JPS61157327A - 高純度水素精製装置 - Google Patents
高純度水素精製装置Info
- Publication number
- JPS61157327A JPS61157327A JP59274806A JP27480684A JPS61157327A JP S61157327 A JPS61157327 A JP S61157327A JP 59274806 A JP59274806 A JP 59274806A JP 27480684 A JP27480684 A JP 27480684A JP S61157327 A JPS61157327 A JP S61157327A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- main body
- gas
- tubular membrane
- purified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、例えば核融合炉燃料給排気系における不純物
の除去工程や半導体プロセス等に利用され得る高純度水
素精製装置に関するものである。
の除去工程や半導体プロセス等に利用され得る高純度水
素精製装置に関するものである。
従来技術
従来、高純度水素の製造法としてノミラジウム合金膜を
用いたものが知られており、°この方法はパラジウムの
水素透過性が極めて大きいことを利用して不純物と水素
との分離を行なうものである。
用いたものが知られており、°この方法はパラジウムの
水素透過性が極めて大きいことを利用して不純物と水素
との分離を行なうものである。
すなわちパラジウム系合金の膜を加熱し、上記膜を介し
て不純物を含んだ水素ガス中の水素のみ透過させ、高純
度の水素を精製するものであシ、この方法は、今回最も
高純度の水素を得ることのできる方法であるとされてい
る。
て不純物を含んだ水素ガス中の水素のみ透過させ、高純
度の水素を精製するものであシ、この方法は、今回最も
高純度の水素を得ることのできる方法であるとされてい
る。
ところでパラジウム系金膜を用いた従来の水素精製装置
としては、Ｐｄ−Ａｇ合金膜管の一端をｉ！接ステンレ
ス製等の本体に溶接し、他端は同じ材質のもので封じら
れてシリ、そしてＰｄ −Ａｇ合金膜管の外側（すなわ
ち−次側）には加熱用ヒーターが設けられ、加熱温度を
均一にするためステンレスの粉等を入れる場合がある。
としては、Ｐｄ−Ａｇ合金膜管の一端をｉ！接ステンレ
ス製等の本体に溶接し、他端は同じ材質のもので封じら
れてシリ、そしてＰｄ −Ａｇ合金膜管の外側（すなわ
ち−次側）には加熱用ヒーターが設けられ、加熱温度を
均一にするためステンレスの粉等を入れる場合がある。
処理すべき水素ガスはｐｄ−Ａｇ合金膜管の外側に供給
され、水素だけが管の外側より内側へ透過して二次側へ
引き出されるようにされている。
され、水素だけが管の外側より内側へ透過して二次側へ
引き出されるようにされている。
しかしこのような従来装置ではパラジウム合金は非常に
もろいので、上述のようにｐｄ−Ａｇ合金膜管を直接ス
テンレス等の本体に溶接した場合には、溶接部に割れが
入り易く、それによりリークが発生し、二次＃Ｉ（高純
度水素側）ＩＣ不純物が流入する恐れがある。またこの
ようなＰｄ −Ａｇ合金膜管は通常機械工作的方法で製
作されるため、管の内側および外側とも油膜やｉｔこシ
等で相当汚れている。そのため先端の封じている構造で
は管内部の洗浄を十分に行なうことができず、二次側に
不純物ガスが発生し、水素の純度を低下させる原因とな
っている。さらに加熱の均一化の丸めに一次側にステン
レス等の粉を多量に充填したものではそこから不純物が
発生し、ノミラジウム合金膜を腐食させて穴をあけ゛て
しまう場合が生じ得る。
もろいので、上述のようにｐｄ−Ａｇ合金膜管を直接ス
テンレス等の本体に溶接した場合には、溶接部に割れが
入り易く、それによりリークが発生し、二次＃Ｉ（高純
度水素側）ＩＣ不純物が流入する恐れがある。またこの
ようなＰｄ −Ａｇ合金膜管は通常機械工作的方法で製
作されるため、管の内側および外側とも油膜やｉｔこシ
等で相当汚れている。そのため先端の封じている構造で
は管内部の洗浄を十分に行なうことができず、二次側に
不純物ガスが発生し、水素の純度を低下させる原因とな
っている。さらに加熱の均一化の丸めに一次側にステン
レス等の粉を多量に充填したものではそこから不純物が
発生し、ノミラジウム合金膜を腐食させて穴をあけ゛て
しまう場合が生じ得る。
このような種々の欠点を解決した高純度水素精製装置が
特願昭５９−１９８５００号明細書に提案されておシ、
この装置にかいてはノぞラジウム系合金の管状膜の両端
部を開放端とし、その一方の端部は溶接やロウ付けの容
易なニッケル等の高純度金属の管状部材を介して本体に
固着し、他方の端部には、管状部材と同じ材質の封止部
材が嵌合固着され、また管状膜に対する加熱ヒータは不
純物の発生の少ない物質の支持体で支持され、さらに各
シール部１ｃは超高真空７ランジが用いられている。
特願昭５９−１９８５００号明細書に提案されておシ、
この装置にかいてはノぞラジウム系合金の管状膜の両端
部を開放端とし、その一方の端部は溶接やロウ付けの容
易なニッケル等の高純度金属の管状部材を介して本体に
固着し、他方の端部には、管状部材と同じ材質の封止部
材が嵌合固着され、また管状膜に対する加熱ヒータは不
純物の発生の少ない物質の支持体で支持され、さらに各
シール部１ｃは超高真空７ランジが用いられている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、このような改良型の装置においても、ス
テンレス等の本体の内壁の水素ガスと接触する部分から
の放出ガスを無視できず、これらの放出ガスはＰｄ −
Ａｇ膜を腐食させ、その結果ピンホールを作る原因とな
フ長期間にわ九って安定した精製を維持することができ
ない。また二次側においても放出ガスが生じ、これによ
り精製水素の純度低下を生じさせている。
テンレス等の本体の内壁の水素ガスと接触する部分から
の放出ガスを無視できず、これらの放出ガスはＰｄ −
Ａｇ膜を腐食させ、その結果ピンホールを作る原因とな
フ長期間にわ九って安定した精製を維持することができ
ない。また二次側においても放出ガスが生じ、これによ
り精製水素の純度低下を生じさせている。
そこで、本発明の目的は、−次側および二次側の水素ガ
ス接触部分からの放出ガスを実質的に減少させて安定し
た水素精製とｎＩ製水素の純度維持を達成することにあ
る。
ス接触部分からの放出ガスを実質的に減少させて安定し
た水素精製とｎＩ製水素の純度維持を達成することにあ
る。
問題点を解決するための手段
上記目的を達成するために、本発明によれば、（（ステ
ンレス等の本体に〕でラジウム系合金の管状膜を溶接し
、この管状膜を加熱し、この管状膜を介して不純物を含
んだ水素ガス中の水素のみを透過させ、高純度の水素を
精製するようにした高純度水素精製装置において、水素
ガスに接触する本体部位を窒化チタンのような高温に耐
え安定でしかも放出ガスの少ない材料でコーティングし
たことを特徴とする高純度水素精製装置が提供される。
ンレス等の本体に〕でラジウム系合金の管状膜を溶接し
、この管状膜を加熱し、この管状膜を介して不純物を含
んだ水素ガス中の水素のみを透過させ、高純度の水素を
精製するようにした高純度水素精製装置において、水素
ガスに接触する本体部位を窒化チタンのような高温に耐
え安定でしかも放出ガスの少ない材料でコーティングし
たことを特徴とする高純度水素精製装置が提供される。
作 用
このように構成することによって本発明の高純度水素精
製装置においては、−次側の壁からの放出ガスは実質的
に抑えることができ、Ｐｄ −Ａｇ膜がこれらの放出ガ
スによって損傷されるのを防止することができ、また二
次側の壁からの放出ガスも低減され、精製水素の純度を
低下させることがない。コーディング材料としてはＴ：
Ｎ、 ｏｒＮ、ｈｌＲ。
製装置においては、−次側の壁からの放出ガスは実質的
に抑えることができ、Ｐｄ −Ａｇ膜がこれらの放出ガ
スによって損傷されるのを防止することができ、また二
次側の壁からの放出ガスも低減され、精製水素の純度を
低下させることがない。コーディング材料としてはＴ：
Ｎ、 ｏｒＮ、ｈｌＲ。
ＢＮ等が用いられ得るが、静電気の発生の問題の観点か
らは導電性を持つ材質を使用するのが望ましい、接ガス
部表面が絶縁物で形成されていると大量の水素が流れた
ときそのまさつによって静電気が発生する。静電気の量
がある値を越えると放電し、その放電によシ発生する各
種ガス成分や異物が半導体プロセスのロットアウトを引
き起すからである。
らは導電性を持つ材質を使用するのが望ましい、接ガス
部表面が絶縁物で形成されていると大量の水素が流れた
ときそのまさつによって静電気が発生する。静電気の量
がある値を越えると放電し、その放電によシ発生する各
種ガス成分や異物が半導体プロセスのロットアウトを引
き起すからである。
実施例
以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図には本発明の一実施例を示し、ｌはステンレス製
の本体、コはＰｄ −Ａｇ管状膜で、この管状膜コの一
方の開端コ暑はニッケルの管状部材３の−゛端にノ臂ヲ
ジウムロウ材を用いてロウ付けされ、管状部材３の他端
は本体／の端壁弘に溶接されている。一方、管状膜コの
他方の開端コｂにはニッケルの封止部材！が嵌合セラ付
けされている。こうして構成された管状膜組立体は図面
には二つだけ示されているが、その数は任意に設計する
ことができる。各管状膜コ内にはその全長に沿って、表
面ｔｌ−窒化チタンでコーティングしたステンレスまた
はタングステン等のばね状体ｔが内接した状態で挿置さ
れている。これにより管状膜コは一次側の圧力に十分耐
えることができる。管状膜組立体の外周には、その全長
にわたってのびる無酸素銅製の円筒体７が配置されてお
り、この円筒体７は一端で本体ｌの端壁ｔに固定されて
おシ、そしてこの円筒体７の外周面上にはヒータ２が装
着されている。このヒータタは図示してない導線を介し
て外部電源に接続される。また１０は精製すべき水素ガ
スの導入管であシ、その先端には各管状膜コの一部分に
局所的に水素ガスが吹き付けるのを避け、本体ｌ内で比
較的均一なガス流を得るため１．第１図に示すように横
方向の多数の吹き出し口ｌｌａを備えたドラム状の導入
部／／が設けられている。これにより一次側ガスの精製
筒すなわち各管状膜コへの水素ガスの吹き出しが制御さ
れ、その結果管状膜２の寿命を延ばすことができる。
の本体、コはＰｄ −Ａｇ管状膜で、この管状膜コの一
方の開端コ暑はニッケルの管状部材３の−゛端にノ臂ヲ
ジウムロウ材を用いてロウ付けされ、管状部材３の他端
は本体／の端壁弘に溶接されている。一方、管状膜コの
他方の開端コｂにはニッケルの封止部材！が嵌合セラ付
けされている。こうして構成された管状膜組立体は図面
には二つだけ示されているが、その数は任意に設計する
ことができる。各管状膜コ内にはその全長に沿って、表
面ｔｌ−窒化チタンでコーティングしたステンレスまた
はタングステン等のばね状体ｔが内接した状態で挿置さ
れている。これにより管状膜コは一次側の圧力に十分耐
えることができる。管状膜組立体の外周には、その全長
にわたってのびる無酸素銅製の円筒体７が配置されてお
り、この円筒体７は一端で本体ｌの端壁ｔに固定されて
おシ、そしてこの円筒体７の外周面上にはヒータ２が装
着されている。このヒータタは図示してない導線を介し
て外部電源に接続される。また１０は精製すべき水素ガ
スの導入管であシ、その先端には各管状膜コの一部分に
局所的に水素ガスが吹き付けるのを避け、本体ｌ内で比
較的均一なガス流を得るため１．第１図に示すように横
方向の多数の吹き出し口ｌｌａを備えたドラム状の導入
部／／が設けられている。これにより一次側ガスの精製
筒すなわち各管状膜コへの水素ガスの吹き出しが制御さ
れ、その結果管状膜２の寿命を延ばすことができる。
各゛ｑ状膜組立体の内部はふた部材／コに設けられた精
製水素取出管１３へ空所／弘を介して連通している。ま
た本体ｌの両端の７ツ／ジ／ａ、／ｂと組合さった端壁
弘、ｌとの間および端壁弘とふた部材タコとの間のシー
ル部には、タタ、ＰＰ２Ｆ２％以上の高純度の水素をｎ
裏する観点から装置内部を超高真空にできしかも２００
℃以上の高温にも耐え得るようにするため、それぞれメ
タル０リング／ｊ、／ｌ、／７が使用さ５れる。これら
のメタル０リングは例えばステンレス、 Ｎｉ、 ｈｔ
ｖｃ窒化チタンをコーティングしたものから成り、つぶ
れないようにするため内部にばねを入れたものが好まし
い。
製水素取出管１３へ空所／弘を介して連通している。ま
た本体ｌの両端の７ツ／ジ／ａ、／ｂと組合さった端壁
弘、ｌとの間および端壁弘とふた部材タコとの間のシー
ル部には、タタ、ＰＰ２Ｆ２％以上の高純度の水素をｎ
裏する観点から装置内部を超高真空にできしかも２００
℃以上の高温にも耐え得るようにするため、それぞれメ
タル０リング／ｊ、／ｌ、／７が使用さ５れる。これら
のメタル０リングは例えばステンレス、 Ｎｉ、 ｈｔ
ｖｃ窒化チタンをコーティングしたものから成り、つぶ
れないようにするため内部にばねを入れたものが好まし
い。
また本体ｌの内壁の水素ガスと接触する部分および二次
側の２空所１４ｃの内壁部分には図示されたように高温
に耐え安定でしかも放出ガスの少ない導電性材料例えば
窒化チタンコーティング／Ｉ。
側の２空所１４ｃの内壁部分には図示されたように高温
に耐え安定でしかも放出ガスの少ない導電性材料例えば
窒化チタンコーティング／Ｉ。
／りが施されておシ、これにより放出ガスを少なくして
管状膜λの腐食や精製水素の純度低下を防止している。
管状膜λの腐食や精製水素の純度低下を防止している。
このコーティング材料としては上記窒化チタンの他に、
放出ガスの少ない材料例えばＯｒＮ、 ＡｔＮ、 ＢＮ
等を挙げることができる。
放出ガスの少ない材料例えばＯｒＮ、 ＡｔＮ、 ＢＮ
等を挙げることができる。
さらに第１図において２０は一次側で不純物成分の濃縮
された水素ガスを排出するための排出系で、この排出系
コＱは図示されたように、二つの １１バルブ、２
０Ｂ、２０ｂとフィルタコＯＣとを備えている。フィル
タコＯＣは、大気中から微粒子が一次側に侵入して管状
膜λに付着するのを阻止する働きをし、例えば０．０２
μｍフィルタから成り得る。
された水素ガスを排出するための排出系で、この排出系
コＱは図示されたように、二つの １１バルブ、２
０Ｂ、２０ｂとフィルタコＯＣとを備えている。フィル
タコＯＣは、大気中から微粒子が一次側に侵入して管状
膜λに付着するのを阻止する働きをし、例えば０．０２
μｍフィルタから成り得る。
またバルブλＤａには操作時に微粒子発生のないバルブ
、例、ｔばペローバルゾ、ダイア７ラムノ９ルブ等が使
用され得る。管状膜コに微粒子が付着すると、微結晶成
長核となり、ピンホール発生の原因となるため、微粒子
の侵入を防ぐことは安定動作の観点からも重要である。
、例、ｔばペローバルゾ、ダイア７ラムノ９ルブ等が使
用され得る。管状膜コに微粒子が付着すると、微結晶成
長核となり、ピンホール発生の原因となるため、微粒子
の侵入を防ぐことは安定動作の観点からも重要である。
第３〜μ図には変形実施例を示し、水素ガスの導入部２
１がドーナツ状を成し、端壁ｔに向って多数の吹き出し
口λ／ａを備えている点を除いて第７図に示す構造と同
じである。
１がドーナツ状を成し、端壁ｔに向って多数の吹き出し
口λ／ａを備えている点を除いて第７図に示す構造と同
じである。
図示実施例は、単に例示のためのものであって各部分の
構造、形状等は種々設計することができ、また本発明は
当然上述で述べたような先行技術の水素精製装置にも適
用され得るものである。
構造、形状等は種々設計することができ、また本発明は
当然上述で述べたような先行技術の水素精製装置にも適
用され得るものである。
効果
以上説明してきたように本発明によれば、−次側および
二次側壁の水素ガスと接触する部分を、高温に耐え安定
でしかも放出ガスの少ない材料でコーティングしたこと
によって、−次側壁からの放出ガスによるｐ４−λｇ膜
の損傷を実質的に防止することができ、装置の安定動作
と共に精製膜の長寿命化を得ることができる。また二次
側壁からの放出ガスも実質的に低減できるので精製水素
の純度を低下させることがなく、従ってタタ、タタタタ
タ％以上の純度を維持することができる。
二次側壁の水素ガスと接触する部分を、高温に耐え安定
でしかも放出ガスの少ない材料でコーティングしたこと
によって、−次側壁からの放出ガスによるｐ４−λｇ膜
の損傷を実質的に防止することができ、装置の安定動作
と共に精製膜の長寿命化を得ることができる。また二次
側壁からの放出ガスも実質的に低減できるので精製水素
の純度を低下させることがなく、従ってタタ、タタタタ
タ％以上の純度を維持することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
第１図の装置の一部を拡大して示す斜視図、第３＠は本
発明の変形実施例を示す概略断面図、第４図はｆ！４３
図の装置の一部の拡大平面図である。 図中 ｌ：本体、コニ管状膜、ｌ♂、／り：窒化チタン
コーティング。 第１図 第２図 第４図 第３図
第１図の装置の一部を拡大して示す斜視図、第３＠は本
発明の変形実施例を示す概略断面図、第４図はｆ！４３
図の装置の一部の拡大平面図である。 図中 ｌ：本体、コニ管状膜、ｌ♂、／り：窒化チタン
コーティング。 第１図 第２図 第４図 第３図
Claims (1)
- ステンレス等の本体にパラジウム系合金の管状膜を溶接
し、この管状膜を加熱し、上記管状膜を介して不純物を
含んだ水素ガス中の水素のみを透過させ、高純度の水素
を精製するようにした高純度水素精製装置において、水
素ガスに接触する本体部位を窒化チタンのような高温に
耐え安定でしかも放出ガスの少ない材料でコーティング
したことを特徴とする高純度水素精製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274806A JPS61157327A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 高純度水素精製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59274806A JPS61157327A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 高純度水素精製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61157327A true JPS61157327A (ja) | 1986-07-17 |
| JPH038810B2 JPH038810B2 (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=17546823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59274806A Granted JPS61157327A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 高純度水素精製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61157327A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63282103A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-18 | Nippon Sanso Kk | 水素の精製方法 |
| US5376167A (en) * | 1991-12-19 | 1994-12-27 | Institut Francais Du Petrole | Purifying device for hydrogen comprising a base made of an alloy of the same composition as that of the tubes |
| US5518530A (en) * | 1993-10-18 | 1996-05-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Connected body comprising a gas separator and a metal, and apparatus for separating hydrogen gas from a mixed gas |
| US5614001A (en) * | 1994-05-23 | 1997-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Hydrogen separator, hydrogen separating apparatus and method for manufacturing hydrogen separator |
| JP2010042397A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-02-25 | Ngk Insulators Ltd | 水素分離装置及び水素分離装置の運転方法 |
| JP2011125783A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Ngk Insulators Ltd | 水素分離体、水素分離装置、及び水素分離体用基体の製造方法 |
| JP2021142488A (ja) * | 2020-03-12 | 2021-09-24 | 株式会社東芝 | 水素透過膜 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59274806A patent/JPS61157327A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63282103A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-18 | Nippon Sanso Kk | 水素の精製方法 |
| US5376167A (en) * | 1991-12-19 | 1994-12-27 | Institut Francais Du Petrole | Purifying device for hydrogen comprising a base made of an alloy of the same composition as that of the tubes |
| US5518530A (en) * | 1993-10-18 | 1996-05-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Connected body comprising a gas separator and a metal, and apparatus for separating hydrogen gas from a mixed gas |
| US5614001A (en) * | 1994-05-23 | 1997-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Hydrogen separator, hydrogen separating apparatus and method for manufacturing hydrogen separator |
| JP2010042397A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-02-25 | Ngk Insulators Ltd | 水素分離装置及び水素分離装置の運転方法 |
| JP2011125783A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Ngk Insulators Ltd | 水素分離体、水素分離装置、及び水素分離体用基体の製造方法 |
| JP2021142488A (ja) * | 2020-03-12 | 2021-09-24 | 株式会社東芝 | 水素透過膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038810B2 (ja) | 1991-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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