JP5101182B2 - Hydrogen permeable membrane module - Google Patents

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本発明は、水素透過膜モジュールに関し、より具体的には従来技術では必須であった金属支持体を不要とした水素透過膜モジュールに関する。   The present invention relates to a hydrogen permeable membrane module, and more specifically, to a hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support, which is essential in the prior art.

例えば、炭化水素の水蒸気改質法で得られる改質ガスには主成分である水素のほか、CO、CO2等の副生成分や余剰H2Oが含まれている。このため改質ガスを、例えば燃料電池の燃料としてそのまま使用したのでは電池性能を阻害してしまう。燃料電池のうちPAFCで用いる水素中のCOは1vol%、PEFCでは100volppmが限度であり、これらを越えると電池性能が著しく劣化する。このためそれら副生成分や余剰H2Oは燃料電池に導入する前に除去する必要がある。 For example, the reformed gas obtained by the hydrocarbon steam reforming method contains by-products such as CO and CO 2 and surplus H 2 O in addition to hydrogen as a main component. For this reason, if the reformed gas is used as it is, for example, as fuel for a fuel cell, the cell performance is impaired. Among fuel cells, CO in hydrogen used in PAFC is limited to 1 vol%, and PEFC is limited to 100 vol ppm. For this reason, these by-products and surplus H 2 O must be removed before being introduced into the fuel cell.

そのような高純度の水素を得るための水素の精製法の一つとして水素透過膜法がある。水素透過膜法は、Pd、Pd合金等の水素透過性箔膜すなわち水素透過膜が水素以外のガスは透過せず、水素のみを選択的に透過する特性を利用するものである。水素含有ガスを水素透過膜に通すことで水素が選択的に透過して分離精製される。この場合、水素透過膜の膜厚は20μm以下、0.5〜20μm程度というように極薄のシート(箔)であるため、水素透過膜を支持する部材が必要である。   One hydrogen purification method for obtaining such high-purity hydrogen is a hydrogen permeable membrane method. In the hydrogen permeable membrane method, a hydrogen permeable foil membrane such as Pd or Pd alloy, that is, a hydrogen permeable membrane does not permeate gases other than hydrogen, but utilizes a characteristic of selectively permeating only hydrogen. By passing the hydrogen-containing gas through the hydrogen permeable membrane, hydrogen is selectively permeated and separated and purified. In this case, since the film thickness of the hydrogen permeable membrane is an extremely thin sheet (foil) such as 20 μm or less and about 0.5 to 20 μm, a member for supporting the hydrogen permeable membrane is required.

図37〜39は、特開2001−276558号公報(本明細書中“558号公報”と言う)に開示された図である。図37は水素ガス分離ユニットの構造を説明するための分解斜視図である。図37中、71は展張枠で、ステンレス鋼等の金属で構成される。展張枠71は、クラッド切板の周囲部分101と中央部分102となる部分にマスキングし、開口Sとなる部分をエッチング処理して、周囲部分101と中央部分102を残して形成される。72はPd合金箔などの水素ガス分離性を有する材料(=水素透過膜)、73は金属支持板、bは細孔である。   37 to 39 are diagrams disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-276558 (referred to as “No. 558” in the present specification). FIG. 37 is an exploded perspective view for explaining the structure of the hydrogen gas separation unit. In FIG. 37, reference numeral 71 denotes an extension frame, which is made of a metal such as stainless steel. The extension frame 71 is formed by masking the portions to be the peripheral portion 101 and the central portion 102 of the clad cut plate, etching the portion to be the opening S, and leaving the peripheral portion 101 and the central portion 102. 72 is a material having hydrogen gas separation properties such as Pd alloy foil (= hydrogen permeable membrane), 73 is a metal support plate, and b is a pore.

図38は、図37のユニットを組み込んだ水素ガス分離体の概略斜視図である。図37のようにして構成された水素ガス分離ユニットは、図38のとおり、金属支持板73の面が内側になるように、その周囲をレーザー溶接などでケース74に固定化して水素ガス分離体とされる。75は精製水素取出管である。   FIG. 38 is a schematic perspective view of a hydrogen gas separator incorporating the unit of FIG. As shown in FIG. 38, the hydrogen gas separation unit configured as shown in FIG. 37 is fixed to the case 74 by laser welding or the like so that the surface of the metal support plate 73 is inside, and the hydrogen gas separator It is said. 75 is a purified hydrogen take-out pipe.

図39は、特開平10−296061号公報(本明細書中“061号公報”と言う)に開示された図である。図39において、通気用溝が付いたベースプレート80の上に複数枚の多孔金属板からなる補強板81を重ね、その上に水素透過性膜複合体89と枠状金属板82を置き、該枠状金属板82の上から溶接でシールすることによって形成される。水素透過性膜複合体89は、ポリエチレンフィルム等の表面平坦度を有する下地基材上にPd等の水素透過膜を0.1〜20μm形成し、その上に多孔質支持体を40〜300μm形成した後、下地基材を焼却または剥離して構成される。   FIG. 39 is a diagram disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-296061 (referred to as “061 publication” in this specification). In FIG. 39, a reinforcing plate 81 made of a plurality of porous metal plates is placed on a base plate 80 with a ventilation groove, and a hydrogen permeable membrane composite 89 and a frame-shaped metal plate 82 are placed on the reinforcing plate 81. It is formed by sealing from above the metal plate 82 by welding. In the hydrogen permeable membrane composite 89, a hydrogen permeable membrane such as Pd is formed to 0.1 to 20 μm on a base substrate having a surface flatness such as a polyethylene film, and a porous support is formed to 40 to 300 μm thereon. After that, the base substrate is incinerated or peeled off.

そのように、558号公報においては、圧延薄膜タイプの水素透過膜72が使用され、水素透過膜72は、展張枠71、金属支持板73に対してレーザー溶接などで固定される。また、061号公報においては、多孔質支持体にPd等の水素透過膜を配した水素透過性膜複合体89が使用され、ベースプレート80の上に補強板81を重ね、その上に水素透過性膜複合体89と枠状金属板82を置き、外周部を溶接することで接合している。また、特開2005−58939号公報においても、水素分離モジュールを構成するに際し、枠体に水素透過膜の端部をレーザー溶接によって接合することが記載されている。   As described above, in the publication No. 558, a rolled thin film type hydrogen permeable film 72 is used, and the hydrogen permeable film 72 is fixed to the extension frame 71 and the metal support plate 73 by laser welding or the like. Further, in Japanese Patent No. 061, a hydrogen permeable membrane composite 89 in which a hydrogen permeable membrane such as Pd is arranged on a porous support is used, a reinforcing plate 81 is overlaid on a base plate 80, and a hydrogen permeable membrane is formed thereon. The membrane composite 89 and the frame-shaped metal plate 82 are placed and joined by welding the outer periphery. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-58939 also describes joining an end portion of a hydrogen permeable membrane to a frame by laser welding when configuring a hydrogen separation module.

しかし、水素透過膜は20μm以下の極薄であるため溶接条件の選定が難しく、溶接時に膜のみが過剰に溶け、モジュールの気密性が確保できないことが多々あった。この結果、歩留率はかなり低くなり、モジュールの作製効率が悪いことが問題であった。   However, since the hydrogen permeable membrane is extremely thin of 20 μm or less, it is difficult to select welding conditions, and only the membrane melts excessively during welding, and the airtightness of the module cannot be ensured in many cases. As a result, the yield rate became considerably low, and the problem was that the module production efficiency was poor.

本発明者らは、上記のような欠点がなく、構造自体簡単で且つ水素透過膜である水素透過性箔膜の取り扱いも容易な水素透過膜補強構造体を先に開発している(特開2007−7565号公報、本明細書中“565号公報”と言う)。この水素透過膜補強構造体によれば、予め別の金属製枠体と接合して気密を確保した後、溶接を行うことで歩留まりはかなり向上した。しかし、一体ずつ作業を行うことから量産は困難であった。   The present inventors have previously developed a hydrogen permeable membrane reinforcing structure that does not have the above-described drawbacks, has a simple structure, and is easy to handle a hydrogen permeable foil membrane that is a hydrogen permeable membrane (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-260260). 2007-7565, referred to as “No. 565” in this specification). According to this hydrogen permeable membrane reinforcing structure, the yield was considerably improved by performing welding after preliminarily joining with another metal frame to ensure airtightness. However, mass production was difficult because the work was performed one by one.

特開2001−276558号公報JP 2001-276558 A 特開平10−296061号公報JP-A-10-296061 特開2005−58939号公報JP 2005-58939 A 特開2007−7565号公報JP 2007-7565 A

本出願人は、上記のような欠点がなく、従来技術では必須であった金属支持体が不要であり、構造自体簡単で且つ水素透過膜である水素透過性箔膜の取り扱いも容易な水素透過膜モジュールを先に出願している〔特願2005−371118(以下「118号出願」と言う)〕。本発明者らが当該118号出願に係る発明についてさらに詳細に検討、追求したところ、特に積層する金属シートの材料の種類について、さらに改善の余地があることがわかった。   The present applicant does not have the drawbacks described above, does not require a metal support that is essential in the prior art, has a simple structure, and can easily handle a hydrogen permeable foil membrane that is a hydrogen permeable membrane. A membrane module has already been filed (Japanese Patent Application No. 2005-371118 (hereinafter referred to as “No. 118 application”)). When the inventors examined and pursued the invention according to the application No. 118 in more detail, it was found that there was room for further improvement, particularly with respect to the type of metal sheet material to be laminated.

すなわち、本発明は、118号出願の発明をさらに改善してなる、従来技術では必須であった金属支持体が不要であり、構造自体簡単で且つ水素透過膜である水素透過性箔膜の取り扱いも容易な水素透過膜モジュールを提供することを目的とするものである。   That is, the present invention further improves the invention of the 118 application, does not require a metal support that is essential in the prior art, handles the hydrogen permeable foil membrane that is simple in structure and is a hydrogen permeable membrane. Another object of the present invention is to provide an easy hydrogen permeable membrane module.

本発明(1)は、金属支持体不要の水素透過膜モジュールである。そして、順次、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートと、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材と、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする。   The present invention (1) is a hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support. Then, sequentially, a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having no gap, one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated, and one or more pores are provided. A reinforcing member in which metal sheets are laminated and a hydrogen permeable membrane are arranged. In this case, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, and they are joined at a time. To do.

本発明(2)は、金属支持体不要の水素透過膜モジュールである。そして、順次、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートと、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材と、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材の複数個と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする。   The present invention (2) is a hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support. Then, sequentially, a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having no gap, one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated, and one or more pores are provided. A plurality of reinforcing members laminated with metal sheets and a hydrogen permeable membrane are arranged. At that time, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, and they are joined at a time. It is characterized by.

本発明(3)は、上記(2)の水素透過膜モジュールにおいて、前記複数個の補強部材が、精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材であることを特徴とする。   According to the present invention (3), in the hydrogen permeable membrane module of the above (2), the plurality of reinforcing members have a gradient in the pore size so that the pores become coarser toward the purified hydrogen collecting member. The reinforcing member is provided.

本発明(4)は、金属支持体不要の水素透過膜モジュールである。そして、上下貫通空隙を有する1枚または金属シートの複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする。   The present invention (4) is a hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support. Further, a reinforcing member in which one or more metal sheets having a plurality of pores are sequentially laminated on both sides of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated, and hydrogen permeation The metal sheets are characterized in that metal sheets of dissimilar metal materials are alternately arranged and bonded together at one time.

本発明(5)は、金属支持体不要の水素透過膜モジュールである。そして、上下貫通空隙を有する金属シートの1枚または複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材の複数個と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする。   The present invention (5) is a hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support. A plurality of reinforcing members in which one or more metal sheets having pores are sequentially laminated on both sides of the purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated; The hydrogen permeable membrane is disposed, and at this time, the metal sheets are characterized in that metal sheets of different metal materials are alternately disposed and bonded together at one time.

本発明(6)は、上記(5)の水素透過膜モジュールにおいて、前記複数個の補強部材が、厚さ方向の中心部である精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材であることを特徴とする。   According to the present invention (6), in the hydrogen permeable membrane module according to the above (5), the pores become rougher as the plurality of reinforcing members go to the purified hydrogen collecting member which is the central portion in the thickness direction. The reinforcing member is formed by providing a gradient in the size of the pores.

本発明(7)は、上記(1)〜(6)のいずれかの水素透過膜モジュールにおいて、前記精製水素収集部材を構成する1枚または複数枚の金属シート、及び、前記補強部材を構成する1枚または複数枚の金属シートを、それぞれ金属シートのままで配置して一度に接合してなることを特徴とする。   In the hydrogen permeable membrane module according to any one of the above (1) to (6), the present invention (7) constitutes one or a plurality of metal sheets constituting the purified hydrogen collecting member and the reinforcing member. One or a plurality of metal sheets are arranged as metal sheets and joined at a time.

本発明(1)〜(7)において、例えば“1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材”とは“1枚の上下貫通空隙を有する金属シートからなる精製水素収集部材”の場合と“複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材”の場合を含む意味である。それが1枚の場合も、隣接する他のシート(隣接する他の部材のシート等)と積層する(重ねる)ことになる。これらの点は、前記各種補強部材等についても同様である。   In the present invention (1) to (7), for example, “a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated” means “a refining made of a metal sheet having one upper and lower through-holes”. The term includes “hydrogen collecting member” and “purified hydrogen collecting member in which a plurality of metal sheets having upper and lower through-holes are laminated”. Even in the case of one sheet, the sheet is stacked (stacked) on another adjacent sheet (such as a sheet of another adjacent member). These points are the same for the various reinforcing members.

本発明によれば下記(a)〜(g)のとおりの効果が得られる。これらの効果のうち、(a)〜(e)、(g)は118号出願の発明と共通の効果であり、(f)は本発明独特の効果である。
(a) 従来技術では必須であった金属支持体が不要であり、その作製の手間が丸々省けるため、低コスト化ができる。
前述558号公報で言えば、ケース74が金属支持体に相当し、前述061号公報で言えば、通気用溝のついたベースプレート80が金属支持体に相当する。これら金属支持体は他の部材とは別個に作製してレーザー溶接等によって接合する必要があるが、本発明においては、従来技術では必須であったそれらの金属支持体は不要である。また、それら金属支持体を用いる場合の溶接時における前述問題点を解決できる。
(b) 精製水素収集部材と補強部材と水素透過膜の接合を一度の接合で行えるので、各材料から一回の工程つまり一回の熱処理工程でモジュール化が可能である上、一平面に何枚分もの補強部材をかたどることで水素透過膜モジュールの量産化が可能である。
(c) 一枚一枚の金属シートはエッチングで加工することも可能であるため、精製水素収集部材、補強部材からなる接合体内部の構造を容易に制御可能である。これにより低コスト化、軽量化、低容量化が期待できる。
(d) 後述985号公報のとおり、薄い金属シートを積層することにより、一枚の厚部材では実現できなかった微細なメッシュの厚板化が可能であるが、本発明において、この技術を応用することにより、補強部材の強度が増強され、水素透過膜モジュールの耐久性を向上することができる。
(e) 精製水素収集部材側に最も細孔の孔が粗い補強部材を配置し、水素透過膜側に向けて、細孔の孔が順次密の補強部材(孔の大きさを順次小さくした補強部材)を配置して、細孔の大きさに勾配を設けることにより、水素透過膜の強度を保ったまま、水素透過膜側から精製水素収集部材に向けて流れる精製水素の流通抵抗を緩和することができる。
(f) 本発明においては、異種金属材料の交互積層により、同種金属材料の積層に較べ接合条件の緩和、すなわち拡散接合等による接合に際して低温化、低圧力化が可能である。これにより、接合時における水素透過膜の熱的あるいは機械的なダメージを低減することができ、水素透過膜との一段接合も行い易くなる。
(g) 本発明においては、水素取り出し口及び取り出し形状の自由度が高い。
According to the present invention, the following effects (a) to (g) can be obtained. Among these effects, (a) to (e) and (g) are effects common to the invention of the 118 application, and (f) is an effect unique to the present invention.
(A) The metal support, which is essential in the prior art, is unnecessary, and the labor for manufacturing it can be saved. Therefore, the cost can be reduced.
In the above-mentioned No. 558, the case 74 corresponds to a metal support, and in the above-mentioned No. 061, the base plate 80 with a ventilation groove corresponds to the metal support. These metal supports need to be prepared separately from other members and joined by laser welding or the like, but in the present invention, those metal supports that are essential in the prior art are unnecessary. Moreover, the above-mentioned problem at the time of welding when using these metal supports can be solved.
(B) Since the purified hydrogen collecting member, the reinforcing member, and the hydrogen permeable membrane can be joined by a single joining, each material can be modularized in a single process, that is, a single heat treatment process. Mass production of hydrogen permeable membrane modules is possible by following the number of reinforcing members.
(C) Since each metal sheet can be processed by etching, the structure inside the joined body composed of the purified hydrogen collecting member and the reinforcing member can be easily controlled. As a result, cost reduction, weight reduction, and capacity reduction can be expected.
(D) As described later in Japanese Patent Publication No. 985, by laminating thin metal sheets, it is possible to increase the thickness of a fine mesh that could not be realized with a single thick member. In the present invention, this technique is applied. By doing so, the strength of the reinforcing member can be enhanced and the durability of the hydrogen permeable membrane module can be improved.
(E) A reinforcing member with the coarsest pores is arranged on the purified hydrogen collecting member side, and the reinforcing members with dense pores in order toward the hydrogen permeable membrane side (reinforcing with the pore size gradually reduced) Member) and providing a gradient in the pore size, the flow resistance of purified hydrogen flowing from the hydrogen permeable membrane side toward the purified hydrogen collecting member is reduced while maintaining the strength of the hydrogen permeable membrane. be able to.
(F) In the present invention, by alternately laminating dissimilar metal materials, it is possible to relax the joining conditions as compared to the lamination of the same metal materials, that is, to lower the temperature and lower the pressure when joining by diffusion bonding or the like. Thereby, the thermal or mechanical damage of the hydrogen permeable film at the time of bonding can be reduced, and one-step bonding with the hydrogen permeable film can be easily performed.
(G) In the present invention, the degree of freedom of the hydrogen outlet and the extraction shape is high.

本発明は、118号出願の発明をさらに改善したものであることから、本発明は118号出願の発明と同じか、同様の態様を採ることを前提、必須とし、これに本発明により改善した実施形態が加わることになる。
このことから、以下においては、118号出願の発明と共通の実施形態を含めて、本発明に係る態様を説明する。
Since the present invention is a further improvement of the invention of the 118 application, the present invention is based on the premise that it takes the same or similar aspects as the invention of the 118 application, and has been improved by the present invention. Embodiments will be added.
From this, the aspect which concerns on this invention is demonstrated below including embodiment common to invention of 118 application.

本発明の水素透過膜モジュールは、いずれの態様においても、精製水素収集部材、補強部材、水素透過膜をそれら各本発明で規定する所定位置に配して一度の接合により構成される。その接合手段には特に限定はないが、その好ましい例として“拡散接合”が挙げられる。拡散接合によれば、それら部材を一回のバッチ熱処理で接合することができる。以下においては、主に拡散接合を例にして説明しているが、他の接合手段による場合も同様である。   In any aspect, the hydrogen permeable membrane module of the present invention is configured by joining the purified hydrogen collecting member, the reinforcing member, and the hydrogen permeable membrane at predetermined positions defined in the present invention. The bonding means is not particularly limited, but a preferred example is “diffusion bonding”. According to diffusion bonding, these members can be bonded by a single batch heat treatment. In the following description, diffusion bonding is mainly described as an example, but the same applies to cases using other bonding means.

本発明において、水素透過膜は、水素を選択的に透過する機能を有する材料で構成された箔膜であれば特に限定はなく、その例として下記(1)〜(6)が挙げられる。
(1)Pd膜、
(2)Pd合金膜、
(3)5族金属(V、NbまたはTa)と6族金属(Cr、Mo、W)その他の金属との合金膜、
(4)Pd合金膜の多層膜(すなわちPd合金膜自体の多層膜)、
(5)Pd膜と、5族金属(V、NbまたはTa)と6族金属(Cr、Mo、W)その他の金属との合金膜と、の多層膜、
(6)Pd合金膜と、5族金属(V、NbまたはTa)と6族金属(Cr、Mo、W)その他の金属との合金膜と、の多層膜。
このうち、(2)Pd合金膜はPdと他の金属との合金膜であり、Pdと合金化する金属としてはAu、Ag、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir、Ce、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Y、Gdが挙げられる。それら金属の二種以上を組み合わせてPdと合金化してもよい。
これらの金属材料からなる箔膜は、圧延法、イオンプレーティング法、メッキ法など各種手法により作製される。
In the present invention, the hydrogen permeable membrane is not particularly limited as long as it is a foil membrane made of a material having a function of selectively permeating hydrogen, and examples thereof include the following (1) to (6).
(1) Pd film,
(2) Pd alloy film,
(3) an alloy film of a Group 5 metal (V, Nb or Ta) and a Group 6 metal (Cr, Mo, W) or other metal,
(4) Pd alloy film multilayer film (that is, Pd alloy film itself multilayer film),
(5) A multilayer film of a Pd film, an alloy film of a Group 5 metal (V, Nb or Ta) and a Group 6 metal (Cr, Mo, W) or other metal,
(6) A multilayer film of a Pd alloy film, an alloy film of a Group 5 metal (V, Nb or Ta), a Group 6 metal (Cr, Mo, W) or other metal.
Among these, (2) Pd alloy film is an alloy film of Pd and other metals, and metals that are alloyed with Pd are Au, Ag, Cu, Pt, Rh, Ru, Ir, Ce, Sm, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Y, Gd are mentioned. Two or more of these metals may be combined and alloyed with Pd.
Foil films made of these metal materials are produced by various methods such as rolling, ion plating, and plating.

本発明の態様について、その作製過程を含めて、順次説明する。以下では、矩形状の、閉塞部材、精製水素収集部材、補強部材、水素透過膜等の各部材を用いて構成した水素透過膜モジュールを例に説明しているが、その形状は他の四角形状その他、適宜の形状とすることができるものである。なお、閉塞部材は、本発明(1)〜(3)の場合のみ有し、本発明(4)〜(6)の水素透過膜モジュールでは有しない。   Aspects of the present invention will be described sequentially including the manufacturing process. In the following, a hydrogen permeable membrane module configured by using rectangular members such as a blocking member, a purified hydrogen collecting member, a reinforcing member, and a hydrogen permeable membrane is described as an example. In addition, it can be set to an appropriate shape. The blocking member is provided only in the cases of the present inventions (1) to (3), and is not included in the hydrogen permeable membrane modules of the present inventions (4) to (6).

〈本発明(1)の態様〉
本発明(1)の水素透過膜モジュールにおいては、その材料として、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シート(a)と、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シート(b)と、1枚または複数枚の細孔を有する金属シート(c)と、水素透過膜(d)が用いられる。そして、これらの材料を順次配置して、すなわち(a)の上に(b)を配置し、(b)の上に(c)を配置し、(c)の上に(d)を配置して一度に拡散接合することで水素透過膜モジュールが作製される。
<Aspect of the present invention (1)>
In the hydrogen permeable membrane module of the present invention (1), as a material thereof, one or more metal sheets (a) having no voids and one or more metal sheets (b) having upper and lower through-holes are used. And a metal sheet (c) having one or more pores and a hydrogen permeable membrane (d). Then, these materials are sequentially arranged, that is, (b) is arranged on (a), (c) is arranged on (b), and (d) is arranged on (c). Thus, a hydrogen permeable membrane module is manufactured by diffusion bonding at a time.

そして、本発明(1)においては、それら金属シートを異種金属材料の金属シートを交互に配置することが重要である。金属シートは上記金属シート(a)と金属シート(b)と金属シート(c)であるが、金属シート(a)は1枚または複数枚、金属シート(b)は1枚または複数枚、金属シート(c)は1枚または複数枚である。本発明(1)においては、それらの金属シートを異種の金属材料で構成し、当該異種の金属シートを交互に積層する。   In the present invention (1), it is important to alternately arrange the metal sheets of different metal materials. The metal sheet is the metal sheet (a), the metal sheet (b), and the metal sheet (c). The metal sheet (a) is one sheet or plural sheets, the metal sheet (b) is one sheet or plural sheets, metal The sheet (c) is one sheet or a plurality of sheets. In the present invention (1), these metal sheets are composed of different metal materials, and the different metal sheets are alternately laminated.

一例として、異種の金属シートがステンレス鋼シートとNiシートであり、金属シート(a)が1枚、金属シート(b)が3枚、金属シート(c)が3枚である場合について言えば以下のとおりとなる。以下、ステンレス鋼シートについては“SUSシート”と記載する。   As an example, the case where the dissimilar metal sheets are stainless steel sheet and Ni sheet, the metal sheet (a) is 1, the metal sheet (b) is 3, and the metal sheet (c) is 3 is as follows. It becomes as follows. Hereinafter, the stainless steel sheet is referred to as “SUS sheet”.

金属シート(a)がSUSシートの場合、当該SUSシートには金属シート(b)のNiシートを当接し、金属シート(b)では当該Niシート→SUSシート→Niシートという配置にする。金属シート(b)のNiシートには金属シート(c)のSUSシートを当接し、金属シート(c)では当該SUSシート→Niシート→SUSシートと言う配置にする。   When the metal sheet (a) is a SUS sheet, the Ni sheet of the metal sheet (b) is brought into contact with the SUS sheet, and the metal sheet (b) is arranged as Ni sheet → SUS sheet → Ni sheet. The SUS sheet of the metal sheet (c) is brought into contact with the Ni sheet of the metal sheet (b), and the SUS sheet → Ni sheet → SUS sheet is arranged in the metal sheet (c).

また、金属シート(a)がNiシートの場合、当該Niシートには金属シート(b)のSUSシートが当接し、金属シート(b)では当該SUSシート→Niシート→SUSシートと言う配置にする。金属シート(b)のSUSシートには金属シート(c)のNiシートが当接し、金属シート(c)では当該Niシート→SUSシート→Niシートという配置にする。   When the metal sheet (a) is a Ni sheet, the SUS sheet of the metal sheet (b) abuts on the Ni sheet, and the metal sheet (b) is arranged as SUS sheet → Ni sheet → SUS sheet. . The Ni sheet of the metal sheet (c) abuts on the SUS sheet of the metal sheet (b), and the Ni sheet → SUS sheet → Ni sheet is arranged in the metal sheet (c).

そして、前述接合により、上記1枚または複数枚の空隙を有しない金属シート(a)により閉塞部材が構成され、上記1枚または複数枚(上記一例では3枚)の上下貫通空隙を有する金属シート(b)により精製水素収集部材が構成され、上記1枚または複数枚(上記一例では3枚)の細孔を有する金属シート(c)により補強部材が構成される。
ここで、上記1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シート(b)における各空隙が水素透過膜モジュールにおいて精製水素を収集し、導出管へ向けて流通させる空隙となるので、当該(b)は“1枚または複数枚の精製水素流通用空隙を有する金属シート”とも言える。
また、上記閉塞部材は、精製水素収集部材の空隙のうち一方の開口側に位置して、その開口を塞ぐ役割をする。そして、精製水素収集部材の空隙のうち他方の開口側に補強部材が位置することになる。
And by the said joining, a closure member is comprised with the said 1 sheet or several metal sheet (a) which does not have a space | gap, The metal sheet which has the said 1 sheet or several sheets (in the above-mentioned example 3 sheets) upper and lower through space A purified hydrogen collecting member is constituted by (b), and a reinforcing member is constituted by the metal sheet (c) having the one or plural (three in the above example) pores.
Here, since each void in the metal sheet (b) having one or a plurality of upper and lower through-holes collects purified hydrogen in the hydrogen permeable membrane module and circulates it toward the outlet tube, the (b ) Can also be said to be “a metal sheet having one or more purified hydrogen flow gaps”.
The closing member is located on one opening side of the gap of the purified hydrogen collecting member and serves to close the opening. And a reinforcement member will be located in the other opening side among the space | gap of a refinement | purification hydrogen collection member.

図1〜5は、本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図である。なお、本発明(1)が本発明(2)〜(7)と共通する部分についても、適宜、当該〈本発明(1)の態様〉の箇所で説明している。   1-5 is a figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1). In addition, also about the part which this invention (1) has in common with this invention (2)-(7), it has demonstrated suitably in the location of the said <mode of this invention (1)>.

以下において、上下貫通空隙を有する金属シート、細孔を有する金属シートについては、それぞれ複数枚を使用する場合を例にしているが、上下貫通空隙を有する金属シートを1枚、細孔を有する金属シートを1枚を使用する場合についても同様である。なお、上下貫通空隙を有する金属シートを1枚、細孔を有する金属シートを1枚を使用する場合についても適宜説明している。   In the following, the case of using a plurality of metal sheets each having a vertically penetrating gap and a metal sheet having pores are exemplified, but one metal sheet having a vertically penetrating gap and a metal having pores. The same applies to the case of using one sheet. In addition, the case where one sheet of metal sheet having upper and lower through-holes and one sheet of metal having pores are used is also described as appropriate.

図1はその作製過程を説明する図で、図1(c′)は図1(c)中A−A線断面図である。図1(a)は水素透過膜1である。
図1(b)は複数枚の細孔を有する金属シートからなり、この段階においては、それらの金属シートを重ねただけ、つまり積層しただけの状態である。そして、次の拡散接合により補強部材2となる。
図1(c)は1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートと、複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートとからなり、この段階においてはそれらの金属シートを重ねただけ、つまり積層しただけの状態である。そして、次の拡散接合により、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートは閉塞部材Mとなり、複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートは精製水素収集部材1となる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the manufacturing process, and FIG. 1 (c ′) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 (c). FIG. 1A shows a hydrogen permeable membrane 1.
FIG. 1B is composed of a metal sheet having a plurality of pores. At this stage, the metal sheets are simply stacked, that is, are stacked. And it becomes the reinforcement member 2 by the next diffusion joining.
FIG.1 (c) consists of the metal sheet which does not have a 1 or several sheet | seat space | interval, and the metal sheet which has a plurality of sheet | seats with an up-and-down penetration, and at this stage, those metal sheets were only piled up, that is, laminated. It is just a state. Then, by the next diffusion bonding, the metal sheet having one or a plurality of voids becomes the closing member M, and the metal sheet having the plurality of upper and lower through-holes becomes the purified hydrogen collecting member 1.

そして、図1(a)〜(c)のように配置した水素透過膜、各金属シートを、一度に拡散接合して水素透過膜モジュールを構成する。図1(d)はこうして構成された水素透過膜モジュールである。なお、図1(a)〜(c)においては、図示、説明の便宜上、水素透過膜、各部材となる金属シートのグループをそれぞれ離して示しているが、それら各材料を重ねて一度に拡散接合する。なお、各グループの金属シートは重ねただけである。   Then, the hydrogen permeable membrane and the metal sheets arranged as shown in FIGS. 1A to 1C are diffusion bonded at a time to constitute a hydrogen permeable membrane module. FIG. 1D shows a hydrogen permeable membrane module configured as described above. In FIGS. 1A to 1C, for the sake of illustration and explanation, the hydrogen permeable membrane and the group of metal sheets to be each member are shown separately, but these materials are overlapped and diffused at once. Join. In addition, the metal sheet of each group was only piled up.

以下、水素透過膜モジュールで用いる各部材、すなわち閉塞部材M、精製水素収集部材1、細孔を有する補強部材2、水素透過膜3について順次説明する。   Hereinafter, each member used in the hydrogen permeable membrane module, that is, the blocking member M, the purified hydrogen collecting member 1, the reinforcing member 2 having pores, and the hydrogen permeable membrane 3 will be described in order.

閉塞部材M、精製水素収集部材1、細孔を有する補強部材2の構成材料は、相互に接合可能な金属であればよく、その例としてはステンレス鋼、ニッケル、ニッケル基合金、銅合金、鉄基合金(鉄ニッケル合金等)などが挙げられる。   The constituent material of the closing member M, the purified hydrogen collecting member 1 and the reinforcing member 2 having pores may be any metal that can be bonded to each other. Examples thereof include stainless steel, nickel, nickel-base alloy, copper alloy, iron. Examples thereof include base alloys (such as iron-nickel alloys).

本発明においては、それらの金属のうち二種の金属をそれぞれシートにし交互に積層して使用する。一例として、ステンレス鋼とニッケルの組み合わせの場合、ステンレス鋼とニッケルのそれぞれをシートにして交互に、つまりSUSシートの次にNiシート、Niシートの次にSUSシートと言うように積層して使用する。
閉塞部材Mが1枚のSUSシートの場合、これに当接する精製水素収集部材1の金属シートはNiシートとし、精製水素収集部材1の金属シート(3枚の場合)はNiシート−SUSシート−Niシートとし、このNiシートに当接する補強部材2の金属シートはSUSシートとする。
In the present invention, two kinds of metals among these metals are used as sheets, which are alternately laminated. As an example, in the case of a combination of stainless steel and nickel, each of the stainless steel and nickel is used as a sheet, that is, stacked in layers such as an SUS sheet and then an Ni sheet and an Ni sheet and an SUS sheet. .
When the closing member M is a single SUS sheet, the metal sheet of the purified hydrogen collecting member 1 in contact with it is an Ni sheet, and the metal sheet (in the case of three) of the purified hydrogen collecting member 1 is a Ni sheet—SUS sheet— An Ni sheet is used, and the metal sheet of the reinforcing member 2 in contact with the Ni sheet is an SUS sheet.

本発明(1)においては、それら材料で構成された1枚または複数枚の空隙を有しない金属シート、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シート、1枚または複数枚の細孔を有する金属シート及び水素透過膜を重ねて一度に拡散接合する。   In the present invention (1), a metal sheet having one or a plurality of voids composed of these materials, a metal sheet having one or a plurality of upper and lower through-holes, and one or a plurality of pores are provided. The metal sheet and the hydrogen permeable membrane are overlapped and diffusion bonded at a time.

〈精製水素収集部材1の作製態様〉
図2は精製水素収集部材1の作製態様を説明する図である。図2のとおり、内部に上下貫通空隙sを有する金属シートの1枚または複数枚を配置し、最下部には1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートを配置する。これらを重ねることにより、精製水素収集部材1、閉塞部材Mを形成する。前述のとおり、この段階では、上下貫通空隙sを有する金属シートの複数枚とその片側面に1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートを重ねただけの状態である。
<Production mode of purified hydrogen collecting member 1>
FIG. 2 is a view for explaining a production mode of the purified hydrogen collecting member 1. As shown in FIG. 2, one or more metal sheets having upper and lower through-holes s are arranged inside, and one or more metal sheets having no gap are arranged at the bottom. By superimposing these, the purified hydrogen collecting member 1 and the closing member M are formed. As described above, at this stage, a plurality of metal sheets having upper and lower through-holes s and a metal sheet not having one or more gaps on one side surface are simply overlaid.

上下貫通空隙sを有する金属シートの数は1枚または複数枚であり、水素透過膜モジュールにおいて強度と厚さを保つようにする。各金属シートの厚さは、特に限定はないが、例えば数十μm〜数百μm程度である。その厚さが例えば100μmの場合、20枚重ねることで厚さ2mm程度の空隙Sを有する精製水素収集部材1を構成する。金属シート1枚でそのような厚さにすることもできる。   The number of metal sheets having the upper and lower through gaps s is one or more, and the strength and thickness are maintained in the hydrogen permeable membrane module. The thickness of each metal sheet is not particularly limited, but is, for example, about several tens of μm to several hundreds of μm. When the thickness is, for example, 100 μm, the purified hydrogen collecting member 1 having the gap S having a thickness of about 2 mm is configured by stacking 20 sheets. Such a thickness can also be achieved with one metal sheet.

また、空隙sを有しない金属シートは、図2では1枚の例を示しているが、水素透過膜モジュールにおいて強度と厚さを保ち得るに足る数とする。空隙sを有しない金属シートの厚さ例については上記“上下貫通空隙sを有する金属シート”の場合と同様である。   Moreover, although the metal sheet | seat which does not have the space | gap s has shown the example of 1 sheet in FIG. 2, it is set as the number which can maintain intensity | strength and thickness in a hydrogen permeable membrane module. An example of the thickness of the metal sheet having no gap s is the same as in the case of the above “metal sheet having the upper and lower through gaps s”.

〈空隙sを有する金属シートの作製態様〉
図3は、上記“上下貫通空隙sを有する金属シート”の作製態様を説明する図である。図3(a)は金属シートであり、その表面のうち、空隙sとなる部分を除き、マスキングをする。図3(b)はこの状態を示している。次いでエッチング処理をする。エッチング処理により、マスキング部分以外の部分が除去され、空隙sが形成される。図3(c)はこの状態を示している。次いで、マスキングを除去することで、図3(d)に示すように、空隙sを有する金属シートが得られる。
<Production aspect of metal sheet having void s>
FIG. 3 is a view for explaining a production mode of the above-described “metal sheet having upper and lower through-holes s”. FIG. 3A shows a metal sheet, and masking is performed except for a portion of the surface which becomes the gap s. FIG. 3B shows this state. Next, an etching process is performed. By the etching process, portions other than the masking portion are removed, and the gap s is formed. FIG. 3C shows this state. Next, by removing the masking, a metal sheet having a gap s is obtained as shown in FIG.

マスキングは、例えばPVA−重クロム酸水溶液などのレジスト液を施し、乾燥することにより行うことができる。レジスト液の施工にはロールコート法、スピンコート法、ディップ引き上げ法などが適用できる。レジスト膜の厚さは、エッチング処理の際に保護できる厚さであればよく、例えば5〜10μm程度とする。そして、選択エッチング、すなわちマスキング部分を除く部分をエッチングする。   Masking can be performed by applying a resist solution such as a PVA-bichromic acid aqueous solution and drying it. For the application of the resist solution, a roll coating method, a spin coating method, a dip pulling method, or the like can be applied. The thickness of the resist film may be any thickness that can be protected during the etching process, and is, for example, about 5 to 10 μm. Then, selective etching, that is, a portion excluding the masking portion is etched.

エッチング処理でのエッチング液としては、例えば塩化第2鉄水溶液などが用いられる。この処理において、マスキングしない金属シートの露出部分から選択的にエッチングされ、図3(d)に示すように空隙sが形成される。この空隙sを有する金属シートの複数枚により形成された空隙Sを有する積層体が、図1(c)、図2の下部に示す精製水素収集部材1に相当し、その下面に空隙sを有しない金属シートが配置される。精製水素収集部材1の空隙Sが精製水素の収集部となる。   For example, a ferric chloride aqueous solution or the like is used as an etchant in the etching process. In this process, etching is selectively performed from the exposed portion of the metal sheet that is not masked, and a gap s is formed as shown in FIG. The laminate having the gap S formed by a plurality of metal sheets having the gap s corresponds to the purified hydrogen collecting member 1 shown in the lower part of FIG. 1 (c) and FIG. Not a metal sheet is placed. The space S of the purified hydrogen collecting member 1 serves as a purified hydrogen collecting unit.

〈細孔を有する補強部材2の作製態様〉
図4は、細孔を有する補強部材2の作製態様を説明する図である。図4のとおり、それぞれ細孔を有する金属シートの複数枚を配置する。そして、これらを重ねることにより、細孔を有する補強部材2を形成する。なお、前述のとおり、この段階では、接合前であるので細孔を有する金属シートの複数枚を重ねただけの状態である。
<Preparation mode of reinforcing member 2 having pores>
FIG. 4 is a diagram for explaining a production mode of the reinforcing member 2 having pores. As shown in FIG. 4, a plurality of metal sheets each having a fine hole are arranged. And the reinforcing member 2 which has a pore is formed by overlapping these. As described above, at this stage, since it is before joining, a plurality of metal sheets having pores are simply stacked.

細孔を有する金属シートの数は、水素透過膜モジュールにおいて強度と厚さを保ち得るに足る数とする。例えば各金属シートの厚さは各金属シートの厚さは数十μm〜数百μm程度であるので、その厚さが例えば100μmの場合、20枚重ねることで厚さ2mm程度の細孔を有する補強部材2を構成する。   The number of metal sheets having pores is set to a number sufficient to maintain strength and thickness in the hydrogen permeable membrane module. For example, since the thickness of each metal sheet is about several tens of μm to several hundreds of μm, when the thickness is, for example, 100 μm, 20 sheets are stacked to have pores of about 2 mm in thickness. The reinforcing member 2 is configured.

〈細孔を有する金属シートの作製態様〉
図5は、細孔を有する金属シートの作製態様を説明する図である。図5(a)はマスクであり、その周縁部には孔がなく、周縁部で囲まれた内部に細孔を有するマスクである。このマスクを図5(b)に示す金属シートの表面に配置する。図5(c)はこの状態を示している。次いでエッチング処理をする。エッチング処理により、金属シートのうち、マスクの各細孔に対応する部分がエッチングにより除去され、それ以外の部分はエッチングされない。
<Preparation mode of metal sheet having pores>
FIG. 5 is a diagram for explaining a production mode of a metal sheet having pores. FIG. 5A shows a mask, which has no holes in the peripheral portion and has pores in the interior surrounded by the peripheral portion. This mask is disposed on the surface of the metal sheet shown in FIG. FIG. 5C shows this state. Next, an etching process is performed. By the etching process, portions of the metal sheet corresponding to the pores of the mask are removed by etching, and other portions are not etched.

次いで、マスキングを除去することで図5(d)に示すように、細孔を有する金属シートが得られる。この細孔を有する金属シートの複数枚の積層体が図1(b)、図4の最下部に示す細孔を有する補強部材2に相当している。前述のとおり、この段階では、接合前であるので細孔を有する金属シートの複数枚を重ねただけの状態である。   Next, by removing the masking, a metal sheet having pores is obtained as shown in FIG. A plurality of laminates of metal sheets having pores correspond to the reinforcing member 2 having pores shown in the lowermost part of FIG. As described above, at this stage, since it is before joining, a plurality of metal sheets having pores are simply stacked.

なお、エッチング手段により複数の細孔を有する金属薄板を作製し、この金属薄板の複数個を複数細孔の孔位置を一致させた上で一体化する技術自体は、特開2000−109985号公報(本明細書中“985号公報”と言う)に開示されている。本発明においては、そのような技術を、上記細孔を有する金属シート、細孔を有する補強部材を作製する際に応用している。   Note that a technique for producing a metal thin plate having a plurality of pores by etching means and integrating the plurality of metal thin plates after matching the positions of the holes of the plurality of pores is disclosed in JP 2000-109985A. (Referred to as “985 publication” in this specification). In the present invention, such a technique is applied when producing the metal sheet having the pores and the reinforcing member having the pores.

特開2000−109985号公報JP 2000-109985 A

〈本発明(2)の態様〉
図1においては、図1(b)として示すように細孔を有する補強部材が一個の場合を示しているが、細孔を有する補強部材を二個以上の複数個配置してもよい。本発明(2)の水素透過膜モジュールは、この場合に相当し、細孔を有する補強部材を複数個配置する点以外は、前述〈本発明(1)の態様〉の場合と同様にして作製することができる。
<Aspect of the present invention (2)>
Although FIG. 1 shows a case where there is one reinforcing member having pores as shown in FIG. 1B, two or more reinforcing members having pores may be arranged. The hydrogen permeable membrane module of the present invention (2) corresponds to this case, and is produced in the same manner as in the case of <Aspect of the present invention (1)> except that a plurality of reinforcing members having pores are arranged. can do.

〈本発明(3)の態様〉
本発明(3)の水素透過膜モジュールは、本発明(2)の水素透過膜モジュールにおいて、二個以上の複数個の補強部材が、精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材であることを特徴とする。
<Aspect of the present invention (3)>
In the hydrogen permeable membrane module of the present invention (3), in the hydrogen permeable membrane module of the present invention (2), the pores of the pores become coarser as the two or more reinforcing members go to the purified hydrogen collecting member. It is a reinforcing member in which a gradient is provided in the size of the pores.

図6は、本発明(3)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図である。図1に示す態様に対して、図6(c)に符号11として示すように、精製水素収集部材10側に、細孔の孔が粗い(孔の孔径が大きい)補強部材を配置する。なお、この段階では、前述細孔を有する金属シートの複数枚を重ねる場合と同じく、細孔の孔が粗い金属シートの複数枚を重ねただけの状態であり、この点、図7の最下部に示す状態についても同じである。   FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of the hydrogen permeable membrane module of the present invention (3). In contrast to the embodiment shown in FIG. 1, a reinforcing member having coarse pores (large pore diameter) is disposed on the purified hydrogen collecting member 10 side as indicated by reference numeral 11 in FIG. At this stage, as in the case where a plurality of metal sheets having pores are stacked, the plurality of metal sheets having coarse pores are simply stacked. In this respect, the bottom part of FIG. The same applies to the state shown in FIG.

細孔の孔が粗い補強部材を用いる点以外は、〈本発明(1)の態様〉で説明した態様と同様である。すなわち、図6中、精製水素収集部材10は図1の精製水素収集部材1に相当し、12は細孔を有する補強部材で、図1の細孔を有する補強部材2に相当し、13は水素透過膜で、図1の水素透過膜3に相当している。   Except for using a reinforcing member having coarse pores, it is the same as the embodiment described in <Aspect of the present invention (1)>. That is, in FIG. 6, the purified hydrogen collecting member 10 corresponds to the purified hydrogen collecting member 1 in FIG. 1, 12 is a reinforcing member having pores, the reinforcing member 2 having pores in FIG. The hydrogen permeable film corresponds to the hydrogen permeable film 3 in FIG.

図6には、細孔の孔が粗い補強部材11と細孔の孔が密な(つまり、細孔の孔径が補強部材11の細孔の孔径より小さい)補強部材12の二個の場合を示しているが、精製水素収集部材10の側に最も細孔の孔が大きい補強部材を配置し、以降、水素透過膜側に向けて、細孔の孔が順次密の補強部材(つまり、孔の大きさを順次小さくした補強部材)を配置して構成する。このように、精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が大きくなるように細孔の大きさに勾配を設けることにより、水素透過膜の強度を保ったまま、水素透過膜側から精製水素収集部材に向けて流れる精製水素の流通抵抗を緩和することができる。   FIG. 6 shows two cases of the reinforcing member 11 having coarse pores and the reinforcing member 12 having dense pores (that is, the pore diameter is smaller than the pore diameter of the reinforcing member 11). Although the reinforcing member having the largest pores is arranged on the side of the purified hydrogen collecting member 10, the reinforcing members having pores that are sequentially dense toward the hydrogen permeable membrane side (that is, the pores) are shown. The reinforcing members whose sizes are sequentially reduced are arranged. In this way, by providing a gradient in the pore size so that the pores become larger toward the purified hydrogen collection member, the purified hydrogen collection from the hydrogen permeable membrane side while maintaining the strength of the hydrogen permeable membrane. The flow resistance of the purified hydrogen flowing toward the member can be reduced.

細孔の孔が粗い補強部材11の作製は前述〈細孔を有する補強部材2の作製態様〉(図4)、〈細孔を有する金属シートの作製態様〉(図5)と同様にして作製することができる。図7に、細孔の孔が粗い細孔を有する金属シートの複数枚から、細孔の孔が粗い補強部材11を作製する態様を示している。精製水素収集部材10側に細孔の孔が粗い補強部材を配置する点以外は、前述〈本発明(1)の態様〉の場合と同様にして本発明(3)の水素透過膜モジュールを作製することができる。   Production of the reinforcing member 11 with coarse pores was carried out in the same manner as described above <Manufacturing mode of reinforcing member 2 having pores> (FIG. 4) and <Manufacturing mode of metal sheet having pores> (FIG. 5). can do. FIG. 7 shows a mode in which the reinforcing member 11 with coarse pores is produced from a plurality of metal sheets having pores with coarse pores. The hydrogen permeable membrane module of the present invention (3) is produced in the same manner as in the above-mentioned <Aspect of the present invention (1)> except that a reinforcing member having a coarse pore is disposed on the purified hydrogen collecting member 10 side. can do.

本発明(1)〜(3)の水素透過膜モジュールにおいて、精製水素収集部材の空隙Sに連通した水素導出管を設ける。水素導出管は、精製水素収集部材の空隙Sに連通するように適宜の箇所に設けるが、1個とは限らず複数個設けてもよい。これらの点は本発明(4)〜(6)の水素透過膜モジュールにおいても同様である。水素導出管を設ける態様については後述のとおりである。   In the hydrogen permeable membrane module of the present invention (1) to (3), a hydrogen lead-out pipe communicating with the gap S of the purified hydrogen collecting member is provided. The hydrogen lead-out pipe is provided at an appropriate location so as to communicate with the gap S of the purified hydrogen collecting member, but is not limited to one, and a plurality of hydrogen outlet pipes may be provided. These points are the same in the hydrogen permeable membrane modules of the present inventions (4) to (6). An embodiment in which the hydrogen outlet pipe is provided is as described later.

〈細孔を有する補強部材と水素透過膜との間に、拡散防止層、中間層−拡散防止層、拡散防止層−中間層、または、中間層−拡散防止層−中間層を配する態様〉
水素透過膜モジュール作製に際して金属シート、例えばステンレス鋼のシートと水素透過膜を直接接触させて接合するとき、また作製モジュールを炭化水素の水蒸気改質条件(500〜700℃)等の高温下で使用するときに、金属シートと水素透過膜の互いの成分が相互拡散して水素透過膜を変質させ、膜の強度、気密性、水素透過性能を著しく低下させるという問題があった。
<Diffusion prevention layer, intermediate layer-diffusion prevention layer, diffusion prevention layer-intermediate layer, or intermediate layer-diffusion prevention layer-intermediate layer between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane>
When manufacturing hydrogen permeable membrane modules, metal sheets such as stainless steel sheets and hydrogen permeable membranes are directly contacted and joined, and the prepared modules are used under high temperature conditions such as hydrocarbon steam reforming conditions (500 to 700 ° C). In this case, the components of the metal sheet and the hydrogen permeable membrane mutually diffuse to alter the hydrogen permeable membrane, resulting in a problem that the strength, gas tightness, and hydrogen permeation performance of the membrane are remarkably lowered.

本発明においては、水素透過膜側(すなわち水素透過膜に当接する側)の細孔を有する補強部材における水素透過膜との接合部に(A)拡散防止層、(B)第一の中間層(=補強部材側)−拡散防止層、(C)拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)、または、(D)第一の中間層(=補強部材側)−拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)を配し、これにより補強部材と水素透過膜との互いの成分の相互拡散を無くして、水素透過膜の変質を防ぎ、膜強度、気密性及び水素透過性能の低下を防止することができる。   In the present invention, (A) a diffusion preventing layer and (B) a first intermediate layer at the joint with the hydrogen permeable membrane in the reinforcing member having pores on the hydrogen permeable membrane side (that is, the side in contact with the hydrogen permeable membrane) (= Reinforcement member side) -diffusion prevention layer, (C) diffusion prevention layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) or (D) first intermediate layer (= reinforcement member side) -diffusion prevention Layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) is arranged, thereby preventing mutual diffusion of mutual components between the reinforcing member and the hydrogen permeable membrane, preventing alteration of the hydrogen permeable membrane, membrane strength, airtightness And deterioration of hydrogen permeability can be prevented.

なお、水素透過膜との接合部に、そのように(A)〜(D)の層を配する技術は本発明者らが先に開発したものであり(前述“565号公報”)、本発明においては、これを応用するものである。   The technique of arranging the layers (A) to (D) at the junction with the hydrogen permeable membrane was previously developed by the present inventors (the above-mentioned “565 publication”). In the invention, this is applied.

図8は、細孔を有する補強部材と水素透過膜との間にそれら(A)〜(D)のいずれかの層を配する態様を説明する図である。図8中、図1と共通する部材、部分には同じ符号を用いている。図8において、2′は金属シートの周縁から所定幅を残した上面に(A)〜(D)のいずれかの層を配した“細孔を有する金属シート”である。   FIG. 8 is a diagram illustrating a mode in which any one of the layers (A) to (D) is disposed between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane. In FIG. 8, the same reference numerals are used for members and portions common to FIG. In FIG. 8, reference numeral 2 'denotes a "metal sheet having pores" in which any one of layers (A) to (D) is disposed on the upper surface leaving a predetermined width from the periphery of the metal sheet.

(A)〜(D)のいずれかの層を配した“細孔を有する金属シート”2′を、閉塞部材M、精製水素収集部材1、細孔を有する補強部材2、水素透過膜3とともに、図8(a)〜(d)のように配置し、一度に拡散接合して水素透過膜モジュールを構成する。図8(e)はこうして構成された水素透過膜モジュールである。   The “metal sheet having pores” 2 ′ in which any one of layers (A) to (D) is arranged together with the closing member M, the purified hydrogen collecting member 1, the reinforcing member 2 having pores, and the hydrogen permeable membrane 3 8A to 8D are arranged and diffusion bonded at a time to constitute a hydrogen permeable membrane module. FIG. 8E shows a hydrogen permeable membrane module configured as described above.

〈細孔を有する金属シートまたは補強部材に(A)拡散防止層を配する態様〉
図9は、細孔を有する金属シートへの拡散防止層の形成態様を説明する図である。図9(b)は金属シートで、図9(b)に示す点線は説明のためのもので、その点線枠内が細孔域となることを示している。
<Aspect where (A) anti-diffusion layer is disposed on metal sheet or reinforcing member having pores>
FIG. 9 is a diagram for explaining a mode of forming a diffusion preventing layer on a metal sheet having pores. FIG. 9B is a metal sheet, and the dotted line shown in FIG. 9B is for explanation, and indicates that the inside of the dotted line frame is a pore region.

金属シートにマスキングをする。マスキングは、図9(a)に示すように、周縁部には孔がなく、その周縁部で囲まれた部分に細孔を有するマスクを金属シートに配置することで行うことができる。すなわち、図9(a)のマスクを図9(b)の金属シートの片面に配置する。図9(c)はこのマスキングをした状態を示している。   Mask the metal sheet. As shown in FIG. 9A, the masking can be performed by arranging a mask having no holes in the peripheral portion and having pores in a portion surrounded by the peripheral portion on the metal sheet. That is, the mask of FIG. 9A is arranged on one side of the metal sheet of FIG. FIG. 9C shows the masked state.

次に、エッチング処理をする。エッチング処理により、金属シートのうち、マスクの各細孔に対応する部分がエッチングにより除去され、それ以外の部分はエッチングされない。次いで、マスキングを除去することで図9(d)に示すように細孔を有する金属シートが得られる。この細孔を有する金属シートは、表裏対称であり、裏から見ても図9(d)と同じである。   Next, an etching process is performed. By the etching process, portions of the metal sheet corresponding to the pores of the mask are removed by etching, and other portions are not etched. Next, by removing the masking, a metal sheet having pores as shown in FIG. 9 (d) is obtained. The metal sheet having the pores is symmetrical with respect to the front and back, and is the same as FIG.

そして、拡散防止層を形成する。拡散防止層は、細孔を有する金属シートの片面に形成する。拡散防止層は、拡散防止層となる材料を、その金属シートの細孔部の領域(細孔域)に施すことで形成する。拡散防止層となる材料の施工は、デイップコート法、スプレー吹き付け法、印刷法、アークイオンプレーティング法、蒸着法などによって行うことができる。その際、必要に応じて、金属シート表面のうち拡散防止材料施工箇所を除く部分(後述図11(b)中、所定幅d参照)や、金属シート裏面にマスキングをする。このうち金属シート裏面へのマスキングは当該裏面への拡散防止材料の回り込みを防ぐためである。   Then, a diffusion preventing layer is formed. The diffusion preventing layer is formed on one side of a metal sheet having pores. The diffusion preventing layer is formed by applying a material to be the diffusion preventing layer to the pore region (pore region) of the metal sheet. The material for forming the diffusion preventing layer can be applied by dip coating, spraying, printing, arc ion plating, vapor deposition, or the like. At that time, if necessary, masking is performed on a portion of the metal sheet surface excluding the portion where the diffusion preventing material is applied (see a predetermined width d in FIG. 11B described later) and the back surface of the metal sheet. Among these, the masking on the back surface of the metal sheet is for preventing the diffusion preventing material from entering the back surface.

拡散防止層の構成材料としては、高融点金属またはセラミックスが用いられる。このうち高融点金属は、融点が1800℃以上の金属であり、その例としてはZr、Mo、Ta、W、Cr、Hf、Nb、Ruなどが挙げられる。また、セラミックスは、Ti、Si、Al、Mg、Ca、Y、Zr、Hfの群から選択される一種以上の元素とN、C、O、Bの群から選択される一種以上の元素とからなる化合物であり、その例としてはTiN、TiC、TiO2、TiB、Si34、SiC、SiO2、AlN、Al23、MgO、CaO、AlSiOX、Y23、ZrO2、TiAlN、MgO・Al23、2MgO・SiO2などが挙げられる。これらセラミックスは、単層で拡散防止層とするほか、例えばAl23層とZrO2層を複数層積層したり、または混合したりして拡散防止層とする場合もある。 A refractory metal or ceramic is used as a constituent material of the diffusion preventing layer. Among them, the high melting point metal is a metal having a melting point of 1800 ° C. or higher, and examples thereof include Zr, Mo, Ta, W, Cr, Hf, Nb, Ru, and the like. The ceramic is composed of one or more elements selected from the group of Ti, Si, Al, Mg, Ca, Y, Zr, and Hf and one or more elements selected from the group of N, C, O, and B. Examples thereof are TiN, TiC, TiO 2 , TiB, Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 , AlN, Al 2 O 3 , MgO, CaO, AlSiO X , Y 2 O 3 , ZrO 2 , TiAlN, MgO.Al 2 O 3 , 2MgO.SiO 2 and the like can be mentioned. These ceramics may be used as a diffusion prevention layer in addition to a single layer, for example, a plurality of Al 2 O 3 layers and ZrO 2 layers may be laminated or mixed to form a diffusion prevention layer.

また、拡散防止層は、細孔を有する金属シートの片面を酸化して酸化物を形成し、その酸化物を拡散防止層としてもよい。この酸化物の形成は、金属シートまたは補強部材に対して拡散防止層のみを配する態様、もしくは前述拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)を配する態様において適用できる。水素透過膜モジュール完成に至るまでの作製過程では、その酸化物が拡散防止層となる材料に相当する。   The diffusion preventing layer may be formed by oxidizing one surface of a metal sheet having pores to form an oxide, and the oxide may be used as the diffusion preventing layer. This oxide formation can be applied in a mode in which only the diffusion preventing layer is disposed on the metal sheet or the reinforcing member, or a mode in which the above-described diffusion preventing layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) is disposed. In the manufacturing process up to the completion of the hydrogen permeable membrane module, the oxide corresponds to the material that becomes the diffusion preventing layer.

形成された拡散防止層の側に水素透過膜が配される。拡散防止層となる材料の厚さは、その目的、すなわち金属シート成分と水素透過膜成分との相互拡散防止を達成し得る範囲で適宜選定することができる。その範囲は、特に限定はないが、好ましくは0.05〜1μmの範囲である。なお、拡散防止層の厚さは、金属シートの細孔の径より小さいので、細孔が拡散防止層の構成材料により詰まることはない。   A hydrogen permeable membrane is disposed on the side of the formed diffusion prevention layer. The thickness of the material to be the diffusion preventing layer can be appropriately selected within the range in which the purpose, that is, the prevention of mutual diffusion between the metal sheet component and the hydrogen permeable membrane component can be achieved. The range is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 1 μm. In addition, since the thickness of the diffusion preventing layer is smaller than the diameter of the pores of the metal sheet, the pores are not clogged with the constituent material of the diffusion preventing layer.

図9(e)は、こうして拡散防止層となる材料を形成した状態を示している。この拡散防止層となる材料を施工してなる部材が、前述図8(b)に示す“細孔を有する金属シート”2′に相当し、ここでは(A)拡散防止層を有する“細孔を有する金属シート”2′である。   FIG. 9 (e) shows a state in which the material to be the diffusion preventing layer is formed in this way. The member formed by applying the material to be the diffusion prevention layer corresponds to the “metal sheet having pores” 2 ′ shown in FIG. 8B, and here, (A) “pores having the diffusion prevention layer”. The metal sheet “2 ′” having

以上では、1枚の細孔を有する金属シートに拡散防止層を配する場合について述べたが、細孔を有する金属シートを重ねた補強部材の片面に拡散防止層を配してもよい。この場合、図8(c)に示す細孔を有する補強部材2の上面に図9(e)に示すような拡散防止層を配した状態となる。この点、拡散防止層に加え、第一の中間層及び第二の中間層の一方または両方を配する態様についても同様である。   Although the case where the diffusion preventing layer is arranged on the metal sheet having one pore has been described above, the diffusion preventing layer may be arranged on one side of the reinforcing member on which the metal sheet having the pores is stacked. In this case, the diffusion preventing layer as shown in FIG. 9E is arranged on the upper surface of the reinforcing member 2 having the pores shown in FIG. In this respect, the same applies to an aspect in which one or both of the first intermediate layer and the second intermediate layer are arranged in addition to the diffusion preventing layer.

図9の態様では細孔を有する金属シートに拡散防止層の成膜処理を施しているが、単なる枠に対して、拡散防止層を施した細孔を有する金属シートをはめ込み、図9(e)と同様の形態にすることもできる。図10はこの態様を説明する図である。図10(a)は細孔を有する金属シートである。図10(a)に示す細孔を有する金属シートの片面の全面に拡散防止層を施して図10(b)のようにする。そして、この金属シートを、図10(c)のような金属シートの外周に対応する開口を有する単なる枠に対してはめ込む。   In the embodiment of FIG. 9, the diffusion prevention layer is formed on the metal sheet having pores. However, the metal sheet having the pores having the diffusion prevention layer is fitted into a simple frame, and FIG. ). FIG. 10 is a diagram for explaining this aspect. FIG. 10A shows a metal sheet having pores. A diffusion preventing layer is applied to the entire surface of one side of the metal sheet having pores shown in FIG. 10A, as shown in FIG. Then, this metal sheet is fitted into a simple frame having an opening corresponding to the outer periphery of the metal sheet as shown in FIG.

こうして図10(d)のように、図9(e)と同様の構成とすることができる。この形成態様では、拡散防止層の成膜時にマスキング等の工程が不要であり、また、拡散防止層の成膜時に拡散防止材料の金属シートの裏面への回り込みがないなどのメリット、効果が得られる。   Thus, as shown in FIG. 10D, a configuration similar to that shown in FIG. This formation mode does not require a step such as masking during the formation of the diffusion prevention layer, and also provides merits and effects such as no wraparound of the diffusion prevention material to the back surface of the metal sheet during the formation of the diffusion prevention layer. It is done.

なお、図10には1枚の細孔を有する金属シートを用いる場合を示しているが、細孔を有する金属シートの複数枚を重ね(その複数枚のうち、水素透過膜側の金属シートのみを拡散防止層を施した金属シートとする)、上記と同様にして単なる枠に対してはめ込むようにしてもよい。これらの場合、単なる枠も、対応する形状の金属シートの複数枚を重ねて形成したものであり、従来技術で言うような金属枠体ではない。   FIG. 10 shows a case where a metal sheet having one pore is used, but a plurality of metal sheets having pores are stacked (of the plurality of sheets, only the metal sheet on the hydrogen permeable membrane side). And a metal sheet provided with a diffusion preventing layer), and may be fitted to a simple frame in the same manner as described above. In these cases, a simple frame is also formed by overlapping a plurality of metal sheets of corresponding shapes, and is not a metal frame as in the prior art.

図11は金属シート、金属シートにおける細孔域、拡散防止層、金属露出面等の関係を説明する図である。図11(a)は図9(e)、図10(d)と同じ図である。図11(b)は、図11(a)の右側部分を拡大し、平面図として示したものである。aは金属シートの周縁、bは金属シートにおける細孔域の周縁、cは拡散防止層の周縁である。図11(b)のとおり、金属シートの周縁aと拡散防止層の周縁cとの間には所定幅dが置かれる。この所定幅dが前述“金属シートの周縁から所定幅を残した”ところの当該“所定幅”であり、この所定幅dの面が、金属シートの金属が露出した面(金属露出面)となる。   FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship among a metal sheet, a pore region in the metal sheet, a diffusion prevention layer, a metal exposed surface, and the like. FIG. 11 (a) is the same as FIG. 9 (e) and FIG. 10 (d). FIG.11 (b) expands the right side part of Fig.11 (a), and shows it as a top view. a is the periphery of the metal sheet, b is the periphery of the pore region in the metal sheet, and c is the periphery of the diffusion preventing layer. As shown in FIG. 11B, a predetermined width d is placed between the peripheral edge a of the metal sheet and the peripheral edge c of the diffusion prevention layer. The predetermined width d is the “predetermined width” where “the predetermined width is left from the periphery of the metal sheet”, and the surface of the predetermined width d is a surface where the metal of the metal sheet is exposed (metal exposed surface). Become.

水素透過膜は、接合時に、当該金属露出面で接合され、拡散防止層の部分では接合しない。なお、図11(b)中右側に点線を付しているが、これは、おおよそこの点線の箇所までに水素透過膜が配されることを示している。この点、後述図12〜15の態様においても同じである。   At the time of bonding, the hydrogen permeable membrane is bonded at the exposed metal surface, and is not bonded at the diffusion preventing layer. In addition, although the dotted line is attached | subjected to the right side in FIG.11 (b), this has shown that the hydrogen permeable film is distribute | arranged to the location of this dotted line roughly. This also applies to the embodiments shown in FIGS.

以上で述べた態様では、拡散防止層は、図8(b)、図9(e)、図10(d)、図11(a)〜(b)中、斜線で示すように、金属シートの細孔域と、細孔域の周縁bから幾分“はみ出し”て配されている。図11(a)〜(b)で言えば、符号eとして示す部分であり、bとcの間の幅部分である。   In the embodiment described above, the diffusion prevention layer is formed of a metal sheet as shown by hatching in FIGS. 8 (b), 9 (e), 10 (d), and 11 (a) to 11 (b). The pore region is arranged so as to be somewhat “out of” from the peripheral edge b of the pore region. 11 (a) to 11 (b), it is a portion indicated by a symbol e and a width portion between b and c.

しかし、拡散防止層は、水素透過膜とは接合しないので、そのような“はみ出し”部分は必須ではなく、実質上細孔域のみに配してもよい。これにより、金属シートの細孔域をその分、すなわち“はみ出し”部分だけ広くすることができる。この点は前記(B)〜(D)の層を配する場合についても同様である。   However, since the diffusion preventive layer does not join with the hydrogen permeable membrane, such a “protruding” portion is not essential and may be disposed substantially only in the pore region. As a result, the pore region of the metal sheet can be widened by that amount, that is, only the “excess” portion. This also applies to the case where the layers (B) to (D) are provided.

そのように“はみ出し”部分を無くして、その分細孔域を広げると、図12(a)のようになり、金属シートの細孔域を広くすることができる。そして、図12(b)のように、細孔域の全域に拡散防止層を配する。図12(c)に、図12(b)の右側部分を拡大し、平面図として示している。このように金属シートの細孔域を広げることで“はみ出し”部分の領域まで金属シートの細孔域を広くできることから、モジュールとしては同一規模で、水素透過膜による水素精製域を広げることができる。   When the “excess” portion is eliminated and the pore region is expanded accordingly, the pore region of the metal sheet can be widened as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 12B, a diffusion prevention layer is disposed over the entire pore region. FIG. 12C is an enlarged plan view of the right side portion of FIG. By expanding the pore area of the metal sheet in this way, the pore area of the metal sheet can be expanded to the area of the “extrusion” portion, so that the hydrogen purification area by the hydrogen permeable membrane can be expanded on the same scale as a module. .

以上、いずれの場合にも、拡散防止層は、拡散接合時及び水素透過膜モジュールとしての実使用時において、金属シート成分と水素透過膜成分の相互拡散を防ぎ、水素透過膜の劣化を防止する。   As described above, in any case, the diffusion prevention layer prevents mutual diffusion of the metal sheet component and the hydrogen permeable membrane component during diffusion bonding and when actually used as a hydrogen permeable membrane module, thereby preventing deterioration of the hydrogen permeable membrane. .

〈細孔を有する金属シートまたは補強部材に(B)第一の中間層(=補強部材側)−拡散防止層を配する態様〉
図13は、水素透過膜側の細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に第一の中間層(=補強部材側)−拡散防止層を配した態様を説明する図である。第一の中間層は、細孔を有する補強部材と拡散防止層との間の接合強度を高め、密着性を確保するための層であり、細孔を有する補強部材を構成する最上部の細孔を有する金属シートの面に対してメッキ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、その他適宜の方法により層状に塗布することにより形成することができる。
<Aspect where (B) first intermediate layer (= reinforcing member side) -diffusion preventing layer is disposed on a metal sheet or reinforcing member having pores>
FIG. 13 is a diagram for explaining a mode in which a first intermediate layer (= reinforcing member side) -a diffusion preventing layer is disposed on the contact surface with the hydrogen permeable membrane for the reinforcing member having pores on the hydrogen permeable membrane side. is there. The first intermediate layer is a layer for increasing the bonding strength between the reinforcing member having pores and the diffusion preventing layer and ensuring adhesion, and is the uppermost thin layer constituting the reinforcing member having pores. It can form by apply | coating to the surface of the metal sheet which has a hole by the plating method, a vapor deposition method, an arc ion plating method, and other appropriate methods.

第一の中間層(=補強部材側)の構成材料としては、Au、Ag、Cu、Al、Ti、Ni、Co、Pt、Pd、Rh、Ruなどが用いられる。それら金属の二種以上を例えば合金として組み合わせてもよい。
第一の中間層の厚さはその目的を達成し得る範囲で適宜選択することができる。その範囲は0.05〜20μm、好ましくは0.1〜10μmである。“第一の中間層+拡散防止層”の厚さは、金属シートの細孔の径より小さいので、細孔が詰まることはない。
Au, Ag, Cu, Al, Ti, Ni, Co, Pt, Pd, Rh, Ru, etc. are used as a constituent material of the first intermediate layer (= reinforcing member side). Two or more of these metals may be combined as an alloy, for example.
The thickness of the first intermediate layer can be appropriately selected as long as the object can be achieved. The range is 0.05 to 20 μm, preferably 0.1 to 10 μm. Since the thickness of the “first intermediate layer + diffusion prevention layer” is smaller than the diameter of the pores of the metal sheet, the pores are not clogged.

〈細孔を有する金属シートまたは補強部材に(C)拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)を配する態様〉
図14は、水素透過膜側に配する細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)を配した態様を説明する図である。第二の中間層は、拡散防止層と水素透過膜との間の接合強度を高め、密着性を確保するための層であり、拡散防止層の面に対してメッキ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、その他適宜の方法により層状に塗布することにより行うことができる。
<Mode in which (C) diffusion preventing layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) is arranged on a metal sheet or reinforcing member having pores>
FIG. 14 illustrates an aspect in which a diffusion preventing layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) is arranged on the contact surface with the hydrogen permeable membrane for the reinforcing member having pores arranged on the hydrogen permeable membrane side. It is a figure to do. The second intermediate layer is a layer for increasing the bonding strength between the diffusion preventing layer and the hydrogen permeable membrane and ensuring adhesion. The surface of the diffusion preventing layer is plated, vapor deposited, or arc ionized. It can be carried out by applying a layer by a plating method or other appropriate methods.

第二の中間層(=水素透過膜側)の構成材料としては、Au、Ag、Cu、Ni、Co、Pt、Pd、Rh、Ruなどが用いられる。それら金属の二種以上を例えば合金として組み合わせてもよい。
第二の中間層の厚さはその目的を達成し得る範囲で適宜選択することができる。その範囲は0.05〜20μm、好ましくは0.05〜1μmである。
As a constituent material of the second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side), Au, Ag, Cu, Ni, Co, Pt, Pd, Rh, Ru, or the like is used. Two or more of these metals may be combined as an alloy, for example.
The thickness of the second intermediate layer can be appropriately selected as long as the purpose can be achieved. The range is 0.05 to 20 μm, preferably 0.05 to 1 μm.

〈細孔を有する金属シートまたは補強部材に(D)第一の中間層(=補強部材側)−拡散防止層−第二の中間層(=水素透過膜側)を配する態様〉
図15は、水素透過膜側の細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に第一の中間層(補強部材と拡散防止層間の中間層)−拡散防止層−第二の中間層(拡散防止層と水素透過性膜間の中間層)を配した態様を説明する図である。このうち、第一の中間層は目的、構成材料、その施工法とも、前述第一の中間層(図13参照)と同じであり、第二の中間層は目的、構成材料、その施工法とも、前述第二の中間層(図14参照)と同じである。
<Mode in which (D) first intermediate layer (= reinforcing member side) -diffusion prevention layer-second intermediate layer (= hydrogen permeable membrane side) is arranged on a metal sheet or reinforcing member having pores>
FIG. 15 shows a reinforcing member having pores on the hydrogen permeable membrane side, the first intermediate layer (intermediate layer between the reinforcing member and the diffusion preventing layer) -diffusion preventing layer-second layer on the contact surface with the hydrogen permeable membrane. It is a figure explaining the aspect which has arrange | positioned the intermediate | middle layer (intermediate layer between a diffusion prevention layer and a hydrogen permeable film). Of these, the first intermediate layer is the same as the first intermediate layer (see FIG. 13) in terms of the purpose, constituent material, and its construction method, and the second intermediate layer is both objective, constituent material, and construction method. This is the same as the second intermediate layer (see FIG. 14).

図16は、図6に示す本発明(3)の水素透過膜モジュールの態様において、(A)〜(D)のいずれかの層を配した“細孔を有する金属シート”2′に相当する12′を配した態様である。なお、図16には、それら層について、前述“はみ出し”部分を有する場合を示しているが、“はみ出し”部分を有しない場合についても同様である。   FIG. 16 corresponds to the “metal sheet having pores” 2 ′ in which any one of layers (A) to (D) is arranged in the embodiment of the hydrogen permeable membrane module of the present invention (3) shown in FIG. 12 'is arranged. FIG. 16 shows a case where the above-described “excess” portion is included in these layers, but the same applies to the case where the “excess” portion is not included.

《本発明(4)〜(6)の態様》
本発明(4)〜(6)の水素透過膜モジュールは、上下貫通空隙を有する金属シートの1枚または複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材、あるいは補強部材の複数個、あるいは厚さ方向の中心部である精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材、水素透過膜を配置して一度に接合して構成される。
<< Aspects of the present invention (4) to (6) >>
The hydrogen permeable membrane module of the present invention (4) to (6) has one or more pores on both sides of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated. Provide a gradient in the pore size so that the pores become rougher toward the reinforcing member laminated with metal sheets, or a plurality of reinforcing members, or the purified hydrogen collecting member which is the central part in the thickness direction. The reinforcing member and the hydrogen permeable membrane are arranged and joined at a time.

そのように、それら水素透過膜及び補強部材を上下貫通空隙を有する金属シートの1枚または複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に配することから、本発明(4)〜(6)は、コンパクトで、しかも高性能の水素透過膜モジュールとすることができる。
なお、以下においては、(A)拡散防止層を配した細孔を有する金属シートを配した図面を用いて説明するが、(B)〜(D)のいずれかの層を配した細孔を有する金属シートを配する場合や、これら(A)〜(D)の層を有しない場合についても同様である。
As described above, the hydrogen permeable membrane and the reinforcing member are arranged on both sides of the purified hydrogen collecting member in which one or a plurality of metal sheets having upper and lower penetrating gaps are laminated. Therefore, the present inventions (4) to (6) A compact and high-performance hydrogen permeable membrane module can be obtained.
In addition, in the following, (A) Although it demonstrates using drawing which arranged the metal sheet which has the pore which distribute | arranged the diffusion prevention layer, the pore which distribute | arranged the layer in any one of (B)-(D) The same applies to the case where the metal sheet is provided or the case where the layers (A) to (D) are not provided.

〈本発明(4)の態様〉
本発明(4)は、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜を配置して接合により一度に接合してなることを特徴とする。なお、前述のとおり、一度の接合により接合する前はそれらの金属シートを重ねただけの状態であり、この点以下の態様についても同様である。
<Aspect of the present invention (4)>
The present invention (4) is a reinforcement in which one or more metal sheets having one or more pores are sequentially laminated on both sides of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated. A member and a hydrogen permeable membrane are disposed and bonded together by bonding. In addition, as mentioned above, before joining by one time joining, it is in the state which has just piled up those metal sheets, and the same also about the aspect below this point.

図17は、本発明(4)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図である。図17のとおり、符号20で示す部材すなわち、上下貫通空隙sを有する複数枚の金属シートを積層した上下貫通空隙Sを有する精製水素収集部材の上下両側に、それぞれ順次、細孔を有する複数枚の金属シートを積層した補強部材21、22と、水素透過膜23を配置して一度に拡散接合する。なお、22は、拡散防止層(A)を配した細孔を有する金属シートであり、細孔を有する金属シートである点に変わりはなく、一度の拡散接合により補強部材となる。   FIG. 17 is a diagram illustrating an embodiment of the hydrogen permeable membrane module of the present invention (4). As shown in FIG. 17, a member indicated by reference numeral 20, that is, a plurality of sheets having pores sequentially on both upper and lower sides of a purified hydrogen collecting member having an upper and lower through gap S in which a plurality of metal sheets having upper and lower through gaps s are laminated. Reinforcing members 21 and 22 on which the metal sheets are laminated and a hydrogen permeable membrane 23 are arranged and diffusion-bonded at a time. In addition, 22 is a metal sheet having pores provided with a diffusion prevention layer (A), which is a metal sheet having pores, and becomes a reinforcing member by one diffusion bonding.

上記上下貫通空隙Sを有する精製水素収集部材20は、前述図3のようにして作製した“空隙sを有する金属シート”の複数枚を積層して形成される。このように複数枚の場合、図18のように“空隙sを有する金属シート”の複数枚(n枚)を積層することで形成される。1枚の場合には、所定厚さの“空隙を有する金属シート”1枚により上下貫通空隙Sを有する精製水素収集部材20を形成する。   The purified hydrogen collecting member 20 having the upper and lower through-holes S is formed by laminating a plurality of “metal sheets having gaps s” produced as shown in FIG. In this way, in the case of a plurality of sheets, it is formed by laminating a plurality (n sheets) of “metal sheets having a gap s” as shown in FIG. In the case of one sheet, the purified hydrogen collecting member 20 having the upper and lower through-holes S is formed by one “metal sheet having a gap” having a predetermined thickness.

また、精製水素収集部材20は、“空隙sを有する金属シート”として複数個の空隙s、s、s・・・を有する金属シートを用いて形成してもよい。複数枚の場合、図19のように“複数個の空隙sを有する金属シート”の複数枚(n枚)を積層することで、複数個の空隙S、S、S・・・を有する精製水素収集部材20が形成される。   Further, the purified hydrogen collecting member 20 may be formed using a metal sheet having a plurality of voids s, s, s... As a “metal sheet having voids s”. In the case of a plurality of sheets, as shown in FIG. 19, a plurality of (n sheets) of “metal sheets having a plurality of voids s” are stacked, so that purified hydrogen having a plurality of voids S, S, S. A collecting member 20 is formed.

また、精製水素収集部材20は、図19のように“複数個の空隙sを有する金属シート”の複数枚(n枚)を積層することで、複数個の空隙S、S、S・・・を有する精製水素収集部材20を形成する際に、図20のように、精製水素を集めるための集合孔を設けてもよい。集合孔により複数個の空隙S、S、S・・・を予め繋げておくことで、水素導出管との連結、連通をより容易に行える。水素透過膜で分離され、各空隙S、S、S・・・を流れてくる精製水素は集合孔を経て水素導出管から取り出される。   Further, the purified hydrogen collecting member 20 is formed by laminating a plurality of (n sheets) of “metal sheets having a plurality of voids s” as shown in FIG. When forming the purified hydrogen collecting member 20 having the structure, a collecting hole for collecting purified hydrogen may be provided as shown in FIG. By connecting a plurality of voids S, S, S... In advance through the collecting holes, connection and communication with the hydrogen outlet pipe can be performed more easily. The purified hydrogen separated by the hydrogen permeable membrane and flowing through the voids S, S, S... Is taken out from the hydrogen outlet pipe through the collecting holes.

〈本発明(5)の態様〉
本発明(5)は、上下貫通空隙を有する1枚または複数の金属シートを積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、細孔を有する1枚または複数枚の金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜を配置して一度に接合してなることを特徴とする。
<Aspect of the present invention (5)>
The present invention (5) is a reinforcing member in which one or more metal sheets having pores are sequentially laminated on both sides of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated. And a hydrogen permeable membrane is disposed and bonded at a time.

前述図17においては、符号21、21として示すように、精製水素収集部材20の一側に細孔を有する補強部材を一個、精製水素収集部材20の両側で二個を示しているが、その一側に細孔を有する補強部材を二個以上、両側で四個以上を配置してもよい。本発明(5)は、この場合に相当し、各細孔を有する補強部材、また他の部材についても〈本発明(4)の態様〉の場合と同様にして作製することができる。   In FIG. 17, as indicated by reference numerals 21 and 21, one reinforcing member having a pore on one side of the purified hydrogen collecting member 20 and two on both sides of the purified hydrogen collecting member 20 are shown. Two or more reinforcing members having pores on one side and four or more reinforcing members on both sides may be arranged. The present invention (5) corresponds to this case, and the reinforcing member having each pore and other members can be produced in the same manner as in the case of <Aspect of the present invention (4)>.

〈本発明(6)の態様〉
本発明(6)は、上記(5)の水素透過膜モジュールにおいて、前記複数個の補強部材が、厚さ方向の中心部である精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなるものに相当している。
<Aspect of the present invention (6)>
According to the present invention (6), in the hydrogen permeable membrane module according to the above (5), the pores become rougher as the plurality of reinforcing members go to the purified hydrogen collecting member which is the central portion in the thickness direction. This corresponds to a pore having a gradient.

図21は本発明(6)の態様を説明する図である。図21のとおり、上下貫通空隙Sを有する、複数枚の金属シートを積層した精製水素収集部材30の両側に、それぞれ順次、細孔の孔を粗くした複数枚の金属シートを積層した補強部材31と、細孔の孔が密な(つまり、細孔の孔が補強部材31の細孔より小さい)補強部材32、33と、水素透過膜34を配置して一度に拡散接合する。なお、33は、拡散防止層(A)を配した細孔を有する金属シートであり、細孔を有する金属シートである点に変わりはなく、一度の拡散接合により補強部材となる。   FIG. 21 is a diagram for explaining an aspect of the present invention (6). As shown in FIG. 21, the reinforcing member 31 having a plurality of metal sheets each having a coarse pore is sequentially laminated on both sides of the purified hydrogen collecting member 30 having a plurality of metal sheets laminated having upper and lower through-holes S. Then, the reinforcing members 32 and 33 having fine pores (that is, the pores are smaller than the pores of the reinforcing member 31) and the hydrogen permeable membrane 34 are disposed and diffusion-bonded at a time. Note that 33 is a metal sheet having pores provided with a diffusion prevention layer (A), and is a metal sheet having pores, and becomes a reinforcing member by one diffusion bonding.

図21には、細孔の孔が粗い(=細孔の孔が大きい)補強部材31と細孔の孔が密な(=細孔の孔が小さい)補強部材32、33の二種類の場合を示しているが、厚さ方向の中心部である精製水素収集部材30の側に最も細孔の孔が粗い補強部材を配置し、以降、水素透過膜側に向けて、順次、細孔の孔が順次密の補強部材(孔の粗さを順次小さくした補強部材)を配置して構成する。このように、細孔の大きさに勾配を設けることにより、水素透過膜の強度を保ったまま、水素透過膜側から精製水素収集部材に向けて流れる精製水素の流通抵抗を緩和することができる。   In FIG. 21, there are two types of reinforcing members 31: the reinforcing member 31 with coarse pores (= large pores) and the reinforcing members 32, 33 with dense pores (= small pores). However, the reinforcing member having the coarsest pores is arranged on the side of the purified hydrogen collecting member 30 that is the central portion in the thickness direction, and thereafter, the pores are sequentially formed toward the hydrogen permeable membrane side. Reinforcing members whose holes are dense in sequence (reinforcing members whose hole roughness is sequentially reduced) are arranged. Thus, by providing a gradient in the pore size, the flow resistance of the purified hydrogen flowing from the hydrogen permeable membrane side toward the purified hydrogen collecting member can be reduced while maintaining the strength of the hydrogen permeable membrane. .

図22(a)に、図21のようにして構成した水素透過膜モジュールを示している。本発明の水素透過膜モジュールのスケールは適宜設定できるが、例えば長さ30cm、幅3cm、厚さ1cmというような規模とすることができる。図21中“×10”というように示しているのは各部材を構成する金属シートの枚数例である。   FIG. 22A shows a hydrogen permeable membrane module configured as shown in FIG. The scale of the hydrogen permeable membrane module of the present invention can be set as appropriate. For example, the scale can be 30 cm long, 3 cm wide, and 1 cm thick. In FIG. 21, “× 10” indicates an example of the number of metal sheets constituting each member.

〈精製水素収集部材、補強部材の各金属シートを金属シートのままで水素透過膜を含めて一体接合する態様〉
本発明の水素透過膜モジュールは、(1)精製水素収集部材を構成する金属シート、補強部材を構成する金属シートを金属シートのままで重ね、水素透過膜を含めて一度に接合してもよく、(2)後述仮止め、あるいはピン止めする場合のように、各金属シート(空隙を有する金属シートが複数枚の場合)を重ねた精製水素収集部材(一度の拡散接合により精製水素収集部材となる)、各金属シートを重ねた補強部材(一体の拡散接合により補強部材となる)を個々に形成した後、水素透過膜を含めて一度に拡散接合してもよい。(1)の場合には、例えば、シートの位置決め用のダイ、すなわち型枠内にそれら各金属シートを水素透過膜を含めて積層して加熱及び加圧を行い、拡散接合により一度に接合して水素透過膜モジュールとする。
<Mode for integrally joining the metal sheet of the purified hydrogen collecting member and the reinforcing member together with the hydrogen permeable membrane with the metal sheet as it is>
In the hydrogen permeable membrane module of the present invention, (1) the metal sheet constituting the purified hydrogen collecting member and the metal sheet constituting the reinforcing member may be stacked as they are and joined together including the hydrogen permeable membrane. (2) Purified hydrogen collecting member in which each metal sheet (when there are a plurality of metal sheets having voids) is overlapped as in the case of temporary fixing or pinning, which will be described later (with purified hydrogen collecting member by one diffusion bonding) In this case, after reinforcing members (reinforcing members formed by integral diffusion bonding) in which the respective metal sheets are stacked are individually formed, diffusion bonding may be performed at once including the hydrogen permeable membrane. In the case of (1), for example, a sheet positioning die, that is, a metal sheet including a hydrogen permeable film is laminated in a mold, heated and pressed, and bonded together by diffusion bonding. A hydrogen permeable membrane module.

〈水素透過膜モジュールへの水素導出管の配置態様〉
以上のように構成した水素透過膜モジュールにおいて、精製水素を取り出すための水素導出管を配置する。以下、その配置態様について順次説明する。
<Arrangement of hydrogen outlet pipe to hydrogen permeable membrane module>
In the hydrogen permeable membrane module configured as described above, a hydrogen lead-out tube for taking out purified hydrogen is arranged. Hereinafter, the arrangement | positioning aspect is demonstrated sequentially.

〈精製水素収集部材に対して水素導出部Tを設ける態様〉
精製水素収集部材に対して精製水素導出部を設ける。すなわち、以上で述べた態様の水素透過膜モジュールにおいては、別途、精製水素収集部材の空隙Sに連なる精製水素導出部を設ける。図21の態様で作製した水素透過膜モジュールを例にすると、図22(a)のように水素導出部を有しない形に構成されているので、精製水素導出部Tを穿設する。
<Mode in which a hydrogen lead-out portion T is provided for the purified hydrogen collecting member>
A purified hydrogen outlet is provided for the purified hydrogen collecting member. That is, in the hydrogen permeable membrane module of the aspect described above, a purified hydrogen lead-out portion connected to the gap S of the purified hydrogen collecting member is separately provided. When the hydrogen permeable membrane module manufactured in the embodiment of FIG. 21 is taken as an example, it is configured so as not to have a hydrogen lead-out portion as shown in FIG.

精製水素収集部材30の部位を穿孔して精製水素の導出部とする。図22(b)中“T”として示す孔で、この孔Tは精製水素収集部材の空隙S(図1、図6、図8、図16、図17、図21等参照)に連通している。穿孔は、例えば切削工具等による機械加工により容易に行うことができる。そして、図22(c)のように、精製水素導出部Tに水素導出管35を連結する。   A portion of the purified hydrogen collecting member 30 is perforated to serve as a purified hydrogen lead-out portion. 22 (b) is a hole indicated as “T”, and this hole T communicates with the gap S (see FIGS. 1, 6, 8, 16, 17, 17, etc.) of the purified hydrogen collecting member. Yes. The drilling can be easily performed by machining with a cutting tool or the like, for example. Then, as shown in FIG. 22C, the hydrogen outlet pipe 35 is connected to the purified hydrogen outlet section T.

図22(b)〜(c)では、水素導出管を右側に設けているが、水素導出管は、精製水素収集部材の空隙Sに連通するように適宜の箇所に設けることができる。図22(a)を例に言えば、左側でも手前側でも向こう側(手前側と相対する側)でもよく、また1個とは限らず複数個設けてもよい。この点、矩形状の、精製水素収集部材、補強部材、水素透過膜等の各部材を用いて構成した水素透過膜モジュールのほか、他の四角形状、その他の形状の各部材を用いて構成した水素透過膜モジュールについても同様である。   22B to 22C, the hydrogen lead-out pipe is provided on the right side, but the hydrogen lead-out pipe can be provided at an appropriate location so as to communicate with the gap S of the purified hydrogen collecting member. Taking FIG. 22A as an example, the left side, the near side, or the far side (the side opposite to the near side) may be used, and the number is not limited to one, and a plurality of them may be provided. In addition to the hydrogen permeable membrane module constructed using each member such as a rectangular, purified hydrogen collecting member, reinforcing member, hydrogen permeable membrane, etc., it was constructed using other quadrangular and other shaped members. The same applies to the hydrogen permeable membrane module.

穿孔の形状は断面円形、断面四角形、断面矩形、その他いずれでもよいが、そのうち、特に図22(c)中、Tとして示すように断面円形にすると、そのための研磨、切削等の機械加工自体簡易且つ容易に行える。また、断面円形の孔に嵌合する精製水素導出用の丸パイプに対する配管の接合についても例えばユニオン継手が使えるなどの点でも有利である。   The shape of the perforations may be any of a circular cross section, a square cross section, a rectangular cross section, or any other shape. Of these, if the cross section is circular as shown as T in FIG. And it can be done easily. In addition, it is advantageous in that, for example, a union joint can be used for joining a pipe to a round pipe for extracting purified hydrogen fitted into a hole having a circular cross section.

また、前述図20のように、精製水素を集めるための集合孔を設けている場合には、集合孔により複数個の空隙S、S、S・・・を予め繋げているので、同様にして精製水素導出部Tに水素導出管35を連結することができる。   Further, as shown in FIG. 20, when the collecting holes for collecting purified hydrogen are provided, a plurality of voids S, S, S... Are connected in advance by the collecting holes. A hydrogen outlet pipe 35 can be connected to the purified hydrogen outlet section T.

図23は、こうして形成した水素導出管35付き水素透過膜モジュールの内部、水素導出管35の連結部を説明する図である。図23(a)は図22(c)と同じである。図23(b)は図23(a)中A−A線断面を拡大して示した図、図23(c)は図23(a)中B−B線断面を拡大して示した図である。図23(b)のとおり、精製水素導出部Tに対して水素導出管35を嵌合し、ガス密にシール、固定する。そのシール、固定は溶接、ろう付けその他、適宜の手法で行う。   FIG. 23 is a diagram for explaining the inside of the hydrogen permeable membrane module with the hydrogen outlet pipe 35 thus formed and the connecting portion of the hydrogen outlet pipe 35. FIG. 23 (a) is the same as FIG. 22 (c). FIG. 23B is an enlarged view of the cross section taken along the line AA in FIG. 23A, and FIG. 23C is an enlarged view of the cross section taken along the line BB in FIG. is there. As shown in FIG. 23B, the hydrogen lead-out pipe 35 is fitted into the purified hydrogen lead-out portion T, and is sealed and fixed in a gas-tight manner. The sealing and fixing are performed by welding, brazing or other appropriate methods.

なお、前述図19に示すような複数の空隙Sを設けた精製水素収集部材の場合には、精製水素導出部Tは各空隙Sのいずれにも連通するように穿孔する。図24はこの態様を説明する図である。図24(a)に示すように、精製水素収集部材30の部位を穿孔する前の外観は図22(a)と同様であるが、図24(a)中符号30として示す精製水素収集部材が、図19のように複数の空隙Sを設けた精製水素収集部材で構成されている。精製水素導出部Tは複数の空隙Sのいずれにも連通する必要があるので、図24(b)に示すように矩形状に穿孔して精製水素導出部Tを形成する。そして、図24(c)のように、精製水素導出部Tに、その形状に対応した水素導出管36を連結する。   In the case of a purified hydrogen collecting member provided with a plurality of voids S as shown in FIG. 19, the purified hydrogen lead-out portion T is perforated so as to communicate with any of the voids S. FIG. 24 is a diagram for explaining this aspect. As shown in FIG. 24 (a), the appearance of the purified hydrogen collecting member 30 before it is perforated is the same as that shown in FIG. 22 (a), but the purified hydrogen collecting member shown as reference numeral 30 in FIG. FIG. 19 shows a purified hydrogen collecting member provided with a plurality of voids S. Since the purified hydrogen lead-out part T needs to communicate with any of the plurality of voids S, the purified hydrogen lead-out part T is formed by drilling in a rectangular shape as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 24C, the hydrogen lead-out pipe 36 corresponding to the shape is connected to the purified hydrogen lead-out part T.

〈精製水素導出部Tに係る変形態様1〉
精製水素収集部材における精製水素導出部Tについては各種態様が可能である。以上で述べた水素透過膜モジュールにおいては、精製水素収集部材の空隙Sに連なる精製水素導出部Tを設ける。これに対して、精製水素収集部材について、空隙Sの部分を、予め補強部材の細孔域よりも広めに取っておくことにより(つまり、精製水素導出部Tを穿設する部位の幅を小さくしておくことにより)、精製水素導出部として穿設する長さを短くすることができる。
<Deformation aspect 1 concerning purified hydrogen deriving part T>
Various aspects are possible for the purified hydrogen outlet T in the purified hydrogen collecting member. In the hydrogen permeable membrane module described above, the purified hydrogen lead-out portion T connected to the gap S of the purified hydrogen collecting member is provided. On the other hand, with respect to the purified hydrogen collecting member, the space S is previously made wider than the pore area of the reinforcing member (that is, the width of the portion where the purified hydrogen outlet portion T is drilled is reduced). In this case, the length of the purified hydrogen lead-out portion can be shortened.

図25はその態様を説明する図である。図25中、補強部材の細孔域の端部を点線で示している。図25(e)のとおり、精製水素収集部材30において、空隙Sの部分をS′として示すように補強部材の細孔域より広めに取る。これにより、空隙長さが“S+S′”となり、補強部材の細孔域の端部より長くなるので、その分、精製水素導出部Tを設けるための穿設部分を短くすることができる。なお、図25では各部材を平面図として示しているが、各部材を面平行に配置、重ねて(積層して)一度に接合する。   FIG. 25 is a diagram for explaining the mode. In FIG. 25, the end of the pore region of the reinforcing member is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 25 (e), in the purified hydrogen collecting member 30, the void S is taken wider than the pore region of the reinforcing member as indicated by S '. As a result, the gap length becomes “S + S ′”, which is longer than the end of the pore region of the reinforcing member, and accordingly, the perforated portion for providing the purified hydrogen lead-out portion T can be shortened. In addition, although each member is shown as a top view in FIG. 25, each member is arrange | positioned in plane parallel, and it overlaps (stack | stacks), and joins at once.

〈精製水素導出部Tに係る変形態様2〉
図26〜29は他の態様を説明する図である。図26のとおり、前述図21における空隙Sを有する精製水素収集部材30を、空隙S及びこの空隙Sに連なる精製水素導出部Tを有する精製水素収集部材40に代えたものに相当している。
<Deformation aspect 2 concerning purified hydrogen deriving part T>
FIGS. 26-29 is a figure explaining another aspect. As shown in FIG. 26, the purified hydrogen collecting member 30 having the void S in FIG. 21 corresponds to the purified hydrogen collecting member 40 having the void S and the purified hydrogen lead-out portion T connected to the void S.

ここで、上記空隙S及びこの空隙Sに連なる精製水素導出部Tを有する精製水素収集部材40は、精製水素導出部Tを設ける点以外は、前述〈精製水素収集部材1の作製態様〉(図2参照)と同様である。ただし、本態様では、図2の最下部にある“空隙sを有しない金属シートM”は無い。   Here, the purified hydrogen collecting member 40 having the void S and the purified hydrogen deriving portion T connected to the void S is the above-described <Preparation mode of the purified hydrogen collecting member 1> except that the purified hydrogen deriving portion T is provided (FIG. 2). However, in this embodiment, there is no “metal sheet M having no gap s” at the bottom of FIG.

図27のとおり、それぞれ内部に“空隙s及びこの空隙sに連なる開口tを有する金属シート”の複数個を配置する。そして、これらを重ねることにより、空隙S及びこの空隙Sに連なる精製水素導出部Tを有する精製水素収集部材40を形成する。   As shown in FIG. 27, a plurality of “metal sheets each having an air gap s and an opening t connected to the air gap s” are arranged therein. And the refinement | purification hydrogen collection member 40 which has the space | gap S and the refinement | purification hydrogen derivation | leading-out part T continuing to this space | gap S is formed by overlapping these.

図28は、上記“空隙s及びこの空隙sに連なる開口tを有する金属シート”の作製態様を説明する図である。図28(a)は金属シートであり、金属シートの表面のうち、空隙sとなる部分とこれ続く開口tとなる部分を除き、マスキングをする。図28(b)はこの状態を示している。次いでエッチング処理をする。エッチング処理により、マスキング部分以外の部分が除去され、空隙sとこれに続く開口tが形成される。図28(c)はこの状態を示している。次いで、マスキングを除去することで、図28(d)に示すように、空隙sとこれに続く開口tを有する金属シートが得られる。その他の点は、前述〈空隙sを有する金属シートの作製態様〉と同様である。   FIG. 28 is a diagram for explaining a production mode of the “metal sheet having the gap s and the opening t connected to the gap s”. FIG. 28A shows a metal sheet, and masking is performed except for a portion that becomes a gap s and a portion that becomes an opening t following the surface of the metal sheet. FIG. 28B shows this state. Next, an etching process is performed. By the etching process, the portion other than the masking portion is removed, and the gap s and the opening t following this are formed. FIG. 28 (c) shows this state. Next, by removing the masking, as shown in FIG. 28 (d), a metal sheet having a gap s and an opening t subsequent thereto is obtained. The other points are the same as those described above <Preparation mode of metal sheet having void s>.

こうして構成した精製水素収集部材40を用いて水素透過膜モジュールを構成する。図26のとおり、精製水素収集部材40の上下両側に、それぞれ順次、細孔の孔を粗くした金属シートの複数枚を積層した補強部材41と、細孔の孔が密な(つまり、細孔の孔が補強部材41の細孔より小さい)補強部材42と、拡散防止層を有する細孔を有する金属シート43と、水素透過膜44を配置して一度に拡散接合して水素透過膜モジュールを構成する。   A hydrogen permeable membrane module is configured using the purified hydrogen collecting member 40 thus configured. As shown in FIG. 26, the reinforcing member 41 in which a plurality of metal sheets having coarse pores are sequentially laminated on the upper and lower sides of the purified hydrogen collecting member 40 and the pores of the pores are dense (that is, the pores are dense). The hydrogen permeable membrane module is formed by diffusing and bonding at once the reinforcing member 42, the metal sheet 43 having the pores having the diffusion preventing layer, and the hydrogen permeable membrane 44. Constitute.

〈精製水素導出部Tへの水素導出管の連結態様〉
図29は、図26のようにして構成した水素透過膜モジュールの構造を説明する図である。図29(a)は、その水素透過膜モジュールを斜視図として示した図である。精製水素導出部Tに対して水素導出管45を嵌合し、ガス密にシール、固定する。そのシール、固定は溶接、ろう付けなどにより行う。図29(b)は図29(a)に示す精製水素導出部Tに水素導出管45を連結した図である。図29(c)は、図29(a)中A−A線断面図である。
<Connection mode of hydrogen outlet pipe to purified hydrogen outlet section T>
FIG. 29 is a diagram illustrating the structure of the hydrogen permeable membrane module configured as shown in FIG. FIG. 29A is a perspective view of the hydrogen permeable membrane module. The hydrogen lead-out pipe 45 is fitted into the purified hydrogen lead-out part T, and is sealed and fixed in a gas tight manner. The sealing and fixing are performed by welding or brazing. FIG. 29B is a diagram in which a hydrogen lead-out pipe 45 is connected to the purified hydrogen lead-out part T shown in FIG. FIG. 29C is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様1〉
本発明の水素透過膜モジュールは、“水素透過膜+細孔部を有する補強部材+精製水素収集部材”、“水素透過膜+複数個の‘細孔を有する補強部材’+精製水素収集部材”、あるいは“水素透過膜+複数個の‘精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材’+精製水素収集部材”というように積層、接合して作製される。
<Deformation mode 1 when producing hydrogen permeable membrane module>
The hydrogen permeable membrane module of the present invention includes “hydrogen permeable membrane + reinforcing member having pores + purified hydrogen collecting member”, “hydrogen permeable membrane + a plurality of 'reinforcing members having pores' + purified hydrogen collecting member” Or “hydrogen permeable membrane + reinforcing member with a gradient in pore size so that the pores become coarser as they go to a plurality of“ purified hydrogen collecting members ”+ purified hydrogen collecting member” It is manufactured by stacking and bonding.

それらの作製に際し、積層する各部材に“繋ぎ”を付けて枠を残したまま接合することにより、その作製を容易にすることができる。図30はこの態様を説明する図である。
図30(a)は水素透過膜であり、1点鎖線で示すように、水素透過膜の外周縁から所定幅を置き、この幅部分を“繋ぎ”とする。1点鎖線で示す枠内の膜が製品水素透過膜モジュールに組み込まれる。
In producing them, the members can be easily attached by attaching “joins” to each other and leaving the frame. FIG. 30 is a diagram for explaining this aspect.
FIG. 30A shows a hydrogen permeable membrane. As shown by a one-dot chain line, a predetermined width is set from the outer peripheral edge of the hydrogen permeable membrane, and this width portion is referred to as “joining”. The membrane within the frame indicated by the one-dot chain line is incorporated into the product hydrogen permeable membrane module.

図30(b)は細孔を有する補強部材であり、1点鎖線で示すように、補強部材の外周縁から所定幅を置き、この幅部分を“繋ぎ”とする。繋ぎ枠の大きさは水素透過膜のそれと同じである。1点鎖線で示す枠内の補強部材が製品水素透過膜モジュールに組み込まれる。図30(c)は図30(b)の細孔より粗い細孔を有する補強部材であり、1点鎖線で示すように、補強部材の外周縁から所定幅を置き、この幅部分を“繋ぎ”とする。繋ぎ枠の大きさは水素透過膜のそれと同じである。1点鎖線で示す枠内の補強部材が製品水素透過膜モジュールに組み込まれる。   FIG. 30B shows a reinforcing member having pores. As shown by a one-dot chain line, a predetermined width is set from the outer peripheral edge of the reinforcing member, and this width portion is referred to as “joining”. The size of the connecting frame is the same as that of the hydrogen permeable membrane. A reinforcing member in a frame indicated by a one-dot chain line is incorporated into the product hydrogen permeable membrane module. FIG. 30C shows a reinforcing member having pores coarser than those shown in FIG. 30B. As shown by a one-dot chain line, a predetermined width is set from the outer peripheral edge of the reinforcing member, and the width portions are connected to each other. ". The size of the connecting frame is the same as that of the hydrogen permeable membrane. A reinforcing member in a frame indicated by a one-dot chain line is incorporated into the product hydrogen permeable membrane module.

図30(d)は精製水素収集部材であり、1点鎖線で示すように、精製水素収集部材の外周縁から所定幅を置き、この幅部分を“繋ぎ”とする。繋ぎ枠の大きさは水素透過膜のそれと同じである。1点鎖線で示す枠内の精製水素収集部材が製品水素透過膜モジュールに組み込まれる。なお、図30(d)には、空隙長さが前述“S+S′”の精製水素収集部材を示しているが、他の態様の精製水素収集部材についても同様である。   FIG. 30D shows a purified hydrogen collecting member. As shown by a one-dot chain line, a predetermined width is set from the outer peripheral edge of the purified hydrogen collecting member, and this width portion is defined as “joining”. The size of the connecting frame is the same as that of the hydrogen permeable membrane. The purified hydrogen collecting member within the frame indicated by the one-dot chain line is incorporated into the product hydrogen permeable membrane module. FIG. 30 (d) shows the purified hydrogen collecting member having the above-mentioned gap length “S + S ′”, but the same applies to the purified hydrogen collecting member of other embodiments.

そして、以上のように構成した各部材を積層して拡散接合により一度に接合する。なお、図30中、各部材(a)〜(d)は平面図として示しているが、各部材を面平行に配置、重ねて(積層して)一度に接合する。そして、“繋ぎ”部分で一度に切断して水素透過膜モジュールを形成する。この場合、図30(a)〜(d)中、1点鎖線で示す繋ぎ枠となる線状部分を、予め所定間隔を置いてエッチングにより除去しておくことにより(これにより、水素透過膜等の各部材のうち、外周縁と繋ぎ枠との間はエッチング除去されない繋ぎ部分でのみ連結される)、切断を容易に行うことができる。   And each member comprised as mentioned above is laminated | stacked, and it joins at once by diffusion bonding. In addition, in FIG. 30, although each member (a)-(d) is shown as a top view, each member is arrange | positioned in parallel and is piled up (stacked), and is joined at once. Then, the hydrogen permeable membrane module is formed by cutting at a “connecting” portion at a time. In this case, in FIG. 30 (a) to (d), by removing the linear portion that becomes the connecting frame indicated by the one-dot chain line by etching at a predetermined interval in advance (the hydrogen permeable membrane etc. Among these members, the outer peripheral edge and the connecting frame are connected only at a connecting portion that is not etched away), and can be easily cut.

〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様2〉
本発明の水素透過膜モジュールは、例えば“水素透過膜+複数個の‘精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材’+精製水素収集部材”というように積層し、一度の拡散接合により形成される。その接合に際してその積層体を予め仮止めしておくのがよい。仮止めは各部材単位で行ってもよい。
<Deformation mode 2 when producing hydrogen permeable membrane module>
The hydrogen permeable membrane module of the present invention includes, for example, “a hydrogen permeable membrane + a reinforcing member having a gradient in pore size so that the pores become coarser toward a plurality of“ purified hydrogen collecting members ”+ It is formed by one-time diffusion bonding such as “purified hydrogen collecting member”. It is preferable to temporarily fix the laminated body in advance for the joining. Temporary fixing may be performed for each member.

図31はその態様を説明する図である。図31のとおり、水素透過膜(a)、細孔を有する補強部材(b)、(b)より粗い細孔を有する補強部材(c)、精製水素収集部材(d)、また図示は省略しているが、精製水素収集部材(d)の下部にも、順次、(b)より粗い細孔を有する補強部材(c)、細孔を有する補強部材(b)、水素透過膜(a)が配置、積層される。   FIG. 31 is a diagram for explaining the mode. As shown in FIG. 31, the hydrogen permeable membrane (a), the reinforcing member (b) having pores, the reinforcing member (c) having coarser pores than (b), the purified hydrogen collecting member (d), and the illustration are omitted. However, a reinforcing member (c) having pores coarser than (b), a reinforcing member (b) having pores, and a hydrogen permeable membrane (a) are also sequentially provided at the lower portion of the purified hydrogen collecting member (d). Arranged and stacked.

そして、その積層体つまり重ねたものを図31中、p、p、p・・・として示すように、スポット溶接により仮止めをしておく。図31では、各部材(a)〜(d)は平面図として示しているが、各部材を面平行に配置、重ねて(積層して)スポット溶接により仮止めする。そして、仮止めした積層体(水素透過膜を含む)を拡散接合により一度に接合し、“繋ぎ”部分で一度に切断して水素透過膜モジュールを形成する。   Then, the laminated body, that is, the stacked one is temporarily fixed by spot welding as indicated by p, p, p... In FIG. In FIG. 31, the members (a) to (d) are shown as plan views, but the members are arranged in parallel to each other, stacked (stacked), and temporarily fixed by spot welding. Then, the temporarily bonded laminated body (including the hydrogen permeable membrane) is joined at once by diffusion bonding, and cut at a “joining” portion at a time to form a hydrogen permeable membrane module.

ここで、細孔を有する補強部材(b)は、図5(d)に示すような“細孔を有する金属シート”の複数枚からなる。(b)より粗い細孔を有する補強部材(c)は、図7に示すような“粗い細孔を有する金属シート”の複数枚からなる。また、精製水素収集部材(d)は、前述図25中符号30として示す空隙S+S′を有する精製水素収集部材に対応する“空隙s+s′を有する金属シート”の複数枚からなる。   Here, the reinforcing member (b) having pores is composed of a plurality of “metal sheets having pores” as shown in FIG. (B) The reinforcing member (c) having coarser pores is composed of a plurality of “metal sheets having coarse pores” as shown in FIG. Further, the purified hydrogen collecting member (d) is composed of a plurality of “metal sheets having gaps s + s ′” corresponding to the purified hydrogen collecting member having gaps S + S ′ shown as reference numeral 30 in FIG.

〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様3〉
本発明の水素透過膜モジュールは、例えば“水素透過膜+複数個の‘精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材’+精製水素収集部材”というように積層し、一度に拡散接合することで形成される。本変形態様3は、精製水素収集部材について、前記〈精製水素導出部Tに係る変形態様1〉での空隙長さ“S+S′”よりさらに延長しておくことにより、精製水素導出部Tを設けるための切削工程つまり穿設を不要とし、水素導出管の接合も省ける構造である。
<Deformation mode 3 when producing hydrogen permeable membrane module>
The hydrogen permeable membrane module of the present invention includes, for example, “a hydrogen permeable membrane + a reinforcing member having a gradient in pore size so that the pores become coarser toward a plurality of“ purified hydrogen collecting members ”+ It is formed by laminating like “purified hydrogen collecting member” and diffusion bonding at once. In this modified embodiment 3, the purified hydrogen collecting member is further extended from the gap length “S + S ′” in <Modified embodiment 1 relating to purified hydrogen deriving portion T>, thereby providing the purified hydrogen deriving portion T. Therefore, it is a structure that eliminates the need for a cutting process, that is, drilling, and eliminates the joining of the hydrogen lead-out pipe.

図32はその態様を説明する図である。図32(c)のとおり、精製水素収集部材について、その空隙Sの部分から、S″として示すように空隙部分をさらに延長し、空隙S″の部分が精製水素導出部Tと水素導出管となるようにする。細孔を有する補強部材についても、図32(b)のとおり、空隙S″の部分に対応した形状とする。   FIG. 32 is a diagram for explaining the mode. As shown in FIG. 32 (c), with respect to the purified hydrogen collecting member, the void portion is further extended from the void S portion as indicated by S ″, and the void S ″ portion includes the purified hydrogen outlet portion T, the hydrogen outlet pipe, and the like. To be. The reinforcing member having pores also has a shape corresponding to the space S ″ as shown in FIG.

ここで、図32(b)、(c)のように、補強部材となる金属シートの複数枚、精製水素収集部材となる金属シート(空隙s+s″を有する)の複数枚を、それぞれ積層し、その積層体つまり重ねたものを図32(b)、(c)中、p、p、p・・・として示すように、スポット溶接により仮止めをしておく。そして、その積層体を図32(a)に示す水素透過膜とともに一度に拡散接合する。次いで、図中1点鎖線で示す“繋ぎ”部分で一度に切断して水素透過膜モジュールを形成する。   Here, as shown in FIGS. 32 (b) and 32 (c), a plurality of metal sheets serving as reinforcing members and a plurality of metal sheets (having gaps s + s ″) serving as purified hydrogen collecting members are respectively laminated. 32 (b) and 32 (c), p, p, p... Are temporarily fixed by spot welding, and the laminate is shown in FIG. A hydrogen permeable membrane module is formed by performing diffusion bonding together with the hydrogen permeable membrane shown in FIG.

図33は、こうして形成した水素導出管付き水素透過膜モジュールを説明する図である。図33(a)は平面図、図33(b)は斜視図、図33(c)は図33(a)中A−A線断面を幾分拡大して示した図である。図33(c)中、S、(T)、S″として示すように、空隙部分、分精製水素の導出部、水素導出管が一度に構成される。52は空隙S″を有する水素導出管である。   FIG. 33 is a view for explaining the hydrogen permeable membrane module with a hydrogen outlet tube formed in this way. 33 (a) is a plan view, FIG. 33 (b) is a perspective view, and FIG. 33 (c) is an enlarged view of a section taken along line AA in FIG. 33 (a). In FIG. 33 (c), as indicated by S, (T), S ″, a void portion, a fractionated hydrogen deriving section, and a hydrogen deriving tube are formed at once. 52 is a hydrogen deriving tube having a void S ″. It is.

複数個の‘精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材’を用いた水素透過膜モジュールについても、上記と同様にして構成される。図33(d)は細孔の孔が粗い補強部材51も設けた場合の断面図である。   The hydrogen permeable membrane module using a plurality of 'reinforcing members having a gradient in pore size so that the pores become coarser as they go to the purified hydrogen collecting member' is configured in the same manner as described above. Is done. FIG. 33 (d) is a cross-sectional view when the reinforcing member 51 having a coarse pore is also provided.

〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様4〉
前述図5(d)に示すような“細孔を有する金属シート”や、前述図8〜15に示すような“拡散防止層”、“第一の中間層+拡散防止層”、“拡散防止層+第二の中間層”、あるいは“第一の中間層+拡散防止層+第二の中間層”を形成した“細孔を有する金属シート”は、複数枚を同時に作製することもできる。
<Deformation mode 4 when producing hydrogen permeable membrane module>
"Metal sheet having pores" as shown in FIG. 5 (d), "Diffusion prevention layer", "First intermediate layer + diffusion prevention layer", "Diffusion prevention" as shown in FIGS. A plurality of “metal sheet having pores” in which “layer + second intermediate layer” or “first intermediate layer + diffusion prevention layer + second intermediate layer” is formed can be produced simultaneously.

図34はこの態様を説明する図である。図34(a)中、61は2領域に細孔を有する金属シートであり、1点鎖線で示す枠内が各領域である。こうして一平面に何枚分もの細孔を有する金属シートをかたどることができる。この各細孔域に拡散防止層を形成する。その金属露出面を除く部分への拡散防止層の形成過程は前述図9〜13を用いて説明したのと同様である。   FIG. 34 is a diagram for explaining this aspect. In FIG. 34A, reference numeral 61 denotes a metal sheet having pores in two regions, and each region is shown in a frame indicated by a one-dot chain line. In this way, a metal sheet having many pores in one plane can be modeled. A diffusion preventing layer is formed in each pore region. The formation process of the diffusion preventing layer on the portion excluding the exposed metal surface is the same as that described with reference to FIGS.

同様にして、精製水素収集部材を形成する“空隙sを有する金属シート”についても、一平面に何枚分もかたどり、粗い細孔を有する補強部材を形成する“粗い細孔を有する金属シート”についても、一平面に何枚分もの補強部材をかたどる。図34(b)はそれらに対応する水素透過膜62である。   Similarly, the “metal sheet having voids” that forms the purified hydrogen collecting member is also formed as a “metal sheet having coarse pores” that forms a reinforcing member having coarse pores by forming several sheets in one plane. As for, follow a number of reinforcing members on a single plane. FIG. 34B shows the hydrogen permeable membrane 62 corresponding to them.

そして、精製水素収集部材を形成する“空隙sを有する金属シート”の1枚または複数枚を中央に、その上下に順次、粗い細孔を有する補強部材を形成する“粗い細孔を有する金属シート”の複数枚、細孔を有する補強部材を形成する“粗い細孔を有する金属シート”の複数枚、“拡散防止層を形成した細孔を有する金属シート”、水素透過膜62を積層して一度に拡散接合する。なお、図34は平面図として示しているが、各部材を面平行に配置、積層して一度に接合する。   Then, one or a plurality of “metal sheets having voids s” forming the purified hydrogen collecting member is formed in the center, and a reinforcing member having coarse pores is sequentially formed in the upper and lower sides of the “metal sheet having coarse pores”. A plurality of “metal sheets having coarse pores” forming a reinforcing member having pores, a “metal sheet having pores having a diffusion preventing layer”, and a hydrogen permeable membrane 62. Diffusion bonding at once. Although FIG. 34 is shown as a plan view, the members are arranged in parallel to each other, stacked, and joined at once.

そして、水素透過膜モジュール単位に切断して水素透過膜モジュールを構成する。この場合、図34(a)中、1点鎖線で示す線状部分を、予め所定間隔を置いてエッチングにより除去しておくことにより(これにより、水素透過膜等の各部材のうち、外周縁と繋ぎ枠との間はエッチング除去されない繋ぎ部分でのみ連結される)、切断を容易に行うことができる。   And it cut | disconnects into a hydrogen permeable membrane module unit, and comprises a hydrogen permeable membrane module. In this case, in FIG. 34 (a), the linear portion indicated by the alternate long and short dash line is removed by etching at a predetermined interval in advance (by this, the outer peripheral edge of each member such as the hydrogen permeable membrane). And the connecting frame are connected only at a connecting portion that is not removed by etching), and can be easily cut.

図34は2個の水素透過膜モジュールを一度に作製する場合であるが、同様にして、3個以上の複数個の水素透過膜モジュールを一度に作製することができる。こうして水素透過膜モジュールの量産化が可能となる。   FIG. 34 shows a case where two hydrogen permeable membrane modules are manufactured at a time. Similarly, three or more hydrogen permeable membrane modules can be manufactured at a time. Thus, mass production of the hydrogen permeable membrane module becomes possible.

〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様5〉
前述〈水素透過膜モジュール作製時の変形態様2〉のように、重ねた金属シートをスポット溶接により仮止めをするのに代えて、ピン止めにより行ってもよい。ピン止め法によると、各部材を構成する金属シートの位置決めが容易であり、またスポット溶接の手間が省けるなど、その取り扱いも容易である。図35はその態様を説明する図である。
<Deformation mode 5 when producing hydrogen permeable membrane module>
As described above in <Modification Mode 2 when Fabricating Hydrogen Permeable Membrane Module>, instead of temporarily fixing the stacked metal sheets by spot welding, pinning may be performed. According to the pinning method, the positioning of the metal sheets constituting each member is easy, and the handling thereof is easy, for example, the labor of spot welding can be saved. FIG. 35 is a diagram for explaining the mode.

図35(c)のとおり、精製水素収集部材について、その空隙Sの部分から、S″として示すように空隙部分をさらに延長し、空隙S″の部分が精製水素導出部Tと水素導出管となるようにする。細孔を有する補強部材についても、図35(b)のとおり、空隙S″の部分に対応した形状とする。   As shown in FIG. 35 (c), with respect to the purified hydrogen collecting member, the void portion is further extended from the void S portion, as shown by S ″, and the void S ″ portion includes the purified hydrogen outlet portion T, the hydrogen outlet pipe, and the like. To be. The reinforcing member having pores also has a shape corresponding to the space S ″ as shown in FIG.

ここで、補強部材となる各金属シート、精製水素収集部材となる各金属シート(空隙s+s″を有する)の外周縁の複数箇所にピン孔(ピン嵌挿用の孔)を有するピン止め用部材を設けておく。それら金属シートを重ねて各ピン孔にピンを嵌挿して位置決めし、その積層体(水素透過膜を含む)を一度に拡散接合する。次いで、図35(b)、(c)に1点鎖線で示すように一度に切断して水素透過膜モジュールを形成する。図35(d)はその水素透過膜モジュールの斜視図である。図35(d)に示すような角パイプ等は研磨、切削等の機械加工が可能であり、図35(e)はそのような角パイプを円筒(丸パイプ)に加工した態様の斜視図である。   Here, the pinning member which has a pin hole (hole for pin insertion) in several places of the outer periphery of each metal sheet used as a reinforcement member, and each metal sheet (having space | gap s + s '') used as a refinement | purification hydrogen collection member 35 (b) and 35 (c), and then stacking the metal sheets on each pin hole and positioning the pins by inserting and positioning the laminate (including the hydrogen permeable membrane) at once. ) To form a hydrogen permeable membrane module by cutting at a time as shown by a dashed line in Fig. 35 (d) is a perspective view of the hydrogen permeable membrane module, a square pipe as shown in Fig. 35 (d). Etc. can be machined such as polishing and cutting, and FIG. 35 (e) is a perspective view of an embodiment in which such a square pipe is processed into a cylinder (round pipe).

〈本発明(4)〜(6)の発明の態様例〉
前述〈本発明(1)の態様〉の箇所で説明したとおり、本発明(1)〜(6)においては、異種金属材料の金属シートを交互に配置することが重要である。ここで、図36を用いて、本発明(1)〜(6)のうち、本発明(4)〜(6)の発明におけるその態様例について説明する。図36はその態様例を説明する図である。
<Examples of Embodiments of Inventions (4) to (6)>
As described above in <Aspect of the present invention (1)>, in the present inventions (1) to (6), it is important to alternately dispose metal sheets of different metal materials. Here, the aspect example in invention of this invention (4)-(6) is demonstrated among this invention (1)-(6) using FIG. FIG. 36 is a diagram for explaining an example of the mode.

図36中、90は上下貫通空隙を有する1枚または複数枚の金属シートを積層した精製水素収集部材、91はその両側に配した、細孔の孔を粗くした複数枚の金属シートを積層した補強部材、92、93は、その両側に順次配した、1枚または複数枚の細孔の孔が密な(つまり、細孔の孔が補強部材91の細孔より小さい)補強部材、94は拡散防止層を配した細孔を有する補強部材、95は水素透過膜である。   In FIG. 36, 90 is a purified hydrogen collecting member obtained by laminating one or a plurality of metal sheets having upper and lower through-holes, and 91 is a laminating a plurality of metal sheets having rough pores arranged on both sides thereof. The reinforcing members 92 and 93 are arranged sequentially on both sides of the reinforcing member 94 and one or more fine pores are dense (that is, the pores are smaller than the pores of the reinforcing member 91) 94 A reinforcing member 95 having pores provided with a diffusion preventing layer, 95 is a hydrogen permeable membrane.

精製水素収集部材90は、複数枚の金属シートで形成する場合、SUSシートとNiシートを交互に重ねて配置されるが、本態様例では積層の中心にNiシートを置き、その上下に順次SUSシート、Niシート・・・と言うよう両シートを交互に配し、SUSシートとNiシートを合計n枚(例えば11枚)重ねる。補強部材91は、同じくSUSシートとNiシートを交互に重ねて配置されるが、本態様例では精製水素収集部材90の表面側(裏面側も同じ)がSUSシートであるので、精製水素収集部材90と当接する側がNiシートとなるようにし、Niシート/SUSシート/Niシート・・・というようにm枚(例えば5枚)重ねる。   When the purified hydrogen collecting member 90 is formed of a plurality of metal sheets, the SUS sheet and the Ni sheet are alternately stacked. In this embodiment, the Ni sheet is placed at the center of the stack, and the SUS is sequentially placed above and below the Ni sheet. Sheets, Ni sheets,... Are arranged alternately, and a total of n SUS sheets and Ni sheets (for example, 11 sheets) are stacked. Similarly, the reinforcing member 91 is formed by alternately stacking SUS sheets and Ni sheets. However, in this embodiment, the purified hydrogen collecting member 90 is the SUS sheet on the front surface side (the back surface side is the same). The side contacting 90 is an Ni sheet, and m sheets (for example, 5 sheets) are stacked such as Ni sheet / SUS sheet / Ni sheet.

補強部材92は例えばSUSシート1枚、補強部材93は例えばNiシート1枚、補強部材94は拡散防止層を配したSUSシート1枚である。精製水素収集部材90、補強部材91〜94の各金属シートはすべて異種金属のシートが交互に配置される。   The reinforcing member 92 is, for example, one SUS sheet, the reinforcing member 93 is, for example, one Ni sheet, and the reinforcing member 94 is one SUS sheet provided with a diffusion prevention layer. The metal sheets of the purified hydrogen collecting member 90 and the reinforcing members 91 to 94 are all arranged with different metal sheets alternately.

そして、各SUSシート、各Niシートには外周縁の複数箇所にピン嵌挿用の孔を有するピン止め用部材を設けているので、図36中、1点鎖線で示すように、ピン孔にピンを嵌挿して各部材を構成するSUSシート、Niシートを整列、位置決めして重ね、且つ、その積層体の最上面、最下面に水素透過膜、例えばPd膜を配置して加熱及び加圧を行い、拡散接合により一度に接合して水素透過膜モジュールとする。   Since each SUS sheet and each Ni sheet are provided with pinning members having pin insertion holes at a plurality of locations on the outer peripheral edge, as shown by a one-dot chain line in FIG. SUS sheets and Ni sheets constituting each member are inserted and inserted and aligned, positioned and stacked, and a hydrogen permeable film, such as a Pd film, is placed on the top and bottom surfaces of the laminate, and heated and pressurized. And bonding at once by diffusion bonding to form a hydrogen permeable membrane module.

なお、本発明においては各金属シートの厚さは、同じ厚さとしてもよく、適宜の厚さとしてもよい。適宜の厚さとする場合、SUSシートが構造材として主要な役割をさせるシートとすると、Niシートがその両側のSUSシート間を接着する補助シート、つまり挿入材の役割をする。この場合、挿入材であるNiシートの厚さは構造材であるSUSシートよりも薄く且つ一定の厚さとしてもよく、構造材であるSUSシートの厚さは任意の厚さにする等、適宜選定することができる。   In the present invention, the thickness of each metal sheet may be the same thickness or an appropriate thickness. In the case of an appropriate thickness, if the SUS sheet is a sheet that plays a main role as a structural material, the Ni sheet serves as an auxiliary sheet for bonding between the SUS sheets on both sides thereof, that is, an insertion material. In this case, the thickness of the Ni sheet that is the insertion material may be smaller than the SUS sheet that is the structural material and may be a constant thickness, and the thickness of the SUS sheet that is the structural material may be arbitrarily set. Can be selected.

本発明の水素透過膜モジュールは、炭化水素の改質ガスなど、各種水素含有ガスから水素を分離精製するのに使用され、改質ガスの生成と改質ガスの水素透過膜による精製を一つの装置で行うように一体化したいわゆるメンブレンリアクター用の水素透過膜モジュールとしても使用される。   The hydrogen permeable membrane module of the present invention is used to separate and purify hydrogen from various hydrogen-containing gases such as hydrocarbon reformed gas, and the reformed gas is produced and purified by the hydrogen permeable membrane. It is also used as a hydrogen permeable membrane module for a so-called membrane reactor integrated as in an apparatus.

本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1) 本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1) 本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1) 本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1) 本発明(1)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (1) 本発明(3)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (3) 本発明(3)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (3) 細孔を有する補強部材と水素透過膜との間に拡散防止層等を配する態様を説明する図The figure explaining the aspect which distribute | arranges a diffusion prevention layer etc. between the reinforcement member which has a pore, and a hydrogen permeable film 細孔を有する金属シートへの拡散防止層の形成態様を説明する図The figure explaining the formation aspect of the diffusion prevention layer to the metal sheet which has a pore 単なる枠に対して、拡散防止層を施した細孔を有する金属シートをはめ込む態様を説明する図The figure explaining the aspect which inserts the metal sheet which has the pore which gave the diffusion prevention layer to the simple frame 拡散防止層の“はみ出し”部分を説明する図A diagram explaining the “extrusion” part of the diffusion prevention layer 拡散防止層の“はみ出し”部分を無くして細孔域を広げる態様を説明する図The figure explaining the aspect which expands the pore region by eliminating the "protruding" part of the diffusion prevention layer 水素透過膜側に配する細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に第一の中間層−拡散防止層を配した態様を説明する図The figure explaining the aspect which has arrange | positioned the 1st intermediate | middle layer-diffusion prevention layer on the contact surface with a hydrogen permeable membrane about the reinforcement member which has the pore distribute | arranged to the hydrogen permeable membrane side 水素透過膜側に配する細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に拡散防止層−第二の中間層を配した態様を説明する図The figure explaining the aspect which distribute | arranged the diffusion prevention layer-second intermediate | middle layer to the contact surface with a hydrogen permeable film about the reinforcement member which has the pore distribute | arranged to the hydrogen permeable film side 水素透過膜側に配する細孔を有する補強部材について、水素透過膜との当接面に第一の中間層−拡散防止層−第二の中間層を配した態様を説明する図The figure explaining the aspect which arranged the 1st intermediate | middle layer-diffusion prevention layer-2nd intermediate | middle layer in the contact surface with a hydrogen permeable membrane about the reinforcement member which has the pore distribute | arranged to the hydrogen permeable membrane side 図6に示す水素透過膜モジュールの態様において、拡散防止層等を配した態様を示す図The figure which shows the aspect which has arrange | positioned the diffusion prevention layer etc. in the aspect of the hydrogen permeable membrane module shown in FIG. 本発明(4)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (4) 本発明(4)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (4) 本発明(4)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (4) 本発明(4)の水素透過膜モジュールの態様を説明する図The figure explaining the aspect of the hydrogen permeable membrane module of this invention (4) 本発明(6)の態様を説明する図The figure explaining the aspect of this invention (6) 本発明(6)の態様を説明する図The figure explaining the aspect of this invention (6) 本発明(6)の態様を説明する図The figure explaining the aspect of this invention (6) 精製水素導出部Tに係る態様を説明する図The figure explaining the aspect which concerns on the refinement | purification hydrogen derivation part T 精製水素導出部Tに係る変形態様1を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 1 which concerns on the refinement | purification hydrogen derivation | leading-out part T 精製水素導出部Tに係る変形態様2を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 2 which concerns on the refinement | purification hydrogen derivation | leading-out part T 精製水素導出部Tに係る変形態様2を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 2 which concerns on the refinement | purification hydrogen derivation | leading-out part T 精製水素導出部Tに係る変形態様2を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 2 which concerns on the refinement | purification hydrogen derivation | leading-out part T 精製水素導出部Tへの水素導出管の連結態様を説明する図The figure explaining the connection aspect of the hydrogen lead-out pipe to the purified hydrogen lead-out part T 水素透過膜モジュール作製時の変形態様1を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 1 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 水素透過膜モジュール作製時の変形態様2を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 2 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 水素透過膜モジュール作製時の変形態様3を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 3 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 水素透過膜モジュール作製時の変形態様3を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 3 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 水素透過膜モジュール作製時の変形態様4を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 4 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 水素透過膜モジュール作製時の変形態様5を説明する図The figure explaining the deformation | transformation aspect 5 at the time of hydrogen permeable membrane module preparation 本発明(4)〜(6)の発明の態様例を説明する図The figure explaining the example of an aspect of invention of this invention (4)-(6) 水素ガス分離ユニットの構造を説明するための分解斜視図(558号公報)Exploded perspective view for explaining the structure of the hydrogen gas separation unit (No. 558) 図35のユニットを組み込んだ水素ガス分離体の概略斜視図(558号公報)Schematic perspective view of a hydrogen gas separator incorporating the unit of FIG. 35 (No. 558) 061号公報に開示された図Figure disclosed in Japanese Patent No. 061

符号の説明Explanation of symbols

1 精製水素収集部材
2 細孔を有する補強部材
3 水素透過膜
s 金属シート内部の空隙
S 空隙
M 閉塞部材
10 精製水素収集部材
11 細孔(孔が粗い)を有する補強部材
12 細孔を有する補強部材
13 水素透過膜
2′ 拡散防止層等を配した細孔を有する金属シートまたは補強部材
a 金属シートの周縁
b 拡散防止層の周縁
c 金属シートの細孔域の周縁
12′ 拡散防止層等を配した細孔を有する金属シートまたは補強部材
20 精製水素収集部材
21 細孔を有する補強部材
22 拡散防止層等を配した細孔を有する金属シートまたは補強部材
23 水素透過膜
30 精製水素収集部材
31 細孔(孔が粗い)を有する補強部材
32 細孔を有する補強部材
33 拡散防止層等を配した細孔を有する金属シートまたは補強部材
34 水素透過膜
35、36 水素導出管
S′ 空隙Sの延長部
40 精製水素収集部材
41 細孔(孔が粗い)を有する補強部材
42 細孔を有する補強部材
43 拡散防止層等を配した細孔を有する金属シートまたは補強部材
44 水素透過膜
T 開口、精製水素収集部材の水素導出部
t 空隙sとなる部分に続く開口
45 水素導出管
p スポット溶接部
S″ 空隙
52 空隙S″を有する水素導出管
61 金属シート
62 水素透過膜
71 展張枠
72 Pd合金箔などの水素ガス分離性を有する材料(水素透過性箔膜)
73 金属支持板
101 クラッド切板の周囲部分
102 クラッド切板の中央部分
b 細孔
80 通気用溝のついたベースプレート
81 複数枚の多孔金属板からなる補強板
82 柱状金属板
89 水素透過性膜複合体
90 精製水素収集部材
91、92、93、94 補強部材
95 水素透過膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Purified hydrogen collecting member 2 Reinforcing member having pores 3 Hydrogen permeable membrane s Void inside metal sheet S Void M Blocking member 10 Purified hydrogen collecting member 11 Reinforcing member having pores (rough pores) 12 Reinforcing having pores Member 13 Hydrogen permeable membrane 2 'Metal sheet or reinforcing member having pores provided with a diffusion prevention layer or the like a Periphery of metal sheet b Perimeter of diffusion prevention layer c Perimeter of pore region of metal sheet 12' Diffusion prevention layer or the like Metal sheet or reinforcing member having fine pores arranged 20 Purified hydrogen collecting member 21 Reinforcing member having fine pores 22 Metal sheet or reinforcing member having fine pores arranged with a diffusion preventing layer 23 Hydrogen permeable membrane 30 Purified hydrogen collecting member 31 Reinforcing member having pores (rough pores) 32 Reinforcing member having pores 33 Metal sheet or reinforcing member having pores provided with a diffusion prevention layer or the like 34 Hydrogen Overmembrane 35, 36 Hydrogen outlet tube S 'Extension part of gap S 40 Purified hydrogen collecting member 41 Reinforcing member having pores (rough pores) 42 Reinforcing member having pores 43 Metal sheet or reinforcing member having 44 Hydrogen permeation membrane T Opening, hydrogen lead-out part of purified hydrogen collecting member t Opening following the part to be the gap s 45 Hydrogen lead-out pipe p Spot welded part S ″ gap 52 52 hydrogen lead-out pipe having gap S ″ 61 Metal sheet 62 Hydrogen permeable membrane 71 Expanding frame 72 Pd alloy foil and other materials having hydrogen gas separation properties (hydrogen permeable foil membrane)
73 metal support plate 101 peripheral portion of clad cut plate 102 central portion of clad cut plate b pore 80 base plate with ventilation groove 81 reinforcing plate made of a plurality of porous metal plates 82 columnar metal plate 89 hydrogen permeable membrane composite Body 90 Purified hydrogen collecting member 91, 92, 93, 94 Reinforcing member 95 Hydrogen permeable membrane

Claims (16)

金属支持体不要の水素透過膜モジュールであって、順次、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートと、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材と、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   A hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support, and a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having no voids and one or more metal sheets having upper and lower through-holes are sequentially laminated A reinforcing member formed by laminating one or more metal sheets having pores and a hydrogen permeable membrane are arranged, and in this case, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, and A hydrogen permeable membrane module characterized by being bonded at a time. 金属支持体不要の水素透過膜モジュールであって、順次、1枚または複数枚の空隙を有しない金属シートと、1枚または複数枚の上下貫通空隙を有する金属シートを積層した精製水素収集部材と、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材の複数個と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   A hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support, and a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having no voids and one or more metal sheets having upper and lower through-holes are sequentially laminated A plurality of reinforcing members in which metal sheets having one or a plurality of pores are laminated, and a hydrogen permeable film are arranged, and at that time, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, And the hydrogen permeable membrane module characterized by being joined at once. 請求項2の水素透過膜モジュールにおいて、前記複数個の補強部材が、精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材であることを特徴とする水素透過膜モジュール。   3. The hydrogen permeable membrane module according to claim 2, wherein the plurality of reinforcing members are reinforcing members having a gradient in pore size such that the pores become coarser toward the purified hydrogen collecting member. A hydrogen permeable membrane module. 金属支持体不要の水素透過膜モジュールであって、上下貫通空隙を有する金属シートの1枚または複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   A hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support, and has one or more pores on each side of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated. A reinforcing member in which metal sheets are laminated and a hydrogen permeable membrane are arranged. In this case, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, and they are joined at a time. Hydrogen permeable membrane module. 金属支持体不要の水素透過膜モジュールであって、上下貫通空隙を有する金属シートの1枚または複数枚を積層した精製水素収集部材の両側に、それぞれ順次、1枚または複数枚の細孔を有する金属シートを積層した補強部材の複数個と、水素透過膜とが配置され、その際、それら金属シートは異種金属材料の金属シートが交互に配置され、且つ、それらが一度に接合されてなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   A hydrogen permeable membrane module that does not require a metal support, and has one or more pores on each side of a purified hydrogen collecting member in which one or more metal sheets having upper and lower through-holes are laminated. A plurality of reinforcing members laminated with metal sheets and a hydrogen permeable membrane are arranged. At that time, the metal sheets are alternately arranged with metal sheets of different metal materials, and they are joined at a time. A hydrogen permeable membrane module. 請求項5の水素透過膜モジュールにおいて、前記複数個の補強部材が、厚さ方向の中心部である精製水素収集部材へいくほど細孔の孔が粗くなるように細孔の大きさに勾配を設けてなる補強部材であることを特徴とする水素透過膜モジュール。   6. The hydrogen permeable membrane module according to claim 5, wherein the plurality of reinforcing members have a gradient in pore size such that the pores become coarser toward the purified hydrogen collecting member that is the central portion in the thickness direction. A hydrogen permeable membrane module, which is a reinforcing member provided. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、前記精製水素収集部材を構成する1枚または複数枚の金属シート、及び、前記補強部材を構成する1枚または複数枚の金属シートを、それぞれ金属シートのままで配置して一度に接合してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein one or more metal sheets constituting the purified hydrogen collecting member and one or more metal sheets constituting the reinforcing member. Are each formed as a metal sheet and bonded at once. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、前記精製水素収集部材を構成する1枚または複数枚の金属シート、及び、前記補強部材を構成する1枚または複数枚の金属シートを、それぞれ金属シートのままでピン止めにより配置して一度に接合してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein one or more metal sheets constituting the purified hydrogen collecting member and one or more metal sheets constituting the reinforcing member. The hydrogen permeable membrane module is characterized in that each of the metal sheets is arranged as a metal sheet by pinning and bonded together. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、前記金属シートの構成材料が、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル基合金、銅合金または鉄基合金であることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein the constituent material of the metal sheet is stainless steel, nickel, a nickel-base alloy, a copper alloy, or an iron-base alloy. module. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、前記接合が拡散接合であることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to claim 1, wherein the bonding is a diffusion bonding. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、細孔を有する補強部材と水素透過膜との間に拡散防止層を配してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   7. The hydrogen permeable membrane module according to claim 1, wherein a diffusion preventing layer is disposed between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、細孔を有する補強部材と水素透過膜との間に、細孔を有する補強部材側からみて、順次第一の中間層、拡散防止層を配してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein a first intermediate layer and a diffusion layer are sequentially formed between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane as viewed from the reinforcing member having pores. A hydrogen permeable membrane module comprising a prevention layer. 請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、細孔を有する補強部材
と水素透過膜との間に、細孔を有する補強部材側からみて、順次拡散防止層、第二の中間層を配してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。
The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein a diffusion preventing layer and a second layer are sequentially formed between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane as viewed from the reinforcing member side having pores. A hydrogen permeable membrane module comprising an intermediate layer.
請求項1〜6のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、細孔を有する補強部材と水素透過膜との間に、細孔を有する補強部材側からみて、順次第一の中間層、拡散防止層、第二の中間層を配してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein a first intermediate layer and a diffusion layer are sequentially formed between the reinforcing member having pores and the hydrogen permeable membrane as viewed from the reinforcing member having pores. A hydrogen permeable membrane module comprising a prevention layer and a second intermediate layer. 請求項11〜14のいずれか1項の水素透過膜モジュールにおいて、細孔を有する補強部材のうち実質的に細孔域のみに、拡散防止層、第一の中間層−拡散防止層、拡散防止層−第二の中間層、または、第一の中間層−拡散防止層−第二の中間層を配してなることを特徴とする水素透過膜モジュール。   The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 11 to 14, wherein the diffusion preventing layer, the first intermediate layer-the diffusion preventing layer, and the diffusion preventing layer are substantially only in the pore region of the reinforcing member having pores. A hydrogen permeable membrane module comprising a layer-second intermediate layer or a first intermediate layer-diffusion prevention layer-second intermediate layer. 前記水素透過膜モジュールがメンブレンリアクター用の水素透過膜モジュールであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項の水素透過膜モジュール。
The hydrogen permeable membrane module according to any one of claims 1 to 15, wherein the hydrogen permeable membrane module is a hydrogen permeable membrane module for a membrane reactor.
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