JPH049724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば核融合炉燃料給排気系におけ
る不純物の除去工程に利用され得る高純度水素精
製装置に関するものである。

従来の技術 従来、高純度水素の製造法としてパラジウム合
金膜を用いたものが知られており、この方法は、
パラジウムの水素透過性が極めて大きいことを利
用して不純物と水素との分離を行なうものであ
り、すなわちパラジウム系合金の膜を加熱し、不
純物を含んだ水素ガス中の水素のみを透過させ、
高純度の水素を精製するものであり、今日最も高
純度の水素を得ることのできる方法とされてい
る。

ところでパラジウム合金膜を用いた従来の水素
精製装置は第２図に示すようにPd−Ag合金膜管
１の一端１ａを直接本体（通常ステンレス製）２
に溶接し、Pd−Ag合金膜管１の他端１ｂは同じ
材質のもので封じられている。そして第２図では
省略しているが通常、Pd−Ag合金膜管１を加熱
するためにその外側（すなわち一次側）にヒータ
が設けられており、加熱温度を均一にするために
ステンレスの粉（切り粉）等を入れる場合があ
る。処理すべき水素ガスはPd−Ag合金膜管１の
外側に供給され、水素だけが管１の外側より内側
へ透過して二次側へ引き出されるように構成され
ている。

しかしこのような従来装置においてはパラジウ
ム合金は非常にもろいので、上述のようにPd−
Ag合金膜管を直接ステンレス等の本体に溶接し
た場合には溶接部に割れが入り易く、それにより
リークが発生し二次側（高純度水素側）に不純物
が流入するため信頼性が甚だ低い。また、上述の
ようなPd−Ag合金膜管を製作する場合通常機械
工作的方法が用いられているため管の内側および
外側とも油脂がほこり等で相当汚れている。その
ため先端の封じている構造では管内部の洗浄を十
分に行なうことができず、二次側に不純物ガスが
発生し、水素の純度を低下させる原因となつてい
る。さらに加熱温度を均一にするために一次側に
ステンレス等の粉を多量に充填したものにおいて
はそこから不純物が発生し、パラジウム合金膜を
腐食させて穴をあけてしまう場合がある。

ところで従来技術の一つとして日本原子力学会
誌Vol24、No.６ 1982年発行にはPd−Ag膜管の
一端を封じ他端をニツケル管に銀ロウ付けし、こ
れをステンレス鋼製の外管に溶着した水素精製器
が開示されている。この構造では上述の種々の問
題点のうち溶接部位の割れに伴なう欠点は解消さ
れ得るが、その他の問題については実質的に解決
することができない。

発明が解決しようとする問題点 そこで本発明は、パラジウム膜管の溶接部の割
れの問題に加えて、パラジウム膜管の洗浄の困難
な点、パラジウム合金膜管を腐食させる不純物ガ
ス発生の問題および漏れによる不純物混入の問題
を解決した高純度水素精製装置を提供することを
目的とする。

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明による高
純度水素精製装置は、パラジウム系合金の管状膜
を両端部を開放端とし、その一端部を溶接やロウ
付けの容易なニツケル製の管状部材を介して固着
し、管状膜の他端部に上記管状部材と同じ材料か
ら成る封止部材を嵌合固着し、また上記管状部材
に対する加熱ヒータを純金属製の支持体で支持
し、更にシール部材に超真空フランジを用いたこ
とを特徴としている。

作 用 以上のように構成したことにより、本発明によ
る高純度水素精製装置においては、本体ステンレ
ス鋼製の本体とパラジウム系合金の管状膜との間
に挿置されるニツケル製の管状部材は本体と管状
膜との熱膨張率の間の熱膨張率を有しているので
各接合部におけるひずみを低く押さえることがで
き、溶接部等に割れやひびの生じるのを防ぐこと
ができる。使用するパラジウム系合金の管状膜は
両端が開放しているので組立て作業に先立つて容
易にかつ十分に洗浄することができ、従つて油脂
やほこり等に起因して不純物ガスが二次側へ混入
する恐れはない。

加熱ヒータを支持する例えば明酸素銅のような
純金属製の支持体は円筒状にしその外側にヒータ
を巻き付けるようにできるので、パラジウム系合
金の管状膜はヒータの円筒状支持体に内接するか
或いは多少のすき間があつても加熱温度を均一に
することができ、また不純物を発生する材料をほ
とんど含んでいないので管状膜を腐食させること
がない。さらに超高真空フランジを用いたことに
よつて漏れによる不純物の混入の恐れがない。実
際本装置を用いて精製した水素中の不純物を
MSQによつて測定したところ、その含有量は
0.1ppm以下であつた。

実施例 以下、添附図面の第１図を参照して本発明の一
実施例について説明する。

第１図には高純度水素精製装置の一実施例を概
略的に示し、３はステンレス製の本体、４はPd
−Ag管状膜で、この管状膜４の一方の開端４ａ
はニツケルの管状部材５の一端にパラジウムロウ
材を用いてロウ付けされ、管状部材の他端は本体
３の端壁６に溶接されている。一方、管状膜４の
他方の開端４ｂにはニツケルの封止部材７が嵌合
ロウ付けされている。こうして構成された管状膜
組立体が二つ図示されているが、その数は任意に
（例えば一つまたは三つ以上に）設計することが
できる。管状膜組立体の外周にはその全長にわた
つてのびる無酸素銅製の円筒体８が挿置されてお
り、この円筒体８は一端で本体３の端壁９に固定
されており、そしてこの円筒体８の外周面上には
ヒータ１０が巻回されている。ヒータ１０は図示
してない導線を介して外部電源に接続され、また
本体３内は図示してないが当然排気系に接続され
ている。

また第１図において１１は精製すべき水素ガス
の導入管であり、その先端は本体３内に開放して
いる。管状膜組立体の内部はふた部材１２に設け
られた精製水素取出管１３へ空所１４を介して連
通している。本体３の両端のフランジ３ａ，３ｂ
と各組合さつた端壁６，９との間および端壁６と
ふた部材１２との間のシール部は、99.99999％以
上の高純度の水素を精製する観点から装置内部を
超高真空にできしかも200℃以上の高温にも耐え
得るようにするためにそれぞれメタルガスケツト
１５，１６，１７を使用し、超高真空フランジを
形成している。

効 果 以上説明してきたように本発明による高純度水
素精製装置においては次のような効果が得られ得
る。

(1) 溶接部等に割れの生じる危険がなく、装置の
信頼性を向上させることができる。

(2) パラジウム系合金を含む全ての部品の洗浄を
容易にかつ十分に行なうことができ、不純物ガ
スの発生を防止して水素の精製純度を向上させ
ることができる。

(3) 一次側に不純物ガスを発生させるものがほと
んどなくなり、パラジウム系合金の腐食を防止
でき、その結果装置の安定した動作を保証する
ことができる。

(4) 超高真空フランジの使用により漏れによる不
純物混入を防止できる。

(5) ニツケル等の中間連結部材の使用により組立
ての際の溶接やロウ付けが容易となり、製造コ
ストを低減させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、
第２図は従来装置の構造を示す部分断面図であ
る。 図中、３：本体、３ａ，３ｂ：フランジ、４：
パラジウム系合金の管状膜、５：ニツケル管状部
材、６，９：端壁、７：ニツケル封止部材、８：
ヒータ支持体、１２：ふた部材、１５，１６，１
７：メタルガスケツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステンレス鋼製の本体にパラジウム系合金の
   管状膜を溶接し、この管状膜を加熱し、不純物を
   含んだ水素ガス中の水素のみを透過させ高純度の
   水素を精製するようにした高純度水素精製装置に
   おいて、パラジウム系合金の管状膜を両端部を開
   放端とし、その一端部を溶接やロウ付けの容易な
   ニツケル製の管状部材を介して固着し、管状膜の
   他端部に上記管状部材と同じ材料から成る封止部
   材を嵌合固着し、また上記管状部材に対する加熱
   ヒータを純金属製の支持体で支持し、更に各シー
   ル部材に超高真空フランジを用いたことを特徴と
   する高純度水素精製装置。