JP7765005B2 - 金属箔被覆管、金属箔被覆管の製造方法及び水素分離装置 - Google Patents

Description

本開示は、金属箔被覆管、金属箔被覆管の製造方法及び水素分離装置に関する。

化石燃料の消費に伴う二酸化炭素の増加による地球温暖化等の問題が深刻化している。上記問題の解決策として、クリーンエネルギーである燃料電池が近年注目されている。

燃料電池の燃料は水素であり、水素の分離方法が種々検討されており、例えば、水素ガスを選択的に透過する金属箔等の使用が行われている。
例えば、特許文献１には、Ｎｂ－Ｎｉ－Ｔｉ系合金板の端面同士を突き合わせ溶着により円筒状に成形してなる円筒状水素分離膜と、円筒状水素分離膜の内側に接着されるポーラス体とを備える円筒状水素分離器が開示される。

特許文献１において開示される円筒状水素分離器の製造は、ポーラス体に円筒状水素分離膜を巻き付け、円筒状水素分離膜の突き合わせ部分又は重なり合う部分を溶着することにより行われているが、これには高い技術が求められ、溶着不良等に起因する気密性の低下、生産性の低下が生じるおそれがあった。

上記問題に対し、特許文献２では、複数の孔を有する筒状の支持体と、上記支持体の外表面側に配されかつ混合ガスから水素ガスを選択的に透過させる水素分離膜層とを含む水素分離膜モジュールであって、上記水素分離膜層は、互いに反対側に位置する第１端部分及び第２端部分を有するシート状の水素分離膜要素が環状構造に成形されたものであり、上記環状構造が、上記支持体を囲む環状部と、上記第１端部分及び上記第２端部分が互いに重ねられかつ固着されている接合部とを含み、上記接合部は、上記第１端部分及び第２端部分の一方が上記環状部に対して折り返されるように上記環状部の上に重ねられている、水素分離膜モジュールが提案される。

特開２０１３－２０８６０７号公報 特開２０１９－２５４１６号公報

今般、本発明者は、特許文献２において開示される水素分離膜モジュールの生産性には、さらなる改善の余地があるとの知見を得た。

本開示の解決しようとする課題は、優れた気密性及び生産性を有する金属箔被覆管、上記金属箔被覆管の製造方法及び上記金属箔被覆管を備える水素分離装置を提供することである。

課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 複数の孔を有する筒状支持体と、
上記筒状支持体の外表面を被覆し、両端部が重なり合う金属箔と、
第１の接合部材及び第２の接合部材により上記金属箔の両端部が重なり合う部分が挟まれてなる接合部と、
上記筒状支持体の長手方向の一方の端部に設けられるエンドキャップと、
上記筒状支持体の長手方向の他方の端部に設けられる中空管と、
を備え、
上記接合部が、上記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられ、
上記第１の接合部材が、上記筒状支持体に接触させて設けられ、且つ
上記第２の接合部材が、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように設けられる、
金属箔被覆管。
＜２＞ 上記筒状支持体が、長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられる凹状部を有し、且つ
上記凹状部に上記第１の接合部材が設けられる、
上記＜１＞に記載の金属箔被覆管。
＜３＞ 上記金属箔が、上記筒状支持体の外表面の面積の７０％以上を被覆する、
上記＜１＞又は＜２＞に記載の金属箔被覆管。
＜４＞ 上記第２の接合部材が、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、上記第１の接合部材と幅方向に、１ｍｍ以上重なるように設けられる、
上記＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の金属箔被覆管。
＜５＞ 上記金属箔が、パラジウム及びパラジウム合金の少なくとも一方を含む、
上記＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の金属箔被覆管。
＜６＞ 長手方向の一方の端部にエンドキャップを備え、他方の端部に中空管を備える、複数の孔を有する筒状支持体を用意する工程と、
上記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に接触させて第１の接合部材を設ける工程と、
上記筒状支持体の外表面に、金属箔を両端部が重なり合うように巻き付ける工程と、
第２の接合部材を、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように配置し、上記第１の接合部材及び上記第２の接合部材を、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を挟み込むように接合し、接合部を形成する工程と、
を備える、
金属箔被覆管の製造方法。
＜７＞ 上記接合部の形成が、上記第１の接合部材及び上記第２の接合部材に対して、レーザーを照射することにより行われる、
上記＜６＞に記載の金属箔被覆管の製造方法。
＜８＞ 上記＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の金属箔被覆管と、
上記金属箔被覆管を収容する、ガス導入部及びガス排出部を備えるハウジング容器と、
を備え、且つ
上記金属箔被覆管の上記中空管が設けられる端部が、上記水素ガス排出部に接続又は装入される、
水素分離装置。

本開示によれば、優れた気密性及び生産性を有する金属箔被覆管、上記金属箔被覆管の製造方法及び上記金属箔被覆管を備える水素分離装置を提供することができる。

図１は、一方の端にエンドキャップ、他方の端に中空管を備える、筒状支持体の一実施形態を示す斜視図である。 図２は、図１の筒状支持体のＡ－Ａ線断面図である。 図３は、金属箔被覆管の一実施形態を示す斜視図である。 図４は、図３の金属箔被覆管のＢ－Ｂ線断面図である。 図５は、金属箔被覆管の一実施形態を示す斜視図である。 図６は、水素分離装置の一実施形態を示す斜視図である。

以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。

本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。

本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、合成例に示されている値に置き換えてもよい。

本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。

本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。

本開示にて示す各図面における各要素は必ずしも正確な縮尺ではなく、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、強調がなされている箇所もある。

（金属箔被覆管）
本開示の金属箔被覆管は、
複数の孔を有する筒状支持体と、
上記筒状支持体の外表面を被覆し、両端部が重なり合う金属箔と、
第１の接合部材及び第２の接合部材により上記金属箔の両端部が重なり合う部分が挟まれてなる接合部と、
上記筒状支持体の長手方向の一方の端部に設けられるエンドキャップと、
上記筒状支持体の長手方向の他方の端部に設けられる中空管と、を備え、
上記接合部が、上記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられ、上記第１の接合部材が、上記筒状支持体に接触させて設けられ、且つ上記第２の接合部材が、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように設けられる。

本発明者が鋭意検討した結果、上記構成をとることにより、優れた気密性及び生産性を有する金属箔被覆管を提供することができる。
これによる優れた効果の作用機構は明確ではないが、以下のように推定している。
上記構成の金属箔被覆管が備える金属箔は、両端部が重なり合い、且つ上記重なり合う部分が接合部により挟み込まれているため、優れた気密性を有すると推測される。
また、上記構成の金属箔被覆管は、筒状支持体に対する金属箔の被覆を、両端部が重なり合うように金属箔を巻き付け、上記重なり合う部分を挟み込むように、接合部を形成す
ることにより製造することが可能であり、金属箔被覆管の製造に高い技術が要求されない。そのため、優れた生産性を有すると推測される。

＜筒状支持体＞
本開示の金属箔被覆管は、複数の孔を有する筒状支持体を備える。

筒状支持体を構成する材料は、特に限定されるものではなく、金属、金属酸化物、ガラス等が挙げられる。
金属としては、鉄、クロム、アルミニウム、マグネシウム、銅、ニッケル、マンガン及びこれらの合金等が挙げられる。
金属酸化物としては、上記した金属の酸化物が挙げられる。
上記した中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、鉄及びクロムの合金が好ましく、鉄を５０質量％以上含み、且つクロムを１０．５質量％以上含む合金（いわゆる、ステンレス）であることがより好ましい。

筒状支持体は、上記した材料を焼結することにより製造される焼結体を使用することができる。

機械的強度及び水素ガス透過性の観点から、筒状支持体の気孔率は、２０％～６０％であることが好ましく、３０％～５０％であることがより好ましい。
筒状支持体の気孔率は、ＪＩＳ Ｒ １６３４：１９９８に準拠して測定する。

筒状支持体は、筒状の形状を有していれば、特にその形状は限定されるものではない。筒状支持体の形状としては、円筒形状、楕円形状、多角形状等が挙げられる。機械的強度の観点から、円筒形状であることが好ましい。

筒状支持体は、長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられる凹状部を有することが好ましい。筒状支持体が、凹状部を有することにより、後述する接合部を構成する第１の接合部材を凹状部に設けることができる。
第１の接合部材を凹状部に設けることにより、第１の接合部材及び第２の接合部材からなる接合部及び接合部により挟み込まれる金属箔が、筒状支持体の外表面において移動してしまうことを防止することができ、気密性をより向上することができる。
また、第１の接合部材に凹状部を設けることにより、第１の接合部材上に平面形状を形成することができるため、レーザー等による第１の接合部材と筒状支持体との溶着性を向上することができ、気密性をより向上することができる。
図１及び図２に、凹状部２を有する筒状支持体１の一実施形態を示す。
なお、図１は、筒状支持体１の一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す筒状支持体１のＡ－Ａ線断面図である。なお、図１及び図２においては、円筒形状の筒状支持体１を示したが、これに限定されるものではない。
なお、図１において、符号３はエンドキャップを示し、符号４は中空管を示し、符号５は中空管の開口部を示す。

筒状支持体の厚みは、金属箔を支持することができ、金属箔被覆管に対し十分な機械的強度を付与することができる限り、特に限定されるものではないが、例えば、０．１ｍｍ～１０ｍｍとしてよい。図４において、筒状支持体１１の厚みをｄ１で示す。

筒状支持体の長さは、特に限定されるものではなく、例えば、１００ｍｍ～１０００ｍｍとすることができる。

＜金属箔＞
本開示の金属箔被覆管は、筒状支持体の外表面を被覆し、両端部が重なり合う金属箔を備える。
本開示の金属箔被覆管は、筒状支持体に金属箔を巻き付けることにより製造することが可能であるため、金属箔の機械的強度を補うことができると推測される。
金属箔は、筒状支持体の外表面全体を被覆するものであってもよく、その一部を被覆するものであってもよい。金属箔被覆管の気密性の観点から、金属箔は、筒状支持体の外表面の面積の７０％以上を被覆することが好ましく、８０％以上を被覆することが好ましい。

水素ガスの選択的透過性、耐熱性等の観点から、金属箔は、パラジウム及びパラジウム合金の少なくとも一方を含むことが好ましい。
パラジウム合金としては、パラジウムと、銀、銅、金、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミニウム、インジウム、ガリウム、スズ及び亜鉛からなる群より選択される１種以上の金属との合金が挙げられる。
上記した中でも、水素の選択的透過性の観点から、パラジウムと銀との合金が好ましい。

金属箔の全質量に対するパラジウム及びパラジウム合金の含有率の和は、５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましく、８０質量％以上であることが特に好ましい。

水素ガスの選択的透過性、耐久性等の観点から、パラジウム合金におけるパラジウムの原子割合は、１０ａｔ％～５０ａｔ％であることが好ましい。

水素ガスの選択的透過性、耐熱性、耐久性等の観点から、金属箔の厚みは、０．０１ｍｍ～０．１ｍｍであることが好ましく、０．０２ｍｍ～０．０８ｍｍであることがより好ましい。

金属箔は、その両端部が重なり合い、両端部が重なり合う部分が、後述する接合部により挟み込まれる。
金属箔被覆管の気密性の観点から、重なり合う部分の幅は、１ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ～６ｍｍであることがより好ましい。

＜接合部＞
本開示の金属箔被覆管は、第１の接合部材及び第２の接合部材を有する接合部を備える。上記接合部の第１の接合部材及び第２の接合部材により上記金属箔の両端部が重なり合う部分が挟みこまれ、金属箔被覆管の気密性が向上する。

接合部は、上記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられる。
接合部は、筒状支持体の長手方向の全体に設けられることが好ましく、筒状支持体の両端に設けられるエンドキャップ及び中空管の長手方向の一部又は全体に延びるように設けられることがより好ましい。

＜第１の接合部材＞
第１の接合部材は、上記筒状支持体に接触させて設けられる。
筒状支持体が凹状部を有する場合、第１の接合部材は、上記凹状部に設けられることが好ましい。上記凹状部は、エンドキャップ及び中空管の長手方向の一部又は全体に延びていてもよい。
また、筒状支持体が凹状部を有しない場合、筒状支持体の外表面に第１の接合部材を設けてもよい。気密性の観点から、第１の接合部材と筒状支持体とは、接合されることが好ましい。

第１の接合部材を構成する材料は、特に限定されるものではなく、筒状支持体を構成する材料と同様のものを使用することができる。
気密性及び接合部の強度の観点から、第１の接合部材を構成する材料は、筒状支持体を構成する材料と同一であることが好ましい。
上記した材料の中でも、第１の接合部材を構成する材料は、鉄、クロム、アルミニウム、マグネシウム、銅、ニッケル、マンガン及びこれらの合金等の金属が好ましい。上記金属により第１の接合部材が構成されることにより、レーザー溶着により第１の接合部材を筒状支持体へ接合することが可能となり、金属箔被覆管の生産性を向上させることができる。

気密性及び接合部の強度の観点から、第１の接合部材の厚みは、０．１ｍｍ～１ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ～０．７ｍｍであることがより好ましい。図４において、第１の接合部材１６の厚みをｄ２で示す。

生産性の観点から、第１の接合部材の幅は、２ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ～８ｍｍであることがより好ましい。図４において、第１の接合部材１６の幅をｗで示す。

第１の接合部材の長さは、特に限定されるものではなく、例えば、１００ｍｍ～１０００ｍｍとすることができる。図３において、第１の接合部材１６の長さをｌで示す。

＜第２の接合部材＞
第２の接合部材は、金属箔の両端部が重なり合う部分を介して上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように設けられる。
金属箔被覆管の気密性の観点から、第２の接合部材は、金属箔の両端部が重なり合う部分を介して上記第１の接合部材の全体と重なるように設けられることが好ましい。

第２の接合部材は、金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、第１の接合部材と幅方向に、１ｍｍ以上重なるように設けられることが好ましく、３ｍｍ以上重なるように設けられることがより好ましく、５ｍｍ以上重なるように設けられることがさらに好ましい。
第２の接合部材が第１の接合部材と幅方向に１ｍｍ以上重なり合うことにより、レーザー等を使用した第１の接合部材及び第２の接合部材の接合が容易となり、生産性をより向上することができる。また、第２の接合部材が第１の接合部材と幅方向に１ｍｍ以上重なり合うことにより、金属箔被覆管の気密性及び接合部の強度を向上することができる。

第２の接合部材を構成する材料、並びに第２の接合部材の厚み、幅及び長さの好ましい態様等については、第１の接合部材と同様であるため、ここでは記載を省略する。

＜エンドキャップ＞
本開示の金属箔被覆管は、長手方向の一方の端部に、エンドキャップを備える。金属箔被覆管が一方の端部にエンドキャップを備えることにより、金属箔被覆管の一方の端部を封止することができ、気密性及び強度を向上することができる。

エンドキャップを構成する材料は、特に限定されるものではなく、筒状支持体を構成する材料と同様のものを使用することができる。
耐熱性、接合強度等の観点から、エンドキャップを構成する材料は、筒状支持体を構成する材料と同一であることが好ましい。

＜中空管＞
本開示の金属箔被覆管は、長手方向の他方の端部に、中空管を備える。金属箔被覆管の中空管が有する開口部より水素ガスの取り出しが行われる。

中空管を構成する材料は、特に限定されるものではなく、筒状支持体を構成する材料と同様のものを使用することができる。
耐熱性、接合強度等の観点から、中空管を構成する材料は、筒状支持体を構成する材料と同一であることが好ましい。

＜封止部＞
本開示の金属箔被覆管は、筒状支持体と、エンドキャップ及び中空管との境界を封止するための封止部を備えていてもよく、これにより、気密性及び接合強度をより向上することができる。

封止部を構成する材料は、特に限定されるものではなく、筒状支持体を構成する材料と同様のものを使用することができる。
耐熱性、接合強度等の観点から、封止部を構成する材料は、筒状支持体を構成する材料と同一であることが好ましい。

次に、図３～図５を参照し、本開示の金属箔被覆管の一実施形態について説明する。図３及び図５は、本開示の金属箔被覆管の一実施形態を示す斜視図である。図４は、図３に示す金属箔被覆管のＢ－Ｂ線断面図である。

図３及び図４に示すように、金属箔被覆管１０は、筒状支持体１１、金属箔１２、接合部１３、エンドキャップ１４及び中空管１５を備える。

図３及び図４に示す金属箔被覆管１０が備える、筒状支持体１１、エンドキャップ１４及び中空管１５は凹状部を有する。

図４に示すように、金属箔１２は、両端部が重なり合う部分を有する。

図３及び図４に示すように、第１の接合部材１６及び第２の接合部材１７を有する接合部１３を備える。
第１の接合部材１６は、筒状支持体１１と接すように、筒状支持体１１、エンドキャップ１４及び中空管１５の凹状部に設けられる。
第２の接合部材１７は、金属箔１２の両端部が重なり合う部分を介して第１の接合部材１６の全体と重なるように設けられる。

図５に示すように、金属箔被覆管２０は、筒状支持体、金属箔２２、接合部２３、エンドキャップ２４、中空管２５及び封止部２８を備える。
図５において、第１の接合部材及び第２の接合部材は、それぞれ、符号２６及び２７で示す。

（金属箔被覆管の製造方法）
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、長手方向の一方の端部にエンドキャップを備え、他方の端部に中空管を備える、複数の孔を有する筒状支持体を用意する工程と、上記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に接触させて第１の接合部材を設ける工程と、上記筒状支持体の外表面に、金属箔を両端部が重なり合うように巻き付ける工程と、第２の接合部材を、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように配置し、上記第１の接合部材及び上記第２の接合部材を、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を挟み込むように接合し、接合部を形成する工程と、を備える。

＜筒状支持体を用意する工程＞
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、長手方向の一方の端部にエンドキャップを備え、他方の端部に中空管を備える、複数の孔を有する筒状支持体を用意する工程を備える。
上記筒状支持体は、市販されるものを使用してもよく、製造したものを使用してもよい。

筒状支持体を用意する工程は、筒状支持体の長手方向の一方の端部に、エンドキャップを設ける工程を備えていてもよい。

一実施形態において、筒状支持体の一方の端部にエンドキャップを配置し、接合することにより、エンドキャップを設けることができる。
接合方法は、特に限定されるものではなく、後述する接合部の形成と同様の方法により行うことができる。

筒状支持体は、従来公知の方法により、上記した材料を焼結し、作製したものを使用してもよく、市販されるものを使用してもよい。

筒状支持体を用意する工程は、筒状支持体の長手方向の他方の端部に、中空管を設ける工程を備えていてもよい。

一実施形態において、筒状支持体の他方の端部に中空管を配置し、接合することにより、中空管を設けることができる。
接合方法は、特に限定されるものではなく、後述する接合部の形成と同様の方法により行うことができる。

＜第１の接合部材を設ける工程＞
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に接触させて第１の接合部材を設ける工程を備える。
筒状支持体と第１の接合部材とは、接合されることが好ましく、接合方法は、後述する接合部の形成と同様の方法により行うことができる。

筒状支持体に凹状部を形成し、この凹状部へ第１の接合部材を設けてもよい。
また、凹状部は、エンドキャップ及び中空管の一部又は全体に延びるように形成されていてもよい。
凹状部は切削加工により形成することができる。なお、凹状部の形成は、筒状支持体の端部にエンドキャップ及び中空管を設けた後に行ってもよい。

＜巻き付け工程＞
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、複数の孔を有する筒状支持体の外表面に、金属箔を両端部が重なり合うように巻き付ける工程を含む。
筒状支持体への金属箔の巻き付けは、金属箔の両端部が重なり合う部分が、第１の接合部材上に位置するように行うことが好ましい。
金属箔についても、従来公知の方法により作製したものを使用してもよく、市販されるものを使用してもよい。

＜接合部の形成工程＞
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して上記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように第２の接合部材を配置し、上記第１の接合部材及び第２の接合部材を、上記金属箔の両端部が重なり合う部分を挟み込むように、接合し、接合部を形成する工程を含む。

第１の接合部材及び第２の接合部材の接合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、金属箔の両端部が重なり合う部分を挟み込むように配置される第１の接合部材及び第２の接合部材に対して、レーザーを照射し、溶着させることにより行うことができる。このレーザー溶着により、金属箔の重なり合う部分も溶着されることが好ましい。
上記方法に限定されるものではなく、従来公知の接着剤等を使用して、第１の接合部材及び第２の接合部材を接合してもよい。

レーザーを使用して接合部の形成を行う場合、レーザー照射条件は特に制限されるものではない。例えば、最大平均出力を１００Ｗ～５００Ｗとすることができ、最大ピーク出力を１ｋＷ～１０ｋＷとすることができ、最大パルスエネルギーを１０Ｊ～１００Ｊとすることができ、パルス幅を０．２Ｈｚ～５００Ｈｚとすることができる。
レーザー照射装置としては、例えば、住友重機械工業株式会社製のＪＫ－７０２又はこれと同程度の装置を使用することができる。

＜封止部の形成工程＞
本開示の金属箔被覆管の製造方法は、筒状支持体と、エンドキャップ及び中空管との境界に、管状の封止部を配置し、これを筒状支持体、エンドキャップ及び中空管と接合し、封止部を形成する工程を含んでいてもよい。接合方法は、接合部の形成と同様の方法により行うことができる。

（水素分離装置）
本開示の水素分離装置は、上記金属箔被覆管と、上記金属箔被覆管を収容する、ガス導入部及びガス排出部を備えるハウジング容器と、を備え、且つ上記金属箔被覆管のエンドキャップが設けられていない端部が、上記水素ガス排出部に接続又は装入される。

＜金属箔被覆管＞
金属箔被覆管については上記した通りであるため、ここでは記載を省略する。

＜ハウジング容器＞
図６に示すように、本開示の水素分離装置１００は、ガス導入部１０１及びガス排出部１０２を備えるハウジング容器１０３を備える。
なお、図６では、ハウジング容器１０３のガス排出部１０２に、金属箔被覆管１０４の中空管１０５が設けられる端部が装入される実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、ガス排出部に金属箔被覆管の上記端部が接続されていてもよい。
なお、図６において、符号１０６は金属箔を示し、符号１０８はエンドキャップを示す。

ハウジング容器へは、水素ガスを含む混合ガス、アンモニアガス等がガス導入部から導入される。
導入される混合ガスに含まれる水素ガスは、金属箔被覆管が備える金属箔を透過し、金属箔被覆管の中空管が設けられる端部が接続又は装入されるハウジング容器のガス排出部から排出される。
アンモニアガスをハウジング容器へ導入した場合、ハウジング容器内に充填されるアンモニア分解触媒によりアンモニアガスが分解され、水素ガスが生じる。生じた水素ガスが、金属箔被覆管が備える金属箔を透過し、金属箔被覆管の中空管が設けられる端部が接続又は装入されるハウジング容器のガス排出部から排出される。

水素ガスの金属箔の透過は、金属箔被覆管が備える筒状支持体の内側の圧力をハウジング容器内の圧力よりも低くなるように、減圧処理を実施する、又は、ハウジング容器内の圧力を筒状支持体の内側の圧力よりも高くなるように、加圧処理を実施することにより行うことができる。

アンモニア分解触媒としては、従来公知のものを使用することができ、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、これらの合金、これらの窒化物、これらの炭化物、これらの酸化物等を含む触媒が挙げられる。

ハウジング容器を構成する材料は、特に限定されるものではなく、筒状支持体を構成する材料と同様のものを使用することができる。

図６に示すように、ハウジング容器１０３のガス排出部１０２に装入される、金属箔被覆管１０４の中空管１０５が設けられる端部へ、ポンプに接続するチューブ１０７等が接続されていてもよい。なお、図６において、ポンプは符号Ｐで示す。

以下、上記実施形態を実施例により具体的に説明するが、上記実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
円筒形状を有する、ステンレス製筒状支持体を用意した。筒状支持体の長さは６００ｍｍであり、円の外径は３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍであった。また、筒状支持体は、ステンレスの焼結体であり、その気孔率は３７％～３８％であった。

上記筒状支持体の一方の端部に、ステンレス製のエンドキャップを配置し、住友重機械工業株式会社製のＪＫ－７０２を使用してレーザーを照射し、筒状支持体及びエンドキャップを溶着した。
なお、エンドキャップの長さは３０ｍｍであり、径は３０ｍｍであった。

上記筒状支持体の他方の端部に、ステンレス製の中空管を配置し、上記装置によりレーザーを照射し、筒状支持体及びエンドキャップを溶着した。
なお、中空管の長さは３０ｍｍであり、外径は３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍであった。

上記筒状支持体、エンドキャップ及び中空管に対し、切削加工を施し、凹状部を形成しった。具体的には、筒状支持体の長さ方向全体に設けられ、且つエンドキャップ及び中空管の長手方向の一部（それぞれ９ｍｍずつ）に延びるように凹状部を形成した。この凹状部に、長さ６１８ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの第１の接合部材を埋め込み、第１の接合部材に対して、上記装置によりレーザーを照射し、筒状支持体、エンドキャップ及び中空管と第１の接合部材とを溶着した。なお、第１の接合部材は、筒状支持体と同様、ステンレス製のものを使用した。

パラジウム合金（銀パラジウム合金）製の金属箔を用意した。金属箔の長さは６１８ｍｍ、幅は１００ｍｍ、厚み２５μｍであった。
金属箔を、その両端部が重なり合い、且つ重なり合う部分が第１の接合部材上に位置するように、筒状支持体に対して巻き付けた。

金属箔の両端部が重なり合う部分の上に、第２の接合部材を配置し、上記装置によりレーザーを照射し、第１の接合部材及び第２の接合部材を溶着し、接合部を形成した。また、上記レーザーを照射により、金属箔の重なり合う部分も溶着した。
なお、第２の接合部材は、第１の接合部材と同じサイズであり、ステンレス製のものを使用し、金属箔の両端部が重なり合う部分を介して第１の接合部材の全体と重なるように配置した。

接合部の形成後、筒状支持体と、エンドキャップ及び中空管との境界に、ステンレス製の封止部を配置し、上記装置によりレーザーを照射し、封止部を形成し、本開示の金属箔被覆管を得た。

＜気密性の評価＞
上記実施例において製造した金属箔被覆管のエンドキャップが設けられていない端部に、ヘリウムリークディテクターを接続し、金属箔被覆管の外部よりへリウムガスを吹きかけた。
次いで、金属箔被覆管の内部へ漏洩したヘリウムガスの量をアルバック社製のＨＥＬＩＯＴ ３０７により測定したところ、リーク量は１×１０^-８Ｐａ・ｍ^３／ｓ未満であった。

上記実施例において製造した金属箔被覆管は、筒状支持体への金属箔の被覆を、金属箔の突き合わせ部分又は重なり合う部分を溶着により行う必要がなく、その製造に高い技術が求められるものではないため、優れた生産性を有するものであることがわかる。
また、気密性の評価において、漏洩したヘリウムガスのリーク量が極めて少なく、優れた気密性を有するものであることがわかる。

１：筒状支持体、２：凹状部、３：エンドキャップ、４：中空管、５；開口部、１０：金属箔被覆管、１１：筒状支持体、１２：金属箔、１３：接合部、１４：エンドキャップ、１５：中空管、１６：第１の接合部材、１７：第２の接合部材、２０：金属箔被覆管、２２：金属箔、２３：接合部、２４：エンドキャップ、２５：中空管、２６：第１の接合部材、２７：第２の接合部材、２８：封止部、１００：水素分離装置、１０１：ガス導入部、１０２：ガス排出部、１０３：ハウジング容器、１０４：金属箔被覆管、１０５：中空管、１０６：金属箔、１０７：チューブ、１０８：エンドキャップ

Claims (8)

1. 水素分離装置に用いられる金属箔被覆管であって、
   複数の孔を有する筒状支持体と、
   前記筒状支持体の外表面を被覆し、両端部が重なり合う金属箔と、
   第１の接合部材及び第２の接合部材により前記金属箔の両端部が重なり合う部分が挟まれてなる接合部と、
   前記筒状支持体の長手方向の一方の端部に設けられるエンドキャップと、
   前記筒状支持体の長手方向の他方の端部に設けられる中空管と、
   を備え、
   前記接合部が、前記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられ、
   前記第１の接合部材が、前記筒状支持体に接触させて設けられ、且つ
   前記第２の接合部材が、前記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、前記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように設けられる、
   金属箔被覆管。
2. 前記筒状支持体が、長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に設けられる凹状部を有し、且つ
   前記凹状部に前記第１の接合部材が設けられる、
   請求項１に記載の金属箔被覆管。
3. 前記金属箔が、前記筒状支持体の外表面の面積の７０％以上を被覆する、
   請求項１又は請求項２に記載の金属箔被覆管。
4. 前記第２の接合部材が、前記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して、前記第１の接合部材と幅方向に、１ｍｍ以上重なるように設けられる、
   請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の金属箔被覆管。
5. 前記金属箔が、パラジウム及びパラジウム合金の少なくとも一方を含む、
   請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の金属箔被覆管。
6. 水素分離装置に用いられる金属箔被覆管の製造方法であって、
   長手方向の一方の端部にエンドキャップを備え、他方の端部に中空管を備える、複数の孔を有する筒状支持体を用意する工程と、
   前記筒状支持体の長手方向の少なくとも一部又は長手方向の全体に接触させて第１の接合部材を設ける工程と、
   前記筒状支持体の外表面に、金属箔を両端部が重なり合うように巻き付ける工程と、
   第２の接合部材を、前記金属箔の両端部が重なり合う部分を介して前記第１の接合部材の一部又は全体と重なるように配置し、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材を、前記金属箔の両端部が重なり合う部分を挟み込むように接合し、接合部を形成する工程と、
   を備える、
   金属箔被覆管の製造方法。
7. 前記接合部の形成が、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材に対して、レーザーを照射することにより行われる、
   請求項６に記載の金属箔被覆管の製造方法。
8. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の金属箔被覆管と、
   前記金属箔被覆管を収容する、ガス導入部及びガス排出部を備えるハウジング容器と、を備え、且つ
   前記金属箔被覆管の前記中空管が設けられる端部が、前記ガス排出部に接続又は装入される、
   水素分離装置。