JPS62128903A - 超高純度水素透過セル - Google Patents

超高純度水素透過セル

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JPS62128903A
JPS62128903A JP26495985A JP26495985A JPS62128903A JP S62128903 A JPS62128903 A JP S62128903A JP 26495985 A JP26495985 A JP 26495985A JP 26495985 A JP26495985 A JP 26495985A JP S62128903 A JPS62128903 A JP S62128903A
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coil spring
cell
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hydrogen
gas
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Tadahiro Omi
忠弘 大見
Mitsushi Tsujimoto
辻本 光志
Yutaka Koyama
児山 豊
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NIPPON PAIONIKUSU KK
Japan Pionics Ltd
Seiko Electronic Components Ltd
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NIPPON PAIONIKUSU KK
Japan Pionics Ltd
Seiko Electronic Components Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超高純度水素透過セルに関し、さらに詳細には
クラックのないコイルスプリングが挿入されたパラジウ
ム合金細管を使用した超高純度水素透過セルに関する。
半導体産業などにおける水素ガスの需要は急速に増加し
つつあり、これらの分野の技術の高度化に伴い、使用さ
れるガスも極めて純度の高いものが要求される。
〔従来の技術〕
パラジウムおよびパラジウム合金が水素ガスだけを選択
的に透過することは知られており、この特性を利用して
高純度水素を得るためにパラジウム合金透過膜を用いた
水素精製装置が使用されている。このような水素精製装
置は例えばパラジウム合金水素透過セル、ガスクーラー
、配管、継手およびバルブなどから構成されている。水
素透過セルは通常は一端が封じられた複数本のパラジウ
ム合金細管が開口端で管板に固定されてセル内に収納さ
れ、このパラジウム合金および管仮によってセル内が二
つの空間に仕切られ、パラジウム合金細管の外側が一次
側、内側が二次側とされたものである。パラジウム合金
細管の内部には一次側と二次側との差圧に耐えることが
でき、かつ、透過した水素の流路空間を保つためにスプ
リングが挿入されている。
水素ガスの精製時には水素透過セルを300〜500℃
に加熱しながら、原料ガスが加圧状態でセルの一次側に
供給され、水素ガスのみがパラジウム合金細管の外側(
−次側)から内側(二次側)へと選択的に透過され、コ
イルスプリングの流路空間およびセルの二次側空間を経
由してセルの精製ガスの出口に達する。
パラジウム合金細管は充分に脱ガス処理された純度の高
いパラジウム合金膜を使用することにより、ヘリウムリ
ークテストでI X 10− ” atm/cc se
cに合格するものが得られ不純物の漏れは全くなく、透
過時点における水素ガスの純度は実質的に100%であ
るとされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなパラジウム合金細管を使用し
た水素透過セルを精製装置に用いても、セルの出口では
純度が低下し、長時間精製を続けても9!It 999
〜99.9999%が限界であり、これ以上の純度の精
製水素ガスを得ることができず、サブミクロン級の半導
体製造などの技術の高度化に対処出来ないという問題点
があった。
本発明は従来の水素透過セルにおける純度低下の原因を
究明するとともに改善を加えることによって99.99
999%以上の超高純度水素ガス用の水素透過セルを得
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らはパラジウム合金細管を用いた水素透過セル
から超高純度水素を得るべく鋭意研究を続けた結果、パ
ラジウム合金細管に挿入されたコイルスプリングに多数
の微細なりラックがあり、このクラックが精製水素ガス
の純度に大きく影晋することを見出し、本発明に到達し
た。
すなわち本発明は、内部にコイルスプリングが挿入され
た複数本のパラジウム合金細管を透過膜とする超高純度
水素透過セルにおいて、該コイルスプリングの表面にク
ラックがないことを特徴とする超高純度水素透過セルで
ある。
本発明の水素透過セルは第5図に示す縦断面概略図のよ
うに構成され、ガスの入口1、出口2およびプリードロ
3を有するステンレス製などの円筒状のセル4内に一端
が封じられ、内部にコイルスプリング5が挿入された複
数本のパラジウム合金細管6.−.6がその開口端で管
板7にそれぞれ固定されて収納され、このパラジウム合
金細管6.°・・、6および管板7によってセルの内部
が二つの空間に仕切られ、パラジウム合金細管6.・・
−16の外側が一次側、内側が二次側とされたものであ
る。
本発明において、パラジウム合金細管に挿入されるコイ
ルスプリングの材料は使用温度に十分な耐熱性を備え、
パラジウム合金と反応せず内蔵ガス成分が十分に少ない
ものが選ばれる。
コイルスプリングの金属線材はステンレス、C。
−Ni−Cr合金などであり、金属線材の径は0.1〜
0、8mmφ程度であり、コイルとしての外径はパラジ
ウム合金細管の内径よりも若干小さめとされ、通常0.
8〜2.8mmである。
コイルスプリングの表面には通常、摩耗傷、亀裂、小孔
などの種々な形状の微細な凹みがあり、これらは肉眼で
見ることは困難であるが電子顕微鏡による拡大写真で詳
細に観察することができる。しかしながら奥行の深い凹
みについてその内部まで照写できず、この部分は黒色と
なっている。
本発明においてクラックとはスプリング表面の凹みのう
ち、電子顕微鏡による4500倍拡大写真で黒色部の面
積が20mm2以上である凹みのことを指す。
第1図は本発明で使用される表面にクラックのないコイ
ルスプリングの電子顕微鏡による450倍拡大写真であ
り、第2図は4500倍拡大写真である。表面に線状の
凹みはあるが、いずれも浅く凹みの奥まで照写されてお
り、クラックは存在しない。
第3図は従来、使用されてきたコイルスプリングの45
0倍拡大写真であり、第4図は4500倍拡大写真であ
る。第3図においてはクラックが黒色に写し出されて点
在するものが第4図においては黒色部の面積は20mm
2よりも大きく、クラックであることが認められる。第
3図から明らかなように、第4図にみられるようなりラ
ックが450倍拡大の一視野の中に極めて多数存在する
。本発明に使われているコイルスプリングの表面には第
1図のように450倍拡大視野像の中にクラックがほと
んど存在しない。このように450倍拡大視野像の中に
クラックがはきんど観察されない状態を本発明ではクラ
ックがない状態と定義する。
表面にクラックのあるコイルスプリングを水素透過セル
に用いると、クラックに浸入し滞留した水分、空気など
の不純ガスがガスの精製時に徐々に外部に漏れ出して、
長時間にわたって精製水素ガス中に混入し純度を低下さ
せるので高純度水素ガスを得ることができない。
本発明に使用されるクラックのないスプリングを得る方
法には特に制限はないが、例えば次のようにして得るこ
ともできる。1回あるいは2回の真空溶解により充分に
脱ガスされたステンレスまたはCo−N 1−Cr合金
などを冷間伸線し、光輝焼鈍後、研摩布などによる表面
研摩を行う。
続いて所定の太さに冷間延伸し700〜800℃で熱処
理後、所望により化学研摩などの処理を行うことにより
クラックのない線材とし、これを芯線に巻きつけてコイ
ルスプリングに加工する。
コイルスプリングが挿入されるパラジウム合金細管とし
しては水素透過効率および機械的強度などから通常は外
径1.0〜3.0mm、厚さ30〜200μ程度のもの
が使用される。また水素透過性が大きく、加工性が良け
ればその材質には特に制限はないが、パラジウムと銀、
金、ロジウム、ルテニウムなどの合金が好ましく、例え
ばパラジウムと銀5〜50%からなる合金、パラジウム
と銀5〜40%および金1〜20%からなる合金、なら
びにパラジウムと銀5〜40%およびロジウム2〜10
%からなる合金などが挙げられ、これらの合金を用いて
従来の方法により細管とされ水素透過セルに使用される
〔発明の効果〕
本発明の超高純度水素透過セルを使用することにより、
水素ガスを従来得ることができなかった99.9999
9%以上の純度に精製することが可能となり、半導体の
超高集積化などに対し太きく貢献することが期待される
〔実施例〕
実施例に 度の真空溶解により内部ガスが充分に除去されたスプロ
ン(セイコー電子部品■製、Co−Ni−Cr合金)を
冷間伸線により0.8mmφとし光輝度焼鈍およびエン
ドレス研摩布による表面研摩により線材表面のクラック
を除去した。次に0、3mmφまで冷間伸線し、窒素ガ
ス中700℃で熱処理後、さらに0.2mmφに伸線し
た線材を芯線に巻きつけることにより外径1.3mm、
ピッチ0、75mm、長さ340mmのコイルスプリン
グとした。
このコイルスプリングの表面には第1図および第2図の
拡大写真で示したようにクラックは認められなかった。
このようなりラックのないコイルスプリングが1市人さ
れた外径1.6mm、厚さ80μ、長さ330mmのパ
ラジウム合金細管135本を管仮に固定しセル内に収納
して水素透過セルとした。
この水素透過セルに原料水毒ガス(ボンベ詰水素)を−
次側圧力3.5 kg/ciG 、二次側圧力0、03
kg / cnf Gで15001 / hrで流し、
セルノ出ロガスについて露点測定ならびに窒素および酸
素の分析を行った。その結果、第1表に示すように純度
99.99999%以上の水素ガスが得られることがわ
かった。露点測定にはパナメ) IJブックモデル70
0型(日本パナメl−1)ツタ社製)を用い水分を求め
、02、N2、C01Co2、メタンバガスクロマトグ
ラフ(TCD)および炎イオン検出器(PID)で分析
し、これらを全体から差し引いた差を水素ガスの純度と
した。
比較例1 クラックのないコイルスプリングを用いる代わりに第3
図および第4図の拡大写真で示したように表面に種々の
クラックを有するコイルスプリングを用いた他は実施例
1と同じ水素透過セルを用い実施例1と同じ条件で水素
ガスの精製を行った。その結果は第1表に示すとおりで
あり、純度は99.9999%よりも低いものしか得ら
れなかった。
第1表
【図面の簡単な説明】
第1〜2図は本発明に使用するコイルスプリングの表面
の電子顕微鏡による拡大写真であり、第3〜4図は従来
のコイルスプリングの表面の電子顕微鏡による拡大写真
であり、第5図は水素透過セルの縦断面概略図である。 図における番号は以下のとおりである。 1、入口 2.出口 3.プリードロ 4.セル5、コ
イルスプリング 6.パラジウム合金細管7、管板 特許出願人 大 見 忠 弘(他2名)代理人 弁理士
 小 堀 貞 文 算1図         甚30 第2図         名4図 第5図 手続補正書(方式) %式% 事件の表示 昭和60年特許願第264959号 発明の名称 超高純度水素透過セル 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 宮城県仙台市米ケ袋2−1−17−301氏名大
見忠弘

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部にコイルスプリングが挿入された複数本のパラジウ
    ム合金細管を透過膜とする超高純度水素透過セルにおい
    て、該コイルスプリングの表面にクラックがないことを
    特徴とする超高純度水素透過セル
JP26495985A 1985-11-27 1985-11-27 超高純度水素透過セル Expired - Fee Related JPH0621001B2 (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376167A (en) * 1991-12-19 1994-12-27 Institut Francais Du Petrole Purifying device for hydrogen comprising a base made of an alloy of the same composition as that of the tubes
JP2008161805A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 水素分離用金属細管及びその製造方法
JP2010188241A (ja) * 2009-02-16 2010-09-02 Taiyo Nippon Sanso Corp ガス精製方法
EP2896595A1 (en) 2014-01-16 2015-07-22 Japan Pionics Co., Ltd. Palladium alloy membrane unit, storage structure thereof, and method of purifying hydrogen by using the same
JP2015174815A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 日本パイオニクス株式会社 水素精製装置及びそれを用いた水素精製システム
KR20170030430A (ko) 2015-09-09 2017-03-17 니폰 파이오니쿠스 가부시키가이샤 가스 정제 장치
US9809454B2 (en) 2014-10-24 2017-11-07 Japan Pionics Co., Ltd. Method for refining hydrogen
CN115340068A (zh) * 2022-08-23 2022-11-15 中国原子能科学研究院 氢同位素纯化装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376167A (en) * 1991-12-19 1994-12-27 Institut Francais Du Petrole Purifying device for hydrogen comprising a base made of an alloy of the same composition as that of the tubes
JP2008161805A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 水素分離用金属細管及びその製造方法
JP2010188241A (ja) * 2009-02-16 2010-09-02 Taiyo Nippon Sanso Corp ガス精製方法
EP2896595A1 (en) 2014-01-16 2015-07-22 Japan Pionics Co., Ltd. Palladium alloy membrane unit, storage structure thereof, and method of purifying hydrogen by using the same
KR20150085775A (ko) 2014-01-16 2015-07-24 니폰 파이오니쿠스 가부시키가이샤 팔라듐 합금막 유닛, 그 수납 구조물, 및 이들을 이용한 수소 정제 방법
US9433889B2 (en) 2014-01-16 2016-09-06 Japan Pionics Co., Ltd. Palladium alloy membrane unit, storage structure thereof, and method of purifying hydrogen by using the same
JP2015174815A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 日本パイオニクス株式会社 水素精製装置及びそれを用いた水素精製システム
TWI554469B (zh) * 2014-03-18 2016-10-21 Japan Pionics A hydrogen purifying apparatus and a hydrogen purifying system using the same
US9809454B2 (en) 2014-10-24 2017-11-07 Japan Pionics Co., Ltd. Method for refining hydrogen
KR20170030430A (ko) 2015-09-09 2017-03-17 니폰 파이오니쿠스 가부시키가이샤 가스 정제 장치
CN115340068A (zh) * 2022-08-23 2022-11-15 中国原子能科学研究院 氢同位素纯化装置

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