(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有ガスから水素を選択的に透過させる水素透過膜で仕切られた第１の室及び第２の室と、前記第１の室内に水素含有ガスを導入する第１の入口と、前記第１の室内のガスを導出する第１の出口と、前記第２の室内にクリーニングガスを導入する第２の入口と、前記第２の室内のガスを導出する第２の出口と、を有する水素精製装置を用いた水素精製方法であって、
前記第２の出口を開いた状態で、前記第２の入口から前記クリーニングガスを前記第２の室内に導入するクリーニング段階と、
前記クリーニング段階の後に行われる精製段階であって、前記第２の出口を開くとともに前記第２の入口を閉じた状態で、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入しつつ前記第１の室内のガスを前記第２の出口から導出する精製段階と、
を備えたことを特徴とする水素精製方法。
【請求項２】
前記クリーニング段階において、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入しつつ前記第１の室内のガスを前記第２の出口から導出することを特徴とする請求項１記載の水素精製方法。
【請求項３】
前記クリーニング段階の前に行われる予備クリーニング段階であって、前記第１の入口及び前記第２の入口を閉じた状態で、前記第１の出口から前記第１の室内のガスを排出させるとともに前記第２の出口から前記第２の室内のガスを排出させる第１段階と、前記第１の出口及び前記第２の出口を閉じた状態で、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入するとともに前記第２の入口から前記クリーニングガスを前記第２の室内に導入する第２段階とを、１回ずつ行うかあるいは交互に複数回繰り返して行う予備クリーニング段階を、備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の水素精製方法。
【請求項４】
前記水素透過膜は筒状をなし、
前記第２の入口は前記筒状の水素透過膜の一方端の側に設けられ、
前記第２の出口は前記筒状の水素透過膜の他方端の側に設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水素精製方法。
【請求項５】
前記水素透過膜は平面状をなし、
前記第２の入口は前記平面状の水素透過膜の一方端の側に設けられ、
前記第２の出口は前記平面状の水素透過膜の他方端の側に設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水素精製方法。
【請求項６】
前記クリーニングガスがＡｒ、Ｎ２、Ｈｅのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水素精製方法。
【請求項７】
前記第１の室及び第２の室のうちの一方の室を複数備え、
前記第１の室及び第２の室のうちの他方の室を１つ備え、
１つの前記他方の室が複数の前記一方の室を包囲するように設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の水素精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素精製装置及びこれを用いた水素精製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素精製装置は、水素含有ガスから水素を選択的に透過させる水素透過膜で仕切られた第１の室（１次側）及び第２の室（２次側）と、前記第１の室内に水素含有ガスを導入する第１の入口と、前記第１の室内のガスを導出する第１の出口と、前記第２の室内のガスを導出する第２の出口とを備えており、前記第２の室内にガスを導入する入口は設けられていなかった（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
この従来の水素精製装置では、水素ガスを精製する場合、前記第１の入口から水素含有ガスを前記第１の室内に導入する。その結果、前記第１の室内に導入された水素含有ガス中の水素ガスが、前記水素透過膜を選択的に透過して前記第２の室内に入り、その水素ガスが精製後の水素ガスとして前記第２の出口から導出される。このとき、前記第１の室内に導入された水素含有ガスのうちの残り（前記水素透過膜を透過した水素ガス以外のガス）は、前記第１の出口から導出される。
【０００４】
このような水素ガス精製の開始当初は、水素透過膜の前記第２の室内側や前記第２の室内の他の壁面などに微量ながら付着していた不純物（例えば、窒素、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、水分など）が、前記第２の出口から得られる精製後の水素ガス中に混入しまうことから、精製後の水素ガスの純度はさほど高くない。そこで、前記従来の水素精製装置では、高純度に精製された水素ガスを得るためには、水素ガスの精製の開始当初からかなり長い時間に渡って、前記第２の出口から得られる水素ガスを排気して精製ガスとして用いずに、前記不純物を取り除くためのクリーニング時間としており、前記クリーニング時間後に前記第２の出口から得られる水素ガスを精製ガスとして用いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７１９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の水素精製装置では、高純度の水素ガスを得るためには、前記クリーニング時間を著しく長くしなければならなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、クリーニング時間を短縮しつつ高純度の水素ガスを得ることができる水素精製装置、及び、これを用いた水素精製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による水素精製装置は、水素含有ガスから水素を選択的に透過させる水素透過膜で仕切られた第１の室及び第２の室と、前記第１の室内に水素含有ガスを導入する第１の入口と、前記第１の室内のガスを導出する第１の出口と、前記第２の室内にクリーニングガスを導入する第２の入口と、前記第２の室内のガスを導出する第２の出口と、を備えたものである。
【０００９】
この第１の態様によれば、前記第２の室内にクリーニングガスを導入する前記第２の入口を備えているので、クリーニングガスを前記第２の入口から前記第２の室内に導入することで、クリーニングガスが前記第２の室内を通って前記第２の出口から導出され、当該クリーニングガスによって、水素透過膜の前記第２の室内側や前記第２の室内の他の壁面などに付着していた不純物が除去される。したがって、この第１の態様によれば、前記従来の水素精製装置のように水素透過膜を透過した水素ガスのみによってクリーニングが行われる場合に比べて、効率良く前記不純物を除去するクリーニングを行うことができ、前記不純物を十分に取り除くためのクリーニング時間を短縮することができ、ひいては、クリーニング時間を短縮しつつ高純度の水素ガスを得ることができる。
【００１０】
第２の態様による水素精製装置は、前記第１の態様において、前記水素透過膜は筒状をなし、前記第２の入口は前記筒状の水素透過膜の一方端の側に設けられ、前記第２の出口は前記筒状の水素透過膜の他方端の側に設けられたものである。
【００１１】
この第２の態様によれば、前記水素透過膜は筒状をなし、前記第２の入口及び前記第２の出口が前述したように配置されているので、クリーニングガスによる前記不純物の除去をより効率的に行うことができる。
【００１２】
第３の態様による水素精製装置は、前記第１の態様において、前記水素透過膜は平面状をなし、前記第２の入口は前記平面状の水素透過膜の一方端の側に設けられ、前記第２の出口は前記平面状の水素透過膜の他方端の側に設けられたものである。
【００１３】
この第３の態様によれば、前記水素透過膜は平面状をなし、前記第２の入口及び前記第２の出口が前述したように配置されているので、クリーニングガスによる前記不純物の除去をより効率的に行うことができる。
【００１４】
第４の態様による水素精製装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記クリーニングガスがＡｒ、Ｎ２、Ｈｅのいずれかであるものである。
【００１５】
この第４の態様によれば、前記クリーニングガスがＡｒ、Ｎ２、Ｈｅのいずれかであるので、クリーニングガスによる前記不純物の除去をより一層効率的に行うことができる。
【００１６】
第５の態様による水素精製装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１の室及び第２の室のうちの一方の室を複数備え、前記第１の室及び第２の室のうちの他方の室を１つ備え、１つの前記他方の室が複数の前記一方の室を包囲するように設けられたものである。
【００１７】
この第５の態様によれば、前記水素含有ガスに接する前記水素透過膜の面積を増大することができるので、より多くの精製後の水素ガスを得ることができる。
【００１８】
第６の態様による水素精製方法は、前記第１乃至第５のいずれかの態様による水素精製装置を用いた水素精製方法であって、前記第２の出口を開いた状態で、前記第２の入口から前記クリーニングガスを前記第２の室内に導入するクリーニング段階と、前記クリーニング段階の後に行われる精製段階であって、前記第２の出口を開くとともに前記第２の入口を閉じた状態で、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入しつつ前記第１の室内のガスを前記第２の出口から導出する精製段階と、を備えたものである。
【００１９】
この第６の態様によれば、前記クリーニング段階において、その時間を短縮しつつ、水素透過膜の前記第２の室内側や前記第２の室内の他の壁面などに付着していた不純物を十分に除去することができるので、前記精製段階において高純度の水素ガスを得ることができる。したがって、この第６の態様によれば、クリーニング時間も含めた全体の時間として短い時間で、高純度の水素ガスを得ることができる。
【００２０】
第７の態様による水素精製方法は、前記第６の態様において、前記クリーニング段階において、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入しつつ前記第１の室内のガスを前記第２の出口から導出するものである。
【００２１】
この第７の態様によれば、前記クリーニング段階において、前記第２の入口から前記第２の室内に導入されたクリーニングガスにより、水素透過膜の前記第２の室内側や前記第２の室内の他の壁面などに付着していた不純物のクリーニングが行われるのみならず、同時に、前記第１の室内に導入された水素含有ガス中の水素ガスのうち前記水素透過膜を透過して前記第２の室内に入った水素ガスによっても前記クリーニングが行われる。したがって、この第７の態様によれば、クリーニングガスによるクリーニングと水素ガスによるクリーニングとの相乗効果によって、前記クリーニングをより効率良く行うことができる。特に、水素ガスによるクリーニングを併用すると、水素透過膜の前記第２の室内側の表面や前記第２の室内の他の壁面の表面の不純物が酸化物である場合、その酸化物を水素還元で除去することができるので、好ましい。
【００２２】
もっとも、前記第６の態様では、前記クリーニング段階において、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入せず、前記水素透過膜を透過した水素ガスによるクリーニングを併用しなくてもよい。
【００２３】
第８の態様による水素精製方法は、前記第６又は第７の態様において、前記クリーニング段階の前に行われる予備クリーニング段階であって、前記第１の入口及び前記第２の入口を閉じた状態で、前記第１の出口から前記第１の室内のガスを排出させるとともに前記第２の出口から前記第２の室内のガスを排出させる第１段階と、前記第１の出口及び前記第２の出口を閉じた状態で、前記第１の入口から前記水素含有ガスを前記第１の室内に導入するとともに前記第２の入口から前記クリーニングガスを前記第２の室内に導入する第２段階とを、１回ずつ行うかあるいは交互に複数回繰り返して行う予備クリーニング段階を、備えたものである。
【００２４】
この第８の態様によれば、前記第２の室内のガスを一旦排出させる段階を含む前記予備クリーニング段階が行われるので、前記クリーニングをより一層効率良く行うことができる。
【００２５】
もっとも、前記第６及び第７の態様では、前記予備クリーニング段階は、必ずしも行わなくてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、クリーニング時間を短縮しつつ高純度の水素ガスを得ることができる水素精製装置、及び、これを用いた水素精製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器を示す概略断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ’矢視概略図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【図４】図１に示す水素純化器を用いた水素精製システムを模式的に示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器を示す概略断面図である。
【図７】図６中のＣ−Ｃ’矢視概略図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器を示す概略断面図である。
【図９】図８中のＤ−Ｄ’矢視概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明による水素精製装置及び水素精製方法について、図面を参照して説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器１を示す概略断面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【００３１】
本実施の形態による水素純化器１は、円筒状のハウジング２と、ハウジング２内を第１の室（１次側）Ｓ１と第２の室（２次側）Ｓ２とに仕切る水素透過膜３と、第１の室Ｓ１内に水素含有ガスを導入する第１の入口４と、第１の室Ｓ１内のガスを導出する第１の出口５と、第２の室Ｓ２内にクリーニングガスを導入する第２の入口６と、第２の室Ｓ２内のガスを導出する第２の出口７と、を備えている。ハウジング２は、実際には、ステンレス又は他の材料からなる一方端面部材、円筒部材及び他方端面部材が溶接されて構成されるが、図１では、それらの部材を分けて示すことなく一体化して示している。
【００３２】
本実施の形態による水素純化器１は、更に、ハウジング２の中心軸上に設けられた軸部材８と、軸部材８内に収容されたシーズヒータ９及び熱電対１０とを備えている。軸部材８は、ステンレス又は他の材料からなり、丸棒部８ａと、丸棒部８ａの図１中の右端部に設けられた円盤部８ｂと、丸棒部８ａの図１中の左端部に設けられた円盤部８ｃとを有している。軸部材８の右側の円盤部８ｂは、ハウジング２の右側端面部の開口を塞ぐように当該右側端面部に溶接されている。軸部材８の左側の円盤部８ｃは、ハウジング２の左側端面部の開口を塞ぐように当該左側端面部に溶接されている。
【００３３】
水素透過膜３は、水素含有ガスから水素を選択的に透過させるものであり、例えば、Ｐｄ−Ｃｕ膜などのパラジウム合金膜が用いられる。本実施の形態では、図１に示すように、水素透過膜３は、円筒状をなし、両端部が軸部材８の円盤部８ｂ，８ｃにそれぞれ溶接されることで、ハウジング２内において、軸部材８の丸棒部８ａとハウジング２の周面部との間にハウジング２と同軸に配置されている。
【００３４】
本実施の形態では、ハウジング２内の空間の空間が、円筒状の水素透過膜３及び軸部材８により区画されることによって、第１の室Ｓ１が及び第２の室Ｓ２が形成されている。本実施の形態では、第１の室Ｓ１は、水素透過膜３、軸部材８の丸棒部８ａ及び円盤部８ｂ，８ｃにより画成され、水素透過膜３の内側の空間となっている。第２の室Ｓ２は、ハウジング２及び軸部材８の円盤部８ｂ，８ｃにより画成され、水素透過膜３の外側の空間となっている。
【００３５】
本実施の形態では、第１の入口４は、軸部材８の右側の円盤部８ｂに設けられ、第１の室Ｓ１と連通している。第１の出口５は、軸部材８の左側の円盤部８ｃに設けられ、第１の室Ｓ１と連通している。第２の入口６は、ハウジング２の右側端面部に設けられ、第２の室Ｓ２と連通している。第２の出口７は、ハウジング２の左側端面部に設けられ、第２の室Ｓ２と連通している。これにより、第２の入口６が筒状の水素透過膜３の一方端の側に設けられ、第２の出口７は前記筒状の水素透過膜３の他方端の側に設けられている。なお、各口４，５と各口６，７とを機能的に入れ替えることによって、各室Ｓ１，Ｓ２を機能的に入れ替えてもよい。
【００３６】
本実施の形態では、第１の入口４及び第１の出口５は、ハウジング２の図１中の右側端面に設けられ、第１の室Ｓ１と連通している。第２の入口６は、ハウジング２の図１中の右側端面に設けられ、第２の室Ｓ２と連通している。第２の出口７は、ハウジング２の図１中の左側端面に設けられ、第２の室Ｓ２と連通している。これにより、第２の入口６が筒状の水素透過膜３の一方端の側に設けられ、第２の出口７は前記筒状の水素透過膜３の他方端の側に設けられている。なお、第１の室Ｓ１及び第２の室Ｓ２が入れ替わるように、各口４〜７を配置してもよい。
【００３７】
図面には示していないが、ハウジング２の外面には、必要に応じて、断熱材が設けられる。また、図面には示していないが、各口４〜７には、後述する配管に接続するための継手が設けられる。
【００３８】
図４は、図１に示す水素純化器１を用いた水素精製システムを模式的に示す概略構成図である。
【００３９】
図４に示す水素精製システムでは、原料となる水素含有ガスとしての水素ガス（このガスには水素ガスの他に微量の不純物が含まれている。）を収容した高圧ボンベ１１が、減圧弁１２、流量制御器（流量コントローラ）１３及び開閉弁１４を介して、配管１５で、水素純化器１の第１の入口４に接続されている。
【００４０】
水素純化器１の第１の出口５と開閉弁１６の一方側との間が、配管１７により接続されている。開閉弁１６の他方側は、排気管１８に接続されている。
【００４１】
クリーニングガスとなるＡｒガスを収容した高圧ボンベ２１が、減圧弁２２、開閉弁２３、ゲッター純化器２４、開閉弁２５、減圧弁２６、流量制御器２７及び開閉弁２８を介して、配管２９で、水素純化器１の第２の入口６に接続されている。高圧ボンベ２１は、クリーニングガスとなるガスとして、例えば、Ｎ２ガス（窒素ガス）、Ｈｅガス又は他の不活性ガスを収容してもよい。
【００４２】
水素純化器１の第２の出口７と開閉弁３１の一方側との間が、配管３２により接続されている。開閉弁３１の他方側は、精製後の水素ガスを所定箇所に導く配管３３に接続されている。配管３２の途中の分岐部と開閉弁３４の一方側との間が、配管３５により接続されている。開閉弁３４の他方側は、排気管３６に接続されている。
【００４３】
図４に示す水素精製システムでは、水素純化器１のクリーニング段階においては、シーズヒータ９により高温に加熱した状態で、開閉弁１４，１６，２３，２５，２８，３４が開かれる一方で、開閉弁３１が閉じられる。なお、シーズヒータ９は、熱電対１０からの検出温度信号に基づいて、軸部材８が所望の温度になるように、制御される。この点は、後述する加熱状態においても同様である。
【００４４】
これにより、高圧ボンベ２１からのＡｒガスが、減圧弁２２で減圧された後にゲッター純化器２４で純化され、減圧弁２６で更に減圧され、流量制御器２７で所定流量に調整された状態で、クリーニングガスとして、第２の入口６から第２の室Ｓ２内に導入される。第２の入口６から第２の室Ｓ２内に導入されたクリーニングガスは、第２の室Ｓ２内を通って第２の出口７から導出され、排気管３６から排気される。したがって、当該クリーニングガスによって、水素透過膜３の第２の室内Ｓ２側や前記第２の室Ｓ２内の他の壁面などに付着していた不純物が除去されるクリーニングが行われる。このため、前記従来の水素精製装置に比べて、前記不純物を除去するクリーニング時間を短縮することができる。
【００４５】
これと同時に、高圧ボンベ１１からの不純物を含んだ水素ガス（水素含有ガス＝原料ガス）が、減圧弁１２で減圧された後に流量制御器１３で所定流量に調整された状態で、第１の入口４から第１の室Ｓ１内に導入される。そして、第１の入口４から第１の室Ｓ１内に導入された水素含有ガス中の水素ガスが、水素透過膜３を選択的に透過して第２の室Ｓ２内に入り、その水素ガスによっても前記クリーニングが行われる。なお、第１の室Ｓ１内に導入された水素含有ガスのうちの残り（水素透過膜３を透過した水素ガス以外のガス）は、第１の出口５から導出され、排気管１８から排気される。
【００４６】
したがって、クリーニングガスによるクリーニングと水素ガスによるクリーニングとの相乗効果によって、前記クリーニングをより効率良く行うことができ、前記不純物を除去するクリーニング時間をより短縮することができる。特に、水素ガスによるクリーニングが併用されているので、水素透過膜３の第２の室Ｓ２内側の表面や第２の室Ｓ２内の他の壁面の表面の不純物が酸化物である場合、その酸化物を水素還元で除去することができるので、好ましい。もっとも、本発明では、水素純化器１のクリーニング段階において、開閉弁１４を閉じておき、第１の入口４から第１の室Ｓ１内に水素含有ガスを導入しなくてもよい。
【００４７】
次に、シーズヒータ９により高温に加熱した状態で、開閉弁１４，１６，３４が開かれるとともに開閉弁３１が閉じられたまま、開閉弁２８が閉じられる。その結果、クリーニングガスの第２の室Ｓ２内への導入が終了され、第２の室Ｓ２内のクリーニングガス（本例では、Ａｒガス）は、第１の室Ｓ１内に導入された水素含有ガス中の水素ガスのうち水素透過膜３を透過して第２の室Ｓ２内に入った水素ガスと一緒に、第２の出口７から導出され、排気管３６から排気されていく。このため、やがて、第２の室Ｓ２内に存在していたクリーニングガスは全て排気される。
【００４８】
その後、精製後の高純度の水素ガスを配管３３により所定箇所へ供給する精製段階において、シーズヒータ９により高温に加熱した状態で、開閉弁１４，１６が開かれるとともに開閉弁２８が閉じられたまま、開閉弁３１が開かれるとともに開閉弁３４が閉じられる。これにより、第１の室Ｓ１内に導入された水素含有ガス中の水素ガスのうち水素透過膜３を透過して第２の室Ｓ２内に入った水素ガスが、非常に高い純度で第２の出口７から導出され、配管３３を介して所定箇所に供給される。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態による水素純化器１によれば、クリーニング時間を短縮しつつ高純度の水素ガスを得ることができる。そして、クリーニング時間を短縮することができるので、クリーニングに要する原料水素ガスが少なくて済み、原料水素を大量に使用することが困難な小規模の環境においても、短時間で高純度の水素を得ることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、水素透過膜３は筒状をなし、第２の入口６は筒状の水素透過膜３の図１中の右側端の側に設けられ、第２の出口７は筒状の水素透過膜３の図１中の左側端の側に設けられているので、クリーニングガスによる前記不純物の除去をより効率的に行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、シーズヒータ９がハウジング２の中心軸付近に配置されているが、本発明では、そのシーズヒータ９に代えて、例えば、マントルヒータをハウジング２の外面を覆うように設けてもよい。
【００５２】
また、本発明では、前記クリーニング段階の前に予備クリーニング段階を行ってもよい。この場合、例えば排気管１８，３６に真空ポンプ（図示せず）を接続しておき、前記予備クリーニング段階において、シーズヒータ９により高温に加熱した状態で、まず、開閉弁１４，２８，３１が閉じられる一方で開閉弁１６，３４が開かれて、前記真空ポンプにより各室Ｓ１，Ｓ２内が真空又は所定の低圧に引かれて各室Ｓ１，Ｓ２内のガスが排出される第１段階が行われ、その後、開閉弁１６，３１，３４が閉じられる一方で開閉弁１４，２８が開かれて、第１の入口４から水素含有ガスを第１の室Ｓ１内に導入するとともに第２の入口６からクリーニングガスを第２の室Ｓ２内に導入する第２段階が行われる。この場合、第２の室Ｓ２内のガスを一旦排出させる段階を含む前記予備クリーニング段階が行われるので、前記クリーニングをより一層効率良く行うことができる。なお、前記予備クリーニング段階において、前記第１段階と前記第２段階とを１回ずつ行うだけでもよいが、前記第１段階と前記第２段階とを交互に複数回繰り返して行ってもよい。後者の場合、前者の場合よりも、前記クリーニングをより一層効率良く行うことができる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
【００５４】
図５は、本発明の第２の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器４１を示す概略断面図であり、図１に対応している。図５において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５５】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、円筒状の水素透過膜３の内周面を支持する円筒状の支持部材４２と、円筒状の水素透過膜３の外周面を支持する円筒状の支持部材４３と、軸部材８の丸棒部８ａと支持部材４２との間に設けられ支持部材４２を補強する補強部材４４と、ハウジング２と支持部材４３との間に設けられ支持部材４３を補強する補強部材４５とが、追加されている点である。これらの部材４２〜４５は、例えばステンレスで構成され、レーザ等により多数の孔（図示せず）が形成されることで、前記第１の実施の形態と同様のガス流が実現されるようになっている。
【００５６】
本実施の形態による水素純化器４１は、図４に示す水素精製システムにおいて、水素純化器１に代えて用いることができる。本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、補強部材４４，４５でそれぞれ補強された支持部材４２，４３によって水素透過膜３が挟まれて支持されているので、水素透過膜３に大きな圧力が加わっても水素透過膜３が破損するおそれがなくなるという利点も得られる。
【００５８】
前記予備クリーニング段階を行う場合には、水素透過膜３の加わる差圧が大きるタイミングが生じがちであるが、本実施の形態によれば、そのような場合でも水素透過膜３の破損のおそれがなくなるので、特に好ましい。
【００５９】
［第３の実施の形態］
【００６０】
図６は、本発明の第３の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器５１を示す概略断面図である。図７は、図６中のＣ−Ｃ’矢視概略図である。図６及び図７において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点である。
【００６２】
本実施の形態では、水素透過膜３は、筒状ではなく円形の平面状をなしている。本実施の形態では、ハウジング２は、水素透過膜３により仕切られて画成された第１の室Ｓ１及び第２の室Ｓ２がハウジング２内に形成されるよう、水素透過膜３を保持し得るように、構成されている。具体的には、本実施の形態では、互いに溶接された円盤状のカップ状の上側部材及び下側部材５２，５３を有し、水素透過膜３の外周部が下側部材の上部に溶接されることで、水素透過膜３がハウジング２内に配置されている。下側部材５３には、第１の室Ｓ１内に水素含有ガスを導入する第１の入口４、及び、第１の室Ｓ１内のガスを導出する第１の出口５が設けられている。上側部材５２には、第２の室Ｓ２内にクリーニングガスを導入する第２の入口６、及び、第２の室Ｓ２内のガスを導出する第２の出口７が設けられている。下側部材５３の底面部は肉厚に構成され、当該底面部内にシーズヒータ９及び熱電対１０が収容されている。
【００６３】
本実施の形態による水素純化器５１は、図４に示す水素精製システムにおいて、水素純化器１に代えて用いることができる。本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００６４】
また、本実施の形態では、第２の入口６は平面状の水素透過膜３の一方端の側に設けられ、第２の出口７は平面状の水素透過膜３の他方端の側に設けられている。第２の入口６及び第２の出口７がこのように配置されているので、クリーニングガスによる前記不純物の除去をより効率的に行うことができる。
【００６５】
［第４の実施の形態］
【００６６】
図８は、本発明の第４の実施の形態による水素精製装置としての水素純化器６１を示す概略断面図であり、図１に対応している。図９は、図８中のＤ−Ｄ’矢視概略図であり、図２に対応している。図８及び図９において、図１及び図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、第１の室Ｓ１及び第２の室Ｓ２をそれぞれ１つずつ備えているのに対し、本実施の形態では、第１の室Ｓ１を２つ備え、第２の室Ｓ２を１つ備え、１つの第２の室Ｓ２が２つの第１の室Ｓ１を包囲するように設けられている点である。
【００６８】
具体的には、本実施の形態では、図８及び図９に示すように、ハウジング２が前記第１の実施の形態に比べて大きく構成され、１組のハウジング２、第２の入口６及び第２の出口７に対して、２組の軸部材８、水素透過膜３、第１の入口４、第１の出口５、シーズヒータ９及び熱電対１０が設けられている。
【００６９】
本実施の形態による水素純化器６１は、図４に示す水素精製システムにおいて、水素純化器１に代えて用いることができる。この場合、配管１５を２つに分岐して２つの第１の入口４に接続し、配管１７を２つに分岐して２つの第１の出口５に接続すればよい。本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、水素含有ガスに接する水素透過膜３の面積を増大することができるので、より多くの精製後の水素ガスを得ることができる。
【００７１】
なお、本発明では、第２の室Ｓ２が１つ場合において、第１の室Ｓ１を３つ以上備えてもよい。また、本発明では、第１の室Ｓ１が１つ場合において、第２の室Ｓ２を２つ以上備えてもよい。
【００７２】
以上、本発明の各実施の形態及び変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、本発明では、前記第１の実施の形態を変形して前記第４の実施の形態を得たのと同様の変形を、前記第２及び第３の実施の形態に適用してもよい。
【００７４】
また、例えば、本発明では、前記シーズヒータ９に代えて、例えば、マントルヒータをハウジング２の外面を覆うように設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１，４１，５１  水素純化器（水素精製装置）
３  水素透過膜
４  第１の入口
５  第１の出口
６  第２の入口
７  第２の出口
【図１】
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【図２】
0006653144.tif 000003
【図３】
0006653144.tif 000004
【図４】
0006653144.tif 000005
【図５】
0006653144.tif 000006
【図６】
0006653144.tif 000007
【図７】
0006653144.tif 000008
【図８】
0006653144.tif 000009
【図９】
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