(57)【要約】【課題】円筒管をベッセルの内部に安定して支持することができる円筒管の支持構造及び円筒管のシール方法を提供することにある。【解決手段】本発明に係る円筒管の支持構造４０は、内部に一次室２１を形成すると共に両端がシールされた円筒管１１を、シェル部の両端に設けられた上管板、下管板１３Ｂで支持する円筒管の支持構造において、上管板、下管板１３Ｂには、第１の溝部４６Ａと第２の溝部４６Ｂとが設けられ、第１の溝部４６Ａと接触する第１のＯリング４７Ａが装填される第１の窪み部４８Ａと、円筒管１１と接触する第２のＯリング４７Ｂが装填される第２の窪み部４８Ｂとを有するＯリングホルダ４１と、第２の溝部４６Ｂと螺合され、Ｏリングホルダ４１を円筒管１１の軸方向に押圧する押さえ蓋４２と、押さえ蓋４２の溝穴４９に螺合され、Ｏリングホルダ４１を円筒管１１の軸方向に押圧するボルト４３と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル部の内部に設けられ、内部に流体の流通通路を形成すると共に、両端がシールされた円筒管を、シェル部の両端に設けられ、前記円筒管が挿出可能な貫通孔を有する管板で支持する円筒管の支持構造において、
前記管板には、前記貫通孔の周囲に、第１の溝部と該第１の溝部よりも大径の第２の溝部とからなる２段の溝部が設けられ、
前記円筒管の両端部の前記第１の溝部に、前記管板側の前記第１の溝部内面と接触する第１のＯリングが装填される第１の窪み部と、前記円筒管側と接触する第２のＯリングが装填される第２の窪み部とを有するＯリングホルダと、
前記第２の溝部の壁面と螺合され、前記Ｏリングホルダを前記円筒管の軸方向に押圧する押さえ蓋と、
前記押さえ蓋に設けられた溝穴に螺合され、前記Ｏリングホルダを前記押さえ蓋を介して前記円筒管の軸方向に押圧する押圧手段と、
を有することを特徴とする円筒管の支持構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ｏリングホルダと前記押さえ蓋との間の前記円筒管の軸方向にＯリング押え部材が設けられることを特徴とする円筒管の支持構造。
【請求項３】
シェル部の内部に設けられ、内部に流体の流通通路を形成すると共に、両端部がシールされた円筒管を、シェル部の両端部に設けられ、前記円筒管が挿出可能な貫通孔を有する管板で支持する円筒管のシール方法において、
前記管板の前記貫通孔の周囲には、第１の溝部と該第１の溝部よりも大径の第２の溝部とからなる２段の溝部が設けられ、
前記円筒管の両端部の前記第１の溝部に、前記管板側の前記第１の溝部内面と接触する第１のＯリングが装填される第１の窪み部と前記円筒管側と接触する第２のＯリングが装填される第２の窪み部とを有するＯリングホルダと、
前記第２の溝部の壁面と螺合され、前記Ｏリングホルダを前記円筒管の軸方向に押圧する押さえ蓋と、
前記押さえ蓋に設けられた溝穴に螺合され、前記Ｏリングホルダを前記押さえ蓋を介して前記円筒管の軸方向に押圧する押圧手段と、
が設けられ、
前記押さえ蓋により前記Ｏリングホルダを前記管板側に押圧して前記第１のＯリングを前記管板に圧着し、
前記押圧手段により前記押さえ蓋を介して前記Ｏリングホルダを前記管板側に押圧して前記第１のＯリングを前記管板に圧着させると共に、前記第２のＯリングを前記円筒管側に押圧して前記第２のＯリングを前記円筒管側に圧着させ、
前記円筒管を前記管板で支持してシールすることを特徴とする円筒管のシール方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記Ｏリングホルダと前記押さえ蓋との間の前記円筒管の軸方向にＯリング押え部材を設けることを特徴とする円筒管のシール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水素セパレータの分離膜のような円筒管を含む容器に使用される円筒管の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は工業的には、天然ガス等の化石燃料を水蒸気や酸素と反応させた後、吸着剤による分離や分離膜を用いての分離により精製される。
【０００３】
化石燃料の改質ガスは、水素の他、一酸化炭素、二酸化炭素、水及びメタン等の炭化水素を含んでおり、水素を選択的に分離することのできる分離膜により水素を選択分離する。
【０００４】
ベッセルは、一方の端に水素を含む改質ガスが供給される原料ガス供給口を有し、もう一方の端には水素が除かれたガスを排出するオフガス排出口を有するとともに別途分離した水素を排出する水素排出口を有する構造となっている。また、膜分離装置内の分離膜は、水素を含むガスが透過する上下に延びて設けられており、二次側室の上下両面の管板においてＯリングを介して挟み込まれることにより保持されている。
【０００５】
分離膜を圧力容器内に備えた膜分離装置では、水素を含む改質ガスを分離膜内の一次側室に原料ガス供給口側から導入することで、水素を含む改質ガスが上昇するにつれて分離膜を収納する減圧下の二次側室に改質ガス中の水素は移動され、水素排出口から精製された水素が得られる。
【０００６】
分離膜を備えた円筒管を内蔵するベッセルを組み立てる際、まずシェル部を横置きにしてシェル部内に円筒管を複数充填し、円筒管を備えたシェル部の一端側に管板を水平方向に連結して円筒管を下部管板の貫通孔に挿入して円筒管の一端側を下部管板で支持する。その後、下部管板に下部鏡板を取り付ける。その後、シェル部、下部管板及び下部鏡板を垂直に立ててシェル部の他端側に上部管板を垂直方向に連結して円筒管を上部管板の貫通孔に挿入して円筒管の他端側を上部管板で支持する。その後、上部管板に上部鏡板を取り付ける。これにより、複数の円筒管を内蔵するベッセルが組み立てられる。
【０００７】
従来のベッセルの組み立て方法では、円筒管の上部管板及び下部管板への挿入が困難である。また、円筒管の一端側を下部管板で支持した状態で水平方向から垂直方向に立てた場合、円筒管に設けた分離膜が破損する虞がある。
【０００８】
そのため、こうした事情も考慮しつつベッセルの組み立ての作業性をより向上させるため、ベッセルを組み立てる際、シェル部を垂直に立てた状態でシェル部の両端に設けられる上部管板及び下部管板で円筒管を支持する方法が検討されている。
【０００９】
その際、継手部材内に挿入される管を支持する方法として、例えば、継手部材の上端に管と継手部材との間に金属製リング及びＯリングを設けると共に、継手部材の上端を覆うナットを設け、継手部材の上端に締め込まれたナットが金属製リングを介してＯリングを継手部材の内部に形成されたテーパ部に押圧してＯリングの内周面側が管を圧接して継手部材に垂直に挿入した管をＯリングを用いて支持する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−１２４４４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のような特許文献２に記載されているシール方法を、ベッセルの内部に内蔵する円筒管に適用しても円筒管は大きい管であることから、円筒管を管板で支持し、ベッセル内をシールするためには円筒管には大きな力を加える必要がある。そのため、手締めで円筒管をベッセルの内部に安定して支持してシールするのは困難である。
【００１２】
本発明は、前記問題に鑑み、円筒管をベッセルの内部に安定して支持することができる円筒管の支持構造及び円筒管のシール方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、シェル部の内部に設けられ、内部に流体の流通通路を形成すると共に、両端がシールされた円筒管を、シェル部の両端に設けられ、前記円筒管が挿出可能な貫通孔を有する管板で支持する円筒管の支持構造において、前記管板には、前記貫通孔の周囲に、第１の溝部と該第１の溝部よりも大径の第２の溝部とからなる２段の溝部が設けられ、前記円筒管の両端部の前記第１の溝部に、前記管板側の前記第１の溝部内面と接触する第１のＯリングが装填される第１の窪み部と、前記円筒管側と接触する第２のＯリングが装填される第２の窪み部とを有するＯリングホルダと、前記第２の溝部の壁面と螺合され、前記Ｏリングホルダを前記円筒管の軸方向に押圧する押さえ蓋と、前記押さえ蓋に設けられた溝穴に螺合され、前記Ｏリングホルダを前記押さえ蓋を介して前記円筒管の軸方向に押圧する押圧手段と、を有することを特徴とする円筒管の支持構造である。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記Ｏリングホルダと前記押さえ蓋との間の前記円筒管の軸方向にＯリング押え部材が設けられることを特徴とする円筒管の支持構造である。
【００１５】
第３の発明は、シェル部の内部に設けられ、内部に流体の流通通路を形成すると共に、両端部がシールされた円筒管を、シェル部の両端部に設けられ、前記円筒管が挿出可能な貫通孔を有する管板で支持する円筒管のシール方法において、前記管板の前記貫通孔の周囲には、第１の溝部と該第１の溝部よりも大径の第２の溝部とからなる２段の溝部が設けられ、前記円筒管の両端部の前記第１の溝部に、前記管板側の前記第１の溝部内面と接触する第１のＯリングが装填される第１の窪み部と前記円筒管側と接触する第２のＯリングが装填される第２の窪み部とを有するＯリングホルダと、前記第２の溝部の壁面と螺合され、前記Ｏリングホルダを前記円筒管の軸方向に押圧する押さえ蓋と、前記押さえ蓋に設けられた溝穴に螺合され、前記Ｏリングホルダを前記押さえ蓋を介して前記円筒管の軸方向に押圧する押圧手段と、が設けられ、前記押さえ蓋により前記Ｏリングホルダを前記管板側に押圧して前記第１のＯリングを前記管板に圧着し、前記押圧手段により前記押さえ蓋を介して前記Ｏリングホルダを前記管板側に押圧して前記第１のＯリングを前記管板に圧着させると共に、前記第２のＯリングを前記円筒管側に押圧して前記第２のＯリングを前記円筒管側に圧着させ、前記円筒管を前記管板で支持してシールすることを特徴とする円筒管のシール方法である。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、前記Ｏリングホルダと前記押さえ蓋との間の前記円筒管の軸方向にＯリング押え部材を設けることを特徴とする円筒管のシール方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、円筒管をベッセルの内部に安定して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、膜分離装置を示す要部断面図である。
【図２】図２は、円筒管の部分断面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、円筒管の部分断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る円筒管の支持構造を簡略に示す概略図である。
【図７】図７は、図６中のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る円筒管の支持構造の他の構成を簡略に示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る円筒管の支持構造の他の構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る円筒管の支持構造が適用される膜分離装置の要部断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る円筒管の支持構造が適用される膜分離装置１０は、円筒管１１、シェル部１２、上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ、上部鏡板１４Ａ及び下部鏡板１４Ｂを有している。なお、シェル部１２、上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ、上部鏡板１４Ａ及び下部鏡板１４Ｂにより圧力容器（ベッセル）が構成されている。
【００２１】
円筒管１１はシェル部１２の内部に設けられている。円筒管１１の内部に流体を通すための流体の一次室（流体通路）２１が形成されている。一次室２１は、円筒管１１の内部に流体の流路として上管板１３Ａ側から下管板１３Ｂ側に向かって上下に延びている。円筒管１１の外周とシェル部１２の内周との間には二次室（流体室）２２が形成されている。円筒管１１としては、例えば、セラミックス等の材料を用いて形成され、多孔質で形成されている。また、円筒管１１の両端は管板（上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ）で支持され、シールされている。
【００２２】
円筒管１１は、水素分離膜部２３を含んで構成されている。水素分離膜部２３は、流体をオフガスと水素とに分離するものである。本実施形態においては、４つの水素分離膜部２３がシェル部１２内に平行に設置されている。水素分離膜部２３は、様々な形態のものが挙げられ、市販されている。水素分離膜部２３としては、例えば、一次室（流体通路）２１が１つだけ設けられ、水素分離膜部２３が膜で円筒状に形成されたチューブラ型のものや、一次室（流体通路）２１が複数設けられ、水素分離膜部２３が円柱状に形成されたモノリス型のものなどが挙げられる。なお、水素分離膜部２３がチューブラ型やモノリス型のような形態の水素分離膜の場合においては、水素分離膜の内側である一次室（流体通路）２１を、膜の一次側または供給側といい、水素分離膜の外側を、膜の二次側または透過側という。
【００２３】
水素分離膜部２３がチューブラ型の場合について説明する。図２は、円筒管１１の部分断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図２、３に示すように、チューブラ型の水素分離膜部２３Ａは、水素分離膜部２３Ａが円筒管１１の内壁に円筒状に形成され、内部に一次室（流体通路）２１を一つだけ有するものである。チューブラ型の円筒管１１としては、例えば外径が１０ｍｍであり内径が７ｍｍであるもの、外径が３０ｍｍであり内径が２２ｍｍであるものなどを用いることができる。チューブラ型の円筒管１１の長さは、所望の膜性能に応じて適宜決定することができるが、例えば１５０ｍｍから１ｍのものを用いることができる。
【００２４】
水素分離膜部２３がモノリス型の場合について説明する。図４は、円筒管１１の部分断面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。図４、５に示すように、モノリス型の水素分離膜部２３Ｂは、円柱状の水素分離膜部２３Ｂに流体を通すための上下に延びる一次室（流体通路）２１を複数設けたものである。
【００２５】
モノリス型の水素分離膜部２３Ｂとしては、例えば直径が３０ｍｍの円柱状の水素分離膜に対して、直径が３ｍｍの穴を３０個設けた水素分離膜部、直径が１５０〜２００ｍｍの水素分離膜部に対して、直径が２ｍｍの穴を２００個設けた水素分離膜部などを用いることができる。モノリス型の円筒管１１の長さは、所望の膜性能に応じて適宜決定することができるが、例えば１５０ｍｍから１ｍのものを用いることができる。
【００２６】
水素分離膜部２３を構成する水素分離膜の材質としては、無機材でナノオーダーまたはそれより小さい孔径が精密に制御された微細孔多孔膜やセラミック表面にパラジウムをめっきした分離膜を用いることができる。微細孔多孔膜は、小分子ガスを通し、大分子ガスを排除する分子ふるい効果を発現し、その透過係数は温度上昇とともに増加する活性化拡散の挙動を示す。
【００２７】
水素分離膜部２３の形態、サイズおよび材質は、使用目的に応じて適宜選択することができる。また、本実施形態においては、４つの水素分離膜部２３をシェル部１２内に備えているが、膜分離装置１０は、これに限定されるものではなく、シェル部１２内に複数の水水素分離膜部２３を並列に複数備えるものであってもよい。
【００２８】
このような水素分離膜部２３Ａ、２３Ｂは、好ましくは流路の方向が鉛直方向と平行になるように設置することが好ましい。
【００２９】
円筒管１１は、下端側に流体の入口が設けられ、上端側に出口が設けられている。そして、水素分離膜部２３の鉛直方向下側の入口から流体を供給し、鉛直方向上側の出口から流体を排出する。その際、流体中の水素は水素分離膜部２３の側面から、透過側に引き抜かれる。これにより、水素分離膜部２３出口側からオフガスが回収される。
【００３０】
本実施形態においては、水素分離膜部２３が流体中に含まれる水素を分離し、水素の透過性能を向上させるため、シェル部１２の内外の何れかに二次室（流体室）２２内を減圧するための減圧装置、二次室（流体室）２２内を加温するための加熱手段などを１つ以上設けるようにしてもよい。
【００３１】
減圧装置としては、例えば、真空ポンプなどが挙げられる。シェル部１２の圧力が、例えば、１０〜５００ｔｏｒｒ程度となるように減圧することが好ましい。水素分離膜部２３の供給側である一次室２１と透過側である二次室２２との差圧により、水素の透過性能を向上させることができる。
【００３２】
シェル部１２は、その両端に上フランジ２４Ａ、下フランジ２４Ｂを有する。また、上フランジ２４Ａの上側には上管板１３Ａが設けられ、下フランジ２４Ｂの下側には下管板１３Ｂが設けられている。
【００３３】
上部鏡板１４Ａは、上管板１３Ａのシェル部１２側とは反対側に設けられている。下部鏡板１４Ｂは、シェル部１２側とは反対側に設けられている。上部鏡板１４Ａ及び上部鏡板１４Ｂは、その両端に上フランジ２５Ａ、下フランジ２５Ｂを有する。
【００３４】
上部鏡板１４Ａと上管板１３Ａとの間には上部室２７が形成され、下部鏡板１４Ｂと下管板１３Ｂとの間には下部室２８が形成されている。
【００３５】
上管板１３Ａ、下管板１３Ｂは、シェル部１２の両端に設けられ、円筒管１１が挿出可能な貫通孔３０を有するものである。
【００３６】
上管板１３Ａは、シェル部１２の上フランジ２４Ａと上部鏡板１４Ａの上フランジ２５Ａとの間に挟み込まれ、ボルト２９を用いて３枚締めで締付けられている。下管板１３Ｂは、シェル部１２の下フランジ２４Ｂと下部鏡板１４Ｂの下フランジ２５Ｂとの間に挟み込まれ、ボルト２９を用いて３枚締めで締付けられている。これにより、膜分離装置１０が組み立てられている。
【００３７】
膜分離装置１０では、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン等の炭化水素及び水の混合物である改質ガス３１が下部室２８に導入される。改質ガス３１の水素濃度は、例えば、水素濃度が約５０ｖｏｌ％の改質ガスである。その後、改質ガス３１は円筒状の水素分離膜部２３内の一次室２１に供給され、シェル部１２の下部側から上部側に流れる。その際、改質ガス３１が一次室内２１を上昇するにつれて、水素分離膜部２３を収納する減圧下の二次室２２に改質ガス３１中の水素は二次室２２に移動する。これにより、脱水素された改質ガス３２が一次側室２１の上部から上部室２７内に排出される。
【００３８】
次に、膜分離装置内に設けられた本実施形態に係る円筒管の支持構造について説明する。図６は、本実施形態に係る円筒管の支持構造を簡略に示す概略図であり、図１のＺ部分の拡大図である。図７は、図６中のＡ−Ａ方向から見た図である。
【００３９】
図６、７に示すように、本実施形態に係る円筒管の支持構造４０は、円筒管１１を、上管板１３Ａ、下管板１３Ｂで支持するものであり、Ｏリングホルダ４１と、押さえ蓋４２と、ボルト（押圧手段）４３と、Ｏリング押え部材４４とを有する。
【００４０】
上管板１３Ａ、下管板１３Ｂには、貫通孔３０の周囲に、第１の溝部４６Ａと第１の溝部４６Ａよりも大径の第２の溝部４６Ｂとからなる２段の溝部４６が設けられている。
【００４１】
Ｏリングホルダ４１は、円筒管１１の両端部の第１の溝部４６Ａに、上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ側の第１の溝部４６Ａ内面と接触する第１のＯリング４７Ａが装填される第１の窪み部４８Ａと円筒管１１側と接触する第２のＯリング４７Ｂが装填される第２の窪み部４８Ｂとを有するものである。
【００４２】
Ｏリングホルダ４１は、環状に形成されており、第１の溝部４６Ａに挿入されている。第１の窪み部４８Ａには第１のＯリング４７Ａが装填され、円筒管１１とＯリングホルダ４１との間の下管板１３Ｂの平面方向のシールを行う。
【００４３】
また、第２の窪み部４８Ｂは、Ｏリングホルダ４１の下部内周側に設けられ、断面三角形状に形成されている。第２の窪み部４８Ｂ内には第２のＯリング４７Ｂが組み込まれている。
【００４４】
押さえ蓋４２は、第２の溝部４８Ｂの壁面と螺合され、Ｏリングホルダ４１を円筒管１１の軸方向に押圧するものである。押さえ蓋４２は、環状に形成されている。
【００４５】
ボルト４３は、押さえ蓋４２に設けられた溝穴４９に螺合され、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４を押さえ蓋４２を介して円筒管１１の軸方向に押圧するものである。ボルト４３は、溝穴４９にねじ込むことができるものであればよく、例えば、ロックナット付ボルトが好適に用いられる。押さえ蓋４２は、円周方向に複数の溝穴４９が設けられている。ボルト４３を下管板１３Ｂの各溝穴４９にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４を下管板１３Ｂに押圧することができる。
【００４６】
Ｏリング押え部材４４は、Ｏリングホルダ４１と押さえ蓋４２との間の円筒管１１の軸方向に設けられるものである。Ｏリング押え部材４４は、Ｏリングホルダ４１の下面に当接するように設けられている。そのため、第２のＯリング４７Ｂは、第２の窪み部４８ＢでＯリング押え部材４４により押え付けられる。これにより、第２のＯリング４７Ｂは、円筒管１１とＯリングホルダ４１との間をシールし、円筒管１１の軸線方向のシールを行う。
【００４７】
下管板１３Ｂの貫通孔３０に円筒管１１を挿入した後、第１のＯリング４７Ａを第１の窪み部４８Ａに挿入すると共に第２のＯリング４７Ｂを第２の窪み部４８Ｂに挿入したＯリングホルダ４１を第１の溝部４６Ａに入れる。その後、Ｏリング押え部材４４をＯリングホルダ４１と押さえ蓋４２との間に挟みながら、押さえ蓋４２を第２の溝部４６Ｂに螺合させる。その後、押さえ蓋４２を円周方向に回すことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は円筒管１１の軸方向に押圧され、第１のＯリング４７Ａは下管板１３Ｂに圧着する。また、第２のＯリング４７Ｂは円筒管１１の外周と圧着する。
【００４８】
その後、押さえ蓋４２の溝穴４９にボルト４３を入れて円筒管１１の軸方向にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は下管板１３Ｂを押圧し、第１のＯリング４７Ａが下管板１３Ｂに圧着して二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールする。また、第２のＯリング４７Ｂは円筒管１１の外周に更に圧着して円筒管１１の二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールする。
【００４９】
このとき、下管板１３Ｂの第１の溝部４６ＡとＯリングホルダ４１との間の下管板１３Ｂの平面方向には隙間Ａが形成される。また、Ｏリングホルダ４１の内周面と円筒管１１の外周面との間には隙間Ｂが形成される。また、Ｏリング押え部材４４と押さえ蓋４２との間の平面方向には隙間Ｃが形成される。
【００５０】
すなわち、押さえ蓋４２を下管板１３Ｂに円筒管１１の軸方向にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は下管板１３Ｂを円筒管１１の軸方向に押圧し、第１のＯリング４７Ａが下管板１３Ｂに圧着すると共に、第２のＯリング４７Ｂが円筒管１１の外周と圧着する。これにより、二次室（流体室）２２と外部との間が流体密にシールされることになる。そして、更に、ボルト４３を押さえ蓋４２の溝穴４９に円筒管１１の軸方向にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は下管板１３Ｂを押圧し、第１のＯリング４７Ａが下管板１３Ｂに圧着して二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールすると共に、第２のＯリング４７Ｂは円筒管１１の外周に更に圧着して円筒管１１の二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールする。
【００５１】
また、上管板１３Ａも同様に操作される。すなわち、上管板１３Ａの貫通孔３０に円筒管１１を挿入した後、第１のＯリング４７Ａを第１の窪み部４８Ａに挿入すると共に第２のＯリング４７Ｂを第２の窪み部４８Ｂに挿入したＯリングホルダ４１を第１の溝部４６Ａに入れる。その後、Ｏリング押え部材４４をＯリングホルダ４１と押さえ蓋４２との間に挟みながら、押さえ蓋４２を円周方向に回して、押さえ蓋４２を第２の溝部４６Ｂに螺合させ、上管板１３Ａに円筒管１１の軸方向にねじ込む。これにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は上管板１３Ａを円筒管１１の軸方向に押圧し、第１のＯリング４７Ａが上管板１３Ａに圧着すると共に、第２のＯリング４７Ｂが円筒管１１の外周と圧着する。これにより、二次室（流体室）２２と外部との間が流体密にシールされることになる。その後、ボルト４３を押さえ蓋４２の溝穴４９に円筒管１１の軸方向にねじ込むことにより、Ｏリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４は上管板１３Ａを押圧し、第１のＯリング４７Ａが上管板１３Ａに圧着して二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールすると共に、第２のＯリング４７Ｂは円筒管１１の外周に更に圧着して円筒管１１の二次室（流体室）２２と外部との間を更に流体密にシールする。
【００５２】
よって、本実施形態に係る円筒管の支持構造４０によれば、押さえ蓋４２によりＯリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４が上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ側に押圧されて第１のＯリング４７Ａを上管板１３Ａ、下管板１３Ｂに圧着させる。そして、ボルト４３により押さえ蓋４２を介してＯリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４が上管板１３Ａ、下管板１３Ｂ側に押圧されて第１のＯリング４７Ａを上管板１３Ａ、下管板１３Ｂに圧着させると共に、第２のＯリング４７Ｂが円筒管１１側に押圧して第２のＯリング４７Ｂを円筒管１１側に圧着させる。これにより、円筒管１１を上管板１３Ａ、下管板１３Ｂで支持することができる。
【００５３】
また、Ｏリングホルダ４１の内周に設けた断面三角形状の第２の窪み部４８Ｂ内に第２のＯリング４７Ｂを組み込み、Ｏリング押え部材４４で押圧し、Ｏリングホルダ４１と円筒管１１の外周とのシールを行っている。そのため、個々の円筒管１１の真円度、直径の公差に対しては、個々の円筒管１１の真円度、直径の公差に応じてボルト４３により押さえ蓋４２を介してＯリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４の押圧を調整し、第２のＯリング４７Ｂの弾性によって対処できる。このため、円筒管１１の真円度、直径の公差に影響されることなく、安定して円筒管１１の軸線方向のシールを行うことができる。
【００５４】
また、個々の円筒管１１の長さ方向の公差に対しては、ボルト４３により押さえ蓋４２を介してＯリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４の押圧を調整し、第１のＯリング４７Ａの弾性によって対処できるため、円筒管１１の真円度の公差に影響されることなく、安定して上管板１３Ａ、下管板１３Ｂの平面方向のシールを行うことができる。
【００５５】
そのため、シェル部１２の内部に設置された円筒管１１の真直度、真円度及び直径公差等による影響を受けることなく、円筒管１１を上管板１３Ａ、下管板１３Ｂで支持すると共に、シール不良の発生を抑制することができるため、シール性能を向上させることができる。
【００５６】
このように、本実施形態に係る円筒管の支持構造４０によれば、円筒管１１をベッセルの内部に安定して支持することができる。これにより、円筒管１１の二次室（流体室）２２と外部との間を確実に安定してシールすることが可能となる。
【００５７】
また、Ｏリングホルダ４１、押さえ蓋４２及びＯリング押え部材４４は一組にして上管板１３Ａ、下管板１３Ｂへの取り付け及び分解をすることが可能であるので、組立作業及び分解作業を容易に行うことができる。
【００５８】
また、円筒管１１の真円度の公差については、第２のＯリング４７Ｂの弾性によって対処できるため、円筒管１１の真円度の公差に影響されることなく、安定して円筒管１１の軸線方向のシールを行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、押さえ蓋４２はボルト４３が挿入される箇所の内径を円筒管１１の外周と略一致するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、図８に示すように、下管板１３Ｂには、ボルト４３が挿入される箇所の内径が円筒管１１の外周より内側に伸びた押さえ蓋５１を用いるようにしてもよい。下管板１３Ｂに押さえ蓋５１を用いることで、押さえ蓋５１で円筒管１１をより安定して保持することができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、押さえ蓋４２の内周と上管板１３Ａ、下管板１３Ｂとの間にＯリングホルダ４１及びＯリング押え部材４４を設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、押さえ蓋４２の内周と上管板１３Ａ、下管板１３Ｂとの間にＯリングホルダ４１のみを設けるようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態においては、分離される被処理流体として改質ガスの場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、本実施形態に係る円筒管の支持構造４０は、取替えを要する円筒管を有する容器などに用いられる円筒管の支持及びシール方法として適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  膜分離装置
１１  円筒管
１２  シェル部
１３Ａ  上管板
１３Ｂ  下管板
１４Ａ  上部鏡板
１４Ｂ  下部鏡板
２１  一次室（流体通路）
２２  二次室（流体室）
２３、２３Ａ、２３Ｂ  水素分離膜部
２４Ａ、２５Ａ  上フランジ
２４Ｂ、２５Ｂ  下フランジ
２７  上部室    
２８  下部室
２９  ボルト
３０  貫通孔
３１  改質ガス
３２  脱水素された改質ガス
４０  円筒管の支持構造
４１  Ｏリングホルダ
４２、５１  押さえ蓋
４３  ボルト（押圧手段）
４４  Ｏリング押え部材
４６  溝部
４６Ａ  第１の溝部
４６Ｂ  第２の溝部
４７Ａ  第１のＯリング
４７Ｂ  第２のＯリング
４８Ａ  第１の窪み部
４８Ｂ  第２の窪み部
４９  溝穴
Ａ、Ｂ、Ｃ  隙間
【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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