特許 7081824 水素ガス分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-30

(45)【発行日】2022-06-07

(54)【発明の名称】水素ガス分離装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/56 20060101AFI20220531BHJP

   B01D 53/22 20060101ALI20220531BHJP

   B01D 63/06 20060101ALI20220531BHJP

   B01D 71/02 20060101ALI20220531BHJP

   H01M 8/0662 20160101ALN20220531BHJP

【ＦＩ】

C01B3/56 Z

B01D53/22

B01D63/06

B01D71/02 500

H01M8/0662

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019033163

(22)【出願日】2019-02-26

(62)【分割の表示】P 2017238150の分割

【原出願日】2017-12-12

(65)【公開番号】P2019104681

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2020-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】317019041

【氏名又は名称】株式会社飯島機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100087594

【弁理士】

【氏名又は名称】福村 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100204881

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 伸次

(72)【発明者】

【氏名】飯島 章男

【審査官】磯部 香

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－３０３８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９４８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１２７１２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３／５６

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６３／０６

Ｂ０１Ｄ ７１／０２

Ｈ０１Ｍ ８／０６６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器本体内で、水素ガスを含有する原料ガスが存在する原料側空間と高純度の水素ガスが存在する精製側空間とを隔絶する管板と、
前記原料側空間と前記精製側空間とが非連通状態になるように、前記管板に装着される複数の細管と、を備え、
前記細管は、材質がＰｄ－Ａｇ合金又はＰｄ－Ａｇ－Ａｕ合金であるとともに、寸法が、内径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、厚み０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であり、管軸長５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、
前記容器本体は、前記管板側が開放された容器状の内筒と、外筒と、を内側に配置し、
前記外筒の内部空間が、前記管板により前記原料側空間と前記精製側空間とに隔絶され、
前記内筒は、前記外筒の前記原料側空間に配置されるとともに、前記細管が挿入され、
前記容器本体は、前記原料側空間が位置する一方側に第１フランジが連結されるとともに、前記精製側空間が位置する他方側に第２フランジが連結され、
前記外筒は、前記一方側に原料ガス供給管及びブリードガス排出管が接続された外筒キャップが溶接されるとともに、前記他方側に、水素ガス抽出管が接続されたキャップが溶接され、さらに、前記第１フランジに立設された支持棒により支持されている
ことを特徴とする水素ガス分離装置。

【請求項2】

前記内筒は、前記一方側に内筒キャップが連結されるとともに、前記支持棒により支持されている
ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原料ガスから水素ガスを分離する水素ガス分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球環境のため、二輪車や自動車などの車両は、化石燃料を燃焼させる内燃機関を有するものから、電池と内燃機関を併用するハイブリッド車両、電気車両、燃料電池車両へと移行している。このうち、燃料電池車両は、水素ガスと酸素ガスを燃料として、発電するものである。

【0003】

水素は、メタノール、ジメチルエーテル、天然ガスなどを原料ガスとして精製されている。例えば、特許文献１には、パラジウム合金製（例えば、Ｐｄ－Ａｇ合金やＰｄ－Ａｇ－Ａｕ合金など）の細管を用いて、水素ガスを含有する原料ガスから水素ガスを分離する水素ガス分離装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０９７３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料電池車両を普及させるためには、水素ガスを供給する水素ガス供給ステーションを、現在のガソリンスタンドのように各地に設置する必要がある。しかしながら、特許文献１にみられる水素ガス分離装置は大型であるため、設置面積が広く、ガソリンスタンドに併設することは、非常に困難といえる。

【0006】

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小型化を実現できる水素ガス分離装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係る１つの態様の水素ガス分離装置は、容器本体内で、水素ガスを含有する原料ガスが存在する原料側空間と高純度の水素ガスが存在する精製側空間とを隔絶する管板と、前記原料側空間と前記精製側空間とが非連通状態になるように、前記管板に装着される複数の細管と、を備え、前記細管は、材質がＰｄ－Ａｇ合金又はＰｄ－Ａｇ－Ａｕ合金であるとともに、寸法が、内径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、厚み０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であり、管軸長５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であるものである。
（２）上記（１）の態様において、前記細管は、Ｕ字状の管であり、その両端の開口部が前記精製側空間側に開口していてもよい。
（３）上記（１）又は（２）の態様において、前記管板に装着された複数の細管は、それら複数の細管の配設態様が、少なくとも以下の（ａ）から（ｇ）のとおりであってもよい。
配設態様：
（ａ）複数の細管の管軸が、同心円上に位置するように、配列され、
（ｂ）最も内側に位置する第１の円の円周上に配置される細管が、８本以上１６本以下であり、
（ｃ）前記第１の円の外側に隣接する第２の円の円周上に配置される細管が、８本以上１６本以下であり、
（ｄ）前記第２の円の外側に隣接する第３の円の円周上に配置される細管が、１６本以上３２本以下であり、
（ｅ）前記第３の円の外側に隣接する第４の円の円周上に配置される細管が、１６本以上３２本以下であり、
（ｆ）前記第４の円の外側に隣接する第５の円の円周上に配置される細管が、１６本以上３２本以下であり、
（ｇ）前記第５の円の外側に隣接する第６の円の円周上に配置される細管が、３２本以上６４本以下である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、小型化を実現できる水素ガス分離装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】水素ガス精製装置を示す概略図である。

【図2】実施形態の水素ガス分離装置を示す概略断面図である。

【図3】（ａ）実施形態の細管、（ｂ）変形例１の細管、（ｃ）変形例２の細管を示す概略図である。

【図4】細管の配置態様を示す概略水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。

【0011】

図１は、水素ガス精製装置１を示す概略図である。図２は、実施形態の水素ガス分離装置１０を示す概略断面図である。図３は、（ａ）実施形態の細管５０、（ｂ）変形例１の細管１５０、（ｃ）変形例２の細管２５０を示す概略図である。

【0012】

水素ガス精製装置１は、原料ガス供給管２と、ブリードガス排出管３と、水素ガス抽出管４と、これらが接続される水素ガス分離装置１０と、を備えており、原料ガスＦＧから水素ガスＨ_２を分離する。

【0013】

まず、原料ガス供給管２は、開閉バルブ２ａと熱交換器５とを介して、水素ガス分離装置１０の下方に接続されている。また、開閉バルブ２ａの下流には、原料ガスＦＧの供給圧力を検出する圧力計Ｐ１が設けられている。

【0014】

つぎに、ブリードガス排出管３は、一端が水素ガス分離装置１０の下方に接続されており、他端がニードルバルブ３ａを介して、図示されないブリードガス回収装置に接続されている。また、ニードルバルブ３ａの下流には、ブリードガスＢＧの排出流量を検出する流量計ＦＭが設けられている。

【0015】

ニードルバルブ３ａの絞り量を調整することで、ブリードガスＢＧの排出流量が調整され、ひいては、原料ガスＦＧの供給流量が調整される。そして、原料ガスＦＧの供給流量を調整することで、水素ガスＨ_２の抽出量を制御することができる。

【0016】

一方、水素ガス抽出管４は、一端が水素ガス分離装置１０の上方に接続されており、他端が熱交換器５と開閉バルブ４ａとを介して、図示されない水素ガス回収装置（水素ボンベ）に接続されている。また、開閉バルブ４ａの上流には、水素ガスＨ_２の抽出圧力を検出する圧力計Ｐ２が設けられている。

【0017】

熱交換器５は、外管５ａ及び内管５ｂの二重管構造として形成されており、外管５ａが水素ガス抽出管４に接続され、内管５ｂが原料ガス供給管２に接続されている。つまり、外管５ａと内管５ｂと間に形成される管状空間を精製された高純度の水素ガスＨ_２が流れるようになっており、水素ガスＨ_２の熱エネルギーが、原料ガスＦＧに伝達され、原料ガスＦＧの予備加熱が行われるとともに、水素ガスＨ_２の除熱（冷却）が行われる。

【0018】

なお、高純度の水素ガスＨ_２は、純度が９９．９９９％以上、酸素濃度０．５ｐｐｍ以下、窒素濃度５．０ｐｐｍ以下、一酸化炭素濃度０．１ｐｐｍ以下、二酸化炭素濃度０．１ｐｐｍ以下、メタン０．５ｐｐｍ以下、露点－７０℃以下程度のものを指すが、更に超高純度の水素ガスＨ_２も含むものとする。

【0019】

そして、水素ガス分離装置１０は、原料ガス供給管２から供給された原料ガスＦＧから水素ガスＨ_２を分離し、ブリードガスＢＧを排出するもので、容器本体２０と、外筒３０と、管板４０、細管５０と、内筒６０と、を備えている。

【0020】

容器本体２０は、円筒状のものであり、一方側に第１フランジ２１が形成され、他方側に第２フランジ２２が形成されている。この容器本体２０は、例えば、ＳＵＳ３１６などのステンレス鋼製の鋼管で形成されており、その鋼管は、その肉厚として厚みが１．５ｍｍから２．０ｍｍ程度である。

【0021】

第１フランジ２１は、円板状のもので、第１フランジ２１の中心と容器本体２０の中心とが一致するように、容器本体２０に溶接により連結されている。また、第１フランジ２１には、開口孔２１ａ及び開口孔２１ｂが形成されている。開口孔２１ａに原料ガス供給管２が接続されることで、原料ガスＦＧを容器本体２０の内部に供給できるようになっており、一方、開口孔２１ｂにブリードガス排出管３が接続されることで、ブリードガスＢＧを容器本体２０の外部に排出できるようになっている。

【0022】

第２フランジ２２は、リング状のもので、第２フランジ２２の中心と容器本体２０の中心とが一致するように、容器本体２０に溶接により連結されており、さらに、リングの内側には、ガスキャップ２３が溶接により連結されている。

【0023】

このガスキャップ２３には、中央に開口孔２３ａが形成されている。この開口孔２３ａに水素ガス抽出管４が接続されることで、分離された水素ガスＨ_２を容器本体２０の外部に抽出できるようになっている。

【0024】

外筒３０は、円筒状のものであり、容器本体２０の内側に、容器本体２０の内側表面から１．５ｍｍ～２．０ｍｍ程度の隙間をあけて配置されている。この外筒３０は、ステンレス鋼製の鋼管で形成されており、その鋼管は、その肉厚として厚みが２．０ｍｍから２．５ｍｍ程度である。この外筒３０は、一方側に外筒キャップ３１が溶接により連結されており、他方側はガスキャップ２３に溶接により連結されている。

【0025】

この外筒キャップ３１は、円板状のものであり、略中央部が第１フランジ２１に立設された支持棒３２により支持され、第１フランジ２１から離間して配置されている。つまり、外筒３０は、容器本体２０の内周面及び第１フランジ２１から離間して配置されている。

【0026】

外筒キャップ３１には、開口孔３１ａ及び開口孔３１ｂが形成されている。開口孔３１ａと第１フランジ２１の開口孔２１ａとの間には、原料ガスＦＧ供給用の接続配管２ｂが接続されており、一方、開口孔３１ｂと第１フランジ２１の開口孔２１ｂとの間には、ブリードガスＢＧ排出用の接続配管３ｂが接続されている。

【0027】

また、外筒３０には、外筒キャップ３１とガスキャップ２３との間に、管板４０が溶接により連結されている。つまり、外筒３０は、管板４０により内部空間が、水素ガスＨ_２を含有する原料ガスＦＧが存在する原料側空間ＲＦと、高純度の水素ガスＨ_２が存在する精製側空間ＲＨと、に隔絶されている。

【0028】

管板４０は、ステンレス鋼又はニッケル製の円板状のものであり、外筒３０の内径と等しい外径を有している。また、この管板４０には、複数の細管５０が所定の配列で装着され、配設されている。なお、図１及び図２において、細管５０は２本のみが描かれているが、実際には複数本が管板４０に装着されている。ただし、細管５０の配設態様については後述する。

【0029】

細管５０は、図３（ａ）に示すように、直線状部分が離間した略Ｕ字状に形成された管状体である。この細管５０は、２つの開口部５１側が管板４０に同一半径上（図１及び２における紙面表裏方向）で、溶接、好適にはレーザ溶接などにより装着されることで、細管５０の二つの開口部５１が精製側空間ＲＨに開口するとともに、原料側空間ＲＦと精製側空間ＲＨとを隔絶（非連通状態）している。なお、細管５０は、図３（ｂ）に示すように、直線状部分が接触又は実質的に接触した略Ｕ字状に形成されていてもよい。

【0030】

この水素ガス分離装置１０に適用される細管５０は、直管を二つ折りにしてなり、細管５０内部の空間が二つ折りにした部分で内部空間が、一端側の開口部５１に通じる空間と他端側の開口部５１に通じる空間とに仕切られた形態であってもよい。

【0031】

要するに、細管５０は、原料側空間ＲＦと精製側空間ＲＨとを非連通状態にすることができ、換言すると、細管５０そのものは原料側空間ＲＦと精製側空間ＲＨとを連通状態にするものでない限り、略Ｕ字状の形状に限定されない。

【0032】

例えば、図３（ｃ）に示されるように、変形例２の細管２５０は、直線状の管状体であり、一方側に開口部５１が形成され、他方側が半球殻状の閉塞端５２として形成されている、盲管の形態をであってもよい。細管２５０は、細管２５０を形成する金属の組織、つまり金属組織が連続的に繋がっていることが好ましい。金属組織が連続的に繋がっている細管２５０は、押出加工により好適に製造されることができる。

【0033】

あるいは、両端に開口部５１を有する直管（円筒管）における一端側の開口部５１を溶接により封止することで、端部を閉鎖した盲管状の細管２５０を形成することもできるが、溶接により一端側の開口部５１を封止してなる盲管状の細管２５０は、溶接により封止した部分（溶接封止部分）と、溶接されていない管状部分とで、金属組織が異なり、不連続となるから、低コストではあるが、必ずしも好適なものとはいえない。金属組織が異なる細管２５０を、水素ガス分離装置１０に装着すると、溶接封止部分を有する細管２５０は、溶接封止部分で錆が発生することがある。

【0034】

そのため、Ｕ字状の管形状と、盲管状の直管形状とを比較すると、Ｕ字状をなす細管５０における曲成部分が、直管形状の細管２５０に比べて、水素ガスＨ_２の分離機能を余分に有するため、細管５０の形状としては、Ｕ字状の細管５０が、盲管状の細管２５０よりも好適である。

【0035】

細管５０の管軸長は、５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である。また、細管５０の内径は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、厚みは、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下である。つまり、細管５０の外径は、１．１ｍｍ以上１０．６ｍｍ以下である。

【0036】

さらに、細管５０は、水素ガスＨ_２のみを外側から内側に透過させる材料、例えば、Ｐｄ－Ａｇ合金で形成されているとよく、Ｐｄ－Ａｇ－Ａｕ合金であることがより好ましい。

【0037】

また、外筒３０の内側には、複数の細管５０が挿入される内筒６０が配置されている。この内筒６０は、円筒状のものであり、ステンレス鋼製の鋼管で形成されている。内筒６０は、外筒キャップ３１側である一方側に内筒キャップ６１が溶接により連結されており、他方側が開放された容器状になっている。

【0038】

そして、この内筒キャップ６１は、略中央部が第１フランジ２１に立設された支持棒３２により支持され、外筒キャップ３１から離間して配置されている。つまり、内筒６０は、外筒３０の内周面、外筒キャップ３１及び管板４０から離間して配置されている。なお、支持棒３２は、内筒６０の内側を通過し、管板４０に近接する位置まで延びている。

【0039】

ところで、容器本体２０の外周には、容器本体２０内の原料ガスＦＧ（水素ガスＨ_２も含む。）を加熱するヒータ７０が巻回されて、設けられている。このヒータ７０は、容器本体２０の軸線方向に沿って３つの区分に分割されており、それぞれの区分ごとに、２００℃から７００℃程度の範囲の温度調整が可能になっている。

【0040】

このような構造により、原料ガス供給管２から供給された原料ガスＦＧは、水素ガス分離装置１０において、接続配管２ｂを介して外筒３０の内部、つまり、原料側空間ＲＦに流れ、外筒３０の内側と内筒６０の外側との間を通って、内筒６０の開放端又は管板４０まで至り、反転して内筒６０の内側をブリードガス排出管３に向かって通っていく。

【0041】

そして、原料ガスＦＧが原料側空間ＲＦを通過する際に、複数の細管５０の表面に拡散し接触することで、水素ガスＨ_２のみが、原料側空間ＲＦ側から精製側空間ＲＨ側に細管５０を透過し、細管５０の内部を通り、更に精製側空間ＲＨを介して水素ガス抽出管４に抽出される。また、原料ガスＦＧのうち水素ガスＨ_２以外の不純物は、接続配管３ｂを介してブリードガス排出管３に排出される。

【0042】

ここで、管板４０における細管５０の配設態様について説明する。図４は、細管５０の配置態様を示す概略水平断面図である。

【0043】

複数の細管５０は、以下の（ｂ）から（ｋ）において特定されるような配設態様で、（ａ）複数の細管５０の管軸は、第１の円Ｃ１から第１０の円Ｃ１０の各同心円上にそれぞれ位置するように、管板４０に装着されている。なお、細管５０は、外径が１．０ｍｍのものである。また細管５０の本数は、外筒３０の原料側空間ＲＦの容積や原料ガスＦＧの供給流量によって適宜変更されることがあるが、原料ガスＦＧの供給流量が１０ｍ^３／ｈｒの場合について、具体的に例示する。

【0044】

（ｂ）最も内側に位置する第１の円Ｃ１の円周上に配置される細管５０が、８本以上１６本以下である。例えば、本実施形態では、第１の円Ｃ１は、直径１０ｍｍであり、細管５０は、等間隔で８本配置されるとよい。

【0045】

（ｃ）第１の円Ｃ１の外側に隣接する第２の円Ｃ２の円周上に配置される細管５０が、８本以上１６以下である。例えば、本実施形態では、第２の円Ｃ２は、直径１４ｍｍであり、細管５０は、等間隔で８本配置されるとよい。

【0046】

（ｄ）第２の円Ｃ２の外側に隣接する第３の円Ｃ３の円周上に配置される細管５０が、１６本以上３２本以下である。例えば、本実施形態では、第３の円Ｃ３は、直径１８ｍｍであり、細管５０は、等間隔で１６本配置されるとよい。

【0047】

（ｅ）第３の円Ｃ３の外側に隣接する第４の円Ｃ４の円周上に配置される細管５０が、１６本以上３２本以下である。例えば、本実施形態では、第４の円Ｃ４は、直径２２ｍｍであり、細管５０は、等間隔で１６本配置されるとよい。

【0048】

（ｆ）第４の円Ｃ４の外側に隣接する第５の円Ｃ５の円周上に配置される細管５０が、１６本以上３２本以下である。例えば、本実施形態では、第５の円Ｃ５は、直径２６ｍｍであり、細管５０は、等間隔で１６本配置されるとよい。

【0049】

（ｇ）第５の円Ｃ５の外側に隣接する第６の円Ｃ６の円周上に配置される細管５０が、３２本以上６４本以下である。例えば、本実施形態では、第６の円Ｃ６は、直径３２ｍｍであり、細管５０は、等間隔で３２本配置されるとよい。

【0050】

（ｈ）第６の円Ｃ６の外側に隣接する第７の円Ｃ７の円周上に配置される細管５０が、３２本以上６４本以下である。例えば、本実施形態では、第７の円Ｃ７は、直径３６ｍｍであり、細管５０は、等間隔で３２本配置されるとよい。

【0051】

（ｉ）第７の円Ｃ７の外側に隣接する第８の円Ｃ８の円周上に配置される細管５０が、３２本以上６４本以下である。例えば、本実施形態では、第８の円Ｃ８は、直径４０ｍｍであり、細管５０は、等間隔で３２本配置されるとよい。

【0052】

（ｊ）第８の円Ｃ８の外側に隣接する第９の円Ｃ９の円周上に配置される細管５０が、３２本以上６４本以下である。例えば、本実施形態では、第９の円Ｃ９は、直径４４ｍｍであり、細管５０は、等間隔で３２本配置されるとよい。

【0053】

（ｋ）第９の円Ｃ９の外側に隣接する第１０の円Ｃ１０の円周上に配置される細管５０が、３２本以上６４本以下である。例えば、本実施形態では、第１０の円Ｃ１０は、直径４８ｍｍであり、細管５０は、等間隔で３２本配置されるとよい。

【0054】

このように、本実施形態では、合計２２４本の細管５０が、管板４０に装着されることになる。

【0055】

（Ｉ）原料ガスＦＧの供給流量が１．２ｍ^３／ｈｒの場合は、第１の円Ｃ１から第３の円Ｃ３までに配列し、合計３２本の細管５０を管板４０に装着するとよい。
（ＩＩ）原料ガスＦＧの供給流量が２ｍ^３／ｈｒの場合は、第１の円Ｃ１から第４の円Ｃ４までに配列し、合計４８本の細管５０を管板４０に装着するとよい。
（ＩＩＩ）原料ガスＦＧの供給流量が５ｍ^３／ｈｒの場合は、第１の円Ｃ１から第７の円Ｃ７までに配列し、合計１２８本の細管５０を管板４０に装着するとよい。

【0056】

（実施例）
実施形態の水素ガス分離装置１０を用いて（図１参照）、原料ガスＦＧから水素ガスＨ_２を分離・抽出した。この実施例では、原料ガスＦＧとして、水素ガスＨ_２と窒素ガスとを用いた。
表１に示されるように、水素ガス分離装置１０において、運転開始から５分までは、窒素ガスを表１に示すガス圧Ｐ１で原料ガス供給管２から供給し、次いで昇温を開始し、昇温開始から１２０分が経過するまでは、窒素ガスを表１に示すガス圧Ｐ１で供給し、供給開始後から３分が経過すると、窒素ガスを表１に示す時間及びガス圧Ｐ１で供給し、その後、窒素ガスの供給を停止するとともに、水素ガスＨ_２を表１に示す時間及びガス圧Ｐ１で原料ガス供給管２から供給した。
そして、水素ガス抽出管４から流出する水素ガスＨ_２のガス圧Ｐ２及び流量を測定してその値を表１に示した。

【0057】

【表1】

【0058】

なお、圧力計Ｐ１の圧力は、原料ガスＦＧの代替ガスである窒素ガス又は水素ガスＨ_２の供給圧力で、圧力計Ｐ２の圧力は水素ガスＨ_２の抽出圧力である。抽出した水素ガスＨ_２の流量の補正値は、常圧に換算したものである。温度Ｔ２は水素ガス抽出管４における温度、温度ｔ１はブリードガス排出管３における温度、温度ｔ３は内筒キャップ６１付近における温度、温度ｔ４は内筒キャップ６１の中間付近における温度、温度ｔ５は内筒キャップ６１の開口付近における温度である。

【0059】

この実験から、原料ガスＦＧの供給圧力Ｐ１を上昇させることで、抽出できる水素ガスＨ_２の量が増加することがわかる。

【0060】

以上、説明したとおり、本発明に係る実施形態の水素ガス分離装置１０は、容器本体２０内で、水素ガスＨ_２を含有する原料ガスＦＧが存在する原料側空間ＲＦと高純度の水素ガスＨ_２が存在する精製側空間ＲＨとを隔絶する管板４０と、原料側空間ＲＦと精製側空間ＲＨとを途絶するとともに、管板４０に装着される複数の細管５０と、を備え、細管５０は、材質がＰｄ－Ａｇ合金又はＰｄ－Ａｇ－Ａｕ合金であるとともに、寸法が、内径１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、かつ、厚み０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であり、管軸長５００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、管板４０における細管５０の配設態様は、上述した少なくとも（ａ）から（ｇ）のとおりであるものである。

【0061】

これにより、水素ガス分離装置１０を小型化することができる。そのため、水素ガス分離装置１０を既存のガソリンスタンドに併設することができ、燃料電池車両の普及につなげることができる。

【0062】

また、実施形態では、細管５０が管板４０に装着されたときに、細管５０は、精製側空間ＲＨに対して開口し、原料側空間ＲＦに対して閉塞している。これにより、原料ガスＦＧから水素ガスＨ_２を途絶して、水素ガスＨ_２のみを抽出することができる。

【0063】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【0064】

（変形例）
上記実施形態では、細管５０は、２つの開口部５１側が管板４０に同一半径上に位置するように装着されたが、第１の円Ｃ１から第１０の円Ｃ１０までの異なる半径上に位置するものであってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 水素ガス精製装置
２ 原料ガス供給管、２ａ 開閉バルブ、２ｂ 接続配管
３ ブリードガス排出管、３ａ ニードルバルブ、３ｂ 接続配管
４ 水素ガス抽出管、４ａ 開閉バルブ
５ 熱交換器、５ａ 外管、５ｂ 内管
１０ 水素ガス分離装置
２０ 容器本体、２１ 第１フランジ、２２ 第２フランジ、２３ ガスキャップ
３０ 外筒、３１ 外筒キャップ、３２ 支持棒
４０ 管板
５０ 細管、５１ 開口部、５２ 閉塞端
６０ 内筒、６１ 内筒キャップ
７０ ヒータ
ＦＧ 原料ガス、Ｈ２ 水素ガス、ＢＧ ブリードガス
Ｐ１，Ｐ２ 圧力計、ＦＭ 流量計、ＴＭ 温度計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】