(57)【要約】【課題】水素透過性金属箔の耐久性および水素製造能力の高い水素分離膜を提供することを目的とする。【解決手段】長方形あるいはこれに類似した形状の複数の溝６ａ，６ｂが表裏両面に設けられ、且つ、表面３ａの溝６ａの長軸と裏面３ｂの溝６ｂの長軸とが交差するよう配置されるとともに、当該交点の少なくとも１つが貫通するよう構成された金属補強板３と、この金属補強板３の表面３ａに重ね合わせられた水素透過性金属箔２を含むことを特徴とする水素分離膜。【選択図】      図１
2004237274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形あるいはこれに類似した形状の複数の溝が表裏両面に設けられ、且つ、表面の溝の長軸と裏面の溝の長軸とが交差するよう配置されるとともに、当該交点の少なくとも１つが貫通孔として構成された金属補強板と、この金属補強板の表面に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含むことを特徴とする水素分離膜。
【請求項２】
前記表面の溝の長軸と交差する長軸を有する前記裏面の溝は、少なくとも１本以上であることを特徴とする請求項１に記載の水素分離膜。
【請求項３】
前記金属補強板の裏面に、長方形またはこれに類似した形状の複数の水素流通孔を有する補助金属補強板を少なくとも１以上重ね合わせるとともに、前記裏面と相接する面に設けられた前記水素流通孔および前記裏面の溝が交差するよう配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素分離膜。
【請求項４】
表裏両面に設けられた前記溝の断面形状が、略半円状であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水素分離膜。
【請求項５】
複数の突起および貫通孔がそれぞれ一様に片面に設けられた金属補強板と、この金属補強板の前記突起が設けられた側に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含むことを特徴とする水素分離膜。
【請求項６】
前記各突起の周囲に近接して他の突起が六個配置するよう構成され、互いに隣接する突起を結ぶ線分により構成される三角形の重心部に前記貫通孔を設けたことを特徴とする請求項５に記載の水素分離膜。
【請求項７】
前記金属補強板の前記突起が設けられていない側に、長方形またはこれに類似した形状の複数の水素流通孔を有する補助金属補強板を重ね合わせるとともに、前記水素流通孔と前記貫通孔とが互いに連通していることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の水素分離膜。
【請求項８】
前記補助金属補強板が複数重ね合わせられていることを特徴とする請求項７に記載の水素分離膜。
【請求項９】
前記補助金属補強板の最下面または前記金属補強板の裏面に、櫛歯状の溝を有するベース板を配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の水素分離膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度水素ガスの製造装置や精製装置に適用される水素分離膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素分離膜による高純度水素製造の原理は、目的とする高純度水素に比べて高圧力の水素を含む原料ガスを、水素透過性金属箔などを用いた水素分離膜に接触させ、前記原料ガスに含まれる水素のみを透過させて高純度の水素を得るものである。
高純度水素の製造能力を高めるには、▲１▼水素透過性金属箔を薄くし、金属箔内の水素透過量を増大させること，▲２▼水素透過性金属箔自体の水素透過能力を増大させること，▲３▼水素を含む原料ガス側と高純度水素透過側の圧力差（以下、単に圧力差という）を大きくすること、が有効である。
【０００３】
特に、▲３▼に基づく従来技術として、後掲特許文献１に示す水素分離膜がある。この水素分離膜は、図１０に示すように、複数の水素流通孔１０５を有する金属補強板１０２，１０３，１０４を重ねた金属多孔質支持体１０１をベース板１００上に配し、当該金属多孔質支持体１０１の表面に水素透過性金属箔１０６を重ね合わせてなる。各水素流通孔１０５は長方形またはそれに類似した形状の貫通孔であり、相接する水素流通孔１０５の長軸が互いに交差するよう構成されている。
水素流通孔１０５の開口率（金属補強板１０２，１０３，１０４の表面積に占める水素流通孔１０５の面積比率）が８０％を超えるよう構成されるため、流通抵抗が小さく、高い水素製造能力を有する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２５５３０６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水素透過性金属箔１０６は、互接する金属補強板１０２と密着接合していないと、水素製造運転の繰返しとともに熱変形を生じ、次第に圧力差によって水素透過性金属箔１０６と金属補強板１０２とが滑って破れが発生する。従って、５００〜８００℃の高温真空中で水素透過性金属箔１０６を金属補強板１０２に重ね、両面から押付力を加えて拡散接合することにより、水素分離膜を製造している。
しかし、水素透過性能を高めるには、開口率をできるだけ高くする必要があり、そのために、柱部１０７の幅は水素流通孔１０５の短径よりも十分に小さくしたほうがよい。例えば、上記特許文献１の実施例１では、板厚０．１ｍｍの金属補強板１０２に対して、水素流通孔１０５の短径が０．１８ｍｍ，柱部１０７の幅は０．０２ｍｍと極めて小さい。
【０００６】
このような極小幅の柱部１０７を有する極めて薄い金属補強板１０２に対し、水素透過性金属箔１０６を重ねて高温下で拡散接合した場合、柱部１０７は容易に横倒れを起こし、水素透過性金属箔１０６と片当りして一部非接合となる。この状態の水素分離膜を高純度水素製造に用いると、運転時や起動停止時の温度変動や圧力差変動によって、接合部の水素透過性金属箔１０６には歪と応力が集中し、非接合部の水素透過性金属箔１０６には滑りが生じ、早期に水素透過性金属箔１０６が破れてしまう。すると、原料ガスが流れ込んでしまうため、高純度水素製造が不可能となる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の実状に鑑み、従来の構造の水素分離膜に比較して、水素透過性金属箔の耐久性および水素製造能力の高い水素分離膜を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、長方形あるいはこれに類似した形状の複数の溝が表裏両面に設けられ、且つ、表面の溝の長軸と裏面の溝の長軸とが交差するよう配置されるとともに、当該交点の少なくとも１つが貫通孔として構成された金属補強板と、この金属補強板の表面に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含む水素分離膜であることを特徴とする。
以下、本明細書内において、「長方形あるいはこれに類似した形状」とは、長方形状や長楕円形状，長孔形状などの長軸と短軸を有する形状をいう。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記表面の溝の長軸と交差する長軸を有する前記裏面の溝が、少なくとも１本以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記金属補強板の裏面に、長方形またはこれに類似した形状の複数の水素流通孔を有する補助金属補強板を少なくとも１以上重ね合わせるとともに、前記裏面と相接する面に設けられた前記水素流通孔および前記裏面の溝が交差するよう配置されていることを特徴とする。
この水素分離膜においては、請求項１または請求項２に記載の水素分離膜に比べ、圧力差による水素透過膜のひずみや応力，変形量が低下し、より耐久性の高い水素分離膜となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水素分離膜において、表裏両面に設けられた前記溝の断面形状が略半円状であることを特徴とする。半円状であることにより、柱の有効幅は表面の幅よりも大きくなり、耐座屈強度がさらに高くなるため柱の表面の幅を小さくでき、開口率をさらに高めることが可能となり、水素製造能力がより向上する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、複数の突起および貫通孔がそれぞれ一様に片面に設けられた金属補強板と、この金属補強板の前記突起が設けられた側に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含む水素分離膜であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の水素分離膜であって、前記各突起の周囲に近接して他の突起が六個配置するよう構成され、互いに隣接する突起を結ぶ線分により構成される三角形の重心部に前記貫通孔を設けたことを特徴とする。また、いずれの突起の設置位置における水素透過膜の応力，ひずみを同じ状態にするためには、上述の三角形が正三角形となるように各突起を配置するのが好適である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の水素分離膜であって、前記金属補強板の前記突起が設けられていない側に、長方形またはこれに類似した形状の複数の水素流通孔を有する補助金属補強板を重ね合わせるとともに、前記水素流通孔と前記貫通孔とが互いに連通していることを特徴とする。
この水素分離膜においては、請求項５または請求項６に記載の水素分離膜に比べ、圧力差による水素透過膜のひずみや応力，変形量が低下し，より耐久性の高い水素分離膜となる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の水素分離膜であって、前記補助金属補強板が複数重ね合わせられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の発明において、前記補助金属補強板の最下面または前記金属補強板の裏面に、櫛歯状の溝を有するベース板を配設したことを特徴とする。
ベース板を配設することにより、水素分離膜の素材は水素透過性金属箔と補強板だけでよく、各部材の製作や拡散接合が容易になる。更に、拡散接合した水素透過性金属箔と補強板は、ベース板にはアーク溶接などの通常の溶接方法で接合できるので、製作費用も安価にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水素分離膜は、厚さが２〜５０μｍという極めて薄い水素透過性金属箔を使用し、その補強のために種々の金属補強板を組み合わせてなる。
【００１８】
（第１実施例）
第１実施例における金属補強板は、長方形あるいはこれに類似した形状（長楕円形，菱形などを含む）、すなわち長軸と短軸を有する形状の溝が表裏両面に複数設けられ、且つ、表面の溝の長軸と裏面の溝の長軸とが交差するよう配置されている。そして、少なくとも１以上の交点は、前記金属補強板を貫通するよう構成されている。
以下、添付図面を参照しながら、具体的な実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る第１実施例の水素分離膜１の構成を表す斜視図である。水素分離膜１は、平板状のベース板４上に金属補強板３，水素透過性金属箔２の順で重ねられた平板型構造をなし、高温真空中で両側から押し付けることにより互いに拡散接合している。
水素透過性金属箔２は、厚さ２〜５０μｍの極めて薄いＰｄ合金からなるが、水素を選択的に透過するものであれば、特にこの材質に限定されるものではない。ベース板４には、水素透過性金属箔２を透過した高純度の水素が流通する溝４ａが接合面に複数並設され、断面が櫛歯状をなしている。好ましくはステンレス板を用いるのがよいが、特にこれに限定しない。
【００２０】
図２（ａ），図２（ｂ）は、金属補強板３の表面３ａ，裏面３ｂにそれぞれ等間隔で複数設けられた水素流通溝６ａ，６ｂの配置を示した平面拡大図であり、図３（ａ），図３（ｂ）は、その断面拡大図である。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、各水素流通溝６ａ，６ｂは、表面積が大きく取れるように、長軸と短軸を有する長楕円形状をなしている。特に、表面３ａに形成された各水素流通溝６ａの隣接間隔部（以下、柱８といい、その間隔長さを柱幅という。）は、可能な限り小さくされている。また、エッチングにより板面から加工するため、水素流通溝６ａ，６ｂの断面形状は略半円状をなしている（図３（ａ），（ｂ）参照）。そして、各水素流通溝６ａ，６ｂは、水素流通溝６ａの長軸と水素流通溝６ｂの長軸とが直交するよう配置され、水素流通溝６ａの水素流通溝６ｂとの交点のうち少なくとも一つには、略円形の貫通穴７が形成されている。但し、好ましくは、前記交点の全てに貫通穴７が形成されているのが望ましい。
【００２１】
水素分離膜１は、上述した構成により、以下のように作用する。
目標とする高純度水素に比べて高圧力の水素を含有する原料ガスを、水素分離膜１の水素透過性金属箔２に接触させる。接触した原料ガスのうち含有水素のみが水素透過性金属箔２を透過したのち、金属補強板３内を水素流通溝６ａ，貫通穴７，水素流通溝６ｂの順に流通し、ベース板４の溝４ａへと集められる。そして、図示していない集約用配管へ流れ、後工程へと回収される。
【００２２】
従来の構造の水素分離膜に関し、金属補強板１０２の柱部１０７が水素透過性金属箔１０６と高温真空中で拡散接合する際に、押付接合面圧によって容易に横倒れする原因は、柱部１０７の高さ（厚み）にくらべて柱部の幅が小さいことに加え、柱部１０７の上面で接する水素透過性金属箔１０６や下面で接する金属補強板１０２にうねりがあると、柱部１０７に対して均一に押付接合面圧を与えられないことが挙げられる。また、従来の微細構造の水素流通孔１０５はエッチングで製作するため、柱部１０７の断面形状が非対称になり、柱幅にばらつきを生じている点が挙げられる。
すなわち、従来構造の柱部１０７は横倒れ耐久性が極端に弱く、拡散接合に必要な押付接合面圧を供与すると、止む無く横倒れを生じてしまうものと推測される。
【００２３】
事実、従来構造の水素分離膜を以下に示したデータのものを用いて、拡散接合（温度５００〜６００℃）に必要な所定の押付接合面圧を与え、当該水素分離膜を切断して柱部１０７の横倒れ調査を行った。このとき、柱部１０７の大半が横倒れし、水素透過性金属箔１０６とは片辺りで接合されいた。
▲１▼金属補強板の板厚：０．１ｍｍ
▲２▼水素流通孔１０５の短径：０．１８ｍｍ
▲３▼柱部１０７の幅：０．０２ｍｍ
▲４▼水素透過性金属箔厚さ：０．０１６ｍｍ
【００２４】
一方、前記所定の押付接合面圧の１／４の圧力を用いて、上記同様に拡散接合したところ、柱部１０７の横倒れは全く生じなかったが、金属補強板１０２と水素透過性金属箔１０６とがほとんど接合されていなかった。
これらのことから、柱部１０７に横倒れを生じさせず、且つ、金属補強板１０２と水素透過性金属箔１０６とに十分な接合強度を与えるには、従来構造（特開平９−２５３３０６号公報）の金属補強板１０２の柱部１０７よりも少なくとも４倍以上の耐横倒れ面圧を有する柱構造とし、且つ、前記所定の押付接合面圧を供与して拡散接合を行えばよいことが鋭意研究により見出された。
【００２５】
本発明は、開口率を大きくし、柱幅を小さくしても、所定の押付接合面圧によって横倒れしにくい構造の水素分離膜を提供するものである。
本実施例においては、表面からのエッチング深さと裏面からのエッチング深さを自由に調整できるため、柱８の高さは容易に金属補強板３の板厚の５０％以下にすることができる（図３（ａ）参照：点線部が板厚の５０％ライン）。また、柱８の下面（裏面）側は、表面がエッチングされ残った板厚の大きい部分と一体化される。すなわち、従来技術の柱部１０７がその両端を単純支持で支えられていたのに対し、本発明の柱８は、一端単純支持，他端固定で支えられることとなる。
【００２６】
従って、耐横倒れ面圧をｐとすると、
ｐ＝ｎ２π２ＥＩ／（ｗＨ２）
ｎ２：端末条件係数（従来：両端支持…ｎ２＝１，本発明：一端単純支持，他端固定…ｎ２＝２．０４６）
Ｅ：金属補強板３のヤング率
Ｉ：柱８の単位長さの断面二次モーメント
ｗ：柱８の幅
Ｈ：柱８の高さ（従来：金属補強板の板厚、本実施例：金属補強板の板厚の５０％以下）
ここで、ｎ，Ｈを除いて従来と本発明の値は同一であるため、耐横倒れ面圧ｐの比は、
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すなわち、本実施例の金属補強板の構造は、従来構造に比べて８．２倍以上の耐横倒れ面圧を有するため、前記所定の押付接合面圧を供与しても柱８が倒れることなく、且つ、金属補強板３と水素透過性金属箔２とが十分な接合強度を有する。
【００２７】
なお、前述のように、水素流通溝６ａ，６ｂはエッチングにより板面から加工するため、その断面形状は略半円状をなしており（図３（ａ），（ｂ）参照）、柱８の幅は底面（対抗面）に近づくほど広くなる。すなわち、本発明の水素分離膜１の製造においてエッチング加工を用いれば、横倒れに抵抗する柱８の有効幅をより大きくすることができる。
従って、表面３ａ側の柱８の幅を更により小さく加工することで開口率を更に拡大し、これに伴って水素流通溝６ａ，６ｂを流れる水素の流通抵抗がより低減されるため、高純度水素の製造能力を高めることが可能となる。
【００２８】
また、高純度水素の製造能力を更に高めるには、水素透過性金属箔２の厚さをできるだけ薄くしたほうがよい。しかし、水素含有原料ガスと高純度水素との圧力差から生じる水素透過性金属箔２の歪や応力は、
（水素流通溝６ａ（６ｂ）のピッチ）／（水素透過性金属箔２の厚さ）
の二乗に比例して増加する。よって、水素透過性金属箔２が破れないよう歪や応力を維持するには、水素透過性金属箔２の厚み減少に併せて、水素流通溝６ａのピッチを小さくしなければならない。
【００２９】
従来の水素分離膜の場合、水素流通孔１０５が金属補強板１０２を貫通する構造であるため、エッチングにより加工する場合、表面及び裏面からほぼ半円形にエッチングされるため、その孔幅はエッチング深さの二倍程度になり、金属補強板１０２の孔幅を厚み以下にすることができない。
本実施例の水素分離膜１の場合、表面３ａ側の水素流通溝６ａのエッチング深さを浅くし、裏面３ｂ側の水素流通溝６ｂのエッチング深さを深くすることにより、表面３ａの各水素流通溝６ａのピッチを狭めることができる。従って、水素透過性金属箔２の厚さをさらに薄くすることができ、水素製造能力をより向上させることができる。
【００３０】
（第２実施例）
図４は、本発明に係る第２実施例の水素分離膜１１の構成を表す斜視図である。なお、以下、第１実施例と同一の作用効果を奏する構成部品に対しては、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
水素分離膜１１は、平板状のベース板４の上に、補助金属補強板５，金属補強板３，水素透過性金属箔２の順で重ね設けた平板型構造をなし、高温真空中で両側から押し付けることにより互いに拡散接合している。
【００３１】
図５は、補助金属補強板５の板面にそれぞれ等間隔で複数設けられた水素流通孔９の配置を示した平面拡大図である。
図５に示すように、各水素流通孔９は、開口率（表面積）が大きく取れるように、長軸と短軸を有する長楕円形状をなしているが、長楕円形状に限らず、長方形またはこれに類似した形状であればよい。そして、各水素流通孔９は、前記長軸と、相接する金属補強板３裏面に設けられた水素流通溝６ｂの長軸とが直交するよう配置されている。すなわち、各々の水素流通溝６ｂにつき水素流通孔９の長軸との交点が少なくとも一つ以上あればよい。
なお、補助金属補強板５は、水素分離膜１１の圧力差による変形を更に抑制するために設けるものであるため、その板厚は金属補強板３の板厚と同等かそれ以上とするのが好ましい。また、各水素流通孔９のピッチ（間隔）は、前記水素流通溝６ｂの長軸の長さ以下であれば十分であり、極端に狭める必要はない。なぜなら、補助金属補強板５は金属補強板３の補助の役割を果たすものであり、柱幅を板厚よりも十分に広く取りさえすれば、拡散接合の際に倒れる恐れがないためである。
【００３２】
水素分離膜１１は、上述した構成により、以下のように作用する。
目標とする高純度水素に比べて高圧力の水素を含有する原料ガスを水素透過性金属箔２に接触させる。接触した原料ガスのうち含有水素のみが水素透過性金属箔２を透過したのち、金属補強板３内を水素流通溝６ａ，貫通穴７，水素流通溝６ｂの順に流通し、次いで、補助金属補強板５の対応する水素流通孔９を流れたのち、ベース板４の溝４ａへと集められる。そして、図示していない集約用配管へ流れ、後工程へと回収される。
【００３３】
（第３実施例）
第３実施例における金属補強板は、第１，第２実施例とは異なり、複数の突起および貫通孔がそれぞれ一様に片面に設けられている。
以下、添付図面を参照しながら、具体的な実施形態を説明する。
【００３４】
図６は、本発明に係る第３実施例の水素分離膜２１の構成を表す斜視図である。なお、以下、第１，第２実施例と同一の作用効果を奏する構成部品に対しては、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
水素分離膜２１は、平板状のベース板４の上に金属補強板２３，第１実施例で詳述した水素透過性金属箔２の順で重ねられた平板型構造をなし、高温真空中で両側から押し付けることにより互いに拡散接合している。
【００３５】
図７は金属補強板２３の断面拡大図であり、図８（ａ），図８（ｂ）は、それぞれ図７のＡ矢視図，Ｂ矢視図を示す。
図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、金属補強板２３の片面には複数の突起２４，貫通孔２５がそれぞれ一様に設けられ、各突起２４間に溝部２６が形成されている。ここで、「一様に」とは、各突起２４，各貫通孔２５がそれぞれ所定間隔で整列されている様子をいい、その間隔長さ，整列態様は特に限定されるものではない。
好ましくは、図３（ａ）のように、ある突起２４と隣り合う各突起２４´とを結ぶ線分がそれぞれ６０°で交差するよう隣り合う各突起２４´が配置されるとともに、互いに隣接する三個の突起２４を結ぶ線分により構成される正三角形の重心部に前記貫通孔２５が設けられているのが好ましい。ただし、突起２４を結ぶ線分により構成されるすべての正三角形内に貫通孔２５を設ける必要はない。
【００３６】
突起２４の形状は、特に限定されるものではないが、多角柱，円柱，多角錘，円錐，半球などのような対称的な立体形状であるのが好ましい。特には、図７，図８（ａ）に示すような略円柱形状であるのがより好ましい。水素透過膜が圧力差によって曲がる際に多角柱や多角錘のように角点があると、応力やひずみが角点に集中し、水素透過膜の耐久性が低下する惧れがあるためである。
また、貫通孔２５の断面形状は、特に限定されるものではないが、円形，多角形など対照的な断面形状であるのが好ましい。特には、図８（ａ），図８（ｂ）に示すような円形状であるのが加工容易性からより好ましい。
なお、これら突起２４，溝部２６は、１枚の金属板（好ましくは、ステンレス板）の片面を、貫通穴２５はその反対面をエッチング加工することにより形成され、当該金属板は金属補強板２３となる。
【００３７】
そして、図６に示すように、平板状のベース板４の溝部４ａ上に、突起２４突出面を上方へ向けて金属補強板２３を重ねるとともに、各突起２４の先端と接するよう水素水素透過性金属箔２を重ね、高温真空中で両側から押し付けることにより、水素分離膜２１が形成される。
【００３８】
水素分離膜２１は、上述した構成により、以下のように作用する。
目標とする高純度水素に比べて高圧力の水素を含有する原料ガスを、水素分離膜２１の水素透過性金属箔２に接触させる。接触した原料ガスのうち含有水素のみが水素透過性金属箔２を透過したのち、金属補強板２３の各突起２３間に形成された溝部２６を通って貫通孔２５を流れ、ベース板４の溝４ａへと集められる。そして、図示していない集約用配管へ流れ、後工程へと回収される。
【００３９】
ところで、上述のように、本発明は、従来構造（特開平９−２５３３０６号公報）の金属補強板１０２の柱部１０７よりも少なくとも４倍以上の耐横倒れ面圧を有する柱構造とするとともに、所定の押付接合面圧を供与して拡散接合を行うことにより、開口率を大きくし、柱幅を小さくしても、所定の押付接合面圧によって横倒れしにくい構造の水素分離膜を提供するものである（［００１９］）。
【００４０】
本発明においては、金属補強板２３面からのエッチング深さを自由に調整できるため、突起２４の高さは容易に金属補強板２３の板厚の５０％以下にすることができる（図７参照：点線部が板厚の５０％ライン）。例えば、金属補強板２３の厚さを０．１ｍｍの場合、突起の高さを５０μｍ以下にできる。
また、突起２４の非突出面側（裏側）は、片面がエッチングされ残った板厚の大きい部分と一体化される。すなわち、従来技術の柱部１０７がその両端を単純支持で支えられていたのに対し、本実施例の突起２４は、一端単純支持，他端固定で支えられることとなる。
【００４１】
本実施例の金属補強板２３の構造では、例えば開口率を９０％とし、円柱形上の各突起２４間の溝２６の最短幅を前掲特許文献１の短径と同じく１８０μｍとしても、突起２４の直径は９０μｍでよい。また、上述のように、金属補強板２３の厚さが０．１ｍｍの場合、突起の高さを５０μｍ以下にできるため、突起２４は高さよりも直径が大きい短円柱になり、所定の押し付け接合面圧でも座屈することはない。
【００４２】
（第４実施例）
図９は、本発明に係る第４実施例の水素分離膜３１の構成を表す斜視図である。なお、以下、第１〜３実施例と同一の作用効果を奏する構成部品に対しては、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
水素分離膜３１は、平板状のベース板４の上に、補助金属補強板５，金属補強板２３，水素透過性金属箔２の順で重ね設けた平板型構造をなし、高温真空中で両側から押し付けることにより互いに拡散接合している。
【００４３】
補助金属補強板５は、第２実施例で詳述したように、板面に等間隔で複数設けられた水素流通孔９が配置されている。図５に示すように、この水素流通孔９は、長軸と短軸を有する長楕円形状をなしているが、長楕円形状に限らず、長方形またはこれに類似した形状であればよい。そして、前記長軸とベース板４に設けられた櫛歯状の溝４ａとが交差するよう、水素流通孔９（補助金属補強板５）は配置されている。また、水素流通孔９は、金属補強板２３に設けられた貫通孔２５の少なくとも１つと連通している。
なお、補助金属補強板５は、水素分離膜２１の圧力差による変形を更に抑制するために設けるものであるため、その板厚は金属補強板２３の板厚と同等かそれ以上とするのが好ましい。
【００４４】
水素分離膜３１は、上述した構成により、以下のように作用する。
目標とする高純度水素に比べて高圧力の水素を含有する原料ガスを水素透過性金属箔２に接触させる。接触した原料ガスのうち含有水素のみが水素透過性金属箔２を透過したのち、金属補強板２３内の各突起２３間に形成された溝部２６を通って貫通孔２５を流れ、次いで、補助金属補強板５の対応する水素流通孔９を流れたのち、ベース板４の溝４ａへと集められる。そして、図示していない集約用配管へ流れ、後工程へと回収される。
【００４５】
以上、実施例１，２，３および４に係る水素分離膜１，１１，２１および３１を用いて、本発明の水素分離膜に係る実施形態説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。
例えば、目的とする高純度水素ガスと水素含有原料ガスとの圧力差や、当該圧力差による補強板の変形量によっては、補助金属補強板の枚数を増加してもよい。すなわち、補助金属補強板５の下面側（ベース板４側）に、第二の補助金属補強板，更にはそれ以上の数の補助金属補強板を重ね合わせても良い。
また、補助金属補強板の構造は、上記実施例２に記載した補助金属補強板５の構造ではなく、耐横倒れ強度のより高い金属補強板３，２３と同様の構造を採用してもよい。
【００４６】
また、平板上のベース板４上に金属補強板（および補助金属補強板），水素透過性金属透過箔を重ね設けた平板型の水素分離膜を用いて説明したが、これに限るものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲でさまざまな形状の水素分離膜であってよい。例えば、円筒状のベース管の外周に、金属補強板（および補助金属補強板），水素透過性金属を重ね設けた円筒型水素分離膜であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による水素分離膜は、長方形あるいはこれに類似した形状の複数の溝が表裏両面に設けられるとともに、前記表面の溝の長軸と前記裏面の溝の長軸とが交差するよう配置され、当該交点の少なくとも１つが貫通孔として構成された金属補強板と、この金属補強板の表面に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含んで構成される。
また、複数の突起および貫通孔がそれぞれ一様に片面に設けられた金属補強板と、この金属補強板の前記突起が設けられた側に重ね合わせられた水素透過性金属箔とを含んで構成される。
よって、水素透過性金属箔の耐久性を高めるとともに、開口率の増大によって水素製造能力を向上させることが可能となり、工業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る水素分離膜の構成を表す斜視図である。
【図２】第１実施例に係る金属補強板の表裏面に設けられた水素流通溝の配置を示す平面拡大図である。
【図３】第１実施例に係る金属補強板の表裏面に設けられた水素流通溝の配置を示す断面拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る水素分離膜の構成を表す斜視図である。
【図５】補助金属補強板に設けられた水素流通孔の配置を示す平面拡大図である。
【図６】本発明の実施例３に係る水素分離膜の構成を表す斜視図である。
【図７】第３実施例に係る金属補強板の断面拡大図である。
【図８】第３実施例に係る金属補強板の片面に設けられた突起，貫通孔の配置を示す平面拡大図である。
【図９】本発明の第４実施例に係る水素分離膜の構成を表す斜視図である。
【図１０】従来の水素分離膜の構成を表す斜視図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１…水素分離膜
２…水素透過性金属箔
３，２３…金属補強板
３ａ…表面
３ｂ…裏面
４…ベース板
５…補助金属補強板
６ａ，６ｂ…水素流通溝
７…貫通穴
８…柱
９…水素流通孔
２４…突起
２５…貫通孔
２６…水素流通溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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