(57)【要約】【課題】コンパクトにすることができるとともに、高いシール性を確保できる結合体を提供すること。【解決手段】結合体９は、筒状の第１結合部材２３と筒状の第２結合部材２５とが結合され、両結合部材２３、２５の貫通孔によって内部流路２１が形成されている。また、第１結合部材２３の雌ネジと第２結合部材２５の雄ネジとが係合（螺合）することによって、第１結合部材２３と第２結合部材２５とが結合されている。更に、第１結合部材２３と第２結合部材２５との軸方向における間隙２８には、第２結合部材２５の先端部３９の外周側を囲むように環状のシール部材１９が配置されている。しかも、第１結合部材２３の熱膨張係数は、第２結合部材２５及びシール部材１９の熱膨張係数より小さい。【選択図】図２
2016112531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、前記両結合部材の貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されるとともに、
前記内部流路に、２００℃以上の温度の流体が流れることがある筒状の結合体において、
前記第１結合部材に雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材に雄ネジが形成され、前記雌ネジと前記雄ネジとの係合によって前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合されており、
前記第１結合部材と前記第２結合部材との間の一部にて軸方向に間隙を有し、該間隙には前記第２結合部材の前記貫通孔を有する部分の外周側を囲むように環状のシール部材が配置され、
更に、前記第１結合部材の熱膨張係数は、前記第２結合部材及び前記シール部材の熱膨張係数より小さいことを特徴とする結合体。
【請求項２】
前記第１結合部材の貫通孔に、前記第２結合部材の一端が嵌められ、
前記第１結合部材の貫通孔の内周面に前記雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材の一端の外周面に前記雄ネジが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の結合体。
【請求項３】
筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、前記両結合部材の貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されるとともに、
前記内部流路に、２００℃以上の温度の流体が流れることがある筒状の結合体において、
前記第１結合部材又は該第１結合部材に係合する中間部材に雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材に雄ネジを備えたネジ部材が配置され、且つ、前記ネジ部材は前記第２結合部材を軸方向に貫通するとともに該第２結合部材と係合するように配置され、前記雌ネジと前記雄ネジとの係合によって前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合されており、
前記第１結合部材と前記第２結合部材との軸方向における間隙に、前記内部流路の外周側を囲むように環状のシール部材が配置され、
更に、前記第１結合部材の熱膨張係数は、前記ネジ部材及び前記シール部材の熱膨張係数より小さいことを特徴とする結合体。
【請求項４】
前記ネジ部材はボルトであり、前記ボルトの頭部が前記第２結合部材に係合していることを特徴とする請求項３に記載の結合体。
【請求項５】
前記中間部材は、前記第１結合部材の径方向における側面に設けられた凹部に配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の結合体。
【請求項６】
前記ネジ部材はボルトであり、且つ、前記中間部材は前記雌ネジを備えたナットであり、前記ボルトと前記ナットとの係合によって、前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項７】
前記第１結合部材には、原料の流体から目的とする流体を分離する一端が閉塞された筒状の分離体が接合されるとともに、前記結合体の内部流路と前記分離体の内部流路とが連通するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項８】
前記第１結合部材及び前記分離体は、主としてセラミックスから構成されるとともに、前記第１結合部材と前記分離体とは、焼結接合していることを特徴とする請求項７に記載の結合体。
【請求項９】
前記雌ネジが形成されている部材がセラミックスからなり、前記雄ネジが形成されている部材が金属からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項１０】
前記雌ネジと前記雄ネジとの間に、同軸に螺旋状のブッシュが配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項１１】
前記シール部材は、金属からなるとともに、表面に前記金属より柔らかい軟質金属の層を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項１２】
前記雌ネジが形成されている部分の前記第１結合部材の外径は、雌ネジの谷径の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の結合体。
【請求項１３】
前記雄ネジと前記雌ネジとが係合している範囲は、１．５ピッチ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の結合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原料ガスから水素ガスを選択して分離することにより純度の高い水素ガスを得ることができる水素分離装置や、酸素分離装置、二酸化炭素分離装置、水（水蒸気）フィルタ、油フィルタ等のように、原料の流体（例えば気体又は液体）から所定の流体（例えば気体又は液体）を分離することができる流体分離装置などに適用できる結合体に関する。また、本発明は、化学反応と分離を伴う、固体酸化物形燃料電池や鉄空気電池などにも適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、燃料電池に供給する水素を製造するために、水蒸気改質ガス等の水素を含むガスから水素のみを選択的に取り出す水素分離体が開発されており、この水素分離体を反応器に収容した各種の水素分離装置が開発されている。
【０００３】
水素分離体は、例えば、円筒状のセラミック製の多孔質基体の表面などに、パラジウム（Ｐｄ）等からなる水素透過膜（以下水素分離金属層と記す）を形成したものである。
また、上述したガスを分離する技術としては、例えば、貫通孔を有する筒状基体の表面にガス分離膜を形成してガス分離体を作製し、そのガス分離体を用いたガス分離装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
このガス分離装置では、ガス分離体の一方の開口端部に、蓋状金属部材がシール部材を介して圧縮固定され、他方の開口端部に、環状金属部材がシール部材を介して圧縮固定されている。また、蓋状金属部材は、一方のグランドパッキンに対して、筒状基体の軸方向に締付圧力を付与する蓋状若しくは環状パッキン押さえと、一方のグランドパッキンの移動を抑制する下部環状若しくは下部蓋状ストッパーにより構成されている。更に、環状金属部材は、他方のグランドパッキンに対して、筒状基体の軸方向に締付圧力を付与する環状パッキン押さえと、他方のグランドパッキンの移動を抑制する上部環状ストッパーにより構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２６６６２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、上述した従来技術では、装置の部品点数が多く、且つガス分離体に比して固定構造体部分の外径が大きく、装置をコンパクトにすることが容易ではなかった。
また、この種の流体を分離する装置では、高いシール性（気密性や水密性）が求められるが、一層の改善が求められていた。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、装置をコンパクトにすることができるとともに、高いシール性を確保できる結合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の第１態様の結合体は、筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、前記両結合部材の貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されるとともに、前記内部流路に、２００℃以上の温度の流体が流れることがある筒状の結合体において、前記第１結合部材に雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材に雄ネジが形成され、前記雌ネジと前記雄ネジとの係合によって前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合されており、前記第１結合部材と前記第２結合部材との間の一部にて軸方向に間隙を有し、該間隙には前記第２結合部材の前記貫通孔を有する部分の外周側を囲むように環状のシール部材が配置され、更に、前記第１結合部材の熱膨張係数は、前記第２結合部材及び前記シール部材の熱膨張係数より小さいことを特徴とする。
【０００９】
本第１態様の結合体は、筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、両結合部材の（筒の内側に形成される）貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されており、この内部流路には、２００℃以上の温度の流体が流れることがあるものである。つまり、結合体は、例えば、常温（例えば２５℃）だけでなく、２００℃以上の高温の状態で使用されることがある。
【００１０】
また、本第１態様では、第１結合部材の雌ネジと第２結合部材の雄ネジとが係合（ネジ結合：螺合）することによって、第１結合部材と第２結合部材とが結合されている。また、第１結合部材と第２結合部材との間の一部にて軸方向に間隙を有しており、この間隙には、第２結合部材の貫通孔（従って内部流路）を有する部分の外周側を囲むように環状のシール部材が配置されている。
【００１１】
この構成によって、第１結合部材と第２結合部材とが結合した結合体をコンパクトにできる。また、この結合体を用いた各種の装置（例えば流体分離装置）の部品点数を少なく、しかも、流体分離部が形成された第１結合部材の外径よりも大きくなることがなく、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００１２】
更に、本第１態様では、第１結合部材の熱膨張係数は、第２結合部材及びシール部材の熱膨張係数より小さい。そのため、内部流路に２００℃以上の高温の流体が流れ、それによって、シール性に関係するのは第２結合部材の軸方向の熱膨張の伸びとシール部材の熱膨張の伸びのみとなり、第１結合部材の影響を受けないため、シール性が高いという顕著な効果がある。
【００１３】
さらに、仮に、例えば、第１結合部材及び第２結合部材の熱膨張係数が、シール部材の熱膨張係数より小さい場合には、温度が上昇した際に、シール部材が膨張しようとしても、第１結合部材と第２結合部材との間隙の寸法の変化（間隔が広くなる変化）は少ないので、シール部材が塑性変形してしまうことがある。この場合、温度が低下すると、シール部材は小さくなるが、塑性変形によって形状が変化しているので、シール性が低下する恐れがある。
【００１４】
それに対して、本第１態様では、温度が上昇した際に、シール部材が膨張したときには、第１結合部材と（第１結合部材より熱膨張係数の大きな）第２結合部材との間隙も広がるので、シール部材が塑性変形しにくい。よって、温度が低下して、シール部材が小さくなっても、高いシール性を確保することができる。
【００１５】
このように、本第１態様では、従来に比べて、結合体をコンパクトにできるとともに、温度変化があった場合でも、高いシール性（気密性、水密性）を確保できるという顕著な効果を奏する。
【００１６】
なお、第１結合部材と第２結合部材とは軸方向を揃えて結合することができる。特に、両部材は同軸に結合されていることが望ましいが、実質的に同軸であれば好適である。例えば、本発明の効果を損なわない範囲において、両部材が平行で且つ各軸中心が多少ずれていてもよい。そのずれの範囲としては、例えば、第１結合部材の最大径部における最低肉厚（即ち最大径部において第２結合部材がネジ結合している部分の最低肉厚）が、第１結合部材のねじ谷とねじ山の寸法差の３倍以上が望ましい。このことは、下記の第３態様も同様である。
【００１７】
（２）本発明の第２態様の結合体では、前記第１結合部材の貫通孔に、前記第２結合部材の一端が嵌められ、前記第１結合部材の貫通孔の内周面に前記雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材の一端の外周面に前記雄ネジが形成されている。
【００１８】
この構成により、例えば第１結合部材の貫通孔に、第２結合部材の一端をネジ込むことにより、容易に結合体を形成できる。また、この構成により、内径の大きな内部流路を形成することが可能になる。
【００１９】
（３）本発明の第３態様の結合体は、筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、前記両結合部材の貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されるとともに、前記内部流路に、２００℃以上の温度の流体が流れることがある筒状の結合体において、前記第１結合部材又は該第１結合部材に係合する中間部材に雌ネジが形成されるとともに、前記第２結合部材に雄ネジを備えたネジ部材が配置され、且つ、前記ネジ部材は前記第２結合部材を軸方向に貫通するとともに該第２結合部材と係合するように配置され、前記雌ネジと前記雄ネジとの係合によって前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合されており、前記第１結合部材と前記第２結合部材との軸方向における間隙に、前記内部流路の外周側を囲むように環状のシール部材が配置され、更に、前記第１結合部材の熱膨張係数は、前記ネジ部材及び前記シール部材の熱膨張係数より小さいことを特徴とする。
【００２０】
本第３態様の結合体は、筒状の第１結合部材と筒状の第２結合部材とが結合されて、両結合部材の（筒の内側に形成される）貫通孔によって少なくとも内部流路の一部が形成されており、この内部流路には、２００℃以上の温度の流体が流れることがあるものである。つまり、結合体は、例えば、常温（例えば２５℃）だけでなく、２００℃以上の高温の状態で使用されることがある。
【００２１】
また、本第３態様では、第１結合部材又は第１結合部材に係合する中間部材に雌ネジが形成されるとともに、第２結合部材に雄ネジを備えたネジ部材が配置されており、このネジ部材は第２結合部材を軸方向に貫通するとともに第２結合部材と係合するように配置されている。そして、雌ネジと雄ネジとが係合（ネジ結合：螺合）することによって、第１結合部材と第２結合部材とが結合されている。更に、第１結合部材と第２結合部材との軸方向における間隙に、内部流路の外周側を囲むように環状のシール部材が配置されている。
【００２２】
この構成によって、第１結合部材と第２結合部材とが結合した結合体をコンパクトにできる。また、この結合体を用いた各種の装置（例えば流体分離装置）の部品点数を少なくして、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００２３】
更に、本第３態様では、第１結合部材の熱膨張係数は、ネジ部材及びシール部材の熱膨張係数より小さいので、内部流路に２００℃以上の高温の流体が流れ、それによって、第１結合部材、第２結合部材、シール部材、ネジ部材の温度が（例えば常温より）上昇した場合でも、シール部材の変形が少ないという効果がある。
【００２４】
仮に、例えば、第１結合部材及びネジ部材の熱膨張係数が、シール部材の熱膨張係数より小さい場合には、温度が上昇した際に、シール部材が膨張しようとしても、第１結合部材と第２結合部材との間隙の寸法の変化（間隔が広くなる変化）は少ないので、シール部材が塑性変形してしまうことがある。この場合、温度が低下すると、シール部材は小さくなるが、塑性変形によって形状が変化しているので、シール性が低下する恐れがある。
【００２５】
それに対して、本第３態様では、温度が上昇した際に、シール部材が膨張したときには、ネジ部材も同様に膨張して（伸びて）、第１結合部材と第２結合部材との間隙も広がるので、シール部材が塑性変形しにくい。よって、温度が低下して、シール部材が小さくなっても、高いシール性を確保することができる。
【００２６】
このように、本第３態様では、従来に比べて、結合体をコンパクトにできるとともに、温度変化があった場合でも、高いシール性（気密性、水密性）を確保できるという顕著な効果を奏する
（４）本発明の第４態様の結合体では、前記ネジ部材はボルトであり、前記ボルトの頭部が前記第２結合部材に係合している。
【００２７】
本第４態様では、ボルトをネジ込むことによって、ボルトの頭部が第２結合部材に係合し、これによって、第１結合部材と第２結合部材とを結合して一体化することができる。
（５）本発明の第５態様の結合体では、前記中間部材は、前記第１結合部材の径方向における側面に設けられた凹部に配置されている。
【００２８】
本第５態様では、中間部材は第２係合部材の凹部に配置されているので、この中間部材とネジ部材とを（ネジ締めによって）係合させることによって、第１結合部材と第２結合部材とを結合して一体化することができる。なお、この構成によって、装置の強度を高めることが可能となる。
【００２９】
（６）本発明の第６態様の結合体では、前記ネジ部材はボルトであり、且つ、前記中間部材は前記雌ネジを備えたナットであり、前記ボルトと前記ナットとの係合によって、前記第１結合部材と前記第２結合部材とが結合している。
【００３０】
本第５態様では、ボルトとナットとの係合（螺合）により、第１結合部材と第２結合部材とを結合して一体化することができる。
（７）本発明の第７態様の結合体では、前記第１結合部材には、原料の流体から目的とする流体を分離する一端が閉塞された筒状の分離体が接合されるとともに、前記結合体の内部流路と前記分離体の内部流路とが連通するように構成されている。
【００３１】
本第７態様は、結合体が使用される部材（例えば水素分離体のような流体分離体）を例示している。これにより、分離体を備えた装置（例えば流体分離装置）をコンパクトにすることができる。
【００３２】
（８）本発明の第８態様の結合体では、前記第１結合部材及び前記分離体は、主としてセラミックスから構成されるとともに、前記第１結合部材と前記分離体とは、焼結接合している。
【００３３】
本第８態様では、第１結合部材と分離体とは焼結接合しているので、部品点数が少なく、しかも、強固に一体化している。また、第１結合部材と分離体との間の間隙が無い（又は少ない）ので、ガス等の流体のリークを抑制できるという利点がある。
【００３４】
（９）本発明の第９態様の結合体では、前記雌ネジが形成されている部材がセラミックスからなり、前記雄ネジが形成されている部材が金属からなる。
本第９態様では、結合体を構成する異種部材の材料を例示している。つまり、このような異種部材からなる結合体を容易に実現することができる。また、この材料を使用することにより、前記第１態様や第３態様における各部材間の熱膨張係数の関係を、容易に実現することができる。
【００３５】
（１０）本発明の第１０態様の結合体では、前記雌ネジと前記雄ネジとの間に、同軸に螺旋状のブッシュが配置されている。
これにより、例えば異種材料からなる部材をネジにより結合する場合でも、強固に結合することができる。また、ブッシュは、第１結合部材がセラミックのような靱性が低いものの場合には、緩衝作用（クラック発生の防止）も大きいという利点がある。
【００３６】
（１１）本発明の第１１態様の結合体では、前記シール部材は、金属からなるとともに、表面に前記金属より柔らかい軟質金属の層を備えている。
本第１１態様では、シール部材の表面に軟質金属の層を備えているので、シール性が向上するという利点がある。
【００３７】
（１２）本発明の第１２態様の結合体では、前記雌ネジが形成されている部分の前記第１結合部材の外径は、雌ネジの谷径の１．２倍以上である。
本第１２態様では、雌ネジが形成されている部分の径方向における厚みが十分に大きいので、第１結合部材の強度が高いという利点がある。
【００３８】
（１３）本発明の第１３態様の結合体では、前記雄ネジと前記雌ネジとが係合している範囲は、１．５ピッチ以上である。
本第１３態様では、雄ネジと雌ネジとが十分にネジ結合（螺合）しているので、第１結合部材と第２結合部材との結合力が高いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の水素分離装置を、軸方向に破断して示す断面図である。
【図２】実施例１の結合体を、軸方向に破断し拡大して示す断面図である。
【図３】実施例１の第１結合部材を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】実施例１の第２結合部材を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図５】実施例１のシール部材を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を拡大して示す断面図である。
【図６】実施例１の第１結合部材と第２結合部材との結合方法を示す斜視図である。
【図７】実施例２の水素分離装置を、軸方向に破断して示す断面図である。
【図８】実施例２の結合体を、軸方向に破断し拡大して示す断面図である。
【図９】実施例２の第１結合部材を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は底面図である。
【図１０】実施例２の第２結合部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図１１】実施例３の水素分離装置を、軸方向に破断して示す断面図である。
【図１２】実施例３の結合体を、軸方向に破断し拡大して示す断面図である。
【図１３】実施例３の第１結合部材を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は底面図である。
【図１４】実験結果を示すグラフである。
【図１５】実験結果に用いる比較例のモデルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の結合体の実施形態について説明する。
［１］まず、上述した本発明の結合体の各構成について説明する。
＜第１結合部材＞
第１結合部材としては、セラミックを主成分とする又はセラミックのみからなるセラミック部材を採用できる。このセラミックとしては、例えば、アルミナ（熱膨張係数：７．６×１０−６／℃）、ジルコニア（熱膨張係数：１０．５×１０−６／℃）、窒化ケイ素（熱膨張係数：３．０×１０−６／℃）、窒化アルミ（熱膨張係数：４．０×１０−６／℃）等を採用できる。
【００４１】
＜第２結合部材＞
第２結合部材としては、ステンレス等の金属（合金も含む）からなる金属部材を採用できる。この金属としては、例えば、ＳＵＳ３１６（熱膨張係数：１６．０×１０−６／℃）、ＳＵＳ３０４（熱膨張係数：１７．３×１０−６／℃）、ＳＵＳ４３０（熱膨張係数：１０．４×１０−６／℃）、インコネル６００（登録商標）（熱膨張係数：１３．３×１０−６／℃）、炭素鋼（熱膨張係数：１０．８×１０−６／℃）等を採用できる。
【００４２】
＜シール部材＞
シール部材としては、前記第２結合部材と同様なステンレス等の金属（合金も含む）からなる金属部材を採用できる。
【００４３】
＜ネジ部材＞
ネジ部材としては、前記第２結合部材やシール部材と同様なステンレス等の金属（合金も含む）からなる金属部材（例えばボルト）を採用できる。
【００４４】
＜中間部材＞
中間部材としては、前記第２結合部材やシール部材と同様なステンレス等の金属（合金も含む）からなる金属部材が挙げられる。例えば、ナット（例えば袋ナット）が挙げられる。
【００４５】
＜流体＞
流体としては、気体（ガス）又は液体が挙げられる。
ここで、結合体を、水素分離装置のように、特定の流体を分離する流体分離装置に適用する場合について説明する。
【００４６】
原料及び分離後の流体としては、気体（ガス）又は液体が挙げられる。
流体分離装置としては、原料の気体から所定の気体を分離する気体分離装置と、原料の液体から所定の液体を分離する液体分離装置が挙げられる。
【００４７】
気体分離装置としては、例えば、原料の天然ガス、メチルシクロヘキサン、アンモニア等の気体から水素の気体を分離する水素分離装置や、原料の空気等の気体から酸素を分離する酸素分離装置などが挙げられる。
【００４８】
一方、液体分離装置としては、原料の不純物を含む水（汚泥）等の液体から水を分離する膜分離活性汚泥法用の濾過装置や、酢酸と水との混合溶液から酢酸又は水を分離する分離用濾過装置などが挙げられる。
【００４９】
＜（流体を分離する）分離体＞
分離体としては、筒状部が延びる長手方向（例えば軸方向）の一端が閉塞されているものや、両端部に開口端が設けられているものを採用できる。また、筒状部の形状としては、円筒形状、角筒形状が挙げられる。なお、軸方向に垂直の断面形状としては、円筒の場合は真円や楕円等の円形、角筒の場合は正方形や長方形やその他の多角形が挙げられる。
【００５０】
また、分離体としては、分離によって得られる所定の流体の種類によって、適切な構成を採用できる。
例えば、セラミック支持体上に形成する膜により、分離する気体を種々変えることができる。具体的には、水素透過性の金属膜や水素のみが透過可能な細孔孔に制御したシリカ膜を形成することにより、水素を分離できる。同様に、酸素のみを透過可能な酸素分離膜を形成することによって酸素分離、二酸化炭素のみを透過可能な二酸化炭素分離膜を形成することによって二酸化炭素分離、水や有機溶剤のみを透過可能な膜を形成することによって水分離や溶剤分離等を行うことができる。
【００５１】
また、固体電解質膜および電極膜を形成し、ガスと電極との反応から生じたイオンのみを固体電解質を透過させて電気を取出す、燃料電池や鉄空気電池等とすることもできる。
例えば、流体分離体が、天然ガス等の原料ガスから水素を分離する水素分離体である場合には、上述したように、水素透過性の金属膜（水素分離金属層）とそれを支持する支持体の構成を採用できる
支持体の材料としては、セラミックスが挙げられ、支持体の構造としては、一部又は全体が多孔質セラミックスからなる構造を採用できる。
【００５２】
この多孔質セラミックスからなる部分（多孔質基体）は、全体又は一部が水素を含むガスの透過が可能であり、その材料としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、安定化ジルコニア、アルミナ、マグネシア、セリア、ドープドセリア、及びこれらの混合物などが挙げられる。
【００５３】
また、多孔質基体の例えば軸方向端部などに、（多孔質基体より緻密な）ガスの透過の無い緻密部を接合して水素分離体を構成してもよい。なお、前記緻密部を構成する材料としては、多孔質基体と同様な材料が挙げられる。
【００５４】
一方、水素分離金属層を構成する水素分離金属（水素透過性金属）としては、Ｐｄ単体、Ｐｄ合金（例えばＰｄＡｇ合金、ＰｄＣｕ合金、ＰｄＡｕ合金）等が挙げられる。水素脆化の抑制の点からは、Ｐｄ単体よりもＰｄＡｇ合金が望ましい。また、（例えば４５０℃以上の）高温で使用される水素分離装置の場合には、ＰｄＡｇ合金が望ましい。
【００５５】
この水素分離金属層としては、支持体の表面又は内部に水素透過性金属を配置した構成を採用できる。例えば多孔質の支持体表面又は内部の細孔内に水素透過性金属を充填することにより、水素分離金属層を形成することができる。
【００５６】
［２］次に、本発明の結合体の実施例について説明する。
【実施例１】
【００５７】
以下では、原料ガスから水素を選択的に分離する水素分離装置に用いられる結合体の実施例について説明する。
ａ）まず、本実施例１の結合体が用いられる水素分離装置の概略構成について説明する。
【００５８】
図１に示す様に、水素分離装置１は、原料ガス（例えば天然ガスが改質されて（水素の多い）水素リッチとされた改質ガス）から、水素を選択的に分離して、高純度の水素を得ることができる装置である。
【００５９】
この水素分離装置１は、基本的な構成として、原料ガスから水素を分離する試験管形状の水素分離体３と、水素分離体３を収容する円筒形状の金属製の反応管５と、水素分離体３の開口端７を覆うように配置された円筒形状の結合体９と、原料ガスを反応管５に供給する原料ガス供給部１１と、反応後又は未反応の残余の原料ガスを排出する原料ガス排出部１３とを備えている。
【００６０】
なお、水素分離体３と結合体９とが一体となった構成を、以下では、複合結合体１０と称する。
以下、各構成について説明する。
【００６１】
＜反応管５＞
前記反応管５は、例えばＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等からなる円筒形状の金属容器であり、その内部には、前記水素分離体３が同軸に配置されている。つまり、水素分離体３の先端側（図１上方）及び側方の周囲を覆うように反応管５が配置されている。
【００６２】
詳しくは、反応管５は、水素分離体３の側方を覆う筒状部１５と、その先端側を覆う円板状の先端部１７とを有している。なお、反応管５の後端側（図１下方）は閉塞されている。
【００６３】
この反応管５の軸方向の長さは例えば４５０ｍｍ、内径は例えばφ５７．２ｍｍ、外径は例えばφ６０．５ｍｍである。
また、反応管５の先端部１７には、外部から反応管５内に原料ガスが供給される円筒状の原料ガス供給部１１が設けられている。この原料ガス供給部１１は、先端部１７の軸中心に開けられた第１連通部１７ａを介して、反応管５内に連通している。
【００６４】
更に、反応管５の筒状部１５の側方の後端側には、反応後又は未反応の残余の原料ガスを反応管５内から外部に排出する円筒状の原料ガス排出部１３が設けられている。この原料ガス排出部１３は、筒状部１５に開けられた第２連通部１３ａを介して、反応管５内と連通している。
【００６５】
＜水素分離体３＞
前記水素分離体３は、例えば、内径φ４５ｍｍ×外径φ５０ｍｍ×長さ３５０ｍｍの試験管形状の部材であり、水素を含有する混合ガス（原料ガス）から水素のみを分離する機能を有している。
【００６６】
この水素分離体３は、セラミックス（例えばイットリア安定化ジルコニア：ＹＳＺ）からなる多孔質基体１９を備えている。多孔質基体１９の細孔の内部には、原料ガスがそのまま水素分離体３を通過しないように、例えばＰｄ等の水素透過性金属が充填されている。この水素透過性金属は、原料ガスから水素のみを選択して透過させることによって、原料ガスから水素を分離する金属である。
【００６７】
つまり、図示しないが、多孔質基体１９の内部は、周知のように、多孔質基体１９の外側の露出する部分の全体を覆うように、水素透過性金属からなる水素透過膜（水素分離金属層）が形成されている。
【００６８】
＜結合体９＞
結合体９は、後に詳述するように、水素分離体３の開口端７を閉塞するように配置された（複数の部材が組み合わされた）円筒状の部材である。
【００６９】
この結合体９の軸中心には、水素分離体３の内部（中心孔４）と外部とを連通するように内部流路２１が形成されている。この内部流路２１は、水素分離体３によって分離回収された水素ガスを、水素分離体３内から外部に排出する水素ガス排出部（貫通孔）である。
【００７０】
ｂ）次に、本実施例１の要部である前記結合体９について詳細に説明する。
図２に示すように、結合体９は、円筒状の第１結合部材２３と、第１結合部材２３とネジ結合（螺合）によって互いの軸方向に沿って（例えば同軸に）結合された筒状の第２結合部材２５と、第１結合部材２３と第２結合部材２５との結合部分に配置されたヘリサート（登録商標）２７と、第１結合部材２３と第２結合部材２５との軸方向における間隙２８に配置されたシール部材２９とを備えている。
【００７１】
以下、各構成について説明する。
図２及び図３に示すように、第１結合部材２３は、例えばアルミナからなる緻密な（即ち通気性を有しない）セラミック部材である。この第１結合部材２３は、先端側（図２上方）の例えば外径φ４５ｍｍ×長さ１５ｍｍの円筒状の先端部３１と、後端側（図２下方）の例えば外径φ５０ｍｍ×長さ１０ｍｍの円筒状の（先端部３１より径の大きな）後端部３３とから構成されている。なお、水素分離体３の中心孔４に第１結合部材２３の先端部３１を嵌めることができるように、先端部３１の外径は中心孔の内径より若干小さく設定してある。
【００７２】
このうち、先端部３１の外周面には、水素分離体３が外嵌されて焼結接合されるとともに、水素分離体３の後端が、後端部３３の先端面３３ａに当接して焼結接合されている。  また、第１結合部材２３の軸中心には、先端側孔３５ａ及び後端側孔３５ｂからなる貫通孔３５が設けられている。このうち、先端側孔３５ａは、例えば内径がφ８ｍｍであり、後端側孔３５ｂは、先端側孔３５ａより大径の例えば内径φ１９．５ｍｍである。
【００７３】
後端側孔３５ｂの内周面には、第１ネジ部３７が形成されている。第１ネジ部３７は、例えば谷径φ１６ｍｍ×山径φ１４．４ｍｍ×長さ２０ｍｍである。なお、第１結合部材２３の先端部３１及び後端部３３の外径は、第１ネジ部３７の谷径の１．２倍以上である。
【００７４】
図２及び図４に示すように、第２結合部材２５は、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスからなる金属部材である。この第２結合部材２５は、軸方向に沿って、先端側の（例えばＪＩＳ  Ｂ０２０５：２００１の規格のＭ１６−１．５の）ボルト状の先端部３９と、中央部分の例えば外径（外接円）φ３０ｍｍ×長さ１６ｍｍの回動部４１と、後端側の例えば外径がφ１０ｍｍ×長さ５０ｍｍの円筒状の後端部４３とから構成されている。
【００７５】
第２結合部材２５の軸中心には、第１結合部材２３の先端側孔３５ａと同様な内径の貫通孔４４が形成されている。従って、先端側孔３５ａと貫通孔４４とによって、結合体９の全体を軸方向に貫く内部流路２１が構成されている。
【００７６】
先端部３９の外周面には、第１ネジ部３７と（ヘリサート２７を介して）螺合する第２ネジ部４５が設けられている。なお、雌ネジである第１ネジ部３７と雄ネジである第２ネジ部４５とが係合（螺合）している範囲は、１．５ピッチ以上（例えば１０ピッチ）である。
【００７７】
回動部４１は、軸方向から見て（平面視）で外形が六角形である。
なお、ヘリサート２７（図６参照）は、金属線が螺旋状に巻かれたブッシュ（筒状の部材）であり、雄ネジと雌ネジとの間に配置されてネジ結合を強固に行わせる周知の部材である。
【００７８】
図５に示すように、シール部材２９は、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスなどからなる金属部材である。このシール部材２９は、断面が円形の線材が環状となったものであり、（軸中心に沿った）断面の直径はφ２．４ｍｍで、環状の内径は例えばφ１８ｍｍである。
【００７９】
詳しくは、シール部材２９は、中実のＳＵＳ３１６からなる環状の芯部２９ａと、芯部２９ａの外周全体を覆うように形成された薄膜である表面層２９ｂとから構成されている。なお、表面層２９ｂは、芯部２９ａを構成する材料より軟質の金属（例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなど）からなり、その厚みは、例えば２０μｍである。
【００８０】
前記図２に示すように、シール部材２９は、第１結合部材２３の後端部３３の後端面３３ｂと第２結合部材２５の回動部４１の先端面４１ａとの間の例えば幅１．６８ｍｍの間隙２８に配置されている。なお、後端面３３ｂは後端側孔３５ｂの開口部分を除いた環状の平面であり、先端面４１ａは先端部３９を除いた環状の平面であり、（この対向する）後端面３３ｂと先端面４１ａとは平行である。
【００８１】
つまり、シール部材２９は、平面視で（軸方向から見て）、第２結合部材２５の先端部３９の外周を囲むように、従って、貫通孔３５である内部流路２１の外周を、先端部３９を介して囲むように配置されている。
【００８２】
なお、シール部材２９が、この位置に確実に配置されるために、例えば後端部３３の後端面３３ｂ又は回動部４１の先端面４１ａ（或いはその両方）に、シール部材２９を位置決めする例えば環状の溝等の位置決め部（図示せず）を設けることが望ましい。
【００８３】
また、第１結合部材２３を構成するアルミナの熱膨張係数は７．６×１０−６／℃、第２結合部材２５及びシール部材２９を構成するＳＵＳ３１６の熱膨張係数は１６．０×１０−６／℃であるので、第１結合部材２３の熱膨張係数は、第２結合部材２５及びシール部材２９の熱膨張係数より小である。
【００８４】
ｃ）次に、本実施例１の水素分離装置１の製造方法について簡単に説明する。
まず、水素分離体３及び第１結合部材２３の製造方法について説明する。
本実施例１で用いる水素分離体３及び第１結合部材２３は、例えば周知のプレス成形法により作製した。
【００８５】
詳しくは、図示しないが、まず、平板状の基台上に、水素分離体３の形状に対応する筒状のゴム型を配置した枠型を設けた。なお、ゴム型内には、水素分離体３の中心孔４（図１参照）に対応した形状の中心ピンが立設されている。
【００８６】
次に、ゴム型と中心ピンとの間隙、即ち、多孔質基体１９に相当する部分に、多孔質基体１９形成用のセラミック造粒粉（例えばＹＳＺ粉や造孔材などを含む造粒粉）を充填し、その後、加圧して成形した。
【００８７】
また、多孔質基体１９とは別に、図示しないが、まず、平板状の基台上に、第１結合部材２３の形状に対応する筒状のゴム型を配置した枠型を設けた。なお、ゴム型内には、貫通孔３５及び第１ネジ部３７に対応した形状の中心ピンが立設されている。
【００８８】
次に、ゴム型と中心ピンとの間隙、即ち、第１結合部材２３に相当する部分に、緻密な第１結合部材２３形成用のセラミック造粒粉（例えばアルミナ粉末などを含む造粒粉）を充填し、その後、加圧して成形した。
【００８９】
そして、第１結合部材２３の成形体の先端側に、前記図１に示す配置となるように、多孔質基体１９の成形体を嵌め込んで（外嵌して）、組合体を作製した。
次に、前記両成形体を組み合わせた組合体を、脱脂及び焼成することにより、第１結合部材２３と多孔質基体１９とが一体に焼結接合した焼結接合体を作製した。
【００９０】
その後、周知の方法で、多孔質基体１９に水素分離金属層を形成し、（第１結合部材２３が焼結接合された）水素分離体３を完成した。
また、これとは別に、周知の各種の金属加工（例えば切削加工やネジ加工など）により、第２結合部材２５を作製した。
【００９１】
次に、水素分離装置１の各部材を組み付ける手順について説明する。
図６に示すように、第１結合部材２３の（第１ネジ部３７が設けられた）後端側孔３５ｂにヘリサート２７を嵌め込む。
【００９２】
次に、第２結合部材２５の先端部３９に、シール部材２９を外嵌する。
次に、第１結合部材２３を治具等で固定した状態で、第２結合部材２５の回動部４１に工具（例えばスパナ）を嵌め、第１結合部材２３のヘリサート２７に対して、第２結合部材２５の先端部３９をネジ込み、シール部材２９を押圧する状態でネジ込みを停止する。
【００９３】
これにより、第１結合部材２３と第２結合部材２５とがネジ結合によって一体した。即ち、これによって、結合体９及び複合結合体１０が完成した。
その後、水素分離体３と結合体９とが一体となった複合結合体１０を、反応管５の内部に差し込む。そして、図示しないが、反応管５の後端側にて結合体９の後端部４３を固定し、水素分離装置１を完成する。
【００９４】
ｄ）次に、本実施例１の効果を説明する。
本実施例１では、第１結合部材２３の雌ネジと第２結合部材２５の雄ネジとが係合（螺合）することによって、第１結合部材２３と第２結合部材２５とが結合されている。また、第１結合部材２３と第２結合部材２５との軸方向における間隙２８には、第２結合部材２５の先端部３９の外周側を囲むように環状のシール部材２９が配置されている。
【００９５】
この構成によって、第１結合部材２３と第２結合部材２５とを結合した結合体９をコンパクトにできる。また、この結合体９を用いた水素分離装置１の部品点数を少なくして、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００９６】
更に、本実施例１では、第１結合部材２３の熱膨張係数は、第２結合部材２５及びシール部材２９の熱膨張係数より小さいので、内部流路２１に２００℃以上の高温の流体が流れ、それによって、第１結合部材２３、第２結合部材２５、シール部材２９の温度が（例えば常温より）上昇した場合でも、シール部材２９の変形が少ない。これにより、温度変化が大きい場合でも、高いシール性を確保できる。
【００９７】
本実施例１では、第１結合部材２３の後端側孔３５ｂの内周面に雌ネジが形成されるとともに、第２結合部材２５の先端部３９に雌ネジが形成されている。よって、第１結合部材２３の後端側孔３５ｂに第２結合部材２５の先端部３９をネジ込むことによって、容易に結合体９を形成できる。
【００９８】
本実施例１では、第１結合部材２３には、一端が閉塞された試験管状の水素分離体３が接合されるとともに、結合体９の内部流路２１と水素分離体３の中心孔４とが連通するように構成されている。従って、水素分離体３を備えた水素分離装置１をコンパクトにすることができる。
【００９９】
本実施例１では、第１結合部材２３及び水素分離体３は、主としてセラミックスから構成されるとともに、第１結合部材２３と水素分離体３とは焼結接合している。従って、結合体９の部品点数が少なく、しかも、強固に一体化している。また、第１結合部材２３と水素分離体３との間の間隙が無い（又は少ない）ので、ガスのリークを抑制できるという利点がある。
【０１００】
本実施例１では、雌ネジが形成されている第１結合部材２３がセラミックスからなり、雄ネジが形成されている第２結合部材２５が金属からなる。従って、上述した各部材間の熱膨張係数の関係を、容易に実現することができる。
【０１０１】
本実施例１では、雌ネジと雄ネジとの間に、同軸に螺旋状のブッシュが配置されているので、異種材料からなる第１結合部材２３と第２結合部材２５とをネジ結合する場合に、強固に結合することができる。
【０１０２】
本実施例１では、シール部材２９の表面に、軟質金属の表面層２９ｂを備えている。従って、シール性が向上するという利点がある。
本実施例１では、雌ネジが形成されている部分の第１結合部材２３の外径は、雌ネジの谷径の１．２倍以上である。従って、雌ネジの形成されている部分の径方向における厚みが大きいので、第１結合部材２３の強度が高いという利点がある。
【０１０３】
本実施例１では、雄ネジと雌ネジとが係合している範囲は、１．５ピッチ以上である。従って、雄ネジと雌ネジとが十分にネジ結合（螺合）しているので、第１結合部材２３と第２結合部材２５との結合力が高いという利点がある。
【実施例２】
【０１０４】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
本実施例２は、基本的に前記実施例１と同様であるが、結合体が前記実施例１とは異なる。
【０１０５】
図７に示すように、本実施例２における水素分離装置５１は、（実施例１と同様な）水素分離体５３と、水素分離体５３の開口端５５を覆うようにして一体となった円筒状の結合体５７と、水素分離体５３と結合体５７とが一体となった複合結合体５９を収容する（実施例１と同様な）反応管６１とを備えている。
【０１０６】
図８に示すように、前記結合体５７は、円筒状の第１結合部材６３と、円筒状の第２結合部材６５と、第１結合部材６３と第２結合部材６５とをネジ結合によって結合する複数（例えば６本）のネジ部材（ボルト）６７と、第１結合部材６３と第２結合部材６５との間の間隙６９に配置された環状の（前記実施例１と同様な）シール部材７１とを備えている。なお、このボルト６７は、シール部材７１と同様な金属材料からなる。
【０１０７】
また、結合体５７の軸中心には、内部流路７３が形成されている。この内部流路７３は、第１結合部材６３の軸中心に設けられた第１貫通孔７３ａと、第２結合部材６５の軸中心に設けられた第２貫通孔７３ｂと、シール部材７１の軸中心側の空間７３ｃとにより構成されている。つまり、内部流路７３は、第１貫通孔７３ａと空間７３ｃと第２貫通孔７３ｂとにより一体に構成されている。
【０１０８】
図８及び図９に示すように、第１結合部材６３は、例えばアルミナからなる緻密なセラミック部材であり、直径φ４５ｍｍ×長さ１５ｍｍの円形の先端部７５と、それより大径の直径φ５６ｍｍ×長さ３０ｍｍの円形の後端部７７とから構成されている。
【０１０９】
なお、第１結合部材６３の軸中心には、直径φ８ｍｍの前記第１貫通孔７３ａが設けられている。
また、第１結合部材６３の後端部７７の後端面７７ｂには、その外周に沿って、軸中心に対して６０度の等間隔で、６箇所にネジ孔７９が形成されている。なお、このネジ孔７９は、例えばＪＩＳ  Ｂ０２０５：２００１の規格のＭ１０−Ｐ１に対応するものである。
【０１１０】
なお、ネジ孔７９には、前記実施例１と同様なヘリサート８０（図８参照）が嵌め込まれている。
図８及び図１０に示すように、第２結合部材６５は、例えばＳＵＳ３１６からなる金属部材であり、直径φ５０ｍｍ×長さ１０ｍｍの円形の先端部８１と、それより小径の直径φ１０ｍｍ×長さ５０ｍｍの円形の後端部８３とから構成されている。
【０１１１】
なお、第２結合部材６５の軸中心には、直径φ８ｍｍの前記第２貫通孔７３ｂが設けられている。
また、第２結合部材６５の先端部８１には、その外周に沿って、軸中心に対して６０度の等間隔で、６箇所に（ボルト６７が貫挿される）ネジ貫通孔８５が形成されている。なお、ネジ貫通孔８５の内径はφ１０．５ｍｍである。
【０１１２】
前記図８に示すように、ボルト６７は、第２結合部材６５の先端部８１のネジ貫通孔８５を貫通するように配置され、その先端のネジ山部分が、第１結合部材６３の後端部７７のネジ孔７９に（ヘリサート８０を介して）ネジ結合している。
【０１１３】
また、シール部材７１は、第１結合部材６３の後端部７７の後端面７７ｂと第２結合部材６５の先端部８１の先端面８１ａとの間隙６９に配置されている。詳しくは、第１貫通孔７３ａと第２貫通孔７３ｂを繋ぐ空間７３ｃの外周を囲むように配置されるとともに、各ボルト６７より軸中心側に配置されている。
【０１１４】
従って、各ボルト６７を締め付けることによって、ボルト６７の頭部６７ａが、第２結合部材６５を押圧して、第１結合部材６３と第２結合部材６５とを、シール部材７１を介して一体に結合することができる。
【０１１５】
本実施例２によっても、前記実施例１と同様に、結合体５７及び水素分離装置５１をコンパクトにできるとともに、高いシール性を確保できる。
また、本実施例２では、ボルト６７を使用して第１結合部材６３と第２結合部材６５とを結合するので、実施例１より、第２結合部材６５の構造を簡易化できるという利点がある。
【実施例３】
【０１１６】
次に、実施例３について説明するが、前記実施例２と同様な内容の説明は省略する。
本実施例３は、基本的に前記実施例２と同様であるが、結合体が前記実施例２とは異なる。
【０１１７】
図１１に示すように、本実施例３における水素分離装置９１は、（実施例２と同様な）水素分離体９３と、水素分離体９３の開口端９５を覆うようにして一体となった円筒状の結合体９７と、水素分離体９３と結合体９７とが一体となった複合結合体９９を収容する（実施例２と同様な）反応管１０１とを備えている。
【０１１８】
図１２に示すように、前記結合体９７は、円筒状の第１結合部材１０３と、円筒状の第２結合部材１０５と、第１結合部材１０３と第２結合部材１０５とを結合する複数（例えば６本）のネジ部材（前記実施例２と同様なボルト）１０７と、第１結合部材１０３と第２結合部材１０５との間隙１０９に配置された環状の（前記実施例２と同様な）シール部材１１１とを備えている。
【０１１９】
また、結合体９７の軸中心には、内部流路１１３が形成されている。この内部流路１１３は、第１結合部材１０３の軸中心に設けられた第１貫通孔１１３ａと、第２結合部材１０５の軸中心に設けられた第２貫通孔１１３ｂと、シール部材１１１の軸中心側の空間１１３ｃとにより構成されている。つまり、内部流路１１３は、第１貫通孔１１３ａと空間１１３ｃと第２貫通孔１１３ｂとにより一体に構成されている。
【０１２０】
図１２及び図１３に示すように、第１結合部材１０３は、例えばアルミナからなる緻密なセラミック部材であり、直径φ４５ｍｍ×長さ１５ｍｍの円形の先端部１１５と、それより大径の直径φ５０ｍｍ×長さ３０ｍｍの円形の後端部１１７とから構成されている。
【０１２１】
また、後端部１１７には、後述する中間部材であるナット（袋ナット）１１９（図１２参照）を配置できるような凹部である溝１２１が、周方向に沿って環状に形成されている。この溝１２１の深さは１２ｍｍ、幅は１５ｍｍである。
【０１２２】
そして、この溝１２１によって、後端部１１７の後端側（図１３（ｂ）下方）は、厚み５ｍｍのフランジ１２３となっている。
このフランジ１２３には、その外周に沿って、軸中心に対して６０度の等間隔で、６箇所にボルト１０７が貫挿されるネジ貫通孔１２５が形成されている。なお、このネジ貫通孔１２５は溝１２１に連通しており、その内径はφ６．５ｍｍである。
【０１２３】
そして、この溝１２１には、各ネジ貫通孔１２５毎に、各ネジ貫通孔１２５と軸中心を合わせるようにして、各ナット１１９が配置される。このナット１１９は、前記ボルト１０７と同様な金属材料からなる。
【０１２４】
なお、第１結合部材１０３の軸中心には、直径φ８ｍｍの前記第１貫通孔１１３ａが設けられている。
前記図１２に示すように、第２結合部材１０５については、前記実施例２の第２結合部材と同様であり、その先端部１２７の６箇所にネジ貫通孔１２９が形成されている。
【０１２５】
なお、第２結合部材１０５の軸中心には、直径φ８ｍｍの前記第２貫通孔１１３ｂが設けられている。
そして、ボルト１０７は、第２結合部材１０５の先端部１２７のネジ貫通孔１２９と、第１結合部材１０３のフランジ１２３のネジ貫通孔１２５とを貫通するように配置され、その先端のネジ山部分が、第１結合部材１０５の溝１２１に配置されたナット１１９にネジ結合している。
【０１２６】
また、シール部材１１１は、第１結合部材１０３の後端部１１７の後端面１１７ｂと第２結合部材１０５の先端部１２７の先端面１２７ａとの間隙１０９に配置されている。詳しくは、第１貫通孔１１３ａと第２貫通孔１１３ｂとを繋ぐ空間１１３ｃの外周を囲むように配置されるとともに、各ボルト１０７より軸中心側に配置されている。
【０１２７】
従って、各ボルト１０７を締め付けることによって、ボルト１０７の頭部１０７ａが、第２結合部材１０５を押圧して、第１結合部材１０３と第２結合部材１０５とを、シール部材１１１を介して一体に結合することができる。
【０１２８】
本実施例３によっても、前記実施例２と同様な効果を奏する。
また、本実施例３では、溝１２１にはナット１１９が配置され、この金属製のナット１１９と同様な金属製のボルト１０７とがネジ結合するので、ヘリサートを使用しなくとも、強固な結合ができるという効果がある。また、前記実施例２のように、第１結合部材にネジ孔を形成する必要が無いという利点もある。
【０１２９】
＜実験例＞
次に、本発明を確認するために行った実験例を説明する。
本実験例では、前記実施例１と同様な結合体の構成のモデルを設定し、温度と軸力（軸方向における第１結合部材と第２結合部材との結合力）との関係を調べた。
【０１３０】
具体的には、軸力は、ＡＮＳＹＳ（登録商標）の構造解析ソフトウェアを用い、有限要素法を用いた周知の構造解析の手法により求めた。その結果を、図１４（ａ）に示す。
同図から明らかなように、本発明では、セラミックと金属との結合であるにも係わらず、金属と金属との結合と同等の軸力（図１４（ｂ）参照）が得られることが分かる。
【０１３１】
また、比較例１の結合体（セラミックと金属との結合体）と比較例２の結合体（金属と金属との結合体）とのモデルを設定し、シミュレーションによって、温度と軸力との関係を調べた。
【０１３２】
具体的には、ＡＮＳＹＳ（登録商標）の構造解析ソフトウェアを用い、シミュレーションのモデルとして、図１５に示すモデル（軸対称）を設定し、下記の条件でシミュレーションを行った。
【０１３３】
金属部材：ＳＵＳ３１６
セラミック部材：アルミナ
Ｏリング：ＳＵＳ３１６Ｌ
実験内容：Ｏリングの変形量が２０％となるように軸方向に力を加え、その状態で温度を変化させて軸力を求めた。
【０１３４】
その結果を、図１４（ｂ）に示すが、セラミックと金属との結合の場合より、金属と金属との結合の方が、温度が変化した場合でも高い軸力が得られることが分かる。
つまり、図１４（ａ）、（ｂ）から明らかなように、本発明では、温度が変化した場合でも、高い軸力が得られるので好適である。
【０１３５】
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、シール部材と第２結合部材の材料とは、異なっていてもよい。
【０１３６】
（２）また、水素分離体については、先端側に試験管状の多孔質基体を用い、第１結合部材に接する後端側に、円筒形状の緻密なセラミック体を使用してもよい。
（３）実施例３のナットについては、袋ナット以外に、通常のネジ孔が貫通するナットを使用できる。また、大径部に全周に溝を設けるのではなく、ナットを配置できるように（ナットの外形に合わせた）凹部を設けてもよい。
【０１３７】
（４）なお、各実施例の構成は、適宜、他の実施例に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１、５１、９１…水素分離装置
３、５３、９３…水素分離体
５、６１、１０１…反応管
２１、７３、１１３…内部流路
２３、６３、１０３…第１結合部材
２５、６５、１０５…第２結合部材
２８、６９、１０９…間隙
２９、７１、１１１…シール部材
６７、１０７…ネジ部材
６７ａ、１０７ａ…頭部
１１９…中間部材（ナット）
１２１…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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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