(57)【要約】【課題】酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性との混合伝導性を有するセラミックス膜を用いてガスの漏洩がなく、高純度の酸素ガスまたは酸素富化ガスを取り出すことができる酸素製造装置およびその製造方法、ならびに酸素製造方法を提供すること。【解決手段】酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜１と、セラミックス膜１を支持し、セラミックス膜１を透過したガスが通流するガス通流部３ａを有する支持部材３とを接合材２を介して配置し、セラミックス膜１と支持部材３との間に押圧力を与えつつ、接合材２の溶融温度以上に加熱してセラミックス膜１と支持部材３とを気密に接合する。【選択図】      図２
2004323334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性との混合伝導性を有するセラミックス膜と、
前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材と、
前記セラミックス膜を加熱する加熱手段と、
加熱溶融されることにより前記セラミックス膜と前記支持体とを気密に接合する接合材と、
前記接合材を介して前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与える押圧手段と
酸素含有ガスを前記セラミックス膜に導く酸素含有ガスラインと、
を具備し、
前記接合材が前記押圧手段により押圧されつつ加熱溶融されることにより前記セラミックス膜および前記支持部材が気密に接合され、前記加熱手段により前記セラミックス膜が酸素透過温度に加熱された状態で酸素含有ガスが酸素含有ガスラインを通って前記セラミックス膜に供給され、前記セラミックス膜を透過した酸素ガスまたは酸素富化ガスが前記支持部材のガス通流部を介して取り出されることを特徴とする酸素製造装置。
【請求項２】
前記接合材は、前記加熱手段により加熱されて溶融し、前記セラミックス膜と前記支持体とを接合することを特徴とする請求項１に記載の酸素製造装置。
【請求項３】
前記セラミックス膜と前記支持部材とは上下に配置され、前記押圧手段は、前記セラミックス膜と前記支持部材とが水平になるように押圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の酸素製造装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記セラミックス膜を押圧する押圧ヘッドと、前記セラミックス膜と前記押圧ヘッドとの間に介装される押圧リングと、前記押圧ヘッドを駆動する駆動機構と、前記駆動機構と前記押圧ヘッドとの間に設けられたバネ部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の酸素製造装置。
【請求項５】
前記接合材は銀または銀合金であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の酸素製造装置。
【請求項６】
酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合することを特徴とする酸素製造装置の製造方法。
【請求項７】
前記セラミックス膜と前記支持部材とを上下に配置し、これらを接合する際に前記セラミックス膜と前記支持部材とが水平になるように押圧することを特徴とする請求項６に記載の酸素製造装置の製造方法。
【請求項８】
前記接合材は銀または銀合金であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の酸素製造装置の製造方法。
【請求項９】
酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合し、前記セラミックス膜を酸素透過温度に加熱し、その状態で酸素含有ガスを前記セラミックス膜に供給し、前記セラミックス膜を透過した酸素ガスまたは酸素富化ガスを前記支持部材のガス通流部を介して取り出すことを特徴とする酸素製造方法。
【請求項１０】
前記接合材は銀または銀合金であることを特徴とする請求項９に記載の酸素製造装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性との混合伝導性を有するセラミックス膜を用いて酸素含有ガスから酸素ガスまたは酸素富化ガスを製造する酸素製造装置およびその製造方法、ならびに酸素製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
純酸素または酸素富化空気は、鉄鋼業、セメント業などをはじめとして、産業の様々な分野で広く利用されており、その製造技術は産業上非常に重要である。
【０００３】
通常、純酸素または酸素富化空気は空気からの酸素分離法によって製造されているが、工業的に実用化されている酸素分離法として、深冷分離法、ＰＳＡ法、膜分離法が挙げられる。特に深冷分離法とＰＳＡ法は純度の高い酸素を大量に製造することが可能であり、大規模酸素製造設備の多くがこれらの手法を採用している。
【０００４】
しかしながら深冷分離法においては、空気を液化温度まで冷却する必要があるため大量の電力を必要とし、また、ＰＳＡ法においては大型の圧力容器と、圧力を切り替えるための複雑な装置機構が必要であり、これらの方法により製造された酸素または酸素富化空気はコストが高いといった問題点があった。
【０００５】
一方、膜分離法においては、酸素分離の駆動力として圧力差のみを必要とし、複雑な機構を持つ装置を必要としないため、酸素または酸素富化空気の製造コストを大幅に低減することが可能であるが、ポリシロキサン、ポリシロキサン−ポリカーボネイト共重合体あるいはオルガノシロキサンなどといった有機高分子を用いた従来の膜分離法では、酸素の透過選択性が不十分であり、製造される酸素濃度は高々４０％程度に過ぎない。このため利用用途が限定されており、小規模医療用酸素富化空気製造装置などへの適用にとどまっている。
【０００６】
そこで近年、酸素の透過選択性を飛躍的に高めることが可能である固体膜による酸素分離法の研究が進み、開発されつつある。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、このような固体膜としてＬａｘＳｒ（１−ｘ）ＣｏＯ３（ｘ＝０．１〜０．９）が示されている。本号公報に開示の複合金属酸化物はペロブスカイト型の構造を示し、酸素構造欠陥を故意に与えることによって、イオン伝導性と同時に電子伝導性を実現している。このため酸素イオン伝導に際し、従来のジルコニア組成の酸素伝導膜のように電子を輸送する外部回路が必要無いといった利点がある（混合伝導性）。しかしながら、特許文献１で開示された酸素透過膜は酸素透過速度が小さく、工業的な高純度酸素大量製造設備を考慮した場合、適用が非常に困難である。このため、酸素透過速度をさらに向上させることが重要な課題となっている。
【０００８】
特許文献２には酸素イオン伝導性、電子伝導性、および酸素イオン伝導性と電子伝導性の両者からなる混合伝導性のいずれかを有するセラミックスと金属部材からなるセラミックス・金属複合構造体において、接合材として銀または銀合金を用いる方法が開示されており、さらに、セラミックス・金属複合構造体のセラミック管を用いた酸素輸送応用装置が開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、表面に凹凸を有する混合伝導性酸素分離膜およびそれを用いた酸素製造方法が開示されている。この特許文献３ではストレート型、タンマン型チューブの膜表面に酸素透過速度を向上させる触媒を真空蒸着、スパッタリング等で形成し、凹凸をつけている。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５６−０９２１０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０１８０号公報
【特許文献３】
特開２００２−３２６０２１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献２および３の技術は、酸素イオン伝導性または混合伝導性を有するセラミックス膜を８００℃以上の高温にして酸素を製造する技術である。そのため、高純度の酸素を製造する際には透過側への窒素の漏れをなくすために、上記セラミックス膜と金属製の支持部材とをいかに気密に接合するかが重要な課題である。そこで、特許文献２では、上述したように、このような混合伝導性等を有するセラミックスと金属部材との接合に銀あるいは銀合金からなる接合材を用い、これを融点以上に加熱し接着する。
【００１２】
しかしながら、酸素イオン伝導性や混合伝導性を有するセラミックスは熱膨張率が非常に大きく、単に銀あるいは銀合金からなる接合材を用いただけではセラミックス膜がずれてしまい、気密性が保てないおそれがある。例えば、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｏ−Ｆｅ系酸化物の室温から８００℃までの平均熱膨張係数は２０〜２６ｐｐｍ／Ｋであり、マグネシア（１３．４ｐｐｍ／Ｋ）、ステンレス鋼ＳＵＳ３１０Ｓ（１７．５ｐｐｍ／Ｋ）に比較して極めて大きく、熱膨張差によりずれが発生し、接合部から気体が漏洩するおそれがある。
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性との混合伝導性を有するセラミックス膜を用いてガスの漏洩がなく、高純度の酸素ガスまたは酸素富化ガスを取り出すことができる酸素製造装置およびその製造方法、ならびに酸素製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性との混合伝導性を有するセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材と、前記セラミックス膜を加熱する加熱手段と、加熱溶融されることにより前記セラミックス膜と前記支持体とを気密に接合する接合材と、前記接合材を介して前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与える押圧手段と酸素含有ガスを前記セラミックス膜に導く酸素含有ガスラインと、を具備し、前記接合材が前記押圧手段により押圧されつつ加熱溶融されることにより前記セラミックス膜および前記支持部材が気密に接合され、前記加熱手段により前記セラミックス膜が酸素透過温度に加熱された状態で酸素含有ガスが酸素含有ガスラインを通って前記セラミックス膜に供給され、前記セラミックス膜を透過した酸素ガスまたは酸素富化ガスが前記支持部材のガス通流部を介して取り出されることを特徴とする酸素製造装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合することを特徴とする酸素製造装置の製造方法を提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合し、前記セラミックス膜を酸素透過温度に加熱し、その状態で酸素含有ガスを前記セラミックス膜に供給し、前記セラミックス膜を透過した酸素ガスまたは酸素富化ガスを前記支持部材のガス通流部を介して取り出すことを特徴とする酸素製造方法を提供する。
【００１７】
本発明によれば、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合するので、接合の際にセラミックス膜がずれることが防止され、セラミックス膜と支持部材との間からガスが漏洩することなく高純度の酸素ガスまたは酸素富化ガスを取り出すことができる。
【００１８】
本発明において、前記接合材は、セラミックス膜を酸素透過温度に加熱する加熱手段により加熱された際に溶融し、前記セラミックス膜と前記支持体とを接合するように構成することができる。
【００１９】
また、前記セラミックス膜と前記支持部材とは上下に配置され、前記セラミックス膜と前記支持部材とが水平になるようにこれらを押圧することが好ましい。これにより、接合材が流れ出ることなく、セラミックス膜と支持部材とを確実に接合することができる。
【００２０】
さらに、前記押圧手段は、前記セラミックス膜を押圧する押圧ヘッドと、前記セラミックス膜と前記押圧ヘッドとの間に介装される押圧リングと、前記押圧ヘッドを駆動する駆動機構と、前記駆動機構と前記押圧ヘッドとの間に設けられたバネ部材とを有する構成とすることができる。
【００２１】
さらにまた、前記接合材としては、銀または銀合金を好適に用いることができる。接合材は、前記セラミックス膜に酸素を透過させる際の温度よりも高い融点を有し、セラミックス膜に影響を与えない温度で溶融し、熱膨張係数が支持部材とセラミックス膜との間の値であり、かつセラミックス膜と反応しないことが求められるが、銀および銀合金はこれらを満たしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る酸素製造装置を示す概略断面図、図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。
【００２３】
本実施形態の酸素製造装置は、加熱炉１３を有し、その中に、酸素イオン伝導性または混合伝導性を有するセラミックス膜１がその下面を、セラミックス膜１を透過したガスが通流するガス通流部３ａを有する支持部材３に支持された状態で設けられている。セラミックス膜１と支持部材３との間は接合材２により接合されている。接合材２は銀または銀合金で形成されている。接合材２は、その融点以上でセラミックス膜１の焼成温度よりも低い温度、例えば１０００℃に加熱されて溶融されることによりセラミックス膜１と支持部材３とを接合する。支持部材３の下面には支持管４が同様に接合材２で接合されている。支持管４は鉛直下方に延び、加熱炉１３外に延出している。なお、支持部材３と支持管４とが一体となっていてもよい。
【００２４】
セラミックス膜１の上には押圧リング６を介して押圧ヘッド７が設けられており、押圧ヘッド７はその上方の加熱炉１３の天壁に取り付けられたアクチュエータ１１により押圧されるようになっている。アクチュエータ１１と押圧ヘッド７との間にはスプリング１０が介在されている。アクチュエータ１１、スプリング１０および押圧ヘッド７は鉛直に配置されている。アクチュエータ１１の中央には酸素含有ガスである空気を加熱炉内に導く配管１３ａが設けられており空気供給ライン２１からこの配管１３ａを経ている。また、押圧ヘッド７には空気のような酸素含有ガスが通過可能な孔９が設けられている。
【００２５】
前記支持管４は酸素伝導性または混合伝導性を有するセラミックス膜１を透過して支持部材３のガス通流部３ａおよび支持管４を介して高濃度酸素取り出しライン２５に導かれる。支持管４の外側には加熱炉１３内からガスを排気するための排気管１２が同軸的に設けられ、この排気管１２は鉛直下方に延び、加熱炉１３外に延出している。排気管１２の上部には加熱炉１３内の気体を取り入れる取り入れ口１２ａが設けられており、取り入れ口１２ａから導入された低酸素濃度の気体が低濃度酸素取り出しライン２４へ排出される。排気管１２の周囲には冷却ジャケット１４が設けられ、そこに通水することで排気管１２および支持管４が冷却される。
【００２６】
セラミックス膜１により酸素含有ガスである空気から分離された酸素は、支持管４および配管２５を通って系外に取り出されるが、酸素伝導性または混合伝導性を有するセラミックス膜１における酸素透過速度は原料である空気中の酸素分圧と分離側の酸素分圧に依存するために、原料である酸素含有ガスを加圧するか、分離酸素側（支持管４側）を減圧にするのが好ましい。さらに実験的にセラミックス膜１の酸素透過速度を把握するために分離酸素側（支持管４側）の酸素分圧を調整するためにキャリアガスとしてスウィープガスを通気してもよい。
【００２７】
図３は本実施形態に係る酸素製造装置の配管系の構成例を示している。本実施形態の酸素製造装置では、上述したように加熱炉１３には空気供給ライン２１、低濃度酸素取り出しライン２４、および高濃度酸素取り出しライン２５が接続されている。
【００２８】
空気供給ライン２１には、大気を取り込んで与圧するコンプレッサー２１ａ、エアドライヤ２１ｂ、ラインフィルター２１ｃ、圧力調整器２１ｄ、流量調整器２１ｅ、混合器２１ｆ等が介装されており、配管１３ａを介して圧縮空気を加熱炉１３内に供給する。混合器２１ｆには、窒素ガス供給ライン２２およびヘリウムガス供給ライン２３が接続されている。
【００２９】
窒素ガス供給ライン２２には、ガスボンベ等の窒素ガス源２２ａと、圧力調整器２２ｂ、ラインフィルター２２ｃ、流量調整器２２ｄが介装されている。
【００３０】
ヘリウムガス供給ライン２３には、ガスボンベ等のヘリウムガス源２３ａと、圧力調整器２３ｂ、ラインフィルター２３ｃ、流量調整器２３ｄが介装されており、このヘリウムガス供給ライン２３は、ヘリウムガスをスウィープガスとして供給できるように支持管４（高濃度酸素取り出しライン２５）に接続されている。
【００３１】
低濃度酸素取り出しライン２４は、上述したように排気管１２に接続され、上流側から、ラインフィルター２４ａ、圧力調整器２４ｂ、ラインフィルター２４ｃ、流量測定器２４ｄ等が介装されている。
【００３２】
高濃度酸素取り出しライン２５は、支持管４に接続され、上流側から、圧力調整器２５ａ、流量測定器２５ｂ、ブロア２５ｃ等が介装されている。
【００３３】
加熱炉１３の冷却ジャケット１４には、循環水クーラー２６が接続され、冷却ジャケット１４内を流通する循環水の温調が行われる。
【００３４】
以上のような酸素製造装置を構成する場合において、まず、支持部材３の上に銀または銀合金からなる接合材２を載置し、その上に酸素伝導性または混合伝導性を有するセラミックス膜１を水平にセットする。この状態で押圧リング６をセラミックス膜１の上に載せ、アクチュエータ１１により押圧ヘッド７を下降させて押圧リング６を介してセラミックス膜１を押圧する。これにより、セラミックス膜１と支持部材３との間に押圧力が与えられ、セラミックス膜１が固定される。
【００３５】
このように押圧力を与えた状態で加熱炉１３により、接合材２の融点以上の温度例えば１０００℃に加熱する。これにより接合材２が溶融してセラミックス膜１がずれることなく水平姿勢を保ったまま、セラミックス膜１と支持部材３とが気密に接着される。この場合に、スプリング１０の存在により、セラミックス膜１の局部的な応力による当該膜の破損が防止される。
【００３６】
このように、セラミックス膜１と支持部材３との間に押圧力を与えながら接合材２を溶融させるので、接合の際にセラミックス膜１がずれることが防止され、これらが気密に接合される。
【００３７】
このようにして酸素製造装置を構成した後、その状態を維持したまま、加熱炉１３をセラミックス膜１の酸素透過温度、例えば８００〜９００℃に加熱し、空気供給ライン２１から加熱炉１３内に空気を供給する。供給された空気は押圧ヘッド７を介して酸素伝導性または混合導電性を有するセラミックス膜１に供給され、このセラミックス膜１を透過した高濃度酸素が、支持部材３のガス通流部３ａおよび支持管４を経て高濃度酸素取り出しライン２５に導かれ、取り出される。一方、残余の低濃度酸素は、加熱炉１３から排気管１２を経て低濃度酸素取り出しライン２４に導かれ排出される。
【００３８】
この場合に、上述したように、セラミックス膜１と支持部材３との間に押圧力を与えながら接合材２を溶融させて、セラミックス膜１がずれないようにこれらを気密に接合してあるので、セラミックス膜１と支持部材３との間からガスが漏洩することなく高純度の酸素を取り出すことができる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、セラミックス膜として平板状のものを用いたが、図４に示すように、チューブ型のセラミックス膜１′を用いることもできる。また、上記実施形態では、酸素含有ガスとして空気を用いたが、他の酸素含有ガスであってもよい。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｏの各金属酸化物の硝酸塩または酢酸塩を、各金属イオンが所定の比率になるように秤量し、これらをイオン交換水中で溶解した後、蒸発乾固させた。これを乳鉢で微粉砕し、よく混合した後、３５０℃で予備焼成し、さらに８５０℃で５時間焼成して黒色の粉末試料を得た。次にこの粉末試料を圧縮成形機によってディスク状に圧縮成形したのち、１２５０℃で焼成し、機械加工後、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｏＯ３で表される試料を得た。得られた試料の形状は、直径約２０ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのディスク状である。こうして得られた混合伝導性のセラミックス膜を酸素透過膜として用い、図２に示すように、銀合金からなる接合材を支持部材の上に載置し、その上に上記セラミックス膜をセットし、押圧ヘッドにより押圧しつつ９６０℃に加熱し、接合材を溶融させてセラミックス膜と支持部材とを接合した。
【００４１】
次に、空気供給ライン２１を介して原料ガスである空気を１００ｍＬ／ｍｉｎの流量で供給し、また透過ガス側にスイープガスとしてＨｅを供給して、９００℃における酸素透過試験を実施した。原料ガス中酸素分圧と透過ガス中の酸素分圧の比（Ｌｎ（ＰＯ２ｉｎ／ＰＯ２ｏｕｔ））が３．０４となる酸素透過速度を算出した。透過酸素側に窒素の漏れは見られず、４．２ｃｍ３／ｃｍ２／ｍｉｎの酸素透過速度を示した。
【００４２】
（実施例２）
Ｂａ、Ｃｏ、Ｆｅの各金属酸化物の硝酸塩もしくは酢酸塩を各金属イオンが所定の比率になるように秤量し、図５の手順に従い、ＢａＣｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３−δ酸化物からなるセラミックス膜を得た。すなわち、原料混合粉末を形成した後（工程１）、エタノールを添加してポットミルで１２時間粉砕混合を行い（工程２）、振動流動乾燥器で乾燥を行い（工程３）、その後乳鉢混合を行った（工程４）。この原料を室温から９５０℃まで２００℃／ｈの速度で加熱し、９５０℃で１０時間保持後、室温まで３００℃／ｈの速度で冷却という条件で仮焼し（工程５）、乳鉢混合し（工程６）、エタノールを添加して１２時間のポットミル混合し（工程７）、振動流動乾燥器で乾燥を行い（工程８）、その後さらに乳鉢混合を行った（工程９）。この混合原料を金型成形し（工程１０）さらに１．５ｔ／ｃｍ２でＣＩＰ成形して（工程１１）、１１００℃、１１５０℃で焼成を行った（工程１２）。この際の条件は室温から焼成温度まで２００℃／ｈで加熱し、その温度で５時間保持し、室温まで３００℃／ｈで冷却した。その後、重量・寸法測定を行い（工程１３）、機械加工によりセラミックス膜を形成した（工程１４）。
【００４３】
このようにして製造した直径約２０ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのディスク状のセラミックス膜を実施例１と同様に銀合金からなる接合材で支持部材に接合し、実施例１と同様に酸素透過試験を実施した。その結果、透過酸素側に窒素の漏れは見られず、６．６ｃｍ３／ｃｍ２／ｍｉｎの酸素透過速度を示した。
【００４４】
以上のように、本発明の装置を用いることでセラミックス膜の支持部材への接着が容易となり、高純度の酸素が得られることが確認された。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、酸素イオン伝導性、または酸素イオン伝導性と電子伝導性とを有する混合伝導性のセラミックス膜と、前記セラミックス膜を支持し、前記セラミックス膜を透過したガスが通流するガス通流部を有する支持部材とを接合材を介して配置し、前記セラミックス膜と前記支持部材との間に押圧力を与えつつ、前記接合材の溶融温度以上に加熱して前記セラミックス膜と前記支持部材とを気密に接合するので、接合の際にセラミックス膜がずれることが防止され、セラミックス膜と支持部材との間からガスが漏洩することなく高純度の酸素ガスまたは酸素富化ガスを取り出すことができる。したがって、本発明を大型の高純度酸素製造装置に適用することにより、産業の様々な分野で需要が多い高純度酸素もしくは酸素富化空気を大量・安価に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る酸素製造装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１の酸素製造装置の要部を拡大して示す断面図。
【図３】図１の酸素製造装置の配管系を示す図。
【図４】本発明の他の実施例に係る酸素製造装置の要部を拡大して示す断面図。
【図５】実施例２のセラミックス膜の製造を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１，１′；セラミックス膜
２；接合材
３；支持部材
４；支持管
６；押圧リング
７；押圧ヘッド
１０；スプリング
１１；アクチュエーター
１２；排気管
１３；加熱炉
２１；空気供給ライン
２４；低濃度酸素取り出しライン
２５；高濃度酸素取り出しライン
【図１】
2004323334.tif 000003
【図２】
2004323334.tif 000004
【図３】
2004323334.tif 000005
【図４】
2004323334.tif 000006
【図５】
2004323334.tif 000007