(57)【要約】【課題】健全な水素分離部材１を得る。【解決手段】水素分離部材１は，水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜２と，その水素分離膜２を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔３を持つ多孔質基材４とを有する。このような水素分離部材１を製造するに当り，多孔質基材４の細孔３に合成樹脂６を溶剤に溶解した樹脂溶液を充填する工程と，溶剤を除去して合成樹脂６を硬化させる工程と，多孔質基材４の水素分離膜形成面５を平滑にする工程と，水素分離膜形成面５に前記水素分離膜２を形成する工程と，多孔質基材４の細孔３に充填された合成樹脂６を溶剤１０により除去してその多孔質基材４の多孔性を回復する工程と，を用いる。【選択図】      図２
2004188359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜（２）と，その水素分離膜（２）を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔（３）を持つ多孔質基材（４）とを有する水素分離部材（１）を製造するに当り，前記多孔質基材（４）の前記細孔（３）に，合成樹脂（６）を溶剤に溶解した樹脂溶液を充填する工程と，前記溶剤を除去して前記合成樹脂（６）を硬化させる工程と，前記多孔質基材（４）の水素分離膜形成面（５）を平滑にする工程と，前記水素分離膜形成面（５）に前記水素分離膜（２）を形成する工程と，前記多孔質基材（４）の前記細孔（３）に充填された前記合成樹脂（６）を溶剤（１０）により除去してその多孔質基材（４）の多孔性を回復する工程と，を用いることを特徴とする水素分離部材の製造方法。
【請求項２】
水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜（２）と，その水素分離膜（２）を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔（３）を持つ多孔質基材（４）とを有する水素分離部材（１）を製造するに当り，前記多孔質基材（４）の水素分離膜形成面（５）にシール部材（１１）を貼付して前記細孔（３）の開口（８）を塞ぐ工程と，前記多孔質基材（４）の前記細孔（３）に，合成樹脂（６）を溶剤に溶解した樹脂溶液を充填する工程と，前記溶剤を除去して前記合成樹脂（６）を硬化させる工程と，前記シール部材（１１）を前記水素分離膜形成面（５）から剥がす工程と，前記水素分離膜形成面（５）に前記水素分離膜（２）を形成する工程と，前記多孔質基材（４）の前記細孔（３）に充填された前記合成樹脂（６）を溶剤により除去してその多孔質基材（４）の多孔性を回復する工程と，を用いることを特徴とする水素分離部材の製造方法。
【請求項３】
前記水素分離膜（２）の形成にＰＶＤを採用する，請求項１または２記載の水素分離部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，水素分離部材の製造方法，特に，水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜と，その水素分離膜を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔を持つ多孔質基材とを有する水素分離部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素分離部材は，例えば，水素を含む混合ガスから高純度の水素を取出すために用いられる。この場合，水素分離膜としては薄いもの程水素透過速度が速いことから，その膜形成に当ってはスパッタリング等の薄膜形成技術が採用されている。
【０００３】
ところが，多孔質基材の水素分離膜形成面には複数の細孔の開口が存在するため，膜形成時に水素分離膜が部分的に細孔の開口内に陥没し，その膜が薄いことから陥没部分が裂けてピンホールが発生したり，陥没部分が厚くなって水素に対する選択透過性が不十分となる，等の問題があった。
【０００４】
そこで，前記問題を解決すべく，膜形成前に多孔質基材の細孔にパラフィン（融点４０〜６０℃）を充填し，膜形成後，部材を加熱して細孔からパラフィンを除去する，といった方法が開発されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５２３２６号公報，［要約］
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術はパラフィンの除去を加熱下で行っていることから，水素分離膜への熱的悪影響のおそれがあり，またパラフィンは前記のように比較的低温で蒸発することから，スパッタリング等の高真空を要するドライプロセスにおいては安定性に欠ける，という問題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は，細孔への充填物としてスパッタリング等の高真空を要するドライプロセスに十分に耐えることが可能な物を用い，またその物を細孔から熱を用いることなく除去するようにした前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
前記目的を達成するため本発明によれば，水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜と，その水素分離膜を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔を持つ多孔質基材とを有する水素分離部材を製造するに当り，前記多孔質基材の前記細孔に，合成樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を充填する工程と，前記溶剤を除去して前記合成樹脂を硬化させる工程と，前記多孔質基材の水素分離膜形成面を平滑にする工程と，前記水素分離膜形成面に前記水素分離膜を形成する工程と，前記多孔質基材の前記細孔に充填された前記合成樹脂を溶剤により除去してその多孔質基材の多孔性を回復する工程と，を用いる水素分離部材の製造方法が提供される。
【０００９】
前記のように細孔に合成樹脂を充填すると，その合成樹脂は一般的にパラフィンよりも高真空下での安定性がよいことから，膜形成に当りスパッタリング等の高真空を要するドライプロセスを適用することが可能となる。また細孔からの合成樹脂の除去を溶剤を用いて行うので，これを常温或は１００℃以下にて実行して水素分離膜への熱的悪影響を回避することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において，水素分離部材１は，水素を選択的に透過させる金属製水素分離膜２と，その水素分離膜２を支持し，且つ水素を通過させる複数の細孔３を持つ多孔質基材４とを有する。水素分離膜２はＰｄまたはＰｄ−Ａｇ合金等のＰｄ合金より構成され，その厚さは１〜５０μｍである。多孔質基材４はアルミナ，窒化ケイ素等のセラミックス，ステンレス鋼等の金属，ポリイミド等の耐熱性合成樹脂等より構成され，その厚さは２５〜２００μｍであり，また水素分離膜形成面５における細孔３の平均直径は４ｎｍ〜１００μｍである。実際上，細孔３は入組んでいるが，図面では説明上単純に描かれている。水素分離膜２の形成に当ってはＰＶＤ，例えば，スパッタリング，イオンプレーティング，イオンビーム蒸着等が採用されるが，メッキ法，プラズマＣＶＤ等の適用も可能である。
【００１１】
水素分離部材２は次のような方法で製造される。
【００１２】
（１）図２（ａ）に示すように，水素を透過させる複数の細孔３を持つ多孔質基材４を用意する。
【００１３】
（２）図２（ｂ）に示すように，多孔質基材４の細孔３に，合成樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を充填し，次いで溶剤を除去して合成樹脂６を硬化させる。合成樹脂と溶剤との組合せ例としては，アクリル樹脂と酢酸メチルとの組合せや，乳酸エチル，エチル−３−エトキシプロピオネート，ノボラック樹脂およびナフトキノンジアジド化合物の混合物と，Ｎ−メチル−２−ピロリドンおよびモノエタノールアミンの混合物との組合せを挙げることができる。この場合，合成樹脂溶液における合成樹脂分の濃度は，２〜３５ｗｔ％が適当である。細孔３への合成樹脂溶液の充填に当っては，多孔質基材４の水素分離膜形成面５と反対側の面７からはけ塗り，スプレイ塗り等の塗布を行うと共に細孔３の毛細管現象を利用する，射出成形法を適用して前記反対側の面７から合成樹脂液を細孔２に圧入する，等の方法が採用される。溶剤の除去は常温または７０℃程度で行われる。
【００１４】
（３）図２（ｃ）に示すように，多孔質基材４の水素分離膜形成面５において，合成樹脂の，各細孔３の開口８から食み出している部分６ａを削り，その水素分離膜形成面５を平滑にする。
【００１５】
（４）図２（ｄ）に示すように，水素分離膜形成面５にスパッタリングにより水素分離膜２を形成する。
【００１６】
（５）図２（ｅ）に示すように，水素分離膜２を有する多孔質基材４を容器９に入れられた溶剤１０に浸漬する。
【００１７】
（６）図２（ｆ）に示すように，細孔３に充填された合成樹脂６を溶解除去して，その多孔質基材４の多孔性を回復して水素分離部材１を得る。
【００１８】
前記方法を適用した水素分離部材１の製造条件の一例を挙げれば次の通りである。
【００１９】
〔多孔質基材４〕
寸法：縦５０mm，横５０mm，厚さ５０μｍ；材質：ＪＩＳ  ＳＵＳ３０４；気孔率：２５％；水素分離膜形成面５における細孔３の平均直径：１００μｍ．
〔樹脂液〕
合成樹脂６：アクリル樹脂；溶剤：酢酸メチル；アクリル樹脂分の濃度：１０ｗｔ％；充填法：はけ塗り；溶剤の除去：常温乾燥；水素分離膜形成面５の平滑化法：研摩．
〔水素分離膜２〕
材質：Ｐｄ；厚さ：５μｍ；形成方法：スパッタリング．
細孔３からアクリル樹脂を除去するための溶剤１０：酢酸メチル．
図３は他の実施例を示す。この実施例では，図３（ａ）に示すように，前記実施例と同様の水素を透過させる複数の細孔３を持つ多孔質基材４を用意し，図３（ｂ）に示すように，多孔質基材４の水素分離膜形成面５にシール部材１１，例えばポリイミドよりなる耐熱性粘着テープを貼付して細孔３の開口８を塞ぎ，図３（ｃ）に示すように，細孔３への樹脂溶液の充填および合成樹脂６の硬化を行い，図３（ｄ）に示すように，シール部材１１を水素分離膜形成面５から剥がす，といった手段が採用される。
【００２０】
これにより，樹脂溶液の細孔３への充填中において，その溶液の水素分離膜形成面５への食み出しを防止して，前記実施例における水素分離膜形成面５の平滑化加工を省くことができる。
【００２１】
前記図３（ｄ）工程後は，前記実施例同様に図２（ｄ）〜（ｆ）工程が行われる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば，前記のように，細孔に合成樹脂を充填する，といった手段を採用することによって，膜形成に当りスパッタリング等の高真空を要するドライプロセスを適用することが可能であり，また細孔からの合成樹脂の除去を常温下にて実行して水素分離膜への熱的悪影響を回避することが可能な水素分離部材の製造方法を提供することができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば，前記手段を採用することにより，多孔質基材における水素分離膜形成面の平滑化作業を省いて，水素分離部材の製造能率を向上させることが可能な水素分離部材の製造方法を提供することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば，水素分離膜の形成を容易に行うことが可能な水素分離部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素分離部材の概略断面図である。
【図２】第１実施例の工程説明図である。
【図３】第２実施例の工程説明図である。
【符号の説明】
１………水素分離部材
２………水素分離膜
３………細孔
４………多孔質基材
５………水素分離膜形成面
６………合成樹脂
８………開口
１１……シール部材
【図１】
2004188359.tif 000003
【図２】
2004188359.tif 000004
【図３】
2004188359.tif 000005