JP7765005B2 - Metal foil coated tube, method of manufacturing metal foil coated tube, and hydrogen separation device - Google Patents
Metal foil coated tube, method of manufacturing metal foil coated tube, and hydrogen separation deviceInfo
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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。 This disclosure relates to metal foil-coated tubes, methods for manufacturing metal foil-coated tubes, and hydrogen separation devices.
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。 Problems such as global warming caused by the increase in carbon dioxide emissions resulting from the consumption of fossil fuels are becoming more serious. In recent years, fuel cells, a clean energy source, have been attracting attention as a solution to these problems.
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。
The fuel for fuel cells is hydrogen, and various methods for separating hydrogen have been investigated, including the use of metal foils that selectively allow hydrogen gas to pass through.
For example, Patent Document 1 discloses a cylindrical hydrogen separator comprising a cylindrical hydrogen separation membrane formed by butt-welding the end faces of Nb-Ni-Ti alloy plates to form a cylindrical shape, and a porous body adhered to the inside of the cylindrical hydrogen separation membrane.
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。 The cylindrical hydrogen separator disclosed in Patent Document 1 is manufactured by wrapping a cylindrical hydrogen separation membrane around a porous body and welding the butted or overlapping portions of the cylindrical hydrogen separation membrane. However, this requires advanced technology and poses the risk of reduced airtightness and reduced productivity due to poor welding, etc.
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。 In response to the above problem, Patent Document 2 proposes a hydrogen separation membrane module including a cylindrical support body having a plurality of holes and a hydrogen separation membrane layer disposed on the outer surface of the support body and allowing selective permeation of hydrogen gas from a mixed gas. The hydrogen separation membrane layer is formed into an annular structure from sheet-like hydrogen separation membrane elements having first and second end portions positioned on opposite sides of the support body. The annular structure includes an annular portion surrounding the support body and a joint portion where the first and second end portions are overlapped and fixed to each other, and the joint portion is overlapped on the annular portion so that one of the first and second end portions is folded back onto the annular portion.
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。 The present inventors have now discovered that there is room for further improvement in the productivity of the hydrogen separation membrane module disclosed in Patent Document 2.
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。 The problem to be solved by this disclosure is to provide a metal foil-coated tube with excellent airtightness and productivity, a method for manufacturing such a metal foil-coated tube, and a hydrogen separation device equipped with such a metal foil-coated tube.
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。
The specific means for achieving the objectives are as follows:
<1> A cylindrical support having a plurality of holes;
a metal foil covering the outer surface of the cylindrical support and having both ends overlapping each other;
a joint formed by sandwiching the overlapping portions of both ends of the metal foil between a first joint member and a second joint member;
an end cap provided at one end in the longitudinal direction of the cylindrical support;
a hollow tube provided at the other end in the longitudinal direction of the cylindrical support;
Equipped with
The joint portion is provided over at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or over the entire longitudinal direction,
the first bonding member is provided in contact with the cylindrical support body, and the second bonding member is provided so as to overlap a part or the whole of the first bonding member via a portion where both end portions of the metal foil overlap.
Metal foil coated tube.
<2> The cylindrical support body has a recessed portion provided in at least a part of the longitudinal direction or the entire longitudinal direction, and the first joining member is provided in the recessed portion.
The metal foil-coated tube according to <1> above.
<3> The metal foil covers 70% or more of the area of the outer surface of the cylindrical support.
The metal foil-coated tube according to <1> or <2> above.
<4> The second bonding member is provided so as to overlap the first bonding member by 1 mm or more in the width direction via a portion where both end portions of the metal foil overlap.
The metal foil-coated tube according to any one of <1> to <3> above.
<5> The metal foil contains at least one of palladium and a palladium alloy,
The metal foil-coated tube according to any one of <1> to <4> above.
<6> A step of preparing a cylindrical support having a plurality of holes, the cylindrical support having an end cap at one end in a longitudinal direction and a hollow tube at the other end;
a step of providing a first joining member in contact with at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or the entirety of the cylindrical support body in the longitudinal direction;
a step of wrapping a metal foil around the outer surface of the cylindrical support body so that both ends of the metal foil overlap each other;
a step of arranging a second bonding member so as to overlap a part or the whole of the first bonding member via a portion where both end portions of the metal foil overlap, and bonding the first bonding member and the second bonding member so as to sandwich the portion where both end portions of the metal foil overlap, thereby forming a bond;
Equipped with
Method for manufacturing metal foil coated tube.
<7> The formation of the joint is performed by irradiating the first joint member and the second joint member with a laser.
The method for producing a metal foil-coated tube according to <6> above.
<8> The metal foil-clad tube according to any one of <1> to <5> above,
a housing vessel that accommodates the metal foil-coated tube and has a gas inlet and a gas outlet;
and an end of the metal foil-covered tube where the hollow tube is provided is connected to or inserted into the hydrogen gas discharge part.
Hydrogen separation device.
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。 The present disclosure provides a metal foil-coated tube with excellent airtightness and productivity, a method for manufacturing the metal foil-coated tube, and a hydrogen separation device equipped with the metal foil-coated tube.
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。 The following describes in detail the modes for implementing the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, and do not limit the present disclosure.
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。 In this disclosure, numerical ranges indicated using "~" include the numerical values before and after "~" as the minimum and maximum values, respectively.
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。 In the numerical ranges described in stages in this disclosure, the upper or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in stages. Furthermore, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper or lower limit value of that numerical range may be replaced with the value shown in the synthesis examples.
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。 In this disclosure, the term "process" includes not only processes that are independent of other processes, but also processes that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the purpose of the process is achieved.
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。 In this disclosure, a combination of two or more preferred aspects is a more preferred aspect.
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。 The elements in the drawings shown in this disclosure are not necessarily drawn to scale, with emphasis instead being placed on clearly illustrating the principles of the disclosure.
(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。
(Metal foil coated tube)
The metal foil clad tube of the present disclosure comprises:
a cylindrical support having a plurality of holes;
a metal foil covering the outer surface of the cylindrical support and having both ends overlapping each other;
a joint formed by sandwiching the overlapping portions of both ends of the metal foil between a first joint member and a second joint member;
an end cap provided at one end in the longitudinal direction of the cylindrical support;
a hollow tube provided at the other end in the longitudinal direction of the cylindrical support,
The joint portion is provided over at least a portion of the longitudinal direction of the cylindrical support body or over the entire longitudinal direction, the first joint member is provided in contact with the cylindrical support body, and the second joint member is provided so as to overlap a portion or the entirety of the first joint member through the portion where both ends of the metal foil overlap.
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。
As a result of extensive research by the present inventors, it has been found that by adopting the above-mentioned configuration, it is possible to provide a metal foil-covered tube having excellent airtightness and productivity.
The mechanism of action of this excellent effect is not clear, but is presumed as follows.
The metal foil provided in the metal foil covered tube having the above-described configuration has both ends overlapping each other, and the overlapping portions are sandwiched by the joints, so it is presumed that the metal foil has excellent airtightness.
Furthermore, the metal foil-coated tube having the above-described configuration can be manufactured by wrapping the metal foil around the cylindrical support body so that both ends of the metal foil overlap, and then forming a joint that sandwiches the overlapping portion. Therefore, manufacturing the metal foil-coated tube does not require advanced technology, and it is presumed that this method has excellent productivity.
<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。
<Cylindrical Support>
The metal foil clad tube of the present disclosure comprises a tubular support having a plurality of holes.
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。
The material constituting the cylindrical support is not particularly limited, and examples thereof include metals, metal oxides, and glass.
Examples of metals include iron, chromium, aluminum, magnesium, copper, nickel, manganese, and alloys thereof.
Examples of the metal oxide include oxides of the metals described above.
Among the above, from the viewpoints of heat resistance, mechanical strength, etc., an alloy of iron and chromium is preferred, and an alloy containing 50 mass% or more of iron and 10.5 mass% or more of chromium (so-called stainless steel) is more preferred.
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。 The cylindrical support can be a sintered body produced by sintering the above-mentioned materials.
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。
From the viewpoint of mechanical strength and hydrogen gas permeability, the porosity of the cylindrical support is preferably 20% to 60%, and more preferably 30% to 50%.
The porosity of the cylindrical support is measured in accordance with JIS R 1634:1998.
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。 There are no particular limitations on the shape of the cylindrical support, as long as it has a cylindrical shape. Examples of cylindrical supports include cylindrical, elliptical, and polygonal shapes. From the perspective of mechanical strength, a cylindrical shape is preferred.
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。
The cylindrical support preferably has a recessed portion provided in at least a part of the longitudinal direction or in the entire longitudinal direction, whereby a first joining member constituting a joining portion, which will be described later, can be provided in the recessed portion.
By providing the first joining member in the recessed portion, the joining portion consisting of the first joining member and the second joining member and the metal foil sandwiched between the joining portions can be prevented from moving on the outer surface of the cylindrical support body, thereby further improving airtightness.
Furthermore, by providing a recessed portion in the first joining member, a planar shape can be formed on the first joining member, thereby improving the weldability between the first joining member and the cylindrical support body using a laser or the like, and further improving airtightness.
1 and 2 show an embodiment of a cylindrical support 1 having a recess 2. In FIG.
Note that Fig. 1 is a perspective view showing one embodiment of the cylindrical support body 1. Fig. 2 is a cross-sectional view of the cylindrical support body 1 taken along line A-A of Fig. 1. Note that although Figs. 1 and 2 show a cylindrical cylindrical support body 1, the present invention is not limited to this.
In FIG. 1, reference numeral 3 denotes an end cap, reference numeral 4 denotes a hollow tube, and reference numeral 5 denotes an opening of the hollow tube.
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。 The thickness of the cylindrical support is not particularly limited as long as it is capable of supporting the metal foil and providing sufficient mechanical strength to the metal foil-coated tube, but may be, for example, 0.1 mm to 10 mm. In Figure 4, the thickness of the cylindrical support 11 is indicated by d1.
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。 The length of the cylindrical support is not particularly limited and can be, for example, 100 mm to 1000 mm.
<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。
<Metal foil>
The metal foil-coated tube of the present disclosure includes a metal foil covering the outer surface of a cylindrical support body and overlapping both ends.
The metal foil-coated tube of the present disclosure can be manufactured by wrapping metal foil around a cylindrical support, and it is presumed that this can compensate for the mechanical strength of the metal foil.
The metal foil may cover the entire outer surface of the cylindrical support, or may cover only a part of it. From the viewpoint of airtightness of the metal foil-coated tube, the metal foil preferably covers 70% or more, and more preferably 80% or more of the area of the outer surface of the cylindrical support.
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。
From the viewpoint of selective hydrogen gas permeability, heat resistance, etc., the metal foil preferably contains at least one of palladium and a palladium alloy.
Palladium alloys include alloys of palladium with one or more metals selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, indium, gallium, tin, and zinc.
Among the above, an alloy of palladium and silver is preferred from the viewpoint of selective hydrogen permeability.
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。 The sum of the palladium and palladium alloy contents relative to the total mass of the metal foil is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more.
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。 From the standpoint of selective hydrogen gas permeability, durability, etc., the atomic ratio of palladium in the palladium alloy is preferably 10 at% to 50 at%.
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。 From the standpoint of selective hydrogen gas permeability, heat resistance, durability, etc., the thickness of the metal foil is preferably 0.01 mm to 0.1 mm, and more preferably 0.02 mm to 0.08 mm.
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。
The metal foil has both ends overlapping each other, and the overlapping portions are sandwiched by a joint portion, which will be described later.
From the viewpoint of airtightness of the metal foil coated tube, the width of the overlapping portion is preferably 1 mm to 10 mm, and more preferably 3 mm to 6 mm.
<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。
<Joint part>
The metal foil-coated tube of the present disclosure includes a joint portion having a first joint member and a second joint member, where the overlapping portions of the metal foil are sandwiched between the first and second joint members of the joint portion, thereby improving the airtightness of the metal foil-coated tube.
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。
The joint is provided over at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or over the entirety of the cylindrical support body in the longitudinal direction.
The joint is preferably provided over the entire longitudinal length of the cylindrical support, and more preferably extends over part or the entire longitudinal length of the end caps and hollow tube provided at both ends of the cylindrical support.
<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。
<First Joining Member>
The first joining member is provided in contact with the cylindrical support body.
When the cylindrical support has a recess, the first joining member is preferably provided in the recess, which may extend partially or entirely along the longitudinal direction of the end cap and the hollow tube.
In addition, when the cylindrical support body does not have a recessed portion, the first joining member may be provided on the outer surface of the cylindrical support body. From the viewpoint of airtightness, it is preferable that the first joining member and the cylindrical support body are joined together.
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。
The material constituting the first joining member is not particularly limited, and the same material as that constituting the cylindrical support body can be used.
From the viewpoint of airtightness and strength of the joint, it is preferable that the material constituting the first joint member is the same as the material constituting the cylindrical support body.
Among the above-mentioned materials, the material constituting the first joining member is preferably a metal such as iron, chromium, aluminum, magnesium, copper, nickel, manganese, or an alloy thereof. By forming the first joining member from the above-mentioned metal, it becomes possible to join the first joining member to the cylindrical support body by laser welding, and the productivity of the metal foil coated tube can be improved.
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。 From the standpoint of airtightness and joint strength, the thickness of the first joining member is preferably 0.1 mm to 1 mm, and more preferably 0.3 mm to 0.7 mm. In Figure 4, the thickness of the first joining member 16 is indicated by d2.
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。 From the standpoint of productivity, the width of the first joining member is preferably 2 mm to 10 mm, and more preferably 3 mm to 8 mm. In Figure 4, the width of the first joining member 16 is indicated by w.
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。 The length of the first joining member is not particularly limited and can be, for example, 100 mm to 1000 mm. In Figure 3, the length of the first joining member 16 is indicated by 1.
<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。
<Second Joining Member>
The second bonding member is provided so as to overlap a part or the whole of the first bonding member via the overlapping portion of both ends of the metal foil.
From the viewpoint of airtightness of the metal foil covered tube, the second joint member is preferably provided so as to overlap the entire first joint member via the portion where both ends of the metal foil overlap.
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。
The second joining member is preferably arranged so as to overlap the first joining member by 1 mm or more in the width direction via the overlapping portion of both ends of the metal foil, more preferably so as to overlap by 3 mm or more, and even more preferably so as to overlap by 5 mm or more.
By overlapping the second joining member with the first joining member by 1 mm or more in the width direction, joining of the first joining member and the second joining member using a laser or the like becomes easier, and productivity can be further improved. In addition, by overlapping the second joining member with the first joining member by 1 mm or more in the width direction, the airtightness of the metal foil coated tube and the strength of the joint can be improved.
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。 The material constituting the second joining member, as well as the preferred thickness, width, and length of the second joining member, are the same as those for the first joining member, so further description is omitted here.
<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。
<End cap>
The metal foil-coated tube of the present disclosure includes an end cap at one longitudinal end, which allows the one end of the metal foil-coated tube to be sealed, thereby improving airtightness and strength.
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。
The material constituting the end cap is not particularly limited, and the same material as that constituting the cylindrical support body can be used.
From the viewpoint of heat resistance, bonding strength, etc., it is preferable that the material constituting the end caps is the same as the material constituting the cylindrical support body.
<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。
<Hollow tube>
The metal foil-clad tube of the present disclosure includes a hollow tube at the other longitudinal end thereof, and hydrogen gas is extracted from an opening in the hollow tube of the metal foil-clad tube.
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。
The material for forming the hollow tube is not particularly limited, and the same material as that for forming the cylindrical support can be used.
From the viewpoint of heat resistance, bonding strength, etc., it is preferable that the material constituting the hollow tube is the same as the material constituting the cylindrical support.
<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。
<Sealing part>
The metal foil-coated tube of the present disclosure may be provided with a sealing portion for sealing the boundary between the cylindrical support and the end cap and hollow tube, thereby further improving airtightness and joint strength.
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。
The material constituting the sealing portion is not particularly limited, and the same material as that constituting the cylindrical support can be used.
From the viewpoint of heat resistance, bonding strength, etc., it is preferable that the material constituting the sealing portion is the same as the material constituting the cylindrical support body.
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。 Next, one embodiment of the metal foil coated tube of the present disclosure will be described with reference to Figures 3 to 5. Figures 3 and 5 are perspective views showing one embodiment of the metal foil coated tube of the present disclosure. Figure 4 is a cross-sectional view of the metal foil coated tube shown in Figure 3 taken along line B-B.
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。 As shown in Figures 3 and 4, the metal foil-coated tube 10 comprises a cylindrical support 11, metal foil 12, a joint 13, an end cap 14, and a hollow tube 15.
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。 The metal foil-coated tube 10 shown in Figures 3 and 4 has a cylindrical support 11, end cap 14, and hollow tube 15 with recessed portions.
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。 As shown in Figure 4, the metal foil 12 has overlapping portions at both ends.
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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the joint portion 13 includes a first joint member 16 and a second joint member 17 .
The first joint member 16 is provided in the cylindrical support member 11 , the end cap 14 and the recessed portion of the hollow tube 15 so as to be in contact with the cylindrical support member 11 .
The second bonding member 17 is provided so as to overlap the entire first bonding member 16 via the portion where both end portions of the metal foil 12 overlap.
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。
As shown in FIG. 5 , the metal foil clad tube 20 includes a cylindrical support, a metal foil 22 , a joint 23 , an end cap 24 , a hollow tube 25 and a sealing portion 28 .
In FIG. 5, the first and second joining members are designated by the reference numerals 26 and 27, respectively.
(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。
(Method for manufacturing metal foil coated tube)
The method for manufacturing a metal foil coated tube of the present disclosure includes the steps of: preparing a cylindrical support body having a plurality of holes, with an end cap at one longitudinal end and a hollow tube at the other longitudinal end; providing a first joining member in contact with at least a portion of the longitudinal direction or the entire longitudinal direction of the cylindrical support body; wrapping metal foil around the outer surface of the cylindrical support body so that both ends overlap; and arranging a second joining member so that it overlaps part or all of the first joining member via the overlapping portion of the metal foil, and joining the first joining member and the second joining member so that they sandwich the overlapping portion of the metal foil to form a joint.
<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。
<Step of preparing a cylindrical support>
The method of manufacturing a metal foil-coated tube of the present disclosure includes providing a cylindrical support having a plurality of holes, an end cap at one longitudinal end, and a hollow tube at the other longitudinal end.
The cylindrical support may be a commercially available product or may be manufactured.
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。 The step of preparing the cylindrical support may include the step of providing an end cap at one longitudinal end of the cylindrical support.
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。
In one embodiment, the end cap can be provided by placing and joining an end cap to one end of the cylindrical support.
The joining method is not particularly limited, and can be performed by the same method as that for forming the joining portion described below.
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。 The cylindrical support may be one prepared by sintering the above-mentioned materials using a conventional method, or a commercially available product may be used.
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。 The step of preparing the cylindrical support may include the step of providing a hollow tube at the other longitudinal end of the cylindrical support.
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。
In one embodiment, the hollow tube can be provided by placing and joining a hollow tube to the other end of the cylindrical support.
The joining method is not particularly limited, and can be performed by the same method as that for forming the joining portion described below.
<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。
<Step of Providing First Joining Member>
The method for manufacturing a metal foil-coated tube according to the present disclosure includes a step of providing a first joining member in contact with at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or over the entire longitudinal direction.
The cylindrical support body and the first joining member are preferably joined together, and the joining method can be the same as the method for forming the joining portion described below.
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。
A recess may be formed in the cylindrical support body, and the first joining member may be provided in this recess.
The recess may also be formed to extend partially or entirely through the end cap and hollow tube.
The recessed portion can be formed by cutting, or may be formed after the end cap and the hollow tube are provided at the end of the cylindrical support.
<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。
<Winding process>
The method for manufacturing a metal foil-coated tube of the present disclosure includes a step of wrapping metal foil around the outer surface of a cylindrical support having a plurality of holes so that both ends of the metal foil overlap.
The metal foil is preferably wrapped around the cylindrical support body so that the overlapping portions of both ends of the metal foil are positioned on the first bonding member.
The metal foil may be prepared by a conventionally known method or may be commercially available.
<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。
<Joint Forming Process>
The method for manufacturing a metal foil coated tube of the present disclosure includes a step of positioning a second joining member so that it overlaps part or all of the first joining member through the overlapping portion of the both ends of the metal foil, and joining the first joining member and the second joining member so that they sandwich the overlapping portion of the both ends of the metal foil, thereby forming a joint.
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。
The method for joining the first and second joining members is not particularly limited, and can be performed, for example, by irradiating a laser onto the first and second joining members that are arranged so as to sandwich the overlapping portion of the metal foil. It is preferable that the overlapping portion of the metal foil is also welded by this laser welding.
The method is not limited to the above, and the first and second joining members may be joined using a conventionally known adhesive or the like.
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。
When a laser is used to form a joint, the laser irradiation conditions are not particularly limited. For example, the maximum average power can be 100 W to 500 W, the maximum peak power can be 1 kW to 10 kW, the maximum pulse energy can be 10 J to 100 J, and the pulse width can be 0.2 Hz to 500 Hz.
As the laser irradiation device, for example, JK-702 manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. or a device of the same level can be used.
<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。
<Sealing portion forming process>
The method for manufacturing a metal foil-coated tube according to the present disclosure may include a step of forming a tubular sealing portion at the boundary between the cylindrical support and the end cap and hollow tube, and joining the tubular sealing portion to the cylindrical support, the end cap, and the hollow tube. The joining method can be the same as that for forming the joint.
(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。
(Hydrogen separation device)
The hydrogen separation device of the present disclosure comprises the metal foil-coated tube and a housing container that houses the metal foil-coated tube and has a gas inlet and a gas outlet, and the end of the metal foil-coated tube that is not provided with an end cap is connected to or inserted into the hydrogen gas outlet.
<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。
<Metal foil coated tube>
The metal foil cladding tube has been described above, and therefore will not be described here.
<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。
<Housing container>
As shown in FIG. 6 , the hydrogen separation apparatus 100 of the present disclosure includes a housing vessel 103 that includes a gas inlet 101 and a gas outlet 102 .
In addition, Figure 6 shows an embodiment in which the end of the metal foil coated tube 104 where the hollow tube 105 is provided is inserted into the gas exhaust section 102 of the housing container 103, but this is not limited to this, and the above-mentioned end of the metal foil coated tube may be connected to the gas exhaust section.
In FIG. 6, reference numeral 106 denotes a metal foil, and reference numeral 108 denotes an end cap.
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。
A mixed gas containing hydrogen gas, ammonia gas, or the like is introduced into the housing vessel through a gas inlet.
The hydrogen gas contained in the introduced mixed gas permeates the metal foil provided in the metal foil-coated tube and is discharged from the gas discharge portion of the housing vessel to which the end of the metal foil-coated tube where the hollow tube is provided is connected or inserted.
When ammonia gas is introduced into the housing, the ammonia gas is decomposed by the ammonia decomposition catalyst packed in the housing to generate hydrogen gas. The generated hydrogen gas permeates the metal foil of the metal foil-coated tube and is discharged from the gas outlet of the housing to which the end of the metal foil-coated tube, where the hollow tube is provided, is connected or inserted.
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。 Permeation of hydrogen gas through the metal foil can be achieved by carrying out a decompression process so that the pressure inside the cylindrical support provided in the metal foil-coated tube is lower than the pressure inside the housing vessel, or by carrying out a pressurization process so that the pressure inside the housing vessel is higher than the pressure inside the cylindrical support.
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。 Conventional ammonia decomposition catalysts can be used, including catalysts containing iron, cobalt, nickel, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, ruthenium, rhodium, iridium, palladium, platinum, alloys thereof, nitrides thereof, carbides thereof, oxides thereof, etc.
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。 The material that makes up the housing container is not particularly limited, and the same material as that used to make up the cylindrical support can be used.
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。 As shown in Figure 6, a tube 107 or the like connected to a pump may be connected to the end of the hollow tube 105 of the metal foil-coated tube 104 inserted into the gas exhaust section 102 of the housing container 103. In Figure 6, the pump is indicated by the symbol P.
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。 The above embodiment will be explained in more detail below using examples, but the above embodiment is not limited to these examples.
(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。
Example 1
A cylindrical stainless steel cylindrical support was prepared. The cylindrical support had a length of 600 mm, an outer diameter of 30 mm, and an inner diameter of 25 mm. The cylindrical support was a sintered stainless steel body with a porosity of 37% to 38%.
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。
A stainless steel end cap was placed on one end of the cylindrical support, and laser irradiation was performed using JK-702 manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. to weld the cylindrical support and the end cap together.
The end cap had a length of 30 mm and a diameter of 30 mm.
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。
A stainless steel hollow tube was placed at the other end of the cylindrical support, and the cylindrical support and the end cap were welded together by irradiating them with a laser from the device.
The hollow tube had a length of 30 mm, an outer diameter of 30 mm, and an inner diameter of 25 mm.
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。 The cylindrical support, end caps, and hollow tube were machined to form recesses. Specifically, recesses were formed along the entire length of the cylindrical support and extending over a portion of the length of the end caps and hollow tube (9 mm each). A first joining member measuring 618 mm in length, 5 mm in width, and 0.5 mm in thickness was embedded in this recess, and a laser was irradiated onto the first joining member using the above-mentioned device to weld the cylindrical support, end caps, and hollow tube to the first joining member. The first joining member was made of stainless steel, just like the cylindrical support.
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。
A metal foil made of a palladium alloy (silver-palladium alloy) was prepared. The metal foil had a length of 618 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 25 μm.
The metal foil was wrapped around the cylindrical support so that both ends of the metal foil overlapped each other and the overlapping portion was positioned on the first joining member.
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。
A second bonding member was placed on the overlapping portion of the metal foil, and a laser was applied using the device to weld the first bonding member and the second bonding member together to form a bonded portion. The overlapping portion of the metal foil was also welded by the laser irradiation.
The second joining member was the same size as the first joining member, was made of stainless steel, and was positioned so as to overlap the entire first joining member via the overlapping portions of both ends of the metal foil.
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。 After forming the joint, a stainless steel sealing portion was placed at the boundary between the cylindrical support and the end cap and hollow tube, and a laser was irradiated using the above-mentioned device to form the sealing portion, resulting in the metal foil-coated tube of the present disclosure.
<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・m3/s未満であった。
<Airtightness evaluation>
A helium leak detector was connected to the end of the metal foil-clad tube manufactured in the above example where no end cap was provided, and helium gas was sprayed from the outside of the metal foil-clad tube.
Next, the amount of helium gas leaked into the metal foil-covered tube was measured using a HELIOT 307 manufactured by ULVAC, Inc., and the leakage amount was found to be less than 1×10 −8 Pa·m 3 /s.
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。
The metal foil coated tube manufactured in the above examples has excellent productivity because it does not require welding of the metal foil to the cylindrical support body at the butted or overlapping parts of the metal foil, and does not require high technology for its manufacture.
Furthermore, in the evaluation of airtightness, it was found that the amount of leaked helium gas was extremely small, demonstrating excellent airtightness.
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 1: Cylindrical support, 2: Recessed portion, 3: End cap, 4: Hollow tube, 5: Opening, 10: Metal foil-coated tube, 11: Cylindrical support, 12: Metal foil, 13: Joint portion, 14: End cap, 15: Hollow tube, 16: First joining member, 17: Second joining member, 20: Metal foil-coated tube, 22: Metal foil, 23: Joint portion, 24: End cap, 25: Hollow tube, 26: First joining member, 27: Second joining member, 28: Sealing portion, 100: Hydrogen separation device, 101: Gas inlet, 102: Gas outlet, 103: Housing, 104: Metal foil-coated tube, 105: Hollow tube, 106: Metal foil, 107: Tube, 108: End cap
Claims (8)
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。 A metal foil clad tube used in a hydrogen separation device,
a cylindrical support having a plurality of holes;
a metal foil covering the outer surface of the cylindrical support and having both ends overlapping each other;
a joint formed by sandwiching an overlapping portion of both end portions of the metal foil between a first joint member and a second joint member;
an end cap provided at one end in the longitudinal direction of the cylindrical support;
a hollow tube provided at the other end of the cylindrical support in the longitudinal direction;
Equipped with
The joint portion is provided over at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or over the entire longitudinal direction,
the first bonding member is provided in contact with the cylindrical support body, and the second bonding member is provided so as to overlap a part or the whole of the first bonding member via a portion where both end portions of the metal foil overlap.
Metal foil coated tube.
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。 the cylindrical support body has a recessed portion provided in at least a part of the longitudinal direction or the entire longitudinal direction, and the first joining member is provided in the recessed portion.
The metal foil-coated tube according to claim 1 .
請求項1又は請求項2に記載の金属箔被覆管。 The metal foil covers 70% or more of the area of the outer surface of the cylindrical support.
The metal foil-coated tube according to claim 1 or 2.
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。 The second bonding member is provided so as to overlap the first bonding member by 1 mm or more in the width direction via the overlapping portion of both end portions of the metal foil.
The metal foil-coated tube according to any one of claims 1 to 3.
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。 The metal foil contains at least one of palladium and a palladium alloy.
The metal foil-coated tube according to any one of claims 1 to 4.
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。 A method for manufacturing a metal foil clad tube used in a hydrogen separation device, comprising:
providing a cylindrical support having a plurality of holes, the cylindrical support having an end cap at one longitudinal end and a hollow tube at the other longitudinal end;
providing a first joining member in contact with at least a portion of the cylindrical support body in the longitudinal direction or the entirety of the cylindrical support body in the longitudinal direction;
a step of wrapping a metal foil around the outer surface of the cylindrical support body so that both ends of the metal foil overlap each other;
a step of placing a second bonding member so as to overlap a part or the whole of the first bonding member via a portion where both end portions of the metal foil overlap, and bonding the first bonding member and the second bonding member so as to sandwich the portion where both end portions of the metal foil overlap, thereby forming a bond;
Equipped with
Method for manufacturing metal foil coated tube.
請求項6に記載の金属箔被覆管の製造方法。 The formation of the joint is performed by irradiating the first joint member and the second joint member with a laser.
The method for producing a metal foil-coated tube according to claim 6.
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。 The metal foil-coated tube according to any one of claims 1 to 5,
a housing container that houses the metal foil-coated tube and has a gas inlet and a gas outlet, and an end of the metal foil-coated tube where the hollow tube is provided is connected to or inserted into the gas outlet.
Hydrogen separation device.
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