in which the support is fixed to the other end, preferably, the predetermined gas is made of a dense material that is not permeable and a gas chamber is formed between the other surface of the support. A cover member that is airtightly fixed to the support and has a through-hole that functions as the sweep gas supply unit by communicating the gas chamber to the outside. The other end is opened in the gas chamber, and the other end of the dense cylindrical body is opened outside the gas chamber through the lid member. In this way, a hollow sealing body having a gas chamber surrounded by a dense wall by the support and the lid member is configured, and the lid member functions as a sweep gas supply unit. A through hole is provided, and the other ends of the plurality of porous cylinders are opened into the gas chamber and connected to the through hole, that is, the sweep gas supply unit via the gas chamber. The end passes through the lid member and is opened to the outside of the gas chamber independently of the porous cylinder. That is, a plurality of porous cylinders and dense cylinders are integrally bundled at the other end thereof, and a sweep gas supply unit is provided, and the other end of the dense cylinder is opened outside the gas chamber. The Therefore, it is possible to form a structure in which a plurality of porous cylinders and dense cylinders are bundled, and at the same time, a sweep gas is supplied only to the plurality of porous cylinders and gas is recovered from the dense cylinders. Therefore, the structure is simplified and the manufacturing is facilitated as compared with the case where these are shared by separate members, and the sweep gas supply section is connected to the sweep gas supply path in an airtight manner and the dense cylindrical body is connected. There is an advantage that no other airtight sealing structure is provided by simply connecting the end to the gas recovery path in an airtight manner.

なお、上記貫通孔は、一つだけ設けられていても良いが、複数設けられていても差し支えない。また、貫通孔は、多孔質筒体の他端とは反対側に向かって伸びるように蓋部材に突設された管状部材内に設けられていてもよい。このようにすれば、この管状部材にスイープガス供給路を接続することによって、容易に多孔質筒体の他端をそのスイープガス供給路に接続できる。   Note that only one through hole may be provided, but a plurality of through holes may be provided. The through hole may be provided in a tubular member protruding from the lid member so as to extend toward the side opposite to the other end of the porous cylinder. If it does in this way, the other end of a porous cylinder can be easily connected to the sweep gas supply path by connecting a sweep gas supply path to this tubular member.

また、前記支持体が他端に固着された態様において、好適には、前記スイープガスが透過可能な多孔質材料で構成されると共に前記支持体の他面に前記複数本の多孔質筒体の他端開口を塞いで固着され且つ前記緻密質筒体の他端が貫通させられた蓋部材を含むものである。このようにすれば、多孔質筒体の他端が多孔質の蓋部材によって塞がれることから、これが完全に露出させられている場合に比較して、多孔質筒体の周壁を透過して内部に入った気体が他端に向かって逆流することが抑制される。このような構成では、実質的に蓋部材にスイープガスを透過させる無数の貫通孔が設けられていることになるので、その蓋部材を例えば気密容器の構成部材等の適当な部材で気密に覆うことにより、スイープガス供給部をスイープガス供給路に接続することが可能となる。なお、「他端開口を塞ぐ」とは、蓋部材が支持体の他面に密着して設けられることにより多孔質筒体の他端面を塞いだ状態に限られず、その支持体の他面から離隔して設けられることによりその他端面から離れてこれを塞いだ状態すなわち相互間に空隙が形成された状態であってもよい。   Further, in the aspect in which the support is fixed to the other end, preferably, the support is made of a porous material that is permeable to the sweep gas, and the plurality of porous cylinders are formed on the other surface of the support. It includes a lid member which is fixed by closing the other end opening and through which the other end of the dense cylindrical body is passed. In this way, the other end of the porous cylindrical body is blocked by the porous lid member, so that it passes through the peripheral wall of the porous cylindrical body as compared with the case where it is completely exposed. The gas that has entered the inside is prevented from flowing backward toward the other end. In such a configuration, innumerable through holes that allow the sweep gas to permeate are substantially provided in the lid member, so that the lid member is hermetically covered with an appropriate member such as a constituent member of an airtight container. Thus, the sweep gas supply unit can be connected to the sweep gas supply path. Note that “closing the other end opening” is not limited to a state in which the other end surface of the porous cylindrical body is closed by providing the lid member in close contact with the other surface of the support body, but from the other surface of the support body. It may be in a state where it is separated from the other end face and closed, that is, a gap is formed between them.

例えば、支持体を複数本の多孔質筒体および緻密質筒体の分布領域に対して十分に大きい差渡し寸法で構成する一方、気密容器にスイープガス供給路と気体回収路とを形成し、その周縁部を気密容器を構成する蓋部材の端面に気密に取付けると共に緻密質筒体の他端を気体回収路に気密に接続し、多孔質筒体の一端側を気密容器内に気密に収容すればよい。   For example, while the support is configured with a sufficiently large difference dimension with respect to the distribution region of the plurality of porous cylinders and the dense cylinders, a sweep gas supply path and a gas recovery path are formed in the hermetic container, The peripheral edge is hermetically attached to the end face of the lid member constituting the hermetic container, and the other end of the dense cylinder is hermetically connected to the gas recovery path, and one end of the porous cylinder is hermetically accommodated in the hermetic container do it.

また、好適には、前記複数本の多孔質筒体および緻密質筒体は、その一端が一平面上に位置させられたものである。このようにすれば、中空封止体でその一端を固着して気体室内に開放させるに際して、固着作業が容易になると共に、その気体室の大きさを小さくできる利点がある。   Preferably, one end of each of the plurality of porous cylinders and the dense cylinder is positioned on one plane. If it does in this way, when fixing the end with a hollow sealing body and making it open | release in a gas chamber, while adhering work becomes easy, there exists an advantage which can reduce the magnitude | size of the gas chamber.

また、好適には、前記緻密質筒体は、その他端が前記複数本の多孔質筒体の他端よりも突き出したものである。このようにすれば、多孔質筒体とは独立して気体回収路に接続される緻密質筒体の他端が突き出していることから、その接続が容易になる利点がある。一層好適には、前記複数本の多孔質筒体はその他端が一平面上に位置し、前記緻密質筒体はその他端がその一平面よりも突き出したものである。このようにすれば、複数本の多孔質筒体の他端を気体室内に容易に収容できる利点がある。   Preferably, the dense cylindrical body has the other end protruding beyond the other ends of the plurality of porous cylindrical bodies. In this way, since the other end of the dense cylindrical body connected to the gas recovery path independently of the porous cylindrical body protrudes, there is an advantage that the connection becomes easy. More preferably, the other ends of the plurality of porous cylinders are positioned on one plane, and the dense cylinder has the other ends protruding beyond the one plane. If it does in this way, there exists an advantage which can accommodate easily the other end of a plurality of porous cylinders in a gas chamber.

また、好適には、前記多孔質筒体モジュールは、前記複数本の多孔質筒体および緻密質筒体の一端に前記中空封止体が固着され且つそれらの他端に前記支持体が固着されたものである。このようにすれば、複数本の多孔質筒体および緻密質筒体がそれらの両端に中空封止体および支持体が固着されることによって一体的に束ねられると共に、それらの一端が連結路として機能する気体室内に開放される。そのため、束ねられると同時に、多孔質筒体の他端からその一端、連結路、および緻密質筒体の一端を経由してその他端に至る気体通路が形成され、複数本の多孔質筒体の一端が中空封止体によって閉じられる。したがって、多孔質筒体モジュールを気密容器内に設置して、その気密容器に備えられているスイープガス供給路および気体回収路をスイープガス供給部および緻密質筒体の他端にそれぞれ接続するだけで、他に特に封止構造を設けること無く、前記特定の気体がその多孔質筒体の周壁を透過する経路のみを通って上記気体通路内を流通可能なフィルタ構造が得られる。この結果、気密容器全体の気密封止構造と、多孔質筒体モジュールの気密構造とを別々に構成できるため、多孔質筒体モジュールの大きさに応じて気密容器の封止構造を変更する必要が無く、しかも、気密容器内への組付け作業が簡単になる利点がある。   Preferably, in the porous cylindrical module, the hollow sealing body is fixed to one end of the plurality of porous cylindrical bodies and the dense cylindrical body, and the support is fixed to the other end thereof. It is a thing. In this way, a plurality of porous cylinders and dense cylinders are integrally bundled by fixing the hollow sealing body and the support body to both ends thereof, and one end thereof serves as a connection path. Opened into a functioning gas chamber. Therefore, at the same time as being bundled, a gas passage is formed from the other end of the porous cylinder to the other end via one end of the porous cylinder, the connection path, and one end of the dense cylinder, and the plurality of porous cylinders One end is closed by a hollow sealing body. Therefore, simply install the porous cylinder module in the airtight container, and connect the sweep gas supply path and gas recovery path provided in the airtight container to the sweep gas supply section and the other end of the dense cylinder, respectively. Thus, a filter structure can be obtained in which the specific gas can flow through the gas passage only through a path through which the specific gas permeates the peripheral wall of the porous cylindrical body without providing any other sealing structure. As a result, since the airtight sealing structure of the entire airtight container and the airtight structure of the porous cylinder module can be configured separately, it is necessary to change the sealing structure of the airtight container according to the size of the porous cylinder module In addition, there is an advantage that the assembling work in the airtight container is simplified.

上記構成において、支持体の一面が前記貫通孔を備えた緻密質の蓋部材によって覆われることによりそれらの間に気体室が形成される場合には、束ねられると同時に更に複数本の多孔質筒体の他端がその気体室内に開放される。そのため、複数本の多孔質筒体の他端がその支持体および蓋部材によって閉じられ、且つ共通の貫通孔に連通させられるので、気密容器内に設置するに際してスイープガス供給部をスイープガス供給路に接続することが一層容易になる。   In the above configuration, when one surface of the support is covered with a dense lid member having the through-hole to form a gas chamber between them, a plurality of porous cylinders are simultaneously bundled The other end of the body is opened into the gas chamber. Therefore, the other ends of the plurality of porous cylinders are closed by the support and the lid member, and communicated with the common through-hole, so that the sweep gas supply unit is installed in the airtight container. It becomes easier to connect to.

更に、上記のように多孔質筒体モジュールの封止構造が中空封止体、支持体および蓋部材によって構成される等により、気密容器内に設置する際に多孔質筒体をガラス封着材等を用いて気密に封止する必要がない場合には、多孔質筒体の外周面に実質的にフィルタとして機能する所定の細孔径の多孔質膜が設けられる場合にも、中空封止体、支持体、および蓋部材を接合した後に多孔質膜を成膜できるため、その接合強度の確保が容易になる利点もある。   Furthermore, when the sealing structure of the porous cylindrical module is constituted by a hollow sealing body, a support and a lid member as described above, the porous cylindrical body is sealed with a glass sealing material when installed in an airtight container. In the case where there is no need to hermetically seal using a hollow sealing body, a porous sealing body having a predetermined pore diameter that substantially functions as a filter is provided on the outer peripheral surface of the porous cylindrical body. Further, since the porous film can be formed after the support and the lid member are bonded, there is an advantage that the bonding strength can be easily secured.

因みに、多孔質筒体を気密容器内に設置する際にフランジ部材等に気密に封止する構造では、多孔質膜の成膜後に封止工程が実施される。そのため、形成した多孔質膜が変質しないようにその封止のための焼成温度を成膜温度よりも低くする必要があることから、焼成温度が低いことに起因して接合強度の確保が困難であった。   Incidentally, in the structure in which the porous cylinder is hermetically sealed to the flange member or the like when the porous cylinder is installed in the hermetic container, the sealing step is performed after the porous film is formed. Therefore, it is necessary to lower the firing temperature for sealing so that the formed porous film does not deteriorate, so that it is difficult to ensure the bonding strength due to the low firing temperature. there were.

また、好適には、前記緻密質筒体は、その長手方向に垂直な平面内における前記複数本の多孔質筒体および緻密質筒体全体の分布領域内に、その領域の重心回りに一様な分布で配置されたものである。このようにすれば、相対的に高強度の緻密質筒体が分布領域内にその重心に対して偏り無く配置されるので、モジュール全体の機械的強度が好適に確保される。例えば一本の場合には中央に配置され、2本以上の場合にはその分布領域の重心に中心が一致する円周上に等間隔に配置されることが好ましい。   Preferably, the dense cylinder is uniform around the center of gravity of the plurality of porous cylinders and the entire dense cylinder in a distribution area in a plane perpendicular to the longitudinal direction. It is arranged with a random distribution. In this way, the relatively high-strength dense cylindrical body is arranged in the distribution region without being biased with respect to its center of gravity, so that the mechanical strength of the entire module is suitably ensured. For example, in the case of one, it is preferably arranged in the center, and in the case of two or more, it is preferably arranged at equal intervals on a circle whose center coincides with the center of gravity of the distribution region.

また、好適には、前記緻密質筒体は前記複数本の多孔質筒体の外周側に複数本が配置される。このようにすれば、相対的に高強度の複数本の緻密質筒体の内周側に相対的に低強度の多孔質筒体が位置することから、その多孔質筒体が外周側に位置する場合に比較して、その多孔質筒体の破損が抑制される。   Preferably, a plurality of the dense cylinders are arranged on the outer peripheral side of the plurality of porous cylinders. In this way, since the relatively low-strength porous cylinder is located on the inner peripheral side of the plurality of relatively high-strength dense cylindrical bodies, the porous cylinder is located on the outer peripheral side. Compared with the case where it does, the failure | damage of the porous cylinder is suppressed.

なお、緻密質筒体は分離された前記特定の気体の通路として機能するものであって、気体の分離自体には寄与しない。そのため、多孔質筒体内を通過した気体の流通抵抗とならない程度の流通断面積を備えていれば足り、過剰に設けると空間利用効率を低下させる。そのため、空間利用効率面では、必要な流通断面積が確保できる範囲で少ない本数が好ましく、1本とするのが空間利用効率が最も高くなる。この本数が少ない場合には、機械的強度の分布を考慮すると多孔質筒体の内周側に配置される方が好ましくなる。   The dense cylinder functions as a passage for the specific gas separated, and does not contribute to the gas separation itself. Therefore, it is sufficient to provide a flow cross-sectional area that does not cause the flow resistance of the gas that has passed through the porous cylinder, and if it is excessively provided, the space utilization efficiency is lowered. For this reason, in terms of space utilization efficiency, a small number is preferable as long as a necessary flow cross-sectional area can be secured, and the space utilization efficiency is highest when one is used. In the case where the number is small, it is preferable to dispose on the inner peripheral side of the porous cylindrical body in consideration of the distribution of mechanical strength.

また、緻密質筒体は、多孔質筒体と同一開口面積に構成されてもよいが、それよりも小さいまたは大きい開口面積に構成されてもよい。但し、過度に大きくすると、多孔質筒体モジュールの全容積のうち気体の分離に寄与する多孔質筒体の占める体積が小さくなるので収率を低下させ、過度に小さくすると、流通抵抗を高くして収率を低下させる。そのため、緻密質筒体の開口面積は、複数本の多孔質筒体内の気体流量に応じた適当な大きさに定めることが好ましい。   The dense cylindrical body may be configured with the same opening area as the porous cylindrical body, but may be configured with an opening area smaller or larger than that. However, if it is excessively large, the volume occupied by the porous cylinder contributing to gas separation in the total volume of the porous cylinder module will be small, so the yield will be reduced, and if it is excessively small, the flow resistance will be increased. Reducing the yield. Therefore, it is preferable that the opening area of the dense cylindrical body is set to an appropriate size according to the gas flow rate in the plurality of porous cylindrical bodies.

また、前記多孔質筒体および緻密質筒体は、例えば、円筒形状を成すものが好適に用いられるが、角筒形状等の他の形状であっても差し支えない。   In addition, for example, a cylindrical shape is preferably used as the porous cylinder and the dense cylinder, but other shapes such as a square cylinder may be used.

また、多孔質筒体の本数は、使用される気密容器の大きさや用途等に応じて2本以上の適宜の複数本に定められ、緻密質筒体の本数は前述したように流通抵抗および空間利用効率等との兼ね合いで1本以上の適宜の本数に定められる。   In addition, the number of porous cylinders is determined to be an appropriate plural number of two or more according to the size and application of the airtight container used, and the number of dense cylinders is the flow resistance and the space as described above. One or more appropriate numbers are determined in consideration of utilization efficiency and the like.

また、好適には、前記中空封止体は、前記複数本の多孔質筒体および前記緻密質筒体の一端が貫通させられた支持部と、その支持部との間に前記気体室を形成するようにその支持部の一面に気密に固着された蓋部とから構成される。このようにすれば、支持部によって多孔質筒体および緻密質筒体が束ねられると共に、その支持部に蓋部を固着することで前記気体室が形成される。なお、気体室は、例えば、支持部および蓋部の少なくとも一方に他方に対向して備えられた凹所によって形成される。   Preferably, the hollow sealed body forms the gas chamber between the plurality of porous cylinders and a support part through which one end of the dense cylinder passes, and the support part. In this way, it is constituted by a lid portion hermetically fixed to one surface of the support portion. In this way, the porous cylinder and the dense cylinder are bundled by the support part, and the gas chamber is formed by fixing the lid part to the support part. The gas chamber is formed, for example, by a recess provided on at least one of the support portion and the lid portion so as to face the other.

また、好適には、前記多孔質筒体モジュールは、前記緻密質筒体の内壁面に固着された所定の機能を有する機能層を含むものである。このようにすれば、多孔質筒体を透過して緻密質筒体内に流れ込んだ気体は、その他端に向かって流れる過程でその内壁面に設けられた機能層と接触させられる。そのため、その機能層の機能に応じて、多孔質筒体モジュールを気体の改質等種々の目的に用いることができる。すなわち、緻密質筒体の周壁は前記所定の気体を透過させないことから、その内壁面に何らかの層(或いは膜)を形成してもモジュール全体の透過性能に何ら影響せず、しかも、その緻密質筒体内を流れる過程でその内壁面に気体が長時間に亘って接触させられるため、その内壁面に機能層を設けることにより好適に気体と反応させ得るのである。例えば、触媒層が機能層として設けられる場合には、分離された気体中の有害成分の除去、減少、或いは無害化等がその触媒の構成に応じて可能である。また、吸着層が機能層として設けられる場合には、分離された気体中の水分等の不純物を吸着して除去或いは減少させることがその吸着材料の構成に応じて可能である。   Preferably, the porous cylinder module includes a functional layer having a predetermined function fixed to an inner wall surface of the dense cylinder. If it does in this way, the gas which permeate | transmitted the porous cylinder and flowed into the dense cylinder will be made to contact the functional layer provided in the inner wall surface in the process of flowing toward the other end. Therefore, the porous cylindrical module can be used for various purposes such as gas modification according to the function of the functional layer. That is, the peripheral wall of the dense cylindrical body does not allow the predetermined gas to permeate, so even if any layer (or film) is formed on the inner wall surface, it does not affect the permeation performance of the entire module, and the dense wall Since the gas is brought into contact with the inner wall surface for a long time in the process of flowing through the cylinder, it can be reacted with the gas suitably by providing a functional layer on the inner wall surface. For example, when the catalyst layer is provided as a functional layer, removal, reduction, or detoxification of harmful components in the separated gas can be performed according to the configuration of the catalyst. When the adsorption layer is provided as a functional layer, it is possible to adsorb and remove or reduce impurities such as moisture in the separated gas depending on the configuration of the adsorption material.

すなわち、本発明の多孔質筒体モジュールは、機能層を形成しない状態でガスの分離に用いられる他、機能層を設けることによって気体中の微少量の不純物の吸着除去等に好適に用いられる。例えば、ガス分離用途においては、水素と窒素との混合ガスからの水素ガスの分離、水素とメタンとの混合ガスからの水素の分離、水素と酸素との混合ガスからの水素の分離等に用い得る。分離するガスは、水素に限られず、分子径が相互に異なる(相違が大きいほど好ましい)気体分子であれば、適宜の混合ガスに用い得る。   That is, the porous cylindrical module of the present invention is suitably used for gas separation without forming a functional layer, and for adsorbing and removing a minute amount of impurities in a gas by providing a functional layer. For example, in gas separation applications, it is used for separation of hydrogen gas from a mixed gas of hydrogen and nitrogen, separation of hydrogen from a mixed gas of hydrogen and methane, separation of hydrogen from a mixed gas of hydrogen and oxygen, etc. obtain. The gas to be separated is not limited to hydrogen, and can be used as an appropriate mixed gas as long as it is a gas molecule having a different molecular diameter (a larger difference is more preferable).

また、前記多孔質筒体モジュールは、両端が開放された前記複数本の多孔質筒体に加えて、前記他端側が閉塞された1本または複数本の多孔質筒体を備えたものであってもよい。その他端側が閉塞された多孔質筒体内にはスイープガスが送り込まれないことから、全ての多孔質筒体の他端からスイープガスが送り込まれる場合に比べて不利ではあるが、このような多孔質筒体を設けても機能上の支障は特に生じない。   The porous cylinder module includes one or a plurality of porous cylinders closed at the other end in addition to the plurality of porous cylinders open at both ends. May be. Since the sweep gas is not sent into the porous cylinder whose other end is closed, it is disadvantageous compared to the case where the sweep gas is sent from the other end of all the porous cylinders. Even if the cylinder is provided, there is no particular functional problem.

また、好適には、前記多孔質筒体モジュールは、その構成部材がセラミック材料で構成されるものである。セラミック材料は耐環境性に優れるため、気体分離に好適に用い得る。セラミック材料としては、例えば、アルミナ・セラミックスやアルミナとシリカの混合材料(例えばムライト)等が好適であるが、これらに限られない。   Preferably, the porous cylindrical module has a constituent member made of a ceramic material. Ceramic materials are excellent in environmental resistance and can be suitably used for gas separation. As the ceramic material, for example, alumina / ceramics or a mixed material of alumina and silica (for example, mullite) is preferable, but is not limited thereto.

また、前記多孔質筒体は、好適には、セラミックス、合成樹脂、および金属等から構成されるものであるが、特にアルミナやムライト等で構成することが好ましい。   The porous cylindrical body is preferably made of ceramics, synthetic resin, metal, or the like, but is particularly preferably made of alumina, mullite, or the like.

また、前記中空封止体、前記支持体、および前記蓋部材は、好適には、セラミックス、合成樹脂、または金属から成るものであり、特に、アルミナやムライト等で構成することが好ましい。   The hollow sealing body, the support body, and the lid member are preferably made of ceramics, synthetic resin, or metal, and are particularly preferably made of alumina, mullite, or the like.

また、前記緻密質筒体の構成材料は、多孔質筒体、中空封止体、および支持体等と同一材料或いは同一系統の材料で構成されることが好ましいが、これらに限られず、別系統の材料でも差し支えなく、例えば、合成樹脂材料や金属材料等で構成されていてもよい。但し、多孔質筒体モジュールが温度変化の激しい環境等で用いられる場合には、他の構成材料と可及的に熱膨張係数の相違の小さい材料で構成することが望ましく、例えば、コバール等の金属が好適に用いられる。   Further, the constituent material of the dense cylinder is preferably made of the same material or the same material as the porous cylinder, the hollow sealing body, and the support, but is not limited thereto. For example, a synthetic resin material or a metal material may be used. However, when the porous cylindrical module is used in an environment where the temperature changes drastically, it is desirable that the porous cylindrical module is made of a material having as small a difference in thermal expansion coefficient as possible from other constituent materials, such as Kovar. Metal is preferably used.

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.

図1は、本発明の一実施例の多孔質円筒モジュール(以下、モジュールという)10の全体を示す斜視図であり、図2は、その長手方向に沿った断面を中間部を省略して示す図である。これらの図において、モジュール10は、一方向に沿って伸びる長手状を成し相互に径方向に離隔させられた複数本、例えば6本の多孔質円筒12と、径方向に離隔してこれに平行に設けられた1本の緻密質円筒14と、それら多孔質円筒12および緻密質円筒14の両端部にそれぞれ嵌め合わされたエンドキャップ16,18と、そのエンドキャップ16のエンドキャップ18とは反対側の他面42に突設されたガス供給管19を備えて構成されている。本実施例においては、多孔質円筒12が多孔質筒体に、緻密質円筒14が緻密質筒体に、エンドキャップ18が中空封止体にそれぞれ相当する。   FIG. 1 is a perspective view showing the entirety of a porous cylindrical module (hereinafter referred to as a module) 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross section along the longitudinal direction with an intermediate portion omitted. FIG. In these drawings, the module 10 has a longitudinal shape extending in one direction and is radially separated from a plurality of, for example, six porous cylinders 12 separated from each other in the radial direction. One dense cylinder 14 provided in parallel, end caps 16 and 18 fitted to both ends of the porous cylinder 12 and the dense cylinder 14, respectively, and the end cap 16 of the end cap 16 is opposite to the end cap 18 A gas supply pipe 19 projecting from the other side 42 is provided. In this embodiment, the porous cylinder 12 corresponds to a porous cylinder, the dense cylinder 14 corresponds to a dense cylinder, and the end cap 18 corresponds to a hollow sealing body.

上記の多孔質円筒12は、例えば、外径が6(mm)程度、内径が4(mm)程度、長さ寸法が400(mm)程度の大きさを備えて断面が円環状を成し、図において左側に位置する第1端部20および右側に位置する第2端部22がそれぞれ開放されたものである。また、この多孔質円筒12は、例えば気孔率が30〜40(%)程度の多孔質のアルミナ・セラミックスから成るものであって、例えば4(nm)程度の平均細孔径を備えた微細な多数の細孔がその周壁24の表面26から内面28まで連通して形成されており、その周壁24を例えば窒素や水素等の所定の気体が透過し得るように構成されている。   The porous cylinder 12 has, for example, an outer diameter of about 6 (mm), an inner diameter of about 4 (mm), a length dimension of about 400 (mm), and a cross section having an annular shape, In the figure, the first end 20 located on the left side and the second end 22 located on the right side are opened. The porous cylinder 12 is made of porous alumina ceramics having a porosity of about 30 to 40 (%), for example, and has a large number of fine pores having an average pore diameter of about 4 (nm), for example. Are formed so as to communicate from the surface 26 to the inner surface 28 of the peripheral wall 24, and the peripheral wall 24 is configured to allow a predetermined gas such as nitrogen or hydrogen to pass therethrough.

また、上記の緻密質円筒14は、例えば外径が6(mm)程度、内径が4(mm)程度、長さ寸法が500(mm)程度の大きさを備えて断面が円環状を成し、図において左側に位置する第1端部30および右側に位置する第2端部32がそれぞれ開放されたものである。また、この緻密質円筒14は、例えば気孔率が0〜5(%)程度すなわち多孔質円筒12よりも十分に緻密な緻密質のアルミナ・セラミックスから成るものであって、その周壁34は気体が透過し得ないように構成されている。また、前記のガス供給管19も、この緻密質円筒14と長さ寸法が異なる他は同様にアルミナ・セラミックス等から同様な寸法および形状に構成された緻密質円筒である。   The dense cylinder 14 has, for example, an outer diameter of about 6 (mm), an inner diameter of about 4 (mm), and a length dimension of about 500 (mm), and a circular cross section. In the figure, the first end 30 located on the left side and the second end 32 located on the right side are opened. The dense cylinder 14 is made of, for example, a dense alumina ceramic having a porosity of about 0 to 5 (%), that is, sufficiently denser than the porous cylinder 12, and the peripheral wall 34 is made of gas. It is comprised so that it cannot permeate | transmit. Further, the gas supply pipe 19 is also a dense cylinder similarly configured from alumina / ceramics or the like in the same size and shape except that the length of the gas supply pipe 19 is different from that of the dense cylinder 14.

また、前記のエンドキャップ16,18は、何れも緻密質円筒14と同様な緻密質のアルミナ・セラミックスから成り、略円板状を成すものである。エンドキャップ16は、エンドキャップ18とは反対側の一面42に環状の段付部46が形成されると共に、更にその内周に凹所48が形成されたものである。その凹所48には、一面38から凹所48に向かって厚み方向に貫通する7個の貫通孔36、40が備えられている。これら7個の貫通孔36,40は、1個(貫通孔36)がエンドキャップ16の中心に位置し、残る6個(貫通孔40)がその周囲の一円周上に一定の間隔で、すなわち例えば60度程度の間隔で配置されている。   Each of the end caps 16 and 18 is made of a dense alumina ceramic similar to the dense cylinder 14 and has a substantially disk shape. The end cap 16 has an annular stepped portion 46 formed on one surface 42 opposite to the end cap 18, and a recess 48 formed on the inner periphery thereof. The recess 48 is provided with seven through holes 36 and 40 that penetrate from the one surface 38 toward the recess 48 in the thickness direction. Of these seven through-holes 36 and 40, one (through-hole 36) is located at the center of the end cap 16, and the remaining six (through-holes 40) are arranged on the circumference of the circumference at regular intervals. That is, for example, they are arranged at intervals of about 60 degrees.

また、前記のエンドキャップ18は、エンドキャップ16と同様な形状に構成され、且つ対称的に配置されたものであって、そのエンドキャップ16とは反対側の一面44に環状の段付部46が形成されると共に、更にその内周に凹所48が形成されている。この凹所48には、一面44側から他面50に貫通する例えば7個の貫通孔52、53が備えられている。これら7個の貫通孔52、53は、1個(貫通孔53)がエンドキャップ18の中心に位置し、残る6個(貫通孔52)がその周囲の一円周上に一定の間隔で配置されている。この貫通孔52が配置されている円周の直径は、貫通孔40が配置されている円周の直径と同じ大きさである。   The end cap 18 is configured in the same shape as the end cap 16 and is disposed symmetrically, and has an annular stepped portion 46 on one surface 44 opposite to the end cap 16. And a recess 48 is further formed on the inner periphery thereof. The recess 48 includes, for example, seven through holes 52 and 53 that penetrate from the one surface 44 side to the other surface 50. Of these seven through holes 52 and 53, one (through hole 53) is located at the center of the end cap 18, and the remaining six (through holes 52) are arranged at regular intervals on the circumference of the circumference. Has been. The diameter of the circumference where the through hole 52 is arranged is the same as the diameter of the circumference where the through hole 40 is arranged.

また、上記のエンドキャップ16,18の一面42,44には、上記の凹所48,48を閉じる円板状のエンドカバー54、55が例えばシール・ガラス等の封着材56で気密に固着されており、それらの間に気体室58a,58bが形成されている。このエンドカバー54、55も、エンドキャップ16,18と同様に緻密質のアルミナ・セラミックス等で構成され、気体を透過させないものである。但し、エンドキャップ16に固着されたエンドカバー55には、中央部に貫通孔36と同軸に位置する貫通孔57がその厚み方向に貫通して設けられると共に、それよりも外周側の位置に厚み方向に貫通する貫通孔59が備えられている。   Further, disk-shaped end covers 54 and 55 for closing the recesses 48 and 48 are airtightly fixed to the one surfaces 42 and 44 of the end caps 16 and 18 with a sealing material 56 such as seal glass. Gas chambers 58a and 58b are formed between them. The end covers 54 and 55 are also made of dense alumina / ceramics and the like, similarly to the end caps 16 and 18, and do not allow gas to pass therethrough. However, the end cover 55 fixed to the end cap 16 is provided with a through hole 57 positioned coaxially with the through hole 36 in the center portion in the thickness direction, and at a position on the outer peripheral side than that. A through hole 59 penetrating in the direction is provided.

前記の多孔質円筒12および緻密質円筒14は、このように構成されたエンドキャップ16,18の貫通孔36,40,52、53およびエンドカバー55の貫通孔57に刺し通されており、何れもシール・ガラス等の封着材56で気密に固着されている。また、エンドカバー55に設けられた貫通孔59には、前記のガス供給管19が刺し通されており、その一端が気体室58a内に開放させられると共に他端が気体室58a外に位置させられている。   The porous cylinder 12 and the dense cylinder 14 are pierced through the through holes 36, 40, 52, and 53 of the end caps 16 and 18 and the through hole 57 of the end cover 55 thus configured. Is also hermetically fixed with a sealing material 56 such as seal glass. Further, the gas supply pipe 19 is pierced through the through hole 59 provided in the end cover 55, and one end thereof is opened in the gas chamber 58a and the other end is positioned outside the gas chamber 58a. It has been.

この結果、上記の図2から明らかなように、多孔質円筒12は、その第1端部20が緻密なエンドキャップ16およびエンドカバー55間に形成された気体室58a内に開放させられると共に、第2端部22が緻密なエンドキャップ18とエンドカバー54との間に形成された気体室58b内に開放されており、一方、緻密質円筒14は、その第1端部30がエンドキャップ16の他面42側に突き出して開放されると共に、第2端部32が上記のエンドキャップ18側の気体室58b内に開放されている。そのため、上記の多孔質円筒12の周壁24を透過して気体がその内部に入ると、その開放された第2端部22から気体室58b内に向かって流れ、緻密質円筒14にその第2端部32から流れ込んだものがその内部を第1端部30に向かって流れ、その開放された第1端部30から流れ出ることになる。本実施例においては、エンドキャップ16が支持体に、エンドカバー55が蓋部材に相当し、エンドキャップ18およびエンドカバー54によって中空封止体が構成されている。また、気体室58bが連結路に相当する。   As a result, as apparent from FIG. 2 above, the porous cylinder 12 is opened in the gas chamber 58a formed between the end cap 16 and the end cover 55 whose first end 20 is dense, The second end portion 22 is opened in a gas chamber 58b formed between the dense end cap 18 and the end cover 54, while the dense cylinder 14 has a first end portion 30 at the end cap 16. The second end portion 32 is opened into the gas chamber 58b on the end cap 18 side while being protruded and opened to the other surface 42 side. Therefore, when the gas passes through the peripheral wall 24 of the porous cylinder 12 and enters the inside thereof, the gas flows from the opened second end portion 22 into the gas chamber 58b and enters the dense cylinder 14 with the second gas. What flows from the end portion 32 flows through the inside toward the first end portion 30 and flows out from the opened first end portion 30. In this embodiment, the end cap 16 corresponds to the support body, the end cover 55 corresponds to the lid member, and the end cap 18 and the end cover 54 constitute a hollow sealing body. The gas chamber 58b corresponds to a connection path.

また、ガス供給管19から送り込まれた気体は、エンドキャップ16側の気体室58a内に入り、その中で広がって多孔質円筒12に第1端部20から入る。この気体も多孔質円筒12内を図における左側から右側に向かって流れ、気体室58bを経由して緻密質円筒14内に入り、その第1端部30から排出される。本実施例においては、このガス供給管19がスイープガス供給部に相当する。   The gas fed from the gas supply pipe 19 enters the gas chamber 58 a on the end cap 16 side, spreads in the gas chamber 58 a, and enters the porous cylinder 12 from the first end 20. This gas also flows in the porous cylinder 12 from the left side to the right side in the figure, enters the dense cylinder 14 via the gas chamber 58b, and is discharged from the first end 30 thereof. In this embodiment, the gas supply pipe 19 corresponds to a sweep gas supply unit.

以上のように構成されたモジュール10は、よく知られたセラミック製造技術を用いて、前述したような各特性を備えたエンドキャップ16,18、エンドカバー54、55,多孔質円筒12、緻密質円筒14、およびガス供給管19を作製し、これらを組み合わせて固着することにより製造される。エンドキャップ16,18、エンドカバー54、55は、例えば粉末プレス成形および切削加工等によって成形され、多孔質円筒12、緻密質円筒14、およびガス供給管19は、例えば押出成形や冷間静水圧加圧成形および切削加工等によって成形される。また、原料は、所望とする気孔率に応じて焼結特性の異なるものや添加物を含むもの等が適宜用いられる。また、必要な寸法・形状精度を得るために、焼結後に適宜研削加工が施される。   The module 10 configured as described above includes end caps 16 and 18, end covers 54 and 55, porous cylinders 12, dense cylinders having the above-described characteristics using well-known ceramic manufacturing techniques. The cylinder 14 and the gas supply pipe 19 are manufactured, and these are combined and fixed. The end caps 16 and 18 and the end covers 54 and 55 are formed by, for example, powder press molding and cutting, and the porous cylinder 12, the dense cylinder 14 and the gas supply pipe 19 are formed by, for example, extrusion molding or cold isostatic pressure. It is molded by pressure molding and cutting. In addition, materials having different sintering characteristics or materials containing additives depending on the desired porosity are appropriately used. In addition, in order to obtain necessary dimensional and shape accuracy, grinding is appropriately performed after sintering.

そして、各部品を製造した後、例えば、エンドキャップ16に緻密質円筒14を貫通させると共に、多孔質円筒12を差し込んでそれぞれ封着材56で固着し、それらの他端側にエンドキャップ18を嵌め合わせて封着材56で固着し、それらエンドキャップ16の一面42およびエンドキャップ18の一面44にエンドカバー55,54を嵌め入れて封着材56で固着し、更に、そのエンドカバー55にガス供給管19を嵌め入れて封着材56で固着することによりモジュール10が製造される。なお、これらの固着順序は、上記のものに限られず、製造が容易になるように適宜定められる。   And after manufacturing each component, for example, while letting dense cylinder 14 penetrate end cap 16, porous cylinder 12 is inserted and fixed with sealing material 56, respectively, and end cap 18 is attached to the other end side of them. They are fitted together and fixed with a sealing material 56, and end covers 55 and 54 are fitted into the one surface 42 of the end cap 16 and the one surface 44 of the end cap 18, and fixed with the sealing material 56. The module 10 is manufactured by fitting the gas supply pipe 19 and fixing it with the sealing material 56. Note that the fixing order is not limited to the above, and is determined as appropriate so that the manufacture is easy.

図3は、モジュール10の使用状態を説明するための模式図である。図において、モジュール10は反応容器60内に図示しない固定装置等を用いて固定されており、そのエンドキャップ16から突き出した緻密質円筒14の開放端(第1端部30)がジョイント62によって左端部に設けられた気体回収路(ガス導出口)64に気密に接続されている。また、ガス供給管19は、ジョイント63によってスイープガス供給路65に気密に接続されている。この反応容器60は、気密に構成されたものであって、図において下側に位置する側面にガス導入口66が設けられると共に、上側に位置する側面にバルブ61を備えたガス排出口67が設けられたものである。気体回収路64は、反応容器60の蓋68に設けられており、その蓋68は、図示しないボルト等の締結装置によって気密に容器本体に取り付けられている。また、ガス導入口66には、バルブ70を介してガス供給源72が接続され、一方、気体回収路64には、バルブ74を介してガス流量等を測定するための測定装置76が接続されている。また、スイープガス供給路65には、バルブ78を介してスイープガス供給源80が接続されている。すなわち、モジュール10は、気密な反応容器60内に配置され、且つその緻密質円筒14が気体回収路64に、ガス供給管19がスイープガス供給路65にそれぞれ気密に接続されているが、その反応容器60内には気密な仕切は何ら存在しない。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the usage state of the module 10. In the figure, the module 10 is fixed in the reaction vessel 60 using a fixing device (not shown), and the open end (first end 30) of the dense cylinder 14 protruding from the end cap 16 is connected to the left end by the joint 62. The gas recovery path (gas outlet port) 64 provided in the section is hermetically connected. The gas supply pipe 19 is airtightly connected to the sweep gas supply path 65 by a joint 63. The reaction vessel 60 is configured to be airtight, and includes a gas introduction port 66 provided on a side surface located on the lower side in the figure, and a gas discharge port 67 provided with a valve 61 on the side surface located on the upper side. It is provided. The gas recovery path 64 is provided in a lid 68 of the reaction vessel 60, and the lid 68 is airtightly attached to the vessel body by a fastening device such as a bolt (not shown). A gas supply source 72 is connected to the gas inlet 66 via a valve 70, while a measuring device 76 for measuring a gas flow rate and the like is connected to the gas recovery path 64 via a valve 74. ing. A sweep gas supply source 80 is connected to the sweep gas supply path 65 via a valve 78. That is, the module 10 is arranged in an airtight reaction vessel 60, and the dense cylinder 14 is airtightly connected to the gas recovery path 64 and the gas supply pipe 19 is airtightly connected to the sweep gas supply path 65. There is no airtight partition in the reaction vessel 60.

このような装置構成において、バルブ61,70、74、78を開けてガス供給源72から例えば窒素および水素の混合ガス等の所定の原料気体を反応容器60内に供給すると共にスイープガス供給源80からアルゴン等の所定のスイープガスをガス供給管19に供給すると、反応容器60は気密に構成されていることから、供給された原料気体のうち分子径の小さい水素ガスは、唯一の流通経路である多孔質円筒12の周壁を透過してその内部に流れ込む。また、スイープガスはエンドキャップ16内の気体室58aを経由して多孔質円筒12内に流れ込む。図において、矢印は気体の流通方向を表している。多孔質円筒12内に流入した原料気体およびスイープガスは、気体室58b内に向かって流れ、更に、その気体室58bを経由して緻密質円筒14内に流れ込む。そして、その緻密質円筒14から気体回収路64を経て測定装置76に気体が導かれる。すなわち、このように気体流通経路が構成されていることから、緻密質円筒14の気体回収路64側が相対的に負圧となるので、ガス供給源72から適当な圧力で気体が供給されると、多孔質円筒12の周壁24を透過し、透過した気体が全て緻密質円筒14に流れるのである。   In such an apparatus configuration, the valves 61, 70, 74, and 78 are opened to supply a predetermined source gas such as a mixed gas of nitrogen and hydrogen from the gas supply source 72 into the reaction vessel 60 and the sweep gas supply source 80. When a predetermined sweep gas, such as argon, is supplied to the gas supply pipe 19, the reaction vessel 60 is configured to be airtight, so that hydrogen gas having a small molecular diameter in the supplied raw material gas is the only flow path. It passes through the peripheral wall of a certain porous cylinder 12 and flows into the inside thereof. Further, the sweep gas flows into the porous cylinder 12 via the gas chamber 58 a in the end cap 16. In the figure, the arrows indicate the direction of gas flow. The source gas and the sweep gas that have flowed into the porous cylinder 12 flow toward the gas chamber 58b, and further flow into the dense cylinder 14 via the gas chamber 58b. Then, gas is guided from the dense cylinder 14 to the measuring device 76 through the gas recovery path 64. That is, since the gas flow path is configured in this way, the gas recovery path 64 side of the dense cylinder 14 has a relatively negative pressure, so that when gas is supplied from the gas supply source 72 at an appropriate pressure. The gas that permeates through the peripheral wall 24 of the porous cylinder 12 flows through the dense cylinder 14.

しかも、多孔質円筒12の第1端部20から送り込まれたスイープガスは、アルゴンの分子径が大きいことから多孔質円筒12の周壁24を透過し得ないため、そのまま第2端部22に向かって流れるが、この流れによって周壁24を透過する水素ガスの流入が促進される。そのため、スイープガスを導入しない場合に比較して著しく収率が高められることになる。また、気体回収路64には緻密質円筒14が気密に接続されていることから、反応容器60内に導入された原料気体は、多孔質円筒12を経て緻密質円筒14を通る経路のみで気体回収路64に送られる。したがって、測定装置76で測定されるガス流量は、モジュール10の透過流量となる。なお、窒素ガスは分子径が大きいことから多孔質円筒12の周壁24を透過し得ないため、ガス排出口67から排出される。   Moreover, since the sweep gas fed from the first end 20 of the porous cylinder 12 cannot permeate the peripheral wall 24 of the porous cylinder 12 due to the large molecular diameter of argon, it goes directly to the second end 22. This flow facilitates the inflow of hydrogen gas that permeates the peripheral wall 24. Therefore, the yield is remarkably increased as compared with the case where no sweep gas is introduced. In addition, since the dense cylinder 14 is airtightly connected to the gas recovery path 64, the raw material gas introduced into the reaction vessel 60 is gas only through a path passing through the porous cylinder 12 and the dense cylinder 14. It is sent to the collection path 64. Therefore, the gas flow rate measured by the measuring device 76 is the permeation flow rate of the module 10. Since nitrogen gas has a large molecular diameter and cannot pass through the peripheral wall 24 of the porous cylinder 12, it is discharged from the gas discharge port 67.

下記の表1は、このような装置構成でモジュール10の多孔質円筒12の構成材料や原料ガスの供給圧、スイープガスの有無等を種々変更して水素と窒素との混合ガスを流した場合の透過流量を測定した結果を示したものである。原料ガスの混合比はモル比で50:50とし、スイープガスはアルゴンを0.1(MPa)の圧力で供給した。なお、下記の各実施例では、多孔質円筒12の細孔径を構成材料を変更することで変化させた他は、前述したものと同様な構成とした。下記に示される通り、何れの細孔径や供給ガス圧の場合にも、スイープガスを流すことで水素ガスの透過ガス濃度すなわち収率が著しく高められることが明らかとなった。なお、透過ガス濃度は、気体回収路64から回収された気体をH2+N2を100(mol%)として評価したものである。 Table 1 below shows a case in which a mixed gas of hydrogen and nitrogen is flowed with various changes in the constituent material of the porous cylinder 12 of the module 10, the supply pressure of the raw material gas, the presence or absence of a sweep gas, etc. in such an apparatus configuration It shows the result of measuring the permeation flow rate. The mixing ratio of the source gases was 50:50 in molar ratio, and argon was supplied as the sweep gas at a pressure of 0.1 (MPa). In each of the following examples, the configuration was the same as that described above, except that the pore diameter of the porous cylinder 12 was changed by changing the constituent material. As shown below, it became clear that the permeated gas concentration of hydrogen gas, that is, the yield was remarkably increased by flowing the sweep gas at any pore diameter and supply gas pressure. The permeated gas concentration is evaluated by using H 2 + N 2 as 100 (mol%) for the gas recovered from the gas recovery path 64.

[表1]
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
多孔質円筒構成材料 アルミナ アルミナ アルミナ アルミナ
+シリカ +シリカ
多孔質円筒細孔径(nm) 4 4 0.5 0.5
ガス供給圧(MPa) 0.2 0.3 0.3 0.5
透過係数比(H2/N2) 3.5 3.5 20.5 20.5
H2の透過ガス濃度(mol%)
スイープガス無し 65.1 69.7 89.3 92.4
スイープガス有り 77.2 76.9 94.5 94.1
[Table 1]
Example 1 Example 2 Example 3 Example 4
Porous cylindrical material Alumina Alumina Alumina Alumina
+ Silica + Silica porous cylindrical pore diameter (nm) 4 4 0.5 0.5
Gas supply pressure (MPa) 0.2 0.3 0.3 0.5
Permeability coefficient ratio (H 2 / N 2) 3.5 3.5 20.5 20.5
H 2 permeate gas concentration (mol%)
No sweep gas 65.1 69.7 89.3 92.4
With sweep gas 77.2 76.9 94.5 94.1

要するに、本実施例によれば、緻密質円筒14と複数本の多孔質円筒12とが束ねられたモジュール10は、それらの一端が気体室58bによって相互に連結されていることから、モジュール10には、多孔質円筒12内をその第1端部20からから第2端部22に向かい且つ緻密質円筒14内をその第2端部32から第1端部30に向かって流れるように往復する気体通路が形成されるので、多孔質円筒12の周壁24を透過してその内部に入った気体は、その内部を流れて第2端部22から気体室58bに排出され、その気体室58bを通って緻密質円筒14にその第2端部32から流れ込み、更にその内部を流れて第1端部30から回収される。しかも、多孔質円筒12の第1端部20からスイープガスを送り込むためのガス供給管19が備えられていることから、原料気体の供給圧を高めなくとも、そのスイープガスを流すことによってその周壁24を透過する水素ガス透過率を高め延いては収率を高め得る。このとき、上記ガス供給管19は、多孔質円筒12の第1端部20側に設けられていることから、スイープガスの供給および分離された水素ガスの回収が多孔質円筒12の長手方向における同一端側で行われる。そのため、これらが互いに反対側で行われる場合のような反応容器60の設置空間が大きくなることがないので、スイープガス供給が可能でありながら反応容器60の設置空間を小さく保ち得る。   In short, according to the present embodiment, the module 10 in which the dense cylinder 14 and the plurality of porous cylinders 12 are bundled is connected to the module 10 because one end thereof is connected to each other by the gas chamber 58b. Reciprocates in the porous cylinder 12 so as to flow from the first end 20 to the second end 22 and in the dense cylinder 14 to flow from the second end 32 to the first end 30. Since the gas passage is formed, the gas that has permeated through the peripheral wall 24 of the porous cylinder 12 and entered the inside thereof flows through the inside and is discharged from the second end portion 22 to the gas chamber 58b. Then, it flows into the dense cylinder 14 from the second end portion 32, further flows through the inside thereof, and is collected from the first end portion 30. In addition, since the gas supply pipe 19 for feeding the sweep gas from the first end 20 of the porous cylinder 12 is provided, the peripheral wall can be obtained by flowing the sweep gas without increasing the supply pressure of the raw material gas. The hydrogen gas permeation rate permeating through 24 can be increased and the yield can be increased. At this time, since the gas supply pipe 19 is provided on the first end 20 side of the porous cylinder 12, the supply of the sweep gas and the recovery of the separated hydrogen gas are performed in the longitudinal direction of the porous cylinder 12. Performed on the same end side. For this reason, the installation space for the reaction vessel 60 is not increased as in the case where these are performed on the opposite sides, so that the installation space for the reaction vessel 60 can be kept small while the sweep gas can be supplied.

また、本実施例においては、複数本の多孔質円筒12および緻密質円筒14がそれらの第2端部22,32においてエンドキャップ18およびエンドカバー54で一体的に束ねられると共に、その内部に設けられた気体室58b内にそれらの端部22,32が開放されることによってその気体室58bが連結路として機能させられる。そのため、複数本の多孔質円筒12および緻密質円筒14を束ねると同時に連結路が形成されるので、これらを別々の部材で分担させる場合に比較して構造が簡単になると共に製造が容易になる利点がある。   In the present embodiment, the plurality of porous cylinders 12 and the dense cylinders 14 are integrally bundled at the second end portions 22 and 32 thereof by the end cap 18 and the end cover 54, and are provided therein. When the end portions 22 and 32 are opened in the gas chamber 58b, the gas chamber 58b functions as a connection path. Therefore, since a plurality of porous cylinders 12 and dense cylinders 14 are bundled and a connection path is formed at the same time, the structure is simplified and the manufacture is facilitated as compared with the case where these are shared by different members. There are advantages.

また、本実施例においては、前記複数本の多孔質円筒12および緻密質円筒14がエンドキャップ16に固着されることでそれらの第1端部20,30において一体的に束ねられることから、取扱いが容易になる利点がある。   In this embodiment, the plurality of porous cylinders 12 and the dense cylinders 14 are fixed to the end cap 16 so that they are integrally bundled at the first end portions 20 and 30. There is an advantage that becomes easier.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において、前述した実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, portions common to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図4に示されるモジュール82は、前記のエンドキャップ16に代えてそれよりも外径が大径とされる他は同様に構成されたエンドキャップ84と、その凹所を閉塞するようにエンドカバー55に代えて固着されたエンドカバー86とを備えた他は、前記のモジュール10と略同様に構成されている。上記のエンドカバー86は、例えば多孔質筒体12よりも十分に大きい例えば10(μm)程度の平均細孔径を備えたものであって、アルゴン等の前記スイープガスが透過可能な多孔質材料から成るものである。このエンドカバー86には、緻密質円筒14が貫通させられる貫通孔が中央部に一つだけ設けられており、前記ガス供給管19は取り付けられていない。   The module 82 shown in FIG. 4 has an end cap 84 that is configured in the same manner except that the outer diameter is larger than that of the end cap 16, and an end cover that closes the recess. The configuration is substantially the same as that of the module 10 except that the end cover 86 is provided instead of the end cover 86. The end cover 86 is provided with an average pore diameter of, for example, about 10 (μm) that is sufficiently larger than the porous cylinder 12, and is made of a porous material that is permeable to the sweep gas such as argon. It consists of. The end cover 86 is provided with only one through hole through which the dense cylinder 14 passes, and the gas supply pipe 19 is not attached.

このようなモジュール82は、図に示されるように、フランジ88,90を備えた反応容器92内に収容され、そのフランジ88,90にエンドカバー86を気密に挟持して固定して用いられる。この反応容器92には、エンドカバー86との間で気密空間を構成するカバー94にスイープガス供給路65が備えられており、そのスイープガス供給路65がその気密空間内に開放されているが、他の設置構成は前記モジュール10の場合と同様である。   As shown in the figure, such a module 82 is accommodated in a reaction vessel 92 having flanges 88 and 90, and an end cover 86 is hermetically sandwiched between the flanges 88 and 90 and used. The reaction vessel 92 is provided with a sweep gas supply path 65 in a cover 94 that forms an airtight space with the end cover 86, and the sweep gas supply path 65 is open to the airtight space. Other installation configurations are the same as those of the module 10.

このように構成されたモジュール82では、スイープガス供給路65からスイープガスが供給されると、多孔質のエンドキャップ84を透過して多孔質円筒12内に流れ込むので、前記モジュール10の場合と同様に、そのスイープガスによって水素ガスの透過が促進され収率が高められる。すなわち、モジュール82は、前記モジュール10のようなそれ自身で完成した気体室58aを有していないが、カバー94との間に気体室が実質的に形成されるので、このような構成でも差し支えないのである。本実施例においては、エンドカバー86によってスイープガス供給部が構成されている。   In the module 82 configured as described above, when the sweep gas is supplied from the sweep gas supply path 65, it passes through the porous end cap 84 and flows into the porous cylinder 12. In addition, permeation of hydrogen gas is promoted by the sweep gas, and the yield is increased. That is, the module 82 does not have the gas chamber 58a completed by itself like the module 10, but a gas chamber is substantially formed between the module 82 and the cover 94. There is no. In this embodiment, the end cover 86 constitutes a sweep gas supply unit.

なお、この実施例において、エンドカバー86は、多孔質円筒12内に透過した水素ガスがエンドキャップ84側の端部から逆流して排出されることを抑制する目的で設けられているのであり、原料ガスおよびスイープガスの供給条件を適宜調整することにより無用とすることもできる。   In this embodiment, the end cover 86 is provided for the purpose of suppressing the hydrogen gas that has permeated into the porous cylinder 12 from flowing backward from the end on the end cap 84 side and being discharged. It can be made unnecessary by appropriately adjusting the supply conditions of the source gas and the sweep gas.

図5に示されるモジュール96は、前記の緻密質円筒14の内壁面に触媒層98を固着したものであるが、他の構成はモジュール10と全く同一である。触媒層98は、例えば、0.1(wt%)程度の割合で白金を含むアルミナから成るものであり、例えば、100(μm)程度の厚さ寸法で、緻密質円筒14の全長に亘って設けられている。このようなモジュール96では、多孔質円筒12および気体室58を経由して緻密質円筒14内に気体が流れ込むと、その内壁面上に設けられた触媒層98と接触しつつ開放端30に向かわせられる。そのため、その流通過程で触媒との間で気体が反応させられるので、例えば有害な気体を除去することができる。   The module 96 shown in FIG. 5 has a catalyst layer 98 fixed to the inner wall surface of the dense cylinder 14, but the other configuration is exactly the same as the module 10. The catalyst layer 98 is made of alumina containing platinum at a ratio of about 0.1 (wt%), for example, and is provided over the entire length of the dense cylinder 14 with a thickness dimension of about 100 (μm), for example. ing. In such a module 96, when gas flows into the dense cylinder 14 via the porous cylinder 12 and the gas chamber 58, the gas flows toward the open end 30 while being in contact with the catalyst layer 98 provided on the inner wall surface. You can make it. Therefore, since gas reacts with the catalyst in the flow process, for example, harmful gas can be removed.

例えば、ガス供給源72から送られる気体がH2、H2O、O2の混合ガスである場合に、100(ml/min)程度の流量で流したところ、その混合ガス中のCO濃度が供給側で1000(ppm)であったのに対し、出口側で8(ppm)程度まで低下させられた。また、同様な供給側濃度で流量を1000(ml/min)程度とした場合には、出口側におけるCO濃度を50(ppm)程度に低下させることができた。また、導入する混合ガスを空気(air)と水素との混合ガスとした場合には、1000(ml/min)程度の流量で、供給側におけるVOC濃度が10000(ppm)程度であった場合に、出口側で500(ppm)程度まで低下させることができた。 For example, when the gas sent from the gas supply source 72 is a mixed gas of H 2 , H 2 O, and O 2 , when the gas is flowed at a flow rate of about 100 (ml / min), the CO concentration in the mixed gas is While it was 1000 (ppm) on the supply side, it was reduced to about 8 (ppm) on the outlet side. Further, when the flow rate was set to about 1000 (ml / min) at the same supply side concentration, the CO concentration on the outlet side could be reduced to about 50 (ppm). In addition, when the mixed gas to be introduced is a mixture of air and hydrogen, the VOC concentration on the supply side is about 10000 (ppm) at a flow rate of about 1000 (ml / min). On the outlet side, it could be reduced to about 500 (ppm).

また、上記のような触媒層98に代えて他の触媒層を設けて気体中の微少量の不純物を除去することもできる。また、触媒層98に代えて、吸着層100を設けることもできる。例えば、マグネシウムおよびリチウム化合物を含む吸着層100を設けた場合には、気体中のCO2を除去することができる。また、シリカゲルやモレキュラーシーブ等で吸着層100を構成した場合には、気体中に含まれる微少量水を除去することが可能である。 Further, in place of the catalyst layer 98 as described above, another catalyst layer may be provided to remove a minute amount of impurities in the gas. Further, an adsorption layer 100 may be provided instead of the catalyst layer 98. For example, when the adsorption layer 100 containing magnesium and a lithium compound is provided, CO 2 in the gas can be removed. Moreover, when the adsorption layer 100 is comprised with a silica gel, a molecular sieve, etc., it is possible to remove the trace amount water contained in gas.

以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail with reference to drawings, this invention can be implemented also in another aspect, A various change can be added in the range which does not deviate from the main point.

本発明の一実施例のモジュール10の全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating an overall configuration of a module 10 according to an embodiment of the present invention. 図1のモジュール10の縦断面を示す図である。It is a figure which shows the longitudinal cross-section of the module 10 of FIG. 図1のモジュール10を反応容器60内に設置した使用状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the use condition which installed the module 10 of FIG. 1 in the reaction container 60. FIG. 本発明の他の実施例のモジュール10の構成を説明するための図3に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 3 for demonstrating the structure of the module 10 of the other Example of this invention. 本発明の更に他の実施例のモジュール10の構成を説明するための図2に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG. 2 for demonstrating the structure of the module 10 of the further another Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:多孔質筒体モジュール、12:多孔質円筒、14:緻密質円筒、16:エンドキャップ(支持体)、{18:エンドキャップ、54:エンドカバー}(中空封止体)、19:ガス供給管(スイープガス供給部)、20:第1端部(他端)、24:周壁、60:反応容器 10: porous cylinder module, 12: porous cylinder, 14: dense cylinder, 16: end cap (support), {18: end cap, 54: end cover} (hollow sealing body), 19: gas Supply pipe (sweep gas supply unit), 20: first end (other end), 24: peripheral wall, 60: reaction vessel

Claims (5)

所定の気体が透過可能な多孔質の周壁を有して両端が開放された筒状を成し且つ相互に所定間隔を以て束ねられた複数本の多孔質筒体と、
前記所定の気体が透過不能な緻密質の周壁を有して両端が開放された筒状を成し且つ前記複数本の多孔質筒体と相互に所定間隔を以て一体的に束ねられた緻密質筒体と、
前記複数本の多孔質筒体の長手方向における同一側に位置するそれらの一端から排出された前記気体をそれら一端と同一側に位置する一端から前記緻密質筒体内に導き入れるための連結路と、
前記複数本の多孔質筒体の各々の他端からスイープガスを送り込むためにそれらの他端側に設けられたスイープガス供給部と
を、含むことを特徴とする多孔質筒体モジュール。
A plurality of porous cylindrical bodies having a porous peripheral wall through which a predetermined gas can permeate and having both ends open and bundled at a predetermined interval;
A dense cylinder having a dense peripheral wall through which the predetermined gas cannot permeate and having both ends open and bundled integrally with the plurality of porous cylinders at predetermined intervals. Body,
A connection path for introducing the gas discharged from one end located on the same side in the longitudinal direction of the plurality of porous cylinders into the dense cylinder from one end located on the same side as the one end; ,
And a sweep gas supply section provided on the other end side of the plurality of porous cylinder bodies for feeding a sweep gas from the other end of each of the plurality of porous cylinder bodies.
前記所定の気体が透過不能な緻密質の壁で囲まれた気体室を備えると共に前記複数本の多孔質筒体および前記緻密質筒体の一端がその気体室内に開放されるようにそれら複数本の多孔質筒体および緻密質筒体に気密に固着された中空封止体を含み、前記連結路はその気体室で構成されたものである請求項1の多孔質筒体モジュール。 The gas chamber is provided with a dense wall through which the predetermined gas cannot permeate, and the plurality of porous cylinders and the plurality of the dense cylinders are opened in the gas chamber. 2. The porous cylinder module according to claim 1, wherein the porous cylinder body and a hollow sealing body that is airtightly fixed to the dense cylinder body are included, and the connection path is constituted by the gas chamber. 前記所定の気体が透過不能な緻密質材料から成り且つ前記複数本の多孔質筒体および前記緻密質筒体の他端がその一面から他面に貫通して気密に固着された支持体を含み、前記スイープガス供給部はその支持体の他面上に設けられたものである請求項1の多孔質筒体モジュール。 A support body made of a dense material through which the predetermined gas cannot pass, and a plurality of porous cylinders and a support body in which the other end of the dense cylinder penetrates from one surface to the other and is airtightly fixed. The porous cylindrical module according to claim 1, wherein the sweep gas supply unit is provided on the other surface of the support. 前記所定の気体が透過不能な緻密質材料で構成されると共に前記支持体の他面との間に気体室が形成されるようにその支持体に気密に固着され且つその気体室を外部に連通させることにより前記スイープガス供給部として機能する貫通孔が形成された蓋部材を備え、前記複数本の多孔質筒体の他端がその気体室内に開放させられると共に前記緻密質筒体の他端がその蓋部材を貫通してその気体室外に開放させられたものである請求項3の多孔質筒体モジュール。 The predetermined gas is made of a dense material that is impermeable to the gas, and is gastightly fixed to the support so as to form a gas chamber with the other surface of the support, and the gas chamber communicates with the outside. A lid member having a through-hole that functions as the sweep gas supply unit, and the other ends of the plurality of porous cylinders are opened into the gas chamber and the other ends of the dense cylinders The porous cylindrical module according to claim 3, wherein the porous cylindrical module is opened outside the gas chamber through the lid member. 前記スイープガスが透過可能な多孔質材料で構成されると共に前記支持体の他面に前記複数本の多孔質筒体の他端開口を塞いで固着され且つ前記緻密質筒体の他端が貫通させられた蓋部材を含むものである請求項3の多孔質筒体モジュール。
It is made of a porous material that allows the sweep gas to pass therethrough, and is fixed to the other surface of the support by closing the other end openings of the plurality of porous cylinders, and the other end of the dense cylinder penetrates. The porous cylindrical module according to claim 3, which includes a lid member that is made to move.
JP2003411780A 2003-05-30 2003-12-10 Porous cylindrical module Expired - Lifetime JP4383839B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003411780A JP4383839B2 (en) 2003-12-10 2003-12-10 Porous cylindrical module
US10/852,211 US7255729B2 (en) 2003-05-30 2004-05-25 Porous cylindrical-body module, structure for supporting porous cylindrical bodies, and method for fastening a supporting member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003411780A JP4383839B2 (en) 2003-12-10 2003-12-10 Porous cylindrical module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005169233A true JP2005169233A (en) 2005-06-30
JP4383839B2 JP4383839B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=34732423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003411780A Expired - Lifetime JP4383839B2 (en) 2003-05-30 2003-12-10 Porous cylindrical module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4383839B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112687A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Noritake Co Ltd Metallic silicon based cementing material, bonded product and its manufacturing method
JPWO2016104049A1 (en) * 2014-12-26 2017-10-05 日本碍子株式会社 Gas separation method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112687A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Noritake Co Ltd Metallic silicon based cementing material, bonded product and its manufacturing method
JP4571059B2 (en) * 2005-10-24 2010-10-27 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Method for manufacturing porous cylindrical module
JPWO2016104049A1 (en) * 2014-12-26 2017-10-05 日本碍子株式会社 Gas separation method
US10688434B2 (en) 2014-12-26 2020-06-23 Ngk Insulators, Ltd. Gas separation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4383839B2 (en) 2009-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7255729B2 (en) Porous cylindrical-body module, structure for supporting porous cylindrical bodies, and method for fastening a supporting member
CN100548450C (en) Membrane contactor and manufacture method thereof
US7169213B2 (en) Multi-channel cross-flow porous device
US6126833A (en) Cross-flow filtration device with filtrate conduit network and method of making same
US6214227B1 (en) Ceramic filter module
US20050066812A1 (en) Process and device for separating and exhausting gas bubbles from liquids
CN102389666A (en) Fuel filter
JPH04247224A (en) Multiple bundle device for separating fluid
US8479487B2 (en) Hybrid multichannel porous structure for hydrogen separation
EP2161073A1 (en) Separation membrane complex, and method for production of separation membrane complex
US6361693B1 (en) Porous ceramic filter
US20110099969A1 (en) Hybrid multichannel porous structure for hydrogen separation
JP4383839B2 (en) Porous cylindrical module
EP3124097B1 (en) Method for producing monolithic separation membrane structure
JP4342214B2 (en) Porous cylindrical module
JP7290208B2 (en) Hollow fiber membrane module
CN209564851U (en) A kind of graphene concentrated separation system
WO2023153057A1 (en) Mixed gas separation device, mixed gas separation method, and membrane reactor device
US20230330594A1 (en) Mixed gas separation method and mixed gas separation device
WO2023162352A1 (en) Reactor module and separation membrane module
EP4302864A1 (en) Reactor module, liquid fuel synthesis method, separation membrane module, and separation method
WO2023153054A1 (en) Reactor module, method for synthesizing liquid fuel, separation membrane module and separation method
CN118105849A (en) Hydrogen separation assembly and hydrogen separation device based on composite membrane
JP4271066B2 (en) Filtration device and header for filtration device
JP2004290838A (en) Fluid separation filter and fluid separation module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051024

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060905

A072 Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072

Effective date: 20070116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090915

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090924

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4383839

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131002

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250